KR20130039573A - Liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 마스크 수를 절감할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of reducing the number of masks and a method of manufacturing the same.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.(PDP), Electro Luminescent Display (ELD), Vacuum Fluorescent (VFD), and the like have been developed in recent years in response to the demand for display devices. Display) have been studied, and some of them have already been used as display devices in various devices.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정 표시 장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.Among them, liquid crystal display devices are mostly used in place of CRT (Cathode Ray Tube) for the purpose of portable image display devices because of their excellent image quality, light weight, thinness and low power consumption, But also various kinds of monitors such as a television and a computer monitor receiving and displaying a broadcast signal in addition to the use of the same mobile type.
이러한 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하는 것으로, 컬러 필터가 형성된 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터가 형성된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진다.Such a liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field. The liquid crystal display device includes a color filter substrate on which a color filter is formed, a thin film transistor substrate on which a thin film transistor is formed, And a liquid crystal layer formed on the substrate.
컬러 필터 기판은 컬러 구현을 위한 R, G, B 컬러 필터, 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스 및 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이의 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 그리고, 박막 트랜지스터 기판에는 데이터 신호가 개별적으로 공급되는 다수의 화소 전극이 매트릭스 형태로 형성된다. 또한 박막 트랜지스터 기판에는 다수의 화소 전극을 개별적으로 구동하기 위한 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터를 제어하는 게이트 배선 및 박막 트랜지스터에 데이터 신호를 공급하는 데이터 배선이 형성된다.The color filter substrate is formed with R, G, and B color filters for color implementation, a black matrix for preventing light leakage, and a column spacer for maintaining a cell gap between the thin film transistor substrate and the color filter substrate. A plurality of pixel electrodes, to which data signals are individually supplied, are formed in a matrix form on the thin film transistor substrate. In the thin film transistor substrate, a thin film transistor for driving a plurality of pixel electrodes individually, a gate wiring for controlling the thin film transistor, and a data wiring for supplying a data signal to the thin film transistor are formed.
액정 표시 장치에서 가장 많이 사용되는 대표적인 구동 모드(Mode)는 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN(Twisted Nematic) 모드와, 한 기판 상에 나란하게 배열된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정이 구동되는 횡전계(In-Plane Switching) 모드 등이 있다. 횡전계 모드는 화소 전극과 공통 전극을 박막 트랜지스터 기판의 개구부에 서로 교번하도록 형성하여, 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생하는 횡전계에 의해 액정이 배향되도록 한 것이다.A typical driving mode most commonly used in a liquid crystal display device is a TN (Twisted Nematic) mode in which a liquid crystal director is arranged so as to be twisted by 90 ° and then a voltage is applied to control the liquid crystal director, An in-plane switching mode in which liquid crystal is driven by a horizontal electric field between an electrode and a common electrode, and the like. In the transverse electric field mode, the pixel electrode and the common electrode are alternately formed in the opening of the thin film transistor substrate so that the liquid crystal is aligned by the transverse electric field generated between the pixel electrode and the common electrode.
그런데, 횡전계 모드 액정 표시 장치는 시야각은 넓으나 개구율 및 투과율이 낮으므로, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 프린지 전계(Fringe Field Switching; FFS) 모드 액정 표시 장치가 제안되었다. 프린지 전계 모드 액정 표시 장치는 화소 영역에 통전극 형태의 공통 전극을 형성하고 공통 전극 상에 슬릿 형태로 복수개의 화소 전극을 형성하거나, 반대로 화소 전극을 통전극 형태로 형성하고 공통 전극을 복수개의 슬릿 형태로 형성함으로써, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 프린지 전계에 의해 액정 분자를 동작시킨다.However, since the transverse electric field mode liquid crystal display device has a wide viewing angle but low aperture ratio and transmittance, a fringe field switching (FFS) mode liquid crystal display device has been proposed in order to solve the above problems. A fringe field-effect mode liquid crystal display device has a structure in which a common electrode in the form of a tubular electrode is formed in a pixel region and a plurality of pixel electrodes are formed in a slit shape on a common electrode, The liquid crystal molecules are operated by a fringe electric field formed between the pixel electrode and the common electrode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 일반적인 프린지 전계 모드 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a general fringe field-mode liquid crystal display device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 프린지 전계 모드의 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general fringe field mode thin film transistor substrate.
