KR100590752B1 - Liquid Crystal Display - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치에는 주사 신호를 전달하는 게이트선 및 게이트선과 절연되어 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선이 형성되어 있으며, 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역에는 화소 전극이 형성되어 있다. 여기서 화소 전극과 서로 중첩되어 유지 축전기를 이루는 유지 용량용 전극은 투명 ITO(indium tin oxide) 막으로 형성되어 화소에 전체적으로 형성되어 있다. 이 때 두 전극은 ITO 막으로 형성되어 개구율을 희생하지 않고 유지 용량을 극대화할 수 있으며, Cyno-계열의 네마틱 액정을 사용하거나 강유전성 액정, 반강유전성 액정 재료를 사용하더라도 전압 유지 저하를 방지할 수 있다. 또한 하층의 유지 용량용 전극의 ITO 크기를 조절하여 유지 용량의 크기를 제어할 수 있다. In the liquid crystal display, a gate line for transmitting a scan signal and a data line for insulated and crossing the gate line are insulated from each other, and a pixel electrode is formed in a pixel region defined by the intersection of the gate line and the data line. Here, the storage capacitor electrode which overlaps the pixel electrode to form the storage capacitor is formed of a transparent indium tin oxide (ITO) film and is formed on the pixel as a whole. At this time, the two electrodes are formed of ITO film to maximize the holding capacity without sacrificing the opening ratio, and it is possible to prevent the voltage retention from being lowered even when using Cyno-based nematic liquid crystals or ferroelectric liquid crystals or antiferroelectric liquid crystal materials. have. In addition, the size of the storage capacitor can be controlled by adjusting the ITO size of the lower storage capacitor electrode.

ITO, 유지축전기, 유지용량ITO, retention capacitors, retention capacity

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display}Liquid crystal display

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 유지 용량의 크기를 극대화하는 구조를 도시한 배치도이고,1 is a layout view illustrating a structure for maximizing the size of a holding capacitor of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 유지 용량의 크기를 조절하는 구조를 도시한 배치도이고,FIG. 3 is a layout view illustrating a structure of adjusting a size of a holding capacitor of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV 'of FIG. 3.

이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유지 용량을 형성하기 위한 유지 축전기를 가지는 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having a storage capacitor for forming a storage capacitor.

일반적으로 액정 표시 장치는 단위 화소의 집합으로 이루어진 표시 영역에 표시 동작을 하는 다수의 화소 전극이 각각의 단위 화소에 형성되어 있으며, 이 화소 전극들은 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동된다. 배선에는 서로 교차하여 단위 화소 영역을 정의하는 게이트선과 데이터선이 있으며, 게이트선에는 주사 신호가 인가되어 데이터선을 통하여 화소 전극에 인가되는 데이터선 신호를 제 어한다.In general, in a liquid crystal display, a plurality of pixel electrodes that perform a display operation in a display area including a set of unit pixels are formed in each unit pixel, and the pixel electrodes are driven by signals applied through wirings. The wiring has a gate line and a data line crossing each other to define a unit pixel area, and a scan signal is applied to the gate line to control a data line signal applied to the pixel electrode through the data line.

각각의 화소에는 액정 커패시터가 있어서 인가된 전압에 따라 액정의 광 투과 특성을 변화시켜 통과하는 빛의 양을 조절하는 역할을 하고, 액정 커패시터에 인가된 전하들이 한 프레임 동안 유지되어야 하는데 액정 커패시터만으로는 충분히 유지하기가 어려우므로 이를 유지하여 전하를 저장하는 역할을 하는 유지 축전기가 액정 커패시터에 병렬로 연결되어 있다.Each pixel has a liquid crystal capacitor to change the light transmission characteristics of the liquid crystal according to the applied voltage to control the amount of light passing through, and the charges applied to the liquid crystal capacitor must be maintained for one frame. Since it is difficult to maintain, a holding capacitor, which serves to hold and store charge, is connected in parallel to the liquid crystal capacitor.

이러한 유지 축전기는 화소 전극과 게이트선이 중첩되는 부분을 이용하거나 화소 전극과 별도의 배선을 중첩시켜 형성하는데, 유지 용량을 증가시키기 위해 중첩되는 면적을 늘릴수록 화소의 개구율이 감소하는 단점이 있다. Such a storage capacitor is formed by using an overlapping portion of the pixel electrode and the gate line or by superimposing a separate wiring with the pixel electrode. However, the opening ratio of the pixel decreases as the overlapping area is increased to increase the storage capacitance.

