KR100720317B1 - 액정표시장치용 어레이 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 투명 기판과; 상기 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과; 제 2 방향으로 형성되고, 상기 게이트 배선과 절연되며, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 박막 트랜지스터와; 상기 화소 영역 및 인접한 데이터 배선과 일정간격 오버랩되며, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과; 상기 데이터 배선층과 상기 화소전극층 사이에 개재된 저유전율을 가지는 절연성 물질로 이루어진 절연층과; 상기 화소전극과 데이터 배선의 오버랩된 영역에 위치하며, 상기 오버랩된 영역의 폭에 해당하는 길이만큼 내부로 들어간 오목형상의 과도식각(over etch) 방지용 패턴(pattern)을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것으로, 과도식각 발생에 대한 조기 검출이 가능하므로, 대형 불량사고를 미연에 방지할 수 있고, 별도의 검사장비에 대한 투자를 절감할 수 있으며, 검사공정을 생략할 수 있으므로, 공정 시간을 단축할 수 있어 생산력을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 일부영역에 대한 단면을 도시한 단면도.
도 2는 일반적인 고개구율 구조의 액정표시장치용 액정패널의 일부영역에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 일반적인 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부영역에 대한 평면도.
도 4는 상기 도 3의 "I"영역을 확대도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부영역에 대한 개략적인 평면도.
도 6은 상기 도 5의 "III"영역을 확대도시한 도면.
도 7은 상기 도 5의 "III"영역에 해당하는 패턴의 또 다른 실시예를 도시한 확대도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
150 : 액정표시장치용 어레이 기판 154 : 게이트 배선
160 : 데이터 전극 164 : 화소 전극
166 : 캐패시터 전극 E : 과도식각 방지용 패턴
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 것으로, 좀 더 상세하게는 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 것이다.
액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것이다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정 표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정패널의 구조를 살펴보 면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 일부영역에 대한 단면을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 액정패널(20)은 서로 대향하며 일정간격 이격된 컬러필터 기판인 상부 기판(4) 및 어레이 기판인 하부 기판(2)과, 이 상부 기판(4) 및 하부기판(2) 사이에 충진된 액정층(10)으로 이루어진다.
이 하부 기판(2) 상부에는 빛을 투과시키는 영역으로 액정층(10)에 전압을 인가하는 한쪽 전극역할을 하는 화소전극(14)이 형성되어 있는 투과부(P)과, 이 화소전극(14)에 전압을 온/오프(on/off)하는 박막 트랜지스터(T)부와, 상기 투과부(P)와 일정간격 이격되어, 상기 화소전극(14)에 신호전압을 인가하는 데이터 배선(16)을 포함하는 데이터 배선부(D)가 형성되어 있다.
이때, 이 데이터 배선(16)과 화소전극(14) 사이에는 기생용량(parasitic capacitance)이 크기 때문에, 이 데이터 배선(16)과 화소전극(14) 사이를 일정간격(G)으로 유지하지 않으면, 이 데이터 배선(16)의 신호전압의 변화에 따라 화소전극(14)에 충전된 보존용량에 영향을 주어 화질에 악영향을 끼치는 크로스 토크(cross-talk)가 발생될 수 있다.
한편, 상기 상부 기판(4) 하부의 상기 박막 트랜지스터(T)부와 대응하는 위치에는 액정배열을 제어할 수 없는 부분의 빛을 차단하는 블랙 매트릭스(9)가 형성되어 있으며, 이 블랙 매트릭스(9)의 하부의 화소전극(14)과 대응하는 위치에는 색채 표현 및 빛을 선택 투과시키는 컬러필터(8)가 형성되어 있고, 이 컬러필터(8)의 하부에는 상기 액정층(10)에 전압을 인가하는 다른 한쪽 전극역할을 하는 공통전극(12)이 형성되어 있다.
