KR101599318B1 - 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치 및 그 제조방법은 하나의 화소 내에 블록(block)으로 설계되지 않는 여분의 영역을 RGB 서브화소에 재분배하여 블록을 비대칭적으로 설계함으로써 액정표시패널의 투과율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이러한 투과효율의 향상으로 화질이 향상되는 효과를 제공한다.

프린지 필드형 액정표시장치, 블록, RGB 서브화소, 투과율

Description

프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법{FRINGE FIELD SWITCHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소영역 내 최외곽 블록에서 투과효율을 향상시키도록 한 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.

상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.

상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영 역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

이때, 상기 액정표시장치에 일반적으로 사용되는 구동방식으로 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식이 있으나, 상기 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치는 시야각이 90도 정도로 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정표시패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.

이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식 액정표시장치가 있으며, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도로써, 화소전극 및 공통전극 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿을 관통하여 화소영역 및 공통전극 상에 위치하는 액정 분자를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내고 있다.

이때, 도면에는 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)로 구성되는 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판(10)에 는 상기 투명한 어레이 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(16)과 데이터라인(17)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(16)에 연결된 게이트전극(21), 상기 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극(22) 및 화소전극(18)에 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(21)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(21)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23) 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.

상기 화소영역 내에는 프린지 필드를 형성하기 위한 화소전극(18)과 공통전극(8)이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(8)은 상기 화소전극(18)과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(8) 내에 다수개의 슬릿(8s)을 포함하고 있다.

이때, 박스 형태의 상기 화소전극(18)은 상기 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하며, 상기 공통전극(8)은 RGB 서브화소(n-1, n, n+1) 내에 동일한 개수의 블록(block)을 가지도록 형성되어 있다.

여기서, 상기 블록을 구성하는 상기 공통전극(8)의 슬릿(8s)은 일정한 피치(D1)를 가지며 반복적으로 형성되어 있으나, 마스크 정렬오차 및 공정상의 이유로 실질적으로 상기 RGB 서브화소(n-1, n, n+1) 내에 정수 배로 배치되지 않아 화소영역 내 최외곽 블록에 여분의 영역이 존재하게 된다.

이럴 경우 도 3을 참조하면, 상기 최외곽 블록의 여분의 영역에서 투과율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

참고로, 도 2에 도시된 프린지 필드형 액정표시장치는 각 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)가 모두 36㎛의 폭으로 설계되어 화소의 전체 폭이 108㎛이며, 양쪽의 최외곽 블록을 제외한 공통전극(80)의 슬릿(8s)은 5㎛의 폭(W1)과 3㎛의 피치(D1)를 가지도록 설계되어 있다. 이때, 여분의 영역이 존재하는 최외곽 블록은 2.4㎛의 여분의 폭(d1)을 가지고 있어 슬릿(8s) 폭이 7.4㎛에 해당하여 투과율 감소를 야기하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액정표시패널의 투과율을 개선시키도록 한 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 투과율이 개선된 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판을 5번의 마스크공정으로 제작하도록 한 한 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프린지 필드형 액정표시장치는 하나의 화소는 다수개의 서브화소로 구성되고, 상기 화소가 다수개 구비되어 화소부를 구성하는 프린지 필드형 액정표시장치에 있어, 화소영역에 구비되며, 드레인전극에 전기적으로 접속하는 박스형태의 화소전극, 상기 화소전극 위의 제 2 절연막 및 상기 제 2 절연막 위의 상기 화소부에 구비되며, 상기 화소영역 내에 다수개의 슬릿을 가진 공통전극을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 슬릿은 일정한 피치를 가지며 반복적으로 배치되어 블록을 구성하고, 상기 각각의 서브화소는 최외곽 블록들의 슬릿이 다른 블록들의 슬릿보다 더 큰 폭을 가지며, RGB 서브화소 중 하나의 서브화소는 다른 서브화소들에 비해 더 많은 블록을 가질 수 있다.

본 발명의 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법은 하나의 화소는 다수개의 서브화소로 구성되고, 상기 화소가 다수개 구비되어 화소부를 구성하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법에 있어, 화소영역에 드레인전극에 전기적으로 접속하는 박스형태의 화소전극을 형성하는 단계 및 상기 화소전극 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계, 상기 제 2 절연막 위의 상기 화소부에, 상기 화소영역 내에 다수개의 슬릿을 가지도록 공통전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 슬릿은 일정한 피치를 가지며 반복적으로 배치되어 블록을 형성하고, 상기 각각의 서브화소는 최외곽 블록들의 슬릿이 다른 블록들의 슬릿보다 더 큰 폭을 가지도록 형성되며, RGB 서브화소 중 하나의 서브화소는 다른 서브화소들에 비해 더 많은 블록을 가지도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법은 투과효율을 약 0.15659에서 0.16261로 3.84% 향상시킴으로써 화질이 향상되는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법은 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 수율을 향상시키는 동시에 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 화소전극 및 공통전극 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿을 관통하여 화소영역 및 화소전극 상에 위치하는 액정 분자를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내고 있다.