도 1을 참조하면, 일반적인 프린지 전계 모드 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 제 1 마스크를 이용해서 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(10a), 게이트 패드 하부 전극(10b) 및 공통 배선(미도시)을 형성하는 단계, 제 2 마스크를 이용해서 액티브층(13a)과 오믹접촉층(13b)이 차례로 적층된 반도체층(13)을 형성하는 단계, 제 3 마스크를 이용해서 소스, 드레인 전극(14a, 14b), 데이터 배선(DL) 및데이터 패드 하부 전극(14c)을 형성하는 단계, 제 4 마스크를 이용해서 화소 콘택홀, 게이트 콘택홀 및 데이터 콘택홀 포함하는 제 1, 제 2 보호막(15a, 15b)을 형성하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, a general fringe field effect mode thin film transistor substrate fabrication method includes forming a gate wiring (not shown), a
그리고, 제 5 마스크를 이용하여 제 2 보호막(15b) 상에 드레인 전극(14b)과 접속하는 화소 전극(16)을 형성하는 단계, 제 6 마스크를 이용하여 게이트 패드 하부 전극(10b)과 데이터 패드 하부 전극(14c)을 노출시키는 제 3 보호막(15c)을 형성하는 단계, 제 7 마스크를 이용하여 제 3 보호막(15c)을 사이에 두고 화소 전극(16)과 프린지 전계를 생성하는 공통 전극(18a)과 게이트 패드 하부 전극(10b)과 접속하는 게이트 패드 상부 전극(18b) 및 데이터 패드 하부 전극(14c)과 접속하는 데이터 패드 상부 전극(18c)을 형성하는 단계를 포함한다.The step of forming the
그리고, 도시하지는 않았지만, R, G, B 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페이서를 포함하는 컬러 필터 기판을 제조하는 단계까지 포함하면 일반적인 액정 표시 장치는 총 12개의 마스크를 이용하여 형성된다. 따라서, 공정이 복잡하고 제조 비용이 증가한다.Although not shown, a typical liquid crystal display device is formed using a total of 12 masks, including the step of fabricating a color filter substrate including R, G, and B color filters, a black matrix, and a column spacer. Therefore, the process is complicated and the manufacturing cost is increased.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 9개의 마스크를 이용하여 제조할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can be manufactured using nine masks.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는, 하부 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선 및 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 포함하는 상기 하부 기판 전면에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상에 형성된 컬러 필터; 상기 컬러 필터를 덮도록 상기 제 1 절연막 전면에 형성된 제 2 절연막; 상기 제 2 절연막 상에 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극을 덮도록 형성된 보호막; 상기 제 1, 제 2 절연막과 보호막을 선택적으로 제거하여 노출된 박막 트랜지스터와 접속하며, 상기 보호막을 사이에 두고 상기 공통 전극과 프린지 전계를 형성하는 화소 전극; 및 상기 박막 트랜지스터와 중첩되도록 상기 보호막 상에 형성된 차광 컬럼 스페이서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a thin film transistor formed in a region intersecting a gate wiring and a data wiring intersecting each other vertically on a lower substrate; A first insulating layer formed on the entire surface of the lower substrate including the thin film transistor; A color filter formed on the first insulating film; A second insulating layer formed on the entire surface of the first insulating layer to cover the color filter; A common electrode formed on the second insulating film; A protective film covering the common electrode; A pixel electrode connected to the exposed thin film transistor by selectively removing the first and second insulating films and the protective film, and forming a fringe electric field with the common electrode across the protective film; And a light-shielding column spacer formed on the protective film so as to overlap with the thin film transistor.
상기 차광 컬럼 스페이서는 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질이다.The light-shielding column spacer is at least one material selected from carbon, titanium oxide, color pigment, and black resin.
상기 데이터 배선과 공통 전극 사이에 제 1, 제 2 절연막과 컬러 필터가 위치한다.The first and second insulating films and the color filter are positioned between the data line and the common electrode.
