JP4643774B2

JP4643774B2 - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP4643774B2
Application number: JP29692898A
Authority: JP
Inventors: 相洙金; 東奎金; 雲用朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-10-18
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: JPH11194369A; US6429909B1; JP2010097230A; US20020158996A1; US7463323B2; US20040141099A1; US6717634B2; TW413955B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、薄膜トランジスタ液晶表示装置は走査信号が伝達される多数のゲート線と、画素信号が伝達されてゲート線と交差する多数のデータ線と、ゲート線とデータ線とが交差する部分によって定義づけられる画素領域とその内に形成されている薄膜トランジスタとを含む。このような薄膜トランジスタ液晶表示装置は、薄膜を一層ずつ積むことで形成されるが、いくつかの膜が重なる部分では部分的な膜の切断が起きる。
【０００３】
従来は、膜の断線を防ぐために、ゲート線とデータ線とが交差する部分のみにデータ線を二重化するか、データ線パターンに沿ってその上部または下部に別途の金属を装着してパターニングすることで補助修理線をさらに形成してデータ線を二重化することにより、データ線が切れるなどの不都合を減少させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記第一番目の方法の場合、ゲート線とデータ線とが交差する部分以外でデータ線が断線する場合に別途の修理線を使って修理しなくてはならない。また、この修理の過程でレーザ接合工程が必要となり、高精密な表示装置にそのような工程を適用することが困難である。
【０００５】
第二番目の方法の場合、補助修理線を形成するために別途の金属を装着してパターニングしなくてはならず、補助修理線とデータ線を連結するための絶縁膜エッチング工程がさらに追加されるという面倒さがある。
【０００６】
ゲート線の断線を防ぐために、一つの画素内にゲート線を二重とする二重ゲート方式の液晶表示装置が使用される場合もある。二重ゲート構造を有する液晶表示装置は、互いに平行な二重ゲート線及び二重ゲート線を連結する連結部からなる。データ線の断線を修理する役割を果たす補助線が連結部と平行に形成されており、補助線上部にはデータ線が重畳している。補助線とデータ線とは電気的に連結されているため、データ線が断線する場合に補助線を通じてデータ信号が伝達される。
【０００７】
しかしながら、補助線と連結部との間が狭く形成されるので、データ線と連結部との間の容量カップリングが増加してデータ線における信号遅延が増加し、導電性粒子によって連結部と補助線とが連結される可能性が高くなってゲート線とデータ線とが電気的に連結されるという致命的な不良が生じる。
【０００８】
本発明は、前記に鑑みてなされたもので、その目的は、工程を追加することなく、データ線断線不良を低減することができる補助修理線構造を実現することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、補助修理線を光遮断膜に代用して開口率を向上することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、データ線における信号遅延の増加及びデータ線とゲート線との短絡に影響を及ぼさない二重ゲート配線構造を実現することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、二重ゲートは配線構造における開口率の減少を防ぐことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置においては、ゲート線と同一物質で同一層にデータ線を補助するための修理線が形成されており、この修理線はゲート線の間に分離された形態に位置する。データ線は修理線を覆っている絶縁層上に形成されてゲート線と交差している。
【００１３】
本発明による他の液晶表示装置ではデータ線を保存するための修理線がゲート線と同一物質で同一層に形成されており、ゲート線を境界にして分離された多数の部分に分けられており、画素電極と重畳するように形成されている。
【００１４】
この時、修理線はデータ線と電気的に連結されているため、データ線が断線しても信号の通路となることができる。
【００１５】
また、画素電極の端縁と重畳するように形成される修理線は、画素電極の端縁におけるフリンジフィールドによる光漏洩領域を覆う。
修理線の幅はデータ線の幅より広く形成することができる。
【００１６】
ゲート線と交差する付近でデータ線を二股に形成することもでき、この場合においていずれかが断線すれば他方に信号が流れる。
【００１７】
修理線とデータ線とは直接連結するか、他の連結手段を通じて間接的に連結されることができる。
【００１８】
後者の場合、画素電極と同一層に同一物質からなる透明導電層が連結手段の役割を果たすようにすることができる。この時、透明導電層はゲート線両側に位置した二つの修理線及びデータ線に連結される。また、前者の場合にもデータ線とゲート線との交差点の両側に位置する部分のデータ線と連結される透明導電層をさらにおいて、交差点でデータ線が断線される場合にこの透明導電層が信号の通路となるようにすることができる。
【００１９】
また、液晶の異常配列が画素の両側で他の幅に現われる捩じれたネマチックまたは垂直配向方式においては画素電極が修理線と重畳する幅を左右で異なって形成することができる。
さらに、画素電極の上下端縁がゲート線と重畳するように形成することもできる。
【００２０】
このように、画素電極の端縁と重畳する修理線またはゲート線が、画素電極の端縁で現われる漏洩光を遮断することができるため、上部の対向基板に別途の光遮断膜を形成する必要がないので開口率が増加する。
