KR20130067915A - 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법 - Google Patents

에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130067915A
KR20130067915A KR1020110134960A KR20110134960A KR20130067915A KR 20130067915 A KR20130067915 A KR 20130067915A KR 1020110134960 A KR1020110134960 A KR 1020110134960A KR 20110134960 A KR20110134960 A KR 20110134960A KR 20130067915 A KR20130067915 A KR 20130067915A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
wiring
forming
substrate
common
Prior art date
Application number
KR1020110134960A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101953141B1 (ko
Inventor
박태준
박현정
여경민
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 KR1020110134960A priority Critical patent/KR101953141B1/ko
Publication of KR20130067915A publication Critical patent/KR20130067915A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101953141B1 publication Critical patent/KR101953141B1/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
    • 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
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • 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
    • G02F1/13439—Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making
    • 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
    • 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
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • 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
    • G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned

Abstract

본 발명은 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 개시된 발명은 투명한 절연기판의 일면에 일 방향으로 배치되고, 인접한 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수의 그룹들과; 상기 각 그룹을 구성하는 게이트배선들로부터 연장된 게이트전극과; 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 배치된 공통배선과; 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선과; 상기 그룹을 이루는 각 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선으로부터 연장된 게이트전극과 상기 게이트절연막 상부에 액티브층, 오믹콘택층과 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 형성된 유기절연막과; 상기 공통배선과 연결되고, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 배치되는 공통전극과; 상기 공통전극을 포함한 기판 전면에 형성된 패시베이션막과; 상기 패시베이션막과 유기절연막에 형성된 드레인 콘택홀과; 상기 드레인전극 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되는 화소전극을 포함하여 구성된다.

Description

에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법{ARRAY SUBSTRATE FOR FRINGE FIELD SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FFS (Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 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 횡 전계에 의한 액정 구동방법은 시야각 특성이 우수한 장점을 가지고 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 이러한 횡 전계 방식 액정표시장치는 컬러필터기판과 박막트랜지스터 기판이 서로 대향하여 구성되며, 이들 컬러필터기판 및 박막트랜지스터 기판 사이에 액정층이 개재되어 있다.
상기 박막트랜지스터 기판에 정의된 다수의 화소마다 박막트랜지스터와 공통전극 및 화소전극이 형성된다. 이때, 상기 공통전극과 화소전극은 동일 기판상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다.
그리고, 상기 컬러필터기판은 상기 박막트랜지스터 기판상에 형성된 게이트배선과 데이터배선 및 이들 배선들이 교차하는 지점에 형성된 박막트랜지스터에 대응하는 부분에 블랙매트릭스가 구성되고, 상기 화소에 대응하여 컬러필터가 구비되어 있다.
따라서, 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 에프에프에스 (Fringe Field Switching; 이하 FFS라 칭함) 기술이다. 상기 FFS 기술은 액정을 정밀하게 제어함으로써 색상 변이(Color shift)가 없고 높은 명암비(Contrast Ratio)를 얻을 수 있는 것이 특징이어서, 일반적인 횡 전계 기술과 비교하여 높은 화면품질을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 높은 화면 품질을 구현할 수 있는 장점을 가진 종래기술에 따른 FFS 방식 액정표시장치에 대해 도 1 내지 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판을 확대 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 에프에프에스 (FFS) 방식 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치는, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 투명한 절연기판(11) 상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선(13-1, 13-2)과 공통배선(13b); 상기 게이트배선(13-1, 13-2)을 포함한 기판 전면에 형성된 게이트절연막(15); 상기 게이트절연막(15) 상부에 형성되고, 상기 게이트배선(13-1, 13-2)과 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선(21)과; 상기 게이트배선(13-1, 13-2)과 데이터배선 (21)의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선(13-1, 13-2)으로부터 연장된 게이트전극(13a)과 상기 게이트절연막(15) 상부에 액티브층(17), 오믹콘택층(19)과 서로 이격된 소스전극(21a) 및 드레인전극(21b)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(21b)의 일부를 제외한 상기 다수의 게이트배선(13-1, 13-2) 및 데이터배선(21)을 포함한 기판 전면에 대면적의 공통전극(29)이 배치되어 있으며, 상기 공통전극(29) 상부에는 제2 패시베이션막 (31)을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 화소전극(35)들이 배치되어 있다. 이때, 상기 다수의 화소전극(35)들은 상기 게이트배선(13-1, 13-2)과 서로 수직되게 교차하여 이루는 절연기판(11)의 화소영역마다 형성된다.
또한, 상기 화소전극(35)은 상기 제2 패시베이션막(21)과 그 하부의 유기절연막(25) 및 제1 패시베이션막(21)에 형성된 드레인콘택홀(33)을 통해 상기 드레인전극(21b)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 공통전극(29)은 상기 각 게이트배선(13-1, 13-2)과 평행하게 이격되어 배치된 공통배선(13b)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 공통전극(29)은 상기 게이트절연막(15), 제1 패시배이션막(23) 및 유기절연막(25)에 형성된 공통배선 콘택홀(27)을 통해 상기 공통배선(13b)과 전기적으로 연결된다.
