KR20080049443A - 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080049443A
KR20080049443A KR1020060119998A KR20060119998A KR20080049443A KR 20080049443 A KR20080049443 A KR 20080049443A KR 1020060119998 A KR1020060119998 A KR 1020060119998A KR 20060119998 A KR20060119998 A KR 20060119998A KR 20080049443 A KR20080049443 A KR 20080049443A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
common electrode
electrode
common
wiring
Prior art date
Application number
KR1020060119998A
Other languages
English (en)
Inventor
양상돈
박수정
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020060119998A priority Critical patent/KR20080049443A/ko
Publication of KR20080049443A publication Critical patent/KR20080049443A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 횡전계의 왜곡을 차폐하기 위해 형성되는 최외곽 공통전극을 기판 음각부에 매립하여 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않도록 함으로써 빛샘을 방지하고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 횡전계방식 액정표시소자는 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과, 상기 공통배선에 연결되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리의 기판음각부에 형성되는 최외곽 공통전극과, 상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 상기 기판음각부에 형성된 최외곽 공통전극의 모서리에 오버랩되는 복수개의 공통전극과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
IPS, 최외곽 공통전극, 개구율, 기판 식각

Description

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법{IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING　THE SAME}
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’ 선상에서의 절단면도.
도 3은 종래 기술에 의한 빛샘 문제점을 도시한 사진도.
도 4는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도.
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ’ 선상에서의 절단면도.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 공정단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
211 : TFT 어레이 기판, 제 1 기판 212 : 게이트 배선
212a : 게이트 전극 213 : 게이트 절연막
215 : 데이터 배선 215a : 소스 전극
215b : 드레인 전극 216 : 보호막
217 : 화소전극 218 : 제 1 콘택홀
219 : 제 2 콘택홀 221 : 컬러필터층 어레이 기판
222 : 블랙 매트릭스 224 : 공통전극
225 : 공통배선 225a : 최외곽 공통전극
231 : 액정층
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 최외곽 공통전극이 배치되는 영역에서의 빛샘을 방지하여 화상품질을 향상시키고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.
상기 액정표시소자는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.
구체적으로, 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 광시야각을 구현하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode)와, 보상필름을 기판 외주면에 부착하여 빛의 진행방향에 따른 빛의 위상변화를 보상하는 OCB 모드(Optically Compensated Birefringence Mode)와, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode)과, 네 가티브형 액정과 수직배향막을 이용하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직 배열되도록 하는 VA 모드(Vertical Alignment) 등 다양하다.
이중, 상기 횡전계방식 액정표시소자는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러필터층 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판으로 구성되는데, 상기 컬러필터층 어레이 기판에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층이 형성된다.
그리고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판에는 단위 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 스위칭소자와, 간헐적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극이 형성된다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술의 횡전계방식 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’ 선상에서의 절단면도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 빛샘 문제점을 도시한 사진도이다.
구체적으로, 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판(111)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(112)과 이에 수직 교차하는 복수개의 데이터 배선(115)에 의해 단위 화소가 정의되고, 상기 단위 화소에는 스위칭 소자 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선(125)과, 제 2 콘택홀(182)에 의해 공통배선(125)과 접속 하여 외부 구동회로로부터 Vcom 신호를 전달받는 복수개의 공통전극(124)과, 상기 공통전극(124) 사이에 교번되도록 형성되어 상기 공통전극(124)에 평행하여 횡전계를 형성하고 제 1 콘택홀(181)을 통해 드레인 전극(115b)과 콘택되는 화소전극(117)으로 구성된다.
이때, 데이터 배선(115)으로 흐르는 교류신호(AC)에 의해서 공통전극과 화소전극 사이의 횡전계가 간섭되는 현상을 차폐하기 위해 화소영역의 최외곽에 직류신호(DC)가 흐르는 최외곽 공통전극(125a)을 더 구비하는데, 이러한 최외곽 공통전극(125a)은 상기 공통배선(125)으로부터 연장되어 데이터 배선(115) 양모서리에 각각 형성된다. 즉, 화소영역의 최외곽에 위치하는 최외곽 공통전극(125a)은 인접하는 화소전극과의 사이에서 횡전계를 발생시킴과 동시에, 인접하는 데이터 배선의 간섭을 차폐하는 역할을 수행한다.
