KR20120122961A - 액정 디스플레이 및 어레이 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에서는 베이스 기판과; 상기 베이스 기판에 형성되는 제1층 투명 공통전극과; 상기 제1층 투명 공통전극에 형성되는 게이트금속 공통전극과; 상기 게이트금속 공통전극에 형성되고, 비어홀이 형성되는 절연층과; 상기 절연층에 형성되는 제2층 투명 공통전극을 포함하며; 상기 비어홀의 일부 가장자리가 게이트금속 공통전극과 접촉되고, 일부 가장자리는 제1층 투명 공통전극과 접촉되어, 상기 제2층 투명 공통전극이 상기 제1층 투명 공통전극 및 상기 게이트금속 공통전극과 전기적으로 연결되는 일종의 어레이 기판을 공개하였다.

Description

액정 디스플레이 및 어레이 기판{Liquid crystal display and array substrate}
본 발명은 일종의 액정 디스플레이 및 어레이 기판에 관한 것이다.
박막트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)는 부피가 작고 전력소모가 낮으며, 방사가 없는 등의 특징을 지녀, 현재의 평판 디스플레이 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 액정 디스플레이는 시야각이 비교적 작은 단점이 있어, 각 대형 제조업체는 각자의 광시야각(Wide Viewing Angle) 기술을 개발하였다. 많은 광시야각 기술 중에서, 고급 초차원 전계 스위칭 기술(Advanced-Super Dimensional Switching; AD-SDS)은 동일한 평면 내의 화소전극 가장자리 사이에 발생하는 횡전계 및 화소전극층과 공통전극층 사이에 발생하는 종전계를 통해 다차원 전계를 형성함으로써, 액정셀 내의 화소전극 사이와 전극 바로 상방의 모든 액정분자에 회전 변환이 발생하도록 하고, 나아가 평면배향계 액정 작업효율을 향상시키며 투광효율을 증가시키는 방식이다. 고급 초차원 스위칭기술은 TFT-LCD 화면 품질을 향상시킬 수 있으며, 높은 투과율, 넓은 시야각, 높은 개구율, 낮은 색차, 낮은 응답시간, 푸시 무라(push Mura)가 없는 등의 장점을 지닌다.
생산원가 절감은 일반적으로 AD-SDS형 TFT-LCD 어레이 기판 제조 과정 중의 마스크 공정 수량(즉 사용되는 마스크 수량)을 감소시킴으로써 구현된다. 현재 각 대형 제조업체는 모두 4회 마스크 공정을 개발하여 AD-SDS형 TFT-LCD 어레이 기판을 제조하고 있다. 도 1, 2, 3에 도시된 바와 같이, 일종의 종래기술의 제조과정은 다음 공정을 포함한다. 제1층 공정에서, 유리기판(1)에 제1층 투명전극과 게이트금속을 퇴적하고, 그레이스케일 마스크공정을 이용하여, 그레이스케일 마스크에 노광을 실시한 다음 식각, 애싱 및 박리 등 공정을 실시하여 제1층 투명 공통전극(2), 게이트 금속라인(3)(즉 게이트전극(Gate)), 2층의 게이트금속 공통전극(게이트금속 공통전극(11')과 이전 행의 게이트금속 공통전극(12')을 형성하고; 제2층 공정에서, 전술한 패턴을 바탕으로, 게이트절연층, 반도체층, 도핑 반도체층과 소스-드레인 금속층을 연속 퇴적한 다음, 그레이스케일 마스크의 노광을 이용하여 게이트절연층(4), 반도체층(5)(반도체 활성 실리콘 아일랜드), 도핑 반도체층(6) 및 소스-드레인 금속층(7)을 형성하며; 제3차 마스크 공정에서, 소스-드레인 금속층(7)에 부동태화(passivation) 절연층(8)(비어홀층)을 퇴적하여 전체 유리기판(1)을 덮은 다음, 노광과 식각 공정을 통해, 부동태화 절연층(8)에 비어홀(10')...(14')을 형성하고; 제4차 그레이스케일 마스크공정에서, 투명전극층을 퇴적하고, 노광과 식각 공정을 통해 제2층 투명화소전극(9)과 제2층 투명공통전극(13)을 형성하여, 화소전극(9)을 비어홀(10')을 통해 소스-드레인 전극과 통전시키며; 제2층 투명공통전극(13)은 비어홀(14')을 통해 상하 두 화소열의 공통전극(11), (12)과 연결한다. 상하 두 화소열의 공통전극 신호를 연결하는 영역(도 3 참조)에서, 비어홀(14')의 단면은 U자형 또는 사각형이며, 그 저변은 게이트금속 공통전극(11'), (12')과 접촉되고, 게이트금속 공통전극(11'), (12')의 하부는 제1층 투명공통전극(2)으로서, 비어홀(14')이 제1층 투명공통전극(2)과 서로 접촉되지 않는다.
