KR100960457B1 - Liquid crystal display device comprising metal shield line and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시소자의 TFT어레이 기판의 구조에 관한 것으로써, 특히 메탈 쉴드 라인을 포함하는 TFT어레이 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a TFT array substrate of a liquid crystal display device, and more particularly to a TFT array substrate including a metal shield line.
본 발명은 백 라이트의 광에 의해 데이터 배선을 통과하는 데이터 신호가 일정한 신호를 유지하지 못하는 문제를 해결하기 위하여 TFT어레이 기판의 게이트 배선을 형성하는 단계에서 메탈 쉴드 라인을 데이터 배선의 하부에 형성한다. 또한 게이트 배선의 습식각 시에 상기 메탈 쉴드 라인 패턴이 이물의 제거에 방해물로 작용하는 문제를 해결하기 위하여 상기 메탈 쉴드 라인 패턴의 형상을 분할된 형상으로 구성함으로써 습식각, 또는 세정 시 원활하게 이물이 제거될 수 있게 하여 이후의 공정에서 제거되지 않는 이물로 말미암아 패턴의 단선이 발생하는 문제를 해결한 것을 특징으로 한다.The present invention forms a metal shield line under the data line in the step of forming the gate line of the TFT array substrate to solve the problem that the data signal passing through the data line by the light of the backlight does not maintain a constant signal. . In addition, in order to solve the problem that the metal shield line pattern acts as an obstacle to the removal of foreign substances during wet etching of the gate wiring, the metal shield line pattern is divided into shapes to smoothly remove foreign substances during wet etching or cleaning. It is characterized in that the problem that the disconnection of the pattern occurs due to the foreign matter that is not removed in a subsequent process can be removed.
메탈 쉴드 라인 , 습식각, 이물제거Metal shield line, wet etching, foreign material removal
Description
도 1은 종래의 액정표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도.1 is a perspective view schematically showing the structure of a conventional liquid crystal display device.
도 2는 도 1의 J선을 절단면으로 하여 본 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line J of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 액정표시소자의 TFT 어레이 기판의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도.3 is a perspective view schematically showing the structure of a TFT array substrate of a liquid crystal display device of the present invention;
도 4는 도 3의 K선을 절단면으로 한 기판의 단면도.4 is a cross-sectional view of the substrate, taken along line K of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 메탈 쉴드 라인 구조를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing a metal shield line structure of the present invention.
도 6a ~ 6e는 본 발명의 메탈 쉴드 라인을 포함하는 TFT어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내는 수순도.6A to 6E are flowcharts illustrating a process of manufacturing a TFT array substrate including the metal shield line of the present invention.
*********** 본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********************* Explanation of symbols for the main parts of the present invention **********
300: 기판 302: 메탈 쉴드 라인 300: substrate 302: metal shield line
403:게이트 절연막 404: 비정질 실리콘 막403: gate insulating film 404: amorphous silicon film
405:N+ 층 306: 데이터 배선405: N + layer 306: data wiring
307:화소전극 308: 보호막307: pixel electrode 308: protective film
본 발명은 액정표시소자의 일 측 패널을 구성하는 TFT어레이 기판의 구조에 관한 것으로써, 특히 TFT어레이 기판의 데이터 라인의 하부에 메탈 쉴드 라인 (metal shield line)을 형성하는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a TFT array substrate constituting one panel of a liquid crystal display device, and more particularly, to forming a metal shield line under a data line of a TFT array substrate.
액정표시소자는 단위 소자의 구동을 제어하는 스위칭 소자를 포함하는 TFT어레이 기판과 정보를 컬러로 표현하기 위한 컬러필터 기판으로 크게 구분된다.The liquid crystal display device is largely classified into a TFT array substrate including a switching element for controlling the driving of a unit element and a color filter substrate for representing information in color.
상기에서 스위칭 소자로는 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 사용함으로 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판을 TFT어레이 기판이라고도 부른다.In the above description, an array substrate including a thin film transistor is also called a TFT array substrate because a thin film transistor (TFT) is mainly used as the switching element.
상기 TFT어레이 기판의 하부에는 기판으로 조사되는 광을 편광 시키기 위한 제 1 편광판과 상기 제1 편광판 및 TFT어레이 기판으로 조사되는 광원으로서의 백 라이트가 구비된다.A lower portion of the TFT array substrate is provided with a first polarizing plate for polarizing light irradiated onto the substrate and a backlight as a light source irradiated with the first polarizing plate and the TFT array substrate.
