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JP2011081385A - Ｆｆｓモード液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Ｆｆｓモード液晶表示装置及びその製造方法 Download PDF

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JP2011081385A JP2010229031A JP2010229031A JP2011081385A JP 2011081385 A JP2011081385 A JP 2011081385A JP 2010229031 A JP2010229031 A JP 2010229031A JP 2010229031 A JP2010229031 A JP 2010229031A JP 2011081385 A JP2011081385 A JP 2011081385A
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ムー ジョン キム
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Abstract

【課題】高解像度による画素サイズの変化や各画素の既存ストレージ容量の変化によって補助ストレージ容量を形成することによって、全体的なストレージ容量を維持するか、または増加させて、画素品質を効果的に改善することができるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】下部基板と、上部基板と、前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、下部基板にはゲートラインＧとデータライン６００によって各単位画素領域が規定され、交差部には、スイッチング素子が配置されており、液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために、画素領域内には、透明画素電極４００と、透明共通電極８００とを備え、また、透明補助容量電極１５０を備え、前記透明補助容量電極は、所定のコンタクトホールを介して前記下部基板外郭の非表示領域に形成された共通バスラインと電気的に接続され、共通バスラインには、前記透明共通電極が接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法に関し、より詳細には、ゲートライン及びデータラインの負荷を減少させながら、既存のストレージ容量Ｃｓｔを増加させて、画素品質を効果的に改善することができるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法に関する。
一般的に、ＦＦＳモード（Fringe Field Switching Mode;ＦＦＳ Ｍｏｄｅ）液晶表示装置は、ＩＰＳモード（In-Plane Switching Mode;ＩＰＳ Ｍｏｄｅ）液晶表示装置の低い開口率及び透過率を改善させるために提案された。これは、特許文献１に開示されている。
一方、本出願人によって出願されて特許登録された特許文献２（ＦＦＳモード液晶表示装置）には、データラインの近くにおいての液晶と画素領域の中心においての液晶を各々異ならしめて駆動することによって、データラインの上部に形成された遮光膜を除去することができると共に、光の漏れ現象を防止することができるＦＦＳモード液晶表示装置が開示されている。
図１は、従来技術のＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板において画素領域の一部を示す平面図であり、図２は、図１のI−I’線に沿う断面図であり、図３は、図１のII−II’線に沿う断面図である。
図１乃至図３を参照すれば、下部基板１００には、不透明金属から成るゲートラインＧとデータライン６００が垂直に交差するように配列されて単位画素領域を形成し、このような単位画素領域内には、透明共通電極８００と透明画素電極４００が絶縁層７００を介在して配置される。透明画素電極４００は、例えば、プレート形態でデータライン６００と同一層に配置され、透明共通電極８００は、絶縁層７００の上に蒸着された透明導電層のパターニングによって多数のスリットを有する形態で設けられ、所定領域が透明画素電極４００と重畳される。
ゲートラインＧのうちゲート電極２００の上には、ゲート絶縁層３００を介在してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層とｎ＋ ａ−Ｓｉ層が順に蒸着されたアクティブパターン５００と、ソース／ドレーン電極６００ａ、６００ｂが設けられ、薄膜トランジスターＴを形成する。ドレーン電極６００ｂは、透明画素電極４００と電気的に接続され、単位画素にデータ信号が印加される。
前述のような従来技術のＦＦＳモード液晶表示装置は、高解像度に行くほど画素のサイズが小さくなる。それゆえ、ドレーン電極６００ｂと透明画素電極４００との電気的接続のためのコンタクトホールやドレーン電極などが占める面積が相対的に大きくなって、開口率が減少するようになり、ストレージ容量Ｃｓｔを形成する透明画素電極４００と透明共通電極８００の間の重畳領域が減少する。結局、ストレージ容量Ｃｓｔが減少するようになり、画素電圧ΔＶｐの上昇やＶＨＲ（Voltage Holding Ratio）の低下などの問題を発生させて、残像やフリッカーのような画素品質問題や透過率低下などの問題を発生させる。
大韓民国特許出願第１９９８−０００９２４３号公報 大韓民国特許第０８４９５９９号公報
