KR20030016017A - Method for fabricating of an array substrate for LCD - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 데이터배선과 화소전극 사이에 발생하는 기생용량 편차를 줄여 화질을 개선하는 동시에, 개구율을 개선하기 위한 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device for improving image quality by reducing parasitic capacitance variations generated between data wirings and pixel electrodes.
본 발명은 상기 화소전극과 데이터배선 사이의 이격 영역 하부에 차폐바를 미리 구성하여, 상기 이격 영역을 차폐하기 위해 상부기판에 형성하는 블랙매트릭스를 설계할 경우 마진 설계를 하지 않기 때문에 개구율을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when a black matrix formed on an upper substrate is formed in advance by shielding bars formed below the separation area between the pixel electrode and the data wiring, the aperture ratio can be improved. It has an effect.
또한, 상기 화소전극 패터닝 시 배면노광법을 사용하여, 마스크의 오정렬에 의해 상기 화소전극과 데이터배선 사이의 이격 거리에 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 화소전극과 데이터배선 사이에 발생하는 기생용량(CDP)과, 상기 기생용량의 편차(ΔCDP)발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the pixel electrode is patterned, a back exposure method may be used to prevent variation in a distance between the pixel electrode and the data wiring due to misalignment of the mask. Therefore, the parasitic capacitance C DP generated between the pixel electrode and the data wiring and the deviation ΔC DP between the parasitic capacitance can be prevented.
전술한 바와 같은 효과로 선명한 화질의 액정표시장치를 제작할 수 잇다.It is possible to manufacture a liquid crystal display device of vivid image quality by the above effects.
Description
본 발명은 액정표시장치(LCD)용 어레이기판에 관한 것이며, 특히 유전율이 큰 무기절연막을 보호막으로 사용하는 어레이기판에 있어서, 데이터배선과 화소전극 사이에 발생하는 기생용량 편차(ΔCDP)를 줄임과 동시에 개구율을 개선하기 위한 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device (LCD), and particularly to an array substrate using an inorganic insulating film having a high dielectric constant as a protective film, which reduces parasitic capacitance variation ΔC DP generated between data wiring and a pixel electrode. In addition, the present invention relates to a method of manufacturing an array substrate for improving the aperture ratio.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.In general, the driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light polarized by optical anisotropy may be arbitrarily modulated to express image information.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a general liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터(7)와 상기 각 컬러필터(7)사이에 구성된 블랙매트릭스(6)와 상기 컬러필터와 블랙매트릭스 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)와 어레이배선이 형성된 하부기판(22)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.As shown in the drawing, a general color liquid crystal display 11 includes a black matrix 6 formed between a color filter 7 and each of the color filters 7 and a common electrode 18 deposited on the color filter and the black matrix. ) Is formed of an upper substrate (5) formed thereon, a pixel region (P), a pixel electrode (17) formed on the pixel region, and a lower substrate (22) on which switching elements (T) and array wiring are formed. The liquid crystal 14 is filled between 5) and the lower substrate 22.
상기 하부기판(22)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.The lower substrate 22 is also referred to as an array substrate, and the thin film transistor T, which is a switching element, is positioned in a matrix type, and the gate wiring 13 crosses the plurality of thin film transistors TFT. ) And data wirings 15 are formed.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이, 투명한 화소전극(17)이 형성된다.In this case, the pixel area P is an area defined by the gate wiring 13 and the data wiring 15 intersecting. A transparent pixel electrode 17 is formed on the pixel area P as described above. .
상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다.The pixel electrode 17 uses a transparent conductive metal having a relatively high transmittance of light, such as indium-tin-oxide (ITO).
전술한 바와 같은 구성을 가지는 액정패널의 구동은 액정의 전기광학적 효과에 기인한 것이다.The driving of the liquid crystal panel having the configuration as described above is due to the electro-optical effect of the liquid crystal.
자세히 설명하면, 상기 액정층(14)은 자발분극(Spontaneous polarization)특성을 가지는 유전이방성 물질이며, 전압이 인가되면 자발분극에 의해 쌍극자를 형성함으로써 전계의 인가방향에 따라 분자의 배열방향이 바뀌는 특성을 갖는다.In detail, the liquid crystal layer 14 is a dielectric anisotropic material having a spontaneous polarization characteristic, and when a voltage is applied, the arrangement direction of molecules is changed according to the direction of application of an electric field by forming a dipole by spontaneous polarization. Has
따라서, 이러한 배열상태에 따라 광학적 특성이 바뀜으로써 전기적인 광변조가 생기게 된다.Therefore, the optical characteristic is changed according to this arrangement state, thereby causing electrical light modulation.
이러한 액정의 광변조현상에 의해, 빛을 차단 또는 통과시키는 방법으로 이미지를 구현하게 된다.By the optical modulation of the liquid crystal, an image is realized by a method of blocking or passing light.
도 2는 도 1의 구성 중 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 확대평면도이다.FIG. 2 is an enlarged plan view schematically illustrating a part of the array substrate in the configuration of FIG. 1.
전술한 구성 중 상기 액정층(도 1의 14)을 구동하기 위해 필요한 요소들은 주사신호(scanning signal, 게이트전압)를 전달하는 게이트배선(13)과, 영상신호(Image signal, 데이터전압)를 전달하는 데이터배선(15)과, 상기 게이트배선과 데이터배선에 각각 연결되고, 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하는 지점에 위치하는 스위칭소자인 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극(pixel electrode)(17)이다.The elements necessary for driving the liquid crystal layer 14 of FIG. 1 include a gate wiring 13 transmitting a scanning signal and a image signal, and an image signal. A thin film transistor T, which is a switching element connected to the data wiring 15, the gate wiring and the data wiring, and positioned at the intersection of the gate wiring 13 and the data wiring 15, and the thin film. It is a pixel electrode 17 connected to the transistor.
상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(13)과 연결된 게이트전극(31)과, 상기 게이트전극(31)상부에서 게이트전극(31)과 소정면적 겹쳐 형성되는소스전극(33)및 드레인전극(35)으로 구성되며, 상기 소스전극(33)과 드레인전극(35)은 반도체층(이하 "액티브층 ; active layer"이라함)(32)을 사이에 두고 이격되어 구성된다.The thin film transistor T includes a gate electrode 31 connected to the gate wiring 13, a source electrode 33 and a drain electrode formed to overlap a predetermined area with the gate electrode 31 on the gate electrode 31. 35. The source electrode 33 and the drain electrode 35 are spaced apart from each other with a semiconductor layer 32 (hereinafter, referred to as an “active layer”) interposed therebetween.
상기 액티브층(32)은 일반적으로 비정질실리콘(a-Si:H)을 사용하여 형성하며, 경우에 따라서는 폴리실리콘(poly silicon)으로 형성할 수 있다.The active layer 32 is generally formed using amorphous silicon (a-Si: H), and in some cases, may be formed of polysilicon.
이때, 상기 소스전극(33)은 데이터배선(15)과 연결되어 구성되고, 상기 드레인전극(35)은 상기 화소영역(P)상에 위치한 화소전극(17)과 연결된다.In this case, the source electrode 33 is connected to the data line 15, and the drain electrode 35 is connected to the pixel electrode 17 positioned on the pixel area P.
여기서, 상기 화소전극(17)의 일부는 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(13)의 상부까지 연장되어 상기 게이트배선과 함께 스토리지 캐패시터(Cst)(C)를 이룬다.(경우에 따라, 스토리지 캐패시터의 구성은 다양하게 변형할 수 있다.)Here, a part of the pixel electrode 17 extends to an upper portion of the gate line 13 defining the pixel area P to form a storage capacitor C st (C) together with the gate line. Therefore, the configuration of the storage capacitor can be variously modified.)
