KR102366768B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 구동회로, 하부 절연층, 상부 절연층 및 무기 절연층을 포함한다. 구동 회로는 하부 기판의 배젤 영역에 배치된다. 하부 절연층은 구동 회로보다 하부 기판의 외측에 배치되고, 하부 기판 상의 무기층을 노출시키는 하부 개구부를 포함한다. 상부 절연층은 하부 절연층 상에 배치되며, 하부 개구부에 대응하는 상부 개구부를 포함한다. 무기 절연층은 상부 절연층 상에 배치되며, 외부로부터 침투하는 수분으로 인한 구동 회로의 손상을 최소화하도록 하부 기판 상의 무기층과 직접 접한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 수분 침투를 최소화함으로써 신뢰성이 향상된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 하부에 광원을 두고, 액정에 전기장을 인가하여 액정의 배열을 제어함으로써 광원에서 발생된 빛을 통과 또는 차단하는 방식으로 화상을 구현하는 표시 장치로서, 스마트폰, 태블릿 PC 등 다양한 전자 장비에 적용된다. 특히, 최근에는 액정 표시 장치의 미감을 향상시키고, 액정 표시 장치를 소형화하고자 액정 표시 장치의 배젤 영역을 줄이기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
액정 표시 장치는 액티브 영역 내에 배치되어 화상을 구현하는 표시 소자(display element) 및 배젤 영역에 배치되어 표시 소자에 구동 전압을 제공하는 구동 회로를 포함한다. 구동 회로는 액정 표시 장치의 하부 기판과 분리된 별도의 칩 형태로 형성될 수 있으나, 액정 표시 장치의 제조비용을 절감하고, 액정 표시 장치의 부피 및 무게를 감소시키기 위해 액정 표시 장치의 하부 기판 상에 직접 형성될 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치는 표시 소자 및 구동 회로에 이물이 침투되는 것을 방지하고, 하부 기판의 상면을 평탄화하도록 유기물로 형성된 절연층을 포함한다. 유기물로 형성된 절연층은 하부 기판 상의 무기층과 접하는데, 유기물로 형성된 절연층과 하부 기판 상의 무기층은 치밀하게 접착되지 못하므로, 절연층과 무기층이 접하는 계면에서 수분이 침투될 수 있다. 수분이 침투되면 수분은 구동 회로 내의 회로 배선을 부식시킬 수 있다. 예를 들어, 수분에 노출된 상태로 회로 배선에 전압이 인가되는 경우, 전기장과 수분에 의해 회로 배선이 부식될 수 있다. 특히, 배젤 영역이 감소됨에 따라 구동 회로는 하부 기판의 외곽으로 배치되므로, 절연층과 하부 기판 상의 무기층의 계면에서 침투되는 수분은 보다 용이하게 구동 회로에 도달할 수 있다. 따라서, 구동 회로의 부식이 가속화되고, 이로 인해, 액정 표시 장치의 신뢰성은 감소된다.
또한, 배젤 영역이 감소됨에 따라 액정 표시 장치의 배향막과 실런트가 중첩되는 문제가 발생될 수 있다. 배향막은 액정 표시 장치에서 액정의 초기 배향을 일정하게 유지시키는 부재이며, 실런트(sealant)는 액정 표시 장치 내부의 표시 소자와 구동 회로를 실링(sealing)하는 부재이다. 배향막은 배향 물질을 도포한 후 배향 처리를 함으로써 형성되며, 실런트는 실링 물질을 도포한 후 경화함으로써 형성될 수 있다. 만약 배젤 영역이 작으면, 실런트와 배향막 사이의 거리가 가까워지므로, 배향 물질과 실링 물질이 도포된 이후 배향 물질과 실링 물질이 퍼지면서 배향막과 실런트가 중첩되는 문제가 발생된다. 실런트는 배향막과 잘 접착되지 않는 무기물로 형성되므로, 실런트와 배향막이 중첩되는 경우, 실런트의 접착력은 감소되며, 이로 인해 실런트의 실링 성능이 저하될 수 있다.
한편, 액정 표시 장치에는 터치 입력이 가능하도록 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel; TSP)이 부가될 수 있다. 터치 스크린 패널은 사용자의 표시 장치에 대한 터치 입력을 감지하는 장치로서, 정전 용량 방식이 주로 사용되고 있다. 일반적인 터치 스크린 패널은 별도의 패널 형태로 제조되어 액정 표시 장치의 스크린 상부에 부착된다. 이 경우, 액정 표시 장치의 전체 두께가 증가되고, 증가된 두께로 인해 액정 표시 장치의 시인성이 저하될 우려가 있다는 단점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 터치 스크린 패널이 액정 표시 장치에 일체화된 인-셀(In-Cell) 터치 방식의 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 인-셀 터치 방식의 액정 표시 장치는 사용자의 터치 입력을 감지하는 터치 전극이 표시 소자 내에 배치된다. 터치 전극에서 발생된 터치 신호는 터치 배선으로 전달되는데, 터치 배선은 액정 표시 장치의 하부 기판의 배젤 영역에서 연장되어 터치 패드부로 연결된다.
그러나, 액정 표시 장치의 배젤 영역이 감소됨에 따라 터치 배선이 배치될 수 있는 영역이 감소된다. 특히, 인-셀 터치 방식의 경우, 터치 배선이 액정 표시 장치의 하부 기판 상에 배치되는데, 액정 표시 장치의 하부 기판 상에는 터치 배선 이외에도 다른 배선들이 추가로 배치될 수 있으며, 표시 소자에 구동 전압을 제공하는 구동 회로가 배치될 수 있다. 따라서, 터치 배선이 배치될 수 있는 영역은 더욱 줄어든다. 배젤 영역이 감소됨에 따라 터치 배선의 폭도 감소될 수 밖에 없는데, 터치 배선의 폭이 감소되면 터치 배선의 저항은 증가되므로, 터치 신호가 지연되는 문제가 발생될 수 있다.