【００２１】
このような構造の液晶表示装置は、ゲート配線を形成する過程で修理線を形成し、透明画素電極を形成する過程で透明導電連結パターンを形成することによって実現することができる。
このように、データ線の断線欠陥を修理するための補助修理線や連結パターンを追加工程なしで作れることで、工程を単純化することができる。
【００２２】
一方、互いに平行な横方向の二重ゲート線を有する本発明の他の実施形態においては、二重ゲート線を連結する縦方向の連結部が、二重ゲート線とデータ線によって定義される画素領域の中間を横切るように形成されている。
このように、連結部がデータ線及び補助線と遠く離れた画素領域の中間に位置するため、データ信号の影響を小さく受け、導電汚染粒子などによって補助線と連結される可能性が低い。
【００２３】
二重ゲート線を連結する縦方向の連結部は、画素領域ごとに形成されておらず、一部の画素領域に形成される場合もある。
この時、連結部が形成されていない画素領域の一側ゲート線には、突出部を形成して画素電極と重畳する面積を増加させることができる。
【００２４】
連結部が形成されている画素は、基板全体に任意に配置されるようにし、連結部が形成されている画素より連結部が形成されていない画素の数が多いことが好ましい。連結部が形成されている画素と連結部が形成されていない画素との個数の比は１：３以上であることが好ましい。
【００２５】
連結部を画素領域の中間ではないデータ線の下部に形成し、連結部が形成されていない画素領域のデータ線の下部には補助線を置くこともできるが、この場合にはゲート連結部が補助線より小さい比率で形成することが好ましく、その比率は１：１０であることが好ましい。
【００２６】
ゲート線の両側の補助線を同時にデータ線に連結する連結手段をさらに含むこともでき、この連結手段は透明導電層で形成することもできる。
このように、連結部がデータ線の下部に置かれると開口率の減少を抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるデータ補助修理線を有する液晶表示装置の配線図であり、図２及び図３は図１のII−II′及びIII−III′による断面図であって、補助修理線がアルミニウムなどのゲート配線用金属であり、データ線下部にデータ線とゲート線との交差部まで形成されており、データ線とゲート線との交差部ではＩＴＯ(indium-tin-oxide)にて連結されている構造を現す。
【００２８】
透明な絶縁基板上に横方向に長く走査信号を伝達するゲート線１００が形成されており、縦方向には補助修理線１１０、１２０が長く形成されているが、この補助修理線１１０、１２０はゲート線１００と連結されないようにゲート線１００付近で切れている。すなわち、ゲート線１００を境界に両側に分かれている。この時、補助修理線１１０、１２０の端部分がそれぞれ一定の角度で斜めに突出している。
【００２９】
ゲート線１００と補助修理線１１０、１２０とはゲート絶縁膜２００で覆われており、ゲート線１００の上部のゲート絶縁膜２００上には非晶質珪素などの半導体からなるチャンネル層３００が形成されている。補助修理線１１０、１２０の上部のゲート絶縁膜２００上には画像信号を伝達するデータ線４００が縦方向に長く形成されており、その一部はチャンネル層３００上に延長されてソース電極Ｓとなり、ゲート線１００を中心としてソース電極Ｓの向い側のチャンネル層３００上にはソース電極Ｓと一定の距離を置いてドレイン電極Ｄが形成されている。一方、データ線４００、ソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄとチャンネル層３００との間にはｎ＋非晶質珪素などのチャンネル層３００とソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄの接触抵抗を低める物質からなる抵抗性接触層３０１が形成されている。
【００３０】
その上には、保護絶縁膜５００が形成されており、保護絶縁膜５００上にはゲート線１００とデータ線４００が交差することで定義される画素領域内に透明画素電極６００が形成されている。画素電極６００はＩＴＯなど透明導電物質からなるので、保護絶縁膜５００に開いた接触口C４を通じてドレイン電極Dと連結されている。
【００３１】
また、画素電極６００と同一物質で透明導電連結パターン６１０が補助修理線１１０、ゲート線１００とデータ線４００との交差部及び他の補助修理線１２０にわたって形成されている。この時、連結パターン６１０はゲート絶縁膜２００及び保護絶縁膜５００に開いた接触口Ｃ１、Ｃ２を通してデータ線４００の側面から斜めに突出した補助修理線１１０、１２０の端部とそれぞれ連結されており、データ線４００の上部では保護絶縁膜５００に開いた接触口Ｃ３を通じてデータ線４００と連結されている。
【００３２】
複数の層の膜が重なるため膜が切れる恐れのあるゲート線１００とデータ線４００の交差点付近に前述した形態の連結パターン６１０が形成されているので、交差点でデータ線４００が切れても補助修理線１１０、１２０と連結されている連結パターン６１０に沿って下のデータ線４００に信号が伝達される。
従って、断線したデータ線４００を容易に修理することができる。
【００３３】
図４は図１のIV−IV′による断面図であって、第１実施形態による薄膜トランジスタ基板と対向基板が整列された状態を示している。
図４に示すように、第１実施形態による構造においては、連続して異なる信号電圧が印加されるデータ線４００と隣接した画素電極６００との間で容量カップリングが発生する。この時に発生する容量カップリングは画素電極６００の端縁付近の液晶配列を乱すため、画素電極６００の境界部から光が漏れる現象を深化させる。これを防止するために、上部対向基板２０には光遮断膜ＢＭを置き、この光遮断膜ＢＭが下部基板１０の薄膜トランジスタ、データ線４００及び画素電極６００の端縁を覆うように整列させ、液晶分子の異常配列が現われる領域を覆う。
【００３４】
