KR20030089926A - 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 라인 오픈(Open) 불량을 리페어(Repair) 용이하도록 하기 위한 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 종횡으로 배치되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소 영역 내에서 횡전계를 인가하기 위한 복수개의 공통 전극 및 데이터 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출 되고 상기 화소 영역 내에서 상기 데이터 라인에 인접한 상기 공통 전극의 상하 양측에 각각 수직하여 오버랩 되도록 형성된 제 1 더미 패턴(Dummy pattern)과 제 2 더미 패턴을 포함하여 구성되며, 데이터 라인 오픈 불량 발생 시 레이저 웰딩(Laser welding)을 통해 상기 제 1 더미 패턴 및 제 2 더미 패턴에 각각 상기 공통 전극을 사이드 콘택(Side contact)시켜 전기적으로 연결하고, 레이저 컷팅(Laser cutting)을 이용하여 상기 공통 전극을 공통 라인으로부터 절연시킴으로써 데이터 라인 오픈(Open) 불량을 리페어(Repair) 할 수 있다.

Description

횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법{In-Plane Switching Mode Liquid Crystal Display device and method for manufacturing the same}
본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 제조공정 상 데이터 라인 오픈(Open) 불량으로 상기 데이터 라인이 단선될 경우, 데이터 라인에서 돌출 되어 공통 전극에 오버랩 되도록 형성된 복수개의 더미 패턴을 이용하여 리페어(Repair)를 용이하게 하기 위한 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아, 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치 중 CRT(Cathode Ray Tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다.
하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(Flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다. 이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
현재 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 발광 디스플레이(Electro Luminescent Display : ELD), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel : PDP) 등이 있으며, 이상적인 평판 디스플레이가 되기 위해서는 경중량, 고휘도, 고효율, 고해상도, 고속응답특성, 저구동전압, 저소비전력, 저코스트(Cost) 및 천연색 디스플레이 특성 등이 요구된다. 이와 같은 평판 디스플레이 중 상기 LCD는 상기 욕구뿐만 아니라 내구성 및 휴대가 간편하기 때문에 각광을 받고 있다.
한편, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방특성을 이용한 화상표시 장치로서, 전압의 인가상태에 따라 분극특성을 보이는 액정에 빛을 조사하게 되면 상기 전압인가에 따른 액정의 배향상태에 따라 통과되는 빛의 양을 조절하여 이미지를 표현할 수 있게된다.
상기 액정표시장치를 구성하기 위해서는, 상기 액정층을 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널의 주변에 구비되어 상기 액정패널에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 회로를 더 필요로 한다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 개략적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 TN 액정 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 블랙매트릭스(1)와 색상(R.G.B)을 나타내기 위한 컬러필터(2)와 상기 컬러필터(2) 상에 투명한 공통 전극(3)이 형성된 상부 기판(4)과, 화소 영역(Pixel)(5)과 상기 화소 영역(5) 상에 형성된 화소 전극(6)과 박막트랜지스터(7)를 연결하는 어레이라인이 형성된 하부 기판(8)과, 상기 상부 기판(4)과 하부 기판(8) 사이에 형성된 액정(9)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 하부 기판(8)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(7)가 매트릭스형태(Matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(7)를 동작시키기 위해 게이트라인(10)과 데이터라인(11)이 직교하도록 형성되어 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 게이트라인(10)과 데이터라인(11)은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성되어 있다.
또한, 상기 화소 영역(5)은 상기 게이트라인(10)과 데이터라인(11)이 교차하여 정의되는 영역으로써, 상기 화소 영역(5)상에 형성되는 화소 전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO)와 같이 투명 도전금속으로 이루어져 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 화소 전극(6)상에 위치한 액정층(9)이 상기 박막트랜지스터(7)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정층(9)의 배향정도에 따라 상기 액정층(9)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.
