KR100686224B1

KR100686224B1 - 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및그 수리 방법

Info

Publication number: KR100686224B1
Application number: KR1020000000681A
Authority: KR
Inventors: 김동규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2007-02-22
Also published as: KR20010068662A

Abstract

기판 위에 한 쌍의 게이트선과 이를 연결하는 게이트 연결부 등을 포함하는 게이트 배선과 유지 전극선 및 유지 전극을 포함하는 유지 전극 배선이 형성되어 있다. 이들과 절연되어 있는 데이터선과 데이터선에 인접하여 게이트선 및 유지 전극 배선과 중첩되어 있는 수리선 등을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 보호막으로 덮여 있고 보호막 위에 화소 전극이 형성되어 있다. 두 게이트선 또는 데이터선이 단선된 경우 레이저를 이용해 단선된 배선과 수리선, 유지 전극 배선을 단락시키면 신호가 단선된 부분을 우회하여 전달될 수 있다. 화소 전극은 이웃하는 한 게이트선과만 중첩되어 개구율이 증가하며, 이때 중첩되어 이루는 유지 용량은 전체 유지 용량의 20% 이하이고 나머지 80% 이상은 화소 전극과 유지 전극 일부의 중첩에 의한 유지 용량으로 충당한다. 유지 전극 중 화소 전극과 중첩되지 않는 부분은 데이터선과 화소 전극 사이에 위치하므로 데이터선 및 화소 전극의 전계 간섭을 줄일 수 있어 수직 방향의 크로스토크가 줄어든다.

단선, 개구율, 유지 용량, 수리선, 크로스토크

Description

액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 그 수리 방법{a thin film transistor array panel for a liquid crystal display, a manufacturing method thereof and a repairing method thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판에서 각각 Ⅱ-Ⅱ 선 및 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 4는 게이트선의 단선 시의 수리 방법을 도시한 배치도이고,

도 5는 데이터선의 단선 시의 수리 방법을 도시한 배치도이고,

도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 6b 및 도 6c는 각각 도 6a에서 Ⅵb-Ⅵb 선 및 Ⅵc-Ⅵc 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 7a는 도 6a 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 7b 및 도 7c는 각각 도 7a에서 Ⅶb-Ⅶb 선 및 Ⅶc-Ⅶc 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 도 6b 및 도 6c 다음 단계에서의 단면도이고,

도 8a는 도 7a 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 8b 및 도 8c는 각각 도 8a에서 Ⅷb-Ⅷb 선 및 Ⅷc-Ⅷc 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 도 7b 및 도 7c 다음 단계에서의 단면도이고,

도 9a는 도 8a 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 9b 및 도 9c는 각각 도 9a에서 Ⅸb-Ⅸb 선 및 Ⅸc-Ⅸc 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 도 8b 및 도 8c 다음 단계에서의 단면도이고,

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 11 및 도 12은 도 10에 도시한 박막 트랜지스터 기판에서 각각 XⅠ-XⅠ 선 및 XⅡ-XⅡ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 그 수리 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

이러한 액정 표시 장치의 한 기판은 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 갖는 것이 일반적이며, 이러한 박막 트랜지스터 기판에는 박막 트 랜지스터 외에도 게이트선 및 데이터선을 포함하는 배선, 외부로부터 신호를 인가받아 게이트선 및 데이터선으로 각각 전달하는 게이트 패드 및 데이터 패드가 형성되어 있다. 여기서, 게이트선과 데이터선이 절연되어 교차하여 화소 영역을 이루고 있으며, 화소 영역에 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극이 형성되어 있다.

이러한 액정 표시 장치에서 화소의 전하 보존 능력을 향상시키기 위해 유지 용량을 형성해야 하는데, 이러한 유지 용량을 형성하는 방법에는 전단 게이트 방식과 독립 배선 방식이 있다.

