KR100885014B1 - 수직 배향형 액정 표시 장치 및 이에 사용되는 박막트랜지스터 기판 - Google Patents

수직 배향형 액정 표시 장치 및 이에 사용되는 박막트랜지스터 기판 Download PDF

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Abstract

제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선, 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극, 제1 절연 기판과 마주보고 있는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 기준 전극, 화소 전극과 기준 전극 사이에 협지되어 있는 액정층, 화소 전극에 형성되어 있는 제1 절개부, 기준 전극에 형성되어 있으며 제1 절개부와 함께 화소 영역을 다수의 소도메인으로 분할하는 제2 절개부를 포함하고, 하나의 화소 영역 내에 위치하는 다수의 소도메인은 액정층의 셀갭에 따라 2종류 이상으로 구분되는 액정 표시 장치를 마련한다.
액정표시장치, 수직배향, 셀갭, 소도메인

Description

수직 배향형 액정 표시 장치 및 이에 사용되는 박막 트랜지스터 기판{VERTICALLY ALIGNED MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAYS AND THIN FILME TRANSISTOR ARRAY PANELS}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색필터 기판의 배치도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 4는 도 3의 IV-IV'선에 대한 단면도이고,
도 5 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,
도 11a는 도 10의 XIa-XIa', XIa'-XIa'' 및 XIa''-XIa'''선에 대한 단면도이고,
도 11b는 도 10의 XIb-XIb'선에 대한 단면도이고,
도 12a 내지 도 18b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다.
121 게이트선, 123 게이트 전극,
171 데이터선, 173 소스 전극,
175 드레인 전극, 190 화소 전극,
191, 192, 193 절개부, 151, 154 비정질 규소층,
270 기준 전극, 271, 272, 273 절개부,
140 게이트 절연막, 180 보호막,
186 저부,
본 발명은 수직 배향 모드 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 전극에 절개 패턴을 형성하여 광시야각을 확보한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 기준 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 기준 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
그 중에서도 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 기판 에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 모드 액정 표시 장치는 대비비가 크고 광시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위한 수단으로는 전극에 절개 패턴을 형성하는 방법과 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 이들 모두는 프린지 필드(fringe field)를 형성하여 액정의 기우는 방향을 4방향으로 고르게 분산시킴으로써 광시야각을 확보하는 방법이다. 이중에서 전극에 절개 패턴을 형성하는 PVA(patterned vertically aligned) 모드는 IPS(In Plane Switching) 모드를 대체할 수 있는 광시야각 기술로 인정받고 있다. 그러나 단순히 절개 패턴을 형성하는 것만으로는 시야각 측면에서 충분하다고 볼 수 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 시야각을 향상시키는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 동일한 화소 영역 내에서 액정층이 2가지 이상의 셀갭을 가지도록 한다.
구체적으로는, 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있으며 각 화소 영역 내에서 높이에 따라 구별되는 2개 이상의 부분을 가지는 화소 전극, 상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있으며 상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극에 각각 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 마련한다.
이 때, 상기 게이트선과 상기 데이터선을 절연하는 게이트 절연막 및 상기 데이터선과 상기 화소 전극을 절연하는 보호막을 더 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분과 남아있는 부분에 걸쳐 형성됨으로써 높이가 다른 2부분을 가질 수 있고, 상기 화소 전극은 다수의 절개부를 가지며, 절개부의 일부는 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분에 위치하고 절개부의 나머지 일부는 상기 보호막 위에 위치할 수 있다.
또는, 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주보고 있는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 기준 전극, 상기 화소 전극과 상기 기준 전극 사이에 협지되어 있는 액정층, 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 어느 하나에 형성되어 있는 제1 도메인 분할 수단, 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 어느 하나에 형성되어 있으며 상기 제1 도메인 분할 수단과 함께 상기 화소 영역을 다수의 소도메인으로 분할하는 제2 도메인 분할 수단을 포함하고, 하나의 화소 영역 내에 위치하는 다수의 소도메인은 상기 액정층의 셀갭에 따라 2종류 이상으로 구분되는 액정 표시 장치를 마련한다.
이 때, 상기 제1 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극이 가지는 절개 패턴이 고, 상기 제2 도메인 분할 수단은 상기 기준 전극이 가지는 절개 패턴일 수 있다. 또, 하나의 화소 영역 내에 위치하는 다수의 소도메인은 전압 인가시 액정이 기우는 방향에 따라 4종류로 구분되고, 액정이 기우는 방향에 따라 구분되는 4종류의 소도메인은 각 종류별로 셀갭에 따라 분류되는 2종류 이상의 소도메인을 모두 포함하는 것이 바람직하다. 상기 게이트선과 상기 데이터선을 절연하는 게이트 절연막 및 상기 데이터선과 상기 화소 전극을 절연하는 보호막을 더 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분과 남아있는 부분에 걸쳐 형성됨으로써 상기 액정층의 셀갭이 다른 두 부분이 형성되는 것이 바람직하고, 상기 데이터선은 비정질 규소층, 도핑된 비정질 규소층, 금속층의 3중층으로 이루어질 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색필터 기판의 배치도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV'선에 대한 단면도이다.
