KR20040061786A - 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 박막트랜지스터가 구성된 영역에서의 빛샘을 방지하기 위한 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것이다.
본 발명은 전압이 오프 상태일 경우, 게이트 전극과 공통전극 사이에 발생하는 전계와 액정의 초기배열 방향이 동일하도록 게이트 전극과 공통전극을 새롭게 설계한다.
이와 같이 하면, 게이트 전압이 오프상태(off state)일 때, 두 전극의 이격된 사이에서 빛샘이 발생하지 않아 고화질을 구현하는 액정패널을 제작할 수 있다.

Description

횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판{Method for fabricating for an array substrate for In-Plane switching mode LCD}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 고 화질을 구현하기 위한 횡전계방식(In-Plane Switching mode)액정표시장치용 어레이기판의 구성에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법에 대해 설명한다.
도 1은 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판(10)은 소정간격 이격되어 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(12)과 공통 배선(16)과, 상기 두 배선과 교차하며 특히 게이트 배선(12)과는 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(24)이 구성된다.
상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)의 교차지점에는, 상기 게이트 배선(12)의 일부인 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 전극(14)의 상부에 구성된 액티브층(20)과 소스 전극(26)및 드레인 전극(28)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성되며, 상기 소스 전극(26)은 상기 데이터 배선(24)과 연결되고, 상기 게이트 전극(14)은 상기 게이트 배선(12)과 연결된다.
이때, 상기 소스 전극은 "U"자 형상으로 구성되고, 상기 드레인 전극은 "I"자 형상으로 구성되며, 상기 소스 전극이 드레인 전극을 감싸는 형상으로 구성한다.
상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 전극(28)과 연결되는 화소전극(30a,b)과, 상기 화소전극(30a,b)과 평행하게 구성되고 상기 공통 배선(16)과 연결되는 공통전극(17)이 구성된다.
상기 화소 전극(30a,b)은 상기 드레인 전극(28)에서 연장된 연장부(30a)와 상기 연장부(30a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(30b)와, 상기 공통 배선(16)의 상부에서 상기 수직부(30b)를 하나로 연결하는 수평부(30c)로 구성된다.
상기 공통전극(17a,b)은 상기 공통 배선(16)에서 화소영역(P)으로 수직하게 연장되고, 상기 화소 전극의 수직부(30b)와 엇갈려 구성되는 다수의 수직부(17b)와, 상기 각 수직부(17b)를 하나로 연결하는 수평부(17a)로 구성된다.
상기 화소영역(P)에 구성되는 공통 전극(17)의 수직부(17b)는 상기 데이터 배선(24)과 소정간격 이격되도록 구성되었다.
또한, 상기 화소영역(P)과 회로적으로 병렬로 연결된 보조 용량부(C)가 구성되며, 상기 보조 용량부는 상기 화소영역(P)을 정의하는 공통 배선(16)의 일부를 제 1 스토리지 전극으로 하고, 상기 제 1 스토리지 전극의 상부에 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 위치한 화소전극의 수평부(30c)를 제 2 스토리지 전극으로 한다.
전술한 구성을 통한 화소의 동작을 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도시한 파형은 한 프레임동안의 게이트 전압(Vg)과 공통 전압(vcom)의 인가상태를 나타낸 파형이다.
도시한 바와 같이, 게이트 전압(Vg)이 온 상태 일 때는 +18V의 전압이 인가되고, 게이트 전압(Vg)이 오프 상태일 때는 -5V 전압이 인가된다.
상기 데이터 전압(VD)은 상기 게이트 전압(Vg)이 온 상태일 때 하이 레벨이 입력되어 다음 게이트 전압이 다음 온 상태가 될 때 까지 유지된다.
이와 같은 전압 특성에 의해 화소영역에 배열된 액정의 구동이 이루어 진다.
노멀리 블랙모드(Normally black mode)인 경우, 상기 전압을 인가하지 않은 상태일 때는 블랙으로 표시된다.
그러나, 상기 도 1의 구성 중 A영역은 상기 게이트 전압이 오프상태일 때 빛샘 현상을 발생하게 된다.
