KR20120075205A - 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 관한 것으로, 개시된 구성은 기판상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선; 상기 게이트배선과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 게이트전극과 게이트절연막과 활성층과 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터; 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되며, 상기 드레인전극과 게이트절연막 상에 형성된 화소전극; 및 하부 보호막 및 저유전 무기막을 사이에 두고 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극과, 상기 하부 보호막과 상기 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 상기 데이터배선과 오버랩되는 제2 공통전극을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에프에프에스(FFS; Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 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 능동 행렬 액정표시장치(AM-LCD: Active Matrix LCD, 이하 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(즉, 상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(즉, 하부기판)과, 상부기판 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상,하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정 구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점이 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새롭게 제안된 기술이 횡전계에 의한 액정 구동방법인데, 이 횡전계에 의한 액정 구동방법은 시야각 특성이 우수한 장점을 가지고 있다.
이러한 횡 전계 방식 액정표시장치는 컬러필터기판과 어레이기판이 서로 대향하여 구성되며, 컬러필터기판 및 어레이기판 사이에는 액정층이 개재되어 있다.
상기 어레이기판에는 투명한 절연기판에 정의된 다수의 화소마다 박막트랜지스터와 공통전극 및 화소전극으로 구성된다.
또한, 상기 공통전극과 화소전극은 동일 기판 상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다.
그리고, 상기 컬러필터기판은 투명한 절연기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 박막트랜지스터에 대응하는 부분에 블랙매트릭스가 구성되고, 상기 화소에 대응하여 컬러필터가 구성된다.
상기 액정층은 상기 공통전극과 화소전극의 수평 전계에 의해 구동된다.
상기 구성으로 이루어지는 횡전계 방식 액정표시장치에서, 휘도를 확보하기 위해 상기 공통전극과 화소전극을 투명전극으로 형성하나, 설계상 상기 공통전극과 화소전극 사이의 이격 거리에 의해, 상기 공통전극과 화소전극의 양단 일부만이 휘도 개선에 기여할 뿐, 대부분의 영역은 빛을 차단하는 결과가 된다.
따라서, 이러한 휘도 개선 효과를 극대화시키기 위해 제안된 기술이 FFS (Fringe Field Switching) 기술이다. 상기 FFS 기술은 액정을 정밀하게 제어함으로써 색상 변이(Color shift)가 없고 높은 명암비(Contrast Ratio)를 얻을 수 있는 것이 특징이어서, 일반적인 횡전계 기술과 비교하여 높은 화면품질을 구현할 수 있다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치의 어레이기판 구조에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 3은 일반적인 에프에프에스 방식 액정표시장치에 있어서, 보호막 두께에 따른 구동전압의 변화를 나태는 그래프이다.
종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치의 어레이기판은, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선(13b)과; 상기 게이트배선(13b)과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선(21a)과; 상기 게이트배선 (13b)과 데이터배선(21a)이 교차되어 이루는 화소영역에 형성되는 화소전극(27)과; 상기 게이트배선(13b)과 데이터배선(21a)의 교차지점에 마련되고, 게이트전극(13a)과 활성층(미도시)과 드레인전극(21b) 및 소스전극(21c)을 포함하는 박막트랜지스터(T); 및 상기 게이트배선 (13b)과 데이터배선(21a)이 교차되어 이루는 화소영역에 형성되는 화소전극(27)과 보호막(29)을 사이에 두고 오버랩되는 다수개의 공통전극(31a, 31b);을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 게이트배선(13b)은 게이트 드라이버(미도시)로부터의 스캔 신호를, 상기 데이터배선(21a)은 데이터 드라이버(미도시)로부터의 비디오 신호를 공급한다. 이러한 게이트배선(13b) 및 데이터배선(21a)은 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 교차하여 각 화소 영역을 정의한다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(13b)에 공급되는 스캔 신호에 데이터배선(21a)에 공급되는 화소 신호가 화소전극(27)에 충전되어 유지되게 한다.
