KR100965583B1 - ESD protecting circuit in liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 라인 끝단과 연결되는 플로팅 라인의 적류 성분 리플(ripple)을 안정화 시키기 위한 액정표시장치의 정전기 방지 회로 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 서로 수직한 방향으로 배열된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 일측에 형성되는 플로팅 라인 및 공통 전압 인가 라인과, 상기 공통 전압 인가 라인과 상기 플로팅 라인 사이에 저항 성분과 커패시터 성분을 구비하여 형성되는 정전기 방지 소자를 포함하여 구성된 것이다.The present invention relates to an antistatic circuit and a method of manufacturing the liquid crystal display for stabilizing the ripple component of the floating line connected to the data line end, and a gate line and a data line arranged in a direction perpendicular to each other; And an antistatic element formed with a resistance component and a capacitor component between the floating line and the common voltage applying line formed at one side of the gate line and the data line, and the common voltage applying line and the floating line.
액정표시장치, 정전기 방지회로LCD, Antistatic Circuit
Description
도 1은 일반적인 TN 모드 액정표시장치의 평면도1 is a plan view of a typical TN mode liquid crystal display device
도 2는 도 1의 I-I'선상의 단면도FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
도 3은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도3 is a plan view of a unit pixel of a general transverse electric field type liquid crystal display device
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선상의 단면도4 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG.
도 5a는 종래의 횡전계 방식 액정표시장치의 레이 아웃도5A is a layout view of a conventional transverse electric field type liquid crystal display device.
도 5b는 도 5a의 정전기 방지 소자의 등가 회로도FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the antistatic element of FIG. 5A
도 6은 일반적인 극성 반전 방식으로 구동되는 게이트 라인별 화소 전압을 나타낸 타이밍도6 is a timing diagram illustrating pixel voltages of gate lines driven in a general polarity inversion scheme;
도 7은 종래의 횡전계 방식 액정 표시 장치의 각 화소별 공통 전압 대비 극성 변화를 오드 프레임(Odd Frame)/이븐 프레임(Even Frame)별로 나타낸 설명도FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating polarity variation of common voltages for each pixel of each conventional transverse electric field type liquid crystal display for each odd frame / even frame. FIG.
도 8은 종래의 횡전계 액정표시장치에서 플로딩 라인의 DC 전압을 오실로스코프(Oscilloscope)로 확인한 결과의 왜곡 파형도8 is a distortion waveform diagram of a result of checking a DC voltage of a floating line with an oscilloscope in a conventional transverse electric field liquid crystal display device.
도 9는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 레이 아웃도9 is a layout view of a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention.
도 10a 내지 10b는 본 발명에 따른 정전기 방지 소자의 등가 회로도 10A to 10B are equivalent circuit diagrams of an antistatic device according to the present invention.
도 11a 내지 11d는 본 발명에 따른 정전기 방지 소자의 제조 공정을 나타낸 평면도11A to 11D are plan views showing the manufacturing process of the antistatic device according to the present invention.
도 12는 본 발명의 다른 실시예의 제조 공정 평면도12 is a plan view of the manufacturing process of another embodiment of the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
112 : 게이트 라인 115 : 데이터 라인112: gate line 115: data line
125 : 공통 라인 128 : 공통 전압 인가 라인125: common line 128: common voltage application line
129 : 플로팅 라인 130a, 130b, 130c, 130d : 정전기 방지 소자129:
128a : 커패시터의 하부 전극128a: lower electrode of the capacitor
128b, 128c, 128d : 게이트 전극128b, 128c, 128d: gate electrode
133a, 133b, 133c : 반도체층133a, 133b, 133c: semiconductor layer
134a, 134b, 134c, 134d : 콘택 홀134a, 134b, 134c, 134d: contact hole
135a, 135b, 135c : 소오스/드레인 전극 135a, 135b, 135c: source / drain electrodes
130d : 커패시터의 상부 전극130d: upper electrode of the capacitor
본 발명은 액정표시장치의 정전기 방지 회로에 관한 것으로, 특히 데이터 라인 끝단과 연결되는 플로팅 라인의 적류 성분 리플(ripple)을 안정화 시키기 위한 정전기 방지 회로 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
평판표시소자 중 하나인 액정표시장치는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성 질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.One of the flat panel display devices is a liquid crystal display device that changes the optical anisotropy by applying an electric field to a liquid crystal that combines the liquidity and the optical properties of the crystal, and has lower power consumption and volume than the conventional cathode ray tube. It is small and is widely used because it can be enlarged and fixed.
이와 같은 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동회로부로 크게 구분되며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.Such a liquid crystal display is largely divided into a liquid crystal panel displaying an image and a driving circuit unit for applying a driving signal to the liquid crystal panel, wherein the liquid crystal panel has a predetermined space and is bonded to the first and second substrates, 1 and a liquid crystal layer injected between the second substrates.
