JP2015092295A - 液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置アレイ基板は、基板上に一方向に配列されたゲートラインと前記ゲートラインと交差し複数の画素領域を定義するデータラインと前記ゲートラインと前記データラインの交差部に形成された薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極及び前記画素電極と対向し電界を形成し、前記データラインと重畳されるシールドラインを含む共通電極を含み、前記シールドラインは前記シールドラインの中で幅が狭いカッティング部を少なくとも二つ以上含むことができる。【選択図】図２
Description
本発明は、液晶表示装置とこれの製造方法に関する。
本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳しくはデータラインのオープン不良をリペアすることができる液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法に関する。
本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳しくはデータラインのオープン不良をリペアすることができる液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法に関する。
一般的に、液晶表示装置は液晶の光学的異方性と分極性質を利用し駆動される。前記液晶は構造が細く長いため分子の配列に方向性を有し、人為的に液晶に電界を印加し分子配列の方向を制御することができる。したがって、前記液晶の分子配列方向を任意に調節すれば、液晶の分子配列が変わるようになり、光学的異方性によって前記液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現することができる。
現在は薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに接続された画素電極が行列方式に配列された能動行列液晶表示装置（ＡＭ−ＬＣＤ：Active Matrix ＬＣＤ以下、液晶表示装置と称する）が解像度及び動画具現能力が優秀で最も注目されている。前記液晶表示装置は共通電極が形成されたカラーフィルタ基板と画素電極が形成されたアレイ基板と、前記二つの基板の間に介在された液晶からなり、このような液晶表示装置では共通電極と画素電極が上下でかかる電界により液晶を駆動する方式として透過率と開口率などの特性が優秀である。
しかし、上下でかかる電場による液晶駆動は視野角特性が優秀ではない短所を有している。したがって、前記の短所を解消するために視野角特性が優秀な横電界型液晶表示装置が提案された。
図１は従来横電界型液晶表示装置のサブピクセルを示した断面図である。
図１を参照すれば、第１基板５上にゲート電極１０とゲート絶縁膜１５が形成され、アクティブ層２０がゲート電極１０上に形成される。アクティブ層２０にはソース電極２５ａとドレーン電極２５ｂが接続されスイッチング薄膜トランジスタを構成し、画素領域の端にデータライン２５ｃが形成される。そして、ドレーン電極２５ｂに接続された画素電極４１が形成される。第１基板５上に形成された素子を保護するパッシベーション３０が形成され、パッシベーション３０上に共通電極４２が形成される。
そして、第２基板５０上にブラックマットリックス５５とカラーフィルタ６０が形成され、これらを覆うオーバーコート層７０が形成される。第１基板５と第２基板５０の間に液晶層８０が介在されて従来横電界型液晶表示装置を構成する。
前記従来横電界型液晶表示装置はデータライン２５ｃと隣接する共通電極４２のカップリングキャパシタンス(coupling capacitance)による任意の電位差が形成され、液晶が非正常的に駆動される駆動不良が発生される。
このような問題点を解決するため、シールドラインをデータライン上に形成し、データラインと共通電極の間の電位差が形成されることを防止しようとした。しかし、データラインのオープン不良が発生した時、データライン上に位置したシールドラインによりオープン不良をリペアしにくい問題点があり、この改善が要求されている。
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、駆動不良を防止することと共にデータラインのオープン不良をリペアすることができる液晶表示装置アレイ基板及びその製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するために本発明の液晶表示装置アレイ基板は基板上に一方向に配列されたゲートライン、前記ゲートラインと交差し複数の画素領域を定義するデータラインと前記ゲートラインと前記データラインの交差部に形成された薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極及び前記画素電極と対向して電界を形成し、前記データラインと重畳されるシールドラインを含む共通電極を含み、前記シールドラインは前記シールドラインの中で幅が狭いカッティング部を少なくとも二つ以上含むことができる。
