JP6417311B2 - インセルタッチ液晶ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画素電極トップ構造を有するインセルタッチ液晶ディスプレイ装置及びその製造方法に関する。
従来からのマウス、キーボード、又は携帯用電子機器の入力装置に適用されたキーパッドの代わりに、平面ディスプレイ装置の入力装置として、ユーザーが指やペンを用いてスクリーンに直接情報を入力できるタッチスクリーンが用いられるようになった。タッチスクリーンは、誰でも容易に操作できるという利点により、適用範囲が拡大している。
タッチスクリーンは、例えば、ナビゲーションシステム、産業用端末、ノートパソコン、金融自動化機器、ゲーム機などに用いられるモニターの他、携帯電話機、MP3、PDA、PMP、PSP、携帯用ゲーム機、DMB受信機、タブレットPCなどの携帯用端末、及び冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機などの家電製品などに広く用いられている。
タッチスクリーンが液晶パネルと結合される構造によって、液晶パネルのセル(cell)内にタッチスクリーンが集積されるインセルタッチ方式(In cell touch type)、液晶パネルのセル上部にタッチスクリーンが形成されるオンセルタッチ方式(On cell touch type)及びディスプレイパネルの外部にタッチスクリーンが結合されるアドオン方式(Add on type)に分けられる。以下、タッチスクリーン(タッチパネル)と液晶パネルが結合されたものを「タッチディスプレイ装置」と称する。
図1は、タッチスクリーンが適用された従来技術によるタッチディスプレイ装置を示している。図1(A)は、アドオン方式(Add on type)のタッチディスプレイ装置を示しており、図1(B)は、モディファイドアドオン方式(Modified add on type)のタッチディスプレイ装置を示している。図1(C)は、ハイブリッド方式(hybrid type)のタッチディスプレイ装置を示している。
図1(A)のアドオン方式及び図1(B)のモディファイドアドオン方式のタッチディスプレイ装置において、TFT(Thin Film Transistor)アレイ基板1とカラーフィルターアレイ基板2を含む液晶パネル上部にタッチスクリーンが配置されている。タッチスクリーンには、タッチ駆動電極TXとタッチ受信電極RXが配列されている。この時、タッチ駆動電極TXとタッチ受信電極RXが互いに異なる層(layer)に配置され得る。
図1(C)のハイブリッド方式のタッチディスプレイ装置においては、TFTアレイ基板1上にタッチ駆動電極TXが配置され、カラーフィルターアレイ基板2上にタッチ受信電極RXが配置されている。
このような従来技術によるタッチディスプレイ装置は、液晶パネルとタッチスクリーンを別途に製造しなければならないず、製造工程が複雑でコストが上昇するという問題がある。
近年、タッチディスプレイ装置の厚さを減少させ、製造コストを低減させるためにタッチ電極(タッチセンサ)を液晶パネルのセル内部に内蔵させるインセルタッチ(In cell touch)液晶ディスプレイ装置が開発された。インセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルのTFTアレイ基板に配置された共通電極をタッチセンサとして利用する。
図2は、相互静電容量方式(mutual capacitive type)のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を示している。
図2を参照すると、相互静電容量方式のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、液晶パネル10のTFTアレイ基板に配列された共通電極をタッチ駆動電極TXとタッチ受信電極RXとして駆動させる。このような相互静電容量方式は、タッチ駆動ライン14とタッチ受信ライン12を液晶パネル10の左側及び右側ベゼル(bezel)領域に配置しなければならず、ベゼル幅が増加するという問題がある。
図3は、共通電極トップ(Vcom top)方式のインセルタッチディスプレイ装置の製造工程を概略的に示すものであり、製造工程に所要されるマスクの数を示している。
図3を参照すると、従来技術によるインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、画素の構造において共通電極が最上層に位置し、共通電極の下に画素電極が配置された共通電極トップ(Vcom top)画素構造を適用している。
TFTのアクティブ層の材料として低温多結晶シリコン(LTPS:Low Temperature Poly Silicon)が利用され、共通電極トップ(Vcom top)画素構造が適用された従来技術によるインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は製造工程に11個のマスクが必要となる。これにより、多数の工程を行わなければならず、製造工程が複雑で製造コストが上昇するという問題が生じる。
また、共通電極トップ(Vcom top)画素構造を適用すると、画素の境界部分での光透過率が高いためレッド、グリーン及びブルー画素間の混色が発生するという問題が生じる。
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、画素電極トップ(pixel electrode top)構造のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを技術的課題とする。
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、画素間の混色を防止できるインセルタッチ液晶ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することを技術的課題とする。
