KR100277930B1 - 횡전계방식액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판상에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선 및 게이트배선과, 상기 게이트배선과 나란히 형성된 한 쌍의 공통배선과, 상기 게이트배선상에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 화소영역 내에 형성된 데이터전극과, 상기 화소영역 내에 형성되고 상기 데이터전극과 함께 횡전계를 생성하는 공통전극과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어지며 종래보다 개구율이 향상되고 공통전극의 단선에 따른 문제점이 해소된다.

Description

횡전계방식 액정표시소자{IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 박막트랜지스터를 게이트배선상에 형성하고 한 화소 내에 두 개의 공통배선을 형성하여, 개구율이 향상되고 공통전극의 단선에 따른 문제점을 해소한 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시소자의 시야각특성을 향상시킬 목적으로, 광보상판이 장착된 트위스트네마틱(twisted nematic) 액정표시소자, 멀티도메인 액정표시소자와 같은 여러 가지 액정표시소자가 제안되어 있지만, 이러한 액정표시소자로는 시야각에 따라 콘트라스티비의 저하와 색상이 변하는 문제를 해결하기 힘든 실정이다.

상기한 문제를 해결하고자, 최근에는 다른 방식의 액정표시소자인 횡전계방식(in-plane switching mode)의 액정표시소자가 제안되고 있다.

도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시소자의 단위화소를 나타내는 평면도로서, 기판 위에 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선(1) 및 게이트배선(2)과, 상기 한 게이트배선(2)과 평행하게 화소 내에 배열된 공통배선(3)과, 상기한 게이트배선(2)과 데이터배선(1)의 교차점에 배치된 박막트랜지스터와, 상기한 화소 내에 데이터배선(1)과 대략 평행하게 배열된 데이터전극(4) 및 공통전극(5)으로 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 횡전계방식 액정표시장치에 있어서, 외부구동회로로부터 전압이 인가되면, 데이터전극(4)과 공통전극(5) 사이에 기판과 평행한 횡전계가 발생한다. 따라서, 액정층 내에 배향된 액정분자가 상기한 횡전계에 따라 회전하게 되며, 그 결과 액정층을 통과하는 빛의 양을 제어하게 된다. 종래의 액정표시소자는 구동전압에 따라 기판에 수직한 방향으로 전기장이 생성되어 액정분자가 기판에 수직한 방향으로 회전하게 되고 시야각에 따라 광투과율이 크게 달라지게 되며 그레이반전(grey inversion)이 생기지만 횡전계방식 액정표시소자는 기판과 평행하게 전기장이 형성되고 액정분자도 기판과 평행한 상태를 유지하기 때문에 시야각특성이 좋아지게 된다. 그러나, 횡전계방식 액정표시소자는 이러한 시야각특성이 좋다는 장점에도 불구하고 개구율이 낮고 그에 따라 백라이트의 강도를 강하게 하면 박막트랜지스터의 오작동을 일으킬 수 있다는 단점이 있다. 또한 제조공정 중에 도 1에 나타낸 바와 같이 공통전극의 a, b, c, d 영역에 단선이 일어나면 공통배선(3)과 연결되지 않은 영역은 구동전압에 따른 횡전계가 발생하지 않게 되며 액정패널상에 점결함(point defect)을 일으키는 원인이 된다.

본 발명은 종래의 횡전계방식 액정표시소자의 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 박막트랜지스터를 게이트배선상에 형성하여 개구율이 향상되고, 화소영역 내에 형성된 두 개의 공통배선이 각각 공통전극의 양쪽에 연결되어 단선에 따른 상기 문제점이 해소된 횡전계방식 액정표시소자와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판 및 제2기판과; 상기 제1기판 위에 서로 나란히 형성된 복수의 게이트배선 및 공통배선과; 상기 게이트배선 위에 형성된 게이트절연막과; 상기 게이트절연막 위에 형성된 반도체층과; 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극과; 상기 소스전극과 연결되고 상기 게이트배선과 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 복수의 데이터배선과; 상기 드레인전극과 연결되고 상기 화소영역 내에 형성된 데이터전극과; 상기 화소영역 내의 공통배선과 연결되어 상기 데이터전극과 함께 횡전계를 형성하는 공통전극과; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.

