KR20080048725A - 횡전계형 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 다수의 게이트 배선과 나란하게 이격되어 형성된 다수의 공통배선과; 상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통배선과 연결되며 상기 다수의 데이터 배선과 나란하게 서로 이격하며 형성된 다수의 공통전극과; 상기 화소영역 내에 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 다수의 공통전극과 나란하게 이와 서로 교대하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 기판과 대향하며 형성된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 제 1 폭을 가지며 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 하부에 상기 제 1 폭보다 얇은 제 2 폭을 가지며 형성되며 서로 연결된 다수의 보조 공통배선과; 상기 다수의 보조 공통배선 하부에 각 화소영역별로 경계를 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 평탄한 표면을 가지며 형성된 오버코트층과; 상기 다수의 공통배선과 상기 다수의 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키며 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 은 도트와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공한다.
Description
도 1은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 있어, 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도
도 2는 도 1을 절단선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 화상을 표시하는 표시영역 내의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역에 대한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 표시영역 외측의 비표시영역 내의 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 공통배선 및 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키기 위한 은 도트가 형성된 부분에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 화상을 표시하는 표시영역 내의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역 일부에 대한 단면도.
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터 기판내의 실시예 및 변형예에 따른 보조 공통배선만을 각각 간략히 도시한 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
101 : 횡전계형 액정표시장치 111 : 어레이 기판
115 : 게이트 전극 120 : 공통전극
120a : 최외각 공통전극 120b : 중앙부 공통전극
123 : 게이트 절연막 127a : 액티브층
127b : 오믹콘택층 140 : 데이터 배선
143 : 소스 전극 146 : 드레인 전극
150 : 보호층 157 : 화소전극
161 : 컬러필터 기판 165 : 블랙매트릭스
167 : 보조 공통배선 168 : 컬러필터층
170 : 오버코트층 180 : 액정층
AA : 표시영역 P : 화소영역
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역
w3 : 공통전극의 폭 w4 : 블랙매트릭스의 폭
w5 : 데이터 배선의 폭 w6 : 보조 공통배선의 폭
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, DC 공통전압 신호의 왜곡을 최소화하는 구조를 갖는 액정표시장치용 어레이 기 판에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과, 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치는 상기 공통전극과 화소전극에 의한 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하므로 일반적으로 가장 많이 이용되고 있다.
하지만, 이러한 상하로 걸리는 수직 전계에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있으며, 따라서 최근에는 이러한 시야각 특성이 떨어지는 단점을 극복한 것으로 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다.
이하, 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 구조에 관하여 설명한다.
도 1은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 있어, 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1을 절단선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 상기 평면도에 있어서는 어레이 기판을 위주로 도시하였으며 컬러필터 기판에 형성된 구성요소에 있어서는 블랙매트릭스만을 점선 형태로 도시하였다.
우선, 도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 어레이 기판에 있어 소정간격 이격되어 평행하게 가로방향 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(13)과, 상기 게이트 배선(13)에 근접하여 상기 게이트 배선(13)과 평행하게 구성된 공통배선(17)과, 상기 두 배선(13, 17)과 교차하며 특히 게이트 배선(13)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(40)이 구성되어 있다.
상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(40)의 교차지점에는 게이트 전극(15)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(43, 46)으로 구성되는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(43)은 상기 데이터 배선(40)에서 분기하고 있으며, 상기 게이트 전극(15)은 상기 게이트 배선(17)의 일부분으로 이루어지고 있다.
또한, 상기 화소영역(P) 내에는 상기 드레인 전극(46)과 드레인 콘택홀(53)을 통해 상기 드레인 전극(46)과 전기적으로 연결되는 다수의 화소전극(57)과, 상기 다수의 화소전극(57)과 평행하게 서로 교대로 구성되며, 상기 공통배선(17)으로부터 분기한 다수의 공통전극(20a, 20b)이 형성되어 있다. 이때 상기 다수의 공통 전극(20a, 20b) 중 상기 데이터 배선(40)과 인접한 최외각 공통전극(20a)은 그 폭(w1)이 그 이외의 중앙부 공통전극(20b)의 폭(w2)보다 크게 형성(w1 > w2)되고 있는 것이 특징이다. 이는 상기 데이터 배선(40)이 상기 최외각 공통전극(20a) 및 이와 인접한 화소전극(57)간의 전계에 영향을 주는 바, 이러한 데이터 배선(40)에의 영향을 저감시키고자 상기 최외각 공통전극(20a)의 폭(w1)을 화소영역(P) 중앙부 공통전극(20b)의 폭(w2)보다 크게 형성하고 있는 것이다.
