KR20180079599A

KR20180079599A - 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20180079599A
Application number: KR1020160184203A
Authority: KR
Inventors: 김영식; 황인호; 우윤환; 이현우; 박은성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-07-11
Also published as: KR102718226B1

Abstract

본 발명은, 화소를 포함하는 활성영역과, 상기 활성영역 외측에 배치되는 비활성영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 화소에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과, 상기 공통전극 상부에 배치되는 공통배선과, 상기 공통배선 상부에 배치되는 화소전극과, 상기 비활성영역에 배치되고, 단차를 갖는 단차부와, 상기 활성영역 상부와 상기 비활성영역의 상기 단차부 상부에 배치되는 배향층을 포함하는 표시장치용 어레이기판을 제공하는데, 비활성영역의 단차부를 이용하여 배향층의 퍼짐을 차단함으로써, 제1기판과 씰패턴의 합착력 저하 및 구동불량이 방지되고 베젤이 최소화 된다.

Description

표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 {Array Substrate For Display Device And Method Of Fabricating The Same}

본 발명은 표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 특히 균일한 배향층 형성을 위한 단차부를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device: PDP), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED), 전계방출표시장치(field emission display device: FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

최근에는, 이러한 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치표시장치(또는 터치스크린)가 각광받고 있다.

터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 감압방식, 정전방식, 적외선방식, 초음파방식 등으로 구분될 수 있다.

즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.

터치표시장치는 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하는 형태로 제조될 수 있는데, 특히 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시패널에 사용되는 전극 또는 배선을 터치패널의 전극 또는 배선으로 이용하거나, 터치패널의 전극 또는 배선을 표시패널에 형성함으로써, 터치패널 및 표시패널을 일체화하는 형태의 인셀타입(in-cell type) 터치표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

특히, 인셀타입(in-cell type) 터치표시장치를 액정표시장치에 적용할 경우, 공통전극 및 공통배선을 이용하여 터치감지 및 영상표시를 수행한다.

이러한 인셀타입 터치 액정표시장치를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판인 제1기판(20)은, 터치 및 표시에 이용되는 활성영역(AA)과, 다수의 패드(미도시)가 형성되는 비활성영역(NAA)을 포함한다.

활성영역(AA)과 비활성영역(NAA)의 일부에는 액정층(미도시)의 초기배향을 위한 제1배향층(44)이 형성되고, 비활성영역(NAA)에는 제1기판(20)과 제2기판(미도시)을 합착하고 액정층의 누출을 방지하기 위한 씰패턴(46)이 형성되는데, 제1배향층(44)과 씰패턴(46)은 서로 중첩하여 제1폭(w1)의 중첩부분을 갖고, 비활성영역(NAA)인 베젤(bezel)은 제2폭(w2)을 갖는다.

그리고, 제1기판(20)에는, 비활성영역(NAA)의 다수의 패드로부터 활성영역(AA)으로 연장되는 다수의 공통배선(38)이 형성되는데, 다수의 공통배선(38)을 통하여 터치입력전압을 공통전극에 공급하여 터치감지에 이용하고, 다수의 공통배선(38)을 통하여 공통전압을 공통전극에 공급하여 영상표시에 이용한다.

여기서, 제1배향층(44)은, 용액공정을 통하여 형성되므로, 설계영역뿐만 아니라 그 외의 영역에 퍼지는 특성을 갖는다.

특히, 제1배향층(44)은 공통배선(38)의 측벽을 따라 더 잘 퍼지는 특성이 있으므로, 공통배선(38) 사이의 영역(A)을 따라 더 넓게 퍼질 수 있으며, 이 경우 제1배향층(44)과 씰패턴(46)의 중첩영역이 증가하여 제1기판(20)과 씰패턴(46) 사이의 합착력이 저하되고, 그 결과 제1기판(20)과 제2기판이 탈착되거나, 액정층이 씰패턴(46) 외부로 누출되는 문제가 있다.

또한, 씰패턴(46) 외부로 퍼진 제1배향층(44)이 다수의 패드 상부에 형성될 수 있으며, 이 경우 다수의 패드와 집적회로(integrated circuit: IC) 또는 연성인쇄회로(flexible printed circuit: FPC)와의 접촉이 차단되어 액정표시장치의 정상구동이 불가능해지는 문제가 있다.