本発明は、前述したような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高解像度による画素サイズの変化や各画素の既存ストレージ容量の変化によって補助ストレージ容量を形成することによって、全体的なストレージ容量を維持するか、または増加させて、画素品質を効果的に改善することができるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明のほかの目的は高解像度による画素サイズの変化や各画素の既存ストレージ 容量の変化に依存して透明補助容量電極を形成し、透明補助容量電極及び/または透明共通電極の抵抗を減らすことによって、全体的な負荷(load)改善と電圧ホールディング(holding)時に共通(com)の電圧復帰を急速に行うことにより特定パターン(pattern)での緑色化(greenish)現象を効果的に改善することができるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１態様は、下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置において、前記液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために、前記画素領域内には、透明画素電極と絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域重畳するように離隔配置される透明共通電極とを備え、また、ゲート絶縁層を間に置いて透明画素電極と所定領域重畳するように離隔配置される透明補助容量電極を備え、前記透明補助容量電極は、所定のコンタクトホールを通じて前記下部基板外郭の非表示領域に形成された共通バスラインと電気的に接続され、前記共通バスラインには、前記透明共通電極が接続されていることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置を提供するものである。
ここで、前記ゲートラインと平行な方向の各画素領域に設けられた透明補助容量電極は、電気的に互いに連結されるように形成されることが好ましい。
本発明の第２態様は、下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置において、前記ゲートラインと同一層上に各ゲートラインから離隔した所定の抵抗補整用共通ラインが形成されて、前記液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために前記画素領域内に透明画素電極と絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域重畳するように離隔配置される透明共通電極が備わって、ゲート絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域重畳されるようにこの 離隔配置される透明補助容量電極が備わって、前記透明補助容量電極は前記抵抗減少用共通ラインと電気的につながるように前記抵抗補整用共通ラインの一部領域を覆う構造で形成されることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置を提供するものである。
ここで、前記透明共通電極は前記絶縁層及び前記ゲート絶縁層に形成された所定のコンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されることが好ましい。
好ましくは、前記透明共通電極は所定幅を持つ複数のスリットを備える。
好ましくは、上部から基板を見る平面を基準にして、前記透明補助容量電極は前記透明画素電極に含まれる面積を持つ。
好ましくは、前記透明画素電極はプレート形である。
好ましくは、前記透明画素電極は前記データラインと同一の層に形成される。
本発明の第３態様は、下部基板、上部基板、及び前記基板間に挿入された液晶層を含めて、前記下部基板には相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法において、基板上にゲート電極を含めたゲートラインを形成して、各単位画素領域内の透明画素電極の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極を形成する段階; 前記ゲート電極を含めたゲートライン及び透明補助容量電極を覆うように前記基板の全体上部にゲート絶縁層を形成した後、前記ゲート絶縁層上に各単位画素領域内に配置されるように透明画素電極を形成する段階; 前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にアクティブパターンを形成して、コンタクトマスクを用いて前記透明補助容量電極が露出されるように前記下部基板外郭の非表示領域に第1コンタクトホールを形成する段階; 前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にソース/ドレーン電極及びデータラインを形成してスイッチング素子を構成するとともに前記第1コンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されるように前記下部基板外郭の非表示領域に共通バスラインを形成する段階; 前記スイッチング素子が形成された結果構造物上に絶縁層を形成した後、前記下部基板外郭の非表示領域に第２コンタクトホールを形成する段階; 及び前記透明画素電極と少なくとも一部が重畳されて、前記第２コンタクトホールを通じて前記共通バスラインと電気的に接続されるように、 前記絶縁層に透明共通電極を形成する段階を含めることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法を提供するものである。
ここで、前記ゲートラインと平行な方向の各画素領域に設けられた透明補助容量電極は電気的に繋がりあうように形成される。
本発明の第４態様は、下部基板、上部基板、及び前記基板間に挿入された液晶層を含めて、前記下部基板には相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法において、基板上にゲート電極を含めたゲートラインを形成して、各単位画素領域内の透明画素電極の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極を形成するとともに前記ゲートラインと同一の物質を用いて前記ゲートラインと同一層上に各ゲートラインと離隔された所定の抵抗減少用共通ラインを形成する段階; 前記抵抗減少用共通ラインの一部領域を覆って、各単位画素領域内の透明画素電極の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極を形成する段階; 前記ゲート電極を含めたゲートライン及び透明補助容量電極を覆うように前記 基板の全体上部にゲート絶縁層を形成する段階; 前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にアクティブパターンを形成して、前記ゲート絶縁層上に各単位画素領域内に配置されるように透明画素電極を形成する段階; 前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にソース/ドレーン電極及びデータラインを形成してスイッチング素子を構成して、前記スイッチング素子が形成された結果構造物上に絶縁層を形成する段階; 及び前記絶縁層上に透明共通電極を形成する段階を含めることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法を提供するものである。
