KR20120015555A - 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 형성되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터에 연결되고 상기 화소영역에 형성되는 화소전극과; 상기 데이터배선에 접촉하며 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 형성되는 보조 데이터배선과; 상기 화소전극과 수직으로 이격되며 상기 화소전극에 대응되는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.

Description

액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 {ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터배선의 단선을 방지하는 보조 데이터배선을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 구동되는데, 액정분자는 그 구조가 가늘고 길기 때문에 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
즉, 전기장을 이용하여 액정분자의 배열을 변화시키면, 액정의 광학적 이방성에 의해 액정분자의 배열 방향으로 빛이 굴절하여 영상을 표시할 수 있다.
최근에는 박막트랜지스터 및 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(active matrix liquid crystal display device: AM-LCD device)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목 받고 있다.
일반적인 트위스트 네마틱(twisted nematic: TN) 모드 액정표시장치는, 화소전극이 형성된 어레이기판과, 공통전극이 형성된 컬러필터기판과, 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 수직방향의 전기장에 의해 액정층이 구동되며, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 수직방향의 전기장에 의해 액정층이 구동되는 액정표시장치는 시야각 등의 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
이러한 TN 모드 액정표시장치의 단점을 극복하기 위하여, 시야각 특성이 우수한 프린지 필드 스위칭(fringe field switching: FFS) 모드 액정표시장치가 제안되었다.
도 1은 종래의 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 II-II에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(10)은, 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시부(미도시)와, 표시부를 둘러싸며 게이트신호 및 데이터신호를 전달하는 링크배선(46)과 게이트패드 및 데이터패드(42, 44)가 형성되는 비표시부(미도시)를 포함한다.
표시부의 기판(10) 상부에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(20) 및 데이터배선(34)과, 게이트배선(20) 및 데이터배선(34)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 화소영역(P)에 대응되고 박막트랜지스터(T)에 연결되는 화소전극(28)과, 화소전극(28)과 수직으로 이격되며 다수의 개구부(40)를 갖는 공통전극(38)이 형성된다.
구체적으로, 기판(10) 상부에는 게이트배선(20)과 게이트배선(20)에 연결되는 게이트전극(22)이 형성되고, 게이트배선(20) 및 게이트전극(22) 상부의 기판(10) 전면에는 게이트 절연층(24)이 형성된다.
게이트전극(22)에 대응되는 게이트 절연층(24) 상부에는 반도체층(26)이 형성되고, 화소영역(P)에 대응되는 게이트 절연층(24) 상부에는 화소전극(28)이 형성된다.
반도체층(26) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(30) 및 드레인전극(32)이 형성되는데, 소스전극(30)은 게이트배선(20)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(34)에 연결되고, 드레인전극(32)은 화소전극(28)에 연결된다.
게이트전극(22), 반도체층(26), 소스전극(30) 및 드레인전극(32)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
박막트랜지스터(T)와 화소전극(28) 상부의 기판(10) 전면에는 보호층(36)이 형성되고, 보호층(36) 상부의 기판(10) 전면에는 공통전극(38)이 형성된다.
화소영역(P)에 대응되는 공통전극(38)에는 하부의 보호층(36)을 노출하는 다수의 개구부(40)가 형성된다.
게이트배선(20)을 통하여 게이트전극(22)에 인가되는 고전위 게이트전압에 의하여 박막트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터배선(34)을 통하여 소스전극(30)에 인가되는 데이터전압이 드레인전극(32)에 전달되어 화소전극(28)에 인가된다.
화소전극(28)에 인가된 데이터전압과 공통전극(38)에 인가된 공통전압에 의하여 화소전극(28)과 공통전극(38) 사이에 전기장이 생성되는데, 이 전기장은 공통전극(38)의 다수의 개구부(40)를 통과하는 성분을 포함하며 이 성분에 의하여 공통전극(38) 상부의 액정층(미도시)이 구동되어 영상이 표시된다.
