KR20050079785A - 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 게이트 전극을 가지는 게이트선, 이후의 화소 전극과 중첩하여 유지 용량을 형성하는 유지 전극, 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있으며 게이트선과 직교하는 데이터선, 게이트 전극 상부에서 소스 전극과 각각 대향하고 있는 드레인 전극, 반도체층을 덮으며 유기 절연 물질로 이루어진 보호막과, 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극 및 이중으로 형성된 데이터선을 덮으며 인접하는 각각의 화소 전극이 이중으로 형성된 한측의 데이터 라인을 각각 완전히 덮어서, 화소전극과 데이터 선간의 기생용량의 차이가 공정의 각층간의 오정렬에 의하여 영향을 받지 않도록 형성하는 박막 트랜지스터 기판과 화소 전극과 마주하여 액정 용량을 형성하는 대향 전극이 형성되어 있는 기판을 가지는 액정 표시 장치이다.

Description

박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{THIN FILM TRANSISTOR PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE PANEL}

본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 고개구율의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 대향 전극이 형성되어 있는 상부 표시판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 표시판과 이들 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하고, 화소 전극과 대향 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 일반적인 액정 표시 장치에서는 화소의 개구율을 확보하는 것이 화면의 휘도를 높게 하고 이에 따른 많은 효과가 있으므로 중요한 기술적인 과제이다. 이를 위하여 화소 전극과 데이터선이 중첩하도록 배치하는데, 이로 인하여 화소 전압이 인가된 화소 전극과 연속적으로 변하는 데이터 전압이 전달되는 데이터선 사이에서 기생 용량이 형성되며, 이러한 기생 용량으로 인하여 여러 가지 불량이 발생한다. 하나의 예로, 액정 표시 장치의 제조 공정 중 사진 공정에서 표시판의 화소 전극이 위치하는 액티브 영역보다 작은 노광 마스크를 이용하는 경우에는 표시판을 몇 개의 블록으로 나누어 노광 공정을 실시하는데, 노광 마스크와 표시판의 정렬의 정도에 따라 화소 전극과 데이터선 사이의 거리가 블록마다 약간 달라질 수 있다. 이로 인하여 화소 전극과 데이터선 사이에서 발생하는 기생 용량이 블록에 따라 달라지고 이에 따라 스티치 불량이 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화소 전극과 데이터선 사이에서 발생하는 기생 용량이 균일한 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 박막 트랜지스터 표시판은 주사신호를 전달하는 복수의 게이트선 ; 상기 게이트선과 교차하고 영상 신호를 전달하며, 각각 서로 전기적으로 연결되고 서로 떨어져 있는 제1및 제2부데이터선을 각각 포함하는 복수의 데이터선 ; 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 박막 트랜지스터를 통하여 전기적으로 연결되어 있으며 인접한 제1부데이터선 또는 제2부데이터선의 양쪽 가장자리를 덮는 복수의 화소 전극 ; 상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 보호막; 그리고 상기 제1부데이터선과 상기 제2부데이터선 사이를 가리는 광차단 부재를 포함한다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 액정 표시 장치는, 주사신호를 전달하는 복수의 게이트선 ; 상기 게이트선과 교차하고 영상신호를 전달하며, 각각 서로 전기적으로 연결되고 서로 떨어져 있는 제1및 제2부데이터선을 각각 포함하는 복수의 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 박막트랜지스터를 통하여 전기적으로 연결되어 있고 인접한 제1부데이터선 또는 제2부데이터선의 양쪽 가장자리를 덮는 복수의 화소전극 ; 상기 데이터선과 상기 화소전극 사이에 형성되어 있는 색필터층을 포함하는 박막트랜지스터 표시판 ; 그리고 상기 분할된 데이터 선과 적층되어 형성된 광차단 부재를 포함한다.

이와같이, 각 데이터선을 서로 평행한 한 쌍의 부데이터선으로 만들고 각 부데이터선의 양쪽에 위치한 화소 전극들이 각각 인접 부데이터선과 중첩하도록 하고, 그 사이를 광차단 부재가 가려주면 데이터선과 화소전극 사이에서 발생하는 기생용량을 최소화하고 개구율을 최대로 할수 있다.

