KR102059787B1 - Array substrate for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 각 화소영역에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역에 구비되며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 포함하며, 상기 데이터 배선의 하부로 상기 각 화소영역별로 분리되며 상기 박막트랜지스터의 반도체층이 형성된 동일한 층에 상기 반도체층과 동일한 물질로 이루어진 쉴드패턴이 구비된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다. The present invention, the substrate; A plurality of gate lines and data lines formed on the substrate to define a plurality of pixel regions crossing each other; A thin film transistor provided in each pixel area; And a pixel electrode provided in each pixel area and in contact with the drain electrode of the thin film transistor, and separated from each pixel area under the data line and having the semiconductor layer of the thin film transistor formed on the same layer. Provided is an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device having a shield pattern made of the same material.
Description
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device capable of improving an aperture ratio.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.In recent years, as the society enters the information age, the display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed. In recent years, as a flat panel display device having excellent performance of thinning, light weight, and low power consumption, Liquid crystal displays have been developed to replace existing cathode ray tubes (CRTs).
액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on), 오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device including an array substrate having a thin film transistor (Tr), which is a switching element capable of controlling voltage on and off for each pixel, has a resolution. And it is attracting the most attention because of its ability to implement video.
액정은 가늘고 긴 분자구조를 가지고 있어, 배향에 방향성을 가지며 전기장 내에 놓일 경우 그 크기 및 방향에 따라 분자배열 방향이 변화된다. The liquid crystal has an elongated molecular structure, which is oriented in orientation, and when placed in an electric field, the direction of molecular arrangement changes according to its size and direction.
따라서, 액정표시장치는 전계생성전극이 각각 형성된 두 기판 사이에 액정층이 위치하는 액정패널을 포함하며, 두 전극 사이에 생성되는 전기장의 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이에 따른 광 투과율을 변화시켜 여러 가지 화상을 표시한다.Accordingly, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is positioned between two substrates on which electric field generating electrodes are formed, and artificially adjusts an arrangement direction of liquid crystal molecules through a change in an electric field generated between the two electrodes. Various images are displayed by changing the light transmittance accordingly.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치는 액정의 구동 모드 또는 액정에 인가되는 전계의 특성에 따라 다양한 모드로 동작된다.The liquid crystal display device having such a configuration operates in various modes depending on the driving mode of the liquid crystal or the characteristics of the electric field applied to the liquid crystal.
즉, 액정표시장치는 수직전계 모드, 횡전계 모드, 프린지 필드 스위칭 모드 등으로 동작된다. That is, the liquid crystal display device operates in a vertical electric field mode, a transverse electric field mode, a fringe field switching mode, and the like.
이러한 다양한 구동을 하는 액정표시장치에 있어서 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 구비한 어레이 기판이 구비된다. In the liquid crystal display device for driving such various driving, an array substrate including a thin film transistor (Tr), which is essentially a switching element, is provided in order to remove each of the pixel areas on and off.
한편, 근래 들어서는 전술한 다양한 모드 중 시야각 특성이 우수하며, 나아가 상대적으로 개구율 및 투과율이 뛰어난 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치가 주로 이용되고 있다.On the other hand, in recent years, the fringe field switching mode liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics among the various modes described above and relatively superior aperture ratio and transmittance is mainly used.
따라서 일례로 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 구성에 대해 설명한다.Therefore, the structure of the array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device will be described as an example.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 평면도이다. 1 is a plan view of a portion of a display area of a conventional array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(1)에는 일 방향을 따라 다수의 게이트 배선(43)이 형성되어 있으며, 상기 다수의 각 게이트 배선(43)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 다수의 데이터 배선(51)이 형성되어 있다. As illustrated, a plurality of
그리고 상기 각 게이트 배선(43)과 데이터 배선(51)에 의해 포획된 영역인 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(43) 및 데이터 배선(51)과 연결되는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.A thin film transistor Tr connected to the
상기 박막트랜지스터(Tr)는 폴리실리콘의 반도체층(41)과, 게이트 절연막(미도시)과, 게이트 전극(44)과, 상기 폴리실리콘의 반도체층(41)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(55, 58)을 포함하여 구성되고 있다.The thin film transistor Tr may be a source contacting and spaced apart from each other in contact with the semiconductor layer 41 of polysilicon, the gate insulating layer (not shown), the
그리고 각 폴리실리콘의 반도체층(41)의 양 끝단에는 이들 폴리실리콘의 반도체층(41)과 소스 전극 및 드레인 전극(55, 58)이 각각 접촉하기 위해 반도체층 콘택홀(sch)이 구비되고 있다.At both ends of the semiconductor layer 41 of each polysilicon, a semiconductor layer contact hole (sch) is provided to contact the semiconductor layer 41 of the polysilicon and the source electrode and the
한편, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 포토아크릴로 이루어져 평탄한 표면을 을 가지며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(58)을 노출시키는 드레인 콘택홀(dch)을 갖는 평탄화층(미도시)이 구비되고 있으며, 상기 평탄화층(미도시) 위로 각 화소영역(P) 별로 상기 드레인 콘택홀(dch)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(58)과 접촉하며 화소전극(60)이 구비되고 있다. Meanwhile, a planarization layer (not shown) having a flat surface made of photoacryl over the thin film transistor Tr and having a drain contact hole dch exposing the
이러한 화소전극(60) 위로 절연층(미도시)을 개재하여 표시영역에 대응하여 공통전극(70)이 형성되어 있다.The common electrode 70 is formed on the pixel electrode 60 to correspond to the display area through an insulating layer (not shown).
이때, 상기 표시영역에 형성되는 상기 공통전극(70)에는 각 화소영역(P)에 구비된 상기 화소전극(60)에 대응하여 상기 데이터 배선(51)과 평행한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구(op)가 구비되고 있다. In this case, the common electrode 70 formed in the display area has a bar shape parallel to the
한편, 전술한 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(1)은 컬러필터층을 구비한 대향기판(미도시)과 합착되어 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 구성하며, 이러한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치는 TV 등의 대형 표시장치에 이용되기도 하고, 또는 상대적으로 그 크기가 작은 표시영역을 포함하는 개인용 휴대기기 예를들면 스마트폰, 테블릿 PC 등에 이용되고 있다.On the other hand, the array substrate 1 for the fringe field switching mode liquid crystal display device having the above-described configuration is bonded to an opposing substrate (not shown) having a color filter layer to form a fringe field switching mode liquid crystal display device. The mode liquid crystal display device is used for a large display device such as a TV, or a personal portable device including a display area having a relatively small size, for example, a smartphone, a tablet PC, or the like.