또한, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판과 마주하며, 상기 어레이 기판의 데이터 배선(40)과 게이트 배선(13) 및 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서는 블랙매트릭스(65)가 형성되어 있다. 이때 상기 블랙매트릭스(65)는 그 폭이 상기 게이트 및 데이터 배선(13, 40)의 폭보다는 큰 폭을 가지며 형성됨으로써 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(40)을 충분히 가리도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
다음, 이러한 평면구조를 갖는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도시한 바와 같이, 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 상부에 컬러필터 기판(61)과 하부에 어레이 기판(11)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이들 두 기판(61, 11) 사이에는 액정층(80)이 개재되어 있다.
상기 어레이 기판(11)에 있어서는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(40)이 서로 게이트 절연막(23)을 사이에 두고 교차하여 화소영역을 정의하며 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층에 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 이격하며 공통배선(미도시)이 형성되어 있다.
또한, 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(15)과 상기 게이트 절연막(23)과 액티브층(27a) 및 오믹콘택층(27b)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(43, 46)으로 이루어지는 박막트랜지스터(Tr)와 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(46)과 연결되며 화소영역(P)별로 서로 이격하며 형성된 다수의 화소전극(57)과, 상기 다수의 화소전극(57)과 엇갈리며 교대로 형성된 다수의 공통전극(20)이 형성되어 있다. 이때 상기 다수의 화소전극(57)은 보호층(50) 상부에 형성되고 있으며, 상기 다수의 공통전극(20)은 상기 게이트 절연막(23) 하부에 형성되어 있다.
이때, 다수의 공통전극(20)과 화소전극(57)이 동일한 기판(11)상에 형성됨으로써 상기 액정층(80)은 상기 공통전극(20)과 화소전극(57)에 의한 수평전계에 의해 작동하게 된다.
따라서, 이러한 구조를 갖는 일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 전압이 인가되지 않은 오프(off) 상태에 있어서는 상기 공통전극(20)과 화소전극(57) 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 상기 액정층(80)내의 액정분자들의 배열 상태가 변하지 않고 초기 배열한 상태 그대로를 유지하지만, 전압이 인가된 온(on)상태에서는 상기 공통전극(20) 및 화소전극(57)과 대응하는 위치의 액정분자의 상변이는 없지만 상기 공통전극(20)과 화소전극(57)사이 구간에 위치한 액정분자들은 이 공통전극(20)과 화소전극(57) 사이에 형성되는 수평전계에 의하여 상기 수평전계와 같은 방향으로 배열하게 된다. 따라서, 이러한 구동을 하는 횡전계형 액정표시장치(1)는 액정분자들이 수평전계에 의해 동작하게 되므로 시야각이 넓어지는 특성을 갖게 되는 것이다.
하지만, 도 2를 참조하면, 이러한 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치(1)에 있어서 상기 공통배선(17)은 이와 교차하는 데이터 배선(40)의 영향을 받게되어 원치않는 기생용량이 생성되며, 따라서 상기 원치않는 기생용량에 의해 어레이 기판 전체에 대해 불균일한 공통전압이 형성되며, 더욱이 직류(DC) 성분을 갖는 공통전압 신호에 교류(AC)성 신호 왜곡현상이 나타나고 있는 실정이다.
더욱이, 상기 공통배선(17)에 인가되는 전압은 액정표시장치 특성상 그라운드(ground) 전압을 인가하는 것이 아니라 특정 극성을 가지며 바이어스된 DC전압을 인가하고 있다. 이는 잔상 등의 문제를 해결하기 위해 그 구동법에 있어서는 액정에 걸리는 전압의 극성이 바뀌도록 AC 특성을 갖는 데이터 전압을 걸어주고 있는데, 각 화소영역마다 화소전압 변화량(ΔVp : 박막트랜지스터(Tr)가 오프(off) 되면서 채널의 전하가 화소전극(57)으로 들어와 발생하게 되는 전압)이 다르며 이로 인해 계조전압이 틀려지게 됨으로써 화상품질이 저하되며, 더욱이 잔류 DC 성분이 남게된다. 따라서 이러한 잔류 DC성분의 영향의 최소화 하고자 도트 반전 또는 라인 반전 구동법을 취하고 있으며, 나아가 공통전압에 있어서도 그라운드(ground) 전압을 인가하지 않고 특정 특성을 가지며 바이어스된 DC전압을 인가하게 됨으로써 더욱더 기생용량 증가와 이에 따른 신호 왜곡이 가중되는 문제가 발생하고 있다.
