KR20120130984A - Array substrate for liquid crystal display device including insulating layer formed by using soluble material and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 물질(soluble material)을 이용하여 형성된 절연층을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device including an insulating layer formed by using a soluble material including silicon oxide (SiO 2 ) and a fabrication thereof. It is about a method.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel: PDP), 유기발광표시장치(organic light emitting diode: OLED)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat panel display: FPD)가 활용되고 있다.As the information society develops, the demand for display devices for displaying images is increasing in various forms. Recently, liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), and organic light emitting diodes Various flat panel displays (FPDs), such as organic light emitting diodes (OLEDs), are being utilized.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 현재 널리 사용되고 있다. Among these flat panel display devices, liquid crystal display devices are widely used because they have advantages of miniaturization, light weight, thinness, and low power driving.
액정표시장치는, 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT), 화소전극 등이 형성된 어레이 기판과, 블랙매트릭스, 컬러필터층, 공통전극 등이 형성된 컬러필터 기판과, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. The liquid crystal display device includes an array substrate having gate wirings, data wirings, thin film transistors (TFTs), pixel electrodes, and the like, a color filter substrate having black matrices, a color filter layer, a common electrode, etc., an array substrate and a color. It consists of a liquid crystal layer formed between the filter substrate, which will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에는 게이트 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선(미도시)에서 연장되는 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 배선(미도시)의 단부에 연결되는 게이트 패드전극(16)과, 상기 게이트 배선(미도시)과 평행하게 이격되며 공통배선(18)이 형성되고 있다. As shown in FIG. 1, a gate wiring (not shown), a
그리고, 상기 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(14), 게이트 패드전극(16) 및 공통배선(18) 상부에는 게이트 절연막(22)이 형성되는데, 게이트 절연막(22)은 무기 절연물질로 이루어진다. A
게이트 전극(14)에 대응되는 게이트 절연막(22) 상부에는 반도체층(24)이 형성되고, 반도체층(24) 상부에는 서로 이격하는 소스 전극(26) 및 드레인 전극(28)이 형성되고 있다.The
또한, 상기 게이트 절연막(22) 상부에는 상기 소스 전극(26)에 연결되고 상기 게이트 배선(12)과 교차하는 데이터 배선(30)과, 상기 데이터 배선(30)의 단부에 연결되는 데이터 패드전극(32)이 형성되고 있다. In addition, a
여기서, 각 화소영역 내에 순차 적층된 상기 게이트 전극(14), 게이트 절연막(22), 반도체층(24), 서로 이격하는 소스 전극(26) 및 드레인 전극(28)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. The
상기 소스 전극(26) 및 드레인 전극(28)과, 데이터 배선(30) 및 데이터 패드(32) 상부에는 보호층(34)이 형성되는데, 상기 보호층(34)은 상기 드레인 전극(28)을 노출하는 드레인 콘택홀(36)과, 상기 게이트 패드전극(16)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(38)과, 상기 데이터 패드전극(32)을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀(40)을 포함하고 있다. A
여기서, 상기 게이트 패드 콘택홀(38)은 상기 보호층(34) 및 게이트 절연막(22)을 통하여 형성되고 있으며, 상기 보호층(34)은 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어지고 있다. The gate
상기 보호층(34) 상부에는 상기 드레인 콘택홀(36)을 통하여 상기 드레인 전극(28)에 연결되는 화소전극(42)과, 상기 화소전극(42)으로부터 평행하게 이격되는 공통전극(44)과, 상기 게이트 패드 콘택홀(38)을 통하여 상기 게이트 패드전극(16)에 연결되는 게이트 패드 단자(46)와, 상기 데이터 패드 콘택홀(40)을 통하여 상기 데이터 패드전극(32)에 연결되는 데이터 패드 단자(48)가 형성된다. A
또한 상기 화소전극(42)의 일부는 보호층(34)을 사이에 두고 공통배선(18)과 중첩되며, 서로 중첩하는 공통배선(18) 및 화소전극(42)과 그 사이에 개재된 보호층(34)은 스토리지 커패시터(StgC)를 구성한다.
In addition, a part of the
이러한 액정표시장치용 어레이 기판은, 박막 증착, 포토레지스트(photoresist) 도포, 노광, 현상, 식각 및 포토레지스트 제거 등의 단계를 포함하는 노광식각공정(photolithographic process)을 반복하여 패턴을 형성하는데, 노광 시 사용되는 마스크(mask)를 기준으로 노광 식각 공정을 구분하기도 한다. The array substrate for a liquid crystal display device forms a pattern by repeating an photolithographic process including thin film deposition, photoresist coating, exposure, development, etching and photoresist removal. The exposure etching process may be classified based on a mask used in the process.
예를 들어, 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판(10) 상부에 상기 게이트 배선(12), 게이트 전극(14), 게이트 패드전극(16) 및 공통배선(18)을 형성하는 제 1 마스크공정, 상기 반도체층(24), 소스 전극(26), 드레인 전극(28), 데이터 배선(30) 및 데이터 패드전극(32)을 형성하는 제 2 마스크공정, 상기 드레인 콘택홀(36), 게이트 패드 콘택홀(38) 및 데이터 패드 콘택홀(40)을 형성하는 제 3 마스크공정, 화소전극(42) 및 공통전극(44)을 형성하는 제 4 마스크공정을 통하여 형성할 수 있다. For example, an array substrate for a liquid crystal display device may include a first mask process of forming the
특히, 상기 보호층(34)은 무기 절연물질층 증착, 무기 절연물질층 상부에 포토레지스트(photoresist)층 도포(coating), 마스크를 통한 포토레지스트층 노광(exposure), 노광된 포토레지스트층 현상(develop), 현상된 포토레지스트층을 이용한 무기 절연물질층 식각(etching), 포토레지스트층 제거(strip)의 6단계를 거쳐 형성된다. In particular, the
이와 같이, 무기 절연물질로 이루어지는 상기 보호층(34)은 복잡한 단계를 거쳐서 형성되며, 특히 무기 절연물질층 증착에 이용되는 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD)장치는 진공상태를 확보하기 위하여 많은 공정시간을 필요로 하며, 유지보수비가 많이 든다는 문제가 있으며, 이러한 요소는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조비용 증가의 원인이 된다. As such, the
그리고, 화학기상증착장치를 이용한 무기 절연물질층의 증착은 느린 증착속도로 이루어지므로, 상기 보호층(34) 형성을 위한 공정시간이 더 증가하는 문제가 있다.In addition, since the deposition of the inorganic insulating material layer using the chemical vapor deposition apparatus is performed at a slow deposition rate, there is a problem that the process time for forming the
또한, 무기절연물질은 평탄화 특성이 좋지 않아서 상기 반도체층(24), 소스 전극(26), 드레인 전극(28), 데이터 배선(30) 및 데이터 패드(32)의 단차부에 대응하는 보호층(34)에 결함이 발생하는 문제가 있다. In addition, the inorganic insulating material is poor in planarization characteristics, so that the protective layer corresponding to the stepped portions of the
그리고, 상기 보호층(34)의 하부에는 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(30)이 형성되고, 상기 보호층(34) 상부에는 화소전극(42) 및 공통전극(44)이 형성되며, 액정표시장치용 어레이 기판에서는 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(30)이 보호층(34)을 사이에 두고 화소전극(42) 및 공통전극(44)과 중첩되어 기생용량(parasitic capacitance)으로 작용할 수 있다. In addition, a
그런데, 상기 보호층(34)을 구성하는 질화 실리콘(SiNx)의 유전상수는 약 7.5로 비교적 높은 값이므로, 두 전극 사이의 유전체의 유전율에 비례하는 기생용량도 비교적 큰 값이 된다. 그러므로, 시상수(RC)가 증가하여 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(30)을 통하여 각각 공급되는 게이트 신호 및 데이터 신호 전달을 지연(delay)시키고 충전특성을 저하시키는 문제가 있다.However, since the dielectric constant of silicon nitride (SiNx) constituting the
이러한 게이트 신호 및 데이터 신호 전달 지연 및 충전특성 저하는 액정표시장치의 화질을 저하시키는 요인으로 작용한다.
