KR100752204B1 - Liquid Crystal Display Device and Fabricating Method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 투명기판; 상기 투명기판 상에 게이트라인과 연결되게 형성된 게이트전극; 상기 투명기판 상에 상기 게이트전극 및 게이트라인을 덮도록 형성된 게이트절연층; 상기 게이트절연층 상에 상기 게이트라인과 수직되게 형성된 데이터라인과 연결되게 형성된 소오스전극; 상기 게이트전극을 사이에 두고 상기 소오스전극과 대응되게 형성된 드레인전극; 상기 데이터라인과 상기 드레인전극 및 소오스전극을 덮도록 형성된 패시베이션층; 및 상기 패시베이션층에 상기 드레인전극이 노출되도록 형성된 접촉홀과, 상기 패시베이션층 상에 상기 접촉홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되게 형성된 화소전극을 구비하고, 상기 드레인전극과 상기 소오스전극 사이에 물결모양의 박막트랜지스터 채널이 형성되도록 드레인 및 소오스전극 각각에 형성된 돌출부가 서로 엇갈리게 배치된다. The present invention relates to a liquid crystal display device, comprising: a transparent substrate; A gate electrode connected to the gate line on the transparent substrate; A gate insulating layer formed on the transparent substrate to cover the gate electrode and the gate line; A source electrode formed on the gate insulating layer to be connected to the data line perpendicular to the gate line; A drain electrode formed to correspond to the source electrode with the gate electrode interposed therebetween; A passivation layer formed to cover the data line, the drain electrode, and the source electrode; And a contact hole formed to expose the drain electrode in the passivation layer, and a pixel electrode formed to be electrically connected to the drain electrode through the contact hole on the passivation layer, between the drain electrode and the source electrode. The protrusions formed on each of the drain and the source electrode are alternately arranged to form a wavy thin film transistor channel.
상기 구성에 의해, 채널 폭(W)/채널 길이(L)의 값이 증가됨에 따라 박막트랜지스터의 '온' 전류는 증가되므로 액정표시장치의 대면적화 및 고화질화를 이루는 데 용이하다.According to the above configuration, as the value of the channel width W / channel length L is increased, the 'on' current of the thin film transistor is increased, thereby facilitating large area and high image quality of the liquid crystal display device.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 평면도1 is a plan view of a liquid crystal display according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도2 is a plan view of a liquid crystal display according to the present invention.
도 3은 도 2의 데이터라인을 패터닝하기 위한 마스크의 평면도3 is a plan view of a mask for patterning the data line of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
21 : 투명기판 23 : 게이트라인21: transparent substrate 23: gate line
25 : 게이트전극 27 : 데이터라인25
29, 31 : 드레인 및 소오스전극29, 31: drain and source electrode
33 : 화소전극 35: 접촉홀33: pixel electrode 35: contact hole
36 : 소오스전극부 37 : 드레인전극부36: source electrode portion 37: drain electrode portion
38 : 마스크돌출부 39 : 데이터라인부38: mask projection 39: data line
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)에 관한 것으로서, 특히, 스위칭소자인 박막트랜지스터의 '온' 전류(on current)를 향상시킬 수 있는 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정표시장치는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)로 이루어진 구동소자인 스위칭 소자와 기판 사이에 주입되어 입사되는 빛을 투과하거나 반사하는 액정을 제어하는 화소(pixel) 전극을 기본단위로 하는 화소가 종횡으로 배열된 구조를 가진다.In the liquid crystal display device, a pixel based on a pixel electrode for controlling a liquid crystal that transmits or reflects light incident and injected between a switching element, which is a driving element formed of a thin film transistor, and a substrate, is vertically and horizontally. It has an arranged structure.
액정표시장치에서 스위칭소자인 박막트랜지스터와 이에 연결된 화소전극으로 구성된 단위 화소가 하부 기판 상에 각각 N×M(여기서, N 및 M은 자연수)개가 매트릭스(matric) 상태로 종횡으로 배열되고, 이 박막트랜지스터 게이트전극들과 소오스전극들에 신호를 전달하는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 게이트라인과 교차되어 형성된다.In a liquid crystal display, N × M (where N and M are natural numbers) are arranged vertically and horizontally on a lower substrate, each unit pixel including a thin film transistor as a switching element and a pixel electrode connected thereto. N gate lines and M data lines that transmit signals to transistor gate electrodes and source electrodes are formed to cross the gate lines.
