KR20020034451A - 횡전계형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡전계형(IPS mode:In-plane Switching mode) 액정표시장치에서 백라이트로부터 액정패널로 인가된 광이 액정이 비정상적으로 구동되는 구간과, 공통전극과 데이터라인과의 전압차이로 인한 크로스-토크 현상이 발생하는 구간을 통과하여 액정 디스플레이의 가시영역 부분에 표현되어 발생하는 화질저하 현상을 제어함에 있어서, 블랙 매트리스의 면적을 일반적인 횡전계형 액정표시장치보다 증가함 없이 제어하기 위한 것으로 상기 횡전계형 액정표시장치의 액정패널에서 데이터배선과, 상기 데이터 배선과 가장 인접한 공통전극이 이루는 사이 구간에 반도체 차광패턴을, 박막트랜지스터의 액티브층 및 옴익접촉층을 구성하는 물질과 동일 물질로, 이와 동일 공정에서 형성함으로써, 제조공정의 추가없이 상술한 액정 디스플레이의 가시영역 부분에서 나타나는 화질저하를 효과적으로 제어할 수 있는 액정표시장치를 제공한다

Description

횡전계형 액정표시장치 및 그 제조방법{In-Plane Switching mode Liquid crystal display device and method for fabricating the same}

본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD ; Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 횡전계형(IPS; In-Plane Switching) 액정표시장치의 제조방법 및 그 제조방법에 따른 액정 표시장치에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.

특히 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판표시장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터형 액정표시소자(Thin film transistor-liquid crystal display ; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었다.

이러한 액정표시장치의 디스플레이 방법은 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 이는 상기 액정분자의 구조가 가늘고 길며, 그 배열에 있어서 방향성을 갖는 선경사각(pretilt angle)을 갖고 있기 때문에, 인위적으로 액정에 전압을 인가하면 액정분자가 갖는 선 경사각을 변화시켜 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어할 수 있으므로, 적절한 전압을 액정층에 인가함으로써 상기 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시키고, 이러한 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정보를 표현한다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

일반적인 액정표시장치를 이루는 기본적인 소자인 액정패널은 상부의 컬러필터기판과 하부의 어레이기판이 서로 대향하여 소정의 간격을 두고 이격되어 있고, 이러한 두 개의 기판 사이에 액정분자를 포함하는 액정셀이 충진되어 있는 구조이다.

이때, 이러한 액정에 전압을 인가하는 전극은 컬러필터기판에 위치하는 공통전극과 어레이기판에 위치하는 화소전극이 되고, 이러한 두개의 전극에 전압이 인가되면, 인가되는 전압의 차이에 의하여 형성되는 상-하의 수직적 전기장이 그 사이에 위치하는 액정분자의 방향을 제어하는 방식을 사용한다.

그러나, 상술한 바와 같이 공통전극과 화소전극이 수직적으로 형성되고, 여기에 발생하는 상-하의 수직적 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식을 사용할 경우에는 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있기 때문에, 이러한 단점을 극복하기 위해 수평적 전기장을 이용하는 횡전계(IPS ; In-Plane Switching)에 의한 액정 구동방법이 제안되었다.

이하 상술한 횡전계형 액정표시장치를 도 1를 참조하여 상세히 설명한다.

일반적인 횡전계형 액정표시장치의 액정패널은 컬러필터를 가지고 있는 컬러필터기판(10)과 박막트랜지스터를 가지고 있는 어레이기판(20)이 서로 대향하고 있으며, 이러한 컬러필터기판과 어레이기판의 사이에는 액정층(30)이 충진되어 있다.

이때, 어레이기판(20) 상에는 공통전극(22)과 화소전극(24)이 동일 평면상에 수평적으로 형성되어 있고, 여기에 인가되는 전압에 따라 수평적 전기장(26)을 형성하게 되고, 이때 이러한 수평적 전기장 사이에 있는 액정 분자들은 이에 영향을 받아 구동하게 된다.

