KR20110067369A - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20110067369A
KR20110067369A KR1020090123939A KR20090123939A KR20110067369A KR 20110067369 A KR20110067369 A KR 20110067369A KR 1020090123939 A KR1020090123939 A KR 1020090123939A KR 20090123939 A KR20090123939 A KR 20090123939A KR 20110067369 A KR20110067369 A KR 20110067369A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
liquid crystal
thickness
gate
crystal display
Prior art date
Application number
KR1020090123939A
Other languages
English (en)
Inventor
이준동
이지혜
현혜린
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020090123939A priority Critical patent/KR20110067369A/ko
Publication of KR20110067369A publication Critical patent/KR20110067369A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13334—Plasma addressed liquid crystal cells [PALC]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134318—Electrodes characterised by their geometrical arrangement having a patterned common electrode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line

Abstract

본 발명은, 투명한 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 이들 두 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 상기 화소영역에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 기판 전면에 제 1 두께를 가지며 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역의 경계에 상기 게이트 및 데이터 배선과 완전 중첩하며 형성된 제 2 두께를 가지며 형성된 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층과 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구를 구비하며 형성된 공통전극을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법을 제공한다.
프린지필드, 액정표시장치, 구동전압, 어레이기판, 기생커패시턴스

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, 소비전력을 저감시킬 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 행렬 방식으로 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 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부기판(9)과 어레이 기판인 하부기판(10)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(9, 10)사이에는 액정층(11)이 개재되어 있다.
상기 하부기판(10)상에는 공통전극(17)과 화소전극(30)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 이때, 상기 액정층(11)은 상기 공통전극(17)과 화소전극(30)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.
도 2a와 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.
우선, 전압이 인가된 온(on)상태에서의 액정의 배열상태를 도시한 도 2a를 참조하면, 상기 공통전극(17) 및 화소전극(30)과 대응하는 위치의 액정(11a)의 상변이는 없지만 공통전극(17)과 화소전극(30)사이 구간에 위치한 액정(11b)은 이 공통전극(17)과 화소전극(30)사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 상기 횡전계형 액정표시장치는 액정이 수평전계에 의해 이동하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.
그러므로, 상기 횡전계형 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우방향으로 약 80∼85도 방향에서도 반전현상 없이 가시 할 수 있다.
다음, 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 오프(off)상태이므로 상기 공통전극과 화소전극 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정층(11)의 배열 상태가 변하지 않는다.
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 3은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역의 중앙부를 관통하여 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)에는 게이트 절연막(45)을 개재하여 그 하부 및 상부에서 서로 교차하여 다수의 화소영역(미도시)을 정의하며 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(47)이 형성되어 있으며, 상기 각 화소영역(미도시)에는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 47)과 연결되며 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(45) 상부로 각 화소영역(미도시)에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(미도시)과 접촉하며 판 형태의 화소전극(55)이 형성되고 있다. 이때, 상기 화소전극(55)은 상기 데이터 배선(47)과 동일한 층 즉, 상기 게이트 절연막(45) 상에 형성되고 있으며, 상기 데이터 배선(47)과의 쇼트를 방지하기 위해 상기 데이터 배선(47)과 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
또한, 상기 데이터 배선(47)과 화소전극(55) 상부로 전면에는 무기절연물질로서 보호층(60)이 형성되고 있으며, 상기 보호층(60) 위로 전면에 각 화소영역(미도시)에 대응하여 일정간격 이격하며 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구(op)를 갖는 공통전극(65)이 형성되고 있다.
이러한 단면 구성을 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)은 공통전극(65)이 최상부에 위치하며 표시영역 전면에 형성되는 구조를 가지므로, 상기 데이터 배선(47)에 대응해서도 공통전극(65)이 상기 보호층(60)을 개재하여 중첩되며 형성되고 있다.
따라서 서로 중첩하는 상기 데이터 배선(47)과 보호층(60)과 공통전극(67)은 기생 커패시터를 형성하게 되며, 이러한 기생 커패시터에 대한 영향을 고려하여 프 린지 필드 스위칭 구동을 하도록 하기 위해서 상기 보호층(60)은 최소 6000Å 정도의 두께를 가지며 형성되고 있다.
