KR20050081319A

KR20050081319A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20050081319A
Application number: KR1020040009509A
Authority: KR
Inventors: 최낙초; 유재진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-19

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선, 제1 절연 기판 위에 형성되어 있으며 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있고 굴절부를 가지는 제2 신호선, 제1 신호선과 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소 영역마다 형성되어 있으며 절개부를 가지는 화소 전극, 제1 신호선, 제2 신호선 및 화소 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 제1 절연 기판과 대향하고 있는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스 및 색필터, 색 필터 위에 형성되어 있으며, 함몰 패턴을 가지는 공통 전극, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하고, 화소 영역은 화소 전극의 절개부와 공통 전극의 함몰 패턴에 의해 복수의 도메인으로 분할되고 도메인의 장변 2개는 인접한 제2 신호선의 굴절부와 실질적으로 나란한 것이 바람직하다. 따라서, 공통 전극을 패터닝하지 않고도 분할 배향 액정 표시 장치를 형성할 수 있으므로, 식각 공정을 생략하고, 단순한 공정으로 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있고, 응답 속도가 빠르며 우수한 화질의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 VA 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.

수직 배향(vertically aligned, VA) 모드의 액정 표시 장치는, 안쪽면에 투명 전극이 형성되어 있는 한 쌍의 투명 기판, 두 투명 기판 사이의 액정 분자들, 각각의 투명 기판의 바깥면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 구성된다. 전기장을 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자는 두 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있고, 전기장을 인가하게 되면 두 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 기판에 평행하게 되도록 배향된다.

VA 모드의 액정 표시 장치의 경우 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자가 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있어, 직교하는 편광판을 사용할 경우 전계가 인가되지 않은 상태에서 완전히 빛을 차단할 수 있다. 즉, 노멀리 블랙 모드에서 오프(off) 상태의 휘도가 매우 낮으므로 종래의 비틀린 네마틱 액정 표시 장치에 비해 높은 대비비를 얻을 수 있다. 그러나, 전계가 인가된 상태, 특히 계조 전압이 인가된 상태에서는 통상의 비틀린 네마틱 모드와 마찬가지로 액정 표시 장치를 보는 방향에 따라 빛의 지연(retardation)에 큰 차이가 생겨 시야각이 좁다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 전극을 패터닝하고 이에 따른 프린지 필드(fringe field)를 이용하여 다중 영역을 형성하는 방법이 여러 가지 제시되었다.

그러나, 위와 같은 방법을 사용하여 분할 배향을 형성하는 경우 색필터 표시판의 공통 전극을 패터닝하기 위하여 별도의 마스크가 필요하고, 패터닝을 위한 식각 공정 추가로 인해 제조 비용의 증가 및 수율 감소의 문제점이 있다.

패터닝된 공통 전극의 가장자리에서 디스클리네이션(disclination)이 심하게 발생하고, 이 부분에서 정전기의 발생이 심하게 일어나므로 편광판에 도전 처리를 하는 등 원가가 증대되는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는 공통 전극을 패터닝하지 않음으로써 식각 공정을 생략하여 공정 단순화를 달성할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있고 굴절부를 가지는 제2 신호선, 상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소 영역마다 형성되어 있으며 절개부를 가지는 화소 전극, 상기 제1 신호선, 상기 제2 신호선 및 상기 화소 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 제1 절연 기판과 대향하고 있는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스 및 색필터, 상기 색 필터 위에 형성되어 있으며, 함몰 패턴을 가지는 공통 전극, 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 화소 영역은 상기 화소 전극의 절개부와 공통 전극의 함몰 패턴에 의해 복수의 도메인으로 분할되고 상기 도메인의 장변 2개는 인접한 상기 제2 신호선의 굴절부와 실질적으로 나란한 것이 바람직하다.

