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KR101759557B1 - 공통배선을 포함하는 액정표시장치의 어레이기판 - Google Patents

공통배선을 포함하는 액정표시장치의 어레이기판 Download PDF

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KR101759557B1
KR101759557B1 KR1020100139576A KR20100139576A KR101759557B1 KR 101759557 B1 KR101759557 B1 KR 101759557B1 KR 1020100139576 A KR1020100139576 A KR 1020100139576A KR 20100139576 A KR20100139576 A KR 20100139576A KR 101759557 B1 KR101759557 B1 KR 101759557B1
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김기우
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 어레이기판을 개시한다. 특히, 본 발명은 게이트 배선과 동일 레이어에 형성되어 화소영역에 공통전압을 제공하는 공통배선과 데이터 배선간의 기생 캐패시턴스 성분을 제거한 공통배선 및 이를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판은, 화소영역 및, 외곽영역으로 구분되는 어레이 기판에 있어서, 화소영역의 공통배선과 연결되어 외곽영역에 형성되는 복수의 제1 공통배선, 및 이와 수직하는 방향으로 형성되어 제1 공통배선과 연결되는 제2 공통배선, 그리고 제2 공통배선과 평행하는 방향으로 화소영역 및 제2 공통배선사이에 형성되어 복수의 데이터배선의 연장선과 연결되되, 제1 공통배선과 중첩되는 영역의 폭이 적어도 전체폭 보다 좁도록 형성되는 보조 데이터배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공통배선을 포함하는 액정표시장치의 어레이기판{ARRAY SUBSTRATE OF LCD DEVICE INCLUDING COMMON LINE}
본 발명은 액정표시장치의 어레이 기판에 관한 것으로, 특히 게이트 배선과 동일층에 형성되어 화소영역에 공통전압을 제공하는 공통배선과 데이터 배선간의 기생 캐패시턴스 성분을 제거한 공통배선 및 이를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판에 관한 것이다.
액정표시장치는 소정거리 이격되어 합착된 두 기판사이에 개재된 액정의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 영상을 구현하는 전자정보 디스플레이 장치이다.
이러한 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터(color filter) 기판과 제 2 기판인 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.
이때, 컬러필터 기판은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터와 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 이루어져 있다. 또한, 어레이 기판은 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트배선과 데이터배선, 게이트배선과 데이터배선의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 화소영역 위에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 컬러필터 기판과 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성한다.
도 1a는 일반적인 액정표시장치의 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시한 어레이 기판의 일 화소를 확대하여 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 액정표시장치의 어레이 기판(1)은, 다수의 게이트 배선(16)과 데이터 배선(17)이 수직으로 교차하고, 교차지점에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있는 화소영역(10)이 다수 배치되는 중앙 영역(20)과, 중앙 영역(20)에 각종 신호를 공급하기 위한 배선들이 형성되는 외곽 영역(30)으로 구성된다.
특히, 하나의 화소영역(10)에는 전술한 바와 같이, 종횡으로 배열되는 게이트 배선(16)과 이와 직교하는 데이터 배선(17)이 형성되어 있으며, 게이트배선(16)과 데이터배선(17)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
여기서, 전술한 박막 트랜지스터(T)는 게이트배선(16)에 연결된 게이트전극(21), 데이터배선(17)에 연결된 소스전극(22) 및 화소전극(P)과 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 박막 트랜지스터는 게이트전극(21)과 소스 및 드레인전극(22, 23)의 게이트전극(21)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(22)과 드레인전극(23)간에 전도채널을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.
또한, 화소영역(10) 내에는 게이트배선(16)에 대해 평행한 방향 및 수직하는 방향으로 교차 연결되는 공통배선(8, 9)이 배열된다.
전술한 공통배선(8,9)은 게이트 배선(16)과 동일한 도전물질로 형성되며, 이러한 공통배선 중 하나(9)는 데이터 배선(17)의 하부에 배치되어 이의 주변에서 새는 빛을 원천적으로 차단하는 역할과 공통전압을 공급하는 역할을 하게 된다.
여기서, 전술한 공통배선(8, 9), 게이트 배선(16), 및 데이터 배선(17)은 어레이기판(1)의 테두리 즉, 외곽영역(30)에 형성되는 게이트 및 데이터 배선 및 공통배선과 전기적으로 접촉하여 드라이버IC(미도시)로부터 제어신호를 공급받거나, 외부 전원공급부(미도시)로부터 공통전압을 인가받게 되는데, 이들 중 상부층(layer)에 형성되는 데이터 배선(17)과, 하부층에 형성되는 공통전압 배선(8,9)은 일부분이 중첩(overlap)되도록 배치되어 있어, 공정 진행중에 외부로부터 유입되는 정전기가 차징(charging)되고, 점점 누적됨에 따라 배선결함(line defect)이 종종 발생하게 된다.