이 경우, 상기 공통전극(67)과 상기 화소전극(55)간의 이격간격이 최소 6000Å 정도가 되므로 적절한 표시품질을 유지하는 액정 구동을 위한 프린지 필드 형성을 위한 구동 전압이 상대적으로 크며 따라서 최종적으로 소비전력을 상승시키고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)에 있어 구동 전압을 낮추면 투과율이 감소되어 콘트라스트 비율이 저하되어 표시품질이 낮아지는 문제가 발생하고 있다.
또한, 보호층(60)을 6000Å 정도 보다 작은 두께를 갖도록 형성하는 경우 공통전극(65)과 데이터 배선(47)간의 거리가 줄어들게 되어 이들 구성요소에 의한 기생 커패시턴스의 증가로 또 다시 소비전력이 증가시키고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 화소전극과 공통전극 사이에 개재된 보호층의 두께를 낮추어 화소전극과 공통전극에 의해 생성되는 프린지 필드 세기를 증가시키는 동시에 데이터 배선과 공통전극간의 기생용량을 최소화하여 소비전력을 저감시킬 수 있는 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, 투명한 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 이들 두 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 상기 화소영역에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 기판 전면에 제 1 두께를 가지며 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역의 경계에 상기 게이트 및 데이터 배선과 완전 중첩하며 형성된 제 2 두께를 가지며 형성된 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층과 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구를 구비하며 형성된 공통전극을 포함한다.
이때, 상기 제 1 두께는 1000Å 내지 3000Å이며, 상기 제 2 두께는 2500Å 내지 4000Å이며, 상기 제 1 및 제 2 두께를 합한 두께는 6000Å 이상이 되는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 보호층은 이중층 구조를 가지며, 하부층은 제 3 두께를 가 지며 비정질 실리콘층으로 이루어지며, 상부층은 제 4 두께를 가지며 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 것이 특징이며, 이때, 상기 제 3 두께는 500Å 내지 1000Å 이며, 상기 제 4 두께는 2000Å 내지 3000Å인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 보호층은 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 공통전극에는 상기 박막트랜지스터에 대응하여 제 2 개구가 형성된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 투명한 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 위로 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 이들 두 배선의 교차지점 부근에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에 각 화소영역 별로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 판 형태의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 화소전극 위로 상기 기판 전면에 순차적으로 제 1 보호층과, 비정질 실리콘층과, 무기절연층을 형성하는 단계와; 상기 반응가스를 달리하여 제 1 및 제 2 건식식각을 순차적으로 진행하여 상기 무기절연층과 비정질 실리콘층을 제거함으로서 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역의 경계에 상기 게이트 및 데이터 배선과 완전 중첩하는 이중층 구조의 제 2 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 보호층과 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구를 구비한 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 1 보호층과 상기 무기절연층은 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 보호층은 1000Å 내지 3000Å정도의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 이중층 구조의 제 2 보호층은 2500Å 내지 4000Å정도의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 보호층은 그 두께의 합이 6000Å이상이 되도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 비정질 실리콘층을 제거하기 위한 제 2 건식식각에 이용되는 반응가스는 상기 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층과는 반응하지 않음으로서 상기 비정질 실리콘층이 제거되어 노출되는 부분의 상기 제 1 보호층은 그 두께가 변화지 않는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 데이터 배선과 공통전극 사이에는 6000Å 이상의 두께를 갖는 삼중층 구조의 보호층이 형성되며, 공통전극과 화소전극 사이에는 6000Å보다 작은 두께를 갖는 단일층 구조의 보호층이 형성됨으로써 화소전극과 공통전극 사이의 프린지 필드 세기를 향상시켜 구동 전압을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 구동전압을 저감시킴으로서 소비전력을 저감시키는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도이다. 설명의 편의를 위해 도면에 나타내지 않았지만 다수의 화소영역(P)이 형성된 영역을 표시영역, 그리고 상기 표시영역 외측의 영역을 비표시영역이라 정의하며, 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 소자영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 표시영역에는 제 1 방향으로 연장하며 다수의 게이트 배선(105)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 연장하여 상기 게이트 배선(105)과 더불어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 데이터 배선(130)이 형성되고 있다.
