KR101201324B1 - Ｉｐｓ 모드 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드레인 전극과 화소전극이 콘택되는 콘택홀 하부에 공통배선을 연장형성하여 스토리지 커패시턴스를 추가함으로써 소자의 차징(charging) 특성을 향상시키고자 하는 IPS 모드 액정표시소자에 관한 것으로, 기판 상에 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막; 상기 보호막 상에서 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되는 복수개의 화소전극; 상기 단위 화소 가장자리에서 상기 게이트 배선과 평행한 상, 하부 배선 및 상기 단위 화소 가장자리에서 상기 데이터 배선과 평행하며, 상기 상, 하부 배선을 연결하는 제 1, 제 2 연결부를 포함하는 공통배선; 및 상기 보호막 상에서 상기 공통배선의 제 1 연결부에 콘택되고 상기 화소전극 사이에 평행하게 형성되는 복수개의 공통전극을 포함하며, 상기 하부 배선은 상기 콘택홀 주변의 드레인 전극 또는 화소전극에 오버랩되며, 상기 상부 배선 및 제 2 연결부는 상기 화소전극과 오버랩된다.
IPS, 스토리지 커패시턴스

Description

ＩＰＳ 모드 액정표시소자{IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 2는 본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 절단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
112 : 게이트 배선 112a : 게이트 전극
114 : 반도체층 115 : 데이터 배선
115a : 소스 전극 115b : 드레인 전극
117 : 화소전극 118 : 제 1 콘택홀
119 : 제 2 콘택홀 124 : 공통전극
125 : 공통배선
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 스토리지 커패시턴스를 향상시키고자 하는 IPS 모드(In-plane Switching Mode) 액정표시소자에 관한 것이다.
최근, 액티브 매트릭스 액정표시소자는 그 성능이 급속하게 발전함에 따라, 평판 TV, 휴대용 컴퓨터, 모니터 등에 광범위하게 사용되고 있다.
상기 액티브 매트릭스 액정표시소자 중 트위스티드 네마틱(TN : Twisted Nematic) 방식의 액정표시소자가 주로 사용되고 있는데, 트위스티드 네마틱 방식은 두 기판에 각각 전극을 설치하고 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 다음, 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 기술이다.
트위스티드 네마틱 방식 액정표시소자는 우수한 콘트라스트(contrast)와 색상 재현성을 제공한다는 이유로 각광받고 있지만, 시야각이 좁다는 고질적인 문제를 안고 있다.
이러한 TN방식의 시야각 문제를 해결하기 위해서, 하나의 기판 상에 두개의 전극을 형성하고 두 전극 사이에서 발생하는 횡전계로 액정의 방향자를 조절하는 IPS 모드가 도입되었다.
이하에서, 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도이다.
먼저, 상기 IPS 모드 액정표시소자에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 서로 평행하도록 교차 형성되어 횡전계를 발생시키는 공통전극(25) 및 화소전극(17)이 형성되어 있다.
이 때, 상기 공통전극(25)은 상기 게이트 배선(12)에 평행하는 공통배선(25)과 일체형으로 형성되어 액티브 영역 외곽에서 전압을 전달받는다.
이와같이 IPS 모드 액정표시소자는, 공통전극(24) 및 화소전극(17)을 동일한 기판 상에 형성하고, 상기 2개의 전극 사이에 전압을 걸어 기판에 대해서 수평방향의 횡전계를 발생시킴으로써, 액정 분자를 기판에 대해서 수평을 유지한 상태로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 IPS모드 액정표시소자는, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 데이터 배선 방향으로 배치되는냐 또는 게이트 배선 방향으로 배치되는냐에 따라서 S-IPS(Super-IPS)와 H-IPS(Horizental-IPS)로 구분할 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 데이터 배선(15) 방향으로 배치되는 것을 S-IPS라고 하고, 도시하지는 않았으나, 화소전극 및 공통전극이 게이트 배선 방향으로 배치되는 H-IPS라고 한다. 상기 H-IPS는 S-IPS 모드의 단점인 휘도 및 응답속도를 개선하기 위해 제안된 것이다.
한편, 화소전극 및 공통전극이 꺽이는 구조를 가질 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 배선도 화소전극 및 공통전극과 평행하게 꺽이는 구조로 형성된 것을 AS-IPS(Advanced Super-IPS)라고 한다.
상기와 같은 종래기술에 의한 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 소자의 휘도, 응답속도, 개구율 등을 서로 비교하였을 때, 전극을 세로방향으로 배치한 S-IPS모드, AS-IPS모드보다 전극을 가로방향으로 배치한 H-IPS 모 드가 더 우수하였다. 따라서, 최근에는 H-IPS모드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, S-IPS 및 AS-IPS는 물론, H-IPS모드 액정표시소자의 경우, Cst(스토리지 커패시턴스)가 낮다는 구조적인 취약점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 드레인 전극과 화소전극이 콘택되는 콘택홀 하부에 공통배선을 연장형성하여 스토리지 커패시턴스를 추가함으로써 소자의 차징(charging) 특성을 향상시키고자 하는 IPS 모드 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IPS 모드 액정표시소자는 기판 상에 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막과, 상기 보호막 상에서 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되는 복수개의 화소전극과, 상기 게이트 배선에 평행하고, 상기 콘택홀 하부에까지 연장되어 콘택홀 주변의 드레인 전극 또는 화소전극에 오버랩되는 공통배선과, 상기 보호막 상에서 상기 공통배선에 콘택되고 상기 화소전극 사이에 평행하게 형성되는 복수개의 공통전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 게이트 배선에 평행하는 공통배선을 콘택홀 하부에까지 연장형성하여 상기 콘택홀 주변의 드레인 전극 또는 화소전극에 오버랩시킴으로써 스토 리지 커패시턴스를 증가시키고자 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선상에서의 절단면도이다.
