KR101067966B1

KR101067966B1 - 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101067966B1
Application number: KR1020030099374A
Authority: KR
Inventors: 김우현; 김용범
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2011-09-26
Also published as: KR20050068210A

Abstract

본 발명의 횡전계모드 액정표시소자는 시야각방향에 따른 색변환을 방지하기 위한 것으로, 기판에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 각 화소에 형성된 구동소자와, 상기 화소내에 폐곡선으로 교대로 배치된 횡전계를 형성하는 적어도 한쌍의 전극으로 구성된다. 상기 전극에 의해 화소가 주시야각 방향이 서로 다른 4개의 도메인으로 분할되어 시야각특성이 보상되며, 그 결과 시야각방향에 따른 색변환이 방지된다.

횡전계모드, 사각형상, 색변환, 도메인, 시야각

Description

횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}

도 1a는 종래 횡전계모드 액정표시소자의 평면도.

도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자에서의 배향방향과 편광방향을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 예를 나타내는 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 또 다른 예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 7a∼도 7e는 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 액정패널 103 : 게이트라인

104 : 데이터라인 110 : 박막트랜지스터

105 : 공통전극 107 : 화소전극

111 : 게이트라인 112 : 반도체층

113 : 소스전극 114 : 드레인전극

116 : 공통라인 118 : 화소전극라인

120,130 : 기판 122 : 게이트절연층

124 : 보호층 132 : 블랙매트릭스

134 : 컬러필터층 352 : 패드

본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 적어도 한쌍의 화소전극과 공통전극을 사각형상으로 배치하여 화소를 복수의 도메인으로 분할함으로써 색변환에 의한 화질저하를 방지할 수 있는 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.

도 1은 종래 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1a는 평면도이고 도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(3) 및 데이터라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이터라인(4)이 각각 n개 및 m개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 n×m개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이터 라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(3)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성되어 데이터라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.

화소내에는 데이터라인(4)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(5)과 화소전극(7)이 배치되어 있다. 또한, 화소의 중간에는 상기 공통전극(5)과 접속되는 공통라인(16)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(16) 위에는 화소전극(7)과 접속되는 화소전극라인(18)이 배치되어 상기 공통라인(16)과 오버랩되어 있다. 상기 공통라인(16)과 화소전극라인(18)의 오버랩에 의해 횡전계모드 액정표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 실질적으로 평행하게 배향되어 있다. 박막트랜지스터(10)가 작동하여 화소전극(7)에 신호가 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에는 액정패널(1)과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절률 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.

상기한 구조의 종래 IPS모드 액정표시소자를 도 1b의 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 위에는 게이트전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(12)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)이 형성되어 있다.

또한, 상기 제1기판(20) 위에는 복수의 공통전극(5)이 형성되어 있고 게이트절연층(22) 위에는 화소전극(7) 및 데이터라인(4)이 형성되어, 상기 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 횡전계(E)가 발생한다.

제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(10) 영역 및 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 컬러필터층(34)은 R(Red), B(Blue), G(Green)로 구성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것이다.

상기 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에는 액정층(40)이 형성되어 액정패널(1)이 완성된다.

상기한 바와 같이, IPS모드 액정표시소자에서는 기판(20)과 게이트절연층(22)에 각각 형성된 공통전극(5)과 화소전극(7)에 의해 액정층(40) 내부에 횡전계(E)가 발생하여 액정층(40) 내부의 액정분자를 구동한다.

