KR101295535B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액티브 영역 및 더미 영역을 구비하는 기판; 상기 기판 위에서 서로 교차 배열되어 상기 액티브 영역 내에 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극; 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 상기 액티브 영역 내에 패턴 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극 상에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되는 센싱 라인; 및 상기 공통 전극 중 최외곽 공통 전극과 마주하면서 상기 더미 영역에 형성된 더미 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명은 공통 전극을 센싱 전극으로 활용함으로써, 종래와 같이 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없으며, 특히, 본 발명은 액티브 영역 외곽의 더미 영역에 더미 전극을 추가로 형성함으로써, 하프톤 마스크를 이용하여 공통 전극과 센싱 라인을 패턴 형성할 때 액티브 영역의 최외곽 공통 전극의 패턴 일부가 유실되는 문제가 방지되는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display device and Method for manufacturing the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.

액정표시장치는 하부기판, 상부기판, 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가 유무에 따라 액정층의 배열이 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.

이와 같은 액정표시장치는 그 입력 수단으로서 마우스나 키보드가 일반적이지만, 네비게이션(navigation), 휴대용 단말기 및 가전 제품 등의 경우에는 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 많이 적용되고 있다.

이하에서는, 터치 스크린이 적용된 종래의 액정표시장치에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 액정표시장치는, 액정 패널(10) 및 터치 스크린(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 액정 패널(10)은 화상을 디스플레이하는 것으로서, 하부 기판(12), 상부 기판(14) 및 양 기판(12, 14) 사이에 형성된 액정층(16)을 포함하여 이루어진다.

상기 터치 스크린(20)은 상기 액정 패널(10)의 상면에 형성되어 사용자의 터치를 센싱하는 것으로서, 터치 기판(22), 상기 터치 기판(22)의 하면에 형성된 제1 센싱 전극(24), 및 상기 터치 기판(22)의 상면에 형성된 제2 센싱 전극(26)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 센싱 전극(24)은 상기 터치 기판(22)의 하면에서 가로 방향으로 배열되고, 상기 제2 센싱 전극(26)은 상기 터치 기판(22)의 상면에서 세로 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 터치된 위치에서 상기 제1 센싱 전극(24)과 제2 센싱 전극(26) 사이의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고, 결국, 커패시턴스가 변화된 위치를 센싱함으로써 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 액정표시장치는 상기 액정 패널(10)의 상면에 별도의 터치 스크린(20)이 형성된 구조이기 때문에, 상기 터치 스크린(20)으로 인해서 전체 두께가 증가되고, 제조 공정이 복잡하고, 또한 제조 단가가 증가되는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 액정 패널 내부에 내장함으로써, 종래와 같이 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없어, 두께가 감소하고, 제조 공정도 단순화되며, 제조 단가도 감소될 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 액티브 영역 및 더미 영역을 구비하는 기판; 상기 기판 위에서 서로 교차 배열되어 상기 액티브 영역 내에 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극; 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 상기 액티브 영역 내에 패턴 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극 상에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되는 센싱 라인; 및 상기 공통 전극 중 최외곽 공통 전극과 마주하면서 상기 더미 영역에 형성된 더미 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

상기 더미 전극은 상기 공통 전극과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

상기 더미 전극과 최외곽 공통 전극 사이의 이격 거리는 상기 공통 전극들 사이의 이격 거리와 동일할 수 있다.

상기 최외곽 공통 전극과 마주하는 상기 더미 전극의 일변은 상기 최외곽 공통 전극의 변과 평행을 이루도록 형성될 수 있다.

상기 센싱 라인은 상기 더미 전극 상에 형성될 수 있다.

상기 화소 전극은 층간 절연막을 사이에 두고 상기 공통 전극 위에 형성되며, 그 내부에 적어도 하나의 슬릿을 구비할 수 있다.

