KR20000011370A - 액티브매트릭스형액정표시장치및그것에사용하는기판 - Google Patents

Abstract

2배주사선방식의 액티브매트릭스형 액정표시장치를 구성하는 액티브매트릭스 기판에 있어서, 개구율의 저하나 게이트배선저항의 증대의 문제가 발생하지 않는 축적용량의 구성을 제공한다.

본 발명의 액티브매트릭스 기판에서는 각 데이터선 7의 양측에 TFT 1,2 및 화소전극 11이 설치되어 있다. 또, 데이터선 7의 양측의 각 도트 D1,D2를 이들 도트를 사이에 두고 배치한 게이트선 4,4의 어느 하나의 게이트선으로 부터의 신호에 의하여 제어하도록 게이트선이 배설되어 있다.

그리고, 인접하는 데이터선 7,7사이의 인접하는 각 도트 D1,D2에 대응하는 축적용량 15가 용량전극 13과 그 도트의 제어측의 게이트선 4와 대향하는 타방의 게이트선 4와의 중첩부분으로 이루어지고, 그 축적용량 15가 당해 도트측에서 인접하는 타방의 도트측에 돌출하도록 연재하여 있다.

Description

액티브매트릭스형 액정표시장치 및 그것에 사용하는 기판{Active matvit LCD device and panel of LCD device the same}

본 발명은 액티브매트릭스형 액정표시장치와 그것에 사용하는 기판에 관하고, 특히 2배주사선방식의 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판에 있어서 축적용량에 관한 것이다.

종래 일반적인 액티브매트릭스형 액정표시장치는 도트배열의 각 열마다 데이터선을 갖고 있기 때문에 1행당 화소수가 많은 경우에는 그것에 따라서 데이터드라이버를 다수 사용할 필요성이 생긴다. 그러나 이 데이터드라이버는 비교적 고가인 부품이기 때문에 이것을 다수 사용해서는 장치 전체가 고가로 되어 버린다. 또, 상술한 종래 기술은 표시에리어가 작은 액정표시패널을 구성하는 것이 곤란한 문제를 포함하고 있다. 즉, 표시에리어가 작은 액정표시패널에서는 데이터선의 단자부도 소형화 할 필요가 있지만 종래 기술에 의한 액정표시패널은 데이터선의 개수가 많기 때문에 데이터배선 단자간의 협피치화의 요구가 매우 어렵게 된다. 이 때문에 데이터배선 단자부의 제작이 어렵게 되고, 수율 저하 등의 문제를 일으킨다.

여기서, 본 출원인은 종래보다 작은 적은 개수의 데이터선을 사용하여 각 도트를 구동할 수 있는 액티브매트릭스형 액정표시장치를 별도 특허 출원하였다. 그 예를 도 11 및 도 12에 나타낸다.

도 11 및 도 12는 데이터선의 개수를 종래의 절반으로한 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판의 등가회로의 2개의 예이고, 각 도트를 1점쇄선으로 나나냈다. 이것은 예를들면 1개의 데이터선 Di를 사이에 끼워 배치된 2열의 도트PX(i,j),PX(i,j+1)(i=1∼m)로 그 데이터선 Dj를 공유하는 것이고, 이 구성에 의하여 데이터선의 개수가 반감하고, 데이터드라이버의 수를 저감하는 것이다.

또, 각 행에 있어서 1개의 데이터선 Dj에 접속된 인접하는 2개의 도트 예를들어 도트PX(i,j),PX(i,j+1)은 각각의 게이트선 GAi,GBi에 의해서 구동할 필요가 있다. 그 때문에 게이트선의 개수는 종래의 2배(이점 때문에 이 배선방식을 2배주사선방식이라고 부른다)로 되지만 데이터드라이버와 비교하여 충분히 싼 게이트드라이버의 증가는 그다지 문제가 되지 않는다. 또, 도 11 및 도 12는 모두 인접하는 데이터선간의 인접하는 도트가 각각 다른 게이트선으로 제어되고, 도 11은 1개의 데이터선의 편측열의 도트 모두가 GA 또는 GB의 어느 일방의 게이트선에 접속된 예이고, 도 12는 1개의 데이터선의 편측열의 도트가 1도트 걸러 GA 또는 GB의 어느 일방의 게이트선에 접속된 예이다.