이를 위해, 상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(13b)에 포함된 게이트전극(13a), 데이터배선(21a)에 접속된 소스전극(21b), 이 소스전극(21b)과 마주하며 화소전극(27)과 접속된 드레인전극(21c), 게이트절연막(15)을 사이에 두고 게이트전극(13a)과 중첩되어 소스전극(21b)과 드레인전극(21c) 사이에 채널을 형성하는 활성층(17)과, 소스전극(21b) 및 드레인전극(21c)과의 오믹 접촉을 위하여 채널을 제외한 활성층(17) 위에 형성된 오믹접촉층(19)을 구비한다.
또한, 상기 화소영역의 전면에는 상기 게이트배선(13b)과 데이터배선(21a) 과 이격된 공간을 두고 투명한 화소전극(27)이 배치되어 있는데, 이 화소전극(27)은 하부 보호막(23) 상에 마련된 드레인전극 콘택홀(25)을 통해 상기 드레인전극 (21c)과 전기적으로 접속된다.
그리고, 상기 화소전극 (27) 상부에는 상부 보호막(29)을 사이에 두고 투명한 제1 공통전극(31a)들이 서로 이격되게 배치되어 있으며, 상기 데이터배선(21a) 상부에는 적층된 하부 및 상부 보호막(23, 29)을 사이에 두고 다수의 막대 형상의 투명한 제2 공통전극(31b)이 배치되어 있다. 이때, 상기 데이터배선(21a)과 제2 공통전극(31b) 간에는 캐패시터(C1)가 형성된다.
또한, 상기 다수의 막대 형상의 제1 공통전극(31a) 및 제2 공통전극(31b)의 각 양측 단은 상기 게이트배선(13b)과 평행하게 배치된 공통전극 연결배선(31c)과 일체로 연결되어 있다.
이때, 상기 제1, 2 공통전극(31a, 31b)들은 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통전압을 각 화소에 공급한다.
상기 화소전극(27)은 각 화소영역에서 상부 보호막(29)을 사이에 두고 상기 다수의 공통전극(31a)들과 중첩되어 프린지 필드(fringe field)를 형성한다.
이렇게 하여, 박막트랜지스터(T)를 통해 화소전극(27)에 비디오 신호가 공급되면, 공통전압이 공급된 공통전극들(31a)이 프린지 필드를 형성하여 박막트랜지스터 기판과 칼라필터기판(미도시) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정분자들이 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
그러나, 종래기술에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치인 경우에, 화소전극과 공통전극 사이에는 단일층의 무기막, 즉 보호막이 형성되어 있어 보호막의 두께가 얇기 때문에, 도 3에서와 같이, 구동전압이 낮아져서 소비전력이 작지만, 반대로 데이터배선과 이 데이터배선 상부의 공통전극 사이에는 이중 구조의 하부 및 상부 보호막이 형성되어 있어, 그만큼 캐패시턴스(Capacitance)가 커지기 때문에 소비전력이 커지게 된다.
또한, 종래기술에 따르면, 구동전압을 낮추기 위해 단일층인 하부 보호막 상에 드레인전극 콘택홀을 형성한 다음 이 드레인전극 콘택홀을 상기 드레인전극 (21c)과 전기적으로 접속되는 화소전극을 형성하였으나, 이로 인해 화소전극을 연결하기 위해 드레인전극 콘택홀을 형성함으로써 그만큼 개구영역의 감속 요인이 되어 전체 투과율이 감소하게 된다.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 개선하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 저유전 무기막을 이용하여 데이터배선의 저항(load) 및 구동전압을 감소시킬 수 있는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판 상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선; 상기 게이트배선과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 게이트전극과 게이트절연막과, 활성층과 드레인전극 및 소스전극을 포함하는 박막트랜지스터; 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되며, 상기 드레인전극 상부와 게이트절연막 상에 형성된 화소전극; 및 하부 보호막 및 저유전 무기막을 사이에 두고 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극과, 하부 보호막과 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 상기 데이터배선과 오버랩되는 제2 공통전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법은, 기판상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격되는 다수의 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트배선과 교차하며, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선을 형성하는 단계; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 게이트전극과 게이트절연막과, 활성층과 드레인전극 및 소스전극으로 이루어지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 드레인전극과 접촉하며, 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되는 화소전극을 형성하는 단계; 및 하부 보호막 및 저유전 무기막을 사이에 두고 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극과, 하부 보호막과 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 상기 데이터배선과 오버랩되는 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 무기막을 증착하여, 보호막 식각시에 저유전 무기막으로 인해 데이터배선 상부에만 상부 보호막이 잔존하도록 함으로써, 기존 구조와 달리 콘택홀을 형성하지 않으면서 데이터 배선 측에는하부 보호막과 상부 보호막으로 소비전력을 저감하고, 화소전극과 공통전극 사이에는 하부 보호막만 존재하기 때문에 그 만큼 보호막의 두께가 얇아짐으로 구동전압을 낮출 수 있게 된다. 특히, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 특성을 지닌 저유전 무기막, 예를 들어 SiO2, SiNx와 같은 무기 물질층을 형성해 줌으로써 그만큼 소비전력 및 구동전압을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 기존에는 화소전극과 드레인전극을 콘택하기 위해 별도의 콘택홀을 형성하였지만, 본 발명에서는 별도의 콘택홀 없이 직접 화소전극과 드레인 전극을 콘택하도록 함으로써 개구율이 증가한다.