본 발명은 한 쌍의 부데이터선으로 이루어진 데이터선, 이에 중첩하는 화소 전극, 부데이터선 사이를 가리는 광차단층의 위치에 따라서 여러 가지 실시예가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에는 주사 신호를 전달하는 게이트선, 게이트선과 교차하며 영상 신호를 전달하며 적어도 화소 전극 주변의 일부분에서는 서로 거리를 두고 있는 한 쌍의 부데이터선을 포함하는 데이터선, 게이트선과 데이터선이 정의하는 화소 영역에 배치되어 있는 화소 전극, 그리고 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터선에 연결된 소스 전극 및 화소 전극에 연결되어 있는 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

박막 트랜지스터 표시판은 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선을 덮는 절연막을 더 포함하며, 화소 전극은 절연막 상부에 형성되어 있는 것이 바람직하며, 절연막은 유기 절연 물질 또는 색 필터로 이루어질 수 있고, 화소 전극과 중첩하여 유지 용량을 형성하는 유지 전극을 더 포함할 수 있다.

데이터선은 화소의 길이를 단위로 평행하게 이중으로 배치되며 직선 모양 혹은 반복적으로 나타나는 굽은 부분과 게이트선과 교차하는 부분을 가지며, 데이터선의 굽은 경우는 적어도 2개의 직선 부분을 포함하고, 직선 부분은 게이트선에 대하여 실질적으로 ±45도를 이루는 것이 바람직하고, 화소 전극은 화소에서 데이터선의 굽은 모양을 따라 패터닝되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 화소 전극은 인접한 데이터선의 양쪽 가장자리를 덮고, 광차단 부재는 데이터선과 전기적으로 절연되어 유기 재료 혹은 금속 재료로 이루어지며, 특히 각 쌍의 부데이터선 사이를 적어도 가리며 그 바깥쪽 가장자리가 부데이터선의 바깥쪽 가장자리를 넘지 않는 것이 바람직하다.

이러한 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며, 화소 전극과 마주하는 대향 전극을 가지는 대향 표시판과 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 더 포함한다.

이때, 액정층은 여러 가지 종류가 모두 해당될 수 있으나, 여기 실시예는 TN Mode를 기준으로 도면 등을 설명하였으나, 또한 수직 배향 모드의 경우도 같다고 할 수 있다. 수직 배향 모드 액정 표시 장치의 경우에는 액정층이 음의 유전율 이방성을 가지며 액정 분자의 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직으로 배향되어 있다. 수직 배향 모드의 액정 표시 장치인 경우, 대향 전극과 화소 전극에 절개부나 돌기 등을 두어 액정층에 전계가 인가될 때 액정 분자들이 눕는 방향을 서로 다르게 함으로써 소위 시야각의 향상에 기여하도록 할 수 있다.

박막 트랜지스터 표시판은 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극 사이에 형성되어 있는 반도체층을 더 포함하며, 주로 섬 모양일 수 있지만, 경우에 따라서는 데이터선의 하부까지 연장될 수도 있으며, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널부를 제외한 반도체층은 데이터선과 드레인 전극과 동일한 평면 모양을 가질 수도 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지는 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 각각의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라서 절단한 단면도 이고, 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 대향 기판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라서 절단한 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 서로 마주 보는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200) 및 그 사이에 구비되어 있는 액정층(300)과 실재(330)를 포함한다. 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100) 위에는 신호선(420)이 형성되어 있는 가요성 인쇄 회로(flexible printed circuit) 필름 따위의 기판(430)과 기판(430)을 표시판(100)에 부착하기 위한 이방성 도전 필름(410)이 구비되어 있다.

먼저 박막 트랜지스터 기판(100)을 개략적으로 살펴 보면, 도 1에서와 같이, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(110) 위에 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 복수의 화소 전극(190), 화소 전극(190)에 연결되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터에 연결되어 주사 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)과 영상 신호를 전달하는 한 쌍의 부데이터선(171a, 171b)으로 이루어진 복수의 데이터선(171)이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터는 주사 신호에 따라 온(on) 또는 오프(off)되어 영상 신호를 선택적으로 화소 전극(190)에 전달한다. 여기에서 복수의 화소 전극(190)이 위치하는 영역을 액티브 영역(또는 화면 영역)이라 하고 그 바깥을 주변 영역이라 한다.

박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 구체적으로 살펴 본다.

투명한 절연 기판(110) 위에 주로 가로 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 각 게이트선(121)의 일부는 돌출하여 돌기 형태의 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 게이트선(121)은 외부로부터의 게이트 신호를 받기 위한 게이트 패드(129)를 가진다. 그러나 이와는 달리 게이트선(121)의 끝 부분이 기판(110) 상부에 직접 형성되어 있는 게이트 구동 회로의 출력단에 연결될 수도 있다.

유지 전극선(131)은 폭이 넓은 유지 전극(135)을 포함한다.

