KR100286048B1 - 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

이중 게이트선이 가로 방향으로 형성되어 있고, 게이트선을 연결하는 연결부가 화소 영역의 중간에 세로 방향으로 형성되어 있다. 게이트선을 게이트 절연막이 덮고 있으며, 그 위에는 반도체층과 세로 방향의 데이터선이 형성되어 있다. 또한, 반도체층 위에는 데이터선과 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극이 형성되어 있다. 그 위에 보호 절연막이 덮여 있으며, 드레인 전극의 일부를 드러내는 접촉구가 뚫려 있다. 보호 절연막 위에는 접촉구를 통해 전단 화소의 드레인 전극과 연결되는 화소 전극이 형성되어 있다.

Description

박막 트랜지스터 액정 표시 장치
본 발명은 이중 게이트선 구조를 갖는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이중 게이트선 구조의 액정 표시 장치는 게이트선을 이중으로 형성하고 게이트선의 일부가 화소 전극의 가장자리와 중첩되도록 하고 화소 전극은 전단 화소의 드레인 전극과 연결하여 화소 전극과 겹치는 게이트선 부분을 이용하여 유지 용량을 형성하는 방식으로서, 화소의 개구율이 감소하는 단점은 있지만 별도의 유지 용량선을 만들 필요가 없고 게이트선의 단선을 막을 수 있다는 장점이 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 액정 표시 장치의 배선도이고, 도 2는 도 1의 II-II' 선에 대한 단면도로서, 링 게이트선을 가지는 액정 표시 장치의 배선 구조에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(1) 위에 서로 평행한 이중 게이트선(110, 120)과 이중 게이트선(110, 120)을 연결하는 연결부(130, 140)로 이루어진 링 게이트선이 형성되어 있고, 연결부(130, 140)와 평행하게 보조선(150)이 형성되어 있는데, 보조선(150)은 데이터선이 형성된 후, 데이터선의 단선을 수리하는 역할을 하게 된다. 게이트 절연막(300)이 링 게이트선(110, 120, 130, 140)과 보조선(150)을 덮고 있다.
또한, 게이트 절연막(300) 위에는 데이터선(400), 반도체층(200), 소스 및 드레인 전극(410, 420)이 형성되어 있으며, 보조선(150)을 드러내는 형태로 접촉구(C2, C3)가 뚫려 있다.
데이터선(400)은 연결부(130)와 평행하게 그 바깥쪽에 형성되어 있는데, 접촉구(C2, C3)를 통해 보조선(150)과 접촉되어 있다. 반도체층(200)은 게이트선(110) 상부에 형성되어 있고, 데이터선(400)과 연결되어 있는 소스 전극(410)은 게이트선(110)과 일부 중첩되는 형태로 반도체층(200)의 한쪽 가장자리와 접촉하며, 그 반대쪽 가장자리와 드레인 전극(420)이 접촉하고 있다.
보호 절연막(500)이 전면에 걸쳐 형성되어 있는데, 드레인 전극(420)을 드러내는 접촉구(C1)가 뚫려 있고, 이 접촉구(C1)를 통해 드레인 전극(420)과 연결되는 투명 화소 전극(600)이 형성되어 있다.
이러한 링 게이트선 구조에서, 연결부(130, 140)는 화소 전극(600)과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 역할을 하며, 데이터선(400)과 인접한 화소 전극(600) 가장자리 부근에서 나타나는 프린지 필드(fringe field)에 의한 광 누설을 차단하는 역할을 한다.
이중 게이트선 방식의 단점인 좁은 개구율 특성을 향상시키기 위해 연결부(130, 140)와 데이터선(400) 사이의 거리(L1)를 좁게 형성할 경우, 데이터선(400)과 연결부 사이의 용량 커플링이 증가하여 데이터선(400)에서의 신호 지연이 증가되는 단점이 있다.
한편, 데이터선(400)의 단선에 의한 결함을 수리하기 위한 보조선(150)은 연결부(130, 140) 및 이중 게이트선(110, 120)을 형성하는 단계에서 동일한 재료로 동일한 층에 형성되며, 연결부(130, 140)와 보조선(150) 사이의 거리(L2)가 앞서 언급한 이유에서 좁게 형성되므로, 도전성 입자(S)에 의해서 인접한 연결부(130, 140)와 연결될 가능성이 있다.
이처럼, 보조선(150)과 연결부(130, 140)가 단락되면 데이터선(400) 형성 공정 이후, 게이트선(110, 120, 130, 140)과 데이터선(400)이 전기적으로 연결되므로 치명적인 불량이 발생한다.
