KR100433209B1 - 액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정세 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 어래이 기판은 액정표시장치의 어래이 기판은 기판과, 상기 기판 상에 형성된 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 기판 상에 상기 게이트 전극에 인접하도록 형성되는 공통배선과, 상기 게이트 배선과 상기 게이트전극 및 공통배선을 덮도록 형성되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상에 상기 게이트전극과 대응되게 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 데이터 배선에 접속되는 상기 소스전극과, 상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 소스전극과 대향하는 드레인전극과, 상기 게이트 배선, 데이터 배선, 소스전극 및 드레인전극을 덮으며 상기 드레인전극을 노출하기 위한 컨택홀을 가지는 보호층과, 상기 컨택홀을 경유하여 상기 드레인전극과 접속되는 화소전극을 구비하며, 상기 드레인전극은 상기 공통배선과 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩됨을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법{Array Substrate of Liquid Crystal Display Device and Fabricating Method Thereof}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고정세 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 자연스러운 동화상을 표시하고 있다. 이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 게이트전극, 게이트절연막, 활성층, 오믹접촉층, 소오스 및 드레인전극으로 구성된 TFT로 이루어진 스위칭소자와 화소(pixel)전극이 형성된 하판과 칼라필터가 형성된 상판 사이에 주입된 액정으로 이루어진다.
도 1 및 도 2는 종래의 액정표시장치의 어래이 기판을 나타내는 평면도와 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 액정표시장치의 어래이 기판은 트랜지스터영역(T1)과 스토리지 캐패시터영역(C1)으로 나누어 진다.
트랜지스터영역(T1)에는 게이트전극(13), 게이트절연막(17), 활성층(19), 오믹접촉층(21)과 소스 및 드레인전극(23)(25)으로 이루어지는 박막트랜지스터가 형성된다. 박막트랜지스터의 드레인전극(25)은 제1 콘택홀(31)을 통해 화소전극(35)과 전기적으로 접촉된다.
캐패시터영역(C1)에는 화소의 중앙부에 위치하여 게이트절연막(17)을 사이에 두고 하부에 형성된 공통배선(15)과, 상부에 형성된 스토리지전극(27)가 형성된다. 이 때, 스토리지전극(27)은 스토리지전극(27) 위에 형성된 패시베이션층(29)의 제2 콘택홀(33)을 통하여 화소전극(35)과 연결된다. 이렇게 게이트절연막(17)을 사이에 두고 형성되는 하부전극인 공통배선(15) 및 상부전극인 스토리지전극(27)의 사이에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 비 선택기간 동안에 액정 인가 전압의 유지 특성을 향상시키고 계조(gray scale) 표시를 안정시키는 역할을 한다.
이와 같은, 액정표시장치의 제조방법은 도 2에서와 같이 기판(40)의 트랜지스터영역(T1)에는 게이트전극(13)이 형성되고, 화소의 중간영역에 배치되는 캐패시터영역(C1)에는 공통배선(15)이 형성된다.
이어서, 게이트전극(13)과 공통배선(15) 및 기판(40)의 전면을 덮도록 질화실리콘 또는 산화실리콘 등의 절연물질로 이루어진 게이트절연막(17)이 형성된다.
그 다음으로, 게이트절연막(17) 상의 게이트전극(13)과 대응하는 부분에 활성층(19)이 형성되며, 이 활성층(19) 양측의 게이트전극(13)과 대응하는 부분을 제외한 부분에 오믹접촉층(21)이 형성된다. 상기에서 활성층(19)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성되고, 오믹접촉층(21)은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다.
그런 다음. 게이트절연막(17) 상의 트랜지스터영역(T1)에 오믹접촉층(21)을 덮도록 소스 및 드레인전극(23)(25)이 형성된다. 이와 동시에 게이트절연막(17)을 사이에 두고 공통배선(15)과 대응하는 부분에 스토리지전극(27)이 형성된다. 상기에서 소스 및 드레인전극(23)(25)과 스토리지전극(27)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), MoW, MoTa 또는 MoNb 등의 몰리브덴 합금(Mo alloy)으로 형성된다.
