KR100333179B1 - 박막트랜지스터액정표시소자및그의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 개구율 및 보조용량을 향상시킨 박막 트랜지스터 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시소자는, 유리기판; 상기 유리기판 상에 서로 평행하게 형성되는 수 개의 게이트 라인들; 상기 인접된 게이트 라인들 사이마다 형성되는 보조용량 전극 라인들; 상기 게이트 라인과 보조용량 전극 라인을 덮도록 유리기판 전면에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인 및 보조용량 전극 라인과 수직하도록 형성되는 수 개의 데이터 라인들; 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 한정된 화소영역 내에 형성되는 화소전극; 및 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점 부근에 형성되는 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 보조용량 전극 라인은 공통전극라인과, 상기 공통전극라인과 콘택됨과 동시에 화소영역에 배치되는 투명전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

박막 트랜지스터 액정표시소자 및 그의 제조방법
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 개구율 및 보조용량을 향상시킨 박막 트랜지스터 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
텔레비젼 및 그래픽 디스플레이 등의 표시 장치에 이용되는 액정표시소자(Liquid Crystal Display : 이하, LCD)는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 매트릭스 형태로 배열된 각 화소마다 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT)가 구비되는 TFT LCD는 고속 응답 특성을 갖는 잇점과 고화소수에 적합하다는 잇점 때문에 CRT에 필적할만한 화면의 고화질화 및 대형화, 컬러화 등을 실현하고 있다.
통상 TFT LCD는 매트릭스 형태로 배열된 각 화소에 TFT 및 화소 전극이 형성된 하부기판과, 컬러 필터 및 상대 전극이 형성된 상부 기판, 및 하부 기판과 상부 기판사이에 충진되는 액정으로 구성되며, 이러한 구성을 갖는 TFT LCD는 화소전극 및 상대전극에 인가되는 전압에 따라 액정이 구동되어 소정의 화상을 표시하게 된다.
한편, TFT LCD에서 표시화면의 품위를 높이기 위해서는 데이터 라인을 통하여 인가된 첫 번째 신호의 전압을 두 번째 신호가 전달될 때까지 일정하게 유지시키는 작업이 필요하게 되며, 이를 위해 종래 TFT LCD에서는 각 화소에보조용량(Cst)을 형성시킨다.
여기서, 보조용량의 형성방법으로는 크게 게이트 라인의 소정 부분을 확장시켜 보조용량을 형성하는 스토리지 온 게이트(StorageOn Gate) 방식과, 게이트 라인과 독립된 공통 전극라인을 별도로 배치시켜 보조용량을 형성하는 스토리지 온 커먼(StorageOn Common) 방식이 있다.
이하, 보조용량을 형성하기 위한 스토리지 온 게이트 방식과 스토리지 온 커먼 방식을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 스토리지 온 게이트 방식의 보조용량 형성방법을 설명하기 위한 종래 TFT LCD의 하부기판을 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 유리기판(1) 상에 게이트 라인들(2)과 데이터 라인들(4)이 직교하도록 배열되어 있으며, 상기 게이트 라인(2)의 소정 부분에는 상기 게이트 라인(2)으로부터 돌출되어진 보조용량 전극(3)이 형성되어 있다. 이때, 보조용량 전극(3)은 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)에 의해 구획된 화소영역 내에 배치된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4) 사이에는 그들간의 전기적 절연을 목적으로 게이트 절연막이 개재되어 있다.
계속해서, 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)의 교차점 부근에는 각 화소의 구동을 독립적으로 제어하기 위한 TFT(10)가 형성되어 있으며, 여기서, TFT(10)는 게이트 라인(2)의 일부분인 게이트 전극(2a)과, 상기 게이트 전극(2a)을 덮고 있는 게이트 절연막(도시안됨), 상기 게이트 절연막 상에 패턴의 형태로 형성된 반도체층(5), 및 상기 반도체층(5) 상에 소정 간격 이격되어 배치된 소오스/드레인 전극(4a, 4b)을 포함한다.
또한, 화소영역 내에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 금속으로된 화소 전극(7)이 배치되어 있으며, 이에 따라, 게이트 절연막의 개재하에 도시된 바와 같이 보조용량 전극(3)과 화소전극(7) 사이에는 보조용량(Cst)이 형성된다.