더욱이, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(11)과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판(41) 상에 블랙매트릭스(43)이 형성되고, 이 블랙매트릭스(43) 사이의 화소영역에는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 칼라필터층(45)이 형성되어 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스(43)는 상기 절연기판(11)의 게이트배선 (13-1, 13-2), 게이트전극(13a) 및 공통배선(13b) 그리고 데이터배선(21) 지역에 대응하도록 형성된다.
또한, 상기 블랙매트릭스(43)는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 폭(W1), 즉 상기 게이트배선 (13-1, 13-2), 게이트전극(13a) 및 공통배선(13b) 그리고 데이터배선(21) 지역을 덮을 만큼의 면적으로 구성된다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(43)는 각 화소영역(P1, P2)마다 마련된 게이트배선(13-1, 13-2)과 공통배선(13b)과 대응하도록 형성되어 있다. 즉, 상기 절연기판 (11)에는 각 화소영역(P1, P2)마다 한 쌍의 게이트배선(13-1, 13-2)과 공통배선 (13b)이 형성되어 있으며, 이들 한 쌍의 게이트배선 (13-1, 13-2)과 공통배선(13b)과 대응하는 상기 칼라필터 기판(41)에는 블랙매트릭스(43)가 형성되어 있다.
더욱이, 상기 한 쌍의 게이트배선(13-1, 13-2)과 공통배선(13b)과 대응하는 블랙매트릭스(43) 상에는 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서(47)가 형성되어 있다.
또한, 상기 절연기판(11)과 칼라필터 기판(41) 사이에는 액정층(51)이 형성되어 있다.
상기 구성에 따르면, 데이터 신호가 상기 박막트랜지스터(T)를 거쳐 화소전극(35)에 공급되면, 공통전압이 공급된 공통전극(29)이 프린지 필드(fringe field)를 형성하여 상기 절연기판(11)과 칼라필터기판(41) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정분자들이 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치의 어레이기판에 따르면, 공통전극에 기인한 불량(예를 들어 잔상, 플리커(flicker), 부정형 얼룩 등)을 예방 및 개선하기 위해 공통배선을 형성하였다.
그러나, 기존의 모니터와 같은 제품은 칼라필터층의 불량을 방지하기 위해 게이트배선과 공통배선의 면적을 커버하는 영역과 칼럼스페이서(column spacer)의 폭 및 여유 폭, 예를 들어 25μm 이상으로 블랙매트릭스의 폭(W1)을 설계하였다.
따라서, 이로 인해, 각 단위 화소영역마다 블랙매트릭스의 폭을 약 62 μm 정도로 설계해야 하기 때문에, 투과율이 약 62 μm 정도로 저하된다.
또한, 공통배선은 구리(Cu)와 같은 불투명 저저항 금속으로 구성되기 때문에 빛의 투과를 박아 단위 픽셀의 투과율을 감소시키는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 각 단위화소마다 형성하였던 공통배선과 블랙매트릭스를 생략하고, 2개의 단위화소마다 한 개의 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되도록 하여 이들 공통배선과 블랙매트릭스의 배치 면적을 절반으로 줄임으로써, 고투과율을 구현할 수 있는 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판은, 투명한 절연기판의 일면에 일 방향으로 배치되고, 인접한 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루며, 이 그룹이 일정간격마다 반복하여 배치되는 다수의 그룹들과; 상기 각 그룹을 구성하는 게이트배선들로부터 연장된 게이트전극과; 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 배치된 공통배선과; 상기 게이트배선들을 포함한 절연기판 전면에 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트절연막 상부에 형성되고, 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선과; 상기 그룹을 이루는 각 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선으로부터 연장된 게이트전극과 상기 게이트절연막 상부에 액티브층, 오믹콘택층과 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 형성된 유기절연막과; 상기 유기절연막과 게이트절연막에 형성되고, 상기 공통배선을 노출시키는 공통배선 콘택홀과; 상기 공통배선 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 연결되고, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 배치되는 공통전극과; 상기 공통전극을 포함한 기판 전면에 형성된 패시베이션막과; 상기 패시베이션막과 유기절연막에 형성된 드레인 콘택홀과; 상기 드레인전극 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되는 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은, 투명한 절연기판의 일면에 일 방향으로 인접한 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수 개를 일정간격마다 반복하여 배치하는 단계와; 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선들을 포함한 절연기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 상부에 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 그룹을 이루는 각 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에, 상기 게이트배선으로부터 연장된 게이트전극과 상기 게이트절연막 상부에 액티브층, 오믹콘택층과 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 유기절연막을 형성하는 단계와; 상기 유기절연막과 게이트절연막에 상기 공통배선을 노출시키는 공통배선 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 상기 공통배선 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 연결되는 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 공통전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계와; 상기 패시베이션막과 유기절연막에 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되며, 상기 드레인전극 콘택홀을 통해 상기 각 드레인전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 각 단위 화소마다 형성하였던 공통배선과 블랙매트릭스를 생략하고, 2개의 단위 화소마다 한 개의 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되도록 하여 이들 공통배선과 블랙매트릭스의 배치 면적을 절반으로 줄임으로써, 고투과율을 구현할 수 있다.
