KR101614769B1 - Array Substrate for Liquid Crystal Display Device and Manufacturing Method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은 기판 상에 제1방향으로 연장된 게이트 배선과, 상기 기판 상에 제2방향으로 연장되어 상기 게이트 배선과 함께 화소 영역을 정의하고, 인접한 게이트 배선들 사이에 위치하는 데이터 배선, 상기 데이터 배선에서 연장된 소스 전극, 상기 소스 전극 상부에 위치하고, 순차적으로 적층된 제1오믹콘택층과, 액티브층 및 제2오믹콘택층을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층 상부의 드레인 전극, 상기 드레인 전극과 게이트 배선 상부의 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 위치하고 상기 게이트 배선과 연결되며, 상기 반도체층의 측면과 중첩하는 게이트 전극, 상기 게이트 절연막 상부에 위치하고, 상기 게이트 배선과 교차하며 상기 제2방향을 따라 인접한 데이터 배선들에 연결되는 데이터 연결패턴, 상기 화소 영역에 위치하고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극, 그리고 상기 화소 영역에 위치하고, 상기 화소 전극과 엇갈리게 배치되는 공통 전극을 포함한다.An array substrate for a liquid crystal display according to the present invention includes: a gate wiring extending in a first direction on a substrate; a pixel region extending in a second direction on the substrate and defining the pixel region together with the gate wiring; A source electrode extending in the data line, a first ohmic contact layer sequentially stacked on the source electrode, a semiconductor layer including an active layer and a second ohmic contact layer, A drain electrode of the gate electrode, a gate insulating film above the drain electrode and the gate wiring, a gate electrode which is located above the gate insulating film and which is connected to the gate wiring and which overlaps a side surface of the semiconductor layer, A data connection pattern which intersects and is connected to adjacent data lines along the second direction, Located in the region, located on the pixel electrode, and the pixel area to be electrically connected to the drain electrode, and includes a common electrode which is disposed above the pixel electrode and the offset.
박막 트랜지스터, 기생용량, 공정수, 마스크 Thin Film Transistor, Parasitic Capacity, Process Water, Mask
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 표시소자로, 휴대 전자기기의 표시부나, 컴퓨터의 모니터 또는 텔레비전 등에 널리 사용된다. Description of the Related Art [0002] A liquid crystal display device is a display device using optical anisotropy and polarization properties of a liquid crystal, and is widely used in a display portion of a portable electronic device, a computer monitor, or a television.
액정은 가늘고 긴 분자구조를 가지고 있어, 배향에 방향성을 가지며 전기장 내에 놓일 경우 그 크기 및 방향에 따라 분자배열 방향이 변화된다. 따라서, 액정표시장치는 두 기판 사이에 액정층이 위치하고, 두 기판 각각 또는 어느 한 기판에 전계생성전극이 형성된 액정패널을 포함하며, 두 전극 사이에 생성되는 전기장의 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이에 따른 광 투과율을 변화시켜 여러 가지 화상을 표시한다.Liquid crystals have a long and elongated molecular structure, and they have a directionality in orientation. When placed in an electric field, the orientation of molecules is changed according to their size and direction. Therefore, the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is positioned between two substrates, and electric field generating electrodes are formed on either or both of the substrates. Through the change of the electric field generated between the two electrodes, And various images are displayed by changing the light transmittance accordingly.
일반적으로, 액정표시장치는 다수의 배선과 스위칭 소자가 형성된 어레이 기 판과 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판을 포함한다. 액정표시장치의 어레이 기판은 박막을 증착하고, 마스크를 이용하여 박막을 패터닝하는 사진식각 공정(photolithographic process)을 여러 번 반복함으로써 형성된다. 통상, 마스크의 수가 어레이 기판을 제조하는 공정수를 나타내며, 종래의 어레이 기판은 5장 내지 6장의 마스크를 이용하여 제조되어 왔다. 사진식각 공정은 세정, 감광막 도포, 노광 및 현상, 식각 등 여러 과정을 포함한다. 이로 인해, 사진식각 공정을 한번만 단축해도 제조 시간이 상당히 많이 줄어들고 제조 비용이 감소된다. 또한, 불량이 발생할 확률을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 마스크 수를 줄여 어레이 기판을 제조함으로써, 제조 공정 및 비용을 줄이려는 시도가 지속되어 왔다. Generally, a liquid crystal display includes a color filter substrate on which an array substrate and a color filter are formed, on which a plurality of wirings and switching elements are formed. An array substrate of a liquid crystal display is formed by repeating a photolithographic process in which a thin film is deposited and a thin film is patterned using a mask. Usually, the number of masks represents the number of steps for manufacturing the array substrate, and the conventional array substrate has been manufactured by using five to six masks. The photolithography process includes various processes such as cleaning, photoresist application, exposure and development, and etching. This shortens the photolithography process by one time, significantly reducing manufacturing time and reducing manufacturing costs. In addition, the probability of failure can be reduced. Therefore, attempts have been made to reduce the manufacturing process and cost by manufacturing an array substrate by reducing the number of masks.
마스크 수를 줄이기 위해, 4 마스크 공정으로 어레이 기판을 제조하는 방법이 제안되었다.In order to reduce the number of masks, a method of manufacturing an array substrate by a 4-mask process has been proposed.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 4 마스크 공정에 의한 어레이 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 각 단계에서의 어레이 기판의 단면을 도시한다.FIGS. 1A to 1F are diagrams for explaining a method of manufacturing an array substrate by the conventional four-mask process, and show cross-sectional views of the array substrate in each step.
도 1a에 도시한 바와 같이, 절연기판(10) 상에 금속물질을 증착 후 제1마스크 공정을 통해 패터닝함으로써, 게이트 배선(22)과 게이트 전극(24)을 형성한다. As shown in FIG. 1A, a metal material is deposited on an
도 1b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(22)과 게이트 전극(24) 상부에 게이트절연막(30)과, 순수 비정질실리콘층(40), 불순물 비정질실리콘층(50) 및 금속층(60)을 형성한다. 이어, 감광막(photoresist layer)을 형성한 다음, 마스크를 이용하여 감광막을 노광 후 현상하여, 금속층(60) 상에 제1감광패턴(90)을 형성한다. 제1감광패턴(90)은 제1패턴(90a)과 제2패턴(90b)을 포함한다. 제1패턴(90a) 은 이후 형성될 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선 및 스토리지 전극에 대응하여 위치하고, 제2패턴(90b)은 소스 및 드레인 전극 사이, 즉, 게이트 전극(24)에 대응하여 위치한다. 제2패턴(90b)의 두께는 제1패턴(90a)보다 작다. 이때, 사용되는 마스크는 빛을 차단하는 차단부와, 빛을 투과시키는 투과부, 그리고 빛을 일부만 투과시키는 반투과부를 포함하며, 반투과부는 제2패턴(90b)에 대응한다. 반투과부는 슬릿이나 반투과막을 포함할 수 있다. 이러한 마스크는 하프 톤 마스크(half tone mask)라 일컬어지기도 한다.A gate
도 1c에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2패턴(90a, 90b)을 식각마스크로 이용하여 금속층(도 1b의 60)과 불순물 비정질실리콘층(도 1b의 50) 및 순수 비정질실리콘층(도 1b의 40)을 순차적으로 제거한다. 따라서, 게이트 전극(24) 상부에 액티브층(42)과 오믹콘택패턴(52a) 및 소스 드레인 패턴(60a)을 형성하고, 게이트 배선(22) 상부에 순수 비정질실리콘패턴(44)과 불순물 비정질실리콘패턴(54) 및 커패시터 전극(66)을 형성한다.As shown in Fig. 1C, the metal layer (60 in Fig. 1B), the impurity amorphous silicon layer (50 in Fig. 1B) and the pure amorphous silicon layer (also shown in Fig. 1B) are patterned using the first and
다음, 제2패턴(20b)을 제거하여 게이트 전극(24) 상부의 소스 드레인 패턴(62a)을 노출한다. 이때, 제1패턴(90a)도 부분적으로 제거되어 그 두께가 감소하고, 제1패턴(90a) 하부의 소스 드레인 패턴(60a) 및 커패시터 전극(66)의 가장자리가 노출된다. Next, the second pattern 20b is removed to expose the source / drain pattern 62a above the
도 1d에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(24) 상부의 노출된 소스 드레인 패턴(도 1c의 60a)과 그 하부의 오믹콘택패턴(도 1c의 52a)을 제거하여, 소스 및 드레인 전극(62, 64)과 오믹콘택층(52)을 형성하고, 소스 및 드레인 전극(62, 64) 사 이의 액티브층(42)을 노출한다. 이때, 소스 드레인 패턴(도 1c의 60a)과 오믹콘택패턴(도 1c의 52a), 커패시터 전극(66) 및 불순물 비정질실리콘패턴(52)의 가장자리도 함께 제거되어, 액티브층(42) 및 순수 비정질실리콘패턴(44)의 가장자리가 노출된다. 1D, the exposed source drain pattern (60a in FIG. 1C) and the underlying ohmic contact pattern (52a in FIG. 1C) on the
이어, 남아있는 제1패턴(90a)를 제거한다.Then, the remaining
따라서, 제2마스크 공정을 통해, 소스 및 드레인 전극(62, 64)과 커패시터 전극(66), 오믹콘택층(52) 및 액티브층(42)을 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만, 소스 전극(62)과 연결된 데이터 배선이 형성되며, 데이터 배선 하부에는 또 다른 불순물 비정질실리콘패턴 및 순수 비정질실리콘패턴이 형성된다. 또한, 데이터 배선 하부의 순수 비정질실리콘패턴의 가장자리는 노출된다. Thus, the source and
소스 및 드레인 전극(62, 64)과 액티브층(42), 오믹콘택층(52) 및 게이트 전극(24)은 박막 트랜지스터를 이루고, 소스 및 드레인 전극(62, 64) 사이의 액티브층(42)은 박막 트랜지스터의 채널이 된다.The source and
도 1e에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 전극(62, 64)과 커패시터 전극(66) 상부에 보호층(70)을 형성하고, 제3마스크 공정을 통해 보호층(70)을 패터닝한다. 따라서, 드레인 전극(64)을 노출하는 드레인 콘택홀(72)과 커패시터 전극(66)을 노출하는 스토리지 콘택홀(74)을 형성한다. A
다음, 도 1f에 도시한 바와 같이, 보호층(70) 상부에 투명도전물질을 증착 후 제4마스크 공정을 통해 패터닝하여, 화소전극(82)을 형성한다. 화소전극(82)은 드레인 콘택홀(72)을 통해 드레인 전극(64)에 연결되고, 스토리지 콘택홀(74)을 통 해 커패시터 전극(66)에 연결된다. Next, as shown in FIG. 1F, a transparent conductive material is deposited on the
여기서, 중첩하는 게이트 배선(22)과 커패시터 전극(66)은 그 사이의 게이트 절연막(30)을 유전체로 하여 스토리지 커패시터(Cst)를 구성한다.Here, the gate wiring 22 and the
이와 같이, 4마스크 공정으로 어레이 기판을 제조할 수 있다.Thus, the array substrate can be manufactured by the four-mask process.
