KR101010782B1 - 에프에프에스 모드 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부기판, 상부기판 및 이러한 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 하부기판에는 상호 교차하는 방향으로 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인들에 의해 각 화소영역이 규정되고 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되어 있는 FFS 모드 액정표시장치에 있어서, 게이트 라인 상부에 데이터 라인의 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 형태로 형성되고, 게이트 라인을 기준으로 2개의 영역으로 분리된 영역을 구비하는 반사 구조물, 게이트 라인에 대응되는 영역이 제거되어 상부기판에 형성된 차광막, 액정층에 전계를 인가하여 광 투과량을 조절하기 위해 화소영역에 투명 공통전극의 상부에 절연층을 사이에 두고 이격 배치되는 투명 화소전극을 구비하되, 투명 화소전극은 그 말단이 게이트 라인까지 돌출되어 차광막과 반사 구조물 사이에 개재되고, 투명 화소전극은 반사 구조물의 말단까지 연장되되 인접 화소영역의 투명 화소전극과 전기적으로 분리된다.

Description

에프에프에스 모드 액정표시장치 및 그 제조방법{FRINGE FIELD SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 투과형 에프에프에스(FFS) 모드 액정표시장치에서 비개구부 영역에 있는 반사판과 데이터 라인, 반사판과 TFT 사이의 오픈 영역의 빛샘을 차단하는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정구동용 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 어레이기판(하부기판)과, 칼라필터(Color Filter) 및 차광막(Black Matrix)이 형성된 상부기판 및, 두 기판사이에 봉입된 액정으로 이루어진다. 박막 트랜지스터가 형성된 어레이기판은 데이터 라인 및 게이트 라인등과 같은 금속전극이 형성된 부분과 금속전극이 형성되지 않은 개구부로 크게 나누어지고, 백라이트에서 나온 빛은 금속전극부분을 통과하지 못하고 개구부만을 통과한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치에 있어서, 하나의 화소영역에 대한 평면구조를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 어레이기판상에 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 서로 교차되어 배열되고, 이들 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)에 의해 한정되는 화소영역에는 화소전극(13)이 형성되며, 게이트 라인(11)과 데이터 라 인(12)이 교차하는 부분에 화소전극(13)과 연결되는 박막 트랜지스터(14)가 형성된다. 액정표시장치는 상부기판에 형성된 차광막(15)에 의해 개구부, 즉 화소전극(13)을 제외한 부분이 도 2와 같이 차단되게 된다.

도 3은 액정표시장치의 한 화소에 대한 단면구조를 도시한 것이다. 차광막(15)을 상부기판(20)에 형성하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 하부기판(10)과 상부기판(20)간의 합착 마진을 고려함과 더불어, 주변 화소간의 빛샘 등을 고려하여 차광막에 의해 가려져야 되는 어레이라인보다 넓게 형성하여야 한다. 왜냐하면, 합착 마진을 확보하지 않으면 두 기판간의 합착시 틀어짐이 발생되는 경우 차광막이 금속라인을 완전히 가려주지 못하게 되기 때문이다.

한편, 에프에프에스 모드(Fringe Field Switching Mode; FFS 모드) 액정표시장치는 아이피에스 모드(In-Plane Switching Mode; IPS 모드) 액정표시장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것이다.

이러한 FFS 모드 액정표시장치는 공통전극과 화소전극을 투명한 전도체로 형성하여, IPS 모드 액정표시장치에 비해 개구율 및 투과율을 높인다. 아울러, 공통전극과 화소전극 사이의 간격을 상/하부 유리기판들 간의 간격보다 좁게 형성하는 것에 의하여 공통전극과 화소전극 사이에서 프린지 필드가 형성되도록 함으로써, 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들까지도 모두 동작되도록 하여 보다 향상된 투과율을 얻는다. FFS 모드 액정표시장치에 대한 종래 기술은 예를 들어, 본 출원인에 의하여 출원되고 등록된 미국특허번호 제6256081호, 제6226118호 등에 개시되어 있다.