상기 센싱 라인은 상기 게이트 라인과 평행하면서 전경선 발생 영역에 형성됨과 더불어 상기 데이터 라인과 평행하면서 상기 데이터 라인과 오버랩되도록 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 액티브 영역 및 더미 영역을 구비하는 기판 위에 전극층, 센싱 라인층 및 포토 레지스트층을 순서대로 적층하는 공정; 상기 포토 레지스트층 위에서 하프톤 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정; 상기 광이 조사된 포토 레지스트층을 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 공정; 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층 및 전극층을 차례로 식각하여, 상기 액티브 영역에 공통 전극 패턴을 형성함과 더불어 상기 더미 영역에 더미 전극 패턴을 형성하는 공정; 상기 포토 레지스트 패턴을 애싱처리하는 공정; 및 상기 애싱처리한 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층을 추가로 식각한 후 상기 포토 레지스트 패턴을 제거하여 센싱 라인 패턴을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

상기 하프톤 마스크는 광이 투과하지 못하는 비투과영역, 광의 일부만이 투과하는 반투과영역, 및 광이 전부 투과하는 투과영역을 구비하고, 상기 투과영역은 상기 액티브 영역에 해당하는 제1 투과영역 및 상기 액티브 영역과 더미 영역의 경계부에 해당하는 제2 투과영역을 포함하고, 상기 제1 투과영역의 폭과 상기 제2 투과영역의 폭은 서로 동일할 수 있다.

상기 전극층을 적층하는 공정 이전에 상기 기판 상에 게이트 라인, 게이트 절연막, 데이터 라인 및 보호막을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 센싱 라인 패턴을 형성하는 공정 이후에 상기 센싱 라인 상에 층간절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 액정 구동을 위한 전계 형성을 위해 이용되는 공통 전극을 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극으로 활용함으로써, 종래와 같이, 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없어, 두께가 감소하고, 제조 공정도 단순화되며, 제조 단가도 감소되는 효과가 있다.

본 발명은 액티브 영역 외곽의 더미 영역에 더미 전극을 추가로 형성함으로써, 하프톤 마스크를 이용하여 공통 전극과 센싱 라인을 패턴 형성할 때 액티브 영역의 최외곽 공통 전극의 패턴 일부가 유실되는 문제가 방지되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A라인의 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 B-B라인의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 하프톤 마스크를 이용하여 노광 공정시 과(過)노광이 발생하여 원치 않은 형태로 공통전극이 패턴되는 모습을 보여주는 개략적인 공정도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A라인의 단면도이고, 도 5c는 도 5a의 B-B라인의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A라인의 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 B-B라인의 단면도이다.

도 2a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 기판(100), 게이트 라인(210), 데이터 라인(230), 공통 전극(300), 센싱 라인(400), 및 화소 전극(500)을 포함하여 이루어진다.

상기 기판(100)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

상기 게이트 라인(210)은 상기 기판(100) 상에서 가로 방향으로 배열되어 있고, 상기 데이터 라인(230)은 상기 기판(100) 상에서 세로 방향으로 배열되어 있으며, 이와 같이 게이트 라인(210)과 데이터 라인(230)이 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소가 정의된다.

상기 복수 개의 화소가 형성된 영역은 화상을 디스플레이하는 액티브 영역이 되고, 상기 액티브 영역의 외곽 영역은 화상을 디스플레이하지 않은 더미 영역이 된다. 따라서, 상기 기판(100)은 액티브 영역 및 상기 액티브 영역 외곽의 더미 영역을 구비하게 된다.

상기 게이트 라인(210)은 곧은 직선 형태로 배열되어 있고, 상기 데이터 라인(230)은 굽은 직선 형태로 배열된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 상기 데이터 라인(230)도 곧은 직선 형태로 배열될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 복수 개의 화소 각각에는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 및 소스/드레인 전극을 포함하여 이루어지는데, 게이트 전극이 반도체층 아래에 위치하는 바텀 게이트(bottom gate) 구조로 이루어질 수도 있고, 게이트 전극이 반도체층 위에 위치하는 탑 게이트(top gate) 구조로 이루어질 수도 있다.

상기 공통 전극(300)은 상기 화소 전극(500)과 함께 전계를 형성시켜 액정을 구동시키는 역할을 함과 더불어 사용자의 터치 위치를 감지하는 센싱 전극의 역할을 한다.

상기 공통 전극(300)을 센싱 전극으로 이용하기 위해서, 상기 공통 전극(300)은 상기 액티브 영역 내에 소정의 패턴으로 복수 개가 형성된다. 상기 복수 개의 공통 전극(300) 각각은 하나 이상의 화소에 대응하는 크기로 형성될 수 있으며, 예로서, 도시한 바와 같이, 3개의 화소에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.