따라서, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 특성을 지닌 저유전 무기막을 형성하고, 콘택홀 없이 화소전극을 드레인전극에 연결하여, 데이터배선부는 하부 보호막과 상부 보호막의 적층 구조로, 화소전극과 공통전극 사이에는 하부 보호막이 존재하도록 함으로써, 데이터배선의 저항(load) 및 구동전압을 낮출 수 있으며, 콘택홀 없이 화소전극을 드레인전극에 연결할 수 있으므로 개구율이 증가한다.
도 1은 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 3은 일반적인 에프에프에스 방식 액정표시장치에 있어서, 보호막 두께에 따른 구동전압의 변화를 나태는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다.
도 5는 도4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다.
도 6a 내지 6t는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정 단면도들이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 3은 일반적인 에프에프에스 방식 액정표시장치에 있어서, 보호막 두께에 따른 구동전압의 변화를 나태는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다.
도 5는 도4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다.
도 6a 내지 6t는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정 단면도들이다.
이하, 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다.
도 5는 도4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도로서, 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다.
본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 기판(101)상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선(103b)과; 상기 게이트배선(103b)과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선(113a)과; 상기 게이트배선(103b)과 데이터배선 (113a)의 교차지점에 마련되고, 게이트전극(103a)과 게이트절연막(107)과, 활성층 (109a)과 소스전극(113b) 및 드레인전극(113c)으로 이루어지는 박막트랜지스터(T)와; 상기 게이트배선(103b)과 데이터배선(113a)이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되며, 상기 드레인전극(113c)과 게이트절연막(107) 상에 형성된 화소전극(121a)과; 및 상기 화소전극(121a)과 하부 보호막(125) 및 저유전 무기막(127)을 사이에 두고 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극(133a)과, 하부 보호막(125)과 저유전 무기막(127) 및 상부 보호막(129a)을 사이에 두고 상기 데이터배선(113a)과 오버랩되는 제2 공통전극(133b)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 게이트배선(103b)은 게이트 드라이버(미도시)로부터의 스캔 신호를, 상기 데이터배선(113a)은 데이터 드라이버(미도시)로부터의 비디오 신호를 공급한다. 이러한 게이트배선(103b) 및 데이터배선(113a)은 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 교차하여 각 화소 영역을 정의한다.
상기 게이트배선(103b)은 기판(101) 위에 투명 도전층을 포함한 적어도 이중 이상의 복층 구조 또는 단층 구조로 형성된다. 예를 들면, 투명도전층을 이용한 제1 도전층과, 불투명한 금속을 이용한 제2 도전층이 적층된 복층 구조 또는 불투명한 금속을 이용한 단층 구조로 형성된다.
