KR100623978B1 - 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 - Google Patents

Abstract

절연 기판 위에 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트선의 사이에 양쪽 끝부분이 구부러져 있는 용장 데이터선 절편이 형성되어 있으며, 게이트 배선 및 용장 데이터선 절편 위에 용장 데이터선 절편의 구부러져 있는 양쪽 끝부분을 노출시키는 제1 접촉구를 가지는 게이트 절연막이 형성되어 있고, 게이트 절연막 위에 반도체섬이 형성되어 있으며, 반도체섬 위에 접촉층이 형성되어 있다. 접촉층의 위에 소스 전극과 드레인 전극 및 용장 데이터선 절편과 일부분이 중첩되어 있는 데이터선을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있고, 데이터 배선 위에 형성되어 있으며 드레인 전극을 노출시키는 제2 접촉구와 제1 접촉구를 노출시키는 제3 접촉구를 가지는 보호막이 형성되어 있고, 보호막 위에 화소 전극과 제1 및 제3 접촉구를 통하여 이웃하고 있는 두 개의 용장 데이터선 절편과 연결되어 있는 용장 데이터선 연결편이 형성되어 있다. 이 때, 제1 및 제3 접촉구는 용장 데이터선 절편의 모서리와 함께 절연 기판의 일부를 노출시키도록 형성되어 있다. 이렇게 하면, 새로운 공정을 추가하지 않으면서 데이터선의 단선에 대비할 수 있고, 개구율도 증가시킬 수 있다.

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Description

액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대한 단면도이고,

도 3a는 도 1에서 용장 데이터선 연결편 부분을 확대하여 나타낸 배치도이고,

도 3b는 종래의 방법에 따라 용장 데이터선 연결편을 형성한 경우의 배치도이다.

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 기판에 공통 전극과 화소 전극이 각각 형성되어 있고, 화소 전극이 형성되어 있는 기판에 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭(switching)하는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 형태의 것이다.

그러면 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 간략히 설명한다.

절연 기판 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선이 가로 방향으로 뻗어 있고, 게이트선을 덮는 게이트 절연막이 형성되어 있으며 게이트 절연막 위에는 게이트 전극 상부에 박막 트랜지스터의 채널로 작용하는 반도체층이 형성되어 있다. 반도체층의 위에는 게이트 전극을 중심으로 하여 양편으로 분리되어 있는 접촉층이 형성되어 있고, 접촉층의 위에는 소스 전극과 드레인 전극이 형성되어 있으며, 소스 전극은 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터선과 연결되어 있다. 데이터선의 위에는 보호막이 형성되어 있어서 박막 트랜지스터의 채널부를 보호하고 있고, 보호막 위에는 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극이 형성되어 있다.

이러한 박막 트랜지스터 기판에 있어서 데이터선이 단선되는 경우에 대비하기 위하여 용장 데이터선을 형성하는 방법을 사용하는데 이 때에는 다음과 같은 점을 고려하여야 한다.

먼저, 제조 공정을 가능한 한 복잡하게 만들지 않아야 한다. 즉, 사진 식각 공정 등 새로운 공정을 추가하지 않고 용장 데이터선을 형성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 게이트선과 데이터선 및 반도체층 등의 불투명 패턴에 의하여 가려지는 부분이 넓으면 액정 표시 장치의 개구율이 감소하게 되므로 가능한 한 불투명 패턴이 차지하는 면적을 감소시키는 것이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 제조 공정을 복잡하게 만들지 않으면서 용장 데이터선을 형성하고 동시에 액정 표시 장치의 개구율을 증가시키는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 게이트 배선과 함께 용장 데이터선 절편을 형성하고, 화소 전극과 함께 용장 데이터선 연결편을 형성하며, 용장 데이터선 절편과 용장 데이터선 연결편을 연결하기 위한 접촉구를 용장 데이터선 절편 말단의 모서리와 함께 기판을 노출시키도록 형성한다.