액정 표시 장치는 하부 기판(110)과 이와 마주보고 있는 상부 기판(210) 및 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 주입되어 기판(110, 210)에 수직으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(3)으로 이루어진다. 액정 분자는 전계 인가에 따라 기울어지게 되는데 기우는 방향은 도메인별로 다르다.
유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 하부 기판(110) 위에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(191, 192, 193)를 가지고 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 각 화소 전극(190)은 박막 트랜지스터에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이 때, 화소 전극(190)의 표면은 위치에 따라 높이가 높은 부분과 낮은 부분을 가진다. 박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선(121)과 화상 신호를 전달하는 데이터선(171)에 각각 연결되어 주사 신호에 따라 화소 전극(190)을 온(on) 오프(off)한다. 또, 하부 기판(110)의 아래 면에는 하부 편광판(12)이 부착되어 있다. 여기서, 화소 전극(190)은 반사형 액정 표시 장치인 경우 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판(12)도 불필요하게 된다.
역시 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 기판(210)의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청의 색필터(230) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 여기서, 기준 전극(270)에는 절개부(271, 272, 273)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 화소 영역의 둘레 부분뿐만 아니라 기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)와 중첩하는 부분에도 형성할 수 있다. 이는 절개부(271, 272, 273)로 인해 발생하는 빛샘을 방지하기 위함이다.
제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 좀 더 상세히 한다.
하부의 절연 기판(110) 위에 가로 방향으로 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)에는 게이트 전극(123)이 돌기의 형태로 형성되어 있고, 일단에 게이트 패드(125)가 형성되어 있다. 절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 나란하게 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)은 세로 방향으로 형성되어 있는 두 개의 유지 전극(133a, 133b)과 연결되어 있고, 이들 두 유지 전극(133a, 133b)은 가로 방향 유지 전극(133c)에 의하여 서로 연결되어 있다. 이 때, 유지 전극선(131)은 2개 이상일 수도 있다. 게이트선(121), 게이트 전극(123), 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 알루미늄 또는 크롬 등의 금속으로 형성한다. 이 때, 이들은 단일층으로 형성할 수도 있고, 크롬층과 알루미늄층을 연속 적층하여 이루어진 이중층으로 형성할 수도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속을 사용하여 게이트 배선과 공통 배선을 형성할 수 있다.
게이트선(121)과 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)의 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140)의 위에는 세로 방향으로 데이터선(171)이 형성되어 있다. 데이터선(171)에는 분지로서 소스 전극(173)이 형성되어 있고, 소스 전극(173)에 인접하여 드레인 전극(175)이 형성되어 있으며, 데이터선(171)의 일단에는 데이터 패드(179)가 형성되어 있다. 또, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다. 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)도 게이트 배선과 마찬가지로 크롬과 알루미늄 등의 물질로 형성한다. 또한 단일층 또는 다중층으로 형성할 수 있다.
소스 전극(173)과 드레인 전극(175)의 하부에는 박막 트랜지스터의 채널부로 사용되는 비정질 규소층(154)이 형성되어 있고, 데이터선(171)의 아래에는 채널부 비정질 규소층(154)을 세로로 길게 연결하고 있는 데이터선부 비정질 규소층(151)이 형성되어 있다. 비정질 규소층(151, 154)의 위에는 소스 및 드레인 전극(173, 175)과 채널부 비정질 규소층(151) 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위한 접촉층(161, 169)이 형성되어 있다. 접촉층(161, 169)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소를 사용하여 형성한다.
데이터선(171) 등의 위에는 질화규소 등의 무기 절연물이나 수지 등의 유기 절연물로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 노출시키는 접촉구(181)가 형성되어 있다. 또, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 화소 전극(190)의 높이를 소도메인 별로 달리하기 위한 막제거부(186)가 형성되어 있다. 막제거부(186)는 도 1과 도 3에서 점선으로 표시되어 있으며, 화소 전극(190)의 제1 절개부(191)와 제3 절개부(193)의 양측에 위치하는 4개의 소도메인 영역에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 막제거부(186)가 위치하는 소도메인은 도 4에서 A, B, C 및 D 영역으로 표시되어 있다.
