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KR100250796B1 - 액정 표시 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

액정 표시 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100250796B1
KR100250796B1 KR1019960059510A KR19960059510A KR100250796B1 KR 100250796 B1 KR100250796 B1 KR 100250796B1 KR 1019960059510 A KR1019960059510 A KR 1019960059510A KR 19960059510 A KR19960059510 A KR 19960059510A KR 100250796 B1 KR100250796 B1 KR 100250796B1
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liquid crystal
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노봉규
권순길
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김영환
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Abstract

본 발명은 응답 속도, 투과율 및 개구율을 개선할 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 카운터 전극과 픽셀 전극이 동일 기판에 형성되는 IPS 모드의 액정 표시 소자에서, 개구면에 형성되는 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 투명 금속으로, 동일 평면상에 형성하고, 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 미세한 폭 및 간격을 갖는 빗살 형태로 형성한다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조방법.
본 발명은 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액정 표시 소자의 응답 속도에 따른 투과율 및 개구율을 향상시킬 수 있는 IPS(In Plane Swiching) 모드의 액정 표시 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자는 텔레비젼, 그래픽 디스플레이등의 표시소자를 구성하고, 특히 액티브 매트릭스형의 액정 표시 소자는 고속 응답 특성을 갖으며, 높은 화소수에 적합하여 디스플레이 화면의 고화질화, 대형화, 컬러 화면화등을 실현하는데 크게 기여하고 있다.
이러한 액정 표시 소자는, 박막 트랜지스터와 픽셀 전극이 매트릭스 형태로 배열된 하부 기판과, 컬러 필터 및 카운터 전극이 형성된 상부 기판, 및 상하 기판 사이에 개재되는 액정층으로 구성된다.
여기서, 최근 많이 이용되는 액정 표시 소자는 광학 특성이 우수한 트위스트 네마틱 모드(twist nematic mode:이하 TN)이다. 이 TN 모드 액정 표시 소자는 전계가 형성되기 이전, 액정 분자들이 상하의 유리 기판면에 평행하게 배열되면서, 양쪽 기판 사이에 90°꼬임 각도를 가지고 배열된다.
한편, 액정에 전계가 형성되면, 액정 분자는 전계와 평행하게 배열된다.
그런데, 이러한 TN 구조의 액정 표시 소자는 시야각이 매우 협소하다는 고질적인 문제점을 지니고 있다.
따라서, 종래에는 상부 유리 기판에 형성되었던 카운터 전극을 하부 유리 기판에 형성하여, 기판과 평행한 전계가 형성되도록 하여, 넓은 시야각을 확보할 수 있는 IPS 모드의 액정 표시 소자가 제안되었다.
여기서, IPS 모드의 액정 표시 소자를 도1을 통하여 설명하도록 한다.
도1을 참조하여, 하부 유리 기판(1) 상부에 영상을 주사하기 위한 게이트 라인(2A)이 도면의 행방향으로 연장된다. 게이트 라인(2A)과 동일평면 상에 위치되면서, 게이트 라인(2A)과 일정 거리만큼 이격되도록 카운터 전극(2B)이 형성된다. 이 카운터 전극(2B)은 액정 분자의 배열 상태를 일정 시간동안 유지시키기 위한 보조 용량의 역할을 겸하며, 그 형태는 문자 "I"자 형상이다. 게이트 라인(2A) 및 카운터 전극(2B)이 형성된 하부 유리 기판(1) 표면에는, 게이트 라인(2A)과 이후에 형성되어질 전도층간의 전기적 절연을 도모하기 위하여, 게이트 절연막(도시되지 않음)이 형성된다. 게이트 라인(2A)의 소정 부분 상에는 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하는 반도체층(4)이 형성된다. 데이터 라인(5A)은 게이트 라인(2A)과 수직으로 교차되도록 연장된다. 이때, 데이터 라인(5A)은 반도체층(4)의 일측과 오버랩 될 수 있도록 연장되며, 데이터 라인(5A) 중 반도체층(4)와 오버랩되는 부분은 박막 트랜지스터의 소오스 전극(5A-1)이 된다. 한편, 데이터 라인(5A)과 동일 평면에, 픽셀 전극(5B)이 형성된다. 픽셀 전극(5B)은 도면에서와 같이 사각틀 형상으로 형성되며, 픽셀 전극(5B) 중 반도체층(4)과 인접한 모서리 부분은 반도체층(4)과 일부 오버랩되도록 연장되어, 드레인 전극(5B-1)이 된다.
