KR19990036533A - 면내 스위칭형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 IPS형 액정표시장치는, 유리기판, 이 유리기판상에 형성되는 게이트 절연막, 이 게이트 절연막상에 형성되는 보호막, 상기 유리기판상에 형성되어 주사신호를 전달하는 주사선, 상기 게이트 절연막상에 형성되어 영상신호를 전달하는 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선이 교차하여 되는 격자형의 화소, 상기 화소에 설치되고 상기 주사선 및 상기 신호선과 접속되며, 주사신호에 따라서 영상신호의 스위칭을 행하는 박막 트랜지스터, 이 박막 트랜지스터와 접속된 구동전극, 이 구동전극에 대향하여 배치된 대향전극, 이 대향전극과 다른 화소의 대향전극을 서로 접속하는 공통배선으로 된 TFT 어레이 기판과, 이 TFT 어레이 기판에 대향하도록 설치된 대향기판과, 상기 TFT 어레이 기판과 상기 대향기판과의 사이에 봉입되고, 상기 구동전극 및 대향전극이 기판면에 평행한 전계를 발생시켜서 구동하는 액정을 구비하며, 상기 TFT 어레이 기판은 상기 구동전극 및 대향전극이 상기 신호선이 형성되는 층과는 다른 상기 보호막상에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

면내 스위칭형 액정표시장치

본 발명은, 어레이 기판(array substrate)에 대하여 평행한 전계를 발생하여 액정을 구동하는 면내 스위칭(In Plain Switching, 이후, 「IPS」라 한다)형 액정표시장치에 관한 것이다. 더 자세히 말하면, 신호선으로부터의 누설전계의 영향을 경감하여 차광영역을 줄임으로써 개구율을 높인 고휘도의 액정표시장치의 구조에 관한 것이다.

액티브매트릭스(active matrix)형의 액정표시장치에서, 액정에 인가하는 전계의 방향을 어레이 기판에 대하여 평행한 방향으로 하는 IPS방식이 주로 광시야각을 얻는 수법으로서 이용되고 있다. (예컨대, 특개평 8-254712호 공보참조). 이 방식을 채용하면, 시각방향을 변화시켰을 때의 콘트라스트(contrast)의 변화나 계조 레벨(tone level)의 반전이 거의 없어지는 것이 밝혀져 있다(예컨대, M.Ohe, 외, Asia Display, 95, pp, 577-580참조).

도 43a 및 43b는, 종래의 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 43a는 그 평면도, 도 43b는 도 43a의 A-A선 단면도이다. 도 44는, IPS형 액정표시장치의 화소전극을 구성하는 일화소의 등가회로이며, 도 45는 IPS형 액정표시장치의 회로를 설명하는 회로구성도이다. 도 43a 및 43b에서, 1은 유리기판(glass substrate), 2는 주사(走査)선, 3은 신호선, 4는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 한다), 5는 구동전극, 6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용 전극, 8은 공통배선, 9는 게이트(gate)절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 12는 블랙매트릭스(Black Matrix, 이하 "BM"이라 한다), 14는 콘택홀(contact hole), 15는 소스(source)전극, 16은 드레인(drain)전극이다. 또 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 대향기판, 40은 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 간격인 슬릿(slit), 50은 개구부이다. 도 44, 도 45에 있어서, 도 43a 및 43b와 동일부호는 도 43a 및 43b와 동일 또는 상당하는 것을 나타낸다.

도 43a 및 43b, 도 44 및 도 45에 근거하여 종래의 IPS형 액정표시장치의 개략의 구성과 동작에 관해서 설명한다. 도 45에 있어서, 주사선 구동회로(102)와 접속된 주사선(2)과, 신호선구동회로(101)와 접속된 신호선(3)이 거의 직각으로 교차함으로써 주사선(2)과 신호선(3)에 의해 둘러싸이는 복수의 격자형의 화소가 생긴다. 이 격자형의 화소를 형성하는 주사선과 신호선의 각 교점에 TFT가 설치되어 있다. 103은 공통배선용회로이다. 이 형태를 등가회로로 나타낸 것이 도 44이다. TFT(4)는, 게이트전극, 소스전극(15), 드레인 전극(16)의 3개의 전극을 갖는 반도체소자이다. 게이트전극은 주사선구동회로에서 신장하는 주사선(2)과 접속되고, 소스전극(15)은 신호선구동회로와 접속된 신호선(3)과 접속된다. 나머지 드레인 전극(16)은 구동전극(5)과 접속되어, 대향전극(6)과의 사이에 생기는 전계에 의해 액정을 구동한다. 13은 구동전극(5), 대향전극(6)의 사이에서 전하를 유지하는 유지용량이다. 다음에 도 43a와 도 43b에 근거하여 일화소의 구조에 관해서 설명한다. 주사선(2)과 신호선(3)이 교차하여 형성되는 화소에는, 액정층을 구동하는 구동전극(5) 및 대향전극(6)과 TFT(4)가 설치된다. TFT(4)에는 3개의 전극이 있어, 도 45에 나타낸 주사선구동회로와 접속된 주사선(2)은, 상기 TFT(4)의 게이트전극과 접속되어 주사선구동회로가 출력하는 주사신호를 TFT(4)의 게이트전극에 인가한다.

신호선구동회로와 접속된 신호선(3)은, 상기 TFT의 소스전극(15)과 접속되어 신호선구동회로가 출력하는 영상신호를 전달한다. 상기 TFT(4)의 드레인 전극(16)은, 도 43a에 표시된바와 같이 콘택홀(14)을 통해 구동전극(5)과 접속되어 있다. 같은 화소에서 구동전극(5)과 마주향하여 맞물려지도록 설치되어 있는 것이 대향전극(6)이다. 이 대향전극(6)은 공통배선(8)과 접속되어 있다. 공통배선(8)은 TFT 어레이 기판(20)상의 각 화소에 설치된 대향전극(6)을 각각 접속하고 있다. 다음에 도 43b에 근거하여 화소단면의 구조를 설명한다. 1은 유리기판이며 이 유리기판(1)상에 구동전극(5)과 대향전극(6)이 각각 형성되어 있다. 또, 도 43b에는 도시되지 않았지만, 구동전극(5), 대향전극(6)과 같은 층에 주사선(2), 공통배선(8)도 형성되어 있다. 다음에 게이트 절연막(9)을 구동전극, 대향전극, 주사선 및 공통배선을 덮어 유리기판상에 적층하고, 이 게이트 절연막(9)의 위에 신호선(3)이 형성되어 있다. 도 43b에는 도시되지 않지만, 신호선(3)과 같은 층에 유지용량형성용 전극(7)도 형성되어 있다. 이 신호선(3)의 위에 다시 보호막(10)이 적층되어 TFT 어레이 기판(20)이 형성된다. 이 TFT 어레이 기판(20)과 대향기판(30)이 겹쳐져서 TFT 어레이 기판(20)과 대향기판(30)의 사이에 액정(11)이 봉입되어 IPS형 액정표시장치가 제조된다.

IPS형 액정표시장치는, TFT 어레이 기판(20)에 설치된 구동전극(5)과 대향전극(6)의 사이에서, TFT 어레이 기판(20)의 표면에 따라 전계를 발생하여 액정을 구동하는 방식이기 때문에, 대향기판(30)은 전극을 구비하지 않은 무전극기판이다. 대향기판(30)상에는 차광막인 BM(12)가 설치되고, 도시는 하지 않지만, 도 43b에서 TFT 어레이 기판의 하측에 설치되어 있는 백라이트(back light)를 광원으로 해서, 도 43a의 슬릿(40)에 의해 누설되는 누설광을 차광하도록 하고 있다.