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造に所要されるマスクの数及び製造工程を減らすことを技術的課題とする。
本発明は、上述した問題を解決するためのものであって、タッチディスプレイ装置の製造に所要されるコストを低減させることを技術的課題とする。
上述した本発明の技術的課題以外にも、本発明の他の特徴及び利点が、以下において記述されたり、そのような記述及び説明から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されることができるものである。
本発明の一実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置においては、複数の画素領域にTFT(Thin Film Transistor)が配置されている。前記TFTのソース電極と接続されたソースコンタクト部及びドレイン電極と接続されたドレインコンタクト部が配置されている。前記ソースコンタクト部及びドレインコンタクト部上に第1保護層及び第2保護層が配置されている。前記第2保護層上に共通電極が配置されており、前記共通電極上に第3保護層が配置されている。前記第3保護層を貫通して前記共通電極と重畳されるように伝導性ラインが配置されている。そして、画素電極が第1コンタクトホールにおいて前記ドレインコンタクト部と接続され、前記第3保護層上に配置されている。
本発明の他の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法は、複数の画素領域にTFT(Thin Film Transistor)を形成する。前記TFTのソース電極と接続されたソースコンタクト部及びドレイン電極と接続されるドレインコンタクト部を形成する。前記ソースコンタクト部及びドレインコンタクト部上に第1保護層及び第2保護層を形成する。前記第2保護層上に共通電極を形成し、前記共通電極上に第3保護層を形成する。前記ドレインコンタクト部を露出させる第1コンタクトホール及び前記共通電極の一部を露出させる第2コンタクトホールを形成する。前記共通電極と接続されるように伝導性ラインを形成する。前記第1コンタクトホール内部及び前記第3保護層上に画素電極を形成する。
本発明によれば、画素電極トップ(pixel electrode top)構造のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置によれば、画素電極トップ(pixel electrode top)構造で形成されて画素間の混色を防止することができる。
本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置によれば、共通電極と伝導性ラインが直接接続(direct contact)されており、共通電極と伝導性ラインを接続させる構造を形成することによって発生する画素の開口率損失を減らすことができる。
本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法によれば、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造に所要されるマスクの数及び製造工程を減らすことができる。
本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法によれば、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造に所要されるコストを低減させることができる。
本発明は上述した特徴及び効果に限定されず、本発明の実施形態を通じて、他の特徴及び効果を奏することを妨げるものではない。
タッチスクリーンが適用された従来技術によるタッチディスプレイ装置を示す図である。 相互静電容量方式(mutual capacitive type)のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を示す図である。 共通電極トップ(Vcom top)方式のインセルタッチディスプレイ装置の製造工程を概略的に示すものであり、製造工程に所要されるマスクの数を示す。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を示すものであり、TFTアレイ基板に配置された画素の断面構造を示す。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を概略的に示すものであり、製造工程に所要されるマスクの数を示す。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。 タッチ電極とドライブIC(integrated circuit)を連結させる伝導性ラインの配列構造の一例を示す図である。 タッチ電極とドライブIC(integrated circuit)を連結させる伝導性ラインの配列構造の他の例を示す図である。
明細書全体にわたって同一の参照番号は、実際的に同一の構成要素を意味する。以下の説明において、本発明の要旨と関連が少ない場合及び本発明の技術分野において公知である構成および機能に関する詳細な説明を省略することがある。
本発明の効果及び特徴、および、これらの実施方法は、添付した図面とともに詳細に後述されている実施形態を参照することにより明らかになるであろう。なお、本発明は、以下に開示される実施形態に限らず、互いに異なる多様な形態に具現され、単に本実施形態は、本発明の実施のための開示にすぎない。また、実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が発明の理解を提供するものであって、本発明の技術的範囲は請求項の範囲によって定まるものである。
本明細書における各図面の構成要素に参照番号を付加するに際して、同一の構成要素には、異なる図面上においてもできるだけ同一の番号が付されている。