보호막(180) 위에는 절개부(191, 192, 193)를 가지는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체나 알루미늄(Al)과 같은 광 반사 특성이 우수한 불투명 도전체를 사용하여 형성한다. 화소 전극(190)에 형성되어 있는 절개부(191, 192, 193)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(192)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 개구부(191, 193)를 포함한다. 이 때, 상하의 사선 개구부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있다. 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다. 또, 화소 전극(190)은 막제거부(186)로 인하여 저부[막제거부(180) 내에 위치하는 부분]와 고부[보호막(180) 위에 위치하는 부분]를 가진다.
또, 보호막(180)의 위에는 게이트선(121)을 건너 유지 전극(133a)과 유지 전극선(131)을 연결하는 유지 배선 연결 다리(91)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(91)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183, 184)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(91)는 다리부 금속편(172)과 중첩하고 있다. 유지 배선 연결 다리(91) 는 하부 기판(110) 위의 유지 배선 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 이러한 유지 배선은 필요할 경우 게이트선(121)이나 데이터선(171)의 결함을 수리하는데 이용할 수 있고, 다리부 금속편(172)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(91)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.
보호막(180) 위에는 보조 게이트 패드(95)와 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 보조 게이트 패드(95)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(182)를 통하여 게이트 패드(125)에 연결되어 있고, 보조 데이터 패드(97)는 보호막(180)에 형성되어 있는 접촉구(183)를 통하여 데이터 패드(179)에 연결되어 있다.
상부의 절연 기판(210)에는 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)의 위에는 적, 녹, 청색의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)의 위에는 절개부(271, 272, 273)를 가지는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 기준 전극(270)은 ITO 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체로 형성한다.
기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)는 화소 전극(190)의 사선 개구부(191, 193)를 가운데에 끼고 있으며 이와 나란한 사선부와 화소 전극(190)의 변과 중첩되어 있는 굴절부를 포함하고 있다. 이 때, 굴절부는 세로 방향 굴절부와 가로 방향 굴절부로 분류된다.
이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 기판과 색필터 기판을 정렬하여 결합하 고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다. 박막 트랜지스터 기판과 색필터 기판을 정렬했을 때 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)와 기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)는 화소 영역을 다수의 소도메인으로 분할한다. 이 때, 소도메인은 길쭉하게 형성되어 있어서 폭 방향과 길이 방향이 구별된다. 이들 소도메인은 전계 인가시 그 내부에 위치하는 액정 분자의 평균 장축 방향에 따라 4개의 종류로 분류된다. 도 4에서 A와 A', B와 B', C와 C' 및 D와 D'이 각각 같은 종류이다. 같은 종류의 소도메인은 다시 셀갭에 따라 분류된다. A, B, C, D가 셀갭이 큰 영역이고, A', B', C', D'이 셀갭이 작은 영역이다. 이 때, 셀갭이 큰 영역과 셀갭이 작은 영역의 면적비는 균등한 것이 바람직하나, 특정한 시야각의 시인성을 개선하기 위해서는 균등하지 않게 형성할 수도 있다.
이상과 같이, 같은 종류의 소도메인이 서로 다른 셀갭을 가지도록 하면 두 영역에서의 전계의 분포와 리타데이션이 다르게 된다. 따라서 셀갭이 다른 두 영역에서 서로 휘도를 보상하여 줌으로써 측면 시인성이 개선된다.
그러면 이러한 구조와 효과를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 물리 화학적 특성이 우수한 Cr 또는 Mo 합금 등을 증착하여 제1 게이트 배선층(211, 231, 251)을 적층하고, 저 항이 작은 Al 또는 Ag 합금 등을 증착하여 제2 게이트 배선층(212, 232, 252)을 적층한 다음, 패터닝하여 게이트선(121), 게이트 전극(123) 및 게이트 패드(125)를 포함하는 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트 배선을 형성한다. 이 때, 도시하지는 않았으나 유지 전극 배선도 형성한다(제1 마스크).
이 때, 제1 게이트 배선층(211, 231, 251)을 Mo 합금으로 형성하고 제2 게이트 배선층(212, 232, 252)을 Ag 합금으로 형성한 경우에는, 이들 두 층이 모두 Ag 합금 식각제인 인산, 질산, 초산 및 초순수(deionized water)를 혼합한 물질에 의하여 식각된다. 따라서 한 번의 식각 공정으로 이중층의 게이트 배선(121, 123, 125)을 형성할 수 있다. 또 인산, 질산, 초산 및 초순수 혼합물에 의한 Ag 합금과 Mo 합금에 대한 식각비는 Ag 합금에 대한 식각비가 더 크므로 게이트 배선에 필요한 30°정도의 테이퍼(taper) 각을 얻을 수 있다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소층, 도핑된 비정질 규소층의 삼층막을 연속하여 적층하고, 비정질 규소층과 도핑된 비정질 규소층을 함께 사진 식각하여 게이트 전극(123) 상부의 게이트 절연막(140) 위에 비정질 규소층(154, 159)과 저항성 접촉층(160, 169)을 형성한다(제2 마스크).
