KR20060076608A - Array substrate for liquid crystal display device and fabricating method for the same - Google Patents
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Abstract
고해상도의 액정표시장치를 구현함에 있어서, 필연적으로 화소영역의 크기가 작아지게 된다. 게이트 또는 데이터 배선과 그 상부의 화소전극 간에는 원치 않는 기생 용량이 발생하고 있는데, 이러한 기생용량이 종래의 비교적 화소영역이 큰 경우는 무시할 수 있을 정도로 작아서 표시품질에 별 영향이 없었으나 화소영역이 작아짐에 따라 이러한 기생용량은 무시할 수 없을 정도가 되어 표시 품질에 악영향을 주고 있다. In implementing a high-resolution liquid crystal display device, the size of the pixel region is necessarily reduced. Undesired parasitic capacitance is generated between the gate or data wiring and the pixel electrode thereon. The parasitic capacitance is negligibly small in the case of a relatively large pixel area, and thus the pixel area is small. This parasitic capacity is not negligible and adversely affects the display quality.
본 발명에서는 보호층을 이중구조로 형성하고, 이때 상부의 보호층을 저유전율 상수값을 갖는 무기절연물질로 형성함으로써 기생용량의 크기를 줄이고, 표시품질 저하없이 고해상도를 구현할 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하며, 나아가 이러한 이중구조의 보호층을 식각하여 콘택홀을 형성하게 되면 언더컷이 발생하는데 이러한 언더컷(undercut)없이 콘택홀을 형성할 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판이 구조 및 제조 방법을 제공한다.
In the present invention, the protective layer is formed in a double structure, wherein the upper protective layer is formed of an inorganic insulating material having a low dielectric constant constant value to reduce the size of the parasitic capacitance, and can realize a high resolution without deteriorating display quality An array substrate is provided, and when a contact hole is formed by etching such a protective layer of the dual structure, an undercut occurs. An array substrate for a liquid crystal display device capable of forming a contact hole without such an undercut is a structure and a manufacturing method. To provide.
어레이 기판, 언더컷, 이중구조 보호층, 저유전율, 고해상도Array Substrates, Undercut, Bilayer Protective Layer, Low Dielectric Constant, High Resolution
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device
도 2는 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 한 화소부에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view of one pixel unit including a thin film transistor of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 3은 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 게이트 패드부에 대한 단면도.3 is a cross-sectional view of a gate pad portion of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 4는 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 패드부에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of a data pad portion of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 5는 종래의 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 언더컷(under cut)이 발생한 것을 찍은 사진.FIG. 5 is a photograph showing that an under cut has occurred in a conventional array substrate for a liquid crystal display device. FIG.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도. 6 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 7은 도 6을 절단선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 단면도로서 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터를 포함하는 하나의 화소부를 도시한 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view of FIG. 6 taken along a cutting line VIII-VIII and showing one pixel unit including a thin film transistor and a storage capacitor.
도 8은 도 6을 절단선 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 단면도로서 게이트 패드부를 도시한 단면도.FIG. 8 is a cross-sectional view of the gate pad section taken along the cutting line VIII-VIII. FIG.
도 9는 도 6을 절단선 Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단한 단면도로서 데이터 패드부를 도 시한 단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view of the data pad section taken along the cutting line VIII-VIII. FIG.
도 10a 내지 10f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정 평면도10A to 10F are plan views of a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
도 11a 내지 11i는 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 화소부의 제조 공정 단면도.11A to 11I are cross-sectional views of the manufacturing processes of the pixel portion taken along cut line VIII-VIII of FIG. 6.
도 12a 내지 12i는 도 6의 절단선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 게이트 패드부에 대한 제조 공정 단면도.12A to 12I are sectional views of the manufacturing process of the gate pad section taken along the cut line VIII-VIII in FIG. 6.
도 13a 내지 도 13i는 도 6의 절단선 Ⅸ-Ⅸ에 따른 데이터 패드부에 대한 제조 공정 단면도.13A to 13I are sectional views of the manufacturing process of the data pad section, taken along the cut line VIII-VIII in FIG.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도.14 is a plan view showing a part of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention;
도 15 내지 18은 도 14를 절단선 XV-XV, XVI-XVI, XVⅡ-XVⅡ, XVⅢ-XVⅢ에 따라 절단한 단면을 도시한 단면도.
15 to 18 are cross-sectional views showing a cross section taken along cut lines XV-XV, XVI-XVI, XVII-XVII, and XVIII-XVIII.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101 : 절연기판 110 : 게이트 패드전극101: insulating substrate 110: gate pad electrode
119 : 게이트 절연막 122 : 제 1 게이트 패드 콘택홀119 gate
125c : 순수 비정질 실리콘 패턴 126c : 불순물 비정질 실리콘 패턴125c: pure
152 : 제 1 게이트 보조 패드전극 158a : 제 1 보호층152: first gate
158b : 제 2 보호층 170 : 제 2 게이트 패드 콘택홀158b: second protective layer 170: second gate pad contact hole
179 : 제 2 게이트 보조 패드전극 179: second gate auxiliary pad electrode
GPA :게이트 패드부
GPA: Gate Pad
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next generation advanced display devices having low power consumption, good portability, high technology value, and high added value.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device having a thin film transistor, which is a switching element that can control voltage on and off for each pixel, has the best resolution and video performance. I am getting it.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정 셀 공정을 거쳐 완성된다. In general, a liquid crystal display device forms an array substrate and a color filter substrate through an array substrate manufacturing process for forming a thin film transistor and a pixel electrode and a color filter substrate manufacturing process for forming a color filter and a common electrode, and between the two substrates. It completes through the liquid crystal cell process through liquid crystal in the process.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정층(60)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 제 1 절연기판(11) 및 이의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화 소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(12)과 상기 데이터 배선(18)을 포함하며, 이들 두 배선(12, 18)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(35)과 일대일 대응 접속되어 있다.As shown, the liquid crystal display has a configuration in which the
또한, 이와 마주보는 상부의 컬러필터 기판(40)은 투명한 제 2 절연기판(41) 및 이의 배면으로 상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(18) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(44)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(44)의 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(47(47a, 47b, 47c))이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(44)와 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(47) 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(50)이 마련되어 있다.In addition, the
그리고, 상기 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(40)의 각 외부면에는 편광축과 평행한 빛만을 투과시키는 제 1, 2 편광판(미도시)이 위치하고, 상기 제 1 편광판(미도시) 하부에는 별도의 광원인 백라이트(back light)(미도시)가 배치되어 있다. In addition, first and second polarizers (not shown) for transmitting only light parallel to the polarization axis are disposed on each of the outer surfaces of the
도 2는 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 한 화소부에 대한 단면도이며, 도 3과 도 4는 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 게이트 패드부 및 데이터 패드부에 대한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a pixel portion including a thin film transistor of a conventional liquid crystal display array substrate, and FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of a gate pad portion and a data pad portion of a conventional liquid crystal display array substrate. to be.
제 1 절연기판(11) 상에 화소영역(P)에는 게이트 전극(14)이 형성되어 있으며, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 게이트 패드전극(15)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(14) 및 게이트 패드전극(15) 위로 전면에 게이트 절연막(17)이 형성되 어 있으며, 상기 게이트 절연막(17) 위로 상기 화소영역(P)에는 상기 게이트 전극(14)에 대응하여 상기 게이트 전극(14)과 오버랩되며, 더 넓은 면적을 가지며 액티브층(18a)과 오믹콘택층(18b)으로 구성된 반도체층(18)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(18)과 그 일부가 접촉하며, 상기 게이트 전극(14)을 사이로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(20, 22)이 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 및 드레인 전극(20, 22) 사이로 노출된 반도체층(18)은 채널영역(ch)을 형성한다.The
또한, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 게이트 절연막(17) 위로 데이터 패드전극(25)이 형성되어 있다. In the data pad part DPA, a
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(20, 22)과 상기 노출된 채널영역(ch)과 데이터 패드부(DPA)의 상기 데이터 패드전극(25)을 덮으며 전면에 보호층(27)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(27)에는 상기 드레인 전극(22)을 노출시키는 드레인 콘택홀(29)과 상기 게이트 및 데이터 패드전극(15, 25) 각각을 노출시키는 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(31, 33)이 형성되어 있다. In addition, a
또한, 상기 보호층(27) 위로는 상기 드레인 콘택홀(29)을 통해 상기 드레인 전극(22)과 접촉하며 각 화소영역(P)별로 화소전극(35)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서는 상기 게이트 패드 콘택홀(31) 및 데이터 패드 콘택홀(33)을 통해 상기 각각 게이트 및 데이터 패드전극(15, 25)과 접촉하는 게이트 및 데이터 보조 패드전극(37, 39)이 형성되어 있다.In addition, the
전술한 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 단면구조에 있어서, 통상적으로 상기 보호층은 주로 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)으로 형성되고 있다. In the above-described cross-sectional structure of an array substrate for a liquid crystal display device, the protective layer is usually formed of silicon nitride (SiNx), which is mainly an inorganic insulating material.
