KR101296621B1 - Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 R,G,B,W의 화소 중 R,G,B 서브-화소에는 IPS 모드를 적용하고 W 서브-화소에는 IPS 모드보다 개구율이 높다고 알려진 FFS 모드를 적용함으로써, 종래의 IPS 모드로 설계한 경우보다 투과특성을 향상시키고, 종래의 FFS 모드로 설계한 경우보다 Clc 및 Cst 값을 낮추어 대형 패널 적용에 유리하도록 하는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시소자는 기판 상에서 수직교차하여 R,G,B,W 서브-화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 배치되는 박막트랜지스터; 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선; 상기 R,G,B 서브-화소에 형성되며, 서로 평행하여 횡전계를 형성하는 공통전극 및 제 1 화소전극; 상기 W 서브-화소에 판 형상으로 형성된 상대전극 및 상기 상대전극과 절연되며 복수개의 슬릿을 가지는 제 2 화소전극; 및 상기 기판에 대향하는 대향기판 및 상기 기판과 대향기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하여 이루어져, 상기 R,G,B 서브-화소는 동일 층에 형성된 상기 공통전극과 제 1 화소전극에 의한 횡전계에 의해 구동되고, 상기 W 서브-화소는 서로 절연된 상기 상대전극과 제 2 화소전극에 의한 프린지 전계에 의해 구동된다.
FFS, IPS, 개구율
The present invention applies the IPS mode to the R, G, B sub-pixels among the R, G, B, and W pixels, and applies the FFS mode, which is known to have a higher aperture ratio than the IPS mode, to the conventional IPS mode. The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which improves transmission characteristics than the designed case and lowers the Clc and Cst values than the case of the conventional FFS mode, and is advantageous for large panel applications. Gate wiring and data wiring vertically crossing the substrate to define the R, G, B, W sub-pixels; A thin film transistor disposed at an intersection point of the gate line and the data line; A common wiring parallel to the gate wiring; A common electrode and a first pixel electrode formed on the R, G, and B sub-pixels and forming a transverse electric field in parallel with each other; A counter electrode formed on the W sub-pixel in a plate shape and a second pixel electrode insulated from the counter electrode and having a plurality of slits; And a counter substrate facing the substrate and a liquid crystal layer interposed between the substrate and the counter substrate, wherein the R, G, and B sub-pixels are formed by the common electrode and the first pixel electrode formed on the same layer. Driven by an electric field, the W sub-pixel is driven by a fringe electric field by the counter electrode and the second pixel electrode insulated from each other.
FFS, IPS, Opening Rate
Description
도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도.1 is a plan view of a conventional IPS mode liquid crystal display device.
도 2는 종래 기술에 의한 H-IPS 모드 액정표시소자의 평면도.2 is a plan view of a H-IPS mode liquid crystal display device according to the prior art.
도 3은 종래 기술에 의한 FFS 모드 액정표시소자의 평면도.3 is a plan view of a conventional FFS mode liquid crystal display device.
도 4는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 커패시턴스를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the capacitance of the liquid crystal display device according to the prior art.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도.5 is a plan view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도.6 is a plan view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 액정표시소자의 공정을 설명하기 위한 평면도.7A to 7C are plan views illustrating the process of the liquid crystal display device according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
112 : 게이트 배선 112a : 게이트 전극 112:
114 : 반도체층 115 : 데이터 배선 114: semiconductor layer 115: data wiring
115a : 소스 전극 115b : 드레인 전극 115a:
117 : 제 1 화소전극 118 : 제 2 화소전극 117: first pixel electrode 118: second pixel electrode
123 : 상대전극 124 : 공통전극 123: counter electrode 124: common electrode
125 : 공통배선 160 : 슬릿 125: common wiring 160: slit
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 IPS 모드와 FFS 모드를 접목시킴으로써 화소의 모든 영역에서 최대의 액정효율을 갖도록 하는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 액티브 매트릭스 액정표시소자는 그 성능이 급속하게 발전함에 따라, 평판 TV, 휴대용 컴퓨터, 모니터 등에 광범위하게 사용되고 있다.In recent years, active matrix liquid crystal display devices have been widely used in flat panel TVs, portable computers, monitors, and the like, as their performance is rapidly developed.
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 90도 트위스트 되도록 배열한 다음, 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 기술이다.Among the active matrix liquid crystal display devices, twisted nematic (TN) type liquid crystal display devices are mainly used. In the twisted nematic method, electrodes are installed on two substrates and the liquid crystal directors are arranged to be twisted 90 degrees, It is a technique of driving a liquid crystal director by applying a voltage to an electrode.
