KR20070028743A - 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치,그리고 표시 장치의 수리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 표시판과 이를 포함하는 표시 장치, 그리고 표시 장치의 수리 방법에 관한 것이다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성되어 있는 수리선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 데이터선과 상기 데이터선과 분리되어 형성되어 있는 드레인 전극, 상기 데이터선 위에 형성되어 있는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함하며, 상기 수리선은 상기 게이트선과 상기 연결부 사이에 위치한다.
이와 같이 게이트선과 나란하게 수리선을 배치하여 수리를 하는 경우 결함 부위를 수리할 수 있는 수효는 무한함을 알 수 있다. 또한, 단순히 게이트선만 단선된 경우에는 별도의 레이저 공정 없이도 단선을 수리할 수 있다.
표시장치, 박막트랜지스터, 절연기판, 플라스틱, 단선, 결함, 레이저, 수리

Description

박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치, 그리고 표시 장치의 수리 방법 {THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME, AND REPAIRING METHOD OF DISPLAY DEVICE}
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 IVa-IVa 및 IVb-IVb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 3에 도시한 배치도에서 여러 경우에 따른 수리된 상태의 예들을 나타내는 도면이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
110: 절연기판 121: 게이트선
123: 수리선 171a, 171b, 171c: 데이터선
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부
R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT: 디지털 영상 신호
Clc: 액정 축전기 Cst: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치, 그리고 표시 장치의 수리 방법에 관한 것이다.
최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같 은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.
PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표시하는 장치이며, 유기 발광 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 발광 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판을 포함한다.
이러한 표시판은 기판으로서 투명 유리를 사용하는 것이 일반적이지만, 최근에는 소형 표시 장치를 중심으로 무게를 좀 더 줄이는 것은 물론 내충격성을 강화하면서 플렉서블(flexible) 특성을 갖는 플라스틱을 기판으로 사용하는 추세이다.
하지만, 플라스틱은 유리에 비하여 열에 약하여 고온 단계에서 팽창하는 데, 이 과정에서 기판에 균열(crack)이 발생하거나 이물질이 끼어 들어 신호선을 단선시키거나 단락시킨다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 단선이나 단락을 수리할 수 있는 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치, 그리고 표시 장치의 수리 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지 스터 표시판은, 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성되어 있는 수리선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 데이터선과 상기 데이터선과 분리되어 형성되어 있는 드레인 전극, 상기 데이터선 위에 형성되어 있는 보호막, 그리고 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극
을 포함하며, 상기 수리선은 상기 게이트선과 상기 연결부 사이에 위치한다.
이 때, 상기 수리선은 상기 게이트선과 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 데이터선은 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수리선 중 어느 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 경우, 나머지 수리선 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 제2 신호선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되거나 상기 수리선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방될 수 있다.
이와는 달리, 상기 제2 신호선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되거나 상기 수리선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방될 수 있다.
한편, 상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어져 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따라, 복수의 화소, 게이트선, 그리고 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 데이터선이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치는, 상기 박막 트랜지스터 표시판은 상기 연결부와 상 기 게이트선 사이에 위치하는 수리선을 포함한다.
여기서, 상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있을 수 있으며, 상기 수리선은 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 수리선 중 어느 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 경우, 나머지 수리선 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 신호선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되거나 상기 수리선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방될 수 있다.
이와는 달리, 상기 제2 신호선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되거나 상기 수리선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 수리 방법은, 절연 기판 위에 게이트선과 수리선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 데이터선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 및 수리선의 일부가 단선된 경우에 상기 데이터선과 상기 수리선의 교차 지점을 단락시키는 단계, 상기 단선된 수리선과 인접하는 적어도 하나의 수리선과 상기 데이터선의 교차 지점을 단락시키는 단계, 그리고 상기 데이터선의 일부를 개방시키는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 데이터선은 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함할 수 있고, 상기 수리선은 상기 연결부와 상기 게이트선 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있을 수 있고, 상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 수리 방법은, 절연 기판 위에 게이트선과 수리선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 데이터선을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부가 단선된 경우에 상기 제1 및 제2 신호선과 상기 수리선의 교차 지점을 각각 단락시키는 단계, 그리고 상기 제2 신호선의 일부와 상기 수리선의 일부를 개방시키는 단계를 포함한다.
상기 수리선은 상기 연결부와 상기 게이트선 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있을 수 있으며, 상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
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 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명하며, 액정 표시 장치를 한 예로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색 상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처 리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결 된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조에 대하여 도 3 내지 도 4b를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IVa-IVa 및 IVb-IVb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 플라스틱 소재로 이루어지는 기판(110)의 하부 및 상부에 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNx)와 같은 무기 물질 또는 유기 물질 등으로 이루어지는 기판 보호막(111a, 111b)이 형성되어 있다.
플라스틱 소재로 이루어지는 기판(110)은, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지며, 2 이상의 층을 중첩하여 형성될 수도 있다.
기판 보호막(111a, 111b)은 외부로부터 산소 또는 수분들이 유입되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 플라스틱 기판(110)의 하부 및 상부에 모두 형성하는 것이 바람직하지만 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고 경우에 따라 생략될 수도 있다.
