KR20070073047A - 박막 트랜지스터 표시판 - Google Patents

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KR20070073047A
KR20070073047A KR1020060000523A KR20060000523A KR20070073047A KR 20070073047 A KR20070073047 A KR 20070073047A KR 1020060000523 A KR1020060000523 A KR 1020060000523A KR 20060000523 A KR20060000523 A KR 20060000523A KR 20070073047 A KR20070073047 A KR 20070073047A
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Abstract

본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판, 기판 위에 형성되어 있는 복수의 게이트선, 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 제1 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 공통 전극을 포함한다.
박막트랜지스터, 수평전계, 킥백

Description

박막 트랜지스터 표시판{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판의 표시 영역에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
본 발명은 표시판에 관한 것으로 특히, 수평 전계를 형성하는 박막 트랜지스터 표시판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 게이트선을 통해 게이트 전극에 게이트 온(on) 전압이 인가되면 박막 트랜지스터가 도통되어 데이터선을 통한 데이터 전압이 드레인 전극을 통해 화소 전극으로 전달된다. 그러면 데이터 전압이 인가된 화소 전극과 공통 전극이 인가된 공통 전극 사이의 전위차로 인한 전계가 형성되고 액정 용량과 정전 용량이 형성된다.
한편, 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 형성되는 기생 용량(Cgd) 때문에 화소 전극에 인가된 전압이 왜곡될 수 있는데 이를 킥백(kick-back) 전압이라 한다. 이러한 킥백 전압은 액정 용량 및 보조 용량에 영향을 미친다.
따라서 킥백 전압을 고려하여 공통 전극에 전압을 인가하거나, 박막 트랜지스터의 기생 용량을 최소화하도록 보조 용량을 충분히 크게 설계하여야 한다.
그러나 이러한 방법을 통하여는 킥백으로 인한 전압 변동을 완화하는 정도에 그칠 뿐이다. 또한, 위치에 따라서 킥백으로 인한 전압 변동을 완화하는 정도가 달라질 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 킥백 전압의 영향을 받지 않는 액정 표시 장치를 마련하는 것이다.
상기한 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판, 기판 위에 형성되어 있는 복수의 게이트선, 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 제1 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 공통 전극을 포함한다.
제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터는 동일한 게이트선에 연결되어 있고, 서로 다른 데이터선과 연결되어 있을 수 있다.
제1 박막 트랜지스터는 자기 단의 데이터선과 연결되어 있고, 제2 박막 트랜지스터는 다음 단의 데이터선과 연결되어 있을 수 있다.
데이터선에는 화상 신호 전압과 공통 전극 전압이 교대로 인가될 수 있다.
화소 전극과 공통 전극은 각각 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 복수의 세로부, 세로부를 연결하는 가로부를 포함하고 화소 전극의 세로부는 공통 전극의 세로부와 교대로 배치되어 있을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 층, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판의 표시 영역에 대한 등가 회로도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 타이밍도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-G2n, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(도시하지 않음)를 포함한다.
반면, 도 2에 도시한 회로도로 볼 때 신호선(G1-G2n, D1-Dm)은 게이트 신호 ("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-G2n)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-G2n)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , 2n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj) 및 j+1번째 데이터선(Dj+1)에 각각 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
제1 스위칭 소자(Q1)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
그리고 제2 스위칭 소자(Q2)도 제1 스위칭 소자(Q1)와 같이 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj+1)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 위의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 제1 스위칭 소자(Q1)와 연결되며 데이터 신호를 인가 받고, 공통 전극(270)은 제2 스위칭 소자(Q2)에 연결되어 있으며 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어진다. 그리고 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어질 수 있으며, 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 이와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-G2n)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-G2n)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-G2n, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q1, Q2) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행 의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴온시킨다. 그러면, 도 3에서와 같이 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 제1 스위칭 소자(Q1)를 통하여 해당 화소 전극(191)에 인가된다. 그리고 제2 스위칭 소자(Q2)에 인가된 데이터 신호는 공통 전극(270)으로 전달되어 공통 전압으로 사용된다. 이때 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)에는 반대 극성의 데이터 신호가 입력된다. 반대 극성은 일정한 기준 전압에 대해서 (+) 또는 (-) 값을 나타낸다. 따라서 제1 스위칭 소자(Q1)에 (+)극성의 전압이 인가될 때 제2 스위칭 소자(Q2)에는 (-)극성의 전압이 인가된다.
이처럼 본 발명의 실시예에서는 화소 전극(191)은 물론 공통 전극(270)도 스위칭 소자(Q2)를 통하여 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며 스위칭 소자(Q1, Q2)는 동일한 게이트 온 전압에 의해서 턴온되고 동일한 게이트 오프 전압에 의하여 턴오프된다. 따라서 게이트 전압이 온에서 오프로 떨어질 때 발생하는 킥백 전압이 화소 전극(191)은 물론 공통 전극(270)에서도 발생한다. 이 때, 화소 전극(191) 전압과 공통 전극(270) 전압은 서로 반대의 극성을 가지나 킥백은 항상 전압이 낮아지는 방향으로 발생한다. 따라서 화소 전극(191) 전압과 공통 전극(270) 전압의 차이로 주어지는 액정 축전기(CLC)의 전압은 킥배 전압에 영향을 받지 않고 그대로 유지된다
액정 분자들은 액정 축전기(CLC) 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
본 발명의 실시예에서는 일정한 전압을 기준으로 하여 공통 전극 전압과 화소 전극 전압을 반대 극성으로 스윙(swing)하므로 공통 전극에 입력된 전압을 기준 전압으로 하고 화소 전극의 전압을 가변하여 반전 구동을 할 때보다 1/2 크기의 화상 신호 전압만으로도 원하는 크기의 전압차를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 5는 도 4의 V-V선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 제1 및 제2 게이트선(gate line)(121a, 121b)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트선(121a, 121b)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 제1 게이트선(121a)은 아래로 돌출한 복수의 화소 전극용 제1 게이트 전극(124a1)과 공통 전극용 제1 게이트 전극(124a2)을 포함하고, 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129a)을 각각 포함한다. 그리고 제2 게이트선(121b)은 위로 돌출한 복수의 화소 전극용 제2 게이트 전극(124b1)과 공통 전극용 제2 게이트 전극(124b2)을 포함하고, 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129b)을 각각 포함한다.
