KR20110105612A - 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110105612A
KR20110105612A KR1020100024846A KR20100024846A KR20110105612A KR 20110105612 A KR20110105612 A KR 20110105612A KR 1020100024846 A KR1020100024846 A KR 1020100024846A KR 20100024846 A KR20100024846 A KR 20100024846A KR 20110105612 A KR20110105612 A KR 20110105612A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
data line
gate
pixel
electrode
Prior art date
Application number
KR1020100024846A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101758834B1 (ko
Inventor
신동수
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 KR1020100024846A priority Critical patent/KR101758834B1/ko
Publication of KR20110105612A publication Critical patent/KR20110105612A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101758834B1 publication Critical patent/KR101758834B1/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
    • G02F1/1343—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
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • 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
    • G02F1/134318—Electrodes characterised by their geometrical arrangement having a patterned common electrode
    • 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
    • G02F1/136209—Light shielding layers, e.g. black matrix, incorporated in the active matrix substrate, e.g. structurally associated with the switching element
    • 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
    • G02F1/136213—Storage capacitors associated with the pixel electrode
    • 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
    • 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
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

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)
  • Geometry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 화소영역이 정의된 제 1 기판 상에 일방향으로 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하며 형성된 공통배선과; 상기 게이트 배선과 공통배선 위로 전면에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과; 상기 각 화소영역 내의 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선 위로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 데이터 배선의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 제 1 두께를 가지며 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선과 중첩하며 상기 데이터 배선의 양측에 각각 형성된 제 1 최외각 공통전극과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극과 그 끝단이 연결되며 일정간격 이격하며 형성된 다수의 중앙부 공통전극과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극 내측으로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 상기 중앙부 공통전극과 교대하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공한다.

Description

횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법{In-plane switching mode liquid crystal display device and the method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히, 구성요소의 단차에 의한 빛샘 불량을 방지하고, 나아가 개구듈을 향상시킬 수 있는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 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.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 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 관해 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 80도 내지 88도 방향에서도 반전현상 없이 가시 할 수 있다.
다음, 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 오프상태이므로 상기 공통전극과 화소전극 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정층(11)의 배열 상태가 변하지 않는다.
도 3은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 있어 하나의 화소영역의 중앙부를 게이트 배선과 나란한 방향으로 절단한 부분에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치(40)는 각 화소영역(P)별로 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)와 다수의 화소전극(73) 및 공통전극(71a, 71b)이 구비된 어레이 기판(41)과, 이와 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(R, 미도시, B)을 포함하는 컬러필터층(86)과 각 화소영역(P)의 경계에 구성된 블랙매트릭스(83) 및 상기 컬러필터층을 덮는 오버코트층(89)을 포함하는 컬러필터기판(81)과, 이들 두 기판(41, 81) 사이에 개재된 액정층(90)으로 구성되고 있다.
조금 더 상세히 종래의 횡전계형 액정표시장치의 구성에 대해 설명하며, 상기 어레이 기판(41)에는 서로 소정간격 이격되어 평행하게 가로방향 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선(미도시)에 근접하여 상기 게이트 배선(미도시)과 평행하게 구성된 공통배선(미도시)과, 상기 두 배선(미도시)과 교차하며 특히 게이트 배선(미도시)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(60)이 구비되고 있다.
또한, 상기 어레이 기판(41)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(60)의 교차지점에 게이트 전극(미도시)과 게이트 절연막(49)과 반도체층(미도시)과 서로 이격하는 소스 드레인 전극(미도시)으로 이루어진 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(미도시)은 상기 데이터 배선(60)과 연결되고 있으며, 상기 게이트 전극(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되고 있다.
또한, 상기 각 화소영역(P) 내에는 상기 드레인 전극(미도시)과 연결되는 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(73)과, 상기 화소전극(73)과 평행하게 서로 교대하며, 상기 공통배선(미도시)과 연결된 바(bar) 형태의 다수의 공통전극(71a, 71b)이 형성되어 있다.
한편, 상기 컬러필터 기판(81)에는 상기 각 화소영역(P)의 경계에 블랙매트릭스(83)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(83)로 둘러싸인 각 화소영역(P)에는 순차적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(R, 미도시, B)이 배치되는 형태로 컬러필터층(86)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(86)을 덮으며 오버코트층(89)이 형성되어 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 종래의 횡전계형 액정표시장치를 살펴보면, 각 데이터 배선(60)의 주변에는 상기 공통배선(미도시)에서 분기한 형태로 빛샘 방지 패턴(47)이 상기 공통배선(미도시)이 형성된 동일한 층에 형성되어 있으며, 보호층(65) 위로 상기 빛샘 방지 패턴(47)과 중첩하며 상기 최외각 공통전극(71a)이 형성되어 있다. 또한, 이러한 구조를 갖는 상기 데이터 배선(60)과 이의 주변에 형성된 최외각 공통전극(71a)에 대응하여 상기 데이터 배선(60)에 대해서는 완전히 중첩하며 양 끝단이 각각 상기 빛샘 방지 패턴(47)의 타 측단(데이터 배선(60)을 기준으로 먼 쪽에 위치하는 측단)보다 외측에 위치하며 상기 최외각 공통전극(71a)과 중첩하도록 블랙매트릭스(83)가 상기 컬러필터 기판(81)에 형성되고 있음을 알 수 있다.
하지만, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 종래의 횡전계형 액정표시장치(40)는 상기 빛샘 방지 패턴(47)과 데이터 배선(60)에 기인한 기생용량으로 인해 크로스토크가 발생하고 있다. 따라서 이러한 기생용량에 기인한 크로스토크를 최소화하기 위해서는 상기 빛샘방지 패턴(47)과 상기 데이터 배선(60)간의 중첩되는 영역의 면적을 최소화하여야 한다.