참고로, 도면에는 설명의 편의를 위해 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)로 구성되는 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있으며, 또한 실제의 액정표시장치에서는 M개의 게이트라인과 N개의 데이터라인이 교차하여 NxM개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(110)에는 상기 어레이 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(116)과 데이터라인(117)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 프린지 필드를 발생시켜 액정(미도시)을 구동시키는 다수개의 슬릿(108s)을 가진 공통전극(108)과 박스형태의 화소전극(118)이 형성되어 있다.

상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)과 소오스/드레인전극(122, 123) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.

이때, 상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(117)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 별도의 콘택홀 없이 직접 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속하게 된다.

여기서, 상기 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 액정층 내에 포물선 형태의 횡전계인 프린지 필드(Fringe Field)를 유발시켜 액정분자를 구동시키는 프린지 필드형 액정표시장치를 예를 들어 나타내고 있다.

전술한 바와 같이 상기 화소영역 내에는 프린지 필드를 형성하기 위한 공통전극(108)과 화소전극(118)이 형성되어 있는데, 이때 상기 화소전극(118)은 상기 화소영역 내에 박스형태로 형성되어 있으며, 상기 공통전극(108)은 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 형성되는 동시에 각각의 화소영역 내에서 다수개의 슬릿(108s)을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 상기 공통전극(108)을 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 형성하게 되면 각각의 화소영역에 공통전극을 형성하는 경우에 비해 상기 공통전극들 사이를 전기적으로 접속시키기 위한 공통라인을 형성할 필요가 없게 된다. 그 결과 어레이 기판(110)을 제작하는데 필요한 마스크수를 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 불투명한 공통라인이 필요 없게 되는 동시에 공통전극(108)이 데이터라인(117) 상부에도 형성되게 되므로 개구율이 향상되게 되며, 화소전극(118)의 좌우 끝이 데이터라인(117) 주위의 최외곽 슬릿(108s) 내에 존재하게 되어 상기 데이터라인(117) 주위의 투과율이 극대화되게 된다.

특히, 상기 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 하나의 화소 내에 블록으로 설계되지 않는 여분의 영역을 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)에 재분배하여 블록을 비대칭적으로 설계함으로써 액정표시패널의 투과율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 예를 들어 R 서브화소(n-1) 및 B 서브화소(n+1) 내에 3개의 블록을 가지는데 비해 G 서브화소(n) 내에는 4개의 블록을 가지도록 형성되어 있다.

이때, 도면에는 화소의 전체 폭이 108㎛로 기존과 동일한데 비해 상기 R 서브화소(n-1) 및 B 서브화소(n+1)는 약 34.4㎛의 폭으로 설계되고 상기 G 서브화소(n)는 약 39.2㎛의 폭으로 설계된 경우를 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 따라 상기 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)는 양쪽의 최외곽 블록을 제외한 공통전극(180)의 슬릿(108s)이 약 5㎛의 폭(W2)과 3㎛의 피치(D2)를 가지도록 설계되는 한편, 상기 양쪽의 최외곽 블록은 약 1.5㎛ 폭(d2)의 최소 여분만을 가지도록 설계되는 동시에 여분의 영역을 G 서브화소(n)에 재분배하여 하나의 블록을 추가함 으로써 전체적인 투과율을 향상시킬 수 있게 된다. 이와 같이 투과효율이 약 0.15659에서 0.16261로 3.84% 향상됨에 따라 화질이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

이때, 상기와 같은 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)의 비대칭 구조에 따른 디스플레이(display)되는 색상의 왜곡은 예를 들어 백라이트의 파장을 조절함으로써 해결할 수 있게 된다.

또한, 도면에는 G 서브화소(n)가 다른 R 서브화소(n-1) 및 B 서브화소(n+1)에 비해 1개의 블록이 추가되어 비대칭적인 구조를 갖는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상기 R 서브화소(n-1) 또는 B 서브화소(n+1)가 다른 개수의 블록을 가지는 경우에도 적용될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)에 다른 개수의 블록이 구성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상기 RGB 서브화소(n-1, n, n+1)가 다른 길이의 피치를 가지도록 구성되는 경우에도 적용될 수 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극과 데이터패드전극이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(driving circuit portion)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.