ここで、前記透明画素電極を形成した後、前記透明補助容量電極の所定領域が露出されるように第１コンタクトホールを形成して、前記絶縁層を形成した後、前記第１コンタクトホールと同一の位置に前記透明補助容量電極の所定領域が露出されるように第２コンタクトホールを形成して、前記透明共通電極は前記第１及び第２コンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されるように形成される。
好ましくは、上部から基板を見る平面を基準にして、前記透明補助容量電極は前記透明画素電極に含まれる面積を持つように形成される。
好ましくは、前記透明画素電極はプレート形である。
好ましくは、前記透明画素電極は前記データラインと同一の層に形成される。
本発明のＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法によれば、ゲートライン及びデータラインの負荷を減少させながら、既存のストレージ容量（Ｃｓｔ）を増加させて、画素品質を効果的に改善することができる長所がある。
また、本発明によれば、既存のストレージ容量（Ｃｓｔ）を透明画素電極の面積内で自由に調節することができるので、ストレージ容量（Ｃｓｔ）の不足に起因した画素電圧（ΔＶｐ）及び抵抗値（Ω）の上昇による残像やフリッカー（fliker）などの画素品質を改善することができると共に、ＶＨＲ（Voltage Holding Ratio）を確保することができる長所がある。
また、本発明によると、高解像度による画素サイズの変化や各画素の既存ストレージの容量変化によって透明補助容量電極を形成して、透明補助容量電極及び/または透明共通電極の抵抗を減少して、全体的な負荷(load)改善と電圧ホールディング(holding)時、共通(com)の電圧復帰をはやくして特定パターン(pattern)での緑色化(greenish)現象を効果的に改善する長所がある。
従来技術のＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板において画素領域の一部を示す平面図である。 図１のI−I’線に沿う断面図である。 図１のII-II’線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板において画素領域の一部が製造過程によって形成された平面図である。 各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 図４の一部層のみを示すＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。 図１１のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。 本発明の第一実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の液晶セルを示す等価回路図である。 従来技術と本発明の一実施形態において透過部及び１−ドットの光透過率を比較するためのシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第二実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板の画素領域の一部を示す平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 本発明の第３実施例によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部が製造過程に従って形成された平面図である。 本発明の第４実施例によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部が製造過程に従って形成された平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図である。 図１５のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。 図２２のＥ−Ｅ’線に沿う断面図である。 図２３のＦ−Ｆ’線に沿う断面図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施例は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が下記に説明する実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、当業界における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。
本発明のＦＦＳモード液晶表示装置は、下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されていて、前記液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために、画素領域内には、透明画素電極と、前記透明画素電極と絶縁層を間に置いて所定領域重畳するように離隔配置される透明共通電極とを備える。
