KR20110044108A - 횡전계형 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, VAC(viewing angle cross) 불량을 방지할 수 있는 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 제 1 기판 상에 게이트배선과 박막트랜지스터 그리고 데이터배선과 이에 이웃하는 공통전극 사이의 영역을 덮도록 무기 블랙매트릭스를 형성하는 것이다.
이를 통해, 각 배선과 공통전극 사이의 영역에서 빛이 새는 것을 방지하게 되며, 이와 같이, 빛샘을 방지함으로써, 액정표시장치의 화질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
횡전계형 액정표시장치, VAC(viewing angle cross)불량, 무기 블랙매트릭스

Description

횡전계형 액정표시장치{In-plane switching mode liquid crystal display device}
본 발명은 횡전계형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, VAC(viewing angle cross) 불량을 방지할 수 있는 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
최근에는 상-하로 형성된 전기장으로 액정을 구동하는 능동행렬 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 상-하로 걸리 는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
이에, 시야각이 좁은 단점을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제시되고 있는데, 그 중 횡전계에 의한 액정 구동방법이 주목받고 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 횡전계형 액정표시장치(10)는 어레이기판인 제 1 기판(1)과 컬러필터기판인 제 2 기판(2)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 제 1 및 제 2 기판(1, 2) 사이에는 액정층(3)이 개재되어 있다.
이때, 제 1 기판(1) 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)에 근접하여 게이트배선(미도시)과 평행하게 구성된 공통배선(미도시)과, 두 배선(미도시, 미도시)과 교차하며 특히 게이트배선(미도시)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(4)이 구성되어 있다.
이때, 각 화소영역(P)의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(4)의 교차지점인 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되며, 실질적으로 화상이 구현되는 표시영역(AA)에는 공통전극(12)과 화소전극(14)이 형성되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)는 게이트전극(11), 게이트절연막(13), 반도체층(15), 소스 및 드레인전극(17, 19)으로 이루어진다.
그리고, 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 제 1 기판(1)의 전면에는 보호층(16)이 형성되어 있으며, 화소전극(14)은 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(19)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 표시영역(AA)의 화소전극(14)의 일측에는 일정간격 이격하여 공통전 극(12)이 형성되어 횡전계를 이루게 된다.
이러한 화소전극(14)과 공통전극(12)은 도면에 잘 나타나지는 않았지만 다수개가 구비되어, 다수개가 서로 나란하게 교대로 엇갈려 배치되어 구성된다.
그리고 제 1 기판(1)과 마주보는 제 2 기판(2) 상에는 화소영역(P)에 대응하는 개구부를 가지는 유기 블랙매트릭스(21)가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층(23)이 형성되어 있다.
그리고, 유기 블랙매트릭스(21)와 컬러필터층(23) 상부에는 오버코트층(25)이 형성되어 있다.
이와 같이 횡전계형 액정표시장치는 동일 기판(1) 상에 공통전극(12)과 화소전극(14)을 형성하고, 두 전극(12, 14) 사이에 수평전계를 생성하여 액정분자가 기판(1, 2)에 평행한 수평전계와 나란하게 배열되도록 함으로써, 액정표시장치의 시야각을 넓게 할 수 있다.
한편, 이러한 횡전계형 액정표시장치(10)는 각 전극 및 배선에 의해 형성된 단차부에 있어, 전계의 이상(異狀) 분포가 발생하여 액정분자가 정상적으로 동작하지 않음으로서, 이의 영역에서 빛샘 현상이 발생하게 된다.
따라서, 이렇게 불규칙적으로 동작하는 액정이 형성되는 부분 특히 게이트배선(미도시) 및 데이터배선(4)에 대응하여 제 2 기판(2) 상에 빛이 통과하지 못하도록 유기 블랙매트릭스(21)를 형성하고 있다.
특히, 데이터배선(4)에 대응해서는 데이터배선(4)을 포함하여 그 양측에 위 치하는 공통전극(12)까지 충분히 덮도록 유기 블랙매트릭스(21)를 형성하고 있다.
