KR100631012B1

KR100631012B1 - 액정표시소자

Info

Publication number: KR100631012B1
Application number: KR1020030087632A
Authority: KR
Inventors: 김웅권
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20050054279A

Abstract

본 발명은 스위칭소자 불량시 발생되는 화소의 구동불량을 방지하기 위해서 이루어진 것으로, 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성된 제1 및 제2스위칭소자; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극; 상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결된 제2스토리지전극; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된 액정표시소자를 제공한다.

Description

액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1a 및 도 1b는 일반적인 수평전계방식 액정표시소자를 나타낸 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 의한 수평전계방식 액정표시소자를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 도면.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 도면.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

101,201,301,401: 게이트라인 103,203,303,403: 데이터라인

115,215,215'425: 보조라인 315a,315b: 제1,2보조라인

104,204,304: 공통라인 106,206,306,406: 공통전극

107,207,307: 화소전극 108,208,308,408: 게이트절연막

111,211,311,411: 보호막 113,413: 액정층

106a,206a,306a: 제1스토리지전극

107a,207a,307a: 제2스토리지전극

109,209,309,409: 제1스위칭소자

109',209',309',409': 제2스위칭소자

본 발명은 수평전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 스위칭소자의 불량에 의한 화소의 불량구동을 막을 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.

고화질, 저전력의 평판표시소자(flat panel display device)로서 주로 액정표시소자가 사용되고 있다. 액정표시소자는 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터 기판이 대향하여 균일한 간격을 갖도록 합착되며, 그 박막트랜지스터 어레이 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정층이 형성된다.

박막트랜지스터 어레이기판은 화소들이 매트릭스 형태로 배열되며, 그 단위화소에는 스위칭소자, 화소전극 및 커패시터가 형성되고, 상기 칼라필터기판은 상기 화소전극과 함께 액정층에 전계를 인가하는 공통전극과 실제 칼라를 구현하는 RGB 칼라필터 및 블랙매트릭스가 형성되어 있다.

한편, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 칼라필터기판의 대향면에는 배향막이 형성되고, 러빙이 실시되어 상기 액정층이 일정한 방향으로 배열되도록 한다. 이때, 액정은 박막트랜지스터 어레이 기판의 단위 화소별로 형성된 화소전극과 칼라필터 기판의 전면에 형성된 공통전극 사이에 전계가 인가될 경우에 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 단위화소별로 빛을 통과사키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다. 그러나, 상기와 같은 트위스트 네마틱 모드(twisted nematic mode) 액정표시소자(liquid crystal display device)는 시야각이 좁다는 단점이 있다.

따라서, 액정분자를 기판과 거의 횡방향으로 배향하여 시야각 문제를 해결하는 수평전계방식 액정표시소자(In Plane Switching mode LCD)가 최근에 활발하게 연구되고 있으며, 도 1은 일반적인 수평전계방식 액정표시소자의 단위화소를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 I-I'의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 수평전계방식 액정표시소자는 투명한 제1기판(10) 상에 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)이 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의한다. 실제의 액정표시소자에서는 n개의 게이트라인(1)과 m개의 데이터라인(3)이 교차하여 n×m개의 화소가 존재하지만, 도면에는 설명을 간단하게 하기 위해 단지 한 화소만을 나타내었다.

상기 게이트라인(1)과 데이터라인(3)의 교차점에는 게이트전극(1a), 반도체층(5) 및 소스/드레인전극(2a,2b)으로 구성된 스위칭소자(예를들면, 박막트랜지스터;9)가 배치되어 있으며, 상기 게이트전극(1a) 및 소스/드레인전극(2a,2b)은 각각 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)에 접속된다. 또한, 게이트절연막(8)은 기판 전체에 걸쳐서 적층되어 있다.

화소영역 내에는 상기 게이트라인(1)과 평행하게 공통라인(4)이 배열되고, 액정분자를 스위칭 시키는 적어도 한쌍의 전극 즉, 공통전극(6)과 화소전극(7)이 데이터라인(3)과 평행하게 배열되어 있다. 상기 공통전극(6)은 게이트라인(1)과 평행하게 배치된 공통라인(4)에 접속되고, 상기 화소전극(7)은 드레인전극(2b)과 접속하는 제1스토리지전극(7a)과 접속하며, 상기 제1스토리지전극(7a)은 상기 공통전 극(6)과 연결된 제2스토리지전극(6a)과 함께 게이트절연막(8)을 사이에 두고 축적용량(Cst)을 형성한다.