이와 같은 액정표시장치는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.Such a liquid crystal display device has a variety of modes depending on the nature of the liquid crystal and the structure of the pattern.
즉, 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 광시야각을 구현하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode)와, 보상필름을 기판 외주면에 부착하여 빛의 진행방향에 따른 빛의 위상변화를 보상하는 OCB 모드(Optically Compensated Birefringence Mode)와, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계 방식(In-Plane Switching Mode)과, 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직 배열되도록 하는 VA 모드(Vertical Alignment) 등 다양하다.That is, TN mode (Twisted Nematic Mode) that controls the liquid crystal director by arranging the liquid crystal directors to be twisted by 90 °, and divides one pixel into several domains, thereby realizing a wide viewing angle. Multi-Domain Mode, OCB Mode (Optically Compensated Birefringence Mode), which compensates the phase change of light according to the direction of light by attaching a compensation film to the outer peripheral surface of the substrate, and two electrodes on one substrate. In-plane switching mode in which the directors of the liquid crystal are twisted in parallel planes of the alignment layer, and VA mode in which the long axis of the liquid crystal molecules is vertically aligned with the alignment layer plane using a negative liquid crystal and a vertical alignment layer. Vertical Alignment).
이중 가장 대표적인 TN 모드 액정표시장치와 횡전계 방식 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다. The most representative TN mode liquid crystal display and transverse electric field type liquid crystal display are described as follows.
도 1은 일반적인 TN 모드 액정표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선상의 단면도이다.1 is a plan view of a general TN mode liquid crystal display device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
즉, 제 1 기판(11)에 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(12)과, 화소 영역을 정의하기 위하여 상기 각 게이트 라인(12)에 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인(15)과, 상기 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극(17)과, 상기 각 게이트 라인(12)과 데이터 라인(15)이 교차되는 부분에 형성되어 상기 게이트 라인(12)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인(15)의 신호를 각 화소 전극(17)에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터(TFT)를 구비하여 구성된다.That is, the plurality of
여기서, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(12)에서 돌출되는 게이트 전극(12a)과, 상기 게이트 전극(12a) 및 게이트 라인(12)을 포함한 제 1 기판 전면에 형성되는 게이트 절연막(13)과, 상기 게이트 전극(12a)의 상측 게이트 절연막(13)위에 형성되는 반도체층(14)과, 상기 데이터 라인(15)으로부터 상기 반도체층(14)으로 돌출되는 소오스 전극(15a)과, 상기 소오스 전극(15a)에 대향되는 반도체층(14) 타측에 형성되는 드레인 전극(15b)를 구비하여 구성된다.The thin film transistor TFT may include a
이와 같이 구성된 박막트랜지스터의 상측 전면에 상기 드레인 전극(15b)상에 콘택홀을 갖고 상기 기판 전면에 보호막(16)이 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(15b)에 연결되도록 상기 보호막(16)상의 각 화소 영역에 화소 전극(17)이 형성되고, 상기 화소 전극(17)을 포함한 기판 전면에 제 1 배향막(18)이 형성되어 러빙 처리된다.
The
그리고, 제 2 기판(20)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(21)과, 상기 각 화소 영역에 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(22)이 형성되며, 상기 칼라 필터층(22)을 포함한 기판 전면에 공통 전극(24)과 제 2 배향막(23)이 형성된다. The
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판(11, 20)은 스페이서(spacer)(도면에는 도시되지 않음)에 의해 일정 셀겝을 유지하고 시일재(sealant)(도면에는 도시되지 않음)에 의해 합착되어 상기 두 기판(11, 20) 사이에 액정층(19)이 형성된다.The first and
이와 같은 TN 모드의 액정표시장치는 하부 기판에 형성된 화소 전극과 상부 기판에 형성된 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층을 구동하므로 넓은 시야각 확보에 어려움이 있다. 따라서 넓은 시야각을 확보하기 위한 횡전계 방식 액정표시장치가 개발되었다. The liquid crystal display of the TN mode has difficulty in securing a wide viewing angle because the liquid crystal layer is driven by an electric field between the pixel electrode formed on the lower substrate and the common electrode formed on the upper substrate. Accordingly, a transverse electric field type liquid crystal display device has been developed to secure a wide viewing angle.
상기 횡전계 방식은 화소 전극과 공통 전극이 동일 기판상에 형성된 것으로, 제 1 기판상에 단위 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 지점에 형성된 스위칭소자와, 서로 엇갈리게 교차되어 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극이 형성된다.In the transverse electric field system, a pixel electrode and a common electrode are formed on the same substrate, a gate line and a data line defining a unit pixel on a first substrate, a switching element formed at an intersection point of the gate line and the data line, A common electrode and a pixel electrode are formed to cross each other and generate a transverse electric field.
도 3은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단위 화소 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선상의 단면도이다.3 is a plan view of a unit pixel of a general transverse electric field type liquid crystal display, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 3.