이 후, 게이트절연막(17) 상에 상술한 구조를 덮도록 패시베이션층(29)이 형성된다. 이 패시베이션층(29)은 질화실리콘 또는 산화실리콘 등의 무기절연물질이나 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(benzocyclobutene), PFCB(perfluorocyclobutane) 등의 유전 상수가 작은 유기 절연물로 형성된다.
패시베이션층(29)에 드레인전극(25)을 노출시키는 제 1 컨택홀(31)과 스토리지전극(27)을 노출시키는 제 2 컨택홀(33)이 형성된다. 그리고, 패시베이션층(29) 상에 제 1 및 제 2 컨택홀(31)(33)을 통해 드레인전극(25) 및 스토리지전극(27)과 접촉되는 화소전극(35)이 형성된다. 이 화소전극(35)은 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO), 틴옥사이드(Tin-Oxide : TO) 또는 인듐징크옥사이드(Indium-Zinc-Oxide : IZO) 등의 투명한 전도성물질로 형성된다.
이와 같은, 트랜지스터영역(T1) 및 스토리지 캐패시터영역(C1)이 형성된 어래이 기판(40)은 도시하지 않은 블랙매트릭스 및 칼라필터가 형성된 상부기판과 액정을 사이에 두고 대면되어 합착된다. 이 때, 블랙매트릭스는 액정배향이 비연속적으로 변하는 전경선(Disinclination Line)이 생기는 영역에서는 액정분자의 배열을 조절할 수 없으므로 트랜지스터영역(T1) 및 화소전극(35)의 중앙부에 위치한 공통배선(48)을 포함하는 스토리지 캐패시터영역(C1)을 가리게 된다. 이를 위해, 블랙매트릭스는 상부기판 및 어래이 기판(40)의 합착 마진(약 5㎛)을 고려하여 한 화소내에 트랜지스터영역(T1) 및 스토리지 캐패시터영역(C1)의 두 부분으로 나누어제작된다.
이러한, 블랙매트릭스에 의해 개구부(X, Y)는 크게 감소하게 된다. 결과적으로 개구부(X, Y)의 감소는 화소의 크기가 점점 줄어드는 고정세의 액정표시장치에 대응할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고정세 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 어레이 기판을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A'의 단면을 나타내는 단면도.
도 3는 본 발명에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 나타내는 평면도.
도 4은 도 3에 도시된 B-B'의 단면을 나타내는 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
13, 44, 63 : 게이트전극 15, 65 : 공통배선
17, 67 : 게이트절연막 19, 69 : 활성층
21, 71 : 오믹접촉층 23, 73 : 소스전극
25, 75 : 드레인전극 27 : 스토리지전극
29, 79 : 패시베이션층 31, 33, 91 : 콘택홀
35, 85 : 화소전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 어래이 기판은 기판과, 상기 기판 상에 형성된 게이트 배선과, 상기 게이트 배선에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 기판 상에 상기 게이트 전극에 인접하도록 형성되는 공통배선과, 상기 게이트 배선과 상기 게이트전극 및 공통배선을 덮도록 형성되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상에 상기 게이트전극과 대응되게 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 데이터 배선에 접속되는 상기 소스전극과, 상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 소스전극과 대향하는 드레인전극과, 상기 게이트 배선, 데이터 배선, 소스전극 및 드레인전극을 덮으며 상기 드레인전극을 노출하기 위한 컨택홀을 가지는 보호층과, 상기 컨택홀을 경유하여 상기 드레인전극과 접속되는 화소전극을 구비하며, 상기 드레인전극은 상기 공통배선과 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 어래이 기판 제조방법은 기판 상에 게이트전극 및 상기 게이트전극에 인접하게 공통배선을 형성하는 단계와, 게이트 배선과 공통배선을 덮도록 게이트절연막을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 게이트전극과 대응되게 반도체층을 형성하는 단계와, 반도체층 및 게이트절연막 상에 소스전극을 형성함과 동시에 소스전극과 대향하고 공통배선과 마주보도록 드레인전극을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 소스전극 및 드레인전극을 덮도록 형성되며 드레인전극을 노출하기 위한 컨택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와, 컨택홀을 경유하여 드레인전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 어래이 기판은 트랜지스터영역(T2)과 스토리지 캐패시터영역(C2)으로 나누어진다.