이를 방지하기 위해서는, 제1배향층(44)이 퍼져서 형성되는 영역 외측에 씰패턴(46)을 배치하여야 하지만, 그 경우 제2폭(w2)이 증가하여 네로우베젤(narrow bezel)을 구현하기 어려워지는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 비활성영역의 평탄화층의 단차부를 이용하여 배향층의 퍼짐을 차단함으로써, 제1기판과 씰패턴의 합착력 저하 및 구동불량이 방지되고 베젤이 최소화 되는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 단차부를 이용하여 배향층의 퍼짐을 차단함으로써, 제1기판과 씰패턴의 합착력 저하 및 구동불량이 방지되고 베젤이 최소화 되는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 화소를 포함하는 활성영역과, 상기 활성영역 외측에 배치되는 비활성영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 화소에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과, 상기 공통전극 상부에 배치되는 공통배선과, 상기 공통배선 상부에 배치되는 화소전극과, 상기 비활성영역에 배치되고, 단차를 갖는 단차부와, 상기 활성영역 상부와 상기 비활성영역의 상기 단차부 상부에 배치되는 배향층을 포함하는 표시장치용 어레이기판을 제공한다.

그리고, 상기 단차부는 상기 활성영역의 4변 중 적어도 하나를 따라 상기 비활성영역에 배치될 수 있다.

또한, 상기 표시장치용 어레이기판은, 상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제1보호층과, 상기 공통전극과 상기 공통배선 사이에 배치되는 제2보호층과, 상기 공통배선과 상기 화소전극 사이에 배치되는 제3보호층을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 평탄화층은 다수의 홈 형태로 단차를 구성하는 상기 단차부를 갖고, 상기 제2 및 제3보호층은 상기 단차부의 단차에 대응되는 단차를 가질 수 있다.

또한, 상기 단차부는, 상기 공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지고, 다수의 바 형태로 단차를 구성하고, 상기 제3보호층은 상기 단차부의 단차에 대응되는 단차를 가질 수 있다.

그리고, 상기 단차부는, 상기 공통배선 사이에서 상기 공통배선으로부터 이격되어 상기 공통배선과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

한편, 본 발명은, 기판 상부의 활성영역의 화소에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 상부에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층 상부에 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극 상부에 공통배선을 형성하는 단계와, 상기 공통배선 상부에 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 활성영역 외측에 배치되는 비활성영역에 단차를 갖는 단차부를 형성하는 단계와, 상기 활성영역 상부와 상기 비활성영역의 상기 단차부 상부에 배향층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.

그리고, 상기 표시장치용 어레이기판의 제조방법은, 상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 제1보호층을 형성하는 단계와, 상기 공통전극과 상기 공통배선 사이에 제2보호층을 형성하는 단계와, 상기 공통배선과 상기 화소전극 사이에 제3보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 평탄화층을 형성하는 단계는, 투과부, 반투과부 및 차단부를 포함하는 노광마스크를 상기 평탄화층 상부에 배치하는 단계와, 상기 노광마스크를 통하여 상기 평탄화층을 노광하는 단계와, 노광된 상기 평탄화층을 현상하는 단계를 포함하고, 상기 평탄화층은, 상기 제1보호층을 노출하는 개구부와, 다수의 홈 형태로 단차를 구성하는 상기 단차부를 가질 수 있다.

그리고, 상기 공통배선을 형성하는 단계와 상기 단차부를 형성하는 단계는 동시에 수행되고, 상기 단차부는 다수의 바 형태로 단차를 구성할 수 있다.

본 발명은, 비활성영역의 평탄화층의 단차부를 이용하여 배향층의 퍼짐을 차단함으로써, 제1기판과 씰패턴의 합착력 저하 및 구동불량이 방지되고 베젤이 최소화 되는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명은, 공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지는 단차부를 이용하여 배향층의 퍼짐을 차단함으로써, 제1기판과 씰패턴의 합착력 저하 및 구동불량이 방지되고 베젤이 최소화 되는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치를 도시한 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 어레이기판 및 그 제조방법을 설명하는데, 인셀타입 터치 액정표시장치를 예로 들어 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 도 3은 도 2의 절단선 III-III에 대응된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치(110)는, 어레이기판인 제1기판(120)과, 제1기판(120)과 마주보며 이격되는 제2기판(160)과, 제1 및 제2기판(120, 160) 사이의 액정층(170)을 포함한다.