전술한 구성에서, 상기 게이트배선(13)은 제 1 스토리지 전극의 기능을 하게 되고, 상기 화소전극(17)과 접촉된 스토리지 금속층(26)이 제 2 스토리지 전극의 기능을 하게 된다.In the above-described configuration, the gate wiring 13 functions as a first storage electrode, and the storage metal layer 26 in contact with the pixel electrode 17 functions as a second storage electrode.
전술한 구성에서, 상기 화소전극(17)과 데이터배선(15)사이의 이격 영역은 빛이 새는 영역이기 때문에 도 1에 도시한 상부기판(5)에 블랙매트릭스(6)를 배치하여 이 영역을 가려주어야 한다.In the above-described configuration, since the spaced area between the pixel electrode 17 and the data wiring 15 is a light leaking area, the black matrix 6 is disposed on the upper substrate 5 shown in FIG. It must be covered.
이때, 상기 블랙매트릭스(6)는, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22)의 합착 오정렬(misalign)에 의해 상기 이격영역이 노출되는 경우와, 마스크의 오정렬에 의해 상기 화소전극과 데이터배선 사이의 이격 거리가 더 멀어질 경우를 대비하여마진(margin)을 두고 설계하는 것이 일반적이다.In this case, the black matrix 6 may include the case where the separation region is exposed by the misalignment of the upper substrate 5 and the lower substrate 22 and the pixel electrode and the data wiring due to the misalignment of the mask. It is common to design margins in case the separation distance between them is further increased.
이하, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 액정표시장치의 일부 단면도이다.(절단한 하부기판에 대응하는 상부기판을 동시에 도시함.)A description with reference to FIG. 3 is as follows. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device taken along line III-III and IV-IV of FIG. 2 (the upper substrate corresponding to the cut lower substrate is simultaneously shown).
도시한 바와 같이, 게이트전극(31)과, 액티브층(32)과, 소스전극 및 드레인전극(33,35)으로 구성된 박막트랜지스터(T)가 구성된 기판(22)의 전면에 보호막(16)이 형성된다.As shown, the protective film 16 is formed on the entire surface of the substrate 22 including the gate electrode 31, the active layer 32, and the thin film transistor T composed of the source electrode and the drain electrode 33, 35. Is formed.
이때, 상기 보호막(16)을 질화 실리콘(SiNX) 또는 산화 실리콘(SiO2)으로 구성된 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성하게 된다.In this case, the passivation layer 16 may be formed of one selected from the group of inorganic insulating materials including silicon nitride (SiN X ) or silicon oxide (SiO 2 ).
상기 보호막(16)을 사이에 두고 하부에는 데이터배선(15)이 위치하고, 데이터배선(15)의 양측 상부에는 각각 화소전극(17)이 위치한다.The data line 15 is positioned below the passivation layer 16, and the pixel electrodes 17 are positioned on both sides of the data line 15.
이러한 구성에서, 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)은 서로 신호간섭을 피하기 위해 평면적으로 겹쳐 구성할 수 없기 때문에, 서로 영향을 주지 않는 범위 내에서 이격하여 구성하여야 한다.In this configuration, since the data line 15 and the pixel electrode 17 cannot be superimposed in a plane to avoid signal interference with each other, the data line 15 and the pixel electrode 17 should be spaced apart from each other within a range not affecting each other.
왜냐하면, 상기 보호막(16)은 유전율이 큰 무기 절연물질로 구성되었기 때문에, 데이터배선(15)과 화소전극(17)이 너무 가깝게 구성되거나 겹쳐지는 구성이라면, 화소전극(17)과 데이터배선(15)사이에 기생용량이 발생하게 될 것이고, 이러한 기생용량에 의해 상기 화소전극(17)에 인가된 화소전압의 왜곡현상이 발생하게 될 것이기 때문이다.Because the passivation layer 16 is made of an inorganic insulating material having a high dielectric constant, when the data line 15 and the pixel electrode 17 are configured to be too close or overlap each other, the pixel electrode 17 and the data line 15 This is because parasitic capacitance will be generated between and, and the parasitic capacitance will cause distortion of the pixel voltage applied to the pixel electrode 17.
이러한 현상을 방지하기 위해서는, 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)의 이격거리(K)는 기본적으로 3㎛이상이 되어야 한다.In order to prevent such a phenomenon, the separation distance K between the data line 15 and the pixel electrode 17 should be basically 3 μm or more.
따라서, 데이터배선(15)의 양측으로 3㎛ 이상씩 각각 이격되어 화소전극(17)이 위치하게 된다.Accordingly, the pixel electrodes 17 are positioned to be spaced apart from each other by 3 μm or more on both sides of the data line 15.
앞서 언급했듯이, 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)의 이격거리 만큼을 상부기판(5)의 컬러필터(7)사이에 위치한 블랙매트릭스(6)로 가려주어야 하는데, 이때 상기 블랙매트릭스(6)는 상부기판(5)과 하부기판(22)의 합착오차와, 상기 화소전극(17) 패터닝시 마스크(미도시)의 오정렬에 의한 오차를 감안하여 설계되어야 한다.As mentioned above, the distance between the data line 15 and the pixel electrode 17 should be masked by the black matrix 6 positioned between the color filter 7 of the upper substrate 5, wherein the black matrix ( 6) should be designed in consideration of the bonding error between the upper substrate 5 and the lower substrate 22 and an error due to misalignment of a mask (not shown) during patterning of the pixel electrode 17.
일반적인 합착 마진은 상기 데이터배선을 중심으로 양측으로 3㎛∼5㎛의 마진을 가지도록 설계된다.General bonding margin is designed to have a margin of 3㎛ ~ 5㎛ on both sides around the data wiring.
결과적으로, 관찰자의 시각으로 보았을 경우, 상기 데이터배선과 게이트배선 부를 제외한 이미지가 표현되지 않는 영역은 상기 데이터배선과 화소전극 사이의 이격거리와 상기 블랙매트릭스의 마진을 합하여 상기 데이터배선(15)의 양측으로 각각 6㎛∼8㎛의 거리에 해당된다.As a result, when viewed from an observer's perspective, an area in which no image except for the data line and the gate line is expressed is obtained by adding up the distance between the data line and the pixel electrode and the margin of the black matrix. It corresponds to the distance of 6 micrometers-8 micrometers on both sides, respectively.
액정패널의 전체면적을 고려하였을 경우, 상기 블랙매트릭스의 마진폭은 개구율을 떨어뜨려 액정패널의 화질을 저하하는 원인이 된다.When the total area of the liquid crystal panel is taken into consideration, the margin width of the black matrix decreases the aperture ratio, thereby degrading the image quality of the liquid crystal panel.
따라서, 상기 데이터배선과 화소전극 사이의 이격 거리를 줄이기 위해, 상기 보호막으로 유전율이 낮은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 투명한 유기절연물질을 사용하는 방법이 제안되었다.Accordingly, in order to reduce the separation distance between the data line and the pixel electrode, a method of using a transparent organic insulating material including benzocyclobutene (BCB) and an acrylic resin having a low dielectric constant is used as the passivation layer. Proposed.
그러나, 상기 유기절연물질은 가격이 높기 때문에 사용에 제한이 따른다.However, since the organic insulating material is high in price, its use is limited.
상기 액정패널의 화질을 저하하는 또 하나의 원인은 상기 화소전극을 패터닝하는 사진식각(photo-lithography)공정 중 마스크(mask)의 오정렬에 의해 상기 데이터배선과 화소전극 사이의 이격 거리의 불균일에 의해 발생하는 기생용량과 기생용량의 편차(CDP)(어레이기판의 전체를 고려함)에 의한 것이다.Another cause of deterioration of the image quality of the liquid crystal panel is due to a non-uniform distance between the data line and the pixel electrode due to a misalignment of a mask during a photo-lithography process of patterning the pixel electrode. This is due to the parasitic capacitance generated (C DP ) (total array substrate).
