KR20090000488A - Thin film transistor array of horizontal electornic field applying type - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 수평 전계 인가형 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면.1 is a view schematically showing a conventional horizontal field application liquid crystal display device.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 액정표시장치의 화소 영역에 형성되는 전계 및 이에 따른 액정의 구동특성을 나타내는 도면.2A and 2B are diagrams illustrating an electric field formed in a pixel region of the liquid crystal display shown in FIG. 1 and driving characteristics of the liquid crystal.
도 3은 본 발명의 실시 예에 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이를 나타내는 평면도.3 is a plan view illustrating a horizontal field applied thin film transistor array according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 선"I-I'"와 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취하여 나타내는 단면도.FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor array shown in FIG. 3 taken along the line "I-I '" and the line "II-II'";
도 5a 및 도 5b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하는 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a first mask process for manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
도 6a 및 도 6b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하는 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a second mask process of manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
도 7a 및 도 7b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하는 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view for illustrating a third mask process of manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
도 8a 및 도 8b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하 는 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a fourth mask process for manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
도 9a 및 도 9b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하는 제5 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a fifth mask process of manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
도 10a 및 도 10b는 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 제조하는 제6 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.10A and 10B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a sixth mask process for manufacturing the thin film transistor array shown in FIGS. 3 and 4.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
30 : 반도체 패턴 30T : 스토리지 영역30:
30D : 드레인 영역 30C : 채널영역30D: drain
30S : 소스 영역 30a : 채널 링크 영역30S:
30b : 스토리지 링크 영역 32 : 게이트 라인30b: storage link area 32: gate line
32a : 게이트 스토리지 전극 32G : 게이트 전극32a:
34 : 데이터 라인 34S : 소스 전극34:
34D : 드레인 전극 37 : 공통 전극34D: drain electrode 37: common electrode
37a : 데이터 중첩부 37b : 화소부37a:
38 : 화소 전극 핑거부 41 : 기판38 pixel
45 : 게이트 절연막 47 : 층간 절연막45 gate
40S : 소스 접촉홀 40D : 드레인 접촉홀40S:
49 : 보호막 50 : 화소 접촉홀49: protective film 50: pixel contact hole
본 발명은 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이에 관한 것이다. 특히 본 발명은 투과율 개선이 가능한 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal field applied thin film transistor array. In particular, the present invention relates to a horizontal field applied thin film transistor array capable of improving transmittance.
액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다.The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. Such liquid crystal displays are roughly classified into a vertical electric field application type and a horizontal electric field application type according to the direction of the electric field for driving the liquid crystal.
수직 전계 인가형 액정표시장치는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동한다. 이러한 수직 전계 인가형 액정표시장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 좁은 단점을 가진다.In the vertical field applying liquid crystal display, the liquid crystal is driven by a vertical electric field formed between the pixel electrode and the common electrode disposed to face the upper and lower substrates. Such a vertical field application liquid crystal display device has an advantage of large aperture ratio but a narrow viewing angle.
수평 전계 인가형 액정표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동한다. 이러한 수평 전계 인가형 액정표시장치는 시야각이 넓은 장점을 가진다.The horizontal field application type liquid crystal display drives a liquid crystal by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. Such a horizontal field application liquid crystal display has a wide viewing angle.