本発明の実施形態を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、数などは例示にすぎず、本発明は図示した事項に限定されるものではない。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を意味する。また、本発明を説明するにおいて、関連した公示技術に関する具体的な説明が本発明の要旨に関連しない場合、その詳細な説明を省略することがある。本明細書において「含む」、「有する」、「行われる」などが使用される場合、限定的な表現が使用されない限り、他の構成要素が追加され得る。構成要素を単数に表現した場合、特別に明示記しない限り、複数を含み得る。
構成要素を解釈するにおいて、明示的記載が無くても発明の趣旨を逸脱しない範囲を含み得る。
位置関係の説明において、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などで二つの部分の位置関係が説明される場合、「直ぐに」又は「直接」が使用されない以上、二つの部分の間に一つ以上の他の部分が位置することもできる。
時間に関する説明において、例えば、「〜後に」、「〜に次いで」、「〜次に」、「〜前に」などで時間的前後関係が説明される場合、「直ぐに」又は「直接」が使用されない以上、連続的でない場合も含み得る。
「少なくとも一つ」という用語は、一つ以上の関連項目から提示可能な全ての組み合わせを含み得る。例えば、「第1項目、第2項目、及び第3項目のうちの少なくとも一つ」の意味は、第1項目、第2項目、または第3項目それぞれだけでなく、第1項目、第2項目、及び第3項目のうちの二つ以上の項目の組み合わせを含み得る。
第1、第2などの用語が多様な構成要素を記述する際に使用されるが、構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素であり得る。
本発明の様々な実施例の各特徴が、部分的に、又は全体的に互いに結合又は組み合わせることが可能であって、技術的に多様な連動及び駆動が可能である。また、各実施例が互いに独立的に実施可能であり、協働しながら共に実施することを妨げない。
液晶ディスプレイ装置は、液晶層の配列を調節する方式に応じて、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、IPS(In Plane Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モードなどに分類される。
そのうち、IPSモードとFFSモードは、下部基板上に画素電極と共通電極を配置し、画素電極と共通電極との間の電界によって液晶層の配列を調節する方式である。
特に、IPSモードは、画素電極と共通電極を平行に交互に配列することによって、両電極間で水平電界を生じさせ、液晶層の配列を調節する方式である。このようなIPSモードは、画素電極と共通電極の上側部分において液晶層の配列が調節されないため、その領域で光の透過度が低下するという欠点がある。
このようなIPSモードの欠点を解決するために考案されたものがFFSモードである。FFSモードは、前記画素電極と前記共通電極とを絶縁層を介在して離隔するように形成させる。
一つの電極は板(plate)状またはパターン状に構成され、他の一つの電極はフィンガー(finger)状に構成され、両電極間で発生するフリンジフィールド(Fringe Field)を通じて液晶層の配列が調節される。
本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置およびその製造方法は、FFSモードのTFT(Thin Film Transistor)アレイ基板(下部基板)及びその製造方法に適用可能であって、ユーザーのタッチを検出するタッチセンサがTFTアレイ基板(下部基板)に含まれる。
TFTアレイ基板には複数の画素が形成され、複数の画素の各々は、互いに交差するデータライン(図示せず)とゲートライン(図示せず)によって画定される。データラインとゲートラインが交差する領域ごとに画素が画定され、各画素にはTFTが配置されている。
以下では、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置とその製造方法を説明する。
図4は、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を示すものであり、TFTアレイ基板に配置された画素の断面構造を示している。図4は、FFS(Fringe Field Switch)モードのTFTアレイ基板(下部基板)構造を示しており、複数の画素のうち一つの画素構造を図示している。図4においては、インセルタッチタイプでタッチセンサがTFTアレイ基板に内在化された構成が図示されている。図4においては、画素電極トップ(pixel electrode top)画素構造が示されている。
図4において、カラーフィルターアレイ基板(上部基板)、液晶層、バックライトユニット及び駆動回路部の図示は省略されている。駆動回路部は、タイミングコントローラー(T−con)、データドライバー(D−IC)、ゲートドライバー(G−IC)、センシングドライバー、バックライト駆動部、駆動回路に駆動電源を供給する電源供給部を含む。ここで、駆動回路部の全体又は一部はCOG(Chip On Glass)又はCOF(Chip On Flexible Printed Circuit、Chip On Film)方式で液晶パネル上に形成され得る。
以下、図4を参照して、本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を説明する。
