KR100828456B1 - 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 백라이트와 같은 광원이 필요한데 백라이트는 액정 표시 장치 전력의 대부분을 차지하므로, 전력 소모를 줄이면서 휘도를 높이기 위해서는 개구율을 향상시켜야 한다. 그런데, 액정 표시 장치의 화소 전극 가장자리에서는 왜곡된 전기장에 의해 액정 분자의 배열이 달라져 빛샘이 나타날 수 있으며, 이러한 빛샘은 대비비를 저하시킨다. 빛샘을 방지하기 위해 블랙 매트릭스의 폭을 넓게 형성할 경우, 액정 표시 장치의 개구율이 작아지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 데이터 배선과 화소 전극 사이의 보호층을 저유전 상수를 가지는 유기 물질로 형성하여, 화소 전극을 데이터 배선 및 게이트 배선과 중첩하도록 형성하더라도 신호 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 화소 전극의 면적을 넓힐 수 있으며 블랙 매트릭스의 폭을 감소시킬 수 있어 개구율이 증가된다. 또한, 블랙 매트릭스의 폭을 넓히지 않고도 게이트 배선 근처의 화소 전극 가장자리에서 발생하는 빛샘을 막아, 대비비를 증가시킬 수 있다.
개구율, 대비비, 빛샘, 저유전 상수, 채널

Description

액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법{array panel of liquid crystal display devices and manufacturing method of the same}
도 1은 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 평면도.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도.
도 3은 종래의 액정 표시 장치에서 빛이 새는 영역을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도.
도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면도.
도 6는 도 4에서 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 4에서 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면도.
도 8a 내지 도 8e와 도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 과정을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
121 : 게이트 배선 122 : 게이트 전극
141 : 액티브층 161 : 데이터 배선
162 : 소스 전극 163 : 드레인 전극
165 : 커패시터 전극 171 : 제 1 콘택홀
172 : 제 2 콘택홀 181 : 화소 전극
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
액정 표시 장치는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 하부 기판에 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열되어 있다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극, 그리고 액티브층을 포함하며, 이러한 박막 트랜지스터를 가지는 어레이 기판은 다수의 막을 증착하고 패터닝하는 과정을 거쳐 형성된다. 이때, 상부의 패턴을 하부의 패턴과 위치를 맞추어 식각함으로써 제조하는데, 패턴을 정렬시키는 과정에서 기판 상의 어느 한쪽 부분에서는 패턴이 일치하는 것으로 보일지라도, 다른 부분, 특히 일치된 패턴의 반대쪽 부분에서는 상부와 하부의 패턴이 조금씩 어긋날 수 있다. 일반적인 박막 트랜지스터는 소스 및 드레인 전극 사이의 채널이 "l"자형을 가지는데, 이러한 박막 트랜지스터는 위치가 조금이라도 어긋날 경우 박막 트랜지스터의 채널 폭과 길이가 쉽게 변하게 된다. 따라서, 채널 폭과 길이의 변화는 박막 트랜지스터의 전류를 변화시켜 깜빡거림(flicker)을 발생시키게 된다.
최근에는 이러한 문제를 방지하기 위해 채널의 모양을 변화시킨 구조가 제시되었다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치에 대한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 가로 방향으로 게이트 배선(21)이 형성되어 있고, 게이트 배선(21)에서 세로 방향으로 이어진 부분과 게이트 배선(21)의 일부로 이루어진 게이트 전극(22)이 형성되어 있다. 게이트 배선(21) 및 게이트 전극(22) 상부에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있고, 그 위에 액티브층(41)과 오믹 콘택층(51, 52)이 차례로 형성되어 있다. 여기서, 액티브층(41)과 오믹 콘택층(51, 52)은 게이트 전극(22) 상부에 위치한다.