즉, 제 1 기판(11) 상에 서로 수직한 방향으로 교차 배치되어 화소를 정의하는 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(15)과, 상기 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(15)의 교차 부위에 배치된 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 라인(12)과 평 행하도록 화소 내에 배치된 공통라인(25)과, 상기 공통라인(25)에서 분기되어 상기 데이터 라인(15)에 평행하도록 상기 화소내에 형성되는 다수개의 공통전극(24)과, 상기 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극에 연결되어 상기 공통전극(24) 사이에서 상기 공통전극과 평행하게 교차 배치된 다수개의 화소 전극(17)과, 상기 화소 전극(17)에서 연장되어 공통라인(25) 상부에 형성된 커패시터 전극(26)이 구비되어 있다.That is, the
여기서, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(12)에서 분기되는 게이트 전극(12a)과, 상기 게이트 전극(12a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(13)과, 상기 게이트 전극(12a) 상부의 게이트 절연막(13) 상에 형성된 반도체층(14)과, 상기 데이터 라인(15)에서 분기되어 상기 반도체층(14) 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극(15a) 및 드레인 전극(15b)으로 구성된다.The thin film transistor TFT may include a
그리고, 상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 상기 드레인 전극(15b)상에 콘택홀을 갖고 상기 기판 전면에 보호막(16)이 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(15b)에 연결되도록 상기 보호막(16)상의 각 화소 영역에 화소 전극(17)이 형성되고, 상기 화소 전극(17)을 포함한 기판 전면에 제 1 배향막(18)이 형성되어 러빙 처리된다.The
그리고, 제 2 기판(20)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(21)과, 상기 각 화소 영역에 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(22)이 형성되며, 상기 칼라 필터층(22)을 포함한 기판 전면에 오버 코트층(27)이 형성된다.
The
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판(11, 20)은 스페이서(spacer)(도면에는 도시되지 않음)에 의해 일정 셀겝을 유지하고 시일재(sealant)(도면에는 도시되지 않음)에 의해 합착되어 상기 두 기판(11, 20) 사이에 액정층(19)이 형성된다.The first and
이 때, 상기 공통라인(25) 및 공통전극(24)은 일체로 형성되고, 상기 게이트 라인(12) 및 게이트 전극(12a)도 일체로 형성되며, 상기 공통라인(25) 및 게이트 라인(12)은 저저항 금속을 재료로 하여 동시에 형성할 수 있다.In this case, the
상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 재료로 사용하여 상기 공통전극(24)과 엇갈리게 교차할 수 있도록 다수개의 분기 형태로 형성되며, 상기 드레인 전극(15b)에 연결되어 데이터 전압을 인가 받는다. The
이와 같이, 액정표시장치의 모드에 관계없이 모든 액정표시장치에서 공통 전압을 인가하게 되고, 액정표시장치의 제조 공정 중 또는 테스트 중에 정전기(ESD)가 발생하여 상기 게이트 라인(12) 또는 데이터 라인(15)에 정전기가 인가되면 박막트랜지스터 어레이의 소자들이 파괴되거나 데미지(damage)를 입게되어 불량이 발생하기 쉽다.As described above, the common voltage is applied to all the liquid crystal display devices regardless of the mode of the liquid crystal display device, and electrostatic discharge (ESD) is generated during the manufacturing process or the test of the liquid crystal display device, thereby causing the
따라서, 상기와 같은 정전기로부터 내부 회로를 보호하기 위하여, 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전압 인가 라인과 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 끝단 사이에 정전기 방지회로가 설치된다. 이와 같이 정전기 방지회로가 설치되면, 게이트 라인 또는 데이터 라인에 정전기가 인가되더라도 상기 정전기 보호회로에 의해 공통 전압 인가 라인을 통해 등전위가 형성되므로 정전기에 의한 박막트랜지스터 어레이 내부의 소자를 보호할 수 있다.Therefore, in order to protect the internal circuit from the static electricity, an antistatic circuit is provided between the common voltage application line for applying the common voltage and the ends of the gate line and the data line. When the antistatic circuit is installed as described above, even if static electricity is applied to the gate line or the data line, an equipotential is formed through the common voltage applying line by the static electricity protection circuit, thereby protecting the elements inside the thin film transistor array due to static electricity.
이와 같은 종래의 액정표시장치의 정전기 방지 회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The antistatic circuit of the conventional liquid crystal display will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5a는 종래의 횡전계 방식 액정표시장치의 레이 아웃도이고, 도 5b는 도 5a의 정전기 방지 소자의 등가 회로도이다.FIG. 5A is a layout view of a conventional transverse electric field type liquid crystal display, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the antistatic element of FIG. 5A.