또한, 마스크 공정 수를 더 줄이기 위해, 리프트 오프(liftoff)법을 이용하여 3마스크 공정으로 어레이 기판을 제조하는 방법이 제안되었다.Further, in order to further reduce the number of mask processes, a method of manufacturing an array substrate by a three mask process using a liftoff method has been proposed.
도 2a 내지 도 2e는 종래의 3마스크 공정에 의한 어레이 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 각 단계에서의 어레이 기판의 단면을 도시한다. 여기서, 어레이 기판은 앞서 언급한 4마스크 공정에 의한 어레이 기판과 유사한 구조를 가지며, 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다.2A to 2E are diagrams for explaining a method of manufacturing an array substrate by a conventional three-mask process, and show cross-sectional views of the array substrate in each step. Here, the array substrate has a structure similar to that of the array substrate by the above-mentioned four-mask process, and the same reference numerals are used for the same portions.
도 2a에 도시한 바와 같이, 절연기판(10) 상에 금속물질을 증착 후 제1마스크 공정을 통해 패터닝함으로써, 게이트 배선(22)과 게이트 전극(24)을 형성한다. As shown in FIG. 2A, a metal material is deposited on the
도 2b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(22)과 게이트 전극(24) 상부에 게이트절연막(30)을 형성하고, 그 위에 액티브층(42)과, 오믹콘택층(62), 소스 및 드레인 전극(62, 64), 그리고 커패시터 전극(66)을 형성한다. 여기서, 액티브층(42)과, 오믹콘택층(62), 소스 및 드레인 전극(62, 64), 그리고 커패시터 전극(66)은 앞서 도 1b 내지 1d에 언급된 제2마스크 공정을 통해 형성된다. 이때, 커패시터 전극(66) 하부에는 불순물 비정질실리콘패턴(54)과 순수 비정질실리콘패턴(44)이 형성되며, 액티브층(42)과 순수 비정질실리콘패턴(44)의 가장자리는 노출된다. A
한편, 제2마스크 공정을 통해, 소스 전극(62)과 연결된 데이터 배선이 형성 되며, 데이터 배선 하부에는 또 다른 불순물 비정질실리콘패턴 및 순수 비정질실리콘패턴이 형성된다. 또한, 데이터 배선 하부의 순수 비정질실리콘패턴의 가장자리는 노출된다. On the other hand, a data line connected to the
도 2c에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 전극(62, 64)과 스토리지 전극(66) 상부에 보호층(70)을 형성한다. 이어, 보호층(70) 상부에 감광막을 형성하고, 이를 노광 및 현상하여 제2감광패턴(92)을 형성한다. 제2감광패턴(92)을 식각 마스크로 보호층(70)을 패터닝하여 드레인 전극(64)과 커패시터 전극(66)을 부분적으로 노출하고, 화소전극이 형성될 화소영역에 위치하는 게이트 절연막(30)의 상면을 노출한다. A
다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 감광패턴(92)을 포함하는 기판(10) 상부에 투명도전물질을 증착하여, 화소영역에 노출되어 있는 게이트 절연막(30) 상부에 화소전극(80)을 형성한다. 화소전극(80)은 노출된 드레인 전극(64) 및 커패시터 전극(66)과 접촉한다. 이때, 감광패턴(92) 상부에도 투명도전물질층(82a)이 형성된다. 2D, a transparent conductive material is deposited on the
도 2e에 도시한 바와 같이, 리프트 오프(liftoff) 방법으로 감광패턴(도 2d의 92)과 그 상부의 투명도전물질층(도 2d의 82a)을 제거한다. As shown in Fig. 2E, the photosensitive pattern (92 in Fig. 2D) and the transparent conductive material layer (82a in Fig. 2D) on the upper portion thereof are removed by a lift-off method.
따라서, 제3마스크 공정을 통해, 보호층(70)과 화소전극(80)을 형성한다. Thus, the
여기서, 중첩하는 게이트 배선(22)과 커패시터 전극(66)은 그 사이의 게이트 절연막(30)을 유전체로 하여 스토리지 커패시터(Cst)를 구성한다.Here, the
이와 같이, 3마스크 공정으로 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있 다. Thus, the array substrate for a liquid crystal display can be manufactured by a three-mask process.
그런데, 이러한 종래의 4마스크 공정 또는 3마스크 공정으로 제조된 어레이 기판에서는, 데이터 배선 하부에 순수 비정질실리콘패턴이 형성되므로, 순수 비정질실리콘패턴에서 광 누설전류가 생성된다. 이에 따라, 순수 비정질실리콘패턴과 이에 인접한 화소 전극(82) 사이에 결합용량(coupling capacitance)이 발생되고, 액정 분자의 비정상 배열을 야기한다. 따라서, 화면 상에 물결무늬의 가는 선이 나타나는 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생한다. In the conventional array substrate manufactured by the 4-mask process or the 3-mask process, a pure amorphous silicon pattern is formed under the data line, so that a light leakage current is generated in the pure amorphous silicon pattern. Accordingly, a coupling capacitance is generated between the pure amorphous silicon pattern and the
또한, 소스 전극(62)이 게이트 전극(24)과 중첩하여 기생용량(parasitic capacitance)이 생기게 되는데, 이러한 기생용량은 화소전극(82)에 충전되는 화소전압의 전압강하 원인이 된다. 즉, 화소전극(82)에 데이터신호가 인가되어 화소전압으로 충전되고, 충전된 화소전압은 다음 신호가 인가될 때까지 일정 값을 유지해야 한다. 그러나, 기생용량에 의해 화소전압이 감소하게 되고, 이로 인해 화상이 왜곡된다. 종래의 액정표시장치용 어레이 기판에서는 소스 전극(62)과 게이트 전극(24)의 중첩 면적이 크기 때문에, 기생용량도 크다는 단점이 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 용량을 크게 하여 전압강하를 감소시킬 수 있는데, 이 경우 커패시터 전극(66) 및 이와 중첩하는 게이트 배선(22)의 면적을 증가시켜야 하므로, 개구율이 저하된다. In addition, the
게다가, 커패시터 전극(66) 하부에 가장자리가 노출되는 순수 비정질실리콘패턴(44)이 형성되므로, 두 전극 사이 거리가 멀어지게 되고 커패시터 전극(66)의 면적은 작아진다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)의 용량이 작아지게 되는데, 충 분한 용량을 얻기 위해서는 커패시터 전극(66)의 면적을 증가시켜야 하므로, 개구율이 저하되는 문제가 있다.In addition, since the pure
또한, 하프 톤 마스크를 이용한 마스크 공정에 의해 채널 길이가 증가하게 되어, 박막 트랜지스터의 크기가 커진다. 이로 인해, 개구율이 저하된다.Further, the channel length is increased by the mask process using the halftone mask, and the size of the thin film transistor is increased. As a result, the aperture ratio is lowered.
게다가, 종래의 3마스크 공정에 있어서, 리프트 오프 방법은 수율이 다소 떨어지며, 설계자유도를 감소시키는 문제가 있다. In addition, in the conventional three-mask process, the lift-off method has a somewhat lower yield and has a problem of reducing the degree of freedom of design.
