KR100312329B1 - 액정표시장치의 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터버스라인, TFT 및 화소전극이 형성되는 액정표시장치의 기판에서 화소전극과 데이터버스라인간의 기생용량을 감소시켜 화질을 개선하고 개구율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명은 게이트전극(160a) 위에 게이트절연막 (130)을 형성하고, 상기 게이트절연막 위에 데이터버스라인(170)을 형성한다. 상기 데이터버스라인이 형성되는 층에 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어지고, 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격되어 평행하게 형성되는 장방형의 차광막(175)을 형성하고, 상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 보호막(150)을 개재하여 중첩되도록 형성한다. 상기 장방형의 차광막(175)과 상기 데이터버스라인(170)은 반도체 저항막(185)에 의하여 연결되도록 형성한다.

Description

액정표시장치의 구조 및 그 제조방법{Liguid Crystal display and methode of manufacturing the same}

본 발명은 퍼스널컴퓨터, AV(audio visual), 모빌컴퓨터(mobile computer) 등의 휴대형 정보통신기기, 게임기나 시뮬레이션기기 등에 이용되는 액정표시장치에 관련된 것으로써, 특히, 게이트버스라인, 데이터버스라인, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT) 및 화소전극이 형성되는 액정표시장치의 기판에서 화소전극과 데이터버스라인간의 기생용량을 감소시켜 화질을 개선하고 효율적으로 광누설을 방지하기 위한 기판의 구조 및 제조방법을 제공하는 것에 관련된 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 게이트버스라인 및 데이터버스라인이 매트릭스상으로 형성되고, 상기 게이트버스라인과 데이터버스라인의 전기적 신호에 의하여 구동되는 스위칭소자 즉, TFT가 상기 게이트버스라인과 상기 데이터버스라인의 교차영역 부분에 형성되고, 상기 TFT의 출력단자(드레인전극)와 접촉되는 화소전극이 형성되어 있는 일방의 기판과, 상기 화소전극과 대응하도록 칼라필터가 형성되고, 상기 칼라필터의 경계영역에 블랙매트릭스가 형성되어 있는 타방의 기판이 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 양 기판의 간격 사이에 액정이 채워져 구성된다.

본 발명은 상기 기판 중 게이트버스라인과 데이트버스라인 및 TFT 등이 형성되는 기판에 관련된 것이다. TFT 등이 형성된 종래의 액정표시장치의 기판의 구조는 도 1의 평면도와 같이 화소전극(40)이 게이트버스라인(60)과 데이터버스라인 (70)이 교차하여 만드는 매트릭스 부분에 각각 배치되도록 형성된다.

상기 게이트버스라인(60)에서 분기하는 게이트전극(60a)과, 상기 데이터버스라인(70)에서 분기하는 소스전극(70a)은 반도체층(80)을 개재하여 일부가 서로 중첩되고, 상기 소스전극(60a)과 같은 층에서 상기 소스전극과 일정한 간격을 두고 대향 배치됨과 아울러 상기 반도체층을 개재하여 상기 게이트전극(70a)과 일부가 중첩되는 드레인전극(70b)이 형성된다.

상기와 같이 게이트전극(60a), 반도체층(80), 소스전극(70a) 및 드레인전극 (70b)이 형성됨으로써, 상기 게이트버스라인(60)과 상기 데이터버스라인(70)의 전기적 신호에 의하여 구동되는 TFT가 구성되고, 그 TFT의 출력단자(드레인전극)는 화소전극(40)과 접촉되도록 형성된다. 또, 화소전극의 용량을 보조하는 보조용량전극(35)이 절연막을 개재하여 게이트버스라인(60)의 일부와 중첩되도록 형성된다.

