KR100663292B1 - 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 개시하며, 개시된 본 발명의 방법은, 상부 및 하부 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 하부 투명성 절연기판 상에 게이트 버스라인을 형성하고, 카운터전극이 형성될 영역에 수개의 단차형성층을 형성하는 단계; 상기 수개의 단차형성층 상부에 카운터전극을 형성하는 단계; 상기 카운터전극이 형성된 하부 투명성 절연기판의 전체 상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 상부 및 하부의 양 투명성 절연기판을 합착하고, 상기 상부 투명성 절연기판과 하부 투명성 절연기판 사이에 액정을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 부가적 공정의 추가없이 카운터전극의 형상을 종래의 편평한 구조로부터 탈피하여 제조함으로써 액정에 인가되는 전계를 효과적으로 입력하여 액정의 응답속도를 향상시킬 수 있다.

Description

프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법{Method for fringe field switching mode liquid crystal display}

도 1은 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 평면도.

도 2은 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

11: 하부 유리기판 13: 게이트 버스라인

14: 단차형성층 15: 카운터전극

17: 게이트절연막 19: 보호막

21:화소전극 23: 상부 유리기판

25: 액정분자

본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 액정에 인가되는 전계를 극대화하여 액정의 응답속도를 향상시키는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하, LCD라 칭한다)는 경량, 박형, 및 저소비전력등의 특성을 갖기 때문에 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)을 대신하여 각종 정보기기의 단말기 또는 비디오기기등에 사용되고 있다. 특히, 박막트랜지스(Thin Film Transister: 이하, TFT라 칭한다)가 구비된 TFT-LCD는 응답특성이 우수하고 고화소수에 적합하기 때문에 고화질 및 대형표시장치를 실현할 수 있다.

한편, 상기 TFT-LCD는 트위스트네마틱(TN: Twisted Nematic)구동 모드를 채택하여 왔기 때문에 시야각이 협소하다는 단점이 있었지만, 최근 인플레인구동(In Plane Switching: 이하, IPS라 칭한다) 액정표시장치가 제안되어 상기 협소한 시야각 문제를 어느정도 해결하였다.

그러나, 상기 IPS-LCD는 광시야각을 실현했음에도 불구하고 카운터전극 및 화소전극이 불투명금속으로 이루어진 것에 기인하여 개구율 및 투과율이 낮은 단점을 가지고 있었다.

이에, IPS-LCD가 갖고있는 낮은 개구율 및 투과율을 개선하기 위하여 프린지필드구동(Fringe Field Switching: 이하, FFS라 칭한다) 액정표시장치가 제안되었다.

도 1은 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 어레이기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 버스라인(13)과 데이타 버스라인(12)이 교차배열되어 단위화소가 한정되고, 상기 교차부에는 스위칭소자인 박막트랜지스터(100)가 배치된다.

투명전도체로 이루어진 카운터전극(15)이 단위화소내에 배치되고 화소전극(21)이 상기 카운터전극(15)과 오버랩되게 단위화소내에 배치된다. 상기 화소전극(21)도 투명전도체로 이루어지며 상기 카운터전극(15)과 전기적으로 절연된다.

상기 화소전극(21)은 상기 데이타 버스라인(12)과 평행하면서 등간격으로 이격배치되는 빗살 형태로 되어있고 그 일단이 TFT(100)의 소오스전극(부호 표시안됨)과 연결되어 있다.

도 2는 종래기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 어레이기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프린지필드구동 액정표시장치에는 투명성 절연기판, 예를 들어, 유리기판(11)상에 공통전극(13a)과 콘택되는 카운터전극(15)이 있고 빗살형태의 화소전극(21)이 게이트절연막(17) 및 보호막(19)을 사이에 두고 상기 카운터전극(15)과 오버랩되게 배치되어 있다. 또한, 스위칭소자로서 소오스 및 드레인 전극(부호표시 되지않음)을 포함한 TFT(100)가 배치되어 있다.

여기서, 하부 유리기판(11)과 상부 유리기판(23)은 액정층(도시되지 않음)의 개재하에 소정의 거리를 두고 대향배치되어 있다. 이때, 상기 하부 유리기판(11)과 상부 유리기판(23)의 간격을 셀갭(cell gap)이라고 한다. 이는 상기 카운터전극(15)과 화소전극(21)간의 간격보다 커서 상기 양 전극간에 포물선 형태의 프린지필드(2개의 곡선형 점선으로 도시됨)가 형성된다.

상기와 같은 종래의 프린지필드구동 액정표시장치는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 카운터전극(15)과 화소전극(21)사이에 프린지필드가 형성되도록 하여 상부 및 하부 유리기판(11)(23)사이에 개재하는 음의 유전율 이방성특성을 갖는 액정분자(도시되지 않음)들이 모두 동작되도록 하여 편광판(도시되지 않음)을 통과하여 온 빛이 진행하게끔 하여 고휘도 및 광시야각을 실현하도록 만든 구조이다.

