KR100646778B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치에서는, 게이트선과 데이터선이 교차되는 부분에 화소 전극이 형성될 때, 화소 전극에 해당하는 게이트 선 다음 또는 이전에 형성되는 게이트선과 화소 전극이 서로 중첩되는 영역을 형성하여, 화소 전극에 하이 픽셀 결합이 발생할 경우 레이저 등을 이용하여 중첩 영역을 쇼트시켜 화소 전극과 게이트선을 연결시킨다. 그로 인해, 하이 픽셀 결함이 오프 픽셀 결함으로 전환되므로, 액정 표시 장치의 화질을 개선시키고 불량율을 감소시키는 효과가 발생한다.

Description

액정 표시장치
이 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 독립 배선 방식의 액정 표시 장치에서 하얀색으로 표시되는 하이 픽셀 결함(High Pixel Defect)을 검은색으로 표시되는 오프 픽셀 결함(Off Pixel Defect)으로 전환할 수 있도록 하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판과, 상기 박막 트랜지스터 기판과 마주 보는 컬러 필터 기판과, 상기 기판 사이에 주입되는 액정 물질을 포함하는 장치로써, 내부에 삽입되는 액정 물질의 전기적인 광학적 효과를 이용한 표시 장치이다.
그로 인해 게이트선과 데이터선을 통해 해당 구동 신호와 화상 신호를 출력하여 각 화소의 동작 상태를 결정하므로 원하는 화상을 표시한다.
그러므로, 제조 공정을 통해 많은 데이터선과 게이트선을 형성해야 하는데, 데이터선이나 게이트선이 정확하게 형성되지 않아 형성된 선이 단선(open)되거나 인접한 선과 쇼트(short)되어 각 화소(pixel)로 해당 상태의 입력 신호가 인가되지 않는 픽셀 결함이 발생한다.
이와 같이 픽셀 결함에 의해 정확한 데이터 신호나 게이트 신호가 입력되지 않아 화질을 악화시킨다.
이러한 픽셀 결함에는 항상 검은색으로 표시되는 오프 픽셀 결함과 항상 하얀색으로 표시되는 하이 픽셀 결함이 있다.
일반적으로 하이 픽셀 결함이 오프 픽셀 결함보다 눈에 잘 띄게 되어 액정 표시 장치의 화질에 치명적인 결함으로 작용한다.
따라서 최종적으로 양품을 거르는 단계에서 하이 픽셀 결함이 상하 또는 좌우로 인접하여 발생할 경우엔 불량품으로 처리하는 경우가 대부분이다.
하이 픽셀 결합 또는 인접한 하이 픽셀 결함이 발생하는 원인은 사용하는 라인의 특성에 따라 가변되지만, 다음에 열거한 경우가 일반적이다.
① 상하로 화소가 화소 패터링 불량에 의해 쇼트되는 경우,
② 좌우로 화소가 화소 패터링 불량에 의해 쇼트되는 경우,
③ 박막 트랜지스터의 누설 전류가 매우 큰 경우,
④ 불순물 및 실리콘 막이 잔류하여 화소간 쇼트가 발생하는 경우.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 형성할 때 유지용량(storage capacitance)을 화소 전극과 앞단의 게이트 라인을 오버랩(overlap)시켜 형성하는 전단 게이트 방식의 경우에는 화소 전극과 게이트 사이를 레이저로 쇼트시켜 화소 전극에 게이트 전압이 인가되도록 한다.
일반적으로, 데이터 구동 방식을 도 1a에 도시한 바와 같이 저전압 구동 방식과 도 1b에 도시한 고전압 구동 방식이 있다.
저전압 구동 방식은 약 -15 내지 15 정도의 게이트 전압(GV)이 인가되고, 수볼트의 데이터 전압(DV)이 펄스 상태로 인가된다. 이 때, 공통 전압(CV)은 데이터 전압(DV)보다 약간 크고 데이터 전압(DV)의 파형과는 반대인 펄스 상태로 인가된다.
또한 고전압 구동 방식에서도 약 -15 내지 15 정도의 큰 게이트 전압(GV)이 인가되고, 저전압 구동 방식에서 인가되는 데이터 전압(DV)보다 큰 값을 갖는 데이터 전압(DV)이 펄스 상태로 인가된다. 그러나 이 때, 공통 전압(CV)은 일정한 값으로 고정된다.
그러나 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 게이트 전압(GV)은 항상 공통 전압(CV)과 높은 전압 차이를 가지므로 화소에 게이트 전압(GV)이 인가될 때에, 화소 전극과 상부 기판의 공통 전극 간(H)에는 항상 높은 전압이 인가되고 액정이 전기장에 나란히 배열됨에 따라 항상 검은 상태를 유지한다.
그로 인해, 대부분 시간동안 게이트 전압은 오프 상태를 유지하므로, 하이 픽셀 결함이 발생할 경우에도 오프 픽셀 결함으로 전환된다.