즉, 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 오프(off), 온(on)상태의 동작을 도시한 단면도인 도2a와 도 2b를 통하여 설명하면, 오프 상태의 횡전계형 액정표시장치는 도 2a와 같이, 인가되는 전압이 없으므로 공통전극(22)과 화소전극(24) 사이에 수평적 전기장이 형성되지 않고, 따라서 액정 분자(32)의 상변이가 일어나지 않는다.

이때, 특히 원내의 도면은 횡전계형 액정표시장치의 간략한 평면도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 공통전극(22)과 화소전극(24) 사이에 위치하는 액정분자(32)들은 러빙방향 방향(R)에 따라 공통전극(22)과 화소전극(24)에 대해서 일정정도 경사지게 위치하고 있고, 여기에 전압이 인가되어 공통전극(22)과 화소전극(24)사이에 수평적 자기장이 형성되면, 그 사이에 위치한 액정분자(32)가 회전력을 받아 회전하여 공통전극(22)과 화소전극(24)에 대칭이 되도록 회전하며, 상기 러빙방향(R)은 공통전극(22) 및 화소전극(24)의 장축방향과 10∼20°정도의 각을 이루고 있다.

도 2b는 상술한 두 개의 전극에 각각 전압이 인가된, 온(on) 상태인 횡전계형 액정표시장치의 액정의 상변이를 도시한 도면으로, 공통전극(22) 및화소전극(24)과 대응하는 위치의 액정분자(32a)의 상변이는 없지만, 공통전극(22)과 화소전극(24)의 사이구간에 위치한 액정분자(32b)는 공통전극(22)과 화소전극(24)사이에 전압이 인가되므로써 형성되는 수평적 자기장(26)에 인해, 이러한 수평적 자기장(26)과 같은 방향으로 상변이가 이루어진다.

이러한 횡전계형 액정표시장치는 상술한 바와 같이, 액정이 수평적 자기장에 의해 구동하므로 횡전계형 액정표시장치를 통하여 표시된 화면을 사용자가 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우 방향으로 약 80~85°방향까지 가시할 수 있는 시야각 특성을 가지고 있고, 또한 이러한 횡전계형 액정표시장치는 일반적으로 사용되는 액정표시장치에 비해 제작 공정이 간단하고, 시야각에 따른 색반전(color-shift)의 이동이 적은 장점이 있다.

그러나, 상술한 횡전계형 액정표시장치는 공통전극과 화소전극이 동일 기판 상에 존재하기 때문에, 빛에 의한 투과율 및 개구율이 저하되고, 액정이 기판에 평행하게 회전하는 모드는 수직으로 이동하는 모드 보다 응답시간이 느려지는 단점 또한 가지고 있으므로, 횡전계형 액정표시장치의 시야각 특성을 살리고, 투과율 및 개구율이 낮은 문제점을 해결하고자 하는 연구/개발이 이루어지고 있다.

상술한 횡전계형 액정표시장치의 구조를 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 한 화소부에 대한 어레이 기판의 구조를 도시한 평면도인 도 3을 통하여 상세히 설명한다.

일반적인 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판은 가로방향으로 게이트배선(66)과, 이 게이트배선(66)에 직교하는 데이터배선(70)이 위치하며, 이러한 게이트배선(66)과 데이터배선(70)의 교차점에, 상기 데이터배선(70)과 전기적으로 연결된 소스전극(68)을 가진 박막 트랜지스터(T)가 형성된다.

또한, 상기 게이트배선(66)과 평행하게 공통배선(64)이 형성되어 있고, 이 공통배선(64)에서는 다수개의 공통전극(62)이 분기되어 상기 데이터배선(70)과 평행하게 위치하며, 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(69)과 전기적으로 연결된 인출배선(72)과, 상기 인출배선(72)에서 분기한 다수개의 화소전극(74)이 앞서 설명한 공통전극(62)과 엇갈린 배열순서를 가지고 서로 평행하게 배열된다.

