KR101422198B1 - Method of fabricating color filter on TFT type array substrate for In-plane switching mode liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판 상에 일 방향으로 연장하는 게이트 배선과 이와 이격하여 나란하게 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 공통배선 위로 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하고 동시에 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선 상의 박막트랜지스터가 형성될 스위칭 영역에 대응하여 아일랜드 형상의 액티브층과, 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 스위칭 영역 이외의 영역에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 위로 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층 위로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴을 노출시키는 제 1 및 제 2 금속층을 기판 전면에 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 금속층을 패터닝하여 상기 제 1 보호층 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 이중층 구조의 데이터 배선을 형성하고, 동시에 상기 화소영역 내에 서로 교대하며 이격하는 이중층 구조의 다수의 화소전극과 상기 공통배선과 연결된 다수의 중앙부 공통전극을 형성하며, 상기 스위칭 영역에 이중층 구조의 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 그 하부에 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층을 덮는 제 2 보호층을 형성하는 단계와; 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극 및 상기 중앙부 공통전극의 상부층을 제거하며 상기 제 2 보호층 사이로 단일층 구조를 갖는 다수의 화소전극 및 중앙부 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate wiring extending in one direction on a substrate; Forming an island-shaped active layer corresponding to a switching region in which a thin film transistor on the gate wiring is to be formed over the gate insulating film, and forming an impurity amorphous silicon pattern on the common wiring over the common wiring; Wow; Forming a color filter layer in an area other than the switching area; Forming a first protective layer over the color filter layer; Forming first and second metal layers on the entire surface of the substrate to expose the impurity amorphous silicon pattern on the first passivation layer; Layer structure in which the first and second metal layers are patterned to define a pixel region intersecting with the gate wiring over the first protective layer, and a plurality of double-layer structures alternately spaced apart from each other in the pixel region And forming a plurality of central common electrodes connected to the common wiring, the method comprising: forming source and drain electrodes spaced apart from each other in a bilayer structure in the switching region and an ohmic contact layer spaced apart from the source and drain electrodes; Forming a second passivation layer covering the exposed active layer between the source and drain electrodes; And forming a plurality of pixel electrodes and a central common electrode having a single layer structure between the second protective layers by removing the upper layer of the pixel electrodes and the central common electrode of the double layer structure, Of the present invention.
COT, 횡전계형, 반도체패턴, 웨이비노이즈, 오프커런트 COT, transverse electric field, semiconductor pattern, way noise, off-current
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a method of manufacturing an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal display devices have been attracting attention as next generation advanced display devices with low power consumption, good portability, and high value-added.
이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among these liquid crystal display devices, an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor, which is a switching device capable of controlling voltage on / off for each pixel, It is attracting attention.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정 을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성된다. In general, a liquid crystal display device forms an array substrate and a color filter substrate through an array substrate manufacturing process for forming thin film transistors and pixel electrodes, and a color filter substrate manufacturing process for forming color filters and common electrodes, And a liquid crystal cell interposed therebetween.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.1, which is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device, the
또한, 상기 어레이 기판(10)과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.The upper portion of the
전술한 구성을 갖는 액정표시장치는 상하의 전극에 의해 발생된 수직 전계에 의해 액정이 구동함으로써 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 상기 컬러필터 기판에 형성되던 공통전극을 상기 어레이 기판에 형성한 것을 특징으로 하는 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다. The liquid crystal display device having the above-described configuration has disadvantages in that the liquid crystal is driven by the vertical electric field generated by the upper and lower electrodes, resulting in poor viewing angle characteristics. Therefore, a transverse electric field type liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics is proposed, in which a common electrode formed on the color filter substrate is formed on the array substrate to overcome the above disadvantages.
한편, 횡전계형 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판에 대응하여 상부의 컬러필터 기판에는 각 화소영역을 둘러싸는 형태, 즉 상기 어레이 기판의 데이터 배선과 게이트 배선 및 스위칭 소자인 박막트랜지스터에 대응하여 제 1 블랙매트릭스가 형성되고 있는데, 상기 제 1 블랙매트릭스는 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착 시 합착 오차를 감안하여 실제 필요한 폭에서 상기 오차범위를 더한 크기의 폭을 갖도록 형성되고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 구성을 갖는 횡전계형 액정표시장치는 블랙매트릭스의 합착 오차를 감안해야 하며, 실제 설계치보다 더욱 큰 폭을 갖도록 형성해야 하는 바, 개구율을 감소시키는 문제가 발생하고 있다.On the other hand, in the transverse electric field type liquid crystal display device, in the upper color filter substrate corresponding to the array substrate, the first color filter substrate surrounds each pixel region, that is, the first line corresponding to the data line and the gate line of the array substrate and the thin film transistor The first black matrix is formed to have a width that is the sum of the actual width and the error range in consideration of the adhesion error when the array substrate and the color filter substrate are attached to each other. Therefore, in the transverse electric field type liquid crystal display device having such a configuration, the coalescence error of the black matrix must be taken into consideration, and the width of the black matrix must be larger than the actual designed value.
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 최근에는 컬러필터층까지 어레이 기판에 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 온 티에프티(color filter on TFT: 이하 COT라 칭함) 구조 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다. Therefore, in order to solve such a problem, a color filter on TFT (hereinafter referred to as COT) structure lateral electric field type liquid crystal display device has been recently proposed which is formed on an array substrate up to a color filter layer.
