KR101499242B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색상 액정을 사용하는 액정 표시 장치에서 화소 전극 중 적어도 일부는 돌기와 중첩하는 구조를 가지며, 해당 돌기 및 그 위에 형성된 화소 전극을 통하여 빛이 투과하지 못하도록 하거나, 해당 돌기의 굴절율과 청색상 액정의 굴절율이 서로 같은 값을 가지도록 한다.
이와 같이 형성된 액정 표시 장치는 청색상 액정이 가지는 장점 외에상대적으로 낮은 전압으로 구동이 가능하며, 돌기 및 그 위의 전극 주변으로 빛이 새는것을 막아 화질이 향상되는 장점이 있다.
청색상 액정, 돌기 전극, 블랙 매트릭스, 빛샘 차단

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 청색상(blue phase) 액정을 이용한 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치에서 빛의투과율은 액정층의 정렬 상태에 의해 결정되므로 정렬 상태가 빨리 변하기 위해서는 액정층의 빠른 응답속도가 요구된다.
근래에는 액정의 상태가 네마틱 모드와 등방성 모드 사이에 존재하는 청색상(blue phase)를 이용하는 액정 표시장치가 개발되고 있다. 청색상 액정의 응답 속도는 약 3㎛ 정도로 상대적으로 매우 빠르다는 장점이 있다.
그렇지만, 청색상 액정을 사용하는 경우에는 액정의 구동 전압이 상대적으로 매우 높고, 전극의 사이사이로 빛 샘이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동 전압을 감소시키며, 전극 사이로 새어나가는 빛을 차단하여 화질을 향상시킨 액정 표시 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 제1 방향으로 뻗어 있는 게이트선, 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 제1 및 제2 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터, 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 보호막, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선, 상기 제1 및 제2 데이터선 및 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터에 대응하는 영역에 형성되어 있는 블랙 매트릭스, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역에 위치하고 있는 컬러필터, 상기 컬러 필터 위에 형성되어 있는 돌기, 상기 돌기 위에형성되어 있는 제1 선형 전극을 포함하며, 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 화소 전극, 상기 돌기 위에 형성되어 있는 제2 선형 전극을 포함하며, 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 화소 전극, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 청색상 액정을 포함하며, 상기 제1 선형 전극과 상기 돌기를 통하여 빛이 투과되지 않으며, 상기 제2선형 전극과 상기 돌기를 통하여 빛이 투과되지 않도록 형성되어 있다.
상기 돌기는 상기 블랙 매트릭스와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 선형 돌기를 포함하는 제1 화소 전극 및 상기 제2 선형 돌기를 포함하는 제2 화소 전극은 불투명 도전체로 형성될 수있다.
상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터를 덮는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 돌기의 아래이며, 상기 컬러 필터의 위에는 불투명 메탈층이 형성되어 있을 수 있다.
상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터를 덮으며, 상기 불투명 메탈층 아래에형성되어 있는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 돌기는 종 모양의 단면을 가지거나, 반원형 단면, 반타원형 단면, 삼각형 단면 및 사다리꼴 단면 중 어느 하나의 단면을 가질 수 있다.
상기 돌기의 측면은 테이퍼 형태를 가질 수 있다.
상기 청색상 액정은 전계가 인가되기 전에는 나노 사이즈로 무질서한 도메인이 배열되어 있어 광학적으로 등방성특성을 가지나, 전계가 인가되면 전계 방향으로 액정이 배열되면서광학적으로 이방성 특성을 나타낼 수 있다.
상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극은 제1 및 제2 접촉 구멍을 통하여 각각 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 접촉 구멍은 상기 컬러 필터와 상기 보호막에 형성되며, 상기 제1 박막 트 랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며, 상기 제2 접촉 구멍은 상기 컬러필터와 상기 보호막에 형성되며, 상기 제2 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시킬 수 있다.
상기 제1 화소 전극에는 데이터 전압이 인가될 때, 상기 제2 화소 전극에는 공통 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 화소 전극에 데이터 전압이 인가될 때, 상기 제2 화소 전극에는 상기 데이터 전압과 극성이 반대이고, 크기는 같은 전압이 인가될 수 있다.
상기 돌기 및 상기 제1 및 제2 선형 전극은 상기 게이트선 및 상기 제1 및 제2 데이터선에 대하여 비스듬하게 형성될 수 있다.
상기 돌기 및 상기 제1 및 제2 선형 전극은 상기 게이트선에 대하여 45도의 각도를 이룰 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측에는 각각 제1 편광판 및 제2 편광판이 부착되어있으며, 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판은 투과축을 가지며, 상기 제1 편광판의 투과축 및 상기 제2 편광판의 투과축은상기 제1 또는 제2 선형 전극과 45도의 각도를 가질 수 있다.
상기 게이트선과 평행하며, 유지 전극을 포함하는 유지 전극선을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 몸통부, 상기 제1 선형 전극 및 상기 유지 전극에 대응하는 면전극을 포함하며, 상기 제1 선형 전극은 상기 몸통부 및상기 면전극으로부터 뻗어 나와있을 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 역ㄷ자 몸통부 및 상기 제2 선형 전극을 포함하며, 상기 제2 선형 전극은 상기 역ㄷ자 몸통부에서 뻗어 나와 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 제1 방향으로 뻗어 있는게이트선, 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 제1 및 제2 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터, 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 보호막, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선, 상기 제1 및 제2 데이터선 및 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터에 대응하는 영역에 형성되어 있는 블랙 매트릭스, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역에 위치하고 있는 컬러필터, 상기 컬러 필터 위에 형성되어 있으며, 유기막으로 형성되어 있는 돌기, 상기 돌기 위에 형성되어 있는 제1 선형 전극을 포함하며, 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 화소 전극, 상기 돌기 위에 형성되어 있는 제2 선형 전극을 포함하며, 상기 제2 박막 트랜지스터와연결되어 있는 제2 화소 전극, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 청색상 액정을 포함하며, 상기 청색상 액정의 특정 상태에서의 굴절율과 상기 돌기의 굴절율이 동일한 값을 가진다.
상기 액정 표시 장치가 블랙을 표시할 때의 상기 청색상 액정의 굴절율이 상기 돌기의 굴절율과 동일한 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 절연 기판 위에 유기 물 질을 적층하고 패터닝하여 유기막 패턴을 형성하는 단계 상기 유기막 패턴 및 상기 절연 기판위에 제1층을 적층하는 단계 상기 유기막 패턴을 마스크로 자외선을 사용하여 상기 절연 기판의 배면으로부터 노광하는 단계 및 상기 제1층을 패터닝하는 단계를 포함한다.
상기 유기막 패턴은 하드 베이킹되거나 표면 처리가 되어 있을 수 있다.
상기 표면 처리는 강 알칼리성 유기 용제인 NMP (N-Methylpyrrolidone)로 표면 처리하거나, 레진용 유기 용제인 MBK (Metyl n-Butyl Ketone)로 표면 처리하거나, 아세톤(Acetone)으로 표면 처리한 경우를 포함할 수 있다.
상기 제1층은 감광성을 가질 수 있다.
상기 제1층 위에 포토 레지스트를 적층하는 단계, 및 상기 배면 노광 후 상기 포토 레지스트를 현상하여 패터닝하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1층을 패터닝하는 단계는 상기 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 상기 제1층을 식각할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 구동 전압이 감소되며, 전극 사이로 새어나가는 빛이 차단되어 화질이 향상되는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 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" 또는 "상에" 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 청색상(blue phase) 액정에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 청색상 액정에 대한 혼합 비율 및 온도에 대한 도표이다.