전단 게이트 방식에서는 이웃하는 화소의 게이트선과 화소 전극이 절연막을 사이에 두고 중첩되어 유지 용량을 이루는데, 이러한 전단 게이트 방식에서는 게이트 신호의 지연이 크기 때문에 화면이 고정세화되거나 화면이 커질수록 신호 지연이 큰 문제점으로 나타난다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 독립 배선 방식을 사용하는데, 독립 배선 방식에서는 게이트선과 분리되어 있는 별개의 유지 전극 배선과 화소 전극이 절연막을 사이에 두고 중첩되어 유지 용량을 이루고 있다. 이러한 독립 배선 방식에서는 개구율이 작은 문제점이 있다. 또한, 게이트선이 단선될 때 수리(repair)하기가 어렵다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신호 지연을 작게 하면서 개구율을 증가시키는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 배선의 단선에 따른 불량을 최소화하는 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 게이트선을 이중으로 형성하고 그 중 한 게이트선과만 화소 전극을 중첩시킨다.

본 발명에서는 또한 유지 전극 배선을 두고 화소 전극과 중첩시켜 필요한 유지 용량을 확보할 수 있다.

본 발명에 따르면, 절연 기판 위에 서로 인접해 있는 다수의 제1 및 제2 게이트선이 형성되어 있으며 제1 및 제2 게이트선을 연결하고 있는 게이트 연결부가 형성되어 있다. 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 데이터선이 형성되어 있고, 화소 영역에는 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와만 중첩되어 제1 유지 용량을 이루는 다수의 화소 전극이 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극 및 화소 전극과 연결되어 있는 드레인 전극을 갖고 있는 다수의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판은 제1 및 제2 게이트선과 분리되어 기판 위에 형성되어 있는 유지 전극선과 이와 연결되어 있는 유지 전극을 더 포함할 수 있고, 이때 유지 전극선 및 유지 전극 중 최소한 하나는 화소 전극과 중첩되어 제2 유지 용량을 이루며, 제1 유지 용량의 크기는 제2 유지 용량의 1/4 이하인 것이 바람직하다.

유지 전극의 일부는 화소 전극과 중첩되어 있지 않으며 데이터선과 화소 전극의 사이에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은 제1 및 제2 게이트선을 가로질러 유지 전극선 및 유지 전극과 중첩되어 있는 수리선을 더 포함할 수도 있으며, 게이트선이나 데이터선이 단선되면 유지 전극선 및 유지 전극과 함께 신호의 우회로를 이룬다. 즉, 게이트선이나 데이터선이 단선되면 단선된 지점에 인접한 수리선 및 유지 전극 배선을 통하여 단선 지점 양쪽 부분을 연결하고, 유지 전극 배선에서 게이트선이나 데이터선에 연결된 부분을 다른 부분과 격리시켜 단선된 신호선을 수리한다.

인접한 게이트 연결부는 두 개 이상의 화소 영역 거리를 두고 있는 것이 좋으며, 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트선의 일부이며 소스 및 드레인 전극은 게이트 전극에 대하여 대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때, 우선 절연 기판 위에 게이트 배선과 유지 전극 배선을 형성하고, 이들을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 게이트 절연막 위에 반도체층과 저항성 접촉층을 차례로 형성하고 그 위에 데이터선, 소스 및 드레인 전극과 수리선을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 드레인 전극을 드러내는 제1 접촉 구멍을 갖는 보호막을 형성하고, 보호막 위에 제1 접촉 구멍을 통해 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다.

여기서, 반도체층, 저항성 접촉층, 데이터 배선 및 수리선은 한 번의 사진 식각 공정으로 형성할 수도 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 그 수리 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선 및 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에서와 같이, 절연 기판(10) 위에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27) 및 유지 전극 배선(25, 26)이 형성되어 있다.