상기 박막 트랜지스터에 대응되는 영역 상에도 상기 컬러 필터가 형성된다.The color filter is also formed on a region corresponding to the thin film transistor.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제 1 마스크를 이용하여 하부 기판 상에 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계; 제 2 마스크를 이용하여 반도체층, 소스, 드레인 전극 및 데이터 배선을 형성하고, 반도체층, 소스, 드레인 전극 및 데이터 배선을 포함하는 상기 하부 기판 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 제 3, 제 4, 제 5 마스크를 이용하여 제 1 절연막 상에 컬러 필터를 형성하고, 상기 컬러 필터를 포함한 상기 제 1 절연막 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계; 제 6 마스크를 이용하여 제 2 절연막 상에 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극을 포함한 상기 제 2 절연막 전면에 보호막을 형성하는 단계; 제 7 마스크를 이용하여 상기 보호막과 제 1, 제 2 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 단계; 제 8 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 상기 드레인 전극과 접속하는 화소 전극을 형성하는 단계; 및 제 9 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 차광 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device including forming a gate wiring and a gate electrode on a lower substrate using a first mask; Forming a semiconductor layer, a source electrode, a drain electrode, and a data line using a second mask, and forming a first insulating layer on the entire surface of the lower substrate including a semiconductor layer, a source electrode, a drain electrode, and a data line; Forming a color filter on the first insulating film using a third, fourth, and fifth masks, and forming a second insulating film on the entire surface of the first insulating film including the color filter; Forming a common electrode on the second insulating film by using a sixth mask and forming a protective film over the entire surface of the second insulating film including the common electrode; Exposing the drain electrode by selectively removing the protective film and the first and second insulating films using a seventh mask; Forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the protective film using an eighth mask; And forming a light-shielding column spacer on the protective film using a ninth mask.
상기 차광 컬럼 스페이서는 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질로 형성한다.The light-shielding column spacer is formed of at least one material selected from carbon, titanium oxide, color pigment, and black resin.
상기 데이터 배선과 공통 전극 사이에 제 1, 제 2 절연막과 컬러 필터가 위치한다.The first and second insulating films and the color filter are positioned between the data line and the common electrode.
상기 박막 트랜지스터에 대응되는 영역 상에도 상기 컬러 필터를 형성한다.The color filter is also formed on a region corresponding to the thin film transistor.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display of the present invention and its manufacturing method as described above have the following effects.
첫째, 일반적인 액정 표시 장치는 데이터 배선과 공통 전극 또는 화소 전극 사이의 데이터 부하를 줄이기 위해, 단가가 높은 저유전율의 PAC(Photo Acryl Compound)을 사용하여 데이터 배선을 덮는다. 그러나, 본 발명은 박막 트랜지스터 기판에 형성된 R, G, B 컬러 필터가 데이터 배선과 공통 전극 또는 데이터 배선과 화소 전극 사이의 데이터 부하를 줄일 수 있으므로, PAC을 형성하는 공정을 제거하여 공정 단순화 및 제조 비용을 절감할 수 있다.First, a general liquid crystal display device covers a data line by using a PAC (Photo Acryl Compound) having a high unit cost and a low unit cost in order to reduce the data load between the data line and the common electrode or the pixel electrode. However, since the R, G, and B color filters formed on the thin film transistor substrate can reduce the data load between the data line and the common electrode or between the data line and the pixel electrode, the present invention eliminates the process of forming the PAC, The cost can be reduced.
둘째, 일반적인 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스와 컬러 필터가 중첩되는 단차부의 빛샘을 방지하기 위해 평탄화층을 형성하나, 본 발명은 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판의 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로, 데이터 배선의 폭을 넓혀 빛샘을 방지한다. 따라서, 평탄화층을 형성하는 공정을 제거할 수 있다.Second, a general liquid crystal display device forms a planarization layer to prevent light leakage of a step portion where a black matrix and a color filter are overlapped. However, since it is not necessary to consider the cohesion margin of the color filter substrate and the thin film transistor substrate, Widen the width to prevent light leakage. Therefore, the step of forming the planarization layer can be eliminated.
셋째, 차광 컬럼 스페이서를 사용하여, 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 제거할 수 있다.Third, the step of forming a black matrix can be eliminated by using a light-shielding column spacer.
도 1은 일반적인 프린지 전계 모드의 박막 트랜지스터 기판의 단면도.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 단면도.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.1 is a cross-sectional view of a general fringe field mode thin film transistor substrate.
2 is a sectional view of a liquid crystal display device of the present invention.
3A to 3H are process sectional views showing a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
일반적으로, 액정 표시 장치는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 화소 영역에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)와 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터가 형성된 컬러 필터 기판이 서로 대향되고, 그 사이에 유전 이방성을 갖는 액정층이 형성된다. 그런데, 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판을 합착할 때, 미스-얼라인(miss-align)에 의해 빛샘이 발생할 수 있다. 그리고, 이로 인해, 개구율이 현저히 떨어진다.In general, a liquid crystal display device has a thin film transistor substrate in which a thin film transistor (TFT) and a pixel electrode are formed in a pixel region defined by a gate wiring and a data wiring, and a color filter substrate on which a color filter is formed, A liquid crystal layer having dielectric anisotropy is formed therebetween. However, when the color filter substrate and the thin film transistor substrate are bonded together, light leakage may occur due to mis-alignment. And, because of this, the aperture ratio remarkably drops.