한편, 앞서 언급한 어레이 기판을 포함한 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판을 어레이 기판 위에 배치하고, 두 기판 사이에 액정층을 위치하는 구조를 가진다. 이러한 액정표시장치에서 액정층의 액정분자는 두 기판 사이에 생성되는 수직전계에 의해 구동된다. 그런데, 이러한 수직전계방식 액정표시장치는 시야각이 좁은 단점이 있다. 따라서, 시야각을 향상시키기 위해, 기판에 평행한 수평전계방식 액정표시장치가 제안되어 왔다.On the other hand, the above-mentioned liquid crystal display device including the array substrate has a structure in which the color filter substrate on which the common electrode is formed is arranged on the array substrate and the liquid crystal layer is positioned between the two substrates. In such a liquid crystal display device, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are driven by a vertical electric field generated between the two substrates. However, such a vertical electric field type liquid crystal display device is disadvantageous in that the viewing angle is narrow. Therefore, in order to improve the viewing angle, a horizontal electric field type liquid crystal display device parallel to the substrate has been proposed.
본 발명은 제조 공정 및 비용을 감소시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can reduce the manufacturing process and cost.
또한, 본 발명은 개구율을 향상시키고, 웨이비 노이즈를 막을 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is still another object of the present invention to provide an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can improve the aperture ratio and prevent the occurrence of the way noise.
또한, 본 발명은 기생용량의 발생을 최소화할 수 있는 액정표시장치용 어레 이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof that can minimize the generation of parasitic capacitance.
또한, 본 발명은 공정 수율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device capable of improving process yield and a manufacturing method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은 기판 상에 제1방향으로 연장된 게이트 배선과, 상기 기판 상에 제2방향으로 연장되어 상기 게이트 배선과 함께 화소 영역을 정의하고, 인접한 게이트 배선들 사이에 위치하는 데이터 배선, 상기 데이터 배선에서 연장된 소스 전극, 상기 소스 전극 상부에 위치하고, 순차적으로 적층된 제1오믹콘택층과, 액티브층 및 제2오믹콘택층을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층 상부의 드레인 전극, 상기 드레인 전극과 게이트 배선 상부의 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 위치하고 상기 게이트 배선과 연결되며, 상기 반도체층의 측면과 중첩하는 게이트 전극, 상기 게이트 절연막 상부에 위치하고, 상기 게이트 배선과 교차하며 상기 제2방향을 따라 인접한 데이터 배선들에 연결되는 데이터 연결패턴, 상기 화소 영역에 위치하고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극, 그리고 상기 화소 영역에 위치하고, 상기 화소 전극과 엇갈리게 배치되는 공통 전극을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an array substrate for a liquid crystal display, including: a gate line extending in a first direction on a substrate; and a gate line extending in a second direction on the substrate, A first ohmic contact layer that is sequentially stacked and located over the source electrode, a data line that is located between adjacent gate lines, a source electrode that extends from the data line, and an active layer and a second ohmic contact layer A gate electrode overlying the gate electrode, a gate electrode overlying the gate electrode, a gate electrode overlying the gate electrode, a gate electrode overlying the gate electrode, a gate electrode overlying the gate electrode, And is connected to adjacent data lines along the second direction intersecting the gate line A data connection pattern, located in the pixel region, located in the pixel electrode, and the pixel area to be electrically connected to the drain electrode, and includes a common electrode which is disposed above the pixel electrode and the offset.
본 발명의 어레이 기판은 상기 기판 상에 형성되고 상기 공통 전극과 연결되는 제1커패시터 전극과, 상기 게이트 절연막 상부에 형성되고 상기 드레인 전극과 연결되며, 상기 제1커패시터 전극과 중첩하는 제2커패시터 전극을 더 포함한다.The array substrate includes a first capacitor electrode formed on the substrate and connected to the common electrode, a second capacitor electrode formed on the gate insulating film and connected to the drain electrode, the second capacitor electrode overlapping the first capacitor electrode, .
여기서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 상기 게이트 절연막 상부에 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된다.Here, the pixel electrode and the common electrode are formed of the same material as the gate electrode above the gate insulating film.
상기 화소 전극은 상기 데이터 배선과 평행하고 상기 제2커패시터 전극에서 연장된 제1 및 제2화소전극패턴을 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 데이터 배선과 평행한 제1 내지 제3공통전극패턴과, 상기 게이트 배선과 평행하고 상기 제1 내지 제3공통전극패턴을 연결하는 제4공통전극패턴을 포함한다.Wherein the pixel electrode includes first and second pixel electrode patterns extending in parallel with the data line and extending from the second capacitor electrode, the common electrode includes first to third common electrode patterns parallel to the data line, And a fourth common electrode pattern which is parallel to the gate wiring and connects the first to third common electrode patterns.
상기 게이트 배선과 동일 물질로 동일층 상에, 상기 제1커패시터 전극에서 연장되는 보조공통전극이 더 형성되고, 상기 보조공통전극은 상기 제1공통전극패턴과 중첩하는 제1보조공통전극패턴과, 상기 제3공통전극패턴과 중첩하는 제2보조공통전극패턴, 그리고 상기 제4공통전극패턴과 중첩하여 연결되는 제3보조공통전극패턴을 포함한다. A second auxiliary common electrode extending from the first capacitor electrode is formed on the same layer of the same material as the gate wiring, the auxiliary common electrode includes a first auxiliary common electrode pattern overlapping the first common electrode pattern, A second auxiliary common electrode pattern overlapping the third common electrode pattern, and a third auxiliary common electrode pattern overlapping the fourth common electrode pattern.
또는, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 동일 물질로 동일층 상에 형성될 수 있다.Alternatively, the pixel electrode and the common electrode may be formed on the same layer with the same material as the gate wiring and the data wiring.
이때, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선은 제1도전물질과 제2도전물질의 이중층 구조를 가지며, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 상기 제1도전물질의 단일층 구조를 가진다. Here, the gate line and the data line have a double layer structure of a first conductive material and a second conductive material, and the pixel electrode and the common electrode have a single layer structure of the first conductive material.
또한, 상기 게이트 절연막은 상기 화소 전극과 상기 공통 전극을 노출하는 개구부를 가진다. Further, the gate insulating film has an opening for exposing the pixel electrode and the common electrode.
상기 화소 전극은 상기 데이터 배선과 평행한 제1 및 제2화소전극패턴과, 상기 제1 및 제2화소전극패턴을 연결하는 제3화소전극패턴을 포함하고, 상기 공통 전 극은 상기 데이터 배선과 평행하고 상기 제1커패시터 전극에서 연장된 제1 내지 제3공통전극패턴을 포함한다. Wherein the pixel electrode includes first and second pixel electrode patterns parallel to the data lines and a third pixel electrode pattern connecting the first and second pixel electrode patterns, And the first to third common electrode patterns are parallel and extend from the first capacitor electrode.
상기 게이트 절연막 상부에, 인접한 화소 영역들의 상기 공통 전극들과 접촉하는 공통전극연결패턴이 더 형성된다. A common electrode connection pattern is formed on the gate insulating layer so as to be in contact with the common electrodes of adjacent pixel regions.
또한, 상기 게이트 배선과 평행하고 상기 공통 전극과 연결되는 공통 배선이 더 형성된다. Further, a common wiring which is parallel to the gate wiring and is connected to the common electrode is further formed.
한편, 본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 기판 상에 제1방향으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 제2방향으로 연장되어 상기 게이트 배선과 함께 화소 영역을 정의하고, 인접한 게이트 배선들 사이에 위치하는 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 데이터 배선에서 연장된 소스 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 상부에, 순차적으로 적층된 제1오믹콘택층과, 액티브층 및 제2오믹콘택층을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상부에 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 드레인 전극과 게이트 배선 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부에, 상기 게이트 배선과 연결되며 상기 반도체층의 측면과 중첩하는 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하고 상기 제2방향을 따라 인접한 데이터 배선들에 연결되는 데이터 연결패턴을 형성하는 단계, 상기 화소 영역에 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 영역에 상기 화소 전극과 엇갈리게 배치되는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, comprising: forming a gate wiring extending in a first direction on a substrate; Forming a data line extending between adjacent gate wirings; forming a source electrode extending in the data line; forming a first ohmic contact layer sequentially stacked on the source electrode, Forming a semiconductor layer including a first ohmic contact layer and a second ohmic contact layer on the semiconductor layer; forming a drain electrode on the semiconductor layer; forming a gate insulating film on the drain electrode and the gate wiring; Forming a gate electrode connected to the gate wiring and overlapping a side surface of the semiconductor layer, Forming a data connection pattern that intersects the gate line and is connected to adjacent data lines along the second direction; forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode in the pixel region; And forming a common electrode alternating with the pixel electrode.
여기서, 상기 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 형성하는 단 계, 상기 소스 전극을 형성하는 단계 및 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 동일 사진식각공정에서 수행된다.Here, the step of forming the drain electrode, the step of forming the semiconductor layer, the step of forming the source electrode, and the step of forming the data line are performed in the same photolithography process.
이때, 상기 사진식각공정은 투과부와 반투과부 및 차단부를 포함하는 마스크를 이용하며, 상기 반투과부는 상기 데이터 배선에 대응한다.At this time, the photolithography process uses a mask including a transmissive portion, a transflective portion, and a blocking portion, and the transflective portion corresponds to the data wiring.
본 발명의 제조 방법은 상기 기판 상에, 상기 공통 전극과 연결되는 제1커패시터 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상부에, 상기 드레인 전극과 연결되며 상기 제1커패시터 전극과 중첩하는 제2커패시터 전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. The method includes forming a first capacitor electrode on the substrate, the first capacitor electrode being connected to the common electrode, a second capacitor connected to the drain electrode and overlapping the first capacitor electrode, And forming an electrode.