50으로 나타내는 점선으로 둘러싸인 영역은, 일화소당 개구부를 나타내는 것이고, 백라이트를 광원으로 하는 빛이 투과하는 창문의 역할을 하고 있다. 그러나, 상기 백라이트로부터의 빛은 구동전극(5), 대향전극(6), BM(12)등에 의해 차단되고, 그 결과 액정 디스플레이(display)의 화질에 크게 영향을 준다. 따라서, 개구부(50)의 면적으로 차지하는 상기 구동전극(5), 대향전극(6), BM(12)등의 면적의 비율을 감소시키는 것이 과제로 되어 있다.

이상, 도 43a 및 도 43b, 도 44 및 도 45에 관해서 종래의 IPS형 액정표시장치의 화소의 구성에 관해서 설명하였다. 다음에 IPS형 액정표시장치의 동작에 관해서 설명한다. 각 화소에 TFT가 설치되고, TFT의 게이트전극이 주사선(2)에, 소스전극(15)이 신호선(3)에, 드레인 전극(16)이 구동전극(5)에 접속되어 있다. 이러한 TFT(4)는 반도체스위칭소자이며 각 화소의 액정의 구동을 제어하는 것이다. 이 TFT(4)의 게이트전극에 주사선 구동회로에서 주사선(2)을 통해 주사신호가 인가되면, 그 행(行)의 TFT(4)가 전부 온으로 바뀐다.

게이트전극이 온(ON)으로 바뀌면, 신호선 구동회로에서 전달되는 영상신호가 소스전극(15)을 경유하여 드레인 전극(16)으로 흘러, 드레인 전극(16)과 접속된 구동전극(5)에 기록된다. 구동전극(5)에 기록된 전하는 대향전극(6)과의 사이에서 유지되고, 다시 게이트전극이 온으로 되어 새로운 영상신호전하가 기록될 때까지 현상의 전하를 유지한다. 요컨대, 구동전극(5)과 대향전극(6)은 게이트전극이 온으로 되어 있는 사이에 전하가 기록되고, 게이트전극이 오프(OFF)가 되면 기록된 전하는 그대로 비축된다고 하는 점에서, 일종의 콘덴서(capacitor)의 역활을 하고 있다. 이 콘덴서의 축전력을 높이는 것이 도 19에 나타내는 유지용량(13)이고, 이 유지용량(13)은 게이트 절연막(9)을 통해 유지용량 형성용전극(7)과 공통배선(8)이 상하로 적층되어 형성된다.

그런데, 도 43a 및 43b에 나타낸 종래의 IPS형 액정표시장치에서, 일화소의 측단부에 설치되는 신호선(3)과 이 신호선(3)과 평행하여 형성되어 있는 대향전극(6)의 사이에는, 신호선(3)과 대향전극(6)의 전위차에 의해 전계가 발생한다. 도 46은 신호선(3)보다도 하층에 구동전극(5) 및 대향전극(6)이 형성되어 있는 TFT 어레이 기판을 갖는, 종래의 IPS형 액정표시장치의 신호선(3)과 대향전극(6)의 사이에 발생하는 전계가 구동전극(5)과 대향전극(6)의 사이에 발생하는 전계에 미치는 영향을 나타낸 도면이다. 도 46은, 구동전극(5)과 대향전극(6)의 사이에 발생하는 전위의 변화를 시뮬레이트(simulate)하여 얻은 것이다. 또, 도 46은, 서로 대향투과율 50%의 중간조로 화이트 윈도우(window)를 표시하였을 경우에 윈도우부 상부 또는 하부에서의 전위를 계산한 것이다.

구동전극(5)은 2개의 대향전극(6) 사이에 형성되고, 이 구동전극(5)을 중심으로 전위분포가 대칭이 되는 것이, 액정을 정확히 구동하는 데에 바람직하다. 도 46을 보면, 개구부(50)의 신호선(3)에 가까운 영역의 전위분포는, 신호선(3)과 대향전극(6)의 사이에 발생한 전계에서의 누설전계의 영향을 강하게 받고 있고, 그 전위분포는 비대칭으로 되어있는 것을 알 수 있다. 이 전계는 유리기판(1)의 표면에 따라 발생하는 것이고, 크로스토크(cross talk) 같은 문제를 야기한다. 예컨대, 도 47에 나타내는 바와 같은 블랙표시중에 화이트윈도우를 표시한 경우에, 윈도우부 상하의 휘도가 다른 블랙표시부에 비해 변화되는 「종방향 크로스토크」라고 불리우는 표시상의 문제가 발생한다.

이하, 노멀리 블랙모드("normally black", 전압을 인가하지 않은 상태로 블랙표시로 되는 모드)인 경우의 예를 도 44를 사용하여 설명한다. 도 47에 나타낸바와 같은 윈도우패턴(window pattern)을 표시한 경우, 화면중의 윈도우부와 그 상하부분 화소의 신호선(3)에는, 블랙표시부분(111)의 선택기간중에는 대향전극(6)과 같은 전압이 가해지고 있고, 화이트표시부분(113)의 선택기간중에는 화이트표시에 필요한 전압이 가해지고 있다.

액정(11)에는 전극간의 전위차의 절대치를 시간으로 평균한 값의 전압이 실효적으로 가해진다고 생각된다. 따라서, 예컨대 블랙표시의 선택기간과 화이트표시의 선택기간이 같을 경우, 이들 화소에는 신호선(3)과 대향전극(6)의 사이에 중간조표시(112)와 같은 실효전위가 가해지게 된다. 이 때, 신호선(3)과 대향전극(6)의 사이에 발생하는 유리기판(1)에 수평인 방향의 전계에 의해서 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(slit)(40)의 위에 있는 액정은 투과모드가 된다. 또한, 신호선(3)과 대향전극(6)의 전위차에 의해 발생하는 전계가, 구동전극(5)과 대향전극(6) 사이의 전계에도 영향을 미치게 하여, 블랙표시부의 액정을 투과모드(mode)로 바꾼다. 그 결과 크로스토크가 발생한다.

이러한 종방향 크로스토크의 발생을 막기 위해서는, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)을 투과하는 누설광을 대향기판(30)에 형성한 BM(12)로 차광함과 동시에, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 개구부(50)측 단부의 대향전극(6) 및 신호선(3)으로부터 떼어놓고, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이에 발생한 전계가 구동전극(5)과 대향전극(6) 사이의 전계에 간섭하는 것을 막을 필요가 있다. 그러나, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 신호선(3)으로부터 떼어놓아, 신호선(3)에 인접한 대향전극(6)의 폭을 두텁게 한다면, 개구부(50)의 개구율, 즉 도 43a 에서 점선으로 둘러싸인 개구부(50)의 면적에 대하여, 구동전극(5)과 대향전극(6)등의 면적을 개구부(50)의 면적으로부터 뺀 면적이 차지하는 비율이 작아져서 화질을 악화시킨다. 따라서, 고화질인 액정표시장치를 개발하기 위해서는, 신호선(3)과, 신호선(3)에 인접한 대향전극(6)의 사이에 발생하는 전계를 개구율을 낮추지 않고서 차폐하는 것이 과제로 되어 있었다.

