KR20040057687A - 횡전계모드 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 횡전계모드 액정표시소자에서는 화소내에 적층된 보호층이 에칭되어 절연패턴을 형성하며, 상기 절연패턴의 경사면 및 상면에 공통전극이 형성된다. 화소전극은 게이트절연층 또는 기판 위에 형성되어 공통전극과 횡전계를 생성한다. 또한, 절연패턴은 데이터라인 위에도 형성되므로 공통전극과 데이터라인이 오버랩된다.

Description

횡전계모드 액정표시소자{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 공통전극을 경사진 절연층 위에 형성하여 액정층 전체에 걸쳐 균일한 횡전계를 인가함과 동시에 개구율을 향상시킬 수 있는 횡전계모드 액정표시소자에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.
이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.
도 1에 상기한 IPS모드 액정표시소자의 구조가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)의 화소는 종횡으로 배치된 게이트라인(3) 및 데이터라인(4)에 의해 정의된다. 도면에는 비록 (n,m)번째의 화소만을 도시하고 있지만 실제의 액정패널(1)에는 상기한 게이트라인(3)과 데이터라인(4)이 각각 N(＞n)개 및 M(＞m)개 배치되어 액정패널(1) 전체에 걸쳐서 N×M개의 화소를 형성한다. 상기 화소내의 게이트라인(3)과 데이터트라인(4)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 게이트라인(3)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성되어 데이터라인(4)을 통해 화상신호가 인가되는 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성되어 외부로부터 입력되는 화상신호를 액정층에 인가한다.
화소내에는 데이터라인(4)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b)이 배치되어 있다. 또한, 화소의 상부, 게이트라인(3) 근처에는 상기 공통전극(5a∼5c)과 접속되는 공통라인(16)이 배치되어 있으며, 상기 공통라인(16) 위에는 화소전극(7a,7b)과 접속되는 화소전극라인(18)이 배치되어 상기 공통라인(16)과 오버랩되어 있다.
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서 액정분자는 공통전극(5a∼5c) 및 화소전극(7a,7b)과 실질적으로 평행하게 또는 일정한 각도로 배향되어 있다. 박막트랜지스터(10)가 작동하여 화소전극(7a,7b)에 신호가 인가되면, 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b) 사이에는 액정패널(1)과 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하게 된다. 액정분자는 상기 횡전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되므로, 액정분자의 굴절율 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다.
도 2는 종래 IPS모드 액정표시소자의 단면도로서, 도 2a는 박막트랜지스터의 구조를 나타내는 I-I'선 단면도이고 도 2b는 화소의 구조를 나타내는 II-II'선 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 위에는 게이트전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(22) 위에는 반도체층(12)이 형성되어 있으며, 그 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)이 형성되어 있다.
제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(32)는 액정분자가 동작하지 않는 영역(화상 비표시영역)으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 박막트랜지스터(10) 영역과 화소와 화소 사이(즉, 게이트라인 및 데이터라인 영역)에 주로 형성된다. 컬러필터층(34)은 R(Red), B(Blue), G(Green)로 구성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것이다.
상기 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에는 액정층(40)이 형성되어 액정패널(1)이 완성된다.
한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 공통전극(5a∼5c)은 제1기판(20) 위에 형성되어 있고 화소전극(7a,7b)은 게이트절연층(22) 위에 형성되어, 상기 공통전극(5a∼5c) 및 화소전극(7a,7b) 사이에 횡전계가 발생한다. 최초에 배향막의 배향방향(통상적으로 공통전극 및 화소전극과 평행 또는 일정 각도로 방향지어진)을 따라 배열된 액정분자는 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b) 사이에 형성된 횡전계를 따라 회전하게 되어 화면상에 화상을 표시한다.
