KR101234138B1 - 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 교차하는 부분에서 배선의 단선이 발생하지 않도록 별도의 수단(단차 완화 수단)을 구비한 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법에 관한 것이다.
상기 별도의 수단은 서로 다른 층에 구성되어 교차하는 메탈 배선의 교차부에 대응하여 하부 메탈 배선과 동일한 물질로 형성되며, 특히 하부 메탈배선에서 연장하여 형성하거나 하부 메탈배선과 근접 이격하여 위치한 별도의 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성으로, 상부 메탈배선이 교차하는 부분에서 하부에 메탈 배선에 의한 단차가 완만해 질 수 있다.
따라서, 하부 메탈배선의 단차에 의한 상부 메탈 배선의 단선을 방지할 수 있게 되며 특히, 식각액의 고임현상에 의한 메탈배선의 단선불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법{A substrate for LCD and method for fabricating of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 종래에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 확대한 평면도이고,
도 3은 도 2의 A를 확대한 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도이고,
도 5와 도 6은 본 발명의 제 1 및 제 2 예에 따른 단차 완화수단을 도시한 평면도이고,
도 7과 도 8은 본 발명의 제 1 단차 완화 수단과 제 2 단차 완화수단을 포함한 제 1 및 제 2 예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
200 : 기판 202 : 게이트 배선
204 : 게이트 전극 206 : 제 1 단차 완화수단
208 : 제 2 단차 완화수단 214 : 반도체층
216 : 소스 전극 218 : 드레인 전극
220 : 데이터 배선 226 : 화소 전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 교차부분에서 하부 메탈배선의 측면 단차에 의해 상부 메탈 배선(metal line)이 단선되는 불량을 방지하는 별도의 수단(단차 완화 수단)을 포함한 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 합착된 두 기판 사이에 위치한 액정의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 박형의 표시장치이다.
이하, 도면을 참조하여 액정표시장치의 일반적인 구성을 설명한다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터 기판(B1)과 어레이기판(B2)이 액정층(14)을 사이에 두고 합착된 상태로 제작된다.
상기 컬러필터 기판(B1)은, 다수의 화소 영역(P)이 정의된 투명한 기판(5)과, 상기 기판(5)의 일면에 상기 각 화소영역(P)마다 구성된 컬러필터(7a,7b,7c) 와, 상기 컬러필터(7a,7b,7c)사이에 구성된 블랙 매트릭스(6)를 포함한다.
상기 어레이 기판(B2)은, 다수의 화소 영역(P)이 정의된 투명한 기판(22)과, 상기 기판(P)상에 상기 화소 영역(P)의 일 측과 이에 수직한 타 측마다 구성된 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)과, 상기 두 배선(12,24)의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극(30)과 액티브층(32)과 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
또한, 상기 화소 영역(P)에 위치하고 상기 드레인 전극(36)과 접촉하는 화소 전극(17)을 포함한다.
전술한 구성에서, 상기 액정층(14)은 상기 컬러필터기판(B1)과 어레이기판(B2)사이에 위치하고 표면이 러빙 처리된 배향막(미도시)에 의해 초기 배열된다.
또한, 도시하지는 않았지만 상기 컬러필터 기판(B1)과 어레이 기판(B2)의 사이에는 두 기판 사이의 갭(gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(미도시)가 다수개 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 화소 전극(17)과 공통 전극(18) 사이에 전압을 인가하게 되면 세로 방향으로 전기장이 발생하게 되며, 이 전기장에 의해 상기 액정(14)이 구동하게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 액정표시장치는 특히, 어레이기판을 제작할 때 공정상 불량이 자주 발생하게 된다.
왜냐하면, 상기 어레이기판은 다수의 마스크 공정을 진행하여 제작되기 때문 에 그만큼 불량발생 확률이 크기 때문이며 특히, 배선간의 교차부분에서는 상부 메탈 배선이 단선되는 문제가 빈번이 발생하고 있다.
이에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판은 투명한 절연기판(50)의 일면에 박막트랜지스터인 스위칭 소자(T)와 게이트 배선(52)과 데이터 배선(62)과 화소 전극(64)이 형성된다.
자세히는, 기판(52)은 화상을 표시하는 최소단위인 다수의 화소(P)가 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 각 화소(P)마다 스위칭 소자(T)가 구성된다.