또한, 도 43b에 의해 알 수 있는 바와 같이, 어레이 기판(20)의 상층막인 보호막(10)의 표면은 단차를 가지고 있고, 해당 보호막(10)의 표면과 대향기판(30)과의 사이의 거리(갭(gap))는 일정하지 않다. 따라서, 휘도얼룩이 발생하기 쉽고, 화질을 악화시키는 원인으로 되어있었다. 또한, 단차부를 가지고 있기 때문에, 제조시에 어레이 기판의 크랙(crack)등에 의한 불량이 발생할 뿐만 아니라, 어레이 기판상의 배선이 단차부에서 단선할 우려가 있어, 제품의 수율, 신뢰성을 개선해야 할 문제가 있었다.

또한, 백라이트를 광원으로 하는 빛이 슬릿(40)에 의해 누설광으로서 투과하여 화질을 악화시킨다. 이 누설광을 차광하기 위해서 대향기판(30)에 BM(12)이 설치된다. 그러나, TFT 어레이 기판(20)과 대향기판(30)을 겹쳤을 때 오차가 생기는 일이 있어, 이 오차를 고려하여 BM(12)은 약간 여유를 두고 크게 형성되어 있었다. 그러나 BM(12)을 크게 하여 차광효과를 높이면, 개구율은 저하한다고 하는 문제가 있었다. 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 유리기판에 대하여 평행한 방향의 전계를 사용하는 IPS형 액정표시장치에서, 신호선으로부터의 누설전계에 대한 차폐효과를 높이고 차광영역을 줄임으로써, 개구부가 넓은 (즉, 개구율이 높은) 고품질의 액정표시장치를 제공하는 것을 제 1의 목적으로 하는 것이다. 또한, 어레이 기판의 크랙, 배선의 단선등 불량의 발생을 억제함으로써 수율을 개선하여 생산비용을 절감하고, 또한 고품질의 액정표시장치를 제공하는 것을 제 2의 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도.

도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 4a,4b,5a,5b,6a,6b,7a,7b,8a 및 8b는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면.

도 9a,9b,10a,10b,11a,11b,12a,12b,13a 및 13b는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면.

도 14a,14b,15a,15b,16a,16b,17a,17b,18a 및 18b는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면.

도 19a 및 19b는 본 발명의 실시예 2에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 20a,20b,21a,21b,22a,22b,23a,23b,24a 및 24b는 본 발명의 실시예 2에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면.

도 25a 및 25b는 본 발명의 실시예 3에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 26a,26b,27a,27b,28a,28b,29a,29b,30a 및 30b는 본 발명의 실시예 3에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판 프로세스플로우를 나타내는 단면도.도 31a 및 31b는 본 발명의 실시예 4에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 32a 및 32b는 본 발명의 실시예 5에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 33은 구동전극 및 대향전극이 신호선보다 상층에 있을 때의 전위분포를 나타낸 도면.

도 34a 및 34b는 본 발명의 실시예 6에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 35a 및 35b는 본 발명의 실시예 7에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 36은 본 발명의 실시예 8에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 단면도.

도 37a,37b,38a,38b,39a,39b,40a,40b,41a,41b,42a 및 42b는 본 발명의 실시예 9에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면.

도 43a 및 43b는 종래의 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 44는 종래의 IPS형 액정표시장치의 일화소의 등가회로를 나타낸 도면.

도 45는 종래의 IPS형 액정표시장치의 구성을 나타내는 구성도.

도 46은 구동전극 및 대향전극이 신호선보다 하층에 있을 때의 전위분포를 나타낸 도면.

도 47은 크로스토크를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유리기판 2 : 주사선

3 : 신호선 4 : TFT

5 : 구동전극 6 : 대향전극

7 : 유지용량 형성용 전극 8 : 공통배선

9 : 게이트 절연막 10 : 보호막

11 : 액정 12 : BM

14 : 콘택홀 15 : 소스전극

16 : 드레인 전극 21 : 채널보호막형 TFT

20 : 어레이 기판 30 : 대향기판

40 : 슬릿 50 : 개구부

본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 유리기판, 이 유리기판 상에 형성된 게이트 절연막, 이 게이트 절연막 상에 형성된 보호막, 상기 유리기판 상에 형성되어 주사신호를 전달하는 주사선, 상기 게이트 절연 막상에 형성되어 영상신호를 전달하는 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선이 교차하여 이루어지는 격자형의 화소, 상기 화소에 설치되어 상기 주사선 및 상기 신호선과 접속되며, 주사신호에 근거하여 영상신호의 스위칭을 행하는 박막 트랜지스터, 이 박막 트랜지스터와 접속된 구동전극, 이 구동전극에 대향하여 배치된 대향전극, 이 대향전극과 다른 화소의 대향전극을 서로 접속하는 공통배선으로 이루어지는 TFT 어레이 기판과, 이 TFT 어레이 기판에 대향하도록 설치된 대향기판과, 상기 TFT 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 봉입되고, 상기 구동전극 및 대향전극이 기판면에 평행한 전계를 발생시켜 구동하는 액정을 구비하고, 상기 TFT 어레이 기판은, 상기 구동전극 및 대향전극이 상기 신호선이 형성되는 층과는 다른 상기 보호막 상에 형성된 것이다.

또, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, TFT과 접속되어 TFT어레이 기판면에 평행한 전계를 발생시켜 액정층을 구동하는 구동전극과, 공통배선과 접속된 대향전극을 구비한 것으로서, 적어도 상기 대향전극이, 상기 신호선이 형성되어 있는 층과는 다른 상기 보호막상에 형성된 TFT 어레이 기판을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 신호선의 일부 또는 전부를 덮도록 형성한 대향전극을 갖는 TFT 어레이 기판을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 적어도 대향전극을 주사선과는 다른 층에 설치하고, 상기 주사선의 일부 또는 전부를 덮도록 형성한 대향전극을 갖는 TFT 어레이 기판을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 공통배선과 주사선을 같은 층에 설치하고, 또한 신호선을 상기 게이트 절연막 상에 설치한 TFT 어레이 기판을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 보호막의 표면을 거의 평탄형으로 형성한 TFT 어레이 기판을 갖는 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 신호선 및 대향전극과 서로 겹쳐지도록 형성된 차광수단을 구비한 것이다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 주사신호에 근거하여 영상신호의 스위칭을 행하는 TFT와, 그 TFT와 접속되어 TFT의 스위치(switch)가 온(ON)일 때에 기록된 전하를 상기한 스위치가 오프(OFF)일 동안 축전하는 구동전극과, 상기 구동전극의 축전력을 보강하는 유지용량 증가전극을, 층을 달리하여 중첩하도록 형성한 TFT 어레이 기판을 구비한 것이다.

