KR20040061188A - 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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KR20040061188A
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line
forming
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남승희
오재영
조소행
조흥렬
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치가 대면적화 됨에 따라 배선의 길이가 길어져 배선이 단선될 확률이 높아지고 있다. 이러한 문제를 보완하기 위해 별도의 배선을 형성하거나 기판의 외곽에 수리선을 형성한 경우가 있는데, 이러한 경우 공정이 추가되어 제조 비용이 증가된다.
본 발명에서는 게이트 배선과 같은 물질로 보조 데이터선을 형성하고 화소 전극과 같은 물질로 도전 패턴을 형성하여, 도전 패턴으로 보조 데이터선과 데이터 배선을 연결함으로써 데이터 배선이 단선되더라도 신호가 인가될 수 있도록 한다. 따라서, 공정의 추가 없이 데이터 배선의 단선을 보완할 수 있다.

Description

액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법{array substrate for liquid crystal display device and fabricating method of the same}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
액정 표시 장치는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 현재 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 하부 기판에 화소 전극이 형성되어 있고 상부 기판인 색 필터 기판에 공통 전극이 형성되어 있는 구조로, 상하로 걸리는 기판에 수직한 방향의 전기장에 의해 액정 분자를 구동하는 방식이다. 이는 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상판의 공통 전극이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다.
액정 표시 장치의 상부 기판은 화소 전극 이외의 부분과 화소 전극 주변부에서 액정 분자의 배열이 다르기 때문에 발생하는 빛샘 현상을 막기 위해 블랙 매트릭스(black matrix)를 더 포함한다.
한편, 액정 표시 장치의 하부 기판인 어레이 기판은 박막을 증착하고 마스크를 이용하여 사진 식각하는 공정을 여러 번 반복함으로써 형성되는데, 통상적으로 마스크 수는 5장 내지 6장이 사용되고 있으며, 마스크의 수가 어레이 기판을 제조하는 공정수를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(10) 위에 가로 방향을 가지는 게이트 배선(22)과, 게이트 배선(22)에서 연장된 게이트 전극(24)이 형성되어 있다.
게이트 배선(22)과 게이트 전극(24) 상부에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있으며, 그 위에 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(28)과 오믹 콘택층(30)이 순차적으로 형성되어 있다.
오믹 콘택층(30) 위에는 세로 방향을 가지며 게이트 배선(22)과 교차하는 데이터 배선(32), 데이터 배선(32)에서 연장된 소스 전극(34), 게이트 전극(24)을 중심으로 소스 전극(34)과 마주 대하고 있는 드레인 전극(36)이 형성되어 있다.
데이터 배선(32)과 소스 및 드레인 전극(34,36)은 보호막(40)으로 덮여 있으며, 보호막(40)은 드레인 전극(36)을 드러내는 드레인 콘택홀(42)을 가진다.
게이트 배선(22)과 데이터 배선(32)이 교차하여 정의되는 화소 영역의 보호막(40) 상부에는 화소 전극(52)이 형성되어 있는데, 화소 전극(52)은 드레인 콘택홀(42)을 통해 드레인 전극(36)과 연결되어 있다.
이러한 액정 표시 장치의 어레이 기판에서는, 게이트 배선(22)을 통해 게이트 전극(24)에 전압이 인가되었을 때, 액티브층(28)에 전자가 집중되고 전도성 채널이 형성됨으로써 소스 및 드레인 전극(34,36) 사이에 전류가 흐를 수 있게 되어, 데이터 배선(32)에서 전달된 화상 신호가 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)을 통해 화소 전극(52)에 도달하게 된다.
최근 액정 표시 장치가 대면적화되고 고해상도가 요구됨에 따라, 화소수의 증가로 액정 표시 장치의 배선 길이는 길어지고 폭은 좁아지게 되었다. 이로 인해 배선이 단선될 확률 또한 높아지게 되었는데, 배선의 단선은 화소 하나에만 영향을 미치는 것이 아니라 배선에 연결된 화소 전체에 영향을 미쳐 선결함으로 나타나기 때문에, 매우 심각한 문제가 된다.
