KR100291228B1 - 액정패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 백 채널(back channel)상에 외부 광선으로부터 입사 광선에 의한 박막 트랜지스터의 기계적 불량을 방지하는 한편 표시장치의 개구율을 증가시킴으로써 밝기가 향상된 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 (a) 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 박막 트랜지스터 기판과, (b) 대향 전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 대향 기판과, (c) 상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정 재료를 포함하는 액정 패널을 제공함에 있어서, 복수의 주사선 및 상기 주사선에 수직인 복수의 신호선으로 분할된 각각의 화소는 상기 하나 이상의 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 의해 제어된 상기 화소 전극을 구비하며, 각각의 화소는 상기 절연 기판상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 컬러 필터층상에 형성된 금속으로 제조되고 상기 박막 트랜지스터의 소오스와 드레인 전극 사이를 피복하는 차광막과, 또한 상기 화소 영역의 전체 표면을 피복하는 컬러 필터층상에 형성된 상기 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 패널{A LIQUID-CRYSTAL PANEL}
본 발명은 박막 트랜지스터(이하, TFT 라 함)를 이용한 액정표시의 능동 매트릭스형에 관한 것이며, 특히 컬러 필터를 갖추고 있는 액정 패널에 관한 것이다.
이하 도 4를 참조하여, 일본 특개평 6-301057 호에 개시된 액정 패널의 종래 능동 매트릭스형의 예를 설명한다.
액정층(18)은 TFT 기판(21)과 대향기판(22) 사이에 샌드위치된다. TFT 기판(21)상에서 금속으로 제조된 소오스 전극(7) 및 드레인 전극(6), 비정질 재료 등으로 제조된 반도체층(23), 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 제조된 게이트 절연막(3), 금속으로 제조되며 주사선의 일부분인 게이트 전극(2), 금속으로 제조되며 각각 소오스 전극(7)에 접촉하고 주사선에 수직인 신호선(20), 또한 주사선과 신호선(20) 사이에 확실한 절연을 위한 층간 절연막(24)이 형성된다. 상기 TFT 기판상에 적색, 녹색, 청색의 컬러 절연막(각각 9, 10 및 11)으로 이루어진 컬러 필터층(8)을 형성하고, 컬러 필터층상에, 인듐-주석 산화물(이하, ″ITO″로 함) 등으로 제조되고, 드레인 전극(6)과 전기적으로 접속된 투명 도전막의 화소 전극(13)이 형성된다.
반면에, 절연 기판(15)의 전체 표면상에 ITO 와 같은 것으로 제조된 투명 도전막의 대향 전극(16)이 형성된다.
TFT 기판(21)과 대향 기판(22)은 3 내지 10 ㎛의 두께를 갖는 액정층을 매개로 하여 함께 놓인다.
도 4 는 코프레너(coplaner)형 TFT를 도시한 것이지만, 역-스태거(stagger)형 TFT 가 또한 일반적이다.
상기 패널에 관해서, TFT 가 코프레너형일 때, 액정 패널에서 반도체층의 백채널측상에 광선을 차단하는 것이 없기 때문에, 역광 또는 그와 동일한 방향으로부터의 광선을 투과형 액정 표시장치에서 반도체층의 백 채널상에 있지만, 적색, 녹색, 청색의 어떠한 필터도 외부 광선으로부터 반도체층을 적당하게 차광하지 못한다. 게다가, 반도체층에서 오프상태 누수전류가 유도되어, 코프레너형 TFT 및 스태거형 TFT 양자는 정상적인 기능을 하지 못하여 결과적으로 표시 불량을 야기하게 되는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, TFT 상에 입사광선을 차단하기 위한 차광층을 위치시키는 것이 효과적이다. 일본 특개평 4-253028 호에서의 접근방법과 같은 액정표시장치를 이용하는 방법이 개시되었다. 그러나, 액정표시장치는 화소전극이 신호 및 주사선의 내부로 형성되기 때문에, 광선이 통과하는 면적은 감소되고, 소위 개구율이 감소되어 결과적으로 표시가 더욱 어둡게 된다는 문제를 갖는다.