종래 기술은 그레이스케일 마스크를 이용하여 제1층 투명공통전극을 제조할 때 비정질 산화인듐주석 박막(a-ITO)을 사용하는데, 다음 게이트절연층(4)을 필름으로 퇴적할 때, 온도가 섭씨 300도 이상으로 높아질 수 있으며, a-ITO는 이와 같은 고온에서 결정화 반응이 발생하여 다결정 산화인듐주석 박막(p-ITO)으로 변환될 수 있다. p-ITO의 결정입자가 게이트금속 공통전극(11'), (12')의 결정입자 크기와 다르기 때문에, a-ITO가 p-ITO로 변환되는 과정에서 제1층 투명공통전극층(2)과 게이트금속 공통전극(11'), (12') 사이의 박리와 층 분리(도 4 참조)를 초래하여 슬릿(15)이 나타날 수 있다. 이러한 슬릿(15)은 접촉 불량을 일으킬 수 있으며, 게이트금속 공통전극(11'), (12')의 전압신호가 제1층 투명 공통전극층(2)에 효과적으로 전송될 수 없어 상하가 서로 인접한 화소에 대하여, 상부 화소의 제1층 투명 공통전극층과 하부 화소의 제1층 투명공통전극층이 정상적으로 통전될 수 없게 되어 화소 디스플레이의 비정상을 초래하고, 디스플레이의 디스플레이 효과와 품질에 영향을 줄 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서로 인접한 두 화소행의 공통전극 신호가 정상적으로 통전되면서, 화소가 정상적으로 디스플레이 될 수 있게 되어, 액정 디스플레이의 디스플레이 효과를 보장할 수 있고, 디스플레이 품질이 향상된 액정 디스플레이 어레이 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에서는 베이스기판과; 상기 베이스기판에 형성되는 제1층 투명공통전극과; 상기 제1층 투명 공통전극에 형성되는 게이트금속 공통전극과; 상기 게이트금속 공통전극에 형성되고 비어홀이 형성되는 절연층과; 상기 절연층에 형성되는 제2층 투명공통전극을 포함하며; 상기 비어홀의 일부 가장자리가 게이트금속 공통전극과 접촉되고, 일부 가장자리는 제1층 투명공통전극과 접촉됨으로써, 상기 제2층 투명 공통전극이 상기 제1층 투명공통전극 및 상기 게이트금속 공통전극과 전기적으로 연결되는 일종의 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 어레이 기판을 포함하는 액정 디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따르면, 비어홀 저부의 일부분이 게이트금속 공통전극과 접촉되고, 일부분은 제1층 투명공통전극과 접촉되도록 하여, 설사 제1층 투명 공통전극과 게이트금속 공통전극 사이에 박리와 층 분리가 나타나더라도, 게이트금속 공통전극의 전압신호가 비어홀 저부의 제2층 투명 공통전극을 통해 그것과 접촉되는 제1층 투명 공통전극으로 전달될 수 있기 때문에, 서로 인접한 두 화소행의 공통전극 신호가 정상적으로 통전되면서, 화소가 정상적으로 디스플레이될 수 있게 되어, 액정 디스플레이의 디스플레이 효과를 보장할 수 있고, 디스플레이 품질이 향상된다.
