KR100621534B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크로스 토크의 영향을 배제한 고개구율의 액정표시장치에 관한 것으로 완충층이 증착된 절연 기판과; 가로방향으로 형성된 다수개의 게이트 배선과; 세로방향으로 형성된 다수개의 데이터 배선과; 상기 다수개의 게이트 배선과 다수개의 데이터 배선의 각 교차부에 형성되고, 소스전극, 드레인 전극, 게이트 전극을 포함하는 스위칭 소자와; 상기 드레인 전극과 연결된 화소전극과; 상기 데이터 배선이 형성된 위치에서 상기 데이터 배선과 게이트 배선의 교차부를 제외한 세로방향으로 연장되고, 가로방향의 폭은 상기 데이터 배선의 폭 보다 넓으며, 상기 완충층 상부와 상기 데이터 배선 하부에 형성된 반도체 아일랜드를 포함하는 액정 표시장치에 관해 개시하고 있다.

Description

액정 표시장치{liquid crystal display device}
도 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 액정 표시장치의 한 화소에 해당하는 부분을 도시한 평면도.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 5는 종래 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면을 도시한 평면도.
도 6a 내지 도 6b는 도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ' 내지 Ⅵ'-Ⅵ''로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 7은 도 5의 절단선 Ⅷ-Ⅷ'로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시장치의 한 화소부의 평면를 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 절단선 Ⅸ-Ⅸ'로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 10a 내지 도 10e는 도 9의 절단선 Ⅸ-Ⅸ' 내지 Ⅹ-Ⅹ'으로 자른 단면의 제작 공정을 나타내는 공정도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면을 도시한 평면도.
도 12는 도 11의 Q 부분을 확대한 평면도.
도 13은 도 11의 Q 부분을 확대한 평면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 기판 102 : 게이트 전극
104 : 액티브층 106 : 반도체 아일랜드
108 : 식각부 110 : 데이터 배선
111 : 소스영역 112 : 소스 콘택홀
113 : 드레인 영역 114 : 드레인 콘택홀
122 : 보호막 118 : 완충층
120 : 층간 절연막
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 고 개구율을 갖는 액정표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.
근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발 전을 거듭해 오고 있다.
그러나, 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시소자(Thin film transistor-liquid crystal display ; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었다.
TFT-LCD의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭된 임의의 화소는 하부광원의 빛을 투과할 수 있게 한다.
상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘 박막이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.
일반적으로 사용되는 TFT-LCD는 패널의 하부에 위치한 백라이트라는 광원의 빛에 의해 영상을 표현하는 방식을 써왔다.
그러나, TFT-LCD는 백라이트에 의해 입사된 빛의 3∼8%만 투과하는 매우 비효율적인 광 변조기이다.
두 장의 편광의 투과도는 45%, 하판과 상판의 유리 두 장의 투과도는 94%, TFT어레이 및 화소의 투과도는 약 65%, 컬러필터 외의 투과도는 27%라고 가정하면 TFT-LCD의 광 투과도는 약 7.4%이다.
도 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이 실제로 TFT-LCD를 통해 보는 빛의 양은 백라이트에서 생성된 광의 약 7%정도이므로, 고 휘도의 TFT-LCD에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하고, 상기 백라이트에 의한 전력 소모가 크다.
따라서, 백라이트에 의한 전력소모를 줄이기 위해서는 개구율을 증가시켜 화면의 밝기를 증가시켜야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시장치에 관해 설명한다.
일반적인 TFT-LCD는 하부 기판이라 불리는 박막 트랜지스터 배열 기판(TFT array substrate), 상부 기판이라 불리는 컬러필터 기판(color filter substrate)등으로 구성된다. 이하 설명될 내용은 하부 기판인 박막 트랜지스터 배열 기판에 관한 것이다.
도 2는 종래 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면도를 도시한 도면으로, 기판 상에 행으로 배열된 N 번째 게이트 배선(8)과 N-1 번째 게이트 배선(6)이 위치하고, 열로 배열된 N 번째 데이터 배선(2)과 N+1 번째 데이터 배선(4)이 매트릭스(matrix)를 이루고 있다.