그리고 이러한 대형 및 소형 표시장치는 고해상도의 사양을 갖춤으로서 표시품질이 우수한 제품이 선호되고 있다.In addition, such large and small display devices have high resolution specifications, and thus, products having excellent display quality are preferred.
표시장치에 있어서 해상도라 함은 단위 면적당 표시되는 화소수(PPI:pixel per inch)로 정의되며, 고해상도 제품이라 함은 통상 300PPI(pixel per inch) 이상인 제품을 의미하고 있으며, 최근에는 500PPI 이상의 초고해상도를 갖는 표시장치 또한 요구되고 있다. In the display device, the resolution is defined as the number of pixels displayed per unit area (PPI: pixel per inch), and the high resolution product generally refers to a product having 300PPI (pixel per inch) or more, and recently, a high resolution of 500PPI or more. There is also a need for a display device having a.
한편, 표시장치에 있어서 고해상도를 구현하기 위해서는 단위면적당 구현되는 화소영역의 수를 늘려야 하므로 이를 실현시키기 위해서는 각 화소영역의 크기가 줄어들게 된다. On the other hand, in order to realize a high resolution in a display device, the number of pixel regions to be implemented per unit area must be increased, so that the size of each pixel region is reduced.
이 경우, 각 화소영역(P) 내에 구비되어야 할 스토리지 커패시터의 크기 또한 줄어들게 됨으로서 스토리지 커패시터 용량이 저감되고 있다.In this case, the size of the storage capacitor to be provided in each pixel area P is also reduced, thereby reducing the storage capacitor capacity.
프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(1)에 있어서 스토리지 커패시터는 각 화소영역(P) 내에서 상기 절연층을 사이에 두고 중첩된 화소전극(60)과 공통전극(70)으로 구성되는데, 이러한 구성을 갖는 스토리지 커패시터(Cst)는 화소영역(P)의 면적에 비례하여 그 용량이 작아지게 된다.In the array substrate 1 for the fringe field switching mode liquid crystal display device, the storage capacitor includes a pixel electrode 60 and a common electrode 70 overlapping the insulating layer in each pixel region P. The storage capacitor C st having such a configuration has a smaller capacity in proportion to the area of the pixel region P. FIG.
또한, 데이터 배선(51)과 이와 인접하여 위치하는 화소전극(60) 간에는 기생 커패시터(Cdp, 이하 제 1 기생 커패시터라 칭함)가 형성되는데, 이러한 제 1 기생 커패시터는 화소영역(P)의 길이에 비례한다. In addition, a parasitic capacitor C dp (hereinafter referred to as a first parasitic capacitor) is formed between the
화소전압이 상기 각 화소영역(P)에 구비된 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 이후 화소영역(P)의 화소전압(60)은 데이터 배선(51)의 전압 변동에 따라 변동되는 특성을 갖는다.After the pixel voltage is charged in the storage capacitor Cst provided in each pixel region P, the pixel voltage 60 of the pixel region P may vary according to the voltage variation of the
이때, 하나의 데이터 배선(51)에 의해 변동되는 화소전압의 변동 폭 ΔV(화소전압)는 다음과 같이 정의된다.At this time, the variation width ΔV (pixel voltage) of the pixel voltage fluctuated by one
ΔV(화소전압) = [ΔV(데이터 배선 전압) * Cdp/Cst] ΔV (pixel voltage) = [ΔV (data wiring voltage) * Cdp / Cst]
한편, 이러한 어레이 기판(1)은 고 해상도화 되면 화소면적이 작아지면서 상기 스토리지 커패시터(Cst)와, 제 1 기생 커패시터(Cdp)는 모두 작아지게 되지만, 그 줄어지는 정도는 상기 스토리지 커패시터(Cst)가 상기 제 1 기생 커패시터(Cdp) 대비 훨씬 크다. On the other hand, when the array substrate 1 has a higher resolution, the pixel area becomes smaller and both the storage capacitor Cst and the first parasitic capacitor Cdp become smaller. Is much larger than the first parasitic capacitor Cdp.
따라서 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(1)은 고 해상도화 될수록 화소전압의 변동 폭 ΔV(화소전압)는 Cdp/Cst 의 커짐에 의해 데이터 배선(51)의 전압 변동에 의한 영향을 크게 받게 되며, 이에 의해 각 화소영역(P)은 화소전극(60)과 데이터 배선(51)간의 커플링이 증가됨으로서 크로스 토크(cross talk) 발생에 의한 표시품질이 저하되고 있는 실정이다.
Therefore, as the fringe field switching mode liquid crystal display array substrate 1 becomes higher in resolution, the variation width ΔV (pixel voltage) of the pixel voltage is increased by Cdp / Cst, so that the influence of the voltage variation of the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 고해상도 구현 시 화소전극과 데이터 배선 간의 커플링에 의한 크로스 토크 발생을 저감시켜 표시품질을 향상시킬 수 있는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device, which can improve display quality by reducing cross talk caused by coupling between a pixel electrode and a data line when high resolution is implemented. Its purpose is to provide.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판과; 상기 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 각 화소영역에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역에 구비되며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 포함하며, 상기 데이터 배선의 하부로 상기 각 화소영역별로 분리되며 상기 박막트랜지스터의 반도체층이 형성된 동일한 층에 상기 반도체층과 동일한 물질로 이루어진 쉴드패턴이 구비된 것이 특징이다.An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the substrate; A plurality of gate lines and data lines formed on the substrate to define a plurality of pixel regions crossing each other; A thin film transistor provided in each pixel area; And a pixel electrode provided in each pixel area and in contact with the drain electrode of the thin film transistor, and separated from each pixel area under the data line and having the semiconductor layer of the thin film transistor formed on the same layer. A shield pattern made of the same material is provided.
이때, 상기 쉴드패턴과 연결되며 상기 다수의 각 게이트 배선과 이격하여 나란하게 배치되며 상기 쉴드패턴을 이루는 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 다수의 쉴드연결패턴을 포함하며, 상기 다수의 쉴드연결패턴은 그 일끝단이 모두 연결된 것이 특징이다.In this case, the plurality of shield connection patterns are connected to the shield pattern and are arranged side by side apart from each of the plurality of gate wires, and include a plurality of shield connection patterns made of the same material on the same layer constituting the shield pattern. It is characterized by both ends being connected.
