KR20120116651A - 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 투명 기판 상에 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 게이트 배선 및 보조 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 상기 보조 공통전극을 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 상부에 같은 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 데이터 배선을 형성하는 단계와; 투명한 전도성 물질을 증착하고, 패터닝하여 적어도 하나의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 상기 화소전극의 상부에 유기물을 도포하여 유기절연막을 형성하는 단계와; 상기 유기절연막 상부에 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}
본 발명은 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보조 공통전극을 투명한 전도성 물질로 형성하여 제 1 공통 전극의 일부를 제거함에 따라 발생하는 데이터 배선 전계로 인한 데이터 배선 좌우의 빛샘을 방지함과 동시에 개구율 감소를 방지할 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전기발광표시장치(Electro Luminescent Display device) 등이 연구되고 있다.
이 중에서 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나이며, 화소전극과 공통전극 등이 형성되는 두 기판과, 두 기판 사이의 액정층을 포함한다.
이러한 액정표시장치는, 전극에 인가된 전압에 의해 생성된 전기장에 따라 액정층의 액정분자들의 배향을 결정하고, 입사광의 편광을 제어하여 영상을 표시한다.
그리고, 액정표시장치는 동화상 표시에 유리하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인하여 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 이동 단말기의 표시장치(노트북 모니터 등)뿐만 아니라 컴퓨터의 모니터, 텔레비전 등으로 다양하게 이용되고 있다.
액정표시장치는 액정의 배열과 액정에 전계를 인가하는 전극의 배열 형태에 따라, 액정 분자가 90도 트위스트 되도록 배열한 후 전압을 인가하여 액정 분자를 제어하는 TN(Twisted Nematic)모드, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 배향막과 나란한 평면에서 수평전계에 의해 액정분자의 배향을 변화시키는 IPS(In-Plane Switching)모드, 액정분자의 초기 배향이 기판에 평행하게 배열되고 전극은 제1 및 제2기판 각각에 형성되어 액정에 수직전계를 인가하는VA(Vertical Alignment)모드 등으로 구분된다.
이 중 IPS방식의 액정표시장치는, 일반적으로 서로 대향배치되며 그 사이에 액정층을 구비하는 제1기판과 제2기판을 포함하며, 액정층의 액정분자가 횡전계에 의해 수평 구동되므로 시야각이 우수하다.
도1은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도1에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(20) 사이에는 액정층(30)이 개재되어 있다.
어레이 기판(10)상에는 공통전극(13)과 화소전극(9)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 이때, 공통전극(13)과 화소전극(9)에 전압이 인가됨에 따라 공통전극(13)과 화소전극(9) 사이에는 수평전계(L)가 형성되고, 이러한 수평전계(L)에 의해 액정층(30)의 액정분자들의 배향이 결정되어 영상을 표시할 수 있다.
도2는 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도를 도시한 도면이고, 도3은 도 2를 절단선 III-III'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 도3의 A부분에 대한 확대도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판(10)에는 서로 교차하여 부화소영역(SP)을 정의하는 게이트 배선(1) 및 데이터 배선(7)이 형성되고, 게이트 배선(1)과 평행하게 공통 배선(12)이 배열되며, 그 공통 배선(12) 하부에는 공통 배선(12)과 중첩되도록 화소전극 패턴(8)이 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 공통 배선(12)으로부터 분기된 적어도 하나의 제 1 공통전극(13a) 및 제 2 공통전극(13b)이 형성되며, 화소전극 패턴(8)으로부터 분기된 적어도 하나의 화소전극(9)이 형성된다.
이러한 제 1 공통전극(13a) 및 제 2 공통전극(13b), 그리고 화소전극(9)은 서로 교대로 데이터 배선(7)과 평행하게 배열되며, 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 전도성 물질로 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 게이트 배선(1) 및 데이터 배선(7)에 연결되어 제어신호에 의해 온/오프(ON/OFF)가 제어되는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 스토리지 커패시터(미도시)가 형성된다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)은 게이트 배선(1)으로부터 분기된 게이트전극(2)과, 데이터 배선(7)으로부터 분기된 소스전극(5a)과, 화소전극 패턴(8)과 연결되는 드레인 전극(5b) 등을 포함한다.