또한, 각 화소영역(P) 내에서 상기 데이터 배선(40)에 의한 영향을 저감시키고자 최외각 공통전극(20a)을 폭(w1)을 중앙부 공통전극(20b) 대비 크게 형성함으로써 개구율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래의 횡전계형 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공통배선과 이와 중첩 형성되는 데이터 배선에 의해 발생하는 기생용량에 의한 AC성 신호 왜곡 현상을 최소화시킬 수 있는 횡전계형 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
각 화소영역 내의 공통전극을 동일한 폭을 갖도록 형성하면서도 데이터 배선에 의한 영향을 최소화하여 개구율을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는, 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 다수의 게이트 배선과 나란하게 이격되어 형성된 다수의 공통배선과; 상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통배선과 연결되며 상기 다수의 데이터 배선과 나란하게 서로 이격하며 형성된 다수의 공통전극과; 상기 화소영역 내에 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 다수의 공통전극과 나란하게 이와 서로 교대하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 기판과 대향하며 형성된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 제 1 폭을 가지며 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 하부에 상기 제 1 폭보다 얇은 제 2 폭을 가지며 형성되며 서로 연결된 다수의 보조 공통배선과; 상기 다수의 보조 공통배선 하부에 각 화소영역별로 경계를 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 평탄한 표면을 가지며 형성된 오버코트층과; 상기 다수의 공통배선과 상기 다수의 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키며 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 은 도트와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
이때, 상기 다수의 보조 공통배선은 상기 데이터 배선 및 게이트 배선에 대응하여 격자형태로 형성된 것이 특징이며, 상기 제 2 폭은 상기 데이터 배선 및 게이트 배선의 폭보다 같거나 작게 형성됨으로써 상기 보조 공통배선이 상기 데이터 및 게이트 배선과 완전히 중첩하도록 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 다수의 보조 공통배선은 그 끝단이 연결패턴에 의해 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 다수의 보조 공통배선은 상기 다수의 데이터 배선에 대응하여 각각 스트라이프 타입으로 형성되며, 이들의 끝단은 연결패턴에 의해 연결된 것이 특징이며, 이때, 상기 제 2 폭은 상기 데이터 배선의 폭보다 같거나 작게 형성됨으로써 상기 보조 공통배선이 상기 데이터 배선과 완전히 중첩하도록 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는 다수의 공통배선의 끝단을 연결시키는 공통배선 연결패턴을 더욱 포함한다.
또한, 상기 은 도트는 상기 연결패턴 및 상기 공통배선과 접촉하며 형성됨으로써 상기 다수의 공통배선과 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키는 것이 특징이다.
또한, 상기 다수의 공통전극은 상기 다수의 화소전극과 동일한 층에 동일한 물질로 형성되거나 또는 상기 다수의 공통배선과 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 다수의 공통전극은 모두 동일한 폭을 가지며 형성된 것이 특징이며, 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선은 게이트 절연막의 하부 및 상부에 각각 형성되며, 상기 다수의 화소전극은 상기 다수의 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층 상부에 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 컬러필터층은 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 각 화소영역별로 순차 반복하는 형태이며, 상기 보조 공통배선은 투명 도전성 물질로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 테두리부에는 상기 액정층이 새는 것을 방지하며 상기 제 1, 2 기판이 합착된 상태를 유지하도록 하는 씰패턴을 더욱 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 화상을 표시하는 표 시영역 내의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역에 대한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 표시영역 외측의 비표시영역 내의 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 공통배선 및 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키기 위한 은 도트가 형성된 부분에 대한 단면도이다.
우선, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어 하부기판인 어레이 기판의 단면구조에 대해 설명한다.