특히, 인접하는 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수 개를 일정간격마다 반복하여 배치하고, 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 공통배선을 형성함으로써, 기존에 각 단위 화소마다 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되었던 영역 일부가 개구 영역으로 확보됨으로써, 그만큼 투과율이 개선된다.
즉, 두 개의 단위 화소마다 하나의 공통배선을 형성하기 때문에, 그만큼 블랙매트릭스가 차단해야 하는 면적, 예를 들어 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선과 공통배선 및 칼라필터층과의 이격 마진이 차지하는 면적이 기존의 각 단위 화소마다 형성해야 했던 블랙매트릭스 면적보다 절반 정도로 감소되고, 그로 인해, 인접하는 단위 화소 영역의 공간, 즉 기존의 블랙매트릭스가 덮여지는 지역이 개구영역으로 확보되기 때문에 그만큼 투과율이 개선된다.
도 1은 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판을 확대 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 에프에프에스 (FFS) 방식 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판을 확대 도시한 평면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 에프에프에스 (FFS) 방식 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 7o는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치의 제조 공정 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판을 확대 도시한 평면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 에프에프에스 (FFS) 방식 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판은, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 투명한 절연기판(101)의 일면에 일 방향으로 배치되고, 인접한 두 개의 게이트배선(103-2, 103-3)들이 하나의 그룹을 이루며, 이 그룹이 일정간격마다 반복하여 배치되는 다수의 그룹들과; 상기 각 그룹을 구성하는 게이트배선(103-2, 103-3)들로부터 연장된 게이트전극(103a)과; 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선(103-2, 103-3)들 사이에 이들과 평행하게 배치된 공통배선(103b)과; 상기 게이트배선(103-2, 103-3)들을 포함한 절연기판 전면에 형성된 게이트 절연막(105)과; 상기 게이트절연막(105) 상부에 형성되고, 상기 두 개의 게이트배선(103-2, 103-3)들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역(P1, P2)을 정의하는 다수의 데이터배선(111a)과; 상기 그룹을 이루는 각 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3)과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3)으로부터 연장된 게이트전극(103a)과 상기 게이트절연막(105) 상부에 액티브층107a), 오믹콘택층(109a)과 서로 이격된 소스전극(111b) 및 드레인전극(111c)으로 구성된 박막트랜지스터(T)와; 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3) 및 데이터배선(111a)을 포함한 기판 전면에 형성된 유기절연막(119)과; 상기 유기절연막(119)과 게이트절연막(105)에 형성되고, 상기 공통배선(103b)을 노출시키는 공통배선 콘택홀(123)과; 상기 공통배선 콘택홀(123)을 통해 상기 공통배선 (103b)과 연결되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3) 및 데이터배선(111a)을 포함한 기판 전면에 배치되는 공통전극(125a)과; 상기 공통전극(125a)을 포함한 기판 전면에 형성된 패시베이션막(129)과; 상기 패시베이션막(129)과 유기절연막(119)에 형성된 드레인 콘택홀(133)과; 상기 드레인 콘택홀(133)을 통해 상기 드레인전극(111c)과 연결되고, 상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되는 화소전극들(135a)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(111c)의 일부를 제외한 상기 다수의 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3) 및 데이터배선(111a)을 포함한 기판 전면에 대면적의 공통전극(125a)이 배치되어 있으며, 상기 공통전극(125a) 상부에는 제2 패시베이션막(129)을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 화소전극(135a)들이 배치되어 있다. 이때, 상기 다수의 화소전극(135a)들은 상기 하나의 그룹을 이루는 인접한 게이트배선(103-2, 103-3)과 상기 데이터배선(111a)이 서로 수직되게 교차하여 이루는 절연기판(101)의 화소영역(P1, P2)마다 형성된다. 이때, 상기 화소영역(P1, P2) 사이에는 기존과 같은 블랙매트릭스로 덮여지는 영역이 없게 되므로, 그만큼 개구영역이 확보된다.
또한, 상기 화소전극(135a)은 상기 제2 패시베이션막(129)과 그 하부의 유기절연막(119) 및 제1 패시베이션막(117)에 형성된 드레인콘택홀(133)을 통해 상기 드레인전극(111c)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 공통전극(125a)은 상기 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선 (103-2, 103-3)사이에 이들과 평행하게 이격되어 배치된 공통배선(103b)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 공통전극(125a)은 상기 게이트절연막(105), 제1 패시배이션막(117) 및 유기절연막(119)에 형성된 공통배선 콘택홀(123)을 통해 상기 공통배선(103b)과 전기적으로 연결된다.
