KR20090068753A - Array substrate of liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것으로, 보다 자세하게는 게이트 구동부가 어레이 기판에 내장된 액정표시장치용 어레이 기판에서 게이트 구동회로의 신뢰성을 개선하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device, and more particularly, to improve reliability of a gate driving circuit in an array substrate for a liquid crystal display device in which a gate driver is embedded in the array substrate.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 바, 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.In general, the driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. The liquid crystal has a long and thin structure, and thus has a directivity in the arrangement of molecules. Can be controlled.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal due to optical anisotropy to express image information.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.Currently, active matrix LCDs (AM-LCDs) in which thin film transistors and pixel electrodes connected to the thin film transistors are arranged in a matrix manner have attracted the most attention because of their excellent resolution and video performance.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a liquid crystal display array substrate according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(10)은 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분된다.As illustrated, the
상기 기판(10) 상의 표시 영역(AA)에는 일 방향으로 스캔 신호를 인가받는 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 수직 교차하여 다수의 화소 영역(P)을 정의하며, 데이터 신호를 인가받는 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)이 매트릭스 형태로 배치된다.The display area AA on the
상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)의 교차지점에 일대일 대응하여 스위칭 역할을 하는 다수의 박막트랜지스터(T)가 구성되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 접촉된 화소 전극(80)은 화소 영역(P)에 일대일 대응하여 구성된다.A plurality of thin film transistors T, which switch one-to-one corresponding to an intersection point of the first to mth gate lines GL1 to GLm and the first to nth data lines DL1 to DLn, are configured. The
한편, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)은 비표시 영역(NAA)에 대응된 제 1 내지 제 m 게이트 링크 배선(GLL1 내지 GLLm) 및 제 1 내지 제 n 데이터 링크 배선(DLL1 내지 DLLn)을 통해 제 1 내지 제 m 게이트 패드(GP1 내지 GPm)와 제 1 내지 제 n 데이터 패 드(DP1 내지 DPn)에 각각 접속된다.Meanwhile, the first to mth gate lines GL1 to GLm and the first to nth data lines DL1 to DLn correspond to the first to mth gate link lines GLL1 to GLLm corresponding to the non-display area NAA. And the first to nth gate pads GP1 to GPm and the first to nth data pads DP1 to DPn through the first to nth data link wirings DLL1 to DLLn, respectively.
이때, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 패드(GP1 내지 GPm)와 제 1 내지 제 n 데이터 패드(DP1 내지 DPn)는 각각의 일부를 노출하는 제 1 내지 제 m 게이트 패드 콘택홀(미도시) 및 제 1 내지 제 n 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 화소 전극(80)과 동일층 동일 물질로 이루어진 제 1 내지 제 m 게이트 패드 전극(미도시) 및 제 1 내지 제 n 데이터 패드 전극(미도시)에 각각 대응하여 접촉된다.In this case, the first to m-th gate pads GP1 to GPm and the first to n-th data pads DP1 to DPn each include a first to m-th gate pad contact hole (not shown) and a portion thereof. First to mth gate pad electrodes (not shown) and first to nth data pad electrodes (not shown) made of the same material as the
이러한 제 1 내지 제 m 게이트 패드 전극(미도시)과 제 1 내지 제 n 데이터 패드 전극(미도시)은 기판(10)과 이격된 일측에 위치하는 게이트 및 데이터 구동부(GDA, DDA)와 탭(Tape Automated Bonding: TAB) 실장 공정을 통해 부착되는 바, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 패드 전극(미도시)과 제 1 내지 제 n 데이터 패드 전극(미도시)은 게이트 및 데이터 구동부(GDA, DDA)로부터의 스캔 및 데이터 신호를 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)으로 각각 인가하는 역할을 한다.The first to m th gate pad electrodes (not shown) and the first to n th data pad electrodes (not shown) may include gate and data drivers GDA and DDA and tabs positioned on one side of the