상기 박막트랜지스터는, 폴리실리콘의 반도체층과, 게이트 절연막과, 게이트 전극과, 상기 폴리실리콘의 반도체층을 노출시키는 반도체층 콘택홀이 구비된 층간절연막과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 폴리실리콘의 반도체층과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 적층 구성을 이루는 것이 특징이다.The thin film transistor may include an interlayer insulating film having a semiconductor layer of polysilicon, a gate insulating film, a gate electrode, a semiconductor layer contact hole exposing the semiconductor layer of polysilicon, and the polysilicon through the semiconductor layer contact hole. And a stacked structure of the source electrode and the drain electrode which are in contact with and spaced apart from each other, respectively.
또한, 상기 박막트랜지스터는, 폴리실리콘의 반도체층은 순수 폴리실리콘으로 이루어진 액티브영역과, 상기 액티브영역 외측으로 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 오믹영역을 포함하며, 상기 쉴드패턴은 상기 오믹영역과 동일하게 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 것이 특징이며, 이때, 상기 폴리실리콘의 반도체층 중 상기 액티브영역이 각각 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극과 동시에 중첩하도록 형성된 것이 특징이다.The thin film transistor may further include an active region made of pure polysilicon and an ohmic region made of polysilicon doped with impurities outside the active region, and the shield pattern may be the same as the ohmic region. It is characterized in that the impurity doped polysilicon, wherein the active region of the semiconductor layer of the polysilicon is formed so as to overlap with the gate wiring and the gate electrode, respectively.
그리고 상기 박막트랜지스터는, 산화물 반도체 물질로 이루어진 산화물 반도체층과, 상기 산화물 반도체층의 을 노출시키는 반도체층 콘택홀을 구비한 게이트 절연막과, 게이트 전극과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 산화물 반도체층과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 적층 구성을 이루는 것이 특징이다.The thin film transistor includes an oxide semiconductor layer made of an oxide semiconductor material, a gate insulating film having a semiconductor layer contact hole exposing the oxide semiconductor layer, a gate electrode, and the oxide semiconductor layer through the semiconductor layer contact hole. And a stacked structure of the source electrode and the drain electrode which are in contact with and spaced apart from each other.
한편, 상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어져 평탄한 표면을 가지며 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비된 제 1 보호층이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 제 1 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 것이 특징이다. 이때, 상기 화소전극 위로 상기 기판 전면에 형성된 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층 위로 상기 각 화소전극에 대응하여 바 형태의 다수의 제 1 개구를 구비한 공통전극이 더 구비될 수 있다.
Meanwhile, a first passivation layer including a drain contact hole exposing the drain electrode and having a flat surface made of an organic insulating material over the thin film transistor is provided, and the pixel electrode extends the drain contact hole over the first passivation layer. It is characterized in that the contact with the drain electrode through. At this time, the second protective layer formed on the front surface of the substrate above the pixel electrode; A common electrode having a plurality of first openings having a bar shape may be further provided on the second passivation layer to correspond to the pixel electrodes.
본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 각 화소영역의 경계에 상기 데이터 배선과 중첩하는 쉴드패턴이 구비되며, 나아가 상기 쉴드패턴과 동일한 물질로 동일한 층에 이들 쉴드패턴을 표시영역 전면에서 연결시키는 다수의 쉴드연결패턴이 구비되며, 이러한 다수의 쉴드연결패턴은 표시영역 외측의 비표시영역에서 그 일끝단이 모두 연결된 구성을 가짐으로서 서로 전기적으로 연결되며, 외부 구동회로 등과 연결되어 소정의 전압이 인가되는 경우 상기 표시영역 전체적으로 등전위를 이룰 수 있다. In an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, a shield pattern overlapping the data line is provided at the boundary of each pixel region, and further, these shields are formed on the same layer using the same material as the shield pattern. A plurality of shield connection patterns are provided to connect the patterns in front of the display area, and the plurality of shield connection patterns are electrically connected to each other by having one end connected to each other in the non-display area outside the display area. When a predetermined voltage is applied in connection with a furnace or the like, the entire display area may have an equipotential.
따라서 이러한 구성적 특징에 의해 본 발명의 실싱예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은 상기 데이터 배선에 인가되는 전압이 변동되면 상기 쉴드패턴은 이에 반응하여 전하를 충방전하여 상기 데이터 배선이 만드는 전기장을 쉴딩하여 억제 또는 저감시키는 역할을 수행하게 됨으로서 최종적으로 데이터 배선과 이와 인접하는 화소전극을 구성요소로 하는 제 1 기생 커패시터의 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다. Therefore, due to such a configuration, the array substrate for the fringe field switching mode liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention causes the shield pattern to charge and discharge the charge in response to the change in the voltage applied to the data line. As a result of shielding and reducing or reducing the electric field, the capacity of the first parasitic capacitor having a data line and a pixel electrode adjacent thereto is finally reduced.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은 이렇게 제 1 기생 커패시터의 용량이 저감됨으로서 이에 기인하는 크로스 토크 현상을 억제하여 화상의 표시품질을 향상시키는 효과를 갖는다.
Furthermore, the array substrate for the fringe field switching mode liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention has the effect of reducing the capacitance of the first parasitic capacitor and thus improving the display quality of the image by suppressing the cross talk phenomenon caused by it.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 다수의 화소영역이 정의된 표시영역 일부에 대한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 쉴드패턴과 쉴드연결패턴 및 폴리실리콘의 반도체층만을 도시한 평면도.