여기서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극을 형성하는 단계 및 상기 게이트 전극을 형성하는 단계는 동일 공정에서 수행된다.Here, the step of forming the pixel electrode, the step of forming the common electrode, and the step of forming the gate electrode are performed in the same step.
또는, 상기 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계 및 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 동일 공정에서 수행된다.Alternatively, the step of forming the pixel electrode, the step of forming the common electrode, the step of forming the gate wiring, and the step of forming the data wiring are performed in the same step.
본 발명에 의한 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 박막 트랜지스터의 채널이 기판에 실질적으로 수직한 방향을 따라 형성된다. 따라서, 채널의 길이, 즉, 소스 및 드레인 전극 사이 거리가 짧아, 박막 트랜지스터를 작게 설계할 수 있다. 이에 따라, 개구율을 증가시킬 수 있다.In the array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the channel of the thin film transistor is formed along a direction substantially perpendicular to the substrate. Therefore, the channel length, that is, the distance between the source and drain electrodes is short, and the thin film transistor can be designed to be small. Thus, the aperture ratio can be increased.
또한, 소스 전극과 게이트 전극의 중첩 면적을 최소화할 수 있으므로, 기생 용량을 줄일 수 있으며, 전압강하를 최소화할 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터의 면적을 증가시킬 필요가 없어, 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the overlapping area of the source electrode and the gate electrode can be minimized, the parasitic capacitance can be reduced and the voltage drop can be minimized. Therefore, it is not necessary to increase the area of the storage capacitor, and the aperture ratio can be prevented from lowering.
게다가, 제1 및 제2커패시터 전극 사이에 게이트 절연막만 존재하므로, 스토리지 커패시터의 면적을 감소시키더라도 스토리지 용량을 유지할 수 있다. 따라서, 개구율을 증가시킬 수 있다.In addition, since only the gate insulating film exists between the first and second capacitor electrodes, the storage capacity can be maintained even if the area of the storage capacitor is reduced. Therefore, the aperture ratio can be increased.
또한, 데이터 배선이나 제1커패시터 전극 하부에 순수 비정질 실리콘 패턴이 위치하지 않으므로, 광 누설 전류나 웨이비 노이즈, 개구율 감소와 같은 문제를 해결할 수 있다.Further, since the pure amorphous silicon pattern is not disposed under the data line or the first capacitor electrode, it is possible to solve such problems as a light leakage current, a ratio noise, and a reduction in the aperture ratio.
게다가, 3마스크 공정으로 제조될 수 있으므로, 종래의 4마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해, 공정수를 줄일 수 있어, 불량 발생률이 낮아지고 생산성을 향상시킬 수 있으며, 비용을 감소시킬 수 있다. In addition, since it can be manufactured by the three-mask process, the number of processes can be reduced, the defect occurrence rate can be lowered, the productivity can be improved, and the cost can be reduced have.
또한, 리프트 오프(liftoff) 법을 사용하지 않으므로, 종래의 3마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해 공정 수율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the liftoff method is not used, the process yield can be improved as compared with the conventional method of manufacturing the array substrate by the 3-mask process.
게다가, 화소 전극 및 공통 전극을 게이트 배선과 동일 물질로 동일층 상에 형성할 경우에는, 액정이 구동되는 화소 영역에 게이트 절연막이 형성되어 있지 않아, 투과율을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 게이트 절연막 상부의 데이터 연결패턴 및 공통전극연결패턴을 두껍게 형성할 수 있으므로, 데이터 배선의 연결과 공통 전극의 연결시 저항을 최소화할 수 있다. In addition, when the pixel electrode and the common electrode are formed on the same layer with the same material as the gate wiring, the gate insulating film is not formed in the pixel region where the liquid crystal is driven, and the transmittance can be improved. In this case, since the data connection pattern and the common electrode connection pattern above the gate insulating layer can be formed thick, the resistance of the connection between the data line and the common electrode can be minimized.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 IVA-IVA선과 IVB-IVB선 및 IVC-IVC선을 따라 자른 단면에 대응하는 단면도이다. FIG. 3 is a plan view showing an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along lines IVA-IVA, IVB-IVB and IVC- Sectional view.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 제1방향을 따라 게이트 배선(122)이 형성되어 있고, 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 데이터 배선(132)이 형성되어 있다. 게이트 배선(122)과 데이터 배선(132)은 화소 영역을 정의한다. 데이터 배선(132)은 각 화소 영역에 대응하도록 분리된 패턴들로 이루어지며, 각 패턴은 인접한 게이트 배선들(122) 사이에 위치한다. 게이트 배선(122)의 일끝에는 게이트 패드(124)가 형성되어 있고, 데이터 배선(132)의 일끝, 보다 상세하게는 데이터 배선(132)의 첫 번째 패턴의 일끝에는 데이터 패드(134)가 형성되어 있다. 각 화소 영역에 대응하는 데이터 배선(132)의 패턴에서 제1방향으로 연장되어 소스 전극(136)이 형성되어 있다. As shown in FIGS. 3 and 4, a
각 화소 영역의 기판(110) 상에는 소스 전극(136)과 인접하여 제1커패시터 전극(146)이 형성되어 있으며, 제1커패시터 전극(146)과 연결된 보조공통전극(148)이 형성되어 있다. 보조공통전극(148)은 제1, 제2 그리고 제3보조공통전극패턴(148a, 148b, 148c)을 포함한다. 제1 및 제2보조공통전극패턴(148a, 148b)의 일끝은 제3보조공통전극패턴(148c)과 연결되고, 제1 및 제2보조공통전극패턴(148a, 148b)의 타끝은 제1커패시터 전극(146)과 연결된다. 제1커패시터 전극(146)과 제1 내지 제3보조공통전극패턴(148a, 148b, 148c)은 일체로 형성되어, 화소 영역의 형상에 대응하는 닫힌 고리 구조를 가진다. A
소스 전극(136) 상부에는 반도체층(142)이 형성되어 있고, 반도체층(142) 상부에는 드레인 전극(144)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 반도체층(142)은 불순물이 도핑된 비정질 실리콘의 제1오믹콘택층과, 불순물이 도핑되지 않은 순수 비정질 실리콘의 액티브층 및 불순물이 도핑된 비정질 실리콘의 제2오믹콘택층이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. A
게이트 배선(122)과, 게이트 패드(124), 데이터 배선(132), 데이터 패드(134), 드레인 전극(144), 제1커패시터 전극(146) 및 보조공통전극(148)의 상부에는 게이트 절연막(150)이 형성된다. 게이트 절연막(150)은 제1 내지 제9콘택홀(150a 내지 150i)을 가진다. 제1콘택홀(150a)은 게이트 배선(122)을, 제2콘택홀(150b)은 드레인 전극(144)을, 제3콘택홀(150c)은 게이트 패드(124)를, 제4콘택홀(150d)은 데이터 패드(134)를, 제5콘택홀(150e) 및 제6콘택홀(150f)은 데이터 배선(132)의 각 패턴의 양끝을, 제7콘택홀(150g)은 제1커패시터 전극(146)을, 제8콘택홀(150h) 및 제9콘택홀(150i)은 제3보조공통전극패턴(148c)의 양끝을 부분적으로 노출한다. An upper portion of the
게이트 절연막(150) 상부에는 게이트 전극(162)과 제2커패시터 전극(164), 데이터 연결패턴(138), 화소 전극(166), 공통 전극(168), 게이트 패드 단자(172) 및 데이터 패드 단자(174)가 형성되어 있다. A
게이트 전극(162)은 제1콘택홀(150a)을 통해 게이트 배선(122)과 접촉하며, 반도체층(142)의 측면과 중첩한다. 또한, 게이트 전극(162)은 소스 전극(136) 및 드레인 전극(144)의 측면과 중첩하며, 드레인 전극(144)의 상면과도 부분적으로 중첩한다. 게이트 전극(162)과, 소스 전극(136), 반도체층(142) 및 드레인 전극(144)은 박막 트랜지스터(T)를 이룬다. 소스 및 드레인 전극(136, 144) 사이에 위치하는 반도체층(142)의 측면은 박막 트랜지스터(T)의 채널을 이룬다. The
제2커패시터 전극(164)은 제2콘택홀(150b)을 통해 드레인 전극(144)과 접촉한다. 제2커패시터 전극(164)은 제1커패시터 전극(146)과 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다. And the
데이터 연결패턴(138)은 게이트 배선(122)과 교차하여 인접한 화소 영역의 데이터 배선(132)의 패턴들과 중첩한다. 데이터 연결패턴(138)은 제5 및 제6콘택홀(150e, 150f)을 통해 인접한 화소 영역의 데이터 배선(132)의 패턴들과 접촉한다. 이때, 게이트 배선(122)은 데이터 연결패턴(138)과 교차하는 부분의 폭이 다른 부분보다 작을 수 있다.The
화소 전극(166) 및 공통 전극(168)은 화소 영역 내에 위치한다. 화소 전극(166)은 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)을 포함하며, 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)은 제2커패시터 전극(164)에서 제2방향을 따라 연장된다. 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)과 제2커패시터 전극(164)은 일체로 형성된다. The
