KR102381215B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 COT 구조의 액정 표시 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하도록 배열되어 복수의 화소 영역을 정의하고 데이터 라인 상에 개구부를 포함하여 구비된 공통 전극 및 공통 전극으로부터 이격되도록 구비된 화소 전극을 포함함으로써 인접한 화소 전극과 공통 전극의 크기 편차에 따른 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 불균형을 줄여 휘도를 개선할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 COT 구조의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.

평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.

이러한 평판 표시 장치 중에서 액정 표시 장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점이 있어 적용 분야가 확대되고 있다.

액정 표시 장치는 상부 기판, 하부 기판 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가 유무에 따라 액정층의 배열 상태가 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.

최근 들어, 상부 기판과 하부 기판의 합착 마진을 충족시키고자 블랙 매트릭스의 면적이 넓어지고, 그로 인해 개구율이 저하되는 것을 방지하기 위해, 컬러 필터를 하부 기판의 박막 트랜지스터 상에 형성하는 COT(Color filter On TFT) 구조가 개발되고 있다.

도 1은 종래의 COT 구조의 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 COT 구조의 액정 표시 장치의 하부 기판(1) 상에는, 게이트 전극(2), 게이트 절연막(3), 소스 전극(4)과 드레인 전극(5)과 데이터 라인(6), 층간 절연막(7), 컬러 필터(8), 평탄화층(9), 및 공통 전극(10)과 화소 전극(11)이 형성되어 있다.

상기 게이트 전극(2)은 상기 기판(1)의 상면 상에 형성되어 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극(2)은 게이트 라인(미도시)에서 연장될 수 있다.

상기 게이트 절연막(3)은 상기 게이트 전극(2)과 게이트 라인의 상면 상에 형성되어 있다.

상기 소스 전극(4)과 드레인 전극(5)은 상기 게이트 절연막(3) 상에 형성되어 있다. 상기 소스 전극(4)과 상기 드레인 전극(5)은 소정 간격으로 이격되어 서로 마주하고 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 소스 전극(4)과 드레인 전극(5)의 아래에는 반도체층이 형성될 수 있다.

상기 데이터 라인(6)은 제1방향, 예를 들어 세로 방향으로 배열되어 있다. 상기 게이트 라인은 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향, 예를 들어 가로 방향으로 배열되어 있다. 상기 데이터 라인(6)과 게이트 라인은 서로 교차 배열되어 화소 영역을 정의한다.

상기 층간 절연막(7)은 상기 소스 전극(4), 드레인 전극(5) 및 데이터 라인(6)의 상면 상에 형성되어 있다.

상기 컬러 필터(8)는 상기 층간 절연막(7)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(8)는 인접한 화소 영역별로 적색 컬러 잉크, 녹색 컬러 잉크, 청색 컬러 잉크가 순차적으로 반복하여 배열될 수 있다.

이 때, 각각의 컬러 필터(8)는 비발광 재료를 사용하여 선택적으로 광을 투과함으로써 색을 구현한다. 즉, 각각의 컬러 필터(8)는 특정 파장의 광을 흡수 또는 투과시킴으로써 적색, 녹색 또는 청색을 띄게 된다.

상기 평탄화층(9)은 상기 컬러 필터(8)의 상면 상에 형성되어 기판 전체를 평탄화시킨다.

상기 공통 전극(10)은 상기 평탄화층(9)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 공통 전극(10)은 상기 화소 영역 내에서 상기 화소 전극(11)과 서로 평행하게 소정 간격 이격되어 엇갈리도록 형성되어 있다.

상기 화소 전극(11)은 상기 평탄화층(9)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 화소 전극(11)은 상기 화소 영역 내에 형성되며, 상기 드레인 전극(5)과 연결되어 있다.

이와 같은 종래의 COT 모드의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

최근 들어, 다양한 표시 장치가 발전함에 따라 액정 표시 장치에 대해서도 고성능, 고해상도에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 요구에 부응하기 위해 동일한 크기의 액정 패널 내에서 초고해상도를 구현하는 기술이 개발되고 있다.

이 때, 동일한 크기의 액정 패널 내에서 초고해상도를 구현할 수 있도록 화소 사이즈를 감소시킴에 따라 한 화소 내에서 공통 전극과 화소 전극 간의 크기 차이가 상대적으로 더 커지게 되었고, 그로 인해서 공통 전극과 화소 전극의 전계 간의 불균형이 발생하여 안정적인 휘도 구현을 저하시키는 문제가 있었다.