이러한 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판을 상기 박막트랜지스터(T)의 단면을 도시한 단면도인 도 4와 비교하여 살펴보면, 가장 하부에 위치한 투명기판(1)상에 금속으로 이루어진 게이트전극(40)과, 상기 게이트전극(40)을 포함하여 일체형으로 형성되는 도 3의 게이트배선(66)과, 바람직하게는 상기 게이트 전극을 포함하는 게이트배선(66)과 동일공정에서, 동일 물질로 이루어진 공통배선(64)을 포함하는 공통전극(62)이 위치한다.

또한 상술한 게이트전극(40)을 포함하는 게이트배선(66)과 공통배선(64)을 포함하는 공통전극(62)이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막(63)이 증착되어 위치하고, 그 위로 게이트 전극부의 게이트 절연막 상에는 반도체 물질로 이루어진 섬(island)모양의 액티브층(64)과 분리된 옴익 접촉층(65a, 65b)이 위치하며, 그 위로는, 분리된 옴익 접촉층(65a, 65b)과 각각 접촉되어 소정의 간격을 두고 이격된 소스전극(68) 및 드레인 전극(69)이 위치하며, 이러한 소스전극(68)과 전기적으로 연결된 데이터 배선(도 3의 70)이 일체형으로 위치한다.

이러한 소스전극(68)과, 이와 일체형으로 이루어진 데이터 배선(70) 및 드레인 전극(69)이 형성된 기판 전면에 드레인 전극(69)의 일부분이 노출되는 부분(77)을 가지고 있는 보호막(76)이 위치하고, 상기 드레인전극(69)은 일부분이 노출된 부분(77)을 통하여 화소전극(도 3의 74)을 포함하는 인출배선(72)과 전기적으로 연결되어 위치함으로써 박막트랜지스터(T)와 횡전계형 액정표시장치의 어레이기판은 구성된다.

상술한 구조를 갖는 일반적인 횡전계형 액정표시장치는 공통전극(62)과 화소전극(74)이 형성하는 수평적 전기장으로 액정을 구동하기 위하여 공통전극(62)과 화소전극(74)이 동일한 하부기판에 수평적으로 배치됨을 특징으로 한다.

이때 상술한 횡전계형 액정표시장치는 일반적인 액정표시장치보다 시야각이 넓어짐에 따라 몇가지 결점을 가지고 있는데 그 중 하나가 액정디스플레이 화면의 가시영역 부분에서 나타나는 화질저하현상이다.

이를 도 3의 절단선 A-A'에 따른 상, 하부 기판의 단면을 도시한 단면도인 도 5를 통하여 상세히 설명한다.

횡전계형 액정표시장치의 어레이기판(60)은 공통전극(62)과 공통전극(62)상부에 위치하고 기판전면에 증착된 게이트절연막(63)과, 게이트절연막(63)위로 상기 공통전극(62)과 일정간격 이격되어 위치한 데이터배선(70)이 구성되어있고, 이러한 데이터배선(70)위로 기판 전면에 증착된 보호막(76)을 가지고 있다.

이러한 어레이기판(60)은 컬러필터(52)와 블랙매트리스(53)를 가지고 있는 컬러필터기판(50)과 소정의 간격을 두고 대향되어 있고 ,이 두 기판 사이에는 액정층(80)이 충진되어 있는데, 상기 액정층은 횡전계형 액정표시장치에 전압이 인가되면 공통전극 및 화소전극이 이루는 수평적 자기장에 의하여 구동되는 영역(미도시)과 비정상적으로 구동되는 영역(구간 B)으로 구분될 수 있다.

이때, 상기 횡전계형 액정표시장치는 자체가 발광하지 못하므로, 어레이 기판의 하부에 위치한 백라이트(61)로부터 광을 조사 받아 화상을 표시하게 되는데, 상기 백라이트(61)로부터 인가되는 빛이, 액정이 비정상적으로 구동되는 영역(구간B)을 통과하여 액정 디스플레이의 가시영역 부분에 나타나는 것을 차단하기 위해 상기 컬러필터기판(50)은 불투명한 물질로 이루어진 블랙 매트리스(53)를 더욱 포함하고 있고, 상기 블랙매트리스(53)는 앞서 언급한 데이터 배선(70)과, 이 데이터 배선(70)과 가장 인접한 공통전극(62)과 대향하는 위치까지 형성된다.