이와 같은 종래 기술의 FFS 모드 액정표시장치는 투명 화소전극과 투명 공통전극 및 박막 트랜지스터(TFT)로 구성된 다수의 화소를 포함한 하부기판과, 이에 대응하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 패턴이 교대로 배열되어 이루어진 컬러필터(Color Filter) 및 차광막(Black Matrix)으로 이루어진 상부기판으로 구성되어 있다. 여기서, 투명 화소전극은 투명 공통전극과 전계를 발생시켜 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 액정으로 광투과율을 제어하도록 하고 있다.

한편, 통상적으로 액정표시장치(LCD)는 백라이트를 이용하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 광원으로 이용하는 반사형 액정표시장치의 두 종류로 분류할 수 있다. 투과형 액정표시장치는 백라이트를 광원으로 이용하므로 어두운 주변환경에서도 밝은 화상을 구현할 수 있지만 백라이트 사용에 의해 소비전력이 높고 실외에서는 가독성이 나쁘다는 단점이 있으며, 반사형 액정표시장치는 백라이트를 사용하지 않고 주변환경의 자연광을 이용하기 때문에 소비전력은 작고 실외에서는 사용이 가능하지만 주변환경이 어두울 때에는 사용이 불가능하다는 단점이 있다.

이와 같은 종래의 투과형 및 반사형 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 발표된 논문 "A Novel Outdoor Readability of Portable TFT-LCD with AFFS"(K. H. Lee et. al., SID 06, 2006, p1079)에 실내 및 실외에서의 가독성을 모두 향상시킨 투과형 FFS 모드 액정표시장치인 AFFS(Advanced FFS) 모드 액정표시장치가 제안되었다.

이러한 개선된 FFS 모드 액정표시장치에서는, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분을 제외하고는 차광막이 형성되어 있지 않다. 게이트 라인과 데이터 라인의 상부에 차광막이 형성되어 있으면, 개구율을 감소시키게 되는 문제점이 있기 때문이다. 예를 들어, 본 출원인에 의해 출원된 출원번호 10-2007-0112655 및 10-2007-0009158 등에서는 데이터 라인과 게이트 라인의 상부에 차광막을 형성하는 대신, 전기적으로 독립된 형태로 반사판을 형성하는 기술 등에 대해 개시하고 있다.

그런데 이러한 구조의 액정표시장치에서는 반사판과 차광막이 복합적인 빛샘 방지 역할을 해야 하므로, 반사판과 차광막은 합착 마진 이상 오버랩 되도록 한다. 이때, 이러한 구조의 액정표시장치는 실외에서의 시인성을 최대화하기 위해 반사영역을 최대한 확장하되 종래의 개구율과 상관이 없는 영역, 즉, 비개구영역에 반사영역을 확보하고 반사판과 차광막 간의 오버랩 영역을 합착 마진 내에서 최소화하는 것이 화면 품위를 높일 수 있는 설계이다.

그러나, 반사영역 확보를 위해 합착 마진 내에 들어오는 화소설계를 하여도, 패널의 형태와 크기에 따라 패널 지압시 차광막과 반사판 사이의 오버랩 영역이 변화하게 된다. 패널이 와이드 형태이며 대형 사이즈일수록 패널 지압시 차광막과 반사판의 오버랩 영역이 감소한다. 이렇게 오버랩 영역이 감소될수록, 좌우 시야각에서 패널의 빛샘 얼룩이 발생하게 된다.

도 4는 패널 지압 전 및 지압 후의 기판의 틀어짐을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 패널 지압 전에는 차광막(15)과 반사판(17)과의 틀어짐이 발생하지 않았으므로 빛샘 현상이 발생하지 않는다. 그러나 도 4b에 서 볼 수 있는 바와 같이, 패널 지압 후에는 차광막(15)과 반사판(17)의 틀어짐이 발생하므로 좌우 시야각에서 비개구영역의 빛샘을 관찰할 수 있다.