그리고, 상기 소스/드레인전극(2a,2b)을 포함하는 기판 전체에 걸쳐서 보호막(11)이 형성되어 있다.

또한, 제2기판(20)에는 박막트랜지스터(9), 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스(21)와 칼라를 구현하기 위한 칼라필터(23)가 형성되어 있으며, 그 위에는 칼라필터(23)를 평탄화하기 위한 오버코트막(25)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(20)의 대향면에는 액정의 초기 배향방향을 결정짓는 배향막(12a,12b)이 도포되어 있으며, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(20) 사이에는 상기 공통전극(6) 및 화소전극(7)에 인가되는 전압에 의해 빛의 투과율을 조절하는 액정층(13)이 형성되어 있다.

상기와 같는 구조를 갖는 종래 수평전계방식 액정표시소자는 공통전극(6) 및 화소전극(7)이 동일 기판 상에 배치되어 수평전계를 발생시키기 때문에 시야각을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.

반면에, 각 화소에 스위칭소자가 1개씩 형성되어 있기 때문에, 상기 스위칭소자의 불량이 발생되는 경우에, 해당 화소가 정상적으로 구동되지 않는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제는 수평전계방식 액정표시소자에만 해당하는 것이 아니고, TN 방식등과 같이 수직전계에 의해 구동하는 액정표시소자에서도 발생하는 문제이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 한 화소에 리페어용 스위칭소자를 추가로 구비함으로써, 스위칭소자 불량시 화소를 정상적으로 구동시킬 수 있는 액정표시소자를 제공하는 데 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성된 제1 및 제2스위칭소자; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극; 상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결된 제2스토리지전극; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2스위칭소자는 상기 제1기판 위에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극을 포함하여 구성되며, 상기 제1스위칭소자의 드레인전극은 제2스위칭소자의 드레인전극과 연결되어 있다. 그리고, 제2스위칭소자의 소스전극 및 데이터라인과 동시에 중첩하는 보조라인을 추가로 포함하여 구성되며, 상기 보조라인은 화소의 외곽에 "┒" 자 형태로 배치된다. 또한, 소스전극 및 데이터라인과 보조라인 사이에 개재된 보호막을 추가로 포함하며, 상기 화소전극은 보조라인과 동일평면 즉, 보호막 위에 형성되어 있다. 아울러, 상기 제2기판에는 칼라필터와 블랙매트릭스가 형성된다.

한편, 상기 제1스위칭소자가 정상적으로 구동하지 않을 경우, 상기 보조라인은 레이져리페어(raser repair)를 통해 데이터라인 및 상기 제2스위칭소자의 소스전극에 전기적으로 연결되어, 화소의 구동불량을 막는다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인 전극을 각각 포함하는 제1 및 제2스위칭소자; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극; 상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결된 제2스토리지전극; 상기 데이터라인으로 부터 "┒" 형태로 인출되어 상기 제2스위칭소자의 드레인전극과 연결된 보조라인; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인 전극을 각각 포함하는 제1 및 제2스위칭소자; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극; 상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결된 제2스토리지전극; 상기 화소의 외곽에 "┒" 형태로 인출되어 그 일측이 제1콘택홀을 통해 데이터라인과 접 촉하고 그 타측이 제2콘택홀을 통해 제2스위칭소자의 드레인전극과 접촉하는 보조라인; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인 전극을 각각 포함하는 제1 및 제2스위칭소자; 상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극; 상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결된 제2스토리지전극; 상기 데이터라인으로 부터 "━" 형태로 인출된 제1보조라인 및 상기 제1보조라인과 수직으로 배치되며, 그 일측이 제1보조라인과 중첩하고, 그 타측이 상기 제2스위칭소자의 소스전극과 중첩하는 제2보조라인; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 제1스위칭소자가 정상적으로 구동하지 않을 경우, 레이져리페어(raser repair)를 통해 상기 제2보조라인의 일측 및 타측이 제1보조라인 및 제2스위칭소자의 소스전극에 전기적으로 연결하여, 화소가 정상적으로 구동하도록 한다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2기판; 상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되며, 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극을 각각포함하는 제1 및 제2스위칭소자; 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1기판 및 제2기판 상에 형성되어 화소내에 수직전계를 발생시키는 화소전극 및 공통전극을 추가로 포함하거나, 상기 제1기판 상에 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키는 화소전극 및 공통전극을 추가로 포함하여 구성될 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 한 화소에 두개의 스위칭소자를 두어, 스위칭소자 불량 발생시, 화소가 정상적으로 구동하지 않는 것을 방지한다. 즉, 종래에는 한 화소에 1개의 스위칭소자가 구성되어 있기 때문에, 공정 중에 발생되는 스위칭소자의 불량 (예를들면, 소스/드레인전극 간의 단락(short)등)으로 인해, 스위칭소자가 정상적인 구동이 불가능해진다. 따라서, 해당 화소에 신호가 제대로 인가되지 않기 때문에 화면상에 불량화소가 발생하게 된다. 반면에, 본 발명은 한 화소에 두개의 스위칭소자가 구성되어 있기 때문에, 이중 하나에 불량이 발생하더라도 다른하나의 의해 화소의 구동이 정상적으로 이루어질 수가 있다.