또한, 상기 데이터 배선(60)에 기인해 발생하는 전계의 영향을 최소화하기 위해서는 상기 데이터 배선(60)과 최외각 공통전극(71a)간의 이격간격을 충분히 넓혀야 하는데, 이러한 경우 상기 데이터 배선(60)과 최외각 공통전극(71a) 사이의 이격간격에 대응하여 형성되는 빛샘 방지패턴(47)의 폭을 넓혀야 하므로 개구율이 저감되며, 이렇게 상기 최외각 공통전극(71a)을 상기 데이터 배선(60)과 충분한 이격간격을 갖도록 형성한다 하더라도 이들 구성요소에 의해 발생하는 전계에 의해 액정분자들이 영향을 받아 비정상적인 구동을 하게 되므로 이러한 비정상적인 구동의 의해 표시되는 영역을 통해서는 빛이 투과되지 않도록 하기 위해 컬러필터 기판(81)에는 전술한 비정상적인 구동을 하는 액정분자를 가리도록 충분한 폭을 갖는 블랙매트릭스(83)가 형성되고 있다. 이때 상기 블랙매트릭스(83)는 그 폭의 양 끝단이 최소한 빛샘 방지패턴(47)의 타 끝단 보다 외측에 위치하며 상기 최외각 공통전극(47)과 완전 중첩하도록 형성되고 있으며, 이러한 구성에 의해 하나의 화소영역(P)에 대해 블랙매트릭스(83)에 의해 가려지게 되는 면적이 증가하게 되어 최종적으로는 개구율이 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 종래의 횡전계형 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 데이터 배선에 기인한 전계에 의해 액정분자의 비정상적인 구동을 최소화하며, 나아가 블랙매트릭스의 폭을 최소화함으로써 개구율을 향상시킬 수 있는 횡전계형 액정표시장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치는, 화소영역이 정의된 제 1 기판 상에 일방향으로 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하며 형성된 공통배선과;　상기 게이트 배선과 공통배선 위로 전면에 형성된 게이트 절연막과;　상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과; 상기 각 화소영역 내의 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선 위로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 데이터 배선의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 제 1 두께를 가지며 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선과 중첩하며 상기 데이터 배선의 양측에 각각 형성된 제 1 최외각 공통전극과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극과 그 끝단이 연결되며 일정간격 이격하며 형성된 다수의 중앙부 공통전극과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극 내측으로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 상기 중앙부 공통전극과 교대하며 형성된 다수의 화소전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성된 컬러필터층과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
이때, 상기 각 제 1 최외각 전극에 대응하여 상기 게이트 배선이 형성된 층에는 상기 공통배선에서 분기한 형태로 제 2 최외각 공통전극이 구비되며, 상기 제 2 최외각 전극은 상기 데이터 배선의 양 측단과 이격하며 형성된 것이 특징이다. 또한, 상기 게이트 절연막은 상기 데이터 배선의 양 측단 외측으로 상기 데이터 배선을 따라 상기 제 1 기판을 노출시키는 홈이 형성되며, 상기 블랙매트릭스는 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판 표면과 접촉하며 형성되며, 상기 제 1 최외각 공통전극은 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판의 표면과 접촉하도록 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 게이트 절연막에는 상기 각 화소영역 내에 상기 공통배선을 노출시키는 공통콘택홀이 구비되며, 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극은 그 끝단이 공통연결패턴에 의해 연결되며, 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 공통배선은 상기 공통콘택홀을 통해 서로 접촉하는 것이 특징이며, 이때, 각 화소영역 내에서 상기 다수의 화소전극은 그 끝단이 화소연결패턴에 의해 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 화소연결패턴은 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 공통배선과 중첩하도록 형성됨으로써 서로 중첩하는 상기 공통배선과 게이트 절연막과 화소연결패턴은 스토리지 커패시터를 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 두께는 1㎛ 내지 2㎛ 이며, 상기 블랙매트릭스는 블랙레진으로 이루어진 것이 특징이다.
상기 컬러필터층은 각 화소영역에 대응하여 순차적으로 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어지며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴은 그 경계가 상기 제 1 기판상의 상기 게이트 및 데이터 배선 상에 위치하며, 상기 컬러필터층을 덮으며 표면이 평탄한 형태를 갖는 오버코층이 형성된 것이 특징이며, 이때, 상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 제 1 최외각 공통전극 및 중앙부 공통전극 위로 UV광에 반응하여 표면의 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 특징을 갖는 광배향막이 형성되며, 상기 제 2 기판의 상기 오버코트층을 덮으며 표면의 다수의 제 2 사이드 체인이 러빙 장치를 이용한 러빙처리 또는 UV조사 장치를 통한 UV배향 처리에 의해 일방향으로 정렬되는 배향막이 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 블랙매트릭스 하부에는 이와 접촉하며 상기 블랙매트릭스와 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태로 무기절연패턴이 형성된 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법은, 화소영역이 정의된 제 1 기판 상에 일방향으로 게이트 배선과 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하는 공통배선과 상기 게이트 배선과 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 게이트 전극과 공통배선 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과, 상기 게이트 전극에 대응하여 반도체층과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 데이터 배선 위로 상기 드레인 전극을 노출시키며 상기 데이터 배선의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 제 1 두께를 갖는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선과 중첩하도록 상기 데이터 배선의 양측에 각각 제 1 최외각 공통전극을 형성하고, 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극과 그 끝단이 연결되며 일정간격 이격하며 형성된 다수의 중앙부 공통전극과, 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극 내측으로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 상기 중앙부 공통전극과 교대하며 형성된 다수의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판의 내측면에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하고, 상기 액정층을 테두리하는 씰패턴을 형성한 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 각 제 1 최외각 전극에 대응하여 상기 공통배선에서 분기한 형태로 상기 데이터 배선의 양 측단과 이격하여 제 2 최외각 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 배선과 반도체층 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 위로 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층 패터닝하여 상기 게이트 절연막 상에 동일한 형태로 순차 적층된 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴 상부로 서로 이격하는 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴을 제거하여 상기 액티브층을 노출시키는 오믹콘택층을 형성하여 상기 액티브층과 상기 서로 이격하는 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계는 상기 각 화소영역 내에 상기 공통배선을 노출시키는 공통콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계는 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극의 끝단을 연결시키는 공통연결패턴과 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 연결시키는 화소연결패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 공통배선은 상기 공통콘택홀을 통해 서로 접촉하도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 화소연결패턴은 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 공통배선과 중첩하도록 형성함으로써 서로 중첩하는 상기 공통배선과 게이트 절연막과 화소연결패턴은 스토리지 커패시터를 이루도록 하는 것이 특징이다.
