KR20060020156A - Lcd device with low-resistance pixel electrode and fabricating methode thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 특징은 어레이기판 형성 시 드레인전극과 ITO재질의 화소전극의 사이에 알루미늄이 도핑 된 산화물질층을 형성하는 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and an aspect of the present invention is to form an oxide layer doped with aluminum between a drain electrode and an ITO material pixel electrode when forming an array substrate.
이와 같이 하면, 드레인전극과 화소전극 사이의 계면저항이 감소하게 되어 기존에 비해 전기적 특성이 10%정도 향상되는 장점을 가진다.
In this way, the interface resistance between the drain electrode and the pixel electrode is reduced, which has the advantage of improving the electrical characteristics by about 10%.
Description
도 1a은 일반적인 액정표시장치의 사시도.1A is a perspective view of a general liquid crystal display device.
도 1b는 도 1a의 액정표시장치의 A영역을 도시한 평면도.FIG. 1B is a plan view illustrating region A of the liquid crystal display of FIG. 1A; FIG.
도 2는 도 1b의 Ⅱ~Ⅱ선을 따라 절단한 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1B.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산화아연층을 포함한 어레이기판의 평면도.3 is a plan view of an array substrate including a zinc oxide layer according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 Ⅳ~Ⅳ선을 절단한 단면도.4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3 in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5a ~ 5c는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판의 제조공정 단면도.5A to 5C are cross-sectional views of a manufacturing process of the array substrate according to the embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드레인전극에서 화소전극으로 전자가 인가되는 현상을 도시한 도면.
6 is a view illustrating a phenomenon in which electrons are applied from a drain electrode to a pixel electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 절연기판100: insulation board
107 : 게이트전극107: gate electrode
121 : 게이트절연막121: gate insulating film
110 : 활성층 110: active layer
123 : 오믹접촉층123: ohmic contact layer
105 : 소스전극 105: source electrode
109 : 드레인전극109: drain electrode
125 : 보호층125: protective layer
127 : 콘택홀127: contact hole
111 : 화소전극111: pixel electrode
113 : 알루미늄이 도핑된 산화아연층
113: zinc oxide layer doped with aluminum
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 저저항 화소전극 을 포함하는 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device including a low resistance pixel electrode and a method for manufacturing the same.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로써, 제1기판과 제2기판 그리고 두 기판 사이에 위치한 액정으로 구성된다.In general, a liquid crystal display device is an apparatus for representing an image by using optical anisotropy of the liquid crystal, and is composed of a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal positioned between two substrates.
도 1a는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A영역를 확대한 도면으로써 어레이기판을 도시한 평면도이다.FIG. 1A is a perspective view of a liquid crystal display according to the related art, and FIG. 1B is an enlarged view of an A region of FIG. 1A and is a plan view of an array substrate.
도 1a와 도 1b에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 화소영역 상에 형성된 화소전극(11)과 스위칭소자(13)를 포함한 어레이배선이 형성된 제1기판(9) 과, 블랙매트릭스(2)와 서브컬러필터(적, 녹, 청)를 포함한 컬러필터(3)와 컬러필터(3) 상에 투명한 공통전극(5)이 형성된 제2기판(1)으로 구성되며, 상기 제1기판(9)과 제2기판(1)사이에는 액정(7)이 충진되어 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a general liquid crystal display device includes a
상기 제1기판(9)의 구성을 좀더 상세히 설명하면 도 1b에 도시한 바와 같이, 데이터배선(23)과 게이트배선(21)이 교차하는 부분에 스위칭소자인 박막트랜지스 (도 1b의 13)가 매트릭스 형태로 위치하고, 상기 박막트랜지스터(13)는 게이트전극(25), 활성층(20), 소스전극(29), 드레인전극(27)을 포함한다. Referring to the configuration of the
상기 소스전극(29)은 데이터배선(23)과 연결되며 상기 게이트전극(25)은 상기 게이트배선(21)과 연결되고, 화소전극(11)은 드레인전극(27)과 전기적으로 접촉되도록 형성되어 있다.The
일반적으로 상기 소스전극(29) 및 드레인전극(27)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta) 등의 금속이나, 몰리텅스텐(MoW), 몰리탈탄늄(MoTa) 또는 몰리니오늄(MoNb) 등의 몰리브덴 합금으로 형성한다.In general, the
상기 화소영역 상에 형성되는 화소전극(31)은 투명한 전도성물질인 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)로 형성한다.The
상기 데이터배선(23)은 신호전압을 소스전극(29)에 전달하게 된다. 이러한 신호는 상기 드레인전극(27)을 지나 화소전극(31)을 통해 액정(7)에 인가되며, 인가된 신호에 따라 화상을 표시하게 된다.The
도 2는 도 1b의 Ⅱ~Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II to II of FIG. 1B.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 액정표시장치용 어레이기판에는 먼저, 기판(9)상에 게이트전극(25)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, a