The delay in the gate signal and the data signal transmission and the deterioration of the charging characteristics act as a factor of degrading the image quality of the liquid crystal display.
본 발명은, 제조공정이 단순화되고 제조비용 및 제조시간이 감소되며, 하부 패턴의 단차에 의한 보호층의 결함이 방지되고, 신호지연이 방지되고 충전특성이 개선된 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an array substrate for a liquid crystal display device, which simplifies a manufacturing process, reduces manufacturing cost and manufacturing time, prevents defects in a protective layer due to a step difference in a lower pattern, prevents signal delay, and improves charging characteristics. The purpose is to provide a manufacturing method.
또한, 본 발명은 가용성 보호층을 구비하면서도 박막트랜지스터의 오프 전류 상승을 억제함으로써 박막트랜지스터의 전기적 특성을 향상시키는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, including an soluble protective layer and suppressing an increase in off current of the thin film transistor to improve electrical characteristics of the thin film transistor.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판과; 상기 기판 상에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 나란하게 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선에서 분기하여 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에서 연장하는 게이트 연장부와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응하여 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위로 서로 이격하며 형성된 소스 전극 및 드레인 전극과; 상기 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 형성되고 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어지는 보호층과; 상기 화소영역 별로 상기 보호층 상부에 형성되고, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극과, 상기 화소전극과 교대하며 상기 공통배선과 연결된 공통전극과, 상기 화소전극 및 공통전극과 이격하며 상기 게이트 연장부와 연결되며 상기 반도체층과 중첩하는 보조패턴을 포함한다. An array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object, the substrate; A gate wiring and a data wiring formed on the substrate to define a pixel region by crossing each other with a gate insulating film interposed therebetween; A common wiring formed of the same material on the same layer in parallel with the gate wiring; A gate electrode branched from the gate wiring, and a gate extension extending from the gate electrode; A semiconductor layer formed on the gate insulating layer to correspond to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode formed to be spaced apart from each other on the semiconductor layer; A protective layer formed on the source electrode, the drain electrode, and the data line and made of a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon oxide (SiO 2 ); A gate electrode formed on the passivation layer for each of the pixel regions, the pixel electrode connected to the drain electrode, the common electrode alternately with the pixel electrode, and connected to the common wiring, and spaced apart from the pixel electrode and the common electrode; And an auxiliary pattern connected to the semiconductor layer and overlapping the semiconductor layer.
상기 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 상기 가용성 유무기 혼성 절연물질은 산화실리콘(SiO2) 기반의 가용성 절연물질, 가교제 및 광개시제를 포함한다. The soluble organic-inorganic hybrid insulating material including the silicon oxide (SiO 2 ) includes a soluble insulating material, a crosslinking agent, and a photoinitiator based on silicon oxide (SiO 2 ).
또한, 상기 게이트 배선의 단부에 연결되는 게이트 패드전극과; 상기 데이터 배선의 단부에 연결되는 데이터 패드전극과; 상기 게이트 패드전극에 연결되는 게이트 패드 단자와; 상기 데이터 패드전극에 연결되는 데이터 패드 단자를 더 포함한다. A gate pad electrode connected to an end of the gate line; A data pad electrode connected to an end of the data line; A gate pad terminal connected to the gate pad electrode; The apparatus further includes a data pad terminal connected to the data pad electrode.
상기 보호층에는 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 데이터 패드전극을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀이 구비되며, 상기 보호층과 게이트 절연막에는 상기 게이트 연장부를 노출시키는 게이트 콘택홀과, 상기 게이트 패드전극을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며, 상기 보조패턴은 상기 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 연장부와 접촉하며, 상기 게이트 패드 단자는 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하며, 상기 데이터 패드 단자는 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 것이 특징이다. The protective layer includes a drain contact hole exposing the drain electrode, a data pad contact hole exposing the data pad electrode, a gate contact hole exposing the gate extension in the protective layer and the gate insulating layer, and the gate. A gate pad contact hole exposing a pad electrode and a common contact hole exposing the common wiring, the pixel electrode contacts the drain electrode through the drain contact hole, and the auxiliary pattern is formed through the gate contact hole Contact with the gate extension, the gate pad terminal contacts the gate pad electrode through the gate pad contact hole, and the data pad terminal contacts the data pad electrode through the data pad contact hole. .
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 화소영역이 정의된 기판 상에 게이트 배선과 이와 나란한 공통배선을 형성하고, 상기 화소영역에 상기 게이트 배선에서 분기한 게이트 전극과 상기 게이트 전극에서 연장하는 게이트 연장부를 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 공통배선과 게이트 전극 및 게이트 연장부 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극에 대응하여 반도체층과, 상기 반도체층 위로 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어지는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 상부에, 상기 화소영역 별로 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극과, 상기 화소전극과 교대하며 상기 공통배선과 연결된 공통전극과, 상기 화소전극 및 공통전극과 이격하며 상기 게이트 연장부와 연결되며 상기 반도체층에 대응하여 보조패턴을 형성하는 단계를 포함한다. In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, a gate wiring parallel to the gate wiring is formed on a substrate on which a pixel region is defined, and the gate electrode and the gate electrode branched from the gate wiring in the pixel region. Forming a gate extension extending in the; Forming a gate insulating film over the gate wiring, the common wiring, the gate electrode, and the gate extension; Forming a data line over the gate insulating layer to define the pixel area crossing the gate line, a semiconductor layer corresponding to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on the semiconductor layer; Forming a protective layer made of a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon oxide on the source and drain electrodes and the data line; A pixel electrode connected to the drain electrode for each of the pixel regions, a common electrode alternately connected to the pixel electrode, connected to the common wiring, spaced apart from the pixel electrode and the common electrode, and connected to the gate extension on the passivation layer; And forming an auxiliary pattern corresponding to the semiconductor layer.
