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KR101318435B1 - 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판 - Google Patents

횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판 Download PDF

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KR101318435B1
KR101318435B1 KR1020050104920A KR20050104920A KR101318435B1 KR 101318435 B1 KR101318435 B1 KR 101318435B1 KR 1020050104920 A KR1020050104920 A KR 1020050104920A KR 20050104920 A KR20050104920 A KR 20050104920A KR 101318435 B1 KR101318435 B1 KR 101318435B1
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명준 조
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판, 이를 구비하는 액정표시장치 및 이의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 기판 상에 형성되며 게이트 전극 및 게이트 라인을 구비하는 게이트층, 게이트층과 동일 레이어 상에 형성되며 화소 영역을 정의하는 공통 라인, 게이트층 및 공통 라인 상에 형성되며 드레인 전극, 소스 전극 및 데이터 라인을 구비하는 데이터층, 컨택홀이 구비되며 데이터층을 덮도록 형성된 패시베이션층, 컨택홀을 통해 공통 라인과 접촉되는 공통 전극, 컨택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되며, 화소 영역의 최외곽으로부터 공통 전극과 교대로 형성되는 화소 전극을 포함한다.
화소 전극, 최외곽 공통 라인, 용량 캐패시턴스, IPS

Description

횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판{In-plane switching mode thin film transistor array panel}
도 1은 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 단위 화소를 설명하기 위한 개략적인 레이 아웃도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 단위 화소를 설명하기 위한 개략적인 레이 아웃도이다.
도 3은 도 2의 단위 화소가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 구비하는 횡전계 방식 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210 : 게이트 라인 220 : 공통 라인
225 : 최외곽 공통 라인 230 : 공통 전극
240 : 화소 전극
본 발명은 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판, 이를 구비하는 액정표 시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 개구율 특성이 향상되도록 개선된 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판과 이를 구비하는 액정표시장치 및 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
근래들어 액정표시장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.
액정표시장치는 패널의 내부에 주입된 액정의 전기적, 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 기능을 수행하는데, 소형, 경량 및 저소비 전력 등의 장점에 의해 컴퓨터 모니터나 이동 통신 단말기 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있는 추세이다.
그 사용 영역의 확대와 이에 따른 사용자 수의 폭발적 증가에 비례하여, 생산 공정 단계의 감축, 제조 비용의 절감, 수율 증가 및 품질 향상 등을 위한 새로운 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 비교적 근래에 개발되었으나 점차 그 적용 범위가 확장되어 가고 있는 대표적인 기술로 횡전계 방식(In-plane switching mode) 액정표시장치를 들 수 있다.
횡전계 방식 액정표시장치는 동일 기판 상에 형성된 공통 전극과 화소 전극 사이의 전압차를 이용하여 액정에 수평 전계를 인가함으로써 화상 정보를 표현하는 방식을 사용하는 액정표시장치인데, 특히 시야각 특성 등에 많은 장점이 있는 것으로 알려져 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 단위 화소를 설명하기 위한 개략적인 레이 아웃도이다.
도 1을 참조하면 액정표시장치의 단위 화소는 공통 라인(120, 125)에 의해 구획되는 영역에 형성되며, 그 내부에 교차되지 않도록 번갈아 형성된 다수의 공통 전극(130)과 화소 전극(140)이 구비되었음을 알 수 있다.
여기서 공통 라인(120, 125)은, 게이트 라인(110)과 평행하게 형성되는 상하단 공통 라인(120)과 데이터 라인(도시되지 않음)에 평행한 방향으로 형성되는 최외곽 공통 라인(125)으로 구분할 수 있는데, 이와 같은 구조를 갖는 단위 화소에 있어 용량 캐패시터(Cst)는 하단의 공통 라인(120) 및 화소 전극(140) 사이에 형성된다.
따라서, 일정 수준 이상의 용량 캐패시턴스를 확보하기 위해 하단의 공통 라인(120)은 최소한의 면적이 구비되어야만 하는데, 게이트 라인(110)과 동일 물질 등의 금속 물질에 의해 형성되는 하단 공통 라인(120)의 면적이 넓어질수록 액정표시장치의 개구율 특성이 악화될 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 개구율 특성이 향상되도록 개선된 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판과 이를 구비하는 액정표시장치 및 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 박 막 트랜지스터 어레이 기판은, 기판 상에 형성되며 게이트 전극 및 게이트 라인을 구비하는 게이트층, 게이트층과 동일 레이어 상에 형성되며 화소 영역을 정의하는 공통 라인, 게이트층 및 공통 라인 상에 형성되며 드레인 전극, 소스 전극 및 데이터 라인을 구비하는 데이터층, 컨택홀이 구비되며 데이터층을 덮도록 형성된 패시베이션층, 컨택홀을 통해 공통 라인과 접촉되는 공통 전극, 컨택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되며, 화소 영역의 최외곽으로부터 공통 전극과 교대로 형성되는 화소 전극을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법은, 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 라인을 구비하는 게이트층을 형성하는 단계, 게이트층과 동일 레이어 상에 화소 영역을 정의하는 공통 라인을 형성하는 단계, 게이트층 및 공통 라인 상에 드레인 전극, 소스 전극 및 데이터 라인을 구비하는 데이터층을 형성하는 단계, 데이터층 상에 컨택홀이 구비된 패시베이션층을 형성하는 단계, 컨택홀을 통해 공통 라인과 접촉되는 공통 전극을 형성하는 단계, 컨택홀을 통해 드레인 전극과 접촉되며, 화소 영역의 최외곽으로부터 공통 전극과 교대되도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 단위 화소를 설명하기 위한 개략적인 레이 아웃도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되는 단위 화소는, 공통 라인(220, 225), 공통 전극(230) 및 화소 전극(240) 등을 포함하여 구성된다.