이때, 데이터배선(4)에 대응하여 형성되는 유기 블랙매트릭스(21)는 데이터배선(4)과 공통전극(12) 사이의 이격된 영역을 통해 관찰자의 시야각에 따라 빛샘이 관찰되는 VAC(viewing angle cross) 불량을 방지하기 위하여, VAC마진(viewing angle cross margin : D)을 더욱 갖도록 형성되는데, 이는 액정표시장치(10)의 개구율을 잠식하는 문제점을 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 횡전계형 액정표시장치의 VAC(viewing angle cross) 불량을 방지하는 동시에 개구율이 향상된 횡전계형 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 2 기판을 마주보는 상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트배선과 상기 게이트배선과 이격하는 위치하는 공통배선과, 상기 공통배선에서 분기하여 각 화소영역의 최외각에 위치하는 공통전극과; 상기 게이트배선과 공통배선과 교차하는 제 2 방향으로 형성되어, 화소영역을 정의하는 데이터배선과; 상기 게이트배선과 상기 데이터배선의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜 지스터와 연결되고, 상기 화소영역 내에서 상기 공통전극과 수평전계를 발생시키는 화소전극과; 상기 게이트배선 및 상기 박막트랜지스터 그리고 상기 데이터배선 및 상기 데이터배선과 상기 각 화소영역의 최외각에 위치하는 공통전극 사이의 이격영역을 커버하도록 형성된 블랙매트릭스와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 블랙매트릭스는 무기재질이며, 상기 데이터배선과 상기 블랙매트릭스 사이에는 보호층이 위치한다.
또한, 상기 보호층은 상기 데이터배선을 노출하는 데이터배선콘택홀을 포함하며, 상기 블랙매트릭스는 상기 데이터배선콘택홀을 통해 상기 데이터배선과 접촉하며, 상기 박막트랜지스터는 게이트배선과 연결되는 게이트전극과, 상기 데이터배선과 연결되는 소스전극 및 드레인전극과 액티브층으로 이루어진다.
여기서, 상기 박막트랜지스터와 상기 블랙매트릭스 사이에는 보호층이 위치하며, 상기 화소전극은 상기 블랙매트릭스와 상기 보호층에 형성된 드레인콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 접촉하며, 상기 제 1 기판을 마주보는 상기 제 2 기판 상에 적, 녹, 청의 컬러필터층이 형성된다.
또한, 상기 블랙매트릭스에 대응하여, 상기 컬러필터층은 중첩되어 형성되며, 상기 컬러필터층은 서로 이웃하는 컬러필터층이 중첩된다.
그리고, 상기 컬러필터층은 적, 녹, 청의 컬러필터층이 모두 중첩되며, 상기 적, 녹, 청의 컬러필터층을 덮는 오버코트층을 더욱 포함한다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판 상 에 제 1 방향으로 게이트배선과 상기 게이트배선과 이격하는 공통배선과, 각 화소영역의 최외각에 공통배선에서 분기한 최외각 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트배선과 상기 공통배선 및 상기 최외각 공통전극 위로 게이트절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 위로 상기 게이트배선과 교차하여 다수의 화소영역을 정의하는 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 각 화소영역에 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 데이터배선 및 상기 박막트랜지스터 위로 절연물질과 무기물질을 순차적으로 형성한 후, 상기 박막트랜지스터를 노출하는 드레인콘택홀을 포함하는 보호층과 무기 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 드레인콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터와 접촉하며 상기 최외각 공통전극의 일부가 중첩하는 최외각 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판 상에 적, 녹, 청의 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계를 포함하며, 상기 무기 블랙매트릭스에 대응하는 위치의 상기 적, 녹, 청의 컬러필터층을 서로 중첩되도록 형성하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 무기 블랙매트릭스에 상기 데이터배선을 노출하는 데이터배선콘택홀을 형성한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제 1 기판 상에 게이트배선과 박막트랜지스터 그리고 데이터배선과 이에 이웃하는 공통전극 사이의 영역을 덮도록 무 기 블랙매트릭스를 형성함으로써, 이를 통해, 각 배선과 공통전극 사이의 영역에서 빛이 새는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.