기판 보호막(111b) 위에는 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)과 수리선(123)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(124)과 외부 회로 연결을 위하여 확장된 폭을 가지는 게이트선의 끝부분(129)을 포함한다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 수리선(123)은 게이트선과 나란한 줄기선과 게이트선(121)과 연결되어 있는 가지선(125)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
게이트선(121) 및 수리선(123)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막, 즉 하부막(121p, 123p)과 그 위의 상부막(121q, 123q)을 포함한다. 하부막(121p, 123p)은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 상부막(121q, 123q)은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 금속, 이를테면 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속 및 그 질화물, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다.
그러나 하부막(121p, 123p)이 접촉 특성이 우수한 물질로, 상부막(121q, 123q)이 저저항 물질로 만들어질 수도 있으며 이 경우 게이트선(121) 끝 부분(129) 의 상부막(129q) 일부가 제거되어 하부막(129p)이 노출될 수 있다. 또한, 게이트선(121)은 앞서 언급한 여러 물질들을 포함하는 단일막 구조를 가질 수 있으며 이외에도 여러 가지 다양한 여러 가지 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서 게이트 전극(124), 수리선(123) 및 가지선(124)에 대하여 하부막은 영문자 p를, 상부막은 영문자 q를 도면 부호에 덧붙여 표기하였다.
게이트선(121) 및 수리선(123)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 수리선(123) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.
반도체(154) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 화소의 좌우에 두 개의 가지로 나뉘어 있는 주 데이터선(171a)과 부 데이터선(171c)을 포함하며 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 수리선(123)과 교차한다. 두 데이터선(171a, 171c)은 연결부(171b)를 통하여 서로 연결되어 있으며, 주 데이터선(171a)은 게이트 전극(124)과 교차하는 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함하고, 부 데이터선(171c)은 게이트선(121) 부근에서 이웃하는 데이터선(171a)과 멀어지다가 게이트선(121)을 벗어나서 다시 만난다. 부 데이터선(171c)과 연결부(177b)는 게이트선(121)이나 데이터선(171a) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용될 수 있다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분은 수리선(123)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗어 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극 (175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)과 중첩되어 있고, 두 데이터선(171a, 171c)의 끝 부분(179)은 두 가지(171a, 171c)를 하나로 모으고 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있다. 이와는 달리, 두 가지(171a, 171c)의 각각에 끝 부분(179)이 연결되어 있거나 둘 중 한 쪽 가지는 부유 상태로 있을 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 하부막(171p, 175p), 중간막(171q, 175q) 및 상부막(171r, 175r)을 포함하는 삼중막 구조를 가진다. 하부막(171p, 175p)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지고, 중간막(171q, 175q)은 비저항이 낮은 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어지며, 상부막(171r, 175r)은 ITO나 IZO와의 접촉 특성이 우수한 내화성 금속 또는 이들의 합금으로 만들어진다. 이러한 삼중막 구조의 예로는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 내화성 금속 하부막(도시하지 않음)과 저저항 상부막(도시하지 않음)을 포함하는 이중막 구조나 앞서 언급한 여러 물질들로 만들어진 단일막 구조를 가질 수 있다. 이중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 데이터선 (171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서 연결부(171b), 소스 전극(173), 유지 축전기용 도전체(177)에 대하여 하부막은 영문자 p를, 중간막은 영문자 q를, 상부막은 영문자 r을 도면 부호에 덧붙여 표기하였다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(151[154][152, 154])에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진 하부막(180q)과 유기 절연물로 만들어진 상부막(180q)을 포함한다. 유기 절연물은 4.0 이하의 유전 상수를 가지는 것이 바람직하고, 감광성(photosensitivity)을 가질 수도 있으며, 평탄면을 제공할 수도 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어진 단일막 구조를 가질 수도 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179), 드레인 전극(175)과 유지 축전기용 도전체(177)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185, 187)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(Vcom)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 앞서 설명한 유지 축전기(Cst)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 수리 방식에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 7은 도 3에 도시한 배치도에서 수리된 상태의 예들을 나타내는 도면으로서, 도 5는 게이트선이 단선된 경우를, 도 6은 게이트선과 수리선이 단선된 경우를, 도 7은 데이터선을 비롯한 연결부가 단선된 경우를 각각 나타낸다. 아래에서는 단선 부분은 도면 부호 'OPN'으로, 레이저 조사를 통한 단락 부분은 'LS'로, 레이저 조사를 통한 절단 부분은 'LO'로 나타내었다.
도 5를 보면, 게이트선(121)의 중간 부분이 단선되어 있다. 이 때, 화살표로 나타낸 게이트 신호는 단선된 부위(OPN)를 우회하여 가지선(125)과 수리선(123r)을 거쳐 다시 게이트선(121)으로 계속 전달된다. 도 5에 나타낸 경우처럼 게이트선(121)만 단선된 경우에는 별도의 레이저 공정 없이 수리선(123)만으로 결함을 수리할 수 있다.
다음, 도 6을 보면, 게이트선(121)과 수리선(123s)이 모두 단선되어 있다.
