KR20060067324A - 액정표시소자 - Google Patents

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KR20060067324A
KR20060067324A KR1020040105586A KR20040105586A KR20060067324A KR 20060067324 A KR20060067324 A KR 20060067324A KR 1020040105586 A KR1020040105586 A KR 1020040105586A KR 20040105586 A KR20040105586 A KR 20040105586A KR 20060067324 A KR20060067324 A KR 20060067324A
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윤지수
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판이 음각화된 부분에 게이트 배선층을 형성함으로써, 소자의 단차를 개선하여 배향공정을 보다 용이하게 수행하고 또한, 게이트 배선층의 저항을 감소시켜 패널 구동시 발생되는 R-C 딜레이를 최소화하고자 하는 액정표시소자에 관한 것으로, 기판의 음각화된 부분에 매립된 게이트 배선 및 게이트 전극과, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 평탄하게 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 배선에 교차하여 화소를 정의하는 데이터 배선 및 이에 분기하는 소스/드레인 전극과, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에 형성되어 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
기판식각, 단차감소, 게이트 배선층

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 액정표시소자의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 기판의 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
111 : 기판 112 : 게이트 배선
112a : 게이트 전극 112b : 스토리지 전극
113 : 게이트 절연막 114 : 반도체층
114a: 오믹콘택층 115 : 데이터 배선
115a : 소스 전극 115b : 드레인 전극
116 : 보호막 117 : 화소전극
"A" : 기판의 음각화된 영역
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으 로, 특히 게이트 배선층에 의한 단차 및 저항 불량을 개선하고자 하는 액정표시소자에 관한 것이다.
평판표시소자로서 최근 각광받고 있는 액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 작다는 장점 때문에 활발한 연구가 이루어지고 있다.
특히, 얇은 두께로 제작될 수 있어 장차 벽걸이 TV와 같은 초박형(超薄形) 표시장치로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 무게가 가볍고, 전력소비도 CRT 브라운관에 비해 상당히 적어 배터리로 동작하는 노트북 컴퓨터의 디스플레이, 개인 휴대폰 단말기, TV, 항공용 모니터로 사용되는 등, 차세대 표시장치로서 각광을 받고 있다.
이와 같은 액정표시소자는 일반적으로 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소 영역에 박막트랜지스터, 화소전극, 스토리지 커패시터가 형성된 박막트랜지스터 어레이 기판과, 컬러필터층과 공통전극이 형성된 컬러필터 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되어, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시한다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 액정표시소자를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 액정표시소자의 단면도이다.
먼저, 액정표시소자의 박막 어레이 기판(11)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 게이트 배선(12)과 상기 게이트 배선(12)에 수직으로 교차 배치되는 데이터 배선(15)에 의해 단위 화소가 정의되며, 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)의 교차 지점에서 게이트 전극(12a), 게이트 절연막(13), 반도체층(14), 오믹콘택층(14a) 및 소스/드레인 전극(15a,15b)으로 적층되어 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 박막트랜지스터(TFT)와, 빛을 투과시키는 영역으로 액정층에 신호전압을 걸어주는 화소전극(17)과, 레밸-쉬프트(Level-shift) 전압을 작게 하고 비선택 기간 동안에 화소정보를 유지해 주는 스토리지 커패시터가 구비되어 있다.
이 때, 상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(15) 사이에는 절연막인 게이트 절연막(13)이 더 구비되고, 상기 박막트랜지스터와 화소전극 사이에는 보호막(16)이 더 구비된다.