트위스티드 네마틱 방식 액정표시소자는 우수한 콘트라스트(contrast)와 색상 재현성을 제공한다는 이유로 각광받고 있지만, 시야각이 좁다는 고질적인 문제를 안고 있다. Twisted nematic liquid crystal display devices are spotlighted for providing excellent contrast and color reproducibility, but suffer from the chronic problem of narrow viewing angles.
이러한 TN방식의 시야각 문제를 해결하기 위해서, 하나의 기판 상에 두개의 전극을 형성하고 두 전극 사이에서 발생하는 횡전계로 액정의 방향자를 조절하는 IPS 모드(In-Plane Switching Mode)가 도입되었다. In order to solve the viewing angle problem of the TN method, an IPS mode (In-Plane Switching Mode) for forming two electrodes on one substrate and controlling the director of the liquid crystal with a transverse electric field generated between the two electrodes has been introduced.
이후에는, 상기 IPS 모드의 낮은 개구율 및 투과율을 향상시키기 위해서, 상대전극과 화소전극을 투명전도체로 형성하면서 상대 전극과 화소전극 사이의 간격 을 좁게 형성하여 상기 상대 전극과 화소전극 사이에서 형성되는 프린지 필드에 의해 액정분자를 동작시키는 FFS 모드(Fringe Field Switching)가 대두되었다.Subsequently, in order to improve the low aperture ratio and transmittance of the IPS mode, a fringe formed between the counter electrode and the pixel electrode by forming a narrow gap between the counter electrode and the pixel electrode while forming the counter electrode and the pixel electrode as a transparent conductor. FFS mode (Fringe Field Switching) for operating the liquid crystal molecules by the field has emerged.
이하에서, 상기 IPS모드 액정표시소자 및 FFS모드 액정표시소자에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 이하에서는 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판에 대해 한정하여 설명하는 것으로 한다. Hereinafter, the IPS mode liquid crystal display device and the FFS mode liquid crystal display device will be described in detail. Hereinafter, the thin film transistor array substrate of the liquid crystal display device will be described in detail.
도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 H-IPS 모드 액정표시소자의 평면도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 FFS 모드 액정표시소자의 평면도이다.1 is a plan view of an IPS mode liquid crystal display device according to the prior art, FIG. 2 is a plan view of an H-IPS mode liquid crystal display device according to the prior art, and FIG. 3 is a plan view of an FFS mode liquid crystal display device according to the prior art.
먼저, 상기 IPS 모드 액정표시소자에는, 도 1 및 도 2에 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.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the IPS mode liquid crystal display includes a
이 때, 상기 공통전극(25)은 상기 게이트 배선(12)에 평행하는 공통배선(25)과 일체형으로 형성되어 액티브 영역 외곽에서 전압을 전달받는다. In this case, the
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. As described above, the IPS mode liquid crystal display device forms liquid crystal molecules by forming a
이러한 IPS모드 액정표시소자는, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 데이터 배 선 방향으로 배치되는냐 또는 게이트 배선 방향으로 배치되는냐에 따라서 AS-IPS와 H-IPS(Horizental-IPS)로 구분할 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 데이터 배선(15) 방향으로 배치되는 AS-IPS의 경우 45%의 개구율을 나타내는 반면, 도 2에 도시된 바와 같이, 화소전극(24) 및 공통전극(17)이 게이트 배선(12) 방향으로 배치되는 H-IPS의 경우 52%의 개구율을 나타낸다. Such an IPS mode liquid crystal display device is classified into AS-IPS and H-IPS (Horizental-IPS) depending on whether the
한편, FFS모드 액정표시소자에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 불투명한 금속으로 형성되고 서로 수직교차하여 화소를 정의하는 게이트 배선(512) 및 데이터 배선(515)과, 상기 게이트 배선(512)에 평행하게 배치되는 공통배선(525)과, 상기 두 배선의 교차지점에서 전압의 온/오프를 스위칭하는 박막트랜지스터(TFT)와, 투명한 금속으로 형성되고 절연막에 의해 절연되며 화소 내부에서 서로 오버랩되는 상대전극(524) 및 화소전극(517)이 형성되어 있다. 이 때, 상기 상대전극(524)과 공통배선(525)은 서로 콘택된다. In the FFS mode liquid crystal display device, as shown in FIG. 3, a
구체적으로, 상기 상대전극(524)은 화소영역 내에서 플레이트형으로 형성되고, 화소전극(517)은 데이터 배선 방향으로 다수개 분기되어 분기된 화소전극 사이에 슬릿(560)이 존재하도록 형성된다. 이 때, 상대전극(524)에는 Vcom신호가 전달되고, 화소전극(517)에는 박막트랜지스터를 통과한 픽셀전압이 전달되어 상기 상대전극(524)과 화소전극(517) 사이에 프린지 필드가 발생한다.In detail, the
상기 슬릿(560)의 폭은 대략 2~6㎛ 사이의 값을 가지며, 화소전극(517)과 상대전극(524) 사이에 형성되는 프린지 필드에 의하여 액정이 구동된다. 즉, 전압 무인가시 러빙에 의해 초기 배향되어 있던 액정들이 프린지 필드에 의해 회전하여 빛 이 투과하게 된다. The width of the
이러한 FFS모드 액정표시소자는 60%의 개구율을 나타내어 IPS모드 액정표시소자에 비해 높은 개구율을 나타낸다. The FFS mode liquid crystal display device exhibits an aperture ratio of 60%, which is higher than that of the IPS mode liquid crystal display device.