上部対向基板２０に画素電極６００の端縁に沿って対応するように光遮断膜ＢＭを置く場合、上、下基板１０、２０を整列させる時に発生する誤整列の幅を考慮して光遮断膜ＢＭの幅を決定しなければならない。すなわち、光遮断膜ＢＭは実際の液晶分子の異常配列領域より誤差範囲だけ広く形成しなければならない。従って、画素電極６００と重なる光遮断膜ＢＭの幅Ｌは異常配列領域より広くなり、これは結果的に開口率を減少させる。
【００３５】
本発明の第２実施形態を示した図５のように、第１実施形態に見られる開口率減少の問題を解決するために、基板１０のデータ線４００の幅を画素電極６００と重畳するように左、右に一定の幅Ｌ１、Ｌ２を拡張することにより、画素電極６００の端縁で現われる液晶ＬＣの異常配列を覆うことができる。残りの構造は第１実施形態と同一である。
【００３６】
しかしながら、データ線４００と画素電極６００との間の距離が第１実施形態に比べて縮少するため容量カップリングが増加し、表示画質が低下する。保護絶縁膜５００の厚さを厚く形成すればこのような問題を低減することができるが、通常使用されている化学的蒸気蒸着（chemical vapor deposition：CVD）方法上の制限によって数百ｎｍ厚さ以上には形成し難い。これを克服するため、数μｍの有機物質で保護膜を形成することもできるが、透過率が減少するという他の問題が生ずる。
【００３７】
第３実施形態では第１実施形態と同様に画素電極とデータ線との間の距離は相対的に大きくし、その代わりにその下部に置かれた補助修理線の幅を大きくすることで光遮断膜に代替する構造を提示する。
【００３８】
図６は本発明の第３実施形態による補助修理線を有する液晶表示装置の配線図であり、図７は図６のVII−VII′線による断面図である。図６及び図７に示すように、前述した第１及び第２実施形態と同様にゲート線１００、チャンネル層３００及び抵抗性接触層３０１、補助修理線１１０、１２０、透明画素電極６００、連結パターン６１０などが形成されている。
【００３９】
３実施形態では、補助修理線１１０、１２０がデータ線４００より広い幅で形成されており、両側の画素電極６００とは端縁が一部重畳しているため、データ線４００に沿って現われる液晶ＬＣの異常配列領域は補助修理線１１０、１２０によって覆われる。
【００４０】
このように、上部対向基板２０に画素電極６００の端縁に沿って対応する光遮断膜ＢＭを置く場合、光遮断膜ＢＭを上、下基板１０、２０の誤整列の誤差を考慮して広く形成する場合と異なり、補助修理線１１０、１２０が異常配列領域に該当する幅だけ画素電極６００と重畳すればよいので、開口率が向上する。
【００４１】
このような構造を有する基板１０と対応する上部対向基板２０の光遮断膜ＢＭは薄膜トランジスタ及びゲート線１００の端縁を覆うように横方向のみに形成される。
【００４２】
図７に示すように、補助修理線１１０、１２０が画素電極６００と重畳する幅をディスクリネーション、すなわち、液晶の異常配列が現われる領域と現われない領域に対して異なって形成することもできる。すなわち、捩じれたネマチック（twisted nematic：TN）方式の液晶モードにおいて、液晶の捩じれた方向が下部薄膜トランジスタ基板１０の方で見る時に反時計方向であれば、ディスクリネーションが生じる領域は右側であるため、右側の重畳幅Ｌ４を左側の重畳幅より広げてディスクリネーション領域が補助修理線１１０、１２０によって覆われるようにする。
【００４３】
このような実施形態は垂直配向方式の液晶モードに適用する場合においてさらに効果的であり、これは垂直配向方式の場合、ディスクリネーションが生じる領域が極めて狭いので補助修理線１１０、１２０が画素電極６００と重畳する領域Ｌ４を広げる必要がないため、開口率がさらに増大するからである。
【００４４】
次に、図８は本発明の第４実施形態を示した配置図であって、基本構造は第３実施形態と同一である。但し、画素電極６００がゲート線１００の側に延長されて重畳している構造である。
【００４５】
この場合、画素電極６００が補助修理線１１０、１２０と一定の幅が重なっているだけではなくゲート線１００とも重畳しているため、データ線４００及びゲート線１００に沿って画素電極６００の外に現われる液晶の異常配列領域はゲート線１００及び補助修理線１１０、１２０によって覆われる。
【００４６】
従って、上部対向基板にはゲート線１００とデータ線４００とが交差する部分及び薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている付近に対応する領域のみに光遮断幕ＢＭを形成すればよいので、開口率がさらに増大する。
【００４７】
図９は、本発明の第５参考形態による補助修理線を有する液晶表示装置の配線図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ′による断面図であって、透明連結パターンなしで前述の実施形態のような補助修理線のみでデータ線の断線欠陥を修理することの可能な構造に関する。前述の実施形態と同様にゲート線１００、半導体層３００及び抵抗性接触層３０１、補助修理線１１０、１２０、透明画素電極６００などが形成されている。
【００４８】
図９及び図１０に示すように、第５実施形態においては、ゲート線１００と同一層に同一物質に形成されている補助修理線１１０、１２０が斜めに形成された部分なしで一直線に張っており、ゲート絶縁膜２００に開いた接触口Ｃ５、Ｃ６を通じてデータ線４００と連結されている。しかし、データ線４００が補助修理線１１０、１２０と必ずしも連結されている必要はない。この時は、データ線が断線した場合においては補助修理線１１０、１２０とデータ線４００とをレーザ短絡させて修理することができる。
【００４９】
また、ゲート線１００と交差する部分でデータ線４００が二股４１０、４２０に分けられているので、いずれかが断線すれば残りのものによって信号が伝達されることができる。従って前述の実施形態と同様の透明連結パターン（図１の図面符号６１０）が必ずしも必要ではない。その他の部分の構造は他の実施形態と類似する。
【００５０】