그러나, 상기와 같은 IPS모드 액정표시소자에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 제1기판(20)과 제2기판(30)에는 액정분자에 배향규제력을 제공하는 배향막이 형성되어 있으며, 각각의 배향막에는 공통전극(5)과 화소전극(7)의 연장방향과 거의 평행하게(혹은 일정한 각도) 배향방향이 결정되어 있다. 화소전극(7)에 신호가 인가되지 않는 경우 액정층(40)의 액정분자는 상기 배향방향(즉 공통전극(5) 및 화소전극(7)과 거의 평행하게)을 따라 배향된다. 화소전극(7)에 신호가 인가되면, 공통전극(5)과 화소전극(7) 사이에 전계가 발생하므로, 제1기판(20) 근처의 액정분자는 상기 전계를 따라 회전(스위칭)된다. 따라서, 신호가 인가되는 경우, 액정분자는 제1기판(20)에서 제2기판(30)으로 트위스트되므로, 배향막의 배향방향(Y-방향, 실질적으로 전극(5,7)의 연장방향과 거의 평행한 방향)과 그 수직방향(X-방향)으로의 시야각방향에서 각각 파란색(blue)과 노란색(yellow)의 색변환이 발생하여 화질이 저하된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 화소내에 사각형상과 같은 폐곡선으로 이루어진 공통전극과 화소전극을 교대로 배치하여 주시야각방향이 다른 4개의 도메인을 형성함으로써 시야각방향에 따른 색변환을 방지할 수 있는 횡전계모드 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자는 제1기판에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 각 화소에 형성된 구동소자와, 상기 화소내에 사각형상으로 배치되어 횡전계를 형성하는 적어도 한쌍의 전극으로 구성된다.

상기 전극은 화소내에 배치된 적어도 하나의 사각형상 화소전극과 상기 화소전극과 교대로 형성된 사각형상 공통전극으로 이루어지며, 화소전극과 데이터라인 사이에는 데이터라인에 의해 발생하는 전계를 차단하는 전계차단용 전극을 추가로 형성된다.

공통전극은 제1기판 위에 불투명한 금속 또는 투명한 도전물질로 형성되며, 화소전극은 게이트절연층 또는 보호층 위에 불투명한 금속 또는 투명한 도전물질로 형성된다.

상기 공통전극은 화소의 대각선으로 형성된 공통라인과 접속되고 화소전극은 상기 공통라인과 교차하는 화소전극라인과 접속되는데, 상기 공통라인 및 화소전극라인은 각각 화소전극 및 공통전극과 오버랩되어 축적용량을 형성한다.

또한, 본 발명에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 제조방법은 화소영역과 패드영역을 포함하는 제1기판을 제공하는 단계와, 상기 제1기판 위에 화소영역에 게이트전극 및 사각형상의 공통전극을 형성하고 화소영역에 제1패드를 형성하는 단계와, 상기 제1기판 전체에 걸쳐 제1절연층을 형성하는 단계와, 상기 화소영역의 제1절연층 위에 반도층, 소스/드레인전극 및 사각형상의 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제1기판 전체에 걸쳐 제2절연층을 적층하는 단계와, 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계와, 외부로 노출된 패드영역의 제1 및 제2절연층을 상압 플라즈마로 처리하여 패드를 오픈시키는 단계로 구성된다.

근래, IPS모드 액정표시소자의 색변환을 방지하기 위해 여러가지 노력이 이 루어지고 있는데, 이러한 색변환 방지에 가장 효과적인 개념은 화소를 서로 다른 주시야각방향을 갖는 복수의 도메인으로 분할하여 각 도메인의 시야각을 보상하는 것이다. 본 발명에서도 이러한 개념을 적용하여 IPS모드 액정표시소자의 색변환을 방지한다.

화소를 복수의 도메인으로 분할한 멀티도메인(multi-domain) IPS모드 액정표시소자의 경우, 공통전극과 화소전극을 지그재그형상으로 형성하여 서로 다른 방향의 전계를 형성하는 방법이 알려져 있지만, 이러한 멀티도메인 IPS모드 액정표시소자는 일방향, 예를 들어 데이터라인 또는 게이트라인의 연장방향으로만 도메인을 분할하는 2-도메인으로 구성하기 때문에, 시야각을 완전히 보상하여 색변환을 방지하기란 실질적으로 대단히 어려운 일이었다.

