KR101682432B1 - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 프린지 필드 효과를 갖는 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 게이트패드부에 있어서, 게이트배선 상부에 단차보상패턴을 형성하고, 게이트패드전극을 화소전극과 동일한 물질로 형성하는 것이다.
이로 인하여, 게이트배선과 게이트패드전극이 단차보상패턴을 사이에 두고 연결되도록 함으로써, 게이트패드콘택홀을 깊게 형성하지 않아도 되므로 식각 불균일과, 게이트패드전극이 다른 층에 형성되어 단차에 의한 접촉 불량과, 신호 지연 등의 문제를 방지할 수 있다.

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판 및 이의 제조 방법{Fringe field switching mode liquid crystal display device and the method for fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 프린지 필드 효과를 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
최근에는 상-하로 형성된 전기장으로 액정을 구동하는 능동행렬 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
이에, 시야각이 좁은 단점을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제시되고 있는데, 그 중 횡전계에 의한 액정 구동방법이 주목받고 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 어레이기판인 하부기판(1)과 컬러필터기판인 상부기판(3)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(1, 3)사이에는 액정층(5)이 개재되어 있다.
하부기판(1)상에는 화소전극(21)과 공통전극(25)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 액정층(3)은 화소전극(21)과 공통전극(25)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.
하지만 이러한 횡전계형 액정표시장치는 시야각을 향상시키는 장점을 갖지만 개구율 및 투과율이 낮은 단점을 갖는다.
따라서 이러한 횡전계형 액정표시장치의 단점을 개성하기 위하여 프린지 필드(Fringe field)에 의해 액정이 동작하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(fringe field switching mode LCD)가 제안되었다.
도 2는 일반적인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판을 개략적으로 도시한 단면도로서, 하나의 화소영역(P)과 게이트패드부(GPA)에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(1) 상에는 다수의 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 구성되어 있다.
이때, 화소영역(P)의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)의 교차지점인 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되며, 실질적으로 화상이 구현되는 표시영역에는 화소전극(21)과 공통전극(25)이 형성되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)는 게이트전극(11), 게이트절연막(13), 액티브층(15a)과 오믹콘택층(15b)으로 이루어지는 반도체층(15), 소스 및 드레인전극(17, 19)으로 이루어진다.
그리고, 게이트절연막(13) 상부에는 드레인전극(19)과 접촉하며 화소영역(P) 내에 판 형태의 화소전극(21)이 형성되어 있으며, 화소전극(21)을 포함하는 기판(1)의 전면에는 보호층(23)이 형성되어 있다.
보호층(23) 상부로는 화소영역(P)들로 구성된 표시영역 전면에 공통전극(25)이 형성되는데, 공통전극(25)은 각 화소영역(P)에 대응하여 다수의 이격하는 바(bar) 형태의 개구부(OP)를 구비하고 있다.
또한, 게이트패드부(GPA)에는, 게이트배선(미도시) 및 게이트전극(11)과 동일한 물질로서 게이트배선(미도시)의 일끝단과 연결되는 게이트패드전극(33)이 형성되어 있으며, 게이트패드전극(33)의 상부에는 게이트패드전극(33)의 일부를 노출하는 게이트패드콘택홀(37)을 통해 게이트패드전극(33)과 접촉하는 게이트패드보조전극(35)이 형성되어 있다.
한편, 게이트패드전극(33)의 일부를 노출시키는 게이트패드콘택홀(37)은 게이트절연막(13)과 보호층(23)에 걸쳐 형성됨으로써 그 깊이가 깊게 형성되는데, 이렇게 콘택홀(37)의 깊이가 깊게 형성될 경우, 콘택홀(37) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하거나, 게이트패드보조전극(35)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(35)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 없어, 게이트패드전극(33)과 게이트패드보조전극(35)의 접촉 불량을 야기하게 된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 게이트패드전극(33)이 데이터배선(미도시)을 형성하는 단계에서 동일한 층에 형성되어 게이트배선(GL)과 게이트패드전극(33)이 서로 다른 층에 형성될 경우, 게이트패드전극(33)과 게이트배선(GL)은 이들 각각을 노출시키는 게이트배선콘택홀(41)과 게이트패드콘택홀(43)을 통해 이들 두 구성요소와 각각 접촉하는 연결전극(45)에 의해 서로 연결되는데, 이때, 연결전극(45)을 형성하는 과정에서 게이트패드전극(33)과 게이트배선(GL)의 단차에 의해 접촉 불량과 오픈 불량이 발생하게 된다.
또한, 게이트패드전극(33)으로부터 게이트배선(GL)으로 신호가 인가되는 과정에서, 게이트패드전극(33)으로부터 게이트배선(GL)으로 인가되는 신호는 연결전극(45)을 거쳐서 인가됨에 따라, 신호의 저항이 증가하게 된다. 이러한 저항 증가는 신호 지연 등의 문제를 유발하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 게이트패드부의 접촉 불량 및 신호 지연 등의 문제를 감소시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이로 인하여, 표시품질이 향상된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 일방향으로 연장된 게이트배선과; 상기 게이트배선의 일끝단을 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀을 포함하는 게이트절연막과; 상기 게이트배선과 상기 게이트절연막을 사이에 두고 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 위치하며, 게이트전극, 반도체층과 소스전극과 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 게이트절연막 상에 형성되며, 상기 드레인전극과 접촉하는 판 형태의 화소전극과; 상기 화소전극과 동일한 물질로 이루어지며, 상기 게이트절연막 상에 위치하고, 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트배선과 연결되는 게이트패드전극과; 상기 화소전극 및 상기 게이트패드전극 상부에 형성되며, 상기 게이트패드전극을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀을 포함하는 보호층과; 상기 보호층 상에 상기 화소영역에 대응하여 다수의 개구부를 가지는 공통전극과; 상기 공통전극과 동일한 물질로 이루어지며, 상기 보호층 상에 위치하고, 상기 제 2 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트패드전극과 접촉되는 게이트패드보조전극을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.