따라서, 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해 하나의 기판 상에 컬러 필터와 박막 트랜지스터를 동시에 형성하는 COT(Color Filter On TFT) 구조의 액정 표시 장치가 도입, 연구되고 있다.Therefore, in order to prevent the above-described problems, a liquid crystal display (COT) structure in which a color filter and a thin film transistor are simultaneously formed on one substrate is introduced and studied.
본 발명의 액정 표시 장치는, 상기와 같이 기판 상에 컬러 필터와 박막 트랜지스터를 동시에 형성하는 COT 구조로, 총 9개의 마스크를 이용하여 기판 상에 컬러 필터와 박막 트랜지스터를 동시에 형성하여 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.The liquid crystal display of the present invention has a COT structure in which a color filter and a thin film transistor are simultaneously formed on a substrate as described above, and a color filter and a thin film transistor are simultaneously formed on a substrate using a total of nine masks, The manufacturing cost can be reduced.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device of the present invention.
도 2와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는, 하부 기판(100)과 상부 기판(300) 및 하부 기판(100)과 상부 기판(300) 사이의 액정층을 포함하여 이루어진다. 구체적으로, 하부 기판(100)은 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터를 덮도록 형성된 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)과, 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b) 사이에 형성된 R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)와, 제 2 절연막(170b) 상에 형성된 공통 전극(180)과, 보호막(190)을 사이에 두고 공통 전극(180)과 중첩되며, 박막 트랜지스터와 접속된 화소 전극(200a)을 포함한다. 그리고, 화소 전극(200a)과 동일 층에 차광 컬럼 스페이서(210)가 형성되어, 박막 트랜지스터의 빛샘을 방지하고, 하부 기판(100)과 상부 기판(300)의 셀 갭을 유지한다.2, the liquid crystal display of the present invention includes a
구체적으로, 하부 기판(100) 상에는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 수직 교차하여 복수개의 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 교차 영역에 박막 트랜지스터가 형성된다. 그리고, 게이트 배선(GL)과 접속된 게이트 패드 하부 전극(110b)과, 데이터 배선(DL)과 접속된 데이터 패드 하부 전극(130c)을 포함하며, 도시하지는 않았으나, 공통 배선과 공통 배선과 접속된 공통 패드를 포함한다.Specifically, on the
박막 트랜지스터는 게이트 전극(110a), 소스 전극(140a), 드레인 전극(140b) 및 차례로 적층된 액티브층(130a)과 오믹 콘택층(130b)을 포함하는 반도체층(130)을 포함한다. 게이트 전극(110a)은 게이트 배선(GL)으로부터의 스캔 신호가 공급되도록 게이트 배선(GL)에서 돌출 형성될 수도 있고, 게이트 배선(GL)의 일부 영역으로 정의될 수도 있다.The thin film transistor includes a
액티브층(130a)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질로 형성된 게이트 절연막(120)을 사이에 두고 게이트 전극(110a)과 중첩된다. 액티브층(130a) 상에 형성된 오믹 콘택층(130b)은 소스, 드레인 전극(140a, 140b)과 액티브층(130a) 사이의 전기 접촉 저항을 감소시키는 역할을 한다. 그리고, 소스, 드레인 전극(140a, 140b)의 이격된 구간에 대응되는 오믹 콘택층(130b)이 제거되어 채널이 형성된다.The
소스 전극(140a)은 데이터 배선(DL)과 접속되어 데이터 배선(DL)의 화소 신호를 인가 받으며, 드레인 전극(140b)은 채널을 사이에 두고 소스 전극(140a)과 마주하도록 형성된다. 그리고, 박막 트랜지스터와 데이터 배선(DL)을 포함하는 게이트 절연막(120) 전면에 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질로 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)이 형성된다.The
제 1 절연막(170a) 상에는 R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)가 형성되며, 구체적으로, R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)는 박막 트랜지스터와 데이터 배선(DL) 상에도 형성되어, R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)가 데이터 배선(DL)과 공통 전극(180) 사이의 데이터 부하를 줄일 수 있다.R, G and