이때, 상기 제1 도전층으로는 ITO, IZO, 또는 ITZO이 사용되며, 제2 도전층으로는 Cu, Mo, Al, Cu합금, Mo합금, Al합금 등이 사용된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(103b)에 공급되는 스캔 신호에 데이터배선(113a)에 공급되는 화소 신호가 화소전극(121a)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위해, 상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(103b)에 포함된 게이트전극(103a), 데이터배선(113a)에 접속된 소스전극(113b), 이 소스전극(113b)과 마주하며 화소전극(121a)과 접속된 드레인전극(113c), 게이트절연막(107)을 사이에 두고 게이트전극(103a)과 중첩되어 소스전극(113b)과 드레인전극(113c) 사이에 채널을 형성하는 활성층(109a)과, 상기 소스전극(113b) 및 드레인전극(113c)과의 오믹 접촉을 위하여 채널을 제외한 활성층(109a) 위에 형성된 오믹접촉층(111a)을 구비한다.
그리고, 상기 활성층(109a)과 오믹 접촉층(111a)은 데이터배선(113a)과 중첩된다.
더욱이, 상기 데이터배선(113a)은 데이터패드(미도시)를 통해 데이터 드라이버(미도시)로부터의 화소 신호를 공급받는다.
또한, 상기 화소영역의 전면에는 상기 게이트배선(103b)과 데이터배선(113a) 과 이격된 공간을 두고 투명한 화소전극(121a)이 배치되어 있다. 이때, 상기 화소전극(121a)은 별도의 콘택홀 없이 상기 게이트전극(113c)과 직접 접촉되어 있으며, 이 게이트전극(113c)을 포함한 게이트절연막(107) 상에 형성되어 있다.
그리고, 상기 제1 공통전극들(133a)은 하부 보호막(125)과 저유전 무기막 (127)을 사이에 두고 상기 화소전극(121a)과 오버랩되어 있으며, 상기 제2 공통전극들(133b)은 하부 보호막(125)과 저유전 무기막(127) 및 상부 보호막(129a)을 사이에 두고 상기 데이터배선(113a)과 오버랩되어 있다. 이때, 상기 데이터배선 (113a)과 제 2공통전극(133b) 사이에는 캐패시턴스(Capacitance)가 형성된다. 여기서, 상기 저유전 무기막(127)으로는 SiO2, SiNx와 같은 무기 물질이 사용된다.
더욱이, 상기 막대 형상의 다수의 투명한 제1 및 2 공통전극(133a, 133b)들은 상기 데이터배선(113a)과 평행한 방향으로 배치되어 있으며, 이들 제1 공통전극 (133a)은 서로 일정간격만큼 이격되어 있다. 또한, 상기 제1 공통전극(133a) 및 제2 공통전극(133b) 각각의 양측 단은 공통전극 연결배선(133c)에 의해 연결되어 있다.
또한, 상기 제1, 2 공통전극(133a, 133b)들은 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통전극을 각 화소에 공급한다.
상기 화소전극(121a)은 각 화소영역에서 하부 보호막(125) 및 저유전 무기막 (127)을 사이에 두고 상기 다수의 공통전극(133a)들과 중첩되어 프린지 필드 (fringe field)를 형성한다.
이렇게 하여, 박막트랜지스터(T)를 통해 화소전극(121a)에 비디오 신호가 공급되면, 공통전압이 공급된 공통전극들(133a)가 프린지 필드를 형성하여 박막트랜지스터 기판과 칼라필터기판(미도시) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정분자들이 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 에프에프에스 액정표시장치 제조방법에 대해 및 도 6a 내지 도 6t를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6a 내지 6t는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정 단면도들이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 투명한 기판(101) 상에 스위칭 영역을 포함하는 다수의 화소영역과 함께 비화소영역을 정의하고, 상기 투명한 기판(101) 상에 제1 도전성 금속층(103)을 스퍼터링 방법에 의해 차례로 증착한다. 이때, 상기 제1 도전성 금속층(103)으로는, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬 (Cr), 티타늄(Ti), 몰리브덴 합금, 구리합금, 알루미늄 합금 등과 같이 금속물질이 단일층으로 이용하거나, Al/Cr, Al/Mo, Al(Nd)/Al, Al(Nd)/Cr, Mo/Al(Nd)/Mo, Cu/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti, Mo/Al, Mo합금/Al합금, Mo/Al 합금, Cu/Mo합금, Cu/Mo(Ti) 등과 같이 이중층 이상이 적층된 구조를 이용한다.