이때, 상기 게이트배선과 상기 게이트패드전극 사이에 상기 데이터배선과 동일한 물질로 이루어지는 단차보상패턴이 형성되며, 상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극 사이에 상기 데이터배선과 동일한 물질로 이루어지는 단차보상패턴이 형성된다.
그리고, 상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)중 선택된 하나로 이루어진다.
또한, 본 발명은 기판 상에 일방향으로 연장되는 게이트배선과, 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선 및 상기 게이트전극 상부로 게이트절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 상부로, 액티브층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 동시에 상기 게이트배선의 일끝단을 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과 상기 불순물 비정질 실리콘층 상부로 소스 및 드레인전극을 형성하는 동시에 상기 소스 및 드레인전극 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘층을 제거하여 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 상부로 화소전극을 형성하는 동시에, 상기 화소전극과 동일한 물질로 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트배선과 접촉되는 게이트패드전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 및 상기 게이트패드전극 상부에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층에 상기 게이트패드전극을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 보호층 상부로 상기 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 개구부를 갖도록 공통전극을 형성하고, 상기 제 2 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트패드전극과 접촉하는 게이트패드보조전극을 형성하는 단계를 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법을 제공한다.
이때,상기 데이터배선을 형성하는 단계에서, 상기 게이트패드전극과 접촉되며, 상기 데이터배선과 동일한 물질로 단차보상패턴을 더욱 형성하며, 상기 데이터배선을 형성하는 단계에서, 상기 게이트배선과 접촉되며, 상기 데이터배선과 동일한 물질로 단차보상패턴을 더욱 형성한다.
그리고, 상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계는 1회의 하프톤 마스크공정을 통해 진행된다.
그리고, 상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)중 선택된 하나로 형성된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 게이트패드부에 있어서, 게이트배선 상부에 단차보상패턴을 형성하고, 게이트패드전극을 화소전극과 동일한 물질로 형성하여, 게이트배선과 게이트패드전극이 단차보상패턴을 사이에 두고 연결되도록 함으로써, 게이트배선과 게이트패드전극이 단차보상패턴을 사이에 두고 연결되도록 함으로써, 게이트패드콘택홀을 깊게 형성하지 않아도 되므로 식각 불균일과 게이트패드전극이 다른 층에 형성되어 단차에 의한 접촉 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 신호 지연 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면.
도 2는 일반적인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판을 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 게이트패드전극이 게이트배선과 다른 층에 형성된 경우를 개략적으로 도시한 게이트패드부 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 평면도.
도 5는 도 4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ선과 Ⅴ'-Ⅴ'선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 평면도.
도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ선과 Ⅶ'-Ⅶ'선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 9a ~ 9j는 도 8의 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
-제 1 실시예 -
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(100) 상에 제 1 방향으로 게이트배선(112)이 연장하며 구성되어 있으며, 제 2 방향으로 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 구성되고 있다.
또한, 화소영역(P)의 게이트배선(112)과 데이터배선(114)의 교차지점에는 게이트전극(111)과 게이트절연막(미도시)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(115)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(117, 119)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
이때, 소스전극(117)은 데이터배선(114)에서 분기하고 있으며, 게이트전극(111)은 게이트배선(112)에서 분기하여 형성되고 있다.
한편, 도면에서는 박막트랜지스터(Tr)는 게이트배선(112)에서 분기한 형태로 게이트전극(111)을 형성함으로써 화소영역(P) 내부에 형성됨을 보이고 있지만, 변형예로서 화소영역(P)의 개구율 향상을 위해 게이트배선(112) 자체를 게이트전극으로 하여 게이트배선(112) 상에 형성될 수도 있다.
또한, 화소영역(P) 내부에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(119)과 직접 접촉하며 판 형태의 화소전극(121)이 형성되고 있으며, 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시영역(미도시) 전면에는 각 화소영역(P)에 대응하여 공통전극(125)이 형성되어 있다.
공통전극(125)은 판 형태의 화소전극(121)에 대응하여 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)를 갖는다.
그리고, 게이트 및 데이터배선(112, 114)의 끝단부에는 외부회로와 연결되는 게이트 및 데이터패드부(GPA, DPA)가 정의되는데, 데이터패드부(DPA)에는 데이터패드전극(151)이 형성되어 있고, 데이터패드콘택홀(153)을 통해 공통전극(125)과 동일 물질로 이루어진 데이터패드보조전극(155)이 형성되어 연결된다.
이때, 게이트패드부(GPA)에는 화소영역(P)으로부터 연장된 게이트배선(112)이 형성되어 있으며, 게이트배선(112)의 상부에는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 접촉되는 게이트패드전극(133)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 게이트패드전극(133) 상부에는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 공통전극(125)과 동일 물질로 이루어진 게이트패드보조전극(135)이 형성되어 연결된다.
