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KR100613766B1 - 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 - Google Patents

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치 Download PDF

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KR100613766B1
KR100613766B1 KR1019990031412A KR19990031412A KR100613766B1 KR 100613766 B1 KR100613766 B1 KR 100613766B1 KR 1019990031412 A KR1019990031412 A KR 1019990031412A KR 19990031412 A KR19990031412 A KR 19990031412A KR 100613766 B1 KR100613766 B1 KR 100613766B1
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KR
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bus line
pixel electrode
gate bus
gate
electrode
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김영훈
김상진
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비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 데이타 버스 라인의 오픈을 방지할 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 하부 기판; 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인이 형성된 하부 기판상에 덮혀지는 게이트 절연막; 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 하부 기판의 게이트 절연막상에 배치되어 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 각각 배치된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 콘택되며, 상기 게이트 버스 라인상의 단위 화소 공간에 각각 배치되는 화소 전극; 상기 화소 전극이 형성된 하부 기판 결과물을 덮는 보호막; 상기 보호막 상부에 상기 화소 전극과 오버랩되도록 배치되고, 상기 해당 화소를 선택하는 게이트 버스 라인의 이전(previous) 게이트 버스 라인과 콘택되면서, 상기 화소 전극과 함께 프린지 필드를 형성하는 카운터 전극을 포함하며, 상기 화소 전극과 카운터 전극은 투명한 물질로 형성되며, 상기 데이타 버스 라인과 게이트 버스 라인 사이에는 화소 전극과 동일 물질로 된 데이타 리던던시 라인이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치{LCD having high aperture ratio and high transmittance}
도 1은 종래 기술에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 2a는 도 1의 a-a'선으로 절단하여 나타낸 단면도.
도 2b는 도 1의 b-b'선으로 절단하여 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 나타낸 평면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 - 하부 기판 21 - 게이트 버스 라인
22 - 게이트 절연막 23 - 채널층
24 - 오믹 콘택층 25 - 화소 전극
26 - 데이타 버스 라인 26a - 소오스 전극
26b - 드레인 전극 27 - 보호막
28 - 카운터 전극
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 데이타 버스 라인의 오픈을 방지할 수 있는 고개구율 및 고투과울 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치(Fringe Field switching mode LCD)는 일반적인 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것으로, 이에 대하여 대한민국 특허출원 제98-9243호로 출원되었다.
이러한 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드(fringe filed)가 형성되도록 한다.
여기서, 도 1을 참조하여, 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 설명한다.
도면을 참조하여, 하부 기판(1) 상에는 게이트 버스 라인(3) 및 데이터 버스 라인(7)이 교차 배열되어, 단위 화소를 한정하고, 게이트 버스 라인(3)과 데이터 버스 라인(7)의 교차점 부근에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다.
카운터 전극(2)은 투명한 도전체로서 단위 화소별로 형성되고, 사각 플레이트 형상을 갖는다. 이러한 카운터 전극(2)은 공통 신호선(30)과 콘택되어, 지속적으로 공통 신호를 인가받는다. 공통 신호선(30)은 게이트 버스 라인(3)과 평행하면서 카운터 전극(2)의 소정 부분과 콘택되는 제 1 부분(30a)과, 제 1 부분(30a)으로 부터 데이타 버스 라인(7)과 평행하게 연장되면서 카운터 전극(2)과 데이타 버스 라인(7) 사이에 각각 배치되는 제 2 부분(30b)을 포함한다. 이때, 제 2 부분(30b)은 데이타 버스 라인(7)과는 절연된다.
화소 전극(9)은 카운터 전극(2)과 오버랩되도록, 단위 화소 공간 각각에 형성된다. 화소 전극(9)는 데이타 버스 라인(7)과 평행하면서 등간격으로 형성된 빗살부(9a)와, 빗살부(9a)의 일단을 연결하면서 박막 트랜지스터(TFT)의 소정 부분과콘택되는 바(9b)를 포함한다. 여기서, 카운터 전극(2)과 화소 전극(9)은 게이트 절연막(도시되지 않음)을 사이에 두고 절연되어 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 하부 기판(1)과 대향하는 상부 기판은 화소 전극(9)과 카운터 전극(2)과의 거리 보다 큰 폭으로 대향,대치된다.