제1 및 제2기판(120, 160)은, 다수의 화소(P)를 가지며 터치 및 표시에 이용되는 활성영역(AA)과, 다수의 패드(미도시)가 형성되고 활성영역(AA)의 외측에 배치되는 비활성영역(NAA)을 포함한다.

활성영역(AA)의 각 화소(P)에는 박막트랜지스터(T), 공통전극(136) 및 화소전극(144)이 형성되는데, 공통전극(136) 및 화소전극(144) 사이에 생성되는 전기장에 의하여 액정층(170)의 액정분자를 구동하여 영상을 표시하고, 공통전극(136)의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치를 감지한다.

구체적으로, 제1기판(120) 내면에는 서로 교차하여 각 화소(P)를 정의하는 게이트배선(미도시) 및 데이터배선(미도시)이 형성된다.

제1기판(120) 내면의 각 화소(P)에는 게이트배선에 연결되는 게이트전극(122)이 형성되고, 게이트전극(122) 상부의 제1기판(120) 전면에는 게이트절연층(124)이 형성된다.

게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 반도체층(126) 상부에는 데이터배선에 연결되는 소스전극(128)과 소스전극(128)으로부터 이격되는 드레인전극(130)이 형성된다.

여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128) 및 드레인전극(130)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

박막트랜지스터(T) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제1보호층(132)이 형성되고, 제1보호층(132) 상부에는 평탄화층(134)이 형성된다.

여기서, 제1보호층(132)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 평탄화층(134)과 하부의 소스전극(128), 드레인전극(130) 및 데이터배선 사이의 접착력을 개선하는 역할을 하는데, 평탄화층(134)과 하부의 소스전극(128), 드레인전극(130) 및 데이터배선 사이의 접착력이 문제되지 않는 다른 실시예에서는 제1보호층(132)을 생략할 수 있다.

평탄화층(134)은, 활성영역(AA)에 대응하여 하부의 제1보호층(132)을 노출하는 개구부(OP)를 갖고, 비활성영역(NAA)에 대응하여 다수의 홈(groove) 형태로 단차를 형성하는 단차부(ST)를 갖는다.

단차부(ST)는, 활성영역(AA)의 4변을 따라 비활성영역(NAA)에 형성되거나, 활성영역(AA)의 4변 중 적어도 하나를 따라 비활성영역(NAA)에 형성될 수 있으며, 후속되는 공정에서 형성되는 공통배선(140)과 교차하여 활성영역(AA)의 4변 중 적어도 하나의 전체에 대응되도록 배치될 수 있다.

평탄화층(134)은, 감광특성을 갖는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.

평탄화층(134) 상부의 각 화소(P)에는 공통전극(138)이 형성되고, 공통전극(136) 상부에는 제2보호층(138)이 형성된다.

공통전극(138)은, 판(plate) 형상을 가질 수 있고, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있으며, 제2보호층(138)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

제2보호층(138) 상부에는 공통배선(140)이 형성되는데, 공통배선(140)은 제2보호층(138)의 콘택홀을 통하여 공통전극(136)에 연결된다.

공통배선(140)은, 금속물질로 이루어질 수 있고, 비활성영역(NAA)의 패드로부터 활성영역(AA)으로 연장되며, 터치감지를 위한 터치입력전압과 영상표시를 위한 공통전압을 공통전극(136)에 전달한다.

공통배선(140) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제3보호층(142)이 형성되고, 제3보호층(142) 상부의 각 화소(P)에는 화소전극(144)이 형성된다.

여기서, 제2 및 제3보호층(138, 142)은, 평탄화층(134)의 단차부(ST)를 따라 형성되어 평탄화층(134)의 단차에 대응되는 단차를 가지며, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

화소전극(144)은, 다수의 바(bar) 형상을 갖고, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있다.

제1 내지 제3보호층(132, 138, 142)은 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀을 갖고, 화소전극(144)은 드레인콘택홀을 통하여 드레인전극(130)에 접촉한다.