그러나, 전술한 구성을 갖는 액정표시장치용 어레이 기판은 이러한 탭 게이트 및 데이터 구동부에 설계되는 각각의 구동 회로를 별도의 인쇄회로기판 상에 제작한 상태에서 테이프 캐리어 패키지를 통해 부착하는 탭 실장 공정을 진행하는 데 따른 제조비용이 상승하는 문제가 있다.However, the liquid crystal display array substrate having the above-described configuration has a tab mounting process for attaching each drive circuit designed for such a tab gate and data driver to a separate printed circuit board through a tape carrier package. There is a problem in that the manufacturing cost is increased according to the progress.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 게이트 구동부가 어레이 기판에 내장된 액정표시장치용 어레이 기판에서 게이트 구동회로의 신뢰성을 개선하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to improve the reliability of a gate driving circuit in an array substrate for a liquid crystal display device in which a gate driver is embedded in an array substrate.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 기판과; 상기 기판 상에 구성된 게이트 구동부에 대응된 다수의 게이트 구동회로배선 및 다수의 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터에서 연장하여 상기 게이트 구동회로배선에 중첩 설계된 소스/드레인 금속패턴과; 상기 소스/드레인 금속패턴과 게이트 구동회로배선의 중첩된 일부를 관통하는 콘택홀과; 상기 콘택홀을 통해 상기 소스/드레인 금속패턴과 게이트 구동회로배선을 연결하는 투명 연결패턴을 포함한다.An array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a substrate; A plurality of gate driving circuit wirings and a plurality of driving transistors corresponding to the gate driving unit formed on the substrate; A source / drain metal pattern extending from the driving transistor and overlapping the gate driving circuit wiring; A contact hole penetrating the overlapped portion of the source / drain metal pattern and the gate driving circuit wiring line; And a transparent connection pattern connecting the source / drain metal pattern and the gate driving circuit wiring through the contact hole.
상기 소스/드레인 금속패턴은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 구리, 알루미늄을 포함하는 도전성 금속 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성된 것을 특징으로 한다.The source / drain metal pattern may be formed of one selected from the group of conductive metal materials including molybdenum, molybdenum alloy, copper, and aluminum.
상기 게이트 구동회로배선은 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 오프 전압 배선과, 다수의 클럭 신호 배선과, 상기 다수의 클럭 신호 배선 및 초기화 신호를 전달하는 초기화 신호 배선 등을 포함한다.The gate driving circuit wiring includes a gate off voltage wiring for applying a gate off voltage, a plurality of clock signal wirings, an initialization signal wiring for transferring the plurality of clock signal wirings and an initialization signal, and the like.
상기 게이트 구동회로배선은 게이트 배선과 동일층 동일 물질로 구성되며, 상기 소스 및 드레인 금속 패턴은 데이터 배선과 동일층 동일 물질로 구성된다. 상기 소스 및 드레인 금속 패턴은 상기 투명 연결패턴과 측면 접촉된 것을 특징으로 한다.The gate driving circuit wiring is made of the same material as the gate wiring, and the source and drain metal patterns are made of the same material as the data wiring. The source and drain metal patterns may be in side contact with the transparent connection pattern.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 기판과; 상기 기판 상에 수직 교차하여 화소 영역의 정의하는 게이트 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극과; 상기 데이터 배선의 일 끝단에 구성된 데이터 패드와; 상기 데이터 패드와 중첩된 상부에 위치하는 아일랜드 패턴과; 상기 아일랜드 패턴을 관통하여 상기 데이터 패드와 접촉된 데이터 패드 전극을 포함한다.An array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a substrate; Gate and data lines defining pixel regions vertically intersecting on the substrate; A thin film transistor positioned at the intersection of the gate and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor; A data pad configured at one end of the data line; An island pattern positioned at an upper portion overlapping the data pad; The data pad electrode penetrates the island pattern and contacts the data pad.
상기 아일랜드 패턴은 상기 게이트 배선과 동일층 동일 물질로 구성되며, 상기 아일랜드 패턴 하부에는 반도체 패턴이 더욱 구성된다. 상기 데이터 패드는 상기 게이트 배선과 동일층 동일 물질로 구성된다.The island pattern is made of the same material as the gate line, and a semiconductor pattern is further formed under the island pattern. The data pad is made of the same material as the gate wiring.
