KR101157223B1

KR101157223B1 - 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101157223B1
Application number: KR1020030076080A
Authority: KR
Inventors: 강원석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2012-06-15
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: KR20050040621A; CN100340912C; JP4392325B2; US7403253B2; US20050094078A1; CN1612023A; JP2005165285A

Abstract

본 발명은 개구율을 향상시킬 수 있는 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 본 발명은 제1 및 제2 기판; 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판에 가로방향으로 배치되며, 게이트 전극을 포함하는 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인과 수직방향으로 배치되며, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인의 중심을 수직으로 지나는 다수의 공통라인, 상기 다수의 게이트 라인과 상기 다수의 데이터 라인에 의해 정의되고, 상기 다수의 공통라인에 의해 정의되는 제1 내지 제4 서브화소, 상기 공통라인을 기준으로 상부에 배치된 제1 영역, 상기 공통라인을 기준으로 하부에 배치된 제2 영역, 상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키며, 상기 공통라인과 접속되는 공통전극, 상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키는 화소전극, 상기 제1 영역의 화소 전극과 접속하고, 전단 게이트 라인 상에 배치되는 제1 스토리지 라인 및 상기 제2 영역의 화소 전극과 접속하고, 상기 공통라인 위에 배치되는 제2 스토리지 라인을 포함하며, 상기 공통라인은 제1 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 접속하고, 상기 제1 스토리지라인은 상기 전단 게이트 라인 상에 형성된 제2 콘택홀과 상기 제1 영역의 화소전극과 접속되고, 상기 제2 스토리지라인은 상기 드레인 전극과 연결되며, 상기 드레인전극은 제3 콘택홀을 통해 상기 제2 영역의 화소 전극과 접속된다.

Description

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법{IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THREROF}

도 1은 일반적인 횡전계방식 액정표시소자의 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 도시한 도면.

도 6a 및 6b 본 발명이 제5실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자를 도시한 도면.

도 7a 내지 도7c는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 도시한 도면.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

401: 게이트라인 403: 데이터라인

404: 공통라인 406: 공통전극

407: 화소전극 408: 게이트절연막

409: 박막트랜지스터 411:보호막

414a: 제1스토리지라인 414b: 제2스토리지라인

400a 내지 400d: Red(R), Green(G), Blue(B), White(W) 서브화소

Cst1: 제1스토리지커패시터

Cst2: 제2스토리지커패시터

본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 개구율 향상을 꾀할 수 있는 쿼드타입(Quad type) 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고화질, 저전력의 평판표시소자(flat panel display device)로써 주로 사용되는 트위스트네마틱방식(twisted nematic mode) 액정표시소자(liquid crystal display device)는 시야각이 좁다는 단점이 있다. 이것은 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로, 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정패널(liquid crystal display panel)에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.

따라서, 액정분자를 기판과 거의 수평한 방향으로 배향하여 시야각 문제를 해결하는 횡전계방식 액정표시소자(In Plane Switching mode LCD)가 최근에 활발하게 연구되고 있다.

도 1은 일반적인 횡전계방식 액정표시소자의 단위화소를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 도 1a에서 I-I'선의 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, R,G,B 서브화소들이 하나의 단위화소를 구성하고, 각각의 서브화소는 투명한 제1기판(10) 상에 종횡으로 배열된 게이트라인(1) 및 데이터라인(3)에 의해서 정의된다. 실제의 액정표시소자에서는 n개의 게이트라인(1)과 m개의 데이터라인(3)이 교차하여 n×m개의 서브화소가 존재하지만, 도면에는 설명을 간단하게 하기 위해 단지 Red(적색), Green(녹색), Blue(청색) 서브화소만을 나타내었다. 이하, R,G,B 서브화소를 단위화소로 정의하여 설명하도록 한다.

상기 서브화소를 정의하는 게이트라인(1)과 데이터라인(3)의 교차점에는 박막트랜지스터(thin film transistor;9)가 배치되고, 상기 박막트랜지스터(9)는 게이트전극(1a), 반도체층(5) 및 소스 및 드레인전극(2a,2b)으로 구성된다.