상기 센싱 라인(400)은 상기 복수 개의 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 즉, 상기 개별적으로 형성된 복수 개의 공통 전극(300)은 상기 센싱 라인(400)에 연결되어 있고, 상기 센싱 라인(400)의 말단에는 센싱 회로부가 연결되어 있어 사용자의 터치 위치를 감지하게 된다. 이와 같은 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230)과 평행하게 배열됨과 더불어 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 배열됨으로써, X축 방향 및 Y축 방향의 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.

상기 센싱 라인(400)은 상기 복수 개의 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키는 역할을 함과 더불어 상기 공통 전극(300)의 저항을 감소시키는 역할을 하고, 또한 전경선(disclination) 발생을 방지하는 역할도 수행할 수 있는데, 각각에 설명하면 다음과 같다.

상기 공통 전극(300)은 일반적으로 ITO와 같은 투명한 도전물질을 이용하는데, 이와 같은 투명한 도전물질은 저항이 큰 단점이 있다. 따라서, 상기 공통 전극(300)에 전도성이 우수한 금속물질로 이루어진 센싱 라인(400)을 연결시킴으로써 공통 전극(300)의 저항을 감소시킬 수 있다.

또한, 도 2a에서와 같이, 데이터 라인(230)이 굽은 직선 형태로 형성된 경우 상기 데이터 라인(230)이 굽어진 영역에서 빛샘이 발생하여 전경선(disclination)이 생길 수 있다. 따라서, 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)을 상기 전경선 발생 영역에 형성함으로써 전경선 발생을 차단할 수 있다.

한편, 상기와 같이 센싱 라인(400)을 통해 전경선 발생을 차단할 수 있지만, 상기 센싱 라인(400)으로 인해서 개구율이 줄어드는 것을 방지할 필요가 있고, 따라서, 상기 데이터 라인(230)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230)과 오버랩되도록 형성하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서, 투과율 감소를 방지하면서 상기 공통 전극(300)의 저항을 감소시키기 위해서, 상기 게이트 라인(210)과 오버랩되는 센싱 라인(400)을 추가로 형성할 수도 있다.

상기 화소 전극(500)은 상기 화소 각각에 형성되어 있으며, 특히, 상기 화소의 형태에 대응하는 형태로 이루어진다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(500)은 그 내부에 적어도 하나의 슬릿(slit)을 구비할 수 있다. 이와 같이 화소 전극(500)이 그 내부에 슬릿을 구비할 경우, 상기 슬릿을 통해서 상기 화소 전극(500)과 상기 공통 전극(300) 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다. 즉, 프린지 필드 스위칭 모드(fringe field switching mode) 액정표시장치가 구현될 수 있다.

이하에서는 단면구조를 도시한 도 2b 및 도 2c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2b에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(220) 상에는 데이터 라인(230)이 패턴 형성되어 있고, 상기 데이터 라인(230) 상에는 보호막(240)이 형성되어 있다.

상기 보호막(240) 상에는 공통 전극(300)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.

상기 센싱 라인(400) 상에는 층간 절연막(450)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(450) 상에는 화소 전극(500)이 패턴 형성되어 있다.

도 2c에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 라인(210)이 패턴 형성되어 있고, 상기 게이트 라인(210) 상에는 게이트 절연막(220) 및 보호막(240)이 차례로 형성되어 있다.

상기 보호막(240) 상에는 공통 전극(300)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.

상기 센싱 라인(400) 상에는 층간 절연막(450)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(450) 상에는 화소 전극(500)이 패턴 형성되어 있다.

한편, 이상과 같은 도 2b 및 도 2c에 따른 단면은 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터가 형성되는 경우를 도시한 것으로서, 만약, 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터가 형성된다면 상기 게이트 라인(210) 아래에 반도체층과 게이트 라인(210)을 절연시키기 위한 절연막이 추가로 형성될 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치용 하부 기판을 제조함에 있어서, 상기 공통 전극(300)과 센싱 라인(400)은 각각 별도의 마스크를 이용하여 패턴 형성할 수도 있지만, 하프톤 마스크(Halftone mask)를 이용하여 하나의 마스크 공정을 통해 패턴 형성할 수도 있으며, 상기 하프톤 마스크를 이용하는 것이 비용 절감 및 공정 단순화를 위해 바람직하다.

이하에서는, 하프톤 마스크를 이용하여 상기 공통 전극(300)과 센싱 라인(400)을 하나의 마스크 공정을 통해 패턴 형성하여 제조되는 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정에 대해서 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 도 2a의 A-A라인의 단면에 해당한다.