図１１は本発明の第６参考形態による液晶表示装置の配線図であって、補助修理線１１０、１２０を除いた部分の構造は第５参考形態の構造と同一である。第６参考形態では、補助修理線１１０、１２０がデータ線４００より広い幅で形成されており、両側の画素電極６００とは端縁が一部重畳しているため、データ線４００に沿って現われる液晶ＬＣの異常配列領域が補助修理線１１０、１２０によって覆われる。
【００５１】
次に、本発明の第７参考形態による補助修理線の構造について説明する。
図１２は本発明の第７参考形態による液晶表示装置の配線図であって、図１３は図１２のXIII−XIII′線による断面図である。図１２及び図１３に示すように、データ線４００は補助修理線１００、１２０に沿って縦方向に形成されており、補助修理線１１０、１２０とはゲート絶縁膜２００に開いた接触口Ｃ７、Ｃ８を通じて連結されている。データ線４００の上部には保護絶縁膜５００が形成されており、保護絶縁膜５００上には両側の補助修理線１１０、１２０にわたってデータ線４００とゲート線１００との交差部を覆う形態に透明連結パターン６１０が形成されている。この透明連結パターン６１０は透明画素電極６００と同一物質で形成されており、保護絶縁膜５００に形成されている接触口Ｃ７、Ｃ８を通じてデータ線４００と連結されている。図１３でＡ部分のデータ線４００は連結されているべきであるが、断線が発生した場合を表すために切られたものとして示した。その他の部分の構造は他の実施形態と類似する。
【００５２】
ゲート線１００とデータ線４００との交差部のように、ゲート線１００、ゲート絶縁膜２００、チャンネル層３００、データ線などの膜がいくつかの層に形成されているところでは、膜の段差部でデータ線４００が切れるような欠陥Ａが発生し易い。
【００５３】
しかし、第７実施形態と同様に、データ線４００に補助的な導電性連結パターン６１０がさらに形成されている場合には連結パターン６１０を通じてデータ信号が伝えられる。
【００５４】
図１４に示した本発明の第８参考形態は第７参考形態と基本構造は同一である。但し、補助修理線１１０、１２０の幅をデータ線１１０、１２０より広く形成し、画素電極６００とも重畳するように形成することにより、補助修理線１１０、１２０が画素電極６００付近で現われる液晶の異常配列を覆う光遮断膜の役割を果たす。従って、開口率が拡大する。
【００５５】
次に、本発明の実施形態による液晶表示装置を製造する方法について説明する。
図１５乃至図１９は、図１乃至図４で示した第１実施形態による液晶表示装置の製造方法を順に示した配置図であって、ゲート配線形成過程で補助修理線を形成し、画素電極の形成過程でデータ線とゲート線の交差部に補助連結パターンを形成し、補助連結パターンを接触口を通じて補助修理線とデータ線とを電気的に連結することを特徴とする。
【００５６】
最初に、アルミニウム、モリブデンのようなゲート配線用金属を蒸着してパターニングすることでゲート線１００とデータ補助修理線１１０、１２０とを同時に形成する（図１５参照）。
【００５７】
窒化シリコンなどでゲート絶縁膜２００を蒸着し、その上に、非晶質シリコンとｎ⁺非晶質シリコンとを連続的に蒸着した後、パターニングしてゲート線１００上に半導体層３００及びｎ⁺非晶質シリコン層３０１を形成する（図１６参照）。
【００５８】
クロムなどのデータ配線用金属を蒸着してパターニングし、データ線４００、ソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄなどのようなデータ配線を形成する。次いで漏出したｎ⁺非晶質シリコン層３０１をエッチングして抵抗性接触層３０１を形成する（図１７参照）。
【００５９】
その上に、保護絶縁膜５００を形成し、補助修理線の両端１１０、１２０上部のゲート絶縁膜２００と保護絶縁膜５００、そしてデータ線４００上部とドレイン電極Ｄ上部の保護絶縁膜５００を除去して接触口Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を形成する（図１８参照）。
【００６０】
最後に、ＩＴＯを蒸着しパターニングして画素電極６００と連結パターン６１０を形成する。この時、ドレイン電極Ｄ上部にある接触口Ｃ４を通じて画素電極６００がドレイン電極Ｄと接触し、接触口Ｃ１、Ｃ３、Ｃ２を通じて連結パターン６１０が補助修理線１１０、１２０及びデータ線４００と接触することにより、補助修理線１１０、１２０がデータ線４００と電気的に連結される。
【００６１】
図２０乃至図２４は、図６及び図７に提示した第３実施形態による液晶表示装置の製造方法を順に示した配置図であって、図１５乃至図１９に述べた方法と類似する。
すなわち、ゲート線１００の形成過程で補助修理線１１０、１２０を形成し、補助修理線１１０、１２０と接触口Ｃ１、Ｃ２を通じて連結される補助連結パターン６１０を透明画素電極６００の形成過程でデータ線４００とゲート線１００の交差部に形成する。
【００６２】
但し、図２２及び図２４に示すように、データ線４００を補助修理線１１０、１２０の幅より狭く形成し、画素電極６００が補助修理線１１０、１２０と左右で同一幅または互いに相異する幅に重畳するように形成するという点が異なる。ゲート線１００と画素電極６００の上、下端縁が重畳するように形成しても同一の効果を得る。
【００６３】
次に、図２５乃至図２６を参考にして図９及び図１０に提示された第５参考形態による液晶表示装置の製造方法について説明する。図２５乃至図２６は、その製造方法を工程順序に従って示した平面図であって、補助修理線をゲート線の形成過程で形成し、この補助修理線が接触口を通じて上部に形成されているデータ線と電気的に連結されるように形成し、ゲート線とデータ線が交差する付近ではデータ線を二股に形成することを特徴とする。
【００６４】
前述した実施形態における製造方法と同様に、ゲート線１００及び補助修理線１１０、１２０を同時に形成し、その上にゲート絶縁膜２００、非晶質シリコン層３００、ｎ⁺非晶質シリコン層３０１を順に積層した後、二つの層３００、３０１をパターニングする。ゲート絶縁膜２００をパターニングして補助修理線１１０、１２０上部に接触口Ｃ５、Ｃ６を形成する。
【００６５】