예컨대, 이와 같은 액정표시장치는 상기 하부 기판(8) 상의 화소 전극(6)에 대응되도록 상기 상부 기판(4) 상에 공통 전극(3)이 형성되어 있다. 즉, 상기 공통 전극(3)이 상기 화소 전극(6)과 수직으로 대응하는 구조로써, 상기 두 기판(4,8) 사이에서 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율등의 특성이 우수하며, 상부 기판(4)의 공통 전극(3)이 접지역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정셀의 파괴를 방지할 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 TN 액정패널의 전압인가 시 액정분자의 모양을 도시한 개략적인 사시도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, TN 액정패널은 전압 무인가 시 액정분자(9a)가 수평으로 배열되어 하부 기판(8)에서부터 상부 기판(4)에 이르기까지 상,하 액정분자(9a)들의 방위각이 90도로 꼬여(Twist) 있다. 이때, 상기 액정 분자(9a)는 유전이방성이 양(+)이고, 액정분자(9a)들의 꼬임을 만들기 위해 카이랄 도펀트(Chiral dopant)를 이용한다.
반면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 상/하부 기판(4,8)의 화소 전극(6) 및 공통 전극(3)에 전압(V)을 인가하면, 액정분자(9a)는 전기장의 방향으로 재배열하게 되어 액정분자(9a)의 극각(Polar angle)이 90도로 상기 두 기판(4,8) 사이에서 수직하게 된다.
따라서, 상기 TN 액정표시장치는 시야각에 따른 C/R(contrast ratio)과 휘도의 변화가 심하게 되어 광시야각을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 수직 전기장에 의한 시야각 문제를 해결하기 위해 횡전계방식 액정표시장치가 제안된 바 있다.
도 3은 횡전계방식 액정표시장치를 개괄적으로 도시한 단면도로서, 하부 기판(20) 상에 화소 전극(21)과 공통 전극(22)이 일정한 거리를 두고 동일 평면에 형성되어 있다. 즉, 액정 분자(23a)는 상기 하부 기판(20)상에 상기 화소 전극(21)과 공통 전극(22)간에 형성되는 수평전계(24)에 의해 작동한다. 이때, 상기 하부 기판(20)에 대향하도록 상부 기판(25)이 형성되어 있다.
이와 같은 횡전계방식 액정표시장치의 구동에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4b는 횡전계방식 액정표시장치에서 전압 온/오프(On/Off)시 액정분자 배열의 변화를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4a와 같이, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)에 전압이 인가되지 않을 경우, 액정분자(23a)들이 상기 화소 전극(21)과 공통 전극(22)에 나란하게 배향 되어 있음을 알 수 있다.
또한, 도 4b와 같이, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)에 전압이 인가될 경우, 상기 화소 전극(21)과 공통 전극(22) 사이에 횡전계가 형성되고, 상기 횡전계를 따라 액정분자(23a)들이 수평방향으로 배향됨을 알 수 있다.
이때, 상부 기판(25) 및 하부 기판(20) 상에 인접하는 액정분자(23a)는 상기 두 기판(20,25) 상에 형성된 배향막(도시하지 않음)에 의해 구속되어 있기 때문에 상기 횡전계 방향으로 배향 되기 어렵다.
즉, 이와 같은 횡전계방식 액정표시장치를 평면적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5b는 횡전계방식 액정표시장치에서 공통 전극과 화소 전극의 전계 인가에 따른 액정분자의 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 공통 전극(22)과 화소 전극(21)에 전압이 인가되지 않았을 경우에 액정분자(23a)는 두 기판(도 4a의 20과 25) 상의 배향막(도시하지 않음)에 의해 초기 배향된 방향과 동일한 방향으로 상기 공통 전극(22)과 화소 전극(21)에 평행하도록 배향된다.
반면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 화소 전극(21)과 공통 전극(22)에 전압이 인가될 때 액정분자(23a)는 상기 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)사이에 형성되는 횡전계와 같은 방향으로 배향됨을 알 수 있다.
이와 같이, 상기 횡전계방식 액정표시장치 장점은 전압인가 시 각 액정의 극각의 변화가 작으므로 광시야각이 가능하다는 것이다. 즉, 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우 방향으로 약 70도까지 가시 할 수 있다.
