KR101032939B1 - 표시판 및 이를 포함하는 다중 도메인 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트 전극을 가지는 게이트선을 포함하는 게이트선, 게이트선을 덮는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있으며 굽은 부분과 게이트선과 직교하는 부분을 가지는 데이터선, 게이트 전극 상부에서 소스 전극과 각각 대향하고 있는 드레인 전극, 데이터선 위에 형성되어 있는 보호막, 보호막 위에 형성되어 있으며, 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 데이터선과 인접한 변이 데이터선을 따라 굽어져 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극이 형성되어 있는 공통 전극 표시판을 가진다. 이때, 공통 전극은 도메인 규제 수단인 절개부를 가지며, 도메인 규제 수단에 의해 분할된 도메인의 중앙에는 도메인의 모양을 따라 슬릿이 형성되어 있다. 이렇게 하면, 화소의 개구율을 저하시키지 않으면서, 절개부를 통하여 액정 분자를 분할 배향할 때 슬릿을 통하여 액정 분자의 응답 속도를 화소 전체적으로 향상시킨 수 있다.

액정표시장치, 도메인, 개구율, 박막트랜지스터, 응답속도

Description

표시판 및 이를 포함하는 다중 도메인 액정 표시 장치{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL AND MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이고,

도 3 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 4는 도 3의 IV-IV'선에 대한 단면도이고,

도 5는 도 4의 V-V'선 및 V'-V''선에 대한 단면도이고,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 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,

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고,

도 10은 도 8 및 도 9의 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 포함 하는 도 8의 X-X'선에 대한 단면도이고,

도 11은 도 8 및 도 9의 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 포함하는 도 8의 XI-XI' 및 XI'-XI'' 선에 대한 단면도이고,

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 단면도이고,

도 13a 및 도 13b는 도 12a 및 도 12b의 다음 단계에서의 단면도이고,

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 15는 도 14의 액정 표시 장치를 XV-XV'선에 대한 단면도이고,

도 16은 도 14의 액정 표시 장치를 XVI-XVI'선 및 XVI'-XVI''선에 대한 단면도이고,

도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,

도 18은 도 17의 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,

도 19는 도 17 및 도 18의 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 20은 도 19의 액정 표시 장치를 XX-XX'선을 따라 절단한 단면도이다.

본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 광시야각을 얻기 위하여 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 수직 배향 모드의 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

그런데 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되고 있는데, 그 중에서도 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 그 대향 전극인 공통 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하여 화소를 다중 도메인으로 분할하는 방법이 유력시되고 있다.

그런데 돌기나 절개 패턴을 가지는 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 액정의 응답 속도를 줄이는데 있어서 한계가 있다. 그 원인 중의 하나는 구동 전압을 인가할 때, 도메인의 가장자리인 절개 패턴에 인접하게 배열되어 있는 액정 분자들은 프린지 필드에 의해 배향 방향이 결정되어 빠르게 재배열되지만, 도메인의 중앙에 배열되어 있는 액정 분자들은 수직 방향으로 형성된 전계만의 영향으로 특정한 배향 방향이 결정되지 않는다. 따라서, 도메인의 중앙에 위치하는 액정 분자들은 도메인의 외곽에 배열된 액정 분자의 배열에 의한 밀림 또는 충돌에 의해 재배향이 결정되기 때문에 전체적으로 액정 분자의 응답 속도가 증가하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 절개 패턴을 좁을 간격으로 배치할 수 있지만, 화소의 개구율을 저하시키게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 개구율을 저하시키지 않으면서 액정의 응답 속도를 확보할 수 있는 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 화소의 도메인 중앙에 도메인의 모양을 따라 돌기 또는 슬릿으로 도메인 규제 지지 수단을 배치한다.

더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은, 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선, 절연 기판 위에 형성되어 있으며 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있는 제2 신호선, 제1 신호선과 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소마다 형성되어 있는 화소 전극, 제1 신호선, 제2 신호선 및 화소 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 화소를 다수의 도메인으로 분할하는 도메인 규제 수단, 도메인의 모양을 따라 형성되어 있으며, 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 도메인 중앙에 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단을 포함한다.

제2 신호선의 굽은 부분과 제1 신호선과 교차하는 뻗은 부분은 화소의 길이 를 단위로 하여 반복적으로 나타나며, 제2 신호선의 굽은 부분은 2개 이상의 직선 부분을 포함하고, 2개 이상의 직선 부분은 제1 신호선에 대하여 실질적으로 ±45도를 이루는 것이 바람직하다.

