KR100756834B1 - 잔상 제거 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 - Google Patents

잔상 제거 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔상을 감소시킨 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차하게 배치된 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 배치되며, 게이트 전극과, 채널층 및 소오스/드레인 전극으로 구성된 TFT; 상기 단위 화소 영역 내에 배치되어 프린지 필드를 형성하는 공통 전극과 화소 전극; 상기 공통 전극의 가장자리 일부분과 콘텍되며, 상기 게이트 라인과 평행하면서 후단 게이트 라인과 인접하게 배치된 공통 전극 라인; 및 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에, 상기 공통 전극과는 전기적으로 절연되고, 상기 화소 전극과는 전기적으로 콘텍되게 개재되며, 상기 공통 전극 라인 및 후단 게이트 라인과 오버랩되게 배치된 추가 보조 용량 형성용 금속 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
잔상, FFS, 화소 전극, 소오스/드레인 전극, ITO

Description

잔상 제거 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치{FRINGE FIELD SWITCHING MODE LCD FOR AFTERIMAGE REMOVAL}
도 1은 종래 기술에 따라 보조 용량(Ccst)을 형성한 인 플렌인 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도.
도 2a는 본 발명에 따라 보조 용량(Ccst)을 형성한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도.
도 2b는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 등가 회로도.
도 2c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20a: 후단(N+1번째) 게이트 라인 20b: N번째 게이트 라인
21: 데이터 라인 22: 소오스/드레인 금속막
23: 공통 전극 25: 공통 전극 라인
26: 박막 트랜지스터(TFT) 27: 화소 전극
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 잔상이 감소된 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, TN 모드 액정표시장치 보다 양질의 시야각을 제공하는 IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정표시장치는 공통 전극과 화소 전극을 어레이 기판 상에 배치시켜, 이들간에 강한 수평 전계를 발생시킴으로써, 이러한, 수평 전계에의해 소정의 그래픽을 표시한다.
그런데, 상기 IPS 모드, 또는 FFS 모드 액정표시장치는 공통 전극이 상판에 존재하는 TN(Twist Nenatic) 모드 액정표시장치 보다 시야각은 우수하지만, 공통 전극과 화소 전극사이에서의 강한 전계로 인하여 잔류 전하와 이온이 많으며, 이러한 잔류 전하와 이온 때문에 액정표시장치가 동작할때, 잔상이 발생되어 화면 품위가 떨어진다.
따라서, 상기의 잔류 전하들을 제거하기 위하여, 종래에는 보조 용량을 형성하는 기술, 예컨데 IPS 모드에서의 화소전극을 공통전극은 물론, 이에 인접 게이트 라인까지 오버랩되도록 확장 형성하는 기술이 제안되었다.
도 1은 종래 기술에 따라 보조 용량(Ccst)을 형성한 인 플렌인 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도로서, 이를 설명하며 다음과 같다.
유리 기판(도시안됨) 상에 그래픽 신호를 인가하는 데이터 라인(11)과 구동 신호를 인가하는 게이트 라인들(10b)이 교차배치되어, 단위 화소 영역이 한정되어 있고, 단위 화소 영역에는 슬릿형 공통 전극(13)이 제 1브랜치(13a)와 제 2브랜치(13b) 부분으로 나뉘어져 배치되어 있어, 상기 제 2브랜치들(13b)은 상기 데이터 라인(11)과 평행하게 배치되어 있으며, 상기 제 1브렌치(13a)는 상기 제 2브렌치들(13b)의 일단을 연결하면서, 상기 게이트 라인(10b)과 평행하게 배치되어 있다. 상기 데이터 라인(11)과 해당 단위화소의 게이트 라인(10a)이 교차부에는 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT라 한다)(16)가 배치되어 있다. 상기 공통 전극(13)과 함께 전계를 발생시키는 화소 전극(17)이 상기 공통 전극(13)의 제 1브랜치(13a)는 물론, 이에 인접하게 배치된 후단(N+1번째) 게이트 라인(10b)까지 오버 랩되도록 배치되어 있다.