TFTアレイ基板は、グラス基板105、遮光層110(light shield layer)、バッファ層115(buffer layer)、ゲート絶縁層120(gate insulator)、層間絶縁層125(ILD:Inter Layer Dielectric)、ソースコンタクト部130、ドレインコンタクト部135、第1保護層140(PAS0)、第2保護層145(PAS1)、共通電極150(Common electrode)、第3保護層155(PAS2)、伝導性ライン160、画素電極170(Pixel electrode)、ゲート電極G、アクティブ層ACT、ソース電極S、ドレイン電極Dで構成されたTFT(Thin Film Transistor)を含む。
グラス基板105上において、TFTのアクティブ層ACTに対応する部分に遮光層110が配置されている。遮光層110は、不透明メタルで形成されていてアクティブ層ACTに光が照射されることを防止する。このような遮光層110は、モリブデン(Mo)又はアルミニウム(Al)で形成され、500〜1,000Aの厚さを有し得る。
遮光層110上には、バッファ層115が形成されている。バッファ層115は、SiO、又はSiNx物質で形成され、2,000〜3,000Aの厚さを有し得る。
バッファ層115上部中において、遮光層110と重畳される領域にTFTのアクティブ層ACT、ソース電極S、ドレイン電極Dが配置されている。
アクティブ層ACT、ソース電極S、ドレイン電極Dを覆うようにゲート絶縁層120が配置されている。ゲート絶縁層120は、SiOから形成されることができ、1,000〜1,500Aの厚さを有し得る。
ゲート絶縁層120は、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)又はMTO(Middle Temperature Oxide)をCVD(Chemical Vapor Deposition)の蒸着により形成され得る。
ゲート絶縁層120の上部において、アクティブ層ACTと重畳される領域にゲート電極Gが配置されている。ゲート電極Gは、アルミニウム(Al)又はモリブデン(Mo)で形成され、2,000〜3,000Aの厚さを有し得る。このようにゲート絶縁層120下に配置されたアクティブ層ACT、ソース電極S、ドレイン電極Dとゲート絶縁層120上に配置されたゲート電極GでTFTが構成される。ここでTFTは、コプラナートップゲート(coplanar top gate)構造で形成されている。
ゲート絶縁層120及びTFTを覆うように層間絶縁層125が配置されている。層間絶縁層125は、SiO又はSiNx物質で形成されることができ、3,000〜6,000Aの厚さを有することができる。他の例として、層間絶縁層125は、SiO(3,000A)/SiNx(3,000A)が積層された構造にも形成されることもできる。
ゲート絶縁層120と層間絶縁層125を貫通してTFTのソース電極Sと接続されたソースコンタクト部130が配置されている。ゲート絶縁層120と層間絶縁層125を貫通してTFTのドレイン電極Dと接続されたドレインコンタクト部135が配置されている。
ソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135は、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)が積層された多層(multi layer)構造で形成されることができる。ソースコンタクト部130はデータラインと接続され、ドレインコンタクト部135は画素電極170と接続される。
層間絶縁層125、ソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135を覆うように第1保護層140(PAS0)が配置されている。第1保護層140(PAS0)は、SiO又はSiNx物質で形成され、1,000〜2,000Aの厚さを有し得る。
第1保護層140(PAS0)を覆うように第2保護層145(PAS1)が配置されている。第2保護層145(PAS1)は、フォトアクリル(photo acryl)で形成され、2.0〜3.0umの厚さを有し得る。
第2保護層145(PAS1)の上部に共通電極150(Common electrode)が配置されている。共通電極150は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)又はITZO(indium tin zinc oxide)のような透明伝導性物質で形成され、500〜1,500Aの厚さを有し得る。
共通電極150を覆うように第3保護層155(PAS2)が配置されている。第3保護層155(PAS2)は、SiO、又はSiNx物質で形成され、2,000〜3,000Aの厚さを有し得る。
ドレインコンタクト部135と重畳された部分の第1保護層140(PAS0)、第2保護層145(PAS1)及び第3保護層155(PAS2)が除去され、第1コンタクトホールCH1が形成されている。
第3保護層155(PAS2)上部と第1コンタクトホール(CH1)内部に画素電極170が配置される。画素電極170は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)又はITZO(indium tin zinc oxide)のような透明伝導性物質で形成され、500〜1,500Aの厚さを有し得る。画素電極170は、フィンガー(finger)状に形成され、共通電極150と画素電極170の間にフリンジフィールドが形成される。
ここで、第3保護層155(PAS2)のうち、データラインDL及び共通電極150と重畳された部分には第2コンタクトホールCH2が形成されており、第2コンタクトホールCH2内部及び第3保護層155(PAS2)上部に伝導性ライン160が配置されている。このように、第2コンタクトホールCH2内で共通電極150と伝導性ライン160が直接接続(direct contact)されている。
伝導性ライン160は、モリブデン(Mo)又はアルミニウム(Al)で形成されることができ、1,500〜2,000Aの厚さを有し得る。一方、伝導性ライン160は、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)が積層された多層(multi layer)構造で形成されることもできる。