또한, 상기 색필터는 상기 블랙 매트릭스 중의 일부와 중첩하는 함몰 패턴을 가지고 있으며, 상기 공통 전극의 함몰 패턴은 상기 색 필터의 함몰 패턴에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공통 전극의 함몰 패턴 부분은 상기 블랙 매트릭스와 접촉되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정층에 포함되어 있는 액정은 음의 유전율 이방성을 가지며 상기 액정은 그 장축이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 신호선의 굽절부는 2개의 직선 부분을 포함하고, 상기 2개의 직선 부분 중 하나는 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 45도를 이루고 나머지 하나는 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 -45도를 이루는 것이 바람직하다.

그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 색필터 표시판 및 이를 포함한 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터 표시판 즉, 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 3 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV'선에 대한 단면도이고, 도 5는 도 3의 V-V'선 및 V'-V''선에 대한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판 및 이들 두 표시판 사이에 주입되어 있고 그에 포함되어 있는 액정 분자의 장축이 이들 표시판에 대하여 수직으로 배향되어 있는 액정층(3)으로 이루어진다.

먼저, 도 1, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

절연 기판(110) 위에 가로 방향으로 게이트선(121)이 형성되어 있고, 게이트선(121)에 돌기의 형태로 게이트 전극(124)이 연결되어 있다. 게이트선(121)의 한쪽 끝부분(129)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다.

또 절연 기판(110) 위에는 유지 전극선(131)과 유지 전극(133)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)은 가로 방향으로 뻗어 있고 유지 전극(133)은 마름모꼴 또는 직사각형을 유지 전극선(131)에 대하여 45도 기울여 놓은 형태로 유지 전극선(131)에 연결되어 있다.

게이트선(121, 124, 129) 및 유지 전극 배선(131, 133)은 물리 화학적 특성이 우수한 Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어지는 제1층(211, 241, 291, 311, 331)과, 저항이 작은 Al 또는 Ag 합금 등으로 이루어지는 제2층(212, 242, 292, 312, 332)의 이중층으로 형성되어 있다. 이들 게이트선(121, 124, 129) 및 유지 전극 배선(131, 133)은 필요에 따라서는 단일층으로 형성하거나 또는 3중층 이상으로 형성할 수도 있다.

게이트선(121, 124, 129) 및 유지 전극 배선(131, 133)의 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(151, 154)이 형성되어 있다. 반도체층(151, 154)은 박막 트랜지스터의 채널을 형성하는 채널부 반도체층(154)과 데이터선(171) 아래에 위치하는 데이터선부 반도체층(151)을 포함한다.

반도체층(151, 154)의 위에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(161, 163, 165)이 형성되어 있다. 저항성 접촉층(161, 163, 165)도 데이터선 아래에 위치하는 데이터선부 접촉층(161)과 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 아래에 각각 위치하는 소스부 접촉층(163)과 드레인부 접촉층(165)으로 이루어져 있다.

저항성 접촉층(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175, 179)이 형성되어 있다. 데이터선(171)은 길게 뻗어 있으며 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의한다. 데이터선(171)의 분지로서 소스 전극(173)이 형성되어 있으며 이는 저항성 접촉층(163)의 상부까지 연장되어 있다. 이러한 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항성 접촉층(165) 상부에는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)의 한쪽 끝부분(179)은 외부 회로와 연결하기 위하여 폭이 확장되어 있다.

여기서, 데이터선(171)은 화소의 길이를 주기로 하여 반복적으로 굽은 부분과 세로로 뻗은 부분이 나타나도록 형성되어 있다. 이 때, 데이터선(171)의 굽은 부분은 두 개의 직선 부분으로 이루어지며, 이들 두 개의 직선 부분 중 하나는 게이트선(121)에 대하여 45도를 이루고, 다른 한 부분은 게이트선(121)에 대하여 -45도를 이룬다. 데이터선(171)의 세로로 뻗은 부분에는 소스 전극(173)이 연결되어 있고, 이 부분이 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다.

따라서, 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하여 이루는 화소 영역은 꺾인 띠 모양으로 형성된다.