이렇게 보호층(27)을 주로 질화실리콘(SiNx)으로 형성하는 이유는 상기 소스 드레인 사이로 노출된 채널영역(ch)과 상기 보호층(27)이 접촉하는 계면에서의 계면 특성이 좋지 않으면 박막트랜지스터 특성이 저하되기 때문에 비정질 실리콘과 계면 특성이 비교적 좋고, 투과율과 내습, 내구성이 우수한 질화실리콘(SiNx)을 이용하여 보호층을 형성하는 것이다. The reason why the
최근에는 대면적, 고화질을 요하는 평판표시장치가 요구되고 있다. 따라서 액정표시장치에 있어서도 이에 부응하고자 고해상도를 구현하고 있으며, 이에 따라 화소수는 늘어나고 화소영역의 크기는 점점 작아지고 있는 실정이다. Recently, there is a demand for a flat panel display device requiring a large area and high image quality. Therefore, in order to cope with this, high resolution is implemented in the liquid crystal display device. As a result, the number of pixels increases and the size of the pixel area decreases.
게이트 또는 데이터 배선과 그 상부의 화소전극 간에는 원치 않는 기생 용량이 발생하고 있는데, 이러한 기생용량이 종래의 비교적 화소영역이 큰 경우는 무시할 수 있을 정도로 작아서 표시품질에 별 영향이 없었으나 화소영역이 작아짐에 따라 이러한 기생용량은 무시할 수 없을 정도가 되어 표시 품질에 악영향을 주고 있다.
Undesired parasitic capacitance is generated between the gate or data wiring and the pixel electrode thereon. The parasitic capacitance is negligibly small in the case of a relatively large pixel area, and thus the pixel area is small. This parasitic capacity is not negligible and adversely affects the display quality.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 보호층의 재질과 구조를 변경하고 및 어레이 기판의 제조 방법을 변경함으로써 기생용량에 표시품질에 영향을 주는 것을 방지하여, 우수한 표시품질을 갖는 화소영역이 작은 고화질의 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, in the present invention, by changing the material and structure of the protective layer and by changing the manufacturing method of the array substrate, it is possible to prevent the display quality from affecting the parasitic capacitance, so that the pixel area having excellent display quality is small. An object of the present invention is to provide a high quality liquid crystal display device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 특징에서는, 화소영역을 포함하는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 기판과; 상기 표시영역으로부터 상기 비표시영역에 걸쳐서 형성되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이트 배선에 연결되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터에 연결되어 상기 화소영역에 형성되는 화소전극과; 상기 게이트 배선 및 데이트 배선의 일끝단에 각각 연결되며, 상기 비표시영역에 형성되는 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극과; 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 제 1 게이트 보조 패드전극과; 상기 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극과 각각 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 보조 패드전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다. According to a first aspect of the present invention, a display area including a pixel area and a non-display area surrounding the display area are defined. Gate wiring and data wiring formed from the display region to the non-display region and crossing each other to define a pixel region; A thin film transistor connected to the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor and formed in the pixel region; A gate pad electrode and a data pad electrode connected to one end of the gate line and the data line, respectively, and formed in the non-display area; A first gate auxiliary pad electrode in contact with the gate pad electrode; An array substrate for a liquid crystal display device includes a second gate auxiliary pad electrode and a data auxiliary pad electrode in contact with the first gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode, respectively.
상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장되는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 반도체층과, 상기 데이터 배선에서 연장되는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 마주보며 이격되는 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 전극 및 게이트 패드전극 상부의 게이트 절연막과, 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드전극 상부의 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층 상부의 제 2 보호층을 더욱 포함하며, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 패드전극을 노출하는 제 1 게이트 패드 콘택홀을 구비하고, 상기 제 1 게이트 보조 패드전극은 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 것을 특징으로 한다. The thin film transistor includes a gate electrode extending from the gate wiring, a semiconductor layer formed on the gate electrode, a source electrode extending from the data wiring, and a drain electrode spaced apart from the source electrode, A gate insulating layer on the gate electrode and the gate pad electrode, a first protective layer on the source electrode, a drain electrode, and a data pad electrode, and a second protective layer on the first protective layer; And a first gate pad contact hole exposing the gate pad electrode, wherein the first gate auxiliary pad electrode contacts the gate pad electrode through the first gate pad contact hole.
상기 제 1 및 2 보호층은 상기 드레인 전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 드레인 콘택홀, 제 2 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 구비하고, 상기 화소전극은 상기 드레인 콘택홀을 통하여 상기 드레인 전극과 접촉하고, 상기 제 2 게이트 보조 패드전극은 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀을 통하여 상기 제 1 게이트 보조 패드전극과 접촉하고, 상기 데이터 보조패드전극은 상기 데이터 패드 콘택홀을 통하여 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 것을 특징으로 한다. The first and second passivation layers include a drain contact hole, a second gate pad contact hole, and a data pad contact hole exposing the drain electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode, respectively. Contacting the drain electrode through a drain contact hole, the second gate auxiliary pad electrode contacts the first gate auxiliary pad electrode through the second gate pad contact hole, and the data auxiliary pad electrode contacts the data pad contact. And a contact with the data pad electrode through a hole.
상기 기판 상에는 상기 각 화소영역별로 상기 게이트 배선에서 분기한 제 1 스토리지 전극이 더욱 구비된 것을 특징으로 하고, 상기 게이트 절연막 상부에는 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 제 2 스토리지 전극이 더욱 구비되며, 상기 제 2 스토리지 전극은 상기 화소전극과 전기적으로 연결되고, 상기 화소전극과 상기 제 2 스토리지 전극은 상기 제 2 스토리지 전극 상부의 제 1, 2 보호층 내에 구비된 스토리지 콘택홀을 통해 접촉함으로써 전기적으로 연결되며, 상기 스토리지 콘택홀은 그 내측면이 위 상향의 계단 형태로 단차진 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. A first storage electrode branched from the gate wiring is further provided on each of the pixel regions on the substrate, and a second storage electrode is further provided on the gate insulating layer to correspond to the first storage electrode. A second storage electrode is electrically connected to the pixel electrode, and the pixel electrode and the second storage electrode are electrically connected by contacting each other through a storage contact hole provided in the first and second protective layers on the second storage electrode. The storage contact hole is characterized in that the inner surface has a stepped structure in the form of a stairway upwards.
상기 게이트 절연막과 상기 제 1 게이트 보조 패드전극 사이에는 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 영역 이외의 영역에 비정질 실리콘 패턴과 불순물 비정질 실리콘 패턴이 더욱 구비되고, 상기 제 1 보호층은 질화실리콘(SiNx)으로 구성되며, 상기 제 2 보호층은 유전율 상수 값이 4이하인 무기절연물질로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 제 2 보호층은 산화실리콘(SiO2) 또는 옥시실리콘나이트라 이드(SiNxOy)으로 구성된 것을 특징으로 한다. An amorphous silicon pattern and an impurity amorphous silicon pattern are further disposed between the gate insulating layer and the first gate auxiliary pad electrode in a region other than the region in contact with the gate pad electrode, and the first protective layer is made of silicon nitride (SiNx). Wherein the second protective layer is formed of an inorganic insulating material having a dielectric constant constant of 4 or less, and the second protective layer is formed of silicon oxide (SiO 2 ) or oxysilicon nitride (SiNxOy). It is done.
상기 제 1 보호층의 두께는 500Å 내지 1000Å이고, 상기 제 2 보호층의 두께는 3000Å 내지 4000Å이며, 상기 드레인 콘택홀과 제 2 게이트 패드 콘택홀과 데이터 패드 콘택홀은 각각 그 내측면이 위 상향의 계단 형태로 단차진 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. The thickness of the first passivation layer is 500 mV to 1000 mV, and the thickness of the second passivation layer is 3000 mV to 4000 mV, and the inner surface of the drain contact hole, the second gate pad contact hole, and the data pad contact hole are respectively upward. It characterized by having a stepped structure in the form of stairs.
본 발명의 제 2 특징에서는, 화소영역을 포함하는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 기판상에, 상기 표시영역으로부터 상기 비표시영역에 걸친 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 연장되는 게이트 전극과, 상기 비표시영역의 게이트 배선의 일끝단에 연결된 게이트 패드전극을 제 1 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드전극 상부에, 상기 게이트 패드전극을 노출하는 제 1 게이트 패드 콘택홀을 갖는 순차적인 게이트 절연막, 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 제 2 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와; 상기 불순물 비정질 실리콘층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 연장되는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 마주보며 이격되는 드레인 전극과, 상기 게이트 패드전극과 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 통해 접촉하는 제 1 게이트 보조 패드전극과, 상기 비표시영역의 데이터 배선의 일끝단에 연결된 데이터 패드전극을 제 3 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극 상부에, 상기 드레인 전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 드레인 콘택홀, 제 2 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 갖는 순차적인 제 1 보호층 및 제 2 보호층을 제 4 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와; 상기 제 2 보호층 상부에, 상기 화소영역에 배치되며 상기 드레인 콘택홀을 통하여 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과, 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀을 통하여 상기 제 1 게이트 보조 패드전극과 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통하여 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 데이터 보조 패드전극을, 제 5 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. In a second aspect of the present invention, a gate wiring from the display region to the non-display region is defined on a substrate on which a display region including a pixel region and a non-display region surrounding the display region are defined. Forming an extended gate electrode and a gate pad electrode connected to one end of the gate wiring of the non-display area through a first mask process, and on the gate wiring, the gate electrode and the gate pad electrode, the gate pad electrode Forming a sequential gate insulating film, an amorphous silicon layer, and an impurity amorphous silicon layer having a first gate pad contact hole exposing the light source through a second mask process; A data line defining a pixel region crossing the gate line, a source electrode extending from the data line, a drain electrode spaced apart from the source electrode, and the gate pad electrode on the impurity amorphous silicon layer; Forming a first gate auxiliary pad electrode contacting through the first gate pad contact hole and a data pad electrode connected to one end of a data line of the non-display area through a third mask process; A drain contact hole and a second gate pad contact exposing the drain electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode, respectively, on the data line, the source electrode, the drain electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode. Forming a sequential first protective layer and second protective layer having holes and data pad contact holes through a fourth mask process; A pixel electrode disposed in the pixel area on the second passivation layer and contacting the drain electrode through the drain contact hole, and contacting the first gate auxiliary pad electrode through the second gate pad contact hole; And forming a second gate auxiliary pad electrode and a data auxiliary pad electrode in contact with the data pad electrode through the data pad contact hole through a fifth mask process. do.