또한, 화소 수의 증가로 인해서 데이터 신호의 부하도 증가하게 되어 데이터 라인의 크기를 줄일 수 없었고, 그로 인해서 데이터 라인에 의해 발생하는 전계에 의해서 공통 전극과 화소 전극 간의 전계가 왜곡되는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 COT 모드의 액정 표시 장치의 화소 전극 대비 공통 전극의 크기를 줄임으로써 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 불균형을 해소하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공통 전극과 화소 전극 간의 전계를 왜곡하지 못하도록 데이터 라인에 의한 전계를 차단하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인이 서로 교차하도록 배열되어 복수의 화소 영역을 정의하고 데이터 라인 상에 개구부를 포함하여 구비된 공통 전극 및 공통 전극으로부터 이격되도록 구비된 화소 전극을 포함함으로써 인접한 화소 전극과 공통 전극의 크기 편차에 따른 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 불균형을 줄여 휘도를 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조방법은 기판 상에 데이터 라인을 형성하고 데이터 라인에 중첩되도록 기판 상에 공통 전극을 형성하고 공통 전극으로부터 이격되도록 화소 전극을 공통 전극과 동시에 형성하되 개구부를 포함하도록 공통 전극을 형성함으로써 인접한 화소 전극과 공통 전극의 크기 편차에 따른 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 불균형을 줄여 휘도를 개선할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 개구부를 구비하도록 공통 전극을 형성하여 화소 전극 대비 공통 전극의 크기를 줄임으로써, 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 불균형을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전계 차단층을 통해 데이터 라인에 의한 전계를 차단함으로써, 공통 전극과 화소 전극 간의 전계 왜곡 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 COT 구조의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 인접한 두 화소 영역을 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 "S"영역의 공통 전극을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3a의 공통 전극을 포함하는 도 2의 "A-A"라인을 따라 절취한 본 발명의 제1실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3b의 공통 전극을 포함하는 도 2의 "A-A"라인을 따라 절취한 본 발명의 제2실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계 및 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계를 비교한 도면이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 인접한 두 화소 영역을 나타낸 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 게이트 라인(103), 데이터 라인(112), 박막 트랜지스터(T), 전계 차단층(101), 공통 전극(150), 및 화소 전극(160)을 포함하여 이루어진다.

상기 게이트 라인(103)는 제1 방향, 예를 들어 가로 방향으로 배열되어 있다. 상기 데이터 라인(112)은 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향, 예를 들어 세로 방향으로 배열되어 있다. 상기 게이트 라인(103)과 상기 데이터 라인(112)은 서로 교차 배열되어 화소 영역을 정의한다.

상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 화소 영역에 형성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(103)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인(112)으로부터의 데이터 신호를 상기 화소 전극(160)에 공급한다.

상기 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(102), 소스 전극(114), 드레인 전극(116) 및 반도체층을 포함한다.

상기 게이트 전극(102)은 상기 게이트 라인(103)에서 연장형성되어 있다. 상기 게이트 전극(102)과 상기 게이트 라인(103)은 동시에 형성되며, 따라서 서로 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진다.

상기 소스 전극(114)은 상기 데이터 라인(112)에서 연장형성되어 있고, 상기 드레인 전극(116)은 상기 소스 전극(114)과 소정 간격으로 이격되어 서로 마주하고 있다. 상기 소스/드레인 전극(114, 116)과 상기 데이터 라인(112)은 동시에 형성되며, 따라서 서로 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진다. 상기 소스/드레인 전극(114, 116) 및 데이터 라인(112)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 등으로 이루어질 수 있다.

상기 반도체층은 상기 게이트 전극(102)과 상기 소스/드레인 전극(114, 116) 사이의 중간층에 형성되어 박막 트랜지스터가 동작할 때 전자가 이동하는 채널 역할을 하는 구성이다. 본 발명에 따르면, 상기 반도체층은 하프톤 마스크 공정을 이용하여 상기 소스/드레인 전극(114, 116)과 동시에 패턴 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 소스/드레인 전극(114, 116)이 상기 데이터 라인(112)과 일체로 형성되는 점을 감안할 때, 상기 반도체층은 채널 영역을 제외하고 상기 소스/드레인 전극(114, 116) 및 상기 데이터 라인(112)과 동일한 패턴으로 형성될 수 있다.