우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 게이트 절연막(220), 데이터 라인(230), 및 보호막(240)을 차례로 형성한다. 도시되지는 않았지만, 상기 게이트 절연막(220) 형성 전에 상기 기판(100) 상에 게이트 라인이 형성된다.

다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 보호막(240) 상에 전극층(300a), 센싱 라인층(400a) 및 포토 레지스트층(600a)을 차례로 적층한다.

다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트층(600a) 위에서 하프톤 마스크(700)를 이용하여 광을 조사한다.

상기 하프톤 마스크(700)는 광이 투과하지 못하는 비투과영역(710), 광의 일부만이 투과하는 반투과영역(720), 및 광이 전부 투과하는 투과영역(730a, 730b)을 구비한다.

다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 광이 조사된 상기 포토 레지스트층(600a)을 현상하여 포토 레지스트 패턴(600)을 형성한다.

상기 포토 레지스트층(600a)을 현상하면, 상기 하프톤 마스크(700)의 비투과영역(710)에 대응하는 포토 레지스트층은 그대로 잔존하고, 상기 하프톤 마스크(700)의 반투과영역(720)에 대응하는 포토 레지스트층은 일부만이 잔존하고, 상기 하프톤 마스크(700)의 투과영역(730a, 730b)에 대응하는 포토 레지스트층은 모두 제거된다.

다음, 도 3e에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 마스크로 하여, 상기 전극층(300a) 및 센싱 라인층(400a)을 식각한다.

여기서, 상기 전극층(300a)이 식각되어 공통 전극(300) 패턴이 형성된다.

다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 애싱(ashing) 처리한다. 그리하면, 상기 포토 레지스트 패턴(600)의 폭과 높이가 줄어들게 된다.

다음, 도 3g에서 알 수 있듯이, 상기 애싱 처리된 포토 레지스트 패턴(600)을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층(400a)을 추가로 식각한 후, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 제거한다.

여기서, 상기 센싱 라인층(400a)이 추가로 식각되어 센싱 라인(400) 패턴이 형성된다.

다음, 도 3h에서 알 수 있듯이, 상기 센싱 라인(400) 상에 층간절연막(450)을 형성하고, 상기 층간 절연막(450) 상에 화소 전극(500)을 형성한다.

이상과 같이 하프톤 마스크를 이용하면 한 번의 마스크 공정을 통해서 공통 전극(300)과 센싱 라인(400)을 패턴 형성할 수 있어 공정이 단순해지고 비용이 절감되는 효과가 있다.

그런데, 상기 하프톤 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행함에 있어서 특정 영역에서 과(過)노광이 발생하여 원하는 포토 레지스트 패턴을 얻지 못하고, 그에 따라 특정 영역에서 상기 공통 전극(300)이 원치 않은 형태로 패턴되는 문제가 발생할 수 있다. 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4a 내지 도 4c는 하프톤 마스크를 이용하여 노광 공정시 과(過)노광이 발생하여 원치 않은 형태로 공통전극이 패턴되는 모습을 보여주는 개략적인 공정도로서, 도 4a 내지 도 4c는 전술한 도 3c 내지 도 3e의 공정에 해당한다. 따라서, 동일한 구성에 대해서 동일한 도면부호를 부여하였다.

도 4a에서 알 수 있듯이, 포토 레지스트층(600a) 위에서 하프톤 마스크(700)를 이용하여 광을 조사하는데, 상기 하프톤 마스크(700)는 광이 전부 투과하는 투과영역(730a, 730b), 광의 일부만이 투과하는 반투과영역(720), 광이 투과하지 못하는 비투과영역(710)을 구비한다.

또한, 상기 투과영역(730a, 730b)은 제1 투과영역(730a) 및 제2 투과영역(730b)을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 투과영역(730a)은 액티브 영역에 해당하고, 상기 제2 투과영역(730b)은 더미 영역에 해당한다.

상기 투과 영역(730a, 730b)은 포토 레지스트층이 현상에 의해서 완전히 제거되어, 전극층(300a) 및 센싱 라인층(400a)도 완전히 제거되는 영역이다.

결과적으로, 상기 제1 투과 영역(730a)은 액티브 영역 내에서 공통 전극(300) 패턴들 사이의 영역에 해당하고, 상기 제2 투과 영역(730b)은 공통 전극(300)이 완전히 제거되는 더미 영역에 해당하게 되며, 따라서, 상기 제1 투과 영역(730a)의 폭은 매우 작지만, 상기 제2 투과 영역(730b)의 폭은 매우 크게 된다.

