KR19990026639A - 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 기판과, 상기 기판의 장축방향에 평행하게 배열된 게이트배선과, 상기 게이트배선에 수직하게 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선과, 이웃하는 상기 데이터배선 사이에 형성된 공통배선과, 상기 공통배선에 수직하게 형성되어 횡전계를 인가하는 데이터전극 및 공통전극과, 상기 기판과 대응하는 기판 사이에 형성된 액정조성물층으로 이루어진다.

Description

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법
본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히, 배선구조 및 횡전계를 인가하는 전극구조를 변환시켜 개구율을 향상시키는 동시에, 제조공정을 단순화한 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1 내지 도 2는 종래 횡전계방식 액정표시소자의 단위화소의 평면도 및 A-A'선 단면도로서, 도면에 나타낸 바와 같이, 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.
박막트랜지스터는 제1기판(3) 위에 형성되어 상기 게이트배선(2)과 접속되는 게이트전극(10)과, 상기 게이트전극(10) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(13)과, 상기 게이트절연막(13) 위에 형성된 반도체층(15)과, 상기 반도체층(15) 위에 형성된 오믹컨택트층(16)과, 상기한 오믹컨택트층(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 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막(20)이 기판 전체에 걸쳐 적층되어 있으며, 그 위에 제1배향막(미도시)이 도포되고 배향방향이 결정된다.
또한, 상기한 제1기판(3)과 대응하는 제2기판(4) 위에는 빛의 누설을 방지하는 차광층(6), R, G 및 B의 칼라필터소자로 이루어진 칼라필터층(7) 및 오버코트층(8)이 차례로 적층되어 있다.
상기한 구조를 갖는 종래 액정표시소자는 편중된 복수의 전극에 의해 낮은 개구율을 갖고, 횡전계를 인가하는 공통전극과 데이터전극이 중첩되는 부분을 스토리지(storage)로 이용하므로써 해당부분의 액정분자가 비정상적으로 구동하게 되고, 상기 게이트배선과 평행하게 형성된 공통전극은 장축방향으로 길게 형성되므로 저항이 커져, 공통전극 신호왜곡의 원인이 된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 횡전계를 인가하는 복수의 전극쌍을 기판의 단축방향에 평행하게 형성하고, 상기 전극쌍에 하나의 공통배선을 적용하며, 상기 공통배선이 이웃하는 두 개의 데이터배선과 짝을 이루도록 한 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 공통배선 및 공통전극의 형성을 소오스공정과 같이 수행하여 제조공정을 단축하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 제1기판 위에 형성되어 상기 게이트배선과 접속되는 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 적층된 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성된 오믹컨택트층과, 상기한 오믹컨택트층 위에 형성되어 데이터배선과 데이터전극에 각각 접속되는 소스 및 드레인전극으로 구성된다. 또한, 화소내의 공통전극은 게이트절연막 위에 상기 데이터배선과 평행하게 형성되어 공통배선에 접속된다. 이때, 상기한 공통전극, 데이터전극은 상기 데이터배선 및 공통배선과 함께 단일 평면상에서 형성되고, 상기 공통배선은 이웃하는 화소에 공통으로 적용된다. 상기한 박막트랜지스터 위에는 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막이 적층되어 있으며, 기판 전체에 걸쳐 제1배향막이 도포되고 배향방향이 결정된다.
상기한 제1기판과 대응하는 제2기판 위에는 상기 박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선 및 공통배선 근처로 빛이 새는 것을 방지하는 차광층을 형성하고, 그 위에 순서대로 칼라필터층, 오버코트층을 형성한다. 계속해서, 기판 전체에 걸쳐 제2배향막을 형성한 후, 상기한 두 기판 사이에 액정층을 형성한다.
도 1은, 일반적인 횡전계방식 액정표시소자의 평면도.
도 2는, 도 1의 A-A'선 단면도.
도 3은, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 평면도.