이하, 도 3과 도 4를 동시에 참조하여 설명한다.
도 3과 도 4는 도 1의 A영역에서, 게이트 오프 상태(gate off state)인 경우와 게이트 온 상태인 경우, 게이트 전극과 공통전극 사이의 정상적인 액정의 정렬 상태와, 상기 두 전극 사이에 발생하는 전계의 방향을 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 액정(50)의 초기 배열방향은 러빙 방향(110o)(B)과 평행한 상태로 정렬한다.
그러나, 도 4에 도시한 바와 같이 오프전압 상태인 경우, 게이트 전극(14)과 공통전극(17)사이에 전위차가 발생하게 되면 액정은 전위차 방향(C)으로 트위스트되어 이 영역에서는 항상 빛샘이 발생하게된다,
결과적으로, 노멀리 블랙모드에서 오프전압 상태인 경우, 백라이트의 빛이 상기 게이트 전극(14)과 공통전극(17)의 사이 영역을 그대로 통과하게되어 빛샘이발생하게 된다.
상기 빛샘 영역을 차폐하기 위해 상부 기판(미도시)에 블랙매트릭스(Black matrix)를 형성하여 주기는 하나, 상부기판과 하부기판의 합착 오차가 발생하였을 경우에는 빛샘이 그대로 관찰되어 고화질을 구현하기 힘들다.
본 발명은 전술한 바와 같은 화질불량을 개선하기 위한 목적으로 안출된 것으로, 상기 게이트 전극과 공통전극을 새롭게 설계하여, 액정의 초기 배향방향과 상기 게이트 전극과 공통전극 사이에 발생하는 전계의 방향이 평행하게 분포하도록 한다.
이와 같이 하면, 상기 두 전극 사이에 전계가 발생하더라도 액정의 초기 배향 상태를 그대로 유지할 수 있기 때문에, 상기 두 전극 사이에 빛샘 불량이 발생하지 않는다.
도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 2는 한 프레임 동안의 게이트 전압과 공통전압의 신호파형을 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 A영역에서, 전압을 인가하지 않았을 경우, 종래에 따른 게이트 전극과 공통전극 사이의 정상적인 액정의 정렬 상태와, 상기 두 전극 사이에 발생하는 전계의 방향을 도시한 도면이고,
도 4는 게이트 오프전압(off voltage)을 인가하였을 경우, 종래에 따른 게이트 전극과 공통전극 사이의 정상적인 액정의 정렬 상태와, 상기 두 전극 사이에 발생하는 전계의 방향을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기파의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 6은 도 5의 I를 확대한 확대 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 112 : 게이트 배선
114 : 게이트 전극 120 : 액티브층
126 : 소스 전극 128 : 드레인 전극
130a,b,c : 화소전극 117a,b : 공통전극
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 화소영역에 구성되고, 상기 게이트 전극과 소스전극과, 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 전극의 일 측 상기 게이트 배선과 이루는 각은 -160도인 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극과 접촉하면서 화소영역에 구성된 화소전극과; 상기 화소전극과 엇갈려 구성되며, 상기 -160도를 이루는 게이트전극의 일측에 근접한 부분은 이와 평행하게 구성된 공통전극을 포함한다.
상기 소스전극은 "U"형상이고, 상기 드레인 전극은 상기 "U"형상의 내부에 소정간격 이격하여 구성된다.
상기 기판에 진행되는 러빙방향은 110도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명의 특징은 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과, 화소영역 상에 구성되는 공통전극 사이에 분포하는 전계의 방향과, 상기 두 전극 사이에 존재하는 액정의 초기 배향 방향이 평행하도록, 상기 게이트 전극과 공통전극을 새롭게 설계하는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판(100)은 소정간격 이격되어 평행하게 일 방향으로 구성된 다수의 게이트배선(112)과 공통 배선(116)과, 상기 두 배선과 교차하며 특히, 게이트배선(112)과는 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(124)을 구성한다.