액정표시소자의 개략적 구조를 도 1을 통하여 상세히 설명한다.A schematic structure of the liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이 액정표시소자는 TFT소자를 포함하는 제 1기판(101)과, 컬러필터 층을 포함하는 제 2기판(102)으로 구분할 수 있다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal display may be divided into a
TFT소자를 포함하는 제 1기판의 하부로는 제 1기판 측으로 조사되는 광을 편광 시키기 위한 제 1 편광판(103)이 위치하고 제 1 편광판 및 제 1기판 측으로 조사되는 광의 광원으로서 백 라이트(104)가 구비되어 있다.The first polarizing
제 2기판(102)의 일 측으로는 정보를 컬러로 표시하기 위한 유기물의 서브 컬러필터 층과 투과하는 광을 편광 시키는 제 2 편광판(105)이 구비되어 있다.
One side of the
경우에 따라서는 도 1에서 도시된 바와 같이 투과하는 광의 위상을 90도 회전시키는 1/4 λ필름(Quarter Wave Length Film)(106,107)을 TFT어레이 기판(101)과 제 1 편광판(103) 사이 및 상기 컬러필터 기판(102)과 제 2 편광판(105) 사이에 각각 하나씩 둘 수 있다.In some cases, as illustrated in FIG. 1, a quarter wave length film (106, 107) for rotating a phase of transmitted light by 90 degrees may be disposed between the
또한 상기 TFT어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102) 사이에는 액정이 충진되어 있다.In addition, the liquid crystal is filled between the
상기 백 라이트로부터 발진한 광은 제 1 편광판(103)을 통과하면서 일정한 방향으로만 진동하는 빛으로 편광 된다. The light oscillated from the backlight is polarized into light that vibrates only in a predetermined direction while passing through the first polarizing
제 1 편광판(103)을 통과한 빛은 유전율 이방성을 가진 액정을 통과하면서 위상이 변하고 제 1 편광판(103)과 그 편광 방향이 90도를 이루며 배치되어 있는 제 2 편광판(105)을 통과한다. The light passing through the first polarizing
액정은 상기 TFT기판(101) 상의 화소전극(108)과 상기 컬러필터 기판(102) 상의 공통전극(미도시)에 의해 인가되는 전기장에 의해서 그 배열 방향이 변할 수 있는 성질을 가진 것으로써, 빛이 어느 방향으로 액정을 통과하느냐에 따라 위상차를 나타낸다.The liquid crystal has a property that the arrangement direction thereof may be changed by an electric field applied by the
즉, 편광된 빛이 액정의 장축을 통과할 때에는 위상차가 발생하지 않고 액정의 단축을 통과할 때에는 위상차가 발생한다. 액정의 단축을 통과하는 빛은 최대 180도의 위상차를 나타내며 액정을 통과하는 빛은 90도만큼 그 진동 방향이 바뀌게 된다. 빛이 액정의 장축과 단축 사이를 어느 각도로 통과하느냐에 따라 위상차는 0도에서 180도 사이로 변하고 빛의 진동 방향은 0도에서 90도 사이에서 변한다. That is, the phase difference does not occur when the polarized light passes the long axis of the liquid crystal, and the phase difference occurs when the polarized light passes the short axis of the liquid crystal. The light passing through the short axis of the liquid crystal exhibits a phase difference of up to 180 degrees, and the light passing through the liquid crystal changes its vibration direction by 90 degrees. Depending on the angle at which light passes between the long and short axes of the liquid crystal, the phase difference varies between 0 degrees and 180 degrees and the vibration direction of the light varies between 0 degrees and 90 degrees.
빛이 제 1 편광판(103), 액정, 제2 편광판(105) 순으로 액정표시소자를 통과하는데 빛의 투과율을 조절하여 정보를 화면에 표시한다.The light passes through the liquid crystal display in order of the first polarizing
1/4 λ 필름(106,107)은 원 편광을 선 편광으로 또는 선 편광을 원 편광으로 바꾸는 역할을 하며 액정표시소자의 명암 대비율을 높이는 역할과 시야각을 넓히는 역할을 수행할 수 있다.The 1/4
백 라이트(104)는 통상 형광등으로 구성되며 그 위치에 따라 모서리형과 직하형으로 구분된다. 모서리형 백 라이트는 노트북이나 모니터와 같이 화면의 두께가 얇아야하는 영상표시장치에 적합하고 직하형은 영상표시장치의 두께보다는 밝기를 중요시하는 영상표시장치에 적합하다. The
액정표시장치의 TFT어레이 기판을 살펴보면, TFT어레이 기판은 게이트 라인과, 상기 게이트 라인을 절연하는 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 상에 채널로서 작용하는 반도체 층과, 상기 반도체 층과 소오스/드레인 전극과의 오믹 컨택 (ohmic contact)을 위한 고농도 N층과 소오스/드레인 전극용 도전막과, 상기 TFT소자를 보호하는 보호막과, 화소전극을 포함하여 구성된다.Referring to the TFT array substrate of the liquid crystal display device, the TFT array substrate includes a gate line, a gate insulating film for insulating the gate line, a semiconductor layer serving as a channel on the gate insulating film, the semiconductor layer and a source / drain electrode; And a high concentration N layer for ohmic contact, a conductive film for source / drain electrodes, a protective film for protecting the TFT element, and a pixel electrode.
