KR101351372B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 액정표시장치는 공통전압(Vcom) 분포를 일정하게 하고 TFT의 폭(W) 증가 및 표시얼룩의 발생을 억제하여 표시품질의 향상을 이룰 수 있다.
게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소영역의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부 근접에 형성되고, 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에 접속된 드레인 전극과, 상기 화소영역에 형성된 화소 ITO 전극에 접속된 소스 전극을 갖는 박막트랜지스터와, 상기 화소영역에 형성되고 상기 소스 전극에 접속된 부하용량과, 상기 소스 전극과 부하용량을 접속하고 있는 접속부 및 상기 데이터 라인에 대해서 병행(竝行)에 배치되고 상기 소스 전극으로부터 연장되는 신호라인 연장부분을 구비하고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인은 각각 복수개가 일정한 간격으로 병행하여 배치되고 있고, 상기 접속부로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인까지의 거리와, 상기 신호라인 연장부분으로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인에 이웃하게 배치되어 있는 제 2 데이터 라인까지의 거리가 일치하고 있다.
액정표시장치, 공통전압, 부하용량, 신호라인

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래의 액정표시장치의 구성 및 공통전극 분포를 나타낸 설명도이다.
도 2는 종래의 액정표시장치의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 종래의 액정표시장치의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4는 DOT 반전 구동의 경우 좌우의 신호라인 전압의 변화를 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 E 부분을 확대한 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 변형예의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 제조공정을 나타낸 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 제조공정을 나타낸 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 제조공정을 나타낸 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시장치의 제조공정을 나타낸 설명도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
1,101 : 게이트 라인 2,102 : 데이터 라인
3,103 : 공통라인 4,104 : 화소 ITO 전극
5,105 : 화소 ITO 공통전극 6,106 : 소스 전극
7,107 : 드레인 전극 8,108 : 부하용량
9,10,109,110 : 콘택홀 40 : 신호라인 연장부분
41 : 전극연장부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조정하는 것에 의해 화상을 표시한다. 이 때문에 액정표시장치는 매트릭스 형태의 화소영역을 갖는 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.
도 1(a)은 종래의 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
종래의 액정표시장치는 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 매트릭스 형태의 화소영역을 갖는 액정패널(100)과, 액정패널(100)의 게이트 라인(101)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(120)와, 액정패널(100)의 데이터 라인(102)을 구동하기 위한 데이 터 드라이버(121)와, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(121)를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러(122)를 구비한다.
여기서, 타이밍 콘트롤러(122)는 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버(121)를 제어하는 제어신호를 공급함과 함께 데이터 드라이버(121)에 데이터 신호를 공급한다.
게이트 드라이버(120)는 타이밍 콘트롤러(122)로부터의 제어신호에 응답하여 게이트 라인(101)에 게이트 펄스 신호를 공급한다. 데이터 드라이버(121)는 타이밍 콘트롤러(122)로부터의 데이터 신호를 데이터 라인(102)에 공급한다.
액정패널(100)은 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차하는 것에 의해서 각 화소영역이 정의되고 있다. 각 화소영역은 R(적), G(녹), B(청)의 3의 서브 화소로 구성됨과 함께 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부 근접에 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(이하, TFT라 한다)를 구비한다.
그리고 도 1(a)에서는 도면의 간략화를 위해 화소영역을 하나만을 기재하고 있는데, 실제로는 다수의 화소영역이 존재한다.
TFT의 게이트 전극은 게이트 라인(101)에 접속되고, TFT의 드레인 전극은 데이터 라인(102)에 접속되며, TFT의 소스 전극은 액정 셀(Clc)의 화소전극과 스트레이지 캐패시터(Cst)에 접속된다.
액정 셀(Clc)과 스트레이지 캐패시터(Cst)는 TFT가 도통될 때 데이터 라인(102)으로부터 공급된 데이터 신호를 일시적으로 기억하고, 그 데이터에 의해서 화소전극의 공통전압에 따라 서브 화소에 영상을 주어 나오게 한다.