본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 백 채널(back channel)상에 외부 광선으로부터 입사 광선에 의한 박막 트랜지스터의 기계적 불량을 방지하는 한편 표시장치의 개구율을 증가시킴으로써 밝기가 향상된 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 (a) 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 박막 트랜지스터 기판과, (b) 대향 전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 대향 기판과, (c) 상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 대향 기판 사이에 샌드위치된 액정 재료를 포함하는 액정 패널을 제공함에 있어서, 복수의 주사선 및 상기 주사선에 수직인 복수의 신호선으로 분할된 각각의 화소는 상기 하나 이상의 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 의해 제어된 상기 화소 전극을 구비하며, 각각의 화소는 상기 절연 기판상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 컬러 필터층상에 형성된 금속으로 제조되고 상기 박막 트랜지스터의 소오스와 드레인 전극 사이의 채널을 피복하는 차광막과, 또한 상기 화소 영역의 전체 표면을 피복하는 컬러 필터층상에 형성된 상기 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
각 화소의 전체 표면상에 적어도 형성된 화소전극은 주사선 및/또는 신호선의 영역을 부분적으로 중첩하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 패널에 있어서, 화소전극은 최대로 확대되어 높은 개구율 및 밝은 표시를 제공한다. 또한, 본 발명은 오프상태 누수전류의 발생 또는 TFT 의 오작동을 야기하며, 결과적으로는 표시불량을 나타내는 드레인 및 소오스와 용량결합하는 문제를 해결할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 패널에 있어서, 화소전극에서 차광막의 에지 근처에서 디스크리네이션(disclination)에 의한 콘트라스트(contrast)의 감소가 예방될 것이다.
도 1 은 실시예 1 에 따른 본 발명의 액정 패널의 평면도.
도 2 는 도 1 의 선 A-A'을 따른 단면도.
도 3 은 실시예 2 에 따른 본 발명의 부분 단면도.
도 4 는 종래기술에 따른 액정 패널의 부분 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 15 : 절연기판 2 : 게이트 전극
3 : 게이트 절연막 4 : i형 반도체층
5 : n+형 반도체층 6 : 드레인 전극
7 : 소오스 전극 8 : 컬러 필터층
12 : 금속 차광막 13 : 화소 전극
14, 17 : 배향막 16 : 대향 전극
18 : 액정층 19 : 주사선
20 : 신호선 21 : TFT 기판
22 : 대향 기판 23 : 반도체층
24 : 층간 절연막
도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 액정 패널은 복수의 TFT 및 화소 전극(13)이 복수의 평행 주사선(19)과 주사선에 수직인 복수의 신호선(20)으로 분할된 영역에서 형성된 투명 절연기판(1)을 갖는다(도 1 참조). 본 발명의 패널은 TFT 및 화소전극(13)을 구비하는 TFT 기판(13)과, 투명 대향전극(16)이 형성된 투명 절연기판(15)을 구비하는 대향기판(22)과, 기판 21과 22 사이에서 샌드위치된 액정 재료(18)를 구비한다.
TFT 상에는 금속 차광막(12)이 형성된 컬러 필터층(8)이 형성된다. 금속 차광막(12)은 금속으로 제조되고 완전하게 TFT를 피복한다. 투명 화소전극(13)은 복수의 주사선(19)과 복수의 신호선(20)에 의해 분할된 영역 상단에 형성된다. 금속 차광막(12)은 각각 도 2 또는 도 3 에 도시된 바와 같이 화소전극의 상하에 형성될 수 있다.
(실시예 1)
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2 는 도 1 의 선 A-A'를 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 액정 패널을 준비하기 위한 공정을 설명한다.
게이트 전극(2) 및 주사선(19)은 유리류로 제조된 투명 절연기판(1)상에 형성된다. 게이트 절연막(13)은 게이트 전극(2)과 주사선(19)을 피복하기 위해 형성되고, 비정질 실리콘으로 제조된 i 형 반도체층(4)은 게이트 절연막(3)을 매개로 하여 게이트 전극(2)상에 형성된다. i 형 반도체층(4)상에서 비정질 실리콘으로 제조된 n+형 반도체층(5)이 형성되고, n+형 반도체층(5)상에서 드레인 전극(6)과 소오스 전극(7) 및 신호선(20)을 형성한다. 따라서, TFT 가 형성된다.