이러한, 마스크(mask)의 오정렬에 의한 기생용량의 편차 문제를 해결하기 위한 방법이 선 특허 출원된 한국특허공개"2000-74752"에 제안된 바 있다.A method for solving such a problem of variation in parasitic capacitance due to misalignment of a mask has been proposed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-74752.
이하, 도 4a 와 4b를 참조하여 설명한다.A description with reference to FIGS. 4A and 4B is as follows.
이하, 도 4a 와 4b는 상기 한국특허공개"2000-74752"의 어레이기판 제조공정 중 화소전극을 패턴하기 위한 배면노광 공정만을 나타낸 도면이다.(도시된 도면은 도 2의 데이터배선 영역과 스토리지 영역(C)에 해당한다.)4A and 4B illustrate only a back exposure process for patterning a pixel electrode during the array substrate manufacturing process of Korean Patent Publication No. 2000-74752. (The illustrated figure shows a data wiring area and a storage area of FIG. 2. (C))
도시한 바와 같이, 게이트배선(13)의 상부에 게이트 절연막(12)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(12)상부에 데이터배선(15)이 형성되며, 이와 동시에 스토리지 영역(C)의 상기 게이트배선(13)의 일부 상부에 아일랜드 형상의 스토리지 금속층(26)이 구성된다.As shown, a gate insulating film 12 is formed on the gate wiring 13, and a data wiring 15 is formed on the gate insulating film 12, and at the same time, the gate wiring of the storage region C is formed. An island-shaped storage metal layer 26 is formed on the upper portion of 13.
상기 데이터배선(15)과 스토리지 금속층(26)상부에 보호막(16)이 형성된다.The passivation layer 16 is formed on the data line 15 and the storage metal layer 26.
상기 보호막(16)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된 것이다.The passivation layer 16 is formed of one selected from the group of inorganic insulating materials including silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ).
다음으로, 상기 보호막(16)이 형성된 기판(22)의 전면에 투명금속을 증착하여 투명 금속층(17a)을 형성한다.Next, the transparent metal layer 17a is formed by depositing a transparent metal on the entire surface of the substrate 22 on which the passivation layer 16 is formed.
상기 투명 금속층(17a)상부에 음성 포토레지스트(negative photo-resist)를 도포하여 음성 PR층(40)을 형성한다.A negative photo-resist is applied on the transparent metal layer 17a to form a negative PR layer 40.
음성 PR층(40)은 빛을 받은 부분이 현상되지 않는 특성을 가진다.The negative PR layer 40 has a characteristic that a portion that receives light is not developed.
상기 PR층이 형성된 기판(22)의 상부에는 상기 스토리지 영역(C)에 대응하여 투과영역이 구성된 마스크(46)를 위치시킨다.A mask 46 having a transmissive region corresponding to the storage region C is positioned on the substrate 22 on which the PR layer is formed.
다음은 상기 기판(22)의 상부와 하부에서 빛(L1,L2)을 조사하여 상기 PR층(40)을 노광한다.Next, the PR layer 40 is exposed by irradiating light L1 and L2 from the upper and lower portions of the substrate 22.
따라서, 상기 노광공정이 완료된 PR층(40)을 현상하게 되면, 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)의 상부에 위치하는 투명 금속층(17a)이 노출된다.Therefore, when the PR layer 40 having the exposure process is completed, the transparent metal layer 17a positioned on the gate line 13 and the data line 15 is exposed.
단, 상기 스토리지 영역(C)의 게이트배선(13)상부에 위치한 투명 금속층은 노출되지 않는다. 왜냐하면 상기 배면노광이 진행되는 동안 마스크(46)를 이용하여 전면노광이 진행된 부분이기 때문이다.However, the transparent metal layer positioned on the gate wiring 13 of the storage area C is not exposed. This is because the front exposure is performed using the mask 46 while the back exposure is in progress.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 노출된 투명 금속층(17a)을 식각하게 되면, 상기 드레인전극(미도시)과 접촉하면서 상기 화소영역(P)상에 위치하고 일부가 상기 게이트배선(13)과 평면적으로 겹쳐 형성되는 화소전극(17)이 형성된다.As shown in FIG. 4B, when the exposed transparent metal layer 17a is etched, the exposed transparent metal layer 17a is disposed on the pixel region P while being in contact with the drain electrode (not shown), and part of the transparent metal layer 17a is planar with the gate wiring 13. The pixel electrodes 17 overlapping each other are formed.
이때, 상기 데이터배선(15)과, 데이터배선(15)의 양측에 위치하는 화소전극(17)간의 거리 R과 L은 동일하다. 따라서 액정패널의 전 면적에 대해 상기 화소전극(17)과 데이터배선(15) 사이의 이격 거리를 일정하게 할 수 있다.At this time, the distances R and L between the data line 15 and the pixel electrodes 17 located on both sides of the data line 15 are the same. Therefore, the separation distance between the pixel electrode 17 and the data wiring 15 can be constant for the entire area of the liquid crystal panel.
그러나, 종래의 제 2 예는 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)사이의 거리는 일정하게 구성할 수 있으나, 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)등을 차광수단으로 한 배면 노광방법을 사용하였기 때문에, 상기 데이터배선(15)과 화소전극 (17)사이의 이격 거리가 매우 짧다.However, in the second example of the related art, the distance between the data line 15 and the pixel electrode 17 may be configured to be constant, but the back exposure using the gate line 13 and the data line 15 as light blocking means. Since the method is used, the separation distance between the data wiring 15 and the pixel electrode 17 is very short.
따라서, 종래의 제 2 예는 유전율이 높은 무기절연막을 보호막으로 사용하는 경우이기 때문에 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)사이에 발생하는 기생용량에 의해 화질이 악화 될 것으로 예상된다.Therefore, since the second conventional example uses an inorganic insulating film having a high dielectric constant as a protective film, the image quality is expected to be deteriorated by the parasitic capacitance generated between the data wiring 15 and the pixel electrode 17.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 상기 보호막(16)으로 무기절연막을 사용하는 어레이기판의 구조에 있어서, 상기 블랙매트릭스의 합착 마진을 줄이고, 상기 데이터배선(15)과 화소전극(17)사이의 이격거리를 일정하게 설계하여 액정패널의 화질과 개구율을 개선하는 것을 목적으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, in the structure of an array substrate using an inorganic insulating film as the passivation layer 16, the bonding margin of the black matrix is reduced, and the data line 15 and the pixel electrode 17 are reduced. The purpose is to improve the image quality and aperture ratio of the liquid crystal panel by constantly designing the separation distance therebetween.
이를 위해 상기 화소전극(17)과 데이터배선(15)사이의 이격된 거리 하부에 차폐바를 구성하는 방법을 제안한다.To this end, a method of constructing a shielding bar below the spaced distance between the pixel electrode 17 and the data line 15 is proposed.