도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 5는 도 2를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.1 is a plan view of a portion of a display area of a conventional array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device;
2 is a plan view of a portion of a display area in which a plurality of pixel areas are defined in an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention;
3 is a plan view illustrating only a shield pattern, a shield connection pattern, and a polysilicon semiconductor layer in an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a portion taken along the line IV-IV of FIG. 2.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion taken along the cutting line VV of FIG. 2. FIG.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 다수의 화소영역이 정의된 표시영역 일부에 대한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 쉴드패턴과 쉴드연결패턴 및 폴리실리콘의 반도체층만을 도시한 평면도이다. FIG. 2 is a plan view of a portion of a display area in which a plurality of pixel areas are defined in an fringe field switching mode liquid crystal display array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a fringe field switching method according to an exemplary embodiment of the present invention. A plan view showing only a shield pattern, a shield connection pattern, and a polysilicon semiconductor layer in an array substrate for a mode liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에는 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 갖거나, 또는 둘 이상의 물질로 이루어져 이중층 이상의 다중층 구조를 가지며 제 1 방향으로 연장하며 일정간격 이격하는 게이트 배선(113)이 형성되고 있다. As illustrated, the
그리고 상기 게이트 배선(113)이 연장하는 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 전술한 저저항 특성을 갖는 금속물질로 이루어진 단일층 또는 다중층 구조를 갖는 데이터 배선(130) 일정간격 이격하며 형성되고 있다.The
이때, 서로 교차하는 상기 게이트 배선(113) 및 데이터 배선(130)에 의해 포획되는 영역이 화소영역(P)이 되고 있다.At this time, an area captured by the
그리고 상기 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(113) 및 데이터 배선(130)과 연결된 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있다. 이때, 상기 각 화소영역(P) 구비되는 박막트랜지스터(Tr)는 폴리실리콘의 반도체층(105)을 구비하여 코플라나(coplanar) 구조를 이루는 것이 특징이다.Each pixel region P includes a thin film transistor Tr connected to the
즉, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 폴리실리콘의 반도체층(105)과, 게이트 절연막(미도시)과, 게이트 전극(115)과, 상기 반도체층(105)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(sch)을 구비한 층간절연막(미도시)과, 상기 반도체층 콘택홀(sch)을 통해 각각 상기 반도체층(105)과 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극(133, 136)의 적층 구조를 이루는 것이 특징이다.That is, the thin film transistor Tr may include a
다음, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 평탄한 표면을 갖는 제 1 보호층(미도시)이 형성되고 있으며, 이때, 상기 제 1 보호층(미도시)에는 상기 각 화소영역(P) 내에 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(dch)이 구비되고 있다.Next, a first passivation layer (not shown) having a flat surface is formed on the thin film transistor Tr. In this case, the thin film transistor (P) is formed in each pixel region P in the first passivation layer (not shown). A drain contact hole dch exposing the
그리고 상기 제 1 보호층(미도시) 위에는 투명 도전성 물질로 이루어지며 각 화소영역(P) 별로 판 형태의 화소전극(160)이 형성되고 있다.In addition, a plate electrode is formed of a transparent conductive material on the first passivation layer (not shown) and has a plate shape for each pixel region (P).
또한, 상기 화소전극(160) 위로 제 2 보호층(미도시)이 상기 기판(101) 전면에 형성되고 있으며, 상기 제 2 보호층(미도시) 위로 표시영역 전면에 투명 도전성 물질로 이루어진 공통전극(170)이 구비되고 있다.In addition, a second protective layer (not shown) is formed on the entire surface of the
이때, 상기 공통전극(170)에는 각 화소영역(P)에 구비된 화소전극(160)에 대응하여 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)가 구비되고 있으며, 나아가 상기 각 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서 제 2 개구(op2)가 구비되고 있다.In this case, the
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서 가장 특징적인 것으로, 상기 각 화소영역(P)에는 각 데이터 배선(130)의 하부에 상기 데이터 배선(130)과 중첩하며 상기 반도체층(105)을 이루는 폴리실리콘 더욱 정확히는 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 쉴드패턴(107)이 구비되고 있는 것이 특징이다. On the other hand, the
이러한 각 화소영역(P)에 구비된 쉴드패턴(107)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 일 구성요소인 반도체층(105)과 이격하며 형성되는 것이 특징이며, 상기 데이터 배선(130)과 동일한 폭을 갖거나, 또는 더 큰 폭을 가질 수 있으며, 상기 쉴드패턴(107)이 상기 데이터 배선(130)보다 더 큰 폭을 갖는 경우, 이러한 어레이 기판(101)과 합착되어 표시장치를 이루는 대향기판(미도시)의 각 화소영역(P)의 경계에 즉 게이트 배선(113)과 데이터 배선(130)에 대응하여 형성되는 블랙매트릭스(미도시)의 폭보다는 작은 폭을 갖는 것이 특징이다.The
한편, 상기 어레이 기판(101)에는 상기 각 화소영역(P)을 관통하며 상기 각 화소영역(P) 더욱 정확히는 각 화소영역(P)의 경계에 형성된 상기 쉴드패턴(107)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되며 상기 쉴드패턴(107)과 연결되며 상기 게이트 배선(113)과 나란하게 연장하는 다수의 쉴드연결패턴(108)이 더욱 구비되고 있는 것이 또 다른 특징이다.In the
이러한 다수의 쉴드연결패턴(108)은 동일한 하나의 게이트 배선(113)과 연결된 다수의 화소영역(P)이라 정의되는 화소라인별로 형성되며, 각 화소라인별로 하나씩 형성된 상기 쉴드연결패턴(108)은 상기 각 화소영역(P)의 내부를 관통하는 배선형태를 이루는 것이 특징이다. The plurality of
또한, 이러한 다수의 쉴드연결패턴(108)은 표시영역 외측의 비표시영역에서 그 일끝단이 모두 연결된 구성을 가짐으로서 상기 표시영역에 있어서는 각 화소라인별로 이격하여 서로 분리 형성된 것처럼 보이지만 실질적으로 그 일 끝단이 연결됨으로서 표시영역 내에서 서로 전기적으로 연결되며, 외부 구동회로 등과 연결되어 소정의 전압이 인가되는 경우 상기 표시영역 전체적으로 등전위를 이루는 것이 특징이다.In addition, the plurality of
이때, 상기 데이터 배선(130)의 하부로 상기 데이터 배선(130)과 중첩하며 형성되는 상기 쉴드패턴(107) 또한 상기 쉴드연결패턴(108)과 접촉하며 연결된 구성을 이룸으로서 각 화소영역(P)별로 분리 형성된 상기 쉴드패턴(107) 또한 실질적으로는 전기적으로 연결된 상태를 이루는 것이 특징이다.In this case, the
이렇게 데이터 배선(130) 하부에 전술한 바와같은 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 쉴드패턴(107)을 형성한 것은, 상기 데이터 배선(130)의 전압 변동으로 인한 화소전극(160)에의 커플링 현상을 억제시키기 위함이다. The formation of the
이렇게 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 쉴드패턴(107)이 상기 데이터 배선(130)과 중첩하여 이의 하부에 형성되면, 이러한 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 상기 쉴드패턴(107)은 거의 도전체에 가까우므로 도전체의 특성을 갖는다. When the
따라서 상기 데이터 배선(130)에 인가되는 전압이 변동되면 상기 쉴드패턴(107)은 이에 반응하여 전하를 충방전하여 상기 데이터 배선(130)이 만드는 전기장을 쉴딩하여 억제 또는 저감시키는 역할을 수행하게 됨으로서 최종적으로 데이터 배선(130)과 이와 인접하는 화소전극(160)을 구성요소로 하는 제 1 기생 커패시터의 용량을 줄일 수 있는 것이다.Therefore, when the voltage applied to the
이에 대해 조금 더 상세히 설명한다.This is explained in more detail.