이때, 게이트패드전극(133)은 화소전극(121)과 동일한 물질로 이루어지며, 게이트패드전극(133)은 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 게이트배선(112)과 직접 연결되는 것이다.
따라서, 게이트패드전극(133)이 데이터배선(114)을 형성하는 단계에서 동일한 층에 형성되어 게이트패드전극(133)과 게이트배선(112)이 서로 다른 층에 형성됨에 따라, 게이패드전극(133)으로부터 게이트배선(112)으로 인가되는 신호가 연결전극(도 3의 45)을 거쳐서 인가되던 기존에 비해 신호의 저항을 줄일 수 있어, 신호지연 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 게이트패드전극(133)이 게이트배선(112)과 다른 층에 형성되어, 게이트패드전극(133)과 게이트배선(112)의 단차에 의해 접촉 불량 및 오픈 불량이 발생하였던 문제 또한 방지할 수 있다.
또한, 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)이 게이트절연막(113)과 보호층(123)에 각각 따로 형성됨으로써, 기존에 게이트절연막(도 3의 13)과 보호층(도 3의 23)에 걸쳐 깊게 형성되었던 콘택홀(도 2의 37)에 비해 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(135)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 있어, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)의 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5는 도 4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ선과 Ⅴ'-Ⅴ'선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
이때 설명의 편의를 위해 화소영역(P)에 있어 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 부분을 스위칭영역(TrA), 그리고 게이트패드전극(133)이 형성된 부분을 게이트패드부(GPA)라 정의하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)에는, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택되는 하나의 금속물질로써 게이트배선(도 4의 112)과 스위칭영역(TrA)에 게이트전극(111)이 형성된다.
또한, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112)이 연장되어 형성된다.
게이트전극(111) 및 게이트배선(112) 상부로 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지며, 상기 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112) 일부를 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 갖는 게이트절연막(113)이 형성되며, 게이트절연막(113) 상부로 스위칭영역(TrA)에 있어 게이트전극(111)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(115a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(115b)을 포함하는 반도체층(115)이 형성된다.
그리고, 화소영역(P) 내에는 게이트절연막(113) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 판 형태를 갖는 화소전극(121)이 형성된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 있어 가장 특징적인 것으로, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트절연막(113)에 형성된 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 접촉되는 게이트패드전극(133)이 화소전극(121)과 동일한 물질로 이루어지며 동일한 층에 형성된다.
따라서, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)은 제 1 게이트패트콘택홀(143a)을 통해 서로 직접 연결됨으로서, 게이트패드전극(133)으로부터 게이트배선(112)으로 인가되는 신호가 연결전극(도 3의 145)을 거쳐서 인가되던 기존에 비해 신호의 저항을 줄일 수 있어, 신호지연 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 게이트패드전극(133)은 화소전극(121)을 형성하기 위한 마스크 공정 진행 시 동시에 형성되므로 추가적인 마스크 공정을 진행하지 않아도 됨을 알 수 있다.
그리고, 반도체층(115) 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119)이 형성된다. 이때, 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119) 사이로는 액티브층(115a)이 노출되고 있으며, 스위칭영역(TrA)에 순차 적층된 게이트전극(111)과 게이트절연막(113)과 반도체층(115)과 소스 및 드레인전극(117, 119)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
여기서, 드레인전극(119)과 화소전극(121)은 서로 직접 접촉하게 된다.
또한, 게이트절연막(113) 상부에는 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 제 2 방향으로 연장하며 형성되어 있다. 이때, 박막트랜지스터(Tr)의 소스전극(117)은 데이터배선(114)과 연결된다.
그리고, 박막트랜지스터(Tr) 및 화소전극(121)과 게이트패드전극(133) 상부로, 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 선택되는 하나 또는 유기절연물질 예를 들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어지는 보호층(123)이 기판(101) 전면에 형성되어 있다.
이때 게이트패드부(GPA)에 있어서 보호층(123)은 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비하고 있다.
그리고, 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비한 보호층(123) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 화소영역(P)들로 이루어진 표시영역 전면에 대해 판 형태의 공통전극(125)이 형성되어 있다.
이때, 공통전극(125)은 각 화소영역(P)에 형성된 각 화소전극(121)에 대해 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 데이터배선(114)과 나란하게 형성되고 있다. 도면에 있어서는 각 화소영역(P)별로 공통전극(125) 내에 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 서로 동일 간격으로 이격하며 3개 구성되어 있는 것으로 도시되고 있지만, 효율적인 프린지 필드 형성을 위해 각 화소영역(P)에 대응되는 개구부(OP)는 2개 내지 10개 정도의 범위 내에서 적당한 개수로 형성될 수 있다.
이때, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 보호층(123) 위로 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)이 형성된다.
게이트패드보조전극(135)은 공통전극(125)을 이루는 동일한 물질로 이루어진다.
여기서, 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)이 게이트절연막(113)과 보호층(123)에 따로 형성됨으로써, 기존에 게이트절연막(도 3의 13)과 보호층(도 3의 23)에 걸쳐 깊게 형성되었던 콘택홀(도 2의 37)에 비해 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(135)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 없어, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)의 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)은 게이트패드전극(133)을 화소전극(121)과 동일한 물질로 형성하여, 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)이 직접 연결되도록 함으로써, 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 깊게 형성하지 않아도 되므로 식각 불균일과, 게이트패드전극(133)이 다른 층에 형성되어 단차에 의한 접촉 불량이 발생하는 등의 문제는 발생하지 않는 것이 특징이다.