여기서, 데이터 배선과 인접한 공통전극(124)은 상기 최외곽 공통전극(125a)에 일부 오버랩되는데, 최외곽 공통전극과 공통전극(124)이 오버랩된 부분("A")에서 각 층의 두께에 의하여 단차가 생긴다.
이러한 횡전계방식 액정표시소자는 액정분자의 초기 배향방향을 결정하기 위해 박막트랜지스터 어레이 기판(111) 및 컬러필터층 어레이 기판(121) 내측면에 배향막(도시하지 않음)을 각각 형성하고 액정분자를 배열하고자 하는 방향으로 러빙처리한다.
즉, 기판 상면에 폴리아믹산, 가용성 폴리이미드 등을 도포하고, 60℃~80℃ 정도의 온도와 80℃~200℃ 정도의 온도에서 차례로 경화하여 폴리이미드화한 후, 러빙장치를 이용한 러빙공정으로 폴리이미드막 표면의 다수 영역에 다양한 배향패턴들을 형성한다. 여기서, 러빙 공정은 레이온, 나일론과 같은 러빙포로 감겨진 원통 형태의 러빙롤을 회전시켜, 상기 폴리이미드막 표면에 물리적인 마찰을 가하여 문질러 주는 방식으로 진행된다.
이때, 배향막의 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되면 그에 따라서, 액정분자들도 일정하게 배열되므로 전면적에 대해 균일하게 러빙되도록 하는 것이 중요하다.
그러나, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")에는 패턴의 단차에 의해 단차의 에지부분에 러빙포가 닿지 않아 러빙이 되지 않게 된다. 따라서, 러빙되지 않은 부분의 액정분자(131a)들은, 원하는 방향으로 배열이 제어되지 않고 무질서한 상태로 배열된다. 데이터 배선(115)과 최외곽 공통전극(125a) 사이에도 단차에 의한 러빙 불량과 전계왜곡에 의해 액정분자가 무질서하게 배열된다.
그리고, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")의 경우, 타영역 대비 배향막의 두께가 낮게 형성되는 현상이 있었다. 배향막의 두께가 낮은 경우 액정분자와 배향막 사이의 앵커링 에너지가 작어지는 문제점도 있었다.
이와같이, 액정분자의 배열이 무질서하게 되거나 액정분자와 배향막 사이의 앵커링 에너지가 작아지면 빛의 투과가 제어되지 않아서 상응하는 부분에서 투과율이 불균일해진다. 따라서, 상응하는 부분에, 도 2에 도시된 바와 같이, 빛샘을 차 광하는 블랙 매트릭스(122)를 형성한다. 하지만, 블랙 매트릭스는 차광물질로 형성되어 그 면적을 넓히는 경우 소자의 개구율이 줄어듦으로, 소자의 개구율을 확보하기 위해 그 폭을 늘이는 데 한계가 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 불균일하게 투과되는 빛의 양이 많으므로 블랙 매트릭스 사이로 빛샘이 발생하게 되는 것이다.
빛샘은 화이트 상태에서는 문제가 되지 않으나, 블랙 상태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 화상이 밝아져서 문제가 된다. 이는 블랙 상태의 휘도에 대한 화이트 상태의 휘도의 비로 계산되는 콘트라스트비를 떨어뜨려 화상품질을 저하시킨다.
이와같이, 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")에는 패턴의 단차에 의해 러빙불량 및 배향막 두께 저하 등에 의한 빛샘이 발생하는데, 이러한 빛샘은 화이트 상태에서는 문제가 되지 않지만, 블랙 상태에서는 휘도가 높아져 콘트라스트비가 저하된다. 따라서, 소자의 화상품질이 떨어지게 된다.