도 5는 종래의 액정표시장치에서 패널 지압후 틀어짐이 발생한 것을 측정한 사진이다. 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이, 차광막의 단부로부터 반사판의 중앙까지의 거리가 패널 지압 전(a)에는 8.050286㎛(노란선) 이었으나, 패널 지압후(b)에는 12.26710㎛(노란선)이 됨을 확인할 수 있다. 즉, 패널 지압후(b)에 차광막과 반사판의 배치가 약 4㎛ 정도(L) 틀어졌음을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 제조 공정을 크게 변화시키지 않고 비교적 단순한 공정 변화를 통해 패널 지압시 좌우 시야각에서 빛샘 발생을 억제하여 화면 품위를 향상시킬 수 있도록 한 FFS 모드 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은, 하부기판, 상부기판 및 상기 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 방향으로 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인들에 의해 각 화소영역이 규정되고 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되어 있는 FFS 모드 액정표시장치에 있어서,상기 게이트 라인 상부에 상기 데이터 라인의 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 형태로 형성되고, 상기 게이트 라인을 기준으로 2개의 영역으로 분리된 영역을 구비하는 반사 구조물, 상기 게이트 라인에 대응되는 영역이 제거되어 상기 상부기판에 형성된 차광막, 상기 액정층에 전계를 인가하여 광 투과량을 조절하기 위해 상기 화소영역에 투명 공통전극의 상부에 절연층을 사이에 두고 이격 배치되는 투명 화소전극을 구비하되, 상기 투명 화소전극은 그 말단이 상기 게이트 라인까지 돌출되어 상기 차광막과 상기 반사 구조물 사이에 개재되고, 상기 투명 화소전극은 상기 반사 구조물의 말단까지 연장되되 인접 화소영역의 투명 화소전극과 전기적으로 분리되는 액정표시장치를 제공한다.

이때 돌출된 투명 화소전극은 상기 반사 구조물의 말단까지 연장되는 2개의 돌출부를 갖되, 상기 투명 화소전극의 각 돌출부의 측면 일 단부는 상기 차광막 말단과 상기 반사 구조물 말단 사이에 위치하고, 측면 타 단부는 상기 반사 구조물 말단과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 공통전극과 화소전극은 ITO로 형성한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 하부기판, 상부기판 및 상기 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하고 상기 하부기판에는 상호 교차하는 방향으로 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인들에 의해 각 화소영역이 규정되고 상기 라인들의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되어 있는 FFS 모드 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 하부기판 상에 게이트 라인, 게이트 절연막, 데이터 라인, 투명 공통전극, 절연층 및 투명 화소전극을 차례로 형성하는 단계를 포함하되, 상기 데이터 라인을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 라인 상부에 상기 데이터 라인의 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 반사 구조물을 형성하며, 상기 투명 화소전극을 형성하는 단계에서는, 상기 화소영역에 상기 투명 공통전극의 상부에 상기 절연층을 사이에 두고 이격 배치되도록 형성하고, 상기 상부기판 상에 차광막, 칼라필터, 오버코트를 차례로 형성하는 단계를 포함하되, 상기 차광막을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 라인에 대응되는 영역의 차광막을 제거하여 형성되고, 상기 투명 화소전극은 그 말단이 상기 게이트 라인까지 돌출되어 상기 차광막과 상기 반사 구조물 사이에 개재되고, 상기 투명 화소전극은 상기 반사 구조물의 말단까지 연장되되 인접 화소영역의 투명 화소전극과 전기적으로 분리되는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

이때 돌출된 투명 화소전극은 상기 반사 구조물의 말단까지 연장되는 2개의 돌출부를 갖되, 상기 투명 화소전극의 각 돌출부의 측면 일 단부는 상기 차광막 말단과 상기 반사 구조물 말단 사이에 위치하고, 측면 타 단부는 상기 반사 구조물 말단과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 공통전극과 화소전극은 ITO로 형성한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액정표시장치에서 차광막과 반사 구조물 사이에 돌출 화소전극을 형성함으로써, 비개구 영역의 수직 필드를 수평 필드로 전환시켜 좌우측 시야각에서 빛샘 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 제조 공정을 크게 변화시키지 않고 비교적 단순한 공정 변화를 통해패널의 수율을 증가시키고 화소품위를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 하부 기판, 상부 기판, 및 하부 기판과 상부 기판 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 하부 기판에는 액정층에 전압을 인가하기 위하여 상호 교차하는 방향으로 형성되는 전극들에 의해 각 화소 영역이 규정되어 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 하부 기판에 형성된 화소 영역의 평면도이다. 도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6의 선 I-I', II-II', 및 III-III'을 절취한 단면도이다.

