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KR102244836B1 - 컬러필터를 포함하는 어레이 기판 - Google Patents

컬러필터를 포함하는 어레이 기판 Download PDF

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KR102244836B1
KR102244836B1 KR1020140193045A KR20140193045A KR102244836B1 KR 102244836 B1 KR102244836 B1 KR 102244836B1 KR 1020140193045 A KR1020140193045 A KR 1020140193045A KR 20140193045 A KR20140193045 A KR 20140193045A KR 102244836 B1 KR102244836 B1 KR 102244836B1
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에 관한 것으로, 컬러필터를 박막 트랜지스터 상부에 형성하며, 데이터 배선 상부에 단일 컬러패턴의 차광층을 형성하고, 차광층과 컬러필터 사이에 이격 공간을 두어, 노광영역의 변동에 의해 컬러필터가 이동되어 형성되더라도, 데이터 배선 상부에는 단일 컬러패턴만이 위치하도록 한다. 또한, 데이터 배선 하부에 데이터 배선과 중첩하는 보조 공통 배선을 형성하고, 차광층과 컬러필터 사이의 이격 공간이 보조 공통 배선 상부에 위치하도록 하며, 오버코트층이 컬러필터와 차광층 사이의 이격 공간을 채운다.

Description

컬러필터를 포함하는 어레이 기판{Array Substrate Including Color Filter}
본 발명은 표시장치용 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 device) 및 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode device: OLED device)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat panel display device: FPD device)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 화소 전극 및 공통 전극을 포함한다. 따라서, 액정표시장치는, 화소 전극 및 공통 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자가 움직이도록 함으로써, 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 화소 전극에 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 화소 전극과 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.
이에 따라, 컬러필터를 어레이 기판에 형성하여 오정렬을 방지하고 개구율을 높이는 방법이 제시되었다. 이때, 컬러필터는 박막 트랜지스터의 상부에 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 컬러필터 온 박막 트랜지스터(color filter on thin film transistor: COT) 구조라고 일컬어진다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에 대해 설명한다.
도 1은 종래의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 절연막(20)이 형성되고, 게이트 절연막(20) 상부에 데이터 배선(32)이 형성된다. 데이터 배선(32) 상부에는 보호층(40)이 형성되고, 보호층(40) 상부의 인접한 두 화소영역에는 각각 제1컬러필터(52)와 제2컬러필터(54)가 형성된다. 제1컬러필터(52)와 제2컬러필터(54) 상부에는 오버코트층(60)이 형성된다.
여기서, 제1컬러필터(52)와 제2컬러필터(54)는 데이터 배선(32) 상부까지 연장되어 데이터 배선(32)을 덮으며, 데이터 배선(32) 상부에서 서로 중첩한다. 제1컬러필터(52)와 제2컬러필터(54)의 중첩된 부분은 차광층의 역할을 하여, 외부광이 데이터 배선(32)에서 반사되어 출력되는 것을 차단하거나 감소시킨다.
따라서, 상부 기판(도시하지 않음)의 블랙 매트릭스를 생략할 수 있으며, 이에 따라 개구율을 더 높일 수 있다.
이러한 제1 및 제2컬러필터(52, 54) 각각은 노광 및 현상 공정을 통해 형성되는데, 액정표시장치가 대형화됨에 따라, 각 컬러필터(52, 54)에 대해 2회 이상의 노광이 필요하게 된다. 이때, 제1노광영역과 제2노광영역 중 적어도 하나의 변동(shift)이 생길 수 있으며, 이로 인해 데이터 배선(32) 상부에서 중첩되는 제1컬러필터(52)와 제2컬러필터(54)의 구조가 달라진다.
도 2a와 도 2b는 종래의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도로, 노광영역 변동에 따른 컬러필터의 중첩 구조를 도시한다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제2컬러필터(54) 형성 시 노광영역의 변동이 발생할 수 있으며, 이에 따라 제2컬러필터(54)가 도면상에서 우측으로 이동되어 형성된다. 따라서, 데이터 배선(32) 상부의 일부 영역에는 제1컬러필터(52)만이 위치하고, 데이터 배선(32) 상부의 나머지 영역에는 제1 및 제2컬러필터(52, 54)가 중첩되어 위치한다.
