KR101116820B1 - Thin film transistor array substrate and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개구율을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array substrate capable of improving the aperture ratio and a method of manufacturing the same.
본 발명은 기판 상에 서로 교차되게 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판에 있어서, 상기 기판에는 상기 게이트 라인이 형성될 영역에 적어도 하나의 라인형태의 홈이 구비되고, 상기 게이트 라인은 상기 적어도 하나의 라인형태의 홈내에 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
A thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line formed to cross each other on a substrate, a thin film transistor formed at the cross region, and a pixel electrode connected to the thin film transistor. At least one line-shaped groove is provided in a region where a line is to be formed, and the gate line is partially located in the at least one line-shaped groove.
Description
도 1은 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate of FIG. 1 taken along the line II ′. FIG.
도 3은 종래의 다른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing another conventional thin film transistor array substrate.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다.4 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 4.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.6A to 6D are views for explaining a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7e는 도 6a의 게이트 패턴을 형성하는 공정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.7A to 7E are diagrams for describing in detail a process of forming the gate pattern of FIG. 6A.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 8 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 9는 도 8의 적어도 하나의 라인형태의 홈이 형성된 기판을 나타내는 사시도이다.FIG. 9 is a perspective view illustrating a substrate on which at least one line groove of FIG. 8 is formed.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다.10 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
11A to 11C are diagrams for describing a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
2, 102 : 게이트 라인 4, 104 : 데이터 라인2, 102:
6, 106 : 박막 트랜지스터 8, 108 : 게이트 전극6, 106
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극10, 110:
14, 114 : 활성층 16, 116 : 제1 컨택홀14, 114:
18, 118 : 화소전극 20, 120 : 스토리지 캐패시터18, 118:
22, 122 : 스토리지 전극 24 : 제2 컨택홀22, 122: storage electrode 24: second contact hole
26, 126 : 게이트 패드부 28, 128 : 게이트 패드26, 126:
30,130 : 제3 컨택홀 34, 134 : 데이터 패드부 30,130:
38, 138 : 제4 컨택홀 102a : 제1 금속패턴38 and 138:
102b : 제2 금속패턴
102b: second metal pattern
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 개구율을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display panel, and more particularly, to a thin film transistor array substrate capable of improving an aperture ratio and a method of manufacturing the same.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. A conventional liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
액정패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 칼러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.The liquid crystal panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate facing each other, a spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압신호를 화소 전극에 공급한다.The thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line, a thin film transistor formed of a switch element at each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, and the like. It consists of the applied alignment film. The gate lines and the data lines receive signals from the driving circuits through the respective pad parts. The thin film transistor supplies the pixel voltage signal supplied to the data line to the pixel electrode in response to the scan signal supplied to the gate line.
칼라필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라필터들과, 칼러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다. The color filter array substrate includes color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal cells in common, and an alignment layer applied thereon. It consists of.
액정패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라필터 어레이 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.The liquid crystal panel is completed by separately manufacturing a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate, and then injecting and encapsulating a liquid crystal.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 예를 들어 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a plan view of a conventional thin film transistor array substrate, for example. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate of FIG. 1 taken along line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(18)을 구비한다. 그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소전극(18)과 전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)와, 게이트 라인(2)에 접속되는 게이트 패드부(26)와, 데이터 라인(4)에 접속되는 데이터 패드부(34)를 구비한다.The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소 전극(16)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터 패드하부전극(36), 스토리지 전극(22), 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터 패드하부전극(36), 스토리지 전극(22), 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 이 러한 박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소 전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 제1 컨택홀(16)을 통해 박막 트랜지스터(6)의 드레인 전극(12)과 접속된다. 화소 전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 상부 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다.The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과, 그 게이트라인(2)과 게이트 절연막(44), 활성층(14) 및 오믹접촉층(48)을 사이에 두고 중첩되는 스토리지 전극(22)과, 그 스토리지 전극(22)과 보호막(50)을 사이에 두고 중첩됨과 아울러 그 보호막(50)에 형성된 제2 컨택홀(24)을 경유하여 접속된 화소전극(18)으로 구성된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소 전극(18)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다. The
게이트 라인(2)은 게이트 패드부(26)를 통해 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 게이트 패드부(26)는 게이트 라인(2)으로부터 연장되는 게이트 패드하부전극(28)과, 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)을 관통하는 제3 컨택홀(30)을 통해 게이트 패드하부전극(28)에 접속된 게이트 패드 상부전극(32)으로 구성된다.