프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서 스토리지 커패시터는 각 화소영역(P) 내에서 상기 절연층(미도시)을 사이에 두고 중첩된 화소전극(160)과 공통전극(170)으로 구성되는데, 이러한 구성을 갖는 스토리지 커패시터(Cst)는 화소영역(P)의 면적에 비례하여 그 용량이 작아지게 된다.In the
300PPI 이상의 고 해상도화 구현을 위해 어레이 기판(101)에 구현되는 화소영역(P)의 면적이 줄어들게 되면 이러한 화소영역(P)에 구비되는 스토리지 커패시터의 용량 이에 비례하여 자연적으로 줄어들게 된다.When the area of the pixel region P implemented in the
종래기술에서 언급했듯이 화소전압이 상기 각 화소영역(P)에 구비된 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 이후 화소영역(P)의 화소전압은 데이터 배선(130)의 전압 변동에 따라 변동되는 특성을 갖는다.As mentioned in the related art, after the pixel voltage is charged in the storage capacitor Cst included in each of the pixel regions P, the pixel voltage of the pixel region P may vary according to the voltage variation of the
이때, 하나의 데이터 배선(130)에 의해 변동되는 화소전압의 변동 폭 ΔV(화소전압)는 실질적으로 다음과 같이 표시될 수 있다. At this time, the variation width ΔV (pixel voltage) of the pixel voltage fluctuated by one
ΔV(화소전압) = [ΔV(데이터 배선 전압) * Cdp/(Cst + Cdp + Clc + Cetc)]ΔV (pixel voltage) = [ΔV (data wiring voltage) * Cdp / (Cst + Cdp + Clc + Cetc)]
(Cdp :데이터 배선과 화소전극(160)간 기생 커패시터(제 1 기생 커패시터), Clc : 패널을 이루게 되는 경우 액정층에 기인한 기생용량, Cetc : 그 이외의 기생용량(여기에는 박막트랜지스터에 있어 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극간의 기생용량이 포함됨))(Cdp: parasitic capacitor (first parasitic capacitor) between the data wiring and the pixel electrode 160), Clc: parasitic capacitance due to the liquid crystal layer when forming the panel, Cetc: other parasitic capacitance (in this case, the thin film transistor Parasitic capacitance between gate and source and drain electrodes)
이때, 하나의 화소영역(P)이 가진 총 커패시터의 총량은 Cst가 타 기생용량 보다 상대적으로 크므로 즉, 상기 식에서 (Cst + Cdp + Clc + Cetc) ≒ Cst 라고 표시될 수 있다. In this case, the total amount of the capacitors of one pixel region P is larger than other parasitic capacitances, that is, (Cst + Cdp + Clc + Cetc) ≒ Cst in the above equation.
따라서 상기 식은, ΔV(화소전압) = [ΔV(데이터 배선 전압) * Cdp/Cst] 로 근사될 수 있다.Therefore, the above equation can be approximated as ΔV (pixel voltage) = [ΔV (data wiring voltage) * Cdp / Cst].
한편, 이러한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 고 해상도화 되면 화소면적이 작아지면서 상기 스토리지 커패시터(Cst)와, 제 1 기생 커패시터(Cdp)는 모두 작아지게 되지만, 그 줄어지는 정도는 상기 스토리지 커패시터(Cst)가 상기 제 1 기생 커패시터(Cdp) 대비 훨씬 크다. On the other hand, the
따라서 전술한 화소전압 변동 폭인 ΔV(화소전압)를 300PPI 미만의 저해상도 의 어레이 기판 수준으로 유지하기 위해서 화소전극(160)과 공통전극(170)을 구성요소로 하는 스토리지 커패시터(Cst)의 용량을 늘리거나 또는 제 1 기생 커패시터(Cdp)의 기생 용량을 줄이는 것이다.Therefore, in order to maintain the above-mentioned pixel voltage fluctuation range ΔV (pixel voltage) at a low resolution array substrate level of less than 300 PPI, the capacity of the storage capacitor Cst including the
하지만, 300PPI 이상의 고해상도를 구현하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 있어 스토리지 커패시터의 용량을 늘리는 것은 제약이 많으므로 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 제 1 기생 커패시터(Cst)의 용량을 최소화할 수 있는 구성을 제안하고 있는 것이다.However, in the fringe field switching mode liquid crystal display device which realizes a high resolution of 300 PPI or more, the capacity of the storage capacitor is limited. Therefore, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우, 폴리실리콘의 반도체층(105)이 구비된 박막트랜지스터(Tr)를 구비한 것을 일례로 들었지만, 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.On the other hand, in the case of the
본 발명의 실시예의 일 변형예로서 상기 반도체층(105)이 도체화 특성 부여가 가능한 산화물 반도체 물질 예를들면 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide) 중 어느 하나의 물질로 이루어지며, 이러한 산화물 반도체층(미도시)이 최하부에 구비되고 게이트 전극(미도시)이 상부에 구비되는 탑 게이트 구조의 박막트랜지스터(미도시)가 구비된 경우도 상기 산화물 반도체층(미도시)을 이루는 동일한 물질로 상기 데이터 배선(130) 하부에 대해 쉴드패턴(107)을 형성하고, 이와 연결되는 쉴드연결패턴(108)을 구비할 수도 있다. In one embodiment of the present invention, the
이때, 상기 탑 게이트 구조를 갖는 산화물 반도체층(미도시)을 구비한 박막트랜지스터(미도시)는, 산화물 반도체층(미도시)과, 상기 산화물 반도체층(미도시)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)을 구비한 게이트 절연막(미도시)과, 게이트 전극(미도시)과 상기 반도체층 콘택홀(sch)을 통해 상기 산화물 반도체층(미도시)과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(미도시)의 적층 구성을 갖는다. In this case, a thin film transistor (not shown) having an oxide semiconductor layer (not shown) having the top gate structure includes an oxide semiconductor layer (not shown) and a semiconductor layer contact hole exposing the oxide semiconductor layer (not shown). A source insulating layer (not shown) having a gate insulating layer (not shown), a source electrode and a drain electrode contacting the oxide semiconductor layer (not shown) and spaced apart from each other through a gate electrode (not shown) and the semiconductor layer contact hole (sch) It has a laminated structure (not shown).