도 2는 종래의 액정표시장치 어레이기판의 외곽영역을 확대하여 도시한 도면으로서, 도시한 바와 같이 어레이기판의 외곽영역(30)은 화소영역(10)에서 연장되어, 게이트 배선(16)이 외부단자와 연결되고, 데이터 배선(17)이 소정의 콘텍홀(17a)을 통해 접지된다. 또한, 화소영역(10)에서 연장되어 A영역에서 연결된 제1 공통배선(41)이 수평방향의 공통배선(42)과 연결되고, 하부로는 제2 공통배선(42)과 나란한 방향의 제3 공통배선(43)이 더 형성되어 있다. 이러한 제2 및 제3 공통배선(42, 43)은 수직방향의 보조 공통배선(44)과 연결된다. 또한, 최외측에는 전극단(49)이 형성된다.
이러한 구조의 어레이기판의 외곽영역(30)에서, 전술한 제2 공통배선(42)은 전면의 상부층에 데이터 배선(17)이 통과하게 되며 이에 따라 데이터 배선(17)과 제2 공통배선(42)이 일부 중첩(overlap)되어 서로 간에 간섭이 발생하게 된다. 따라서, 제2 공통배선(42)에서 데이터 배선(17)과 중첩되는 부분은 최소화되도록 형성되며, 어레이기판 제조공정중에 전술한 부분에 정전기가 유입 및 누적되어 단락(short)되는 불량이 발생하게 된다.
본 발명은 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 개구율의 증가를 위해, 데이터배선과, 데이터 배선의 하부에 배열되는 공통배선간에 발생하는 기생 커패시턴스 성분을 제거한 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판은 복수의 제1 공통배선, 제2 공통배선, 보조데이터배선을 포함한다.상기 제1 공통배선은 화소영역의 공통배선과 연결되어 외곽영역에 형성된다. 상기 제2 공통배선은 상기 복수의 제1 공통배선과 수직하는 방향으로 형성되어, 상기 제1 공통배선과 연결된다. 상기 보조 데이터배선은 상기 제2 공통배선과 평행하는 방향으로 상기 화소영역 및 제2 공통배선 사이에 형성되어 복수의 데이터배선의 연장선과 연걸되고, 제1 공통배선과 중첩되는 영역의 폭이 적어도 전체폭보다좁도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 공통배선은, 상기 게이트 배선과 동일층의 동일물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 연장선 및 보조 데이터 배선은, 상기 게이트 배선의 상부의 절연막층을 사이에 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 외곽영역상에 제1 공통배선과 평행한 방향으로 형성되며, 상기 제2 공통배선과 연결되는 제3 공통배선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공통배선 및 이를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판은 게이트 도전물질과 동일층에 형성되고 기판의 중앙 영역에 형성되는 공통배선과 데이터 금속배선간의 기생 캐패시턴스 성분을 제거함으로서, 어레이 기판의 제조공정시 외부로부터 유입되는 정전기의 축적에 의한 불량발생률을 감소시키고, 보다 안정적으로 공통신호 및 데이터신호를 공급할 수 있는 공통배선 및 이를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판을 제공하는 효과가 있다.
도 1a는 일반적인 액정표시장치의 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 1b는 도 1a에 도시한 어레이 기판의 일 화소를 확대하여 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 액정표시장치 어레이기판의 외곽영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이고,
도 3b는 도 3a의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이고,
도 4b는 도 4a의 IV-IV' 부분을 절단한 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공통배선 및 이를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판을 설명한다.
이하의 설명에서, 본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 구성요소의 형상 및 위치가 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 특히 도면에서는 본 발명의 기술적 특징인 구조 및 형상의 이해를 돕기 위해 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 표현하였다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이고, 도 3b는 도 3a의 B 부분을 확대한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역(130)은 다수의 게이트 배선과 데이터 배선이 수직으로 교차하고 공통배선이 형성되며, 교차지점에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되어 있는 다수의 화소영역(110)과, 이러한 화소영역(110)에서 수평방향으로 연장되는 게이트 배선(116)과, 화소영역(110)에서 수직방향으로 연장되는 다수의 데이터 배선(117)이 형성된다.
이러한 게이트 배선(116) 및 데이터 배선(117)은 각각 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층, 다른 마스크 공정을 통해 형성되며, 또한 게이트 배선(116)은 후술하는 공통배선들(141, 143, 144)과 도전물질을 이용한 동일층, 동일 마스크 공정을 통해 동시에 형성된다.
전술한 게이트 배선(116) 및 공통배선들(141, 143, 144)을 이루는 도전물질로는 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명의 특성을 갖는 도전물질들이 이용될 수 있다.
