KR100542310B1 - 박막 트랜지스터 액정표시소자_ - Google Patents

박막 트랜지스터 액정표시소자_ Download PDF

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Abstract

본 발명은 대화면 및 고화질화를 구현할 수 있는 박막트랜지스터 액정표시소자를 개시한다. 개시된 본 발명의 박막트랜지스터 액정표시소자는, 수직·교차하는 수 개의 게이트라인 및 데이터라인; 상기 한 쌍의 게이트라인과 한 쌍의 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 구비된 화소전극; 및 각각의 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터;를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시소자로서, 상기 게이트라인은 화소영역을 향하는 측면 부분에 함몰부가 구비되어 있고, 상기 화소전극은 게이트 라인의 함몰부 내에 상기 게이트라인과 이격되어 배치되는 돌출부가 구비되어 있으며, 상기 박막트랜지스터는 함몰부를 포함한 게이트라인의 일부분인 게이트전극과, 상기 게이트전극의 함몰부에 삽입되어져 소오스전극의 기능을 하는 화소전극의 돌출부, 상기 화소전극의 돌출부 상에 적층된 제1오믹층, 반도체층 및 제2오믹층과, 상기 데이터라인으로부터 인출되어져 상기 제2오믹층 상에 배치되는 드레인전극을 포함하여 이루어지며, 상기 게이트전극과 인접하는 반도체층의 세 면에 각각 수직 방향으로 채널영역이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