표 1은 각각 440 PPI의 해상도를 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판과 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 스토리지 커패시터와 제 1 기생 커패시터의 용량을 각각 tekwiz를 이용하여 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 것이다. Table 1 shows the capacity of the storage capacitor and the first parasitic capacitor of the conventional fringe field switching mode liquid crystal display array substrate having a resolution of 440 PPI and the fringe field switching mode liquid crystal display array substrate according to the embodiment of the present invention. Each shows the results of simulation using tekwiz.
표 1을 참조하면, 스토리지 커패시터(Cst)의 용량에 있어서는 동일한 해상도를 갖는 어레이 기판이 됨으로서 동일한 수준이 됨을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the capacity of the storage capacitor Cst is the same level as the array substrate having the same resolution.
하지만, 데이터 배선(130)과 화소전극(160)간에 발생되는 제 1 기생 커패시터(Cdp)의 용량에 있어서는, 종래의 어레이 기판의 경우 7.85*10-16F 이 되는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 경우 4.84*10-16F 이 됨을 알 수 있다. However, the capacitance of the first parasitic capacitor Cdp generated between the
즉, 종래의 어레이 기판 대비 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판이 각 화소영역(P) 내에 발생되는 제 1 기생 커패시터(Cdp)의 용량은 약 61% 정도로 줄어들었음을 알 수 있다.That is, it can be seen that the capacity of the first parasitic capacitor Cdp generated in each pixel area P of the array substrate according to the embodiment of the present invention is reduced by about 61% compared to the conventional array substrate.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, a cross-sectional structure of an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.
도 4는 도 2를 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 5는 도 2를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 박막트랜지스터가 형성되는 부분을 스위칭 영역(TrA)이라 정의한다. 4 is a cross-sectional view of a portion taken along the cutting line IV-IV of FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion taken along the cutting line V-V of FIG. 2. In this case, for convenience of description, a portion where the thin film transistor is formed is defined as a switching region TrA.
도시한 바와같이, 투명한 절연기판(101) 예를들면 유리기판 또는 플라스틱 기판 상의 전면에 위로 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 아일랜드 형태로 폴리실리콘의 반도체층(105)이 형성되어 있다. As shown, a
이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 폴리실리콘의 반도체층(105) 하부로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 버퍼층(미도시)이 상기 기판(101) 전면에 더욱 구비될 수도 있다. At this time, although not shown in the drawing, a buffer layer (not shown) made of an inorganic insulating material, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), is disposed under the
이러한 버퍼층(미도시)은 비정질 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화 할 경우, 레이저 조사 또는 가열에 발생하는 열로 인해 상기 기판(101) 내부에 존재하는 알칼리 이온, 예를 들면 칼륨 이온(K+), 나트륨 이온(Na+) 등이 발생할 수 있는데, 이러한 알칼리 이온에 의해 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층(105)의 막특성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The buffer layer (not shown) is an alkali ion, for example, potassium ions (K +), sodium ions, present in the
이때, 상기 버퍼층(미도시)은 반드시 형성될 필요는 없으며 상기 기판(101)이 어떠한 재질로 이루어지느냐에 따라 생략될 수 있다. In this case, the buffer layer (not shown) does not necessarily need to be formed, and may be omitted depending on what material the
도면에서는 상기 버퍼층(미도시)이 생략된 것을 일례로 도시하였다.In the drawings, the buffer layer (not shown) is omitted as an example.
한편, 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)은 데이터 배선(130)과 중첩되는 형성됨으로서 게이트 배선(113)을 가로지르는 제 1 부분과 상기 제 1 부분에서 절곡되어 게이트 전극(115)과 중첩하는 제 1 부분으로 이루어지고 있는 것이 특징이다. On the other hand, the
이때, 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)은 상기 게이트 배선(113) 및 게이트 전극(115)과 중첩되는 부분은 순수한 폴리실리콘으로 이루어짐으로서 액티브영역(105a, 105b)을 이루며, 그 이외의 영역은 불순물이 도핑됨으로서 오믹영역(105c)을 이루는 것이 특징이다.In this case, the portion of the
상기 폴리실리콘의 반도체층(105)을 전술한 바와같이 절곡된 형태로 형성됨으로서 게이트 배선(113) 및 게이트 전극(115a)과 중첩하는 형태를 갖도록 한 것은 이중 게이트 전극 구조를 이루도록 하기 위함이다. The
한편, 폴리실리콘의 반도체층(105)을 구비한 박막트랜지스터(Tr)의 경우, 이동도 특성이 비정질 실리콘의 반도체층을 구비한 박막트랜지스터 대비 수 배 내지 수 백 배 더 우수하지만, 오프 전류(Ioff)가 커지는 경향이 있으며, 이러한 오프 전류(Ioff)가 커지는 현상을 억제하기 위해 전술한 바와같이 이중 게이트 전극(115a, 115b) 구조를 이루도록 한 것이다.On the other hand, in the case of the thin film transistor Tr having the
하지만, 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)은 반드시 게이트 배선(113) 및 게이트 전극과 중첩하도록 절곡된 형태를 이루도록 할 필요는 없으며 단일 게이트 구조를 이루도록 형성될 수도 있다. However, the
다음, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어 가장 특징적인 구성으로서 각 화소영역(P)의 경계 더욱 정확히는 데이터 배선(130)이 형성되는 부분에 대응해서 서로 상하로 이웃한 화소영역(P) 간에 분리되며 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)과 이격하며 바(bar) 형태의 쉴드패턴(107)이 구비되고 있다.Next, the most characteristic configuration of the