또, 드레인 전극(175)은 화소 전극(190)과 연결되는 부분이 직사각형 모양으로 넓게 확장되어서 유지 전극(133)과 중첩하고 있다. 이와 같이, 드레인 전극(175)은 유지 전극(133)과 게이트 절연막(140)만을 사이에 두고 중첩함으로써 유지 용량을 형성한다.

데이터선(171, 173, 175, 179) 위에는 유기 절연막으로 이루어진 보호막 (180)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(180)은 감광성 유기 물질을 노광 및 현상하여 형성한다. 필요에 따라서는 보호막(180)을 감광성이 없는 유기 물질을 도포하고 사진 식각 공정을 통하여 형성할 수도 있으나 감광성 유기 물질로 보호막(180)을 형성하는 것에 비하여 형성 공정이 복잡해진다.

보호막(180)에는 드레인 전극을 드러내는 접촉구(185b)와 데이터선의 폭이 확장되어 있는 끝부분(179)을 드러내는 접촉구(182b)가 형성되어 있다. 또, 게이트선의 폭이 확장되어 있는 끝부분(179)을 드러내는 접촉구(181b)는 보호막(180)과 함께 게이트 절연막(140)을 관통하여 형성되어 있다.

이때, 이들 접촉구(181b, 182b, 185b)의 측벽(181a, 182a, 185a)은 기판 면에 대하여 30도에서 85도 사이의 완만한 경사를 가지거나, 계단형 프로파일 (profile)을 가진다.

또, 이들 접촉구(181b, 182b, 185b)는 각을 가지거나 원형의 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 면적은 2mm×60㎛를 넘지 않으며, 0.5mm×15㎛ 이상인 것이 바람직하다.

한편, 보호막(180)은 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질로 형성할 수도 있다.

보호막(180) 위에는 접촉구(185b)를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며 화소 영역의 모양을 따라 여러번 꺾인 띠 모양으로 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 이러한 화소 전극(190)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있고, 절개부(91)를 가진다. 이러한 화소 전극(190)의 절개부(91) 역시 구부러져 있어서 굽은 화소 영역을 좌우로 양분하는 모양으로 형성되어 있으며, 데이터선(171)의 세로로 뻗은 부분과 나란하다. 또, 절개부(91)의 양단은 한번 더 구부러져서 게이트선(121)과 나란하다. 이 때, 가장자리가 데이터선(171)과 중첩할 정도로 넓게 형성되어 있어서 최대한의 개구율을 확보하고 있다.

또 보호막(180) 위에는 접촉구(181b, 182b)를 통하여 게이트선의 끝부분(125)과 데이터선의 끝부분(179)과 각각 연결되어 있는 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(190) 및 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 이루어져 있다.

이제, 도 2, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 공통 전극 표시판에 대하여 설명한다.

유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 기판(210)의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청색의 색필터(230)가 형성되어 있고, 색필터(230) 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

여기서 블랙 매트릭스(220)는 데이터선(171)의 굽은 부분에 대응하는 선형 부분과 데이터선(171)의 세로로 뻗은 부분 및 박막 트랜지스터 부분에 대응하는 삼각형 부분을 포함한다.

색필터(230)는 블랙 매트릭스(220)에 의하여 구획되는 화소 열을 따라 세로로 길게 형성되어 있고 화소의 모양을 따라 주기적으로 구부러져 있다.

이러한 색필터(230)는 블랙 매트릭스(220)의 일부를 노출하는 함몰 패턴 (231)을 가지고 있다. 즉, 함몰 패턴(231)은 데이터선(171) 및 블랙 매트릭스 (220)에 대응되게 형성되어 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(220)는 색필터(230)사이의 경계부 즉, 함몰 패턴(231)에 대응되게 형성되어 있다. 이러한 함몰 패턴은 3 내지 15㎛ 의 폭을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 색필터(230) 위에 형성되어 있는 공통 전극(270)은 색필터(230)의 함몰 패턴(231)을 따라 함몰 패턴(271)을 가진다.

블랙 매트릭스(220)는 화소 영역의 둘레 부분뿐만 아니라 공통 전극(270)의 함몰 패턴(231)의 상부에도 형성되어 있다. 이는 후술하는 바와 같이 함몰 패턴(231)으로 인해 발생하는 빛샘을 방지하기 위함이다.