그리고, 상기 서브화소내에는 상기 게이트라인(1)과 평행하게 공통라인(4)이 배열되고, 액정분자를 스위칭 시키는 적어도 한쌍의 전극 즉, 공통전극(6a 내지 6c)과 화소전극(7a,7b)이 데이터라인과 평행하게 배열된다. 이때, 상기 공통전극(6) 및 화소전극(7)은 상기 공통라인(4) 및 드레인전극(2b)에 각각 접속된다. 그리고, 상기 소스 및 드레인전극(2a,2b)을 포함하는 기판 상부에는 보호막(11) 및 제 1배향막(12a)이 도포되어 있다.

또한, 상기 공통라인(4)과 중첩되어 형성되며, 화소전극(7)과 접속하는 화소 전극라인(14)은 그 사이에 개재된 절연막(8)을 사이에 두고 축적용량(storage capacitor)을 형성한다.

한편, 제2기판(20)에는 빛샘방지를 위한 블랙매트릭스(21) 및 각각의 서브화소들에 대응하는 R,G,B 칼라필터(23a 내지 23c)가 형성되고, 상기 제1배향막(12a)과 함께 액정의 초기 배향상태를 결정하는 제2배향막(12b)이 도포된다. 그리고, 상기 제1 및 제2기판(10,20) 사이에는 상기 공통전극(6) 및 화소전극(7)에 인가된 전압에 의해 광을 투과시키는 액정층(13)이 형성된다.

상기와 같는 구조를 갖는 종래 횡전계방식 액정표시소자는 공통전극 및 화소전극이 동일평면 상에 배치되어 횡전계를 발생시키기 때문에 시야각을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다. 반면에, 화면이 표시되는 화소영역 내에 공통전극(6) 및 화소전극(7)이 배치되어 있기 때문에 개구율(aperture ratio)이 저하되어 휘도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 Red(R), Gree(G), Blue(B), Wite(W)의 서브화소를 하나의 화소로 구성하여 화면의 휘도를 향상된 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 Red(적색), Green(녹색), Blue(청색), White(화이트)의 네 개의 서브화소를 쿼드타입(2×2배열)으로 배치하여 개구율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 횡전계방식 액정표시소자를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상하로 배치된 서브화소들 사이에 공통라인을 배치하여, 상기 두 서브화소들이 공통라인을 공유하도록 함으로써, 서브화소들의 면적을 용이하게 조절할 수 있는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판에 가로방향으로 배치되며, 게이트 전극을 포함하는 다수의 게이트 라인, 상기 다수의 게이트 라인과 수직방향으로 배치되며, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 다수의 데이터 라인, 상기 다수의 데이터 라인의 중심을 수직으로 지나는 다수의 공통라인, 상기 다수의 게이트 라인과 상기 다수의 데이터 라인에 의해 정의되고, 상기 다수의 공통라인에 의해 정의되는 제1 내지 제4 서브화소, 상기 공통라인을 기준으로 상부에 배치된 제1 영역, 상기 공통라인을 기준으로 하부에 배치된 제2 영역, 상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키며, 상기 공통라인과 접속되는 공통전극, 상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키는 화소전극, 상기 제1 영역의 화소 전극과 접속하고, 전단 게이트 라인 상에 배치되는 제1 스토리지 라인 및 상기 제2 영역의 화소 전극과 접속하고, 상기 공통라인 위에 배치되는 제2 스토리지 라인을 포함하며, 상기 공통라인은 제1 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 접속하고, 상기 제1 스토리지라인은 상기 전단 게이트 라인 상에 형성된 제2 콘택홀과 상기 제1 영역의 화소전극과 접속되고, 상기 제2 스토리지라인은 상기 드레인 전극과 연결되며, 상기 드레인전극은 제3 콘택홀을 통해 상기 제2 영역의 화소 전극과 접속된다.
상기 게이트 라인과 공통라인 상에 형성된 게이트절연막을 포함한다.
상기 전단 게이트 라인과 상기 전단 게이트 라인 상에 배치된 상기 제1 스토리지라인 및 이들 사이에 개재된 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 제1 스토리지 캐패시터 및 상기 공통라인과 상기 공통라인 위에 배치된 제2 스토리지라인 및 이들 사이에 개재된 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 제2 스토리지 캐패시터를 포함한다.
상기 제1 및 제2 서브화소는 각각 Green(G), Blue(B)이고, 상기 제3 및 제4 서브화소는 각각 Red(R), White(W) 화소인 ～제4서브화소는 각각 Red(R), Green(G), Blue(B), White(W) 화소이다.
상기 데이터 라인과 화소전극 및 공통전극은 꺽임구조이다.
상기 공통라인은 제1 영역 및 제2 영역에 형성된 서브화소들이 함께 공유한다.
상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 게이트전극, 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성된 소스 및 드레인 전극을 포함한다.
상기 공통전극 및 화소전극은 동일 평면상에 형성된다.