한편, A영역에서 발생하는 빛샘을 완전히 제거하기 위해서 블랙 매트릭스의 면적을 넓게 형성하고 있는데, 이것은 소자의 개구율을 떨어뜨리는 원인으로도 작용한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 횡전계의 왜곡을 차폐하기 위해 최외곽 공통전극을 형성하되 최외곽 공통전극을 기판 식각부 에 매립하여 A 영역에 발생하는 단차부를 없앰으로써 소자의 콘트라스트비를 향상시키고 소자의 개구율도 향상시키고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과, 상기 공통배선에 연결되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리의 기판음각부에 형성되는 최외곽 공통전극과, 상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 상기 기판음각부에 형성된 최외곽 공통전극의 모서리에 오버랩되는 복수개의 공통전극과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 기판의 소정부위를 식각하여 기판음각부를 형성하는 단계와, 상기 기판 음각부에 도전물질을 채워 최외곽 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 기판에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선에 평행하고 상기 최외곽 공통전극에 연결되는 공통배선을 형성하는 단계와, 상기 최외곽 공통전극, 공통배선 및 게이트 배선으로부터 절연되는 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 공통배선에 연결되 고 그 일부가 상기 최외곽 공통전극에 오버랩되는 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극에 평행하고 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 최외곽 공통전극을 기판 음각부에 매립하는 방식으로 형성하고 그 표면을 평평하게 함으로써 상기 최외곽 공통전극 상부에 공통전극이 오버랩될 때, 그 부분에 단차가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 단차에 의해 액정배열 무질서를 방지할 수 있으므로 해당영역에서의 빛샘을 방지할 수 있으며, 단차부에서 빛샘이 발생하지 않으므로 블랙 매트릭스의 면적을 작게 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ’ 선상에서의 절단면도이며, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 공정단면도이다.
본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판(211)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(212)과 이에 수직 교차하는 복수개의 데이터 배선(215)에 의해 단위 화소가 정의되고, 상기 단위 화소에는 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선(212)에 평행하는 공통배선(225)과, 상기 공통배선(225)에 연결되어 데이터 배선(215)과 인접한 화소영역의 최외곽에 위치하고 기판이 식각되어 형성된 기 판음각부에 구비되는 최외곽 공통전극(225a)과, 제 2 콘택홀(219)을 통해 상기 공통배선(225)에 콘택되어 Vcom 전압을 인가받는 복수개의 공통전극(224)과, 제 1 콘택홀(218)을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(215b)에 콘택되고 상기 공통전극(224)에 평행하여 횡전계를 형성하는 화소전극(217)이 형성되어 각 단위 화소에 대한 전압 인가 유무에 의해 화상이 디스플레이된다.
그리고, 상기 TFT 어레이 기판에 대향합착되는 컬러필터층 어레이 기판(221)에는, 배선 및 박막트랜지스터가 배치된 화소영역 가장자리에 형성되어 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스(222)와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층(도시하지 않음)과, 상기 컬러필터층을 보호하고 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
상기 TFT 어레이 기판(211)과 컬러필터층 어레이 기판(221) 사이에는 액정층(231)이 더 구비되고, 상기 두 기판의 내측면에는 액정층의 초기배향을 결정하기 위해 배향막(도시하지 않음)이 각각 구비된다. 상기 배향막은 패턴이 형성되어 있는 기판 상에 폴리이믹산을 떨어뜨려 회전도포법으로 전면에 고루 도포하고, 고온에서 경화하고 건조하여 폴리이미드화시킨 뒤, 그 표면을 러빙롤로 문질러 줌으로써 이방성을 부여한다.
이러한 횡전계방식 액정표시소자는, 상기 최외곽 공통전극(225a)을 기판 상에 형성하지 않고 기판의 소정부위를 식각하여 제작한 기판 음각부에 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 최외곽 공통전극이 기판음각부에 매립되는 방식으로 형성되어 그 표면 이 기판과 평평하게 되므로, 상기 공통전극(214)이 최외곽 공통전극(225a)에 오버랩되더라도 단차가 발생하지 않는다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 공통전극이 최외곽 공통전극 상부에 오버랩되는 부분(‘B')에서 단차가 발생하지 않는다. 이와같이, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에 단차가 생기지 않으므로 해당영역에서 러빙불량이 발생될 염려가 없고 배향막의 두께가 낮아져 앵커링 에너지가 작아질 이유도 없으므로 액정분자의 배향을 균일하게 제어할 수 있게 된다.
따라서, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 B부분에서 빛샘이 발생하지 않으므로 컬러필터층 어레이 기판(221)에 구비되는 블랙 매트릭스의 면적을 종래에 비해 “G" 크기만큼 작게 형성할 수 있다. "G" 크기만큼 블랙매트릭스의 크기를 작게 형성할 수 있고, 그만큼 소자의 개구율이 확보된다.