한편, 상기 IPS모드 액정표시소자 및 FFS 모드 액정표시소자는 R,G,B의 서브-화소를 배치하는 이외에, 안료를 포함하지 않는 화이트 패턴(W)의 서브-화소를 추가 구성하여 R,G,B,W 픽셀을 배치하여 하나의 화소를 구성할 수 있는데, R,G,B 서브-화소에는 안료가 포함되는 컬러필터층을 형성하여 투과율이 떨어지는 반면 W서브-화소에는 안료가 포함되지 않아 투과율이 떨어지지 않으므로 전체 화소의 투과율이 향상된다.On the other hand, the IPS mode liquid crystal display device and the FFS mode liquid crystal display device, in addition to arranging the sub-pixels of R, G, and B, the sub-pixels of the white pattern (W) that do not contain a pigment are further configured to R, G. One pixel can be formed by arranging B, W pixels, and the R, G, and B sub-pixels form a color filter layer containing pigments, so that the transmittance is lowered, whereas the W sub-pixels do not contain pigments. Since it does not fall, the transmittance of all the pixels is improved.
이때, R,G,B,W 픽셀의 배치에 따라서, R,G,B,W의 서브-화소가 사각형 모양으로 배열되어 4개의 서브-화소가 하나의 화소를 이루는 쿼드 타입(quad type) 또는 R,G,B,W의 서브-화소가 순차적으로 배열되어 4개의 서브-화소가 하나의 화소를 이루는 스트라이프 타입(stripe type)의 픽셀 구조를 가질 수 있다. 이때, 쿼드 타입의 AS-IPS 및 스트라이프 타입의 AS-IPS는 각각 39%, 41%의 개구율을, 쿼드 타입의 H-IPS 및 스트라이프 타입의 H-IPS는 각각 45%, 46%의 개구율을, 쿼드타입의 FFS 모드 및 스트라이프 타입의 FFS 모드는 각각 50%, 51%의 개구율을 나타낸다. At this time, according to the arrangement of the R, G, B, and W pixels, a quad type in which the sub-pixels of R, G, B, and W are arranged in a square shape so that four sub-pixels constitute one pixel, or Sub-pixels of R, G, B, and W may be sequentially arranged to have a stripe type pixel structure in which four sub-pixels constitute one pixel. In this case, the quad type AS-IPS and the stripe type AS-IPS have an opening ratio of 39% and 41%, respectively, and the quad type H-IPS and the stripe type H-IPS have an opening ratio of 45% and 46%, respectively. The quad type FFS mode and the stripe type FFS mode exhibit aperture ratios of 50% and 51%, respectively.
상기와 같은 종래기술에 의한 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.The liquid crystal display device according to the prior art as described above had the following problems.
즉, 소자의 개구율을 비교할 때, 전술한 바와 같이, 전극을 세로방향으로 배치한 AS-IPS보다 전극을 가로방향으로 배치한 H-IPS가 개구율이 우수하였으며, IPS 모드보다 FFS모드가 보다 우수한 개구율 특성을 나타내었다.That is, when comparing the aperture ratios of the elements, as described above, the H-IPS having the electrodes arranged horizontally was superior to the AS-IPS having the electrodes arranged in the longitudinal direction, and the aperture ratio of the FFS mode was better than that of the IPS mode. Characteristics.