본 발명에서는 첫째, 게이트 구동회로배선과 소스/드레인 금속패턴 간의 접촉 특성을 개선할 수 있다.First, the contact characteristics between the gate driving circuit wiring and the source / drain metal pattern can be improved.
둘째, 게이트 구동회로배선과 소스/드레인 금속패턴을 연결하기 위한 콘택홀의 개수를 줄일 수 있는 장점이 있다.Second, the number of contact holes for connecting the gate driving circuit wiring and the source / drain metal pattern may be reduced.
셋째, 스텝 커버리지의 향상으로 공정 불량을 최소화할 수 있다.Third, process defects can be minimized by improving step coverage.
넷째, 콘택홀의 개수 절감으로 게이트 구동부의 집적도를 향상시킬 수 있다.Fourth, the degree of integration of the gate driver may be improved by reducing the number of contact holes.
--- 실시예 ------ Example ---
본 발명의 제 1 실시예는 어레이 소자를 형성하는 과정에 게이트 구동 회로를 같이 제작하여 생산 비용을 줄일 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 특징으로 한다.A first embodiment of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device which can reduce the production cost by manufacturing a gate driving circuit together in the process of forming an array element.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 게이트 내장형의 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도이다.2 is a plan view illustrating an array substrate for a liquid crystal display device having a gate embedded type according to a first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(100)은 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분된다.As illustrated, the
상기 기판(100) 상의 표시 영역(AA)에는 일 방향으로 스캔 신호를 인가받는 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 수직 교차하여 다수의 화소 영역(P)을 정의하며, 데이터 신호를 인가받는 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)이 매트릭스 형태로 배치된다.The display area AA on the
상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)과 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)의 교차지점에 일대일 대응하여 스위칭 역할을 하는 다수의 박막트랜지스터(T)가 구성되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 접촉된 다수의 화소 전극(180)은 화소 영역(P)에 일대일 대응하여 구성된다.A plurality of thin film transistors T, which switch one-to-one corresponding to an intersection point of the first to mth gate lines GL1 to GLm and the first to nth data lines DL1 to DLn, are configured. The plurality of pixel electrodes 180 in contact with the transistor T are configured to correspond to the pixel region P in a one-to-one correspondence.
한편, 상기 제 1 내지 제 m 게이트 배선(GL1 내지 GLm)은 비표시 영역(NAA)에 대응된 제 1 내지 제 m 게이트 링크 배선(GLL1 내지 GLLm)을 통해 기판(100) 상에 설계된 게이트 구동부(GDA)로부터의 스캔 신호를 인가받는다.The first to m th gate lines GL1 to GLm may be gate drivers designed on the
또한, 상기 제 1 내지 제 n 데이터 배선(DL1 내지 DLn)은 제 1 내지 제 n 데이터 링크 배선(DLL1 내지 DLLn)을 통해 제 1 내지 제 n 데이터 패드(DP1 내지 DPn)에 각각 접속된다.The first to n th data lines DL1 to DLn are connected to the first to n th data pads DP1 to DPn through the first to n th data link lines DLL1 to DLLn, respectively.
상기 제 1 내지 제 n 데이터 패드(DP1 내지 DPn)는 각각의 일부를 노출하는 제 1 내지 제 n 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 화소 전극(180)과 동일층 동일 물질로 이루어진 제 1 내지 제 n 데이터 패드 전극(미도시)에 각각 대응하여 접촉된다.The first to n-th data pads DP1 to DPn may be formed of the same material as the pixel electrode 180 through the first to n-th data pad contact holes (not shown) that expose portions of the first to n-th data pads DP1 to DPn. The n-th data pad electrode is in contact with each other.
