JP2017120397A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置は、基板、ゲートパッド、ゲート絶縁膜、データパッド、第１保護膜、共通パッド、保護金属層、第２保護膜、ゲートコンタクト孔、データコンタクト孔及び共通コンタクト孔を含む。ゲートパッドは基板上に配置されて、ゲート絶縁膜がゲートパッドを覆う。データパッドは、ゲート絶縁膜上に配置され、第１保護膜がデータパッドを覆う。共通パッドは、第１保護膜上に配置され、保護金属層が共通パッド上に配置される。第２保護膜は、共通パッドを覆う。ゲートコンタクト孔がゲートパッドの一部を、そしてデータコンタクト孔がデータパッドの一部を露出して、共通コンタクト孔が保護金属層の一部を露出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、フリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置に関し、特に、画素電極として使用する透明導電物質層を他の金属層と接続するために露出する場合に、発生する透明導電層の損失を防止する構造を有するフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置に関する。
情報化社会が発展するに伴い、画像を表示するための表示装置に対する要求が多様な形態で増加している。表示装置の分野は、体積の大きな陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）を代替する、薄くて軽く、かつ大面積が可能な平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＦＰＤ）に急速に変化してきた。平板表示装置には、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）、及び電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＥＤ）などがある。
能動型で駆動する液晶表示装置、有機発光表示装置及び電気泳動表示装置の場合、マトリックス方式で配列された画素領域内に割り当てられた薄膜トランジスタが配置された薄膜トランジスタ基板を含む。例えば、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）は、電界を利用して液晶の光透過率を調節することによって、画像を表示する。このような液晶表示装置は、液晶を駆動させる電界の方向に応じて、垂直電界型と水平電界型とに区分する。
垂直電界型液晶表示装置は、上下部の基板に対向するように配置された画素電極と共通電極との間に形成される垂直電界により、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶を駆動する。このような垂直電界型液晶表示装置は、開口率が大きいという長所を有する反面、視界角が９０度程度に狭いという短所がある。
水平電界型液晶表示装置は、下部基板に平行に配置された画素電極と共通電極との間に水平電界を形成して、インプレーンスイッチ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）モードの液晶を駆動する。このようなＩＰＳモードの液晶表示装置は、視界角が１６０度程に広いという長所があるが、開口率及び透過率が低いという短所がある。
具体的に述べると、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、インプレーンフィールド（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｆｉｅｌｄ）を形成するために、共通電極と画素電極との間の間隔を上下部基板の間隔（セルギャップ：Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）より広く形成し、適正な強度の電界を得るために、共通電極と画素電極を一定の幅を持つ帯形態で形成する。このようなＩＰＳモードの画素電極及び共通電極の間には、基板とほぼ平行した電界が形成されるが、幅を有する画素電極及び共通電極の上部の液晶には、電界が形成されない。すなわち、画素電極及び共通電極の上部に置かれた液晶分子は駆動されずに、初期配列状態を維持する。初期状態を維持する液晶は、光を透過させなく、開口率及び透過率を低下する要因になる。
このようなＩＰＳモードの液晶表示装置の短所を改善するために、フリンジフィールド（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ）により動作するフリンジフィールドスイッチング（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＦＦＳ）方式の液晶表示装置が提案された。ＦＦＳタイプの液晶表示装置は、各画素領域に絶縁膜を間に置いた共通電極と画素電極とを具備し、その共通電極と画素電極とが垂直方向に互いに重なるか、または重ならなくても水平方向への離隔間隔が上部基板と下部基板の間隔より狭く形成して、共通電極と画素電極の上部に放物線形態のフリンジフィールドを形成するように作る。フリンジフィールドにより上下部基板の間に介在された液晶分子は全部動作することによって、開口率及び透過率の向上した結果を得ることができる。