도 1을 참조하면, 수평 전계 인가형 액정표시장치는 액정(9)을 사이에 두고 대향하는 박막 트랜지스터 어레이(10) 및 칼라 필터 어레이(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a horizontal field application type liquid crystal display includes a thin
칼라 필터 어레이(20)는 상부 기판(1) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(3), 칼라 필터(5), 오버코트층(7)을 포함한다. 블랙 매트릭스(3)는 빛 샘을 방 지하고 이웃하는 칼라 필터 간의 광 간섭을 방지하는 역할을 한다. 칼라 필터(5)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 포함함으로써 칼라를 표시할 수 있게 한다. 오버코트층(7)은 블랙 매트릭스(3)와 칼라 필터(5)가 형성된 상부 기판(1)을 평탄화시키는 역할을 한다.The
박막 트랜지스터 어레이(10)는 하부 기판(11) 상에서 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(14)과, 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(14)에 각각에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극(18)과, 화소 전극(18)에 나란한 공통전극(22)과, 공통전극(22)에 접속된 공통 라인(16)을 포함한다. 여기서 공통 전극(22)과 화소 전극(18)은 슬릿 형태로 형성된 부분을 포함하고, 그 슬릿들은 화소 영역에서 서로 나란하도록 형성된다.The thin
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(14)으로부터의 데이터 신호를 화소 전극(18)으로 공급한다. 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 데이터 신호가 공급된 화소 전극(18)과 공통 라인(16)을 통해 기준전압이 공급된 공통전극(22) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 액정(9)이 회전하게 된다. 액정(9)의 회전 정도는 데이터 신호에 따라 조절된다. 수평 전계 인가형 액정표시장치는 상술한 바와 같이 수평 전계에 의해 액정(9)의 회전 정도를 조절하여 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 함으로써 화상을 구현한다.The thin film transistor TFT supplies the data signal from the
박막 트랜지스터 어레이(10)가 형성된 하부 기판(11)과 컬러 필터 어레 이(20)가 형성된 상부 기판(1)에는 액정(9)을 배향시키기 위한 배향막이 더 형성된다. 배향막은 러빙 공정에 의해 방향성을 가지므로 러빙 방향에 따라 액정(9)의 초기 배향상태가 결정된다.An alignment layer for aligning the liquid crystal 9 is further formed on the
액정(9)을 사이에 두고 대향하는 박막 트랜지스터 어레이(10)와 컬러 필터 어레이(20)를 포함하는 액정셀의 양면에는 편광판(미도시)이 더 형성된다.Polarizers (not shown) are further formed on both surfaces of the liquid crystal cell including the thin
편광판은 자신의 광축과 동일한 광축을 가지는 빛을 투과시키는 역할을 한다. 액정셀 양면에 형성된 편광판의 광축은 서로 직교하거나 나란하도록 부착되기 때문에 빛이 액정셀을 투과하는 동안 광축의 회전 정도에 따라 투과 광의 세기가 조절되어 액정표시장치가 계조 표현이 가능하게 된다.The polarizer serves to transmit light having the same optical axis as its optical axis. Since the optical axes of the polarizing plates formed on both sides of the liquid crystal cell are attached to be orthogonal to or parallel to each other, the intensity of transmitted light is adjusted according to the degree of rotation of the optical axis while the light is transmitted through the liquid crystal cell so that the liquid crystal display device can express gray scales.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 액정표시장치의 화소 영역에 형성되는 전계 및 이에 따른 액정의 구동특성을 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 1의 액정(9)을 전계가 형성되지 않은 상태에서의 액정(9a)과 전계가 형성된 상태에서의 액정(9b)을 구분하여 도시하였다. 2A and 2B are diagrams illustrating an electric field formed in a pixel region of the liquid crystal display of FIG. 1 and driving characteristics of the liquid crystal. Hereinafter, the liquid crystal 9 of FIG. 1 is shown separately from the
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 화소 전극(18) 및 공통 전극(22) 사이에 전계(29)가 형성되지 않았을 때 액정(9a)은 그 장축이 러빙방향과 나란한 초기 배향상태를 유지한다. 반면, 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 전계(29)가 형성되었을 때 액정(9b)은 전계(29) 방향과 나란하도록 회전한다. 이 때 액정(9b)의 회전 정도는 편광판의 광축을 고려한 설계치와 일치해야 정확한 계조표현이 가능하다. 그러나 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 형성된 전계(29)가 일부 영역(A)에서 왜곡되어 액정(9b)의 회전정도가 설계치와 일치하지 않게 된다.2A and 2B, when no
