KR101222141B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 필터가 매트릭스 형태로 배열된 상부 기판 및 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 배열된 하부 기판을 포함하고, 상기 하부 기판은 상기 박막 트랜지스터 상에 다층 구조로 형성된 절연막과, 상기 절연막의 서로 다른 층 상에 형성된 메인 화소 전극 및 서브 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
이와 같은, 본 발명은 메인 화소와 서브 화소의 전압을 달리하여 구동함에 따라 시야각 및 측면 시인성이 향상되고, 동시에 다층 구조의 절연막을 통해 메인 화소와 서브 화소의 셀갭을 조절하여 서브 화소의 낮은 전압을 보상함에 따라 화이트 휘도가 향상된다. 또한, 상기 다층 구조의 절연막은 영역별로 광의 투과율이 조절되어 차등 노광이 가능한 하프 톤 마스크를 이용하여 단일 마스크 공정으로 형성할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
샐갭, SPVA, 하프 톤 마스크, 액정 표시 장치.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하부 기판의 일부 평면도.

도 2는 하부 기판을 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 기판의 일부 평면도.

도 4는 상부 기판을 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단위 화소의 등가 회로도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 제조 공정을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판의 제조 공정을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 하부 기판 112: 게이트 라인

113: 게이트 전극 152: 데이터 라인

153: 소오스 전극 154: 드레인 전극

155: 커플링 전극 182: 메인 화소 전극

183: 서브 화소 전극 200: 상부 기판

212: 블랙 매트릭스 222: 컬러 필터

242: 공통 전극

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인 화소 및 서브 화소의 셀갭 조절이 용이한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는(Liquid Crystal Display)은 액정 분자의 광학적 이방성 및 편광판의 편광 특성을 이용하여 광원으로부터 입사되는 광의 투과량을 조절하여 화상을 구현하는 디스플레이 소자로서, 경량박형, 고해상도, 대화면화를 실현할 수 있고, 소비전력이 작아 최근 그 응용범위가 급속도로 확대되고 있다.

이러한 액정 표시 장치는 액정 분자의 광 투과축으로만 광이 투과되어 영상이 구현되기 때문에, 다른 표시 장치들에 비하여 상대적으로 시야각이 좁은 문제점이 있다. 따라서, 시야각을 개선하기 위한 다양한 기술이 연구되고 있는데, 그 중에서 PVA(Patterned Vertically Aligned;PVA) 방식은 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고, 화소 전극과 그 대향 전극인 공통 전극에 각각 절개 패턴 또는 돌기 패턴을 형성하여 이로 인하여 두 전극 사이에 형성되는 전계를 왜곡시켜 복수의 도메인(Multi Domain)을 형성함으로써 시야각을 개선하는 방식이다.

한편, 최근에 개발된 SPVA(Super Patterned Vertically Aligned;SPVA) 방식 은 단위 화소에 서로 다른 전압을 갖는 메인 화소(main pixel) 및 서브 화소(sub pixel)를 형성하여, 영역별로 액정 분자의 광 투과축이 변화되게 함으로써 시야각 뿐만 아니라, 측면 시인성을 동시에 개선하는 방식이다.

그러나, 서브 화소는 메인 화소보다 낮은 전압에 의해 구동되므로, 메인 화소보다 광의 투과율이 저하되어 액정 표시 패널 전체의 화이트 휘도가 감소되는 문제점이 발생한다. 따라서, 서브 화소의 전압을 높여주기 위하여 서브 화소 전극과 공통 전극 사이의 간격 즉, 서브 화소의 셀갭(cell gap)을 조절할 필요가 있는데, 이를 위해, 종래의 경우는 서브 화소 전극의 하부에 일정한 두께의 유기막 패턴이 형성되므로, 셀갭 조절층인 상기 유기막 패턴을 형성하기 위한 별도의 마스크 공정이 추가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 영역별로 차등 노광이 가능한 단일 마스크를 이용하여 소정의 단일막에 다층 구조를 형성하고, 상기 다층 구조를 통해 메인 화소와 서브 화소의 셀갭을 조절함으로써, 시야각, 측면 시인성 및 화이트 휘도를 동시에 향상시킬 수 있고, 별도의 마스크 공정이 추가되지 않는 새로운 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 컬러 필터가 매트릭스 형태로 배열된 상부 기판 및 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 배열된 하부 기판을 포함하고, 상기 하부 기판은 상기 박막 트랜지스터 상에 다층 구조 로 형성된 절연막과, 상기 절연막의 서로 다른 층 상에 형성된 메인 화소 전극 및 서브 화소 전극을 포함한다.

