KR20080022447A - 어레이 기판 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

어레이 기판은 데이터 라인과 동일한 방향으로 연장되어 형성된 차광부 및 차광부의 상부에 형성된 절연막을 포함한다. 차광부는 정전기 유입에 의한 전위차로 인해 절연막이 녹아내리는 것을 방지하기 위해 자신과 동일층에 형성된 금속층으로부터 적정의 거리로 이격된다. 이에 따라, 절연막의 상부에 형성된 금속층과 절연막의 하부에 형성된 금속층이 서로 쇼트되는 것을 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
플로팅 바, 정전기

Description

어레이 기판 및 이를 갖는 액정표시장치{ARRAY SUBSTRATE AND LIQUID CRUSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 I-I'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 'B'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 -- 어레이 기판 110, 210 -- 베이스 기판
120 -- 박막 트랜지스터 130 -- 화소 전극
140 - 차광부 151 -- 게이트 절연막
152 -- 보호막 153 -- 유기 절연막
161, 162 -- 스토리지 캐패시터 200 -- 대향 기판
300 -- 액정층 400 -- 액정표시장치
본 발명은 어레이 기판 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시야각을 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 어레이 기판, 어레이 기판과 마주보는 컬러필터 기판 및 어레이 기판과 컬러필터 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다.
어레이 기판은 영상을 나타내는 최소 단위인 복수의 화소로 이루어진다. 화소 각각은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 구비한다. 게이트 라인과 데이터 라인은 게이트 신호와 데이터 신호를 각각 입력받고, 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극에 각각 전기적으로 연결된다. 화소 전극은 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 전기적으로 연결되고, 액정층을 사이에 두고 컬러필터 기판에 형성된 공통전극과 마주한다.
또한, 화소는 데이터 라인과 인접하게 형성되어 빛샘을 방지하는 플로팅 바를 구비한다. 플로팅 바는 각 화소에 각각 두 개씩 형성되고, 게이트 라인과 동일층에 형성되며, 서로 인접한 플로팅 바들은 데이터 라인은 사이에 두고 양측에 각각 위치한다.
어레이 기판은 그 구동 과정 및 형성 과정에서 외부로부터 정전기가 유입될 수 있다. 이러한 정전기가 플로팅 바로 대전되면, 플로팅 바와 동일층에 형성되어 플로팅 바와 인접한 금속 배선, 예컨대, 게이트 전극과의 전위차가 상승한다. 이로 인해, 열이 발생하고, 이러한 열에 의해 게이트 전극과 플로팅 바 사이의 게이트 절연막이 녹아내린다. 이때, 게이트 절연막이 녹아내리면서 게이트 절연막의 상부에 형성된 데이터 라인도 함께 녹아내리므로, 게이트 전극과 데이터 라인이 서로 쇼트되어 화소 불량을 유발하고, 이로 인해, 정상적인 영상을 표시할 수 없다.
본 발명의 목적은 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 어레이 기판을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 어레이 기판을 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 어레이 기판은, 베이스 기판, 게이트 금속층, 절연막, 데이터 금속층, 화소 전극 및 차광부로 이루어진다.
상기 게이트 금속층은 상기 베이스 기판에 형성되어 게이트 신호를 전송하는 적어도 하나의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극을 포함한다. 상기 절연막은 상기 게이트 금속층이 형성된 베이스 기판에 형성된다. 데이터 금속층은 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 상기 게이트 전극과 함께 스위칭 소자를 형성하는 데이터 금속층을 포함하고, 상기 절연막 상에 형성된다. 화소 전극은 상기 절연막의 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된다. 차광부는 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 데이터 라인과 인접하게 위치하고, 자신과 동일층에 형성되어 인접한 금속층으로부터 8 내지 15㎛로 이격되고, 광을 차단한다.
여기서, 상기 차광부는 상기 게이트 배선층과 동일층에 형성되고, 상기 데이터 라인을 사이에 두고 양측에 각각 위치하는 제1 및 제2 플로팅 바로 이루어진다. 특히, 상기 제1 및 제2 플로팅 바는 상기 게이트 전극으로부터 10 내지 12㎛로 이격된다.
또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 액정표시장치는 대향기판, 상기 대향 기판과 마주하는 어레이 기판 및 액정층으로 이루어진다.