본 발명은 상기한 단점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치에서 전압 유지율 저하를 방지하기 위해 유지 용량을 극대화하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above disadvantages, and to maximize the holding capacity in order to prevent the voltage retention from decreasing in the liquid crystal display.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에는 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 이루는 유지 용량용 전극이 투명 도전막으로 형성되어 있다.In order to solve the above problems, in the present invention, a storage capacitor electrode overlapping the pixel electrode to form a storage capacitor is formed of a transparent conductive film.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 주사 신호를 전달하는 게이트선, 게이트선과 절연되어 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선, 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역에 화소 전극이 형성되어 있다.In the liquid crystal display according to the present invention, a pixel electrode is formed in a pixel region defined by an intersection of a gate line for transmitting a scan signal, an insulated intersection with the gate line, and an image signal for transmitting an image signal, and an intersection of the gate line and the data line.

이 때 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 이루는 유지 용량용 전극을 투명 도전막인 ITO 막으로 한다.At this time, the storage capacitor electrode which overlaps with the pixel electrode to form the storage capacitor is an ITO film which is a transparent conductive film.

이와 같이, 유지 축전기를 형성하는 두 전극인 화소 전극과 유지 용량용 전극이 투명한 도전 물질인 ITO로 이루어져 있으므로 액정 표시 장치의 개구율을 확보하면서 유지 용량을 극대화할 수 있다.As such, since the pixel electrode and the storage capacitor electrode, which form the storage capacitor, are made of ITO, which is a transparent conductive material, the storage capacitance can be maximized while ensuring the aperture ratio of the liquid crystal display.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, embodiments of the liquid crystal display according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention.

도 1과 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 도시한 배치도와 단면도이다.1 and 2 are layout and cross-sectional views schematically illustrating a structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

유리 기판(1) 위에 유지 용량용 전극(10)으로 투명한 ITO 막이 화소 전체에 형성되어 있다. 또한 기판(1) 위에는 가로 방향으로 게이트선(20,21)과 게이트선(20)의 분지인 게이트 전극(22)으로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트선(21)은 하부의 화소 열에 형성되어 있는 유지 용량용 전극(10)과 접촉되어 있는데, 유지 용량용 전극(10)이 게이트선(21)보다 먼저 형성되어 게이트선(21)은 유지 용량용 전극(10)의 일부를 덮고 있다. 게이트 배선(20,22) 및 유지 용량용 전극(10) 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(22) 위의 게이트 절연막(30) 위에는 반도체층(40)이 형성되어 있는데 이는 박막 트랜지스터의 채널층으로써 비정질규소 또는 다결정규소로 이루어져 있다. 또한 게이트 절연막(30) 위에는 게이트선(20)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(50)이 형성되어 있으며, 반도체층(40) 위에는 데이터선(50)의 분지인 소스 전극(51)과 게이트 전극(22)을 중심으로 소스 전극(51)과 마주보고 있는 드레인 전극(52)이 형 성되어 있다. 화소의 게이트 절연막(30) 위에는 드레인 전극(52)과 연결되어 있으며 투명한 도전 물질인 ITO 막으로 이루어진 화소 전극(60)이 형성되어 있다. An ITO film transparent to the storage capacitor electrode 10 is formed on the entire glass substrate 1. Further, on the substrate 1, gate wirings including gate lines 20 and 21 and gate electrodes 22 which are branches of the gate lines 20 are formed in the horizontal direction. The gate line 21 is in contact with the storage capacitor electrode 10 formed in the lower pixel column. The storage capacitor electrode 10 is formed before the gate line 21 so that the gate line 21 is formed in the storage capacitor. A part of the dragon electrode 10 is covered. The gate insulating layer 30 is formed on the gate wirings 20 and 22 and the storage capacitor electrode 10, and the semiconductor layer 40 is formed on the gate insulating layer 30 on the gate electrode 22. The channel layer of the transistor is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon. In addition, a data line 50 defining a pixel is formed on the gate insulating layer 30 to cross the gate line 20, and a source electrode 51 and a gate, which are branches of the data line 50, are formed on the semiconductor layer 40. A drain electrode 52 facing the source electrode 51 is formed around the electrode 22. The pixel electrode 60, which is connected to the drain electrode 52 and made of an ITO film, which is a transparent conductive material, is formed on the gate insulating layer 30 of the pixel.