도시한 바와같이, 어레이 기판의 베이스를 이루는 투명한 절연기판(111)의 표시영역 상부에는 일방향으로 연장하는 다수의 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며 게이트 전극(115)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(미도시)에서 소정간격 이격하여 이와 나란하게 공통배선(미도시)이 형성되어 있으며, 이때 모델에 따라서는 상기 공통배선(미도시)에서 분기하여 각 화소영역(P)별로 서로 일정간격 이격하며 동일한 폭(w3)을 갖는 다수의 공통전극(120)이 더욱 형성되고 있다. 이때, 상기 동일한 폭(w3)을 갖는 다수의 공통전극(120)은 반드시 상기 공통배선(미도시)과 동일한 층에 형성될 필요는 없으며, 변형예로써 화소전극(157)과 같이 보호층(150) 상에 형성될 수도 있다. 이때 상기 다수의 공통전극(120)이 모두 동일한 폭(w3)을 가지며 형성되는 바, 데이터 배선(140)에 의한 영향에 의해 최외각 공통전극(120a)과 이와 인접한 화소전극(157) 사이에 형성되는 전계가 왜곡됨으로써 표시품질의 저하는 이를 방지하는 구조에 의하여 문제되지 않는다. 이러한 상기 데이터 배선(140)에 의한 영향 방지 구조는 컬러필터 기판(161) 내에 형성되고 있는 바 이는 상기 컬러필터 기판(161)의 구조를 설명하는 부분에서 설명하기로 한다.
또한, 화상을 표시하는 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(NA)에서 상기 다수의 공통배선(미도시)은 그 끝단이 모두 공통배선 연결패턴(118)에 의해 연결됨으로써 전기적으로 연결된 상태가 되고 있는 것이 특징이다.
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시)과 다수의 공통전극(123) 및 게이트 전극(115) 위로 전면에 게이트 절연막(123)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(123) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 전극(115)에 대응하여 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(127a)과, 상기 액티브층(127a) 상부로 서로 이격하는 형태로 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(127b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 서로 이격하는 오믹콘택층(127b) 위로는 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(143, 146)이 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 게이트 전극(115)과 게이트 절연막(123)과 액티브층(127a)과 오믹콘택층(127b)과 소스 및 드레인 전극(143, 146)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 상기 게이트 절연막(123) 상부에는 상기 다수의 게이트 배선(미도시)과 교차하여 상기 화소영역(P)을 정의하는 다수의 데이터 배선(140)이 형성되어 있으며, 이때 상기 다수의 데이터 배선(140)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 소스 전극(143)과 연결되고 있다.
다음, 상기 다수의 데이터 배선(140)과 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 전면 에 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(146) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(미도시)을 갖는 보호층(150)이 형성되어 있다. 이때, 상기 보호층(150)은 상기 드레인 콘택홀(미도시) 이외에 상기 비표시영역(NA)에 상기 공통배선 연결패턴(118) 일부를 노출시키는 (다수의) 제 1 연결패턴 콘택홀(155)(도면에 있어서는 하나의 제 1 연결패턴 콘택홀만이 도시되어 있지만, 상기 제 1 연결패턴 콘택홀은 비표시영역의 테두리를 따라 다수개 형성됨)을 더욱 포함하며, 이 경우 상기 다수의 제 1 연결패턴 콘택홀(155)은 상기 보호층(150) 이외에 상기 게이트 절연막(123)까지 함께 제거됨으로써 상기 공통배선 연결패턴(118) 일부를 노출시키고 있다.
또한, 상기 드레인 콘택홀(미도시) 및 다수의 공통배선 콘택홀(155)을 포함하는 보호층(150) 위로는 각 화소영역(P)별로 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 드레인 전극(146)과 접촉하는 화소전극 연결패턴(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 화소전극 연결패턴(미도시)에서 상기 다수의 공통전극(120) 사이로 각각 분기하며 다수의 화소전극(157)이 형성되어 있다. 이때 각 화소영역(P) 내에서 상기 다수의 공통전극(120)과 다수의 화소전극(157)은 서로 엇갈려 교대하며 형성되고 있는 것이 특징이다.