또한, 본 발명은 액정분자의 수평전계구동 및 수직전계구동을 하는 모든 액정표시소자에 적용될 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 의한 액정표시소자에 대하여 좀더 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 것으로, 특히, 수평전계방식에 의한 액정표시소자를 나타낸 것이고, 도 2a는 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 II-II'의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(100)는 종횡으로 배열된 게이트라인(101) 및 데이터라인(103)에 의해 복수의 화소가 정의되며, 상기 게이트라인(101) 및 데이터라인(103)의 교차영역에는 형성된 제1 및 제2스위칭소자(109, 109')를 포함한다. 상기 두 스위칭소자(109,109')는 게이트라인(101)과 연결된 게이트전극(101a,101a')과, 상기 게이트전극(101a,101a') 위에 형성되어 게이트전극(101a,101a')에 신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(105,105')과, 상기 반도체층(105,105') 위에 형성된 소스전극(102a,102a') 및 드레인전극(102b,102b')으로 구성된다.

또한, 상기 제1 및 제2스위칭소자(109,109')의 드레인전극(102b,102b')은 그 일측이 제1스위칭소자(109)에 연결되고, 그 타측이 제2스위칭소자(109')에 연결되어 있다. 또한, 소스전극(102a,102a')은 상기 데이터라인(103)과 연결되며, 특히, 제1스위칭소자(109)의 소스전극(102a)은 상기 데이터라인(103)으로 부터 직접 인출되고, 상기 제2스위칭소자(109')의 소스전극(102b')은 화소의 외곽에 "┑" 자 형태로 배치된 보조라인(108)에 의해 연결된다. 이때, 상기 보조라인(115)은 보호막(111)을 사이에 두고 그 일부가 데이터라인(103) 및 소스전극(102a')과 각각 중첩되어 있으며, 상기 제1스위칭소자(109)에 의해 화소가 구동할때에는 절연되어 있다. 즉, 실제 화소의 구동은 상기 제1스위칭소자(109)에 의해서 이루어지며, 상기 제2스위칭소자(109')는 상기 제1스위칭소자(109)가 구동하지 않는 경우에만 동작하게 된다. 다시 말해, 상기 제1스위칭소자(109) 불량시, 데이터라인(103) 및 소스전극(102a')을 상기 보조라인(115)을 통해 연결시켜, 상기 제2스위칭소자(109')를 동작시킴으로써 화소를 구동시키게 된다. 이때, 상기 데이터라인(103)과 제2스위칭소자(109')의 소스전극(102a')을 전기적으로 연결시키는 방법은 레이져공정을 통해 이루어진다. 즉, 데이터라인(103)과 중첩하는 보조라인(115)의 일측 및 소스전극(102a')과 중첩하는 보조라인(115)의 타측에 레이져를 조사하여 이들을 각각 접촉시킴으로써, 상기 데이터라인(103)을 제2스위칭소자(109')의 소스전극(102a')과 전기적으로 연결시킨다.

