KR100796803B1 - 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 - Google Patents

반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 Download PDF

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Abstract

절연 기판 가로 방향의 화소 행에 게이트 신호를 전달하는 이중의 게이트선, 이들을 연결하는 게이트선 연결부 및 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선과 유지 전극 및 이웃하는 화소 열의 유지 전극을 연결하는 유지 전극선을 포함하는 가로 방향의 유지 용량 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선과 유지 배선을 덮는 게이트 절연막 상부에는 반도체층 저항성 접촉층이 각각 형성되어 있으며, 게이트선과 교차하는 데이터선, 소스 전극, 게이트 전극에 대하여 소스 전극의 반대쪽에 위치하는 드레인 전극 및 드레인 전극으로부터 연장되어 유지 전극과 중첩되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 이들의 상부에는 반도체층을 덮는 보호막 및 유기 절연막이 형성되어 있으며, 그 상부에는 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있으며, 이웃하는 화소 행에 주사 신호를 전달하는 게이트선 중 하나와 중첩되어 있는 반사막이 형성되어 있다.
반사막, 킥백 전압, 플리커, 유지 용량

Description

반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판{a thin film transistor for a liquid crystal display of a reflection type}
도 1은 발명의 실시예에 따른 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반사형 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 광원인 백라이트(backlight)에 의해 발광된 빛을 액정 패널에 투과시켜 화상을 표시하는 투과형 모드와 자연광을 포함하는 외부광을 액정 패널의 반사막에 반사시켜 화상을 표시하는 반사형 모드로 나눌 수 있다.
여기서, 반사형 모드의 액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 반사막에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터가 두 기판 중 하나에 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터 기판 상부에는 서로 평행한 복수의 게이트선과 이 게이트선에 절연되어 교차하는 복수의 데이터선이 형성되어 있다. 이때, 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역에 배치되어 있는 화소의 개구율을 최대로 확보하기 위해 게이트선과 완전히 중첩되도록 형성한다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치에 있어서, 화질을 저하시키는 요인들은 많이 있는데, 그 중 대표적인 것이 반전 구동시 화상이 깜박거리는 플리커(flicker) 현상이며, 이러한 플리커 현상은 킥백 전압으로 발생한다. 킥백 전압은 게이트 전압의 전위가 온 전압에서 오프 전압으로 전환될 때 게이트선과 화소 전극인 반사막의 중첩으로 인하여 발생하는 기생 용량이 전하량을 급하게 필요로함에 따라 액정 용량 또는 유지 용량에 충전되어 있던 전하량의 일부가 기생 용량으로 넘어감으로써 발생하게 되는데, 그 크기는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112001012704942-pat00001
Vk =
여기서, Vk, Cgp, Clc, Cst, Von 및 Voff는 각각 킥백 전압, 기생 용량, 액정 용량, 유지 용량, 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)이다. 특히, 이러한 킥백 전압은 게이트선의 단선을 방지하기 위해 게이트선을 이중으로 형성하 는 경우에 크게 증가하며, 플리커 현상 또한 심하게 나타난다.
본 발명의 목적은 반투과형 모드의 액정 표시 장치에서 플리커 현상을 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판에는 게이트선이 서로 이웃하는 두 화소의 반사막과 함께 중첩되어 있다.
더욱 상세하게, 본 발명에 따른 반사형 모드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에는, 가로 방향의 게이트선 및 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하며, 화소 행에 게이트 신호가 전달하는 게이트 배선과 가로 방향의 유지 용량용 배선이 형성되어 있다. 이들을 덮는 게이트 절연막 위에는 반도체층과, 게이트선과 교차하는 데이터선, 데이터선에 연결되어 있으며 반도체층 상부에 형성되어 있는 소스 전극 및 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주하는 반도체층 상부에 형성되어 있는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 또한, 기판 상부에는 반도체층을 덮고 있으며, 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 가지는 절연막이 형성되어 있으며, 절연막의 상부에는 반사율을 가지는 도전 물질로 이루어져 있으며, 이웃하는 화소 행에 게이트 신호를 전달하는 게이트선과 중첩되어 있는 반사막이 형성되어 있다.
여기서, 데이터 배선과 동일한 층으로 형성되어 있으며, 드레인 전극으로부터 연장되어 유지 용량 배선과 중첩되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴을 더 포 함할 수 있다. 또한, 게이트선은 이중으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 반사막은 이중의 게이트선 중 하나와 중첩되어 있다.
절연막은 질화 규소로 이루어진 보호막과 유기 물질로 이루어진 유기 절연막으로 이루어진 것이 바람직하며, 유기 절연막은 상부 면이 요철 패턴으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 게이트선을 가지는 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
절연 기판(10) 위에 저저항을 가지는 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 단일막 또는 이를 포함하는 다층막으로 이루어져 있는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 가로 방향의 화소 행(…, P(n-1), Pn, P(n+1), …)에 게이트 신호를 전달하는 이중의 게이트선(221, 222), 이중의 게이트선(221, 222)을 연결하는 게이트선 연결부(212) 및 게이트선(221)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)을 포함한다. 또한, 기판(10) 상부에는 상판의 공통 전극에 입력되는 공통 전극 전압 따위의 전압을 외부로부터 인가받는 유지 전극(28) 및 이웃하는 화소 열의 유지 전극(28)을 연결하는 유지 전극선(281)을 포함하며 가로 방향의 유지 용량 배선이 형성되어 있다. 유지 전극(28)은 후술할 반사막(92) 또는 유지 축전기용 도전체 패턴(68)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다. 게이트 배선은 하나의 게이트선(221, 222)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선(221, 222)으로 전달하는 게이트 패드를 더 포함할 수 있다.