따라서, 이러한 배선의 단선을 보완하기 위해 여분의 배선을 형성하거나 수리선(repair line)을 액정 표시 장치의 외부에 설치할 수 있으나, 여분의 배선을 형성할 경우 공정수가 추가되며, 수리선을 형성할 경우에는 신호의 지연을 초래하고, 단선이 발생했을 때 레이저를 이용하여 배선과 수리선을 단락시키는 공정과 같은 별도의 공정이 필요하므로, 공정수 추가에 따른 제조 비용이 증가된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공정의 추가 없이 배선의 단선을 보완할 수 있는 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 평면도.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도.
도 4 내지 도 6은 도 3에서 각각 Ⅳ-Ⅳ선, V-V선, 그리고 VI-VI선을 따라 자른 단면도.
도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b,그리고 도 9a와 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 과정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 제 1 실시예에서 데이터 배선이 단선되었을 경우를 도시한 평면도 및 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도.
도 12 내지 도 14는 도 11에서 각각 XII-XII선, XIII-XIII선, 그리고 XIV-XIV선을 따라 자른 단면도.
도 15a와 도 15b, 도 16a와 도 16b,그리고 도 17a와 도 17b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 과정을 도시한 평면도 및 단면도.
도 18a와 도 18b는 본 발명의 제 2 실시예에서 게이트 배선이 단선되었을 경우를 도시한 평면도 및 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 기판 122 : 게이트 배선
124 : 게이트 전극 125 : 보조 데이터선
126 : 게이트 절연막 128 : 액티브층
130 : 오믹 콘택층 132 : 데이터 배선
134 : 소스 전극 136 : 드레인 전극
140 : 보호막 142 : 제 1 콘택홀
144 : 제 2 콘택홀 146 : 제 3 콘택홀
152 : 화소 전극 154 : 도전 패턴
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 기판과, 상기 기판 상에 형성되어 있는 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 배선 사이에 형성되고 제 2 방향을 가지는 보조 데이터선, 상기 게이트 배선과 게이트 전극 그리고 보조 데이터선을 덮고 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 액티브층, 상기 액티브층 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 보조 데이터선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막, 상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선 및 상기 제 2 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 데이터선과 연결되어 있는 도전 패턴을 포함한다.
여기서, 보조 데이터선은 게이트 배선과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 도전 패턴은 화소 전극과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 좋다.
데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 좋다.
본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 기판과, 상기 기판 상에 형성되어 있는 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는게이트 전극, 상기 게이트 배선과 게이트 전극을 덮고 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 액티브층, 상기 액티브층 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선과 교차하는 제 2 방향의 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극, 상기 데이터 배선 사이에 형성되고 제 1 방향을 가지는 보조 게이트선, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 그리고 보조 게이트선 상부에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 게이트 배선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막, 상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선 및 상기 제 1 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 게이트선과 연결되어 있는 도전 패턴을 포함한다.
여기서, 보조 게이트선은 데이터 배선과 같은 물질로 이루어질 수 있는데, 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 도전 패턴은 화소 전극과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 기판 위에 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 사이에 제 2 방향을 가지는 보조 데이터선을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선과 게이트 전극 그리고 보조 데이터선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부에 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 보조 데이터선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 상부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 보호막 상부에 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선 및 상기 제 2 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 데이터선과 연결되는 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 보조 데이터선을 형성하는 단계는 게이트 배선을 형성하는 단계와 같은 공정에서 이루어질 수 있다.
또한, 도전 패턴은 화소 전극과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에서, 제 1 내지 제 3 콘택홀은 건식 식각 방법에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 기판 위에 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선과 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부에 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하는 제 2 방향의 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 데이터 배선 사이에 제 1 방향을 가지는 보조 게이트선을 형성하는 단계, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 그리고 보조 게이트선 상부에, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 게이트 배선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 상부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 보호막 상부에 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선 및 상기 제 1 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 게이트선과 연결되는 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 보조 게이트선을 형성하는 단계는 데이터 배선을 형성하는 단계와 같은 공정에서 이루어질 수 있다.
또한, 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
도전 패턴은 화소 전극과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 좋다.