도 4는, 도 3의 B-B'선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
103 : 제1기판 110 : 게이트전극
111 : 공통전극 113 : 게이트절연막
115 : 반도체층 116 : 오믹컨택트층
117 : 소스전극 118 : 드레인전극
119 : 데이터전극 120 : 보호막
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 평면도 및 B-B'선 단면도로서, 도면에 나타낸 바와 같이, 제1기판 위에 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선(101a, 101b, 101c, 101d) 및 게이트배선(102)과, 상기한 게이트배선(102)과 수직하게 화소내에 배열된 공통배선(112)과, 상기한 게이트배선(102)과 데이터배선(101a, 101b, 101c, 101d)의 교차점에 배치된 복수의 박막트랜지스터와, 상기한 화소내에 데이터배선(101a, 101b, 101c, 101d)과 대략 수직하게 배열된 복수의 데이터전극(119) 및 공통전극(111)으로 구성된다.
박막트랜지스터는 제1기판(103) 위에 형성되어 상기 게이트배선(102)과 접속되는 게이트전극(110)과, 상기 게이트전극(110) 위에 적층된 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 게이트절연막(113)과, 상기 게이트절연막(113) 위에 형성된 반도체층(115)과, 상기 반도체층(115) 위에 형성된 오믹컨택트층(116)과, 상기한 오믹컨택트층(116) 위에 형성되어 데이터배선(101a, 101b, 101c, 101d)과 데이터전극(119)에 각각 접속되는 소스전극(117) 및 드레인전극(118)으로 구성된다. 화소내의 공통전극(111)은 공통배선(112)에 접속되며 게이트절연막(113) 위에 형성되는데, 이들과 함께 형성되는 데이터전극(119)은 박막트랜지스터의 드레인전극(118)에 접속된다. 박막트랜지스터, 공통전극(111), 공통배선(112), 데이터전극(119) 및 게이트절연막(113) 위에는 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 이루어진 보호막(120)이 기판 전체에 걸쳐 적층되어 있으며, 그 위에 배향막(미도시)이 도포되고 배향방향이 결정된다.
도 4에서 부호 130은 특정한 구성요소를 지칭하는 것이 아니고, 도 3의 B-B'선 단면도 상에서 나타나는 공통전극, 공통배선 및 데이터전극의 형태를 도시한 것이다. 또한, 부호 131은 박막트랜지스터부의 게이트전극(110)과 함께 형성되는 게이트패드를 나타낸다.
도면에서 상기 제1기판과 대응하는 제2기판의 구성요소들은 종래 기술에서의 구조와 동일하므로 생략하였다.
이하, 상기한 구조를 갖는 액정표시소자의 제조방법을 설명한다.
먼저, 기판(103) 위에 Cr, Mo 또는 Ta와 같은 물질을 패터닝하여 게이트배선, 게이트전극(110) 및 게이트패드(131)를 형성한 후, 상기 게이트전극(110) 위에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 게이트절연막(113)을 형성한다. 계속해서, 상기 게이트전극(110)이 형성된 부분에 비정질실리콘 및 불순물비정질실리콘을 패터닝하여 반도체층(115) 및 오믹컨택트층(116)을 형성한 후, Al 또는 Ti와 같은 물질을 패터닝하여 소스전극(117), 드레인전극(118), 공통배선(112), 공통전극(111) 및 데이터전극(119)을 상기 기판(103)의 단축방향을 따라 형성한다. 이때, 상기 공통배선(112)은 이웃하는 화소의 중간 부분에 형성되어 두 개의 화소에 공통으로 적용된다. 마지막으로, 상기 게이트절연막(113)과 동일한 물질로 기판 전체에 걸쳐 보호막(120)을 형성한 후, 패터닝하여 게이트패드영역을 오픈하고, 상기 기판(103)의 전영역에 걸쳐 배향막(미도시)을 형성한다. 이때, 배향막의 배향방향은 폴리이미드(polyimide) 계열의 배향막을 도포하고 러빙을 실시하여 결정할 수도 있고, PSCN(polysiloxane cinnamate) 또는 PVCN(polyvinyl cinnamate)계 물질로 이루어진 광배향막에 광을 조사하여 결정할 수도 있다. 이때, 광의 조사는 편광되거나 또는 편광되지 않은 빛을 사용하여 1회 또는 그 이상을 실시하는 것이 가능하다.
상기한 제조방법을 패터닝(patterning) 단계로 보면, 기판상에 게이트전극을 패턴하는 단계와, 상기 게이트전극상에 반도체층 및 오믹컨택트층을 패턴하는 단계와, 상기 오믹컨택트층상의 소스전극, 드레인전극 및 화소영역내의 공통전극 및 데이터전극을 동시에 패턴하는 단계와, 상기 기판 전체에 걸쳐 보호막을 패턴하는 단계로 나눌 수 있다.
본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자는, 공통배선을 기판의 단축방향에 따라 형성하므로써 선저항을 감소시켜 구동전압을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 두개의 화소가 하나의 공통배선을 공유하므로써 개구율을 증가시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 기판과,
    상기 기판의 장축방향에 평행하게 배열된 게이트배선과,
    상기 게이트배선에 수직하게 배열되어 화소영역을 정의하는 데이터배선과,
    이웃하는 상기 데이터배선 사이에 형성된 공통배선과,
    상기 공통배선에 수직하게 형성되어 횡전계를 인가하는 데이터전극 및 공통전극과,
    상기 기판과 대응하는 기판 사이에 형성된 액정조성물층으로 이루어진 횡전계방식 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기한 게이트배선과 데이터배선의 교차부분에 형성된 박막트랜지스터와,
    상기 기판상에 형성된 제1배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공통배선, 공통전극 및 데이터전극이 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터전극의 일부분이 상기 게이트배선상에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 대응하는 기판상에 형성된 차광층과,
    상기 차광층상에 형성된 칼라필터층과,
    상기 칼라필터층상에 형성된 제2배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 또는 제2배향막이 광반응성물질 또는 폴리이미드(polyimide)인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  7. 기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판의 장축방향에 평행하게 게이트배선을 형성하는 단계와,
    상기 게이트배선과 함께 화소영역을 정의하는 데이터배선을 상기 게이트배선에 수직하게 형성하는 단계와,
    이웃하는 상기 데이터배선 사이에서 두 개의 화소영역에 적용되는 공통배선, 상기 공통배선에 수직한 공통전극 및 이러한 공통전극과 함께 횡전계를 인가하는 데이터전극을 동시에 형성하는 단계와,
    상기 기판과 대응하는 기판 사이에 액정조성물층을 형성하는 단계로 이루어진 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    기판상에 게이트전극을 형성하는 단계와,
    상기 게이트전극상에 게이트절연막을 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막상에 반도체층 및 오믹컨택트층을 형성하는 단계와,
    상기 오믹컨택트층상에 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와,
    상기 기판 전체에 걸쳐 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 기판상에 제1배향막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제7항 내지 제8항에 있어서, 상기 공통배선, 공통전극 및 데이터전극이 상기 소스 및 드레인전극과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 데이터전극의 일부분이 상기 게이트배선상에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 기판과 대응하는 기판 위에 차광층을 형성하는 단계와,
    상기 차광층상에 칼라필터층을 형성하는 단계와,
    상기 칼라필터층상에 제2배향막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제8항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 또는 제2배향막이 광반응성물질 또는 폴리이미드(polyimide)인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광반응성물질이 PSCN(polysiloxane cinnamate) 또는 PVCN(polyvinyl cinnamate)계 물질인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 게이트절연막과 보호막이 같은 재질인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 재질이 SiNx 또는 SiOx인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  16. 스위칭소자영역 및 화소영역으로 이루어진 기판상에 게이트전극을 패턴하는 단계와,
    상기 스위칭소자영역의 게이트전극상에 게이트절연막, 반도체층 및 오믹컨택트층을 패턴하는 단계와,
    상기 오믹컨택트층상의 소스전극, 드레인전극 및 화소영역내에 공통전극 및 데이터전극을 동시에 패턴하는 단계와,
    상기 기판 전체에 걸쳐 보호막을 패턴하는 단계로 이루어진 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
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