KR100824251B1 - 능동 매트릭스 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

데이터 배선이 TFT 기판상에 형성된 영역에, 사다리꼴 단면 등을 가지는 각 볼록부가 형성된다. 픽셀 전극은 볼록부의 각 표면 중 하나 위에 형성되고, 공통 전극이 다른 표면에 형성된다. 또한, 픽셀 전극 및 공통 전극은 서로 인접한 볼록부 사이에 서로 마주보도록 설정된다.
IPS 모드 액정 표시 소자, 픽셀 전극, 공통 전극

Description

능동 매트릭스 액정 표시 장치{ACTIVE MATRIX LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1 은 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판의 구성을 나타내는 평면도.
도 2 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판의 구조를 나타내는 단면도로서, 도 1의 I-I 선에 따른 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치에서 생성된 전계를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판상의 볼록부의 구성을 나타내는 평면도.
도 5 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판상의 볼록부의 다른 구성을 나타내는 평면도.
도 6 은 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판의 구성을 나타내는 평면도.
도 7 은 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판의 구조를 나타내는 단면이고, 도 6 의 II-II 선에 따른 단면도.
도 8 은 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치의 TFT 기판의 구성을 나타내는 평면 도.
도 9 는 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치에서 생성된 전계를 개략적으로 나타내는 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11, 31 : 유리기판 12 : 볼록부
13 : 제 1 절연막 14 : 제 2 절연막
15, 52 : 공통 전극 16 : 제 2 픽셀전극
17 : 데이터 배선 18 : 제 1 픽셀전극
19 : 저장 커패시터 전극 20 : TFT
21 : 공통 전극 배선 22 : 게이트 배선
23 : 제 1 콘택트 홀 24 : 제 2 콘택트 홀
25 : 개구 26, 35 : 배향막
32 : 블랙 매트릭스 층 33R : 적색 필터층
33G : 녹색 필터층 33B : 청색 필터층
34 : 오버코트층 40 : 액정층
50 : TFT 기판 51 : 픽셀 전극
70 : 액정층
본 발명은 능동 매트릭스 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IPS 모드 (in-plane switching mode) 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근에, 픽셀의 스위칭 장치로서 박막 트랜지스터를 사용하는 능동 매트릭스 액정 표시 장치가 널리 사용되어 왔다. 앞서 설명된 LCD 소자의 동작 모드는 유리 기판에 수직한 방향으로 액정 분자가 회전하는 트위스트 네마틱 모드 (twisted nematic mode); 및 유리 기판에 평행한 방향으로 액정 분자가 회전하는 측면 전계 모드를 포함한다. 또한, 측면 전계 모드는 IPS (in-plane switching) 모드로 지칭된다.
도 8 또는 도 9 에 나타난 바와 같이, 보통 IPS 모드 LCD 장치에서, 픽셀 전극 (51) 및 공통 전극 (52) 는 TFT 기판 (50) 상에 서로 평행하도록 교대로 형성된다. 따라서, 이 두 전극 사이의 전계 (53) 는 전송된 빛의 양을 조절하기 위하여 액정 분자의 배향 (orientation) 을 변화시킨다. 앞서 기술된 바와 같이, IPS 모드에서, 액정 분자는 기판 표면에 평행한 면으로 회전된다. 그러므로, IPS 모드는 TN 모드의 시야각 특성보다 더 나은 시야각 특성을 가진다. 이러한 IPS 모드 LCD 장치로서, 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평 7-191336호가 공지되어 있다.
그러나, 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치에서, 구동 전압을 감소시키기 위해, 픽셀 전극 (51) 및 공통 전극 (52) 은 빗살 패턴 (comb-teeth pattern) 으로 배열되고 빗살 형상의 전극은 개구 내에 형성된다. 픽셀 전극 (51) 또는 공통 전극 (52) 이 투명하지 않거나 낮은 광 투과율을 가지는 도전막으로 형성된다면, 개구비 (aperture ratio) 는 필연적으로 낮아진다.
게다가, 빗살 형상 전극이 도 9 에 도시된 바와 같이 거의 동일한 면 상에 형성되기 때문에, 기판 (50) 및 기판 (60) 에 평행한 측면 전계 이외에도 기판 (50) 및 기판 (60) 에 수직한 수직 전계 또한 생성된다. 따라서, 균일한 측면 전계는 액정층 (70) 내에 생성될 수 없다. 그러므로, 시야각 특성은 열화 될 수도 있다.
