KR20090024530A - Thin film transistor array substrate for liquid crystal display device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.
일반적으로 액정표시장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. In general, a liquid crystal display device displays an image by adjusting a light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field.
이와 같은 액정표시소자는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스 및 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층이 형성되는 컬러필터 어레이 기판과, 단위 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선, 두 배선의 교차 지점에 형성된 박막 트랜지스터, 화소전극이 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 구성된다. Such a liquid crystal display device includes a color filter array substrate on which a black matrix to prevent light leakage and color filter layers of R, G, and B are formed to realize color, and a gate wiring and a data wiring defining unit pixels. A thin film transistor formed at an intersection point and a thin film transistor array substrate having pixel electrodes formed thereon.
이러한 액정표시소자용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다. This thin film transistor array substrate for liquid crystal display devices will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to the related art.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치의 박막 트랜지스터 기판에는 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 수직 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(112a) 및 데이터 배선(118a)과, 상기 두 배선의 교차 지점에서 게이트 전극(112c), 게이트 절연막(미도시), 반도체층(미도시) 및 소스/드레인 전극(118b, 118c)으로 적층된 박막 트랜지스터(TFT)와, 보호막(미도시)을 관통하여 상기 드레인 전극(118c)에 연결되고 상기 화소영역 전반에 형성되는 화소전극(120)과, 화소전극(120)의 가장자리에 오버랩되도록 차광패턴(112b)이 형성된다. First, as shown in FIG. 1, a thin film transistor substrate of a liquid crystal display device includes a
이때, 차광패턴(112b)은 게이트 배선(112a)과 같은 불투명금속막으로 형성되며, 게이트 배선(112a)과 동일층에 형성되고, 경계부가 화소전극(120)의 가장자리와 오버랩되도록 형성되어, 상기 컬러필터 어레이 기판의 블랙 매트릭스(미도시)와 함께 액정표시장치의 광원인 백라이트로부터 입사되는 광을 차단하게 되어 빛샘을 방지하게 된다. In this case, the
그러나, 차광패턴(112b)의 형성은 빛샘을 방지하는 효과는 있으나 차광패턴이 형성된 영역만큼 차광영역이 증가되어 개구영역이 감소하게 된다. However, although the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 빛샘을 방지하는 차광패턴으로 정의되는 차광영역을 감소시켜 개구율을 증가시킬 수 있도록 하는 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same to reduce the light blocking area defined by the light shielding pattern to prevent light leakage to increase the aperture ratio.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판은 기판 상에 서로 교차 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차부에 형성되고, 게이트 전극, 소스전극 패턴 및 드레인전극 패턴으로 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소전극과, 상기 화소전극의 가장자리에 오버랩되도록 형성되는 차광패턴을 포함하고, 상기 드레인 전극 패턴은 상기 소스전극 패턴과 인접하도록 형성되고, 상기 게이트 배선과 오버랩되도록 형성되는 것을 포함한다. A thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is formed on the substrate to cross the gate wiring and data wiring to define a pixel region, the gate wiring and data wiring A thin film transistor formed at an intersection and formed of a gate electrode, a source electrode pattern, and a drain electrode pattern, a pixel electrode connected to the thin film transistor, and a light shielding pattern formed to overlap an edge of the pixel electrode; The drain electrode pattern may be formed to be adjacent to the source electrode pattern and overlap the gate wiring.
상기 소스전극패턴과 인접하도록 형성되는 드레인전극 패턴은 드레인전극 및 반도체층으로 적층되고, 상기 게이트 배선과 오버랩되도록 형성되는 드레인전극 패턴은 반도체층으로 형성된다. The drain electrode pattern formed to be adjacent to the source electrode pattern is stacked with the drain electrode and the semiconductor layer, and the drain electrode pattern formed to overlap the gate wiring is formed with the semiconductor layer.
상기 차광패턴은 불투명 금속막으로 형성된다. The light shielding pattern is formed of an opaque metal film.
액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 기판 상에 게이트 배선, 게이트 전극, 차광패턴을 형성하는 단계와, 상기 차광패턴이 형성된 기판 상 에 제1 절연막, 제2 도전층 및 제3 도전층을 형성하는 단계와, 상기 제2 도전층 및 제3 도전층을 패터닝하여, 소스전극 패턴과 드레인전극 패턴을 형성하되, 상기 드레인전극 패턴은 상기 소스전극 패턴과 인접되도록 형성되고, 상기 게이트 배선과 오버랩되도록 형성되는 단계와, 상기 소스전극 패턴 및 드레인전극 패턴이 형성된 기판 상에 상기 드레인전극 패턴이 노출된 콘택홀이 구비된 제2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제2 절연막 상에 상기 콘택홀과 경유한 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device includes forming a gate wiring, a gate electrode, and a light shielding pattern on a substrate, and a first insulating layer, a second conductive layer, and a third conductive layer on the substrate on which the light shielding pattern is formed. And forming a source electrode pattern and a drain electrode pattern by patterning the second conductive layer and the third conductive layer, wherein the drain electrode pattern is formed to be adjacent to the source electrode pattern. Forming a second insulating film having a contact hole with the drain electrode pattern exposed on the substrate on which the source electrode pattern and the drain electrode pattern are formed; and overlapping the contact hole on the second insulating film. And forming the pixel electrode via.