또한, 상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계는 상기 각 화소영역 내에 상기 데이터 배선의 양 측단 외측으로 상기 데이터 배선을 따라 상기 제 1 기판을 노출시키는 홈이 형성하는 단계를 포함하며, 상기 블랙매트릭스와 상기 제 1 최외각 공통전극은 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판 표면과 접촉하도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 컬러필터층은 각 화소영역에 대응하여 순차적으로 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어지며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴은 그 경계가 상기 제 1 기판상의 상기 게이트 및 데이터 배선 상에 위치하도록 형성하며, 상기 컬러필터층을 덮으며 표면이 평탄한 형태를 갖는 오버코트층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 제 1 최외각 공통전극 및 중앙부 공통전극 위로 UV광에 반응하여 표면의 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 특징을 갖는 광배향막을 형성하는 단계와; 상기 광배향막에 UV조사 장치를 이용하여 UV광을 조사함으로서 상기 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 광배향하는 단계와; 상기 제 2 기판의 상기 오버코트층 위로 그 표면에 다수의 제 2 사이드 체인을 갖는 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막에 대해 러빙처리 또는 UV배향 처리를 실시하여 상기 다수의 제 2 사이드 체인이 일방향으로 정렬되도록 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는, 상기 블랙매트릭스 하부로 이와 접촉하며 상기 블랙매트릭스와 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태의 무기절연패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 블랙레진 등의 유기물질로 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 두께를 갖는 블랙매트릭스를 어레이 기판상에 데이터 배선을 완전히 덮는 형태로 형성하고, 제 2 최외각 공통전극을 상기 블랙매트릭스 상에 상기 데이터 배선과 중첩하도록 형성함으로써 상기 데이터 배선에 기인한 전계를 상기 제 2 최외각 공통전극을 통해 차단하는 구조를 이룸으로써 데이터 배선 주위에서 비정상적인 구동을 부분을 억제할 수 있으므로 이러한 비정상적인 구동을 하는 부분을 가리기 위해 블랙매트릭스 폭을 넓힐 필요가 없으므로 종래의 횡전계형 액정표시장치 대비 블랙매트릭스의 폭을 줄여 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
블랙매트릭스가 유전율 상수가 비교적 낮고 그 두께가 1㎛ 내지 2㎛ 되므로 데이터 배선과 이와 중첩하는 제 2 최외각 공통전극에 기인한 기생용량을 저감시키는 장점이 있다.
또한 블랙매트릭스를 사이에 두고 상기 데이터 배선과 제 2 최외각 공통전극을 중첩하여 형성 한다 하더라고 이들 중첩되는 구성요소에 의한 기생용량은 미미한 수준이 되므로 크로스토크 현상을 최소화하는 효과가 있다.
또한 UN배향을 실시함으로써 큰 단차진 부분에서의 배향 불량을 억제할 수 있는 효과가 있다.
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 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 5는 도 4를 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 6a 내지 도 6l은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 배선 주변에 대한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 하나의 화소영역에 대한 평면도이며, 도 5는 도 4를 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역에 있어 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역, 그리고 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역이라 칭한다.
우선, 어레이 기판(110)에는 다수의 게이트 및 데이터 배선(105, 130)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(105)과 나란하게 이격하며 인접하여 화소영역(P)을 관통하며 공통배선(116)이 형성되고 있다. 이때 상기 공통배선(116)은 스토리지 영역(미도시)에 형성됨으로써 그 자체로 제 1 스토리지 전극(117)을 이루는 것이 특징이다.
또한, 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 및 데이터 배선(113, 130)과 연결되며 게이트 전극(115), 게이트 절연막(120), 액티브층(123)과 서로 이격하는 오믹콘택층(127)으로 이루어진 반도체층(125), 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성된 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(115)은 상기 게이트 배선(113)과 연결되고 있으며, 상기 소스 전극(133)은 상기 데이터 배선(130)과 연결되고 있다.
한편, 도면에 있어서 상기 박막트랜지스터(Tr)를 이루는 소스 전극(133)이 "U" 자 형태로 구성되고, 상기 드레인 전극(136)이 상기 "U"자 형태의 소스 전극(133)의 개구에 삽입하는 형태로 구성함으로써 "U"자 형태의 채널이 형성된 것을 보이고 있지만, 이는 일예를 보인 것이며 상기 채널 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 상기 각 화소영역(P) 내에는 상기 각 데이터 배선(130)과 이격하며 상기 공통배선(116)에서 분기하며 제 1 최외각 공통전극(119)이 형성되고 있으며, 각 화소영역(P)에 있어 상기 제 1 최외각 공통전극(119) 내측으로 일정간격 이격하며 상기 공통배선(116)과 공통 콘택홀(121)을 통해 접촉하여 전기적으로 연결되며 다수의 중앙부 공통전극(151b)이 형성되고 있으며, 상기 각 중앙부 공통전극(151a)과 교대하며 다수의 화소전극(155)이 형성되고 있다.
이때 각 화소영역(P) 내에 형성된 다수의 화소전극(155)은 그 일 끝단이 화소연결패턴(156)에 의해 모두 연결되고 있으며, 상기 화소연결패턴(156)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)의 일끝단과 직접 접촉하도록 형성됨으로써 상기 다수의 화소전극(155)은 모두 전기적으로 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 전기적으로 연결되고 있다. 이때, 상기 화소연결패턴(156)은 상기 스토리지 영역(미도시)에 형성됨으로써 제 2 스토리지 전극(156)을 이루고 있으며, 따라서 상기 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 서로 중첩하는 제 1 및 제 2 스토리지 전극(117, 156)이 스토리지 커패시터(StgC)를 이루고 있다. 또한 상기 다수의 중앙부 공통전극(151b)과 제 2 최외각 공통전극(151a)은 공통연결패턴(158)에 의해 그 끝단 모두 연결되고 있다.
한편, 본 발명에 있어서 가장 특징적인 것으로, 상기 어레이 기판(110) 상에 상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 데이터 배선(130)에 대응하여 블렉 레진 등의 빛의 투과를 차단할 수 있는 유기절연물질로서 블랙매트릭스(141)가 형성되고 있다. 상기 블랙매트릭스(141)는 상기 데이터 배선(130)을 그 측단 및 상면까지 완전히 덮는 형태로 형성되고 있으며, 그 양측단은 각각 상기 제 1 최외각 공통전극(151a)과 중첩하도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 블랙매트릭스(141) 하부에는 무기절연물질로 이루어지며 상기 블랙매트릭스(141)와 동일한 평면 형태를 가지며 완전 중첩하며 무기절연패턴(139)이 형성되어 있다. 이러한 무기절연패턴(139)은 특히 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 부분에서 상기 유기물질로 이루어진 블랙매트릭스(141)와 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 노출된 액티브층(123)과 직접 접촉하는 것을 막아 채널영역이 형성되는 상기 액티브층(123)이 유기물질과 접촉함으로써 발생할 수 있는 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하를 방지하기 위해 형성한 것이다. 상기 무기절연패턴(139)은 반드시 형성될 필요는 없으며 생략될 수도 있다.
상기 데이터 배선(130)에 대응하여 형성된 블랙매트릭스(141) 상부에는 상기 화소전극(155)과 중앙부 공통전극을 이루는 동일한 도전성 물질로 상기 공통배선(116)과 전기적으로 연결되며 제 2 최외각 공통전극(151a)이 형성되고 있다.