컬러 필터층(8), 즉 적색, 녹색 또는 청색의 컬러 절연막(각각 9, 10 또는 11)은 그 후 신호선(20)에 의해 분할된 영역 상단에 형성된다. 이 컬러 필터층(8)은 신호선을 부분적으로 덮을 수도 있다. 금속 차광막(12)은 그 후 TFT 의 소오스 및 드레인 전극 사이의 채널을 완전히 피복하기 위하여 각각의 컬러 필터층(8)상에 형성된다.
화소전극(13)은 그 후 컬러 필터층(8)과 금속 차광막(12)상에 형성된다. 각각의 화소전극(13)이 형성되고, 적어도 복수의 주사선과 복수의 신호선에 의해 분할된 전체 영역을 피복한다. 화소전극(13)이 형성된 영역은 주사선과 신호선이 중첩될 수 있다. 상기 영역은 화소전극(13)과 소오스 전극(7) 사이에서 전기적으로 연속상태이다.
화소전극(13) 상단에 배향막이 형성되기 때문에 TFT 기판이 된다.
반면에, 대향기판(22)은 유리류로 제조된 투명 절연기판(15)상에 대향 전극(16)을 형성함으로써 준비되고, 상기 대향 전극상에 배향막(17)이 형성된다.
마지막으로, 액정층(18)은 TFT 기판(21)과 대향기판(22) 사이에 샌드위치되어, 본 발명의 액정 패널을 부여한다.
본 발명의 액정 패널 각각의 소자는 아래의 특별한 공정을 포함하는 다양한 공정에 의해 준비될 수 있다.
게이트 전극(2), 주사선(19), 드레인 전극(6), 소오스 전극(7) 또는 신호선(20)은 스퍼터링(sputtering) 과 같은 공정을 이용하여 알루미늄 및 크롬과 같은 금속을 증착하고, 또한 그 후 포지티브형 레지스트 등을 이용한 일반적인 포토리소그래피를 행함으로써 형성된다. 화소전극(13) 또는 대향전극(16)은 ITO 와 같은 투명 도전성 재료를 이용한다는 것을 제외하고는 상술한 바와 같이 스퍼터링 및 포토리소그래피에 의해 형성된다. 게이트 절연막(3), i형 반도체층(4) 또는 n+형 반도체층(5)은 연속 CVD 와 그 후 포토리소그래피를 이용하여 막을 형성함으로써 형성된다. 적색, 녹색 또는 청색의 컬러 절연막(각각 9, 10 또는 11)으로 이루어진 컬러 필터(8)는 스피너(spinner), 안료가 균일하게 도포되어 있는 감광성의 아크릴 수지로 이루어진 착색된 네거티브 레지스트, 또한 도전성 포토리소그래피로, 적색, 녹색 및 청색의 3 색 모두를 도포하여 형성된다. 아크릴 수지를 제외하고, 감광성 수지는 폴리이미드(polyimide) 수지를 포함할 수도 있다. 소정의 컬러 필터층(8)은 1.0 내지 1.5 ㎛ 의 두께를 갖는다. 금속 차광막(12)의 스퍼터링과 같은 공정을 이용하여 알루미늄 및 크롬과 같은 금속을 증착하고, 또한 그 후 포지티브형 레지스트를 이용한 일반적인 포토리소그래피를 행함으로써 형성된다. 소정의 금속 차광막(12)은 1000 내지 5000 Å 의 두께를 갖는다. 배향막(14 및 17)은 스피너나 스크린 인쇄에 의해 폴리이미드 용액을 도포함으로써 형성된다.