더욱이, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연기판(101)과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판(141) 상에 블랙매트릭스(143)이 형성되고, 이 블랙매트릭스 (143) 사이의 화소영역에는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 칼라필터층 (145)이 형성되어 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스(143)는 상기 절연기판(101)의 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3), 게이트전극(103a) 및 공통배선(103b) 그리고 데이터배선(111a) 지역에 대응하도록 형성된다.
또한, 상기 블랙매트릭스(143)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 폭(W2), 즉 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3), 게이트전극(103a) 및 공통배선(103b) 그리고 데이터배선(111a) 지역을 덮을 만큼의 면적으로 되어 있다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(143)는 상기 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3), 게이트전극(103a) 및 공통배선(103b)에 대응하도록 형성되어 있다. 즉, 상기 절연기판(101)에는 두 개의 화소영역(P1, P2)마다 하나의 그룹을 이루는 한 쌍의 게이트배선(103-2, 103-3)과 공통배선(103b)이 형성되어 있으며, 이들 한 쌍의 게이트배선 (103-2, 103-3)과 공통배선(103b)과 대응하는 상기 칼라필터 기판(41)에는 블랙매트릭스(143)가 형성되어 있다.
더욱이, 상기 한 쌍의 게이트배선(103-2, 103-3)과 공통배선(103b)과 대응하는 블랙매트릭스(143) 상에는 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서(147)가 형성되어 있다.
또한, 상기 절연기판(101)과 칼라필터 기판(141) 사이에는 액정층(151)이 형성되어 있다.
이렇게 하여, 상기 박막트랜지스터(T)를 통해 화소전극 (135a)에 데이터 신호가 공급되면, 공통전압이 공급된 공통전극(125a)과 화소전극 (135a) 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성되어, 절연기판(101)과 칼라필터기판(141) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 됨으로써, 액정분자들이 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 각 단위 화소마다 형성하였던 공통배선과 블랙매트릭스를 생략하고, 2개의 단위 화소마다 한 개의 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되도록 하여 이들 공통배선과 블랙매트릭스의 배치 면적을 절반으로 줄임으로써, 고투과율을 구현할 수 있다.
특히, 인접하는 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수 개를 일정간격마다 반복하여 배치하고, 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 공통배선을 형성함으로써, 기존에 각 단위 화소마다 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되었던 영역 일부가 개구 영역으로 확보됨으로써, 그만큼 투과율이 개선된다.
즉, 두 개의 단위 화소마다 하나의 공통배선을 형성하기 때문에, 그만큼 블랙매트릭스가 차단해야 하는 면적, 예를 들어 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선과 공통배선 및 칼라필터층과의 이격 마진이 차지하는 면적이 기존의 각 단위 화소마다 형성해야 했던 블랙매트릭스 면적보다 절반 정도로 감소되고, 그로 인해, 인접하는 단위 화소 영역의 공간, 즉 기존의 블랙매트릭스가 덮여지는 지역이 개구영역으로 확보되기 때문에 그만큼 투과율이 개선된다.
한편, 상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 대해 도 7a 내지 7o를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7a 내지 7o는 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조 공정 단면도이다.
도면에는 도시하지 않았지만, 투명한 절연기판(101) 상에 스위칭 영역을 포함하는 다수의 화소영역이 정의하고, 상기 절연기판(101) 상에 제1 도전 금속층(미도시)을 스퍼터링 방법에 의해 차례로 증착한다. 이때, 상기 제1 도전 금속층(미도시)으로는, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬 (Cr), 티타늄(Ti), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 사용한다. 여기서는 구리(Cu)를 제1 도전 금속층(미도시)으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1 도전 금속층(미도시) 상부에 투과율이 높은 제1 감광막(미도시)을 도포한 후, 마스크 공정을 통해 이를 노광 및 현상하고, 이를 패터닝하여 제1 감광막패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감광막패턴(미도시)을 식각 마스크로 상기 제1 도전 금속층(미도시)을 선택적으로 식각하여, 다수의 게이트배선 (103-1, 103-2, 103-3)과, 이 게이트배선들로부터 연장된 게이트전극(103a)과, 공통배선(103b)을 동시에 형성한다. 이때, 상기 인접한 두 개의 게이트배선(103-2, 103-3)들이 하나의 그룹을 이루며, 이 그룹이 일정간격마다 반복하여 배치되는 다수의 그룹들이 상기 절연기판(101) 상에 형성된다. 또한, 상기 공통배선(103b)은 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선(103-2, 103-3)들 사이에 이들과 평행하게 배치된다.
그 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 감광막패턴(미도시)을 제거한 후, 상기 다수의 게이트배선 (103-1, 103-2, 103-3)과, 이 게이트배선들로부터 연장된 게이트전극(103a)과, 공통배선(103b)을 포함한 기판 전면에, 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 이루어진 게이트절연막(105)과, 비정질실리콘 층(a-Si:H)(107)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층(n+ 또는 p+)(109) 및 제2 도전 금속층(111)를 차례로 적층한다.