상기한 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(5a∼5c)은 제1기판(20) 위에 형성되어 있고 화소전극(7a,7b)은 게이트절연층(22) 위에 형성되어 있다. 따라서, 광이 투과하는 영역(즉, 횡전계가 인가되는 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b) 사이)에는 게이트절연층(22)과 보호층(24)이 존재하게 된다. 그런데, 이와 같은 게이트절연층(22)과 보호층(24)은 광을 흡수하여 광투과율을 저하시키기 때문에, IPS모드 액정표시소자의 휘도가 저하되는 원인이 된다. 또한, 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b) 상부에 절연층이 형성되어 있으므로, 횡전계의 형성시 상기 절연층에 전하가 트랩되는 문제가 있었을 뿐만 아니라 액정층(40) 전체에 걸쳐 균일한 횡전계를 형성할 수 없다는 문제도 있었다.
한편, 화소전극(7a,7b)에 화상신호가 입력되는 경우, 전계는 공통전극(5a∼5c)과 화소전극(7a,7b) 사이에서만 발생하는 것이 아니라 화소전극(7a,7b)과 데이터라인(4) 사이에도 발생하게 된다. 그러나, 화소전극(7a,7b)과 데이터라인(4) 사이에 발생하는 전계는 화소내의 전체 횡전계를 왜곡하게 되며 이에 따라 신호 인가시 액정분자가 완전하게 기판과 수평으로 배향되지 않게 되어 수직방향으로의 크로스토크(cross talk)가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 제1공통전극(5a)과 제3공통전극(5c)을 각각 상기 제1화소전극(7a)과 데이터라인(10a) 사이 및 제2화소전극(7b)과 데이터라인(10b) 사이에 배치하여 데이터라인(10a,10b)으로부터 발생하는 전계를 차단(shielding)해야만 한다. 이 경우, 전계의 효율적인 차단을 위해서는 상기 제1공통전극(5a)과 제3공통전극(5c)을 각각 데이터라인(10a,10b)에 근접하게 배치해야만 한다. 즉, 화소전극(7a,7b)은 2개만 배열되는데 비해, 공통전극(5a∼5c)은 3개 배열된다. 통상적으로 상기 화소전극(7a,7b)과 공통전극(5a∼5c)은 불투명한 금속으로 이루어져 있기 때문에, 상기와 같이 공통전극(5a∼5c)을 하나 더 배치하는 것은 광투과영역이 감소하게 됨을 의미하며, 따라서, IPS모드 액정표시소자의 개구율이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기판 위에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 기판위에 형성된 게이트전극과, 상기 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 위와 화소내의 일정 영역에 형성된 절연패턴과, 상기 화소내에 배치된 적어도 하나의 화소전극과, 상기 화소내의 절연패턴의 경사면과 상면에 형성되어 상기 화소전극과 횡전계를 생성하는 적어도 하나의 공통전극으로 구성된다.
상기 절연패턴은 데이터라인 위에도 형성되므로, 상기 절연패턴의 경사면과 상면에 형성되는 공통전극은 데이터라인과 오버랩된다. 이때, 화소전극은 게이트절연층 위에 형성될 수 도 있으며, 기판위에 형성될 수도 있다.
도 1은 종래 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.
도 2a는 도 1의 I-I'선 단면도.
도 2b는 도 II-II'선 단면도.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.
도 3b는 도 3a의 III-III'선 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡전계모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
103 : 게이트라인 104 : 데이터라인
105 : 공통전극 107 : 화소전극
110 : 박막트랜지스터 111 : 게이트전극
112 : 반도체층 113 : 소스전극
114 : 드레인전극 116 : 공통라인
118 : 화소전극라인 120,130 : 기판
122 : 게이트절연층 124 : 보호층
132 : 블랙매트릭스 134 : 컬러필터층
140 : 액정층
본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 경사진 전극구조를 가진다. 특히, 본 발명에서는 화소의 화상표시영역의 보호층을 식각하여 경사구조로 만들고, 경사면과 그 상면에 공통전극을 형성한다. 화소전극은 기판 또는 게이트절연층 위에 형성되어 상기 공통전극과의 사이에 횡전계를 형성한다. 상기 경사구조의 보호층으로 인해 상기 화소전극 상부에는 보호층이 형성되어 있지 않으므로, 보호층에 의한 횡전계의 세기의 저하나 보호층으로의 전하의 트랩(trap)과 같은 문제가 발생하지 않는다. 또한, 공통전극과 화소전극 사이의 투과영역에는 보호층이 제거되어 있으므로, 광투과율이 향상되며 그 결과 휘도가 향상된다.