액정표시장치(특허출원번호 제 10-1988-0011795호)
본 발명의 발명자는 배젤 영역이 감소됨에 따라 구동 회로가 수분에 쉽게 노출될 수 있으며, 실런트와 배향막이 중첩됨으로 인해 실런트의 접착력이 저하될 수 있음을 인식하였으며, 인-셀 터치 방식의 액정 표시 장치의 경우, 터치 배선의 폭이 감소됨에 따라 터치 신호가 지연되는 문제도 발생될 수 있음을 인식하였다. 이에, 본 발명자는 상부 개구부 및 하부 개구부를 통해 노출된 하부 기판의 무기층과 무기 절연층을 직접 접하게 함으로써, 외부 수분의 침투가 최소화되고, 상부 슬릿 패턴을 통해 배향막 및 실런트의 퍼짐폭을 제어함으로써, 실런트와 배향막의 중첩이 최소화되며, 서로 상이한 평면에 배치된 금속 배선들을 서로 연결시킴으로써, 작은 폭을 가지면서 충분히 낮은 저항을 갖는 터치 배선을 포함하는 액정 표시 장치를 발명하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무기 절연층과 하부 기판의 무기층을 직접 접하게 하여 외부 수분의 침투를 최소화함으로써, 외부 수분에 의한 구동 회로의 손상이 최소화되고, 신뢰성이 향상된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상부 개구부 및 하부 개구부를 통해 실런트와 무기 절연층의 접촉 면적을 극대화함으로써, 실런트의 접착력이 향상되고, 실링 품질이 우수한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상부 절연층에 상부 슬릿 패턴을 형성하여 배향막 및 실런트의 퍼짐 폭을 제어함으로써, 배향막과 실런트의 중첩을 억제하고, 배향막과 실런트의 중첩으로 인한 실런트 접착력 감소가 최소화된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상부 절연층과 하부 절연층 사이에 배치된 제2 금속 배선 및 상부 절연층 상에 배치된 제3 금속 배선이 하부 절연층 하부에 배치된 제1 금속 배선과 연결되어 제1 금속 배선의 저항을 감소시킴으로써, 작은 배젤 영역 내에 작은 폭으로 배치될 수 있는 터치 배선을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 구동회로, 하부 절연층, 상부 절연층 및 무기 절연층을 포함한다. 구동 회로는 하부 기판의 배젤 영역에 배치된다. 하부 절연층은 구동 회로보다 하부 기판의 외측에 배치되고, 하부 기판 상의 무기층을 노출시키는 하부 개구부를 포함한다. 상부 절연층은 하부 절연층 상에 배치되며, 하부 개구부에 대응하는 상부 개구부를 포함한다. 무기 절연층은 상부 절연층 상에 배치되며, 외부로부터 침투하는 수분으로 인한 구동 회로의 손상을 최소화하도록 하부 기판 상의 무기층과 직접 접한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 액정 표시 장치는 하부 개구부 및 상부 개구부의 내측에 배치된 공통 전극, 무기 절연층과 상부 절연층 사이에 배치되고, 공통 전극으로부터 터치 신호를 전달받도록 구성된 제1 금속 배선, 상부 절연층과 하부 절연층 사이에 배치되고, 제1 금속 배선과 연결되어 제1 금속 배선의 저항을 낮추는 제2 금속 배선, 하부 절연층과 하부 기판 사이에 배치되고, 제2 금속 배선과 연결되어 제2 금속 배선의 저항을 낮추는 제3 금속 배선을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 액정 표시 장치는 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상부 기판과 하부 기판 사이에서 상부 기판과 하부 기판을 실링(sealing)하는 실런트 및 무기 절연층 상에 배치된 배향막을 더 포함하고, 상부 절연층은 상부 개구부보다 기판의 내측에 배치되고, 배향막 및 실런트의 퍼짐(spread)을 제어하도록 구성된 상부 슬릿 패턴을 더 포함한다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판, 하부 절연층, 상부 절연층, 무기 절연층, 터치 전극, 제1 금속 배선, 제2 금속 배선 및 제3 금속 배선을 포함한다. 하부 기판은 액티브 영역 및 배젤 영역을 포함한다. 하부 절연층은 배젤 영역에 배치되고, 하부 기판 상의 무기층을 노출시키는 하부 개구부를 포함한다. 상부 절연층은 하부 절연층 상에 배치되고, 하부 개구부에 대응되는 상부 개구부를 포함한다. 무기 절연층은 상부 절연층 상에 배치되고, 상부 개구부 및 하부 개구부를 통해 노출된 하부 기판의 무기층과 직접 접한다. 터치 전극은 하부 기판의 액티브 영역에 배치된다. 제1 금속 배선은 배젤 영역에서 무기 절연층과 상부 절연층 사이에 배치되고, 터치 전극과 전기적으로 연결된다. 제2 금속 배선은 배젤 영역에서 상부 절연층과 하부 절연층 사이에 배치되고, 제1 금속 배선과 연결된다. 제3 금속 배선은 배젤 영역에서 하부 절연층과 하부 기판 사이에 배치되고, 제2 금속 배선과 연결된다. 제1 금속 배선, 제2 금속 배선 및 제3 금속 배선은 상부 개구부 및 하부 개구부의 내측으로 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 금속 배선, 제2 금속 배선 및 제3 금속 배선 중 적어도 하나의 금속 배선은 연장되어 배젤 영역에 위치하는 터치 패드부와 전기적으로 연결되고, 하부 개구부 및 상부 개구부는 제1 금속 배선, 제2 금속 배선 및 제3 금속 배선이 연장된 영역으로부터 이격되도록 배젤 영역의 테두리를 따라 연장된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 액정 표시 장치는 하부 기판에 대향하는 상부 기판, 상부 절연층의 상부 개구부를 덮으며, 상부 기판과 하부 기판을 실링(sealing)하는 실런트 및 무기 절연층 상에 배치된 배향막을 더 포함하고, 상부 절연층은 상부 개구부보다 기판의 내측으로 배치된 상부 슬릿 패턴을 더 포함하며, 배향막은 상부 슬릿 패턴과 부분적으로 중첩하되, 실런트와는 분리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제3 금속 배선 및 제2 금속 배선 중 적어도 하나의 금속 배선은 상부 슬릿 패턴과 중첩하며, 제1 금속 배선은 상부 슬릿 패턴으로부터 분리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하부 절연층은 상부 슬릿 패턴에 대응하는 하부 슬릿 패턴을 더 포함하고, 제1 금속 배선, 제2 금속 배선 및 제3 금속 배선은 상부 슬릿 패턴 및 하부 슬릿 패턴으로부터 분리된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상부 슬릿 패턴의 측면과 하부 슬릿 패턴의 측면 사이에는 단차(step)가 있고, 상부 개구부의 측면과 하부 개구부의 측면 사이에는 단차가 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 하부 개구부 및 상부 개구부를 통해 노출된 하부 기판의 무기층과 무기 절연층을 직접 접착시킴으로써 외부 수분 침투를 최소화할 수 있으며, 외부 수분에 의한 구동 회로의 부식을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상부 슬릿 패턴을 통해 배향막 및 실런트의 퍼짐 폭을 제어함으로써 배향막과 실런트가 서로 중첩되는 것을 억제하고, 실런트와 배향막이 중첩함으로 인해 실런트의 접착력이 저하되는 문제를 최소화하는 효과가 있다.
본 발명은 하부 절연층과 상부 절연층 사이에 배치된 제2 금속 배선 및 상부 절연층 상에 배치된 제3 금속 배선을 제1 금속 배선과 연결시킴으로써, 터치 배선의 저항을 유지하면서 터치 배선의 폭을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2a는 도 1의 A 영역에 대한 부분 확대 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 II-II'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 III-III'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 2a는 도 1의 A 영역에 대한 부분 확대 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 II-II'에 대한 개략적인 단면도이다. 도 1 내지 도 2b를 참조하면, 액정 표시 장치(100)는 하부 기판(110), 구동 회로, 금속 배선(120), 하부 절연층(130), 상부 절연층(140), 무기 절연층(150), 배향막(160), 실런트(190) 및 상부 기판(170)을 포함한다. 설명의 편의를 위해, 도 1 및 도 2a에서 상부 기판(170) 및 실런트(190)는 도시되어 있지 않다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 하부 기판(111)은 액정 표시 장치(100)의 여러 구성 요소들을 지지하기 위한 기판으로서, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 하부 기판(111)은 액티브 영역(AA) 및 배젤 영역(BA)을 포함한다. 액티브 영역(AA)은 액정 표시 장치(100)에서 화상이 표시되는 영역을 의미하며, 배젤 영역(BA)은 액티브 영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 의미한다.