그 다음, 상기 제1 도전성 금속층(103) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제1 감광막(105)을 형성한다.
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 기술을 통해 상기 제1 감광막(105)을 노광 및 현상한 후 이를 선택적으로 제거하여 제1 감광막패턴(105a)을 형성한다.
그 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감광막패턴(105a)을 차단막으로 상기 제1 도전성 금속층(103)을 선택적으로 패터닝하여 게이트배선(미도시, 도 4의 103b 참조)과 이 게이트배선(103b)으로부터 연장된 게이트전극(103a)을 형성한다.
이어서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감광막패턴(105a)을 제거한 후 기판 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiO2)으로 이루어진 게이트절연막 (107)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트절연막(107)이 형성된 기판 (101)의 전면에 비정질실리콘 층(a-Si:H)(109)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층 (n+ 또는 p+)(111) 및 제2 도전성 금속층(113)를 차례로 적층한다. 이때, 상기 비정질실리콘 층(a-Si:H) (109)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층(n+ 또는 p+) (111)은 화학기상 증착법 (CVD; Chemical Vapor Deposition method)으로 증착하고, 상기 제2 도전성 금속층 (113)은 스퍼터링 방법으로 증착한다. 여기서는, 상기 증착 방법으로 화학기상 증착법, 스퍼터링 방법에 대해서만 기재하고 있지만, 필요에 따라서는 기타 다른 증착 방법을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 제2 도전성 금속층 (113)으로는, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리브덴 합금, 구리합금, 알루미늄 합금 등과 같이 금속물질이 단일층으로 이용하거나, Al/Cr, Al/Mo, Al(Nd)/Al, Al(Nd)/Cr, Mo/Al(Nd)/Mo, Cu/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti, Mo/Al, Mo합금/Al합금, Mo/Al 합금, Cu/Mo합금, Cu/Mo(Ti) 등과 같이 이중층 이상이 적층된 구조를 이용한다.
그 다음, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전성 금속층(113) 상에 투과성이 우수한 제2 감광막(115)을 도포한다.
이어서, 광차단부(117a)와 반투과부(117b) 및 투과부(117c)로 이루어진 회절마스크(117)를 이용하여 상기 제2 감광막(115)에 노광 공정을 실시한다. 이때, 상기 회절마스크(117)의 광차단부(117a)는 데이터배선 형성 지역과 소스전극 및 드레인전극 형성 지역과 대응하는 상기 제2 감광막(115) 상측에 위치하며, 상기 회절마스크(117)의 반투과부(117b)는 박막트랜지스터(T)의 채널지역, 즉 게이트전극 (103a)과 대응하는 상기 제2 감광막(115) 상측에 위치한다. 또한, 상기 회절마스크 (117) 이외에 광의 회절 효과를 이용하는 마스크, 예를 들어 하프톤 마스크 (Half- ton mask) 또는 기타 다른 마스크를 사용할 수도 있다.
그 다음, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 노광 공정 이후에 현상공정을 실시한 다음 상기 제2 감광막(115)을 선택적으로 패터닝하여 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역에 제1 패턴(115a)을 형성하고, 상기 박막트랜지스터(T)의 채널지역에 제2 패턴(115b)을 형성한다. 이때, 상기 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역의 제1 패턴(115a)은 광이 투과되지 않은 상태이기 때문에 제2 감광막 두께를 그대로 유지하고 있지만, 상기 박막트랜지스터 (T)의 채널지역의 제2 패턴(115b)은 제2 감광막에 광의 일부가 투과되어 일정 두께만큼 제거된다. 즉, 상기 박막트랜지스터 (T)의 채널지역의 제2 패턴(115b)은 상기 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역의 제1 패턴(115a)보다 얇은 두께를 갖게 된다.