도 6은 종래 기술에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I'선을 자른 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 횡전계방식 액정표시장치는 화소 영역(도시하지 않음)을 정의하기 위해 게이트 라인(31)과 데이터 라인(32)이 종횡으로 형성되어 있고, 상기 게이트 라인(31)과 평행하도록 공통 라인(33)이 배열되어 있고, 상기 공통 라인(33)에 연결되어 상기 데이터 라인(32)에 평행하도록 복수개의 공통 전극(34)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 라인(31) 및 데이터 라인(32)이 교차하는 부위에 게이트 전극(35), 게이트 절연막(도시하지 않음), 반도체층(36), 소스/드레인 전극(37a,37b)으로 구성되는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 드레인 전극(37b)에 연결되고 상기 공통 전극(34)에 엇갈리도록 데이터 전극(38)이 형성되어 있다.
이때, 상기 화소 영역 내에서 데이터 전극(38)과 공통 전극(34)이 데이터 라인(32)과 평행하게 형성되어 있으며, 상기 데이터 전극(38)은 축적 용량을 형성하기 위해 공통 라인(33) 및 공통 전극(34)과 오버랩(Overlap)되는 영역을 갖는다.
또한, 도 7과 같이, 상기 데이터 전극(38)은 상기 공통 전극(34)과 수직방향으로 게이트 절연막(39)을 사이에 두고 수평 방향으로 일정 간격 떨어져 있고, 상기 데이터 전극(38) 및 게이트 절연막(39) 위에는 보호막(40)이 형성되어 있다.
따라서, 종래 기술의 횡전계방식 액정표시소자는 데이터 전극 및 공통 전극에 전압이 인가될 경우 이들 사이에 형성되는 횡전계에 의해 액정을 배향시킬 수있다.
한편, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 하부 기판의 제조방법에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하부 기판(20) 상에 상기 게이트 라인(31), 게이트 전극(35), 공통 라인(33) 및 공통 전극(34)을 형성하고, 상기 게이트 전극(35)을 포함하는 하부 기판(20) 전면에 게이트 절연막(39)을 형성하고, 상기 게이트 전극(35)의 상측에 반도체층(36)을 형성한다.
또한, 상기 게이트 라인(31)에 수직하도록 데이터 라인(32)을 형성함과 동시에 소스/드레인 전극(37a,37b)과 데이터 전극(38)을 형성하고, 상기 데이터 전극(38)을 포함하는 기판 상에 보호막(40)을 형성하고, 상기 보호막 상에 제 1 배향(42a)막을 형성한다.
다음, 상부 기판(25) 상에 블랙매트릭스(43) 및 칼라필터층(41)을 형성하고, 상기 칼라필터층(41)을 포함하는 상기 상부 기판 상에 제 2 배향막(42b)을 형성한다.
마지막으로, 상기 공통 전극(34) 및 데이터 전극(38)이 형성된 하부 기판(20) 그리고 칼라필터층(41)이 형성된 상부 기판(25)을 합착하고, 상기 두 기판(20,25) 사이에 액정층(23)을 형성하여 마무리한다.
이와 같은 종래 기술의 횡전계방식 액정표시장치의 제조방법은 사진식각법을 이용하여 선택적으로 패터닝(Patterning)함으로써 다층박막을 형성할 수 있다.
하지만, 종래 기술의 횡전계방식 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 하나의 화소 영역 내에서 게이트 라인(31)의 길이는 오픈(Open) 불량이 일어날 정도로 길지 않으나, 데이터 라인(32)의 경우에는 그 길이가 길기 때문에 상기 사진식각법을 이용한 상기 데이터 라인(32)의 형성공정 중에 이물질 등에 의해 쉽게 오픈(Open) 불량이 발생한다. 이때, 이와 같은 데이터 라인 오픈(Open) 불량이 발생할 경우, 회로부(도시되지 않음)로부터 단선된 일방향의 화소 영역은 구동되지 않는다.