フリンジフィールド方式の液晶表示装置は、共通電極と画素電極とが重なるか、またはかなり近い位置に配置されるので、共通電極と画素電極との間で補助容量が形成される。したがって、ＩＰＳモードとは異なり、補助容量を形成しなくても良いという長所がある。しなしながら、大画面表示装置をフリンジフィールド方式で具現する場合、画素の大きさが大きくなり、したがって補助容量の大きさも大きくなるので、これを駆動するためには、薄膜トランジスタが大きくならなければならないという問題点がある。
このような問題点を解決するために、薄膜トランジスタの大きさを大きくしなくても高容量の駆動特性を有する金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ基板が応用されている。図１は、従来のフリンジフィールド方式の液晶表示装置に含まれた酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板を示す平面図である。図２は、図１に示す平板表示装置の薄膜トランジスタ基板よりＩ−Ｉ’線に沿って切った断面図である。
図１及び図２に示す金属酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ基板は、下部基板ＳＵＢ上にゲート絶縁膜ＧＩを間に置いて交差するゲート配線ＧＬ及びデータ配線ＤＬと、その交差部ごとに形成された薄膜トランジスタＴとを具備する。そして、ゲート配線ＧＬとデータ配線ＤＬとの交差構造により、画素領域が画定される。
薄膜トランジスタＴは、ゲート配線ＧＬから分枝したゲート電極Ｇ、データ配線ＤＬから分岐したソース電極Ｓ、ソース電極Ｓと対向し画素電極ＰＸＬと接続したドレン電極Ｄ、及びゲート絶縁膜ＧＩ上でゲート電極Ｇと重なり、ソース電極Ｓとドレン電極Ｄとの間にチャネルを形成する半導体層Ａを含む。
特に、半導体層Ａを酸化物半導体物質から形成する場合、高い電荷移動度特性により、充填容量が大きな大面積薄膜トランジスタ基板に有利である。しかしながら、酸化物半導体物質は、素子の安定性を確保するために、上部の上面にエッチング液から保護のためのエッジストッパＥＳをさらに含むことが好ましい。具体的に、ソース電極Ｓとドレン電極Ｄとの間の分離された部分を介して流入するエッチング液から半導体層Ａを保護するように、エッジストッパＥＳを形成することが好ましい。
ゲート配線ＧＬの一側端部には、外部からゲート信号を受け取るためのゲートパッドＧＰを含む。ゲートパッドＧＰは、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２を貫通するゲートパッドコンタクト孔ＧＰＨを介して、ゲートパッド端子ＧＰＴと接触する。一方、データ配線ＤＬの一側端部には、外部から画素信号を受け取るためのデータパッドＤＰを含む。データパッドＤＰは、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２を貫通するデータパッドコンタクト孔ＤＰＨを介して、データパッド端子ＤＰＴと接触する。
画素領域には、フリンジフィールドを形成するように第２保護膜ＰＡ２を間に置いて形成された画素電極ＰＸＬと共通電極ＣＯＭとを具備する。共通電極ＣＯＭは、ゲート配線ＧＬと並列して配列された共通配線ＣＬと接続される。共通電極ＣＯＭは、共通配線ＣＬを介して液晶駆動のための基準電圧（あるいは共通電圧）の供給を受ける。
共通電極ＣＯＭと画素電極ＰＸＬの位置及び形状は、設計環境と目的に合せて多様に形成できる。共通電極ＣＯＭは、一定の基準電圧が印加されることに対し、画素電極ＰＸＬは、具現しようとするビデオデータに応じて随時変化する電圧値が印加される。したがって、データ配線ＤＬと画素電極ＰＸＬとの間に寄生容量が発生できる。このような寄生容量により画質に問題を引き起こすので、共通電極ＣＯＭをまず形成し、画素電極ＰＸＬを最上位層に形成することが好ましい。
すなわち、データ配線ＤＬ及び薄膜トランジスタＴを覆う第１保護膜ＰＡ１上に誘電率の低い有機物質を厚く形成した平坦化膜ＰＡＣを形成した後に、共通電極ＣＯＭ形成する。そして共通電極ＣＯＭを覆う第２保護膜ＰＡ２を形成した後、共通電極ＣＯＭと重なる画素電極ＰＸＬを第２保護膜ＰＡ２上に形成する。このような構造では、画素電極ＰＸＬがデータ配線ＤＬと第１保護膜ＰＡ１、平坦化膜ＰＡＣ、及び第２保護膜ＰＡ２により離隔されるので、データ配線ＤＬと画素電極ＰＸＬとの間に寄生容量を減らすことができる。