상기 게이트 배선(212), 게이트 전극(212a) 및 공통배선(225)은 동일층에 형성되는데, 기판 상에 형성할 수도 있고, 상기 최외곽 공통전극(225a)과 동일하게 기판을 식각하여 제작한 기판 음각부에 매립하는 방식으로 형성할 수도 있다. 어느 경우에나, 최외곽 공통전극은 공통배선과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 공통전극(224)과 화소전극(217)은 종래와 동일한 위치에 동일한 마진으로 형성하고, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선(212)과 데이터 배선(215) 사이의 전면에는 게이트 절연막(213)이 형성되고, 상기 데이터 배선(215)과 화소전극(217) 사이의 전면에는 보호막(216)이 형성되어 서로 다른층을 절연시킨다.
따라서, 최외곽 공통전극을 게이트 배선과 동일층에 구비하고, 공통전극을 화소전극과 동일층에 구비하는 경우에는, 서로 오버랩되는 최외곽 공통전극과 공통전극 사이에는 게이트절연막 및 보호막의 적층막이 개재된다.
참고로, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(212)의 소정 영역인 게이트 전극(212a)과, 상기 게이트 전극(212a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(213)과, 상기 게이트 전극(212a) 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층(미도시)과, 상기 데이터 배선(215)에서 분기되어 상기 반도체층 상에 형성되는 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b)으로 구성되며, 이러한 박막트랜지스터를 포함한 전면에는 절연막인 보호막(216)이 구비된다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6d를 참고로 하여 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(211) 상에 게이트 전극, 게이트 배선, 공통배선, 최외곽 공통전극이 형성될 부위만 부분적으로 오픈되도록 레지스트 패턴(208)을 형성한다.
상기 레지스트 패턴(208)을 형성하는 방법은 포토식각공정을 적용하는 노광법과 인쇄롤을 이용하는 인쇄법이 있는데, 먼저 노광법은 기판 전면에 포토레지스트를 도포하고, 소정의 패턴이 형성된 노광마스크를 통해 광을 조사하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 노광(exposure)한 뒤, 노광된 포토 레지스트를 현상(develop)하여 패터닝하는 단계로 이루어지고, 인쇄법은 인쇄롤 외주면에 일정한 패턴의 레지스트를 전개하고, 기판 상에 그대로 전사하는 단계로 이루어진다.
이 때, 노광법은 노광 장비 등 각종장비를 갖추어야 하므로, 장비가 차지하는 면적이 넓어지고 공정시간 및 공정비용도 많이 소비된다는 단점이 있고, 인쇄법은 막 두께가 약 10% 정도의 편차가 있어 해상도(resolution) 및 얼라인 정확도가 약한 단점이 있으나, 치수 정도가 그다지 엄격하지 않은 패턴 형성의 경우에는 인쇄법이 보다 용이하고 생산성이 뛰어나므로 바람직할 것이다.
상기에서와 같이, 제 1 기판(211) 상에 레지스트 패턴(208)을 형성한 후에는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(208)을 마스크로 제 1 기판(211)을 식각하여 음각화한다.
기판을 식각하기 위한 방법으로는 습식식각 또는 건식식각이 있는데, 먼저 습식식각은 레지스트 패턴 사이로 에천트(etchant)를 드롭시키고, 드롭된 에천트에 의해 레지스트 패턴 사이로 노출된 제 1 기판을 식각하여 기판 음각부를 형성하는 방법이다. 이 때, 에천트는 유리기판을 습식식각할 수 있는 불산(HF)을 사용한다.
그리고, 건식식각으로 기판을 식각할 수도 있는데 플라즈마를 방사하는 AP 플라즈마(Atmospheric Pressure Plasma) 장치의 노즐을 제 1 기판으로 향하도록 하고 레지스트 패턴을 마스크로 하여 제 1 기판을 식각하여 기판 음각부를 형성한다.
이때, 습식식각 중 드롭방식에 의한 식각을 일실시예로 설명하였고 건식식각중 AP 플라즈마 장비에 의한 식각을 일실시예로 설명하였는데, 상기 식각방법이 리페어가 요구되는 부분에 한정하여 기판을 식각할 수 있기 때문에 보다 효과적이다.
기판음각부를 형성한 후에는 레지스트 패턴(208)을 제거하고, 도 6b에 도시 된 바와 같이, 상기 기판 음각부 내부에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 금속을 증착하여 게이트 배선(도 4의 212), 게이트 전극(212a), 공통배선(225) 및 최외곽 공통전극(225a)을 형성한다. 이때, 기판 음각부 내에 매립되도록 금속을 증착한 후, 기판의 표면과 금속표면이 동일한 단차를 가질 수 있도록 금속표면을 평탄화한다.