구체적으로는, 절연 기판 위에 게이트 전극과 게이트선을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트선의 사이에 양쪽 끝부분이 구부러져 있는 용장 데이터선 절편이 형성되어 있으며, 게이트 배선 및 용장 데이터선 절편 위에 용장 데이터선 절편의 구부러져 있는 양쪽 끝부분을 노출시키는 제1 접촉구를 가지는 게이트 절연막이 형성되어 있고, 게이트 절연막 위에 게이트 전극과 일부가 중첩되어 있는 반도체섬이 형성되어 있으며, 반도체섬 위에 게이트 전극을 중심으로 하여 양편으로 분리되어 있는 접촉층이 형성되어 있다. 접촉층의 위에 소스 전극과 드레인 전 극 및 소스 전극과 연결되어 있으며 게이트선과 교차하고 있고 용장 데이터선 절편과 일부분이 중첩되어 있는 데이터선을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있고, 데이터 배선 위에 형성되어 있으며 드레인 전극을 노출시키는 제2 접촉구와 제1 접촉구를 노출시키는 제3 접촉구를 가지는 보호막이 형성되어 있고, 보호막 위에 제2 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극이 형성되어 있으며, 보호막 위에 제1 및 제3 접촉구를 통하여 이웃하고 있는 두 개의 용장 데이터선 절편과 연결되어 있는 용장 데이터선 연결편이 형성되어 있다. 이 때, 제1 및 제3 접촉구는 용장 데이터선 절편의 모서리와 함께 절연 기판의 일부를 노출시키도록 형성되어 있다.

이 때, 용장 데이터선 연결편은 데이터선과 적어도 일부분이 중첩되도록 하고 보호막에 형성되어 있는 제4 접촉구를 통하여 데이터선과 연결시킬 수 있다. 또 게이트선은 두 개가 한 조로 되어 게이트 연결선에 의하여 연결되어 있을 수 있고, 화소 전극은 게이트선 및 게이트 연결선과 일부가 중첩되어 있을 수 있다. 소스 전극은 만곡부를 가지며 드레인 전극은 소스 전극의 만곡부에서 시작될 수 있다.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대한 단면도이다.

유리 등의 투명한 절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 다수의 게이트선(22)이 형성되어 있고, 이들 게이트선(22)은 2개가 하나의 쌍을 이루어 게이트 가지선(23)에 의하여 연결되어 있다. 하나의 쌍을 이루는 두 게이트선(22) 중의 하나에는 다수의 게이트 전극(26)이 형성되어 있다. 또한 절연 기판(10) 위에는 게이트선(22)과 게이트 가지선(23)에 의하여 둘러싸여 있는 용장 데이터선 절편(24)이 형성되어 있다. 용장 데이터선 절편(24)은 양쪽 끝부분이 구부러져 있다.

게이트 배선(22, 23, 26) 및 용장 데이터선 절편(24)의 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(30)에는 용장 데이터선 절편(24)의 양쪽 끝부분을 노출시키는 접촉구(82)가 형성되어 있고, 도시하지는 않았으나 게이트 패드(도시하지 않음) 및 데이터 패드(도시하지 않음)를 노출시키는 접촉구도 형성되어 있다. 여기서, 접촉구(82)는 용장 데이터선 절편(24)과 함께 절연 기판(10)도 일부분을 노출시키고 있다. 즉, 접촉구(82)는 용장 데이터선 절편(24) 양쪽 끝부분의 모서리 부분과 함께 그 주위의 절연 기판(10)을 노출시키고 있다. 이 때, 용장 데이터선 절편(24)의 노출되는 모서리는 게이트선(22)에 가까운 쪽이다.

게이트 절연막(30)의 위에는 게이트 전극(26) 상부에 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체섬(40)이 형성되어 있고, 반도체섬(40)의 위에는 게이트 전극(26)을 중심으로 하여 양쪽으로 분리되어 있는 접촉층(55, 56)이 형성되어 있다. 접촉층(65, 66)은 반도체섬(40)과 후술하는 데이이터 도체 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위하여 형성하는 것으로서 인(P) 등의 n 형 불순물로 고농도로 도핑된 비정질 규소층 등으로 형성한다.

접촉층(55, 56)의 위에는 크롬 등으로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있 다. 데이터 배선은 소스 전극(65), 드레인 전극(66) 및 데이터선(62)을 포함한다. 여기서, 소스 전극(65)은 U자형 만곡부를 가지고 있으며 데이터선(62)과 연결되어 있고, 드레인 전극(66)은 소스 전극(65)의 U자형 만곡부에서 시작되어 일정한 길이로 연장되어 있다. 데이터선(62)은 세로 방향으로 길게 뻗어 있으며, 용장 데이터선 절편(24)의 구부러져 있는 양쪽 끝부분을 제외하고 용장 데이터선 절편(24)과 중첩되어 있다.

데이터 배선(62, 65, 66)의 위에는 질화 규소 또는 유기 절연 물질 등으로 이루진 보호막(80)이 형성되어 있다. 보호막(80)에는 드레인 전극(66)을 노출시키는 접촉구(81), 용장 데이터선 절편(24)을 노출시키는 접촉구(82) 및 데이터선(62)을 노출시키는 접촉구(83)가 형성되어 있다. 이 때, 용장 데이터선 절편(24)을 노출시키는 접촉구(82)는 게이트 절연막(30)에 형성되어 있는 접촉구(82)와 일치하여 형성되어 있으므로 동일한 도면 번호를 사용하여 나타낸다. 보호막(80)에는 이외에도 데이터 패드(도시하지 않음)를 노출시키는 접촉구(도시하지 않음)도 형성되어 있다.

