KR20170050738A - 액정표시장치용 어레이 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은, 교차하여 제1 내지 제3 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 화소영역의 각각에 박막 트랜지스터와, 화소전극과, 공통전극이 위치하며, 공통전극 연결부가 상기 공통전극의 일단에 연결되고 전단 게이트 배선의 일측과 중첩하고, 상기 제1 내지 제3 화소영역에 각각 대응하는 제1 내지 제3 컬러필터가 상기 전단 게이트 배선과 공통전극 연결부 사이에 위치하며, 상기 제1 화소영역에서 상기 전단 게이트 배선의 일측으로부터 상기 공통전극 연결부의 일측까지의 거리는 상기 제2 및 제3 화소영역에서 상기 전단 게이트 배선의 일측으로부터 상기 공통전극 연결부의 일측까지의 거리보다 크고, 상기 제2 컬러필터의 유전율이 상기 제1 및 제3 컬러필터의 유전율보다 크다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판{Array Substrate For Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것으로, 특히 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD) 및 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat panel display device: FPD)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동 등의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하는 것으로, 두 기판과 두 기판 사이의 액정층, 그리고 액정층의 액정분자를 구동하기 위한 제1 및 제2 전극을 포함한다. 따라서, 액정표시장치는, 제1 및 제2 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자의 배열을 조절하고, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현한다. 이러한 액정표시장치는 휴대폰이나 멀티미디어장치와 같은 휴대용 기기부터 노트북 또는 컴퓨터 모니터 및 대형 텔레비전에 이르기까지 다양하게 적용된다.
일반적으로 액정표시장치의 하부 기판에는 각 화소영역의 화소전극에 신호를 인가하기 위한 박막 트랜지스터가 형성되고, 상부 기판에는 각 화소영역에 대응하여 컬러필터가 형성된다. 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 기판은 어레이 기판이라 일컬어지고, 컬러필터를 포함하는 상부 기판은 컬러필터 기판이라 일컬어진다.
이러한 액정표시장치는 두 기판을 각각 형성하고 하부 기판의 화소전극과 상부 기판의 컬러필터가 일대일 대응되도록 배치하는 공정을 통해 형성되는데, 두 기판을 배치하는 과정에서 오정렬(misalign)이 발생하여 불량이 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상부 기판에 폭이 넓은 블랙 매트릭스를 형성할 수 있는데, 이러한 경우 액정표시장치의 개구율이 낮아지게 된다.
특히, 액정표시장치가 고해상도를 가짐에 따라 동일 면적 내에서 화소영역의 크기가 줄어들게 되므로, 적은 개구율의 차이에도 영상의 화질은 큰 영향을 받게 된다.
또한, 일반적인 액정표시장치는 색재현율(color gamut)이 비교적 낮아, 많은 색상을 표현하지 못하므로 고화질의 영상을 표시하기 어렵다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 액정표시장치의 낮은 개구율 및 색재현율 문제를 해결하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은, 교차하여 제1 내지 제3 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 제1 내지 제3 화소영역의 각각에 위치하는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소전극과, 화소전극과 이격되어 위치하는 공통전극과, 상기 공통전극의 일단에 연결되고 전단 게이트 배선의 일측과 중첩하는 공통전극 연결부, 그리고 상기 제1 내지 제3 화소영역에 각각 대응하며 상기 전단 게이트 배선과 공통전극 연결부 사이에 위치하는 제1 내지 제3 컬러필터를 포함하며, 상기 제1 화소영역에서 상기 전단 게이트 배선의 일측으로부터 상기 공통전극 연결부의 일측까지의 거리는 상기 제2 및 제3 화소영역에서 상기 전단 게이트 배선의 일측으로부터 상기 공통전극 연결부의 일측까지의 거리보다 크며, 상기 제2 컬러필터의 유전율이 상기 제1 및 제3 컬러필터의 유전율보다 크다.
본 발명에서는, 컬러필터를 어레이 기판에 형성하여 액정표시장치의 개구율을 높일 수 있다.
또한, 컬러필터를 이루는 안료의 함량을 증가시켜 고색재현 컬러필터를 구현함으로써, 액정표시장치의 색재현율을 증가시킬 수 있다.