이러한 제 1 내지 제 n 데이터 패드 전극(미도시)은 기판(100)과 이격된 일측에 위치하는 데이터 구동 회로부(DDA)와 탭(Tape Automated Bonding: TAB) 실장 공정을 통해 부착된다.The first to n th data pad electrodes (not shown) are attached through a data driving circuit unit (DDA) and a tab automated bonding (TAB) mounting process positioned at one side spaced apart from the
즉, 본 발명의 제 1 실시예에서는 게이트 구동부(GDA)를 어레이 기판(100)에 내장하는 것을 통해 제조비용을 절감할 수 있는 장점을 갖는다.That is, in the first embodiment of the present invention, the manufacturing cost can be reduced by embedding the gate driver GDA in the
도 3은 도 2의 A 부분을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 특히, 게이트 구동부의 일 부분을 확대한 도면으로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.3 is a plan view schematically illustrating a portion A of FIG. 2. In particular, an enlarged view of a portion of the gate driver will be described in detail with reference to the drawing.
도시한 바와 같이, 기판(100) 상의 게이트 구동부(GDA)에 대응하여 게이트 구동회로(160)가 설계된다. 이러한 게이트 구동회로(160)는 일 방향으로 구성된 다수의 게이트 구동회로배선(170) 및 다수의 구동 트랜지스터(T1, T2, T3, T4)를 포 함한다.As illustrated, the
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 다수의 게이트 구동회로배선(170)은 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 오프 전압 배선과, 다수의 클럭 신호 배선과, 상기 다수의 클럭 신호 배선 및 초기화 신호를 전달하는 초기화 신호 배선 등을 포함할 수 있다.Although not shown in detail in the drawings, the plurality of gate
이때, 상기 다수의 게이트 구동회로배선(170)을 통해 인가되는 게이트 구동신호는 다수의 구동 트랜지스터(T1, T2, T3, T4)를 통해 온/오프 제어할 수 있게 된다.In this case, gate driving signals applied through the plurality of gate
도 4a는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.FIG. 4A is an enlarged view of a portion B of FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 4A and will be described in detail with reference to this.
도 4a와 도 4b에 도시한 바와 같이, 기판(100) 상의 게이트 구동부(GDA)에 대응하여 일 방향으로 게이트 구동회로배선(170)이 구성된다. 상기 게이트 구동회로배선(170)은 제 1 내지 제 m 게이트 배선(도 2의 GL1 내지 GLm)과 동일층 동일 물질로 구성된다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the gate driving
상기 게이트 구동회로배선(170)의 상부 전면에는 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 게이트 절연막(145)이 구성된다.The
상기 게이트 절연막(145) 상에는 게이트 구동회로배선(170)과 일정 간격 이격된 반도체 패턴(144)과 소스/드레인 금속패턴(154)이 차례로 적층 구성된다. 상 기 반도체 패턴(144)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 제 1 비정질 패턴(미도시)과, 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 제 2 비정질 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.The
상기 반도체 패턴(144)은 반도체층(미도시)과, 소스/드레인 금속패턴(154)은 데이터 배선(도 2의 DL1 내지 DLn)과 각각 동일층 동일 물질로 구성된다. 이때, 반도체 패턴(144)과 소스/드레인 금속패턴(154)을 하나의 마스크 공정으로 패턴한 경우를 일 예로 나타내고 있다.The
상기 반도체 패턴(144)과 소스/드레인 금속패턴(154)의 상부에는 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 보호막(155)을 형성한다.On the upper side of the
상기 게이트 구동회로배선(170)과 소스/드레인 금속패턴(154) 각각에 대응된 보호막(155)을 패턴하여, 상기 게이트 구동회로배선(170)과 소스/드레인 금속패턴(154)을 노출하는 제 1 내지 제 4 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4)이 구성된다.A
상기 제 1 내지 제 4 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4)을 포함하는 보호막(155) 상에는 게이트 구동회로배선(170)과 소스/드레인 금속패턴(154)을 연결하는 투명 연결패턴(184)이 구성된다. 상기 투명 연결패턴(184)은 화소 전극(도 2의 180)과 동일층 동일 물질로 구성된다.The
일반적으로, 상기 게이트 구동회로배선(170)과 소스/드레인 금속패턴(154)을 투명 연결패턴(184)으로 접촉할 때, 접촉되는 면적이 작을 경우 콘택 저항이 커지는 문제로 내장 회로의 신뢰성에 악영향을 미칠 우려가 있어, 다수개의 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4)을 구성하여 콘택 저항을 낮추고 있는 상황이다.In general, when the gate driving
이때, 상기 게이트 구동부(GDA)의 면적이 차지하는 공간에 여유가 있을 경우에는 게이트 구동회로배선(170)와 소스/드레인 금속패턴(154)을 이격 설계한 상태에서 제 1 내지 제 4 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4)의 개수가 늘어나더라도 큰 문제가 되지 않는다.In this case, when the space occupied by the area of the gate driver GDA is sufficient, the first to fourth contact holes CH1 may be spaced apart from the gate
그러나, 데이터 구동부(DDA)에 비해 구동 주파수가 월등히 낮은 게이트 구동부(GDA)를 어레이 기판(100) 상에 내장하는 기술을 적용함에 따라, 데이터 구동부(DDA)의 채널 수를 줄이려는 노력이 다각도에서 진행 중에 있다.However, as a technique of embedding the gate driver GDA on the