한편, 화소의 외곽에는 상기 게이트라인(101)과 평행하게 공통라인(104)이 형성되고, 화소내에는 수평전계를 발생시켜 액정분자를 스위칭 시키는 적어도 한쌍의 전극 즉, 공통전극(106)과 화소전극(107)이 데이터라인(103)과 평행하게 배열되어 있다. 상기 공통전극(106)은 상기 공통라인(104)으로 부터 수직으로 분기되어 있으며, 드레인전극(102b,102b') 사이에 형성된 드레인전극라인(102)과 게이트절연막(108)을 사이에 두고 중첩하는 제1스토리지전극(106a)과 연결되어 있다. 그리고, 상기 화소전극(107)은 상기 드레인전극라인(102)과 콘택홀(114)을 통해 접속되어 있으며, 상기 제1스토리지전극(106a) 및 제2스토리지전극(107a)은 축적용량(Cst)을 형성한다.

그리고, 상기 제1및 제2박막트랜지스터(109,109')를 포함하는 기판 전면에는 보호막(111)이 도포되어 있으며, 상기 화소전극(107) 및 제2스토리지전극(107a)은 보호막(111) 위에 형성된다. 이때, 화소전극(107) 및 제2스토리지전극(107a)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 화소전극(107)이 투명한 전도성로 형성됨에 따라 광 투과영역이 증가하여 휘도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

또한, 상기 제2기판(120)에는 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스(121)와 칼라를 구현하기 위한 칼라필터(123)가 형성되어 있으며, 그 위에는 칼라필터(123)를 평탄화하기 위한 오버코트막(125)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 제1기판(110) 및 제2기판(120)의 대향면에는 액정의 초기 배향방향을 결정짓는 배향막(112a,112b)이 도포되어 있다.

또한, 상기 제1기판(110) 및 제2기판(120) 사이에는 상기 공통전극(106) 및 화소전극(107)에 인가되는 전압에 의해 빛의 투과율을 조절하는 액정층(113)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 액정표시소자(100)는 실제 화소를 구동시키는 제1스위칭소자(109)의 불량을 대비하여, 리페어용 제2스위칭소자(109')가 추가로 형성하는 것이다. 즉, 상기 제1스위칭소자(109)의 불량이 발생하는 경우, 레이져를 이용하여 상기 보조라인을 통해 데이터라인과 소스전극을 전기적으로 연결되도록 구성함으로써, 상기 제1스위칭소자 불량시, 제2스위칭소자를 구동시킴으로써, 화소를 구동시킬 수가 있다.

본 발명의 기본 개념은 한 화소에 두개의 스위칭소자를 배치하여 스위칭소자의 불량으로 인한 해당 화소의 구동불량을 방지하기 위한 것으로, 상기와 같은 구조(도2a,도2b) 이외에도 리페어 스위칭소자를 구비하는 모든 액정표시소자를 포함한다.

이하, 도 3∼도 6은 본 발명의 다른 실시예를 각각 나타낸 것으로, 리페어용 스위칭소자가 데이터라인과 연결될 수 있는 구조를 도시한 것이다.

도 3 및 도4는 본 발명의 제2,3실시예에 따른 액정표시소자를 나타낸 것으로, 제2스위칭소자의 소스전극과 데이터라인의 연결구조를 제외한 모든 구성요소가 제1실시예(도2a,2b)와 동일하며, 본 실시예에서는 이전 실시예와의 차이점만을 설명하도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정표시소자(200)는 종횡으로 배열된 게이트라인(201) 및 데이터라인(203)에 의해 화소가 정의되고, 상기 게이트라인(201) 및 데이터라인(203)의 교차영역에는 제1 및 제2스위칭소자(209,209')가 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2스위칭소자(209,209')는 게이트전극(201a,201a'), 상기 게이트전극(201a,201a') 위에 형성된 반도체층(205,205') 및 상기 반도체층(205,205') 위에 형성된 소스전극(202a,202a')/드레인전극(202b,202b')으로 구성되며, 상기 제1 및 제2스위칭소자(209,209')의 드레인전극(202b,202b')은 드레인전극라인(202)을 통해 서로 연결되고, 상기 소스전극(202a,202a')은 데이터라인(203)과 연결된다. 특히, 상기 제2스위칭소자(209')의 소스전극(202a')은 화소의 외곽에 "┒"자 형태로 배치된 보조라인(215,215')을 통해 상기 데이터라인(203)과 전기적으로 연결된다.