이때, 비교적 큰 유전율을 갖는 컬러필터를 포함하는 화소영역에서 게이트 배선의 일측으로부터 공통전극 연결부의 일측까지의 거리를 다른 화소영역보다 크게 하여 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 화소전극 및 공통전극의 일단은 양측에 돌출부를 가지며, 화소전극 및 공통전극의 타단은 돌출부에 대응하는 연장부를 가지도록 하여, 화소전극 및 공통전극의 패턴들 양단에서 전경이 나타나는 것을 방지하고, 잔상 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도로, 도 1의 II-II선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도로, 도 1의 III-III선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도로, 도 4의 V-V선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도로, 도 4의 VI-VI선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도로, 도 4의 VII-VII선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이다.
본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판과, 상기 기판 상에 위치하는 제1 게이트 배선과, 상기 제1 게이트 배선과 교차하여 제1, 제2, 제3 화소영역을 정의하는 제1, 제2, 제3 데이터 배선과, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역의 각각에 위치하는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상부에 위치하고, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역에 각각 대응하여 제1, 제2, 제3 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 일단이 연결되는 화소전극과, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 화소전극과 이격되는 공통전극과, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 공통전극의 일단에 연결되고 제2 게이트 배선의 일측과 중첩하는 공통전극 연결부를 포함하며, 상기 제1 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제1거리를 갖고, 상기 제2 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제2거리를 가지며, 상기 제2거리는 상기 제1거리보다 크다.
상기 제2 컬러필터의 유전율은 상기 제1 컬러필터의 유전율보다 크다.
상기 제2 컬러필터의 유전율과 상기 제1 컬러필터의 유전율의 차이는 0.5 내지 1.0이다.
상기 제2 컬러필터는 금속을 중심모체로 갖는 녹색 안료를 포함한다.
상기 녹색 안료의 금속은 아연이다.
상기 제3 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제3거리를 가지며, 상기 제3거리는 상기 제1거리보다 크고 상기 제2거리보다 작다.
상기 제3 컬러필터의 유전율은 상기 제2 컬러필터의 유전율보다 작으며 상기 제1 컬러필터의 유전율보다 크다.
상기 화소전극의 타단은 연장부를 포함하고, 상기 공통전극의 일단은 양측에 돌출부를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도이다. 도 1과 도 2 및 도 3은 한 화소영역을 도시하며, 도 2는 도 1의 II-II선에 대응하는 단면을 도시하고, 도 3은 도 1의 III-III선에 대응하는 단면을 도시한다. 도 1과 도 2 및 도 3의 어레이 기판은 컬러필터를 포함하는데, 도시의 편의를 위해, 도 1에서 컬러필터는 생략한다.
도 1과 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 도전성 물질로 이루어진 게이트 배선(112)과 게이트 전극(114), 공통 배선(116), 그리고 보조 공통 배선(118)이 형성된다.
게이트 배선(112)은 제1방향을 따라 연장되고, 게이트 전극(114)은 게이트 배선(112)에 연결된다. 게이트 전극(114)은 게이트 배선(112)으로부터 연장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 전극(114)은 게이트 배선(112)의 일부로 이루어지며, 게이트 배선(112)의 다른 부분보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
공통 배선(116)은 제1방향을 따라 연장되고, 게이트 배선(112)과 이격되어 위치한다. 보조 공통 배선(118)은 공통 배선(116)으로부터 제2방향을 따라 연장되며, 서로 이격되고 평행한 제1 및 제2패턴(118a, 118b)을 포함한다.
기판(110)은 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(112)과 게이트 전극(114), 공통 배선(116), 그리고 보조 공통 배선(118)은 알루미늄(aluminum)이나 몰리브덴(molybdenum), 니켈(nickel), 크롬(chromium), 구리(copper) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 또는 다중층 구조일 수 있다.
이어, 게이트 배선(112)과 게이트 전극(114), 공통 배선(116), 그리고 보조 공통 배선(118) 상부에는 게이트 절연막(120)이 형성되어 이들을 덮는다. 게이트 절연막(120)은 질화 실리콘(SiNx)이나 산화 실리콘(SiO2)으로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(114) 상부의 게이트 절연막(120) 위에는 반도체층(122)이 형성된다. 반도체층(122)은 진성 비정질 실리콘의 액티브층(122a)과 불순물 도핑된 비정질 실리콘의 오믹 콘택층(122b)을 포함한다. 이와 달리, 반도체층(122)은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 오믹 콘택층(122b)은 생략되고, 반도체층(122)의 상부에는 게이트 전극(114)에 대응하여 식각 방지막이 형성될 수 있다.
다음, 반도체층(122) 상부에는 소스 및 드레인 전극(134, 136)이 형성된다. 소스 및 드레인 전극(134, 136)은 반도체층(122) 상부에서 게이트 전극(114)을 중심으로 이격되어 위치하고, 오믹 콘택층(122b)은 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 동일한 모양을 가진다. 소스 및 드레인 전극(134, 136) 사이에는 액티브층(122a)이 노출된다.