공통 전극(168)은 제1 내지 제4공통전극패턴(168a, 168b, 168c, 168d)을 포함한다. 제1 내지 제3공통전극패턴(168a, 168b, 168c)은 제4공통전극패턴(168d)에서 제2방향을 따라 연장되어 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)과 엇갈리게 배치 된다. 일례로, 제1화소전극패턴(166a)은 제1 및 제2공통전극패턴(168a, 168b) 사이에 위치하고, 제2화소전극패턴(166b)은 제2 및 제3공통전극패턴(168b, 168c) 사이에 위치한다. 또한, 제1공통전극패턴(168a)은 데이터 배선(132)과 제1화소전극패턴(166a) 사이에 위치하고, 제3공통전극패턴(168c)은 제2화소전극패턴(166b)과 또 다른 데이터 배선(132) 사이에 위치한다. 제1 및 제3공통전극패턴(168a, 168c)은 제1 및 제2보조공통전극패턴(148a, 148b)과 부분적으로 중첩한다. 제4공통전극패턴(168d)은 제1방향을 따라 형성되어 인접한 화소 영역까지 연장되며, 제3보조공통전극패턴(148c)과 중첩하여 제8 및 제9콘택홀(150h, 150i)을 통해 제3보조공통전극패턴(148c)과 접촉한다. 제3공통전극패턴(168c)은 제7콘택홀(150g)을 통해 제1커패시터 전극(146)과 중첩한다. 여기서, 제7콘택홀(150g)은 제2보조공통전극패턴(148b) 상부에 형성되어, 제3공통전극패턴(168c)은 제7콘택홀(150g)을 통해 제2보조공통전극패턴(148b)과 접촉할 수 있다. 제3공통전극패턴(168c)은 제2방향을 따라 인접한 화소 영역까지 연장될 수 있다. The
제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)과, 제1 내지 제3공통전극패턴(168a 내지 168c), 그리고 제1 및 제2보조공통전극패턴(148a, 148b)은 데이터 배선(132)과 평행하며, 적어도 하나의 꺾인 부분을 가진다.The first and second
게이트 패드 단자(172)는 제3콘택홀(150c)을 통해 게이트 패드(124)와 접촉하고, 데이터 패드 단자(174)는 제4콘택홀(150d)을 통해 데이터 패드(134)와 접촉한다. The
이러한 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 박 막 트랜지스터(T)의 채널이 기판(110)에 실질적으로 수직한 방향을 따라 형성된다. 따라서, 채널의 길이, 즉, 소스 및 드레인 전극(136, 144) 사이 거리가 짧아, 박막 트랜지스터(T)를 작게 설계할 수 있다. 이에 따라, 개구율을 증가시킬 수 있다.In the array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention, the channel of the thin film transistor T is formed along a direction substantially perpendicular to the
또한, 소스 전극(136)과 게이트 전극(162)의 중첩 면적을 최소화할 수 있으므로, 기생용량을 줄일 수 있으며, 전압강하를 최소화할 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)의 면적을 증가시킬 필요가 없어, 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the overlapping area of the
게다가, 제1 및 제2커패시터 전극(146, 164) 사이에 게이트 절연막(150) 만 존재하므로, 스토리지 커패시터(Cst)의 면적을 감소시키더라도 스토리지 용량을 유지할 수 있다. 따라서, 개구율을 증가시킬 수 있다.In addition, since the
또한, 데이터 배선(132)이나 제1커패시터 전극(146) 하부에 순수 비정질 실리콘 패턴이 위치하지 않으므로, 광 누설 전류나 웨이비 노이즈, 개구율 감소와 같은 문제를 해결할 수 있다.In addition, since the pure amorphous silicon pattern is not disposed under the
이러한 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판은 3마스크 공정을 통해 제조될 수 있다.The array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention can be manufactured through a three-mask process.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 각 단계에서의 어레이 기판의 단면을 도시한다.5A to 5F are diagrams for explaining a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention, and show cross-sectional views of the array substrate in each step.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 제1금속층(120)과, 실리콘층(130) 및 제2금속층(140)을 순차적으로 형성한다. 이어, 제2금속층(140) 상부에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 마스크를 이용하여 노광 후 현상함으로써, 제2금속층(140) 상부에 제1감광패턴(192)을 형성한다. 제1감광패턴(192)은 제1패턴(192a)과 제2패턴(192b)을 포함하며, 제2패턴(192b)의 두께는 제1패턴(192a)보다 작다. 5A, a
이때, 사용되는 마스크는 빛을 차단하는 차단부와, 빛을 투과시키는 투과부, 그리고 빛을 일부만 투과시키는 반투과부를 포함한다. 차단부는 제1패턴(192a)에 대응하고, 반투과부는 제2패턴(192b)에 대응한다. 반투과부는 다수의 슬릿이나 반투과막을 포함할 수 있다.At this time, the mask used includes a blocking portion for blocking light, a transmitting portion for transmitting light, and a semi-transmitting portion for transmitting only a part of light. The blocking portion corresponds to the
한편, 유리기판이나 플라스틱기판과 같은 절연기판이 기판(110)으로 사용될 수 있다. 또한, 제1금속층(120)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 구리(Cu), 또는 크롬(Cr) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 도시하지 않았지만, 실리콘층(130)은 순차적으로 적층된 불순물 비정질실리콘층과 순수 비정질실리콘층 및 불순물 비정질실리콘층을 포함한다. 제2금속층(140)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 또는 크롬(Cr) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. On the other hand, an insulating substrate such as a glass substrate or a plastic substrate can be used as the
제1 및 제2금속층(120, 140)은 스퍼터링(sputtering)과 같은 방법으로 형성될 수 있으며, 실리콘층(130)은 화학기상증착(chemical vapor deposition)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.The first and
도 5b에 도시한 바와 같이, 제1감광패턴(도 5a의 192)을 식각마스크로 이용하여 제2금속층(도 5a의 140)과 실리콘층(도 5a의 130), 그리고 제1금속층(도 5a의 120)을 순차적으로 제거한다. 따라서, 기판(110) 상에 게이트 배선(122)과 데이터 배선(132), 소스 전극(136), 게이트 패드(124), 데이터 패드(134) 및 제1커패시터 전극(146)을 형성한다. 이때, 게이트 배선(122)과 데이터 배선(132), 소스 전극(136), 게이트 패드(124), 데이터 패드(134) 및 제1커패시터 전극(146) 각각의 상부에는 실리콘 패턴(130a)과 금속 패턴(140a)이 순차적으로 형성된다. 한편, 도시하지 않았지만, 제1커패시터 전극(146)과 연결된 보조공통전극(도 3의 148)도 기판(110) 상에 함께 형성된다. 여기서, 제1금속층(도 5a의 120)은 습식식각을 통해 제거될 수 있고, 제2금속층(도 5a의 140)과 실리콘층(도 5a의 130)은 건식식각을 통해 제거될 수 있다.5A) and the silicon layer (130 in FIG. 5A) and the first metal layer (FIG. 5A) using the first photosensitive pattern (192 in FIG. 5A) as an etching mask, 120) are sequentially removed. Thus, the
이어, 애싱(ashing)과 같은 방법으로 제2패턴(도 5a의 192b)을 제거하여, 데이터 배선(132)과 게이트 배선(122), 게이트 패드(124), 데이터 패드(134) 및 제1커패시터 전극(146) 상부의 금속 패턴(140a)을 노출한다. 이때, 제1패턴(192a)도 부분적으로 제거되어, 그 두께가 얇아진다. Subsequently, the second pattern (192b in FIG. 5A) is removed in the same manner as the ashing to form the
다음, 제1패턴(192a)을 식각마스크로 금속 패턴(140a)과 실리콘 패턴(130a)을 제거하고, 남아 있는 제1패턴(192a)을 제거한다. Next, the
따라서, 도 5c에 도시한 바와 같이, 소스 전극(136) 상부에 반도체층(142)과 드레인 전극(144)을 형성한다. 도시하지 않았지만, 반도체층(142)은 불순물 비정질실리콘의 제1오믹콘택층과, 순수 비정질실리콘의 액티브층, 그리고 불순물 비정 질실리콘의 제2오믹콘택층을 포함한다. 이와 같이, 제1마스크 공정을 통해, 게이트 배선(122)과 데이터 배선(132), 소스 전극(136), 게이트 패드(124), 데이터 패드(134), 제1커패시터 전극(146), 반도체층(136), 그리고 드레인 전극(144)을 형성할 수 있다. 5C, a
이어, 드레인 전극(144)을 포함하는 기판(110) 상에 게이트 절연막(150)을 형성한다. 게이트 절연막(150)은 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있으며, 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 무기절연막일 수 있다. Next, a
도 5d에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(150) 상부에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 노광 후 현상하여 게이트 절연막(150) 상부에 제2감광패턴(194)을 형성한다. 다음, 제2감광패턴(194)을 식각마스크로 게이트 절연막(150)을 선택적으로 제거하여 제1 내지 제4콘택홀(150a 내지 150d)을 형성한다. 제1콘택홀(150a)은 게이트 배선(122)을 노출하고, 제2콘택홀(150b)은 드레인 전극(144)을 노출하며, 제3콘택홀(150c)은 게이트 패드(124)를 노출하고, 제4콘택홀(150d)은 데이터 패드(134)를 노출한다. 이때, 도 3의 제5 내지 제9콘택홀(150e 내지 150i)도 함께 형성된다. 여기서, 게이트 절연막(150)은 건식식각을 통해 제거될 수 있다.5D, a photosensitive material is coated on the
이어, 제2감광패턴(194)을 제거한다.Then, the second
따라서, 제2마스크 공정을 통해, 제1 내지 제9콘택홀(150a 내지 도 3의 150i)을 가지는 게이트 절연막(150)을 형성한다.Thus, the
도 5e에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(150) 상부에 제3금속층(160)을 형성하고, 그 위에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 노광 후 현상하여 제3금속층(160) 상부에 제3감광패턴(196)을 형성한다. 제3금속층(160)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 구리(Cu), 크롬(Cr), 또는 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide:ITO) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제3금속층(160)은 스퍼터링 방법을 통해 형성될 수 있다.5E, a
도 5f에 도시한 바와 같이, 제3감광패턴(도 5e의 196)을 식각마스크로 이용하여 제3금속층(도 5e의 160)을 선택적으로 제거하고, 제3감광패턴(도 5e의 196)을 제거한다. 이때, 제3금속층(도 5e의 160)은 습식식각을 통해 제거될 수 있다. As shown in FIG. 5F, the third metal layer (160 in FIG. 5E) is selectively removed using the third photosensitive pattern (196 in FIG. 5E) as an etching mask, and the third photosensitive pattern (196 in FIG. Remove. At this time, the third metal layer (160 in FIG. 5E) may be removed by wet etching.