또한, 다수의 데이터 배선(117)의 사이에는, 화소영역(130)과 연결되며 수직방향으로 연장되는 제1 공통배선(141)이 형성되고, 이러한 제1 공통배선(141)은 하부에서 수평방향으로 형성된 제2 공통배선(143)과 연결된다. 또한 제2 공통배선(143)은 수직방향으로 형성된 보조 공통배선(144)과 연결된다.
여기서, 전술한 데이터 배선(117)은 제2 공통배선(143)의 상부로 나란히 형성되는 보조 데이터 배선(151)과 연결된다. 이러한 보조 데이터 배선(151)은 수평방향으로 연장되어 외측의 콘텍부(152)를 통해 하부층의 전극단(149)과 연결된다.
특히, 전술한 보조데이터 배선(151)은 직교하는 방향으로 하부층에 형성된 제1 공통배선(141)과의 중첩 부분(B)의 두께가 타 부분보다 좁게 형성되어 있으며, 이에 따라 중첩 부분의 전체 두께가 종래보다 작아지게 되어 제1 공통배선(141)과 보조 데이터 배선(151)간의 기생 캐패시턴스 성분이 제거됨으로서, 어레이기판의 제조공정시 외부로부터 유입되는 정전기의 축적량이 현저히 줄어듬에 따라 정전기 단락불량이 개선되게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 IV-IV' 부분을 절단한 단면을 도시한 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역(230)은 다수의 게이트 배선과 데이터 배선이 수직으로 교차하고 공통배선이 형성되며, 교차지점에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되어 있는 다수의 화소영역(210)과, 이러한 화소영역(210)에서 수평방향으로 연장되는 게이트 배선(216)과, 화소영역(210)에서 수직방향으로 연장되는 다수의 데이터 배선(217)이 형성된다.
또한, 데이터 배선(217)의 사이에 위치하고 화소영역(230)과 연결되며, 수직방향으로 연장되는 제1 공통배선(241a, 241b)이 형성되어 하부에서 수평방향으로 형성된 제2 공통배선(243)과 연결되되, 제1 공통배선(241a, 241b)은 상하부로 분할되어 제1a 공통배선(241a)은 상부의 화소영역(230)과 연결되고, 제1b 공통배선(241b)은 제2 공통배선(243)과 각각 연결된다. 제2 공통배선(243)은 수직방향으로 형성된 보조 공통배선(244)과 연결된다.
전술한 데이터 배선(217)은, 화소영역(210)과 제2 공통배선(243)의 사이에 나란히 형성되는 보조 데이터 배선(251)과 연결된다. 이러한 보조 데이터 배선(251)은 수평방향으로 연장되어 외측의 콘텍부(252)를 통해 하부층의 전극단(249)과 연결된다.
여기서, 제2 공통배선(243)과 나란히 형성되는 보조 데이터 배선(251)은 전술한 제1a 공통배선(241a)과 제1b 공통배선(241b)의 사이 이격공간의 상부로 지나가도록 형성된다. 즉, 제1 공통배선(241a, b)과 보조 데이터 배선(251)은 실질적으로 중첩되는 부분이 없도록 형성된다.
또한, 제1a 공통배선(241a) 및 제1b 공통배선(241b)의 끝단에는 상부층으로의 콘택홀이 형성되고, 보조 데이터 배선(251)의 상부층에 형성되는 절연막의 상부에 콘택전극을 통해 각각 연결됨으로서 전기적으로 도통된다.
도 4b를 참조하면, 투명한 유리기판(231)상에 게이트 배선과 동일한 도전물질로 제1a 공통배선(241a) 및 제1b 공통배선(241b)이 형성되고, 이의 상부로 제1 절연막층(232)이 형성된다. 또한 제1 절연막층(232)의 상부로 데이터 배선과 동일한 도전물질로 보조 데이터 배선(251)이 형성되고, 이의 상부로 제2 절연막층(234)이 형성된다.
다음으로, 제1 및 제2 절연막(232,234)층을 관통하여 제1a 공통배선(241a) 및 제1b 공통배선(241b)의 일부가 드러나는 콘텍홀이 형성되고, 이의 상부로 투명전극층은 콘텍전극(235)이 형성된다. 이러한 콘택전극(235)을 이루는 전도성 물질로는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질 등이 사용될 수 있다.
