KR102141168B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각, 응답 속도, 및 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 위의 상기 화소 내에 형성되어 있고, 면형으로 이루어지는 제1 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 화소는 각각 복수의 도메인을 포함하고, 서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각, 응답 속도, 및 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
액정 표시 장치의 응답 속도를 높이기 위하여 액정 분자가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법이 제안되었다. 초기 배향 방법 중 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 가지도록 하는 방법이 있다. 이때, 광시야각을 확보하기 위해 전기장 생성 전극에 미세 슬릿을 형성하는 등의 방법을 이용하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킬 수 있다.
이처럼 미세 슬릿을 형성하여 화소 전극이 복수의 가지 전극을 가지도록 하는 경우, 액정 표시 장치의 투과율이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 가지면서 액정 표시 장치의 투과율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 위의 상기 화소 내에 형성되어 있고, 면형으로 이루어지는 제1 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 화소는 각각 복수의 도메인을 포함하고, 서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소 전극은 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 상기 제1 화소 전극 위에 형성되어 있고, 복수의 가지 전극들을 포함하는 제2 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 서로 교차하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 더 포함하고, 상기 가지 전극은 상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부로부터 비스듬하게 뻗어 있고, 서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 전극은 서로 다른 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극의 바로 위에 형성될 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 서로 분리되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 제2 화소 전극은 서로 분리되어 있는 제3 부화소 전극 및 제4 부화소 전극을 포함하고, 상기 제3 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극 위에 위치하고, 상기 제4 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 위에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 일정한 전압이 인가되는 기준 전압선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자, 및 상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 기준 전압선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 더 포함하고, 상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있고, 상기 제2 부화소 전극 및 상기 제4 부화소 전극은 상기 제2 스위칭 소자에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 산화물 반도체 물질로 이루어지는 제1 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 화소 전극 위에 복수의 가지 전극들을 포함하는 제2 화소 전극을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 대향하도록 합착하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계, 상기 제2 화소 전극 및 상기 공통 전극에 각각 전압을 인가하고, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 자외선을 조사하는 단계, 및 상기 제1 화소 전극을 도체화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 화소 전극에 레이저를 조사하여 상기 제1 화소 전극을 도체화시킬 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 면형으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 서로 교차하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 더 포함하고, 상기 가지 전극은 상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부로부터 비스듬하게 뻗어 있고, 서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 전극은 서로 다른 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극의 바로 위에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위의 화소 내에 산화물 반도체 물질로 이루어지는 제1 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 화소 전극의 제1 영역을 도체화시키는 단계, 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 대향하도록 합착하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계, 상기 제1 화소 전극 및 상기 공통 전극에 각각 전압을 인가하고, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 자외선을 조사하는 단계, 및 상기 제1 화소 전극의 전체를 도체화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 화소 전극에 레이저를 조사하여 상기 제1 화소 전극을 도체화시킬 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 면형으로 이루어질 수 있다.
상기 화소는 복수의 도메인을 포함하고, 상기 제1 영역은 복수의 가지 영역들을 포함하고, 서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 영역은 서로 다른 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 액정 분자의 선경사를 형성하는 과정에서는 화소 전극이 복수의 가지 전극의 형상을 가지도록 하여, 액정의 응답 속도 및 시야각을 개선할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치를 실제 구동하는 과정에서는 화소 전극이 면형으로 이루어지도록 하여, 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 일부 층을 나타낸 평면도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 13은 도 12의 XIII-XIII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
이하에서 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.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 평면도이다.
동일한 게이트선(121) 및 동일한 데이터선(171)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)가 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)와 동일한 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb) 및 기준 전압선(131)에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)가 더 형성되어 있다. 제1 내지 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)는 박막 트랜지스터 등으로 이루어질 수 있다.
각 화소(PX)는 두 개의 부화소(PXa, PXb)를 포함하고, 제1 부화소(PXa)에는 제1 스위칭 소자(Qa)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clca)가 형성되어 있고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 스위칭 소자(Qb)와 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcb)가 형성되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제1 스위칭 소자(Qa)의 제2 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있다. 특히, 제1 스위칭 소자(Qa)의 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clca)를 구성하는 제1 부화소 전극(190a)에 연결되어 있다.
