KR100209281B1 - 액정 표시 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정 표시 소자의 휘도 얼룩 및 크로스 토크를 감소시킬 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 주사선을 일정 간격을 두고 배치하지 않고, 2개의 라인씩 배치되도록 형성하고, 두개의 단위셀이 하나의 보조 용량을 공유하도록 형성하며, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막을 형성하므로써, 개구율을 개선시키고, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막 사이에 발생되는 휘도 얼룩, 크로스 토크 및 액정에 리버스 도메인을 방지하며, 액정 표시 소자의 상 하판 합착 공정시, 정확하게 얼라인 할 수 있다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조방법
본 발명은 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정 표시 소자의 휘도 얼룩 및 크로스 토크를 감소시킬 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자는 텔레비젼이나 그래픽 디스플레이 등의 표시 소자로서 활발히 쓰여지게 된다. 그중, 특히 액티브 매트릭스형 액정 표시 소자는 고속 응답성을 지니며. 고 화소수화에 알맞고, 디스플레이 화면의 고 화질화, 대형화, 컬러화면화등을 실현하는 것으로서 기대되어, 개발 연구가 진전되고 있으며, 실용화도 이루어지고 있다.
이 액티브 매트릭스형 액정 표시 소자는 투명 절연 기판상에 주사선과 신호선을 직교하도록 마련하고, 그 주사선과 신호선의 교차부마다 스위칭 소자와 화소 전극을 각각 배치하여 설계한 것이다.
이 스위칭 소자에 의해 각 화소의 구동 제어가 분산적으로 이루어지기 때문에 화소의 고속 구동이 가능하게 되며, 또 고 화소수화나 대 면적화가 가능하다.
스위칭 소자로는 통상 그 사용 목적에 합치하는 급준한 온, 오프 특성을 지니는 박막 트랜지스터가 이용된다.
이 박막 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터의 일종이며, N형의 경우, 게이트 전극은 주사선에, 트랜지스터는 신호선에, 소오스는 화소 전극에 접속된다.
게이트에 펄스가 인가되면, 그 게이트를 지니는 박막 트랜지스터의 소오스와 드레인사이에 전류가 흐르고, 그 소오스에 접속된 화소 전극에 드레인으로 부터 신호 펄스가 인가된다. 게이트에 펄스가 인가되지 않으면, 그 박막 트랜지스터의 소오스와 드레인 사이는 고저항 상태로 되어 있기 때문에 그 소오스에 접속되어 있는 화소전극에는 드레인으로 부터 신호 펄스가 인가되지 않는다.
이와같은 액정 표시 소자는 첨부한 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 투명한 절연 기판(1)상에 크롬, 탄탈륨, 알루미늄, 몰리탄탈, 몰리텅스텐 중 선택되는 하나의 금속이 증착되고, 이것은 액정 표시 소자의 영상을 주사하는 주사선(21A, 21B) 및 화소 전극의 용량을 증대시키기 위한 보조 용량(22A, 22B)의 형태로 패터닝된다. 이때, 주사선(21A, 21B)은 보조 용량(22A, 22B)과 평행하게 위치되도록 형성된다. 이어서, 주사선(21A, 21B) 상부에는 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하는 비정질 실리콘층으로 이루어진 반도체층(3)이 소정 크기로 형성된다. 그런다음, 주사선(21A, 21B)과 보조 용량(22A, 22B)사이에 형성된 공간부에는 액정을 구동시키며, 일정 전압을 지속적으로 유지시키는 화소 전극(4A, 4B)이 형성되고, 그 후에, 신호선(5)이 공지된 불투명 금속막의 증착 및 패터닝 공정으로 형성된다. 여기서, 신호선(5)는 주사선(21A, 21B) 및 보조 용량(22A, 22B)과 수직으로 교차되도록 형성되고, 반도체층(3)이 형성된 부분과 접촉될 수 있도록 드레인 전극(5A)이 인출되어 있으며, 또한, 반도체층(3)과 화소 전극(4)이 접속될 수 있도록 소오스 전극(5B)가 신호선이 형성됨과 동시에 형성되고, 신호선(5)에는 일정 전압이 유지되지 않고, 지속적으로 신호가 변하게 된다. 여기서, 설명되지 않은 부호 100, 200은 액정 표시 소자의 각각의 단위셀을 나타낸다.
그러나, 상기와 같은 방법에 의하여 형성된 액정 표시 소자는, 액정 표시 소자의 소형화 및 저소비 전력화 추세에 따라, 집적도가 증가되고 있다. 이에, 높은 투과도 및 개구율을 향상시키기 위하여, 화소 전극과 신호선, 또는 주사선간의 간격이 최소화되도록 설계된다. 그러나, 이것은, 신호선 및 주사선에 인가되는 신호의 변화에 따라, 화소 전극과 인접한 영역에는 기생 용량이 발생하게 되고, 이로 인하여, 휘도 얼룩, 크로스 토크 및 액정에 리버스 도메인등의 현상이 발생된다.
