KR20010004593A - 고개구율을 갖는 인플렌 필드 구동 액정 표시 장치 - Google Patents

고개구율을 갖는 인플렌 필드 구동 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개구율을 향상시킬 수 있는 IPS 액정 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 하부 절연 기판; 상기 하부 절연 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 상태로 배열된 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부분에 배치되는 스위칭 소자; 상기 단위 화소내에 형성되며, 상기 데이타 버스 라인과 평행하는 적어도 하나 이상의 브렌치와, 상기 브렌치간을 연결하는 바를 포함하는 카운터 전극; 및 상기 카운터 전극과 함께 기판과 평행한 전계를 형성하며, 데이타 버스 라인과 평행하면서, 상기 브렌치 양측에 형성되는 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서, 상기 스위칭 소자와 콘택되는 바디부를 포함하는 화소 전극을 포함하며, 상기 최외측의 빗살부는 상기 데이타 버스 라인과 소정 부분 겹쳐지는 것을 특징으로 한다.

Description

고개구율을 갖는 인플렌 필드 구동 액정 표시 장치{In-plane field switching LCD having high aperture ratio}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고개구율을 갖는 인플렌 구동(In-Plane field Switching, 이하 IPS ) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치는 경량, 박형, 저소비 전력등의 특성을 갖고, 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기등에 사용된다. 이러한 액정 표시 장치의 대표적인 구동 방식으로는 TN(twist nematic), STN(super twist nematic)모드가 있다. 그러나, TN-액정 표시 장치, STN-액정 표시 장치는 실용화되고는 있지만, 시야각이 매우 좁다는 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결코자, 종래에는 기판과 평행한 전계를 형성하여 액정을 구동시키는 IPS 모드 액정 표시 장치가 제안되었다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 절연기판(1) 상부에 다수개의 게이트 버스 라인(2)과 다수개의 데이터 버스 라인(7)이 서로 교차하도록 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 게이트 버스 라인(2)과 데이타 버스 라인(7)의 교차점 각각에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 이때, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 버스 라인(2)으로 부터 연장된 게이트 전극과, 게이트 전극 상부에 놓여진 채널층, 데이타 버스 라인(7)으로 부터 채널층 일측과 오버랩되도록 연장된 소오스 전극(7a) 및 채널층의 타측과 오버랩되는 드레인 전극(7b)을 포함한다.
단위 화소내에는 카운터 전극(20)이 배치된다. 이때, 카운터 전극(20)은 게이트 버스 라인(2)을 구성하는 물질과 동일한 물질로 형성되며, 데이타 버스 라인(7)과 평행하는 적어도 하나 이상의 브렌치(20a)와, 브렌치(20a)들의 일측단을 연결하는 바(20b)를 포함한다.
한편, 화소 전극(8) 역시 단위 화소내에 형성된다. 화소 전극(8)은 데이타 버스 라인(7)을 구성하는 물질과 동일한 물질로 형성되며, 데이타 버스 라인(7)과 평행하면서, 브렌치(20a) 사이에 각각 배치되는 빗살부(8a)와, 빗살부(8a)의 일측단을 연결하면서, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 콘택되는 바디부(8b)를 포함한다.
또한, 도면에는 제시되지 않았지만, 하부 절연기판(1) 상부에는 상부 절연기판(도시되지 않음)이 대향된다. 이 상부 절연기판에는 단위 화소를 한정할 수 있도록 블랙 매트릭스가 배열되고, 블랙 매트릭스로 둘러싸여진 단위 화소 공간에는 컬러 필터가 배치된다.
또한, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단하여 나타낸 박막 트랜지스터의 단면으로, 하부 절연기판(1) 상부에 게이트 전극(2)이 형성되고, 게이트 전극(2)이 형성된 하부 절연 기판(1) 상부에 게이트 절연막(3)이 형성된다. 여기서, 게이트 전극(2)의 형성과 동시에 게이트 버스 라인 및 카운터 전극이 형성된다. 게이트 절연막(3) 상부에는 게이트 전극(2) 부분을 덮도록 채널층(4)이 형성되고, 채널층(4)의 중앙에는 채널층(4)의 유실을 방지하기 위한 에치 스톱퍼(5)가 형성된다. 채널층(4)의 일측에는 화소 전극(8)이 형성된다. 에치 스톱퍼(5) 일측에는 오믹 콘택층(6a)을 포함하는 소오스 전극(7a)이 형성되고, 타측에는 오믹 콘택층(6a)을 포함하는 드레인 전극(7b)이 형성된다. 이때, 드레인 전극(7b)은 화소 전극(8)과 콘택된다. 그후, 박막 트랜지스터(TFT) 영역만 덮도록 패시베이션막을 형성한다.
