KR20050114932A - 액정표시장치용 어레이 기판과 제조방법 - Google Patents

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KR20050114932A
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이정일
정시화
지영승
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 액정표시장치용 어레이 기판의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 화소를 구성함에 있어서 고정세화에 유리한 육각형 모양의 델타배열구조(삼각형 모양)를 채택하는 것을 특징으로 한다.
이러한 육각형상의 화소구조는 종래의 4각 형상 보다는 빛을 더 잘 받아들이는 구조이기 때문에 광효율 향상 및 휘도가 향상되는 효과가 있고, 앞서 언급한 바와 같이 고정세화에 유리한 장점이 있다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판과 제조방법{An array substrate for a liquid crystal display device and method for fabricating of the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 다수의 화소를 육각형 모양으로 구성하고, 각 화소에 대응하여 형성되는 적,녹,청의 컬러필터를 델타배열구조(삼각형 구조)로 형성한 액정표시장치용 어레이 기판의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 일부 구성을 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치용 어레이기판(AS)은 투명한 절연기판(10)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(13)과, 상기 게이트 배선(13)과 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(15)이 구성된다.
상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)의 교차지점에는 게이트 전극(31)과 액티브층(32)과 소스 전극(33)과 드레인 전극(35)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 스위칭 소자로서 위치하게 된다.
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(35)과 접촉하는 화소 전극(17)이 위치하게 되며, 상기 화소 전극(17)은 이용하는 광원에 따른 투명하게 구성될 수도 있고, 불투명하게 구성될 수 도 있다.
전술한 바와 같이 구성된 액정표시장치용 어레이기판과, 이하 설명하는 컬러필터기판을 합착하여 액정패널을 제작하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 컬러필터의 기판의 구성을 설명한다.
도 2는 전술한 어레이 기판과 합착되는 컬러필터 기판(CFS)의 일부를 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(CFS)은 투명한 절연 기판(50)상에 상기 각 화소 영역(P)에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(52a,52b,52c)가 구성되고, 상기 각 화소 영역(P)의 사이영역 즉, 상기 박막트랜지스터(T)와 게이트 배선(도 2의 GL)과 데이터 배선(도 2의 DL)에 대응하여 격자형상의 블랙매트릭스(54)가 구성된다.
전술한 도 1 및 도 2의 구성과 같이 현재 양산되고 있는 대부분의 LCD의 구조에 사용되는 방식으로 상기 화소 및 이에 대응하는 컬러필터는 사각형 모양을 갖는 스트라이프(stripe)배열 방식의 구조를 채택하고 있다.
이러한 구조는 LCD 제작이 용이하지만 고정세로 갈수록 화상을 보여주는 액티브 영역(active area)이 감소하게 된다.
그 이유는 전술한 도 1에 도시한 게이트 배선과 데이터 배선 폭의 사이즈와 상기 박막트랜지스터의 사이즈는 고정세에 비례하여 그 크기가 감소하지 않기 때문에 LCD 해상도의 고정세화에 크게 불리하게 된다.
이로 인하여, 실제 눈으로 보게 되면 화면 면적, 즉 빛을 발산하게 되는 면적이 크게 감소하여 휘도 또한 크게 감소하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 어레이 기판에 형성하는 화소를 육각형 모양의 델타배열구조(삼각형 모양)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구조를 통해, 화소를 구성함에 있어 고정세화에 유리한 어레이기판을 제작함과 동시에, 광효율 향상 및 휘도가 개선되는 액정표시장치를 제작하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판과; 상기 기판 상에 일 방향으로 연장되고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 수직한 형상으로 교차하여 육각형 형상의 화소 영역을 정의하고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자와 연결되면서, 상기 육각형 형상의 화소 영역에 위치한 화소 전극을 포함한다.
상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함한다.
상기 다수의 데이터 배선 중 서로 이웃한 데이터 배선은 좌우 대칭되는 형상으로 구성되고, 이러한 데이터 배선이 상기 게이트 배선과 교차함으로써 육각형상의 화소를 정의한다.
상기 육각형상의 화소에 대응되어 구성되는 컬러필터는 스트라이프 형상으로 구성되어, 삼각형상으로 구성된 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 기본화소가 된다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 일 방향으로 연장되고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 수직한 형상으로 교차하여 육각형 형상의 화소 영역을 정의하고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 스위칭 소자와 연결되면서, 상기 육각형 형상의 화소 영역에 위치한 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함한다.
상기 다수의 데이터 배선 중 서로 이웃한 데이터 배선은 좌우 대칭되는 형상으로 구성되고, 이러한 데이터 배선이 상기 게이트 배선과 교차함으로써 육각형상의 화소를 정의한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
-- 실시예 --
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부 구성을 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(GL)을 서로 평행하게 이격하여 다수개 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선(GL)은 90도와 180도 사이의 각(c)을 이루는 두변(a1,a2)을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성한다.
상기 게이트 배선(GL)과 수직하게 교차하여 구성되며, 상기 게이트 배선(GL)과는 교차하여 육각형 형상의 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL)을 형성한다.
이때, 상기 데이터 배선(DL) 또한 상기 게이트 배선(GL)과 유사하게 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변(b1,b2)을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성한다.
이때, 서로 이웃한 데이터 배선(DL)은 상기 게이트 배선(GL)과는 달리 서로 좌우 대칭되는 형상으로 구성되어야만 상기 게이트 배선(GL)과 더불어 상기 화소 영역(P)을 육각형상으로 형성할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 어레이기판(AS)에 구성되는 컬러필터 기판에 배열되는 컬러필터는 스트라이프(stripe) 형상으로 배열되므로 적,녹,청색의 컬러필터가 삼각형 모양으로 구성된 형상이 기본픽셀이 된다.
전술한 각 육각형상의 화소에는 화소 전극(118)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 화소(P)를 기존의 4각형 모양의 스트라이프 배열 구조에서 육각형 모양의 델타 배열 구조(삼각형 모양)를 채택함으로써, 화소간의 접촉면을 밀접하게 하여 화소(P)의 밀도를 증가시킬 수 있다.
이러한 기조는 기존보다 고정세화에 유리하다.
또한, 육각형 모양이 4각형 모양보다 빛을 더 잘 받아들이는 특성이 있으므로 광효율 향상 및 휘도가 향상되는 장점이 있다.
이하, 도 4는 도 3의 A를 확대한 확대 평면도이다.
앞서 언급한 바와 같이, 기판(100)상에 일 방향으로 게이트 배선(GL)을 구성하고, 상기 게이트 배선(GL)과 수직하게 교차하는 데이트 배선(DL)을 구성한다.
상기 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차지점에 상기 게이트 배선(GL)에서 돌출 연장된 게이트 전극(102)과, 게이트 전극(102)의 상부에 액티브층(106)과, 상기 액티브층(106)의 상부에 상기 데이터 배선(DL)에서 연장된 소스 전극(110)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(112)을 구성한다.
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(112)과 접촉하는 화소 전극(118)을 구성한다.
이하, 공정 단면도를 참조하여 전술한 바와 같은 평면구성을 가지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(100)에 스위칭 영역(S)을 포함하는 화소 영역(P)을 정의한다.
상기 스위칭 영역 및 화소 영역(S,P)이 정의된 기판(100)상에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu)등을 포함하는 금속물질을 증착하고 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)에 게이트 전극(102)을 형성하고, 상기 게이트 전극(102)에서 일 방향으로 연장된 게이트 배선(도 4의 GL)을 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선(도 4의 GL)은 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성한다.
다음으로, 상기 게이트 배선(도 4의 GL)과 게이트 전극(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하여 게이트 절연막(104)을 형성한다.
연속하여, 상기 게이트 절연막(104)의 상부에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 순차 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 전극(102)에 대응하는 게이트 절연막(104)상에 액티브층(106)과 오믹 콘택층(108)을 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 오믹 콘택층(108)이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(108) 상부에서 서로 이격된 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)을 형성한다.
동시에, 상기 소스 전극(110)과 연결되고 상기 게이트 배선(도 4의 GL)과는 수직한 방향으로 연장된 데이터 배선(도 4의 DL)을 형성한다.
이때, 데이터 배선(도 4의 DL)또한 상기 게이트 배선(도 4의 GL)과 유사하게 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성한다.
이때, 서로 이웃한 데이터 배선(도 4의 DL)은 상기 게이트 배선(도 4의 GL)과는 달리 서로 좌우 대칭되는 형상으로 구성되어야만 상기 게이트 배선(도 4의 GL)과 더불어 상기 화소 영역(P)을 육각형상으로 형성할 수 있다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(110,112)등이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하거나, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 도포하여 보호막(114)을 형성한다.
연속하여, 상기 보호막(114)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(112)을 노출하는 드레인 콘택홀(116)을 형성한다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(114)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 산화물그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(112)과 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 위치하는 화소 전극(118)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이, 화소를 육각형 형상으로 형성하게 되면 화소간의 접촉면적을 밀접하게 하여 화소의 밀도를 증가시킴으로써, 기존보다 고정세화에 유리한 효과가 있다.
또한, 육각형 모양이 기존의 4각형 모양보다 빛을 더 잘 받아들이기 때문에 광효율을 향상되어 휘도가 상승하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 2는 일반적인 액정표시장치용 컬러필터 기판의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 구성을 개략적으로 도시한 확대 평면도이고,
도 4는 도 3의 A를 확대한 확대 평면도이고,
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ를 확대한 확대 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 102 : 게이트 전극
106 : 액티브층 110 : 소스 전극
112 : 드레인 전극 GL : 게이트 배선
DL : 데이터 배선