한편, 데이터 배선(7)과 평행하며, 제 1 공통전극(13a)과 중첩되도록 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질로 구성되는 보조 공통전극(3)이 배열되는데, 게이트 배선(1)과 동시에 형성되며, 공통 콘택홀(14)을 통해 제 1 공통전극(13a)과 연결된다.
이러한 보조 공통전극(3)에는 제 1 및 제 2 공통전극(13a, 13b)과 동일한 공통전압이 인가되기 때문에 보조 공통전극(3)을 통해 화소전극(9)과 데이터 배선(7) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시킬 수 있다.
도3에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(10)상에는, 보조 공통전극(3)이 게이트 배선(1)과 동일층에 형성되고, 그 상부에는 게이트 절연막(4)이 형성되며, 게이트 절연막(4) 위에 데이터 배선(7)과 화소전극(9)이 동일층에 형성된다.
데이터 배선(7)과 화소전극(9) 위로 기판 전체에 걸쳐 유기절연막(11)이 도포되고, 유기절연막(11) 상부에 제 1 및 제 2 공통전극(13a, 13b)이 형성되며, 그 위로 제 1 배향막(16)이 형성된다.
또한, 컬러필터 기판(20)에는 데이터 배선(7) 등의 비표시영역을 가리는 블랙매트릭스(24)와, 부화소영역(SP)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 컬러필터(22)가 형성되어 있으며, 그 위에는 제 2 배향막(26)이 도포된다.
도4에 도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(20)의 블랙매트릭스(24)는 어레이 기판(10)에 형성된 데이터 배선(7) 등의 비표시영역을 가리도록 형성되어 있다.
그리고, 화소전극(9)과 데이터 배선(7) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시키기는 보조 공통전극(3)은 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질(불투명 물질)로 구성된다. 따라서, 보조 공통전극(3)은 블랙매트릭스(24)와 대응되는 영역에서 벗어나면 개구율이 좁아지는 문제점이 발생하기 때문에 도시한 바와 같이, 블랙매트릭스(24)의 양 끝단을 벗어나지 않게 형성되어 있다.
이와 같이 형성된 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는 데이터 배선(7) 위에 제 1 공통전극(13a)을 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있지만, 한편으로는 제 1 공통전극(13a)이 데이터 배선(7)을 덮고 있어서 데이터 배선(7)의 불량을 검출하기 위한 검사가 용이하지 않고, 제 1 공통전극(13a)과의 커패시턴스에 의한 부하가 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전도성물질로 형성된 제 1 공통전극의 일부를 제거함으로써, 데이터 배선의 불량을 검출하기 위한 검사를 용이하게 하고, 또한, 제 1 공통전극과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시킬 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 보조 공통전극을 투명한 전도성 물질로 형성하여 제 1 공통 전극의 일부를 제거함에 따라 발생하는 데이터 배선 전계로 인한 데이터 배선 좌우의 빛샘을 방지함과 동시에 개구율 감소를 방지할 수 있는 횡전계 방식 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 횡전계형 액정표시장치는, 대향합착되는 제1기판과 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 액정셀과; 상기 제1기판 상부에 형성되며, 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 다수의 데이터 배선과; 상기 데이터 배선 위로 형성된 유기절연막과; 상기 유기 절연막 상부에 형성되며, 공통 배선으로부터 분기된 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공통전극과; 상기 다수의 게이트 배선과 평행한 화소전극 패턴으로부터 분기되는 적어도 하나의 화소전극을 포함하며, 상기 데이터 배선의 하부층에 상기 화소전극과 상기 데이터 배선 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시키기 위한 보조 공통전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 형성되고, 상기 제 2 공통전극은 상기 화소전극과 소정 간격 이격하여 형성되며, 상기 제 1 공통전극은, 상기 데이터 배선과의 기생 커패시턴스에 의한 부하를 감소시키기 위하여 상기 데이터 배선과 중첩되는 일부가 제거되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 게이트 배선으로부터 분기된 게이트전극과; 상기 다수의 게이트 배선 또는 상기 게이트전극 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트전극에 대응하여 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 상부로 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하며,
