KR101929876B1 - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 화상을 표시하는 표시영역이 정의된 기판 상에 인접하는 홀수번째 라인과 짝수번째 라인이 제 1 이격간격을 가지며 쌍으로 이루어지며 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 배치된 게이트 배선과; 상기 제 2 이격간격의 중앙부에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선 및 공통배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과; 상기 각 화소영역과 인접하여 상기 제 1 이격간격에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역별로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과; 상기 화소영역 위로 절연층을 개재하여 상기 표시영역 전면에 형성되며, 각 화소영역별로 상기 각 화소영역의 중앙부에 꺾임부를 가져 상하로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구가 구비된 공통전극을 포함하며, 상기 공통전극과 상기 공통배선의 일 끝단은 상기 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 접촉하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법{Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히, 화소영역이 멀티 도메인 구조를 갖도록 하여 컬러 쉬프트 발생을 억제함으로써 표시품질을 향상시키며, 공통전압이 표시영역 전면에 고르게 인가되며 개구율을 향상시킬 수 있는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나 상하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
따라서 상기의 단점을 극복하기 위해 프린지 필드(Fringe field)에 의해 액정이 동작하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(fringe field switching mode LCD)가 제안되었다.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판(41)에는 일 방향으로 다수의 게이트 배선(43)이 연장하며 구성되어 있으며, 이러한 다수의 게이트 배선(43)과 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며 다수의 데이터 배선(51)이 구성되고 있다.
또한, 상기 다수의 화소영역(P) 각각에는 이를 정의한 상기 데이터 배선(51)및 게이트 배선(43)과 연결되며, 게이트 전극(45)과 게이트 절연막(미도시)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(55, 58)을 포함하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
또한, 각 화소영역(P)에는 드레인 콘택홀(59)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(58)과 전기적으로 연결되는 판 형태의 화소전극(60)이 형성되어 있다.
또한, 상기 다수의 화소영역(P)이 형성된 표시영역 전면에는 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 판 형태의 화소전극(60)과 중첩하며 공통전극(75)이 형성되고 있으며, 상기 공통전극(75)에는 상기 각 화소영역에 대응하여 곧은 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구(op)가 구비되고 있다.
이때, 상기 공통전극(75)은 표시영역 전면에 형성되나 하나의 화소영역(P)에 대응되는 부분을 점선으로 나타내었다.
이러한 구성을 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)은 상기 각 화소영역(P)별로 상기 판 형태를 갖는 화소전극(60)과 상기 표시영역 전면에 구비되며 각 화소영역별로 곧은 바(bar) 형태의 다수의 개구(op)를 갖는 상기 공통전극(75)에 전압이 인가됨으로써 프린지 필드(Fringe field)를 형성하게 된다.
하지만 전술한 구조를 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)을 구비한 액정표시장치(미도시)는 각 화소영역(P)이 단일 도메인을 이룸으로서 사용자가 상기 액정표시장치(미도시)를 바라보는 방위각이 달라짐에 의해 특정 방위각 예를 들면 0도, 90도, 180도, 270도부근에서 색 반전이 발생되는 컬러 쉬프트 현상이 발생하여 표시품질을 저하시키는 요인이 되고 있다.
또한, 전술한 구조를 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)을 구비한 액정표시장치(미도시)는 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(75)이 표시영역 전면에 판 형태로 형성되고 있다.
따라서, 비표시영역에 실장된 구동회로기판(미도시)으로부터 FPC 등을 통해 상기 공통전극과 접촉하여 공통전압을 입력하게 되면, 상기 구동회로기판(미도시)과 인접하는 부분에서는 정상적으로 공통전압이 인가되지만, 표시영역의 중앙부에 대해서는 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(75)의 내부 저항에 의해 전압강하가 발생되어 인가되는 공통전압보다 작은 크기의 공통전압이 인가됨으로써 구동 오차를 발생시키거나 또는 크로스 토크가 발생되어 표시품질이 저하되는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 컬러 쉬프트 현상을 억제하여 표시품질을 향상시키며, 나아가 표시영역의 중앙부와 가장자리부에서 공통전압의 편차 발생을 저감시킬 수 있는 구조를 갖는 동시에 개구율을 향상시킨 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 화상을 표시하는 표시영역이 정의된 기판 상에 인접하는 홀수번째 라인과 짝수번째 라인이 제 1 이격간격을 가지며 쌍으로 이루어지며 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 배치된 게이트 배선과; 상기 제 2 이격간격의 중앙부에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선 및 공통배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과; 상기 각 화소영역과 인접하여 상기 제 1 이격간격에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역별로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과; 상기 화소영역 위로 절연층을 개재하여 상기 표시영역 전면에 형성되며, 각 화소영역별로 상기 각 화소영역의 중앙부에 꺾임부를 가져 상하로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구가 구비된 공통전극을 포함하며, 상기 공통전극과 상기 공통배선의 일 끝단은 상기 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 접촉하는 것이 특징이다.
이때, 상기 공통배선은 상기 게이트 배선 개수의 1/2인 것이 특징이다.
그리고 상기 공통배선을 기준을 이의 상부 및 하부에 위치하는 서로 인접하는 화소영역에 위치하는 상기 다수의 제 1 개구는 상기 꺾임부가 서로 반대 방향에 위치하는 것이 특징이다.
또한, 상기 데이터 배선은 상기 표시영역 내에서 지그재그 형태를 이루며, 상기 제 1 개구와 대응되는 부분은 상기 제 1 개구와 나란하게 형성된 것이 특징이며, 이때, 상기 꺾임부는 각 화소영역 내에서 하나 또는 3개로 이루어지며, 상기 꺾임부가 3개인 경우, 순차적으로 제 1, 2, 3 꺾임부라 정의할 때, 상기 제 2 꺾임부의 각도가 상기 제 1 및 제 3 꺾임부의 각도보다 더 크며, 상기 제 1 개구는 상기 제 2 꺾임부를 기준으로 상하 대칭을 이루는 것이 특징이다.
그리고 상기 공통전극에는 상기 각 박막트랜지스터에 대응하여 제거된 제 2 개구가 구비된 것이 특징이다.