이어서, 도 6g에 도시된 바와 같이, 상기 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역의 제1 패턴(115a)과 상기 박막트랜지스터(T)의 채널지역의 제2 패턴(115b)을 마스크로, 상기 제2 도전성 금속층(113)과 불순물이 함유된 비정질실리콘층(111) 및 비정질 실리콘층(109)을 선택적으로 패터닝하여 데이터배선 (113a)과 활성층(109a)을 형성함과 동시에, 소스전극 형성지역과 드레인전극 형성 지역을 각각 정의한다. 이때, 상기 제2 도전성 금속층(113)과 불순물이 함유된 비정질실리콘층(111) 및 비정질 실리콘층(109)을 선택적으로 패터닝시에, 먼저 상기 제2 도전성 금속층(113)을 습식 식각(wet etch) 공정을 통해 선택적으로 식각하고, 이어 다시 건식 식각(dry etch) 공정을 통해 불순물이 함유된 비정질실리콘층(111)과 비정질실리콘층(109)을 함께 식각한다.
그 다음, 도 6h에 도시된 바와 같이, 에싱(ashing) 공정을 통해 상기 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역의 제1 패턴(115a)의 두께 일부와 상기 박막트랜지스터(T)의 채널지역의 제2 패턴(115b)을 완전히 제거하여 상기 박막트랜지스터(T)의 채널지역의 제2 패턴(115b) 아래의 제2 도전성 금속층(113) 부분을 노출시킨다.
이어서, 도 6i에 도시된 바와 같이, 상기 에싱 공정에 의해 두께 일부가 식각된 상기 데이터배선 형성지역과 소스전극 및 드레인전극 형성지역의 제1 패턴 (115a)을 마스크로 상기 노출된 제2 도전성 금속층(113)을 습식 식각 공정을 통해 식각함으로써 소스전극(113b)과 이 소스전극(113b)과 이격된 드레인전극(113c)을 형성한다.
그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 채널 지역의 불순물이 함유된 비정질실리콘층(111) 부분도 건식 식각 공정을 통해 제거함으로써 활성층(109a)의 채널영역을 노출시키는 오믹콘택층(111a)을 형성한다.
이어서, 기판 전면에 제1 투명 도전물질층(121)을 스퍼터링 방법에 의해 차례로 증착한다. 이때, 상기 제1 투명 도전물질층(121)으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 를 포함한 투명한 도전 물질 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
그 다음, 상기 제1 투명 도전물질층(121) 상에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제3 감광막(123)을 형성한다.
이어서, 도 6j에 도시된 바와 같이, 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정기술을 통해 상기 제3 감광막(123)을 노광 및 현상한 후 이를 선택적으로 패터닝하여 제3 감광막패턴(123a)을 형성한다.
그 다음, 도 6k에 도시된 바와 같이, 상기 제3 감광막패턴(123a)을 마스크로 상기 제1 투명 도전물질층(121)을 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극(113c)과 직접 접촉되며, 이 드레인전극(113c) 상부와 게이트절연막(107) 상에 화소전극 (121a)을 형성한다. 이때, 상기 제1 투명 도전물질층(121)의 식각시에는 상기 제1 투명 도전물질층(121)만 선택적으로 식각할 수 있는 식각 용액을 이용하여 식각공정을 진행하기 때문에, 다른 층들은 식각되지 않고 그대로 남아 있게 된다.
이어서, 도 6l에 도시된 바와 같이, 잔존하는 제3 감광막패턴(123a)을 제거한 후, 기판 전면에 무기 절연물질로 이루어진 하부 보호막(125)을 형성한다.
그 다음, 도 6m에 도시된 바와 같이, 상기 하부 보호막(125) 상에 저유전 무기 물질, 예를 들어 SiO2 또는 SiNx 을 증착하여 저유전 무기막(127)을 형성한다.
이어서, 도 6n에 도시된 바와 같이, 상기 저유전 무기막(127) 상에 무기 절연물질로 이루어진 상부 보호막(129)을 증착한 후 상기 상부 보호막(129) 상에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo- resist)를 도포하여 제4 감광막(131)을 형성한다.
이어서, 도 6o에 도시된 바와 같이, 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정기술을 통해 상기 제4 감광막(131)을 노광 및 현상한 후 이를 선택적으로 패터닝하여 제4 감광막패턴(131a)을 형성한다.