도 2는 스토리지 온 커먼 방식의 보조용량 형성방법을 설명하기 위한 종래 TFT LCD의 하부기판을 도시한 평면도이다. 여기서, 도1과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 표시한다.
도시된 바와 같이, 유리기판(1) 상에 게이트 라인들(2)이 배열되어 있고, 인접된 게이트 라인들(2) 사이에는 독립적으로 보조용량 전극 라인(6)이 형성되어 있으며, 이러한 게이트 라인(2)과 보조용량 전극 라인(6)은 게이트 절연막(도시안됨)에 의해 덮혀져 있다.
또한, 게이트 라인(2) 및 보조용량 전극 라인(6)과 직교하도록 게이트 절연막 상에 데이터 라인(4)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)의 교차점 부근에는 TFT(10)가 배치되어 있다.
그리고, 화소영역에는 화소전극(7)이 형성되어 있으며, 이에 따라, 화소영역 내에 배치되는 보조용량 전극 라인(6)의 일부분과 화소전극(7) 사이에는 보조용량(Cst)이 형성된다.
그러나, 상기와 같은 종래 TFT LCD는 스토리지 온 게이트 방식으로 보조용량을 형성하는 경우에는 개구율의 감소는 크지 않지만 게이트 라인에서의 시정수가 증가되기 때문에 게이트 신호의 왜곡이 발생되는 문제점이 있고, 반면에, 스토리지 온 커먼 방식으로 보조용량을 형성하는 경우에는 게이트 신호의 왜곡 현상은 없지만 화소내에 불투명 금속으로된 보조용량 전극 라인을 형성하는 것이기 때문에 개구율이 감소되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 고개구율과 높은 보조용량을 얻을 수 있는 TFT LCD를 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 개구율 및 보조용량을 향상시킬 수 있는 TFT LCD의 제조방법을 제공하는데, 그 다른 목적이 있다.
도 1 은 종래 스토리지 온 게이트 방식의 보조용량 형성방법을 설명하기 위한 박막 트랜지스터 액정표시소자의 하부기판을 도시한 평면도.
도 2 는 종래 스토리지 온 커먼 방식의 보조용량 형성방법을 설명하기 위한 박막 트랜지스터 액정표시소자의 하부기판을 도시한 평면도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 액정표시소자의 하부기판을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 보조용량 전극 라인의 형성방법을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시에에 따른 보조용량 전극 라인의 형성방법을 설명하기 위한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
20 : 하부기판 21 : 게이트 라인
21a : 게이트 전극 22 : 보조용량 전극 라인
22a : 공통전극라인 22b : 투명전극
23 : 게이트 절연막 24 : 반도체층
25 : 화소전극 26 : 데이터 라인
26a : 소오스 전극 26b : 드레인 전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TFT LCD는, 유리기판; 상기 유리기판 상에 서로 평행하게 배열되는 수 개의 게이트 라인들; 상기 인접된 게이트 라인들 사이마다 배열되는 보조용량 전극 라인들; 상기 게이트 라인과 보조용량 전극 라인을 덮도록 유리기판 전면에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인 및 보조용량 전극 라인과 수직하도록 배열되는 수 개의 데이터 라인들; 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 한정된 화소영역 내에 배열되는 화소전극; 및 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점 부근에 배열되는 TFT를 포함하며, 상기 보조용량 전극 라인은 공통전극라인과, 상기 공통전극라인과 콘택됨과 동시에 화소영역에 배치되는 투명전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 TFT LCD의 제조방법은, 유리기판 상에 번갈아 배열되게 게이트 라인들과 공통전극라인들을 형성하는 단계; 상기 유리기판 상에 공통전극라인의 소정 부분들을 덮는 투명전극들을 형성하는 단계; 상기 투명전극들을 포함한 유리기판 전면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 게이트 라인들과 직교하도록 데이터 라인들을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 한정된 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 TFT LCD의 제조방법은, 유리기판 상에 투명전극들을 형성하는 단계; 상기 투명전극들이 형성된 유리기판 상에 상기 