次に、図２５に示すように、データ配線用金属を蒸着してパターニングすることでデータ線４００とソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄを形成する。この時、データ線４００とゲート線１００との交差部ではデータ線４００が二股４１０、４２０に分けられるようにパターニングする。この過程で接触口Ｃ５、Ｃ６を通じてデータ線４００が補助修理線１１０、１２０と連結される。その後、保護絶縁膜５００を蒸着してパターニングすることでドレイン電極Ｄ上部に接触口Ｃ４を形成する。
【００６６】
図２６示すように、ＩＴＯのような透明導電物質を蒸着してパターニングすることで画素電極６００を形成する。この時、画素電極６００は接触口Ｃ４を通じてドレイン電極Ｄと接触する。
【００６７】
図２７乃至図２９は、図１１に示した第６参考形態の製造方法を工程順序に従って示した平面図であって、補助修理線の幅をデータ線の幅より広く形成して画素電極と重畳するように形成することを除いては図２５と図２６で述べた方法と同一である。すなわち、図２７に示すように、ゲート線１００及び補助修理線１１０、１２０を同時に形成し、その上にゲート絶縁膜２００、非晶質珪素層３００、ｎ⁺非晶質珪素層３０１を順に積層した後、二つの層３００、３０１をパターニングする。ゲート絶縁膜２００をパターニングして補助修理線１１０、１２０上部に接触口Ｃ５、Ｃ６を形成する。
【００６８】
次に、図２８に示すように、データ配線用金属を蒸着してパターニングすることでデータ線４００とソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄを形成する。この時、データ線４００とゲート線１００との交差部ではデータ線４００が二股４１０、４２０に分けられるようにパターニングして、補助修理線１１０、１２０よりはその幅を狭く形成する。この過程で接触口Ｃ５、Ｃ６を通じてデータ線４００が補助修理線１１０、１２０と連結される。
【００６９】
図２９に示すように、保護絶縁膜５００を蒸着してパターニングし、ドレイン電極Ｄ上部に接触口Ｃ４を形成する。その上にＩＴＯのような透明導電物質を蒸着してパターニングして画素電極６００を形成する。この時、画素電極６００は補助修理線１１０、１２０と重畳して、接触口Ｃ４を通じてドレイン電極Ｄと接触する。
【００７０】
図３０乃至図３２は第７参考形態の製造方法を工程順に従って示した平面図であって、前述の実施形態と同様に補助修理線とデータ線とを連結するが、透明画素電極をパターニングする過程でデータ線と接触口を通じて連結される透明補助連結パターンをさらに形成することを特徴とする。
【００７１】
図３０に示すように、ゲート線１００と補助修理線１１０、１２０、ゲート絶縁膜２００と、接触口Ｃ５、Ｃ６、非晶質シリコン層３００及びｎ⁺非晶質シリコン層３０１などを形成した後、データ配線用金属を蒸着してパターニングすることでデータ線４００とソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄを形成する。この過程で、接触口Ｃ５、Ｃ６を通じてデータ線４００が補助修理線１１０、１２０と連結される。
【００７２】
図３１のように、保護絶縁膜５００を蒸着してパターニングすることでゲート線１００の両側のデータ線４００及びドレイン電極Ｄを露出する接触口Ｃ７、Ｃ８、Ｃ４をそれぞれ形成する。
【００７３】
次に、図３２に示したように、ＩＴＯのような透明導電物質を蒸着してパターニングすることで画素電極６００及び補助連結パターン６１０を形成する。この時、補助連結パターン６１０は補助修理線１１０、１２０にわたってゲート線１００とデータ線４００の交差部を覆う形態にパターニングして、接触口Ｃ７、Ｃ８を通じてデータ線４００と接触させる。
【００７４】
図３３乃至図３５は第８参考形態による液晶表示装置の製造方法を工程順序に従って示した平面図であって、図３０乃至図３２で述べた方法と殆ど同一である。但し、補助修理線１１０、１２０の幅をデータ線４００より広く形成して画素電極６００とは一定の幅が重畳するように形成し、透明画素電極６００をパターニングする過程でデータ線４００と接触口Ｃ７、Ｃ８を通じて連結される透明補助連結パターン６１０を形成するという点で差がある。
【００７５】
次に、ゲート及びデータ配線の断線及び短絡を防止するための二重ゲート線の構造、連結部及び補助線の構造を有する液晶表示装置を説明する。
図３６は本発明の第９参考形態による薄膜トランジスタ基板の配線図であり、図３７は図３６のXXXVII−XXXVII′線による断面図であり、図３８は図３７のXXXVIII−XXXVIII′線による断面図である。図３６乃至図３８に示すように、互いに平行な第１ゲート線１０１及び第２ゲート線１０２が横方向に形成されており、第１及び第２ゲート線１０１、１０２を連結する連結部１０３が画素領域の中間に縦方向に形成されている。一方、縦方向にデータ線の断線に備えた補助線１３０が形成されている。
【００７６】
第１及び第２ゲート線１０１、１０２、ゲート線連結部１０３及び補助線１３０をゲート絶縁膜２００が覆っており、第１ゲート線１０１の上部には半導体層３００が形成されている。半導体層３００上には電気的な接触特性を向上するための抵抗接触層３０１が第１ゲート線１０１を中心に両側に形成されており、その上にはソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとが形成されている。また、ゲート絶縁膜２００上にはソース電極Ｓと連結されるデータ線４００が縦方向に形成されており、このデータ線４００はゲート絶縁膜２００に開いた接触口Ｃ９、Ｃ１０を通じて補助線１３０と連結されている。
【００７７】
半導体層３００、データ線４００、ソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄは、保護絶縁膜５００で覆われており、ドレイン電極Ｄの一部を露出する接触口Ｃ４が保護絶縁膜５００に開いている。
保護絶縁膜５００上には二重ゲート線１０１、１０２とデータ線４００とに区切られる画素領域内部に透明画素電極６００か形成されており、接触口Ｃ４を通じて前段画素のドレイン電極Ｄと連結されている。
【００７８】