이와같이, 상기 게이트 배선(212), 게이트 전극(212a), 공통배선(225) 및 최외곽 공통전극(225a)을 기판 음각부내에 금속을 매립하는 방법으로 동일하게 형성할 수도 있지만, 최외곽 공통전극만을 기판 음각부 내에 매립하는 방법으로 형성한후, 기판 상에 게이트 배선, 게이트 전극 및 공통배선을 별도의 패터닝공정으로 형성할 수도 있을 것이다.
이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(212a)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 절연막(213)을 형성한다. 이때, 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선 및 최외곽 공통전극이 기판 음각부 내에 형성되므로 게이트 절연막은 기판 상에 평탄하게 형성될 것이다.
이어서, 상기 게이트 절연막을 포함한 전면에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 고온에서 증착한후 포토식각공정으로 패터닝하여 게이트 전극(212a) 상부의 게이트 절연막 상에 독립된 섬 모양의 반도체층(214)을 형성한다.
계속하여, 상기 반도체층(214)을 포함한 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 금속을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선(215) 및 소스/드레인 전극(215a/215b)을 형성한다.
상기 데이터 배선(215)은 단위 화소를 정의하기 위해 상기 게이트 배선에 수직하도록 형성하고, 상기 소스/드레인 전극(215a,215b)은 상기 반도체층(214)의 양 끝단에 각각 형성하여 게이트 전극(212a), 게이트 절연막(213), 반도체층(214), 소스/드레인 전극(215a,215b)으로 적층되어 단위 화소에 인가되는 전압의 온/오프를 제어하는 박막트랜지스터를 완성한다.
다음, 상기 데이터 배선(215)을 포함한 전면에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질을 증착하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질과 같은 유기절연물질을 도포하여 보호막(216)을 형성한다. 이어서, 상기 드레인 전극(215b) 상부의 보호막(216)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(218)을 형성하고, 공통배선 또는 최외곽 공통전극 상부의 게이트 절연막 및 보호막을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(도 4의 219)을 형성한다.
마지막으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(216)을 포함한 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 증착하고 포토식각공정으로 패터닝하여 복수개의 공통전극(224) 및 이에 평행하여 횡전계를 발생시키는 복수개의 화소전극(217)을 형성한다.
상기 공통전극은 제 2 콘택홀을 통해 최외곽 공통전극에 연결되고 화소전극 은 제 1 콘택홀을 통해 드레인 전극에 연결된다. 이때, 데이터 배선과 인접해 있는 공통전극은 최외곽 공통전극에 오버랩되는데, 최외곽 공통전극이 기판음각부에 형성되어 있으므로 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 영역에 단차가 발생하지 않는다.
이와같이 완성된 TFT 어레이 기판 전면에 배향막을 형성하고, 상기 TFT 어레이 기판에 대향하는 컬러필터층 어레이 기판에도 배향막을 형성한 후, 두 기판을 대향합착한후 그 사이에 액정층을 형성함으로써 횡전계방식 액정표시소자를 완성한다.
한편, 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 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
화소전극과 공통전극 사이의 횡전계가 데이터 배선의 AC에 의해 왜곡되는 것을 방지하기 위해 최외곽 공통전극을 구비하는 횡전계방식 액정표시소자에 있어서, 상기 최외곽 공통전극을 기판 음각부에 매립하여 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않도록 함으로써 소자의 콘트라스트비를 향상시키고 소자의 개구율도 향상시킬 수 있다.