도 6, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 본 실시예의 FFS 모드 액정표시장치는 하부 기판(100) 상에 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)이 교차하도록 배열되고, 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)의 교차부에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. 게이트 라인(120)과 데이터 라인(150)에 의해 규정된 단위 화소 영역 내에는 투명 공통전극(110)과 게이트 라인(120)과 소정 각도를 이루는 다수개의 슬릿을 구비한 투명 화소전극(170)이 층간절연층(160)을 사이에 두고 투명 공통전극(110)과 이격되어 배치된다. 도 6에서는 투명 공통전극(110)을 플레이트 형상으로 제조한 경우를 예로 들어 도시하고 있으나 투명 공통전극(110)도 다수의 슬릿을 구비하는 형상으로 구성하는 것도 가능하다. 게이트 라인(120)과 활성층(140)의 사이에는 게이트 절연막(130)이 구비되어 있다.

한편, 게이트 라인(120)과 이격된 화소 가장자리 부분에는 게이트 라인(120)과 평행하게 공통버스라인(122)이 배열되어 있으며, 이러한 공통버스라인(122)은 투명 공통전극(110)과 전기적으로 연결되어 투명 공통전극(110)에 지속적으로 공통신호를 인가한다.

하부 기판(100) 상부에는 소정 거리 이격되어 상부 기판(200)이 형성되어 있고, 상부 기판(200)에는 차광막(205), 컬러필터(미도시) 및 오버코트(220)를 구비 하여 하부 기판(100)과 다수개의 액정분자를 포함하는 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 합착된다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 내부 반사율을 향상시킴으로써 야외 가독성을 향상시키기 위한 방식으로 게이트 라인(120)의 상부 영역에 차광막을 제거하고 반사 구조물(300)을 형성한다. 반사 구조물(300)은 게이트 라인(120)을 덮는 구조로 형성된다. 반사 구조물(300)은 데이터 라인(150)의 물질을 이용하여 전기적으로 독립된 형태로 제조한다. 바람직하게는, 활성층의 물질을 이용하여 반사 구조물(300)에 굴곡 형상을 형성한다. 도 6에는 도시의 편의상 도면 하단의 게이트 라인에만 반사 구조물이 도시되어 있으나, 액정표시장치의 모든 게이트 라인에 반사 구조물이 형성됨은 자명하다.

반사 구조물(300)의 굴곡 형상은 활성층 물질을 이용하여 원, 타원 등의 복수개의 분리된 폐곡선 형상의 패턴들을 형성하여 활성층 패턴들(145)을 만들고, 그 상부에 형성되는 반사 구조물(300)의 데이터 라인의 패턴(155)이 굴곡 있는 형상을 가지게 되어 굴곡 형상에 의해 내부 반사를 증가시킬 수 있게 된다. 따라서, 게이트 라인(120)의 상부에 차광막을 형성하지 않고 반사 구조물(300)인 데이터 라인 패턴(155)이 굴곡부를 가지도록 함으로써 실외 가독성이 획기적으로 향상될 수 있게 된다.

구체적으로, 반사 구조물(300)은 전기적으로 독립적으로 형성되며, 게이트 라인(120)을 기준으로 분리된 2개의 영역으로 형성된다. 게이트 라인(120)은 불투명한 금속으로 구성가능하므로, 반사 구조물(300)은 이를 기준으로 게이트 라 인(120)을 노출시키면서 분리된 영역으로 형성하는 것이 가능하다. 한편, 스위칭 소자의 상부에 형성된 차광막(205)은 반사구조물(300)을 일정 영역 덮는 방식으로 구현함으로써 공정 마진을 확보한다.

이하, 도 6, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 본 실시예에 의한 액정표시장치의 제조방법에 대해 설명한다.

먼저, 하부 기판(100) 상에 투명 도전층을 증착하고 이를 패터닝하여 투명 공통 전극(110)을 형성한다. 또한, 투명 공통 전극(110) 상부에 불투명 금속을 증착한 후, 패터닝을 통해 투명 공통 전극(110) 일측에 게이트 라인(120)을 형성하고, 투명 공통 전극(110)의 일부 영역을 덮는 구조로 공통 버스라인(122)을 형성한다(도 7b 참조).

다음으로, 패터닝된 투명 공통전극(110)과, 게이트 라인(120) 및 공통버스 라인(122)이 형성된 하부기판(100) 전면 상에 게이트 절연막(130)을 증착한 후, 게이트 라인(120)의 상부 게이트 절연막(130) 상에 a-Si층과, n+ a-Si층을 연속 증착한 후 패터닝을 통해 활성층(140)을 형성한다.