대향 표시판(200) 측에 공통 전압을 전달하기 위하여 게이트선(121)과 동일한 층으로 대향 전극 전압 인가용 배선(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 Al, Al 합금, Ag, Ag 합금, Cu, Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속 따위로 만들어진다. 본 실시예의 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 단일층으로 이루어지지만, 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Mo, Ti, Ta 등의 내화 금속(refractory metals)층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 특히 알루미늄을 포함하는 경우는 2중층 이상으로 하여 화소 전극 재료와의 접촉을 피해야 한다. 이외에도 여러 다양한 금속 또는 도전체로 게이트선(121)과 유지 전극선(131)을 만들 수 있다.

게이트선(121), 유지 전극선(131) 등 게이트선과 같은 층에 형성되는 금속층 패턴의 측면은 경사져 있으며 수평면에 대한 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)을 비롯하여 복수의 드레인 전극(175) 및 유지 전극선 연결부(176)가 형성되어 있다.

드레인 전극(175)은 유지 전극선(131) 중간의 유지 전극(135)까지 연장되어 중첩한다. 드레인 전극(175)과 유지 전극선(131)의 사이에는 최소한 게이트 절연막(140)을 포함하는 유전체층이 개재되어 있으므로 이들 사이에 유지 용량을 확보할 수 있다.

각 데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 각 드레인 전극(175)을 향하여 복수의 분지를 내어 이루어진 소스 전극(173)을 가진다. 데이터선(171)은 또한 한쪽 끝 부분에 위치한 접촉부(179)를 포함하며, 접촉부(179)는 외부로부터 화상 신호를 받는다. 여기서, 각 데이터선(171)은 액티브 영역에서는 전기적으로 서로 연결된 한 쌍의 부데이터선(171a, 171b)을 포함한다. 각 쌍의 부데이터선(171a, 171b)은 액티브 영역 내에서는 복수의 연결부(178)를 통하여 연결되어 있으며 주변 영역에서는 서로 합쳐져 하나의 접촉부(179)를 이룬다.

유지 전극선 연결부(176)는 액티브 영역 바깥에 위치하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트 패드(129)에 인접한 곳에서 게이트선(121)과 교차한다. 유지 전극선 연결부(176)는 또한 유지 전극선(131)의 끝 부분과 인접하며, 뒤에서 다시 설명하겠지만, 모든 유지 전극선(131)과 연결되어 이들 유지 전극선(131)에 일정한 전압, 예를 들면 대향 표시판(200)에 공급되는 공통 전압을 공급한다. 게이트 패드부(129)가 없는 경우 유지 전극선(131)의 패턴이 통합적으로 연결된 구조(도시하지 않음)를 가질 수도 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 전극선 연결부(176)도 대개 크롬과 몰리브데늄, 알루미늄 등의 물질로 만들어지며 도 2 및 도 3에서처럼 단일층으로 이루어질 수도 있지만, 다중층으로 이루어질 수 있다. 다중층의 대표적인 예가 Mo/Al/Mo 삼중층인데, 이 경우처럼 알루미늄 등의 저저항 금속층으로 가운데 두고, 그 상하측에 몰리브데늄과 같은 내화 금속을 두는 것이 보통이다.

소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 및 그 사이 부분의 아래에는 섬 모양의 반도체(154)가 형성되어 있다. 도 1은 반도체(154)의 폭이 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 폭보다 약간 넓은 것을 보여 주고 있으나 반대로 더 좁을 수도 있다. 그리고 유지전극선(131)과 데이터선(171)의 교차부에도 섬 모양의 반도체(152)가 형성되어 있으며, 이외에도 게이트선(121)과 데이터선(171)의 교차부에도 두 신호선(121, 171) 사이에 반도체를 두어 두 신호선(121, 171)의 단선 등을 방지할 수 있다. 도 1과 달리 데이터선(171) 하부에도 반도체를 둘 수 있다. 반도체(152, 154)는 비정질 규소 따위로 이루어질 수 있다.

섬상의 반도체(151, 152)와 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 혹은 데이터선(171) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위한 복수의 섬 모양의 저항성 접촉 부재(161, 162)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 162)는 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 따위로 만들어진다.

게이트 전극(121), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154) 부분과 함께 박막 트랜지스터를 이룬다.

데이터선(171), 드레인 전극(175), 유지 전극선 연결부(176) 및 이들로 덮이지 않은 반도체(152, 154) 위에는 질화 규소 따위로 된 무기 절연재를 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성한 300Å~700Å 정도 두께의 얇은 무기 보호막(180a)이 구비되어 있다. 무기 보호막(180a)은 드레인 전극(175)의 일부, 게이트선(121)의 게이트 패드(129), 데이터선(171)의 접촉부(179) 및 유지전극선(131)의 단부, 유지 전극선 연결부(176) 및 그 단부 위에 위치한 복수의 접촉 구멍(185, 181, 182, 183, 184, 186)을 가지고 있다.