화소 전극(18)과 공통 전극(22) 사이에 형성된 전계(29)가 일부 영역(A)에서 왜곡되는 이유는 화소 전극(18)과 공통 전극(22) 각각이 구동신호를 인가받아 수평전계를 형성하기 위해 특정한 구조를 가지기 때문이다. 보다 상세히 하면,수평 전계 인가형 액정표시장치는 상술한 바와 같이 수평 전계를 형성하기 위해 화소 영역에서 나란한 공통 전극(22) 및 화소 전극(18)을 포함한다. 여기서, 화소 전극(18)은 공통 전극(22)과 나란한 화소 전극 핑거부(18a)들과, 화소 전극 핑거부(18a)들을 연결함과 아울러 드레인 접촉홀(25)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(14D)에 접속된 화소 전극 연결부(18b)로 구분된다. 화소 전극 연결부(18b)는 박막 트랜지스터로부터의 화소 신호를 화소 전극 핑거부(18a)들에 공급하기 위해 화소 전극 핑거부(18a)들과 수직한 방향으로 형성되어 화소 전극 핑거부(18a)들을 연결한다. 화소 전극 핑거부(18a)는 화소 전극 연결부(18b)로부터 화소 신호를 공급받아 공통 전극(22)과 수평전계를 형성한다. 한편, 공통 전극(22)은 화소 전극 핑거부(18a)들과 나란하게 형성됨과 아울러 기준 전압을 공급하는 공통 라인(16)에 연결된다. 공통 라인(16)은 공통 전극(22)에 기준 전압을 공급하기 위해 공통 전극(22)과 수직한 방향으로 형성되어 공통 전극(22)에 연결된다. 또한 공통 전극(22), 공통 라인(16), 화소 전극 핑거부(18a) 및 화소 전극 연결부(18b)는 투과율 향상을 위해 동일층에 투명금속으로 형성된다.The reason why the
상술한 구조적인 특징으로 인하여, 화소 전극 핑거부(18a)와 공통 라인(16)을 따라 흐르는 구동 신호가 공통 전극(22)과 화소 전극 핑거부(18a) 사이에 형성되는 수평전계를 왜곡시키게 된다. 이에 따라 화소 전극 연결부(18b)와 공통 라 인(16)에 인접한 영역에서는 전계가 형성되더라도 액정(9b)이 설계치와 다르게 회전하는 디스클리네이션 영역(A) 발생한다. 디스클리네이션 영역(A)에서 액정(9b)의 비정상적인 구동은 계조를 올바로 표현하지 않을 뿐 아니라 블랙을 표시할 때 빛샘을 유발하여 컨트라스트 비(Contrast ratio)를 저하시킨다. 이를 방지하기 위해 디스클리네이션 영역(A)을 블랙 매트릭스로 가려주는 방법이 제안된 바 있으나, 이로 인해 액정셀의 개구 영역이 감소하므로 전반적인 액정표시장치의 투과율이 감소하는 문제점이 있다. 이와 같이 디스클리네이션 영역(A)에 의한 투과율 저하는 소형의 액정표시장치일수록 더욱 심각하게 부각되는 문제이다.Due to the above-described structural features, the driving signal flowing along the pixel
본 발명의 목적은 투과율 개선이 가능한 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a horizontal field applied thin film transistor array capable of improving transmittance.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이는 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터의 반도체 패턴; 상기 반도체 패턴을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인; 상기 게이트 라인을 덮는 층간 절연막; 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 정의함과 아울러 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극을 포함하며 상기 층간 절연막 상에 형성된 데이터 라인; 상 기 데이터 라인과 분리되어 상기 층간 절연막 상에 형성된 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극; 상기 데이터 라인과 상기 드레인 전극을 덮는 보호막; 상기 보호막을 관통하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 화소 접촉홀들; 상기 데이터 라인과 나란하도록 상기 보호막 상에 형성된 공통 전극들; 상기 게이트 라인과 나란하도록 상기 보호막 상에 형성되어 상기 공통 전극들을 연결하는 공통라인; 및 상기 공통 전극들과 교번되며, 상기 화소 접촉홀들을 일대일로 덮고 상기 공통 전극들과 나란하도록 형성되어 상기 드레인 전극에 접속된 화소 전극 핑거부들을 포함한다.In order to achieve the above object, a horizontal field applied thin film transistor array according to an embodiment of the present invention is a semiconductor pattern of a thin film transistor formed on a substrate; A gate insulating layer covering the semiconductor pattern; A gate line formed on the gate insulating layer, the gate line including a gate electrode of the thin film transistor; An interlayer insulating layer covering the gate line; A data line defining a pixel region crossing the gate line and including a source electrode of the thin film transistor and formed on the interlayer insulating layer; A drain electrode of the thin film transistor separated from the data line and formed on the interlayer insulating film; A passivation layer covering the data line and the drain electrode; Pixel contact holes penetrating the passivation layer to expose the drain electrode; Common electrodes formed on the passivation layer to be parallel to the data line; A common line formed on the passivation layer to be parallel to the gate line and connecting the common electrodes; And pixel electrode finger parts alternately with the common electrodes and covering the pixel contact holes one-to-one and parallel to the common electrodes and connected to the drain electrode.