트랜지스터영역(T2)에는 게이트전극(63), 게이트절연막(67), 활성층(69), 오믹접촉층(71)과 소스 및 드레인전극(73)(75)으로 이루어지는 박막트랜지스터가 형성된다.
스토리지 캐패시터영역(C2)은 게이트 절연막(67)을 사이에 두고 박막트랜지스터에 최대한 가깝게 형성된 하부전극인 공통배선(65)과 화소영역 쪽으로 확장되어 형성된 박막트랜지스터의 드레인전극(75) 사이에 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. 이 스토리지 캐패시터(Cst)는 비 선택기간 동안에 액정 인가 전압의 유지 특성을 향상시키고 계조(gray scale) 표시를 안정시키는 역할을 한다.
박막트랜지스터의 드레인전극(75)은 콘택홀(91)을 통해 화소전극(85)과 전기적으로 연결된다. 이 드레인전극(75)은 스토리지 캐패시터(Cst)의 상부전극인 스토리지전극의 역할을 동시에 하게 된다.
이와 같은, 액정표시장치의 제조방법은 도 4에서와 같이 기판(61)의 트랜지스터영역(T2)에는 게이트전극(63)이 형성됨과 동시에 캐패시터영역(C2)에는 종래의 중앙부에서 크게 벗어나 트랜지스터영역(T2)에 최대한 붙게되는 공통배선(65)이 형성된다.
이어서, 게이트전극(63)과 공통배선(65) 및 기판(61)의 전면을 덮도록 질화실리콘 또는 산화실리콘 등의 절연물질로 이루어진 게이트절연막(67)이 형성된다.
그 다음으로, 게이트절연막(67) 상의 게이트전극(63)과 대응하는 부분에 활성층(69)이 형성되며, 이 활성층(69) 양측의 게이트전극(63)과 대응하는 부분을 제외한 부분에 오믹접촉층(71)이 형성된다. 상기에서 활성층(69)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성되고, 오믹접촉층(71)은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다.
그런 다음, 게이트절연막(67) 상의 트랜지스터영역(T2)에 오믹접촉층(71)을 덮도록 소오스 및 드레인전극(73)(75)이 형성된다. 이 때, 드레인전극(75)은 게이트절연막(67)을 사이에 두고 공통배선(65)과 마주보도록 화소 쪽으로 확장되어 형성된다. 이 소스전극 및 드레인전극(73)(75) 및 공통배선(65)은 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo) 및 MoW, MoTa, MoNb 등을 포함하는 몰리브덴 합금(Mo alloy)으로 동시에 형성된다. 이에 따라, 게이트절연막(67)을 사이에 두고 하부전극인 공통배선(65)과 상부전극인 드레인전극(75) 사이에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다.
이 후, 게이트절연막(67) 상에 상술한 구조를 덮도록 패시베이션층(79)이 형성된다. 이 패시베이션층(79)은 질화실리콘 또는 산화실리콘 등의 무기절연물질이나 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(benzocyclobutene), PFCB(Perfluorocyclobutane) 등의 유전 상수가 작은 유기 절연물로 형성된다. 이 패시베이션층(79)에는 드레인전극(75)을 노출시키기 위한 하나의 컨택홀(91)이 형성된다. 그리고, 패시베이션층(79) 상에는 컨택홀(91)을 통해 드레인전극(75) 및 공통배선(65)과 접촉되는 화소전극(85)이 형성된다. 이 화소전극(85)은 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO), 틴옥사이드(Tin-Oxide : TO) 또는 인듐징크옥사이드(Indium-Zinc-Oxide : IZO) 등의 투명한 전도성물질로 형성된다.