[실시예]

(실시예 1)

이하, 본 발명의 일실시예를 도면에 근거하여 설명한다. 또한, 도면에서 종래와 동일한 부호는 종래의 것과 동일하거나 상당하는 것을 나타낸다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이며 도 2는 그 평면도이다. 또, 도 1은 도 2에서의 A-A선 단면도이다. 도면에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호선, 4는 TFT, 5는 구동전극, 6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용 전극, 8은 공통배선, 9는 게이트, 절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 12는 BM, 14는 콘택홀, 15는 트랜지스터(transistor)의 소스전극, 16은 트랜지스터의 드레인 전극이다. 또한, 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 표시화면이 되는 대향기판, 40은 신호선(3)과 대향전극 (6) 사이의 간격인 슬릿, 50은 화소의 개구부이다. 또, 도 3은, 도 2에 나타내는 IPS형 액정표시장치에서 사용되는 TFT(4)로서, TFT(4)의 일종인 채널보호막형 TFT(콘택트)를 설치한 경우의 IPS형 액정표시장치의 일화소인 구조를 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 3a는 평면도, 도 3b는 단면도이다. 다음에, 도 1, 도 2에 근거하여 IPS형 액정표시장치 화소의 구조에 관해서 설명한다. 도면에서, 1은 유리기판 이며, 이 유리기판(1) 상에 주사선(2)이 형성되어 있다. 이 주사선(2)을 덮도록 게이트 절연막(9)이 적층되고, 이 게이트 절연막(9)상에 신호선(3)이 설치된다. 이 신호선(3)의 위에 보호막(10)이 적층되고, 보호막(10)의 위에 구동전극(5), 대향전극(6)이 설치된다. TFT 어레이 기판(20)은 이상 설명한 바와 같은 구조로 되어 있다. 상기 TFT 어레이 기판(20)과 대면하도록 설치되는 기판(30)은, 상기 TFT 어레이 기판(20)과의 사이에 액정(11)을 협지하는 대향기판이다. 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 상기 TFT 어레이 기판의 표면에 따라 전계를 발생시켜, 이 전계의 방향을 제어함에 의해 액정(11)을 구동한다.

도 2는, 도 1에 나타낸 IPS형 액정표시장치의 평면도이다. 도 2에서, 2는 주사선, 3은 신호선 이며, 이 주사선(2), 신호선(3)에 의해 둘러싸인 영역이 하나의 화소가 된다. 4는, 주사선(2)과 신호선(3)의 교점에 설치된 TFT이며, TFT(4)가 갖는 3개의 전극중 게이트전극은 주사선(2)과, 소스전극(15)은 신호선(3)과 접속되어 있다. TFT(4)가 갖는 3개의 전극중, 드레인 전극(16)은 보호막(10)(도시하지 않음)을 개재한 윗층에 콘택홀(14)에 의해 구동전극(5)과 접속되어 있다. 이 구동전극(5)과 서로 맞물리도록 대향하여 설치되어 있는 것이 대향전극(6)으로서, 대향전극(6)은 공통배선(8)과 같은 층에 형성되어 서로 접속되어 있다. 도시하지 않지만 공통배선(8)은 인접하는 다른 화소의 대향전극(6)에 접속되어 있다. 또, 구동전극(5)과 대향전극(6), 공통배선(8)은, 신호선(3)보다 위의 층에 동시에 형성되어 있다.

7은 구동전극(5)의 전위를 유지하기 위한 유지용량으로서, 대향전극(6)과 드레인 전극(16)을 상하로 적층하여 형성한 것이다. 40은 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿으로서, 도 1에 나타내는 대향기판(30)에 설치된 BM(12)은, 백라이트를 광원으로 해서 상기 슬릿(40)을 투과하는 누설광을 차광하는 것이다. 50은 개구부이며, 개구부의 면적이 커지면 고화질인 액정 디스플레이를 얻을 수 있다. 또, IPS형 액정표시장치는, TFT 어레이 기판(20)상에 설치된 구동전극(5)과 대향전극(6) 사이에서 TFT(4)의 드레인 전극(16)과 접속된 구동전극(5)에 기록되는 전하를 유지하여, 유리기판(1) 표면에 따라 전계를 발생시켜 액정(11)을 구동하기 때문에, 대향기판(30)은 전극을 구비하지 않는 무전극기판이다. 이하, 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소를 구성하는 TFT 어레이 기판 프로세스플로우(process flow)의 일례에 관해서 설명한다.

도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a 및 8b는 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면이다. 도 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a 및 13b는, TFT 어레이 기판의 다른 프로세스플로우를 나타낸 도면이다. 도 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 18a 및 18b는, TFT 어레이 기판의 또 다른 프로세스플로우를 나타낸 도면이다. 또, 도 4a∼도 18a의 좌측의 도면은 TFT 어레이 기판을, 도 4b∼도 18b의 오른쪽의 도면은 주사선(2)을 주사선구동회로에 실장하는 단자부를 나타내고 있다. 도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a 및 8b에서, 공정 1(도 4a 및 4b)은, 유리기판(1)의 위에 주사면(2)을 Cr, Al, Mo, Ta, Cu, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, W 등의 단체, 또는 이들 합금, 또는 ITO(Indium Tin 0xide)등의 투명재료, 또는 이들을 적층한 구조로, 막두께를 50 nm∼ 800 nm 정도의 두께로 형성하는 것이다. 이 주사선(2)은 TFT(4)의 게이트전극으로서도 기능한다. 주사선(2)을 형성할 때의 에칭(etchinlg)방법으로서, 도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a 및 8b에서는 단면이 사다리꼴 형상이 되는 테이퍼에칭(taper etching)을 예로 나타내었지만, 단면이 직사각형이 되도록 하는 에칭방법을 사용해도 된다.

공정 2(도 5a 및 5b)는, 주사선(2)을 덮도록 게이트 절연막(9)이 퇴적되고, 다음에, 비정질 실리콘(amorphous silicon), 인(phosphorus)등의 불순물을 도우프(dope)한 비정질실리콘을 연속하여 퇴적한 후, 비정질실리콘을 패터닝(patterning)하여 TFT(4)를 채널에치(channel etch)형으로 형성하는 것이다. 게이트 절연막(9)은 질화실리콘, 산화실리콘등의 투명절연막 또는 게이트전극재료(즉, 주사선(2)의 재료)의 산화막, 또는 그들 적층막을 사용하며, 두께는 200 nm∼600 nm 정도로 하는 것이 적당하다. 또한, 상기 인등의 불순물을 도우프한 비정질 실리콘에 대신하는 재료로서 인등의 불순물을 도우프한 마이크로 크리스탈 실리콘(micro crystal silicon)등을 사용해도 된다.

공정 3(도 6a 및 6b)은, 신호선(3)을 TFT(4)의 소스전극(15)·드레인 전극(16)과 동시에 형성하는 것이다. 신호선(3)은 소스전극(15)으로서도 기능한다. 이 신호선(3)은, Cr, Al, Mo, Ta, Cu, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, W단체, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금, 또는 ITO 등의 투명재료, 또는 이들을 적층한 구조로 형성한다. 공정 4(도 7a 및 7b)는, 보호막(10)을 질화실리콘(silicon nitride), 산화실리콘(silicon oxide)등의 투명절연막에 의해 형성하고, 또한 구동전극(5)과 드레인 전극(16)을 전기적으로 접속하기 위해서, TFT(4)의 드레인 전극(16)상의 일부의 보호막을 제거하여 콘택홀(14)을 형성하는 것이다. 이때 동시에 주사선(2)의 단자부에서 게이트 절연막(9)과 보호막(10)및 신호선(3)의 단자부에서 보호막(10)을 제거하고, 외부회로와 주사선(2)을 제거함과 동시에 신호선(3)을 전기적으로 접속할 수 있도록 한다.

공정 5(도 8a 및 8b)는, 기판면에 대하여 수평방향으로 전계를 형성하기 위한 전극으로서, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 Cr, Al, Mo, Ta, Cu, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, W단체, 또는 이들 합금, 또는 ITO 등의 투명재료, 또는 이들을 적층한 구조, 또는 이들을 포함하는 적층구조로 형성하는 것이다. 구동전극(5)은 콘택홀(14)을 통해 드레인 전극(16)과 접속한다. 대향전극(6)은 공통배선(8)에 접속되어 있다. 대향전극(6)은 드레인 전극(16)과 보호막(10)을 통해 겹쳐지고, 구동전극의 전위를 유지하기 위한 축적용량(7)을 형성한다. 이상의 5공정에 의해, 신호선(3)보다도 상층(즉, 대향기판(30)측)에 구동전극(5)과 대향전극(6)을 가지며, 기판면에 대하여 수평방향의 전계를 인가할 수 있는 TFT 어레이 기판(20)을 5회의 사진제판공정에서 채널에치형 TFT을 사용하여 제작할 수 있다.