따라서, 게이트 절연막(150) 상부에 게이트 전극(162)과, 제2커패시터 전극(164), 게이트 패드 단자(172), 데이터 패드 단자(174), 화소 전극(166a, 166b), 그리고 공통 전극(168b)을 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만, 데이터 연결패턴(도 3의 138)도 함께 현성된다. 게이트 전극(162)은 제1콘택홀(150a)을 통해 게이트 배선(122)과 접촉하고, 반도체층(142)의 측면과 중첩한다. 게이트 전극(162)과 소스 전극(136), 반도체층(142), 그리고 드레인 전극(144)은 박막 트랜지스터(T)를 이룬다. 제2커패시터 전극(164)은 제2콘택홀(150b)을 통해 드레인 전극(144)과 접촉하며, 제1커패시터 전극(146)과 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다. 게이트 패드 단자(172)는 제3콘택홀(150c)을 통해 게이트 패드(124)와 접촉하고, 데이터 패드 단자(174)는 제4콘택홀(150d)을 통해 데이터 패드(134)와 접촉한다. 화 소 전극(166a, 166b)과 공통 전극(168b)은 엇갈리게 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 도 3에 도시한 바와 같이, 화소 전극(166)은 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)을 포함하고, 공통 전극(168)은 제1 내지 제4공통전극패턴(168a 내지 168d)을 포함하며, 제1 및 제2화소전극패턴(166a, 166b)과 제1 내지 제3공통전극패턴(168a 내지 168c)은 엇갈리게 배치된다. Therefore, a
따라서, 제3마스크 공정을 통해, 게이트 전극(162)과, 제2커패시터 전극(164), 게이트 패드 단자(172), 데이터 패드 단자(174), 화소 전극(도 3의 166), 그리고 공통 전극(도 3의 168)을 형성할 수 있다.Therefore, the
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판은 3마스크 공정으로 제조될 수 있다. 따라서, 종래의 4마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해, 마스크 공정이 1회 감소되고 증착 및 식각 공정 등이 줄어들어 생산성이 향상된다. 예를 들어, 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 종래의 4마스크 공정에 의한 제조 방법에 비해 약 25% 정도의 공정이 감소된다. 따라서, 불량 발생률이 낮아지며 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, the array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention can be manufactured by a three-mask process. Therefore, compared with the conventional method of manufacturing an array substrate by the 4-mask process, the mask process is reduced once, the deposition and etching processes are reduced, and the productivity is improved. For example, the manufacturing method of the array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention is reduced by about 25% compared with the conventional manufacturing method using the 4-mask process. Therefore, the defective occurrence rate is lowered and the productivity can be improved.
또한, 리프트 오프(liftoff) 법을 사용하지 않으므로, 종래의 3마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해 공정 수율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the liftoff method is not used, the process yield can be improved as compared with the conventional method of manufacturing the array substrate by the 3-mask process.
본 발명의 제1실시예에서는 화소 전극과 공통 전극이 게이트 전극과 동일 물질로 동일층 상에 형성되었으나, 본 발명의 화소 전극과 공통 전극은 게이트 배선 및 데이터 배선과 동일 물질로 동일층 상에 형성될 수도 있다. 이러한 본 발명의 제2실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.In the first embodiment of the present invention, the pixel electrode and the common electrode are formed on the same layer with the same material as the gate electrode, but the pixel electrode and the common electrode of the present invention are formed on the same layer . The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 7는 도 6의 VIIA-VIIA선과 VIIB-VIIB선 및 VIIC-VIIC선을 따라 자른 단면에 대응하는 단면도이다. 6 is a plan view showing an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention, and Fig. 7 is a cross-sectional view taken along the line VIIA-VIIA, VIIB-VIIB and VIIC- Sectional view.
도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상에 제1방향을 따라 게이트 배선(222)이 형성되어 있고, 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 데이터 배선(232)이 형성되어 있다. 게이트 배선(222)과 데이터 배선(232)은 화소 영역을 정의한다. 데이터 배선(232)은 각 화소 영역에 대응하도록 분리된 패턴들로 이루어지며, 각 패턴은 인접한 게이트 배선들(222) 사이에 위치한다. 게이트 배선(222)의 일끝에는 게이트 패드(224)가 형성되어 있고, 데이터 배선(232)의 일끝, 보다 상세하게는 데이터 배선(232)의 첫 번째 패턴의 일끝에는 데이터 패드(234)가 형성되어 있다. 각 화소 영역에 대응하는 데이터 배선(232)의 패턴에서 제1방향으로 연장되어 소스 전극(236)이 형성되어 있다. 각 화소 영역의 기판(210) 상에는 소스 전극(236)과 인접하여 제1커패시터 전극(246)이 형성되어 있다. 6 and 7, a
게이트 배선(222)과 데이터 배선(232), 소스 전극(236), 게이트 패드(224), 데이터 패드(234) 및 제1커패시터 전극(246)은 제1도전물질과 그 상부에 위치하는 제2도전물질의 이중층 구조를 가진다. The
한편, 화소 영역에는 화소 전극(266)과 공통 전극(268)이 형성되어 있다. 화소 전극(266)은 제1 내지 제3화소전극패턴(266a 내지 266c)을 포함한다. 제3화소전극패턴(266c)은 제1방향을 따라 연장되어 화소 영역의 상부에 위치하며, 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)은 제3화소전극패턴(266c)에서 제2방향을 따라 연장되어 있다. On the other hand, a
공통 전극(268)은 제1 내지 제3공통전극패턴(268a, 268b, 268c)을 포함한다. 제1 내지 제3공통전극패턴(268a, 268b, 268c)은 제1커패시터 전극(246)에서 제2방향을 따라 연장되어 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 엇갈리게 배치된다. 일례로, 제1화소전극패턴(266a)은 제1 및 제2공통전극패턴(268a, 268b) 사이에 위치하고, 제2화소전극패턴(266b)은 제2 및 제3공통전극패턴(268b, 268c) 사이에 위치한다. 또한, 제1공통전극패턴(268a)은 데이터 배선(232)과 제1화소전극패턴(266a) 사이에 위치하고, 제3공통전극패턴(268c)은 제2화소전극패턴(266b)과 또 다른 데이터 배선(232) 사이에 위치한다. The
여기서, 제1 및 제3공통전극패턴(268a, 268c)은 제1커패시터 전극(246)과 연결되지 않는 일끝에 서로 마주보는 돌출부를 가진다. 또한, 제3화소전극패턴(266c)은 제1 및 제3공통전극패턴(268a, 268c)의 돌출부 사이에 위치한다.Here, the first and third
화소 전극(266)과 공통 전극(268)은 제1도전물질의 단일층 구조를 가질 수 있다. The
제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 제1 내지 제3공통전극패턴(268a 내지 268c)은 데이터 배선(232)과 평행하며, 적어도 하나의 꺾인 부분을 가진다.The first and second
소스 전극(236) 상부에는 반도체층(242)이 형성되어 있고, 반도체층(242) 상부에는 드레인 전극(244)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 반도체층(242)은 불순물이 도핑된 비정질 실리콘의 제1오믹콘택층과, 불순물이 도핑되지 않은 순수 비정질 실리콘의 액티브층 및 불순물이 도핑된 비정질 실리콘의 제2오믹콘택층이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. A
게이트 배선(222)과, 게이트 패드(224), 데이터 배선(232), 데이터 패드(234), 드레인 전극(244), 그리고 제1커패시터 전극(246)의 상부에는 게이트 절연막(250)이 형성된다. 게이트 절연막(250)은 제1 내지 제10콘택홀(250a 내지 250j)을 가진다. 제1콘택홀(250a)은 게이트 배선(222)을, 제2콘택홀(250b)은 드레인 전극(244)을, 제3콘택홀(250c)은 게이트 패드(224)를, 제4콘택홀(250d)은 데이터 패드(234)를, 제5콘택홀(250e) 및 제6콘택홀(250f)은 데이터 배선(232)의 각 패턴의 양끝을, 제7콘택홀(250g)은 제2화소전극패턴(266b)의 일끝을, 제8콘택홀(250h) 및 제9콘택홀(250i)은 제3공통전극패턴(268c)의 양끝을, 그리고 제10콘택홀(250j)은 제1공통전극패턴(268a)의 일끝을 부분적으로 노출한다. 여기서, 제9콘택홀(250i)은 제1커패시터 전극(246)의 일끝을 노출하도록 형성될 수도 있다. 또한, 제8콘택홀(250h)은 제3공통전극패턴(268c)의 돌출부를 노출할도록 형성될 수 있으며, 제10콘택홀(250j)은 제1공통전극패턴(268a)의 돌출부를 노출하도록 형성될 수 있다.A
게이트 절연막(250) 상부에는 게이트 전극(262)과 제2커패시터 전극(264), 데이터 연결패턴(238), 공통전극연결패턴(267), 게이트 패드 단자(272) 및 데이터 패드 단자(274)가 형성되어 있다. A
게이트 전극(262)은 제1콘택홀(250a)을 통해 게이트 배선(222)과 접촉하며, 반도체층(242)의 측면과 중첩한다. 또한, 게이트 전극(262)은 소스 전극(236) 및 드레인 전극(244)의 측면과 중첩하며, 드레인 전극(244)의 상면과도 부분적으로 중첩할 수 있다. 게이트 전극(262)과, 소스 전극(236), 반도체층(242) 및 드레인 전극(244)은 박막 트랜지스터(T)를 이룬다. 소스 및 드레인 전극(236, 244) 사이에 위치하는 반도체층(242)의 측면은 박막 트랜지스터(T)의 채널을 이룬다. The
제2커패시터 전극(264)은 제2콘택홀(250b)을 통해 드레인 전극(244)과 접촉한다. 제2커패시터 전극(264)은 제1커패시터 전극(246)과 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다. 또한, 제2커패시터 전극(264)은 제7콘택홀(250g)을 통해 제2화소전극패턴(266b)과 접촉한다.And the