The
데이터 라인(4)은 데이터 패드부(34)를 통해 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 데이터 패드부(34)는 데이터 라인(4)으로부터 연장되는 데이터 패드하부전극(36)과, 보호막(50)을 관통하는 제4 컨택홀(38)을 통해 데이터 패드하부전극(36)과 접속된 데이터 패드 상부전극(40)으로 구성된다. The
이와 같은 구성을 갖는 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판에서 게이트 라인(2)은 약 20㎛ 이상의 넓은 선폭(d1)을 갖게 됨으로써 그 만큼 개구율이 작아지는 문제가 있다. 여기서, 게이트 라인의(2) 선폭(d1)을 좁게 형성하면 라인 저항이 커지게 됨으로써 그 만큼 신호가 정상적으로 인가되지 않기 때문에 20㎛ 이하로 게이트 라인(2)을 형성할 수 없다. In the conventional thin film transistor array substrate having such a configuration, the
이를 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 라인(2)의 선폭을 좁게하는 대신 높이를 높게 형성하는 구조의 박막 트랜지스터 어레이 기판이 제안된 바 있다. 그러나, 이와 같이 게이트 라인(2) 등의 게이트 패턴의 높이가 높아지게 되면 게이트 패턴 상에 형성된 게이트 절연막(44), 소스/드레인 전극(10,12), 반도체층 등의 박막들이 게이트 패턴의 높은 단차로 인하여 부분적으로 단선되는 문제가 발생된다.
In order to solve this problem, as shown in FIG. 3, a thin film transistor array substrate having a structure having a high height instead of narrowing the line width of the
따라서, 본 발명의 목적은 개구율을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thin film transistor array substrate capable of improving the aperture ratio and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 서로 교차되게 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판에 있어서, 상기 기판에는 상기 게이트 라인이 형성될 영역에 적어도 하나의 라인형태의 홈이 구비되고, 상기 게이트 라인은 상기 적어도 하나의 라인형태의 홈내에 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a thin film transistor array substrate comprising a gate line and a data line formed to cross each other on a substrate, a thin film transistor formed at the cross region, and a pixel electrode connected to the thin film transistor. The substrate may be provided with at least one line groove in a region where the gate line is to be formed, and the gate line may be partially located in the at least one line groove.
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트 전극과, 상기 게이트 라인에서 신장되는 게이트 패드전극을 포함하는 게이트 패턴을 더 구비하고, 상기 게이트 패턴은 상기 라인형태의 홈내에 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 한다. The thin film transistor array substrate may further include a gate pattern including a gate electrode connected to the gate line and a gate pad electrode extending from the gate line, wherein the gate pattern is partially positioned in the groove of the line shape. It features.
상기 게이트 라인은 상기 라인형태의 홈내에 위치하는 제1 금속패턴과; 상기 제1 금속패턴 상에 위치하는 제2 금속패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.The gate line comprises a first metal pattern located in the line-shaped groove; And a second metal pattern positioned on the first metal pattern.
상기 제1 금속패턴은 멀리라인 형태인 것을 특징으로 한다.The first metal pattern is characterized in that the far-line form.
본 발명은 기판 상에 서로 교차되게 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판에 있어서, 상기 게이트 라인은 상기 기판 상에 형성된 제1 금속패턴과; 상기 제1 금속패턴을 덮도록 형성됨과 아울러 그의 끝단이 계단형상의 단차를 가지는 제2 금속패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. The thin film transistor array substrate includes a gate line and a data line formed to cross each other on a substrate, a thin film transistor formed at the cross region, and a pixel electrode connected to the thin film transistor. A first metal pattern formed on the substrate; The second metal pattern may be formed to cover the first metal pattern and may have a stepped end thereof with a stepped step.