また、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板は基板上に一方向に配列されたゲートラインと前記ゲートラインと交差し複数の画素領域を定義するデータラインと前記ゲートラインと前記データラインの交差部に形成された薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極及び前記画素電極と対向して電界を形成し、前記データラインと重畳されるシールドパターンを含む共通電極を含み、前記シールドパターンはパッシベーション膜を貫通する少なくとも２つ以上のコンタクトホールを通じ前記データラインと接続することができる。
また、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板の製造方法は基板上に一方向に配列されたゲートラインを形成する段階と前記ゲートラインと交差し、複数の画素領域を定義するデータラインを形成する段階と前記ゲートラインと前記データラインの交差部に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極を形成する段階と前記画素電極上にパッシベーション膜を形成する段階と前記パッシベーション膜上に共通電極を形成するが、前記データラインと重畳され幅が狭いカッティング部を少なくとも二つ以上含むシールドラインを含むように形成する段階と、前記データラインの中でオープン不良が発生された部分と重畳された前記シールドライン両側のカッティング部にレーザーを照射し、前記シールドラインを断線させシールドパターンを形成する段階と前記シールドパターンの両側を蝕刻して前記データラインを露出させるコンタクトホールを形成する段階及びレーザーＣＶＤリペア装置を利用し前記コンタクトホールを満たすコンタクトパターンを形成する段階を含むことができる。
前記のように、本発明の液晶表示装置の製造方法はデータラインと重畳されるシールドラインにカッティング部を形成することで、リペア工程時低いパワーのレーザーを使うことができてレーザーによる周辺部の損傷を防止することができる利点がある。
また本発明ではブラックマトリックス（ＳＷ）の構造を変更して、シールドラインのカッティング部により発生することができる光漏れを防止することができる利点がある。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図２は本発明の一実施の形態に係る横電界型液晶表示装置を示した平面図であり、図３は図２のＡ領域の拡大図である。下記では説明の便宜のために液晶表示装置のアレイ基板とサブピクセルを示して説明する。
図２を参照すれば、複数の画素領域（Ｐ）を含む基板(図示せず)上に一方向に延長されて配列されたゲートライン１０３が位置し、前記ゲートライン１０３と交差し画素領域（Ｐ）を定義するデータライン１０７が位置する。したがって、ゲートライン１０３とデータライン１０７の交差により複数の画素領域（Ｐ）が定義される。
各画素領域（Ｐ）には前記ゲートライン１０３に接続されたゲート電極１１３、ゲート絶縁膜（図示せず）、半導体層（図示せず）、オミックコンテック層（図示せず）、前記データライン１０７に電気的に接続されたソース電極１１７、前記ソース電極１１７と離隔されたドレーン電極１１９から構成された薄膜トランジスタ（Ｔｒ）が位置する。
本図面で前記薄膜トランジスタ（Ｔｒ）はチャンネルを成す領域が‘Ｕ’形態を成すことを例として図示したが、ここに限定されなく、‘Ｉ’形態でも成ることができる。また、前記薄膜トランジスタ（Ｔｒ）はゲート電極１１３がゲートライン１０３から画素領域（Ｐ）に突き出されたことを例として図示したが、ゲートライン１０３そのものとして成ることもできる。
前記各画素領域（Ｐ）内部で板形態の画素電極１２３が前記薄膜トランジスタ（Ｔｒ）のドレーン電極１１９と接続される。前記複数の画素領域（Ｐ）からなる表示領域全面には前記画素電極１２３に対応し、バー(bar)形態を有する複数の開口部１３１を有する共通電極１３５が位置する。ここで、前記共通電極１３５は表示領域全面に形成され、二つの画素領域（Ｐ）の平面形態のみを示した図２ではその境界が二つのサブピクセル（Ｐ）を覆うように図示されたが、表示領域全面に形成される。
一方、本発明の共通電極１３５はデータライン１０７と重畳されるシールドライン１３６を含む。シールドライン１３６は表示装置駆動の時データライン１０７と共通電極１３５の間に不必要な電界が形成されることを防止するためのことで、シールドライン１３６とデータライン１０７の間に人為的に電界を形成し、データライン１０７と共通電極１３５の間の電界を低減する役割をする。
シールドライン１３６は共通電極１３５と一体型に形成され、共通電極１３５と同一である電気信号が印加される。そして、シールドライン１３６はデータライン１０７の形態と類似にライン形態からなり、データライン１０７と大部分重畳されるように形成される。
特に、本発明のシールドライン１３６は一つの画素領域（Ｐ）で幅が狭いカッティング部（ＳＷ）を少なくとも二つ以上含むことができる。すなわち、図２に示すように、シールドライン１３６はデータライン１０７の幅より広い幅で大部分成るが、画素領域（Ｐ）の端部分でデータライン１０７の幅より狭い幅になるカッティング部（ＳＷ）が形成される。
