KR20060005861A - 표시기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

표시 품질을 향상시킬 수 있는 표시기판 및 이의 제조방법이 개시된다. 다수의 게이트 라인은 제1 및 제2 금속막으로 이루어지고, 다수의 데이터 라인은 다수의 게이트 라인과 교차된다. 화소전극은 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해서 정의된 다수의 화소영역에 각각 구비되고, 다수의 스위칭 소자는 각 화소 영역에 구비된다. 다수의 보조전극 라인은 제1 및 제2 금속막으로 이루어지고, 각 화소전극과 마주하여 보조 용량을 형성하고, 브릿지 전극은 다수의 보조전극 라인을 전기적으로 연결한다. 이때, 제1 금속막은 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진다. 따라서, 표시기판을 채용하는 표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

Description

표시기판 및 이의 제조방법{DISPLAY SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판을 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ`에 따라 절단한 단면도이다.

도 3a 내지 도 3h는 도 2에 도시된 표시기판의 제조과정을 나타낸 공정도들이다.

도 4는 도 3a에 도시된 제1 금속막의 스퍼터링 장치를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 표시기판 101 : 베이스 기판

110 : 게이트 라인 120 : 데이터 라인

130 : TFT 141, 142 : 제1 및 제2 보조전극 라인

150 : 화소전극 160 : 브릿지 전극

300 : 스퍼터링 장치 310 : 챔버

320 : 척 330 : 금속 타겟

본 발명은 표시기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 품질을 향상시킬 수 있는 표시기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 어레이 기판, 어레이 기판과 마주보는 컬러필터기판 및 어레이 기판과 컬러필터기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다.

어레이 기판은 화상을 나타내는 최소 단위인 복수의 화소로 이루어진다. 화소 각각은 게이트 신호가 제공되는 게이트 라인, 데이터 신호가 제공되는 데이터 라인, 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터, 데이터 신호를 수신하여 액정층에 전압을 인가하는 화소전극 및 화소전극과 마주하여 액정층에 제공된 전압을 소정의 시간동안 유지시키는 보조전극 라인을 포함한다.

PVA 모드(Patterned Vertical Alignment mode) 액정표시장치에서 컬러필터기판에 형성된 공통전극은 소정의 형태로 패터닝된다. 따라서, 공통전극과 화소전극과의 사이에 개재된 액정이 서로 다른 방향으로 배열됨으로써, 액정표시장치는 시야각과 표시 품질이 향상된 화상을 표시한다.

PVA 모드 액정표시장치에서 보조전극 라인과 게이트 라인은 동일층에 구비되고, 보조전극 라인은 화소 각각의 주변 영역을 둘러싼다. 이때, 게이트 라인을 사이에 두고 인접한 화소 영역에 형성된 보조전극 라인들은 브릿지 전극을 통해 전기적으로 연결된다. 브릿지 전극은 화소전극과 동일한 인듐 틴 옥사이드로 이루어진다.

한편, 게이트 라인과 보조전극 라인은 크롬(Cr)과 알루미늄 네오디뮴(AlNd) 으로 이루어진 이중막 구조를 갖는다. 일반적으로 크롬(Cr)은 표면 저항의 편차가 심하다. 따라서, 브릿지 전극과 공통전압 라인이 접촉되면 크롬(Cr)과 인듐 틴 옥사이드과의 콘택 저항의 편차로 인해서 액정표시장치의 화면에는 얼룩이 발생한다. 이러한 얼룩은 액정표시장치의 표시 품질을 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 표시 품질을 향상시키기 위한 표시기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 표시기판을 제조하는데 적용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 표시기판은 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 화소전극 및 다수의 스위칭 소자, 다수의 보조전극 라인 및 브릿지 전극을 포함한다.

상기 다수의 게이트 라인은 제1 및 제2 금속막으로 이루어져 베이스 기판 상에 구비되고, 게이트 신호를 출력하고, 상기 다수의 데이터 라인은 상기 다수의 게이트 라인과 교차되도록 상기 베이스 기판 상에 구비되고, 데이터 신호를 출력한다. 상기 화소전극은 상기 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해서 정의된 다수의 화소영역에 각각 구비되고, 상기 다수의 스위칭 소자는 상기 각 화소 영역에 구비되고, 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 다수의 화소전극에 각각 인가한다.