상기한 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 준비하는 단계와; 상기 제1기판 위에 게이트배선, 공통배선 및 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선 위에 게이트절연막을 도포하는 단계와; 상기 게이트절연막이 도포된 상기 게이트배선상에 반도체층 및 오우믹콘택트층을 형성하는 단계와; 상기 오우믹콘택트층이 형성된 상기 제1기판 위에 소스전극, 드레인전극, 데이터배선 및 데이터전극을 형성하는 단계와; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계로 구성된다.

도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시소자를 나타낸 도면.

도 2a∼도 2e는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자와 그 제조방법을 나타낸 도면.

도 3a, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 게이트배선 11 : 공통배선

12 : 공통전극 13 : 반도체층

14 : 오우믹콘택트층 15 : 데이터배선

16 : 데이터전극

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2c는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 단위화소를 나타낸 도면으로서, 반도체층(13)과 오우믹콘택트층(14)이 게이트전극역할을 하는 게이트배선(10)상에 형성되고, 데이터배선(15)은 외부의 데이터구동회로(미도시)와 연결되어 데이터신호를 전달하는 역할을 한다. 공통전극(12)은 데이터전극(16)과 평행하게 형성되어 화소영역에 횡전계를 인가하며, 게이트배선(10)은 외부의 게이트구동회로(미도시)와 연결되어 주사신호를 전달하는 역할을 한다. 공통전극(12) 양쪽에 형성된 공통배선(11)은 게이트절연막(18)을 사이에 두고 데이터전극(16)과 함께 축전기를 형성하여 주사신호전압이 인가되지 않는 동안 데이터전극에 인가된 데이터신호전압을 유지시키는 역할을 하며, 공정의 잘못으로 공통전극(12)이 모두 단선되는 경우에도 공통전극의 모든 부분에 공통전압을 인가하여 정상적인 횡전계가 형성되도록 한다.

도 3a, 도 3b에 나타낸 본 발명에 따른 액정표시소자는 공통배선(11)을 한 선으로 형성하여 공통전극(12)의 단선에 따른 문제점이 남지만, 박막트랜지스터를 게이트배선(10)상에 형성하여 종래보다 개구율이 더욱 향상된다.

종래의 횡전계방식 액정표시소자는 박막트랜지스터를 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에만 형성하였지만, 본 발명은 개구율의 감소없이 게이트배선(10)상의 임의의 위치에 형성하는 것이 가능하기 때문에, 도 4에 나타낸 바와 같이 박막트랜지스터가 데이터배선(15)으로부터 받을 수 있는 전기적영향을 최소로 할 수도 있다.

도 2a∼2e는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 평면도 및 단면도로 나타낸 도면으로서, 우선, 도 2a에 도시하듯이 제1기판(17) 위에 스퍼터링법 등에 의해 적층된 Cr박막이나 Mo/Al박막을 패터닝하여 게이트배선(10), 공통전극(12) 및 공통배선(11)을 형성한 후, 제1기판(17) 전체에 걸쳐서 SiO_X나 SiN_X등과 같은 무기물을 화학기상증착법으로 성막하여 게이트절연막(18)을 형성한다. 상기한 공통배선(11)은 공통전극(12) 양쪽에 연결되기 때문에 종래의 단선에 따른 상기 문제점을 방지할 수 있다. 이어서, 도 2b에 도시하듯이 게이트절연막(18)이 도포된 게이트배선(10)상에 비정질실리콘 및 n⁺-비정질실리콘을 CVD법으로 적층하고 패터닝하여 반도체층(13) 및 오우믹콘택트층(14)을 형성한다. 이어서, 도 2c에 나타내듯이 스퍼터링법에 의해 적층된 Cr막이나 Mo막과 같은 금속막을 패터닝하여 데이터배선(15) 및 데이터전극(16)을 형성한 후 SiO_X나 SiN_X등을 화학기상증착법으로 제1기판(17) 위에 성막하여 보호막(19)을 형성한다. 이때, 도면에는 표시하지 않았지만 소스전극 역할을 하는 데이터배선(15)은 데이터구동회로에 연결되어 데이터신호를 전달하는 역할을 한다. 또한 드레인전극역할을 하는 데이터전극(16)은 공통전극(12)과 함께 화소영역에 횡전계를 형성하게 된다. 이어서, 도 2d에 나타내듯이 보호막 위에 폴리이미드나 광배향성 물질로 이루어진 제1배향막(20)이 도포된다. PVCN(polyvinylcinnamate)계물질이나 폴리실록산계물질로 이루어진 광반응성 물질은 자외선과 같은 광의 조사에 의해 배향방향 등에 의해 결정된다.