상기 게이트전극(25) 상부에 게이트절연막(31)이 형성되며, 이는 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 절연물질을 증착하여 형성한다.A
게이트전극(25) 상부의 게이트절연막(31) 위에는 활성층(20)과 오믹접촉층(33)이 적층되며, 오믹접촉층(33)의 상부에는 소스전극(29)과 드레인전극(27)이 구성된다. The
상기 소스전극(29) 및 드레인전극(27) 상부에는 상기 드레인전극(27)의 일부를 노출하는 콘택홀(30)을 포함한 보호층(35)이 형성되며, 보호층(35)의 상부에는 상기 노출된 콘택홀(30)을 통해 드레인전극(27)과 접촉하는 투명한 화소전극(11)이 형성된다. A
그러나 전술한 구성에서, 드레인전극(27)과 화소전극(11)의 접합시 드레인 전극(27)과 화소전극(11) 간에 전자가 이동하는데 있어, 화소전극(11)과 드레인전극 (27) 사이의 계면저항이 높아 드레인전극(27)과 화소전극(11) 사이에 높은 장벽이 형성된다. However, in the above-described configuration, electrons move between the
또한 화소전극(11) 자체의 저항에 의해 전자의 이동도가 낮게 되어, 액정표시장치의 화질을 저하시키는 문제점이 있다.
In addition, the mobility of electrons is lowered due to the resistance of the
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 상기 화소전극과 드레인전극 간의 계면저항을 감소시켜 박막트랜 지스터의 동작특성을 개선하고, 측면저항을 낮추어 화질을 개선하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the interface resistance between the pixel electrode and the drain electrode to improve the operating characteristics of the thin film transistor and to improve the image quality by lowering the side resistance. .
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 절연기판과, 절연기판 위에 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선 및 게이트배선과, 상기 데이터배선 및 게이트배선의 교차영역에 형성된 스위칭소자와, 상기 화소영역상에 형성되고 상기 스위칭소자와 연결되며 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층과, 상기 화소영역에 형성되고 상기 산화물질층을 통해 상기 스위칭소자와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an insulating substrate, a data wiring and a gate wiring crossing the insulating substrate to define a pixel region, a switching element formed in the intersection region of the data wiring and the gate wiring, A pixel electrode formed on the pixel region and connected to the switching element and doped with one of the group III metal elements of an element periodic table, and a pixel electrode formed in the pixel region and electrically connected to the switching element through the oxide layer It provides an array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 산화물질층에는 특히 알루미늄이 도핑되는 것을 특징으로 하며, 상기 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층은, 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), IZO(indium Zinc Oxide)중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판이다. In particular, the oxide layer is doped with aluminum, and the oxide layer doped with one of the Group III metal elements of the periodic table includes zinc oxide (ZnO), copper oxide (CuO), and indium zinc oxide (IZO). An array substrate for a liquid crystal display device, comprising any one of
또한, 상기 화소전극은 ITO(indium Tin Oxide)로 형성하는 것을 특징으로 하 며, 상기 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층은 상기 스위칭소자의 드레인전극과 화소전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층의 두께는 약 30~50nm 인 것을 특징으로 한다. The pixel electrode may be formed of indium tin oxide (ITO), and an oxide layer doped with one of the group III metal elements of the periodic table may be positioned between the drain electrode and the pixel electrode of the switching device. The thickness of the oxide layer doped with one of the group III metal elements of the periodic table of the elements is characterized in that about 30 ~ 50nm.
상기 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층은 상기 화소전극의 크기 및 모양이 동일한 것을 특징으로 한다. The oxide layer doped with one of the group III metal elements of the periodic table of the elements is the same size and shape of the pixel electrode.
절연기판 위에 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선 및 게이트배선을 형성하는 단계와; 상기 데이터배선 및 게이트배선에 연결되는 스위칭소자를 형성하는 단계와; 상기 화소영역상에 상기 스위칭소자와 연결되는 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소가 도핑 된 산화물질층을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에, 상기 산화물질층을 통해 상기 스위칭소자와 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 또는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.Forming data and gate wirings on the insulating substrate to define pixel regions; Forming a switching device connected to the data line and the gate line; Forming an oxide layer doped with a Group III metal element of the Periodic Table of the Elements connected to the switching device on the pixel region; A method of manufacturing a liquid crystal display device or an array substrate for a liquid crystal display device includes forming a pixel electrode connected to the switching element through the oxide layer in the pixel region.