그러나, 본 발명에서는 화소를 4개의 복수의 도메인으로 분할하여 4방향(1분면∼4분면)의 시야각을 보상함으로써 색변환을 완전하게 방지할 수 있게 된다. 이를 위해, 본 발명에서는 화소내에 형성되는 공통전극과 화소전극을 사각형상이나 마름모꼴 또는 원과 같은 폐곡선으로 형성한다. 이때, 상기 공통전극과 화소전극은 서로 교대로 화소내에 배치되므로, 화소의 중심을 기준으로 4분면에서 서로 다른 방향의 전계를 형성하여 인접 분면의 시야각을 보상한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자에 대해 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 이때, 도면에는 설명의 편의를 위하여 단지 하나의 화소만을 도시하였다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 액정패널(101)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(103) 및 데이터라인(104)에 의해 정의된다. 상기 화소내의 게이트라인(103)과 데이터라인(104)의 교차영역에는 박막트랜지스터(110)가 배치된다. 상기 박막트랜지스터(110)는 게이트라인(103)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112) 위에 형성되어 데이터라인(104)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(113) 및 드레인전극(114)으로 구성된다.

화소내에는 복수의 공통전극(105)과 화소전극(107)이 사각형상으로 배치되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(105)과 화소전극(107)은 교대로 서로 실질적으로 평행하게 배치되어 그 사이에 기판의 표면과 평행한 횡전계를 형성한다. 이때, 바깥쪽, 즉 게이트라인(103) 및 데이터라인(104)과 인접한 화소전극(107)의 길이가 가장 크고 내부로 갈수록 작아지며, 화소중앙에는 섬형상(island shape)의 공통전극(105)이 배치된다.

상기 사각형상의 공통전극(105)과 화소전극(107)의 대각선방향에는 각각 공통라인(116)과 화소전극라인(118)이 형성되어, 상기 공통전극(105)과 화소전극(107)이 접속된다. 이때, 상기 공통라인(116)은 사각형상 모서리영역의 화소전극(107)과 오버랩되며, 화소전극라인(118)은 사각형상 모서리영역의 공통전극(105)과 오버랩된다. 도면에 도시된 바와 같이, 각각 2개의 공통라인(105)과 화소전극(107)이 형성된 경우, 상기 오버랩영역은 공통라인(116)에 의해 4개가 생기고 화소전극라인(118)에 의해 3개(화소중앙에는 섬형상의 공통전극(105)이 형 성되므로)가 형성된다. 이 오버랩영역에 의해 횡전계모드 액정표시소자에는 축적용량(storage capacitance)이 형성된다.

도 2b는 도 2a의 II-II'선 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 위에는 게이트전극(111)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(120) 전체에 걸쳐 게이트절연층(122)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(122) 위에는 반도체층(112)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(113) 및 드레인전극(114)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(120) 전체에 걸쳐 보호층(124)이 형성되어 있다.

또한, 상기 제1기판(120) 위에는 복수의 공통전극(105)이 형성되어 있고 게이트절연층(122) 위에는 화소전극(107) 및 데이터라인(4)이 형성되어, 상기 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이에 횡전계가 발생한다. 이때, 맨우측 공통전극(105) 상에 형성된 것은 상기 공통전극(105)과 오버랩되어 축적용량을 생성하는 화소전극라인(118)이다.

상기 공통전극(105)은 박막트랜지스터의 게이트전극(111)과 동일한 공정에 의해 동일한 금속으로 형성되는 것으로, Cu, Mo, Ta, Cr, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 증착(evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering)방법에 의해 적층한 후 에천트(etchant)로 에칭한 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진다.

화소전극(107)은 박막트랜지스터의 소스전극(113) 및 드레인전극(114)과 동일한 공정에 의해 형성되는 것으로, Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금 속을 증착 또는 스퍼터링방법에 의해 적층한 후 에천트에 에칭한 단일층 또는 복수의 층으로 이루어진다.

