KR20020089978A - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비아 건식 식각시의 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층에 기인하는 게이트 절연막에서의 언더컷 발생을 억제시킴으로써, 패드부에서의 접속 불량을 방지하여 그 신뢰성을 향상시킨 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 개시하면, 개시된 본 발명의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치는, 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴이 게이트 금속 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴간을 콘택시킨 구조의 패드부를 갖으며, 상기 게이트 금속 패턴을 덮도록 형성되는 게이트 절연막의 하부에 질소-과도 실리콘질화막이 도포된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 패드부에 상기 게이트 금속 패턴과 직접 콘택되게 카운터 전극용 투명 금속으로된 더미 패턴이 구비되며, 상기 더미 패턴의 일부가 노출되도록 상기 더미 패턴 상의 질소-과도 실리콘질화막 부분과 게이트 절연막 부분이 식각되고, 상기 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴에 의해 상기 노출된 더미 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴이 콘택된 것을 특징으로 한다.

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치{FRINGE FIELD SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching) 모드 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 패드부에서의 전기적 접속 불량을 방지한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 박막 트랜지스터 액정표시장치는 CRT에 필적할만한 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기 때문에, 최근에 들어서는, 노트북 PC 및 모니터 시장에서 크게 각광 받고 있다.
한편, 막 트랜지스터 액정표시장치는 그 구동 모드로서 TN(Twist Nematic) 모드를 채택하여 왔는데, 이러한 TN 모드 액정표시장치는 시야각이 협소하다는 단점이 있어, 그 이용에 제약을 받게 되었다. 이에 따라, 인-플레인 스위칭(In-Plain Switching : 이하, IPS) 모드가 제안되었으나, 이러한 IPS 모드 액정표시장치는 광시야각을 구현하였지만, 카운터 전극이 불투명 금속으로 형성되는 것으로 인해 개구율 및 투과율 측면에서 바람직하지 못하다라는 단점이 있다.
따라서, 상기 IPS 모드 액정표시장치가 갖는 광시야각의 특성을 유지하면서, 개구율 및 투과율을 향상시킨 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching) 모드 액정표시장치(이하, FFS 모드 LCD)가 제안되었고, 이러한 FFS 모드 LCD가 대한민국 특허출원 98-9243호로 출원되었다.
상기 FFS 모드 LCD는, 간략하게, 카운터 전극 및 화소 전극이 ITO와 같은 투명 금속으로 형성되면서, 상기 전극들간의 간격이 기판들간의 간격인 셀갭 보다 작게 되도록 형성되는 것을 통해, 상기 전극들 사이에서 프린지 필드가 형성되어 이러한 프린지 필드에 의해 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들이 모두 동작되도록 하고, 아울러, 음의 유전율 이방성 특성을 갖는 액정을 사용하는 것에 의해서, 고휘도 및 광시야각이 구현되도록 만든 구조이다.
한편, 전술한 FFS 모드 LCD를 제조함에 있어서, 게이트 버스 라인 및 카운터 전극의 형성 후에는 실리콘 질화막(SiNx)으로된 게이트 절연막을 도포하게 되는데, 이 경우, 화소 영역에서 상기 카운터 전극의 재질인 ITO의 헤이즈(Haze) 현상, 즉, 수소 농도의 변동에 기인해서 ITO의 색깔이 변하는 현상이 유발된다. 따라서, FFS 모드 LCD의 제조 공정에서는 실리콘질화막 재질의 게이트 절연막을 도포하기 전에 질소가 과량으로 함유된 질소-과도 실리콘질화막(N-Rich SiNx)을 카운터 전극의 재질인 ITO의 헤이즈 현상을 방지하기 위한 버퍼층으로서 도포하고 있다.
도 1은 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층이 도포된 종래 FFS 모드 LCD에서의 데이터 패드부를 도시한 단면도이다. 여기서, 도면부호 1은 유리기판, 3은 게이트 금속 패턴, 4는 질소-과도 실리콘 질화막 재질의 버퍼층, 5는 게이트 절연막, 6은 소오스/드레인 금속으로된 데이터 라인, 7은 보호막, 8은 화소전극용 ITO로된 연결 패턴, 그리고, C는 콘택홀을 각각 나타낸다.
도시된 바와 같이, 게이트 절연막(5)의 하부에 질소-과도 실리콘질화막으로된 버퍼층(4)이 도포된다. 이러한 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층(4)은 화소영역(도시안됨)에 형성된 ITO 재질의 카운터 전극(도시안됨)을 피복하도록 도포되며, 이에 따라, 실리콘질화막 재질로된 게이트 절연막(5)의 도포시에 ITO로된 카운터 전극에서의 헤이즈 현상은 방지된다.
