KR20020090742A - a thin film transistor for a liquid crystal display of a reflection type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반사형 모드의 액정 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device, and more particularly, to a thin film transistor substrate used for a liquid crystal display device in a reflective mode.
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.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween, and rearranges the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode. By controlling the amount of light transmitted.
이러한 액정 표시 장치는 광원인 백라이트(backlight)에 의해 발광된 빛을 액정 패널에 투과시켜 화상을 표시하는 투과형 모드와 자연광을 포함하는 외부광을액정 패널의 반사막에 반사시켜 화상을 표시하는 반사형 모드로 나눌 수 있다.Such a liquid crystal display has a transmissive mode in which light emitted by a backlight, which is a light source, is transmitted through a liquid crystal panel to display an image, and a reflective mode in which external light including natural light is reflected on a reflective film of a liquid crystal panel to display an image. Can be divided into:
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.Here, among the liquid crystal display devices of the reflective mode, a thin film transistor for switching the voltage applied to the reflective film is formed on one of the two substrates, and a plurality of gate lines parallel to each other and the gate lines are formed on the thin film transistor substrate. A plurality of data lines that are insulated and intersect with each other are formed. In this case, in order to ensure the maximum aperture ratio of the pixel disposed in the pixel region defined by the intersection of the gate line and the data line, the gate line and the gate line are overlapped with each other.
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.However, in such a liquid crystal display device, there are many factors that degrade image quality, a representative of which is a flicker phenomenon in which an image flickers during inversion driving, and this flicker phenomenon occurs as a kickback voltage. The kickback voltage is the amount of charge charged in the liquid crystal capacitor or the storage capacitor as the parasitic capacitance caused by the overlap of the gate line and the reflective film, which is the pixel electrode, is urgently needed when the potential of the gate voltage is switched from the on voltage to the off voltage. It is caused by some of the parasitic dose, the size can be expressed as Equation (1).
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 형성하는 경우에 크게 증가하며, 플리커 현상 또한 심하게 나타난다.Here, Vk, Cgp, Clc, Cst, Von and Voff are kickback voltage, parasitic capacitance, liquid crystal capacitance, sustain capacitance, gate on voltage Von and gate off voltage Voff, respectively. In particular, the kickback voltage is greatly increased when the gate line is doubled to prevent disconnection of the gate line, and the flicker phenomenon is also severe.
본 발명의 목적은 반투과형 모드의 액정 표시 장치에서 플리커 현상을 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate that can reduce the flicker phenomenon in the transflective mode liquid crystal display device.
도 1은 발명의 실시예에 따른 반사형 모드의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고,1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device in a reflective mode according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판에는 게이트선이 서로 이웃하는 두 화소의 반사막과 함께 중첩되어 있다.In the thin film transistor substrate according to the present invention, the gate lines overlap with the reflective films of two neighboring pixels.
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.More specifically, the thin film transistor substrate for a reflective mode liquid crystal display device according to the present invention includes a horizontal gate line and a gate electrode connected to the gate line, and the gate wiring to which the gate signal is transmitted to the pixel row and the horizontal line. The storage capacitor wiring in the direction is formed. On the gate insulating film covering them, a drain is formed on the semiconductor layer, the data line crossing the gate line, and the source electrode connected to the data line and formed on the semiconductor layer facing the source electrode centered on the source electrode and the gate electrode. A data wiring including an electrode is formed. In addition, an insulating film is formed on the substrate to cover the semiconductor layer and has a contact hole for exposing the drain electrode. The insulating film is formed of a conductive material having a reflectance on the upper portion of the insulating film, and includes a gate line for transmitting a gate signal to neighboring pixel rows. An overlapping reflective film is formed.
여기서, 데이터 배선과 동일한 층으로 형성되어 있으며, 드레인 전극으로부터 연장되어 유지 용량 배선과 중첩되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴을 더 포함할 수 있다. 또한, 게이트선은 이중으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 반사막은 이중의 게이트선 중 하나와 중첩되어 있다.The semiconductor device may further include a conductor pattern for a storage capacitor formed of the same layer as the data line and extending from the drain electrode to overlap the storage capacitor line. In addition, the gate line may be formed in double, in which case the reflective film overlaps one of the double gate lines.
절연막은 질화 규소로 이루어진 보호막과 유기 물질로 이루어진 유기 절연막으로 이루어진 것이 바람직하며, 유기 절연막은 상부 면이 요철 패턴으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the insulating film consists of a protective film made of silicon nitride and an organic insulating film made of an organic material, and the organic insulating film preferably has an upper surface formed in an uneven pattern.
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.Next, the thin film transistor substrate for the liquid crystal display device of the reflective mode according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that a person skilled in the art can easily practice the present invention. do.
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.First, referring to FIGS. 1 and 2, a structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display of a reflective mode having a double gate line according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.
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.1 is a layout view of a thin film transistor substrate for a transflective liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II ′.