상술한 바와 같이, 표시 영역(AR; Active Region)에는 서로 수직한 방향으로 게이트 라인(12) 및 데이터 라인(15)이 배열되고, 상기 게이트 라인(12)에 평행한 방향으로 공통 라인(25)이 배열된다. As described above, the
그리고, 상기 표시 영역 주변의 비 표시 영역의 상기 게이트 라인(12) 일측 및 상기 데이터 라인(15)의 일측에는 각각 구동 신호를 인가하기 위한 게이트 패드부 및 데이터 패드부가 형성되고, 상기 게이트 패드부 및 데이터 패드부의 반대쪽 비 표시 영역에는 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전압 인가 라인(28) 및 플로팅 라인(floating line)(29)이 형성된다.In addition, a gate pad portion and a data pad portion for applying a driving signal are formed at one side of the
또한, 상기 각 게이트 라인(12)의 타측 끝단과 상기 공통 전압 인가 라인(28)은 정전기 방지 소자(30a)에 의해 연결되고, 상기 데이터 라인(15)의 타측 끝단과 상기 플로팅 라인(29)도 정전기 방지 소자(30b)에 의해 연결되어 있으며, 상기 공통 전압 인가 라인(28)과 상기 플로팅 라인(29)도 정전기 방지 소자(30c)에 의해 연결되어 있고, 상기 플로팅 라인(29)과 공통 전압 인가 단자(31)도 정전기 방지 소자(30d)에 의해 연결되어 있다.In addition, the other end of each
여기서, 상기 정전기 방지 소자(30a, 30b, 30c 및 30d)는 동일 구조로 형성 되거나 서로 다른 구조를 갖을 수 있으며, 예를 들어 상기 공통 전압 인가 라인(28)과 상기 플로팅 라인(29) 사이에 형성된 정전기 방지 소자(30c)의 구성은 도 5b와 같다. Here, the
즉, 상기 공통 전압 인가 라인(28)에 게이트 단자와 소오스 단자가 연결되는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 상기 플로딩 라인(29)에 게이트 단자와 드레인 단자가 연결되고 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 소오스 단자가 연결된 제 2 트랜지스터(Q2)와, 상기 공통 전압 인가 라인(28)과 폴로팅 라인(29)에 각각 소오스 단자 및 드레인 단자가 연결되고 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 소오스 단자에 게이트 단자가 연결된 제 3 트랜지스터(Q3)로 구성된다. 이와 같이 구성된 정전기 방지 소자(30a, 30b, 30c, 30d)는 각각 고 저항 특성을 갖는다. That is, a first transistor Q1 having a gate terminal and a source terminal connected to the common
한편, 이와 같은 액정표시장치는, 각 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 하나의 게이트 라인에 주사 신호가 입력되었을 때, 그 라인에 해당하는 화소에 영상 신호가 인가되는 방식을 취한다.On the other hand, in such a liquid crystal display, when each pixel is arranged in a matrix form and a scan signal is input to one gate line, an image signal is applied to the pixel corresponding to the line.
그런데, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 주입된 액정은 DC 전압을 오랫동안 인가하면 특성 열화가 일어나므로, 이를 방지하기 위하여 인가 전압의 극성을 주기적으로 바꾸어 구동하며, 이러한 방식을 극성 반전 방식이라 한다.However, since the deterioration of characteristics occurs when the DC voltage is applied for a long time, the liquid crystal injected between the first and second substrates is driven by periodically changing the polarity of the applied voltage, and this method is called a polarity inversion method. .
상기 극성 반전 방식에는 프레임 반전(Frame Inversion), 라인 반전(Line Inversion), 열 반전(Column Inversion) 및 도트 반전(Dot Inversion) 방식 등이 있다.The polarity inversion scheme includes frame inversion, line inversion, column inversion, and dot inversion.
그 중에 상기 도트 반전 방식은 현재 가장 우수한 화질을 구현하는 극성 반 전 구동 방법으로 고해상도(XGA, SXGA, UXGA)에 적용되며, 상하좌우 모든 방향에서 인접 화소간 데이터 전압의 극성이 반대이다. 따라서, 공간 평균화법에 의해 플리커 현상을 최소화시킬 수 있으나, 고 전압용 소오스 드라이버를 사용해야 하고 소비 전류가 크다는 단점을 갖고 있다.Among them, the dot inversion method is a polarity inversion driving method that realizes the best image quality at present, and is applied to high resolutions (XGA, SXGA, UXGA), and polarities of data voltages between adjacent pixels are reversed in all directions. Therefore, the flicker phenomenon can be minimized by the spatial averaging method, but it has the disadvantage of using a high voltage source driver and having a large current consumption.
도 6은 일반적인 극성 반전 방식으로 구동되는 게이트 라인별 화소 전압을 나타낸 타이밍도이고, 도 7은 종래의 횡전계 방식 액정 표시 장치의 각 화소별 공통 전압 대비 극성 변화를 오드 프레임(Odd Frame)/이븐 프레임(Even Frame)별로 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a timing diagram illustrating pixel voltages of gate lines driven in a general polarity inversion scheme, and FIG. 7 illustrates polarity change of common voltages for each pixel of a conventional transverse electric field type liquid crystal display. FIG. 1 shows each frame.