도 1은 일반적인 투과형 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고,1 is an exploded perspective view schematically showing a general transmissive liquid crystal display device;
도 2는 종래의 제 1 예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고,FIG. 2 is a plan view schematically illustrating a part of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first example of the related art.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ과 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 종래의 제 1 예에 따른 단면도이고,3 is a cross-sectional view according to a first example of the related art taken along III-III and IV-IV of FIG. 2,
도 4a 내지 도 4b는 도 2의 데이터배선 영역과 스토리지 영역에 해당하며, 종래의 제 2 예에 따른 화소전극 형성공정을 도시한 단면도이고,4A through 4B are cross-sectional views illustrating a pixel electrode forming process according to a data wiring region and a storage region of FIG.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이고,5 is a schematic cross-sectional view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 단면도이고,6 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 5,
도 7a 내지 도 7d는 도 6의 Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ을 절단하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공정순서에 따라 도시한 공정단면도이고,7A to 7D are cross-sectional views illustrating a process sequence according to the first embodiment of the present invention by cutting VI-VI, VIII-VIII of FIG. 6,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를개략적으로 도시한 단면도이고,8 is a schematic cross-sectional view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention;
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단한 단면도이고,9 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 8,
도 10a 내지 도 10c는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.10A to 10C are cross-sectional views taken along the line VIII-VIII of FIG. 8 and according to the process sequence according to the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
100 : 기판 102 : 게이트배선100: substrate 102: gate wiring
104 : 게이트전극 106a,106b : 차폐바104: gate electrode 106a, 106b: shielding bar
114 : 소스전극 116 : 드레인전극114: source electrode 116: drain electrode
118 : 데이터배선 120 : 스토리지 금속층118 data wiring 120 storage metal layer
132 : 화소전극132 pixel electrode
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 게이트배선이 구성될 영역과 데이터배선이 구성될 영역을 정의하는 단계와; 상기 기판 상에 상기 게이트배선 영역에 일 방향으로 구성된 다수의 게이트배선과, 상기 데이터배선이 구성될 영역에 일 방향으로 구성되고 소정간격 이격된 두 개의 차폐바를 형성하는 단계와; 상기 게이트배선과 차폐바가 구성된 기판의 상부에 제 1 절연막인 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 두 개의 차폐바 상부에 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선과 데이터배선과 박막트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 제 2 절연막인 보호막을 형성하는 단계와; 상기 보호막 상부에 투명 전극층을 형성하고, 상기 투명 전극층 상에 음성 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층이 형성된 기판의 상부에 상기 박막트랜지스터의 일부와 상기 화소영역을 정의하는 게이트배선의 일부에 대응하는 부분이 투과부로 구성된 마스크를 위치시키고, 기판의 상부와 하부에서 빛을 조사하는 단계와; 상기 조사된 빛에 의해 노광된 포토레지스트층을 현상하여 노출된 투명전극층을 식각하여, 상기 화소영역 상에 위치하고 일부는 상기 박막트랜지스터와 접촉하고 일부는 상기 게이트배선의 상부로 연장된 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the method including: preparing a substrate; Defining a region where a gate wiring and a data wiring are to be formed on the substrate; Forming a plurality of gate wirings formed in one direction on the substrate in the gate wiring region and two shielding bars configured in one direction and spaced apart from each other by a predetermined distance in the region where the data wiring is to be formed; Forming a gate insulating film, which is a first insulating film, on the substrate including the gate wiring and the shielding bar; Defining a pixel area on the gate insulating layer to perpendicularly intersect the gate line, and forming a data line on the two shielding bars; Forming a protective film, which is a second insulating film, on the entire surface of the substrate on which the gate wiring, the data wiring, and the thin film transistor are formed; Forming a transparent electrode layer on the passivation layer, and coating a negative photoresist on the transparent electrode layer to form a photoresist layer; Placing a mask formed of a transmissive portion on a portion of the thin film transistor and a portion of a gate wiring defining the pixel region on the substrate on which the photoresist layer is formed, and irradiating light from the upper and lower portions of the substrate; Wow; By developing the photoresist layer exposed by the irradiated light, the exposed transparent electrode layer is etched to form a pixel electrode positioned on the pixel region, partially in contact with the thin film transistor, and partially extending over the gate wiring. It includes a step.
상기 박막트랜지스터는 게이트전극, 액티브층, 소스전극 및 드레인전극으로 구성된다.The thin film transistor includes a gate electrode, an active layer, a source electrode, and a drain electrode.
전술한 구성에서 상기 화소전극은 상기 드레인전극과 접촉하여 구성한다.In the above-described configuration, the pixel electrode is configured to be in contact with the drain electrode.
상기 화소전극과 차폐바는 소정간격 이격하여 형성되고, 상기 차폐바와 데이터배선은 소정면적 겹쳐 형성하는 것을 특징으로 한다.The pixel electrode and the shielding bar are formed to be spaced apart from each other by a predetermined interval, and the shielding bar and the data wiring are formed to overlap a predetermined area.
이때, 상기 데이터배선과 차폐바의 겹침 면적의 너비는 1 ㎛로 한다.At this time, the width of the overlapped area of the data line and the shielding bar is 1 μm.
다른 예로서, 상기 화소전극과 차폐바는 소정면적 겹쳐 형성되고, 상기 데이터배선과 차폐바는 소정거리 이격되어 형성할 수 있다.As another example, the pixel electrode and the shielding bar may be formed to overlap a predetermined area, and the data wiring and the shielding bar may be formed to be spaced apart by a predetermined distance.
이때, 상기 차폐바와 화소전극의 겹침 면적의 너비는 1㎛이다.In this case, the width of the overlapped area between the shielding bar and the pixel electrode is 1 μm.
상기 차폐바의 너비는 3㎛인 것을 특징으로 한다.The shielding bar is characterized in that the width of 3㎛.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
-- 실시예 --Example
본 발명의 특징은 상기 데이터배선과 화소전극의 이격된 거리 하부에 차폐바를 설계하고, 상기 화소전극을 형성하는 사진식각 공정 중 배면노광 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.A feature of the present invention is to design a shielding bar below the distance between the data line and the pixel electrode, and to use the back exposure method in the photolithography process of forming the pixel electrode.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.5 is a plan view schematically illustrating some pixels of an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이기판(100)은 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(102)과 데이터배선(118)을 교차하여 구성하고, 상기 두 배선의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)를 구성한다.As shown, the array substrate 100 according to the present invention is configured by crossing the gate wiring 102 and the data wiring 118 defining the pixel region P, and the switching point is a switching element at the intersection of the two wirings. The thin film transistor T is constituted.
이때, 상기 데이터배선(118)의 너비는 약 8.0㎛의 너비를 갖도록 설계한다.At this time, the width of the data line 118 is designed to have a width of about 8.0㎛.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(104)과, 액티브층(110)과, 소스전극(114)및 드레인전극(116)으로 구성한다.The thin film transistor T includes a gate electrode 104, an active layer 110, a source electrode 114, and a drain electrode 116.
상기 소스전극(114)은 상기 데이터배선(118)과 전기적으로 연결하여 구성하며, 상기 게이트전극(104)은 상기 게이트배선(102)과 전기적으로 연결하여 구성한다.The source electrode 114 is electrically connected to the data line 118, and the gate electrode 104 is electrically connected to the gate line 102.
상기 화소영역(P)에는 상기 드레인전극(116)과 접촉하는 화소전극(132)을 구성하며, 상기 화소전극(132)의 일 측이 상기 게이트배선(102)의 상부로 연장된 영역은 보조용량부인 스토리지 캐패시터(C)가 된다.The pixel region P constitutes a pixel electrode 132 in contact with the drain electrode 116, and an area in which one side of the pixel electrode 132 extends above the gate wiring 102 is an auxiliary capacitor. It becomes the denial storage capacitor (C).
이때, 상기 게이트배선(102)의 일부는 제 1 스토리지 전극의 기능을 하고, 상기 화소전극(132)과 접촉하는 스토리지 금속층(120)은 제 2 스토리지 전극의 기능을 한다.In this case, a part of the gate wiring 102 functions as a first storage electrode, and the storage metal layer 120 in contact with the pixel electrode 132 functions as a second storage electrode.
본 발명의 특징은 도시한 바와 같이, 상기 데이터배선(118)과 화소전극(132)사이에 차폐바(106a,106b)를 구성하는 것이며, 상기 차폐바(106a,106b)는 게이트배선(102)및 게이트전극(104)과 동일층 및 동일물질로 구성한다.As shown in the drawing, the shielding bars 106a and 106b are formed between the data line 118 and the pixel electrode 132, and the shielding bars 106a and 106b are formed on the gate line 102. And the same layer and the same material as the gate electrode 104.
이때, 상기 차폐바(106a,106b)의 너비는 약 3㎛로 설계한다.At this time, the width of the shielding bars (106a, 106b) is designed to about 3㎛.