도 1의 가로축은 물질의 혼합비율을 나타내며, 세로축은 켈빈 온도(K)를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 액정에 첨가하는 물질로 EHA(Ethyl Hexyl Acrylate) 및 RM257(제품명임)을 사용하는 경우이다.
액정에 도펀트로 꼬임성(chirality)이 있는 물질을 추가하면, 액정이 온도에 따라서 네마틱(Nematic)모드와 등방성(Isotropic)모드로 변하게되며, 네마틱 모드와 등방성 모드 사이의 좁은 온도범위내에서 청색상 모드를 가지게된다. 이러한 청색상 모드는 온도 범위가 좁아 액정 표시장치용으로 사용하기는 어렵다. 이에 액정에 모노머(Monomer)를 소량첨가한 후 UVfmf 조사하여 다결정화(polymerization)을 통하여 청색상 액정을 안정화시킨다. 그 후 안정화된 청색상 액정을 이용하여 액정 표시 장치를 제조 한다.
도 1에서는 모노머로 EHA 및 RM257을 사용하는 경우를 도시하고 있다. 도 1에서 "N*"가 표시된 영역은 네마틱 모드를 가지는 영역이며, "Iso"가 표시된 영역은 등방성 모드를 가지는 영역이고, "BP"가 표시된 영역은 청색상을 가지는 영역이다. A의 경우에는 청색상을 가지는 영역이 좁은 온도 범위에서만 존재하는 것을 확인할 수있다. 이러한 경우에는 액정 표시 장치로 제조하면, 액정 표시 장치가 사용되는 환경(특히 온도)에 따라서 화상이 표시되지 않는 문제가 발생할 수 있어 액정 표시장치용으로는 사용할 수 없다. 그러나 EHA 및 RM257의 비를 6:4 내지 8:2로 첨가하여 UV 조사하고 안정화시킨 경우(B의 경우)에는넓은 온도 범위에서 청색상 액정으로 존재하는 것을 확인할 수 있으며, 액정 표시 장치용 액정으로 사용할 수 있다.
청색상 액정은 광학적 이방성을 가지는 액정이 무질서하게 배열되어 있어 전체적으로는 등방성의 특성을 가진다. 여기에 전계를 인가하면 해당 전계 방향으로 배열되는 액정이 많아지면서 이방성의 특성을 나타내게 된다. 또한, 각각의 액정이 이루는 도메인의 크기가 나노 사이즈라서 서로 영향을 주지 않는다.
이러한 청색상 액정의 특성으로 인하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 아래와 같은 특징을 가진다.
기판의 내측에 형성되는 배향막이필요하지 않다. 즉, 청색상 액정은 무질서하게 배열되어 있지만, 전계가 인가되기 전에는 등방성의 성질을 가지므로 배향막을 형성하지 않아도 된다.
액정층의 셀갭에 다른 특성 변화가 없다. 청색상 액정은 일정 두께 이상으로 만 형성하면 될 뿐, 액정층이 두꺼워지더라도 특성의 변화가 없어 액정층 두께를 고려하여 표시장치를 만들 필요가 없다.
청색상 액정으로 제조된 액정 표시 장치를 손으로 눌렀을 때에도 화상의 색감이 변하는 브루이징(bruising) 현상이 발생하지 않는다.
액정 자체가 모든 방향에 대하여 등방성을 가지므로 보상필름을 사용할 필요가 없다.
이와 같이 안정화된 청색상 액정을 이용한 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2의 III-III선에 대한 단면도이다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 설명한다.
유리등의 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 124)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)을 포함하며 게이트선(121)의 일부는 상측으로 돌출하여 게이트 전극(124, 124-1)을 이룬다. 게이트 전극(124, 124-1)은 도 2와 같이 하나의 화소 영역마다 2개의 게이트 전극(124, 124-1)이 형성되어 있다.
유지 용량선(131)은 게이트선(121)과 나란하게 형성되어 있고, 화소 영역 내에서 그 폭이 넓어져 유지 전극(134)을 이룬다.
게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)은 게이트 절연막(140)으 로 덮여 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질규소로 이루어진 반도체층(154, 154-1)이 형성되어 있다. 반도체층(154, 154-1)은 게이트 전극(124, 124-1)과 중첩하여 박막 트랜지스터의 채널부를 형성한다. 반도체층(154, 154-1)의 위에는 인등의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로이루어진 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)이형성되어 있다.
접촉층(163, 165, 163-1, 165-1) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 형성되어 있다. 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)은 세로 방향으로 뻗은 2개의 데이터선(171, 171-1)과 이에 각각 연결된 소스 전극(173, 173-1) 및 이들과 분리된 드레인 전극(175, 175-1)을 포함한다. 소스 전극(173, 173-1)은 게이트 전극(124, 124-1) 상부에서 데이터선(171, 171-1)으로부터 돌출해 있으며, U자 모양 또는 말굽 모양을 가진다. 드레인 전극(175, 175-1)은 소스 전극(173, 173-1)에 대향하며, 한쪽 끝은 소스 전극(173, 173-1)의 U자 모양 또는 말굽 모양의 내부에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 연장되어 그 폭이 넓게 형성되어 있다.
여기에서, 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)은 반도체층(154, 154-1)과 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 중첩하는 부분에만 형성되어 있다. 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)이 하나의 트랜지스터가 되며, 이에 대칭하는 게이트 전극(124-1), 반도체층(154-1), 소스 전극(173-1), 드레인 전극(175-1)이 또 다른 하나의 트랜지스터가 된다.
데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 그리고 보호막의 위에는 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 게이트선(121), 데이터선(171, 171-1) 및 트랜지스터 상부에 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 영역에 형성되며, 드레인 전극(175, 175-1)의 상부 및 유지 전극(134)의 상부에는 개구부(185, 185-1, 187)가 형성되어 있다. 드레인 전극(175, 175-1)이상부에 형성된 개구부(185, 185-1)는 보호막(180) 및 컬러 필터(230)에 형성되어 드레인 전극(175, 175-1)이 노출된다. 이에 반하여 유지 전극(134)의 상부에 형성된 개구부(187)는 컬러 필터(230)에만 형성되어 있고, 보호막(180)은 제거되지 않는다.
컬러 필터(230)의 위에는 돌기(225)가 형성되어 있다. 본 실시예에서의 돌기는 종 모양의 단면을 가지고 있지만, 이와 달리 반원형, 반타원형, 삼각형 및 사다리꼴등의 다양한 단면을 가질 수 있다. 돌기(225)의 측면은 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한 돌기(225)는 블랙 매트릭스(220)와 동일한 물질로 형성되어 빛을 투과시키지 않는다.
돌기(225)위에는 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)은 개구부(185, 185-1)를 통하여 각각 드레인 전극(175, 175-1)과 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전체로 형성되며, 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 사선 방향으로 뻗어 있는 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)을 가진다. 또한 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1) 중 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)은 모두 돌기(225) 위에 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
제1 화소 전극(190)은 제1 데이터선(171)을 따라서 형성되어 있는 몸통부를가지며, 유지 전극(134)의 상부에는 유지 전극(134)에 대응하여 중첩하는 면전극(194)이 위치한다. 몸통부와 면전극(194)으로부터 제1 선형 전극(191)이 사선으로 뻗어나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 우상 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장되며, 면전극(194)의 하부 영역에서는 우하 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장된다. 제1 선형 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도의 각도를 이룰 수 있다.