또한, 상기 박막트랜지스터 및 데이터 배선과 상기 화소전극 사이에는 평탄한 표면을 가지며 상기 박막트랜지스터를 노출시키는 콘택홀이 구비되는 제 1 보호층이 구비되며, 상기 콘택홀을 통해 노출된 상기 박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 상부에는 각각 섬형태의 투명 도전 패턴과 상기 화소전극이 각각 형성되며, 상기 섬형태의 투명 도전패턴과 상기 화소전극은 상기 콘택홀 내부에서 서로 이격하는 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 화상을 표시하는 표시영역이 정의된 기판 상에 인접하는 홀수번째 라인과 짝수번째 라인이 제 1 이격간격을 가지며 쌍으로 이루어지며 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 배치되도록 게이트 배선을 형성하고, 동시에 상기 제 2 이격간격의 중앙부에 상기 게이트 배선과 나란하게 공통배선을 형성하며, 상기 제 1 이격간격에 상기 게이트 배선에서 분기한 형태로 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 공통배선 및 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 배선 및 공통배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선 위로 전면에 상기 게이트 전극에 대응하여 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역별로 화소전극을 형성하고, 연속하여 상기 콘택홀 내부에서 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 위로 제 2 보호층을 개재하여 상기 표시영역 전면에 형성하며, 각 화소영역별로 상기 각 화소영역의 중앙부에 꺾임부를 가져 상하로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구가 구비된 공통전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 공통전극과 상기 공통배선의 일 끝단은 상기 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 접촉하도록 형성하는 것이 특징이다.
이때, 상기 데이터 배선을 형성하기 이전에 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 게이트 전극에 대응하여 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴 위로 상기 데이터 배선에서 분기한 형태로 금속패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 금속패턴 위로 상기 화소전극과 이격하는 투명 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 투명 도전 패턴과 상기 화소전극 사이로 노출된 상기 금속패턴과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘 패턴을 제거하여 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 이들 두 전극 하부로 오믹콘택층을 형성하는 단계를 포함한다.
그리고 상기 공통배선을 기준을 이의 상부 및 하부에 위치하는 서로 인접하는 화소영역에 위치하는 상기 다수의 제 1 개구는 상기 꺾임부가 서로 반대 방향에 위치하도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 데이터 배선은 상기 표시영역 내에서 지그재그 형태를 이루도록 형성하며, 상기 제 1 개구와 대응되는 부분은 상기 제 1 개구와 나란하도록 형성하는 것이 특징이며, 이때, 상기 꺾임부는 각 화소영역 내에서 하나 또는 3개로 이루어지며, 상기 꺾임부가 3개인 경우, 순차적으로 제 1, 2, 3 꺾임부라 정의할 때, 상기 제 2 꺾임부의 각도가 상기 제 1 및 제 3 꺾임부의 각도보다 더 크며, 상기 제 1 개구는 상기 제 2 꺾임부를 기준으로 상하 대칭을 이루도록 형성하는 것이 특징이다.
그리고 상기 제 1 개구를 갖는 공통전극을 형성하는 단계는 상기 각 박막트랜지스터에 대응하여 제거된 제 2 개구가 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 공통전극 내에 각 화소영역에 대응하여 구비되는 다수의 제 1 개구를 각 화소영역의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖도록 형성함으로써 각 화소영역이 이중 도메인을 구현하도록 하여 특정 각도에서의 컬러 쉬프트 현상을 방지하는 효과가 있으며, 더욱이 서로 상하로 이웃하는 화소영역간에도 서로 대칭되는 방향으로 꺾임부가 이루어지도록 구성됨으로써 각 화소영역 내부뿐만 아니라 서로 상하로 이웃하는 화소영역간에도 서로 다른 도메인이 구성되도록 함으로써 더욱더 컬러 쉬프트 현상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 각 화소영역 내에 꺾임 각도를 달리하는 3개의 꺾임부를 갖도록 하고, 가장 중앙에 위치하는 제 2 꺾임부의 각도를 이의 양측에 위치하는 제 1 및 제 3 꺾임부보다 큰 각도를 갖도록 함으로써 외압이 가해질 경우 도메인 경계가 무너져 휘도가 감소함으로써 발생하는 얼룩 불량을 방지하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 게이트 배선을 이루는 저저항 금속물질로 공통배선을 형성함으로써 표시영역의 중앙부와 가장자리부에서의 공통전압 크기 변화를 최소화하여 크로스토크 현상을 억제함으로써 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 상기 공통배선을 각 화소라인 별로 형성하지 않고, 2개 화소라인 거리만큼 이격하여 형성하는 동시에 이웃하는 홀수번째 및 짝수번째 서로 인접하여 쌍으로 형성하고, 상하부의 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터를 동일 라인 상에 위치하도록 형성함으로써 공통배선을 형성하면서도 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 2는 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 상하로 위치하는 2개의 화소영역에 대한 평면도.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 5a 내지 도 5i는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 6a 내지 도 6i는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 상하로 위치하는 2개의 화소영역에 대한 평면도이다. 설명의 편의를 위해 다수의 화소영역(P)이 형성된 영역을 표시영역, 그리고 상기 표시영역 외측의 영역을 비표시영역이라 정의한다. 또한, 각 화소영역과 연결되며 상기 각 화소영역에 구비되는 화소전극을 컨트롤하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 부분을 스위칭 영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 연장하며 다수의 게이트 배선(103)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(103)과 이격하여 이와 나란하게 공통배선(108)이 형성되어 있으며, 제 2 방향으로 연장함으로써 상기 다수의 각 게이트 배선(103) 및 공통배선(108)과 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 데이터 배선(130)이 형성되고 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어 가장 특징적인 구성 중 하나로서 상기 게이트 배선(103) 중 홀수번째 게이트 배선(103a)과 이와 이웃하는 짝수번째 게이트 배선(103b)은 상기 하나의 화소영역(P1, P2)의 길이방향의 폭보다 작은 크기의 이격 폭을 가지며 서로 인접하여 쌍으로 배치되고 있다.