본 발명은 데이터선에서의 신호 지연의 증가 및 데이터선과 게이트선의 단락에 영향을 미치지 않는 배선 구조를 구현하는 것이 그 과제이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배선도이고,
도 2는 도 1의 II-II' 선에 따른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배선도이고,
도 4는 도 3의 IV-IV'선에 따른 단면도이고,
도 5는 도 3의 V-V' 선에 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 평면도이고,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 평면도이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 서로 평행한 가로 방향의 이중 게이트선을 연결하는 세로 방향의 연결부가 이중 게이트선과 데이터선에 의해 정의되는 화소 영역의 중간을 가로지르도록 형성되어 있다.
여기에서, 이중 게이트선 및 연결부와 동일한 층에 동일한 물질로 데이터선과 평행하게 보조선이 더 형성되어 있을 수 있는데, 이때 보조선은 게이트 절연막에 뚫려 있는 접촉구를 통해서 데이터선과 연결되는 것이 바람직하다.
이처럼, 연결부가 데이터선 및 보조선과 멀리 떨어진 화소 영역의 중간에 위치하기 때문에 데이터 신호의 영향을 적게 받으며, 도전 오염 입자 등에 의해 보조선과 연결될 가능성도 적다.
이중 게이트선을 연결하는 세로 방향의 연결부는 화소 영역마다 형성되지 않고 일부 화소 영역에만 형성될 수도 있다.
이 때 세로 방향의 연결부가 형성되지 않은 화소 영역의 한쪽 게이트선에는 돌출부를 형성하여 화소 전극과 중첩되는 면적을 늘릴 수 있다.
연결부가 형성되어 있는 화소는 기판 전체에 임의로 배치되도록 하며 연결부가 형성되어 있는 화소보다 연결부가 형성되어 있지 않은 화소의 수가 많은 것이 바람직하며, 연결부가 형성되어 있는 화소와 연결부가 형성되어 있지 않은 화소의 개수의 비는 1:3 이상이 되는 것이 좋다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배선도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV' 선에 대한 단면도이고, 도 5는 도 3의 V-V' 선에 대한 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 평행한 제1 게이트선(110) 및 제2 게이트선(120)이 가로 방향으로 형성되어 있고, 제1 및 제2 게이트선(110, 120)을 연결하는 연결부(160)가 화소 영역의 중간에 세로 방향으로 형성되어 있다. 한편, 세로 방향으로 데이터선의 단선에 대비한 보조선(150)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트선(110, 120), 게이트선 연결부(160)와 보조선(150)을 게이트 절연막(300)이 덮고 있으며, 제1 게이트선(110) 상부에는 반도체층(200)이 형성되어 있다. 반도체층(200) 위에는 전기적 접촉 특성을 향상시키기 위한 저항 접촉층(210, 220)이 제1 게이트선(110)을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있고, 그 위에는 소스 전극(410)과 드레인 전극(420)이 각각 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(300) 위에는 데이터선(400)이 세로 방향으로 형성되어 있으며, 데이터선(400)은 소스 전극(410)과 연결되어 있다.
반도체층(200), 데이터선(400), 소스 및 드레인 전극(410, 420)은 보호 절연막(500)으로 덮여 있으며, 드레인 전극(420)의 일부를 드러내는 접촉구(C1)가 보호 절연막(500)에 뚫려 있다.
보호 절연막(500) 위에는 이중 게이트선(110, 120)과 데이터선(400)으로 구획되는 화소 영역 내부에 투명 화소 전극(600)이 형성되어 있는데, 접촉구(C1)를 통해 전단 화소의 드레인 전극(420)과 연결되어 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 이중 게이트선(110, 120)을 연결하는 연결부(160)가 화소 영역의 가운데에 위치하고 있어, 보조선(150)으로부터의 거리(L3)는 최대한 멀게 형성되어 있다. 따라서, 연결부(160) 및 게이트선(110, 120) 등의 게이트 배선과 보조선(150)을 형성하는 과정에서 연결부(160)와 보조선(150)이 도전성 오염 입자에 의해 연결되는 등의 일은 거의 일어나지 않는다.
본 발명의 제2 실시예에서는 게이트선 연결부를 일부 화소에만 형성하여 게이트선과 데이터선의 단락을 더욱 줄일 수 있는 구조를 제시한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다. 도 6에서는 박막 트랜지스터나 기타 배선 등은 도시하지 않고, 이중 게이트선과 게이트선 연결부 및 화소 영역만을 도시하였다.
도 6에 나타난 바와 같이 기판 위에 다수의 화소(P)가 행렬 형태로 배열되어 있고, 각 화소행에 대해 두 개씩의 게이트선(110, 120)이 형성되어 있다. 두 게이트선(110, 120)은 기판의 왼쪽 가장자리에서 하나로 연결되어 동일한 주사 신호를 전달받게 되고 따라서 이중 게이트선 구조를 갖게 된다. 행렬 형태로 배열된 다수의 화소(P) 중 일부 화소에는 세로 방향으로 이중 게이트선(110, 120)을 연결하는 게이트선 연결부(160)가 형성되어 있다. 게이트선 연결부(160)는 전체 화소에 대해 임의로 선택된 일부 화소에 형성되어 있으며, 게이트선 연결부(160)가 형성되어 있는 화소의 수는 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 화소의 수에 비해 적다. 게이트선 연결부(160)가 형성되어 있는 화소의 수와 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 화소의 수의 비는 1:3 이상이 되는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 게이트선 연결부(160)가 형성되어 있는 화소는 불투명한 금속으로 형성된 게이트선 연결부(160)에 의해 일정량의 빛이 차단되므로 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 화소에 비해 개구율이 줄어들게 된다. 또한, 게이트선 연결부(160)는 화소 전극(도시하지 않음)과 중첩되어 유지 용량을 형성하게 되어 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 화소에 비해 큰 유지 용량을 갖게 된다. 따라서, 화소별로 표시 특성이 다르게 된다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 제3 실시예에서는 제2 실시예에서와 같이 일부 화소에 대해서는 게이트선 연결부를 형성하고, 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 나머지 화소에 대해서는 한쪽 게이트선에 돌출부를 형성한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 하나의 화소를 나타내는 평면도이다. 본 발명의 제3 실시예에서, 게이트선 연결부가 형성되어 있는 화소와 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 화소의 배치는 본 발명의 제2 실시예의 경우와 유사하고, 게이트선 연결부가 형성되어 있는 화소의 구조는 본 발명의 제1 실시예의 경우와 유사하다.
도 7에 나타난 바와 같이, 서로 평행한 제1 게이트선(110) 및 제2 게이트선(120)이 가로 방향으로 형성되어 있는데, 제1 게이트선(110)은 화소 영역 쪽으로 튀어나온 돌출부(170)를 갖도록 형성되어 있으며, 제1 게이트선(110)의 돌출부(170)가 화소 전극(600)과 중첩되어 있다. 나머지 구조는 도 3 내지 도 5에 나타난 본 발명의 제1 실시예의 경우와 유사하다. 화소 전극(600)과 중첩되는 제1 게이트선(110)의 돌출부(170)의 면적은 게이트선 연결부가 형성되어 있는 화소에서 게이트선 연결부가 화소 전극과 중첩되는 면적을 고려하여 결정할 수 있으며, 돌출부(170)의 면적과 게이트선 연결부가 화소 전극과 중첩되는 면적은 같은 것이 바람직하다.
이와 같이 제1 게이트선에 돌출부를 형성하여 화소 전극과의 중첩 면적을 늘리게 되면, 그에 따라 개구율은 일부 감소하고 유지 용량은 증가하게 되어 게이트선 연결부가 형성되어 있는 다른 화소와 동일한 개구율과 유지 용량을 갖도록 할 수 있다.
이상에서와 같이, 연결부가 데이터선 및 보조선과 멀리 떨어진 화소 영역 중간에 형성되어 있어서, 화상 신호 변화에 의한 커플링 증가에 따른 신호 지연 증가를 일으키지 않는다. 또한, 공정 중 연결부와 보조선이 도전 입자에 의해 연결될 확률이 적기 때문에 게이트선과 데이터선의 단락에 의한 결함을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 투명한 절연 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 다수의 제1 게이트선,
    상기 제1 게이트선과 평행하게 형성되어 있는 다수의 제2 게이트선,
    상기 제1 및 제2 게이트선을 연결하는 다수의 게이트선 연결부,
    상기 제1 및 제2 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선을 포함하며,
    상기 게이트선 연결부는 상기 제1 및 제2 게이트선과 상기 데이터선에 의해 정의되는 화소 영역 중 일부에 상기 화소 영역을 정의하는 데이터선과 평행하게 상기 화소 영역의 가운데를 가로지르도록 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 기판 위에 상기 데이터선과 평행하게 형성되어 있는 보조선을 더 포함하며, 상기 보조선은 상기 데이터선과 전기적으로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트선 연결부가 형성되어 있는 상기 화소 영역의 수는 상기 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 상기 화소 영역의 수보다 적은 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트선 연결부가 형성되어 있는 상기 화소 영역의 수와 상기 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 상기 화소 영역의 수의 비는 1:3 이상인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 화소 영역에 형성되어 있는 다수의 투명한 화소 전극을 더 포함하며,
    상기 화소 전극은 상기 제1 및 제2 게이트선과 일부 중첩되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 게이트선 연결부가 형성되어 있는 상기 화소 영역에 형성되어 있는 상기 화소 전극은 상기 게이트선 연결부와 중첩되는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 게이트선은 상기 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 상기 화소 영역쪽으로 형성된 돌출부를 갖도록 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 돌출부는 상기 화소 전극과 중첩되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 게이트선 연결부가 형성되어 있지 않은 상기 화소 영역에서 상기 화소 전극과 중첩되어 있는 상기 돌출부의 면적은 상기 게이트선 연결부가 형성되어 있는 상기 화소 영역에서 상기 화소 전극과 중첩되어 있는 상기 게이트선 연결부의 면적과 같은 액정 표시 장치.
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