이때, 상기 비정질실리콘 층(a-Si:H)(107)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층(n+ 또는 p+) (109)은 화학기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition method)으로 증착하고, 상기 제2 도전 금속층(111)은 스퍼터링 방법으로 증착한다.
여기서는, 상기 증착 방법으로 화학기상 증착법, 스퍼터링 방법에 대해서만 기재하고 있지만, 필요에 따라서는 기타 다른 증착 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 제2 도전 금속층(111)으로는, 알루미늄 (Al), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 사용한다.
이어서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전 금속층(111) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 제2 감광막(113)을 형성한다.
그 다음, 광차단부(115a)와 반투과부(115b) 및 투과부(115c)로 이루어진 회절마스크(115)를 이용한 제2 마스크 공정을 통해 상기 제2 감광막(113)에 노광 공정을 진행한다. 이때, 상기 회절마스크(115)는 빛의 회절 현상을 이용하여 투과율을 조절할 수 있는 마스크로서, 슬릿 마스크(slit mask)와 하프톤 마스크 (Half-ton mask)를 포함한다. 여기서는 슬릿 마스크를 회절마스크로 사용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
이때, 상기 회절마스크(115)의 광차단부(115a)는 데이터배선, 소스전극 및 드레인전극 형성 지역과 함께 데이터패드 형성 지역과 대응하는 상기 제2 감광막 (113) 상측에 위치하며, 상기 회절마스크(115)의 반투과부(115b)는 박막트랜지스터의 채널 형성 지역과 대응하는 상기 제2 감광막(113) 상측에 위치한다.
이어서, 상기 노광 공정을 진행한 다음 현상 공정을 통해 상기 제2 감광막 (113)을 식각하여 데이터배선, 소스전극 및 드레인전극 형성지역과 대응하는 제1 패턴부(113a)와 채널 형성지역과 대응하는 제2 패턴부 (113b)를 형성한다.
이때, 상기 제1 패턴부(113a)는 광이 투과되지 않은 상태이기 때문에 제2 감광막(113) 두께를 그대로 유지하고 있지만, 상기 제2 패턴부(113b)는 광의 일부가 투과되므로 일정 두께만큼 제거된다. 즉, 상기 제2 패턴부(113b)는 상기 제1 패턴부(113a)에 비해 얇은 두께를 갖는다.
그 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제2 감광막의 제1 패턴부(113a)와 제2 패턴부(113b)를 식각 마스크로 상기 제2 도전 금속층(111), 불순물이 포함된 비정질실리콘층(107) 및 비정질실리콘층(109)을 순차적으로 식각하여 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3)과 수직으로 교차하는 데이터배선(111a) 및 데이터패드(미도시)와 함께, 상기 게이트전극(103a)에 대응하는 게이트절연막(105) 상부에 액티브층(107a)과 오믹콘택층(109a)을 형성한다.
이어서, 도 7e에 도시된 바와 같이, 애싱(ashing) 공정을 실시하여 상기 소스전극 및 드레인전극 형성지역과 대응하는 제1 패턴부(113a) 일부와 함께 상기 채널 형성지역과 대응하는 제2 패턴부(113b)를 완전히 제거한다. 이때, 상기 채널영역 상부에 오버랩되는 제2 도전 금속층(111) 상면이 외부로 노출된다.
그 다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 일부가 제거된 제1 패턴부(113a)를 식각 마스크로 상기 제2 도전 금속층(111)의 노출된 부분을 식각하여 서로 이격된 소스전극(111b) 및 드레인전극(111c)을 각각 형성한다. 이때, 상기 채널영역 상부에 있는 오믹콘택층 (113a) 부위가 외부로 노출된다.
이어서, 상기 소스전극(111b) 및 드레인전극 (111c) 사이에 노출된 오믹콘택층(109a)도 식각하여 서로 이격시킨다. 이때, 상기 식각된 오믹콘택층(109a) 하부에 있는 액티브층(107a)에는 채널영역이 형성된다.
그 다음, 상기 제2 감광막의 제1 패턴부(113a)를 제거한 다음, 기판 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiO2)으로 이루어진 제1 패시배이션막(117)을 얇게 증착한다.
이어서, 상기 제1 패시배이션막(117) 상부에 감광성 유기 절연물질을 증착하여 유기절연막(119)을 형성한다.
그 다음, 도 7g에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 제3 마스크 공정에 의해 노광 및 현상공정을 실시하여 상기 유기절연막(119)을 패터닝한다.
이어서, 상기 패터닝된 유기절연막(119)을 마스크로 상기 제1 패시베이션막 (117)과 그 하부의 게이트절연막(105)을 선택적으로 식각하여 상기 공통배선(103b)을 노출시키는 공통배선 콘택홀(123)을 형성한다.
그 다음, 도 7h에 도시된 바와 같이, 상기 유기절연막(119)을 포함한 기판 전면에 제1 투명 도전물질층(125)을 DC 마그네트론 스퍼터링법(magnetron sputtering)으로 증착한다. 이때, 상기 제1 투명 도전물질층(125)으로는 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함한 투명한 물질 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
이어서, 상기 제1 투명 도전물질층(125) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제3 감광막(미도시)을 형성한다.