한편, 공통 전극(270)은 함몰 패턴(271) 부분이 블랙 매트릭스(220)와 접촉하고 있다. 블랙 매트릭스(220)는 유기 물질로 형성할 수도 있으나 크롬 등의 도전성 물질로 형성하는 것이 일반적이다. 블랙 매트릭스(220)를 도전성 물질로 형성하는 경우에는 블랙 매트릭스(220)도 공통 전극(270) 신호를 전달하는 도전 통로로 작용하여 공통 전극 저항을 감소시킬 수 있다.

이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 결합하고 그 사이에 액정을 주입하여 액정층(3)을 형성하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 패널이 이루어진다.

액정층(3)에 포함되어 있는 액정 분자는 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 방향자가 하부 기판(110)과 상부 기판(210)에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있고, 음의 유전율 이방성을 가진다. 하부 기판(110)과 상부 기판(210)은 화소 전극(190)이 색필터(230)와 대응하여 정확하게 중첩되도록 정렬된다. 이렇게 하면, 화소 영역은 화소 전극의 절개부(91) 및 색필터(230)의 함몰 패턴(231)에 의하여 복수의 도메인으로 분할된다. 이 때, 화소 영역은 절개부(91)에 의하여 좌우로 양분되나, 화소의 꺾인 부분을 중심으로 하여 상하에서 액정의 배향 방향이 서로 달라서 4개의 도메인으로 분할된다.

액정 표시 장치는 이러한 기본 패널 양측에 편광판, 백라이트, 보상판 등의 요소들을 배치하여 이루어진다. 이 때 편광판은 기본 패널 양측에 각각 하나씩 배치되며 그 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하거나 수직을 이루도록 배치한다.

액정 표시 장치에 전계를 인가하지 않은 상태에서는 액정 분자(3)들은 두 기판(110, 210)에 수직하게 배열된 상태를 유지하므로 공통 전극(270)에 함몰 패턴이 없을 때와 동일한 블랙 상태를 나타낸다.

전계를 인가하면, 도 4에 나타난 바와 같이, 대부분의 곳에서는 기판(110, 210)에 수직인 전기장이 형성되지만 색필터(230)가 제거되어 형성된 함몰 패턴(231) 근처에서는 공통 전극(270)이 색필터(230)의 패턴을 따라 굴곡 형태로 형성된다. 따라서 두 기판 사이의 등전위면은 두 기판(110, 210)에 대하여 평행하게 형성되지 않으며 공통 전극(270)의 모양에 따라 휘어지게 된다. 결국, 전기장도 기판(110, 210)에 대하여 수직으로 형성되지 않고 약간 기울어진 방향으로 형성된다.

액정이 음의 유전율 이방성을 가지므로 액정 분자의 배열 방향은 전기장의 방향과 수직이 되고자 한다. 따라서, 함몰 패턴(271) 근처의 액정 분자의 장축은 두 기판(110, 210) 표면에 대하여 기울어진 채로 비틀리게 된다. 이렇게 되면, 함몰 패턴(231)의 중심선을 기준으로 양쪽에서 액정 분자의 기울어지는 방향이 반대로 되는 두 영역이 생기게 되고 두 영역의 광학적 특성이 서로 보상되어 시야각이 넓어지게 된다.

그리고, 화소 전극의 절개부에서는 액정이 벌어지면서 기울어지게 된다.

도 4에 나타난 바와 같이, 색필터(230)의 일부를 제거하여 공통 전극(270)에 함몰 패턴(271)을 형성하면 러빙 등의 방법에 비해 간단한 공정으로 분할 배향을 형성할 수 있을 뿐 아니라, 액정 분자의 배열이 다른 영역을 매우 미세하게 조정하거나 여러 가지 다양한 모양으로 만들 수 있다는 이점이 있다.