도 13은 상기 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판에 있어서, 인접하는 2개의 데이터선과 인접하는 2개의 게이트선으로 둘러싸인 영역 내의 2개의 도트의 구체적인 구성을 나타내는 것이다. 도 13에 나타내는 것처럼 2개의 도트 D5,D6 중 우측의 도트 D5에서는 우상에 박막트랜지스터 51(Thin Film Transistor, 이하 TFT라한다)가 형성되는 한편, 좌측의 도트 D6에서는 좌하에 TFT 51이 형성되어 있고, 이들 2개의 도트 D5,D6 에서는 도트 내의 각부가 점대칭의 위치에 배치되어 있다.,이 구성에 있어서는 게이트선 52의 폭이 TFT 51의 부분에서 넓게 되고, 이 부분이 그대로 TFT 51의 게이트전극으로 되어 있고, 이 게이트전극상에 반도체능동막 53이 형성되어 있다. 그리고 반도체능동막 53상에는 데이터선 54로부터 연장하는 소스전극 55와 드레인전극 56이 소정의 간격을 두고 설치되어 있고, 드레인전극 56은 콘택홀 57을 통하여 화소전극 58과 전기적으로 접속되어 있다.

액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판에 있어서는 각 도트에 공급된 신호를 1주사기간 중 보지하기 위한 축적용량을 각 도트에 설치할 필요가 있다. 이 예에서는 각 도트 D5,D6의 TFT 51이 설치된 측과 반대측의 단부에 있어서, 인접하는 게이트선 52의 폭이 매우 넓게 되어 있고, 콘택홀 59를 통하여 화소전극 58과 전기적으로 접속된 용량전극 60이 게이트선 52의 폭광부 52a 상에 중첩되도록 설치되어 있다. 여기서 절연막을 개재하여 대향하는 용량전극 60과 게이트선 52의 폭광부 52a에 의해서 축적용량 61이 구성되어 있다. 또, 도 13 중 1점쇄선으로 나타낸 장방형 62는 도시하지 않은 대향기판 측에 설치된 블랙매트릭스의 개구부 이다.

상기 종래의 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판의 구성에 있어서, 소망의 축적용량 값을 얻기 위해서는 어느정도의 면적을 갖는 축적용량이 필요하게 되고, 그 때문에 게이트선의 일부에 폭광부를 설치하였다. 바꾸어 말하면 게이트선의 일부에 축적용량 형성용의 폭광부를 설치한 것에 의하여 그 게이트선상에서 인접하는 게이트측에 폭이 좁은 부분이 발생하게 되었다. 이 폭협부는 도 13 중의 부호 52b로 나타내는 곳이고, 다른 전극과 중첩되지 않고, 축적용량에 기여하지 않는 부분이기 때문에 그 부분만큼의 용량값은 폭광부 52a의 부분에서 확보하지 않으면 않된다. 따라서 도 13 중의 1점쇄선으로 나타낸 블랙매트릭스의 개구부 62의 면적을 보더라도 알수 있는 것처럼 이 게이트선 52의 큰 광폭부 52a는 개구율이 저하하는 요인으로 되었다.

또, 게이트선 52의 폭협부 52b는 폭광부 52a에 대하여 폭이 크게 좁아진 형으로 되어 있기 때문에 게이트배선 저항이 증대하는 문제도 발생하고 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것이고, 2배주사선 방식에서 각 도트에 축적용량을 구비한 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판에 있어서, 개구율의 저하나 게이트배선 저항의 증대의 문제가 발생하지 않는 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판 및 그것을 이용한 액티브매트릭스형 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로한다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태인 액티브매트릭스기판의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2는 동 액티브매트릭스기판의 구성을 나타내는 도이고, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시형태인 액티브매트릭스기판의 구성을 나타내는 평면도이고, 코몬전극을 생략한 도이다.

도 4는 동 평면도이고, 코몬전극을 포함하여 나타낸 도이다.

도 5는 동 액티브매트릭스기판의 구성을 나타내는 도이고, 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따른 단면도이다.

도 6은 동 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제3실시형태인 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구성을 나타내는 도이고, 도 7A는 동 장치의 평면도, 도 7B는 도 7A의 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 단면도이다.

도 8은 동 실시형태의 디멀티플랙서부의 구성을 나타내는 회로도이다.

도 9는 본 발명의 제4실시형태인 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구성을 나타내는 도이고, 도 9A는 동 장치의 평면도, 도 9B는 도 9A의 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도이다.

도 10은 동 실시형태의 쉬프트레지스터부의 구성을 나타내는 회로도이다.

도 11은 2배주사선방식의 액티브매트릭스기판의 등가회로의 1예를 나타내는 도이다.

도 12는 2배주사선방식의 액티브매트릭스기판의 등가회로의 다른 예를 나타내는 도이다.