한편, 제2기판(130)에는 비표시영역으로 광이 누설되는 것을 방지하는 블랙매트릭스(132)가 형성되어 있으며, 그 사이에 실제 화면상에 화상을 구현하기 위한 컬러필터층(134)이 형성되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층(134)은 R, G, B컬러필터층으로 이루어진다. 또한, 상기 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 액정층(140)이 형성되어 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 컬러필터층(134)위에는 제2기판(130)의 평탄성을 향상시키고 컬러필터층(134)을 보호하기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다. 그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)에는 배향방향이 결정된 배향막이 형성되어 액정층(140)의 액정을 일정 방향으로 배향하며, 액정패널(101)의 외부, 즉 제1기판(120) 및 제2기판(130)의 외부에는 서로 수직인 편광방향을 가진 편광판이 부착된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배향막(도면표시하 않음)의 배향방향(R, 또는 러빙방향)은 제1기판(120) 및 제2기판(130)에서 X,Y-축에 의해 정의되는 제1분면을 따라 결정된다. 즉, 제1기판(120) 및 제2기판(130)에 형성된 배향막의 배향방향은 화소전극라인(118)의 연장방향을 따라 형성되는 것이다. 또한, 제1기판(120)에 부착되는 제1편광판의 편광방향(P1)과 제2기판(130)에 부착되는 제2편광판의 편광방향(P2)은 각각 제3분면 및 제1분면, 즉 공통라인(116)과 화소전극라인(118)의 연장방향을 따라 형성된다.

상기와 같은 사각형상의 공통전극(105)과 화소전극(107)의 배치에 따라, 화소는 4개의 도메인(Ⅰ∼Ⅳ)으로 분할된다. 각각의 도메인은 사각형상의 공통전극(105)과 화소전극(107)의 대각선을 경계로 형성될 수 있다. 즉, 공통라인(116)과 화소전극라인(118)에 의해 분할되는 것이다.

화소전극(107)에 신호가 인가되지 않는 경우, 액정층(140)의 액정분자는 모두 배향방향(R), 즉 화소전극라인(118)의 연장방향을 따라 배향된다. 화소전극(107)에 신호가 인가되면, 제1도메인(Ⅰ)에서는 횡전계가 -X방향으로 형성되고 상기 제1도메인(Ⅰ)과 대향하는 제3도메인(Ⅲ)에서는 횡전계가 X방향으로 형성된다. 즉, 서로 대향하는 2개의 도메인에서는 상기 횡전계가 서로 반대방향으로 형성된다. 이와 마찬가지로 제2도메인(Ⅱ)의 횡전계방향(-Y)과 제4도메인(Ⅳ)의 횡전계방향(Y) 역시 서로 반대방향으로 된다.

한편, 상기와 같은 횡전계에 의해 제1기판(120) 근처의 액정분자는 각 도메인에서 해당 도메인에 형성된 횡전계를 따라 스위칭되는 반면에, 제2기판(130) 근처의 액정분자를 배향방향(R1)을 따라 배향된다. 다시 말해서, 횡전계의 생성에 의해 액정분자는 제1기판(120)에서 제2기판(130)으로 트위스트되는데, 대향하는 도메인에서는 서로 반대방향으로 횡전계가 형성되므로 서로 대향하는 도메인들에서의 액정분자는 서로 반대방향으로 트위스트된다. 이러한 액정분자의 반대방향으로의 트위스트는 서로 대향하는 도메인의 주시야각이 서로 반대방향임을 의미하는 것으로, 결국 서로 대향하는 도메인에 의해 시야각을 보상하는 것이다.