이상 설명한 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우에서는, 단자(22)는 주사선(2)과 동일층의 금속을 사용하여 형성하고 있었으나, ITO를 사용하여 단자를 형성해도 된다. ITO는 주사선 또는 신호선(3) 또는 공통배치면(8)과 동일층에 형성하면 된다. 또한, 신호배선을 스트레이트에칭(straight etching)하였지만 테이퍼에칭하는 것이 바람직하다. 또한, 신호선을 Cr의 위에 Al을 적층한 구조로 형성한 경우, Al을 패터닝한 뒤, Cr을 패터닝하면 Cr에 오버에칭(over etching)이 들어가기 때문에 바이저(visor) 구조가 되어 절단의 원인이 된다. 이것을 막기 위해서 Cr의 패터닝후에 재차 Al의 에칭을 행하고 Cr 단면(端面)보다 Al을 후퇴시키면 바이저(visor) 구조가 되는 것을 방지할 수가 있다. 이 Al의 에칭은 테이퍼에칭을 사용해도 된다. 이 수법은 신호선을 Cr, Al, Mo, Ta, Cu, Al-Cu, Al-Si-Cu, Ti, W단체, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금, 또는 ITO 등의 투명재료에서 다른 2종류 이상의 금속의 적층구조로 형성한 경우에 적응할 수 있다.

도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a 및 8b에서, 구동전극(5)과 대향전극(6)은 같은 층에 형성되어 있지만, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 구동전극(5)을 신호선(3)과 동시에 형성하고, 이어서 질화실리콘등을 사용하여 보호막(10)을 형성한 뒤에 대향전극(6)을 형성해도 된다. 이 경우 구동전극(5)과 대향전극(6)은 별도의 층에서 형성된다. 또, 도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a 및 8b에 나타내는 TFT 어레이 기판에 사용하고 있는 TFT(4)의 대신에, TFT(4)의 일종인 채널보호막형 트랜지스터(21)를 사용해도 된다. 도 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 18a 및 18b는 채널보호막형 트랜지스터(21)를 사용하여 형성한 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면이다.

도 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 18a 및 18b에 나타내는 TFT 어레이 기판을 도 3a 및 3b에 나타내는 IPS형 액정표시장치의 화소를 구성하는 것이고, 도 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a 및 13b에 나타내는 TFT 어레이 기판보다도 한층만큼 층이 많이 형성되어 있다. 이것은, 주사선(2)을 형성한 뒤 주사선(2)을 덮도록 게이트 절연막(9)을 비정질 실리콘, 채널보호막을 연속퇴적한 뒤, 채널보호막(21)을 형성하여, 상기 채널보호막(21)을 마스크(mask)로 해서 비정질 실리콘에 P등의 불순물을 이온주입(ion implantation)해서 n층을 형성하고 채널보호막형 트랜지스터를 형성하는 (도 15a 및 15b)공정의 차이에 의한 것이다.

실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판(20)의 특징적인 구조는, 어레이 기판(20)상에서 구동전극(5)과 대향전극(6)이 신호선(3)보다도 상층(즉, 대향기판(30)측)에 배치되어 있는 것이다. 이와 같은 배치로 함으로써 콘택홀(14)의 형성 및 신호선(3)의 단자부에서 보호막(10)을 제거하는 공정과, 주사선(2)의 단자부에서 절연막(9)및 보호막(10)을 제거하는 공정을 한번에 실시할 수 있다. 따라서 마스크매수가 한 장 줄어 제조비용(cost)을 절감할 수 있다.

또한, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 신호선(3)과 층을 달리하여 대향기판(30)측의 층에 형성한 것으로, 실시예 5에서 후술하는 설명에 의해 추측할 수 있는 바와 같이, 도 2에 나타내는 개구부(50)의 단부에 신호선(3)과 인접하여 설치된 대향전극(6)과 상기 신호선(3)과의 전위차에 의해 발생하는 전계의 영향을 경감할 수 있는 것을 알았다. 따라서 개구부(50)측 단부의 대향전극을 신호선(3)에 가까이 할 수가 있고, 개구부(50)의 면적을 크게 할 수 있다.

또한, 도 1에서, 구동전극(5)과 대향전극(6)은 TFT 어레이 기판(20)과 대향기판(30)에 협지되는 액정과 직접 접하고 있기 때문에 액정을 효율적으로 구동할 수 있어, 구동전극(5) 및 대향전극(6)간의 간격을 넓게 할 수가 있다. 따라서, 더욱 개구율이 개선된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 2)

도 19a 및 19b는, 본 발명의 실시예 2에 관계되는 액정표시장치의 화소전극의 구조를 모식적으로 나타낸 것이고, 도 19a는 그 평면도, 도 19b는 도 19a의 A-A선 단면도, 도 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a 및 24b는 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면이다. 도면에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호선, 4는 TFT, 5는 구동상극, 6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용전극, 8은 공통배선, 9는 게이트 절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 12는 BM, 14는 콘택홀, 15는 트랜지스터의 소스전극, 16은 트랜지스터의 드레인 전극, 18은 스루홀(through hole)이다. 또한, 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 표시화면이 되는 대향기판, 40은 신호선(3)과 대향전극(6)사이의 간격인 슬릿, 50은 화소의 개구부이다.

실시예 1에서는, 공통배선(8)을 대향전극(6)과 같은 층에 형성했었지만, 실시예 2에서는, 도 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a 및 24b에 나타낸 바와 같이 주사선(2)과 같은 층, 요컨대 유리기판(1)의 위에 공통배선(8)을 형성한 것이다. 소스전극(15)은 신호선(3)과 접속되고, 이 신호선(3)은 게이트 절연막(9)을 통해 상기 주사선(2)및 공통배선(8)상에 적층하여 형성되며, 다시 보호막(10)을 통해 구동전극(5), 대향전극(6)이 형성되어 있다. 또, 구동전극(5)은 콘택홀(14)을 통해 드레인 전극(16)과 접속되고, 대향전극(6)은 스루홀18을 통해 공통배선(8)과 접속되어 있다. TFT(4)에 대해서는, 채널보호막형 TFT을 사용해도 된다.

실시예 2에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 실시예 1와 마찬가지로 구동전극(5)과 대향전극(6)은 신호선(3)과 다른 액정에 가까운 층에 형성되기 때문에, 액정을 보다 효율적으로 구동할 수 있어, 구동전극(5), 대향전극(6) 사이의 간격을 넓히는 등 개구율을 개선할 수 있다. 또한, 공통배선(8)과 주사선(2)을 같은 층에 형성하였기 때문에, 공통배선(8)은 주사선(2)과 동시에 평탄한 유리기판(1)상에 형성되게 되어, 공통배선(8)이 단차부에서 단선하는 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 불량율의 발생을 경감할 수 있다. 따라서 제품의 신뢰성도 향상한다. 또한, 실시예 1에서는 공통배선(8)의 저항을 낮추기 위해서 대향전극(6)을 박막화할 수 없었으나, 실시예 2에서는 대향전극(6)의 박막화가 가능해진다. 대향전극(6)의 박막화에 의해 전극간격의 격차가 작아져서 화면전체에 걸쳐 휘도얼룩이 적은 액정표시장치를 실현할 수 있다.