도 13은 도 11 및 도 12에 등가회로를 나타낸 액티브매트릭스기판의 구성을 나타내는 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,2,23 박막트랜지스터(TFT) 3,21 글래스기판(기판)

4,22 게이트선 4a (게이트선의)폭협부

4b (게이트선의)폭광부 7,26 데이터선

8,27 소스전극 9,28 드레인전극

11,29 화소전극 13,30 용량전극

15,33,34 축적용량 31 코몬전극

D1,D2,D3,D4 도트

E 횡전계

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판은 기판상에 매트릭스상으로 복수의 데이터선과 복수의 게이트선을 설치하고, 상기 각각의 데이터선의 양측에 박막트랜지스터 및 그 박막트랜지스터에 접속하는 화소전극을 상기 복수의 게이트선의 각각에 대응시켜 설치하고, 상기 데이터선의 양측의 화소전극을 이들 화소전극을 개재하여 배치한 한쌍의 게이트선의 어느 대응하는 게이트선으로 부터의 신호에 의하여 제어하도록 상기 복수의 게이트선을 배설하고, 상기 인접 데이터선간의 인접하는 화소전극의 각각의 화소전극에 대응하는 축적용량을 상기 제어측의 게이트선과 대향하는 타방의 게이트선상에 소망의 용량값이 되도록 그 화소전극측에서 상기 인접하는 타방의 화소전극측으로 연재시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

종래의 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판의 경우 각 도트에 설치되는 축적용량은 어디까지나 그 도트영역 내에 형성한다 라고 하는 생각이었기 때문에 소망의 용량값을 얻기 위하여 게이트선상에 면적이 큰 폭광부가 필요하게 되고, 개구율의 저하나 게이트배선 저항의 증대의 원인이 되었다.

이것에 대하여 본 발명의 상기 특징적인 점을 환언하면 각 도트에 설치되는 축적용량의 형성 위치를 종래와 같이 그 도트영역 내에 한정하지 않고, 인접하는 데이터선 사이에서 그 도트에 인접하는 타방의 게이트측에 돌출되도록 배치한 것이다. 이와 같은 구성에 의하여 게이트선을 축적용량으로서 보다 유효하게 활용할 수 있기 때문에 종래와 같이 게이트선상의 끝단에 폭광부를 설치할 필요가 없게 되고, 개구율의 향상을 꾀함과 동시에 반대로 폭을 크게 좁힌 폭협부도 필요하지 않기 때문에, 게이트배선 저항을 낮게 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 축적용량의 구체적인 구성으로써는 예를 들면, 임의의 도트에 있어서, 그 도트를 제어하는 게이트선과 반대측의 게이트선의 일부에 폭광부와 이 폭광부에 대하여 종래만큼은 폭을 좁게하지 않는 폭협부를 설치하고, 그 도트의 화소전극과 전기적으로 접속한 용량전극을 게이트선의 폭광부와 중첩되도록 설치한다. 그리고, 그 용량전극을 그 게이트로부터 인접하는 타방의 도트측에 돌출하도록 폭협부상에 연재시키고, 이 용량전극과 게이트선과의 모든 중첩부분을 축적용량으로 하면된다.

혹은, 용량전극을 사용하지 않고, 화소전극 자체를 제어측 게이트선과 반대측의 게이트선상에서 그 도트측에서 인접하는 타방의 도트측으로 연재시키고, 화소전극과 게이트선으로 축적용량을 구성하여도 된다.

또, 인접하는 타방의 도트측에 돌출하는 형의 축적용량을 설치하도록한 결과, 게이트선에 폭광부를 설치하지 않고도 소망의 용량값을 얻을 수 있다면 폭광부를 설치하지 않고, 일정폭의 게이트선을 설치하면 되는 것은 물론이다.

또, 본 발명의 액티브매트릭스형 액정표시장치는 대향배치한 한쌍의 기판사이에 액정을 협지하는 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 상기 기판쌍의 일방의 기판이 상기 본 발명의 기판인 것을 특징으로 하는 것이다.

각 도트의 축적용량을 인접하는 데이터선 사이에서 그 도트에 인접하는 타방의 도트측에 돌출되도록 배치하는 상기 본 발명의 기판이 적용되는 것은 인접하는 데이터선 사이의 2개의 도트가 점대칭의 위치에 배치된 것이다. 결국, 2배주사선방식의 액티브매트릭스형 액정표시장치에는 몇 개의 배선의 형태를 생각할 수 있지만 상기 본 발명이 적용되는 것은 도 11 및 도 12에 나타낸 배선형태의 액티브매트릭스형 액정표시장치 이다.

본 발명의 액티브매트릭스형 액정표시장치로서는 일방의 기판에 화소전극을, 타방의 기판에 공통전극을 설치하고, 이들 전극간에 발생하는 기판면에 수직방향의 전계에 의해서 액정을 구동하는 타입의 액정표시장치에 적용가능하다. 또한, 각 화소전극과 협동하여 액정에 대하여 일방의 기판면에 따른 방향에 횡전계를 인가함과 동시에 축적용량을 게이트선과 함께 구성하는 코몬적을 설치한 형태, 소위 IPS(In-Plane Swiching, 횡전계구동) 방식의 액정표시장치에도 적용할 수 있다.