또한, 상기 다수의 각 화소영역(P)에 대응하여 이의 내부 또는 각 화소영역(P)의 경계에 상기 게이트 배선(105) 및 데이터 배선(130)과 연결되며, 게이트 전극(108)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 형 성되고 있다.
이때, 도면에 있어서 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)간의 이격영역(이하 채널 영역이라 칭함)은'-'형태를 이루는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 채널영역의 형태는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 일례로 소스 전극(133)이 'U'형태로 이루어지고, 상기 'U'형태의 소스 전극(133)의 개구부에 삽입되는 형태로 드레인 전극(136)이 형성되는 경우 채널영역은 'U'자 형태를 이룬다.
또한, 도면에 있어서, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 화소영역(P)의 경계와 화소영역(P) 일부에 대해 형성됨을 보이고 있지만, 상기 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 상기 게이트 배선(105)과 완전 중첩하도록 형성됨으로서 각 화소영역(P)의 경계에 형성됨으로서 개구율을 향상시키는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극과 접촉하며 화소전극(138)이 형성되어 있다.
또한, 상기 화소전극(138) 위로는 도면에 나타나지 않았지만, 제 1 두께를 갖는 제 1 보호층(미도시)이 기판(101) 전면에 형성되어 있으며, 상기 제 1 보호층(미도시) 위로는 각 화소영역(P)의 경계 및 상기 소자영역(TrA)에 대응하여 순수 비정질 실리콘으로 이루어지며 제 2 두께를 갖는 제 2 보호층(143)과 무기절연물질로 이루어진 제 3 두께를 갖는 제 3 보호층(146)이 상기 화소영역(P)에 대응하여 상기 제 1 보호층(미도시)을 노출시키는 제 1 개구(op1)를 가지며 형성되어 있다.
상기 제 3 보호층(146)과 상기 제 1 개구(op1)를 통해 노출된 상기 제 1 보 호층(미도시) 위로 표시영역 전면에 각 화소영역(P)에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 제 2 개구(op2)와 상기 소자영역(TrA)에 대응하여 제 3 개구(op3)를 갖는 공통전극(미도시)이 형성되고 있는 것이 특징이다.
이러한 구성은 단면구조를 통해 잘 나타나므로 이후에는 전술한 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 단면 구조에 대해 설명한다.
도 5는 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성된 부분을 소자영역(TrA)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 베이스를 이루는 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 중 선택되는 하나의 금속물질로써 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 소자영역(TrA)에는 상기 게이트 배선과 연결되어 게이트 전극(108)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(105) 및 게이트 전극(108) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(115)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(115) 위로 소자영역(TrA)에는 상기 게이트 전극(108)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(120) 상부로 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다. 이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로는 상기 액티브층(120a)이 노출되고 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(115) 상부에는 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극(133)과 연결되며 데이터 배선(130)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(130)의 하부에는 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 제 1 및 제 2 더미패턴(121a, 121b)이 형성되고 있음을 보이고 있지만, 이러한 제 1 및 제 2 더미패턴(121a, 121b)은 제조 방법에 기인한 것으로 생략될 수 있다.
다음, 상기 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 절연막(115) 위로 상기 드레인 전극의 일 끝단과 직접 접촉하며 투명 도전성 물질로 이루어진 판형태의 화소전극(138)이 형성되고 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 화소전극(138) 위로는 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로서 1000Å 내지 3000Å 정도의 제 1 두께를 가지며 제 1 보호층(140)이 전면에 형성되어 있다.
상기 제 1 보호층(140) 위에는 상기 본 발명의 특징적인 구성으로서 화소영역(P)의 경계 특히, 데이터 배선(130) 및 소자영역(TrA)에 대응하여 상기 데이터 배선(130)보다 넓은 폭을 가지며 상기 데이터 배선(130)과 완전 중첩하는 형태로 500Å 내지 1000Å 정도의 제 2 두께를 가지며 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 제 2 보호층(143)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 2 보호층(143) 위에는 상기 제 2 보호층(143)과 동일한 형태로 동일한 폭을 가지며 완전 중첩하며 무기절연물질 예를 들면 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)으로 이루어지며 2000Å 내지 4000Å 정도의 제 3 두께를 가지며 제 3 보호층(146)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소영역(P)의 경계에 상기 데이터 배선(130)과 중첩하며 순차 적층된 상기 제 1 내지 제 3 보호층(140, 143, 146)은 그 두께의 합이 6000Å 이상인 것이 특징이다.
