特許 6000386 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6000386

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1368 20060101AFI20160915BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/1368

   G02F1/1343

【請求項の数】11

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-26135(P2015-26135)

(22)【出願日】2015年2月13日

(62)【分割の表示】特願2012-280728(P2012-280728)の分割

【原出願日】2012年12月25日

(65)【公開番号】特開2015-111289(P2015-111289A)

(43)【公開日】2015年6月18日

【審査請求日】2015年2月13日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0021889

(32)【優先日】2012年3月2日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(72)【発明者】

【氏名】孔 忠 植

【審査官】 磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０５４７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０７７７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３４９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４８４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４２４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８７９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０９４１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３６８

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に存在し、表示領域と非表示領域を含むアレイセルと、
前記アレイセルの表示領域に存在する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの半導体層に照射される光を遮断するための遮光層と、
前記遮光層と同じ層に配置され、前記アレイセルの情報を記入するためのＩＤマーク層と、を含み、
前記ＩＤマーク層の厚さは、前記薄膜トランジスタのゲート電極の厚さより薄い液晶表示装置。

【請求項2】

前記ＩＤマーク層は、前記アレイセルの非表示領域に存在している請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項3】

前記遮光層は、前記基板と前記薄膜トランジスタとの間に存在している請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記薄膜トランジスタのゲート電極の厚さは、２０００Å乃至４０００Åの厚さである請求項１−３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記ＩＤマーク層は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で形成されるグループから選択された少なくとも一つを含む請求項１−４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記遮光層は、前記半導体層より広い幅を有している請求項１−５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記半導体層は、多結晶シリコンで形成される請求項１−６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項8】

前記薄膜トランジスタは、
前記基板から流入される異物を防止するために前記遮光層上に存在するバッファ層と、
前記バッファ層上に存在し、チャネル領域及び前記チャネル領域の両側のソース領域及びドレイン領域を含む半導体層と、
前記半導体層上に存在するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に存在するゲート電極と、
前記ゲート電極上に存在する層間絶縁膜と、
前記ソース領域と電気的に連結された、前記層間絶縁膜上に存在するソース電極と、
前記ドレイン領域と電気的に連結された、前記層間絶縁膜上に存在するドレイン電極と、を含む請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項9】

前記ソース電極及びドレイン電極が配された前記層間絶縁膜上に存在する保護膜と、
前記ドレイン電極と電気的に連結された、前記保護膜上に存在する画素電極と、を更に含む請求項８に記載の液晶表示装置。

【請求項10】

前記ＩＤマーク層は、前記基板と前記基板から流入される異物を防止するためのバッファ層との間に存在している請求項８に記載の液晶表示装置。

【請求項11】

前記ＩＤマーク層及び遮光層は、３００Å乃至５００Åの厚さを有する請求項１に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

情報化社会が発展するにつれ、画像を表示するための表示装置に対する要求が多様な形で増加している。従来の負極線管表示装置（ＣＲＴ）に比べ薄型、軽量化された液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）又は有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）を含む平板表示装置が盛んに研究及び製品化されている。この中で、液晶表示装置は小型化、軽量化、薄型化及び低電力での駆動などの長所があり、現在広く使われている。

【0003】

一般に、液晶表示装置は、薄膜トランジスタが配列された薄膜トランジスタアレイ基板、カラーフィルタが配列されたカラーフィルタアレイ基板及びそれらの基板の間に介在された液晶層を含む。このような液晶表示装置の製造工程は、大きく薄膜トランジスタの製造工程、カラーフィルタの製造工程、液晶セル製造工程及びモジュール製造工程が順次に実行される。

【0004】

液晶セル製造工程は、液晶分子の配向のための配向膜形成工程、セルギャップ形成工程、液晶注入工程、セルカット工程及び検査工程を含む。

【0005】

液晶表示装置の製造工程の際、工程の自動化による効率のために液晶表示装置用アレイ基板上にＩＤマークを形成するタイトル工程が併せて実行される。液晶セル製造工程は、単位説別に基板にＩＤマークを形成するタイトル工程を含んでもよい。

【0006】

図１は、従来の液晶表示装置のアレイ基板を示す図である。

【0007】

図１を参照すると、従来の液晶表示装置のアレイ基板は、基板１０１及び基板１０１上に形成された多数のアレイセル１１０を含む。

【0008】

多数のアレイセル１１０は、それぞれ画像を表示する表示領域１１１及び画像を表示しない非表示領域１１３を含む。

【0009】

非表示領域１１３にはＩＤマーク層１１５が形成され得る。ＩＤマーク層１１５は、アレイセル１１０のゲートライン（図示せず）又はデータラインを形成する工程で形成されてもよい。ＩＤマーク層１１５にはＩＤマークが記入される。ＩＤマークは、アレイセル１１０それぞれの工程情報であってもよい。ＩＤマークは、ＩＤマーク層１１５にパルス型レーザを介して陰刻で形成されてもよい。