즉, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인과 데이터패드라인에 연결되며, 상기 게이트패드라인과 데이터패드라인은 상기 게이트패드라인과 데이터패드라인에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드전극과 데이터패드전극을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 한번의 마스크공정으로 형성하고 상기 드레인전극 위에 별도의 콘택홀 없이 직접 접속하도록 화소전극을 형성함으로써 총 5번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5e는 도 4에 도시된 어레이 기판의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 TFT 영역의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 n-1번째 서브화소와 n번째 서브화소에 대한 화소영역의 어레이 기판을 제조하는 공정을 예를 들어 나타내고 있다.

또한, 도 6a 내지 도 6d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.

도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트전극(121)과 게이트라인(116)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에 게이트패드라인(미도시)을 형성한다.

이때, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 게이트패드라인은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.

여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.

다음으로, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 게이트패드라인이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115a), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 형성한다.

이때, 상기 제 2 도전막은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.

이후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하며, 상기 액티브패턴(124) 상부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성한다.

이때, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인 영역에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성하는 동시에 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터패드라인(미도시)을 형성하게 된다.

이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택(ohmic contact)시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.

또한, 상기 데이터라인(117) 하부에는 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(117)과 동일한 형태로 패터닝된 비정질 실리콘 박막패턴(120)과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125)이 각각 형성되게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 및 데이터라인(117)은 하프-톤 마스크를 이용함으로써 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)을 통해 동시에 형성할 수 있게 된다.

다음으로, 도 5c 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 및 데이터라인(117)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한다.

이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.

이후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 상기 제 3 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 드레인전극(123)과 직접 접속하는 화소전극(118)을 형성한다. 이와 같이 상기 화소전극(118)은 별도의 콘택홀 없이 상기 드레인전극(123)의 일부와 직접 접속함으로써 상기 콘택홀을 형성하는데 필요한 마스크공정을 생략할 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(118)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 2 절연막(115b)을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부 및 게이트패드부에 각각 상기 데이터패드라인 및 게이트패드라인의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(미도시)과 제 2 콘택홀(미도시)을 형성한다.

그리고, 도 5e 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀이 형성된 상기 제 2 절연막(115b) 전면에 투명한 도전물질로 이루어진 제 4 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 화소영역 내에 다수개의 슬릿(108s)을 가진 공통전극(108)을 형성한다.

이때, 상기 제 5 마스크공정을 이용하여 상기 제 4 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 데이터패드부 및 게이트패드부에 각각 상기 제 1 콘택홀 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 데이터패드라인 및 게이트패드라인에 전기적으로 접속하는 데이터패드전극(미도시) 및 게이트패드전극(미도시)을 형성하게 된다.

이때, 상기 제 4 도전막은 상기 공통전극(108)과 데이터패드전극 및 게이트 패드전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.

또한, 상기 본 발명의 실시예에 따른 공통전극(108)은 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 이루어지며, 상기 화소전극(118)이 형성된 화소영역 내에는 상기 공통전극(108)에 다수개의 슬릿(108s)이 형성되게 된다.

이때, 상기 공통전극(108)은 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 이루어짐에 따라 상기 다수개의 슬릿(108s)이 형성되지 않은 영역인 게이트라인(116)과 데이터라인(117) 및 박막 트랜지스터 상부에도 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 참고로, 상기 화소부는 모든 화소영역이 모여 화상을 표시하는 어레이 기판(110)의 화상표시 영역을 의미한다.

또한, 본 발명의 실시예의 프린지 필드형 액정표시장치는 상기 공통전극(108)이 데이터라인(117) 상부에도 형성되게 되므로 액정표시패널의 개구율이 향상되게 되며, 상기 화소전극(118)의 좌우 끝이 데이터라인(117) 주위의 최외곽 슬릿(108s) 내에 존재하게 되어 상기 데이터라인(117) 주위의 투과율이 극대화되게 된다.

또한, 상기 화소전극(118)은 박막 트랜지스터의 드레인전극(123)과 오버랩된 형태로 직접 접속하여 상기 화소전극(118)과 드레인전극(123)을 접속시키는 콘택홀을 형성하기 위한 공간(margin)을 화소영역 내에 형성할 필요가 없고, 이에 의해 화소영역의 개구율이 증가하게 된다.