그리고, R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)를 덮도록 제 2 절연막(170b)이 형성된다. 즉, 제 2 절연막(170b)은 적어도 한 곳 이상의 영역에서 제 1 절연막(170a)과 접속되며, 도면에서는 제 2 절연막(170b)이 R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)가 형성된 영역을 제외한 모든 영역에서 제 1 절연막(170a)과 접속되는 것을 도시하였다.The second
제 2 절연막(170b) 상에는 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질로 통 전극 형태의 공통 전극(180)이 형성되며, 공통 전극(180)을 포함한 제 2 절연막(170b) 전면에 보호막(190)이 형성된다.Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), Indium Tin Zinc Oxide (ITZO), and the like are formed on the second insulating
그리고, 보호막(190)과 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)를 선택적으로 제거하여 각각 드레인 전극(140b), 게이트 패드 하부 전극(110b) 및 데이터 패드 하부 전극(130c)를 노출시키는 드레인 콘택홀(190a), 게이트 콘택홀(190b), 데이터 콘택홀(190c)이 형성되고, 보호막(190) 상에 투명 도전성 물질을 증착하고 이를 패터닝하여 드레인 콘택홀(190a), 게이트 콘택홀(190b), 데이터 콘택홀(190c)을 통해 각각 드레인 전극(140b), 게이트 패드 하부 전극(110b), 데이터 패드 하부 전극(130c)과 접속하는 화소 전극(200a), 게이트 패드 상부 전극(200b), 데이터 패드 상부 전극(200c)이 형성된다.The drain contact 140 exposing the
이 때, 화소 전극(200a)은 복수개의 슬릿 형태로 형성되어, 보호막(190)을 사이에 두고 통 전극 형태의 공통 전극(180)과 프린지 전계를 형성한다. 그리고, 프린지 필드에 의해 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하며, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상이 구현된다.At this time, the
한편, 도면에서는 화소 전극(200a)이 공통 전극(180)보다 상부 층에 형성된 것을 도시하였으나, 공통 전극(180) 상에 화소 전극(200a)이 형성될 수도 있다. 이 경우, 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)을 선택적으로 제거하여 노출된 드레인 전극(140b)과 전기적으로 접속하는 통 전극 형태의 화소 전극(200a)을 형성하고, 화소 전극(200a)을 포함하는 제 2 절연막(170b) 전면에 보호막(190)을 형성하고 보호막(190) 상에 슬릿 형태의 공통 전극(180)을 형성한다. 그리고, 게이트 패드 상부 전극(200b)과 데이터 패드 상부 전극(200c)은 공통 전극(180)과 동시에 형성된다.Although the
그리고, 보호막(190) 상에 형성된 차광 컬럼 스페이서(210)는 박막 트랜지스터의 빛샘을 방지함과 동시에 하부 기판(100)과 상부 기판(300)의 셀 갭을 유지한다. 구체적으로, 차광 컬럼 스페이서(210)는 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(color pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질, 일 예로서 빛을 흡수하는 흑색 수지(black resin)로 형성되어, 상부 기판(300) 상에 추가로 블랙 매트릭스를 형성하지 않아도 된다.The light
또한, 컬러 필터를 상부 기판에 형성하는 일반적인 액정 표시 장치는 상부 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하고, 블랙 매트릭스와 중첩되도록 컬러 필터를 형성하므로, 블랙 매트릭스와 컬러 필터가 중첩되는 단차부에서 빛샘이 발생할 수 있다. 박막 트랜지스터 기판의 데이터 배선의 폭을 넓게 형성하여 빛샘을 방지할 수 있으나, 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판의 합착 마진(Margine)을 고려해야 하므로 데이터 배선의 폭을 늘리는 데는 한계가 있다.In a typical liquid crystal display device in which a color filter is formed on an upper substrate, a black matrix is formed on the upper substrate, and a color filter is formed so as to overlap with the black matrix. Light leakage occurs in a step where the black matrix and the color filter overlap . The width of the data lines of the thin film transistor substrate can be increased to prevent the light leakage, but there is a limitation in increasing the width of the data lines because the margin of adhesion between the color filter substrate and the thin film transistor substrate must be considered.
따라서, 일반적인 액정 표시 장치는 데이터 컬러 필터를 포함하는 상부 기판 전면에 추가로 평탄화층을 형성하여 빛샘을 방지해야 하므로, 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 증가한다. Therefore, a general liquid crystal display device has to further form a planarization layer on the entire surface of the upper substrate including the data color filter to prevent light leakage, which complicates the process and increases the manufacturing cost.