이 때 이상적인 공통전압(Vcom)의 분포는 도 1(b)의 파선으로 나타낸 바와 같은 액정패널(100) 전역에서 일정하게 유지되고 있다.
그러나 실제로는 도 1(a)에 나타낸 액정패널(100)에서 좌(左)단의 신호 (1)의 위치로부터 우(右)단의 신호 (3)의 위치로 감에 따라 게이트 라인(101)에서 게이트 지연이 크게 되기 때문에 공통전압(Vcom)이 도 1(b)의 실선에 나타낸 바와 같은 분포를 갖는다.
이 공통전압(Vcom) 분포의 영향으로 플리커(flicker)나 열화가 면내 분포를 가져 표시품질이 악화된다.
그 때문에 게이트 펄스가 인가되는 게이트 라인의 입력측으로부터 동일 게이트 라인의 종(終)단측으로 게이트 지연에 따라 적어도 전행(前行)의 게이트 라인과 대향하는 화소전극과의 사이에 형성된 부하용량의 용량 값이 게이트 라인(101)의 입력측으로부터 게이트 라인(101)의 종단에 걸쳐서 서서히 작게 되도록 게이트 라인과 각각 겹쳐지는 화소전극의 부분 면적을 서서히 작게 되도록 구성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 도 2의 예는 다른 방법에 의해, 공통전압(Vcom) 분포를 개선시킨 종래의 액정표시장치이다.
도 2의 방법은 도 1(a)의 신호 (1)의 위치에서는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, TFT의 드레인 전극(107) 및 소스 전극(106)의 폭(W)을 가늘게 하고, 도 1(a)의 신호 (2)의 위치에서는 TFT의 드레인 전극(107) 및 소스 전극(106)의 폭(W)을 조금 두껍게 하고, 도 1(a)의 신호 (3) 위치에서는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 TFT의 드레인 전극(107) 및 소스 전극(106)의 폭(W)을 더욱 두껍게 한다.
이와 같이 공통전압(Vcom) 분포에 따라 TFT의 드레인 전극(107) 및 소스 전극(106)의 폭(W)을 변화하여 공통전압(Vcom) 분포를 개선하고 있다. 공통전압(Vcom) 분포에 맞춰 TFT의 크기를 변화하는 것에 의해 공통전압(Vcom)이 장소에 상관없이 일정하게 할 수 있다.
그러나 상기와 같이 공통전압(Vcom) 분포를 개선하기 위해 화소전극의 크기를 바꾼다든지 TFT의 전극의 폭을 바꾸게 한다든지 하면, 그것에 의해 TFT의 ON전류가 바뀌게 되기 때문에 표시 얼룩 등의 문제가 발생한다고 하는 문제점이 있었다.
도 3은 종래의 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에서 101은 게이트 라인, 102는 데이터 라인, 103은 공통라인, 104는 화소 ITO 전극, 105는 화소 ITO 공통전극, 106 및 107은 박막트랜지스터를 구성하는 소스 전극 및 드레인 전극, 108은 부하용량전극, 109 및 110은 콘택홀이다.
여기서, 콘택홀(109)은 화소 ITO 전극(104)과 소스 전극(106)을 전기적으로 접속하기 위한 것이고, 콘택홀(110)은 공통라인(103)과 화소 ITO 공통전극(105)을 전기적으로 접속하기 위한 것이다.
그리고 본 명세서에서는 데이터 라인(102)에 접속된 것을 드레인 전극(107)이라고 부르고, 화소영역에 형성된 화소전극(도시되지 않음)에 접속된 것을 소스 전극(106)이라고 부른다. 또한, 소스 전극(106)과 부하용량전극(108)을 접속하고 있는 부분을 접속부(106a)라고 부른다.
통상 화소는 신호라인 전압의 변동에 의해 영향을 받는다. 이 영향을 쉴드(shield)하기 위해 화소 ITO 공통전극(105)에 의해 화소를 쉴드한다.