도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 절단하여 나타낸 도면으로 , 이를 통하여 제조 방법을 설명한다.
도2에 도시된 바와 같이, 투명한 하부 유리 기판(1) 상부에는 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 크롬등의 금속이 증착되고, 소정의 형태로 패터닝되어, 게이트 라인(도시되지 않음)과 카운터 전극(2B)이 형성된다. 그 다음, 하부 유리 기판(1) 상부 표면에 게이트 절연막(3)이 형성된다. 이 게이트 절연막(3)은 2중으로 형성되거나, 금속 산화막으로 형성될 수 있다. 이어서, 금속막을 증착하고, 도1에서의 형태로 패터닝하여, 데이터 라인(5A)과, 픽셀 전극(5B)을 형성한다. 이에따라, 카운터 전극(2B)과 픽셀 전극(5B)이 하부 유리 기판(1)에 형성된다.
종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자는 카운터 전극(2B)과 픽셀 전극(5B)이 동일 기판에 형성되어, 기판과 평행한 수평 전계가 형성되므로써, 화면의 어느 면에서나, 액정 분자의 장축을 볼 수 있어, 시야각이 우수하다.
그러나, 카운터 전극(2B)과 픽셀 전극(5B)은 기판과 평행한 전계를 형성하기 위하여 충분히 이격되었으므로, 도2에서 점선으로 표시된 부분에는 사실상 전계가 형성되기 어렵고, 혹 그 부분에 일부 전계가 미친다하더라도, 도2에서와 같이 포물선 형태의 전계가 형성되어, 전극 상부에서의 액정 분자들이 원하는 수평 형태로 배열되지 않는다. 이와같이 액정 분자들이 오정렬되면, 투과율을 저해하므로, 종래에는 카운터 전극(2B)과 픽셀 전극(5B)을 불투명 금속막으로 형성하여 액정 분자들이 오정렬되는 것을 차폐하였다. 그러나, 전극(2B,5B)부분을 불투명 전극으로 형성하게 되면, 전극(2B,5B) 부분에서는 투과율이 0이 되고, 개구율 또한 매우 낮아진다.
도3은 픽셀 전극(5B)과 카운터 전극(2B)간의 간격을 210㎛로 하고, 픽셀 전극(5B) 또는 대향 전극(2B)의 폭을 20㎛ 하며, 액정 분자들이 수평축에 22도 틀어져 있는 상태로 한다음, 픽셀 전극(5B)에 8V 정도의 전압 인가한 후의 투과율을 나타낸 시뮬레이션 그래프이다.
도3에 따르면, 100ms가 경과한 후에 약 38% 정도의 낮은 투과율을 보이며, 100ms 이전에는 대부분 30% 이하를 나타낸다. 여기서, 도3에서 X 영역은 하부 기판의 전압 인가에 따른 투과율을 나타낸것이고, Y 영역은 하부 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
더욱이, 상기한 IPS 모드 액정 표시 소자는 액정 분자들이 모두 누워있는채로 배열되고, 특히 상부 기판쪽에 전도체가 구비되어 있지 않으므로, 응답 속도가 늦다는 문제점 또한 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 투과율 및 응답 속도를 개선할 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 개구율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도1은 종래의 IPS 모드의 액정 표시 소자의 하부 유리 기판의 평면도.
