KR102113607B1 - 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판과; 상기 제1 기판 상에 표시 영역의 각 화소에 대응하여 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 제1 기판 상의 비표시 영역에서 상기 표시 영역을 둘러싸면서 형성되는 제1 방전 라인과; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 제1 방전 라인을 덮으며 상기 제1 기판의 전면에 형성되는 보호층과; 상기 제1 기판 상의 상기 비표시 영역에서 상기 제1 방전 라인의 외곽을 둘러싸면서 형성되고 상기 보호층 상에 형성된 제2 방전 라인과; 상기 보호층을 관통하여 상기 제1 방전 라인의 일부를 노출시키고, 상기 제1 방전 라인을 따라 특정 간격씩 이격되어 형성된 다수의 콘택홀과; 상기 제2 방전 라인으로부터 분기되어 상기 각 콘택홀을 덮는 연결 패턴과; 상기 제1 기판과 마주보지 않는 상기 제2 기판의 타면에 형성된 정전기 방지층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시 장치(Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 액정 표시 장치는 양산 기술의 발전, 구동 수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
일반적인 액정 표시 장치는 액정층을 사이에 두고 하부기판과 상부기판이 대향되도록 합착된 액정 패널과, 액정 패널에 구동 전압 및 신호를 인가하기 위한 구동 회로를 포함하여 구성된다. 이러한, 액정 표시 장치는 데이터 전압에 따라 복수의 화소(cell) 각각의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하부 기판(10, TFT 어레이 기판), 상부 기판(30, 컬러필터 어레이 기판), 액정층(20), 접착층(40), 정전기 방지층(50) 및 편광 필름(60)을 포함한다.
하부 기판(10)은 하부 글래스 기판(12) 상에 화소 어레이(14)가 형성되어 있다. 화소 어레이는 화소를 스위칭하는 TFT(Thin Film Transistor), 공통 전극 및 화소 전극을 포함한다.
상부 기판(30)은 상부 글래스 기판(32) 상에 RGB 컬러필터(34), 컬러필터(34) 사이에 형성되어 색광의 혼합을 방지하는 블랙 매트릭스(36), 상부 기판(30)을 평탄화 시키는 오버코트층(38)을 포함한다.
하부 기판(10)과 상부 기판(30) 사이의 공간에 액정층(20)이 형성된다.
상부 기판(30) 상에는 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 정전기 방지층(40, ESD layer: Electrostatic Discharge layer)이 형성된다. 정전기 방지층(40) 상에는 접착층(50)이 형성되고, 그 위에 편광 필름(60)이 형성된다.
상술한 구성을 포함하는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치는 제조 공정 과정에서 세정 공정이나, 편광 필름(60)을 부착하는 공정에서 정전기가 발생될 수 있고, 화상의 표시를 위한 구동 중에도 정전기가 발생될 수 있다. 이러한, 정전기를 제거시키기 위해 정전기 방지층(50)이 형성된다.
그런데, 정전기 방지층(50)의 재료인 ITO는 상대적으로 저항이 높아 정전기 방지 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 정전기 방치층(50)으로부터 효과적으로 방전되지 못한 정전기는 블랙 매트릭스(36)와, 오버코트층(38) 및 화소가 형성된 표시 영역까지 유입되어 얼룩과 같은 불량을 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정전기로 인한 손상 및 얼룩 불량을 효과적으로 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판과; 상기 제1 기판 상에 표시 영역의 각 화소에 대응하여 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 제1 기판 상의 비표시 영역에서 상기 표시 영역을 둘러싸면서 형성되는 제1 방전 라인과; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 제1 방전 라인을 덮으며 상기 제1 기판의 전면에 형성되는 보호층과; 상기 제1 기판 상의 상기 비표시 영역에서 상기 제1 방전 라인의 외곽을 둘러싸면서 형성되고 상기 보호층 상에 형성된 제2 방전 라인과; 상기 보호층을 관통하여 상기 제1 방전 라인의 일부를 노출시키고, 상기 제1 방전 라인을 따라 특정 간격씩 이격되어 형성된 다수의 콘택홀과; 상기 제2 방전 라인으로부터 분기되어 상기 각 콘택홀을 덮는 연결 패턴과; 상기 제2 기판의 외부면에 형성된 정전기 방지층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판을 구비하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 표시 영역의 각 화소에 대응하여 상기 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 제1 기판 상의 비표시 영역에서 상기 표시 영역을 둘러싸는 제1 방전 라인을 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 제1 방전 라인을 덮으며 상기 제1 기판의 전면에 도포되는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층을 관통하여 상기 제1 방전 라인의 일부를 노출시키고, 상기 제1 방전 라인을 따라 특정 간격씩 이격되는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 