다음, 도 7에 도시한 바와 같이, Cr 또는 Mo 합금 등을 증착하여 제1 데이터 배선층(711, 731, 751, 791)을 적층하고, Al 또는 Ag 합금 등을 증착하여 제2 데이터 배선층(712, 732, 752, 792)을 적층한 후, 사진 식각하여 게이트선(123)과 교차하는 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되어 게이트 전극(123) 상부까지 연장되 어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)은 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(179) 및 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하는 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 배선을 형성한다(제3 마스크).
이어, 데이터 배선(171, 173, 175, 179)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층 패턴(160)을 식각하여 게이트 전극(123)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(163, 165) 사이의 비정질 규소층 패턴(154)을 노출시킨다. 이어, 노출된 비정질 규소층(154)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8에 나타낸 바와 같이, a-Si:C:O 막 또는 a-Si:O:F 막을 화학 기상 증착(CVD) 법에 의하여 성장시키거나 질화규소 등의 무기 절연막을 증착하거나 아크릴계 물질 등의 유기 절연막을 도포하여 보호막(180)을 형성한다. 이 때, a-Si:C:O 막의 경우에는 기체 상태의 SiH(CH3)3, SiO2(CH3) 4, (SiH)4O4(CH3)4, Si(C2H5O)4 등을 기본 소스로 사용하고, N2O 또는 O 2 등의 산화제와 Ar 또는 He 등을 혼합한 기체를 흘리면서 증착한다. 또, a-Si:O:F 막의 경우에는 SiH4, SiF4 등에 O2를 첨가한 기체를 흘리면서 증착한다. 이 때, 불소의 보조 소스로서 CF4를 첨가할 수도 있다.
이어, 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(140)과 함께 보호막(180)을 패터닝하여, 게이트 패드(125), 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)를 드러내는 접촉 구(181, 182, 183)와 기판(110)을 드러내는 막제거부(186)를 형성한다. 여기서, 접촉구(181, 182, 183)는 각을 가지는 모양 또는 원형의 모양으로 형성할 수 있으며, 패드(125, 179)를 드러내는 접촉 구멍(125, 179)의 면적은 2mm×60㎛를 넘지 않으며, 0.5mm×15㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 도시하지는 않았으나 유지 배선 연결 다리가 유지 전극선과 유지 전극과 접촉하기 위한 접촉구도 이 단계에서 형성한다(제4 마스크).
다음, 마지막으로 도 9에 도시한 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 증착하고 사진 식각하여 제1 접촉 구멍(181)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(190)과 제2 및 제3 접촉 구멍(182, 183)을 통하여 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(95) 및 보조 데이터 패드(97)를 형성한다. ITO나 IZO를 적층하기 전의 예열(pre-heating) 공정에서 사용하는 기체는 질소를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 접촉구(181, 182, 183)를 통해 노출되어 있는 금속막의 상부에 금속 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 도시하지는 않았으나 유지 배선 연결 다리도 이 단계에서 함께 형성한다(제5 마스크).
4매의 광마스크를 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 제조할 수도 있다. 4매의 광마스크를 이용하여 제조한 박막 트랜지스터 기판과 그 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 4매의 광마스크를 이용하여 제조한 박막 트랜지스터 기판의 구조를 살펴본다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 11a는 도 10의 XIa-XIa', XIa'-XIa'' 및 XIa''-XIa'''선에 대한 단면도이고, 도 11b는 도 10의 XIb-XIb'선에 대한 단면도이다.
절연 기판(110) 위에 가로 방향으로 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)에는 게이트 전극(123)이 돌기의 형태로 형성되어 있고, 일단에 게이트 패드(125)가 형성되어 있다. 절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 나란하게 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)은 세로 방향으로 형성되어 있는 두 개의 유지 전극(133a, 133b)과 연결되어 있고, 이들 두 유지 전극(133a, 133b)은 가로 방향 유지 전극(133c)에 의하여 서로 연결되어 있다. 이 때, 유지 전극선(131)은 2개 이상일 수도 있다. 게이트선(121), 게이트 전극(123), 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 알루미늄 또는 크롬 등의 금속으로 형성한다. 이 때, 이들은 크롬층(231, 251, 331c)과 알루미늄층(232, 252, 332c)을 연속 적층하여 이루어진 이중층 구조를 가진다. 이외에도 여러 다양한 금속을 사용하여 게이트 배선과 유지 전극 배선을 형성할 수 있다. 또, 게이트 배선과 유지 전극 배선은 단일층이나 3중층으로 형성할 수도 있다.