さらに詳しく、図３を参照すれば、シールドライン１３６は第１幅（Ｗ１）と第２幅（Ｗ２）に形成され、第１幅（Ｗ１）はデータライン１０７の幅（Ｗ３）より広い幅であり、第２幅（Ｗ２）はデータライン１０７の幅（Ｗ３）より狭い幅に形成される。シールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）の幅は第２幅（Ｗ２）であり、データライン１０７の幅（Ｗ３）に対して１０乃至９９％に形成される。ここで、シールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）の幅（Ｗ２）がデータライン１０７の幅（Ｗ３）に対して１０％以上なら、シールドライン１３６の配線抵抗が上昇し共通電極１３５全体の抵抗が上昇されることを防止することができる。そして、シールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）の幅（Ｗ２）がデータライン１０７の幅（Ｗ３）に対して９９％以下ならば、追後ラインリペア工程時シールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）を切断するためのレーザーパワーを低めることができて周辺の共通電極１３５の損傷を防止することができる利点がある。
前述の本発明のシールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）はデータライン１０７のオープンなどの不良が発生した時、データライン１０７をリペアするための手段で作用する。前述の本発明の液晶表示装置アレイ基板のリペア方法に対しては後述する液晶表示装置アレイ基板の製造方法で具体的に叙述する。
図４は図２のＩ−Ｉ‘に従って切り取りされた断面図である。
図４を参照すれば、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板の製造方法は基板１０１上に一方向に配列されたゲートライン（図示せず）と一体型のゲート電極１１３が位置する。
前記ゲート電極１１３上にゲート電極１１３を絶縁させるゲート絶縁膜１１４が位置し、ゲート絶縁膜１１４上に前記ゲート電極１１３と対応される領域に半導体層１１５が位置する。半導体層１１５の両側端部にはソース電極１１７とドレーン電極１１９がそれぞれ位置する。したがって、ゲート電極１１３、半導体層１１５、ソース電極１１７及びドレーン電極１１９を含む薄膜トランジスタ（Ｔｒ）を構成する。
前記薄膜トランジスタ（Ｔｒ）のドレーン電極１１９と電気的に接続される画素電極１２３が位置し、画素電極１２３離隔される領域にソース電極１１７と接続されるデータライン１０７が同一平面上に位置する。
薄膜トランジスタ（Ｔｒ）、画素電極１２３及びデータライン１０７を含む基板１０１上にパッシベーション膜１２５が位置する。そして、画素電極１２３と対応するパッシベーション膜１２５上に複数の開口部１３１が形成された共通電極１３５が位置し、データライン１０７と対応される位置には共通電極１３５と電気的に接続されたシールドライン１３６が位置する。図４にはシールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）を示した。
したがって、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板を成すようになる。以下、図４に示された液晶表示装置アレイ基板の製造方法を説明すれば次のようである。
図５Ａ及び図５Ｂは本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板の製造方法を工程別で示した図である。
図５Ａを参照すれば、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板の製造方法は基板(図示せず) 上に低抵抗特性を有する金属物質例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）、銅（Ｃｕ）、銅合金、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の中選択される一つの金属物質を蒸着する。 そして、前記金属物質をパターニングして一方向に延長するゲートライン(図示せず) 及びゲート電極１１３を形成する。
引き継いで、前記ゲートライン(図示せず) 及びゲート電極１１３が形成された基板１０１前面に無機絶縁物質例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）またはシリコンチッ化物（ＳｉＮｘ）を蒸着してゲート絶縁膜１１４を形成する。 次、前記ゲート絶縁膜１１４が形成された基板１０１上に非晶質シリコンまたは非晶質シリコンを結晶化した多結晶シリコンを蒸着し、パターニングして半導体層１１５を形成する。
そして、半導体層１１５が形成された基板１０１上に低抵抗特性を有する金属物質例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）、銅（Ｃｕ）、銅合金、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）の中選択される一つの金属物質を蒸着しこれらをパターニングして、データライン１０７、ソース電極１１７及びドレーン電極１１９を形成する。本発明では半導体層１１５と、ソース電極１１７ 及びドレーン電極１１９を別に形成することを説明したが、非晶質シリコンと金属層を順次に積層し同時にパターニングして半導体層１１５と、ソース電極１１７及びドレーン電極１１９を一緒に形成することもできる。
次、図５Ｂを参照すれば、前記基板１０１前面に透明導電性物質例えばインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ） またはインジウムジンクオキサイド(ＩＺＯ）を蒸着し各画素領域別にパターニングして画素電極１２３を形成する。この時、画素電極１２３は薄膜トランジスタ（Ｔｒ）のドレーン電極１１９と電気的に接続される。