또한, 상기 보호층의 경사구조는 데이터라인 영역에도 형성된다. 따라서, 데이터라인을 둘러싸는 보호층의 경사면과 상면에도 공통전극이 형성되므로, 결국 상기 공통전극과 데이터라인이 오버랩된다. 특히, 이와 같은 오버랩은 데이터라인과 화소전극 사이의 불필요한 전계를 완전히 차단할 수 있게 되어 액정층에 인가되는 횡전계의 왜곡에 의한 수직 크로스토크를 방지할 수 있게 되며, 공통전극과 데이터라인의 오버랩에 의해 개구율이 향상된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자를 자세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 IPS모드 액정표시소자를 나타내는 도면으로, 도 3a는 평면도이고 도 3b는 도 3a의 III-III'선 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 액정패널(101)에는 복수의 게이트라인(103)과 데이터라인(104)이 배열되어 복수의 화소를 정의한다. 화소내에는 게이트라인(103)으로부터 주사신호가 인가되는 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111) 위에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112) 위에 형성된 소스전극(113) 및 드레인전극(114)으로 구성된 박막트랜지스터(110)가 배치되어 있다. 화소내에는 데이터라인(104)과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 공통전극(105a∼105c)과 화소전극(107a,107b)이 배치되어 횡전계를 형성한다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 제1공통전극(105a)과 제3공통전극(105c)은 상기 해당 화소의 데이터라인(104)과 인접하는 화소의 데이터라인(104)과 오버랩되어 있다.
또한, 화소의 상부, 게이트라인(103) 근처에는 상기 화소전극(107a,107b)과접속되는 화소전극라인(118)이 배치되어 있으며, 상기 화소전극라인(118) 위에는 공통전극(105a∼105c)과 접속되는 공통라인(116)이 배치되어 있다. 상기 화소전극라인(118)과 공통라인(116)의 오버랩에 의해 축적용량이 형성된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)위에는 게이트절연층(122)이 적층되어 있으며, 그 위에 데이터라인(104) 및 화소전극(107a,107b)이 형성되어 있다. 상기 데이터라인(104)과 화소전극(107a,107b)은 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극과 동일한 공정에 의해 형성되는 것으로, 주로 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 증착(evaporation)법이나 스퍼터링(sputtering)법에 의해 적층하고 에천트(etchant)에 의해 에칭하여 형성된 단일층 또는 복수의 층으로 형성된다. 물론, 박막트랜지스터의 소스전극이나 드레인전극과는 달리 상기 화소전극(107a,107b)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명전극으로 이루어질 수도 있다.
한편, 데이터라인(104) 영역과 화소전극(107a,107b) 사이의 일정 영역에는 보호층(124)이 형성되어 있다. 상기 보호층(124)은 SiNx나 SiOx와 같은 무기물질로 형성할 수도 있으며, BCB(Benzo Cyclo Butene)나 포토아크릴과 같은 유기물질로 형성할 수도 있다. 상기 보호층(124)은 제1기판(120) 전체에 걸쳐 적층된 후 포토공정(photo lithography process)에 의해 에칭함으로써 데이터라인(104) 영역과 화소전극(107a,107b) 사이에만 남아 있게 된다.