일반적인 IPS방식의 액정표시장치는 광시야각화를 꾀한 것이지만 그 중에서도 특히, 본 발명자가 별도 제안한 게이트선- 절연층- 코몬전극의 적층구조로 이루어지는 축적용량을 갖는 IPS방식의 액정표시장치용 기판(본 발명의 실시형태의 항에서 상술한다)의 경우 게이트선상의 축적용량은 소위 2층구조로 되어 있기 때문에 본 발명에 의한 축적용량을 보다 효율적으로 형성할 수 있고, 개구율향상의 효과도 보다 커지게 된다.

본 발명의 실시형태

제1실시형태

이하 본 발명의 제1실시형태를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태의 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판(이하 액티브매트릭스 기판이라 한다)의 구성을 나타내는 평면도이고, 전술한 도 13과 동일하게 인접하는 2개의 데이터선 7, 7과 인접하는 2개의 게이트선 4, 4로 둘러싸인 영역 내의 2개의 도트의 구성을 나타내는 것이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선(게이트선 4를 따라서 일방의 도트 D2의 TFT2와 타방의 도트 D1의 축적용량 15를 관통하는 선)을 따른 단면도 이다.

본 실시형태의 액티브매트릭스 기판의 구성은 도 1에 나타내는 것처럼 2개의 도트 D1,D2중 우측의 도트 D1에서는 우상에 TFT1이 형성되는 한편 좌측의 도트 D2에서는 좌하에 TFT2가 형성되어 있고, 이들 2개의 도트 D1,D2에서는 도트 내의 각부가 점대칭의 위치에 배치되어 있다. 결국, 액티브매트릭스 기판 전체의 배선구성으로 말하자면 도 11 또는 도 12에서 나타낸 2배주사선 방식이다.

도 2에 나타내는 것처럼 글래스기판 3 위에 게이트선 4가 형성되어 있다. 1개의 게이트선 4는 도 1에 나타내는 것처럼 일방의 도트의 TFT측에서 폭이 좁고, 타방의 도트의 축적용량측에서 폭이 넓게 되어 있지만 이들 폭협부 4a와 폭광부 4b와의 폭의 차이는 도 13의 종래구조의 차이 보다도 훨씬 작다. TFT1,2의 위치에서는 게이트선 4가 그대로 게이트전극으로 되어 있고, 도 2에 나타내는 것처럼 게이트전극상에 게이트절연막 5를 개재하여 반도체능동막 6이 형성되어 있다. 또, 도 1에 나타내는 것처럼 반도체능동막 6 위에는 데이터선 7에 접속된 소스전극 8과 대략 L자형의 드레인전극 9가 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. L자형의 드레인전극 9 중 게이트선 4를 따라서 연재하는 부분은 인접하는 도트 D1,D2사이에서의 디스크리네이션에 의한 광누설을 덮어 가리는 역할을 하고 있다.

도 1에 나타내는 것처럼 드레인전극 9는 콘택홀 10을 통하여 화소전극 11과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 이 콘택홀 10과 반대측의 화소전극 11의 단부에도 콘택홀 12가 설치되고, 이 콘택홀 12를 통하여 용량전극 13이 화소전극 11과 전기적으로 접속되어 있다. 용량전극 13은 도 2에 나타내는 것처럼 소스전극 8(데이터선 7) 및 드레인전극 9와 동일층에서 형성되어 있고, 용량전극 13상에 절연막 14를 개재하여 화소전극 11이 배치되어 있다.

본 발명의 특징으로써, 도 1에 나타내는 것처럼 용량전극 13은 그 용량전극 13이 설치된 도트D1,D2를 제어하는 게이트선 4와는 반대측의 게이트선 4에 설치된 폭광부 4b에 중첩되도록 설치되고, 그 도트D1,D2로 부터 인접하는 타방의 도트 D2, D1측에 돌출되도록 게이트선 4의 폭협부 4a에 따라서 연재하고 있다. 따라서 이 경우 그 도트 D1,D2 내의 용량전극 13과 게이트선 4의 폭광부 4b와의 중첩부분과, 인접하는 도트D2,D1측에 돌출된 부분의 용량전극 13과 게이트선 4의 폭협부 4a와의 중첩부분을 합한 것이 축적용량 15를 구성하게 된다.