액정표시장치의 대면적화 및 고화질화를 위해 박막트랜지스터의 '온' 전류를 향상시키는 것이 연구되고 있다.In order to increase the size and quality of liquid crystal display devices, improving the 'on' current of thin film transistors has been studied.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 평면도이다.1 is a plan view of a liquid crystal display according to the prior art.
종래 기술에 따른 액정표시장치는 투명기판(1) 상에 N개의 게이트라인(3)과 M개의 데이터라인(7)이 교차되게 형성되어 N×M개의 화소영역을 한정한다. 상기에서 게이트라인(3)과 데이터라인(7)은 금속으로 형성되며 사이에 게이트절연층(도시되지 않음)이 형성되어 전기적으로 절연된다. N×M개의 화소영역 내에 N×M개의 화소가 형성되는 데, 이 화소는 게이트라인(3) 및 데이터라인(7)에 전기적으로 연결 되게 형성된 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)에 의해 구동된다.In the liquid crystal display according to the related art,
박막트랜지스터는 게이트전극(5)과, 드레인 및 소오스전극(9)(11)과, 반도체층(도시되지 않음)과 오믹접촉층(도시되지 않음)으로 형성된다. 상기에서 게이트전극(5)은 게이트라인(3)과 연결되게 형성되며, 소오스전극(11)은 데이터라인(7)과 연결된다. 그리고, 드레인전극(9)은 게이트전극(5)을 사이에 두고 소오스전극(11)과 대응되게 형성된다.The thin film transistor is formed of a
상술한 구조의 박막트랜지스터를 덮도록 패시베이션층(passivation layer : 도시되지 않음)이 형성된다. 상기에서 패시베이션층은 질화실리콘 등의 무기절연물질이나, 또는, 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(benzocyclobutene) 또는 PFCB(perfluorocyclobutane) 등의 유기절연물질로 형성된다. A passivation layer (not shown) is formed to cover the thin film transistor having the above-described structure. The passivation layer is formed of an inorganic insulating material such as silicon nitride or an organic insulating material such as acryl-based organic compound, BCB (benzocyclobutene) or PFCB (perfluorocyclobutane).
그리고, 패시베이션층 상의 화소영역에 화소전극(13)이 형성되어 있다. 화소전극(13)은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화막(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 등의 투명한 전도성물질로 형성되는 것으로 접촉홀(15)을 통해 드레인전극(9)과 연결된다. 상기에서 화소전극(13)은 개구율을 증가시키 위해 주변의 소정 부분이 데이터라인(7)과 중첩되게 형성된다.The
그러나, 상술한 액정표시장치는 박막트랜지스터의 드레인전극과 소오스전극 사이가 넓어 구동시 '온'전류가 감소되므로 대면적화 및 고화질화가 어려운 문제점이 있었다.However, the liquid crystal display device described above has a problem in that a large area and high image quality are difficult because the 'on' current is reduced during driving because the drain electrode and the source electrode of the thin film transistor are wide.
따라서, 본 발명의 목적은 박막트랜지스터의 '온' 전류를 증가시켜 용이하게 대면적화 및 고화질화를 이룰 수 있는 액정표시장치와 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can easily achieve large area and high image quality by increasing the 'on' current of the thin film transistor.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 투명기판; 상기 투명기판 상에 게이트라인과 연결되게 형성된 게이트전극; 상기 투명기판 상에 상기 게이트전극 및 게이트라인을 덮도록 형성된 게이트절연층; 상기 게이트절연층 상에 상기 게이트라인과 수직되게 형성된 데이터라인과 연결되게 형성된 소오스전극; 상기 게이트전극을 사이에 두고 상기 소오스전극과 대응되게 형성된 드레인전극; 상기 데이터라인과 상기 드레인전극 및 소오스전극을 덮도록 형성된 패시베이션층; 및 상기 패시베이션층에 상기 드레인전극이 노출되도록 형성된 접촉홀과, 상기 패시베이션층 상에 상기 접촉홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되게 형성된 화소전극을 구비하고, 상기 드레인전극과 상기 소오스전극 사이에 물결모양의 박막트랜지스터 채널이 형성되도록 드레인 및 소오스전극 각각에 형성된 돌출부가 서로 엇갈리게 배치된다.
