KR20100021734A - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 - Google Patents

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 Download PDF

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KR20100021734A
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송상무
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 화소영역 내부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 판 형태의 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 화소영역 전면에 대응하여 형성되며, 장축은 상기 데이터 배선과 나란하며 상기 장축 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
프린지필드, 액정표시장치, 개구율, 전경, 투과율, 개구부

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판{Array substrate for Fringe field switching mode liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 프린지 필드 효과를 가지며, 개구부 양 끝단에서의 전경 발생을 최소화하여 개구율 및 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방 식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 상하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부기판(9)과 어레이 기판인 하부기판(10)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(9, 10)사이에는 액정층(11)이 개재되어 있다.
상기 하부기판(10)상에는 공통전극(17)과 화소전극(30)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 이때, 상기 액정층(11)은 상기 공통전극(17)과 화소전극(30)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.
도 2a와 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.
우선, 전압이 인가된 온(on)상태에서의 액정의 배열상태를 도시한 도 2a를 참조하면, 상기 공통전극(17) 및 화소전극(30)과 대응하는 위치의 액정(11a)의 상변이는 없지만 공통전극(17)과 화소전극(30)사이 구간에 위치한 액정(11b)은 이 공통전극(17)과 화소전극(30)사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 상기 횡전계형 액정표시장치는 액정이 수평전계에 의해 이동하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.
그러므로, 상기 횡전계형 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우방향으로 약 80∼85o방향에서도 반전현상 없이 가시 할 수 있다.
다음, 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 오프(off)상태이므로 상기 공통전극과 화소전극 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정층(11)의 배열 상태가 변하지 않는다.
하지만 이러한 횡전계형 액정표시장치는 시야각을 향상시키는 장점을 갖지만 개구율 및 투과율이 낮은 단점을 갖는다.
따라서 이러한 횡전계형 액정표시장치의 단점을 개성하기 위하여 프린지 필드(Fringe field)에 의해 액정이 동작하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(fringe field switching mode LCD)가 제안되었다.
도 3은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 4는 도 3의 하나의 개구부에 대한 확대도이다.
도시한 바와 같이, 일방향으로 다수의 게이트 배선(43)이 연장하며 구성되어 있으며, 이러한 다수의 게이트 배선(43)과 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며 다수의 데이터 배선(51)이 구성되고 있다.
또한 상기 다수의 화소영역(P) 각각에는 이를 정의한 상기 데이터 배선(51)및 게이트 배선(43)과 연결되며, 게이트 전극(45)과 게이트 절연막(미도시)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(55, 58)을 포함하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
또한, 각 화소영역(P)에는 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(58)과 접촉하며 판 형태의 화소전극(60)이 형성되어 있다.
또한, 상기 다수의 화소영역(P)으로 구성된 표시영역 전면에는 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 판 형태의 화소전극(60)과 중첩하며 공통전극(75)이 형성되고 있다. 이때 상기 공통전극(75)은 상기 다수의 각 화소영역에 대응하여 일정간격 이격하며 다수의 바(bar) 형태의 개구부(op)를 포함하고 있다. 상기 공통전극(75)은 표시영역 전면에 형성되나 하나의 화소영역(P)에 대응되는 부분을 점선으로 나타내었다.
이러한 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(41)은 상기 각 화소영역(P)별로 상기 다수의 바(bar) 형태의 개구부(op)를 갖는 공통전극(75)과 상기 판 형태의 화소전극(60)에 전압이 인가됨으로써 프린지 필 드(Fringe field)를 형성하게 된다.
하지만 전술한 구성을 갖는 종래의 프린지 필드 스위칭 액정표시장치용 어레이 기판(41)은 상기 공통전극(75) 내에 형성된 상기 다수의 바(bar) 형태의 개구부(op)의 끝단이 바(bar) 형태, 한 끝변(L1)과 그 양측변(L2, L3)이 각각 직각(θ0 = 90도)을 이루도록 한 형태 즉, 반시계 방향으로 90도 회전한"ㄷ"형태를 가짐으로써 상기 각 개구부(op)의 장축 양 끝단에서 전계왜곡이 심하게 발생하고 있는 실정이다.