이때, 상기 제 2 최외각 공통전극(151a)은 상기 데이터 배선(130)의 상부에 위치하는 상기 블랙매트릭스(141)의 상측 및 측단을 감싸는 형태로 형성됨으로써 상기 데이터 배선(130)에 기인한 왜곡된 전계가 상기 데이터 배선(130)의 상면을 통해 액정층(190)으로 확산되는 것을 방지함으로써 종래(도 3 참조)에서와 데이터 배선에 기인한 전계 방지를 위해 최외각 공통전극을 상기 데이터 배선과 충분한 이격간격을 갖도록 형성할 필요가 없으므로 상대적으로 블랙매트릭스(141)의 폭을 작게 할 수 있다. 따라서 종래의 횡전계형 액정표시장치 대비 화소영역(P)의 개구율을 향상시키는 효과를 갖는다.
나아가, 블랙 레진 등의 유기절연물질로서 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 두께를 갖는 블랙매트릭스(141)가 상기 데이터 배선(130)을 그 측면과 상면을 감싸며 완전 중첩하도록 형성됨으로써 상기 제 2 최외각 공통전극(151a)이 상기 데이터 배선(130)과 중첩 형성된다 하더라도 이들 두 구성요소(151a, 130)에 의해 발생되는 기생용량은 종래의 횡전계형 액정표시장치(도 3 참조) 대비 훨씬 작아지므로 이들 기생용량에 의한 크로스토크 발생 또한 저감될 수 있는 것이 특징이다.
종래의 횡전계형 액정표시장치(도 3 참조)의 경우 중앙부 공통전극(도 3의 71b)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성되는 최외각 공통전극(도 3의 71a)의 경우 데이터 배선(도 3의 60)에 기인한 주변의 전계 왜곡을 저감시키기 위해 상기 최외각 공통전극(도 3의 71a)을 상기 데이터 배선(도 3의 60)과 중첩되지 않도록 형성되지 않도록 형성하였다. 하지만, 이러한 경우 데이터 배선(도 3의 60) 자체는 최외각 공통전극(도 3의 71a) 등의 도전성 물질에 의해 가려지는 구성이 아니므로 비록 상기 최외각 공통전극(도 3의 71a)이 상기 데이터 배선(도 3의 60)과 충분한 이격간격을 가지며 떨어져 있다 하더라도 이들 서로 이격하는 데이터 배선(도 3의 60)과 최외각 공통전극(도 3의 71a) 간에 전계가 발생하고, 이러한 원치않는 전계는 이의 주변에 위치한 액정분자의 비정상적인 구동을 야기 한다. 따라서 이러한 비정상적 구동을 하는 액정분자를 통한 빛샘을 억제하기 위해 컬러필터 기판(도 3의 81)에 형성되는 블랙매트릭스(도 3의 83)의 폭을 충분히 넓게 형성하고 있는 것이다.
이러한 구성을 갖는 종래의 횡전계형 액정표시장치(도 3의 40)의 경우 최외각 공통전극(도 3의 71a)을 데이터 배선(도 3의 60)과 중첩하도록 형성하여 데이터 배선(도 3의 60)에 기인한 전계를 차단하도록 할 수도 있겠지만, 통상적으로 유전율 상수값이 유기절연물질 대비 상대적으로 큰 값을 갖는 무기절연물질로서 1000Å 내지 4000Å 정도의 두께를 가지며 상기 데이터 배선(도 3의 60) 상부에 형성되는 보호층(도 3의 65) 특성상 이의 상부에 최외각 공통전극(도 3의 71a)을 형성하게 되면 기생용량이 급격히 커져 이로 인한 크로스토크 문제가 더욱 심각하게 발생하게 되므로 종래의 횡전계형 액정표시장치(도 3의 40)는 최외각 공통전극(도 3의 71a)을 데이터 배선(도 3의 60)과 중첩하도록 형성하는 것은 불가하였다.
하지만, 본 발명에 있어서는 데이터 배선(130)에 대응하여 블랙 레진 등의 유기절연물질로서 1㎛ 내지 2㎛정도의 두께를 갖도록 블랙매트릭스(141)가 구비됨으로써 이의 상부에 제 2 최외각 공통전극(151a)이 상기 데이터 배선(130)과 중첩하며 형성된다 하더라도 상기 데이터 배선(130)과 제 2 최외각 공통전극(151a) 간에 발생되는 기생용량은 매우 미미한 수준이 되므로 크로스토크 등은 거의 발생하지 않음으로 문제되지 않는다.
이와 같은 구성을 갖는 어레이 기판(110)의 경우, 제 2 최외각 공통전극(151a)을 데이터 배선(130)과 이격하지 않도록 형성됨으로써 최소한 종래의 횡전계형 액정표시장치(도 3의 40) 대비 데이터 배선(도 3의 71a)과 최외각 공통전극(도 3의 71a) 사이의 이격간격 만큼의 개구율이 향상된다.
한편, 이러한 제 2 최외각 공통전극(151a)은 그 타측단(상기 데이터 배선(130)과 중첩하지 않는 측단)은 그 하부에 위치한 상기 제 1 최외각 전극(119)과 중첩하도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 다수의 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b) 상부에는 표시영역 전면에 UV배향 처리된 광배향막(미도시)이 구비되고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 어레이 기판(110)에 대응하여 마주하며 구비된 컬러필터 기판(180)의 내측면에는 상기 각 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(R, G, 미도시)이 대응되는 형태로 컬러필터층(183)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(183)을 덮으며 투명한 유기절연물질로서 평탄한 표면을 가지며 오버코트층(187)이 형성되어 있다. 이때 상기 각 컬러필터 패턴(R, G, 미도시)은 그 경계가 상기 어레이 기판(110)의 게이트 배선(113) 및 데이터 배선(130)상에 위치하도록 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때 도면에 나타나지 않았지만 상기 오버코트층(187) 위로 배향막(미도시)이 표시영역(AA) 전면에 대응하여 형성되고 있다.
또한, 상기 어레이 기판(110)과 상기 컬러필터 기판(180) 사이에는 액정층(190)이 개재되고 있으며, 이러한 액정층(190)이 누출되지 않고 일정한 두께를 유지하며 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(180)이 상기 액정층(190)을 사이에 두고 고정되어 패널 상태를 이루도록 하기 위해 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(미도시)에 상기 표시영역(AA)을 테두리하며 씰패턴(미도시)이 형성됨으로서 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치(101)가 완성되고 있다.
이때, 도면에는 나타내지 않았지만, 상기 게이트 배선(113)과 데이터 배선(130)의 일 끝단은 각각 표시영역 외측의 비표시영역(미도시)에 구비된 게이트 및 데이터 패드부(미도시)로 연장하여 각각 게이트 패드전극(미도시) 및 데이터 패드전극(미도시)과 연결되고 있다.