상기 액정표시장치는 상기 드레인전극에 형성된 2 개의 돌출부 사이에 상기 소오스전극에 형성된 돌출부가 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 게이트전극, 소오스전극 및 드레인전극을 가지는 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판 상에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트절연층 상에 금속층을 형성하는 단계; 1개 이상의 돌출부패턴을 갖는 드레인전극부 및 소오스전극부를 포함하는 마스크를 사용하여 상기 금속층을 패터닝함으로써 상기 드레인 및 소오스전극의 마주하는 면에 상기 돌출부패턴과 대응하는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고; 상기 마스크를 통과하는 빛의 회절을 이용하여 상기 드레인전극과 상기 소오스전극 사이에 물결모양의 박막트랜지스터 채널이 형성되고 상기 드레인 및 소오스전극 각각에 형성된 상기 돌출부가 서로 엇갈리게 배치된다.
상기 돌출부는 상기 돌출부패턴에 의해 노광공정에서 빛이 회절되고,
상기 돌출부패턴은 2∼3㎛의 폭(w)과 3∼5㎛의 길이(l)를 갖는 사각형으로 형성된다.
상기 돌출부패턴은 인접하는 것과 2∼3㎛의 간격(d)으로 이격되게 형성된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is a transparent substrate; A gate electrode connected to the gate line on the transparent substrate; A gate insulating layer formed on the transparent substrate to cover the gate electrode and the gate line; A source electrode formed on the gate insulating layer to be connected to the data line perpendicular to the gate line; A drain electrode formed to correspond to the source electrode with the gate electrode interposed therebetween; A passivation layer formed to cover the data line, the drain electrode, and the source electrode; And a contact hole formed to expose the drain electrode in the passivation layer, and a pixel electrode formed to be electrically connected to the drain electrode through the contact hole on the passivation layer, between the drain electrode and the source electrode. The protrusions formed on each of the drain and the source electrode are alternately arranged to form a wavy thin film transistor channel.
In the liquid crystal display, a protrusion formed on the source electrode is disposed between two protrusions formed on the drain electrode.
A method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, the method of manufacturing a liquid crystal display device having a thin film transistor having a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, forming a gate insulating layer on a substrate; Forming a metal layer on the gate insulating layer; Forming a protrusion corresponding to the protrusion pattern on opposite surfaces of the drain and the source electrode by patterning the metal layer using a mask including a drain electrode portion and a source electrode portion having at least one protrusion pattern; A wave-like thin film transistor channel is formed between the drain electrode and the source electrode by using diffraction of light passing through the mask, and the protrusions formed on each of the drain and the source electrode are alternately disposed.
The protrusion is diffracted by light in the exposure process by the protrusion pattern,
The protruding portion pattern is formed into a quadrangle having a width w of 2 to 3 m and a length l of 3 to 5 m.
The protruding portion patterns are formed to be spaced apart from each other by an interval d of 2 to 3 mu m.
Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will become apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도이다.2 is a plan view of a liquid crystal display according to the present invention.
본 발명에 따른 액정표시장치는 투명기판(21) 상에 N개의 게이트라인(23)과 M개의 데이터라인(27)이 교차되게 형성되어 N×M개의 화소영역을 한정한다. 게이트라인(23)과 데이터라인(27)은 전도성 금속으로 형성되며 사이에 질화실리콘 또는 산화실리콘 등의 절연물질로 이루어진 게이트절연층(도시되지 않음)이 형성되어 전기적으로 절연된다. In the liquid crystal display according to the present invention,
N×M개의 화소영역 내에 N×M개의 화소가 형성되는 데, 이 화소는 게이트라인(23) 및 데이터라인(27)에 전기적으로 연결되게 형성된 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)에 의해 구동된다.N × M pixels are formed in the N × M pixel regions, which are driven by a thin film transistor, which is a switching element formed to be electrically connected to the
상기에서 박막트랜지스터는 게이트전극(25)과, 드레인 및 소오스전극(29)(31)과, 반도체층(도시되지 않음)과 오믹접촉층(도시되지 않음)으로 형성된다. 상기에서 게이트전극(25)은 게이트라인(23)과 연결되게 형성되며, 소오스전극(31)은 데이터라인(27)과 연결되며, 드레인전극(29)은 게이트전극(25)을 사이에 두고 소오스전극(31)과 대응되게 형성된다. 상기에서 드레인전극(29)과 소오스전극(31) 사이의 반도체층(도시되지 않음)은 채널이 된다.The thin film transistor is formed of a gate electrode 25, a drain and
드레인전극(29)과 소오스전극(31)은 도 3과 같은 마스크의 패턴을 이용한 포토리소그래피 공정에 의해 마주보는 면이 물결 모양의 돌출부(32)를 갖는다. 상기에서 돌출부(32)는 교호(交互)하도록 즉, 서로 엇갈리게 형성된다. 그러므로, 드레인전극(29)과 소오스전극(31) 사이의 채널은 길이(L)가 감소되고 폭(W)이 증가된다.The
박막트랜지스터의 '온' 전류는 채널의 길이와 폭의 관계, 즉, 채널 폭(W)/채널 길이(L)에 좌우된다. 상기에서 박막트랜지스터의 '온' 전류는 채널 폭(W)/채널 길이(L)이 증가됨에 따라 증가된다. The 'on' current of the thin film transistor depends on the relationship between the length and width of the channel, that is, the channel width (W) / channel length (L). The 'on' current of the thin film transistor is increased as the channel width (W) / channel length (L) is increased.