그리고 이러한 서로 인접하는 한 쌍의 게이트 배선(103) 사이로 상기 화소영역(P1, P2)의 길이방향의 폭의 이격간격을 가지며 화소영역(P1, P2)의 경계에 대응하여 상기 공통배선(108)이 배치되고 있는 것이 특징이다.
그러므로 상기 표시영역에 구비되는 공통배선(108)은 전체 게이트 배선(103) 개수의 1/2이 되는 것이 특징이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 전술한 바와 같은 게이트 배선(103), 공통배선(108) 및 데이터 배선(130)의 배치구조에 의해 하나의 화소영역(P1, P2)은 서로 이웃하여 나란하게 배치된 하나의 게이트 배선(103a 또는 103b) 및 하나의 공통배선(108)과 이들 두 배선((103a 또는 103b), 108)과 교차하는 서로 이웃한 2개의 데이터 배선(130)에 둘러싸인 영역으로 정의된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어, 또 다른 특징적인 것으로 상기 데이터 배선(130)은 표시영역에 있어 상에서 하 방향으로 곧은 직선 형태를 갖는 것이 아니라 지그재그 형태를 이루는 것이며, 나아가 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에서 상하 대칭이 되도록 꺾임부(BA)가 구비되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 각 화소영역(P1, P2)에 구비된 꺾임부(BA)는 홀수번째 화소라인(PL1)에 대해서는 좌측으로 뾰족한 구성이 되며, 짝수번째 화소라인(PL2)에 대해서는 우측으로 뾰족한 구성이 되는 것이 특징이다. 한편, 상기 홀수번째와 짝수번째 화소라인(PL2, PL1)에서의 꺾임부(BA)의 구성은 서로 반대가 될 수도 있다.
그리고 더 나아가 각 화소영역(P1, P2)에 구비되는 상기 꺾임부(BA)는 하나의 꺾임부(미도시)만으로 이루어지거나, 또는 도면에 도시한 바와 같이 3개의 꺾임부(BA(a1, a2, a3))로 이루어질 수도 있다.
한편, 각 화소영역(P1, P2)에 대응하여 3개의 꺾임부(a1, a2, a3)가 구성되는 경우, 상기 제 1 및 제 3 꺾임부(a1, a3)는 꺾임의 각도보다는 상기 제 1 및 제 3 꺾임부(a1, a3) 사이에 위치하는 상기 제 2 꺾임부(a2)의 각도가 더 큰 값을 가져 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에 대응하여 더 큰 각도를 가지며 꺾인 구성을 이룰 수도 있다.
이러한 데이터 배선에 구비되는 꺾임부(BA)의 구성은 이와 동일한 형태로 추후 공통전극(160) 내에 구비되는 제 1 개구(op1)의 평면 형태를 설명 시 더 상세히 설명한다.
한편, 상기 각 화소영역(P1, P2)과 인접하여 상기 게이트 배선(103) 및 데이터 배선(130)과 연결되며, 게이트 전극(105)과, 게이트 절연막(미도시)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(미도시)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되고 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어, 또 다른 특징적인 것으로 상기 각 화소영역(P1, p2)과 인접하여 형성되는 박막트랜지스터(Tr)는 홀수번째 게이트 배선(103a)과 연결된 각 화소영역들(이하 홀수번째 화소라인(PL1) 이라 칭함)과 이와 인접하는 짝수번째 게이트 배선(103b)과 연결된 각 화소영역들(이하 짝수번째 화소라인(PL2)이라 칭함)에 대해 서로 이웃하는 쌍으로 이루어진 하나의 화소영역(P1, P2) 길이방향의 폭보다 작은 크기의 제 1 이격간격을 상기 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(103a, 103b) 사이의 이격영역(CPLA)에 교대하며 배치된 구성을 이루는 것이 특징이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 서로 인접하는 홀수번째 게이트 배선(103a)과 짝수번째 게이트 배선(103b)간의 이격영역(CPLA)에 대응하여 서로 상하로 인접하는 화소영역(P1, P2)에 관련되는 스위칭 영역이 구비되는 것이 특징이다.
조금 더 상세히 설명하면, 상기 서로 인접하는 2개의 데이터 배선(130)과 서로 인접하는 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(103a, 103b)으로 둘러싸인 영역에는 상측과 하측에 각각 위치하는 화소영역(P1, P2)과 각각 연결된 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)가 교대하는 형태로 구비되고 있는 것이 특징이다. 이때, 이렇게 서로 인접하는 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, Tr2) 간에는 반도체층 더욱 정확히는 액티브층(120a)은 서로 연결되며 섬형태를 이루며 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 2에서 보여지는 바와 같이 인접한 두 화소영역을 구동하는 박막트랜지스터는 인접한 두 게이트 배선 사이에 위치하고 있다. 즉, 제 1 방향(수평방향)을 따라 연장되며 상측에서 하측으로, 즉 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 순차 배열된 4개의 게이트 배선(103)을 제 1 내지 제 4 게이트 배선이라 하고 이들과 교차하는 데이터 배선 중 좌측의 것을 제 1 데이터 배선(130) 우측의 것을 제 2 데이터 배선(130)이라 할 경우, 제 1 내지 제 4 게이트 배선(103)과 제 1 및 제 2 데이터 배선(130)은 교차하여 제 2 방향으로 순차 배열되는 제 1 내지 제 4 화소영역을 정의한다. 도 2에서 P1은 제 2 화소영역에 해당되고, P2는 제 3 화소영역에 해당되며, P1인 제 2 화소영역 상측에 제 1 화소영역이 P2인 제 3 화소영역의 하측에 제 4 화소영역이 배치된다. 이때, 제 1 및 제 2 게이트 배선은 제 1 및 제 2 화소영역 사이에 위치하며, 제 3 및 제 4 게이트 배선은 제 3 및 제 4 화소영역 사이에 위치한다.