상기 액정표시장치용 어레이기판을 형성하는 단계에서, 상기 화소전극은 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층 상부에 형성하는 것을 특징으로 하며 화소전극을 형성하는 단계와 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화물질층을 형성하는 단계는 하나의 사진식각공정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 단계인 것을 특징으로 한다. In the forming of the array substrate for the liquid crystal display device, the pixel electrode is formed on an oxide layer doped with one of the group III metal elements of the periodic table. Forming the oxide layer doped with one of the group III metal element is characterized in that the step of the array substrate for a liquid crystal display device, characterized in that through a photolithography process.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 어레이기판을 도시한 평면도이다.3 is a plan view showing an array substrate according to the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 절연기판 위에 데이터배선(101) 및 게이트배선(103)이 교차하도록 형성되고, 상기 교차하는 부분에 게이트전극(107), 활성층(110), 소스전극(105), 드레인전극(109)을 포함하는 스위칭소자인 박막트랜 지스터(115)가 형성된다. 상기 스위칭소자(115)와 중첩되는 산화아연층(113)과, 상기 산화아연층(113) 위에 형성되며 상기 스위칭소자(115)의 드레인전극(109)과 전기적으로 접촉되는 화소전극(111)의 모습을 도시한 것이다.As shown in FIG. 3, the data wiring 101 and the
도 4는 도 3의 Ⅳ~Ⅳ선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line IV to IV of FIG. 3.
먼저 절연기판(100)상에 알루미늄 또는 구리 등의 금속으로 게이트전극(107)이 게이트배선(도 3의 103)과 연결되게 형성된다. 그리고 투명기판(100) 상에 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)을 덮도록 게이트절연층(121)이 형성된다. First, the
게이트절연층(121)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다.The
게이트절연층(121) 상의 게이트전극(107)과 대응하는 부분에 활성층(110) 및 오믹접촉층(123)이 형성된다. 활성층(110)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘으로 형성되며, 오믹접촉층(123)은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘으로 형성된다.The
게이트절연층(121) 상에 형성된 활성층(110)의 양측에 상기 오믹접촉층(123)과 접촉되게 소스전극(105) 및 드레인전극(109)이 형성된다. The
상술한 게이트전극(107), 게이트절연층(121), 활성층(110),오믹접촉층(123), 소스전극(105) 및 드레인전극(109)은 박막트랜지스터를 구성한다.The
또한 스위칭소자인 박막트랜지스터를 덮도록, 보호층(125)이 형성된다. 보호층 (125)은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 등의 무기절연물질로 형성하거 나 또는 유기절연물질로 형성할 수 있다. 이 보호층(125)에 드레인전극(109)을 노출시키는 콘택홀(127)이 형성된다. In addition, the
보호층(125) 위에 본 발명의 특징인 알루미늄이 도핑된 산화아연(ZnO)층(113)이 형성된다. 그리고, 상기 보호층(125) 상의 콘택홀(127)을 통해 드레인전극(109)과 전기적으로 연결되는 산화아연층(113) 상에 ITO(indium Tin Oxide)로 화소전극(111)이 형성된다.A zinc oxide (ZnO)
산화아연층(113)에는 알루미늄 외에 원소주기율표상의 Ⅲ족 금속원소인 갈륨(Ga)을 도핑할 수도 있지만, 알루미늄을 도핑해주는 것이 가장 좋은 전기적효과를 가져올 수 있다. The
산화아연은 반도체 물질로써 전자농도가 1015정도의 농도밖에 되지 않지만, 알루미늄을 도핑함으로써 전자농도를 1019~1020까지 높일 수가 있다. Zinc oxide is a semiconductor material, and the electron concentration is only about 10 15 , but by doping aluminum can increase the electron concentration to 10 19 ~ 10 20 .