도2는 도1의 하부 유리 기판을 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 절단하여 나타낸 도면.
도3은 종래의 액정 표시 소자에 일정한 전압 인가시, 투과율을 보여주는 시뮬레이션 그래프.
도4는 본 발명에 따른 IPS 모드의 액정 표시 소자의 하부 유리 기판의 평면도.
도5는 도4의 하부 유리 기판을 V-V' 선으로 절단하여 나타낸 단면도.
도6은 도4의 하부 유리 기판과 합착되어질 상부 기판의 평면도.
도7은 본 발명에 따른 액정 표시 소자에 일정한 전압 인가시, 투과율을 보여주는 시뮬레이션 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리 기판 2A : 게이트 라인
2A-1 : 게이트 전극 2B, 2B-1 : 카운터 전극
3 : 게이트 절연막 4 : 반도체층
5A : 데이터 라인 5A-1 : 소오스 전극
5B : 종래의 픽셀 전극 5B-1 : 드레인 전극
6,60,61,62,63,64,65,69 : 본 발명의 픽셀 전극
7,70,71,72,73,74,75 : 제2카운터 전극
100 : 상부 기판 101 : 블랙 매트릭스
102 : 컬러 필터
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일견지에 의하면, 게이트 라인, 게이트 라인과 교차하도록 형성되는 데이터 라인, 게이트 라인과 평행하면서 소정 거리 이격, 배치된 제1카운터 전극, 상기 제1카운터 전극과 소정 부분 오버랩되는 제2카운터 전극, 제2카운터 전극과 소정 거리 이격되도록 형성된 픽셀 전극, 게이트 라인 선택시 데이터 라인의 신호를 픽셀 전극에 전달하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 라인과 데이터 라인을 절연시키는 게이트 절연막 및 상기 데이터 라인과 상기 제2카운터 전극 및 픽셀 전극을 절연시키는 보호막을 포함하는 하부 유리 기판; 상기 하부 유리 기판과 대향하고, 삼원색의 필터 및 필터간을 경계짓는 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 유리 기판; 및 상기 하부 유리 기판과 상부 유리 기판사이에 개재되는 액정을 포함하며, 상기 제2카운터 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 게이트 라인과 평행하면서 상기 제1카운터 전극상에 배치되는 바와, 상기 바로 부터 게이트 라인쪽으로 끝단이 근접, 배치되도록 연장된 수개의 브렌치를 포함하고, 상기 픽셀 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 상기 제2카운터 전극의 브렌치들 사이에 각각 삽입되는 브렌치와, 상기 브렌치들을 연결하면서 게이트 라인과 평행하는 바를 포함하며, 상기 제2카운터 전극의 브렌치와 상기 픽셀 전극의 브렌치는 일정 간격을 두고 이격되었으며, 상기 제2카운터 전극과 상기 픽셀 전극은 상기 보호막 표면상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 의하면, 투명성 유리 기판상에 게이트 라인과, 제1카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 유리 기판상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인을 포함하는 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 금속층을 증착하고, 패터닝하여, 소오스 전극과 일체인 데이터 라인과 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 결과물 상부에 보호막을 형성하는 단계; 상기 드레인 전극 및 제1카운터 전극의 소정 부분을 노출시키는 단계; 상기 결과물 상부에 투명 금속층을 형성하는 단계; 상기 투명 금속층을 패터닝하여 드레인 전극과 콘택되도록 픽셀 전극을 형성하고, 제1카운터 전극의 소정 부분과 콘택되도록 제2카운터 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하부 