액티브 영역(AA)에는 표시 소자(display element)들이 배치된다. 표시 소자는 액정 표시 장치(100)의 화소(pixel)를 구성하는 다양한 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT), 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 화소 전극과 분리된 공통 전극 및 화소 전극 상에 배치된 배향막(160) 및 액정(liquid crystal)을 포함할 수 있다.
또한, 액티브 영역(AA)에는 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 전극이 배치된다. 터치 전극은 서로 교차하는 센싱 전극과 구동 전극으로 구성될 수 있으며, 센싱 전극과 구동 전극은 서로 상이한 전위를 갖는다. 사용자의 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등과 같이 정전기를 띈 물체가 터치 전극에 접근하는 경우, 센싱 전극과 구동 전극 사이의 전위차가 변하게 되며, 전위차의 변동으로 인해 발생된 터치 신호에 기초하여 사용자의 터치 입력이 감지될 수 있다. 터치 전극은 표시 소자 내부에 인-셀(in-cell) 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극은 표시 소자의 공통 전극으로 구현될 수 있다. 이 경우, 공통 전극은 터치 전극으로서의 기능과 공통 전극으로서의 기능을 동시에 수행한다. 예를 들어, 터치 입력을 감지하는 터치 감지 시간 동안 공통 전극에는 터치 구동 전압이 인가되고, 화상이 표시되는 표시 시간 동안 공통 전극에는 공통 전압이 인가될 수 있다. 이하에서는 공통 전극과 터치 전극을 동일한 구성 요소로 지칭한다.
배젤 영역(BA)에는 터치 배선(120), 개구부(OP), 구동 회로, 구동칩 및 터치 패드부(TP)가 배치된다. 터치 패드부(TP)는 배젤 영역(BA)의 상단에 배치되며, 터치 배선(120)으로부터 터치 신호를 수신한다. 도 1 내지 도 2b에는 터치 패드부(TP)의 세부적인 구성은 도시되어 있지 않으며, 터치 패드부(TP)가 배치되는 영역이 점선으로 도시되어 있다. 터치 패드부(TP)에는 터치 인쇄 회로 기판이 연결되며, 터치 배선(120)을 통해 수신된 터치 신호는 터치 패드부(TP)를 통해 터치 인쇄 회로 기판으로 전달된다. 터치 패드부(TP)는 하부 기판(111)의 좌측 상단과 우측 상단에 각각 분리되어 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 패드부(TP)는 하부 기판(111)의 일측 상단에만 배치될 수도 있다.
구동칩은 하부 기판(111) 상에 칩 온 글래스(Chip On Glass; COG) 방식으로 본딩되며, 표시 소자에 제1 구동 전압을 제공한다. 예를 들어, 구동칩은 표시 소자에 데이터 전압을 제공하는 데이터 구동칩(DI) 또는 게이트 전압을 제공하는 게이트 구동칩일 수 있다. 이하에서는 구동칩이 데이터 구동칩(DI)인 경우를 기준으로 설명한다. 데이터 구동칩(DI)은 터치 패드부(TP) 사이에 배치된다. 데이터 배선과 전기적으로 연결될 수 있으며, 데이터 구동칩(DI)에서 생성된 데이터 전압은 데이터 배선을 통해 표시 소자로 전달된다.
구동 회로는 하부 기판(111) 상에 직접 형성되며, 표시 소자에 제2 구동 전압을 제공한다. 예를 들어, 구동 회로는 표시 소자에 게이트 전압을 제공하는 게이트 구동 회로(GIP) 또는 표시 소자에 데이터 전압을 제공하는 데이터 구동 회로일 수 있다. 이하에서는 구동 회로가 게이트 구동 회로(GIP)인 경우를 기준으로 설명한다. 게이트 구동 회로(GIP)는 하부 기판(111)상에 직접 형성되므로, 게이트 인 패널(Gate In Panel)이라 지칭될 수 있다. 게이트 구동 회로(GIP)가 하부 기판(111) 상에 직접 형성되는 경우, 액정 표시 장치의 제조 비용이 절감되고, 액정 표시 장치의 무게 및 부피가 감소될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 1에는 게이트 구동 회로(GIP)의 세부적인 구성이 도시되어 있지 않으며, 게이트 구동 회로(GIP)가 배치되는 영역이 점선으로 도시되어 있다.
터치 배선(120)은 액티브 영역(AA)에 배치된 터치 전극(즉, 공통 전극)과 연결되며, 터치 전극으로부터 터치 신호를 수신하여 터치 패드부(TP)로 전달한다. 터치 배선(120)은 터치 패드부(TP)와 연결되도록 배젤 영역(BA)에서 연장된다. 도 2a를 참조하면, 터치 배선(120)은 게이트 구동 회로(GIP)의 내측에서 연장된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 배선(120)은 게이트 구동 회로(GIP)의 외측에서 연장될 수 있고, 게이트 구동 회로(GIP)의 내측과 외측에서 모두 연장될 수도 있다.
개구부(OP)는 게이트 구동 회로(GIP)의 외측에 배치되며, 게이트 구동 회로(GIP)의 측면을 따라 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 개구부(OP)는 게이트 구동 회로(GIP)의 측면을 포위하도록 배젤 영역(BA)의 테두리를 따라 연장된다. 예를 들어, 개구부(OP)는 터치 배선(120)이 연장되는 영역과 이격되도록 하부 기판(111)의 배젤 영역(BA)의 테두리를 따라 연장되며, 하부 기판(111)의 삼면을 둘러싸도록 배치된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 개구부(OP)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구부(OP)는 10μm 내지 30μm의 폭으로 형성될 수 있다.
개구부(OP)는 게이트 구동 회로(GIP)의 외측에서 외부 수분에 의해 게이트 구동 회로(GIP)가 손상되는 것을 최소화한다. 이에 대해 보다 상세히 설명하기 위해, 도 2b를 참조한다.
도 2b를 참조하면, 개구부는 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)로 구분된다. 상부 개구부(OP1)는 상부 절연층(140)에 형성되며, 하부 개구부(OP2)는 하부 절연층(130)에 형성된다. 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)에 의해 하부 기판(111) 상의 층간 절연층(113)의 상면이 노출된다. 상술한 바와 같이, 하부 기판(111)의 액티브 영역(AA)에는 박막 트랜지스터가 배치되므로, 하부 기판(111)을 덮도록 게이트 절연층(112) 및 층간 절연층(113)이 형성될 수 있으며. 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 층간 절연층(113)의 상면이 노출된다. 게이트 절연층(112) 및 층간 절연층(113)은 실리콘 산화물(SiOx) 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 무기물로 형성된 무기층일 수 있다. 따라서, 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 하부 기판(111) 상의 무기층이 노출된다.