다음, 오믹 콘택층(51, 52) 상부에는 데이터 배선(61)과 소스 및 드레인 전극(62, 63)이 형성되어 있고, 게이트 배선(21)과 일부 중첩하는 커패시터 전극(65)이 형성되어 있다. 데이터 배선(61)은 세로 방향으로 연장되어 게이트 배선(21)과 교차함으로써 화소 영역을 정의하며, 데이터 배선(61)의 일부 및 데이터 배선(61)에서 가로 방향으로 연장된 부분으로 이루어진 소스 전극(62)은 게이트 전극(22)과 중첩되어 있고, 드레인 전극(63)은 데이터 배선(61) 및 소스 전극(62)과 이격되어 있는데, 일끝이 게이트 전극(22)과 중첩하며 타끝은 화소 영역에 위치한다. 따라서, 소스 및 드레인 전극(62, 63) 사이 부분, 즉 박막 트랜지스터의 채널은 "L"자 모양을 이루며, 이러한 "L"자 모양의 채널은 채널 폭과 길이의 변화가 적어 깜빡거림 현상이 나타나지 않는다. 한편, 커패시터 전극(65)은 게이트 배선(21)과 함께 스토리지 커패시터를 이룬다.
다음, 데이터 배선(61)과 소스 및 드레인 전극(62, 63) 그리고 커패시터 전극(65) 상부에는 무기 절연막으로 이루어진 보호층(70)이 형성되어 있으며, 보호층(70)은 드레인 전극(63)의 일부를 드러내는 제 1 콘택홀(71) 및 커패시터 전극(65)을 일부 드러내는 제 2 콘택홀(72)을 가진다.
이어, 보호층(70) 상부의 화소 영역에는 투명한 도전 물질로 이루어진 화소 전극(81)이 형성되어 있다. 화소 전극(81)은 제 1 콘택홀(71)을 통해 드레인 전극(63)과 연결되고, 게이트 배선(21) 및 커패시터 전극(65)과 중첩하여 제 2 콘택홀(72)을 통해 커패시터 전극(65)과 연결된다. 여기서, 화소 전극(81)이 게이트 배선(21)과 중첩하는 폭(c)은 약 7 ㎛ 정도이며, 화소 전극(81)은 데이터 배선(61) 및 소스 전극(62)과 일정 간격(a, b)을 가지고 떨어져 있는데, 이때, 화소 전극(81)과 데이터 배선(61) 및 화소 전극(81)과 소스 전극(62) 사이(a, b)의 간격은 적어도 3 ㎛ 이상이 되는 것이 바람직하다. 이는 화소 전극(81)과 데이터 배선(61) 및 소스 전극(62)이 중첩되는 경우, 화소전극(81)과 데이터 배선(61) 사이에 기생 커패시터(parasitic capacitor)가 존재하여 수직 크로스 토크(cross-talk)가 발생하고, 이러한 크로스 토크는 플리커(flicker) 현상을 야기시켜 소자의 화질이 저하되기 때문이다.
이와 같은 구조의 어레이 기판을 컬러 필터와 블랙 매트릭스 및 공통 전극을 포함하는 기판과 배치시키고, 두 기판 사이에 액정을 주입함으로써 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
그런데, 액정 표시 장치는 스스로 빛을 발하지 못하므로 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 액정 표시 장치의 배면에 백라이트를 배치하여 이를 광원으로 이용하는데, 이러한 백라이트는 액정 표시 장치 소비전력의 약 60% 이상을 차지한다. 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위해서는 백라이트의 밝기를 높여야 하지만 이는 전력의 소모가 매우 크기 때문에, 전력 소모를 줄이면서 휘도를 높이기 위해서는 액정 표시 장치의 개구율을 향상시켜야 한다.
한편, 종래의 어레이 기판을 포함하는 액정 표시 장치에서 화소 전극과 상부 기판의 공통 전극 사이에 전기장이 형성될 경우, 화소 전극의 가장자리 부분(도 1의 A)에서는 왜곡된 전기장이 발생하게 된다. 이로 인해, 화소 전극 가장자리에 위치하는 액정 분자의 배열이 달라져 이 부분에서 빛샘이 발생하게 되는데, 이러한 빛샘은 화소 영역 내에까지 나타나 액정 표시 장치의 대비비(contrast ratio)를 저하시키게 된다.
도 3에는 종래의 어레이 기판을 이용한 액정 표시 장치를 블랙(black) 모드로 동작시킨 경우를 도시하였다. 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치를 블랙 모드로 동작시킬 때, 게이트 배선 근처(B)에서는 왜곡된 전기장에 의해 빛이 새는 현상이 나타나게 된다.