특히, 상기 데이터 구동부(DDA)의 채널 수를 줄이고, 게이트 구동부(GDA)의 채널 수를 증가시킬 경우, 게이트 구동부(GDA)의 내장 밀도가 2배, 3배 등으로 매우 높아져 내장 공간이 협소해지는 문제가 있다.In particular, when the number of channels of the data driver DDA is reduced and the number of channels of the gate driver GDA is increased, the internal density of the gate driver GDA is very high, such as 2 times, 3 times, and the like, resulting in a narrow internal space. there is a problem.
이와 같이 게이트 구동부(GDA)의 내장 밀도가 높아지는 상황에서는 제 1 내지 제 4 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4)이 차지하는 면적이 상대적으로 큰 면적을 차지하게는 문제로 데이터 구동부(DDA)의 채널 수를 줄이는 데 어려움이 따르고 있다.As such, when the internal density of the gate driver GDA increases, the area occupied by the first to fourth contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4 occupies a relatively large area. Difficulties reduce the number of channels.
또한, 게이트 구동회로배선(170)과 반도체 패턴(144) 및 소스/드레인 금속패턴(154)을 이격 설계하는 과정에서 발생된 단차로 스텝 커버리지가 나빠지는 문제가 있다. 이러한 단차 발생은 투명 연결패턴(184)의 접촉 특성을 저해하는 원인으 로 작용할 뿐만 아니라, 쇼트나 단선과 같은 문제를 유발할 수 있다.In addition, there is a problem in that the step coverage becomes worse due to a step generated in the process of designing the gate driving
전술한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 제 2 실시예가 안출된 것으로 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.In order to solve the above problems, a second embodiment of the present invention has been devised. Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
--- 제 2 실시예 ------ Second Embodiment ---
본 발명의 제 2 실시예는 게이트 구동회로배선과 소스/드레인 금속패턴 간의 콘택홀의 개수를 줄이는 것을 통해 집적도를 개선하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 게이트 구동회로배선과 소스/드레인 금속패턴을 연결하는 투명 연결패턴의 접촉 특성을 개선하여 내장 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.The second embodiment of the present invention is characterized in that the degree of integration is improved by reducing the number of contact holes between the gate driving circuit wiring and the source / drain metal pattern. In addition, it is another feature to improve the reliability of the embedded circuit by improving the contact characteristics of the transparent connection pattern connecting the gate driving circuit wiring and the source / drain metal pattern.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 게이트 구동부를 나타낸 평면도로, 자세하게는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이다. 특히, 4 마스크 공정으로 제작된 액정표시장치용 어레이 기판을 나타내고 있다.FIG. 5 is a plan view illustrating unit pixels of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing a gate driver of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. In detail, part B of FIG. 3 is enlarged. In particular, an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by a four mask process is shown.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(200) 상의 표시 영역(AA)에는 일 방향으로 게이트 배선(220)과, 상기 게이트 배선(220)과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(230)을 구성한다.5 and 6, in the display area AA on the
상기 게이트 배선(220)과 데이터 배선(230)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)를 구성한다. 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(220)에서 연장된 게이트 전극(225)과, 상기 게이트 전극(225) 상의 반도체층(240)과, 상기 데이터 배선(230)에서 연장되고 반도체층(240)과 접촉된 소스 전극(232)과, 상기 소스 전극(232)과 이격된 드레인 전극(234)을 포함한다.A thin film transistor T is formed at an intersection point of the
상기 반도체층(240)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과, 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층이 차례로 적층된 이중층, 또는 폴리 실리콘으로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있다.The semiconductor layer 240 is a double layer in which an active layer made of pure amorphous silicon (a-Si: H) and an ohmic contact layer made of amorphous silicon (n + a-Si: H) containing impurities are sequentially stacked. It may be composed of a single layer made of silicon.