상기 소스전극패턴과 인접하도록 형성된 드레인전극 패턴은 상기 제3 도전층 및 제2 도전층으로 적층되고, 상기 게이트 배선과 오버랩되도록 형성되는 드레인전극 패턴은 제2 도전층으로 형성되는 것을 특징으로 한다. The drain electrode pattern formed to be adjacent to the source electrode pattern is stacked with the third conductive layer and the second conductive layer, and the drain electrode pattern formed to overlap the gate wiring is formed with the second conductive layer.
상기 제2 도전층 및 제3 도전층을 패터닝하여, 소스전극 패턴과 드레인전극 패턴을 형성하되, 상기 드레인전극 패턴은 상기 소스전극 패턴과 인접되도록 형성하고, 상기 게이트 배선과 오버랩되도록 형성하는 단계는 상기 제3 도전층 상에 포토레지스트를 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트를 회절 노광 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제2 도전층 및 제3 도전층을 식각하는 단계를 포함한다. Patterning the second conductive layer and the third conductive layer to form a source electrode pattern and a drain electrode pattern, wherein the drain electrode pattern is formed to be adjacent to the source electrode pattern, and is formed to overlap the gate wiring. Forming a photoresist pattern by forming a photoresist on the third conductive layer, performing a photolithography process using a diffraction exposure mask, and forming the photoresist pattern using the photoresist pattern as a mask. And etching the third conductive layer.
상기 회절 노광 마스크는 상기 게이트 배선과 오버랩되는 드레인전극 패턴을 형성할 영역에 배치된 회절노광부를 구비한다. The diffraction exposure mask includes a diffraction exposure portion disposed in a region where a drain electrode pattern overlapping the gate line is to be formed.
본 발명에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판 및 그의 제조방 법은 게이트 배선과 오버랩된 드레인 전극 패턴을 형성함으로써, 차광패턴을 게이트 배선쪽으로 이동시켜 개구영역을 증가시키게 되는 효과가 있다. The thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention have an effect of increasing the opening area by moving the light shielding pattern toward the gate wiring by forming a drain electrode pattern overlapping the gate wiring.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판 및 그의 제조방법은 게이트 배선과 오버랩된 드레인 전극 패턴을 반도체층만으로 형성함으로써, 게이트 배선과 오버랩된 드레인전극 패턴의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display and a method of manufacturing the same may be formed by forming a drain electrode pattern overlapping the gate wiring only with a semiconductor layer, thereby reducing parasitic capacitance of the drain electrode pattern overlapping the gate wiring. It works.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판을 도시한 평면도이고, 도 3a 내지 도 3e는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선상 및 Ⅳ-Ⅳ'선상의 단면도이다. 2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, and FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views taken along line III-III 'and line IV-IV' of FIG. 2.