상기 게이트 절연막, 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 제 2 마스크공정을 통하여 형성하는 단계는, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드전극 상부에 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상부에 상기 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘층 상부에 상기 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막, 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 식각하여 상기 게이트 패드전극을 노출하는 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다. The forming of the gate insulating film, the amorphous silicon layer, and the impurity amorphous silicon layer through a second mask process may include forming the gate insulating film on the gate wiring, the gate electrode, and the gate pad electrode; Forming the amorphous silicon layer on the gate insulating layer; Forming the impurity amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; And etching the gate insulating layer, the amorphous silicon layer, and the impurity amorphous silicon layer to form the first gate pad contact hole exposing the gate pad electrode.
상기 제 1 보호층 및 제 2 보호층을 제 4 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계는, 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극 상부에 제 1 유전상수 및 제 1 두께를 갖는 제 1 무기절연물질층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 무기물질층 상부에 상기 제 1 유전상수보다 낮 은 제 2 유전상수 및 제 2 두께를 갖는 제 2 무기물질층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 무기물질층을 습식식각하여 상기 드레인 전극, 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극에 각각 대응되는 상기 제 1 무기물질층을 노출하는 단계와,상기 노출된 제 1 무기물질층을 건식식각하여 상기 드레인 전극, 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The forming of the first protective layer and the second protective layer through a fourth mask process may include forming a first dielectric constant and a first dielectric constant on the data line, the source electrode, the drain electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode. Forming a first inorganic insulating material layer having a first thickness, and forming a second inorganic material layer having a second dielectric constant and a second thickness lower than the first dielectric constant on the first inorganic material layer; Exposing the first inorganic material layer corresponding to the drain electrode, the second gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode by wet etching the second inorganic material layer; Dry etching the layer to expose the drain electrode, the second gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode, respectively.
상기 제 3 마스크 공정을 통해 상기 데이터 배선과, 소스 및 드레인 전극과, 게이트 패드전극과, 제 1 게이트 보조 패드전극과, 데이터 패드전극을 형성하는 단계는, 상기 불순물 비정질 실리콘층 상부로 금속층을 형성하고, 상기 금속층 위로 위로 제 1 포토레지스트 패턴 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴보다 얇은 두께의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층 및 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층을 식각하여 박막트랜지스터 형성부에 금속패턴 및 그 하부에 불순물 비정질 실리콘 패턴 및 순수 비정질 실리콘 패턴을 형성하고, 상기 비표시영역에 있어서는 제 1 게이트 보조 패드전극과 데이터 패드전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 게이트 전극에 대응되는 금속패턴 일부를 노출시키는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속패턴 및 그 하부의 불순물 실리콘 패턴을 식각하여 서로 이격된 소스 및 드레인 전극과 상기 두 전극과 각각 접촉하는 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층과 접촉하며 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The forming of the data line, the source and drain electrodes, the gate pad electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode through the third mask process may include forming a metal layer on the impurity amorphous silicon layer. And forming a first photoresist pattern and a second photoresist pattern having a thickness thinner than that of the first photoresist pattern, and exposing the first and second photoresist patterns to the outside of the first and second photoresist patterns. The silicon layer and the pure amorphous silicon layer are etched to form a metal pattern and an impurity amorphous silicon pattern and a pure amorphous silicon pattern under the thin film transistor forming portion, and the first gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode in the non-display area. Forming a; Removing the second photoresist pattern to expose a portion of the metal pattern corresponding to the gate electrode; An ohmic contact layer contacting the source and drain electrodes spaced apart from each other and the two electrodes by etching the metal pattern exposed to the outside of the first photoresist pattern and an impurity silicon pattern below the first photoresist pattern, and in contact with the ohmic contact layer Forming an active layer exposed between the source and drain electrodes.
상기 제 1 마스크 공정은 각 화소영역에 상기 게이트 배선에서 분기한 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하고, 상기 상기 제 3 마스크 공정을 통해 상기 데이터 배선과, 소스 및 드레인 전극과, 게이트 패드전극과, 제 1 게이트 보조 패드전극과, 데이터 패드전극을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 위로 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 상기 데이터 배선을 형성한 동일한 금속물질로써 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. The first mask process may further include forming a first storage electrode branched from the gate wiring in each pixel region, and through the third mask process, the data wiring, the source and drain electrodes, and a gate pad. The forming of the electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode may include forming a second storage electrode using the same metal material on which the data line is formed corresponding to the first storage electrode on the gate insulating layer. Characterized in that it further comprises.
상기 제 1 무기물질은 질화실리콘(SiNx)이고, 상기 제 1 두께는 500Å 내지 1000Å이며, 상기 제 2 무기물질은 유전율 상수 값이 4 이하이고, 상기 4 이하의 유전율 상수 값을 갖는 제 2 무기절연물질은 산화실리콘(SiO2) 또는 옥시실리콘나이트라이드인 것을 특징으로 한다. The first inorganic material is silicon nitride (SiNx), the first thickness is 500 Å to 1000 ,, and the second inorganic material has a dielectric constant value of 4 or less and a second inorganic insulation having a dielectric constant value of 4 or less. The material is characterized in that it is silicon oxide (SiO 2 ) or oxysilicon nitride.
상기 제 2 두께는 3000Å 내지 4000Å인 것을 특징으로 한다. The second thickness is characterized in that the 3000 ~ 4000mm.
본 발명의 제 3 특징에서는, 화소영역을 포함하는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 기판과; 상기 표시영역으로부터 상기 비표시영역에 걸쳐서 형성되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 공통배선과; 상기 공통배선에서 분기하며 서로 이격하는 다수의 공통전극과; 상기 게이트 배선 및 데이트 배선에 연결되는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터에 연결되어 상기 화소영역에 형성되며 상기 공통전극 사이에 상기 공통전극과 엇가려 배치되는 다수의 화소전극과; 상기 게이트 배선 및 데이트 배선의 일끝단에 각각 연결되며, 상기 비표시영역에 형성되는 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극과; 상기 게이트 패드전극과 접촉하 는 제 1 게이트 보조 패드전극과; 상기 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극과 각각 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 보조 패드전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to a third aspect of the present invention, there is provided a display device including: a substrate having a display area including a pixel area and a non-display area surrounding the display area; Gate wiring and data wiring formed from the display region to the non-display region and crossing each other to define a pixel region; A common wiring formed in parallel with the gate wiring; A plurality of common electrodes branching from the common wiring and spaced apart from each other; A thin film transistor connected to the gate line and the data line; A plurality of pixel electrodes connected to the thin film transistors and formed in the pixel area and interposed with the common electrode between the common electrodes; A gate pad electrode and a data pad electrode connected to one end of the gate line and the data line, respectively, and formed in the non-display area; A first gate auxiliary pad electrode in contact with the gate pad electrode; And a second gate auxiliary pad electrode and a data auxiliary pad electrode in contact with the first gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode, respectively.
상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장되는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 반도체층과, 상기 데이터 배선에서 연장되는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 마주보며 이격되는 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 전극 및 게이트 패드전극 상부의 게이트 절연막과, 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드전극 상부의 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층 상부의 제 2 보호층을 더욱 포함하며, 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 패드전극을 노출하는 제 1 게이트 패드 콘택홀을 구비하고, 상기 제 1 게이트 보조 패드전극은 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드전극과 접촉하며, 상기 제 1 및 2 보호층은 상기 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 제 2 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 구비하고, 상기 제 2 게이트 보조 패드전극은 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀을 통하여 상기 제 1 게이트 보조 패드전극과 접촉하고, 상기 데이터 보조패드전극은 상기 데이터 패드 콘택홀을 통하여 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 것을 특징으로 한다. The thin film transistor includes a gate electrode extending from the gate wiring, a semiconductor layer formed on the gate electrode, a source electrode extending from the data wiring, and a drain electrode spaced apart from the source electrode, A gate insulating layer on the gate electrode and the gate pad electrode, a first protective layer on the source electrode, a drain electrode, and a data pad electrode, and a second protective layer on the first protective layer; And a first gate pad contact hole exposing the gate pad electrode, wherein the first gate auxiliary pad electrode contacts the gate pad electrode through the first gate pad contact hole, and the first and second protective layers. Is a second gate pad contact hole and a data exposing the first gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode, respectively. A pad contact hole, wherein the second gate auxiliary pad electrode contacts the first gate auxiliary pad electrode through the second gate pad contact hole, and the data auxiliary pad electrode contacts the data through the data pad contact hole. It is characterized in that the contact with the pad electrode.
상기 기판 상에는 상기 각 화소영역별로 상기 공통배선 일부가 그 자체로 제 1 스토리지 전극을 형성하는 것이 특징이고, 상기 게이트 절연막 상부에는 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 제 2 스토리지 전극이 더욱 구비되며, 상기 제 2 스토리지 전극은 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다. Part of the common wiring may form a first storage electrode per pixel area on the substrate, and a second storage electrode may be further provided on the gate insulating layer to correspond to the first storage electrode. The second storage electrode may be electrically connected to the drain electrode.