상기와 같이 TFT 등이 구성되는 액정표시장치의 기판을 도 2 및 도 3의 단면구조를 참고하여 더 구체적으로 설명하면, 투명기판(1) 위에 Al,Mo,Cr 등으로 된 게이트전극(60a)이 형성되고, 그 게이트전극을 덮도록 게이트절연막(30)이 형성된다. 상기 게이트전극부 위의 게이트절연막(30) 위에는 섬모양으로 a-Si층으로 이루어진 반도체층(80)이 형성되고, 그 반도체층의 양쪽 표면에는 불순물 이온이 도핑된 오믹접촉층(81)이 형성된다. 또, Al,Mo,Cr 등의 막으로 이루어진 소스전극(70a) 및 드레인전극(70b)이 각각의 오믹접촉층과 접촉되도록 형성되고, 상기 소스전극은 동일 금속막으로 이루어진 데이터버스라인(70)과 연결되어 구성된다. 상기 소스/드레인전극 등이 형성된 기판 위에는 무기절연막 또는 유기절연막으로 이루어진 보호막(50)이 형성되고, 그 보호막에는 드레인전극 (70b)의 일부가 노출되도록 콘택홀이 형성되고, 그 콘택홀이 형성된 보호막 위에 ITO(Indium Tin Oxide)금속막으로 된 화소전극(40)이 드레인전극(70b)과 접촉되도록 형성된다.

그런데, 상기 기판의 패턴들은 미세패턴으로 근접한 거리에 형성되기 때문에 데이터버스라인에 인가되는 구동전압에 의하여 특히, 화소전극과 데이터버스라인 사이에 기생용량 cd1,cd2가 발생한다.

상기 기생용량 cd1, cd2는 데이터버스라인과 화소전극의 이격 거리가 가까울수록 커지고, 그 기생용량에 의하여 화소전극에 인가되는 전압이 왜곡되므로 그 화소전극으로 화면을 구성하였을 때 화면에 크로스토크 등이 발생하여 품질이 저하되는 문제점이 발생한다.

종래 구조에서 기생용량을 줄이기 위하여 데이터버스라인과 화소전극의 이격거리를 충분히 크게하면 기생용량은 줄일 수 있지만 화소전극의 개구율이 저하하는 문제점이 있다.

본 발명은 적어도 종래 액정표시장치 기판의 구조의 개구율을 그대로 유지하면서, 화소전극과 데이터버스라인 사이에서 기생용량이 형성되는 것을 방지하는 것으로써, 데이터버스라인을 패턴할 때 그 데이터버스라인과 분리됨과 아울러 그 데이터버스라인과 평행한 차광막을 형성하고, 그 차광막과 화소전극은 보호막을 개재하여 중첩되도록 형성한다.

즉, 데이터버스라인과 같은 금속막으로 이루어진 차광막을 게이트절연막 위에 플로팅되는 형태로 형성하고 그 장방형의 패턴 위에 보호막을 개재하여 화소전극이 중첩되도록 형성한다.

상기 차광막은 게이트절연막 위에 플로팅되는 형태로 구성하지 않고, 반도체를 이용하여 데이터버스라인과 연결되도록 구성할 수 있다. 즉, 데이터버스라인과 차광막이 반도체의 저항체에 의하여 연결되도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 차광막과 상기 데이터버스라인 사이의 간극은 다른 쪽 기판에 형성되는 블랙매트릭스에 의하여 차폐된다.

상기 구조에서 화소전극의 개구율을 감소시키지 않기 위해서는 화소전극의 단부 영역 까지 차광막의 패턴을 형성하고 그 차광막과 중첩되도록 화소전극의 단부부분을 차광막 쪽으로 연장하여 구성한다.