유리 기판, 게이트 라인, 게이트 라인과 교차하도록 형성되는 데이터 라인, 게이트 라인과 평행하면서 소정 거리 이격, 배치된 제1카운터 전극, 상기 제1카운터 전극과 콘택되는 제2카운터 전극, 제2카운터 전극과 소정 거리 이격되도록 형성된 픽셀 전극, 게이트 라인 선택시 데이터 라인의 신호를 픽셀 전극에 전달하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 라인과 데이터 라인을 절연시키는 게이트 절연막, 및 상기 데이터 라인과 상기 제2카운터 전극 및 픽셀 전극을 절연시키는 보호막을 포함하며, 상기 제2카운터 전극과 픽셀 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 모두 보호막 상부에 형성되며, 상기 제2카운터 전극은 게이트 라인과 평행하면서 상기 제1카운터 전극과 콘택되는 바와, 상기 바로 부터 게이트 라인쪽으로 끝단이 근접, 배치되도록 연장된 수개의 브렌치를 포함하고, 상기 픽셀 전극은 상기 제2카운터 전극의 브렌치들 사이에 각각 배치되는 브렌치와, 상기 브렌치들을 연결하면서 게이트 라인과 평행하는 바를 포함하며, 상기 제2카운터 전극의 브렌치와 상기 픽셀 전극의 브렌치는 일정 간격을 두고 이격된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 카운터 전극과 픽셀 전극이 동일 기판에 형성되는 IPS 모드의 액정 표시 소자에서, 개구면에 형성되는 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 투명 금속으로, 동일 평면상에 형성하고, 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 미세한 폭 간격을 갖는 빗살 형태로 형성한다.
이에따라, 전극 사이의 간격이 좁아져서 전극 사이 및 전극 상부의 액정 분자들이 빠른 속도로 구동되고, 전극들이 투명한 소재로 형성되어 투과율, 개구율 및 응답 속도가 개선된다.
[실시예]
이하 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부된 도면 도4는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 평면도이고, 도5는 도4의 V-V' 선으로 절단하여 나타낸 액정 표시 소자의 단면도이고, 도6은 도4의 하부 기판과 합착되어질 상부 기판의 평면도이고, 도7은 본 발명에 따른 액정 표시 소자에 일정한 전압 인가시, 투과율을 보여주는 시뮬레이션 그래프이며, 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 하부 유리 기판(1) 상부에 영상을 주사하기 게이트 라인(2A)이 예를들어, 도면의 행방향으로 배열된다. 게이트 라인(2A)에는 소정 부분 돌출된 게이트(21)를 포함한다. 하부 유리 기판(1) 상부에는 게이트 라인(2A)와 동일 평면에 형성되면서 일정 거리만큼 이격되도록 제1카운터 전극(2B-1)이 형성된다. 이 제1카운터 전극(2B-1)은 보조 용량의 역할을 겸하며, 그 형태는 게이트 라인(2A)과 평행하도록 형성된다. 게이트 라인(2A)과 제1카운터 전극(2B-1)이 형성된 하부 유리 기판(1) 상부에는 도면에 도시되지는 않았지만, 하부의 게이트 라인(2A)과, 이후에 형성되어질 물질들과의 전기적 절연을 도모하기 위하여, 게이트 절연막(도시되지 않음)이 형성된다. 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하는 반도체층(4)은 게이트(21)를 포함하는 게이트 절연막의 소정 부분에 비정질 실리콘등으로 형성된다.
데이터 라인(5A)은 게이트 라인(2A) 및 제1카운터 전극(2B-1)과 교차되도록 연장된다. 데이터 라인(5A)은 반도체층(4)과 일부분 오버랩되도록 소정 부분 연장된 소오스 전극(5A-1)을 포함한다. 또한, 드레인 전극(5B-1)은 소오스 전극(5A-1)이 형성된 타측에 반도체층(4)과 일부분 오버랩되도록 형성된다. 데이터 라인(5A)이 형성된 하부 유리 기판(1) 결과물 상부에는 보호막(도시되지 않음)이 소정 두께로 증착된다.