도 2는 종래의 COT구조 횡전계형 액정표시장치의 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of one pixel region including a thin film transistor which is a switching element of a conventional COT-structured transverse electric field liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 게이트 및 데이터 배선(미도시, 70)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)과 나라하게 동일한 층에 공통배선(55)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 70)과 교차하는 지점 부근에는 이들 두 배선(미도시, 70)과 연결되며, 게이트 전극(58), 게이트 절연막(60), 액티브층(63a) 및 서로 이격하는 오믹콘택층(63b)을 포함하는 반도체층(63)과 소스 및 드레인 전극(72, 74)으로 구성된 박막트랜지스 터(Tr)가 형성되어 있다.As shown in the drawing, gate lines and data lines (not shown) are formed to define a pixel region P intersecting with each other. A
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 제 1 보호층(77)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 보호층(77) 위로 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복하며 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(80a, 80b, 80c)을 갖는 컬러필터층(80)이 형성되어 있다. 또한 상기 컬러필터층(80) 위로 제 2 보호층(85)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 보호층(85) 위로, 상기 제 2 보호층(85)과 상기 컬러필터층(80) 및 상기 제 1 보호층(77)이 제거되어 상기 드레인 전극(74)을 노출시키며 형성된 드레인 콘택홀(83)을 통해 상기 드레인 전극(74)과 접촉하며 다수의 화소전극(87)이 일정간격 이격하며 형성되어 있으며, 상기 다수의 화소전극(87)과 이격하여 교대하며 다수의 공통전극(89)이 형성되어 있다. 이때, 상기 다수의 공통전극(89)은 상기 공통배선(55)과 상기 제 2 보호층(85)과 컬러필터층(80)과 상기 제 1 보호층(77)과 상기 게이트 절연막(60)이 제거되어 상기 공통배선(55) 일부를 노출시키는 다수의 공통 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되며 형성되어 있다.A
전술한 구조를 갖는 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(51)의 경우, 통상 8개의 마스크 공정을 진행하여 형성하고 있다. 이때, 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층과 금속층을 순차적으로 적층하고, 포토레지스트를 도포한 후, 회절노광을 통해, 상기 소스 및 드레인 전극(72, 74)과 상기 액티브층(63a)과 오믹콘택층(63b)으로 구성된 반도체층(63)을 하나의 마스크 공정에 의해 형성함으로써 원치 않는 구조, 상기 서로 마주하는 소스 및 드레인 전극(72, 74) 사이로 노출되는 액티브층(63a) 이외의 상기 소스 및 드레인 전극(72, 74) 양끝단 외측 도면에서 A라 표시된 부분의 액티브층(63a)을 노출시키는 구조를 형성하게 된다. In the case of the
이때, 상기 소스 및 드레인 전극(72, 74)의 끝단 외부로 노출된 액티브층(63a)이, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판(51)을 이용하여 완성된 액정표시장치(미도시)의 구동 시, 외부로부터 들어온 빛에 의해 여기(excite)되어 박막트랜지스터(Tr)의 스위칭에 영향을 미쳐 오프 커런트(Ioff) 특성을 저하시키며, 나아가 제조 공정 특성상 상기 데이터 배선(70)의 외측으로 노출된 상기 액티브층과 동일한 물질로 이루어진 제 1 반도체 패턴(64a)의 영향으로 화면상에 얼룩을 유발시키는 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생되는 문제가 있다. At this time, when the
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 소스 및 드레인 전극의 끝단 외부로 액티브층이 노출되지 않도록 함으로써 광전류에 의한 오프 커런트 특성 저하를 방지하고, 나아가 데이터 배선 하부로 노출되는 반도체 패턴이 형성되지 않도록 함으로써 웨이비 노이즈(wavy noise)를 방지하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention prevents the active layer from being exposed to the outside of the ends of the source and drain electrodes, thereby preventing the off current property from being degraded by the photocurrent and further preventing the semiconductor pattern So as to prevent wavy noise.
또한, 컬러필터층을 어레이 기판에 형성함으로써 합착 오차에 따른 마진을 줄임으로써 개구율을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to improve the aperture ratio by forming a color filter layer on an array substrate, thereby reducing the margin due to the adhesion error.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 기판 상에 일 방향으로 연장하는 게이트 배선과 이와 이격하여 나란하게 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 공통배선 위로 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하고 동시에 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선 상의 박막트랜지스터가 형성될 스위칭 영역에 대응하여 아일랜드 형상의 액티브층과, 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 스위칭 영역 이외의 영역에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 위로 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층 위로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴을 노출시키는 제 1 및 제 2 금속층을 기판 전면에 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 금속층을 패터닝하여 상기 제 1 보호층 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 이중층 구조의 데이터 배선을 형성하고, 동시에 상기 화소영역 내에 서로 교대하며 이격하는 이중층 구조의 다수의 화소전극과 상기 공통배선과 연결된 다수의 중앙부 공통전극을 형성하며, 상기 스위칭 영역에 이중층 구조의 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 그 하부에 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층을 덮는 제 2 보호층을 형성하는 단계와; 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극 및 상기 중앙부 공통전극의 상부층을 제거하며 상기 제 2 보호층 사이로 단일층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극을 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, comprising: forming a gate line extending in one direction on a substrate; Forming an island-shaped active layer corresponding to a switching region in which a thin film transistor on the gate wiring is to be formed over the gate insulating film, and forming an impurity amorphous silicon pattern on the common wiring over the common wiring; Wow; Forming a color filter layer in an area other than the switching area; Forming a first protective layer over the color filter layer; Forming first and second metal layers on the entire surface of the substrate to expose the impurity amorphous silicon pattern on the first passivation layer; Layer structure in which the first and second metal layers are patterned to define a pixel region intersecting with the gate wiring over the first protective layer, and a plurality of double-layer structures alternately spaced apart from each other in the pixel region And forming a plurality of central common electrodes connected to the common wiring, the method comprising: forming source and drain electrodes spaced apart from each other in a bilayer structure in the switching region and an ohmic contact layer spaced apart from the source and drain electrodes; Forming a second passivation layer covering the exposed active layer between the source and drain electrodes; And removing the upper layer of the pixel electrode and the central common electrode of the double layer structure and forming a plurality of pixel electrodes and the central common electrode of a single layer structure between the second protective layers.
상기 게이트 배선과 공통배선을 형성하는 단계는, 상기 공통배선에서 분기하여 상기 화소영역의 최외각에 위치하는 최외각 공통전극과, 상기 최외각 공통전극의 끝단을 연결하는 제 1 공통연결패턴을 더 형성하는 것이 특징이며, 상기 제 1 보호층을 형성하는 단계는, 상기 제 1 공통연결패턴을 노출시키는 다수의 공통 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 이중층 구조의 다수의 중앙부 공통전극의 일끝단을 연결시키며 상기 제 1 공통연결패턴과 상기 다수의 공통콘택홀을 통해 접촉하는 이중층 구조의 제 2 공통연결패턴과, 상기 최외각 공통전극과 중첩하며 상기 제 2 공통연결패턴과 연결된 이중층 구조의 보조공통전극과, 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극과 연결된 이중층 구조의 화소연결패턴을 더 형성하는 것이 특징이다.. The step of forming the common wiring with the gate wiring may include a step of forming a first common connection pattern which branches from the common wiring and which connects an outermost common electrode located at an outermost position of the pixel region and an end of the outermost common electrode Wherein the forming of the first passivation layer includes forming a plurality of common contact holes exposing the first common connection pattern. The forming of the plurality of pixel electrodes and the central common electrode of the double layer structure may include connecting one end of the plurality of central common electrodes of the double-layer structure to each other through the first common connection pattern and the plurality of common contact holes A second common connection pattern of a double layer structure in contact with the first common connection pattern, a second common connection pattern of a double layer structure in contact with the second common connection pattern and overlapping the outermost common electrode, It is characterized by further forming a connection pattern.