또한, 활성층(140)이 패터닝 된 하부기판 전면상에 금속층을 증착한 후 패터닝을 통해 데이터 라인(150), 소스-드레인 전극(152), 반사 구조물(300)을 형성하고, 데이터 라인(150)과 소스-드레인 전극(152)이 형성된 하부기판(100) 상에 층간절연층(160)을 증착한다.

다음으로, 소스-드레인 전극(152)의 일부분이 노출되도록 콘택홀(CN)을 형성한 후 층간절연층(160) 상에 투명 도전층을 증착한다. 이때, 투명 도전층을 패터 닝하여, 콘택홀(CN)을 통해 소스-드레인 전극(152)과 투명 화소 전극(170)을 연결하고, 슬릿 형태의 투명 화소전극(170)을 형성한다. 투명 공통전극(110)과 투명 화소 전극(170)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전층으로 형성한다.

한편, 화소 영역과 대응되는 상부 기판(200)에는 차광막(205)이 형성되는데, 본 실시예에 의하면 TFT와 대응되는 상부기판(200)에만 차광막이 구비되어 있다.

이하 도 8 및 도 9를 이용하여 본 발명의 실시예에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 8은 도 6에 도시된 액정표시장치의 화소 영역에서 차광막과 반사구조물 부분을 확대한 평면도이다. 도 9는 도 8의 선 Ⅴ-Ⅴ'을 절취한 단면도로서, 설명의 편의를 위해 차광막(205), 반사구조물(300) 및 화소전극(170)만을 나타내었다.

본 발명에서는 FFS 모드 액정표시장치에 있어서 차광막과 반사 구조물의 오버랩 영역에서 빛샘을 방지하기 위해 화소전극을 이용하여 강제로 수평필드를 형성한다. 이러한 방법을 이용하면 기존 반사판 영역은 감소 없이 그대로 유지할 수 있으며, 외부 시인성도 그대로 유지가 가능하다.

도 8을 참조하면, 투명 화소전극(170)의 말단이 게이트 라인(120)까지 돌출된다. 그런데, 반사구조물(300)은 바람직하게는 게이트 라인(120)을 기준으로 2개의 영역으로 분리된 영역을 구비하므로, 돌출된 투명 화소전극(170)은 반사 구조물(300)의 말단까지 연장되는 것이 바람직하다. 하지만 돌출된 투명 화소전극(170)은 인접 화소영역의 돌출된 투명 화소전극과 전기적으로 분리되어야 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 돌출된 투명 화소전극(170)은 2개의 돌출된 부분을 갖는 것이 바람직하다.

아울러 도 9를 참조하면, 돌출된 투명 화소전극(170)은 차광막(205)과 반사 구조물(300) 사이에 개재되며, 돌출된 투명 화소전극(170)의 측면 일 단부는 차광막(205) 말단과 반사 구조물(300) 말단 사이에 위치하고, 돌출된 투명 화소전극(170)의 측면 타 단부는 반사 구조물(300) 말단과 데이터 라인(150) 사이에 위치한다. 이러한 돌출된 투명 화소전극(170)은 액정표시장치의 전체 화소영역에 걸쳐 차광막(205)과 반사 구조물(300) 사이에 개재되어 기판 틀어짐 시 빛샘 현상을 방지하게 된다.

이러한 돌출된 화소전극(170)은 해당 영역의 수직 필드를 수평 필드로 전환하는 역할을 한다. 도 10a에서 보듯이, 종래 기술에 의한 액정표시장치에서는 돌출된 화소전극이 없는 경우 게이트 라인과 공통 라인간의 전위형성으로 수평 필드보다 수직 필드가 강해진다. 그런데 수평 러빙을 하는 FFS 모드 액정표시장치에서는 수평 필드 발생시 빛샘이 발생하는 구조이므로, 비개구 영역은 차광막 또는 반사 구조물로 반드시 차단시켜야 하는 것이다.