상기 드레인 전극 일끝단은 상기 화소전극 패턴과 연결되고, 상기 소스 전극의 일 끝단은 상기 데이터 배선과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 화소전극은 상기 데이터 배선과 동일층에 형성되거나 상기 제 1 및 제 2 공통전극과 동일층에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 화소전극 및 상기 제 1 및 제 2 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 보조 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 공통전극, 그리고 상기 보조 공통전극에는 동일한 공통 전압이 인가될 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 투명 기판 상에 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 게이트 배선 및 보조 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 상기 보조 공통전극을 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막 상부에 같은 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 데이터 배선을 형성하는 단계와; 투명한 전도성 물질을 증착하고, 패터닝하여 적어도 하나의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 상기 화소전극의 상부에 유기물을 도포하여 유기절연막을 형성하는 단계와; 상기 유기절연막 상부에 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 보조 공통전극은 상기 화소전극과 상기 데이터 배선 사이에 발생하는 횡전계를 차폐하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 형성되고, 상기 제 2 공통전극은 상기 화소전극과 소정 간격 이격하여 형성되며, 상기 제 1 공통전극은, 상기 데이터 배선과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시키기 위하여 상기 데이터 배선과 중첩되는 일부가 제거되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 보조 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성되며, 하프톤 마스크를 이용하여 상기 게이트 배선과 동시에 형성되는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치에서는, 제 1 공통전극의 일부를 제거함으로써, 데이터 배선의 불량을 검출하기 위한 검사를 용이하게 하고, 또한, 데이터 배선과 제 1 공통전극과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시킬 수 있다.
또한, 제 1 공통 전극의 일부를 제거함에 따라 발생하는 데이터 배선 전계에 의한 데이터 배선 좌우의 빛샘을 방지함과 동시에 개구율 감소를 방지할 수 있다.
도1은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도2는 종래의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도를 도시한 도면이다.
도3은 도2를 절단선 III-III'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 도3의 A부분에 대한 확대도이다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도를 도시한 도면이다.
도6은 도5를 절단선 VI-VI'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도7a 내지 도7d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도8은 도6의 B부분에 대한 확대도를 도시한 도면이다.
도9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 배선 부근에서 빛샘이 발생함을 나타내는 도면이다.
도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도를 도시한 도면이다.
도11은 도10을 절단선 XI-XI'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도12a 내지 도12c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도13은 도11의 C부분에 대한 확대도를 도시한 도면이다.
도14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 배선 부근에서 빛샘이 제거되었음을 나타내는 도면이다.
본 발명의 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 경우에는 화소전극이 데이터 배선과 동일한 층에 형성되어 있는 것으로 가정하고 설명하고 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 화소전극이 제1 및 제2 공통전극과 동일한 층에 형성될 수도 있으며, 그에 따라 공통 배선과, 화소전극 패턴의 위치도 달라질 수 있다.
또한, 제 1 공통전극이 ITO나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 구성된다고 설명하고 있지만 이에 한정되지는 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이고, 도6은 도 5를 절단선 VI-VI'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판(110)에는 서로 교차하여 부화소영역(SP)을 정의하는 게이트 배선(101) 및 데이터 배선(107)이 형성되고, 게이트 배선(101)과 평행하게 공통 배선(112)이 배열되며, 그 공통 배선(112) 하부에는 공통 배선(112)과 중첩되도록 화소전극 패턴(108)이 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 공통 배선(112)으로부터 분기된 적어도 하나의 제 1 공통전극(113a) 및 제 2 공통전극(113b)이 형성되며, 화소전극 패턴(108)으로부터 분기된 적어도 하나의 화소전극(109)이 형성된다.
이러한 제 1 공통전극(113a) 및 제 2 공통전극(113b), 그리고 화소전극(109)은 서로 교대로 데이터 배선(107)과 평행하게 배열되며, 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 전도성 물질로 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 게이트 배선(101) 및 데이터 배선(107)에 연결되어 제어신호에 의해 온/오프(ON/OFF)가 제어되는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 스토리지 커패시터(미도시)가 형성된다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)은 게이트 배선(101)으로부터 분기된 게이트전극(102)과, 데이터 배선(107)으로부터 분기된 소스전극(105a)과, 화소전극 패턴(108)과 연결되는 드레인 전극(105b) 등을 포함한다.