상기 게이트 절연막과 상기 제 1 게이트 보조패드 전극 사이에는 상기 게이트 패드전극과 접촉하는 영역 이외의 영역에 비정질 실리콘 패턴과 불순물 비정질 실리콘 패턴이 더욱 구비되고, 상기 제 1 보호층은 질화실리콘(SiNx)으로 구성되며, 상기 제 2 보호층은 유전율 상수 값이 4이하인 무기절연물질로 형성된 것이 특징이고, 상기 무기절연물질은 산화실리콘(SiO2), 옥시실리콘나이트라이드(SiNxOy)인 것을 특징으로 한다. An amorphous silicon pattern and an impurity amorphous silicon pattern are further disposed between the gate insulating layer and the first gate auxiliary pad electrode in a region other than the region in contact with the gate pad electrode, and the first protective layer is made of silicon nitride (SiNx). The second protective layer is formed of an inorganic insulating material having a dielectric constant constant of 4 or less, and the inorganic insulating material is characterized in that the silicon oxide (SiO 2 ), oxy silicon nitride (SiNxOy).
상기 제 1 보호층의 두께는 500Å 내지 1000Å이고, 상기 제 2 보호층의 두께는 3000Å 내지 4000Å인 것을 특징으로 한다. The thickness of the first protective layer is 500 kPa to 1000 kPa, and the thickness of the second protective layer is 3000 kPa to 4000 kPa.
상기 제 2 게이트 패드 콘택홀과 데이터 패드 콘택홀은 각각 그 내측면이 위 상향의 계단 형태로 단차진 구조를 갖고, 상기 데이터 배선과 화소전극과 공통전극은 각 화소영역 내에서 대칭적으로 꺽여진 구조를 이루는 것이 특징이다. Each of the second gate pad contact hole and the data pad contact hole has a stepped structure in which inner surfaces thereof are stepped upward, and the data line, the pixel electrode, and the common electrode are symmetrically bent in each pixel area. It is characterized by forming a structure.
본 발명의 제 3 특징에서는, 화소영역을 포함하는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 기판상에, 상기 표시영역으로부터 상기 비표시영역에 걸친 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 연장되는 게이트 전극과, 상기 게이트 배선과 평행하게 연장된 공통배선과, 상기 공통배선에서 각 화소영역별로 분기한 다수의 공통전극과, 상기 비표시영역의 게이트 배선의 일끝단에 연결된 게이트 패드전극을 제 1 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선, 게이트 전극, 공토배선, 공통전극 및 게이트 패드전극 상부에, 상기 게이트 패드전극을 노출하는 제 1 게이트 패드 콘택홀을 갖는 순차적인 게이트 절연막, 비정질 실 리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 제 2 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와;In a third aspect of the present invention, a gate wiring from the display region to the non-display region is defined on a substrate on which a display region including a pixel region and a non-display region surrounding the display region are defined. A gate electrode extending, a common wiring extending in parallel with the gate wiring, a plurality of common electrodes branched for each pixel region in the common wiring, and a gate pad electrode connected to one end of the gate wiring of the non-display area; Forming a sequential gate insulating film through a first mask process, and having a first gate pad contact hole exposing the gate pad electrode on the gate wiring, the gate electrode, the ground wiring, the common electrode, and the gate pad electrode; Forming an amorphous silicon layer and an impurity amorphous silicon layer through a second mask process;
상기 불순물 비정질 실리콘층 상부에, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 연장되는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 마주보며 이격되는 드레인 전극과, 상기 드레인 전극과 연결되며 상기 공통전극과 엇갈려 배치되는 화소전극과, 상기 게이트 패드전극과 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 통해 접촉하는 제 1 게이트 보조 패드전극과, 상기 비표시영역의 데이터 배선의 일끝단에 연결된 데이터 패드전극을 제 3 마스크공정을 통하여 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극 상부에, 상기 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 제 2 게이트 패드 콘택홀 및 데이터 패드 콘택홀을 갖는 순차적인 제 1 보호층 및 제 2 보호층을 제 4 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계와; 상기 제 2 보호층 상부에, 상기 화소영역에 배치되며 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀을 통하여 상기 제 1 게이트 보조 패드전극과 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극과, 상기 데이터 패드 콘택홀을 통하여 상기 데이터 패드전극과 접촉하는 데이터 보조 패드전극을, 제 5 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. A data line defining a pixel region crossing the gate line, a source electrode extending from the data line, a drain electrode spaced apart from the source electrode, and connected to the drain electrode on the impurity amorphous silicon layer; And a pixel electrode intersected with the common electrode, a first gate auxiliary pad electrode contacting the gate pad electrode through the first gate pad contact hole, and a data pad connected to one end of the data line of the non-display area. Forming an electrode through a third mask process; A second gate pad contact hole and a data pad contact hole exposing the first gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode are respectively disposed on the data line, the source electrode, the drain electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode. Forming a sequential first protective layer and second protective layer having a fourth mask process; A second gate auxiliary pad electrode on the second passivation layer, the second gate auxiliary pad electrode disposed in the pixel area and in contact with the first gate auxiliary pad electrode through the second gate pad contact hole, and the data through the data pad contact hole A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising forming a data auxiliary pad electrode in contact with a pad electrode through a fifth mask process.
상기 게이트 절연막, 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 제 2 마스크공정을 통하여 형성하는 단계는, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드전극 상부에 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상부에 상기 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘층 상부에 상기 불 순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막, 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층을 식각하여 상기 게이트 패드전극을 노출하는 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다. The forming of the gate insulating film, the amorphous silicon layer, and the impurity amorphous silicon layer through a second mask process may include forming the gate insulating film on the gate wiring, the gate electrode, and the gate pad electrode; Forming the amorphous silicon layer on the gate insulating layer; Forming the impurity amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer; And etching the gate insulating layer, the amorphous silicon layer, and the impurity amorphous silicon layer to form the first gate pad contact hole exposing the gate pad electrode.
상기 제 1 보호층 및 제 2 보호층을 제 4 마스크 공정을 통하여 형성하는 단계는, 상기 데이터 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소전극, 제 1 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극 상부에 제 1 유전상수 및 제 1 두께를 갖는 제 1 무기물질층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 무기물질층 상부에 상기 제 1 유전상수보다 낮은 제 2 유전상수 및 제 2 두께를 갖는 제 2 무기물질층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 무기물질층을 습식식각하여 상기 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극에 각각 대응되는 상기 제 1 무기물질층을 노출하는 단계와, 상기 노출된 제 1 무기물질층을 건식식각하여 상기 제 2 게이트 보조 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Forming the first protective layer and the second protective layer through a fourth mask process may include forming a first dielectric constant on the data line, the source and drain electrodes, the pixel electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode. And forming a first inorganic material layer having a first thickness, and forming a second inorganic material layer having a second dielectric constant and a second thickness lower than the first dielectric constant on the first inorganic material layer. Exposing the first inorganic material layer corresponding to the second gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode by wet etching the second inorganic material layer, and dryly exposing the exposed first inorganic material layer. Etching to expose the second gate auxiliary pad electrode and the data pad electrode, respectively.
상기 제 3 마스크 공정을 통해 상기 데이터 배선과, 소스 및 드레인 전극과, 화소전극과, 제 1 게이트 보조 패드전극과, 데이터 패드전극을 형성하는 단계는, The forming of the data line, the source and drain electrodes, the pixel electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode through the third mask process may include:
상기 불순물 비정질 실리콘층 상부로 금속층을 형성하고, 상기 금속층 위로 위로 제 1 포토레지스트 패턴 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴보다 얇은 두께의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층 및 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층을 식각하여 박막트랜지스터 형성부에 금속패턴 및 그 하부에 불순물 비정질 실리콘 패턴 및 순 수 비정질 실리콘 패턴을 형성하고, 상기 비표시영역에 있어서는 제 1 게이트 보조 패드전극과 데이터 패드전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 게이트 전극에 대응되는 금속패턴 일부를 노출시키는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속패턴 및 그 하부의 불순물 실리콘 패턴을 식각하여 서로 이격된 소스 및 드레인 전극과 상기 두 전극과 각각 접촉하는 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층과 접촉하며 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 액티브층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. A metal layer is formed on the impurity amorphous silicon layer, a first photoresist pattern and a second photoresist pattern having a thickness thinner than the first photoresist pattern are formed on the metal layer, and outside the first and second photoresist patterns. The metal layer, the impurity amorphous silicon layer and the pure amorphous silicon layer exposed thereon are etched to form a metal pattern on the thin film transistor forming portion and an impurity amorphous silicon pattern and a pure amorphous silicon pattern under the thin film transistor forming portion, Forming a first gate auxiliary pad electrode and a data pad electrode; Removing the second photoresist pattern to expose a portion of the metal pattern corresponding to the gate electrode; An ohmic contact layer contacting the source and drain electrodes spaced apart from each other and the two electrodes by etching the metal pattern exposed to the outside of the first photoresist pattern and an impurity silicon pattern below the first photoresist pattern, and in contact with the ohmic contact layer Forming an active layer exposed between the source and drain electrodes.