그러나, 상기 프린지필드구동 액정표시장치는 TN 및 IPS구동 TFT-LCD에 비하여 시야각이 우수하지만 상기 카운터전극이 편평한 구조로 되어있기 때문에 액정에 인가되는 전계가 균일하다. 따라서, 종래의 프린지필드구동 액정표시장치는 상기와 같은 이유로 액정의 응답속도가 느리다는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프린지필드구동 액정표시장치에 있어서 카운터전극의 형상을 요철의 형상으로 구성하므로써 액정에 인가되는 전계를 극대화하여 액정의 응답속도를 향상시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법의 다른 목적은부가적인 공정의 추가없이 카운터전극을 요철화 할 수 있으며, 액정셀(cell)의 갭을 감소시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 상부 및 하부 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 하부 투명성 절연기판 상에 게이트 버스라인을 형성하고, 카운터전극이 형성될 영역에 수개의 단차형성층을 형성하는 단계; 상기 수개의 단차형성층 상부에 카운터전극을 형성하는 단계; 상기 카운터전극이 형성된 하부 투명성 절연기판의 전체 상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 상부 및 하부의 양 투명성 절연기판을 합착하고, 상기 상부 투명성 절연기판과 하부 투명성 절연기판 사이에 액정을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 상부 및 하부 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 하부 투명성 절연기판 상에 게이트 버스라인을 형성하고, 카운터전극이 형성될 영역에 수개의 단차형성층을 형성하는 단계; 상기 수개의 단차형성층 사이에 수개의 카운터전극의 분지를 형성하는 단계; 상기 수개의 카운터전극의 분지가 형성된 하부 투명성 절연기판의 전체 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 상부 및 하부의 양 투명성 절연기판을 합착하고, 상기 상부 투명성 절연기판과 하부 투명성 절연기판 사이에 액정을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 투명성 절연기판, 예를 들어, 유리기판(11)상에 Al 또는 MoW 등의 전도성이 좋은 금속을 재료로 하여 게이트 버스라인(13)을 형성한다.

여기서, 상기 게이트 버스라인(13)의 형성과 병행하여 후속공정에 있어서 카운터전극을 형성할 영역 상에 단차형성층(14)을 수개 형성한다. 이때, 상기 수개의 단차형성층(14)은 후속공정에 의하여 형성될 카운터전극(15)을 종래의 편평한 구조에서 상기한 예의 요철구조로 형성하기 위함이다. 특히, 액정셀(cell)에 대하여 스위치를 오프(Off) 및 온(On)하는 때 상기 수개의 단차형성층(14)은 빛샘을 방지하는 역할을 한다. 한편, 상기 수개의 단차형성층(14)의 두께와 폭을 각각 1㎛이내와 10㎛이내로 하는 것이 바람직하다.

이때, 본 공정에 있어서 상기 단차형성층(14)의 재료와 공정상 필요한 마스크는 상기 게이트금속막(13)의 재료와 마스크를 그대로 이용하므로 별도의 추가공정 및 마스크가 필요없다.

이어, 상기 수개의 단차형성층(14)을 포함하여 상기 유리기판(11)상에 ITO를 이용하여 카운터전극(15)을 형성한다. 그리하면, 상기 카운터전극(15)은 종래의 편평한 구조로부터 탈피하여 하부의 수개의 단차형성층(14)의 두께와 폭 및 테이퍼 각(Taper Angle)에 의존한 형태로 형성된다. 예를 들면, 상기의 예처럼 요철구조의 카운터전극(15)이 형성된다. 한편, 상기 카운터전극(15)의 두께는 상기 수개의 단차형성층(14)의 두께와 동일하거나 그 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

그 다음, 게이트절연막(17) 및 보호막(19)을 순차적으로 형성하면 그 결과물은 편평한 구조로부터 탈피하여 상기 카운터전극(15)의 예처럼 요철구조로 형성된다. 이어, 상기 결과물상에 ITO를 이용하여 화소전극(21)을 수개 형성한다.

한편, 상기 수개의 화소전극(21)을 상기 단차형성층(14)과 각각 대향 배치되도록 전기한 예의 요철의 형상중 철(凸)의 부분에 각각 형성할 수 있으며, 이와는 달리 요(凹)의 부분에 상기 수개의 화소전극(21)을 각각 형성할 수도 있다. 특히, 후자의 예처럼 요(凹)부분에 상기 수개의 화소전극(21)을 배치하면 액정셀(cell)의 갭이 감소하는 효과를 가져온다.

상기한 바와 같이, 상기 화소전극(21)이 형성되는 위치를 변화시킴으로써 액정셀(cell)의 갭을 조절할 수 있고, 액정의 비틀림 정도도 조절할 수 있다.

이후, 컬러필터(도시되지 않음)가 구비되어 있는 상부 유리기판(23)과 상기 TFT(100), 게이트 버스라인(13), 수개의 단차형성층(14), 카운터전극(15) 및 화소전극(21) 등이 구비된 하부 유리기판(11)을 합착한다.