(실시예 3)

도 25a 및 25b는, 본 발명의 실시예 3에 관계되는 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 25a는 그 평면도, 도 25b는 도 25a의 A-A선 단면도, 도 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a 및 30b는 어레이 기판의 프로세스플로우이다. 도면에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호선, 4는 TFT, 5는 구동전극,

6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용 전극, 8은 공통배선, 9는 게이트 절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 12는 BM, 14는 콘택홀, 15는 트랜지스터의 소스전극, 16은 트랜지스터의 드레인 전극이다. 또한, 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 표시화면이 되는 대향기판, 40은 신호선(3)과 대향전극(6)사이의 간격인 슬릿, 50은 화소의 개구부이다.

TFT 어레이 기판(20)을 형성할 때, 보호막(10)은 질화실리콘, 산화실리콘등의 투명절연막으로 형성되고, 보호막(10)의 표면은 단차를 가지고 있었다. 그러나, 실시예 3에서는 보호막(10)을, 형성되는 막의 표면을 평탄화하는 기능을 가진 아크릴(acryl)-멜라민(melamine) 또는 아크릴(acryl)-에폭시(epoxy)등의 재료를 사용하여 형성함으로써, 도 25b 및 도 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a, 29b, 30a 및 30b에 나타낸 바와 같이 보호막(10)의 표면의 단차를 없애어 평탄화한 것이다.

실시예 3에 관계되는 IPS형 액정표시장치는, 보호막(10)의 표면을 평탄화함으로써, 표시화면 전체에 걸쳐 어레이 기판의 표면과 대향기판(30) 사이의 거리를 정밀하고 균일하게 구성하는 것이 가능해지고, 화면전체에 걸쳐 휘도얼룩이 적은 액정표시장치를 제작할 수 있다. 또한, 보호막(10)의 단차부에서의 크랙등에 의한 불량발생율도 적어져서 수율이 개선된다. 또, 평탄화에 의해 액정의 배향에 필요한 러빙(rubbing)처리가 균일하게 되어 배향의 혼란이 적은 고품위의 액정표시장치를 실현할 수 있다.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 신호선(3)이 형성되어 있는 층보다도 액정에 가까운 층으로 설치하였기 때문에, 효율적으로 액정을 구동할 수 있고, 구동전극(5), 대향전극(6) 사이의 간격을 확대할 수 있기 때문에 개구율도 개선된다고 하는 효과가 있다.

(실시예 4)

도 31a 및 31b는, 본 발명의 실시예 4에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 31a는 그 평면도, 도 31b는 도 31a의 A-A선 단면도이다. 도면에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호선, 4는 TFT, 5는 구동전극, 6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용 전극, 8은 공통배선, 9는 게이트 절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 14는 콘택홀, 15는 TFT(4)의 소스전극, 16은 TFT(4)의 드레인 전극이다. 또한, 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 표시화면이 되는 대향기판, 60은 유리기판(1)에 설치된 차광막이다.

실시예 4는, 실시예 1∼실시예 3의 액정표시장치의 화소구조에서, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)(도 43a 참조)에서의 누설광을 차광하는 차광막(60)을 유리기판(1)의 위에 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 이하, 도 31a, 도 31b에 근거하여 실시예 4에 관계되는 액정표시장치의 구조를 설명한다.

도 31b에서 유리기판(1)상에 차광막(60)을 형성한다. 도 31b에 도시되지 않지만 주사선(2)도 차광막(60)과 같은 층에 형성되어 있다. 상기 주사선(2)은 TFT(4)의 게이트전극으로서도 기능한다. 이 주사선(2), 차광막(60)상에 게이트 절연막(9)을 적층한다. 이 게이트 절연막(9)상에 신호선(3)을, 차광막(60)과 겹치는 위치에 형성한다. 또한, TFT(4)도 게이트 절연막(9)상에 형성된다. TFT(4)는 채널에치형 TFT, 채널보호막형 TFT중 어느 쪽을 사용해도 된다. TFT(4)의 소스전극(15), 드레인 전극(16)도 신호선(3)과 같은 층에 형성되어 다시 보호막(10)을 적층한다. 이어서 보호막(10)에 콘택홀(14)을 형성하여, 보호막(10)상에 설치된 구동전극(5)과, 게이트 절연막(9)상에 설치된 TFT(4)의 드레인 전극을 콘택홀(14)을 통해 접속한다.

구동전극(5)과 마찬가지로 이 보호막(10)상에 대향전극(6)도 형성된다. 대향전극(6)은 차광막(60)과 겹쳐지는 위치에서, 드레인 전극(16)과 보호막(10)을 개재하여 겹쳐서 설치되어, 구동전극(5)의 전위를 유지하는 축적용량(7)을 형성한다. 또한, 대향전극(6)은 같은 층에 설치된 공통배선(8)과 접속되는 도 31a의 화소의 양단부에 점선이 표시되어 있다. 이 점선은 도 31b에 나타내는 유리기판(1)상에 설치된 차광막(60)의 도 31a 에서의 위치를 나타내고 있다. 이 점선이 나타내는 바와 같이 양단의 대향전극(6)은 차광막(60)에 겹치도록 형성됨으로써, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)(도 43a 참조)을 덮고 있는 것을 알 수 있다.

실시예 4에서는, 구동전극(5)과 대향전극(6)을 보호막(10)상에 형성하였지만, 구동전극(5)과 신호선(3)을 게이트 절연막(9)상에 동시에 형성하고, 질화실리콘등을 사용하여 보호막을 형성한 뒤, 대향전극(6)을 형성해도 된다. 이 경우 구동전극(5)과 대향전극(6)은 별도의 층으로 형성된다. 실시예 4에서는, 차광막(60)을 유리기판(1)상에 형성함으로써 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)(도시하지 않음)으로부터의 빛누설이 생기지 않기 때문에, 대향기판(30)의 BM(12)의 폭이 좁아지거나, BM(12)으로 신호선(3)방향의 차광을 행하지 않아도 되게 된다. 따라서, BM(12)을 생략할 수가 있어 개구부를 크게 취할 수 있게 되었다.

또한, 액정표시장치는 TFT 어레이 기판과 컬러필터(color filter)가 딸린 대향기판을 겹쳐서 조합하고, 이들 기판사이에 액정(11)을 봉입하고 구동회로를 접속하여 제조된다. 그러나, TFT 어레이 기판과 대향기판을 겹치는 공정에서 중첩 오차가 생기는 일이 있다. 이 때문에, BM은 TFT 어레이 기판(20) 슬릿(40)으로부터의 누설광을 확실하게 차광할 수 있도록, 상기 중첩오차를 고려하여 차광영역을 크게 취해야만 했다(도 43a 참조). 그래서 차광막(60)을 TFT 어레이 기판(20)에 설치함으로써, 슬릿등 누설광의 투과부를 확실하게 차광할 수 있어, TFT 어레이 기판과 대향기판의 중첩 오차를 고려할 필요가 없어졌다. 따라서, BM(12)이 최소한의 필요사이즈(size)로 할 수가 있어, 개구부를 크게 할 수 있다.

또한, 실시예 4에 관계되는 IPS형 액정표시장치는 실시예 1에 관계되는 IPS형 액정표시장치와 마찬가지로 구동전극(5)과 대향전극(6)을 액정에 가까운 층에 설치하였기 때문에 효율적으로 액정을 구동할 수 있고, 전극사이의 간격을 넓히거나 할 수 있기 때문에 개구율을 개선한다고 하는 효과가 있다.