게이트 배선(121, 123, 125)과 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)의 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140)의 위에는 세로 방향으로 데이터선(171)이 형성되어 있다. 데이터선(171)에는 분지로서 소스 전극(173)이 형성되어 있고, 소스 전극(173)에 인접하여 드레인 전극(175)이 형성되어 있으며, 데이터선(171)의 일단에는 데이터 패드(179)가 형성되어 있다. 또, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다. 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)도 게이트 배선과 마찬가지로 크롬층(731, 751, 791)과 알루미늄층(732, 752, 792)의 이중층으로 이루어져 있다. 또한 단일층 또는 다중층으로 형성할 수 있다.
소스 전극(173)과 드레인 전극(175)의 하부에는 박막 트랜지스터의 채널부로 사용되는 비정질 규소층(154)이 형성되어 있고, 데이터선(171)의 아래에는 채널부 비정질 규소층(154)을 세로로 길게 연결하고 있는 데이터선부 비정질 규소층(151)이 형성되어 있다. 비정질 규소층(151, 154)의 위에는 소스 및 드레인 전극(173, 175)과 채널부 비정질 규소층(151) 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위한 접촉층(163, 165, 169)이 형성되어 있다. 접촉층(163, 165, 169)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소를 사용하여 형성한다. 이 때, 접촉층(163, 165, 169)는 데이터 배선(171, 173, 175, 179)과 모양이 실질적으로 동일하고, 비정질 규소층(154, 151)은 채널부(154)를 제외한 부분에서 데이터 배선(171, 179)과 모양이 실질적으로 동일하다. 이를 달리 설명하면, 데이터 배선이 금속층, 접촉층 및 비정질 규소층의 3중 층으로 이루어져 있다고 할 수 있다.
데이터선(171) 등의 위에는 질화규소 등의 무기 절연물이나 수지 등의 유기 절연물로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 노출시키는 접촉구(181)가 형성되어 있다. 또, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 화소 전극(190)의 높이를 소도메인 별로 달리하기 위한 막제거부(186)가 형성되어 있다. 막제거부(186)는 도 10에서 점선으로 표시되어 있으며, 화소 전극(190)의 제1 절개부(191)와 제3 절개부(193)의 양측에 위치하는 4개의 소도메인 영역에 걸쳐 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 절개부(191, 192, 193)를 가지는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체나 알루미늄(Al)과 같은 광 반사 특성이 우수한 불투명 도전체를 사용하여 형성한다. 화소 전극(190)에 형성되어 있는 절개부(191, 192, 193)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(192)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 개구부(191, 193)를 포함한다. 이 때, 상하의 사선 개구부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있다. 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다. 또, 화소 전극(190)은 막제거부(186)로 인하여 저부[막제거부(180) 내에 위치하는 부분]와 고부[보호막(180) 위에 위치하는 부분]를 가진다.
또, 보호막(180)의 위에는 게이트선(121)을 건너 유지 전극(133a)과 유지 전극선(131)을 연결하는 유지 배선 연결 다리(91)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(91)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183, 184)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(91)는 다리부 금속편(172)과 중첩하고 있다. 유지 배선 연결 다리(91) 는 하부 기판(110) 위의 유지 배선 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 이러한 유지 배선은 필요할 경우 게이트선(121)이나 데이터선(171)의 결함을 수리하는데 이용할 수 있고, 다리부 금속편(172)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(91)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.
또, 보호막(180) 위에는 보조 게이트 패드(95)와 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 보조 게이트 패드(95)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(182)를 통하여 게이트 패드(125)에 연결되어 있고, 보조 데이터 패드(97)는 보호막(180)에 형성되어 있는 접촉구(183)를 통하여 데이터 패드(179)에 연결되어 있다.
제2 실시예에 따른 액정 표시 장치도 색필터 기판은 제1 실시예의 그것과 동일하다. 따라서 도 10과 도 11a 및 도 11b를 참고하여 설명한 박막 트랜지스터 기판과 색필터 기판을 조립하면 도 4의 단면 구조를 가지는 액정 표시 장치를 얻게 된다.