상기 서브 화소 전극은 상기 메인 화소 전극보다 더 고층의 절연막 상에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 절연막은 제 1 두께(T1)를 갖는 제 1 층, 제 2 두께(T2)를 갖는 제 2 층 및 제 3 두께(T3)를 갖는 제 3 층을 포함하며, 각 층의 두께는 T1 < T2 < T3의 관계를 갖는 것이 바람직하다.

상기 메인 화소 전극은 상기 절연막의 제 2 층 상에 형성되고, 상기 서브 화소 전극은 상기 절연막의 제 3 층 상에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 절연막은 관통 영역을 더 포함하며, 상기 메인 화소 전극은 상기 관통 영역을 통하여 하부의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다.

상기 메인 화소 전극 및 상기 서브 화소 전극 중 적어도 하나에는 절개 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, (a) 소정의 구조가 형성된 기판 상부에 절연막 및 감광막을 형성하는 단계와, (b) 상기 감광막을 영역별로 차등 노광한 후 현상하여 상기 감광막을 다층 구조로 형성하는 단계와, (c) 다층 구조의 감광막 및 절연막을 전면 식각하여 상기 절연막을 다층 구조로 형성하는 단계와, (d) 다층 구조의 절연막의 서로 다른 층 상에 메인 화소 전극 및 서브 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 (b) 단계는 영역별로 광 투과율이 조절되는 하프 톤 마스크를 사용하여 상기 감광막을 노광하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 하프 톤 마스크는 제 1 투과율(P1)을 갖는 제 1 영역, 제 2 투과율(P2)을 갖는 제 2 영역, 제 3 투과율(P3)을 갖는 제 3 영역 및 제 4 투과율(P4)을 갖는 제 4 영역을 포함하고, 각 영역의 투과율은 P1 > P2 > P3 > P4 의 관계를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 (c) 단계의 다층 구조의 절연막은 제 1 두께(T1)를 갖는 제 1 층, 제 2 두께(T2)를 갖는 제 2 층, 제 3 두께(T3)를 갖는 제 3 층을 포함하며, 각 층의 두께는 T1 < T2 < T3의 관계를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 (d) 단계는 상기 다층 구조의 절연막 상에 투광성 도전막을 형성하고, 이를 패터닝하여 상기 메인 화소 전극 및 상기 서브 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 서브 화소 전극은 상기 메인 화소 전극보다 더 고층의 절연막 상에 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하부 기판의 일부 평면도이고, 도 2는 하부 기판을 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 유리 등과 같은 투광성 절연 기판으로 형성되는 하부 기판(100)에는 일측 방향으로 연장되는 복수의 게이트 라인(112)과, 타측 방향으로 연장되는 복수의 데이터 라인(152) 등이 형성되어 있다. 상기 게이트 라인(112) 및 상기 데이터 라인(152)의 교차 영역에 의해 화소 영역이 한정되며, 각 화소 영역에는 스위칭 소자(Q), 화소 전극(182, 183), 커플링 전극(155) 및 유지 전극(115)이 형성되어 있다.

상기 스위칭 소자(Q)는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly silicon) 등을 채널층(channel layer)으로 하며, 게이트 전극(113), 소오스 전극(153) 및 드레인 전극(154)을 포함하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor;TFT)를 사용하는 것이 효과적이다. 이때, 게이트 전극(113)은 게이트 라인(112)과 연결되고, 소오스 전극(153)은 데이터 라인(152)과 연결된다.