제2카운터 전극은 제1카운터 전극(2B-1)과 오버랩되면서, 소정 부분이 제1카운터 전극(2B-1)와 콘택되는 바(60)와, 바(60)로부터 끝단에 게이트 라인(2A)에 근접, 배치될 수 있도록 연장된 수개의 브렌치(61,62,63,64,65..)를 포함한다. 브렌치(61,62,63,64,65..) 중 양 외곽의 브렌치 중 하나(61)는 다른 브렌치(62,63,64)보다 길이가 짧고, 외곽의 나머지 다른 하나(69)는 내부의 다른 브렌치 보다 길이가 길다. 또한, 상대적으로 긴 길이를 갖는 외곽의 브렌치(69)는 양 외곽 브렌치(61,69) 사이의 브렌치(61,62,63,64,65..)의 각 끝단과 게이트 라인(2A)사이의 공간을 지나도록, 절곡 연장된다. 제2카운터 전극(6)은, 예를들어 ITO(Indium tin oxide)물질로 형성될 수 있으며, 제2카운터 전극(6)은 제1카운터 전극(2B-1)과 콘택되어 신호 지연이 방지된다. 여기서, 미설명 부호 "C"는 제1카운터 전극(2B-1)과 제2카운터 전극(6)의 콘택부를 나타낸다.
픽셀 전극(7)은 투명 전도막 예를들어, ITO 물질로 형성되고, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(5B-1)과 소정 부분 콘택된다. 여기서, 미설명 부호 C1은 드레인 전극(5B-1)과 픽셀 전극(7)의 콘택부를 나타낸다. 픽셀 전극(7)은 제2카운터 전극(6)의 브렌치(61,62,63,64,65) 사이에 각각 배치되는 수개의 브렌지(71,,72,73,74,75)를 포함하여, 이 브렌치(71,72,73,74,75)의 일단은 바(70)에 의하여 모두 묶여있다. 이 바(70)는 제2카운터 전극의 브렌치(62,63,64,65)의 끝단과, 제2카운터 전극의 브렌치(62,63,64,65)의 끝단과 게이트 라인(2A)사이로 연장된 외곽 브렌치(69) 사이에 배치된다.
여기서, 상기 제2카운터 전극(7)의 브렌치(61,62,63,64,65,69) 및 픽셀 전극의 브렌치(71,72,73,74,75)의 폭(W)은 도면에 제시된 바와 같이, 제2카운터 전극(7)의 양 외곽 브렌치(61,69)를 제외하고 동일함이 바람직하며, 브렌치들의 개수가 증대되면 그 선폭이 다소 감소될 수 있다. 본 실시예에서, 제2카운터 전극 및 픽셀 전극 브렌치들의 폭은 예를들어, 각각 2 내지 8㎛ 정도 범위로 형성하지만, 픽셀 전극의 브렌치(71,72,73,74,75)와 제2카운터 전극의 브렌치(62,63,63,64,65)의 비가 0.1 내지 10 정도를 만족하는 범위에서, 단위 화소의 면적, 브렌치의 개수에 따라, 그 폭이 조절된다.
또한, 픽셀 전극(7)치(71,72,73,74,75)의 폭과 제2카운터 전극(6)의 브렌치(62,63,63,64,65)와 픽셀 전극(7)의 브렌치(71,72,73,74,75)간의 간격의 비는 0.1 내지 2정도를 만족하는 범위에서 조절 가능하다.
이상과 같은 액정 표시 소자를 제조하기 위한 방법을 도5를 참조하여 설명한다.