共通電極ＣＯＭは、画素領域の形態に対応する長方形を有するように形成され、画素電極ＰＸＬは、複数の線分形状に形成される。特に、画素電極ＰＸＬは、第２保護膜ＰＡ２を間に置いて共通電極ＣＯＭと垂直上に重なる構造を有する。このような画素電極ＰＸＬと共通電極ＣＯＭとの間でフリンジフィールド型電界を形成する。フリンジフィールド型電界により薄膜トランジスタ基板とカラーフィルター基板との間で水平方向へ配列された液晶分子が誘電異方性により回転する。そして、液晶分子の回転程度に応じて画素領域を透過する光透過率が変わって階調を具現する。
パッドＧＰ、ＤＰは、これを覆う絶縁膜をエッチングして露出し、露出したパッドＧＰ、ＤＰは、画素電極ＰＸＬを形成する時に使用する透明導電物質からパッド端子ＧＰＴ、ＤＰＴを形成する。また、共通電極ＣＯＭも、パッド領域部では第２保護膜ＰＡ２をパターンすることによって露出する。
パッド領域では、外部から信号を受け取るようにするために、その上を覆う絶縁膜をパターンして露出する工程が必要である。しかしながら、上述のように、パッドを覆う絶縁膜の種類が互いに異なる。これによって、パッド端子に問題が発生できる。以下、図３及び４を参照して、パッド部から発生できる損傷に対して詳細に説明する。図３は、フリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。図４は、図３による方式で絶縁膜をエッチングした結果発生するパッド部の損傷を示す断面図である。
図３を参照すると、フリンジフィールドスイッチング液晶表示装置において、パッド部には、ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰが配置されている。ゲートパッドＧＰはゲート配線の一側終端に該当する。データパッドＤＰは、データ配線の一側終端に該当する。共通パッドＣＰは、共通配線の一側終端に該当する。
ゲートパッドＧＰ上には、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。データパッドＤＰ上には、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。一方、共通パッドＣＰ上には、第２保護膜ＰＡ２のみ覆っている。ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰを一つのマスク工程により同時に露出するためには、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２を同時にエッチングしなければならない。
単一マスク工程において、ゲートパッドＧＰ部では、三個の絶縁膜が丸１→丸２→丸３の順にエッチングされてゲートコンタクト孔ＧＰＨを形成する。同時に、データパッドＤＰ部では、二個の絶縁膜が丸１→丸２の順にエッチングされて、データコンタクト孔ＤＰＨが形成される。これと同時に、共通パッドＣＰ部では、一つの絶縁膜丸１がエッチングされて、共通コンタクト孔ＣＰＨを形成する。
共通パッドＣＰとデータパッドＤＰは、ゲートパッドＧＰが露出する間に持続的にエッチング液に露出する。データパッドＤＰはク、銅のような金属物質を含むから、ゲートパッドＧＰが露出するまで絶縁膜のエッチング液に露出しても損傷を受けない。しかしながら、共通パッドＣＰの場合、インジウム−錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはインジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電物質を含む。これらの透明導電物質は、ゲートパッドＧＰが露出するまでエッチング液に露出すると、容易に損傷できる。
インジウム−錫酸化物のような透明導電物質層が部分的に結晶化されながら結晶粒が形成されることができる。結晶粒の境界部は、絶縁物質をドライエッチングする過程で使用するエッチング液に脆弱で容易にエッチングされて流出する。流出した透明導電物質層の下部の第２保護膜ＰＡ２もやはりエッチングされて、図４に示すように、トレンチ形状の損傷が発生する。このような損傷は、電気的信号を印加するにおいて不良を引き起こして、画質不良を惹起させる。
本発明の目的は、前記従来技術による問題点を解消するためのものであって、複数のパッドを露出するドライエッチング工程によりエッチング物に過度に露出するパッドを保護する構造を有する液晶表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、透明導電物質を含むパッド電極上に積層された銅のような低抵抗金属物質を含む保護金属層間の界面特性を良好に維持するための構造を有する液晶表示装置を提供することにある。
前記本発明の目的を達成すべく、本発明による液晶表示装置は、基板、ゲートパッド、ゲート絶縁膜、データパッド、第１保護膜、共通パッド、保護金属層、第２保護膜、ゲートコンタクト孔、データコンタクト孔及び共通コンタクト孔を含む。ゲートパッドは、基板上に配置され、ゲート絶縁膜がゲートパッドを覆う。データパッドは、ゲート絶縁膜上に配置され、第１保護膜がデータパッドを覆う。共通パッドは、第１保護膜上に配置され、保護金属層が共通パッド上に配置される。第２保護膜は、共通パッドを覆う。ゲートコンタクト孔がゲートパッドの一部を、そしてデータコンタクト孔がデータパッドの一部を露出して、共通コンタクト孔が保護金属層の一部を露出する。