ここで伝導性ライン160は、データラインDLと重畳されるように配置されるようになるが、レッド、グリーン及びブルー画素のデータライン全てと重畳されるものではない。レッド画素のデータライン上にカラムスペーサが配置される場合、伝導性ラインは、グリーン画素のデータライン及びブルー画素のデータラインと重畳されるように配置されることができる。しかし、必ずこれに限定されるものではなく、伝導性ライン160はレッド、グリーン及びブルー画素のデータラインの中からいずれとも重畳されるように配置され得る。
伝導性ライン160は、複数の画素に配置された共通電極150と電気的に接続され、液晶パネル内においてデータラインの上部に配置される。伝導性ライン160は、液晶パネルの上面視においてバー(bar)形状をなして配置されている。伝導性ライン160と画素電極170は、互いに接続されない。図16及び図17を参照すると、共通電極150と接続された伝導性ライン160各々は、リンクラインを通じてドライブIC190のチャンネルと接続される。
このような伝導性ライン160により、共通電極150がタッチ期間(非表示期間)にタッチ電極として機能する。表示期間には、伝導性ライン160に共通電圧が供給される。そして、タッチ期間(非表示期間)には、伝導性ライン160を通じて共通電極にタッチ駆動信号を供給した後、伝導性ライン160を通じて共通電極に形成された静電容量をセンシングしてタッチの有無及び位置を検出するようになる。
図4に図示していないが、TFTアレイ基板上には、複数のゲートライン及び複数のデータラインが相互交差するように形成されている。複数のゲートライン及び複数のデータラインが交差される領域にTFTが形成される。そして、各画素には、ストレージキャパシタが形成されている。
従来技術においては、画素が共通電極トップ(Vcom top)構造で形成されていたが、本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、画素が画素電極トップ(pixel electrode top)構造で形成されている。本発明は、画素電極トップ(pixel electrode top)構造で画素が構成されたインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を提供することができる。
画素電極トップ(pixel electrode top)画素構造は、画素領域の中央部分の光透過率が高く、データラインの周辺では光透過率が低い特性を有する。したがって、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、データラインの周辺で光透過率が低く形成されて画素間の混色を防止することができる。
また、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、共通電極と伝導性ラインが直接接続(direct contact)されており、共通電極と伝導性ラインを接続させる構造を形成することによって発生する画素の開口率損失を低減することができる。
図5は、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を概略的に示したものであり、製造工程に所要されるマスクの数を示している。本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法は、共通電極トップ方式対比画素電極トップ画素構造においてマスクの数を減らすことができる。
図5に図示するように、10個のマスクを利用した製造工程によって、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置を製造することができる。以下、図5と共に図6〜図15を参照しながら、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を説明する。
図6〜図15は、本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法を示す図である。
図6を参照すると、グラス基板105上に、モリブデン(Mo)のように光を遮断する金属物質を塗布して金属層を形成する。
以後、第1マスクを利用したフォトリソグラフィ(photolithography)及び湿式エッチング(etching)工程を通じて前記金属層をパターニングしてTFT領域に遮光層110(light shield)を形成する。この時、遮光層110(light shield)は、500〜1,000Aの厚さで形成され、後続工程で形成されるTFTのアクティブ層ACTと並ぶように形成される。
図6では、TFTアレイ基板のベースとしてグラス基板105が適用されたことを一例として示しているが、プラスチック基板がグラス基板105を代わりに用いることもできる。
続いて、図7を参照すると、グラス基板105上部に無機物、一例として、SiO又はSiNxで遮光層110(light shield)を覆うようにバッファ層115を形成する。この時、バッファ層115は、2,000〜3,000Aの厚さを有することができる。
以後、バッファ層115上部中において、低温多結晶シリコン(LTPS:Low Temperature Poly Silicon)を蒸着して半導体層を形成する。
以後、第2マスクを利用したフォトリソグラフィ及び乾式エッチング工程を通じて半導体層をパターニングして、遮光層110(light shield)と重畳される領域にTFTのアクティブ層ACTを形成する。この時、アクティブ層ACTは、例えば500〜1,500Aの厚さで形成され得る。
続いて、図8を参照すると、アクティブ層ACTを覆うようにバッファ層115の上部にゲート絶縁層120を形成する。ゲート絶縁層120は、SiOで形成され、1,000〜1,500Aの厚さを有し得る。