본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(112)과, 게이트 절연막(113)을 사이에 두고 게이트 배선에 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 복수개의 데이터 배선(115)과, 상기 단위 화소에는 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막(116)과, 제 1 콘택홀(118)을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(115b)에 콘택되는 복수개의 화소전극(117)과, 상기 게이트 배선(112)에 평행하며 상기 제 1 콘택홀 주변부까지 연장되는 공통배선(125)과, 제 2 콘택홀(119)을 통해 상기 공통배선에 콘택되고 상기 화소전극(117) 사이에 평행하게 형성되어 횡전계를 발생시키는 공통전극(124)으로 구성된다.
이 때, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(112)에서 분기되는 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 전극(112a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막(113) 상에 형성된 반도체층(114)과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 반도체층(114) 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극(115a) 및 드레인 전극(115b)의 적층막으로 이루어진다.
그리고, 상기 공통배선(125)은 상기 게이트 배선(112)과 동일층에 구비되므로, 상기 공통전극(124)은 상기 게이트 절연막(113) 및 보호막(116)을 제거하여 형성된 제 2 콘택홀(119)을 통해 상기 공통배선에 콘택되고, 상기 화소전극(117)은 상기 보호막을 제거하여 형성된 제 1 콘택홀(118)을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(115b)에 콘택된다.
상기 화소전극(117) 및 공통전극(124)은 상기 보호막(116) 상의 동일층에 형성되는데, 화소전극(117)과 공통전극(124)을 동일층에 형성하는 경우 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전물질로 형성한다. 이와같이, 화소전극과 공통전극을 모두 ITO와 같은 투명도전물질로 형성한 구조를 ITO-ITO 전극 구조라 한다.
이와같이 구성된 횡전계방식 액정표시소자는, 상기 공통전극(124)에 Vcom 전압을 인가하고 상기 화소전극(117)에 픽셀전압을 인가하여 두 전극 사이에 수평방향의 전계(E)가 발생하도록 한다.
한편, 상기 게이트 배선에 평행하게 형성된 공통배선은, 화소 가장자리에서 상기 화소전극에 오버랩되어 스토리지 커패시턴스(Cst)를 형성하는데, Vcom 전압이 인가되는 공통배선(125)과, 픽셀 전압이 인가되는 화소전극(117)과, 상기 공통배선 및 화소전극 사이에 구비된 게이트 절연막 및 보호막이 스토리지 커패시터를 구성한다.
그러나, 공통배선과 화소전극 사이에 구비되는 게이트 절연막 및 보호막 적층막의 두께가 두꺼워 스토리지 커패시턴스를 충분히 확보하기에는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 제 1 콘택홀(118) 주변에 드레인 전극과 화소전극이 구비되는바, 상기 공통배선(125)을 제 1 콘택홀 주변부에까지 연장형성하여, 서로 오버랩되는 드레인 전극과 공통배선 사이 또는 화소전극과 공통배선 사이에 스토리지 커패시턴스(Cst')를 추가 형성하는 것을 특징으로 한다.
이로써, IPS 모드 액정표시소자의 스토리지 커패시턴스를 증가시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 드레인 전극과 화소전극이 콘택되는 콘택홀 하부에 공통배선을 연장오버랩시켜, 상기 콘택홀 주변의 드레인 전극과 공통배선 사이 또는 화소전극과 공통배선 사이에 스토리지 커패시턴스를 추가형성시킴으로써 소자의 차징(charging) 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판 상에 수직 교차하여 단위 화소를 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되는 보호막;
    상기 보호막 상에서 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되는 복수개의 화소전극;
    상기 단위 화소 가장자리에서 상기 게이트 배선과 평행한 상, 하부 배선 및 상기 단위 화소 가장자리에서 상기 데이터 배선과 평행하며, 상기 상, 하부 배선을 연결하는 제 1, 제 2 연결부를 포함하는 공통배선; 및
    상기 보호막 상에서 상기 공통배선의 제 1 연결부에 콘택되고 상기 화소전극 사이에 평행하게 형성되는 복수개의 공통전극을 포함하며,
    상기 하부 배선은 상기 콘택홀 주변의 드레인 전극 또는 화소전극에 오버랩되며, 상기 상부 배선 및 제 2 연결부는 상기 화소전극과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 동일층에 구비되는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 ITO로 형성하는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통배선은 상기 게이트 배선과 동일층에 구비되는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 상기 게이트 배선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 상기 데이터 배선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 IPS 모드 액정표시소자.
  7. 삭제
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