또한, 종래 기술에서는 언급되지 않았지만, 하부의 액티브 매트릭스 기판의 완성후, 컬러 필터가 형성된 상부 절연 기판의 합착 공정이 진행되는데, 이때, 컬러 필터와 화소 전극간이 정확히 얼라인되도록 하여야 한다. 그러나, 컬러 필터와 화소전극이 정확히 얼라인되지 않을시에는 광 누설이 발생되고, 이를 방지하고자, 상부 기판에 컬러 필터간을 분리하는 블랙 매트릭스(black matrix)의 폭을 증대시키게 되면, 개구율이 저하되는 문제점 또한 상존하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 두 개의 단위셀이 하나의 보조 용량을 공유하도록 형성하여, 개구율을 증대시킬 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막을 형성하여, 휘도 얼룩, 크로스 토크 및 액정에 리버스 도메인을 방지할 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 액정 표시 소자의 상부 기판과 하부 기판간의 합착 공정시, 미스 얼라인을 방지할 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1는 일반적인 액정 표시 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 액정 표시 소자의 평면도.
도 2A 내지 2C는 본 발명의 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 설명하기 위한 액정 표시 소자의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1-유리 기판21A,21B,210A,210B,210C,210D-주사선
22A,22B,220-보조용량230-광차단막
3-반도체막4-화소전극
5-신호선5A,50A-드레인 전극
5B,50B-소오스 전극
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는, 영상을 주사하는 주사선과, 주사선과 수직으로 교차하는 신호선과, 주사선과 신호선으로 둘러싸여진 공간부에 형성되는 화소 전극과, 화소 전극과 오버랩 되는 부분을 가지고, 주사선이 형성되는 행의 다음행에 형성되고, 단위 액정셀을 한정하며, 액정셀의 용량을 증대시키는 보조 용량과, 주사선과 신호선의 교차점에 위치하며, 화소 전극에 인가되는 구동 펄스를 제어하는 박막 트랜지스터와, 상기 단위셀을 한정하는 보조 용량을 감싸도록 보조 용량과 일주면이 접하고, 누설광을 차단하는 광차단막을 구비하며, 상기 주사선은 보조 용량이 형성되지 않는 행에만 두개의 주사선이 평행으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자의 제조방법은, 절연기판에 주사선과 보조 용량 및 광차단막을 형성하는 단계; 절연 기판 상부에 게이트 절연막을 증착하는 단계; 상기 주사선을 포함하는 게이트 절연막 중 박막 트랜지스터 예정 영역에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 오픈된 광차단막과 오버랩되도록 화소 전극을 형성하는 단계; 주사선과 교차되도록 신호선을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 주사선을 일정 간격을 두고 배치하지 않고, 2개의 라인씩 배치되도록 형성하고, 두개의 단위셀이 하나의 보조 용량을 공유하도록 형성하며, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막을 형성하므로써, 개구율을 개선시키고, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막 사이에 발생되는 휘도 얼룩, 크로스 토크 및 액정에 리버스 도메인을 방지하며, 액정 표시 소자의 상 하판 합착 공정시, 정확하게 얼라인 할 수 있다.
[실시예]
이하, 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부 도면 도 2A 내지 2C는 본 발명의 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 설명하기 위한 평면도이고, 본 발명에서는 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
먼저, 본 발명의 액정 표시 소자는 도 2A에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 기판(1)상에 불투명 금속 예를들어, 크롬, 탄탈륨, 알루미늄, 몰리탄탈, 몰리텅스텐등이 소정 두께로 증착된다음, 이 불투명 금속막은 소정 형태로 패터닝되어, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)과 보조 용량(220) 및 누설광을 차단하기 위한 광차단막(230)이 형성된다.
여기서, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)은 종래의 하나의 행 당 하나의 주사선이 형성됨과 달리, 제 1의 행(L1)에는 두개의 주사선(210A, 21B)이 형성되고, 다음에 오는 제 2의 행(L2)에는 주사선이 형성되지 않으며, 제 3의 행(L3)에는 다시 두개의 주사선(210C, 210D)이 형성되고, 이와같은 형태가 연속적으로 반복된다.
보조 용량(220)은 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)과 대향하며, 단위셀의 형태로 한정짓도록 평면이 凹형태로 형성되고, 광차단막(230)은 보조 용량(220)과 일주면이 접하고, 단위셀당 형성되는 보조용량을 감싸도록 형성되어, 보조 용량(220)과 광차단막(230) 도 2A에 도시된 바와 같이, H자형으로 형성된다.
이때, H자형의 광차단막(230)과 보조 용량(220)은 행방향으로 진행되는 단위셀 2개에 걸쳐 형성되고, 특히, 광차단막(230)은 이후에 형성되어질 화소 전극과 신호선 사이에 위치되도록 형성하므로써, 이후에 상부 기판(도시되지 않음)과의 합착시, 블랙 매트릭스의 크기를 증대시키지 않아도 효과적으로 얼라인 할수 있도록 한다. 또한 본 발명의 보조 용량(220)은 이후의 2개의 단위셀의 중앙을 가로지르도록 형성된다.