또한, 각 화소영역을 구동하기 위한 박막트랜지스터가 구비된다. 즉, 제 1 화소영역을 구동하는 제 1 박막트랜지스터가 제 1 게이트 배선과 제 1 데이터 배선에 연결되고, 제 2 화소영역을 구동하는 제 2 박막트랜지스터가 제 2 게이트 배선과 제 2 데이터 배선에 연결된다. 또한, 제 3 화소영역을 구동하는 제 3 박막트랜지스터가 제 3 게이트 배선과 제 1 데이터 배선에 연결되고, 제 4 화소영역을 구동하는 제 4 박막트랜지스터가 제 4 게이트 배선과 제 2 데이터 배선에 연결된다. 이때, 제 1 및 제 2 박막트랜지스터는 제 1 및 제 2 게이트 배선 사이에 위치하며, 제 3 및 제 4 박막트랜지스터는 제 3 및 제 4 게이트 배선 사이에 위치한다.
이렇게 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)가 각 화소영역(P1, P2) 내부에 구비되지 않고 외부로 서로 상하로 인접하는 화소영역(P1, P2)간에 서로 인접하여 동일한 라인에 구성됨으로써 표시영역 전체서의 개구율을 향상시키는 효과를 갖는다.
한편, 게이트 배선(103)과 공통배선(108) 및 데이터 배선(130)으로 둘러싸인 상기 각 화소영역(P1, P2) 내부에는 판 형태의 화소전극(150)이 상기 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 형성되고 있다.
또한, 상기 다수의 화소영역(P)으로 이루어진 표시영역 전면에는 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 상기 판 형태의 화소전극(150)에 대응하여 꺾인 바(bar) 형태의 다수의 제 1 개구(op1)를 갖는 공통전극(160)이 형성되고 있다. 이러한 공통전극(160)은 도면에 나타내지 않았지만 비표시영역 일부까지 연장하며, 상기 비표시영역에서 상기 공통배선(108)과 공통 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되고 있다.
이때, 상기 공통전극(160)은 표시영역 전면에 형성되며, 하나의 화소영역(P1, P2)의 평면 형태만을 도시한 도 2에서는 그 경계가 나타나지 않음으로써 표시되지 않지만, 설명의 편의를 위해 하나의 화소영역(P)에 대해 점선 형태로 도면부호 160을 부여하여 나타내었다.
이때, 본 발명의 가장 특징적인 구성 중 또 다른 하나로서, 상기 각 화소영역(P1, P2) 내에 형성된 판 형태의 화소전극(150)에 대응하여 형성된 다수의 상기 바(bar) 형태의 제 1 개구(op)는 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에서 상기 게이트 배선(103)과 나란하게 가상의 선을 그었을 때, 상기 가상의 선을 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 갖는 것이 특징이다. 즉, 상기 화소영역(P1, P2)을 정의하는 데이터 배선(130)과 평행하도록 상기 다수의 제 1 개구(op1)가 형성되고 있는 것이 특징이다. 이러한 각 화소영역에 구비된 다수의 제 1 개구(op1)는 그 끝단이 각각 상기 게이트 배선(105a, 105b)과 공통배선(108)과 중첩하도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
한편, 이렇게 상기 공통전극(160) 내의 다수의 제 1 개구(op1)가 각 화소영역(P) 내에서 상기 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 이루게 되면, 상기 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부를 기준으로 그 상부와 하부에서의 주 프린지 필드의 방향이 다르게 되므로 하나의 화소영역(P1, P2) 내에 2개의 도메인(D1, D2)이 형성된다.
이 경우, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판(101)을 구비하여 완성된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(미도시)는 하나의 화소영역(P1, P2) 내의 서로 다른 도메인(D1, D2)에 위치하는 액정의 움직임이 달라지며, 최종적으로 액정분자의 장축의 배치를 달리하게 됨으로써 특정 방위각에서의 컬러 쉬프트 현상을 저감시키게 된다.
즉, 설명의 편의상 각 화소영역(P1, P2) 내에서 그 중앙부를 기준으로 상부에 구성되는 도메인 영역을 제 1 도메인 영역(D1), 하부에 구성되는 도메인 영역을 제 2 도메인 영역(D2)이라 정의하면, 제 1 도메인 영역(D1)에서의 컬러 쉬프트가 발생하는 방위각과 제 2 도메인 영역(D2)에서의 컬러 쉬프트가 발생하는 방위각은 틀리므로 각각의 도메인 영역(D1, D2)이 서로 컬러 쉬프트 현상 보상시키게 됨으로써 최종적으로 컬러 쉬프트 현상을 저감시킬 수 있는 것이다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 상기 다수의 제 1 개구(op1) 각각이 구비된 각 화소영역(P1, P2)을 정의하는 데이터 배선(130)과 평행하도록 형성됨으로써 상기 각 화소영역(P1, P2) 내에 두 개의 도메인 영역(D1, D2)이 구비되면서도 상기 데이터 배선(130)의 형태를 따라서 서로 이웃하며 상하에 위치하는 화소영역(P1, P2) 내에서의 제 1 개구(op1)의 꺾임부의 방향을 서로 반대가 되고 있는 것이 또 다른 특징이다.
즉, 홀수번째 게이트 배선(103a)과 연결된 화소영역(P1)에 대해서는 각 제 1 개구(op1)의 중앙의 꺾임부(BA)가 좌측(또는 우측)으로 뾰족한 형태를 이루고, 짝수번째 게이트 배선(103b)과 연결된 화소영역(P2)에 대해서는 상기 제 1 개구(op1)의 중앙의 꺾임부(BA)가 우측(또는 좌측)으로 뾰족한 형태를 이룸으로써 상하로 위치하는 각 화소영역(P1, P2) 자체가 또 다시 서로 다른 도메인 영역을 이룸으로써 사용자가 바라보는 위치에 따른 색 반전 현상을 더욱더 억제하는 것이 특징이다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우, 각 화소영역(P1, P2)에 구비되는 다수의 제 1 개구(op1)에 있어 중앙의 꺾임부(BA)는 하나의 꺾임부(미도시)만이 구비되거나, 또는 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에 대응하여 3개의 꺾임부 즉, 제 1 내지 제 3 꺾임부(a1, a2, a3)로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 꺾임부(BA)가 각 화소영역(P1, P2) 내에서 3개의 꺾임부(a1, a2, a3)로 이루어지는 경우, 상기 제 1 및 제 3 꺾임부(a1, a3)보다 상기 제 1 및 3 꺾임부(a1, a3) 사이에 위치하는 제 2 꺾임부(a2)의 꺾임 각도가 더 큰 것이 특징이며, 상기 제 1 꺾임부(a1)와 제 2 꺾임부(a2) 사이 및 제 2 꺾임부(a2)와 제 3 꺾임부(a3) 사이의 거리(w1)는 10㎛ 내지 20㎛ 정도인 것이 바람직하다.