상기 게이트 라인의 선폭은 8㎛ 내지 12㎛ 정도이고, 그의 높이는 4500Å 내지 5500Å 정도인 것을 특징으로 한다.The line width of the gate line is about 8 µm to 12 µm, and the height thereof is about 4500 µs to 5500 µs.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 적어도 하나의 라인형태의 홈을 형성하는 단계와; 상기 적어도 하나의 라인형태의 홈내에 위치하는 제1 금속패턴 및 상기 제1 금속패턴 상에 형성된 제2 금속패턴으로 이루어진 게이트 라인을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막이 형성된 기판 상에 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 소스 전극이 접속된 데이터 라인을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하는 단계와; 상기 소스/드레인 패턴 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention comprises the steps of forming a groove in the form of at least one line on the substrate; Forming a gate pattern including a gate line including a first metal pattern positioned in the at least one line-shaped groove and a second metal pattern formed on the first metal pattern; Forming a gate insulating film on the gate pattern; Forming a source / drain pattern including a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor and a data line to which the source electrode is connected, on the substrate on which the gate insulating film is formed; Forming a passivation layer having a contact hole exposing the drain electrode on the source / drain pattern; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode of the thin film transistor through the contact hole.
기판 상에 적어도 하나의 라인형태의 홈을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 상기 라인형태의 홈이 형성될 영역을 제외한 영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 통해 노출된 기판을 패터닝하여 상기 라인형태의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of forming at least one line-shaped groove on the substrate includes the steps of forming a photoresist pattern in a region other than a region where the line-shaped groove is to be formed on the substrate; And patterning the substrate exposed through the photoresist pattern to form the grooves in the form of lines.
상기 제1 금속패턴을 형성하는 단계는 상기 라인형태의 홈 및 포토레지스트 패턴 상에 제1 금속물질을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 제거함과 동시에 상기 포토레지스트 패턴 상에 위치하는 상기 제1 금속물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The forming of the first metal pattern may include forming a first metal material on the line-shaped groove and photoresist pattern; Removing the photoresist pattern and simultaneously removing the first metal material on the photoresist pattern.
상기 제1 금속패턴은 멀티라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.The first metal pattern may be formed in a multi-line shape.
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 전극, 상기 게이트 라인에서 신장되는 게이트 패드전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the gate pattern may include forming a gate electrode connected to the gate line and a gate pad electrode extending from the gate line.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 제1 금속패턴 및 상기 제1 금속패턴을 덮로록 형성됨과 아울러 그의 끝단이 계단형상의 단차를 가지는 제2 금속패턴으로 이루어진 게이트 라인을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막이 형성된 기판 상에 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 소스 전극이 접속된 데이터 라인을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하는 단계와; 상기 소스/드레인 패턴 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention includes a gate line formed on a substrate to cover a first metal pattern and the first metal pattern, and a second metal pattern having an end thereof at a step thereof. Forming a gate pattern; Forming a gate insulating film on the gate pattern; Forming a source / drain pattern including a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor and a data line to which the source electrode is connected, on the substrate on which the gate insulating film is formed; Forming a passivation layer having a contact hole exposing the drain electrode on the source / drain pattern; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode of the thin film transistor through the contact hole.
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 전극, 상기 게이트 라인에서 신장되는 게이트 패드전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the gate pattern may include forming a gate electrode connected to the gate line and a gate pad electrode extending from the gate line.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 4 내지 도 11c를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 11C.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 4 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 4 taken along a line II-II ′.