그 다음, 도 6p에 도시된 바와 같이, 상기 제4 감광막패턴(131a)을 마스크로 상기 상부 보호막(129)을 선택적으로 제거하여 상부 보호막패턴(129a)을 형성한다. 이때, 상기 상부 보호막패턴(129a)은 상기 데이터배선(113a)과 오버랩되어 있다.
이어서, 도 6q에 되시된 바와 같이, 상기 잔존하는 제4 감광막패턴(131a)을 제거한 후 상기 상부 보호막패턴(129a)을 포함한 기판 전면에 제 2 투명 도전물질층(133)을 스퍼터링방법으로 증착한다. 이때, 상기 제2 투명 도전물질층(133)으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 를 포함한 투명한 도전 물질 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
그 다음, 도 6r에 도시된 바와 같이, 상기 제2 투명 도전물질층(133) 상에 투과율이 높은 포토레지스트(photo- resist)를 도포하여 제5 감광막(135)을 형성한다.
이어서, 도 6s에 도시된 바와 같이, 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정기술을 통해 상기 제5 감광막(135)을 노광 및 현상한 후 이를 선택적으로 패터닝하여 제5 감광막패턴(135a)을 형성한다.
그 다음, 도 6t에 도시된 바와 같이, 상기 제5 감광막패턴(135a)을 마스크로 상기 제2 투명 도전물질층(133)을 선택적으로 패터닝하여 다수의 제1 공통전극 (133a)들과 함께 제2 공통전극(133b) 및 상기 제1, 2 전극(133a, 133b)의 양측 단을 연결하는 공통전극 연결배선(133c)을 동시에 형성한다. 이때, 상기 다수개의 제1 공통전극(133a)들은 서로 이격되어져 상기 하부 보호막(125)과 저유전 무기막 (127)을 사이에 두고 상기 화소전극(121a)과 오버랩되어 있으며, 상기 제 2 공통전극(133b)은 상기 하부 보호막(125), 저유전 무기막(127) 및 상부 보호막패턴(129a)을 사이에 두고 상기 데이터배선(113a)과 오버랩되어 있다.
그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제5 감광막패턴(135a)을 제거함으로써 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조공정을 완료한다.
이후에, 도면에는 도시하지 않았지만, 컬러필터 기판 제조 공정과 함께 어레이기판과 컬러필터 기판 사이에 액정층을 충진하는 공정을 수행함으로써 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치를 제조하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 무기막을 증착하여, 보호막 식각시에 저유전 무기막으로 인해 데이터배선 상부에만 상부 보호막이 잔존하도록 함으로써, 기존 구조와 달리 콘택홀을 형성하지 않으면서 데이터 배선 측에는하부 보호막과 상부 보호막으로 소비전력을 저감하고, 화소전극과 공통전극 사이에는 하부 보호막만 존재하기 때문에 그 만큼 보호막의 두께가 얇아짐으로 구동전압을 낮출 수 있게 된다. 특히, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 특성을 지닌 저유전 무기막, 예를 들어 SiO2, SiNx와 같은 무기 물질층을 형성해 줌으로써 그만큼 소비전력 및 구동전압을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 기존에는 화소전극과 드레인전극을 콘택하기 위해 별도의 콘택홀을 형성하였지만, 본 발명에서는 별도의 콘택홀 없이 직접 화소전극과 드레인 전극을 콘택하도록 함으로써 개구율이 증가한다.