한편, 제2 화소 전극(190-1)은게이트선(121)에 평행하는 상측 및 하측 부분과 제2 데이터선(171-1)을 따라서 형성되는 측면 부분으로 구성되어 역ㄷ자 구조의 몸통부를 가진다. 역ㄷ자 구조의 몸통부에서 제2 선형 전극(191-1)이 뻗어 나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 좌하 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장되며, 면전극의(194)의 하부 영역에서는 좌상 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장된다.
제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(225)위에 형성되어 있으며, 서로 평행하게 형성되어 있다. 제1 선형 전극(191)과 제2 선형 전극(191-1)에는 서로 다른 전압이 인가되며, 일측에는 공통 전압이 인가되고, 타측에는 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리 일측에는 데이터 전압이 인가되고, 타측에는 극성이 반대인 데이터 전압이 인가될 수도 있다.
한편, 상부 표시판에는 별도로 형성되는 것이 없다. 이는 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230) 등이 모두 박막 트랜지스터 표시판에 형성되었기 때문이다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 외측에는 각각 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 편광판(12, 22)의 흡수축은 서로 수직한 방향을 가지도록 형성되며, 편광판의 흡수축은 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)에 대하여 45도의 각도를 가질 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 내측에는 배향막이 형성되어 있지 않으며, 그 사이에 주입된 액정(3)은 청색상 액정이다.
그러면 도 2 및 도 3에도시한 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 도 4 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 도 2 및 도 3의 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고, 도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 박막 트랜지스터 표시판을 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 표시판을 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 11은 도 10의 박막 트랜지스터 표시판을 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 13은 도 12의 박막 트랜지스터 표시판을 XIII-XIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14의 박막 트랜지스터 표시판을 XV-XV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 복수의 게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)을 형성한다.
게이트선(121)은 하나의 화소 영역마다 2개의 게이트 전극(124, 124-1)을 포함하여 형성하며, 유지 용량선(131)은 화소 영역내에 그 폭이 넓어지는 유지 전극을 포함하여 형성한다.
다음, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층 및 불순물 비정질 규소층의 삼층막을 연속하여 적층하고 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층을 사진 식각하여 반도체층(154, 154-1)을 형성한다. 불순물 비정질 규소층은 반도체층(154, 154-1)과 동일한 형태로 식각되어 있다.
다음, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)을 형성한다. 소스 전극(173, 173-1)은 게이트 전극(124, 124-1) 상부에서 데이터선(171, 171-1)으로부터 돌출해 있으며, U자 모양 또는 말굽 모양을 가지도록 형성한다. 또한, 드레인 전극(175, 175-1)은 소스 전극(173, 173-1)에 대향하며, 한쪽 끝은 소스 전극(173, 173-1)의 U자 모양 또는 말굽 모양의 내부에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 연장되어 그 폭이 넓도록 형성한다.
다음, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)을 덮는 보호막(180)을 형성하고, 보호막(180) 위에 컬러 필터(230)를 형성하고 식각하여 개구부(185, 185-1, 187)를 형성한다.
다음, 도12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(220) 및 돌기(225)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220)와 돌기(225)는 동일한 물질로 형성하며, 한번의 포토 리소그래피 공정으로 한꺼번에 형성하는 것이 바람직하다. 블랙 매트릭스(220)를 형성하는 물질로는 검은색 유기 물질을 사용할 수 있지만, 이를 사용하는 경우 돌기(225)가 충분한 높이로 형성되지 못할 수 있어 추가적으로 카본 블랙(Carbon black) 따위의 검은색 물질을 추가하여 블랙 매트릭스(220) 및 돌기(225)를 함께 형성할 수 있다.
다음, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 투명한 도전체로 화소 전극(190, 190-1)을 형성한다. 제1 화소 전극(190)은 몸통부와 면전극(194) 및 제1 선형 전극(191)을 포함하며, 제2 화소 전극은 역ㄷ자 몸통부와 제2 선형 전극(191-1)을 포함한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(225)위에 형성하며, 서로 평행하게 형성한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도 기울어지도록 형성할 수 있다. 또한, 화소 전극(191, 191-1)은 돌기(225)를 마스크로 배면 노광을 통하여 패터닝될 수 있다.
이상과 같이 형성된 청색상 액정을 이용한 액정 표시 장치는 전극 구조가 돌기형태를 이루므로 보다 낮은 전압을 인가하더라도 많은 영역의 액정에 영향을 줄 수 있어 저전압 구동이 가능하다. 또한, 제1 데이터선(171)에 인가하는 전압과 제2 데이터선(171-1)에 인가하는 전압의 위상을 반대로 하면 보다 낮은 전압으로도 구동이 가능하다.
또한, 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)이 블랙 매트릭스의 재료로 형성된 돌기 상에 형성되어 빛이 돌기 주변에서 새는 것을 막는다. 그 결과 화질이 향상 된다.
이하에서는 도 16 내지 도 19에서 도시하고 있는 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 살펴본다.
도 16 내지 도 19는 단면도만을 그리고있으며, 배치도는 도 2의 실시예와 동일하여 생략하였다. 도 16 내지 도 19는 도 2 내지 도 15의 실시예와 달리 화소 전극(190, 190-1)을 불투명한 도전 물질로 형성하며, 화소 전극 밑의 돌기는 투명한 유기 물질로 형성한다. 이하 도면을 기초로 상세하게 살펴본다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이며, 도 17 내지 도 19는 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 공정의 순서에 따른 단면도이다.
먼저, 도 2 및 도 16을 참고하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 설명한다.
유리등의 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 124)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)을 포함하며 게이트선(121)의 일부는 상측으로 돌출하여 게이트 전극(124, 124-1)을 이룬다. 게이트 전극(124, 124-1)은 도 2와 같이 하나의 화소 영역마다 2개의 게이트 전극(124, 124-1)이 형성되어 있다.
유지 용량선(131)은 게이트선(121)과 나란하게 형성되어 있고, 화소 영역 내에서 그 폭이 넓어져 유지 전극(134)을 이룬다.
게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)은 게이트 절연막(140)으로 덮여 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소로 이루어진 반도체층(154, 154-1)이 형성되어 있다. 반도체층(154, 154-1)은 게이트 전극(124, 124-1)과 중첩하여 박막 트랜지스터의 채널부를 형성한다. 반도체층(154, 154-1)의 위에는 인등의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로이루어진 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)이 형성되어 있다.
접촉층(163, 165, 163-1, 165-1) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 형성되어 있다. 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)은 세로 방향으로 뻗은 2개의 데이터선(171, 171-1)과 이에 각각 연결된 소스 전극(173, 173-1) 및 이들과 분리된 드레인 전극(175, 175-1)을 포함한다. 소스 전극(173, 173-1)은 게이트 전극(124, 124-1) 상부에서 데이터선(171, 171-1)으로부터 돌출해 있으며, U자 모양 또는 말굽 모양을 가진다. 드레인 전극(175, 175-1)은 소스 전극(173, 173-1)에 대향하며, 한쪽 끝은 소스 전극(173, 173-1)의 U자 모양 또는 말굽 모양의 내부에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 연장되어 그 폭이 넓게 형성되어 있다.
여기에서, 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)은 반도체층(154, 154-1)과 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 중첩하는 부분에만 형성되어 있다. 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)이 하나의 트랜지스터가 되며, 이에 대칭하는 게이트 전극(124-1), 반도체층(154-1), 소스 전극(173-1), 드레인 전극(175-1)이 또 다른 하나의 트랜지스터가 된다.