특히 도 1의 J선을 절단선으로 하고 액정표시장치의 단면을 도 2를 통하여 살펴보면 액정표시장치는 기판(200) 상에 게이트 절연막(203)이 증착되어 있고 상기 게이트 절연막 상에 액티브 층(204)과 데이터 라인(206)과 오믹 컨택을 하고 데이터 라인의 단락 시 리던던시 배선으로서의 역할을 수행하는 고농도의 N층(205)이 연속하여 형성되어 있다. 상기의 N+층(205) 상에 데이터 라인(206)이 배선되어 있다.
In particular, when the cross-section of the liquid crystal display device is shown with the cut line J of FIG. 1, the liquid crystal display device has a
그런데, 상기의 백 라이트로부터 조사되는 광 에너지가 데이터 라인의 하부에 형성된 액티브 층에 조사되면 액티브에 존재하는 전자들이 상기의 백 라이트 광에 의해 활성화되어 데이터 라인을 통해 흐르는 전자, 즉 데이터 신호와 상호 작용을 하여 데이터 신호를 왜곡하고 화면에 노이즈로 작용하는 문제점이 있다.However, when the light energy irradiated from the backlight is irradiated to the active layer formed under the data line, the electrons present in the active are activated by the backlight light and interact with the electrons flowing through the data line, that is, the data signal. There is a problem in that it distorts the data signal and acts as noise on the screen.
본 발명은 상기와 같이 백 라이트의 빛 에너지에 의해 데이터 라인을 통해 흐르는 전자의 흐름에 왜곡이 발생하고 그 결과 화면에 노이즈가 발생하는 문제를 해결하기 위하여 게이트 라인을 형성하는 단계에서 리던던시 패턴을 형성함으로써 백 라이트 빛이 데이터 라인에 영향을 주는 것을 차단하는 것을 목적으로 한다.The present invention forms a redundancy pattern in the step of forming a gate line in order to solve the problem that distortion occurs in the flow of electrons flowing through the data line by the light energy of the backlight as a result and noise occurs on the screen. This aims to block back light from affecting the data line.
또한 습 식각을 통해 게이트 배선을 형성할 시에 메탈 쉴드 라인에 의해 식각액이 차단되고 이물이 발생하는 방지하는 것을 목적으로 한다.In addition, when the gate wiring is formed through wet etching, the etching liquid is blocked by the metal shield line, and an object thereof is prevented.
본 발명의 액정표시소자는 행으로 수평 배열되는 다수의 게이트 배선, 상기 게이트 배선과 수직 교차하는 데이터 배선, 상기 데이터 배선과 겹쳐지고 게이트 배선과 동일 평면에 형성되는 메탈 쉴드 라인 , 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 형성되는 스위칭 소자로서의 TFT를 포함하여 형성되는 TFT어레이 기판과, 상기 TFT어레이 기판과 대향하고 컬러로 영상을 표시하기 위한 컬러필터 기판과, 상기 컬러필터 기판과 TFT어레이 기판 사이에 충진되는 액정과, 상기 TFT어레이 기판 하단에 설치되는 제1 편광판과, 상기 컬러필터 기판의 상단에 설치되는 제 2 편광판과, 상기 제1 편광판의 하단에 형성되고 광원으로서의 백 라이트를 구비하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal display device of the present invention includes a plurality of gate wirings arranged horizontally in rows, data wirings perpendicular to the gate wirings, metal shield lines overlapping the data wirings and formed on the same plane as the gate wirings, the gate wirings and the data. A TFT array substrate including TFTs as switching elements formed at intersections of wirings, a color filter substrate facing the TFT array substrate and displaying images in color, and filled between the color filter substrate and the TFT array substrate And a liquid crystal, a first polarizing plate provided at a lower end of the TFT array substrate, a second polarizing plate provided at an upper end of the color filter substrate, and a back light formed at a lower end of the first polarizing plate and serving as a light source. It features.
특히, TFT어레이 기판 상에 형성되는 메탈 쉴드 라인은 섬모양으로 분할된 다수의 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In particular, the metal shield line formed on the TFT array substrate is characterized in that formed in a plurality of patterns divided into islands.