따라서, 상기 오픈 불량이 발생한 데이터 라인(32)을 리페어(Repair)하기 위해 단선된 상기 데이터 라인 상에 리페어 라인(Repair line)을 겹쳐지도록 형성해야 하는데, 별도의 공정으로 리페어 라인을 형성하는 것이 간단하지 않으며, 리페어 라인을 형성한다 하더라도 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 추가적인 공정 등으로 인하여 신뢰성 및 생산성을 저하시킨다.
그렇지 않을 경우, 상기 횡전계방식의 액정표시장치를 폐기 처리할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 데이터 라인에서 돌출 되고 공통 전극에 오버랩 되는 복수개의 더미 패턴을 형성하여 데이터 라인 오픈 불량이 발생할 경우 데이터 라인의 리페어를 용이하게 할 수 있는 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 TN 액정 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2b는 TN 액정패널의 전압인가 시 액정분자의 모양을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 횡전계방식 액정표시장치를 개괄적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4b는 횡전계방식 액정표시장치에서 전압 온/오프(On/Off)시 액정분자 배열의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 횡전계방식 액정표시장치에서 공통 전극과 화소 전극의 전계 인가에 따른 액정분자의 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I'선을 자른 단면도이다.
도 8에 종래 기술의 횡전계방식 액정표시장치에서 라인 오픈 불량을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 평면도이다.
도 10은 도 9의 Ⅱ∼Ⅱ'를 자른 단면도이고, 도 11은 도 9의 Ⅲ∼Ⅲ'를 자른 단면도이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 공정 평면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 도 9의 Ⅱ∼Ⅱ' 선에 따른 공정 단면도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
50 : 하부 기판 51 : 게이트 라인
52 : 데이터 라인 53 : 데이터 전극
54 : 공통 라인 55 : 공통 전극
56 : 제 1 더미 패턴 57 : 제 2 더미 패턴
58 : 게이트 절연막 59 : 보호막
60 : 게이트 전극 61 : 반도체층
62a,62b : 소스/드레인 전극 63a,63b : 제1, 제 2 배향막
64 : 블랙매트릭스 65 : 칼라필터층
66 : 액정층
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 종횡으로 배치되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소 영역 내에서 횡전계를 인가하기 위한 복수개의 공통 전극 및 데이터 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출 되고 상기 화소 영역 내에서 상기 데이터 라인에 인접한 상기 공통 전극에 각각 오버랩 되도록 형성된 제 1 더미 패턴과 제 2 더미 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공통 전극과 상기 제 1, 제 2 더미 패턴 사이에는 게이트 절연막을 개재한다.
상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인에서 같은 방향으로 돌출된다.
상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 도전성 물질로 이루어진다.
상기 제 1 더미 패턴 및 제 2 더미 패턴은 상기 화소 영역 내의 상기 데이터 라인의 가장자리 양측에 이격한다.
상기 데이터 라인의 선폭은 상기 공통 전극의 선폭보다 작게 형성한다.
상기 데이터 라인의 오픈 불량 시, 상기 공통 전극에 오버랩된 제 1, 제 2 더미 패턴은 레이저 웰딩을 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 1, 제 2 더미 패턴에 연결된 공통 전극의 양측 끝단 가장자리 부분이 레이저 커팅되어 상기 제 1 , 제 2 더미 패턴에 연결된 공통 전극이 상기 공통 라인과 전기적으로 절연된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치 제조방법은, 하부 기판 상에 게이트 라인, 게이트 전극, 공통 라인 및 공통 전극을 형성하는 공정과, 상기 공통 전극을 포함한 상기 하부 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인에 수직하는 데이터 라인과, 상기 공통 전극에 횡전계를 인가하기 위한 데이터 전극과, 상기 데이터 라인에 인접한 공통 전극에 오버랩 되도록 상기 데이터 라인에서 돌출된 제 1 및 제 2 더미 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴이 형성된 상기 하부 기판 전면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판을 형성하여 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인에서 같은 방향으로 돌출 되도록 형성한다.
상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인과 동시에 형성한다.