상기 보호층(124) 위에는 공통전극(105a∼105c)이 형성된다. 상기 공통전극(105a∼105c)은 주로 Cu, Mo, Ta, Cr, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속을 증착 또는 스퍼터링법에 의해 적층하고 에천트에 에칭하여 형성된다. 또한, 상기 공통전극(105a∼105c)은 ITO나 IZO와 같은 투명한 전극으로 형성될 수도 있을 것이다. 특히, 보호층(124)이 포토아크릴로 형성되는 경우 보호층(124)과 공통전극(105a∼105c) 사이의 계면접착력을 감안하여 상기 공통전극(105a∼105c)을 ITO나 IZO로 형성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 공통전극(105a∼105c)은 보호층(124)의 상면과 경사면에 형성된다. 따라서, 데이터라인(104) 위의 보호층(124) 상면 및 경사면에 형성되는 공통전극(105a,105c)은 상기 데이터라인(104)과 오버랩될 것이다. 이와 같은 공통전극(105a,105c)과 데이터라인(104)의 오버랩은 화소내에 광투과영역을 차단하는 영역을 감소시키므로 IPS모드 액정표시소자의 개구율이 향상된다. 단, 데이터라인(104) 위의 보호층(124)에는 해당 화소의 공통전극(105a,105c)과 인접하는 화소의 공통전극이 형성되므로, 상기 제1공통전극(105a) 및 제3공통전극(105c)은 보호층(124)의 상면에서 단선되어야만 한다.
또한, 상기 보호층(124)의 경사면에 형성된 공통전극(105a,105c)은 데이터라인(104)과 화소전극(107a,107b) 사이를 완전히 차단(shielding)하므로 데이터라인(104)과 화소전극(107a,107b) 사이에는 전계가 형성되지 않으며, 그 결과 액정층(140)에서의 횡전계 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
한편, 제2기판(130)에는 화상비표시 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하는 블랙매트릭스(132)와 실제 화면상에 화상을 구현하기 위한 컬러필터층(134)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(134)위에는제2기판(130)의 평탄성을 향상시키고 컬러필터층(134)을 보호하기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)에는 액정분자를 배향하기 위한 배향막(도면표시하지 않음)이 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 액정층(140)이 형성되어 IPS모드 액정표시소자가 완성된다. 액정층(140)의 형성은 진공상태에서 합착된 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 액정을 주입하는 진공액정주입법에 의해 형성될 수 있으며 근래 각광받고 있는 액정적하방식(liquid crystal dispensing method), 즉 제1기판(120) 또는 제2기판(130) 상에 직접 액정을 적하한 후 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)의 합착에 의해 액정을 기판(120,130) 전체에 걸쳐서 균일하게 퍼지게 하는 방식에 의해 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 IPS모드 액정표시소자에서는 게이트절연층(122) 위에 금속을 적층하고 에칭하여 화소전극(107a,107b) 및 데이터라인(104)을 형성한 후, 보호층(124)을 적층하고 에칭하며, 이어서 상기 보호층(124) 위에 공통전극(105a∼105c)을 형성하는 것이다. 한편, 보호층(124)은 실제 광이 투과하여 화상이 표시되는 영역에만 형성되어 있으며, 도 3a에 도시된 화소의 상부(데이터라인 근처)에는 형성되지 않는다. 따라서, 상기 화소의 상부영역에서는 게이트절연층 위에 화소전극(107a,107b)과 접속되는 화소전극라인(118)이 형성되고 공통전극(105a∼105c)이 접속되는 공통라인(116)은 보호층(124) 위에 배치되어 축적용량을 생성하는 것이다.