도 4 및 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인(102)이 형성되는 영역에 라인형태의 홈(170)이 구비되는 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(118)을 구비한다. 게이트 라인(102)은 상기 라인형태의 홈(170)내에 부분적으로 위치하게 된다.4 and 5, the thin film transistor array substrate intersects the
그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소전극(118)과 전단 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(120)와, 게이트 라인(102)에 접속되는 게이트 패드부(126)와, 데이터 라인(104)에 접속되는 데이터 패드부(134)를 구비한다. The thin film transistor array substrate includes a
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(116)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 데이터 패드하부전극(136), 스토리지 전극(122), 데이터 라인(104), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 데이터 패드하부전극(136), 스토리지 전극 (122), 데이터 라인(104), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 이러한 박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소 전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 제1 컨택홀(116)을 통해 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)과 접속된다. 화소 전극(118)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 상부 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(118)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다.The
스토리지 캐패시터(120)는 전단 게이트라인(102)과, 그 게이트라인(102)과 게이트 절연막(144), 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)을 사이에 두고 중첩되는 스토리지 전극(122)과, 그 스토리지 전극(122)과 보호막(150)을 사이에 두고 중첩됨과 아울러 그 보호막(150)에 형성된 제2 컨택홀(124)을 경유하여 접속된 화소전극(118)으로 구성된다. 이러한 스토리지 캐패시터(120)는 화소 전극(118)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다. The
데이터 라인(104)은 데이터 패드부(134)를 통해 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 데이터 패드부(134)는 데이터 라인(104)으로부터 연장되는 데이터 패드하부전극(136)과, 보호막(150)을 관통하는 제4 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드하부전극(136)과 접속된 데이터 패드 상부전극(140)으로 구성된다.
The
게이트 라인(102)은 게이트 패드부(126)를 통해 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 게이트 패드부(126)는 게이트 라인(102)으로부터 연장되는 게이트 패드하부전극(128)과, 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 관통하는 제3 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드하부전극(128)에 접속된 게이트 패드 상부전극(132)으로 구성된다. The
여기서, 게이트 라인(102)은 하부기판(142) 상에 형성된 라인형태의 홈(170) 내에 부분적으로 위치하게 됨으로써 게이트 라인(102)의 선폭은 종래 대비 작은 선폭(d2)으로 형성될 수 있게 된다. Here, the
좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 게이트 라인(102)은 하부기판(142)에 마련된 라인형태의 홈(170)내에 위치하는 제1 금속패턴(102a)과, 상기 제1 금속패턴(102a) 상에 위치하는 제2 금속패턴(102a)을 포함한다. In more detail, the
제1 및 제2 금속패턴(102a,102b)으로 이루어진 게이트 라인(102)은 종래 도 1에 도시된 게이트 라인(2)의 선폭(d1) 보다 작은 선폭(d2)을 갖는다. 이때, 게이트 라인(102)의 높이의 일부가 하부기판(142) 상에 마련된 라인형태의 홈(170)에 형성되게 됨으로써 선폭(d2)의 감소에 따른 라인저항의 증가를 보상할 수 있게 된다. 즉, 게이트 라인(102)의 선폭(d2)이 줄어드는 대신 그의 높이를 증가시킴으로써 라인저항의 변화없이 게이트 라인(102)의 선폭을 줄일 수 있게 되고, 높아진 게이트 라인(102)의 일부가 하부기판(142) 상에 마련된 라인형태의 홈(170)에 위치하게 됨으로써 게이트 라인(102) 상에 형성된 게이트 절연막(144), 소스/드레인 전극(110,112), 반도체층 등의 박막들이 단선되는 문제는 발생하지 않게 된다.
The
이에 따라, 하부기판(142) 상에 형성된 게이트 라인(102)이 차지하는 면적이 줄어들게 됨으로써 개구율이 향상된다. 여기서, 게이트 라인(102)의 선폭(d2)이 8㎛ 내지 12㎛ 정도인 경우 그의 높이는 4500Å 내지 5500Å 정도로 형성된다.Accordingly, the area occupied by the
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 도면이고, 도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 게이트 패턴의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 6A to 6D are views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 7E are views illustrating a method of manufacturing a gate pattern of the present invention.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 하부기판(142) 상에 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 게이트 패턴들이 형성된다. First, as shown in FIG. 6A, gate patterns are formed on a
이를 구체적으로 설명하면, 하부기판(142) 상에 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 포토레지스트 패턴(158a)을 형성한다. 이후, 포토레지스트 패턴(158a)을 마스크로 이용한 식각공정에 의해 하부기판(142)이 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 라인형태의 홈(170)이 형성된다. Specifically, the
이어서, 스퍼터링, PECVD 등의 증착방법을 이용하여 도 7b에 도시된 바와 같이 라인형태의 홈(170) 및 포토레지스트 패턴(158a) 상에 제1 게이트 금속물질(127a)이 증착된다. 이후, 스트립공정을 이용하여 포토레지스트 패턴(158a)을 제거한다. 이 때, 포토레지스트 패턴(158a)이 제거됨과 동시에 포토레지스트 패턴(158a)위에 위치하는 제1 게이트 금속물질(127a) 또한 제거(이와 같은 방식을 "리프트 오프(lift off)" 라 한다.)되게 되고 라인형태의 홈(170) 내에 형성된 제1 게이트 금속물질(127a)만이 남게된다. 이에 따라, 도 7c에 도시된 바와 같이 라인형태의 홈(170) 내에 제1 금속패턴(102a)이 형성된다.