또한, 빗살 형상 전극이 개구 내에 형성되기 때문에, 개구 내의 빗살 형상 전극에 의해 단차가 형성된다. 따라서, 액정 분자의 초기 배향 위치를 제어하기 위한 러빙 (rubbing) 처리에서, 러빙 잔해물은 단차에 의해 발생 된다. 그러므로, 점 결함과 같은 표시 특성 저하가 러빙 잔해물에 의해 유발될 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 대표적인 특징은 개구비 및 시야각 특성을 개선 시키고 마찰 잔해물에 의한 점 결함 같은 표시 특성 저하 발생의 억제가 가능한 IPS 모드 능동 매트릭스 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 IPS 모드 LCD 장치는 서로 마주보는 한 쌍의 기판 및 한 쌍의 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 한 쌍의 기판 중 하나의 기판은: 서로 교차하는 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선을 포함하며, 공통 전극 배선이 게이트 배선 각각에 거의 평행하게 배치되고; 스위칭 소자가 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 둘러싸인 각각의 픽셀 영역 내에 배치되며; 픽셀 전극이 스위칭 소자에 접속된다. LCD 장치에서, 픽셀 영역 내에서 액정층의 액정 분자는 공통 전극 배선 및 픽셀 전극 중 하나에 접속되는 공통 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 기판에 거의 평행한 면으로 회전된다. 하나의 기판상에, 데이터 배선이 형성된 영역에 적어도 오버랩 되도록 형성된 스트라이프 형상의 볼록부가 제공된다. 픽셀 전극은 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성된다. 또한, 공통 전극은 적어도 볼록부의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성된다.
본 발명의 다른 IPS 모드 LCD 장치는 서로 마주보는 기판의 한 쌍 및 한 쌍의 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 한 쌍의 기판 중 하나는: 서로 교차하는 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선을 포함하며, 공통 전극 배선이 게이트 배선 각각에 거의 평행하게 배치되고; 스위칭 소자가 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 둘러싸인 픽셀 영역 각각에 배치되며; 스위칭 소자에 접속된다. LCD 장치에서, 픽셀 영역 내의 액정층의 액정 분자는 공통 전극 배선 및 픽셀 전극 중 하나에 접속되는 공통 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 기판에 거의 평행한 평면으로 회전된다. 하나의 기판상에, 데이터 배선, 게이트 배선 및 공통 전극 배선이 형성된 영역에 적어도 오버랩되도록 형성된 격자 형상의 볼록부가 제공된다. 픽셀 전극은 데이터 배선을 따라서 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역 형성된다. 또한, 공통 전극은 볼록부의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성된다.
픽셀 전극은 데이터 배선이 형성된 층과 동일한 층에 형성된 제 1 픽셀 전 극, 및 그 사이에 개재된 절연막을 통해 제 1 픽셀 전극 상에 형성되고 콘택트 홀을 통해 제 1 픽셀 전극에 접속되는 제 2 픽셀 전극으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 픽셀 전극 및 공통 전극은 동일한 층으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 배선은 볼록부의 상부 상에 형성되고, 제 1 및 제 2 픽셀 전극은 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 배선 및 제 1 픽셀 전극은 볼록부의 하부에 형성되고, 제 2 픽셀 전극은 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 볼록부의 단면은, 연장 방향에 수직한 방향으로, 양 측벽이 기판의 면에 대해 거의 동일한 각도로 경사를 갖는 사다리꼴 형상을 갖는다.
본 발명의 목적과 이점 및 이상의 설명은 첨부된 도면과 관련되는 설명을 참조함으로써 당업자에게는 명백하다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 사다리꼴 단면 등을 가지는 볼록부는, 데이터 배선이 능동 매트릭스 LCD 장치에 포함된 TFT 기판상에 형성된 영역과 적어도 오버랩되도록 형성된다. 픽셀전극은 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성된다. 또한, 공통 전극은 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성된다. 서로 인접한 볼록부 사이에서, 픽셀전극 및 공통 전극은 서로 마주보도록 설정된다. 앞에 설명된 구조에서, 픽셀 전극 및 공통 전극의 유 효영역이 증가 될 수 있기 때문에, 픽셀 영역의 개구를 교차하는 빗살 형상 전극이 형성되는 것이 더 이상 요구되지 않는다. 그러므로, 개구는 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치에 비해 증가 될 수 있다. 또한, 픽셀 전극 및 공통 전극이 서로 마주보도록 설정될 수 있기 때문에, 전극 사이에서 생성된 전계는 기판 표면에 균일하고 거의 평행하게 설정될 수 있다. 그러므로, 시야각 특성은 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치에 비해 개선될 수 있다. 또한, 개구 내의 빗살 형상 전극을 형성하는 것이 요구되지 않기 때문에, 러빙 잔해물이 개구 내에 보다 적게 발생된다. 그러므로, 점 결함 같은 표시 특성 저하가 억제될 수 있다.
본 발명의 상기 실시형태를 보다 상세하게 설명하기 위해, 도 1 내지 5 를 참조함으로써 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 능동 매트릭스 LCD 장치를 설명한다.
본 실시형태의 능동 매트릭스 LCD 장치는: TFT 와 같은 스위칭 소자가 형성된 하나의 기판; 컬러 필터 (color filter) 등이 형성된 다른 기판; 및 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 다음의 설명에서, TFT와 같은 스위칭 소자가 기판 상에 형성되어 있는 하나의 기판은 TFT 기판으로 지칭된다. 또한, 다음의 설명에서, 컬러 필터 등이 형성되어 있는 다른 기판은 대향 기판으로 지칭된다.