그리고, N 번째의 게이트 배선(8)의 소정의 위치에 게이트 전극(18)이 위치하고, N 번째 데이터 배선(2)에 소스 전극(12)이 상기 게이트 전극(18) 상에 소정의 길이로 오버랩(overlap) 되게 형성되어있다.
또한, 상기 소스 전극(12)과 대응되게 드레인 전극(14)이 형성되어 있고, 상기 드레인 전극(14) 상에 위치한 콘택홀을 통해 화소 전극(10)이 상기 드레인 전극(14)과 전기적으로 접촉하고 있다. 일반적으로, 상기 화소전극(10)은 광투과율 이 우수한 투명도전성 물질이 사용되며, 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등이 쓰인다.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'으로 자른 단면을 도시한 단면도로서, 기판(1) 상에 게이트 절연막(20)이 형성되고 상기 게이트 절연막(20) 상에 데이터 배선(2)이 형성된다. 또한, 상기 데이터 배선(2)을 덮는 형태로 보호막(22)이 형성되고, 상기 보호막(22) 상에 상기 데이터 배선(2)과 소정면적 이격되게 화소전극(10)이 형성된다.
상기 화소전극(10)은 상기 데이터 배선(2)과 소정면적 이격되게 형성하는 것이 일반적인데, 이는 액정 표시장치의 동작에 있어서, 상기 데이터 배선(2)에 전기적인 신호가 인가되면 상기 데이터 배선(2) 주위에 전기장이 발생되어 상기 전기장에 의한 화소전극(10)의 영향(크로스 토크(cross talk))을 배제하기 위함이다. 즉, 상기 데이터 배선(2)과 화소전극(10)은 △L의 간격을 유지하며 형성된다.
상술한 바와 같이 종래의 액정 표시장치는 데이터 배선(2)과 화소전극(10)을 소정간격 이격되게 형성하였다.
상기와 같은 구조에서는 상기 데이터 배선(2)에 의한 수직 크로스 토그의 영향을 줄일 수 있으나, 화소전극(10)과 데이터 배선(2)이 이격된 거리인 △L의 면적과 정렬오차에 의한 마진 만큼은 블랙 매트릭스로 가려서 화소의 역할을 하지 못해 개구율이 감소되는 단점이 있었다.
상기와 같은 개구율 감소의 문제점을 해결하기위해 도 4에 도시된 도면에서와 같이 데이터 배선과 화소전극을 일부 오버랩되게 형성하는 구조가 연구되었다.
즉, 데이터 배선(2) 상에 형성된 화소전극(30)이 상기 데이터 배선(2)과 소정면적 겹치는 구조이다. 상기와 같은 구조에서는 상기 데이터 배선(2)과 화소전극(30)에 이격된 부분이 없으므로 블랙매트릭스를 형성하지 않아도 되기 때문에 개구율을 향상할 수 있다.
그러나, 상기 화소전극(30)과 데이터 배선(2)이 겹치는 부분에서는 수직으로 소정의 기생 정전용량(Cdp)이 발생하게되어 수직 크로스 토크의 영향이 발생하게 된다.
따라서, 데이터 배선(2)과 화소전극(30) 간의 기생용량이 증가하면, 데이터 배선(2)에 인가되는 신호 때문에 이미 화소전극(30)에 충전되어있던 신호전압이 영향을 받아 수직 크로스 토크가 발생하거나 줄무늬 같은 심화된 화질상의 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 대면적의 액정 표시장치의 제조공공에서 주로 사용하는 분할노광 방식으로 액정 표시장치를 제작하면, 정렬오차가 사진식각장비의 분할노광 경계면에서 약 0.4 ∼ 0.5 μm 정도 발생함으로, 분할노광 경계의 각 화소전극(30)과 데이터 배선(2) 간에 생기는 기생 정전용량(C )의 차이로 인해 신호왜곡 정도가 다르게 발생함으로, 노광 경계부가 화면에 표시되는 문제도 있다.
상기 기생 정전용량(C )은 화소전극(30)과 데이터 배선(2)에 존재하는 보호막(22)의 두께와 관계있으며, 상기 보호막(22)의 두께가 두꺼우면 감소하는 반비례의 관계가 있다.
