KR100840320B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치에는, 절연 기판 게이트선 및 게이트선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 이를 덮는 게이트 절연막 상부에는 반도체층이 형성되어 있다. 게이트 절연막 상부에는 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극 및 게이트 전극에 대하여 소스 전극의 반대쪽에 형성되어 있는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있으며, 그 상부에는 소스 및 드레인 전극 사이의 반도체층을 덮으며, 요철 패턴을 가지는 보호막이 형성되어 있다. 보호막 위에는 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있으며 요철 패턴을 가지는 화소 전극이 형성되어 있다. 또한, 보호막 및 화소 전극의 상부에는 액정 표시 장치의 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정 물질층의 액정 분자를 특정한 방향으로 배향하기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이때, 배향막은 이후에 배향막을 배향 처리할 때 배향력이 불균일하게 형성되는 것을 방지하기 위해 화소 전극 또는 보호막의 요철에 의한 단차를 흡수할 수 있는 두께를 가지거나, 평균 두께가 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 배향막의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하며, 이를 위하여 액정 표시 장치의 제조 공정에서 배향막을500-1,500Å 범위의 두께를 형성한다.
Figure R1020020001670
요철, 반사도, 배향막, 반사형LCD

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외부광을 이용하여 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 공통 전극 및 적, 녹, 청의 컬러 필터가 형성되어 있는 기판과 화소 전극 및 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지고 있는 기판을 가지며, 각 기판의 가장 상부에 는 액정 분자를 특정한 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되어 있다.
이러한 액정 표시 장치는 특정 광원인 백나이트(backlight)에 의해 발광된 빛을 액정 패널에 투과시켜 화상을 표시하는 투과형 모드와 자연광을 포함하는 외부광을 액정 패널의 화소 전극인 반사막에 반사시켜 화상을 표시하는 반사형 모드로 나눌 수 있다. 반사형 모드의 액정 표시 장치는 백나이트를 사용하지 않기 때문에 소비 전력을 최소화할 수 있다는 관점에서 최근 들어 활발하게 개발 또는 양산되고 있는 실정이다.
이때, 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정 중에는, 반사막의 반사 효율을 극대화하기 위해 반사막의 하부에 위치하는 절연막 상부 표면에 요철을 형성하여, 반사막이 절연막의 요철을 따라 요철을 가지도록 형성한 다음 배향막을 형성하며. 컬러 필터 기판의 제조 공정 중에는 적, 녹, 청의 컬러 필터를 형성한 다음, 컬러 필터로 인한 단차를 최소화하기 컬러 필터의 상부에 평탄화막을 형성한 다음 배향막을 형성한다.
하지만, 컬러 필터 기판과 달리 박막 트랜지스터 기판의 표면은 요철 처리된 상태에서 배향 처리 공정이 진행되기 때문에 배향막의 배향력이 불균일하게 형성된다. 또한, 컬러 필터 기판과 동일한 두께 및 조건으로 배향막을 형성하고 특정한 방향으로 배향력을 형성하는 배향 처리 공정이 이루어져 두 기판 사이에는 배향력의 차이가 발생하고, 화상이 표시될 때 얼룩이 나타나거나 빛이 누설되는 불량이 발생하여 표시 장치의 특성이 저하되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 균일한 배향력을 얻을 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에서는 박막 트랜지스터 기판의 배향막 평균 두께는 컬러 필터 기판의 배향막 두께보다 두껍게 형성되어 있으며, 이를 위하여 박막 트랜지스터 기판의 배향막은 500-1500Å 범위의 두께로 형성한다.
더욱 상세하게 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판 상부에 형성되어 있으며, 중앙부 및 중앙부의 양측면으로 연장되어 중앙부보다 얇은 두께를 가지는 제1 및 제2 가장자리부를 포함하고 이웃하는 가장자리부끼리 서로 중첩되어 평탄하게 형성되어 있는 적, 녹, 청의 색 필터 및 적, 녹, 청의 색 필터의 상부에 형성되어 있는 제1 배향막을 포함하는 제1 기판과 제1 절연 기판에 대향되어 있는 제2 절연 기판 상부에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 게이트선, 게이트선에 절연되게 교차하며 영상신호를 전달하는 데이터선, 게이트선과 데이터선에 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극 및 화소 전극의 상부에 형성되어 있으며 제1 배향막의 두께보다 평균 두께가 두꺼운 제2 배향막을 포함하는 제2 기판을 포함한다.
이때, 화소 전극은 반사도를 가지는 도전 물질로 이루어져 있으며, 요철 패턴을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제2 배향막을 500-1,500 Å 범위의 두께로 형성한다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
박막 트랜지스터 기판인 하부 기판(100)에는, 하부 절연 기판(10) 위에 저저항을 가지는 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전 물질을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(24) 및 게이트선(22)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)을 포함한다.
기판(10) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 배선(22, 24, 26)을 덮고 있다.
게이트 전극(24)의 게이트 절연막(30) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있으며, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(55, 56)이 각각 형성되어 있다.
저항 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 게이트 배선(22, 24, 26)과 같이 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전 물질을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)에 연결되어 있으며 저항 접촉층(55)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽 저항 접촉층(56) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함한다. 한편, 데이터 배선은 게이트선(22)과 중첩되어 유지 용량을 확보하기 위한 유지 축전기용 도전체 패턴(64)을 포함할 수 있다.