상기 화소 전극(182, 183)은 콘택홀(163)을 통하여 드레인 전극(154)과 전기적으로 연결되어 있는 메인 화소 전극(182) 및 드레인 전극(154)과 전기적으로 분리되어 있는 서브 화소 전극(183)을 포함한다. 이러한 메인 화소 전극(182) 및 서브 화소 전극(183)은 후술하는 상부 기판(200)의 공통 전극(242)과 함께 각각 제 1 액정 커패시터(Clc1) 및 제 2 액정 커패시터(Clc2)를 구성하며, 액정 분자의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제 수단으로 다수의 절개 패턴을 구비한다.

여기서, 메인 화소 전극(182) 및 서브 화소 전극(183)은 다층 구조로 형성된 제 2 절연막(162)의 서로 다른 층 상에 형성됨으로써, 셀갭이 서로 다르게 조절된다. 예를 들어, 본 실시예는 제 2 절연막(162)이 3층 구조로 형성되어, 제 2 층의 일부 영역에 메인 화소 전극(182)이 형성되고, 제 3 층의 일부 영역에 서브 화소 전극(183)이 형성된다. 이처럼, 서브 화소 전극(183)은 메인 화소 전극(182)보다 더 두꺼운 제 2 절연막(162)의 다층 구조 상에 형성되므로, 셀갭이 상대적으로 작아진다.

상기 커플링 전극(155)은 드레인 전극(154)의 일부가 연장되어 형성된다. 이러한 커플링 전극(155)은 적어도 그 일부가 상부의 서브 화소 전극(183)과 겹쳐지도록 형성되어 커플링 커패시터(Ccp)가 구성된다.

상기 유지 전극(115)은 게이트 라인(112) 또는 데이터 라인(152) 형성시 동일 단계에서 함께 형성된다. 이러한 유지 전극(115)은 적어도 그 일부가 상부의 화소 전극(182, 183)과 겹쳐지도록 형성되어 유지 커패시터(Cst)가 구성된다. 상기 유지 커패시터(Cst)는 특정 화소에 전달된 화상 신호를 일정 프레임(보통 한 프레임) 동안 유지시켜준다. 물론, 제 1, 제 2 액정 커패시터(Clc1, Clc2)의 보조적인 역할을 담당하는 유지 커패시터(Cst)는 생략될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 기판의 일부 평면도이고, 도 4는 상부 기판을 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 유리 등과 같은 투광성 절연 기판으로 형성되는 상부 기판(200)에는 인접한 화소 영역 사이의 광 간섭을 방지하는 블랙 매트릭 스(212)와, 입사된 광을 채색하는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터(222) 및 대향된 화소 전극(182, 183)과 함께 액정층에 전계를 형성하는 공통 전극(242) 등이 형성되어 있다.

컬러 필터(222)와 공통 전극(242) 사이에는 계면의 부착성 및 평탄성을 개선하기 위한 오버 코트막(over coat layer)(232)이 형성되는 것이 바람직하다.

상부 기판(200)의 각 층 예를 들어, 블랙 매트릭스(212), 컬러 필터(222), 오버 코트막(232) 및 공통 전극(242) 중 적어도 어느 하나의 층에는 소정의 높이를 갖는 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다. 물론, 상기 컬럼 스페이서는 상부 기판(200) 또는 하부 기판(100)의 어디에도 형성될 수 있으며, 소정의 입경을 갖는 구형 스페이서로 대체될 수도 있다.

도시하지는 않았지만, 상기 공통 전극(242)은 전술한 화소 전극(182,183)과 마찬가지로 액정 분자의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제 수단으로 다수의 절개 패턴을 구비하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 절개 패턴은 소정의 높이로 돌출된 다수의 돌기 패턴으로 대체될 수도 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 소정의 이격 거리를 두고 상하로 배치된 상부 기판(200)과 하부 기판(100)을 포함하고, 두 기판(200, 100) 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함한다.