상기 이중층 구조의 데이터 배선과, 이중층 구조의 다수의 화소전극과, 이중층 구조의 다수의 중앙부 공통전극과, 이중층 구조의 소스 및 드레인 전극과 그 하부로 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하는 단계는, 상기 제 2 금속층 위로 상기 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극 및 중앙부 공통전극에 대응하여 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 제 2 및 제 1 금속층을 제거하는 단계와; 상기 제 2 및 제 1 금속층이 제거됨으로써 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 2 보호층을 형성하는 단계는, 애싱을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴이 제거됨으로써 새롭게 노출된 상기 이중층 구조의 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 위로 전면에 무기절연층을 형성하는 단계와; 상기 무기절연층이 형성된 기판을 스트립액에 노출시켜 상기 제 2 포토레지스트 패턴과 그 상부 및 측면에 형성된 상기 무기절연층을 함께 제거하는 리프트 오프 공정을 진행하는 단계를 포함하며, 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 제 2 금속층과 상기 무기절연층을 동시에 식각시키며 상기 제 2 금속층의 식각 속도가 상기 무기절연층의 식각속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 식각액을 이용하여 식각을 진행함으로써 상기 이중층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극의 상부층 제거하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 2 보호층은 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극 사이의 영역에 형성되는 것이 특징이다. The step of forming the double-layered data line, the plurality of pixel electrodes of a bilayer structure, the plurality of central common electrodes of a bilayer structure, the source and drain electrodes of a bilayer structure, and the ohmic contact layer, A first photoresist pattern having a first thickness corresponding to the source and drain electrodes and the data line is formed on the second metal layer and a second photoresist pattern having a second thickness corresponding to the pixel electrodes and the central common electrode of the double- Forming a thick second photoresist pattern; Removing the second and first metal layers exposed outside the first and second photoresist patterns; And removing the exposed impurity amorphous silicon pattern by removing the second and first metal layers. At this time, the step of forming the second passivation layer may include a step of ashing to remove the first photoresist pattern; Forming an inorganic insulating layer over the entire surface of the newly exposed double-layered data line and source and drain electrodes by removing the first photoresist pattern; Exposing the substrate on which the inorganic insulating layer is formed to a stripping liquid to perform a lift-off process for removing the inorganic insulating layer formed on the upper and side surfaces of the second photoresist pattern; Wherein the step of forming the plurality of pixel electrodes and the central common electrode simultaneously etches the second metal layer and the inorganic insulating layer and the etching rate of the second metal layer is faster than the etching rate of the inorganic insulating layer. And the upper layer of the pixel electrode and the central common electrode of the double-layer structure are removed. The second protective layer covers the data line and the source and drain electrodes and is formed in a region between the plurality of pixel electrodes of the single layer structure and the central common electrode.
상기 제 2 보호층 위로 상기 데이터 배선에 대응하여 일정간격 이격하는 다수의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한다. And forming a plurality of patterned spacers on the second protective layer, the patterned spacers being spaced apart from each other by a distance corresponding to the data lines.
상기 게이트 배선과 공통배선을 형성하는 단계는, 상기 게이트 배선의 일끝단에 연결된 게이트 패드전극과, 데이터 패드전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 배선은 상기 데이터 패드전극 그 일끝단이 접촉하도록 형성된 것이 특징이다. 이때, 상기 제 1 보호층을 형성하는 단계는, 상기 게이트 패드전극을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀과, 상기 데이터 패드전극을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 단일층 구조의 보조 게이트 패드전극과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 단일층 구조의 보조 데이터 패드전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. The forming of the common wiring with the gate wiring may include forming a gate pad electrode connected to one end of the gate wiring and a data pad electrode so that the data wiring is in contact with one end of the data pad electrode . The forming of the first passivation layer may include forming a gate pad contact hole exposing the gate pad electrode and a data pad contact hole exposing the data pad electrode. The step of forming the plurality of pixel electrodes and the central common electrode of the single layer structure may include a single layered gate pad electrode having a single layer contact with the gate pad electrode through the gate pad contact hole, Forming an auxiliary data pad electrode having a single layer structure in contact with the data pad electrode through the contact hole.
상기 이중층 구조의 화소연결패턴은 상기 공통배선과 중첩하도록 형성함으로써 상기 게이트 절연막을 개재하여 서로 중첩하는 상기 공통배선과 상기 이중층 구조의 화소연결패턴은 스토리지 커패시터를 형성하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극과 중앙부 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 이중층 구조의 화소연결패턴의 상부층을 제거하여 단일층 구조의 화소연결패턴을 형성하는 것이 특징이다. The pixel connection pattern of the double-layer structure is formed so as to overlap with the common wiring, so that the common wiring and the pixel connection pattern of the double-layer structure overlap each other via the gate insulating film to form a storage capacitor, Layered pixel electrode and the central common electrode are formed by removing the upper layer of the pixel connection pattern of the double layer structure to form a pixel connection pattern of a single layer structure.
상기 데이터 배선과, 상기 단일층 구조의 다수의 중앙부 공통전극과 최외각 공통전극과, 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극은 상기 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 갖도록 형성되는 것이 특징이다. A plurality of central common electrodes and an outermost common electrode of the single layer structure and a plurality of pixel electrodes of the single layer structure are formed to have a symmetrically bent structure with respect to a central portion of the pixel region Feature.
상기 액티브층은 상기 게이트 배선보다 더 작은 크기를 가지며 상기 액티브층 주위로 상기 게이트 배선이 노출된 형태를 이루도록 형성하는 것이 특징이다. The active layer is formed to have a smaller size than the gate wiring and to have the gate wiring exposed around the active layer.
본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치는, 소스 및 드레인 전극 외부로 노출된 액티브층에 기인한 광전류 발생에 의한 오프 커런트 특성 저하를 방지하는 효과가 있으며, 나아가 데이터 배선 외부로 노출되는 반도체 패턴 이 없는 구조가 되는 바 이에 따른 웨이비 노이즈(wavy noise) 등의 화질불량을 방지할 수 있는 효과가 있다. The COT-structured transverse electric-field-type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has an effect of preventing the deterioration of the off-current characteristic due to the generation of the photocurrent due to the active layer exposed to the outside of the source and drain electrodes, There is an effect that it is possible to prevent image quality defects such as wavy noise due to the structure having no semiconductor pattern to be formed.
또한, 공통전극과 화소전극을 모두 하나의 기판에 형성하여 횡전계 구동을 하도록 구성함으로써 시야각을 향상시키는 효과가 있다. In addition, the common electrode and the pixel electrode are formed on one substrate to perform transverse electric field driving, thereby improving the viewing angle.
또한, 컬러필터층을 어레이 기판에 각 화소영역의 경계에 각 컬러필터 패턴이 위치하도록 형성함으로써 합착 오차에 의한 마진을 줄여 개구율을 향상시키는 장점을 갖는다. Further, the color filter layers are formed on the array substrate so that the respective color filter patterns are located at the boundaries of the respective pixel regions, thereby improving the aperture ratio by reducing the margin due to the adhesion error.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
이때, 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치에 있어서, 특징적인 부분은 박막트랜지스터와 컬러필터층이 모두 구비된 어레이 기판에 있는 바, 어레이 기판을 위주로 설명한다.In this case, in the COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention, the characteristic part is on the array substrate including both the thin film transistor and the color filter layer, and the array substrate will be mainly described.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판에 대한 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 5와 도 6은 각각 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판의 게이트 패드부와 데이터 패드부에 대한 단면도이다. FIG. 3 is a plan view of one pixel region of an array substrate of a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of a portion cut along the line IV- And FIGS. 5 and 6 are sectional views of a gate pad portion and a data pad portion of an array substrate of a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, respectively.