본 실시형태의 액티브매트릭스 기판에 있어서는 축적용량 15의 형성 장소를 종래의 구조처럼 1개의 도트 영역 내에 한정하지 않고, 인접하는 도트 D1,D2측에 돌출되도록 배치함으로써 게이트선 4를 축적용량 15로 보다 유용하게 활용할 수 있다. 그렇기 때문에 종래와 같이 게이트선에 폭협부와 비교하여 극단에 폭이 큰 폭광부를 설치할 필요가 없고, 개구율의 향상을 꾀할 수 있다. 예를 들면, 도 13에 나타낸 종래의 구조와 동일 디자인 룰을 이용하여 도 1에 나탄낸 본 실시형태의 매트릭스 기판을 설계하고, 축적용량값이 같도록 한 경우 개구율은 종래의 약 32%에서 36%로 향상한다. 또, 폭광부 4b로 부터 폭협부 4a의 사이에서 종래 만큼 게이트선 4를 가늘게 할 필요가 없기 때문에 게이트배선 저항의 증대를 종래보다도 낮게 억제하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시형태의 경우 소스전극 8 및 드레인전극 9와 동일층으로 이루어진 용량전극 13을 설치하고, 이 용량전극 13과 게이트선 4로써 축적용량 15를 구성하고 있는데, 이 구성에 의하면 화소전극 11과 게이트선 4로 축적용량 15를 구성하는 경우와 비교하여 개재하는 유전막이 얇게 되는 만큼(게이트절연막 5에 한정)단위면적당의 용량값이 커지게 되고, 소망의 축적용량값을 얻는데 필요로하는 면적을 작게할 수 있다. 그 결과 개구율의 향상에 기여할 수 있다.

제2실시형태

이하 본 발명의 제2실시형태를 도 3내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 실시형태의 액티브매트릭스 기판의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 3은 코몬전극을 생략한 도, 도 4는 코몬전극을 포함한 도, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선(TFT와 축적용량을 통하고, 게이트선을 길이방향으로 관통하는 선)에 따른 단면도, 도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선(게이트의 중앙부를 게이트선에 평행한 방향으로 관통하는 선)에 따른 단면도이다.

본 실시형태에서는 본 발명의 축적용량의 구성을 IPS방식의 액정표시장칭에 적용한 예에 대하여 설명한다.

도 3 및 도 5에 나타내는 것처럼 글래스기판 21상에 게이트선 22가 형성되고, TFT23의 위치에서는 게이트선 22가 그대로 게이트전극이 되고, 게이트전극상에 게이트절연막 24를 개재하여 반도체능동막 25가 형성되어 있다. 그리고 반도체능동막 25상에는 데이터선 26으로 부터 연장하는 소스전극 27과 드레인전극 28이 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 이 드레인전극 28은 도 3에 나타내는 것처럼 게이트선 22 및 반도체능동막 25를 횡단하고 있다. 또, 드레인전극 28은 도트 D3,,D4의 각각의 중앙을 종으로 관통하도록 연재하여 IPS의 화소전극 29로 되고, 그 도트D3,D4를 제어하는 게이트선 22와 반대측의 게이트선 22상에 이 게이트선 22를 따라서 연재하여 용량전극 30으로 되고, 또, 이 용량전극 30이 인접하는 도트 D4, D3와의 사이에서 종방향으로 연재하여 있다. 여기서, 본 발명의 특징으로써, 용량전극 30 중 게이트선 22상에 연재하는 부분 30a는 1개의 도트 D3, D4에서 인접하는 타방의 도트 D4, D3측에 돌출하도록 설치되어 있다.

도 4내지 도 6에 나타내는 것처럼 코몬전극 31이 데이터선 26, 소스전극 27, 드레인전극 28 및 게이트선 22상에 절연막 32를 개재하여 형성되어 있다. 도 4에 있어서, 실선의 장방형으로 표시한 것처럼 코몬전극 31은 각 도트 D3,D4의 중앙에 개구하는 창을 갖고, 각 도트 D3,D4의 주변부를 덮는 틀상으로 형성되어 있다. 즉, 코몬전극 31은 인접하는 도트 D3, D4 사이의 용량전극 30b상에 이 용량전극 30b를 따라서 연재하는 전극부와, 데이터선 26 및 TFT 23을 포함하는 게이트선 22상을 덮는 차폐부를 갖고 있다. 용량전극 30 중 게이트선 22상에 연재하는 부분 30a에서는 도 5에 나타내는 것처럼 게이트선 22와 용량전극 30으로 이루어지는 용량과, 용량전극 30과 코몬전극 31로 이루어지는 용량이 적층된 2층구조의 축적용량 33으로 되어 있다. 또, 도트 D3, D4 사이에 연재하는 부분 30b에서는 도 6에 나타내는 것처럼 용량전극 30과 코몬전극 31로 이루어진 용량의 1층구조의 축적용량 34로 되어 있다. 따라서, 도트전체의 축적용량은 2층구조의 축적용량 33과 1층구조의 축적용량 34의 합이 된다.

이와 같은 IPS구조의 액티브매트릭스 기판을 이용한 액정표시장치에 있어서는 도 6에 나타내는 것처럼 화소전극 29와 코몬전극 31과의 사이에 전압을 인가하면 이 기판의 면을 따른 도 5 중에 1점쇄선으로 나타낸 방향에 횡전계 E가 발생하기 때문에 이 횡전계 E에 의한 액정의 배향제어를 행하여 액정표시장치를 구동할 수 있다.