화소전극(144) 상부의 활성영역(AA) 및 비활성영역(NAA) 일부에는 액정층(170)의 초기배향을 위한 제1배향층(146)이 형성된다.

제1배향층(146)은 폴리이미드(polyimide: PI) 용액이 적셔진 고무 인쇄판을 제1기판(120) 상부에 문지르는 인쇄공정과 같은 용액공정으로 형성될 수 있는데, 이러한 용액공정에서는 폴리이미드 용액이 설계영역을 초과하여 퍼질 수 있다.

제1실시예에 따른 어레이기판에서는, 평탄화층(134)의 단차부(ST)의 단차와 이에 대응되는 제2 및 제3보호층(138, 142)의 단차가 제1배향층(146)이 설계영역을 초과하여 퍼져나가는 것을 차단하므로, 제1배향층(146)의 퍼짐이 최소화 되어 제1배향층(146)이 설계영역에만 형성될 수 있다.

제2기판(160) 내면의 활성영역(AA)과 비활성영역(NAA) 일부에는 액정층(170)의 초기배향을 위한 제2배향층(162)이 형성된다.

제1 및 제2기판(120, 160) 사이의 비활성영역(NAA)에는 제1 및 제2기판(120, 160)을 합착하고 액정층(170)의 누출을 차단하는 씰패턴(148)이 형성된다.

여기서, 제1배향층(146)과 씰패턴(148)은 서로 중첩하여 제1폭(w1)의 중첩부분을 갖고, 비활성영역(NAA)인 베젤(bezel)은 제2폭(w2)을 갖는데, 평탄화층(134)의 단차부(ST)의 단차와 이에 대응되는 제2 및 제3보호층(138, 142)의 단차에 의하여 제1배향층(146)이 설계영역에만 형성되므로, 제1배향층(146)과 씰패턴(148)의 중첩부분의 제1폭(w1)이 최소화 되고, 그 결과 베젤영역의 제2폭(w2)이 최소화 되도록 설계할 수 있다.

단차부(ST)를 갖는 평탄화층(134)은 반투과마스크를 이용하는 1회의 마스크공정으로 형성되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 제1실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 제1기판(120) 상부의 활성영역(AA)의 각 화소(P)에 게이트전극(122)을 형성하고, 각 화소(P)의 경계에 게이트전극(122)에 연결되는 게이트배선(미도시)을 형성한다.

이후, 게이트배선 및 게이트전극(122) 상부의 제1기판(120) 전면에 게이트절연층(124)을 형성한다.

이후, 게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에 반도체층(126)을 형성한다.

이후, 게이트절연층(124) 상부의 각 화소(P)의 경계에 게이트배선과 교차하는 데이터배선(미도시)을 형성하고, 반도체층(126) 상부에 데이터배선에 연결되는 소스전극(128)과 소스전극(128)으로부터 이격되는 드레인전극(130)을 형성한다.

이후, 박막트랜지스터(T) 상부의 제1기판(120) 전면에 제1보호층(132)을 형성한다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 제1보호층(132) 상부에 평탄화층(134)을 형성하고, 평탄화층(134) 상부에 투과부(TA), 차단부(BA) 및 반투과부(HA)를 갖는 노광마스크(PM)를 배치한다.

여기서, 평탄화층(134)은 감광특성을 갖는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 반투과부(HA)의 투과율은 차단부(BA)의 투과율보다 크고 투과부(TA)의 투과율보다 작으며, 반투과부(HA)는 슬릿패턴 또는 하프톤으로 형성할 수 있다.

이후, 노광마스크(PM)를 통하여 평탄화층(134)에 자외선(UV)을 조사하면, 투과부(TA)에 대응되는 평탄화층(134)에는 제1에너지의 자외선(UV)이 조사되고, 반투과부(HA)에 대응되는 평탄화층(134)에는 제1에너지보다 작은 제2에너지의 자외선(UV)이 조사되고, 차단부(BA)에 자외선이 조사되지 않는다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 현상액을 이용하여 평탄화층(134)을 현상하면, 상대적으로 큰 제1에너지의 자외선(UV)이 조사된 투과부(TA)에 대응되는 평탄화층(134)은 완전히 제거되어 하부의 제1보호층(132)을 노출하는 개구부(OP)가 형성되고, 상대적으로 작은 제2에너지의 자외선(UV)이 조사된 반투과부(HA)에 대응되는 평탄화층(134)은 부분적으로 제거되어 다수의 홈(groove) 형태의 단차부(ST)가 형성되고, 자외선(UV)이 조사되지 않은 차단부(BA)에 대응되는 평탄화층(134)은 그대로 유지된다.