이 때, 단선 부위(OPN)를 중심으로 좌우에 부 데이터선(171c)과 수리선(123s)이 교차하는 부분을 원으로 나타낸 것처럼 레이저 조사를 통하여 단락시키고, 단선 부위(OPN)가 있는 위쪽 화소의 수리선(123r)과 두 개의 부 데이터선(171c)을 단락시킨다. 또한, 부 데이터선(171c)은 각 단락 부위(LS)의 위아래로 레이저를 조사하여 절단하여 데이터 전압이 전달되는 것을 방지하며, 위쪽 화소의 수리선(123r)의 좌우를 절단하면 게이트 전압이 화살표로 나타낸 것처럼 전달된다.
도 7을 보면, 한 화소의 주 및 부 데이터선(171a, 171c)과 연결부(171b)가 단선되어 데이터 전압이 전달되지 않는다.
단선 부위(OOPN)가 있는 화소의 위쪽 화소의 수리선(123r)과 주 및 부 데이터선(171a, 171c)을 단락시키는 한편, 단선 부위(OPN)가 있는 화소의 수리선(123s)과 주 및 부 데이터선(171a, 171c)을 단락시킨다. 또한, 부 데이터선(171c)의 단락 부위(LS)의 위아래쪽을 절단하고 두 수리선(123r, 123s)을 도시한 것처럼 절단하면, 데이터 전압은 화살표로 나타낸 것처럼 전달된다.
또한, 레이저를 사용하여 단락 및 절단을 행하는 경우 플라스틱 기판(110)에 영향을 줄 수 있다. 그러나, 광원이 NdYAG인 레이저 장비를 사용하여 레이저를 조사한 결과 아래쪽 플라스틱 기판(110)에는 전혀 손상이 없음을 확인하였다.
이와 같이 게이트선(121)과 나란하게 수리선(123)을 배치하여 수리를 하는 경우 결함 부위를 수리할 수 있는 수효는 무한함을 알 수 있다. 더욱이, 도 5에 나타낸 것처럼, 단순히 게이트선(121)만 단선된 경우에는 별도의 레이저 공정 없이도 단선을 수리할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (26)

  1. 절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 동일한 층으로 형성되어 있는 수리선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 데이터선과 상기 데이터선과 분리되어 형성되어 있는 드레인 전극,
    상기 데이터선 위에 형성되어 있는 보호막, 그리고
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극
    을 포함하며,
    상기 수리선은 상기 게이트선과 상기 연결부 사이에 위치하는
    박막 트랜지스터 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 수리선은 상기 게이트선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  3. 제2항에서,
    상기 데이터선은 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  4. 제3항에서,
    상기 수리선 중 어느 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 경우, 나머지 수리선 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 박막 트랜지스터 표시판.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 신호선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 박막 트랜지스터 표시판.
  6. 제5항에서,
    상기 수리선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 박막 트랜지스터 표시판.
  7. 제4항에서,
    상기 제2 신호선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 박막 트랜지스터 표시판.
  8. 제7항에서,
    상기 수리선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 박막 트 랜지스터 표시판.
  9. 제1항에서,
    상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어져 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  10. 복수의 화소, 게이트선, 그리고 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 데이터선이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치로서,
    상기 박막 트랜지스터 표시판은 상기 연결부와 상기 게이트선 사이에 위치하는 수리선을 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 수리선은 상기 게이트선과 동일한 층으로 형성되는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 수리선 중 어느 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 경우, 나머지 수리선 중 적어도 하나가 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제2 신호선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 수리선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 표시 장치.
  16. 제13항에서,
    상기 제2 신호선 중 적어도 하나는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 수리선 중 적어도 두 개는 상기 연결 부분 부근에서 개방되는 표시 장치.
  18. 절연 기판 위에 게이트선과 수리선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 및 수리선의 일부가 단선된 경우에 상기 데이터선과 상기 수 리선의 교차 지점을 단락시키는 단계,
    상기 단선된 수리선과 인접하는 적어도 하나의 수리선과 상기 데이터선의 교차 지점을 단락시키는 단계, 그리고
    상기 데이터선의 일부를 개방시키는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 데이터선은 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 수리선은 상기 연결부와 상기 게이트선 사이에 위치하는 표시 장치의 수리 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있는 표시 장치의 수리 방법.
  22. 제18항에서,
    상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어지는 표시 장치의 수리 방법.
  23. 절연 기판 위에 게이트선과 수리선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부를 포함하는 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 제1 및 제2 신호선과 그 사이의 연결부가 단선된 경우에 상기 제1 및 제2 신호선과 상기 수리선의 교차 지점을 각각 단락시키는 단계, 그리고
    상기 제2 신호선의 일부와 상기 수리선의 일부를 개방시키는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 수리 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 수리선은 상기 연결부와 상기 게이트선 사이에 위치하는 표시 장치의 수리 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 수리선은 상기 게이트선에 연결되어 있는 표시 장치의 수리 방법.
  26. 제23항에서,
    상기 절연 기판은 플라스틱 소재로 이루어지는 표시 장치의 수리 방법.
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