이 경우 각 화소영역(P) 내에서 실질적인 제 1 도메인 영역(D1)은 상기 제 2 꺾임부(a1) 상부에 위치한 영역이 되고, 제 2 도메인 영역(D2)은 상기 제 3 꺾임부(a3) 하부에 위치 영역이 되는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 2 꺾임부(a2)와 제 3 꺾임부(a3) 사이의 영역은 도메인 경계 영역(CA)이 된다.
한편, 이렇게 각 화소영역(P1, P2)의 중앙에 대해 3개의 꺾임부(a1, a2, a3)를 갖도록 상기 제 1 개구(op1)를 형성하는 것은, 단일 꺾임부(미도시)를 갖는 어레이 기판을 구비한 액정표시장치의 경우, 외압이 가해지는 경우, 각 화소영역(P1, P2) 내의 도메인 경계가 무너져 부분적으로 제 1 도메인 영역(D1)과 제 2 도메인 영역(D2)에서의 액정 배열이 동일한 방향을 이룰 수 있다. 이 경우, 부분적인 휘도 저하가 발생하여 표시영역 내에서 얼룩으로 표현되며, 이러한 외압에 의한 얼룩은 외압이 사라진 뒤에도 정상상태로 복원되지 않고 장시간 동안 남아있게 됨으로써 화질 불량을 초래할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 각 화소영역(P1, P2) 내에서 도메인 경계부분에 대해서는 더욱더 큰 각도차이를 갖도록 하여 외압이 발생하더라도 도메인 경계(CA)의 무너짐에 의한 액정분자의 초기 배열이 같게 되어 발생되는 얼룩 불량을 억제시키기 위함이다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 도메인 영역(D1, D2)에 형성되는 제 1 개구(op1)는 각각 상기 게이트 배선(103)에 수직한 법선에 대해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 7도 내지 10도 정도의 제 1 각도를 이루는 것이 바람직하며, 상기 도메인 경계 영역(CA) 즉, 상기 제 1 꺾임부(a1)와 제 2 꺾임부(a2) 사이 및 제 2 꺾임부(a2)와 제 3 꺾임부(a3) 사이에 위치하는 각 제 1 개구(op)는 상기 제 1 각도보다 큰 15도 내지 30도의 제 2 각도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 각 제 1 개구(op)는 각 화소영역(P)의 중앙부에 위치한 상기 제 2 꺾임부(a2)를 관통하도록 상기 게이트 배선(103)과 나란한 가상의 선을 그었을 경우, 상기 가상의 선을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 형성된 것이 특징이다.
이때, 상기 공통전극(160)에는 각 스위칭 영역에 구비된 상기 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)에 대해서는 이와 중첩하지 않도록 제 2 개구(op2)가 형성될 수도 있다. 이는 상기 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)와 상기 공통전극(160)이 중첩함으로써 발생될 수 있는 기생용량에 의해 상기 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)의 특성을 저하시킬 수 있으므로 이를 방직하기 위함이다.
전술한 바와 같은 평면 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은, 공통전극(160) 내에 각 화소영역(P1, P2)에 대응하여 구비되는 다수의 제 1 개구(op1)를 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖도록 형성함으로써 각 화소영역(P1, P2)이 이중 도메인 영역(D1, D2)을 구현하도록 하여 특정 각도에서의 컬러 쉬프트 현상을 방지하는 효과가 있으며, 더욱이 서로 상하로 이웃하는 화소영역(P1, P2) 간에도 서로 대칭되는 방향으로 꺾임부가 이루어지도록 구성됨으로써 각 화소영역(P1, P2) 내부 뿐만 아니라 서로 상하로 이웃하는 화소영역(P1, P2)간에도 서로 다른 도메인이 구성되도록 함으로써 더욱더 컬러 쉬프트 현상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 각 화소영역(P1, P2) 내에 꺾임 각도를 달리하는 3개의 꺾임부(a1, a2, a3)를 갖도록 하고, 가장 중앙에 위치하는 제 2 꺾임부(a2)의 각도를 이의 양측에 위치하는 제 1 및 제 3 꺾임부(a1, a3)보다 큰 각도를 갖도록 함으로써 외압이 가해질 경우 도메인 경계(CA)가 무너져 휘도가 감소함으로써 발생하는 얼룩 불량을 방지하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 게이트 배선(103)을 이루는 저저항 금속물질로 공통배선(108)을 형성함으로써 표시영역의 중앙부와 가장자리부에서의 공통전압 크기 변화를 최소화하여 크로스토크 현상을 억제함으로써 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 상기 공통배선(108)을 각 화소라인(PL1, PL2) 별로 형성하지 않고, 2개 화소라인 거리만큼 이격하여 형성하는 동시에 이웃하는 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(103a, 103b)을 서로 인접하여 쌍으로 형성하고 상하부의 화소영역(P1, P2)에 구비되는 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)를 동일 라인 상에 위치하도록 형성함으로써 공통배선(108)을 형성하면서도 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
이후에는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성된 부분을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 선택되는 하나의 금속물질로써 일 방향으로 연장하며 제 1 이격간격을 가지며 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)이 쌍을 이루어 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 다수 형성되어 있으며, 이들 한 쌍의 게이트 배선(도 2의 103a, 103b) 사이의 중앙부를 관통하며 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)과 나란하게 공통배선(108)이 형성되어 있다.
그리고 상기 절연기판(101) 상의 상기 제 1 이격간격을 가지며 근접하여 이웃한 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)의 이격영역에 배치되는 각 스위칭 영역(TrA)에는 상기 홀수번째 게이트 배선(도 2의 103a)과 상기 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103b)이서 각각 분기한 형태로 게이트 전극(105)이 형성되고 있다.