상기 반도체층(240)에서 연장된 비정질 패턴(274)은 데이터 배선(230) 하부로 연장 구성된다. 상기 비정질 패턴(274)은 데이터 배선(230)의 외부로 돌출 구성된다.The
상기 드레인 전극(234)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH2)을 통해 드레인 전극(234)과 접촉된 화소 전극(280)을 화소 영역(P)에 대응하여 구성한다. 상기 화소 전극(280)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명한 도전성 물질로 구성한다.The
이때, 상기 화소 전극(280)은 전단의 게이트 배선(220)과 중첩되도록 연장 설계하여, 상기 전단의 게이트 배선(220)을 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극과 중첩된 화소 전극(280)을 제 2 전극으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 전극의 중첩된 사이 공간에 개개된 절연막을 유전체층으로 하는 스토리지 커패시터(Cst)를 구성한다.In this case, the
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(280)을 막대 형상으로 구성하고, 상기 화소 전극(280)과 화소 영역(P)에서 교대로 배치된 막대 형상의 공통 전극(미도시)을 더욱 구성하는 횡전계 방식을 적용할 수도 있다.Although not shown in detail in the drawing, the
한편, 기판(200) 상의 게이트 구동부(GDA)에는 일 방향으로 게이트 구동회로배선(270)과 구동 트랜지스터(도 3의 T1, T2, T3, T4)를 구성한다. 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 다수의 게이트 구동회로배선(270)은 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 오프 전압 배선과, 다수의 클럭 신호 배선과, 상기 다수의 클럭 신호 배선 및 초기화 신호를 전달하는 초기화 신호 배선 등을 포함할 수 있다.On the other hand, the gate driver GDA on the
상기 게이트 구동회로배선(270)과 중첩된 상부에는 소스/드레인 금속패턴(254)을 구성한다. 상기 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)은 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 통해 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 전기적으로 연결하는 투명 연결패턴(284)을 구성한다.A source /
이때, 상기 소스/드레인 금속패턴(254)은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 구리, 구리합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 도전성 금속물질 그룹 중 선택된 하나로 구성된다.In this case, the source /
상기 게이트 구동회로배선(270)은 게이트 배선(220)과, 상기 소스/드레인 금속패턴(254)은 데이터 배선(230)과 각각 동일층 동일 물질로 구성된다. 상기 투명 연결패턴(284)은 화소 전극(280)과 동일층 동일 물질로 구성된다.The gate
전술한 구성에서 특징적인 것은 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 중첩되도록 설계한 상태에서 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 통해 투명 연결패턴(284)으로 접촉시킨 것을 특징으로 한다.In the above configuration, the
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, and will be described in detail with reference to this. FIG.