하부 절연층(130)은 층간 절연층(113)을 덮는다. 액티브 영역(AA)에서 하부 기판(111) 상에는 복수의 박막 트랜지스터들과 배선들이 형성되므로, 하부 기판(111)의 상부에는 단차(step)가 형성될 수 있다. 하부 절연층(130)은 하부 기판(111) 상부에 형성된 단차를 덮으며, 하부 기판(111)의 상부를 평평하게 한다. 하부 절연층(130)은 하부 기판(111) 상부의 단차를 보상하고 상면을 평평하게 하도록 유기물로 형성된다. 예를 들어, 하부 절연층(130)은 포토 아크릴(photo acryl; PAC)로 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 절연층(130)은 하부 기판(111) 상부에 형성된 단차를 충분히 덮을 수 있도록 2μm 내지 3μm의 두께로 형성될 수 있다.
하부 절연층(130)을 덮도록 상부 절연층(140)이 배치된다. 상부 절연층(140)은 유기물로 형성된다. 예를 들어, 상부 절연층(140)은 하부 절연층(130)과 동일한 유기물로 형성될 수 있으며, 2μm 내지 3μm의 두께로 형성될 수 있다.
상부 절연층(140) 상에는 제1 금속 배선(121)이 배치되고, 상부 절연층(140)과 하부 절연층(130) 사이에는 제1 금속 배선(121)과 연결된 제2 금속 배선(122)이 배치되며, 하부 절연층(130)과 층간 절연층(113) 사이에는 제2 금속 배선(122)과 연결된 제3 금속 배선(123)이 배치된다. 제1 금속 배선(121)은 터치 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 배선(121)은 액티브 영역(AA)의 공통 전극과 연결된 공통 전극 배선과 연결될 수 있으며, 제1 금속 배선(121)은 공통 전극 배선을 통해 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 공통 전극은 터치 전극으로 기능하므로, 공통 전극의 터치 신호는 공통 전극 배선을 통해 제1 금속 배선(121)으로 전달될 수 있다.
제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)은 서로 연결되어 터치 배선(120)을 구성한다. 터치 배선(120)이 제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)으로 구성되므로, 터치 배선(120)의 저항은 감소될 수 있고, 터치 배선(120)의 폭은 감소될 수 있으며, 배젤 영역(BA)의 면적은 감소될 수 있다. 구체적으로, 사용자의 세부적인 터치 입력을 감지할 수 있도록 터치 전극은 액티브 영역(AA) 내에 조밀하게 배치된다. 터치 전극이 조밀할수록 세부적인 터치 입력을 감지할 수 있으므로, 터치 입력의 감지 성능을 향상시키기 위해 단위 면적당 배치되는 터치 전극의 개수는 많아질 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 터치 전극에서 발생된 터치 신호는 터치 배선(120)을 통해 터치 패드부(TP)로 전달되므로, 터치 전극의 개수가 많은 만큼 터치 배선(120)의 개수도 많이 필요하게 된다. 그러나, 배젤 영역(BA)의 면적은 한정되어 있으며, 최근에는 얇은 배젤을 갖는 액정 표시 장치(100)의 수요가 증가되고 있기 때문에, 터치 배선(120)의 배치 공간은 제한적일 수 밖에 없다. 이에, 터치 배선(120)은 매우 작은 폭으로 형성된다. 그러나, 터치 배선(120)의 폭이 작을 경우, 터치 배선(120)의 저항은 커지므로, 터치 신호의 전달을 지연시키는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)에서는 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)이 서로 상이한 평면상에서 서로 연결되어 터치 배선(120)을 구성하므로, 터치 배선(120)의 폭이 작더라도 터치 배선(120)의 저항을 충분히 낮게 유지시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 터치 배선(120)은 작은 폭을 가지면서도 낮은 저항을 가지므로, 터치 신호를 신속하게 전달할 수 있으며, 배젤의 크기도 줄일 수 있다.
제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)이 서로 상이한 평면에 배치되도록 제1 금속 배선(121)과 제2 금속 배선(122) 사이에 상부 절연층(140)이 배치되며, 제2 금속 배선(122)과 제3 금속 배선(123) 사이에 하부 절연층(130)이 배치된다. 상부 절연층(140)과 하부 절연층(130)은 복수의 컨택 홀(contact hole)들을 포함하며, 제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)은 컨택 홀들을 통해 서로 연결될 수 있다.
제1 금속 배선(121)을 덮도록 상부 절연층(140) 상에 무기 절연층(150)이 배치된다. 무기 절연층(150)은 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 노출된 층간 절연층(113)의 상면과 접한다. 무기 절연층(150)은 층간 절연층(113)과 동일하게 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 형성될 수 있다.
배향막(160)은 무기 절연층(150) 상에 배치되며, 액정의 초기 배향을 일정하게 정렬시키다. 배향막(160)은 배향 물질을 무기 절연층(150) 상에 도포하고, UV(ultraviolet)광을 조사함으로써 형성된다. 배향 물질은 UV와 반응하여 배향력을 갖게 될 수 있다. 그러나, 배향막(160)의 형성 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 배향막(160)은 러빙(rubbing) 방식으로 형성될 수도 있다.
배향막(160) 상부에 상부 기판(170)이 배치된다. 상부 기판(170)은 하부 기판(111)에 대향하며, 터치 배선(120), 게이트 구동 회로(GIP) 및 액티브 영역(AA)내의 표시 소자를 외부 환경으로부터 보호한다. 상부 기판(170)은 광 투과성이 우수한 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다.
상부 기판(170) 하부에 블랙 매트릭스(180)가 배치된다. 블랙 매트릭스(180)는 광 흡수성이 우수한 물질로 형성될 수 있으며, 배젤 영역(BA)에 배치되는 터치 배선(120) 및 게이트 구동 회로(GIP)가 외부에서 시인되는 것을 방지하도록 배젤 영역(BA)을 커버한다.
비록 도 2b에는 도시되어 있지 않지만, 상부 기판(170)과 블랙 매트릭스(180) 사이 또는 블랙 매트릭스(180)와 동일한 평면상에 컬러 필터층이 배치된다. 컬러 필터층은 액티브 영역(AA)에 대응되도록 배치되며, 액정을 통과한 빛을 선택적으로 투과시킴으로써 색을 구현한다.
또한, 블랙 매트릭스(180) 및 컬러 필터층 하부에 오버 코팅층(185)이 배치된다. 오버 코팅층(185)은 컬러 필터층 및 블랙 매트릭스(180)에 의해 상부 기판(170) 하부에 발생되는 단차를 보상하고, 블랙 매트릭스(180) 및 컬러 필터층에 불순물이 유입되는 것을 최소화한다.