다음, 상기 게이트 배선(도 2의 103)과 공통배선(108) 및 게이트 전극(105) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로서 게이트 절연막(110)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(110) 위에는 저저항 금속물질 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어지며, 상기 게이트 배선(도 2의 103)과 교차하며 표시영역 전면에서 지그재그 형태를 이루며, 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에서 하나 또는 3개의 꺾임부를 갖는 데이터 배선(130)이 형성되어 있다. 이러한 데이터 배선(130)의 구체적인 형태에 대해서는 앞서 평면도인 도 2를 참조하여 설명하였으므로 생략한다.
또한, 상기 게이트 절연막(110) 위로 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 게이트 전극(105)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(120) 상부로 상기 데이터 배선(130)과 연결되는 소스 전극(133)과, 이와 이격하여 드레인 전극(136)이 형성되어 있다.
이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로는 상기 액티브층(120a)이 노출되고 있으며, 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(110)과 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr1)를 이룬다.
상기 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr1) 위로 상기 기판(101) 전면에는 유기절연물질 예를 들면 감광성 특성을 갖는 포토아크릴(photo acryl)로서 평탄한 표면을 갖는 제 1 보호층(140)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 보호층(140)은 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 게이트 전극(105)에 대응하여 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 이들 두 전극(133, 136) 사이로 노출된 액티브층(120a)을 노출시키는 콘택홀(143)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
다음, 상기 제 1 보호층(140) 상부로 상기 각 화소영역(P1, P2)에는 상기 박막트랜지스터(Tr1)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 판 형태의 화소전극(150)이 형성되어 있다.
이때, 상기 화소전극(150)과 드레인 전극(136)은 상기 제 1 보호층(140)에 구비된 콘택홀(143)을 통해 직접 접촉하고 있으며, 상기 화소전극(150)을 이루는 동일한 물질로 상기 소스 전극(133)에 대응해서는 섬형태의 투명 도전 패턴(152)이 형성되고 있는 것이 특징이다. 이렇게 소스 전극(133) 상에 화소전극(150)을 이루는 동일한 물질로 상기 투명 도전 패턴(152)이 형성된 것은 제조 방법적 특징에 기인한 것으로 이에 대해서는 추후 제조 방법을 통해 설명한다.
다음, 상기 화소전극(150)과 투명 도전 패턴(152) 위로 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 제 2 보호층(155)이 기판(101) 전면에 형성되고 있다.
그리고 상기 제 2 보호층(155) 위로 투명 도전성 물질로서 이루어진 공통전극(160)이 상기 표시영역 전면에 형성되고 있다. 이때, 상기 공통전극(160)에는 각 화소영역(P1, P2)에 대응하여 꺾인 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)가 구비되고 있다. 이러한 각 화소영역(P1, P2)별로 형성되는 바(bar) 형태의 다수의 제 1 개구(op1)에는 하나 또는 3개의 꺾임부(미도시))가 각 화소영역(P1, P2)의 중앙부에 구비되는 것이 특징이며, 이러한 제 1 개구(op1)의 구성적 특징에 대해서는 앞서 평면도인 도 2를 참조하여 설명하였으므로 생략한다. 그리고 상기 공통전극(160)에는 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 대응해서 제 2 개구(op2)가 더욱 형성될 수도 있다.
한편, 전술한 단면 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우, 도면에 있어서는 각 화소영역(P1, P2)별로 상기 공통전극(160) 내에 상기 그 중앙부가 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태의 제 1 개구(op1)가 서로 동일 간격으로 이격하며 2개 구성되어 있는 것으로 도시되고 있지만, 효율적인 프린지 필드 형성을 위해 상기 각 화소영역(P1, P2)에 대응되는 상기 제 1 개구(op1)는 2개 내지 10개 정도의 범위 내에서 적당한 개수로 다양하게 변형되며 형성될 수 있다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5i는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 6a 내지 도 6i는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 5a 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 연속하여 증착함으로써 단일층 또는 다중층 구조의 제 1 금속층(미도시)을 형성한다.
이후, 이에 대해 포토레지스트 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 상기 제 1 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트의 스트립의 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 일 방향으로 연장하며 제 1 이격간격을 가지며 홀수번째 및 짝수번째 라인이 쌍을 이루며, 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격으로 배치되는 다수의 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)을 형성하고, 동시에 이들 한 쌍의 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)간의 상기 제 2 이격간격을 갖는 이격영역의 중앙부를 관통하며 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)과 나란하게 공통배선(108)을 형성한다. 이러한 배치구조에 의해 상기 공통배선(108)은 상하방향으로 2개의 화소영역(P1, P2)마다 형성되며, 상기 한 쌍의 게이트 배선(도 2의 103a, 103b) 또한 2개의 화소영역마다 형성되는 구성을 이루게 된다.
그리고 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)과 공통배선(108)을 형성함과 동시에 상기 절연기판(101) 상의 상기 제 1 이격간격을 가지며 근접하여 이웃한 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)의 이격영역에 구비되는 각 스위칭 영역(TrA)에는 상기 홀수번째 게이트 배선(도 2의 103a)과 상기 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103b)에서 각각 분기한 형태로 게이트 전극(105)을 형성한다.
다음, 도 5b 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)과 공통배선(108) 및 게이트 전극(105) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 게이트 절연막(110)을 형성한다.
다음, 도 5c 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(110) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 연속적으로 증착함으로서 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 연속적으로 패터닝함으로써 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 섬형태의 액티브층(120a)과 이의 상부로 상기 액티브층(120b)과 동일한 평면 형태를 갖는 불순물 비정질 실리콘 패턴(121)을 형성한다.
이때, 상기 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(121)은 각 스위칭 영역(TrA)별로 형성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타낸바와 같이, 서로 제 1 이격간격을 가지며 이격하는 서로 이웃한 홀수번째 게이트 배선(도 2의 103a) 및 짝수번째 게이트 배선(도 2의 103b)에서 각각 분기하여 형성된 게이트 전극(105)이 형성된 서로 이웃한 2개의 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 연결된 형태로 형성할 수도 있다.