이러한 전계왜곡에 대해 조금 더 상세히 설명하면, 상기 개구부(op)의 장축 방향의 양 끝단에서는 끝변(L1)이 이의 양측에 위치한 측면(L2, L3)과 직각을 이루며 형성되고 있으므로 화소전극(60)과 공통전극(75)간의 전계 또한 상기 개구부(op)의 양 끝단에 대해서는 일정한 한 방향으로 형성되지 않기 때문에 액정분자가 서로 다른 방향으로 움직이는 경계부, 즉 전경 영역(disclination area : DA)이 발생하게 된다. 이러한 전경 영역(DA)은 액정표시장치가 완전한 온(on) 상태에서 빛을 투과시키지 못하기 때문에 도 5(종래의 프린지 필드 액정표시장치의 하나의 화소영역 내의 개구부 일 끝단에 대한 온(on) 상태에서의 시뮬레이션 사진)에 도시한 바와 같이 주변 대비 불규칙적으로 어둡게 표시되게 된다.
이러한 전경영역(DA)이 발생한 부분은 빛을 정상적으로 투과시키지 못하게 되므로 실질적인 투과율을 저하시키며, 나아가 표시품질을 저하시키는 요인이 되고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 개구부의 양 끝단에서의 전경발생 영역을 최소화 하거나 또는 그 발생을 억제함으로써 투과율을 향상시키고 나아가 고 품위의 화상을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 화소영역 내부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 판 형태의 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 화소영역 전면에 대응하여 형성되며, 장축은 상기 데이터 배선과 나란하며 상기 장축 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구부를 갖는 공통전극을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 화소영역 내부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 판 형태로 형성되며, 장축은 상기 데이터 배선과 나란하며 상기 장축 방향의 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태인 다수의 개구부를 갖는 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 화소영역 전면에 대응하여 판 형태를 가지며 형성된 공통전극을 포함한다.
이때, 상기 그 양끝단이 뾰족한 개구부에 있어, 상기 양 끝단 각각은 서로 그 끝이 연결된 제 1 측변, 제 1 끝변, 제 2 끝변 및 제 2 측변 4개의 변으로 구성되며, 서로 연결된 제 1 측변 및 제 1 끝변과, 상기 제 2 끝변 및 제 2 측변은 각각 둔각을 이루며, 상기 제 1 끝변 및 제 2 끝변은 예각을 이루도록 형성된 것이 특징이며, 상기 제 1 끝변과 제 2 끝변이 이루는 예각은 20도 내지 70도 인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 끝변과 제 2 끝변은 그 길이가 같거나 또는 제 1 끝변이 상기 제 2 끝변보다 더 긴 것이 특징이다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판은 바 형태의 개구부 양 끝단에서 전경 발생이 억제되는 바, 투과율을 향상시키는 효과가 있으며, 나아가 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 개구부 양끝단에서 전경 발생이 억제됨으로써 고 품위의 화상을 제공하는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 7은 도 6을 절단선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 8은 도 5에 있어 하나의 개구부만을 확대 도시한 평면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 다수의 화소영역이 형성된 영역을 표시영역, 그리고 상기 표시영역 외측의 패드부를 포함하는 영역을 비표시영역이라 정의한다. 또한 화소영역에 있어 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 부분을 스위칭 영역이라 정의한다.
우선, 도 6과 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 평면 형태에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선(105)이 연장하며 구성되어 있으며, 제 2 방향으로 연장하며 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 구성되고 있다.