따라서, VAC불량 또한 방지할 수 있으므로, 액정표시장치의 화질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무기 블랙매트릭스를 데이터배선과 쇼트(short)시킴으로써, 무기 블랙매트릭스와 데이터배선이 오버랩 됨에 따라 발생하는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어, 수직 크로스토크 및 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 구성한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판(101)은 소정간격 이격되어 평행하게 가로 방향으로 구성된 다수의 게이트배선(112)과, 게이트배선(112)에 근접하여 게이트배선(112)과 평행하게 구성된 공통배선(116)과, 두 배선(112, 116)과 교차하며 특히 게이트배선(112)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 구성되어 있다.
게이트배선(112)과 데이터배선(114)의 교차지점에는 게이트전극(121)과 게이트절연막(미도시)과, 순수 비정질 실리콘의 제 1 액티브층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층(미도시)으로 이루어진 반도체층(125)과, 서로 이격하 는 소스 및 드레인 전극(127, 129)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
이때, 소스전극(127)은 데이터배선(114)에서 분기하고 있으며, 게이트전극(121)은 게이트배선(112)에서 분기하여 형성되고 있다.
또한, 화소영역(P) 내에는 드레인전극(129)과 연결되는 화소전극(131a, 131b)과 화소전극(131a, 131b)과 평행하게 구성되며 공통배선(116)과 연결되는 공통전극(133)이 구성된다.
여기서, 화소전극(131a, 131b)은 드레인전극(129)에서 연장된 연장부(131a)와 연장부(131a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(131b)로 이루어지며, 공통전극(133)은 공통배선(116)으로부터 분기되어 화소영역(P)으로 수직하게 다수개 연장되고, 화소전극(131a, 131b)의 수직부(131b)와 엇갈려 구성된다.
이렇게 화소영역(P)에 구성되는 공통전극(133)은 데이터배선(114)과 소정간격 이격되도록 구성된다.
이때, 본 발명의 어레이기판(101) 상에는 게이트배선(112)과 데이터배선(114), 박막트랜지스터(Tr) 상부 그리고 각 배선(112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역까지 연장하여 무기 블랙매트릭스(150)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 빛샘현상이 발생하는 영역인 각 배선(112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역을 무기 블랙매트릭스(150)가 이미 차단하는 구조를 갖게 된다.
또한, 기존에는 블랙매트릭스(도 1의 21)가 제 2 기판(도 1의 2) 상에 형성 됨에 따라 제 1 기판(도 1의 1)과 제 2 기판(도 1의 2)의 합착시 발생할 수 있는 오정렬을 고려하여 블랙매트릭스(도 1의 21)를 합착마진을 갖도록 형성함에 따라, 블랙매트릭스(도 1의 21)가 차지하는 면적이 넓어지게 되어 개구율이 저하되었으나, 본 발명의 횡전계형 액정표시장치는 무기 블랙매트릭스(150)를 어레이기판(101) 상에 직접 형성함으로써, 합착마진을 포함하여 패턴되는 블랙매트릭스(도 1의 21)를 형성한 종래의 액정표시장치에 비해 개구율을 더욱 확보할 수 있게 된다.
특히, 무기 블랙매트릭스(150)는 데이터배선(114)과 공통전극(133) 사이의 이격영역으로부터 빛이 새는 것 또한 막아주는 역할을 함으로써, 이를 통해, 데이터배선(114)과 공통전극(133) 사이의 이격된 영역을 통해 관찰자의 시야각에 따라 빛샘이 관찰되는 VAC(viewing angle cross) 불량을 방지하게 된다.