그러나 실제는 개구 부분의 쉴드는 할 수 있지만, 부하용량전극(108)의 부분과 TFT 부분의 쉴드는 어렵다. 또한 도 3과 같이 TFT는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부 근접에 형성되어 있기 때문에 위치가 한쪽에 펼쳐져 있기 때문에 좌우의 신호라인, 즉 좌우의 데이터 라인(102)으로부터 접속부(106a)까지의 거리가 달라지고 있다(도 3에서 거리 A와 거리 B가 다르고 있다).
이와 같이 거리가 틀린 경우에는 신호라인으로부터의 영향을 제거할 수 없어 크로스토크의 원인이 된다.
TFT의 위치가 중심에 있으면, 도 4에 나타낸 바와 같이 DOT 반전 구동의 경우, 좌우의 신호라인 전압이 역(逆)위상이므로 전압에 의한 영향은 삭제할 수 있지만, 도 3과 같이 거리 A와 거리 B가 다르면, 커플링 용량이 바뀌기 때문에 전압의 영향을 삭제할 수는 없다.
한편, 거리를 동일하게 되도록 하면 TFT의 연장되어 게이트 부하가 증가한다고 하는 부작용이 발생한다.
특허문헌 1 일본공개특허 특개평 2002-303882호 공보
이상과 같이 공통전압(Vcom) 분포를 개선하기 위해 화소전극의 크기를 바꾼다든지, TFT의 전극의 폭을 바꾼다든지 하면, 그것에 의해 TFT의 ON전류가 바뀌어져 버리기 때문에 표시 얼룩 등의 문제가 발생한다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 일반적으로 TFT는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부 근접에 형성되어 있기 때문에 도 3과 같이, 거리 A와 거리 B가 달라져 커플링 용량이 바뀌어지기 때문에 전압의 영향을 삭제할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 거리 A와 거리 B를 동일하게 되도록 하면 TFT가 연장되어 게이트 부하가 증가한다고 하는 부작용이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이런 문제점을 해결하기 위한 것으로 공통전압(Vcom) 분포를 일정하게 하고, 게이트 부하의 증가 및 표시얼룩의 발생을 방지하여 표시 품질을 향상을 이루도록 한 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소영역의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부 근접에 형성되고, 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에 접속된 드레인 전극과, 상기 화소영역에 형성된 화소 ITO 전극에 접속된 소스 전극을 갖는 박막트랜지스터와, 상기 화소영역에 형성되고 상기 소스 전극에 접속된 부하용량과, 상기 소스 전극과 부하용량을 접속하고 있는 접속부 및 상기 데이터 라인에 대해서 병행(竝行)에 배치되고 상기 소스 전극으로부터 연장되는 신호라인 연장부분을 구비하고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인은 각각 복수개가 일정한 간격으로 병행하여 배치되고 있고, 상기 접속부로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인까지의 거리와, 상기 신호라인 연장부분으로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인에 이웃하게 배치되어 있는 제 2 데이터 라인까지의 거리가 일치하고 있는 것을 특징 으로 하는 액정표시장치이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 의한 액정표시장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 E 부분을 확대하여 기재한 확대도이다.
도 5 및 도 6에서, 1은 게이트 라인, 2는 데이터 라인, 3은 공통라인, 4는 화소 ITO 전극, 5는 화소 ITO 공통전극, 6 및 7은 박막트랜지스터를 구성하는 소스 전극 및 드레인 전극, 8은 부하용량전극, 9 및 10은 콘택홀이다.
본 실시형태에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 부하용량전극(8)으로부터 신호라인을 연장시킨 신호라인 연장부분(40)이 형성되어 있다. 소스 전극(6)과 부하용량전극(8)을 접속하고 있는 접속부(6a)로부터 좌측의 데이터 라인(2)까지의 거리(C)와, 신호라인 연장부분(40)에서 우측의 데이터 라인(2)까지의 거리(D)가 동일하고, 접속부(6a)와 신호라인 연장부분(40)과 데이터 라인(2)이 병행이 되도록 배치되어 있다.
이와 같이 신호라인 연장부분(40)을 형성하는 것에 의해, 좌우의 신호라인 즉 좌우의 데이터 라인으로부터의 거리 C와 D가 같게 할 수 있고, 신호라인으로부터의 영향을 삭제할 수 있기 때문에 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다(크로스토크 대책).