한편, 이러한, 강한 전계는 절연막과 보호막 상에 많은 잔류 전하들과 이온들을 발생시키게 되는데, 액정표시장치가 동작될때 화면상의 잔상을 유발시키는 원인이 되고 있다. 이와 같은 잔류 전하들을 방전(discharging)시키기 위하여 화소전극(17)을 확장 형성하여 인접 후단(N+1번째) 게이트 라인(10a)과의 사이에 Cst(storage capacitance)의 보조 커패시턴스(Ccst)를 형성하도록 한다. 이렇게 형성된 보조 용량 커패시턴스(complement storage capacitance: 이하, Ccst라 한다)는 직류 전류의 스트레스(stress)로인하여 화소 전극(17)사이에 잔류된 전하및 이온들을 후단(N+1번째) 게이트 라인(10b)에 신호가 인가될때 방전될 수 있도록 한다.
따라서, 잔류 전하들을 신속히 제거하여 액정표시장치의 화면 품질을 향상시킬수 있었다.
그러나, 상기와 같은 액정표시장치의 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 번째로, 화소 전극을 후단 게이트 라인까지 확장시켜 Ccst를 형성할 경우에는, 화소 전극의 ITO금속이 게이트 금속보다 저항이 커서 화소에 충전된 전하의 방전 효과가 낮다.
두 번째로는, 화소 전극과 게이트 라인및 공통 전극 사이에는 게이트 절연막과 보호막이 적층되어 있어 커패시턴스의 값이 작기 때문에, 커패시턴스의 값을 크게하기 위하여는 화소 전극을 더욱 넓게 확장시켜야 하지만, 이 경우에는 큰 충전 특성을 갖는 TFT의 제공에 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 잔상을 효과적으로 제거하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차하게 배치된 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 배치되며, 게이트 전극과, 채널층 및 소오스/드레인 전극으로 구성된 TFT; 상기 단위 화소 영역 내에 배치되어 프린지 필드를 형성하는 공통 전극과 화소 전극; 상기 공통 전극의 가장자리 일부분과 콘텍되며, 상기 게이트 라인과 평행하면서 후단 게이트 라인과 인접하게 배치된 공통 전극 라인; 및 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에, 상기 공통 전극과는 전기적으로 절연되고, 상기 화소 전극과는 전기적으로 콘텍되게 개재되며, 상기 공통 전극 라인 및 후단 게이트 라인과 오버랩되게 배치된 추가 보조 용량 형성용 금속 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 금속 패턴은, 상기 TFT의 소오스/드레인 전극용 금속으로 이루어지고, 상기 금속 패턴은, 단위 화소 영역 상에도 브렌치 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 게이트 절연막과 보호막 사이에 소오스/드레인 금속막을 배치하여, 독립된 Ccst값을 형성하고, 인접 게이트 라인의 온(on), 오프(off)때마다 지속적으로 잔류 전하들을 방전시키는 잇점이 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명에 따라 보조 용량(Ccst)을 형성한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 투명 기판, 예컨데 유리 기판(도시 안됨) 상에 그래픽 신호를 인가하는 데이터 라인(21)과 구동 신호를 인가하는 해당 단위화소의 게이트 라인(20a)이 교차배치되어 있고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에의해 단위 화소 영역이 한정되어 있다. 상기 단위 화소 영역 에는 플레이트(plate)형 공통 전극(23)이 배치되어 있다. 후단 게이트 라인(25a)과 인접하여 상기 게이트 라인(20a, 20b)과 평행하면서 상기 공통 전극(23)의 가장자리 일부분과 콘텍되게 공통 전극 라인(25)이 배치되어 있다. 상기 데이터 라인(21)과 해당 단위화소 게이 트 라인(20b)의 교차부에는 스위칭 역할을 하는 TFT(26)가 배치되어 있다. 또한,단위 화소 영역에는 상기 카운터 전극(25)과 오버랩하면서 공통 전극 라인(25)과의 사이에서 축적 용량을 형성하는 슬릿형(slit type)의 화소 전극(27)이 배치되어 있으며, 이러한 화소 전극은 그이 일부분이 TFT와 콘텍된다. Ccst를 형성할 소오스/드레인 금속막(22)이 공통 전극 라인(25)과 인접 후단(N+1번째) 게이트 라인(20a) 상에 오버랩되게 배치된다. 상기 소오스/드레인 금속막(22)은 상기 공통 전극(25)과 함께 프린지 필드를 형성하는 슬릿형 화소 전극(27)과 콘텍되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 박막 트랜지스터 액정표시장치의 동작을 설명하도록 한다. 상기 공통 전극(23)과 화소 전극(27)은 상기 TFT(26) 스위칭 소자가 온(on) 상태일때 데이터 라인(21)으로 부터 그래픽 신호를 받아 프린지 필드를 형성한다. 이와 같은 구조를 갖는 프린지 필드 구동 액정표시장치는 기존의 IPS 모드보다, 강한 수직 전계가 발생하기때문에 잔류 전하와 이온들도 많이 발생한다.