데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 그리고 보호막의 위에는 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)가 형성되며, 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)의 위에는 실리콘 질화막(SiNx)따위로 형성된 캡핑(capping)층(235)되어 있다. 캡핑층(235)은 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)를 보호하는 역할을 한다. 블랙 매트릭스(220)는 게이트선(121), 데이터선(171, 171-1) 및트랜지스터 상부에 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 영역에 형성되어 있다. 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에서 드레인 전극(175, 175-1)의 상부 및 유지 전극(134)의 상부에는 개구부(185, 185-1, 187)가 형성되어 있다. 드레인 전극(175, 175-1)이 상부에 형성된 개구부(185, 185-1)는 보호막(180), 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에 형성되어 드레인 전극(175, 175-1)이 노출된다. 이에 반하여 유지 전극(134)의 상부에 형성된 개구부(187)는 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에만 형성되어 있고, 보호막(180)은 제거되지 않는다.
캡핑층(235) 위에는 돌기(240)가 형성되어 있다. 본 실시예에서의 돌기는 종 모양의 단면을 가지고 있지만, 이와 달리 반원형, 반타원형, 삼각형 및 사다리꼴등의 다양한 단면을 가질 수 있다. 돌기(240)의 측면은 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 돌기(240)는 유기막으로 형성하며, 유기막은 빛을 투과시킨다. 이는 블랙 매트릭스(220)와 동일한 물질로 형성하는 도 2 내지 도 15의 실시예와 다른 점이다.
돌기(240)위에는 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)은 개구부(185, 185-1)를 통하여 각각 드레인 전극(175, 175-1)과 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극은 불투명한 도전 물질로 형성되며, 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 사선 방향으로 뻗어 있는제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)을 가진다. 또한 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1) 중 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)은 모두 돌기(240)위에 형성되어 있다. 화소 전극이 불투명한 도전 물질로 형성되는 점도 도 2 내지 도 15의 실시예와 다른 점이다.
제1 화소 전극(190)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
제1 화소 전극(190)은 제1 데이터선(171)을 따라서 형성되어 있는 몸통부를가지며, 유지 전극(134)의 상부에는 유지 전극(134)에 대응하여 중첩하는 면전극(194)이 위치한다. 몸통부와 면전극(194)으로부터 제1 선형 전극(191)이 사선으로 뻗어나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 우상 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장되며, 면전극(194)의 하부 영역에서는 우하 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장된다. 제1 선형 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도의 각도를 이룰 수 있다.
한편, 제2 화소 전극(190-1)은게이트선(121)에 평행하는 상측 및 하측 부분과 제2 데이터선(171-1)을 따라서 형성되는 측면 부분으로 구성되어 역ㄷ자 구조의 몸통부를 가진다. 역ㄷ자 구조의 몸통부에서 제2 선형 전극(191-1)이 뻗어 나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 좌하 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장되며, 면전극의(194)의 하부 영역에서는 좌상 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장 된다.
제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(240)위에 형성되어 있으며, 서로 평행하게 형성되어 있다. 제1 선형 전극(191)과 제2 선형 전극(191-1)에는 서로 다른 전압이 인가되며, 일측에는 공통 전압이 인가되고, 타측에는 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리 일측에는 데이터 전압이 인가되고, 타측에는 극성이 반대인 데이터 전압이 인가될 수도 있다.
한편, 상부 표시판에는 별도로 형성되는 것이 없다. 이는 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230) 등이 모두 박막 트랜지스터 표시판에 형성되었기 때문이다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 외측에는 각각 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 편광판(12, 22)의 흡수축은 서로 수직한 방향을 가지도록 형성되며, 편광판의 흡수축은 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)에 대하여 45도의 각도를 가질 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 내측에는 배향막이 형성되어 있지 않으며, 그 사이에 주입된 액정(3)은 청색상 액정이다.
그러면 도 16에 도시한 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 도 17 내지 도 19를 참조하여 상세히 설명한다.
도 17 내지 도 19는 도 2 내지 도 15의 실시예와 동일한 부분은 생략하고, 서로 차이가 있는 부분을 도시한 도면이다. 보호막(180)을 형성하는 것까지는 도 2 내지 도15의 실시예와 동일하므로 생략한다.
도 17에서 도시한 바와 같이, 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)을 덮는 보호막(180)을 형성하고, 보호막(180) 위에 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)의 위에는 캡핑층(235)을 형성한다. 캡핑층(235)은 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)를 보호하는 역할을 한다. 그 후 캡핑층(235), 컬러 필터(230) 및 보호막(180)을 식각하여 개구부(185, 185-1, 187)를 각각 형성한다.
다음, 도 18에 도시한 바와 같이, 캡핑층(235)위에 돌기(240)를 형성한다. 돌기(240)는 유기 물질로 형성되며, 빛을 투과시킬 수 있다.
다음, 도 19에 도시한 바와 같이, 불투명한 도전 물질로 화소 전극(190, 190-1)을 형성한다. 제1 화소 전극(190)은 몸통부와 면전극(194) 및 제1 선형 전극(191)을 포함하며, 제2 화소 전극은 역ㄷ자 몸통부와 제2 선형 전극(191-1)을 포함한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(240)위에 형성하며, 서로 평행하게 형성한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도 기울어지도록 형성할 수있다.
이상과 같이 형성된 청색상 액정을 이용한 액정 표시 장치는 전극 구조가 돌기형태를 이루므로 보다 낮은 전압을 인가하더라도 많은 영역의 액정에 영향을 줄 수 있어 저전압 구동이 가능하다. 또한, 제1 데이터선(171)에 인가하는 전압과 제2 데이터선(171-1)에 인가하는 전압의 위상을 반대로 하면 보다 낮은전압으로도 구동이 가능하다.
또한, 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)이 불투명한 도전 물질로 형성되며,돌 기(240)를 덮으므로 돌기(240) 주변에서 빛이 새는 것을 막는다. 그 결과 화질이 향상된다.
종합하면, 도 16 내지 도 19의 실시예는 돌기(240)를 유기 물질로 형성하고, 돌기(240)위에 형성되는 화소 전극을 불투명한 도전체로 형성하는 것이 도 2 내지 도 15의 실시예와의 차이점이다.
이하에서는 도 20 내지 도 24에서 도시하고 있는 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 살펴본다.
도 20 내지 도 24는 단면도만을 그리고 있으며, 배치도는 도 2의 실시예와 동일하여 생략하였다. 도 20 내지 도 24는 도 2 내지 도 15의 실시예와 달리 돌기(240)는 투명한 유기 물질로 형성하며, 돌기(240) 밑에 불투명 메탈층(237)을 형성한다. 이하 도면을 기초로 상세하게 살펴본다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이며, 도 21 내지 도 24는 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 공정의 순서에 따른 단면도이다.
먼저, 도 2 및 도 20을 참고하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 설명한다.
유리등의 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 124)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)을 포함하며 게이트선(121)의 일부는 상측으로 돌출하여 게이트 전극(124, 124-1)을 이룬다. 게이트 전극(124, 124-1)은 도 2와 같이 하나의 화소 영역마다 2개의 게이트 전극(124, 124-1)이 형성되어 있다.
유지 용량선(131)은 게이트선(121)과 나란하게 형성되어 있고, 화소 영역 내에서 그 폭이 넓어져 유지 전극(134)을 이룬다.
게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)은 게이트 절연막(140)으로 덮여 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소로 이루어진 반도체층(154, 154-1)이 형성되어 있다. 반도체층(154, 154-1)은 게이트 전극(124, 124-1)과 중첩하여 박막 트랜지스터의 채널부를 형성한다. 반도체층(154, 154-1)의 위에는 인등의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로이루어진 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)이형성되어 있다.