도 3에 있어서는 상기 다수의 공통전극(120)과 화소전극(157)이 상기 보호층(150) 및 게이트 절연막(123)을 사이에 두고 그 하부 및 상부로 형성된 것을 보이고 있지만, 앞에서 언급했듯이 본 발명의 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어, 화상을 표시하는 표시영역 내의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역 일 부에 대한 단면도인 도 5(도 3과 동일한 부분에 대한 단면도로써 동일 구성요소에 대해서는 100을 더하여 도면부호를 부여함)를 참조하면, 변형예로서 상기 다수의 공통전극(220) 또한 상기 보호층(250) 상부로 상기 다수의 화소전극(257)을 형성한 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성됨으로써 상기 다수의 화소전극(257)과 동일 평면상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 보호층(250)에는 각 화소영역(P)별로 상기 공통배선(미도시) 일부를 노출시키는 공통배선 콘택홀(미도시)이 더욱 형성되며, 상기 공통배선 콘택홀을 통해 상기 공통배선(미도시)과 접촉하며 공통전극 연결패턴(미도시)이 더욱 형성되며, 상기 다수의 공통전극(220)은 상기 공통전극 연결패턴(미도시)에서 분기하는 형태로 형성되게 된다.
다음, 다시 도 3과 도 4를 참조하여 전술한 바와같은 구조를 갖는 어레이 기판에 대응하여 그 상부로 컬러필터 기판이 형성되어 있으며, 이후에는 본 발명의 특징적인 구성요소를 포함하는 상기 컬러필터 기판의 구조에 대해 설명한다.
상기 컬러필터 기판(161)은 상기 어레이 기판(111)과 마주하는 하면에 상기 어레이 기판(111) 상에 형성된 게이트 및 데이터 배선(미도시, 140)과 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 빛을 투과를 차단하는 특성을 갖는 유기절연물질 예를들면 블랙 레진(black resin) 등으로 이루어진 블랙매트릭스(165)가 형성되어 있다. 이 경우 상기 블랙매트릭스(165)는 평면적으로는 개구부를 가지며 상기 각 화소영역(P)을 두르는 격자형태로 형성되고 있다. 이는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 140)이 서로 교차하여 이들 두 배선(미도시, 140)으로 둘러싸인 부분이 화소영역(P)이 되며 이러한 화소영역(P)에 대해서는 빛을 투과시키고, 상기 게이트 및 데 이터 배선(미도시, 140) 상부에 대해서는 빛의 투과를 방지해야 하는 역할을 해야 하는 바, 이들 두 배선(미도시, 140)에 대응하여 상기 두 배선(미도시, 140) 각각의 폭보다는 넓은 폭을 가지며 중첩하여 형성되기 때문이다.
다음, 상기 격자형태의 블랙매트릭스(165) 하부에는 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO), 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 상기 블랙매트릭스의 폭(w4)보다 작은 폭(w5)을 가지며, 더욱이 상기 블랙매트릭스(165)와 중첩하는 상기 어레이 기판(111)상의 데이터 배선(140) 및 게이트 배선(미도시)의 폭(w5)보다 더욱 얇은 폭(w6)을 가지며 상기 데이터 배선(140) 및 게이트 배선(미도시)과 중첩하며 보조 공통배선(167)이 형성되고 있는 것이 특징이다.
이때, 변형예로서 상기 서브 공통배선(167)은 상기 데이터 배선(140)에 대응해서만 형성될 수도 있다. 즉, 상기 서브 공통배선(167)은 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터 기판내의 실시예 및 변형예에 따른 보조 공통배선만을 각각 간략히 도시한 평면도인 도 6a 와 도 6b도 함께 참조하면, 상기 블랙매트릭스(165)와 같이 상기 모든 블랙매트릭스(165) 하부에 격자형태로 형성(도 6a 참조)될 수도 있으며, 또는 상기 데이터 배선(140)에 대응하는 블랙매트릭스(165) 하부에만 형성(도 6b 참조)될 수도 있다. 이 경우, 특히 상기 데이터 배선(140)을 대응해서만 형성된 스프라이트 타입의 보조 공통배선(167)은 전기적으로 전체가 연결되도록 그 끝단은 연결패턴(169)에 의해 모두 연결되도록 형성되고 있는 것이 특징이며, 격자형태로 상기 보조 공통배선(167)이 형성된 경우도 상기 보조 공통배선(167)의 끝단은 상기 컬러필터 기판(161) 전체를 두르는 형태로 형성된 연결패 턴(169)이 형성됨으로써 상기 연결패턴(169)과 연결되고 있다.
