KR100351873B1 - 액정표시장치및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정표시장치는 화소영역내의 보호막 또는 게이트절연막의 일부분이 식각되어, 하나의 화소영역이 두 개의 셀갭을 갖게된다. 이에 따라 셀갭이 불균일하게 되어도 두 셀갭영역의 평균 광투과율이 변화가 미세하게 되어 셀갭 불균일에 의한 얼룩불량이 방지된다. 또한, 스페이서가 보호막 또는 게이트절연막이 식각된 영역에 위치함으로써, 스페이서의 이동에 의한 불량도 방지된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display and manufacturing method of the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 보호막 중 일부를 식각하여 하나의 화소영역이 두 개의 셀갭을 갖도록 함으로써, 셀갭 불균일에 의한 얼룩불량을 방지하고, 스페이서 이동에 의한 불량을 방지한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도로서 편의상 화소전극이 있는 단면만을 나타내었다.

도면에 나타낸 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 제1기판(1) 및 제2기판(2)과, 제1기판(1) 위에 형성된 게이트배선(3) 및 데이터배선(10)과, 게이트전극(4), 게이트절연막(5), 반도체층(6), 소스전극(7), 및 드레인전극(8)으로 구성되는 박막트랜지스터(9)와, 박막트랜지스터(9) 위로 제1기판(1) 전체에 형성된 보호막(11)과, 보호막(11) 위에 형성되며 드레인전극과 연결되는 화소전극(13)과, 화소전극(13) 위로 기판(1) 전체에 걸쳐 형성된 제1배향막(14)과, 제2기판(2) 아래에 형성된 칼라필터층(16)과, 그 아래에 형성되며 ITO와 같은 투명전도성재질로 이루어진 공통전극(18)과, 그 아래에 형성된 제2배향막(19)과, 두 기판(1,2) 사이에 형성된 액정층(20)과, 액정층(20)의 두께로 정의되는 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 스페이서(22)로 구성된다.

도 3은 상기한 구조의 액정표시장치가 백색바탕모드(Nomally White Mode)로 구동될 경우, 액정의 위상차(△nd)에 따른 광투과율(T)을 나타낸 그래프이다.

일반적인 액정표시장치의 경우, 셀갭(d)의 불균일(보통, ±0.3㎛)에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같이 화소영역을 투과하는 광투과율이 불균일하게 되며, 이러한 광투과율의 불균일에 의해 얼룩형태의 불량이 발생하게 된다. 이때, 투과율과 시약각특성을 동시에 만족하기 위하여, 위상차가 제1최소값 보다 약간 낮은 값에되게끔 셀갭을 설정한다.

또한, 액정셀 완성 후에 셀갭 유지를 위한 스페이서가 외부의 힘에 의해 움직임으로써 배향막이 손상될 수 있으며, 이러한 배향막의 손상은 액정표시장치의 화면구동시에 얼룩불량을 일으키게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 단점을 극복하기 위한 것으로, 셀갭 불균일에 의한 휘도 불균일을 방지하고, 스페이서 이동에 의한 배향막의 손상을 방지한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 복수의 화소영역을 갖는 제1기판 및 제2기판과, 제1기판 위에 형성되고 화소영역마다 함몰된 영역을 갖는 제1절연막과, 제1절연막 위의 화소영역에 형성된 화소전극과, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되어, 하나의 화소영역이 두 개 이상의 셀갭을 갖는다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 복수의 화소영역을 갖는 제1기판 위에 제1절연막을 형성하는 단계와, 제1절연막의 화소영역 중 일부를 식각하는 단계와, 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되어, 하나의 화소영역이 두 개 이상의 셀갭을 갖도록 한다.

본 발명에 따른 액정표시장치에서는 셀갭이 불균일하여도, 하나의 화소영역 내의 평균광투과율의 변화가 미세하게 된다. 따라서, 셀갭불균일에 의한 액정표시장치의 얼룩불량이 방지된다. 또한, 스페이서가 본 발명의 함몰된 영역에 갖힘으로써, 스페이서의 이동에 의한 배향막의 손상도 방지된다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.

도 3은 액정의 위상차(△nd)에 따른 광투과율(T)을 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 평면도이다.

도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이다.

도 6은 제1실시예의 가능한 다른 구조이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에서의 액정의 위상차(△nd)에 따른 광투과율(T)을 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 평면도이다.

도 9는 도 8의 C-C'선 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 액정표시장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 B-B'선 단면도로서, 편의상 화소전극(13)이 있는 단면만을 나타내었다.