접촉층(163, 165, 163-1, 165-1) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 형성되어 있다. 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)은 세로 방향으로 뻗은 2개의 데이터선(171, 171-1)과 이에 각각 연결된 소스 전극(173, 173-1) 및 이들과 분리된 드레인 전극(175, 175-1)을 포함한다. 소스 전극(173, 173-1)은 게이트전극(124, 124-1) 상부에서 데이터선(171, 171-1)으로부터 돌출해 있으며, U자 모양 또는말굽 모양을 가진다. 드레인 전극(175, 175-1)은 소스 전극(173, 173-1)에 대향하며, 한쪽 끝은소스 전극(173, 173-1)의 U자 모양 또는 말굽 모양의 내부에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 연장되어 그 폭이 넓게 형성되어 있다.
여기에서, 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)은 반도체층(154, 154-1) 과 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 중첩하는 부분에만 형성되어 있다. 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)이 하나의 트랜지스터가 되며, 이에 대칭하는 게이트 전극(124-1), 반도체층(154-1), 소스 전극(173-1), 드레인 전극(175-1)이 또 다른 하나의 트랜지스터가 된다.
데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 그리고 보호막의 위에는 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)가 형성되며, 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)의 위에는 실리콘 질화막(SiNx)따위로 형성된 캡핑(capping)층(235)되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 게이트선(121), 데이터선(171, 171-1) 및 트랜지스터 상부에 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 영역에 형성되어 있다. 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에서 드레인 전극(175, 175-1)의 상부 및 유지 전극(134)의 상부에는 개구부(185, 185-1, 187)가 형성되어 있다. 드레인 전극(175, 175-1)이 상부에 형성된 개구부(185, 185-1)는 보호막(180), 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에 형성되어 드레인 전극(175, 175-1)이 노출된다. 이에 반하여 유지 전극(134)의 상부에 형성된 개구부(187)는 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에만 형성되어 있고, 보호막(180)은 제거되지 않는다.
캡핑층(235) 위에는 불투명 메탈층(237) 및 돌기(240)가 형성되어 있다. 불투명 메탈층(237)은 돌기(240)의 하부에만 형성되어 있고, 불투명한 메탈을 이용하여 형성한다. 도면에서 돌기는 종 모양의 단면을 가지고 있지만, 이와 달리 반원형, 반타원형, 삼각형 및 사다리꼴등의 다양한 단면을 가질 수 있다. 돌기(240)의 측면은 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 돌기(240)는 유기막으로 형성하며, 유기막은 빛을 투과시킨다. 불투명 메탈층(237) 및 돌기(240)의 구조는 돌기를 블랙 매트릭스(220)와 동일한 물질로 형성하는 도 2 내지 도 15의 실시예와 다른 점이다.
돌기(240)위에는 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)은 개구부(185, 185-1)를 통하여 각각 드레인 전극(175, 175-1)과 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성되며, 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 사선 방향으로 뻗어 있는제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)을 가진다. 또한 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1) 중 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)은 모두 돌기(240)위에 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
제1 화소 전극(190)은 제1 데이터선(171)을 따라서 형성되어 있는 몸통부를 가지며, 유지 전극(134)의 상부에는 유지 전극(134)에 대응하여 중첩하는 면전극(194)이 위치한다. 몸통부와 면전극(194)으로부터 제1 선형 전극(191)이 사선으로 뻗어나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 우상 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장되며, 면전극(194)의 하부 영역에서는 우하 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장된다. 제1 선형 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도의 각도를 이룰 수 있다.
한편, 제2 화소 전극(190-1)은게이트선(121)에 평행하는 상측 및 하측 부분 과 제2 데이터선(171-1)을 따라서 형성되는 측면 부분으로 구성되어 역ㄷ자 구조의 몸통부를 가진다. 역ㄷ자 구조의 몸통부에서 제2 선형 전극(191-1)이 뻗어 나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 좌하 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장되며, 면전극의(194)의 하부 영역에서는 좌상 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장된다.
제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(240)위에 형성되어 있으며, 서로 평행하게 형성되어 있다. 제1 선형 전극(191)과 제2 선형 전극(191-1)에는 서로 다른 전압이 인가되며, 일측에는 공통 전압이 인가되고, 타측에는 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리 일측에는 데이터 전압이 인가되고, 타측에는 극성이 반대인 데이터 전압이 인가될 수도 있다.
한편, 상부 표시판에는 별도로 형성되는 것이 없다. 이는 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230) 등이 모두 박막 트랜지스터 표시판에 형성되었기 때문이다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 외측에는 각각 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 편광판(12, 22)의 흡수축은 서로 수직한 방향을 가지도록 형성되며, 편광판의 흡수축은 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)에 대하여 45도의 각도를 가질 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 내측에는 배향막이 형성되어 있지 않으며, 그 사이에 주입된 액정(3)은 청색상 액정이다.
그러면 도 20에 도시한 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 제조하 는 방법에 대하여 도 21 내지 도 24를 참조하여 상세히 설명한다.
도 21 내지 도 24는 도 2 내지 도 15의 실시예와 동일한 부분은 생략하고, 서로 차이가 있는 부분을 도시한 도면이다. 보호막(180)을 형성하는 것까지는 도 2 내지 도 15의 실시예와 동일하므로 생략한다.
도 21에서 도시한 바와 같이, 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)을 덮는 보호막(180)을 형성하고, 보호막(180) 위에 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)의 위에는 캡핑층(235)을 형성한다. 그 후 캡핑층(235), 컬러 필터(230) 및 보호막(180)을 식각하여 개구부(185, 185-1, 187)를 각각 형성한다.
다음, 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 캡핑층(235)위에 불투명 메탈층(237) 및 돌기(240)를 형성한다. 불투명 메탈층(237)은 빛이 투과하지 못하는 금속으로 형성되며, 돌기(240)는 유기 물질로 형성되며, 빛을 투과시킬 수 있다. 우선 빛을 투과하지 못하는 금속을 적층한 후 포토 리소그래피 공정을 통하여 불투명 메탈층(237)을 형성한다. 그 후 유기 물질을 적층하고, 배면 노광을 한다. 그러면 불투명 메탈층(237)에 의하여 가려진 부분의 유기 물질에는 빛이 조사되지 않으며, 나머지 부분에만 빛이 조사된다. 그 후 현상을 하면, 돌기(240)가 형성된다. 여기서 유기 물질은 양성(positive) 감광성을 가지는 것이 바람직하지만, 실시예에 따라 다양한 특성을 가지도록 할 수 있다.
다음, 도 24에 도시한 바와 같이, 투명한 도전 물질로 화소 전극(190, 190-1)을 형성한다. 제1 화소 전극(190)은 몸통부와 면전극(194) 및 제1 선형 전 극(191)을 포함하며, 제2 화소 전극은 역ㄷ자 몸통부와 제2 선형 전극(191-1)을 포함한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(240)위에 형성하며, 서로 평행하게 형성한다. 제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도 기울어지도록 형성할 수 있다.
이상과 같이 형성된 청색상 액정을 이용한 액정 표시 장치는 전극 구조가 돌기형태를 이루므로 보다 낮은 전압을 인가하더라도 많은 영역의 액정에 영향을 줄 수 있어 저전압 구동이 가능하다. 또한, 제1 데이터선(171)에 인가하는 전압과 제2 데이터선(171-1)에 인가하는 전압의 위상을 반대로 하면 보다 낮은 전압으로도 구동이 가능하다.
또한, 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1) 및 돌기(240)는 투명한 물질로 형성되어 있지만, 돌기(240) 하부에 형성된 불투명 메탈층(237)으로 인하여 돌기 주변에서 빛이 새는것을 막을 수 있다. 그 결과 화질이 향상된다.