Subsequently, the first
제1 금속패턴(102a)이 형성된 하부기판(142) 상에 제2 게이트 금속물질(127b)이 스퍼터링, PECVD 등의 증착방법을 이용하여 증착된다. 이후, 포토리쏘그래피공정 및 식각공정에 의해 도 7d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(180b)이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴(180b)을 마스크로 이용하여 제2 게이트 금속물질(127b)이 패터닝됨으로써 제2 금속패턴(102b)이 형성된다. 이후, 포토레지스트 패턴(180b)이 스트립공정에 의해 제거됨으로써 도 7e에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 금속패턴으로 이루어진 게이트 전극(108), 게이트 라인(102) 및 게이트 패드 하부전극(128)을 포함하는 게이트 패턴이 형성된다.The second
여기서, 게이트 금속으로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄계 금속 등이 단일층 또는 이중층 구조로 이용되며, 게이트 라인(102)의 선폭(d2)이 8㎛ 내지 12㎛ 정도인 경우 그의 높이는 4500Å 내지 5500Å 정도로 형성된다.Here, as the gate metal, chromium (Cr), molybdenum (Mo), aluminum-based metal, etc. are used in a single layer or double layer structure, and when the line width d2 of the
도 6b를 참조하면, 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 게이트 절연막(144), 활성층(114), 오믹접촉층(148), 그리고 소스/드레인 패턴들이 순차적으로 형성된다.Referring to FIG. 6B, the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다.The
소스/드레인 금속층 위에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 이 경우 마스크로는 박막 트랜지스터의 채널부에 회절 노광부를 갖는 회절 노광 마스크를 이용함으로써 채널부의 포토레지스트 패턴 이 다른 소스/드레인 패턴부 보다 낮은 높이를 갖게 한다. A photoresist pattern is formed on the source / drain metal layer by a photolithography process using a mask. In this case, by using a diffraction exposure mask having a diffraction exposure portion in the channel portion of the thin film transistor, the photoresist pattern of the channel portion has a lower height than other source / drain pattern portions.
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110)과 일체화된 드레인 전극(112), 스토리지 전극(122)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. Subsequently, the source / drain metal layer is patterned by a wet etching process using a photoresist pattern, so that the
그 다음, 동일한 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 n+ 비정질 실리콘층과 비정질 실리콘층이 동시에 패터닝됨으로써 오믹접촉층(148)과 활성층(114)이 형성된다. Then, the n + amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer are simultaneously patterned by a dry etching process using the same photoresist pattern to form the
그리고, 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토레지스트 패턴이 애싱(Ashing) 공정으로 제거된 후 건식 식각공정으로 채널부의 소스/드레인 패턴 및 오믹접촉층(148)이 식각된다. 이에 따라, 채널부의 활성층(114)이 노출되어 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)이 분리된다.The photoresist pattern having a relatively low height in the channel portion is removed by an ashing process, and then the source / drain pattern and the
이어서, 스트립 공정으로 소스/드레인 패턴부 위에 남아 있는 포토레지스트 패턴이 제거된다.Subsequently, the photoresist pattern remaining on the source / drain pattern portion is removed by a stripping process.