본 실시형태의 액티브매트릭스 기판의 형태에 있어서도 축적용량 33의 형성 위치를 인접하는 도트측에 돌출하도록 배치한 것에 의하여 개구율의 향상을 꾀할 수 있는 제1실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 실시형태와 같은 2층 축적용량 33을 갖는 IPS구조의 액티브매트릭스 기판에서는 본 발명에 의한 축적용량을 보다 효율적으로 형성할 수 있고, 개구율향상의 효과도 보다 커지게 된다. 또 본 실시형태의 경우, 게이트선 22를 폭이 좁게할 필요없이 일정폭의 게이트선으로 하면 되기 때문에 게이트배선 저항이 증대하지 않는다.

또, 본 실시형태의 경우, TFT23의 드레인전극 28이 게이트선 22 및 반도체능동막 25를 횡단하고 있지만 이 구조를 채용함으로써, 포토리소그래피공정에서 게이트선 22 또는 반도체능동막 25에 대한 드레인전극 28의 맞춤 틀어짐이 발생하더라도 인접하는 도트 D3,D4의 TFT23에서 게이트-드레인간 기생용량은 같게 되고, 필드쓰루전압도 같게되기 때문에 플리커나 휘도얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

제3실시형태

상기 제1 및 제2실시형태에서는 액티브매트릭스 기판에 대하여 설명하였지만 본 실시형태에서는 이들 액티브매트릭스 기판을 액정표시장치 전체의 구성에 대하여 설명한다.

도 7A 및 도 7B는 본 실시형태의 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구성을 나타내는 것이고, 도 7A는 동 장치의 평면도, 도 7B는 도 7A의 Ⅶ-Ⅶ선의 단면도이다. 이들 각도에 있어서 부호 40은 액티브매트릭스기판이고, 화소전극, TFT, 축적용량, 데이터선 및 게이트선으로 이루어진 TFT매트릭스부 41이 형성되어 있다. 또한, TFT매트릭스 41에 대해서는 이미 제1 및 제2실시형태에서 설명한 것과 같은 구성을 것을 채용하면 된다. 따라서, 여기에서의 설명은 생략한다. 또, 42는 대향기판이고, 제1실시형태의 액티브매트릭스기판을 이용한 경우, 각 화소전극과 대향하는 공통전극이 형성되어 있다. 이들 액티브매트릭스기판 40 및 대향기판 42는 일정한 간극을 두고 대향하여 있고, 그 간극에는 액정 47이 봉입되어 있다. 또, 43,43은 게이트드라이버, 44,44는 ...는 데이터드라이버이고, 각각 240개의 출력단자를 갖고 있다.

이 액티브매트릭스형 액정표시장치는 열방향의 화소수가 1920, 행방향의 화소수가 480인 VGA대응의 액정표시장치 패널이다. 따라서, 제1실시형태의 액티브매트릭스 기판을 채용한 경우, TFT매트릭스부 41은 960개의 데이터선과 960개의 게이트선을 갖고 있다. 이들 960개의 데이터선과 접속하기 위해 TFT 기판 40에는 4개의 데이터드라이버 44가 부착되어 있다. 한편, 게이트선은 960개이기 때문에 종래라면 4개의 게이트드라이버 43이 필요하게 되지만, 본 실시형태에서는 TFT 기판 40상에 디멀티플랙서부 45를 설치함으로써 게이트드라이버 43의 개수를 절반인 2개로 하고 있다.

이 디멀티플랙서부 45는 TFT 기판 40 위에 TFT 및 신호배선을 형성하여 된 것이다.

도 8은 디멀티플랙서부 45의 회로구성을 나타내는 것이다. 도 8에 나타내는 것처럼 디멀티플랙서부 45는 인버터 120과 480개의 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480에 의하여 구성되어 있다. 각 디멀티플랙서는 각각 TFT에 의한 4개의 트랜스퍼게이트 121∼124를 갖고 있다. 트랜스퍼게이트 121 및 124의 각 게이트에는 도시하지 않은 제어회로로 부터 전환신호 Vselect가 공급된다. 또, 트랜스퍼게이트 122 및 123의 각 게이트에는 전환신호 Vselect를 인버터 120에 의하여 반전한 신호가 공급된다.

이어서, 본 실시형태의 동작을 설명한다.

각 필드주기에 있어서, 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480의 각 입력단자에는 도 7A,7B의 2개의 게이트드라이버 43에서 얻어지는 480개의 출력신호 SR1∼SR480이 순차 공급된다.또, 필드주기가 바뀔 때마다 전환신호 Vselect의 레벨이 반전된다. 이 결과 디멀티플랙서부 45에서는 이하의 동작이 행해진다. 또, 이하의 예에서는 각 트랜스퍼게이트 121∼124는 n채널의 TFT에 의하여 구성되어 있는 것으로 한다.