도시한 바와 같이, 기판(200) 상의 게이트 구동부(GDA)에 대응하여 일 방향으로 게이트 구동회로배선(270)을 구성한다. 상기 게이트 구동회로배선(270)은 게이트 배선(도 6의 220)과 동일층 동일 물질로 구성된다.As illustrated, the gate driving
상기 게이트 구동회로배선(270)의 상부 전면에는 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 게이트 절연막(245)을 구성한다.The
상기 게이트 절연막(245) 상에는 게이트 구동회로배선(270)과 중첩된 상부에 반도체 패턴(244)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 차례로 적층 구성한다. 상기 반도체 패턴(244)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 제 1 비정질 패턴(미도시)과, 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 제 2 비정질 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.The
상기 반도체 패턴(244)은 반도체층(도 5의 240)과, 소스/드레인 금속 패턴(254)은 데이터 배선(도 5의 230)과 각각 동일층 동일 물질로 구성된다. 이때, 반도체 패턴(244)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 하나의 마스크 공정으로 패턴한 경우를 일 예로 나타내고 있다.The
상기 반도체 패턴(244)과 소스/드레인 금속패턴(254)의 상부에는 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 또는 포토 아크 릴(photo acryl)과 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 보호막(255)을 형성한다.On the upper portion of the
상기 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254) 각각에 대응된 보호막(255)을 패턴하여, 상기 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 노출하는 제 1 콘택홀(CH1)과 제 2 콘택홀(도 6의 CH2)을 구성한다.A
상기 제 1 콘택홀(CH1) 및 제 2 콘택홀을 포함하는 보호막(255) 상에는 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 연결하는 투명 연결패턴(284)을 구성한다. 상기 투명 연결패턴(284)은 화소 전극(도 5의 280)과 동일층 동일 물질로 구성된다.A
본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 달리 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254) 간의 이격 거리가 존재하지 않도록 게이트 구동회로배선(270)과 중첩된 상부에 소스/드레인 금속패턴(254)을 연장 설계한 것을 특징으로 한다.In the second embodiment of the present invention, unlike the first embodiment, the source is disposed on the upper part of the gate driving
특히, 상기 제 1 콘택홀(CH1) 및 제 2 콘택홀을 건식식각 공정으로 패턴하는 과정에서, 상기 제 1 콘택홀(CH1) 및 제 2 콘택홀에 대응된 소스/드레인 금속패턴(254)이 관통되도록 패턴한다.In particular, in the process of patterning the first contact hole CH1 and the second contact hole by a dry etching process, the source /
즉, 상기 소스/드레인 금속패턴(254)은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 구리, 알루미늄을 포함하는 도전성 금속 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성될 수 있다. 이때, 상기 소스/드레인 금속패턴(254)은 건식식각 공정에 반응이 잘 일어나는 몰리브덴 이나 몰리브덴 합금을 이용하는 것이 바람직하다.That is, the source /
이때, 본 발명에서는 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)이 중첩 설계되므로, 스텝 커버리지를 양호하게 설계할 수 있다. 상기 소스/드레인 금속 패턴(254)은 투명 연결패턴(284)과 측면 접촉된다.In this case, since the gate driving
전술한 구성은 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254) 간의 중첩된 부분에 대해서만 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 설계하는 것을 통해 콘택홀의 수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 내장 회로의 신뢰성 및 내장 회로 밀도를 개선할 수 있는 장점을 갖는다.The above-described configuration reduces the number of contact holes by half by designing the first and second contact holes CH1 and CH2 only for the overlapped portions between the gate driving
또한, 도 8a는 데이터 패드부에 대응된 부분을 나타낸 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 설명하도록 한다.8A is a plan view showing a portion corresponding to the data pad unit, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 8A, and will be described with reference to this.