그런데, 이와 같이, 상기 제2 투과 영역(730b)의 폭이 매우 크게 형성되기 때문에, 노광 공정시 상기 제2 투과 영역(730b)과 접하고 있는 반 투과 영역(720)에 과노광이 발생하는 경우가 있다. 상기 과노광 현상은 광의 회절특성에 의해 발생하는 것으로 생각된다.

이와 같이 반투과 영역(720)에 과노광이 발생할 경우, 도 4b에서 알 수 있듯이, 현상 공정에 의해 포토 레지스트층이 패터닝될 때 상기 과노광된 반투과 영역(720)에 대응하는 포토 레지스트층도 일부 제거된다(점선으로 표시된 영역).

따라서, 더미 영역과 접하고 있는 최외곽 영역의 포토 레지스트 패턴(600)의 폭(W2)은 다른 포토 레지스트 패턴(600)의 폭(W1) 보다 작게 된다.

이와 같은 형태의 포토 레지스트 패턴(600)을 마스크로 하여 전극층(300a) 및 센싱 라인층(400a)을 식각하게 되면, 도 4c에서 알 수 있듯이, 더미 영역과 접하고 있는 최외곽 영역의 공통 전극(300)의 폭(W2)이 다른 공통 전극(300)의 폭(W1) 보다 작게 된다.

결국, 상기 더미 영역과 접하고 있는 최외곽 영역의 공통 전극(300) 패턴이 일부 유실된 결과를 초래하여 그 부분에서 액정구동이 원활히 이루어지지 않게 될 수 있다.

이하에서는, 위에서와 같은 더미 영역과 접하고 있는 최외곽 영역의 공통 전극(300) 패턴이 일부 유실되는 문제를 해소할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판에 대해서 설명하기로 한다.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A라인의 단면도이고, 도 5c는 도 5a의 B-B라인의 단면도이다. 도 5a 내지 도 5c에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판은, 더미 영역에 더미 전극을 추가로 형성한 점을 제외하고 전술한 도 2a 내지 도 2c에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 5a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는, 기판(100), 게이트 라인(210), 데이터 라인(230), 공통 전극(300), 더미 전극(350), 센싱 라인(400) 및 화소 전극(500)을 포함하여 이루어진다.

상기 게이트 라인(210)과 데이터 라인(230)은 서로 교차 배열되어 액티브 영역 내에 복수 개의 화소가 정의되고, 상기 게이트 라인(210)과 데이터 라인(230)이 교차하는 영역에는 스위칭 소자로서 바텀 게이트(bottom gate) 구조 또는 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

상기 공통 전극(300)은 액티브 영역 내에서 하나 이상, 예로서 3개의 화소에 대응하는 크기로 패턴 형성되어 있고, 각각의 공통 전극(300)은 소정 간격으로 이격되어 있다.

상기 더미 전극(350)은 액티브 영역 외곽의 더미 영역에 형성되며, 특히, 액티브 영역의 최외곽 공통 전극(300)과 마주하도록 형성되어 있어, 상기 최외곽 영역의 공통 전극(300) 패턴 일부가 유실되는 문제를 방지하는 역할을 하다.

상기 더미 전극(350)은 하프톤 마스크 공정을 통해서 상기 공통 전극(300)과 동시에 형성되면서 최외곽 영역의 공통 전극(300) 패턴 일부가 유실되는 것을 방지하는 것이기 때문에, 상기 공통 전극(300)과 동일한 층에서 동일한 물질로 형성될 수 있다. 다만, 상기 더미 전극(350)은 상기 공통 전극(300)의 역할인 액정을 구동시키는 역할 및 센싱 전극의 역할을 수행하지는 않는다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 더미 영역에 더미 전극(350)을 형성함으로써, 하프톤 마스크의 투과 영역의 폭이 상기 더미 전극(350)과 최외곽 영역의 공통 전극(300) 사이만큼 줄어들고, 그에 따라 노광 공정시 상기 투과 영역과 접하고 있는 반 투과 영역에서 과노광이 발생하지 않게 되어, 결국 최외곽 공통 전극(300) 패턴 일부가 유실되는 문제가 해소될 수 있게 된다. 이에 대해서는, 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조 공정을 참조하면 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 더미 전극(350)과 상기 최외곽 영역의 공통 전극(300) 사이의 이격 거리(L1)는, 상기 최외곽 공통 전극(300) 패턴 일부가 유실되지 않을 정도로 설정해야 하며, 바람직하게는, 상기 공통 전극(300) 패턴들 사이의 이격 거리(L2)와 동일하게 설정하는 것이 유리하다.