이러한 쉴드패턴(107)은 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)을 이루는 동일한 물질인 폴리실리콘으로 이루어지며, 더욱이 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)에 구비된 오믹영역(105b)과 같이 불순물 도핑되어 도전체의 특성이 더욱 부여된 것이 특징이다.The
또한, 각 화소라인 즉, 하나의 게이트 배선(113)과 연결된 다수의 화소영역(P)을 관통하며 게이트 배선(113)과 이격하여 이와 나란하게 상기 각 화소영역(P)의 경계에 구비된 상기 쉴드패턴(107)을 전기적으로 연결시키는 쉴드연결패턴(108)이 일정간격 이격하며 형성되고 있는 것이 특징이다. In addition, the pixel line (P) penetrates the plurality of pixel regions (P) connected to each of the pixel lines (ie, one gate line 113) and is spaced apart from the gate line (113) to be parallel to the pixel regions (P). The
이러한 쉴드연결패턴(108)은 상기 쉴드패턴(107)과 동일한 물질로 이루어지며, 표시영역 외측의 비표시영역에서 서로 일끝단이 연결된 구성을 이루는 것이 특징이다.The
다음, 이러한 구성을 갖는 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)과 쉴드패턴(107) 및 쉴드연결패턴(108) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(110)이 형성되어 있다.Next, an inorganic insulating material, such as silicon oxide (SiO 2 ) or nitride, is formed on the entire surface of the
또한, 상기 게이트 절연막(110) 위로 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 갖거나, 또는 둘 이상의 물질로 이루어져 이중층 이상의 다중층 구조를 가지며, 화소영역(P)을 정의하는 하나의 구성요소인 게이트 배선(113)이 제 1 방향으로 연장하며 일정간격 이격하며 다수 형성되어 있다.In addition, any one of a metal material having low resistance on the
그리고 각 화소영역(P)의 스위칭 영역에는 상기 게이트 배선(113)에서 분기하여 형성된 제 1 게이트 전극(115a)이 형성되고 있다.In the switching region of each pixel region P, a
상기 각 게이트 배선(113)은 그 자체의 일부 더욱 정확히는 상기 각 게이트 배선(113) 중 데이터 배선(130)과 교차하는 부분이 제 2 게이트 전극(115b)을 이루고 있다. Each of the
이때, 상기 폴리실리콘의 반도체층(105) 중 상기 제 1 부분 중 제 1 액티브영역(105a)은 상기 제 1 게이트 전극(115a)과 중첩하며, 상기 제 2 부분 중 액티브영역(105b)은 상기 제 2 게이트 전극(115b)과 중첩하는 구성을 이룬다.In this case, the first
다음, 상기 각 게이트 배선(113) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 층간절연막(120)이 형성되고 있다.Next, an
이때, 상기 층간절연막(120)에는 각 스위칭 영역(TrA)에 대해 상기 폴리실리콘의 반도체층(105) 중 오믹영역(105c)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(sch)이 구비되고 있다. In this case, the
그리고 상기 반도체층 콘택홀(sch)을 갖는 층간절연막(120) 위로 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하여 상기 게이트 배선(113)과 더불어 다수의 화소영역(P)을 정의하며 저저항 금속물질로 이루어진 단일층 또는 다중층 구조의 데이터 배선(130)이 일정간격 이격하며 다수 형성되어 있다.The plurality of pixel regions P together with the
또한, 각 스위칭 영역(TrA)에는 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)의 오믹영역(105c)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(sch)을 통해 상기 오믹영역(105c)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극(133)과 및 드레인 전극(136)이 형성되어 있다. In addition, each switching region TrA contacts the
이때, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(130) 자체의 일부로 이루어지고 있으며, 상기 드레인 전극(136)은 상기 소스 전극(136)과 이격하여 아일랜드 형태로 각 스위칭 영역(TrA)에 형성되고 있다. In this case, the
한편, 각 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 폴리실리콘의 반도체층(105)과, 게이트 절연막(110)과, 게이트 전극(115a, 115b)과, 반도체층 콘택홀(sch)이 구비된 층간절연막(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.On the other hand, an interlayer including the
다음, 상기 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr) 위로 표시영역 전면에는 유기절연물질 예를들면 포토아크릴로 이루어져 평탄한 표면을 갖는 제 1 보호층(140)이 형성되고 있다.Next, a
이때, 상기 제 1 보호층(140)에는 각 스위칭 영역(TrA) 내에 구비된 아일랜드 형태의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(dch)이 구비되고 있다. In this case, the first
이러한 드레인 콘택홀(dch)은 상기 드레인 전극(136)과 폴리실리콘의 반도체층(105)이 접촉하는 구성을 이루도록 하기 상기 층간절연막(120)에 구비된 반도체층 콘택홀(sch)과 중첩하도록 형성되는 것이 특징이다. 이는 화소영역(P)의 개구율을 향상시키기 위한 것으로, 반드시 상기 드레인 콘택홀(dch)이 상기 반도체층 콘택홀(sch)과 중첩하도록 형성될 필요는 없다.The drain contact hole dch is formed to overlap the semiconductor layer contact hole (sch) provided in the
다음, 각 스위칭 영역(TrA)에 드레인 콘택홀(dch)이 구비된 상기 제 1 보호층(140) 상부에는 각 화소영역(P) 내에 상기 드레인 콘택홀(dch)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진 판 형태의 화소전극(160)이 형성되고 있다.Next, the thin film transistor Tr is disposed on the
그리고, 상기 화소전극(160) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제 2 보호층(165)이 구비되고 있다. A second
또한, 상기 제 2 보호층(165) 위로 표시영역 전면에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진 공통전극(170)이 구비되고 있다.In addition, a
이때, 상기 공통전극(170)에는 각 화소영역(P)에 구비된 상기 각 화소전극(160)에 대응하여 바(bar) 형태를 갖는 다수의 제 1 개구(op1)가 구비되고 있으며, 나아가 상기 각 박막트랜지스터(Tr)에 대응해서 제 2 개구(op2)가 구비되고 있다.In this case, the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은, 각 화소영역(P)의 경계에 상기 데이터 배선(130)과 중첩하는 쉴드패턴(107)이 구비되며, 나아가 상기 쉴드패턴(107)과 동일한 물질로 동일한 층에 이들 쉴드패턴(107)을 표시영역 전면에서 연결시키는 다수의 쉴드연결패턴(108)이 구비되며, 이러한 다수의 쉴드연결패턴(108)은 표시영역 외측의 비표시영역에서 그 일끝단이 모두 연결된 구성을 가짐으로서 서로 전기적으로 연결되며, 외부 구동회로 등과 연결되어 소정의 전압이 인가되는 경우 상기 표시영역 전체적으로 등전위를 이룰 수 있다. In the
따라서 이러한 구성적 특징에 의해 본 발명의 실싱예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은 상기 데이터 배선(130)에 인가되는 전압이 변동되면 상기 쉴드패턴(107)은 이에 반응하여 전하를 충방전하여 상기 데이터 배선(130)이 만드는 전기장을 쉴딩하여 억제 또는 저감시키는 역할을 수행하게 됨으로서 최종적으로 데이터 배선(130)과 이와 인접하는 화소전극(160)을 구성요소로 하는 제 1 기생 커패시터(Cdp)의 용량을 줄일 수 있는 것이다.Therefore, the
나아가 이렇게 제 1 기생 커패시터(Cdp)의 용량이 저감됨으로서 이에 기인하는 크로스 토크(cross talk) 현상을 억제하여 화상의 표시품질을 향상시키는 효과를 갖는다.