박막트랜지스터 액정표시소자{Thin film transistor liquid crystal display}
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3개의 채널영역을 갖는 박막트랜지스터 액정표시소자에 관한 것이다.
텔레비젼 및 그래픽 디스플레이 등의 표시장치에 이용되는 액정표시소자(Liquid Crystal Display: 이하, LCD)는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다.
특히, 매트릭스 형태로 배열된 각 화소마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)가 구비되는 TFT LCD는 고속 응답 특성을 갖는 잇점과 고화소수에 적합하다는 잇점 때문에 CRT에 필적할만한 화면의 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하고 있다.
도 1은 종래의 TFT LCD를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 유리기판(1) 상에 소정 폭으로된 게이트전극(2)이 형성되고, 상기 게이트전극(2)을 덮도록 유리기판(1) 전면에는 게이트절연막(3)이 도포된다.
또한, 게이트전극(2) 상부의 게이트절연막(3) 상에는 채널영역이 유기되는 반도체층(4)이 형성되며, 이 반도체층(4)의 양측 표면에는 오믹층(5)이 형성되고, 상기 오믹층(5) 상에는 소오스/드레인전극(6a, 6b)이 형성되어 TFT(10)가 구성된다. 여기서, 상기 반도체층(4)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘층으로 이루어지며, 상기 오믹층(5)은 불순물이 도핑된 비정질실리콘층으로 이루어진다.
그리고, 화소영역에 대응하는 게이트절연막(3) 부분 상에는 ITO 금속으로된 화소전극(7)이 형성되며, 이때, 상기 화소전극(7)은 소오스전극(6a)과 콘택된다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 TFT LCD는 화소 영역에서 TFT가 차지하게 되는 면적이 크기 때문에 개구율이 떨어짐은 물론 대화면 및 고화질화를 달성할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대화면 및 고화질화를 구현할 수 있는 TFT LCD를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의, 수직·교차하는 수 개의 게이트라인 및 데이터라인; 상기 한 쌍의 게이트라인과 한 쌍의 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 구비된 화소전극; 및 각각의 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터;를 포함하는 TFT LCD로서, 상기 게이트라인은 화소영역을 향하는 측면 부분에 함몰부가 구비되어 있고, 상기 화소전극은 게이트라인의 함몰부 내에 상기 게이트라인과 이격되어 배치되는 돌출부가 구비되어 있으며, 상기 TFT는 함몰부를 포함한 게이트라인의 일부분인 게이트전극과, 상기 게이트전극의 함몰부에 삽입되어져 소오스전극의 기능을 하는 화소전극의 돌출부와, 상기 화소전극의 돌출부 상에 적층된 제1오믹층, 반도체층 및 제2오믹층과, 상기 데이터라인으로부터 인출되어져 상기 제2오믹층 상에 배치되는 드레인전극을 포함하여 이루어지며, 상기 게이트전극과 인접하는 반도체층의 세 면에 각각 수직 방향으로 채널영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 TFT LCD를 제공한다.
본 발명에 따르면, TFT의 채널영역을 수직 방향으로 형성하기 때문에 TFT의 선폭을 감소시킬 수 있고, 특히, 반도체층 내에 3개의 채널영역이 형성되도록 하는 것에 기인하여 TFT의 특성 저하없이 그 크기를 더욱 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 대화면 및 고화질의 TFT LCD를 구현할 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TFT LCD를 도시한 평면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 TFT LCD는 수직·교차하도록 배치되는 수 개의 게이트라인(12) 및 데이터라인(14)과, 상기 게이트라인(12) 및 데이터라인(14)에 의해 한정된 화소영역 내에 배치되는 화소전극(16) 및 상기 화소영역에 형성되면서 상기 데이터라인(14)으로부터 이격·배치됨과 동시에 상기 게이트라인(12)과 수직·교차하도록 배치되는 스토리지전극라인(20)을 포함한다.
여기서, 상기 게이트라인(12)의 일측면, 자세하게, 게이트라인(12)과 데이터라인(14)에 의해 한정된 화소영역을 향하는 측면에는 함몰부(T)가 구비되고, 상기 화소전극(16)에는 게이트라인(12)의 함몰부(T) 내에 상기 게이트라인(12)과 접촉함이 없이 이격되어 배치되는 돌출부(16a)가 구비된다.
또한, 상기 데이터라인(14)으로부터 인출되는 드레인전극(14a)은 게이트라인(12) 상에 그와 평행하게 배치됨과 동시에 그 끝단이 화소전극(16)의 돌출부(16a) 상에 배치된다.
한편, 도시되지는 않았으나, 화소전극(16)의 돌출부(16a) 상에는 패턴의 형태로 반도체층이 형성되어 있으며, 상기 반도체층의 상·하부에는 금속막과의 접촉 특성을 높이기 위한 오믹층이 형성되어 있다. 또한, 게이트라인(12)과 데이터라인(14)은 게이트절연막에 의해 절연되어 있다.
도면에서, 미설명된 부호 A, B, C는 채널영역을 나타내는 것으로서, 일반적인 TFT에서는 채널영역이 수평 방향으로 하나만 형성되지만, 본 발명의 실시예에 따른 TFT에서는 채널영역이 수직 방향으로 형성되며, 아울러, 게이트라인(12)에 함몰부가 구비된 것과 관련해서 상기 게이트라인(12)과 인접하는 반도체층 부분 각각에 제1, 제2 및 제3 채널영역(A, B, C)이 형성된다.
자세하게, 도 3 및 도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ′선 및 Ⅳ-Ⅳ′선을 따라 절단하여 나타낸 각각의 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TFT는 게이트라인의 일부분인 게이트전극(12a)과, 소오스전극으로서의 기능을 하는 화소전극의 돌출부(16a)와, 상기 화소전극의 돌출부(16a) 상에 적층되는 제1오믹층(17a), 반도체층(18) 및 제2오믹층(17b)과, 데이터라인으로부터 인출되어져 상기 제2오믹층(17b) 상에 형성되는 드레인전극(14a)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 게이트전극(12a)과 인접된 반도체층(18) 부분에서는 수직 방향으로 제1채널영역(A)이 형성된다. 이때, 제1 및 제2오믹층(17a, 17b)과 반도체층(18)의 두께 합은 게이트전극(12a)의 두께와 같거나, 상기 게이트전극(12a)의 두께 보다 약간 작게 되도록 한다.
또한, 상기 게이트전극(12a)과 화소전극의 돌출부(16a) 및 상기 게이트전극(12a)과 드레인전극(14a)은 게이트절연막(19)에 의해 절연되며, 이때, 상기 게이트 절연막(19)은 반도체층(18)에 채널이 유기될 수 있을 정도의 두께로 형성한다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 TFT는 게이트전극(12a)과, 소오스전극으로서의 기능을 하는 화소전극의 돌출부(16a)와, 상기 화소전극의 돌출부(16a) 상에 적층되는 제1오믹층(17a), 반도체층(18) 및 제2오믹층(17b)과, 데이터라인으로부터 인출되어져 상기 제2오믹층(17b) 상에 형성되는 드레인전극(14a)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 게이트전극(12a)에 함몰부가 구비된 것으로 인하여 상기 함몰부 내에 배치된 반도체층(18)에는 게이트 전극(12a)과 인접하는 부분 각각에 수직 방향으로 제2 및 제3채널 영역(B, C)이 형성된다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 게이트전극(12a)과 화소전극의 돌출부(16a) 및 상기 게이트전극(12a)과 드레인전극(14a)은 게이트절연막(19)에 의해 절연된다.
도 3 및 도 4에서, 미설명된 도면부호 10은 유리기판을 나타낸다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 TFT는 채널영역이 수직 방향으로 형성됨과 동시에 게이트전극에 함몰부가 구비되고 이러한 함몰부 내에 이격되어 반도체층이 배치되는 것으로 인하여 상기 게이트전극과 인접하는 반도체층 부분 각각에, 즉, 세 부분에 채널 영역이 형성된다.
따라서, 본 발명에서는 TFT의 채널영역이 반도체층에서 수직 방향으로 형성되도록 함과 동시에 상기 채널영역이 3개가 형성되도록 하기 때문에 반도체층의 선폭을 감소시킬 수 있는 것에 기인하여 TFT의 선폭을 감소시킬 수 있게 된다. 그러므로, 본 발명은 화소영역에서 TFT가 차지하게 되는 면적을 감소시킬 수 있기 때문에 대화면 및 고화질의 TFT LCD를 구현할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 TFT를 형성함에 있어서 수직 방향으로 채널영역이 형성되도록 하고, 아울러, 채널영역이 반도체층 내에서 세 부분에 형성되도록 함으로써 TFT의 특성 저하없이 그 크기를 대폭적으로 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, TFT의 크기를 감소시키는 것에 의해 얻어진 면적을 화소영역으로 이용할 수 있기 때문에 대화면 및 고화질의 TFT LCD를 구현할 수 있다.
또한, 비투과 영역으로 작용하는 TFT 형성 영역의 크기를 줄일 수 있기 때문에 TFT LCD의 개구율을 향상시킬 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 박막트랜지스터 액정표시소자를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자를 도시한 평면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 : 유리기판 12 : 게이트라인
12a : 게이트전극 14 : 데이터라인
14a : 드레인전극 16 : 화소전극
16a : 화소전극의 돌출부 17a : 제1오믹층
17b : 제2오믹층 18 : 반도체층
19 : 게이트절연막 20 : 스토리지전극라인
A,B,C : 채널 영역 T : 함몰부