또한, 상기 더미 전극(350)의 형상은 상기 공통 전극(300)의 형상과 반드시 동일하게 형성할 필요는 없지만, 상기 공통 전극(300)과 마주하는 변(350a)은 상기 공통 전극(300)의 변과 평행을 이루도록 형성하는 것이 바람직하다.

예로서, 상기 최외곽 영역의 공통 전극(300)의 좌측에 형성되는 더미 전극(350)의 경우, 상기 공통 전극(300)과 마주하는 우측의 변(350a)은 상기 공통 전극(300)과 평행을 이루도록 굽은 직선 형태로 형성할 수 있지만, 상기 공통 전극(300)과 마주하지 않는 좌측의 변(350b)은 도시된 바와 같은 굽은 직선 형태 이외에 직선 형태 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

또한, 상기 더미 전극(350)은 상기 액티브 영역을 중심으로 좌측, 우측, 상측, 및 하측의 총 4개의 더미 영역 중에서 하나 이상의 더미 영역에 형성될 수 있다. 즉, 도면에는 좌측 및 상측의 더미 영역에 상기 더미 전극(350)이 형성된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 센싱 라인(400)은 상기 복수 개의 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키기 위해서 상기 공통 전극(300)에 형성된다. 또한, 상기 센싱 라인(400)은 상기 공통 전극(300) 뿐만 아니라 상기 더미 전극(350) 상에도 형성된다.

상기 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230) 및 상기 게이트 라인(210) 각각과 평행하게 배열되어 X축 방향 및 Y축 방향의 터치 위치를 감지한다.

특히, 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)은 전경선 발생 영역에 형성될 수 있고, 상기 데이터 라인(230)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230)과 오버랩되도록 형성될 수 있다.

상기 화소 전극(500)은 상기 액티브 영역 내의 화소 각각에 형성된다.

상기 화소 전극(500)은 상기 더미 영역에는 형성되지 않으며, 따라서, 상기 더미 전극(350)과 화소 전극(500) 사이에서는 액정이 구동되지 않는다.

상기 화소 전극(500)은 상기 화소에 대응하는 형태로 형성되어 있고, 그 내부에 적어도 하나의 슬릿(slit)을 구비하고 있다.

이하에서는 단면구조를 도시한 도 5b 및 도 5c를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5b에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(220) 상에는 데이터 라인(230)이 패턴 형성되어 있고, 상기 데이터 라인(230) 상에는 보호막(240)이 형성되어 있다.

상기 보호막(240) 상에는 공통 전극(300) 및 더미 전극(350)이 패턴 형성되어 있다. 상기 공통 전극(300)은 액티브 영역에 형성되고, 상기 더미 전극(350)은 더미 영역에 형성된다.

상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있고, 상기 센싱 라인(400) 상에는 층간 절연막(450)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(450) 상에는 화소 전극(500)이 패턴 형성되어 있다.

상기 화소 전극(500)은 액티브 영역에만 형성되기 때문에, 상기 공통 전극(300) 상부에 형성되고, 상기 더미 전극(350) 상부에는 형성되지 않는다.

도 5c에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 라인(210)이 패턴 형성되어 있고, 상기 게이트 라인(210) 상에는 게이트 절연막(220), 및 보호막(240)이 차례로 형성되어 있다.

상기 보호막(240) 상에는 공통 전극(300) 및 더미 전극(350)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.

상기 센싱 라인(400) 상에는 층간 절연막(450)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(450) 상에는 화소 전극(500)이 패턴 형성되어 있다.

한편, 전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 도 5b 및 도 5c에 따른 단면은 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터가 형성되는 경우를 도시한 것으로서, 만약, 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터가 형성된다면 상기 게이트 라인(210) 아래에 반도체층과 게이트 라인(210)을 절연시키기 위한 절연막이 추가로 형성될 것이다.

도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 도 5a의 A-A라인의 단면에 해당한다.

우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 게이트 절연막(220), 데이터 라인(230), 및 보호막(240)을 차례로 형성한다. 도시되지는 않았지만, 상기 게이트 절연막(220) 형성 전에 상기 기판(100) 상에 게이트 라인이 형성된다.