종합하면, 도 20 내지 도 24의 실시예는 돌기(240)를 유기 물질로 형성하고, 돌기(240) 아래에 불투명 메탈층(237)을 형성하는 것이 도 2 내지 도 15의 실시예와의 차이점이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이다. 도 25에서는 돌기 주변에서 발생하는 빛샘 현상이 돌기(240)를 통과한 빛이 액정층(3)에 입사하는 경우 서로의 굴절율이 다르고, 굴절율 이방성으로 편광이 깨지기 때문에 발생한다. 그러므로 유기물질로 형성한 돌기(240)와 청색상의 액정층(3)의 굴절율을 일치시켜 빛샘이 발생하지 않도록 한다. 청색상의 액정층(3)은 인가되는 전압에 따라서 굴절율이 바뀌는데, 이 중 특정 상태에서의 굴절율을 돌기(240)를 형성하는 유기 물질의 굴절율과 일치시킨다. 액정 표시 장치가 블랙을 표시할 때의 청색상 액정층(3)의 굴절율과 돌기(240)의 굴절율을 일치시킬 수 있다.
먼저, 도 2 및 도 25를 참고하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 설명한다.
유리등의 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 124)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)을 포함하며 게이트선(121)의 일부는 상측으로 돌출하여 게이트 전극(124, 124-1)을 이룬다. 게이트 전극(124, 124-1)은 도 2와 같이 하나의 화소 영역마다 2개의 게이트 전극(124, 124-1)이 형성되어 있다.
유지 용량선(131)은 게이트선(121)과 나란하게 형성되어 있고, 화소 영역 내에서 그 폭이 넓어져 유지 전극(134)을 이룬다.
게이트 배선(121, 124, 124-1)과 유지 용량선(131)은 게이트 절연막(140)으로 덮여 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질규소로 이루어진 반도체층(154, 154-1)이 형성되어 있다. 반도체층(154, 154-1)은 게이트 전극(124, 124-1)과 중첩하여 박막 트랜지스터의 채널부를 형성한다. 반도체층(154, 154-1)의 위에는 인등의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로이루어진 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)이형성되어 있다.
접촉층(163, 165, 163-1, 165-1) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 형성되어 있다. 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)은 세로 방향으로 뻗은 2개의 데이터선(171, 171-1)과 이에 각각 연결된 소스 전극(173, 173-1) 및 이들과 분리된 드레인 전극(175, 175-1)을 포함한다. 소스 전극(173, 173-1)은 게이트 전극(124, 124-1) 상부에서 데이터선(171, 171-1)으로부터 돌출해 있으며, U자 모양 또는 말굽 모양을 가진다. 드레인 전극(175, 175-1)은 소스 전극(173, 173-1)에 대향하며, 한쪽 끝은 소스 전극(173, 173-1)의 U자 모양 또는 말굽 모양의 내부에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 연장되어 그 폭이 넓게 형성되어 있다.
여기에서, 저항성 접촉층(163, 165, 163-1, 165-1)은 반도체층(154, 154-1)과 데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)이 중첩하는 부분에만 형성되어 있다. 게이트 전극(124), 반도체층(154), 소스 전극(173), 드레인 전극(175)이 하나의 트랜지스터가 되며, 이에 대칭하는 게이트 전극(124-1), 반도체층(154-1), 소스 전극(173-1), 드레인 전극(175-1)이 또 다른 하나의 트랜지스터가 된다.
데이터 배선(171, 173, 175, 171-1, 173-1, 175-1)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 그리고 보호막의 위에는 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)가 형성되며, 컬러 필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)의 위에는 실리콘 질화막(SiNx)따위로 형성된 캡핑(capping)층(235)되어 있다. 캡핑층(235)은 블랙 매트릭스(220) 및 컬러 필터(230)를 보호하는 역할을 한다. 블랙 매트릭스(220)는 게이트선(121), 데이터선(171, 171-1) 및 트랜지스터 상부에 형성되어 있다. 컬러 필 터(230)는 블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 영역에 형성되어 있다. 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에서 드레인 전극(175, 175-1)의 상부 및 유지 전극(134)의 상부에는 개구부(185, 185-1, 187)가 형성되어 있다. 드레인 전극(175, 175-1)이 상부에 형성된 개구부(185, 185-1)는 보호막(180), 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에 형성되어 드레인 전극(175, 175-1)이 노출된다. 이에 반하여 유지 전극(134)의 상부에 형성된 개구부(187)는 컬러 필터(230) 및 캡핑층(235)에만 형성되어 있고, 보호막(180)은 제거되지 않는다.
캡핑층(235) 위에는 돌기(240)가 형성되어 있다. 본 실시예에서의 돌기는 종 모양의 단면을 가지고 있지만, 이와 달리 반원형, 반타원형, 삼각형 및 사다리꼴등의 다양한 단면을 가질 수 있다. 돌기(240)의 측면은 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 돌기(240)는 유기막으로 형성하며, 유기막은 빛을 투과시킨다. 또한, 돌기(240)를 형성하는 유기막은 청색상 액정층(3)의 특정 상태에서의 굴절율과 동일한 굴절율을 가진다. 여기서 특정 상태는 액정 표시장치가 블랙을 표시할 때일 수 있다.
돌기(240)위에는 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1)은 개구부(185, 185-1)를 통하여 각각 드레인 전극(175, 175-1)과 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성되며, 게이트선(121) 및 데이터선(171, 171-1)에 대하여 사선 방향으로 뻗어 있는 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)을 가진다. 또한 제1 및 제2 화소 전극(190, 190-1) 중 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)은 모두 돌 기(240)위에 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
제1 화소 전극(190)은 제1 데이터선(171)을 따라서 형성되어 있는 몸통부를가지며, 유지 전극(134)의 상부에는 유지 전극(134)에 대응하여 중첩하는 면전극(194)이 위치한다. 몸통부와 면전극(194)으로부터 제1 선형 전극(191)이 사선으로 뻗어나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 우상 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장되며, 면전극(194)의 하부 영역에서는 우하 방향으로 제1 선형 전극(191)이 연장된다. 제1 선형 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171, 171-1)에 대하여 45도의 각도를 이룰 수 있다.
한편, 제2 화소 전극(190-1)은게이트선(121)에 평행하는 상측 및 하측 부분과 제2 데이터선(171-1)을 따라서 형성되는 측면 부분으로 구성되어 역ㄷ자 구조의 몸통부를 가진다. 역ㄷ자 구조의 몸통부에서 제2 선형 전극(191-1)이 뻗어 나오며, 면전극(194)의 상부 영역에서는 좌하 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장되며, 면전극의(194)의 하부 영역에서는 좌상 방향으로 제2 선형 전극(191-1)이 연장된다.
제1 선형 전극(191) 및 제2 선형 전극(191-1)은 돌기(240)위에 형성되어 있으며, 서로 평행하게 형성되어 있다. 제1 선형 전극(191)과 제2 선형 전극(191-1)에는 서로 다른 전압이 인가되며, 일측에는 공통 전압이 인가되고, 타측에는 데이터 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리 일측에는 데이터 전압이 인가되고, 타측에는 극성이 반대인 데이터 전압이 인가될 수도 있다.