그러나 독립 배선 방식(스토리지-온-커먼 방식)에서는 유지 용량을 형성할 때 독립적인 공통선(common line)과 화소 전극을 이용한다.
일반적인 독립 배선 방식을 이용한 액정 표시 장치 기판의 배선 구조를 도 2a 및 도 2b를 참고로 하여 설명한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(도시하지 않음) 위에 가로 방향으로 일정 간격을 두고 다수개의 게이트 선(11)이 형성되고, 각 게이트 선(11)이 형성되는 층과 절연막으로 분리되고 절연 기판의 세로 방향으로 일정 간격을 두고 다수개의 데이터 선(21)이 길게 형성된다.
그로 인해, 데이터 선(11)과 게이트 선(21)이 교차되는 영역에 화소 전극(30)이 형성된다.
또한, 게이트 선(11)이 형성될 때, 게이트 선(11) 사이에 동일한 물질로 게이트 선(11)과 동시에 다수개의 공통 단자(41)가 형성된다.
그리고 게이트 선(11)의 분지인 게이트 전극(G)과, 데이터 선(21)의 분지인 소스 전극(S)과, 화소 전극(30)과 접촉되어 있는 드레인 전극(D)으로 형성되고, 게이트 전극(G)과 소스 및 드레인 전극(S, D) 사이에 절연막인 비정질 규소층(22)이 형성되어 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한다.
도 2b는 도 2a의 A-A'부를 절개할 때 표시되는 단면도이다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 게이트 선(11) 위에는 게이트 절연막(12)이 형성되고, 게이트 절연막(12) 위에 보호막(13)이 형성된다. 또한, 보호막(13)의 일측부에 화소 전극(30)이 형성되며, 이때 화소 전극(30)은 게이트 선(11)과 중첩되지 않는다.
이와 같은 배선 구조를 갖는 독립 배선 방식의 액정 표시 장치에서는 유지 용량을 형성할 때 독립적인 공통 단자(41)와 화소 전극(30)을 이용한다.
그로 인해, 화소 전극(30)을 공통 단자(41)와 쇼트시키고, 공통 단자(41)로 오프 전압이 인가되면 하이 픽셀 결함이 나타나므로, 액정 표시 장치의 화질의 악화시키고 불량율을 증가시키는 원인이 되었다.
그러므로 이 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 제작 공정중에 하이 픽셀 결함이 발생하면 오프 픽셀 결함으로 전환시켜, 화질을 악화를 감소시키고 불량율을 감소시키는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 이 발명에서는 게이트선과 화소 전극 사이에 중첩 영역을 형성하여, 하이 픽셀 결함이 발생할 경우 게이트 라인과 화소 전극의 중첩 영역을 쇼트시키는 것이다.
바람직하게, 중첩되는 영역은 게이트선을 화소 전극쪽으로 확장시켜 형성한다.
중첩되는 영역의 면적은 1×1(㎛2)인 것이 바람직하다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 이 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 종래의 기술과 동일한 구조로 이루어져 같은 동작을 실행하는 부분은 종래 기술의 부호와 동일한 부호를 부여한다.
이 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치 기판의 배선 구조는, 도3에 도시한 바와 같이, 절연 기판(도시하지 않음) 위에 가로 방향으로 일정 간격을 두고 다수개의 게이트 선(101,102,..)이 형성되고, 각 게이트 선(101,102,..)이 형성되는 층과 절연막으로 분리되고 절연 기판의 세로 방향으로 일정 간격을 두고 다수개의 데이터 선(21)이 길게 형성된다.
그로 인해, 데이터 선(101,102,..)과 게이트 선(21)이 교차되는 영역에 화소 영역(30)이 형성된다.
또한, 게이트 선(101,102,..)이 형성될 때, 게이트 선(101,102,..) 사이에 동일한 물질로 게이트 선(101,102,..)과 동시에 다수개의 공통 단자(41)가 형성된다.
그리고 게이트 선(101)의 분지인 게이트 전극(G)과, 데이터 선(21)의 분지인 소스 전극(S)과, 화소 전극(30)과 접촉되어 있는 드레인 전극(D)이 형성되고, 게이트 전극(G)과 소스 및 드레인 전극(S, D) 사이에 절연막인 비정질 규소층(22)이 형성되어 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 각 화소마다 하나씩 형성된다.
이와 같이 n번째인 게이트 선(101)과 n+1번째 게이트 선(102) 사이에 n번째 화소 전극(30)이 형성될 때, n+1번째 게이트 선(102)의 분지(1021)가 n번째 화소 전극(30)과 중첩되는 영역을 갖도록 형성되어 있다.
도 4에 이 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치 기판의 배선 구조를 도시한다. 도 4에 도시한 배선 구조는 도 3에 도시한 것과 같은 동일한 구조를 갖고 있다.
다만, n-1번째 게이트 선(1001)의 분지(10011)가 n번째 화소 전극(30)과 중첩되는 영역을 갖도록 형성되어 있다.