제1 기판 상의 상기 비표시 영역에서 상기 보호층 상에 상기 제1 방전 라인의 외곽을 둘러싸는 제2 방전 라인을 형성하고, 상기 제2 방전 라인으로부터 분기되어 상기 각 콘택홀을 덮는 연결 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판의 외부면에 정전기 방지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 방전 라인은 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과, 소스 전극과, 드레인 전극 중 선택된 어느 하나와 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 방전 라인은 상기 제1 기판의 일측에 형성된 접지 패드와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 방전 라인은 상기 각 화소에 형성된 화소 전극과 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 방전 라인 간의 제1 간격은 상기 제2 방전 라인과 상기 제1 기판의 최외곽 측면 간의 제2 간격보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명은 표시 영역(AA)을 둘러 싸는 비표시 영역(NA)에 정전기의 흐름을 유도하기 위한 제1 방전 라인(214) 및 제2 방전 라인(258)을 형성하여 정전기로 인한 손상 및 얼룩 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A-A' 선에 따른 액정 표시 장치(200)의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 A-A' 선에 따른 액정 표시 장치(200)의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 액정 표시 장치(200)는 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판(210, 260)과, 제1 및 제2 기판(210, 260) 사이에 개재되어 있는 액정층(270)과, 제1 및 제2 기판(210, 260) 사이 가장자리에 위치하여 액정층(270)의 누설을 방지하기 위한 씰패턴(282)을 구비한다.
이러한 액정 표시 장치(200)는 다수의 화소가 형성되는 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA) 주변의 비표시 영역(NA)과, 패드부(미도시)가 형성되고 구동 IC(100)가 실장되는 패드 영역(PA)으로 구분 정의된다.
본 발명은 표시 영역(AA)을 둘러 싸는 비표시 영역(NA)에 정전기의 흐름을 유도하기 위한 제1 방전 라인(214) 및 제2 방전 라인(258)을 형성하여 정전기로 인한 손상 및 얼룩 불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 제1 및 제2 방전 라인(214, 215)와 관하여서는 구체적으로 후술하기로 한다.
먼저, 표시 영역(AA)을 살펴보면, 제1 기판(210)에는 게이트 전극(212)과, 게이트 전극(212)을 덮는 게이트 절연막(220)과, 게이트 절연막(220) 상에서 게이트 전극(212)과 대응되며 액티브층(222) 및 오믹콘택층(224)으로 이루어지는 반도체층(226)과, 반도체층(226) 상에서 서로 이격하여 위치하는 소스 전극(232) 및 드레인 전극(234)으로 이루어지는 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
게이트 절연막(220)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어진다. 액티브층(222)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어진다. 오믹콘택층(224)은 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진다.
한편, 제1 기판(210)에는 박막 트랜지스터(Tr)와 연결되는 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)이 형성된다. 상기 게이트 라인은 박막 트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(212)과 연결되며, 데이터 라인은 박막 트랜지스터(Tr)의 소스 전극(232)과 연결된다.
이러한, 게이트 라인 및 데이터 라인은 서로 교차하여 각 화소영역(P)을 정의한다. 그리고 화소영역(P)에는 게이트 라인 및 데이터 라인과 연결된 박막 트랜지스터(Tr)가 형성된다.
박막 트랜지스터(Tr) 상에는 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(234)을 노출시키는 드레인 콘택홀(242)을 포함하는 보호층(240)이 제1 기판(210) 전면에 형성된다. 이러한 보호층(240)은 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(photo acryl)와 같은 유기 절연 물질 또는 질화실리콘, 산화실리콘과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
보호층(240) 상에는 서로 교대로 배열되는 화소전극(252)과 공통전극(254)이 형성된다. 화소전극(252)은 드레인 콘택홀(242)을 통해 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(234)과 연결된다. 이러한 화소전극(252)은 공통전극(254)과 함께 수평 전계를 형성하여 액정층(270)을 구동한다. 도 3에서는 화소전극(252)과 공통전극(254)이 동일층에 형성되고 있으나, 화소전극(252)과 공통전극(254)은 제1 기판(210) 상의 서로 다른 층에 형성될 수 있다.