한편, 도 2b에 도시한 바와 같이, 제1컬러필터(52) 형성 시 노광영역의 변동이 발생할 수 있으며, 이에 따라 제1컬러필터(52)가 도면상에서 좌측으로 이동되어 형성된다. 따라서, 데이터 배선(32) 상부의 일부 영역에는 제1 및 제2컬러필터(52, 54)가 중첩되어 위치하고, 데이터 배선(32) 상부의 나머지 영역에는 제2컬러필터(54)만이 위치한다.
이와 달리, 데이터 배선(32) 상부에는 제1컬러필터(52)만이 위치할 수도 있으며, 또는 제2컬러필터(54)만이 위치할 수도 있다.
이와 같이, 노광영역의 변동이 발생할 경우, 데이터 배선(32) 상부에 위치하는 컬러필터(52, 54)의 중첩 구조가 달라지게 되는데, 이에 따라 외부광이 데이터 배선(32)에서 반사되어 출력될 때, 통과하는 컬러필터(52, 54)가 달라지게 되므로, 색감 차가 발생한다.
즉, 도 2a의 데이터 배선(32)에서 반사되는 제1광(L11)은 제1컬러필터(52)만을 통과하는 반면, 데이터 배선(32)에서 반사되는 제2광(L12)은 제1 및 제2컬러필터(52, 54)를 통과하게 되므로, 색감 차가 발생한다.
또한, 도 2b의 데이터 배선(32)에서 반사되는 제3광(L21)은 제1 및 제2컬러필터(52, 54)를 통과하는 반면, 데이터 배선(32)에서 반사되는 제4광(L22)은 제2컬러필터(54)만을 통과하게 되므로, 색감 차가 발생한다.
한편, 도 2a의 제1광(L11)과 도 2b의 제4광(L22)도 통과하는 컬러필터가 달라 색감 차가 발생한다.
이러한 반사광의 색감 차는 액정표시장치의 화질을 저하시킨다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 반사광의 색감 차를 방지하여 화질을 향상시킬 수 있는 컬러필터를 포함하는 어레이 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상부의 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막 트랜지스터와, 상기 데이터 배선과 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호층과, 상기 보호층 상부의 상기 화소영역에 위치하며, 적, 녹, 청 컬러필터 중 하나를 포함하는 컬러필터층과, 상기 데이터 배선 상부의 상기 보호층 위에 위치하는 차광층과, 상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 포함하고, 상기 차광층은 적, 녹, 청 컬러필터 중 하나와 동일 물질로 이루어지며, 상기 차광층과 상기 컬러필터층 사이에는 이격 공간이 위치하는 어레이 기판을 제공한다.
상기 차광층은 상기 화소영역에 인접한 화소영역의 컬러필터층과 동일 물질로 이루어지며, 상기 차광층과 상기 인접한 화소영역의 컬러필터층은 연결되어 있다.
본 발명의 어레이 기판은 상기 게이트 배선과 이격되어 있는 공통 배선과, 상기 공통 배선에서 연장되고 상기 데이터 배선과 중첩하는 보조 공통 배선을 더 포함하고, 상기 이격 공간은 상기 보조 공통 배선 상부에 위치한다.
상기 보조 공통 배선은 서로 이격되고 평행한 제1 및 제2패턴을 포함하고, 상기 제1패턴은 상기 데이터 배선의 제1측과 중첩하고 상기 제2패턴은 상기 데이터 배선의 제2측과 중첩한다.
또는, 상기 보조 공통 배선은 상기 데이터 배선보다 넓은 폭을 가진다.
상기 차광층의 폭은 상기 데이터 배선의 폭과 같거나 크다.
상기 차광층은 상기 청 컬러필터와 동일한 물질로 이루어진다.
본 발명의 어레이 기판은 상기 컬러필터층과 상기 차광층 상부에 오버코트층을 더 포함하고, 상기 오버코트층은 상기 이격 공간을 채우며 평탄한 표면을 갖는다.
본 발명의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에서는, 데이터 배선 상부에 단일 컬러패턴의 차광층을 형성하고, 차광층과 컬러필터층 사이에 이격 공간을 두어, 노광영역의 변동이 발생하더라도 데이터 배선에 반사되는 빛의 색감 차를 막을 수 있다. 따라서, 표시장치의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 차광층과 인접한 컬러필터가 동일 물질로 이루어질 경우, 이격 공간 없이 일체로 형성함으로써, 공정 설계의 자유도를 높이며, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
또한, 보조 공통 배선이 데이터 배선보다 넓은 폭을 가지고 데이터 배선과 중첩하며, 차광층과 컬러필터층 사이의 이격 공간이 보조 공통 배선에 대응하도록 함으로써, 공정 설계의 자유도를 높이며, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다.