대향 기판은 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 구비한다. 어레이 기판은 베이스 기판, 게이트 금속층, 절연막, 데이터 금속층, 화소 전극 및 차광부로 이루어진다. 상기 게이트 금속층은 상기 베이스 기판에 형성되어 게이트 신호를 전송하는 적어도 하나의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극을 포함한다. 상기 절연막은 상기 게이트 금속층이 형성된 베이스 기판에 형성된다. 데이터 금속층은 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 상기 게이트 전극과 함께 스위칭 소자를 형성하는 데이터 금속층을 포함하고, 상기 절연막 상에 형성된다. 화소 전극은 상기 절연막의 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된다. 차광부는 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 데이터 라인과 인접하게 위치하고, 자신과 동일층에 형성되어 인접한 금속층으로부터 8 내지 15㎛로 이격되고, 광을 차단한다. 한편, 상기 액정층은 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판과의 사이에 개재되고, 광의 투과율을 조절한다.
이러한 어레이 기판 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 정전기 유입으로 인한 차광부와 게이트 전극간의 전위차가 발생하더라도 차광부의 상부에 형성된 절연막이 녹아내리는 것을 방지한다. 이에 따라, 차광부에 대전된 정전기로 인해 절연막의 상면에 형성된 금속층과 그 하부에 형성된 금속층이 서로 쇼트되는 것을 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 I-I'에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치(400)는 어레이 기판(100), 대향 기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
어레이 기판(100)은 제1 베이스 기판(110), 상기 제1 베이스 기판(110) 상에 형성된 다수의 화소부 및 다수의 차광부로 이루어진다.
상기 제1 베이스 기판(110)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어지고, 영상이 표시되는 다수의 화소 영역으로 구획된다.
상기 다수의 화소부 각각은 상기 영상을 표시하는 기본 단위이다. 상기 다수의 화소부는 제1 및 제2 화소부(PM1, PM2)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 화소부(PM1, PM2)는 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하, 상기 다수의 화소부 각각에 대한 구체적인 설명에 있어서, 제1 화소부(PM1)를 일례로 하여 설명한다. 여기서, 도면에는, 두 개의 화소부(PM1, PM2)만을 도시하였으나, 상기 어레이 기판(100)은 두 개 이상의 화소부를 구비하고, 화소부들은 어레이 형태로 배열된다.
상기 제1 화소부(PM1)는 제n 게이트 라인(GLn), 제m 데이터 라인(DLm), 박막 트랜지스터(120), 화소 전극(130)을 포함하고, 상기 다수의 화소 영역 중 제1 화소 영역(PA1)에 형성된다.
상기 제n 게이트 라인(GLn)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성되고, 상기 영상에 대응하는 게이트 신호를 전송한다. 상기 제m 데이터 라인(DLm)은 상기 제n 게이트 라인(DLm)과 절연되어 교차하고, 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 형성된다. 상기 제m 데이터 라인(DLm)은 상기 제n 게이트 라인(GLn)과 함께 상기 제1 화소 영역(PA1)을 정의하고, 상기 영상에 대응하는 데이터 신호를 전송한다.
여기서, 상기 어레이 기판(100)은 상기 제n 게이트 라인(GLn)과 상기 데이터 라인(DLm)을 절연시키기 위한 게이트 절연막(151)을 더 포함한다. 상기 게이트 절연막(151)은 상기 제n 게이트 라인(GLn)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110) 상에 형성되어 상기 제n 게이트 라인(GLn)과 동일층에 형성된 금속 박막들을 보호한다. 상기 게이트 절연막(151)의 상면에는 상기 제m 데이터 라인(DLm)이 형성된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(120)는 상기 제n 게이트 라인(GLn)으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극(121), 상기 게이트 전극(121)의 상부에 형성된 반도체층(122), 상기 제m 데이터 라인(DLm)으로부터 분기되어 상기 반도체층(122)의 상부에 형성된 소오스 전극(123), 및 상기 화소 전극(130)과 전기적 으로 연결된 드레인 전극(124)을 포함한다. 여기서, 상기 반도체층(122)은 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(122a) 및 상기 액티브층(122a)의 상면에 형성된 오믹 콘택층(122b)으로 이루어진다.
상기 어레이 기판(100)은 상기 제m 데이터 라인(DLm) 및 상기 박막 트랜지스터(120)를 보호하기 위한 보호막(152) 및 유기 절연막(153)을 더 포함한다. 상기 보호막(152) 및 상기 유기 절연막(153)은 상기 제m 데이터 라인(DLm) 및 상기 박막 트랜지스터(120)가 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)의 상부에 순차적으로 형성되어 상기 제m 데이터 라인(DLm)과 동일층에 구비된 배선들을 보호한다.
상기 화소 전극(130)은 상기 유기 절연막(153)의 상면에 형성되고, 상기 드레인 전극(124)으로부터 인가된 화소 전압을 상기 액정층(300)에 제공한다. 상기 화소 전극(130)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO)로 이루어진다.
한편, 다수의 차광부는 상기 다수의 화소 영역에 구비되어 각 화소 영역으로부터 누설되는 광을 차단한다. 상기 다수의 차광부 각각은 상기 제1 방향(D1)으로 배치되어 서로 인접한 두 개의 화소 영역에 걸쳐 구비된다. 본 발명에서, 상기 다수의 차광부는 서로 동일한 구성을 가지므로, 상기 다수의 차광부 중 제1 차광부를 일례로 하여 상기 다수의 차광부의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 제1 차광부(140)는 상기 제m 데이터 라인(DLm)과 인접하게 위치하고, 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)는 상기 제2 방향(D1)으로 연장되어 형성된다. 상기 제1 및 상기 데이터 라인 과 인접하게 위치하고, 상기 제m 데이터 라인(DLm)을 사이에 두고 양측에 각각 위치한다. 이에 따라, 상기 제1 플로팅 바(141)는 상기 제1 화소 영역(PA1)에 형성되고, 상기 제2 플로팅 바(142)는 제2 화소 영역(PA2)에 형성된다. 여기서, 상기 제2 화소 영역(PA2)에는 상기 제1 방향(D1)으로 상기 제1 화소부(PM1)와 인접한 제2 화소부(PM2)가 구비된다.
상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)는 상기 제n 게이트 라인(GLn)과 동일층에 형성되고, 상기 제n 게이트 라인(GLn)을 형성하는 과정에서 함께 형성된다.
도 4는 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제1 플로팅 바(141, 142)는 동일층에 형성된 인접한 금속 배선, 예컨대, 상기 제n 게이트 라인(GLn) 및 상기 게이트 전극(121)과의 전위차로 인해 절연막들(151, 152, 153)이 녹는 것을 방지하기 위해 상기 동일층에 형성된 인접한 금속 배선으로부터 약 8 내지 15㎛로 이격되어 위치한다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)는 일 단부가 상기 제1 화소부(PM1)의 상기 게이트 전극(121)과 인접하게 위치한다. 상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)는 상기 게이트 전극(121)으로부터 10 내지 12㎛의 간격(FD1, FD2)으로 이격된다. 이에 따라, 상기 어레이 기판(100)은 정전기가 상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)에 대전되어 상기 게이트 전극(121)과의 전위차로 상승하더라도 상기 게이트 전극(121)과의 사이에서 상기 게이트 절연막(151)이 녹는 현상을 방지하고, 상기 게이트 전극(121)과 상기 게이트 절연막(151)의 상면에 형성된 금속층, 예컨대, 상기 제m 데이터 라인(DLm) 및 상기 소오스 전극(123)이 서로 쇼트되는 것을 방지한다. 따라서, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 어레이 기판(100)은 각 화소부에 형성되어 보조 용량을 형성하는 다수의 스토리지 캐패시터를 더 포함한다. 상기 다수의 스토리지 캐패시터는 제1 및 제2 스토리지 캐패시터(161, 162)를 포함한다.
본 발명에서 상기 다수의 스토리지 캐패시터 각각은 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하, 상기 제1 스토리지 캐패시터(161)를 일례로 하여 상기 다수의 스토리지 캐패시터의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 제1 스토리지 캐패시터(161)는 상기 제1 화소부(PM1)에 구비되고, 제1 및 제2 스토리지 전극(161a, 161b)으로 이루어진다. 상기 제1 스토리지 전극(161a)은 상기 제n 게이트 라인(GLn)의 이전에 위치하는 전단 게이트 라인(GLn-1)으로부터 연장되어 형성된다. 상기 제2 스토리지 전극(161b)은 상기 제1 스토리지 전극(161a)의 상부에 형성되고, 상기 제m 데이터 라인(DLm)과 동일층에 형성된다. 상기 제2 스토리지 전극(161b)은 상기 화소 전극(130)과 전기적으로 연결되어 상기 제1 스토리지 전극(161a)과의 사이에 보조 용량을 형성한다.
도 5는 도 1의 'B'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 플로팅 바(141)는 상기 제1 스토리지 전극(161a)과 동일층에 형성되고, 서로 인접하게 위치한다. 따라서, 상기 제1 플로팅 바(141)에 상기 정전기가 대전되면, 상기 제1 스토리지 전극(161a)과의 전위차가 상승하고, 상기 게이트 절연막(151)이 녹아내려 제1 및 제2 스토리지 전극(161a, 161b)이 서로 쇼트된다. 이를 방지하기 위해, 상기 제1 플로팅 바(141)는 상기 제1 스토리지 전극(161a)으로부터 약 10㎛의 간격(FD3)으로 이격된다.