상술한 바와 같이 데이터 배선(2)과 화소전극(30)과 오버랩된 구조에서 생기는 수직 크로스 토크를 줄이기 위해 기 출원된 일본국 공개특허공보 평10-274782호를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 종래의 데이터 배선과 화소전극에 생기는 수직 크로스 토크를 줄이기위한 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면을 도시한 평면도로서, 가로방향으로 게이트 배선(50)이 형성되고, 세로방향으로 데이터 배선(60)이 형성된다.
그리고, 상기 데이터 배선(60)과 게이트 배선(50)이 교차되는 부근에 스위칭 소자(74)가 형성되고, 상기 게이트 배선(50)과 상기 데이터 배선(60)과 상기 스위칭 소자(74) 상부에 보호막(미도시)이 형성되고, 상기 보호막 상에 상기 데이터 배선(60) 및 상기 게이트 배선(50)과 소정면적 오버랩되게 화소전극(70)이 형성된다.
이 때, 상기 데이터 배선(60)은 상기 게이트 배선(50)과 상기 데이터 배선(60)이 교차되는 부분을 제외하고 기판 상에 형성되게 된다. 즉, 다시 설명하면, 상기 데이터 배선(60)은 게이트 절연막(미도시)의 식각부(72)에 형성되어 있기 때문에 빗금친 부분 즉, 식각부(72)에 형성된 데이터 배선(60)은 기판 상에 바로 형성되게 되는 것이다.
도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ'으로 자른 단면도인 도 6a을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
기판(1) 상에 게이트 절연막(20)이 형성되고, 데이터 배선(60)이 형성될 위치의 게이트 절연막(20)을 식각하여 식각부(72)를 형성한다. 이후, 데이터 배선(60)을 형성하고, 상기 데이터 배선(60) 상에 보호막(22)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(22) 상에 상기 데이터 배선(60)과 소정면적 오버랩되게 화소전극(70)을 형성한다.
상기와 같은 구조는 화소전극(70)과 데이터 배선(60) 사이의 거리를 크게하여, 상기 화소전극(70)과 데이터 배선(60) 사이의 기생 정전용량(C )을 감소시킴으로써, 수직 크로스 토크의 영향을 효과적으로 줄일 수 있다.
즉, 화소전극(도 4의 30)과 데이터 배선(도 4의 2)이 오버랩된 구조를 도시한 도 4와 비교할 때, 도 6a에 도시된 구조에서는 데이터 배선(60)과 화소전극(70) 간의 두께가 크기 때문에 수직 크로스 토크의 영향을 효과적으로 줄일 수 있다.
즉, 다시 설명하면, 도 6에서는 데이터 배선(60)이 형성된 부분의 절연막(20)을 식각하기 때문에 상기 식각된 절연막(20)의 두께만큼 상기 화소전극(70)과 데이터 배선(60) 간의 두께가 커지기 때문에 화소전극(70)과 데이터 배선(60) 간의 기생 정전용량(C )이 감소하게 된다.
예를 들어, 절연막 및 층간 절연막(20)의 두께가 각각 3000, 5000 Å 이라 가정하면 약 60 % 정도 기생 정전용량(C )을 감소시킬 수 있다.
도 6b는 도 5의 스위칭 소자(74) 부분을 절단한 절단선 Ⅵ'-Ⅵ''으로 자른 단면도로써, 기판(1) 상에 게이트 절연막(20)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(20) 상에 반도체층(53)이 형성되어 있다.
그리고 상기 반도체층(53)의 소정의 위치에는 추후 식각공정에서 생길수 있는 상기 반도체층(53)의 과식각을 방지하는 식각 방지막(etch stopper ; 65)이 형성되고, 상기 식각 방지막(65)의 일부와 반도체층(53) 상에는 소스 및 드레인 전극(61, 63)이 각각 형성되어 있다. 상기 소스 전극(61)은 데이터 배선(60)이 연 장된 형태로 형성된다.
