KR101275957B1 - Thin Film Transistor Array Substrate And Method For Fabricating Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터의 오작동 및 누설전류를 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film transistor array substrate capable of preventing malfunction and leakage current of a thin film transistor and a method of manufacturing the same.
이를 위하여, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극과; 상기 화소전극을 덮도록 형성된 보호막과; 상기 보호막 위에 형성되며 상기 화소전극과 전계를 형성하는 공통전극을 구비하고, 상기 공통전극은 상기 화소전극과 중첩되는 영역에서는 다수의 슬릿을 포함하고 상기 박막 트랜지스터와는 비중첩되는 것을 특징으로 한다.To this end, the thin film transistor array substrate according to the present invention includes a gate line and a data line crossing each other with a gate insulating film therebetween; A thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor; A protective film formed to cover the pixel electrode; And a common electrode formed on the passivation layer to form an electric field with the pixel electrode, wherein the common electrode includes a plurality of slits in a region overlapping the pixel electrode and is not overlapped with the thin film transistor.
Description
도 1은 종래 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도. 1 is a plan view showing a conventional thin film transistor array substrate.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 절취하여 도시한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도. 3 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 절취하여 도시한 단면도. 4 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 3;
도 5a 내지 도 5f는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조공정을 단계적으로 나타내는 단면도들.5A through 5F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 4.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도. 6 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to still another embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조공정을 설명하기 위한 단면도.7A and 7B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 6.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
2, 102 : 게이트 라인 4, 104 : 데이터 라인2, 102:
6, 106 : 박막 트랜지스터 8, 108 : 게이트 전극6, 106
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극10, 110:
14, 114 : 활성층 16, 116 : 화소전극14, 114:
20, 120 : 스토리지 캐패시터 126 : 게이트 패드부20, 120: storage capacitor 126: gate pad portion
134 : 데이터 패드부 44,144 : 게이트 절연막134: data pad portion 44,144: gate insulating film
48, 148 : 오믹접촉층 14,114 : 활성층48, 148: ohmic contact layer 14,114: active layer
49,149 : 반도체 패턴 49,149: Semiconductor Pattern
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 박막 트랜지스터의 오작동 및 누설전류를 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a thin film transistor array substrate capable of preventing malfunction and leakage current of a thin film transistor, and a method of manufacturing the same.
액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다. The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. Such liquid crystal displays are roughly classified into a vertical electric field application type and a horizontal electric field application type according to the direction of the electric field for driving the liquid crystal.
수직 전계 인가형 액정 표시 장치는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직 전계 인가형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.In the vertical field applying liquid crystal display, a liquid crystal of TN (Twisted Nemastic) mode is driven by a vertical electric field formed between a pixel electrode and a common electrode disposed to face the upper and lower substrates. The vertical field application type liquid crystal display device has an advantage of having a large aperture ratio while having a narrow viewing angle of about 90 degrees.
수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 갖는다. In a horizontal field application liquid crystal display, a liquid crystal in an in-plane switch (hereinafter referred to as IPS) mode is driven by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. Such a horizontal field application liquid crystal display has an advantage that a viewing angle is about 160 degrees.