그러나, 액정표시소자의 커패시턴스를 나타낸 그래프인 도 4에서와 같이, FFS 모드 액정표시소자의 경우, IPS모드 및 VA모드 등의 타 모드에 비해 Clc값(액정의 커패시턴스)과 Cst(스토리지 커패시턴스) 값이 크다는 문제점이 있었다. 특히, TV와 같이 해상도는 크지 않으면서 픽셀크기가 큰 경우에는 충전특성을 확보하기 위해 TFT 크기 및 배선의 크기를 증가시켜 형성할 수 밖에 없으므로 오히려 개구율(투과율)이 저하되는 역작용이 발생하였다. However, as shown in FIG. 4, which is a graph showing the capacitance of the liquid crystal display device, in the case of the FFS mode liquid crystal display device, the Clc value (capacitance capacitance) and the Cst (storage capacitance) value are compared with other modes such as IPS mode and VA mode. This was a big problem. In particular, when the pixel size is large but the resolution is not large, such as a TV, in order to secure the charging characteristics, the TFT size and the size of the wiring have to be increased, so that an opening ratio (transmittance) is lowered.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, R,G,B,W의 화소 중 R,G,B 서브-화소에는 IPS 모드를 적용하고 W 서브-화소에는 IPS 모드보다 개구율이 높다고 알려진 FFS 모드를 적용함으로써, 종래의 IPS 모드로 설계한 경우보다 투과특성을 향상시키고, 종래의 FFS 모드로 설계한 경우보다 Clc 및 Cst 값을 낮추어 대형 패널 적용에 유리하도록 하는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and among the R, G, B, and W pixels, the IPS mode is applied to the R, G, and B sub-pixels, and the aperture ratio of the W sub-pixel is higher than that of the IPS mode. By applying known FFS mode, the liquid crystal display device and its manufacture to improve the transmission characteristics than the design in the conventional IPS mode, and to lower the Clc and Cst value than the design in the conventional FFS mode to favor large panel applications The purpose is to provide a method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 기판 상에서 수직교차하여 R,G,B,W의 서브-화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과, 상기 R,G,B 서브-화소에 구비되고 서로 평행하여 횡전계를 형성하는 공통전극 및 제 1 화소전극과, 상기 W 서브-화소 전체에 구비되는 상대전극 및 상기 상대전극과 절연되어 복수개의 슬릿을 가지는 제 2 화 소전극과, 상기 기판에 대향하는 대향기판 및 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하여 구성된다. The liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a gate wiring and data wiring defining a sub-pixel of R, G, B, W by vertically crossing on a substrate, and the intersection of the gate wiring and data wiring A thin film transistor disposed on the substrate, a common wiring parallel to the gate wiring, a common electrode and a first pixel electrode provided in the R, G, and B sub-pixels to form a transverse electric field in parallel with each other, and the W sub- And a counter electrode provided in the entire pixel, a second pixel electrode insulated from the counter electrode, and having a plurality of slits, an opposing substrate facing the substrate, and a liquid crystal layer interposed between the two substrates.
그리고, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 기판 상에 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 배선과 서로 교차하여 R,G,B,W 서브-화소를 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 부위에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 데이터 배선을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 W 서브-화소 내에 상대전극을 형성하는 단계와, 상기 R,G,B 서브-화소에 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터에 접속하며, 상기 R,G,B 서브-화소에서 상기 공통전극에 평행하는 제 1 화소전극과 상기 W 서브-화소에서 복수개의 슬릿을 가지는 제 2 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention for achieving the object of the present invention comprises the steps of forming a gate wiring and a common wiring on the substrate, forming a gate insulating film on the entire surface including the gate wiring, Forming a data line on the gate insulating film to define R, G, B, and W sub-pixels intersecting with the gate line, forming a thin film transistor at an intersection of the gate line and the data line; Forming a protective film on the entire surface including the data line, forming a counter electrode in the W sub-pixel, forming a common electrode in the R, G, and B sub-pixels, and forming a thin film transistor in the thin film transistor. A first pixel electrode parallel to the common electrode in the R, G, and B sub-pixels, and a second pixel electrode having a plurality of slits in the W sub-pixel; It characterized by comprising the step of sex.
즉, R,G,B,W 4개의 서브-화소에 의해서 하나의 화소를 구성하는 액정표시소자에 있어서, R,G,B 서브-화소에는 IPS 모드를 적용하고 W 서브-화소에는 IPS 모드보다 개구율이 높다고 알려진 FFS 모드를 적용하는 것을 특징으로 한다. That is, in the liquid crystal display device in which one pixel is formed by four sub-pixels of R, G, B, and W, IPS mode is applied to the R, G, and B sub-pixels, and IPS mode is used for the W sub-pixel. It is characterized by applying an FFS mode known to have a high aperture ratio.