【0010】

ＩＤマーク層１１５は、数千Åの厚さを有するゲートライン又はデータラインと同じ金属層で形成されるため、ＩＤマークを記入する際高いエネルギーを有するパルス型レーザを利用することになる。高いエネルギーを有するパルス型レーザは、ＩＤマーク層１１５の上下部に積層される絶縁層又は基板に図２に示したようなクラックを作る可能性がある。クラック部分に外部から衝撃が加えられる場合、基板が破損される問題点がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、ＩＤマークを記入する際基板のクラックを防止することができる液晶表示装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明による液晶表示装置は、基板と、前記基板上に存在し、表示領域と非表示領域を含むアレイセルと、前記アレイセルの表示領域に存在する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの半導体層に照射される光を遮断するための遮光層と、前記遮光層と同じ層に配置され、前記アレイセルの情報を記入するためのＩＤマーク層と、を含み、前記ＩＤマーク層には、前記アレイセルの情報が前記基板の裏面から照射されるパルス型レーザで記入され、前記遮光層は、前記半導体層のチャネル領域に対応する領域に配置されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ＩＤマーク層を光漏洩を防止するための薄い遮光層と同じ層で形成して基板のクラックを防止し、外部衝撃による耐久性を向上させて液晶表示装置の信頼度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】従来の液晶表示装置のアレイ基板を示す図である。

【図2】従来のＩＤマークを記入する際発生するクラックを示す図である。

【図3】本発明の実施形態による液晶表示装置のアレイセルの一部領域を示す図である。

【図4】本発明の実施形態による液晶表示装置のアレイセルをＡ−Ａ’方向及びＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。

【図5】本発明の実施形態による液晶表示装置のＩＤマークに利用されるパルス型レーザの強度を比較する図である。

【図6】本発明の実施形態による液晶表示装置のＩＤマーク層の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図３は、本発明の実施形態による液晶表示装置のアレイセルの一部領域を示す図である。

【0016】

図３を参照すると、実施形態による液晶表示装置のアレイセル１０の一部領域は、画像を表示する表示領域１１と画像を表示しない非表示領域１３を含む。非表示領域１３は、表示領域１１の外郭を囲んで形成される。

【0017】

表示領域１１は多数の画素領域を含む。

【0018】

画素領域は、ゲートライン３１及びデータライン４１との交差によって定義される。ゲートライン３１は第１方向に沿って形成され、データライン４１はゲートライン３１と交差する第２方向に沿って形成される。画素領域のゲートライン３１と前記データライン４１に薄膜トランジスタが電気的に連結される。

【0019】

薄膜トランジスタは、ゲート電極３３、半導体層２１、ソース電極４３及びドレイン電極４５によって形成される。

【0020】

ゲートライン３１は薄膜トランジスタのゲート電極３３と電気的に連結され、データライン４１は薄膜トランジスタのソース電極４３と電気的に連結される。

【0021】

ゲート電極３３はゲートライン３１から突出形成される。ゲート電極３３は、ゲートライン３１から延長されて形成されてもよい。ソース電極４３はデータライン４１から突出形成される。ソース電極４３は、データライン４１から延長されて形成されてもよい。

【0022】

画素領域には、薄膜トランジスタのドレイン電極４５と電気的に連結された画素電極５１が形成される。画素電極５１は透明な導電物質で形成される。

【0023】

非表示領域１３には、ＩＤマーク層１５が形成される。

【0024】

ＩＤマーク層１５にはＩＤマークが記入される。ＩＤマークは、アレイセル１０それぞれの工程情報であってもよい。ＩＤマークは、ＩＤマーク層１５にパルス型レーザを介して陰刻で形成されてもよい。

【0025】

図４は、本実施形態による液晶表示装置のアレイセルをＡ−Ａ’方向及びＢ−Ｂ’方向に切断した断面図である。

【0026】

図４を参照すると、基板１上に遮光層１７及びＩＤマーク層１５が形成される。

【0027】

遮光層１７は、次に形成される半導体層２１のチャネル領域２１ａに対応する領域に形成される。遮光層１７は、次に形成されるゲート電極３３に対応する領域に形成される。

【0028】

遮光層１７は、バックライトからの光が半導体層２１のチャネル領域２１ａに照射されることを防止する役割をする。遮光層１７は、チャネル領域２１ａにバックライト光が照射されることを防止し、光によって形成されたキャリアによる漏洩電流を防止する効果がある。遮光層１７は、半導体層２１のチャネル領域２１ａより広い幅を有するように形成される。図示していないが、遮光層１７は半導体層２１より広い幅を有するように形成されてもよい。遮光層１７を半導体層２１より広い幅で形成することで、半導体層２１全体をバックライト光から保護する効果がある。