이에, 기존의 VAC불량을 방지하기 위하여 블랙매트릭스(도 1의 21)를 VAC마진(도 1의 D)을 갖도록 형성하였으나, 본 발명은 무기 블랙매트릭스(150)를 어레이기판(101)의 데이터배선(114) 상부에 직접 형성함으로써, 이와 같은 VAC마진(도 1의 D)을 고려할 필요가 없다.
따라서, 기존에 비해 액정표시장치의 개구율을 더욱 향상시키게 된다.
여기서, 블랙매트릭스(150)를 무기재질을 사용하는 것은, 무기재질의 블랙매트릭스(150)는 유기재질의 블랙매트릭스에 비해 낮은 두께로 형성할 수 있기 때문이다.
즉, 제 1 기판(101) 상에 유기재질의 블랙매트릭스를 형성할 경우, 블랙매트 릭스의 높은 두께에 의해 단차가 발생하게 되고, 이를 통해 러빙 불량 등의 문제점을 야기할 수 있기 때문이다.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(101) 상의 스위칭영역(TrA)에는 게이트배선(도 2의 112)에서 분기한 게이트전극(121)이 형성되고, 게이트전극(121)에 소정간격 이격하여 제 1 기판(101) 상의 표시영역(AA)에는 공통배선(도 2의 116)에서 분기한 다수개의 공통전극(133)이 일정간격 이격하여 형성된다.
그리고, 게이트전극(121)과 공통전극(133)을 포함하는 기판(101)의 전면에 게이트절연막(123)이 형성되며, 스위칭영역(TrA)의 게이트전극(121) 상부에는 반도체층(125)과 소스 및 드레인전극(127, 129)이 형성되고, 표시영역(AA)의 게이트절연막(123) 상부에는 게이트배선(도 2의 112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(114)이 형성된다.
이때, 도시한 게이트전극(121)은 게이트배선(도 2의 112)의 일부 그 자체로써 이루어지며, 반도체층(125)은 순수 비정질 실리콘의 액티브층(125a)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘의 오믹콘택층(125b)으로 구성된다.
여기서, 게이트전극(121), 게이트절연막(123), 반도체층(125) 그리고 소스 및 드레인전극(127, 129)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
그리고, 데이터배선(114)은 화소영역(P)을 정의하며 형성되므로, 서로 이웃한 화소영역(P)의 경계에 형성되며, 이때, 데이터배선(114)은 각 화소영역(P)의 최외각에 형성된 공통전극(133) 사이에 위치하게 된다.
그리고, 기판(101)의 전면에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(129)을 노출시키는 드레인콘택홀(126)을 갖는 보호층(128)이 형성되며, 보호층(128) 상부에는 드레인콘택홀(126)을 통해 드레인전극(129)과 접촉하는 화소전극(131a)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.
이때, 화소전극(131a)은 표시영역(AA) 내의 일정간격 이격되어 형성된 다수개의 공통전극(133) 사이 영역에 대응하여 형성되는 다수개의 수직부(131b)를 포함한다.
이때, 화소전극(131a, 131b) 중, 각 화소영역(P) 내에서 최외각에 위치하는 화소전극(131b)은 화소영역(P) 내의 개구율 향상을 위해 그 하부에 형성된 공통전극(133)과 그 일부가 중첩하며 형성되고 있다.
특히, 본 발명은 보호층(128)의 상부에 표시영역(AA)의 가장자리에 표시영역(AA)을 포획하는 형태로 무기 블랙매트릭스(150)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 무기 블랙매트릭스(150)는 게이트배선(도 2의 112)과 박막트랜지스터(Tr) 그리고 데이터배선(114)과 이에 이웃하는 공통전극 (133)사이의 영역을 덮도록 보호층(128)의 상부에 형성되어, 각 배선(도 2의 112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역에서 빛이 새는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.