한편, 제 1 내지 제 3 콘택홀은 건식 식각 방법에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에서는 게이트 배선과 같은 물질로 보조 데이터선을 형성하고 화소 전극과 같은 물질로 도전 패턴을 형성하여, 도전 패턴으로 보조 데이터선과 데이터 배선을 연결함으로써 데이터 배선이 단선되더라도 신호가 인가될 수 있도록 한다. 또한, 데이터배선과 같은 물질로 보조 게이트선을 형성하고 화소 전극과 같은 물질로 도전 패턴을 형성하여, 도전 패턴으로 보조 게이트선과 게이트 배선을 연결함으로써 게이트 배선이 단선되더라도 신호가 인가될 수 있도록 한다. 따라서, 제조 공정이 추가되지 않으면서 배선의 단선을 보완할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 4 내지 도 6은 도 3에서 각각 Ⅳ-Ⅳ선, V-V선, 그리고 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 도전성 물질로 이루어진 가로 방향의 게이트 배선(122)과 게이트 배선(122)으로부터 연장된 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 이웃하는 게이트 배선(122) 사이에는 세로 방향의 보조 데이터선(125)이 형성되어 있다.
게이트 배선(122)과 게이트 전극(124) 그리고 보조 데이터선(125)의 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막(126)이 형성되어 이들을 덮고 있다.
게이트 절연막(126)의 상부에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(128)이 형성되어 있고, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(130)이 형성되어 있다.
오믹 콘택층(130) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 데이터배선(132), 소스 전극(134) 및 드레인 전극(136)이 형성되어 있다. 데이터 배선(132)은 세로 방향으로 형성되어 보조 데이터선(125)과 중첩하며, 게이트 배선(122)과 교차함으로써 화소 영역을 정의한다. 소스 전극(134)은 데이터 배선(132)으로부터 연장되어 있으며, 드레인 전극(136)은 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(134)과 마주 대하고 있다. 소스 및 드레인 전극(134, 136)은 게이트 전극(124)과 함께 박막 트랜지스터를 이루며, 소스 및 드레인 전극(134, 136) 사이의 드러난 액티브층(128)은 박막 트랜지스터의 채널이 된다.
데이터 배선(132)과 소스 및 드레인 전극(134, 136) 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기절연막으로 이루어진 보호막(140)이 형성되어 있으며, 보호막(140)은 드레인 전극(136) 및 게이트 절연막(126)과 함께 기판(110)을 드러내는 제 1 콘택홀(142), 그리고 데이터 배선(132) 및 게이트 절연막(126)과 함께 보조 데이터선(125)을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀(144, 146)을 가진다. 또한, 제 1 콘택홀(142)은 드레인 전극(136)의 측면을 드러낸다.
보호막(140) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(152)이 형성되어 있는데, 화소 전극(152)은 제 1 콘택홀(142)을 통해 드레인 전극(136)과 측면 접촉함으로써 연결된다. 화소 전극(152)은 전단의 게이트 배선(122)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 이루는데, 스토리지 커패시터는 별도의 커패시터 전극에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 데이터 배선(132) 상부의 보호막(140) 위에는 화소 전극(152)과 같은 물질로 이루어진 도전 패턴(154)이 형성되어 있다. 도전 패턴(154)은 데이터 배선(132)과 나란한 방향을 가지고 데이터배선(132)과 중첩하며, 게이트 배선(122)과 교차한다. 도전 패턴(154)의 양끝은 각각 이웃하는 화소의 보조 데이터선(125)과 중첩하며, 제 2 및 제 3 콘택홀(144, 146)을 통해 데이터 배선(132) 및 이웃하는 보조 데이터선(125)과 연결되어 있다. 따라서, 데이터 배선(132)이 보조 데이터선(125)과 연결되도록 한다. 여기서, 투명 도전 물질은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide ; ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide ; IZO)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 보조 데이터선(125)을 데이터 배선(132)과 연결되도록 하여, 데이터 배선(132)이 단선되더라도 화상 신호가 인가될 수 있도록 한다. 따라서, 데이터 배선(132)의 단선을 보완할 수 있다.