이러한 구성을 갖는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 다음과 같이 형성된다.
여기서, 도 2a는 도 1의 a-a'선으로 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 2b는 도 1의 b-b'선으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 기판(1) 상부에 투명한 도전막을 증착한 다음, 소정 형태로 패터닝하여 카운터 전극(2)을 형성한다. 그 다음, 게이트 버스 라인용 금속막, 예를들어, Mo/Al/Mo 금속막을 증착한 다음, 소정 부분 패터닝하여 게이트 버스 라인(3)과, 카운터 전극(2)과 콘택되도록 공통 전극(30a)을 형성한다. 그후, 실리콘 질산화막으로 된 제 1 게이트 절연막(4a)과, 실리콘 질화막으로 된 제 2 게이트 절연막(4b)을 순차적으로 적층한다음, 제 2 게이트 절연막(4b) 상부에 비정질 실리콘층과 도핑된 반도체층을 형성한다. 그후, 도핑된 반도체층, 비정질 실리콘층 및 제 2 게이트 절연막(4b)을 소정 부분 패터닝하여, 오믹 콘택층(6)과 채널층(5)을 형성한다. 그후, 기판 결과물 상부에 금속막 예를들어, Mo/Al/Mo을 증착한다음, 소정 부분 패터닝하여, 소오스, 드레인 전극(7a,7b) 및 데이타 버스 라인(7)을 형성한다. 그 다음, 소오스, 드레인 전극(7a,7b)이 형성된 기판 결과물 상부에 보호막(8)을 증착한다음, 드레인 전극(7b)의 소정 부분이 노출되도록 보호막(8)을 식각한다. 이때, 드레인 전극(7b)을 노출시키는 공정시, 셀 외곽에 형성된 게이트 패드(도시되지 않음)과 데이타 패드(도시되지 않음)이 동시에 노출되도록 한다. 이어서, 노출된 드레인 전극(7b)과 콘택되도록, 보호막(8) 상부에 화소 전극(9)을 형성한다.
이와같은 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는, 카운터 전극(2)과 화소 전극(9) 사이에 전계가 형성되면, 카운터 전극(2)과 화소 전극(9) 사이의 거리가 상하부 기판 간의 거리보다 크므로, 두 전극 사이에는 수직 성분을 포함하는 프린지 필드(fringe field)가 형성된다. 이 프린지 필드는 카운터 전극(2) 및 화소 전극(9) 상부에 전역에 미치게 되어, 전극 상부에 있는 액정 분자들은 모두 동작시킨다. 이에따라, 고개구율 및 고투과율을 실현할 수 있다.
그러나, 상기한 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점을 지닌다.
상술한 바와 같이, 화소 전극(9)을 형성하기 전에, 드레인 전극(7b) 및 셀 외곽에 배치된 패드 부분을 오픈시키기 위하여, 보호막(8)이 일부 식각된다. 이때, 보호막(8)의 식각가스로는 SF6 가스가 이용되는데, 이 가스는 게이트 버스 라인 및 데이타 버스 라인의 주성분인 Mo와 쉽게 반응하여, 보호막 식각공정시, 드레인 전극(7b)과 게이트 버스 라인(2) 및 데이타 버스 라인(7) 패드가 일부 식각된다.
이에따라, 종래의 다른 방법으로는 보호막(8)을 BOE(buffer oxide etchant)로 식각하는 방법이 제안되었다.