이렇게 블랙매트릭스(165) 하부로 상기 어레이 기판(111)의 데이터 및 게이트 배선(140, 미도시)의 폭(w5, 미도시)보다 작은 폭(w6)을 가지며 이들 배선(140, 미도시)과 완전히 중첩하는 형태로 상기 보조 공통배선(167)을 형성하는 이유는 상기 어레이 기판(111) 내의 데이터 배선(140)에 의한 상기 공통배선(미도시)에의 영향을 최소화시키기 위함이다. 즉, 상기 컬러필터 기판(161) 내에 형성된 보조 공통배선(167)에는 상기 어레이 기판(111)에 형성된 공통배선(미도시)에 인가되는 DC성의 공통전압이 인가되며, 이로인해 상기 데이터 배선(140)과 소정의 커패시턴스를 이루게 됨으로써 상기 어레이 기판(111) 내에서의 상기 데이터 배선(140)과 공통배선(미도시)이 교차부분에서 발생하는 기생용량을 저감시키는 동시에 상기 데이터 배선(140)을 기준으로 상기 데이터 배선(140)의 좌우에 형성된 각 화소영역(P)내 최외각 공통전극(120a)과 더불어 이와 가장 인접한 화소전극(157) 간에 형성되는 수평전계에의 간섭을 최소화시키게 된다.
또한, 상기 게이트 배선(미도시)에 대응하여서도 상기 보조 공통배선(167)을 형성하는 것은, 상기 어레이 기판(111)상에 형성된 상기 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시)은 서로 인접하여 형성됨으로써 이들 두 배선(미도시)간에도 소정의 기생용량이 발생하며, 이로인해 상기 공통배선(미도시)에 인가되는 DC전압의 불균일에 영향을 주게되는 바, 이를 최소화시키기 위함이다. 즉, 상기 게이트 배선(미도시)의 상부에도 상기 보조 공통배선(167)이 존재하게 되는 바, 상기 공통배선(미도시)에 인가되는 동일한 DC전압이 상기 보조 공통배선(167)에도 인가됨으로써 상 기 게이트 배선(미도시)과 보조 공통배선(167) 사이에도 소정의 커패시턴스가 형성되므로 상기 게이트 배선(미도시)의 상기 공통배선(미도시)으로의 영향을 저감시키게 되는 것이다.
또한, 상기 블랙매트릭스(165)는 그 폭(w4)이 상기 데이터 배선(140) 또는 게이트 배선(미도시)을 충분히 가리도록 이들 두 배선(140, 미도시) 각각의 폭(w5, 미도시)보다 크게 형성(w4 > w5)되는 바, 이러한 블랙매트릭스(165)의 폭(w4)과 동일한 크기(w4 = w6)를 갖도록 상기 보조 공통배선(167)의 폭(w6)을 형성할 경우, 상기 보조 공통배선(167)과 데이터 배선(140) 또는 게이트 배선(미도시) 간에 형성된 커패시턴스에 의해 상기 액정층(180) 내의 액정분자의 동작에 영향을 주게된다. 이 경우, 블랙매트릭스(165)의 역할에 의해 상기 블랙매트릭스(165)와 중첩되는 부분의 액정층(180)의 비정상적인 동작을 하는 부분은 가려지게 되지만, 상기 블랙매트릭스(165)의 폭(w4)방향으로 양측 모서리부에서 소정폭의 영역에 대해서도 상기 블랙매트릭스(165)와 동일한 폭을 가지고 그 하부에 형성된 보조 공통배선(167)과 그 하부에 위치한 게이트 및 데이터 배선(미도시, 140)간에 형성된 수평전계로 인해 액정분자들이 비정상적 동작을 하게 되지만 상기 블랙매트릭스(165)에 의해 가려지지 않게 되는 바, 빛샘이 발생하게 된다. 따라서, 상기 보조 공통배선(167)은 이러한 블랙매트릭스(165) 모서리부에서의 비정상정 동작을 하는 액정분자에 의한 빛샘을 방지하고자 상기 블랙매트릭스(165)로 가려진 부분 내에서만 그 영향이 발생하도록 하기 위해 상기 블랙매트릭스(165)의 폭(w4)보다 작은 크기(w4 > w6)의 폭(w6)을 가지며 형성되는 것이며, 나아가 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시, 140)의 폭(미도시, w5)보다 같거나 작은(w5 ≥ w6) 폭을 갖도록 형성되고 있는 것이다.