한편, 수직 전계 인가형 액정표시장치는 공통전극이 컬러필터 어레이 기판 상에 전면 형성됨에 비하여 수평 전계 인가형 액정표시장치는 공통전극이 화소전극과 수평전계를 형성하여야 하므로 라인형태로 형성된다. 그 결과, 공통전극에서의 라인 저항이 커지게 됨에 따라 라인 저항을 최소화하기 위해 도 1 및 도 2 도시된 바와 같이 공통전극이 화소영역을 제외하는 영역에도 위치하는 구조의 박막 트랜지스터 어레이 기판이 제안되었다. 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 절취하여 도시한 단면도. On the other hand, in the vertical field applying liquid crystal display device, the common electrode is formed entirely on the color filter array substrate, whereas in the horizontal field applying liquid crystal display device, since the common electrode has to form a pixel electrode and a horizontal electric field, they are formed in a line shape. As a result, in order to minimize the line resistance as the line resistance in the common electrode increases, a thin film transistor array substrate having a structure in which the common electrode is also located in a region excluding the pixel region as shown in FIGS. 1 and 2 has been proposed. . FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the thin film transistor array substrate of FIG. 1. FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(16)과, 화소전극(16)과 전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)이 형성된다. 그리고, 화소전극(16)과 전위차를 형성하는 공통전극(18)을 구비한다. The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)은 서로 교차되게 형성되어 화소전극(16)과 공통전극(18) 간의 전계가 형성되는 화소영역을 정의한다. The
박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소전극(16)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14) 위에는 소스전극(10) 및 드레인 전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(48)이 더 형성된다. 이하, 활성층(14) 및 오믹접촉층(48)을 반도체 패턴(49)이라 한다. The
박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(16)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(16)은 보호막(50)과 게이트 절연막(44) 사이에 위치함과 아울러 박막 트랜지스터(6)의 드레인 전극(12)과 접촉된다. 여기서, 화소전극(16)의 일부는 드레인 전극(12) 아래에서 드레인 전극(12)과 접촉된다. 이러한, 화소전극(16)은 충전된 화소전압에 의해 공통전극(18)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 광원으로부터 화소전극(16)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과, 그 게이트라인(2)과 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 중첩되는 화소전극(16)으로 구성된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소전극(16)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다. The
공통전극(18)은 보호막(50) 위에 전면 형성되고 화소전극(16)과 중첩되는 영 역에서 다수의 슬릿(S)들을 구비한다. 화소전극(16)과 중첩되는 영역에 위치하는 공통전극(18)은 화소전극(16)과 전계를 형성하여 액정의 유동성을 제어한다.The
이와 같이, 도 1 및 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 공통전극(18)이 보호막(50) 위에 형성됨으로써 화소전극(16)과 비중첩되는 영역에도 형성될 수 있게 된다. 이에 따라, 공통전극(18)의 면적을 최대화할 수 있게 됨에 따라 공통전극(18) 내의 저항이 최소화될 수 있게 된다. As described above, the thin film transistor array substrate illustrated in FIGS. 1 and 2 may be formed in a region not overlapped with the
그러나, 도 1 및 도 2와 같은 구조는 공통전극(18)이 박막 트랜지스터(6) 위에도 위치하게 됨에 따라 박막 트랜지스터(6)의 오작동을 유발시키게 된다. However, as shown in FIGS. 1 and 2, the
즉, 박막 트랜지스터(6)는 스캐닝 기간 동안 게이트 전극(8)에 공급되는 게이트 전압에 의해서만 턴-온 되어야함에도 불구하고 공통전극(8)에 공급되는 기준전압으로 인하여 비스캐닝 기간에도 턴-온 되는 일이 발생된다. 그 결과, 누설전류가 발생되어 스토리지 캐패시터(20)에 충전된 화소전압이 정상적으로 유지되지 못하게 됨으로써 표시품질이 저하되는 문제가 발생된다.That is, although the
따라서, 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 오동작 및 누설전류를 방지하여 표시품질 저하를 방지할 할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, which can prevent degradation of display quality by preventing malfunction and leakage current of the thin film transistor.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극과; 상기 화소전극을 덮도록 형성된 보호막과; 상기 보호막 위에 형성되며 상기 화소전극과 전계를 형성하는 공통전극을 구비하고, 상기 공통전극은 상기 화소전극과 중첩되는 영역에서는 다수의 슬릿을 포함하고 상기 박막 트랜지스터와는 비중첩된다.In order to achieve the above object, a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention includes a gate line and a data line crossing each other with a gate insulating film therebetween; A thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor; A protective film formed to cover the pixel electrode; A common electrode is formed on the passivation layer to form an electric field with the pixel electrode. The common electrode includes a plurality of slits in a region overlapping the pixel electrode and is not overlapped with the thin film transistor.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 전극과; 상기 데이터 라인과 접속된 소스전극과; 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극과; 상기 소스전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 반도체 패턴을 포함한다.The thin film transistor may include a gate electrode connected to the gate line; A source electrode connected to the data line; A drain electrode facing the source electrode; And a semiconductor pattern forming a channel between the source electrode and the drain electrode.
상기 화소전극은 상기 드레인 전극 아래에서 상기 드레인 전극과 접촉된다.The pixel electrode is in contact with the drain electrode under the drain electrode.
상기 화소전극은 상기 드레인 전극 위에서 상기 드레인 전극과 접촉된다.The pixel electrode is in contact with the drain electrode on the drain electrode.