상기 다수의 보조전극 라인은 상기 제1 및 제2 금속막으로 이루어지고, 상기 각 화소전극과 마주하여 보조 용량을 형성하고, 상기 브릿지 전극은 상기 다수의 보조전극 라인을 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 제1 금속막은 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진다.

본 발명의 다른 특징에 따른 표시기판의 제조방법은 기판 상에 크롬 나이트라이트로 이루어진 제1 금속막을 형성하는 단계, 상기 제1 금속막 상에 제2 금속막을 형성하여 다수의 게이트 라인 및 다수의 보조전극 라인을 형성하는 단계, 상기 기판 상에 상기 다수의 게이트 라인과 교차되도록 다수의 데이터 라인을 형성하는 단계, 및 상기 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해서 정의된 다수의 화소영역에 투명성 도전 물질을 도포하여, 상기 다수의 보조전극 라인과 마주하는 다수의 화소전극 및 상기 보조전극 라인들을 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이러한 표시기판 및 이의 제조방법에 따르면, 보조전극 라인의 제1 금속막은 브릿지 전극과의 콘택 저항의 편차가 크롬보다 작은 크롬 나이트 라이트로 이루어짐으로써, 콘택 저항의 편차로 인해서 표시장치의 화면에 나타난 얼룩을 제거할 수 있고, 그 결과 표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판을 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ`에 따라 절단한 단면도이다. 단, 도 1에서 는 PVA 모드 액정표시장치에 이용되는 표시기판을 본 발명의 일 실시예로 도시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판(100)은 화상을 나타내는 기본 단위인 다수의 화소 영역(PA)으로 이루어진다. 상기 다수의 화소 영역(PA)은 제1 방향(D1)으로 연장된 다수의 게이트 라인(110)과 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 연장된 다수의 데이터 라인(120)에 의해서 정의된다.

상기 표시기판(100)의 각 화소영역(PA)에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT)(130)와 화소전극(150)이 구비된다. 상기 TFT(130)의 게이트 전극(131)은 대응하는 게이트 라인(110)으로부터 분기되고, 소오스 전극(132)은 대응하는 데이터 라인(120)으로부터 분기되며, 드레인 전극(133)은 상기 화소전극(150)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 TFT(130)는 상기 게이트 라인(110)으로 인가된 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인(120)으로 인가된 데이터 신호를 상기 화소전극(150)으로 출력한다.

상기 화소전극(150)은 상기 표시기판(100)과 대향하여 결합하는 대향기판(미도시)에 형성된 공통전극(210)과 마주한다. 상기 표시기판(100)과 상기 대향기판과의 사이에는 수직 배향 액정으로 이루어진 액정층(미도시)이 개재된다. 따라서, 상기 화소전극(150), 상기 공통전극(210) 및 상기 액정층에 의해서 액정 용량이 형성된다. 상기 화소전극(150)과 상기 공통전극(210)은 상기 화소영역(PA)을 다수의 도메인으로 나누기 위하여 소정의 형태로 패터닝된다. 상기 도메인들 사이에서 화소 전극(150)에는 제거되어 형성된 개구부(151)가 형성된다. 따라서, 상기 액정층의 액정 분자들은 상기 도메인들마다 서로 다른 방향으로 수직 배열된다.

또한, 상기 표시기판(100)의 각 화소영역(PA)에는 상기 화소전극(150)과 마주하여 보조 용량을 형성하는 제1 보조전극 라인(141)이 더 구비된다. 상기 제1 보조전극 라인(141)은 상기 화소전극(150)과 부분적으로 오버랩된다. 이때, 상기 제1 보조전극 라인(141)은 상기 개구부(151)가 형성된 영역에 형성되고, 상기 개구부(151)보다 넓은 폭을 가짐으로써 상기 화소전극(150)과 부분적으로 오버랩된다. 상기 제1 보조전극 라인(141)은 상기 게이트 라인(110)과 동일한 물질로 이루어져서 상기 표시기판(100)의 개구율을 저하시킬 수 있으나, 상기 제1 보조전극 라인(141)이 도메인들의 경계부에 구비됨으로써, 상기 제1 보조전극 라인(141)에 의한 상기 표시기판(100)의 개구율 저하를 최소화할 수 있다.