본 발명의 액정표시소자는 도1에서 도시된 바와 같이, 제 1편광판과, 원편광을 선편광으로 또는 선편광을 원편광으로 바꾸는 제1 1/4 λ필름과, 스위칭 소자로서의 TFT를 포함하는 TFT어레이 기판을 포함하는 액정표시소자의 하부기판과, 액정표시소자에 의해 표시되는 정보를 컬러로 표시하는 컬러필터 기판과, 제 2 1/4λ 필름과 제 2 편광판을 구비하여 형성되는 액정표시소자의 상부기판으로 구성된다. 상기 하부기판의 일 측으로는 액정 패널에 빛을 공급하는 백 라이트라 구비되어 있다. 또한 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정이 충진되어 있다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device of the present invention is a TFT array including a first polarizing plate, a first 1/4 lambda film for converting circularly polarized light into linearly polarized light or circularly polarized light, and a TFT as a switching element. An upper portion of the liquid crystal display device including a lower substrate of a liquid crystal display device including a substrate, a color filter substrate for displaying information displayed by the liquid crystal display device in color, and a second 1 / 4λ film and a second polarizing plate. It consists of a substrate. One side of the lower substrate is provided with a backlight for supplying light to the liquid crystal panel. In addition, the liquid crystal is filled between the upper substrate and the lower substrate.
본 발명이 개선하고자 하는 소자는 액정표시소자 중 TFT어레이 기판에 관한 것으로써, 본 발명의 TFT어레이 기판을 도 3과 4를 통하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 TFT어레이 기판의 대략적 모습을 도시한 것이고 도 4는 도 3의 K선을 절단선으로 했을 경우의 TFT어레이 기판의 절단면을 나타낸 도면이다.The device to be improved by the present invention relates to a TFT array substrate of liquid crystal display devices, and the TFT array substrate of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic view of the TFT array substrate of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a cut surface of the TFT array substrate when the K line of FIG. 3 is a cut line.
본 발명의 TFT어레이 기판은 기판 상에 행으로 일정한 간격을 두고 형성된 게이트 배선(301)과 백 라이트의 빛이 데이터 라인(306)으로 직접 조사되는 것을 막아주는 메탈 쉴드 라인 (302)과 게이트 배선(301) 및 메탈 쉴드 라인 (302)을 보호하고 절연시키는 게이트 절연막(403)이 기판 전체에 형성되어 있다.The TFT array substrate of the present invention has a
그리고 게이트 절연막(403)이 형성된 기판 상에 TFT의 채널 층으로 작용하는 액티브 층(404,405)이 형성된다. 상기 액티브 층은 비정질 실리콘 층(404)과 고농 도로 도핑된 N층(405)으로 구성되어 있다. N+층(405)은 N+층의 상부에 형성될 소오스/드레인 전극(미도시)과 오믹(ohmic) 접촉을 하기 위한 것으로써 도전성을 띤다. 또한 상기의 N+층(405)은 소오스 전극을 포함하는 데이터 배선(306)에 단락이 발생할 경우 이를 보상하는 리던던시 패턴으로서의 역할도 수행한다.Then,
상기 N+층(405)은 데이터 배선(306)의 리던던시 패턴으로서의 역할을 수행하기 때문에 데이터 배선과 동일한 패턴으로 형성되어 있다.Since the N +
도 4에서 도시된 바와 같이 반도체 층으로써 비정질 실리콘 층(404)이 존재해야 할 필요는 없으나 비정질 실리콘 층(404)과 N+층(405)은 연속하여 형성되고 N+층(405)은 데이터 라인(306)의 리던던시 패턴으로 사용되기 때문에 하나의 마스크로 N+층(405)의 패턴과 액티브 층을 패터닝하기 위해서는 (즉, 공정의 단순화를 위해서는)액티브 층이 도 4에서와 같이 존재할 수 있다.As shown in FIG. 4, the
반도체층의 형성 후에 소오스와 드레인 전극 패턴(미도시)과 데이터 배선(306)이 상기 반도체층 상에 형성되어 있다. 소오스 전극을 포함하는 데이터 배선(306)은 상기에서 언급한 바와 같이 반도체층 위에 형성된 N+층의 패턴과 일치하도록 구성된다.After formation of the semiconductor layer, a source, a drain electrode pattern (not shown), and a
상기 데이터 배선(306)의 상부에 보호막(308)이 형성되어 있고 보호막 상에 형성되는 컨택 홀(미도시)을 통하여 상기의 드레인 전극과 전기적 접촉을 하고 액정에 전계를 인가하는 화소전극(307)이 형성되어 있다.A
특히 상기 메탈 쉴드 라인(302)은 습식각과 세정공정을 거치게 되는데 습식각과 세정공정에서 메탈 쉴드 라인이 이물의 배출에 장애물 역할을 하여 이물의 제 거가 용이하지 않은 문제점을 개선하기 위해 섬모양의 분할된 메탈 쉴드 라인을 형성할 수 있다.In particular, the
도 5는 본 발명의 메탈 쉴드 라인(302)의 형상을 나타내는 것으로써 메탈 쉴드 라인이 각각 일정한 거리를 두고 분리된 섬모양의 패턴으로 구성할 수 있다.특히, 메탈 쉴드 라인이 분리되는 방향은 식각액 산포에 의해 식각이 진행되는 게이트 배선의 길이 방향과 일치하도록 형성한다. 그 이유는 기판 상에서 식가 액의 흐름을 원활히 하는 것이 이물이 기판 상에 잔존하는 것을 방지하기 위하여 중요하기 때문이다.또한 세정액 또는식각액의 원활한 흐름을 위하여 분할된 메탈 쉴드 라인의 형상을 유선형으로 할 수도 있다.(도 5의 b)5 is a view illustrating the shape of the
도 6을 통하여 본 발명의 액정표시소자의 TFT어레이 기판의 제조 공정을 설명한다.The manufacturing process of the TFT array substrate of the liquid crystal display element of this invention is demonstrated through FIG.