상기 전계 차단층(101)은 상기 데이터 라인(112)에 의해 발생하는 전계를 차단한다. 상기 전계 차단층(101)은 상기 게이트 전극(102) 및 상기 게이트 라인(103)과 동시에 형성되며, 따라서 서로 동일한 층에 동일한 물질로 이루어진다. 이 경우 상기 전계 차단층(101), 게이트 전극(102) 및 게이트 라인(103)은 동일한 마스크 공정을 통해 패턴형성할 수 있기 때문에 별도의 공정이 추가되지 않는 장점이 있다. 상기 게이트 전극(102), 게이트 라인(103) 및 전계 차단층(101)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금, 또는 투명성 도전물질인 ITO, IZO, ITZO 중 적어도 하나 이상을 적층하여 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 게이트 전극(102), 게이트 라인(103) 및 전계 차단층(101)이 단일층인 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 2개 이상의 금속층으로 구비되는 것도 가능하다.

상기 전계 차단층(101)은 콘택홀을 통해 상기 공통 전극(150)에 접속되어, 공통 라인(미도시)으로부터 상기 공통 전극(150)에 인가되는 공통 전압을 공급받음으로써 상기 데이터 라인(122)에 의해 발생하는 전계를 차단할 수 있다.

상기 화소 전극(160)은 상기 데이터 라인(112)과 게이트 라인(103)에 의해 분할된 화소 영역 내에 형성되며, 상기 드레인 전극(116)과 연결되어 있다.

상기 공통 전극(150)은 상기 화소 영역 내에서 상기 화소 전극(160)과 서로 평행하게 소정 간격 이격되어 엇갈리도록 형성되어 있으며, 상기 화소 영역들 사이의 영역에서는 상기 데이터 라인(112)과 전계 차단층(101)에 오버랩되도록 형성되어 있다. 상기 공통 전극(150)은 콘택홀을 통해 공통 라인에 접속되어, 상기 공통 라인으로부터 공통 전압이 인가된다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 IPS 모드로 동작할 수 있으므로 상기 화소 전극(160)과 상기 공통 전극(150)은 동일한 층에 동일한 물질로 구비될 수 있다.

이하에서는, 초고해상도 모델의 한 화소 내에서 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 전계 간의 불균형을 해소하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 전극(150)에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 "S"영역의 공통 전극을 확대하여 나타낸 평면도이다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 영역들 사이에 형성된 공통 전극(150)은 화소 전극(160) 대비 상대적인 크기를 줄이기 위해서 소정 영역에 개구부(X)를 구비한다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 개구부(X)는 가로 또는 세로 방향 등 다양한 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 개구부(X)의 개수, 폭, 길이 등은 다양하게 구비될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공통 전극(150)의 상기 개구부(X)는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 형상에 한정되지 않는다.

종래의 초고해상도 모델에서는 공통 전극(150)과 화소 전극(160) 간의 크기 차이로 인해서 전계의 불균형이 발생하고 있었기 때문에 공통 전극(150)의 크기를 줄일 필요가 있었지만, 초고해상도 모델에서는 화소 수의 증가로 인해서 데이터 신호의 부하도 증가하게 됨에 따라 데이터 라인의 크기를 줄일 수 없었다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상대적으로 면적이 큰 공통 전극(150)의 전계와 상대적으로 면적이 작은 화소 전극(160)의 전계 간의 불균형을 해소하기 위해서, 화소 영역들 사이에 형성된 공통 전극(150)의 소정 영역에 개구부(X)를 구비하여 상기 공통 전극(150)의 전계를 상대적으로 약하게 함으로써 화소 전극(160)의 전계와의 불균형을 줄이는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 크기가 유사할수록 각 전극(150, 160)에서의 전계 간 불균형이 최소화될 수 있으므로 상기 개구부(X)의 크기는 상기 공통 전극(150)의 전체 면적이 상기 화소 전극(160)의 면적과 일치할 수 있도록 구비되는 것이 보다 효과적일 수 있을 것이다.

따라서, 화소 영역들 사이 구체적으로, 상기 데이터 라인(112)과 전계 차단층(101)에 오버랩되는 영역에서 공통 전극(150)은 소정 영역에 개구부(X)를 구비하도록 패턴 형성된다.