Claims (3)

  1. 수직·교차하는 수 개의 게이트라인 및 데이터라인; 상기 한 쌍의 게이트라인과 한 쌍의 데이터라인에 의해 한정된 화소영역 내에 구비된 화소전극; 및 각각의 화소영역에 구비되는 박막트랜지스터;를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시소자로서,
    상기 게이트라인은 화소영역을 향하는 측면 부분에 함몰부가 구비되어 있고,
    상기 화소전극은 게이트라인의 함몰부 내에 상기 게이트라인과 이격되어 배치되는 돌출부가 구비되어 있으며,
    상기 박막트랜지스터는 함몰부를 포함한 게이트라인의 일부분인 게이트전극과, 상기 게이트전극의 함몰부에 삽입되어져 소오스전극의 기능을 하는 화소전극의 돌출부와, 상기 화소전극의 돌출부 상에 적층된 제1오믹층, 반도체층 및 제2오믹층과, 상기 데이터라인으로부터 인출되어져 상기 제2오믹층 상에 배치되는 드레인전극을 포함하여 이루어지며,
    상기 게이트전극과 인접하는 반도체층의 세 면에 각각 수직 방향으로 채널영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1오믹층, 반도체층 및 제2오믹층의 두께 합은 상기 게이트라인의 두께와 같거나, 또는, 작은 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터라인과 이격되어 상기 게이트라인과 수직·교차하게 형성된 스토리지전극라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시소자.
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