상기 제 3 마스크 공정을 통해 상기 데이터 배선과, 소스 및 드레인 전극과, 화소전극과, 게이트 패드전극과, 제 1 게이트 보조 패드전극과, 데이터 패드전극을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 위로 각 화소영역별로 상기 공통배선 일부에 대응하여 상기 데이터 배선을 형성한 동일한 금속물질로써 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 보호층은 질화실리콘(SiNx)인 것을 특징으로 한다. The forming of the data line, the source and drain electrodes, the pixel electrode, the gate pad electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode through the third mask process may include forming each pixel on the gate insulating layer. And forming a second storage electrode using the same metal material in which the data line is formed corresponding to a part of the common wiring for each region, wherein the first protective layer is silicon nitride (SiNx).
상기 제 1 보호층의 두께는 500Å 내지 1000Å이고, 상기 제 2 보호층은 유전율 상수 값이 4 이하이며, 상기 4 이하의 유전율 상수 값을 갖는 무기물질은 산화실리콘(SiO2) 또는 옥시실리콘나이트라이드(SiNxOy)이고, 상기 제 2 보호층의 두께는 3000Å 내지 4000Å인 것을 특징으로 한다.
The thickness of the first protective layer is 500 Å to 1000 ,, the second protective layer has a dielectric constant value of 4 or less, and the inorganic material having a dielectric constant value of 4 or less may be silicon oxide (SiO 2 ) or oxysilicon nitride. (SiNxOy), and the thickness of the second protective layer is 3000 kPa to 4000 kPa.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명의 가장 특징적인 부분은 보호층을 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)의 이중층으로 형성하는 것이며, 이러한 이중층 구조의 보호층 형성하였을 경우, 드레인 콘택홀 및 게이트 및 데이터 패드 콘택홀 형성 시 상기 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)의 식각비의 차이로 인해 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 콘택홀 특히 식각 두께 및 면적 차이가 큰 게이트 패드 콘택홀 내부에는 필연적으로 언더컷(under cut)이 발생하는데, 이러한 언더컷(under cut) 발생없이 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)의 이중층 구조의 보호층을 구비한 고해상도의 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
The most characteristic part of the present invention is to form a protective layer of a double layer of silicon nitride (SiNx) and silicon oxide (SiO 2 ), and when the protective layer of such a double layer structure is formed, a drain contact hole and a gate and data pad contact hole are formed. Due to the difference in the etching ratio of the silicon nitride (SiNx) and the silicon oxide (SiO 2 ) during formation, as shown in FIG. 5, the undercut is inevitably inside the contact hole, particularly the gate pad contact hole having a large difference in etching thickness and area. The present invention provides a high-resolution liquid crystal display device having a double-layered protective layer of silicon nitride (SiNx) and silicon oxide (SiO 2 ) without an under cut, and a manufacturing method thereof. .
<제 1 실시예><First Embodiment>
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이며, 도 7 내지 9는 도 6을 각각 Ⅶ-Ⅶ, Ⅷ-Ⅷ, Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단한 단면도로서 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터를 포함하는 하나의 화소영역, 게이트 패드부, 데이터 패드부를 도시한 것이다. 6 is a plan view of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views taken along line VIII-VIII, VIII-VIII, and VIII-VIII of the thin film transistor, respectively. And one pixel area, a gate pad part, and a data pad part including a storage capacitor.
우선, 도 6을 참조하면, 도시한 바와 같이, 가로방향으로 다수의 게이트 배선(104)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(104)과 교차하여 다수의 데이터 배선(140)이 형성되어 있다. First, referring to FIG. 6, as illustrated, a plurality of
또한, 상기 게이트 배선(104) 및 데이터 배선(140) 각각의 일끝단에는 외부의 구동회로와 접촉하기 위한 게이트 패드전극(110)과 데이터 패드전극(149)이 형 성되어 있다. 또한, 상기 게이트 배선(104)에서 분기하여 화소영역(P)에 인가된 특정 전압을 유지하기 위해 스토리지 커패시터 형성을 위한 제 1 스토리지 전극(116)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 스토리지 전극(116)과 중첩하며 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 제 2 스토리지 전극(155)이 형성되어 있다. In addition, a
또한, 상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(140)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(Tr) 및 제 2 스토리지 전극(155)과 각각 드레인 콘택홀(164)과 커패시터 콘택홀(167)을 통해 접촉하는 화소전극(176)이 형성되어 있다. In addition, a thin film transistor Tr, which is a switching element, is formed at an intersection point of the
다음, 도 7 내지 도 9를 참조하여 그 단면 구조에 대해 설명한다. Next, the cross-sectional structure will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 투명한 절연기판(101) 상의 각 화소영역(P)에는 게이트 전극(107)이 형성되어 있고, 게이트 패드부(GPA)에는 게이트 패드전극(110)이 형성되어 있다. As shown, in the array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, a
다음, 상기 게이트 전극(107) 및 게이트 패드전극(110) 위로 전면에 게이트 절연막(119)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 게이트 절연막(119)은 게이트 패드전극(110)을 노출시키는 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)을 형성하고 있는 것이 특징이다. Next, a
다음, 상기 게이트 절연막(119) 위로 각 화소영역(P)에는 액티브층(134a)과 오믹콘택층(134b)으로 구성된 반도체층(134)과 상기 반도체층(134) 위로 서로 이격한 소스 및 드레인 전극(143, 146)이 형성되어 있으며, 스토리지 형성부(StgA)에 있어서는 동일한 패턴 형태의 순수 비정질 실리콘 패턴(125b)과 불순물 비정질 실 리콘 패턴(126b) 및 제 2 스토리지 전극(155)이 형성되어 있으며, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)을 통해 게이트 패드전극(110)과 접촉하는 제 1 게이트 보조 패드전극(152)이 형성되어 있다. 또한, 데이터 패드부(DPA)에는 데이터 패드전극(149)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서는 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)이 형성된 부분을 제외하고, 상기 게이트 절연막(119)과 제 1 게이트 보조 패드전극(152) 사이, 상기 게이트 절연막(119)과 상기 데이터 패드전극(149) 사이에는 순수 실리콘 패턴(125c, 125d)과 불순물 실리콘 패턴(126c, 126d)이 형성되어 있다. Next, in the pixel region P on the
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(143, 146)과 상기 제 1 게이트 보조 패드전극(122)과 데이터 패드전극(149) 위로 전면에 얇은 두께의 제 1 보호층(158a)과 두꺼운 두께의 제 2 보호층(158b)으로 구성된 이중층 구조의 보호층(158)이 형성되어 있다. 이때, 상기 이중층 구조의 보호층(158)에는 상기 제 1 보호층(158a)과 제 2 보호층(158b)을 연속식각하여 단차를 갖도록 형성되어 상기 드레인 전극(146)과 제 2 스토리지 전극(155)과 제 1 게이트 보조패드 전극(152)과 데이터 패드전극(149)을 각각 노출시키는 드레인 콘택홀(164)과 스토리지 콘택홀(167)과 제 2 게이트 패드 콘택홀(170)과 데이터 패드 콘택홀(173)이 형성되어 있다. Next, a thin first
다음, 상기 이중층 구조의 보호층(158) 위로는 각 화소영역(P)별로 상기 단차구조를 갖는 드레인 콘택홀(164)을 통해 상기 드레인 전극(146)과 접촉하며 동시에 단차구조를 갖는 스토리지 콘택홀(167)을 통해 상기 제 2 스토리지 전극(155)과 접촉하는 화소전극(176)이 형성되어 있으며, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 단차 구조를 갖는 제 2 게이트 패드 콘택홀(170)을 통해 제 1 게이트 보조 패드전극(152)과 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극(179)이 형성되어 있으며, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 단차구조의 데이터 패드 콘택홀(173)을 통해 상기 데이터 패드전극(149)과 접촉하는 데이터 보조 패드전극(182)이 형성되어 있다.Next, a storage contact hole having a stepped structure while contacting the
전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면구조에 있어서, 게이트 패드부(GPA)에 게이트 절연막(119)과, 화소영역(P)내의 반도체층(134) 형성을 위한 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성 후, 게이트 패드전극(110)에 대응하여 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)을 형성한다. In the cross-sectional structure of the array substrate for a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention described above, the
다음, 소스 및 드레인 전극(143, 146) 형성 시, 상기 소스 및 드레인 전극(143, 146)을 형성한 동일 물질로써 상기 게이트 패드전극(110)과 접촉하는 제 1 게이트 보조 패드전극(152)을 형성한다. Next, when the source and drain
다음, 상기 이중층 구조를 갖는 보호층(158) 형성 후, 상기 드레인 콘택홀(164)과 스토리지 콘택홀(167)과 데이터 패드 콘택홀(173) 형성 시, 동일한 이중층 구조의 보호층(158)만을 식각하는 제 2 게이트 패드 콘택홀(170)을 형성한다.Next, after the
따라서, 각 콘택홀(164, 167, 170, 173) 형성하는데 동일한 조건 즉, 이중층 구조의 보호층(158)만을 식각하는 조건을 만족하게 되어 언더컷(under cut) 발생없이 각 콘택홀(164, 167, 170, 173)을 구성할 수 있는 것이다. 이때, 상기 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에는 공정진행상 특성에 의해, 순수 비정질 실리콘패턴(125c, 125d)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(126c, 126d)이 함께 구성되는 것이 특징입니다.