도메인 규제 수단은 화소의 상하 이등분선에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이룰 수 있으며, 도메인 규제 수단은 제1 신호선과 ±45°를 이루는 것이 바람직하다.

도메인 규제 지지 수단은 화소 전극에 형성되어 있는 슬릿, 또는 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어질 수 있으며, 도메인 규제 수단은 화소 전극에 형성되어 있는 절개부, 또는 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 대향 표시판은, 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있으며 화소를 정의하는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스, 절연 기판 상부에 전면적으로 형성되어 있는 공통 전극, 화소를 다수의 도메인으로 분할하는 도메인 규제 수단, 도메인의 모양을 따라 형성되어 있으며, 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 도메인 중앙에 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단을 가진다.

도메인 규제 지지 수단은 공통 전극에 형성되어 있는 슬릿, 또는 공통 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어질 수 있으며, 도메인 규제 수단은 공통 전극에 형성되어 있는 절개부 또는 공통 전극 상부에 형성되어 있는 돌기인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 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 있는 제2 신호선, 제1 신호선과 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소마다 형성되어 있는 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 공통 전극, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 중의 적어도 일측에 형성되어 있는 도메인 규제 수단, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 중의 적어도 일측에 형성되어 있으며 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 화소의 도메인 중앙에 도메인의 모양을 따라 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함한다.

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

제2 신호선은 굴절부를 가지며, 도메인의 장변은 인접한 제2 신호선의 굴절부와 실질적으로 나란한 것이 바람직하다.

도메인 규제 지지 수단은 공통 전극 또는 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기 또는 공통 전극 또는 화소 전극이 가지는 슬릿일 수 있으며, 슬릿의 폭은 2㎛에서 5㎛ 사이인 것이 바람직하다.

도메인 규제 수단은 공통 전극 또는 상기 화소 전극이 가지는 절개부일 수 있으며, 공통 전극 또는 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기일 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다. 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 다중 도메인 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 3 본 발명의 제1 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 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있고 그에 포함되어 있는 액정 분자(310)의 장축이 이들 표시판(100, 200)에 대하여 수직으로 배향되어 있는 액정층(300)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)은 돌기의 형태로 게이트 전극(124)을 가지며, 게이트선(121)의 한쪽 끝 부분(129)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 게이트 구동 회로가 기판의 상부에 직접 형성되어 있는 경우에는 게이트선(121)의 끝 부분의 게이트 구동 회로의 출력단으로 연결된다.

또 절연 기판(110) 위에는 유지 전극선(131)과 유지 전극(133)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)은 가로 방향으로 뻗어 있는 유지 전극(133)이 연결되어 있는데, 유지 전극(133)은 마름모꼴 또는 직사각형의 모양을 가지며, 유지 전극선(131)에 대하여 45도 기울여 놓은 형태를 가진다. 이는 게이트선(121) 및 데이터선(171)으로 정의되는 화소의 모양을 따라 설계된 것이다.

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, 낮은 비저항을 가지는 Al 또는 Ag 또는 이들의 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 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)은 길게 뻗어 있으며 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의하며, 데이터선(171)은 분지이며 저항성 접촉층(163)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173)을 가진다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항성 접촉층(165) 상부에 위치한다. 데이터선(171)의 한쪽 끝 부분(179)은 외부 회로와 연결하기 위하여 폭이 확장되는 것이 바람직하다.

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. 유지 전극 배선(131, 133)은 두 개의 굽은 부분 사이에 배치되어 화소의 중앙을 가로지를 수 있다.

이 때, 데이터선(171)의 굽은 부분과 세로로 뻗은 부분의 길이의 비는 1:1 내지 9:1 사이(즉, 데이터선(171) 중 굽은 부분이 차지하는 비율이 50%에서 90% 사이)이다.

따라서, 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하여 이루는 화소는 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 충분히 형성한다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 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 끝 부분(179)을 드러내는 접촉구(182b)가 형성되어 있다. 또, 게이트선의 폭이 확장되어 있는 끝 부분(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 화소의 모양을 따라 꺾인 띠 모양으로 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 이 때, 화소 전극(190)은 가장자리가 데이터선과 중첩할 정도로 넓게 형성되어 있어서 최대한의 개구율을 확보하고 있다.

또 보호막(180) 위에는 접촉구(181b, 182b)를 통하여 게이트선의 끝 부분(129)과 데이터선의 끝 부분(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 유기 물질로 이루어진 오버코트막(250)이 형성되어 있다. 오버코트막(250)의 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(271)를 가지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 또한, 공통 전극(270)에는 꺾인 모양의 화소 중앙을 가로지는 슬릿(276)이 형성되어 있는데, 슬릿(276)의 양단은 절개부(271)의 양단에 연결될 수 있으며, 그렇지 않을 수도 있다.