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이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

삭제

도 2는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것으로, 4블럭 광투과영역을 갖는 횡전계방식 액정표시소자을 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 기존의 Red(100a), Green(100b), Blue(100c)서브화소에 White(100d) 서브화소를 추가하되, 원래 R,G,B 서브화소로 구성된 단위화소의 면적을 그대로 유지하고, 각각의 서브화소 폭을 줄여 확보된 공간에 W화소(100d)를 추가한 것이다.

상기 서브화소(100a, 100b,100c,100d)는 종횡으로 배열된 게이트라인(101) 및 데이터라인(103)에 의해 정의되고, 각각의 서브화소(100a,100b,100c,100d)내에는 공통라인(104) 및 화소전극라인(108)으로부터 수직 분기되어 화소내에서 횡전계를 발생시키는 화소전극(107a,107b) 및 공통전극(106a 내지 106c)이 교대로 배치된다. 또한, 상기 공통라인(104)과 화소전극라인(114)은 서로 중첩하며, 게이트절연막(미도시)를 사이에 두고 스토리지커패시터(Cst)를 형성한다.

그리고, 상기 게이트라인(101) 상에는 스위칭소자로써 박막트랜지스터(109)가 배치된다. 상기 박막트랜지스터(109)는 게이트라인(101) 위에 패턴형태로 형성된 반도체층(105)과 상기 반도체층(105) 위에 형성되고 데이터라인(103)으로부터 인출된 소스전극(102a) 및 상기 소스전극(102a)과 대향하며, 화소전극라인(114)과 전기적으로 연결된 드레인전극(102b)으로 구성된다. 또한, 도면에 상세하게 도시하 진 않았지만, 상기 게이트라인(101)이 형성된 기판 전면에는 게이트절연막(미도시)이 도포되어 있으며, 상기 게이트절연막은 공통전극(106)과 화소전극(107)을 전기적으로 절연시킨다.

이하, 종래 도면(도1a)을 인용하여 본 발명의 제1실시예와 종래와의 차이점을 비교하면, 종래 4블럭 광투과영역을 가지는 횡전계방식 액정표시소자에서 화소전극(7)과 공통전극(66) 간의 이격거리를 d1이라 정의하고, 화이트 서브화소(100d)가 추가된 제 1실시예에서 화소전극(107)과 공통전극(106) 간의 이격거리를 d2라 할 때, 화이트 서브화소(100d)가 추가됨에 따라 d2=0.5d1이 된다. 즉, W서브화소(100d)를 추함에 따라, 휘도는 어느정도 향상시킬 수 있으나, W서브화소(100d)의 추가로 인하여 광투과영역(여기에서 광투과영역은 화소전극과 공통전극에 의해서 구획된 영역을 의미한다.)이 줄어들게 된다. 이것은 종래 R,G,B 3개의 서브화소로 구성된 단위화소의 면적변화 없이 R,G,B,W 4개의 서브화소로 구성함으로써, W서브화소를 형성하는 추가배선들이 증가했기 때문이다.

한편, 트위스트네마틱방식 액정표시소자에서는 W 서브화소를 추가할 경우, 공통전극과 화소전극이 서로 다른 기판 상에 별도로 배치되어 있기 때문에 30% 이상 휘도가 향상되는 반면에 횡전계방식 액정표시방식에서는 언급한 바와 같이, 화소전극과 공통전극이 같은 기판 상에 배치되어 있기 때문에 광투과영역의 감소로 인하여 휘도향상의 효과를 크게 기대할 수는 없다.