본 발명에서는 4개의 도메인이 X,Y방향의 시야각특성을 보상하므로, 결국 X,Y방향으로 색변환이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 사각형상의 화소전극(107)과 데이터라인(104) 사이에는 도 4에 도시된 바와 같이 부가의 공통전극(135)이 형성될 수 있다. 상기 공통전극(135)은 데이터라인(104)에 의해 발생하는 전계를 차단(shielding)하여 상기 전계에 의해 횡전계가 왜곡되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이 경우, 상기 공통전극(135)은 인접하는 화소전극(107)과의 사이에 횡전계를 형성하여 액정분자를 스위칭하는 블럭(block)을 형성한다. 즉, 제1도메인(Ⅰ)과 제3도메인(Ⅲ)에 부가의 블럭을 형성한다. 이때, 블럭은 공통전극(105)과 화소전극(107) 사이의 영역으로서, 횡전계에 의해 실제 화상이 구현되는 영역을 의미한다.

상기와 같이, 부가의 공통전극(135)에 의해 제1도메인(Ⅰ)과 제3도메인(Ⅲ)에 부가의 블럭이 생성되는 경우에도, 상기 블럭의 주시야각방향이 서로 반대방향으로 되므로, 색변환을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 공통전극(135)은 데이터라인(104)과 오버랩되어 형성될 수도 있다. 일반적으로 공통전극(135)과 데이터라인(104)은 동일층에 형성될 수도 있지만, 다른 층에 형성될 수도 있다. 동일층에 형성되는 경우 공통전극(135)은 도 4에 도시된 바와 같이 데이터라인(104)의 근처에 배치되지만, 다른 층에 형성되는 경우 공통전극(135)을 데이터라인(104)과 오버랩시킬 수도 있다. 이러한 오버랩은 데이터라인(104)으로 인한 전계를 더욱 효과적으로 차단하므로, 전계왜곡에 의한 불량을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이때, 공통전극(135)은 데이터라인(104)의 일부 영역(즉, 양측면)과 오버랩될 수도 있고, 데이터라인(104) 전체를 커버(cover) 할 수도 있을 것이다.

상기한 설명에서는 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 각각 불투명한 금속으로 제1기판(120) 및 게이트절연층(122) 위에 형성되어 있지만, 상기 공통전극(105) 및 화소전극(107)이 특정 위치 및 특정 물질로 형성될 필요는 없다. 즉, 공통전극(105)과 화소전극(107)이 화소내에 교대로 사각형상으로 배치된다면, 어떠한 층 및 물질로 형성될 수도 있을 것이다.

도 5a에 도시된 구조는 보호층(224)으로 유기절연층을 사용하며, 공통전극(205)은 제1기판(220)상에 Cu, Mo, Ta, Cr, Ti, Al 또는 Al합금 등을 적층하고 에칭하여 형성하고 화소전극(207)은 상기 보호층(224) 위에 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질을 적층하고 에칭하여 형성한다. 이때, 상기 화소전극(214)은 보호층(224)에 형성된 컨택홀(contact hole)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(214)에 접속된다. 이와 같은 구조에서는 투명한 화소전극(214)을 사용하므로, IPS모드 액정표시소자의 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 5b에 도시된 구조에서는 화소전극(307)이 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등으로 이루어져 게이트절연층(322) 위에 형성되는 반면에, 공통전극(305)은 ITO나 IZO로 이루어져 제1기판(320)에 형성된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 상기 공통전극과 화소전극을 모두 투명한 ITO나 IZO로 형성할 수도 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자(401)의 구조를 나 타내는 도면이다. 이 실시예의 IPS모드 액정표시소자는 공통전극(405)과 화소전극(407)의 배치구조를 제외하고는 도 2a에 도시된 IPS모드 액정표시소자와 그 구조가 동일하다. 따라서, 도 2a에 도시된 IPS모드 액정표시소자의 구조와 다른 구성에 대해서만 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(405)과 화소전극(407)이 화소내에 사각형상으로 배치되어 있다. 이때, 화소의 최외각, 즉 게이트라인(403)과 데이터라인(404) 근처에는 공통전극(405)이 배치되고 교대로 화소전극(407)과 공통전극(405)이 배치되어 화소의 중앙에는 섬형상의 화소전극(407)이 배치된다. 상기 공통전극(405)은 화소의 대각선으로 연장되는 공통라인(416)에 접속되고 화소전극(407)은 공통라인(416)과 직교하여 다른 대각선을 가로지르는 화소전극라인(418)에 접속된다. 이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자에서도 배향막의 배향방향(또는 러빙방향)과 편광판의 편광방향은 도 3에 도시된 방향과 동일하다.