이 때, 절개부(271)는 액정 분자를 다수의 영역으로 분할 배향하기 위한 도메인 규제 수단으로서 작용하며 그 폭은 8㎛에서 13㎛ 사이인 것이 바람직하다. 만약 도메인 규제 수단으로 절개부(271) 대신 유기물 돌기를 형성하는 경우에는 폭을 5㎛에서 10㎛ 사이로 하는 것이 바람직하다. 슬릿(276)은 액정 분자를 다수의 도메인으로 분할 배향할 때 도메인의 중앙에 프린지 필드를 형성하여 도메인의 중앙에 배치되어 있는 액정 분자들이 임의 방향으로 배향되도록 배향 방향을 부여하여 전체적으로 액정 분자의 응답 속도를 향상시키는 도메인 규제 지지 수단으로 작용하며, 그 폭은 2㎛에서 5㎛ 사이인 것이 바람직하다.

여기서, 화소 전극(190)의 경계선도 절개부(271)와 함께 분할된 도메인의 모양을 정의하는 도메인 규제 수단으로 작용한다.

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.

색 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)에 의하여 구획되는 화소 열을 따라 세로 로 길게 형성되어 있고 화소의 모양을 따라 주기적으로 구부러져 있다.

공통 전극(270)의 절개부(271) 역시 구부러져 있어서 굽은 화소를 좌우로 양분하는 모양으로 형성되어 있으며, 슬릿(276)은 절개부(271)에 의해 양분되는 화소를 다시 양분하는 모양으로 배치되어 있다. 또, 절개부(271)의 양단은 한번 더 구부러져서 한쪽 끝은 게이트선(121)과 나란하고 다른 한쪽 끝은 데이터선(171)의 세로로 뻗은 부분과 나란하다.

이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 결합하고 그 사이에 액정을 주입하여 액정층(300)을 형성하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 패널이 이루어진다.

액정층(300)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. 이때, 액정 분자(310)의 배열은 두 표시판(100, 200)의 안쪽 면에 형성되어 있는 배향막(11, 21)의 배향력에 의해 주로 결정되는데, 그렇지 않을 수도 있다.

하부 기판(110)과 상부 기판(210)은 화소 전극(190)이 색 필터(230)와 대응하여 정확하게 중첩되도록 정렬된다. 이렇게 하면, 화소는 절개부(271)에 의하여 복수의 도메인으로 분할된다. 이 때, 화소는 절개부(271)에 의하여 좌우로 양분되나, 화소의 꺾인 부분을 중심으로 하여 상하에서 액정의 배향 방향이 서로 달라서 4종류의 도메인으로 분할된다.

여기서, 도메인 분할은 절개부(271)와 화소 전극(190)의 경계선에서 형성되 는 프린지 필드에 의해 이루어진다. 이때, 화소의 가장자리 절개부(271)와 화소 전극(190)의 경계선에 인접하게 배열되어 있는 액정 분자들은 프린지 필드의 직접 영향으로 액정의 응답 속도가 빠르다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 앞에서 설명한 바와 같이 분할된 도메인의 중앙에 배치되어 있는 슬릿(276)은 절개부(271)와 화소 전극(190)의 경계선 사이의 중앙에 프린지 필드를 형성하여 분할된 화소의 도메인 중앙부에 배치되어 있는 액정 분자의 응답 속도를 향상시키며, 이를 통하여 분할된 화소의 중앙부의 휘도량도 증가시킬 수 있다. 이를 통하여 화소의 개구율을 확보하면서 액정층의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

이 때, 도메인의 두 장변간 거리, 즉 도메인의 폭은 10㎛에서 30㎛ 사이인 것이 바람직하다.

또, 하나의 화소에 포함되는 상기 도메인의 수는 화소의 크기가 100㎛ X 300㎛ 미만이면 4개이고, 100㎛ X 300㎛ 이상이면 4개 또는 8개인 것이 바람직하다.

액정 표시 장치는 이러한 기본 패널 양측에 편광판(12, 22), 백라이트, 보상판 등의 요소들을 배치하여 이루어진다. 이 때 편광판(12, 22)은 기본 패널 양측에 각각 하나씩 배치되며 그 투과축은 게이트선(121)에 대하여 둘 중 하나는 나란하고 나머지 하나는 수직을 이루도록 배치한다.

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 측방 향 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 최고 휘도를 얻을 수 있다.