본 발명의 제2실시예는 이러한 문제점을 해결할 수 횡전계방식 액정표시소자를 나타낸 것으로, Red(R), Green(G), Blue(B), White(W)로 이루어진 서브화소들을 2×2 형태로 배열하고, 종래 4블럭 횡전계방식에서 공통전극 및 화소전극의 이격거리를 그대로 유지하면서 6블럭 광투과영역을 갖도록 구성하여 휘도 및 개구율 향상을 꾀할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것으로, R,G,B,W서브화소들이 2×2 형태로 배열된 쿼드타입(quad type) 횡전계방식 액정표시소자를 나타낸 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자는 6블럭 광투과영역을 가지는 R,G,B,W서브화소들(200a～200d)이 2×2 배열되어 화소(P)를 이룬다. 서브화소(200a 내지 200d)는 종횡으로 배열된 게이트라인(201) 및 데이터라인(203)에 의해 정의되고, 각각의 서브화소(200a 내지 200d)내에는 공통라인(204) 및 화소전극라인(214)으로부터 수직 분기되어 화소내에서 횡전계를 발생시키는 적어도 한쌍 이상의 화소전극(207) 및 공통전극(206)이 교대로 배치된다.

그리고, 상기 화소전극라인(214)은 상기 공통라인(204)과 중첩하여 스토리지커패시터(Cst)를 형성한다.

또한, 상기 게이트라인(201) 상에는 스위칭소자로써 박막트랜지스터(209)가 배치되며, 상기 박막트랜지스터(209)는 게이트라인(201) 위에 패턴형태로 형성된 반도체층(205)과 상기 반도체층(205) 위에 형성되고 데이터라인(203)으로부터 인출된 소스전극(202a) 및 상기 소스전극(202a)과 대향하며, 화소전극라인(214)과 전기적으로 연결된 드레인전극(202b)으로 구성된다. 또한, 도면에 상세하게 도시하진 않았지만, 상기 게이트라인(201)이 형성된 기판 전면에는 게이트절연막(미도시)이 도포되고, 이는 화소전극(207) 및 공통전극(206)을 전기적으로 절연시킨다.

상기한 바와 같은 구조를 가지는 횡전계방식 액정표시소자는 화소전극(207)과 공통전극(206)간의 이격거리 D1가 종래에 도시된(도 1a) 4블럭 액정표시소자의 d1과 동일하다. 반면에, 각각의 서브화소들(200a～200d)을 2×2 구조로 배열함에따라 상하로 배치된 서브화소들 사이에 게이트라인 및 공통라인이 추가되어 수직방향으로 H만큼의 개구율이 줄어들게 된다. 이때, H는 대략 종래 도면(도 1a)의 수직길이 h에 대하여 약 15%정도 감소된다. 그러나, 수평방향는 두개의 서브화소가 배치되기 때문에 종래에 비하여 전극간의 거리를 증가시키거나, 공통전극 및 화소전극의 더 추가하여 광투과 블럭을 증가시킬 수 있다.

따라서, 서브화소를 수직방향으로 감소되는 개구율보다는, 수평방향으로 증가하는 개구율이 월등히 크기 때문에, 휘도 및 개구율 향상을 동시에 꾀할 수 있다.

이때, 공통라인을 상하방향으로 배치된 서브화소들이 서로 공유하도록 배치함으로써, 개구율향상을 더욱 꾀할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 것으로, 공통라인을 수직으로 배열된 서브화소들이 함께 공유하는 횡전계방식 액정표시소자를 나타낸 것이다.

본 실시예는 공통라인의 배치를 제외한 모든 구성요소가 이전 실시예(도 3)와 동일하다. 따라서, 여기에서는, 본 실시예에서는 이전실시예와의 차이점만을 설명하도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 게이트라인(301)과 평행하게 화소(P)의 중심을 지나는 공통라인(304)에 의해 서브화소가 상.하로 분할되며, R,G,B,W 서브화소(300a 내지 300d)는 이전(도 3)과 동일하게 2×2형태로 배열된다. 즉, 상기 공통라인(304)을 기준으로 그 상부영역을 제1영역이라 하고, 상기 그 하부영역을 제2영역이라 하면, 상기 제1영역에는 G 및 B 서브화소(300b,300c)가 배치되고, 상기 제2영역에는 R 및 W 서브화소(300a,300d)가 배치된다.