상기 두 기판(200, 100)의 대향면은 소정의 방향으로 러빙 처리된 배향막(미도시)을 구비하며, 상기 배향막의 러빙 특성에 의해 액정 분자가 소정의 방향으로 배향된다. 이때, 액정 분자의 배향 방향은 각 기판(200, 100)에 대하여 수직이 되 도록 하는 수직 배향인 것이 바람직하나, 수직 배향이 아닐 수도 있다. 또한, 액정 분자는 도메인 규제 수단인 화소 전극(182, 183) 및 공통 전극(242)의 절개 패턴에 의하여 복수의 도메인으로 분할 배향된다. 예를 들어, 본 실시예는 8개의 절개 패턴에 의하여 8개의 도메인으로 분할 배향된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단위 화소의 등가 회로도이다.

도 5를 참조하면, 상기 단위 화소는 메인 화소가 되는 제 1 액정 커패시터(Clc1), 서브 화소가 되는 제 2 액정 커패시터(Clc2), 유지 커패시터(Cst) 및 커플링 커패시터(Ccp)를 포함한다.

여기서, 제 1 액정 커패시터(Clc1)는 드레인 전극(154)에 직접 연결되고, 제 2 액정 커패시터(Clc2)는 커플링 커패시터(Ccp)를 거쳐 드레인 전극(154)에 간접 연결된다. 따라서, 드레인 전극(154)을 통해 전달된 데이터 신호는 이에 연결된 제 1, 제 2 액정 커패시터(Clc1, Clc2)에 각각 인가되는데, 제 2 액정 커패시터(Clc2)에는 커플링 커패시터(Ccp)를 충전하고 남은 데이터 신호가 인가되므로, 제 1 액정 커패시터(Clc1)에 비하여 낮은 전압을 갖게 된다. 이처럼, 동일한 데이터 신호에서 메인 화소와 서브 화소의 전압이 달라짐에 따라 액정 분자의 광 투과축이 다방향성을 갖도록 정렬되므로, 배면으로부터 입사된 광은 일방향이 아닌 다방향으로 출사되어 시야각 및 측면 시인성이 향상된다.

그리고, 서브 화소 전극(183) 및 메인 화소 전극(182)은 다층 구조의 제 2 절연막(162)에 의해 셀갭이 조절되는데, 서브 화소 전극(183)은 메인 화소 전극(182)에 비하여 더 두꺼운 층 상에 형성되므로, 서브 화소의 셀갭이 상대적으로 작아진다. 셀갭과 전계는 반비례의 관계에 있으므로, 셀갭이 감소되면 더 큰 전계가 발생되어 액정 분자가 구동된다. 이로 인해, 서보 화소의 낮은 전압이 보상되어 화이트 휘도가 향상된다.

이처럼, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 메인 화소와 서브 화소의 전압을 달리하여 구동함에 따라 시야각 및 측면 시인성이 향상되고, 동시에 다층 구조의 제 2 절연막(162)을 통해 메인 화소와 서브 화소의 셀갭을 조절하여 서브 화소의 낮은 전압을 보상함에 따라 화이트 휘도가 향상된다.

이와 같은 구성을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 6a와 같이, 일측 기판(100) 상에 CVD, PVD 및 스퍼터링(Sputterin g) 등의 방식으로 제 1 도전막을 형성한 다음, 제 1 마스크를 이용한 패터닝 공정을 실시하여 게이트 전극(113), 게이트 라인(112) 등을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 이와 동시에 유지 전극(115) 및 유지 라인(114)을 도시되지 않은 다른 영역에 형성한다. 이때, 상기 제 1 도전막으로는 Mo, Al, Cr, Ti 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성된 단일층 또는 다중층을 사용하는 것이 바람직하다.