도 6과 같이, 데이터 라인에 인가되는 전압은 1수직 주기로 반전되어 인가되며, 각 화소에서 서로 다른 극성을 갖도록 각 게이트 라인에 교차되는 데이터 라인은 각각 공통 전압을 기준으로 (+) 극성 또는 (-)극성을 갖도록 데이터 전압을 인가한다.As shown in FIG. 6, the voltage applied to the data line is inverted in one vertical period, and the data lines crossing each gate line have different polarities in each pixel so as to have a positive polarity or (−) relative to a common voltage. The data voltage is applied to have polarity.
그리고, 상기 공통 전압(Vcom)은 화소나 게이트 라인 또는 프레임(frame)이 변하여도 소정 레벨 상태를 계속하여 유지한다. 이 때, 상기 소정 레벨 상태는 데이터 라인에 인가되는 두 레벨의 전압의 중간 레벨로 한다. The common voltage Vcom continues to maintain a predetermined level even when a pixel, a gate line, or a frame changes. At this time, the predetermined level state is an intermediate level between voltages of two levels applied to the data line.
도 7과 같이, 도트 반전 방식으로 구동되는 종래의 횡전계 방식 액정 표시 장치는 인접한 각 화소에서 서로 다른 극성(공통 전압에 대한 데이터 전압)을 갖고, 프레임이 바뀔 때마다, 각 화소가 갖는 극성이 반전된다.As shown in FIG. 7, the conventional transverse electric field type liquid crystal display device driven by dot inversion has different polarities (data voltages for common voltages) in adjacent pixels, and each time the frame is changed, the polarity of each pixel is changed. Is reversed.
이 경우, 각 화소에 충전되는 전하의 극성의 (+), (-), .... 등으로, 인접하는 화소에 충전되는 전하의 극성이 서로 다르게 되어, 빠른 속도로 고화질의 영상 을 얻을 수 있다.In this case, the polarities of the charges charged to the adjacent pixels are different from each other by (+), (-), ..., etc. of the polarities of the charges charged to each pixel, so that high quality images can be obtained at high speed. have.
이와 같이, 데이터 전압의 극성이 반전되어 인가되므로, 구동 IC에서 DC 전압의 공통 전압을 인가하지만, 도 5a에 도시한 바와 같이, 각 데이터 라인(15)들이 정전기 방지 소자(30b)를 통해 연결된 플로팅 라인(29)의 DC 전압은 다량의 리플(ripple)을 갖고 있다.In this way, since the polarity of the data voltage is inverted and applied, the driving IC applies a common voltage of the DC voltage. However, as shown in FIG. 5A, each
도 8은 종래의 횡전계 액정표시장치에서 플로딩 라인의 DC 전압을 오실로스코프(Oscilloscope)로 확인한 결과의 왜곡 파형을 나타낸 것이다.FIG. 8 illustrates a distortion waveform of a result obtained by checking a DC voltage of a floating line with an oscilloscope in a conventional transverse electric field liquid crystal display.
즉, 도 8(a)와 같은 DC 성분의 공통 전압을 인가하지만, 도 8c와 같이 인가된 데이터 전압의 극성 반전에 의해 공통 전압이 왜곡되어 도 8b와 같이 리플을 갖게 된다.That is, although the common voltage of the DC component as shown in FIG. 8 (a) is applied, the common voltage is distorted by the polarity inversion of the applied data voltage as shown in FIG. 8c, and thus has a ripple as shown in FIG. 8b.
이와 같이, 불안정한 공통 전압과 연결되는 플로팅 라인의 전위도 안정하지 못하므로, 이러한 노이즈성 피크들이 장기적으로 인가되는 패널 하단부의 픽셀들의 박막트랜지스터가 타 영역 대비 동작 특성에서 차이를 보이는 문제점이 있었다. As such, since the potential of the floating line connected to the unstable common voltage is not stable, there is a problem in that the thin film transistors of pixels at the bottom of the panel to which these noise peaks are applied for a long time differ in operating characteristics from other regions.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 공통 전압 인가 라인과 플로팅 라인 사이에 정전기 방지 소자 및 커패시터를 구비한 로우패스 필터를 설치하여 공통 전압의 리플을 안정화시키는 액정표시장치의 정전기 방지 회로 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. An electrostatic prevention of a liquid crystal display device in which a low pass filter including an antistatic element and a capacitor is provided between a common voltage applying line and a floating line to stabilize a ripple of a common voltage is provided. Its purpose is to provide a circuit and a method of manufacturing the same.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 정전기 방 지 회로는, 서로 수직한 방향으로 배열된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 일측에 형성되는 플로팅 라인 및 공통 전압 인가 라인과, 상기 공통 전압 인가 라인과 상기 플로팅 라인 사이에 저항 성분과 커패시터 성분을 구비하여 형성되는 정전기 방지 소자를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, an electrostatic prevention circuit of a liquid crystal display device includes a gate line and a data line arranged in a direction perpendicular to each other, and a floating line and a common voltage formed on one side of the gate line and the data line. And an antistatic element formed between an applying line and the common voltage applying line and the floating line with a resistance component and a capacitor component.