도 4는 도 3a의 공통 전극을 포함하는 도 2의 "A-A"라인을 따라 절취한 본 발명의 제1실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 5는 도 3b의 공통 전극을 포함하는 도 2의 "A-A"라인을 따라 절취한 본 발명의 제2실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 5는 공통 전극(150)에 구비되는 개구부가 복수개인 점을 제외하고 도 4에 따른 액정 표시 장치와 동일하다. 따라서, 도 4 및 도 5를 함께 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판(100) 상에는, 전계 차단층(101), 게이트 절연막(110), 데이터 라인(112), 층간 절연막(120), 컬러 필터(130a, 130b), 평탄화층(140) 및 공통 전극(150)과 화소 전극(160)이 형성되어 있다.

상기 전계 차단층(101)은 상기 기판(100)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 전계 차단층(101)은 화소 영역과 화소 영역 사이를 가로지르는 상기 데이터 라인(112)의 하면 상에 형성되어 상기 데이터 라인(112)에 의해 발생되는 전계가 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 전계를 왜곡시키는 것을 방지한다.

즉, 초고해상도 구현을 위해 화소 수가 증가함에 따라 데이터 신호의 부하가 증가하게 되어 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계가 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160) 간의 전계를 왜곡시키는 문제가 발생하고 있었으므로, 본 발명의 실시예에서는 이를 해결할 수 있도록 상기 전계 차단층(101)을 구비하여 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 차단한다. 특히, 상기 전계 차단층(101)은 상기 데이터 라인(112)에 의해 구분되는 인접한 화소 영역에 각각 구비되어 상기 데이터 라인(112)에 의해 발생되는 전계가 각 화소 영역의 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 전계를 왜곡시키는 것을 방지한다.

상기 게이트 절연막(110)은 상기 전계 차단층(101)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막(110)은 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 무기계 물질, 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 포토아크릴(photo acryl) 등과 같은 유기계 물질로 이루어질 수 있다.

상기 데이터 라인(112)은 상기 게이트 절연막(110)의 상면 상에 형성되어 있고, 하부 데이터 라인(112a) 및 상부 데이터 라인(112b)을 포함하여 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어진 2중층으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로 전술한 금속 또는 합금의 단일층 또는 3층 이상의 다중층으로 형성되는 것도 가능하다.

상기 층간 절연막(120)은 상기 데이터 라인(112)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막(110)과 상기 층간 절연막(120)은 상기 게이트 절연막(110)과 동일하게 실리콘 산화막(SiOx)과 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 무기계 물질, 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 포토아크릴(photo acryl) 등과 같은 유기계 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 컬러 필터(130a, 130b)는 상기 기판(100)의 전면에 형성되며 구체적으로 상기 데이터 라인(112)과 게이트 라인에 의해 구분되는 화소 영역별로 순차적으로 적색 컬러 필터(R), 녹색 컬러 필터(G) 및 청색 컬러 필터(B) 패턴이 반복 배열된다. 도 4 및 도 5는 상기 데이터 라인(112)을 경계로 적색, 녹색 또는 청색 중 서로 다른 두 가지 컬러 필터(130a, 130b)가 배열된다.

상기 평탄화층(140)은 상기 컬러 필터(130a, 130b)의 상면 상에 형성되어 기판(100) 전체를 평탄화시킨다. 상기 평탄화층(140)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 공통 전극(150)은 상기 평탄화층(140)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 공통 전극(150)은 화소 영역 내에서 상기 화소 전극(160)과 서로 평행하게 소정 간격 이격되어 엇갈리도록 형성되어 있으며, 화소 영역의 사이에서는 상기 화소 영역을 구분하는 상기 데이터 라인(112)에 중첩되도록 상기 평탄화층(140)의 상면 상에 형성되어 있다.

또한, 상기 공통 전극(150)은 상기 데이터 라인(112)을 사이에 두고 인접한 두 화소 영역에 각각 형성된 전계 차단층(101)에 모두 중첩되도록 복수의 전계 차단층(101)의 서로 대향하지 않는 양 측면 사이의 거리(d)에 해당하는 폭으로 구비됨으로써 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 차단할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 전계 차단층(101)에 의해서 상기 광원에 의한 광이 차단되는 영역까지 오버랩되도록 상기 공통 전극(150)을 형성함으로써 액정 패널의 개구율에 영향을 미치지 않으면서 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 추가로 차단할 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 4 및 도 5에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극(150)은 서로 다른 구조의 개구부(X)를 각각 구비하고 있지만, 이 경우에도 액정 패널의 개구율에 영향을 미치지 않아야 하므로 각각의 공통 전극(150)은 상기 전계 차단층(101)의 서로 대향하지 않는 양 측면 사이의 거리(d)에 해당하는 폭으로 구비되어야 한다.