이와같이, 본 발명에 의한 소자는 FFS와 IPS의 장점을 결합하고 투과특성을 최대로 낼 수 있도록 한 것으로, 기본적으로 쿼드타입 또는 스트라이프 타입의 R,G,B,W 픽셀 구조를 채택하고, 투과의 장점을 극대화하기 위해 화이트 서브-화소(White sub pixel)에 FFS 모드를 그리고 나머지 R,G,B 서브-화소에는 H-IPS 구조를 채택하여 IPS 모드의 단점인 개구율 특성과 FFS의 단점인 스토리지 증가 특성을 서로 보완하도록 한다. As described above, the device according to the present invention combines the advantages of FFS and IPS to maximize the transmission characteristics, and basically adopts a quad type or stripe type R, G, B, W pixel structure, To maximize the advantages, we adopt FFS mode on the white sub-pixel and H-IPS structure on the remaining R, G, B sub-pixels to increase the aperture ratio characteristic of IPS mode and storage of FFS disadvantage. Complement the characteristics with each other.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 액정표시소자의 공정을 설명하기 위한 평면도이다. 5 is a plan view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a plan view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 7C are liquid crystal displays according to the present invention. It is a top view for demonstrating the process of an element.
먼저, 본 발명에 의한 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 교차하여 R,G,B,W의 서브-화소를 정의하고 게이트 절연막(도시하지 않음)에 의해 서로 절연되는 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(115)과, 상기 게이트 배선(112)에 평행하는 공통배선(125)과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 지점에 형성되는 박막트랜지스터와, 상기 R,G,B 서브-화소에 형성되어 횡전계를 형성하는 공통전극(124) 및 제 1 화소전극(117)과, 상기 W 서브-화소에 형성되어 프린지 필드를 형성하는 상대전극(123) 및 제 2 화소전극(118)이 형성되어 있다. First, in the thin film transistor array substrate of the liquid crystal display according to the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, sub-pixels of R, G, B, and W are vertically intersected, and a gate insulating film (not shown) is used.
이러한 박막트랜지스터 어레이 기판(111)은, 도시하지는 않았으나, 액정층을 사이에 두고 블랙 매트릭스 및 컬러필터층을 구비한 컬러필터 어레이 기판에 대향합착된다. 이때, R,G,B 서브-화소에는 R,G,B의 안료가 착색된 컬러레지스트를 도포하고 패터닝하여 형성하고, W 서브-화소에는 안료가 착색되지 않은 레지스트를 도포하고 패터닝하여 형성한다. 경우에 따라서는, R,G,B 서브-화소에는 컬러필터층을 형성하고 W 서브-화소에는 별도의 컬러필터층 패턴을 형성하지 않음으로써 W 서브-화소를 구현하기도 한다. Although not shown, the thin film transistor array substrate 111 is bonded to the color filter array substrate including the black matrix and the color filter layer with the liquid crystal layer interposed therebetween. At this time, the R, G, B sub-pixels are formed by applying and patterning a color resist colored with the pigments of R, G, and B, and the W sub-pixels are formed by applying and patterning a resist that is not colored with the pigment. In some cases, the W sub-pixel may be realized by forming a color filter layer in the R, G, and B sub-pixels and not forming a separate color filter layer pattern in the W sub-pixel.