우선, 도 3을 참조하여 평면구조에 대해 설명하면, 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(101)은, 투명한 절연기 판(101) 상에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 게이트 배선(105)과 데이터 배선(152)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 배선(105)과 이격하며 나란하게 공통배선(109)이 형성되어 있으며, 상기 공통배선(109)에서 분기하여 최외각 공통전극(114)이 화소영역(P)의 양측에 상기 데이터 배선(152)과 나란하게 이와 인접하여 형성되어 있으며, 이때 상기 최외각 공통전극(114)은 서로 그 일끝단이 상기 공통배선(109)과 나란하게 형성된 제 1 보조 공통연결패턴(115)에 의해 연결되고 있다. 또한, 도면에 나타나지 않았지만 상기 게이트 및 데이터 배선(105, 152) 각각의 끝단은 각각 게이트 및 데이터 패드부(미도시)까지 연장하여 각각 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)을 형성하고 있다.3, the
또한, 상기 게이트 배선(105)과 데이터 배선(152)의 교차지점 부근에는 이들 두 배선(105, 152)과 연결되며, 게이트 전극(111)과, 게이트 절연막(미도시)과, 액티브층(124) 및 오믹콘택층(미도시)으로 구성된 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(154, 156)으로 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 배선(105)이 그 자체로서 게이트 전극(111)을 이룸으로써 상기 게이트 배선(105) 상에 구성되고 있는 것이 특징이다. 또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(156)은 상기 화소영역(P) 내의 공통배선(109)이 형성된 부분까지 연장함으로써 그 일부가 상기 공통배선(109)과 중첩하도록 형성되고 있으며, 상기 소스 전극(154)은 상기 데이터 배선(152)에서 분기하여 형성되고 있는 것이 특징이다. A
또한, 상기 화소영역(P) 중앙부에는 다수의 중앙부 공통전극(179)이 서로 이 격하며 형성되어 있으며, 상기 다수의 중앙부 공통전극(179)과 동일한 층에 동일 물질로써 상기 데이터 배선(152) 양측에 위치한 최외각 공통배선(114)과 중첩하며 보조공통전극(180)이 형성되어 있다. 이때, 상기 보조공통전극(180) 및 중앙부 공통전극(179)은 이와 동일한 층에 동일한 물질로 상기 제 1 보조 공통연결패턴(115)과 중첩하며 형성된 제 2 보조 공통연결패턴(181)에 의해 서로 연결되고 있으며, 상기 제 1 보조 공통연결패턴(115)과 상기 제 2 보조 공통연결패턴(181)은 다수의 공통콘택홀(148)에 의해 서로 전기적으로 연결되고 있다. A plurality of central
한편, 상기 화소영역(P) 내부로 상기 보조공통전극(180) 사이에 상기 다수의 중앙부 공통전극(179)과 서로 교대하며 나란하게 다수의 화소전극(178)이 형성되고 있으며, 이러한 다수의 화소전극(178)은 화소연결패턴(177)에 의해 모두 전기적으로 연결되고 있다. 이때, 상기 화소연결패턴(177)은 상기 공통배선(109)과 중첩하며, 상기 공통배선(109)까지 연장 형성된 상기 드레인 전극(156)과 접촉하여 전기적으로 연결되고 있는 것이 특징이다. 한편, 상기 서로 중첩하는 공통배선(109)과 화소연결패턴(177)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이루며, 각각 제 1 스토리지 전극 및 제 2 스토리지 전극을 이루고 있다. A plurality of
또한, 전술한 구성을 갖는 기판(101)의 각 화소영역(P)에는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층(미도시)이 형성되고 있다. 이때, 상기 컬러필터층(미도시)은 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복적으로 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(미도시)이 대응되도록 이루어지고 있다. 또한, 상기 컬러필터층(미도시)은 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역에 대해서는 형성되지 않은 것이 특징이다. A color filter layer (not shown) including red, green, and blue color filter patterns is formed in each pixel region P of the
한편, 그 단면 구조를 설명하는 부분에서 언급하겠지만, 상기 다수의 화소전극(178)과 중앙부 공통전극(179) 및 보조공통전극(180)과 데이터 배선(152)은 상기 컬러필터층(미도시) 상부에 위치하고 있는 것이 특징이다. 또한, 상기 데이터 배선(152)에 대응하여 일정간격 이격하며 기둥형태의 패턴드 스페이서(184)가 형성되고 있으며, 상기 화소전극(178)을 이루는 동일한 물질로 상기 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)에 대응하여 각각 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 접촉하며 각각 게이트 및 데이터 보조 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.The plurality of
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 평면구조 있어서, 상기 데이터 배선(152)과 화소전극(178)과 공통전극(114, 179) 및 보조공통전극(180)이 모두 직선형 바(bar) 형태를 갖도록 구성한 것을 보이고 있지만, 그 변형예로서 상기 데이터 배선(152)과 화소전극(178)과 공통전극(114, 179) 및 보조공통전극(180)은 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 꺾이며 대칭을 이루는 구조를 갖도록 구성됨으로써 이중 도메인 구성을 갖도록 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 데이터 배선(152)과 상기 데이터 배선(152)과 나란하게 형성된 다수의 공통전극(114, 179)과 보조공통전극(180) 및 화소전극(178)은 그 중앙부가 꺾여 상기 화소영역(P) 내에서 상하로 선대칭을 이루도록 구성함으로써 시야각에 따른 색차 발생을 줄일 수 있다. On the other hand, in the planar structure of the
다음, 도 4, 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다. 설명의 편의상 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시 터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA), 그리고 게이트 및 데이터 패드전극이 각각 형성되는 영역을 각각 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)라 정의한다.Next, with reference to Figs. 4, 5 and 6, a cross-sectional structure of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention will be described. For convenience of explanation, a region where the thin film transistor Tr as a switching element is formed is referred to as a switching region TrA, a region where a storage capacitor StgC is formed is referred to as a storage region StgA, Regions are defined as a gate pad portion (GPA) and a data pad portion (DPA), respectively.