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 제1 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 낮은 비저항을 가지는 Al 또는 Ag 또는 이들을 포함하는 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)과 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133)을 포함하는 유지 배선을 형성한다.(제1 마스크)

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.(제2 마스크)

이어, Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어지는 제1 금속층(711, 731, 751, 791)과, Al 또는 Ag 또는 이들을 포함하는 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) 및 드레인 전극(175)을 형성한다.(제3 마스크)

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.(제4 마스크)

다음, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 접촉구(181b, 182b, 185b)를 통해 노출되어 있는 배선의 제2 금속층(292, 752, 792)을 식각하여 제거하고, ITO 또는 IZO를 400 Å 내지 500 Å 두께로 증착하고 사진 식각하여 화소 전극(190)과 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.(제5 마스크)

제1 실시예에서는 5매의 마스크를 이용하는 제조 방법을 통하여 완성된 박막 트랜지스터 표시판을 통하여 설명하였지만, 박막 트랜지스터 표시판은 제조 비용을 줄이기 위해 4매 마스크를 이용해서도 완성할 수 있다. 또한, 공통 전극은 절개부의 양쪽에 둘 이상의 슬릿을 가질 수 있다. 이에 대하여 도 8 내지 도 13b를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 10은 도 8의 X-X'선 및 X'-X''선에 대한 단면도이고, 도 11은 도 8의 XI-XI'선 및 XI'-XI''선에 대한 단면도이다. 도 10은 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 정렬한 액정 표시 장치에 대한 도면이다.

제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판은 4매 마스크 공정으로 제조한 것으로서 5매 마스크 공정으로 제조한 박막 트랜지스터 표시판에 비하여 다음과 같은 특징을 가진다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 아래에 이와 실질적으로 동일한 패턴으로 저항성 접촉층(161, 163, 165, 169)이 형성되어 있고, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 채널부가 연결되어 있는 것을 제외하고 비정질 규소층(151, 154, 159)도 데이터선과 실질적으로 동일한 패턴을 가진다.

또한, 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판(200)에는 개구부(271)를 가지는 공통 전극(270)이 형성되어 있는데, 제1 실시예와 다르게 두 개의 슬릿(276)이 화소가 분할된 도 메인의 중앙에 형성되어 있다.

그러면 이러한 구조적 특징을 가지는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 단면도이고, 도 13a 및 도 13b는 도 12a 및 도 12b의 다음 단계에서의 단면도이다.

먼저, 도 12a 및 12b에 도시한 바와 같이, Cr 또는 Mo 합금 등으로 이루어지는 제1 금속층(211, 241, 291, 311, 331)과 낮은 비저항을 가지는 Al 또는 Ag 또는 이들을 포함하는 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.(제1 마스크)

다음, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소층(150), n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로 이루어진 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 이루어지는 제1 금속층(701)과 낮은 비저항을 가지는 Al 또는 Ag 또는 이들을 포함하는 합금 등으로 이루어지는 제2 금속층(702)을 스퍼터링 따위의 방법으로 연속 적층하고, 그 위에 감광막(PR)을 1㎛ 내지 2㎛의 두께로 도포한다.

그 후, 마스크를 통하여 감광막(PR)을 노광하여, 도 12a 및 12b에 도시한 바와 같이, 두께 전체가 감광된 부분과 두께의 일부만 감광된 부분을 가지는 감광막 패턴(PR)을 형성한다.

이어서 감광막(PR)을 현상하면 박막 트랜지스터의 채널부, 즉 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 위치한 부분은 데이터 배선이 형성될 부분(데이터 배선부)에 위치한 부분보다 두께가 작게 되고, 기타 부분의 감광막은 모두 제거된다. 이 때, 채널부에 남아 있는 감광막의 두께와 데이터 배선부에 남아 있는 감광막의 두께의 비는 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 전자의 두께를 후자의 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 있을 수 있으며, 도 12a 및 도 12b에서와 같이 슬릿(slit)을 이용하거나 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, 차 광막으로 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 감광막을 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.

이러한 얇은 두께의 감광막은 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 감광막을 도포하고 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크를 사용하여 노광한 다음, 현상하고 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.

이어, 감광막 패턴(PR) 및 그 하부의 막들, 즉 제1 및 제2 금속층(701, 702), 접촉층(160) 및 반도체층(150)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 그대로 남아 있고, 채널부에는 반도체층만 남아 있어야 하며, 나머지 부분에는 위의 3개 층(150, 160, 701, 702)이 모두 제거되어 게이트 절연막(140)이 드러나야 한다.