다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 보호막(240) 상에 전극층(300a), 센싱 라인층(400a) 및 포토 레지스트층(600a)을 차례로 적층한다.

다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트층(600a) 위에서 하프톤 마스크(700)를 이용하여 광을 조사한다.

상기 하프톤 마스크(700)는 광이 투과하지 못하는 비투과영역(710), 광의 일부만이 투과하는 반투과영역(720), 및 광이 전부 투과하는 투과영역(730a, 730b, 730c)을 구비한다.

여기서, 상기 투과영역(730a, 730b, 730c)은 액티브 영역에 해당하는 제1 투과영역(730a), 액티브 영역과 더미 영역의 경계부에 해당하는 제2 투과영역(730b), 및 더미 영역에 해당하는 제3 투과영역(730c)을 포함한다.

특히, 상기 제2 투과영역(730b)의 폭은 상기 제1 투과영역(730a)의 폭과 동일하게 형성한다. 이와 같이, 상기 제2 투과영역(730b)의 폭이 크지 않기 때문에, 후술하는 노광 공정시 상기 제2 투과영역(730b)과 접하고 있는 반투과영역(720)에 과노광이 발생하지 않게 되고, 결국, 최종적으로 얻어지는 최외곽 공통 전극의 패턴이 유실되지 않게 된다.

한편, 상기 제3 투과영역(730c)의 폭은 상대적으로 크게 형성하여도 무방하다. 즉, 상기 제3 투과영역(730c)의 폭이 크게 형성되어, 후술하는 노광 공정시 상기 제3 투과영역(730c)과 접하고 있는 반투과영역(720)에 과노광이 발생한다 하더라도, 상기 제3 투과영역(730c)과 접하고 있는 반투과영역(720)은 최종적으로 더미 전극에 대응하는 영역이고 상기 더미 전극의 패턴 일부가 유실되는 것은 액정 구동과 무관하기 때문이다.

다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 광이 조사된 상기 포토 레지스트층(600a)을 현상하여 포토 레지스트 패턴(600)을 형성한다.

상기 포토 레지스트층(600a)을 현상하면, 상기 하프톤 마스크(700)의 비투과영역(710)에 대응하는 포토 레지스트층은 그대로 잔존하고, 상기 하프톤 마스크(700)의 반투과영역(720)에 대응하는 포토 레지스트층은 일부만이 잔존하고, 상기 하프톤 마스크(700)의 투과영역(730a, 730b, 730c)에 대응하는 포토 레지스트층은 모두 제거된다.

특히, 전술한 공정에서 상기 제2 투과영역(730b)과 접하고 있는 반투과영역(720)에 과노광이 발생하지 않았기 때문에, 현상 공정에 의해서 액티브 영역 내의 포토 레지스트 패턴(600)이 원하는 형태로 형성된다.

다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 마스크로 하여, 상기 전극층(300a) 및 센싱 라인층(400a)을 식각한다.

여기서, 상기 전극층(300a)이 식각되어 액티브 영역에는 공통 전극(300)이 형성되고, 더미 영역에는 더미 전극(350) 패턴이 형성된다.

전술한 공정에서, 액티브 영역 내의 포토 레지스트 패턴(600)이 원하는 형태로 형성되었기 때문에, 식각 공정에 의해서 상기 공통 전극(300)이 원하는 패턴으로 형성된다.

다음, 도 6f에서 알 수 있듯이, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 애싱(ashing) 처리한다. 그리하면, 상기 포토 레지스트 패턴(600)의 폭과 높이가 줄어들게 된다.

다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 상기 애싱 처리된 포토 레지스트 패턴(600)을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층(400a)을 추가로 식각한 후, 상기 포토 레지스트 패턴(600)을 제거한다.

여기서, 상기 센싱 라인층(400a)이 추가로 식각되어 공통 전극(300) 상에 센싱 라인(400) 패턴이 형성된다.

한편, 도시되지는 않았지만, 상기 더미 전극(350) 상에도 센싱 라인이 패턴 형성된다(도 5a 참조).

다음, 도 6h에서 알 수 있듯이, 상기 센싱 라인(400) 상에 층간절연막(450)을 형성하고, 상기 층간 절연막(450) 상에 화소 전극(500)을 형성한다.