도 6은 도 3의 K 선을 절단면으로 한 경우 나타나는 단면의 형성과정을 나타낸다.6 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a cross section when the line K of FIG. 3 is used as a cut surface.
TFT 어레이 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 배선과 메탈 쉴드 라인을 형성하기 위한 게이트 메탈 층을 스퍼터링 방법에 의해 증착한다. 메탈 쉴드 라인은 게이트 메탈과 동일한 종류의 금속으로써, 사용되는 금속으로는 알루미늄(Al)또는 Al합금이 사용될 수 있다. 도 6a는 기판(600) 상에 메탈 쉴드 라인 (601)이 형성된 모습을 도시하고 있다.A gate metal layer for forming a gate electrode and gate wiring and a metal shield line on the TFT array substrate is deposited by a sputtering method. The metal shield line is the same kind of metal as the gate metal, and aluminum (Al) or Al alloy may be used as the metal used. FIG. 6A illustrates a
기판(600) 상에 메탈 쉴드 라인 패턴을 형성하는 공정을 더욱 자세히 설명하면 투명한 유리기판 상에 Al의 박막을 형성한다. Al박막은 스퍼터링 방법을 통하여 유리기판 상에 형성된다. 스퍼터링 방법이란 자기장에 의해 고속으로 가속된 전자에 의해 이온화된 비활성 기체가 타겟 물질과 충돌하여 비산되고 비산된 입자가 기판 상에 박막으로 형성되는 기술이다. 주로 비활성 기체로 아르곤(Ar) 가스를 사용한다.Referring to the process of forming the metal shield line pattern on the
상기 기판 상에 게이트 메탈을 형성한 후에 스퍼터링 공정 중 발생한 이물의 제거하기 위하여 전 세정 공정을 실시한다. After the gate metal is formed on the substrate, a pre-cleaning process is performed to remove foreign substances generated during the sputtering process.
세정 공정이 끝난 기판 상에 포토레지스트를 스핀 코팅 방법에 의해서 코팅한다. PR을 코팅한 후에 마스크를 사용하여 기판 상에 게이트 전극 패턴과 게이트 배선 패턴과 메탈 쉴드 라인을 형성하기 위한 PR패턴을 형성한다.The photoresist is coated on the substrate after the cleaning process by spin coating. After the PR is coated, a PR pattern for forming a gate electrode pattern, a gate wiring pattern, and a metal shield line is formed on the substrate using a mask.
PR의 종류로는 포지티브형과 네거티브형이 있는데 처음에는 제거되지 않는 성질이지만 광에 노출되면 광에 노출된 PR영역이 제거되는 성질의 PR을 포지티브 PR이라 하고 노광에 의해서 제거되지 않는 특성으로 변하는 PR을 네거티브 PR이라고 한다. 포지티브 형 PR 도는 네거티브 형 PR은 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다.There are two types of PR, positive type and negative type, which cannot be removed at first, but PR which removes the PR area exposed to light when it is exposed to light is called positive PR. Is called negative PR. Positive type PR or negative type PR can be selected and used according to a use.
다음으로 노광된 PR을 제거하기 위하여 현상공정을 실시한다. 형상공정은 마스크에 의해 노광된 PR을 현상용액을 이용하여 제거하는 것이다. Next, a developing process is performed to remove the exposed PR. The shape step is to remove PR exposed by the mask using a developing solution.