상기 데이터 라인의 형성 시 오픈 불량이 발생할 경우, 상기 공통 전극에 오버랩하는 부분의 상기 제 1, 제 2 더미 패턴을 레이저 웰딩 방법을 이용하여 전기적으로 연결시키고, 상기 제 1, 제 2 더미 패턴이 연결된 상기 공통 전극의 양측 끝단을 레이저 컷팅 방법을 이용하여 상기 공통 라인으로부터 절연시키는 공정을 더 포함하여 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 하나의 화소 영역 내의 데이터 라인에 인접한 공통 전극에 오버랩 되고, 상기 데이터 라인의 상하측에 각각 돌출된 복수개의 더미 패턴(Dummy pattern)을 형성함으로써, 데이터 라인의오픈(Open) 불량의 발생 시 리페어(Repair)를 용이하도록 할 수 있다.
즉, 서로 평행하도록 형성된 공통 전극과 데이터 라인에 가교가 될 수 있는 더미 패턴을 상기 화소 영역 내의 상기 데이터 라인의 가장자리 양측에 각각 형성하여 상기 데이터 라인이 단선될 경우, 상기 더미 패턴을 상기 공통 전극과 연결한 후 상기 공통 전극을 공통 라인으로부터 절연시킴으로써 데이터 라인 오픈 불량을 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 평면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 하부 기판(도시하지 않음) 위에 종횡으로 형성되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(51) 및 데이터 라인(52)과, 상기 게이트 라인(51)과 데이터 라인(52)이 교차하는 부분에 형성된 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(62b)과 전기적으로 연결되며 상기 데이터 라인(52)과 평행하게 형성된 데이터 전극(53)과, 상기 화소 영역 내에서 상기 게이트 라인(51)과 평행하도록 형성된 공통 라인(54)과, 상기 공통 라인(54)에 연결되고 상기 데이터 라인(52) 및 데이터 전극(53)에 평행하도록 형성된 공통 전극(55)과, 상기 화소 영역의 일측 가장자리 상하 모서리 부분에서 상기 데이터 라인(52)에 인접하는 상기 공통 전극(55)에 수직으로 오버랩 되고, 상기 데이터 라인(52)에 돌출 되도록 형성된 제 1 더미 패턴(56) 및 제 2 더미 패턴(57)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 게이트 라인(51)에 수직하는 데이터 라인(52)의 소정 부분에서 오픈 불량이 발생할 경우를 대비하여 상기 데이터 라인(52)에 인접하는 상기 공통 전극(55)과 일정 영역 이상 오버랩 되도록 상기 제 1 더미 패턴(56) 및 제 2 더미 패턴(57)이 상기 화소 영역 내의 데이터 라인(52) 가장자리 양측에 각각 이격(離隔)하여 상기 데이터 라인(52)에서 돌출 되어 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 공통 전극(55)은 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 제 1 더미 패턴(56) 및 제 2 더미 패턴(57)과 절연되어 있다.
특히, 도면의 'A'와 같이, 상기 데이터 라인(52)의 오픈 불량 발생으로 상기 데이터 라인(52)이 단선될 경우, 상기 공통 전극(55)에 오버랩된 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)에 레이저 웰딩(laser welding)을 실시함으로써, 상기 공통 전극(55)과 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)이 오버랩된 각 부분의 상기 게이트 절연막을 뚫어 상기 공통 전극(55)과 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)을 각각 서로 연결시킬 수 있다.
또한, 제 1 더미 패턴(56)에 오버랩된 상기 공통 전극(55)의 상부('B' 부분)와, 제 2 더미 패턴(57)에 오버랩된 상기 공통 전극(55)의 하부('C' 부분)를 각각 레이저(laser) 컷팅(cutting)을 통하여 공통 라인(54)과 전기적으로 절연시킴으로써 단선된 상기 데이터 라인(52)을 리페어(Repair)할 수 있다.