그러나, ITO의 헤이즈 현상을 방지하기 위해서 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층이 도포되는 종래의 FFS 모드 LCD는 패드 오픈 공정, 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 금속 패턴(3)을 노출시키기 위한 비아 건식 식각(Via Dry Etch)시에 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층(4)의 식각 속도가 실리콘질화막 재질의 게이트 절연막(5)의 식각 속도 보다 빠른 것으로 인해 게이트 절연막(5)에서 언더컷(Undercut)이 유발되며, 이 때문에, 후속 공정에서 ITO 재질의 연결 패턴(8)에 의한 게이트 금속 패턴(3)과 데이터 라인(6)간의 전기적 접속시에 접속 불량이 초래되는 바, 결국, FFS 모드 LCD의 신뢰성이 확보되지 못하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비아 건식 식각시의 게이트 절연막에서의 언더컷 발생을 억제시킨 FFS 모드 LCD를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 게이트 절연막에서의 언더컷 발생에 기인된 접속 불량을 방지하여 그 신뢰성을 향상시킨 FFS 모드 LCD를 제공함에 그 다른 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 제조된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 데이터 패드부를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 데이터 패드부를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 데이터 패드부를 도시한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 유리기판 2a,2b : 더미 패턴
3a : 게이트 금속 패턴 4 : 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층
5 : 게이트 절연막 6 : 데이터 라인
7 : 보호막 8 : 연결 패턴
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FFS 모드 LCD는, 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴이 게이트 금속 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴간을 콘택시킨 구조의 패드부를 갖으며, 상기 게이트 금속 패턴을 덮도록 형성되는 게이트 절연막의 하부에 질소-과도 실리콘질화막이 도포된 FFS 모드 LCD에 있어서, 상기 패드부에 상기 게이트 금속 패턴과 직접 콘택되게 카운터 전극용 투명 금속으로된더미 패턴이 구비되며, 상기 더미 패턴의 일부가 노출되도록 상기 더미 패턴 상의 질소-과도 실리콘질화막 부분과 게이트 절연막 부분이 식각되고, 상기 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴에 의해 상기 노출된 더미 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴이 콘택된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 게이트 금속 패턴과 카운터 전극용 ITO의 설계 변경을 통해 카운터 전극용 ITO와 데이터 라인간의 콘택이 이루어지도록 함으로써, 게이트 절연막에서의 언더컷 발생을 방지할 수 있어, 패드부에서의 전기적 접속 불량을 방지할 수 있으며, 그래서, FFS 모드 LCD의 신뢰성을 확보할 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 LCD의 데이터 패드부를 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 도면부호 나타낸다.
FFS 모드 LCD는 투명 금속 재질의 카운터 전극 및 화소 전극이 단일 기판 상에 그들간의 간격이 전극 폭 및 기판들간의 간격 보다 좁게 되도록 형성되는 구조이며, 도시된 바와 같이, 패드부, 바람직하게 데이터 패드부는 종래의 그것과 비교해서 게이트 금속 패턴(3a)과 소오스/드레인 금속 패턴, 즉, 데이터 라인(6)간의 콘택이 화소전극용 ITO로된 연결 패턴(8)에 의해 직접적으로 이루어지지 않는 대신, 게이트 금속 패턴(3a)의 하부에 카운터 전극용 ITO로된 더미 패턴(2a)이 추가로 구비되고, 또한, 상기 게이트 금속 패턴(3a)이 종래의 그것과 비교해서 작은 크기로 구비되는 것으로부터, 카운터 전극용 ITO로된 더미 패턴(2a)과 데이터 라인(6)이 상기 연결 패턴(8)에 의해 콘택되며, 그리고, 상기 더미 패턴(2a)이 상기 게이트 금속 패턴(3a)과 콘택된다. 이러한 패드 구조는 게이트 금속과 카운터 전극용 ITO의 설계 변경을 통해 얻어진 결과이며, 이에 따라, 게이트 절연막(4)에서의 언더컷 발생은 방지된다.
여기서, 비아 건식 식각시에 게이트 절연막(4)에서의 언더컷 발생이 방지되는 이유는 다음과 같다.
일반적으로 게이트 금속 상에 형성된 실리콘질화막(SiNx)은 비정질 상태의 ITO 또는 IXO(Indium Zinc Oxide) 상에 형성된 실리콘질화막 보다 식각 속도가 빠르다. 이것은 비정질인 ITO 또는 IXO 상에서와 결정질인 게이트 금속 상에서의 실리콘질화막의 성막을 비교할 때, 상기 ITO 또는 IXO가 비정질 상태이므로, 상기 비정질인 ITO 또는 IXO 상에서의 비정질인 실리콘질화막이 더 조밀하게 성막되고, 아울러, 더 안정적인 계면을 갖도록 성막될 수 있기 때문이다.