【0029】

ＩＤマーク層１５は非表示領域の一部に形成される。ＩＤマーク層１５にはＩＤマークが記入される。ＩＤマークは、アレイセル１０それぞれの工程情報であってもよい。ＩＤマークは、前記ＩＤマーク層１５にパルス型レーザによって刻印されることにより形成される。

【0030】

ＩＤマーク層１５は遮光層１７と同じ工程で形成されてもよい。ＩＤマーク層１５は遮光層１７と同じ物質で形成されてもよい。ＩＤマーク層１５及び遮光層１７は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で形成されるグループから選択された少なくとも一つを含んでもよい。

【0031】

ＩＤマーク層１５及び遮光層１７は数百Åの厚さ、好ましくは３００〜５００Åの厚さで形成される。遮光層１７は光からチャネル領域２１ａに照射される光を防ぐことができればよいため、信号伝達の目的を有するゲートライン又はデータラインより薄く形成されてもよい。

【0032】

ＩＤマーク層１５を光反射に適合したモリブデン（Ｍｏ）で形成することにより、反射された光を再利用して消費電力を節減し、輝度を上昇する効果を奏することが可能である。ＩＤマーク層１５が数百Åの厚さ、好ましくは３００〜５００Åの厚さで形成されることでＩＤマークを記入する際に小さいエネルギーのパルス型レーザ７０で記録することができ、レーザによる基板１又は絶縁膜のクラックを防止することが可能となる。また、クラックを防止することにより、外部衝撃による液晶表示装置の破損を防止することができ、信頼性を向上させることができる。

【0033】

ＩＤマーク層１５及び遮光層１７が形成された基板１上に、バッファ層１９が形成される。バッファ層１９は、基板１を介した不純物の混入を防止し、ＩＤマーク層１５及び遮光層１７による段差の発生を減らす役割を有する。バッファ層１９はＳｉＯ_２などの物質で形成されてもよい。

【0034】

バッファ層１９上に半導体層２１が形成される。半導体層２１は、チャネル領域２１ａとチャネル領域２１ａの両側に形成されたソース領域２１ａ及びドレイン領域２１ｃを含む。チャネル領域２１ａは、遮光層１７に対応する領域に形成される。半導体層２１は、多結晶シリコンで形成されてもよい。半導体層２１は、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）工程を介して形成されてもよい。

【0035】

半導体層２１及びバッファ層１９上にゲート絶縁膜２０が形成される。ゲート絶縁膜２０は半導体層２１と次に形成されるゲート電極３３を電気的に分離するための層であり、絶縁特性が要求されるためシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような無機絶縁物質やＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｌｏｂｕｔｅｎｅ）のような有機絶縁物質を含んでもよい。

【0036】

ゲート絶縁膜２０上にゲートライン３１及びゲート電極３３が形成される。ゲート電極３３はゲートライン３１と電気的に連結される。ゲート電極３３はゲートライン３１から突出形成される。ゲート電極３３は、半導体層２１のチャネル領域２１ａ及び遮光層１７に対応する位置に形成されてもよい。ゲート電極３３及びゲートライン３１はゲートメタルで形成されてもよい。ゲートメタルは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で形成されるグループから選択された少なくとも一つを含んでもよい。

【0037】

ゲート電極３３及びゲート絶縁膜２０上には層間絶縁膜２２が形成される。層間絶縁膜２２は、ゲート電極３３が次に形成されるソース電極４３及びドレイン電極４５と電気的に分離するための層であり、絶縁特性が要求されるためシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような無機絶縁物質やＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｌｏｂｕｔｅｎｅ）のような有機絶縁物質を含んでもよい。

【0038】

層間絶縁膜２２とゲート絶縁膜２０を貫通して、ソース領域２１ｂが露出されるソース連絡孔４２、及びドレイン領域２１ｃが露出されるドレイン連絡孔４６がそれぞれ形成される。すなわち、ソース連絡孔４２及びドレイン連絡孔４６は、ソース領域２１ｂ及びドレイン領域２１ｃが露出されるように、層間絶縁膜２２とゲート絶縁膜２０を貫通して形成され得る。