상기 게이트 라인에 게이트 전압을 공급하는 게이트 패드부를 더 구비하고, 상기 게이트 패드부는 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 패드 하부전극과; 상기 보호막 및 게이트 절연막을 관통하는 제1 컨택홀을 통해 상기 게이트 패드 하부전극과 접촉되는 게이트 패드 상부전극을 포함한다.A gate pad portion for supplying a gate voltage to the gate line, the gate pad portion having a gate pad lower electrode connected to the gate line; And a gate pad upper electrode contacting the gate pad lower electrode through a first contact hole penetrating the passivation layer and the gate insulating layer.
상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 패드부를 더 구비하고, 상기 데이터 패드부는 상기 데이터 라인과 접속된 데이터 패드 하부전극과; 상기 보호막을 관통하는 제2 컨택홀을 통해 상기 데이터 패드 하부전극과 접촉되는 데이터 패드 상부전극을 포함한다.A data pad unit for supplying a data voltage to the data line, the data pad unit comprising: a data pad lower electrode connected to the data line; And a data pad upper electrode contacting the data pad lower electrode through a second contact hole penetrating the passivation layer.
상기 반도체 패턴은 상기 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 데이터 패드 하부전극 아래에 각각 위치한다.The semiconductor pattern is positioned under the data line, source electrode, drain electrode, and data pad lower electrode, respectively.
상기 화소전극은 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 부분적으로 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다.The pixel electrode partially overlaps the gate line with the gate insulating layer interposed therebetween to form a storage capacitor.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 기판 위에 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 접속된 게이트 라인 및 상기 게이트 라인을 형성하는 단계와; 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속되는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극을 덮는 보호막을 형성하는 형성하는 단계와; 상기 보호막 위에 위치하며 상기 화소전극과 중첩되는 영역에서는 다수의 슬릿을 포함함과 아울러 상기 박막 트랜지스터와는 비중첩되는 공통전극을 형성한다.A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention includes forming a gate electrode, a gate line connected to the gate electrode, and the gate line of a thin film transistor on a substrate; Forming a data line crossing the gate line, a thin film transistor connected to the data line, and a pixel electrode connected to the thin film transistor with a gate insulating film interposed therebetween; Forming a protective film covering the pixel electrode; A region on the passivation layer and overlapping the pixel electrode includes a plurality of slits and forms a common electrode that is not overlapped with the thin film transistor.
상기 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 위에 상기 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터의 반도체 패턴을 형성하는 단계와; 상기 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접촉되는 소스전극 및 상기 화소전극과 접촉되는 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the data line, the thin film transistor, and the pixel electrode may include forming the pixel electrode on the gate insulating layer; Forming a semiconductor pattern of the thin film transistor; And forming the data line, the source electrode in contact with the data line, and the drain electrode in contact with the pixel electrode.
상기 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 단계는 상기 데이터 라인, 상기 박막 트랜지스터의 소스전극 및 드레인 전극을 포함하는 소스 드레인 패턴을 형성함과 아울러 상기 소스 드레인 패턴 아래에 위치하는 반도체 패턴 을 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극과 접촉되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.The forming of the data line, the thin film transistor, and the pixel electrode may include forming a source drain pattern including the data line, a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor, and forming a semiconductor pattern under the source drain pattern. Making a step; Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode.
상기 게이트 라인에 게이트 전압을 공급하는 게이트 패드부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 게이트 패드부는 상기 게이트 라인과 동시에 형성되는 게이트 패드 하부전극, 상기 공통전극과 동시에 형성되며 상기 보호막 및 게이트 절연막을 관통하는 제1 컨택홀을 통해 상기 게이트 패드 하부전극과 접촉되는 게이트 패드 상부전극을 포함한다.And forming a gate pad portion for supplying a gate voltage to the gate line, wherein the gate pad portion is formed at the same time as the gate pad lower electrode and the common electrode and penetrates the passivation layer and the gate insulating layer. And a gate pad upper electrode contacting the gate pad lower electrode through a first contact hole.
상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 패드부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 라인과 동시에 형성되는 데이터 패드 하부전극, 상기 공통전극과 동시에 형성되며 상기 보호막을 관통하는 제2 컨택홀을 통해 상기 데이터 패드 하부전극과 접촉되는 데이터 패드 상부전극을 포함한다.And forming a data pad unit for supplying a data voltage to the data line, the data pad lower electrode formed at the same time as the data line and the second contact hole formed at the same time as the common electrode and passing through the passivation layer. And a data pad upper electrode in contact with the data pad lower electrode.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 내지 도 7b를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7B.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3에서의 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 절취하여 도시한 단면도. 3 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 3.