TFT 기판상에, 도 1 에 나타난 바와 같이, 게이트 배선 (22) 및 데이터 배선 (17) 이 서로에 대해 대략 직각으로 배치되고, 공통 전극 배선 (21) 은 각각의 게이트 배선 (22) 에 대략 평행하게 배치된다. 또한, 게이트 배선 (22) 및 데이터 배선 (17) 에 의해 둘러싸인 각 픽셀 영역 내에, TFT (20) 가 배치되고, 그 내 부에는 소스 (source) 전극 및 드레인 전극 중 하나가 데이터 배선 (17) 에 접속된다. TFT (20) 의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나는 픽셀 영역 내에서 데이터 배선 (17) 을 따라 연장하는 제 1 픽셀 전극 (18) 에 접속된다. 제 1 픽셀 전극 (18) 은 공통 전극 배선 (21) 의 일부분으로 구부러지고 공통 전극 배선 (21) 과 오버랩되어 저장 커패시터 전극 (19) 를 형성한다. 또한, 데이터 배선 (17) 각각의 양단부 상에, 제 1 콘택트 (contact) 홀 (23) 을 통해 공통 전극 배선 (21) 에 접속되는 공통 전극 (15) 및 제 2 콘택트 홀 (24) 을 통해 제 1 픽셀 전극 (18) 에 접속되는 제 2 픽셀 전극 (16) 이 배치된다.
또한, 도 2 및 4 에 나타난 바와 같이, 유리 기판 (11) 의 주 표면상에, 데이터 배선 (17) 을 따라 볼록하게 되는 볼록부 (12) 가 형성된다. 볼록부 (12) 각각의 상부 상에, 데이터 배선 (17) 이 그 사이에 개재된 제 1 절연막 (13) 을 통해 형성된다. 볼록부 (12) 의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에서, 제 1 픽셀전극 (18) 이 형성된다. 또한, 볼록부 (12) 의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에서, 제 2 픽셀 전극 (16) 이 그 사이에 개재된 제 2 절연막 (14) 을 통해 제 1 픽셀 전극 (18) 상에 형성된다. 볼록부 (12) 의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에서, 공통 전극 (15) 이 형성된다. 좀 더 상세하게, 도 3 에 나타난 바와 같이, 이 실시형태의 TFT 기판 상에서, 전극은 공통 전극 (15) 이 개구 (25) 를 가로질러 제 1 픽셀 전극 (18) 및 제 2 픽셀 전극 (16) 을 마주보도록 배치된다. 그러므로, 양 전극 사이의 기판 표면에 균일하고 거의 평행한 전계 (27) 의 생성이 가능하다. 또한, 배향막 (26; alignment film) 은 공통 전극 (15), 제 2 픽셀 전극 (16) 및 제 2 절연막 (14) 의 노출된 부분 상에 형성된다.
도 1 및 2 에 도시된 구성은 예시이다. 공통 전극 (15) 이 볼록부 (12) 의 하나의 측벽 상에 형성되고 제 2 픽셀 전극 (16) 이 볼록부 (12) 의 다른 측벽 상에 형성되는 한, 각각의 배선과 전극의 형상 및 폭, 콘택트 홀의 위치 (position) 등은 특별히 제한되어 있지 않다. 또한, 도 1 및 2 에서는, 데이터 배선 (17) 사이의 관계를 쉽게 이해하도록 하기 위해, 공통 전극 (15), 제 2 픽셀 전극 (16) 및 제 1 픽셀 전극 (18) 및 볼록부 (12) 가 강조되어 도시된다. 그러나, 볼록부 (12) 의 폭 및 높이, 측벽의 경사각 등은 제한되지 않는다. 또한, 도 2 에서, 볼록부 (12) 의 단면은 사다리꼴 형상을 가진다. 그러나, 측벽이 기판의 주 표면에 대해 소정된 각도로 경사를 갖는 한, 사각형 형상, 다각형 형상, 둥근 코너를 갖는 형상 등이 채택될 수도 있다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 대향 기판에서는, 각각의 픽셀 영역을 정의하고 픽셀 영역 사이에서 광을 차단하는 블랙 매트릭스 층 (32) 이 유리 기판 (31) 상에 형성된다. 각각의 픽셀 영역에서, 적색 (red) 필터층 (33R), 녹색 (green) 필터층 (33G) 및 청색 (blue) 필터층 (33B)이 형성된다. 게다가, 검은 매트릭스층 (32) 및 컬러 필터층 (33R, 33G, 33B) 을 커버하고, 그 표면이 평탄하게 된 오버코트층 (34) 이 형성된다. 또한, 오버코트층 (34) 상에, 배향막 (35) 이 형성된다. 더욱이, 액정층 (40) 이 TFT 기판과 대향 기판 사이에 개재된다.