이하, 도 6을 참조하여 상기 데이터배선과 화소전극과 차폐바와의 관계를 설명한다.Hereinafter, the relationship between the data line, the pixel electrode, and the shield bar will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이다.(어레이기판의 데이터배선 영역임.) (상기 도 5의 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대응하여 상부기판의 구성을 함께 도시함.) 6 is a cross- sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5. (This is a data wiring area of the array substrate.) (The structure of the upper substrate is shown together with the portion cut along line VI-VI of FIG. 5 above. .)
도시한 바와 같이, 상기 너비(F)가 8㎛인 데이터배선(118)과 화소전극(132)의 이격 거리(K)를 일반적인 설계대로 3㎛∼5㎛의 거리로 이격하여 구성한다.As shown in the drawing, the separation distance K between the data wiring 118 and the pixel electrode 132 having a width F of 8 µm is spaced apart by a distance of 3 µm to 5 µm according to a general design.
종래의 구성과는 달리 상기 데이터배선(118)과 화소전극(132)사이의 이격 거리에 해당하는 영역 하부에 약 3㎛의 너비(E)로 설계된 차폐바(106a,106b)를 구성하고, 상기 화소전극(132)은 마스크의 정렬이 필요치 않은 배면노광을 통해 형성한다.Unlike the conventional configuration, the shielding bars 106a and 106b designed to have a width E of about 3 μm are formed under an area corresponding to the separation distance between the data line 118 and the pixel electrode 132. The pixel electrode 132 is formed through back exposure in which mask alignment is not necessary.
따라서, 상기 화소전극(132)과 데이터배선(118)사이의 이격 거리를 일정하게 구성할 수 있다.Therefore, the separation distance between the pixel electrode 132 and the data wiring 118 can be configured to be constant.
전술한 바와 같은 어레이기판의 구성으로, 상기 상부기판(200)에 구성하는 블랙매트릭스(202)는 합착 마진을 고려하지 않고 구성하여도 무방하다.With the configuration of the array substrate as described above, the black matrix 202 of the upper substrate 200 may be configured without considering the bonding margin.
즉, 상기 화소전극(132)과 데이터배선(118)사이에 존재하는 차폐바(106a,106b)가 블랙매트릭스(202)의 역할을 하기 때문에, 상기 블랙매트릭스(202)는 상기 이격 거리까지 확장하여 구성할 필요가 없을 뿐 아니라, 합착 오차를 고려하여 상기 이격거리만큼의 너비를 더 두어 구성할 필요가 없다.That is, since the shielding bars 106a and 106b existing between the pixel electrode 132 and the data wiring 118 serve as the black matrix 202, the black matrix 202 extends to the separation distance. Not only does it need to be configured, it is not necessary to configure the width as much as the separation distance in consideration of the bonding error.
따라서, 상기 블랙매트릭스(202)를 설계할 경우에는, 상기 어레이기판(100)에 구성하는 금속패턴들의 반사광에 의한 효과만을 고려하면 되기 때문에, 상기 데이터배선의 양측에 대응한 영역을 각각 3㎛∼5㎛를 줄여 설계하는 것이 가능하다.Therefore, when designing the black matrix 202, only the effects of the reflected light of the metal patterns constituting the array substrate 100 need to be considered, so that the regions corresponding to both sides of the data wiring are each 3 µm to 3 µm. It is possible to design by reducing the 5㎛.
따라서, 상기 마진폭만큼 개구율이 개선되는 결과를 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to obtain a result that the opening ratio is improved by the margin width.
이때, 상기 차폐바(106a,106b)와 화소전극(132)의 사이에는 최대 1㎛(0.5㎛ ∼1㎛)의 이격 거리(G)가 존재하나, 상부기판(200)과 어레이기판(100)의 합착 오차에 의해 상기 1㎛의 이격 거리가 블랙매트릭스(202)에 의해 차폐되지 않는다 하여도 화상을 표시하는데는 큰 영향을 미치지 못한다.In this case, a distance G of at most 1 μm (0.5 μm to 1 μm) exists between the shielding bars 106a and 106b and the pixel electrode 132, but the upper substrate 200 and the array substrate 100 are present. Even if the distance of 1 占 퐉 is not shielded by the black matrix 202 due to the bonding error of, it does not have a great influence on displaying an image.
이하, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.
도 7a 내지 도 7d는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ을 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.FIG. 7A to FIG. 7D are cross-sectional views illustrating the process of cutting VI-VI, VIII-VIII of FIG. 5.
7a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(100)상부에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)등을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여 게이트배선(102)과 게이트전극(104)을 형성한다.As shown in FIG. 7A, one selected from the group of conductive metals including aluminum (Al), aluminum alloy, chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), etc. is deposited on the transparent insulating substrate 100. The gate wiring 102 and the gate electrode 104 are formed by patterning.
동시에, 이후 공정에서 데이터배선이 형성될 영역(D)에 일 방향으로 긴 막대형상의 차폐바(106a, 106b)를 소정간격 이격 하여 구성한다.At the same time, the bar-shaped shielding bars 106a and 106b long in one direction are configured to be spaced apart at predetermined intervals in the region D where the data wiring is to be formed in a subsequent process.
이때, 상기 차폐바(106a, 106b)의 너비는 약 3㎛의 너비를 가지도록 설계한다.At this time, the width of the shielding bars (106a, 106b) is designed to have a width of about 3㎛.
다음으로, 상기 게이트전극(104)등이 형성된 기판(100)의 전면에 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 제 1 절연막인 게이트 절연막(108)을 형성한다.Next, one selected from the group of inorganic insulating materials including silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN x ) is deposited on the entire surface of the substrate 100 on which the gate electrode 104 and the like are formed. The gate insulating film 108 is formed.
다음으로, 상기 게이트 절연막(108)상부에 순수비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물 비정질 실리콘(n+ 또는 p+Si:H)을 적층한 후 패턴하여, 섬형상의 액티브층(110)과 오믹콘택층(112)을 형성한다.Next, pure amorphous silicon (a-Si: H) and impurity amorphous silicon (n + or p + Si: H) are stacked on the gate insulating layer 108, and then patterned to form an island-like active layer 110. The ohmic contact layer 112 is formed.
상기 오믹콘택층(112)은 상기 순수 비정질 실리콘을 증착한 후, 불순물 이온을 도핑하여 구성할 수 있다.The ohmic contact layer 112 may be formed by depositing pure amorphous silicon and then doping with impurity ions.
이온도핑 시 도펀트(dopant)의 종류에 P형과 N형으로 구성할 수 있으며, 도펀트가 B2H6등의 3족 원소가 도핑이 되면 P-형 반도체로, PH3등의 5족 원소가 도핑이 되면 N-형 반도체로서 동작을 하게 된다. 상기 도펀트는 반도체 소자의 사용 용도에 따라 적절한 선택이 요구된다When ion doping, the dopant can be composed of P type and N type. If dopant is doped with Group 3 elements such as B 2 H 6 , it is a P-type semiconductor, and Group 5 elements such as PH 3 Doping acts as an N-type semiconductor. The dopant needs to be appropriately selected according to the use of the semiconductor device.
다음으로, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(110)과 오믹콘택층(112)이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr), 구리(Cu), 안티몬(Sb), 텅스텐(W), 알루미늄 합금 등이 포함된 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 오믹콘택층(112)과 겹쳐지는 소스전극 및 드레인전극(114,116)을 형성하고, 상기 소스전극(114)과 접촉하고 상기 게이트배선(102)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(118)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7B, chromium (Cr), copper (Cu), antimony (Sb), and tungsten (2) are formed on the entire surface of the substrate 100 on which the active layer 110 and the ohmic contact layer 112 are formed. And depositing and patterning one selected from the group of conductive metals including W) and aluminum alloy to form source and drain electrodes 114 and 116 overlapping the ohmic contact layer 112. The data line 118 that contacts and crosses the gate line 102 to define the pixel region P is formed.