一例として、保護金属層は、共通パッド上に互いに離隔して配置された複数の単位保護金属層を含む。共通コンタクト孔は、複数の単位保護金属層を各々露出する単位共通コンタクト孔を複数含む。単位保護金属層は、単位共通コンタクト孔より大きな大きさを有する。
一例として、単位保護金属層は、単位共通コンタクト孔より大きな大きさを有する。
一例として、ゲートパッドは、ゲート配線の一側端部に配置される。データパッドは、データ配線の一側端部に配置される。共通パッドは、共通配線の一側端部に配置される。
一例として、共通パッドは、インジウム−錫酸化物及びインジウム−亜鉛酸化物のうち、少なくとも何れか一つを含む透明導電物質からなる。保護金属層は、透明導電物質より抵抗の低い導電物質をさらに含む。
一例として、保護金属層は、銅及び銅合金のうち、何れか一つからなる金属物質を含む。
一例として、ゲートコンタクト孔を介してゲートパッドの一部と接触するゲートパッド端子、データコンタクト孔を介してデータパッドの一部と接触するデータパッド端子、及び共通コンタクト孔を介して保護金属層の一部と接触する共通パッド端子をさらに含む。
一例として、第１保護膜上に配置され、共通パッドに接続される共通電極、及び第２保護膜上に配置され、前記共通電極と重なり、複数の線分形状を有する画素電極をさらに含む。
本発明による液晶表示装置は、透明導電物質を含むパッド部上に積層された保護金属をさらに含む。保護金属層により、パッドを露出するエッチング過程でエッチング物質からからパッド部の損傷を防止できる。また、保護金属層は接触抵抗を高めない最小開口面積を有するコンタクト孔の大きさに相応する大きさを有する複数の単位保護金属層が配列された構造を有する。その結果、銅のような低抵抗金属からなる保護金属層と透明導電物質からなるパッド部間の界面特性を良好に維持できる。互いに異なる導電物質が積層される場合、特に接触面積が大きくなるほど界面特性が悪化するのを防止できる。
従来のフリンジフィールド方式の液晶表示装置に含まれた薄膜トランジスタ基板を示す平面図である。 図１に示す薄膜トランジスタ基板においてＩ−Ｉ’線に沿って切った断面図である。 フリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。 図３による方式により絶縁膜をエッチングした結果発生するパッド部の損傷を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。 図５による方式により絶縁膜をエッチングした結果、損傷が発生しないパッド部の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。 本発明の第２の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部構造を示す断面図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明にかかる好ましい実施の形態を詳細に説明する。明細書全体にかけて同じ参照番号は、実質的に同じ構成要素を意味する。以下の説明において、本発明と関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明において使用される構成要素の名称は、明細書作成の容易さを考慮して選択されたものでありえ、実際製品の部品名称とは異なることができる。
以下の説明では、本発明の核心部分であるパッド部を中心に説明する。表示装置の主な部分である表示領域についての説明が必要な場合、従来の技術の図面を参照する。
＜第１の実施の形態＞
以下、図５及び６を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。図６は、図５による方式により絶縁膜をエッチングした結果、損傷が発生しないパッド部の構造を示す断面図である。
図５を参照すると、フリンジフィールドスイッチング液晶表示装置において、パッド部には、ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰが配置されている。ゲートパッドＧＰは、ゲート配線ＧＬの一側終端に該当する。ゲートパッドＧＰは、ゲート配線ＧＬと同じ金属物質からなる。データパッドＤＰは、データ配線ＤＬの一側終端に該当する。データパッドＤＰは、データ配線ＤＬと同じ金属物質からなる。
共通パッドＣＰは、共通配線ＣＬの一側終端に該当する。共通パッドＣＰは、共通配線ＣＬと同じ物質からなる。例えば、共通パッドＣＰは、インジウム−錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはインジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電物質を含む。共通パッドＣＰの上層表面上には、保護金属層Ｍ３が積層されている。保護金属層Ｍ３は、共通パッドＣＰを形成する透明導電物質層がドライエッチング物により損傷するのを防止するための金属物質を含む。例えば、ゲートパッドＧＰ及び／またはデータパッドＤＰに適用する銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、あるいはこれらの金属物の合金などを含むことができる。