한편, 본 발명의 횡전계형 액정표시장치는 무기 블랙매트릭스(150)를 어레이기판인 제 1 기판(101) 상에 형성함에 따라, 제 1 기판(도 1의 1)과 제 2 기판(도 1의 2)의 합착시 발생할 수 있는 오정렬을 고려하여 블랙매트릭스(도 1의 21)가 합 착마진을 갖도록 형성할 필요가 없어, 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 기판(101) 상에 형성되는 무기 블랙매트릭스(150)는 별도로 추가되는 마스크공정 없이 형성가능하다.
이하, 전술한 바와 같은 어레이기판의 제작공정을 간단히 설명한다.
먼저, 기판(101)상에 제 1 금속층을 형성하고 패턴하여, 게이트배선(도 2의 112)과 게이트전극(121) 그리고 공통배선(도 2의 116)과 공통전극(133)을 형성한다. 이때, 제 1 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄합금, 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)으로 구성된 도전성 금속 그룹 중 하나를 선택하여 형성한다.
이때, 공통전극(133)은 공통배선(도 2의 116)으로부터 데이터배선(114)에 근접하여 데이터배선(114)과 평행하게 분기되어 형성된다.
다음으로, 게이트배선(도 2의 112)이 구성된 기판(101)의 전면에 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트절연막(123)을 형성하고, 다음으로, 게이트전극(121)상부의 게이트절연막(123)상에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성한 액티브층(125a)과 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 형성한 오믹콘택층(125b)을 형성한다.
다음으로, 오믹콘택층(125b)이 형성된 기판(101)의 전면에 제 2 금속층을 형성하고 패턴하여, 게이트배선(도 2의 112) 및 공통배선(도 2의 116)과 교차하는 데이터배선(114)을 형성하고, 데이터배선(114)에서 연장된 소스전극(127)과, 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(129)을 형성한다.
다음으로, 소스 및 드레인전극(127, 129)이 형성된 기판(101)의 전면에 절연물질과 무기물질을 순차적으로 도포하여, 보호층(128)과 무기물질층을 형성한다.
다음으로, 무기물질층 상부에 하프톤마스크를 사용하여, 무기물질층을 패턴하는데, 이때, 무기물질층은 게이트배선(도 2의 112)과 박막트랜지스터(Tr) 그리고 데이터배선(114)과 데이터배선(114)에 이웃한 공통전극(133) 사이의 이격된 영역에 대응하여 무기 블랙매트릭스(150)를 형성하게 된다.
그리고, 이와 동시에 무기물질층과 보호층(128)에 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(129)의 일부를 노출하는 콘택홀을(126)을 형성한다.
즉, 하프톤마스크는 투과부와 반투과부 그리고 차단부로 이루어져, 투과부를 통해 무기물질층과 보호층(128)에 콘택홀(126)을 형성하게 되며, 반투과부를 통해서 무기 블랙매트릭스(150)를 형성하게 된다.
다음으로, 무기 블랙매트릭스(150) 및 보호층(128)의 상부에 투명 도전성금속을 증착하고 패턴하여, 드레인전극(129)과 접촉하는 화소전극(131a, 131b)을 형성한다.
이때, 화소전극(131a, 131b)은 드레인전극(129)에서 연장된 연장부(131a)와 연장부(131a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(131b)로 이루어지며, 공통전극(133)은 공통배선(116)으로부터 분기되어 화소영역(P)으로 수직하게 다수개 연장되고, 화소전극(131a, 131b)의 수직부(131b)와 엇갈려 구성되도록 한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레 이기판(101)은 컬러필터층을 포함하는 컬러필터기판을 그 사이에 액정층을 형성하고 합착함으로써 액정표시장치를 완성하게 된다.
여기서, 컬러필터기판 상에는 제 1 기판(101) 상에 형성된 무기 블랙매트릭스(150)에 대응되어 차광부가 형성된다. 이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 액정패널을 간략하게 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정패널(100)은 어레이기판인 제 1 기판(101)과 컬러필터기판인 제 2 기판(102)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 사이에는 액정층(103)이 개재되어 있다.