도 8에서 돌출 화소전극(170)은 화소전극의 말단이 연장된 형태로서 화소전극의 신호가 인가된다. 화소의 L0 상태(어떤 의미인지 한글로 풀어 설명해 주세요)에서 돌출 화소전극(170)과 데이터 라인(150)간은 서로 전위차가 있기 때문에 항상 필드가 존재하며, 이는 수평 필드를 강하게 만들어 준다. 돌출 화소전극(170)을 차광막(205)과 반사 구조물(300) 사이에 형성하여도 여전히 수직 필드는 존재하지만, 기존의 돌출 화소전극이 없는 경우를 대비하면 수직 필드가 약해지는 결과를 얻을 수 있다. 돌출 화소전극이 없어도 반사 구조물과 데이터 라인간의 수평 필드가 존재할 수 있지만, 반사 구조물은 인위적인 신호가 존재하지 않는 플로팅 전극이므로 이에 의해 형성되는 필드는 약하다고 볼 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 돌출 화소전극(170)에 의한 필드 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 10a는 화소의 L0에서 종래 FFS 모드 액정표시장치 화소구조의 액정방향자 시뮬레이션이다. 이를 참조하면, 화살표로 나타낸 바와 같이 비개구 영역에서 액정방향자들은 게이트 라인(120)과 공통 라인(122), 화소전극(170)간에 수직 필드가 형성됨을 알 수 있다. 데이터 라인(150)과의 수평 필드가 존재하기는 하지만 수직 필드가 더 강하다.

도 10b는 화소의 L0에서 본 발명에 의한 FFS 모드 액정표시장치 화소구조의 액정방향자 시뮬레이션이다. 화살표로 나타낸 바와 같이 돌출 화소전극(170)이 배치된 곳 주위로 게이트 라인(120)에 대해서 수직 필드가 수평 필드로 전환되었음을 알 수 있다. 또한 기존 데이터 라인(150) 주변의 강한 수직 필드도 그 세기가 감소되었음을 알 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 액정표시장치 화소에 대한 광학 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같이 종래의 FFS 모드 액정표시장치에서는 패널 지압시 틀어짐이 발생할 경우 좌우측 시야각에서 빛샘이 발생할 수 있음을 보여주고 있다. 반면에 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 FFS 모드 액정표시장치에서는 반사 구조물(300)과 차광막(205) 사이에 돌출 화소전극(170)이 배치되었으므로, 반사 구조물(300) 주위의 빛샘 발생이 현저히 감소되었음을 알 수 있다. 따라서 패널 지압 후 틀어짐이 발생한다고 하여도 좌우측 시야각에서 빛샘 현상은 방지될 수있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치에서 하나의 화소영역을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 일반적인 액정표시장치에서 상부기판에 형성된 차광막을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 일반적인 액정표시장치의 한 화소에 대한 단면구조를 도시한 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 액정표시장치에서 패널 지압 전 및 지압 후의 기판의 틀어짐을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 종래의 액정표시장치에서 패널 지압후 틀어짐이 발생한 것을 측정한 사진이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 하부 기판에 형성된 화소 영역의 평면도이다.

도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6의 선 I-I', II-II', 및 III-III'을 절취한 단면도이다.

도 8은 도 6에 도시된 액정표시장치의 화소 영역에서 차광막과 반사구조물 부분을 확대한 평면도이다.

도 9는 도 8의 선 Ⅴ-Ⅴ'을 절취한 단면도이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 돌출 화소전극에 의한 필드 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 11a 및 도 11b는 액정표시장치 화소에 대한 광학 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

Claims (6)

1. 하부기판, 상부기판 및 상기 기판들 사이에 삽입된 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 방향으로 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인들에 의해 각 화소영역이 규정되고, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되어 있는 FFS 모드 액정표시장치에 있어서,

   상기 게이트 라인 상부에 상기 데이터 라인의 물질을 이용하여 상기 데이터 라인과 전기적으로 독립된 형태로 형성되고, 상기 게이트 라인을 기준으로 양쪽으로 인접한 화소영역 방향으로 2개의 영역으로 분리된 형태이되, 상기 2개의 영역 각각의 상기 게이트 라인쪽 말단이 상기 게이트 라인과 일부 중첩된 형태로 형성되며, 상기 2개의 영역 각각의 상기 게이트 라인과 반대쪽 말단은 상기 게이트 라인을 기준으로 양쪽으로 인접한 화소영역 방향으로 각각 상기 게이트 라인과 일부 중첩된 부분으로부터 연장된 형태로 형성되는 반사 구조물;