여기서, 데이터선(62)를 노출시키는 접촉구(83)는 형성하지 않을 수도 있다.

보호막(80)의 위에는 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전 물질로 이루어진 화소 전극(71)과 용장 데이터선 연결편(72)이 형성되어 있다. 화소 전극(71)은 게이트선(22) 및 게이트 연결선(23)과 일부가 중첩되도록 형성되어 있고, 접촉구(81)를 통하여 드레인 전극(66)과 연결되어 있다. 용장 데이터선 연결편(72)은 접촉구(82)를 통하여 용장 데이터선 절편(24)과 접촉하여 인접한 두 개의 용장 데이터선 절편(24)을 연결하고 있다. 용장 데이터선 연결편(72)은 데이터선(62)과 일부가 중첩되어 있고, 중첩되어 있는 부분이 접촉구(83)를 통하여 데이터선(62)과 연결되어 있다.

여기서, 접촉구(83)가 형성되어 있지 않은 경우에는 데이터선(62)과 용장 데이터선 연결편(72)은 직접 연결되어 있지는 않게 된다. 이 경우에 만약 데이터선(62)이 단선되면, 레이저를 사용하여 데이터선(62)의 단선된 부분 양편을 용장 데이터선 연결편(72)과 단락시킴으로써 단선을 수리한다.

이러한 구조의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 설명한다.

먼저, 절연 기판(10) 위에 게이트 금속을 증착하고 패터닝(patterning)하여 게이트 배선(22, 23, 26)과 함께 용장 데이터선 절편(24)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(30), 비정질 규소층, n+ 비정질 규소층을 차례로 적층하고 비정질 규소층과 n+ 비정질 규소층을 함께 패터닝하여 반도체층(40)과 이와 같은 패턴의 n+ 비정질 규소층을 형성한다.

다음, 데이터 금속을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선(62, 65, 66)을 형성한다. 데이터 배선(62, 65, 66)을 식각 마스크로 하여 n+ 비정질 규소층을 식각함으로써 접촉층(55, 56) 패턴을 완성한다.

데이터 배선(62, 65, 66) 위에 보호막(80)을 적층하고 패터닝하여 드레인 전극, 용장 데이터선 절편(24)의 양 끝부분 및 데이터선(62)를 각각 노출시키는 3종류의 접촉구(81, 82, 83)를 형성한다.

마지막으로 ITO 등의 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(71) 및 용장 데이터선 연결편(72)을 형성한다.

이상과 같이 용장 데이터선 절편(24)과 용장 데이터선 연결편(72)을 통하여 용장 데이터선을 형성함으로써 공정의 추가 없이 데이터선(62)의 단선에 대한 대비를 갖출 수 있으며, 또한 용장 데이터선 절편(24)과 용장 데이터선 연결편(72)을 연결하기 위한 접촉구(82)를 용장 데이터선 절편(24)의 모서리에 걸치도록 형성함으로써 용장 데이터선 형성을 위하여 개구율을 감소시키는 것을 최소화하였다.

그러면 도 3a와 도 3b를 참고로 하여 본 발명에 따른 접촉구 형성 방법이 개구율 증가에 어떻게 기여하는 지에 대하여 상세히 설명한다.

도 3a는 도 1의 용장 데이터선 연결편(72) 부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 3b는 종래의 접촉구 형성 방법에 따라 형성한 접촉구를 통하여 용장 데이터선 연결편(72)과 용장 데이터선 절편(24)을 연결하는 경우를 나타내는 도면이다.

먼저, 도 3b에서는 데이터선(62)과 용장 데이터선 연결편(72)과의 간격 e가 약 2㎛ 이상, 접촉구(82)를 용장 데이터선 연결편(72)이 덮고 여유 분으로 남아야 하는 폭 f가 약 2㎛ 이상, 식각 오차(etch skew)를 고려할 때 안정된 접촉 면적을 확보하기 위하여 필요한 접촉구의 폭 g가 약 5㎛ 이상, 다시 접촉구(82)를 용장 데이터선 연결편(72)이 덮고 여유 분으로 남아야 하는 폭 h가 약 2㎛ 이상, 용장 데이터선 절편(24)의 변과 용장 데이터선 연결편(27)의 변 사이의 여유 폭 i가 약 2㎛ 이상이 되어야 한다. 결국, 이상의 값들을 모두 합한 13㎛ 정도의 가로 방향 폭이 용장 데이터선 절편(24)과 용장 데이터선 연결편(72)을 연결하기 위하여 필요 하며, 세로 방향으로도 같은 정도의 폭이 필요하다. 그런데 이러한 부분에는 화소 전극(71)을 형성할 수 없으므로 이러한 폭이 넓으면 넓을수록 개구율은 감소하게 된다.

