KR0174033B1 - 박막트랜지스터 액정표시장치의 단위화소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 단위화소에 관한 것으로서, 게이트 라인과, 데이터라인, 화소전극, 반도체층 패턴, 공통전극 및 전하보존전극등을 구비하는 TFT LCD의 화소전극에서 게이트전극을 절곡된 형상으로 형성하고, 반도체층 패턴을 상기 게이트전극과는 두곳에서 중찹되도록 반도체층 패턴을 반대 방향으로 절곡되도록 형성하며, 전하보존전극을 상기 화소전극의 주변에 띠형상으로 설치하고, 상기 공통전극의 하부에는 바이어스 라인을 설치하되, 상기 게이트전극이 반도체층 패턴과 중첩되는 부분까지 연장된 바이어스 전극을 구비하였으므로, TFT의 문턱전압 조절이 용이하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
제1도는 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 단위화소의 레이아웃도.
제2도는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시장치의 단위 화소의 레이아웃도.
제3도는 제2도에서의 선 A-A에 따른 단면도.
제4도는 제2도에서의 선 B-B에 따른 단면도.
* 도면이 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 게이트라인 2 : 게이트전극
3 : 반도체층 4 : 데이타라인
5 : 소오스전극 6 : 드레인전극
7 : 화소전극 8 : 공통전극
9 : 전하저장전극 10 : 투명기판
11 : 바이어스 라인 12 : 바이어스전극
13 : 제1절연막 14 : 게이트산화막
15 : 제2절연막
본 발명은 박막 트랜지스터(thin film transistor; 이하 TFT라 칭함) 액정표시장치(Loquid Crystal Display; 이하 LCD라 칭함)의 단위화소에 관한 것으로서, 특히 액정에 인가되는 전압을 액정이 구동되는 동안 일정하게 유지시키는 전하저장전극을 화소전극의 주위에 띠형상으로 설치하고 공통적으로 연결시키며, 상기 공통전극의 하부에 별도의 바이어스 전극을 형성하고 바이어스 전극을 반도체층 패턴의 하부로 연장하여 TFT의 문턱전압의 조절을 용이하게 하여 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 TFT LCD의 단위화소에 관한 것이다.
평판표시장치(flat pannel display)의 일종인 LCD는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고, 부피가 작으며, 대형화 및 고정세화가 가능하여 널리 사용되고 있다.
일반적으로 LCD는 화소전극이 형성되어 스위칭 소자와 연결되어 있는 하측액정기판과 공통전극이 형성되어 있는 상측 액정기판의 사이에 액정이 밀봉되어 있는 형태로 구성된다.
종래 LCD의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 석영재질의 투명기판상에 인듐.틴.옥사이드(indum thin oxide; 이하 ITO라 칭함)로된 화소전극과 투명전극 패턴을 형성하고, 상기 투명전극 패턴의 단락을 방지하기 위한 보호막과 액정을 배열시키기 위한 배향막을 순차적으로 형성한다.
그 다음 상기 배향막에 방향성을 주기 위하여 원통형의 코아에 천이 감겨있는 러빙 롤을 사용하여 러빙을 실시한 후, 보호막과 칼라필터등을 형성하여 하측 액정기판을 완성한다.
그후, 공통전극을 갖는 상측 액정기판을 형성한후, 상기 상.하측 액정기판을 일정한 셀갭을 갖도록 스페이서 및 실패턴을 형성하여 봉합시키고, 셀갭에 액정을 주입하고, 밀봉하여 LCD를 완성한다.
또한 통상의 LCD는 사용되는 액정의 종류나 구동 방법등에 의해 티.엔(Twisted Nematic), 에스.티.엔(Super Twisted Nematic), 강유전성(Ferroelectric) 및 TFT LCD등으로 구분된다.
여기서 TFT를 화소 동작의 스위칭 소자로 사용하는 TFT LCD는 다른 종류의 LCD에 비해 응답속도가 빠르고, 넓은 시야각을 가지며, 고정세화 및 고화질화가 가능하여 휴대용 TV나 랩탑 PC등에 널리 서용되고 있다.
상기의 TFT LCD는 화소의 일측에 TFT 소자를 형성하여야하고 소자를 동작시키기 위하여 게이트 버스 및 데이타 버스선을 배치하여야 하며, 액정에 인가되는 전압을 액정이 구동되는 동안 일정하게 유지시키기 위한 전하저장전극을 형성하여야 하므로 화소의 개구율이 떨어지는 문제점이 있다.
특히 비정질 실리콘을 채널로 사용하는 TFT는 다결정실리콘층을 채널로 사용하는 경우 보다 전하 이동도가 떨어지므로 채널폭을 크게 형성하여야 하며, 따라서 개구율은 더욱 나빠진다.
제1도는 종래 기술의 일실시에에 따른 TFT LCD의 단위화소의 레이아웃도로서, 부가 축적용량 방식의 예이다.