상부 기판(170)과 하부 기판(111)을 서로 실링(sealing)하도록 실런트(190)가 상부 기판(170)과 하부 기판(111) 사이에 배치된다. 실런트(190)는 상부 기판(170)과 하부 기판(111) 사이에 배치되는 소자들을 외부 환경으로부터 밀폐시킨다. 따라서, 실런트(190)는 하부 기판(111)의 최외곽 영역에 배치되며, 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 덮는다. 실런트(190)는 배향막(160)과 분리되어 배치된다. 배향막(160)과 실런트(190)가 서로 접하는 경우, 배향막(160)과 실런트(190)의 계면에서의 접착력이 다른 부분의 접착력보다 약하므로, 실런트(190)의 실링 능력이 저하될 수 있다. 즉, 실런트(190)는 배향막(160)과 잘 접착되지 않는 무기물로 형성되므로, 실런트(190)와 배향막(160)의 계면에서 실런트(190)의 접착력은 약해질 수 있다. 따라서, 배향막(160)과 실런트(190)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 서로 이격되며, 서로 중첩하지 않는다.
게이트 구동 회로(GIP)는 게이트 전압을 발생시키는 다양한 회로(circuit)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동 회로(GIP)는 쉬프트 레지스터(shift register), 레벨 쉬프터 등을 포함할 수 있으며, 회로들을 서로 연결하는 회로 배선(125)을 포함할 수 있다. 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)은 알루미늄(Aluminum), 구리(cupper) 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)은 수분에 의해 부식될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄으로 형성된 회로 배선(125)이 수분에 노출된 상태에서 회로 배선(125)에 전압이 인가되면 수분과 전기장이 알루미늄의 부식을 유발하여 회로 배선(125)을 손상시킬 수 있다. 이 경우, 게이트 구동 회로(GIP)의 신뢰성은 저하될 수 있다.
수분에 의한 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)의 부식을 최소화 하도록 게이트 구동 회로(GIP)는 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)의 내측에 배치된다. 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)는 외부 수분의 침투를 억제함으로써 회로 배선(125)의 부식을 최소화한다.
상술한 바와 같이, 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)에 의해 하부 기판(111) 상의 층간 절연층(113)의 일부 상면이 노출되며, 무기 절연층(150)이 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 층간 절연층(113)과 직접 접한다. 무기 절연층(150)과 층간 절연층(113)은 모두 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기물로 형성되므로, 무기 절연층(150)과 층간 절연층(113)이 서로 접하는 계면은 무기층과 무기층의 계면이 된다. 반면, 하부 절연층(130)은 하부 기판(111)의 상부를 평탄화하여야 하므로, 단차를 보상할 수 있는 유기물로 형성된다. 따라서, 하부 절연층(130)과 층간 절연층(113)이 서로 접하는 계면은 유기층과 무기층의 계면이 된다. 일반적으로, 유기층은 무기층에 비해 수분 침투율이 높으며, 특히 유기층과 무기층이 서로 접하는 계면에서 유기층과 무기층은 서로 치밀하게 접착되지 못하므로, 수분이 잘 침투될 수 있다. 따라서, 외부 수분은 하부 절연층(130)과 층간 절연층(113)이 서로 접하는 계면을 따라 침투할 수 있다. 특히, 액정 표시 장치(100)를 셀 단위로 절단하는 과정에서 하부 절연층(130)과 층간 절연층(113) 사이 계면에 크랙(crack)이 발생될 수 있으며, 외부 수분은 크랙을 통해 보다 용이하게 침투될 수 있다. 그러나, 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 무기 절연층(150)은 층간 절연층(113)과 직접 접하므로, 하부 절연층(130)과 층간 절연층(113) 사이의 계면에서 외부 수분이 유입되더라도, 무기 절연층(150)과 층간 절연층(113)이 서로 접하는 계면에서 수분의 침투가 억제될 수 있다. 이에, 회로 배선(125)들의 수분 노출이 최소화 되며, 회로 배선(125)들의 부식 확률은 감소될 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 개구부(OP)는 게이트 구동 회로(GIP)의 측면을 둘러싸도록 터치 배선(120)이 연장된 영역을 제외한 배젤 영역(BA)의 테두리를 따라 연장되므로, 게이트 구동 회로(GIP)로 수분이 침투되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실런트(190)는 상부 개구부(OP1)와 하부 개구부(OP2)를 덮으므로, 실런트(190)와 무기 절연층(150)의 접촉 면적은 증가될 수 있으며, 실런트(190)와 무기 절연층(150) 사이의 접착력은 강화될 수 있다. 이에, 실런트(190)는 상부 기판(170)과 하부 기판(111)을 단단하고 치밀하게 실링할 수 있으며, 회로 배선(125)은 무기 절연층(150) 및 실런트(190)에 의해 수분으로부터 보호될 수 있다.
상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)는 서로 상이한 패터닝 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 금속 배선(123)을 덮도록 하부 절연층(130)이 형성되고, 제3 금속 배선(123)을 부분적으로 노출시키는 컨택 홀들이 형성될 수 있다. 이 과정에서 하부 개구부(OP2)는 컨택 홀들과 함께 형성될 수 있다. 이후, 제3 금속 배선(123)과 연결된 제2 금속 배선(122)이 형성되고, 제2 금속 배선(122)을 덮도록 상부 절연층(140)이 형성된다. 이후, 제2 금속 배선(122)을 부분적으로 노출시키는 컨택 홀들이 형성된다. 상부 개구부(OP1)는 제2 금속 배선(122)을 노출시키는 컨택 홀들을 형성하는 과정에서 컨택 홀들과 함께 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 개구부(OP2)를 형성하기 위한 마스크(mask)와 상부 개구부(OP1)를 형성하기 위한 마스크의 얼라인먼트 오차에 기인하여 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 그러나, 하부 개구부(OP2)의 테이퍼(taper) 각도 및 하부 개구부(OP2)의 깊이를 고려하여 상부 개구부(OP1)의 폭을 결정하고, 하부 개구부(OP2)와 상부 개구부(OP1)의 얼라인먼트 오차를 최소화하여, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이의 단차를 최소화할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 제1 금속 배선(121), 제2 금속 배선(122) 및 제3 금속 배선(123)으로 구성된 터치 배선(120)을 포함하므로, 터치 배선(120)의 폭을 최소화하면서 터치 배선(120)의 저항을 충분히 유지할 수 있다. 이에, 배젤 영역(BA)의 면적을 최소화할 수 있으며, 액정 표시 장치(100)의 배젤을 얇게 유지하면서 신속한 터치 감지를 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 게이트 구동 회로(GIP)의 외측으로 배치된 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 포함하고, 무기 절연층(150)은 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 하부 기판(111) 상의 무기층(즉, 층간 절연층(113))과 직접 접하므로, 외부 수분의 침투가 최소화될 수 있고, 수분에 의한 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125) 부식이 최소화될 수 있다. 또한, 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)에 의해 실런트(190)와 무기 절연층(150)의 접촉 면적이 증가되므로, 상부 기판(170)과 하부 기판(111)이 단단하고 치밀하게 실링될 수 있다. 이에, 액정 표시 장치(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 III-III'에 대한 개략적인 단면도이다. 여기서, 도 3a는 도 1의 A 영역에 대한 부분 확대도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 개구부(OP)의 내측에 배치된 상부 슬릿 패턴(SP1)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 2b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 상부 슬릿 패턴(SP1)은 개구부(OP)의 내측에 배치된다. 예를 들어, 상부 슬릿 패턴(SP1)은 터치 배선(120)과 개구부(OP) 사이에 배치된다. 상부 슬릿 패턴(SP1)은 개구부(OP)와 동일한 방향으로 연장되며, 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 슬릿 패턴(SP1)은 개구부(OP)와 상이한 방향으로 연장될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 슬릿 패턴(SP1)은 상부 절연층(340)에 형성된다. 즉, 상부 절연층(340)에는 하부 개구부(OP2)에 대응하는 상부 개구부(OP1) 및 상부 슬릿 패턴(SP1)이 형성된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 깊이는 상부 개구부(OP1)의 깊이보다 작을 수 있다. 또한, 상부 실릿 패턴(SP1)의 깊이는 상부 개구부(OP1)의 깊이와 동일할 수 있다. 즉, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 깊이는 특별히 제한되지 않는다. 만약, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 깊이가 상부 개구부(OP1)의 깊이보다 작은 경우, 상부 슬릿 패턴(SP1)에 의해 상부 절연층(340)의 측면만 노출되고, 하부 절연층(130)의 상면은 노출되지 않을 수 있다. 이 경우, 무기 절연층(150)은 노출된 상부 절연층(340)의 측면을 덮는다. 만약, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 깊이가 상부 개구부(OP1)의 깊이와 동일한 경우, 상부 슬릿 패턴(SP1)에 의해 상부 절연층(340)의 측면 및 하부 절연층(130)의 상면이 노출될 수 있다. 이 경우, 무기 절연층(150)은 노출된 상부 절연층(340)의 측면 및 하부 절연층(130)의 상면을 덮는다. 상부 슬릿 패턴(SP1)의 폭은 10μm 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 폭은 3.5μm 내지 10μm로 형성될 수 있다.