제2 스위칭 소자(Qb)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 제2 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 제2 스위칭 소자(Qb)의 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결되어 있다. 특히, 제2 스위칭 소자(Qb)의 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)를 구성하는 제2 부화소 전극(190b)에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 단자는 기준 전압선(131)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제2 스위칭 소자(Qb)의 제3 단자에 연결되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(121)에 게이트 온 전압이 인가되면, 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 그리고 제3 게이트 전극(124c)에 게이트 온 전압이 인가되어, 제1 내지 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)는 모두 턴 온 상태가 된다. 이에 따라, 데이터선(171)을 통해 전달된 데이터 전압은 턴 온 된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 각각 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)에 인가된다. 따라서, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)가 충전된다.
이때, 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온 상태에 있으므로, 데이터선(171)을 통해 제2 부화소(PXb)로 전달된 데이터 전압은 제2 스위칭 소자(Qb)와 직렬로 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압이 이루어진다. 이때 제2 스위칭 소자(Qb)와 제3 스위칭 소자(Qc)의 채널의 크기에 따라 전압의 분배가 이루어진다. 따라서, 데이터선(171)을 통해 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)에 전달된 데이터 전압이 동일하더라도 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전되는 전압은 서로 달라진다. 즉, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전되는 전압이 제1 액정 축전기(Clca)에 충전되는 전압보다 낮아진다. 이로 인해 동일한 화소(PX) 내의 제1 및 제2 부화소(PXa, PXb)에 충전되는 전압을 달리하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대하여 더욱 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 일부 층을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 서로 마주보고 있는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 기판(110) 위에 일방향으로 게이트선(121) 및 기준 전압선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)에 연결되어 있는 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 및 제3 게이트 전극(124c)이 형성되어 있다. 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 및 제3 게이트 전극(124c)은 게이트선(121)으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)은 일체형으로 이루어질 수 있다. 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 및 제3 게이트 전극(124c)은 동일한 게이트선(121)에 연결되어 있고, 동일한 게이트 신호를 인가 받는다.
기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 동일한 방향으로 뻗어 있고, 기준 전압선(131)에는 일정한 전압이 인가된다. 또한, 기준 전압선(131)으로부터 돌출되어 있는 유지 전극(133) 및 돌출부(134)가 형성되어 있다. 유지 전극(133)은 이후 설명하게 될 제1 부화소 전극(190a)을 둘러 싸도록 형성될 수 있고, 돌출부(134)는 게이트선(121)을 향하도록 돌출되어 있다.
게이트선(121), 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c), 기준 전압선(131), 유지 전극(133), 및 돌출부(134) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막 위에는 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘 등으로 만들어질 수 있는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154a)는 제1 게이트 전극(124a)의 위에 위치하고, 제2 반도체(154b)는 제2 게이트 전극(124b)의 위에 위치하며, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c)의 위에 위치할 수 있다. 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c)는 이후 설명하게 될 데이터선(171) 아래에도 형성될 수 있다.
제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b), 및 제3 반도체(154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)가 형성되어 있다. 반도체(154a, 154b, 154c)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재는 생략될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)와 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171), 제1 소스 전극(173a), 제1 드레인 전극(175a), 제2 소스 전극(173b), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
제1 소스 전극(173a)은 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124a) 위로 돌출되어 형성되어 있다. 제1 소스 전극(173a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 제1 소스 전극(173a)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이로 노출된 부분의 제1 반도체(154a)에 채널이 형성되어 있다.
제2 소스 전극(173b)은 제1 소스 전극(173a)과 연결되어 있고, 제2 게이트 전극(124b) 위에 위치할 수 있다. 제2 소스 전극(173b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 제2 소스 전극(173b)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이로 노출된 부분의 제2 반도체(154b)에 채널이 형성되어 있다.
제3 소스 전극(173c)은 제3 게이트 전극(124c)과 돌출부(134) 위에 위치한다. 제3 소스 전극(173c)은 돌출부의 일부와 중첩하게 된다. 제3 소스 전극(173c)은 제3 게이트 전극(124c) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제3 드레인 전극(175c)은 제3 게이트 전극(124c) 위에서 제3 소스 전극(173c)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이로 노출된 부분의 제3 반도체(154c)에 채널이 형성되어 있다. 제3 드레인 전극(175c)은 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
상기에서 설명한 제1 게이트 전극(124a), 제1 반도체(154a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 스위칭 소자를 이룬다. 또한, 제2 게이트 전극(124b), 제2 반도체(154b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 스위칭 소자를 이루고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 반도체(154c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 스위칭 소자를 이룬다.