도 2a와 도 2b는 종래의 컬러필터를 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도로, 노광영역 변동에 따른 컬러필터의 중첩 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 평면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 단면도로, 도 4는 도 3의 IV-IV선에 대응하는 단면을 도시하고, 도 5는 도 3의 V-V선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 개략적 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 개략적 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다.
이하, 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
-제1실시예-
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 평면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 단면도이다. 도 3과 도 4 및 도 5는 한 화소영역을 도시하며, 도 4는 도 3의 IV-IV선에 대응하는 단면을 도시하고, 도 5는 도 3의 V-V선에 대응하는 단면을 도시한다. 도시의 편의를 위해, 도 3에서 컬러필터는 생략한다.
도 3과 도 4 및 도 5에 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)의 일부로 이루어지며, 게이트 배선(112)의 다른 부분보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 이와 달리, 게이트 전극(114)은 게이트 배선(112)으로부터 연장될 수 있다.
공통 배선(116)은 제1방향을 따라 연장되고, 게이트 배선(112)과 이격되어 위치한다. 보조 공통 배선(118)은 공통 배선(116)으로부터 연장되고, 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.
또한, 보조 공통 배선(116a, 116b) 상부의 게이트 절연막(120) 위에는 반도체 패턴(124)이 형성된다. 반도체 패턴(124)은 진성 비정질 실리콘의 제1 반도체 패턴(124a)과 불순물 도핑된 비정질 실리콘의 제2 반도체 패턴(124b)을 포함한다.
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(134)의 일부는 공통 배선(116)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성한다. 드레인 전극(134)의 중첩된 부분은 제1 커패시터 전극을 이루고, 공통 배선(116)의 중첩된 부분은 제2 커패시터 전극을 이룬다. 이때, 공통 배선(116)의 중첩된 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.
한편, 반도체 패턴(124) 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 패턴(124)이 형성된다. 이때, 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132)은 반도체층(122)과 반도체 패턴(124)보다 좁은 폭을 가져, 반도체층(122)과 반도체 패턴(124)의 가장자리 상면은 소스 및 드레인 전극(134, 136)과 데이터 배선(132)에 의해 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 패턴(124)은 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, 녹, 청 컬러필터를 포함하며, 하나의 컬러필터가 하나의 화소영역에 대응한다. 컬러필터층(152)은 보조 공통 배선(118)과 일부 중첩한다.
한편, 데이터 배선(132) 상부의 보호층(140) 위에는 제1차광층(154)이 형성된다. 제1차광층(154)은 단일층으로 이루어지며, 외부광이 데이터 배선(132)에서 반사되어 출력되는 것을 차단하거나 감소시킨다. 제1차광층(154)은 적, 녹, 청 컬러필터 중 하나와 동일 물질로 형성될 수 있는데, 투과율이 가장 낮은 청 컬러필터로 이루어지는 것이 반사광의 출력을 최소화할 수 있어 바람직하다.
제1차광층(154)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭과 같거나 넓으며, 노광 영역이 변동(shift)되더라도 제1차광층(154)이 데이터 배선(132)을 덮을 수 있도록, 제1차광층(154)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.
제1차광층(154)은 컬러필터층(152)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있으며, 제1차광층(154)과 컬러필터층(152) 사이에는 이격 공간(S1)이 위치하고, 이격 공간(S1)을 통해 보호층(140)의 상면이 노출된다. 이격 공간(S1)은 보조 공통 배선(118) 상부에 위치하며, 이격 공간(S1)의 폭은 보조 공통 배선(118)의 대응하는 패턴(118a, 118b)의 폭보다 작은 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 이격 공간(S1)의 폭은 보조 공통 배선(118)의 대응하는 패턴(118a, 118b)에서 데이터 배선(132)과 중첩하지 않는 부분의 폭보다 작다.
한편, 박막 트랜지스터 상부의 보호층(140) 위에는 제2차광층(156)이 형성된다. 제2차광층(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, 제2차광층(156)은 단일 컬러패턴으로 이루어질 수도 있다.