그리고, 상기 소스 및 드레인 전극(61, 63)과 기판(1) 상부의 전면에 걸쳐 보호막(22)이 형성되며, 상기 드레인 전극(63) 상부에는 드레인 콘택홀(67)이 형성되어 있다. 상기 드레인 콘택홀(67)을 통해 상기 보호막(22) 상에 형성된 화소전극(70)이 상기 드레인 전극(63)과 접촉하고 있다.
그러나, 종래에는 상기 식각부(72)을 형성하기 위해서 게이트 절연막(20)을 사진 식각하는 공정이 추가로 필요하여, 제조 공정시간이 증가하는 단점이 있다.
또한, 도 7에 도시된 도면에서와 같이 식각부(72)의 양 가장자리 즉, 식각부와 게이트 배선(50)이 만나는 단차부(A)에서 발생할 수 있는 데이터 배선(60)의 개방(open)문제에 관해서는 기술되지 않았다. 실제로 상기 게이트 배선(50)과 데이터 배선(60)의 단차부 A 에서는 상기 데이터 배선(60)이 끊기는 개방의 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 화소전극과 데이터 배선이 오버랩된 구조의 액정 표시장치에 있어서, 수직 크로스 토크를 줄임과 동시에 데이터 배선의 개방문제를 해결하고, 액정 표시장치의 제조공정시간을 줄이는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 완충층이 증착된 절연 기 판과; 가로방향으로 형성된 다수개의 게이트 배선과; 세로방향으로 형성된 다수개의 데이터 배선과; 상기 다수개의 게이트 배선과 다수개의 데이터 배선의 각 교차부에 형성되고, 소스전극, 드레인 전극, 게이트 전극을 포함하는 스위칭 소자와; 상기 드레인 전극과 연결된 화소전극과; 상기 데이터 배선이 형성된 위치에서 상기 데이터 배선과 게이트 배선의 교차부를 제외한 세로방향으로 연장되고, 가로방향의 폭은 상기 데이터 배선의 폭 보다 넓으며, 상기 완충층 상부와 상기 데이터 배선 하부에 형성된 반도체 아일랜드를 포함하는 액정 표시장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면과 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제 1 실시예
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시장치의 평면을 도시한 평면도로서, 가로방향으로 게이트 배선(100)이 형성되며, 상기 게이트 배선(100)에서 연장된 게이트 전극(102)이 형성되고, 세로방향으로 데이터 배선(110)이 형성된다.
그리고, 상기 게이트 전극(102)에 오버랩되게 액티브층(104)이 형성되며, 상기 액티브층(104)은 소스 영역(111)과 드레인 영역(113)을 포함한다.
본 발명에 따른 액정 표시장치는 스위칭 소자로 다결정 박막 트랜지스터를 사용하고 있으므로, 그 구조는 종래의 액정 표시장치와 다르다. 즉, 종래의 액정 표시장치는 액티브층을 비정질 실리콘으로 사용한다.
상기 데이터 배선(110)은 상기 소스영역(111)의 상부에 형성된 소스 콘택홀(112)을 통해 상기 소스영역(111)과 접촉한다. 그리고, 화소전극(116)은 상기 데이터 배선(110)과 소정의 거리로 오버랩되고, 상기 드레인 영역(113) 상에 형성된 드레인 콘택홀(114)을 통해 상기 드레인 영역(113)과 접촉하고 있다.
상기 데이터 배선(110)에는 식각홀(108)과 반도체 아일랜드(106)가 형성되는데, 그 기능에 관해서는 도 9에서 설명하기로 한다.
도 9는 도 8의 절단선 Ⅸ-Ⅸ'로 자른 단면을 도시한 단면도로서, 기판(1) 상에 완충층(118)이 형성되고, 상기 완충층(118) 상에 반도체 아일랜드(106)가 형성되어 있다.
상기 완충층(118)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 사용한다.
또한, 상기 완충층(118) 상에는 소정의 폭을 가진 식각부(108)을 포함하는 층간 절연막(120)이 형성되어 있다. 상기 식각부(108)는 상기 반도체 아일랜드(106)가 형성된 부근에 형성된다. 상기 층간 절연막(120)은 상기 반도체 아일랜드(106)의 양 끝단을 소정 면적 덮고 있다. 즉, 층간 절연막(120) 보다 상기 반도체 아일랜드(106)가 먼저 형성되는 것이다.