그러나, 본 발명의 액정 표시 장치는 컬러 필터를 하부 기판(100)에 형성하므로, 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판을 합착할 때 합착 마진을 고려할 필요가 없다. 따라서, 데이터 배선(DL)의 폭을 넓혀 빛샘을 방지할 수 있으므로, 하부 기판(100)에 추가로 평탄화층을 형성하는 공정을 제거할 수 있으며, 데이터 배선(DL)에 대응되는 영역에는 차광 컬럼 스페이서가 형성되지 않아도 무방하다. 구체적으로, 일반적인 액정 표시 장치의 데이터 배선의 폭은 약 3.5㎛이나, 본 발명은 약 6㎛의 폭을 갖는 데이터 배선(DL)을 형성하여, 데이터 배선(DL)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.However, since the color filter is formed on the
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing method of a liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3H are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
먼저, 도 3a와 같이, 하부 기판(100) 상에 Al/Cr, Al/Mo, Al(Nd)/Al, Al(Nd)/Cr, Mo/Al(Nd)/Mo, Cu/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti, Mo/Al, Mo/Ti/Al(Nd), Cu 합금/Mo, Cu 합금/Al, Cu 합금/Mo 합금, Cu 합금/Al 합금, Al/Mo 합금, Mo 합금/Al, Al 합금/Mo 합금, Mo 합금/Al 합금, Mo/Al 합금 등의 이중층 이상이 적층된 구조 또는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등의 단일층으로 게이트 금속층을 형성한다. 그리고, 제 1 마스크를 이용하여 이를 패터닝하여 게이트 전극(110a), 게이트 배선(GL), 게이트 패드 하부 전극(110b) 및 공통 배선(미도시)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링(Sputtering) 방법 등의 증착 방법으로 금속층을 형성한 후, 금속층을 패터닝하여 게이트 전극(110a), 게이트 배선(GL), 게이트 패드 하부 전극(110b) 및 공통 배선(미도시)을 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, on the
도 3b와 같이, 게이트 전극(110a), 게이트 배선(GL), 게이트 패드 하부 전극(110b) 및 공통 배선(미도시)을 포함한 기판(100) 전면에 무기 절연 물질로 게이트 절연막(120)을 형성한다. 그리고, 하프 톤(Half Tone) 마스크 또는 회절 노광 마스크인 제 2 마스크를 이용하여 게이트 절연막(120) 상에 액티브층(130a)과 오믹콘택층(130b)이 차례로 적층된 구조의 반도체층(130)을 형성하고, 데이터 배선(DL)과 일정 간격 이격된 소스, 드레인 전극(140a, 140b)을 형성한다. 그리고, 소스, 드레인 전극(140a, 140b) 사이의 이격된 구간에 노출된 오믹 콘택층(130b)을 제거하여 채널을 형성한다. 이로써, 게이트 전극(110a), 반도체층(130), 소스, 드레인 전극(140a, 140b)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.A
한편, 도면에서는 데이터 패드 하부 전극(130c)은 데이터 배선(DL)과 동시에 형성되는 것을 도시하였으나, 데이터 패드 하부 전극(130c)이 게이트 배선(GL)과 동시에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 데이터 패드 하부 전극(130c)과 데이터 배선(DL)을 접속시키기 위한 구성을 더 구비한다.Although the data pad
도 3c와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)와 데이터 배선(DL)을 포함하는 게이트 절연막(120) 상에 PECVD 또는 CVD 방법으로 제 1 절연막(170a)을 형성한다. 그리고, 제 3, 제 4, 제 5 마스크를 이용하여 R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)를 형성한다. 이 때, R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)가 데이터 배선과 공통 전극 사이의 데이터 부하를 줄일 수 있으므로, 본 발명의 액정 표시 장치는 PAC을 형성하는 공정을 제거하여 공정 단순화 및 제조 비용을 절감할 수 있다.Referring to FIG. 3C, a first insulating
그리고, R, G, B 컬러 필터를 포함한 제 1 절연막(170a) 전면에 제 2 절연막(170b)을 형성한다. 이 때, 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)은 게이트 절연막과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 포토 아크릴과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.A second insulating
R, G, B 컬러 필터(160R, 160G, 미도시)는 증착 공정 방법으로 형성되며, 증착 공정 개구부를 갖는 섀도우 마스크(Shadow Mask)를 정렬하고, 섀도우 마스크 하부에 유기물 소스(Source)를 위치시켜, 섀도우 마스크의 개구부를 통해 유기 물질을 증착하는 방법이다. 이 때, 후술할 화소 전극과 박막 트랜지스터의 드레인 전극(140b)을 접속시키기 위해, 박막 트랜지스터를 덮도록 형성되는 컬러 필터는 드레인 전극(140b)에 대응되는 제 1 절연막(170a)을 노출시키도록 형성되는 것이 바람직하다.The R, G, and