여기서 화소 전극(60)과 유지 용량용 전극(10)은 유전층인 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 서로 중첩되어 유지 축전기를 이룬다. 이 때, 유지 용량을 형성하는 화소 전극(60)과 유지 용량용 전극(10)이 투명 ITO 막으로 형성되어 있으므로, 개구율을 확보하는 동시에 넓은 화소 면적으로 유지 축전기를 형성함으로써 유지 용량을 극대화할 수 있다.The pixel electrode 60 and the storage capacitor electrode 10 overlap each other with the gate insulating layer 30 serving as a dielectric layer interposed therebetween to form a storage capacitor. At this time, since the pixel electrode 60 and the storage capacitor electrode 10 forming the storage capacitor are formed of a transparent ITO film, the storage capacitor can be maximized by forming a storage capacitor with a large pixel area while ensuring the aperture ratio. have.

한편, 진공의 유전율을 ε0, 유전층의 상대 유전율을 ε, 두 전극의 면적을 S, 두 전극 간의 거리를 d라고 할 때, 용량의 식을 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.On the other hand, when the permittivity of vacuum is ε 0 , the relative permittivity of the dielectric layer is ε, the area of the two electrodes is S, and the distance between the two electrodes is d, the equation of capacitance can be expressed by the following equation (1).

C = ε×ε0×(S/d)C = ε × ε 0 × (S / d)

위의 수학식 1로부터 유전율이 큰 물질의 게이트 절연막(30)을 사용하고 그 두께를 줄이면 유지 용량을 더욱 증가시킬 수 있다.By using the gate insulating film 30 of a material having a high dielectric constant from Equation 1 above and reducing the thickness thereof, the holding capacity can be further increased.

액정 표시 장치에서 널리 쓰이고 있는 네마틱 액정 외에 강유전성 액정, 반강유전성 액정이 있는데, 이들은 비틀린 네마틱 액정에 비해 시야각이 상당히 좋으며 빠른 응답 속도를 가진다.In addition to nematic liquid crystals widely used in liquid crystal display devices, there are ferroelectric liquid crystals and antiferroelectric liquid crystals, which have a considerably better viewing angle and a faster response speed than torsional nematic liquid crystals.

하지만 강유전성 액정이나 반강유전성 액정은 액정 자체의 자발 분극을 가지고 있으므로 전압 유지율이 저하될 수 있으며, 특히 cyno-계열의 네마틱 액정도 액 정 자체의 큰 극성에 의해 전압 유지율이 급격히 저하되는 단점을 가지고 있으나, 본 발명에서와 같이 유지 용량을 충분히 확보할 수 있는 경우에는 전압유지율의 저하를 방지할 수 있다.However, ferroelectric liquid crystals or antiferroelectric liquid crystals have spontaneous polarization of the liquid crystal itself, and thus the voltage retention may be reduced. However, when the holding capacity can be sufficiently secured as in the present invention, a decrease in the voltage holding ratio can be prevented.

이 때 앞의 실시예에서와 같이 유지 용량용 전극을 전단의 게이트선과 연결할 수도 있지만, 유지 용량 신호가 전달되는 배선을 추가로 형성하여 유지 용량용 전극과 연결할 수도 있다. 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.In this case, as in the previous embodiment, the storage capacitor electrode may be connected to the gate line of the front end, but a wiring through which the storage capacitor signal is transmitted may be further formed to connect the storage capacitor electrode. This will be described in detail.

도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도와 단면도이다.3 and 4 are layout and cross-sectional views illustrating a structure of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.