도 12a 내지 도 18b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 12a 와 12b에 도시한 바와 같이, 물리 화학적 특성이 우수한 Cr 또는 Mo 합금 등을 증착하여 제1 게이트 배선층(231, 251, 331c)을 적층하고, 저항이 작은 Al 또는 Ag 합금 등을 증착하여 제2 게이트 배선층(231, 251, 331c)을 적층한 다음, 사진 식각하여 게이트선(121), 게이트 패드(125), 게이트 전극(123)을 포함 하는 게이트 배선과 유지 전극 배선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)을 형성한다. (제1 마스크)
다음, 도 13a 및 13b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소층(150), 접촉층(160)을 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, 이어 Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어진 제1 도전막(701)과 Al 또는 Ag 합금으로 이루어진 제2 도전막(702) 스퍼터링 등의 방법으로 증착하여 도전체층(170)을 형성한 다음 그 위에 감광막(PR)을 1㎛ 내지 2㎛의 두께로 도포한다.
그 후, 마스크를 통하여 감광막(PR)에 빛을 조사한 후 현상하여, 도 14a 및 14b에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(PR1, PR2)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(PR1, PR2) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 위치한 제2 부분(PR2)은 데이터 배선부(A), 즉 데이터 배선이 형성될 부분에 위치한 제1 부분(PR1)보다 두께가 작게 되도록 하며, 기타 부분(B)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 채널부(C)에 남아 있는 감광막(PR2)의 두께와 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막(PR1)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제2 부분(PR2)의 두께를 제1 부분(PR1)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 4,000 Å 이하인 것이 좋다.(제2 마스크)
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있 을 수 있으며, A 영역의 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 사용한다.
이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선 폭이나 패턴 사이의 간격, 즉 슬릿의 폭은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하며, 반투명막을 이용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.
이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부분에서는 고분자들이 완전히 분해되며, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차광막으로 가려진 부분에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.
이러한 얇은 두께의 감광막(PR2)은 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 감광막을 이용하고 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크로 노광한 다음 현상하고 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.
이어, 감광막 패턴(PR2) 및 그 하부의 막들, 즉 도전체층(170), 접촉층(160) 및 비정질 규소층(150)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부(A)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 그대로 남아 있고, 채널부(C)에는 비정질 규소층만 남아 있어야 하며, 나머지 부분(B)에는 위의 3개 층(150, 160, 170)이 모두 제거되어 게이트 절연막(140)이 드러나야 한다.
먼저, 도 15a 및 도 15b에 도시한 것처럼, 기타 부분(B)의 노출되어 있는 도전체층(170)을 제거하여 그 하부의 접촉층(160)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 모두 사용할 수 있으며, 이때 도전체층(170)은 식각되고 감광막 패턴(PR1, PR2)은 거의 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 좋다. 그러나, 건식 식각의 경우 도전체층(170)만을 식각하고 감광막 패턴(PR1, PR2)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어려우므로 감광막 패턴(PR1, PR2)도 함께 식각되는 조건하에서 행할 수 있다. 이 경우에는 습식 식각의 경우보다 제2 부분(PR2)의 두께를 두껍게 하여 이 과정에서 제2 부분(PR2)이 제거되어 하부의 도전체층(170)이 드러나는 일이 생기지 않도록 한다.
이렇게 하면, 도 15a 및 도 15b에 나타낸 것처럼, 채널부(C) 및 데이터 배선부의 도전체층(171, 173, 175, 179)과 다리부 금속 패턴(172)만 남고 기타 부분(B)의 도전체층은 모두 제거되어 그 하부의 접촉층(160)이 드러난다. 이때 남은 도전체 패턴(171, 173, 175, 179)은 소스 및 드레인 전극(173, 175)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(171, 173, 175, 179)의 형태와 동일하다. 또한 건식 식각을 사용한 경우 감광막 패턴(PR1, PR2)도 어느 정도의 두께로 식각된다.
이어, 도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이, 기타 부분(B)의 노출된 접촉층(160) 및 그 하부의 비정질 규소층(150)을 감광막의 제2 부분(PR2)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(PR1, PR2)과 접촉층(160) 및 비정질 규소층(150)(비정질 규소층과 접촉층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(140)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(PR1, PR2)과 비정질 규소층(150)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF6과 HCl의 혼합 기체나, SF6과 O2의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 두께로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막 패턴(PR1, PR2)과 비정질 규소층(150)에 대한 식각비가 동일한 경우 제2 부분(PR2)의 두께는 비정질 규소층(150)과 접촉층(160)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다.
이렇게 하면, 도 16a 및 16b에 나타낸 바와 같이, 채널부(C)의 제2 부분(PR2)이 제거되어 소스/드레인용 도전체 패턴(173, 175)이 드러나고, 기타 부분(B)의 접촉층(160) 및 비정질 규소층(150)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(140)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부(A)의 제1 부분(PR1) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. 또한, 이 단계에서 비정질 규소층 패턴(151, 154, 159)이 완성된다. 비정질 규소층 패턴(151, 154, 159)의 위에는 접촉층(161, 163, 165, 169)이 형성되어 있다.