그러나 도 3a를 보면, 데이터선(62)과 접촉구(82)와 간격 a가 약 2㎛, 접촉구(82)를 통하여 용장 데이터선 연결편(72)과 용장 데이터선 절편(24)이 접촉하는 폭 b가 약 3㎛, 기판(10)이 접촉구(82)를 통하여 노출되는 폭 c가 약 2㎛, 용장 데이터선 연결편(72)이 접촉구(82)를 덮고 남는 여유 폭 d가 약 2㎛가 필요할 뿐이다. 따라서, a, b, c, d를 모두 합하더라도 9㎛ 밖에 되지 않으므로 도 3b에 비하여 약 4㎛ 정도를 감소시킬 수 있다. 이러한 폭 감소는 가로 방향뿐만 아니라 세로 방향에서도 얻어지므로 개구율은 상당량 증가한다.

또한 용장 데이터선 연결편(72)의 대부분이 데이터선(62)과 중첩되고 게이트선(22)과 중첩되는 부분은 좁게 함으로써 용장 데이터선 연결편(72)과 게이트선(22) 사이의 기생 용량도 감소시킬 수 있다.

이상과 같은 구조로 용장 데이터선을 형성함으로써 새로운 공정을 추가하지 않으면서 데이터선의 단선에 대비할 수 있고, 개구율도 증가시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 절연 기판,

   상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며 게이트 전극과 게이트선을 포함하는 게이트 배선,

   상기 게이트선의 사이에 형성되어 있으며 양쪽 끝부분이 구부러져 있는 용장 데이터선 절편,

   상기 게이트 배선 및 용장 데이터선 절편 위에 형성되어 있으며 상기 용장 데이터선 절편의 구부러져 있는 양쪽 끝부분을 노출시키는 제1 접촉구를 가지는 게이트 절연막,

   상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 게이트 전극과 일부가 중첩되어 있는 반도체 패턴,

   상기 반도체 패턴 위에 형성되어 있으며 상기 게이트 전극을 중심으로 하여 양편으로 분리되어 있는 접촉층,

   상기 접촉층의 위에 형성되어 있는 소스 전극과 드레인 전극 및 상기 소스 전극과 연결되어 있으며 상기 게이트선과 교차하고 있고 상기 용장 데이터선 절편과 일부분이 중첩되어 있는 데이터선을 포함하는 데이터 배선,

   상기 데이터 배선 위에 형성되어 있으며 상기 드레인 전극을 노출시키는 제2 접촉구와 상기 제1 접촉구를 노출시키는 제3 접촉구를 가지는 보호막,

   상기 보호막 위에 형성되어 있고 상기 제2 접촉구를 통하여 상기 드레인 전 극과 연결되어 있는 화소 전극,

   상기 보호막 위에 형성되어 있고 상기 제1 및 제3 접촉구를 통하여 이웃하고 있는 두 개의 상기 용장 데이터선 절편과 연결되어 있는 용장 데이터선 연결편,

   을 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 있어서,

   상기 제1 및 제3 접촉구는 상기 용장 데이터선 절편의 모서리와 함께 상기 절연 기판의 일부를 노출시키도록 형성되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
2. 제1항에서,

   상기 용장 데이터선 연결편은 상기 데이터선과 적어도 일부분이 중첩되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
3. 제2항에서,

   상기 보호막에 상기 데이터선을 노출시키는 제4 접촉구가 형성되어 있고, 상기 용장 데이터선 연결편은 상기 제4 접촉구를 통하여 상기 데이터선과 연결되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
4. 제1항에서,

   상기 게이트 배선은 상기 화소 전극과 중첩하며 상기 데이터 배선과 수직을 이루는 두 줄의 상기 게이트선을 연결하는 게이트 연결선을 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
5. 제4항에서,

   상기 화소 전극은 상기 게이트선 및 상기 게이트 연결선과 일부가 중첩되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
6. 제1항에서,

   상기 소스 전극은 만곡부를 가지고 있으며 상기 드레인 전극은 상기 소스 전극의 만곡부에서 시작되는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.

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