드레인 전극(136)의 일부는 공통 배선(116)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성한다. 드레인 전극(136)의 중첩 부분은 제1 커패시터 전극을 이루고, 공통 배선(116)의 중첩 부분은 제2 커패시터 전극을 이룬다. 이때, 공통 배선(116)의 중첩 부분은 다른 부분에 비해 넓은 폭을 가질 수 있다.
게이트 전극(114)과 반도체층(122), 소스 전극(134), 그리고 드레인 전극(136)은 박막 트랜지스터를 이루며, 소스 및 드레인 전극(134, 136) 사이에 노출된 액티브층(122a)은 박막 트랜지스터의 채널이 된다. 여기서, 박막 트랜지스터의 채널은 U자 형인데, 박막 트랜지스터의 채널 형상은 달라질 수 있다.
또한, 보조 공통 배선(118) 상부의 게이트 절연막(120) 위에는 반도체 패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 반도체 패턴은 진성 비정질 실리콘의 제1 반도체 패턴과 불순물 도핑된 비정질 실리콘의 제2 반도체 패턴을 포함한다.
반도체 패턴 상부에는 데이터 배선(132)이 형성된다. 데이터 배선(132)은 실질적으로 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 연장되고, 게이트 배선(112)과 교차하여 화소영역을 정의한다. 데이터 배선(132)은 화소영역의 중앙을 기준으로 꺾어진 구조를 가진다. 데이터 배선(132)은 소스 전극(134)과 연결되며, 소스 전극(134)은 데이터 배선(132)에서 연장된다. 이와 달리, 소스 전극(134)은 데이터 배선(132)의 일부로 이루어질 수도 있다. 데이터 배선(132)의 제1측은 보조 공통 배선(118)의 제1패턴(118a)과 중첩하고, 데이터 배선(132)의 제2측은 보조 공통 배선(118)의 제2패턴(118b)과 중첩한다.
소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132)은 알루미늄(aluminum)이나 몰리브덴(molybdenum), 니켈(nickel), 크롬(chromium), 구리(copper) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 또는 다중층 구조일 수 있다.
여기서, 반도체층(122)과 소스 및 드레인 전극(134, 136)은 하나의 마스크를 이용한 사진식각공정을 통해 형성되며, 이에 따라, 데이터 배선(132) 하부에도 반도체층(122)과 동일 물질로 반도체 패턴이 형성된다. 이때, 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132)은 각각 반도체층(122) 및 반도체 패턴보다 좁은 폭을 가져, 반도체층(122) 및 반도체 패턴의 가장자리 상면은 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132)에 의해 각각 노출될 수 있다.
한편, 반도체층(122)과 소스 및 드레인 전극(134, 136)은 서로 다른 마스크를 이용한 각각의 사진식각공정을 통해 형성될 수도 있는데, 이 경우, 반도체층(122)의 측면은 소스 및 드레인 전극(134, 136)으로 덮이며, 데이터 배선(132) 하부의 반도체 패턴은 생략될 수 있다.
다음, 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132) 상부에는 보호층(140)이 형성된다. 보호층(140)은 산화 실리콘(SiO2)나 질화 실리콘(SiNx)의 무기절연물질로 형성될 수 있다.
보호층(140) 상부의 화소영역에는 컬러필터층(152)이 형성된다. 컬러필터층(152)은 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러필터를 포함하며, 하나의 컬러필터가 하나의 화소영역에 대응한다. 일례로, 도 2와 도 3의 컬러필터층(152)은 녹 컬러필터일 수 있다.
또한, 보호층(140) 상부에는 차광층(156)이 형성되며, 차광층(156)은 게이트 배선(112)과 공통 배선(116) 및 박막 트랜지스터에 대응하여 위치한다. 차광층(156)은 외부광이 박막 트랜지스터로 입사하는 것을 방지한다. 또한 차광층(156)은 외부광이 게이트 배선(112)과 공통 배선(116) 및 박막 트랜지스터에서 반사되어 출력되는 것을 차단하거나 감소시킨다.
차광층(156)은 제1컬러패턴(156a)과 제1컬러패턴(156a) 상부의 제2컬러패턴(156b)을 포함한다. 제1컬러패턴(156a) 및 제2컬러패턴(156b)은 적, 녹, 청 컬러필터 중 선택된 두 컬러필터와 동일 물질로 형성될 수 있는데, 적 컬러필터 및 청 컬러필터와 동일 물질로 형성하는 것이 차광 효과를 높이는데 바람직하다.