또한, 상기 반도체 아일랜드(106) 상에는 데이터 배선(110)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 층간 절연막(120) 및 상기 데이터 배선(110) 상의 전면에는 보호막(122)이 형성되고, 상기 보호막(122) 상에는 화소전극(116)이 형성되어 있다. 상기 화소전극(116)은 상기 데이터 배선(110)과 소정 면적 오버랩되어 있다.
상술한 도 9와 종래 액정 표시장치의 데이터 배선부의 단면을 도시한 도 4를 비교하면 데이터 배선(110)과 화소전극간(116)간의 거리가 멀리 떨어져 있음을 알 수 있다.
상기 데이터 배선(110) 하부에 반도체 아일랜드(106)을 형성하는 이유는 상기 층간 절연막(120)을 식각하여 식각부(108)을 형성할 때 완충층(118)의 과식각을 방지하기 위함이다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시장치를 도 8의 절단선 Ⅸ-Ⅸ' 및 Ⅹ-Ⅹ'로 자른 단면을 참조하여 그 제작 공정을 도 10a 내지 도 10g를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 10a는 기판(1) 상에 완충층(118)을 증착하고, 다결정의 반도체 아일랜드(106)와 액티브층(104)을 형성하는 단계를 도시하고 있다.
상기 완충층(118)은 상기 다결정 실리콘(106, 104)의 형성시 기판(1)에서 생성될 수 있는 알카리물질의 용출을 억제함으로써, 오염을 방지하기 위함이다.
그리고, 상기 다결정 실리콘(106, 104)은 일반적으로 비정질 실리콘을 증착하고, 상기 비정질 실리콘을 소정의 방법으로 결정화시켜 형성한다. 상기 결정화 방법에는 레이져 열처리, 고상증착법, 고온 열처리방법 등이 있으며 어느 방법을 선택해도 무방하다.
도 10b는 상기 액티브층(104) 상에 게이트 절연막(117)과 게이트 전극(102)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다. 상기 게이트 전극(102) 형성후에 상기 액티브층(104)에 불순물을 주입하여, 소스영역(111)과 드레인 영역(113)을 형성한다. 상기 불순물 주입단계에서 액티브층은 소정의 전도특성이 있는 소스 및 드레인 영역(111, 113)과 순수 액티브영역(104')으로 분리된다.
상기 불순물 주입은 원소주기율표상으로 3족 내지는 5족의 원소를 주입하게 되는데, 5족원소가 주입되면 n-형의 전도특성을 띠게되고, 3족의 원소가 주입되면 p-형의 전도특성을 띠게된다.
도 10c는 상기 게이트 전극(102) 및 기판(1) 전면에 걸쳐 층간 절연막(120)을 증착하는 단계를 도시한 도면이다.
상기 층간 절연막(120)을 증착하고, 상기 반도체 아일랜드(106) 상의 상기 층간 절연막(120)을 식각하여 식각부(108)을 형성하고, 상기 소스 및 드레인 영역(111, 113)의 일부를 식각하여 소스 및 드레인 콘택홀(112, 114)을 각각 형성한다.
본 발명에서는 상기 식각부(108)을 형성하기 위해 추가되는 공정은 없다. 즉, 상기 소스 및 드레인 콘택홀(112, 114)의 형성시 동시에 상기 식각부(108)가 형성되기 때문이다.
상기 반도체 아일랜드(106)는 일종의 식각 방지막으로서의 역할을 한다. 즉, 상기 식각부(108)을 형성할 때, 상기 반도체 아일랜드(106)가 없으면 식각부(108)의 경계부분(P)에서는 상기 층간 절연막(120)과 동일 물질로 구성되는 완충층(118)까지 과식각의 우려가 있다. 따라서, 상기 완충층(118) 및 상기 층간 절연막(120)과 성분이 다른 반도체 아일랜드(106)을 형성함으로써, 상기 층간 절연막(120)의 식각시에 상기 완충층(118)의 과식각의 우려가 없어진다.