引き継いで、前記画素電極１２３が形成された基板上に無機絶縁物質例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）またはシリコンチッ化物（ＳｉＮｘ）を蒸着してパッシベーション膜１２５を形成する。そして、基板１０１前面に透明導電性物質例えば、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ） またはインジウムジンクオキサイド(ＩＺＯ）を蒸着し各画素領域に複数の開口部１３１を形成して共通電極１３５とシールドライン１３６を形成する。この時、共通電極１３５は基板１０１の表示領域全面に一体型に形成される。
前記のように、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板が製造される。下記ではこのように製造された液晶表示装置アレイ基板のデータラインリペア方法に対して説明する。
図６Ａ乃至図９Ｂは本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板のリペア方法を工程別で示した図である。ここで、図６Ａは図２のデータラインとシールドライン部分を示した平面図であり、図６Ｂは図６Ａの‘ＩＩ−ＩＩ‘に従って切り取りされた断面図である。同一に、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａはそれぞれ図２のデータラインとシールドライン部分を示した平面図であり、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂはそれぞれ図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａの断面図である。
先ず、図６Ａと図６Ｂを参照すれば、先立って製造された液晶表示装置アレイ基板でデータライン１０７の一部がオープンされたことが検査過程で発見された場合、該当のデータライン１０７と対応するシールドライン１３６に形成されたカッティング部（ＳＷ）を断線させる。
さらに詳しくは、データライン１０７のオープンされた部分を中心に両側に位置したシールドライン１３６の各カッティング部（ＳＷ）にレーザーを照射することで、共通電極１３５と接続されたシールドライン１３６を断線させる。 この時、使われるレーザーではＤ−ＵＶ レーザー(deep UV laser)であり得り、 特別に限定されない。特に、シールドライン１３６のカッティング部「ＳＷ」は幅が他の所より非常に狭いから低いパワーのレーザーでも易しく断線される。 すなわち、本発明では従来幅が広いシールドライン１３６を 断線させるために高いパワーのレーザーを利用することで、接した共通電極などを損傷させる問題点を防止することができる。
したがって、図７Ａ及び図７Ｂに示されたように、共通電極１３５と断線されたシールドラインすなわち、シールドパターン１３７が形成される。このシールドパターン１３７は島パターンで孤立した形状からなり、特にデータライン１０７のオープンされた領域上に位置するようになる。
次、図８Ａ及び図８Ｂを参照すれば、データライン１０７のオープン不良が発生した部分と隣接したシールドパターン１３７の両側、すなわちデータライン１０７の両端に対してレーザーを照射することで第１コンタクトホール（ＣＨ１）及び第２コンタクトホール（ＣＨ２）を形成する。この場合前記第１コンタクトホール（ＣＨ１）及び第２コンタクトホール（ＣＨ２）を形成するためのレーザーの照射はシールドライン１３６断線のためのレーザーの照射とはレーザー発生のためのソース、焦点、パワー、照射時間などにおいて差があり、これを適切に調節することで無機（または有機）絶縁物質または金属物質まで燃やして無くすかまたは選択的に無機絶縁物質のみを燃やして無くすことができるようになる。したがって、前述の要素が適切に調節されたレーザーを基板１０１に照射することでデータライン１０７を露出させる第１コンタクトホール（ＣＨ１）及び第２コンタクトホール（ＣＨ２）を形成することができるようになる。
以後、図９Ａ及び図９Ｂを参照すれば、レーザーを利用したＣＶＤリペア装置を利用しデータライン１０７を露出させる第１コンタクトホール（ＣＨ１）に対応し前記第１コンタクトホール（ＣＨ１）を満たす第１コンタクトパターン（ＣＰ１）を形成し、連続して前記第２コンタクトホール（ＣＨ２）に対応して前記第２コンタクトホール（ＣＨ２）を満たす第２コンタクトパターン（ＣＰ２）を形成する。したがって、シールドパターン１３７を通じてオープンされたデータライン１０７が電気的に接続されリペアされることができる。
前記のように、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法はデータラインと重畳されるシールドラインにカッティング部を形成することで、リペア工程時低いパワーのレーザーを使うことができてレーザーによる周辺部の損傷を防止することができる利点がある。
一方、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板はシールドラインのカッティング部による光漏れ現象を防止するため、ブラックマトリックスの形状を異なり形成することができる。