도5에 도시된 바와 같이, 투명한 하부 유리 기판(1) 상부에는 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 크롬등의 금속이 증착되고, 소정의 형태로 패터닝되어, 게이트(21)와 제1카운터 전극(2B-1)이 형성된다. 이때, 게이트(21)의 형성과 동시에 게이트 라인이 형성된다. 다음으로, 이후에 형성되어질 금속 라인과 게이트(21)가 절연될 수 있도록 게이트 절연막(3)이 형성된다. 이 게이트 절연막(3)은 2중으로 형성되거나, 금속 산화막으로 형성될 수 있다. 이어서, 게이트 절연막(3) 상부에는 비정질 실리콘막이 증착되고, 게이트(21)의 소정 부분을 포함하도록 패터닝되어 반도체층(4)이 형성된다. 반도체층(4)이 형성된 게이트 절연막(3) 상부에 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 크롬등의 금속 중 선택되는 하나의 금속이 증착된 다음, 반도체층(4) 양측과 각각 콘택되도록 소정 부분 패터닝되어, 소오스 전극(5A-1)과 드레인 전극(5B-1)이 형성된다. 그리고 나서, 소오스 전극(5A-1)과 드레인 전극(5B-1)이 형성된 게이트 절연막(3) 상부에는 보호막(31)이 증착된 후, 드레인 전극(5B-1)과 제1카운터 전극(2B)의 소정 부분이 노출되도록 보호막(31) 또는 보호막(31)과 게이트 절연막(3)이 소정 부분 식각되어, 콘택홀이 형성된다. 그 후, 투명 전도막 예를들어, ITO 물질을 소정 두께로 증착한다음, 투명 전도막을 소정 부분 패터닝하여, 상기 도4와 같은 구조의 픽셀 전극과 제2카운터 전극을 형성한다. 본 도면에서는 픽셀 전극의 브렌치(71,72,73)와 제2카운터 전극의 브렌치(62,63) 및 바(60)이 보여진다. 이때, 픽셀 전극은 드레인 전극(5B-1)과 콘택되고, 제2카운터 전극의 바(60)는 제1카운터 전극(2B-1)과 콘택된다. 상기 도5에 의하면, 제2카운터 전극의 브렌치와 픽셀 전극의 브렌치는 동일 평면상에 형성되면, 일정 간격을 두고 교대로 배치된다.
한편, 상기한 하부 유리 기판(1)과 대향될 상부 유리 기판(100)은 도6에 도시된 것과 같이, 빛을 차단하면서 단위 화소를 한정하기 위한 블랙 매트릭스(101)가 형성된다. 이때, 블랙 매트릭스(101)는 단위셀의 외곽 즉, 하부 유리 기판(1)에 형성된 데이터 라인(5A)과, 데이터 라인(5A)과 제2카운터 전극(61,69) 사이의 공간부, 게이트 라인(2A)과, 게이트 라인(2A)과 제2카운터 전극(61) 사이의 공간부 및 제1, 및 제2카운터 전극(2B-1,6)에 대응되도록 형성되고, 이 블랙 매트릭스(101)로 둘러싸여진 영역은 컬러필터(102)로서, 액정 표시 소자의 컬러화를 실현하기 위하여 형성된다.
이와같이 형성된 하부 유리 기판은 도6에 도시되어진 상부 유리 기판(100)과 합착되어지고, 그 사이에는 액정 예를들어, 유전율 이방성이 음이고, 플로우 점성도가 상온에서 1 내지 100 cp 이며, 액정 분자의 수평축이 22도 정도 틀어진 액정이 봉입된다.
결과적으로, 본 발명에 의하면, 제 2 카운터 전극의 브렌치와 픽셀 전극의 브렌치는 종래 보다 많은 수를 가지고 교대로 배치되면서 그 폭 및 간격이 미세하다. 즉, 브렌치 간의 거리가 상당히 좁고, 제2카운터 전극과 픽셀 전극이 모두 동일 평면상에 형성되므로, 전극 상부에 액정 분자의 움직임이 빨라져 응답 속도가 개선된다. 또한, 제2카운터 전극과 픽셀 전극이 동일 평면상(보호막 상부)에 형성되므로 거의 직선에 가까운 평행 전계를 형성할 수 있다.