다음, 도 5d 및 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 섬형태의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(121) 위로 저저항 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착함으로써 단일층 또는 다중층 구조의 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b) 및 공통배선(108)과 교차하여 화소영역(P1, P2)을 정의하는 지그재그 형태를 갖는 데이터 배선(130)을 형성한다. 이때, 상기 데이터 배선(130)의 평면 형태에서 대해서는 이미 설명했으므로 생략한다.
동시에, 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(121) 상부로 상기 데이터 배선(130)에서 분기한 형태로 금속패턴(132)을 형성한다.
다음, 도 5e 및 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(130)과 금속패턴(132) 위로 유기절연물질 예를 들면 감광성 특성을 갖는 포토아크릴을 전면에 도포하고 이에 대해 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 금속패턴(132)을 노출시키는 콘택홀(143)을 가지며 평탄한 표면을 갖는 제 1 보호층(140)을 형성한다.
다음, 도 5f 및 도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 콘택홀이 구비된 상기 제 1 보호층 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하여 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 각 화소영역(P1, P2)에 판 형태의 화소전극(150)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(150)은 상기 각 화소영역(P1, P2)과 연결되는 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 상기 제 1 보호층(140)에 구비된 상기 콘택홀(143)을 통해 상기 금속패턴(132)의 일측단과 접촉하는 것이 특징이다.
그리고 동시에 상기 투명 도전성 물질층(미도시)은 패터닝됨으로써 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 금속패턴(132) 상부에서 상기 화소전극(150)과 이격하며 타측단 더욱 정확히는 상기 데이터 배선(130)과 인접하는 부분에 투명 도전 패턴(152)을 형성하는 것이 특징이다. 이때 상기 콘택홀(143) 내부에서 각각 상기 금속패턴(132)과 접촉하는 상기 화소전극(150)과 투명 도전 패턴(152)은 반드시 이격된 상태를 이루도록 하는 것이 특징이다.
다음, 도 5g 및 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(TrA)에 구비된 상기 콘택홀(143) 내부에서 상기 금속패턴(도 5f의 132) 상에 서로 이격하며 형성된 상기 화소전극(150)과 투명 도전 패턴(152) 사이로 노출된 금속패턴(도 5f의 132)을 식각하여 제거함으로써 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 5f의 121)을 노출시키며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극(133, 136)을 이루도록 한다. 이때, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(130)과 연결된 상태가 된다.
이러한 공정적 특징에 의해 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서는 상기 소스 전극(133) 상부에는 상기 화소전극(150)과 이격하는 형태로 투명 도전 패턴(152)이 형성되며, 상기 드레인 전극(136) 상부에는 화소전극(150)이 형성되는 것이다.
다음, 각 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 소스 전극(133)과 드레인 전극(136) 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 패턴(도 5f의 121)을 제거하여 그 하부에 위치하는 액티브층(120a)을 노출시킨다. 이때, 상기 액티브층(120a) 상부에서 서로 이격하는 형태를 이루는 불순물 비정질 패턴(미도시)은 오믹콘택층(120b)을 이루게 된다.
이러한 공정 진행에 의해 상기 각 스위칭 영역(TrA)에는 순차 적층된 형태로 게이트 전극(105)과, 게이트 절연막(110)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 전극(133) 및 드레인 전극(136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr1)를 이룬다.
다음, 도 5h 및 도 6h에 도시한 바와 같이, 상기 화소전극(150)과 투명 도전 패턴(152) 위로 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 기판(101) 전면에 제 2 보호층(155)을 형성한다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 2 보호층(155)은 마스크 공정진행에 의해 패터닝됨으로서 비표시영역에서 상기 게이트 배선(도 2의 103a, 103b)과 데이터 배선(130) 끝단을 각각 노출시키는 패드 콘택홀(미도시)이 형성된다.
다음, 도 5i 및 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 보호층(155) 위로 투명도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 표시영역 전면에 판 형태를 가지며 각 화소영역(P1, P2)에 대응하여 하나 또는 3개의 꺾임부(미도시)를 갖는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)를 갖는 공통전극(160)을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)을 완성한다.
이때, 상기 공통전극(160)에 구비되는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)의 평면 형태에 대해서는 이미 설명했으므로 생략한다.
한편, 상기 공통전극(160)은 도시한 바와 같이, 상기 다수의 제 1 개구(op1)를 형성하는 단계에서 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 대응해서도 제 2 개구(op2)를 더욱 갖도록 형성할 수도 있으며, 이러한 구성을 갖는 상기 공통전극(160)은 그 일부가 비표시영역까지 연장하며 상기 비표시영역에서 상기 공통배선(108)과 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 155)에 구비되는 공통 콘택홀(미도시)을 통해 접촉함으로써 전기적으로 연결된다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
101 : 어레이 기판
103a, 103b : 홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선
108 : 공통배선
120a : 액티브층
130 : 데이터 배선
133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극
150 : 화소전극
160 : 공통전극
a1, a2, a3 : 제 1, 2, 3 꺾임부 BA : 꺾임부
CA : 도메인 경계영역
CPLA : (쌍으로 이루어진)홀수번째 및 짝수번째 게이트 배선간의 이격영역
D1, D2 : 제 1 및 제 2 도메인 영역
P1, P2 : (제 1 및 제 2)화소영역
PL1, PL2 : 제 1 및 제 2 화소라인
op1, op2 : 제 1 및 제 2 개구
Tr1, Tr2 : 박막트랜지스터

Claims (17)

  1. 화상을 표시하는 표시영역이 정의된 기판 상에 인접하는 홀수번째 라인과 짝수번째 라인이 제 1 이격간격을 가지며 쌍으로 이루어지며 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 배치된 게이트 배선과;
    상기 제 2 이격간격의 중앙부에 상기 게이트 배선과 나란하게 형성된 공통배선과;
    상기 게이트 배선 및 공통배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과;
    상기 각 화소영역과 인접하여 상기 제 1 이격간격에 구비된 박막트랜지스터와;
    상기 각 화소영역별로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과;