무기 보호막(180a) 위에는 도 1 및 도 2 에서와 같이 부데이터선(171a, 171b) 사이의 공간을 덮는 광차단 부재(160)가 형성되어 있다. 이때에 액티브 영역에서는 개구율 감소를 막기 위하여 광차단 부재(160)가 부데이터선(171a, 171b)의 바깥쪽 가장자리를 넘지 않게 한다. 이때, 도 2에서와 같이 부데이터선(171a, 171b)의 바깥쪽 가장자리와 광차단 부재(160)의 바깥쪽 가장자리 사이의 거리(w2)가 약 1㎛ 이상이 되도록 한다. 그리고, 광차단 부재(160)의 재료는 데이터선(171)과의 사이에 불필요한 기생 용량이 생기지 않도록 유기 절연재가 바람직하며 패턴을 쉽게 형성하기 위하여 감광성이 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 탄소 혹은 흑색 안료 등이 분산되어 있는 감광재가 바람직하다.

광차단 부재(160)는 또한 도 1에서와 같이 액티브 영역 밖의 주변 영역에서 액티브 영역을 둘러싸는 띠의 형태를 가지며, 이는 액티브 영역과 주변 영역 사이에서 발생하는 빛샘을 막기 위한 것이다. 이렇게 하면, 대향 기판(200) 쪽에 광차단 부재를 따로 두지 않아도 된다.

광차단 부재(160) 및 노출된 무기 보호막(180a) 위에는 평탄화 특성이 우수한 감광성 유기물로 이루어지며 유전상수 3.0 이하인 저 유전율막인 유기 보호막(180b)이 형성되어 있다. 이 유기 보호막(180b)은 약 0.7 ㎛ 이상의 두께를 가진다. 이 유기 보호막(180b)도 무기 보호막(180a)과 마찬가지로, 무기 보호막(180a)의 접촉 구멍(185, 181, 182, 184, 186)과 거의 같은 위치 및 같은 모양의 접촉 구멍(185, 181, 182, 183, 184, 186)을 갖고 있다. 즉, 드레인 전극(175)의 적어도 일부와 데이터선(171)의 끝 부분인 데이터 패드부(179)을 각각 노출하는 복수의 접촉 구멍(182) 및 유지 전극선(131)의 한 단부 위에 위치하는 복수의 접촉 구멍(186) 및 유지 전극선 연결부(176) 중간 및 그 끝 부분에 위치한 복수의 접촉 구멍(187,188)이 구비되어 있다.

이들 접촉 구멍은 대략 2 가지의 용도로 사용하는데, 박막 트랜지스터 표시판 가장자리 측에 있는 것은 주로 반도체 칩 등으로부터 각종 신호를 인가 받기 위한 것이고, 내부 측에 위치하는 것은 내부의 배선들을 전기적으로 연결하는 수단으로 사용된다. 나중에 설명하겠지만 전기적인 연결 수단으로 보호막(180b) 위에 도전성 재료로서 연결 다리를 형성하고 이를 접촉 구멍을 통하여 하부의 도전체들과 연결하는 방법이 사용된다.

특히 게이트선(121) 끝 부분의 게이트 패드(129), 유지 전극선(131) 끝 부분 위에 있는 접촉 구멍(181, 186)은, 이들 배선(121, 131)이 모두 게이트 절연막(140)의 하부에 있으므로 보호막(180a, 180b)뿐 아니라 게이트 절연막(140)도 관통하여 각각의 배선(121, 131)을 드러나게 한다.

도 2에 도면 부호 C로 표시한 것처럼, 예를 들면 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185) 주변에서 유기 보호막(180b)의 두께가 작아져서 유기 보호막(180b)의 표면에서부터 접촉 구멍(185)으로 내려오는 단차가 완만하다. 이러한 구조를 용이하게 만들기 위해서는 앞서 설명한 것처럼 유기 보호막(180b)의 재료가 감광성을 가지는 것이 바람직한데 이 경우에 단차가 완만한 접촉 구멍(185) 주변 구조를 만드는 방법에 대하여 간략하게 설명한다.

먼저 기판(110) 상에 양성의 감광성 유기막을 도포하고, 노광 마스크(도시하지 않음)를 정렬한 후 마스크(도시하지 않음)를 통하여 노광한다.