구체적으로, W 서브-화소 내에는 상기 공통배선(125)에 콘택되어 Vcom 전압이 인가되고 상기 W 서브-화소 전체에 통자로 형성된 플레이트형의 상대전극(123)과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(115b)에 콘택되어 픽셀전압이 인가되고 상기 상대전극(123)과 절연되어 복수개의 슬릿(160)을 가지는 제 2 화소전극(118)이 형성되며, 상기 슬릿을 통해 상대전극과 제 2 화소전극 사이에 프린지 필드가 형성되어 액정층을 구동하게 된다.Specifically, in the W sub-pixel, the plate-
이때, 상기 상대전극(123) 및 제 2 화소전극(118)은 투명한 도전층으로 형성되고, 상기 상대전극은 게이트 배선층 하부에 구비되거나 또는 상기 데이터 배선층 상부에 구비될 수 있다. 상기 데이터 배선 상부에 상대전극을 구비하는 경우, 데이터 배선을 포함한 전면에 형성된 보호막 상에 상대전극을 형성하고 상기 상대전극 상에 층간절연막을 형성하여 제 2 화소전극과 절연시킨다.In this case, the
그리고, R,G,B 서브-화소 내에는 상기 공통배선(125)에 콘택되어 Vcom 전압이 인가되는 공통전극(124)이 형성되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(115b)에 콘택되어 픽셀전압이 인가되고 상기 공통전극에 평행하는 제 1 화소전극(117)이 형성되며, 서로 평행하는 공통전극과 제 1 화소전극 사이에 횡전계가 형성되어 액정층을 구동하게 된다. A
이때, 상기 공통전극(124)은 상기 게이트 배선과 동일층에 구비되거나 또는 상기 제 1 화소전극(117)과 동일층에 구비될 수 있으며, 상기 W 서브-화소의 제 2 화소전극과 R,G,B 서브-화소의 제 1 화소전극은 동일층에 구비된다. In this case, the
이와같이, 본 발명에 의한 소자는 W 서브픽셀에 상대전극과 제 2 화소전극을 형성하여 FFS 모드로 액정층을 구동하고, R,G,B 서브픽셀에 공통전극과 제 1 화소전극을 형성하여 IPS 모드로 액정층을 구동하여, 개구율이 낮은 IPS 모드의 단점과 스토리지가 증가하는 FFS 모드의 단점을 서로 보완한다. 특히, 종래의 IPS 모드에 비해 2% 이상의 개구율 증가가 이루어졌다. As described above, the device according to the present invention forms the counter electrode and the second pixel electrode in the W subpixel to drive the liquid crystal layer in the FFS mode, and forms the common electrode and the first pixel electrode in the R, G, and B subpixels to form the IPS. By driving the liquid crystal layer in the mode, the disadvantages of the IPS mode with low aperture ratio and the FFS mode with increased storage are compensated for each other. In particular, an opening ratio increase of 2% or more compared to the conventional IPS mode was achieved.
이때, R,G,B,W 서브-화소는, 도 5에 도시된 바와 같이, R,G,B,W의 서브-화소가 2ㅧ2구조로 배열되는 쿼드타입으로 배치되거나 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, R,G,B,W의 서브-화소가 규칙적으로 나란하게 배열되는 스트라이프 타입으로 배치될 수 있다. At this time, the R, G, B, W sub-pixels are arranged in a quad type in which the sub-pixels of R, G, B, and W are arranged in a 2x2 structure, or as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the sub-pixels of R, G, B, and W may be arranged in a stripe type in which they are regularly arranged side by side.
한편, R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿이 게이트 배선 방향으로 배치되도록 하여 AS-IPS 구조를 적용할 수 있으나, 소자의 개구율을 극대화하기 위해서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, R,G,B 서브-화소의 공통전극(124) 및 제 1 화소전극(117)과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿(160)이 데이터 배선(115) 방향으로 배치되도록 하여 H-IPS 구조를 적용할 수 있다. Meanwhile, the AS-IPS structure can be applied by arranging the common electrode and the first pixel electrode of the R, G, and B sub-pixels, and the second pixel electrode slit of the W sub-pixel in the gate wiring direction. In order to maximize the aperture ratio, as shown in FIGS. 5 and 6, the
그리고, 소자의 광시야각을 확보하기 위해 게이트 배선 및 데이터 배선 방향으로부터 일정한 각도 기울어지도록, R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿을 배치할 수 있다.The common electrode and the first pixel electrode of the R, G, and B sub-pixels, and the second pixel electrode slit of the W sub-pixel are inclined at a predetermined angle from the gate wiring and data wiring directions to secure the wide viewing angle of the device. Can be placed.
다만, R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿은 동일한 방향으로 배치시켜, R,G,B,W 서브-화소 전체에 대해서 동일한 방향으로 액정이 배열되도록 한다. However, the common electrode and the first pixel electrode of the R, G, and B sub-pixels, and the second pixel electrode slit of the W sub-pixel are arranged in the same direction, so that the entire R, G, B, and W sub-pixels are disposed. The liquid crystals are arranged in the same direction.