먼저, 투명기판(10)상에 가로 방향으로 연장되는 도전패턴으로된 게이트라인(1)이 형성되어 있으며, 상기게이트라인(1)의 일측이 돌출되어 게이트전극(2)이 된다.
또한 상기 게이트 전극(2)의 상부를 가로지르는 직사각 형상으로 채널이 되는 반도체층(3) 패턴이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(1)과는 직교하는 세로방향으로 데이타라인(4)이 연장되어 있고, 상기 데이타라인(4)의 일측이 돌출되어 상기 반도체층(3) 패턴의 일측과 접촉되는 소오스전극(5)이 된다.
또한 상기 게이트라인(1)과 데이타라인(4)에 의해 형성된 블록의 내부에 투명도전층 패턴으로된 화소전극(7)이 형성되어 있고, 상기 화소전극(7)은 드레인전극(6)에 의해 상기 반도체층(3) 패턴의 타측과 접촉된다.
상기 화소전극의 타측 상부에는 액정 구동에 필요한 전하저장전극(9)이 형성되어 상기 게이트 라인(1)과 평행하게 형성되어 있는 공통전극(8)과 연결되어 있다. 이때 상기 공통전극(8)은 인접한 게이트라인(1)과 연결되어 있다.
상기와 같은 부가 축전용량 방식의 LCD 의 개구율을 증가시키지만 공통전극(8)이 게이트라인(1)과 연결되어 있어 기생용량이 커져 신호지연이 발생되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술에 따른 TFT LCD 의 단위화소는 LCD 의 개구율을 떨어뜨리고, TFT의 문턱전압 조절이 어려운 문제점이 있다.
상기 TFT의 문턱전압을 종래에는 게이트 산화막의 두께로 조절하였는데, 다결정실리콘층 형성 온도가 점차로 낮아 짐에 따라 게이트 산화막을 저온 산화막으로 형성하여야 하므로, 게이트산화막의 두께 감소가 어느정도 이상으로는 어려워 문턱전압을 어느 한계이하로 낮추기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전하저장전극을 화소전극의 주변에 띠형상으로 배치시키고, 상기 화소전극과 연결되는공통전극의 하부에 별도의 버이어스 전극을 설치하되 상기 바이어스 전극을 게이트전극의 하부까지 연장하여 문턱전압의 조절이 용이한 TFT LCD의 단위화소를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 TFT LCD 단위화소의 특징은 투명기판상에 일정방향으로 연정되어 있는 데이타라인과, 상기 데이타라인과는 다른 방향으로 연장되어 있는 공통전극과, 상기 공통전극과 동일한 방향으로 연장되어 있으며, 채널로 만나는 부분에서 굴곡되어진 게이트전극을 갖는 게이트라인과, 상기 게이트전극과는 반대방향으로 굴곡되어 두부분에서 중첩되는 반도체층 패턴과, 상기 게이트라인과 데이타라인에 의해 정의되는 블록의 내측에 형성되어 있는 화소전극과, 상기 화소전극의 주변에 띠형상으로 형성되며, 상기 공통전극과 연결되는 전하저장전극과, 상기 데이타라인의 일측에서 돌출되어 상기 반도체층 패턴의 일측과 접촉되는 소오스전극과, 상기 반도체층 패턴의 타측과 접촉되어 화소전극과 연결되는 드레인 전극과, 상기 공통전극의 하부에 형성되어 있는 바이어스 라인과, 상기 바이어스 라인에서 돌출되어 상기 게이트 전극과 반도체층 패턴이 중첩부분과 중첩되는 바이어스 전극을 구비함에 있다.
이하, 본 발명에 따른 TFT LCD의 단위화소에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 TFT LCD 단위화소의 레이아웃도이다.
먼저, 투명재질, 예를 들어 석영이나 유리로된 투명기판(10)상에 가로 방향으로 연장되어 있는 게이트 라인(1)이 Cr, Ti 또는 Al 등의 금속패턴이나 다결정실리콘층으로 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(1)에서 TFT와 연접한 부분이 V자 형상으로 절곡되어져 게이트전극(3)이 된다.
또한 상기 게이트라인(1)과는 수직한 방향인 세로방향으로 데이타라인(4)이 연장되어 있으며, 상기 게이트라인(1)과 인접하여 평행하게 바이어스 라인(11)이 형성되어 있고, 상기 바이어스라인(11)상에 공통전극(8)이 형성되어 있다.
상기 게이트라인(1)과 데이타라인(4)이 교차되는 부분의 일측에 상기 절곡되어진 게이트전극(2)과 두곳에서 중첩되도록 반대방향으로 절곡된 반도체층(3) 패턴이 형성되어 있고, 상기 게이트라인(1)과 데이타라인(4)이 형성하는 블록의 내측에는 ITO등의 투명 도전층 패턴으로된 화소전극(7)이 형성되어 있다.