-제 2 실시예-
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(100) 상에 제 1 방향으로 게이트배선(112)이 연장하며 구성되어 있으며, 제 2 방향으로 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 구성되고 있다.
또한, 화소영역(P)의 게이트배선(112)과 데이터배선(114)의 교차지점에는 게이트전극(111)과 게이트절연막(미도시)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(115)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
이때, 소스전극(117)은 데이터배선(114)에서 분기하고 있으며, 게이트전극(111)은 게이트배선(112)에서 분기하여 형성되고 있다.
또한, 화소영역(P) 내부에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(119)과 직접 접촉하며 판 형태의 화소전극(121)이 형성되고 있으며, 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시영역(미도시) 전면에는 각 화소영역(P)에 대응하여 공통전극(125)이 형성되어 있다.
공통전극(125)은 판 형태의 화소전극(121)에 대응하여 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)를 갖는다.
그리고, 게이트 및 데이터배선(112, 114)의 끝단부에는 외부회로와 연결되는 게이트 및 데이터패드부(GPA, DPA)가 정의되는데, 데이터패드부(DPA)에는 데이터패드전극(151)이 형성되어 있고, 데이터패드콘택홀(153)을 통해 공통전극(125)과 동일 물질로 이루어진 데이터패드보조전극(155)이 형성되어 연결된다.
게이트패드부(GPA)에는 화소영역(P)으로부터 연장된 게이트배선(112)이 형성되어 있으며, 게이트배선(112)의 상부에는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 접촉되는 단차보상패턴(200)이 형성되며, 단차보상패턴(200)의 상부에는 화소영역(P)의 화소전극(121)과 동일한 물질로 이루어진 게이트패드전극(133)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 단차보상패턴(200)은 데이터배선(114)과 소스 및 드레인전극(117, 119)과 동일한 물질로 이루어지며, 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)은 단차보상패턴(200)을 통해 서로 연결된다.
그리고, 게이트패드전극(133) 상부로는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 공통전극(125)과 동일 물질로 이루어진 게이트패드보조전극(135)이 형성되어, 게이트패드전극(133)과 연결된다.
이로 인하여, 게이트패드전극(133)으로부터 게이트배선(112)으로 인가되는 신호가 연결전극(도 3의 145)을 거쳐서 인가되던 기존에 비해 신호의 저항을 줄일 수 있어, 신호지연 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)이 따로 형성됨으로써, 기존에 게이트절연막(도 3의 13)과 보호층(도 3의 23)에 걸쳐 깊게 형성되었던 콘택홀(도 2의 37)에 비해 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(135)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 없어, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)의 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 게이트패드전극(133)이 게이트배선(112)과 다른 층에 형성되어, 게이트패드전극(133)과 게이트배선(112)의 단차에 의해 접촉 불량 및 오픈 불량이 발생하였던 문제 또한 방지할 수 있다.
특히, 게이트배선(112) 상부에 단차보상패턴(200)을 더욱 형성함으로써, 게이트패드전극(133)을 기판(101)으로부터 보다 높이 위치하도록 할 수 있으므로, 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 일정한 종횡비를 얻을 수 있다. 또한, 게이트배선(112)이 몰리브덴(Mo)으로 이루어질 경우 게이트배선(112) 상부에 게이트패드전극(133)을 형성하는 과정에서 건식식각에 의해 게이트배선(112)이 함께 식각되는 것을 방지하게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 7은 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ선과 Ⅶ'-Ⅶ'선을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
이때 설명의 편의를 위해 화소영역(P)에 있어 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 부분을 스위칭영역(TrA), 그리고 게이트패드전극(133)이 형성된 부분을 게이트패드부(GPA)라 정의하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)에는, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택되는 하나의 금속물질로써 게이트배선(도 4의 112)과 스위칭영역(TrA)에 게이트전극(111)이 형성된다.
또한, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112)이 연장되어 형성된다.
게이트전극(111) 및 게이트배선(112) 상부로 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지며, 상기 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112) 일부를 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 갖는 게이트절연막(113)이 형성되며, 게이트절연막(113) 상부로 스위칭영역(TrA)에 있어 게이트전극(111)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(115a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(115b)을 포함하는 반도체층(115)이 형성된다.
그리고, 반도체층(115) 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119)이 형성된다. 이때, 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119) 사이로는 액티브층(115a)이 노출되고 있으며, 스위칭영역(TrA)에 순차 적층된 게이트전극(111)과 게이트절연막(113)과 반도체층(115)과 소스 및 드레인전극(117, 119)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 게이트절연막(113) 상부에는 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 제 2 방향으로 연장하며 형성되어 있다. 이때, 박막트랜지스터(Tr)의 소스전극(117)은 데이터배선(114)과 연결된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 있어 가장 특징적인 것으로, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트절연막(113)에 형성된 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 접촉되는 단차보상패턴(200)을 데이터배선(114)과 소스 및 드레인전극(117, 119)과 동일한 물질로 형성하는 것이다.