이때, 상기 보조라인(215)은 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터라인(203) 및 소스전극(202a')의 연장선으로 이들과 동일한 평면상에 형성되거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터라인(203) 및 소스전극(202a')과는 서로 다른 평면에 형성되되, 보조라인(215')의 일측 및 타측에 형성된 제1 및 제2콘택홀(215a',215b')을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.

즉, 상기 보조라인(215)이 데이터라인(203) 및 소스전극(202a')과 동일한 평면 상에 형성된 경우(도 3), 상기 보조라인(215)은 상기 게이트라인(201) 및 게이트전극(201a,201a')을 포함하는 기판 전면에 형성된 게이트절연막(미도시) 위에 형성되며, 상기 보조라인(215')이 데이터라인(203) 및 소스전극(202a')과 다른 평면에 형성된 경우(도 4), 상기 보조라인(215')은 데이터라인(203) 및 소스전극(202a,202a')을 포함하는 기판 전면에 형성된 보호막(미도시) 상에 형성된다. 이때, 상기 보호막(미도시)에는 상기 데이터라인(203) 및 소소전극(202a')의 일부를 노출시키는 제1 및 제2콘택홀(215a',215b')이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 액정표시소자(200,200')는 평상시 두개의 스위칭소자(209,209')에 의해서 구동되기 때문에, 한개의 스위칭소자로 구동되는 경우(도 2a,2b)보다 동영상 구현에 유리하다는 잇점이 있다. 즉, 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고, 제1스토리지전극(106a) 및 제2스토리지전극(107a)는 축적용량(Cst)을 형성하는데, 상기 축적용량(Cst)은 상기 게이트라인(201)을 통해 게이트신호가 인가되는 동안 게이트 전압을 충전한 후, 다음 게이트라인(201) 구동시 화소전극(207)에 데이터 전압이 공급되는 기간동안 충전된 전압을 유지시켜 화소전극(207)의 전압 변동을 방지하는 역할을 하게된다.

따라서, 게이트신호가 인가되는 동안 상기 제1스위칭소자 및 제2스위칭소자(209,209')에 의해 전압이 충전되기 때문에, 충전시간이 절반으로 줄어들어 게이트라인의 구동속도도 빨라지게 된다. 이에 따라, 고속구동을 요구하는 동화상 구현이 더욱 유리해진다.

아울러, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 데이터라인(203)과 보조라인(215')이 서로 다른층에 배치된 구조는 데이터라인(203)과 보조라인 간의 단락(short)불량을 줄이는데 유리한 잇점이 있다.

한편, 상기 제1 및 제2스위칭소자(209,209') 중, 어느 하나에 불량이 발생되면, 나머지 다른 하나의 스위칭소자에 의해서 화소가 구동된다. 따라서, 이때에도 화소의 구동불량은 발생되지 않는다.

도 5는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 것으로, 이전 실시예들과 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 그 차이점만을 설명하도록 한다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 의한 액정표시소자(300)는 종횡으로 배열된 게이트라인(301) 및 데이터라인(303)에 의해 화소가 정의되며, 상기 화소의 외곽에 "━"자 형태로 배치된 제1보조라인(315a)과 "┃"자 형태로 배치된 제2보조라인(315b)에 의해 데이터라인(303) 및 제2스위칭소자(309')의 소스전극(302a')이 서로 연결된다. 즉, 상기 제1보조라인(315a)은 상기 데이터라인(303)으로 부터 수직으로 분기된 제1보조라인(315a)이 게이트절연막(미도시) 위에 배치되어 있으며, 상기 제1보조라인(315a)과 그 일측이 중첩하는 제2보조라인(315b)이 보호막(미도시) 위에 배치되어 있다. 그리고, 상기 제2보조라인(315b)의 타측이 제2스위칭소자(309')의 소스전극(302a')과 중첩되어 있으며, 실제 화소가 구동할 때, 상기 데이터라인(303) 및 스소전극(302a')은 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 제2스위칭소자(309')는 동작하지 않는다. 그러나, 상기 제1스위칭소자(309)의 불량이 발생되어 화소의 구동이 불가능한 경우, 상기 데이터라인(303)과 소스전극(302a')이 전기적으로 접속시켜 화소를 구동시키게 되는데, 이것을 레이져공정을 통해 이루어진다.