図１０は本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置アレイ基板のブラックマトリックス形状を示した平面図である。図１０は前述の図２にブラックマトリックス領域だけ表示したのである。
図１０を参照すれば、カラーフィルタアレイ基板（図示せず）に形成されるブラックマトリックス（ＢＭ）はデータライン１０７、薄膜トランジスタ（Ｔｒ）、ゲートライン１０３を含む配線及び素子領域を覆うことで、一般的に画素電極をオープンする形状からなる。
本発明ではシールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）に隣接する領域にブラックマトリックス（ＢＭ）をさらに覆ってやる構造からなる。すなわち、カッティング部（ＳＷ）の形成によりカッティング部（ＳＷ）に隣接する領域で光漏れが発生されることを防止するためのことで、カッティング部（ＳＷ）に隣接する領域にブラックマトリックス（ＳＷ）がさらに突き出されて覆うことが出来るように形成する。すなわち、シールドライン１３６のカッティング部（ＳＷ）に隣接する画素電極１２３の角部で画素領域（Ｐ）内部にさらに突き出されるようにブラックマトリックス（ＳＷ）が形成される。
前記のように、本発明ではブラックマトリックス（ＳＷ）の構造を変更して、シールドラインのカッティング部により発生することができる光漏れを防止することができる利点がある。
下記表１は従来液晶表示装置アレイ基板のリペアによる不良率と本発明の液晶表示装置アレイ基板のリペアの不良率を各モデル別に検査して示した表である。
前記表１を参照すれば、従来データラインオープン時リペアした場合、リペア不良率が０．４１乃至１．１１％まで表することを分かる。反面、本発明のシールドラインにカッティング部を形成し、リペアした場合、リペア不良率が０．００乃至０．０４％で著しく減少されたことを確認することができた。
Claims (8)
- 基板上に一方向に配列されたゲートラインと、
前記ゲートラインと交差し、複数の画素領域を定義するデータラインと、
前記ゲートラインと前記データラインの交差部に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、
前記画素電極と対向し、電界を形成する共通電極と、
前記データラインと重畳するシールドパターンであって、当該シールドパターンは前記データラインと接続し、
前記シールドパターンは島パターンを有し、前記データラインのオープンされた部分に位置付けられ、
前記データラインのオープンされた部分の一端と、当該データラインのオープンされた部分の他の一端は、前記シールドパターンにより、それぞれ互いに電気的に接続される液晶表示装置アレイ基板。 - 前記シールドパターンはパッシベーション膜上に位置し、当該パッシベーション膜は前記データライン上に位置する請求項１記載の液晶表示装置アレイ基板。
- 前記シールドパターンは、前記データラインと、前記パッシベーション膜を貫通する少なくとも２つのコンタクトホールを介して接続され、
前記シールドパターンは、前記少なくとも２つのコンタクトホールに満たされたコンタクトパターンを介して、前記データラインと接続される請求項２に記載の液晶表示装置アレイ基板。 - 前記シールドパターンの幅は、前記データラインの幅より広い請求項１に記載の液晶表示装置アレイ基板。
- 液晶表示装置アレイ基板であって、
基板上に一方向に配列されたゲートラインと、
前記ゲートラインと交差し複数の画素領域を定義するデータラインと、
前記ゲートラインと前記データラインの交差部に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、
前記画素電極と対向し、電界を形成する共通電極であって、当該共通電極は、前記データラインと重畳されるシールドラインを含み、前記シールドラインは、当該シールドラインの他の部分より幅が狭いカッティング部を少なくとも二つ以上含み、さらに
カラーフィルタアレイ基板の前記カッティング部に隣接する領域に形成されるブラックマトリックスと、からなり、当該ブラックマトリックスは、前記データライン、薄膜トランジスタ、ゲートラインを含む信号線及び素子領域を覆い、前記画素電極をオープンする形状からなり、さらに前記カッティング部に隣接する領域に突出して形成され、
少なくとも２つの前記カッティング部の幅は、前記データラインの幅の約１０％から９９％であり、
シールドパターンを含む前記シールドラインは島パターンを有し、前記データラインのオープンされた部分に位置し、
前記データラインの前記オープンされた部分の一端と、前記データラインの前記オープンされた部分の他の一端は、前記シールドパターンにより、それぞれ互いに電気的に接続される液晶表示装置アレイ基板。 - 前記シールドパターンは、パッシベーション膜上に位置し、当該パッシベーション膜は前記データライン上に位置する請求項５に記載の液晶表示装置アレイ基板。
- 前記シールドパターンは、前記パッシベーション膜を貫通する少なくとも２つのコンタクトホールを介して、前記データラインに接続され、
前記シールドパターンは、前記少なくとも２つのコンタクトホールに満たされたコンタクトパターンを介して、前記データラインと接続する請求項６に記載の液晶表示装置アレイ基板。 - 前記シールドパターンの幅は、前記データラインの幅より広い請求項５に記載の液晶表示装置アレイ基板。
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