이와 같이 잔류된 많은 전하들과 이온들은 상기 소오스/드레인 금속막(22)을 배치하여 형성한 Ccst에 의하여 방전시킨다. 상기 소오스/드레인 금속막(22)은 공통 전극 라인(25)과 인접 후단(N+1번째) 게이트 라인(20a)과 오버랩되게 형성하였기 때문에 N번째 게이트 신호(20b)가 들어오면, TFT(26)에서 채널이 형성된다. 상기 TFT(26)의 채널을 통하여 데이터 신호가 화소 전극(27)에 전달되는데, 화소 전극(27)과 공통 전극 라인(25)사이에 형성된 Cst와 독립적으로 형성된 Ccst에 충전되어 특정 신호를 유지하게 된다.
따라서, 순차적으로 N+1 게이트 라인(20a)에도 신호가 들어오면 상기와 같이 화소 전극(27)에도 전류가 충전된다. 이때 후단(N+1번째) 게이트 신호(20a)가 전단 게이트의 화소와 오버랩 되어 있는 Ccst에도 인가된다. 신호가 Ccst에 인가되면 화소 영역에 잔류하는 전하들은 후단(N+1번째) 게이트 라인(20a)으로 바이패스(bypass)되어 잔류 전하와 이온을 제거시켜준다.
도 2b는 본 발명에 따라 Ccst를 형성한 박막 트랜지스터 액정표시장치의 등가 회로도이다. 도 2b에 도시한 바와 같이, N번째 게이트 라인과 후단(N+1번째) 게이트 라인사이에 오버랩된 소오스/드레인 금속막이 독립적인Ccst를 형성하고 있다. 종래의 기술에 따라 Ccst를 형성하기위한 확장된 화소 전극은 기존의 Cst의 형성에도 공통적으로 작용되었다.
그러나, 본 발명에 따라 형성된 Ccst는 종래 Cst와는 독립된 소자역할을 하고, 인접 게이트 라인의 신호를 이용하여 잔류 전하들과 이온들을 제거한다.
따라서, Gn과 Gn+1사이에 오버랩에 의해 형성된 Ccst은 기존의 ITO대신 저항이 낮은 소오스/드레인 금속을 사용하여 펄스가 인가될 때 화소에 존재하는 전하들과 이온들을 후단 게이트(Gn+1)로 바이패스 시키는 방법이다.
도면에는 도시하였지만, 설명하지 않은 부호 Cn-1은 n-1번째 공통 전극 라인, Gn은 n번째 게이트 라인, Cn은 n번째 공통 전극라인, Gn+1은 후단(N+1번째) 게이트 라인을 나타낸다.
또한, CLC는 액정간 커패시턴스, Cst는 저장(storage) 커패시턴스, Ccst는 보조 저장(complement storage) 커패시턴스를 나타낸다.