상기 보기의 액정 패널에 있어서, 화소 전극(13)의 영역은 주사선(19)과 신호선(20)에 의해 분할된 전체 영역을 피복하고, 또한 부분적으로 주사 및 신호선을 중첩한다. 이러한 보기의 액정 패널은 금속 차광막(12), 주사선(19) 및 신호선(20)의 영역을 제외한 전체 영역을 통과하는 광선을 제어할 수 있으며, 또한 상기 액정 패널은 80 % 의 높은 개구율을 나타낸다. 또한, 금속 차광막이 TFT 기판에서 컬러 필터층을 매개로 하여 TFT 의 백 채널 상단에 형성되기 때문에, 외부 광선은 백 채널로 진입하지 못하여 오프 상태의 전류는 10-13A 로 감소된다. 이것은 유도된 오프상태 누수전류가 TFT 의 오작동을 야기하여 결과적으로 표시불량을 야기하는 문제를 해결한다. 또한, 두께가 1 ㎛ 이상인 절연 컬러 필터를 매개로 하여 드레인과 소오스 전극 상단에 형성된 금속 차광막은 드레인과 소오스 전극 사이의 용량결합에 기인하여 TFT 가 정상적으로 기능하지 못하게 되어, 결과적으로 표시 불량을 야기하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 금속 차광막(12)이 수 1000 Å 만큼이나 작은 두께를 가지며 금속 차광막(12)의 에지 부근에서 단지 작은 단차를 발생시킨 막상에 화소전극(13)을 형성하고, 부적절한 연마에 의해 디스크리네이션이 발생하지 않는다.
(실시예 2)
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 패널의 구조를 나타낸 단면도이다. 액정패널은 금속 차광막(12)과 화소전극(13)의 순서가 역전된 것을 제외하고는, 제 1 실시예에서 상술된 동일 공정에 의해 형성된 구조와 동일한 구조를 갖는다. 상기 패널은 실시예 1 에서와 같이 80 % 의 높은 개구율을 나타낸다. 오프상태의 전류는 10-13A 정도로 감소되며, 또한 유도된 오프상태 누수전류나 드레인과 소오스 전극 사이의 용량 결합에 기인한 TFT 의 오작동에 의해 야기되는 표시불량이 관찰되지 않는다. 또한, 부적절한 연마에 기인한 디스크리네이션이 발생하지 않는다.
본 발명에 의하면, TFT 기판상의 막 두께가 얇고, 차광 능력이 큰 금속 차광막이 막 두께가 두꺼운 절연성의 컬러 필터를 매개로 하여 형성되기 때문에, 오프상태 누수전류의 발생 및 소오스간의 용량 결합에 의한 TFT 의 오작동에 의한 표시불량을 방지할 수 있다. 또한 높은 개구율이 얻어지기 때문에, 밝은 표시가 얻어질 수 있다. 또한, 화소 전극내에서 차광막의 에지부근의 디스크리네이션에 의한 콘트라스트의 저하를 찾아보기 어렵다.

Claims (4)

  1. (a) 박막 트랜지스터의 화소전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 박막 트랜지스터 기판과, (b) 대향전극이 형성된 투명 절연기판을 구비하는 대향기판과, (c) 상기 박막 트랜지스터 기판과 상기 대향 기판 사이에 삽입한 액정재료를 구비하고, 복수의 주사선 및 상기 주사선에 수직인 복수의 신호선으로 분할된 각각의 화소가 상기 하나 이상의 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 의해 제어되는 상기 화소전극을 포함하는, 액정패널로서,
    상기 각 화소는,
    상기 박막 트랜지스터 상에 형성되며 복수의 신호선으로 구획된 영역에 RGB로 착색된 컬러 필터층,
    상기 컬러 필터층 상에 금속으로 형성되며 상기 박막 트랜지스터의 소오스와 드레인 전극 사이의 채널을 피복하는 차광막, 및
    상기 화소영역의 전체표면을 피복하는 컬러 필터층 상에 형성된 상기 화소전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 컬러 필터층과 상기 화소전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 화소전극 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터층은 감광성 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 패널.
KR1019970019828A 1996-05-22 1997-05-21 액정패널 KR100291228B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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JP12694296A JP2853656B2 (ja) 1996-05-22 1996-05-22 液晶パネル
JP96-126942 1996-05-22

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