즉, 종래에는 공통 전극에 절개부를 형성하기 위해 공통 전극을 패터닝하는 공정이 필요하였다. 그러나 본 발명에서는 공통 전극의 패터닝 공정을 생략하면서도 액정 분자의 배향을 조절할 수 있도록 하였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 기판 위에 크롬 등의 금속이나 검은색 레지스트를 한 층 형성하고 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성한다.

다음, 적, 녹, 청색 중 한 가지 색의 레지스트를 도포하고 패터닝하여 홈을 갖는 색필터를 형성하고, 차례로 나머지 두 가지 색의 레지스트를 도포하고 패터닝하는 과정을 거쳐 세 가지 색의 색필터를 완성한다.

또는 적, 녹, 청색의 레지스트를 차례로 도포하고 패터닝하여 색필터를 형성한 후 한꺼번에 세 가지 색필터에 홈을 형성할 수도 있다.

마지막으로, 블랙 매트릭스와 색필터 위에 ITO 등의 투명 도전 물질을 증착하여 공통 전극을 형성한다. 공통 전극을 형성할 때에는 색필터에 형성된 홈 근처에서 단차에 의해 공통 전극이 끊어질 우려가 있으므로 얇게 두 차례에 걸쳐 증착하는 것이 바람직하다.

이제 함몰 패턴의 형태와 액정 표시 장치의 화질과의 관계를 살펴본다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서 색필터에 형성된 함몰 패턴의 측벽이 기판에 대하여 각각 90°를 이루는 경우, 45°를 이루는 경우의 등전위면과 광투과율 곡선을 나타내는 도면이고, 도 8c는 색필터에 형성된 함몰 패턴의 측벽이 기판에 대하여 135°를 이루는 경우를 도시한 도면이다.

도 8a의 경우에는 공통 전극(270)의 함몰 패턴 하부와 화소 전극(50)의 절개부(91) 상부에서만 등전위면이 심한 굴곡을 가진다. 그러므로 빛의 투과율(L)도 함몰 패턴(271)과 절개부(91)가 있는 부분에서만 급격하게 변화한다. 따라서 함몰 패턴이 형성되어 있는 부분만 가려주면 텍스쳐(texture)는 나타나지 않는다. 그러나 도 8b의 경우에는 공통 전극(270)의 함몰 패턴 하부와 화소 전극(50)의 절개부 상부뿐만 아니라 함몰 패턴 주변에서도 등전위면이 심한 굴곡을 가진다. 빛의 투과율도 함몰 패턴과 개구부가 있는 부분은 물론 함몰 패턴 주변부에서도 급격하게 변화한다. 따라서 함몰 패턴 주변부로 텍스쳐(T)가 나타나게 된다.

이상에서 유추할 수 있듯이 함몰 패턴의 측벽이 기판과 이루는 각이 작을수록 텍스쳐는 함몰 패턴 주변부로 넓게 퍼져 나간다. 따라서 함몰 패턴의 측벽이 기판과 이루는 각은 클수록 좋다. 여기서 함몰 패턴의 측벽과 기판이 이루는 각은 색필터(230)가 채워져 있는 쪽에서 잰 각도이다.

도 8b에서는 함몰 패턴의 측벽과 기판 사이의 각이 45°인 경우에도 텍스쳐가 함몰 패턴 주변에 나타나고 있으나 표시 품질을 크게 떨어뜨리는 정도는 아니다. 또한 함몰 패턴의 폭이나 화소 전극의 개구부의 폭 등을 변화시킴으로써 어느 정도 조절이 가능하다. 따라서 측벽과 기판 사이의 각의 하한은 30°정도이다.

도 8c에서는 함몰 패턴의 측벽과 기판 사이의 각도가 130°를 이루는 경우로서, 이 경우에는 ITO(indium tin oxide) 등의 물질로 형성되는 공통 전극(270)이 함몰 패턴 부분(271)에서 절단된다.

즉, 색필터(230)의 함몰 패턴의 양단부(233)가 역테이퍼지도록 형성되는 경우 즉, 함몰 패턴의 측벽과 기판 사이의 각도가 95°내지 130°를 이루는 경우에는 공통 전극의 일부(273)는 절단될 수 있다.