상기 반도체 패턴은 상기 소스 전극에 접속된 소스 영역; 상기 드레인 전극에 접속된 드레인 영역; 및 상기 소스 영역과 드레인 영역에 연결되고, 상기 게이트 라인에 중첩된 채널 영역을 포함한다.The semiconductor pattern may include: a source region connected to the source electrode; A drain region connected to the drain electrode; And a channel region connected to the source region and the drain region and overlapping the gate line.
상기 게이트 라인의 이전 단 또는 다음 단 게이트 라인으로부터 연장된 게이트 스토리지 전극을 더 포함하고, 상기 반도체 패턴은 상기 드레인 영역에 접속되고 상기 게이트 스토리지 전극과 중첩된 스토리지 영역을 더 포함한다.The semiconductor device may further include a gate storage electrode extending from the previous or next gate line of the gate line, and the semiconductor pattern may further include a storage region connected to the drain region and overlapping the gate storage electrode.
상기 게이트 스토리지 전극 및 상기 스토리지 영역은 상기 데이터 라인의 이전 단 또는 다음 단 데이터 라인과 중첩된다.The gate storage electrode and the storage area overlap with a data line preceding or next to the data line.
상기 반도체 패턴은 상기 스토리지 영역과 상기 드레인 영역 사이에 형성되어 상기 스토리지 영역과 상기 드레인 영역을 접속시키는 스토리지 링크 영역을 더 포함한다.The semiconductor pattern further includes a storage link region formed between the storage region and the drain region to connect the storage region and the drain region.
상기 스토리지 링크 영역은 상기 화소 전극 핑거부에 중첩된다.The storage link region overlaps the pixel electrode finger.
상기 반도체 패턴은 상기 분리된 채널영역 사이에 형성된 채널 링크 영역을 더 포함한다.The semiconductor pattern further includes a channel link region formed between the separated channel regions.
상기 공통 전극들은 상기 데이터 라인에 중첩된 데이터 중첩부; 및 상기 화소 영역에 형성된 화소부를 포함한다.The common electrodes may include a data overlapping part overlapping the data line; And a pixel portion formed in the pixel area.
투명 도전 금속으로 형성된 상기 공통 전극들, 상기 공통 라인, 상기 화소 전극 핑거부들을 포함한다.The common electrodes, the common line, and the pixel electrode finger parts formed of a transparent conductive metal.
상기 게이트 라인은 상기 게이트 라인 방향의 상기 드레인 전극과 상기 공통 전극들의 끝단 사이에 형성된다.The gate line is formed between the drain electrode in the gate line direction and an end of the common electrodes.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention other than the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 내지 도 10b를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 10B.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이를 나타내는 평면도이다. 또한 도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이를 선"I-I'"와 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취하여 나타내는 단면도이다.3 is a plan view illustrating a horizontal field applied thin film transistor array according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor array shown in FIG. 3 taken along lines "I-I '" and "II-II'".