（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板において画素領域の一部が製造過程によって形成された平面図であり、図５乃至図８は、図４の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況を順に示している平面図であり、図９は、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、図１０は、図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面図であり、図１１は、図４の一部層のみを示すＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であり、図１２は、図１１のＣ−Ｃ’線に沿う断面図であり、図１３は、本発明の第１実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の液晶セルを示す等価回路図である。
図４乃至図１３を参照すれば、本発明の第１実施形態に適用された下部基板の構造は、絶縁性基板１００の上に不透明金属（例えば、Ｍｏ など）から成るゲートライン（Ｇ）とデータライン６００が垂直に交差するように配列されて単位画素領域を形成する。このような単位画素領域内には、透明共通電極８００と透明画素電極４００が絶縁層７００を介在して形成される。透明画素電極４００は、例えば、プレート形態でデータライン６００と同一層に配置され、透明共通電極８００は、絶縁層７００の上に蒸着された透明導電層のパターニングによって形成される多数のスリットを有し、透明画素電極４００を所定領域重畳する。
ゲートライン（Ｇ）のうちゲート電極２００の上には、ゲート絶縁層３００を介在してａ−Ｓｉ層とｎ＋ ａ−Ｓｉ層が順に蒸着されたアクティブパターン５００と、ソース／ドレーン電極６００ａ、６００ｂが設けられ、スイッチング素子である薄膜トランジスター（TFT）(Ｔ)を形成する。ドレーン電極６００ｂは、透明画素電極４００と電気的に接続され、単位画素にデータ信号が印加される。
特に、本発明の第１実施形態においては、ゲート絶縁層３００を形成する前に、下部基板１００の上に形成されたゲートライン（Ｇ）と同一層に配置される透明補助容量電極１５０が設けられている。
このような透明補助容量電極１５０は、各単位画素領域内の透明画素電極４００の少なくとも一部領域と重畳するように形成されており、好ましくは、上部から基板を見る平面を基準にして、透明補助容量電極１５０は、透明画素電極４００に含まれる面積を有する（この場合、各単位画素領域の透明補助容量電極１５０を互いに連結する連結部の面積は除外する）。
一方、各単位画素領域のゲートライン（Ｇ）と平行な方向の各単位画素領域に設けられた各透明補助容量電極１５０は、電気的に互いに連結されるように形成されている。また、各ゲートライン（Ｇ）と平行に連結された透明補助容量電極１５０は、下部基板外郭の非表示領域に形成された通常の共通バスライン（ＣＢ）とコンタクトホール（ＣＨ１）を通じて電気的に接続されている。
この際、共通バスライン（ＣＢ）は、下部基板外郭の非表示領域に画素領域の周りに沿って形成されており、透明補助容量電極１５０に共通電圧信号（Ｖｃｏｍ）を加えて、追加的な補助容量（Ｃｓｔ’）が形成されるようにする。
また、共通バスライン（ＣＢ）から基板１００上に配置されている透明共通電極８００に共通電圧信号（Ｖｃｏｍ）が加わって、共通電圧信号（Ｖｃｏｍ）は、基板１００の上に形成された透明画素電極４００の画素電圧とともにフリンジフィールドを形成し、液晶分子を駆動させる。
一方、透明補助容量電極１５０の材料として、例えば、インジウムスズオキサイド（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）、スズオキサイド（Tin Oxide；ＴＯ）、インジウムスズジンクオキサイド（Indium Tin Zinc Oxide；ＩＴＺＯ）及びインジウムジンクオキサイド（Indium Zinc Oxide；ＩＺＯ）のうちいずれか１つが選択されることができる。
上記のように、透明補助容量電極１５０を基板１００の上にゲート絶縁層３００を間に置いて透明画素電極４００と所定領域が重畳するように離隔配置されるように形成することによって、透明画素電極４００と透明共通電極８００との間に液晶セル（Ｃｌｃ）に充電されたデータ電圧を維持するためのストレージ容量（Ｃｓｔ）が形成され、透明画素電極４００と透明補助容量電極１５０との間に補助容量（Ｃｓｔ’）が形成される。
このような補助容量（Ｃｓｔ’）は、コンタクトホール（ＣＨ１）を介して共通バスライン（ＣＢ）と直接接続され、既存のストレージ容量（Ｃｓｔ）と並列に連結されることによって、ゲートライン（Ｇ）及びデータライン６００の負荷を減少させながら、既存のストレージ容量（Ｃｓｔ）を効果的に増加させることができる。
また、補助容量（Ｃｓｔ’）のサイズは、画素パラメータと駆動負荷によって最適値に調節して自由に形成することができる。
一方、本実施形態の構造によれば、液晶層を駆動するための電界形成は、透明画素電極４００と透明共通電極８００により定められるが、透明補助容量電極１５０と透明画素電極４００の間に形成される電界は、液晶層にほとんど影響を与えない。このような構造では、透明画素電極４００がプレート形状を有し、このプレート形状の下部に透明補助容量電極１５０を形成することによって、透明補助容量電極１５０による電界は液晶層に対してほとんど遮断されるからである。このような事項は、透明補助容量電極１５０の補助容量の機能を実行し、他の全体液晶表示装置において特性低下には何らの問題はないという意味である。また、透明補助容量電極１５０は、透明画素電極４００がプレート形状より小さな面積で形成し、透明画素電極４００の内部に含まれる構造（基板の上部から基板を見るとき）で形成する場合に、さらに効果的になる。例えば、透明画素電極４００を四角形構造のプレート形状にし、透明補助容量電極１５０も四角形構造にするものも、透明画素電極の四角形構造にすべて含まれる構造で形成する。
一方、前記上部基板には、下部基板の基板１００に形成された画素領域の各々に対応して画面の色相を示すカラーフィルタ（図示せず）が設けられ、データライン６００の上部には、遮光膜が形成されてもよく、形成されなくてもよい。
次に、図４乃至図１３を参照して本発明の第１実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法について詳細に説明する。
図４乃至図１３を参照すれば、本発明の第１実施形態に適用された下部基板は、まず、基板１００の上にゲート電極２００を含むゲートライン（Ｇ）を形成し、ゲートライン（Ｇ）と同一層の基板１００上に透明補助容量電極１５０を形成する。