현상이 끝난 기판에는 식각(etch) 공정이 진행된다. 식각 공정에는 습식각과 건식각으로 구분할 수 있는데, 습식각은 식각 용액을 이용하여 PR로 덮이지 않은 금속 박막을 제거하는 방법이고 건식각은 플라즈마 가스를 통하여 PR로 덮이지 않은 기판 상의 금속 박막을 제거하는 공정이다. An etch process is performed on the developed substrate. The etching process can be divided into wet etching and dry etching. Wet etching is a method of removing a metal thin film not covered with PR using an etching solution, and dry etching removes a metal thin film on a substrate not covered with PR through a plasma gas. It is a process to do it.
통상, 습식각을 통해서 이루어지는 금속의 패턴은 등방성 식각 특성을 보이고 건식각을 통해서 이루어지는 식각은 이방성 특성을 보인다. 습식각의 종류에는 식각 용액에 기판 전체를 잠기게 함으로써 식각을 이루는 딥 식각(Dip etching)과 식각 용액을 스프레이 방식으로 뿌리는 스프레이 식각법이 있다. 딥 식각법은 등방성 특성이 우수하고 스프레이 식각법으로는 이방성 식각을 형성할 수 있다. In general, the pattern of the metal formed through wet etching shows isotropic etching property, and the etching made through dry etching shows anisotropic property. Types of wet etching include dip etching, which forms the entire substrate in an etching solution, and spray etching, which sprays the etching solution with a spray method. The dip etching method is excellent in isotropic properties, and the spray etching method may form anisotropic etching.
습식각은 테이퍼(taper)형상의 금속 패턴을 형성하기 위하여 주로 사용되는데 테이퍼 형상의 게이트 패턴은 향후 진행되는 공정에서 단차를 줄이기 위하여 필수적인 공정이다.Wet etching is mainly used to form a tapered metal pattern. The tapered gate pattern is an essential process in order to reduce a step in a future process.
게이트 패턴의 단차가 심하면 향후 진행되는 박막의 증착 공정에서 게이트 패턴의 단차로 인하여 배선의 단락이 발생할 수 있다. 특히, 스프레이 식각법을 사용할 경우에는 기판은 스프레이 분사 방향에 대해서 수직으로 이동하며 그 방향은 게이트 배선의 길이 방향이다. 그러므로 게이트 배선과 수직하게 동일 기판 상에 형성되는 메탈 쉴드 라인은 분사되는 식각액이 기판 상에서 원활히 흐르지 못하게 하는 방해물 역할을 한다.If the step pattern is too high, a short circuit may occur due to the step difference in the gate pattern in the deposition process of the thin film. In particular, when the spray etching method is used, the substrate moves perpendicularly to the spray injection direction, and the direction is the length direction of the gate wiring. Therefore, the metal shield line formed on the same substrate perpendicular to the gate wiring serves as an obstacle to prevent the sprayed etchant from flowing smoothly on the substrate.
그러므로 식각액이 기판 상에서 원활히 흐를 수 있도록 메탈 쉴드 라인을 분할하여 형성하는 것이 필요하다. 특히, 식각액의 흐름을 돕도록 게이트 라인의 길이 방향과 평행하도록 메탈 쉴드 라인을 분할한다. Therefore, it is necessary to form a metal shield line by dividing so that the etchant flows smoothly on the substrate. In particular, the metal shield line is divided to be parallel to the longitudinal direction of the gate line to help the flow of the etchant.
게이트 메탈로 알루미늄을 사용하는 경우, 습식각 용액으로는 H3PO4와 HNO3와 CH3COOH의 혼합 용액을 주로 사용한다. CH3COOH는 산의 농도를 결정하는 인자이고 HNO3는 테이퍼 형상을 식각을 목적으로 첨가된 화학물질이다.When aluminum is used as the gate metal, a mixed solution of H 3 PO 4 , HNO 3 and CH 3 COOH is mainly used as a wet etching solution. CH 3 COOH is a determinant of acid concentration and HNO 3 is a chemical added for the purpose of etching tapered shapes.
식각 공정이 끝난 후 패턴을 형성하고 있는 PR을 완전히 제거하여야 한다. 상기 PR을 제거하는 공정이 PR스트립 공정으로써, 스트립 용액 내에서 이루어지는 습식 스트립 공정과 플라즈마 가스를 이용하는 건식 스트립 공정이 있다.After the etching process, the PR forming the pattern should be completely removed. The PR stripping process is a PR stripping process, which includes a wet stripping process in a strip solution and a dry stripping process using plasma gas.
건식 스트립 공정은 스트립 공정을 수행할 기판을 챔버 내에서 산소 활성종을 불어넣음으로써 잔존하는 PR을 산화시켜 날려 버리는 공정이다. The dry strip process oxidizes and blows away the remaining PR by blowing oxygen active species into the substrate on which the strip process is to be performed.