    상기 화소영역 위로 절연층을 개재하여 상기 표시영역 전면에 형성되며, 각 화소영역별로 상기 각 화소영역의 중앙부에 꺾임부를 가져 상하로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구가 구비된 공통전극
    을 포함하며, 상기 공통전극과 상기 공통배선의 일 끝단은 상기 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 접촉하고,
    상기 박막트랜지스터 및 데이터 배선과 상기 화소전극 사이에는 평탄한 표면을 가지며 상기 박막트랜지스터를 노출시키는 콘택홀이 구비되는 제 1 보호층이 구비되며,
    상기 콘택홀을 통해 노출된 상기 박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 상부에는 각각 섬형태의 투명 도전 패턴과 상기 화소전극이 각각 형성되며, 상기 섬형태의 투명 도전패턴과 상기 화소전극은 상기 콘택홀 내부에서 서로 이격하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통배선은 상기 게이트 배선 개수의 1/2인 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통배선을 기준을 이의 상부 및 하부에 위치하는 서로 인접하는 화소영역에 위치하는 상기 다수의 제 1 개구는 상기 꺾임부가 서로 반대 방향에 위치하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 배선은 상기 표시영역 내에서 지그재그 형태를 이루며 상기 제 1 개구와 대응되는 부분은 상기 제 1 개구와 나란하게 형성된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 꺾임부는 각 화소영역 내에서 하나 또는 3개로 이루어지며, 상기 꺾임부가 3개인 경우, 순차적으로 제 1, 2, 3 꺾임부라 정의할 때, 상기 제 2 꺾임부의 각도가 상기 제 1 및 제 3 꺾임부의 각도보다 더 크며, 상기 제 1 개구는 상기 제 2 꺾임부를 기준으로 상하 대칭을 이루는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극에는 상기 각 박막트랜지스터에 대응하여 제거된 제 2 개구가 구비된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 삭제
  8. 화상을 표시하는 표시영역이 정의된 기판 상에 인접하는 홀수번째 라인과 짝수번째 라인이 제 1 이격간격을 가지며 쌍으로 이루어지며 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 배치되도록 게이트 배선을 형성하고, 동시에 상기 제 2 이격간격의 중앙부에 상기 게이트 배선과 나란하게 공통배선을 형성하며, 상기 제 1 이격간격에 상기 게이트 배선에서 분기한 형태로 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 공통배선 및 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 배선 및 공통배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 데이터 배선 위로 전면에 상기 게이트 전극에 대응하여 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역별로 화소전극을 형성하고, 연속하여 상기 콘택홀 내부에서 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소전극 위로 제 2 보호층을 개재하여 상기 표시영역 전면에 형성하며, 각 화소영역별로 상기 각 화소영역의 중앙부에 꺾임부를 가져 상하로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖는 다수의 바(bar) 형태의 제 1 개구가 구비된 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하며, 상기 공통전극과 상기 공통배선의 일 끝단은 상기 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 접촉하도록 형성하고,
    상기 데이터 배선을 형성하기 이전에 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 게이트 전극에 대응하여 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴 위로 상기 데이터 배선에서 분기한 형태로 금속패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 금속패턴 위로 상기 화소전극과 이격하는 투명 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 투명 도전 패턴과 상기 화소전극 사이로 노출된 상기 금속패턴과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘 패턴을 제거하여 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 이들 두 전극 하부로 오믹콘택층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.


  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통배선을 기준을 이의 상부 및 하부에 위치하는 서로 인접하는 화소영역에 위치하는 상기 다수의 제 1 개구는 상기 꺾임부가 서로 반대 방향에 위치하도록 형성하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 데이터 배선은 상기 표시영역 내에서 지그재그 형태를 이루도록 형성하며, 상기 제 1 개구와 대응되는 부분은 상기 제 1 개구와 나란하도록 형성하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 꺾임부는 각 화소영역 내에서 하나 또는 3개로 이루어지며, 상기 꺾임부가 3개인 경우, 순차적으로 제 1, 2, 3 꺾임부라 정의할 때, 상기 제 2 꺾임부의 각도가 상기 제 1 및 제 3 꺾임부의 각도보다 더 크며, 상기 제 1 개구는 상기 제 2 꺾임부를 기준으로 상하 대칭을 이루도록 형성하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 개구를 갖는 공통전극을 형성하는 단계는 각 박막트랜지스터에 대응하여 제거된 제 2 개구가 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  14. 기판과;
    제 1 방향으로 연장되며 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 순차 배열된 제 1 내지 제 4 게이트 배선과;
    상기 제 1 내지 제 4 게이트 배선과 교차하여 상기 제 2 방향으로 순차 배열되는 제 1 내지 제 4 화소영역을 상기 기판에 정의하는 제 1 및 제 2 데이터 배선과;
    상기 제 1 게이트 배선과 상기 제 1 데이터 배선에 연결되며 상기 제 1 화소영역을 구동하는 제 1 박막트랜지스터와;
    상기 제 2 게이트 배선과 상기 제 2 데이터 배선에 연결되며 상기 제 2 화소영역을 구동하는 제 2 박막트랜지스터와;
    상기 제 3 게이트 배선과 상기 제 1 데이터 배선에 연결되며 상기 제 3 화소영역을 구동하는 제 3 박막트랜지스터와;
    상기 제 4 게이트 배선과 상기 제 2 데이터 배선에 연결되며 상기 제 4 화소영역을 구동하는 제 4 박막트랜지스터를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 게이트 배선은 상기 제 1 및 제 2 화소영역 사이에 위치하며, 상기 제 3 및 제 4 게이트 배선은 상기 제 3 및 제 4 화소영역 사이에 위치하고,
    상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터는 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선 사이에 위치하며, 상기 제 3 및 제 4 박막트랜지스터는 상기 제 3 및 제 4 게이트 배선 사이에 위치하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 화소영역 사이에 위치하는 공통배선을 더 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 1 화소영역에 위치하고 상기 제 1 박막트랜지스터에 연결되는 판 형태의 화소전극과;
    절연층을 개재하여 상기 화소전극 상부에 위치하고 다수의 바 형태의 개구를 갖는 공통전극을 더 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터의 반도체층은 서로 연결되며 섬형태를 이루고,
    상기 제 3 및 제 4 박막트랜지스터의 반도체층은 서로 연결되며 섬형태를 이루는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
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