상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 도포(coating)하여 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 가용성 절연물질층을 형성하는 단계와; 노광 마스크를 통하여 상기 가용성 절연물질층을 노광(exposure)하는 단계와; 노광된 상기 가용성 절연물질층을 현상(develop)하는 단계와; 현상된 상기 가용성 절연물질층을 열처리(curing)하는 단계와; 열처리된 상기 가용성 절연물질층을 식각 마스크로 이용하여 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계를 포함한다. The forming of the protective layer may include coating a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including the silicon oxide to form a soluble insulating material layer on the source electrode, the drain electrode, and the data line; Exposing the soluble insulating material layer through an exposure mask; Developing the exposed soluble insulating material layer; Curing the developed soluble insulating material layer; Etching the gate insulating layer using the heat-treated soluble insulating material layer as an etching mask.
상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 가용성 절연물질층을 노광하는 단계 이전에 상기 가용성 절연물질층을 프리-베이킹(pre-baking) 하는 단계와; 상기 가용성 절연물질층을 현상하는 단계 이후에 상기 가용성 절연물질층을 하드-베이킹 하는 단계를 더 포함한다. The forming of the protective layer includes: pre-baking the soluble insulating material layer prior to exposing the soluble insulating material layer; And hard-baking the soluble insulating material layer after developing the soluble insulating material layer.
상기 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선 단부와 연결된 게이트 패드전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 데이터 배선 단부와 연결된 데이터 패드전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 게이트 패드전극을 노출시키는 게이트 패트 콘택홀과, 상기 데이터 패드전극을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소전극과 공통전극 및 보조패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 데이터 패드 단자를 형성하는 단계를 더 포함한다.
The forming of the gate line and the common line may include forming a gate pad electrode connected to the gate line end, and the forming of the data line may include forming a data pad electrode connected to the data line end. The forming of the protective layer may include forming a gate pad contact hole exposing the gate pad electrode and a data pad contact hole exposing the data pad electrode, wherein the pixel electrode and the common electrode are formed. And forming the auxiliary pattern further comprises forming a gate pad terminal contacting the gate pad electrode through the gate pad contact hole and a data pad terminal contacting the data pad electrode through the data pad contact hole. Include.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에서는, 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 혼성 물질(soluble hybrid material)을 이용하여 보호층을 형성함으로써, 제조공정을 단순화하고 제조비용 및 제조시간을 감소시키며, 하부 패턴의 단차에 의한 보호층의 결함을 방지하고, 신호지연이 방지하고 충전특성을 개선시키는 효과를 갖는다. In the array substrate for a liquid crystal display device and the method for manufacturing the same according to the present invention, a protective layer is formed using a soluble hybrid material containing silicon oxide (SiO 2 ), thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost and It reduces the manufacturing time, prevents the defect of the protective layer due to the step of the lower pattern, has the effect of preventing signal delay and improving the charging characteristics.
또한, 박막트랜지스터에 대응하여 보호층 상부에 게이트 콘택홀을 통해 게이트 배선과 연결되며 화소전극을 이루는 동일한 물질로 투명패턴을 구비함으로써 가용성 물질 적용 시 발생될 수 있는 박막트랜지스터의 오프 전류 상승을 억제하여 박막트랜지스터의 전기적 특성저하를 방지하는 효과를 갖는다.
In addition, a transparent pattern is formed of the same material forming the pixel electrode and connected to the gate wiring through the gate contact hole on the upper portion of the protective layer in response to the thin film transistor, thereby suppressing the off current increase of the thin film transistor, which may occur when the soluble material is applied. It has the effect of preventing the electrical characteristics of the thin film transistor from deteriorating.
도 1은 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도.
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계별 공정 평면도.
도 5a 내지 도 5g는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 구비된 박막트랜지스터의 전압-전류 특성 커브와 비교예로서 보조패턴이 구비되지 않고 가용성 유무기 혼성 절연물질을 보호층을 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 전압-전류 특성 커브를 나타낸 그래프.1 is a cross-sectional view of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
2 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a portion cut along the cutting line III-III of FIG.
4A to 4D are plan views illustrating manufacturing steps of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figures 5a to 5g is a cross-sectional view of the manufacturing step for the portion cut along the cutting line III-III of FIG.
6 is a voltage-current characteristic curve of a thin film transistor provided on an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and an auxiliary pattern is not provided, and a liquid crystal having a soluble organic-inorganic hybrid insulating material having a protective layer. Graph showing voltage-current characteristic curve of array substrate for display device.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도로서, 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P)에 있어 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의한다. 2 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing about the cut part. For convenience of description, a region in which the thin film transistor Tr, which is a switching element, is formed in each pixel region P is defined as a switching region TrA.