여기서, 상기 게이트 라인과 공통 전압 인가 라인 사이에도 저항 성분과 커패시터 성분을 구비한 정전기 방지 소자가 더 형성됨에 특징이 있다.Here, an antistatic device having a resistance component and a capacitor component is further formed between the gate line and the common voltage applying line.
상기 데이터 라인과 플로팅 라인 사이에도 저항 성분과 커패시터 성분을 구비한 정전기 방지 소자가 더 형성됨에 특징이 있다.An antistatic device having a resistance component and a capacitor component is further formed between the data line and the floating line.
상기 정전기 방지 소자의 커패시터는 액정표시장치의 게이트 라인 물질로 하부 전극을 형성하고, 데이터 라인 물질로 상부 전극으로 하여 구성됨에 특징이 있다.The capacitor of the antistatic device is characterized in that the lower electrode is formed of the gate line material of the liquid crystal display device, and the upper electrode is made of the data line material.
상기 정전기 방지 소자의 커패시터는 액정표시장치의 게이트 라인 물질로 하부 전극을 형성하고, 화소 전극 물질로 상부 전극을 형성하여 구성됨에 특징이 있다.The capacitor of the antistatic device is characterized in that the lower electrode is formed of the gate line material of the liquid crystal display device, and the upper electrode is formed of the pixel electrode material.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 정전기 방지 회로의 제조 방법은, 금속층을 증착하고 패터닝하여 표시영역에 게이트 라인을 형성하고, 비 표시영역에 공통 전압 인가 라인 및 플로팅 라인, 정전기 방지 소자의 커패시터의 하부 전극, 및 제 1, 제 2, 제 3 트랜지스터의 각 게이트 전극을 동시에 형성하는 단계와, 상기 공통 전압 인가 라인, 플로팅 라인, 하부 전극 및 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 각 트랜지스터의 게이트 전극 상의 상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 각 트랜지스터의 각 게이트 전극 및 상기 플로팅 라인 상의 게이트 절연막을 선택적으로 제거하여 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 콘택 홀을 형성하는 단계와, 금속층을 증착하고 패터닝하여 표시영역에 데이터 라인을 형성하고, 비 표시영역에 각 트랜지스터의 소오스/드레인 전극 및 상기 커패시터의 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.In addition, a method of manufacturing an antistatic circuit of a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object, by depositing and patterning a metal layer to form a gate line in the display area, a common voltage application line and Simultaneously forming a floating line, a lower electrode of a capacitor of the antistatic element, and each gate electrode of the first, second, and third transistors, and a substrate including the common voltage applying line, the floating line, the lower electrode, and the gate electrode. Forming a gate insulating film on the entire surface, forming a semiconductor layer on the gate insulating film on the gate electrode of each transistor, and selectively removing the gate insulating film on each of the gate electrode and the floating line of each transistor. Forming second, third, and fourth contact holes, and depositing and patterning a metal layer Forming a data line in the display area and forming a source / drain electrode of each transistor and an upper electrode of the capacitor in the non-display area.
여기서, 상기 커패시터의 하부 전극과 제 1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 공통 전압 인가 라인에서 돌출되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 플로팅 라인으로부터 돌출되며, 제 3 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제 1, 제 2 트랜지스터 사이에 위치하도록 형성함에 특징이 있다.Here, the lower electrode of the capacitor and the gate electrode of the first transistor protrude from the common voltage application line, the gate electrode of the second transistor protrude from the floating line, and the gate electrode of the third transistor includes the first, It is characterized in that it is formed to be located between the second transistor.
상기 커패시터의 하부 전극과 제 1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인에서 돌출되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 공통 전압 인가 라인으로부터 돌출되며, 제 3 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제 1, 제 2 트랜지스터 사이에 위치하도록 형성함에 특징이 있다.The lower electrode of the capacitor and the gate electrode of the first transistor protrude from the gate line, the gate electrode of the second transistor protrude from the common voltage application line, and the gate electrode of the third transistor is the first and second It is characterized in that it is formed between the transistors.
상기 커패시터의 하부 전극과 제 1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 데이터 라인에서 돌출되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 플로팅 라인으로부터 돌출되며, 제 3 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제 1, 제 2 트랜지스터 사이에 위치하도록 형성함에 특징이 있다.The lower electrode of the capacitor and the gate electrode of the first transistor protrude from the data line, the gate electrode of the second transistor protrude from the floating line, and the gate electrode of the third transistor is between the first and second transistors. It is characterized in that it is formed to be located in.