공통 라인(220, 225)은 단위 화소 영역을 구획하며 공통 전극(230)에 공통 전압을 인가하는데, 게이트 라인(210)에 평행한 상하단 공통 라인(220)과 데이터 라인(도시되지 않음)과 평행한 방향을 갖는 최외곽 공통 라인(225) 등으로 구분할 수 있다.
공통 전극(230)은 공통 라인(220, 225)과 컨택홀 등을 통해 전기적으로 연결되며 화소 전극(240)과 평행하되 교차되지 않도록 번갈아 배열된다.
화소 전극(240)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 컨택홀을 통해 연결되어 데이터 라인을 통해 인가되는 데이터 신호를 전달받음으로써, 공통 전극(230)에 인가되는 공통 전압과의 전압차에 의해 액정의 배향을 위한 수평전계를 형성하게 된다. 즉, 박막 트랜지스터(TFT)는 다수의 게이트 라인(210)과 데이터 라인(미도시)의 교차 영역에 형성되는데, 각각의 게이트 라인(210)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극을 활성화 또는 비활성화 시키기 위한 게이트 신호가 순차적으로 인가되면, 라인 단위의 화소들에 데이터 라인을 통해 데이터 신호가 인가된다. 여기서, 게이트 전극(미도시)은 게이트 라인의 일부로 형성돼 있다. 인가된 데이터 신호는 소스 전극(S)으로 전달된 후 게이트 신호에 대응되는 게이트 전극의 활성화, 비활성화 여부에 따라 드레인 전극(D)으로 전달되는데, 이렇게 드레인 전극(D)에 전달된 데이터 신호가 다시 컨택홀을 통해 연결된 화소 전극에 전달되는 것이다.
이때, 도 2와 같은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에 형성되는 화소 전극(240)은 공통 라인(220, 225)에 의해 구획되는 화소 영역의 최외곽부에 형성된다. 다시 말해, 공통 전극(230)과 화소 전극(240)을 최외곽 공통 라인(225)과 평행한 방향을 갖도록 형성함에 있어, 화소 영역의 최외곽, 즉, 최외곽 공통 라인(225)과의 오버랩 영역에 화소 전극(240)이 형성될 수 있도록 하였다.
이에 따라, 최외곽 공통 라인(225)과 화소 전극(240)의 사이 영역이 용량 캐피시터의 기능을 수행할 수 있게 됨으로써, 통상의 경우 하부 공통 라인(220)과 화소 전극(240) 사이의 영역 등에만 형성되던 스토리지 캐패시터(Cst)를 화소 영역의 하부 및 좌우측 등으로 분산 형성할 수 있게 된 것이다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 있어서는, 하부 공통 라인(220)의 필수 면적을 크게 줄 일 수 있게 되어, 결국 액정표시장치의 전체적인 개구율 특성을 향상시킬 수 있게 되었다.
여기서, 화소 전극(240)은 좌우의 최외곽 공통 라인(225) 가운데 어느 일측의 최외곽 공통 라인(225)과만 오버랩될 수 있으나, 바람직하게는 좌우 양측의 최외곽 공통 라인(225)과 모두 오버랩되도록 형성되는 것이 개구율 증가 등을 위해 더욱 좋을 것이다.
이때, 공통 전극(230) 및 화소 전극(240)이 ITO 또는 IZO와 같은 투명성 도전 물질에 의해 형성될 수 있음은 당연하다.
도 3은 도 2의 단위 화소가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 구비하는 횡전계 방식 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정표시장치는 전체적으로 보아 액정표시패널(300), 백라이트 유닛(350) 및 탑 샤시(360) 등을 포함하여 구성된다.
액정표시패널(300)은 하부 기판(310), 상부 기판(320), 액정(미도시), 게이트 테이프 캐리어 패키지(TCP : Tape Carrier Package, 330), 게이트 인쇄회로기판(PCB : printed circuit board, 335), 데이터 TCP(340) 및 데이터 PCB(345) 등으로 구성된다.
하부 기판(310)은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극 등을 포함하고, 상부 기판(320)은 하부 기판(310)의 상부에 이와 대향하도록 위치되며 컬러 필터 및 블랙 매트릭스 등을 포함하지만 이를 도시하지는 않았다.
게이트 TCP(330)는 하부 기판(310)에 형성된 각 게이트 라인에 접속되고, 데이터 TCP(340)는 하부 기판(310)에 형성된 각 데이터 라인에 접속된다.