다음으로, 도 1 및 2 를 참조하여, 이 실시형태의 능동 매트릭스 LCD 장치를 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 공지된 포토리소그래피 기술을 사용함으로써, 유리 기판 (11) 상에, 레지스트 패턴이 데이터 배선 (17) 이 형성된 영역을 따라 형성된다. 그 후에, 공지된 에칭 기술을 이용하여, 노출된 유리기판 (11) 이 플루오르화수소 에천트 등으로 에칭된다. 이와 같이 하여, 도 2 에 도시된 바와 같은 볼록부 (12) 가 형성된다. 볼록부 (12) 는 레지스트 패턴, 에칭 시간, 식각제 (etchant) 의 유형 등을 형성하는 영역을 적절하게 설정함으로써 소망하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 볼록부 (12) 는 도 4 에서 도시된 바와 같이, 데이터 배선 (17) 사이의 피치 (pitch) 에 따라 스트라이프 패턴 (stripe pattern) 으로 형성될 수도 있다. 다른 방법으로는, 도 5 에 나타난 바와 같이, 격자 형상 볼록부는 공통 전극 배선 (21) 및 게이트 배선 (22) 이 배치되어 있는 에칭 부분을 제외한 개구 (25) 가 될 부분만을 에칭함으로써 형성될 수도 있다. 보다 상세하게, 개구 (25) 가 되는 그 부분만이 오목한 형상을 가지도록 형성될 수도 있다. 또한, 볼록부 (12) 의 높이는 개구 (25) 내에 액정층의 두께 이하로 설정될 수도 있다.
다음으로, 스퍼터링 (sputtering) 방법은 볼록부 (12) 그 상부에 가지는 유리기판 (11) 위에 Al, Mo 등을 성막시키기 위해 사용된다. 따라서, 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여, 공통 전극 배선 (21) 및 게이트 배선 (22) 이 형성된다.
다음으로, 플라즈마 강화 CVD 방법을 사용하여, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등으로 만들어진 제 1 절연막 (13) 이 적층된다. 다음으로, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 등이 성막되고, 다음으로 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여, TFT (20) 가 될 섬 형상 (island-shaped) 반도체 층을 형성한다.
다음으로, 스퍼터링 (sputtering) 방법을 Cr 등을 성막하기 위해 사용되고, 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여 데이터 배선 (17), 제 1 픽셀 전극 (18) 그리고 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 픽셀전극 (18) 이 공통 전극 배선 (21) 과 오버랩 되도록 함으로써, 제 1 픽셀 전극 (18) 이 저장 커패시터 전극 (19) 으로서, 액정층에 인가되는 전압을 유지하는 역할을 갖도록 하는 것이 가능하다.
다음으로, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등으로 이루어진 제 2 절연막 (14)이 플라즈마 강화 CVD 방법을 사용하여 적층된다. 다음으로, 공통 전극 배선 (21) 위의 소정된 위치에서, 제 1 절연막 (13) 및 제 2 절연막 (14) 을 관통하는 제 1 콘택트 홀 (23) 이 형성된다. 동시에, 제 1 픽셀 전극 (18) 상의 소정의 위치에, 제 2 절연막 (14) 을 관통하는 제 2 콘택트 홀 (24) 이 형성된다.
다음으로, ITO (indium thin oxide)와 같은 투명 도전층 (transparent conductive layer) 이 스퍼터링 방법을 사용하여 형성된다. 투명 도전층에 대해 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여, 도 1 및 2 에 나타난 것과 같이 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀 전극 (16) 이 볼록부 (12) 의 양단부 상에 형성된다. 공통 전극 (15) 은 제 1 콘택트 홀 (23) 을 통하여 공통 전극 배선 (21) 에 각각 전기적으로 접속된다. 제 2 픽셀전극 (16) 은 제 2 콘택트 홀 (24) 을 통하여 제 1 픽셀 전극 (18) 에 각각 전기적으로 접속된다. 여기서, 양단부 상에 형성 된 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀전극 (16) 은 서로로부터 전기적으로 절연될 수도 있다. 앞서 기술된 전극은 볼록부 (12) 의 상부면에 오버랩 되도록 형성될 수도 있거나 혹은 측벽이 부분적으로 커버되도록 형성될 수도 있다.
다음으로, 배향막 (26) 은 TFT 기판의 전체 표면상에 형성되고 러빙 처리는 액정층에 대한 최초 배향 방향을 따라 수행된다. 이 경우에는, 종래 기술의 TFT 기판에서, 픽셀 전극 및 공통 전극으로 형성된 빗살 형상 전극이 개구 내에 형성된다. 따라서, 러빙 잔해물은 빗살 형상 전극에 의해 형성된 단차에 의해 발생되어 개구 내에 잔류하는 경향이 있다. 그러므로, 점 결함과 같은 표시 특성 저하는 러빙 잔해물에 의해 유발될 수도 있다. 반면에, 본 실시형태의 TFT 기판에서, 어떤 전극도 픽셀 영역의 개구 (25) 내에 형성되지 않는다. 그러므로, 어떤 러빙 잔해물도 개구 (25) 내에서 생성되지 않는다. 따라서, 표시 특성 저하의 발생이 억제될 수 있다.