도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(116)과, 화소전극(116)과 전단 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(120)와, 게이트 라인(102)에 접속되는 게이트 패드부(126)와, 데이터 라인(104)에 접속되는 데이터 패드부(134)를 구비한다.The thin film transistor array substrate illustrated in FIGS. 3 and 4 includes a
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소전극(116)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114) 위에는 소스전극(110) 및 드레인 전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 이하, 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)을 반도체 패턴(149)이라 명명한다.The
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(116)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(116)은 보호막(150)과 게이트 절연막(144) 사이에 위치함과 아울러 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)과 접촉된다. 여기서, 화소전극(116)의 일부는 드레인 전극(112) 아래에서 드레인 전극(112)과 접촉된다. 이러한, 화소전극(116)은 충전된 화소전압에 의해 공통전극(118)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 광원으로부터 화소전극(116)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(120)는 전단 게이트라인(102)과, 그 게이트라인(102)과 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 중첩되는 화소전극(116)으로 구성된다. 이러한 스토리지 캐패시터(120)는 화소전극(116)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다. The
게이트 패드부(126)는 게이트 라인(102)으로부터 연장되는 게이트 패드 하부전극(128)와, 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 관통하는 제1 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드 하부전극(128)에 접속된 게이트 패드 상부전극(132)으로 구성된다. The
데이터 패드부(134)는 데이터 라인(104)으로부터 연장되는 데이터 패드 하부전극(136)와, 보호막(150)을 관통하는 제2 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드 하부전극(136)과 접속된 데이터 패드 상부전극(140)으로 구성된다.The
공통전극(118)은 보호막(150) 위에 위치하고 화소전극(116)과 중첩되는 영역에서는 다수의 슬릿(S)들을 구비한다. 이와 동시에, 공통전극(118)은 박막 트랜지스터(106)와 비중첩되도록 형성된다. 즉, 공통전극(118)은 박막 트랜지스터(106)와 중첩되는 영역에서 제거되도록 형성됨에 따라 박막 트랜지스터(106) 위에는 공통전극(118)이 위치하지 않는 영역(P1)이 존재하게 된다. 이에 따라, 박막 트랜지스터(106)의 활성층(114)과 공통전극(118) 간의 거리를 충분히 이격시킬 수 있게 됨으로써 활성층(114)은 공통전극(118)에서의 기준전압에 의해 활성화되지 않게 된다. 그 결과, 박막 트랜지스터(106)의 오작동을 방지할 수 있게 되어 누설전류가 발생하지 않게 됨으로써 표시품질의 저하를 방지할 수 있게 된다. The
도 5a 내지 도 5f 도 4의 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 단계적으로 나 타내었다.5A to 5F illustrate a method of manufacturing the thin film transistor substrate of FIG. 4 step by step.
도 5a를 참조하면, 하부기판(142) 상에 게이트 패턴들이 형성된다. Referring to FIG. 5A, gate patterns are formed on the
하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트라인(102), 게이트전극(108), 게이트 패드 하부전극(128)를 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 게이트 금속으로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄계 금속 등이 단일층 또는 이중층 구조로 이용된다.The gate metal layer is formed on the
도 5b를 참조하면, 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 게이트 절연막(144) 및 화소전극(116)이 형성된다. Referring to FIG. 5B, a
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 PECVD 등의 증착방법을 통해 증착됨에 따라 게이트 절연막(144)이 형성된다. The
게이트 절연막(144)이 형성된 후 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된다. 이어서 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 화소전극(116)이 형성된다. 화소전극(116)은 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 라인(102)과 부분적으로 중첩됨에 따라 스토리지 캐패시터(120)를 형성한다.After the
투명전극 물질로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다. As the transparent electrode material, indium tin oxide (ITO), tin oxide (TO), or indium zinc oxide (IZO) is used.