이때, 상기 데이터배선의 너비는 약 8㎛의 너비를 가지도록 설계한다.At this time, the width of the data line is designed to have a width of about 8㎛.
상기 데이터배선(118)은 서로 이격 되어 구성된 두개의 차폐바(106a,106b)에 걸쳐 형성하여, 상기 데이터배선(118)의 양측은 상기 양측의 각 차폐바(106a,106b)와 평면적으로 소정면적 겹쳐 구성되는 형상이 된다.The data wiring 118 is formed over two shielding bars 106a and 106b spaced apart from each other, so that both sides of the data wiring 118 are in planar area with the shielding bars 106a and 106b on both sides. It becomes the shape comprised overlapping.
상기 소스전극(114)및 드레인전극(116)을 형성하는 동시에, 상기 게이트배선(102)의 일부 상부에 아일랜드의 스토리지 금속층(120)을 형성한다.While forming the source electrode 114 and the drain electrode 116, a storage metal layer 120 of an island is formed on a portion of the gate wiring 102.
상기 서로 소정간격 이격된 소스전극 및 드레인전극(114,116)을 형성한 후, 상기 두 전극 사이의 이격된 거리로 노출된 오믹콘택층(112)을 제거하는 공정을 진행한다.After forming the source and drain electrodes 114 and 116 spaced apart from each other by a predetermined distance, the process of removing the ohmic contact layer 112 exposed by the spaced distance between the two electrodes is performed.
다음으로, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 소스전극 및 드레인전극(114,116)이 형성된 기판(100)의 전면에, 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 제 2 절연막인 보호막(122)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7C, an inorganic insulating material group including silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ) on the entire surface of the substrate 100 on which the source and drain electrodes 114 and 116 are formed. One selected from among them is deposited to form a protective film 122 which is a second insulating film.
다음으로, 상기 보호막(122)을 패턴하여, 상기 드레인전극(116)을 노출하는 드레인 콘택홀(124)과, 상기 스토리지 금속층(120)의 일부를 노출하는 스토리지 콘택홀(126)을 형성한다.Next, the passivation layer 122 is patterned to form a drain contact hole 124 exposing the drain electrode 116 and a storage contact hole 126 exposing a portion of the storage metal layer 120.
다음으로, 상기 패턴된 보호층(122)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 투명 전극층(132a)을 형성한다.Next, one selected from the group of transparent conductive materials including indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) is deposited on the patterned protective layer 122 to form a transparent electrode layer 132a. To form.
상기 투명 전극층(132a)을 사진식각(photo-lithography)하는 공정은, 먼저 네가티브 포토레지스트(negative photo-resist)를 도포하여 PR층(128)을 형성하고, 상기 PR층을 노광하는 공정중 배면노광과 전면노광을 동시에 진행한다.In the process of photo-lithography of the transparent electrode layer 132a, first, a negative photo-resist is applied to form a PR layer 128, and a back exposure during the process of exposing the PR layer. And front exposure simultaneously.
상기 음성 PR은 빛이 조사되지 않은 부분이 현상액에 의해 현상되는 특성을 가진다.The negative PR has a characteristic that a portion to which light is not irradiated is developed by a developer.
도시한 바와 같이, 기판(100)의 하부에서 빛(L1)을 조사하는 배면노광은 굳이 마스크를 필요로 하지 않으며, 단지 기판(100)의 상부에 구성된 불투명 금속층 즉, 게이트배선(102)과 데이터배선(118)과 소스전극(114)및 드레인전극(116)과 차폐바(106a,106b)가 마스크의 차단역할을 하게 된다.As shown, the back exposure irradiating the light L1 from the lower part of the substrate 100 does not require a mask, but only an opaque metal layer formed on the upper part of the substrate 100, that is, the gate wiring 102 and the data. The wiring 118, the source electrode 114, the drain electrode 116, and the shielding bars 106a and 106b serve to block the mask.
따라서, 빛이 차단된 부분에 위치하는 PR층(128)은 현상액(developer)에 의해 현상된다.Therefore, the PR layer 128 positioned at the portion where the light is blocked is developed by a developer.
이때, 상기 상부 노광을 동시에 진행하는 이유는, 상기 드레인전극(116)상부에 드레인전극(116)과 접촉하는 투명한 화소전극이 반드시 존재해야 하고, 상기 스토리지 캐패시터(storage capacitor)(C)를 전단 게이트방식(storage on gate)으로 구성하기 때문이다.In this case, the upper exposure may be performed simultaneously, because a transparent pixel electrode contacting the drain electrode 116 must be present on the drain electrode 116, and the storage capacitor C is a front gate of the storage capacitor C. This is because it is configured as a storage on gate.
상기 전단 게이트방식에서는 상기 투명 전극층(132a)이 게이트배선(102)의 상부까지 남아 있어야 한다.In the shear gate method, the transparent electrode layer 132a must remain to the upper portion of the gate wiring 102.
따라서, 상부 노광시에는 상기 드레인 콘택홀(124)이 형성된 드레인전극(116)의 일부 영역과, 상기 스토리지 영역(C)에 대응하는 부분이 투과부(M)로 구성된 마스크(130)를 기판(100)의 상부에 위치시키고, 상기 마스크(130)의 상부에서 빛(L2)을 조사하여 노광공정을 진행한다.Therefore, during the upper exposure, the substrate 100 includes a mask 130 including a portion of the drain electrode 116 on which the drain contact hole 124 is formed and a portion corresponding to the storage region C. The transmissive portion M is formed on the substrate 100. ) Is positioned on the upper side of the mask 130 and the light L2 is irradiated from the upper portion of the mask 130 to perform an exposure process.
다음으로, 상기 노광공정이 완료된 PR층(128)을 현상하여 노출된 투명전극을 식각한다.Next, the PR layer 128 in which the exposure process is completed is developed to etch the exposed transparent electrode.
이와 같이 하면, 도 7d에 도시한 바와 같이, 일 측은 상기 드레인전극(116)과 접촉하고 타측은 상기 스토리지 금속층(120)과 접촉하면서 상기 화소영역(P)에 위치한 투명 화소전극(132)을 구성할 수 있다.In this way, as shown in FIG. 7D, one side contacts the drain electrode 116 and the other side contacts the storage metal layer 120 to form a transparent pixel electrode 132 positioned in the pixel region P. FIG. can do.
이때, 상기 화소전극(132)은 상기 데이터배선(118)과, 상기 데이터배선(118)의 양측에 구성된 차폐바(106a,106b)를 마스크로 한 배면노광에 의해 패턴 되었기 때문에, 상기 화소전극(132)의 일 측과 상기 차폐바(106a,106b)의 일측이 거의 수직선 상에 구성된다.In this case, the pixel electrode 132 is patterned by the back exposure using the data wiring 118 and the shielding bars 106a and 106b formed on both sides of the data wiring 118 as a mask. One side of 132 and one side of the shielding bars 106a and 106b are formed on a substantially vertical line.
상기 차폐바(106a,106b)와 상기 화소전극(132)은 사진식각(photo -lithography) 공정 시 빛의 회절효과로 인해 최대 1㎛의 이격거리를 가진다.The shielding bars 106a and 106b and the pixel electrode 132 have a maximum distance of 1 μm due to the diffraction effect of light during a photo-lithography process.
이때, 상기 화소전극(132)과 상기 데이터배선(118)의 이격 거리는 기판 전체에 대해 일정하며, 상기 이격 거리는 일반적인 설계대로 약 3㎛∼5㎛의 거리를 가지도록 구성한다.In this case, the separation distance between the pixel electrode 132 and the data wiring 118 is constant with respect to the entire substrate, and the separation distance is configured to have a distance of about 3 μm to 5 μm as a general design.
