KR20080006865A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20080006865A
KR20080006865A KR1020060066150A KR20060066150A KR20080006865A KR 20080006865 A KR20080006865 A KR 20080006865A KR 1020060066150 A KR1020060066150 A KR 1020060066150A KR 20060066150 A KR20060066150 A KR 20060066150A KR 20080006865 A KR20080006865 A KR 20080006865A
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film transistor
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liquid crystal
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KR1020060066150A
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선 박
유춘기
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 영역과 표시 영역 외곽의 비표시 영역을 포함하는 절연 기판, 비표시 영역에 형성되어 있으며 반도체층 및 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재를 포함하는 제1 박막 트랜지스터, 표시 영역에 형성되어 있으며 게이트 선의 연장부인 게이트 전극을 갖는 제2 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판에 대향 배치되어 있는 공통 전극 표시판, 비표시 영역을 따라 박막 트랜지스터 표시판 및 공통 전극 표시판 사이에 형성되어 있으며 광 흡수 재질을 포함하는 실런트, 그리고 실런트로 경계되어진 내부 영역에 위치하는 액정층을 포함한다. 이에 의해 백라이트에서 조사되어 공통 전극 표시판에 의해 일부 반사된 후 구동 박막 트랜지스터의 반도체층으로 입사하는 광이 감소하여 구동 박막트랜지스터의 오작동을 방지한다.
실런트, 경화 수지, 카본 블랙, 티타늄 옥사이드, 구동 박막 트랜지스터, 화소 박막 트랜지스터

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고,
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 박막 트랜지스터 표시판 110: 절연기판
121: 게이트선 124a, 124b: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 151a, 151b: 반도체층
161a, 161b: 저항성 접촉 부재 173a, 173b: 소스 전극
175a, 175b: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉구 190: 화소 전극
192: 연결 부재 200: 공통 전극 표시판
210: 절연 기판 220: 차광 부재
230: 색 필터 240: 오버코트막
270: 공통 전극 300, 301: 실런트
310: 경화 수지 320: 카본 블랙
321: 티타늄 옥사이드 400: 액정층
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판인 박막 트랜지스터 표시판에는 표시 영역에 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있으며, 다른 하나의 표시판인 공통 전극 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 형태가 주류이다. 이러한 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 화소 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 화소 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 표시판의 표시 영역에 형성한다. 화소 박막 트랜지스터는 비표시 영역에 별도로 부착된 게이트 드라이버 IC로부터 게이트선을 거쳐 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자 로서의 역할을 한다.
그런데 최근에는 제조 효율 향상을 위해 게이트선과 연결되는 게이트 드라이버 IC를 비표시 영역에 별도로 부착하여 사용하는 대신 게이트 드라이버 IC의 기능을 대체하는 구동 박막 트랜지스터를 화소 박막 트랜지스터를 형성하는 과정에서 비표시 영역에 바로 형성하여 사용하고 있다. 이러한 구동 박막 트랜지스터를 갖는 액정 표시 장치에서 백라이트에서 조사된 광은 박막 트랜지스터 표시판을 통과한 후 일부가 공통 전극 표시판에 반사되어 다시 구동 박막 트랜지스터로 입사하게 된다. 그러나 구동 박막 트랜지스터의 반도체층은 광에 민감하기 때문에 구동 박막 트랜지스터의 반도체층으로 광이 입사하는 경우 광 누설 전류의 발생 현상 등으로 인해 구동 박막 트랜지스터가 오작동 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 박막 트랜지스터 표시판의 비표시 영역에 형성되어 있는 구동 박막 트랜지스터의 반도체층으로 백라이트 광이 입사하는 것을 감소시켜 구동 박막 트랜지스터의 오작동을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 영역과 표시 영역 외곽의 비표시 영역을 포함하는 절연 기판, 비표시 영역에 형성되어 있으며 반도체층 및 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재를 포함하는 제1 박막 트랜지스터, 표시 영역에 형성되어 있으며 게이트 선의 연장부인 게이트 전극을 갖는 제2 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판에 대향 배치되어 있는 공통 전극 표시판, 비표시 영역을 따라 박막 트랜지스터 표시판 및 공통 전극 표시판 사이에 형성되어 있으며 광 흡수 재질을 포함하는 실런트, 그리고 실런트로 경계되어진 내부 영역에 위치하는 액정층을 포함한다.
상기 광흡수 재질은 검은색 안료일 수 있다.
상기 검은색 안료는 카본 블랙 및 티타늄 옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 검은색 안료는 상기 실런트의 총 부피의 5% 내지 75% 일 수 있다.
상기 실런트는 상기 제1 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 반도체층 위에 분리 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하며, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 선을 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 실런트는 상기 연결 부재의 적어도 일부의 위까지 연장 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는 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 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였 다. 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 실시예에 따른 표시 장치와 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 양 표시판(100, 200) 사이에서 양 표시판(100, 200)의 둘레부를 따라 형성되어 있는 실런트(300), 그리고 양 표시판(100, 200) 및 실런트(300)로 경계 되어진 내부 영역에 삽입되어 있으며 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직 또는 수평으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(400)을 포함한한다.