또한, 이실시예의 IPS모드 액정표시소자는 도 2a, 도 5a 도 5b에 도시된 구조를 갖는다. 즉, 공통전극(405)은 제1기판 위에 불투명 금속 또는 ITO 등의 투명한 도전물질로 형성될 수 있으며, 화소전극(407) 역시 게이트절연층 또는 보호층 위에 불투명 금속 또는 ITO 등의 투명한 도전물질로 형성될 수 있을 것이다.

상기와 같이, 본 발명에서는 공통전극과 화소전극이 각각 사각형상으로 형성되어 4개의 도메인을 구성하며, 상기 공통전극과 화소전극은 가능한 모든 층상에 형성될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에서는 공통전극과 화소전극이 특정한 사각 형상으로 배치될 필요는 없다. 예를 들어, 정사각형의 공통전극과 화소전극도 가능하며, 직사각형상의 공통전극과 화소전극도 가능하다. 이때 사각형상의 공통전극과 화소전극의 X-방항과 Y-방향의 비(사각형의 가로변과 세로변의 비)는 약 3:1∼1:3으로 구성할 수 있다. 또한, 평행사변형이나 마름모꼴 또는 사다리꼴의 공통전극과 화소전극도 가능할 것이다.

이하, 상기와 같은 구성의 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 도면을 설명한다. 이때, 상기 도면은 도 5b에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자의 제조방법으로써, 상기 도면을 참조하여 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 설명한다.

우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 화소영역과 패드영역을 포함하는 제1기판(320)상에 Cu, Mo, Ta, Cr, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 적층하고 에칭하여 화소영역과 패드영역에 각각 게이트전극(311)과 제1게이트패드(352)를 형성한다. 이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, ITO나 IZO를 적층하고 에칭하여 화소영역에 사각형상의 공통전극(305)을 형성하고 패드영역의 제1게이트패드(352)상에 제2게이트패드(353)를 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(305)이 접속되는 공통전극라인(316)이 형성된다.

이후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 공통전극(305)과 제1게이트패드(352)가 형성된 제1기판(320) 전체에 게이트절연층(322)을 형성한 후, 화소영역에 반도체층(312)과 소스전극(313) 및 드레인전극(314), 화소전극(307)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(307)이 접속되어 공통전극(305)과 오버랩되어 축적용량을 생성하는 화소전극라인(318)이 형성된다.

상기 반도체층(312)과 소스/드레인전극(313,314)은 2-마스크공정과 1-마스크공정으로 형성할 수 있다. 2-마스크공정의 경우 반도체층(312)과 소스/드레인전극(313,314)은 각각 반도체와 금속을 연속 적층하여 별도의 마스크를 이용한 에칭공정에 의해 형성되며, 1-마스크공정의 경우 반도체와 금속을 적층한 후 회절마스크를 이용하여 반도체와 금속을 일체로 에칭함으로써 반도체층(312)과 소스/드레인전극(313,314)을 형성한다.

이어서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(320) 전체에 걸쳐 보호층을 형성한다. 한편, 제2기판(330)에는 화소영역의 화상비표시영역(예를 들면, 박막트랜지스터 형성영역, 게이트라인 및 데이터라인 형성영역)에 Cr/CrOx이나 수지로 이루어진 블랙매트릭스(332)가 형성되고 화상표시영역에는 R(Red), G(Green), B(Blue) 등으로 이루어진 컬러필터층(334)을 형성된다. 이때, 상기 제2기판(330)에는 컬러필터층(334)을 보호하고 제2기판(330)을 평탄성을 향상시키기 위해 오버코트층이 형성될 수도 있다.