게이트 배선은 서로 인접한 다수의 게이트선(20, 21)과 이들을 연결하는 게이트 연결부(27), 그리고 게이트선(20, 21)의 끝에 연결되어 있는 게이트 패드(23)를 포함한다. 한 쌍의 게이트선(20, 21)은 서로 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있으며, 위쪽에 위치한 주 게이트선(20)의 일부는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(22)이 된다. 여기에서, 게이트선(20, 21)을 이중으로 만든 것은 단선에 대비한 것이며, 게이트선(20, 21)의 분지를 따로 두지 않고 그 자체로서 게이트 전극(22)의 역할을 하기 때문에 개구율이 상대적으로 높다. 게이트 연결부(27)는 두 개 이상의 화소 영역마다 반복하여 배치되어 있으며, 게이트 패드(23)는 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(20, 21)으로 전달하는 역할을 한다.

유지 전극 배선(25, 26)은 주 게이트선(20)의 위쪽에 이와 평행하게 뻗어 있는 유지 전극선(25)과 유지 전극선(25)의 가지로서 세로 방향으로 위로 뻗어 있는 유지 전극(26)을 포함한다. 유지 전극선(25)에는 박막 트랜지스터 기판과 마주보는 상판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)에 인가되는 공통 전극 전압이 인가될 수 있으며, 유지 전극(26)은 한 화소 영역의 가장자리에 두 개씩 쌍으로 배열되어 있다.

게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27) 및 유지 전극 배선(25, 26)은 단일층으로 형성될 수도 있지만, 이중층 이상으로 형성될 수 있다. 이중층 이상으로 형성될 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 만들고, 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하다.

게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27)과 유지 전극 배선(25, 26)은 질화규소(SiN_x) 따위의 게이트 절연막(30)으로 덮여 있다.

게이트 전극(22) 위의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있고, 반도체층(40) 위에는 n형 불순물이 도핑되어 있는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 저항성 접촉층(51, 52)이 게이트 전극(22)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다.

저항성 접촉층(51, 52) 및 게이트 절연막(30) 위에는 알루미늄 또는 알루미 늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)이 형성되어 있다.

데이터 배선은 데이터선(60) 및 그 분지인 소스 전극(61), 데이터선(60)의 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(64), 그리고 이들과 분리되어 있는 드레인 전극(62)을 포함한다. 데이터선(60)은 세로 방향으로 뻗어 있어 게이트선(20, 21)과 교차하며, 이들의 교차로 정의되는 영역이 화소 영역이 된다. 소스 전극(61)과 드레인 전극(62)은 게이트 전극(22)을 중심으로 상하로 배치되어 서로 마주보고 있다. 데이터 패드(64)는 외부로부터 화상 신호를 인가받아 데이터선(60)에 전달하는 역할을 한다.

데이터 배선은 또한 데이터선(60)에 인접한 수리선(63)을 포함한다. 수리선(63)은 한 쌍의 게이트선(20, 21) 위에 위치한 유지 전극선(25)으로부터 게이트선(20, 21)의 아래에 위치한 유지 전극(26)까지 연장되어 있어 유지 전극선(25) 및 유지 전극(26)뿐만 아니라 그 사이의 게이트선(20, 21)과도 중첩된다.

데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)도 게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27)과 마찬가지로 이중층 이상으로 형성될 수 있다.

여기서, 게이트 전극(22)과 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 저항성 접촉층(51, 52), 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 박막 트랜지스터를 이루고 있다. 여기서, 게이트 전극(22)은 게이트선(20)의 일부이며 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 게이트 전극(22)에 대하여 상하로 대칭으로 배치되어 있어 화소 영역에 박막 트랜 지스터가 차지하는 영역이 줄어든다.

데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64) 및 반도체층(40), 게이트 절연막(30) 위에는 질화규소 또는 아크릴계 따위의 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다.

보호막(70)에는 드레인 전극(62)을 드러내는 접촉 구멍(72)과 데이터 패드(64)를 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(23)를 드러내는 접촉 구멍(73)이 형성되어 있다.