그리고, 스토리지 커패시터(Cst)는 상기 게이트 배선(12)과 동일층에 형성되어 상기 게이트 배선에 평행하는 스토리지 전극(12b)과, 화소전극(17)과, 상기 스토리지 전극(12b) 및 화소전극(17) 사이에 개재된 게이트 절연막(13) 및 보호막(16)으로 이루어져, 박막트랜지스터의 턴오프 구간동안 액정에 충전된 전하를 유지시켜준다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단위 화소 중간에 형성되기도 하지만, 게이트 배선의 소정 영역을 커패시터 전극으로 활용하여 게이트 배선에 형성되기도 한다.
통상, 스토리지 커패시터는 서로 대향하는 커패시터 상,하부 전극 사이에 절연층이 형성되어 있는 구조를 가지는데, 상기 스토리지 전극(12b)이 커패시터 하부전극 역할을 하고, 상기 게이트 절연막(13) 및 보호막(16)이 절연층의 역할을 하며, 상기 화소전극(17)의 소정 영역이 커패시터 상부전극의 역할을 한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 스토리지 전극을 포함하는 게이트 배선층의 단차로 인해 TFT 어레이 기판의 표면이 평탄하지 않는데, 이러한 문제점으로 인해 TFT 어레이 기판 표면에 배향막을 형성하고 러빙공정을 수행할 때 단차가 있는 부분에서 러빙공정이 이루어지지 않게 된다. 이와같이, 러빙공정이 수행되지 않는 부분은 액정분자를 원하는 방향으로 제어할 수 없게 된다.
둘째, 게이트 배선층의 단차로 인한 문제점을 최소화하기 위해 게이트 배선층의 두께를 줄이는데, 이 경우 게이트 배선층의 저항이 증가하여 신호 딜레이가 발생하게 된다. 신호 딜레이에 따른 휘도 변화가 발생하여 화상품질이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소자의 단차를 개선하여 배향공정을 보다 용이하게 수행하고 또한, 게이트 배선층의 저항을 감소시켜 패널 구동시 발생되는 R-C 딜레이를 최소화하고자 하는 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 기판의 음각화된 부분에 매립된 게이트 배선 및 게이트 전극과, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 평탄하게 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 배선에 교차하여 화소를 정의하는 데이터 배선 및 이에 분기하는 소스/드레인 전극과, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에 형성되어 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 기판을 음각화시킨 부분에 게이트 배선층을 형성하여 게이트 배선층에 의한 단차문제를 해결하는 것을 특징으로 한다.
이경우, 기판의 음각화된 부분을 조절하여 게이트 배선층의 두께를 늘일 수 있으므로, 게이트 배선층의 저항감소로 신호 딜레이를 개선할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 기판의 평면도이다.
본 발명에 의한 액정표시소자의 박막 어레이 기판(111)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판의 음각화된 부분에 매립되어 형성된 게이트 배선(112), 게이트 전극(112a) 및 스토리지 전극(112b)과, 상기 게이트 배선(112)을 포함한 기판 전면에 평탄하게 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막(113) 상에 평탄하게 형성된 반도체층(114)과, 상기 게이트 배선(112)과 수직 교차하여 단위 화소영역을 정의하는 데이터 배선(115)과, 상기 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115)의 교차 지점에 형성되어 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 평탄하게 형성되는 보호막(116)과, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)의 투명도전물질로 형성되어 상기 보호막의 콘택홀(118)을 통해 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극(117)이 구비되어 있다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 기판의 음각화된 부분에 매립되고 상기 게이트 배선(112)으로부터 분기되는 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부에 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층(114)과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 반도체층(114)의 일측에 오버랩되는 소스전극(115a)과, 상기 반도체층(114) 상에서 상기 소스 전극(115a)과 일정 간격 떨어진 드레인 전극(115b)으로 구성되어 각 화소영역에 인가되는 전압의 온/오프를 제어한다.
상기 반도체층(114) 상에는 상기 소스/드레인 전극(115a,115b)과의 콘택저항을 낮추기 위해 비정질 실리콘에 불순물을 도핑한 오버코트층(114a)을 더 형성한다.
이 때, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극(112a)이 기판 내측에 매립되어 있기 때문에 게이트 전극의 단차만큼 박막트랜지스터의 단차를 줄일 수 있다.
그리고, 상기 스토리지 전극(112b)은 기판의 음각화된 부분에 매립됨과 동시에 상기 게이트 배선(112)에 평행하도록 형성되는데, 스토리지 전극(112b) 상부의 화소전극(117)과, 그 사이에 개재된 절연막과 함께 스토리지 커패시터를 구성한다.
이 때, 스토리지 전극(112b)이 기판 내측에 매립되어 있기 때문에 스토리지 전극의 단차만큼 스토리지 커패시터의 단차를 줄일 수 있다.