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이는 기판(41) 위에서 층간 절연막(47)을 사이에 두고 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(32) 및 데이터 라인(34), 게이트 라인(32) 및 데이터 라인(34)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 보호막(49)을 사이에 두고 데이터 라인(34)과 나란하게 형성된 다수의 공통 전극들(37), 보호막(49)을 사이에 두고 게이트 라인(32)과 나란하게 형성되어 공통 전극들(37)을 연결하는 공통 라 인(36), 공통 전극들(37)과 나란함과 아울러 교번되게 형성되고 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극 핑거부들(38)을 구비한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이는 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 스토리지 캐패시터(Cst)를 더 구비한다.3 and 4, the horizontal field-applied thin film transistor array according to the exemplary embodiment of the present invention crosses each other with the interlayer insulating
게이트 라인(32)은 박막 트랜지스터(TFT)에 게이트 신호를 공급하고, 데이터 라인(34)은 박막 트랜지스터(TFT)에 데이터 신호를 공급한다. 이를 위하여 게이트 라인(32)은 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(32G)을 포함하고, 데이터 라인(34)은 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(34S)을 포함한다.The
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(32)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(34)의 데이터 신호를 화소 전극 핑거부들(38)에 공급한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(32)에 포함된 게이트 전극(32G), 데이터 라인(34)에 포함된 소스 전극(34S), 화소 핑거부들(38)에 접속된 드레인 전극(34D), 및 게이트 절연막(45)을 사이에 두고 게이트 라인(32) 하부에 형성된 반도체 패턴(30)을 구비한다.The thin film transistor TFT supplies the data signal of the
반도체 패턴(30)은 게이트 전극(32G), 소스 전극(34S), 및 드레인 전극(34D)을 따라 연결된 패턴으로 형성된다. 이러한 반도체 패턴(30)은 소스 전극(34S)에 중첩된 소스 영역(30S), 드레인 전극(34D)에 중첩된 드레인 영역(30D), 및 소스 영역(30S)과 드레인 영역(34D)에 연결되고 게이트 전극(32G)에 중첩된 채널 영역(30C)을 포함한다. 소스 영역(30S)은 층간 절연막(47)과 게이트 절연막(45)을 관통하는 소스 접촉홀(40S)을 통해 노출되어 소스 전극(34S)에 접속된다. 드레인 영역(30D)은 층간 절연막(47)과 게이트 절연막(45)을 관통하여 드레인 영역(30D)을 노출시키는 드레인 접촉홀(40D)을 통해 드레인 전극(34D)에 접속된다. 채널 영역(30C)과 소스 영역(30S) 사이 및, 채널 영역(30C)과 드레인 영역(30D) 사이에는 박막 트랜지스터(TFT)의 오프 전류를 감소시키기 위해 n-불순물이 주입된 LDD(Lightly Doped Drain)영역이 더 형성될 수 있다. 이외에도 반도체 패턴(30)은 소스 전극(34S)에 인접한 채널영역(30C)과 드레인 영역(30D)에 인접한 채널 영역(30C)을 접속시키기 위해 상기 채널영역(30C)들 사이에 형성된 채널 링크 영역(30a)을 더 포함한다.The
반도체 패턴(30)과 기판(41) 사이에는 기판(41)으로부터 반도체 패턴(30)으로 이물질이 유입되는 현상 등을 방지하기 위한 버퍼막(43)이 더 형성될 수 있다.A
공통 전극들(37)은 구동회로에 접속되어 액정 구동을 위한 기준 전압(이하, 공통 전압)을 공급하는 공통 라인(36)에 연결된다. 공통 라인(36)은 액정표시장치의 투과율을 향상시키기 위해 공통 전극들(37)과 함께 투명 도전 금속으로 형성된다. 또한 공통 전극들(37)은 액정표시장치의 투과율을 개선하기 위해 화소 영역 내에 형성된 화소부(37b) 뿐 아니라 데이터 라인(34)에 중첩된 데이터 중첩부(37a)를 포함한다. 데이터 중첩부(37a)는 수평 전계가 인가되는 영역을 확대하여 액정이 구동되는 영역을 확대시키므로 액정표시장치의 투과율을 개선할 수 있다.The