도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(110) 상에 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어지며 일방향으로 연장하며 일정간격 이격하며 게이트 배선(112)과 공통배선(118)이 나란하게 형성되고 있다. As shown, a low resistance metal material on the transparent insulating
이때, 상기 게이트 배선(112)의 단부와 연결되는 게이트 패드전극(116)이 형성되고 있으며, 도면에 나타나지 않았지만 상기 공통배선(118)은 그 끝단이 보조공통배선(미도시)에 의해 모두 연결되며, 상기 보조공통배선(미도시)의 단부에는 공통 패드전극(미도시)이 형성되고 있다.In this case, a
또한, 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(112)에서 연장하며 게이트 전극(114)이 구비되고 있으며, 상기 게이트 전극(114)에서 분기하여 게이트 연장부(115)가 구비되고 있다.In addition, the switching region TrA extends from the
그리고, 상기 게이트 배선(112)과 게이트 전극(114)과 게이트 연장부(115)와 게이트 패드전극(116)과 공통배선(118) 및 공통 패드전극(미도시) 상부에는 무기절연물질 예를들면 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(122)이 형성되고 있다.In addition, an inorganic insulating material may be formed on the
또한, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 게이트 전극(114)에 대응되는 게이트 절연막(122) 상부에는 반도체층(124)이 형성되고 있으며, 상기 반도체층(124) 상부에는 서로 이격하는 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128)이 형성되고 있다. In addition, a
이때, 상기 반도체층(124)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(124a)과 이의 상부로 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지며 서로 이격하는 오믹콘택층(124b)으로 이루어진다. In this case, the
또한, 상기 게이트 절연막(122) 상부에는 상기 소스 전극(126)과 연결되고 상기 게이트 배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되고 있으며, 상기 데이터 배선(130)의 단부와 연결되는 데이터 패드전극(132)이 형성되고 있다. In addition, a
이때, 상기 데이터 배선(130) 및 데이터 패드전극(132) 하부에는 상기 반도체층(124)과 동일층, 동일물질로 이루어지는 제 1 및 제 2 반도체 패턴(125a, 125b)이 형성되고 있다. 이렇게 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(132) 하부에 제 1 및 제 2 반도체 패턴(125a, 125b)이 형성되는 것은 제조 공정에 기인한 것으로 반도체층(124)과 데이터 배선(130)을 서로 다른 마스크 공정을 진행하여 패터닝하는 제조 방식을 진행되는 경우 생략될 수도 있다. In this case, first and
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(114)과, 게이트 절연막(122)과, 반도체층(124)과, 서로 이격하는 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다. Meanwhile, the
또한, 상기 소스 전극(126)과, 드레인 전극(128)과, 데이터 배선(130) 및 데이터 패드전극(132) 상부에는 보호층(134)이 형성되고 있는데, 상기 보호층(134)은 상기 드레인 전극(128)을 노출시키는 드레인 콘택홀(136)과, 상기 게이트 연장부(115)를 노출시키는 게이트 콘택홀(137)과, 게이트 패드전극(116)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(138)과, 상기 데이터 패드전극(132)을 노출하는 데이터 패드 콘택홀(140)을 포함한다. In addition, a
여기서, 상기 게이트 콘택홀(137) 및 게이트 패드 콘택홀(138)은 상기 보호층(134)과 더불어 그 하부에 구비된 상기 게이트 절연막(122)을 통하여 형성되고 있다. The
이때, 상기 보호층(134)은 산화 실리콘(silicon dioxide: SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질(soluble organic/inorganic hybrid insulating material)을 이용하여 형성되고 있는 것이 특징이다. In this case, the
상기 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질은, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate: PGMEA)와 같은 용제를 사용하는 산화실리콘(SiO2) 기반의 가용성 절연물질(SiO2 base soluble insulating material)에 가교제(cross-linker) 및 광개시제(photoinitiator)가 첨가되어 형성될 수 있다.The soluble organic-inorganic hybrid insulating material including the silicon oxide (SiO 2 ) is a silicon oxide (SiO 2 ) based soluble insulating material using a solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). A cross-linker and a photoinitiator may be added to the SiO 2 base soluble insulating material.
이러한 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질은 산화실리콘(SiO2) 기반의 메인 체인(SiO2 base main chain)으로 구성되며, 모노머(monomer)로는 메틸실록산(methylsiloxane), 비닐실록산(vinylsiloxane), 페닐실록산(phenylsiloxane) 계열이 사용될 수 있다. Availability containing such a silicon oxide (SiO 2) organic-inorganic hybrid insulating material roneun is composed of a silicon oxide (SiO 2) the main chain of the base (SiO 2 base main chain), a monomer (monomer) methyl siloxane (methylsiloxane), vinyl A siloxane (vinylsiloxane), phenylsiloxane (phenylsiloxane) series may be used.
이때, 실리콘(Si)에는 무기 물질인 산소(O)외에 유기물질인 메틸(methyl), 비닐(vinyl), 페닐(phenyl)을 포함하는 알킬(alkyl)로 구성되는 라디칼 그룹이 결합되므로, 해당 절연물질은 유무기 혼성(hybrid) 절연물질로 불리고 있다. At this time, silicon (Si) is bonded to the radical group consisting of alkyl (alkyl) including methyl (vinyl), vinyl (vinyl), phenyl (organic) in addition to oxygen (O) as an inorganic material, the corresponding insulation The material is called an organic-inorganic hybrid insulating material.
그리고, 상기 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질은 1.51 ~ 1.56정도 범위의 굴절률과 3.8 ~ 4.3정도 범위의 유전상수를 가질 수 있다.The soluble organic-inorganic hybrid insulating material including the silicon oxide (SiO 2 ) may have a refractive index in the range of 1.51 to 1.56 and a dielectric constant in the range of 3.8 to 4.3.
이러한 보호층(134)은, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질층 도포(coating), 마스크를 통한 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질층 노광(exposure), 노광된 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질층 현상(develop), 현상된 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질층 열처리(curing), 열처리된 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질층을 이용한 게이트 절연막(116) 식각(etching)의 5단계를 거쳐 형성될 수 있다.The
더 상세하게는 노광 전의 프리-베이킹(pre-baking), 현상 후의 하드-베이킹(hard-baking)이 진행될 수 있으며, 하드-베이킹은 프리-베이킹보다 더 높은 온도에서 더 장시간 동안 진행될 수 있다.More specifically, pre-baking before exposure and hard-baking after development may proceed, and the hard-baking may proceed for a longer time at a higher temperature than pre-baking.
이와 같이, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 이용한 보호층(134)은 종래의 질화 실리콘(SiNx)을 증착하여 형성되는 보호층(도 1의 34)보다 적은 단계를 통하여 형성되므로, 공정이 단순화 될 수 있다. As described above, the
또한, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질은 코팅장치 예를들면 스핀 코터(spin coater) 또는 슬릿 코터(slit coater) 와 같은 장치를 이용하여 상온 상압의 분위기에서 코팅되므로, 진공 상태를 확보할 필요가 없고 제조시간이 단축되며, 상대적으로 낮은 유지보수비용에 의하여 제조비용이 절감될 수 있다. In addition, since the soluble organic-inorganic hybrid insulating material containing silicon oxide (SiO 2 ) is coated in an atmosphere of normal temperature using a coating device such as a spin coater or a slit coater, There is no need to secure a vacuum, manufacturing time is shortened, and manufacturing costs can be reduced by relatively low maintenance costs.
그리고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 우수한 평탄화 특성에 의하여 하부 단차에 의한 보호층(134)의 결함이 방지될 수 있다.