一方、ゲート絶縁層120は、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)又はMTO(Middle Temperature Oxide)をCVD(Chemical Vapor Deposition)で蒸着して形成されることもできる。
以後、ゲート絶縁層120の上部に金属物質を蒸着させた後、第3マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通じて前記金属物質をパターニングして、TFTのゲート電極Gを形成する。
この時、ゲート電極Gは、アルミニウム(Al)又はモリブデン(Mo)で2,000〜3,000Aの厚さを有するように形成されることができ、ゲート絶縁層120の上部中においてアクティブ層ACTと重畳される領域に形成される。このようなゲート電極Gは、ゲートラインと共に形成される。この時、ゲートラインは、液晶パネルにおいて第1方向(例として、横方向)に配列される。
ゲート電極Gをマスクとして利用してアクティブ層ACTの外郭にP型またはN型の高濃度不純物をドーピングして、TFTのソース電極Sとドレイン電極Dを形成する。
ここで、ゲート電極Gを形成する時、湿式エッチング工程及び乾式エッチング工程を行うようになるが、湿式エッチング工程と乾式エッチング工程の間に、アクティブ層ACTにP型またはN型の不純物をドーピングすることもできる。
このように、ゲート絶縁層120下に配置されたアクティブ層ACT、ソース電極S、ドレイン電極Dと、ゲート絶縁層120上に配置されたゲート電極GでTFTが構成される。ここでTFTは、コプラナートップゲート(coplanar top gate)構造で形成される。
続いて、図9を参照すると、TFTとゲート絶縁層120を覆うように絶縁物質を蒸着して層間絶縁層125(ILD:Inter Layer Dielectric)を形成する。この時、層間絶縁層125は、SiO又はSiNx物質で形成され、3,000〜6,000Aの厚さを有し得るる。他の例として、層間絶縁層125は、SiO(3,000A)/SiNx(3,000A)の構造にも形成されることもできる。
以後、第4マスクを利用したエッチング工程を行い、TFTのソース電極Sと重畳された部分のゲート絶縁層120及び層間絶縁層125を除去する。これにより、TFTのソース電極Sを露出させるソースコンタクトホールSCHが形成される。さらに、TFTのドレイン電極Dと重畳された部分のゲート絶縁層120及び層間絶縁層125を除去する。これにより、TFTのドレイン電極Dを露出させるドレインコンタクトホールDCHが形成される。
続いて、図10を参照すると、層間絶縁層125上に金属物質を塗布して金属層を形成する。
以後、第5マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通じて金属層をパターニングして、複数の画素にデータ電圧を供給する複数のデータラインDLを形成する。これと共に、ソースコンタクトホールSCH及びドレインコンタクトホールDCHに金属物質を埋設してソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135を形成する。即ち、データラインとソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135は、同一マスク工程で形成される。この時、データラインDLは、液晶パネルにおいて第2方向(例として、縦方向)に配列され得る。
データラインDL、ソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135は、アルミニウム(Al)又はモリブデン(Mo)で形成され、2,000〜3,000Aの厚さを有し得る。
続いて、図11を参照すると、層間絶縁層125上に第1保護層140(PAS0)を形成する。第1保護層140は、層間絶縁層125、ソースコンタクト部130及びドレインコンタクト部135を覆うように配置される。第1保護層140(PAS0)は、SiO又はSiNx物質で形成され、1,000〜2,000Aの厚さを有し得る。
以後、第6マスクを利用した工程を行い、第1保護層140(PAS0)を覆うように第2保護層145(PAS1)を形成する。第2保護層145(PAS1)は、フォトアクリル(photo acryl)で形成され、2.0〜3.0umの厚さを有し得る。
ドレインコンタクト部135と重畳される部分には、第2保護層145(PAS1)が形成されない。後続工程において、第2保護層145(PAS1)が形成されていない部分にドレインコンタクト部135と画素電極がコンタクトする第1コンタクトホールCH1が形成されるようになる。この時、第1保護層140(PAS0)は、除去せずそのまま残す。
続いて、図12を参照すると、第2保護層145(PAS1)の上に透明伝導性物質を塗布する。以後、第7マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を行い、第2保護層145(PAS1)の上部に共通電極150(Common electrode)を形成する。
ここで、共通電極150は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)又はITZO(indium tin zinc oxide)のような透明伝導性物質で形成され、500〜1,500Aの厚さを有し得る。
続いて、図13を参照すると、共通電極150を覆うように第3保護層155を形成する。第3保護層155(PAS2)は、SiO又はSiNx物質で形成され、2,000〜3,000Aの厚さを有することができる。
第8マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を行い、ドレインコンタクト部135と重畳された部分の第1保護層140(PAS0)及び第3保護層155(PAS2)を除去する。これにより、ドレインコンタクト部135を露出させる第1コンタクトホールCH1が形成される。