이러한 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 도 7a 및 도 7b, 도 8a 및 도 8b, 도 9a 및 도 9b, 그리고 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 7a와 도 8a,그리고 도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 과정을 도시한 평면도이고, 도 7b와 도 8b 그리고 도 9b는 각각 도 7a의 VIIB-VIIB선과 도 8a의 VIIIB-VIIIB선,그리고 도 9a의 IXB-IXB선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 유리 기판과 같은 투명한 절연 기판(110) 상에 금속과 같은 물질을 스퍼터링(sputtering)과 같은 방법으로 증착하고 패터닝하여 가로 방향을 가지는 게이트 배선(122)과 게이트 배선(122)에서 연장된 게이트 전극(124), 그리고 게이트 배선(122) 사이에 세로 방향을 가지는 보조 데이터선(125)을 형성한다.
게이트 배선(122)과 게이트 전극(124) 그리고 보조 데이터선(125)은 신호 지연을 방지하기 위해 비교적 낮은 비저항을 가지는 물질로 형성하는 것이 좋다.
다음, 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(122)과 게이트 전극(124) 그리고 보조 데이터선(125) 상부에 게이트 절연막(126)을 형성하고, 그 위에 액티브층(128)과 오믹 콘택층(130)을 형성한다. 이어, 그 위에 금속과 같은 도전 물질을 스퍼터링한 후 패터닝하여, 게이트 배선(122)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선(132), 데이터 배선(132)에서 연장된 소스 전극(134), 소스 전극(134)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(134)과 마주 대하고 있는 드레인 전극(136)을 형성한다. 데이터 배선(132)은 보조 데이터선(125)과 나란한 방향을 가지며 중첩한다.
데이터 배선(132)도 게이트 배선(122)과 마찬가지로 비교적 낮은 비저항을 가지는 물질로 이루어지는 것이 좋으며, 건식 식각(dry etching)이 가능한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 데이터 배선(132)은 몰리브덴(Mo)과 크롬(Cr), 알루미늄 합금(Al alloy) 및 몰리브덴-텅스텐(MoW)으로 형성될 수 있다.
이러한 패턴들은 사진 식각 공정으로 제조되는데, 사진 식각 공정은 세정과 감광막 도포, 노광 및 현상, 그리고 식각과 같은 여러 공정으로 이루어진다. 그러므로, 사진 식각 공정을 한번만 단축해도 제조 시간이 상당히 줄어들고 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 불량 발생율이 적어진다. 따라서, 마스크 수를 줄여 어레이 기판을 제조하는 것이 바람직한데, 마스크 수를 줄이기 위해 데이터 배선(132)과 소스 및 드레인 전극(134, 136) 그리고 액티브층(128)을 한번의 사진 식각 공정으로 형성될 수도 있다. 이때, 액티브층(128)은 채널 부분을 제외하고 데이터배선(132), 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 같은 모양을 가지게 된다.
다음, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막을 증착하여 보호막(140)을 형성한 후, 건식 식각 방법으로 보호막(140)과 데이터 배선(132), 드레인 전극(136) 및 게이트 절연막(126)을 식각하여 기판(110)을 드러내는 제 1 콘택홀(142)과 보조 데이터선(125)을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀(144, 146)을 형성한다.
이어, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, ITO나 IZO와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(152)과 도전 패턴(154)을 형성한다. 여기서, 화소 전극(152)은 제 1 콘택홀(142)을 통해 드레인 전극(136)과 연결되고, 게이트 배선(122)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 화소 전극에 인가된 신호 전압을 일정시간 이상 유지하는 역할을 한다. 도전 패턴(154)은 데이터 배선(132)과 나란한 방향을 가지고 데이터 배선(132)과 중첩하며 게이트 배선(122)과 교차한다. 또한, 도전 패턴(154)의 양끝은 이웃하는 보조 데이터선(125)과 각각 중첩하며 제 2 및 제 3 콘택홀(144, 146)을 통해 데이터 배선(132) 및 보조 데이터선(125)과 연결된다. 여기서, 도전 패턴(154)은 데이터 배선(132)과 측면 접촉을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 게이트 배선과 같은 물질로 보조 데이터선을 형성하고, 화소 전극과 같은 물질로 도전 패턴을 형성하여 데이터 배선을 보조 데이터선과 연결시킴으로써, 공정의 추가 없이 데이터 배선의 단선을 방지할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판에서 데이터 배선이 단선된 경우를 도시한 평면도이고, 도 10b는 도 10a에서 XB-XB선을 따라 자른 단면도이다.