먼저, 예를들면, 기수 필드주기에 있어서, 전환신호 Vselect가 하이레벨이 되었다고 하면 각 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480에서는 트랜스퍼게이트 121 및 124가 온상태, 트랜스퍼게이트122 및 123이 오프상태로 된다.

따라서, 이 기수 필드주기에 있어서 게이트드라이버로 부터 순차출력되는 출력신호 SR1∼SR480은 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480의 각 트랜스퍼게이트 121을 개재하고, 480개의 제1게이트선 G1a∼G480a에 순차 인가된다. 이 사이에 제2게이트선 G1b∼G480b에 대해서는 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480의 각 트랜스퍼게이트 124를 개재하고, 로우레벨의 기준전압 Vg-low가 인가된다. 따라서 이 사이에 TFT매트릭스 41의 제2게이트선에 접속된 모든 TFT는 오프상태로 된다.

이어서, 우수 필드주기로 교체되고, 각 교환신호 Vselect가 로우레벨로 되었다고 하면 각 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480에서는 트랜스퍼게이트 122 및 123이 온상태, 트랜스퍼게이트 121 및 124가 오프상태로 된다.

따라서, 이 우수 필드주기에 있어서 게이트드라이버로 부터 순차출력되는 출력신호 SR1∼SR480은 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480의 각 트랜스퍼게이트 123을 개재하고, 제2게이트선 G1b∼G480b에 순차인가 된다. 이 사이에 제1게이트선 G1a∼G480a에 대해서는 디멀티플랙서 DMPX1∼DMPX480의 각 트랜스퍼게이트 122를 개재하고, 로우레벨의 기준전압 Vg-low가 인가된다.

이와 같이 디멀티플랙서 45를 설치한 경우 기수 필드주기에서는 제1게이트선, 우수 필드주기에서는 제2게이트선이라고 하는 방식으로 게이트드라이버의 출력신호의 공급선을 각 필드주기 사이에서 교체하는 인터래스 구동이 행해지기 때문에 게이트드라이버의 개수를 절반으로 줄일 수 있다.

제4실시형태

도 9A 및 도 9B는 본 실시형태의 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구성을 나타내는 것이고, 도 9A는 동 장치의 평면도, 도 9B는 도 9A의 Ⅸ-Ⅸ선을 다른 단면도이다.

상기 제3실시형태에서는 TFT 기판 40상에 디멀티플랙서 45를 형성함으로써, 게이트드라이버 43의 개수의 반감화를 꾀하였다. 본 실시형태에서는 이 디멀티플랙서 45를 대신하여 쉬프트래지스터 46을 TFT 기판 40상에 형성함으로써, 외부부착의 게이트드라이버 43이 일절 필요없게 하였다.

쉬프트레지스터부 46의 회로구성을 10에 나타낸다.

도 10에 나타내는 것처럼 쉬프트레지스터부 46은 480개의 레지스터부 REG1∼REG480을 캐스케이드(cascade)접속하여 된 것이다. 이들 레지스터부는 각각 트랜스퍼게이트 131A, 인버터 132A, 트랜스퍼게이트 133A 및 인버터 134A로 이루어진 제1플립플롭과, 트랜스퍼게이트 131B, 인버터 132B, 트랜스퍼게이트 133B 및 인버터 134B로 이루어진 제2플립플롭에 의하여 구성되어 있다. 각 레지스터부 REG1∼REG480의 제1플립플롭의 출력단(즉, 인버터 134A의 출력단)은 TFT매트릭스부 41의 제1게이트선 G1a∼G480a에 각각 접속되어 있다. 한편, 각 레지스터부 REG1∼REG480의 제2플립플롭의 출력단(즉, 인버터 134B의 출력단)은 TFT매트릭스 41의 제2게이트선 G1b∼G480b에 각각 접속되어 있다.

이어서, 본 실시형태의 동작을 설명한다.

이 쉬프트레지스터부 46에는 2상의 클럭CK1 및 CK2가 공급된다. 이들 중 제1상의 클럭 CK1은 각 레지스터부의 트랜스퍼게이트 131A 및 131B에 공급되고, 제2상의 클럭CK2는 각 레지스터부의 트랜스퍼게이터 133A 및 133B에 공급된다.

또, 기수 필드주기에서는 그 개시 시점에서 제1단째의 레지스터부 REG1의 제1플립플롭에 스타트펄스 SPA가 공급된다.이 때문에 기수 필드주기에서는 캐스케이드 접속된 각 레지스터부의 제1플립플롭사이를 스타트펄스 SPA가 순차 쉬프트하여 간다. 이결과 각 레지스터부의 제1플립플롭의 출력단(즉, 각 레지스터부의 인버터 134A의 출력단)에서 스타트펄스 SPA에 상당하는 게이트전압이 순차출력되고, 제1게이트선 G1a∼G480a에 순차인가된다.

