KR100282331B1 - 횡전계방식 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판에 종횡으로 배열된 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 데이터배선 및 게이트배선의 교차점에 형성된 스위칭소자와, 상기 게이트배선에 평행하게 형성된 공통배선과, 상기 데이터배선과 교대로 평행하게 형성되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 절연막과, 상기 절연막을 형성하는 물질과 다른 에칭선택비를 갖는 물질로 상기 스위칭소자 상부에 형성된 보호막과, 그리고 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다.

Description

횡전계방식 액정표시소자{IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DEVICE}

본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 보호막이 반도체막 또는 유기절연막으로 형성된 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것이다.

광시야각의 실현을 목표로 하는 횡전계방식의 액정표시소자는 도 1에 나타내는 것과 같은 통상의 구조를 갖는다. 도 1은 종래 횡전계방식 액정표시장치의 단면도로서, 제1기판 위에 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선(1) 및 게이트배선(2)과, 상기한 게이트배선(2)과 평행하게 화소내에 배열된 공통배선(5)과, 상기한 게이트배선(2)과 데이터배선(1)의 교차점에 배치된 박막트랜지스터와, 상기한 화소내에 데이터배선(1)과 대략 평행하게 배열된 데이터전극(19) 및 공통전극(11)으로 구성된다.

도 2a는 도 1의 A-A'선 단면도로서 도면에 나타낸 바와 같이, 박막트랜지스터는 제1기판 위에 형성되어 상기 게이트배선과 접속되는 게이트전극(10)과, 상기 게이트전극(10) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(13)과, 상기 게이트절연막(13) 위에 형성된 비정질반도체층(15)과, 상기 비정질반도체층(15) 위에 형성된 불순물 비정질반도체층(16)과, 상기한 불순물 비정질반도체층(16) 위에 형성되어 데이터배선(1)과 데이터전극(19)에 각각 접속되는 소스전극(17) 및 드레인전극(18)으로 구성된다. 화소내의 공통전극(11)은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극(19)은 게이트절연막(13) 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극(18)에 접속된다. 박막트랜지스터, 데이터전극(19) 및 게이트절연막(13) 위에는 SiNx와 같은 물질로 이루어진 보호막(20)이 기판 전체에 걸쳐 적층되어 있으며, 그 위에 제1배향막(미도시)이 도포되고 배향방향이 결정된다.

도 2b는 도 2a의 박막트랜지스터 부분을 제외한 부분, 즉 공통전극(11) 및 데이터전극(19)을 포함하는 화소부분을 나타내는 도면으로서, 상기 공통전극(11)과 좌/우측의 데이터전극(190) 사이에 형성되는 전계는 서로 동일한 세기(V₁)를 나타낸다. 그러나, 상기한 구조에서는 상기 데이터전극(13)과 공통전극(11) 사이에 보호막(20)에 의한 부가용량(c_pass)과 게이트절연막(13)에 의한 부가용량(C_G.I)이 존재하므로 액정분자의 원활한 구동을 위해서는 이러한 부가용량을 감안한 높은 전압이 요구된다.

도 2c는 상기한 문제점을 해결하기 위해, 즉 데이터전극(19)과 공통전극(11) 사이에 존재하는 부가용량을 감소시키기 위해, 상기 데이터전극(19)과 공통전극(11) 위에는 보호막을 형성하지 않고 도면에 나타내지 않은 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성한 구조를 나타낸다. 이러한 구조에서는 게이트절연막(13)에 의한 부가용량(C_G.I)만이 존재하므로 도 2b와 비교할 때, 전계의 세기도 월등히 강하다(V₂＞V₁). 이것에 의해 액정분자는 낮은 전압으로 구동되는 것이 가능하다.

그러나, 상기한 도 2c와 같은 구조, 즉 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성한 구조는 도 2d에 나타내듯이, 게이트절연막(13) 및 보호막(미도시)이 SiNx와 같은 에칭선택비가 동일한 물질로 이루어지므로 보호막을 형성하기 위한 에칭시에 게이트절연막(13)이 손상될 수 있다. 다시 말해, 도면은 S부분과 S'부분의 에칭정도가 상이하게 되어 전압인가시 데이터전극(19)과 공통전극(11) 사이에 형성되는 전계의 세기가 서로 다르게 된다(V₃＞V₄또는 V₃＜V₄). 이러한 전계왜곡은 액정분자의 원활한 구동을 불가능하게 하여 사용자는 올바른 상을 얻을 수 없게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 게이트절연막을 구성하는 물질에 비해 에칭선택비가 다른 물질로 보호막을 형성하므로써, 균일한 전계인가가 가능하도록 한 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판 위에 형성되어 상기 게이트배선과 접속되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 위에 형성된 a-Si:H와 같은 물질로 이루어진 비정질반도체층과, 상기 비정질반도체층 위에 형성된 불순물 비정질반도체층과, 상기 불순물 비정질반도체층 위에 형성되어 데이터배선과 데이터전극에 각각 접속되는 소스전극 및 드레인전극으로 구성된다. 화소내의 공통전극은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극은 게이트절연막 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속된다. 또한, a-Si:H, a-Ge:H 또는 a-Si:Ge와 같은 물질로 이루어진 반도체층, 또는 BCB(benzocyclobutene)와 같은 물질로 이루어진 유기절연막, 또는 SiNx, SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막이 박막트랜지스터 위에 적층되어 있으며, 기판 전체에 걸쳐 제1배향막이 도포되고 배향방향이 결정된다. 계속해서 상기한 제1기판과 제2기판 사이에 액정을 주입하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 완성한다.