すなわち、不透明金属層の蒸着及びこれに対するパターニングにより薄膜トランジスター（TFT）（Ｔ）形成部に対応する基板１００部分上にゲート電極２００を含むゲートライン（Ｇ）を形成し、透明金属層の蒸着及びこれに対するパターニングにより各単位画素領域内の透明画素電極４００の一部領域と重畳するように基板１００上に透明補助容量電極１５０を形成する。
この際、ゲートライン（Ｇ）と平行な方向の各単位画素領域に形成された透明補助容量電極１５０は、電気的に互いに連結されるように形成することが好ましい。
その後、ゲート電極２００を含むゲートライン（Ｇ）及び透明補助容量電極１５０を覆うように基板１００の全体上部にゲート絶縁層３００を蒸着した後、ゲート絶縁層３００の上に透明導電層の蒸着及びパターニングにより各単位画素領域内にプレート形状の透明画素電極４００を形成する。
次に、基板結果物上にａ−Ｓｉ層とｎ＋ ａ−Ｓｉ層を順に蒸着した状態でこれらをパターニングし、ゲート電極２００上部のゲート絶縁層３００の部分上にアクティブパターン５００を形成し、コンタクトマスク（図示せず）を用いて共通バスライン（ＣＢ）が形成されるゲート絶縁層３００部分上に透明補助容量電極１５０が露出するようにコンタクトホール（ＣＨ１）を形成する。
その後、ソース／ドレーン用金属層を蒸着した後、これをパターニングして、ソース／ドレーン電極６００ａ、６００ｂを含むデータライン６００を形成し、これにより、薄膜トランジスター（TFT）(Ｔ)を構成する。この際、ドレーン電極６００ｂは、透明画素電極４００と電気的に接続されるように形成する。
これと同時に、下部基板外郭の非表示領域に共通バスライン（ＣＢ）を形成する。この際、共通バスライン（ＣＢ）は、コンタクトホール（ＣＨ１）を通じて透明補助容量電極１５０と電気的に連結されるように形成する。また、共通バスライン（ＣＢ）は、データライン６００と同一の物質で形成することが好ましい。
次に、薄膜トランジスタ（Ｔ）が形成された結果構造物上に、例えばＳｉＮｘ材質の絶縁層７００を塗布して、コンタクトホール（ＣＨ２）を形成した後、透明画素電極４００と少なくとも一部が重畳するようにスリット形状の透明共通電極８００を形成する。その後、透明共通電極８００がコンタクトホール（ＣＨ２）を通じて共通バスライン（ＣＢ）と電気的に連結されるように形成する。
以後、図示はしてないが、透明共通電極８００が形成された基板結果物の最上部に配向層を塗布してアレイ基板の製造を完成する。
一方、前記上部基板には、カラーフィルターを選択的に形成し、その上部に配向層を形成する。前記上部基板と前記下部基板は、液晶層を介在してラミネートし、本発明の第１実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造を完成する。勿論、基板のラミネート後には、各基板の外側面に偏光板を付着することが好ましい。
図１４は、従来技術と本発明の第１実施形態において透過部及び１−ドットの光透過率を比較するためのシミュレーション結果を示す図であって、透明画素電極４００、透明共通電極８００及び透明補助容量電極１５０の配置構造の上部に描かれたグラフは、光透過率を示すグラフである。
(第２実施形態)
図１５は本発明の第２実施形態によるFFSモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部が製造過程に従って形成された平面図であり、図１６乃至図２１は図１５の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況が順に図示してある平面図であり、図３２は図１５のD-D’に沿う断面図である。
まず、本発明の第２実施形態に適用された下部基板の構造は、前述した第１実施形態と似ている構造を持っていて、説明の便宜のために前述した第1実施形態と同一の構成要素は同一の符号及び名称を使うことにする。
また、図４の本発明の第１実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板の相異点を主として説明すると、下側の共通(ｃｏｍ)部(即ち、透明補助容量電極)の抵抗を効果的に減少させるために、ゲートライン(Ｇ)の形成時ゲートライン(Ｇ)と同一の物質(例えば、Ｍｏ)を使ってゲートライン(Ｇ)と同一層上に抵抗減少用共通ライン９００を形成して、 透明補助容量電極１５０の形成時抵抗減少用共通ライン９００と電気的につながるように抵抗減少用共通ライン９００の一部領域を覆う構造で形成されるのが核心的な相異点である。
即ち、図１５乃至図２１及び図３２を参照すると、ゲートライン(Ｇ)と離隔の画素縁部分(即ち、ゲートライン(Ｇ)と隣接の位置)にはゲートライン(Ｇ)と平行するように抵抗減少用共通ライン９００が配列されている。このような抵抗減少用共通ライン９００はゲートライン(Ｇ)と同一層上に形成されて、透明共通電極８００と電気的につながって透明共通電極８００に持続的に共通信号を加える。
即ち、抵抗減少用共通ライン９００は前述した第１実施形態に適用された透明補助容量電極１５０の連結構造と同様に図１１及び図１２に図示された通り、下部基板外郭の非表示領域に形成された通常の共通バスライン(ＣＢ)とコンタクトホール(ＣＨ１)を通じて電気的に接続される。共通バスライン(ＣＢ)は下部基板外郭の非表示領域に画素領域の周囲に沿って形成されていて、抵抗減少用共通ライン９００を通じて透明補助容量電極１５０に共通電圧信号(Ｖｃｏｍ)を加えて追加的な補助容量(Ｃｓｔ')が形成されるようにする。
また、透明共通電極８００はコンタクトホール(ＣＨ２)を通じて共通バスライン(ＣＢ)と電気的につながって、透明共通電極８００に共通電圧信号(Ｖｃｏｍ)が加わって、共通電圧信号(Ｖｃｏｍ)は基板１００上に形成された透明画素電極４００の画素電圧と一緒にフリンジフィールドを形成して液晶分子を駆動させる。
とくに、本発明の第２実施形態ではゲート絶縁層３００を形成する前に下部基板１００上に形成されたゲートライン(Ｇ)と同一層に配置される透明補助容量電極１５０が備わっている。
このような透明補助容量電極１５０は抵抗減少用共通ライン９００に別のコンタクトホールなしに直接電気的につながるように抵抗減少用共通ライン９００の一部領域を覆う構造で形成され、さらに、全体的な負荷改善と電圧ホールディング時共通の電圧復帰を急速に行うことにより特定パターンでの緑色化現象を効果的に改善することができる。