도7은 상기의 액정 표시 소자에 일정 전압이 인가될때, 투과율 및 응답 속도를 보여주는 시뮬레이션 그래프로서, X 영역은 하부 유리 기판(1)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이고, Y 영역은 하부 유리 기판의 전극에 전압시 응답시간에 따른 투과율이 나타내어 진다.
Y 영역에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따라, 개구면에 존재하는 픽셀 전극과 카운터 전극이 투명 재질로 형성됨에 의하여, 액정 표시 소자의 투과율 및 개구율 또한 현저히 개선되고, 본 발명과 같이 픽셀 전극과 카운터 전극이 일정한 간격을 가지고, 미세한 폭을 갖는 빗살 형태로 형성됨에 따라, 그 전극들 상부에 존재하는 액정들은 빠른 속도로 동작하게 되어, 액정 표시 소자의 응답 속도를 개선하게 된다.
즉, 종래의 구조로서는, 100ms 일때, 30% 이하의 투과율을 보였지만, 본 발명의 구조에서는 50ms 일때, 약 40% 이상의 투과율을 보임을 도면을 통하여 확인할 수 있다.
이상에서 자세히 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 카운터 전극과 픽셀 전극이 동일 기판에 형성되는 IPS 모드의 액정 표시 소자에서, 개구면에 형성되는 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 투명 금속으로, 동일 평면상에 형성하고, 카운터 전극의 일부와 픽셀 전극을 미세한 폭 및 간격을 갖는 빗살 형태로 형성한다.
이에따라, 전극 사이의 간격이 좁아져서 전극 사이 및 전극 상부의 액정 분자들이 빠른 속도로 구동되고, 전극들이 투명한 소재로 형성되어 투과율, 개구율 및 응답 속도가 개선된다.

Claims (14)

  1. (정정)게이트 라인, 게이트 라인과 교차하도록 형성되는 데이터 라인, 게이트 라인과 평행하면서 소정 거리 이격, 배치된 제1카운터 전극, 상기 제1카운터 전극과 소정 부분 오버랩되는 제2카운터 전극, 제2카운터 전극과 소정 거리 이격되도록 형성된 픽셀 전극, 게이트 라인 선택시 데이터 라인의 신호를 픽셀 전극에 전달하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 라인과 데이터 라인을 절연시키는 게이트 절연막 및 상기 데이터 라인과 상기 제2카운터 전극 및 픽셀 전극을 절연시키는 보호막을 포함하는 하부 유리 기판; 상기 하부 유리 기판과 대향하고, 삼원식의 필터 및 필터간을 경계짓는 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 유리 기판; 및 상기 하부 유리 기판과 상부 유리 기판사이에 개재되는 액정을 포함하며, 상기 제2카운터 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 게이트 라인과 평행하면서 상기 제1카운터 전극 상에 배치되는 바와, 상기 바로 부터 게이트 라인쪽으로 끝단이 근접, 배치되도록 연장된 수개의 브렌치를 포함하고, 상기 브렌치 중 외곽의 어느 하나의 브렌치는 나머지 브렌치들의 각 끝단과 게이트 라인 사이에 배치되도록 절곡, 연장되고, 상기 픽셀 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 상기 제2카운터 전극의 브렌치들 사이에 각각 삽입되는 브렌치와, 상기 브렌치들을 연결하면서 상기 제2카운터 전극의 브렌치 끝단과 상기 제2카운터 전극의 브렌치중 절곡, 연장된 외곽 브렌치 사이에 배치되는 바를 포함하며, 상기 바는 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택되고, 상기 제2카운터 전극의 브렌치와 상기 픽셀 전극의 브렌치는 일정 간격을 두고 이격되었으며, 상기 제2카운터 전극과 상기 픽셀 전극은 상기 보호막 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. (정정)제1항에 있어서, 상기 픽셀 전극의 브렌치의 폭과, 제2카운터 전극의 브렌치와 픽셀 전극의 브렌치 사이와의 간격의 비는 0.1 내지 2 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. (정정)제1항에 있어서, 상기 제2카운터 전극 및 픽셀 전극의 브렌치의 폭은 2 내지 8㎛ 인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. (정정)제1항에 있어서, 상기 픽셀 전극의 브렌치 폭과 제2카운터 전극의 브렌치의 폭의 비는 0.1 내지 