한편, 비표시 영역(NA)을 살펴보면, 제1 기판(210) 상에 제1 방전 라인(214)이 위치한다. 구체적으로, 제1 방전 라인(214)은 표시 영역(AA)을 둘러싸도록 형성되며, 패드 영역(PA)에 형성된 접지 패드(미도시)와 연결된다. 참고로, 접지 패드는 구동 IC(100)의 접지단과 연결되는 패드일 수 있고, 외부의 회로 필름과 연결되는 패드일 수 있다.
제1 방전 라인(214)은 저저항 금속물질로 이루어지며, 게이트 전극(212)과 동일층에 동일물질로 이루어진다. 이와 달리, 제1 방전 라인(214)은 게이트 절연막(220) 상에 소스 및 드레인 전극(232, 234)과 동일층에 동일물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 저저항 금속물질은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나가 될 수 있다.
제1 방전 라인(214) 상에는 게이트 절연막(220)과 보호층(240)이 제1 방전 라인(214) 상에 순차 적층된다. 게이트 절연막(220)과 보호층(240)에는 제1 방전 라인(214)의 일부를 특정 간격씩 이격하면서 노출시키는 다수의 콘택홀(244)이 형성되어 있다.
또한, 제1 기판(210) 상에서 제1 방전 라인(214)의 외곽에는 제2 방전 라인(258)이 위치한다. 구체적으로, 제2 방전 라인(258)은 보호층(240) 상에 형성되며, 제1 방전 라인(214)을 둘러싸도록 형성된다. 이러한 제2 방전 라인(258)은 제2 방전 라인(258)으로부터 분기되고 각 콘택홀(244)을 덮는 연결 패턴(256)을 통해 제1 방전 라인(214)과 전기적으로 연결된다. 이러한 제2 방전 라인(258)은 비표시 영역(NA)에서 제1 기판(210)의 가장 상부에 위치하는 보호층(240) 상에 형성됨으로써 주변에 발생된 정전기의 유입을 유도하는 피뢰침 역할을 한다. 피뢰침 역할을 하여 제2 방전 라인(258)으로 유입된 정전기는 연결 패턴(256)과, 콘택홀(244)을 통해 제1 방전 라인(214)으로 전달된다. 그리고 제1 방전 라인(214)으로 전달된 정전기는 패드 영역(PA)에 형성된 접지 패드를 통해 외부로 방전된다. 특히, 본 발명은 제1 및 2 방전 라인(214, 258)은 비표시 영역(NA)에 형성되면서도, 표시 영역(AA)을 둘러싸도록 형성되므로 액정 표시 장치(200)의 테두리 곳곳에서 발생된 정전기를 효과적으로 외부로 방전시킬 수 있다.
제2 방전 라인(258)은 화소전극(252) 및 공통전극(254)과 동일층에 동일물질로 이루어진다. 즉, 제2 방전 라인(258)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다.
한편, 제2 기판(260)에는 박막 트랜지스터(Tr)에 대응하여 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(262)와 블랙 매트릭스(262) 상에 위치하는 컬러필터층(264)이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(262)와 컬러필터층(264)은 제1 기판(210)과 마주하도록 제2 기판(260)의 내측면에 위치하고 있다. 블랙 매트릭스(262)는 블랙 레진(resin)으로 이루어진다.
이러한 제2 기판(260)은 제1 기판(210)과 마주하지 않는 외부면에 투명 도전성 물질로 이루어지는 정전기 방지층(266)이 형성되어 있다. 정전기 방지층(266)은 제2 기판(260)에 발생하는 정전기를 외부로 방출하는 역할을 한다.