전술한 구성에 의해 상기 제 2 및 제 3 보호층(143, 146)은 각 화소영역(P)의 경계 및 소자영역(TrA)에 대응하여 형성됨으로써 기판(101) 전면에 형성된 상기 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 1 개구(op1)를 갖는 것이 특징이다.
다음, 상기 제 3 보호층(146)과 상기 제 1 개구(op1)를 통해 노출된 상기 제 1 보호층 위로 투명 도전성 물질로서 표시영역 전면에 상기 화소영역(P)에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 제 2 개구(op2)를 갖는 공통전극(160)이 형성되어 있다.
따라서 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 각 화소영역(P) 내에서는 상기 화소전극(138)과 공통전극(160) 사이에 1000Å 내지 3000Å의 제 1 두께를 갖는 제 1 보 호층 만이 형성되어 있으므로 상기 공통전극(160)과 화소전극(138)간의 이격간격이 종래의 6000Å대비 줄어들게 됨으로써 이들 두 전극(160, 138)에 의해 발생하는 프린지 필드 세기는 동일한 구동전압이 인가되는 경우 종래 대비 상대적으로 커지게 된다. 따라서 종래와 동일한 수준의 프린지 필드 세기를 갖도록 하는 경우 구동전압을 낮출 수 있는 효과를 가지며 나아가 소비전력을 저감시킬 수 있다.
한편, 상기 공통전극(160)은 상기 바(bar) 형태의 다수의 제 2 개구(op2) 이외에 상기 소자영역(TrA)에 대응하여 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 상기 제 3 보호층(146)을 노출시키는 제 3 개구(op3)를 갖도록 형성될 수도 있다. 이는 채널영역에의 영향을 최소화하고, 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 중첩됨으로써 발생하는 기생용량을 최소화하기 위함이다.
특히, 상기 박막트랜지스터(Tr) 중 채널이 형성되는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이의 이격영역에 대응해서는 상기 공통전극(160)이 제거되어 상기 제 3 개구(op3)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 공통전극(160)이 액티브층(120a)에 형성된 채널을 통해 이동하는 전자 또는 정공의 흐름 특성에 영향을 주어 박막트랜지스터의 특성을 저하시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.
한편, 상기 데이터 배선(130)과 공통전극(160) 사이에는 제 1 내지 제 3 보호층(140, 143, 146)이 모두 형성되고 있으며, 상기 제 1 내지 제 3 보호층(140, 143, 146)을 합한 두께는 6000Å 이상이 되고 있다. 따라서 상기 데이터 배선(130)과 공통전극(160)에 의해 발생되는 기생 커패시턴스는 종래와 동일한 수준이 됨을 알 수 있다.
도 6은 보호층의 두께 별 구동전압 및 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 화소전극과 공통전극 사이의 이격간격(보호층의 두께)이 6000Å인 경우 최대 투과율은 4.05V정도가 되고 있지만, 본 발명의 실시예에서와 같이 화소전극과 공통전극 사이의 이격간격이 2000Å인 경우 최대 투과율이 2.9V정도가 되고 있다.
따라서 화소전극과 공통전극 사이에 1000Å 내지 3000Å 정도의 제 1 두께를 갖는 제 1 보호층만을 형성하는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 구동전압이 6000Å이상의 두께를 갖는 보호층을 형성한 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 대비 현저히 낮아 졌음을 알 수 있다.
화소전극과 공통전극 간의 프린지 필드 형성을 위한 구동전압을 낮출 경우 전력소비를 줄일 수 있으므로, 이를 노트북 또는 휴대폰 등의 응용제품에 적용하는 경우 뱃터리의 사용시간을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이후에는 전술한 구조적 특징을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의상 각 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 소자영역(TrA)이라 정의한다.
우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 제 1 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 중 선택된 물질을 착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 연속하여 포토레지스트의 도포, 포토 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 상기 제 1 금속층(미도시)의 식각 및 포토레지스트의 스트립(strip) 등의 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 상기 제 1 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 제 1 방향으로 연장하는 다수의 게이트 배선(105)을 형성하고, 동시에 상기 소자영역(TrA)에 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(108)을 형성한다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(105) 및 게이트 전극(108) 위로 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 기판(101) 전면에 게이트 절연막(115)을 형성한다.