화소 전극 핑거부들(38)은 화소 영역에 형성되며, 공통 전극들(37)에 나란함과 아울러 공통 전극들(37)에 교번되도록 형성된다. 또한 화소 전극 핑거부들(38)은 투과율을 더욱 향상시키기 위해 공통 전극들(37)과 마찬가지로 투명 도전 금속 으로 형성된다. 이러한 화소 전극 핑거부들(38)은 드레인 전극(34D)에 접속되어 데이터 라인(34)의 데이터 신호를 공급받는다. 이를 위하여, 화소 전극 핑거부들(38)은 드레인 전극(34D)을 노출시키는 화소 접촉홀들(50)을 일대일(1:1)로 덮도록 드레인 전극(34D)쪽으로 연장되어 형성된다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이는 화소 전극 핑거부들(38)에 일대일로 대응하는 화소 접촉홀(50)을 포함함으로써 화소 전극 핑거부들(38)이 드레인 전극(34D)에 직접 접속되므로 데이터 신호를 공급하기 위해 별도로 화소 전극 연결부를 형성시키지 않아도 된다. 이에 따라 화소 전극 핑거부들(38)과 공통 전극들(37) 사이에 형성되는 전계는 게이트 라인(32)과 나란한 방향의 드레인 전극(34D)에 흐르는 데이터 신호에 의해 미약하게 왜곡될 수 있다. 그러나 드레인 전극(34D)은 보호막(49)을 사이에 두고 있으므로 화소 전극 핑거부(38) 및 공통 전극(37)과 동일층에 형성되는 종래 화소 전극 연결부보다 전계에 대한 영향력이 현저히 작다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이는 화소 전극 연결부를 삭제하여 디스클리네이션 영역을 줄일 수 있으므로 수평 전계 인가형 액정표시장치의 투과율을 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이는 액정표시장치의 투과율을 더욱 향상시키기 위해 게이트 라인(32)과 나란한 방향의 드레인 전극(34D)에 의해 발생할 수 있는 전계 왜곡부를 게이트 라인(32)과 중첩시킨다. 게이트 라인(32) 및 전계 왜곡부는 컨트라스트 비 향상을 위해 블랙 매트릭스에 의해 가려진다. 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 박막 트랜지스터 어레이는 드레인 전극(34D)에 의한 전계 왜곡부를 게이트 라 인(32)에 중첩시킴으로써 블랙매트릭스에 의해 가려지는 부분을 감소시킬 수 있으므로 액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 라인(32)은 드레인 전극(34D)에 의한 전계 왜곡부를 게이트 라인(32)에 중첩시키기 위해서 게이트 라인(32)과 나란한 방향의 드레인 전극(34D)과 공통 전극(37) 끝단 사이를 지나도록 형성된다.The
스토리지 캐패시터(Cst)는 임의의(n번째, n은 자연수) 게이트 라인(32)과 임의의 (m번째, m은 자연수) 데이터 라인(34)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)로부터의 데이터 신호가 화소 전극 핑거부들(38)에 충전되어 유지될 수 있게 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이는 임의의(n번째) 게이트 라인의 이전 단(n-1번째) 또는 다음 단(n+1번째) 게이트 라인(32)에 연결된 게이트 스토리지 전극(32a)과, 반도체 패턴(30)의 스토리지 영역(30T)을 더 포함한다. 반도체 패턴(30)의 스토리지 영역(30T)은 반도체 패턴(30)의 드레인 영역(30D)에 접속됨과 아울러 게이트 절연막(45)을 사이에 두고 게이트 스토리지 전극(32a)과 중첩되어 스토리지 캐패시터(Cst)를 구성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 스토리지 전극(32a) 및 반도체 패턴(30)의 스토리지 영역(30T)은 액정표시장치의 투과율을 더욱 향상시키기 위해 임의의(m번째, m은 자연수) 데이터 라인(34)의 이전 단(m-1번째) 또는 다음 단(m+1번째) 데이터 라인(34)과 중첩되도록 형성된다. 이경우, 반도체 패턴(30)은 스토리지 영역(30T)과 드레인 영역(30D) 사이에 형성되어 스토리지 영역(30T)과 드레인 영역(30D)을 접속시키는 스토리지 링크 영역(30L)을 더 포함한다. 스토리지 링크 영역(30L)은 액정표시장치의 투과율 저하를 방지하기 위해 데이터 라인(34)과 인접한 화소 전극 핑거부(38)에 중첩되도록 형성하는 것이 바람직하다.The storage capacitor Cst has a data signal from a thin film transistor TFT connected to an arbitrary (nth, n is natural number)
실제 320×240(화소행 방향 픽셀수×화소열 방향 픽셀수)의 해상도를 가지는 2.2인치 액정표시장치에 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 적용한 결과 투과율은 종래 화소 전극 연결부를 포함하는 경우보다 약 2% 상승한다.As a result of applying the thin film transistor array according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 to a 2.2-inch liquid crystal display device having a resolution of 320 × 240 (pixel row direction pixels × pixel column direction pixels), It is about 2% higher than the pixel electrode connection part.