노광 마스크에는 투명한 영역과 불투명한 영역, 그리고 노광기의 분해능보다 작은 폭을 가지는 복수의 슬릿으로 이루어진 슬릿 패턴을 구비한 반투과 영역이 구비되어 있다. 노광 마스크의 투명 영역은 접촉 구멍(185)에 대응하며 투명 영역의 주변에는 슬릿 패턴이 배치되어 있다. 슬릿 패턴을 통하여 노광된 감광막 부분의 노광량은 적고 투명 영역을 통하여 노광된 접촉 구멍(185) 부분의 노광량은 충분하므로 감광막의 현상 후에 노광량이 적은 감광막 부분은 일부 두께가 잔류하고 노광량이 충분한 접촉 구멍(185) 부분은 완전히 제거된다. 이어, 드러난 무기 절연막(180a) 부분과 게이트 절연막(140) 부분을 유기 절연막(180b)을 식각 저지층으로 하여 건식 식각하여 접촉 구멍(185)을 형성한다.

이때, 유지 전극선(131)의 끝 부분과 같이 게이트선(121)과 같은 층의 금속층으로 된 배선을 드러나게 하기 위한 접촉 구멍(186, 181)을 형성하기 위해서는 무기절연막인 게이트 절연막(140)도 함께 건식 식각하여 제거하여야 하는데, 이때 금속과 무기 절연막이 식각 선택 비가 다르므로 데이터선(171) 같은 층에 있는 배선들 위의 접촉 구멍을 통하여 드러난 금속층은 거의 식각되지 않는 특성을 이용한다.

한편, 데이터선(171) 끝 부분의 데이터 패드(179)와 게이트선(121) 끝 부분의 게이트 패드(129)가 위치한 주변 영역에서는 기생 용량을 우려하지 않아도 되므로 도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 유기 절연막(180b)의 두께를 액티브 영역에서보다 작게 한다. 이렇게 하면 게이트 신호 또는 데이터 전압을 인가하기 위한 신호선(420)이 형성되어 있는 기판(430) 또는 구동 회로 칩의 패드 범프(도시하지 않음)를 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 드러난 배선(121, 171)과 이방성 도전 필름(410) 등으로 부착할 때 접촉 신뢰성이 높아진다. 그렇게 하기 위하여 보호막(180a, 180b) 패턴을 형성하는 공정에서, 접촉 구멍의 주변부와 마찬가지로 노광기의 분해능보다 작은 슬릿 혹은 반투명 재료로 이루어진 반투과 영역을 주변 영역에 대응시킴으로써 화소 전극(190)이 있는 액티브 영역에 비하여 보호막(180b)의 높이가 낮아지도록 한다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(190)을 비롯하여 복수의 데이터 패드(179) 및 게이트 패드(129) 및 유지 전극선 연결부(176) 단부의 패드와 그 위의 접촉 구멍들(181, 182, 186)을 통하여 전기적으로 연결되는 복수의 접촉 보조 부재(81, 82, 86), 그리고 예를 들면, 유지 전극선(131)과 유지 전극선 연결부(176) 사이의 연결 다리 등을 포함하는 연결 다리들(85)이 형성되어 있다. 이들은 모두 같은 재료로서 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 도전체로 이루어진다.

화소 전극(190)은, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 인접하고 있는 부데이터선(171a, 171b)의 안쪽 가장자리를 완전히 덮는다. 도 2에 표시한 것과 같이 화소 전극(190)의 가장자리와 이에 인접한 부데이터선(171a, 171b)의 안쪽 가장자리 사이의 거리(w1)가 약 2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 그러나 이 수치는 노광 장비의 오정렬 마진에 따라 달라질 수 있다. 그리고 화소 전극(190)은 유지 전극선(131)까지 연장된 드레인 전극(175) 위의 접촉 구멍(185)을 통하여 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다.

이와 같이 화소 전극(190)이 인접한 부데이터선(171a, 171b)의 안쪽 가장자리까지 덮도록 하면 표시판(100)의 좌우로 정렬 오차 내에서 편차가 생기더라도 화소 전극(190)과 부데이터선(171a, 171b)이 이루는 기생 용량은 동일하다.

그럼 대향 표시판(200)에 대하여 설명한다.

유리와 같은 투명 절연 기판(210) 위에 색필터층(230)이 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(190)에 대향하여 형성되어 있고 그 위에 유기물로 된 투명 절연막(250)이 형성되어 있고, 그 위에 대향 전극(270)이 형성되어 있다. 투명 절연막(250)은 반드시 필요한 것은 아니며, 색 필터층(230) 위에 바로 대향 전극(270)이 올 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이 박막 트랜지스터 표시판(100)의 광차단 부재(160)가 필요한 곳에서 빛샘을 충분히 막아주고 있으므로 대향 표시판(200)에 따로 블랙 매트릭스 따위의 차광 부재를 둘 필요가 없다.