또한, IPS 모드의 액정 표시 장치에서는 동일한 층에 구비된 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)에서의 전계 형성에 따라 액정층(미도시)의 배열이 조절되고 그에 따라 액정 패널의 하부에 구비된 광원(미도시)의 광 투과도가 조절된다. 따라서, 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)에서의 전계 형성에 불균형이 발생하지 않아야 액정 패널 전체에서의 휘도가 저하되지 않는다.

이를 위해서, 상기 공통 전극(150)의 크기와 상기 공통 전극(150)에 인접한 상기 화소 전극(160)과의 크기 차이로 인한 상기 공통 전극(150)과 상기 화소 전극(160)의 전계 불균형을 줄일 수 있도록, 상기 공통 전극(150)은 소정 영역에 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 개구부(X)가 구비될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 공통 전극(150)에 개구부(X)를 구비함으로써, 인접한 화소 전극(160) 대비 상기 공통 전극(150)의 크기를 줄임으로써 상기 공통 전극(150)의 전계를 상대적으로 약하게 하여 상기 화소 전극(160)과의 전계 불균형을 줄일 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 액정 패널의 개구율에 영향을 미치지 않으면서 데이터 신호의 부하 증가에 따른 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 차단할 수 있는 최대 폭으로 상기 공통 전극(150)을 형성하는 한편, 소정 영역에 개구부를 구비함으로써 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 전계 불균형을 줄일 수 있다.

상기 화소 전극(160)은 상기 평탄화층(140)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 화소 전극(160)은 상기 화소 영역 내에 형성되며, 도시하지는 않았지만 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되어 있다.

도면에 도시되지는 않았으나, 상기 기판(100)의 상면 상에는 컬럼 스페이서(Column Spacer; CS)가 추가로 형성되어 상부 기판(미도시)과 상기 기판(100) 사이의 갭을 유지할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 종래의 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계 및 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계를 비교한 도면이다. 구체적으로 도 6a 및 도 6b는 공통 전극으로 공급되는 공통 전압은 0V로 형성하고, 화소 전극으로 공급되는 데이터 전압은 9V로 형성하고, 그에 따른 공통 전극과 화소 전극에서의 전계를 나타내었다.

도 6a는 종래의 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계를 나타내는 도면으로, 왼쪽에서 첫 번째와 세 번째 전극은 공통 전극을 나타내고 두 번째와 네 번째 전극은 화소 전극을 나타내며, Y는 화소 전극에 의한 전계를 나타내고 나머지 영역은 공통 전극에 의한 전계를 나타낸다.

도 6b는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극과 화소 전극에서 형성되는 전계를 비교한 도면으로, Y는 화소 전극에 의한 전계를 나타내고 나머지 영역은 공통 전극에 의한 전계를 나타낸다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서 화소 전극에 의한 전계인 Y는 화소 전극에 인접한 영역에 한해서 협소하게 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 공통 전극과 화소 전극에서의 전계에 불균형이 발생함을 확인할 수 있으며, 이러한 전계에서 액정 패널을 구동시킬 경우 휘도 저하가 발생하게 된다.

반면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 화소 전극에 의한 전계인 Y는 액정 패널의 전 영역에 걸쳐서 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 공통 전극과 화소 전극에서의 전계 불균형이 거의 나타나지 않음을 확인할 수 있으며, 이를 통해 휘도 개선이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법에 대해서 설명하기로 하되, 설명의 편의를 위해서 본 발명의 제1실시예에 따라 단일 개구부를 구비하는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치의 제조방법에 대해서만 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 4에 따른 액정 표시 장치의 제조방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 각각의 구성의 물질 및 구조 등에 있어서 반복되는 부분에 대한 중복 설명은 생략된다.

도 7a 내지 도 7f의 각각의 도면에서 좌측의 도면은 전술한 도 2의 "A-A"라인의 단면에 해당하고, 우측의 도면은 도 2의 "B-B"라인의 단면에 해당한다.