또, 기수 필드주기에서는 각 레지스터부의 제2플립플롭 동안에도 쉬프트동작이 행해지지만, 제1단째의 레지스터부 REG1의 제2플립플롭에는 로우레벨의 신호가 부여된다. 따라서, 기수 필드주기에서는 제2게이트선 G1b∼G480b는 로우레벨로 고정된다.

이어서, 우수 필드주기에서는 그 개시 시점에서 제1단째의 레지스터부 REG1의 제2플립플롭에 스타트펄스 SPB가 공급된다. 이 때문에 우수 필드주기에서는 각 레지스터부의 제2플립플롭 동안을 스타트펄스 SPB가 순차 쉬프트하여 간다. 이 결과 각 레지스터부의 제2플립플롭의 출력단(즉, 각 레지스터부의 인버터 134B의 출력단)에서 스타트펄스 SPB에 상당하는 게이트전압이 순차출력되고, 제2게이트선G1b∼G480b에 순차인가된다.

또, 우수 필드주기에서는 각 레지스터부의 제1플립플롭 동안이라도 동작이 행해지지만 제1단째의 레지스터부 REG1의 제1플립플롭에는 로우레벨의 신호가 부여되기 때문에 제1게이트선 G1a∼G480a는 로우레벨로 고정된다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면 TFT기판 40상에 형성한 쉬프트레지스터부 46에 의하여 TFT매트릭스부 41의 제1 및 제2의 게이트선의 인터래스 구동이 행해지기 때문에 게이트드라이버를 외부에서 부착할 필요가 없고, 부품점수를 감소하여 장치의 소형화 및 저가격화를 꾀할 수 있다.

또, 이상과 같은 구성의 쉬프트레지스터부 46을 설치하는 대신에 480단의 쉬프트래지스터와 상기 제3실시형태의 디멀티플랙서부 45를 결합한 것을 TFT기판 40상에 형성하여도 된다. 이 경우에 있어서도 상기 제3실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 기술범위는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 예를들면 제1실시형태에서 화소전극과 전기적으로 접속한 용량전극을 축적용량의 일방의 전극으로 하였지만 용량전극을 이용하는 대신에 화소전극 자체를 그 도트의 제어측 게이트선과 반대측의 게이트선상에서 그 도트측으로 부터 인접하는 타방의 도트측으로 연재시켜 화소전극과 게이트선으로 축적용량을 구성하여도 된다. 또, 각 패턴의 구체적인 형상 치수 등에 관해서는 적절한 설계변경이 가능한 것은 물론이다.

이상 상세히 설명한 것처럼 본 발명에 의하면 데이터선 개수의 저감에 의하여 코스트저감을 꾀한 2배주사선방식의 액정표시장치에 있어서, 축적용량의 형성 위치를 종래와 같이 각 도트의 영역 내에 한정하지 않고, 인접하는 데이터선 사이에서 그 도트에 인접하는 타방의 도트측에 돌출하도록 배치함으로써, 게이트선을 축적용량으로써 보다 유용하게 활용할 수 있게 되었다. 그 결과 종래 구조와 같이 축적용량을 만들기 위하여 게이트선의 극단을 폭넓게 할 필요가 없기 때문에 개구율의 향상을 꾀할 수 있음과 동시에 반대로 극단적이 폭협부도 필요없기 때문에 게이트배선저항의 증대를 억제할 수 있다.

Claims (3)

1. 기판상에 매트릭스상으로 복수의 데이터선과 복수의 게이트선을 설치하고, 상기 각각의 데이터선의 양측에 박막트랜지스터 및 그 박막트랜지스터에 접속하는 화소전극을 상기 복수의 게이트선의 각각에 대응시켜 설치하고, 상기 데이터선의 양측의 화소전극을 이들 화소전극을 개재하여 배치한 한쌍의 게이트선의 어느 대응하는 게이트선으로 부터의 신호에 의하여 제어하도록 상기 복수의 게이트선을 배설하고, 상기 인접 데이터선간의 인접하는 화소전극의 각각의 화소전극에 대응하는 축적용량을 상기 제어측의 게이트선과 대향하는 타방의 게이트선상에 소망의 용량값이 되도록 그 화소전극측에서 상기 인접하는 타방의 화소전극측으로 연재시킨 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시장치용 기판.
2. 대향배치한 한쌍의 기판쌍 사이에 액정을 협지하는 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서,상기 기판쌍의 일방의 기판이 제1항의 기판인 것을 특징으로하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 화소전극과 협동하여 상기 액정에 대하여 상기 일방의 기판면을 따른 방향에 횡전계를 인가함과 함게 상기 축적용량을 상기 게이트선과 함께 구성하는 코몬전극을 설치한 것을 특징으로하는 액티브매트릭스형 액정표시장치.