상기와 같이, 제작된 제1기판(320) 및 제2기판(330)을 실링재(sealent)에 의해 합착한 후 상기 제1기판(320) 및 제2기판(330) 사이에 액정을 주입하여 액정층(340)을 형성한다. 이때, 제1기판(320) 또는 제2기판(330)에 직접 액정을 적하(dispensing)한 후 제1기판(320) 및 제2기판(330)을 합착하여 액정층(340)을 형성할 수도 있다(이 경우 적하된 액정은 합착력에 의해 기판(320,330) 전체로 퍼진다).

도 7d에 도시된 바와 같이, 제1기판(320) 및 제2기판(330)이 합착될 때, 외 부의 구동소자와 접속되어 신호가 입력되는 패드영역은 외부로 노출된다. 이어서, 상기와 같이 노출된 패드영역의 패드(352,353) 상부의 보호층(324)과 게이트절연층(322)을 상압(常壓)에서 발생하는 플라즈마로 처리하면, 도 7e에 도시된 바와 같이 상기 보호층(324)과 게이트절연층(322)이 제거되어 상기 제2패드(353)가 외부로 노출된다.

일반적으로 IPS모드 액정표시소자의 제작시 상기 패드(352)를 오픈시키기 위해서는 마스크를 이용하여 보호층(324)을 에칭해야만 하지만 본 발명에서는 마스크의 사용없이(즉, 포토공정의 진행없이) 상기 패드(352)를 오픈시키므로 제조공정을 감축시킬 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이, 공통전극(305)을 ITO나 IZO로 형성하는 경우 제1패드(352) 위에 ITO가 형성되므로 제1패드(352)의 산화를 방지하기 위한 별도의 금속층(주로 ITO나 IZO를 사용한다)의 패터닝이 필요없게 되므로, 공정이 더욱 단순화된다. 물론, 도 2b 나 도 5a에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자를 제작하는 경우에는 상기 패드(352) 상에 ITO패턴을 형성하는 공정을 포함해야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 화소내에 배치되는 공통전극과 화소전극이 교대로 사각형상으로 형성된다. 따라서, 복수의 도메인에 의해 주시야각이 보상되어 X,Y-방향으로 색변환이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이러한 주시야각의 보상을 위해, 상술한 설명에서는 교대로 배치된 각각 2개의 공통전극과 화소전극이 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 공통전극과 화소전극의 갯수에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 공통전극 및 화소전극이 배치될 수도 있으며, 3개 이상 의 공통전극 및 화소전극이 배치될 수도 있을 것이다. 또한, 상기한 설명에서는 공통전극 및 화소전극이 사각형상이라는 특정한 형상으로 설명되고 있지만, 본 발명의 공통전극과 화소전극이 이와 같은 특정 형상으로 형성될 필요는 없다. 본 발명에서는 공통전극과 화소전극이 화소의 안쪽으로 교대로 형성되어 바깥쪽에서 안쪽으로, 또는 안쪽에서 바깥쪽으로 전계를 형성할 수만 있다면 어떠한 형상도 가능하다. 예를 들어, 정사각형, 직사각형, 마름모꼴, 사다리꼴, 원형, 다각형과 같은 폐곡선형상의 공통전극과 화소전극은 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에 훌륭하게 적용될 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 특정한 구조에 한정되지 않는다. 상술한 구조는 본 발명을 설명하기 위한 일례로서, 본 발명이 권리범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라, 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 적어도 하나의 공통전극 및 화소전극을 사각형상으로 화소내에 교대로 배치하였다. 따라서, 화소내에는 서로 다른 주시야각방향을 갖는 복수의 도메인이 형성되므로, IPS모드 액정표시소자의 주시야각이 보상되어 X,Y방향으로의 파란색의 색변환 및 노란색의 색변환을 방지할 수 있게 된다.