제1실시예에서는 평탄화층(134)이 포지티브타입의 감광특성을 갖는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 평탄화층(134)이 네거티브타입의 감광특성을 가질 수도 있으며, 그 경우 노광마스크(PM)의 투과부(TA) 및 차단부(BA)를 반대로 설계할 수 있다.

도 4d에 도시한 바와 같이, 평탄화층(134) 상부의 각 화소(P)에 공통전극(136)을 형성하고, 공통전극(136) 상부에 제2보호층(138)을 형성한다.

이후, 제2보호층(138)에 콘택홀을 형성하고, 제2보호층(138) 상부에 콘택홀을 통하여 공통전극(136)에 연결되는 공통배선(140)을 형성한다.

이후, 공통배선(140) 상부의 제1기판(120) 전면에 제3보호층(142)을 형성하는데, 제2 및 제3보호층(138, 142)은 평탄화층(134)의 단차부(ST)를 따라 형성되어 평탄화층(134)의 단차에 대응되는 단차를 갖는다.

이후, 제1 내지 제3보호층(132, 138, 142)에 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀을 형성한다.

이후, 제3보호층(142) 상부의 각 화소(P)에 화소전극(144)을 형성하는데, 화소전극(144)은 드레인콘택홀을 통하여 드레인전극(130)에 접촉한다.

이후, 화소전극(144) 상부의 활성영역(AA) 및 비활성영역(NAA) 일부에 액정층(170)의 초기배향을 위한 제1배향층(146)을 형성한다.

제1배향층(146)은 폴리이미드(polyimide: PI) 용액이 적셔진 고무 인쇄판을 제1기판(120) 상부에 문지르는 인쇄공정과 같은 용액공정으로 형성할 수 있는데, 평탄화층(134)의 단차부(ST)의 단차와 이에 대응되는 제2 및 제3보호층(138, 142)의 단차가 제1배향층(146)이 설계영역을 초과하여 퍼져나가는 것을 차단하므로, 제1배향층(146)의 퍼짐이 최소화 되어 제1배향층(146)을 설계영역에만 형성할 수 있다.

도 4e에 도시한 바와 같이, 제2기판(160) 내면의 활성영역(AA)과 비활성영역(NAA) 일부에 액정층(170)의 초기배향을 위한 제2배향층(162)을 형성한다.

이후, 제1 및 제2기판(120, 160) 중 하나의 비활성영역(NAA)에 씰패턴(148)을 형성하고, 제1 및 제2기판(120, 160)을 합착한다.

이후, 제1 및 제2기판(120, 160) 사이의 씰패턴(148) 내부에 액정층(170)을 형성한다.

다른 실시예에서는, 적하방식에 의하여 제1 및 제2기판(120, 160) 중 하나의 씰패턴(146) 내부에 액정층(170)을 형성한 후, 제1 및 제2기판(120, 160)을 합착할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 어레이기판(120) 및 그 제조방법에서는, 평탄화층(134)의 단차부(ST)의 단차와 그에 따른 제2 및 제3보호층(138, 142)의 단차에 의하여 제1배향층(146)의 퍼짐을 최소화 하고 제1배향층(146)을 설계영역에만 형성함으로써, 제1배향층(146)과 씰패턴(148)의 중첩부분의 제1폭(w1)이 최소화 되어 제1기판(120)과 씰패턴(148)의 합착력 저하가 방지되고, 그 결과 베젤이 최소화 되고 구동불량이 방지된다.

그리고, 평탄화층(134)의 개구부(OP) 및 단차부(ST)를 1회의 마스크공정으로 형성함으로써, 제조공정의 증가 없이 네로우베젤을 구현할 수 있다.