게이트 절연막(144)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다. 소스/드레인 금속으로는 몰리브덴(Mo), 티타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등이 이용된다.As the material of the
도 6c를 참조하면, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 제1 내지 제4 콘택홀들(116, 124, 130, 138)을 포함하는 보호막(150)이 형성된다. Referring to FIG. 6C, a
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법 으로 보호막(150)이 전면 형성된다. 보호막(150)은 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 제1 내지 제4 컨택홀들(116, 124, 130, 138)이 형성된다. 제1 컨택홀(116)은 보호막(150)을 관통하여 드레인 전극(112)이 노출되게 형성되고, 제2 컨택홀(124)은 보호막(150)을 관통하여 스토리지 전극(122)이 노출되게 형성된다. 제3 컨택홀(130)은 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 게이트 패드하부전극(128)이 노출되게 형성된다. 제4 컨택홀(138)은 보호막(150)을 관통하여 데이터 패드하부전극(136)이 노출되게 형성된다. The
보호막(150)의 재료로는 게이트 절연막(194)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질이 이용된다.As the material of the
도 6d를 참조하면, 보호막(150) 상에 투명전극 패턴들이 형성된다.Referring to FIG. 6D, transparent electrode patterns are formed on the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된다. 이어서 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패텅님됨으로써 화소전극(118), 게이트 패드 상부전극(132), 데이터 패드 상부전극(140)을 포함하는 투명전극 패턴들이 형성된다. 화소 전극(118)은 제1 컨택홀(116)을 통해 드레인 전극(112)과 전기적으로 접속되고, 제2 컨택홀(124)을 통해 전단 게이트라인(102)과 중첩되는 스토리지 전극(122)과 전기적으로 접속된다. 게이트 패드 상부전극(132)은 제3 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드하부전극(128)과 전기적으로 접속된다. 데이터 패드 상부전극(140)은 제4 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드하부전극(136)과 전기적으로 접속된다. 투명전극 물질로는 인듐주석산화물 (Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다. The transparent electrode material is deposited on the
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법은 게이트 라인(102)을 포함하는 게이트 패턴의 일부가 하부기판(142)상에 마련된 라인형태의 홈(170)내에 형성된다. 이에 따라, 종래와 비교하여 게이트 라인(102) 등의 게이트 패턴이 작은 선폭 및 높은 높이로 형성될 수 있게 됨으로써 게이트 라인(102) 등이 하부기판(142) 상에 형성되는 면적이 줄어들게되어 개구율이 향상된다. As described above, in the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention, a part of the gate pattern including the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 도 4 및 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 대비하여 게이트 패턴이 형성될 하부기판(142) 상에 마련된 라인형태의 홈(170)이 멀티 라인(적어도 2이상의 라인 형태의 홈)형태로 형성되고, 제1 금속패턴(102a)이 멀티 라인(적어도 2이상의 라인 형태의 홈)형태의 홈(170) 내에 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 가지게 되므로 도 4 및 도 5와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. The thin film transistor array substrate shown in FIG. 8 has a multi-line (at least) line-shaped
도 8에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 하부기판(142) 도 9에 도시된 바와 같이 각 게이트 패턴이 형성될 영역에 적어도 2이상인 멀티 라인형태의 홈(170)이 형성된다. 이러한, 멀리 라인형태의 홈(170) 내에 제1 금속패턴(102a)이 형성된다. 이에 따라, 제1 금속패턴(102a) 또한 멀티라인 형태로 형성되게 된다. 여기서, 제1 금속패턴(102a)은 본 발명의 제1 실시예에서와 같이 게이트 라인(102) 등의 게이트 패턴의 증가된 라인저항을 보상하는 기능, 즉, 게이트 라인(102), 게이트 전극(108), 게이트 패드하부전극(128)을 포함하는 게이트패턴의 선폭(d)이 감소됨에 따라 증가하게 되는 라인저항을 감소시켜 주는 기능을 한다. 여기서, 게이트 라인의 선폭(d2)이 8㎛ 내지 12㎛ 정도인 경우 그의 높이는 4500Å 내지 5500Å 정도로 형성된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 하부기판(142) 상에 게이트 패턴이 형성될 영역에 멀티라인 형태인 적어도 둘이상의 홈(170)이 형성됨과 아울러 상기 홈(170)내에 멀티라인 형태의 제1 금속패턴(102)이 형성되는 것을 제외하고는 도 6a 내지 도 7e에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법과 동일한 방식에 의해 형성됨으로써 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다. In the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the second exemplary embodiment of the present invention, at least two