한편, 상부 표시판에는 별도로 형성되는 것이 없다. 이는 블랙 매트릭스(220), 컬러 필터(230) 등이 모두 박막 트랜지스터 표시판에 형성되었기 때문이다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 외측에는 각각 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 편광판(12, 22)의 흡수축은 서로 수직한 방향을 가지도록 형성되며, 편광판의 흡수축은 제1 및 제2 선형 전극(191, 191-1)에 대하여 45도의 각도를 가질 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판 및 상부 표시판의 내측에는 배향막이 형성되어 있지 않으며, 그 사이에 주입된 액정(3)은 청색상 액정이다. 청색상 액정의 특정 상태에서의 굴절율은 돌기(240)를 형성하는 유기 물질의 굴절율과 동일하다. 여기서 특정 상태는 액정 표시 장치가 블랙을 표시할 때일 수 있다.
이상과 같이 형성된 청색상 액정을 이용한 액정 표시 장치는 전극 구조가 돌기형태를 이루므로 보다 낮은 전압을 인가하더라도 많은 영역의 액정에 영향을 줄 수 있어 저전압 구동이 가능하다. 또한, 제1 데이터선(171)에 인가하는 전압과 제2 데이터선(171-1)에 인가하는 전압의 위상을 반대로 하면 보다 낮은전압으로도 구동이 가능하다.
또한, 돌기(240)를 형성하는 유기 물질의 굴절율과 청색상 액정층(3)의 특정 상태에서의 굴절율이 동일하므로 해당 특정 상태에서는 돌기(240) 주변에서 빛이 새지 않는다. 여기서 특정 상태는 액정 표시 장치가 블랙을 표시할 때일 수 있으며, 특정 상태를 제외하고는 빛이 샐 수 있지만, 새는 정도가 적어 화질이 향상된 다.
종합하면, 도 25의 실시예는 돌기(240)를 유기 물질로 형성하고, 돌기(240)를 형성하는 유기 물질의 굴절율을 청색상 액정의 특정 상태에서의 굴절율과 일치시키는 것으로이 점이 도 2 내지 도 15의 실시예, 도 16 내지 도 19의 실시예 및 도 20 내지 도 24의 실시예와의 차이점이다.
도 26 내지 도 41은 배면 노광을 이용하여 돌기(240) 및 화소 전극(191, 191-1)을 배면 노광을 통하여 형성하는 단계에 대하여 상세하게 살펴본다.
도 26 내지 도 31은 유기 물질로 형성된 돌기(240)를 마스크로 하여 그 위에 화소 전극(191, 191-1)을 형성하는 공정의 순서에 따른 단면도이고,
도 32 및 도 33은 파장에 대한 유기 물질의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 15의 실시예에서는 돌기(225)를 빛을 차단하는 물질로 형성하였으므로 배면 노광을 통하여 화소 전극(191, 191-1)을 패터닝하는데 문제가 없다. 그러나 이하에서는 도 26 내지 도 31을 통하여 유기 물질로 형성된 돌기(240)를 마스크로 배면 노광을 통하여 화소 전극(191, 191-1)을 패터닝하는 방법에 대하여 살펴본다.
우선, 도 32 및 도 33의 그래프를 통하여 유기 물질의 파장에 대한 투과율을 살펴본다.
우선 도 32에서는 2가지 유기 물질의 파장에 대한 투과율을 도시하고 있다. 도 32에서 물질 M은 유기 물질인 SS-015 (제품 코드명)이며, 물질 N은 유기 물질인 PC-411B (제품 코드명)이다.
도 32에서 알 수 있는 바와 같이 유기 물질이 가시 영역에서는 빛의 투과율이 95%를 넘으나 자외선에 대해서는 빛의 투과율이 급격하게 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 도 32를 통하여 자외선의 파장이 작을수록 더욱 투과율이 낮아져 유기 물질이지만 자외선에 대해서는 마스크로 사용할 수 있다는 내용을 확인할 수 있다.
특히 도 33에서는 유기 물질을 일정 처리를 한 경우에는 투과율이 더 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
도 33에서 HB는 유기 물질을 하드 베이크한 경우를 나타내며, ITO는 유기 물질에 ITO를 입힌 경우를 나타내며, X는 유기 물질에 강 알칼리성 유기 용제인 NMP (N-Methylpyrrolidone)로 표면 처리한 경우를 나타내며, Y는 유기 물질에 레진용 유기 용제인 MBK (Metyl n-Butyl Ketone)로 표면 처리한 경우를 나타내며, Z는 유기 물질에 아세톤(Acetone)으로 표면처리한 경우를 나타낸다. 또한, 도 33에서 사용한 유기 물질은 PC-411B이다.
도 33에서 도시하고 있는 바와 같이 유기 물질을 하드 베이킹(HB)처리만 한 경우에도 자외선 영역에서 빛의 투과율이 감소한다. 그러나 아세톤, NMP, MBK 따위로 표면을 처리한 경우에는 투과율이 40% 이하까지 내려가 마스크로 사용하는데 문제가 없음을 알 수 있다. 또한, 도 33에서는 ITO가 추가적으로 입혀있는 경우의 투과율도 도시하고 있는데, ITO가 추가적으로 형성된 경우 투과율이 더 낮아짐을 알 수 있다. 그러므로 유기 물질 위에 ITO가 형성된 구조에서는 보다 낮은 투과율을 가지므로 자외선에 대하여 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 한편, 유기 물질에 표면처리를 하고 ITO층을 적층하는 방법을 함께 사용할 수도 있다.
그 결과 유기 물질 자체만으로 마스크로 사용할 수도 있지만, 그 보다 표면 처리를 하거나 ITO층을 추가 적층하여 보다 낮은 투과율을 가지도록 하여 마스크로 사용하는 것도 가능하다.
이상과 같이 유기 물질로 마스크를 사용하는 구체적인 방법에 대하여 도 26 내지 도 31을 통하여 살펴본다. 도 26 내지 도 31은 기판(110)상에 돌기(240)가 바로 형성된 것으로 도시하고 있지만, 돌기(240)와 기판(110)사이에 도 18 및 도 19와 같이 다른 층이 형성되어 있어도 무관하다.
도 26과 같이 기판(110)상에 유기 물질로 돌기(240)를 형성한다. 돌기(240)는 유기 물질을 적층한 후 상부에서 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 노광한 후 현상하여 형성할 수 있다.
그 후 도 27과 같이 돌기(240) 및 기판(110) 상에 ITO층(193) 및 포토 레지스트층(253)을 순차적으로 적층한다. 여기서 ITO층(193)은 투명 도전막을 대표하는 층으로 IZO로도 형성할 수 있는데, 이 경우 도 25의 실시예와 같이 유기 물질의 굴절율과 청색상 액정층(3)의 특정 상태에서의 굴절율이 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.
그 후 도 28과 같이 기판(110)의 아래 측에서 자외선을 사용하여 배면 노광을 수행한다. 돌기(240)가 도 32 및 도 33에서와 같이 투과율을 낮춘 상태이므로 마스크로 사용이 가능하고, 그 결과 돌기(240)의 상부에 형성된 포토 레지스트층(253)에는 빛이 적게 입사되어 그 성질이 변하지 않는다. 여기서 포토 레지스트층(253)은 포지티브(positive) 특성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 돌기(240) 에는 자외선의 투과율이 낮은 유기 물질로 형성되거나, 투과율을 낮추는 표면처리가 되어 있을 수 있다.
그 후 도 29에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트층(253)을 현상한다. 그러므로 빛에 노출된 영역의 포토 레지스트층(253)은 제거되고 빛이 적게 입사되어 성질이 변하지 않은 포토 레지스트층(253)은 남게된다.
그 후 도 30과 같이 남겨진 포토 레지스트층(253)을 마스크로하여 ITO층(193)을 식각하여 화소 전극(191, 191-1)을 형성한다.
그 후 도 31과 같이 포토 레지스트층(253)을 제거하여 화소 전극(191, 191-1) 패턴을 완성한다.