한편, 제1 및 제2 방전 라인(214, 258) 간의 제1 간격(D1)은 제2 방전 라인(258)과 제1 기판(214)의 최외곽 측면 간의 제2 간격(D2)보다 크다. 이는, 제2 방전 라인(258)을 제1 기판(214)의 최외곽과 최대한 인접하도록 설계하여 정전기의 흐름 유도를 보다 효과적으로 하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제1 기판(210) 상의 비표시 영역(NA)에 표시 영역(AA)을 둘러싸도록 제1 및 제2 방전 라인(214, 258)을 형성한다. 그리고 제1 방전 라인(214)을 저저항 금속물질로 형성하고, 제2 방전 라인(258)을 제1 기판(210)에서 가장 상부에 위치하는 보호층(240) 상에 형성한다. 그리고 콘택홀(244)을 통해 제1 및 제2 방전 라인(214, 258)을 서로 연결한다. 그러면, 제2 방전 라인(258)은 표시 영역(AA)을 둘러싸는 비표시 영역(NA)의 곳곳에서 피뢰침 역할을 하여 정전기의 흐름을 유도하며, 제2 방전 라인(258)으로 유입된 정전기는 제1 방전 라인(214)을 통해 외부로 방전된다. 따라서, 본 발명은 제2 기판(260)에서 발생하여 정전기 방지층(266)으로 유입된 정전기나, 제1 및 제2 기판(210, 260)의 측면으로 유입된 정전기가 제2 방전 라인(258)과 제1 방전 라인(214)을 통해 외부로 방전시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
214: 제1 방전 라인 258: 제2 방전 라인
256: 연결 패턴 244: 콘택홀

Claims (10)

  1. 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판과;
    상기 제1 기판 상에 표시 영역의 각 화소에 대응하여 형성되는 박막 트랜지스터와,
    상기 제1 기판 상의 비표시 영역에서 상기 표시 영역을 둘러싸면서 형성되는 제1 방전 라인과;
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 제1 방전 라인을 덮으며 상기 제1 기판의 전면에 형성되는 보호층과;
    상기 제1 기판 상의 상기 비표시 영역에서 상기 제1 방전 라인의 외곽을 둘러싸면서 상기 보호층 상에 형성되어 주변에 발생된 정전기의 유입을 유도하는 피뢰침 역할을 하는 제2 방전 라인과;
    상기 보호층을 관통하여 상기 제1 방전 라인의 일부를 노출시키고, 상기 제1 방전 라인을 따라 특정 간격씩 이격되어 형성된 다수의 콘택홀과;
    상기 제2 방전 라인으로부터 분기되어 상기 각 콘택홀을 덮는 연결 패턴과;
    상기 제2 기판의 외부면 전체에 형성된 정전기 방지층을 구비하여,
    상기 정전기 방지층으로 유입된 정전기가 상기 제2 방전라인에 의해 유도되어 상기 제2 방전 라인과 제1 방전 라인을 통해 외부로 방출되고,
    상기 제1 및 제2 방전 라인 간의 제1 간격은 상기 제2 방전 라인과 상기 제1 기판의 최외곽 측면 간의 제2 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 방전 라인은
    상기 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과, 소스 전극과, 드레인 전극 중 선택된 어느 하나와 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 방전 라인은
    상기 제1 기판의 일측에 형성된 접지 패드와 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 방전 라인은
    상기 각 화소에 형성된 화소 전극과 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 서로 대향하여 합착되는 제1 및 제2 기판을 구비하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    표시 영역의 각 화소에 대응하여 상기 제1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 제1 기판 상의 비표시 영역에서 상기 표시 영역을 둘러싸는 제1 방전 라인을 형성하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 제1 방전 라인을 덮으며 상기 제1 기판의 전면에 도포되는 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층을 관통하여 상기 제1 방전 라인의 일부를 노출시키고, 상기 제1 방전 라인을 따라 특정 간격씩 이격되는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 제1 기판 상의 상기 비표시 영역에서 상기 보호층 상에 상기 제1 방전 라인의 외곽을 둘러싸도록 형성하여 주변에 발생된 정전기의 유입을 유도하는 피뢰침 역할을 하는 제2 방전 라인을 형성하되, 상기 제1 및 제2 방전 라인 간의 제1 간격은 상기 제2 방전 라인과 상기 제1 기판의 최외곽 측면 간의 제2 간격보다 크게 형성하고, 상기 제2 방전 라인으로부터 분기되어 상기 각 콘택홀을 덮는 연결 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제2 기판의 외부면 전체에 정전기 방지층을 형성하여,
    상기 정전기 방지층으로 유입된 정전기가 정전기가 상기 제2 방전라인에 의해 유도되어 상기 제2 방전 라인과 제1 방전 라인을 통해 외부로 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 방전 라인은
    상기 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과, 소스 전극과, 드레인 전극 중 선택된 어느 하나와 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 방전 라인은
    상기 제1 기판의 일측에 형성된 접지 패드와 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 방전 라인은
    상기 각 화소에 형성된 화소 전극과 동일한 재질로 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 삭제
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