도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 화소 전극(152)에 화상 신호를 전달하는 데이터 배선(132)이 도전 패턴(154)을 통해 보조 데이터선(125)과 연결되어 있다. 따라서, A 및 B 부분에서 데이터 배선(132)이 단선되더라도 보조 데이터선(125) 및 도전 패턴(154)을 통해, 화상 신호가 전달될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에서는 데이터 배선이 보조 데이터선과 도전 패턴에 의해 병렬 연결되므로, 데이터 배선의 저항이 낮아진다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 12 내지 도 14는 도 11에서 각각 XII-XII선, XIII-XIII선, 그리고 XIV-XIV선을 따라 자른 단면도이다.
도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 도전성 물질로 이루어진 가로 방향의 게이트 배선(222)과 게이트 배선(222)으로부터 연장된 게이트 전극(224)이 형성되어 있다. 게이트 배선(222)과 게이트 전극(224) 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막(226)이 형성되어 이들을 덮고 있다.
게이트 절연막(226)의 상부에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(228)이 형성되어 있고, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(230)이 형성되어 있다.
오믹 콘택층(230) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 데이터 배선(232), 소스 전극(234) 및 드레인 전극(236)이 형성되어 있다. 데이터 배선(232)은 세로 방향으로 형성되어 게이트 배선(222)과 교차함으로써 화소 영역을 정의하며, 소스 전극(234)은 데이터 배선(232)으로부터 연장되어 있으며, 드레인 전극(236)은 게이트 전극(224)을 중심으로 소스 전극(234)과 마주 대하고 있다. 한편, 데이터 배선(232) 사이에는 가로 방향으로 가지며 게이트 배선(222)과 중첩하는 보조 게이트선(238)이 형성되어 있다.
소스 및 드레인 전극(234, 236)은 게이트 전극(224)과 함께 박막 트랜지스터를 이루며, 소스 및 드레인 전극(234, 236) 사이의 드러난 액티브층(228)은 박막 트랜지스터의 채널이 된다.
데이터 배선(232)과 소스 및 드레인 전극(234, 236) 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기절연막으로 이루어진 보호막(240)이 형성되어 있다. 보호막(240)은 드레인 전극(236) 및 게이트 절연막(226)과 함께 기판(210)을 드러내는 제 1 콘택홀(242), 그리고 보조 게이트선(238) 및 게이트 절연막(226)과 함께 게이트 배선(222)을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀(244, 246)을 가진다.
보호막(240) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(252)이 형성되어 있는데, 화소 전극(252)은 제 1 콘택홀(242)을 통해 드레인 전극(236)과 측면접촉함으로써 연결된다. 화소 전극(252)은 보조 게이트선(238)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 이룬다. 또한, 게이트 배선(222) 상부의 보호막(240) 위에는 화소 전극(252)과 같은 물질로 이루어진 도전 패턴(254)이 형성되어 있다. 도전 패턴(254)은 게이트 배선(222)과 나란한 방향을 가지고 게이트 배선(222)과 중첩하며, 데이터 배선(232)과 교차한다. 도전 패턴(254)의 양끝은 각각 이웃하는 화소의 보조 게이트선(238)과 중첩하며, 제 2 및 제 3 콘택홀(244, 246)을 통해 게이트 배선(222) 및 이웃하는 보조 게이트선(238)과 연결되어 있다. 따라서, 게이트 배선(222)이 보조 게이트선(238)과 연결되도록 한다. 이때, 도전 패턴(254)은 보조 게이트선(238)과 측면 접촉을 한다. 여기서, 화소 전극(252)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)나 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 보조 게이트선(238)을 게이트 배선(222)과 연결되도록 하여, 게이트 배선(222)이 단선되더라도 화상 신호가 인가될 수 있도록 한다. 따라서, 게이트 배선(222)의 단선을 보완할 수 있다.