도 2c는 본 발명에 따라 Ccst를 형성한 박막 트랜지스터 액정표시장치의 단 면도 이다. 도 2c에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(20a), 게이트 라인(20b), 공통 전극 라인(25) 및 공통 전극(23)이 형성되어 있는 유리 기판(100) 상에, 게이트 절연막(33, 35))이 형성되어 있다. TFT소자 부분에는 상기 게이트 절연막(33) 상에 채널층(37), 오믹 콘텍층(39), 소오스/드레인 전극(40a, 40b) 및 보호막(41)이 형성 되어있다. 게이트 라인(20b)과 공통 전극(23)이 형성된 영역 상에는 상기 게이트 절연막(33, 35) 상에 소오스/드레인 금속막(22)을 상기 공통 전극(23)과 인접 게이트 라인(20b)에 오버랩 되도록 형성하고, 보호막(41)과 화소 전극(27)을 형성한다. 도면에는 도시하였지만, 설명하지 않은 부호 26은 데이터 라인을 나타낸다.
이와 같이, 기존의 형성된 Cst는 상기 공통 전극 라인(25)과 화소 전극(27)사이에 형성되고, 본 발명에의한 Ccst는 후단(N+1번째) 게이트 라인(20b)과 소오스/드레인 금속막(22)으로 독립적으로 형성시킨다. 독립적으로 형성된 Ccst는 상기 후단(N+1번째) 게이트 라인(20b)이 온 될때 N번째 화소 영역의 절연막(33)과 보호막(41) 상에 존재하는 잔류 전하와 이온들을 방전시킨다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 박막 트랜지스터 액정표시장치의 평면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 본 발명의 구조와는 동일하면서, 소오스/드레인 금속막(32)을 형성할때, 화소 영역상에서는 얇은 슬릿형태의 금속막이 오버랩되도록 형성한다. 이와 같이 형성된 슬릿형 소오스/드레인 금속막(32)은 본 발명에 의한 잔류 전하와 이온들을 방전시키는 역할뿐 아니라, 화소 영역 상에 존재하는 잔류 전하와 이온들을 더욱더 확실하게 제거 할 수 있게 된다.
직류 전류(Direct Current) 스트레스에 의해 화소 전극 사이 절연막에 트랩 된 전하는 내부 직류 전계를 형성하게 된다. N+1 게이트 on-off시 Ccst는 내부 DC 전계가 작아지는 방향으로 화소에 전류를 공급하거나 빼주어 잔상을 줄일 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 TFT 소자의 소오스/드레인 전극 형성시 공통전극과 인접 게이트 라인에 오버랩되는 소오스/드레인 금속막을 형성하여 독립적인 Ccst를 형성하고, 인접 게이트 라인에 신호가 인가될때마다 지속적으로 잔류 전하와 이온을 제거시켜주는 효과가 있다.
종래의 Ccst를 형성하기 위하여 화소 전극을 확장하는 대신 게이트 절연막 상에 형성하여 간격을 좁이므로써 Ccst를 크게하여 화소 전극을 크게 확장할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 소오스/드레인 금속막 Ccst은 보호막이 덮혀 있어서 PI막이나 LC에 영향을 받지 않으며 보호막(PVX) 아래 Ccst이 형성되어 있어 PI나 LC로 누설 전류를 감소시켜 화소의 충전율을 증가 시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능항 것이다.

Claims (3)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 상에 단위 화소를 한정하도록 교차하게 배치된 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 배치되며, 게이트 전극과, 채널층 및 소오스/드레인 전극으로 구성된 TFT;
    상기 단위 화소 영역 내에 배치되어 프린지 필드를 형성하는 공통 전극과 화소 전극;
    상기 공통 전극의 가장자리 일부분과 콘텍되며, 상기 게이트 라인과 평행하면서 후단 게이트 라인과 인접하게 배치된 공통 전극 라인; 및
    상기 공통 전극과 화소 전극의 층 사이에, 상기 공통 전극과는 전기적으로 절연되고, 상기 화소 전극과는 전기적으로 콘텍되게 개재되며, 상기 공통 전극 라인 및 후단 게이트 라인과 오버랩되게 배치된 추가 보조 용량 형성용 금속 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 패턴은, 상기 TFT의 소오스/드레인 전극용 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 패턴은, 단위 화소 영역 상에도 브렌치 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치.
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