10인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. (정정)제1항에 있어서, 상기 픽셀 전극의 각 브렌치 각각은 상기 제1카운터 전극과 소정 부분 오버랩되도록 연장되어 보조 용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. (정정)제1항에 있어서, 상기 제2카운터 전극은 제1카운터 전극과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  7. (정정)제1항에 있어서, 상기 픽셀 전극과 제2카운터 전극을 구성하는 투명 도전층은 ITO(indium tin oxide)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 상부 유리 기판의 블랙 매트릭스는, 하부 유리 기판에 형성된 데이터 라인과, 데이터 라인과 제2카운터 전극 사이의 공간부, 게이트 라인과, 게이트 라인과 제2카운터 전극 사이의 공간부, 박막 트랜지스터 영역 및 제1, 및 제2카운터 전극에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액정은 유전율 이방성이 음인 물질과, 양 물질 중 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  10. (정정)제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2카운터 전극의 바 부분이 제1카운터 전극과 콘택되며, 상기 제2카운터 전극의 바 부분은 게이트 절연막 및 보호막의 소정 부분을 관통하여 콘택되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  11. (정정)제1항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 보호막의 소정 부분을 관통하여 콘택되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  12. 투명성 유리 기판상에 게이트 라인과, 제1카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 유리 기판상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인을 포함하는 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 금속층을 증착하고, 패터닝하여, 소오스 전극과 일체인 데이터 라인과 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 결과물 상부에 보호막을 형성하는 단계; 상기 드레인 전극 및 제1카운터 전극의 소정 부분을 노출시키는 단계; 상기 결과물 상부에 투명 금속층을 형성하는 단계; 상기 투명 금속층을 패터닝하여 드레인 전극과 콘택되도록 픽셀 전극을 형성하고, 제1카운터 전극의 소정 부분과 콘택되도록 제2카운터 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 투명 금속층을 형성하는 단계에서, 투명 금속층은 ITO층인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조방법.
  14. (신설) 하부 유리 기판, 하부 기판상에 소정 방향으로 연장되는 게이트 라인, 게이트 라인과 교차하도록 형성되는 데이터 라인, 게이트 라인과 평행하면서 소정 거리 이격, 배치된 제1카운터 전극, 상기 제1카운터 전극과 콘택되는 제2카운터 전극, 제2카운터 전극과 소정 거리 이격되도록 형성된 픽셀 전극, 게이트 라인 선택시 데이터 라인의 신호를 픽셀 전극에 전달하는 박막 트랜지스터, 상기 게이트 라인과 데이터 라인을 절연시키는 게이트 절연막, 및 상기 데이터 라인과 상기 제2카운터 전극 및 픽셀 전극을 절연시키는 보호막을 포함하며, 상기 제2카운터 전극과 픽셀 전극은 투명한 전도 물질로 형성되고, 모두 보호막 상부에 형성되며, 상기 제2카운터 전극은 게이트 라인과 평행하면서 상기 제1카운터 전극과 콘택되는 바와, 상기 바로 부터 게이트 라인쪽으로 끝단이 근접, 배치되도록 연장된 수개의 브렌치를 포함하고, 상기 픽셀 전극은 상기 제2카운터 전극의 브렌치들 사이에 각각 배치되는 브렌치와, 상기 브렌치들을 연결하면서 게이트 라인과 평행하는 바를 포함하며, 상기 제2카운터 전극의 브렌치와 상기 픽셀 전극의 브렌치는 일정 간격을 두고 이격된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
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