한편, 상기 다수의 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b)은 도면에 있어서 직선의 바(bar) 형태를 갖는 것으로 도시되고 있지만, 본 발명에 따른 실시예의 변형예로서 상기 다수의 각 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b)은 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 배선(130)은 표시영역(AA)에 있어서 지그재그 형태를 갖게 된다. 이렇게 다수의 각 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b)을 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 갖도록 하는 이유는 멀티 도메인 구조를 이루어 방위각에 따른 컬러 쉬프트 현상을 방지하기 위함이다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 도 6l은 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 특징적인 부분인 어레이 기판에 있으므로 상기 어레이 기판의 제조 방법을 위주로 하여 설명한다. 이때 설명의 편의를 위해 상기 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하며 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 제 1 절연기판(110) 상에 제 1 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄네오디뮴(AlNd) 등의 알루미늄 합금(Al Alloy), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 등의 몰리브덴 합금(Mo Alloy), 구리(Cu), 구리합금(Cu Alloy) 중에서 선택되는 금속물질을 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성한 후, 그 위로 포토레지스트를 도포하고, 투과영역과 차단영역을 갖는 노광 마스크(미도시)를 이용하여 노광하고, 상기 노광된 포토레지스트를 현상하고, 노출된 제 1 금속층(미도시)을 식각하는 등의 마스크 공정을 진행하여 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성하고, 상기 스토리지 영역(StgA)에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하는 공통배선(116)을 형성 한다. 이때 상기 스토리지 영역(StgA)에 형성된 상기 공통배선(116)은 제 1 스토리지 전극(117)을 이룬다.
동시에, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성될 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(115)을 형성하고, 각 화소영역(P)의 최외각에는 상기 공통배선(116)에서 분기하는 형태로 제 1 최외각 공통전극(119)을 형성 한다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만 상기 게이트 배선(미도시)의 일 끝단이 위치하는 게이트 패드부(미도시)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 패드전극(미도시)을 형성 한다.
한편, 도면에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시)과 제 1 최외각 공통전극(119)이 단일층 구조를 갖는 것을 보이고 있지만, 상기 제 1 금속물질 중 서로 다른 금속물질을 연속 증착하여 이중층 또는 삼중층 구조를 갖는 제 1 금속층(미도시)을 형성한 후 이를 패터닝함으로써 이중층 또는 삼중층 구조를 갖도록 형성할 수도 있다.
다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(115)을 포함한 게이트 배선(미도시)과 공통배선(미도시) 및 제 1 최외각 공통전극(119) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(120)을 형성한다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(120) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 연속하여 순차적으로 증착하여 순수 비정질 실리콘층(122)과 불순물 비정질 실리콘층(126)을 형성 한다.
이후, 상기 불순물 비정질 실리콘층(126) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시한 후 현상을 진행함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(195a)을 형성하고, 상기 공통배선(116)에 대응하여 공통 콘택홀(미도시)이 형성될 부분 및 게이트 패드부(미도시) 내의 상기 게이트 패드전극(미도시)에 대응해서는 상기 포토레지스트층(미도시)을 제거하여 상기 불순물 비정질 실리콘층(126)을 노출시키고, 그 이외의 영역에 대해서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(195b)을 형성 한다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(195a, 195b) 외부로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘층(126)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(122) 및 상기 게이트 절연막(120)을 건식식각(dry etching)을 진행하여 순차적으로 식각하여 제거함으로써 상기 각 화소영역(P) 내의 공통배선(116) 일부를 노출시키는 공통 콘택홀(121)과 상기 게이트 패드부(미도시)에 있어 상기 게이트 패드전극(미도시)을 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 형성 한다.
다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(도 6c의 195b)을 제거함으로써 상기 불순물 비정질 실리콘층(126)을 노출시킨다. 이때 상기 제 1 두께를 갖는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(195a) 또한 그 두께가 줄어들지만 여전히 상기 제 1 기판(110) 상에 남아 있게 된다.
이후, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 6c의 195b)이 제거됨으로서 새롭게 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘층(도 6d의 126)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(도 6d의 122)을 식각하여 제거함으로서 상기 게이트 절연막(120)을 노출시킨다. 이때, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(195a)에 의해 상기 불순물 비정질 실리콘층(도 6d의 126) 및 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(도 6d의 122)이 제거되지 않고 남게 됨으로써 상기 게이트 전극(115)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(123)과 이의 상부에 상기 액티브층(123)과 동일한 평면 형태를 갖는 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a)을 형성하게 된다.
다음, 도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(126b) 상부에 남아있는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 6e의 191a)을 스트립(strip)을 진행하여 제거함으로써 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a)을 노출시킨다.
다음, 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a) 위로 제 2 금속물질 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄네오디뮴(AlNd) 등의 알루미늄 합금(Al Alloy), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 등의 몰리브덴 합금(Mo Alloy), 구리(Cu), 구리합금(Cu Alloy) 중에서 선택되는 금속물질을 전면에 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성한 후, 이에 대해 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 각 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)을 형성하고, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)의 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a) 상에 상기 데이터 배선(130)과 연결된 상태의 소스 전극(133)과 이와 이격하는 형태로 드레인 전극(136)을 형성 한다. 이때 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(126a)이 노출된 상태가 된다.
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 데이터 패드부(미도시)에 있어서는 상기 데이터 배선(130) 끝단과 연결되며 데이터 패드전극(미도시)을 형성 한다.
한편, 도면에 있어서는 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 단일층 구조를 갖는 것을 보이고 있지만, 상기 제 2 금속물질 중 서로 다른 금속물질을 연속 증착하여 이중층 또는 삼중층 구조를 갖는 제 2 금속층(미도시)을 형성한 후 이를 패터닝함으로써 이중층 또는 삼중층 구조를 갖도록 형성할 수도 있다.
다음, 도 6h에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 6g의 126a)에 대해 건식식각(dry etching)을 진행하여 제거함으로써 상기 액티브층(123) 상부에서 상기 액티브층(123)의 중앙부를 노출시키며 서로 이격하는 형태의 오믹콘택층(127)을 형성 한다.
이때, 상기 스위칭 영역(TrA) 순차 적층된 상기 게이트 전극과, 상기 게이트 절연막과, 상기 액티브층(123)과 서로 이격하는 상기 오믹콘택층(127)으로 이루어진 반도체층(125)과, 서로 이격하는 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
다음, 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(130)과 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 위로 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 전면에 무기절연층(138)을 형성 한다.
연속하여 상기 무기절연층(138) 위로 빛의 투과를 차단하는 특성을 갖는 유기절연물질 예를 들면 블랙 레진을 상기 제 1 기판(110) 전면에 도포하여 블랙 레진층(미도시)을 형성 한다.