상부 슬릿 패턴(SP1)은 게이트 구동 회로(GIP)가 배치되는 영역과 중첩한다. 따라서, 상부 슬릿 패턴(SP1) 하부에 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)이 배치된다. 또한, 상부 슬릿 패턴(SP1)과 제3 금속 배선(123) 및 제2 금속 배선(122) 중 적어도 하나의 금속 배선은 상부 슬릿 패턴(SP1)과 중첩한다. 도 3b에는 제3 금속 배선(123) 및 제2 금속 배선(122)이 모두 상부 슬릿 패턴(SP1)과 중첩하는 경우가 도시되어 있다. 제1 금속 배선(121)은 상부 슬릿 패턴(SP1)과 중첩하지 않는다. 즉, 제3 금속 배선(123) 및 제2 금속 배선(122)은 상부 절연층(340)과 상이한 평면에 배치되므로, 제3 금속 배선(123) 및 제2 금속 배선(122) 중 적어도 하나의 금속 배선은 상부 슬릿 패턴(SP1)의 하부에 배치될 수 있다. 그러나, 제1 금속 배선(121) 은 상부 절연층(340) 상에 배치되므로, 상부 슬릿 패턴(SP1)과 중첩하지 못한다.
상부 슬릿 패턴(SP1)은 상부 개구부(OP1)가 형성되는 과정에서 상부 개구부(OP1)와 함께 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 배선(122)을 덮도록 상부 절연층(340)이 형성된 이후, 상부 절연층(340)에 제2 금속 배선(122)을 부분적으로 노출시키는 컨택 홀들이 형성된다. 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 상부 개구부(OP1)는 제2 금속 배선(122)을 노출시키는 컨택 홀들을 형성하는 과정에서 함께 형성될 수 있다. 구체적으로, 컨택 홀들에 대응되는 영역 및 상부 개구부(OP1)에 대응되는 영역을 완전히 노출시키고, 상부 슬릿 패턴(SP1)에 대응되는 영역은 흐리게 노출시키는 하프-톤 마스크(half-tone mask)를 사용하여 상부 절연층(340)을 노광한 후, 에칭함으로써 하부 개구부(OP2)에 대응되는 상부 개구부(OP1) 및 제2 금속 배선(122)을 노출시키는 컨택 홀들이 형성되고, 상부 개구부(OP1)의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 상부 슬릿 패턴(SP1)이 형성될 수 있다. 한편, 앞서 언급한 바와 같이, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 깊이가 상부 개구부(OP1)의 깊이와 동일한 경우, 상부 슬릿 패턴(SP1), 상부 개구부(OP1) 및 제2 금속 배선(122)을 노출시키는 컨택 홀들은 각각의 영역들을 완전하게 노출 시키는 풀-톤 마스크(full-tone mask)를 사용하여 형성될 수 있다.
상부 슬릿 패턴(SP1)은 배향막(160)과 실런트(190)의 중첩을 최소화한다. 앞서 언급한 바와 같이, 배향막(160)은 배향 물질을 무기 절연층(150) 상에 도포한 후 UV를 조사함으로써 형성될 수 있고, 실런트(190)는 실링 물질을 무기 절연층(150) 상에 도포한 후 경화함으로써 형성될 수 있다. 배향 물질 및 실링 물질을 도포하면, 배향 물질 및 실링 물질은 무기 절연층(150) 상에 퍼진다. 배젤 영역(BA)이 충분히 넓다면, 배향 물질 및 실링 물질의 퍼짐에도 불구하고, 배향막(160)과 실런트(190)는 서로 중첩하지 않을 수 있지만, 배젤 영역(BA)이 작다면 배향 물질 및 실링 물질이 퍼져서 실런트(190)와 배향막(160)이 서로 중첩될 수 있다. 배향막(160)과 실런트(190)가 중첩되면 중첩 영역에서 실런트(190)의 접착력은 감소하므로, 실런트(190)의 실링 성능은 그만큼 저하될 수 있다. 따라서, 배젤 영역(BA)이 작은 경우, 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭을 제어할 필요가 있다. 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 무기 절연층(150)에 의해 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭은 제어될 수 있다. 즉, 상부 슬릿 패턴(SP1)에 의해 무기 절연층(150)의 상면에는 굴곡이 생기며, 배향막(160)을 덮는 무기 절연층(150)의 상면은 넓어진다. 따라서, 배향 물질이 퍼지더라도, 무기 절연층(150)의 굴곡을 덮어야 하므로, 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭이 줄어들 수 있으며, 배향막(160)과 실런트(190)의 중첩이 최소화될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)는 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)을 통해 층간 절연층(113)과 직접 접하는 무기 절연층(150)을 포함하므로, 외부 수분의 침투가 최소화될 수 있으며, 수분에 의해 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)이 손상되는 것이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)는 상부 슬릿 패턴(SP1)을 통해 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭을 제어할 수 있으므로, 배향막(160)과 실런트(190)의 중첩을 최소화할 수 있다. 이에, 실런트(190)의 실링 성능이 향상될 수 있고, 배젤 영역(BA)을 감소시킬 수 있다. 한편, 제3 금속 배선(123) 및 제2 금속 배선(122) 중 적어도 하나의 금속 배선과 상부 슬릿 패턴(SP1)은 중첩될 수 있으므로, 배젤 영역(BA)이 감소되더라도 터치 배선(120)의 저항은 일정 수준으로 유지될 수 있고, 터치 신호의 신호 지연이 방지됨에 따라 터치 성능이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(400)는 상부 슬릿 패턴(SP1)에 대응되는 하부 슬릿 패턴(SP2)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(300)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 하부 슬릿 패턴(SP2)은 상부 슬릿 패턴(SP1)에 대응되도록 하부 절연층(430)에 형성된다. 즉, 하부 절연층(430)에는 하부 개구부(OP2) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)이 형성된다. 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)에 의해 상부 절연층(340)의 측면 및 하부 절연층(430)의 측면이 노출되고, 무기 절연층(150)은 노출된 상부 절연층(340)의 측면 및 하부 절연층(430)의 측면을 덮는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 슬릿 패턴(SP2)에 의해 하부 기판(111) 상의 층간 절연층(113)이 노출된다. 무기 절연층(150)은 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)을 통해 층간 절연층(113)과 직접 접한다. 하부 슬릿 패턴(SP2)의 폭은 10μm 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 하부 슬릿 패턴(SP2)의 폭은 3.5μm 내지 10μm로 형성될 수 있다.