도 1은 종래 기술 중의 액정 디스플레이 어레이 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A'-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B'-B선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 이상이 발생한 도 1의 B'-B선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 액정 디스플레이 어레이 기판의 평면도이다.
도 6은 도 5의 B'-B선을 따라 절취한 단면도이다.
이하 첨부도면과 실시예를 결합하여, 본 발명의 구체적인 실시방식에 대하여 좀 더 상세하게 묘사하고자 한다. 이하 실시예는 본 발명의 기술방안을 설명하기 위한 것이나, 단 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 5, 도 6은 각각 본 발명의 실시예의 액정 디스플레이 어레이 기판의 평면도와 단면도이다. 상기 어레이 기판(100)은 본 실시예에서는 유리기판(1)인 베이스기판(1)을 포함하며, 유리기판(1)에 제1층 투명 공통전극(2)이 형성되고, 제1층 투명 공통전극(2)에 게이트금속 공통전극(11), (12)이 형성되며, 게이트금속 공통전극(11)은 현재 화소행에 위치하고, 게이트금속 공통전극(12)은 이전 화소행에 위치한다. 게이트금속 공통전극(11), (12)의 상방에 절연층이 형성되고, 절연층에 비어홀(14)이 구비되며, 상기 비어홀(14)의 일부 가장자리가 게이트금속 공통전극(11), (12)과 접촉되고, 일부 가장자리는 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉된다. 게이트금속 공통전극(11)의 일측은 제1층 투명 공통전극(2)과 자리 맞춤되고, 타측은 공통전극 부위의 하나의 비어홀(14) 위치 하부까지 연장되며, 이전 행의 게이트금속 공통전극(12)의 일측은 공통전극 부위의 다른 비어홀(14) 하부까지 연장된다. 절연층의 상방에 제2층 투명 공통전극(13)이 형성되어, 제2층 투명 공통전극(13)이 비어홀(14)의 일부 가장자리를 통해 게이트금속 공통전극(11), (12)과 접촉되며, 일부 가장자리는 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉됨으로써, 게이트금속 공통전극(12), (12)을 전기적으로 연결한다.
게이트금속 공통전극(11), (12) 상방의 절연층은 게이트 절연층(4)을 포함하며, 이는 게이트금속 공통전극(11)에 형성되고, 게이트절연층(4)의 상방에는 부동태화 절연층(8)이 더 형성되며, 부동태화 절연층(8)과 게이트절연층(4)에 비어홀(14)을 형성한다.
게이트금속라인(3)의 양측에 각각 하나의 비어홀(14)이 구비되며, 상기 두 비어홀(14)은 예를 들어 게이트금속라인(3)의 양측에 대칭으로 설치된다. 적어도 하나의 비어홀(4) 저부는 계단형을 띤다.
각각의 비어홀(14)에 대하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 측부의 일부분과 저부의 일부분은 게이트금속 공통전극(11)과 접촉되고, 저부의 타 부분은 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉되도록 하며, 다른 비어홀(14)의 측부의 일부분과 저부의 일부분이 이전 행의 게이트금속 공통전극(12)과 접촉되고, 저부의 타 부분은 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉되도록 할 수 있다.
또는, 하나의 비어홀(14)은 그 측부의 일부분이 게이트금속 공통전극(11)과 접촉되고, 그 저부는 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉되며, 다른 비어홀(14)은 그 측부의 일부분이 이전 행의 게이트금속 공통전극(12)과 접촉되고, 그 저부는 제1층 투명 공통전극(2)과 접촉되도록 할 수도 있다.