컬러필터층(152)과 제1 및 제2차광층(154, 156) 상부에는 오버코트층(160)이 형성된다. 오버코트층(160)은 이격 공간(S1)을 채우며, 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)과 함께 보조 공통 배선(118)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 화소 전극(172)과 공통 전극(174)이 형성된다. 화소 전극(172)과 공통 전극(174) 각각은 제2방향으로 연장되고, 제1방향을 따라 서로 이격되어 있는 다수의 패턴을 포함한다. 공통 전극(174)의 패턴은 화소 전극(172)의 패턴과 제1방향을 따라 이격되어 번갈아 배치된다. 화소 전극(172)과 공통 전극(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, 화소 전극(172)과 공통 전극(174)은 제2방향에 대해 45도 또는 이보다 작은 각도를 가지고 꺾어진다.
화소 전극(172) 및 공통 전극(174)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 형성될 수 있다.
또한, 화소연결부(173)와 공통연결부(175) 및 보조 공통 전극(176)이 화소 전극(172) 및 공통 전극(174)과 동일층 상에 동일 물질로 형성된다. 화소연결부(173)와 공통연결부(175)는 제1방향을 따라 연장되고, 화소영역의 마주대하는 양측에 각각 위치한다. 화소연결부(173)는 화소 전극(172)의 패턴들 일단과 연결되어 있으며, 드레인 전극(136)과 중첩하여 드레인 콘택홀(160a)을 통해 드레인 전극(136)과 접촉한다.
또한, 공통연결부(175)는 공통 전극(174)의 패턴들 일단과 연결되어 있으며, 공통 콘택홀(160b)을 통해 보조 공통 배선(118)과 접촉한다. 이와 달리, 공통 콘택홀은 공통 배선(116)을 노출할 수도 있으며, 공통 전극(174)이 공통 콘택홀을 통해 공통 배선(116)과 접촉할 수도 있다.
보조 공통 전극(176)은 제2방향을 따라 연장되고 화소영역의 중앙을 기준으로 꺾어져 있어 제2방향에 대해 일정 각도를 가진다. 보조 공통 전극(176)은 일단이 공통연결부(175)와 연결되며, 데이터 배선(132) 및 보조 공통 배선(118)과 중첩한다. 또한, 보조 공통 전극(176)은 제1차광층(154)과 컬러필터층(152) 사이의 이격 공간(S1)을 덮는다.
도시한 것처럼, 한 화소영역에 대응하는 공통연결부(175)는 인접한 화소영역에 대응하는 공통연결부(175) 및 보조 공통 전극(176)과 연결될 수 있다. 이와 달리, 한 화소영역에 대응하는 공통연결부(175)는 인접한 화소영역에 대응하는 공통연결부(175) 및 보조 공통 전극(176)과 분리되어 있을 수 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에서는, 박막 트랜지스터 상부에 컬러필터층(152)을 형성하고, 어레이 기판에 대향하는 상부 기판(도시하지 않음)의 블랙 매트릭스를 생략함으로써, 개구율을 높일 수 있다. 이때, 데이터 배선(132) 상부에 단일 컬러패턴의 제1차광층(154)을 형성하고, 제1차광층(154)과 컬러필터층(152) 사이에 이격 공간(S1)을 둔다. 이에 따라, 2회 이상의 노광이 필요한 경우, 각 노광영역 간의 변동에 의해 컬러필터가 이동되어 형성되더라도, 데이터 배선(132) 상부에는 여전히 단일 컬러패턴만이 위치하므로, 데이터 배선(132)에 반사되는 빛의 색감 차를 막을 수 있다. 따라서, 표시장치의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 이격 공간(S1)이 보조 공통 배선(118) 상부에 위치하도록 함으로써, 이격 공간(S1)을 통한 빛샘을 방지할 수 있다.
이때, 컬러필터층(152) 상부에 형성되는 오버코트층(160)이 이격 공간(S1)을 채우며 평탄한 표면을 가지므로, 이격 공간(S1)을 채우기 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.