이와 같이, 색필터(230)의 함몰 패턴의 양단부(233)가 역테이퍼지도록 형성하기 위해서는 색필터 형성용 감광막의 패턴 형성부에 역테이퍼가 형성되는 감광막을 사용하는 것이 바람직하다.

이 경우에도 절단된 공통 전극의 일부(273)와 화소 전극(90)의 개구부(91)에 의해 분할 배향을 형성할 수 있다.

한편, 이상과 같은 구조로 액정 표시 장치를 형성하면 액정에 전계가 인가되었을 때 각 도메인 내의 액정이 도메인의 장변에 대하여 수직을 이루는 방향으로 기울어지게 된다. 그런데 이 방향은 데이터선(171)에 대하여 수직을 이루는 방향이므로 데이터선(171)을 사이에 두고 인접하는 두 화소 전극(190) 사이에서 형성되는 측방향 전계에 의하여 액정이 기울어지는 방향과 일치하는 것으로서 측방향 전계가 각 도메인의 액정 배향을 도와주게 된다.

액정 표시 장치는 데이터선(171) 양측에 위치하는 화소 전극에 극성이 반대인 전압을 인가하는 점반전 구동, 열반전 구동, 2점 반전 구동 등의 반전 구동 방법을 일반적으로 사용하므로 측방향 전계는 거의 항상 발생하고 그 방향은 도메인의 액정 배향을 돕는 방향이 된다.

또한, 편광판의 투과축을 게이트선(121)에 대하여 수직 또는 나란한 방향으로 배치하므로 편광판을 저렴하게 제조할 수 있으면서도 모든 도메인에서 액정의 배향 방향이 편광판의 투과축과 45도를 이루게 되어 빛샘이 최소화된다.

다만, 데이터선(171)이 구부러지므로 배선의 길이가 증가하게 되는데, 데이터선(171)에서 굽은 부분이 50%를 차지할 경우 배선의 길이는 약 20% 증가하게 된다. 데이터선(171)의 길이가 증가할 경우 배선의 저항과 부하가 증가하게 되어 신호 왜곡이 증가하는 문제점이 있다. 그러나 초고개구율 구조에서는 데이터선(171)의 폭을 충분히 넓게 형성할 수 있고, 두꺼운 유기물 보호막(180)을 사용하므로 배선의 부하도 충분히 작아서 데이터선(171)의 길이 증가에 따른 신호 왜곡 문제는 무시할 수 있다.

이러한 구조의 액정 표시 장치에 있어서 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 6a 및 도 6b의 다음 단계에서의 단면도이다.

먼저, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어지는 제1 금속층(211, 241, 291, 311, 331)과 저항이 작은 Al 또는 Ag 합금 등으로 이루어지는 제2 금속층(212, 242, 292, 312, 332)을 스퍼터링 따위의 방법으로 연속 적층하고 마스크를 이용한 첫 번째 사진 식각 공정으로 건식 또는 습식 식각하여, 기판(110) 위에 게이트선(121, 129) 및 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 배선과 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133)을 포함하는 유지 배선을 형성한다.

다음, 게이트 절연막(140), 수소화 비정질 규소층 및 인(P) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 비정질 규소층을 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500 Å 내지 5,000 Å, 500 Å 내지 2,000 Å, 300 Å 내지 600 Å의 두께로 연속 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 도핑된 비정질 규소층과 비정질 규소층을 차례로 패터닝하여 채널부가 연결되어 있는 저항성 접촉층과 비정질 규소층(151, 154)을 형성한다.

이어, Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어지는 제1 금속층(711, 731, 751, 791)과, 저항이 작은 Al 또는 Ag 합금 등으로 이루어지는 제2 금속층(712, 732, 752, 792) 따위의 도전체층을 스퍼터링 등의 방법으로 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 데이터선(171, 179), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)을 형성한다.