그러나, BOE로 보호막(8)을 식각하게 되면, Mo 성분이 식각되는 것은 방지될 수 있으나, Al이 BOE와 쉽게 반응하여, Mo/Al/Mo로 된 데이타 버스 라인(7)이 오픈되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화소 전극을 형성하기 위해 보호막을 식각하여 드레인 전극 및 셀 외곽에 배치된 패드 부분을 오픈시킬 때 데이타 버스 라인의 오픈을 방지할 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치는 하부 기판; 상기 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인; 상기 하부 기판상에 상기 게이트 버스 라인을 덮도록 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막상에 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 형성되어 단위 화소 영역을 한정하는 데이타 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 적어도 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극을 포함하도록 형성된 박막 트랜지스터; 상기 단위 화소 영역에 상기 드레인 전극과 콘택되게 형성된 화소 전극; 상기 화소 전극이 형성된 하부 기판 결과물을 덮는 보호막; 상기 데이타 버스 라인과 평행한 수개의 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서 해당 화소를 선택하는 게이트 버스 라인의 이전(previous) 게이트 버스 라인과 콘택되는 바를 포함하여 상기 보호막 상부에 상기 화소 전극과 오버랩되도록 상기 화소 전극과 동일한 투명한 물질로 형성되어 상기 화소 전극과 함께 프린지 필드를 생성하는 카운터 전극; 상기 화소 전극과 동일 물질 및 공정에 의해 상기 데이타 버스 라인 하부에 접촉되게 형성된 데이타 리던던시 라인을 포함한다.
여기서, 상기 화소 전극은 플레이트 형태로 형성되고, 상기 카운터 전극은 상기 데이타 버스 라인과 평행한 수개의 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서 상기 이전 게이트 버스 라인과 콘택되는 바를 포함한다.
본 발명에 의하면, 카운터 전극을 화소 전극 상부에 오버랩되도록 형성하면서, 이전 게이트 버스 라인과 콘택되도록 한다. 아울러, 화소 전극의 형성과 동시에, 데이타 버스 라인 저면에 데이타 리던던시 라인을 형성한다.
이에따라, 게이트 버스 라인 및 패드를 오픈시키기 위한 공정 또는 게이트 버스 라인과의 교차에 의하여, 데이타 버스 라인에 오픈이 발생되더라도, 데이타 리던던시 라인이 동작되어, 데이타 버스 라인의 오픈을 방지할 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여, 하부 기판(20) 상부에 예를들어 Mo/Al/Mo막으로 게이트 버스 라인(21)이 소정 방향으로 연장되도록 형성된다음, 게이트 버스라인(21)이 형성된 하부 기판(21) 상부에 게이트 절연막(22)이 피복된다. 그 다음, 게이트 절연막(22) 상부에 비정질 실리콘층(23) 및 오믹층(24)이 적층된 후, 게이트 버스 라인(21) 상부에 소정 부분 존재하면서 게이트 버스 라인(21)과 교차되도록 패터닝되어, 액티브층(A)이 형성된다. 이때, 액티브층(A) 중 게이트 버스 라인(21)과 교차되는 부분은 이후 데이타 버스 라인이 형성될 부분이고, 게이트 버스 라인(21) 상부에 배치되는 부분은 이후 박막 트랜지스터의 채널층 부분이다.
그 다음, 액티브층(A)이 형성된 게이트 절연막(22) 상부에 제 1 ITO층이 형성되고, 인접하는 한쌍의 게이트 버스 라인(21)과, 게이트 버스 라인(21)과 교차되는 액티브층(A)으로 둘러싸여진 공간에 각각 배치되도록 제 1 ITO층이 패터닝되어, 화소 전극(25)이 형성된다. 이때, 화소 전극(25)을 형성하는 공정시, 게이트 버스 라인(21)과 교차되는 액티브층(A) 상부에 ITO층이 존재하도록 패터닝하여, 데이타 리던던시 라인(25a)이 형성된다.
그후, 액티브층(A), 화소 전극(25)이 형성된 게이트 절연막(22) 상부에 금속막, 예를들어 Mo/Al/Mo막이 증착된 후, 게이트 버스 라인(21)과 교차되는 액티브층(A)과 오버랩되도록 패터닝되어, 데이타 버스 라인(26)이 형성된다. 아울러, 금속막은 채널층 양측과 각각 콘택되도록 패터닝되어, 소오스, 드레인 전극(26a,26b)이 형성된다. 여기서, 소오스 전극(26a)은 데이타 버스 라인(26)으로 부터 연장되고, 드레인 전극(26b)은 화소 전극(25)과 콘택된다. 이에따라, 박막 트 랜지스터(TFT)가 완성된다. 이때, 데이타 버스 라인(26)과 액티브층(A) 사이에는 화소 전극과 동일 물질로 된 데이타 리던던시 라인(25a)이 구비되어져 있다.