In addition, defects in the
한편, 이러한 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어진 상기 보호층(134) 상부에는 상기 드레인 콘택홀(136)을 통하여 상기 드레인 전극(128)에 연결되는 화소전극(142)과, 상기 화소전극(142)으로부터 평행하게 이격되고 상기 공통배선(118)과 상기 공통 콘택홀(139)을 통해 연결되는 공통전극(144)이 형성되고 있다.Meanwhile, a
이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 콘택홀(137)을 통해 상기 게이트 연장부(115)와 접촉하며 상기 화소전극(142)을 이루는 물질과 동일물질로 이루어진 보조패턴(150)이 형성되고 있는 것이 특징이다. In this case, an
이러한 보조패턴(150)은 상기 박막트랜지스터(Tr) 더욱 정확히는 상기 소스 전극(126)과 드레인 전극(128) 사이로 노출된 상기 액티브층(124a)을 가리도록 형성된다. 그리고, 상기 보조패턴(150)에도 상기 게이트 전극(114)에 인가되는 게이트 전압과 동일한 전압이 인가되기 때문에 상기 액티브층(124a)에 대해 이의 상부 및 하부에도 동일한 게이트 전압이 인가되어 채널영역이 형성됨으로써 박막트랜지스터(Tr)의 오프 전류(Ioff) 특성 커브가 상부로 쉬프트하는 현상을 억제할 수 있는 것이 특징이다. The
상기 보호층(134) 상부에는 상기 게이트 패드 콘택홀(138)을 통하여 상기 게이트 패드전극(116)에 연결되는 게이트 패드 단자(146)와, 상기 데이터 패드 콘택홀(140)을 통하여 상기 데이터 패드전극(132)에 연결되는 데이터 패드 단자(148)가 형성되고 있다. A
한편, 상기 화소전극(142)의 일부는 상기 보호층(134)을 사이에 두고 상기 공통배선(118)과 중첩되도록 형성됨으로서, 서로 중첩하는 공통배선(118) 및 화소전극(142)과 그 사이에 개재된 상기 보호층(134)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이루고 있다. A portion of the
또한, 각 화소영역(P)의 가장자리를 통한 빛샘을 방지하기 위하여, 화소영역(P)의 가장자리에 배치되는 공통전극(이하 최외각 공통전극(144a)이라 칭함)은 상기 데이터 배선(130)과 부분적으로 중첩될 수 있으며, 이러한 중첩부는 일종의 기생용량(parasitic capacitance)으로 작용할 수 있다. In addition, in order to prevent light leakage through the edge of each pixel region P, a common electrode (hereinafter, referred to as the outermost
이때, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 유전상수(3.8 ~ 4.3 정도의 범위)는 질화 실리콘(SiNx)의 유전상수(약 7.5)보다 낮으므로, 이러한 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어진 보호층(134)이 구비된 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 상기 최외각 공통전극(144)과 상기 데이터 배선(130) 및 그 사이의 보호층(134)에 의해 발생되는 기생용량을 저감할 수 있으며, 그 결과 각종 신호의 지연 및 각종 배선의 충전특성 저하를 방지할 수 있다. At this time, the dielectric constant (range of about 3.8 to 4.3) of the soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon oxide (SiO 2 ) is lower than the dielectric constant (about 7.5) of silicon nitride (SiNx). The array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention having a
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하는 보호층(134) 상부에 게이트 연장부(115)와 게이트 콘택홀(137)을 통해 연결되며 상기 화소전극(142)을 이루는 동일한 물질로 보조패턴(150)이 구비됨으로써 가용성 절연물질로 이루어지는 보호층(134)이 구비됨으로써 발생될 수 있는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 오프 전류의 상승을 억제하는 효과를 갖는 것이 특징이다.
In addition, the array substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is connected to the
이후에는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계별 공정 평면도이며, 도 5a 내지 도 5g는 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다.4A to 4D are plan views illustrating manufacturing steps of an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5G illustrate manufacturing steps of a part cut along the cutting line III-III of FIG. 2. It is a cross section.
도 4a와 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(110) 상에 제 1 금속막의 증착, 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광 및 노광된 포토레지스트의 현상, 제 1 금속막의 식각 및 포토레지스트의 스트립을 포함하는 제 1 마스크 공정을 진행함으로써 상기 기판(110) 상에 일방향으로 연장하는 게이트 배선(112) 및 게이트 패드전극(116)과, 상기 게이트 배선(112)과 이격하여 나란하게 공통배선(118)을 형성한다. As shown in FIGS. 4A and 5A, the deposition of the first metal film on the transparent insulating
이때, 도면에 나타내지 않았지만 상기 공통배선(118) 일끝단을 연결시키는 보조공통배선(미도시)과 이의 단부와 연결되는 공통 패드전극(미도시)을 형성한다. In this case, although not shown in the drawing, an auxiliary common wiring (not shown) connecting one end of the
또한, 상기 기판(110)상의 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(112)에서 분기한 형태로 게이트 전극(114)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 전극(114)에서 화소영역(P) 내부로 연장하는 형태의 게이트 연장부(115)를 형성한다.In addition, a
이때, 상기 게이트 배선(112) 및 게이트 패드전극(116)과, 공통배선(118)과 보조공통배선(미도시) 및 공통 패드전극(미도시)과, 게이트 전극(114) 및 게이트 연장부(115)는 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어짐으로서 단일층 또는 다중층 구조를 이룰 수 있다. In this case, the
다음, 도 4b와 도 5b에 도시한 바와같이, 상기 게이트 배선(112) 및 게이트 패드전극(116), 게이트 전극(114) 및 게이트 연장부(115), 공통배선(118)과 보조공통배선(미도시) 및 공통 패드전극(미도시) 상부로 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기 절연물질을 증착하여 게이트 절연막(122)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the
이후, 상기 게이트 절연막(122) 위로 순수 비정질 실리콘층, 불순물 비정질 실리콘층 및 제2금속막의 증착, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상, 순수 및 불순물 비정질 실리콘층과 제 2 금속막의 식각 및 포토레지스트의 스트립을 포함하는 제 2 마스크 공정을 통하여, 상기 게이트 절연막(122) 상에 상기 게이트 배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)과 이의 단부와 연결된 데이터 패드전극(132)을 형성하고, 동시에 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 절연막(122) 위로 순차 적층된 형태로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(124a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(124b)으로 이루어진 반도체층(124)과, 서로 이격하는 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128)을 형성한다. Subsequently, the pure amorphous silicon layer, the impurity amorphous silicon layer and the second metal film are deposited on the
이때, 이러한 제 2 마스크공정에 사용되는 노광 마스크는 투과영역, 반투과영역, 차단영역을 포함하여 구성된다.In this case, the exposure mask used in the second mask process includes a transmission area, a semi-transmission area, and a blocking area.