따라서, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 하부 보호막과 상부 보호막 사이에 저유전 특성을 지닌 저유전 무기막을 형성하고, 콘택홀 없이 화소전극을 드레인전극에 연결하여, 데이터배선부는 하부 보호막과 상부 보호막의 적층 구조로, 화소전극과 공통전극 사이에는 하부 보호막이 존재하도록 함으로써, 데이터배선의 저항(load) 및 구동전압을 낮출 수 있으며, 콘택홀 없이 화소전극을 드레인전극에 연결할 수 있으므로 개구율이 증가한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
101: 기판 103: 제1 도전 금속층
103a: 게이트전극 103b: 게이트배선
105: 제1 감광막 107: 게이트절연막
109: 비정질 실리콘층 109a: 활성층
111a: 오믹콘택층 113: 제2 도전성 금속층 113a: 데이터배선 113b: 드레인전극 113c: 소스전극 115: 제2 감광막 115a: 제1패턴 115b: 제2 패턴 117: 회절마스크 117a: 광차단부 1117b: 반투과부 117c: 투과부 121: 제1 투명 도전물질층 121a: 화소전극
123: 제3 감광막 125: 하부 보호막
127: 저유전 무기막 129: 상부 보호막
129a: 상부 보호막패턴 131: 제4 감광막
133: 제2 투명 도전물질층 133a: 제1 공통전극
133b: 제2 공통전극 135: 제5 감광막
103a: 게이트전극 103b: 게이트배선
105: 제1 감광막 107: 게이트절연막
109: 비정질 실리콘층 109a: 활성층
111a: 오믹콘택층 113: 제2 도전성 금속층 113a: 데이터배선 113b: 드레인전극 113c: 소스전극 115: 제2 감광막 115a: 제1패턴 115b: 제2 패턴 117: 회절마스크 117a: 광차단부 1117b: 반투과부 117c: 투과부 121: 제1 투명 도전물질층 121a: 화소전극
123: 제3 감광막 125: 하부 보호막
127: 저유전 무기막 129: 상부 보호막
129a: 상부 보호막패턴 131: 제4 감광막
133: 제2 투명 도전물질층 133a: 제1 공통전극
133b: 제2 공통전극 135: 제5 감광막
Claims (12)
- 기판상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선;
상기 게이트배선과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선;
상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 게이트전극과 게이트절연막과 활성층과 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터;
상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되며, 상기 드레인전극과 게이트절연막 상에 형성된 화소전극; 및
하부 보호막 및 저유전 무기막을 사이에 두고 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극과, 상기 하부 보호막과 상기 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 상기 데이터배선과 오버랩되는 제2 공통전극을 포함하여 구성되는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판. - 제1 항에 있어서, 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극들은 에프에프에스(FFS) 구동을 하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판.
- 제1 항에 있어서, 상기 제2 공통전극과 데이터배선은 상기 하부 보호막과 상기 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 캐패시터를 형성하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판.
- 제1 항에 있어서, 화소전극은 상기 드레인전극과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1공통전극과 제2 공통전극의 양측 단은 공통전극 연결배선에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판.
- 기판상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격되는 다수의 게이트배선을 형성하는 단계;
상기 게이트배선과 교차하며, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선을 형성하는 단계;
상기 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 게이트전극과 게이트절연막과, 활성층과 소스전극 및 드레인전극으로 이루어지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 드레인전극과 접촉하며, 상기 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 이루는 화소영역에 배열되는 화소전극을 형성하는 단계; 및
하부 보호막 및 저유전 무기막을 사이에 두고 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극과, 하부 보호막과 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 상기 데이터배선과 오버랩되는 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법. - 제6 항에 있어서, 상기 화소전극과 오버랩되는 다수개의 제1 공통전극들은 에프에프에스(FFS) 구동을 하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 제2 공통전극과 데이터배선은 상기 하부 보호막과 상기 저유전 무기막 및 상부 보호막을 사이에 두고 캐패시터를 형성하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제6 항에 있어서, 화소전극은 상기 드레인전극과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 제1공통전극과 제2 공통전극의 양측 단은 공통전극 연결배선에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 화소전극을 형성하는 단계는,
상기 소스전극 및 드레인전극과 게이트절연막을 포함한 기판 전면에 투명 도전물질층을 형성하는 공정과;
상기 투명 도전물질층을 선택적으로 식각하여 상기 드레인전극과 직접 접촉하는 화소전극을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법. - 제11 항에 있어서, 상기 투명 도전물질층은 투명 도전물질층만 선택적으로 식각할 수 있는 식각용액을 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100137255A KR20120075205A (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100137255A KR20120075205A (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120075205A true KR20120075205A (ko) | 2012-07-06 |
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ID=46709224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100137255A KR20120075205A (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20120075205A (ko) |
-
2010
- 2010-12-28 KR KR1020100137255A patent/KR20120075205A/ko not_active Application Discontinuation
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