또한, 평탄화층(134)의 단차부(ST)를 공통배선(140)과 교차하여 활성영역(AA)의 1변 전체에 대응되도록 형성함으로써, 활성영역(AA) 1변 전체에서 제1배향층(146)의 퍼짐을 방지할 수 있다.

한편, 다른 실시예에서는 공통배선과 동일층, 동일물질로 단차부를 형성할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치용 어레이기판을 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 도 6은 도 5의 절단선 VI-VI에 대응된다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 인셀타입 터치 액정표시장치(210)는, 어레이기판인 제1기판(220)과, 제1기판(220)과 마주보며 이격되는 제2기판(260)과, 제1 및 제2기판(220, 260) 사이의 액정층(270)을 포함한다.

제1 및 제2기판(220, 260)은, 다수의 화소(P)를 가지며 터치 및 표시에 이용되는 활성영역(AA)과, 다수의 패드(미도시)가 형성되고 활성영역(AA)의 외측에 배치되는 비활성영역(NAA)을 포함한다.

활성영역(AA)의 각 화소(P)에는 박막트랜지스터(T), 공통전극(236) 및 화소전극(244)이 형성되는데, 공통전극(236) 및 화소전극(244) 사이에 생성되는 전기장에 의하여 액정층(170)의 액정분자를 구동하여 영상을 표시하고, 공통전극(236)의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치를 감지한다.

구체적으로, 제1기판(220) 내면에는 서로 교차하여 각 화소(P)를 정의하는 게이트배선(미도시) 및 데이터배선(미도시)이 형성된다.

제1기판(220) 내면의 각 화소(P)에는 게이트배선에 연결되는 게이트전극(222)이 형성되고, 게이트전극(222) 상부의 제1기판(220) 전면에는 게이트절연층(224)이 형성된다.

게이트전극(222)에 대응되는 게이트절연층(224) 상부에는 반도체층(226)이 형성되고, 반도체층(226) 상부에는 데이터배선에 연결되는 소스전극(228)과 소스전극(228)으로부터 이격되는 드레인전극(230)이 형성된다.

여기서, 게이트전극(222), 반도체층(226), 소스전극(228) 및 드레인전극(230)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

박막트랜지스터(T) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제1보호층(232)이 형성되고, 제1보호층(232) 상부에는 평탄화층(234)이 형성된다.

여기서, 제1보호층(232)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 평탄화층(234)과 하부의 소스전극(228), 드레인전극(230) 및 데이터배선 사이의 접착력을 개선하는 역할을 하는데, 평탄화층(234)과 하부의 소스전극(228), 드레인전극(230) 및 데이터배선 사이의 접착력이 문제되지 않는 다른 실시예에서는 제1보호층(232)을 생략할 수 있다.

평탄화층(234)은, 활성영역(AA)에 대응하여 하부의 제1보호층(232)을 노출하는 개구부(OP)를 갖고, 감광특성을 갖는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.

평탄화층(234) 상부의 각 화소(P)에는 공통전극(236)이 형성되고, 공통전극(236) 상부에는 제2보호층(238)이 형성된다.

공통전극(238)은, 판(plate) 형상을 가질 수 있고, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있으며, 제2보호층(238)은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

제2보호층(238) 상부에는 공통배선(240)이 형성되는데, 공통배선(240)은 제2보호층(238)의 콘택홀을 통하여 공통전극(236)에 연결된다.

공통배선(240)은, 금속물질로 이루어질 수 있고, 비활성영역(NAA)의 패드로부터 활성영역(AA)으로 연장되며, 터치감지를 위한 터치입력전압과 영상표시를 위한 공통전압을 공통전극(236)에 전달한다.

그리고, 평탄화층(234) 상부의 비활성영역(NAA)의 공통배선(240) 사이에는, 공통배선(240)과 동일층, 동일물질로 이루어지고, 다수의 바(bar) 형태로 단차를 형성하는 단차부(ST)가 형성된다.

단차부(ST)는, 활성영역(AA)의 4변을 따라 비활성영역(NAA)에 형성되거나, 활성영역(AA)의 4변 중 일부를 따라 비활성영역(NAA)에 형성될 수 있으며, 공통배선(240) 사이에서 공통배선(240)으로부터 이격되어 공통배선(240)과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

공통배선(240) 및 단차부(ST) 상부의 제1기판(220) 전면에는 제3보호층(242)이 형성되고, 제3보호층(242) 상부의 각 화소(P)에는 화소전극(244)이 형성된다.