또한, 상기 공통라인(304)은 각각의 서브화소에 배치된 공통전극(306)과 전기적으로 접속하고, 상기 공통라인(304)과 중첩하는 화소전극라인(314)과 함께 스토리지커패시터(Cst)를 형성한다.

이때, 상기 공통라인(304)과 중첩하는 화소전극라인(314)은 제1영역에 형성된 화소전극(307)을 전기적으로 연결하는 제1화소전극라인(314a)과 제2영역에 형성된 화소전극(307)을 전기적으로 연결하는 제2화소전극라인(314b)으로 이루어진다.

상기와 같은 구조를 갖는 횡전계방식 액정표시소자는, 상하부에 배치된 서브화소들끼리 하나의 공통라인을 공유하고 있기 때문에, 이전 실시예(도 3)와 비교하여 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 이전에는 제1,2영역에 각각 공통라인이 형성된 반면에, 본 실시예는 제1,2영역의 경계면에 공통라인을 배치하여, 수직으로 배치된 서브화소들이 상기 공통라인을 함께 공유하도록 함으로써, 배선형성면적을 줄일 수 있는 것이다.

이때, 상기 공통전극 및 화소전극을 투명한 전도성 물질로 형성하여 개구율을 더욱 향상시킬 수도 있다.

도 5는 공통전극(306') 및 화소전극(307')이 투명한 전도성물질로 형성된 예 를 나타낸 도면이다. 여기에서, 상기 투명한 전도성물질은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 물질이 주로 사용된다.

도면에 도시된 바와 같이, 투명한 전도성물질로 형성된 횡전계방식 액정표시소자는 상기 공통전극(306') 및 화소전극(307')이 공통라인(304) 및 화소전극라인(314)과 서로 다른층에 형성되기 때문에 이들을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀이 필요하다. 따라서, 상기 공통전극(306')을 공통라인(304)과 접속시키기 위한 제1콘택홀(306a)이 형성되고, 상기 화소전극(307')을 화소전극라인(314)과 접속시키기 위한 제2콘택홀(307a)이 형성된다. 이때, 상기 화소전극라인(314)은 드레인전극(302b)과 연결되고, 상기 드레인전극(302b)은 제2콘택홀(307a)을 통해 화소전극(307')과 연결되기 때문에 결과적으로 상기 화소전극라인(314)은 화소전극(307')과 연결된다. (상기 화소전극라인은 스토리지커패시터를 형성하기 위해 별도로 형성된 것으로, 이하 "스토리지라인"이라 한다)

상기와 같이 구성된 횡전계방식 액정표시소자는 이전예 언급한 바와 같이, 제1영역의 제1스토리지라인(314a)과 중첩하는 공통라인(304)은 제1스토리지커패시터(Cst1)를 형성하고, 제2영역의 제2 스토리지라인(314b)과 중첩하는 공통라인(304)은 제2스토리지커패시터(Cst2)를 형성한다.

따라서, 상기와 같은 구조는 제1 및 제2영역의 서브화소가 그 중심을 지나는 공통라인(306)을 공유함으로써, 개구율을 향상시킬 수 있으나, 상기 제1 및 제2스토리지커패시터(Cst1, Cst2)가 상기 공통라인에 같이 형성되기 때문에 상기 공통라인의 폭을 줄이는데 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 특히, 상기 공통라인의 폭을 줄여 개구율향상을 최대한 꾀할 수 있는 횡전계방식 액정표시소자를 제공하기 위해 이루어진 것이다.