이후, 상기 블랙 레진층(미도시)에 대해 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 상기 데이터 배선(130)에 대응하여 상기 데이터 배선(130)의 상면 및 측단을 완전히 덮는 형태를 이루며, 나아가 상기 데이터 배선(130) 이외에 상기 박막트랜지스터(Tr)에 있어서 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)의 일 끝단을 노출시키는 형태(단면도 상으로 상기 블랙매트릭스의 끝단이 상기 드레인 전극의 일 끝단보다 내측에 위치하는 형태)로 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮도록 블랙매트릭스(141)를 형성 한다. 이때, 상기 블랙매트릭스(141) 하부에는 상기 무기절연층(138)이 상기 제 1 기판(110) 전면에 형성되고 있으므로, 상기 무기절연층(138)에 의해 상기 박막트랜지스터(Tr)와 데이터 배선(130)은 덮인 상태를 이루고 있다. 한편, 상기 블랙매트릭스(141)는 그 두께가 1㎛ 내지 2㎛ 정도가 되도록 하는 것이 특징이다.
다음, 도 6j에 도시한 바와 같이, 건식식각(dry etching)을 진행하여 상기 블랙매트릭스(141) 외부로 노출된 상기 무기절연층(도 6i의 138)을 제거함으로써 상기 블랙매트릭스(141)와 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태의 무기절연패턴(139)을 형성하는 동시에 상기 게이트 절연막(120)과 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시킨다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만, 이러한 건식식각 진행에 의해 상기 공통 콘택홀(121)과 게이트 및 데이터 패드부(미도시)에 있어 각각 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)을 노출시키는 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 각각 공통전극(116)과 게이트 및 데이터 패드전극(미도시)이 노출된 상태를 이루게 된다.
한편, 상기 건식식각에 의해 상기 무기절연층(도 6i의 138) 하부에 위치한 게이트 절연막(120)도 함께 식각될 수 있지만, 상기 건식식각의 시간을 적절히 조절함으로써 상기 블랙매트릭스(141) 외부로 노출된 상기 무기절연층(도 6i의 138)만을 제거할 수 있다.
다음, 도 6k에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(141) 위로 제 3 금속물질 예를 들면 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하거나, 또는 부식에 강한 몰리티타늄(MoTi) 등의 몰리브덴 합금(Mo Alloy)을 증착하여 제 3 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 블랙매트릭스(141) 외부로 노출된 상기 드레인 전극(136)과 접촉하며 상기 스토리지 영역(StgA)에 대응하여 상기 제 1 스토리지 전극(117)과 중첩하는 화소연결패턴(156)과, 상기 화소전극패턴(156)에서 분기하여 일정간격 이격하는 다수의 화소전극(155)을 형성하고, 동시에 상기 공통 콘택홀(121)을 통해 상기 공통배선(116)과 접촉하며 상기 데이터 배선(130) 및 상기 제 1 최외각 공통전극(119)과 중첩하는 제 2 최외각 공통전극(151a)과, 상기 제 2 최외각 공통전극(151a) 내측으로 상기 다수의 각 화소전극(155)과 교대하는 다수의 중앙부 공통전극(151b)을 형성 한다. 이때, 상기 다수의 중앙부 공통전극(151b)과 상기 제 2 최외각 공통전극(151a)은 그 끝단이 공통연결패턴(미도시)을 통해 모두 연결되도록 형성 한다.
또한, 상기 게이트 및 데이터 패드부(미도시)에 있어서는 상기 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 게이트 패드전극(미도시)과 접촉하는 게이트 보조 패드전극(미도시)과 상기 데이터 패드전극(미도시)을 완전히 덮는 형태로 데이터 보조 패드전극(미도시)을 형성 한다.
한편, 실시예에 있어서는 상기 데이터 패드전극(미도시)이 데이터 배선(130)의 일 끝단이 연장하여 형성된 것을 보이고 있지만, 또 다른 변형예로서 상기 게이트 배선(미도시)을 형성하는 단계에서 상기 데이터 패드부(미도시)에 상기 데이터 패드전극(미도시)이 형성되는 부분에 아일랜드 형태로서 다수의 데이터 패드전극(미도시)을 형성하고, 상기 액티브층(123)을 형성하는 단계에서 상기 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 형성한 것과 동일하게 상기 아일랜드 형태의 각 데이터 패드전극(미도시)을 노출시키는 데이터 패드전극(미도시)을 형성하고, 상기 다수의 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b)을 형성하는 단계에서 상기 데이터 배선(130)의 일 끝단과 상기 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 아일랜드 형태의 데이터 패드전극(미도시)과 동시에 접촉하는 형태의 데이터 보조 패드전극(미도시)을 형성할 수도 있다.
이후, 상기 다수의 화소전극(155)과 공통전극(151a, 151b)이 형성된 상기 제 1 기판(110)상에 UV광에 반응하여 그 표면에 구비된 다수의 사이드 체인이 특정한 방향으로 배열되는 특성을 갖는 광 반응성 고분자 물질로 이루어진 광배향막(미도시)을 형성한 후, 상기 UV조사 장치(미도시)를 이용하여 UV광을 조사하여 상기 다수의 사이드 체인이 일방향으로 배열된 광배향막(미도시)이 구비된 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(110)을 완성한다.
이때, 본 발명의 실시예에 있어서 어레이 기판(110)에 대해 UV조사 장치를 이용하여 UV배향을 실시하는 것은 상기 블랙매트릭스(141)가 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 두께를 가짐으로 통상적인 배향 처리를 위한 러빙장치를 이용한 배향을 통해서는 상기 블랙매트릭스(141)의 높은 단차로 인해 이의 주변에는 상기 러빙장치를 통한 러빙포와 마찰시 접촉이 되지 않아 상기 배향막 표면의 사이드 체인이 일방향으로 배열되지 않게 되는 문제가 발생하며, 이러한 러빙장치를 이용한 배향 불량의 문제를 해결하고자 전술한 바와 같이 UN광에 반응하는 광반응성 고분자 물질로 이루어진 광배향막(미도시)을 형성한 후 UV광을 조사하는 UV배향을 실시한 것이다.
다음, 도 6l에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 같은 공정진행에 의해 완성된 어레이 기판(110)에 대응하여 제 2 절연기판(180)에 적, 녹, 청색 레지스트를 순차적으로 도포하고 이를 순차적으로 패터닝함으로써 각 화소영역(P)에 순차적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(R, G, 미도시)이 대응되도록 하는 형태의 컬러필터층(183)을 형성 한다. 이후, 상기 컬러필터층(183)을 덮으며 투명한 유기절연물질을 도포하여 그 표면이 평탄한 형태를 갖는 오버코트층(186)을 형성 한다.