상기 게이트배선(112)과 데이터배선(124)의 교차지점에는 게이트 전극(114)과 액티브층(120)과 소스 전극(126) 및 드레인 전극(128)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성하며, 상기 소스 전극(126)은 상기 데이터배선(124)과 연결하고, 상기 게이트 전극(114)은 상기 게이트배선(112)과 연결한다.
이때, 상기 소스전극을 "U"자 형상으로 구성하고 상기 드레인 전극을 "l"자 형상으로 구성하여, 상기 소스전극이 상기 드레인 전극을 감싸는 형상으로 구성한다. 이와 같은 형상은 상기 소스전극과 드레인 전극 사이의 채널 길이는 짧게하는 반면 채널 폭은 넓혀주는 효과가 있기 때문에 전자의 이동도를 개선할 수 있다.
이때, 전술한 소스 및 드레인 전극의 하부에 구성되는 상기 게이트 전극의 일측이 게이트 배선과 이루는 각(Θ)이 -160o이루도록 경사지게 구성하는 것을 특징으로한다.
이는, 화소영역(P)의 좌측 상단에 박막트랜지스터(T)를 구성하면 전술한 각도로 게이트 전극(114)이 구성되는 것이 가능해 진다.
상기 화소영역(P)의 상부에는 상기 드레인 전극(128)과 연결되는 화소전극(130a,b)과, 상기 화소전극(130a,b)과 평행하게 구성되고 상기 공통 배선(116)과 연결되는 공통전극(117a,b)을 구성한다. 상기 화소전극(130a,b)은 상기 드레인 전극(128)에서 연장된 연장부(130a)와 상기 연장부(130a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(130b)와, 상기 공통배선(116)의 상부에서 상기 수직부(130b)를 하나로 연결하는 수평부(130c)로 구성한다.
상기 공통전극(117a,b)은 상기 공통배선(116)에서 수직방향으로 연장되고 상기 화소전극의 수직부(130b)와 엇갈려 구성되는 다수의 수직부(117b)와, 상기 각수직부(117b)를 하나로 연결하는 수평부(117a)로 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 공통전극의 수평부(117a)의 일측은 상기 게이트 전극(114)의 경사면과 평행하게 이격된 형상이다.
이때, 상기 게이트 전극(114)의 일측의 경사면은 러빙 방향(G)과 서로 수직하도록 구성한다.
이와 같은 구성은, 게이트 오프 상태일 때 상기 공통전극의 수평부(117a)의 일 측과 이에 평행한 게이트 전극(114)의 일측면에 발생하는 전계 분포(H)와 러빙 방향(G)이 평행하게 되는 결과가 된다.
도 6은 도 5의 I를 확대하여, 게이트 배선(112)및 게이트 전극(114)과 공통전극(117a)만을 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(114)과 공통전극(117a) 사이에 위치한 액정(119)의 배향 방향(러빙방향(110o)(G)과 평행한 방향으로 정렬)과, 상기 두 전극 사이에 분포하는 전계의 방향(H)과 일치하므로 액정(150)이 최초 배향 상태에서 움직이지 않기 때문에 그 부분을 통과하는 빛의 편광이 바뀌지 않아 선명한 블랙상태를 보이게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 상기 박막트랜지스터와 상기 공통전극의 이격된 영역에서 발생하는 빛샘 현상이 발생하지않기 때문에 선명한 화질을 구현할 수 있으며, 빛샘을 가려주기 위한 블랙매트릭스의 합착마진을 줄일 수 있는 액정패널을 제작할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기판 상에 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 화소영역에 구성되고, 상기 게이트 전극과 소스전극과, 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 전극의 일 측이 상기 게이트 배선과 이루는 각은 -160도인 박막트랜지스터와;
    상기 드레인 전극과 접촉하면서 화소영역에 구성된 화소전극과;
    상기 화소전극과 엇갈려 구성되며, 상기 -160도를 이루는 게이트전극의 일측에 근접한 부분은 이와 평행하게 구성된 공통전극
    를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스전극은 "U"형상이고, 상기 드레인 전극은 상기 "U"형상의 내부에 소정간격 이격하여 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 진행되는 러빙방향은 110도인 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
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