이어, 도 6b와 같이, 상기 게이트 배선이 형성된 기판(100) 상에 PECVD(Plas ma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 방식으로 제 1 절연막(122), 활성층(132), 오믹 콘택층(142)을 순차적으로 적층하여 반도체층을 형성한 다음, 제 2 마스크를 이용한 패터닝 공정을 실시하여 게이트 전극(113) 상부에 고립된 섬 형태의 반도체층을 형성한다. 이때, 상기 제 1 절연막(122)으로는 부착성 및 절연성이 우수한 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기 절연 물질 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 절연 물질을 사용하고, 상기 활성층(132)으로는 비정질 실리콘층(Amorphous Silicon:a-Si)을 사용하며, 상기 오믹 콘택층(142)으로는 n형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층((n+ a-Si)을 사용하는 것이 바람직하다.

이어, 도 6c과 같이, 상기 반도체층이 형성된 기판(100) 상에 CVD, PVD 및 스퍼터링(Sputtering) 등의 방식으로 제 2 도전막을 형성한 다음, 제 3 마스크를 이용한 패터닝 공정을 실시하여 소오스 전극(153), 드레인 전극(154), 데이터 라인(152) 등을 포함하는 데이터 배선을 형성하고, 이와 동시에 커플링 전극(155)을 도시되지 않은 다른 영역에 형성한다. 또한, 상기 소오스 전극(153) 및 드레인 전극(154)을 베리어(barrier)로 하여 그 사이의 오믹 콘택층(142)을 분리하면, 상기 기판(100)에는 각 단위 화소에 대응하여 격자 형태로 배열되는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 이때, 상기 제 2 도전막으로는 Mo, Al, Cr, Ti 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성된 단일층 또는 다중층을 사용하는 것이 바람직하다.

이어, 도 6d와 같이, 상기 데이터 배선이 형성된 기판(100) 상에 제 2 절연막(161) 및 감광막(171)을 순차적으로 형성한 다음, 제 4 마스크(300)를 이용하여 상기 감광막(171)을 영역별로 차등 노광한 후 현상하여 다층 구조의 감광막(172)을 형성한다.

상기 제 4 마스크(300)는 영역별로 광 투과율이 조절되어 차등적 노광이 가능한 하프 톤 마스크(Half Tone Mask;HTM)를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예에의 하프 톤 마스크(300)는 P1의 투과율을 갖는 제 1 영역(M1), P2의 투과율을 갖는 제 2 영역(M2), P3의 투과율을 갖는 제 3 영역(M3) 및 P4의 투과율을 갖는 제 4 영역(M4)으로 구성되어, 노광시 4단계의 차등 노광 영역을 제공한다. 여기서, 각 영역별 투과율은 P1 > P2 > P3 > P4 의 관계를 가지며, 대략 P1은 100%, P2는 50%, P3는 30%, P4는 0%의 구성된다. 따라서, 상기 하프 톤 마스크(300)를 이용하여 감광막(171)을 차등 노광한 후 이를 현상하면, 두께를 달리하는 다층 구조의 감광막(172)이 형성된다.

이어, 도 6e의 (a)와 같이, 다층 구조로 형성된 감광막(172) 및 제 2 절연막(161)를 전면 식각하여, 다층 구조의 제 2 절연막(162)을 형성한다.

예를 들어, 도 6e의 (b)는 제 4 마스크(300)의 노광 영역(A1 ~ A4)에 대응하는 제 2 절연막(162)의 단면 구조를 확대하여 나타낸 것으로, 상기 제 2 절연막(162)은 제 1 두께(T1)를 갖는 제 1 층(162a), 제 2 두께(T2)를 갖는 제 2 층(162b) 및 제 3 두께(T3)를 갖는 제 3 층(162c)을 포함하며, 관통 영역(162d)을 더 포함한다.