보호막(70) 위의 화소 영역에는 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어져 있으며 접촉 구멍(72)을 통해 드레인 전극(62)과 연결되는 화소 전극(80)이 형성되어 있다. 화소 전극(80)은 하나의 화소 영역 내에 위치하는 한 쌍의 유지 전극(26) 및 그 사이의 유지 전극선(25)과 중첩될 뿐만 아니라 보조 게이트선(21)과도 중첩되어 있어 충분한 크기의 유지 용량을 얻을 수 있다. 또한, 유지 전극(26)은 데이터선(60)에 인접하고 화소 전극(80)의 좌우 가장자리에 중첩되며 화소 전극(80)과 중첩되지 않는 부분은 데이터선(60)과 화소 전극(80)의 사이에 위치하므로 데이터선(60) 및 화소 전극(80)에서 발생하는 전계가 간섭하는 것을 막아준다. 이와 같이 유지 용량이 크고 데이터선(60)과 화소 전극(80) 사이의 간섭이 줄어들면 데이터선(60)마다 극성 반전 구동 시에 나타나는 수직 방향의 크로스토크가 줄어든다.

보호막(70) 위에는 또한 접촉 구멍(73, 74)을 통해 게이트 패드(23) 및 데이터 패드(64)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(83) 및 보조 데이터 패드(84)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(23, 64)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패 드(23, 64)를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니다.

한편, 본 실시예에서 화소 전극(80)과 보조 게이트선(21)이 만들어내는 유지 용량은 필요한 전체 유지 용량의 20% 이하이고, 나머지 80% 이상은 화소 전극(80)과 유지 전극(26)의 중첩으로 생기는 유지 용량으로 충당한다. 이와 같이 하면 보조 게이트선(21)에 걸리는 기생 용량이 일반적인 전단 게이트 방식에 비해 작아진다. 또한, 독립 배선 방식의 경우 화소 전극(80)을 유지 전극선(25)과만 중첩시킬 뿐 게이트선(20)과는 중첩시키지 않으므로 화소 전극(80)과 게이트선(20) 사이에 간격이 생기고 이 간격은 액정 표시 장치의 개구율을 작게 하지만, 본 실시예에서는 이 간격이 생기지 않기 때문에 일반적인 독립 배선 방식에 비해 개구율이 높다.

이러한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에서 게이트선(20, 21) 또는 데이터선(60)과 같은 배선이 단선되었을 때 레이저 등을 이용하여 단선된 배선과 유지 전극 배선(25, 26), 수리선(63)을 녹여 단락시킴으로써 단선된 부분을 우회하여 신호가 전달되도록 한다. 이에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 게이트선(20, 21)이 단선되었을 때의 수리 방법을 나타낸 배치도이고, 도 5는 데이터선(60)이 단선되었을 때의 수리 방법을 나타낸 배치도이다.

먼저 도 4를 참조하여 게이트선(20, 21)이 단선되었을 때의 수리 방법에 대하여 설명한다.

도 4에서와 같이, 게이트선(20, 21)이 L1과 L2 지점에서 모두 단선되었을 경우에는 게이트 패드(23)로부터 인가된 게이트 신호(또는 주사 신호)는 L1과 L2 이후의 게이트선(20, 21)에는 전달되지 못한다. 이러한 경우에 단선된 지점(L1, L2) 의 좌우에 위치한 수리선(R1, R2)과 아래쪽에 위치한 유지 전극 배선(25, 26)을 이용하여 게이트선(20, 21)의 단선을 수리한다. 이에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