도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 그 자체로 일부분이 게이트 전극(111)을 형성하며 일방향으로 연장하는 게이트 배선(105)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(105)과 소정간격 이격하며 상기 게이트 배선(105)과 동일한 물질로 동일한 층에 나란하게 공통배선(109)이 형성되어 있으며, 상기 공통배선(109)에서 분기하여 데이터 배선(152)과 나란하게 각 화소영역(P)의 최외각에 최외각 공통전극(114)과 상기 최외각 공통전극(114)의 일끝단을 연결하며 제 1 보조공통연결패턴(미도시)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 패드부(GPA)에 있어 상기 게이트 배선(105)과 연결되며 게이트 패드전극(117)이, 그리고 데이터 패드부(DPA)에는 데이터 패드전극(118)이 형성되어 있다.As shown in the figure, a
상기 게이트 전극(111)을 포함하는 게이트 배선(105)과 공통배선(109)과 최외각 공통전극(114) 및 제 1 보조공통연결패턴(미도시) 위로 전면에 무기절연물질로 이루어진 게이트 절연막(120)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막(120) 위로, 상기 스위칭 영역(TrA)을 제외한 화소영역에는 상기 게이트 절연막(120) 위로 각 화소영역(P)별로 적, 녹, 청색이 순차 반복하며 컬러필터 패턴(140a, 140b, 미도시)을 포함하는 컬러필터층(140)이 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러필터층(140) 상부로 상기 스위칭 영역(TrA)을 제외한 영역에는 감광성 특성을 가지며 무기 및 유기의 하이브리드 특성을 갖는 절연물질로 이루어진 제 1 보호층(143)이 형성되어 있다. A gate insulating film composed of an inorganic insulating material is formed on the entire surface of the
또한, 상기 제 1 보호층(143) 상부 및 스위칭 영역(TrA)의 상기 게이트 절연막(120) 위로 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(152)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이트 배선(152)은 데이터 패드부(DPA)까지 연장하여 상기 데이터 패드전극(118)과 연결되고 있다. A
또한, 상기 스위칭 영역(TrA)에는 게이트 전극(111)에 대응하여 액티브층(124)과 그 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(128)으로 이루어진 아일랜드 형성으로 반도체층(130)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(130) 위로 상기 오믹콘택층(128)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(154, 156)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(111)과 게이트 절연막(120)과 반도체층(130)과 소스 및 드레인 전극(154, 156)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. The
한편, 상기 소스 전극(154)은 상기 데이터 배선(152)에서 분기한 형태로 형성되고 있으며, 상기 드레인 전극(156)은 공통배선(109)이 형성된 부분까지 연장 형성되고 있다. 이때, 상기 소스 및 드레인 전극(154, 156)과 상기 데이터 배선(152)은 이중층 구조를 갖는 것이 특징이다. The
또한, 본 발명의 가장 특징적인 부분으로써 상기 액티브층(124)과 오믹콘택층(128)으로 이루어진 반도체층(130)은 상기 스위칭 영역(TrA)에만 아일랜드 형태로 형성되는 바, 상기 이중층 구조를 갖는 데이터 배선(152) 하부에는 상기 액티브층(124)과 상기 오믹콘택층(128)을 이루는 동일한 물질로 형성된 반도체 패턴은 구성되지 않는 것이 특징이다. 따라서, 데이터 배선(152) 하부로 이의 외측으로 노 출되며 형성되는 반도체 패턴이 구성되지 않으므로 이에 의해 발생되는 웨이비 노이즈는 원천적으로 방지할 수 있다.The
한편, 각 화소영역(P)에는 서로 교대하며 일정간격 이격하며 다수의 화소전극(178)과 중앙부 공통전극(179) 및 보조공통전극(180)이 형성되어 있다. 이때, 상기 다수의 화소전극(178)은 상기 드레인 전극(156)과 화소연결패턴(177)을 통해 전기적으로 연결되고 있으며, 상기 다수의 중앙부 공통전극(179) 및 보조공통전극(180)은 제 2 보조공통연결패턴(미도시)에 연결되고, 상기 제 2 보조공통연결패턴(미도시)은 다수의 공통콘택홀(미도시)을 통해 제 1 보조공통연결패턴(미도시)과 전기적으로 연결되고 있다. On the other hand, a plurality of
또한, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 공통배선(109)과 중첩하여 스토리지 커패시터(StgC)를 이루며 상기 화소전극(178)과 동일한 물질로 이루어진 화소연결패턴(177)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(120)을 개재하여 서로 중첩하는 상기 공통배선(109)과 화소연결패턴(177)은 각각 제 1 및 제 2 스토리지 전극을 이룬다. 또한, 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서는 각각 상기 다수의 화소전극(178)을 이루는 동일한 물질로 상기 게이트 및 데이터 패드전극(117, 118)에 대응하여 각각 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(145, 147)을 통해 접촉하며 각각 게이트 및 데이터 보조 패드전극(182, 183)이 형성되고 있다. 이때, 상기 화소연결패턴(177)과 상기 게이트 및 데이터 보조 패드전극(182, 183)은 상기 이중층 구조의 소스 및 드레인 전극(154, 156)과 데이터 배선(152)의 하부층(154a, 156a, 152a)과 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성되고 있는 것이 특징이다. In the storage region StgA, a
또한, 본 발명의 또 다른 특징적인 부분으로서 상기 동일한 물질로 이루어진 상기 다수의 화소전극(178)과 중앙부 공통전극(179)과 보조공통전극(180)과 화소연결패턴(177) 및 제 2 보조 공통연결패턴(미도시)을 제외한 부분에는 무기절연물질로써 제 2 보호층(175)이 형성되고 있다. In addition, as another characteristic part of the present invention, the plurality of
다음, 상기 데이터 배선(152)에 대응하여 일정간격을 가지며 상기 제 2 보호층(175) 위로 기둥 형상의 패턴드 스페이서(184)가 형성되고 있다. Next, columnar
이후에는 전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 제조 방법에 대해 도면을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device having the above-described structure will be described with reference to the drawings.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 평면도이며, 도 8a 내지 도 8j는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 9a 내지 9j는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 게이트 패드부(GPA)에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 도 10a 내지 10j는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 데이터 패드부(DPA)에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때 상기 공정 평면도는 직선 바 형태를 갖는 화소전극과 중앙부 공통전극을 구비한 것을 도시하였지만, 동일한 공정에 의해 상기 구성요소에 대해 그 중앙부가 꺾인 구조를 구현할 수도 있다. FIGS. 7A to 7E are process plan views of a pixel region of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention. FIGS. 8A to 8J are sectional views taken along the line IV- FIGS. 9A to 9J are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing a gate pad portion (GPA) of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display according to the present invention. 10A to 10J are cross-sectional views illustrating a data pad unit (DPA) of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display according to the present invention. At this time, although the process plan view has a pixel electrode having a linear bar shape and a central common electrode, a structure in which the central portion of the pixel is bent by the same process may be realized.