이러한 IPS 액정 표시 장치는 액정 분자를 구동시키는 전극인 화소 전극(8)과 카운터 전극(20)이 동일한 기판면에 형성된다. 이에따라, 화소 전극(8)과 카운터 전극(20) 사이에 형성되는 전계는 기판면과 평행하게 된다. 따라서, 액정 분자들은 전계와 자신이 광축이 평행하게 배열되어, 사용자는 어느 방향에서나 액정 분자의 장축을 보게 되어, 액정 표시 장치의 시야각이 개선된다.
그러나, 상기한 IPS모드의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
즉, IPS-액정 표시 장치는 카운터 전극(20)과 화소 전극(8)이 모두 불투명 금속막으로 형성되므로 개구 면적이 감소되어, 개구율 및 투과율이 저하된다. 이 결과로 적정한 휘도를 얻기 위하여는 강한 백라이트를 사용하여야 하므로, 소비 전력이 커지는 문제점이 발생된다.
또한, IPS 모드 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스는 데이타 버스 라인과 게이트 버스 라인이 오정렬되는 범위 및 데이타 버스 라인과 화소 전극간의 크로스토크가 발생되는 면적을 고려하여, 단위화소쪽으로 소정 거리만큼 침범하도록 형성되어져 있다. 이와같이 블랙 매트릭스로 인하여 단위 화소 공간이 축소되어져 있고, 더욱이 불투명 물질로 된 화소 전극과 카운터 전극이 단위 화소 공간에 배치되어 잇으므로, IPS모드 액정 표시 장치는 개구율이 한층더 저하된다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개구율 을 향상시킬 수 있는 IPS 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 IPS 액정 표시 장치의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단하여 나타낸 박막 트랜지스터의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 IPS 액정 표시 장치의 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단한 IPS 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 - 하부 절연 기판 11 - 게이트 버스 라인
12 - 카운터 전극 17 - 데이타 버스 라인
19 - 화소 전극
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 하부 절연 기판; 상기 하부 절연 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 상태로 배열된 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인; 상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부분에 배치되는 스위칭 소자; 상기 단위 화소내에 형성되며, 상기 데이타 버스 라인과 평행하는 적어도 하나 이상의 브렌치와, 상기 브렌치간을 연결하는 바를 포함하는 카운터 전극; 및 상기 카운터 전극과 함께 기판과 평행한 전계를 형성하며, 데이타 버스 라인과 평행하면서, 상기 브렌치 양측에 형성되는 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서, 상기 스위칭 소자와 콘택되는 바디부를 포함하는 화소 전극을 포함하며, 상기 최외측의 빗살부는 상기 데이타 버스 라인과 소정 부분 겹쳐지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 바디부는 상기 게이트 버스 라인과 소정 부분 겹치는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의하면, 기판 표면과 평행한 전계를 형성하는 IPS 액정 표시 장치에서, 화소 전극의 소정 부분을 데이타 버스 라인과 겹치도록 형성하여, 블랙 매트릭스의 선폭을 줄일 수 있다. 이에따라서, 개구 면적이 증대되어, IPS 액정 표시 장치의 개구율이 개선된다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
첨부 도면 도 3은 본 발명에 따른 IPS 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단한 IPS 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 단면도이다. 여기서, 본 실시예에서는 액정 표시 장치의 하부 기판 구조에 대하여만 설명하고, 상부 기판 구조는 일반적인 IPS 액정 표시 장치의 상부 기판 구조와 같다.
도 3을 참조하여, 하부 절연기판(10) 상부에 다수개의 게이트 버스 라인(11)과 다수개의 데이터 버스 라인(17)이 서로 교차하도록 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 게이트 버스 라인(11)과 데이타 버스 라인(17)의 교차점 각각에는 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 이때, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 버스 라인(11)으로 부터 연장된 게이트 전극과, 게이트 전극 상부에 놓여진 채널층, 데이타 버스 라인(17)으로 부터 채널층 일측과 오버랩되도록 연장된 소오스 전극(17a) 및 채널층의 타측과 오버랩되는 드레인 전극(17b)을 포함한다.