상기 게이트 라인(110)과 상기 제1 보조전극 라인(141)은 동일한 층에 구비되지만, 전기적으로 분리되어야 한다. 따라서, 상기 제1 보조전극 라인(141)은 상기 게이트 라인(110)이 연장된 상기 제1 방향(D1)으로 연장된다. 그러나, 상기 제1 보조전극 라인(141)은 화소영역 내에서는 다양한 방향으로 연장될 수 있다.

상기 표시기판(100)은 상기 제2 방향(D2)으로 인접한 화소영역에 형성된 보조전극 라인들을 전기적으로 연결시키기 위한 브릿지 전극(160)을 더 구비한다. 상기 제1 브릿지 전극(141)은 상기 브릿지 전극(160)을 통해 상기 제2 방향(D2)으로 인접한 화소영역에 형성된 제2 보조전극 라인(142)과 전기적으로 연결된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(101)에는 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)이 형성되고, 그 위로 게이트 절연막(170)과 보호막(180)이 순차적으로 형성된다. 상기 게이트 절연막(170)과 상기 보호막(180)에는 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)을 각각 노출시키는 제1 및 제2 콘택홀(181, 182)이 형성된다. 상기 보호막(180) 위로는 상기 화소전극(150)과 동일한 물질로 이루어진 브릿지 전극(160)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)은 상기 브릿지 전극(160)에 의해서 전기적으로 연결된다.

여기서, 상기 게이트 라인(110)은 제1 및 제2 금속막(ML1, ML2)으로 이루어져 이중막 구조를 갖고, 상기 데이터 라인(120)은 제3 금속막으로 이루어진 단일막 구조를 갖는다. 또한, 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142) 각각은 상기 게이트 라인(110)과 동일한 물질로 이루어지므로 상기 제1 및 제2 금속막(ML1, ML2)으로 이루어진 이중막 구조를 갖는다.

상기 제1 금속막(ML1)은 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어지고, 상기 제2 금속막(ML2)은 알루미늄 네오디뮴(AlNd)으로 이루어지며, 상기 제3 금속막은 크롬(Cr) 또는 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진다. 또한, 상기 브릿지 전극(160)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO)로 이루어진다.

상기 크롬 나이트라이트(CrN)는 상기 크롬(Cr)보다 표면 저항의 편차가 작아, 상기 크롬 나이트라이트(CrN)와 상기 ITO와의 콘택 저항이 상기 크롬(Cr)과 상기 ITO와의 콘택 저항보다 낮다. 일반적으로, 상기 크롬(Cr)과 상기 ITO와의 콘택 저항은 1E + 5 이상으로 나타나지만, 상기 크롬 나이트라이트(CrN)와 상기 ITO와의 콘택 저항은 1E + 3 이하로 나타난다. 여기서, 'E'는 지수함수(exponential)를 나타낸다. 따라서, 상기 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진 상기 제1 금속막(ML1)과 상기 ITO로 이루어진 상기 브릿지 전극(160)의 콘택 저항에 의해서 상기 표시기판(100)을 구비하는 표시장치(미도시)의 화면에 얼룩이 표시되는 것을 방지할 수 있다.

도 3a 내지 도 3h는 도 2에 도시된 표시기판의 제조과정을 나타낸 공정도들이다. 도 4는 도 3a에 도시된 제1 금속막의 스퍼터링 장치를 나타낸 도면이다.

도 3a를 참조하면, 베이스 기판(101)에는 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진 제1 금속막(ML1)을 플라즈마 소오스를 사용하는 플라즈마 화학 기상 증착 방식에 의해서 스퍼터링된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 장치(300)는 플라즈마를 이용하여 베이스 기판(101)을 처리하기 위한 챔버(310)를 포함한다. 상기 챔버(310)에는 상기 기판(101)이 놓여지는 척(320)과 크롬(Cr)으로 이루어진 금속 타겟(330)이 설치된다. 그리고, 상기 척(320)과 금속 타켓(330)은 주입된 가스를 플라즈마로 형성하기 위한 파워가 인가되는 전극으로 작용한다. 일반적으로, 상기 금속 타겟(330)에는 전원 공급부(340)를 통해 제공되는 고전압의 직류전압이 인가되고, 상기 척(320)에는 접지전압이 인가된다.