(실시예 5)

도 32a 및 32b는, 실시예 5에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 32a는 그 평면도, 도 32b는 도 32a의 A-A선 단면도이다. 도면에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호면, 4는 TFT, 5는 구동전극, 6은 대향전극, 7은 유지용량 형성용전극, 8은 공통배선, 9는 게이트 절연막, 10은 보호막, 11은 액정, 12는 BM, 14는 콘택홀, 15는 트랜지스터의 소스전극, 16은 트랜지스터의 드레인 전극이다. 또한, 20은 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있는 어레이 기판, 30은 어레이 기판(20)에 대향하여 배치된 표시화면이 되는 대향기판이다.

실시예 5는, 실시예 1과 같이 구동전극(5) 및 대향전극(6)을 신호선(3)보다도 상층에 형성하고, 또 신호선(3)을 덮도록 대향전극(6)을 형성함으로써, 신호선(3)으로부터의 누설전계의 영향을 받기 어렵게 함과 동시에 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)(도 43a 참조)으로부터의 누설광이 생기지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 도 33은, 신호선(3)을 덮도록 형성한 구동전극(5)과, 그 구동전극(5)과 같은 층에 형성된 대향전극(6) 사이에 발생하는 전위의 변화를 시뮬레이트(simulate)한 결과를 나타낸 도면이다. 또, 도 33은, 서로 대향투과율50%의 중간조로 화이트윈도우(window)를 표시하였을 때, 윈도우부 상부 또는 하부에서의 전위를 계산한 것이다.

신호선(3)보다도 하층에 구동전극(5)과 대향전극(6)을 갖는 종래의 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판에서의 전위분포를 나타낸 도 46과 도 33을 비교하면, 도 33에서는 신호선(3)과 대향전극(6)의 전위차에 의해 발생하는 전계가, 신호선(3)을 덮도록 상부에 배치되어 있는 대향전극(6)에 의해 차폐되어 있기 때문에, 개구부(50)의 신호선(3)에 가까운 영역과 신호선(3)에서 떨어진 영역의 전위분포는 거의 대칭인 것을 알 수 있다.

이와 같이, 실시예 5에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 TFT 어레이 기판(20)은, 구동전극(5)및 대향전극(6)을 신호선(3)보다도 상층에 설치하고, 또한 신호선(3)을 덮도록 대향전극(6)을 형성함으로써, 신호선(3)과 대향전극(6)의 사이에 발생하는 전계의, 구동전극(5)과 대향전극(6)과의 사이에 발생하는 전계에 대한 영향을 대폭 경감할 수 있기 때문에, 개구부(50) 단부의 대향전극(6)을 신호선(3)에 더 가까이 할 수가 있어, 개구부(50)의 총면적을 확장하는 일이 가능해진다.

또한, 대향전극(6)은 신호선(3)을 덮도록 형성되어 있기 때문에, 누설광의 차광도 확실하게 할 수 있고, BM(12)을 없애는 일도 가능하게 된다. 따라서, 개구부(50)의 면적을 확장시킬 수가 있기 때문에, 고휘도의 액정표시장치를 제공하는 일이 가능하게 된다. 또한 BM(12)을 설치하는 공정도 삭감할 수 있기 때문에 생산성이 개선되고, 또한 저코스트의 액정표시장치를 제조할 수 있게 되었다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 구동전극(5)과 대향전극(6)은 액정에 가까운 층에 형성되기 때문에, 액정을 효율적으로 구동할 수 있고, 전극간의 간격을 확대할 수 있어 개구율도 개선된다.

(실시예 6)

도 34a 및 34b는, 실시예 6에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 34a는 그 평면도, 도 34b는 도 34a의 A-A선 단면도이다. 또, 도 34a 및 34b에 나타내는 실시예 6에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소의 구성은, 기본적으로는 도 32a 및 32b에 나타내는 실시예 5에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소의 구성과 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다. 실시예 5에서는, 신호선(3)을 완전히 덮는 구조의 대향전극(6)을 설치한 경우를 나타내었지만, 도 34a 및 34b에 나타내는 실시예 6에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소의 대향전극(6)과 같이, 신호선(3)의 일부를 덮는 구조의 대향전극(6)을 사용해도 된다.

실시예 6에 의하면, 대향전극(6)을 신호선(3)의 일부를 덮도록 형성하고 있기 때문에, 신호선(3)과 대향전극(6)의 전위차에 의해 발생하는 전계가 구동전극(5)과 대향전극(6) 사이의 전계에 끼치는 영향을 경감할 수 있음과 동시에, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 슬릿(40)을 투과하는 누설광의 차광도 행할 수 있기 때문에, BM(12)의 폭을 좁게 하거나, BM(12)을 없애는 일도 가능하게 되어, 개구부가 넓은 고휘도의 액정표시장치를 실현할 수 있다. 또한, BM(12)을 없앰으로써 BM(12)을 설치하는 공정을 줄일 수 있기 때문에 생산성도 향상한다. 또한, 신호선(3)과 대향전극(6)이 겹치는 면적이 작아지기 때문에, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 단락결함의 발생을 적게 하는 것을 알 수 있다. 또한 신호선(3)과 대향전극(6)이 겹치는 면적이 작아지기 때문에, 신호선(3)과 대향전극(6) 사이의 용량을 적게 할 수 있어, 배선의 부하가 감소하여 구동이 용이해진다.

(실시예 7)

도 35a 및 35b는, 실시예 7에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 일화소의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로, 도 32a는 그 평면도, 도 32b는 도 32a의 A-A선 단면도이다. 또, 도 35a 및 35b에 나타내는 실시예 7에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소의 구성은, 도 34a 및 34b에 나타내는 실시예 5에 관계되는 IPS형 액정표시장치의 화소의 구성과 마찬가지이기 때문에 그 설명은 생략한다. 실시예 7은, 도 34a 및 34b에 나타낸 바와 같이, 예컨대 실시예 6에 의한 액정표시장치의 화소구조에서 주사선(2)의 위까지 대향전극(6)을 확대하여 형성하고, 상기 대향전극(6)을 사용하여 이 화소와 인접하는 다른 화소의 대향전극(6)을 접속한 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구조를 사용함으로써 대향전극(6)의 폭이 두터워져서, 대향전극(6)의 저항을 낮춰 부하가 저감되기 때문에 구동이 용이해진다. 또한, 공통배선(8)에 단선이 생기더라도 주사선(2)상의 대향전극(6)으로부터 전위가 공급되기 때문에, 표시상의 불량이 되지 않는다. 따라서 제품의 신뢰성이 높여진다. 또, 실시예 7에 의한 대향전극(6)의 구조는, 실시예 7 뿐만 아니라 다른 실시예에도 적용하는 것이 가능하며, 동일한 효과를 발휘하는 것은 물론이다.

(실시예 8)

도 36은, 본 발명의 실시예 8에 관계되는 액정표시장치의 일화소중의 유지용량부의 단면구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 도면에서, 17은 유리기판(1) 위에 형성된 유지용량증가를 위한 전극, 16은 TFT의 드레인 전극이며, 도면에 나타낸 바와 같이 실시예 8에 관계되는 액정표시장치의 유지용량부는 유지용량증가를 위한 전극(17)이 게이트 절연막(9)을 통해 TFT의 드레인 전극(16)과는 별도의 층(예컨대, 주사선(2)의 층)에 겹쳐서 적층하여 형성되어 있다. 이와 같이, 유지용량부의 전극을 적층구조로 함으로써, 유지용량을 형성하기 위한 전극의 면적을 작게 하는 것이 가능해지기 때문에, 그 결과 화소의 개구부(50)(도시하지 않음)를 넓게 할 수 있다.