또한, 상기 화소영역(P)에는 상기 게이트 배선(105) 및 데이터 배선(130)과 연결되며, 게이트 전극(108)과, 게이트 절연막(미도시)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(미도시)으로 구성된 반도체층(미도시)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 도면에서는 하나의 화소영역(P)의 개구율을 더욱 향상시키고자 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(105) 상에 형성됨으로써 상기 게이트 배선(105) 자체를 게이트 전극(108)으로 구성함을 보이고 있다. 하지만, 이는 일례를 보인 것이며, 상기 게이트 전극(108)은 게이트 배선(105)에서 분기한 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 화소영역(P) 내부에는 판 형태의 화소전극(155)이 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 형성되고 있다. 또한, 상기 다수의 화소영역(P)을 포함하는 표시영역 전면에는 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 판 형태의 화소전극(155)에 대응하여 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 다수의 개구부(op)를 갖는 공통전극(170)이 형성되고 있다. 이때 상기 공통전극(170)은 표시영역 전면에 형성되며, 도 6에는 설명의 편의를 위해 하나의 화소영역(P)에 대해 점선 형태로 도면부호 170을 부여하여 나타내었다. 이때, 변형예로서 상기 공통전극(170)은 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 영역에 대응해서는 상기 개구부(op)를 형성한 것처럼 패터닝되어 제거될 수도 있다. 이는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(108)과 중첩됨으로써 기생 커패시터를 이루어 상기 박막트랜지스터(Tr)의 스위칭 동작에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.
한편, 본 발명의 가장 특징적인 구성으로써 상기 화소영역(P) 내에 형성된 판 형태의 화소전극(155)에 대응하여 형성되는 상기 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 다수의 개구부(op) 각각의 장축 방향의 양 끝단의 형태는 종래와 같이 양측변과 끝변이 수직하게 만나는 형태를 갖지 않고, 상기 끝변의 중앙 또는 중앙에서 치우친 부분에서 그 외측으로 꺾인 구조를 이룸으로써 "V" 형태를 갖도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 설명의 편의를 위해 상기 각 개구부(op)의 일끝단을 이루는 양측변을 각각 제 1 측면(x1), 제 2 측변(x2)으로 정의하고, 꺾인 형태를 갖는 끝변 또한 상기 꺾인 부분을 기준으로 상기 제 1 측면(x1)과 만나는 끝변을 제 1 끝변(y1), 상기 제 2 측변(x2)과 만나는 끝변을 제 2 끝변(y2)이라 정의한다.
따라서, 본 발명의 각 개구부(op)의 양 끝단은 종래와 같이 3개의 변이 아니라 4개의 변(x1, y1, y2, x2)으로 즉, 상기 제 1 측변(x1), 제 1 끝변(y1), 제 2 끝변(y2) 및 제 2 측변(x2)이 연결될 형태로서 이루어지고 있는 것이 특징이다. 이때 상기 제 1 끝변(y1)과 제 2 끝변(y2)은 그 길이가 같거나 또는 다르게 형성될 수 있다. 도면에서는 제 1 끝변(y1)의 길이가 제 2 끝변(y2)의 길이보다 크게 형성됨을 보이고 있다.
또한, 상기 제 1 측변(x1)과 제 1 끝변(y1)이 이루는 각도(θ1)와, 상기 제 2 측변(x2)과 제 2 끝변(y2)이 이루는 각도(θ2)는 각각 모두 직각보다 큰 둔각을 이루며, 상기 제 1 끝변(y1)과 제 2 끝변(y2)이 이루는 각도(θ3)는 직각보다 작은 예각을 가지며 바람직하게는 20도 내지 70도의 각도를 이루는 것이 특징이다.
이때, 전술한 바와 같은 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구 부는 실시예에 있어서는 공통전극(170)에 형성된 것을 보이고 있지만, 또 다른 변형예로서 상기 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구부(op)는 상기 판 형태의 화소전극(155)에 형성될 수도 있다.