-제2실시예-
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 개략적 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 어레이 기판은 컬러필터층 및 차광층을 제외하고 제1실시예의 어레이 기판과 동일한 구조를 가지며, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상부에 제1 및 제2패턴(118a, 118b)을 포함하는 보조 공통 배선(118)이 형성되고, 보조 공통 배선(118) 상부에 게이트 절연막(120)이 형성된다. 게이트 절연막(120) 상부의 인접한 화소영역 사이에 제1 반도체 패턴(124a)과 제2 반도체 패턴(124b)을 포함하는 반도체 패턴(124)이 형성되고, 반도체 패턴(124) 상부에 데이터 배선(132)이 형성된다. 데이터 배선(132) 상부에 보호층(140)이 형성되고, 보호층(140) 상부의 각 화소영역에는 컬러필터층(252)이 형성되는데, 컬러필터층(252)은 제1화소영역의 제1컬러필터(252a)와 제2화소영역의 제2컬러필터(252b)를 포함한다. 또한, 데이터 배선(132) 상부의 보호층(140) 위에는 제1차광층(254)이 형성된다. 컬러필터층(252) 및 제1차광층(254) 상부에는 오버코트층(160)이 형성되고, 오버코트층(160) 상부에는 데이터 배선(132)과 중첩하는 보조 공통 전극(176)이 형성된다.
제1차광층(254)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭과 같거나 넓으며, 노광 영역이 변동(shift)되더라도 제1차광층(254)이 데이터 배선(132)을 덮을 수 있도록, 제1차광층(254)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.
여기서, 제1차광층(254)은 제1컬러필터(252a)와 동일한 물질로 이루어지며, 제1차광층(254)과 제1컬러필터(252a)는 이격 공간 없이 연결되어 일체로 형성되고, 제1차광층(254)과 제2컬러필터(252b)는 일정 간격을 가지고 이격되어 사이에 이격 공간(S1)이 위치한다.
일례로, 제1차광층(254)은 청 컬러패턴이고, 제1컬러필터(252a)는 청 컬러필터일 수 있으며, 제2컬러필터(252b)는 적 또는 녹 컬러필터일 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에서는, 제1차광층(254)과 인접한 컬러필터(252a)가 동일 물질로 이루어질 경우, 이격 공간 없이 일체로 형성함으로써, 일측의 이격 공간(S1)만을 고려하면 되므로, 제1실시예에 비해, 공정 설계의 자유도가 높으며, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
-제3실시예-
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판의 개략적 단면도로, 인접한 화소영역 사이에 데이터 배선이 위치하는 영역을 도시한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 어레이 기판은 보조 공통 배선을 제외하고 제1실시예의 어레이 기판과 동일한 구조를 가지며, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상부에 보조 공통 배선(218)이 형성되고, 보조 공통 배선(218) 상부에 게이트 절연막(120)이 형성된다. 게이트 절연막(120) 상부의 인접한 화소영역 사이에 제1 반도체 패턴(124a)과 제2 반도체 패턴(124b)을 포함하는 반도체 패턴(124)이 형성되고, 반도체 패턴(124) 상부에 데이터 배선(132)이 형성된다. 데이터 배선(132) 상부에 보호층(140)이 형성되고, 보호층(140) 상부의 각 화소영역에는 컬러필터층(152)이 형성된다. 또한, 데이터 배선(132) 상부의 보호층(140) 위에는 제1차광층(154)이 형성된다. 컬러필터층(152) 및 제1차광층(154) 상부에는 오버코트층(160)이 형성되고, 오버코트층(160) 상부에는 데이터 배선(132)과 중첩하는 보조 공통 전극(176)이 형성된다.
제1차광층(154)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭과 같거나 넓으며, 노광 영역이 변동(shift)되더라도 제1차광층(154)이 데이터 배선(132)을 덮을 수 있도록, 제1차광층(154)의 폭은 데이터 배선(132)의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.
제1차광층(154)은 컬러필터층(152)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있으며, 제1차광층(154)과 컬러필터층(152) 사이에는 이격 공간(S1)이 위치하고, 이격 공간(S1)을 통해 보호층(140)의 상면이 노출된다. 보조 공통 배선(218)은 데이터 배선(132)보다 넓은 폭을 가지고, 데이터 배선(132)과 중첩하며, 이격 공간(S1)은 보조 공통 배선(218) 상부에 위치한다. 이격 공간(S1)의 폭은 보조 공통 배선(118)에서 데이터 배선(132)과 중첩하지 않는 부분의 폭보다 작다.