これと共に、第8マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通じて、共通電極150と重畳された部分の第3保護層155(PAS2)を除去する。これにより、共通電極150の一部を露出させる第2コンタクトホールCH2が形成される。第2コンタクトホールCH2は、データラインDL及び共通電極150と重畳された領域に形成される。このように、第8マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通じて、第1コンタクトホールCH1及び第2コンタクトホールCH2を一度に形成することができる。
ここで、第1コンタクトホールCH1は、TFTのドレイン電極Dと画素電極を電気的に接続させるためのものである。そして、第2コンタクトホールCH2は、共通電極150と伝導性ライン160を電気的に接続させるためのものである。
続いて、図14を参照すると、第3保護層155(PAS2)上部に金属物質を塗布する。以後、第9マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を行い、金属物質をパターニングする。これにより、共通電極150と接続するように伝導性ライン160が形成される。
第2コンタクトホールCH2内部及び第3保護層155(PAS2)上部に伝導性ライン160が配置され、第2コンタクトホールCH2内で共通電極150と伝導性ライン160が直接接続(direct contact)される。
伝導性ライン160は、モリブデン(Mo)又はアルミニウム(Al)で形成されることができ、1,500〜2,000Aの厚さを有することができる。一方、伝導性ライン160は、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)が積層された多層(multi layer)構造でも形成されることができる。
ここで伝導性ライン160は、データラインDLと重畳されるように形成され、液晶パネル内で縦方向に隣接した画素の共通電極150を連結させる。伝導性ライン160が、レッド、グリーン及びブルー画素のデータライン全てと重畳されるものではない。レッド画素のデータライン上にカラムスペーサが配置される場合、伝導性ラインは、グリーン画素のデータライン及びブルー画素のデータラインと重畳されるように配置され得る。但し、必ずしも当該構成に限定されず、伝導性ライン160はレッド、グリーン及びブルー画素のデータラインの中からいずれとも重畳されるように配置され得る。
続いて、図15を参照すると、第3保護層155(PAS2)上部と第1コンタクトホールCH1内部に透明伝導性物質を塗布する。以後、第10マスクを利用したフォトリソグラフィ及びエッチング工程を行い、第3保護層155(PAS2)上部と第1コンタクトホールCH1内部に画素電極170(pixel electrode)を形成する。画素電極170は、第1コンタクトホールCH1内部でドレインコンタクト部135と接続され、TFTのドレイン電極Dと画素電極170が電気的に接続される。伝導性ライン160と画素電極170は、互いに接続されない。
ここで、画素電極170は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)又はITZO(indium tin zinc oxide)のような透明伝導性物質で形成され、500〜1,500Aの厚さを有し得る。画素電極170は、フィンガー(finger)状に形成され、共通電極150と画素電極170の間にフリンジフィールドが形成されるようになる。
本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法は、画素を画素電極トップ(pixel electrode top)構造に形成することができる。画素電極トップ(pixel electrode top)画素構造は、画素領域の中央部分の光透過率が高く、データラインの周辺では光透過率が低い特性を有する。したがって、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置によれば、画素間の混色を防止することができる。
また、本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置においては、共通電極と伝導性ラインが直接接続(direct contact)されており、共通電極と伝導性ラインを接続させる構造を形成することによって生じる画素の開口率損失を低減することができる。
また、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法によれば、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造に所要されるマスクの数及び製造工程を減らすことができる。
従来技術のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法は、TFTアレイ基板の製造に11個のマスクが必要であった。一方、本発明の実施例に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法は、10個のマスクでTFTアレイ基板を製造することができ、従来技術に比べてマスクの数を減らすことができる。また、細部の工程を減らすことができ、製造時間及び製造コストを低減させることができる。
図16は、タッチ電極とドライブIC(integrated circuit)を連結させる伝導性ラインの配列構造の一例を示す図であり、図17は、タッチ電極とドライブIC(integrated circuit)を連結させる伝導性ラインの配列構造の他の例を示す図である。
図16及び図17は、本発明のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置のタッチ電極及び伝導性ラインがセルフ静電容量インセルタッチ(self capacitive in cell touch)方式の配列を図示している。