한편, 상기 제2 플로팅 바(141)는 상기 제2 화소부(PM2)에 구비된 상기 제2 스토리지 캐패시터(162)와 인접하게 위치한다. 따라서, 상기 제2 플로팅 바(141) 에 상기 전전기가 대전되면, 상기 제2 스토리지 캐패시터(162)의 제1 스토리지 전극(162a)과의 전위차로 인해 상기 제2 스토리지 캐패시터(162)의 제1 및 제2 스토리지 전극(162a, 162b)이 서로 쇼트된다. 이를 방지하기 위해, 상기 제2 플로팅 바(142)는 상기 제2 스토리지 캐패시터(162)의 제1 스토리지 전극(162a)으로부터 약 10㎛의 간격(FD4)으로 이격된다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 플로팅 바(141, 142)는 각각 인접한 상기 제1 스토리지 전극들(161a, 162a)과의 적정 거리를 각각 유지하여 상기 정전기로 인해 상기 게이트 절연막(151)이 녹아내리는 것을 방지한다. 이에 따라, 상기 제1 스토리지 전극들(161a, 162a)과 상기 제2 스토리지 전극들(161b, 162b) 간의 쇼트를 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 플로팅 형태로 형성된 차광부와 게이트 전극 간의 거리를 기준 거리이상으로 이격되므로, 정전기가 유입되어 차광부와 게이트 전극간의 전위차가 상승하더라도 게이트 절연막이 녹아내리는 것을 방지한다. 이에 따라, 차광부에 대전된 정전기로 인한 게이트 절연막의 상면에 형성된 금속층과 그 하부에 형성된 금속층의 쇼트를 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 차광부는 스토리지 캐패시터로부터 기준 거리 이상으로 이격되어 위치하므로, 정전기 유입으로 인해 차광부와 스토리지 캐패시터 간의 전위차가 상승하더라도 게이트 절연막이 녹아내리는 것을 방지한다. 이에 따라, 정전기 유입으로 인해 게이트 절연막의 상부 및 하부에 각각 형성된 두 개의 스토리지 전극이 서로 쇼트되는 것을 방지하고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 형성되어 게이트 신호를 전송하는 적어도 하나의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극을 포함하는 게이트 금속층;
    상기 게이트 금속층이 형성된 베이스 기판에 형성된 절연막;
    상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 상기 게이트 전극과 함께 스위칭 소자를 형성하는 데이터 금속층을 포함하고, 상기 절연막 상에 형성된 데이터 금속층;
    상기 절연막의 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극;
    상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 데이터 라인과 인접하게 위치하고, 자신과 동일층에 형성되어 인접한 금속층으로부터 8 내지 15㎛로 이격되고, 광을 차단하는 차광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차광부는 상기 게이트 금속층과 동일층에 형성되고, 상기 차광부는 상기 게이트 금속층으로부터 8 내지 15㎛로 이격된 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차광부는 상기 데이터 라인을 사이에 두고 양측에 각각 위치하는 제1 및 제2 플로팅 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인은 상기 영상이 표시되는 화소 영역을 정의하고,
    상기 제1 플로팅 바는 상기 게이트 전극과 동일한 화소 영역에 위치하며,
    상기 제2 플로팅 바는 상기 제1 플로팅 바와 서로 다른 화소 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플로팅 바는 상기 게이트 전극으로부터 10 내지 12㎛로 이격된 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 게이트 금속층은 현재 게이트 라인의 이전에 위치하는 전단 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 제1 스토리지 전극들을 더 포함하고,
    상기 데이터 금속층은 상기 제1 스토리지 전극들의 상부에 각각 형성되어 상기 제1 스토리지 전극들과의 사이에 보조 용량을 형성하는 제2 스토리지 전극들을 더 포함하며,
    상기 제1 플로팅 바는 인접한 제1 스토리지 전극으로부터 10㎛로 이격되고,
    상기 제2 플로팅 바는 인접한 제1 스토리지 전극으로부터 10㎛로 이격된 것 을 특징으로 하는 어레이 기판.
  7. 공통 전극이 형성된 대향 기판;
    베이스 기판, 상기 베이스 기판에 형성되어 게이트 신호를 전송하는 적어도 하나의 게이트 라인 및 상기 게이트 라인으로부터 분기되어 형성된 게이트 전극을 포함하는 게이트 금속층, 상기 게이트 금속층이 형성된 베이스 기판에 형성된 절연막, 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 데이터 라인 및 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 상기 게이트 전극과 함께 스위칭 소자를 형성하는 데이터 금속층을 포함하고, 상기 절연막 상에 형성된 데이터 금속층, 상기 절연막의 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극, 및 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 연장되어 상기 데이터 라인과 인접하게 위치하고, 자신과 동일층에 형성되어 인접한 금속층으로부터 8 내지 15㎛로 이격되고, 광을 차단하는 차광부를 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판과의 사이에 개재되고, 광의 투과율을 조절하는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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