이와같이, 본 발명은 게이트 배선(112), 게이트 전극(112a) 및 스토리지 전극(112b)을 포함하는 게이트 배선층을 기판(111)이 음각화된 부분에 매립시키고 그 표면을 평탄화하기 때문에, 게이트 배선층 만큼의 단차를 줄여 TFT 어레이 기판이 보다 평탄할 수 있도록 한다.(도 4참고)
따라서, TFT 어레이 기판 상에 배향막을 형성한 후 상기 배향막을 러빙하는 공정에 있어서, 기판 표면이 평탄하기 때문에 전 기판에 대해 균일하게 러빙공정을 수행할 수 있다. 기판 표면이 평탄하지 않고 단차가 있으면 그 단차가 있는 부분에는 러빙롤이 지나가지 않아 배향막이 러빙되지 않는데, 게이트 배선층에 의한 단차가 극복되므로 미러빙 영역에 의한 불량을 최소화할 수 있다.
그리고, 게이트 배선층을 패터닝하기 위한 포토공정을 수행하지 않아도 된다.
한편, 기판의 음각화된 부분의 두께를 조절하여 그 속에 매립되는 게이트 배선층의 두께를 조절할 수 있는데, 음각영역을 보다 깊이 형성하여 게이트 배선층의 두께를 늘일 수 있다. 즉, 종래에는 게이트 배선층을 2000Å의 두께로 형성하였는데, 본 발명을 적용하는 경우에는 2000Å이상의 두께로 형성 가능해진다. 참고로, 기판의 두께는 0.5mm 내외이므로 그 이상의 두께로 게이트 배선층을 형성할 수는 없을 것이다.
이와같이, 게이트 배선층의 두께를 늘일 수 있으므로 게이트 배선층에 의한 저항을 감소시킬 수 있으며, 신호 딜레이를 방지할 수 있다.
상기에서와 같이, 게이트 배선층을 기판 내측에 매립하기 위해서는 기판의 음각화 공정이 요구되는데, 유리기판(glass) 위에 포토레지스트(photoresist)를 도포하거나, 드라이 필름(dry film)을 부착한 후, 노광 및 현상 공정을 실시하여 포토레지스트 또는 드라이 필름을 원하는 게이트 배선층의 패턴으로 형성하고, 이를 식각마스크로 유리기판을 선택적으로 식각하여 음각화영역(도 4의 "A"참고)을 형성한 다음, 포토레지스트 또는 드라이 필름을 제거한다.
상기 노광공정시 사용하는 노광마스크는 기존에 게이트 배선층을 패터닝하기 위해서 사용하였던 것으로 하고, 유리기판 식각용액은 불산(HF)용액 등을 주로 사용한다.
상기와 같이, 기판에 음각화 영역을 형성한 후에는 상기 포토레지스트 또는 드라이 필름을 제거하기 이전에, 금속물질을 증착하거나 도금하거나 또는 충진시키는 방법으로 게이트 배선층을 음각화영역 내측에 매립시켜 게이트 배선층을 완성한다.
상기와 같이 형성된 TFT 어레이 기판은, 도시하지는 않았으나, 대향기판에 대향합착되고 두 기판 사이에 액정층이 구비하는데, 상기 대향기판에는 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 사이에 R,G,B의 컬러 레지스트가 일정한 순서대로 형성된 컬러필터층과, 상기 컬러필터층 상부에서 상기 컬러필터층을 보호하고 컬러필터층의 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층과, 상기 오버코 트층 상에 형성되어 박막트랜지스터 어레이 기판의 화소전극과 더불어 전계를 형성하는 공통전극이 형성되어 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 게이트 배선층을 기판이 음각화된 부분에 매립시키고 표면을 평탄화하기 때문에 게이트 배선층 만큼의 단차를 줄여 TFT 어레이 기판을 보다 평탄화할 수 있다.
따라서, 배향막을 러빙하는 공정에 있어서, 기판 표면이 평탄하기 때문에 전기판에 대해 균일하게 러빙공정을 수행할 수 있고, 미러빙 영역에 의한 불량을 최소화할 수 있다.
둘째, 기판의 음각화된 부분의 두께를 조절하여 그 속에 매립되는 게이트 배선층의 두께을 조절할 수 있는데, 음각영역을 보다 깊이 형성하여 게이트 배선층의 두께를 늘일 수 있으므로 게이트 배선층에 의한 저항을 감소시켜 신호 딜레이를 방지할 수 있다.
셋째, 게이트 배선층을 패터닝하기 위한 포토공정을 수행하지 않아도 된다.

Claims (5)

  1. 기판의 음각화된 부분에 매립되는 게이트 배선 및 게이트 전극;
    상기 게이트 배선을 포함한 전면에 평탄하게 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층;
    상기 게이트 배선에 교차하여 화소를 정의하는 데이터 배선 및 이에 분기하는 소스/드레인 전극;
    상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성된 보호막;
    상기 보호막 상에 형성되어 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 음각화된 부분에 스토리지 전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스토리지 전극은 상기 게이트 배선에 평행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 배선은 2000Å 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 게이트 배선 및 게이트 전극이 매립된 기판 표면은 평탄한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101432807B1 (ko) * 2007-03-20 2014-08-26 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
CN105206619A (zh) * 2015-08-27 2015-12-30 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列基板及其制备方法、显示面板

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