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(115) 상부로 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 제 2 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착함으로써 제 2 금속층(미도시)을 형성한다. 이후, 상기 제 2 금속층(미도시) 위로 포토레지스트층(미도시)을 형성하고 이를 하프톤 노광 또는 회절노광을 실시하고 현상함으로써 제 4 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(191a)과, 상기 제 4 두께보다 얇은 제 5 두께 를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(191b)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(191a, 191b) 외부로 노출된 상기 제 2 금속층(미도시)과 그 하부의 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 식각하여 제거함으로써 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며 제 2 방향으로 연장하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)을 형성하고, 동시에 상기 소자영역(TrA)에 있어서 상기 데이터 배선(130)과 연결된 소스 드레인 패턴(129)과 그 하부로 순차적으로 적층된 오믹콘택패턴(118)과 액티브층(120a)을 형성 한다.
다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 5 두께를 갖는 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 7c의 191b)을 제거한다. 이때 상기 애싱(ashing)에 의해 상기 제 4 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(도 7c의 191a)도 그 두께가 줄어들지만 여전히 기판(101) 상에 남아있게 된다.
이후, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 7c의 191b)이 제거됨으로서 노출되는 상기 소스 드레인 패턴(도 7c의 129)의 중앙부를 식각을 진행하여 제거하고, 상기 소스 드레인 패턴이 제거됨으로써 노출되는 상기 오믹콘택패턴(도 7c의 118)을 건식식각을 진행하여 제거함으로써 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하고, 이들 소스 및 드레인 전극(133, 136) 하부로 상기 액티브층(120a)을 노출시키는 오믹콘택층(120b)을 형성한다. 이때 상기 액티브층(120a)과 상기 오믹콘택층(120b)은 반도체층(120)을 이루며, 상기 소자영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(108), 게이트 절연막(115), 반도체층(120), 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
한편, 실시예에 있어서는 상기 반도체층(120)과, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 동시에 하나의 마스크 공정을 통해 형성함으로써 상기 데이터 배선(130) 하부에도 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 더미패턴(121a, 121b)이 형성됨을 보이고 있지만, 상기 반도체층(120)과, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 각각의 다른 마스크 공정을 통해 형성할 수도 있으며, 이 경우 상기 데이터 배선(130) 하부에는 반도체 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 더미패턴(121a, 121b)은 형성되지 않는다.
다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136) 상부에 남아있는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 7d의 191a)을 스트립(strip) 공정을 진행하여 제거한다.
다음, 도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(115) 위로 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 상기 기판(101) 전면에 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 각 화소영역(P)에 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 직접 접촉하는 화소전극(138)을 형성 한다.
다음, 도 7g에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 데이터 배선(130)과 화소전극(138) 위로 전면에 무기절연물질 예를 들면 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 1000Å 내지 3000Å의 제 1 두께를 갖도록 증착함으로써 제 1 보호층(140)을 형성 한다.
이후, 상기 제 1 보호층(140) 위로 비정질 실리콘을 증착하여 500Å 내지 1000Å 정도의 제 2 두께를 갖는 비정질 실리콘층(142)을 형성하고, 연속하여 상기 비정질 실리콘층 위로 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 2000Å 내지 4000Å정도의 제 3 두께를 갖는 무기절연층(145)을 형성 한다.
이때, 상기 제 1 보호층(140)과 비정질 실리콘층(142)과 상기 무기절연층(145)의 형성은 모두 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 장비(미도시)를 통해 이루어진다. 따라서, 이들 3개층(140, 142, 145)은 상기 화학기상증착(CVD) 장비(미도시)의 챔버(미도시)내에 주입되는 반응 가스만을 바꿈으로써 연속적으로 형성되는 것이 특징이다.
이후, 상기 무기절연층(145) 위로 포토레지스트를 도포하고 이에 대해 노광 및 현상을 진행하여 화소영역(P)의 경계 및 소자영역(TrA)에 대응하여 제 3 포토레지스트 패턴(193)을 형성 한다.