우선, 도 7a, 8a, 9a 및 도 10a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 제 1 금속물질을 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 스위칭 영역(TrA)에 대해서는 그 자체로 게이트 전극(111)을 이루며, 일방향으로 연장하는 게이트 배선(105)과, 상기 게이트 배선(105)에서 소정간격 이격하여 나란하게 연장하는 공통배선(109)을 형성한다. 동시에 각 화소영역(P)에는 상기 공통배선(109)에서 분기한 형태로 최외각 공통전극(114)과 상기 최외각 공통전극(114)의 일끝단을 연결하는 제 1 보조공통연결패턴(115)을 형성한다. 이때, 상기 최외각 공통전극(114)은 각 화소영역(P) 내에서 그 중앙부가 꺾여 상하로 대칭이 되도록 형성할 수도 있다. 또한, 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 각각 상기 게이트 배선(105)과 연결된 게이트 패드전극(117)과 아일랜드 형태의 데이터 패드전극(118)을 각각 형성한다. 이때 상기 데이터 패드전극(118)은 추후 형성되는 데이터 배선과 전기적으로 연결되게 된다.First, as shown in FIGS. 7A, 8A, 9A, and 10A, a first metal layer (not shown) is formed on the entire surface of a transparent insulating
다음, 도 7b, 8b, 9b 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(111)과 게이트 배선(105)과 공통배선(109)과 최외각 공통전극(114)과 제 1 보조공통연결패턴(115)과 게이트 및 데이터 패드전극(117, 118) 위로 무기절연물질, 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 전면에 게이트 절연막(120)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 7B, 8B, 9B and 10B, the
이후, 상기 게이트 절연막(120) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 전면에 순차적으로 증착하여 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 전극(111)에 대응하여 순차 적층되며 동일한 아일랜드 형태 및 크기를 갖는 순수 비정질 실리콘의 액티브층(124)과 불순물 비정질 실리콘의 불순물 비정질 실리콘패턴(127)을 형성한다. 이때, 동일한 공정에 의해 상기 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(117) 중앙부에 대응하는 게이트 절연막(120)이 제거되어 상기 게이트 패드전극(117)을 노출시키는 제 1 게이트 패드 콘택홀(121)이 형성되며, 상기 데이터 패드부(DPA)에 있어서도 상기 데이터 패드전극(118) 중앙부에 대응하는 게이트 절연막(120)이 제거되어 상기 데이터 패드전극(118)을 노출시키는 제 2 데이터 패드 콘택홀(122)이 형된다. 또한, 상기 공통배선(109)과 전기적으로 연결된 제 1 보조공통연결패턴(115)에 대해서도 이를 노출시키는 다수의 제 1 공통 콘택홀(123)이 형성되게 된다. 이러한 공정은, 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 포토레지스트층(미도시)을 형성 후, 반투과 영역을 포함하는 노광 마스크(미도시)를 이용하여 하프톤 노광 또는 슬릿노광을 실시하여 서로 두께를 달리하는 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이를 이용하여 이들 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 부분 즉, 제 1 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(121, 122)과 다수의 제 1 공통 콘택홀(123)이 형성될 부분에 대응해서 상기 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 상기 게이트 절연막(120)을 제거함으로써 제 1 게이트 패드 콘택홀(121)과 제 1 데이터 패드 콘택홀(122)과 다수의 제 1 공통 콘택홀(123)을 형성하고, 이후 얇은 두께를 갖는 상기 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한 후, 이에 의해 새롭게 노출된 부분의 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 제거함으로써 액티브층(124) 및 불순물 비정질 실리콘 패턴(127)을 형성하며, 상기 게이트 절연막(120)을 노출시키고, 나아가 상기 제 1 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거하는 단계를 포함한다.Thereafter, a pure amorphous silicon layer (not shown) and an impurity amorphous silicon layer (not shown) are formed by sequentially depositing pure amorphous silicon and impurity amorphous silicon on the entire surface of the
다음, 도 7c, 8c, 9c 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(124)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(127)이 형성된 각 화소영역(P)의 상기 게이트 절연막(120) 위로 각각 적, 녹, 청색이 순차 반복되는 형태로 컬러필터층(140)을 형성한다. 이때, 상기 컬러필터층(140)은 서로 인접한 게이트 배선(105)과 공통배선(109)이 형성된 영역, 특히 상기 스위칭 영역(TrA) 및 스토리지 영역(StgA)에 대해서는 형성되지 않도록 하는 것이 특징이다. 이렇게 컬러필터층(140)에 대해 스위칭 영역(TrA)과 스토리지 영역(StgA)이 노출되도록 형성하는 이유는, 이 단계에서 아직 소스 및 드레인 전극(미도시)이 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성하지 않은 상태이며, 나아가 오믹콘택층 및 액티브층(124) 내에 채널영역을 형성하기 위함이며, 스토리지 영역(TrA)에 있어서는 제 1 스토리지 전극의 역할을 하는 상기 공통배선(109)에 대응하여 제 2 스토리지 전극의 역할을 하는 화소연결패턴(162)을 상기 게이트 절연막만을 유전체층으로 형성함으로써 스토리지 커패시터(미도시)의 단위 면적당 용량을 향상시키기 위함이다. 이때, 상기 컬러필터층(140)은 우선 적색 레지스트를 전면에 도포하고 이를 노광 및 현상하여 패터닝함으로써 일 화소영역(P)에 적색 컬러필터 패턴(140a)을 형성하고, 이후 녹색 및 청색에 대해서도 동일한 공정을 진행함으로써 각 화소영역(P)별로 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴(140a, 140b, 미도시)이 순차 반복하는 형태로 형성할 수 있다. Next, as shown in FIGS. 7C, 8C, 9C, and 10C, on the
다음, 도 7d, 8d, 9d 및 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터층(140) 상부로 전면에 감광성 특징을 갖는 하이브리드 타입 절연물질 예를들면 OSQ 또는 포토아크릴을 증착하여 제 1 보호층(143)을 형성하고, 이를 식각공정없이 노광 및 현상만을 실시하여 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(127)을 노출시키고, 상기 제 1 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(도 9c, 10c의 121, 122)에 대응해서는 각각 상기 게이트 및 데이터 패드전극(117, 118)을 각각 노출시키는 제 2 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(145, 147)을 형성하고, 동시에 상기 다수의 제 1 공통 콘택홀(도 7c의 123)에 대응해서는 상기 제 1 보조공통연결패턴(115)을 노출시키는 제 2 공통 콘택홀(148)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 7D, 8D, 9D and 10D, a hybrid type insulating material having a photosensitive characteristic on the front surface is deposited on the
다음, 도 7e, 8e, 9e 및 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀(145)과 제 2 데이터 패드 콘택홀(147) 및 다수의 제 2 공통콘택홀(148)이 구비된 제 1 보호층(143) 위로 기판(101) 전면에 몰리브덴 합금(MoTi) 또는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 제 2 금속층(149)을 형성하고, 연속하여 상기 제 2 금속층(149) 위로 저저항성 물질인 구리(Cu), 구리합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd) 중 하나를 증착하여 제 3 금속층(150)을 형성한다. 이후 상기 제 3 금속층(150) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝하여, 서로 그 두께를 달리하는 제 3, 4 포토레지스트 패턴(185a, 185b)을 형성한다. 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(117) 및 데이터 패드전극(118)에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 3 포토레지스트 패턴(185a)을 각각 형성하고, 상기 컬러필터층(140)에 대응해서는 추후 화소전극(미도시)과 중앙부 공통전극(미도시)과 제 2 보조공통연결패턴(미도시) 및 보조공통전극(미도시)이 형성될 부분에 대응하여 상기 제 3 포토레지스트 패턴(185a)을 형성하고, 데이터 배선(미도시)이 형성될 부분에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 4 포토레지스트 패턴(185b)을 형성한다. 그리고 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 소스 및 드레인 전극(미도시)이 형성될 부분에 대응해서 상기 제 2 두께를 갖는 제 4 포토레지스트 패턴(185b)을 형성한다. 또한, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 도면에서는 제 3 포토레지스트 패턴(185a)이 형성됨을 보이고 있지만, 제 4 포토레지스트 패턴이 형성될 수도 있다. Next, as shown in FIGS. 7E, 8E, 9E and 10E, the second gate