이하, 도 5a 내지 도 10b를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor array according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 10B.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 기판(41) 상에 버퍼막(43)이 형성되고, 그 위에 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제1 마스크 공정으로 반도체 패턴(30)이 형성된다. 5A and 5B, a
구체적으로, 버퍼막(43)은 기판(41) 상에 산화 실리콘(SiO2) 등과 같은 무기 절연 물질이 전면 증착되어 형성된다. 반도체 패턴(30)은 버퍼막(43) 상에 아몰퍼스 실리콘 박막 또는 폴리 실리콘 박막을 형성한 다음, 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 폴리 실리콘 박막을 패터닝함으로써 형성된다. 폴리 실리콘 박막은 아몰퍼스 실리콘 박막을 형성하고 결정화함으로써 형성된다. 아몰퍼스 실리콘 박막을 결정화하는 방법으로는 레이저 열처리(laser annealing)방법, 고상 결정화(solid phase crystallization ; 이하 "SPC"라 함.) 방법 등이 이용된다. 폴리 실리콘은 아몰퍼스 실리콘에 비해 전하 이동도가 약 100배 정도 빠 르므로 높은 응답 속도를 필요로 하는 구동회로 내장형 박막 트랜지스터 어레이에 적용될 수록 효과적이다.Specifically, the
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 반도체 패턴(30)이 형성된 버퍼막(43) 상에 게이트 절연막(45) 및 게이트 금속층을 형성한다. 이 후, 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제2 마스크 공정을 통해 게이트 금속층을 패터닝하여 게이트 라인(32) 및 게이트 스토리지 라인(32a)을 포함한 게이트 패턴이 형성된다. 이 후, 게이트 패턴을 마스크로 반도체 패턴(30)에 n+ 불순물을 주입을 주입하여 소스 영역, 드레인 영역, 채널 링크 영역, 스토리지 링크 영역(30S, 30D, 30a, 30b)을 형성한다. 6A and 6B, a
게이트 절연막(45)으로는 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이 이용되고 게이트 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질이 단일층 또는 이중층 이상으로 적층된 것이 이용된다.As the
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 게이트 패턴이 형성된 게이트 절연막(45) 상에 층간 절연막(47)을 형성한다. 이어서, 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제3 마스크 공정을 통해 층간 절연막(47) 및 게이트 절연막(45)을 패터닝하여 소스 영역(30S)을 노출시키는 소스 접촉홀(40S)과 드레인 영역(30D)을 노출시키는 드레인 접촉홀(40D)을 형성한다.7A and 7B, an
층간 절연막(47)으로는 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무 기 절연 물질이 이용된다.As the
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 층간 절연막(47)상에 소스/드레인 금속층을 형성한다. 이 후, 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제4 마스크 공정을 통해 소스/드레인 금속층을 패터닝하여 데이터 라인(34) 및 드레인 전극(34D)을 포함한 소스/드레인 패턴을 형성한다. 8A and 8B, a source / drain metal layer is formed on the
소스/드레인 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질이 단일층 또는 이중층 이상으로 적층된 것이 이용된다.As the source / drain metal layer, a metal material such as Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo alloy, Cu alloy, Al alloy, or the like laminated with a single layer or two or more layers is used.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 소스/드레인 패턴이 형성된 층간 절연막(47) 상에 보호막(49)이 형성되고, 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제5 마스크 공정을 통해 보호막(49)을 관통하여 드레인 전극(34D)을 노출시키는 화소 접촉홀(50)이 형성된다.9A and 9B, the
보호막(49)으로는 유기 절연물 또는 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. As the
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 보호막(49) 상에 투명 금속층을 형성한 후, 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정을 포함하는 제6 마스크 공정을 통해 투명 금속층을 패터닝하여 화소 전극 핑거부(38), 공통 전극(37) 및 공통 라인(36)을 포함하는 투명 도전 패턴을 형성한다.Referring to FIGS. 10A and 10B, after forming a transparent metal layer on the
투명 금속층으로는 인듐 틴 옥사이드(ITO ; Indium Tin Oxide), 틴 옥사이드(TO ; Tin Oxide), 인듐 징크 옥사이드 (IZO ; Indium Zinc Oxide), 인듐 틴 징 크 옥사이드(ITZO ; Indium Tin Zinc Oxide)등이 이용된다.Examples of the transparent metal layer include indium tin oxide (ITO), tin oxide (TO; tin oxide), indium zinc oxide (IZO; indium zinc oxide), and indium tin zinc oxide (ITZO). Is used.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 액정표시장치는 화소 전극 핑거부들에 일대일로 대응하고 드레인 전극을 노출시키는 화소 접촉홀을 포함함으로써 게이트 라인과 나란한 화소 전극 연결부를 삭제할 수 있으므로 액정표시장치의 투과율을 개선할 수 있다.As described above, the horizontal field application type liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention may include pixel contact holes that correspond to the pixel electrode finger parts one-to-one and expose the drain electrode, thereby eliminating the pixel electrode connection portion parallel to the gate line. The transmittance of the liquid crystal display device can be improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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