한편, 이상은 본 발명에 따른 액정표시장치를 구성하는 하부 기판에 대해서 상세히 설명하였는데, 본 발명에 따른 액정표시장치는 전술한 바와 같은 하부 기판과 더불어 상부기판 및 상기 양 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하여 이루어진다.

상기 상부 기판은 화소 영역 이외의 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층, 상기 차광층 사이에 형성된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터층, 상기 컬러필터층 상에 형성된 오버코트층을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 이상은 본 발명에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정에 대해서 설명하였는데, 본 발명에 액정표시장치는 전술한 바와 같이 하부 기판을 제조하고, 차광층, 컬러필터층, 및 오버코트층을 차례로 형성하여 상부 기판을 제조하고, 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 통해 제조할 수 있다.

상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은 당업계에 공지된 액정주입방식 또는 액정적하방식을 이용하여 수행할 수 있다.

100: 기판 210: 게이트 라인
220: 게이트 절연막 230: 데이터 라인
240: 보호막 300a: 전극층
300: 공통 전극 350: 더미 전극
400a: 센싱 라인층 400: 센싱 라인
450: 층간 절연막 500: 화소 전극
600a: 포토 레지스트층 600: 포토 레지스트 패턴
700: 하프톤 마스크

Claims (10)

1. 액티브 영역 및 더미 영역을 구비하는 기판;
   상기 기판 위에서 서로 교차 배열되어 상기 액티브 영역 내에 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
   상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극;
   상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 상기 액티브 영역 내에 패턴 형성된 공통 전극;
   상기 공통 전극 상에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되는 센싱 라인; 및
   상기 공통 전극 중 최외곽 공통 전극과 마주하면서 상기 더미 영역에 형성된 더미 전극을 포함하여 이루어지며,
   상기 화소 전극은 상기 더미 영역에는 형성되지 않고, 상기 더미 전극은 상기 공통 전극과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어지고, 상기 센싱 라인은 상기 더미 전극 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 더미 전극과 최외곽 공통 전극 사이의 이격 거리는 상기 공통 전극들 사이의 이격 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 최외곽 공통 전극과 마주하는 상기 더미 전극의 일변은 상기 최외곽 공통 전극의 변과 평행을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 화소 전극은 층간 절연막을 사이에 두고 상기 공통 전극 위에 형성되며, 그 내부에 적어도 하나의 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 라인은 상기 게이트 라인과 평행하면서 전경선 발생 영역에 형성됨과 더불어 상기 데이터 라인과 평행하면서 상기 데이터 라인과 오버랩되도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 액티브 영역 및 더미 영역을 구비하는 하부 기판 위에 전극층, 사용자의 터치 위치를 감지하기 위한 센싱 라인층 및 포토 레지스트층을 순서대로 적층하는 공정;
   상기 포토 레지스트층 위에서 하프톤 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정;
   상기 광이 조사된 포토 레지스트층을 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 공정;
   상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층 및 전극층을 차례로 식각하여, 상기 액티브 영역에 액정 구동을 위한 공통 전극 패턴을 형성함과 더불어 상기 더미 영역에 더미 전극 패턴을 형성하는 공정;
   상기 포토 레지스트 패턴을 애싱처리하는 공정;
   상기 애싱처리한 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 센싱 라인층을 추가로 식각한 후 상기 포토 레지스트 패턴을 제거하여 사용자의 터치 위치를 감지하기 위한 센싱 라인 패턴을 형성하는 공정; 및
   상기 센싱 라인 패턴을 형성하는 공정 이후에 상기 센싱 라인 패턴 상에 층간절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
   상기 화소 전극은 상기 더미 영역에는 형성하지 않고, 상기 더미 전극 패턴은 상기 공통 전극 패턴과 동일한 층에서 동일한 물질로 이루어지고, 상기 센싱 라인 패턴은 상기 더미 전극 패턴 상에 형성된 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 하프톤 마스크는 광이 투과하지 못하는 비투과영역, 광의 일부만이 투과하는 반투과영역, 및 광이 전부 투과하는 투과영역을 구비하고,
   상기 투과영역은 상기 액티브 영역에 해당하는 제1 투과영역 및 상기 액티브 영역과 더미 영역의 경계부에 해당하는 제2 투과영역을 포함하고,
   상기 제1 투과영역의 폭과 상기 제2 투과영역의 폭은 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 전극층을 적층하는 공정 이전에 상기 기판 상에 게이트 라인, 게이트 절연막, 데이터 라인 및 보호막을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.

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