Claims (7)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 일 방향으로 연장되고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 수직한 형상으로 교차하여 육각형 형상의 화소 영역을 정의하고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되는 스위칭 소자와;
    상기 스위칭 소자와 연결되면서, 상기 육각형 형상의 화소 영역에 위치한 화소 전극
    을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 배선 중 서로 이웃한 데이터 배선은 좌우 대칭되는 형상으로 구성되고, 이러한 데이터 배선이 상기 게이트 배선과 교차함으로써 육각형상의 화소를 정의하는 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 육각형상의 화소에 대응되어 구성되는 컬러필터는 스트라이프 형상으로 구성되어, 삼각형상으로 위치하는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 기본화소가 되는 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판 상에 일 방향으로 연장되고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 상하로 대칭되게 구성되면서 가로방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 수직한 형상으로 교차하여 육각형 형상의 화소 영역을 정의하고, 90도와 180도 사이의 각을 이루는 두변을 하나의 제 1 형상으로 하여, 상기 제 1 형상이 좌우로 대칭되게 구성되면서 세로 방향으로 연속하여 이어진 형상으로 구성된 다수의 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하는 단계와;
    상기 스위칭 소자와 연결되면서, 상기 육각형 형상의 화소 영역에 위치한 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 배선 중 서로 이웃한 데이터 배선은 좌우 대칭되는 형상으로 구성되고, 이러한 데이터 배선이 상기 게이트 배선과 교차함으로써 육각형상의 화소를 정의하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160077511A (ko) * 2014-12-23 2016-07-04 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치용 어레이 기판

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