한편, 상기 박막트랜지스터는 전압의 온/오프를 제어하는 스위칭 역할을 하는데, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선(112)에서 분기된 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 배선(112)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층(114)과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 반도체층 상에 형성되는 소스/드레인 전극(115a,115b)으로 구성된다. On the other hand, the thin film transistor serves to control the on / off of the voltage, the thin film transistor is formed on the front surface including the
제조방법을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Looking more specifically through the manufacturing method is as follows.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 절연기판 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 증착하고 W 서브-화소에 남도록 패터닝하여 플레이트형의 상대전극(123)을 형성한다. First, as shown in FIG. 7A, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the entire surface of an insulating substrate and patterned to remain in the W sub-pixel to form a plate-
이후, 상기 상대전극(123)을 포함한 전면에 낮은 비저항을 가지는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 금속을 증착한 후 패터닝하여 게이트 배선(112), 게이트 전극(112a) 및 공통배선(125)을 형성한다. Subsequently, metals such as copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd: Aluminum Neodymium), molybdenum (Mo), and molybdenum-tungsten (MoW) having low resistivity on the front surface of the
이 때, 상기 공통배선(125)은 상기 게이트 배선(112)에 평행하도록 형성하고, 상기 상대전극(123)에 콘택되도록 형성한다. In this case, the
다음, 상기 게이트 배선(112)을 포함한 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연물질을 통상, 플라즈마 강화형 화학 증기 증착 (PECVD:plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하여 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막을 포함한 전면에 비정질 실리콘을 증착하고 포토식각공정으로 패터닝하여 게이트 전극(112a) 상부에 반도체층(114)을 형성한다. Next, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) is generally deposited on the entire surface including the
이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(114)을 포함한 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속을 증착한 후 패터닝하여 데이터 배선(115) 및 소스/드레인 전극(115a,115b)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 7B, copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd: Aluminum Neodymium), molybdenum (Mo), and molybdenum-tungsten (MoW) are formed on the entire surface including the
상기 데이터 배선(115)은 상기 게이트 배선(112)과 교차하도록 형성하여 R,G,B,W의 서브-화소를 정의하고, 상기 소스/드레인 전극(115a,115b)은 상기 반도체층(114) 양끝에 오버랩되도록 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다. The
여기서, 상기 R,G,B,W의 서브-화소는 2×2구조의 쿼드타입으로 배치하거나 또는 R,G,B,W의 서브-화소가 규칙적으로 나란하게 배열되는 스트라이프 타입으로 배치할 수 있다. Here, the sub-pixels of R, G, B, and W may be arranged in a quad type having a 2 × 2 structure, or may be arranged in a stripe type in which sub-pixels of R, G, B, and W are regularly arranged side by side. have.
이어서, 상기 데이터 배선(115)을 포함한 전면에 실리콘질화물질, 실리콘산화물질 등의 무기재료를 증착하거나 또는 BCB, 아크릴 수지 등의 유기재료를 도포하여 보호막(도시하지 않음)을 형성하고, 박막트랜지스터의 드레인 전극이 노출되도록 보호막을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(151)을 형성하고, 이와 동시에 공통배선(125)의 소정 부분이 노출되도록 게이트 절연막 및 보호막을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(152)을 형성한다. Subsequently, an inorganic material such as silicon nitride or silicon oxide is deposited on the entire surface including the
계속해서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 보호막을 포함한 전면에 ITO 또는 IZO와 같은 투명도전물질을 증착한후 패터닝하여 상기 R,G,B 서브-화소에 공통전극(124)을 형성하는 한편, 상기 R,G,B 서브-화소에 상기 공통전극에 평행하는 제 1 화소전극(117)을 형성하고 그와 동시에 상기 W 서브-화소에 복수개의 슬릿을(160) 가지는 제 2 화소전극(118)을 형성한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 7C, a transparent conductive material such as ITO or IZO is deposited on the entire surface including the passivation layer and then patterned to form a
이때, 상기 공통전극(124)은 제 2 콘택홀(152)을 통해 상기 공통배선(125)에 콘택되도록 형성하고, 상기 R,G,B 서브-화소의 제 1 화소전극(117) 및 W 서브-화소의 제 2 화소전극(118)은 상기 제 1 콘택홀(151)을 통해 박막트랜지스터의 드레인 전극(115b)에 접속되도록 형성한다. 다만, 상기 공통전극의 경우, 상기 제 1 ,제 2 화소전극과 동시에 형성하지 않고 상기 게이트 배선과 동시에 형성할 수 있는데, 이 경우 공통전극은 상기 공통배선과 일체형으로 형성한다.In this case, the
이로써, R,G,B 서브-화소에는 서로 평행하는 공통전극(124) 및 제 1 화소전극(117)이 형성되어 IPS 모드가 되고, W 서브-화소에는 플레이트형 상대전극(123) 및 슬릿을 가지는 제 2 화소전극(118)이 형성되어 FFS 모드가 된다. Thus, the
여기서, 상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극(124) 및 제 1 화소전극(117)과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿(160)은 게이트 배선 또는 데이터 배선 방향으로 형성하며, 광시야각을 확보하기 위해 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 방향으로부터 일정한 각도 기울어지도록 사선 방향으로 형성할 수 있다. The
그리고, 상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿을 동일한 방향으로 형성하여 액정구동시 R,G,B,W 서브-화소 의 액정이 일치하는 방향으로 구동되도록 한다. In addition, the common electrode and the first pixel electrode of the R, G, and B sub-pixels, and the second pixel electrode slit of the W sub-pixel are formed in the same direction, so that the R, G, B, and W sub-pixels are driven during liquid crystal driving. The liquid crystals are driven in the same direction.