(실시예 9)

도 37a, 37b, 38a, 38b, 39a, 39b, 40a, 40b, 41a, 41b, 42a 및 42b는, 실시예 9에 관계되는 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우를 나타낸 도면이다. 도 37a, 37b, 38a, 38b, 39a, 39b, 40a, 40b, 41a, 41b, 42a 및 42b에서, 1은 유리기판, 2는 주사선, 3은 신호선, 4는 TFT, 5는 구동전극, 6은 대향전극, 8은 공통배선, 9는 게이트 절연막, 10은 보호막, 14는 콘택홀, 15는 트랜지스터의 소스전극, 16은 트랜지스터의 드레인 전극, 19는 제 2 보호막이다. 또한, 어레이 기판(20)은, 유리기판(1), 신호선(3), 구동전극(5), 대향전극(6)등으로 구성되어 있다.

실시예 9에서는, 도 4a∼18a 및 4b∼18b에 나타내는 TFT 어레이 기판에 제 2 보호막(19)을 형성한 것이다. 따라서, 실시예 9에 관계되는 액정표시장치의 일화소의 구조는 실시예 1과 마찬가지다. 이하, 실시예 9에 관계되는 액정표시장치의 제조방법에 관해서 설명한다. 실시예 9에서의 TFT 어레이 기판의 프로세스플로우는, 대향전극(6)의 형성공정까지 실시예 1과 마찬가지다. 실시예 9에서는 대향전극(6)의 상층에 제 2 보호막(19)을 형성하는데에 특징이 있다.

구동전극(5)과 대향전극(6)의 사이에 제 2 보호막(19)이 형성됨으로써, 이물질에 의한 상기 구동전극(5)과 대향전극(6)의 단락을 방지할 수가 있어 수율이 향상한다. 또한, 구동전극(5)및 대향전극(6)에 의한 단차를 평탄하게 하는 일이 가능하기 때문에, 액정의 배향에 필요한 러빙처리가 균일하게 되어 배향의 혼란이 적은 고품위의 액정표시장치를 실현할 수 있다.

본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면 구동전극 및 대향전극을 신호선과는 다른 액정에 가까운 층에 형성하였기 때문에, 구동전극 및 대향전극은 액정에 가까운 층에 형성되어, 보다 효율적으로 액정을 구동할 수 있다. 따라서 구동전극 및 대향전극사이의 간격을 확대하는 것이 가능하게 되어, 개구율이 개선되었다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, 구동전극과 대향전극중, 적어도 대향전극은 신호선이 형성되어 있는 층과는 다른 액정에 가까운 층에 형성하였기 때문에, 신호선과 대향전극의 전위차에 의해 발생하는 전계가 미치는 영향도 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, 대향전극을 신호선의 일부 또는 전부를 덮도록 형성하였기 때문에, 신호선과 대향전극의 전위차에 의해 발생하는 전계가, 개구부의 구동전극과 대향전극의 사이에 발생하는 전계에 영향을 줘, 화질을 악화시키는 표시상의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 고화질인 액정표시가 가능해짐과 동시에, 백라이트를 광원으로 하는 신호선과 대향전극의 사이에서의 누설광도 확실하게 차단할 수 있기 때문에, 블랙매트릭스를 없앨 수 있어 개구율이 개선된다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, 적어도 대향전극을 주사선과는 다른 층에 설치하여, 상기 주사선의 일부 또는 전부를 덮도록 형성했기 때문에 이 대향전극을 이용해서 다른 화소의 대향전극과 접속할 수가 있게 되어 개구부의 면적을 감소시키지 않고 대향전극의 폭을 두텁게 할 수 있다. 따라서 대향전극의 저항을 낮추어 배선의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 공통배선에 단선이 생기더라도 주사선상의 대향전극으로부터 전위가 공급되기 때문에, 표시상의 불량의 발생을 억제하여 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, 공통배선과 주사선을 같은 층에 설치하고, 또한 신호선을 상기 공통배선 및 주사선보다도 대향기판에 가까운 층에 설치하였기 때문에, 단차부에서 발생하는 불량을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, TFT 어레이 기판과 액정이 접하는 표면이 거의 평탄형상으로 형성된 보호막을 구비하였기 때문에, 표시화면전체에 걸쳐 어레이 기판의 표면과 대향기판과의 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 구성하거나, 액정의 배향에 필요한 러빙처리가 균일하게 되어 배향의 혼란을 적게 하는 일이 가능해져서, 화면전체에 걸쳐 휘도얼룩이 적은 액정표시장치를 실현할 수 있다. 또한, 보호막의 단차부에서의 크랙등에 의한 불량발생율도 적어져서 수율이 개선된다고 하는 효과가 있다.

또, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, 신호선 및 대향전극과 서로 겹치도록 형성된 차광수단을 갖는 TFT 어레이 기판을 설치하였기 때문에, 슬릿을 투과하는 누설광을 차광하는 일이 가능해져서, 대향기판에 설치되어 있던 BM은 불필요하게 되었다. 또한, 차광수단의 사이즈를 결정할 때, TFT 어레이 기판과 대향기판을 겹칠 때의 중첩오차를 고려하지 않아도 되게 되었기 때문에, 차광수단의 사이즈를 필요최소한의 크기로 할 수 있어 개구율을 개선할 수 있었다.

또한, 본 발명에 관계되는 IPS형 액정표시장치에 의하면, TFT과, 구동전극과, 유지용량증가전극을 층을 달리하여 중량하도록 형성한 TFT 어레이 기판을 갖기 때문에, 유지용량을 형성하기 위한 전극의 면적을 작게 하는 일이 가능해져, 그 만큼 화소의 개구부를 넓게 할 수가 있어, 고휘도의 액정표시장치를 실현할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 유리기판, 이 유리기판 상에 형성된 게이트 절연막, 이 게이트 절연막 상에 형성된 보호막, 상기 유리기판 상에 형성되어 주사신호를 전달하는 주사선, 상기 게이트 절연막 상에 형성되어 영상신호를 전달하는 신호선, 상기 주사선과 상기 신호선이 교차하여 이루어지는 격자형의 화소, 상기 화소에 설치되어 상기 주사선 및 상기 신호선과 접속되며, 주사신호에 근거하여 영상신호의 스위칭을 행하는 박막 트랜지스터, 이 박막 트랜지스터와 접속된 구동전극, 이 구동전극에 대향하여 배치된 대향전극, 이 대향전극과 다른 화소의 대향전극을 서로 접속하는 공통배선으로 이루어진 TFT 어레이 기판과, 이 TFT 어레이 기판에 대향하도록 설치된 대향기판과, 상기 TFT 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 봉입되고, 상기 구동전극 및 대향전극이 기판면에 평행한 전계를 발생시켜 구동하는 액정을 구비하고, 상기 TFT 어레이 기판은, 상기 구동전극 및 대향전극이 상기 신호선이 형성된 층과는 다른 상기 보호막 상에 형성된 것을 특징으로 하는 면내 스위칭형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   TFT 어레이 기판은, 공통배선과 주사선을 같은 층에 설치하고, 또한 신호선을 상기 게이트 절연막 상에 설치한 것을 특징으로 하는 면내 스위칭형 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   TFT 어레이 기판은 신호선 및 대향전극과 서로 겹쳐지도록 형성된 차광수단을 구비한 것을 특징으로 하는 면내 스위칭형 액정표시장치.