데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173a, 173b, 173c), 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c), 및 노출된 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)가 표시하는 색상은 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부 위에는 차광 부재(light blocking member)(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
색필터(230) 위에는 덮개막(capping layer)(240)이 형성되어 있다. 덮개막(240)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
보호막(180), 색필터(230), 및 덮개막(240)에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부가 노출되도록 제1 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)의 일부가 노출되도록 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있으며, 돌출부(134)와 제3 소스 전극(173c)의 일부가 노출되도록 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
덮개막(240) 위에는 제1 화소 전극(190)이 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)은 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)을 포함한다. 제1 부화소 전극(190a)과 제2 부화소 전극(190b)은 서로 분리되어 있다. 제1 부화소 전극(190a)은 제1 부화소(PXa)에 형성되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 부화소(PXb)에 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 산화물 반도체는 금속 산화물로 이루어지며, 반도체적 성질을 나타낸다. 예를 들면, 제1 화소 전극(190)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)로 이루어질 수 있다. 제1 화소 전극(190)은 원래 반도체의 성질을 나타내는 물질로 이루어지나, 레이저 조사 등의 방법으로 도체화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치가 완성된 상태에서는 제1 화소 전극(190)이 반도체가 아닌 도체의 성질을 나타낸다.
제1 부화소 전극(190a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 드레인 전극(175c)을 통해 분압되어, 제2 부화소 전극(190b)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(190a)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다. 이는 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)에 인가되는 데이터 전압이 정극성(+)인 경우이고, 이와 반대로, 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)에 인가되는 데이터 전압이 부극성(-)인 경우에는 제1 부화소 전극(190a)에 인가되는 전압이 제2 부화소 전극(190b)에 인가되는 전압보다 작게 된다.
제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 면형(plane shape)으로 이루어진다. 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 대략 사각형으로 이루어진다.
제2 부화소 전극(190b)의 면적은 제1 부화소 전극(190a)의 면적 대비하여 1배 이상 2배 이하일 수 있다.
덮개막(240) 위에는 제1 다리 전극(195)이 더 형성되어 있다.
제1 다리 전극(195)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 돌출부(134)와 제3 소스 전극(173c)을 전기적으로 연결한다. 즉, 제3 소스 전극(173c)이 기준 전압선(131)에 연결되어 있다.
제1 화소 전극(190)과 제1 다리 전극(195)은 동일한 층에 형성되어 있고, 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 도 4는 동일한 층에 형성되어 있는 제1 화소 전극(190) 및 제1 다리 전극(195)을 도시하고 있다.
제1 화소 전극(190) 위에는 제2 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 제2 화소 전극(191)은 제1 화소 전극(190) 바로 위에 형성되어 있다.
제2 화소 전극(191)은 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)을 포함한다. 제3 부화소 전극(191a)과 제4 부화소 전극(191b)은 서로 분리되어 있다. 제3 부화소 전극(191a)은 제1 부화소(PXa)에서 제1 부화소 전극(190a) 위에 형성되어 있다. 제4 부화소 전극(191b)은 제2 부화소(PXb)에서 제2 부화소 전극(190b) 위에 형성되어 있다.
제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 투명 도전성 물질을 포함한다. 예를 들면, 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어질 수 있다.
제3 부화소 전극(191a)은 제1 부화소 전극(190a) 바로 위에 형성되어 있으므로, 제1 부화소 전극(190a)에 인가되는 전압이 제3 부화소 전극(191a)에도 전달된다. 즉, 제3 부화소 전극(191a)은 제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
제4 부화소 전극(191b)은 제2 부화소 전극(190b) 바로 위에 형성되어 있으므로, 제2 부화소 전극(190b)에 인가되는 전압이 제4 부화소 전극(191b)에도 전달된다. 즉, 제4 부화소 전극(191b)은 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
앞서 설명한 바와 같이 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 드레인 전극(175c)을 통해 분압된다. 따라서, 제4 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제3 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다.
제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)의 전체적인 평면 형상은 사각형으로 이루어진다. 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 각각 가로 줄기부(192) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부(192, 193)를 포함한다. 또한 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 네 개의 도메인으로 나뉘어지며, 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 각 도메인에 위치하는 복수의 가지 전극들(194)을 더 포함한다.