상기의 공정이 끝난 기판은 식각 공정이나 PR의 제거 공정 등에서 남아 있는 이물을 완전히 제거해야 한다. 이물이 제대로 제거되지 못하면 상기의 이물은 후 공정에서 단차를 발생하는 요인으로 작용하여 배선에 단락이 발생하는 원인이 된다. The substrate after the above process must completely remove foreign substances remaining in the etching process or the PR removal process. If the foreign matter is not properly removed, the foreign matter acts as a factor for generating a step in the subsequent process, which causes a short circuit in the wiring.
그러므로 PR의 제거가 끝난 후 기판에 후 세정 공정을 실시한다. Therefore, the post-cleaning process is performed to a board | substrate after PR removal is complete | finished.
후 세정 공정은 기판을 세정 용액이 분사되는 노즐 아래로 통과시킴으로써 이물을 제거하는데 이물들이 상기의 메탈 쉴드 라인 에 걸려 완전히 제거되지 않는 경우가 종종 발생한다. 이러한 이물은 단차를 발생시키기 때문에 불량의 원인이 된다. The post-cleaning process removes the foreign matter by passing the substrate under the nozzle through which the cleaning solution is injected, which often occurs when the foreign matter is caught in the metal shield line and is not completely removed. Such foreign matters cause a step and cause defects.
메탈 쉴드 라인이 이물을 제거하는데 불량요인이 되기 때문에 상기의 메탈 쉴드 라인의 형상을 개선하는 또 다른 이유가 된다.Since the metal shield line is a bad factor in removing the foreign matter, it is another reason for improving the shape of the metal shield line.
본 발명은 상기의 메탈 쉴드 라인의 형상을 섬모양으로 분할된 구조로 구성함으로써 세정 공정시 메탈 쉴드 라인 를 이물들이 쉽게 빠져나갈 수 있도록 한다. 또한 메탈 쉴드 라인 을 유선형으로 만들어 이물의 제거가 더욱 용이하도록 할 수 있다.The present invention is configured by the structure of the metal shield line is divided into island-shaped structure to allow foreign substances to easily escape the metal shield line during the cleaning process. In addition, the metal shield line can be streamlined to make it easier to remove foreign objects.
메탈 쉴드 라인은 기판 하부의 백 라이트로부터 발진하는 광 에너지가 데이터 라인 하부의 액티브 층에 직접 조사됨으로써 데이터 라인을 통하여 흐르는 전자의 이동도에 영향을 미치는 것을 막기 위하여 형성하는 것으로써, 본 발명의 메탈 쉴드 라인을 형성할 경우 다소의 백 라이트 광 에너지가 데이터 라인에 전달될 수 있으나 그 영향으로 미미하고 메탈 쉴드 라인 을 상기와 같이 섬모양으로 분할된 구조로 구성함으로써 습식각 또는 세정공정시 이물의 제거에 효과적이다.The metal shield line is formed to prevent light energy oscillating from the backlight under the substrate directly affecting the mobility of electrons flowing through the data line by directly irradiating the active layer below the data line. When forming the shield line, some backlight light energy may be transmitted to the data line, but due to the effect, the metal shield line is divided into island-like structures as described above to remove foreign substances during the wet etching or cleaning process. Effective in
게이트 배선과 메탈 쉴드 라인이 형성된 다음, 도 6b에서와 같이, 메탈 쉴드 라인 위에 게이트 절연막(602)을 형성한다. 상기 게이트 절연막은 PECVD 방법에 의하여 형성될 수 있다. PECVD방법은 플라즈마 가스를 발생시키고 플라즈마 가스에 의해 분해된 입자들이 기판 상에서 재결합을 이루어 박막을 형성하는 기술이다. 보통, 무기질 막은 PECVD법에 의해서 형성된다. 상기의 게이트 절연막으로는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막 (SiO2)등이 주로 사용된다.After the gate wiring and the metal shield line are formed, as shown in FIG. 6B, the
게이트 절연막(602)이 형성된 후에 액티브 층으로써 사용되는 반도체 층을 형성한다. 상기의 반도체 층은 비정질의 실리콘 막(603)과 고농도의 N층(604)으로 구성되며 비정질의 실리콘 막과 N+막은 연속하여 증착된다.After the
상기의 반도체 층상에 소오스와 드레인 전극 및 데이터 라인으로서 사용될 도전막(605)을 형성한다.