이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(173, 175) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.
다음, 도 17a 및 17b에 도시한 바와 같이 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 및 그 하부의 소스/드레인용 접촉층을 식각하여 제거한다. 이 때, 식각은 소스/드레인용 도전체와 접촉층 모두에 대하여 건식 식각만으로 진행할 수도 있으며, 소스/드레인용 도전체에 대해서는 습식 식각으로, 접촉층에 대해서는 건식 식각으로 행할 수도 있다. 전자의 경우 소스/드레인용 도전체와 접촉층의 식각 선택비가 큰 조건하에서 식각을 행하는 것이 바람직하며, 이는 식각 선택비가 크지 않을 경우 식각 종점을 찾기가 어려워 채널부(C)에 남는 비정질 규소층의 두께를 조절하기가 쉽지 않기 때문이다. 습식 식각과 건식 식각을 번갈아 하는 후자의 경우에는 습식 식각되는 소스/드레인용 도전체의 측면은 식각되지만, 건식 식각되는 접촉층은 거의 식각되지 않으므로 계단 모양으로 만들어진다. 접촉층 및 비정질 규소층을 식각할 때 사용하는 식각 기체의 예로는 CF4와 HCl의 혼합 기체나 CF4와 O 2의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF4와 O2를 사용하면 균일한 두께로 비정질 규소층 패턴(154)을 남길 수 있다. 이때, 비정질 규소층의 일부가 제거되어 두께가 작아질 수도 있으며 감광막 패턴의 제1 부분(PR1)도 이때 어느 정도의 두께로 식각된다. 이때의 식각은 게이트 절연막(140)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제1 부분(PR1)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(171, 173, 175, 179) 및 유지 용량용 전극(177)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.
이렇게 하면, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리되면서 데이터 배선(171, 173, 175, 179)과 그 하부의 접촉층 패턴(161, 163, 165, 169)이 완성된다.
마지막으로 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막 제1 부분(PR1)을 제거한다. 그러나, 제1 부분(PR1)의 제거는 채널부(C) 소스/드레인용 도전체 패턴(173, 175)을 제거한 후 그 밑의 접촉층 패턴(163, 165)을 식각하기 전에 이루어질 수도 있다.
앞에서 설명한 것처럼, 습식 식각과 건식 식각을 교대로 하거나 건식 식각만을 사용할 수 있다. 후자의 경우에는 한 종류의 식각만을 사용하므로 공정이 비교적 간편하지만, 알맞은 식각 조건을 찾기가 어렵다. 반면, 전자의 경우에는 식각 조건을 찾기가 비교적 쉬우나 공정이 후자에 비하여 번거로운 점이 있다.
다음, 도 17a 및 도 17b에 도시한 바와 같이, a-Si:C:O 막 또는 a-Si:O:F 막을 화학 기상 증착(CVD) 법에 의하여 성장시키거나 질화규소 등의 무기 절연 물질을 증착하거나 또는 아크릴계 물질 등의 유기 절연 물질을 도포하여 보호막(180)을 형성한다. 이 때, a-Si:C:O 막의 경우에는 기체 상태의 SiH(CH3)3, SiO2 (CH3)4, (SiH)4O4(CH3)4, Si(C2H5O)4 등을 기본 소스로 사용하고, N2O 또는 O2 등의 산화제와 Ar 또는 He 등을 혼합한 기체를 흘리면서 증착한다. 또, a-Si:O:F 막의 경우에는 SiH4, SiF4 등에 O2를 첨가한 기체를 흘리면서 증착한다. 이 때, 불소의 보조 소스로서 CF4를 첨가할 수도 있다.
이어, 도 18a 및 도 18b 도시한 바와 같이, 보호막(180)을 게이트 절연막(140)과 함께 사진 식각하여 드레인 전극(175), 게이트 패드(125), 데이터 패드(179) 및 유지 용량용 전극(177)을 각각 드러내는 접촉구(181, 182, 183, 184)와 기판(110)을 드러내는 막제거부(186)를 형성한다. 이때, 패드(125, 179)를 드러내는 접촉구(182, 183)의 면적은 2mm×60㎛를 넘지 않으며, 0.5mm×15㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 도시하지는 않았으나 유지 배선 연결 다리가 유지 전극선과 유지 전극과 접촉하기 위한 접촉구도 이 단계에서 형성한다. (제3 마스크)
마지막으로, 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 ITO층 또는 IZO층을 증착하고 사진 식각하여 드레인 전극(175) 및 유지 용량용 전극(177)과 연결된 화소 전극(190), 게이트 패드(125)와 연결된 보조 게이트 패드(95) 및 데이터 패드(179)와 연결된 보조 데이터 패드(97)를 형성한다. 한편, 도시하지는 않았으나 유지 배선 연결 다리도 이 단계에서 함께 형성한다. (제4 마스크)
이때, 화소 전극(190), 보조 게이트 패드(95) 및 보조 데이터 패드(97)를 IZO로 형성하는 경우에는 식각액으로 크롬 식각액을 사용할 수 있어서 이들을 형성하기 위한 사진 식각 과정에서 접촉구를 통해 드러난 데이터 배선이나 게이트 배선 금속이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 크롬 식각액으로는 (HNO3/(NH4)2Ce(NO3)6/H2O) 등이 있다. 또한, 접촉부의 접촉 저항을 최소화하기 위해서는 IZO를 상온에서 200℃ 이하의 범위에서 적층하는 것이 바람직하며, IZO 박막 을 형성하기 위해 사용하는 표적(target)은 In2O3 및 ZnO를 포함하는 것이 바람직하며, ZnO의 함유량은 15-20 at% 범위인 것이 바람직하다.