한편, 대향 기판에서, 픽셀 영역 사이의 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층 (32) 이 형성된다. 또한, 각각의 적색 (33R), 녹색 (33G), 청색 (33B) 필터층이 형성된다. 또한, 블랙 매트릭스층 (32) 및 컬러 필터층 (33R, 33G, 33B) 을 커버하고 그 표면을 평탄하게 하는 오버코트층 (34) 이 형성된다. 또한, 배향막 (35) 은 오버코트층 (34) 에 인가되고, 러빙 처리가 유사하게 수행된다. 그 후에, 진공 주입 방법 혹은 ODF (one drop fill) 방법을 사용하여, 액정 재료는 TFT 기판 및 대향 기판 사이에 도입된다. 양 기판의 그 베젤 영역을 서로 붙임으로써, 액정층 (40) 이 TFT 기판 및 대향 기판 사이에 개재된 본 실시형태의 능동 매트릭스 LCD 장치가 완성된다.
앞서 기술된 바와 같이, 본 실시형태의 TFT 기판에서 공통 전극 (15), 제 2 픽셀 전극 (16) 및 제 1 픽셀 전극 (18) 이 볼록부 (12) 의 양 측벽 상에 형성된다. 그러므로, 전극의 유효영역이 증가됨과 동시에 기판상의 평면방향으로의 점유영역의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 종래 기술의 TFT 기판과 다르게, 개구내에 빗살 형상 전극을 제공하는 것은 더 이상 요구되지 않는다. 따라서, 개구비가 개선될 수 있다. 더욱이, 본 실시형태의 TFT 기판에서, 공통 전극 (15) 은 제 2 픽셀전극 (16) 과 제 1 픽셀 전극 (18) 이 마주보도록 배치된다. 따라서, 기판 표면에 균일하고 거의 평행한 전계가 양 전극 사이에서 생성된다. 즉, 시야각 특성 또한 개선될 수 있다. 또한, 본 실시형태의 TFT 기판에서, 개구 (25) 내에서 빗살 형상 전극에 의해 형성된 단차가 없기 때문에, 러빙 잔해물이 러빙 처리에서 보다 적게 생성된다. 그러므로, 러빙 잔해물로 인해 유발된 점 결함 같은 표시 특성 저하 발생의 억제가 가능하다.
다음으로, 도 6 및 7 을 참조하여, 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태에 따른 IPS 모드 능동 매트릭스 LCD 장치를 설명한다.
앞서 기술된 제 1 예시적인 실시형태에서, 볼록부 (12) 가 유리기판 (11) 상에 형성된 후, 다양한 배선 및 전극이 형성된다. 그러나, 앞서 기술된 방법을 사용하여, 게이트 배선 (22) 및 공통 전극 배선 (21) 이 볼록부 (12) 를 교차하도록 형성하는 것이 요구된다. 또한, 불규칙한 유리기판 (11) 상에 불규칙하게 레지스트 패턴을 형성하는 것이 요구된다. 즉, 포토리소그래피 및 에칭 기술의 제어 능력을 동시에 고려하여 장치를 제조하는 것이 요구된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀전극 (16) 이 형성되기 바로 직전에 볼록부 (12) 를 형성함으로써 용이하게 제조하기 위한 구현 수단이 제공된다.
본 실시형태의 TFT 기판의 면 형상이 제 1 대표적인 실시형태의 면 형상과 같다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 게이트 배선 (22) 및 데이터 배선 (17) 은 서로에 대해 대략 직각으로 배치되고, 공통 전극 배선 (21) 은 게이트 배선 (22) 각각에 대략 평행하게 배치된다. 또한, 게이트 배선 (22) 및 데이터 배선 (17) 에 의해 둘러싸인 각 픽셀 영역에는, TFT (20) 가 배치되고, 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나가 데이터 배선 (17) 에 접속된다. TFT (20) 의 소스 전극 및 드레인 전극 중의 다른 하나는 픽셀 영역 내에서 데이터 배선 (17) 을 따라 연장하는 제 1 픽셀 전극 (18) 에 접속된다. 제 1 픽셀 전극 (18) 은 공통 전극 배선 (21) 의 일부분으로 구부러지고 공통 전극 배선 (21) 과 함께 오버랩되어 저장 커패시터 전극 (19) 을 형성한다. 또한, 각 데이터 배선 (17) 의 양단부 상에, 제 1 콘택트 홀 (23) 을 통하여 공통 전극 배선 (21) 에 접속되는 공통 전극 (15) 및 제 2 콘택트 홀 (24) 을 통해 제 1 픽셀 전극 (18) 에 접속되는 제 2 픽셀 전극 (16) 이 배치된다.
또한, 도 7 에 나타나듯이, 유리 기판 (11) 의 주 표면상에, 데이터 배선 (17) 및 제 1 픽셀 전극 (18) 이 그 사이에 개재된 제 1 절연막 (13) 과 함께 형성된다. 데이터 배선 (17), 제 1 픽셀 전극 (18) 및 제 1 절연막 (13) 상의 제 2 절연막 (14) 상에 데이터 배선 (17) 을 따라 볼록하게 되는 볼록부 (12) 가 형성된 다. 볼록부 (12) 의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에서, 제 2 픽셀 전극 (16) 이 형성된다. 또한, 볼록부 (12) 의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에서, 공통 전극 (15) 이 형성된다. 또한, 배향막 (26) 이 공통 전극 (15), 제 2 픽셀 전극 (16) 및 볼록부 (12) 상에 형성된다.