이와 달리, 차광층(156)은 단일 컬러패턴으로 이루어질 수도 있다. 이때, 차광층(154)은 투과율이 가장 낮은 청 컬러필터로 이루어지는 것이 반사광의 출력을 최소화할 수 있어 바람직하다.
차광층(156)은 컬러필터층(152)과 중첩할 수 있다. 이때, 도시한 바와 같이, 차광층(156)의 제1 및 제2컬러패턴(156a, 156b)과 컬러필터층(152)이 서로 다른 컬러물질로 형성될 경우, 제1컬러패턴(156a)이 먼저 형성되고, 컬러필터층(152)이 제1컬러패턴(156a) 상부에 제1컬러패턴(156a)과 중첩하게 형성되며, 제2컬러패턴(156b)이 컬러필터층(152) 상부에 컬러필터층(152)과 중첩하게 형성될 수 있다.
그러나, 제1 및 제2컬러패턴(156a, 156b)과 컬러필터층(152)의 적층 순서는 이에 제한되지 않는다. 또한, 컬러필터층(152)이 제1컬러패턴(156a)과 동일한 컬러물질로 형성될 경우, 제1컬러패턴(156a)과 컬러필터층(152)은 중첩되지 않고 서로 연결되며, 컬러필터층(152)이 제2컬러패턴(156b)과 동일한 컬러물질로 형성될 경우, 제2컬러패턴(156b)과 컬러필터층(152)은 서로 중첩되지 않고 연결된다.
한편, 도시하지 않았지만, 데이터 배선(132) 상부에도 차광층이 형성될 수 있으며, 데이터 배선(132) 상부의 차광층은 단일 컬러패턴 또는 이중 컬러패턴일 수 있다.
컬러필터층(152)과 차광층(156) 상부에는 오버코트층(160)이 형성된다. 오버코트층(160)은 실질적으로 평탄한 표면을 가진다.
오버코트층(160)은 컬러필터층(152) 및 보호층(140)과 함께 드레인 전극(136)을 노출하는 드레인 콘택홀(160a)을 가진다. 또한, 오버코트층(160)은 보호층(140) 및 게이트 절연막(120)과 함께 공통 배선(116)을 노출하는 공통 콘택홀(160b)을 가진다. 공통 콘택홀(160b)은 컬러필터층(152) 내에도 형성될 수 있다.
이러한 오버코트층(160)은 포토아크릴(photo acryl)로 이루어질 수 있다.
오버코트층(160) 상부의 화소영역에는 화소전극(172)과 공통전극(174)이 형성된다. 화소전극(172)과 공통전극(174) 각각은 실질적으로 제2방향을 따라 연장되고, 제1방향을 따라 서로 이격되어 있는 다수의 패턴을 포함한다. 공통전극(174)의 패턴은 화소전극(172)의 패턴과 제1방향을 따라 이격되어 번갈아 배치된다. 화소전극(172)과 공통전극(174)의 각 패턴은 화소영역의 중앙을 기준으로 꺾어져 있어 제2방향에 대해 일정 각도를 가지며, 제1방향으로 화소영역의 중앙을 지나는 가상의 선에 대해 실질적으로 대칭인 구조를 가진다. 여기서, 화소전극(172)과 공통전극(174)은 제2방향에 대해 45도 또는 이보다 작은 각도를 가지고 꺾어진다.
화소전극(172) 및 공통전극(174)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 형성될 수 있다.
또한, 제1연결부인 화소전극 연결부(173)와 제2연결부인 공통전극 연결부(175) 및 보조 공통전극(176)이 화소전극(172) 및 공통전극(174)과 동일층 상에 동일 물질로 형성된다.
화소전극 연결부(173)와 공통전극 연결부(175)는 제1방향을 따라 연장되고, 화소영역의 마주대하는 양측에 각각 위치한다. 화소전극 연결부(173)는 화소전극(172)의 패턴들 일단과 연결되어 있고, 드레인 전극(136)과 중첩하며, 드레인 콘택홀(160a)을 통해 드레인 전극(136)과 접촉한다.