여기서, 제3보호층(242)은, 공통배선(240)과 동일층, 동일물질의 단차부(ST)를 따라 형성되어 단차부(ST)의 단차에 대응되는 단차를 가지며, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

화소전극(244)은, 다수의 바(bar) 형상을 갖고, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있다.

제1 내지 제3보호층(232, 238, 242)은 드레인전극(230)을 노출하는 드레인콘택홀을 갖고, 화소전극(244)은 드레인콘택홀을 통하여 드레인전극(230)에 접촉한다.

화소전극(244) 상부의 활성영역(AA) 및 비활성영역(NAA) 일부에는 액정층(270)의 초기배향을 위한 제1배향층(246)이 형성된다.

제1배향층(246)은 폴리이미드(polyimide: PI) 용액이 적셔진 고무 인쇄판을 제1기판(220) 상부에 문지르는 인쇄공정과 같은 용액공정으로 형성될 수 있는데, 이러한 용액공정에서는 폴리이미드 용액이 설계영역을 초과하여 퍼질 수 있다.

제2실시예에 따른 어레이기판에서는, 공통배선(240)과 동일층, 동일물질의 단차부(ST)의 단차와 이에 대응되는 제3보호층(242)의 단차가 제1배향층(246)이 설계영역을 초과하여 퍼져나가는 것을 차단하므로, 제1배향층(246)의 퍼짐이 최소화 되어 제1배향층(246)이 설계영역에만 형성될 수 있다.

제2기판(260) 내면의 활성영역(AA)과 비활성영역(NAA) 일부에는 액정층(270)의 초기배향을 위한 제2배향층(262)이 형성된다.

제1 및 제2기판(220, 260) 사이의 비활성영역(NAA)에는 제1 및 제2기판(220, 260)을 합착하고 액정층(270)의 누출을 차단하는 씰패턴(248)이 형성된다.

여기서, 제1배향층(246)과 씰패턴(248)은 서로 중첩하여 제1폭(w1)의 중첩부분을 갖고, 비활성영역(NAA)인 베젤(bezel)은 제2폭(w2)을 갖는데, 공통배선(240)과 동일층, 동일물질의 단차부(ST)의 단차와 이에 대응되는 제3보호층(242)의 단차에 의하여 제1배향층(246)이 설계영역에만 형성되므로, 제1배향층(246)과 씰패턴(248)의 중첩부분의 제1폭(w1)이 최소화 되고, 그 결과 베젤영역의 제2폭(w2)이 최소화 되도록 설계할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 어레이기판(220) 및 그 제조방법에서는, 공통배선(240)과 동일층, 동일물질의 단차부(ST)의 단차와 그에 따른 제3보호층(242)의 단차에 의하여 제1배향층(246)의 퍼짐을 최소화 하고 제1배향층(246)을 설계영역에만 형성함으로써, 제1배향층(246)과 씰패턴(248)의 중첩부분의 제1폭(w1)이 최소화 되어 제1기판(220)과 씰패턴(248)의 합착력 저하가 방지되고, 그 결과 베젤이 최소화 되고 구동불량이 방지된다.

그리고, 공통배선(240) 및 단차부(ST)를 1회의 마스크공정으로 형성함으로써, 제조공정의 증가 없이 네로우베젤을 구현할 수 있다.

또한, 1회의 마스크공정을 통하여 단차부(ST)를 공통배선(240)과 동일층, 동일물질로 동시에 형성함으로써, 공통배선(240) 및 단차부(ST)의 공정불량을 최소화 할 수 있고, 균일한 두께의 평탄화층(234)에 의하여 외부의 불순물 또는 정전기 침투를 방지할 수 있다.

제1 및 제2실시예에서는 터치 액정표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 다른 실시예에서는 터치감지 기능을 갖지 않는 액정표시장치에 단차부(ST)를 적용하여 제1배향층의 퍼짐을 차단하고 합착력 저하 및 구동불량을 방지하고 베젤을 최소화 할 수 있다.