한편, 상기 컬러필터 기판(161) 내에 도전성 물질로 상기 보조 공통배선(167)을 형성함에 따라 이의 제조 공정에서 발생하는 정전기를 상기 보조 공통배선(167)을 통해 외부로 방전시킬 수 있는 구조가 되는 바, 상기 정전기에 의한 불량을 최소화할 수 있는 것 또한 본 발명의 특징적인 것이 된다.
종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 컬러필터 기판은 도전성 물질로 이루어진 구성요소가 없는 구조 즉 모두 유기 물질로 이루어진 구성요소로만 형성됨으로써 제조 공정 중 발생하는 공정장비의 스테이지와의 접촉에 의해 형성된 음 또는 양 전하를 적절히 방출시키지 못함으로써 이들 전하들이 포화된 상태가 되는 경우 정전기를 발생시키고 있으며, 특히 어레이 기판과의 합착 시 상기 정전기에 의해 박막트랜지스터가 터지는 등의 불량을 발생시키고 있는 실정이다. 따라서 이를 방지하고자 상기 컬러필터 기판의 외측면 전면에 투명 도전성 물질로 정전기 방지용 투명 전극을 형성하고 있다.
하지만, 본 발명의 경우 도전성 물질로써 격자형태 또는 스트라이프 형태의 보조 공통배선(167)을 형성하고 있으며, 이를 통해 정전기를 효과적으로 방전시킬 수 있는 바, 별도로 정전기 방지용 투명전극을 형성할 필요가 없는 것이 특징이다.
다음, 이러한 특징을 갖는 보조 공통배선(167) 하부에는 상기 블랙매트릭스(165)에서 화소영역(P)간 경계를 형성하며 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 순차 반복되는 컬러필터층(168)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(168) 하부로는 상 기 컬러필터층(168)의 단차를 보상하며 이를 보호하는 역할을 하는 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(170)이 전면에 형성되어 있다. 이때 상기 컬러필터층(168)과 오버코트층(170)은 상기 컬러필터 기판(161)의 테두리에 대응해서는 그 하부의 상기 보조 공통배선(167)과 연결된 연결패턴(169) 일부를 노출시키는 제 2 연결패턴 콘택홀(173)이 형성된 것이 특징이다. 이는 추후 상기 어레이 기판(111)과 합착 시 상기 어레이 기판(111)상에 형성된 공통배선(미도시)을 연결하는 공통배선 연결패턴(118)과 상기 컬러필터 기판(161)상의 상기 보조 공통배선(167)을 연결시키는 연결패턴(169)을 은 도트(183)에 의해 전기적으로 연결시키기 위함이다.
또한, 전술한 구성을 각각 갖는 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(161) 사이에는 액정층(180)이 형성되어 있으며, 도면에는 나타나지 않았지만, 상기 두 기판(111, 161) 사이에 개재된 상기 액정층(180)의 두께를 일정하게 유지시키고자 볼 형태 또는 기둥 형태의 스페이서(미도시)가 상기 두 기판(111, 161) 사이에 다수 구성되어 있다.
또한, 상기 두 기판(111, 161)이 합착된 상태를 유지시키고 상기 액정층(180)이 외부로 새는 것을 방지하기 위해 상기 두 기판(111, 161)의 테두리를 따라 씰패턴(미도시)이 더욱 형성되어 있으며, 상기 액정층(180) 내의 액정분자들의 일관된 초기배열을 위해 상기 액정층(180)과 각 기판(111, 161)의 계면 즉 상기 컬러필터 기판(161)에 있어서는 상기 오버코트층(170) 하부 전면에, 상기 어레이 기판(111)에 있어서는 상기 화소전극(157) 상부로 전면에 각각 배향막(미도시)이 더욱 형성되어 있다.