이와 같은 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 제조 공정 중에 단선(open)과 배선 불량이 발생할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부 및 비표시부의 데이터배선의 불량을 도시한 도면으로, 각각 도 1의 절단선 IIIa-IIIa 및 IIIb-IIIb에 따른 단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 절연층(24)을 형성하고, 게이트 절연층(24) 상부에 금속층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통해 데이터배선(34)을 형성한다.
이 때, 표시부의 금속층 상부에 이물 등이 존재할 수 있으며, 그 결과 노광 식각 공정에 의하여 데이터배선(34)의 일부가 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 비표시부의 데이터배선(34)은 게이트 절연층(24) 하부의 링크배선(46)에 의한 단차부를 넘어가도록 형성되는데, 단차부에 의하여 데이터배선(34)의 일부가 정상적으로 형성되지 못하고 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
이러한 데이터배선(34)의 단선불량에 의하여 데이터전압이 각 화소영역(P)의 화소전극(28)에 전달되지 못하게 되고, 그 결과 정상적인 영상을 표시할 수 없게 된다.
이러한 단선 불량이 발생한 어레이기판은 재작업(rework)에 의하여 데이터배선(34)을 다시 형성하여야 하는데, 데이터배선(34) 형성 직후 단선 불량을 발견하기가 어려우므로, 실질적으로 단선 불량이 발생한 어레이기판은 폐기된다.
따라서, 액정표시장치용 어레이기판의 수율이 저하된다.
본 발명은, 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지며 데이터배선과 접촉하는 보조 데이터배선을 형성함으로써, 데이터배선의 단선이 방지되고 수율이 개선되는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 포토마스크의 설계를 변경하여 화소전극 형성 시 보조 데이터배선이 형성되도록 함으로써, 제조비용 증가 없이 제조수율이 개선되는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 형성되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터에 연결되고 상기 화소영역에 형성되는 화소전극과; 상기 데이터배선에 접촉하며 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 형성되는 보조 데이터배선과; 상기 화소전극과 수직으로 이격되며 상기 화소전극에 대응되는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.
여기서, 상기 보조 데이터배선은 상기 데이터배선 상부 또는 하부에 형성되며, 상기 화소영역에 독립적인 섬 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 화소전극과 상기 보조 데이터배선은 투명도전성 물질로 이루어지고, 상기 데이터배선은 금속 물질로 이루어지며, 상기 보조 데이터배선과 상기 데이터배선은 전면적으로 접촉할 수 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터는, 상기 게이트배선에 연결되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부의 게이트 절연층과, 상기 게이트전극에 대응되는 상기 게이트 절연층 상부의 반도체층과, 상기 반도체층 상부에 서로 이격하는 소스전극 및 드레인전극을 포함하고, 상기 소스전극은 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 드레인전극은 상기 화소전극에 직접 접촉할 수 있다.
그리고, 상기 액정표시장치용 어레이기판은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이의 보호층을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 기판 상부에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과 상기 데이터배선에 접촉하는 보조 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 화소전극과 수직으로 이격되며 상기 화소전극에 대응되는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 보조 데이터배선을 형성한 후, 상기 데이터배선은 상기 보조 데이터배선 상부에 상기 보조 데이터배선과 전면적으로 접촉하도록 형성할 수 있다.
또는, 상기 데이터배선을 형성한 후, 상기 보조 데이터배선은 상기 데이터배선 상부에 상기 데이터배선과 전면적으로 접촉하도록 형성할 수 있다.
그리고, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는, 상기 기판 상부에 상기 게이트배선에 연결되는 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극 상부에 게이트 절연층을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극에 대응되는 상기 게이트 절연층 상부에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 상부에 서로 이격하는 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 소스전극은 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 드레인전극은 상기 화소전극에 직접 접촉할 수 있다.
또한, 상기 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이의 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에서는, 화소전극과 동일층, 동일물질로 이루어지며 데이터배선과 접촉하는 보조 데이터배선을 형성함으로써, 데이터배선의 단선을 방지하고 어레이기판 및 액정표시장치의 제조수율을 개선할 수 있다.