즉, 구동회로로부터 인가되는 영상신호를 데이터 라인(52), 제 1 더미 패턴(56), 공통 라인(54)으로부터 절연된 공통 전극(55), 제 2 더미 패턴(57) 다시 데이터 라인(52)으로 연통 되는 신호 처리 패스(Path)를 통해 전달시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 데이터 라인(52)의 오픈 불량이 발생하지 않을 경우 그대로 사용할 수 있고, 데이터 라인(52)의 오픈 불량이 발생할 경우 상기 제 1 더미 패턴(56)과 제 2 더미 패턴(57)을 상기 공통 라인(54)으로부터 절연된 상기 공통 전극(55)에 연결함으로써 신호 전달 패스(Path)를 형성하도록 할 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트 라인(51)에 평행하도록 형성된 공통 라인(54)과, 상기 공통 라인(54)에 평행한 공통 전극(55)에 오버랩된 상기 데이터 전극(53)은 축적 용량을 갖도록 하고, 상기 박막트랜지스터(T)의 스위칭 신호에 의해 상기 데이터 전극(53) 및 상기 공통 전극(55)에 의해 횡전계를 형성하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 라인(52)에서 돌출 되어 형성된 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)이 상기 공통 전극(55)과 오버랩 되는 정도는 상기 공통 전극(55)의 선폭에 따라 결정될 수 있다.
즉, 상기 공통 전극(55)의 선폭이 클 경우 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)의 가로 길이를 작게 하여 상기 공통 전극(55)의 횡단면의 일부에만 오버랩 되도록 하거나, 상기 공통 전극(55)의 선폭이 작을 경우 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)의 가로 길이를 크게 하여 상기 공통 전극(55)의 횡단면에 모두 오버랩 되도록 할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 공통전극에 오버랩 되는 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57) 끝단에서의 선폭을 조절하여 상기 공통 전극에 오버랩 되는 부분을 조절할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 상기 데이터 라인(52)에서 돌출된 제 1 ,제 2 더미 패턴(56,57)의 가로길이 및 오버랩되는 선폭을 조절하여 상기 공통 전극(55)에 일정부분 이상 오버랩 되도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)을 상기 데이터 라인에서 돌출 되도록 하여 상기 공통 전극에 오버랩 되는 구조로 형성하거나, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)을 상기 공통 전극(55)에서 돌출하도록 하여 상기 데이터 라인(52)에 오버랩 되도록 형성할 수도 있다.
이와 같은 구조에서 데이터 라인(52) 오픈 불량에 따른 상기 레이저 웰딩 공정 상 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)이 어느 층에 형성되어도 무방하나, 상기 레이저 웰딩 공정을 통한 리페어 작업이 이루어져야 할 면적이 넓을수록 리페어 불량을 줄일 수 있다.
이와 같은 측면에서 볼 때, 통상의 횡전계방식 액정표시장치는 데이터 라인(52)의 선폭보다는 공통 전극(55)의 선폭이 크게 형성되기 때문에 상기 데이터 라인(52)에 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)이 연결되고, 상기 공통 전극(55)에 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)이 오버랩될 경우가 레이저 웰딩 공정의 성공률이 더 높다.
따라서, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)을 데이터 라인(52)에서 각각 같은 방향으로 돌출 되도록 형성됨이 바람직하다.
한편, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 단면을 살펴보면 다음과 같다.
도 10은 도 9의 Ⅱ∼Ⅱ'를 자른 단면도이고 , 도 11은 도 9의 Ⅲ∼Ⅲ'를 자른 단면도이다.