그러나, 이러한 횡전계형 액정 표시장치는 시야각의 범위가 80°∼85°이므로, 앞서 설명한 백라이트로부터 투과되는 빛(화살표로 표시함)이 데이터배선(70)과 인접한 공통전극(62)의 사이 구간에 위치한, 비정상적으로 구동되는 액정층을 통과하여 액정 디스플레이 화면의 가시영역 부분에 나타나게 된다.

또한 특히, 상기 액정이 비 정상적으로 구동되는 영역(구간 B)은 데이터배선(70)과 공통전극(62)에 인가되는 전압차에 의한 크로스-토크(cross-talk)가 유발되는 영역(구간 C)을 더욱 포함하고 있는데, 이러한 크로스-토크가 유발되는 영역(구간C)를 통과하는 빛 또한 액정디스플레이의 가시영역 부분에 나타나게 되고, 따라서 화질저하 현상를 더욱 초래하게 된다.

상술한 액정이 비정상적으로 구동되는 부분을 통과한 빛이 액정 디스플레이의 가시영역 부분에 나타남으로 인한 화질저하 현상과, 데이터라인과 공통전극사이의 전압차에 의한 크로스-토크 현상이 발생하는 영역이 액정디스플레이 화면에 표시됨으로 인한 화질저하 현상을 제어하기 위하여, 일반적으로 상기 블랙매트리스를 연장하게 되는데 이 경우 개구율이 낮아지게 되고 액정 디스플레이의 표시영역이 작아지는 문제점을 더욱 안고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 일반적인 횡전계형 액정표시장치에서 백라이트로부터 액정패널로 인가된 광이 액정이 비정상적으로 구동되는 부분을 통과하여 액정 디스플레이의 가시영역 부분에 표현됨으로써 발생하는 화질저하 현상 및 공통전극과 데이터라인과의 전압차이로 인해 발생하는 크로스-토크 현상으로 인한 액정 디스플레이의 화질저하 현상을 제어함에 있어서, 개구율을 저하하지 않고 화질을 개선할수 있는 횡전계형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 일부분의 단면을 도시한 단면도

도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 오프(off), 온(on)상태의 동작을 도시한 단면도

도 3은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 한 화소부에 대한 평면을 도시한 평면도

도 4는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 박막트랜지스터의 단면을 도시한 단면도

도 5는 도 3의 A-A'에 따른 상, 하부기판의 단면을 도시한 단면도

도 6은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 한 화소부에 대한 평면도를 도시한 평면도

도 7은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 박막트랜지스터의 단면을 도시한 단면도

도 8a내지 도8e는 도 6의 절단선 B-B'에 따른 제작공정 및 박막트랜지스터의 제작공정을 단계별로 도시한 단면도

도 9는 도 6의 절단선 B-B'에 따른 상, 하부 기판의 단면을 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102 : 공통전극104 : 공통배선

110 : 게이트배선118 : 데이터배선

120 : 화소전극124 : 인출배선

128 : 반도체차광패턴T : 박막트랜지스터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 서로 이격되어 대향하는 상, 하부기판과; 상기 하부 기판상에 가로 방향으로 형성되어 있는 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 직교하여 형성되어 있는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차되는 영역상에 위치하는 박막 트랜지스터와; 상기 게이트배선과 평행하게 형성된 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 평행하게 배열되어 위치하는 다수개의 공통전극과; 상기 박막트랜지스터에서 연장되어 상기 게이트배선과 평행한 인출배선에서 다수개 분기되어, 상기 공통전극과 엇갈린 배열 순서를 가지고, 상기 공통전극과 평행하게 위치하는 다수개의 화소전극과; 상기 다수개의 공통배선중 상기 데이터 배선과 인접하는 하나의 공통전극과 상기 데이터 배선 사이에 상기 데이터 배선과 평향한 방향으로 형성된 반도체 차광패턴과; 상기 상, 하부 기판 사이에 충진된 액정을 포함하는 횡전계형 액정 표시장치를 제공한다.