도 6 및 7 에 나타난 구성은 예시이다. 제 1 예시적인 실시형태의 경우에서, 각각의 배선 및 전극의 형상 및 폭, 콘택트 홀의 위치 등은 특별히 제한되어있지 않다. 또한, 도 6 및 7 에, 볼록부 (12) 는 강조되어 도시된다. 그러나, 볼록부 (12) 의 폭 및 높이, 그들 측벽의 경사 기울기 등은 제한되어 있지 않다. 또한, 볼록부 (12) 의 단면은 그 측벽이 기판의 표면에 대해 기울어진 형상을 가질 수도 있다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 대향 기판에서, 각 픽셀 영역을 정의하고 픽셀 영역 사이의 광을 막는 블랙 매트릭스 층 (32) 이 유리 기판 (31) 상에 형성된다. 각 픽셀 영역에서, 적색 (red) 필터층 (33R), 녹색 (green) 필터층 (33G) 및 청색 (blue) 필터층 (33B) 이 형성된다. 또한, 블랙 매트릭스층 (32) 및 컬러 필터층 (33R, 33G, 33B) 를 커버하고 그 표면을 평탄하게 하는 오버코트층 (34) 이 형성된다. 또, 오버코트층 (34) 상에, 배향막 (35) 이 형성된다. 게다가, 액정층 (40) 이 TFT 기판 및 대향 기판 사이에 개재된다.
다음으로, 도 6 및 7 을 참조하여, 이 실시형태의 능동 매트릭스 LCD 장치를 제조하는 방법이 설명된다.
먼저, 스퍼터링 (sputtering) 방법이 유리 기판 (11) 상에 Al, Mo 등을 성막 하기 위해 사용되고, 공통 전극 배선 (21) 및 게이트 배선 (22) 은 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 사용함으로써 형성된다.
그 후에, 플라즈마-강화 CVD 방법을 사용함으로써, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등으로 이루어진 제 1 절연막 (13) 이 적층된다. 다음으로, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 등이 성막되고, 다음으로 TFT (20) 이 될 섬 형상 (island-shaped) 반도체층을 형성하기 위해 포토리소그래피 및 에칭 기술이 사용된다.
다음으로, 스퍼터링 방법을 사용하여 Cr 등을 성막하고, 그리고 데이터 배선 (17), 제 1 픽셀전극 (18) 그리고 소스 전극 및 드레인 전극은 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여 형성된다.
다음으로, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등으로 이루어진 제 2 절연막 (14) 이 플라즈마-강화 CVD 방법을 사용함으로써 적층된 후에, 볼록부 (12) 가 될 폴리이미드 (polyimide) 와 같은 절연막이 기판의 전체 표면상에 큰 두께를 갖도록 형성된다. 다음으로, 레지스트 패턴이 포토리소그래피 기술을 사용함으로써 데이터 배선 (17) 상에 형성된다. 노출된 절연막은 에칭 기술을 사용함으로써 에칭되고, 도 7 에 도시된 바와 같이, 볼록부 (12) 가 형성된다. 또한, 본 실시형태에서, 볼록부 (12) 는 저항패턴이 형성된 영역을 적절하게 설정하고, 조건을 에칭함으로써 소망하는 형상을 가지기 위해 형성될 수 있다. 또한, 볼록부 (12) 는 데이터 배선 (17) 사이의 피치 (pitch) 에 따른 스트라이프 패턴 내에 형성될 수도 있다. 다른 방법으로는, 격자 형상 볼록부는 개구 (25) 가 될 부분만을 에칭함으로써 형성될 수도 있다. 또한, 볼록부 (12) 의 높이는 개구 (25) 내의 액정층의 두께의 이하로 설정될 수도 있다.
다음으로, 공통 전극 배선 (21) 상에 소정된 위치에서, 제 1 절연막 (13) 및 제 2 절연막 (14) 를 관통하는 제 1 콘택트 홀 (23) 이 형성된다. 동시에, 제 1 픽셀 전극 (18) 상에 소정된 위치에서, 제 2 절연막 (14) 을 관통하는 제 2 콘택트 홀 (24) 이 형성된다.
다음으로, ITO와 같은 투명 도전층은 스퍼터링 방법을 사용함으로써 형성된다. 그 후에, 투명 도전층을 위한 포토리소그래피 및 에칭 기술을 사용함으로써, 도 6 및 7 에 도시된 바와 같이 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀전극 (16) 이 볼록부 (12) 의 양 단부 상에 형성된다. 공통 전극 (15) 은 제 1 콘택트 홀 (23) 을 통해 공통 전극 배선 (21) 에 각각 전기적으로 접속된다. 제 2 픽셀 전극 (16) 은 제 2 콘택트 홀 (24) 을 통해 제 1 픽셀 전극 (18) 에 각각 전기적으로 접속된다. 제 1 예시적인 실시형태의 경우에, 양 측벽 상에 형성된 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀전극 (16) 은 서로로부터 전기적으로 절연될 수도 있다. 앞서 설명된 전극은 볼록부 (12) 의 상부와 오버랩 되도록 형성될 수도 있으며, 혹은 측벽을 부분적으로 커버하도록 형성될 수도 있다.