이때, 단차보상패턴(200)은 데이터배선(114)과 소스 및 드레인전극(117, 119)을 형성하기 위한 마스크 공정 진행시 동시에 형성되므로 추가적인 마스크 공정을 진행하지 않아도 됨을 알 수 있다.
단차보상패턴(200)은 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)과의 접촉 불량을 방지하는 역할을 하는 동시에, 게이트배선(112)이 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 형성하는 과정에서 함께 식각되어 발생되는 불량을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트절연막(113)의 게이트배선(112)의 일부를 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)은 건식식각을 이용하여 형성하게 되는데, 이때 게이트배선(112)을 이루는 금속물질이 건식식각이 가능한 몰리브덴(Mo)으로 이루어질 경우, 게이트배선(112)은 제 1 게이트패드콘택홀(143a) 형성을 위한 건식식각에 의한 영향을 받아 함께 식각되는 경우가 발생하게 된다.
이로 인해, 게이트배선(112) 상부에 형성되는 게이트패드전극(133)과 게이트배선(112)은 측면 접촉을 이루게 되는데, 이렇게 측면 접촉을 이루게 될 경우, 그 접촉 면적이 매우 작아 저항이 증가하게 되므로, 신호지연 등의 문제를 야기하게 된다.
따라서, 본 발명의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(도 6의 100)은 게이트배선(112) 상부에 형성되는 단차보상패턴(200)을 더욱 형성함으로써, 게이트배선(112)이 제 1 게이트패드콘택홀(143a) 형성 시 건식식각의 영향을 전혀 받지 않게 됨으로써, 최초 형성된 형태를 유지하도록 할 수 있다.
그리고, 화소영역(P) 내에는 게이트절연막(113) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 판 형태를 갖는 화소전극(121)이 형성된다.
여기서, 화소전극(121)은 드레인전극(119)과 서로 직접 접촉하게 된다.
또한, 게이트패드부(GPA)에 있어서 단차보상패턴(200)의 상부에 화소전극(121)과 동일한 물질로 이루어지는 게이트패드전극(133)이 형성된다.
따라서, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)은 단차보상패턴(200)을 통해 서로 연결된다.
이에 게이트패드전극(133)은 화소전극(121)을 형성하기 위한 마스크 공정 진행 시 동시에 형성되므로 추가적인 마스크 공정을 진행하지 않아도 됨을 알 수 있다.
그리고, 화소전극(121)과 게이트패드전극(133) 상부로, 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 선택되는 하나 또는 유기절연물질 예를 들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어지는 보호층(123)이 기판(101) 전면에 형성되어 있다.
이때 게이트패드부(GPA)에 있어서 보호층(123)은 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비하고 있다.
그리고, 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비한 보호층(123) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 화소영역(P)들로 이루어진 표시영역 전면에 대해 판 형태의 공통전극(125)이 형성되어 있다.
이때, 공통전극(125)은 각 화소영역(P)에 형성된 각 화소전극(121)에 대해 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 데이터배선(114)과 나란하게 형성되고 있다. 도면에 있어서는 각 화소영역(P)별로 공통전극(125) 내에 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 서로 동일 간격으로 이격하며 3개 구성되어 있는 것으로 도시되고 있지만, 효율적인 프린지 필드 형성을 위해 각 화소영역(P)에 대응되는 개구부(OP)는 2개 내지 10개 정도의 범위 내에서 적당한 개수로 형성될 수 있다.
이때, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 보호층(123) 위로 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)이 형성된다.
게이트패드보조전극(135)은 공통전극(125)을 이루는 동일한 물질로 이루어진다.
여기서, 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)이 게이트절연막(113)과 보호층(123)에 따로 형성됨으로써, 기존에 게이트절연막(도 3의 13)과 보호층(도 3의 23)에 걸쳐 깊게 형성되었던 콘택홀(도 2의 37)에 비해 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(135)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 없어, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)의 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 게이트배선(112) 상부에 단차보상패턴(200)을 더욱 형성함으로써, 게이트패드전극(133)을 기판(101)으로부터 보다 높이 위치하도록 할 수 있으므로, 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 일정한 종횡비를 얻을 수 있다.
또한, 게이트배선(112)이 몰리브덴(Mo)으로 이루어질 경우 게이트배선(112) 상부에 게이트패드전극(133)을 형성하는 과정에서 건식식각에 의해 게이트배선(112)이 함께 식각되는 것을 방지하게 된다.
전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)은 게이트배선(112) 상부에 단차보상패턴(200)을 형성하고, 게이트패드전극(133)을 화소전극(121)과 동일한 물질로 형성하여, 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)이 단차보상패턴(200)을 사이에 두고 연결되도록 함으로써, 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 깊게 형성하지 않아도 되므로 식각 불균일과, 게이트패드전극(133)이 다른 층에 형성되어 단차에 의한 접촉 불량과, 게이트패드전극(133)과 게이트배선(112)이 측면 접촉을 이뤄 신호가 지연되는 등의 문제는 발생하지 않는 것이 특징이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)에는, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택되는 하나의 금속물질로써 게이트배선(도 4의 112)과 스위칭영역(TrA)에 게이트전극(111)이 형성된다.
또한, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112)이 연장되어 형성된다.
게이트전극(111) 및 게이트배선(112) 상부로 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지며, 상기 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112) 일부를 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 갖는 게이트절연막(113)이 형성되며, 게이트절연막(113) 상부로 스위칭영역(TrA)에 있어 게이트전극(111)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(115a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(115b)을 포함하는 반도체층(115)이 형성된다.