도 5는 n번째 또는 n-1번째 게이트 선(101,1001)의 분지(1021,10011)의 단면을 도시하는 것으로, 도 3 및 도 4의 B-B'부를 절개할 때 표시되는 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 게이트 선(102,1001) 위에는 게이트 절연막(12)이 형성되고, 게이트 절연막(12) 위에 보호막(13)이 형성된다. 또한, 보호막(13)의 일측부에 화소 전극(30)이 형성된다. 이 때, 화소 전극(30)과 게이트 선(102,1001)은 도 5에 도시한 바와 같이 일정 영역이 서로 중첩된다.
이 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 구조에 도시한 바와 같이 화소 전극(30)과 게이트 선(102,1001)이 서로 중첩되는 부분은 해당 게이트 선(102,1001)을 화소 전극(30)쪽으로 확장시켜 형성할 수도 있고, 반대로 화소 전극(30)을 해당 게이트 선(102,1001)쪽으로 확장시켜 형성할 수도 있다.
또한, 화소 전극(30)과 중첩되는 영역은 기생 용량을 증가시키는 결과가 되므로, 중첩되는 영역은 레이저 수리가 가능한 정도의 최소 영역이 바람직하며, 약 1×1(㎛2) 이상으로 설계하는 것이 바람직하다.
이와 같은 배선 구조를 갖는 이 발명의 제1 및 제2 실시예의 작용은 다음과 같다.
순차적으로 게이트 신호가 인가되면, 게이트 선(101,1001,102,1002)을 통해 각 해당 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(G)으로 온 전압이 인가된다. 그런 다음 데이터 선(21)을 통해 데이터 신호가 인가되면, 각 데이터 선(21)을 통해 드레인 전극(D)으로 인가되는 전압과 소스 전극(S) 차이에 따라 화소 전극(30)이 동작하여 해당 밝기로 작동하다.
그러나, 액정 표시 장치 기판의 제조 공정중 데이터 선(41)과 화소 전극(30) 사이에 쇼트가 발생하여, 화소 전극(30)은 항상 하얀색으로 표시되는 하이 픽셀 결함이 발생한다.
따라서, 액정 표시 장치 기판에 하이 픽셀 결함이 발생하면, 화소 전극(30)과 중첩되도록 형성한 게이트 선(102,1001)의 분지(1021,10011)를 레이저 등을 이용하여 화소 전극(30)과 연결시키고, 다른 쇼트된 부분을 단선시킨다.
그로 인해, 화소 전극(30)과 연결된 게이트 선(102,1001)으로 게이트 신호가 인가될 때 한 번만 해당 화소 전극(30)은 하얗게 표시되는 하이 픽셀 결함을 나타내지만 그 외 게이트 신호가 인가되지 않는 동안에는 검은색으로 표시되는 오프 픽셀 결함 상태로 전환된다.
그러므로, 쉽게 눈에 띄어 화질에 많은 악영향을 미치는 하이 픽셀 결함이 상대적으로 눈에 덜 띄는 오프 픽셀 결함으로 전환된다.
이와 같이 동작하는 이 발명의 효과는 액정 표시 장치 기판의 불량율을 증대시키는 하이 픽셀 결함을 오프 픽셀 결함으로 전환할 수 있으므로, 액정 표시 장치의 화질을 개선할 수 있고, 불량율을 감소시킬 수 있다.
도 1a는 데이터 구동 방식중 저전압 구동 방식을 도시한 것이고,
도 1b와 데이터 구동 방식중 고전압 구동 방식을 도시한 것이고,
도 2a는 독립 배선 방식의 액정 표시 장치 기판의 배선 구조를 도시한 것이고,
도 2b는 도 2a의 A-A'부를 절개할 때 표시되는 단면도이고,
도 3은 이 발명의 제1 실시예에 따른 독립 배선 방식의 액정 표시 장치 기판의 배선 구조를 도시한 것이고,
도 4는 이 발명의 제2 실시예에 따른 독립 배선 방식의 액정 표시 장치 기판의 배선 구조를 도시한 것이고,
도 5는 도 3 및 도 4의 B-B'부를 절개할 때 표시되는 단면도이다.

Claims (3)

  1. 다수의 게이트선
    상기 게이트선 사이에 배치되어 있는 다수의 공통 단자
    상기 게이트선 및 상기 공통 단자와 교차하는 다수의 데이터선,
    상기 게이트선에 연결된 게이트 전극, 상기 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 가지는 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막, 및
    상기 보호막 상부에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 데이터선이 서로 교차되는 부분에 배치되어 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 다수의 화소 전극을 포함하며,
    상기 다수의 화소 전극 중 적어도 하나는 해당하는 상기 게이트선의 다음 또는 이전에 배치되어 있는 상기 게이트선의 일부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극과 중첩하는 상기 게이트선의 일부는 다음 또는 이전의 상기 화소 전극을 향하여 돌출되어 있는 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 및 제2항 중 한 항에서,
    상기 게이트선과 상기 화소 전극이 중첩하는 면적은 적어도 1×1 ㎛2 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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