그 후에, 배향막 (26) 은 TFT 기판의 전체 표면에 도포되며, 러빙 처리가 수행된다. 이 경우에, 또한 본 실시형태의 TFT 기판에서, 어떤 전극도 개구 (25) 내에 형성되지 않는다. 그러므로, 어떤 러빙 잔해물도 개구 (25) 내에 부착되지 않는다.
한편, 대향 기판에서, 픽셀 영역 사이의 광 (light) 을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층 (32) 이 형성된다. 또한, 각각의 적색, 녹색 및 청색 필터층 (33R, 33G, 33B) 이 형성된다. 또한, 블랙 매트릭스층 (32) 및 컬러 필터층 (33R, 33G, 33B) 을 커버하고 그 표면을 평탄하게 하는 오버코트층 (34) 이 형성된다. 또한, 배향막 (35) 은 오버코트층 (34) 에 도포되며, 러빙 처리가 유사하게 수행된다. 그 후에, 진공 주입 방법 혹은 ODF (one drop fill) 방법을 사용함으로써, 액정 재료가 TFT 기판 및 대향 기판 사이에 도입된다. 양 기판은 그 베젤 영역을 서로 붙임으로써, 액정층 (40) 이 TFT 기판 및 대향 기판 사이에 개재되는 본 실시형태의 능동 매트릭스 LCD 장치가 완성된다.
앞서 설명된 바와 같이, 또한 본 실시형태의 TFT 기판에서, 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀 전극 (16) 은 볼록부 (12) 의 양 측벽 상에 형성된다. 그러므로, 전극의 유효 영역은 증가 될 수 있고, 종래 기술의 TFT 기판과 다르게, 개구 (25) 내의 빗살 형상 전극을 제공하는 것이 더 이상 요구되지 않는다. 따라서 개구비는 개선 될 수 있다. 또한, 본 실시형태의 TFT 기판에서, 공통 전극 (15) 및 제 2 픽셀 전극 (16) 은 개구 (25) 를 교차하여 서로 마주보도록 배치된다. 따라서, 기판 표면에 균일하고 거의 평행한 전계는 양 전극 사이에 생성된다. 그러므로, 시야각 특성 또한 개선될 수 있다. 또한, 본 실시형태의 TFT 기판에서, 개구 (25) 내의 빗살 형상 전극에 의해 형성된 단차가 없기 때문에, 러빙 잔해물은 러빙 처리에서 더 적게 생성될 것이다. 그러므로, 러빙 잔해물에 의해 유발된 점 결함 같은 표시 특성 저하의 출현을 억제하는 것도 가능하다.
비록 도 1 및 6 에 나타난 픽셀 영역이 단일-도메인 (single-domain) 구조이 지만, 구부러진 개구를 포함하는 복수-도메인 (multi-domain) 구조가 시야각 특성을 개선하기 위해 채택될 수도 있다. 또한, 비록 유리기판이 앞서 설명된 각각의 실시형태에서 사용되지만, 기판의 재료는 기판이 유리를 대신할 수 있는 절연체로 이루어진 투명기판이라면 유리로 제한되지 않는다. 또한, 비록 TFT 가 앞에서 설명된 각각의 실시형태에서 스위칭 소자로서 사용되지만 동등한 기능을 가지는 다른 스위칭 소자가 사용될 수도 있다. 또한, 앞서 설명된 실시형태들에서, 본 발명의 구조는 역 스태거링 (inverted staggered) 유형 TFT 에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 앞서 설명된 실시형태로 제한되어있지 않지만, 앞의 스태거링된 유형 TFT 에 또한 적용될 수 있다.
일반적으로 본 발명은 IPS 모드 LCD 장치에 적용될 수 있다. 특히, 작은 픽셀 크기를 가지는 고화질 (high-definition) IPS 모드 LCD 장치에서, 우수한 효과가 달성될 수 있다.
비록 본 발명의 바람직한 실시형태가 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 순수 범위로부터 벗어나지 않는다면 다양한 변화 혹은 변형이 가해질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백하다.
본 발명의 IPS 모드 능동 매트릭스 LCD 장치에 따르면, 다음의 대표적인 이점들이 성취된다.
본 발명의 첫 번째 이점은 개구비를 증가시키는 것이 가능하며 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치와 비교하여 밝기 및 명암 (brightness and contrast) 을 개선 시키는 것이 가능하다. 이는, 측면 전계를 발생시키기 위한 픽셀 전극 및 공통 전극이 데이터 배선을 따라 형성된 볼록부의 양 측벽 상에 형성되기 때문에, 픽셀 전극 및 공통 전극의 유효 영역이 증가 될 수 있다. 즉, 픽셀영역의 개구를 교차하는 빗살 형상 전극을 형성하는 것이 더 이상 요구되지 않는다. 보다 상세하게, 픽셀 전극 및 공통 전극의 유효 면적이 증가함과 동시에 기판 상에 평면 방향의 점유 영역 증가를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 두 번째 이점은 시야각 특성이 종래 기술의 IPS 모드 LCD 장치에 비해 개선될 수 있다. 이는, 볼록부의 양 측벽 상에 측면 전계를 생성시키기 위해 픽셀 전극 및 공통 전극을 형성함으로써, 픽셀 전극 및 공통 전극이 서로 인접한 볼록부 사이에서 서로 마주보도록 하기 때문이다. 그러므로, 픽셀 전극 및 공통 전극 사이에서 생성된 전계는 기판 표면에 균일하고 거의 평행하게 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 세 번째 이점은 점 결함 같은 표시 특성 저하가 억제될 수 있다는 것이다. 이는, 픽셀 영역의 개구를 교차하는 빗살 형상 전극을 형성하는 것이 요구되지 않기 때문에, 개구가 평탄하게 될 수 있다. 그러므로, 액정 분자가 배향을 갖도록 하는 프로세스인 러빙 처리시에 러빙 잔해물이 보다 적게 생성된다.