그리고, 화소영역 내에는 게이트절연막 위로 투명 도전성 물질 예를 들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 판 형태를 갖는 화소전극(121)이 형성된다.
또한, 본 발명의 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트절연막(113)에 형성된 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 접촉되는 게이트패드전극(133)이 화소전극(121)과 동일한 물질로 이루어지며 동일한 층에 형성된다.
따라서, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)은 제 1 게이트패트콘택홀(143a)을 통해 서로 직접 연결됨으로서, 게이트패드전극(133)으로부터 게이트배선(112)으로 인가되는 신호가 연결전극(도 3의 145)을 거쳐서 인가되던 기존에 비해 신호의 저항을 줄일 수 있어, 신호지연 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 게이트패드전극(133)은 화소전극(121)을 형성하기 위한 마스크 공정 진행 시 동시에 형성되므로 추가적인 마스크 공정을 진행하지 않아도 됨을 알 수 있다.
그리고, 반도체층(115) 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119)이 형성된다. 이때, 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(117, 119) 사이로는 액티브층(115a)이 노출되고 있으며, 스위칭영역(TrA)에 순차 적층된 게이트전극(111)과 게이트절연막(113)과 반도체층(115)과 소스 및 드레인전극(117, 119)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
여기서, 드레인전극(119)과 화소전극(121)은 서로 직접 접촉하게 된다.
또한, 게이트절연막(113) 상부에는 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 제 2 방향으로 연장하며 형성되어 있다. 이때, 박막트랜지스터(Tr)의 소스전극(117)은 데이터배선(114)과 연결된다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 있어 가장 특징적인 것으로, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트패드전극 상부로 단차보상패턴(200)을 데이터배선(114)과 소스 및 드레인전극(117, 119)과 동일한 물질로 형성하는 것이다.
이때, 단차보상패턴(200)은 데이터배선(114)과 소스 및 드레인전극(117, 119)을 형성하기 위한 마스크 공정 진행시 동시에 형성되므로 추가적인 마스크 공정을 진행하지 않아도 됨을 알 수 있다.
그리고, 박막트랜지스터(Tr)와 게이트패드전극(133) 상부로, 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 선택되는 하나 또는 유기절연물질 예를 들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어지는 보호층(123)이 기판(101) 전면에 형성되어 있다.
이때 게이트패드부(GPA)에 있어서 보호층(123)은 단차보상패턴(200)을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비하고 있다.
그리고, 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 구비한 보호층(123) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 화소영역(P)들로 이루어진 표시영역 전면에 대해 판 형태의 공통전극(125)이 형성되어 있다.
이때, 공통전극(125)은 각 화소영역(P)에 형성된 각 화소전극(121)에 대해 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 데이터배선(114)과 나란하게 형성되고 있다. 도면에 있어서는 각 화소영역(P)별로 공통전극(125) 내에 바(bar) 형태의 개구부(OP)가 서로 동일 간격으로 이격하며 3개 구성되어 있는 것으로 도시되고 있지만, 효율적인 프린지 필드 형성을 위해 각 화소영역(P)에 대응되는 개구부(OP)는 2개 내지 10개 정도의 범위 내에서 적당한 개수로 형성될 수 있다.
이때, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 보호층(123) 위로 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 단차보상패턴(200)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)이 형성된다.
게이트패드보조전극(135)은 공통전극(125)을 이루는 동일한 물질로 이루어진다.
따라서, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)은 단차보상패턴(200)을 서로 연결된다.
여기서, 게이트패드전극(133)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)이 게이트절연막(113)과 보호층(123)에 따로 형성됨으로써, 기존에 게이트절연막(도 3의 13)과 보호층(도 3의 23)에 걸쳐 깊게 형성되었던 콘택홀(도 2의 37)에 비해 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b) 형성과정에서 식각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 통해 단차보상패턴(200)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 게이트패드보조전극(135)의 일정한 종횡비(aspect ratio)를 얻을 수 없어, 게이트패드전극(133)과 게이트패드보조전극(135)의 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 게이트배선(112) 상부에 단차보상패턴(200)을 더욱 형성함으로써, 게이트패드전극(133)을 기판(101)으로부터 보다 높이 위치하도록 할 수 있으므로, 게이트패드전극(133)과 접촉되는 게이트패드보조전극(135)을 형성하는 과정에서 일정한 종횡비를 얻을 수 있다.
전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판(101)은 게이트배선(112) 상부에 단차보상패턴(200)을 형성하고, 게이트패드전극(133)을 화소전극(121)과 동일한 물질로 형성하여, 게이트배선(112)과 게이트패드전극(133)이 단차보상패턴(200)을 사이에 두고 연결되도록 함으로써, 게이트패드콘택홀(143a, 143b)을 깊게 형성하지 않아도 되므로 식각 불균일과, 게이트패드전극(133)이 다른 층에 형성되어 단차에 의한 접촉 불량이 발생하는 등의 문제는 발생하지 않는 것이 특징이다.
이후에는 전술한 구조적 특징을 갖는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
도 9a ~ 9j는 도 8의 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판의 제조 단계별 공정 단면도이다.
이때 설명의 편의상 각 화소영역 내에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의한다.
우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 제 1 금속물질 예를 들면 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택된 물질을 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성한다.