게이트 배선(221, 222, 212, 26, 28, 281)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 단일층으로 형성될 수도 있지만, 다른 물질과 접촉 특성이 우수한 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 탄탈륨 또는 티타늄의 도전막을 포함할 수 있다.
기판(10) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 배선(221, 222, 26) 및 유지 용량용 배선(28, 281)을 덮고 있다.
게이트 전극(26)의 게이트 절연막(30) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있으며, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(55, 56)이 각각 형성되어 있다.
저항 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 알루미늄 또는 은과 같은 저저항의 도전 물질로 이루어진 도전막을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하는 데이터선(62), 데이터선(62)에 연결되어 저항 접촉층(55)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽 저항 접촉층(56) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함한다. 또한, 데이터 배선은 드레인 전극(66)으로부터 연장되어 유지 전극(28)과 중첩되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(64)을 포함하며, 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터선(62)으로 전달하는 데이터 패드를 포함할 수 있다.
데이터 배선(62, 64, 65, 66) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 질화 규소 등으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있으며, 그 상부에는 평탄화 특성이 우수한 유기 물질로 이루어진 유기 절연막(80)이 형성되어 있다. 이때, 유기 절연막(80)의 상부 면은 반사형 모드의 액정 표시 장치에서 반사 효율을 극대화하기 위해 요철 패턴으로 형성되어 있다.
보호막(70) 및 유기 절연막(80)에는 드레인 전극(66)을 드러내는 접촉 구멍(76)이 형성되어 있으며, 이들은 데이터 패드를 드러내는 접촉 구멍 및 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드를 드러내는 접촉 구멍 등을 가질 수 있다.
유기 절연막(80)의 상부에는 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되어 화소의 화소 전극으로 사용되며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 은 또는 은 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같이 높은 반사율을 가지는 도전막으로 이루어진 반사막(92)이 형성되어 있다. 이때, 게이트선(221, 222) 중 하부에 위치하는 하나(222)는 이웃하는 화소 행의 화소에 형성되어 있는 반사막(92)과 중첩되도록 배치되어 있다. 이렇게 하면 게이트선(221, 222)을 통하여 주사 신호가 전달되는 화소 행의 화소에 형성되어 있는 게이트선(221, 222)과 반사막(92)이 중첩되는 면적을 줄일 수 있어 데이터선(62)을 통하여 반사막(92)으로 전달되는 화소 전압을 감소시키는 킥백 전압을 줄일 수 있으며, 이를 통하여 화상이 깜박거리는 플리커 현상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 게이트선(221, 222)이 이중 구조인 경우에 대해서만 설명하였지만, 게이트선이 하나인 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 화소 행에 주사 신호를 전달하는 게이트선을 서로 이웃하는 화소 행의 화소에 형성되어 화소 전극으로 사용되는 반사막과 중첩되도록 배치함으로써 킥백 전압을 줄일 수 있으며, 이를 통하여 화상이 깜박거리는 플리커 현상을 최소화할 수 있어 반사형 모드 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 게이트 전극을 가지는 제1 게이트선,
    상기 제1 게이트선과 평행하며 상기 제1 게이트선과 전기적으로 연결되어 있는 제2 게이트선,
    이웃하는 제1 게이트선 사이에 위치하는 유지 용량용 배선,
    상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 유지 용량용 배선을 덮는 게이트 절연막,
    상기 게이트 전극의 상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체층,
    상기 반도체층과 중첩하는 소스 전극을 가지는 데이터선,
    상기 반도체층과 중첩하며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극,
    상기 반도체층을 덮고 있으며, 상기 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 가지는 절연막,
    상기 절연막의 상부에 반사율을 가지는 도전 물질로 이루어져 있으며 상기 접촉 구멍을 통해 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 반사 전극
    을 포함하고,
    상기 반사 전극은 상기 제1 게이트선과 중첩하며 상기 반사 전극의 상, 하부 경계선은 각각 이웃하는 제2 게이트선과 중첩하는 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  2. 제1항에서,
    상기 드레인 전극으로부터 연장되어 상기 유지 용량 배선과 중첩되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴을 더 포함하는 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 절연막은 질화 규소로 이루어진 보호막과 유기 물질로 이루어진 유기 절연막으로 이루어진 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  5. 제4항에서,
    상기 유기 절연막은 상부 면이 요철 패턴으로 형성되어 있는 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
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