한편, ITO나 IZO를 적층하기 전의 예열(pre-heating) 공정에서 사용하는 기체로는 질소를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 접촉구(181, 182, 183, 184, 185)를 통해 드러난 금속막의 상부에 금속 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위함이다.
이상에서는 화소 영역을 소도메인으로 분할하는 수단으로서 절개부만을 예로들어 설명하였으나 유전체 돌기도 도메인 분할 수단으로써 사용할 수 있다. 즉, 화소 전극과 기준 전극 위에 유전체로 형성된 돌기를 이용하여 도메인 분할 수단을 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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. 특히, 화소 전극과 기준 전극에 형성하는 절개부의 배치는 여러 다양한 변형이 있을 수 있다.
이상과 같은 구성을 통하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있고, 이를 통하여 시야각을 확장할 수 있다.

Claims (9)

  1. 절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선,
    상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있으며 각 화소 영역 내에서 높이에 따라 구별되는 2개 이상의 부분을 가지는 화소 전극,
    상기 게이트선과 상기 데이터선을 절연하는 게이트 절연막 및 상기 데이터선과 상기 화소 전극을 절연하는 보호막,
    상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있으며 상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극에 각각 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분과 남아있는 부분에 걸쳐 형성됨으로써 높이가 다른 2부분을 가지며,
    상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 남아있는 부분 위에 위치하는 상기 화소 전극의 부분 중에서 빛을 통과시킬 수 있는 영역 위에 놓인 부분의 면적이 빛을 차단하는 영역 위에 놓인 부분의 면적보다 넓은 박막 트랜지스터 기판.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 다수의 절개부를 가지며, 절개부의 일부는 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분에 위치하고 절개부의 나머지 일부는 상기 보호막 위에 위치하는 박막 트랜지스터 기판.
  4. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 데이터선,
    상기 게이트선과 상기 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 마주보고 있는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 기준 전극,
    상기 게이트선과 상기 데이터선을 절연하는 게이트 절연막 및 상기 데이터선과 상기 화소 전극을 절연하는 보호막,
    상기 화소 전극과 상기 기준 전극 사이에 있는 액정층,
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 어느 하나에 형성되어 있는 제1 도메인 분할 수단,
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 어느 하나에 형성되어 있으며 상기 제1 도메인 분할 수단과 함께 상기 화소 영역을 복수의 소도메인으로 분할하는 제2 도메인 분할 수단을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 제거된 부분과 남아 있는 부분에 걸쳐 형성됨으로써 하나의 화소 영역 내에 위치하는 복수의 소도메인은 상기 액정층의 셀갭크기에 따라 2종류 이상으로 구분되고, 서로 구분되는 상기 소도메인은 전계 및 리타데이션의 차이를 가지며,
    상기 보호막과 상기 게이트 절연막이 남아 있는 부분 위에 위치하는 상기 화소 전극의 부분 중에서 빛을 통과시킬 수 있는 영역 위에 놓인 부분의 면적이 빛을 차단하는 영역 위에 놓인 부분의 면적보다 넓은 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극이 가지는 절개 패턴이고, 상기 제2 도메인 분할 수단은 상기 기준 전극이 가지는 절개 패턴인 액정 표시 장치.
  6. 제4항에서,
    하나의 화소 영역 내에 위치하는 다수의 소도메인은 전압 인가시 액정이 기우는 방향에 따라 4종류로 구분되는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    4종류로 구분되는 상기 소도메인은 각 종류별로 셀갭에 따라 분류되는 2종류 이상의 소도메인을 모두 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제4항에서,
    상기 데이터선은 비정질 규소층, 도핑된 비정질 규소층, 금속층의 3중층으로 이루어진 액정 표시 장치.
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