그 다음, 노광마스크(미도시)를 이용한 제4 마스크 공정을 통해 노광 및 현상공정을 실시하여 상기 제3 감광막(미도시)을 선택적으로 패터닝 함으로써 제3 감광막패턴(127a)을 형성한다.
그 다음, 도 7i에 도시된 바와 같이, 상기 제3 감광막패턴(127a)을 식각 마스크로 상기 제1 투명 도전물질층(125)을 선택적으로 식각하여, 공통전극(125a)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(125a)은 상기 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선 (103-2, 103-3)사이에 이들과 평행하게 이격되어 배치된 공통배선(103b)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 공통전극(125a)은 상기 게이트절연막(105), 제1 패시배이션막(117) 및 유기절연막(119)에 형성된 공통배선 콘택홀(123)을 통해 상기 공통배선(103b)과 전기적으로 연결된다.
이어서, 상기 공통전극(125a)을 포함한 기판 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiO2)으로 이루어진 제1 패시배이션막(117)을 증착하고, 그 위에 투과율이 높은 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 제4 감광막(131)을 형성한다.
그 다음, 도 7j에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 제5 마스크 공정을 통해 노광 및 현상공정을 실시하여 상기 제4 감광막(131)을 선택적으로 패터닝 함으로써 제4 감광막패턴(131a)을 형성한다.
이어서, 도 7k에 도시된 바와 같이, 상기 제4 감광막패턴(131a)을 식각 마스크로 상기 제2 패시배이션막(129), 유기절연막(119) 및 제1 패시배이션막(117)을 식각하여, 상기 드레인전극(111c)을 노출시키는 드레인 콘택홀(133)을 형성한다.
그 다음, 상기 제4 감광막패턴(131a)을 제거한 후, 상기 제2 패시배이션 막 (129) 상부에 제2 투명 도전물질층(135)을 DC 마그네트론 스퍼터링법(magnetron sputtering)으로 증착한다. 이때, 상기 제2 투명 도전물질층(135)으로는 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함한 투명한 물질 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.
이어서, 상기 제2 투명 도전물질층(135) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제5 감광막(137)을 형성한다.
그 다음, 도 7m에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 제6 마스크 공정을 통해 노광 및 현상공정을 실시하여 상기 제5 감광막(137)을 선택적으로 패터닝 함으로써 제5 감광막패턴(137a)을 형성한다.
이어서, 도 7n에 도시된 바와 같이, 상기 제5 감광막패턴(137a)을 식각 마스크로 상기 제2 투명 도전물질층(135)을 선택적으로 식각하여, 다수의 화소전극 (135a)을 형성한다. 이때, 상기 다수의 화소전극(135a)들은 상기 하나의 그룹을 이루는 인접한 게이트배선(103-2, 103-3)과 상기 데이터배선(111a)이 서로 수직되게 교차하여 이루는 절연기판(101)의 화소영역(P1, P2)마다 형성된다. 이때, 상기 화소영역(P1, P2) 사이에는 기존과 같은 블랙매트릭스로 덮여지는 영역이 없게 되므로, 그만큼 개구영역이 확보된다.
또한, 상기 화소전극(135a)은 상기 제2 패시베이션막(129)과 그 하부의 유기절연막(119) 및 제1 패시베이션막(117)에 형성된 드레인콘택홀(133)을 통해 상기 드레인전극(111c)과 전기적으로 연결된다.
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제5 감광막패턴(137a)을 제거하고, 상기 다수의 화소전극(135a)을 포함한 기판 전면에 하부 배향막(미도시)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판 제조공정을 완료하게 된다.
그 다음, 도 7o에 도시된 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 기판, 즉 절연기판(101)과 서로 이격되어 합착되는 칼라필터 기판(141) 상에 화소영역을 제외한 지역으로 광이 투과되는 것을 차단시켜 주기 위해 블랙매트릭스(BM; black matrix) (143)를 형성한다.
이어서, 상기 칼라필터 기판(141)의 화소영역에 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 색상의 칼라필터층(145)을 형성한다. 이때, 상기 적색(Red), 녹색 (Green), 청색(Blue) 색상의 칼라필터층들(145) 사이의 칼라필터 기판(141)에는 상기 블랙매트릭스(143)가 위치한다.
이때, 상기 블랙매트릭스(143)는, 상기 칼라필터 기판(141)과 박막트랜지스터 기판인 절연기판(101)의 합착시에, 상기 절연기판(101)의 화소영역을 제외한 지역, 예를 들어 박막트랜지스터(T), 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3) 및 데이터배선(111a) 상부와 오버랩되게 배치한다.