도면에 나타낸 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 제1기판(101) 및 제2기판(102)과, 제1기판(101) 위에 형성되며, 게이트전극(104), 게이트절연막(105), 반도체층(106), 소스전극(107), 및 드레인전극(108)으로 구성되는 박막트랜지스터(109)와, 박막트랜지스터(109) 위로 제1기판(101) 전체에 형성되며, 화소영역 중 함몰영역(H;빛금친 부분)이 식각된 보호막(111)과, 보호막(111) 위에 형성되며 드레인전극(108)과 연결되는 화소전극(113)과 화소전극(113) 위로 제1기판(101) 전체에 걸쳐 형성된 제1배향막(114)과, 제2기판(102) 아래에 형성된 칼라필터층(116)과, 그 아래에 형성되며 ITO와 같은 투명전도성재질로 이루어진 공통전극(118)과, 그 아래에 형성된 제2배향막(119)과, 두 기판(101,102) 사이에 형성된 액정층(120)과, 액정층의 두께로 정의되는 셀갭을 균일하게 유지하기 위한 스페이서(122)로 구성된다.

본 실시예는 보호막(111)의 함몰영역(H)이 식각되어, 단위 화소영역이 두 개의 셀갭을 갖는 것이 특징이다. 이때, 화소영역은 화소전극(113)이 형성된 영역으로 정의되며, 화소영역 내의 보호막(111) 중 일부분이 식각되고, 도 6에 나타낸 바와 같이 보호막(111)이 부분식각된 구조도 가능하며, 도면에는 나타내지 않았지만,게이트절연막까지 식각된 구조도 가능하다.

도 7a는 상기한 구조의 액정표시장치가 백색바탕모드(Nomally White Mode)로 구동될 경우, 액정의 위상차(△nd)에 따른 광투과율(T)을 나타낸 그래프이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 위상차가 제1최소값(M)보다 약간 작은 X가 되도록 함몰되지 않은 영역(L)의 셀갭을 설정하며, 셀갭이 불균일하여, 도 7b 및 도 7c와 같이, 영역(L)의 위상차가 X값보다 높거나 낮게 변할 경우에도, 셀갭이 약간 높게 설정된 함몰영역(H)에서의 광투과율에 의해, 평균투과율(Tav)의 변화가 감소하게 된다. 이에 따라 종래의 셀갭의 불균일에 의한 얼룩불량이 방지되게 된다.

이러한 구조의 액정표시장치를 제조하기 위해서는 다음과 같은 단계를 거친다.

우선, 제1기판(101) 위에 스퍼터링(sputtering)방법에 의해 적층된 Al, Mo, Ta, Al합금 등으로 이루어진 금속막을 사진식각(photolithography)방법으로 패터닝하여 게이트전극(104), 및 게이트배선(103)을 형성한다.

이어서, 제1기판(101) 전체에 걸쳐서 SiOx나 SiNx 등을 CVD(chemical vapor deposition)방법으로 적층하여 게이트절연막(105)을 형성한다.

이어서, CVD방법으로 적층된 비정질실리콘(a-Si)을 패터닝하여 반도체층(106)을 형성하며, 도면에는 나타내지 않았지만, 상기한 반도체층(111)을 형성한 후, n⁺a-Si을 적층하고 에칭하여 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한다.

이어서, 스퍼터링방법에 의해 적층된 Ti, Cr, Al, Al합금 등으로 이루어진 금속막을 사진식각방법으로 패터닝하여 소스전극(107), 드레인전극(108), 및 데이터배선(110)을 형성한다.

이어서, SiNx나 SiOx 또는 유기절연막 등을 제1기판(101) 전체에 적층하여 보호막(111)을 형성한다.

이어서, 함몰영역(H)의 보호막(111)을 완전식각하거나 부분식각한다. 이때, 드레인전극(108)과 나중에 형성되는 화소전극(113)이 접속되도록, 드레인전극 영역의 보호막도 함께 식각한다.

이어서, 스퍼터링방법에 의해 적층된 ITO 등의 투명전도성재질을 사진식각방법으로 패터닝하여 화소전극(113)을 형성한다.

이어서, 광반응성 물질이나 폴리이미드를 제1기판(101) 전체에 도포하여 제1배향막(114)을 형성한 후, 광배향 또는 러빙을 실시하여 제1배향막(114)의 배향방향을 결정한다.

이어서, 제1배향막(114)이 도포된 도1기판(101)에 스페이서(122)를 산포한다.