도 2 및 도 3e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판은 하부 기판(100) 상에 절연막인 게이트 절연막(104)을 사이에 두고 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선(102a) 및 데이터 배선(108d)과, 그 교차부 각각에 게이트 전극(102c), 게이트 절연막(104), 반도체층(106b), 소스 전극/드레인 전극(108b, 108c)으로 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 드레인 전극(108c)에 연결되고 상기 화소영역 전반에 형성되는 화소전극(111)과, 화소전극(111)의 가장자리에 오버랩되도록 차광패턴(102b)이 형성된다. As shown in FIG. 2 and FIG. 3E, the thin film transistor array substrate for liquid crystal display according to the present invention crosses each other with a
상기 차광패턴(102b)은 게이트 배선(102a)과 같은 불투명금속막으로 형성되 며, 게이트 배선(102a)과 동일층에 형성되고, 경게부가 화소전극(111)의 가장자리와 오버랩되도록 위치되어, 도시되지 않은 대향 기판인 상기 컬러필터 어레이 기판의 블랙 매트릭스(미도시)와 함께 액정표시장치의 광원인 백라이트로부터 입사되는 광을 차단하게 되어 빛샘을 방지하게 된다. The
한편, 상기 소스 전극(108b)은 데이터 배선(108d)에서 분기되고, 소스 전극(108b) 하부에 형성된 반도체층(106b)과 함께 소스 전극패턴으로 정의되고, 드레인 전극(108c)은 소스 전극(108b)와 동일층에 형성되고, 드레인 전극(108c) 하부에 형성된 반도체층(106b)과 함께 드레인전극 패턴(130)으로 정의된다. 이때, 드레인전극 패턴(130)은 드레인 전극(108c) 및 반도체층(106b)이 적층되어 있거나 또는 반도체층(106b)만으로 형성될 수도 있다. 다시 말해, 드레인전극 패턴(130) 중 소스 전극패턴과 인접한 드레인전극 패턴(130)은 드레인 전극(108c) 및 반도체층 (106b)이 적층 되어 있고, 게이트 배선(102a)와 오버랩된 드레인 전극 패턴(130)은 반도체층(106b)만 형성된다. Meanwhile, the
이때, 게이트 배선(102a)와 오버랩된 드레인 전극 패턴(130)은 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 드레인 전극 패턴(118c)보다 게이트 배선(102a)에 더 근접한 위치로 이동된다. 즉, 종래의 드레인 전극 패턴(118c)은 게이트 배선(102a)과 일정 간격을 두고 배치되어 있는 반면, 본 발명의 드레인 전극패턴(130)은 일측이 게이트 배선(102a)과 오버랩되므로, 본 발명의 드레인 전극 패턴(130)은 종래의 드레인 전극 패턴(118c)보다 게이트 배선(102a)에 더 근접한 위치로 배치된다. 따라서, 본 발명의 차광패턴(102b)은 드레인전극 패턴(130)의 이동으로 인해, 종래의 차광패 턴(112b)보다 게이트 배선(102a)이 형성된 방향으로 더 이동하게 되어, 종래의 차광패턴(112b)으로 정의되는 개구영역보다 본 발명의 차광패턴(102b)으로 정의되는 개구영역이 더 증가된다. At this time, the
또한, 게이트 배선(102a)과 오버랩된 드레인 전극 패턴(130)은 반도체층(106b)으로만 형성되는 데, 이는 게이트 배선(102a)과 오버랩된 드레인전극 패턴(130)의 기생 커패시턴스를 감소시키기 위함으로, 게이트 배선(102a)과 오버랩된 드레인전극 패턴(130)은 드레인전극(108c)와 반도체층(106c)으로 형성되었을 때보다 반도체층(106c)로만 형성되었을 때 드레인전극 패턴(130)의 기생 커패시턴스가 더 감소하게 된다. In addition, the
한편, 일측에 반도체층(106c)만 형성된 드레인전극 패턴(130)의 형성 공정시 반도체층 및 소스/드레인 도전층의 패터닝시 회절 노광마스크의 회절 노광을 이용하여 수행된다. 여기서, 회절 노광 마스크 대신 회절 노광 마스크의 회절 노광부를 하프톤 투과부로 대체한 하프톤 마스크(half tone mask)가 적용되기도 하는데 이하에서는 회절 노광 마스크만 설명하기로 한다. On the other hand, during the process of forming the
이러한 드레인전극 패턴(130)의 형성방법을 박막 트랜지스터 어레이 기판의 박막 트랜지스터 형성방법과 같이 도 3a 내지 도 3e을 참조로 설명하기로 한다. The method of forming the
도 3a 내지 도 3e의 Ⅲ-Ⅲ'선상의 단면도는 박막 트랜지스터 형성방법을 도시한 공정순서도이도, 도 3a 내지 도 3e의 Ⅳ-Ⅳ'선상의 단면도는 드레인전극 패턴(130)의 형성방법을 도시한 공정순서도이다. 3A to 3E are sectional views taken along the line III-III 'of the process flowchart showing the method of forming the thin film transistor, and sectional views along the line IV-IV' of Figs. 3A to 3E illustrate the method of forming the
도 3a에 도시된 바와 같이, 절연 기판(100) 상에 게이트 배선(102a), 게이트 전극(102c), 차광패턴(102b)이 형성된다. 게이트 배선(102a), 게이트 전극(102c), 차광패턴(102b)은 절연 기판(100) 상에 스퍼터링 방법등의 증착방법을 통해 제1 도전층을 형성한 후 제1 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 패터닝함으로써 형성된다. As shown in FIG. 3A, a
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(102a), 게이트 전극(102c), 차광패턴(102b)이 형성된 절연기판(100) 상에 제1 절연막인 게이트 절연막(104), 제2 도전층인 반도체층(106a) 및 제3 도전층(108a)을 순차적으로 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3B, the