특히, 상기 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 하나의 화소 내에 블록으로 설계되지 않는 여분의 영역을 G 서브화소(n)에 재분배하여 블록을 비대칭적으로 설계함으로써 액정표시패널의 투과율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 예를 들어 R 서브화소(n-1) 및 B 서브화소(n+1) 내에 3개의 블록을 가지는데 비해 G 서브화소(n) 내에는 4개의 블록을 가지도록 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 상기 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.

이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.

여기서, 상기 본 발명의 실시예의 프린지 필드형 액정표시장치는 액티브패턴으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 액티브패턴으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.

또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.

도 2는 일반적인 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도.

도 3은 일반적인 프린지 필드형 액정표시장치에 있어서 화소영역의 투과율을 개략적으로 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 5a 내지 도 5e는 도 4에 도시된 어레이 기판의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 6a 내지 도 6d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

108 : 공통전극 108s : 슬릿

110 : 어레이 기판 116 : 게이트라인

117 : 데이터라인 118 : 화소전극

121 : 게이트전극 122 : 소오스전극

123 : 드레인전극 124 : 액티브패턴

n-1,n,n+1 : 서브화소

Claims (10)

1. 하나의 화소는 다수개의 서브화소로 구성되고, 상기 화소가 다수개 구비되어 화소부를 구성하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법에 있어,

   제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계;

   상기 게이트전극과 게이트라인 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계;

   상기 제 1 절연막 위에 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계;

   상기 제 1 절연막과 상기 드레인전극 위의 화소영역에 상기 드레인전극에 전기적으로 접속하는 박스형태의 화소전극을 형성하는 단계;

   상기 화소전극 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계;

   상기 제 2 절연막 위의 상기 화소부에, 상기 화소영역 내에 다수개의 슬릿을 가지도록 공통전극을 형성하는 단계; 및

   상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하며,

   상기 슬릿은 일정한 피치를 가지며 반복적으로 배치되어 블록을 형성하고,

   상기 각각의 서브화소는 최외곽 블록들의 슬릿이 다른 블록들의 슬릿보다 더 큰 폭을 가지도록 형성되며,

   RGB 서브화소 중 하나의 서브화소는 다른 서브화소들에 비해 더 많은 블록을 가지도록 형성되는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 서브화소는 G 서브화소이며, 상기 다른 서브화소들은 R, B 서브화소들로 형성하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판 하부에, 파장을 조절하여 상기 RGB 서브화소의 비대칭 구조에 따른 색상 왜곡을 방지하는 백라이트를 설치하는 단계를 추가로 포함하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
4. 삭제
5. 제 2 항에 있어서, 상기 R, B 서브화소들 내에는 3개의 블록을 형성하며, 상기 G 서브화소 내에는 4개의 블록을 형성하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
6. 하나의 화소는 다수개의 서브화소로 구성되고, 상기 화소가 다수개 구비되어 화소부를 구성하는 프린지 필드형 액정표시장치에 있어,

   제 1 기판 위의 게이트전극과 게이트라인;

   상기 게이트전극과 게이트라인 위의 제 1 절연막;

   상기 제 1 절연막 위의 액티브패턴;

   상기 액티브패턴 위에 구비되며, 상기 액티브패턴의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극 및 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인;

   상기 제 1 절연막과 상기 드레인전극 위의 상기 화소영역에 구비되며, 상기 드레인전극에 전기적으로 접속하는 박스형태의 화소전극;

   상기 화소전극 위의 제 2 절연막;

   상기 제 2 절연막 위의 상기 화소부에 구비되며, 상기 화소영역 내에 다수개의 슬릿을 가진 공통전극; 및

   상기 제 1 기판과 대향하여 합착하는 제 2 기판을 포함하며,

   상기 슬릿은 일정한 피치를 가지며 반복적으로 배치되어 블록을 구성하고,

   상기 각각의 서브화소는 최외곽 블록들의 슬릿이 다른 블록들의 슬릿보다 더 큰 폭을 가지며,

   RGB 서브화소 중 하나의 서브화소는 다른 서브화소들에 비해 더 많은 블록을 가지는 프린지 필드형 액정표시장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 하나의 서브화소는 G 서브화소이며, 상기 다른 서브화소들은 R, B 서브화소들로 구성되는 프린지 필드형 액정표시장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 기판 하부에 설치되며, 파장을 조절하여 상기 RGB 서브화소의 비대칭 구조에 따른 색상 왜곡을 방지하는 백라이트를 추가로 포함하는 프린지 필드형 액정표시장치.
9. 삭제
10. 제 7 항에 있어서, 상기 R, B 서브화소들 내에는 3개의 블록을 구성하며, 상기 G 서브화소 내에는 4개의 블록을 구성하는 프린지 필드형 액정표시장치.

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