또한, TFT의 ON 전류 대책으로서, 도 6과 같이, TFT의 폭(W)이 아닌 선폭을 바꾸어 관통하는 양을 면내에서 일정하게 하는 것에 의해, ON전류의 일정화가 가능하게 된다(공통전압(Vcom) 분포 대책 및 열화 대책).
본 실시형태에서는 TFT 자체의 변경은 없기 때문에 TFT의 부작용은 없다. 또 한 도 5의 패턴만으로 한정하지 않고, 거리 C 및 D가 일정하면 도 5 이외의 임의 패턴으로 해도 좋다.
이상과 같이 본 실시형태에서는 부하용량전극(8)으로부터 연장된 신호라인 연장부분(40)을 형성하는 것에 의해 열화 대책과 크로스토크 대책을 동시에 행할 수 있다.
도 7은 본 실시형태에 관한 액정표시장치의 변형예의 구성을 나타낸 도면이다. 상술한 도 5에서는 부하용량전극(8)으로부터 신호라인을 연장시킨 신호라인 연장부분(40)을 형성하는 구성이었지만, 도 7에 나타낸 바와 같이 화소 ITO 전극(4)을 연장시킨 전극 연장부(41)를 형성해도 좋다.
이 경우도 도 5의 구성과 동일하게 열화 대책과 크로스토크 대책을 동시에 행할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 도 5에 나타낸 본 실시형태에서 액정표시장치의 제조공정을 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 관한 액정표시장치에서 TFT 기판, 복수의 마스크 공정을 이용하여 형성된다. 하나의 마스크 공정은 포토레지스트 도포공정, 마스크 정렬공정, 노광공정, 현상공정, 에칭 공정, 포토레지스트 박리공정, 검사공정 등의 복수의 공정을 포함한다. 마스크 공정에 관해서는 일반적인 기존의 방법으로 사용하기 때문에 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제 1 마스크 공정에 의해, 글라스 기판상에 게이트 라인(1)과 공통라인(3)을 형성한다. 도 6의 굵은선 부분이 제 1 마스크 공 정으로 형성되는 부재이고, 세선(細線)으로 나타낸 것은 이 시점에서는 형성되지 않지만, 참고하기 위해 세선으로 기재하고 있다.
도 9 내지 도 11에서도 동일하게 굵은선 부분이 그 때의 마스크 공정으로 형성되는 것이고, 세선부분은 상기 마스크 공정 또는 후 마스크 공정으로 형성되는 부재이다.
이어, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 2 마스크 공정에 의해, 데이터 라인(2), 소스 전극(6), 드레인 전극(7), 신호라인 연장부분(40), 및 공통라인(3) 위에 부하용량전극(8)을 형성한다.
소스 전극(6) 및 드레인 전극(7)의 복층은 하프톤 노광에 의해 형성한다. 신호라인 연장부분(40)은 소스 전극(6) 및 드레인 전극(7) 등의 신호라인과 동일 재료로 구성되고, 동일한 제 2 마스크 공정에서 동시에 형성된다.
이어, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 3 마스크 공정에 의해, 콘택홀(9,10)을 형성한다. 콘택홀(9)은 화소 ITO 전극(4)과 화소전극(도시되지 않음)을 전기적으로 접속하기 위한 것이고, 콘택홀(10)은 공통라인(3)과 화소 ITO 공통전극(5)을 전기적으로 접속하기 위한 것이다.
이어, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제 4 마스크 공정에 의해, 화소 ITO 공통전극(5)과 화소 ITO 전극(4)을 형성한다. 여기서도 화소 ITO 전극(4)과 소스 전극부분을 제외한 공통라인(3)이 겹친 부분에서 부하용량이 형성된다.