또한, 전술한 제1 공통배선(241a, 241b)의 전면에 형성되는 제1 절연막층(232)은 약 4000Å의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 또한 보조 데이터 배선(251)의 전면에 형성되는 제2 절연막층(234)은 3000Å의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따라, 제1 공통배선 및 보조 데이터 배선이 중첩(overlap)되는 부분이 실질적으로 제거되어 제1 공통배선(241a,b)과 보조 데이터 배선(251)간의 기생 캐패시턴스 성분이 제거됨으로서, 어레이기판의 제조공정시 외부로부터 유입되는 정전기의 축적량이 현저히 줄어듬에 따라 정전기 단락불량이 개선되게 된다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역을 도시한 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 어레이 기판의 외곽영역(330)은 다수의 게이트 배선과 데이터 배선이 수직으로 교차하고 공통배선이 형성되며, 교차지점에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되어 있는 다수의 화소영역(310)과, 이러한 화소영역(310)에서 수평방향으로 연장되는 게이트 배선(316)과, 화소영역(310)에서 수직방향으로 연장되는 다수의 데이터 배선(317)이 형성된다.
또한, 데이터 배선(317)의 사이에 위치하고 화소영역(330)과 연결되며, 수직방향으로 연장되는 제1 공통배선(341a, 341b)이 형성되어 하부에서 수평방향으로 형성된 제2 공통배선(343)과 연결되되, 제1 공통배선(341a, 341b)은 상하부로 분할되어 제1a 공통배선(341a)은 상부의 화소영역(330)과 연결되고, 제1b 공통배선(341b)은 제2 공통배선(343)과 각각 연결된다. 제2 공통배선(343)은 수직방향으로 형성된 보조 공통배선(344)과 전기적으로 연결된다.
전술한 데이터 배선(317)은 제2 공통배선(343)의 상부로 나란히 형성되는 보조 데이터 배선(351)과 연결되는데, 이러한 보조 데이터 배선(351)은 수평방향으로 연장되어 외측의 콘텍부(352)를 통해 하부층의 전극단(349)과 연결된다.
여기서, 보조 데이터 배선(351)은 전극단(349)과 연결되기 위해 보조 공통배선(344)과 일부분이 중첩되게 되며, 본 발명의 제3 실시예에서는 보조 공통배선(344)을 두 부분으로 분할하여 실질적으로 보조 데이터배선(351)과 보조 공통배선(344)의 중첩부분을 형성하지 않는 것을 특징으로 한다. 따라서, 보조 공통배선(344)의 상부로 제1 절연막층, 보조 데이터 배선층, 제2 절연막층을 사이에 두고 보조 콘텍전극이 형성되어 분할된 부분을 서로 전기적으로 연결한다.
또한, 제2 공통배선(343)과 나란히 형성되는 보조 데이터 배선(351)은 전술한 제1a 공통배선(341a)과 제1b 공통배선(341b)의 사이 이격공간의 상부로 지나가도록 형성된다. 즉, 제1 공통배선(341a, b)과 보조 데이터 배선(351)은 실질적으로 중첩되는 부분이 없도록 형성된다. 또한, 제1a 공통배선(341a) 및 제1b 공통배선(341b)의 끝단에는 상부층으로의 콘택홀이 형성되고, 보조 데이터 배선(351)의 상부층에 형성되는 절연막 상부의 콘택전극을 통해 각각 연결됨으로서 전기적으로 도통된다.
이에 따라, 본 발명의 어레이 기판은 공통배선 및 데이터배선을 통해 서로간섭없는 공통전압 및 데이터신호를 제공하여 보다 안정적으로 구동하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 화소영역 116 : 게이트 배선
117 : 데이터 배선 130 : 어레이기판 외곽영역
141 : 제1 공통배선 143 : 제2 공통배선
144 : 제3 공통배선 149 : 전극단
151 : 보조 데이터 배선

Claims (10)

  1. 복수의 게이트 배선 및 데이터배선이 형성되는 화소영역 및, 상기 화소영역의 외측을 둘러싸는 외곽영역으로 구분되는 어레이 기판에 있어서,
    상기 화소영역의 공통배선과 연결되어 상기 외곽영역에 형성되는 복수의 제1 공통배선;
    상기 복수의 제1 공통배선과 수직하는 방향으로 형성되어 상기 제1 공통배선과 연결되는 제2 공통배선;
    상기 제2 공통배선과 평행하는 방향으로 상기 화소영역 및 제2 공통배선사이에 형성되어 상기 복수의 데이터배선의 연장선과 연결되되, 상기 제1 공통배선과 중첩되는 영역의 폭이 적어도 전체폭 보다 좁도록 형성되는 보조 데이터배선
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공통배선은,
    상기 게이트 배선과 동일층의 동일물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연장선 및 보조 데이터 배선은,
    상기 게이트 배선의 상부의 절연막층을 사이에 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외곽영역상에 제1 공통배선과 평행한 방향으로 형성되며, 상기 제2 공통배선과 연결되는 제3 공통배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
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