제2기판(102) 위에는 화소영역마다 R, G, B가 반복되도록 칼라필터층(116)을 형성하며, 그 위에 ITO와 같은 투명전도성재질을 적층하여 공통전극(118)을 형성한다.

이어서, 공통전극(118) 위에 제1배향막(114)과 같은 방법으로 제2배향막(119)을 형성한다.

이어서, 두 기판(101,102)을 합착한 후, 진공상태에서 두 기판(101,192) 사이로 액정을 주입하여 액정층(120)을 형성한다.

도 8은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 C-C'선 단면도이며, 구조는 편의상 제1실시예와 같은 참조번호로 나타낸다.

본 실시예는 제1배향막의 배향방향과 평행하도록 연장된 두 개의 함몰영역이 형성되는 것을 제외하면 제1실시예와 구조가 같으며, 본 실시예에서는 함몰영역(H')이 제1배향막의 배향방향과 같은 방향으로 연장되어 있기 때문에, 함몰영역(H')의 경계부분에서의 배향 불균일이 방지되며, 스페이서(122)가 함몰영역(H')에 갖힘으로 해서, 스페이서(122)의 이동에 의한 불량이 감소한다. 도면에서는 함몰영역(H')의 게이트절연막(105)과 보호막(111)을 완전히 식각하였지만, 그 일부만을 식각하는 것도 가능하다.

상기한 실시예에서는 화소영역 내의 보호막 및 게이트절연막을 같은 두께로 식각하여 하나의 화소영역이 두 개의 셀갭을 갖도록 하였지만, 하나의 화소영역이 두 개 이상의 셀갭을 갖도록, 화소영역 내의 보호막 및 게이트절연막을 영역마다 두른 두께로 식각하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 액정표시장치에서는 셀갭이 불균일하여도, 하나의 화소영역 내의 평균광투과율의 변화가 미세하게 된다. 따라서, 셀갭불균일에 의한 액정표시장치의 얼룩불량이 방지된다. 또한, 스페이서가 본 발명의 함몰영역에 갖힘으로써, 스페이서의 이동에 의한 불량도 방지된다.

Claims (15)

1. 복수의 화소영역을 갖는 제1기판 및 제2기판과,

   상기한 제1기판 위에 형성되고 상기한 화소영역마다 함몰된 영역을 갖는 제1절연막과,

   상기한 제1절연막 위에 형성된 제2절연막과,

   상기한 제2절연막의 화소영역에 형성된 화소전극과,

   상기한 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되어 하나의 화소영역이 두 개 이상의 셀갭을 갖는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 제2절연막이 상기한 제1절연막의 함몰된 영역과 같은 위치에 함몰된 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기한 함몰된 영역이 부분식각된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기한 함몰된 영역이 완전식각된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기한 제1기판과 제2기판 사이에 스페이서가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기한 스페이서가 상기한 함몰된 영역내에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기한 제1기판 전면에 배향막이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기한 함몰된 영역이 상기한 배향막의 배향방향과 같은 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서,

   상기한 함몰된 영역이 화소영역마다 두 개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 복수의 화소영역을 갖는 제1기판 및 제2기판과,

    상기한 제1기판 위의 화소영역에 형성된 화소전극과,

    상기한 화소영역마다 함몰된 영역을 갖도록 상기한 제1기판 위에 형성된 배향막과,

    상기한 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되어 하나의 화소영역이 두 개 이상의 셀갭을 갖는 액정표시장치.
11. 제1기판 및 제2기판을 준비하는 단계;

    상기한 제1기판상에 제1절연막을 형성하는 단계;

    상기한 제1절연막상의 화소영역 중 일부를 식각하는 단계;

    상기한 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계;

    상기한 제2절연막상의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 및

    상기한 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제1기판 및 제2기판을 준비하는 단계;

    상기한 제1기판상에 제1절연막을 형성하는 단계;

    상기한 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계;

    상기한 제2절연막상의 화소영역 중 일부를 식각하는 단계;

    상기한 제2절연막상의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 및

    상기한 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 제2절연막을 식각하는 단계는 상기 화소영역 중 일부가 식각된 제1절연막과 동일부분이 식각되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 11항 내지 제13항에 있어서,

    상기 제1기판 전면에 배향막을 형성하는 단계; 및

    상기 배향막이 형성된 제1기판 위에 스페이서를 산포하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
15. 제 11항 내지 제13항에 있어서,

    상기 절연막을 식각하는 단계는 상기 절연막을 부분적으로 식각하거나, 또는 완전히 식각하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.