게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
게이트선(121a, 121b)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121a, 121b)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121a, 121b)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121a, 121b) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2)가 형성되어 있다. 반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2)는 게이트 전극(124a1, 124a2, 124b1, 124b2) 위에 위치한다.
반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2) 위에는 복수 쌍의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a1, 163a2, 163b1, 163b2, 165a1, 165a2, 165b1, 165b2)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163a1, 163a2, 163b1, 163b2, 165a1, 165a2, 165b1, 165b2)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2)와 저항성 접촉 부재(163a1, 163a2, 163b1, 163b2, 165a1, 165a2, 165b1, 165b2)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163a1, 163a2, 163b1, 163b2, 165a1, 165a2, 165b1, 165b2) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175a1, 175a2, 175b1, 175b2) 및 복수의 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121a, 121b)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 U자형으로 굽은 복수의 소스 전극(source electrode)(173a1, 173a2, 173b1, 173b2)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 전압을 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
소스 전극(173a1, 173a2, 173b1, 173b2)은 복수의 데이터선(171) 중 첫 번째 데이터선(171)과 마지막 데이터선(171)을 제외하고 각각의 데이터선(171)의 좌 우에 형성되어 있다. 첫 번째와 마지막 데이터선에는 좌 또는 우 중 하나의 방향으로만 형성되어 있다.
드레인 전극(175a1, 175a2, 175b1, 175b2)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124a1, 124a2, 124b1, 124b2)을 중심으로 소스 전극(173a1, 173a2, 173b1, 173b2)과 마주한다.
공통 전극(270a, 270b)은 게이트선(121a, 121b)과 나란한 가로부(270a1, 270b1), 가로부(270a1, 270b1)에 수직한 세로부(270a2, 270b2)를 포함한다. 세로부(270a2, 270b2) 중 어느 하나는 드레인 전극(175a2, 175b2)와 연결된다.
데이터선(171), 드레인 전극(175a1, 175a2, 175b1, 175b2) 및 공통 전극(270a, 270b)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171), 드레인 전극(175a1, 175a2, 175b1, 175b2) 및 공통 전극(270a, 270b)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175a1, 175a2, 175b1, 175b2), 공통 전극(270a, 270b) 및 노출된 반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154a1, 154a2, 154b1, 154b2)부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175a1, 175b1)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185a, 185b)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121a, 121b)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181a, 181b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191a, 191b) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81a, 81b, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
각 화소 전극(191a, 191b)은 게이트선(121a, 121b)과 나란한 가로부(191a1, 191b1), 가로부(191a1, 191b1)에 수직한 세로부(191a2, 191b2)를 포함한다. 세로부(191a2, 191b2) 중 어느 하나는 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 드레인 전극(175a1, 175b1)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175a1, 175b1)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191a, 191b)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극(common electrode)(270a, 270b)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191a, 191b, 270a, 270b) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270a, 270b)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270a, 270b)은 중첩하며, 이처럼 이들이 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
화소 전극(191a, 191b)의 세로부(191a2, 191b2)와 공통 전극(270a, 270b)의 세로부(270a2, 270b2)는 교대로 배치되어 있으며 이들의 개수는 화소의 크기에 따라서 변경하여 설계할 수 있다.
다음, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230)와 기판(210) 사이에는 블랙 매트릭스(black matrix)라고 하는 차광 부재(light blocking member)(도시하지 않음)가 더 형성될 수 있다. 차광 부재는 화소 전극(191a, 191b) 사이의 빛샘을 막는다.
색필터(230) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수평 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있으며 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자, 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수평을 이루도록 배향되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 공통 전극과 화소 전극 모두에 스위칭 소자를 통하여 전압을 인가함으로써 공통 전극과 화소 전극이 동일하게 킥백 전압을 가지도록 한다. 따라서 공통 전극과 화소 전극의 전압차는 킥백 전압의 크기에 상관없이 항상 원하는 값을 유지할 수 있다.
또한, 공통 전극과 화소 전극 전압을 모두 스윙함으로써 공통 전극을 기준으 로 화소 전극의 전압만을 스윙할 때보다 낮은 전압으로 액정을 구동할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 복수의 게이트선,
    상기 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선,
    상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 제1 및 제2 박막 트랜지스터,
    상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 공통 전극을 포함하는
    박막 트랜지스터 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 박막 트랜지스터와 상기 제2 박막 트랜지스터는 동일한 상기 게이트선에 연결되어 있고, 서로 다른 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 박막 트랜지스터는 자기 단의 상기 데이터선과 연결되어 있고, 상기 제2 박막 트랜지스터는 다음 단의 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  4. 제3항에서,
    상기 데이터선에는 화상 신호 전압과 공통 전극 전압이 교대로 인가되는 박막 트랜지스터 표시판.
  5. 제1항에서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 각각 상기 데이터선과 나란하게 뻗어 있는 복수의 세로부, 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함하고 상기 화소 전극의 세로부는 상기 공통 전극의 세로부와 교대로 배치되어 있는
    박막 트랜지스터 표시판.
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