KR100398496B1 - 고선명 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지금까지 상용되지 않던 IPS 모드의 TFT 액정 표시 장치에서 높은 개구율과 고화질을 양립시킬 수 있는 구조를 갖는 고선명 TFT 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 고선명 TFT 액정 표시 장치는, 한 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선(2) 및 게이트 배선(3)과, 이들 공통 배선 및 게이트 배선과 교차하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 소스 배선(4)과, 공통 배선 및 게이트 배선과 소스 배선으로 둘러싸이는 화소 개구부(5)와, 박막 트랜지스터(TFT: 6)로 구성되는 TFT 액정 표시 장치를 대상으로 한다. 이 구성의 TFT 액정 표시 장치에서, TFT의 소스 전극(11)과 드레인 전극(12)을 서로 평행하게 배치한다. 또한, 평행한 소스 전극과 드레인 전극으로 형성되는 채널(13)의 폭 방향이 소스 배선과 평행하게, 또, 그 채널의 폭이 화소 개구부의 긴 변의 길이와 같은 정도가 되도록 구성한다.

Description

고선명 박막 트랜지스터 액정 표시 장치{HIGH-RESOLUTION TFT LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 한 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선 및 게이트 배선과, 이들 공통 배선 및 게이트 배선과 교차하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 소스 배선과, 공통 배선 및 게이트 배선과 소스 배선으로 둘러싸이는 화소 개구부와, 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 액티브 매트릭스 방식의 고선명 TFT 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 한 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선 및 주사 신호가 공급되는 게이트 배선과, 이들 공통 배선 및 게이트 배선과 교차하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 영상 신호가 공급되는 소스 배선과, 공통 배선 및 게이트 배선과 소스 배선으로 둘러싸이는 화소 개구부와, 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 액티브 매트릭스 방식의 TFT 액정 표시 장치는 여러 종류의 것이 알려져 있다. 이러한 TFT 액정 표시 장치를 노트북형 PC의 표시 장치로서 사용하는 경우, 노트북 PC에서는 개구율이 큰 것이 필요하기 때문에, 시각 특성은 나쁘지만 개구율을 크게 할 수 있는 TN 모드의 TFT 액정 표시 장치가 사용되고 있다.

최근, 통상의 PC의 표시 장치로서 대형의 고정형 액정 표시 장치가 이용되게 되었다. 이 고정형 액정 표시 장치는 개구율이 낮아도 예컨대 백 라이트 등을 밝힘으로써 밝기를 보충할 수 있기 때문에, 개구율보다 오히려 시각 특성이 중요하게여겨진다. 그 때문에, 최근에 이러한 용도로, 시각 특성이 양호한 IPS(In-Plane- Switching)형 TFT 액정 표시 장치가 이용되게 되었다.

도 2는 상술한 종래의 IPS형 TFT 액정 표시 장치의 일례의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 예에서, 51은 한 방향 여기서는 수평 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선(52) 및 게이트 배선(53)으로 이루어진 배선, 54는 이들의 공통 배선(52) 및 게이트 배선(53)과 교차 여기서는 거의 직교하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 소스 배선, 55는 공통 배선(52) 및 게이트 배선(53)과 소스 배선(54)으로 둘러싸이는 화소 개구부, 56은 TFT이다. TFT(56)는 소스 전극(57) 및 드레인 전극(58)로 구성된다. 소스 전극(57)이 소스 배선(54)으로부터 연장되어 있다. 그 전극들은 게이트 배선(53)을 따라 배치되고 일정하게 간격을 둔 채널(59)을 사이에 두고 서로 평행하게 배치하여 구성된다. 게이트 배선(53)은 반도체 층에 의해 형성되는 채널(59)하부에 도시하지 않은 절연막을 통해 형성되어 있다.

도 2에 도시된 예에서는, 2개의 소스 배선(54)을 따라 공통 배선(52)으로부터 2개의 공통 전극(60)이 아래쪽으로 연장되고, 한편, TFT(56)의 드레인 전극(58)은 2개의 공통 전극(60)의 중간에서 이들 2개의 공통 전극(60)과 평행하게 상측으로 연장되어 있다. 그리고, 1개의 화소 내에 여러 쌍의 평행한 전극을 갖도록 구성되어 있다. 도 2에는 도시하지 않지만, 통상의 TFT 액정 표시 장치와 같이, 상술한 구성이 예컨대 2장의 투명 유리 기판 사이에 형성되고, 이들 2장의 투명 유리 기판 사이에 액정이 채워져 있는 것은 물론이다. 또한, 도 2에 도시된 부분은 1화소를 구성하는 R, G, B의 각 하나의 화소 부분을 나타내고 있고, 도 2에 도시된 화소 부분이 가로로 3개 배열되어 1화소를 형성한다. 즉, 세로 3에 대하여 가로 1의 길이의 비로 되어 있는 것은 물론이다.

도 2에 도시된 종래의 TFT 액정 표시 장치는 지금까지 문제없이 사용되어 왔다. 그러나, 최근 들어 액정 표시 장치의 고선명화가 요구되게 되고, 지금까지의 기술로는 그것에 대응할 수 없게 되었다. 즉, 고선명화를 달성하기 위해서는, 동일한 그라운드 룰로 생각하면 1화소의 크기가 작아질수록 화소 개구부의 개구율이 필연적으로 작아진다. 또한, 화소의 수가 많아지기 때문에, 구동해야 할 TFT의 수가 많아지고, 1프레임의 표시에 사용할 수 있는 시간은 리프레시 속도로 결정되어 있기 때문에 1화소분의 TFT를 선택하는 시간이 줄어든다. 이 때, 화질이 저하되고, 극단적인 경우는 화상을 형성할 수 없게 되는 것을 막기 위해서는, 화소 개구부의 개구율을 작게 하여도 TFT의 크기를 크게 할 필요가 있었다.

TFT의 크기 문제를 해소하기 위해서, 일본 특허 공개 공보 평 2-58030호에 서, 소스 전극과 드레인 전극을 각각 서로 맞물리는 평면이 빗형 형상으로 구성됨으로써, TFT의 채널 폭을 증가시키는 기술이 알려져 있지만, 이 기술로는 어느 정도 TFT의 구동력을 높일 수는 있지만, 빗형 형상으로 전극을 구성할 필요가 있기 때문에 역시 개구율을 높일 수 없었다.

본 발명의 목적은 상술한 과제를 해소하고, 지금까지 상용되지 않던 IPS 모드의 TFT 액정 표시 장치에서 높은 개구율과 고화질을 양립시킬 수 있는 구조를 갖는 고선명 TFT 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 고선명 박막 트랜지스터(TFT) 액정 표시 장치의 일례의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 IPS형 TFT 액정 표시 장치의 일례의 구성을 나타낸 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 배선

2 : 공통 배선

3 : 게이트 배선

4 : 소스 배선

5 : 화소 개구부

6 : TFT

11 : 소스 전극

12 : 드레인 전극

13 : 채널

21 : 긴 변

22 : 공통 전극

본 발명의 고선명 TFT 액정 표시 장치는, 한 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선 및 게이트 배선과, 이들의 공통 배선 및 게이트 배선과 교차하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 소스 배선과, 공통 배선 및 게이트 배선과 소스 배선으로 둘러싸이는 화소 개구부와, 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 TFT 액정 표시 장치를 대상으로 한다. 이런 구성의 TFT 액정 표시 장치에서, TFT의 소스 전극과 드레인 전극을 서로 평행하게 배치한다. 또한, 평행한 소스 전극과 드레인 전극으로 형성되는 채널의 폭 방향이 소스 배선과 평행하게, 또, 그 채널의 폭이 화소 개구부의 긴 변의 길이와 같은 정도가 되도록 구성한다.

본 발명에서는, 상술한 구성을 구비함으로써, 화소 개구율에 악영향을 미치지 않도록 TFT를 크게 하고, 구동 능력을 높여 충전을 신속하게 할 수 있다. 구체적으로는, 1화소를 가로 방향으로 배치된 3개의 화소 개구부로 구성되기 때문에, 각 화소 개구부는 소스 배선에 따른 긴 변이 공통 배선 또는 게이트 배선에 따른 짧은 변의 약 3배의 길이이므로, 채널 폭을 약 3배로 하는 것이 가능하다. 그 결과, 고선명 TFT 액정 표시 장치에서, 화소의 변화 시간이 현저히 감소하는 것을 보충할 정도의 전류를 흘리는 것이 가능해져 고화질 화상을 유지할 수 있다. 또한, 채널 폭 방향이 소스 배선과 평행하여 화소 개구부의 긴 변의 길이와 같은 정도가 되기 때문에, 채널 하부에 있는 게이트 전극이 소스 배선 근방에 평행하게 배치되게 되고, 소스 배선 전위의 화소 개구부로의 영향을 차단할 수 있어, 한층 더 고화질 화상의 제공을 가능하게 한다.

적합한 예로서, TFT의 소스 전극이 소스 배선의 일부를 공용하도록 구성하면, 한층 더 개구율을 높일 수 있다. 또한, 화소 개구부의 TFT가 형성된 변에 대향하는 변에, TFT의 드레인 전극에 평행하게 공통 배선으로부터 연장되어 있는 공통 전극을 설치함으로써, 소스 전극과 공통 전극 사이에 횡전계를 만들고, 전계의 크기에 따라 IPS 모드의 안정된 액정 배향 제어를 행할 수 있다. 동시에, 공통 전극에 의해, 인접하는 소스 배선 전위의 화소 개구부로의 영향을 차단할 수 있어, 결과적으로, 고화질 화상의 제공을 가능하게 한다. 또한, 무전계시의 액정 배향 방향을, 공통 전극과 공통 배선이 교차하는 단에서부터, TFT의 드레인 전극의 게이트 배선에 가까운 측의 단으로 향하는 방향으로 함으로써, 화소부에 부여되는 전계에 상관없이 안정된 액정 배향 제어를 행할 수 있어, 결과적으로, 고화질 화상의 제공을 가능하게 한다. 게다가, 드레인 전극의 게이트 배선에 가까운 측의 단에서부터 게이트 배선에 평행하게 드레인 전극을 연장시켜, 드레인 전극을 L자형 또는 역 L자형의 구조로 함으로써, 안정된 액정 배향 제어를 강화하는 동시에 인접하는 게이트 배선 전위의 화소 개구부로의 영향을 차단할 수 있어, 결과적으로 고화질 화상의 제공을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 고선명 TFT 액정 표시 장치의 일례의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 예에서는, 1화소를 구성하는 R, G, B의 각 하나의 화소 부분을 나타내고 있고, 도 1에 도시된 화소 부분이 가로로 3개 배열되어 1화소를 형성한다. 즉, 세로 3에 대하여 가로 1의 길이의 비로 되어 있다. 도 1에 도시된 예에 있어서, 1은 한 방향 여기서는 수평 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선(2) 및 주사 신호가 공급되는 게이트 배선(3)으로 이루어진 배선, 4는 이들의 공통 배선(2) 및 게이트 배선(3)과 교차 여기서는 거의 직교하는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 영상 신호가 공급되는 소스 배선, 5는 공통 배선(2) 및 게이트 배선(3)과 소스 배선(4)으로 둘러싸이는 화소 개구부, 6은 TFT이다.

도 1에 도시된 예에 있어서, TFT(6)는 TFT(6)의 소스 전극(11)과 드레인 전극(12)을 서로 평행하게 배치하고, 평행한 소스 전극(11)과 드레인 전극(12) 사이에 형성되는 채널(13)의 폭 방향이 소스 배선(4)과 평행하게, 또, 그 채널(13)의 폭이 화소 개구부(5)의 긴 변(21)의 길이와 같은 정도가 되도록 구성되어 있다. TFT(6)의 소스 전극(11)은 소스 배선(4)의 일부를 공용하고, 소스 배선(4)으로부터 화소 개구부(5)내로 돌출하여 형성되고 있다. 반도체 층으로 형성되는 채널(13) 하부에는 도시하지 않은 절연막을 통해 게이트 전극(14)이 형성되고, 이 게이트 전극(14)은 게이트 배선(3)으로부터 소스 배선(4)을 따라 상측으로 연장시켜 형성되어 있다. 또한, 도 1에 도시된 예에서는 화소 개구부(5)의 TFT(6)가 형성된 변에 대향하는 변에, TFT(6)의 드레인 전극(12)에 평행하게 공통 배선(2)으로부터 연장되어 있는 공통 전극(22)을 설치하고 있다. 또한, 드레인 전극(12)의 게이트 배선(3)에 가까운 측의 단에서부터 게이트 배선(3)에 평행하게 드레인 전극(12)을 연장시켜, 드레인 전극(12)을 역 L자형의 구조로 하고 있다.

또한, 도 1에는 도시하지 않지만, 통상의 TFT 액정 표시 장치와 같이, 상술한 구성의 화소 부분이 예컨대 2장의 투명 유리 기판 사이에 형성되고, 이들 2장의 투명 유리 기판 사이에 액정이 채워지고 있다. 여기서, 액정의 배향에 대해서는 무전계시의 액정 배향 방향을, 공통 전극(22)과 공통 배선(2)이 교차하는 단에서부터 TFT(6)의 드레인 전극(12)의 게이트 전극(3)에 가까운 측의 단으로 향하는 방향, 즉 도 1에서 양 화살표로 나타내는 방향으로 하고 있다. 액정의 배향은 종래부터 알려진 바와 같이, 상부와 하부의 투명 유리 기판에 배향막을 소정의 조건으로 설치함으로써, 달성할 수 있다.