또한, 포토마스크의 설계를 변경하여 화소전극과 동시에 보조 데이터배선이 형성되도록 함으로써, 제조비용 증가 없이 어레이기판 및 액정표시장치의 제조수율을 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 2는 도 1의 절단선 II-II에 따른 단면도.
도 3a는 종래의 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부의 데이터배선의 불량을 도시한 도 1의 절단선 IIIa-IIIa에 따른 도면.
도 3b는 종래의 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 비표시부의 데이터배선의 불량을 도시한 도 1의 절단선 IIIb-IIIb에 따른 도면
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도.
도 6a은 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도 5의 절단선 VIa-VIa에 따른 단면도.
도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 비표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도 5의 절단선 VIb-VIb에 따른 단면도.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 9는 도 8의 절단선 IX-IX에 따른 단면도.
도 10a는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도 8의 절단선 Xa-Xa에 따른 단면도.
도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 비표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도 8의 절단선 Xb-Xb에 따른 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이고, 도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(110)은, 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시부(미도시)와, 표시부를 둘러싸며 게이트신호 및 데이터신호를 전달하는 링크배선(146)과 게이트패드 및 데이터패드(142, 144)가 형성되는 비표시부(미도시)를 포함한다.
표시부의 기판(110) 상부에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(120) 및 데이터배선(134)과, 게이트배선(120) 및 데이터배선(134)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 화소영역(P)에 대응되고 박막트랜지스터(T)에 연결되는 화소전극(128)과, 화소전극(128)과 수직으로 이격되며 화소전극(128)에 대응되는 다수의 개구부(140)를 갖는 공통전극(138)이 형성된다.
그리고, 표시부 및 비표시부의 데이터배선(134) 하부에는 보조 데이터배선(135)이 형성되고, 비표시부의 데이터패드(144) 하부에는 보조 데이터패드(145)가 형성된다.
구체적으로, 기판(110) 상부에는 게이트배선(120)과, 게이트배선(120)에 연결되는 게이트전극(122)과, 게이트배선(120)의 끝단에 연결되는 게이트패드(142)와, 게이트신호 및 데이터신호를 전달하는 링크배선(146)이 형성되고, 게이트배선(120), 게이트전극(122), 게이트패드(142) 및 링크배선(146) 상부의 기판(110) 전면에는 게이트 절연층(124)이 형성된다.
게이트배선(120), 게이트전극(122), 게이트패드(142) 및 링크배선(146)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전성 금속물질로 이루어지고, 게이트 절연층(124)은 실리콘 산화막(silicon oxide: SiO2) 또는 실리콘 질화막(silicon nitride: SiNx)과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트전극(122)에 대응되는 게이트 절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 화소영역(P)에 대응되는 게이트 절연층(124) 상부에는 화소전극(128)이 형성된다.
그리고, 화소영역(P)의 가장자리에 대응되는 게이트 절연층(124) 상부와 비표시부의 게이트 절연층(124) 상부에는 각각 화소전극(128)과 동일층, 동일물질로 이루어지는 보조 데이터배선(135)과 보조 데이터패드(145)가 형성된다.
보조 데이터배선(135)은 반도체층(126)과 접촉되지 않도록 반도체층(126)으로부터 이격되어 형성되는데, 실질적으로는 게이트배선(120) 및 게이트전극(122)과 중첩되지 않도록 각 화소영역(P)에 독립적인 섬 형태로 형성함으로써 반도체층(126)과의 접촉을 방지할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 반도체층(126)은, 순수 실리콘으로 이루어지는 액티브층과, 액티브층 상부에 서로 이격되며 불순물 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층을 포함한다.
그리고, 화소전극(128)과 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(145)는, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 동일한 포토마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
반도체층(126) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(130) 및 드레인전극(132)이 형성되고, 보조 데이터배선(135) 상부에는 게이트배선(120)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(134)이 형성되고, 비표시부의 보조 데이터패드(145) 상부에는 데이터배선(134) 끝단에 연결되는 데이터패드(144)가 형성된다.