図16及び図17を参照すると、本発明の実施形態に係るインセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、液晶パネルのアクティブ領域内部に複数の伝導性ライン160を形成し、伝導性ライン160がデータラインと重畳され垂直に配列される。したがって、伝導性ライン160のルーティングによりベゼル(bezel)面積の増加という問題が生じない。
一例として、図16に図示するように、伝導性ライン160が共通電極150と接続された部分から、アクティブ領域の下段まで配置され得る。他の例として、図17に図示するように、伝導性ライン160がアクティブ領域の上段から下段まで配置され得る。伝導性ライン160をアクティブ領域の上段から下段まで形成すると、伝導性ライン160のルーティングによる静電容量(capacitance)値が均一になりタッチセンシングの精度を高めることができる。
本発明の属する技術分野の当業者は上述した本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施可能であるということを理解することができる。したがって、以上で記述した実施形態は全ての面で例示されたものであり、限定的でないものと理解すべきである。
本発明の技術的範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるすべての変更又は変形された形態が本発明の技術的範囲に属するものと解釈しなければならない。
100 インセルタッチ液晶ディスプレイ装置
105 グラス基板
110 遮光層
115 バッファ層
120 ゲート絶縁層
125 層間絶縁層
130 ソースコンタクト部
135 ドレインコンタクト部
140 第1保護層
145 第2保護層
150 共通電極
155 第3保護層
160 伝導性ライン
170 画素電極
190 ドライブIC
TFT Thin Film Transistor
G ゲート電極
ACT アクティブ層
S ソース電極
D ドレイン電極

Claims (7)

  1. 複数のデータラインと、
    前記複数のデータラインの内の一部の上に配置されたカラムスペーサと、
    複数の画素領域に配置されたTFT(Thin Film Transistor)と、
    前記TFTのソース電極と接続されたソースコンタクト部及びドレイン電極と接続されたドレインコンタクト部と、
    前記ソースコンタクト部及びドレインコンタクト部上に配置された第1保護層及び第2保護層と、
    前記第2保護層上に配置された共通電極と、
    前記共通電極上に配置された第3保護層と、
    前記カラムスペーサが配置されていない前記複数のデータラインの内の残りのデータラインと重畳された領域に、前記第3保護層を貫通して前記共通電極と重畳されるように配置された伝導性ラインと、
    第1コンタクトホールにおいて前記ドレインコンタクト部と接続され前記第3保護層上に配置された画素電極と、
    を含む、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置。
  2. 前記共通電極を露出させる第2コンタクトホールに前記伝導性ラインが配置され、前記伝導性ラインと前記共通電極が接続された請求項1に記載のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置。
  3. 前記データラインと重畳された領域に、前記第2コンタクトホールが形成された請求項2に記載のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置。
  4. 複数の画素領域にTFT(Thin Film Transistor)を形成する工程と、
    前記TFTのソース電極と接続されるソースコンタクト部及びドレイン電極と接続されるドレインコンタクト部を形成し、且つ、該ソース電極及び該ドレイン電極の上方に複数のデータラインを形成し、且つ、該複数のデータラインの内の一部の上にカラムスペーサを形成する工程と、
    前記ソースコンタクト部及びドレインコンタクト部上に第1保護層及び第2保護層を形成する工程と、
    前記第2保護層上に共通電極を形成する工程と、
    前記共通電極上に第3保護層を形成する工程と、
    前記ドレインコンタクト部を露出させる第1コンタクトホール及び前記共通電極の一部を露出させる第2コンタクトホールを形成する工程と、
    前記カラムスペーサが配置されていない前記複数のデータラインの内の残りのデータラインと重畳された領域に、前記共通電極と接続されるように伝導性ラインを形成する工程及び、
    前記第1コンタクトホールの内部及び前記第3保護層上に画素電極を形成する工程と、
    を含む、インセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法。
  5. 前記ドレインコンタクト部と重畳された領域の前記第1保護層乃至前記第3保護層を除去して前記第1コンタクトホールを形成し、
    前記共通電極と重畳された領域の前記第3保護層を除去して前記第2コンタクトホールを形成する請求項4に記載のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法。
  6. 前記第2コンタクトホールに前記伝導性ラインが配置され、前記伝導性ラインと前記共通電極が接続される請求項5に記載のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法。
  7. 前記データラインと重畳されるように前記第2コンタクトホールを形成する請求項5に記載のインセルタッチ液晶ディスプレイ装置の製造方法。
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