상기 어레이 기판을 제조할 때, 비어홀(14)을 예로 들면, 제1차 그레이스케일 마스크 공정에서, 유리기판(1)에 투명 공통전극층과 게이트금속층을 순차적으로 퇴적하고, 식각 등 공정을 통해 상기 투명공통전극층과 게이트금속층의 적층을 패터닝하여 제1층 투명공통전극층(2)을 형성하고, 상기 제1층 투명공통전극층(2)의 상부에 게이트금속 공통전극(11), (12)을 형성하여, 상하 두 화소행의 공통전압신호에 연결되는 영역에서, 후속되는 그레이스케일 마스크공정을 이용하여 게이트금속 공통전극(11), (12)을 비어홀(14)에 대응되는 위치의 바로 아래까지 연장시키기만 하면 되며, 절연층을 관통하여 형성되는 비어홀(14)은 제1층 투명 공통전극층(2)까지 식각되도록 하면, 설사 제1층 투명 공통전극층(2)과 게이트금속 공통전극(11), (12) 사이에 박리와 층 분리가 나타나더라도, 게이트금속 공통전극(11), (12)의 전압신호가 비어홀(14) 저부의 제2층 투명공통전극층(9)을 통해 그것과 접촉되는 제1층 투명 공통전극층(2)까지 전달될 수 있어, 서로 인접한 화소의 제1층 투명 공통전극층(2)이 정상적으로 통전되는 것을 보장하여, 화소가 정상적으로 디스플레이될 수 있으며, 액정 디스플레이의 디스플레이 효과가 보장되고, 디스플레이 품질이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르는 액정 디스플레이는 상기 어레이기판을 포함하며, 다른 부재, 예를 들어, 컬러 필터(color filter) 기판, 백라이트 모듈, 구송회로 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 액정 디스플레이는 TV, 컴퓨터, 모바일폰 등에 사용될 수 있다.
이상에 설명한 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시 방식일 뿐이며, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명의 기술 원리를 벗어나지 않는다는 전제 하에, 약간의 개선과 변형을 실시할 수 있으며, 이러한 개선과 변형 역시 본 발명의 보호범위로 간주하여야 함을 지적해둔다.
1: 유리기판 2: 제1층 투명 공통전극
3: 게이트금속라인 4: 게이트절연층
5: 반도체층 6: 도핑 반도체층
7: 소스-드레인 금속층(데이터라인) 8: 부동태화 절연층
9: 제2층 투명 화소전극층 10, 10' 부동태화 절연층의 비어홀
11, 11' 게이트금속 공통전극 12, 12' 이전 행의 게이트금속 공통전극층
13: 제2층 투명 공통전극 14: 공통전극 부위의 비어홀
15: 슬릿

Claims (8)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 형성되는 제1층 투명 공통전극;
    상기 제1층 투명 공통전극에 형성되는 게이트금속 공통전극;
    상기 게이트금속 공통전극에 형성되고, 비어홀이 형성되는 절연층;
    상기 절연층에 형성되는 제2층 투명 공통전극;을 포함하며;
    상기 비어홀의 일부 가장자리가 상기 게이트금속 공통전극과 접촉되고, 일부 가장자리는 상기 제1층 투명 공통전극과 접촉되어, 상기 제2층 투명 공통전극이 상기 제1층 투명 공통전극 및 상기 게이트금속 공통전극과 전기적으로 연결되는 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 게이트금속 공통전극에 형성되는 게이트절연층과 상기 게이트절연층에 형성되는 부동태화 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 비어홀 저부는 계단형인 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 게이트금속 공통전극은 상기 비어홀의 일부 측부 및 일부 저부와 접촉되고, 상기 제1층 투명 공통전극은 상기 비어홀의 다른 일부 저부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 게이트금속 공통전극은 상기 비어홀의 일부 측부와 접촉되고, 상기 제1층 투명 공통전극층은 상기 비어홀의 저부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 게이트절연층은 게이트금속라인 양측에 각각 하나의 비어홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  7. 제3항에 있어서,
    두 개의 상기 비어홀 저부는 모두 계단형인 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  8. 청구항 1의 어레이 기판을 포함하는 액정 디스플레이.
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