한편, 게이트 PCB(335) 및 데이터 PCB(345)에는, 게이트 TCP(330)에 게이트 구동신호, 데이터 TCP(340)에 데이터 구동 신호가 입력 가능하도록, 게이트 구동신호 및 데이터 구동신호를 모두 처리할 수 있는 여러 회로부품이 실장된다.
이때, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 공통 라인의 구획에 의해 형성되는 화소 영역에는 화소 전극 및 공통 전극 등이 구비되는데, 데이터 라인과 평행한 방향을 갖도록 번갈아 형성되는 화소 전극과 공통 전극 가운데 화소 전극이 최외곽 공통 라인과 오버랩됨으로써, 용량 캐패시터가 보다 넓은 영역에 분산 형성될 수 있도록 하였다.
여기서, 화소 전극은 좌우의 최외곽 공통 라인 가운데 어느 일측의 최외곽 공통 라인과만 오버랩될 수 있으나, 좌우 양측의 최외곽 공통 라인과 모두 오버랩되도록 형성되는 것이 개구율 증가 등을 위해 더욱 바람직함은 전술한 바 있다.
이에 대한 보다 상세한 내용은 앞서 도 2를 통해 설명된 사항을 참조하도록 한다.
백 라이트 유닛(350)은 광학 시트(351), 확산판(352), 몰드 프레임(353), 램프(354) 및 반사판(355) 등으로 구성된다.
즉, 램프(354)는 광을 조사(助射)하며, 반사판(355)은 램프(354)의 하부에 설치되어 램프(354)의 하부로 방출되는 빛을 반사판(355)의 상부 확산판(352) 방향 으로 반사한다.
램프(354)로부터 조사된 광과 반사판(355)에 의해 반사된 광은 확산판(352)에 의해 동일한 휘도를 갖도록 확산된 후 프리즘 등의 광학 시트(351)에 의해 집광된다.
몰드 프레임(353)과 바텀 샤시(370)의 결합에 의해 구획되는 내부 공간에, 앞서 설명한 백 라이트 유닛(350)의 구성 요소들이 수납되며, 바텀 샤시(370)는 다시 탑 샤시(360)와 결합되어 액정표시장치의 전체 틀을 형성한다.
도 3의 실시예를 통해 설명된 액정표시장치에 있어서는 백 라이트 유닛(350)이 직하형인 것으로 도시되었으나 이는 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 액정표시장치에 적용되는 백 라이트 유닛(350)으로 직하형, 에지형 또는 쐐기형 등의 다양한 방식이 사용될 수 있음은 당연하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판과 이를 구비하는 액정표시장치 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에 의하면 최외곽 공통 라인을 이용하여 단위 화소의 용량 캐패시터를 형성 할 수 있게 되었다.
이에 따라 액정표시장치의 전체적인 개구율 특성이 향상될 수 있게 되었다는 등의 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 기판 상에 형성되며 게이트 전극 및 게이트 라인을 구비하는 게이트층;
    상기 게이트 라인과 동일 레이어 상에 형성되며, 화소 영역을 정의하는 공통 라인;
    상기 게이트층 및 상기 공통 라인 상에 형성되며 드레인 전극, 소스 전극 및 데이터 라인을 구비하는 데이터층;
    제1 컨택홀이 구비되며 상기 데이터층을 덮도록 형성된 패시베이션층;
    상기 제1 컨택홀을 통해 상기 공통 라인과 접촉되는 공통 전극;
    제2 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉되며, 상기 화소 영역의 최외곽으로부터 상기 공통 전극과 교대로 형성되는 화소 전극; 및,
    상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인의 교차 영역에 형성돼서 상기 데이터 라인을 통해 데이터 신호가 인가되면, 상기 화소 전극에 선택적으로 상기 데이터 신호를 인가하는 박막 트랜지스터를 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인이 돌출되지 않고 그 자체로 이뤄진 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 위에서 배치되고 상기 데이터 라인에 연결된 소스 전극과, 상기 게이트 전극 위에서 상기 소스 전극과 마주하고 상기 화소전극에 연결된 드레인 전극을 포함하고,
    상기 공통 라인은, 상기 화소 영역의 좌측과 우측에 각각 배치돼, 상기 화소 영역의 상부 및 하부에 각각 배치된 공통 라인을 연결시키는 제1 최외곽 공통 라인과 제2 최외곽 공통 라인을 포함하며,
    상기 화소 전극은 상기 제1 최외곽 공통 라인과 중첩되는 제1 최외곽 화소 전극과 상기 제2 최외곽 공통 라인과 중첩되는 제2 최외곽 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 최외곽 화소 전극은 상기 제1 최외곽 공통 라인보다 작은 폭으로 형성되어 상기 제1 최외곽 화소 전극의 전면이 상기 제1 최외곽 공통 라인에 중첩되며, 상기 제2 최외곽 화소 전극은 상기 제2 최외곽 공통 라인보다 작은 폭으로 형성되어 상기 제2 최외곽 화소 전극의 전면이 상기 제2 최외곽 공통 라인에 중첩되는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 박막 트랜지스터 어레이 기판.
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