한편, 전술한 영역 이외의 영역에 대해서는 상기 제 3 금속층(150)이 노출되도록 상기 포토레지스트층(미도시)을 제거한다. On the other hand, the photoresist layer (not shown) is removed so that the
다음, 도 7e, 8f, 9f 및 도 10f에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 및 제 4 포토레지스트 패턴(185a, 185b) 외부로 노출된 제 3 금속층(도 8d, 9d, 10d의 150)과 제 2 금속층(도 8d, 9d, 10d의 149)을 식각하여 제거함으로써 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 이중층 구조의 데이터 배선(152(152a, 152b))을 형성하고, 화소영역(P) 내부에는 서로 일정간격 이격하며 교대하며 각각 이중층 구조를 갖는 다수의 중앙부 공통전극(166(166a, 166b))과 다수의 화소전극(164(164a, 164b))을 형성하고, 동시에 상기 최외각 공통전극(114)과 각각 중첩하는 이중층 구조의 보조공통전극(167(167a, 167b))을 형성하며, 상기 이중층 구조의 보조공통전극(167(167a, 167b))과 상기 다수의 중앙부 공통전극(166(166a, 166b))을 연결하는 이중층 구조의 제 2 보조공통연결패턴(168(1678a, 168b))을 한다. 이때, 상기 제 2 공통연결패턴(168(1678a, 168b))은 상기 다수의 제 2 공통콘 택홀(148)을 통해 그 하부에 위치한 상기 제 1 공통연결패턴(115)과 접촉하게 된다. Next, as shown in FIGS. 7E, 8F, 9F and 10F, a third metal layer (150 of FIGS. 8D, 9D and 10D) exposed to the outside of the third and
또한, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는, 상기 제 4 포토레지스트 패턴(185b) 사이로 노출된 상기 제 3 및 제 2 금속층(도 8d, 9d, 10d의 150 및 149)을 제거한 후, 연속하여 그 하부의 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 8d의 127)을 드라이 에칭을 실시하여 제거함으로써 상기 액티브층(124) 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(128)과, 상기 오믹콘택층(128) 상부로 서로 이격하는 이중층 구조의 소스 및 드레인 전극(154(154a, 154b), 156(156a, 156))을 형성한다. 이때, 순차 적층된 상기 게이트 전극(111)과, 게이트 절연막(120)과, 액티브층(124)과 오믹콘택층(128)을 포함하는 반도체층(130)과, 소스 및 드레인 전극(154, 156)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. Further, in the switching region TrA, the third and second metal layers (150 and 149 of FIGS. 8D, 9D, and 10D) exposed between the
한편, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 제 1 스토리지 전극의 역할을 하는 공통배선(109)에 대응하여 제 2 스토리지 전극의 역할을 하는 이중층 구조의 화소연결패턴(162(162a, 162b))이 형성되게 된다. In the storage region StgA, a pixel connection pattern 162 (162a, 162b) having a double-layer structure serving as a second storage electrode is formed corresponding to the
또한, 상기 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀(145)을 통해 상기 게이트 패드전극(117)과 접촉하는 이중층 구조의 보조 게이트 패드전극(169(169a, 169b))이 형성되며, 상기 데이트 패드부(DPA)에 있어서는 상기 제 2 데이터 패드 콘택홀(147)을 통해 상기 데이트 패드전극(118)과 접촉하는 이중층 구조의 보조 데이터 패드전극(170(170a, 170b))이 형성된다. In the gate pad portion GPA, auxiliary gate pad electrodes 169 (169a and 169b) having a double-layer structure are formed to contact the
이 경우, 소스 및 드레인 전극(154, 156) 양끝단에 대해서는 액티브층이 형성되지 않으며, 상기 데이터 배선(152) 하부에도 반도체 패턴은 형성되지 않는 바, 웨이비 노이즈 및 오프커런트(Ioff) 증가의 문제는 발생하지 않는다.In this case, the source and drain
다음, 도 7e, 8g, 9g 및 도 10g에 도시한 바와 같이, 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 두께의 제 4 포토레지스트 패턴(도 8d의 185b)을 제거함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어 이중층 구조를 갖는 소스 및 드레인 전극(154, 156)을 노출시킨다. 도면에 나타나지 않았지만, 스토리지 영역(StgA)에 있어 제 4 포토레지스트 패턴을 형성한 경우 상기 이중층 구조의 화소연결패턴의 경우도 노출되게 된다. 이때, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(185a)도 상기 애싱(ashing)에 의해 그 두께가 줄어들게 되지만, 상기 제 4 포토레지스트 패턴(도 8d의 185b)보다 두꺼운 두께를 갖는 바, 여전히 기판(101) 상에 남아 있게 된다. Next, as shown in FIGS. 7E, 8G, 9G and 10G, ashing is performed to remove the fourth photoresist pattern (185b in FIG. 8D) of the second thickness, Thereby exposing the source and drain
다음, 상기 그 두께가 줄어든 제 3 포토레지스트 패턴(185a) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 무기절연층(173)을 형성한다. 이 경우 상기 무기절연층(173)은 상기 제 3 포토레지스트 패턴(185a) 외부로 노출된 영역, 특히 스위칭 영역(TrA)에서는 상기 소스 및 드레인 전극(154, 156) 사이로 노출된 액티브층(124)과 상기 소스 및 드레인 전극(154, 156)에 대해 형성되게 된다. 따라서, 상기 소스 및 드레인 전극(154, 156) 사이로 노출된 액티브층(124)을 보호하는 역할을 하게 된다.Next, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the entire surface of the
다음, 도 7e, 8h, 9h 및 도 10h에 도시한 바와 같이, 상기 무기절연층(도 8g, 9g, 10g의 173)이 형성된 기판(101)을 스트립액에 노출시켜 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)과 그 상면 및 측면에 형성된 상기 무기절연 층(도 8g, 9g, 10g의 173)을 제거하는 리프트 오프(lift off) 공정을 진행한다. 이때 원활한 리프트 오프(lift off) 공정 진행을 위해 상기 기판(101)을 먼저 열처리를 실시할 수도 있다. 열처리를 진행하면 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)이 부피 증가에 의해 그 상부 및 측면에 위치한 상기 무기절연층(도 8g, 9g, 10g의 173)에 크렉(crack)이 발생하고 상기 크렉(crack)이 발생된 부분을 통해 스트립 액이 침투함으로써 리프트 오프(lift off) 공정이 원활하게 이루어지게 된다. 도면에 있어서는 상기 무기절연층(도 8g, 9g, 10g의 173)이 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)을 완전히 덮은 것으로 도시되고 있지만, 상기 제 3 및 제 2 금속층(도 8d, 9d, 10d의 150 및 149)의 패터닝 시 과식각을 진행함으로서 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a) 하부로 남게되는 다수의 이중층 구조의 화소전극(164)과 이중층 구조의 중앙부 공통전극(166)등 상기 제 3 및 제 2 금속물질로 이루어지는 구성요소는 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 9g, 10g, 11g 및 12g의 185a)의 폭보다 작은 폭을 갖게 되어, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)에 대해 언더컷 형태를 이루며 형성된다. 이러한 상태에서 무기절연물질을 증착하게 되면 실질적으로 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)의 측면과 화소전극(164)과 중앙부 공통전극(166) 등에 대해 상기 언더컷 발생 부분에서 끊김이 발생하므로, 이러한 끊김이 발생된 부분을 통해 상기 스트립액이 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a)과 접촉하게 됨으로써 분리되게 된다.Next, as shown in Figs. 7E, 8H, 9H and 10H, the