하지만 종래의 기술에서 사용하는 화소전극(111)인 ITO(indium Tin Oxide)는 1021의 전자농도를 가지고 있다. 따라서, ITO는 알루미늄이 도핑된 산화아연보다 전기적 특성이 더 좋다.However, indium tin oxide (ITO), which is a
그러나, 알루미늄이 도핑된 산화아연(113)층을 드레인전극(109)과 화소전극(111)인 ITO(indium Tin Oxide)사이에 수십nm로 형성하여 주면, 알루미늄이 도핑된 산화아연은 물론이고 기존의 ITO(indium Tin Oxide)의 전기적 특성보다 더욱 좋은 전기적 특성을 갖게 된다. However, if a layer of aluminum oxide doped
이는 알루미늄이 도핑된 산화아연층(113)과 화소전극(111)인 ITO(indium Tin Oxide)층 사이에 고농도 전자층이 형성되기 때문이다. This is because a high concentration electron layer is formed between the
알루미늄이 도핑된 산화아연층(113)을 형성하고, 그위에 ITO로 화소전극(111)을 형성하면 산화아연층(113)보다 상대적으로 전자가 더 많은 화소전극(111)과 전자가 적은 산화아연층(113) 사이에서, 전자들이 평형상태를 맞추게 되는 과정에서 산화아연층(113)에 과도한 전이층(Transition width)이 형성된다. When the
다시 말해서, 산화아연층(113)을 얇게 형성하면 산화아연(113)층과 화소전극(111) 사이에 고농도 전이층(Transition width)이 형성되므로, 전자들의 이동에 장벽이 없어지게 된다. In other words, when the
이때, 알루미늄이 도핑된 산화아연층(113)은 약 30~50nm로 형성해주어야 한다. 두께가 너무 두꺼우면, 드레인전극(109)에서 전자가 산화아연층(113)에 들어가서 화소전극(111)으로 넘어가는데 장벽이 되므로, 화소전극(111)의 전기전도성 향상 특성을 가져올 수 없기 때문이다.At this time, the
상기 산화아연층(113) 대신 산화구리(CuO), IZO(indium Zinc Oxide) 등의 투명도전성물질 중 어느 하나를 형성할 수도 있다. Instead of the
도 5a ~ 도 5c에 의하여 본 발명에 따른 실시예의 액정표시장치의 제조방법을 상세히 설명한다. 5A to 5C will be described in detail the manufacturing method of the liquid crystal display device of the embodiment according to the present invention.
도 5a는 기판(100) 위에 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)이 형성되어 있고, 상기 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)을 덮는 게이트절연막(121)이 형성된다. 5A, a
게이트절연층(121) 상에는 게이트전극(107)과 대응하는 부분에 활성층(110) 과 오믹접촉층(123)이 형성된다. 게이트절연층(121) 상에 형성된 활성층(110)의 양측에는 오믹접촉층(123)과 접촉되게 소스전극(105)과 드레인전극(109)이 형성된다. 또한 이들의 상부에는 드레인전극(109)을 노출시키는 콘택홀(127)을 포함한 보호층(125)이 형성된다. The
도 5b는 도 5a에서 형성된 보호층(125)의 상부에 콘택홀(127)을 통해 드레인전극(109)과 접촉되는, 원소주기율표의 Ⅲ족 금속원소 중의 하나가 도핑된 산화아연층(113)이 기판(100)의 전면에 형성되며, 그 상부에는 화소전극(111)이 산화아연층(113)과 같은 모양과 크기로 형성된다. 5B illustrates a
도 5c는 도 5b에서 형성되어진 산화아연층(113)과 화소전극(111)을 사진식각공정을 통해 패턴한 후의 모습을 도시한 것이다. FIG. 5C illustrates a state after the
그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 드레인전극(109)에서 화소전극(111)으로 전자가 이동하는 모습을 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating electrons moving from the
도 6은 드레인전극(109)에 인가된 전자가 알루미늄이 도핑된 산화아연(113)층을 통해 화소전극(111)에 인가되는 모습을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates the electrons applied to the
도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 구조의 전극에서는 전자가 더욱 빠르고 균일하게 확산되며, 종래에 비해 약 10%의 전기적 특성향상을 가져올 수 있다. As shown in FIG. 6, in the electrode having such a structure, electrons are diffused more quickly and uniformly, and may improve electrical characteristics of about 10% compared to the conventional art.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 드레인전극과 화소 전극사이에 계면저항이 감소하게 되어 전자의 움직임이 더욱 빨라지고 균일하게 퍼지게 된다. As described above, the interfacial resistance is reduced between the drain electrode and the pixel electrode of the liquid crystal display according to the present invention, so that the movement of electrons is faster and uniformly spread.
그리고 기존의 ITO(indium Tin Oxide)만 쓰는 화소전극보다 전기적 특성이 10% 향상된 저저항의 화소전극을 형성할 수 있으므로, 박막트랜지스터의 동작특성을 향상시켜 액정표시장치의 화질이 개선되는 효과가 있다. In addition, since a low-resistance pixel electrode having 10% improved electrical characteristics can be formed than a conventional pixel electrode using only indium tin oxide (ITO), the image quality of a liquid crystal display device can be improved by improving the operation characteristics of the thin film transistor. .
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040068924A KR20060020156A (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Lcd device with low-resistance pixel electrode and fabricating methode thereof |
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Cited By (2)
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US7863607B2 (en) | 2007-06-14 | 2011-01-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof |
US8617721B2 (en) | 2009-10-12 | 2013-12-31 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting device |
-
2004
- 2004-08-31 KR KR1020040068924A patent/KR20060020156A/en not_active Application Discontinuation
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US7863607B2 (en) | 2007-06-14 | 2011-01-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof |
US8617721B2 (en) | 2009-10-12 | 2013-12-31 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting device |
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