즉, 제1영역의 제1스토리지커패시터(Cst1)는 전단 게이트라인에 형성하고, 제2영역의 제2스토리지커패시터(Cst2)는 공통라인에 형성함으로써, 총스토리지커패시터는 그대로 유지하면서, 공통라인의 폭을 줄여 개구율을 증가시킬 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 것으로, 도 6a는 수직방향으로 배치된 두화소(P1,P2)의 평면도이고, 도 6b는 II-II'의 단면구조를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 공통라인(404) 및 제2스토리지커패시터(Cst2)의 형성 위치를 제외한 모든 구성요소가 이전 실시예(도 5)와 동일하다.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 종횡으로 배치된 게이트라인(401) 및 데이터라인(403)에 의해 화소(P1,P2)가 정의되고, 상기 데이터라인(403)의 중심을 수직으로 지나는 공통라인(404)에 의해 4개의 서브화소(400a～400d)들이 정의된다. 따라서, 4개의 서브화소들이 하나의 화소를 형성한다.

그리고, 각각의 서브화소에는 화소내에 수평전계를 발생시키는 공통전극(406) 및 화소전극(407)이 배치된다. 그리고, 상기 공통전극(406)은 공통라인(404)과 접속되고, 상기 화소전극(407)은 스토리지라인(414)과 접속된다. 이때, 상기 스토리지라인(414)은 제1영역의 화소전극(407)과 접속하는 제1스토리지라인(414a)과 제2영역의 화소전극(407)과 접속하는 제2스토리지라인(414b)으로 구분된다. 상기 제1스토리지라인(414a)은 전단 게이트라인(401) 상에 배치되고, 상기 제2스토리지라인(414b)은 공통라인(404) 위에 배치된다. 따라서, 상기 제1스토리지라인(414a)은 게이트라인(401) 및 이들 사이에 개재된 게이트절연막(408)을 사이에 두고 제1스토리지커패시터(Cst1)을 형성하고, 상기 제2스토리지라인(414b)은 공통라인(404) 및 이들 사이에 개재된 게이트절연막(408)을 사이에 두고 제2스토리지커패시터(Cst2)를 형성한다.

아울러, 상기 공통라인(404)은 제1콘택홀(406a)을 통해 공통전극(406)과 접속하고, 상기 제1스토리지라인(414a)은 전단 게이트라인(401) 상에 형성된 제2콘택홀(407a)과 제1영역의 화소전극(407)과 접속되고, 상기 제2스토리지라인(414b)은 드레인전극(402b)과 연결되며, 상기 드레인전극(402b)은 제3콘택홀(407b)을 통해 제2영역의 화소전극(407)과 접속된다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 실시예의 액정표시소자는 전단 게이트라인(401)에 제1스토리지커패시터(414a)를 형성하고, 공통라인(404) 위에 제2스토리지커패시터(414b)를 형성하기 때문에, 이전 실시예(도 5)와 비교해 볼때, 동일한 커패시터 용량을 형성하면서, 공통라인의 폭을 절반 정도 줄일 수 있는 잇점이 있다. 따라서, 공통라인이 줄어든 폭에 해당하는 만큼의 개구율을 확보할 수 있다.

또한, 상기 공통전극 및 화소전극을 꺽임구조로 배치하여 대칭성을 가지는 멀티 도메인(multi domain) 구조를 형성함으로써, 액정의 복굴절(birefringence) 특성에 의한 이상 광을 서로 상쇄시켜 색전이(color shift) 현상을 최소화 할 수도 있다. 이때, 데이터라인(403)도 꺽임구조로 형성할 수 있다.

또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 그 단면구조를 살펴보면, 투명한 제1기판(410) 위에 공통라인(404)이 형성되고, 그 상부에 게이트절연막(408)이 도포된다. 한편, 상기 게이트절연막(408) 상에는 데이터라인(403) 및 제1스토리지라인(414a)이 형성된다. 그리고, 그 상부에는 보호막(411)이 도포되고, 상기 보호막(411) 상부에는 수평전계를 발생시키는 공통전극(406) 및 화소전극(407)이 형성되고, 그 상부에는 제1배향막(412a)이 도포된다.

상기와 같이, 상기 공통전극(406) 및 화소전극(407)이 동일평면 상에 형성되기 때문에 두 전극 사이의 전계가 더욱 강하게 생성되며, 이러한 강한 전계에 의해 액정층 내의 액정분자가 더욱 빠른 속도로 스위칭할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 공통전극(406) 및 화소전극(407)의 위치를 한정하지 않으며, 상기 공통전극(406) 및 화소전극(407)이 서로다른 평면, 예를들면, 상기 공통전극(406)은 상기 공통라인(404)과 함께 기판 위에 형성되고, 상기 화소전극(407)은 제1스토리지라인(414a)과 함께 게이트절연막(408) 위에 형성되는 것도 가능하다.