박막 트랜지스터 표시판(100) 및 대향 표시판(200)의 안쪽 면 위에는 각각 배향막(11, 21)이 형성되어 있으며 바깥 면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 배향막(11, 21)은 거의 액티브 영역 내에 위치한다.

실재(330)는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200)의 사이에 위치하며 대향 표시판(200)의 둘레를 따라 연장되는 띠 모양을 가진다. 실재(330)와 광차단 부재(160)가 적어도 일부 중첩되는 것이 빛샘을 방지하기 위하여 바람직하다.

액정층(300)은 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 대향 표시판(200)의 화소 전극(190) 및 대향 전극(170) 위에 각각 형성된 배향막(11, 21) 사이에 위치하며 실재(330) 둘러싸인 영역 내에 가두어져 있다.

배향막(11, 21) 재료의 종류, 액정(300)의 종류, 배향 방법 등에 따라서, 여러 가지 다른 종류의 액정 표시 장치를 구성할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치의 경우 비틀린 네마틱(TN) 모드로 사용하는 것이 바람직하다.

이 액정 표시 장치를 수직 배향 모드로 사용하는 경우는, 시야각 확장을 위하여, 화소 전극(190) 및 대향 전극(270)에 복수의 절개부(도시하지 않음)를 두는 것이 바람직하다. 절개부는 서로 평행하고 적어도 한 번 굴절되어 있어 화소 전극(190)과 대향 전극(270)에 의하여 생성되는 전계가 절개부에 의한 프린지 필드 효과에 의하여 비틀어져, 하나의 화소 전극(190) 위에 위치한 액정 분자들의 눕는 방향이 여러 방향으로 나타난다. 두 전극(190, 270) 모두에 절개부를 두는 대신에, 화소 전극(190)에는 절개부를 두고 대향 전극(270) 측에는 배향막(21)과 대향 전극(270) 사이에 화소 전극(190)의 절개부와 평행이며 감광성 유기막 따위로 이루어진 돌기를 둘 수도 있다. 돌기의 유전율과 액정의 유전율 차이, 또는 돌기의 경사면에 의하여 액정 분자들이 눕는 방향이 결정되므로, 결국 한 쪽은 프린지 필드 효과로, 그리고 다른 쪽은 돌기의 유전율 혹은 경사면 효과로 액정 분자들의 눕는 방향을 다양하게 만들 수 있다. 절개부 없이 화소 전극(190) 위와 대향 전극(27) 위에 모두 돌기만을 두어도 된다.

도 4 내지 도 6을 참고하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 4의 V-V''선을 따라서 절단한 단면도이고, 도 6은 도 4의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 4의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라서 절단한 단면도이다.

제2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사한 배치 구조 및 층상 구조를 가진다.

먼저 박막 트랜지스터 표시판을 보면, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 유지 전극(133)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 반도체(154), 복수의 저항성 접촉 부재(161, 162)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 162) 위에는 복수의 소스 전극(173)을 포함하며 각각 한 쌍의 부데이터선(171a, 171b)으로 이루어진 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175) 및 유지 전극선 연결부(176)가 형성되어 있고 그 위에 무기 보호막(180a)이 형성되어 있다. 무기 보호막(180a) 위에는 차광 부재(160)가 형성되어 있고 그 위에는 유기 보호막(180b)이 형성되어 있다. 보호막(180a, 180b) 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183, 184, 185, 186)이 형성되어 있으며, 유기 보호막(180b) 위에는 복수의 화소 전극(190, 190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82) 및 복수의 연결 다리(85)가 형성되어 있다.

대향 표시판(200)은 절연 기판(210)과 그 위의 공통 전극(270)을 포함한다.

두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이, 바깥 면에는 편광판(12, 22)이 구비되어 있으며, 두 표시판(100, 200) 사이에는 실재(330)와 액정층(300)이, 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)의 위에는 신호선(420)이 형성되어 있는 기판(430)이 이방성 도전 필름(410)으로 부착되어 있다.

도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 색필터층(230)이 대향 표시판(200)이 아니라 박막 트랜지스터 표시판(100)의 무기 보호막(180a)과 광차단 부재(160) 사이에 형성되어 있다. 색필터층(230)은 RGB(빨강, 녹색, 파랑)의 삼원색 등을 가지며, 각 색필터층(230)의 가장자리가 부데이터선(171a, 171b) 사이에 위치하고 부데이터선(171a, 171b)의 안쪽 경계를 덮는다.. 색필터층(230)은 액티브 영역에만 위치하며 접촉 구멍(185)의 무기 보호막(180a) 쪽 가장자리를 노출하는 복수의 접촉 구멍(231)을 가지고 있다. 이와 같이 색필터층(230)이 박막 트랜지스터 표시판(100) 쪽에 있으므로 도 5에서 보는 바와 같이 대향 전극(270)이 유리 기판 (210) 바로 위에 형성되어 있다. 따라서 본 실시예에 따른 대향 표시판(200)은 별도의 사진 공정 없이 간단하게 형성할 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 7의 Ⅷ-Ⅷ'선을 따라서 절단한 단면도이고, 도 9는 도 7의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 7의 Ⅸ-Ⅸ'선을 따라서 절단한 단면도이다.