액정층(400)의 배향은 90° 비틀린 네마틱(twisted nematic, TN) 방식일 수도 있고, 수직 배향(vertical alignment, VA) 방식일 수도 있으며, ECB(electrically controlled birefringence) 방식일 수도 있다.
양 표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광판(미도시)이 구비되어 있다. 양 편광판(미도시)은 투과축이 서로 직교한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대해 설명한다.
도 1에서 보이는 바와 같이 박막 트랜지스터 표시판(100)은 투명한 유리 등으로 이루어져 있으며 화상을 표시하는 표시 영역과 표시 영역 외곽의 비표시 영역을 갖는 절연 기판(110)을 포함한다.
절연 기판(110)의 표시 영역에는 게이트 전극(124b)을 포함하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있으며, 비표시 영역에도 게이트 전극(124a)이 형성되어 있다.
도 1의 단면도에서는 분리 도시되어 있으나 실제로 게이트 전극(124b)은 게이트 선(121)에 연결되어 있으며, 주사 신호를 게이트 전극(124a)에 전달한다.
게이트선(121)과 게이트 전극(124a, 124b)은 알루미늄과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 게이트선(121)과 양 게이트 전극(124a, 124b)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(도시하지 않음)과 그 위의 상부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상부막은 게이트선(121)과 양 게이트 전극(124a, 124b)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 등으로 이루어진다. 하부막과 상부막의 조 합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.
게이트선(121) 및 양 게이트 전극(124a, 124b)은 단일막 구조를 가지거나 세 층 이상을 포함할 수 있다.
게이트선(121)과 양 게이트 전극(124a, 124b) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
양 게이트 전극(124a, 124b) 위의 게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 반도체층(151a, 151b)이 각각 형성되어 있다.
양 반도체층(151a, 151b)의 채널 영역을 제외한 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉 부재(161a, 161b)가 각각 형성되어 있다. 양 저항성 접촉 부재(161a, 161b)는 그 하부의 각 반도체층(151a, 151b)과 그 상부의 각 소스 전극(173a, 173b) 및 드레인 전극(175a, 175b) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
양 저항성 접촉 부재(161a, 161b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(미도시)의 분지인 소스 전극(173a, 173b) 및 소스 전극(173a, 173b)과 상호 분리되어 있는 복수의 드레인 전극(175a, 175b)이 각각 형성되어 있다.
비표시 영역에 형성되어 있는 게이트 전극(124a), 소스 전극(173a) 및 드레인 전극(175a)은 반도체층(151a)과 함께 구동 박막 트랜지스터(T1)를 이루고 있다. 또한 표시 영역에 형성되어 있는 게이트 전극(124b), 소스 전극(173b) 및 드레인 전극(175b)은 반도체층(151b)과 함께 화소 박막 트랜지스터(T2)를 이루고 있다.
여기서 구동 박막 트랜지스터(T1)는 연결 부재(192)에 의해 드레인 전극(175a)이 게이트선(121)에 연결되어 있다. 따라서 구동 박막 트랜지스터(T1)는 게이트선(121)을 통해 화소 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(124b)에 주사 신호를 인가함으로써 게이트 드라이브 IC의 기능을 수행한다.
양 소스 전극(173a, 173b) 및 드레인 전극(175a, 175b)은 크롬 또는 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금, 크롬(Cr) 따위의 하부막(도시하지 않음)과 그 위에 위치한 알루미늄 계열 금속인 상부막(도시하지 않음)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다.
소스 전극(173a, 173b), 드레인 전극(175a, 175b), 노출된 반도체층(151a, 151b)의 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 단일층 또는 복수층으로 형성되어 있다. 예컨대, 유기 물질로 형성하는 경우에는 각 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 각 반도체층(151a, 151b)이 노출된 부분으로 보호막(180)의 유기 물질과 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 유기막의 하부에 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2)로 이루어진 절연막(도시하지 않음)이 추가로 형성될 수도 있다.
보호막(180)에는 구동 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(175a)을 드러내는 제1 접촉구(contact hole)(181), 게이트 선(121)을 노출하는 제2 접촉구(182), 화소 박막 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(175b)를 노출하는 제3 접촉구(185)가 각각 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 이루어진 복수의 화소 전극(191), 복수의 연결 부재(192)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 제3 접촉구(185)를 통하여 화소 박막 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(175b)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 연결 부재(192)는 접촉구(181, 182)를 통하여 구동 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(175a)과 게이트선(121)을 연결한다.