그 다음, 데이타 버스 라인(26), 화소 전극(25) 상부에 보호막(27)이 증착된다. 그후, 게이트 버스 라인(21)의 소정 부분이 오픈되도록 보호막(27)이 패터닝된다. 이때, 보호막(27)은 Mo 금속막과 식각선택비가 우수한 BOE 용액으로 식각된다. 여기서, 상기 보호막(27) 식각 공정으로, Mo/Al/Mo로 된 데이타 버스 라인(26)의 Al 성분이 유실될 수 있지만, 데이타 버스 라인(26) 하부에 ITO막으로 된 리던던시 라인(25a)이 형성되어 있어, 데이타 버스 라인(26)의 오픈을 방지할 수 있다.
보호막(27) 상부에 노출된 게이트 버스 라인(21)과 콘택되도록, 제 2 ITO막이 증착된다음, 소정 부분 패터닝되어, 카운터 전극(28)이 형성된다. 이때, 카운터 전극(28)은 하부의 화소 전극(25)이 플레이트 형상으로 형성되었으므로, 빗살 형태로 형성된다. 즉, 카운터 전극(28)은 데이타 버스 라인(26)과 평행하게 연장된 수개의 빗살부(28a)와 빗살부(28a)의 일단들을 연결하면서 전단 게이트 버스 라인(21)과 콘택되는 제 1 바(28b)를 포함하며, 빗살부(28b)의 타단들을 연결하는 제 2 바(28c)를 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 카운터 전극(28)은 전단 게이트 라인과 콘택되도록 형성된다.
여기서, 본 실시예에서의 화소 전극(25)과 카운터 전극(28)은 두 전극들 사이에 프리지 필드를 형성할 수 있도록, 투명한 물질로 형성되고, 카운터 전극과 화소 전극간의 간격이 셀갭(상하 기판간의 거리)보다 좁게 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극의 선폭은 프린지 필드에 의하여 전극 상부의 액정 분자들이 충분히 움직 일수 있을 정도로 한다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 카운터 전극을 화소 전극 상부에 오버랩되도록 형성하면서, 이전 게이트 버스 라인과 콘택되도록 한다. 아울러, 화소 전극의 형성과 동시에, 데이타 버스 라인 저면에 데이타 리던던시 라인을 형성한다.
이에따라, 게이트 버스 라인 및 패드를 오픈시키기 위한 공정 또는 게이트 버스 라인과의 교차에 의하여, 데이타 버스 라인에 오픈이 발생되더라도, 데이타 리던던시 라인이 동작되어, 데이타 버스 라인의 오픈을 방지할 수 있다.
또한, 화소 전극 상부에 보호막을 사이에 두고 카운터 전극이 형성되므로, 화소 전극과 카운터 전극간의 간격을 줄일 수 있다. 이에따라, 보조 용량 캐패시턴스를 줄일 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 하부 기판;
    상기 하부 기판상에 소정 방향으로 연장된 게이트 버스 라인;
    상기 하부 기판상에 상기 게이트 버스 라인을 덮도록 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막상에 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 형성되어 단위 화소 영역을 한정하는 데이타 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부에 적어도 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극을 포함하도록 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 단위 화소 영역에 상기 드레인 전극과 콘택되게 형성된 화소 전극;
    상기 화소 전극이 형성된 하부 기판 결과물을 덮는 보호막;
    상기 데이타 버스 라인과 평행한 수개의 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서 해당 화소를 선택하는 게이트 버스 라인의 이전(previous) 게이트 버스 라인과 콘택되는 바를 포함하여 상기 보호막 상부에 상기 화소 전극과 오버랩되도록 상기 화소 전극과 동일한 투명한 물질로 형성되어 상기 화소 전극과 함께 프린지 필드를 생성하는 카운터 전극;
    상기 화소 전극과 동일 물질 및 공정에 의해 상기 데이타 버스 라인 하부에 접촉되게 형성된 데이타 리던던시 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 전극은 플레이트 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치.
  3. 삭제
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