한편, 데이터 배선(107)과 평행하며, 제 1 공통전극(113a)과 중첩되도록 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질로 구성되는 보조 공통전극(103)이 배열되는데, 게이트 배선(101)과 동시에 형성되며, 공통 콘택홀(114)을 통해 제 1 공통전극(113a)과 연결된다.
이러한 보조 공통전극(103)에는 제 1 및 제 2 공통전극(113a, 113b)과 동일한 공통전압이 인가되기 때문에 보조 공통전극(103)을 통해 화소전극(109)과 데이터 배선(107) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시킬 수 있다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(110)상에는, 보조 공통전극(103)이 게이트 배선(101)과 동일층에 형성되고, 그 상부에는 게이트 절연막(104)이 형성되며, 게이트 절연막(104) 위에 형성되어 데이터 배선(107)과 화소전극(109)이 동일층에 형성된다.
데이터 배선(107)과 화소전극(109) 위로 기판 전체에 걸쳐 유기절연막(111)이 도포되고, 유기절연막(111) 상부에 제 1 및 제 2 공통전극(113a, 113b)이 형성되며, 그 위로 제 1 배향막(116)이 형성된다. 여기서, 제 1 공통전극(113a)의 일부가 제거되어 형성된다.
또한, 컬러필터 기판(120)에는 빛이 새는 것을 막아주는 블랙매트릭스(124)와, 컬러필터(122)가 형성되어 있으며, 그 위에는 제 2 배향막(126)이 도포된다.
종래의 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는 도3에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(7) 위에 투명한 제 1 공통전극(13a)을 형성함으로써 개구율을 향상시킬 수 있지만, 한편으로는 제 1 공통전극(13a)이 데이터 배선(7)을 덮고 있어서 데이터 배선(7)의 불량을 검출하기 위한 검사가 용이하지 않고, 제 1 공통전극(13a)과의 커패시턴스에 의한 부하가 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는, 도시한 바와 같이, 제 1 공통전극(113a)의 일부를 제거함에 따라 데이터 배선(107)이 일부 노출되어 데이터 배선(107)의 불량을 검출하기 위한 검사를 용이해지고, 더불어 제 1 공통전극(113a)과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시킬 수 있다.
도7a 내지 도7d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도7a에 도시한 바와 같이, 유리와 같은 투명기판에 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금과 같은 금속 물질을 스퍼터링 방법을 통하여 증착한 후, 패터닝하여 게이트 배선(101)과, 게이트전극(102)을 형성하고, 게이트 배선(101)과 수직한 방향으로 보조 공통전극(103)을 형성한다. 그리고, 게이트 배선(101) 및 보조 공통전극(103)을 포함하는 투명기판 전면에 걸쳐서 플라즈마 CVD 방법등을 이용하여 SiNx 또는 SiOx 등을 증착하여 게이트절연막(104)을 형성한다.
다음으로, 도7b에 도시한 바와 같이, Cu, Mo, Ta, Al, Cr, Ti, Al 합금과 같은 금속 물질을 스퍼터링 방법을 통하여 증착한 다음 패터닝하여 데이터 배선(107)을 형성한다.
그리고 나서 도7c에 도시한 바와 같이, ITO나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 이를 패터닝하여 적어도 하나의 화소전극(109)을 형성하고, 데이터 배선(107)과 적어도 하나의 화소전극(109)이 형성된 상부 전면에 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)나 아크릴과 같은 유기물을 도포하여 유기절연막(111)을 형성한다.
도7d에 도시한 바와 같이, ITO나 IZO와 같은 투명한 물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 이를 패터닝하여 데이터 배선(107)에 대응되는 위치에 일부를 제거한 제 1 공통전극(113a)을 형성하고, 화소전극(109)과 소정 간격을 이격하고, 데이터 배선(107)과 평행하도록 적어도 하나의 제 2 공통전극(113b)을 형성하고, 그 상부에 제1배향막을 형성한다.
도8은 도6의 B부분에 대한 확대도이고, 도9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 데이터 배선(107) 부근에서 빛샘이 발생함을 나타내는 도면이다.
도8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터 기판(120)의 블랙매트릭스(124)는 어레이 기판(110)에 형성된 데이터 배선(107) 등의 비표시영역을 가리도록 형성된다.