이때, 상기 블랙 매트릭스(9)는 상기 G영역 상에서 발생하는 크로스 토크에 의한 화질저하를 방지하기 위해, 상기 데이터 배선(16)과 화소 전극(14) 사이구간 및 이 구간에 인접한 화소 전극(14)의 외곽부와 대응하는 위치까지 형성되므로, 투과부(P1) 전 영역을 화면구현 영역(P2)으로 활용하지 못하는 문제점이 있다.
즉, 이러한 원인은 개구율 저하를 가져와 화면을 정면에서 상, 하, 좌, 우로 돌려봤을 때 화면의 색반전이 일어나지 않는 범위인 시야각이 좁아져 고개구율이 요구되는 디스플레이 소자로는 부적합하다.
즉, 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 데이터 배선과 화소전극 간에 기생용량을 최소화하면서, 개구율을 향상시키는 구조의 액정표시장치용 액정패널에 대한 연구가 활발해지고 있다.
도 2는 일반적인 고개구율 구조의 액정표시장치용 액정패널의 일부영역에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 고개구율 구조의 액정표시장치용 액정패널(30)에서는 화소전극(32)과 데이터 배선(34)을 일정간격 오버랩되도록 구성함을 특징으로 한다.
이러한 구조가 가능한 것은, 이 화소전극(32)층과 데이터 배선(34)층 사이에 개재되는 보호층(36)의 재질을 화소전극(32)과 데이터 배선(34) 사이의 기생 용량을 감소시킬 수 있도록 저유전율(ε≒3)의 절연물질을 두껍게 형성하기 때문이다.
즉, 이 화소전극(32)과 데이터 배선(34)이 오버랩되는 영역(A)은 상부 기판(40)의 블랙 매트릭스(42)에 의해 가려지지만, 투과부(P3) 영역을 전부 화면구현 영역(P4)로 활용할 수 있어 고개구율 구현이 가능하다.
도 3은 일반적인 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부영역에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판(50)은 서로 교차하며 화소영역을 정의하는 게이트 배선(54) 및 데이터 배선(60)이 형성되어 있고, 이 게이트 배선(54) 및 데이터 배선(60)과 연결되어 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 이 박막 트랜지스터(T)와 연결되고, 상기 화소영역 상에 위치함에 있어서, 상기 데이터 배선(60)과 일정 간격 오버랩되어 화소전극(64)이 형성되어 있다.
이와 같이 고개구율 구조의 어레이 기판(50)에서는 데이터 배선(60)을 기준으로 이 데이터 배선(60)과 이웃하는 양 화소전극(64)이 상기 데이터 배선(60)과 일정간격 오버랩되도록 구성하여 화면구현 영역이 확장됨을 특징으로 한다.
도 4는 상기 도 3의 "I"영역을 확대도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 도 3에 따른 데이터 배선(60)은 일자형으로 형성되어 있고, 이 데이터 배선(60)과 이웃하는 양 화소전극(64)은 이 데이터 배선(60)과 일정 간격(II) 오버랩되어 형성된다.
이때, 이 데이터 배선(60)과 화소전극(64) 사이의 오버랩 영역(II)을 일정하 게 유지하지 못하면, 원하는 고개구율을 얻기가 힘들거나 또는 화소전극(64) 간에 전기적 특성이 저하될 수 있다.
일반적으로, 이 오버랩 영역(II)은 2~3㎛정도를 유지하도록 한다.
이러한 오버랩 정도는 상기 화소전극(64)의 패터닝(patterning) 공정 중 식각하는 공정에서 정해진다.
이때, 상기 화소전극(64) 패턴이 과도식각(over etch)되면, 상기 데이터 배선(60)과의 오버랩 영역이 줄어들어 원하는 개구율을 확보하기 어렵게 된다.
더구나, 이러한 일자형 구조의 데이터 배선(60) 상에 화소전극(64)을 오버랩되도록 형성하는 경우에는 과도식각 여부에 대한 육안검사가 어려우므로, 현미경과 같은 별도의 장비를 통하여 검사를 해야하는 번거로움이 있다.