소스전극(130), 드레인전극(132), 데이터배선(134) 및 데이터패드(144)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전성 금속물질로 이루어질 수 있다.
데이터배선(134)은 보조 데이터배선(135) 상부에서 보조 데이터배선(135)과 전면적으로 접촉하여 형성되는데, 도 4 및 도 5에서는 데이터배선(134)의 폭을 보조 데이터배선(135)의 폭보다 크게 형성함으로써, 데이터배선(134)이 보조 데이터배선(135)을 완전히 감싸는 형태로 데이터배선(134) 및 보조 데이터배선(135)을 형성하였으나, 다른 실시예에서는 데이터배선(134)의 폭과 보조 데이터배선(135)의 폭을 동일하게 형성하거나, 데이터배선(134)의 폭을 보조 데이터배선(135)의 폭보다 작게 형성할 수도 있다.
소스전극(130)은 데이터배선(134)에 연결되고, 드레인전극(132)은 화소영역(P)으로 연장되어 화소전극(128)과 접촉하는데, 반도체층(126)에 대한 보조 데이터배선(135)의 영향을 방지하기 위하여 소스전극(130) 및 드레인전극(132) 하부에는 보조 데이터배선(135)이 형성되지 않도록 할 수 있다.
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(130) 및 드레인전극(132)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
박막트랜지스터(T)와 화소전극(128) 상부의 기판(110) 전면에는 보호층(136)이 형성되고, 보호층(136) 상부의 기판(110) 전면에는 공통전극(138)이 형성된다.
보호층(136)은 실리콘 산화막(silicon oxide: SiO2) 또는 실리콘 질화막(silicon nitride: SiNx)과 같은 무기 절연물질이나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 아크릴 수지(acrylic resin)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 공통전극(138)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다.
화소영역(P)의 화소전극(128)에 대응되는 공통전극(138)에는 하부의 보호층(136)을 노출하는 다수의 개구부(140)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 공통전극(138)이 형성된 어레이기판과 마주보며 이격되도록 블랙매트릭스 및 컬러필터층이 형성된 컬러필터기판이 배치되고, 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 액정층을 형성함으로써, 액정표시장치가 완성된다.
이러한 액정표시장치의 동작을 간단히 설명하면, 게이트배선(120)을 통하여 게이트전극(122)에 인가되는 고전위 게이트전압(gate high voltage)에 의하여 박막트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터배선(134)을 통하여 소스전극(130)에 인가되는 데이터전압이 드레인전극(132)에 전달되어 화소전극(128)에 인가된다.
화소전극(128)에 인가된 데이터전압과 공통전극(138)에 인가된 공통전압에 의하여 화소전극(128)과 공통전극(138) 사이에 전기장이 생성되는데, 이 전기장은 공통전극(138)의 다수의 개구부(140)를 수직으로 통과하는 성분(fringe field)을 포함하며 이 성분에 의하여 공통전극(138) 상부의 액정층(미도시)이 구동되어 영상이 표시된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판에서는, 데이터배선(134) 하부의 보조 데이터배선(135)에 의하여 데이터배선(134) 형성 시 발생할 수 있는 단선(open)과 같은 불량이 방지되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부 및 비표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도면으로, 각각 도 5의 절단선 VIa-VIa 및 VIb-VIb에 따른 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상부에 게이트 절연층(124)을 형성하고, 게이트 절연층(124) 상부에 투명도전성 물질의 보조 데이터배선(135)을 형성한다.
그리고, 보조 데이터배선(135) 상부에 금속층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통하여 데이터배선(134)을 형성한다.
이 때, 표시부의 금속층 상부에 이물 등이 존재할 수 있으며, 그 결과 노광 식각 공정에 의하여 데이터배선(134)의 일부가 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 단선된 데이터배선(134) 하부에는 데이터배선(134)과 접촉하는 보조 데이터배선(135)이 형성되어 있으므로, 데이터배선(134)으로 인가되는 데이터전압이 보조 데이터배선(135)을 통하여 단선된 부분 이후의 화소영역(P)의 화소전극(128)에 전달되어 정상적으로 영상을 표시할 수 있다.