우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 전계 차단층(101) 및 게이트 전극(102)을 형성하고, 상기 전계 차단층(101) 및 게이트 전극(102) 상에 게이트 절연막(110)을 형성한다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 도 7f에 도시된 데이터 라인(112)에 의한 전계가 공통 전극(150)과 화소 전극(160) 간의 전계를 왜곡시키는 문제를 해결하기 위해서, 상기 전계 차단층(101)을 적층하여 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 차단한다.

상기 전계 차단층(101) 및 게이트 전극(102)은 상기 기판(100) 상에 소정의 금속물질을 적층하고, 소정의 금속물질 상에 포토 레지스트를 적층한 후, 마스크를 이용하여 노광, 현상 및 식각 공정을 차례로 수행하여 패턴 형성할 수 있다. 즉, 상기 전계 차단층(101) 및 게이트 전극(102)은 동일한 마스크 공정을 통해 패턴형성할 수 있기 때문에 별도의 공정이 추가되지 않는 장점이 있다. 또한, 상기 전계 차단층(101)은 상기 데이터 라인(112)에 의해 구분되는 인접한 화소 영역에 각각 구비되어 상기 데이터 라인(112)에 의해 발생되는 전계가 각 화소 영역의 공통 전극(150)과 화소 전극(160)의 전계를 왜곡시키는 것을 방지한다.

상기 게이트 절연막(110)은 플라즈마 강화 화학 기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD)을 이용하여 형성할 수 있다.

다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(110) 상에 데이터 라인(112), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(116)을 형성한다.

상기 데이터 라인(112), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(116)은 하프톤 마스크를 이용하여 동시에 패턴 형성할 수 있다. 상기 데이터 라인(112)은 하부 데이터 라인(112a) 및 상부 데이터 라인(112b)을 포함하고, 상기 소스 전극(114)은 하부 소스 전극(114a) 및 상부 소스 전극(114b)을 포함하고, 상기 드레인 전극(116)은 하부 드레인 전극(116a) 및 상부 드레인 전극(116b)을 포함할 수 있으며, 상기 데이터 라인(112), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(116)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어진 2중층으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로 전술한 금속 또는 합금의 단일층 또는 3층 이상의 다중층으로 형성되는 것도 가능하다.

다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 라인(112), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(116) 상에 층간 절연막(120)을 형성한다. 상기 층간 절연막(120)은 상기 게이트 절연막(110)과 동일하게 플라즈마 강화 화학 기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD)을 이용하여 형성할 수 있다.

다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)의 화소 영역 전면에 복수의 컬러 필터(130a, 130b)를 형성한다.

상기 컬러 필터(130a, 130b)는 상기 기판(100)의 전면에 형성되나 게이트 라인과 데이터 라인(112)으로 구분되는 화소 영역별로 순차적으로 적색 컬러 필터(R), 녹색 컬러 필터(G), 청색 컬러 필터(B) 패턴이 반복 배열된다.

도 7d는 화소 영역을 구분하는 데이터 라인(112)의 단면을 나타낸 것이기 때문에 상기 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터 중 두 개의 컬러 필터(130a, 130b)가 도시되어 있다.

다음, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 컬러 필터(130a, 130b) 상에 평탄화층(140)이 형성되어 기판(100) 전체를 평탄화시킨다.

상기 평탄화층(140)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화층(140) 상에 공통 전극(150)과 화소 전극(160)을 형성한다.

구체적으로 상기 평탄화층(140) 상에 소정의 금속물질을 적층하고, 소정의 금속물질 상에 투과부와 차단부로 이루어진 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각함으로써 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)을 형성한다.

특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 공통 전극(150)과 인접한 상기 화소 전극(160)과의 크기 차이로 인한 상기 공통 전극(150)과 상기 화소 전극(160)의 전계 불균형을 줄일 수 있도록 상기 공통 전극(150)의 소정 영역에 개구부(X)를 구비할 수 있는 마스크를 이용한다. 즉, 개구부(X)에 대응되는 영역으로 광이 투과될 수 있는 마스크를 이용하여 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 해당 영역의 금속층을 식각함으로써 상기 공통 전극(150)의 소정 영역에 개구부(X)를 형성할 수 있다.

즉, 상기 공통 전극(150)과 화소 전극(160)을 형성하기 위한 마스크를 변경하는 것만으로 기존의 공정을 통해 개구부(X)를 형성할 수 있으므로, 별도의 공정이 추가되지 않는 장점이 있다.