공통전극(105b) 뿐만 아니라 화소전극(107a,107b)도 역시 경사진 보호층 위에 형성할 수도 있다. 즉, 화소전극(107a,107b) 영역에 경사진 보호층(124)을 형성한 후 그 위에 화소전극(107a,107b)을 형성할 수도 있다. 그런데, 이러한 구조의 액정표시소자는 실질적으로 공통전극(105a∼105c)과 화소전극(107a,107b)가 보호층(124)의 식각 후 동일한 공정에 의해 형성된다. 따라서, 공통전극(105a∼105c)이 접속되는 공통라인(116)과 화소전극(107a,107b)이 접속되는 화소전극라인(118)이 동일 층에 형성된다는 것을 의미한다. 이 경우 액정표시소자에 적절한 축적용량을 형성할 수 없게 될 뿐만 아니라, 심지어 공통라인(116)이 화소전극라인(118)이 단락되어 액정표시소자가 구동하지 않게 된다. 따라서, 다른 구조를 부가하여 축적용량을 확보하는 경우에도, 상기 공통라인(116)과 화소전극라인(118)을 단선시켜야 하는데, 이러한 단선이 실질적으로 쉽지 않을 뿐만 아니라 단선된 공통라인(116)과 화소전극라인(118) 사이에 전계가 발생하여 액정층에 인가되는 횡전계를 왜곡하게 된다. 따라서, 화소전극(107a,107b)을 경사진 보호층 위에 형성하는 것을 바람직하지 않게 된다.
그러나, 도면에는 도시하지 않았지만, 보호층(124)이 BCB나 포토아크릴과 같은 유기물질로 이루어진 경우에는 충분한 축적용량을 확보하기 위해 상기 공통라인(116)이 제1기판(120) 위에 형성되어 화소전극라인(118)과는 무기물질인 게이트절연층(122)을 사이에 두고 오버랩될 것이다. 이 경우, 공통라인(116)은 화소전극라인(118) 보다는 넓은 폭으로 형성되고 상기 게이트절연층(122)과 보호층(124)에는 컨택홀이 형성되어 상기 공통라인(116)과 공통전극(105a∼105c)이전기적으로 접속될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자에서는 광투과영역의 보호층이 제거되어 있고 공통전극이 경사진 보호층의 경사면과 상면에 형성되어 있으므로, 액정층 전체에 걸쳐 균일한 횡전계를 인가할 수 있게 된다. 또한, 보호층에 의해 횡전계의 세기가 약화되는 것을 방지할 수 있으며 광투과율이 향상된다. 그리고, 공통전극과 데이터라인이 오버랩되어 있으므로, 개구율이 향상된다.
한편, 본 발명은 상기한 구조에만 한정되는 것은 아니다. 공통전극이 보호층의 경사면과 상면에 형성된다는 본 발명의 기본적인 특징을 만족시킬 수 있다면 본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 어떠한 구조로도 형성 가능할 것이다. 도 4는 다른 구조의 IPS모드 액정표시소자의 일례를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자도 도 3b에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자와 마찬가지로 공통전극(205a∼205c)은 보호층(224)의 경사면과 상면에 형성되어 있으며, 제1공통전극(205a)과 제3공통전극(205c)은 데이터라인(204)과 오버랩되어 있다. 그러나, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 화소전극(207a,207b)이 제1기판(220) 위에 형성되어 있다. 즉, 화소전극(207a,207b)의 형성위치에 차이가 있는 것이다. 이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자도 도 3b에 도시된 IPS모드 액정표시소자와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 특정한 구조의 IPS모드 액정표시소자에만 한정되는 것은 아니라 다양한 구조의 IPS액정표시소자에 적용 가능할 것이다.
일반적으로 도 3a에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자를 4블럭 IPS모드액정표시소자라 한다. 블럭이란 액정표시소자에서 공통전극과 화소전극 사이의 광이 투과하는 영역을 의미한다. 도 3a에 도시된 IPS모드 액정표시소자에서는 화소내에 3개의 공통전극과 2개의 화소전극이 배치되어 4개의 광 투과영역, 즉 4개의 블럭이 형성되므로, 이러한 구조의 IPS모드 액정표시소자를 4블럭 IPS모드 액정표시소자라 한다.
그런데, 본 발명이 이러한 4블럭 IPS모드 액정표시소자에만 한정되는 것이 아니라 2블럭이나 6블럭과 같이 가능한 모든 블럭의 IPS모드 액정표시소자에 적용될 수 있는 것이다. 다시 말해서, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 특정 블럭의 IPS모드 액정표시소자에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 4블럭이 아닌 다른 블럭의 IPS모드 액정표시소자를 설명하기 위한 것으로, 이 도면의 IPS모드 액정표시소자는 6블럭 IPS모드 액정표시소자이다.
도면에 도시된 바와 같이, 6블럭 IPS모드 액정표시소자에서는 4개의 공통전극(305a,305b,305c,305d)과 3개의 화소전극(307a,307b,307c)이 화소내에 배열되어, 6개의 광투과영역, 즉 블럭을 형성한다. 이때에도, 도 3b 및 도 4와 같이, 공통전극(305a,305b,305c,305d)은 보호층위에 형성되고 화소전극(307a,307b,307c)은 게이트절연층이나 제1기판 위에 형성된다. 또한, 제1공통전극(305a)과 제4공통전극(305d)은 데이터라인(304)과 오버랩된다.
상술한 구조로 형성된 본 발명의 IPS모드 액정표시소자는 다음과 같은 장점을 가진다.
첫째, 공통전극이 경사진 보호층의 경사면, 즉 보호층의 측면에 일정 크기로 형성되어 화소전극과 마주보게 되므로, 액정층 전체에 걸쳐 균일한 횡전계를 인가할 수 있게 된다.
둘째, 화소전극 상부의 보호층이 제거되므로 공통전극과 화소전극 사이의 횡전계가 약화되는 것을 방지할 있으며, 보호층에 의해 전하가 트랩되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 광투과영역에 보호층이 제거되므로 광투과율을 향상시킬 수 있게 된다.
넷째, 공통전극과 데이터라인이 오버랩되므로, 공통전극에 의한 광차단영역이 감소하므로 개구율을 향상시킬 수 있게 된다.
다섯째, 데이터라인 상부에 형성된 보호층의 경사면에 공통전극이 형성되므로, 데이터라인과 화소전극 사이의 전계를 완전하게 차단할 수 있게 되어 횡전계의 왜곡에 의한 수직 크로스토크의 발생을 방지할 수 있게 된다.

Claims (17)

  1. 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;
    각 화소내에 배치된 구동소자;
    상기 화소내에 배치된 적어도 하나의 화소전극; 및
    상기 화소내의 패터닝된 절연층의 경사면과 상면에 형성되어 상기 화소전극과 횡전계를 생성하는 적어도 하나의 공통전극으로 구성된 횡전계모드 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    기판위에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층;
    상기 절연층 위에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극; 및
    상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 보호층인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 데이터라인 위에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공통전극은 데이터라인과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  7. 제3항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 게이트절연층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  8. 제3항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 기판 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 게이트절연층 위에 형성되며, 상기 화소전극이 접속되는 화소전극라인; 및
    상기 보호층 위에 배치되어 상기 화소전극라인과 오버랩되며, 상기 공통전극이 접속되는 공통라인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보호층은 SiNx와 SiOx로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  11. 제3항에 있어서, 상기 기판 위에 형성되며, 상기 공통전극이 접속되는 공통라인; 및
    게이트절연층 위에 배치되어 상기 공통라인과 오버랩되며, 상기 화소전극이 접속되는 화소전극라인을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유기물질은 BCB(Bezno Cyclo Butene)와 포토아크릴로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  13. 기판 위에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;
    상기 기판위에 형성된 게이트전극과, 상기 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터 위와 화소내의 일정 영역에 형성된 절연패턴;
    상기 화소내에 배치된 적어도 하나의 화소전극; 및
    상기 화소내의 절연패턴의 경사면과 상면에 형성되어 상기 화소전극과 횡전계를 생성하는 적어도 하나의 공통전극으로 구성된 횡전계모드 액정표시소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 절연패턴은 데이터라인 위에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공통전극은 데이터라인과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  16. 제13항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 게이트절연층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
  17. 제13항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 기판 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계모드 액정표시소자.
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