共通パッドＣＰは、表示領域に配置される共通電極ＣＯＭ及び共通配線ＣＬと同じ構造を有することができる。共通配線ＣＬは、表示パネル全体にかけてすべての画素領域を接続するように伸びた構造を有することができる。共通配線ＣＬには、基底電圧が印加されるので、インジウム−錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはインジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電物質より抵抗が低い物質を含むことが好ましい。したがって、共通配線ＣＬは、透明導電物質層上に銅のような低抵抗金属層が積層された構造を持つことができる。したがって、共通パッドＣＰ上に積層される保護金属層Ｍ３は共通配線ＣＬ上に積層される低抵抗金属層と同じ物質層でありうる。
ゲートパッドＧＰ上には、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。データパッドＤＰ上には、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。一方、共通パッドＣＰ及び保護金属層Ｍ３上には、第２保護膜ＰＡ２だけを覆っている。ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰを一つのマスク工程を介して同時に露出するためには、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２を同時にエッチングしなければならない。
単一マスク工程において、ゲートパッドＧＰ部では、三個の絶縁膜が丸１→丸２→丸３の順にエッチングされて、ゲートコンタクト孔ＧＰＨを形成する。同時に、データパッドＤＰ部では、二個の絶縁膜が丸１→丸２の順にエッチングされて、データコンタクト孔ＤＰＨが形成される。これと同時に、共通パッドＣＰ部では、一つの絶縁膜丸１がエッチングされて、共通コンタクト孔ＣＰＨを形成する。
ドライエッチング法で絶縁膜をパターンするに伴い、共通パッドＣＰとデータパッドＤＰとは、ゲートパッドＧＰが露出する間に持続的にエッチング液に露出する。データパッドＤＰは、銅のような金属物質を含むから、ゲートパッドＧＰが露出するまでエッチング液に露出しても損傷を受けない。また、共通パッドＣＰの場合、インジウム−錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）あるいはインジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電物質上に銅（ＣＵ）のような金属層が積層されている。したがって、ゲートパッドＧＰが露出するまでドライエッチング工程を行っても、図６に示すように、共通パッドＣＰは、保護金属層Ｍ３によりエッチング液から保護を受けることができる。
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、説明の便宜性のために、パッド部を中心に説明した。しかしながら、これと同じ構成は、非表示領域の複数部分に形成されることができる。例えば、データ配線層と共通配線層とを利用して、接続及び信号伝達配線及び／または電極を形成し、これらを露出した後に画素電極層にこれらを接続できる。
このような部分にも、露出する共通電極層に保護金属層Ｍ３を積層することによって、下部の透明導電物質がドライエッチング物質により損傷するのを防止できる。しかしながら、共通パッドと同じ構造を有するものの、他の目的として形成する電極あるいは配線は、非表示領域においてかなり広い面積を有することもできる。広い面積を露出する場合、透明導電層上に積層された保護金属層Ｍ３の面積も広くなければならない。
保護金属層Ｍ３は、銅（ＣＵ）のような低抵抗金属物質を使用することが好ましい。銅の場合、透明導電物質との界面接触に問題が発生できる。これは、銅金属層と透明導電層の薄膜ストレスの差によるものである。特に、界面不良は、銅を含む保護金属層Ｍ３の面積が広くなるほど、よりひどく発生できる。以下、第２の実施の形態では、銅を含む保護金属層Ｍ３を透明導電層上に積層するにおいて、薄膜ストレスの差による界面不良を最小化できる構造を提供する。
図７は、本発明の第２の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部を露出するコンタクト孔を形成する過程を説明する断面図である。図８は、本発明の第２の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置のパッド部構造を示す断面図である。