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 절연기판(100)상에 소스전극 패턴 및 드레인전극 패턴을 정의하는 포토레지스트 패턴(20)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(20)은 제3 도전층(108a) 상에 포토레지스트를 형성한 후, 제2 마스크(22)를 배치하여 사진공정을 수행함으로써 형성된다. 여기서 제2 마스크(22)는 광을 모두 통과시키는 투과영역(22a)과, 광의 일부분은 투과시키고 일부분은 차단시키는 복수의 슬릿으로 이루어진 회절노광영역(22c)과, 광을 차단시키는 차단영역(22b)을 포함하는 회절 노광마스크를 사용한다. 이때, 회절 노광영역(22c)은 상기 소스전극 패턴의 소스전극(도 3d의 108b) 및 드레인전극 패턴의 드레인전극(도 3d의 108c)이 정의될 영역에 대응되는 데, 특히 드레인전극 패턴 중 게이트 배선과 오버랩되는 영역에도 대응된다. 따라서, 회절 노광영역(22c)에 형성된 포토레지스트 패턴의 두께는 차단영역(22b)에 형성된 포토레지스트 패턴의 두께보다 낮은 두께가 형성된다. Next, as shown in FIG. 3C, a
계속하여, 도 3d에 도시된 바와 같이, 절연기판(100)상에 소스 전극 패턴 및 드레인 전극 패턴이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, a source electrode pattern and a drain electrode pattern are formed on the insulating
소스 전극 패턴은 소스 전극(108b)와 그 하부에 형성된 반도체층(106b)으로 정의되고, 드레인 전극 패턴(130)은 드레인 전극(108c)과 그 하부에 형성된 반도체층(106b)으로 적층되어 정의되거나 또는 반도체층(106b)만 정의된다. 다시 말해, 드레인 전극 패턴(130) 중 소스 전극(108b) 사이에 형성된 드레인 전극 패턴(130)은 드레인 전극(108c)과 그 하부에 형성된 반도체층(106b)으로 적층 형성되고, 게이트 배선(102a)와 오버랩된 영역에 형성된 드레인 전극 패턴(130)은 반도체층(106b)만 형성된다. The source electrode pattern is defined by the
소스 전극 패턴 및 드레인 전극 패턴은 제3 도전층(108a) 상에 형성된 포토레지스트 패턴(20)을 마스크로 반도체층(106a) 및 제3 도전층(108a)을 식각하여 형성된다. 다시 말해, 차단영역 및 회절노광영역에 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 식각하여 반도체층(106a)를 패터닝함과 동시에 상기 반도체층(106a) 상에 형성된 제3 도전층(108a)을 패터닝하여 소스 전극(108b)와 드레인 전극(108c)이 형성된다. 이때, 게이트 배선(102a)과 오버랩된 영역에 배치된 회절 노광영역(22c)으로 인해 형성된 포토레지스트 패턴(20)을 마스크로 식각하여, 게이트 배선(102a)과 오버랩된 영역에는 제3 도전층(108a)은 제거되고, 반도체층(106b)만 잔존한다. The source electrode pattern and the drain electrode pattern are formed by etching the
이어, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 소스 전극 패턴 및 드레인 전극 패턴이 형성된 절연 기판(100) 상에 드레인 전극(108c)을 노출하는 콘택홀이 구비된 제2 절연막인 보호막(110)이 형성된다. Next, as shown in FIG. 3E, the
콘택홀이 구비된 보호막(110)은 드레인 전극(108c)이 형성된 절연기판(100) 상에 보호막을 증착한 후 제3 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 패터닝함으로써 형성된다. The
이어, 상기 콘택홀이 형성된 보호막(110)상에 투명 도전층인 화소전극(111)이 형성된다. 화소전극(111)은 보호막(110)이 형성된 절연 기판 상에 투명 재질의 제4 도전층을 증착한 후 제4 마스크를 이용한 사진 식각공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 화소전극(111)은 콘택홀을 경유하여 드레인 전극(108c)과 접속된다. Subsequently, the
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도1 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이기판을 도시한 평면도2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선상 및 Ⅳ-Ⅳ'선상의 단면도3A to 3E are cross-sectional views taken along lines III-III 'and IV-IV' of FIG. 2.
도 4는 종래 기술에서의 차광패턴 및 드레인전극 패턴과 본 발명에 따른 차광패턴 및 드레인 전극패턴의 위치상세도4 is a detailed view of the light blocking pattern and the drain electrode pattern according to the related art and the light blocking pattern and the drain electrode pattern according to the present invention.
Claims (7)
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KR1020070089594A KR101419224B1 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Thin Film Transistor Array Substrate for Liquid Crystal Display Device and method of manufacturing the same |
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-
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