상기 스퍼터링 장치(300)는 상기 베이스 기판(320)을 처리하기 위한 가스를 상기 챔버(310) 내에 균일하게 제공하기 위한 가스 공급부(350)를 더 구비한다. 상기 가스 공급부(350)를 통해 상기 챔버(310) 내에는 아르곤 가스(Ar+)와 질화 가스(N2)가 주입된다. 이후, 방전 공간(360)에서 이루어지는 플라즈마 방전을 통하여 상기 아르곤 가스(Ar+)를 플라즈마 상태로 활성화시키면, 고전압에 의해서 가속된 아르곤 가스(Ar+)는 높은 운동 에너지로 상기 금속 타겟(330)에 충돌한다.

상기 금속 타겟(330)에 가해진 충격 에너지가 금속 원자간의 결합 에너지보다 클 경우, 금속 타겟(330)의 표면에 있는 원자들이 떨어져나간다. 떨어져 나온 상기 원자들은 상기 챔버(310)내에 주입된 상기 질화 가스(N2)와 결합하여 상기 베이스 기판(101)에 스퍼터링된다. 상기 베이스 기판(101)에 스퍼터링된 상기 원자들은 상호 결합하여 박막 형태로 형성된다. 이로써, 상기 베이스 기판(101)에는 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진 제1 금속막(ML1)이 증착된다.

이후 도 3b를 참조하면, 알루미늄 네오디뮴(AlNd)으로 이루어진 제2 금속막(ML2)이 플라즈마 화학 기상 증착 방식에 의해서 상기 제1 금속막(ML1) 상에 증착된다.

도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 알루미늄 에천트(Etchant)를 이용하여 상기 제2 금속막(ML2)을 식각한 이후에 크롬 에천트를 이용하여 상기 제1 금속막(ML1)을 식각한다. 여기서, 상기 크롬 나이트라이트(CrN)는 상기 크롬 에천트에서 상기 크롬(Cr)보다 더 높은 식각율을 갖는다.

이와 같이, 상기 제1 및 제2 금속막(ML1, ML2)을 순차적으로 식각하면 상기 베이스 기판(101)에는 게이트 라인(110), 게이트 전극(131), 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)이 형성된다.

도 3e를 참조하면, 상기 게이트 라인(110), 게이트 전극(131), 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)이 형성된 상기 베이스 기판(101) 상에 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 이루어진 게이트 절연막(170)이 형성된다.

다음, 상기 게이트 전극(131)이 형성된 상기 게이트 절연막(170) 상에는 채널층(191) 및 오믹 콘택층(192)이 순차적으로 형성된다. 상기 게이트 절연막(170)과 상기 오믹 콘택층(192) 상에는 크롬(Cr) 또는 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진 제3 금속막(ML3)이 증착된다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 제3 금속막(ML3)을 크롬 에천트로 식각하면 상기 게이트 전극(131)이 형성된 영역에서 서로 소정의 간격으로 이격된 소오스 및 드레인 전극(132, 133)이 형성된다. 이로써, 상기 베이스 기판(101)에는 상기 TFT(130)가 완성된다. 도 3f에 도시하지는 않았지만, 상기 베이스 기판(101)에는 상기 제3 금속막(ML)으로 이루어진 데이터 라인이 형성된다.

도 3g를 참조하면, 상기 게이트 절연막(170), 상기 소오스 및 드레인 전극(132, 133) 상에는 무기 절연막으로 이루어진 보호막(180)이 형성된다. 이후, 상기 보호막(180)과 상기 게이트 절연막(170)을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)을 각각 노출시키는 제1 및 제2 콘택홀(182, 182)과 상기 드레인 전극(133)을 노출시키는 제3 콘택홀(183)을 형성한다.