また、透明補助容量電極１５０は各単位画素領域内の透明画素電極４００の一部領域と重畳されるように形成されていて、好ましくは、上部から基板を見る平面を基準にして、透明補助容量電極１５０は透明画素電極４００に含まれる面積を持つ。
次に、図１５乃至図２１及び図３２を参照して本発明の第２実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法に関して詳しく説明する。
図１５乃至図２１及び図３２を参照すると、本発明の第２実施形態に適用された下部基板は、先ず基板１００上にゲート電極２００を含めたゲートライン(Ｇ)を形成して、これと同時にゲートライン(Ｇ)と同一の物質(例えば、Ｍｏ)を用いてゲートライン(Ｇ)と同一層上に各ゲートライン(Ｇ)と離隔された所定の抵抗減少用共通ライン９００を形成する。
その後、ゲートライン(Ｇ)と同一層の基板１００上に透明補助容量電極１５０を形成する。即ち、透明金属層の蒸着及びこれに対するパターニングを通じて抵抗減少用共通ライン９００の一部領域を覆って、各単位画素領域内の透明画素電極４００の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極１５０を形成する。
以後、ゲート電極２００を含めたゲートライン(Ｇ)及び透明補助容量電極１５０を覆うように基板１００の全体上部にゲート絶縁層３００を烝着した後、基板結果物上にａ-Ｓｉ層とｎ+ ａ-Ｓｉ層を順に蒸着した状態でこれらをパターニングしてゲート電極２００の上部のゲート絶縁層３００部分上にアクティブパターン５００を形成する。
その後、ゲート絶縁層３００上に透明導電層の蒸着及びパターニングを通じて各単位画素領域内に配置されるようにプレート形の透明画素電極４００を形成した後、ソース/ドレーン用金属層を蒸着した後、これをパターニングしてソース/ドレーン電極６００ａ、６００ｂ（図９参照)を含めたデータライン６００を形成して、これを通じて、薄膜トランジスター(ＴＨＴ)(Ｔ)を構成する。 この時、ドレーン電極６００ｂは透明画素電極４００と電気的に接続されるように形成する。
次に、薄膜トランジスター(Ｔ)が形成された結果構造物上に、例えばＳｉＮｘ材質の絶縁層７００を塗布した後、透明画素電極４００と少なくとも一部が重畳するようにスリット形態を持った透明共通電極８００を形成する。 以後、図示はしてないが、透明共通電極８００が形成された基板結果物の最上部に配向層を塗布してアレイ基板の製造を完成させる。
一方、前記上部基板にはカラーフィルターを選択的に形成して、その上部に配向層を形成する。前記上部基板と前記下部基板は液晶層の介在下にラミネートさせて本発明の第２実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造を完成させる。もちろん、基板ラミネートの後は各基板の外側面に偏光板を付着させるのが好ましい。
(第３実施形態)
図２２は本発明の第３実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部が製造過程に従って形成された平面図であり、図３３は図２２のＥ-Ｅ’に沿う断面図である。
図２２及び図３３を参照すると、本発明の第３実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板は、前述した第２実施例と比べて抵抗減少用共通ライン９００の配置位置においてのみ違いがあり、本発明の第３実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板は、その構造と製造方法に関して前述した第２実施形態と同一であるため、これに対する詳細な説明は前述した第２実施形態を参照する。
即ち、本発明の第２実施形態に適用された抵抗減少用共通ライン９００はゲートライン(Ｇ)と離隔された画素縁部分(基板の上部で基板を見下ろす時のゲートラインの下側部分)にゲートライン(Ｇ)と平行するように配列されている。このような抵抗減少用共通ライン９００は前述した第２実施形態と同様にゲートライン(Ｇ)と同一層上に形成されて、 透明共通電極８００と電気的につながって透明共通電極８００に持続的に共通信号を加える。
(第4実形態)
図２３は本発明の第４実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板で画素領域の一部を示す平面図であり、図２４乃至図３１は図２３の各層が段階的に形成されて重畳されていく状況が順に図示してある平面図であり、図３４は図２３のＦ-Ｆ’に沿う断面図である。
先に、本発明の第４実施形態に適用された下部基板の構造は、前述した第３実施形態と似ている構造を有し、説明の便宜のために前述した第３実施形態と同一の構成要素は同一の符号及び名称を使うことにする。
また、図２３の本発明の第４実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の下部基板の相異点を主に説明すると、上側及び下側の共通(com)部(即ち、透明共通電極及び透明補助容量電極)の抵抗を効果的に減少させるために、抵抗減少用共通ライン９００に直接つながった透明補助容量電極１５０の一部領域が露出されるようにゲート絶縁層３００及び絶縁層７００上に第１及び第２コンタクトホール(ＣＨ１及びＣＨ２)を形成して、透明共通電極８００の形成時、第１及び第２コンタクトホール(ＣＨ１及びＣＨ２)を通じて前記露出された透明補助容量電極１５０と透明共通電極８００が互いに電気的につながるように形成されることが核心的な相異点である。
一方、大面積ＦＦＳモード液晶表示装置の場合，面積によって透明共通電極８００の抵抗が増えて共通信号遅延などの問題が発生するが、本発明の第４実施形態を適用すれば透明共通電極８００の形成時、第１及び第２コンタクトホール(ＣＨ１及びＣＨ２)を通じて前記露出された透明補助容量電極１５０と透明共通電極８００及び抵抗減少用共通ライン９００が単位画素領域内から互いに電気的につながるように形成して、一つの抵抗減少用共通ライン９００で上側及び下側の共通(com)部(即ち、透明共通電極及び透明補助容量電極)の抵抗をすべて改善することができる。
