KR20070070905A - 액정표시소자 및 그 제조방법 - 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, 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 화소전극과, 상기 기판에 대향하는 대향기판 및 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하여 구성된다.
FFS, IPS, 개구율

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same}
도 1은 종래 기술에 의한 IPS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 2는 종래 기술에 의한 H-IPS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 3은 종래 기술에 의한 FFS 모드 액정표시소자의 평면도.
도 4는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 커패시턴스를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시소자의 평면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 액정표시소자의 공정을 설명하기 위한 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
112 : 게이트 배선 112a : 게이트 전극
114 : 반도체층 115 : 데이터 배선
115a : 소스 전극 115b : 드레인 전극
117 : 제 1 화소전극 118 : 제 2 화소전극
123 : 상대전극 124 : 공통전극
125 : 공통배선 160 : 슬릿
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.
최근, 액티브 매트릭스 액정표시소자는 그 성능이 급속하게 발전함에 따라, 평판 TV, 휴대용 컴퓨터, 모니터 등에 광범위하게 사용되고 있다.
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.
트위스티드 네마틱 방식 액정표시소자는 우수한 콘트라스트(contrast)와 색상 재현성을 제공한다는 이유로 각광받고 있지만, 시야각이 좁다는 고질적인 문제를 안고 있다.
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.
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.
이하에서, 상기 IPS모드 액정표시소자 및 FFS모드 액정표시소자에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 이하에서는 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판에 대해 한정하여 설명하는 것으로 한다.
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.
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.
이 때, 상기 공통전극(25)은 상기 게이트 배선(12)에 평행하는 공통배선(25)과 일체형으로 형성되어 액티브 영역 외곽에서 전압을 전달받는다.
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.
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.
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.
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.
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.
이러한 FFS모드 액정표시소자는 60%의 개구율을 나타내어 IPS모드 액정표시소자에 비해 높은 개구율을 나타낸다.
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.
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.
상기와 같은 종래기술에 의한 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
제조방법을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
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.
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.
이 때, 상기 공통배선(125)은 상기 게이트 배선(112)에 평행하도록 형성하고, 상기 상대전극(123)에 콘택되도록 형성한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
한편, 상기 공통전극(124)은 상기 화소전극과 동시에 형성하지 않고 게이트 배선과 동시에 형성하여도 된다.
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.
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.
상기와 같은 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
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.
따라서, 투과율도 전체적으로 높아지고 휘도도 밝아지므로 액정표시소자의 화상품질이 향상된다.
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.
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.
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.

Claims (21)

  1. 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 화소전극과,
    상기 기판에 대향하는 대향기판 및 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 R,G,B,W의 서브-화소는 쿼드타입(Quad type) 또는 스트라이프 타입(Stripe type)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿은 서로 동일한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿이 일괄적으로 게이트 배선 방향으로 배치되거나 또는 일괄적으로 데이터 배선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿이 일괄적으로 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 방향으로부터 일정한 각도 기울어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 화소전극 및 상대전극은 투명한 도전층인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 제 1 화소전극과 동일층에 구비되고, 상기 공통배선에 콘택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 게이트 배선과 동일층에 구비되고, 상기 공통배선과 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 제 1 화소전극과 W 서브-화소의 제 2 화소전극은 동일층에 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브픽셀은 횡전계에 의해 상기 액정층이 구동되고, 상기 W 서브-화소를 프린지 필드에 의해 상기 액정층이 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  11. 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 하는 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 R,G,B,W의 서브-화소는 쿼드타입 또는 스트라이프 타입으로 배치하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극의 배열방향과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿의 배열방향이 서로 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿을 일괄적으로 상기 게이트 배선 방향으로 형성하거나 또는 일괄적으 로 데이터 배선 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 공통전극 및 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극 슬릿을 일괄적으로 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 방향으로부터 일정한 각도 기울어지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 화소전극 및 상대전극은 투명한 도전물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 제 1 화소전극과 동시에 형성하고 상기 공통배선에 콘택되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 게이트 배선과 동시에 형성하고 상기 공통배선과 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 상대전극은 상기 게이트 배선을 형성하는 단계 이전에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 상대전극은 상기 보호막 상에 상기 제 2 화소전극과 절연되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브-화소의 제 1 화소전극과, W 서브-화소의 제 2 화소전극은 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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