이어서, 제2기판(21) 위에 Cr이나 CrO 등의 금속을 스퍼터링방법으로 적층하고 에칭하여 게이트배선(10), 데이터배선(15) 및 공통배선(11) 영역의 빛을 차단하는 블랙매트릭스(22)를 형성한다. 박막트랜지스터가 게이트배선(10)상에 형성되므로 액정패널상에서 블랙매트릭스(22)가 차지하는 면적이 감소하게 되고 개구율이 증가하게 된다. 이어서, 블랙매트릭스(22)가 형성된 제2기판상에 칼라필터층(23)이 형성된 후, 제2배향막(24)이 도포된다. 이어서, 상기한 제1기판(17) 및 제2기판(21) 사이로 액정을 주입하여 액정층(25)을 형성한다.

상기한 제조방법에 의해 형성된 횡전계방식 액정표시소자는 박막트랜지스터가 게이트배선상에 형성되기 때문에 개구율이 향상되고, 공통전극 양쪽에 공통배선이 연결되기 때문에 공통전극 단선에 따른 점결함 등의 문제점이 해소된다.

Claims (9)

1. 제 1 기판 및 제 2 기판과,

   상기 제 2 기판상에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터 배선 및 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 나란히 형성된 한 쌍의 공통배선과,

   상기 게이트 배선상에 형성된 박막트랜지스터와,

   상기 화소영역 내에 형성된 데이터 전극과,

   상기 화소영역 내에 형성되고 상기 데이터 배선과 이격되어 상기 데이터 전극과 함께 횡전계를 생성하는 공통전극과,

   상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트배선상에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가,

   게이트배선과,

   상기 게이트배선 위에 형성된 게이트 절연막과,

   상기 게이트 절연막 위에 형성된 반도체층과,

   상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트배선상의 상기 데이터배선과 일정거리 격리된 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터전극의 일부영역이 상기 한 쌍의 공통배선 위에 전기적으로 격리되어 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
6. 제 1 기판 및 제 2 기판과,

   상기 제 1 기판 위에 서로 나란히 형성된 게이트 배선 및 공통배선과,

   상기 게이트배선과 중횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 데이터 배선과,

   상기 게이트배선상에 형성된 박막트랜지스터와,

   상기 화소영역내에 형성되고 상기 박막트랜지스터로부터 데이터 신호 전압을 인가받는 데이터 전극과,

   상기 화소영역내에 형성되고 상기 데이터 배선과 이격되어 상기 데이터 전극과 함께 횡전계를 생성하는 공통전극과,

   상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 횡전계방식 액정표시소자.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가,

   게이트 배선과,

   상기 게이트 배선 위에 형성된 게이트 절연막과,

   상기 게이트 절연막 위에 형성된 반도체층과,

   상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가 상기 데이터배선과 일정거리 격리되어 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 전극의 일부 영역이 상기 공통배선 위에 전기적으로 격리되어 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.

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