図７を参照すると、フリンジフィールドスイッチング液晶表示装置において、パッド部には、ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰが配置されている。ゲートパッドＧＰは、ゲート配線ＧＬの一側終端に該当する。ゲートパッドＧＰは、ゲート配線ＧＬと同じ金属物質からなる。データパッドＤＰは、データ配線ＤＬの一側終端に該当する。データパッドＤＰはデータ配線ＤＬと同じ金属物質からなる。
共通パッドＣＰは、共通配線ＣＬの一側終端に該当する。共通パッドＣＰは、共通配線ＣＬと同じ物質からなる。例えば、共通パッドＣＰは、インジウム−錫酸化あるいはインジウム−亜鉛酸化物のような透明導電物質を含む。共通パッドＣＰの上層表面上には、保護金属層Ｍ３が積層されている。保護金属層Ｍ３は、共通パッドＣＰを形成する透明導電物質層がドライエッチング物により損傷するのを防止するための金属物質を含む。例えば、ゲートパッドＧＰ及び／またはデータパッドＤＰに適用する銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、あるいはこれらの金属物の合金などを含むことができる。
共通パッドＣＰは、表示領域に配置される共通電極ＣＯＭ及び共通配線ＣＬと同じ構造を有することができる。共通配線ＣＬは、表示パネルの全体にかけてすべての画素領域を接続するように伸びた構造を有することができる。共通配線ＣＬには、基底電圧が印加されるので、インジウム−錫酸化物あるいはインジウム−亜鉛酸化物のような透明導電物質より抵抗が低い物質を含むことが好ましい。したがって、共通配線ＣＬは、透明導電物質層上に銅のような低抵抗金属層が積層された構造を有することができる。したがって、共通パッドＣＰ上に積層される保護金属層Ｍ３は、共通配線ＣＬ上に積層される低抵抗金属層と同じ物質層でありうる。
第２の実施の形態では、共通パッドＣＰとその上に積層される保護金属層Ｍ３との間の界面特性を良好に維持するための構造を提案する。例えば、保護金属層Ｍ３の面積を最小限の大きさにして、複数の保護金属層Ｍ３を共通パッドＣＰ上に並べる。その結果、単一保護金属層Ｍ３と共通パッドＣＰとの間の接触面積を小さく維持することによって、接触界面が浮き上がるか、または剥離するのを防止できる。
共通パッドＣＰと接触する保護金属層Ｍ３の面積をある程度に小さくすることかに対する決定は、単純に任意的に決定できるのではない。保護金属層Ｍ３は、共通パッドコンタクト孔ＣＰＨにより露出する領域である。共通パッドコンタクト孔ＣＰＨにより露出した保護金属層Ｍ３の面積は、以後に積層される接続金属層と電気的接触する部分である。したがって、コンタクト孔を最小大きさに相応する大きさを有することが好ましい。コンタクト孔の最小大きさは、コンタクト孔を介して接触する二導電層の間で接触抵抗が増加しなくなければならないという条件を満たす範囲で最小限の大きさを有さなければならない。すなわち、単位保護金属層Ｍ３の大きさは、最小コンタクト孔の大きさに相応する面積を有することが好ましい。
例えば、共通パッドコンタクト孔ＣＰＨの最小大きさがａμｍ×ｂμｍである場合、単一保護金属層Ｍ３の大きさは、これより両側に５μｍ程度より大きな大きさを有することができる。すなわち、単一保護金属層Ｍ３は、（ａ＋１０）μｍ×（ｂ＋１０）μｍの大きさを有することができる。ここで、共通パッドコンタクト孔ＣＰＨの最小大きさは、共通パッドＣＰで接触抵抗が増加しない最小コンタクト孔の大きさを意味する。
本発明の第２の実施の形態によれば、共通パッドＣＰ上にはマトリックス方式で配列された複数の単位保護金属層Ｍ３聞き配置される。単位保護金属層Ｍ３の大きさは、最小コンタクト孔の大きさに対応する面積を有する。その結果、透明導電物質を含む共通パッドＣＰとその上に積層される銅を含む保護金属層Ｍ３の界面特性を良好に維持できる。
ゲートパッドＧＰ上には、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。データパッドＤＰ上には、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２が積層されている。一方、共通パッドＣＰ及び保護金属層Ｍ３上には、第２保護膜ＰＡ２のみが覆っている。ゲートパッドＧＰ、データパッドＤＰ及び共通パッドＣＰを一つのマスク工程を介して同時に露出するためには、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１保護膜ＰＡ１及び第２保護膜ＰＡ２を同時にエッチングしなければならない。
単一マスク工程において、ゲートパッドＧＰ部では、三個の絶縁膜が丸１→丸２→丸３の順にエッチングされて、ゲートコンタクト孔ＧＰＨを形成する。同時に、データパッドＤＰ部では、二個の絶縁膜が丸１→丸２の順にエッチングされてデータコンタクト孔ＤＰＨが形成される。これと同時に、共通パッドＣＰ部では、一つの絶縁膜丸１がエッチングされて、共通コンタクト孔ＣＰＨを形成する。
