화소부의 빛 샘이 방지된 액정표시소자 document_id A220517005124

본 발명은 IPS(In Plane Switching)모드의 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 액정표시소자의 단위 화소 영역에 형성되는 공통 전극에 의해 발생하는 빛 샘을 방지하는 IPS 모드 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다. 이러한 액정표시소자는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시 모드가 존재하지만, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점 때문에 주로 TN 모드의 액정표시소자가 사용되고 있다. 액정표시소자의 기본적인 구조는 단위 화소가 배열되는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판과 대향하는 컬러필터기판과 상기 어레이 기판과 컬러필터기판 사이에 형성되는 액정을 포함한다. 또한, 상기 어레이 기판 및 컬러필터기판의 외곽으로는 각각 편광판이 형성되어 편광된 광이 액정에 이르도록 한다. 또한, 상기 액정은 어레이 기판에서 컬러필터기판에 이르도록 나선형으로 트위스트 되어 배열된다. 이러한 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다. 이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그 중에서도 횡 전계 모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS 모드 액정표시소자는 전압을 인가했을 때 평면상의 횡 전계를 형성하여 액정분자를 평면상으로 배향함으로써 시야각특성을 향상시킨 것으로, 도 1(a) 및 도 1(b)에 그 기본적인 개념이 도시되어 있다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, IPS모드 액정표시소자에서는 액정패널(1) 상에 공통 전극(5) 및 화소 전극(7)이 실질적으로 평행하게 배열되어 있고, 패널(1) 위에 형성되는 배향막의 러빙 방향은 상기 공통 전극(5)과 화소 전극(7)과 일정한 각도로 형성된다. 따라서, 화소 전극(7)이 전압이 인가되지 않는 경우 액정분자(42)는 러빙 방향을 따라 배열되어 공통 전극(5) 및 화소 전극(7)과 일정한 각도로 배향된다. 상기 공통 전극(5)과 화소 전극(7)에 전압이 인가되면, 공통 전극(5)과 화소 전극(7) 사이에 패널(1)의 표면과 실질적으로 평행한 횡 전계가 발생하여, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 액정분자(42)가 공통 전극(5) 및 화소 전극(7)과 수직방향으로 배향된다. 다시 말해서, 전압이 인가되는 경우 액정분자(42)는 횡 전계를 따라 동일 평면상에서 회전하게 되며, 그 결과 액정분자(42)의 굴절률 이방성에 의한 계조반전을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 IPS모드 액정표시소자는 액정의 초기배향이 기판과 평행하게 배열되며 기판에 실질적으로 평행방향으로 전계에 따른 회전이 일어나므로 시야각 특성이 우수한 점이 있다. 통상 액정을 배열하기 위해서는 전계를 발생시키는 데, IPS 모드 액정표시소자의 경우, 액정을 수평방향으로 배열시키기 위해 횡 전계를 형성시키는데, 상기 횡 전계를 형성하기 위해서는 전계를 발생시키는 두 전극, 즉, 화소 전극과 공통 전극이 동일 기판상에 형성된다. 도 2를 참조하여 공통 전극을 중심으로 한 IPS 모드 액정표시소자의 단면 구조를 살펴본다. 통상의 IPS 모드 액정표시소자는 하부기판을 형성하는 어레이 기판에 공통 전극과 화소 전극이 동시에 형성되는 데, 상기 공통 전극은 통상 게이트 라인과 함께 동일 평면상에 동시에 형성된다. 도 2를 참조하면, 단위 화소마다 하나 이상 형성되는 공통 전극(202)은 유리 등의 투명한 기판(201)상에 포토리소그래피 공정을 통해 형성된다. 통상 공통 전극(202)은 알루미늄 합금 등의 금속재질로 이루어지는 데, 금속재질의 공통 전극은 기판상에 금속막을 스퍼터링한 다음, 습식각을 통해 소정의 공통 전극 패턴을 형성한다. 습식각은 등방성 식각 특성을 가지므로 공통 전극은 식각 중 단면 프로파일이 단차지게 된다. 도 2를 참조하여 단차 진 공통 전극(202)의 단면 프로파일을 확인할 수 있다. 상기 공통 전극(202) 위에는 게이트 라인(미도시) 및 공통 전극(202)을 절연하는 게이트 절연 층(203)이 형성되고 상기 게이트 절연 층(203)상에 상기 공통 전극(202)과 평행하며 공통 전극과 더불어 횡 전계를 형성하는 화소 전극(204)이 형성된다. 또한, 상기 화소 전극(204) 위에 보호막등의 제 2 절연 층(205)을 형성하여 하부의 박막층을 보호한다. 그런데, 도 2에서 확인되는 바와 같이, 단차진 공통 전극(202)의 단면 프로파일로 인해 상기 공통 전극(202) 상에 형성되는 게이트 절연 층(203) 및 제 2 절연 층(205)에도 단차가 발생한다. 상기 단차는 공통 전극의 단면 프로파일에 기인한 것으로서 액정표시소자의 제조공정상 피할 수 없는 문제이다. 그런데 상기 단차는 TFT 어레이 기판과 상기 TFT어레이 기판과 대향하는 컬러필터 기판 사이에 충진되는 액정 층의 배열을 왜곡시킨다. 즉, 공통 전극(202)의 단차에 기인한 어레이 기판상의 단차 영역(A)에 충진되는 액정 층은 다른 영역에 비해 뒤틀려 있으며 액정에 횡 전계가 형성될 때 다른 영역에 비해 다른 광학적 특성을 나타낼 수 있다. 상기 단차 영역(A) 상에 형성되는 액정 다른 단위 화소 영역에 비해 뒤틀려 있기 때문에 횡 전계를 인가하여 원하는 액정의 배열로 제어하기가 어려운 점이 있다. 그러므로 상기 전계를 인가한 후, 상기 단차 영역(A) 상에 형성되는 액정 층을 통해 빛 샘이 발생하는 문제가 발생한다. 상기 빛 샘은 특히 블랙 모드시 콘트라스트 비율을 저하시킴으로서 액정표시패널의 전체 콘트라스트 비율을 저하시키게 된다.