아울러, 투명한 제2기판(420)에는 빛샘방지를 위한 블랙매트릭스(421)와 칼라를 구현을 위한 R,G,B,W칼라필터(423)가 형성되어 있으며, 그 위에는 제 2배향막(412b)이 도포된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2기판(410,420) 사이에는 상기 화소전극(407) 및 공통전극(406) 사이에 발생되는 수평전계에 의해 구동이 이루어지는 액정층(413)이 형성된다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제5실시예는 공통라인을 상하부에 배치된 서브화소들끼리 공유하도록 하고, 전단 게이트라인 상에 제1영역에 위치하는 서브화소의 스토리지커패시터를 형성하고, 상기 공통라인 상에 제2영역에 위치하는 스토토리지커패시터를 형성함으로써, 공통라인의 폭을 줄여 개구율을 향상시킬 수 있다.

이하, 상기 제5실시예(도 6a 및 도 6b)에 도시된 횡전계액정표시소자의 제조방법을 간략하게 설명하도록 한다.

도 7a 내지 도 7c는 상기 제6실시예에 도시된 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정순서도로써, 평면도를 나타낸 것이다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연기판(410)을 준비한 다음, 그 위에 Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Ta, Al 합금과 같은 금속을 스퍼터링 방법을 통하여 증착한 후, 패터닝하여 게이트라인(401)과 게이트라인(401) 사이에 제1영역 및 제2영역을 분할하는 공통라인(404)을 형성한다. 이때, 상기 공통라인(404)은 게이트라인(401)과 나란하도록 형성한다.

이후, 상기 게이트라인(401) 및 공통라인(404)을 포함하는 기판(410) 전면에 SiNx 또는 SiOx 등을 플라즈마 CVD 방법으로 증착하여 게이트절연막(미도시)을 형성한다.

그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트절연막(미도시) 상부에 비정질 실리콘, n+ 비정질 실리콘을 적층하고 패터닝하여 게이트라인(401) 상에 반도체층(405)을 형성한다. 그 다음, 상기 반도체층(405) 및 게이트절연막(미도시) 상에 Cu, Mo, Ta, Al, Cr, Ti, Al 합금과 같은 금속을 스퍼터링 방법을 통하여 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트라인(401)과 수직으로 배치되며, 상기 게이트라인(401)및 공통라인(404)과 함께 4개의 서브화소을 정의하는 데이터라인(403)과 상기 반도체층(305) 상에 소정간격 이격하는 소스 및 드레인 전극(302a, 302b)과 전단 게이트라인(401)과 중첩하여 제1스토리지커패시터(Cst1)를 형성하는 제1스토리지라인(414a) 및 상기 공통라인(404)과 중첩하고, 상기 드레인전극(402b)과 연결되어 제2스토리지커패시터(Cst2)를 형성하는 제2스토리지라인(414b)을 형성한다.

그 후에, 박막트랜지스터(409)가 형성된 기판 상에 SiNx나 SiOx와 같은 무기물 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)나 아크릴과 같은 유기물을 도포하여 보호막(미도시)을 형성한다. 이어서, 상기 보호막의 일부를 제거하여 공통라인(404), 게이트라인(401) 및 드레인전극(402b)의 일부를 노출시키는 제1 내지 제3콘택홀(406a,407a,407b)을 형성한다.

그리고, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(411) 위에 ITO(indium ton oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명한 전도성물질을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써, 상기 제1콘택홀(406a)을 통해 공통라인(404)과 접속하는 공통전극(404)과 상기 제2 및 제3콘택홀(407a,407b)을 통해 제1스토리지라인(414a) 및 드레인전극(402b)과 접속하는 화소전극(407)을 형성한다.

이어서, 칼라필터가 형성된 제2기판과 함께 합착하여 액정표시소자의 패널을 완성한다.