【0039】

層間絶縁膜２２上にはデータライン４１、ソース電極４３及びドレイン電極４５が形成される。ソース電極４３はデータライン４１と電気的に連結される。ソース電極４３はデータライン４１から突出して形成される。ソース電極４３は、ソース連絡孔４２を介してソース領域２１ｂと電気的に連結される。ドレイン電極４５は、ドレイン連絡孔４６を介してドレイン領域２１ｃと電気的に連結される。データライン４１、ソース電極４３及びドレイン電極４５は、データメタルで形成されてもよい。データメタルは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びモリブデン（Ｍｏ）で形成されるグループから選択された少なくとも一つを含んでもよい。

【0040】

データライン４１、ソース電極４３及びドレイン電極４５が形成された層間絶縁膜２２上に保護層２４が形成される。保護膜２４は、薄膜トランジスタ及び主な構成を外部の異物から保護する役割を果たす。保護層２４は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような無機絶縁物質やＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｌｏｂｕｔｅｎｅ）のような有機絶縁物質を含んでもよい。

【0041】

保護層２４を貫通してドレイン電極４５を露出する画素連結孔５３が形成される。保護層２４上の画素領域には画素電極５１が形成される。画素電極５１は、画素連絡孔５３を介してドレイン電極４５と電気的に連結される。画素電極５１は透明な導電物質で形成されてもよい。画素電極５１は、ＩＴＯ，ＩＺＯ又はＩＴＺＯで形成されてもよい。

【0042】

図５は、実施例による液晶表示装置のＩＤマークに利用されるパルス型レーザの強度を比較する図である。

【0043】

図５では、従来のゲートライン又はデータラインと同じ物質及び同一層にＩＤマーク層を形成する際使用されるパルス型レーザの強度と、実施例によるＩＤマーク層を形成する際使用されるパルス型レーザの強度を比較している。

【0044】

従来のゲートライン又はデータラインと同じ物質及び同一層で２０００〜４０００Åの厚さのＩＤマーク層を形成する場合、ＩＤをマークする際使用されるパルス型レーザは１．５６Ｗの電力を有し、７０ｋＨｚの周波数と２２３ｍＷのピーク電力を有する。

【0045】

本実施形態による遮光層と同じ物質及び同一層に数百Åの厚さ、好ましくは３００〜５００Åの厚さでＩＤマーク層を形成する場合、ＩＤをマークする際使用されるパルス型レーザは０．６２４Ｗの電力を有し、４０ｋＨｚの周波数と１５６ｍＷのピーク電力を有する。

【0046】

電力は単位時間当たりの総エネルギーを意味し、ピーク電力はレーザ１パルスに対する電力を意味する。

【0047】

従来のパルス型デーザの強度と実施例によるパルス型レーザの強度は、光学的文字判読機（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｒｅａｄｅｒ；ＯＣＲ）を介してＩＤマークを認識し得る程度に記入するパルス型レーザの強度を意味する。

【0048】

本実施形態によれば、０．６２４Ｗの電力を使用し、従来のパルス型レーザの１．５６Ｗの電力を使用するより６０％の節減効果がある。前記電力節減を介して工程歩留を向上させる効果がある。

【0049】

図６は、本実施形態による液晶表示装置のＩＤマーク層の状態を示す図である。

【0050】

図６に示されるように、本実施形態によるＩＤマーク層の上下部にはクラックが発生していない。

【0051】

すなわち、図２の従来のＩＤマーク層の上下部に積層された基板又は絶縁層においてはクラックが発生するに対し、本実施形態によれば、ＩＤマーク層を遮光層と同じ層で形成することでＩＤマーク層の上下部に積層された基板又はバッファ層へのクラックの発生を防止することができる。

【0052】

基板へのクラックの発生はパルス型レーザのピーク電力及び周波数によって左右される。本実施形態において、４０ｋＨｚの周波数と１５６ｍＷのピーク電力でＩＤマークを記入する場合、クラックの発生を防止することができる。基板又は絶縁層のクラックを防止することで、クラック部分への外部衝撃による液晶表示装置の破損を防止することができ、液晶表示装置の信頼性を上げる効果がある。

【符号の説明】

【0053】

１，１０１：基板 １０，１１０：アレイセル
１１，１１１：表示領域 １３，１１３：非表示領域
１５，１１５：ＩＤマーク層 １７：遮光層
１９：バッファ層 ２０：ゲート絶縁膜
２１：半導体層 ２２：層間絶縁膜
２４：保護層 ３１：ゲートライン
３３：ゲート電極 ４１：データライン
４３：ソース電極 ４５：ドレイン電極
５１：画素電極

【図1】

【図3】

【図4】

【図5】

【図2】

【図6】