또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 비표시부에서는, 기판(110) 상부에 링크배선(146)을 형성하고, 링크배선(146) 상부에 게이트 절연층(124)을 형성한다.
그리고, 게이트 절연층(124) 상부에 링크배선(146)과 교차하는 투명도전성 물질의 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(145)을 형성하고, 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(145) 상부에 각각 데이터배선(134) 및 데이터패드(144)를 형성한다.
이때, 게이트 절연층(124) 하부의 링크배선(146)에 의한 단차부에 의하여 데이터배선(134)의 일부가 정상적으로 형성되지 못하고 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 단선된 데이터배선(134) 하부에는 데이터배선(134)과 접촉하는 보조 데이터배선(135)이 형성되어 있으므로, 데이터배선(134)으로 인가되는 데이터전압이 보조 데이터배선(135)을 통하여 단선된 부분 이후의 화소영역(P)의 화소전극(128)에 전달되어 정상적으로 영상을 표시할 수 있다.
물론, 데이터배선(134)의 단선 불량이 발생한 부분과 동일한 부분에서 보조 데이터배선(135)의 불량이 발생할 수도 있지만, 데이터배선(134) 및 보조 데이터배선(135)은 서로 다른 노광 식각 공정을 통하여 형성되므로, 동일한 부분에서 불량이 발생할 확률은 실질적으로 0이 된다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판에서는, 데이터배선(134)에 전면적으로 접촉하고 화소전극(128)과 동일물질, 동일층으로 형성되는 보조 데이터배선(135)에 의하여 데이터배선(134)의 단선 불량이 방지되고 어레이기판의 제조수율이 개선된다.
이러한 어레이기판의 제조공정을 도면을 참조하여 설명한다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 도시한 도면이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상부에 금속 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정에 의하여 게이트배선(도 4의 120), 게이트전극(122), 게이트패드(도 4의 144) 및 링크배선(도 4의 146)을 형성한다.
그리고, 게이트배선(120), 게이트전극(122), 게이트패드(144) 및 링크배선(146) 상부에 게이트 절연층(124)을 형성한다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연층(124) 상부에 반도체 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정에 의하여 반도체층(126)을 형성한다.
이때, 반도체층(126)은 순수 실리콘의 액티브층과 불순물 실리콘의 오믹콘택패턴을 포함할 수 있다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 게이트 절연층(124) 상부에 투명도전 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정에 의하여 화소전극(128), 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(도 4의 145)를 형성한다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 반도체층(126), 화소전극(128), 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(145) 상부에 금속 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정에 의하여 소스전극(130), 드레인전극(132), 데이터배선(134) 및 데이터패드(도 4의 144)를 형성한다.
이때, 소스전극(145) 및 드레인전극(132)은 서로 이격되어 반도체층(126)에 접촉하도록 형성될 수 있으며, 형성된 소스전극(145) 및 드레인전극(132)을 식각 마스크로 이용하여 오믹콘택패턴을 식각함으로써, 반도체층(126)의 액티브층 상부에 서로 이격되는 오믹 콘택층을 형성할 수 있다.
여기서, 데이터배선(134) 및 데이터패드(144)는 각각 보조 데이터배선(135) 및 보조 데이터패드(145)를 덮으면서 전면적으로 접촉하도록 형성될 수 있다.
도 7e에 도시한 바와 같이, 노출된 반도체층(126) 및 화소전극(128)과 소스전극(130), 드레인전극(132), 데이터배선(134) 및 데이터패드(144) 상부에 보호층(136)을 형성하고, 보호층(136) 상부에 투명도전 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정에 의하여 공통전극(138)을 형성함으로써 어레이기판을 완성한다.
공통전극(138)은 기판(110) 전면에 형성될 수 있으며, 각 화소영역(P)의 화소전극(128)에 대응되는 다수의 개구부(140)를 포함한다.