수리선(R1)의 하단이 포함되는 영역을 화소 영역(P1)이라 하고 수리선(R2)의 하단이 포함되는 영역을 화소 영역(P2)이라 하자. 수리선(R1)과 게이트선(20)이 중첩되는 지점(C1), 화소 영역(P1)의 왼쪽 유지 전극(26)과 수리선(R1)이 중첩되는 지점(C2), 화소 영역(P2)의 왼쪽 유지 전극(26)과 수리선(R2)이 중첩되는 지점(C3), 수리선(R2)과 게이트선(20)이 중첩되는 지점(C4)을 각각 레이저 등으로 녹이면 수리선(R1, R2)과 게이트선(20), 유지 전극(26)이 연결된다. 그리고, 유지 전극선(25)에서 화소 영역(P1)의 왼쪽 유지 전극(26)과 유지 전극선(25)의 교차점 왼쪽 부분(l1)과 화소 영역(P2)의 왼쪽 유지 전극(26)과 유지 전극선(25)의 교차점 오른쪽 부분(l2)을 레이저로 절단하여 다른 부분과 분리한다. 도 4는 화소 전극(80)과 중첩된 부분을 피하여 절단한 상태를 보여주고 있다.

이렇게 하면 게이트 신호는 게이트 패드(23)에서 나와 게이트선(20)을 지나 수리선(R1), 화소 영역(P1)의 왼쪽 유지 전극(26)과 유지 전극선(25), 화소 영역(P2)의 왼쪽 유지 전극(26), 수리선(R2), 게이트선(20)의 순으로 전달된다.

그 다음, 도 5를 참조하여 데이터선(60)이 단선되었을 때의 수리 방법에 대하여 설명한다.

도 5에서와 같이, 데이터선(60)이 L3 지점에서 단선되었을 경우에 데이터 패드(64)에서 인가된 데이터 신호(또는 화상 신호)는 L3 이후의 데이터선(60)에는 전 달되지 못한다. 이러한 경우에 단선점(L3) 위쪽에 위치한 인접 수리선(R3)과 단선점(L3) 아래 위에 위치한 인접 유지 전극 배선(25, 26)을 이용하여 데이터선(60)의 단선을 수리한다. 이에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

단선된 데이터선(60)의 오른쪽 화소 영역을 P3이라 하고 그 위의 화소 영역을 P4라 하자. 단선점(L3)의 위쪽에 위치한 인접 유지 전극선(25)과 단선된 데이터선(60)이 중첩되는 지점(C5), 단선점(L3)의 위쪽에 위치한 인접 유지 전극선(25)과 수리선(R3)이 중첩되는 지점(C6), 단선점(L3)의 오른쪽에 위치한 인접 유지 전극(26)과 수리선(R3)이 중첩되는 지점(C7), 단선점(L3)의 아래쪽에 위치한 인접 유지 전극선(25)과 단선된 데이터선(60)이 중첩되는 지점(C8)을 각각 레이저 등으로 녹이면 단선된 데이터선(60)과 수리선(R3), 유지 전극(26)이 연결된다. 그리고 유지 전극선(25)의 일부를 레이저로 절단하여 다른 부분과 분리하며 그 지점은 다음과 같다. 단선된 데이터선(60)과 단선점(L3) 아래 위 유지 전극선(25)의 교차점 왼쪽 부분(l3, l5), 단선점(L3) 오른쪽 인접 유지 전극(26)과 유지 전극선(25)의 교차점 오른쪽 부분(l4), 수리선(R3)과 단선점(L3) 위쪽 유지 전극선(25)의 중첩점(C6) 오른쪽 부분(l6)이 해당된다. 이때, l4 및 l6 지점은 화소 전극(80)과의 중첩을 피하기 위하여 선택한 곳이다.

이렇게 하면 데이터 신호는 데이터 패드(64)에서 나와 데이터선(60)을 지나 화소 영역(P4)의 유지 전극선(25), 수리선(R3), 화소 영역(P3)의 왼쪽 유지 전극(26)과 유지 전극선(25), 데이터선(60)의 순으로 전달된다.

게이트선(20, 21)과 데이터선(60)의 단선을 수리한 후 유지 전극선(25)의 절 단 부분(l1 내지 l6)이 있더라도 공통 신호가 좌우 양쪽에서 인가되므로 나머지 부분에는 공통 신호가 전달된다.