Claims

제1기판에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

각 화소에 형성된 구동소자;

상기 화소내에 폐곡선 형상으로 교대로 배치되어 횡전계를 형성하는 적어도 하나의 공통전극 및 화소전극;

화소의 제1대각선 방향으로 일직선으로 배열되어 공통전극이 접속되는 공통라인;

공통라인과 교차하도록 화소의 제2대각선방향으로 일직선으로 배열되어 화소전극이 접속되는 화소전극라인; 및

상기 공통라인과 연결되어, 공통전극의 폐곡선형상 외부의 서로 인접하는 데이터라인과 화소전극 사이에 상기 데이터라인과 평행하게 배치되어 데이터라인과 화소전극 사이의 전계를 차단하는 전계차단용 전극으로 구성된 횡전계모드 액정표시소자..
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제1항에 있어서, 상기 전계차단용 전극은 데이터라인의 적어도 일부와 오버립되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
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제1항에 있어서, 상기 구동소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제8항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,

제1기판위에 형성된 게이트전극;

상기 게이트전극이 형성된 제1기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층;

상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층;

상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극; 및

상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 제1기판 전체에 걸쳐 적층된 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제9항에 있어서, 상기 제1기판 위에는 공통전극이 형성되고 상기 게이트절연층 위에는 화소전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제9항에 있어서, 상기 제1기판 위에는 공통전극이 형성되고 상기 보호층 위에는 화소전극이 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 보호층은 유기보호층인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
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제1항에 있어서, 상기 공통라인 및 화소전극라인은 각각 화소전극 및 공통전극과 오버랩되어 축적용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
화소영역과 패드영역을 포함하는 제1기판을 제공하는 단계;

상기 제1기판 위의 화소영역에 게이트전극을 형성하고 패드영역에 제1패드를 형성하는 단계;

상기 제1기판 전체에 걸쳐 투명한 도전물질을 적층하고 에칭하여 상기 제1기판 위에 공통전극을 형성하고 상기 패드영역에 제1패드를 감싸는 투명한 제2패드를 형성하는 단계;

상기 제1기판 전체에 걸쳐 제1절연층을 형성하는 단계;

상기 화소영역의 제1절연층 위에 반도체층, 소스/드레인전극 및 사각형상의 화소전극을 형성하는 단계;

상기 제1기판 전체에 걸쳐 제2절연층을 적층하는 단계;

제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계; 및

외부로 노출된 패드영역의 제1 및 제2절연층을 상압 플라즈마로 처리하여 패드를 오픈시키는 단계로 구성된 횡전계모드 액정표시소자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 게이트전극 및 제1패드를 형성하는 단계는,

제1기판상에 금속층을 적층하는 단계; 및

상기 금속층을 에칭하여 화소영역에 게이트전극을 형성하고 패드영역에 제1패드를 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 반도체층, 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,

제1절연층 위에 반도체를 적층한 후 에칭하여 반도체층을 형성하는 단계; 및

반도체층이 형성된 제1절연층 위에 금속을 적층하고 에칭하여 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 반도체층, 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,

제1절연층 위에 반도체 및 금속을 연속 적층하는 단계; 및

회절마스크를 이용하여 반도체층, 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 폐곡선은 사각형, 직사각형, 원, 마름모꼴, 삼각형, 사다리꼴을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제21항에 있어서, 상기 직사각형의 가로변과 세로변의 비는 1:3∼3:1인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
제1항에 있어서,

제1기판 및 제2기판에 각각 형성된 제1배향막 및 제2배향막; 및

상기 제1기판의 하부 및 제2기판의 상부에 각각 부착되는 제1편광판 및 제2편광판을 추가로 포함하며,

상기 제1배향막 및 제2배향막의 러빙방향은 화소전극라인의 연장방향과 동일하고 제1편광판의 편광방향은 공통라인의 연장방향과 평행하며, 제2편광판의 편광방향은 화소전극라인의 연장방향과 평행한 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
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