Accordingly, the same conditions for forming the contact holes 164, 167, 170, and 173 are satisfied, that is, the conditions for etching only the
다음, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. Next, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 10a 내지 10f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정 평면도이며, 도 11a 내지 11i는 도 6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 화소부의 제조 공정 단면도이며, 도 12a 내지 12i와 도 13a 내지 도 13i는 도 6의 절단선 Ⅷ-Ⅷ, Ⅸ-Ⅸ에 따른 게이트 패드부 및 데이터 패드부에 대한 제조 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 기판 상의 화소영역 중 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 박막트랜지스터 형성부(TrA), 화소전극이 형성되는 영역을 화소영역(P), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 형성부(StgA)로 각각 정의하고, 상기 화소영역(P) 외부의 게이트 패드가 형성되는 영역을 게이트 패드부(GPA), 데이터 패드가 형성되는 영역을 데이터 패드부(DPA)라 정의한다. 10A to 10F are plan views of the manufacturing process of the array substrate for the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 11A to 11I are cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the pixel portion along the cut line VIII-V of FIG. 12I and FIGS. 13A to 13I are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of the gate pad part and the data pad part along the cut lines VIII-VIII and VIII-VIII in FIG. 6. In this case, for convenience of description, a thin film transistor forming unit (TrA), a region in which a pixel electrode is formed, a region in which a thin film transistor, which is a switching element, is formed, and a region in which a storage capacitor is formed, are formed. Each of the storage forming units StgA is defined, and an area where gate pads outside the pixel area P are formed is defined as a gate pad unit GPA and an area where a data pad is formed as a data pad unit DPA.
도 10a, 11a, 12a, 13a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 제 1 금속물질 예를들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 중 하나를 증착하고, 포토레지스트의 도포, 노광, 현상, 식각, 스트립(strip) 등 일련의 제 1 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써, 게이트 배선(104)을 포함하여 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 게이트 전극(107)과, 스토리지 형성부(StgA)에 제 1 스토리지 전극(116)과 게이트 패드부(GPA)에 게이트 패드전극(110)을 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만, 상기 게이트 배선(104)과 게이트 전극(107)과 제 1 스토리지 전극(116)과 게이트 패드전극(110)은 상기 전술한 금속물질 중 둘 이상의 금속물질을 연속 증착하고 일괄 또는 연속식각함으로써 예 를들면 알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo), 알루미늄합금(AlNd)/몰리브덴(Mo), 구리(Cu)/몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)/티타늄(Ti) 등과 같이 이중층으로 형성할 수 도 있다. 도면에서는 편의상 단일층으로 도시하였다. As shown in FIGS. 10A, 11A, 12A, and 13A, a first metal material such as aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), and chromium (Cr) on a transparent insulating
다음, 도 10b, 11b, 12b, 13b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(104)과 게이트 전극(107)과 제 1 스토리지 전극(116) 및 게이트 패드전극(110)이 형성된 기판(101) 전면에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)과 비정질 실리콘(a-Si)과 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si) 연속하여 순차적으로 증착하여 게이트 절연막(119)과 비정질 실리콘층(125)과 불순물 비정질 실리콘층(126)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(119)과 비정질 실리콘층(125)과 불순물 비정질 실리콘층(126)을 일괄 또는 연속 식각함으로써 게이트 패드부(GPA)에 있어 상기 게이트 패드전극(110)을 노출시키는 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(119)을 이루는 질화실리콘(SiNx)과 그 상부의 비정질 및 불순물 비정질 실리콘층(125, 126)은 건식 식각(dry etching)을 진행함으로써 언더컷(under cut)이 발생하지 않는다.Next, as illustrated in FIGS. 10B, 11B, 12B, and 13B, a front surface of the
다음, 도 10c, 11c, 12c, 13c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 게이트 패드 콘택홀(122)이 구비된 상기 불순물 비정질 실리콘층(126) 위로 금속물질 예를들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 중 하나를 증착하여 금속층(137)을 형성한다. 이때, 상기 금속층(137)은 도시한 바와 같이 상기 제 2 금속물질이 한번 증착되어 단일층으로 형성할 수도 있으며, 상기 게이트 전극(107)과 마찬가지로 알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo), 알루미늄합 금(AlNd)/몰리브덴(Mo), 구리(Cu)/몰리브덴(Mo) 또는 구리(Cu)/티타늄(Ti) 등과 같이 이중층으로 형성할 수 도 있다. Next, as illustrated in FIGS. 10C, 11C, 12C, and 13C, a metal material, for example, aluminum (Al) or aluminum, is disposed on the impurity
다음, 상기 금속층(137) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층(185)을 형성하고, 빛의 투과영역(TA)과 반투과영역(HTA)과 차단영역(BA)을 구비한 마스크(190)를 통해 노광을 실시한다. 이때, 상기 포토레지스트의 특성에 따라 상기 마스크(190)의 투과영역(TA)과 차단영역(BA)이 바뀔 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 현상 시 제거되는 특성을 갖는 포지티브 타입(positive type) 포토레지스트를 이용한 것을 도시하였다. Next, a
박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어서 추후 형성될 소스 및 드레인 전극(도 11f의 143, 146참조) 사이의 채널영역 형성될 부분에 대응해서는 반투과영역(HTA)이, 그리고 소스 및 드레인 전극(도 11f의 143, 146참조)과 데이터 배선(도 10c의 104참도), 제 2 스토리지 전극(도 11f의 155참도), 제 1 게이트 보조 패드전극(도 11f의 152참조) 및 데이터 패드전극(도 11f의 149참조)이 형성되어야 할 영역에 대응해서는 차단영역(BA)이, 그리고 그 외의 영역에 대응해서는 투과영역(TA)이 대응되도록 마스크(190)를 위치시키고 상기 마스크(190)를 통한 노광을 실시한다. In the thin film transistor forming portion TrA, the transflective region HTA corresponds to the portion where the channel region is to be formed between the source and drain electrodes (see 143 and 146 of FIG. 11F) to be formed later, and the source and drain electrodes (FIG. 143 and 146 in 11f and data wiring (104 in FIG. 10C), a second storage electrode (155 in FIG. 11F), a first gate auxiliary pad electrode (see 152 in FIG. 11F) and a data pad electrode ( The
다음, 도 10c, 11d, 12d, 13d에 도시한 바와 같이, 전 단계에 의해 노광된 포토레지스트를 현상하게 되면, 포지티브 타입(positive type) 포토레지스트를 사용하였으므로 상기 마스크(도 11c의 190)의 투과영역(도 11c의 TA)에 대응된 영역의 포토레지스트는 현상됨으로써 제거되고, 상기 마스크(도 11c의 190)의 차단영역(도 11c의 BA)에 대응된 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선, 제 2 스토리지 전극, 제 1 게이트 보조 패드 전극 및 데이터 패드전극이 형성되어야 할 영역에 대응해서는 포토레지스트가 제거되지 않고 남게되어 제 1 포토레지스트 패턴(185a)을 형성한다. 이때, 상기 마스크(도 11c의 190)의 반투과영역(도 11c의 HTA)에 대응된 채널영역을 형성할 부분에 있어서는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(185a) 대비 그 두께가 얇은 제 2 포토레지스트 패턴(185b)을 형성하게 된다. Next, as shown in FIGS. 10C, 11D, 12D, and 13D, when the exposed photoresist is developed in the previous step, since the positive type photoresist is used, transmission of the mask (190 in FIG. 11C) is performed. The photoresist in the region corresponding to the region (TA in FIG. 11C) is removed by development, and the source and drain electrodes and data wirings corresponding to the blocking region (BA in FIG. 11C) of the mask (190 in FIG. 11C) are removed. The photoresist is left without removing the storage electrode, the first gate auxiliary pad electrode, and the data pad electrode to form the
다음, 도 10c, 11e, 12e, 13e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴(185a, 185b) 외부로 노출된 금속층(도 11d, 12d, 13d의 137)과 불순물 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 126)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 125)을 연속 식각하여 게이트 절연막(119)을 노출시킨다. 이 경우, 상기 금속층(도 11d, 12d, 13d의 137)은 식각액을 이용한 습식 식각을 진행하여 식각하고, 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 126)과 순수 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 125)은 건식 식각을 진행함으로써 언더컷(under cut)을 발생하지 않는다. Next, as illustrated in FIGS. 10C, 11E, 12E, and 13E, the metal layers exposed to the outside of the first and
언더컷(under cut)은 그 성질이 비슷한 물질을 동일 식각액을 이용하여 식각을 실시하는 경우 상기 두 물질의 식각 비율이 달리함으로써 특히 하부층 물질의 식각율이 빠른 경우 발생하게 되는데, 금속물질과 비정질 실리콘은 그 특성이 매우 상이하므로 즉, 금속물질의 식각액에 대해 비정질 실리콘은 반응하지 않으므로 상기 금속층과 비정질 실리콘층에 있어서는 언더컷(under cut)이 발생하지 않으며, 또한 불순물 비정질 실리콘층 및 비정질 실리콘층에 있어서는 상기 상부에 형성된 불순물 비정질 실리콘의 두께가 그 하부의 비정질 실리콘층의 두께대비 얇고 이들 두 물질은 식각비가 거의 동일하므로 언더컷(under cut)을 발생하지 않는다. 또한 상기 불순물 비정질 실리콘과 순수 비정질 실리콘의 식각은 건식식각을 진행하는데, 건식식각은 일반적으로 이방성의 특성을 갖는 바 언더컷은 문제되지 않는다. Undercut occurs when the same etching liquid is used to etch a material having similar properties, and thus the etching rate of the two materials is different, particularly when the etching rate of the lower layer material is fast. Since the characteristics are very different, that is, amorphous silicon does not react with the etching solution of the metal material, undercut does not occur in the metal layer and the amorphous silicon layer, and in the impurity amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer, The thickness of the impurity amorphous silicon formed on the top is thinner than the thickness of the amorphous silicon layer on the bottom thereof, and these two materials do not cause under cut because the etching ratio is almost the same. In addition, the etching of the impurity amorphous silicon and the pure amorphous silicon proceeds dry etching, dry etching generally has anisotropic properties bar undercut is not a problem.