도 10d는 소스 및 드레인 전극(110', 113')과 데이터 배선(110)을 형성하는 단계를 도시하고 있다.
상기 데이터 배선(110)은 상기 식각부(108)에 의해 노출된 반도체 아일랜드 (106)상에 형성하게된다.
도 10e는 화소전극(116)을 형성하는 단계를 도시하고 있다.
먼저, 상기 데이터 배선(110)과, 층간 절연막(120)과, 소스 및 드레인 전극(110', 113') 상에 보호막(122)을 증착하고, 상기 드레인 전극(113')의 일부가 노출되도록 패터닝한다. 이후, 상기 노출된 드레인 전극(113')과 접촉하고, 상기 데이터 배선(110)과 소정 면적이 겹치게 화소전극(116)을 형성한다.
상기 보호막(122)은 일반적으로 평탄화율과 광투과율이 우수한 유기절연막을 사용하며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 유기절연막으로 BCB(benzocyclobutene)을 사용한다.
상기 식각부(108)가 형성된 부근에 형성되고, 상기 데이터 배선(110) 하부에 형성된 반도체 아일랜드(106)는 데이터 배선(110)의 양 가장자리부에만 형성해도 무방하다. 이는 완충층(118)의 과식각이 심하게 생기는 부분은 데이터 배선(110)의 양 가장자리의 식각부(108)와 층간 절연막(120)의 단차부이기 때문이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 식각부(108)를 형성하기 위해 상기 층간 절연막(120)을 식각할 때, 완충층(118)의 과식각을 방지하기 위해 식각부(108)을 형성할 장소에 상기 층간 절연막(120)과 다른 물질을 형성함으로서 과식각을 방지할 수 있다.
따라서, 층간 절연막(120)과 식각부(108) 경계에서 완충층(118)의 과식각으로 인한 단차를 개선할 수 있기 때문에 상기 데이터 배선(110)의 끊어짐을 방지할 수 있다.
또한, 층간 절연막(120)을 식각하여 데이터 배선(110)을 형성함으로써, 층간 절연막(120)의 두께만큼 상기 화소전극(116)과 데이터 배선(110) 간의 거리차가 크게되어 기생 정전용량(C )을 줄이는 효과가 있다.
그러므로, 화소전극(116)과 데이터 배선(110) 간에 생기는 기생 정전용량(C ) 때문에 발생하는 수직 크로스 토크의 영향이 감소하여 화질을 개선할 수 있는 장점이 있다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예는 데이터 배선의 양 가장 근처 식각부와 층간 절연막의 단차부에서 생길수 있는 상기 데이터 배선의 끊어짐을 방지하기위한 식각부의 구조에 관한 것이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면을 도시한 평면도로서, 도면의 부호는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시장치의 평면도인 도 8과 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
상기한바 있지만 본 발명은 데이터 배선과 화소전극간에 생기는 기생 정전 용량을 줄이기 위해, 상기 데이터 배선과 상기 화소전극이 오버랩되는 부분의 두께를 증가시키는 방법을 사용한다. 따라서, 데이터 배선이 생성될 위치의 층간절연막을 식각하게 되는데, 이 때, 상기 층간 절연막 하부에 형성된 완충층이 과식각의 우려가 있다. 상기 완충층의 과식각은 데이터 배선의 폭 방향으로는 문제가 되지 않지만 길이방향으로는 문제가될 수 있다.
따라서 도 11에 도시된 도면에서와 같이, 상기 데이터 배선(110)과 식각부(108)가 교차하는 단차부(Q)의 식각부 구조를 데이터 배선(110)과 교차되지 않는 식각부(108)의 폭보다 길게하면 과식각이 될 수있는 확률이 줄어들게 된다. 즉, 식각부(108)의 양 가장자리 즉, 단차부 Q의 구조를 안으로 오목하게 형성하면 데이터 배선(110)과 식각부(108)가 교차되지 않는 식각부(108)의 폭보다 상기 단차부 Q의 폭이 길어지게 된다.
또한, 도 12에 도시된 도면에서와 같이 도 11의 단차부 Q 부분에만 반도체 아일랜드(106)를 형성할 수도 있을 것이다.