이어, 도 3d와 같이, 제 2 절연막(170b) 상에 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질 투명 도전성 물질을 증착하고 제 6 마스크를 이용하여 이를 패터닝하여 통 전극 형태의 공통 전극(180)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 3D, on the second
그리고, 도 3e와 같이, 공통 전극(180)을 포함한 제 2 절연막(170b) 전면에 보호막(190)을 형성하고, 제 7 마스크를 이용하여 보호막(190)과 제 1, 제 2 절연막(170a, 170b)을 선택적으로 제거하여 드레인 전극(140b), 게이트 패드 하부 전극(110b) 및 데이터 패드 하부 전극(130c)를 각각 노출시키는 드레인 콘택홀(190a), 게이트 콘택홀(190b), 데이터 콘택홀(190c)을 형성한다.3E, a
도 3f와 같이, 드레인 콘택홀(190a), 게이트 콘택홀(190b), 데이터 콘택홀(190c)을 포함하는 보호막(190) 전면에 투명 도전성 물질을 증착하고, 제 8 마스크를 이용하여 이를 선택적으로 패터닝하여 드레인 전극(140b)과 전기적으로 접속하는 화소 전극(200a)을 형성한다. 이 때, 화소 전극(200a)은 복수개의 슬릿 형태로 형성되어, 보호막(190)을 사이에 두고 공통 전극(180)과 프린지 전계를 형성한다.A transparent conductive material is deposited on the entire surface of the
동시에, 게이트 콘택홀(190b)을 통해 노출된 게이트 패드 하부 전극(110b)과 접속되는 게이트 패드 상부 전극(200b)과, 데이터 콘택홀(190c)을 통해 노출된 데이터 패드 하부 전극(130c)과 접속되는 데이터 패드 상부 전극(200c)을 형성한다.At the same time, the gate pad
이어, 도 3g와 같이, 제 9 마스크를 이용하여 보호막(190) 상에 스페이서와 블랙 매트릭스의 역할을 동시에 할 수 있는 차광 컬럼 스페이서(210)를 형성한다. 구체적으로, 차광 컬럼 스페이서(210)는 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(color pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질, 일 예로서 빛을 흡수하는 흑색 수지(black resin)로 형성되며, 단일 높이 또는 이중 이상의 높이를 갖도록 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 3G, a light-shielding
따라서, 차광 컬럼 스페이서(210)는 차광성의 물질로 형성되어 블랙 매트릭스를 따로 형성하지 않아도 되므로, 상부 기판(300)에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 제거하여 마스크 수를 1개 절감할 수 있다. 또한, 차광 컬럼 스페이서(210)는 박막 트랜지스터와 중첩되도록 형성되며, 하부 기판(100)과 대향된 상부 기판(300) 사이의 셀 갭을 유지할 수 있는 강도를 가지는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 마지막으로, 도 3h와 같이, 씨일재(310)를 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(300)을 합착한 후, 액정을 주입하여 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.Therefore, since the light-shielding
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, PAC을 형성하는 공정과, 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 제거하여 총 9개의 마스크 공정으로 액정 표시 장치를 형성할 수 있으므로, 마스크 수의 절감에 따른 제조 비용 절감 및 공정 단순화를 기대할 수 있다.In the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention as described above, the liquid crystal display device can be formed by a total of nine mask processes by eliminating the step of forming the PAC and the step of forming the black matrix, The manufacturing cost can be reduced and the process can be simplified.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.
DL: 데이터 배선 GL: 게이트 배선
100: 하부 기판 110a: 게이트 전극
110b: 게이트 패드 하부 전극 120: 게이트 절연막
130: 반도체층 130a: 액티브층
130b: 오믹 콘택층 130c: 데이터 패드 하부 전극
140a: 소스 전극 140b: 드레인 전극
160R: R 컬러 필터 160G: G 컬러 필터
170a: 제 1 절연막 170b: 제 2 절연막
180: 공통 전극 190: 보호막
190a: 드레인 콘택홀 190b: 게이트 콘택홀
190c: 데이터 콘택홀 200a: 화소 전극
200b: 게이트 패드 상부 전극 200c: 데이터 패드 상부 전극
210: 차광 컬럼 스페이서 300: 상부 기판
310: 씨일재DL: Data line GL: Gate line
100:
110b: gate pad lower electrode 120: gate insulating film
130:
130b:
140a:
160R:
170a: first insulating
180: common electrode 190: protective film
190a: drain
190c:
200b: gate pad
210: shielding column spacer 300: upper substrate
310: Mr.