전술한 바와 같은 구성은 상부기판(미도시)에 블랙매트릭스를 형성할 경우, 종래와는 달리 3㎛∼5㎛의 합착 마진을 고려할 필요가 없기 때문에 그 만큼의 개구율을 확보할 수 있다.As described above, when the black matrix is formed on the upper substrate (not shown), since it is not necessary to consider a bonding margin of 3 μm to 5 μm unlike the related art, the opening ratio can be secured as much.
또한, 배면노광을 통해 상기 화소전극과 데이터배선 사이의 이격거리를 일정하게 설계할 수 있기 때문에, 화소전극을 패턴할 경우 마스크 오정렬에 의해 액정패널에 발생하는 기생용량(CDP)과 기생용량의 편차(ΔCDP)가 발생하는 것을 방지 할 수 있다.In addition, since the distance between the pixel electrode and the data wiring can be uniformly designed through the back exposure, the parasitic capacitance (C DP ) and the parasitic capacitance generated in the liquid crystal panel due to mask misalignment when the pixel electrode is patterned The deviation ΔC DP can be prevented from occurring.
이하, 제 2 실시예는 제 1 실시예의 변형된 실시예로서, 상기 차폐바의 구성을 달리하여 어레이기판을 제작한 경우이다.Hereinafter, the second embodiment is a modified embodiment of the first embodiment, in which the array substrate is manufactured by changing the configuration of the shielding bar.
-- 제 2 실시예 --Second Embodiment
본 발명에 따른 제 2 실시예는 제 1 실시예와는 달리 상기 차폐바와 화소전극을 소정면적 겹쳐 구성하는 것을 특징으로 한다.Unlike the first embodiment, the second embodiment of the present invention is configured to overlap the shielding bar and the pixel electrode with a predetermined area.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.8 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
상기 제 1 실시예에 도시한 도 5의 구성과 비교하면, 상기 차폐바를 화소전극과 중첩시키는 구조만 다르므로 평면적인 구성의 자세한 설명은 생략하도록 한다.Compared with the configuration of FIG. 5 shown in the first embodiment, only a structure in which the shielding bar overlaps with the pixel electrode is different, so a detailed description of the planar configuration will be omitted.
또한, 이하 설명에서는 동일한 구성은 상기 도 5의 구성과 동일한 부호를 사용하도록 한다.In the following description, the same configuration uses the same reference numerals as the configuration of FIG. 5.
도시한 바와 같이, 데이터배선(118)과 상기 차폐바(106a,106b)는 최대 1㎛로 이격하여 구성하고, 상기 차폐바(106a,106b)와 화소전극(132)은 최대 1㎛의 너비(H)만큼 겹쳐 형성한다.As shown, the data line 118 and the shielding bars 106a and 106b are spaced apart at a maximum of 1 μm, and the shielding bars 106a and 106b and the pixel electrode 132 have a width of at most 1 μm. Overlap by H).
이때, 상기 화소전극과 데이터배선의 이격거리(K)는 3㎛∼5㎛의 범위를 값이다.In this case, the distance K between the pixel electrode and the data wiring is in the range of 3 μm to 5 μm.
이와 같은 구성 또한 전술한 바와 같이, 상부기판에 블랙매트릭스(black matrix)를 설계할 경우, 합착 오차와 마스크 오정렬에 의한 오차를 보상하기 위한 마진(margin)을 고려할 필요가 없다.As described above, when designing a black matrix on the upper substrate, there is no need to consider a margin for compensating for errors caused by misalignment and mask misalignment.
이하, 도 9를 참조하여 상기 데이터배선과 화소전극과 차폐바와의 관계를 설명한다.Hereinafter, the relationship between the data line, the pixel electrode, and the shield bar will be described with reference to FIG. 9.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단한 액정표시 패널의 일부 단면도이다.9 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display panel taken along the line VIII-VIII of FIG. 8.
(상기 도 8의 Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단한 영역은 데이터배선 영역이며, 이에 따른 상부기판의 구성을 함께 도시함.)(The area cut along the line VII-VII of FIG. 8 is a data wiring region, and together shows the configuration of the upper substrate.)
도시한 바와 같이, 상기 데이터배선(118)과 화소전극(132)의 이격 거리(K)를 일반적인 설계대로 3㎛∼5㎛의 거리로 이격하여 구성한다.As shown in the drawing, the distance K between the data line 118 and the pixel electrode 132 is spaced apart by a distance of 3 μm to 5 μm according to a general design.
실시예 2의 특징은 상기 실시예 1 과는 달리 상기 차폐바(106a.106b)를 상기 화소전극과 겹쳐 구성하는 것이다.A characteristic of the second embodiment is that, unlike the first embodiment, the shielding bars 106a and 106b overlap with the pixel electrode.
이때, 상기 차폐바(106a,106b)와 데이터배선(118)의 사이에는 최대 1㎛(0.5㎛ ∼1㎛)의 이격 거리가 존재하나, 이 부분은 항상 블랙매트릭스로 차폐되는 영역이다.At this time, there is a maximum distance of 1 μm (0.5 μm to 1 μm) between the shielding bars 106a and 106b and the data wiring 118, but this area is always shielded with a black matrix.
따라서, 상기 블랙매트릭스(202)를 설계할 경우에는 상기 어레이기판(100)에 구성하는 금속패턴들의 반사광에 의한 효과만을 고려하면 되기 때문에 3㎛∼5㎛ 정도의 상.하판 합착 오정렬에 의한 마진을 고려할 필요가 없어진다.Therefore, when designing the black matrix 202, only the effects of the reflected light of the metal patterns constituting the array substrate 100 need to be considered, so that margins of upper and lower plate bonding misalignment of about 3 μm to 5 μm can be avoided. There is no need to consider.
따라서, 상기 마진폭만큼 개구율이 개선되는 결과를 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to obtain a result that the opening ratio is improved by the margin width.
전술한 구성에서, 상기 화소전극(132)은 상기 제 1 실시예와 동일하게 배면노광방법을 사용하며, 배면노광법을 통해 상기 화소전극이 상기 차폐바와 겹쳐지도록 패턴하기 위해서는 아래와 같은 공정을 통해 제작한다.In the above-described configuration, the pixel electrode 132 uses the back exposure method in the same manner as in the first embodiment. In order to pattern the pixel electrode to overlap the shielding bar through the back exposure method, the pixel electrode 132 is manufactured by the following process. do.
이하, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 10C.
( 공정순서는 상기 제 1 실시예와 동일하므로, 본 제 2 실시예에서는 본 발명의 핵심인 데이터배선 영역의 공정만을 설명하도록 한다.)(The process sequence is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, only the process of the data wiring area, which is the core of the present invention, will be described.)
도 10a 내지 도 10c는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.10A to 10C are diagrams It is a process sectional drawing which cut | disconnects along VII-VII of 8, and shows it according to a process sequence.
먼저, 도 10a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이기판 공정 중, 게이트전극(미도시)과 게이트배선(미도시)과 차폐바(106a,106b)를 형성한 기판(100)의 상부에 제 1 절연막인 게이트 절연막(108)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(108)상부의 상기 각 차폐바(106a,106b)의 사이영역에 데이터배선(118)을 형성한다.First, as shown in FIG. 10A, the gate electrode (not shown), the gate wiring (not shown), and the shielding bars 106a and 106b are formed on the substrate 100 during the array substrate process according to the present invention. A gate insulating film 108 is formed as a first insulating film, and data wirings 118 are formed in a region between the shielding bars 106a and 106b on the gate insulating film 108.
이때, 상기 데이터배선(118)을 중심으로 양측에 구성된 차폐바(106a,106b)는 상기 데이터배선(118)과 최대 1㎛의 거리로 이격하여 구성한다.In this case, shielding bars 106a and 106b formed at both sides of the data line 118 are spaced apart from the data line 118 at a distance of at most 1 μm.