이때, 제 1 기판(101) 상의 각 화소영역(P)의 게이트배선(도 2의 112)과 데이터배선(114)의 교차지점인 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되며, 실질적으로 화상이 구현되는 표시영역(AA)에는 공통전극(133)과 화소전극(131a, 131b)이 형성되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)는 게이트전극(121), 게이트절연막(123), 반도체층(125), 소스 및 드레인전극(127, 129)으로 이루어진다.
그리고, 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 제 1 기판(101)의 전면에는 보호층(128)이 형성되어 있으며, 화소전극(131a, 131b)은 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(129)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 표시영역(AA)의 화소전극(131a, 131b)의 일정간격 이격하여 공통전극(133)이 형성되어 횡전계를 이루게 된다.
이때, 화소전극(131a, 131b)은 드레인전극(129)에서 연장된 연장부(131a)와 연장부(131a)에서 수직하게 연장되고 서로 소정간격 이격된 다수의 수직부(131b)로 이루어지며, 공통전극(133)은 공통배선(116)으로부터 분기되어 화소영역(P)으로 수직하게 다수개 연장되고, 화소전극(131a, 131b)의 수직부(131b)와 엇갈려 구성되도록 한다.
여기서, 데이터배선(114)은 화소영역(P)을 정의하며 형성되므로, 서로 이웃한 화소영역(P)의 경계에 형성되며, 이때, 데이터배선(114)은 각 화소영역(P)의 최외각에 형성된 공통전극(133) 사이에 위치하도록 형성된다.
이때, 게이트배선(도 2의 112)과 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 스위칭영역(TrA) 그리고 데이터배선(114) 및 데이터배선(114)과 이웃하여 형성되는 공통전극(133) 사이영역에 대응하는 보호층(128)의 상부에는 무기 블랙매트릭스(150)가 형성된다.
이를 통해, 블랙매트릭스(150)를 합착마진을 갖도록 형성할 필요가 없어, 액정표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 각 배선(도 2의 112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역으로부터 빛이 새는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.
그리고 제 1 기판(101)과 마주보는 제 2 기판(102) 상에는 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터 층(143a, 143b, 143c)이 형성되어 있다.
그리고, 컬러필터층(143a, 143b, 143c) 상부에는 오버코트층(145)이 형성되어 있다.
이때, 제 1 기판(101)의 무기 블랙매트릭스(150)가 형성된 영역에 대응하여 제 2 기판(102) 상에는 서로 이웃하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)을 서로 중첩되도록 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 무기 블랙매트릭스(150)가 형성된 영역에 대응하는 제 2 기판(102) 상에는 컬러필터층(143a, 143b)으로 이루어지는 차광부(C)가 형성되는 것이다.
이는, 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)의 합착마진을 고려하기 위함으로, 컬러필터층(143a, 143b, 143c)을 제 1 기판(101) 상에 형성된 무기 블랙매트릭스(150)에 대응하는 영역을 이격하여 형성할 경우, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)을 합착하는 과정에서 조금의 오정렬이 발생할 경우, 빛샘이 발생하게 되기 때문이다.
특히, 각 배선(도 2의 112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역은 무기 블랙매트릭스(150)와 함께 빛샘이 발생하는 것을 2중으로 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터기판의 일부를 개략적으로 구성한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102)은 각 화소영역(도 4의 P) 별로 적, 녹, 청의 컬러필터층(143a, 143b, 143c)이 순차적으로 형성되는데, 이때, 서로 이웃하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)은 가장자리 일부가 서로 중첩되어 형성된다.
이렇게 서로 이웃하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)의 서로 중첩된 영역이 제 2 기판(102)의 차광부(C)를 이루게 되는데, 여기서, 각 컬러필터층(143a, 143b, 143c)은 제 1 기판(도 4의 101) 상의 게이트배선(도 2의 112) 및 데이터배선(도 4의 114)에 의해 정의되는 각 화소영역(도 4의 P) 별로 형성됨에 따라 차광부(C)는 제 1 기판(도 4의 101)의 게이트배선(도 2의 112) 및 데이터배선(도 4의 114)에 대응되는 영역에 위치하게 된다.