또한, 상기 블랙매트릭스(143)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 폭(W2), 즉 상기 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3), 게이트전극(103a) 및 공통배선(103b) 그리고 데이터배선(111a) 지역을 덮을 만큼의 면적으로 되어 있다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(143)는 상기 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선(103-1, 103-2, 103-3), 게이트전극(103a) 및 공통배선(103b)에 대응하도록 형성되어 있다. 즉, 상기 절연기판(101)에는 두 개의 화소영역(P1, P2)마다 하나의 그룹을 이루는 한 쌍의 게이트배선(103-2, 103-3)과 공통배선(103b)이 형성되어 있으며, 이들 한 쌍의 게이트배선 (103-2, 103-3)과 공통배선(103b)과 대응하는 상기 칼라필터 기판(41)에는 블랙매트릭스(143)가 형성되어 있다.
더욱이, 상기 한 쌍의 게이트배선(103-2, 103-3)과 공통배선(103b)과 대응하는 블랙매트릭스(143) 상에는 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서(147)가 형성되어 있다.
그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 칼라필터층(145) 상에는 액정을 일정한 방향으로 배열시켜 주기 위해 상부 배향막(미도시)을 형성함으로써 컬러필터 어레이기판을 제조하는 공정을 완료한다.
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 절연기판(101)과 컬러필터 기판 (141) 사이에 액정층(151)을 형성함으로써 본 발명에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치를 제조하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 각 단위 화소마다 형성하였던 공통배선과 블랙매트릭스를 생략하고, 2개의 단위 화소마다 한 개의 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되도록 하여 이들 공통배선과 블랙매트릭스의 배치 면적을 절반으로 줄임으로써, 고투과율을 구현할 수 있다.
특히, 인접하는 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수 개를 일정간격마다 반복하여 배치하고, 상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들 사이에 이들과 평행하게 공통배선을 형성함으로써, 기존에 각 단위 화소마다 공통배선과 블랙매트릭스가 배치되었던 영역 일부가 개구 영역으로 확보됨으로써, 그만큼 투과율이 개선된다.
즉, 두 개의 단위 화소마다 하나의 공통배선을 형성하기 때문에, 그만큼 블랙매트릭스가 차단해야 하는 면적, 예를 들어 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선과 공통배선 및 칼라필터층과의 이격 마진이 차지하는 면적이 기존의 각 단위 화소마다 형성해야 했던 블랙매트릭스 면적보다 절반 정도로 감소되고, 그로 인해, 인접하는 단위 화소 영역의 공간, 즉 기존의 블랙매트릭스가 덮여지는 지역이 개구영역으로 확보되기 때문에 그만큼 투과율이 개선된다.
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: 절연기판 103-1, 103-2, 103-3: 게이트배선
103a: 게이트전극 103b: 공통배선
105: 게이트 절연막 107a: 액티브층
109a: 오믹콘택층 111a: 데이터배선
111b: 소스전극 111c: 드레인전극
117: 제1 패시베이션막 119: 유기절연막
123: 공통배선 콘택홀 125a: 공통전극
129: 제2 패시배이션막 133: 드레인 콘택홀
135a: 화소전극 141: 칼라필터 기판
143: 블랙 매트릭스 145: 칼라필터층
151: 액정층

Claims (8)

  1. 투명한 절연기판의 일면에 일 방향으로 배치되고, 인접한 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루며, 이 그룹이 일정간격마다 반복하여 배치되는 다수의 그룹들과;
    상기 각 그룹을 구성하는 게이트배선들로부터 연장된 게이트전극과;
    상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들과 평행하게 배치된 공통배선과;
    상기 게이트배선들을 포함한 절연기판 전면에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트절연막 상부에 형성되고, 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되는 다수의 데이터배선과;
    상기 그룹을 이루는 각 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선으로부터 연장된 게이트전극과 상기 게이트절연막 상부에 액티브층, 오믹콘택층과 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 형성된 유기절연막과;
    상기 유기절연막과 게이트절연막에 형성되고, 상기 공통배선을 노출시키는 공통배선 콘택홀과;
    상기 공통배선 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 연결되고, 상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 배치되는 공통전극과;
    상기 공통전극을 포함한 기판 전면에 형성된 패시베이션막과;
    상기 패시베이션막과 유기절연막에 형성된 드레인 콘택홀과;
    상기 드레인전극 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되는 화소전극을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연기판과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판상에 상기 절연기판에 형성된 한 개의 그룹을 이루는 두개의 게이트배선과, 게이트전극 및 공통배선 그리고 데이터배선 지역에 대응하도록 블랙매트릭스가 형성되고, 이 블랙매트릭스 사이의 화소영역에는 적색 (Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 칼라필터층 이 형성되어 있으며, 상기 한 쌍의 게이트배선과 공통배선과 대응하는 블랙매트릭스 상부에 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 데이터배선은 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공통배선은 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선 들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 투명한 절연기판의 일면에 일 방향으로 인접한 두 개의 게이트배선들이 하나의 그룹을 이루는 다수 개를 일정간격마다 반복하여 배치하는 단계와;
    상기 그룹을 구성하는 두 개의 게이트배선들과 평행하게 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선들을 포함한 절연기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트절연막 상부에 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되는 다수의 데이터배선을 형성하는 단계와;
    상기 그룹을 이루는 각 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에, 상기 게이트배선으로부터 연장된 게이트전극과 상기 게이트절연막 상부에 액티브층, 오믹콘택층과 서로 이격된 소스전극 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 유기절연막을 형성하는 단계와;
    상기 유기절연막과 게이트절연막에 상기 공통배선을 노출시키는 공통배선 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 게이트배선 및 데이터배선을 포함한 기판 전면에 상기 공통배선 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 연결되는 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 공통전극을 포함한 기판 전면에 패시베이션막을 형성하는 단계와;
    상기 패시베이션막과 유기절연막에 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 인접한 그룹들 사이에 정의되는 화소영역들에 서로 대응되게 배치되며, 상기 드레인전극 콘택홀을 통해 상기 각 드레인전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절연기판과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판상에 상기 절연기판에 형성된 한 개의 그룹을 이루는 두개의 게이트배선과, 게이트전극 및 공통배선 그리고 데이터배선 지역에 대응하도록 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 이 블랙매트릭스 사이의 화소영역에 적색 (Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 칼라필터층을 형성하는 단계와; 상기 한 쌍의 게이트배선과 공통배선과 대응하는 블랙매트릭스 상부에 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 데이터배선은 상기 두 개의 게이트배선들로 구성된 다수의 그룹과 수직으로 교차되게 배치되어, 상기 인접한 그룹들 사이에 두 개의 화소영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 공통배선은 하나의 그룹을 이루는 두 개의 게이트배선 들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