상기와 같이 데이터버스라인을 형성할 때 그 데이터버스라인과 전기적으로 분리되는 차광막을 형성하고, 보호막을 개재하여 그 차광막과 화소전극이 중첩되도록 함으로써, 데이터버스라인과 화소전극 사이에 걸리는 기생용량을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 화소전극과 데이터버스라인 사이에 형성되는 기생용량을 방지하여 그 화소에 의하여 구성되는 화면의 품질을 향상하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기생용량을 방지하면서 적어도 종래 구조의 개구율을 유지하는 액정표시장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래 액정표시장치의 평면도이고,

도 2는 도 1의 a-a'선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이고,

도 3은 도 1의 b-b'선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 발명의 액정표시장치의 한예를 나타내는 평면도이고,

도 5는 도 4의 c-c'선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이고,

도 6은 본 발명의 액정표시장치의 다른 예를 나타내는 평면도이고,

도 7은 도 6의 d-d'선을 따라 절단하여 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1, 101 - 투명기판 30, 130 - 게이트절연막

40, 140 - 화소전극 50, 150 - 보호막

60, 160 - 게이트버스라인 60a, 160a - 게이트전극

70,170 - 데이터버스라인 70a, 170a- 소스전극

70b, 170b - 드레인전극 80, 180 - 반도체층

175 - 차광막 185 - 반도체 저항막

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 적어도 게이트절연막을 개재하여 매트릭스상으로 구성되는 게이트버스라인 및 데이터버스라인과, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 인가전압에 의하여 구동되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 출력단자와 접촉되는 화소전극과를 구비하는 액정표시장치에 있어서,

상기 데이터버스라인이 형성되는 층에 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어짐과 아울러, 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격되어 평행하게 형성되는 장방형의 차광막을 구비하고, 상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 적어도 1층 이상의 보호막을 개재하여 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 장방형의 차광막과 상기 데이터버스라인은 반도체에 의하여 저항 연결되는 구조로 형성할 수 있다.

또, 본 발명은 게이트절연막을 개재하여 매트릭스상으로 구성되는 게이트버스라인 및 데이터버스라인과, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 인가전압에 의하여 구동되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 출력단자와 접촉되는 화소전극과를 구비하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

상기 게이트버스라인 위에 상기 게이트절연막을 형성하는 공정,

상기 게이트절연막 위에 상기 데이터버스라인 및 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어지는 장방형의 차광막을 형성하되 상기 장방형의 차광막은 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격하여 평행하게 형성하는 공정과,

상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 적어도 1층 이상의 보호막을 개재하여 중첩되도록 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 액정표시장치의 기판의 구조 및 제조과정에 대하여 도 4 - 도 7을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명의 액정표시장치의 기판의 한 예는 도 4와 같이 상기 게이트버스라인(160)에서 분기하는 게이트전극(160a)과, 상기 데이터버스라인(170)에서 분기하는 소스전극(170a)은 반도체층(180)을 개재하여 일부가 서로 중첩되고, 상기 소스전극(160a)과 같은 층에서 상기 소스전극과 일정한 간격을 두고 대향 배치됨과 아울러 상기 반도체층을 개재하여 상기 게이트전극(170a)과 일부가 중첩되는 드레인전극(170b)이 형성된다.

상기와 같이 게이트전극(160a), 반도체층(180), 소스전극(170a) 및 드레인전극(170b)이 형성됨으로써, 상기 게이트버스라인(160)과 상기 데이터버스라인(170)의 전기적 신호에 의하여 구동되는 TFT(125)가 형성되고, 그 TFT의 출력단자(드레인전극 170b)는 화소전극(40)과 접촉되도록 형성된다.

한편, c-c'선을 따라 절단하여 나타내는 도 5와 같이 투명기판(101) 위에 게이트절연막(130)이 형성되고, 상기 게이트절연막 위에 데이터버스라인(170)이 형성된다. 상기 데이터버스라인(170)이 형성될 때 데이터버스라인과 같은 금속막으로 이루어지고, 상기 데이터버스라인과 분리되어 상기 데이터버스라인과 평행하게 장방형의 차광막(175)이 형성된다.

즉, 상기 데이터버스라인과 상기 차광막은 전기적으로 분리되도록 패턴이 형성된다.