그리고, 일부 중첩되는 차광부(C)는 제 1 기판(도 4의 101) 상의 박막트랜지스터(도 4의 Tr)에 대응되는 영역에도 위치하게 된다.
따라서, 제 1 기판(도 4의 101)과 제 2 기판(102)을 합착하는 과정에서 오정렬이 발생할 경우를 대비하여 합착마진을 가지게 되며, 특히, 각 배선(도 2의 112, 114)과 공통전극(도 4의 133) 사이의 영역은 무기 블랙매트릭스(도 4의 150)와 함께 빛샘이 발생하는 것을 2중으로 방지하게 된다.
한편, 차광부(C)는 서로 이웃하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)이 중첩되어 형성하는 것 외에도, 적, 녹, 청의 컬러필터층(143a, 143b, 143c)이 모두 중첩되어 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 제 1 기판(101) 상에 형성되는 무기 블랙매트릭스(150)는 유전율이 높아 보호층(128)을 사이에 두고 오버랩되는 데이터배선(114)과 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 발생시키게 된다. 이러한 기생 커패시턴스는 수직 크로스토크(crosstalk) 및 소비전류를 증가시키게 된다.
이에, 기생 캐패시턴스를 감소시키기 위하여, 무기 블랙매트릭스(150)를 데이터배선(114)과 쇼트(short)시키는 것이 바람직하다.
도 6은 무기 블랙매트릭스가 데이터배선과 쇼트(short)된 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(101) 상에는 일정 간격 이격되어 다수개의 공통전극(133)이 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)의 최외각에 형성된 공통전극(133) 사이에는 게이트절연막(123)을 사이에 두고 데이터배선(114)이 형성되어 있다.
그리고, 데이터배선(114)의 상부에는 보호층(128)이 형성되어 있으며, 보호층(128)의 상부에는 일정간격 이격되어 형성된 다수개의 공통전극(133) 사이 영역에 대응하여 화소전극의 수직부(131b)가 위치한다.
이때, 화소전극의 수직부(131b) 중, 각 화소영역(P) 내에서 최외각에 위치하는 수직부(131b)는 화소영역(P) 내의 개구율 향상을 위해 그 하부에 형성된 공통전극(133)과 그 일부가 중첩하며 형성되고 있다.
그리고, 보호층(128)의 상부에는 데이터배선(114) 및 데이터배선(114)에 이웃하여 형성되는 공통전극(133)의 상부에 대응하여 무기 블랙매트릭스(150)가 형성된다.
그리고 제 1 기판(101)과 마주보는 제 2 기판(102) 상에는 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)이 형성되어 있다.
그리고, 컬러필터층(143a, 143b, 143c) 상부에는 오버코트층(145)이 형성되 어 있다.
그리고, 데이터배선(114)과 데이터배선(114)에 이웃하는 공통전극(133) 사이의 영역에 대응하는 영역에는 서로 이웃하는 컬러필터층(143a, 143b, 143c)이 서로 중첩되어 차광부(C)가 형성되어 있다.
한편, 제 1 기판(101) 상의 보호층(128)은 데이터배선(114)을 노출하는 데이터배선콘택홀(127)을 포함하며, 무기 블랙매트릭스(150)는 데이터배선콘택홀(127)을 통해 데이터배선(114)과 쇼트(short)된다.
따라서, 데이터배선(114)과 무기 블랙매트릭스(150)가 보호층(128)을 사이에 두고 오버랩되어 발생되는 기생 커패시턴스가 감소하여 수직 크로스토크 및 소비전류를 감소시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 횡전계형 액정표시장치(도 4의 100)는 무기 블랙매트릭스(150)를 게이트배선(도 2의 112)과 박막트랜지스터(Tr) 그리고 데이터배선(114)과 이에 이웃하는 공통전극 (133)사이의 영역을 덮도록 보호층(128)의 상부에 형성함으로써, 각 배선(도 2의 112, 114)과 공통전극(133) 사이의 영역에서 빛이 새는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.