상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에는 미세한 단차가 발생될 수 있다. 즉, 상부 슬릿 패턴(SP1)를 형성하기 위한 마스크와 하부 슬릿 패턴(SP2)을 형성하기 위한 마스크의 얼라인먼트 오차에 기인하여 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 그러나, 하부 슬릿 패턴(SP2)의 테이퍼(taper)각도 및 하부 슬릿 패턴(SP2)의 깊이를 고려하여 상부 슬릿 패턴(SP1)의 폭을 결정하고, 하부 슬릿 패턴(SP2)과 상부 슬릿 패턴(SP1)의 얼라인먼트 오차를 최소화하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에 단차를 최소화할 수도 있다.
상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)의 내측으로 게이트 구동 회로(GIP)가 배치된다. 즉, 게이트 구동 회로(GIP)의 회로 배선(125)은 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)의 내측에 배치된다. 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)은 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭을 제어하며, 게이트 구동 회로(GIP)를 수분으로부터 보호한다. 구체적으로, 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)에 기인하여 무기 절연층(150)에는 굴곡들이 형성되며, 배향 물질 및 실링 물질은 무기 절연층(150)의 굴곡들을 덮으면서 퍼진다. 따라서, 배향막(160) 및 실런트(190)의 퍼짐 폭이 줄어들 수 있으며, 배향막(160)과 실런트(190)의 중첩이 최소화될 수 있다. 또한, 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)에 의해 층간 절연층(113)이 노출되며, 무기 절연층(150)은 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)을 통해 층간 절연층(113)과 직접 접하게 된다. 층간 절연층(113)과 무기 절연층(150)이 접하는 계면은 무기층과 무기층의 계면이므로, 층간 절연층(113)과 무기 절연층(150)은 치밀하게 접착되며, 외부 수분의 침투가 더욱 효과적으로 억제될 수 있다. 즉, 외부 수분의 침투는 상부 개구부(OP1) 및 하부 개구부(OP2)를 통해 치밀하게 접착된 층간 절연층(113)과 무기 절연층(150)의 계면에서 첫번째로 억제되며, 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)을 통해 치밀하게 접착된 층간 절연층(113)과 무기 절연층(150)의 계면에서 두번째로 억제될 수 있다. 이에, 게이트 구동 회로(GIP)는 보다 안전하게 외부 수분으로부터 보호될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(400)에 의하면, 무기 절연층(150)은 상부 슬릿 패턴(SP1)과 하부 슬릿 패턴(SP2)이 배치되는 영역과 상부 개구부(OP1)과 하부 개구부(OP2)가 배치되는 영역에서 층간 절연층(113)과 직접 접하게 되므로, 외부 수분의 침투가 효과적으로 억제될 수 있고, 게이트 구동 회로(GIP)의 부식이 최소화되므로, 액정 표시 장치(400)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(500)는 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에 의도적으로 형성된 단차가 존재하고, 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이에 의도적으로 형성된 단차가 존재하는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(400)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에는 단차가 존재하며, 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이에는 단차가 존재한다. 즉, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 폭과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 폭은 다르게 형성되고, 상부 개구부(OP1)의 폭과 하부 개구부(OP2)의 폭은 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 금속 배선(123)을 덮도록 하부 절연층(530)이 형성되고, 제3 금속 배선(123)을 부분적으로 노출시키는 컨택 홀들이 형성될 수 있다. 이 과정에서 하부 슬릿 패턴(SP2) 및 하부 개구부(OP2)가 형성될 수 있다. 즉, 컨택 홀들, 하부 슬릿 패턴(SP2) 및 하부 개구부(OP2)에 대응되는 영역을 완전히 노출시키는 풀-톤 마스크를 사용하여 노광 및 에칭함으로써 제3 금속 배선(123)을 노출시키는 컨택 홀들 및 층간 절연층(113)을 노출시키는 하부 슬릿 패턴(SP2) 및 하부 개구부(OP2)가 동시에 형성될 수 있다.