상기와 같이 차광막과 데이터버스라인이 형성된 기판 위에 무기절연막 또는유기절연막으로 이루어진 보호막(150)을 형성하고, 상기 보호막 위에 ITO막으로 이루어진 화소전극(140)의 단부가 상기 차광막과 중첩되도록 형성한다. 상기 차광막과 화소전극이 중첩됨으로써 화소전극과 차광막 사이에서는 빛 누설이 일어나지 않지만 상기 데이터버스라인과 차광막 사이의 간극에서는 빛 누설이 일어나므로 도시되지 않은 대향기판에 별도의 블랙매트릭스를 형성하여 그 부분의 빛 누설이 차폐되도록 한다.

상기와 같이 차광막과 화소전극을 중첩하더라도 화소전극의 개구율을 저하시키지 않기 위해서는 차광막의 외측 단부가 종래 구조의 화소전극의 단부보다 외측에 위치하도록 패턴을 형성하여야 한다.

또한, 상기 차광막의 다른 패턴의 예로써, 도 6 및 도 7과 같이 차광막(175)과 데이터버스라인(170) 사이는 실리콘막등으로 이루어진 반도체 저항막(185)이 연결되어 소정의 저항을 형성하도록 구성한다.

상기 반도체 저항막(185)은 도 7의 구조와 같이 데이터버스라인 및 차광막을 형성하기 전에 형성하거나, 본 발명에서는 도시하지 않았지만 데이터버스라인 및 차광막을 형성한 후에 형성하여 데이터버스라인과 차광막을 연결할 수 있다.

상기 데이터버스라인과 차광막 사이의 간극으로 누설되는 빛은 도시되지 않은 대향기판에 형성되는 블랙매트릭스에 의하여 차폐되도록 한다.

상기와 같이 데이터버스라인과 전기적으로 분리된 차광막을 형성하고, 상기 화소전극은 보호막을 개재하여 상기 차광막과 중첩시킴으로써, 데이터버스라인과 화소전극간의 기생용량을 작게할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 데이터버스라인이 형성되는 층에 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어지고, 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격되어 평행하게 형성되는 장방형의 차광막을 구비하고, 상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 보호막을 개재하여 중첩되도록 구성함으로써, 화소전극(140)과 데이터버스라인(170) 사이에 형성되는 기생용량을 제거할 수 있으므로 액정표시장치의 화면의 품질을 향상할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 대향기판에 형성되는 블랙매트릭스의 패턴 폭을 좁게 형성할 수 있으므개구율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 적어도 게이트절연막을 개재하여 매트릭스상으로 구성되는 게이트버스라인 및 데이터버스라인과, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 인가전압에 의하여 구동되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 출력단자와 접촉되는 화소전극과를 구비하는 액정표시장치에 있어서,

   상기 데이터버스라인이 형성되는 층에 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어짐과 아울러, 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격되어 평행하게 형성되는 장방형의 차광막을 구비하고, 상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 적어도 1층 이상의 보호막을 개재하여 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 장방형의 차광막과 상기 데이터버스라인은 반도체에 의하여 저항연결되는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 적어도 게이트절연막을 개재하여 매트릭스상으로 구성되는 게이트버스라인 및 데이터버스라인과, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 인가전압에 의하여 구동되는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자의 출력단자와 접촉되는 화소전극과를구비하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 게이트버스라인 위에 상기 게이트절연막을 형성하는 공정,

   상기 게이트절연막 위에 상기 데이터버스라인 및 그 데이터버스라인과 동일물질로 이루어지는 장방형의 차광막을 형성하되 상기 장방형의 차광막은 상기 데이터버스라인의 양 단부와 이격하여 평행하게 형성하는 공정과,

   상기 장방형의 차광막과 상기 화소전극은 적어도 1층 이상의 보호막을 개재하여 중첩되도록 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 차광막과 상기 데이터버스라인 사이는 반도체 저항막에 의하여 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.