전술한 바와 같이, 제 1, 2 포토레지스트 패턴(185a, 185b) 외부로 노출된 금속층(도 11d, 12d, 13d의 137)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 126)과 순수 비정질 실리콘층(도 11d, 12d, 13d의 125)을 식각함으로써 각 영역별로 동일한 형태로 패터닝된 순수 비정질 실리콘 패턴(125a, 125b, 125c, 125d)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a, 126b, 126c, 126d)과 금속패턴(138a, 138b, 138c, 138d)이 형성된다. 이때, 스토리지 형성부(StgA)의 금속패턴(138b)은 제 2 스토리지 전극(155)을, 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)에 있어서, 상기 금속패턴(138c, 138d)은 각각 제 1 게이트 보조 패드전극(152)과 데이터 패드전극을 형성(149)하게 된다. As described above, the metal layers exposed to the outside of the first and
다음, 도 10d, 11f, 12f, 13f에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(119)이 노출된 기판(101) 전면에 건식식각을 진행하여 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어서 상기 얇은 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(도 11e의 185b)을 제거하여 금속패턴(도 11e의 138a)을 노출시킨다. 이 경우 두꺼운 두께의 제 1 포토레지스트 패턴(185a)도 동시에 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 11e의 185b)의 두께만큼 식각되지만, 그 두께가 두꺼우므로 여전히 박막트랜지스터 형성부(TrA)의 금속패턴 일부, 스토리지 형성부(StgA)의 제 2 스토리지 전극(155), 게이트 패드부(GPA)와 데이터 패드부(DPA)의 제 1 게이트 보조 패드전극(152) 및 데이터 패드전극(149) 상부에 남아있게 된다. Next, as shown in FIGS. 10D, 11F, 12F, and 13F, dry etching is performed on the entire surface of the
다음, 상기 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 11e의 185b)이 제거되어 노출된 금속패턴(도 11e의 138a)과 그 하부의 불순물 실리콘 패턴(도 11e의 126a)을 연속하여 식각함으로써 그 하부의 순수 비정질 실리콘 패턴(125a)을 노출시킨다. 이때, 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어서는 상기 식각된 부분을 제외한 서로 이격한 금속패턴은 각각 소스 및 드레인 전극(143, 146)을 형성하게 되고, 상기 소스 및 드레인 전극(143, 146) 하부의 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a)은 오믹콘택층(134b)을, 그 하부의 비정질 실리콘 패턴(125a)은 액티브층(134a)을 각각 형성하며 이들 두 층은 반도체층(134) 이루게 된다. Next, in the thin film transistor forming unit TrA, the second photoresist pattern (185b of FIG. 11E) is removed to expose the exposed metal pattern (138a of FIG. 11E) and the impurity silicon pattern (126a of FIG. 11E). ) Is subsequently etched to expose the pure
다음, 도 10e, 11g, 12g, 13g에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(143, 146)과 반도체층(134)이 형성된 기판(101) 위로 7 내지 8의 비교적 높은 유전 상수 값을 가지나, 상기 노출된 액티브층(134a)과 접촉하여도 박막트랜지스터의 특성에 영향을 주지 않는 질화실리콘(SiNx)을 500Å 내지 1000Å의 두께로서 증착하여 제 1 보호층(158a)을 형성하고, 연속하여 상기 제 1 보호층(158a) 위로 유전 상수 값이 3 내지 4로 상기 질화실리콘(SiNx)보다 유전율값이 낮은 무기절연물질 예들들면 산화실리콘(SiO2) 또는 옥시실리콘나이트라이드(SiNxOy)를 전면에 3000Å 내지 4000Å 정도의 두께를 갖도록 증착함으로써 제 2 보호층(158b)을 형성한다.
Next, as shown in FIGS. 10E, 11G, 12G, and 13G, the dielectric constant values of 7 to 8 are higher than the
이후, 상기 제 1, 2 보호층(158a, 158b) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하고, 투과영역과 차단영역을 갖는 마스크(미도시)를 이용하여 노광함으로써 각 콘택홀이 형성되어야 할 영역을 제외한 영역에 포토레지스트 패턴(186)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(186) 외부로 노출된 제 2 보호층(158b)을 식각함으로써 그 하부의 제 1 보호층(158a)을 노출시킨다. 이 경우 습식식각을 진행함으로써 상기 포토레지스트 패턴(186)과 패턴(186) 사이의 이격된 영역(d1)보다 더 넓게 각 영역(d2)에서 제 1 보호층(158a)을 노출시키는 제 1 보호층 노출 콘택홀(164a, 167a, 170a, 173a)이 형성되도록 한다. 즉, 상기 포토레지스트 패턴(186)과 그 하부의 제 2 보호층(158b)에는 의도적으로 언더컷(under cut)이 발생하도록 습식식각을 진행함으로써 상기 포토레지스트 패턴(186) 사이의 영역(d1)보다 더 넓은 제 1 보호층(158a)을 노출시키는 제 1 보호층 노출 콘택홀(164a, 167a, 170a, 173a)을 형성한다. Subsequently, the photoresist is applied to the entire surface of the first and second
다음, 도 10e, 11h, 12h, 13h에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 보호층(158a)을 각 영역별로 노출시키는 제 1 보호층 노출 콘택홀(164a, 167a, 170a, 173a)이 형성된 기판(101) 전면에 건식식각을 진행하여 상기 노출된 제 1 보호층(158a)을 제거함으로써 박막트랜지스터 형성부(TrA)에서는 상기 드레인 전극(146)을 노출시키는 드레인 콘택홀(164)을 형성하고, 스토리지 형성부(StgA)에서는 스토리지 콘택홀(167)을 형성하고, 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에서는 각각 제 2 게이트 패드 콘택홀(170)과 데이터 패드 콘택홀(173)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 보호층(158a)은 500Å 내지 1000Å의 얇은 두께를 가지므로 또한 건식식각을 진행하므로 상기 제 1 보호층(158a) 내의 콘택홀은 크기(d3)가 상부의 포토레지스트 패턴(186) 간의 이격간격(d1)과 실질적으로 같은 크기로서 형성되게 된다. 따라서, 상기 제 1, 2 보호층(158a, 158b) 간에는 상기 제 1 보호층(158a) 내에 형성된 각 콘택홀(의 직경)의 크기(d3)가 상부의 제 2 보호층(158b) 내에 형성된 각 콘택홀(의 직경) 크기(d2)보다 작게, 즉 상부로 갈수록 마치 계단과 같은 단차진 형태를 갖도록 형성됨으로 언더컷(under cut)이 발생하지 않는 것이 특징이다. Next, as illustrated in FIGS. 10E, 11H, 12H, and 13H, the substrate on which the first passivation layer exposing
또한, 게이트 패드부(GPA)에 있어서, 제 1 게이트 보조 패드전극(152)이 드레인 전극(146) 또는 데이터 패드전극(149)을 형성한 동일한 층 즉, 게이트 절연막(119) 상부에 형성됨으로써 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀(170) 형성 시 게이트 절연막(119)을 식각하지 않으므로 각 콘택홀(164, 167, 170, 173) 별로 동일한 두께의 상기 제 1, 2 보호층만(158a, 158b)을 식각하여 각 콘택홀(164, 167, 170, 173)을 형성하게 되므로 언더컷(under cut)을 발생하지 않도록 한 것이 특징이다. In the gate pad part GPA, the first gate
다음, 도 10f, 11i, 12i, 13i에 도시한 바와 같이, 상기 각 콘택홀(164, 167, 170, 173)이 구비된 제 1, 2 보호층(158a, 158b) 위로 전면에 투명도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고, 패터닝함으로써 상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 콘택홀(164)과 스토리지 콘택홀(167)을 통해 드레인 전극(146)과 제 2 스토리지 전극(155)과 동시에 접촉하는 화소전극(176)을 형성하고, 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서는 제 2 게이트 패드 콘택홀(170)을 통해 상기 제 1 게이트 보조 패드전극(152)과 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극(179)과, 상기 데이터 패드 콘택홀(173)을 통해 상기 데 이터 패드전극(149)과 접촉하는 데이터 보조 패드전극(182)을 형성함으로써 액정표시장치용 어레이 기판을 완성한다.
Next, as illustrated in FIGS. 10F, 11i, 12i, and 13i, an example of a transparent conductive material on the front surface of the first and second
<제 2 실시예>Second Embodiment
본 발명의 제 2 실시예는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다. A second embodiment of the present invention relates to an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도이다.14 is a plan view showing a part of an array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판은 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(204)과 상기 게이트 배선(204)과 근접하여 상기 게이트 배선(204)과 평행하게 공통배선(213)이 구비되어 있으며, 상기 두 배선(204, 213)과 교차하며 데이터 배선(240)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(240)은 지그재그 구조 더욱 정확히는 각 화소영역(P) 내에서 한번 꺾여져 "<"모양의 대칭된 구조를 이루는 형태로 형성된 것이 특징이며, 교차하는 게이트 배선(204)과 더불어 화소영역(P)을 정의하고 있으며, 상기 화소영역(P)내의 상기 게이트 배선(204)과 데이터 배선(240)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 또한, 상기 화소영역(P)내에는 상기 공통배선(213)에서 분기하며 그 중간이 꺾인 구조로 다수의 공통전극(214) 일정간격 이격하여 형성되어 있으며, 상기 공통전극(214)간 이격한 영역에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(246)과 접촉하며 상기 공통전극(214)과 마찬가지고 그 중간이 꺾인 형태의 화소전극(276)이 구비되어 있다. 이때, 상기 공통전극(214)은 화소영역(P)내에서 상기 공통배선(213)과 연결된 일끝 외의 타끝 또한 보조공통배선(215)으로 연결되어 폐구조 이루는 것이 특징이다. As shown in the drawing, the array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention is adjacent to the
또한, 상기 화소전극(276)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(246) 및 상기 드레인 전극(246)으로부터 연장되며 상기 공통배선(213)과 게이트 절연막(119)을 사이로 중첩되어 형성된 제 2 스토리지 전극(255)과 연결되어 있으며, 상기 공통배선(213)은 그 일부 즉, 상기 제 2 스토리지 전극(255)과 중첩하는 영역은 제 1 스토리지 전극(216)을 형성하고 있는 것이 특징이다. The
또한, 상기 게이트 배선(204) 및 데이터 배선(240) 각각의 일끝단에는 각각 게이트 패드전극(210)과, 제 1 게이트 패드 콘택홀(222), 제 1 게이트 보조 패드전극(252), 제 2 게이트 패드 콘택홀(270) 및 제 2 게이트 보조 패드전극(279)으로 구성되는 게이트 패드와, 데이터 패드전극(249)과 데이터 패드 콘택홀(273)과 데이터 보조 패드전극(282)으로 구성되는 데이터 패드가 형성되어 있다. In addition, a
도 15 내지 18은 도 14를 절단선 XV-XV, XVI-XVI, XVⅡ-XVⅡ, XVⅢ-XVⅢ에 따라 절단한 단면을 도시한 것이다.15 to 18 show a cross section taken along cut lines XV-XV, XVI-XVI, XVII-XVII, and XVIII-XVIII.
도 15 내지 18에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(201) 위로 각 화소영역(P)의 경계에 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)에서 일정간격 이격하여 공통배선(213)이 형성되어 있다. 또한, 각 화소영역(P) 내의 박막트랜지스터 형성부(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(207)이 형성되어 있으며, 스토리지 형성부(StgA)에 있어서는 상기 공통배선 (213의 자체로서 일부가 제 1 스토리지 전극(216)을 형성하고 있다. 또한, 상기 공통배선(213) 또는 제 1 스토리지 전극(216)에서 분기하여 서로 이격하여 공통전극(214)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 게이트 패드전극(210)이 형성되어 있다.As shown in FIGS. 15 to 18, gate wirings (not shown) are formed on the boundary of each pixel region P on the transparent insulating
다음, 상기 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(207), 공통배선(213), 공통전극(214) 및 게이트 패드전극(210) 위로 전면에 게이트 절연막(219)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(219) 위로 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어서는 액티브층(234a)과 오믹콘택층(234b)으로 구성된 반도체층(234)이 형성되어 있으며, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 액티브층(234a)과 오믹코택층(234b)과 각각 동일한 물질로 이루어진 순수 비정질 실리콘 패턴(225c)과 불순물 비정질 실리콘 패턴(226c)과 그 하부의 게이트 절연막(219)이 제거되어 상기 게이트 패드전극(210)을 노출시키는 제 1 게이트 패드 콘택홀(222)이 형성되어 있다.Next, a
다음, 상기 게이트 절연막(219) 위로 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(240)이 화소영역(P)의 경계에 형성되어 있으며, 상기 화소영역(P) 내에는 상기 게이트 절연막(219) 하부의 이격하여 형성된 공통전극(214) 사이에 대응하여 화소전극(276)이 형성되어 있다. 또한, 박막트랜지스터 형성부(TrA)에 있어서는, 상기 오믹콘택층(234b)과 접촉하며 액티브층(234a) 일부를 노출시키며 서로 이격하여 소스 및 드레인 전극(243, 246)이 형성되어 있으며, 스토리지 형성부(StgA))에 있어서는 상기 드레인 전극(246) 및 화소전극(276)과 연결되며 제 2 스토리지 전극(255)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 스토리지 전극(255) 하부에는 불순물 비정질 실리콘 패턴(226d)과 순수 비정질 실리콘 패턴(225d)이 더욱 형성되어 있다. Next, a
다음, 상기 데이터 배선(240)과, 소스 및 드레인 전극(243, 246)과, 제 2 스토리지 전극(255)과, 화소전극(276)과, 제 1 게이트 보조 패드전극(252) 및 데이터 패드전극(249) 위로 전면에 500Å 내지 1000Å의 두께를 가지며, 질화실리콘(SiNx)으로써 제 1 보호층(258a)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 보호층(258a) 위로 상기 질화실리콘(SiNx)보다 유전율값이 작은 값을 갖는 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 옥시실리콘나이트라이드(SiNxOy)가 3000Å 내지 4000Å의 두께로서 증착되어 제 2 보호층(258b)을 형성하고 있다. 이때, 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)에 있어서, 상기 제 1, 2 보호층(258a, 258b) 일부가 패턴닝되어 아래로부터 마치 계단 모양으로 단차진 형태를 가지며, 각각 제 1 게이트 보조 패드전극(252)과 데이터 패드전극(249)을 노출시키는 제 2 게이트 패드 콘택홀(270)과 데이터 패드 콘택홀(273)이 형성되어 있다. Next, the
다음, 상기 게이트 패드부(GPA) 및 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 제 1, 2 보호층(158a, 158b) 위로 투명 도전성물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)가 증착되고, 패터닝됨으로써 상기 제 2 게이트 패드 콘택홀(270)과 데이터 패드 콘택홀(273)을 통해 상기 제 1 게이트 보조 패드전극(252)과 데이터 패드전극(249)과 각각 접촉하는 제 2 게이트 보조 패드전극(279) 및 데이터 보조 패드전극(282)이 형성되어 있다.
Next, in the gate pad part GPA and the data pad part DPA, a transparent conductive material, for example, indium tin oxide or indium zinc oxide, is disposed on the first and second
전술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 있어서도, 제 2 게이트 패드 콘택홀(270) 및 데이터 패드 콘택홀(273) 형성시 제 1 실시예에 설명한 바와 동일한 방법으로 즉, 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 제 2 보호층(258b)을 상기 포토레지스트 패턴에 대해 언더컷(under cut)이 발생하도록 식각하고, 건식식각을 통해 얇은 두께를 갖는 제 1 보호층(258a) 일부 즉, 상기 포토레지스트 패턴 사이의 영역에 대응되는 제 1 보호층을 제거함으로써 도시한 바와 같은 제 1, 2 보호층이 계단 형태로 단차진 콘택홀을 형성함으로 언더컷(under cut) 발생을 방지하게 된다.Also in the cross-sectional structure of the array substrate for a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention described above, the second gate
제조 방법에 있어서는 기판상에 게이트 배선 및 게이트 전극 형성 시 상기 게이트 배선과 평행하게 연장되는 공통배선을 형성하고, 상기 공통배선으로부터 분기하는 다수의 공통전극을 형성하는 단계가 추가되며, 게이트 절연막 형성 후, 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 공통배선 사이의 이격된 영역에 화소전극이 형성되는 단계가 추가하며, 제 1 실시예와는 달리 드레인 콘택홀 및 스토리지 콘택홀을 형성하지 않는 다는 점 및 또 다른 차이로서 제 1 실시예에서는 화소전극이 제 1, 2 보호층 상부로 각 화소영역 전면에 형성되었으나, 제 2 실시예에서는 게이트 절연막 상부에 배선형태로 형성되는 것을 제외하면 제 1 실시예와 동일한 단계로 진행함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판을 완성할 수 있다.
In the manufacturing method, forming a common wiring extending in parallel with the gate wiring when forming the gate wiring and the gate electrode on the substrate, and forming a plurality of common electrodes branching from the common wiring, and after forming the gate insulating film And a step of forming a pixel electrode connected to the drain electrode of the thin film transistor and spaced apart from the common wiring. Unlike the first embodiment, the drain contact hole and the storage contact hole are not formed. As a further difference, in the first embodiment, the pixel electrode is formed on the entire surface of each pixel region above the first and second protective layers, but in the second embodiment, except that the pixel electrode is formed in the form of wiring on the gate insulating film. By proceeding to the same step, an array substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention can be completed.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 채널 특성에 영향을 주지 않는 무기물질로 제 1 보호층을 얇은 두께로 형성하고, 상기 제 1 보호층 상부에 비교적 저유전율값을 갖는 무기물질로써 제 2 보호층을 구성함으로써, 화소영역이 작아지게 되는 고해상도의 액정표시장치를 구현하여도 기생용량에 의해 표시품질이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.The array substrate for a liquid crystal display according to the present invention is an inorganic material that does not affect channel characteristics, and the first protective layer is formed to have a thin thickness, and the second substrate is an inorganic material having a relatively low dielectric constant on the first protective layer. By constructing a protective layer, even when a high resolution liquid crystal display device having a small pixel area is implemented, there is an effect of preventing display quality from being degraded due to parasitic capacitance.
또한, 전술한 바와 같은 이중층 구조의 보호층을 형성할 경우, 여러 콘택홀 형성 시 발생하는 언더컷(under cut) 현상을 제조 방법을 변경함으로써 이를 방지하여 불량을 저하시키는 효과가 있습니다. In addition, when forming the protective layer of the double-layer structure as described above, there is an effect to reduce the defect by preventing the undercut phenomenon that occurs when forming several contact holes by changing the manufacturing method.
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