여기서 화소 전극(191, 191-1)이 감광성을 가지지 않으므로 포토 레지스트층(253)을 추가로 형성하여 패터닝하였으나, 감광성을 가지는 물질을 패터닝 하는 경우에는 포토 레지스트층(253)을 형성하지 않고 배면 노광 후 현상하여 바로 패턴을 형성할 수 있다.
이하에서는 도 34 내지 도 41에 대하여 살펴본다.
도 34 내지 도 41은 도 22 내지 도 24의 공정 순서를 상세하게 도시한 단면도이다.
도 34 내지 도 41은 불투명 메탈층(237)이 기판(110)위에 바로 형성된 것으로 도시되어 있지만, 도 22 내지 도 24와 같이 기판(110)과 불투명 메탈층(237) 사이에 별도의 층이 형성되어 있어도 무관하다.
우선 도 34와 같이 기판(110)위에 불투명 메탈층(237)의 패턴을 형성한다. 불투명 메탈층(237)은 불투명한 물질 및 포토 레지스트(243)를 순차적으로 적층한 후 마스크를 사용하여 상부에서 노광하고 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성한 후 포토 레지스트 패턴을 마스크로 식각하여 형성할 수 있다. 여기서 포토 레지스트 (243)는 포지티브(positive) 특성을 가지는 것이 바람직하다.
그 후 도 35와 같이 돌기용 유기 물질을 적층하고 배면으로부터 노광한다. 불투명 메탈층(237)으로 인하여 불투명 메탈층(237)의 위에 형성된 포토 레지스트(243)는 노광되지 않고 주변의 포토 레지스트(243)만 노광된다.
그 후 현상하여 도 36과 같이 돌기(240) 패턴을 형성한다.
그 후 도 37과 같이 돌기(240) 및 기판(110) 상에 ITO층(193) 및 포토 레지스트층(253)을 순차적으로 적층한다. 여기서 ITO층(193)은 투명 도전막을 대표하는 층으로 IZO로도 형성할 수 있다.
그 후 도 38과 같이 기판(110)의 아래 측에서 배면 노광을 수행한다. 여기서 포토 레지스트층(253)은 포지티브(positive) 특성을 가지는 것이 바람직하다.
그 후 도 39에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트층(253)을 현상한다. 그러므로 빛에 노출된 영역의 포토 레지스트층(253)은 제거된다.
그 후 도 40과 같이 남겨진 포토 레지스트층(253)을 마스크로하여ITO층(193)을 식각하여 화소 전극(191, 191-1)을 형성한다.
그 후 도 41과 같이 포토 레지스트층(253)을 제거하여 화소 전극(191, 191-1) 패턴을 완성한다.
여기서 화소 전극(191, 191-1)이 감광성을 가지지 않으므로 포토 레지스트 층(253)을 추가로 형성하여 패터닝하였으나, 감광성을 가지는 물질을 패터닝 하는 경우에는 포토 레지스트층(253)을 형성하지 않고 배면 노광 후 현상하여 바로 패턴을 형성할 수 있다.
이상과 같이 배면 노광의 방법에 대하여 도 26 내지 도 41을 통하여 상세하게 살펴보았다. 그러나 이와 달리 다양한 방법으로도 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 유기 물질도 자외선을 이용하는 경우 마스크로 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있는데, 이는 반드시 액정 표시 장치에 한정되지 않는다.
종합하면, 본 발명은 화소 전극은 돌기와 중첩하는 구조를 가지며, 해당 돌기 및 그 위에 형성된 화소 전극을 통하여 빛이 투과하지 못하도록 하거나, 해당 돌기의 굴절율과 청색상 액정의 굴절율이 서로 같은 값을 가지도록 하여 화소 전극 주변으로 빛이 새는 것을 막는 것을 특징으로 하며, 다양한 실시예가 존재한다.
또한, 본 발명은 유기 물질을 사용하여 적층하고 이를 배면 노광하여 상부의 패턴을 형성할 수 있는 방법에 대하여도 제시하고 있다. 즉, 유기 물질도 자외선을 이용하는 경우 마스크로 사용할 수 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.
도 1은 본 발명의한 실시예에 따른 청색상 액정에 대한 혼합 비율 및 온도에 대한 도표이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2 의 III-III선에 대한 단면도이고,
도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 도 2 및 도 3의 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고,
도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 도 6의 박막 트랜지스터 표시판을 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 표시판을 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 11은 도 10의 박막 트랜지스터 표시판을 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 13은 도 12의 박막 트랜지스터 표시판을 XIII-XIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 15는 도 14의 박막 트랜지스터 표시판을 XV-XV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이며,
도 17 내지 도 19는 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는공정의 순서에 따른 단면도이고,
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이며,
도 21 내지 도 24는 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는공정의 순서에 따른 단면도이며,
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 III-III선에 대한 단면도이고,다.
도 26 내지 도 31은 유기 물질로 형성된 돌기를 마스크로 하여 그 위에 화소 전극을 형성하는 공정의 순서에 따른 단면도이고,
도 32 및 도 33은 파장에 대한 유기 물질의 투과율을 나타낸 그래프이고,
도 34 내지 도 41은 도 22 내지 도 24의 공정 순서를 상세하게 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 제1 기판
121 : 게이트 라인 124, 124-1 : 게이트 전극
131 : 유지 전극선 134: 유지 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체층
173, 173-1: 소스 전극 175, 175-1: 드레인 전극
180: 보호막 220: 블랙 매트릭스
230: 컬러 필터 235: 캡핑층
225, 240: 돌기 190, 190-1: 화소 전극
237: 불투명 메탈층 3: 액정층

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  21. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 제1 방향으로 뻗어 있는 게이트선,
    제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하고 있는 제1 및 제2 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터,
    상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 보호막,
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선, 상기 제1 및 제2 데이터선 및 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터에 대응하는 영역에 형성되어 있는 블랙 매트릭스,
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역에 위치하고 있는 컬러 필터,
    상기 컬러 필터 위에 형성되어 있는 돌기,
    상기 돌기 위에 형성되어 있는 제1 선형 전극을 포함하며, 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 화소 전극,
    상기 돌기 위에 형성되어 있는 제2 선형 전극을 포함하며, 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 화소 전극,
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 청색상 액정을 포함하며,
    상기 제1 선형 전극과 상기 돌기를 통하여 빛이 투과되지 않으며, 상기 제2선형 전극과 상기 돌기를 통하여 빛이 투과되지 않도록 형성되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    절연 기판 위에 유기 물질을 적층하고 패터닝하여 유기막 패턴을 형성하는 단계,
    상기 유기막 패턴 및 상기 절연 기판 위에 제1층을 적층하는 단계,
    상기 유기막 패턴을 마스크로 자외선을 사용하여 상기 절연 기판의 배면으로부터 노광하는 단계, 및
    상기 제1층을 패터닝하여 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 유기막 패턴은 하드 베이킹되거나 표면 처리가 되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 표면 처리는 강 알칼리성 유기 용제인 NMP (N-Methylpyrrolidone)로 표면 처리하거나, 레진용 유기 용제인 MBK (Metyl n-Butyl Ketone)로 표면 처리하거나, 아세톤(Acetone)으로 표면 처리한 경우를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제21항에서,
    상기 제1층은 감광성을 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제21항에서,
    상기 제1층 위에 포토 레지스트를 적층하는 단계, 및
    상기 배면 노광 후 상기 포토 레지스트를 현상하여 패터닝하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1층을 패터닝하는 단계는 상기 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 상기 제1층을 식각하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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