Furthermore, since the capacitance of the first parasitic capacitor Cdp is thus reduced, the cross talk phenomenon due to this is suppressed, thereby improving the display quality of the image.
본 발명은 전술한 실시예 및 변형예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
101 : 어레이 기판
107 : 쉴드패턴
108 : 쉴드연결패턴
110 : 게이트 절연막
120 : 층간절연막
130 : 데이터 배선
140 : 제 1 보호층
160 : 화소전극
165 : 제 2 보호층
170 : 공통전극
P : 화소영역 101: array substrate
107: shield pattern
108: shield connection pattern
110: gate insulating film
120: interlayer insulating film
130: data wiring
140: first protective layer
160: pixel electrode
165: second protective layer
170: common electrode
P: pixel area
Claims (9)
상기 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;
상기 각 화소영역에 구비된 박막트랜지스터와;
상기 각 화소영역에 구비되며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 포함하며,
상기 데이터 배선의 하부로 상기 각 화소영역별로 분리되며 상기 박막트랜지스터의 반도체층이 형성된 동일한 층에 상기 반도체층과 동일한 물질로 이루어진 쉴드패턴이 구비된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
A substrate;
A plurality of gate lines and data lines formed on the substrate to define a plurality of pixel regions crossing each other;
A thin film transistor provided in each pixel area;
A pixel electrode provided in each pixel area and in contact with the drain electrode of the thin film transistor,
An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device having a shield pattern made of the same material as that of the semiconductor layer is provided on the same layer in which the semiconductor layer of the thin film transistor is formed below the data line. .
상기 쉴드패턴과 연결되며 상기 다수의 각 게이트 배선과 이격하여 나란하게 배치되며 상기 쉴드패턴을 이루는 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진 다수의 쉴드연결패턴을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 1,
And a plurality of shield connection patterns connected to the shield patterns and spaced apart from each of the plurality of gate lines, and having a plurality of shield connection patterns made of the same material on the same layer forming the shield pattern.
상기 다수의 쉴드연결패턴은 그 일끝단이 모두 연결된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 2,
And a plurality of shield connection patterns are connected at one end of the plurality of shield connection patterns.
상기 박막트랜지스터는,
폴리실리콘의 반도체층과, 게이트 절연막과, 게이트 전극과, 상기 폴리실리콘의 반도체층을 노출시키는 반도체층 콘택홀이 구비된 층간절연막과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 폴리실리콘의 반도체층과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 적층 구성을 이루는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 1,
The thin film transistor,
An interlayer insulating film having a semiconductor layer of polysilicon, a gate insulating film, a gate electrode, a semiconductor layer contact hole exposing the semiconductor layer of polysilicon, and a semiconductor layer of the polysilicon through the semiconductor layer contact hole, respectively. An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device comprising a stacked structure of a source electrode and a drain electrode contacting and spaced apart from each other.
상기 박막트랜지스터는,
폴리실리콘의 반도체층은 순수 폴리실리콘으로 이루어진 액티브영역과, 상기 액티브영역 외측으로 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 오믹영역을 포함하며, 상기 쉴드패턴은 상기 오믹영역과 동일하게 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 4, wherein
The thin film transistor,
The semiconductor layer of polysilicon includes an active region made of pure polysilicon and an ohmic region made of polysilicon doped with impurities outside the active region, and the shield pattern is made of polysilicon doped with impurities like the ohmic region. An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device.
상기 폴리실리콘의 반도체층 중 상기 액티브영역이 각각 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극과 동시에 중첩하도록 형성된 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 5,
And wherein the active region of the polysilicon semiconductor layer overlaps the gate line and the gate electrode, respectively.
상기 박막트랜지스터는,
산화물 반도체 물질로 이루어진 산화물 반도체층과, 상기 산화물 반도체층의 을 노출시키는 반도체층 콘택홀을 구비한 게이트 절연막과, 게이트 전극과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 산화물 반도체층과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 적층 구성을 이루는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 1,
The thin film transistor,
A gate insulating film having an oxide semiconductor layer made of an oxide semiconductor material and a semiconductor layer contact hole exposing the oxide semiconductor layer, a gate electrode, and a contact between the oxide semiconductor layer and a spaced apart from each other through the semiconductor layer contact hole An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device comprising a stacked structure of a source electrode and a drain electrode.
상기 박막트랜지스터 위로 유기절연물질로 이루어져 평탄한 표면을 가지며 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비된 제 1 보호층이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 제 1 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method according to any one of claims 1 to 7,
A first passivation layer including a drain contact hole exposing the drain electrode and having a flat surface formed of an organic insulating material over the thin film transistor is provided, and the pixel electrode is disposed on the first passivation layer through the drain contact hole. An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display contacts the drain electrode.
상기 화소전극 위로 상기 기판 전면에 형성된 제 2 보호층과;
상기 제 2 보호층 위로 상기 각 화소전극에 대응하여 바 형태의 다수의 제 1 개구를 구비한 공통전극이 더 구비된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
The method of claim 8,
A second passivation layer formed over an entire surface of the substrate over the pixel electrode;
An array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device further comprising a common electrode having a plurality of bar-shaped first openings corresponding to the pixel electrodes on the second passivation layer.
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