제1 및 제2실시예에서는, 평탄화층 상부에 공통전극이 형성되고, 공통전극 상부에 제2보호층이 형성되고, 제2보호층 상부에 공통배선이 형성되고, 공통배선이 제2보호층의 콘택홀을 통하여 공통전극에 연결되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는, 평탄화층 상부에 공통배선이 형성되고, 공통배선 상부에 제2보호층이 형성되고, 제2보호층 상부에 공통전극이 형성되고, 공통전극이 제2보호층의 콘택홀을 통하여 공통배선에 연결될 수도 있고, 또 다른 실시예에서는, 평탄화층 상부에 공통전극이 형성되고, 공통전극 상부에 공통배선이 형성되어 공통배선이 공통전극에 직접 연결될 수도 있다.

제1 및 제2실시예에서는 공통전극 상부에 화소전극이 배치되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 화소전극 상부에 공통전극이 배치될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 터치 액정표시장치 120: 제1기판
134: 평탄화층 ST: 단차부
OP: 개구부 144: 제1배향층
146: 씰패턴

Claims

화소를 포함하는 활성영역과, 상기 활성영역 외측에 배치되는 비활성영역을 포함하는 기판과;
상기 기판 상부의 상기 화소에 배치되는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터 상부에 배치되는 평탄화층과;
상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과;
상기 공통전극 상부에 배치되는 공통배선과;
상기 공통배선 상부에 배치되는 화소전극과;
상기 비활성영역에 배치되고, 단차를 갖는 단차부와;
상기 활성영역 상부와 상기 비활성영역의 상기 단차부 상부에 배치되는 배향층
을 포함하는 표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,
상기 단차부는 상기 활성영역의 4변 중 적어도 하나를 따라 상기 비활성영역에 배치되는 표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,
상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제1보호층과;
상기 공통전극과 상기 공통배선 사이에 배치되는 제2보호층과;
상기 공통배선과 상기 화소전극 사이에 배치되는 제3보호층
을 더 포함하는 표시장치용 어레이기판.
제 3 항에 있어서,
상기 평탄화층은 다수의 홈 형태로 단차를 구성하는 상기 단차부를 갖고,
상기 제2 및 제3보호층은 상기 단차부의 단차에 대응되는 단차를 갖는 표시장치용 어레이기판.
제 3 항에 있어서,
상기 단차부는, 상기 공통배선과 동일층, 동일물질로 이루어지고, 다수의 바 형태로 단차를 구성하고,
상기 제3보호층은 상기 단차부의 단차에 대응되는 단차를 갖는 표시장치용 어레이기판.
제 5 항에 있어서,
상기 단차부는, 상기 공통배선 사이에서 상기 공통배선으로부터 이격되어 상기 공통배선과 교차하는 방향으로 배치되는 표시장치용 어레이기판.
기판 상부의 활성영역의 화소에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
상기 박막트랜지스터 상부에 평탄화층을 형성하는 단계와;
상기 평탄화층 상부에 공통전극을 형성하는 단계와;
상기 공통전극 상부에 공통배선을 형성하는 단계와;
상기 공통배선 상부에 화소전극을 형성하는 단계와;
상기 활성영역 외측에 배치되는 비활성영역에 단차를 갖는 단차부를 형성하는 단계와;
상기 활성영역 상부와 상기 비활성영역의 상기 단차부 상부에 배향층을 형성하는 단계
를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 7 항에 있어서,
상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 제1보호층을 형성하는 단계와;
상기 공통전극과 상기 공통배선 사이에 제2보호층을 형성하는 단계와;
상기 공통배선과 상기 화소전극 사이에 제3보호층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 평탄화층을 형성하는 단계는,
투과부, 반투과부 및 차단부를 포함하는 노광마스크를 상기 평탄화층 상부에 배치하는 단계와;
상기 노광마스크를 통하여 상기 평탄화층을 노광하는 단계와;
노광된 상기 평탄화층을 현상하는 단계
를 포함하고,
상기 평탄화층은, 상기 제1보호층을 노출하는 개구부와, 다수의 홈 형태로 단차를 구성하는 상기 단차부를 갖는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 공통배선을 형성하는 단계와 상기 단차부를 형성하는 단계는 동시에 수행되고,
상기 단차부는 다수의 바 형태로 단차를 구성하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.