상기 바이어스 라인(11)의 일측이 돌출되어 상기 게이트 전극(2)과 반도체층(3)패턴이 중첩되는 두곳까지 연장된 Y자 형상의 바이어스 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 화소전극(7)의 주위로 띠형상의 전하보존전극(9)이 형성되어 상기 공통전극(8)과 연결되어 있다. 여기서 상기 공통전극(8)의 화소전극(7)에지 부분 양측이 돌출되어 상기 전하저장전극(9)과 중첩되도록 형성할 수도 있다.
또한 상기 데이타라인(4)의 일측이 돌출되어 있고, 상기 돌출된 부분은 상기 반도체층(3) 패턴의 일측과 접촉시키는 소오스 전극(5)이 된다. 상기 화소전극(7)은 드레인전극(6)을 통하여 상기 반도체층(3) 패턴의 타측과 연결되어 있다.
제3도는 제2도에서의 선 A-A에 따른 단면도이다.
먼저, 투명기판(10)상에 바이어스 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 구조에 전표면에 제1절연막(13)이 도포되어 있으며, 상기 바이어스 전극(12)상측의 제1 절연막(13)상에 반도체층(3)이 형성되어 있고, 상기 구조의 전표면에 게이트산화막(14)이 도포되어 있다.
또한 상기 반도체층(3) 상측의 게이트 산화막(14)상에 게이트전극(2)이 형성되어 있으며, 상기 구조의 전표면에 제2절연막(15)이 형성되어 있다.
제4도는 제2도에서의 선 B-B에 따른 단면도이다.
먼저, 투명기판(10)상에 바이어스 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 구조에 전표면에 제1절연막(13)이 도포되어 있으며, 상기 바이어스 전극(12)상측의 제1 절연막(13)상에 전하보존전극(9)이 형성되어 있고, 상기 구조의 전표면에 게이트산화막(14)이 도포되어 있다.
또한 상기 전하보존극(9) 상측의 게이트산화막(14)상에 공통전극(8)이 형성되어 있고, 상기 구조의 전표면에 제2절연막(15)이 형성되어 있으며, 상기 제2절연막(14)상에 일측이 공통전극(8)과 중첩되는 화소전극(7)이 형성되어 있다.
따라서 상기 바이어스 라인(11)을 따라 바이어스 전극(12)에 전압을 인가하여 TFT의 문턱전압을 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 TFT LCD의 단위화소는 게이트 라인과, 데이터라인, 화소전극, 반도체층 패턴 및 공통전극등을 구비하는 TFT LCD의 화소전극에서 게이트 전극을 절곡된 형상으로 형성하고, 반도체층 패턴을 상기 게이트전극과 두곳에서 중찹되도록 반도체층 패턴을 반대 방향으로 절곡되도록 형성하며, 전하보존전극을 상기 화소전극의 주변에 띠형상으로 설치하고, 상기 공통전극의 하부에는 바이어스 라인을 설치하되, 상기 게이트 전극이 반도체층 패턴과 중첩되는 부분까지 연장된 바이어스 전극을 구비하였으므로, TFT의 문턱전압 조절이 용이하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Claims (2)
- 투명기판상에 일정방향으로 연정되어 있는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인과는 다른 방향으로 연장되어 있으며, 채널과 두곳에서 만나도록 굴곡되어진 게이트전극을 갖는 게이트라인과, 상기 게이트라인과 일정간격 이격되어 동일한 방향으로 연장되고, 전하저장 전극과는 연장방향으로 중첩되도록 형성되어 있는 공통전극과, 상기 게이트 전극과는 반대 방향으로 굴곡되어 두부분에서 중첩되는 반도체층 패턴과, 상기 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의되는 블록의 내측에 형성되어 있는 화소전극과, 상기 화소전극의 주변에 띠형상으로 형성되며, 상기 공통전극과 연결되는 전하저장전극과, 상기 데이터라인의 일측에서 돌출되어 상기 반도체층 패턴의 일측과 접촉되는 소오스전극과 상기 반도체층 패턴의 타측과 접촉되어 화소전극과 연결되는 드레인 전극과, 상기 공통전극과 연장방향으로 중첩되도록 형성되어 있는 바이어스 라인과, 상기 바이어스 라인에서 돌출되어 상기 반도체층 패턴과 중첩되어 있는 바이어스 전극을 구비하는 박막트랜지스터 액정 표시장치의 단위화소.
- 제1항에 있어서, 상기 게이트전극이 V자 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 단위화소.
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Cited By (1)
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| KR101490774B1 (ko) * | 2008-06-05 | 2015-02-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | 에프에프에스 모드 액정표시장치 |
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1994
- 1994-11-30 KR KR1019940031967A patent/KR0174033B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101490774B1 (ko) * | 2008-06-05 | 2015-02-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | 에프에프에스 모드 액정표시장치 |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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