전술한 개구부(op)의 양끝단의 특징적인 형태를 갖는 구성에 의해서 상기 다수의 각 개구부(op)의 장축 양끝단에 있어 상기 제 1 및 제 2 측변(도 4의 L2, L3)과 끝단(도 4의 L1)이 각각 직각을 이루며 연결된 종래보다 제 1 측변(x1)과 제 1 끝단(y1)의 연결부와, 제 2 측변(x2)과 제 2 끝단(y2)의 연결부에서 전계가 부드럽게 변화되고, 상기 제 1 끝단(y1)과 제 2 끝단(y2) 또한 비록 소정의 각도를 갖지만 마주하는 구조가 되므로 이 부분에 위치하는 액정분자가 명확하게 제 1 측변(x1) 또는 제 2 측변(x2) 측으로 영향을 더 많이 받게 되는 구조가 된다. 따라서, 액정분자는 좌우 측면에 대해 동일한 환경이 되지 않으므로 명확한 방향성으로 가지며 회전하게 됨으로써 전경을 최소화 할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 구비한 액정표시장치는 종래에서와 같은 전경은 발생하지 않게 되거나 또는 전경 발생부가 최소화되므로 개구율을 향상시키는 동시에 투과율을 향상시키고 나아가 표시품질을 향상시키게 된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 그 양끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 개구부를 갖는 어레이 기판을 구비한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 온(on) 상태에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면으로서 개구부 일 끝단의 대해 나타낸 것이다. 도면을 살펴보면, 종래의 바(bar) 형태의 개구부를 갖는 액정표시장치(도 5 참조) 대비 개구부 끝단에서의 전경 발생 면적이 현격히 줄어든 것을 알 수 있다.
이후에는 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판(101)은, 투명한 절연기판(101) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택되는 하나의 금속물질로써 제 1 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)과 이와 연결되어 스위칭 영역(TrA)에 게이트 전극(108)이 형성되어 있다.
한편, 도면에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 전극(108)은 단일층 구조인 것을 일례로 보이고 있으나, 이중층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다. 이중층 구조를 이루는 경우 하부층은 저저항 금속물질인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 선택되는 하나의 금속물질로 이루어지며, 상부층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 배선(105)과 게이트 전극(108) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어지는 게이트 절연막(115)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막(115) 위로 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 게이트 전극(108)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)을 포함하는 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(120) 상부로 제 2 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나의 물질로 이루어지며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다. 이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로는 상기 액티브층(120a)이 노출되고 있으며, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(108)과 게이트 절연막(115)과 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 상기 게이트 절연막(115) 상부에는 상기 게이트 배선(105)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 제 2 방향으로 연장하며 형성되어 있다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(130)과 연결되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 또한 이중층 구조를 갖도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 데이터 배선(130)과 상기 게이트 절연막(115) 사이에는 상기 반도체층(120)을 구성하고 있는 동일한 반도체 물질로써 제 1 패턴(121a)과 제 2 패턴(121b)의 이중층 구조의 반도체 패턴(121)이 더욱 형성되고 있다. 이러한 반도체 패턴(121)은 제조 방법에 기인한 것으로, 도시한 바와 같이 상기 데이터 배선(130)하부에 형성될 수도 있고 또는 생략될 수도 있다. 즉, 상기 반도체층(120)과, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 1회의 마스크 공정을 통해 동시에 형성하는 경우는 도시한 바와 같이 상기 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(138) 하부에 이중층 구조의 반도체 패턴(121)이 형성되며, 상기 반도체층(120) 과, 상기 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(138)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 서로 다른 마스크 공정, 즉 2회의 마스크 통해 각각 형성하는 경우는 상기 데이터 배선(130)과 데이터 패드전극(138) 하부에 반도체 패턴(121)은 형성되지 않는다.
또한, 각 화소영역(P) 내에는 상기 게이트 절연막(115) 위로 투명 도전성 물질 예를들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지고 상기 드레인 전극(136)과 직접 접촉하며 판 형태를 갖는 화소전극(155)이 형성되어 있다.
한편, 상기 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 선택되는 하나 또는 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어지는 보호층(160)이 기판(101) 전면에 형성되어 있다. 도면에 있어서는 무기절연물질로서 형성되어 그 하부의 구성요소의 단차를 반영하여 형성된 상태를 보이고 있지만, 유기절연물질로 형성될 경우 그 표면이 평탄한 상태가 되게 된다.
또한, 상기 보호층(160) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 화소영역(P)들로 이루어진 표시영역 전면에 대해 판 형태의 공통전극(170)이 형성되어 있다. 이때, 상기 공통전극(170)은 각 화소영역(P)에 형성된 각 화소전극(155)에 대해 그 양끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구부(op)가 상기 데이터 배선(130)과 나란하게 형성되고 있다. 도면에 있어서는 각 화소영역(P)별로 상기 공통전극(170) 내에 상기 그 양끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 개구부(op)가 서로 동일 간격으로 이격하며 3개(도 6 참조) 구성되어 있는 것으로 도시되고 있지만, 효율적인 프린지 필드 형성을 위해 상기 각 화소영역(P)에 대응되는 개구부(op)는 2개 내지 10개 정도의 범위 내에서 적당한 개수로 형성될 수 있다.