이러한 노광 마스크의 상기 반투과영역은 상기 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128) 사이로 노출된 상기 액티브층(124a)에 대응되도록, 그리고 상기 차단영역은 상기 소스 전극(126), 드레인 전극(128), 데이터 배선(130) 및 데이터 패드(132)에 대응되도록 상기 노광 마스크를 위치시킨 후 노광을 실시하고, 노광된 포토레지스트의 현상과 제 2 금속막의 식각 및 포토레지스트 스트립을 진행함으로써 전술한 형태를 갖는 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(132)과, 반도체층(124)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(126, 128)을 형성할 수 있다. The transflective region of the exposure mask corresponds to the
이렇게 하나의 제 2 마스크 공정을 진행하여 반도체층(124)과 데이터 배선(130)을 동시에 형성함으로써 상기 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(132) 하부에는 상기 반도체층(124)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 반도체 패턴(125a, 125b)이 형성된다. In this manner, a single mask process is performed to simultaneously form the
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(114)과 게이트 절연막(122)과, 반도체층(124)과, 서로 이격하는 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.The
한편, 상기 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(132)과 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128) 또한 저저항 금속물질 예를들면 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어짐으로서 단일층 또는 다중층 구조를 이룰 수 있다. Meanwhile, the
도 4c와 도 5c에 도시한 바와 같이, 산화 실리콘(silicon dioxide: SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질(soluble organic/inorganic hybrid insulating material)의 도포(coating), 노광(exposure) 및 현상(develop)을 포함하는 제 3 마스크 공정을 통하여, 소스 전극(126), 드레인 전극(128), 데이터 배선(130) 및 데이터 패드(132) 상부에 보호층(134)을 형성한다. As shown in FIGS. 4C and 5C, coating, exposure and development of soluble organic / inorganic hybrid insulating materials comprising silicon dioxide (SiO 2 ) The
즉, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 도포하여 가용성 절연물질막을 형성하고, 가용성 절연물질막 상부에 마스크를 배치하여 노광한 후, 노광된 가용성 절연물질막을 현상함으로써, 보호층(134)을 형성할 수 있다. That is, by applying a soluble organic-inorganic hybrid insulating material containing silicon oxide (SiO 2 ) to form a soluble insulating material film, by placing a mask on top of the soluble insulating material film to expose, and then developing the exposed soluble insulating material film, The
상기 보호층(134)은 드레인 콘택홀(136)과, 게이트 콘택홀(137)과, 게이트 패드 콘택홀(138)과, 데이터 패드 콘택홀(140)을 포함하는데, 이 단계에서 상기 드레인 콘택홀(136) 및 데이터 패드 콘택홀(140)은 각각 드레인 전극(128) 및 데이터 패드전극(132)만을 노출한다. The
따라서, 상기 게이트 콘택홀(137)과 게이트 패드 콘택홀(138)은 보호층(134)에만 형성되어 대응되는 게이트 절연막(122)을 노출하고, 하부의 게이트 연장부(115)와 게이트 패드전극(116)은 게이트 절연막(122)에 의하여 덮인 상태를 이루게 된다. Thus, the
여기서, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 도포 및 노광 사이에 프리-베이킹(pre-baking) 단계를 추가로 진행할 수 있으며, 상기 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 현상 후에 하드-베이킹(hard-baking) 단계를 추가로 진행할 수 있다.Here, the soluble inorganic free between the coating and exposure of the mixed-insulating materials including silicon oxide (SiO 2) - to proceed further baking (pre-baking) step, and the availability, including the silicon oxide (SiO 2) After development of the organic-inorganic hybrid insulating material, a hard-baking step may be further performed.
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어진 상기 보호층(134)을 열처리(curing) 한다. Next, as illustrated in FIG. 5D, the
상기 열처리는 상기 보호층(134)을 구성하는 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 용제를 완전히 제거하여 상기 보호층(134)을 안정화 및 경화시키기 위한 공정으로, 오븐(oven) 또는 퍼나스 등과 같은 열처리 장치에서 불활성 기체 분위기의 대기압 하에서 약 200 ℃ ~ 약 350 ℃ 범위의 온도로 약 10 분 ~ 약 60 분 범위의 시간 동안 진행될 수 있다. The heat treatment is a process for stabilizing and curing the
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이, 열처리된 상기 보호층(134)을 식각마스크로 이용하여 상기 게이트 콘택홀(137)과 게이트 패드 콘택홀(138)을 통하여 노출된 게이트 절연막(122)을 식각하여 상기 게이트 연장부(115)와 게이트 패드전극(116)을 각각 노출시킨다. Next, as shown in FIG. 5E, the
예를 들어, 무기절연물질로 이루어진 상기 게이트 절연막(122)은 건식식각(dry etching)방법으로 제거할 수 있으며, 이 단계를 통하여 상기 게이트 콘택홀(137)과 게이트 패드 콘택홀(138)은 각각 보호층(134) 및 게이트 절연막(122)에 형성되고, 상기 게이트 연장부(115) 및 게이트 패드전극(116)이 각각 게이트 콘택홀(137)과 게이트 패드 콘택홀(138)을 통하여 노출되게 된다.For example, the
한편, 게이트 절연막(122) 식각에 식각 마스크로 이용된 상기 보호층(134)은, 식각 후 제거되는 일반적인 포토레지스트와는 달리, 배선 간의 전기적 단락을 방지하고 하부의 패턴을 보호하는 본연의 기능을 수행하기 위하여 제거되지 않는 것이 특징이다. On the other hand, unlike the general photoresist removed after etching, the
따라서, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 이용한 상기 보호층(134) 형성 공정은 가용성 절연물질 도포, 노광, 현상, 열처리 및 게이트 절연막(122) 식각의 5단계로 이루어질 수 있으며, 무기 절연물질 증착, 포토레지스트 도포, 노광 현상, 무기 절연물질 식각 및 포토레지스트 제거의 6단계로 이루어지는 종래의 보호층(도 1의 34) 형성 공정보다 간단히 진행될 수 있으며, 특히 진공장비인 화학기상증착 장치의 사용을 배제함으로써, 제조비용 및 제조시간을 절감할 수 있다. Therefore, the process of forming the
다음, 도 4d와 도 5f에 도시한 바와 같이, 투명 도전막의 증착, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상, 투명 도전막의 식각 및 포토레지스트의 제거를 포함하는 제 4 마스크공정을 통하여, 각 화소영역(P) 내부에 상기 보호층(134) 상부로 서로 교대하는 형태로 화소전극(142) 및 공통전극(144)을 형성하고, 동시에 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 보조패턴(150)을 형성하고, 비표시영역에 게이트 패드 단자(146) 및 데이터 패드 단자(148)를 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4D and 5F, through the fourth mask process including the deposition of the transparent conductive film, the application of the photoresist, the exposure and development, the etching of the transparent conductive film, and the removal of the photoresist, each pixel region ( The
상기 화소전극(142)은 상기 드레인 콘택홀(136)을 통하여 상기 드레인 전극(128)에 연결되고, 상기 공통전극(144)은 상기 화소전극(142)으로부터 평행하게 이격되어 엇갈리게 배치되며 상기 공통배선(118)에 연결되고, 상기 보조패턴(150)은 상기 게이트 콘택홀(137)을 통해 상기 게이트 연장부(115)와 연결된다.The
또한, 상기 게이트 패드 단자(146)는 상기 게이트 패드 콘택홀(138)을 통하여 상기 게이트 패드전극(116)에 연결되고, 상기 데이터 패드 단자(148)는 상기 데이터 패드 콘택홀(140)을 통하여 상기 데이터 패드전극(132)에 연결된다. In addition, the
한편, 상기 화소전극(142)의 일부는 상기 보호층(134)을 사이에 두고 상기 공통배선(118)과 중첩됨으로써, 서로 중첩하는 상기 공통배선(118) 및 화소전극(142)과 그 사이에 개재된 상기 보호층(134)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다.