즉, 별도의 장비에 대한 투자 및 이러한 검사공정 추가에 따른 공정시간의 연장 등의 문제점이 따르게 된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 데이터 배선 또는 화소전극의 패턴을 변경하여, 과도식각 여부를 별도의 장비없이도 손쉽게 판별할 수 있도록 하여, 별도의 검사 장비에 대한 투자를 절감하고, 검사공정에 따른 시간을 절약할 수 있어 생산력을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 투명 기판과; 상기 투명기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과; 제 2 방향으로 형성되고, 상기 게이트 배선과 절연되며, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막 트랜지스터와; 상기 화소영역과 인접한 상기 데이터 배선과 중첩되며, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과; 상기 데이터 배선과 상기 화소전극 사이에 개재된 절연성 물질로 이루어진 절연층과; 상기 화소전극과 상기 데이터 배선의 중첩영역에 위치하며, 상기 중첩영역의 폭에 해당하는 길이로 상기 화소전극 또는 상기 데이터 배선을 제거하여 오목형상으로 형성된 과도식각(over etch) 방지용 패턴(pattern);을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
상기 과도식각 방지용 패턴은 상기 데이터 배선에 포함되며, "ㄷ"형상으로 상기 "ㄷ"자형의 개방부를 상기 화소전극 쪽으로 하는 것이다.
또는, 상기 과도식각 방지용 패턴은 상기 화소전극 영역에 포함되며, "ㄴ"형상으로 상기 "ㄴ"자형의 개방부를 상기 데이터 배선 쪽으로 하는 것이다.
상기 졀연층은 상기 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호층으로, 유전율(ε)값이 3인 BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 레진(Acrylic Resin)중 어느 하나를 약 2.5~3㎛로 형성하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부영역에 대한 개략적인 평면도이다.
도시한 바와 같이, 상기 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판(150)에는 제 1 방향으로 캐패시터 전극(166)을 포함하는 게이트 배선(154)이 형성되어 있고, 제 2 방향으로 형성되며, 상기 게이트 배선(154)과 절연되며, 상기 게이트 배선(154)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선(160)이 형성되어 있다.
이 게이트 배선(154) 및 데이터 배선(160)과 연결되어 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 화소 영역 및 인접한 데이터 배선(160)과 일정간격 오버랩되며, 상기 박막 트랜지스터(T)와 연결되어 화소 전극(164)이 형성되어 있다.
그리고, 이 화소전극(164)층과 데이터 배선(160)층 사이에는 저유전율을 가지는 절연층이 두껍게 형성됨을 특징으로 한다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 이 절연층은 상기 박막 트랜지스터(T)를 보호하는 보호층(미도시)으로서, 유기 절연막인 BCB(BenzoCycloButene) 또는 아크릴계 레진(Acrylic Resin)을 2.5~3㎛정도로 두껍게 형성하는 것이다.
이때, 상기 데이터 배선(160)은 화소전극(164)과 오버랩되는 영역 상에 "ㄷ"자형으로 오목하게 들어간 과도식각 방지용 패턴(E)을 포함함을 특징으로 한다.
이 과도식각 방지용 패턴은 추후 별도의 과도 식각 검사 공정없이 화소전극(164)을 식각한 다음, 바로 과도 식각정도를 알 수 있는 척도가 된다.
도 6은 상기 도 5의 "III"영역을 확대도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(160)에는 화소전극(164)과 오버랩되는 영역(V)에서 캐패시터 전극(166)이 위치하는 영역 이외의 오버랩 영역에서 과도식각 방지용 패턴(E)이 형성되어 있음을 도시하였다.