더불어, 상기 공통 전극(150)은 상기 데이터 라인(112)을 사이에 두고 인접한 두 화소 영역에 각각 형성된 전계 차단층(101)에 모두 중첩되도록 복수의 전계 차단층(101)의 서로 대향하지 않는 양 측면 사이의 거리(d)에 해당하는 폭으로 상기 평탄화층(140)의 상면 상에 구비됨으로써 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 차단할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 전계 차단층(101)에 의해서 하부의 광원(미도시)에 의한 광이 차단되는 영역까지만 상기 공통 전극(150)을 형성함으로써 액정 패널의 개구율에 영향을 미치지 않으면서 상기 데이터 라인(112)에 의한 전계를 추가로 차단할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만, 상기 공통 전극(150)을 형성하는 과정에서 공통 라인(미도시)을 노출하는 콘택홀을 형성하고, 상기 노출된 공통 라인과 전기적으로 접촉하도록 상기 공통 전극(150)이 형성됨으로써 공통 라인을 통해 공통 전압을 공급받을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 제1실시예에 따라 단일 개구부(X)를 포함하는 공통 전극(150)을 형성하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 개구부 또는 다른 형상을 갖는 단일 개구부를 포함하는 공통 전극의 경우에도 추가적인 공정없이 해당 개구부에 대응되는 마스크를 이용하는 방식으로 형성하는 것이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 하부 기판 101: 전계 차단층
102: 게이트 전극 110: 게이트 절연막
112: 데이터 라인 114: 소스 전극
116: 드레인 전극 120: 층간 절연막
130a, 130b: 컬러 필터 140: 평탄화층
150: 공통 전극 160: 화소 전극

Claims (10)

1. 기판 상에 서로 교차하도록 배열되어 복수의 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
   상기 데이터 라인 상에 구비된 공통 전극;
   상기 공통 전극으로부터 이격된 화소 전극; 및
   상기 데이터 라인에 의한 전계를 차단할 수 있도록 상기 데이터 라인으로부터 이격된 전계 차단층을 포함하고,
   상기 공통 전극은 인접한 상기 화소 전극에 비해 크기가 감소되도록 개구부를 포함하며,
   상기 전계 차단층은 상기 공통 전극에 접속되는 액정 표시 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 전계 차단층은 상기 데이터 라인의 하면 상에 구비된 액정 표시 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 화소 영역에 형성되며, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
   상기 전계 차단층은 상기 게이트 전극과 동일한 물질로 동일한 층에 구비된 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전계 차단층은 상기 데이터 라인에 의해 구분되는 인접한 화소 영역에 각각 구비된 액정 표시 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 공통 전극은 상기 인접한 화소 영역에 각각 구비된 전계 차단층의 서로 대향하지 않는 양 측면 사이의 거리에 해당하는 폭으로 구비된 액정 표시 장치.
7. 기판 상에 데이터 라인을 형성하는 공정;
   상기 데이터 라인에 중첩되도록 상기 기판 상에 공통 전극을 형성하는 공정;
   상기 공통 전극으로부터 이격되도록 화소 전극을 형성하는 공정; 및
   상기 데이터 라인을 형성하는 공정 전에, 상기 기판 상에 게이트 전극 및 전계 차단층을 동시에 형성하는 공정을 포함하고,
   상기 공통 전극을 형성하는 공정과 상기 화소 전극을 형성하는 공정은 동시에 수행되고,
   상기 공통 전극은 인접한 상기 화소 전극에 비해 크기가 감소되도록 개구부를 포함하며,
   상기 전계 차단층은 상기 공통 전극에 접속되는 액정 표시 장치의 제조방법.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 게이트 전극 및 전계 차단층을 동시에 형성하는 공정 시에, 상기 데이터 라인에 의한 전계를 차단할 수 있도록 상기 전계 차단층을 상기 데이터 라인에 의해 구분되는 인접한 화소 영역에 각각 형성하는 액정 표시 장치의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 공통 전극을 형성하는 공정 시에, 상기 인접한 화소 영역에 각각 형성된 전계 차단층의 서로 대향하지 않는 양 측면 사이의 거리에 해당하는 폭으로 상기 공통 전극을 형성하는 액정 표시 장치의 제조방법.

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