다음, 도 7h에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(193) 외측으로 노출된 상기 무기절연층(도 7g의 145)과 그 하부에 위치한 비정질 실리콘층(도 7g의 142)을 건식식각을 진행하여 제거함으로써 상기 화소영역(P)에 대해 상기 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 1 개구(op1)를 갖는 제 2 및 제 3 보호층(143, 146)을 형성 한다. 이때 상기 제 2 및 제 3 보호층(143, 146)은 화소영역(P)의 경 계 즉, 게이트 및 데이터 배선(미도시, 130)에 대응하여 이들 두 배선(미도시, 130)보다 넓은 폭을 가지며 와전 중첩하도록 형성하는 것이 특징이다.
이때, 상기 건식식각 진행 시 상기 무기절연층(도 7g의 145) 제거하는 제 1 반응가스와 상기 비정질 실리콘층(도 7g의 142)을 제거하는 제 2 반응가스는 그 성분이 다르며, 제 1 반응가스는 비정질 실리콘층과(도 7g의 142)는 전혀 반응하지 않고, 제 2 반응가스는 무기절연층(도 7g의 145) 및 무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140)과는 반응하지 않는 것이 특징이다.
따라서 상기 건식식각은 실질적으로 제 1 및 제 2 건식식각으로 나뉘어 진행된다. 즉, 제 1 반응가스 분위기를 갖는 진공챔버(미도시) 내에서 제 1 건식식각을 진행하여 상기 제 3 포토레지스트 패턴(193) 외부로 노출된 상기 무기절연층(도 7g의 145)을 제거함으로써 상기 비정질 실리콘층(도 7g의 142)을 노출시키는 제 3 보호층(146)을 형성하고, 연속하여 상기 진공챔버(미도시)내의 분위기를 제 2 반응가스 분위로 바꾼 후, 제 2 건식식각을 진행함으로써 상기 포토레지스트 패턴(193) 외부로 노출된 상기 비정질 실리콘층(도 7g의 142)을 제거함으로써 제 1 보호층(140)을 노출시키는 제 2 보호층(143)을 형성 한다. 이때, 상기 비정질 실리콘층(도 7g의 142) 제거를 위한 제 2 반응가스에 대해서는 상기 무기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140)은 전혀 반응하지 않으므로 식각 등이 발생하지 않고 최초 형성된 그대로 제 1 두께(1000Å 내지 3000Å)를 유지하게 된다.
따라서 전술한 건식식각 진행에 의해 상기 데이터 배선(130) 상부에는 순차적으로 제 1 내지 제 3 두께를 갖는 제 1 내지 제 3 보호층(140, 143, 146)이 적층 된 형성됨으로써 6000Å 이상의 두께를 가지며 3중층 구조를 갖는 보호층이 형성되는 것이 특징이며, 화소영역(P) 내부에는 제 1 두께를 갖는 제 1 보호층(140)만이 형성되는 것이 특징이다.
다음, 도 7i에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호층(146) 상에 남아있는 제 3 포토레지스트 패턴(도 7h의 193)을 스트립(strip) 공정을 진행하여 제거한다.
다음, 도 7j에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 7h의 193)이 제거됨으로써 노출된 상기 제 3 보호층(146) 및 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성 한다.
이후, 상기 투명 도전성 물질층(미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 각 화소영역(P)에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 2 개구(op2)를 형성하며, 상기 소자영역(TrA)에 대응하여 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이의 이격영역을 포함하여 상기 박막트랜지스터(Tr)를 노출시키는 제 3 개구(op3)를 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)을 완성한다. 이때 상기 제 3 개구(op3)에 대해서는 제 3 보호층(146)이 노출되며, 상기 다수의 제 2 개구(op2)에 대응해서는 상기 제 1 보호층(140)이 노출된 상태가 된다.
한편, 본 발명은 전술한 실시예 및 변형예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도.
도 3은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 5는 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 6은 보호층의 두께 별 구동전압 및 투과율 변화를 나타낸 그래프.