이후 포토레지스트의 도포, 포토 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 제 1 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트의 스트립(strip) 등의 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여, 제 1 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 제 1 방향으로 연장하는 다수의 게이트배선(미도시)을 형성하고, 동시에 스위칭영역(TrA)에 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)과 연결된 게이트전극(111)을 형성한다.
그리고, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트배선(112)이 연장되어 형성된다.
이때, 제 1 금속층(미도시)을 서로 다른 금속물질을 연속 증착하여 이중층 이상으로 형성하고 이를 패터닝함으로써, 이중충 또는 삼중층 구조의 게이트배선(112)과 게이트전극(111)을 형성할 수도 있다.
다음, 도 9b에 도시한 바와 같이, 게이트배선(112)과 게이트전극(111) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 기판(101) 전면에 게이트절연막(113)을 형성한다.
이후, 연속하여 도 9c에 도시한 바와 같이 게이트절연막(113) 위로 순수 비정질 실리콘층(215a)과 불순물 비정질 실리콘층(215b)을 형성한다.
이후 불순물 비정질 실리콘층(215b) 위로 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 도 9d에 도시한 바와 같이 기판(101)의 상부에 빛의 투과영역(TmA)과 차단영역(BkA) 그리고 투과영역(TmA)의 투과율과 차단영역(BkA)의 투과율 사이의 투과율을 갖는 반투과영역(HTmA)으로 구성된 노광마스크(220)를 위치시킨 후, 노광마스크(220)를 통한 노광을 실시한다.
이때, 노광마스크(220)의 차단영역(BkA)은 스위칭영역(TrA)의 게이트전극(111)에 대응되며, 투과영역(TmA)은 게이트패드부(GPA)의 게이트배선(112)의 중앙부에 대응된다. 그리고 그 외의 영역에 대해서는 반투과영역(HTmA)이 대응되도록 한다.
이에 포토레지스트층(미도시)에 하프톤 노광 또는 회절노광을 실시하고 현상함으로써 스위칭영역(TrA)에 대응해서 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트패턴(220a)이 형성되며, 게이트패드부(GPA)의 게이트배선(112)의 중앙부를 제외한 영역에는 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트패턴(220b)이 형성된다.
이때, 게이트패드부(GPA)의 게이트배선(112)의 중앙부에는 포토레지스트층이 제거되어 불순물 비정질 실리콘층(215b)을 노출시키게 된다.
다음으로, 9e에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴(220a, 도 9d의 220b) 외부로 노출된 불순물 비정질 실리콘(215b)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(215a)과 게이트절연막(113)을 식각함으로써, 게이트패드부(GPA)에 있어서 게이트배선(112)의 중앙부를 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀(143a)을 형성한다.
이후, 애싱(ashing)을 진행함으로써, 제 2 두께의 제 2 포토레지스트패턴(도 9d의 220b)을 제거함으로써, 스위칭영역(TrA)을 제외한 영역에서 불순물 비정질 실리콘층(215b)을 노출시킨다.
다음으로 9f에 도시한 바와 같이, 노출된 불순물 비정질 실리콘층(215b)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(도 9e의 215a)을 식각함으로써, 제 1 포토레지스트패턴(220a)으로 덮여 있는 영역을 제외한 영역에 대해 게이트절연막(113)을 노출시키고, 스위칭영역(TrA)에 액티브층(115a)과 불순물 오믹콘택패턴(216)을 형성한다.
다음으로 9g에 도시한 바와 같이 기판에 대해 애싱(ashing) 또는 스트립(strip)을 진행함으로써 제 1 포토레지스트패턴(도 9f의 220a)을 제거한 후, 게이트절연막(113) 상부에 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 화소전극(121)을 각 화소영역(P) 내에 형성한다.
또한, 동시에 게이트패드부(GPA)에 있어서, 제 1 게이트패트콘택홀(143a)을 통해 게이트배선(112)과 연결되는 게이트패드전극(133)을 형성한다.
다음으로 도 9h에 도시한 바와 같이, 화소전극(121)을 포함하는 기판(101)의 전면에 제 2 금속물질 예를 들면 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택된 물질을 전면에 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.
이후 포토레지스트(미도시)의 도포, 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트(미도시)의 현상, 제 2 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트(미도시)의 스트립(strip) 등의 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여, 제 2 금속층(미도시)을 패터닝함으로써, 제 2 방향으로 연장되어 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)을 형성한다.
이와 동시에 스위칭영역(TrA)에 있어 소스 및 드레인패턴(미도시)의 중앙부와 그 하부의 불순물 오믹콘택패턴(도 9g의 216)을 식각하여 제거함으로써, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(117, 119)을 형성하고, 이들 소스 및 드레인전극(117, 119) 하부로 액티브층(115a)을 노출시키는 오믹콘택층(115b)을 형성한다.
이때, 스위칭영역(TrA)에 순차 적층된 게이트전극(111), 게이트절연막(113), 액티브층(115a)과 오믹콘택층(115b)으로 구성된 반도체층(115), 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(117, 119)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 게이트패드부(GPA)에 있어서는 게이트패드전극(133) 상부에 데이터배선(114)과 동일 물질로 단차보상패턴(200)을 형성한다.