먼저, 노출되어 있는 제1 제2 금속층(701, 702)을 제거하여 그 하부의 중간층(160)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 모두 사용할 수 있으며, 이때 제1 및 제2 금속층(701, 702)은 식각되고 감광막 패턴(PR)은 거의 식각되지 않는 조건 하에서 행하는 것이 좋다. 그러나, 건식 식각의 경우 금속층(701, 702)만을 식각하고 감광막 패턴(PR)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어 려우므로 감광막 패턴(PR)도 함께 식각되는 조건 하에서 행할 수 있다. 이 경우에는 습식 식각의 경우보다 채널부 감광막의 두께를 두껍게 하여 이 과정에서 채널부 감광막이 제거되어 그 아래의 제2 금속층(702)이 드러나는 일이 생기지 않도록 한다.

이렇게 하면, 채널부 및 데이터 배선부의 제1 및 제2 금속층(701, 702)만이 남고 기타 부분의 제1 및 제2 금속층(701, 702)은 모두 제거되어 그 하부의 접촉층(160)이 드러난다.

이어, 기타 부분의 노출된 접촉층(160) 및 그 하부의 비정질 규소층(150)을 채널부 감광막과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(PR)과 접촉층(160) 및 반도체층(150)(반도체층과 접촉층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(140)은 식각되지 않는 조건 하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(PR)과 반도체층(150)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF₆과 HCl의 혼합 기체나, SF₆과 O₂의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 식각율로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막 패턴(PR)과 반도체층(150)에 대한 식각율이 동일한 경우 채널부 감광막의 두께는 반도체층(150)과 중간층(160)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다.

이렇게 하면, 채널부의 감광막이 제거되어 제2 금속층(702)이 드러나고, 기타 부분의 접촉층(160) 및 반도체층(150)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(140)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부의 감광막 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. 또한, 이 단계에서 반도체층 패턴(151, 154)이 완성된다.

이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(C)의 제2 금속층(702)의 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.

다음, 도 13a 및 13b에 도시한 바와 같이 채널부의 제1 및 제2 금속층(701, 702) 및 그 아래의 접촉층(160)을 식각하여 제거한다. 이 때, 식각은 제1 및 제2 금속층(701, 702)과 접촉층(160) 모두에 대하여 건식 식각만으로 진행할 수도 있으며, 제1 및 제2 금속층(701, 702)에 대해서는 습식 식각으로, 접촉층(160)에 대해서는 건식 식각으로 행할 수도 있다. 전자의 경우 제1 및 제2 금속층(701, 702)과 접촉층(160)의 식각 선택비가 큰 조건 하에서 식각을 행하는 것이 바람직하다. 이는 식각 선택비가 크지 않을 경우 식각 종점을 찾기가 어려워 채널부에 남는 반도체(154)의 두께를 조절하기가 쉽지 않기 때문이다. 습식 식각과 건식 식각을 번갈아 하는 후자의 경우에는 습식 식각되는 제1 및 제2 금속층(701, 702)은 언더 컷이 발생하나, 건식 식각되는 접촉층(160)은 언더 컷이 거의 발생하지 않으므로 계단 모양으로 만들어진다. 접촉층(160) 및 반도체(151, 154)를 식각할 때 사용하는 식각 기체의 예로는 CF₄와 HCl의 혼합 기체나 CF₄와 O₂의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF₄와 O₂를 사용하면 균일한 두께로 채널부 반도체(154)를 남길 수 있다.

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)이 완성된다.

이후의 제조 공정은 제1 실시예와 동일하다.

이러한 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 반도체층을 하나의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 제조 비용을 최소화할 수 있다.

위의 제1 및 제2 실시예에서는 색 필터가 공통 전극 표시판에 형성되어 있으나 이와 달리 박막 트랜지스터 기판에 형성될 수도 있으며, 도메인의 중앙에 프린지 필드를 형성하는 슬릿은 화소 전극에 배치될 수도 있다. 이러한 구조에 대하여 제3 실시예로서 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 15는 도 14의 액정 표시 장치를 XV-XV'선에 대한 단면도이고, 도 16은 도 14의 XVI-XVI'선 및 XVI'-XVI''선에 대한 단면도이다.

먼저, 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세히 설명한다.

도 14 내지 도 15에서 보는 바와 같이, 대부분의 구조는 도 1 내지 도 5와 동일하다.