또한, 상기 스위칭 소자(T) 마다 신호를 인가하기 위해, 다수의 게이트 배선(52)과 데이터 배선(62)이 구성된다.
그런데, 공정상 상기 스위칭 소자(T)와 게이트 배선 및 데이터 배선(52,62)은 동일한 공정에서 제작되며 필연적으로 층층이 적층하는 형태로 구성하게 된다.
서로 다른 신호를 상기 스위칭 소자(T)에 전달하는 상기 게이트 배선(52)과 데이터 배선(62)은 동일층에 구성할 수 없어 별도의 층에 절여막을 사이에 두고 구성하게 되고, 각각 상기 화소(P)의 일 측과 타 측에 위치하여 신호를 받기 때문에 두 배선(52,62)은 교차하는 부분이 존재하게 된다.
이러한 교차부에서, 하부 게이트 배선(52)의 단차에 의해 상부 데이터 배선(62)이 단선되는 불량이 종종 발생하게 된다.
이하, 도 3과 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 B를 확대한 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ를 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1방향으로 게이트 배선(52)이 구성되고, 상기 게이트 배선(52)과 교차되는 제 2 방향으로 절연막(미도시)을 사이에 두고 데이터 배선(62)이 구성된다.
이때, 상기 게이트 배선(52)은 최고 3000Å의 두께를 가지며, 이러한 두께로 인해 상부 데이터 배선(62)은 상기 게이트 배선(52)의 측면 단차를 느끼게 된다.
특히, 게이트 배선(52)과 데이터 배선(62)사이에 위치하는 게이트 절연막(미도시)은 일반적으로, 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiNO2)과 같은 무기 절연물질을 사용하게 되며 그 두께가 약 4000Å에 불과하기 때문에 상기 게이트 배선(52)의 단차를 따라 형성된다.
따라서, 상기 데이터 배선(62)은 상기 게이트 배선(52)의 측면 단차를 따라 형성되며 이때, 증착 불량에 의해 상기 단차진 부분(B)에서 데이터 배선(62)이 단선되는 불량이 발생할 수 있다.
또한, 상기 단차로 인해 발생한 골 부분에 상기 데이터 배선(62)을 식각하기 위한 식각액이 고여, 과도하게 데이터 배선(62)이 식각되는 불량이 발생할 수 있으며 이 또한 지나치면 상기 데이터 배선(62)이 단선되는 결과가 된다
이와 같이, 두 배선(52,62)이 교차하는 부분에서 발생하는 단선 불량은 제품 의 생산성을 낮추는 동시에 비용을 낭비하는 문제가 된다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 두 배선이 교차하는 부분에서 단선불량이 발생하지 않도록 하여 제품의 생산수율을 개선하고, 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은, 기판 상에 교차하여 화소 영역을 정의하면서 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 스위칭 소자와; 상기 화소 영역에 구성된 화소 전극과; 상기 데이터 배선과 교차하는 부분의 게이트 배선 양측에 구성되고, 상기 게이트 배선의 측면에 의한 단차를 완화하기 위한 제 1 단차 완화 수단과, 제 2 단차 완화 수단을 포함한다.
상기 제 1 단차 완화 수단은, 상기 게이트 배선의 일측에서 상기 데이터 배선의 하부로 돌출된 형상이고, 상기 제 2 단차 완화 수단은 상기 게이트 배선의 타 에 이와 평행하게 근접 이격된 수직바 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단차 완화 수단과 제 2 단차 완화 수단은, 상기 게이트 배선의 양측에서 상기 데이터 배선의 하부로 돌출된 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 단차완화 수단의 돌출된 형상은, 사각형 또는 삼각형으로 구성한다.
상기 스위칭 소자는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 구성된 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 일 방향으로 연장된 다수의 게이트 배선과, 상기 게이트 배선의 일 측과 타 측에 제 1 단차 완화 수단과, 제 2 단차 완화 수단을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하고, 상기 제 1 및 제 2 단화 완화 수단의 상부에 위치하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기판과;
상기 기판 상에 절연막을 사이에 두고 교차하는 제 1 및 제 2 배선에 있어서,
상기 제 2 배선의 하부에 대응하는 상기 제 1 배선의 양측에 위치하여, 상기 제 1 배선의 측면 단차를 완화하기 위한 제 1 단차 완화 수단과, 제 2 단차 완화 수단을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명은 두 배선의 교차부에 대응하여, 하부 배선에 근접하여 별도의 단차 완화 수단을 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 두 배선의 교차부에 본 발명의 제 1 예에 따른 단차 완화 수단을 구성한 평면도이고, 도 6은 두 배선의 교차부에 본 발명의 제 2 예에 따른 단차 완화 수단을 구성한 평면도이다.