상기에서 마주하는 면에 돌출부(32)를 갖는 드레인 및 소오스전극(29)(31)은 기판의 게이트절연층 상에 소스/드레인금속층을 형성하고 그 금속층을 도 3에 도시된 마스크를 이용한 포토리소그래피공정으로 패터닝하므로써 형성된다. 도 3에 도시된 마스크는 마스크돌출부(38)를 갖는 드레인전극부(36) 및 소오스전극부(37)와 데이터라인부(39)를 포함한다. 상기에서 마스크돌출부(38)는 드레인전극부(36) 및 소오스전극부(37)의 마주하는 면에 사각형으로 교호되게 형성된다. 마스크돌출부(38)는 드레인전극부(36) 및 소오스전극부(37)에 각각 1개 이상으로 형성되는 데, 폭(w)이 2∼3㎛ 정도, 길이(l)가 3∼5㎛ 정도, 간격(d)이 2∼3㎛ 정도를 갖는다. 상술한 구성의 마스크를 사용하여 노광하면 빛의 회절에 의해 드레인 및 소오스전극(29)(31)에 형성되는 돌출부(32)는 물결 모양을 갖게 된다.The drain and
상술한 구조 상에 박막트랜지스터를 덮는 패시베이션층(passivation layer : 도시되지 않음)이 형성된다. 상기에서 패시베이션층은 질화실리콘 등의 무기절연물질이나, 또는, 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(benzocyclobutene) 또는 PFCB(perfluorocyclobutane) 등의 유기절연물질로 형성된다. A passivation layer (not shown) covering the thin film transistor is formed on the above-described structure. The passivation layer is formed of an inorganic insulating material such as silicon nitride or an organic insulating material such as acryl-based organic compound, BCB (benzocyclobutene) or PFCB (perfluorocyclobutane).
그리고, 패시베이션층 상의 화소영역에 화소전극(33)이 형성되어 있다. 화소전극(33)은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화막(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 등의 투명한 전도성물질로 형성되는 것으로 접촉홀(35)을 통해 드레인전극(29)과 연결된다. 상기에서 화소전극(33)은 개구율을 증가시키기 위해 주변의 소정 부분이 데이터라인(27)과 중첩되게 형성된다.The
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예로 드레인 및 소오스전극의 마주하는 면에 모두 1개 이상의 돌출부가 형성되는 것을 보였으나, 본 발명의 다른 실시예로 마스크에 형성되는 돌출부패턴의 개수 및 형태를 다르게 하여 드레인 및 소오스전극 중 어느 하나에 형성될 수도 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, at least one protrusion is formed on both of the facing surfaces of the drain and the source electrode, but in another embodiment of the present invention, the number and shape of the protrusion patterns formed on the mask may be different. It may be formed on any one of the drain and the source electrode.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치는 드레인 및 소오스전극의 마주하는 면에 모두, 또는 드레인 및 소오스전극 중 어느 하나에 1개 이상의 물결 모양의 돌출부를 가져 채널의 길이(L)가 감소되고 폭(W)이 증가되므로 채널 폭(W)/채널 길이(L)이 증가된다.As described above, the liquid crystal display according to the present invention has one or more wavy protrusions on both of the drain and source electrodes facing each other or on either of the drain and source electrodes, thereby reducing the channel length L. Since the width W is increased, the channel width W / channel length L is increased.
따라서, 본 발명은 채널 폭(W)/채널 길이(L)의 값이 증가됨에 따라 박막트랜지스터의 '온' 전류는 증가되므로 액정표시장치의 대면적화 및 고화질화를 이루는 데 용이한 잇점이 있다.Therefore, the present invention has an advantage in that a large area and high image quality of the liquid crystal display device can be achieved because the 'on' current of the thin film transistor increases as the value of the channel width W / channel length L is increased.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 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 정하여져야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the 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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