한편, 도 7에 있어서는 상기 판 형태의 공통전극은 각 화소영역 내의 박막트랜지스터를 덮으며 그 양끝단이 뾰족한 형태의 다수의 개구부를 갖는 것으로 도시되고 있지만, 그 변형예로서 도 10에 도시한 바와 같이 상기 박막트랜지스터에 대응해서는 특히 상기 게이트 전극에 대응해서는 제거되어 상기 보호층을 노출시키는 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 도면으로 제시하지 않았지만, 또 따른 변형예로서 상기 그 양끝단이 뾰쪽한 바(bar) 형태를 갖는 개구부는 상기 공통전극에 형성되지 않고, 그 하부에 위치한 판 형태의 화소전극에 대해 형성될 수도 있다. 이때 상기 화소전극 내에 게이트 절연막을 노출시키며 형성된 다수의 각 개구부의 형태는 전술한 실시예와 동같이 그 양끝단 각각이 제 1 및 제 2 측변과, 제 1 및 제 2 끝변 4개의 변으로 이루어지며 상기 제 1 끝변과 제 2 끝변이 만나는 부분에서 20도 내지 70도의 각도를 가지며 꺾인 구조를 이루는 것이 특징이다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도.
도 3은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 4는 도 3의 하나의 개구부에 대한 확대도.
도 5는 종래의 프린지 필드 액정표시장치의 하나의 화소영역 내의 개구부 일 끝단에 대한 온(on) 상태를 시뮬레이션 한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 7은 도 6을 절단선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 8은 도 5에 있어 하나의 개구부만을 확대 도시한 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 그 양끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 개구부를 갖는 어레이 기판을 구비한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 온(on) 상태에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로 개구부 일 끝단에 대한 도면.
도 10은 본 발명의 변형예에 대한 하나의 화소영역에 대한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
101 : 기판 105 : 게이트 배선
108 : 게이트 전극 130 : 데이터 배선
133 : 소스 전극 136 : 드레인 전극
150 : 드레인 콘택홀 155 : 화소전극
170 : 공통전극 P : 화소영역
op : 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태의 개구부
Tr : 박막트랜지스터

Claims (5)

  1. 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 화소영역 내부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 판 형태의 화소전극과;
    상기 화소전극 위로 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층과;
    상기 보호층 위로 상기 화소영역 전면에 대응하여 형성되며, 장축은 상기 데이터 배선과 나란하며 상기 장축 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구부를 갖는 공통전극
    을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 기판 상에 일방향으로 연장하며 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 전기적으로 연결되며 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 화소영역 내부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 판 형태로 형성되며, 장축은 상기 데이터 배선과 나란하며 상기 장축 방향의 양 끝단이 뾰족한 바(bar) 형태인 다수의 개구부를 갖는 화소전극과;
    상기 화소전극 위로 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선을 덮으며 형성된 보호층과;
    상기 보호층 위로 상기 화소영역 전면에 대응하여 판 형태를 가지며 형성된 공통전극
    을 포함하는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 그 양끝단이 뾰족한 개구부에 있어, 상기 양 끝단 각각은 서로 그 끝이 연결된 제 1 측변, 제 1 끝변, 제 2 끝변 및 제 2 측변 4개의 변으로 구성되며, 서로 연결된 제 1 측변 및 제 1 끝변과, 상기 제 2 끝변 및 제 2 측변은 각각 둔각을 이루며, 상기 제 1 끝변 및 제 2 끝변은 예각을 이루도록 형성된 것이 특징인 프린 지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 끝변과 제 2 끝변이 이루는 예각은 20도 내지 70도 인 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 끝변과 제 2 끝변은 그 길이가 같거나 또는 제 1 끝변이 상기 제 2 끝변보다 더 긴 것이 특징인 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판.
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