또한, 공통전극 연결부(175)는 공통전극(174)의 패턴들 일단과 연결되며, 전단의 게이트 배선(112)과 부분적으로 중첩한다. 도시한 것처럼, 한 화소영역에 대응하는 공통전극 연결부(175)는 인접한 화소영역에 대응하는 공통전극 연결부(175) 및 보조 공통전극(176)과 연결된다. 이와 달리, 공통전극 연결부(175)는 각 화소영역별로 분리되어, 한 화소영역에 대응하는 공통전극 연결부(175)는 인접한 화소영역에 대응하는 공통전극 연결부(175) 및 보조 공통전극(176)과 분리되어 있을 수도 있다.
한편, 보조 공통전극(176)은 제2방향을 따라 연장되고 화소영역의 중앙을 기준으로 꺾어져 있어 제2방향에 대해 일정 각도를 가진다. 보조 공통전극(176)은 일단이 공통전극 연결부(175)와 연결되며, 데이터 배선(132) 및 보조 공통 배선(118)과 중첩한다. 보조 공통전극(176)의 타단은 연장되어 공통 배선(116)과 중첩하며, 공통 콘택홀(160b)을 통해 공통 배선(116)과 접촉한다.
이와 달리, 공통 콘택홀은 보조 공통 배선(118)을 노출할 수도 있으며, 이 경우 보조 공통전극(176)이 공통 콘택홀을 통해 보조 공통 배선(118)과 접촉할 수도 있다. 또는, 보조 공통 배선(118)이 연장되어 공통전극 연결부(175)와 중첩하고 공통 콘택홀은 연장된 보조 공통 배선(118)을 노출할 수도 있으며, 이 경우 공통전극 연결부(175)가 공통 콘택홀을 통해 보조 공통 배선(118)과 접촉할 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 박막 트랜지스터 상부에 컬러필터층(152)을 형성하고, 어레이 기판에 대향하는 상부 기판(도시하지 않음)의 블랙 매트릭스를 생략함으로써, 액정표시장치의 개구율을 높일 수 있다.
최근, TV 방송이나 저장매체 등을 통해 제공되는 영상의 화질이 높아짐에 따라, 액정표시장치의 고색재현율(wide color gamut)에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다.
이를 위해, sRGB 색규격 대비 140% 이상의 중첩비 및 DCI(digital cinema initiative) 색규격 대비 97% 이상의 중첩비를 만족하는 고색재현 컬러필터의 개발이 이루어지고 있다.
컬러필터를 이루는 안료의 함량을 증가시킴으로써 고색재현 컬러필터를 구현할 수 있는데, 이로 인해 컬러필터의 유전율이 증가하게 된다. 특히, 녹 컬러필터의 재료로는 금속을 중심모체로 갖는 녹색 안료가 사용되며, 이러한 녹 컬러필터의 유전율이 적 컬러필터 및 청 컬러필터의 유전율보다 증가하게 된다.
이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 녹 컬러필터(152)는 게이트 배선(112)과 공통전극 연결부(175) 사이에 위치하여 하나의 커패시터(capacitor) 역할을 하며, 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에 전위차를 유발하여 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에서 빛샘이 발생한다.
보다 상세하게, 전원이 온(on) 되어 블랙화면이 구동되었을 때, 화소전극(172)에는 공통전극 연결부(175)의 공통 전압과 실질적으로 동일한 전압이 인가되며, 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이 공통전극 연결부(175) 및 화소전극(172)과 동일 평면에는 공통전극 연결부(175) 및 화소전극(172)과 등전위가 형성되어야 한다. 그러나, 게이트 배선(112)에 인가되는 게이트 전압에 의해 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이 공통전극 연결부(175) 및 화소전극(172)과 동일 평면에는 공통전극 연결부(175) 및 화소전극(172)과 전위차가 발생한다. 따라서, 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에 전기장이 생기기 되어 빛샘이 발생한다. 이어, 시간이 지남에 따라, 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에 전하가 축적되어 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 전기장이 소멸되고, 빛샘이 사라진다.
그러나, 전원이 오프(off) 되었을 때, 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에 축적된 전하가 방전되면서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이에 전기장이 생기게 되어 다시 빛샘이 발생하고, 시간이 지남에 따라 전기장이 소멸되어 빛샘이 사라진다.
이러한 녹 컬러필터를 포함하는 화소영역에서의 빛샘에 의해 녹색을 띤(greenish) 블랙화면이 표시된다.
따라서, 빛샘을 방지하기 위해, 본 발명에서는 유전율이 비교적 큰 녹 컬러필터(152)를 포함하는 화소영역에서 게이트 배선(112)의 일단으로부터 공통전극 연결부(175)의 일단까지의 거리를 증가시킨다.