그리고, 화소전극(109)과 데이터 배선(107) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시키기는 보조 공통전극(103)은 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질(불투명 물질)로 구성된다. 따라서, 보조 공통전극(103)은 블랙매트릭스(124)와 대응되는 영역에서 벗어나면 개구율이 좁아지는 문제점이 발생하기 때문에 도시한 바와 같이, 블랙매트릭스(124)의 양 끝단을 벗어나지 않게 형성된다.
특히, 본 발명에서는 데이터 배선(107)의 불량을 검출하기 위한 검사를 용이하게 하고, 또한, 데이터 배선(107)과 제 1 공통전극(113a)과의 기생 커패시턴스에 의한 부하를 감소시킬 수 있도록 제 1 공통전극(113a)의 일부를 제거한다.
본 발명의 제 1실시예에서는 제 1 공통전극(113a)의 일부를 제거함으로써, 데이터 배선(107)이 일부 노출되어 데이터 배선(107)의 불량을 검출하기 위한 검사를 용이해지고, 더불어 제 1 공통전극(113a)과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
예를 들면, 종래의 데이터 배선(7)과 제 1 공통전극(3a)에 기인한 기생 커패시턴스가 2.31E-16(F/㎛)이라면, 본 발명에 따르면, 데이터 배선(107)과 제 1 공통전극(3a)에 기인한 기생 커패시턴스가 1.93E-16(F/㎛)가 되어 종래보다 16.5% 감소한다.
그러나, 제 1 공통전극(113a)의 일부를 제거함에 따라 데이터 배선(107)의 전계에 의해 데이터 배선(107) 좌우의 빛샘이 발생하는 문제점이 발생한다.
즉, 도9에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(107)의 좌우 부근에서 투과율(transmittance)이 급격히 증가하고 있어 데이터 배선(107) 좌우로 빛샘이 발생함을 알 수 있다.
위와 같이 발생되는 빛샘을 방지 하기 위해 제 1 공통전극(113a)과 보조 공통전극(103)의 폭을 확장하게 되면, 개구율이 감소하는 문제점이 발생한다.
도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 평면도이고, 도11은 도 10을 절단선 XI-XI'을 따라 절단한 부분에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도10에 도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판(210)에는 서로 교차하여 부화소영역(SP)을 정의하는 게이트 배선(201) 및 데이터 배선(207)이 형성되고, 게이트 배선(201)과 평행하게 공통 배선(212)이 배열되며, 그 공통 배선(212) 하부에는 공통 배선(212)과 중첩되도록 화소전극 패턴(208)이 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 공통 배선(212)으로부터 분기된 적어도 하나의 제 1 공통전극(213a) 및 제 2 공통전극(213b)이 형성되며, 화소전극 패턴(208)으로부터 분기된 적어도 하나의 화소전극(209)이 형성된다.
이러한 제 1 공통전극(213a) 및 제 2 공통전극(213b), 그리고 화소전극(209)은 서로 교대로 데이터 배선(207)과 평행하게 배열되며, 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명전도성 물질로 형성된다.
그리고, 각 부화소영역(SP) 내에는 게이트 배선(201) 및 데이터 배선(207)에 연결되어 제어신호에 의해 온/오프(ON/OFF)가 제어되는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 스토리지 커패시터(미도시)가 형성된다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)은 게이트 배선(201)으로부터 분기된 게이트전극(202)과, 데이터 배선(207)으로부터 분기된 소스전극(205a)과, 화소전극 패턴(208)과 연결되는 드레인 전극(205b) 등을 포함한다.
한편, 데이터 배선(207)과 평행하며, 제 1 공통전극(213a)과 중첩되도록 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 구성되는 보조 공통전극(203)이 배열되는데, 하프톤 마스크를 이용하여 게이트 배선(201)과 동시에 형성되며, 공통 콘택홀(214)을 통해 제 1 공통전극(213a)과 연결된다. 하프톤 마스크를 이용한 제조공정에 대해서는 도12a 내지 도12c에서 자세히 설명하기로 한다.