데이터 연결패턴(238)은 게이트 배선(222)과 교차하여 인접한 화소 영역의 데이터 배선(232)의 패턴들과 중첩한다. 데이터 연결패턴(238)은 제5 및 제6콘택홀(250e, 250f)을 통해 인접한 화소 영역의 데이터 배선(232)의 패턴들과 접촉한다. 이때, 게이트 배선(222)은 데이터 연결패턴(238)과 교차하는 부분의 폭이 다른 부분보다 작을 수 있다.The
공통전극연결패턴(267)은 L자 모양을 가지며, 게이트 배선(222) 및 데이터 배선(232)과 교차한다. 공통전극연결패턴(267)은 제8콘택홀(250h)을 통해 제3공통전극패턴(268c)과 접촉되고, 제9콘택홀(250i)을 통해 제2방향을 따라 인접한 화소 영역의 제3공통전극패턴(268c)과 접촉하며, 제10콘택홀(250j)을 통해 제1방향을 따라 인접한 화소 영역의 제1공통전극패턴(268a)과 접촉한다.The common
게이트 패드 단자(272)는 제3콘택홀(250c)을 통해 게이트 패드(224)와 접촉하고, 데이터 패드 단자(274)는 제4콘택홀(250d)을 통해 데이터 패드(234)와 접촉 한다. The
이러한 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 박막 트랜지스터(T)의 채널이 기판(210)에 실질적으로 수직한 방향을 따라 형성된다. 따라서, 채널의 길이, 즉, 소스 및 드레인 전극(236, 244) 사이 거리가 짧아, 박막 트랜지스터(T)를 작게 설계할 수 있다. 이에 따라, 개구율을 증가시킬 수 있다.In the array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention, the channel of the thin film transistor T is formed along a direction substantially perpendicular to the
또한, 소스 전극(236)과 게이트 전극(262)의 중첩 면적을 최소화할 수 있으므로, 기생용량을 줄일 수 있으며, 전압강하를 최소화할 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)의 면적을 증가시킬 필요가 없어, 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the overlapping area of the
게다가, 제1 및 제2커패시터 전극(246, 264) 사이에 게이트 절연막(250) 만 존재하므로, 스토리지 커패시터(Cst)의 면적을 감소시키더라도 스토리지 용량을 유지할 수 있다. 따라서, 개구율을 증가시킬 수 있다.In addition, since only the
또한, 데이터 배선(232)이나 제1커패시터 전극(246) 하부에 순수 비정질 실리콘 패턴이 위치하지 않으므로, 광 누설 전류나 웨이비 노이즈, 개구율 감소와 같은 문제를 해결할 수 있다.In addition, since the pure amorphous silicon pattern is not formed under the
게다가, 액정이 구동되는 화소 영역에 게이트 절연막(250)이 형성되어 있지 않아, 투과율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the
또한, 화소 전극(266)과 공통 전극(268)이 게이트 배선(222) 및 데이터 배선(232)과 동일 물질로 동일층 상에 형성되므로, 게이트 절연막(250) 상부의 데이터 연결패턴(238) 및 공통전극연결패턴(267)을 두껍게 형성할 수 있다. 따라서, 데이터 배선(232)의 연결과 공통 전극(268)의 연결시 저항을 최소화할 수 있다. Since the
이러한 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판은 3마스크 공정을 통해 제조될 수 있다.The array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention can be manufactured through a three-mask process.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로, 각 단계에서의 어레이 기판의 단면을 도시한다. 8A to 8F are views for explaining a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention, and show cross-sectional views of the array substrate in each step.
도 8a에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상에 제1금속층(220)과, 실리콘층(230) 및 제2금속층(240)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 제1금속층(220)은 제1도전물질의 하부층(220a)과 제2도전물질의 상부층(220b)의 이중층 구조를 가진다. 이어, 제2금속층(240) 상부에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 마스크를 이용하여 노광 후 현상함으로써, 제2금속층(240) 상부에 제1감광패턴(292)을 형성한다. 제1감광패턴(292)은 제1패턴(292a)과 제2패턴(292b)을 포함하며, 제2패턴(292b)의 두께는 제1패턴(292a)보다 작다. A
이때, 사용되는 마스크는 빛을 차단하는 차단부와, 빛을 투과시키는 투과부, 그리고 빛을 일부만 투과시키는 반투과부를 포함한다. 차단부는 제1패턴(292a)에 대응하고, 반투과부는 제2패턴(292b)에 대응한다. 반투과부는 다수의 슬릿이나 반투과막을 포함할 수 있다.At this time, the mask used includes a blocking portion for blocking light, a transmitting portion for transmitting light, and a semi-transmitting portion for transmitting only a part of light. The blocking portion corresponds to the
한편, 유리기판이나 플라스틱기판과 같은 절연기판이 기판(210)으로 사용될 수 있다. 또한, 제1금속층(220)의 제1도전물질 및 제2도전물질은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타 늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 구리(Cu), 또는 크롬(Cr) 등의 도전성 물질에서 선택된 서로 다른 물질을 포함한다. 도시하지 않았지만, 실리콘층(230)은 순차적으로 적층된 불순물 비정질실리콘층과 순수 비정질실리콘층 및 불순물 비정질실리콘층을 포함한다. 제2금속층(240)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 또는 크롬(Cr) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이때, 제2금속층(240)은 제2도전물질과 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다. On the other hand, an insulating substrate such as a glass substrate or a plastic substrate can be used as the
제1 및 제2금속층(220, 240)은 스퍼터링(sputtering)과 같은 방법으로 형성될 수 있으며, 실리콘층(230)은 화학기상증착(chemical vapor deposition)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.The first and
도 8b에 도시한 바와 같이, 제1감광패턴(도 8a의 292)을 식각마스크로 이용하여 제2금속층(도 8a의 240)과 실리콘층(도 8a의 230), 그리고 제1금속층(도 8a의 220)을 순차적으로 제거한다. 따라서, 기판(210) 상에 이중층 구조의 게이트 배선(222)과 데이터 배선(232), 소스 전극(236), 게이트 패드(224), 데이터 패드(234), 제1커패시터 전극(246), 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b), 그리고 제2공통전극패턴(268b)을 형성한다. 이때, 게이트 배선(222)과 데이터 배선(232), 소스 전극(236), 게이트 패드(224), 데이터 패드(234), 제1커패시터 전극(246), 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b), 그리고 제2공통전극패턴(268b) 각각의 상부에는 실리콘 패턴(230a)과 금속 패턴(240a)이 순차적으로 형성된다. 한편, 도시하지 않았지만, 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 연결된 제3화소전극패턴(도 6의 266c) 및 제1커패시터 전극(246)과 연결된 제1 및 제3공통전극패턴(도 6의 268a, 268c)도 함께 형성된다. 여기서, 제1금속층(도 8a의 220)은 습식식각을 통해 제거될 수 있고, 제2금속층(도 8a의 240)과 실리콘층(도 8a의 230)은 건식식각을 통해 제거될 수 있다.As shown in FIG. 8B, the second metal layer (240 in FIG. 8A), the silicon layer (230 in FIG. 8A), and the first metal layer (FIG. 8A) are formed by using the first
이어, 애싱(ashing)과 같은 방법으로 제2패턴(도 8a의 292b)을 제거하여, 데이터 배선(232)과 게이트 배선(222), 게이트 패드(224), 데이터 패드(234), 제1커패시터 전극(246), 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b), 그리고 제2공통전극패턴(268b) 상부의 금속 패턴(240a)을 노출한다. 이때, 제1패턴(292a)도 부분적으로 제거되어, 그 두께가 얇아진다. Then, the second pattern (292b in FIG. 8A) is removed by a method such as ashing to form the
다음, 제1패턴(292a)을 식각마스크로 금속 패턴(240a)과 실리콘 패턴(230a)을 제거하고, 남아 있는 제1패턴(292a)을 제거한다. Next, the
따라서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 소스 전극(236) 상부에 반도체층(242)과 드레인 전극(244)을 형성한다. 도시하지 않았지만, 반도체층(242)은 불순물 비정질실리콘의 제1오믹콘택층과, 순수 비정질실리콘의 액티브층, 그리고 불순물 비정질실리콘의 제2오믹콘택층을 포함한다. 이와 같이, 제1마스크 공정을 통해, 게이트 배선(222)과 데이터 배선(232), 소스 전극(236), 게이트 패드(224), 데이터 패드(234), 제1커패시터 전극(246), 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b), 제2공통전극패턴(268b), 반도체층(236), 그리고 드레인 전극(244)을 형성할 수 있다. 8C, a
이어, 드레인 전극(244)을 포함하는 기판(210) 상에 게이트 절연막(250)을 형성한다. 게이트 절연막(250)은 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있으며, 실리 콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 무기절연막일 수 있다. Next, a