Claims (8)
상기 박막 트랜지스터를 포함하는 상기 하부 기판 전면에 형성된 제 1 절연막;
상기 제 1 절연막 상에 형성된 컬러 필터;
상기 컬러 필터를 덮도록 상기 제 1 절연막 전면에 형성된 제 2 절연막;
상기 제 2 절연막 상에 형성된 공통 전극;
상기 공통 전극을 덮도록 형성된 보호막;
상기 제 1, 제 2 절연막과 보호막을 선택적으로 제거하여 노출된 박막 트랜지스터와 접속하며, 상기 보호막을 사이에 두고 상기 공통 전극과 프린지 전계를 형성하는 화소 전극; 및
상기 박막 트랜지스터와 중첩되도록 상기 보호막 상에 형성된 차광 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.A thin film transistor formed in a crossing region of a gate wiring and a data wiring vertically crossing on a lower substrate and a gate wiring and a data wiring;
A first insulating layer formed on the entire surface of the lower substrate including the thin film transistor;
A color filter formed on the first insulating film;
A second insulating layer formed on the entire surface of the first insulating layer to cover the color filter;
A common electrode formed on the second insulating film;
A protective film covering the common electrode;
A pixel electrode connected to the exposed thin film transistor by selectively removing the first and second insulating films and the protective film, and forming a fringe electric field with the common electrode across the protective film; And
And a light-shielding column spacer formed on the protective film so as to overlap with the thin film transistor.
상기 차광 컬럼 스페이서는 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.The method according to claim 1,
Wherein the light-shielding column spacer is at least one material selected from carbon, titanium oxide, color pigment, and black resin.
상기 데이터 배선과 공통 전극 사이에 제 1, 제 2 절연막과 컬러 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.The method according to claim 1,
And the first and second insulating films and the color filter are disposed between the data line and the common electrode.
상기 박막 트랜지스터에 대응되는 영역 상에도 상기 컬러 필터가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.The method according to claim 1,
And the color filter is formed also on a region corresponding to the thin film transistor.
제 2 마스크를 이용하여 반도체층, 소스, 드레인 전극 및 데이터 배선을 형성하고, 반도체층, 소스, 드레인 전극 및 데이터 배선을 포함하는 상기 하부 기판 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계;
제 3, 제 4, 제 5 마스크를 이용하여 제 1 절연막 상에 컬러 필터를 형성하고, 상기 컬러 필터를 포함한 상기 제 1 절연막 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계;
제 6 마스크를 이용하여 제 2 절연막 상에 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극을 포함한 상기 제 2 절연막 전면에 보호막을 형성하는 단계;
제 7 마스크를 이용하여 상기 보호막과 제 1, 제 2 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 단계;
제 8 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 상기 드레인 전극과 접속하는 화소 전극을 형성하는 단계; 및
제 9 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 차광 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.Forming a gate wiring and a gate electrode on the lower substrate using a first mask;
Forming a semiconductor layer, a source, a drain electrode, and a data line using a second mask, and forming a first insulating layer on the entire surface of the lower substrate including the semiconductor layer, the source, the drain electrode, and the data line;
Forming a color filter on the first insulating film using a third, fourth, and fifth masks, and forming a second insulating film on the entire surface of the first insulating film including the color filter;
Forming a common electrode on the second insulating film by using a sixth mask and forming a protective film over the entire surface of the second insulating film including the common electrode;
Exposing the drain electrode by selectively removing the protective film and the first and second insulating films using a seventh mask;
Forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the protective film using an eighth mask; And
And forming a light-shielding column spacer on the protective film using a ninth mask.
상기 차광 컬럼 스페이서는 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the light-shielding column spacer is formed of at least one material selected from carbon, titanium oxide, color pigment, and black resin.
상기 데이터 배선과 공통 전극 사이에 제 1, 제 2 절연막과 컬러 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the first and second insulating films and the color filter are disposed between the data line and the common electrode.
상기 박막 트랜지스터에 대응되는 영역 상에도 상기 컬러 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the color filter is formed also on a region corresponding to the thin film transistor.
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