다음, 상기 오버코트층(186) 위로 배향막(미도시)을 형성하고, 상기 배향막(미도시)에 대해 러빙 처리 또는 UV배향 처리를 실시하여 상기 배향막(미도시) 표면에 구비된 다수의 사이드 체인(미도시)이 일방향을 정렬되도록 함으로써 컬러필터 기판(180)을 완성한다. 이 경우 상기 컬러필터 기판(180)에는 오버코트층(187)이 평탄한 표면을 가지며 형성되었으므로 구성요소에 의한 단차 발생이 없으므로 러빙장치를 이용한 러빙처리를 실시하여 배향처리를 실시하여도 배향 불량이 발생하지 않으므로 문제되지 않는다.
이후, 완성된 컬러필터 기판(180)과 상기 어레이 기판(110)을 상기 화소전극(155)과 상기 컬러필터층(183)이 마주하도록 위치시킨 후, 표시영역(AA)을 테두리 하는 형태로 씰패턴(미도시)을 상기 컬러필터 기판(180) 또는 어레이 기판(110)에 형성하고, 상기 씰패턴(미도시) 내측으로 액정층(190)을 개재한 후 합착함으로써 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치(101)를 완성한다.
도 7은 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 배선 주변에 대한 단면도이다. 편의를 위해 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.
본 발명의 실시예(도 5 참조)에 있어서는 상기 블랙매트릭스(도 5의 141)가 상기 데이터 배선(도 5의 130)을 완전히 덮는 형태로 게이트 절연막(120) 상부에 형성됨을 보이고 있지만, 변형예에 있어서는 상기 데이터 배선(130) 주변의 게이트 절연막(120)이 소정폭을 가지며 제거됨으로써 상기 데이터 배선(130)의 양측단에 대해서 상기 제 1 기판(110)의 표면이 노출된 상태를 이루고 있으며, 이러한 상태에서 블랙매트릭스(141)가 상기 데이터 배선(130)의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 나아가 상기 데이터 배선(130) 측단 외측으로 노출된 상기 제 1 기판(110)의 표면과 접촉하도록 형성되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 구성할 경우 상기 공통배선(116)과 동일한 층에 형성된 상기 제 1 최외각 전극(미도시)은 생략될 수도 있다.
이러한 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(110)은 상기 액티브층(123)을 형성하는 단계에서 상기 데이터 배선(130)이 형성될 주변에 대해 상기 게이트 패드 콘택홀(미도시)을 형성하듯이 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하지 않고 이들 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출되도록 형성한 후, 상기 게이트 절연막(120)을 제거함으로 전술한 바와 같은 형태로 데이터 배선(130) 주변에 대해 제 1 기판(110) 표면을 노출시키는 홈(hm)이 형성되도록 할 수 있다. 이후 공정은 블랙매트릭스(141)를 형성하는 단계를 제외하고는 동일한 공정을 진행하며, 상기 블랙매트릭스(141)를 패터닝하는 단계에서 상기 데이터 배선(130) 주변의 홈(hm)까지 상기 블랙매트릭스(141) 형성된 상태로 패터닝되도록 함으로써 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 어레이 기판(110)을 완성할 수 있다.
이러한 변형예에 따른 횡전계형 액정표시장치에 있어서도 실질적으로 상기 홈(hm)이 형성된 부분은 실시예의 데이터 배선(도 5의 130)의 측단 외측과 제 1 최외각 공통전극(도 5의 119)이 형성되는 부분이 되므로 실질적으로 상기 블랙매트릭스(141)의 폭은 본 발명의 실시예와 동일한 수준이 되므로 종래의 횡전계형 액정표시장치 대비 개구율을 향상될 수 있다.
본 발명은 횡전계형 액정표시장치는 본 발명의 취지에 벗어나지 한도 내에서 전술한 실시예 및 변형예에 한정하지 않고 변형 및 변화시킬 수 있음은 자명하다.
101 : 횡전계형 액정표시장치 110 : 어레이 기판
115 : 게이트 전극 117 : 제 1 스토리지 전극
119 : 제 1 최외각 공통전극 120 : 게이트 절연막
123 : 액티브층 125 : 반도체층
127 : 오믹콘택층 130 : 데이터 배선
133 : 소스 전극 136 : 드레인 전극
141 : 블랙매트릭스 151a : 제 2 최외각 공통전극
151b : 중앙부 공통전극 155 : 화소전극
156 : 화소연결패턴(제 2 스토리지 전극)
180 : 컬러필터 기판 183 : 컬러필터층
187 : 오버코트층 190 : 액정층
AA : 표시영역 P : 화소영역
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역

Claims (20)

  1. 화소영역이 정의된 제 1 기판 상에 일방향으로 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하며 형성된 공통배선과;
    상기 게이트 배선과 공통배선 위로 전면에 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과;
    상기 각 화소영역 내의 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점 부근에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 데이터 배선 위로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 데이터 배선의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 제 1 두께를 가지며 형성된 블랙매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선과 중첩하며 상기 데이터 배선의 양측에 각각 형성된 제 1 최외각 공통전극과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극과 그 끝단이 연결되며 일정간격 이격하며 형성된 다수의 중앙부 공통전극과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극 내측으로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 상기 중앙부 공통전극과 교대하며 형성된 다수의 화소전극과;
    상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판 내측면에 형성된 컬러필터층과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 제 1 최외각 전극에 대응하여 상기 게이트 배선이 형성된 층에는 상기 공통배선에서 분기한 형태로 제 2 최외각 공통전극이 구비된 횡전계형 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 최외각 전극은 상기 데이터 배선의 양 측단과 이격하며 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막은 상기 데이터 배선의 양 측단 외측으로 상기 데이터 배선을 따라 상기 제 1 기판을 노출시키는 홈이 형성되며, 상기 블랙매트릭스는 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판 표면과 접촉하며 형성되며, 상기 제 1 최외각 공통전극은 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판의 표면과 접촉하도록 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막에는 상기 각 화소영역 내에 상기 공통배선을 노출시키는 공통콘택홀이 구비되며,
    상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극은 그 끝단이 공통연결패턴에 의해 연결되며, 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 공통배선은 상기 공통콘택홀을 통해 서로 접촉하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 화소영역 내에서 상기 다수의 화소전극은 그 끝단이 화소연결패턴에 의해 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 화소연결패턴은 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 공통배선과 중첩하도록 형성됨으로써 서로 중첩하는 상기 공통배선과 게이트 절연막과 화소연결패턴은 스토리지 커패시터를 이루는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 두께는 1㎛ 내지 2㎛ 이며, 상기 블랙매트릭스는 블랙레진으로 이루어진 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 각 화소영역에 대응하여 순차적으로 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어지며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴은 그 경계가 상기 제 1 기판상의 상기 게이트 및 데이터 배선 상에 위치하며,
    상기 컬러필터층을 덮으며 표면이 평탄한 형태를 갖는 오버코층이 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 제 1 최외각 공통전극 및 중앙부 공통전극 위로 UV광에 반응하여 표면의 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 특징을 갖는 광배향막이 형성되며,
    상기 제 2 기판의 상기 오버코트층을 덮으며 표면의 다수의 제 2 사이드 체인이 러빙 장치를 이용한 러빙처리 또는 UV조사 장치를 통한 UV배향 처리에 의해 일방향으로 정렬되는 배향막이 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스 하부에는 이와 접촉하며 상기 블랙매트릭스와 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태로 무기절연패턴이 형성된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치.