유리 기판(1) 위에 유지 용량용 전극(10)으로 투명한 ITO 막이 화소의 일부에 형성되어 있다. 기판(1) 위에는 가로 방향으로 게이트선(20)과 게이트선(20)의 분지인 게이트 전극(22)으로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선과 같은 층에 위치하면서 유지 용량 신호를 전달하는 유지용 배선(23)이 가로 방향으로 형성되어 있다. 유지용 배선(23)은 유지 용량용 전극(10)과 접촉되어 있는데, 유지 용량용 전극(10)이 유지용 배선(23)보다 먼저 형성되어 유지용 배선(23)은 유지 용량용 전극(10)의 일부를 덮고 있다. 이 때 유지용 배선(23)에 가하는 전압의 크기를 조절하거나 형성되는 유지 용량용 전극(10)의 크기를 조절하여 유지 용량의 크기를 제어할 수 있다. 나머지 구조는 도 1과 도 2에 나타난 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조와 동일하다.An ITO film transparent to the storage capacitor electrode 10 is formed on a part of the pixel on the glass substrate 1. On the substrate 1, a gate line formed of a gate line 20 and a gate electrode 22, which is a branch of the gate line 20, is formed in a horizontal direction, and is positioned on the same layer as the gate line to transmit a storage capacitor signal. The holding wiring 23 is formed in the horizontal direction. The maintenance wiring 23 is in contact with the storage capacitor electrode 10. The storage capacitor electrode 10 is formed before the maintenance wiring 23, so that the maintenance wiring 23 is the storage capacitor electrode 10. Covering part of the). In this case, the size of the storage capacitor may be controlled by adjusting the size of the voltage applied to the holding wiring 23 or by adjusting the size of the storage capacitor electrode 10. The remaining structure is the same as that of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2.

특히 이동도가 높아 충전 시간 내에 큰 용량의 유지 용량을 충분히 충전할 수 있는 다결정규소로 박막 트랜지스터를 제작하는 경우에 유지 용량이 증가하여도 충분한 충전이 가능하다. In particular, when a thin film transistor is manufactured of polycrystalline silicon capable of sufficiently charging a large capacity holding capacity within a charging time due to high mobility, sufficient charging is possible even if the holding capacity is increased.

본 발명의 실시예에서와 같이 화소의 화소 전극과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 용량용 전극이 투명한 도전 물질인 ITO 막으로 형성됨으로써 개구율을 희생하지 않고 유지 용량의 크기를 극대화할 수 있다. 이는 전압 유지율이 낮은 cyno-계열의 네마틱 액정을 사용하거나 강유전성, 반강유전성 액정을 사용하는 액정 표시 장치에 용이하게 적용할 수 있으며, 또한 비정질규소와 다결정규소를 사용한 박막 트랜지스터에 모두 적용이 가능하다. As in the embodiment of the present invention, the storage capacitor electrode overlapping the pixel electrode of the pixel to form the storage capacitor is formed of an ITO film, which is a transparent conductive material, thereby maximizing the size of the storage capacitor without sacrificing the aperture ratio. This can be easily applied to a liquid crystal display device using a cyno-based nematic liquid crystal having a low voltage retention or a ferroelectric and antiferroelectric liquid crystal, and also to a thin film transistor using amorphous silicon and polycrystalline silicon. .

Claims (3)

주사 신호를 전달하는 게이트선,A gate line for transmitting a scan signal, 상기 게이트선과 동일한 층에 위치하며, 투명한 도전 물질로 이루어진 유지 용량용 전극,A storage capacitor electrode positioned on the same layer as the gate line and made of a transparent conductive material; 상기 게이트선과 절연되어 교차하며 화상 신호를 전달하는 데이터선,A data line insulated from and intersecting the gate line and transferring an image signal; 상기 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역에 형성되어 있으며, 상기 유지 용량용 전극과 중첩하여 유지 축전기를 이루는 화소 전극,A pixel electrode formed in a pixel region defined by the intersection of the gate line and the data line, and overlapping the storage capacitor electrode to form a storage capacitor; 상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극에 연결된 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터,A thin film transistor including a gate electrode connected to the gate line, the data line, and the pixel electrode, a source electrode and a drain electrode, and a semiconductor layer overlapping the gate electrode; 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 드러난 상기 반도체층을 덮는 보호막A protective film covering the exposed semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode 을 포함하는 액정 표시 장치.Liquid crystal display comprising a. 제 1항에서,In claim 1, 상기 유지 용량용 전극은 전단의 상기 게이트선과 연결되어 있는 액정 표시 장치.The storage capacitor electrode is connected to the gate line of the front end. 제 1항에서,In claim 1, 상기 유지 용량용 전극과 연결되어 상기 유지 용량용 전극에 유지 용량 신호를 전달하는 유지용 배선을 더 포함하는 액정 표시 장치.And a maintenance wiring connected to the storage capacitor electrode to transmit a storage capacitor signal to the storage capacitor electrode.
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