그러면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 6a 내지 도 9c, 앞서의 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 6a 내지 도 6c에서와 같이 절연 기판(10) 위에 게이트 배선용 도전체층을 증착하고 제1 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27) 및 유지 전극 배선(25, 26)을 형성한다. 이때, 이중 게이트선(20, 21)을 형성하고 이들을 연결하는 게이트 연결부(27)를 두 개 이상의 화소 영역마다 형성한다. 게이트선(20, 21)이 알루미늄과 같이 부식되기 쉬운 금속으로 형성되는 경우 후속 공정에서 사용되는 산 또는 알칼리 용액에 의해 한 게이트선이 침식될 때 게이트 연결부(27)를 통해 다른 게이트선까지 침식되어 게이트선(20, 21)이 둘 다 단선될 수 있는데, 게이트 연결부(27) 사이의 간격을 넓게 함으로써 단선의 확률을 줄일 수 있다.

이어, 도 7a 내지 도 7c에서와 같이 게이트 절연막(30)과 반도체층(40), 저항성 접촉층(50)을 차례로 증착하고 상부의 두 층(40, 50)을 제2 사진 식각 공정으로 패터닝한다.

이어, 도 8a 내지 도 8c에서와 같이 데이터 배선용 도전체층을 증착하고 제3 사진 식각 공정으로 패터닝하여 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)을 형성한 후, 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62) 사이에 드러난 저항성 접촉층(50)을 제거하여 반도체층(40)을 드러내고 두 부분(51, 52)으로 분리한다.

이어, 도 9a 및 도 9c에서와 같이 보호막(70)을 증착하고 제4 사진 식각 공정으로 패터닝하여 드레인 전극(62), 게이트 패드(23), 데이터 패드(64)를 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 73, 74)을 형성한다.

이어, 도 1 내지 도 3에서와 같이 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 제5 사진 식각 공정으로 패터닝하여 화소 전극(80) 및 보조 게이트 패드(83), 보조 데이터 패드(84)를 형성한다.

이와 같이 본 실시예에서는 박막 트랜지스터 기판을 다섯 번의 사진 식각 공정으로 제조하지만 네 번의 사진 식각 공정으로 제조할 수도 있다.

그러면, 네 번의 사진 식각 공정을 이용한 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 11 및 도 12는 도 10에 도시한 박막 트랜지스터 기판에서 각각 XⅠ-XⅠ선 및 XⅡ-XⅡ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 10 내지 도 12에서와 같이, 네 번의 사진 식각 공정으로 제조된 박막 트랜지스터 기판의 구조는 본 발명의 실시예와 동일하다. 단, 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64) 하부에 저항성 접촉층(51, 52)과 반도체층(40)이 있으며, 저항성 접촉층(51, 52)의 모양은 데이터 배선(60. 61, 62, 63, 64)의 모양과 동일하며, 반도체층(40)의 모양은 박막 트랜지스터의 채널부, 즉 소스 전극(61)과 드레인 전극(62) 사이 부분을 제외하고는 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)의 모양과 동일하다.

그러면, 네 번의 사진 식각 공정을 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방 법에 대하여 간략히 설명한다.