그 다음, 액정(25)을 상부 및 하부 유리기판(11)(23)사이에 주입하고 봉지하면 하나의 액정셀(cell)이 완성된다. 여기서, 도 3의 (a)부분은 전계가 인가되지 않았을 때 상기 액정분자(25)들의 배열을 도시한 것이며, 도 3의 (b)부분은 전계가 인가되지 않았을 때 상기 액정분자(25)들의 배열상태를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예와 유사하지만, 카운터전극(15)이 수개의 단차형성층(14)사이에 위치하여 상기 수개의 단차형성층(14)만이 요철을 형성한다. 여기서, 상기 카운터전극(15)과 단차형성층(14)사이의 간격은 10㎛이내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도 4에 있어서도, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼, 전계가 인가되지 않았을 때(도 4의 (a)부분)와 인가되지 않았을 때(도 4의 (b)부분)의 상기 액정분자(25)들의 배열상태가 도시되어 있다.

한편, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 제조방법은 상기 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예의 제조방법과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 단차형성층(14)의 제조공정은 게이트금속막(13)의 제조공정과 병행하여 실시하므로써 별도의 추가적인 공정을 요구하지는 않는다.

한편, 상기 단차형성층(14)물질로서 상기 게이트금속 대신에 광식각 공정이 가능한 광유기물을 사용할 수 있는데, 그 예를 들자면, 벤조사이클로부틴(BCB), 아크릴, 폴리이미드를 들 수 있다.

상기와 같이 광유기물을 단차형성물질로서 이용하여 화소전극(21)의 하부를 요철구조로 형성할 경우, 상기 광유기물층의 두께와 폭을 각각 2㎛이내와 10㎛이내로 하는 것이 바람직하다.

기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는 카운터전극을 요철구조로 형성하여 액정에 인가되는 전계를 강하게 한다. 그러면, 강한 전계의 영향하에 액정의 응답속도가 종래의 그것보다 빠르게 되어 결과적으로 고속응답을 갖는 프린지필드구동 액정표시장치를 제조할 수 있게 된다.

또한, 화소전극의 위치를 변화시켜 액정셀(cell)의 갭(gap)을 조절할 수 있으며 액정의 비틀림 정도도 조절할 수 있다. 특히, 본 발명은 단차형성층의 존재로 말미암아, 암 및 광 상태에서 발생할 수 있는 미세한 빛샘을 방지할 수 있어 선명한 화질을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은 액정에 인가되는 필드의 형상을 왜곡되게 하여 액정의 배열이 불규칙적으로 운동하게끔 할 수 있으므로 FFS-LCD외에도 기존의 TN-LCD에도 적용할 수 있는 잇점도 있다.

Claims (17)

1. 상부 및 하부 투명성 절연기판을 제공하는 단계;

   상기 하부 투명성 절연기판 상에 게이트 버스라인을 형성하고, 카운터전극이 형성될 영역에 수개의 단차형성층을 형성하는 단계;

   상기 수개의 단차형성층 상부에 카운터전극을 형성하는 단계;

   상기 카운터전극이 형성된 하부 투명성 절연기판의 전체 상에 게이트절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트절연막 상에 보호막을 형성하는 단계;

   상기 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및

   상기 상부 및 하부의 양 투명성 절연기판을 합착하고, 상기 상부 투명성 절연기판과 하부 투명성 절연기판 사이에 액정을 주입하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수개의 단차형성층은 상기 게이트 버스라인의 재료를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 수개의 단차형성층의 두께와 폭은 각각 1㎛이내와 10㎛이내로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 수개의 단차형성층은 광유기물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 광유기물은 벤조사이클로부틴, 아크릴, 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 수개의 단차형성층의 두께와 폭은 각각 2㎛이내와 10㎛이내로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 카운터전극의 두께는 상기 수개의 단차형성층의 두께와 동일하게 하거나 그 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 수개의 단차형성층은 이격 배치되게 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
9. 상부 및 하부 투명성 절연기판을 제공하는 단계;

   상기 하부 투명성 절연기판 상에 게이트 버스라인을 형성하고, 카운터전극이 형성될 영역에 수개의 단차형성층을 형성하는 단계;

   상기 수개의 단차형성층 사이에 수개의 카운터전극의 분지를 형성하는 단계;

   상기 수개의 카운터전극의 분지가 형성된 하부 투명성 절연기판의 전체 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트절연막 상에 보호막을 형성하는 단계;

   상기 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및

   상기 상부 및 하부의 양 투명성 절연기판을 합착하고, 상기 상부 투명성 절연기판과 하부 투명성 절연기판 사이에 액정을 주입하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 수개의 단차형성층은 게이트 버스라인의 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 수개의 단차형성층의 두께와 폭은 각각 1㎛이내와 10㎛이내로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 수개의 단차형성층은 광유기물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 광유기물은 벤조사이클로부틴, 아크릴, 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 수개의 단차형성층의 두께와 폭은 각각 2㎛이내와 10㎛이내로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
15. 제 9 항에 있어서,

    상기 카운터전극의 두께는 상기 수개의 단차형성층의 두께와 동일하게 하거나 그 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
16. 제 9 항에 있어서,

    상기 수개의 단차형성층은 이격 배치되게 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
17. 제 9 항에 있어서,

    상기 단차형성층과 카운터전극간의 간격은 10㎛이내로 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.

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