여기서, 각 층의 두께는 T1 < T2 < T3의 관계를 가지며, 제 1 층(162a)은 하 부층을 보호하기 위한 보호층으로 사용되고, 제 2 층(162b)은 메인 화소 전극(182)의 셀갭을 조절하기 위해 사용되며, 제 3 층(162c)은 서브 화소 전극(183)의 셀갭을 조절하기 위해 사용된다. 그리고, 관통 영역(162d)은 하부층과의 전기적인 연결을 위한 콘택층으로 사용된다.

이처럼, 제 4 마스크 공정에서는 다층 구조의 제 2 절연막(162) 형성하여, 콘택층, 보호층, 메인 화소 및 서브 화소의 셀갭 조절층을 하나의 하프 톤 마스크를 이용하여 형성할 수 있으며, 다층 구조의 각 층의 두께는 상기 하프 톤 마스크(300)의 영역별 투과율을 조절하여 용이하게 변경할 수 있다.

이어, 도 6f와 같이, 다층 구조의 제 2 절연막(162)이 형성된 기판 상에 투광성 도전막을 형성한 다음, 제 5 마스크를 이용한 패터닝 공정을 실시하여, 콘택홀(163)을 통하여 노출된 드레인 전극(154)에 연결되는 메인 화소 전극(182) 및 드레인 전극(154)과 분리되는 서브 화소 전극(183)을 형성한다. 이때, 상기 투광성 도전막으로는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 메인 화소 전극(182) 및 서브 화소 전극(183)에는 액정 분자의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제 수단으로 다수의 절개 패턴을 함께 형성하는 것이 바람직하다.

이상, 본 실시예에서의 하부 기판(100)은 5단계의 마스크 공정을 실시하여 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 5단계 이상의 마스크 공정 또는 5단계 이하의 마스크 공정을 실시하여 형성할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 7a와 같이, 다른 기판(200) 상에 블랙 매트릭스용 차광막을 도포한 다음 이를 패터닝하여 격자 형태로 배열되는 블랙 매트릭스(212)를 형성한다.

이어, 도 7b와 같이, 상기 블랙 매트릭스(212) 상에 컬러 필터용 유기막을 도포한 다음 이를 패터닝하여 상기 블랙 매트릭스(212)와 그 일부가 중첩되는 R, G, B 컬러 필터(222)를 형성한다.

이어, 도 7c와 같이, 상기 블랙 매트릭스(212) 및 컬러 필터(222)를 포함하는 전체 구조 상에 오버 코트막(232)을 형성한다. 상기 오버 코트막(232)은 부착성 향상 및 평탄성 개선을 위해 형성되지만, 필요에 따라 생략될 수도 있다.

이어, 도 7d와 같이, 상기 오버 코트막(232) 상에 투광성 도전막을 형성하고, 이를 패터닝하여 공통 전극(242)을 형성한다. 이때, 상기 투광성 도전막으로는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 공통 전극(242)에는 액정 분자의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제 수단으로 다수의 절개 패턴(미도시)을 함께 형성하는 것이 바람직하다.

물론, 상부 기판(200)의 제조시에는 상기 오버 코트막(232) 상에 투광성 유기막을 도포한 다음 이를 패터닝하여 셀갭 유지를 위한 컬럼 스페이스(미도시)를 형성하고, 그 위에 ITO 박막 또는 IZO 박막을 증착하여 공통 전극(242)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 컬럼 스페이서를 형성하지 않고, 후술하는 셀 공정에서 소정의 입경을 갖는 구형 스페이서를 일측 기판 상에 산포함으로써 상기 컬럼 스페이서 를 대체할 수도 있다.

이후, 도시하지는 않았지만, 상기 두 기판(100, 200)에 액정 분자의 배향을 위해 배향막(미도시)을 각각 도포하여 러빙(rubbing) 처리를 실시하고, 일측 기판의 가장자리를 따라 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지 등의 씰재(sealent)를 도포하여 액자 형상의 씰패턴(seal pattern)을 형성한 다음 가열 압착하여 두 기판(100, 200)을 합착시키고, 씰패턴의 개구를 통해 액정을 주입한 다음 봉지하는 셀 공정을 실시하여 액정 표시 장치를 제조한다. 물론, 상술한 액정 주입 방식이 아닌 액정 적하 방식을 통해서도 액정층을 형성할 수도 있다.