이러한 공통전극(138)은 비표시부에 형성된 공통전극 패드(미도시)에 연결될 수 있으며, 공통전극(138)에는 공통전극 패드를 통하여 공통전압이 인가될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 이후, 어레이기판과 마주보며 이격되도록 컬러필터기판을 배치하고, 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 액정층을 형성함으로써, 액정표시장치를 완성한다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판을 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이고, 도 9는 도 8의 절단선 IX-IX에 따른 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(210)은, 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시부(미도시)와, 표시부를 둘러싸며 게이트신호 및 데이터신호를 전달하는 링크배선(246)과 게이트패드 및 데이터패드(242, 244)가 형성되는 비표시부(미도시)를 포함한다.
표시부의 기판(210) 상부에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(220) 및 데이터배선(234)과, 게이트배선(220) 및 데이터배선(234)에 연결되는 박막트랜지스터(T)와, 화소영역(P)에 대응되고 박막트랜지스터(T)에 연결되는 화소전극(228)과, 화소전극(228)과 수직으로 이격되며 화소전극(228)에 대응되는 다수의 개구부(240)를 갖는 공통전극(238)이 형성된다.
그리고, 표시부 및 비표시부의 데이터배선(234) 상부에는 보조 데이터배선(235)이 형성되고, 비표시부의 데이터패드(244) 상부에는 보조 데이터패드(245)가 형성된다.
구체적으로, 기판(210) 상부에는 게이트배선(220)과, 게이트배선(220)에 연결되는 게이트전극(222)과, 게이트배선(220)의 끝단에 연결되는 게이트패드(242)와, 게이트신호 및 데이터신호를 전달하는 링크배선(246)이 형성되고, 게이트배선(220), 게이트전극(222), 게이트패드(242) 및 링크배선(246) 상부의 기판(210) 전면에는 게이트 절연층(224)이 형성된다.
게이트배선(220), 게이트전극(222), 게이트패드(242) 및 링크배선(246)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전성 금속물질로 이루어지고, 게이트 절연층(224)은 실리콘 산화막(silicon oxide: SiO2) 또는 실리콘 질화막(silicon nitride: SiNx)과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트전극(222)에 대응되는 게이트 절연층(224) 상부에는 반도체층(226)이 형성되고, 반도체층(226) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(230) 및 드레인전극(232)이 형성된다.
그리고, 화소영역(P)의 가장자리에 대응되는 게이트 절연층(224) 상부에는 게이트배선(220)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(234)이 형성되고, 비표시부의 게이트 절연층(224) 상부에는 데이터배선(234) 끝단에 연결되는 데이터패드(244)가 형성된다.
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(130) 및 드레인전극(132)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
도시하지는 않았지만, 반도체층(226)은, 순수 실리콘으로 이루어지는 액티브층과, 액티브층 상부에 서로 이격되며 불순물 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층을 포함할 수 있으며, 소스전극(230), 드레인전극(232), 데이터배선(234) 및 데이터패드(244)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 도전성 금속물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 화소영역(P)에 대응되는 게이트 절연층(224) 상부에는 화소전극(228)이 형성되고, 데이터배선(234) 상부와 비표시부의 데이터패드(244) 상부에는 각각 화소전극(228)과 동일층, 동일물질로 이루어지는 보조 데이터배선(235)과 보조 데이터패드(245)가 형성된다.
보조 데이터배선(235)은 반도체층(226)으로부터 이격되어 형성될 수 있는데, 실질적으로는 게이트배선(220) 및 게이트전극(222)과 중첩되지 않도록 각 화소영역(P)에 독립적인 섬 형태로 형성함으로써 반도체층(226)과의 중첩을 방지할 수 있다.