즉, 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 제1보조라인(315a) 및 소스전극(302a')과 중첩하는 제2보조라인(315b)의 일측 및 타측에 레이져를 조사함으로써, 제2보조라인(315b)을 통해 상기 제1보조라인(315a)과 제2스위칭소자(309')의 소스전극(302a')을 전기적으로 연결시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 구조를 가지는 액정표시소자(300)는 데이터라인과 인접하는 보조라인(315b)가 상기 데이터라인(303)과 서로 다른층에 배치되어 있기 때문에 이전 실시예(도 4참조)와 마찬가지로, 데이터라인(303)과 보조라인(315b) 간의 단락(short) 불량을 막을 수 있는 잇점이 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 화소전극 및 공통전극이 동일 기판 상에 형성되어 액정분자가 수평전계에 의해 구동되는 수평전계방식 액정표시소자이나, 본 발명은 공통전극 및 화소전극이 서로 다른 기판에 형성되어 액정분자가 수직전계에 의해서 구동되는 TN, VA(Vertical Alignment), 및 OCB(Otically Compensated Bend)와 같은 수직전계방식 액정표시소자에도 적용될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제5실시예에 따른 수직전계방식 액정표시소자를 나타낸 것으로, 도 6a는 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 III-III'의 단면을 각각 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 액정표시소자(400)는 종횡으로 배열된 게이트라인(401) 및 데이터라인(403)에 의해서 화소가 정의되고, 게이트라인(401) 및 데이터라인(403)의 교차영역에는 제1 및 제2스위칭소자(409,409')가 형성되어 있으며, 상기 화소영역에는 화소전극(407)이 형성되어 있다.

상기 제1 및 제2스위칭소자(409,409')는 제1기판(410) 위에 형성된 게이트전극(401a,401a')과, 상기 게이트전극(401a,401a') 위에 형성된 반도체층(405,405')과 상기 반도체층(405,405') 위에 형성된 소스전극(402a,402a') 및 드레인전극(402b,402b')으로 구성되며, 상기 제1 및 제2스위칭소자(409,409')의 드레인전극(402b,402b')은 제1콘택홀(414a)을 통해 상기 화소전극(407)과 전기적으로 접촉된다.

또한, 상기 화소의 중앙에는 제1스토리지라인(406a)이 상기 게이트라인(401)과 평행하게 배치되어 있으며, 상기 제1스토리지라인(406a) 상부에는 게이트절연막(408)을 사이에 두고, 제2스토리지전극(406b)이 배치되고, 상기 제2스토리지전극(406a)은 제1콘택홀(414b)을 통해 화소전극(407)과 전기적으로 연결되어 축적용량(Cst)를 형성한다.

또한, 상기 화소의 외곽에는 "┒" 자 형태의 보조라인(415)이 배치되어 있으며, 상기 보조라인(415)의 일측은 데이터라인(403)과 중첩하고, 그 타측은 제2스위칭소자(409')의 소스전극(402b')과 중첩되어 있다.

따라서, 상기 제2스위칭소자(409')는 실제 화소가 구동될때에는 동작하지 않는다. 그러나, 상기 제1스위칭소자(409)에 불량이 발생한 경우, 데이터라인(403) 및 소스전극(402b)과 보조라인(415)의 중첩영역을 각각 연결시킴으로써, 제2스위칭 소자(409')를 구동소자로 사용하게 된다.