하지만, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 질화 규소 등의 무기 절연 물질로 이루어진 제1 보호막(801)이 형성되어 있으며, 제1 보호막(801) 위에는 적, 녹 및 청의 색 필터(230R, 230G, 230B)가 화소에 순차적으로 형성되어 있다. 색 필터(230R, 230G, 230B)는 각각 데이터선(171)에 의하여 구획되는 화소 열을 따라 세로로 길게 형성되어 있고 화소의 모양을 따라 주기적으로 구부러져 있다. 또한, 색 필터(230R, 230G, 230B)는 이웃하는 색 필터(230R, 230G, 230B)가 데이터선(171) 위에서 서로 부분적으로 중첩되어 있어서 데이터선(171) 위에서 언덕을 이루고 있다.

색 필터(230R, 230G, 230B) 위에는 감광성 유기 물질로 이루어진 제2 보호막(802)이 형성되어 있다. 제2 보호막(802)도 색 필터(230R, 230G, 230B)의 중첩에 의하여 형성된 언덕을 타고 넘으면서 언덕을 이루고 있다. 이와 같이 유기막 언덕은 배향막의 경사면을 조절하여 일종의 도메인 규제 수단으로 작용하여 각 도메인에서의 액정의 방향 제어력이 강화된다.

한편, 색 필터(230R, 230G, 230B)는 드레인 전극(175) 위에서는 제거되어 있어서 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉구(185b)는 제1 및 제2 보호막(801, 802)만을 관통하고 있다. 또한, 화소를 구성하지 않는 게이트선의 끝 부분(129)과 데이터선의 끝 부분(179)에도 색 필터(230R, 230G, 230B)를 형성하지 않는다.

한편, 제2 보호막(802)도 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질로 형성할 수도 있다.

제2 보호막(802) 위에는 접촉구(185b)를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며 화소의 모양을 따라 꺾인 띠 모양으로 화소 전극(190)이 형성되어 있다.

또 보호막(180) 위에는 접촉구(181b, 182b)를 통하여 게이트선의 끝 부분(129)과 데이터선의 끝 부분(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. 이때, 화소 전극(190)에는 화소의 모양을 따라 꺾인 모양을 가지는 슬릿(196)이 형성되어 있다. 이때, 슬릿(196)은 제1 실시예와 같이 화소의 분할된 도메인 중앙에서 프린지 필드를 형성하는 도메인 규제 지지 수단으로 작용하여 액정의 응답 속도를 향상시키는 기능을 가지며, 둘 이상으로 배치할 수도 있다.

이러한 구조의 액정 표시 장치는 제1 실시예에서의 이점 이외에도 색 필터(230R, 230G, 230B)가 박막 트랜지스터 기판에 형성되므로 두 표시판의 정렬 마진이 확대되고, 오버코트막(250)을 생략할 수 있는 등의 추가적인 이점을 갖는다.

이러한 구조의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법은 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서 감광성 유기막을 도포하여 보호막(180)을 형성하고, 접촉구(181b, 185b, 182b)를 형성하는 공정을 제1 보호막을 증착하는 공정, 색소가 첨가된 감광 물질을 도포, 노광 및 현상하는 과정을 3회 반복하여 적, 녹, 청색 색 필터(230R, 230G, 230B)를 형성하는 공정, 감광성 유기막을 도포하여 제2 보호막(802)을 형성하고 제2 보호막(802)을 관통하는 접촉구를 형성하는 공정 및 제2 보호막(802)을 관통하는 접촉구를 통하여 노출되는 제1 보호막(801)을 식각하여 제거하는 공정으로 대체한 것이다.

본 발명의 제3 실시예에서, 제2 보호막(802)은 생략할 수 있는데, 색소 등의 이 물질을 거의 방출하지 않는 색 필터(230R, 230G, 230B)를 사용하는 경우에 가능하다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 제3 실시예에서 제1 보호막(801)을 생략할 수 있다.

본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서는 액정 분자를 다수의 도메인으로 분할 배향하기 위한 도메인 규제 수단으로 절개부를 이용하는 실시예에 대해서만 설명하였는데, 도메인 규제 수단으로는 돌기를 이용할 수도 있으며, 슬릿(276, 196) 또한 돌기를 이용할 수도 있다.

한편, 제1 내지 제3 실시예에서는 화소를 한번 굽은 모양의 예를 설명하였지만, 데이터선의 모양을 변형하여 화소를 두 번 이상 굽은 모양으로 설계할 수도 있다.

또한, 도메인 규제 수단은 다양한 모양을 가질 수 있으며, 도면을 참조하여 하나의 실시예를 설명하기로 한다.

도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 표시판의 배치도이고, 도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 20은 도 19의 액정 표시 장치를 XX-XX'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

액정 표시 장치는 하측의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 상측의 대향 표시판(200) 및 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 표시판(100, 200)에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정 분자(310)를 포함하는 액정층(300)으로 이루어진다.