更に、抵抗減少用共通ライン９００と下部基板外郭の非表示領域に形成された通常の共通バスライン(ＣＢ、図１１及び図１２参照)間の連結関係は前述した第２及び第３実施形態と同一であるため、これに対する詳細な説明は省略する。
後に、図２３乃至図３１及び図３４を参照して本発明の第４実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法に関して詳しく説明する。
図２３乃至図３１及び図３４を参照すると、本発明の第４実施形態に適用された下部基板は、まず基板１００上にゲート電極２００を含めたゲートライン(Ｇ)を形成し、これと同時にゲートライン(Ｇ)と同一の物質(例えば、Ｍｏ)を利用してゲートライン(Ｇ)と同一層上に各ゲートライン(Ｇ)と離隔された所定の抵抗減少用共通ライン９００を形成する。
次に、ゲートライン(Ｇ)と同一層の基板１００上に透明補助容量電極１５０を形成する。即ち、透明金属層の蒸着及びこれに対するパターニングを通じて抵抗減少用共通ライン９００の一部領域を覆って、各単位画素領域内の透明画素電極４００の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極１５０を形成する。
この後、ゲート電極２００を含めたゲートライン(Ｇ)及び透明補助容量電極１５０を覆うように基板１００の全体上部にゲート絶縁層３００を蒸着した後、基板結果物上にａ-Ｓｉ層とｎ+ ａ-Ｓｉ層を順に蒸着した状態でこれらをパターニングしてゲート電極２００上部のゲート絶縁層３００部分上にアクティブパターン５００を形成する。
その後、ゲート絶縁層３００上に透明導電層の蒸着及びパターニングを通じて各単位画素領域内に配置されるようにプレート形の透明画素電極４００を形成した後、透明補助容量電極１５０の所定領域が露出されるように第１コンタクトホール(ＣＨ１)を形成する。
即ち、抵抗減少用共通ライン９００に直接的に接触する透明補助容量電極１５０の所定領域が露出されるようにゲート絶縁層３００を蝕刻して第１コンタクトホール(ＣＨ１)を形成する。
この後、ソース/ドレーン(Source/Drain)用の金属層を蒸着した後、これをパターニングしてソース/ドレーン電極６００ａ、６００ｂ（図９参照)を含めたデータライン６００を形成して、それにより、薄膜トランジスター(ＴＨＴ)(Ｔ)を構成する。 この時、ドレ−ン電極６００ｂは透明画素電極４００と電気的に接続されるように形成する。
次に、薄膜トランジスター(Ｔ)が形成された結果構造物上に、例えばＳｉＮｘ材質の絶縁層７００を塗布した後、第１コンタクトホール(ＣＨ１)と同一の位置に透明補助容量電極１５０の所定領域が露出されるように絶縁層７００を蝕刻して第２コンタクトホール(ＣＨ２)を形成する。
その後、透明画素電極４００と少なくとも一部が重畳するようにスリット形態の透明共通電極８００を形成する。この時、透明共通電極８００は第１及び第２コンタクトホール(ＣＨ１及びＣＨ２)を通じて前記露出された透明補助容量電極１５０と電気的に接続されるように形成する。
以後、図示はしてないが、透明共通電極８００が形成された基板結果物の最上部に配向層を塗布してアレイ基板の製造を完成させる。
一方、前記上部基板にはカラーフィルターを選択的に形成して、その上部に配向層を形成する。前記上部基板と前記下部基板は液晶層の介在下にラミネートさせて本発明の第４実施形態によるＦＦＳモード液晶表示装置の製造を完成させる。もちろん、基板ラミネートの後には各基板の外側面に偏光板を付着させるのが好ましい。
以上、本発明によるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法の好ましい実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付の図面の範囲内で様々な形態に変形して実施することが可能であり、これも本発明に属する。
１００ 絶縁性基板
２００ ゲート電極
３００ ゲート絶縁層
４００ 透明画素電極
５００ アクティブパターン
６００ データライン
６００ａ，６００ｂ ソース/ドレーン電極
７００ 絶縁層
８００ 透明共通電極
９００ 抵抗補整用共通ライン
Ｇ ゲートライン
Ｔ 薄膜トランジスター

Claims (15)

  1. 下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置において、
    前記液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために、前記画素領域内には、透明画素電極と、絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域が重畳するように離隔配置される透明共通電極とを備え、
    ゲート絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域が重畳するように離隔配置される透明補助容量電極を備え、
    前記透明補助容量電極は、所定のコンタクトホールを介して前記下部基板外郭の非表示領域に形成された共通バスラインと電気的に接続され、
    前記共通バスラインには、前記透明共通電極が接続されていることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置。
  2. 前記ゲートラインと平行な方向の各画素領域に設けられた透明補助容量電極が、電気的に互いに連結されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  3. 下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置において、
    前記ゲートラインと同一層上に各ゲートラインと離隔された所定の抵抗減少用共通ラインが形成され、
    前記液晶層に電界を掛けて光透過量を調節するために前記画素領域内に透明画素電極と、絶縁層を間に置いて前記透明画素電極と所定領域重畳されるように離隔配置される透明共通電極が備わり、
    ゲート絶縁層を間に挿入した透明画素電極と所定領域重畳されるように離隔配置される透明補助容量電極が備わり、
    前記透明補助容量電極は前記抵抗減少用共通ラインと電気的につながるように前記抵抗減少用共通ラインの一部領域を覆う構造で形成されることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置。