   상기 스위칭 소자를 덮도록 상기 상부기판에 형성되고, 상기 반사 구조물의 상기 데이터 라인쪽 말단과 일부 중첩되면서 상기 반사구조물의 나머지 부분은 노출시키는 차광막 및;

   상기 액정층에 전계를 인가하여 광 투과량을 조절하기 위해 상기 화소영역에 투명 공통전극의 상부에 절연층을 사이에 두고 이격 배치되는 투명 화소전극을 구비하되,

   상기 투명 화소전극은 상하로 각각 인접한 게이트 라인쪽 말단이 상기 게이트 라인까지 돌출되어 상기 반사 구조물의 분리된 말단까지 연장되되, 인접 화소영역의 투명 화소전극과 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 투명 화소전극의 말단으로부터 연장된 부분은 상기 투명 화소전극의 말단의 일부로부터 상기 게이트 라인 쪽으로 돌출된 2개의 돌출부의 형태이며,

   상기 돌출부 각각의 돌출된 방향의 양측부 말단 중 상기 데이터 라인과 먼 쪽 말단은 상기 차광막과 상기 반사 구조물의 중첩 영역 내에 위치하고, 상기 데이터 라인과 가까운 쪽 말단은 상기 반사 구조물과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 공통전극과 화소전극은 ITO로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 하부기판, 상부기판 및 상기 기판들 사이에 삽입되는 액정층을 포함하고, 상기 하부기판에는 상호 교차하는 방향으로 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인들에 의해 각 화소영역이 규정되고, 상기 라인들의 교차부에는 스위칭 소자가 배치되어 있는 FFS 모드 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 하부기판 상에 게이트 라인, 게이트 절연막, 데이터 라인, 투명 공통전극, 절연층 및 투명 화소전극을 차례로 형성하는 단계를 포함하되,

   상기 데이터 라인을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 라인 상부에 상기 데이터 라인의 물질을 이용하여 상기 데이터 라인과 전기적으로 독립된 반사 구조물을 형성하고, 상기 반사 구조물은 상기 게이트 라인을 기준으로 양쪽으로 인접한 화소영역 방향으로 2개의 영역으로 분리된 형태이되, 상기 2개의 영역 각각의 상기 게이트 라인쪽 말단이 상기 게이트 라인과 일부 중첩된 형태로 상기 반사 구조물을 형성하며, 상기 2개의 영역 각각의 상기 게이트 라인과 반대쪽 말단은 상기 게이트 라인을 기준으로 양쪽으로 인접한 화소영역 방향으로 각각 상기 게이트 라인과 일부 중첩된 부분으로부터 연장된 형태로 상기 반사 구조물을 형성하며,

   상기 투명 화소전극을 형성하는 단계에서는, 상기 화소영역에 상기 투명 공통전극의 상부에 상기 절연층을 사이에 두고 이격 배치되도록 형성하고,

   상기 상부기판 상에 차광막, 칼라필터, 오버코트를 차례로 형성하는 단계를 포함하되,

   상기 차광막을 형성하는 단계에서는, 상기 스위칭 소자를 덮도록 상기 상부기판에 형성하고, 상기 반사 구조물의 상기 데이터 라인쪽 말단과 일부 중첩되면서 상기 반사구조물의 나머지 부분은 노출시키도록 형성하고,

   상기 투명 화소전극은 상하로 각각 인접한 게이트 라인쪽 말단이 상기 게이트 라인까지 돌출되어 상기 반사 구조물의 분리된 말단까지 연장되되, 인접 화소영역의 투명 화소전극과 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 투명 화소전극의 말단으로부터 연장된 부분은 상기 투명 화소전극의 말단의 일부로부터 상기 게이트 라인 쪽으로 돌출된 2개의 돌출부의 형태이며,

   상기 돌출부 각각의 돌출된 방향의 양측부 말단 중 상기 데이터 라인과 먼 쪽 말단은 상기 차광막과 상기 반사 구조물의 중첩 영역 내에 위치하고, 상기 데이터 라인과 가까운 쪽 말단은 상기 반사 구조물과 상기 데이터 라인 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 공통전극과 화소전극은 ITO로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.

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