투명전극과 오버랩되지 않는 게이트 라인들과, 상기 투명전극과 오버랩되는 공통전극라인들을 형성하는 단계; 상기 투명전극들과 게이트 라인들 및 공통전극라인들이 형성된 유리기판 전면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 게이트 라인들 및 공통전극라인들과 직교하도록 데이터 라인들을 형성하는 단계; 및 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 한정된 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 보조용량 전극 라인을 불투명 금속으로된 공통전극라인과 투명 금속으로된 투명전극으로 구성하되, 공통전극라인의 폭은 종래 보다 감소시키고, 투명전극은 화소전극과 동일한 크기로 형성함으로써, 고개구율과 높은 보조용량을 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TFT LCD를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TFT LCD를 도시한 평면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 보조용량 전극 라인의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 유리기판(20) 상에 게이트 라인(21)과, 공통전극라인(22a) 을 번갈아 배치하고, 화소영역에 투명전극(도시안됨)으로 구성되는 보조용량 전극 라인을 형성한다. 여기서, 공통전극라인(22a)은 종래와 동일하게 소정의 불투명 금속으로 형성하며, 이때, 상기 공통전극라인(22a)은 종래 보다는 작고, 균일한 폭을 갖도록 형성한다. 그리고, 투명전극은, 예를 들어, ITO 금속으로 형성하며, 화소영역에 해당하는 부분에만 형성함과 아울러 후속 공정에서 형성되는 화소전극과 동일한 크기로 형성한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 공통전극라인(22a) 및 투명전극(22b)으로 구성되는 보조용량 전극 라인(22)은 유리기판(20) 상에 공통전극라인(22a)을 형성한 상태에서 상기 공통전극라인(22a)을 덮도록 투명전극(22b)을 형성하여 구성하거나, 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 화소영역에 해당하는 유리기판(20) 부분에 투명전극(22b)을 형성한 상태에서 상기 투명전극(22b) 상에 공통전극라인(22a)을 형성하여 구성한다. 여기서, 미설명된 도면 부호 23은 게이트 절연막이고, 25은 화소전극이다.
계속해서, 도 3을 참조하면 상기 게이트 라인(21) 및 보조용량 전극 라인(22)이 형성된 유리기판(20) 전면 상에 게이트 절연막(도시안됨)을 도포하고, 이어서, 게이트 라인(21)의 일부분인 게이트 전극(21a) 상부의 게이트 절연막 상에 패턴의 형태로 반도체층(24)을 형성한다.
그런 다음, 화소영역에 해당하는 게이트 절연막 상에 ITO 금속으로된 화소전극(25)을 형성하고, 이어서, 게이트 절연막 상에 게이트 라인(21) 및 공통전극라인(22a)과 수직·교차하도록 데이터 라인(26)을 형성한다. 여기서, 데이터 라인(26)의 형성시에 반도체층(24)의 일측 및 타측 상부와 오버랩되게 소오스 전극(26a) 및 드레인 전극(26b)을 함께 형성하며, 이때, 드레인 전극(26b)은 데이터 라인(26)으로부터 인출된 형태로 형성하고, 소오스 전극(26a)은 상기 드레인 전극(26b)과 이격되어 화소전극(25)과 콘택되게 형성한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 TFT LCD에서는 전술된 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 공통전극라인(22a)과 투명전극(22b)이 콘택되어 있으며, 아울러, 투명전극(22b)과 화소전극(25)의 크기가 동일하기 때문에, 결과적으로는 화소전극(25)의 전체 면적에 걸쳐 보조용량(Cst)이 형성되며, 이에 따라, 종래 보다는 보조용량을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 불투명 금속으로된 공통전극라인(22a)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 화소영역에서 확장됨이 없이 균일한 폭을 갖도록 형성하기 때문에 화소영역에서 차지하는 공통전극라인(21a)의 면적을 종래 보다 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 개구율의 향상을 동시에 얻을 수 있게 된다. 이때, 투명전극은 투명 금속으로 형성하기 때문에 개구율에는 영향을 미치지 않는다.
게다가, 하기의 식 1에서 나타낸 바와 같이, 보조용량이 매우 클 경우에는 TFT LCD의 화면품위를 크게 개선시킬 수 있게 된다.