한편, 상기 공통전극(124)은 상기 화소전극과 동시에 형성하지 않고 게이트 배선과 동시에 형성하여도 된다. On the other hand, the
그리고, 상기 상대전극은, 전술한 실시예에서와 같이, 게이트 배선을 형성하는 단계 이전에 기판 상에 형성하는 방법 이외에, 상기 데이터 배선을 포함한 전면에 형성된 보호막 상에 상기 화소전극과 절연되도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 보호막 상에 플레이트형의 상대전극을 형성하고 그 위에 층간절연막을 형성한 뒤, 층간절연막 상에 슬릿을 가지는 화소전극을 형성하면 된다. The counter electrode may be formed to be insulated from the pixel electrode on a protective film formed on the entire surface including the data line, in addition to the method of forming the substrate on the substrate before forming the gate line as in the above-described embodiment. Can be. In other words, a plate type counter electrode is formed on the passivation film, an interlayer insulating film is formed thereon, and a pixel electrode having slits is formed on the interlayer insulating film.
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.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
상기와 같은 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display device and its manufacturing method according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, R,G,B,W의 화소 중 R,G,B 서브-화소에는 IPS 모드를 적용하고 W 서브-화소에는 IPS 모드보다 개구율이 높다고 알려진 FFS 모드를 적용함으로써, 종래의 IPS 모드로 설계한 경우보다 투과특성을 향상시킬 수 있다. First, the conventional IPS mode is designed by applying the IPS mode to the R, G, B sub-pixels among the R, G, B, and W pixels, and applying the FFS mode, which is known to have a higher aperture ratio than the IPS mode, to the W sub-pixel. It is possible to improve the transmission characteristics than in one case.
따라서, 투과율도 전체적으로 높아지고 휘도도 밝아지므로 액정표시소자의 화상품질이 향상된다. Therefore, the transmittance is also increased overall and the brightness is also brightened, so that the image quality of the liquid crystal display device is improved.
둘째, R,G,B,W의 서브-화소 중 W 서브-화소만 FFS 모드를 적용하고 R,G,B 서브-화소에는 IPS 모드를 적용함으로써, 패널 전체를 FFS 모드로 설계한 경우보다 Clc 및 Cst 값을 낮출 수 있게 된다. Second, only the W sub-pixels of the R, G, B, and W sub-pixels are applied to the FFS mode, and the IP, S, sub-pixels are applied to the R, G, B, and W sub-pixels. And Cst values can be lowered.
따라서, 대형 패널에 있어서 서브-화소의 크기를 크게 형성하는 경우, 충전 특성을 확보하기 위해 TFT 크기 및 배선의 크기를 증가시키지 않아도 되므로 대형 패널 적용에 유리하다.Therefore, in the case of forming a large sub-pixel size in a large panel, it is not necessary to increase the TFT size and wiring size in order to secure the charging characteristic, which is advantageous for large panel applications.
셋째, 본 발명에 의한 액정표시소자는 기본적으로, 쿼드타입 또는 스트라이프 타입의 R,G,B,W 픽셀 구조를 채택하되, 화이트 서브-화소(White sub pixel)에 투과율이 특성이 우수한 FFS 모드를 적용하고 R,G,B 서브-화소에도 투과율 특성이 우수한 H-IPS 구조를 채택함으로써 투과의 장점을 극대화할 수 있다. Third, the liquid crystal display device according to the present invention basically adopts a quad type or stripe type R, G, B, W pixel structure, and has an FFS mode having excellent transmittance to white sub-pixels. The advantage of permeation can be maximized by adopting the H-IPS structure, which is applied to the R, G and B sub-pixels and has excellent transmittance characteristics.
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