그리고, 도 13에 도시된 도면에서와 같이 도 11의 단차부 Q를 "니은"자 형상으로 형성할 수도 있을 것이다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예는 데이터 배선(110)과 식각부(108)가 교차하는 단차부(Q)에서 상기 식각부(108)의 식각되는 길이를 크게함으로써, 층간 절연막(120) 하부의 완충층(118)이 과식각 되는 것을 효과적으로 방지하는 식각부(108)의 구조에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들을 따라 액정 표시장치를 제작할 경우 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 층간 절연막을 식각하여 식각부를 형성할 때, 반도체 아일랜드를 식각 방지막으로 사용함으로써, 식각부의 단차에 의한 데이터 배선의 끊어짐을 방지할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 데이터 배선이 형성될 위치의 층간 절연막을 식각하고 상기 식각부에 데이터 배선을 형성함으로써, 데이터 배선과 화소전극간의 거리를 크게하여 수직 크로스 토크의 영향을 줄일 수 있는 장점이 있다.
셋째, 데이터 배선과 식각부가 교차하는 부분의 식각부의 구조를 교차하지않 는 부분의 식각부 폭보다 길게함으로써, 상기 식각부 형성시 상기 식각부의 단차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
넷째, 소스 및 드레인 콘택홀을 형성할 때, 동시에 식각부를 형성함으로써, 상기 식각부 형성을 위한 별도의 추가공정이 필요하지 않는 장점이 있다.
다섯째, 분할노광으로 액정 표시장치를 제작할 때, 각 화소전극과 데이터 배선간에 생기는 기생 정전용량이 매우 작음으로 정렬오차에 관계없이 노광경계가 표시되지 않는 장점이 있다. 즉, 정렬오차에 의한 각 화소전극과 데이터 배선간의 기생정전용량은 데이터 배선과 화소전극간의 거리가 크기 때문에, 기생정전용량이 작아서 화질에 큰 영향을 주지 못한다.

Claims (1)

  1. 완충층이 증착된 절연 기판과;
    가로방향으로 형성된 다수개의 게이트 배선과;
    세로방향으로 형성된 다수개의 데이터 배선과;
    상기 다수개의 게이트 배선과 다수개의 데이터 배선의 각 교차부에 형성되고, 소스전극, 드레인 전극, 게이트 전극을 포함하는 스위칭 소자와;
    상기 드레인 전극과 연결된 화소전극과;
    상기 데이터 배선이 형성된 위치에서 상기 데이터 배선과 게이트 배선의 교차부를 제외한 세로방향으로 연장되고, 가로방향의 폭은 상기 데이터 배선의 폭 보다 넓으며, 상기 완충층 상부와 상기 데이터 배선 하부에 형성된 반도체 아일랜드
    를 포함하는 액정 표시장치.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100312260B1 (ko) * 1999-05-25 2001-11-03 구본준, 론 위라하디락사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR100312329B1 (ko) * 1999-09-13 2001-11-03 구본준, 론 위라하디락사 액정표시장치의 구조 및 그 제조방법
US7474002B2 (en) * 2001-10-30 2009-01-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having dielectric film having aperture portion
TWI277788B (en) * 2002-05-13 2007-04-01 Au Optronics Corp Active matrix substrate of liquid crystal display device and method fabricating the same
KR20070010660A (ko) * 2005-07-19 2007-01-24 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
KR20070011803A (ko) * 2005-07-21 2007-01-25 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
KR20070011804A (ko) * 2005-07-21 2007-01-25 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
TWI282626B (en) * 2005-12-16 2007-06-11 Innolux Display Corp TFT substrate and method for fabricating the same
JP2010191408A (ja) * 2009-01-23 2010-09-02 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0181781B1 (ko) * 1995-12-30 1999-05-01 구자홍 액정표시장치의 배열기판 및 그 제조방법
KR100249187B1 (ko) * 1996-07-13 2000-03-15 구본준 박막액정표시장치(tft-lcd)및그제조방법
US5990986A (en) * 1997-05-30 1999-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film transistor substrate for a liquid crystal display having buffer layers and a manufacturing method thereof

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