이후, 제3 금속 배선(123)과 연결된 제2 금속 배선(122)이 형성되고, 제2 금속 배선(122)을 덮도록 상부 절연층(540)이 형성된다. 이후, 제2 금속 배선(122)을 부분적으로 노출시키는 컨택 홀들이 형성된다. 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)은 컨택 홀들을 형성하는 과정에서 동시에 형성될 수 있다. 구체적으로, 컨택 홀들, 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 상부 개구부(OP1)에 대응되는 영역을 완전히 노출시키는 풀-톤 마스크를 사용하여 상부 절연층(540)을 노광한 후, 에칭함으로써 제2 금속 배선(122)을 노출시키는 컨택 홀들, 하부 슬릿 패턴(SP2)에 대응되는 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 개구부(OP2)에 대응되는 상부 개구부(OP1)가 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 슬릿 패턴(SP2) 및 하부 개구부(OP2) 각각의 폭과 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 상부 개구부(OP1)의 폭은 서로 상이하게 형성된다. 예를 들어, 상부 슬릿 패턴(SP1) 하부의 폭이 하부 슬릿 패턴(SP2) 상부의 폭보다 넓게 형성되며, 상부 개구부(OP1) 하부의 폭이 하부 개구부(OP2) 상부의 폭보다 넓게 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 금속 배선(121)을 형성하는 과정에서 발생될 수 있는 제1 금속 물질의 잔막이 최소화될 수 있다. 구체적으로, 제1 금속 배선(121)은 제1 금속 물질을 상부 절연층(540)의 상면을 모두 덮도록 증착한 후, 제1 금속 물질을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 만약, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면 과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면에 미세한 단차만 존재한다면, 상부 슬릿 패턴(SP1)과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면을 따라 깊게 증착된 제1 금속 물질은 잘 패터닝되지 않을 수 있다. 이 경우, 패터닝 되지 않은 제1 금속 물질의 잔막이 상부 슬릿 패턴(SP1) 및 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 상에 남게될 수 있다. 그러나, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에 의도적으로 단차를 형성한 경우, 상부 슬릿 패턴(SP1)의 폭이 전체적으로 넓어지므로, 제1 금속 물질을 패터닝이 보다 용이해질 수 있고, 제1 금속 물질의 잔막이 최소화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(500)에서 상부 슬릿 패턴(SP1)의 측면과 하부 슬릿 패턴(SP2)의 측면 사이에는 의도적으로 형성된 단차가 존재하고, 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이에는 의도적으로 형성된 단차가 존재한다. 이 경우, 상부 슬릿 패턴(SP1) 하부의 폭이 하부 슬릿 패턴(SP2) 상부의 폭 보다 넓게 형성되고, 상부 개구부(OP1) 하부의 폭이 하부 개구부(OP2) 상부의 폭 보다 넓게 형성되므로, 제1 금속 배선(121)을 형성하는 과정에서 발생될 수 있는 제1 금속 물질의 잔막이 최소화될 수 있다. 또한, 상부 개구부(OP1)의 측면과 하부 개구부(OP2)의 측면 사이에 의도적으로 형성된 단차에 기인하여 실런트(190)와 상부 절연층(540) 및 하부 절연층(530)의 접촉 면적이 좀더 증가될 수 있으며, 이로 인해 실런트(190)의 접착력이 향상될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 300, 400, 500: 액정 표시 장치
111: 하부 기판
112: 게이트 절연층
113: 층간 절연층
120: 터치 배선
121: 제1 금속 배선
122: 제2 금속 배선
123: 제3 금속 배선
125: 회로 배선
130, 430, 530: 하부 절연층
140, 340, 540: 상부 절연층
150: 무기 절연층
160: 배향막
170: 상부 기판
180: 블랙 매트릭스
190: 실런트
AA: 액티브 영역
BA: 배젤 영역
GIP: 게이트 구동 회로
OP: 개구부
OP1: 상부 개구부
OP2: 하부 개구부
SP1: 상부 슬릿 패턴
SP2: 하부 슬릿 패턴
TP: 터치 패드부
DI: 데이터 구동칩

Claims (9)

  1. 하부 기판의 배젤 영역에 배치된 구동 회로;
    상기 구동 회로보다 상기 하부 기판의 외측에 배치되고, 상기 하부 기판 상의 무기층을 노출시키는 하부 개구부를 포함하는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층 상에 배치되며, 상기 하부 개구부에 대응하는 상부 개구부를 포함하는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층 상에 배치되며, 상기 하부 기판 상의 상기 무기층과 직접 접하는 무기 절연층;
    상기 구동 회로보다 상기 하부 기판의 내측에, 상기 무기 절연층과 상기 상부 절연층 사이에 배치되는 제1 금속 배선;
    상부 절연층과 상기 하부 절연층 사이에 배치되고, 상기 제1 금속 배선과 연결되는 제2 금속 배선;
    상기 하부 절연층과 상기 하부 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 금속 배선과 연결되는 제3 금속 배선; 및
    상기 제1 금속 배선과 상기 상부 개구부 사이의, 상기 상부 절연층에 형성된 상부 슬릿 패턴을 포함하며,
    상기 제3 금속 배선 및 상기 제2 금속 배선 중 적어도 하나의 금속 배선은 상기 상부 슬릿 패턴과 중첩하는, 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 개구부 및 상기 상부 개구부의 내측에 배치된 공통 전극을 더 포함하며,
    상기 제1 금속 배선은 상기 공통 전극으로부터 터치 신호를 전달받도록 구성된, 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판;
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에서 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 실링(sealing)하는 실런트; 및
    상기 무기 절연층 상에 배치된 배향막을 더 포함하고,
    상기 상부 슬릿 패턴은 상기 상부 개구부보다 상기 기판의 내측에 배치되고, 상기 배향막 및 상기 실런트의 퍼짐(spread)을 제어하도록 구성된, 액정 표시 장치.
  4. 액티브 영역 및 배젤 영역을 포함하는 하부 기판;
    상기 배젤 영역에 배치되고, 상기 하부 기판 상의 무기층을 노출시키는 하부 개구부를 포함하는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층 상에 배치되고, 상기 하부 개구부에 대응되는 상부 개구부를 포함하는 상부 절연층;
    상기 상부 절연층 상에 배치되고, 상기 상부 개구부 및 상기 하부 개구부를 통해 노출된 상기 하부 기판의 상기 무기층과 직접 접하는 무기 절연층;
    상기 하부 기판의 상기 액티브 영역에 배치된 터치 전극;
    상기 배젤 영역에서 상기 무기 절연층과 상기 상부 절연층 사이에 배치되고, 상기 터치 전극과 전기적으로 연결된 제1 금속 배선;
    상기 배젤 영역에서 상기 상부 절연층과 상기 하부 절연층 사이에 배치되고, 상기 제1 금속 배선과 연결된 제2 금속 배선;
    상기 배젤 영역에서 상기 하부 절연층과 상기 하부 기판 사이에 배치되고, 상기 제2 금속 배선과 연결된 제3 금속 배선;
    상기 배젤 영역에서 상기 제1 금속 배선의 외측에 배치되고, 상기 하부 개구부의 내측에 배치된 구동 회로; 및
    상기 제1 금속 배선과 상기 상부 개구부 사이의, 상기 상부 절연층에 형성된 상부 슬릿 패턴을 포함하며,
    상기 제3 금속 배선 및 상기 제2 금속 배선 중 적어도 하나의 금속 배선은 상기 상부 슬릿 패턴과 중첩하는, 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 금속 배선, 상기 제2 금속 배선 및 상기 제3 금속 배선 중 적어도 하나의 금속 배선은 연장되어 상기 배젤 영역에 위치하는 터치 패드부와 전기적으로 연결되고,
    상기 하부 개구부 및 상기 상부 개구부는 상기 제1 금속 배선, 상기 제2 금속 배선 및 상기 제3 금속 배선이 연장된 영역으로부터 이격되도록 상기 배젤 영역의 테두리를 따라 연장된, 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판;
    상기 상부 절연층의 상기 상부 개구부를 덮으며, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 실링(sealing)하는 실런트; 및
    상기 무기 절연층 상에 배치된 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 상기 상부 슬릿 패턴과 부분적으로 중첩하되, 상기 실런트와는 분리된, 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 금속 배선은 상기 상부 슬릿 패턴으로부터 분리된, 액정 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 절연층은 상기 상부 슬릿 패턴에 대응하는 하부 슬릿 패턴을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 슬릿 패턴의 측면과 상기 하부 슬릿 패턴의 측면 사이에는 단차(step)가 있고,
    상기 상부 개구부의 측면과 상기 하부 개구부의 측면 사이에는 단차가 있는, 액정 표시 장치.
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