먼저, 절연 기판(10) 위에 게이트 배선용 도전체층을 증착하고 제1 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 배선(20, 21, 22, 23, 27) 및 유지 전극 배선(25, 26)을 형성한다. 이어, 게이트 절연막(30), 반도체층, 저항성 접촉층 및 데이터 배선용 도전체층을 차례로 증착한 후, 도전체층 위에 위치에 따라 빛의 투과율이 다른 마스크를 사용하여 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴 중에서 소스 전극(61)과 드레인 전극(62) 사이에 위치한 감광막 패턴은 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)이 형성될 부분에 위치한 감광막 패턴보다 두께가 얇고, 그 외의 기타 부분의 감광막은 두께가 없거나 다른 부분보다 얇다. 이어, 기타 부분의 노출되어 있는 도전체층을 제거하여 그 하부의 저항성 접촉층을 노출시킨다. 이때, 기타 부분에 얇은 감광막이 남아 있다면 도전체층을 제거하기 전에 이를 먼저 제거한다. 이어, 기타 부분의 노출된 저항성 접촉층 및 그 하부의 반도체층을 소스 전극(61)과 드레인 전극(62) 사이의 감광막 패턴과 함께 식각한다. 이렇게 하면, 소스 및 드레인 전극이 형성될 도전체층과 분리되지 않은 저항성 접촉층, 그 하부의 반도체층이 형성된다. 이때, 기타 부분의 저항성 접촉층 및 반도체층이 완전히 제거되어 그 하부의 게이트 절연막이 드러날 수도 있지만, 반도체층이 약간 남아 있을 수도 있다. 이어, 소스 및 드레인 전극(61, 62) 사이의 도전체층과 그 하부의 저항성 접촉층을 식각하여 분리하고 반도체층(40)을 드러낸다. 기타 부분에 반도체층이 남아 있다면 제거한다. 이렇게 하여, 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)을 완성한 후 그 위에 남아 있는 감광막을 제거한다. 이어, 보호막(70)을 증착 한 후 제3 사진 식각 공정으로 패터닝하여 접촉 구멍(72, 73, 74)을 형성한다. 이어, ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착한 후 제4 사진 식각 공정으로 패터닝하여 화소 전극(80) 및 보조 게이트 패드(83), 보조 데이터 패드(84)를 형성한다.

이와 같이 본 발명에서는 유지 용량의 일부는 화소 전극이 이웃하는 한 게이트선과만 중첩되어 이루므로, 게이트선에 걸리는 기생 용량이 작아지고 개구율이 증가하며 나머지 유지 용량은 화소 전극과 유지 전극 배선의 중첩에 의해 이루어진다. 유지 전극 중 화소 전극과 중첩되지 않는 부분은 데이터선과 화소 전극 사이에 위치하여 데이터선 및 화소 전극의 전계 간섭을 줄이므로 수직 방향의 크로스토크가 줄어든다. 또한, 한 쌍의 게이트선을 연결하는 게이트 연결부를 두 개 이상의 화소 영역 거리를 두고 형성하여 게이트선 단선의 확률을 줄일 수 있으며, 두 게이트선 또는 데이터선이 단선된 경우 단선된 배선과 수리선, 유지 전극 배선을 레이저로 단락시켜 단선된 부분을 우회하여 신호를 전달할 수 있다.

Claims

절연 기판,

상기 기판 위에 형성되어 있으며 서로 인접해 있는 다수의 제1 및 제2 게이트선,

상기 제1 및 제2 게이트선을 연결하고 있는 다수의 게이트 연결부,

상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 데이터선,

상기 화소 영역에 형성되어 있으며 상기 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와만 중첩되어 제1 유지 용량을 이루는 다수의 화소 전극,

상기 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극 및 상기 화소 전극과 연결되어 있는 드레인 전극을 갖고 있는 다수의 박막 트랜지스터, 그리고

상기 제1 및 제2 게이트선과 분리되어 상기 기판 위에 형성되어 있는 유지 전극선과 상기 유지 전극선에 연결되어 있는 유지 전극을 포함하는 유지 전극 배선을 포함하며,

상기 유지 전극선 및 상기 유지 전극 중 최소한 하나는 상기 화소 전극과 중첩되어 제2 유지 용량을 이루는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
삭제
제1항에서,

상기 유지 전극의 일부는 상기 화소 전극과 중첩되어 있지 않으며 상기 데이터선과 상기 화소 전극의 사이에 위치하고 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
제1항에서,