도 5c를 참조하면, 화소전극(116)이 형성된 게이트 절연막(144) 위에 활성 층(114), 오믹접촉층(148)으로 구성되는 반도체 패턴(149)이 형성된다. Referring to FIG. 5C, a
게이트 절연막(144) 위에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정에 의해 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 활성층(114), 오믹접촉층(148)으로 구성되는 반도체 패턴(149)이 형성된다. 화소전극(116)과 반도체 패턴(149)은 서로 부분적으로 중첩되거나 접촉되어도 무방하다. An amorphous silicon layer and an n + amorphous silicon layer are sequentially formed on the
한편, 도 5b 및 도 5c에서는 화소전극(116) 형성 후 반도체 패턴(149)이 형성되는 순서로 설명하였지만, 반도체 패턴(149)이 먼저 형성된 후 화소전극(116)을 형성할 수도 있다. 5B and 5C, the
도 5d를 참조하면, 반도체 패턴(149)이 형성된 게이트 절연막(144) 위에 소스 드레인 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 5D, a source drain pattern is formed on the
반도체 패턴(149)이 형성된 게이트 절연막(144) 위에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 소스/드레인 금속층이 형성된다.A source / drain metal layer is formed on the
소스/드레인 금속층 위에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110), 드레인 전극(112), 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. 이와 동시에, 채널영역의 오믹접촉층(148)이 외부로 노출된다. 이후, 식각 공정이 더 실시하여 노출된 오믹접촉층(148)을 제거하여 채널영역의 활성층(114)을 노출시킨다. 이에 따라, 박막 트랜지스터(106)이 완성된다.The photoresist pattern is formed on the source / drain metal layer by a photolithography process using a mask, and the source / drain metal layer is patterned by a wet etching process using the photoresist pattern, thereby forming the
소스/드레인 금속으로는 몰리브덴(Mo), 티타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 합금(Mo alloy), 구리(Cu), 알루미늄계 금속 등이 이용된다. As the source / drain metal, molybdenum (Mo), titanium, tantalum, molybdenum alloy (Mo alloy), copper (Cu), aluminum-based metal and the like are used.
도 5e를 참조하면, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(44) 상에 제1 및 제2 컨택홀들(130, 138)을 포함하는 보호막(150)이 형성된다. Referring to FIG. 5E, the
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된다. 보호막(150)은 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 제1 및 제2 컨택홀들(130, 138)이 형성된다. 제1 컨택홀(130)은 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 게이트 패드 하부전극(128)이 노출시킨다. 제2 컨택홀(138)은 보호막(150)을 관통하여 데이터 패드 하부전극(136)을 노출시킨다. The
보호막(150)의 재료로는 게이트 절연막(144)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질이 이용된다.As the material of the
도 5f를 참조하면, 보호막(50) 상에 공통전극(118)을 포함하는 투명전극 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 5F, a transparent electrode pattern including the
보호막(50) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된다. 이어서 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패텅님됨으로써 공통전극(118), 게이트 패드 상부전극(132), 데이터 패드 상부전극(140)을 포함하는 투명전극 패턴들이 형성된다. 공통전극(118)에는 화소전극(116)과 중첩되는 영역에서 다수의 슬릿(S)들이 형성되어 있다. 이와 동시에, 투 명전극물질이 박막 트랜지스터(106)와 중첩되는 영역에서 제거되도록 형성됨에 따라 박막 트랜지스터(106) 위에는 공통전극(118)이 위치하지 않는 영역(P1)이 존재하게 된다.The transparent electrode material is entirely deposited on the
게이트 패드 상부전극(132)는 제1 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드 하부전극(128)과 전기적으로 접속된다. 데이터 패드 상부전극(140)는 제2 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드 하부전극(136)와 전기적으로 접속된다. 투명전극 물질로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다. The gate pad
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor array substrate according to still another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판에서 소스 드레인 패턴(데이터라인, 소스전극 및 드레인 전극 등)과 반도체 패턴(149)은 하나의 마스크 공정에 의해 형성된다. 따라서, 소스 드레인 패턴과 반도체 패턴(149)은 서로 중첩된 형태로 위치하게 된다. 즉, 데이터 패드 하부전극(136), 데이터 라인(104), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112) 아래에 반도체 패턴(149)이 각각 위치하고 있다. 그리고, 화소전극(116)은 드레인 전극(112) 위에서 드레인 전극(112)과 접촉된다.In the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 6, a source drain pattern (data line, source electrode, drain electrode, etc.) and a
이러한, 구조적인 차이를 제외하고는 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 동일한 구조 및 기능을 가진다. 이에 따라, 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 박막 트랜지스터(106) 또한, 공통전극(118)이 비중첩되도록 형성됨에 따라 박막 트랜지스터 의 오작동 및 누설전류를 방지할 수 있다. Except for these structural differences, the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 6 has the same structure and function as the thin film transistor array substrate illustrated in FIGS. 3 and 4. Accordingly, the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 6 may prevent the