本発明の第９参考形態による液晶表示装置においては、二重ゲート線１０１、１０２を連結する連結部１０３が画素領域の中間に位置するため、補助線１３０からの距離Ｌ１はできるだけ大きく形成されている。従って、画像信号の変化によるカップリング増加による信号遅延増加が生ぜず、連結部１０３及びゲート線１０１、１０２などのゲート配線と補助線１３０とを形成する過程で連結部１０３と補助線１３０とが導電性汚染粒子によって連結されるようなことは起こらない。
【００７９】
本発明の第１０参考形態においては、ゲート線連結部を一部の画素に形成してゲート線とデータ線の短絡をさらに減らすことができる構造を提示する。図３９は本発明の第１０参考形態による液晶表示装置の平面図である。図３９では薄膜トランジスタやその他の配線などは図示せずに二重ゲート線とゲート線連結部及び画素領域のみを示した。図３９に示すように基板上に多数の画素Ｐが行列形態に配列されており、各画素行に対して二つのゲート線１０１、１０２が形成されている、二つのゲート線１０１、１０２は基板の左側端縁で一つに連結されて同一の走査信号を伝達されるようになるので、二重ゲート線の構造を有するようになる。行列形態に配列された多数の画素Ｐのうちの一部画素には縦方向に二重ゲート線１０１、１０２を連結するゲート線連結部１０３が形成されている。ゲート線連結部１０３は全体画素に対して任意に選択された一部の画素に形成されており、ゲート線連結部１０３が形成されている画素の数はゲート線連結部が形成されていない画素の数に比べて少ない。ゲート線連結部１０３が形成されている画素の数とゲート線連結部が形成されていない画素の数の比は１：３以上となることが好ましい。
【００８０】
一方、本発明の第１０参考形態による液晶表示装置においては、ゲート線連結部１０３が形成されている画素は不透明な金属で形成されたゲート線連結部１０３によって一定の量の光が遮断されるため、ゲート線連結部が形成されていない画素に比べて開口率が減少するようになる。また、ゲート線連結部１０３は画素電極（図示しない）と重畳して保持容量を形成するようになり、ゲート線連結部が形成されていない画素に比べて大きい保持容量を有するようになる。従って、画素別に表示特性が異なるという問題点がある。
【００８１】
このような問題点を解決するために、本発明の第１１参考形態においては、第１０参考形態と同様に一部の画素に対してはゲート線連結部を形成し、ゲート線連結部が形成されていない残りの画素に対しては一側ゲート線に突出部を形成する。
【００８２】
図４０は本発明の第１１参考形態による液晶表示装置でゲート線連結部が形成されていない一つの画素を示す平面図である。本発明の第１１参考形態において、ゲート線連結部が形成されている画素とゲート線連結部とが形成されていない画素の配置は本発明の第１０参考形態の場合と類似し、ゲート線連結部が形成されている画素の構造は本発明の第９参考形態の場合と類似する。
【００８３】
図４０に示すように、互いに平行な第１ゲート線１０１及び第２ゲート線１０２が横方向に形成されており、第１ゲート線１０１は画素領域側に突出した突出部１０７を有するように形成されており、第１ゲート線１０１の突出部１０７が画素電極６００と重畳している。残りの構造は図３６乃至図３８に示した本発明の第９実施形態の場合と類似する。画素電極６００と重畳する第１ゲート線１０１の突出部１７０の面積は、ゲート線連結部が形成されている画素においてゲート線連結部が画素電極と重畳する面積を考慮して決定することができ、突出部１０７の面積とゲート線連結部とがそれぞれ画素電極と重畳する面積は等しいのが好ましい。
【００８４】
このように、第１ゲート線に突出部を形成して画素電極との重畳面積を増加させると、それに応じて開口率は一部減少し保持容量は増加することになり、ゲート線連結部が形成されている他の画素と同一の開口率及び保持容量を有するようにすることができる。しかし、ゲート線連結部が画素内に形成されているので、開口率が減少する短所がある。
【００８５】
このような短所を改善した第１２実施形態を図４１乃至図４４に示した。
図４１は、本発明の第１２実施形態による薄膜トランジスタ基板の配線図であり、図４２は図４１のXLII−XLII′線による断面図であり、図４３は図４１のXLIII−XLIII′線による断面図であり、図４４は図４１のXLIV−XLIV′線による断面図である。
本発明の第１２実施形態において、第１及び第２ゲート線１０１、１０２、ゲート絶縁膜２００、半導体３００、抵抗接触層３０１、データ線４００、ソース及びドレイン電極Ｓ、Ｄ、保護絶縁膜５００及び画素電極６００などの構造は第９実施形態での構造と類似している。
【００８６】
図４１乃至図４４に示すように、第１及び第２ゲート線１０１、１０２を連結する連結部１０４がデータ線４００に覆われるように任意のデータ線４００の下部に形成されており、この連結部１０４がその下部に形成されていないデータ線４００の下部には補助線１４０が形成されている。補助線１４０は第１及び第２ゲート線１０１、１０２によって分離されており、補助線１４０の両端部は一定の角度で斜めに突出している。
【００８７】
第１ゲート線１０１及び前段画素の第２ゲート線１０２がデータ線４００と交差する部分の保護膜500上には、端部が一定の角度で斜めに突出して補助線の端部と重畳する透明な連結パターン６２０が、第１ゲート線１０１及び前段画素の第２ゲート線１０２にわたって重畳して形成されている。
【００８８】
データ線４００と第１ゲート線１０１とが交差する部分のデータ線４００を露出する接触口Ｃ１１が保護絶縁膜５００に開いており、補助線１４０の両端部をそれぞれ露出する接触口Ｃ１２、Ｃ１３が保護絶縁膜５００及びゲート絶縁膜２００に開いているので、この接触口Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を通じて透明連結パターン６２０が補助線１４０及びデータ線４００と連結される。すなわち、透明連結パターン６２０を通じて補助線１４０とデータ線４００とが電気的に連結される。
【００８９】
このように、本発明の第１２実施形態においては、連結部１０４がデータ線４００の下部に形成されているため、開口率は減少しない。また、連結部１０４と補助線１４０とが隣接していないため、ゲート及びドレインの短絡による欠陥が生じない。
【００９０】