본 발명의 제3실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 어레이 기판에서는, 보조 공통 배선(218)이 데이터 배선(132)보다 넓은 폭을 가지고 데이터 배선(132)과 중첩하며, 제1차광층(154)과 컬러필터층(152) 사이의 이격 공간(S1)이 보조 공통 배선(218)에 대응한다. 따라서, 노광영역의 변동이 발생하더라도, 데이터 배선(132)과 보조 공통 배선(218)을 중첩시킬 수 있으므로, 제1실시예에 비해, 공정 설계의 자유도가 높으며, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
앞선 실시예에서는 화소 전극과 공통 전극이 동일층 상에 형성되고 서로 이격되어 있는 구조에 대하여 설명하였으나, 화소 전극과 공통 전극이 서로 다른 층에 위치하고, 어느 하나가 화소영역에 대응하여 판 형상을 가지며, 나머지 하나가 화소영역에 다수의 개구부를 가지는 구조일 수 있다.
또는, 앞선 실시예에서는 액정분자가 기판에 평행하게 배향되고, 기판에 평행한 전기장에 의해 액정분자가 구동되는 수평전계 구동 방식(in-plane switching mode) 액정표시장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 액정분자가 기판에 수직하게 배향되는 수직 배향 방식(vertical alignment mode) 액정표시장치에도 적용될 수 있다. 이때, 수직 배향 방식 액정표시장치에서는 공통 전극이 상부 기판에 형성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 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 116: 공통 배선
118: 보조 공통 배선 120: 게이트 절연막
122: 반도체층 124: 반도체 패턴
132: 데이터 배선 134: 소스 전극
136: 드레인 전극 140: 보호층
152: 컬러필터층 154: 제1차광층
156: 제2차광층 160: 오버코트층
160a: 드레인 콘택홀 160b: 공통 콘택홀
172: 화소 전극 173: 화소연결부
174: 공통 전극 175: 공통연결부
176: 보조 공통 전극

Claims (9)

  1. 기판과;
    상기 기판 상부의 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막 트랜지스터와;
    상기 데이터 배선과 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호층과;
    상기 보호층 상부의 상기 화소영역에 위치하며, 적, 녹, 청 컬러필터 중 하나를 포함하는 컬러필터층과;
    상기 데이터 배선 상부의 상기 보호층 위에 위치하는 제1차광층과;
    상기 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호층 위에 위치하는 제2차광층과;
    상기 컬러필터층 상부에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극
    을 포함하고,
    상기 제1차광층은 적, 녹, 청 컬러필터 중 하나와 동일 물질로 이루어지며, 상기 제1차광층과 상기 컬러필터층 사이에는 이격 공간이 위치하고,
    상기 제2차광층은 제1컬러패턴과 상기 제1컬러패턴 상부의 제2컬러패턴을 포함하며, 상기 제1 및 제2컬러패턴은 적, 녹, 청 컬러필터 중 선택된 두 컬러필터와 동일 물질로 형성되는 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1차광층은 상기 화소영역에 인접한 화소영역의 컬러필터층과 동일 물질로 이루어지며, 상기 제1차광층과 상기 인접한 화소영역의 컬러필터층은 연결되어 있는 어레이 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 이격되어 있는 공통 배선과, 상기 공통 배선에서 연장되고 상기 데이터 배선과 중첩하는 보조 공통 배선을 더 포함하고,
    상기 이격 공간은 상기 보조 공통 배선 상부에 위치하는 어레이 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 공통 배선은 서로 이격되고 평행한 제1 및 제2패턴을 포함하고, 상기 제1패턴은 상기 데이터 배선의 제1측과 중첩하고 상기 제2패턴은 상기 데이터 배선의 제2측과 중첩하는 어레이 기판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보조 공통 배선은 상기 데이터 배선보다 넓은 폭을 가지는 어레이 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1차광층의 폭은 상기 데이터 배선의 폭과 같거나 큰 어레이 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1차광층은 상기 청 컬러필터와 동일한 물질로 이루어지는 어레이 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터층과 상기 제1차광층 상부에 오버코트층을 더 포함하고, 상기 오버코트층은 상기 이격 공간을 채우며 평탄한 표면을 갖는 어레이 기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2컬러패턴은 각각 상기 적 컬러필터 및 상기 청 컬러필터와 동일한 물질로 이루어지는 어레이 기판.
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