이러한 보조 공통전극(203)에는 제 1 및 제 2 공통전극(213a, 213b)과 동일한 공통전압이 인가되기 때문에 보조 공통전극(203)을 통해 화소전극(209)과 데이터 배선(207) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시킬 수 있다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(210)상에는, 보조 공통전극(203)이 게이트 배선(201)과 동일층에 형성되고, 그 상부에는 게이트 절연막(204)이 형성되며, 게이트 절연막(204) 위에 형성되어 데이터 배선(207)과 화소전극(209)이 동일층에 형성된다.
데이터 배선(207)과 화소전극(209) 위로 기판 전체에 걸쳐 유기절연막(211)이 도포되고, 유기절연막(211) 상부에 제 1 및 제 2 공통전극(213a, 213b)이 형성되며, 그 위로 제 1 배향막(216)이 형성된다.
또한, 컬러필터 기판(220)에는 빛이 새는 것을 막아주는 블랙매트릭스(224)와, 컬러필터(222)가 형성되어 있으며, 그 위에는 제 2 배향막(226)이 도포된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는, 도시한 바와 같이, 제 1 공통전극(113a)의 일부를 제거함에 따라 데이터 배선(107)의 전계에 의해 데이터 배선(107) 좌우의 빛샘이 발생하는 문제점이 발생하고, 위와 같이 발생되는 빛샘을 방지 하기 위해 제 1 공통전극(113a)과 보조 공통전극(103)의 폭을 확장하게 되면, 개구율이 감소하는 문제점이 발생한다
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는, 보조 공통전극(203)을 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질로 아니라, 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성하고, 보조 공통전극(203)의 폭을 확장함에 따라 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치에서 발생하는 빛샘도 방지할 수 있고, 개구율이 감소를 방지할 수 있다.
도12a 내지 도12c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
참고로, 하프톤 마스크(half tone mask)은 투과영역, 하프톤 영역, 차단영역으로 이루어져 있으며, 하프톤 영역은 그 두께에 따라 빛의 투과량을 조절할 수 있는 금속물질(예를 들면, 몰리브덴 실리사이드:MoSi)이 형성되어 있으며, 하프톤 영역을 통해 조사되는 노광량은 투과영역보다 적기 때문에, 포토레지스트막(PR)을 도포한 후, 하프톤 마스크를 이용하여 노광하게 되면, 하프톤 영역에 남아있는 포토레지스트막(PR)의 두께와 차단영역에 남아있는 포토레지스트막(PR)의 두께가 다르게 형성된다. 이와 같은 하프톤 마스크(half tone mask)를 이용하게 되면 제조공정을 단순화시킬 수 있다.
먼저, 투명기판에 ITO나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질을 증착하고, 다시 그 상부에 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금과 같은 메탈을 증착한 후에, 포토레지스터(PR)를 도포한다.
다음으로 하프톤 마스크(half tone mask)를 이용하여 노광 및 현상을 하는데, 이때, 하프톤 마스크(half tone mask)의 차단영역은 게이트 배선(201) 또는 게이트전극(202)이 형성될 부분과 대응되고, 하프톤영역은 보조 공통전극(203)이 형성될 부분에 대응되고, 투과영역은 나머지 부분에 대응되도록 구성된다.
도12a에 도시한 바와 같이, 게이트 배선이 형성될 부분과 보조 공통전극이 형성될 부분에 대응되는 영역의 포토레지스터(PR)만 남아 있고, 나머지 부분의 포토레지스터(PR)는 제거된다.
그리고, 메탈과 ITO를 에칭하게 되면, 도12b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선이 형성될 부분과 보조 공통전극(Vcom 전극)이 형성될 부분만 남게 된다.
다음으로, 보조 공통전극(Vcom 전극)을 형성하기 위하여 다시 노광 및 현상을 한 후, 메탈을 에칭하게 되면, 도12c에 도시한 바와 같이, ITO나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 구성되는 보조 공통전극(Vcom 전극)이 형성된다.
그 후 노광 및 현상을 하게 되면 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금과 같은 메탈로 구성되는 게이트 배선이 형성된다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에서는 게이트 배선의 하부층에 투명한 보조 공통전극(Vcom 전극)을 형성함에 따라 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치에서 발생하는 빛샘도 방지할 수 있고, 개구율이 감소를 방지할 수 있다.