-제1실시예-
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도이고, 도 5와 도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도이다. 도 4는 제1 내지 제3 화소영역을 도시하며, 도 5는 도 4의 V-V선에 대응하는 단면을 도시하고, 도 6은 도 4의 VI-VI선에 대응하는 단면을 도시하며, 도 7은 도 4의 VII-VII선에 대응하는 단면을 도시한다.
여기서, 각 화소영역은 컬러필터층과 공통전극 연결부를 제외하면 도 1 내지 도 3과 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 부분에 대해 동일 부호를 부여하고 동일한 부분에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 4와 도 5, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 게이트 배선(112), 실질적으로 전단 게이트 배선(112)이 형성되고, 게이트 배선(112) 상부에 게이트 절연막(120)과 보호층(140)이 순차적으로 형성된다. 보호층(140) 상부에 컬러필터층(152a, 152b, 152)과 차광층(156)이 형성된다. 차광층(156)은 제1컬러패턴(156a)과 제2컬러패턴(156b)을 포함하고, 게이트 배선(112)과 중첩한다. 컬러필터층(152a, 152b, 152)과 차광층(156) 상부에 오버코트층(160)이 형성되며, 오버코트층(160) 상부에 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172)이 형성된다. 공통전극 연결부(175)는 게이트 배선(112)과 중첩하며, 게이트 배선(112)의 일측을 덮는다. 화소전극(172)은 공통전극 연결부(175)와 이격된다.
도 4와 도 5를 참조하면, 제1 화소영역(P1)에는 적(R) 컬러필터(152a)가 형성되고, 차광층(156)의 제1컬러패턴(156a)은 적 컬러필터(152a)와 동일 물질로 이루어져 적 컬러필터(152a)와 연결된다. 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제1거리(d1)를 가진다.
도 4와 도 6을 참조하면, 제2 화소영역(P2)에는 녹(G) 컬러필터(152b)가 형성되고, 녹 컬러필터(152b)는 차광층(156)과 중첩한다. 이때, 녹 컬러필터(152b)이 차광층(156)의 제1컬러패턴(156a)의 일단을 덮으며, 차광층의 제2컬러패턴(156b)이 녹 컬러필터(152b)의 일단을 덮는다. 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제2거리(d2)를 가진다.
여기서, 녹 컬러필터(152b)는 금속을 중심모체로 갖는 녹색 안료를 포함한다. 일례로, 녹색 안료는 중심모체로 아연(zinc: Zn)이 사용되고, 화학식1의 구조를 갖는 Green 58일 수 있다.
화학식1
Figure pat00001
이러한 녹 컬러필터(152b)는 적 컬러필터(152a)보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 여기서, 녹 컬러필터(152b)의 유전율과 적 컬러필터(152a)의 유전율의 차이는 0.5 내지 1.0일 수 있다. 일례로, 녹 컬러필터(152b)의 유전율은 약 4.3이고, 적 컬러필터(152a)의 유전율은 약 3.5일 수 있다.
이때, 녹 컬러필터(152b)를 포함하는 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)의 제2거리(d2)를 적 컬러필터(152a)를 포함하는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)의 제1거리(d1)보다 크게 한다.
따라서, 녹 컬러필터(152b)를 포함하는 제2 화소영역(P2)에서 녹 컬러필터(152b)에 의한 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이 빛샘을 방지할 수 있다.
일례로, 제1거리(d1)는 약 5 마이크로미터이고, 제2거리(d2)는 약 9 마이크로미터일 수 있다.
여기서, 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 이와 달리, 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리와 동일할 수도 있다.
한편, 도 4와 도 7을 참조하면, 제3 화소영역(P3)에는 청(B) 컬러필터(152c)가 형성되고, 차광층(156)의 제2컬러패턴(156b)은 청 컬러필터(152c)와 동일 물질로 이루어져 청 컬러필터(152c)와 연결된다. 제3 화소영역(P3)에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제3거리(d3)를 가진다.
이러한 청 컬러필터(152c)는 녹 컬러필터(152b)보다 작고 적 컬러필터(152a)보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 일례로, 청 컬러필터(152c)의 유전율은 약 3.8일 수 있다.
이때, 청 컬러필터(152c)를 포함하는 제3 화소영역(P3)에서 공통전극 연결부(175)의 제3거리(d3)를 녹 컬러필터(152b)를 포함하는 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)의 제2거리(d2)보다 작게 하고, 적 컬러필터(152a)를 포함하는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)의 제1거리(d1)보다 크게 할 수 있다. 즉, 제3거리(d3)는 제1거리(d1)보다 크고 제2거리(d2)보다 작을 수 있다. 여기서, 제3 화소영역(P3)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리보다 작고 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이의 거리보다 클 수 있다.