이때, 상기 횡전계형 액정표시장치(101)의 비표시영역(NA)에 있어서는 상기 컬러필터 기판(161)내의 보조 공통배선(167)을 연결하는 상기 연결패턴(169)의 노출된 일부와 상기 어레이 기판(111)상의 연결패턴 콘택홀(155)을 통해 노출된 공통배선 연결패턴(118)이 은 도트(183)에 의해 전기적으로 연결됨으로써 상기 공통배선(미도시)과 보조 공통배선(167)에 동일한 DC 공통전압이 인가되도록 하는 구조가 되고 있다. 이때, 상기 은 도트(183)는 상기 두 기판(111, 161) 사이의 테두리를 따라 다수개 형성됨으로써 상기 보조 공통배선(167) 자체의 저항에 따른 전압강하로 인한 불균일을 최소화하고 있다.
본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 컬러필터 기판 내에 하부의 어레이 기판상에 형성된 데이터 배선 또는 게이트 배선에 대응하여 동 기판에 형성된 공통배선과 전기적으로 연결되는 보조 공통배선을 구비함으로써 상기 공통배선과 데이터 배선과의 중첩에 의한 AC성 신호 왜곡을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판 내에 블랙매트릭스 하부로 보조 공통배선을 형성함으로써 상기 데이터 배선과 인접한 최외각 공통전극과 이와 인접한 화소전극 사이의 전계에의 영향을 저감시킴으로써 상기 최외각 공통전극의 폭을 중앙부 공통전극의 폭과 동일하게 형성하여 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (15)
- 제 1 기판과;상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;상기 다수의 게이트 배선과 나란하게 이격되어 형성된 다수의 공통배선과;상기 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 상기 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와;상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통배선과 연결되며 상기 다수의 데이터 배선과 나란하게 서로 이격하며 형성된 다수의 공통전극과;상기 화소영역 내에 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 다수의 공통전극과 나란하게 이와 서로 교대하며 형성된 다수의 화소전극과;상기 제 1 기판과 대향하며 형성된 제 2 기판과;상기 제 2 기판 내측면에 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 제 1 폭을 가지며 형성된 블랙매트릭스와;상기 블랙매트릭스 하부에 상기 제 1 폭보다 얇은 제 2 폭을 가지며 형성되며 서로 연결된 다수의 보조 공통배선과;상기 다수의 보조 공통배선 하부에 각 화소영역별로 경계를 가지며 형성된 컬러필터층과;상기 컬러필터층 하부로 전면에 평탄한 표면을 가지며 형성된 오버코트층과;상기 다수의 공통배선과 상기 다수의 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키며 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 은 도트와;상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 보조 공통배선은 상기 데이터 배선 및 게이트 배선에 대응하여 격자형태로 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 폭은 상기 데이터 배선 및 게이트 배선의 폭보다 같거나 작게 형성됨으로써 상기 보조 공통배선이 상기 데이터 및 게이트 배선과 완전히 중첩하도록 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 보조 공통배선은 그 끝단이 연결패턴에 의해 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 보조 공통배선은 상기 다수의 데이터 배선에 대응하여 각각 스트라이프 타입으로 형성되며, 이들의 끝단은 연결패턴에 의해 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 폭은 상기 데이터 배선의 폭보다 같거나 작게 형성됨으로써 상기 보조 공통배선이 상기 데이터 배선과 완전히 중첩하도록 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 기판에는 다수의 공통배선의 끝단을 연결시키는 공통배선 연결패턴을 더욱 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 은 도트는 상기 연결패턴 및 상기 공통배선과 접촉하며 형성됨으로써 상기 다수의 공통배선과 보조 공통배선을 전기적으로 연결시키는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 공통전극은 상기 다수의 화소전극과 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 공통전극은 상기 다수의 공통배선과 동일한 층에 동일한 물질로 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 공통전극은 모두 동일한 폭을 가지며 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선은 게이트 절연막의 하부 및 상부에 각각 형성되며, 상기 다수의 화소전극은 상기 다수의 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층 상부에 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 컬러필터층은 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 각 화소영역별로 순차 반복하는 형태인 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 공통배선은 투명 도전성 물질로 이루어진 횡전계형 액정표시장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 기판과 제 2 기판의 테두리부에는 상기 액정층이 새는 것을 방지하며 상기 제 1, 2 기판이 합착된 상태를 유지하도록 하는 씰패턴을 더욱 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
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2006
- 2006-11-29 KR KR1020060119069A patent/KR101350407B1/ko active IP Right Grant
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