도 8d에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(250) 상부에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 노광 후 현상하여 게이트 절연막(250) 상부에 제2감광패턴(294)을 형성한다. 다음, 제2감광패턴(294)을 식각마스크로 게이트 절연막(250)을 선택적으로 제거하여 화소 영역의 개구부(252)와 제1 내지 제4콘택홀(250a 내지 250d)을 형성한다. 개구부(252)는 화소 영역에 위치하는 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)와 제2공통전극패턴(268b)를 노출한다. 또한, 제1콘택홀(250a)은 게이트 배선(222)을 노출하고, 제2콘택홀(250b)은 드레인 전극(244)을 노출하며, 제3콘택홀(250c)은 게이트 패드(224)를 노출하고, 제4콘택홀(250d)은 데이터 패드(234)를 노출한다. 이때, 도 6의 제5 내지 제10콘택홀(250e 내지 250j)도 함께 형성된다. 여기서, 게이트 절연막(250)은 건식식각을 통해 제거될 수 있는데, 제1, 제3 및 제4콘택홀(250a, 250c, 250d)을 통해 각각 노출된 게이트 배선(222), 게이트 패드(224) 및 데이터 패드(234)의 상부층과, 개구부(252)를 통해 노출된 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 제2공통전극패턴(268b)의 상부층도 함께 제거될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 제2공통전극패턴(268b)은 제1도전물질의 단일층 구조를 가질 수 있다. As shown in FIG. 8D, a photosensitive layer is formed on the
그러나, 제1 및 제2화소전극패턴(266a, 266b)과 제2공통전극패턴(268b)은 이중층 구조를 가지도록 형성될 수도 있다. However, the first and second
이어, 제2감광패턴(294)을 제거한다.Next, the second
따라서, 제2마스크 공정을 통해, 제1 내지 제10콘택홀(250a 내지 도 6의 250j)과 개구부(252)를 가지는 게이트 절연막(250)을 형성한다.Thus, a
도 8e에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(250) 상부에 제3금속층(260)을 형성하고, 그 위에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성한 다음, 노광 후 현상하여 제3금속층(260) 상부에 제3감광패턴(296)을 형성한다. 제3금속층(260)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 몰리브덴 합금, 구리(Cu), 또는 크롬(Cr) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제3금속층(260)은 스퍼터링 방법을 통해 형성될 수 있다.8E, a
도 8f에 도시한 바와 같이, 제3감광패턴(도 8e의 296)을 식각마스크로 이용하여 제3금속층(도 8e의 260)을 선택적으로 제거하고, 제3감광패턴(도 8e의 296)을 제거한다. 이때, 제3금속층(도 8e의 260)은 습식식각을 통해 제거될 수 있다. 따라서, 게이트 절연막(250) 상부에 게이트 전극(262)과, 제2커패시터 전극(264), 게이트 패드 단자(272), 데이터 패드 단자(274)를 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만, 데이터 연결패턴(도 6의 238) 및 공통전극연결패턴(도 6의 267)도 함께 형성된다. 게이트 전극(262)은 제1콘택홀(250a)을 통해 게이트 배선(222)과 접촉하고, 반도체층(242)의 측면과 중첩한다. 게이트 전극(262)과 소스 전극(236), 반도체층(242), 그리고 드레인 전극(244)은 박막 트랜지스터(T)를 이룬다. 제2커패시터 전극(264)은 제2콘택홀(250b)을 통해 드레인 전극(244)과 접촉하며, 제1커패시터 전극(246)과 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다. 게이트 패드 단자(272) 는 제3콘택홀(250c)을 통해 게이트 패드(224)와 접촉하고, 데이터 패드 단자(274)는 제4콘택홀(250d)을 통해 데이터 패드(234)와 접촉한다. 여기서, 게이트 전극(262)과 게이트 패드 단자(272) 및 데이터 패드 단자(274)는 게이트 배선(222)과 게이트 패드(224) 및 데이터 패드(234)의 하부층과 접촉한다.As shown in FIG. 8F, the third metal layer (260 in FIG. 8E) is selectively removed using the third photosensitive pattern (296 in FIG. 8E) as an etching mask, and the third photosensitive pattern (296 in FIG. Remove. At this time, the third metal layer (260 in FIG. 8E) may be removed by wet etching. Thus, a
따라서, 제3마스크 공정을 통해, 게이트 전극(262)과, 제2커패시터 전극(264), 게이트 패드 단자(272), 그리고 데이터 패드 단자(274)를 형성할 수 있다.Thus, the
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판은 3마스크 공정으로 제조될 수 있다. 따라서, 종래의 4마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해, 마스크 공정이 1회 감소되고 증착 및 식각 공정 등이 줄어들어 생산성이 향상된다. 예를 들어, 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 종래의 4마스크 공정에 의한 제조 방법에 비해 약 20% 정도의 공정이 감소된다. 따라서, 불량 발생률이 낮아지며 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, the array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention can be manufactured by a three-mask process. Therefore, compared with the conventional method of manufacturing an array substrate by the 4-mask process, the mask process is reduced once, the deposition and etching processes are reduced, and the productivity is improved. For example, the manufacturing method of the array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention is reduced by about 20% compared with the conventional manufacturing method using the 4-mask process. Therefore, the defective occurrence rate is lowered and the productivity can be improved.
또한, 리프트 오프(liftoff) 법을 사용하지 않으므로, 종래의 3마스크 공정에 의한 어레이 기판의 제조 방법에 비해 공정 수율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the liftoff method is not used, the process yield can be improved as compared with the conventional method of manufacturing the array substrate by the 3-mask process.
한편, 본 발명의 제2실시예의 변형예에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 제2실시예의 변형예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다. 변형예는 도 6의 구조와 공통 배선 및 공통전극연결패턴에 있어 차이를 가지며, 도 6의 구조와 동일 부분에 대해 동일 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 생략 한다.On the other hand, a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 9 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display according to a modification of the second embodiment of the present invention. The modification has a difference in the structure of FIG. 6 and the common wiring and the common electrode connection pattern. The same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 6, and a description thereof will be omitted.
도 9에 도시한 바와 같이, 공통 배선(269)이 제1방향을 따라 연장되어 게이트 배선(222)과 평행하게 형성되고, 제1 및 제3공통전극패턴(268a, 268c)과 연결된다. 공통전극연결패턴(267a)은 I자 모양을 가지며, 제8콘택홀(250h)을 통해 공통 배선(269)과 접촉하고, 제9콘택홀(250i)을 통해 제2방향을 따라 인접한 화소 영역의 제1커패시터 전극(246) 또는 제3공통전극패턴(268c)과 접촉한다. 9, a
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 4 마스크 공정에 의한 어레이 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1A to 1F are views for explaining a method of manufacturing an array substrate by a conventional four mask process.
도 2a 내지 도 2e는 종래의 3마스크 공정에 의한 어레이 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2A to 2E are views for explaining an array substrate manufacturing method by a conventional three-mask process.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 3 is a plan view showing an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 IVA-IVA선과 IVB-IVB선 및 IVC-IVC선을 따라 자른 단면에 대응하는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view corresponding to an IVA-IVA line, a line IVB-IVB and a line IVC-IVC in FIG.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제1실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5A to 5F are views for explaining a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 6 is a plan view showing an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
도 7는 도 6의 VIIA-VIIA선과 VIIB-VIIB선 및 VIIC-VIIC선을 따라 자른 단면에 대응하는 단면도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to a section cut along VIIA-VIIA line, VIIB-VIIB line and VIIC-VIIC line in FIG.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 8A to 8F are views for explaining a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제2실시예의 변형예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다. 9 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display according to a modification of the second embodiment of the present invention.
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