이러한 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 도 15a 및 도 15b, 도 16a 및 도 16b, 도 17a 및 도 17b, 그리고 도 11 및 도 12를 참조하여 상세히 설명한다. 도 15a와 도 16a,그리고 도 17a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 과정을 도시한 평면도이고, 도 15b와 도 16b 그리고 도 17b는 각각 도 15a의 XVB-XVB선과 도 16a의 XVIB-XVIB선,그리고 도 17a의 XVIIB-XVIIB선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 유리 기판과 같은 투명한 절연 기판(210) 상에 금속과 같은 물질을 스퍼터링과 같은 방법으로 증착하고 패터닝하여 가로 방향을 가지는 게이트 배선(222)과 게이트 배선(222)에서 연장된 게이트전극(224)을 형성한다.
게이트 배선(222)과 게이트 전극(224)은 신호 지연을 방지하기 위해 비교적 낮은 비저항을 가지는 물질로 형성하는 것이 좋다.
다음, 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(222)과 게이트 전극(224) 상부에 게이트 절연막(226)을 형성하고, 그 위에 액티브층(228)과 오믹 콘택층(230)을 형성한다. 이어, 그 위에 금속과 같은 도전 물질을 스퍼터링한 후 패터닝하여, 데이터 배선(232)과 소스 전극(234), 드레인 전극(236) 그리고 보조 게이트선(238)을 형성한다. 데이터 배선(232)은 게이트 배선(222)과 교차하여 화소 영역을 정의하고, 소스 전극(234)은 데이터 배선(232)에서 연장되어 있으며, 드레인 전극(236)은 게이트 전극(224)을 중심으로 소스 전극(234)과 마주 대하고 있다. 보조 게이트선(238)은 가로 방향으로 데이터 배선(232) 사이에 형성되고, 게이트 배선(222)과 중첩되어 있다.
데이터 배선(232)도 게이트 배선(222)과 마찬가지로 비교적 낮은 비저항을 가지는 물질로 이루어지는 것이 좋으며, 건식 식각이 가능한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 데이터 배선(232)은 몰리브덴(Mo)과 크롬(Cr), 알루미늄 합금(Al alloy) 및 몰리브덴-텅스텐(MoW)으로 형성될 수 있다.
앞선 제 1 실시예에서와 마찬가지로, 마스크 수를 줄이기 위해 데이터 배선(232)과 소스 및 드레인 전극(234, 236) 그리고 액티브층(228)은 한번의 사진 식각 공정으로 형성될 수 있다. 이때, 액티브층(228)은 채널 부분을 제외하고 데이터 배선(232), 소스 및 드레인 전극(234, 236)과 같은 모양을 가지게 된다.
다음, 도 17a 및 도 17b에 도시한 바와 같이, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막을 증착하여 보호막(240)을 형성한 후, 건식 식각 방법으로 보호막(240)과 드레인 전극(236), 보조 게이트선(238) 및 게이트 절연막(226)을 식각하여 기판(210)을 드러내는 제 1 콘택홀(242)과 게이트 배선(222)을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀(244, 246)을 형성한다. 또한, 제 1 콘택홀(242)은 드레인 전극(236)의 측면을 드러낸다.
이어, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, ITO나 IZO와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(252)과 도전 패턴(254)을 형성한다. 화소 전극(252)은 제 1 콘택홀(242)을 통해 드레인 전극(236)과 연결되고, 보조 게이트선(238)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 화소 전극에 인가된 신호 전압을 일정시간 이상 유지하는 역할을 한다. 도전 패턴(254)은 게이트 배선(222)과 나란한 방향을 가지고 게이트 배선(222)과 중첩하며 데이터 배선(232)과 교차한다. 또한, 도전 패턴(254)의 양끝은 이웃하는 보조 게이트선(238)과 각각 중첩하며 제 2 및 제 3 콘택홀(244, 246)을 통해 게이트 배선(222) 및 보조 게이트선(238)과 연결된다. 여기서, 도전 패턴(254)은 보조 게이트선(238)과 측면 접촉을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 데이터 배선과 같은 물질로 보조 게이트선을 형성하고, 화소 전극과 같은 물질로 도전 패턴을 형성하여 게이트 배선을 보조 게이트선과 연결시킴으로써, 공정의 추가 없이 게이트 배선의 단선을 방지할 수 있다.