이와 달리, 청 컬러필터(152c)를 포함하는 제3 화소영역(P3)에서 공통전극 연결부(175)의 제3거리(d3)는 적 컬러필터(152a)를 포함하는 제1 화소영역(P1)에서 공통전극 연결부(175)의 제1거리(d1)와 동일할 수도 있다.
또는, 청 컬러필터(152c)의 유전율이 녹 컬러필터(152b)의 유전율과 유사할 경우, 청 컬러필터(152c)를 포함하는 제3 화소영역(P3)에서 공통전극 연결부(175)의 제3거리(d3)는 녹 컬러필터(152b)를 포함하는 제2 화소영역(P2)에서 공통전극 연결부(175)의 제2거리(d2)와 동일할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에서는 비교적 큰 유전율을 갖는 녹 컬러필터(152b)를 포함하는 제2 화소영역(P2)에서 게이트 배선(112)의 일측으로부터 공통전극 연결부(175)의 일측까지의 거리를 제1 및 제3 화소영역(P1, P3)보다 크게 하여 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 적 컬러필터(152a)보다 큰 유전율을 갖는 청 컬러필터(152c)를 포함하는 제3 화소영역(P3)에서 게이트 배선(112)의 일측으로부터 공통전극 연결부(175)의 일측까지의 거리를 제1 화소영역(P1)보다 크게 하여 추가적인 빛샘을 방지할 수 있다.
-제2실시예-
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 개략적인 평면도로, 도 8a 내지 도 8c는 각각 제1 내지 제3 화소영역에 대응하는 일부를 도시한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 화소전극과 공통전극을 제외하면 제1실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 부분에 대해 동일 부호를 부여하고 동일한 부분에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 화소영역의 각각에는 화소전극(172)과 공통전극(174)이 형성되고, 공통전극(174)의 패턴들은 게이트 배선(112)에 평행한 제1방향을 따라 화소전극(172)의 패턴들과 이격되어 번갈아 배치된다. 화소전극(172)과 공통전극(174)의 각 패턴은 화소영역의 중앙을 기준으로 꺾어져 있어 제1방향에 수직한 제2방향에 대해 일정 각도를 가지며, 제1방향으로 각 화소영역의 중앙을 지나는 가상의 선에 대해 실질적으로 대칭인 구조를 가진다.
화소전극(172) 및 공통전극(174)과 동일층에 동일물질로 제1방향을 따라 화소전극 연결부(도시하지 않음) 및 공통전극 연결부(175)가 형성되며, 화소전극 연결부 및 공통전극 연결부(175)는 각 화소영역의 마주대하는 양측에 각각 위치한다. 공통전극 연결부(175)는 공통전극(174)의 패턴들 일단과 연결되고, 화소전극 연결부는 화소전극(172)의 패턴들 일단과 연결된다.
공통전극(174)의 패턴들 일단은 양측에 돌출부(174a)를 가지며, 화소전극(172)의 패턴들 타단은 연장부(172a)를 가진다. 돌출부(174a)는 실질적으로 삼각형일 수 있고, 연장부(172a)를 마주대하는 일측의 면적이 타측의 면적보다 클 수 있다. 연장부(172a)는 제1방향을 따라 연장된다.
또한, 도시하지 않았지만, 화소전극(172)의 패턴들 일단은 양측에 돌출부를 가지며, 공통전극(174)의 패턴들 타단은 연장부를 가진다.
공통전극 연결부(175)는 게이트 배선(112), 실질적으로 전단 게이트 배선(112)과 중첩하며, 게이트 배선(112)의 일측을 덮는다.
도 8a를 참조하면, 제1 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제1거리(d1)를 가지며, 게이트 배선(112)과 공통전극 연결부(175) 사이에는 적 컬러필터가 위치한다.
또한, 도 8b를 참조하면, 제2 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제2거리(d2)를 가지며, 게이트 배선(112)과 공통전극 연결부(175) 사이에는 녹 컬러필터가 위치한다.
녹 컬러필터는 금속을 중심모체로 갖는 녹색 안료를 포함하며, 일례로, 녹색 안료는 중심모체로 아연(zinc: Zn)이 사용되고, 화학식1의 구조를 갖는 Green 58일 수 있다. 이러한 녹 컬러필터는 적 컬러필터보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 여기서, 녹 컬러필터의 유전율과 적 컬러필터의 유전율의 차이는 0.5 내지 1.0일 수 있다. 일례로, 녹 컬러필터의 유전율은 약 4.3이고, 적 컬러필터의 유전율은 약 3.5일 수 있다.