또한, 화소전극(228)과 보조 데이터배선(235) 및 보조 데이터패드(245)는, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 동일한 포토마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
보조 데이터배선(235)은 데이터배선(234) 상부에서 데이터배선(234)과 전면적으로 접촉하여 형성되는데, 도 8 및 도 9에서는 데이터배선(234)의 폭을 보조 데이터배선(235)의 폭보다 크게 형성함으로써, 보조 데이터배선(235)이 데이터배선(234) 내부에 배치되는 형태로 데이터배선(234) 및 보조 데이터배선(235)을 형성하였으나, 다른 실시예에서는 데이터배선(234)의 폭과 보조 데이터배선(235)의 폭을 동일하게 형성하거나, 데이터배선(234)의 폭을 보조 데이터배선(235)의 폭보다 작게 형성할 수도 있다.
소스전극(230)은 데이터배선(234)에 연결되고, 드레인전극(232)은 화소영역(P)으로 연장되어 화소전극(28)과 접촉하는데, 반도체층(226)에 대한 보조 데이터배선(235)의 영향을 방지하기 위하여 소스전극(230) 및 드레인전극(232) 상부에는 보조 데이터배선(235)이 형성되지 않도록 할 수 있다.
박막트랜지스터(T)와 화소전극(228) 상부의 기판(210) 전면에는 보호층(236)이 형성되고, 보호층(236) 상부의 기판(210) 전면에는 공통전극(238)이 형성된다.
보호층(236)은 실리콘 산화막(silicon oxide: SiO2) 또는 실리콘 질화막(silicon nitride: SiNx)과 같은 무기 절연물질이나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 아크릴 수지(acrylic resin)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 공통전극(238)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(ndium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다.
화소영역(P)의 화소전극(228)에 대응되는 공통전극(238)에는 하부의 보호층(236)을 노출하는 다수의 개구부(240)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 공통전극(238)이 형성된 어레이기판과 마주보며 이격되도록 블랙매트릭스 및 컬러필터층이 형성된 컬러필터기판이 배치되고, 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 액정층을 형성함으로써, 액정표시장치가 완성된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판에서는, 데이터배선(234) 상부의 보조 데이터배선(235)에 의하여 데이터배선(234) 형성 시 발생할 수 있는 단선(open)과 불량이 방지되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 FFS 모드 액정표시장치용 어레이기판의 표시부 및 비표시부의 데이터배선의 단선 및 보조 데이터배선에 의한 연결을 도시한 도면으로, 각각 도 8의 절단선 Xa-Xa 및 Xb-Xb에 따른 단면도이다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상부에 게이트 절연층(224)을 형성하고, 게이트 절연층(124) 상부에 금속층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통하여 데이터배선(234)을 형성한다.
그리고, 데이터배선(234) 상부에 투명도전성 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통하여 보조 데이터배선(235)을 형성한다.
이 때, 표시부의 금속층 상부에 이물 등이 존재할 수 있으며, 그 결과 노광 식각 공정에 의하여 데이터배선(234)의 일부가 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 단선된 데이터배선(234) 상부에는 데이터배선(234)과 접촉하는 보조 데이터배선(235)이 형성되므로, 데이터배선(234)으로 인가되는 데이터전압이 보조 데이터배선(235)을 통하여 단선된 부분 이후의 화소영역(P)의 화소전극(228)에 전달되어 정상적으로 영상을 표시할 수 있다.
또한, 도 10b에 도시한 바와 같이, 비표시부에서는, 기판(210) 상부에 링크배선(246)을 형성하고, 링크배선(246) 상부에 게이트 절연층(224)을 형성한다.
그리고, 게이트 절연층(224) 상부에 금속 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통하여 링크배선(246)과 교차하는 데이터배선(234)과 데이터배선(234)의 끝단에 연결되는 데이터패드(244)를 형성한다.
그리고, 데이터배선(234) 및 데이터패드(244) 상부에 투명도전성 물질층(미도시)을 형성한 후, 노광 식각 공정을 통하여 보조 데이터배선(235) 및 보조 데이터패드(245)를 각각 형성한다.