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) 및게이트선(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.On the insulating substrate 10, a gate wiring made of a single film made of silver or a silver alloy having a low resistance or an aluminum or aluminum alloy or a multilayer film including the same is formed. The gate wirings extend in the horizontal direction, and the double gate lines 221 and 222 transfer the gate signals to the horizontal pixel rows (..., P (n-1) , P n , P (n + 1) , ...), The gate line connecting portion 212 connects the dual gate lines 221 and 222 and the gate electrode 26 of the thin film transistor connected to the gate line 221. In addition, a sustain electrode line 281 connecting the sustain electrode 28 to which a voltage such as a common electrode voltage input to the common electrode of the upper plate is applied from the outside and the sustain electrode 28 of a neighboring pixel column is disposed on the substrate 10. And a storage capacitor wiring in the horizontal direction. The storage electrode 28 overlaps with the reflective film 92 or the conductive capacitor conductor 68 for the storage capacitor, which will be described later, to form a storage capacitor that improves the charge storage capability of the pixel. The gate line may further include a gate pad connected to one end of one gate line 221 or 222 to receive a gate signal from the outside and transfer the gate signal to the gate lines 221 and 222.
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.The gate wirings 221, 222, 212, 26, 28, and 281 may be formed of a single layer made of aluminum or an aluminum alloy, but may be formed of a conductive film of chromium or molybdenum or molybdenum alloy or tantalum or titanium having excellent contact properties with other materials. It may include.
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.On the substrate 10, a gate insulating film 30 made of silicon nitride (SiN x ) covers the gate wirings 221, 222, and 26 and the storage capacitor wirings 28 and 281.
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.A semiconductor layer 40 made of a semiconductor such as amorphous silicon is formed on the gate insulating layer 30 of the gate electrode 26, and n + having a high concentration of silicide or n-type impurities is formed on the semiconductor layer 40. Resistive contact layers 55 and 56 made of a material such as hydrogenated amorphous silicon are formed, respectively.
저항 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 알루미늄 또는 은과 같은저저항의 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.On the resistive contact layers 55 and 56 and the gate insulating layer 30, data wirings including a conductive film made of a low resistance conductive material such as aluminum or silver are formed. The data line is formed in a vertical direction and includes a data line 62 intersecting the gate line 22, a source electrode 65 connected to the data line 62, and extending to an upper portion of the resistance contact layer 55. And a drain electrode 66 which is separated from the 65 and formed on the ohmic contact layer 56 opposite the source electrode 65 with respect to the gate electrode 26. The data wiring also includes a conductor pattern 64 for the storage capacitor, which extends from the drain electrode 66 and overlaps the storage electrode 28, and is connected to one end of the data line 62 and is an image from the outside. It may include a data pad for transmitting a signal to the data line 62 is applied.
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.A passivation layer 70 made of silicon nitride or the like is formed on the data lines 62, 64, 65, and 66 and the semiconductor layer 40 which is not covered by the data line, and an organic insulating layer made of an organic material having excellent planarization characteristics. 80) is formed. In this case, an upper surface of the organic insulating layer 80 is formed in a concave-convex pattern in order to maximize reflection efficiency in the liquid crystal display of the reflective mode.
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.A contact hole 76 exposing the drain electrode 66 is formed in the passivation layer 70 and the organic insulating layer 80. The contact hole exposing the data pad and the contact hole exposing the gate pad together with the gate insulating layer 30 are formed. Can have
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 도전막으로이루어진 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.The upper portion of the organic insulating layer 80 is connected to the drain electrode 66 through the contact hole 76 and used as the pixel electrode of the pixel, and has high reflectance such as aluminum or aluminum alloy, silver or silver alloy, molybdenum or molybdenum alloy, etc. The reflecting film 92 which consists of a conductive film with the branch is formed. At this time, one of the gate lines 221 and 222 positioned at the lower portion 222 is disposed so as to overlap the reflective film 92 formed in the pixels of the adjacent pixel rows. This reduces the area where the gate lines 221 and 222 formed in the pixels of the pixel row through which the scan signals are transmitted through the gate lines 221 and 222 and the reflective film 92 overlaps, thereby reducing the data line 62. Through this, the kickback voltage for reducing the pixel voltage transferred to the reflective film 92 may be reduced, thereby minimizing flicker in which an image flickers.
본 발명의 실시예에서는 게이트선(221, 222)이 이중 구조인 경우에 대해서만 설명하였지만, 게이트선이 하나인 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.In the embodiment of the present invention, only the case where the gate lines 221 and 222 have a dual structure has been described, but the same applies to the case where there is only one gate line.
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.As described above, in the present invention, the kickback voltage can be reduced by arranging the gate lines for transmitting the scan signals to the pixel rows so as to overlap the reflective films used as the pixel electrodes formed in the pixels of the adjacent pixel rows, thereby causing the image to flicker. The distance may minimize flicker, thereby improving display characteristics of the reflective mode liquid crystal display.
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