連結部と補助線とを一定の比率に存在せしめるようにすることにより、基板全体に対し負荷容量を均一に維持することができ、このような構造が次の第１３実施形態に提示されている。
図４５は第１３実施形態による薄膜トランジスタ基板のゲート配線及び画素領域を示した平面図であり、薄膜トランジスタや基板、データ配線などは図示せず、二重ゲート線とゲート線及び画素領域のみを示した。
図４５に示すように、行列形態に配列された多数の画素Ｐのうち、一部の画素の一側外部には縦方向に二重ゲート線１０１、１０２を連結する連結部１０４が形成されており、連結部１０４が形成される画素Ｐの位置が順次に変化するように連結部１０４が配置されているので、基板全体のデータ線にかかる負荷容量が均一に維持される。
【００９１】
例えば、一つのデータ線（図示しない）に連結された画素Ｐにおいて一番目の画素に該当するゲート線１０１、１０２にゲート連結部１０４が連結されていると、連続した残りの九つの画素に対してはゲート連結部１０４が形成されていない。
【００９２】
ゲート連結部１０４が対応する画素の数はゲート線連結部１０４が対応していない画素の数に比べて少なく形成され、普通、ゲート線またはデータ線の断線発生確率は１０％未満であるためゲート連結部１０４が連結される画素と連結されていない画素との比率は１：１０程度であればよい。
【００９３】
一方、ゲート線連結部１０４が連結されていない画素Ｐにはデータ線（図示しない）の断線を防止するための補助線１４０が二つのゲート線１０１、１０２間に形成されている。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、ゲート配線の形成過程で補助修理線を形成することにより、補助修理線を形成するための別途の金属蒸着工程及びパターニング工程を必要としないため、工程が単純化される。
【００９５】
また、補助修理線の幅をデータ線より広く画素電極と重なるように形成して光遮断膜の役割を果たすことにより、上部基板に光遮断膜を別途に形成する必要がないため、開口率が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図２】図１のII−II′、III−III′線による断面図である。
【図３】図１のII−II′、III−III′線による断面図である。
【図４】図１のIV−IV′線による断面図ある。
【図５】第２実施形態による図１のIV−IV′線による断面図ある。
【図６】本発明の第３実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図７】図６のVII−VII′線による断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図９】本発明の第５実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ′線による断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図１２】本発明の第７実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII′線による断面図である。
【図１４】本発明の第８実施形態による液晶表示装置の配線図である。
【図１５】第１実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図１６】第１実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図１７】第１実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図１８】第１実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図１９】第１実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２０】第３実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２１】第３実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２２】第３実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２３】第３実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２４】第３実施形態による製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２５】第５実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２６】第５実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２７】第６実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２８】第６実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図２９】第６実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３０】第７実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３１】第７実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３２】第７実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３３】第８実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３４】第８実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３５】第８実施形態に対する製造方法を工程順序に従って示した平面図である。
【図３６】本発明の第９実施形態による薄膜トランジスタ基板の配線図である。