상기 제 1, 제 3 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 제 1 콘택홀을 통해 제 1 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성하고, 제 2, 제 3 트랜지스터의 드레 인 전극은 제 2 콘택홀을 통해 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되도록 형성하고, 상기 제 1, 제 2 트랜지스터의 소오스 및 드레인 전극은 제 3 콘택홀을 통해 제 3 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되도록 형성하며, 상기 커패시터의 상부 전극은 제 4 콘택홀을 통해 상기 플로팅 라인에 연결되도록 형성함에 특징이 있다.The source electrodes of the first and third transistors are formed to be connected to the gate electrodes of the first transistor through the first contact hole, and the drain electrodes of the second and third transistors are formed through the second contact hole. And the source and drain electrodes of the first and second transistors are connected to the gate electrode of the third transistor through a third contact hole, and the upper electrode of the capacitor is connected to the fourth contact. It is characterized in that it is formed to be connected to the floating line through a hole.
상기 커패시터의 상부 전극은 화소 전극 물질로 형성함에 특징이 있다.The upper electrode of the capacitor is characterized in that formed of a pixel electrode material.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 정전기 방지 회로 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.An antistatic circuit and a method of manufacturing the same according to the present invention having the features as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 9는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 레이 아웃도이고, 도 10a 내지 10b는 본 발명에 따른 정전기 방지 소자의 등가 회로도이다.9 is a layout view of a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention, and FIGS. 10A to 10B are equivalent circuit diagrams of the antistatic element according to the present invention.
상술한 바와 같이, 표시 영역(AR; Active Region)에는 서로 수직한 방향으로 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(115)이 배열되고, 상기 게이트 라인(112)에 평행한 방향으로 공통 라인(125)이 배열된다. As described above, the
그리고, 상기 표시 영역 주변의 비 표시 영역의 상기 게이트 라인(112) 일측 및 상기 데이터 라인(115)의 일측에는 각각 구동 신호를 인가하기 위한 게이트 패드부 및 데이터 패드부가 형성되고, 상기 게이트 패드부 및 데이터 패드부의 반대쪽 비 표시 영역에는 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전압 인가 라인(128) 및 플로팅 라인(floating line)(129)이 형성된다.In addition, a gate pad portion and a data pad portion for applying a driving signal are formed on one side of the
또한, 상기 각 게이트 라인(112)의 타측 끝단과 상기 공통 전압 인가 라인(128)은 정전기 방지 소자(130a)에 의해 연결되고, 상기 데이터 라인(115)의 타측 끝단과 상기 플로팅 라인(129)도 정전기 방지 소자(130b)에 의해 연결되어 있으며, 상기 공통 전압 인가 라인(128)과 상기 플로팅 라인(129)도 정전기 방지 소자(130c)에 의해 연결되어 있고, 상기 플로팅 라인(129)과 공통 전압 인가 단자(131)도 정전기 방지 소자(130d)에 의해 연결되어 있다.In addition, the other end of each
여기서, 상기 정전기 방지 소자(130a, 130b, 130c 및 130d)는 동일 구조로 형성되거나 서로 다른 구조를 갖을 수 있고, 예를 들어 상기 공통 전압 인가 라인(128)과 상기 플로팅 라인(129) 사이에 형성된 정전기 방지 소자(130c)의 구성은 도 10a 및 10b와 같다. Here, the
즉, 상기 공통 전압 인가 라인(128)과 상기 플로팅 라인(129) 사이에는, 도 10a와 같이, 저항(R1)과 커패시터(C1)가 병렬로 연결된 로우패스필터(Low pass filter)의 구성을 갖도록 정전기 방지 소자가 구성되어 있다. That is, between the common
여기서, 상기 저항(R1) 성분은 3개의 트랜지스터로 구성되며, 보다 구체적으로 설명하면, 도 10b와 같이, 상기 공통 전압 인가 라인(128)에 게이트 단자와 소오스 단자가 연결되는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 상기 플로딩 라인(129)에 게이트 단자와 드레인 단자가 연결되고 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 소오스 단자가 연결된 제 2 트랜지스터(Q2)와, 상기 공통 전압 인가 라인(128)과 폴로팅 라인(129)에 각각 소오스 단자 및 드레인 단자가 연결되고 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 소오스 단자에 게이트 단자가 연결된 제 3 트랜지스터(Q3)로 구성된다. 이와 같이 구성된 정전기 방지 소자(130a, 130b, 130c, 130d)는 각각 고 저항 특성을 갖는다.
Here, the resistor R1 is composed of three transistors. More specifically, as shown in FIG. 10B, a first transistor Q1 having a gate terminal and a source terminal connected to the common
이와 같은 본 발명에 따른 정전기 방지 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the manufacturing method of the antistatic device according to the present invention as follows.
도 11a 내지 11d는 본 발명에 따른 정전기 방지 소자의 제조 공정을 나타낸 평면도이고, 도 12는 다른 실시예의 평면도이다.11A to 11D are plan views showing the manufacturing process of the antistatic device according to the present invention, and FIG. 12 is a plan view of another embodiment.
셀 어레이 공정과 병행하여 정전기 방지 소자 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of forming an antistatic device in parallel with a cell array process is as follows.