상기 반도체 차광패턴은, 상기 박막트랜지스터가 가지는 적층된 액티브층, 옴익접촉층을 이루는 물질과 동일물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 반도체 차광패턴은 상기 인접한 데이터배선 및 공통전극과 오버랩되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 특징은, 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판의 가로방향에, 게이트전극을 포함하는 게이트배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극을 포함하는 게이트배선과 동일물질로, 상기 게이트배선과 평향한 공통배선과, 상기 공통배선에서 직각방향으로 분기한 다수개의 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극을 포함하는 게이트 배선과 공통전극을 포함하는 공통배선이 형성된 기판 전면에 게이트절연막을 증착하는 단계와;

상기 게이트절연막이 형성된 기판전면에 반도체 물질과, 이온이 도핑된 반도체 물질을 차례로 증착하고 패터닝하여 게이트 전극부의 게이트 절연막상에 액티브층 및 옴익접촉층을 형성하고, 이후 공정에서 데이터 배선이 형성될 경우, 상기 데이터배선과 상기 데이터배선과 가장 인접한 하나의 공통전극이 이루는 사이구간에 반도체 차광패턴을 형성하는 단계와; 상기 액티브층과 옴익접촉층 및 반도체차광패턴이 형성된 기판에 상기 옴익접촉층상에 일정간격 이격된 소스전극 및 드레인전극을 형성하고, 상기 소스전극을 포함하는 데이터 배선이 상기 기판의 상기 액티브층층 및 옴익접촉층이 형성된 쪽의 가장 가장자리 부분에 위치한 하나의 공통전극과 상기 반도체차광패턴을 사이에 두고 대향되는 위치에, 상기 게이트배선과 직교하도록 형성하는 단계와; 상기 소스전극을 포함하는 데이터배선과 드레인전극이 형성된 기판 전면에 상기 드레인 전극의 일부가 노출된 보호막을 증착하는 단계와; 상기 드레인 전극이 일부 노출된 보호막 부분을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되고 상기 게이트배선과 평향한 인출배선과, 상기 인출배선에서 분기하는 다수개의 화소전극을 상기 공통전극과 서로 엇갈린 배열 순서를 가지고, 상기 공통전극과 평행하게 배열되도록 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정 표시장치의 하부기판의 제조방법을 제공한다.

상기 반도체 차광패턴은 상기 반도체 차광패턴의 양쪽 가장자리 부분에 위치하는 데이터배선 및 공통전극과 일부 오버랩 되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 구조를 한 화소부에 대한 어레이 기판의 구조를 도시한 평면도인 도 6을 통하여 상세히 설명하면 가로방향으로 게이트배선(110)과 이와 직교하는 데이터배선(118)이 위치하며, 게이트배선(110)과 데이터배선(118)의 교차점에 상기 데이터배선(118)과 전기적으로 연결되는 소스전극(114)을 가지고 있는 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

또한, 상기 게이트배선(110)과 평행하게 공통배선(104)이 형성되어 있고, 상기 공통배선(104)에서 분기한 다수개의 공통전극(102)은 상기 데이터배선(118)과 평행하게 위치한다.

또한 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(116)과 전기적으로 연결되는 인출배선(124)이 상기 다수개의 공통전극(102)과 서로 엇갈린 배열순서로 구성되는 화소전극(120)을 포함하여 상기 공통전극(102)과 평행하게 배열된다.

특히 본 발명에 의한 횡전계형 액정표시장치의 액정패널은 다수개의 공통전극(102)중 상기 데이터 배선(118)과 가장 인접한 하나의 공통전극과 데이터 배선(118)의 사이 구간에 데이터 배선(118)과 평행한 방향으로 위치한 반도체 차광 패턴(128)이 더욱 포함되어 있다.