먼저, 도 5는 하부에 제 1 배선(게이트 배선,202)이 일 방향으로 구성되고, 상부에는 이와 수직하게 교차하는 제 2 배선(데이터 배선,220)을 구성한 형태이다.
이때, 교차하여 상기 제 2 배선(220)이 위치한 상기 제 1 배선(202)의 일측면에는 상기 제 1 배선(202)에서 돌출된 제 1 단차 완화수단(206)을 구성하고, 상기 제 1 단차 완화수단(206)과 대향하는 게이트 배선(202)의 타 측에는 상기 제 1 배선(202)과 근접하여 이격된 수직바 형상의 제 2 단차 완화 수단(208)을 구성한다.
이때, 상기 제 1 단차 완화수단(208)은 상기 제 2 배선(220)의 일 측에 치우쳐 구성할 수 도 있다.
전술한 도 5의 구성 뿐 아니라, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 배선(202)의 일 측과 타 측에서 각각 상기 제 2 배선(220)의 하부로 돌출 연장된 제 1 및 제 2 단차 완화 수단(206,250)을 구성한다.
이때, 상기 도 5및 도 6의 돌출 연장된 부분(206,250)은 사각형 또는 삼각형 형태 뿐 아니라 다양한 형태로 연출할 수 있다.
전술한 도 5및 도 6에서 제안한 상기 제 1 및 제 2 단차 완화수단(206,250(208))으로 인해, 상기 제 1 배선(202)과 수직 교차하는 제 2 배선(220)의 단선 발생확률은 최소화 될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 단차 완화 수단(206,250)에 의한 굴곡은 식각용액이 한 곳에 고이는 것을 방지하기 때문에, 식각액에 의한 배선의 단선을 방지할 수 있다.
이하, 전술한 단차 수단을 구비한 어레이기판의 구성을 설명한다.
도 7과 8은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 구성한 한 화소의 일부를 확대한 평면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 기판(200)상에 화소 영역(P)을 정의하고, 상기 화소 영역(P)의 일 측과 타 측에 교차하여 게이트 배선(202)과 데이터 배선(220)을 구성한다.
상기 두 배선(202,220)의 교차지점에는 게이트 전극(204)과 액티브층(214)과 소스 전극(216)과 드레인 전극(218)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(218)과 접촉하는 투명한 화소 전극(226)을 구성한다.
상기 게이트 배선(202)과 데이터 배선(220)이 교차하는 화소 영역(P)에는 상기 게이트 배선(202)에서 상기 데이터 배선(220)의 일 측 하부로 돌출된 제 1 단차 완화 수단(206)을 구성하고, 이에 대향하는 타 측에는 수직바 형상의 제 2 단차 완화 수단(208)을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(220)과 교차하는 하부 게이트 배선(202)의 양측에서 제 1 및 제 2 단차 완화 수단(206,208)이 서로 반대방향으로 돌출된 형상으로 구성할 수 도 있다.
이때, 상기 돌출된 형상은 삼각형 또는 사각형 이외의 다양한 형상이 가능하다.
이하, 공정도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정을 설명한다.
도 9a 내지 도 9d는 도 7의 Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도9a에 도시한 바와 같이, 기판(200)에 화소 영역(P)과 스위칭 영역(S)을 정의하고, 상기 화소 영역(P)과 스위칭 영역(S)이 정의된 기판(100)상에 도전성 금속을 증착하고 제 1 마스크공정으로 패턴하여, 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트 배선(202)과 게이트 배선(202)일부 또는 이에 돌출된 형상의 게이트 전극(204)을 상기 스위칭 영역(S)에 형성한다.
이때, 게이트 배선(202)의 일 측과 평행한 방향으로 근접하여 이격된 영역에 바 형태의 제 1 단차 완화수단(206)을 구성하거, 상기 제 1 단차 완화수단(208)에 대향하는 상기 게이트 배선(202)의 타 측에서 돌출 연장된 제 2 단차 완화수단(208)을 구성한다.