ΔVp=---- ( 식 1 )
(ΔVp : 화소전압의 변화량, ΔVg : 게이트 신호의 변화량
Cgs : 게이트전극과 소오스 전극간의 기생용량, Cst : 보조용량
Clc : 상대전극과 화소전극간의 용량)
즉, 화소전압의 변화량은 게이트전극과 소오스 전극간의 기생용량과, 보조용량, 상대전극과 화소전극간의 용량, 및 게이트 신호의 변화량에 의존하는데, 여기서, 보조용량이 매우 클 경우에는 게이트 전극과 소오스 전극 사이에서 발생되는 기생용량에 의한 화소전압의 강하를 현저하게 감소시킬 수 있고, 아울러, 액정 유전율의 차이에 기인하여 상대전극과 화소전극간의 용량이 변화되는 것에 의해 발생되는 화소전압의 최소화시킬 수 있게 된다.
따라서, 화소전압의 변동 값을 매우 적게 할 수 있기 때문에 TFT LCD의 화면품위를 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 보조용량 전극 라인을 불투명 금속으로된 공통전극라인과 투명 금속으로된 투명전극으로 구성하되, 상기 공통전극라인은 균일하게 미세 폭으로 형성하고, 투명전극은 화소전극과 동일한 크기로 형성함으로써,TFT LCD의 개구율 및 보조용량을 향상시킬 수 있다.
또한, 보조용량을 향상시키는 것에 기인하여 화소전압의 변동율을 최소화시킬 수 있기 때문에 TFT LCD의 화면품위를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (16)

  1. 유리기판; 상기 유리기판 상에 서로 평행하게 형성되는 수 개의 게이트 라인들; 상기 인접된 게이트 라인들 사이마다 형성되는 공통전극라인들; 상기 게이트 라인과 공통전극 라인을 덮도록 유리기판 전면에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인 및 공통전극라인과 수직하도록 형성되는 수 개의 데이터 라인들; 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 한정된 화소영역 내에 형성되는 화소전극; 및 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점 부근에 형성되는 박막 트랜지스터를 포함하며,
    상기 화소전극과 동일한 크기로 화소영역내에 형성되는 투명전극과;
    상기 공통전극라인과 상기 투명전극이 콘택되어 상기 공통전극라인과 상기 투명전극으로 구성된 보조용량 전극 라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극라인은 불투명 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 ITO 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극라인은 유리기판 상에 전면에 형성되고, 상기 투명 전극은 화소영역에 형성됨과 아울러 상기 공통전극라인의 일부분을 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 투명전극은 화소전극과 동일한 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 유리기판 상에 형성되고, 상기 공통전극라인은 상기 투명전극 상에 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 투명전극은 화소영역에 형성됨과 아울러 상기 화소전극과 동일한 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자.
  8. 유리기판 상에 번갈아 배열되게 게이트 라인들과 공통전극라인들을 형성하는 단계;
    상기 유리기판 상에 공통전극라인의 소정 부분들을 덮으며, 화소영역내에 투명전극들을 형성하여 상기 공통전극라인과 투명전극으로 구성된 보조용량 전극 라인들을 형성하는 단계;
    상기 보조용량 전극 라인들을 포함한 유리기판 전면 상에 게이트 절연막을형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 게이트 라인들과 직교하도록 데이터 라인들을 형성하는 단계; 및
    상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 한정된 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정 표시소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 공통전극라인은 불투명 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 투명전극은 ITO 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 투명전극은 상기 화소전극과 동일한 크기로 화소영역에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  12. 유리기판 상의 화소영역에 투명전극들을 형성하는 단계;
    상기 투명전극들이 형성된 유리기판 상에 상기 투명전극과 오버랩되지 않는 게이트 라인들과, 상기 투명전극과 오버랩되며, 상기 인접된 게이트 라인들 사이마다 공통전극라인들을 형성하여 상기 투명전극과 공통전극라인으로 구성된 보조용량 전극 라인들을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인들 및 보조용량 전극 라인들이 형성된 유리기판 전면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 게이트 라인들 및 공통전극라인들과 직교하도록 데이터 라인들을 형성하는 단계; 및
    상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 한정된 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 공통전극라인은 불투명 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 투명전극은 ITO 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 투명전극은 화소영역에 해당하는 유리기판 부분에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 투명전극은 화소전극과 동일한 크기로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시소자의 제조방법.
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