이와 같이 본 실시형태에 관한 액정표시장치의 TFT 기판은, 복수의 마스크 공정을 이용하여 형성된다. 또한, 도 7의 변형예에 관해서는, 동일한 제조방법에 의해 형성되므로 상기 도 8 내지 도 11 및 그의 설명을 참조하는 것으로서, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이 본 실시형태에서는 신호라인 연장부분(4)을 형성하는 것에 의해, 좌우의 신호라인, 즉 좌우의 데이터 라인으로부터의 거리 C와 D를 같게 할 수 있고, 신호라인으로부터의 영향을 삭제할 수 있기 때문에 크로스토크의 발생을 방지할 수 있다.
또한, TFT의 ON전류 대책으로서, TFT의 폭(W)이 아닌 선폭을 바꾸어 관통하는 양을 면내에서 일정하게 하여 ON전류를 일정하게 하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해 본 실시형태에서는 열화 대책과 크로스토크 대책을 동시에 행할 수 있고, 공통전압(Vcom) 분포를 일정하게 하여 게이트 부하의 증가 및 표시얼룩의 발생을 억제하여 표시품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 신호라인 연장부분(40)은 소스 전극(6) 및 드레인 전극(7) 등의 신호라인과 동일한 마스크 공정으로 동일 재료에 의해 형성되기 때문에 특별한 공정을 필요로 하지 않아 용이하게 값싸게 형성할 수 있다.
동일하게, 도 7의 변형예에서 전극 연장부(41)도 화소 ITO 공통전극(5)과 화소 ITO 전극(4)을 형성하는 마스크 공정에서 동일 재료에 의해 동시에 형성할 수 있어 상기와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소영역의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부 근 접에 형성되고, 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에 접속된 드레인 전극과, 상기 화소영역에 형성된 화소 ITO 전극에 접속된 소스 전극을 갖는 박막트랜지스터와, 상기 화소영역에 형성되고 상기 소스 전극에 접속된 부하용량과, 상기 소스 전극과 부하용량을 접속하고 있는 접속부 및 상기 데이터 라인에 대해서 병행(竝行)에 배치되고 상기 소스 전극으로부터 연장되는 신호라인 연장부분을 구비하고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인은 각각 복수개가 일정한 간격으로 병행하여 배치되고 있고, 상기 접속부로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인까지의 거리와, 상기 신호라인 연장부분으로부터 그것에 근접한 제 1 데이터 라인에 이웃하게 배치되어 있는 제 2 데이터 라인까지의 거리가 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치이기 때문에 공통전압(Vcom)의 분포를 일정하게 하고, 게이트 부하의 증가 및 표시 얼룩의 발생을 억제하여 표시 품질의 향상을 이룰 수 있다.

Claims (4)

  1. 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 화소영역의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 근접하여 형성되고, 상기 게이트 라인에 접속된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에 접속된 드레인 전극과, 상기 화소영역에 형성된 화소 ITO 전극에 접속된 소스 전극을 갖는 박막트랜지스터와,
    상기 화소영역에서, 상기 게이트 라인과 동일층에 형성된 공통 라인 상에 형성되고, 상기 소스 전극에 접속된 부하용량전극과,
    상기 소스 전극으로부터 상기 데이터 라인과 평행한 방향으로 연장되어 상기 소스 전극과 상기 부하용량전극을 접속시키는 접속부와,
    상기 부하용량전극으로부터 상기 데이터 라인과 평행한 방향으로 연장되어, 일부영역이 상기 게이트 라인과 오버랩되는 신호라인 연장부분을 구비하고,
    상기 게이트 라인과 데이터 라인은 각각 복수개가 일정한 간격으로 병행(竝行)하여 배치되고 있고,
    상기 접속부로부터 상기 박막트랜지스터에 근접한 제1 데이터 라인까지의 거리와, 상기 신호라인 연장부분으로부터 상기 제1 데이터 라인에 이웃하게 배치되어 있는 제2 데이터 라인까지의 거리가 일치하고,
    상기 부하용량전극과, 상기 접속부와, 상기 신호라인 연장부분은 상기 소스 전극으로부터 연장되어 형성되며, 상기 화소 ITO 전극과 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소스 전극과 상기 신호라인 연장부분은 동일 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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