또한, 비정질 상태의 ITO 또는 IXO 상에서 실리콘질화막을 성막할 경우, 상기 비정질 상태의 ITO 또는 IXO로부터 실리콘질화막으로 산소(Oxygen)가 확산되어 반응하는 것으로 인해, 패드 오픈 공정, 즉, 비아 건식 식각시에 상기 실리콘질화막의 식각이 억제된다.
그러므로, 본 발명에서와 같이 데이터 패드용 게이트 금속 패턴(3a)의 크기를 줄이면서 카운터 전극용 ITO의 설계 변경을 통해서 더미 패턴(2a)이 상기 게이트 금속 패턴(3a)의 하부로부터 데이터 라인(6)쪽으로 연장 배치되도록 하고, 아울러, 패드 오픈 공정시에는 더미 패턴(2a) 상에 성막된 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층 부분과 게이트 절연막 부분이 식각되도록 하면, 상기 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층(4)의 식각 속도가 게이트 금속 패턴(3a) 상에 성막된 그것 보다 느려진 것으로 인해, 게이트 절연막(5)에서의 언더컷 발생은 방지할 수 있게 된다.
이 결과, 화소전극용 ITO로된 연결 패턴(8)에 의한 더미 패턴(2a)과 데이터 라인(6)간의 전기적 접속이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있으며, 그래서, FFS 모드 LCD의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 LCD의 데이터 패드부를 도시한 단면도로서, 이 실시예에 따른 FFS 모드 LCD는 이전 실시예와 동일한 개념이지만, 게이트 금속 패턴(3)의 설계 변경은 없으며, 단지, 더미 패턴(2b)이 게이트 금속 패턴(3) 상에 형성되도록 한다.
자세하게, 전술한 본 발명의 제1실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 금속 패턴(3a)의 크기를 줄이면서, 카운터 전극용 ITO로된 더미 패턴(2a)이 상기 게이트 금속 패턴(3a)의 하부로부터 데이터 라인(6)쪽으로 연장되게 배치되도록 형성하고, 아울러, 이렇게 연장된 더미 패턴(2a) 상의 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층 및 게이트 절연막 부분을 건식 식각함으로써, 게이트 절연막(6)에서의 언더컷 발생에 기인하는 접속 불량의 발생을 방지한다.
이에 반해, 본 발명의 제2실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 금속 패턴(3)의 형태를 변경하지 않는 대신, 카운터 전극용 ITO로된 더미 패턴(2b)이 상기 게이트 금속 패턴(3) 상에 배치되도록 하면서, 상기 더미 패턴(2b) 상의 질소-과도 실리콘질화막 버퍼층 및 게이트 절연막 부분이 식각되도록 함으로써, 게이트 절연막(6)에서의 언더컷 발생에 기인하는 접속 불량의 발생을 방지한다.
여기서, 본 발명의 제1실시예에서는 카운터 전극의 형성후에 게이트 형성이 이루어지지만, 본 발명의 제2실시예에서는 게이트 형성후에 카운터 전극의 형성이 이루어진다.
또한, 전술한 본 발명의 실시예들에서는 카운터 전극의 재질로서 ITO에 대해서만 설명하였지만, 상기 ITO 대신에 IXO의 적용도 가능하며, 상기 IXO가 적용되는 경우에도 본 발명의 실시예들과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 패드 오픈을 위한 비아 건식 식각시에 카운터 전극용 ITO로된 더미 패턴을 추가시키고, 이 ITO 더미 패턴 상에 성막된 질소-과도 실리콘질화막 부분과 게이트 절연막 부분을 식각함으로써, 게이트 절연막에서의 언더컷 발생에 의한 접속 불량을 방지할 수 있으며, 그래서, FFS 모드 LCD의 신뢰성을 확보할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴이 게이트 금속 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴간을 콘택시킨 구조의 패드부를 갖으며, 상기 게이트 금속 패턴을 덮도록 형성되는 게이트 절연막의 하부에 질소-과도 실리콘질화막이 도포된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 있어서,
    상기 패드부에 상기 게이트 금속 패턴과 직접 콘택되게 카운터 전극용 투명 금속으로된 더미 패턴이 구비되며, 상기 더미 패턴의 일부가 노출되도록 상기 더미 패턴 상의 질소-과도 실리콘질화막 부분과 게이트 절연막 부분이 식각되고, 상기 화소전극용 투명 금속으로된 연결 패턴에 의해 상기 노출된 더미 패턴과 소오스/드레인 금속 패턴이 콘택된 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 게이트 금속 패턴의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 금속 패턴은 상기 더미 패턴의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 게이트 금속 패턴 상에 배치된 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 금속은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IXO(Indium Zinc Oxide)인 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
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