유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어 져 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, 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, 박막 트랜지스터 표시판(100)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 대향 표시판(200)에는 화소의 가장자리에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(230)와 적, 녹, 청의 색 필터(240) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 기준 전극(270)이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(230)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.

박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 절연 기판(110) 위에 가로 방향으로 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)에는 게이트 전극(123)이 돌기의 형태로 형성되어 있고, 게이트선(121)의 한 끝 부근에 위치한 부분(129)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달한다. 절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 나란하게 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 유지 전극선(131)은 세 로 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(133)은 알루미늄 또는 크롬 등의 금속으로 형성한다. 이 때, 이들은 단일층으로 형성할 수도 있고, 크롬층과 알루미늄층을 연속 적층하여 이루어진 이중층으로 형성할 수도 있다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131) 및 유지 전극(133a, 133b)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 한쪽 끝 부근에 위치한 부분(179)은 외부로부터의 화상 신호를 데이터선(171)에 전달한다. 또, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다. 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 다리부 금속편(172)도 게이트선(121)과 마찬가지로 크롬과 알루미늄 등의 도전 물질을 포함하는 도전막으로 형성하며. 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 아래에도 선형으로 비정질 규소층(151)을 세로로 길게 연결하고 있다. 비정질 규소층(151)의 위에는 소스 및 드레인 전극(173, 175)과 채널부 비정질 규소층(154) 사이의 접촉 저항 을 감소시키기 위한 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 선형의 접촉 부재(161)도 데이터선(171)을 따라 그 하부에 뻗어 있으며, n형 불순물로 고농도로 도핑된 비정질 규소를 사용한다.

데이터선(171) 등의 위에는 질화 규소 등의 무기 절연물이나 수지 등의 유기 절연 물질로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 노출시키는 접촉구(185)가 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 절개부(191, 193)를 포함한다. 이 때, 상하의 사선 절개부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있다. 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다. 또한, 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193) 사이에는 슬릿(196a, 196b, 196c, 196d, 196e, 196f)이 형성되어 있는데, 이는 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)와 기준 전극(270)의 절개부(271, 272, 273) 사이에 배치되며, 이들에 의해서 분할되는 도메인의 중앙에서 프린지 필드를 형성하여 전체적으로 액정 분자의 응답 속도를 향상시킨다.

또, 화소 전극(190)과 동일한 층에는 게이트선(121)을 건너 서로 이웃하는 화소의 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 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결할 수도 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 게이트 접촉 보조 부재(81)와 데이터 접촉 보조 부재(82)가 형성되어 있다. 게이트 접촉 보조 부재(81)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(181)를 통하여 게이트선의 끝 부분(129)에 연결되어 있고, 데이터 접촉 보조 부재(82)는 보호막(180)에 형성되어 있는 접촉구(182)를 통하여 데이터선의 끝 부분(179)에 연결되어 있다.

대향 표시판(200)에는 상부의 절연 기판(210)에 화소 가장자리에서 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)의 위에는 적, 녹, 청색의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)의 위에는 전면적으로 평탄화막(250)이 형성되어 있고, 그 상부에는 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 결합하고 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 도메인으로 분할한다. 이들 도메인은 그 내부에 위치하는 액정 분자의 평균 장축 방향에 따라 4개의 종류로 분류된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이, 데이터선을 굴절시켜 화소를 꺾인 띠 모양으로 형성하면 인접한 화소 사이의 측방향 전계가 도메인의 형성을 돕는 방향으로 작용하여 도메인이 안정하게 형성되고, 또한, 편광판의 투과축을 게이트선에 대하여 수직 또는 나란한 방향으로 배치하므로 편광판을 저렴하게 제조할 수 있으면서도 모든 도메인에서 액 정의 배향 방향이 편광판의 투과축과 45도를 이루게 되어 최고 휘도를 얻을 수 있다.