블랙 매트릭스의 폭을 넓게 형성함으로써 빛샘을 막을 수는 있으나, 이러한 경우 개구율이 작아지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신호 간섭 없이 개구율을 향상시키고 빛샘을 방지할 수 있는 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 절연 기판 상부에 게이트 배선과 게이트 배선에 연결된 게이트 전극이 형성 되어 있고, 그 위에 게이트 절연막이 형성되어 이들을 덮고 있다. 게이트 절연막 위에는 액티브층이 형성되어 있고, 그 위에 오믹 콘택층이 형성되어 있다. 다음, 오믹 콘택층 상부에 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 데이터 배선에 연결된 소스 전극, 그리고 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주 대하는 드레인 전극이 형성되어 있다. 이어, 드레인 전극을 드러내는 콘택홀을 가지며 유기 절연물질로 이루어진 보호층이 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 덮고 있다. 다음, 보호층 상부의 화소 영역에는 게이트 배선 및 데이터 배선과 중첩하는 화소 전극이 형성되어 있다.
여기서, 소스 및 드레인 전극 사이는 L자형으로 이루어질 수 있으며, 또는 U자형으로 이루어질 수도 있다.
한편, 보호층은 벤조사이클로부텐과 포토 아크릴 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 데이터 배선과 같은 물질로 이루어지고 게이트 배선과 중첩하며, 화소 전극과 연결되는 커패시터 전극을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서, 화소 전극과 게이트 배선이 중첩하는 폭은 13 ㎛ 보다 크고 게이트 배선의 폭보다 작은 것이 좋다.
화소 전극은 타측 가장자리가 추가로 타측 데이터 배선과 중첩할 수 있으며, 또한 타측 가장자리가 추가로 타측 게이트 배선과 중첩할 수도 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는 기판 위에 게이트 배선과 게이트 배선에 연결된 게이트 전극을 형성하고, 그 위에 게이트 절 연막을 형성한다. 다음, 게이트 절연막 위에 액티브층을 형성하고, 그 위에 오믹 콘택층을 형성한다. 이어, 오믹 콘택층 상부에 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선, 데이터 배선에 연결된 소스 전극, 그리고 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주 대하는 드레인 전극을 형성한다. 다음, 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에 유기 절연물질을 도포하고 패터닝하여, 드레인 전극을 드러내는 콘택홀을 가지는 보호층을 형성한다. 다음, 보호층 상부에 게이트 배선 및 데이터 배선과 중첩하는 화소 전극을 형성한다.
여기서, 소스 및 드레인 전극 사이는 L자형을 이룰 수 있으며, 또는 U자형을 이룰 수도 있다.
또한, 보호층은 벤조사이클로부텐과 포토 아크릴 중의 어느 하나로 이루어질 수도 있다.
본 발명에서 데이터 배선을 형성하는 단계는 게이트 배선과 중첩하는 커패시터 전극을 형성하는 단계를 포함할 수도 있으며, 이때 보호층을 형성하는 단계는 커패시터 전극 상부를 일부 드러내는 제 2 콘택홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
화소 전극과 게이트 배선이 중첩하는 폭은 13 ㎛ 보다 크고 게이트 배선의 폭보다 작은 것이 좋다.
본 발명에서는 화소 전극의 타측 가장자리가 추가로 타측 데이터 배선과 중첩하도록 이루어질 수 있으며, 또한 타측 가장자리가 추가로 타측 게이트 배선과 중첩하도록 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 데이터 배선과 화소 전극 사이의 보호층을 저유전 상수를 가지는 유기 물질로 형성하여, 화소 전극을 데이터 배선 및 게이트 배선과 중첩하도록 형성하더라도 신호 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 화소 전극의 면적을 넓힐 수 있으며 블랙 매트릭스의 폭을 감소시킬 수 있어 개구율을 증가된다. 또한, 블랙 매트릭스의 폭을 넓히지 않고도 게이트 배선 근처의 화소 전극 가장자리에서 발생하는 빛샘을 막아, 대비비를 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 관해 상세히 설명한다.
먼저, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도 5 내지 도 7은 도 4에서 각각 Ⅴ-Ⅴ선과 Ⅵ-Ⅵ선 및 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 가로 방향의 게이트 배선(121)이 형성되어 있고, 게이트 배선(121)의 일부 및 게이트 배선(121)에서 세로 방향으로 이어진 게이트 전극(122)이 형성되어 있다. 게이트 배선(121) 및 게이트 전극(122) 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막(130)이 형성되어 있고, 그 위에 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(141)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(151, 152)이 차례로 형성되어 있다. 여기서, 액티브층(141)과 오믹 콘택층(151, 152)은 게이트 전극(122) 상부에 위치한다.
다음, 오믹 콘택층(151, 152) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163), 그리고 커패시터 전극(165)이 형성되어 있다. 여기서, 데이터 배선(161)은 세로 방향으로 연장되어 게이트 배선(121)과 교차함으로써 화소 영역을 정의하고, 소스 전극(162)은 데이터 배선(161)의 일부 및 데이터 배선(161)에서 가로 방향으로 이어진 부분으로 이루어져 게이트 전극(122) 상부에 위치한다. 또한, 드레인 전극(163)은 데이터 배선(161) 및 소스 전극(162)과 이격되어, 일끝이 게이트 전극(122)과 중첩하고 타끝은 화소 영역 상에 위치한다. 소스 및 드레인 전극(162, 163)은 게이트 전극(122)과 함께 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 "L"자 모양을 가진다. 한편, 커패시터 전극(165)은 게이트 배선(121)과 중첩되어 있으며, 게이트 배선(121)과 함께 스토리지 커패시터를 형성한다.
다음, 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163) 그리고 커패시터 전극(165) 상부에는 유기 절연 물질로 이루어진 보호층(170)이 형성되어 있으며, 보호층(170)은 화소 영역 상에 위치하는 드레인 전극(163)의 일부 및 커패시터 전극(165)의 일부를 각각 드러내는 제 1 콘택홀(171)과 제 2 콘택홀(172)을 가진다. 여기서, 보호층(170)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene : 이하 BCB라고 한다)과 포토 아크릴(photo acryl)과 같이 유전상수가 비교적 작은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이어, 보호층(170) 상부의 화소 영역에는 투명한 도전 물질로 이루어진 화소 전극(181)이 형성되어 있으며, 화소 전극(181)은 제 1 및 제 2 콘택홀(171, 172)을 통해 드레인 전극(163) 및 커패시터 전극(165)과 각각 연결되어 있다. 화소 전극(181)은 양측면 가장자리가 데이터 배선(161)과 중첩되어 있고, 상측 가장자리가 전단의 게이트 배선(121)과 중첩되어 있는데, 화소 전극(181)은 전단의 게이트 배선(121)과 데이터 배선(161)이 교차하는 부분까지도 덮고 있으며, 신호가 인가되는 자기단의 게이트 배선(121)과도 중첩할 수 있다.
커패시터의 용량(C)은 커패시터의 두 전극 사이에 위치하는 유전체의 유전상수(dielectric constant : ε)에 비례하고 두 전극 사이의 거리(l)에 반비례하는데, 즉
Figure 112001033689970-pat00001
(여기서, A는 커패시터 전극의 면적)인데, 본 발명에서는 보호층(170)을 BCB나 포토 아크릴과 같은 유기 절연물질로 형성한다. 이러한 유기 절연물질은 유전상수가 3이하로 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막보다 작으며, 보호층(170)의 두께를 두껍게 형성할 수 있다. 따라서, 화소 전극(181)과 데이터 배선(161)이 중첩하도록 하더라도 기생 커패시터의 용량이 작아지기 때문에 크로스 토크 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 화소 전극(181)의 면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 게이트 배선(121) 및 데이터 배선(161)이 금속과 같은 불투명 물질로 형성되므로, 블랙 매트릭스의 폭을 줄이더라도 화소 전극(181) 가장자리에서 발생하는 빛샘이 밖으로 드러나지 않게 되는데, 이러한 경우 화소 전극(181)과 타단 게이트 배선(121)과의 중첩폭(d)이 어느 정도 이상 되어야 게이트 배선(121) 근처에서 빛이 새는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 화소 전극(181)과 타단 게이트 배선(121)의 중첩폭(d)은 13 ㎛ 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 화소 전극(181)과 타단 게이트 배선(121)의 중첩폭(d)은 게이트 배선(121)의 폭보다는 작은 것이 좋다.