상기 제 1및 제 2 단차 완화수단(206,208)은 게이트 배선(202)의 일 측과 타 측에서 이와 수직한 방향으로 모두 돌출된 형상으로 형성할 수 있으며, 이는 이후 형성되는 데이터 배선(미도시)이 교차하여 지나가는 영역(D)에 위치한다.
한편, 상기 돌출 형상의 제 1 단차 완화수단(206)은 사각형상 또는 삼각형상으로 구성할 수 있으며, 이외의 다양한 형상으로 구성 할 수 있다.
상기 도전성 금속으로 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)등을 들 수 있다.
상기 게이트 배선 및 게이트 전극(202,204)과, 상기 제 1 및 제 2 단차 완화수단(206,208)을 형성한 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 물질을 증착하여 게이트 절연막(210)을 형성한다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(210)이 형성된 기판(200)의 전면에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 순차 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 전극(204)에 대응하는 게이트 절연막(210)의 상부에 액티브층(212)과 오믹 콘택층(214)을 형성한다.
다음으로, 상기 오믹 콘택층(214)이 형성된 기판(200)의 전면에 앞서 언급한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(214)의 상부에 이격된 소스 전극(216)과 드레인 전극(218)을 형성하고, 상기 소스 전극(216)과 연결되어 상기 게이트 배선(202)과 교차하는 방향으로 연장된 데이터 배선(220)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 배선(220)은 게이트 배선(202)뿐 아니라 이와 함께 구성된 제 1 및 제 2 단차 완화 수단(206,208)의 상부로 연장 구성된다.
도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(216,218)이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 무기절연물질그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 도포하여 보호막(222)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(222)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(218)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(224)을 형성한다.
도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(222)이 형성된 기판(200)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(218)과 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 형성된 화소 전극(226)을 형성한다.
전술한 공정을 통해, 상기 데이터 배선(220)과 교차하는 게이트 배선(202)의 일 측과 타 측에 제 1 단차 완화수단(206)과 제 2 단차 완화수단(208)을 구성함으로써, 상기 데이터 배선(220)의 단선을 최소화 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제안한 제 1 및 제 2 단차 완화수단을 통해, 상기 데이터 배선의 단선을 방지할 수 있어 액정패널의 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 이를 통해 생산수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 기판 상에 교차하여 화소 영역을 정의하면서 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선 사이에 위치하는 절연막과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 스위칭 소자와;
    상기 화소 영역에 구성되고 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극과;
    상기 데이터 배선과 교차하는 부분에서 상기 게이트 배선의 일 측면에 의한 단차를 완화하기 위한 제 1 단차 완화 수단과;
    상기 데이터 배선과 교차하는 부분에서 상기 게이트 배선의 타 측면에 의한 단차를 완화하기 위한 제 2 단차 완화 수단을 포함하고,
    상기 제 1 단차 완화 수단은 상기 게이트 배선과 동일층에 위치하고 상기 게이트 배선의 일 측면과 평행하게 이격된 바 형상을 가지며 상기 데이터 배선과 중첩하여 위치하고, 상기 제 2 단차 완화 수단은 상기 게이트 배선과 동일층에 위치하고 상기 게이트 배선의 타 측면으로부터 상기 데이터 배선과 평행하게 돌출되어 상기 데이터 배선과 중첩하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단차 완화 수단은 사각형 또는 삼각형으로 구성된 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 구성된 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
  6. 기판 상에 일 방향으로 연장된 다수의 게이트 배선과, 상기 게이트 배선의 일 측면과 평행하게 이격되고 바 형상을 갖는 제 1 단차 완화 수단과, 상기 게이트 배선의 타 측면으로부터 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 돌출되는 제 2 단차 완화 수단을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과, 상기 제 1 단차 완화 수단과, 상기 제 2 단차 완화 수단 상에 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 제 1 및 제 2 단차 완화 수단과 중첩하는 데이터 배선을 상기 절연막 상에 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 상기 스위칭 소자에 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 단차 완화 수단은 사각형 또는 삼각형으로 구성된 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 구성된 액티브층과, 상기 액티브층의 상부에 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 삭제
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