도 8a와 도 8b에 도시한 바와 같이, 데이터 패드부(DPA)에 대응하여 데이터 패드(362)와, 상기 데이터 패드(362)의 상부에 위치하는 게이트 절연막(345)과, 상기 게이트 절연막(345) 상의 양측으로 이격된 반도체 패턴(374) 및 아일랜드 패턴(354)과, 상기 반도체 패턴(344) 및 아일랜드 패턴(354)의 상부에 위치하고 데이터 패드(362)의 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드(362)와 접촉된 데이터 패드 전극(384)이 차례로 구성된다.8A and 8B, the
일반적으로 데이터 배선(도 5의 230)에 비해 전기전도도가 우수한 게이트 배선(도 5의 220)과 동일층 동일 물질로 데이터 패드(362)를 구성할 경우, 저항을 대폭 줄일 수 있는 장점으로 최근에는 게이트 배선과 동일층 동일 물질로 데이터 패드(362)를 형성하고 있는 추세이다.In general, when the
특히, 상기 아일랜드 패턴(354)은 소스/드레인 금속패턴(도 7의 254)과 동일층 동일 물질로 구성되는 바, 상기 아일랜드 패턴(354)은 건식식각 공정 시, 데이터 패드(362)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.In particular, the
도 7과 연계하여 상세히 설명하면, 전술한 게이트 구동회로배선(270)과 소스/드레인 금속패턴(254)을 투명 연결패턴(284)으로 연결하기 위해 제 1 콘택홀(CH1)을 형성하게 되는 데, 상기 제 1 콘택홀(CH1)은 건식식각 공정으로 소스/드레인 금속패턴(254)과 반도체 패턴(244)을 관통하여 형성된다.In detail with reference to FIG. 7, the first contact hole CH1 is formed to connect the gate driving
이와 동시에, 상기 데이터 패드부(DPA)에 대응된 데이터 패드(362)와 데이터 패드 전극(384)을 접촉시키기 위해 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 형성하게 된다.At the same time, a data pad contact hole DPH is formed to contact the
이때, 상기 데이터 패드(362)와 데이터 패드 전극(384)의 중첩된 사이 공간에 아일랜드 패턴(354)이 삽입되지 않는다면, 제 1 콘택홀(CH1)과 데이터 패드 콘택홀(DPH)의 식각비가 달라져 제 1 콘택홀(CH1) 보다 데이터 패드 콘택홀(DPH)이 먼저 형성되며, 이는 장시간 플라즈마에 노출된 데이터 패드(362)가 변형되는 문제를 야기할 수 있다.In this case, when the
하지만, 본 발명에서와 같이 데이터 패드(362)와 데이터 패드 전극(384)의 이격된 사이 공간에 아일랜드 패턴(354)을 삽입하는 것을 통해, 제 1 콘택홀(CH1)과 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 동일한 식각비율로 패턴 공정을 진행할 수 있어 데이터 패드(362)가 장시간 플라즈마에 노출될 염려가 없게 된다.However, the first contact hole CH1 and the data pad contact hole DPH may be inserted into the
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 비교하여 콘택홀의 개수를 절반으로 줄일 수 있는 장점으로 게이트 구동부의 집적도를 향상시킬 수 있 다.Therefore, in the second embodiment of the present invention, the integration degree of the gate driver may be improved by reducing the number of contact holes by half compared to the first embodiment.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경 및 변형할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it will be apparent that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and the spirit of the present invention.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도.1 is a plan view showing a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 게이트 내장형의 액정표시장치용 어레이 기판을 나타낸 평면도.2 is a plan view illustrating an array substrate for a liquid crystal display device having a gate embedded type according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A 부분을 개략적으로 나타낸 평면도.3 is a plan view schematically illustrating a portion A of FIG. 2;
도 4a는 도 3의 B 부분을 확대한 도면.4A is an enlarged view of a portion B of FIG. 3.
도 4b는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 4A.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단위 화소를 나타낸 평면도.5 is a plan view illustrating unit pixels of an array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 게이트 구동부를 나타낸 평면도.6 is a plan view illustrating a gate driver of an array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6.
도 8a는 데이터 패드부에 대응된 부분을 나타낸 평면도.8A is a plan view showing a portion corresponding to the data pad portion.
도 8b는 도 8a의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 8A; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
200 : 기판 244 : 반도체 패턴200: substrate 244: semiconductor pattern
254 : 소스/드레인 금속패턴 270 : 게이트 구동회로배선254: source / drain metal pattern 270: gate driving circuit wiring
284 : 투명 연결패턴 CH1, CH2 : 제 1 및 제 2 콘택홀284: transparent connection pattern CH1, CH2: first and second contact holes
GDA : 게이트 구동부GDA: Gate Driver
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