이때, 녹 컬러필터를 포함하는 제2 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 제2거리(d2)를 적 컬러필터를 포함하는 제1 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 제1거리(d1)보다 크게 한다.
따라서, 녹 컬러필터를 포함하는 제2 화소영역에서 녹 컬러필터에 의한 공통전극 연결부(175)와 화소전극(172) 사이 빛샘을 방지할 수 있다.
일례로, 제1거리(d1)는 약 5 마이크로미터이고, 제2거리(d2)는 약 9 마이크로미터일 수 있다.
한편, 도 8c를 참조하면, 제3 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 일측은 게이트 배선(112)의 일측으로부터 제3거리(d3)를 가지며, 게이트 배선(112)과 공통전극 연결부(175) 사이에는 청 컬러필터가 위치한다.
이러한 청 컬러필터는 녹 컬러필터보다 작고 적 컬러필터보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 일례로, 청 컬러필터의 유전율은 약 3.8일 수 있다.
이때, 청 컬러필터를 포함하는 제3 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 제3거리(d3)를 녹 컬러필터를 포함하는 제2 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 제2거리(d2)보다 작게 하고, 적 컬러필터를 포함하는 제1 화소영역에서 공통전극 연결부(175)의 제1거리(d1)보다 크게 할 수 있다. 즉, 제3거리(d3)는 제1거리(d1)보다 크고 제2거리(d2)보다 작을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에서는 비교적 큰 유전율을 갖는 녹 컬러필터를 포함하는 제2 화소영역에서 게이트 배선(112)의 일측으로부터 공통전극 연결부(175)의 일측까지의 거리를 제1 및 제3 화소영역보다 크게 하여 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 제2실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에서는 화소전극(172) 및 공통전극(174)의 패턴들 일단이 양측에 돌출부(174a)를 가지며, 화소전극(172) 및 공통전극(174)의 패턴들 타단이 연장부를 가져, 화소전극(172) 및 공통전극(174)의 패턴들 양단에서 전경(disclination)이 나타나는 것을 방지하고, 잔상 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 기판 112: 게이트 배선
114: 게이트 전극 118: 공통 배선
118a, 118b: 제1, 제2 보조 공통 배선
120: 게이트 절연막 122: 반도체층
132: 데이터 배선 134: 소스 전극
136: 드레인 전극 140: 보호층
152: 컬러필터층 156: 차광층
156a, 156b: 제1 및 제2컬러패턴 160: 오버코트층
160a: 드레인 콘택홀 160b: 공통 콘택홀
172: 화소전극 173: 화소전극 연결부
174: 공통전극 175: 공통전극 연결부

Claims (8)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 위치하는 제1 게이트 배선과;
    상기 제1 게이트 배선과 교차하여 제1, 제2, 제3 화소영역을 정의하는 제1, 제2, 제3 데이터 배선과;
    상기 제1, 제2, 제3 화소영역의 각각에 위치하는 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터 상부에 위치하고, 상기 제1, 제2, 제3 화소영역에 각각 대응하여 제1, 제2, 제3 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과;
    상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 일단이 연결되는 화소전극과;
    상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 화소전극과 이격되는 공통전극과;
    상기 제1, 제2, 제3 화소영역 각각에서 상기 공통전극의 일단에 연결되고 제2 게이트 배선의 일측과 중첩하는 공통전극 연결부
    를 포함하며,
    상기 제1 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제1거리를 갖고, 상기 제2 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제2거리를 가지며,
    상기 제2거리는 상기 제1거리보다 큰 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터의 유전율은 상기 제1 컬러필터의 유전율보다 큰 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터의 유전율과 상기 제1 컬러필터의 유전율의 차이는 0.5 내지 1.0인 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 컬러필터는 금속을 중심모체로 갖는 녹색 안료를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 녹색 안료의 금속은 아연인 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3 화소영역에서 상기 공통전극 연결부의 일측은 상기 제2 게이트 배선의 일측으로부터 제3거리를 가지며, 상기 제3거리는 상기 제1거리보다 크고 상기 제2거리보다 작은 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 컬러필터의 유전율은 상기 제2 컬러필터의 유전율보다 작으며 상기 제1 컬러필터의 유전율보다 큰 액정표시장치용 어레이 기판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소전극의 타단은 연장부를 포함하고, 상기 공통전극의 일단은 양측에 돌출부를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
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