이어서, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D) 및 H 자형의 광차단막(230)과 보조 용량(220)이 형성된 유리 기판(1) 상부에는 게이트 절연막(도시되지 않음)이 형성되고, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)중 박막 트랜지스터가 형성되어질 영역 상부에는 비정질 실리콘층으로 이루어진 반도체층(3)이 형성된다.
그리고 나서, 도 2B에 도시된 바와 같이, 결과물 상부에는 ITO(induim tin oxide) 물질이 증착되고, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)과 H자형의 광차단막(230)과 보조 용량(220)으로 이루어지는 공간내에 존재하도록 패터닝되어 화소 전극(4A,4B)이 형성된다. 이 화소 전극(4A,4B)은 보조 용량(220) 및 광차단막(230)과 소정의 오버랩(over lap)되는 부분을 가진다.
그 후에, 도 2C에 도시된 바와 같이, 신호선을 형성하기 위한 불투명 금속이 결과물 상부에 형성되고, 주사선(210A, 210B, 210C, 210D)과 수직으로 교차되도록 패터닝되어, 신호선(5)이 형성된다. 여기서, 신호선(5)은 두개의 주사선(210A, 210B, 210C, 210D) 상에 형성된 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 형성하기 위하여, 신호선(5)은 두개의 주사선(210A, 210B) (210C, 210D) 사이에 드레인 전극단(50A)이 인출되고, 화소 전극과 박막 트랜지스터를 접속하기 위한 소오스 전극(50B)도 동시에 형성된다.
이와같이 하나의 행(L1)에 두개의 주사선(210A, 210B)이 형성되고, 다음에 오는 행(L2)에는 보조 용량(220)이 형성되며, 보조 용량(220) 다음에 오는 행에는 다시 두개의 주사선(210C, 210D)이 배치, 형성되도록 하여, 화소 전극(4)이 보조 용량을 경계로 이분되어, 두개의 주사선중 상단에 위치하는 주사선(210C)은 주사선(210C)의 윗부분에 해당하는 화소전극(4B)을 구동시키게 되고, 하단에 위치하는 주사선(210B)은 주사선(210B)의 아래 부분에 해당하는 화소 전극(4A)을 구동시키게 된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주사선을 일정 간격을 두고 배치하지 않고, 2개의 라인씩 배치되도록 형성하고, 두개의 단위셀이 하나의 보조 용량을 공유하도록 형성하며, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막을 형성하므로써, 개구율을 개선시키고, 화소 전극과 신호선 사이에 광차단막 사이에 발생되는 휘도 얼룩, 크로스 토크 및 액정에 리버스 도메인을 방지하며, 액정 표시 소자의 상 하판 합착 공정시, 정확하게 얼라인 할 수 있다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 이 기술에 속하는 당업자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 발명해낼 수 있다. 따라서 여기에 첨부된 청구범위는 앞서 설명된 것에 한정하지 않고, 상기 의 청구범위는 이 발명에 내제되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 것을 포함하며, 아울러 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

Claims (7)

  1. 영상을 주사하는 주사선과,
    주사선과 수직으로 교차하는 신호선과,
    주사선과 신호선으로 둘러싸여진 공간부에 형성되는 화소 전극과,
    화소 전극과 오버랩 되는 부분을 가지고, 주사선이 형성되는 행의 다음행에 형성되고, 단위 액정셀을 한정하며, 액정셀의 용량을 증대시키는 보조 용량과,
    주사선과 신호선의 교차점에 위치하며, 화소 전극에 인가되는 구동 펄스를 제어하는 박막 트랜지스터와,
    상기 단위셀을 한정하는 보조 용량을 감싸도록 보조 용량과 일주면이 접하고, 누설광을 차단하는 광차단막을 구비하며,
    상기 주사선은 보조 용량이 형성되지 않는 행에만 두개의 주사선이 평행으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광차단막은 주사선 및 보조 용량과 동일선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광차단막은 행방향의 단위 셀 두개에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광차단막과 보조 용량은 H 자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 주사선과 신호선으로 둘러싸여진 공간부에 형성되는 화소 전극은 보조 용량에 의하여 단위 셀의 화소 전극으로 분할 되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. 절연기판에 주사선과 보조 용량 및 광차단막을 형성하는 단계;
    절연 기판 상부에 게이트 절연막을 증착하는 단계;
    상기 주사선을 포함하는 게이트 절연막 중 박막 트랜지스터 예정 영역에 반도체층을 형성하는 단계;
    결과물 상부에 보조용량과 오버랩되도록 화소 전극을 형성하는 단계;
    주사선과 교차되도록 신호선을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 소자의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 절연기판에 주사선과 보조 용량 및 광차단막은 크롬, 탄탈륨, 알루미늄, 몰리탄탈, 몰리텅스텐중 선택되는 하나의 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
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