ドライエッチング法により絶縁膜をパターンするに伴い、共通パッドＣＰとデータパッドＤＰとは、ゲートパッドＧＰが露出する間に持続的にエッチング液に露出する。データパッドＤＰは、銅のような金属物質を含むから、ゲートパッドＧＰが露出するまでエッチング液に露出しても損傷を受けない。また、共通パッドＣＰの場合、インジウム−錫酸化物あるいはインジウム−亜鉛酸化物のような透明導電物質上に銅（Ｃｕ）のような金属層が積層されている。したがって、ゲートパッドＧＰが露出するまでドライエッチング工程を行っても、共通パッドＣＰは、保護金属層Ｍ３によりエッチング液から保護を受けることができる。
コンタクト孔の形成された第２保護膜ＰＡ２上に、画素電極ＰＸＬと同じ透明導電物質を蒸着しパターンして、パッド接続端子を形成する。例えば、ゲートパッドコンタクト孔ＧＰＨを介してゲートパッド接続端子ＧＰＴがゲートパッドＧＰと接続される。データパッドコンタクト孔ＤＰＨを介してデータパッド接続端子ＤＰＴがデータパッドＤＰと接続される。また、共通パッドコンタクト孔ＣＰＨを介して共通パッド端子ＣＰＴが共通パッドＣＰと接続される。特に、共通パッド端子ＣＰＴは、複数の共通パッドコンタクト孔ＣＰＨを介して露出した複数の保護金属層Ｍ３と接触される。
本発明の第２の実施の形態によるフリンジフィールドスイッチング方式の液晶表示装置では、共通パッドＣＰ上に積層された保護金属層Ｍ３により共通パッドＣＰの上面が損傷しない。また、保護金属層Ｍ３は、最小接触面積を有する複数が共通パッドＣＰ上に分散積層されることによって、界面から接触不良が発生しない。
以上説明した内容を介して当業者であれば、本発明の技術思想から逸脱しない範囲内で多様な変更及び修正が可能であることが分かるはずである。したがって、本発明は、詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決められなければならない。

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置されたゲートパッドと、
    前記ゲートパッドを覆うゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に配置されたデータパッドと、
    前記データパッドを覆う第１保護膜と、
    前記第１保護膜上に配置された共通パッドと、
    前記共通パッド上に配置された保護金属層と、
    前記共通パッドを覆う第２保護膜と、
    前記ゲートパッドの一部を露出するゲートコンタクト孔と、
    前記データパッドの一部を露出するデータコンタクト孔と、
    前記保護金属層の一部を露出する共通コンタクト孔とを含む液晶表示装置。
  2. 前記保護金属層は、
    前記共通パッド上に互いに離隔して配置された複数の単位保護金属層を含み、
    前記共通コンタクト孔は、
    複数の前記単位保護金属層を各々露出する単位共通コンタクト孔複数を含む請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記単位保護金属層は、
    前記単位共通コンタクト孔より大きな大きさを有する請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記ゲートパッドは、ゲート配線の一側端部に配置され、
    前記データパッドは、データ配線の一側端部に配置され、
    前記共通パッドは、共通配線の一側端部に配置される請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 前記共通パッドは、
    インジウム−錫酸化物及びインジウム−亜鉛酸化物のうち、少なくとも何れか一つを含む透明導電物質からなり、
    前記保護金属層は、
    前記透明導電物質より抵抗の低い導電物質をさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 前記保護金属層は、
    銅及び銅合金のうち、何れか一つからなる金属物質を含む請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 前記ゲートコンタクト孔を介して前記ゲートパッドの一部と接触するゲートパッド端子と、
    前記データコンタクト孔を介して、前記データパッドの一部と接触するデータパッド端子と、
    前記共通コンタクト孔を介して、前記保護金属層の一部と接触する共通パッド端子とをさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. 前記第１保護膜上に配置され、前記共通パッドに接続する共通電極と、
    前記第２保護膜上に配置され、前記共通電極と重なり、複数の線分形状を有する画素電極とをさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
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