데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 낮은 유전율을 가지는 유기 물질 또는 SiOC 또는 SiOF 등과 같이 화학 기상 증착을 통하여 형성되며 4.0 이하의 낮은 유전율을 가지는 저유전율 절연 물질 또는 질화 규소를 포함하는 보호막(70)이 형성되어 있다. 이때, 보호막(70)의 표면은 이후에 형성되는 반사막(82)의 반사 효율을 극대화하기 위해 요철 패턴을 가진다.
보호막(70)에는 유지 축전기용 도전체 패턴(64), 드레인 전극(66), 데이터 패드(68)를 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 76, 78)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 접촉 구멍(72, 76)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(72) 및 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(70) 위에는 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 각각 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82)과 보조 게이트 및 데이터 패드(86, 88)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 은과 은 합금과 같이 높은 반사도를 가지는 도전 물질로 이루어져 있으나, IZO(indium zinc oxide)와 ITO(indium tin oxide) 등과 같이 투명한 도전 물질로 이루어질 수 도 있다.
여기서, 화소 전극(82)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 게이트선(22)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(22, 24, 26)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수도 있다. 또한, 투명 도전막 패턴(82, 86, 88)은 보호막(70) 하부에 형성될 수 있으며, 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68) 하부에 위치할 수도 있다.
또한, 보호막(70) 및 화소 전극(82)의 상부에는 두 기판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층의 액정 분자를 특정한 방향으로 배향하기 위한 배향막(25)이 형성되어 있다. 이때, 배향막(25)은 이후에 배향막(25)을 배향 처리할 때 배향력이 불균일하게 형성되는 것을 방지하기 위해 화소 전극(82) 또는 보호막(70)의 요철에 의한 단차를 흡수할 수 있는 두께를 가지거나, 하부 기판(100)의 배향막(25)의 평균 두께는 상부 기판(200)에 형성되어 있는 배향막(23)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하며, 이를 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜 지스터 기판의 제조 방법에서 500-1,500Å 범위의 두께로 형성하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하부 기판(100)과 마주하는 컬러 필터 기판이 상부 기판(200)에는 상부 절연 기판(20) 위에 직선 모양으로 적, 녹, 청의 컬러 필터(R, G, B)가 순차적으로 배열되어 있다. 이때, 서로 이웃하는 화소 영역의 사이에서 적, 녹, 청의 컬러 필터(R, G, B)는 다른 부분보다 얇은 두께를 가지며 서로 중첩되어 있다. 적, 녹, 청의 컬러 필터(R, G, B) 각각에서, 가장자리 부분의 두께는 중앙부의 두께에 대하여 1/2 정도로 설정할 수 있으나, 공정 조건에 따라 다른 비율로 설정할 수 있다. 다만, 이웃하는 색 필터가 중첩하는 부분에서 가장자리부의 중첩 두께가 색 필터의 중앙부의 두께와 차이가 나지 않도록, 바람직하게는, 동일하게 되도록 설정하는 것이 유리하다. 이 경우, 컬러 필터(R, G, B)가 존재하는 층 전체가 평탄화되기 때문에 후속막의 스텝 커버리지(step coverage) 특성을 양호하게 할 수 있고, 기판의 평탄화를 도모함으로써 액정의 배열이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다. 여기서도, 이웃하는 색 필터(R, G, B)의 두 가장자리부가 중첩하고 있는 부분에서는 두 가지의 색이 서로 중첩하기 때문에 어두운 상태로 표시되어 이 부분을 통하여 누설되는 빛을 차단시킬 수 있어서 광차단막으로서의 기능을 할 수 있는 동시에 흑백 대비비를 향상시킬 수 있다.
또한, 적, 녹, 청의 컬러 필터(R, G, B) 상부에는 보호막(29) 및 공통 전극(23)이 차례로 평평하게 덮고 있으며, 그 상부에는 하부 기판(100)의 배향막(25)과 함께 액정 물질층의 액정 분자를 특정한 방향으로 배향하기 위한 배향막(27)이 형성되어 있다. 이때, 상부 기판(200)의 배향막(27)은 앞에서 설명한 바와 같이 하부 기판(100)의 배향막(25) 평균 두께 보다 두께보다 얇다.
이와 같이, 본 발명에서는 보호막 또는 화소 전극의 요철 패턴을 흡수할 정도로 박막 트랜지스터 기판의 배향막을 두껍게 형성함으로써 배향막의 배향력을 균일하게 형성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 제1 절연 기판 상부에 형성되어 있으며, 중앙부 및 상기 중앙부의 양측면으로 연장되어 상기 중앙부보다 얇은 두께를 가지는 제1 및 제2 가장자리부를 포함하고 이웃하는 가장자리부끼리 서로 중첩되어 평탄하게 형성되어 있는 적, 녹, 청의 색 필터 및 상기 적, 녹, 청의 색 필터의 상부에 형성되어 있는 제1 배향막을 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 절연 기판에 대향되어 있는 제2 절연 기판 상부에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 게이트선, 상기 게이트선에 절연되게 교차하며 영상신호를 전달하는 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선에 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극 및 상기 화소 전극의 상부에 형성되어 있으며 상기 제1 배향막의 두께보다 평균 두께가 두꺼운 제2 배향막을 포함하는 제2 기판
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 반사도를 가지는 도전 물질로 이루어져 있으며, 요철 패턴을 가지는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 배향막은 500-1,500Å 범위의 두께인 액정 표시 장치.
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