A portion of the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질 도포, 노광, 현상, 열처리 및 게이트 절연막(122) 식각의 5단계를 통하여 상기 보호층(134)을 형성하므로, 무기 절연물질의 증착, 포토레지스트의 도포, 노광, 현상, 무기 절연물질의 식각 및 포토레지스트 제거의 6단계를 통하여 보호층(도 1의 34)을 형성하는 종래보다 공정이 단순화 되고, 제조비용 및 제조시간이 감소된다.As described above, in the array substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, five steps of coating, exposing, developing, heat treatment, and etching the
또한, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질의 우수한 평탄화 특성에 의하여 하부 패턴의 단차에 의한 보호층(134)의 결함이 방지된다.In addition, the defect of the
그리고, 무기절연물질에 비하여 상대적으로 낮은 유전상수(약 3.8 ~ 약 4.3)를 갖는 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 상기 보호층(134)을 형성함으로써, 기생용량을 최소화하여 신호 지연을 방지하고 각종 배선의 충전특성을 개선할 수 있다. In addition, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 보호층(134)으로 사용함에 따른 오프 전류(off current) 증가와 같은 박막트랜지스터(Tr)의 전기적 특성 저하가 발생할 수도 있지만, 박막트랜지스터(Tr)를 덮도록 게이트 전극(114)과 연결된 게이트 연장부(115)와 접촉하는 보조패턴(150)을 상기 보호층(134) 상부에 형성함으로써 오프 전류(off current) 증가를 억제할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the array substrate for a liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention is a thin film transistor (Tr) such as an off current increase by using a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon as the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 구비된 박막트랜지스터의 전압-전류 특성 커브와 비교예로서 보조패턴이 구비되지 않고 가용성 유무기 혼성 절연물질을 보호층을 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 전압-전류 특성 커브를 나타낸 그래프이다.6 is a voltage-current characteristic curve of a thin film transistor provided on an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and an auxiliary pattern is not provided, and a liquid crystal having a soluble organic-inorganic hybrid insulating material having a protective layer. A graph showing a voltage-current characteristic curve of an array substrate for a display device.
도시한 바와같이, 비교예의 경우, 0V보다 작은 범위에서 오프 전류가 1E-12 내지 1E-9A 정도가 됨을 보이고 있지만, 본 발명의 실시예의 경우, 0V보다 작은 범위에서 오프 전류가 1E-13 내지 1E-10A 정도가 됨을 알 수 있다.As shown, in the comparative example, the off current is shown to be about 1E-12 to 1E-9A in the range less than 0V, but in the embodiment of the present invention, the off current is in the range less than 0V in the range of 1E-13 to 1E. It can be seen that it is about -10A.
따라서, 박막트랜지스터를 가리며 게이트 전압이 인가되는 보조패턴이 형성되지 않은 비교예 대비 박막트랜지스터를 가리며 게이트 전압이 인가되는 보조패턴을 구비한 본 발명의 실시예가 오프 전류가 저감되었음을 알 수 있다.
Accordingly, it can be seen that an embodiment of the present invention having an auxiliary pattern covering a thin film transistor and applying a gate voltage is reduced compared to a comparative example in which the auxiliary pattern covering a thin film transistor is not formed.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
110 : 기판 112 : 게이트 배선
114 : 게이트 전극 115 : 게이트 연장부
116 : 게이트 패드전극 118 : 공통배선
122 : 게이트 절연막 124 : 반도체층
124a : 액티브층 124b : 오믹콘택층
125a : 제 1 반도체 패턴 125b : 제 2 반도체 패턴
130 : 데이터 배선 132 : 데이터 패드전극
134 : 보호층 136 : 드레인 콘택홀
137 : 게이트 콘택홀 138 : 게이트 패드 콘택홀
140 : 데이터 패드 콘택홀 142 : 화소전극
144 : 공통전극 146 : 게이트 패드 단자
148 : 데이터 패드 단자 StgC : 스토리지 커패시터
Tr : 박막트랜지스터 110: substrate 112: gate wiring
114: gate electrode 115: gate extension
116: gate pad electrode 118: common wiring
122: gate insulating film 124: semiconductor layer
124a:
125a:
130: data wiring 132: data pad electrode
134: protective layer 136: drain contact hole
137: gate contact hole 138: gate pad contact hole
140: data pad contact hole 142: pixel electrode
144: common electrode 146: gate pad terminal
148: data pad terminal StgC: storage capacitor
Tr: thin film transistor
Claims (8)
상기 기판 상에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과;
상기 게이트 배선과 나란하게 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 공통배선과;
상기 게이트 배선에서 분기하여 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극에서 연장하는 게이트 연장부와;
상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응하여 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위로 서로 이격하며 형성된 소스 전극 및 드레인 전극과;
상기 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 형성되고 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어지는 보호층과;
상기 화소영역 별로 상기 보호층 상부에 형성되고, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극과, 상기 화소전극과 교대하며 상기 공통배선과 연결된 공통전극과, 상기 화소전극 및 공통전극과 이격하며 상기 게이트 연장부와 연결되며 상기 반도체층과 중첩하는 보조패턴
을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
A substrate;
A gate wiring and a data wiring formed on the substrate to define a pixel region by crossing each other with a gate insulating film interposed therebetween;
A common wiring formed of the same material on the same layer in parallel with the gate wiring;
A gate electrode branched from the gate wiring, and a gate extension extending from the gate electrode;
A semiconductor layer formed on the gate insulating layer to correspond to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode formed to be spaced apart from each other on the semiconductor layer;
A protective layer formed on the source electrode, the drain electrode, and the data line and made of a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon oxide (SiO 2 );
A gate electrode formed on the passivation layer for each of the pixel regions, the pixel electrode connected to the drain electrode, the common electrode alternately with the pixel electrode, and connected to the common wiring, and spaced apart from the pixel electrode and the common electrode; An auxiliary pattern connected to the semiconductor layer and overlapping the semiconductor layer
Array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 상기 가용성 유무기 혼성 절연물질은 산화실리콘(SiO2) 기반의 가용성 절연물질, 가교제 및 광개시제를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 1,
The soluble organic-inorganic hybrid insulating material includes an array substrate for a liquid crystal display device including a silicon oxide (SiO 2) based on the availability of an insulating material, cross-linking agent and a photoinitiator comprising the silicon oxide (SiO 2).