도 1에 도시된 본 발명의 고선명 TFT 액정 표시 장치에서는, 각 화소 부분에 서 공통 전극(22)과 드레인 전극(12)이 평행한 한 쌍의 전극만을 형성하고 있고, 화소 부분은 분할되지 않는다. 이것은, 도 2에 도시된 하나의 화소 부분에 여러 쌍의 평행한 전극을 갖는 종래의 IPS 모드의 TFT 액정 표시 장치와 다르다. 또한, 도 1에 도시된 예에서, 채널(13)의 폭을 긴 변(21)의 길이와 같은 정도로 한 것은, 이 폭을 긴 변(21)과 동일하게는 할 수 없지만, 가능한한 긴 변(21)의 길이에 가까운 길이로 하기 위함이다.

또, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 각종 변형, 변경이 가능하다. 예컨대, 도 1에 도시된 예에서는, 배선(1)을 한 쌍의 공통 배선(2)과 게이트 배선(3)으로 구성하였지만, 경우에 따라서는 공통 배선(2)과 게이트 배선(3)을 1개의 배선(1)으로 공용할 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 예에서는, 평행한 소스 전극(11)과 드레인 전극(12)으로 채널(13)을 형성하였지만, 소스전극(11)과 드레인 전극(12)의 대향하는 면을 서로 빗형 형상으로 함으로써 채널 폭을 증가시킬 수도 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 예 모두 도면 중에는 나타내고 있지 않지만, 화소 전극과 공통 배선 또는 공통 전극을 서로 겹치게 함으로써 축적 용량을 형성하는 것이 일반적이다.

이상의 설명으로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명에 따르면, 화소 개구율에 악영향을 미치지 않도록 TFT를 크게 하고, 구동 능력을 높여 충전을 신속하게 할 수 있다. 구체적으로는, 1화소를 가로 방향으로 3개소의 화소 개구부로 구성하기 때문에, 각 화소 개구부는 소스 배선에 따른 긴 변이 공통 배선 또는 게이트 배선에 따른 짧은 변의 약 3배의 길이이므로, 채널 폭을 약 3배로 하는 것이 가능하다. 그 결과, 고선명 TFT 액정 표시 장치에서, 화소의 변화 시간이 현저히 감소하는 것을 보충할 정도의 전류를 흘리는 것이 가능해져 고화질 화상을 유지할 수 있다. 또한, 채널 폭 방향이 소스 배선과 평행하여 화소 개구부의 긴 변의 길이와 같은 정도로 되기 때문에, 채널 하부에 있는 게이트 전극이 소스 배선 근방에 평행하게 배치되게 되고, 소스 배선 전위의 화소 개구부로의 영향을 차단할 수 있어, 한층 더 고화질 화상의 제공을 가능하게 한다.

Claims (5)

1. 한 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 여러 쌍의 공통 배선 및 게이트 배선과, 이들의 공통 배선 및 게이트 배선과 교차되는 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있는 복수의 소스 배선과, 공통 배선 및 게이트 배선과 소스 배선으로 둘러싸이는 화소 개구부와, 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 IPS(In-Plane-Switching)형 TFT 액정 표시 장치에 있어서,

   TFT의 소스 전극과 드레인 전극을 서로 평행하게 배치하고, 상기 서로 평행한 소스 전극과 드레인 전극으로 형성되는 채널의 폭 방향이 상기 소스 배선과 평행하고 그 채널의 폭이 화소 개구부의 긴 변의 길이와 같은 정도가 되도록 TFT를 구성하며, 상기 화소 개구부의 TFT가 형성된 변에 대향하는 변에, TFT의 드레인 전극에 평행하게 공통 배선으로부터 연장되어 있는 공통 전극을 설치하는 것을 특징으로 하는 고선명 TFT 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 TFT의 소스 전극은 상기 소스 배선의 일부를 공용하는 구성인 것을 특징으로 하는 고선명 TFT 액정 표시 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 무전계시의 액정 배향 방향을, 상기 공통 전극과 상기 공통 배선이 교차하는 단에서부터 TFT의 상기 드레인 전극의 게이트 배선에 가까운 측의 단으로 향하는 방향으로 하는 것을 특징으로 하는 고선명 TFT 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 드레인 전극의 게이트 배선에 가까운 측의 단에서부터 게이트 배선에 평행하게 드레인 전극을 연장시키고, 드레인 전극을 L자형 또는 역 L자형의 구조로 하는 것을 특징으로 하는 고선명 TFT 액정 표시 장치.