다음으로, 상기 데이터배선(118)이 구성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)으로 구성된 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 절연막인 보호막(122)을 형성한다.Next, a protective film 122 which is a second insulating film is deposited by depositing one selected from the group of inorganic insulating materials including silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ) on the entire surface of the substrate 100 including the data line 118. ).
다음으로, 상기 보호막(122)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)와 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide)를 포함하는 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하여 투명 전극층(132a)을 형성한다.Next, a transparent one of the transparent conductive metal group including indium-tin-oxide and indium-zinc-oxide is deposited on the passivation layer 122 to make it transparent. The electrode layer 132a is formed.
다음으로, 상기 투명 전극층(132a)의 상부에 음성(negative type) 포토레지스트(photo-resist : 이하 "PR"이라 칭함)를 도포하여 PR층(128)을 형성한다.Next, a PR layer 128 is formed by applying a negative type photo-resist (hereinafter, referred to as “PR”) on the transparent electrode layer 132a.
다음으로, 앞서 제 1 실시예에서도 설명하였듯이, 기판(100)의 상부에 마스크(미도시)를 위치시키고 상부 노광과 배면노광을 동시에 진행하게 되는데, 데이터배선(118)영역은 배면노광의 영향을 받기 때문에 배면노광 공정만을 설명하도록 한다.Next, as described above in the first embodiment, a mask (not shown) is placed on the substrate 100 and the upper exposure and the back exposure are simultaneously performed. The data wiring 118 region is affected by the back exposure. Only the back exposure process will be described.
도시한 바와 같이, 제 1 실시예와는 달리 빛의 각도를 달리하여 노광을 실시한다.As shown, unlike the first embodiment, exposure is performed by varying the angle of light.
즉, 가로 방향을 x축이라 하고 세로 방향을 y축이라 하면, y축을 중심으로 하여 왼쪽으로 소정의 각으로 기울기를 주어 빛(L1)을 조사하게 되면, 기판 상부의 PR층은 도시한 바와 같이 기울어진 점선(Q1,Q2)을 따라 노광된다.That is, when the horizontal direction is called the x-axis and the vertical direction is the y-axis, when the light L1 is irradiated with a predetermined angle to the left with respect to the y-axis, the PR layer on the substrate is as shown. It is exposed along the inclined dotted lines Q1 and Q2.
따라서, 노광영역(투명영역)중, 특히 데이터배선(118)의 일 측의 점선(Q1)을 따라 노광된 영역이 차지하는 부분은 상기 차폐바(106b)의 일부 상부에 위치한 PR영역(R1)을 포함한다.Accordingly, the portion of the exposure area (transparent area), which is exposed along the dotted line Q1 on one side of the data line 118, occupies the PR area R1 located above a part of the shielding bar 106b. Include.
따라서, 이 부분에서는 상기 PR층(128)을 현상하는 공정 중 PR이 제거되지 않기 때문에 그 하부의 투명전극(132a)은 남아 있게 된다.Therefore, in this part, since PR is not removed during the process of developing the PR layer 128, the transparent electrode 132a beneath it remains.
다음으로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 도 10a의 경우와 반대로 기울기를 주어 빛을 조사한다.Next, as shown in FIG. 10B, light is irradiated with a tilt as opposed to the case of FIG. 10A.
가로 방향을 x축이라 하고 세로 방향을 y축이라 하면, y축으로 중심으로 하여 오른쪽으로 소정의 각으로 기울기를 주어 빛을 조사하게 되면, 기판 상부의 PR층은 도시한 바와 같이 기울어진 점선(Q3,Q4)을 따라 노광된다.When the horizontal direction is referred to as the x-axis and the vertical direction is referred to as the y-axis, when the light is irradiated at a predetermined angle to the right with respect to the y-axis, the PR layer on the upper part of the substrate is inclined by the dotted line (as shown). It is exposed along Q3, Q4).
따라서, 반대로 빛을 조사하게 되면 노광영역(투명영역)중, 특히 데이터배선의 일 측의 점선(Q3)을 따라 노광된 영역이 차지하는 부분은 상기 차폐바(106a)의 일부 상부에 위치한 PR영역(R2)을 포함한다.Accordingly, when light is irradiated, a portion of the exposure area (transparent area) occupied by the exposed area along the dotted line Q 3 on one side of the data line, in particular, is a PR area located above a part of the shielding bar 106a. (R2).
따라서, 이 부분에서는 상기 PR을 현상하는 공정 중 PR층이 제거되지 않기 때문에 그 하부의 투명전극은 남아 있게 된다.Therefore, in this part, since the PR layer is not removed during the process of developing the PR, the lower transparent electrode remains.
따라서, 상기 도 10a와 도 10b의 노광공정을 완료하게 한 후, 상기PR층(128)을 현상하게 되면, 상기 화소영역 상부와 상기 차폐바(106a,106b)의 일부 상부에 PR층이 남게 되는 결과를 얻을 수 있다.Therefore, after the exposure process of FIGS. 10A and 10B is completed and the PR layer 128 is developed, the PR layer remains on the pixel region and a part of the shielding bars 106a and 106b. You can get the result.
상기 패턴된 PR층 사이로 노출된 금속층을 식각하게 되면, 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 화소전극(132)과 상기 차폐바(106a,106b)의 겹침 면적의 너비(H)는 최대 1㎛가 되도록 구성한다.When the metal layer exposed between the patterned PR layers is etched, as shown in FIG. 10C, the width H of the overlapped area of the pixel electrode 132 and the shielding bars 106a and 106b is 1 μm at the maximum. Configure to
상기 화소전극(132)과 차폐바(106a,106b)의 겹침 면적은 상기 빛을 조사할 경우, 빛의 조사각도를 조절하면 제어가 가능하다.The overlapping area of the pixel electrode 132 and the shielding bars 106a and 106b may be controlled by adjusting the irradiation angle of the light when the light is irradiated.
전술한 제 1 실시예와 제 2 실시예를 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있으며, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.Through the above-described first and second embodiments, an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention can be manufactured, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. And variations are possible.
전술한 바와 같은 본 발명을 도입하여, 액정표시장치용 어레이기판을 제작하면 아래와 같은 효과가 있다.By introducing the present invention as described above, manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device has the following effects.
첫째, 액정패널의 하부기판에 구성하는 데이터배선과 화소전극 사이의 이격된 영역 하부에 별도의 차폐바를 구성하기 때문에, 상부기판에 구성하는 블랙매트릭스를 설계할 경우, 합착오차가 발생하여도 상기 이격거리 만큼의 합착마진을 둘 필요가 없다.First, since a separate shielding bar is formed under the spaced area between the data wiring and the pixel electrode of the lower substrate of the liquid crystal panel, when the black matrix of the upper substrate is designed, the separation even when a bonding error occurs. There is no need to set the margin as much as distance.
따라서, 액정패널의 개구율을 개선하는 효과가 있다.Therefore, there is an effect of improving the aperture ratio of the liquid crystal panel.
둘째, 상기 화소전극을 식각하는 사진식각 공정은 배면노광공정을 진행하기때문에 상기 데이터배선과 화소전극 사이의 이격거리가 액정패널의 전체에 대해 일정하다.Second, since the photolithography process of etching the pixel electrode performs a back exposure process, the separation distance between the data line and the pixel electrode is constant for the entire liquid crystal panel.
따라서, 상기 이격 거리의 변화에 대한 액정패널의 전체에 대해 기생용량의 변화(ΔCDP)가 나타나지 않기 때문에, 화소전극에 인가되는 화소전압의 왜곡현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, since the change in parasitic capacitance ΔC DP does not appear for the entire liquid crystal panel with respect to the change in the separation distance, there is an effect of preventing distortion of the pixel voltage applied to the pixel electrode.
상기 효과에 의해 설명한 화질의 액정패널을 제작할 수 있다.The liquid crystal panel of the image quality described by the above effect can be produced.
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