더 나아가서, 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판에서의 반도체 패턴(149)과 소스/드레인 패턴이 하프톤 마스크 또는 반투과 마스크 등을 이용한 하나의 마스크 공정에 의해 동시에 형성될 수 있게 된다. Furthermore, the
이하, 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조공정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
먼저, 도 5a와 동일한 방법에 의해 게이트 패턴이 형성된 후, 게이트 절연막(144)이 형성된다. 게이트 절연막(144) 상에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다.First, after the gate pattern is formed by the same method as in FIG. 5A, the
소스/드레인 금속층 위에 하프톤 마스크 또는 반투과 마스크 등을 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 이에 따라, 박막 트랜지스터의 채널영역의 포토레지스트 패턴이 다른 소스/드레인 패턴부 보다 낮은 높이를 갖게 한다. A photoresist pattern is formed on the source / drain metal layer by a photolithography process using a halftone mask or a semi-transmissive mask. Accordingly, the photoresist pattern of the channel region of the thin film transistor has a height lower than that of other source / drain pattern portions.
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110)과 일체화된 드레인 전극(112), 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다.Subsequently, the source / drain metal layer is patterned by a wet etching process using a photoresist pattern, so that the
그 다음, 동일한 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 n+ 비정질 실리콘층과 비정질 실리콘층이 동시에 패터닝됨으로써 오믹접촉층(148)과 활성층(114)이 형성된다.Then, the n + amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer are simultaneously patterned by a dry etching process using the same photoresist pattern to form the
그리고, 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토레지스트 패턴이 애싱(Ashing) 공정으로 제거된 후 건식 식각공정으로 채널부의 소스/드레인 패턴 및 오믹접촉층(148)이 식각된다. 이에 따라, 채널영역의 활성층(114)이 노출되어 활성층(114)이 활성화되지 않는 경우 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)이 전기적으로 분리된다.The source / drain pattern of the channel portion and the
이에 따라, 도 7a에 도시된 바와 같이 소스/드레인 패턴과 반도체 패턴이 모두 형성될 수 있게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 7A, both the source / drain pattern and the semiconductor pattern may be formed.
이후, 투명전극 물질이 전면 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 드레인 전극(112)과 접촉되는 화소전극(116)이 형성된다. 화소전극(116)은 드레인 전극(112)의 윗면에 직접 접촉된다. Subsequently, after the transparent electrode material is deposited on the entire surface, the transparent electrode material is patterned through a photolithography process and an etching process using a mask to form a
이후, 형성공정은 도 5e 및 도 5f에서 실시되는 공정과 동일한 공정이 실시됨에 따라 보호막(150) 및 공통전극(118)이 형성된다. Subsequently, as the forming process is performed in the same process as that of FIGS. 5E and 5F, the
그 결과, 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 비교하여 제조공정이 단순화될 수 있게 된다.As a result, the thin film transistor array substrate shown in FIG. 6 can be simplified compared with the thin film transistor array substrate shown in FIGS. 3 and 4.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법은 공통전극이 보호막이 위에 위치하고 화소전극과 중첩되는 영역에서는 다수의 슬릿들이 형성되어 있다. 이와 동시에, 공통전극은 박막 트랜지스터와 비중첩되 도록 형성된다. 이에 따라, 박막 트랜지스터의 활성층은 공통전극에서의 기준전압에 의해 활성화되지 않게 되어 박막 트랜지스터의 오작동 및 누설전류가 발생이 방지된다. 그 결과, 표시품질의 저하를 방지할 수 있게 된다. As described above, in the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same, a plurality of slits are formed in a region in which the common electrode is disposed on the passivation layer and overlaps the pixel electrode. At the same time, the common electrode is formed so as not to overlap with the thin film transistor. Accordingly, the active layer of the thin film transistor is not activated by the reference voltage at the common electrode, thereby preventing malfunction and leakage current of the thin film transistor. As a result, the degradation of display quality can be prevented.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
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