도 10내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는, 하부 기판(50) 상에 형성된 게이트 라인(51), 게이트 전극(60), 공통 라인(54) 및 공통 전극(55)과, 상기 공통 전극(55)을 포함하는 하부 기판(50) 전면에 형성된 게이트 절연막(58)과, 상기 게이트 전극(60)에 상응하는 상기 게이트 절연막(58) 상에 형성된 반도체층(도 9의 61)과, 상기 반도체층(61)의 양측 부위에 소스/드레인 전극(도 9의 62a,62b)과, 상기 게이트 라인(51)에 수직하도록 상기 게이트 절연막(58) 상에 형성된 데이터 라인(52) 및 데이터 전극(53)과, 상기 데이터 라인(52)에서 돌출 되어 상기 공통 전극(55)에 오버랩 되도록 형성된 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)과, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)을 포함한 하부 기판(50) 상에 형성된 보호막(59)과, 상기 보호막(59) 상에 형성된 제 1 배향막(63a)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)은 상기 데이터 라인(52)과 같은 불투명 또는 투명 도전성 물질로 형성된다. 또한, 상기 게이트 전극(60), 반도체층(61), 소스/드레인 전극(62a,62b)으로 이루어진 박막트랜지스터(도 9의 T)가 구성된다. 따라서, 상기 데이터 전극(53)은 상기 드레인 전극(62b)에 연결되어 상기 박막트랜지스터(T)의 스위칭 동작에 의해 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상부 기판(70) 상에 박막트랜지스터(T), 게이트 라인(51) 및 데이터 라인(53)으로의 차광을 위해 형성된 블랙매트릭스(64)와, 색 표시를 위해 형성된 칼라필터층(65)과, 상기 칼라필터층(65) 상에 형성된 제 2 배향막(63b)을 포함하고, 상기 두 기판(50,70) 사이에 형성된 액정층(66)을 더 포함하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 공정 평면도이고, 도 13a 내지 도 13d는 도 9의 Ⅱ∼Ⅱ' 선에 따른 공정 단면도이다.
먼저, 도 12a 와 도 13a에 도시된 바와 같이, 하부 기판(50) 상에 Al, Mo, Ta, Al합금 또는 ITO와 같은 도전성 물질을 형성한 후, 사진식각 공정을 통하여 게이트 라인(51), 게이트 전극(60), 공통 전극(55) 및 공통 라인(54)을 형성한다.
다음, 도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 공통 전극(55)을 포함하는 하부 기판(50) 전면에 SiNX, SiOX등을 플라즈마 CVD(Plasma chemical vapor deposition) 방법으로 증착하여 게이트 절연막(58)을 형성한다.
이어, 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(58)을 포함하는 하부 기판(50) 상에 상기 플라즈마 CVD 방법으로 a-Si 박막을 증착한 후, 상기 게이트 전극(60)에 상응하는 게이트 절연막(58) 상의 상기 a-Si박막을 패터닝하여 반도체층(61)을 형성한다.
이후, 도 12c와 도 13c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(58) 위에 Al, Cr, Ti, Mo, Ta, Al합금 등과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 형성한 후, 사진식각법을 이용하여 상기 게이터 라인(51)과 교차하도록 데이터 라인(52)을 형성하고, 동시에 상기 데이터 라인(52)과 평행한 방향으로 하나의 화소 영역 내에 복수개의 데이터 전극(53)을 형성한다.
이때, 상기 화소 영역 내에서 상기 데이터 라인(52)의 상하 양쪽부분에서 돌출되어 상기 공통 전극(55)과 오버랩 되도록 각각 제 1 더미 패턴(56) 및 제 2 더미 패턴(57)을 형성한다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)은 상기 데이터 라인(52)에 돌출되어 오픈 불량 발생 시 상기 공통 전극(55)과 연결되도록 상기 공통 전극(55)에 오버랩되는 구조로서, 상기 데이터 라인(52)과 함께 연결되도록 패터닝한다.
그리고, 도 13d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴(56,57)을 포함한 전면에 SiNX, SiOX등과 같은 무기물 또는 BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl)과 같은 유기물 등으로 보호막(59)을 형성한다. 또한, 상기 보호막(59) 상에 폴리이미드계 화합물을 이용하여 제 1 배향막(63a)을 형성한다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상부 기판 상에 상기 박막트랜지스터(T), 게이트 라인(51) 및 데이터 라인(52)으로의 차광을 위해 블랙매트릭스(64)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스(64)가 형성된 상부 기판(70) 상에 칼라필터층(65)을 형성하고, 상기 칼라필터층(65)이 형성된 상부 기판(70) 상에 제 2 배향막(63b)을 형성한다.
마지막으로, 상기 하부 기판(50)과 상부 기판(70)을 합착하고, 상기 두 기판(50,70) 사이에 액정층(66)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 제조공정을 완료한다. 참고로, 상기 액정층(66)은 하부 기판(50) 및 상부 기판(70)을 합작한 후, 모세관 현상을 통하여 형성할 수 있고, 어어 하나의 기판 위에 액정을 떨어뜨린 후 하부 기판(50) 및 상부 기판(70)을 합착하여 형성할 수 있다.