  4. 前記透明共通電極は前記絶縁層及び前記ゲート絶縁層に形成された所定のコンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  5. 前記透明共通電極は所定幅を持つ複数のスリットを備えることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  6. 上部から基板を見る平面を基準にして、前記透明補助容量電極は前記透明画素電極に含まれる面積を持つことを特徴とする請求項１または請求項３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  7. 前記透明画素電極はプレート形であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  8. 前記透明画素電極は前記データラインと同一の層に形成されることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
  9. 下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法であって、
    基板上にゲート電極を含めたゲートラインを形成して、各単位画素領域内の透明画素電極の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極を形成する段階;
    前記ゲート電極を含めたゲートライン及び透明補助容量電極を覆うように前記基板の全体上部にゲート絶縁層を形成した後、前記ゲート絶縁層上に各単位画素領域内に配置されるように透明画素電極を形成する段階;
    前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にアクティブパターンを形成して、コンタクトマスクを用いて前記透明補助容量電極が露出されるように前記下部基板外郭の非表示領域に第１コンタクトホールを形成する段階;
    前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にソース/ドレーン電極及びデータラインを形成してスイッチング素子を構成すると同時に前記第１コンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されるように前記下部基板外郭の非表示領域に共通バスラインを形成する段階;
    前記スイッチング素子が形成された結果構造物上に絶縁層を形成した後、前記下部基板外郭の非表示領域に第２コンタクトホールを形成する段階;
    及び前記透明画素電極と少なくとも一部が重畳されて、前記第２コンタクトホールを通じて前記共通バスラインと電気的に接続されるように、前記絶縁層上に透明共通電極を形成する段階を含めることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  10. ゲートラインと平行した方向の各画素領域に備わった透明補助容量電極が電気的につながるように形成することを特徴とする請求項９に記載のＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  11. 下部基板と、上部基板と、及び前記基板の間に挿入された液晶層とを含み、前記下部基板には、相互交差する方向に形成されるゲートラインとデータラインによって各単位画素領域が規定され、前記ゲートライン及びデータラインの交差部には、スイッチング素子が配置されているＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法であって、
    基板上にゲート電極を含めたゲートラインを形成すると同時に前記ゲートラインと同一の物質を用いて前記ゲートラインと同一層上に各ゲートラインと離隔された所定の抵抗減少用共通ラインを形成する段階;
    前記抵抗減少用共通ラインの一部領域を覆って、各単位画素領域内の透明画素電極の一部領域と重畳されるように透明補助容量電極を形成する段階;
    前記ゲート電極を含めたゲートライン及び透明補助容量電極を覆うように前記基板の全体上部にゲート絶縁層を形成する段階;
    前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にアクティブパターンを形成して、前記ゲート絶縁層上に各単位画素領域内に配置されるように透明画素電極を形成する段階;
    前記ゲート電極上部のゲート絶縁層部分上にソース/ドレーン電極及びデータラインを形成してスイッチング素子を構成して、前記スイッチング素子が形成された結果構造物上に絶縁層を形成する段階;
    及び前記絶縁層上に透明共通電極を形成する段階を含めることを特徴とするＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記透明画素電極を形成した後、前記透明補助容量電極の所定領域が露出されるように第１コンタクトホールを形成して、前記絶縁層を形成した後、前記第１コンタクトホールと同一の位置に前記透明補助容量電極の所定領域が露出されるように第２コンタクトホールを形成して、前記透明共通電極の形成時、前記第１及び第２コンタクトホールを通じて前記透明補助容量電極と電気的に接続されるように形成することを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  13. 上部から基板を見る平面を基準にして、前記透明補助容量電極が前記透明画素電極に含まれる面積を持つように形成することを特徴とする請求項９または請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記透明画素電極がプレート形であることを特徴とする請求項９または請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
  15. 前記透明画素電極がデータラインと同一の層に形成されることを特徴とする請求項９または請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置の製造方法。
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