이와 같이, 빛샘을 방지함으로써, 액정표시장치의 화질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무기 블랙매트릭스(150)를 데이터배선(114)과 쇼트(short)시킴으로써, 무기 블랙매트릭스(150)와 데이터배선(114)이 오버랩 됨에 따라 발생하는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어, 수직 크로스토크 및 소비전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적은 횡전계형 액정표시장치의 액정패널을 간략하게 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 구성한 평면도.
도 3은 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 액정패널을 간략하게 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터기판의 일부를 개략적으로 구성한 평면도이다.
도 6은 무기 블랙매트릭스가 데이터배선과 쇼트(short)된 구조를 개략적으로
도시한 단면도.

Claims (13)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판을 마주보는 상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 게이트배선과 상기 게이트배선과 이격하는 위치하는 공통배선과, 상기 공통배선에서 분기하여 각 화소영역의 최외각에 위치하는 공통전극과;
    상기 게이트배선과 공통배선과 교차하는 제 2 방향으로 형성되어, 화소영역을 정의하는 데이터배선과;
    상기 게이트배선과 상기 데이터배선의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터와 연결되고, 상기 화소영역 내에서 상기 공통전극과 수평전계를 발생시키는 화소전극과;
    상기 게이트배선 및 상기 박막트랜지스터 그리고 상기 데이터배선 및 상기 데이터배선과 상기 각 화소영역의 최외각에 위치하는 공통전극 사이의 이격영역을 커버하도록 형성된 블랙매트릭스와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층
    을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 무기재질인 횡전계형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터배선과 상기 블랙매트릭스 사이에는 보호층이 위치하는 횡전계형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 데이터배선을 노출하는 데이터배선콘택홀을 포함하며, 상기 블랙매트릭스는 상기 데이터배선콘택홀을 통해 상기 데이터배선과 접촉하는 횡전계형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 게이트배선과 연결되는 게이트전극과, 상기 데이터배선과 연결되는 소스전극 및 드레인전극과 액티브층으로 이루어지는 횡전계형 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 블랙매트릭스 사이에는 보호층이 위치하며, 상기 화소전극은 상기 블랙매트릭스와 상기 보호층에 형성된 드레인콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 접촉하는 횡전계형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 마주보는 상기 제 2 기판 상에 적, 녹, 청의 컬러필터층이 형성되는 횡전계형 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스에 대응하여, 상기 컬러필터층은 중첩되어 형성되는 횡전계형 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 서로 이웃하는 컬러필터층이 중첩되는 횡전계형 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 적, 녹, 청의 컬러필터층이 모두 중첩되는 횡전계형 액정표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 적, 녹, 청의 컬러필터층을 덮는 오버코트층을 더욱 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  12. 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 게이트배선과 상기 게이트배선과 이격하는 공통배선과, 각 화소영역의 최외각에 공통배선에서 분기한 최외각 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트배선과 상기 공통배선 및 상기 최외각 공통전극 위로 게이트절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트절연막 위로 상기 게이트배선과 교차하여 다수의 화소영역을 정의하는 데이터배선을 형성하는 단계와;
    상기 각 화소영역에 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 데이터배선 및 상기 박막트랜지스터 위로 절연물질과 무기물질을 순차적으로 형성한 후, 상기 박막트랜지스터를 노출하는 드레인콘택홀을 포함하는 보호층과 무기 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 드레인콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터와 접촉하며 상기 최외각 공통전극의 일부가 중첩하는 최외각 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판 상에 적, 녹, 청의 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계
    를 포함하며, 상기 무기 블랙매트릭스에 대응하는 위치의 상기 적, 녹, 청의 컬러필터층을 서로 중첩되도록 형성하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 무기 블랙매트릭스에 상기 데이터배선을 노출하는 데이터배선콘택홀을 형성하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
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