도 7 내지 도 9에 도시한 액정 표시 장치는 도 4 내지 도 6에 도시한 액정 표시 장치와 유사한 배치 구조 및 층상 구조를 가진다.

먼저 박막 트랜지스터 표시판을 보면, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 유지 전극(133)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 반도체(154), 복수의 저항성 접촉 부재(161, 162)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 162) 위에는 복수의 소스 전극(173)을 포함하며 각각 한 쌍의 부데이터선(171a, 171b)으로 이루어진 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175) 및 유지 전극선 연결부(176)가 형성되어 있고 그 위에 무기 보호막(180a)이 형성되어 있다. 무기 보호막(180a) 위에는 색필터층(230)이 형성되어 있고 그 위에는 유기 보호막(180b)이 형성되어 있다. 보호막(180a, 180b) 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183, 184, 185, 186)이 형성되어 있고 색필터층(230)에는 접촉 구멍(231)이 형성되어 있으며, 유기 보호막(180b) 위에는 복수의 화소 전극(190, 190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82) 및 복수의 연결 다리(85)가 형성되어 있다.

대향 표시판(200)은 절연 기판(210)과 그 위의 공통 전극(270)을 포함한다.

두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이, 바깥 면에는 편광판(12, 22)이 구비되어 있으며, 두 표시판(100, 200) 사이에는 실재(330)와 액정층(300)이, 그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)의 위에는 신호선(420)이 형성되어 있는 기판(430)이 이방성 도전 필름(410)으로 부착되어 있다.

도 7와 도 9에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 도 4 내지 도 6에 도시한 액정 표시 장치와 달리, 대향 전극 기판(200)의 절연 기판(210)과 대향 전극(270)의 사이에 광차단 부재(160)가 형성되어 있다. 도 7에 광차단 부재(160)가 도시되어 있으나 이는 이해를 돕기 위하여 박막 트랜지스터 기판(100)에 전사된 모양으로 그린 것이다. 광차단 부재(160)의 폭은 두 표시판(100, 200)을 조립했을 때, 데이터선(171)의 폭보다 넓은 것이 바람직하고 특히 한 쌍의 부데이터선(171a, 171b)을 모두 덮는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 실시예에서, 광차단 부재(160)는 무기 보호막(180a)과 유기 보호막(180b) 사이에 있거나, 색필터층(230) 위에 위치하지만, 광차단 부재(160)가 유기물인 경우에는 그 층상 위치가 중요하지 않다. 예를 들면, 무기 보호막(180a)의 하부 혹은 색필터층(230) 하부에 있는 것도 가능하다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 데이터선(171a,171b) 폭보다는 좁은 것이 바람직하다.

또한 제2 및 제3 실시예에서는 유기 보호막(171b)을 생략하고 색필터층(230)만을 두는 것도 색필터층(230)의 재료에 따라 가능하며, 이런 경우에는 인접하는 색필터층(230)이 서로 겹쳐진 구조를 갖는 것이 평판화 특성 측면에서 유리하다.

그리고 제1, 제2, 제3 실시예 모두에서 데이터선(171)과 같은 층에 형성되는 모든 금속 패턴과 게이트 절연막(140) 사이에 반도체가 존재할 수 있다. 이는 표시판(100)을 제조할 때 반도체층, 저항성 접촉층, 데이터 금속층을 연속으로 적층하고, 금속층과 그 아래의 층들을 차례로 패터닝하는 경우에 가능함은 자명하다고 할 수 있다.