【図３７】図３６のXXXVII−XXXVII′線による断面図である。
【図３８】図３６のXXXVIII−XXXVIII′線による断面図である。
【図３９】本発明の第１０実施形態による薄膜トランジスタ基板の平面図である。
【図４０】本発明の第１１実施形態による薄膜トランジスタ基板の平面図である。
【図４１】本発明の第１２実施形態による薄膜トランジスタ基板の配線図である。
【図４２】図４１のXLII−XLII′線による断面図である。
【図４３】図４１のXLIII−XLIII′線による断面図である。
【図４４】図４１のXLIV−XLIV′線による断面図である。
【図４５】第１３実施形態による薄膜トランジスタ基板のゲート配線及び画素領域を概略的に示した平面図である。
【符号の説明】
１０絶縁基板
２００ゲート絶縁膜
１００ゲート線
１１０、１２０補助修理線
４００データ線
５００保護絶縁膜
６００画素電極
６１０連結パターン
ＢＭ光遮断膜
ＬＣ液晶
Ｃ１〜Ｃ８接触口
Ｓソース電極
Ｄドレイン電極

Claims

透明な絶縁基板と、
前記絶縁基板上に第１方向に形成されているゲート線と、
前記ゲート線と同一層に同一物質で第２方向に形成されており、前記ゲート線を境界として分離された多数の部分からなる補助修理線と、
前記ゲート線及び前記補助修理線を覆う第１絶縁層と、
前記補助修理線に沿って前記第１絶縁層上に第２方向に形成されているデータ線と、
前記データ線を覆う第２絶縁層と、
該第２絶縁層上に形成され、前記補助修理線と記データ線とに連結された連結手段とを含み、
該連結手段は、前記第１絶縁層及び第２絶縁層に形成された第１接触口を通じて前記補助修理線と連結され、かつ前記第２絶縁層に形成された第２接触口を通じて前記データ線と連結され、
前記補助修理線は前記データ線と重畳するように形成し、前記補助修理線の端部が前記データ線から一定の角度で斜めに突出するように形成されてなる液晶表示装置。
前記第１絶縁層下に形成されたゲート電極、前記第１絶縁層上に形成されて前記ゲート電極上に位置するチャンネル層、前記データ線及び前記チャンネル層と連結されているソース電極、前記ゲート線に対して前記ソース電極の向い側に位置して前記チャンネル層と連結されているドレイン電極、前記ドレイン電極と連結されて前記補助修理線と絶縁して重畳している透明な画素電極をさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
前記補助修理線は前記データ線より広い幅に形成されている請求項２に記載の液晶表示装置。
前記補助修理線の両側にそれぞれ画素電極が形成されており、該画素電極は、第２方向に沿って前記補助修理線と両側で前記補助線と互いに相異する幅で重畳する請求項２に記載の液晶表示装置。
前記画素電極は第１方向に沿って前記ゲート線と重畳する請求項２に記載の液晶表示装置。
前記補助修理線の両側にそれぞれ画素電極が形成されており、該画素電極は第２方向に沿って前記補助修理線と両側で互いに同じ幅で重畳する請求項２に記載の液晶表示装置。
前記連結手段は、前記第２絶縁層上に前記画素電極と同一物質で形成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
基板上にゲート線と補助修理線を同時に形成する段階と、
前記ゲート線と前記補助修理線上にゲート絶縁膜を積層する段階と、
前記ゲート絶縁膜上にデータ線を形成する段階と、
保護絶縁膜を装着する段階と、
前記保護絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜をパターニングして前記データ線を露出する第１接触口と前記補助修理線を露出する多数の第２接触口とを形成する段階と、
画素電極及び前記第１接触口を通じて前記データ線と連結され、前記第２接触口を通じて前記補助修理線と連結される連結パターンを形成する段階とを含み、
前記補助修理線は前記データ線と重畳するように形成し、前記補助修理線の端部が前記データ線から一定の角度で斜めに突出するように形成されてなる液晶表示装置の製造方法。
透明な絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されている多数の第１ゲート線と、
前記第１ゲート線と平行に形成されている多数の第２ゲート線と、
前記第１及び第２ゲート線を連結する多数のゲート線連結部と、
前記ゲート線と同一層に形成され、前記第１及び第２ゲート線により分離されている多数の補助修理線と、
前記第１及び第２ゲート線、前記ゲート線連結部並びに前記補助修理線を覆う第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に形成されており、前記第１及び第２ゲート線と交差する第１データ線及び第２データ線と、
前記第１及び第２データ線を覆う第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に形成され、前記補助修理線と前記第２データ線とに連結された連結手段とを含み、
前記ゲート線連結部は、前記第１データ線の下部に前記第１データ線と平行に形成され、
前記補助修理線は、前記第２データ線と重畳するように前記絶縁基板上に形成され、
前記補助修理線の端部が前記第２データ線から一定の角度で斜めに突出するように形成され、
前記連結手段は、前記第１絶縁層及び第２絶縁層に形成された第１接触口を通じて前記補助修理線と連結され、かつ前記第２絶縁層に形成された第２接触口を通じて前記第２データ線と連結されてなる液晶表示装置。
前記連結手段は前記第２絶縁層上に形成された透明導電層で形成されている請求項９に記載に液晶表示装置。
前記ゲート線連結部が前記補助線より少ない比率で形成されている請求項９に記載の液晶表示装置。
前記ゲート線連結部が重畳する前記第１データ線と前記補助修理線と重畳する前記第２データ線とが存在する比率が１：１０である請求項１１に記載の液晶表示装置。
前記ゲート線連結部は、前記データ線と前記第１及び第２ゲート線とが交差して形成される多数の画素について、前記ゲート線連結部が対応する前記画素の位置が順次に変化するように形成されている請求項９に記載の液晶表示装置。