또한, 분할된 화소의 도메인 중앙에 슬릿 또는 돌기로 도메인 규제 지지 수단을 추가함으로써 개구율을 확보하면서 액정 분자의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (20)

1. 절연 기판,

   상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선,

   상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있는 제2 신호선,

   상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소마다 형성되어 있는 화소 전극,

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

   상기 화소를 다수의 도메인으로 분할하는 도메인 규제 수단,

   상기 도메인의 모양을 따라 형성되어 있으며, 상기 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 상기 도메인 중앙에 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단

   을 포함하고,

   상기 도메인 규제 수단과 상기 도메인 규제 지지 수단은 동일한 기판에 위치하고,

   상기 도메인 규제 수단의 폭은 상기 도메인 규제 지지 수단의 폭보다 넓은 박막 트랜지스터 표시판.
2. 제1항에서,

   상기 제2 신호선은 굽은 부분과 상기 제1 신호선과 교차하는 뻗은 부분을 포함하고,

   상기 제2 신호선의 굽은 부분과 상기 제1 신호선과 교차하는 뻗은 부분은 상기 화소의 길이를 단위로 하여 반복적으로 나타나는 박막 트랜지스터 표시판.
3. 제2항에서,

   상기 제2 신호선의 굽은 부분은 2개 이상의 직선 부분을 포함하고, 상기 2개 이상의 직선 부분은 상기 제1 신호선에 대하여 실질적으로 ±45도를 이루는 박막 트랜지스터 표시판.
4. 제1항에서,

   상기 도메인 규제 수단은 상기 화소의 상하 이등분선에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루는 박막 트랜지스터 표시판.
5. 제4항에서,

   상기 도메인 규제 수단은 상기 제1 신호선과 ±45°를 이루는 박막 트랜지스터 표시판.
6. 제1항에서,

   상기 도메인 규제 지지 수단은 상기 화소 전극에 형성되어 있는 슬릿, 또는 상기 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판.
7. 제1항에서,

   상기 도메인 규제 수단은 상기 화소 전극에 형성되어 있는 절개부, 또는 상기 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판.
8. 절연 기판,

   상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며 화소를 정의하는 개구부를 가지는 블랙 매트릭스,

   상기 절연 기판 상부에 전면적으로 형성되어 있는 공통 전극,

   상기 화소를 다수의 도메인으로 분할하는 도메인 규제 수단,

   상기 도메인의 모양을 따라 형성되어 있으며, 상기 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 상기 도메인 중앙에 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단

   을 포함하고,

   상기 도메인 규제 수단과 상기 도메인 규제 지지 수단은 동일한 기판에 위치하고,

   상기 도메인 규제 수단의 폭은 8㎛~13㎛이고, 상기 도메인 규제 지지 수단의 폭은 2㎛~5㎛인 대향 표시판.
9. 제8항에서,

   상기 도메인 규제 지지 수단은 상기 공통 전극에 형성되어 있는 슬릿, 또는 상기 공통 전극 상부에 형성되어 있는 돌기로 이루어진 대향 표시판.
10. 제8항에서,

    상기 도메인 규제 수단은 상기 공통 전극에 형성되어 있는 절개부 또는 상기 공통 전극 상부에 형성되어 있는 돌기인 대향 표시판.
11. 제1 절연 기판,

    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 제1 신호선,

    상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있는 제2 신호선,

    상기 제1 신호선과 상기 제2 신호선이 교차하여 정의하는 화소마다 형성되어 있는 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 공통 전극,

    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 적어도 일측에 형성되어 있는 도메인 규제 수단,

    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 중의 적어도 일측에 형성되어 있으며 상기 도메인 규제 수단에 의해 분할되는 상기 화소의 도메인 중앙에 상기 도메인의 모양을 따라 배치되어 있는 도메인 규제 지지 수단,

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

    을 포함하고,

    상기 도메인 규제 수단의 폭은 상기 도메인 규제 지지 수단의 폭보다 넓고,

    상기 도메인 규제 지지 수단은 상기 도메인 규제 지지 수단이 위치하는 도메인을 형성하는 도메인 중 적어도 하나와 동일한 기판에 위치하는 액정 표시 장치.
12. 제11항에서,

    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.
13. 제11항에서,

    상기 제2 신호선은 굴절부를 가지며, 상기 도메인의 장변은 인접한 상기 제2 신호선의 굴절부와 실질적으로 나란한 액정 표시 장치.
14. 제11항에서,

    상기 도메인 규제 지지 수단은 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기 또는 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극이 가지는 슬릿인 액정 표시 장치.
15. 제14항에서,

    상기 슬릿의 폭은 2㎛에서 5㎛ 사이인 액정 표시 장치.
16. 제12항에서,

    상기 도메인 규제 수단은 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극이 가지는 절개부인 액정 표시 장치.
17. 제12항에서,

    상기 도메인 규제 수단은 상기 공통 전극 또는 상기 화소 전극 상부에 형성되어 있는 돌기인 액정 표시 장치.
18. 삭제
19. 제1항에서,

    상기 도메인 규제 수단의 폭은 8㎛~13㎛이고, 상기 도메인 규제 지지 수단의 폭은 2㎛~5㎛인 박막 트랜지스터 표시판.
20. 삭제

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