이와 같이, 본 발명에서는 개구율을 증가시키면서 화소 전극과 데이터 배선 사이에 신호 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 빛이 새는 것을 방지하여 액정 표시 장치의 대비비를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 과정에 대하여 도 8a 내지 도 8e와 도 9a 내지 도 9e에 도시하였다. 여기서, 도 8a 내지 도 8e는 도 4에서 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면에 해당하고, 도 9a 내지 도 9e는 도 4에서 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면에 해당한다.
먼저, 도 8a 및 도 9a에 도시한 바와 같이 금속과 같은 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 게이트 배선(121)과 게이트 전극(122)을 형성한다.
다음, 도 8b 및 도 9b에 도시한 바와 같이 게이트 배선(121)과 게이트 전극(122) 상부에 게이트 절연막(130)과 비정질 실리콘층, 그리고 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(122) 상부에 액티브층(141)과 불순물 반도체층(153)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(130)은 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다.
이어, 도 8c 및 도 9c에 도시한 바와 같이 불순물 반도체층(도 8b의 153) 상부에 금속과 같은 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163) 그리고 커패시터 전극(165)을 형성하고, 계속해서 소스 및 드레인 전극(162, 163) 사이에 드러난 불순물 반도체층(도 8b의 153)을 식각하여 오믹 콘택층(151, 152)을 완성한다. 여기서, 소스 및 드레인 전극(162, 163)은 게이트 전극(122) 상부에서 이격되어 서로 마주 대하며, 커패시터 전극(165)은 게이트 배선(121)과 중첩한다. 이때, 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163) 그리고 커패시터 전극(165)도 비교적 비저항이 작은 물질로 형성하는 것이 좋다.
다음, 도 8d 및 도 9d에 도시한 바와 같이 데이터 배선(161)과 소스 및 드레인 전극(162, 163) 상부에 유기 물질을 도포하여 보호층(170)을 형성하고, 이를 패터닝하여 드레인 전극(163)과 커패시터 전극(165)을 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(171, 172)을 형성한다. 여기서, 보호층(170)은 BCB나 포토 아크릴과 같은 저유전 상수를 가지는 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 이때 보호층(170)의 상부면은 평탄화될 수 있다.
다음, 도 8e 및 도 9e에 도시한 바와 같이 보호층(170) 상부에 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(181)을 형성한다. 여기서, 화소 전극(181)은 제 1 콘택홀(171)을 통해 드레인 전극(163)과 접촉하며 제 2 콘택홀(172)을 통해 커패시터 전극(165)과 연결된다. 또한, 화소 전극(181)은 게이트 배선(121) 및 데이터 배선(161)과 가장자리가 중첩하도록 형성하는데, 이때 화소 전극(181)은 데이터 배선(161)과 양측면 가장자리가 모두 중첩될 수 있고, 게이트 배선(121)과 상부 및 하부측 가장자리가 중첩될 수 있다.
앞선 본 발명의 실시예에서는 박막 트랜지스터의 채널을 "L"자형으로 형성한 경우에 대하여 설명하였으나, 박막 트랜지스터의 채널 모양을 달리한 경우에도 적용할 수 있다.
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 평면도를 도 10에 도시하였다.
도시한 바와 같이, 가로 방향의 게이트 배선(221)과 세로 방향의 데이터 배선(261)이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 게이트 배선(221)과 데이터 배선(261)이 교차하는 부분에는 게이트 배선(221)에서 연장된 부분으로 이루어진 게이트 전극(222)과 데이터 배선(261)에서 연장된 소스 전극(262), 그리고 소스 전극(262)과 이격되어 있는 드레인 전극(263)이 형성되어 박막 트랜지스터를 이루고 있다. 이때, 데이터 배선(261)은 게이트 전극(222)과도 일부 중첩하며, 소스 전극(262)은 게이트 배선(221) 상부에 위치하고, 드레인 전극(263)은 게이트 전극(222)과 중첩하며 소스 전극(262)으로 둘러싸여 있다. 따라서, 박막 트랜지스터의 채널은 "U"자형을 이루게 되는데, 이러한 "U"자형 채널은 제조 공정에 있어서 채널 폭의 변화를 감소시킨다. 한편, 박막 트랜지스터는 액티브층(241)을 포함하는데, 액티브층(241)은 게이트 전극(222)뿐만 아니라, 소스 및 드레인 전극(262, 263)과도 중첩되어 있다.
또한, 게이트 배선(221)과 중첩하도록 커패시터 전극(265)이 형성되어 있어, 커패시터 전극(265)은 게이트 배선(221)과 함께 스토리지 커패시터를 이룬다.
다음, 화소 영역에는 화소 전극(281)이 형성되어 있는데, 화소 전극(281)은 양측면 가장자리가 데이터 배선(261)과 중첩되어 있고, 상측 가장자리는 게이트 배선(221)과 중첩되어 있다. 여기서는 화소 전극(281)이 전단 게이트 배선(221)과 중첩되어 있으나, 화소 전극(281)은 신호가 인가되는 자기단 게이트 배선(221)과도 중첩될 수 있다. 화소 전극(281)과 드레인 전극(263)이 중첩하는 부분에는 제 1 콘택홀(271)이 형성되어 있으며, 화소 전극(281)과 커패시터 전극(265)이 중첩하는 부분에는 제 2 콘택홀(272)이 형성되어 있다.
여기서, 도시하지 않았지만 화소 전극(281)과 데이터 배선(261) 사이에는 앞선 제 1 실시예와 마찬가지로 보호층이 형성되어 있는데, 보호층은 BCB나 포토 아크릴과 같이 저유전 상수를 가지는 물질로 이루어져 있기 때문에, 화소 전극(281)이 데이터 배선(261)과 중첩하도록 하더라도 크로스 토크가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 화소 전극(281)과 게이트 배선(221)이 중첩하는 폭은 제 1 실시예와 마찬가지로 적어도 13 ㎛ 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에서는 데이터 배선과 화소 전극 사이의 보호층을 저유전 상수를 가지는 유기 물질로 형성하여, 화소 전극을 데 이터 배선 및 게이트 배선과 중첩하도록 함으로써, 화소 전극의 면적을 넓힐 수 있으며 블랙 매트릭스의 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서, 개구율을 증가시키면서 신호 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 화소 전극이 게이트 배선과 중첩하는 폭을 일정값 이상으로 함으로써, 게이트 배선 근처의 화소 전극 가장자리에서 발생하는 빛샘을 막을 수 있어 대비비를 증가시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 절연 기판;
    상기 절연 기판 상부에 형성되어 있는 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결된 게이트 전극;
    상기 게이트 배선과 상기 게이트 전극을 덮고 있는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 액티브층;
    상기 액티브층 상부에 형성되어 있는 오믹 콘택층;
    상기 오믹 콘택층 상부에 형성되고 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에 연결된 소스 전극, 그리고 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주 대하는 드레인 전극;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 덮고 있고, 상기 드레인 전극을 드러내는 콘택홀을 가지며 유기 절연물질로 이루어진 보호층;
    상기 보호층 상부의 화소 영역에 형성되고 전단 및 자기단의 상기 게이트 배선 및 일측 및 타측의 상기 데이터 배선과 중첩하는 화소 전극
    을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 사이는 L자형으로 이루어진 액정 표시 장치용 어 레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 사이는 U자형으로 이루어진 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 벤조사이클로부텐과 포토 아크릴 중의 어느 하나로 이루어진 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 배선과 같은 물질로 이루어지고 상기 게이트 배선과 중첩하며 상기 화소 전극과 연결되는 커패시터 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 게이트 배선이 중첩하는 폭은 13 ㎛ 보다 크고 상기 게이트 배선의 폭보다 작은 액정 표시 장치용 어레이 기판.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기판 위에 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선과 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 위에 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층 상부에 오믹 콘택층을 형성하는 단계;
    상기 오믹 콘택층 상부에 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선, 상기 데이터 배선에 연결된 소스 전극, 그리고 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주 대하는 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 상부에 유기 절연물질을 도포하고 패터닝하여, 상기 드레인 전극을 드러내는 콘택홀을 가지는 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상부에 전단 및 자기단의 상기 게이트 배선 및 일측 및 타측의 상기 데이터 배선과 중첩하는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 사이는 L자형을 이루는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 사이는 U자형을 이루는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 벤조사이클로부텐과 포토 아크릴 중의 어느 하나로 이루어진 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선과 중첩하는 커패시터 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 커패시터 전극 상부를 일부 드러내는 제 2 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 게이트 배선이 중첩하는 폭은 13 ㎛ 보다 크고 상기 게이트 배선의 폭보다 작은 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
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