도 18a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판에서 게이트 배선이 단선된 경우를 도시한 평면도이고, 도 18b는 도 18a에서 XVIIIB-XVIIIB선을 따라 자른 단면도이다.
도 18a 및 도 18b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(222)이 도전 패턴(254)을 통해 보조 게이트선(238)과 연결되어 있어, C 및 D 부분에서 게이트 배선(222)이 단선되더라도 보조 게이트선(238) 및 도전 패턴(254)을 통해 박막 트랜지스터에 신호가 전달될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에서는 제조 공정이 추가되지 않으면서 데이터 배선의 단선을 보완할 수 있다. 또한, 제조 공정이 추가되지 않으면서 게이트 배선의 단선을 보완할 수도 있다.

Claims (22)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되어 있는 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극;
    상기 게이트 배선 사이에 형성되고 제 2 방향을 가지는 보조 데이터선;
    상기 게이트 배선과 게이트 전극 그리고 보조 데이터선을 덮고 있는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 액티브층;
    상기 액티브층 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 보조 데이터선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막;
    상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극;
    상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선 및 상기 제 2 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 데이터선과 연결되어 있는 도전 패턴
    을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에서,
    상기 보조 데이터선은 상기 게이트 배선과 같은 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  3. 제 1 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 화소 전극과 같은 물질로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  4. 제 3 항에서,
    상기 도전 패턴은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  5. 제 1 항에서,
    상기 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  6. 기판;
    상기 기판 상에 형성되어 있는 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극;
    상기 게이트 배선과 게이트 전극을 덮고 있는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 액티브층;
    상기 액티브층 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선과 교차하는 제 2 방향의 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극;
    상기 데이터 배선 사이에 형성되고 제 1 방향을 가지는 보조 게이트선;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 그리고 보조 게이트선 상부에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 게이트 배선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막;
    상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극;
    상기 보호막 상부에 형성되고 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선 및 상기 제 1 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 게이트선과 연결되어 있는 도전 패턴
    을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  7. 제 6 항에서,
    상기 보조 게이트선은 상기 데이터 배선과 같은 물질로 이루어진 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  8. 제 7 항에서,
    상기 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  9. 제 6 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 화소 전극과 같은 물질로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  10. 제 9 항에서,
    상기 도전 패턴은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  11. 기판 위에 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 사이에 제 2 방향을 가지는 보조 데이터선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선과 게이트 전극 그리고 보조 데이터선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상부에 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 보조 데이터선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상부에 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선 및 상기 제 2 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 데이터선과 연결되는 도전 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에서,
    상기 보조 데이터선을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선을 형성하는 단계와 같은 공정에서 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 11 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 화소 전극과 같은 물질로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  14. 제 13 항에서,
    상기 도전 패턴은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  15. 제 11 항에서,
    상기 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  16. 제 11 항에서,
    상기 제 1 내지 제 3 콘택홀은 건식 식각 방법에 의해 형성되는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  17. 기판 위에 제 1 방향의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되어 있는 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선과 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상부에 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하는 제 2 방향의 데이터 배선과, 상기 게이트 전극을 중심으로 마주 대하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 배선 사이에 제 1 방향을 가지는 보조 게이트선을 형성하는 단계;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 그리고 보조 게이트선 상부에, 상기 드레인 전극을 드러내는 제 1 콘택홀과 상기 게이트 배선을 드러내는 제 2 및 제 3 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상부에 상기 제 2 및 제 3 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선 및 상기 제 1 방향으로 이웃하는 화소의 상기 보조 게이트선과 연결되는 도전 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  18. 제 17 항에서,
    상기 보조 게이트선을 형성하는 단계는 상기 데이터 배선을 형성하는 단계와 같은 공정에서 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  19. 제 18 항에서,
    상기 데이터 배선은 몰리브덴과 크롬, 알루미늄 합금, 그리고 몰리브덴-텅스텐 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  20. 제 17 항에서,
    상기 도전 패턴은 상기 화소 전극과 같은 물질로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  21. 제 20 항에서,
    상기 도전 패턴은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드 중의 어느 하나로 이루어지는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  22. 제 17 항에서,
    상기 제 1 내지 제 3 콘택홀은 건식 식각 방법에 의해 형성되는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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