A
도 6c는 게이트 메탈 상에 반도체 층과 상기의 도전막이 연속하여 형성되고 그 위에 PR(606)이 도포된 모습을 나타낸다. 상기 PR을 사진공정을 통하여 패턴을 형성하고 상기 PR 패턴을 마스크로 적용하여 상기의 반도체층(603,604)과 데이터 배선 형성용 도전막(605)을 식각하여 제거한다. FIG. 6C illustrates a semiconductor layer and the conductive film formed on the gate metal in succession, and a
도 6d는 패턴이 형성된 PR 막(606a)을 도시하고 있으며, 도 6e는 식각에 의해 패턴이 형성된 메탈 쉴드 라인 (601) 상의 반도체 층(603,604)과 데이터 라인을 도시하고 있다. 메탈 쉴드 라인 (601)은 데이터 라인(605)과 수직으로 겹쳐짐으로써 백 라이트 빛으로부터 데이터 라인(605)을 보호하고 데이터 라인의 노이즈 발생을 방지한다. FIG. 6D shows the patterned
상기의 N+층(604)은 데이터 라인(605)과 일치하여 형성됨으로써 데이터 라인의 리던던시 패턴으로서의 역할도 수행한다. The N +
상기에서 설명한 바와 같이, N+층 하부의 액티브층은 데이터 라인과 겹치면서 데이터 라인의 하방에 존재하지 않을 수도 있으나 데이터 리던던시 패턴을 형성하는 본 발명의 구성에서는 공정의 단순화를 위하여 N+층과 액티브 층을 적층 구조로 함이 적합하다.As described above, the active layer under the N + layer may overlap the data line and may not exist below the data line, but in the configuration of the present invention in which a data redundancy pattern is formed, the N + layer and the active layer are stacked to simplify the process. The structure is suitable.
데이터 라인이 형성된 후에는 상기 데이터 라인을 보호하는 보호막(608)을 형성하고 보호막의 상부로 화소전극(607)을 형성한다. 상기의 화소전극은 컬러필터 기판 상에 형성된 공통전극과 더불어 액정에 전계를 인가하는 역할을 수행한다. 또한 보호막(608) 상에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있다.After the data line is formed, the
TFT어레이 기판의 제조 공정 중 가장 세밀한 부분은 상기에서 설명한 TFT의 제조 공정이다. 기판 상에 TFT 소자가 형성되고 나면 각 단위 소자의 불량을 시험하고 불량이 없으면 액정의 초기 배향을 위한 배향막을 형성하고 러빙(rubbing)공정을 실시한다. 러빙 공정 후, 별도의 공정을 통하여 형성되는 컬러필터와 합착 함으로써 발생하는 공간에 액정을 유지하고 기판 사이의 이격 공간을 유지하기 위한 실 패턴을 TFT어레이 기판의 화소영역 외곽으로 형성한다. 다음으로, 상기의 결과물에 스페이서를 분산시킴으로써 액정표시소자의 일측 패널을 이루는 TFT어레이 기판을 완성한다.The finest part of the manufacturing process of a TFT array substrate is the manufacturing process of TFT demonstrated above. After the TFT device is formed on the substrate, the defect of each unit device is tested, and if there is no defect, an alignment film for initial alignment of the liquid crystal is formed and a rubbing process is performed. After the rubbing process, a seal pattern is formed outside the pixel region of the TFT array substrate to maintain the liquid crystal in the space generated by bonding with the color filter formed through a separate process and to maintain the space between the substrates. Next, the TFT array substrate forming one panel of the liquid crystal display device is completed by dispersing the spacers in the resultant product.
본 발명은 게이트 배선을 형성할 때 데이터 라인과 일치하는 메탈 쉴드 라인을 형성함으로써 백 라이트로부터 발진하는 빛이 데이터 라인에 직접 조사되지 않도록 하여 데이터 라인을 통하여 인가되는 데이터 신호가 흔들리는 것을 방지한다. 또한 데이터 신호의 흔들림으로 인하여 발생하는 화소의 노이즈를 방지할 수 있다.The present invention forms a metal shield line that coincides with the data line when forming the gate line so that light emitted from the backlight is not directly irradiated to the data line, thereby preventing the data signal applied through the data line from shaking. In addition, it is possible to prevent noise of the pixel generated due to the shaking of the data signal.
또한 상기의 메탈 쉴드 라인을 섬모양으로 분리하여 구성함으로써 세정공정시 메탈 쉴드 라인으로 말미암아 이물이 원활히 제거되지 않는 문제를 해결한다. 세정 공정 중 이물을 원활히 제거함으로써 이물질로 말미암은 단차를 방지하고 단차로 인한 배선의 단락을 방지하는 효과를 가진다.In addition, by separating the metal shield line into an island shape, foreign matters are not smoothly removed by the metal shield line during the cleaning process. By removing the foreign matter smoothly during the cleaning process, there is an effect of preventing the step caused by the foreign matter and preventing the short circuit of the wiring due to the step.
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