또한 화소 전극(190)의 모양이 직사각형 대신에 부메랑 모양, 즉 적어도 한 번 굽은 형태를 가질 수 있으며, 이 경우에는 데이터선(171) 및 광차단막(160)도 화소 전극(190)의 모양을 따라 굽을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이, 각 데이터선을 서로 평행한 한 쌍의 부데이터선으로 만들고 각 부데이터선의 양쪽에 위치한 화소 전극들이 각각 인접 부데이터선과 중첩하도록 하고, 그 사이를 광차단 부재가 가려주면 데이터선과 화소 전극 사이에서 발생하는 기생 용량을 최소화하고 개구율을 최대로 할 수 있다. 이를 통하여 기생 용량 또는 이들의 편차로 인하여 표시 장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 특히 기생 용량의 편차로 인하여 발생하는 스티치 현상을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라서 절단한 단면도이고,

도 3는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라서 절단한 단면도이고,

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 4의 V-V''선을 따라서 절단한 단면도이고,

도 6은 도 4의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 기판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라서 절단한 단면도이고,

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 7의 Ⅷ-Ⅷ'선을 따라서 절단한 단면도이고,

도 9는 도 7의 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판이 조립된 상태의 액정 표시 장치를 도 7의 Ⅸ-Ⅸ'선을 따라서 절단한 단면도이다.

Claims (18)

1. 주사 신호를 전달하는 복수의 게이트선,

   상기 게이트선과 교차하고 영상 신호를 전달하며, 각각 서로 전기적으로 연결되고 서로 떨어져 있는 제1 및 제2 부데이터선을 각각 포함하는 복수의 데이터선,

   상기 게이트선 및 상기 데이터선과 박막 트랜지스터를 통하여 전기적으로 연결되어 있으며 인접한 제1 부데이터선 또는 제2 부데이터선의 양쪽 가장자리를 덮는 복수의 화소 전극,

   상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 보호막, 그리고

   상기 제1 부데이터선과 상기 제2 부데이터선 사이를 가리는 광차단 부재

   를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
2. 제1항에서,

   상기 광차단 부재는 상기 제1 및 제2 부데이터선의 가까운 쪽 가장자리와 중첩하며 먼쪽 가장자리와는 중첩하지 않는 박막 트랜지스터 표시판.
3. 제2항에서,

   상기 보호막은 무기 절연막을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
4. 제1항에서,

   상기 보호막은 유기 절연 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판.
5. 제4항에서,

   상기 보호막은 색 필터로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판.
6. 제1항에서,

   상기 화소 전극과 중첩하여 유지 용량을 형성하는 유지 전극을 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
7. 제1항의 박막 트랜지스터 표시판,

   상기 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며, 상기 화소 전극과 마주하는 대향 전극을 가지는 대향 표시판,

   상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 대향 전극 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층

   을 포함하는 액정 표시 장치.
8. 제7항에서,

   상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지며 상기 액정층의 액정 분자의 장축이 상기 두 표시판의 표면에 대하여 수직으로 배향되어 있는 액정 표시 장치.
9. 제8항에서,

   상기 대향 전극과 상기 화소 전극은 상기 액정층의 액정 분자를 분할 배향하는 화소 분할 수단을 가지는 액정 표시 장치.
10. 제9항에서,

    상기 화소 분할 수단은 절개부 또는 돌기인 액정 표시 장치.
11. 제1항에서,

    상기 박막 트랜지스터 표시판의 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 액정 표시 장치는 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에 위치하는 제1 반도체 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
12. 제11항에서,

    상기 데이터선의 하부에 위치하는 제2 반도체 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
13. 제12항에서,

    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 채널부를 제외한 상기 제2 반도체 부재는 상기 데이터선과 상기 드레인 전극과 실질적으로 동일한 모양을 가지며 상기 데이터선보다 너비가 넓은 액정 표시 장치.
14. 주사 신호를 전달하는 복수의 게이트선,

    상기 게이트선과 교차하고 영상 신호를 전달하며, 각각 서로 전기적으로 연결되고 서로 떨어져 있는 제1 및 제2 부데이터선을 각각 포함하는 복수의 데이터선,

    상기 게이트선 및 상기 데이터선과 박막 트랜지스터를 통하여 전기적으로 연결되어 있고 인접한 제1 부데이터선 또는 제2 부데이터선의 양쪽 가장자리를 덮는 복수의 화소 전극,

    상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 형성되어 있는 색필터층을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,

    상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하며 상기 박막 트랜지스터 표시판으로의 사영(射影)이 상기 제1 및 제2 부데이터선을 덮는 광차단 부재를 포함하는 대향 표시판, 그리고

    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 대향 표시판의 사이에 위치하는 액정층

    을 포함하는 액정 표시 장치.
15. 제14항에서,

    상기 색필터층과 상기 데이터선의 사이에 위치하는 무기 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
16. 제14항에서,

    상기 화소 전극과 중첩하여 유지 용량을 형성하는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
17. 제14항에서,

    상기 광차단막의 상기 박막 트랜지스터 기판으로의 사영이 상기 데이터선의 양쪽 가장자리를 덮는 액정 표시 장치.
18. 제1항 또는 제14항에서,

    상기 화소 전극은 적어도 한 번 굽은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.