이와 같은, 트랜지스터영역(T2) 및 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된 기판(61)과 도시하지 않은 블랙매트릭스 및 칼라필터가 형성된 상부기판은 액정을 사이에 두고 대면되어 합착된다. 이 때, 블랙매트릭스는 액정배향이 비연속적으로변하는 전경선(Disinclination Line)이 생기는 영역에서는 액정분자의 배열을 조절할 수 없으므로 트랜지스터영역(T2) 및 트랜지스터영역(T2)에 가깝게 위치한 캐패시터영역(C2)을 가리게 된다. 이를 위해, 블랙매트릭스는 상부기판 및 기판(61)의 합착 마진(약 5㎛)을 고려하여 한 화소내에 트랜지스터영역(T2) 및 스토리지 캐패시터영역(C2)을 대향되게 덮을 수 있도록 한 부분으로 제작된다.
이에 따라, 같은 크기의 스토리지 캐패시터를 형성하면서도 블랙매트릭스가 차지하는 영역이 감소하게 되고, 빛샘차단이 용이하게 된다. 따라서, 전체 개구부(S)는 종래의 개구부(X, Y)보다 크게 증가하게 된다. 다시 말하여 화소의 중앙부에 위치한 종래의 스토리지 캐패시터영역(C1)을 트랜지스터영역(T2)에 최대한 가깝게 배치함으로써 개구율이 향상된다. 이는 화소의 크기가 점점 줄어드는 고정세의 액정표시장치에 대응할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 어래이 기판 및 그 제조방법은 스토리지 캐패시터의 공통배선을 화소영역의 중앙부에서 박막트랜지스터에 최대한 근접하게 형성함으로써 블랙매트릭스가 자치하는 영역을 최소화하여 개구율을 크게 향상시킬 수 있다.
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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

  1. 다수의 게이트 배선과 다수의 데이터 배선이 교차되며 그 교차부에 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 포함한 박막트랜지스터가 형성된 액정표시장치의 어래이 기판에 있어서,
    기판과,
    상기 기판 상에 형성된 게이트 배선과,
    상기 게이트 배선에서 돌출된 게이트 전극과,
    상기 기판 상에 상기 게이트 전극에 인접하도록 형성되는 공통배선과,
    상기 게이트 배선과 상기 게이트전극 및 공통배선을 덮도록 형성되는 게이트절연막과,
    상기 게이트절연막 상에 상기 게이트전극과 대응되게 형성되는 반도체층과,
    상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 데이터 배선에 접속되는 상기 소스전극과,
    상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 형성되고 상기 소스전극과 대향하는 상기 드레인전극과,
    상기 게이트 배선, 데이터 배선, 소스전극 및 드레인전극을 덮으며 상기 드레인전극을 노출하기 위한 컨택홀을 가지는 보호층과,
    상기 컨택홀을 경유하여 상기 드레인전극과 접속되는 화소전극을 구비하며,
    상기 드레인전극은 상기 공통배선과 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 어래이 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공통배선은 화소내의 중앙위치에서 벗어나 상기 박막트랜지스터에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어래이 기판.
  3. 기판 상에 게이트전극 및 상기 게이트전극에 인접하게 공통배선을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 배선과 상기 공통배선을 덮도록 게이트절연막을 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막 상에 상기 게이트전극과 대응되게 반도체층을 형성하는 단계와,
    상기 반도체층 및 상기 게이트절연막 상에 소스전극을 형성함과 동시에 상기 소스전극과 대향하고 상기 공통배선과 마주보도록 드레인전극을 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막 상에 상기 소스전극 및 상기 드레인전극을 덮도록 형성되며 상기 드레인전극을 노출하기 위한 컨택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와,
    상기 컨택홀을 경유하여 상기 드레인전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어래이 기판 제조방법.
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