이때, 상기 공통전극 및 화소전극은 서로 다른층에 형성할 수도 있으며, 상기 두 전극은 투명물질 외에 불투명 금속으로 형성하는 것도 가능하다.

위에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 쿼드타입 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 본 발명은 수직으로 배치된 서브화소들이 공통라인을 서로 공유하도록 하고, 상부에 위치하는 서브화소의 스토리지커패시터를 전단게이트라인 상에 형성하고, 하부에 위치하는 서브화소의 스토리지커패시터를 공통라인에 형성함으로써, 공통라인의 폭을 최대한 줄일 수 있도록 한다. 이에 따라, 공통라인이 화소내에 차지하는 면적을 줄임으로써, 개구율을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명은 화소전극 및 공통전극이 스트라입 구조나 꺽임구조로 형성될 수 있으며, 상기 두 전극의 구조에 따라, 데이터라인도 스트라입 또는 꺽임구조로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 횡전계방식 액정표시소자에서 R,G,B,W 서브화소들을 2×2 배열로 배치하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상하로 배치된 서브화소들이 하나의 공통라인을 공유하도록 함으로써, 개구율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 수직으로 배치된 서브화소들이 공통라인을 서로 공유하도록 하고, 상부에 위치하는 서브화소의 스토리지커패시터를 전단 게이트라인 상에 형성하고, 하부에 위치하는 서브화소의 스토리지커패시터를 공통라인에 형성함으로써, 공통라인의 폭을 효과적으로 줄여 개구율을 더욱 향상시킨 수 있다.

Claims

제1 및 제2 기판;

상기 제1 기판에 가로방향으로 배치되며, 게이트 전극을 포함하는 다수의 게이트 라인;

상기 다수의 게이트 라인과 수직방향으로 배치되며, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 다수의 데이터 라인;

상기 다수의 데이터 라인의 중심을 수직으로 지나는 다수의 공통라인;

상기 다수의 게이트 라인과 상기 다수의 데이터 라인에 의해 정의되고, 상기 다수의 공통라인에 의해 정의되는 제1 내지 제4 서브화소;

상기 공통라인을 기준으로 상부에 배치된 제1 영역;

상기 공통라인을 기준으로 하부에 배치된 제2 영역;

상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키며, 상기 공통라인과 접속되는 공통전극;

상기 제1 내지 제4 서브화소에 각각 형성되어 화소내에 수평전계를 발생시키는 화소전극;

상기 제1 영역의 화소 전극과 접속하고, 전단 게이트 라인 상에 배치되는 제1 스토리지 라인; 및

상기 제2 영역의 화소 전극과 접속하고, 상기 공통라인 위에 배치되는 제2 스토리지 라인을 포함하며,

상기 공통라인은 제1 콘택홀을 통해 상기 공통전극과 접속하고,

상기 제1 스토리지라인은 상기 전단 게이트 라인 상에 형성된 제2 콘택홀과 상기 제1 영역의 화소전극과 접속되고,

상기 제2 스토리지라인은 상기 드레인 전극과 연결되며, 상기 드레인전극은 제3 콘택홀을 통해 상기 제2 영역의 화소 전극과 접속되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 게이트 라인과 공통라인 상에 형성된 게이트절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 전단 게이트 라인과 상기 전단 게이트 라인 상에 배치된 상기 제1 스토리지라인 및 이들 사이에 개재된 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 제1 스토리지 캐패시터; 및

상기 공통라인과 상기 공통라인 위에 배치된 제2 스토리지라인 및 이들 사이에 개재된 게이트 절연막을 사이에 두고 형성된 제2 스토리지 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 서브화소는 각각 Green(G), Blue(B)이고, 상기 제3 및 제4 서브화소는 각각 Red(R), White(W) 화소인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 데이터 라인과 화소전극 및 공통전극은 꺽임구조인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 공통라인은 제1 영역 및 제2 영역에 형성된 서브화소들이 함께 공유하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자를 포함하며,

상기 스위칭 소자는 상기 게이트전극, 상기 게이트 전극을 포함하는 기판 전면에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성된 상기 소스 및 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
제1항에 있어서,

상기 공통전극 및 화소전극은 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
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