이후, 상기 보호막(180) 상에는 ITO로 이루어진 화소전극(150)과 브릿지 전극(160)이 형성된다. 상기 화소전극(150)은 상기 제3 콘택홀(183)을 통해 상기 드레인 전극(133)과 전기적으로 연결되고, 상기 보호막(180)과 상기 게이트 절연막(170)을 사이에 두고 상기 제1 보조전극 라인(141)과 부분적으로 오버랩된다. 한편, 상기 브릿지 전극(160)은 상기 제1 및 제2 콘택홀(181, 182)을 통해 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)과 각각 전기적으로 연결되어, 서로 다른 화소영역에 형성된 상기 제1 및 제2 보조전극 라인(141, 142)을 전기적으로 연결시킨다.

이와 같은 표시기판 및 이의 제조방법에 따르면, 제1 및 제2 금속막에 의해서 이중막 구조를 갖는 보조전극 라인의 제1 금속막은 브릿지 전극을 형성하는 ITO와의 콘택 저항의 편차가 크롬(Cr)보다 작은 크롬 나이트 라이트(CrN)로 이루어진다.

따라서, 콘택 저항의 편차로 인해서 표시기판을 채용하는 표시장치의 화면에 나타난 얼룩을 제거할 수 있고, 그 결과 표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 제1 및 제2 금속막으로 이루어져 베이스 기판 상에 구비되고, 게이트 신호를 출력하는 다수의 게이트 라인;

   상기 다수의 게이트 라인과 교차되도록 상기 베이스 기판 상에 구비되고, 데이터 신호를 출력하는 다수의 데이터 라인;

   상기 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해서 정의된 다수의 화소영역에 각각 구비된 다수의 화소전극;

   상기 각 화소 영역에 구비되고, 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 다수의 화소전극에 각각 인가하는 다수의 스위칭 소자;

   상기 제1 및 제2 금속막으로 이루어지고, 상기 각 화소전극과 마주하여 보조 용량을 형성하는 다수의 보조전극 라인; 및

   상기 다수의 보조전극 라인을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극을 포함하고,

   상기 제1 금속막은 크롬 나이트라이트(CrN)로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 금속막은 알루미늄 네오디뮴(AlNd)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 화소전극과 상기 브릿지 전극은 인듐 틴 옥사이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 보조전극 라인들은 상기 다수의 게이트 라인이 연장된 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인들과 전기적으로 절연되고,

   상기 보조전극 라인들 각각은 인접하는 보조전극 라인들과 상기 브릿지 전극에 의해서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 표시기판.
5. 베이스 기판 상에 크롬 나이트라이트로 이루어진 제1 금속막을 형성하는 단계;

   상기 제1 금속막 상에 제2 금속막을 형성하는 단계;

   상기 제1 및 제2 금속막을 패터닝하여 다수의 게이트 라인과 다수의 보조전극 라인을 형성하는 단계;

   상기 게이트 라인들과 보조전극 라인들이 형성된 상기 베이스 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;

   상기 다수의 게이트 라인과 교차되도록 상기 절연막 상에 다수의 데이터 라인을 형성하는 단계;

   상기 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해서 정의된 다수의 화소영역에 투명성 도전 물질을 도포하는 단계; 및

   상기 투명성 도전 물질을 패터닝하여 상기 다수의 보조전극 라인과 마주하는 다수의 화소전극 및 상기 보조전극 라인들을 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 금속막을 형성하는 단계는,

   크롬 물질로 이루어진 타겟과 상기 기판이 안착된 척과의 사이에 질화 가스와 아르곤 가스를 주입하는 단계;

   플라즈마 방전을 통하여 상기 아르곤 가스를 플라즈마 상태로 활성화시키는 단계;

   활성화된 상기 아르곤 가스에 의해서 상기 타겟으로부터 떨어져 나온 상기 크롬 원자는 상기 질화 가스와 결합한 후 상기 기판 상에 증착되어 크롬 나이트라이트로 이루어진 상기 제1 금속막을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 제2 금속막은 알루미늄 네오디뮴으로 이루어지고,

   상기 다수의 데이터 라인은 크롬 또는 크롬 나이트라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.

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