이때, 게이트 절연층(224) 하부의 링크배선(246)에 의한 단차부에 의하여 데이터배선(234)의 일부가 정상적으로 형성되지 못하고 제거되는 단선 불량이 발생할 수 있다.
그러나, 단선된 데이터배선(234) 상부에는 데이터배선(234)과 접촉하는 보조 데이터배선(235)이 형성되므로, 데이터배선(234)으로 인가되는 데이터전압이 보조 데이터배선(235)을 통하여 단선된 부분 이후의 화소영역(P)의 화소전극(228)에 전달되어 정상적으로 영상을 표시할 수 있다.
물론, 데이터배선(234)의 단선 불량이 발생한 부분과 동일한 부분에서 보조 데이터배선(235)의 불량이 발생할 수도 있지만, 데이터배선(234) 및 보조 데이터배선(235)은 서로 다른 노광 식각 공정을 통하여 형성되므로, 동일한 부분에서 불량이 발생할 확률은 실질적으로 0이 된다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판에서는, 데이터배선(234)에 전면적으로 접촉하고 화소전극(228)과 동일물질, 동일층으로 형성되는 보조 데이터배선(235)에 의하여 데이터배선(234)의 단선 불량이 방지되고 어레이기판의 제조수율이 개선된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
110, 210: 기판 120, 220: 게이트배선
134, 234: 데이터배선 135, 235: 보조 데이터배선
T: 박막트랜지스터 128, 228: 화소전극
138, 238: 공통전극

Claims (10)

  1. 기판과;
    상기 기판 상부에 형성되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;
    상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터에 연결되고 상기 화소영역에 형성되는 화소전극과;
    상기 데이터배선에 접촉하며 상기 화소전극과 동일층, 동일물질로 형성되는 보조 데이터배선과;
    상기 화소전극과 수직으로 이격되며 상기 화소전극에 대응되는 다수의 개구부를 갖는 공통전극
    을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 데이터배선은 상기 데이터배선 상부 또는 하부에 형성되며, 상기 화소영역에 독립적인 섬 형태로 형성되는 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 보조 데이터배선은 투명도전성 물질로 이루어지고, 상기 데이터배선은 금속 물질로 이루어지며, 상기 보조 데이터배선과 상기 데이터배선은 전면적으로 접촉하는 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는, 상기 게이트배선에 연결되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부의 게이트 절연층과, 상기 게이트전극에 대응되는 상기 게이트 절연층 상부의 반도체층과, 상기 반도체층 상부에 서로 이격하는 소스전극 및 드레인전극을 포함하고, 상기 소스전극은 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 드레인전극은 상기 화소전극에 직접 접촉하는 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 공통전극 사이의 보호층을 더 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
  6. 기판 상부에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선 및 상기 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과 상기 데이터배선에 접촉하는 보조 데이터배선을 형성하는 단계와;
    상기 화소전극과 수직으로 이격되며 상기 화소전극에 대응되는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 데이터배선을 형성한 후, 상기 데이터배선은 상기 보조 데이터배선 상부에 상기 보조 데이터배선과 전면적으로 접촉하도록 형성하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터배선을 형성한 후, 상기 보조 데이터배선은 상기 데이터배선 상부에 상기 데이터배선과 전면적으로 접촉하도록 형성하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    상기 기판 상부에 상기 게이트배선에 연결되는 게이트전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트전극 상부에 게이트 절연층을 형성하는 단계와;
    상기 게이트전극에 대응되는 상기 게이트 절연층 상부에 반도체층을 형성하는 단계와;
    상기 반도체층 상부에 서로 이격하는 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 소스전극은 상기 데이터배선에 연결되고, 상기 드레인전극은 상기 화소전극에 직접 접촉하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 공통전극 사이의 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
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KR20140055495A (ko) * 2012-10-31 2014-05-09 엘지디스플레이 주식회사 초고휘도 백 라이트 유닛을 사용하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판
JP2019028108A (ja) * 2017-07-26 2019-02-21 三菱電機株式会社 アレイ基板と当該アレイ基板を有する液晶表示装置

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