여기서, 도 12d와 같이, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 제조 공정 중, 데이터 라인(52)이 오픈되어 상기 데이터 라인(52)이 단선될 경우, 상기 데이터 라인(52))과 평행한 공통 전극(55)에 오버랩된 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)을 이용하여 상기 공통 전극(55) 및 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)이 오버랩된 각각의 부분에 레이저 웰딩을 통해 'W'와 같이, 사이드 콘택(Side Contact)시켜 전기적으로 연결한 후, 상기 제 1, 제 2 더미 패턴(56,57)에 의해 전기적으로 연결된 상기 공통 전극(55)의 양 끝단을 레이저 컷팅하여 상기 공통 라인(54)으로부터 전기적으로 절연시킴으로써 상기 데이터 라인 오픈 불량을 리페어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 제조방법은 데이터 라인(52) 오픈 불량 발생 시 상기 레이저 웰딩 및 레이저 컷팅 작업을 통하여 상기 데이터 라인(52), 제 1 더미 패턴(56), 공통 전극(55), 제 2 더미 패턴(57) 다시 상기 데이터 라인(52)을 전기적으로 연결하여 데이터 라인 오픈 불량을 리페어할 수 있도록 한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터 라인의 오픈 불량을 리페어 하기 위해 상기 데이터 라인에서 돌출되어 인접하는 상기 공통 전극에 오버랩되는 복수개의 더미 패턴을 형성하여 상기 데이터 라인 오픈 불량 발생 시 폐기 처리 또는 별도의 리페어 라인을 형성하지 않아도 되기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 액정층을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된 상부 기판 및 하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 종횡으로 배치되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 화소 영역 내에서 횡전계를 인가하기 위한 복수개의 공통 전극 및 데이터 전극;
    상기 데이터 라인에서 돌출 되고 상기 화소 영역 내에서 상기 데이터 라인에 인접한 상기 공통 전극에 각각 오버랩 되도록 형성된 제 1 더미 패턴과 제 2 더미 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통 전극과 상기 제 1, 제 2 더미 패턴 사이에는 게이트 절연막을 개재하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인에서 같은 방향으로 돌출됨을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 도전성 물질인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 라인의 선폭은 상기 공통 전극의 선폭보다 작은 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 화소 영역 내의 상기 데이터 라인의 가장자리 양측에 이격함을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 라인의 오픈 불량 시, 상기 공통 전극에 오버랩된 제 1, 제 2 더미 패턴은 전기적으로 연결되고, 상기 제 1, 제 2 더미 패턴에 연결된 공통 전극의 양측 끝단 가장자리 부분이 커팅되어 상기 제 1 , 제 2 더미 패턴에 연결된 공통 전극이 상기 공통 라인과 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
  8. 하부 기판 상에 게이트 라인, 게이트 전극, 공통 라인 및 공통 전극을 형성하는 공정;
    상기 공통 전극을 포함한 상기 하부 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 공정;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 라인에 수직하는 데이터 라인과, 데이터 전극과, 상기 데이터 라인에 인접한 공통 전극에 오버랩 되도록 상기 데이터 라인에서 돌출된 제 1 및 제 2 더미 패턴을 형성하는 공정;
    상기 제 1 및 제 2 더미 패턴이 형성된 상기 하부 기판 전면에 보호막을 형성하는 공정;
    상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판을 형성하여 두 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인에서 같은 방향으로 돌출 되도록 형성함을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴은 상기 데이터 라인과 같은 물질을 이용하여 형성함을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 데이터 라인의 형성 시 오픈 불량이 발생할 경우, 상기 공통 전극에 오버랩 되는 부분의 상기 제 1, 제 2 더미 패턴을 전기적으로 연결시키고, 상기 제 1, 제 2 더미 패턴이 연결된 상기 공통 전극의 양측 끝단을 상기 공통 라인으로부터 절연시키는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치 제조방법.
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