이후의 과정은 도7b 내지 도7d에 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도13은 도11의 C부분에 대한 확대도이고, 도14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판(210)의 데이터 배선(207) 부근에서 빛샘이 제거되었음을 나타내는 도면이다.
도13에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터 기판(220)의 블랙매트릭스(224)는 어레이 기판(210)에 형성된 데이터 배선(207) 등의 비표시영역을 가리도록 형성된다.
그리고, 화소전극(209)과 데이터 배선(207) 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시키기는 보조 공통전극(203)은 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 구성되기 때문에 블랙매트릭스(224)와 대응되는 영역에서 벗어나더라도 개구율이 좁아지는 문제점이 발생하지 않기 때문에 도시한 바와 같이, 보조 공통전극(203)은 블랙매트릭스(224)의 양 끝단을 벗어나도록 형성될 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 경우에는, 보조 공통전극(203)을 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금 등과 같은 금속 물질로 아니라, 인듐-틴-옥사이드(Induim-Tin-Oxide: ITO)나 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성하고, 보조 공통전극(203)의 폭을 확장함에 따라 제 1 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치에서 발생하는 빛샘도 방지할 수 있고, 개구율 감소를 방지할 수 있다.
도14를 살펴보면, 데이터 배선(207)의 좌우 부근에서 투과율(transmittance)이 감소하고 있어 데이터 배선(207) 좌우로 빛샘이 제거되었음을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
101: 게이트 배선 102: 게이트전극
103: 보조 공통전극 105a: 소스전극
105b: 드레인전극 107: 데이터 배선
108: 화소전극 패턴 109: 화소전극

Claims (10)

  1. 대향합착되는 제1기판과 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 액정셀과;
    상기 제1기판 상부에 형성되며, 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 다수의 데이터 배선과;
    상기 데이터 배선 위로 형성된 유기절연막과;
    상기 유기 절연막 상부에 형성되며, 공통 배선으로부터 분기된 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공통전극과;
    상기 다수의 게이트 배선과 평행한 화소전극 패턴으로부터 분기되는 적어도 하나의 화소전극을 포함하며,
    상기 데이터 배선의 하부층에 상기 화소전극과 상기 데이터 배선 사이에 발생하는 횡전계를 차폐시키기 위한 보조 공통전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 형성되고, 상기 제 2 공통전극은 상기 화소전극과 소정 간격 이격하여 형성되며,
    상기 제 1 공통전극은, 상기 데이터 배선과의 기생 커패시턴스에 의한 부하를 감소시키기 위하여 상기 데이터 배선과 중첩되는 일부가 제거되어 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 배선으로부터 분기된 게이트전극과;
    상기 다수의 게이트 배선 또는 상기 게이트전극 위로 형성된 게이트 절연막과;
    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트전극에 대응하여 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 상부로 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하며,
    상기 드레인 전극 일끝단은 상기 화소전극 패턴과 연결되고, 상기 소스 전극의 일 끝단은 상기 데이터 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극은 상기 데이터 배선과 동일층에 형성되거나 상기 제 1 및 제 2 공통전극과 동일층에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극 및 상기 제 1 및 제 2 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 공통전극, 그리고 상기 보조 공통전극에는 동일한 공통 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치.
  8. 투명 기판 상에 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 게이트 배선 및 보조 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 상기 보조 공통전극을 상부에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막 상부에 같은 금속물질을 증착하고, 패터닝하여 데이터 배선을 형성하는 단계;
    투명한 전도성 물질을 증착하고, 패터닝하여 적어도 하나의 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 배선과 상기 화소전극의 상부에 유기물을 도포하여 유기절연막을 형성하는 단계;
    상기 유기절연막 상부에 적어도 하나의 제 1 및 제 2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 보조 공통전극은 상기 화소전극과 상기 데이터 배선 사이에 발생하는 횡전계를 차폐하는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 형성되고, 상기 제 2 공통전극은 상기 화소전극과 소정 간격 이격하여 형성되며,
    상기 제 1 공통전극은, 상기 데이터 배선과의 커패시턴스에 의한 부하를 감소시키기 위하여 상기 데이터 배선과 중첩되는 일부가 제거되어 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보조 공통전극은 투명한 전도성 물질로 구성되며, 하프톤 마스크를 이용하여 상기 게이트 배선과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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