본 발명에 따른 반도체 차광패턴을 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판을 상기 박막트랜지스터(T)의 단면을 도시한 단면도인 도 7와 비교하여 살펴보면, 가장 하부에 위치한 투명기판(1)상에 금속으로 이루어진 게이트전극(108)과, 상기 게이트전극(108)을 포함하여 일체형으로 형성되는 도 6의 게이트배선(110)과, 바람직하게는 상기 게이트전극(108)을 포함하는 게이트배선(110)과 동일공정에서, 동일 물질로 이루어진 공통배선(104)을 포함하는 공통전극(102)이 위치한다.

또한 상술한 게이트전극(108)을 포함하는 게이트배선(110)과 공통배선(104)을 포함하는 공통전극(102)이 형성된 기판의 전면에 게이트절연막(112)이 증착되어 위치하고, 그 위로 게이트전극부의 게이트절연막(112)상에 반도체 물질로 이루어진 섬(island)모양의 액티브층(113)과 분리된 옴익 접촉층(114a, 114b)과, 이후 형성되는 데이터배선(118)과 상기 데이터배선(118)에 가장 인접한 하나의 공통전극이 이루는 사이 구간에, 상기 액티브층(113)및 옴임접촉층(114a, 114b)을 이루는 물질과 동일 물질로, 이와 동일공정에서 형성되는 반도체 차광패턴(128)이 위치한다.

상기 옴믹접촉층(114a, 114b)및 반도체 차광패턴(128)이 형성된 기판에, 분리된 옴익접촉층(114a, 114b)과 각각 접촉되어 소정의 간격을 두고 이격된 소스전극(115) 및 드레인 전극(116)이 위치하며, 이러한 소스전극(115)과 전기적으로 연결된 데이터 배선(도 6의 128)이 상기 반도체차광막(128)과 인접하여 일체형으로 위치한다.

이러한 소스전극(115)과, 이와 일체형으로 이루어진 데이터 배선(118)과 드레인 전극(116)이 형성된 기판 전면에 드레인 전극(116)의 일부분이 노출되는 부분(127)을 가지고 있는 보호막(126)이 위치하고, 상기 드레인전극(116)은 일부분이 노출된 부분(127)을 통하여 화소전극(도 6의 120)을 포함하는 인출배선(124)과 전기적으로 연결되어 위치함으로써 본 발명에 따른 반도체 차광막을 포함하는 박막트랜지스터(T)와 횡전계형 액정표시장치의 어레이기판이 구성된다.

이때 바람직하게는 상기 반도체 차광패턴(128)은 이와 인접한 공통전극 및 데이터배선과 오버랩되어 위치한다.

상술한 본 발명에 따른 화질저하 및 크로스-토크 현상을 제어하기 위한 반도체 차광패턴을 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 어레이기판의 제조공정을 도 6의 절단선 B-B'의 단면을 형성하는 공정과 박막트랜지스터의 제작공정을 순서대로 도시한 도 8a∼도 8e 를 통해서 상세히 설명한다.

먼저 도 8a에서는, 투명기판(1) 상에 비저항이 낮은 알루미늄이나 알루미늄합금으로 이루어진 금속물질로 공통전극(102)을 형성하고, 이와 동일한 물질로 동일 공정에서 박막트랜지스터의 게이트전극(108)을 포함하는 게이트배선을 형성하는 단계이다.

이어서 도 8b에서는, 상기 공통전극(102) 및 박막트랜지스터의 게이트전극 (108)을 포함하는 게이트 배선이 형성된 기판 전면에 광투과성이 뛰어난 투명한 절연물질인 실리콘 질화막(SiNx) 또는 BCB(BenzoCycloButene)등으로 이루어진 게이트절연막(112)을 형성하는 단계이다.

도 8c에서는, 상기 게이트절연막(112)이 형성된 기판 상의 박막트랜지스터의 게이트전극부에 반도체물질과 상기 반도체물질에 이온을 도핑한 도핑층을 차례로 적층하여 이루어 지는 액티브층(113) 및 옴익접촉층(114a, 114b)이 위치하고, 이후 설명하는 공정에서 데이터배선이 형성될 경우 상기 데이터배선과 가장 인접한 하나의 공통전극(102)이 이루는 사이구간에 상기 박막트랜지스터의 액티브층(113) 및 옴익접촉층(114a, 114b)을 이루는 물질과 동일물질로 상기 액티브층 및 옴익 접촉층을 구성하는 공정과 동일공정에서 반도체 차광패턴(128)이 형성된다.

이때 바람직하게는 상기 반도체차광패턴(128)은 인접하는 공통전극(128)과 일부 오버랩되게 형성하는데, 이는 상기 반도체차광패턴(128)을 형성할 때, 인접한공통전극(102)과의 갭이 없도록 형성되어야만 상술한 화질저하현상을 효과적으로 제어할 수 있으므로 반도체차광패턴(128)과 공통전극(102)의 일부가 오버랩되게 형성한다.

이후 도 8d와 같이, 박막트랜지스터의 분리된 옴익접촉층(114a, 114b) 위로 이들과 각각 접촉되도록 소스전극(115)및 드레인 전극(116)과 상기 소스전극(115)을 포함하는 데이터배선(118)을 동일 공정에서 형성한다.

상기 데이터배선(118) 및 소스전극(115)과 드레인 전극(116)을 이루는 금속으로는 일반적으로 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 등을 주로 이용하는데, 이들 금속은 알루미늄에 비해서 저항은 다소 높지만 화학적 내식성이 강하여 하부기판의 어레이패널 제조공정 중에 반복되는 노광이나 식각과정에도 견디어낼 수 있는 특성을 가지고 있다.

상술한 데이터배선(118)은 바람직하게는 상기 반도체차광패턴(128)과 일부 오버랩되게 형성하는데, 이는 상기 데이터전극(118)을 형성할 때, 인접한 반도체차광패턴(128)과의 갭이 없도록 형성되어야만, 상술한 화질저하현상을 효과적으로 제어할 수 있으므로, 상기 데이터배선(118)과 반도체차광패턴(128)의 일부가 오버랩되게 형성한다.

이후 도 8e에서는, 소스전극(115)을 포함하는 데이터배선(118)과 드레인전극(116)이 형성된 기판전면에, 어레이기판의 중요소자들이 대기중의 이물질이나 습기로 인해 불량이 발생하는 것을 방지하기 위해 보호층(126)을 형성하는데, 이 보호층(126)을 구성하는 물질은 상기 게이트절연막(112)을 이루는 물질과같은 투명한 절연물질을 이용한다.

이어서 드레인전극(116)부의 보호막 부분에 드레인 전극(116)의 일부가 노출되도록 드레인전극콘택홀(127)을 형성하고, 이 드레인전극콘택홀(127)을 통하여 상기 드레인전극(116)과 접촉되는 인출배선(124)과 이 인출배선에서 분기한 화소전극을 구성함으로써 본 발명에 따른 반도체 차광패턴을 가지는 횡전계형 액정표시장치의 액정패널이 완성된다.

특히 본 발명에 따른 반도체 차광패턴을 상기 박막트랜지스터를 이루는 액티브층 및 옴익접촉층을 이루는 물질과 동일 물질로, 이를 형성하는 공정과 동일공정에서 형성 함으로써 별다른 제작공정의 추가없이, 도 9의 컬러필터기판(170)의 블랙매트릭스(152)의 형성범위를 기존의 횡전계액정표시장치보다 넓히지 않고도, 어레이기판(160)의 하부에 위치한 백라이트(162)로부터 인가되는 빛(화살표로 표시함)이, 액정이 비정상적으로 구동되는 구간(B)을 통과하여 액정디스플레이의 가시영역 부분에 표시되어 나타나는 화질저하 현상을 감소할 수 있고, 또한 데이터전극과 공통전극의 전압이 차이남에 따라 발생할 수 있는 크로스-토크 현상을 제어함에 있어서, 두 전압간의 차이가 서로 영향을 미치지 않도록 절연막의 역할을 할 수 있어, 상술한 크로스-토크 현상을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 차광패턴을 포함하는 횡전계형 액정표시장치는, 블랙매트릭스의 형성범위를 기존보다 넓히지 않으므로 개구율을 떨어뜨리지 않고, 특히상기 반도체 차광패턴을 통하여, 백라이트로 부터 인가된 빛이 크로스-토크 현상이 발생하는 부분 및 액정이 비정상적으로 구동되는 부분을 통과하여 나타날 수 있는 액정 디스플레이의 가시영역 부분의 화질저하 현상을 제어하는 잇점이 있다.

Claims (5)

1. 서로 이격되어 대향하는 상, 하부기판과;

   상기 하부 기판상에 가로 방향으로 형성되어 있는 게이트 배선과;

   상기 게이트 배선과 직교하여 형성되어 있는 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차되는 영역상에 위치하는 박막 트랜지스터와;

   상기 게이트배선과 평행하게 형성된 공통배선에서 분기하여 상기 데이터 배선과 평행하게 배열되어 위치하는 다수개의 공통전극과;

   상기 박막트랜지스터에서 연장되어 상기 게이트배선과 평행한 인출배선에서 다수개 분기되어, 상기 공통전극과 엇갈린 배열 순서를 가지고, 상기 공통전극과 평행하게 위치하는 다수개의 화소전극과;

   상기 다수개의 공통전극중 상기 데이터 배선과 가장 인접하는 공통전극과 상기 데이터 배선 사이에 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 형성된 반도체 차광패턴과;

   상기 상, 하부 기판 사이에 충진된 액정

   을 포함하는 횡전계형 액정 표시장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 반도체 차광패턴은, 상기 박막트랜지스터가 가지는 적층된 액티브층을 이루는 물질과 동일물질로 이루어진 횡전계형 액정표시장치
3. 제 1항에 있어서,

   상기 반도체차광패턴은 상기 인접한 데이터배선 및 공통전극과 일부 오버랩 되도록 이루어진 횡전계형 액정 표시장치
4. 기판을 구비하는 단계와;

   상기 기판의 가로방향에, 게이트전극을 포함하는 게이트배선을 형성하는 단계와;

   상기 게이트전극을 포함하는 게이트배선과 동일물질로, 상기 게이트배선과 평행한 공통배선과, 상기 공통배선에서 직각방향으로 분기한 다수개의 공통전극을 형성하는 단계와;

   상기 게이트전극을 포함하는 게이트 배선과 공통전극을 포함하는 공통배선이 형성된 기판 전면에 게이트절연막을 증착하는 단계와;

   상기 게이트절연막이 형성된 기판전면에 반도체 물질과, 이온이 도핑된 반도체 물질을 차례로 증착하고 패터닝하여

   게이트 전극부의 게이트 절연막상에 액티브층 및 옴익접촉층을 형성하고,

   추후 형성될 데이터배선과 상기 데이터배선과 가장 인접한 하나의 공통전극이 이루는 사이구간에 반도체 차광패턴을 형성하는 단계와;

   상기 액티브층과 옴익접촉층 및 반도체차광패턴이 형성된 기판에

   상기 옴익접촉층상에 일정간격 이격된 소스전극 및 드레인전극과, 상기 소스전극을 포함하는 데이터 배선을 상기 게이트배선과 직교하도록 형성하는 단계와;,

   상기 소스전극을 포함하는 데이터배선과 드레인전극이 형성된 기판 전면에 상기 드레인 전극의 일부가 노출된 보호막을 증착하는 단계와;

   상기 드레인 전극이 일부 노출된 보호막 부분을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 게이트라인과 평행한 인출배선과, 상기 인출배선에서 분기하는 다수개의 화소전극을 상기 공통전극과 서로 엇갈린 배열 순서를 가지고, 상기 공통전극과 평행하게 배열되도록 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정 표시장치의 하부기판의 제조방법
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 반도체차광패턴은 상기 반도체 차광패턴의 양쪽 가장자리 부분에 위치하는 데이터배선 및 공통전극과 일부 오버랩 되도록 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정 표시장치의 하부기판의 제조방법