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계별 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
101 : 어레이 기판 108 : 게이트 전극
115 : 게이트 절연막 120 : 반도체층
120a : 액티브층 120b: 오믹콘택층
121a, 121b : 제 1 및 제 2 더미패턴
130 : 데이터 배선 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 138 : 화소전극
140 : 제 1 보호층 143 : 제 2 보호층
146 : 제 3 보호층 160 : 공통전극
op1, op2, op3 : 제 1, 2 및 제 3 개구
P : 화소영역 Tr : 박막트랜지스터
TrA : 소자영역

Claims (10)

  1. 투명한 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 이들 두 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 상기 화소영역에 형성된 화소전극과;
    상기 화소전극 위로 상기 기판 전면에 제 1 두께를 가지며 형성된 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역의 경계에 상기 게이트 및 데이터 배선과 완전 중첩하며 형성된 제 2 두께를 가지며 형성된 제 2 보호층과;
    상기 제 2 보호층과 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구를 구비하며 형성된 공통전극
    을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 두께는 1000Å 내지 3000Å이며,
    상기 제 2 두께는 2500Å 내지 4000Å이며,
    상기 제 1 및 제 2 두께를 합한 두께는 6000Å 이상이 되는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 보호층은 이중층 구조를 가지며, 하부층은 제 3 두께를 가지며 비정질 실리콘층으로 이루어지며, 상부층은 제 4 두께를 가지며 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 두께는 500Å 내지 1000Å 이며,
    상기 제 4 두께는 2000Å 내지 3000Å인 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층은 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극에는 상기 박막트랜지스터에 대응하여 제 2 개구가 형성된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 투명한 기판 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 위로 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 이들 두 배선의 교차지점 부근에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 게이트 절연막 상에 각 화소영역 별로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 판 형태의 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 데이터 배선과 화소전극 위로 상기 기판 전면에 순차적으로 제 1 보호층과, 비정질 실리콘층과, 무기절연층을 형성하는 단계와;
    상기 반응가스를 달리하여 제 1 및 제 2 건식식각을 순차적으로 진행하여 상기 무기절연층과 비정질 실리콘층을 제거함으로서 상기 제 1 보호층 위로 상기 각 화소영역의 경계에 상기 게이트 및 데이터 배선과 완전 중첩하는 이중층 구조의 제 2 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 보호층과 이외 외측으로 노출된 상기 제 1 보호층 위로 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구를 구비한 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층과 상기 무기절연층은 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 형성하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층은 1000Å 내지 3000Å정도의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 이중층 구조의 제 2 보호층은 2500Å 내지 4000Å정도의 두께를 갖도록 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 보호층은 그 두께의 합이 6000Å이상이 되도록 형성하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘층을 제거하기 위한 제 2 건식식각에 이용되는 반응가스는 상기 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층과는 반응하지 않음으로서 상기 비정질 실리콘층이 제거되어 노출되는 부분의 상기 제 1 보호층은 그 두께가 변화지 않는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
KR1020090123939A 2009-12-14 2009-12-14 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법 KR20110067369A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090123939A KR20110067369A (ko) 2009-12-14 2009-12-14 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090123939A KR20110067369A (ko) 2009-12-14 2009-12-14 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110067369A true KR20110067369A (ko) 2011-06-22

Family

ID=44399829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090123939A KR20110067369A (ko) 2009-12-14 2009-12-14 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110067369A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9086587B2 (en) 2012-11-01 2015-07-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
JP2022121587A (ja) * 2013-09-13 2022-08-19 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9086587B2 (en) 2012-11-01 2015-07-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
JP2022121587A (ja) * 2013-09-13 2022-08-19 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
US11848331B2 (en) 2013-09-13 2023-12-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101250319B1 (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법
KR101294232B1 (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및이의 제조 방법
KR101905757B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
US8218117B2 (en) Liquid crystal display and method of manufacturing the same
US8790941B2 (en) Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US8803147B2 (en) Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device and method of manufacturing the same
KR101270705B1 (ko) 박막 트랜지스터 기판과 이의 제조 방법 및 이를 구비한액정표시패널
KR20070121122A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR20110066737A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판
US20100245735A1 (en) Array substrate and manufacturing method thereof
KR20110048333A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판
KR101955992B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101307961B1 (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판
KR101237790B1 (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판
KR101423909B1 (ko) 표시 기판 및 이를 구비하는 액정 표시 장치
KR101725424B1 (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20080047085A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법
KR101897747B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20110077645A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR20100021152A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20110031597A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법
KR20110067369A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR101011150B1 (ko) 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20090091250A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판
KR101888437B1 (ko) 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision