KR101915223B1 - 에이에이치-아이피에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 개시된 발명은 기판의 일면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터; 상기 기판의 화소영역에 형성되고, 상기 박막트랜지스터와 직접 연결되는 화소전극; 상기 박막트랜지스터와 데이터배선 상부에 형성된 감광성 유기절연막; 상기 감광성 유기절연막 상에 형성된 보호막; 및 상기 보호막 상에 형성되고, 서로 이격된 다수의 공통전극;을 포함하여 구성된다.

Description

에이에이치-아이피에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법{ARRAY SUBSTRATE FOR ADVANCED HIGH IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에프에프에스(AH-IPS; Advanced High In Plane Switching) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.

현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정표시장치(AM-LCD: Active Matrix LCD, 이하 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(즉, 상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(즉, 하부기판)과, 상부기판 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.

그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정 구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점이 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새롭게 제안된 기술이 횡전계에 의한 액정 구동방법인데, 이 횡전계에 의한 액정 구동방법은 시야각 특성이 우수한 장점을 가지고 있다.

이러한 횡정계 방식 액정표시장치는 컬러필터기판과 어레이기판이 서로 대향하여 구성되며, 컬러필터기판 및 어레이기판 사이에는 액정층이 개재되어 있다.

상기 어레이기판에는 투명한 절연기판에 정의된 다수의 화소마다 박막트랜지스터와 공통전극 및 화소전극으로 구성된다.

또한, 상기 공통전극과 화소전극은 동일 기판 상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다.

그리고, 상기 컬러필터기판은 투명한 절연기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 박막트랜지스터에 대응하는 부분에 블랙매트릭스가 구성되고, 상기 화소에 대응하여 컬러필터가 구성된다.

상기 액정층은 상기 공통전극과 화소전극의 수평 전계에 의해 구동된다.

상기 구성으로 이루어지는 횡전계 방식 액정표시장치에서, 휘도를 확보하기 위해 상기 공통전극과 화소전극은 통상적으로 투명전극으로 형성한다.

따라서, 이러한 휘도 개선 효과를 극대화시키기 위해 제안된 기술이 FFS (Fringe Field Switching) 기술이다. 상기 FFS 기술은 액정을 정밀하게 제어함으로써 색상 변이(Color shift)가 없고 높은 명암비(Contrast Ratio)를 얻을 수 있는 특징이 있다.

이러한 종래기술에 따른 FFS(Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치 제조방법에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 FFS(Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.

도 2는 도 1의 "A"부를 확대한 평면도로서, 합착마진을 고려하여 드레인 콘택홀 부위를 가려 주는 블랙매트릭스(BM; Black Matrix)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, FFS(Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

종래기술에 따른 에프에프에스(FFS) 방식 액정표시장치용 어레이기판은, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 투명한 절연기판(11) 상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트배선(13) 및 이 게이트배선(13)과 평행하게 이격된 공통배선(13b)과; 상기 게이트배선(13)과 교차하고, 이 교차하여 이루는 지역에 화소영역을 정의하는 다수의 데이터배선(21c)과; 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(21c)의 교차지점에 마련되고, 상기 게이트배선(13)으로부터 수직되게 연장된 게이트전극(13a), 게이트절연막(15), 액티브층(17), 소스전극(21a) 및 드레인전극 (21b)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)과; 상기 박막트랜지스터(T)를 포함한 기판 전면에 형성되고, 상기 드레인전극(21b)를 노출시키는 감광성 포토아크릴층(27)과; 상기 포토아크릴층(27) 상에 형성되고, 상기 드레인전극(21b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(29)과; 상기 화소전극(29)과 포토 아크릴층(27) 상에 형성된 보호막(31)과, 상기 보호막(31) 상에 형성된 공통전극(33)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 화소영역의 전면에는 상기 게이트배선(13) 및 데이터배선(21c)과 이격된 공간을 두고 대면적의 투명한 화소전극(29)이 배치되어 있다.

또한, 상기 화소전극(29) 상부에는 상기 보호막(31)을 사이에 두고 다수의 막대 형상의 공통전극(33)들이 배치되어 있다. 이때, 상기 다수의 공통전극(33)과 화소전극(29)은 투명 도전물질인 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된다.

그리고, 상기 화소전극(29)은 감광성 포토아크릴층(27)에 형성된 드레인 콘택홀(27a)을 통해 상기 드레인전극(21b)을 전기적으로 연결된다.

더욱이, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(33)은 공통배선 콘택홀 (미도시)을 통해 상기 공통배선(13b)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 공통배선 콘택홀(미도시)은 상기 보호막(31)과 포토아크릴층(27) 및 그 하부에 형성되는 하부 보호막(25) 내에 형성된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극(29)과 다수의 공통전극 (33)이 형성된 절연기판(11)과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판(미도시) 상에는 칼라필터층(미도시)과 이 칼라필터층(미도시) 사이에 배치되어 광의 투과를 차단하기 위한 블랙매트릭스(BM)가 적층된다.

그리고, 상기 칼라필터 기판(미도시)과 절연기판(11) 사이에는 액정층(미도시)이 형성된다.

상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 에프에프에스 방식 액정표시장치에 따르면, 최근에 경량 슬림(slim)화하면서 고해상도 및 저 소비전력의 스마트북 (smartbook) 제품이 요구되면서부터, 이러한 시장의 흐름 때문에 포토아크릴층 (photo acryl)을 사용하여 기생 캐패시턴스(Capacitance) 감소와 함께, 고해상도 및 저 소비전력의 제품이 제안되었다.

그러나, 종래기술에 따르면, 기생 캐패시턴스를 줄이기 위하여 포토아크릴층을 사용하는데, 이때 화소전극과 박막트랜지스터의 드레인전극을 연결시켜 주기 위하여 포토아크릴층에 드레인 콘택홀(27a)을 형성해야 하며, 드레인 콘택홀(27a) 형성시에 드레인 콘택홀 주변부의 액정 디스클리네이션(disclination) 영역이 발생함으로 인해 빛샘이 발생하게 된다.

따라서, 종래기술에 따르면, 이러한 드레인 콘택홀 주변부의 액정 디스클리네이션(disclination) 영역이 발생함으로 인해 나타나는 빛샘을 차단하기 위해, 블랙매트릭스(BM)를 이용하여 가려 주어야 하므로, 투과율이 감소하게 된다.

특히, 종래기술에 따르면, 도 2에서와 같이, 드레인 콘택홀(27a)에 의하여 발생하는 액정의 디스클리네이션 영역에 의해 나타나는 빛샘 차단을 위해 블랙매트릭스(BM)으로 간격(d1) 만큼 합착 마진을 고려하여 가려 주어야 하기 때문에, 그만큼 화소의 투과영역이 감소하게 되므로 투과율이 하락하게 된다.

이에 본 발명은 상기 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에이에이치-아이피에스(AH-IPS; Advanced High In Plane Switching) 방식 액정표시장치에서, 기생 캐패시턴스의 감소에 의한 저소비 전력을 구현하고, 투과율을 향상시킬 수 있는 에이에이치-아이피에스(AH-IPS; Advanced High In Plane Switching) 방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판의 일면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터; 상기 기판의 화소영역에 형성되고, 상기 박막트랜지스터와 직접 연결되는 화소전극; 상기 박막트랜지스터 와 데이터배선 상부에 형성된 감광성 유기절연막; 상기 감광성 유기절연막 상에 형성된 보호막; 상기 보호막 상에 형성되고, 서로 이격된 다수의 공통전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은, 기판의 일면에 일 방향으로 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차 지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 기판의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 직접 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터와 데이터배선 상부에 감광성 유기절연막을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기절연막 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 서로 이격된 다수의 공통전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 기존의 기생 캐패시턴스를 감소시키기 사용한 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 이용함으로써 소비전력을 줄일 수 있으며, 기존의 드레인전극과 화소전극을 연결하기 위해 형성하는 드레인 콘택홀을 생략하여, 드레인전극과 화소전극을 직접 연결시켜 줌으로써, 기존의 드레인 콘택홀 형성으로 인해 투과율이 감소되는 부분을 없앨 수 있으며, 그로 인해 투과율을 기존에 비해 약 10% 이상 상승시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 게이트배선과 데이터배선 상부에는 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 남겨 줌으로써, 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 화소영역에는 포토아크릴층을 형성하지 않음으로써, 그만큼 투과율이 하락하는 부분을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 FFS(Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 "A"부를 확대한 평면도로서, 합착마진을 고려하여 드레인 콘택홀 부위를 가려 주는 블랙매트릭스(BM; Black Matrix)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서, FFS(Fringe Field Switching) 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 4의 "B"부를 확대한 평면도로서, 합착마진을 고려하여 드레인전극과 화소전극의 콘택 부분을 가려 주는 블랙매트릭스(BM; Black Matrix)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도로서, 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7a 내지 7u는 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조 공정 단면도들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.

도 5는 도 4의 "B"부를 확대한 평면도로서, 합착마진을 고려하여 드레인전극과 화소전극의 콘택 부분을 가려 주는 블랙매트릭스(BM; Black Matrix)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도로서, 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판은, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 절연기판(101)의 일면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선(103a)과; 상기 게이트 배선(103a)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선(115c)과; 상기 게이트배선(103a)과 데이터배선(115c)의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터(T)와; 상기 기판의 화소영역에 형성되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 직접 연결되는 화소전극(121a)과; 상기 박막트랜지스터(T)와 데이터배선 (115) 및 게이트배선(103a) 상부에 형성된 감광성 유기절연막(127a)과; 상기 감광성 유기절연막(127a) 상에 형성된 보호막(129)과; 상기 보호막(129) 상에 형성되고, 서로 이격된 다수의 공통전극(131a);을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 화소영역의 전면에는 상기 게이트배선(103a)과 데이터배선 (115c)과 이격된 공간을 두고 대면적의 투명한 화소전극(121a)이 배치되어 있으며, 상기 화소전극(121a) 상측에는 게이트절연막(107)과 하부 보호막(125)과 감광성 유기절연막(127a) 및 상부 보호막(129)을 사이에 두고 서로 일정간격만큼 이격되게 다수의 막대 형상의 투명한 공통전극(131a)들이 배치되어 있다. 이때, 상기 다수의 공통전극(131a)은 상기 게이트배선(103a)과 평행하게 이격된 공통배선(103c)과 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 상기 화소전극(121a)은 별도의 드레인 콘택홀 없이 상기 드레인전극(115b)과 전기적으로 직접적으로 연결되어 있다.

그리고, 상기 감광성 유기절연막(127a)은 상기 박막트랜지스터(T)를 포함한 상기 데이터배선(115c) 및 게이트배선(103a) 상부에만 형성되어 있으며, 화소영역에는 형성되어 있지 않는다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극(121a)과 다수의 공통전극 (131a)이 형성된 절연기판(101)과 이격되어 합착되는 칼라필터 기판(미도시) 상에는 칼라필터층(미도시)과 이 칼라필터층(미도시) 사이에 배치되어 광의 투과를 차단하기 위한 블랙매트릭스(BM)가 적층된다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(BM)은 상기 절연기판(101)과의 합착 마진을 고려하여, 간격(d2)만큼 이격되어 가려 준다. 여기서, 상기 드레인전극(115b)과 블랙매트릭스(BM)간 간격 (d2)은 기존의 드레인전극과 블랙매트릭스(BM)간 간격(d1)에 비해 짧다. 이는 그만큼 본 발명의 경우에 합착 마진을 고려하여 블랙매트릭스(BM)을 통해 가려 주는 화소영역 면적이 기존에 비해 작기 때문에 그만큼 투과율의 하락이 방지된다.

그리고, 상기 칼라필터 기판(미도시)과 절연기판(101) 사이에는 액정층(미도시)이 형성됨으로써 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치가 구성된다.

상기 구성을 통해, 상기 대면적의 공통전극(131a)은 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통전압을 각 화소에 공급한다.

상기 다수의 공통전극(131a)은 각 화소영역에서 하부 보호막(125)과 상부 보호막(129)을 사이에 두고 상기 화소전극(121a)과 중첩되어 프린지 필드(fringe field)를 형성한다.

이렇게 하여, 상기 박막트랜지스터(T)를 통해 화소전극(121a)에 데이터 신호가 공급되면, 공통전압이 공급된 공통전극(131a)이 프린지 필드(fringe field)를 형성하여 절연기판(101)과 칼라필터 기판(미도시) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 됨으로써, 액정분자들이 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.

따라서, 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치에 따르면, 기존의 기생 캐패시턴스를 감소시키기 사용한 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 이용함으로써 소비전력이 감소된다.

또한, 기존의 드레인전극과 화소전극을 연결하기 위해 형성하는 드레인 콘택홀을 생략하여 드레인전극(115b)과 화소전극(121a)을 직접 연결시켜 줌으로써, 기존의 드레인 콘택홀 형성으로 인해 투과율이 감소되는 부분이 제거되고, 그로 인해투과율이 상승된다.

그리고, 화소영역에는 포토아크릴층을 형성하지 않고, 게이트배선과 데이터배선 상부에만 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 남겨 줌으로써, 기생 캐패시턴스는 줄이면서 투과율이 하락하는 부분이 방지된다.

상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법에 대해 도 7a 내지 도 7u를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7a 내지 7u는 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조 공정 단면도들이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 스위칭 영역을 포함하는 다수의 화소영역이 정의하고, 상기 투명한 절연기판(101) 상에 제1 도전 금속층(103)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한다. 이때, 상기 제1 도전 금속층(103)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.

그 다음, 상기 제1 도전 금속층(103) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제1 감광막(105)을 형성한다.

이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 노광 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 기술을 통해 상기 제1 감광막(105)에 노광공정을 진행한 다음 현상공정을 통해 상기 제1 감광막(105)을 선택적으로 제거하여 제1 감광막패턴(105a)을 형성한다.

그 다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감광막패턴(105a)을 차단막으로 상기 제1 도전 금속층(103)을 선택적으로 식각하여, 게이트배선(103a, 도 4 참조)과 이 게이트배선(103a)으로부터 연장된 게이트전극(103b) 및 상기 게이트배선(103a)과 이격되어 평행한 공통배선(103c)을 동시에 형성한다.

이어서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감광막패턴(105a)을 제거한 후, 상기 게이트전극(103b)을 포함한 기판 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiO₂)으로 이루어진 게이트절연막(107)을 형성하고, 상기 게이트절연막(107) 상에 비정질실리콘층(a-Si:H)(109)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층(n+ 또는 p+)(111)을 차례로 적층한다. 이때, 상기 비정질실리콘 층(a-Si:H)(109)과 불순물이 포함된 비정질실리콘층(n+ 또는 p+)(111)은 화학기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition method)으로 증착한다.

그 다음, 상기 불순물이 포함된 비정질실리콘층(111) 상에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제2 감광막(113)을 형성한다.

이어서, 도 7e에 도시된 바와 같이, 노광 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 기술을 통해 상기 제2 감광막(113)에 노광 공정을 진행한 다음 현상 공정을 통해 상기 제2 감광막(113)을 선택적으로 제거하여 제2 감광막패턴(113a)을 형성한다.

그 다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 제2 감광막패턴(113a)을 차단막으로 상기 불순물이 포함된 비정질실리콘층(111)과 비정질실리콘층(109)을 선택적으로 식각하여, 오믹콘택층(111a)과 액티브층(109a)을 형성한다.

이어서, 도 7g에 도시된 바와 같이, 상기 제2 감광막패턴(113a)을 제거한 후, 상기 오믹콘택층(111a)을 포함한 기판 전면에 제2 도전층(115)을 스퍼터링 방법으로 증착한다. 이때, 상기 제2 도전 금속층(115)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, 상기 제2 도전 금속층(115) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트 (photo-resist)를 도포하여 제3 감광막(117)을 형성한다.

그 다음, 광차단부(119a)와 반투과부(119b) 및 투과부(119c)로 이루어진 회절 마스크(119) 또는 하프톤 마스크(Half-Ton mask)를 이용하여 상기 제3 감광막 (117)에 노광 공정을 진행한다. 이때, 상기 반투과부(119b)는, 상기 회절 마스크(119)에서는 회절패턴(미도시)이 구비되어, 상기 회절패턴을 투과한 광이 회절 현상에 의해 광량이 줄어 투과될 수 있도록 하는 구조로 이루어진다. 또한, 상기 반투과부(119b)는 하프톤 마스크(미도시)에서는 해당 부위에 광량이 반감되어 투과될 수 있는 하프톤 물질이 형성되어 있다.

이러한 상기 반투과부(119b)를 구비하는 회절마스크(119) 또는 하프톤 마스크에 의해 상기 반투과부(119b)에 대응되는 부위에 있는 상기 제2 감광막(117)이 반 노광되어, 일부 두께만 남아 있게 된다. 여기서, 상기 반투과부(119b)가 갖는 회절패턴의 수치 또는 하프톤 정도를 조절하여, 상기 회절 마스크(119) 또는 하프톤 마스크를 이용하는 경우에 상기 투명한 제3 감광막(117)의 노광 및 현상 후 남아 있는 두께를 조절할 수 있다.

또한, 상기 회절마스크(119)의 광차단부(119a)는 소스 및 드레인전극 형성 지역과 대응하는 상기 제3 감광막(117) 상측에 위치하며, 상기 회절마스크(119)의 반투과부(119b)는 박막트랜지스터의 채널 형성 지역과 대응하는 상기 제2 감광막 (117) 상측에 위치한다.

이어서, 도 7h에 도시된 바와 같이, 상기 노광 공정을 진행한 다음 현상공정을 통해 상기 제3 감광막(117)을 선택적으로 제거하여 소스 및 드레인전극 형성지역(117a)과 채널 형성지역(117b)을 형성한다. 이때, 상기 소스 및 드레인전극 형성지역(117a)은 광이 투과되지 않은 상태이기 때문에 제3 감광막(117) 두께를 그대로 유지하고 있지만, 상기 채널 형성지역(117b)은 광의 일부가 투과되어 일정 두께만큼 제거된다. 즉, 상기 채널 형성지역(117b)은 상기 소스 및 드레인전극 형성지역(117a)보다 얇은 두께를 갖는다. 이때, 데이터배선 형성지역에 있는 제3 감광막(117) 부분도 광이 투과되지 않는다.

그 다음, 도 7i에 도시된 바와 같이, 상기 소스 및 드레인전극 형성지역(117a)과 채널 형성지역(117b)을 마스크로 상기 제2 도전 금속층(115)을 선택적으로 식각한다. 이때, 상기 제2 도전 금속층(115) 식각시에, 데이터배선(115c)도 동시에 형성된다.

이어서, 도 7j에 도시된 바와 같이, 에싱(ashing) 공정을 통해 상기 소스 및 드레인전극 형성지역(117a)의 두께 일부와 함께 상기 채널 형성지역(117b)을 완전히 제거한다. 이때, 상기 채널영역 상부에 오버랩되는 제2 도전 금속층(115) 상면이 외부로 노출된다.

그 다음, 도 7k에 도시된 바와 같이, 상기 두께 일부가 제거된 제2 감광막의 소스 및 드레인전극 형성지역(119a)을 마스크로 상기 제2 도전 금속층(115)의 노출된 부분을 식각하여 상기 서로 이격된 소스전극(115a) 및 드레인전극(115b)을 각각 형성한다.

이어서, 상기 소스전극(115a) 및 드레인전극(115b) 사이에 노출된 오믹콘택층(111a)도 추가로 식각하여 서로 이격시킨다. 이때, 상기 식각된 오믹콘택층 (111a) 하부에 있는 액티브층(109a)에는 채널영역이 형성된다.

그 다음, 도 7l에 도시된 바와 같이, 상기 제3 감광막의 소스 및 드레인전극 형성지역(119a)을 완전히 제거한 다음, 상기 소스전극(115a) 및 드레인전극(115b)을 포함한 기판 전면에 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함한 투명한 도전 물질 그룹 중에서 어느 하나의 조성물 타겟을 사용하여 제1 투명 도전물질층(121)을 DC 마그네트론 스퍼터링법 (magnetron sputtering)으로 증착한다.

이어서, 상기 제1 투명 도전 물질층(121) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 제4 감광막(123)을 형성한다.

그 다음, 도 7m에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 기술을 통해 상기 제4 감광막(123)에 노광 공정을 진행한 후 현상 공정을 통해 상기 제4 감광막(123)을 선택적으로 제거하여 제4 감광막패턴(123a)을 형성한다. 이때, 상기 제4 감광막패턴(123a)은 드레인전극(115b) 일부분과 오버랩되는 화소전극 형성지역에 위치하는 제1 투명 도전 물질층(121) 상부에만 덮여 있다.

이어서, 도 7n에 도시된 바와 같이, 상기 제4 감광막패턴(123a)을 차단막으로 상기 제1 투명 도전 물질층(121)을 선택적으로 식각하여, 상기 드레인전극(115b)과 직접적으로 접촉하는 대면적의 화소전극(121a)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(121a)은 화소영역 전체에 걸쳐 형성된다. 이때, 상기 화소전극(121a)은 드레인전극(115c)과 동일층 상에서 직접 접속이 이루어진다.

그 다음, 도 7o에 도시된 바와 같이, 상기 제4 감광막패턴(123a)을 제거한 후, 상기 화소전극(121a)을 포함한 기판 전면에 무기 절연물질 또는 유기 절연물질로 이루어진 하부 보호막(125)을 증착한다.

이어서, 도 7p에 도시된 바와 같이, 상기 하부 보호막(125) 상부에 감광성 瑩珦 포토아크릴(Photo Acryl) 물질을 도포하여, 감광성 유기절연막(127)을 형성한다. 이때, 상기 감광성 유기절연막(127) 재질로는, 상기 포토아크릴 물질 이외에, 기타 다른 감광성 유기 절연물질을 사용할 수도 있다.

그 다음, 도 7q에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 노광 공정을 진행한 후 현상 공정을 통해 상기 감광성 유기절연막(127)을 선택적으로 제거하여, 개구부(128)를 갖는 감광성 유기절연막패턴(127a)을 형성한다. 이때, 상기 유기절연막(127)은 감광 특성을 띄기 때문에 별도의 감광 물질을 도포하지 않더라도 노광 공정을 통해 선택적인 제거가 가능하다. 또한, 상기 개구부(128)는 박막트랜지스터(T)와 데이터배선(115c) 및 게이트배선(103a) 상부를 제외한 지역, 화소 영역 상부에 형성된다. 즉, 상기 감광성 유기절연막패턴(127a)은 상기 박막트랜지스터(T)와 데이터배선(115c) 및 게이트배선(103a) 상부에만 형성된다.

이어서, 도 7r에 도시된 바와 같이, 상기 감광성 유기절연막패턴(127a)을 포함한 기판 전면에, 무기 절연물질 또는 유기 절연물질로 이루어진 상부 보호막(129)을 증착한다.

그 다음, 도 7s에 도시된 바와 같이, 상기 상부 보호막(129) 상에 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함한 투명한 도전 물질 그룹 중에서 어느 하나의 조성물 타겟을 사용하여 제2 투명 도전물질층(131)을 DC 마그네트론 스퍼터링법 (magnetron sputtering)으로 증착한다.

이어서, 상기 제2 투명 도전 물질층(131) 상부에 투과율이 높은 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 제5 감광막(133)을 형성한다.

그 다음, 도 7t에 도시된 바와 같이, 노광마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 기술을 통해 상기 제5 감광막(133)에 노광 공정을 진행한 후 현상 공정을 통해 상기 제5 감광막(133)을 선택적으로 제거하여 제5 감광막패턴(133a)을 형성한다.

이어서, 도 7u에 도시된 바와 같이, 상기 제5 감광막패턴(133a)을 차단막으로 상기 제2 투명 도전 물질층(131)을 선택적으로 식각하여, 상기 화소전극(121a)과 중첩하면서 서로 이격되는 다수의 공통전극(131a)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극전극(131a)은 상기 박막트랜지스터(T), 게이트배선(103a) 및 데이터배선(115c) 상부에도 형성된다. 또한, 상기 다수의 공통전극(131a)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부 보호막(129)과 하부 보호막(125)에 형성되는 공통배선 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통배선(103c)과 전기적으로 연결된다.

그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 남아 있는 제5 감광막패턴(133a)을 제거함으로써, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조공정을 완료하게 된다.

이후에, 도면에는 도시하지 않았지만, 컬러필터 기판(미도시) 상에 화소영역을 제외한 부분에 광을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(BM)을 형성한 후 상기 화소영역에 컬러필터층을 형성한다.

그 다음, 상기 컬러필터층(미도시)을 포함한 컬러필터 기판 전면에 배향막(미도시)을 형성함으로써, 컬러필터 어레이기판 제조공정을 완료한다.

이후에, 도면에는 도시하지 않았지만, 절연기판(101)과 컬러필터 기판(미도시) 사이에 액정층(미도시)을 형성하는 공정을 수행함으로써 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치를 제조하는 공정을 완료한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 기존의 기생 캐패시턴스를 감소시키기 사용한 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 이용함으로써 소비전력을 줄일 수 있으며, 기존의 드레인전극과 화소전극을 연결하기 위해 형성하였던 드레인 콘택홀을 생략하여, 드레인전극과 화소전극을 직접 연결시켜 줌으로써, 기존의 드레인 콘택홀 형성으로 인해 투과율이 감소되는 부분을 없앨 수 있으며, 그로 인해 투과율을 기존에 비해 약 10% 이상 상승시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 게이트배선과 데이터배선 상부에는 감광성 포토아크릴층(Photo Acryl)을 그대로 남겨 줌으로써, 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 에이에이치-아이피에스(AH-IPS) 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 따르면, 화소영역에는 포토아크릴층을 형성하지 않음으로써, 그만큼 투과율이 하락하는 부분을 방지할 수 있다.

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 개량형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

101: 절연기판 103a: 게이트배선
103b: 게이트전극 103c: 공통배선
107: 게이트절연막 109a: 액티브층
111a: 오믹콘택층 115a: 소스전극
115b: 드레인전극 115c: 데이터배선
121a: 화소전극 125: 하부 보호막
127: 유기절연막 127a: 유기절연막패턴
129: 상부 보호막 131a: 공통전극

Claims (10)

1. 기판의 일면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선;
   상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선;
   상기 게이트배선과 데이터배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터;
   상기 기판의 화소영역에 형성되고, 상기 박막트랜지스터와 직접 연결되는 화소전극;
   화소영역을 제외한 상기 박막트랜지스터와 데이터배선 상부에만 형성된 투명한 감광성 유기절연막;
   상기 감광성 유기절연막 상에 형성된 보호막; 및
   상기 보호막 상에 형성되고, 서로 이격된 다수의 공통전극;을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 어레이기판.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 감광성 유기절연막은 포토아크릴층(Photo Acryl)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
4. 제1 항에 있어서, 상기 공통전극은 상기 화소영역을 포함한 상기 박막트랜지스터와 게이트배선 및 데이터배선 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
5. 제1 항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 동일층 상에서 직접 접속이 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판.
6. 기판의 일면에 일 방향으로 게이트배선을 형성하는 단계;
   상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선과, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차 지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
   상기 기판의 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 직접 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;
   화소영역을 제외한 상기 박막트랜지스터와 데이터배선 상부에만 투명한 감광성 유기절연막을 형성하는 단계;
   상기 감광성 유기절연막 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
   상기 보호막 상에 서로 이격된 다수의 공통전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 포함하여 구성되는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
7. 삭제
8. 제6 항에 있어서, 상기 감광성 유기절연막은 포토아크릴층(Photo Acryl)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
9. 제6 항에 있어서, 상기 공통전극은 상기 화소영역을 포함한 상기 박막트랜지스터와 게이트배선 및 데이터배선 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
10. 제6 항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 동일층 상에서 직접 접속이 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.

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