상기 방법을 통해 제조된 액정 표시 장치는 다층 구조로 형성된 제 2 절연막(162)의 각 층을 메인 화소 및 서브 화소의 셀갭 조절층으로 이용하여 셀갭을 용이하게 조절할 수 있으므로, 메인 화소에 비하여 낮은 전압으로 구동되는 서브 화소의 낮은 휘도를 보상할 수 있다. 또한, 제 2 절연막(162)의 다층 구조는 영역별로 광 투과율이 조절되어 차등 노광이 가능한 하프 톤 마스크(300)를 이용하여 단일 마스크 공정으로 형성할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 메인 화소와 서브 화소의 전압을 달리하여 구동함에 따라 시야각 및 측면 시인성이 향상되고, 동시에 다층 구조의 절연막을 통해 메인 화소와 서브 화소의 셀갭을 조절하여 서브 화소의 낮은 전압을 보상함에 따라 화이트 휘도가 향상된다. 또한, 상기 다층 구조의 절연막은 영역별로 광의 투과율이 조절되어 차등 노광이 가능한 하프 톤 마스크를 이용하여 단일 마스크 공정으로 형성할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 컬러 필터가 매트릭스 형태로 배열된 상부 기판과,
    박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 배열된 하부 기판을 포함하고,
    상기 하부 기판은,
    상기 박막 트랜지스터 상에 다층 구조로 형성된 절연막과,
    상기 절연막의 서로 다른 층 상에 형성된 메인 화소 전극 및 서브 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 화소 전극은 상기 메인 화소 전극보다 더 고층의 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연막은 제 1 두께(T1)를 갖는 제 1 층, 제 2 두께(T2)를 갖는 제 2 층 및 제 3 두께(T3)를 갖는 제 3 층을 포함하며, 각 층의 두께는 T1 < T2 < T3의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메인 화소 전극은 상기 절연막의 제 2 층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 서브 화소 전극은 상기 절연막의 제 3 층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 절연막은 관통 영역을 더 포함하며,
    상기 메인 화소 전극은 상기 관통 영역을 통하여 하부의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 화소 전극 및 상기 서브 화소 전극 중 적어도 하나에는 절개 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. (a) 소정의 구조가 형성된 기판 상부에 절연막 및 감광막을 형성하는 단계와,
    (b) 상기 감광막을 영역별로 차등 노광한 후 현상하여 상기 감광막을 다층 구조로 형성하는 단계와,
    (c) 다층 구조의 감광막 및 절연막을 전면 식각하여 상기 절연막을 다층 구조로 형성하는 단계와,
    (d) 다층 구조의 절연막의 서로 다른 층 상에 메인 화소 전극 및 서브 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    영역별로 광 투과율이 조절되는 하프 톤 마스크를 사용하여 상기 감광막을 노광하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 하프 톤 마스크는 제 1 투과율(P1)을 갖는 제 1 영역, 제 2 투과율(P2)을 갖는 제 2 영역, 제 3 투과율(P3)을 갖는 제 3 영역 및 제 4 투과율(P4)을 갖는 제 4 영역을 포함하고, 각 영역의 투과율은 P1 > P2 > P3 > P4 의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 (c) 단계의 다층 구조의 절연막은,
    제 1 두께(T1)를 갖는 제 1 층, 제 2 두께(T2)를 갖는 제 2 층, 제 3 두께(T3)를 갖는 제 3 층을 포함하며, 각 층의 두께는 T1 < T2 < T3의 관계를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 다층 구조의 절연막 상에 투광성 도전막을 형성하고, 이를 패터닝하여 상기 메인 화소 전극 및 상기 서브 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 서브 화소 전극은 상기 메인 화소 전극보다 더 고층의 절연막 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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