즉, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에 단차가 발생하지 않으므로 단차에 의한 액정배열 무질서를 방지할 수 있고 배향막의 두께가 다른 영역에 비해서 얇게 도포되는 것을 방지할 수 있어서 해당영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
결국, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에서 빛샘이 발생하지 않으므로 블랙 매트릭스의 면적을 작게 형성하여 소자의 개구율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 블랙 상태에서의 휘도를 낮출 수 있게 되어 소자의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (16)

  1. 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와,
    상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과,
    상기 공통배선에 연결되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리의 기판음각부에 형성되는 최외곽 공통전극과,
    상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 상기 기판음각부에 형성된 최외곽 공통전극의 모서리에 오버랩되는 복수개의 공통전극과,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과,
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 음각부가 상기 게이트 배선, 게이트 전극 또는 공통배선이 형성되는 부분에 더 구비되고, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 또는 공통배선도 상기 최외곽 공통전극과 동일하게 기판 음각부에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극은 기판음각부에 형성되고, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 또는 공통배선은 상기 제 1 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극은 상기 기판음각부에 한정하여 도전물질이 매립되어 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극의 상부표면과 상기 제 1 기판의 표면이 동일한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극은 동일층에 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극과 공통전극 사이에 절연막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 배향막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  9. 기판의 소정부위를 식각하여 기판음각부를 형성하는 단계와,
    상기 기판 음각부에 도전물질을 채워 최외곽 공통전극을 형성하는 단계와,
    상기 기판에 게이트 배선을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 배선에 평행하고 상기 최외곽 공통전극에 연결되는 공통배선을 형성하는 단계와,
    상기 최외곽 공통전극, 공통배선 및 게이트 배선으로부터 절연되는 데이터 배선을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 공통배선에 연결되고 그 일부가 상기 최외곽 공통전극에 오버랩되는 공통전극을 형성하는 단계와,
    상기 공통전극에 평행하고 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공통배선, 게이트 배선 또는 박막트랜지스터의 게이트 전극을 기판을 식각하여 형성한 기판음각부 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공통배선, 게이트 배선 또는 박막트랜지스터의 게이트 전극을 상기 최외곽 공통전극과 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 게이트 배선 및 공통배선은 상기 최외곽 공통전극을 형성하는 단계 이후 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 음각부는 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판의 소정부위를 식각하여 기판음각부를 형성하는 단계에서,
    습식식각 또는 건식식각에 의해 기판을 식각하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 투명한 도전물질로 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 단계 이후, 상기 기판 전면에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
KR1020060119998A 2006-11-30 2006-11-30 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 KR20080049443A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060119998A KR20080049443A (ko) 2006-11-30 2006-11-30 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060119998A KR20080049443A (ko) 2006-11-30 2006-11-30 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080049443A true KR20080049443A (ko) 2008-06-04

Family

ID=39805225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060119998A KR20080049443A (ko) 2006-11-30 2006-11-30 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080049443A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9502689B2 (en) 2012-05-08 2016-11-22 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting display and method of manufacturing the same
WO2019210850A1 (zh) * 2018-05-02 2019-11-07 京东方科技集团股份有限公司 像素结构及其制作方法、阵列基板和显示装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9502689B2 (en) 2012-05-08 2016-11-22 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting display and method of manufacturing the same
WO2019210850A1 (zh) * 2018-05-02 2019-11-07 京东方科技集团股份有限公司 像素结构及其制作方法、阵列基板和显示装置
US11581339B2 (en) 2018-05-02 2023-02-14 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Pixel structure and manufacturing method therefor, array substrate, and display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8724064B2 (en) Fringe field switching mode liquid crystal display device and method of fabricating the same
US8130352B2 (en) In-plane switching mode liquid crystal display panel and method for fabricating the same
US7924386B2 (en) Liquid crystal display device and driving method for fabricating the same
US7551256B1 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device
US10809559B2 (en) Liquid crystal display device and method of fabricating the same
US20020126246A1 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device
JP4929432B2 (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
US20110136274A1 (en) Liquid crystal display device and method for fabricating the same
KR20080071001A (ko) 액정 표시 패널 및 이의 제조 방법
US7593084B2 (en) IPS LCD device comprising an empty space filled with air formed between the common and pixel electrodes and a method of fabricating the same
US20050094044A1 (en) Liquid crystal display device and method of manufacturing thereof
US7157303B2 (en) Thin film transistor array substrate and fabricating method thereof
US7289180B2 (en) Liquid crystal display device of a horizontal electric field applying type comprising a storage capacitor substantially parallel to the data line and fabricating method thereof
KR101282563B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101423909B1 (ko) 표시 기판 및 이를 구비하는 액정 표시 장치
KR100679100B1 (ko) 수평 전계 인가형 액정 표시 패널 및 그 제조방법
KR20090051981A (ko) 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20080049443A (ko) 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법
KR101330463B1 (ko) 수평 전계 인가형 액정표시패널 및 그 제조방법
KR20080048739A (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101308443B1 (ko) 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법
KR101668993B1 (ko) 횡전계 방식 액정표시장치
KR101035927B1 (ko) Ips 모드 액정표시소자의 제조방법
US7443472B2 (en) Liquid crystal display device and method of fabricating the same
KR20050069383A (ko) 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application