Claims (10)

  1. 서로 마주보는 기판의 한 쌍; 및
    상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하고,
    상기 한 쌍의 기판 중 하나는, 서로 교차하는 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선을 포함하며, 공통 전극 배선이 상기 게이트 배선 각각에 평행하게 배치되고, 스위칭 소자가 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선으로 둘러싸인 픽셀 영역 각각에 배치되며, 픽셀 전극이 상기 스위칭 소자에 접속되고,
    상기 픽셀 영역 내에서 상기 액정층의 액정 분자는, 상기 공통 전극 배선 중의 하나에 접속되는 공통 전극과 상기 픽셀 전극 사이에 인가되는 전압에 의해, 상기 기판에 평행한 면으로 회전되며,
    스트라이프 형상 (stripe-shaped) 볼록부는 상기 데이터 배선이 형성된 영역에 적어도 오버랩되도록 형성되고,
    상기 픽셀 전극은 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되며,
    상기 공통 전극은 상기 볼록부의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 전극이 제 1 픽셀 전극 및 제 2 픽셀 전극으로 형성되고,
    상기 제 1 픽셀 전극이 상기 데이터 배선이 형성된 층과 동일한 층으로부터 형성되며, 상기 제 2 픽셀 전극이 그 사이에 개재된 절연막을 통해 상기 제 1 픽셀 전극 상에 형성되고, 콘택트 홀을 통해 상기 제 1 픽셀 전극에 접속되며,
    상기 제 2 픽셀 전극 및 상기 공통 전극이 동일한 층으로부터 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    데이터 배선이 상기 볼록부의 상부 상에 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극이 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역 내에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 배선 및 상기 제 1 픽셀전극이 상기 볼록부의 하부 아래에 형성되고, 상기 제 2 픽셀전극은 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역 내에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록부의 단면은 연장 방향에 수직한 방향으로, 양 단부가 상기 기판의 면에 대해 동일한 각도로 경사를 갖는 사다리꼴 형상을 갖는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  6. 서로 마주보는 한 쌍의 기판; 및
    상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하고,
    상기 한 쌍의 기판 중 하나는 서로 교차하는 복수의 데이터 배선 및 복수의 게이트 배선을 포함하며, 공통 전극 배선이 상기 게이트 배선 각각에 평행하게 배치되고, 스위칭 소자가 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선으로 둘러싸인 픽셀 영역 각각에 배치되며, 픽셀 전극이 상기 스위칭 소자에 접속되고,
    상기 픽셀 영역 내의 상기 액정층의 액정 분자는, 상기 공통 전극 배선 중의 하나에 접속되는 공통 전극과 상기 픽셀 전극 사이에 인가되는 전압에 의해, 상기 기판에 평행한 면으로 회전되고,
    격자 형상 볼록부가 상기 데이터 배선, 상기 게이트 배선 및 상기 공통 전극 배선이 형성된 영역에 적어도 오버랩 되도록 형성되고,
    상기 픽셀 전극이 상기 데이터 배선을 따라 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되며,
    상기 공통 전극이 상기 볼록부의 다른 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 픽셀 전극이 제 1 픽셀 전극 및 제 2 픽셀 전극으로 형성되고,
    상기 제 1 픽셀 전극이 상기 데이터 배선이 형성된 층과 동일한 층으로부터 형성되며, 상기 제 2 픽셀 전극이 그 사이에 개재된 절연막을 통해 상기 제 1 픽셀 전극 상에 형성되고, 콘택트 홀을 통해 상기 제 1 픽셀 전극에 접속되며,
    상기 제 2 픽셀 전극 및 상기 공통 전극이 동일한 층으로부터 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 배선이 상기 볼록부의 상부 상에 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 전극이 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역 내에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 배선 및 상기 제 1 픽셀 전극이 상기 볼록부의 하부 아래에 형성되고, 상기 제 2 픽셀 전극이 상기 볼록부의 하나의 측벽의 적어도 일부를 포함하는 영역에 형성되는, IPS 모드 액정 표시 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 볼록부의 단면은 연장 방향에 수직한 방향으로, 양 단부가 상기 기판의 평면에 대해 동일한 각도로 경사를 갖는 사다리꼴 형상을 갖는, IPS 모드 액정 표시 장치.
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