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor array substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 도 4 및 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 대비하여 하부기판(142) 상에 별도의 홈(170)이 형성됨이 없이 2층구조인 게이트 패턴이 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소들을 가지게 되므로 도 4 및 도 5와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
In the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 10, a gate pattern having a two-layer structure is formed without a
도 10을 참조하면, 본 발명의 게이트 라인(102), 게이트 전극(108), 게트 패드하부전극(128)을 포함하는 게이트 패턴은 하부기판(142) 상에 형성된 제1 금속패턴(102a), 상기 제1 금속패턴(102a)을 덮도록 형성된 제2 금속패턴(102b)을 구비한다. 여기서 제2 금속패턴(102b)의 선폭(d2)은 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 게이트 패턴의 선폭과 동일한 선폭을 가지며 제1 금속패턴(102a) 상에 끝단이 계단형의 단차(A)를 가지게 형성된다. 이에 따라, 게이트 패턴의 계단형의 단차(A)와 대응되는 위치의 다른 박막 패턴들도 계단형의 단차를 가지도록 형성됨으로써 게이트 패턴 상에 위치하는 박막 패턴들의 급격한 단차에 의한 단선문제가 발생되지 않게 된다. 다시 말해서, 게이트 패턴이 좁은 선폭을 가짐과 아울러 높은 높이로 형성되더라도 게이트 패턴 상에 위치하는 다른 박막 패턴들이 단선되는 문제가 방지된다. 여기서, 게이트 라인(102)의 선폭(d2)이 8㎛ 내지 12㎛ 정도인 경우 그의 높이는 4500Å 내지 5500Å 정도로 형성된다.Referring to FIG. 10, the gate pattern including the
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 패턴이 제1 금속패턴(102a)과, 제1 금속패턴(102a)을 덮도록 형성됨과 아울러 그의 끝단이 계단형상의 단차를 가지는 제2 금속패턴(102b)으로 형성되게 된다. 이에 따라, 좁은 선폭을 갖는 게이트 라인(102) 등의 게이트 패턴을 형성할 수 있게 됨으로써 개구율이 향상된다. As described above, the thin film transistor array substrate according to the third exemplary embodiment of the present invention is formed such that the gate pattern covers the
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 11A to 11C are diagrams for describing a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a third embodiment of the present invention.
먼저, 하부기판(142) 상에 스퍼터링, PECVD 등의 증착방법을 통해 제1 게이 트 금속물질이 증착된 후 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 제1 게이트 금속물질이 패터닝됨으로써 도 11a에 도시된 바와 같이 제1 금속패턴(102a)이 형성된다. First, the first gate metal material is deposited on the
제1 금속패턴(102a)이 형성된 하부기판(142) 상에 제2 게이트 금속층(127b)이 증착된 후 포토리쏘그래피 공정에 의해 도 11b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(189a)이 형성된다.After the second
이 포토레지스트 패턴(189a)을 마스크로 이용하여 제2 게이트 금속물질(127b)이 패터닝됨으로써 도 11c에 도시된 바와 같이 제1 금속패턴(102a)을 덮는 제2 금속패턴(102b)이 형성된다. 여기서, 제2 금속패턴(102b)은 계단형상으로 단차를 가지며 제1 금속패턴(102a)을 덮도록 형성된다. By using the
이후, 도 6b 내지 도 6c에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법과 동일한 방법에 의해 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판이 형성됨으로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
Thereafter, the thin film transistor array substrate according to the third embodiment is formed by the same method as the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 6B to 6C, and thus the detailed description thereof will be omitted. do.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법은 라인저항이 증가됨이 없이 게이트 라인 등의 게이트 패턴이 작은 선폭 및 높은 높이로 형성될 수 있게 된다. 이에 따라, 게이트 라인 등이 하부기판 상에 형성되는 면적이 줄어들게 됨으로써 개구율이 향상된다. As described above, the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention enable a gate pattern such as a gate line to be formed with a small line width and a high height without increasing the line resistance. As a result, the area in which the gate lines and the like are formed on the lower substrate is reduced, thereby improving the aperture ratio.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 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 정하여져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical 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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