따라서, 전술한 리프트 오프 공정이 마무리되면, 도시한 바와 같이 이중층 구조를 갖는 구성요소들 사이에, 즉 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 8g, 9g, 10g의 185a) 외부로 노출된 영역에 대응해서는 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(175)이 형성되게 된다.Accordingly, when the above-described lift-off process is completed, as shown in the figure, corresponding to a region exposed to the outside of the second photoresist pattern (185a of Figs. 8g, 9g, and 10g) A second
다음, 도 7e, 8i, 9i 및 도 10i에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 금속물질로 이루어진 구성요소와 상기 제 2 보호층(175)에 대해 소정의 선택 식각비를 가지며 금속물질의 식각속도가 더 빠른 것을 특징으로 하는 식각액을 이용하여 식각을 실시함으로써 상기 제 2 보호층(175) 외부로 노출된 이중층 구조를 갖는 구성요소(162, 164, 166, 167, 169, 170)에 대해 상기 제 3 금속물질로 이루어진 상부층(도 8h, 9h, 10h의 162b, 164b, 166b, 167b, 169b, 170b)을 제거함으로써 단일층 구조를 갖는 다수의 화소전극(178) 및 중앙부 공통전극(179)과, 보조공통전극(180)과, 제 2 공통연결패턴(181)을 형성하고, 동시에 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서도 단일층 구조를 갖는 게이트 및 데이터 보조 패드전극(182, 183)을 각각 형성한다. 제 2 스토리지 전극의 역할을 하는 화소연결패턴(177)의 경우, 도면에서는 단일층 구조를 갖는 것으로 도시되었지만, 이중층 구조를 가질 수도 있다. 이때, 상기 식각액의 특성으로 인해 상기 단일층 구조의 다수의 화소전극(178) 및 중앙부 공통전극(179)과, 보조공통전극(180)과, 제 2 공통연결패턴(181) 주변의 제 2 보호층(175)도 일부 그 표면이 제거됨으로써 리프트 오프 공정에 의해 거친 표면을 갖는 부분이 매끄러운 표면을 갖게 된다. Next, as shown in FIGS. 7E, 8I, 9I and 10I, the etch rate of the metal material having a predetermined selective etch rate with respect to the
다음, 도 7f, 8j, 9j 및 도 10j에 도시한 바와 같이, 선택적으로 형성된 상기 제 2 보호층(175)과 단일층 구조를 갖는 다수의 화소전극(178) 및 중앙부 공통 전극(179)과, 보조공통전극(180)과, 제 2 공통연결패턴(181)과 게이트 및 데이터 보조 패드전극(182, 183) 위로 유기절연물질을 도포하여 유기절연물질층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 상기 컬러필터층(140) 상부에 형성된 데이트 배선(152)에 대응하는 상기 제 2 보호층(175) 위로 패턴드 스페이서(184)를 형성함으로써 본 발명에 따른 COT구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(101)을 완성한다.Next, as shown in FIGS. 7F, 8J, 9J and 10J, a plurality of
전술한 제조 방법에 의해 완성된 COT구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우, 이중층 구조의 소스 및 드레인 전극(154, 156) 하부로 게이트 전극(111)과 완전히 중첩하며 작은 면적을 갖고 아일랜드 형태로 액티브층(124)이 형성되는 바, 상기 소스 및 드레인 전극(154, 156) 양끝단 외측으로 상기 액티브층(124)이 노출되지 않으므로 오프 커런트(Ioff) 증가에 의한 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하를 방지할 수 있으며, 나아가 데이터 배선(152) 하부에 반도체 패턴이 형성되지 않으므로 웨이비 노이즈 발생을 억제하여 표시품질을 향상시키게 된다.In the case of the
또한, 컬러필터층(140)을 어레이 기판(101)에 각 화소영역(P)의 경계에 각 컬러필터 패턴(140a, 140b, 미도시)이 위치하도록 형성함으로써 합착 오차에 의한 마진을 줄여 개구율을 향상시키는 장점을 갖는다. Further, by forming the
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device.
도 2는 종래의 COT구조 횡전계형 액정표시장치의 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view of one pixel region including a thin film transistor which is a switching element of a conventional COT-structured transverse electric field liquid crystal display device.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판에 대한 하나의 화소영역에 대한 평면도.3 is a plan view of one pixel region of an array substrate of a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of a portion cut along line IV-IV of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판의 게이트 패드부에 대한 단면도.5 is a sectional view of a gate pad portion of an array substrate of a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판의 데이터 패드부에 대한 단면도.6 is a cross-sectional view of a data pad portion of an array substrate of a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 평면도.7A to 7F are process plan views of a pixel region of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display according to the present invention.
도 8a 내지 도 9j는 도 3을 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.Figs. 8A to 9J are cross-sectional views illustrating steps taken along the cutting line IV-IV of Fig. 3 for manufacturing steps. Fig.
도 9a 내지 9j는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 게이트 패드부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.9A to 9J are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing the gate pad portion of the array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display according to the present invention.
도 10a 내지 10j는 본 발명에 따른 COT 구조 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 데이터 패드부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.10A to 10J are cross-sectional views illustrating a data pad portion of an array substrate for a COT-structured transverse electric field type liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
101 :(어레이)기판 105 : 게이트 배선101: (array) substrate 105: gate wiring
109 : 공통배선 111 : 게이트 전극109: common wiring 111: gate electrode
114 : 최외각 공통전극 120 : 게이트 절연막114: outermost common electrode 120: gate insulating film
124 : 액티브층 128 : 오믹콘택층124: active layer 128: ohmic contact layer
129(124, 128) : 반도체층 152 : 데이터 배선 129 (124, 128): semiconductor layer 152: data wiring
140(140a, 140b) : 컬러필터층140 (140a, 140b): Color filter layer
140a, 140b : 적, 녹색 컬러필터 패턴 143 : 제 1 보호층140a, 140b: red, green color filter pattern 143: first protective layer
154 : 소스 전극 156 : 드레인 전극154: source electrode 156: drain electrode
177 : 화소연결패턴 178 : 화소전극 177: pixel connection pattern 178: pixel electrode
179 : 중앙부 공통전극 180 : 보조공통전극 179: central common electrode 180: auxiliary common electrode
184 : 패턴드 스페이서184: Patterned spacer
P : 화소영역 StgA : 스토리지 영역P: pixel area StgA: storage area
StgC : 스토리지 커패시터 Tr : 박막트랜지스터StgC: storage capacitor Tr: thin film transistor
TrA : 스위칭 영역TrA: switching area
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