즉, 도 11a와 같이, 셀 어레이 부분의 게이트 라인 및 게이트 전극(도 3 및 도 4의 12 및 12a) 형성용 물질을 증착하고 패터닝하여 공통 전압 인가 라인(128) 및 플로팅 라인(129)를 형성함과 동시에, 정전기 방지 소자(130c)의 커패시터(C1)의 하부 전극(128a)과, 제 1, 제 2, 제 3 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)의 게이트 전극(128b, 128c, 128d)을 동시에 형성한다.That is, as shown in FIG. 11A, a material for forming gate lines and gate electrodes (12 and 12a of FIGS. 3 and 4) of the cell array portion is deposited and patterned to form a common
여기서, 상기 커패시터의 하부 전극(128a)과 제 1 트랜지스터(Q1)의 게이트 전극(128b)을 상기 공통 전압 인가 라인(128)에서 돌출되도록 형성되고, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극(128c)은 플로팅 라인(129)으로부터 돌출되도록 형성되며, 제 3 트랜지스터(Q3)의 게이트 전극(128d)은 상기 제 1, 제 2 트랜지스터(Q1, Q2) 사이에 위치하도록 형성 한다.Here, the
그리고 상기와 같이 형성된 기판 전면에 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음, 도 4의 13 참조)을 형성한다.A gate insulating film (not shown in the figure, see 13 in FIG. 4) is formed over the substrate formed as described above.
도 11b와 같이, 상기 각 트랜지스터의 게이트 전극(128b, 128c, 128d) 상의 상기 게이트 절연막위에 섬 모양으로 반도체층(133a, 133b, 133c)을 동시에 형성한 다.As shown in FIG. 11B, the
도 11c와 같이, 상기 각 트랜지스터의 각 게이트 전극(128b, 128c, 128d) 및 상기 플로팅 라인(129) 상의 게이트 절연막을 선택적으로 제거하여 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 콘택 홀(134a, 134b, 134c, 134d)을 형성한다.As shown in FIG. 11C, each of the
그리고, 도 11d와 같이, 셀 어레이부의 데이터 라인(도 3의 15 참조)과 같은 물질을 증착하고 선택적으로 제거하여 각 트랜지스터의 소오스/드레인 전극(135a, 135b, 135c) 및 상기 커패시터(C1)의 상부 전극(135d)을 형성한다.As shown in FIG. 11D, materials such as the data line of the cell array unit (see 15 of FIG. 3) are deposited and selectively removed, so that the source /
즉, 상기 제 1 콘택홀(134a)을 통해 제 1 트랜지스터(Q1)의 게이트 전극(128b)과 연결되도록 제 1, 제 3 트랜지스터(Q1, Q3)의 소오스 전극(135a)을 형성하고, 제 2 콘택홀(134b)을 통해 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극(128c)에 연결되도록 제 2, 제 3 트랜지스터(Q2, Q3)의 드레인 전극(135b)을 형성하고, 제 3 콘택홀(134c)을 통해 제 3 트랜지스터(Q3)의 게이트 전극(128d)에 연결되도록 상기 제 1, 제 2 트랜지스터(Q1, Q2)의 소오스/드레인 전극(135c)을 형성하며, 상기 제 4 콘택홀(134d)을 통해 상기 플로팅 라인(129)에 연결되도록 상기 커패시터(C1)의 상부 전극(135d)을 형성한다. That is, the
또한, 다른 실시예로, 도 12와 같이, 상기 커패시터는 게이트 전극 물질을 하부 전극으로 하고, 화소 전극 물질(ITO)을 상부 전극으로 하여 형성할 수도 있다.In another embodiment, as shown in FIG. 12, the capacitor may be formed using the gate electrode material as the lower electrode and the pixel electrode material ITO as the upper electrode.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 정전기 방지 회 로 및 그 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the antistatic circuit and the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention have the following effects.
첫째, 각 신호 라인, 플로팅 라인 및 공통 전압 인가 라인 사이에 형성되는 정전기 방지 소자가 저항 성분과 커패시터 성분을 구비한 로우패스필터로 구성되기 때문에 플로팅 라인에 인가되는 공통 전압에 리플이 발생하더라도 상기 로우패스필터에 의해 안정화되므로 공통 전압을 안정화시킬 수 있다.First, since the antistatic element formed between each signal line, the floating line, and the common voltage application line is composed of a low pass filter having a resistance component and a capacitor component, even if a ripple occurs in the common voltage applied to the floating line, Since it is stabilized by the pass filter, it is possible to stabilize the common voltage.
둘째, 상기와 같이 공통 전압이 안정화되므로 플로팅 라인에 근접된 패널 하단부의 픽셀들의 박막트랜지스터의 특성이 변하지 않아 화질을 향상시킬 수 있다.Second, since the common voltage is stabilized as described above, the characteristics of the thin film transistors of the pixels at the lower end of the panel near the floating line do not change, thereby improving image quality.
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