다음으로, 도 9i에 도시한 바와 같이 소스 및 드레인전극(117, 119)과 단차보상패턴(200)이 형성된 기판(101)의 전면에 무기절연물질 예를 들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하거나, 또는 유기절연물질 예를 들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 보호층(123)을 형성한다.
이후 보호층(123) 위로 단차보상패턴(200)에 대응하는 부분을 제외하고는 전 영역에 포토레지스트패턴(미도시)을 형성하고, 포토레지스트패턴(미도시)을 식각 마스크로 하여 포토레지스트패턴(미도시) 외부로 노출된 보호층(123)을 패터닝함으로써, 게이트패드부(GPA)에 있어서 단차보상패턴(200)을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 형성한다.
다음으로, 도 9j에 도시한 바와 같이 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 갖는 보호층(123) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 표시영역(미도시) 전면에 판 형태의 공통전극(125)을 형성한다.
또한, 동시에 게이트패드부(GPA)에 있어서는 제 2 게이트패드콘택홀(143b)을 통해 단차보상패턴(200)의 상면과 접촉하는 게이트보조패드전극(135)을 형성한다.
이때 표시영역(미도시) 전면에 형성된 공통전극(125)은 이의 패터닝 시 각 화소영역(P) 내의 화소전극(121)에 대응하여 다수의 바(bar) 형태의 개구부(OP)를 갖도록 형성하는 것이 특징이다.
한편, 도면에 있어서는 바(bar) 형태의 다수의 개구부(OP)는 공통전극(125)에 형성된 것을 보이고 있지만, 또 다른 변형예로서 각 화소영역(P)의 공통전극(125)에 형성된 다수의 개구부(OP)는 공통전극(125)에 대응해서는 생략되고 화소전극(121)에 대해서 형성될 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 기판, 111 : 게이트전극, 112 : 게이트배선, 113 : 게이트절연막
114 : 데이터배선, 115 : 반도체층(115a : 액티브층, 115b: 오믹콘택층)
117, 119 : 소스 및 드레인전극, 121 : 화소전극, 123 : 보호층
125 : 공통전극, 133 : 게이트패드전극, 135 : 게이트패드보조전극
143a, 143b : 제 1 및 제 2 게이트패드콘택홀, 200 : 단차보상패턴
Tr : 박막트랜지스터, OP : 개구부
TrA : 스위칭영역, GPA : 게이트패드부, P : 화소영역

Claims (9)

  1. 기판 상에 일방향으로 연장된 게이트배선과;
    상기 게이트배선의 일끝단을 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀을 포함하는 게이트절연막과;
    상기 게이트배선과 상기 게이트절연막을 사이에 두고 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과;
    상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 위치하며, 게이트전극, 반도체층과 소스전극과 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 게이트절연막 상에 형성되며, 상기 드레인전극과 접촉하는 판 형태의 화소전극과;
    상기 화소전극과 동일한 물질 및 동일한 층으로 이루어지고, 상기 게이트절연막 상에 위치되어, 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트배선과 연결되는 게이트패드전극과;
    상기 화소전극 및 상기 게이트패드전극 상부에 형성되며, 상기 게이트패드전극을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀을 포함하는 보호층과;
    상기 보호층 상에 상기 화소영역에 대응하여 다수의 개구부를 가지는 공통전극과;
    상기 공통전극과 동일한 물질 및 동일한 층으로 이루어지고, 상기 보호층 상에 위치되어, 상기 제 2 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트패드전극과 접촉되는 게이트패드보조전극
    을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트배선과 상기 게이트패드전극 사이에 상기 데이터배선과 동일한 물질로 이루어지는 단차보상패턴이 형성되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극 사이에 상기 데이터배선과 동일한 물질로 이루어지는 단차보상패턴이 형성되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)중 선택된 하나로 이루어지는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 기판 상에 일방향으로 연장되는 게이트배선과, 게이트전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선 및 상기 게이트전극 상부로 게이트절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트절연막 상부로, 액티브층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 동시에 상기 게이트배선의 일끝단을 노출시키는 제 1 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과 상기 불순물 비정질 실리콘층 상부로 소스 및 드레인전극을 형성하는 동시에 상기 소스 및 드레인전극 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘층을 제거하여 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하는 단계와;
    상기 게이트절연막 상부로 화소전극을 형성하는 동시에, 상기 화소전극과 동일한 물질 및 동일한 층으로 이루어지고, 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트배선과 접촉되는 게이트패드전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소전극 및 상기 게이트패드전극 상부에 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층에 상기 게이트패드전극을 노출시키는 제 2 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 보호층 상부로 상기 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 개구부를 갖도록 공통전극을 형성하고, 상기 공통전극과 동일한 물질 및 동일한 층으로 이루어지고, 상기 제 2 게이트패드콘택홀을 통해 상기 게이트패드전극과 접촉하는 게이트패드보조전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법.

  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터배선을 형성하는 단계에서, 상기 게이트패드전극과 접촉되며, 상기 데이터배선과 동일한 물질로 단차보상패턴을 더욱 형성하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터배선을 형성하는 단계에서, 상기 게이트배선과 접촉되며, 상기 데이터배선과 동일한 물질로 단차보상패턴을 더욱 형성하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 게이트패드콘택홀을 형성하는 단계는 1회의 하프톤 마스크공정을 통해 진행되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트패드전극과 상기 게이트패드보조전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 중 선택된 하나로 형성되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이기판용 제조방법.
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