KR1020110134960A 2011-12-14 2011-12-14 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법 KR101953141B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134960A KR101953141B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134960A KR101953141B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130067915A true KR20130067915A (ko) 2013-06-25
KR101953141B1 KR101953141B1 (ko) 2019-03-04

Family

ID=48863646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110134960A KR101953141B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101953141B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105304640A (zh) * 2015-09-22 2016-02-03 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制作方法、显示装置
US9673226B2 (en) 2014-06-05 2017-06-06 Xiamen Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. Thin film transistor array substrate, display panel and display device
KR20170080212A (ko) * 2015-12-31 2017-07-10 엘지디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치
US9704429B2 (en) 2015-03-13 2017-07-11 Samsung Display Co., Ltd. Display device
KR20190073945A (ko) * 2017-12-19 2019-06-27 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
WO2020056945A1 (zh) * 2018-09-21 2020-03-26 惠科股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN112540484A (zh) * 2020-11-24 2021-03-23 惠科股份有限公司 一种显示面板和显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206869A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Nec Corp 液晶表示装置
KR20060001165A (ko) * 2004-06-30 2006-01-06 엘지.필립스 엘시디 주식회사 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법
KR20070078389A (ko) * 2006-01-26 2007-07-31 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 액정 장치 및 전자기기
KR20090053393A (ko) * 2007-11-23 2009-05-27 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206869A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Nec Corp 液晶表示装置
KR20060001165A (ko) * 2004-06-30 2006-01-06 엘지.필립스 엘시디 주식회사 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법
KR20070078389A (ko) * 2006-01-26 2007-07-31 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 액정 장치 및 전자기기
KR20090053393A (ko) * 2007-11-23 2009-05-27 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9673226B2 (en) 2014-06-05 2017-06-06 Xiamen Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. Thin film transistor array substrate, display panel and display device
US10014327B2 (en) 2014-06-05 2018-07-03 Xiamen Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. Thin film transistor array substrate, display panel and display device
DE102015017331B3 (de) 2014-06-05 2022-03-03 Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. Anordnungssubstrat für Dünnschichttransistoren
US9704429B2 (en) 2015-03-13 2017-07-11 Samsung Display Co., Ltd. Display device
CN105304640A (zh) * 2015-09-22 2016-02-03 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制作方法、显示装置
CN105304640B (zh) * 2015-09-22 2018-07-06 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制作方法、显示装置
KR20170080212A (ko) * 2015-12-31 2017-07-10 엘지디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치
KR20190073945A (ko) * 2017-12-19 2019-06-27 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
WO2020056945A1 (zh) * 2018-09-21 2020-03-26 惠科股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN112540484A (zh) * 2020-11-24 2021-03-23 惠科股份有限公司 一种显示面板和显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101953141B1 (ko) 2019-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101905757B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR102054233B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101794649B1 (ko) 에프 에프 에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법
KR101396943B1 (ko) 액정표시장치 및 제조방법
KR101953141B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법
KR20110138964A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
JP5893604B2 (ja) Ｆｆｓ方式液晶表示装置用アレイ基板及びその製造方法
KR20120073905A (ko) 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20110048333A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판
KR101955992B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20070117820A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR20080048721A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판
KR101899935B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101887692B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
KR101898205B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법
KR101897747B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20120060048A (ko) 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
KR101888437B1 (ko) 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20120075124A (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
KR20110067369A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20120060690A (ko) 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101862390B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101906922B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20120075206A (ko) 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101925991B1 (ko) 에프 에프 에스 방식 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right