또한, 도면에는 상기 보조라인(415)이 보호막(411) 위에 형성된 예를 도시하였으나, 이전 실시예들과 마찬가지로, 상기 보조라인(415)이 게이트절연막(408) 위에 형성되는 경우 및 상기 데이터라인(403)과 인접하는 영역만 보호막(411) 상에 형성되고, 데이터라인(403)으로부터 인출되는 영역은 게이트절연막(408) 위에 형성된 구조도 가능하다.

한편, 제2기판(420)에는 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스(421)와 칼라를 구현하기 위한 칼라필터(423)가 형성되어 있으며, 그 위에는 칼라필터(423)를 평탄화하기 위한 오버코트막(425)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 오버코트막(425) 상부에는 상기 화소전극(407)과 함께 액정을 구동시키는 공통전극(406)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(410) 및 제2기판(420)의 대향면에는 액정의 초기 배향방향을 결정짓는 배향막(412a,412b)이 도포되어 있다.

또한, 상기 제1기판(410) 및 제2기판(420) 사이에는 상기 공통전극(406) 및 화소전극(407)에 인가되는 전압에 의해 빛의 투과율을 조절하는 액정층(413)이 형성되어 있다.

이상, 본 발명에 의한 액정표시소자를 여러가지 실시예를 통해 설명하였다. 본 발명의 기본개념은 한 화소에 2개의 스위칭소자를 구성하여, 이중 하나의 스위칭소자의 불량으로 인해 구동이 불가능한 경우, 다른 하나에 의해 화소를 구동시킴으로써, 화소를 구동시킨다. 특히, 본 발명은 실제 화소를 구동할때, 상기 두 스위칭소자를 모두 구동시키거나, 이중 하나만을 구동시킬 수 있으며, 하나의 소자로 구동될때, 불량이 발생된 경우에는, 레이져공정을 통해 리페어용 스위칭소자를 구동시킴으로써, 화소의 불량을 막을 수가 있다. 아울러, 상기 스위칭소자는 박막트랜지스터로써, "-"자 채널 또는 "U"자 채널이 모두 가능하며, 특히, "U" 채널은 채널의 폭(width)을 향상시킴으로써, 스위칭속도를 더욱 향상시킬 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 한 화소에 리페어용 스위칭소자를 추가로 구성함으로써, 스위칭소자 불량시 발생되는 화소의 불량을 막아 화질향상을 꾀할 수 있다. 또한, 상기 리페어용 스위칭소자는 실제 화소를 구동시키는 스위칭소자와 동시에 형성함으로써, 추가공정 없이 형성할 수가 있다.

Claims

제1 및 제2기판;

상기 제1기판에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인;

상기 화소내에 수평전계를 발생시키는 적어도 한쌍의 공통전극 및 화소전극;

상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되어 데이터라인으로부터 입력되는 신호를 상기 화소전극에 인가하는 제1스위칭소자;

상기 화소내에 배치된 제2스위칭소자;

상기 화소의 외곽부에 설치되며, 일측이 제2스위칭소자의 소스전극과 중첩하고 타측이 데이터라인과 중첩되어 데이터라인의 신호를 제2스위칭소자의 소스전극에 전달하는 보조라인;

상기 공통전극과 연결된 제1스토리지전극 및 상기 화소전극과 연결되어 상기 제1스토리지전극과 함께 스토리지를 형성하는 제2스토리지전극; 및

상기 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2스위칭소자는,

상기 제1기판 위에 형성된 게이트전극;

상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및

상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 제1스위칭소자의 드레인전극은 제2스위칭소자의 드레인전극과 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
삭제
제1항에 있어서, 상기 보조라인은 화소의 외곽에 "┒" 자 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 소스전극 및 데이터라인과 보조라인 사이에 개재된 보호막을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 보조라인과 동일평면에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제2기판은,

블랙매트릭스; 및

컬러필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1스위칭소자가 정상적으로 구동하지 않을 경우, 상기 보조라인은 레이져리페어(raser repair)를 통해 데이터라인 및 상기 제2스위칭소자의 소스전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 공통전극은 상기 게이트라인과 동일한 평면 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
삭제
제1항에 있어서, 상기 보조라인은 일측이 제1콘택홀을 통해 데이터라인과 접촉하고 타측이 제2콘택홀을 통해 제2스위칭소자의 소스전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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