이 과도식각 방지용 패턴(E)은 "ㄷ"자형 패턴으로, "ㄷ"자형의 개방부를 화소전극(164)쪽으로 하며, 이 패턴(E)의 가로길이는 오버랩 영역의 폭과 같음을 특징으로 한다.
즉, 화소전극(164) 형성공정에서 이 패턴(E)에 맞춰 데이터 배선(160)과의 오버랩을 할 수 있으므로, 과도 식각을 방지할 수 있고, 또한 과도식각이 되었을 경우 바로 판별이 가능하므로, 제품불량을 미연에 방지하는 효과를 가진다.
도 7은 상기 도 5의 "III" 영역에 해당하는 패턴의 또 다른 실시예를 도시한 확대도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 실시예에 따른 과도식각 방지용 패턴(EE)은 일자형 데이터 배선(172)과 오버랩되는 영역(VI)중 상기 화소 전극(174)의 모서리부를 "ㄴ"자형으로 제거하여 형성한 것으로, 이 "ㄴ"자형의 개방부를 데이터 배선(172)쪽으로 한다.
즉, 이 구조에서는 데이터 배선(172)은 기존과 같이 일자형 구조로 하고, 이 데이터 배선(172)과 오버랩되는 부분의 화소전극(174)의 오버랩 영역을 제거하여 과도식각용 패턴을 형성하는 것이다.
상기 실시예에서는 화소전극(174)의 패터닝 과정에서 과도식각 방지용 패턴을 형성하므로, 좀더 효과적으로 과도식각을 방지할 수 있는 장점을 가진다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판 에서는 데이터 배선 상에 일정간격 오버랩되는 화소전극 영역의 폭에 해당하는 길이만큼 오버랩 영역에서 제거한 과도식각 방지용 패턴을 데이터 배선 또는 화소전극 상에 형성하여 추후 화소전극의 과도식각 판별의 척도로 함을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 과도식각 방지용 패턴은 상기 데이터 배선과 화소 전극이 오버랩되는 양쪽 영역에 모두 형성하는 경우도 포함하며, 도 6 내지 7에서 제시한 "ㄷ"자형 또는 "ㄴ"자형으로 한정하지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시하여도 무방하다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 과도식각 방지용 패턴을 포함하는 고개구율 구조의 액정표시장치용 어레이 기판은 다음과 같은 장점을 가진다.
첫째, 과도식각 발생에 대한 조기 검출이 가능하므로, 대형 불량사고를 미연에 방지할 수 있다.
둘째, 별도의 검사장비에 대한 투자를 절감할 수 있다.
세째, 검사공정을 생략할 수 있으므로, 공정 시간을 단축할 수 있어 생산력을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
- 투명 기판과;상기 투명기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과;제 2 방향으로 형성되고, 상기 게이트 배선과 절연되며, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막 트랜지스터와;상기 화소영역과 인접한 상기 데이터 배선과 중첩되며, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과;상기 데이터 배선과 상기 화소전극 사이에 개재된 절연성 물질로 이루어진 절연층과;상기 화소전극과 상기 데이터 배선의 중첩영역에 위치하며, 상기 중첩영역의 폭에 해당하는 길이로 상기 화소전극 또는 상기 데이터 배선을 제거하여 오목형상으로 형성된 과도식각(over etch) 방지용 패턴(pattern);을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 과도식각 방지용 패턴은 상기 데이터 배선에 포함되며, "ㄷ"형상으로 상기 "ㄷ"자형의 개방부를 상기 화소전극 쪽으로 하는 것인 액정표시장치용 어레이 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 과도식각 방지용 패턴은 상기 화소전극 영역에 포함되며, "ㄴ"형상으로 상기 "ㄴ"자형의 개방부를 상기 데이터 배선 쪽으로 하는 것인 액정표시장치용 어레이 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 졀연층은 상기 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호층으로, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 레진(Acrylic Resin)중 어느 하나를 약 2.5~3㎛로 형성하여 이루어진 액정표시장치용 어레이 기판.
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