  12. 화소영역이 정의된 제 1 기판 상에 일방향으로 게이트 배선과 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하는 공통배선과 상기 게이트 배선과 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 및 게이트 전극과 공통배선 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과, 상기 게이트 전극에 대응하여 반도체층과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극과 상기 데이터 배선 위로 상기 드레인 전극을 노출시키며 상기 데이터 배선의 상면 및 측단을 완전히 덮으며 제 1 두께를 갖는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙매트릭스 및 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선과 중첩하도록 상기 데이터 배선의 양측에 각각 제 1 최외각 공통전극을 형성하고, 상기 게이트 절연막 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극과 그 끝단이 연결되며 일정간격 이격하며 형성된 다수의 중앙부 공통전극과, 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 최외각 공통전극 내측으로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며 상기 중앙부 공통전극과 교대하며 형성된 다수의 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판의 내측면에 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하고, 상기 액정층을 테두리하는 씰패턴을 형성한 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 각 제 1 최외각 전극에 대응하여 상기 공통배선에서 분기한 형태로 상기 데이터 배선의 양 측단과 이격하여 제 2 최외각 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 데이터 배선과 반도체층 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계는,
    상기 게이트 절연막 위로 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와;
    상기 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층 패터닝하여 상기 게이트 절연막 상에 동일한 형태로 순차 적층된 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 불순물 비정질 실리콘 패턴 상부로 서로 이격하는 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 게이트 절연막 위로 상기 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴을 제거하여 상기 액티브층을 노출시키는 오믹콘택층을 형성하여 상기 액티브층과 상기 서로 이격하는 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층을 형성하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계는 상기 각 화소영역 내에 상기 공통배선을 노출시키는 공통콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계는 상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 다수의 중앙부 공통전극의 끝단을 연결시키는 공통연결패턴과 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 연결시키는 화소연결패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 최외각 공통전극과 상기 공통배선은 상기 공통콘택홀을 통해 서로 접촉하도록 형성하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 화소연결패턴은 상기 게이트 절연막을 개재하여 상기 공통배선과 중첩하도록 형성함으로써 서로 중첩하는 상기 공통배선과 게이트 절연막과 화소연결패턴은 스토리지 커패시터를 이루도록 하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 액티브층과 불순물 비정질 실리콘 패턴을 형성하는 단계는 상기 각 화소영역 내에 상기 데이터 배선의 양 측단 외측으로 상기 데이터 배선을 따라 상기 제 1 기판을 노출시키는 홈이 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 블랙매트릭스와 상기 제 1 최외각 공통전극은 상기 홈 내부에서 상기 제 1 기판 표면과 접촉하도록 형성하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 각 화소영역에 대응하여 순차적으로 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어지며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴은 그 경계가 상기 제 1 기판상의 상기 게이트 및 데이터 배선 상에 위치하도록 형성하며,
    상기 컬러필터층을 덮으며 표면이 평탄한 형태를 갖는 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 제 1 최외각 공통전극 및 중앙부 공통전극 위로 UV광에 반응하여 표면의 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 특징을 갖는 광배향막을 형성하는 단계와;
    상기 광배향막에 UV조사 장치를 이용하여 UV광을 조사함으로서 상기 다수의 제 1 사이드 체인이 일방향으로 정렬되는 광배향하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 상기 오버코트층 위로 그 표면에 다수의 제 2 사이드 체인을 갖는 배향막을 형성하는 단계와;
    상기 배향막에 대해 러빙처리 또는 UV배향 처리를 실시하여 상기 다수의 제 2 사이드 체인이 일방향으로 정렬되도록 하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는 상기 블랙매트릭스 하부로 이와 접촉하며 상기 블랙매트릭스와 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태의 무기절연패턴을 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조 방법.
KR1020100024846A 2010-03-19 2010-03-19 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법 KR101758834B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100024846A KR101758834B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100024846A KR101758834B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110105612A true KR20110105612A (ko) 2011-09-27
KR101758834B1 KR101758834B1 (ko) 2017-07-18

Family

ID=45421024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100024846A KR101758834B1 (ko) 2010-03-19 2010-03-19 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101758834B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130053697A (ko) * 2011-11-16 2013-05-24 엘지디스플레이 주식회사 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
US8842360B2 (en) 2012-06-20 2014-09-23 Liquavista B.V. Electrowetting display device
KR20150066011A (ko) * 2013-12-05 2015-06-16 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법
US9575353B2 (en) 2013-04-10 2017-02-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display
KR20190104113A (ko) * 2013-01-30 2019-09-06 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130053697A (ko) * 2011-11-16 2013-05-24 엘지디스플레이 주식회사 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
US8842360B2 (en) 2012-06-20 2014-09-23 Liquavista B.V. Electrowetting display device
US9513475B2 (en) 2012-06-20 2016-12-06 Amazon Technologies, Inc. Electrowetting display device
KR20190104113A (ko) * 2013-01-30 2019-09-06 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
JP2022174049A (ja) * 2013-01-30 2022-11-22 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
US9575353B2 (en) 2013-04-10 2017-02-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display
KR20150066011A (ko) * 2013-12-05 2015-06-16 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101758834B1 (ko) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101905757B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101294232B1 (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및이의 제조 방법
KR100748442B1 (ko) 수평전계 구동방식 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그제조 방법
KR102054233B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101396943B1 (ko) 액정표시장치 및 제조방법
US8274616B2 (en) Array substrate for liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US8803147B2 (en) Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US8599336B2 (en) Liquid crystal display device and method of fabricating the same
JP5893604B2 (ja) Ｆｆｓ方式液晶表示装置用アレイ基板及びその製造方法
KR101374078B1 (ko) 표시 기판, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 표시 장치
KR20110120624A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판
KR101953141B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 제조방법
KR20110048333A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판
KR101955992B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20070117820A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR20110105612A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR101307961B1 (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판
KR101734467B1 (ko) 횡전계형 액정표시장치 및 이의 제조 방법
KR20130033676A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치
KR20110077645A (ko) 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR101897747B1 (ko) 에프에프에스 방식 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR20080047085A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법
KR20130027207A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20110072132A (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR100630878B1 (ko) 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant