KR100529576B1 - 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 - Google Patents

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Abstract

투명한 절연 기판 위에 가로 방향으로 게이트선 및 그 분지인 게이트 전극으로 이루어진 게이트 패턴이 형성되어 있으며, 가로 방향으로 형성되어 있는 유지 전극이 형성되어 있다. 게이트 패턴 및 유지 전극을 덮는 게이트 절연층 위에는 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 세로 방향의 데이터선, 데이터선의 분지인 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어진 데이터 패턴이 형성되어 있으며, 게이트 절연층 위에는 게이트선과 인접하게 화소 영역의 하부에 더미 배선이 가로 방향으로 형성되어 있다. 게이트 절연막 위에는 데이터 패턴 및 더미 배선을 덮고 있으며, 드레인 전극을 노출시키는 보호막이 형성되어 있으며, 보호막 상부의 화소 영역에는 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있으며, 투명 도전막인 ITO으로 이루어진 화소 전극이 형성되어 있다. 이러한 구조에서는 게이트 절연막을 매개로 하여 게이트선과 더미 배선 사이에서 기생 용량(C2)이 형성되며, 보호막을 매개로 하여 화소 전극과 더미 배선 사이에서 기생 용량(C3)이 형성된다. 이때, 기생 용량(C2, C3)들은 직렬로 연결되어 있기 때문에 C2 및 C3 중 작은 값보다 더 작게 되어 게이트선과 화소 전극 사이의 기생 용량을 최소화할 수 있다. 그러므로 게이트선과 화소 전극 사이의 거리를 줄일 수 있으며, 이로 인하여 개구율을 향상시킬 수 있다.

Description

액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 것으로서, 더욱 상세하게는, 화소 전극과 게이트선 사이의 기생 용량을 최소화할 수 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 단위 화소의 집합으로 이루어진 표시 영역에 표시 동작을 하는 다수의 화소 전극이 각각의 단위 화소에 형성되어 있으며, 이 화소 전극들은 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동된다. 배선에는 서로 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 게이트선과 데이터선이 있으며, 이들 배선은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 통하여 화소 전극과 연결되어 있다. 이때, 스위칭 소자는 게이트선으로부터의 주사 신호에 따라 데이터선으로부터의 화상 신호를 스위칭하여 화소 전극에 인가한다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 더욱 자세하게 알아보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1에서 선 II-II'을 따라 도시한 단면도이고, 도 3은 개선된 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 투명한 하부 절연 기판(1) 위에 가로 방향으로 게이트선(2) 및 게이트선(2)의 분지인 게이트 전극(21)이 형성되어 있으며, 가로 방향으로 유지 전극(22)이 형성되어 있다. 하부 기판(1) 위에는 게이트 패턴(2, 21) 및 유지 전극(22)을 덮는 게이트 절연층(3)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(21)의 게이트 절연층(3) 위에는 비정질 규소층(4)이 형성되어 있고 그 위에는 게이트 전극(21)을 중심으로 양쪽에 도핑된 비정질 규소층(도면에 나타나지 않음)이 형성되어 있다. 또한 게이트 절연막(3) 위에는 게이트선(2)과 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 세로 방향의 데이터선(6), 그 분지이며 도핑된 비정질 규소층(도면에 나타나지 않음) 위에 위치하는 소스 전극(61) 및 도핑된 비정질 규소층(도면에 나타나지 않음) 위에 위치하는 드레인 전극(62)이 형성되어 있다. 데이터 패턴(6, 61, 62) 및 데이터 패턴이 가리지 않는 하부 기판(1) 위에는 보호막(7)이 형성되어 있으며, 그 위에는 이웃하는 화소 영역의 드레인 전극(62)과 접촉 구멍(71)을 통하여 연결되어 있는 화소 전극(8)이 형성되어 있다.
한편, 하부 기판(1)에 대향하는 상부 기판(9)의 화소 영역에는 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(91)가 형성되어 있으며, 상부 기판(9)의 전면에는 공통 전극(92)이 형성되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 액정 표시 장치에서는 화소 전극(8)과 게이트선(2) 사이에서 기생 용량(CST)이 발생하기 때문에 화소 전극(8)과 게이트선(2) 사이에는 간격을 두어야 하며, 블랙 매트릭스(91)와 화소 전극(8)은 상 및 하 기판(1, 9)의 어셈블리 공정에서 오정렬 공정 마진(margin)을 고려하여 이들은 중첩하도록 형성해야 한다. 따라서, 화소 전극(8)과 게이트선(2)의 거리를 떨어뜨릴수록 블랙 매트릭스(91)의 폭을 넓게 형성해야 하며, 이로 인하여 개구율이 감소하는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 도 3과 같이, 게이트선(2)과 동일한 층에 형성되어 있는 유지 전극(22)을 게이트선(2)에 인접하게 화소 전극(8)의 하단에 중첩하도록 형성하였다.
그러나, 이러한 경우에는 게이트선(2)과 유지 전극(22)이 동일한 층에 형성되어 있기 때문에 제조 공정 마진을 고려하여 일정한 간격을 띄워야 한다. 이때의 제조 공정 마진은 상 하 기판(1, 9) 오정렬의 공정 마진보다 넓기 때문에 개구율을 넓히는 데는 기여하지 못한다. 또한, 게이트선(2)과 유지 전극(22)이 인접하기 때문에 단락 불량이 발생할 가능성이 매우 높다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소 전극과 게이트선 사이의 기생 용량을 최소화하여 개구율을 향상시키는 것이다.
앞에서 언급한 문제점을 해결할 수 있는 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 화소 전극과 게이트선 사이에 발생하는 기생 용량을 직렬로 형성된다,
더욱, 상세하게는 게이트선과 화소 전극 사이에 이들과 각각 절연되어 있는 더미 배선이 형성되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 화소 전극과 금속 배선 사이와 게이트선과 금속 배선 사이에서 기생 용량이 각각 형성되며, 이들은 직렬로 배열하게 된다. 이때, 직렬로 연결된 두 기생 용량의 합은 두 기생 용량 중 작은 기생 용량보다 작아진다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 5는 도 4에서 V-V 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 투명한 하부 절연 기판(100) 위에 가로 방향으로 게이트선(200) 및 그 분지인 게이트 전극(210)으로 이루어진 게이트 패턴이 형성되어 있으며, 가로 방향으로 유지 전극이 형성되어 있을 수 있다.
기판(100) 위에는 게이트 패턴(200, 210) 및 유지 전극을 덮는 게이트 절연층(300)이 형성되어 있다.
게이트 전극(210) 상부의 게이트 절연층(300) 위에는 비정질 규소층(400)이 형성되어 있으며, 그 위에는 게이트 전극(210)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 있는 도핑된 비정질 규소층(도시되지 않음)이 각각 형성되어 있다. 게이트 절연층(300)의 상부에는 게이트선(200)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 세로 방향의 데이터선(600), 데이터선(600)의 분지이며 비정질 규소층(400) 위로 연장되어 소스 전극(610) 및 게이트 전극(210)을 중심으로 소스 전극(610)과 마주하는 드레인 전극(620)으로 이루어진 데이터 패턴이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연층(300) 위에는 가로 방향으로 게이트선(200)과 인접하게 화소 영역의 하부에 더미 배선(630)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(300) 위에는 데이터 패턴(600, 610, 620) 및 더미 배선(630)을 덮는 보호막(700)이 형성되어 있다. 이때, 보호막(600)에는 드레인 전극(620)의 일부를 노출시키는 접촉 구멍(710)이 형성되어 있다.
보호막(700) 상부 화소 영역에는 접촉 구멍(710)을 통하여 드레인 전극(620)과 연결되어 있으며, 투명 도전막인 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 화소 전극(800)이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(800)의 하단 가장자리는 더미 배선(630)과 일부 중첩하도록 형성되어 있다.
한편, 하부 절연 기판(100)에 대향하는 투명한 상부 절연 기판(900)의 화소 영역에는 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(910)가 형성되어 있으며, 상부 기판(900)의 전면에는 공통 전극(920)이 형성되어 있다. 이때, 더미 배선(630)은 블랙 매트릭스(910)의 안쪽에 형성되어 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 게이트 절연막(300)을 매개로 하여 게이트선(200)과 더미 배선(630) 사이에서 기생 용량(C2)이 형성되며, 보호막(700)을 매개로 하여 화소 전극(800)과 더미 배선(630) 사이에서 기생 용량(C3)이 형성된다. 이러한 기생 용량(C2, C3)들은 직렬로 연결되어 있기 때문에 두 기생 용량(C2, C3)의 합은 C2 및 C3 중 작은 값보다 더 작기 때문에 종래의 기술과 동일하게 화소 전극(800)과 게이트선(200) 사이의 기생 용량을 CST로 설정한다면, 게이트선(200)과 화소 전극(800) 사이의 거리를 종래의 기술보다 좁힐 수 있다. 따라서, 게이트선(200)과 화소 전극(800) 사이의 거리를 줄이는 만큼 블랙 매트릭스(910)를 좁은 폭으로 형성하여 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 더미 배선(630)과 블랙 매트릭스(910)를 중첩하도록 형성하여 상 및 하 기판(100, 900)이 서로 오정렬되더라도 빛샘 현상이 발생하지 않는다. 이를 위해 더미 배선(630)의 폭은 오정렬의 공정 마진 폭 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 화소 전극과 게이트선 사이의 기생 용량을 직렬로 형성되도록 함으로써 기생 용량을 최소화하여 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1은 II-II 선을 따라 절단한 단면도이고,
도 3은 개선된 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도이고,
도 5는 도 4에서 V-V 선을 따라 절단한 단면도이다.

Claims (2)

  1. 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극,
    상기 기판 위에 상기 게이트선과 분리되어 형성되어 있는 유지 전극,
    상기 게이트선, 게이트 전극, 유지 전극을 덮고 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 비정질 규소층,
    상기 비정질 규소층 위에 각각 형성되어 있는 소스 및 드레인 전극,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 소스 전극과 연결되어 있는 데이터선,
    상기 게이트 절연막 위에 상기 데이터선과 분리되고, 상기 게이트선과 인접하면서 중첩하지 않도록 형성되어 있는 더미 배선,
    상기 데이터선, 소스/드레인 전극 및 상기 더미 배선을 덮고 있으며 상기 드레인 전극 상부에 접촉 구멍을 가지는 보호막, 그리고
    상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역의 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극과 연결되어 있으며, 상기 더미 배선과 중첩하는 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서, 상기 더미 배선은 상기 게이트선과 상기 화소 전극 사이의 기생 용량을 직렬로 형성되도록 하는 액정 표시 장치.
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