단위 화소내에는 카운터 전극(12)이 배치된다. 이때, 카운터 전극(12)은 게이트 버스 라인(11)을 구성하는 물질과 동일한 물질로 형성되며, 데이타 버스 라인(17)과 평행하는 적어도 하나 이상의 브렌치(12a)와, 브렌치(12a)들의 일측단을 연결하는 바(12b)를 포함한다.
한편, 화소 전극(19) 역시 단위 화소내에 형성된다. 화소 전극(19)은 데이타 버스 라인(17)과 평행하면서, 브렌치(12a) 사이에 각각 배치되는 빗살부(19a)와, 빗살부(19a)의 일측단을 연결하면서, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 콘택되는 바디부(19b)를 포함한다. 따라서, 카운터 전극(12)과 화소 전극(19)은 치상으로 배열된다.
이때, 화소 전극(19)의 빗살부(19a)중 외측부분은 단위 화소를 한정하는 데이타 버스 라인(17)의 소정 부분과 겹치도록 형성된다. 이와같이, 화소 전극(19)의 빗살부(19a)가 데이타 버스 라인(17)과 소정 부분 겹치게 형성되므로써, 종래와 같이, 화소 전극과 데이타 버스 라인 사이의 공간을 차폐하도록 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없다. 이에따라, 블랙 매트릭스의 선폭을 줄일 수 있다. 아울러, 바디부(19b) 역시 게이트 버스 라인(11)과 겹쳐지도록 형성된다. 또한, 빗살부(19a)가 데이타 버스 라인과 소정 부분 오버랩되도록 형성되어, 크로스 토크가 발생되는 부분을 차폐하였으므로, 상하부 기판 합착시 블랙 매트릭스의 오정렬 마진을 고려하지 않아도 된다. 이에따라, 블랙 매트릭스의 선폭을 크게 감축할 수 있다.
그러면, 화소 전극(19)의 소정 부분이 데이타 버스 라인과 소정 부분 오버랩되도록 형성되므로써, 개구율을 잠식하는 부분이 줄어들게 된다. 따라서, 개구율이 증대된다.
이때, 화소 전극(19)은 데이타 버스 라인(17)과 오버랩될 수 있도록, 다음과 같이 형성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 절연기판(10) 상부에 게이트 전극(11)이 형성되고, 게이트 전극(11)이 형성된 하부 절연 기판(10) 상부에 게이트 절연막(13)이 형성된다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 게이트 전극(11)의 형성과 동시에 게이트 버스 라인 및 카운터 전극이 형성된다. 게이트 절연막(13) 상부에는 게이트 전극(11) 부분을 덮도록 채널층(14)이 형성되고, 채널층(14)의 중앙에는 채널층(14)의 유실을 방지하기 위한 에치 스톱퍼(15)가 형성된다. 에치 스톱퍼(15) 일측에는 오믹 콘택층(16a)을 포함하는 소오스 전극(17a)이 형성되고, 타측에는 오믹 콘택층(16a)을 포함하는 드레인 전극(17b)이 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)가 완성된다. 그 다음, 결과물 상부에 저유전상수막(18) 예를들어, 폴리이미드막을 증착한다. 그후, 드레인 전극(17b)이 오픈되도록 저유전상수막(18)을 소정 부분 제거한다음, 저유전상수막(18)에 화소 전극(19)을 형성한다.
상술한 바에 의하면, 데이타 버스 라인(17)과 화소 전극(19) 사이에 저유전상수막(18)이 형성되어, 화소 전극(19)이 데이타 버스 라인(17)과 오버랩되더라도, 쇼트 또는 기생 캐패시턴스가 발생되지 않는다.
이와같은 IPS 액정 표시 장치는, 카운터 전극(12)과 화소 전극(19)이 동일 평면상에 배치되므로서, 기판과 평행한 전계를 형성하게 된다. 아울러, 개구율을 잠식하는 화소 전극의 소정 부분이 데이타 버스 라인과 오버랩되도록 형성되어, 개구율이 크게 증대된다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판 표면과 평행한 전계를 형성하는 IPS 액정 표시 장치에서, 화소 전극의 소정 부분을 데이타 버스 라인과 겹치도록 형성하여, 블랙 매트릭스의 선폭을 줄일 수 있다. 이에따라서, 개구 면적이 증대되어, IPS 액정 표시 장치의 개구율이 개선된다.

Claims (2)

  1. 하부 절연 기판;
    상기 하부 절연 기판 상에 단위 화소를 한정하도록 매트릭스 상태로 배열된 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인;
    상기 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차점 부분에 배치되는 스위칭 소자;
    상기 단위 화소내에 형성되며, 상기 데이타 버스 라인과 평행하는 적어도 하나 이상의 브렌치와, 상기 브렌치간을 연결하는 바를 포함하는 카운터 전극; 및
    상기 카운터 전극과 함께 기판과 평행한 전계를 형성하며, 데이타 버스 라인과 평행하면서, 상기 브렌치 양측에 형성되는 빗살부와, 상기 빗살부간을 연결하면서, 상기 스위칭 소자와 콘택되는 바디부를 포함하는 화소 전극을 포함하며,
    상기 최외측의 빗살부는 상기 데이타 버스 라인과 소정 부분 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 고개구율을 갖는 IPS 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바디부는 상기 게이트 버스 라인과 소정 부분 겹치는 것을 특징으로 하는 고개구율을 갖는 IPS 액정 표시 장치.
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