구동 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(124a)이 외부로부터 구동 신호를 인가 받으면, 외부로부터 소스 전극(173a)에 인가된 전기적 신호가 드레인 전극(175b) 및 연결 부재(192)를 거쳐 게이트선(121)에 인가된다. 게이트선(121)에 인가된 전기적 신호인 주사 신호는 화소 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(124b)에 인가되며, 데이터선(미도시)을 통해 인가된 데이터 전압은 소스 전극(173b) 및 드레인 전극(175b)을 거쳐 화소 전극(191)에 인가된다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 둘 사이의 액정층(400)의 액정 분자들을 재배열시킨다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 공통 전극 표시판(200)에는 투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 화소 박막 트랜지스터(T2)를 전부 가리고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 방지하고 화소 전극(191)과 마주 보는 개구 영역을 정의한다.
색필터(230)는 절연 기판(210)과 차광 부재(220) 위에 형성되어 있으며, 차광 부재(220)가 정의하는 개구 영역 내에 거의 들어가도록 배치되어 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 삼원색 중 하나를 나타낼 수 있다.
차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에는 평탄화 층인 오버코트막(240)이 형성되어 있으며, 오버코트막(240) 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 오버코트막(240)은 생략되고 차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에 바로 공통 전극(270)이 형성되어도 무방하다.
양 표시판(100, 200) 사이에는 비표시 영역을 따라 스크린 마스크(screen mask)법 또는 디스펜스(dispense)법에 의해 라인 형태로 형성되어 있으며, 구동 박막 트랜지스터(T2)를 가리는 완전히 가리는 실런트(300)가 형성되어 있다. 실런트(300)는 양 표시판(100, 200)을 부착하여 고정하며, 표시 영역에 충진되어 있는 액정층(400)을 가두고 있다.
실런트(300)는 검은색 안료인 카본 블랙(320)을 포함하는 경화 수지(310)로 이루어져 있다. 경화 수지(310)는 아크릴 수지와 같은 자외선 경화 수지이나 열경화 수지인 에폭시 수지일 수도 있다. 한편, 실런트(300)는 아민계의 경화제, 알루 미나 파우더와 같은 충진제(filler), 스페이서를 더 포함할 수 있다.
검은색 안료인 카본 블랙(320)은 박막 트랜지스터 표시판(100)의 후방의 백라이트(미도시)로부터 입사된 후 공통 전극 표시판(200)에 의해 반사되어 구동 박막 트랜지스터(T1)로 재입사되는 백라이트 광의 일부를 흡수한다. 따라서 구동 박막 트랜지스터(T1)의 소스 전극(173a) 및 드레인 전극(175a) 사이에 노출된 반도체층(151a)의 채널 영역으로 입사되는 백라이트 광이 감소하여 광 누설 전류 발생 현상이 억제되어 구동 박막 트랜지스터(T1)의 오작동을 방지할 수 있다.
카본 블랙(320)의 부피는 실런트(300)의 접착성, 경화 효율 및 백라이트 광 흡수 효율을 고려하여 실런트(300) 전체 부피의 5% 내지 75% 내에서 선택될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도 2를 참고로 하여 도1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 2에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 실런트(301)가 연결부재(192)의 상당 부분을 가리도록 비표시 영역의 대부분에 형성되어 있으며, 광흡수을 위한 검은색 안료가 티타늄 옥사이드(321)로 이루어진 것을 제외하고는 도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 동일하다.
실런트(301)가 비표시 영역의 대부분을 가리게 되면 광흡수 효율이 더욱 증가하여 반도체층(151a)의 채널 영역으로 입사되는 백라이트 광이 더욱 감소하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 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.
상기와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 의하면 백라이트에서 조사되어 공통 전극 표시판에 의해 일부 반사된 후 구동 박막 트랜지스터의 반도체층으로 입사하는 광이 감소하여 구동 박막트랜지스터의 오작동을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 화상을 표시하는 표시 영역과 상기 표시 영역 외곽의 비표시 영역을 포함하는절연 기판, 상기 비표시 영역에 형성되어 있으며 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재를 포함하는 제1 박막 트랜지스터, 상기 표시 영역에 형성되어 있으며 게이트 선의 연장부인 게이트 전극을 갖는 제2 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판에 대향 배치되어 있는 공통 전극 표시판,
    상기 비표시 영역을 따라 상기 박막 트랜지스터 표시판 및 상기 공통 전극 표시판 사이에 형성되어 있으며 광흡수 재질을 포함하는 실런트, 그리고
    상기 실런트로 경계되어진 내부 영역에 위치하는 액정층
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 광흡수 재질은 검은색 안료인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 검은색 안료는 카본 블랙 및 티타늄 옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 검은색 안료의 부피는 상기 실런트의 총 부피의 5% 내지 75% 인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 실런트는 상기 제1 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 반도체층 위에 분리 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하며,
    상기 드레인 전극 및 상기 게이트 선을 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 실런트는 상기 연결 부재의 적어도 일부의 위까지 연장 형성되어 있는 액정 표시 장치.
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