상기 제1 및 제2 게이트선을 가로질러 상기 유지 전극선 및 상기 유지 전극과 중첩되어 있는 수리선을 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
제1항에서,

상기 제1 유지 용량의 크기는 상기 제2 유지 용량의 1/4 이하인 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
제1항에서,

인접한 상기 게이트 연결부는 두 개 이상의 상기 화소 영역 거리를 두고 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
제1항에서,

상기 박막 트랜지스터의 상기 게이트 전극은 상기 게이트선의 일부이며 상기 소스 및 드레인 전극은 상기 게이트 전극에 대하여 대칭으로 배치되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
절연 기판 위에 제1 및 제2 게이트선과 이들을 연결하고 있는 게이트 연결부를 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계,

상기 게이트 배선과 분리되어 있는 유지 전극선 및 상기 유지 전극선에 연결되어 있는 유지 전극을 포함하는 유지 전극 배선을 형성하는 단계,

상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,

상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,

상기 반도체층 위에 저항성 접촉층을 형성하는 단계,

상기 저항성 접촉층 및 상기 게이트 절연막 위에 상기 제1 및 제2 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계,

상기 드레인 전극을 드러내는 제1 접촉 구멍을 갖는 보호막을 형성하는 단계,

상기 보호막 위에 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계

를 포함하며,

상기 화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와만 중첩되어 제1 유지 용량을 이루며,

상기 유지 전극선 및 상기 유지 전극 중 최소한 하나는 상기 화소 전극과 중첩되어 제2 유지 용량을 이루는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
삭제
삭제
제8항에서,

상기 유지 전극의 일부는 상기 화소 전극과 중첩되어 있지 않으며 상기 데이터선과 상기 화소 전극의 사이에 위치하고 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
제8항에서,

상기 제1 유지 용량의 크기는 상기 제2 유지 용량의 1/4 이하인 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
제8항에서,

상기 제1 및 제2 게이트선을 사이에 둔 상기 유지 전극선 및 상기 유지 전극과 중첩되어 있는 수리선을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
제13항에서,

상기 수리선은 상기 데이터 배선과 동일한 층으로 이루어지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
제8항에서,

상기 반도체층, 상기 저항성 접촉층 및 상기 데이터 배선은 한 번의 사진 식각 공정으로 형성하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
제8항에서,

상기 게이트 연결부는 두 개 이상의 상기 화소 영역 거리를 두고 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
절연 기판,

상기 기판 위에 형성되어 있으며 서로 인접해 있는 다수의 제1 및 제2 게이트선,

상기 제1 및 제2 게이트선을 연결하고 있는 다수의 게이트 연결부,

상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하여 화소 영역을 정의하는 다수의 데이터선,

상기 화소 영역에 형성되어 있으며 상기 제1 및 제2 게이트선 중 어느 하나와만 중첩되어 제1 유지 용량을 이루는 다수의 화소 전극,

상기 제1 및 제2 게이트선과 분리되어 상기 기판 위에 형성되어 있는 유지 전극선과 상기 유지 전극선과 연결되어 있는 유지 전극을 포함하며, 상기 유지 전극선 및 상기 유지 전극 중 최소한 하나는 상기 화소 전극과 중첩되어 제2 유지 용량을 이루는 유지 전극 배선, 그리고

상기 유지 전극 배선, 상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 중첩되어 있는 수리선

을 포함하는 액정 표시 장치를 마련하는 단계,

상기 제1 및 제2 게이트선 또는 상기 데이터선이 단선되면 단선된 지점에 인접한 상기 수리선 및 상기 유지 전극 배선을 통하여 단선된 상기 제1 및 제2 게이트선 또는 상기 데이터선의 상기 단선된 지점 양쪽 부분을 연결하는 단계,

상기 유지 전극 배선에서 상기 제1 및 제2 게이트선 또는 상기 데이터선과 연결된 부분을 다른 부분과 격리시키는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 수리 방법.