상기한 구조를 갖고 동작하는 액정표시소자는 보호막을 형성하기 위한 드라이에칭시에 상기 게이트절연막이 상기 보호막과 에칭선택비가 다른 물질로 형성되어 있으므로 에칭에 의한 흠을 방지하여 균일한 전계를 인가하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 종래 횡전계방식 액정표시소자의 평면도.

도 2a는, 도 1의 A-A'선 단면도.

도 2b는, 도 2a의 일부 상세도.

도 2c는, 도 2b의 다른 형태를 나타내는 도면.

도 2d는, 도 2c에서 인접하는 부분의 전계가 서로 다르게 나타나는 경우를 설명하기 위한 도면.

도 3은, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 단면도.

-도면의 주요 부분에 대한 부소의 설명-

110 : 게이트 전극 111 : 공통전극

113 : 게이트절연막 115 : 비정질반도체층

116 : 불순물 비정질 반도체층 117 : 소스전극

118 : 드레인전극 119 : 데이터전극

120 : 보호막

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 단면도로서, 제1기판 위에 형성되어 게이트배선과 접속되는 게이트전극(110)과, 상기 게이트전극(110) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(113)과, 상기 게이트절연막(113) 위에 형성된 a-Si:H과 같은 물질로 이루어진 비정질반도체층(115)과, 상기 비정질반도체층(115) 위에 형성된 불순물 비정질반도체층(116)과, 상기 불순물 비정질반도체층(116) 위에 형성되어 데이터배선과 데이터전극(119)에 각각 접속되는 소스전극(117) 및 드레인전극(118)으로 구성된다. 화소내의 공통전극(111)은 제1기판 위에 형성되어 공통배선에 접속되며 데이터전극(119)은 게이트절연막(113) 위에 형성되어 박막트랜지스터의 드레인전극(118)에 접속된다. 또한, a-Si:H, a-Ge:H 또는 a-Si:Ge와 같은 물질로 이루어진 반도체층, 또는 BCB(benzocyclobutene)와 같은 물질로 이루어진 유기절연막, 또는 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막(120)이 박막트랜지스터 위에 적층되어 있으며, 기판 전체에 걸쳐 제1배향막(미도시)이 도포되어 있다.

상기한 구조에서, 보호막으로 사용하는 a-Si:H은 박막트랜지스터의 특성에 영향을 줄 수도 있으므로 바람직하게 Si:Ge을 사용한다. 또한, 상기 보호막(120) 물질이 SiNx인 경우에는 바람직하게 상기 게이트절연막(113) 물질은 SiOx로 구성하고, 이와 반대로 상기 보호막(120) 물질이 SiOx인 경우에는 바람직하게 상기 게이트절연막(113) 물질을 SiNx로 구성한다. 이와 더불어, 상기 보호막(120) 물질을 BCB와 같은 유기절연막으로 할 경우, SiNx에 비해 에칭선택비가 낮더라도 에칭시간을 조절하여 게이트절연막의 두께를 두껍게 하면 상기한 게이트절연막(113) 물질을 SiNx 또는 SiOx로 하여도 무관하다.

비록 도면으로 나타내지는 않았지만, 상기한 기판과 대응하는 기판에는 상기 박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선 및 공통배선 근처로 빛이 새는 것을 방지하는 차광층을 형성하고, 그 위에 컬러필터층 및 제2배향막을 형성한 후, 상기한 두 기판 사이에 액정층을 형성하면 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자가 완성된다.

본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 화소영역 위에는 보호막을 형성하지 않고 박막트랜지스터 부분에만 보호막을 형성하여 데이터전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계의 세기를 증가시킬 수 있으며, 도한 상기 박막트랜지스터 부분의 보호막을 Si:Ge, SiOx 또는 SiNx와 같은 물질로, 도는 BCB와 같은 물질로 이루어진 유기절연막으로 형성하므로써, 에칭공정 중에 게이트절연막의 손상을 방지할 수 있고, 이로 인하여 데이터전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계의 왜곡을 방지할 수 있다.

Claims (9)

1. 제1기판 및 제2기판과,

   상기한 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과,

   상기한 화소영역내에 배열된 공통배선과,

   게이트전극, 게이트절연막, 반도체층 및 소스/드레인전극으로 구성되어 상기한 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 박막트랜지스터와,

   상기 데이터배선과 교대로 평행하게 형성되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 제1전극 및 제2전극과,

   상기한 박막트랜지스터 위에 형성된 반도체층과, 그리고

   상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 횡전계방식 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 반도체층이 상기 박막트랜지스터를 보호하는 보호막인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극이 데이터전극이고 제2전극이 공통전극인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 반도체층이 비정질실리콘, 게르마늄, 비정질실리콘게르마늄 또는 실리콘게르마늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
5. 제1기판 및 제2기판과,

   상기한 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과,

   상기한 화소영역내에 배열된 공통배선과,

   게이트전극, 게이트절연막, 반도체층 및 소스/드레인전극으로 구성되어 상기한 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 박막트랜지스터와,

   상기 데이터배선과 교대로 평행하게 형성되어 횡전계를 인가하는 적어도 한쌍의 제1전극 및 제2전극과,

   상기한 박막트랜지스터 위에 형성된 상기한 게이트절연막과 에칭선택비가 상이한 물질로 이루어진 보호막과, 그리고

   상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 횡전계방식 액정표시장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1전극이 데이터전극이고 제2전극이 공통전극인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
7. 제5항에 있어서, 상기한 게이트절연막이 SiN를 포함하고, 보호막이 SiO를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
8. 제5항에 있어서, 상기한 게이트절연막이 SiO를 포함하고, 보호막이 SiN를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 보호막이 BCB(Benzocyclobutene)를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치.

Images