상기 게이트 배선의 단부에 연결되는 게이트 패드전극과;
상기 데이터 배선의 단부에 연결되는 데이터 패드전극과;
상기 게이트 패드전극에 연결되는 게이트 패드 단자와;
상기 데이터 패드전극에 연결되는 데이터 패드 단자
를 더 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 1,
A gate pad electrode connected to an end of the gate wiring;
A data pad electrode connected to an end of the data line;
A gate pad terminal connected to the gate pad electrode;
A data pad terminal connected to the data pad electrode
Array substrate for a liquid crystal display device further comprising.
상기 보호층에는 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 데이터 패드전극을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀이 구비되며,
상기 보호층과 게이트 절연막에는 상기 게이트 연장부를 노출시키는 게이트 콘택홀과, 상기 게이트 패드전극을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며,
상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며, 상기 보조패턴은 상기 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 연장부와 접촉하며, 상기 게이트 패드 단자는 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하며, 상기 데이터 패드 단자는 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 3, wherein
The protective layer includes a drain contact hole exposing the drain electrode and a data pad contact hole exposing the data pad electrode.
The protective layer and the gate insulating layer may include a gate contact hole exposing the gate extension, a gate pad contact hole exposing the gate pad electrode, and a common contact hole exposing the common wiring.
The pixel electrode contacts the drain electrode through the drain contact hole, the auxiliary pattern contacts the gate extension through the gate contact hole, and the gate pad terminal contacts the gate pad through the gate pad contact hole. And an electrode in contact with the electrode, wherein the data pad terminal contacts the data pad electrode through the data pad contact hole.
상기 게이트 배선과 공통배선과 게이트 전극 및 게이트 연장부 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 게이트 전극에 대응하여 반도체층과, 상기 반도체층 위로 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와;
상기 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질로 이루어지는 보호층을 형성하는 단계와;
상기 보호층 상부에, 상기 화소영역 별로 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극과, 상기 화소전극과 교대하며 상기 공통배선과 연결된 공통전극과, 상기 화소전극 및 공통전극과 이격하며 상기 게이트 연장부와 연결되며 상기 반도체층에 대응하여 보조패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
Forming a common wiring parallel to the gate wiring on the substrate on which the pixel region is defined, and forming a gate electrode branched from the gate wiring and a gate extension extending from the gate electrode in the pixel region;
Forming a gate insulating film over the gate wiring, the common wiring, the gate electrode, and the gate extension;
Forming a data line over the gate insulating layer to define the pixel area crossing the gate line, a semiconductor layer corresponding to the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on the semiconductor layer;
Forming a protective layer made of a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including silicon oxide on the source and drain electrodes and the data line;
A pixel electrode connected to the drain electrode for each of the pixel regions, a common electrode alternately connected to the pixel electrode, connected to the common wiring, spaced apart from the pixel electrode and the common electrode, and connected to the gate extension on the passivation layer; And forming an auxiliary pattern corresponding to the semiconductor layer.
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 보호층을 형성하는 단계는,
상기 산화 실리콘을 포함하는 가용성 유무기 혼성 절연물질을 도포(coating)하여 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 데이터 배선 상부에 가용성 절연물질층을 형성하는 단계와;
노광 마스크를 통하여 상기 가용성 절연물질층을 노광(exposure)하는 단계와;
노광된 상기 가용성 절연물질층을 현상(develop)하는 단계와;
현상된 상기 가용성 절연물질층을 열처리(curing)하는 단계와;
열처리된 상기 가용성 절연물질층을 식각 마스크로 이용하여 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계
를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
The method of claim 5, wherein
Forming the protective layer,
Coating a soluble organic-inorganic hybrid insulating material including the silicon oxide to form a soluble insulating material layer on the source electrode, the drain electrode and the data line;
Exposing the soluble insulating material layer through an exposure mask;
Developing the exposed soluble insulating material layer;
Curing the developed soluble insulating material layer;
Etching the gate insulating layer using the heat-treated soluble insulating material layer as an etching mask
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 보호층을 형성하는 단계는,
상기 가용성 절연물질층을 노광하는 단계 이전에 상기 가용성 절연물질층을 프리-베이킹(pre-baking) 하는 단계와;
상기 가용성 절연물질층을 현상하는 단계 이후에 상기 가용성 절연물질층을 하드-베이킹 하는 단계
를 더 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
The method according to claim 6,
Forming the protective layer,
Pre-baking the soluble insulating material layer prior to exposing the soluble insulating material layer;
Hard-baking the soluble insulating material layer after developing the soluble insulating material layer
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device further comprising.
상기 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선 단부와 연결된 게이트 패드전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 데이터 배선 단부와 연결된 데이터 패드전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 게이트 패드전극을 노출시키는 게이트 패트 콘택홀과, 상기 데이터 패드전극을 노출시키는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 화소전극과 공통전극 및 보조패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 데이터 패드 단자를 형성하는 단계
를 더 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법. The method of claim 5, wherein
The forming of the gate line and the common line may include forming a gate pad electrode connected to an end of the gate line.
Forming the data line includes forming a data pad electrode connected to an end of the data line,
The forming of the protective layer may include forming a gate pad contact hole exposing the gate pad electrode and a data pad contact hole exposing the data pad electrode.
The forming of the pixel electrode, the common electrode and the auxiliary pattern may include a gate pad terminal contacting the gate pad electrode through the gate pad contact hole, and a data pad terminal contacting the data pad electrode through the data pad contact hole. Forming steps
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device further comprising.
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KR1020110049120A KR101817222B1 (en) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Array substrate for liquid crystal display device including insulating layer formed by using soluble material and method of fabricating the same |
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