이어, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)으로 가려지지 않은 저항성 접촉층을 식각하여 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)을 드러내고 양쪽으로 분리된 저항성 접촉층(163, 165)을 형성한다.

이어, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 감광성 유기 절연 물질을 도포하여 보호막(180)을 형성하고, 슬릿 부분(501)을 가지는 광마스크(500)를 통하여 노광한다.

이 때, 광마스크의 슬릿 부분(501)은 접촉구(181b, 182b, 185b)의 단차를 문제를 완화시켜 주기 위하여 접촉구 측벽(181a, 182a, 185a)의 경사를 완만하게 하거나 계단형 프로파일을 가지도록 하기 위한 부분으로 접촉구의 측벽(181a, 182a, 185a)이 될 부분에 대응하도록 배치한다.

이와 같이 슬릿 부분(501)을 가지는 광마스크를 통하여 보호막(180)을 노광하면 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 보호막(180)의 접촉구(181b, 182b, 185b)가 될 부분은 모두 감광되고 접촉구의 측벽(181a, 182a, 185a)이 될 부분은 부분적으로 감광된다. 감광되었다 함은 빛에 의하여 폴리머가 분해된 것을 의미한다.

이어서, 보호막(180)을 현상하여 접촉구(181b, 182b, 185b)와 그 측벽(181a, 182a, 185a)을 형성한다.

다음, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 접촉구(181b, 182b, 185b)를 통해 노출되어 있는 배선의 제2 금속층(252, 752, 792)을 식각하여 제거하고, ITO 또는 IZO를 400 Å 내지 500 Å 두께로 증착하고 사진 식각하여 절개부(91)를 가지는 화소 전극(190)과 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 색필터에 함몰 패턴을 형성하고, 이에 의해 공통 전극에 함몰 패턴을 형성한다. 따라서, 공통 전극을 패터닝하지 않고도 분할 배향 액정 표시 장치를 형성할 수 있으므로, 식각 공정을 생략하고, 단순한 공정으로 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있고, 응답 속도가 빠르며 우수한 화질의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

또한, 공통 전극을 패터닝하지 않음으로써 정전기의 발생을 방지하여 편광판에 도전 처리를 할 필요가 없음으로 원가를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 4는 도 3의 III-III'선에 대한 단면도이고,

도 5는 도 3의 V-V'선 및 V'-V''선에 대한 단면도이고,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 단면도이고,

도 7a 및 도 7b는 도 6a 및 도 6b의 다음 단계에서의 단면도이고,

Claims

제1 절연 기판,

상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선,

상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있고 굴절부를 가지는 제2 신호선,

상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소 영역마다 형성되어 있으며 절개부를 가지는 화소 전극,

상기 제1 신호선, 상기 제2 신호선 및 상기 화소 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,

상기 제1 절연 기판과 대향하고 있는 제2 절연 기판,

상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스 및 색필터,

상기 색 필터 위에 형성되어 있으며, 함몰 패턴을 가지는 공통 전극,

상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 주입되어 있는 액정층

을 포함하고, 상기 화소 영역은 상기 화소 전극의 절개부와 공통 전극의 함몰 패턴에 의해 복수의 도메인으로 분할되고 상기 도메인의 장변 2개는 인접한 상기 제2 신호선의 굴절부와 실질적으로 나란한 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 색필터는 상기 블랙 매트릭스 중의 일부와 중첩하는 함몰 패턴을 가지고 있으며, 상기 공통 전극의 함몰 패턴은 상기 색 필터의 함몰 패턴에 의하여 형성되는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전극의 함몰 패턴 부분은 상기 블랙 매트릭스와 접촉되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정층에 포함되어 있는 액정은 음의 유전율 이방성을 가지며 상기 액정은 그 장축이 상기 제1 및 제2 기판에 대하여 수직으로 배향되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제2 신호선의 굽절부는 2개의 직선 부분을 포함하고, 상기 2개의 직선 부분 중 하나는 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 45도를 이루고 나머지 하나는 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 -45도를 이루는 박막 트랜지스터 표시판. 액정 표시 장치.