제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)의 가지 전극들(194) 중 하나는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
각 가지 전극들(194)은 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(192)와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 또한, 이웃하는 두 도메인의 가지 전극들(194)은 서로 직교할 수 있다.
제1 다리 전극(195) 위에는 제2 다리 전극(196)이 더 형성되어 있다. 제2 다리 전극(196)은 제1 다리 전극(195) 바로 위에 형성되어 있다.
제2 화소 전극(191)과 제2 다리 전극(196)은 동일한 층에 형성되어 있고, 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 도 5는 동일한 층에 형성되어 있는 제2 화소 전극(191) 및 제2 다리 전극(196)을 도시하고 있다.
이어, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
차광 부재(220)는 제1 기판(110)의 게이트선(121), 데이터선(171), 및 제1 내지 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)와 중첩하도록 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 광을 차단할 수 있는 물질로 이루어져 빛샘을 방지하는 역할을 한다.
공통 전극(270)은 제2 기판(210) 위의 전면에 형성되어 있다. 공통 전극(270)에는 일정한 전압이 인가된다. 공통 전극(270)은 투명 도전성 물질을 포함한다. 예를 들면, 공통 전극(270)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어질 수 있다.
상기에서 색필터(230)가 하부 표시판(100)에 위치하고, 차광 부재(220)가 상부 표시판(200)에 위치하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 차광 부재(220)도 색필터(230)와 함께 하부 표시판(100)에 위치할 수 있다. 또한, 색필터(230)와 차광 부재(220)가 모두 상부 표시판(200)에 위치할 수 있다. 또한, 차광 부재(220)는 하부 표시판(100)에 위치하고, 색필터(230)는 상부 표시판(200)에 위치할 수도 있다.
도시는 생략하였으나, 하부 및 상부 표시판(100, 200)이 서로 마주보고 있는 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)이 형성될 수 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
도시는 생략하였으나, 하부 및 상부 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)가 형성될 수 있으며, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 편광자는 하부 및 상부 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
액정층(3)과 배향막 중 적어도 하나는 광 반응성 물질, 보다 구체적으로 반응성 메소겐(reactive mesogen)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에서 하부 표시판(100)의 제1 화소 전극(190) 및 제2 화소 전극(191)은 데이터 전압을 인가 받고, 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)은 일정한 전압을 인가 받는다. 이에 따라 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 전계가 형성되어, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
제1 부화소 전극(190a), 제3 부화소 전극(191a)은 공통 전극(270)과 함께 제1 액정 축전기(Clca)를 이루어 스위칭 소자가 턴 오프 된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 제2 부화소 전극(190b), 제4 부화소 전극(191b)은 공통 전극(270)과 함께 제2 액정 축전기(Clcb)를 이루어 스위칭 소자가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 화소 전극(190) 및 제2 화소 전극(191)에 데이터 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 액정층(3)의 액정 분자는 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210)과 수직에 가까운 상태이나, 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210)에 대해 약간 기울어져 있다. 즉, 액정 분자는 선경사를 가진다.
제1 화소 전극(190) 및 제2 화소 전극(191)에 데이터 전압이 인가되면, 액정층(3)의 액정 분자는 기울어지게 된다. 이때, 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자는 서로 다른 방향으로 기울어지게 된다. 한 화소의 가지 전극들(194)이 뻗어 나가는 길이 방향이 모두 네 방향이므로 액정 분자들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 함으로써, 표시 장치의 기준 시야각을 향상시킬 수 있다.
액정 분자의 기울어지는 방향이 각 도메인마다 상이하므로, 액정 분자의 선경사 방향도 서로 다르게 이루어진다. 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가지게 된다. 각 도메인마다 전기장이 형성되면 기울어지게 되는 방향으로 선경사 방향이 형성되어 있다. 액정 분자가 각 도메인마다 서로 다른 선경사 방향을 가짐으로써, 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
이처럼 액정 분자의 선경사 방향을 각 도메인마다 서로 다르게 형성하기 위해 제2 화소 전극(191)에 복수의 가지 전극들(194)을 형성한다. 제1 화소 전극(190)이 형성되지 않고, 제2 화소 전극(191)만으로 이루어진 액정 표시 장치에서는 이러한 가지 전극들(194)에 의해 전계가 평탄하게 형성되지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에서는 제1 화소 전극(190)이 면형으로 이루어짐으로써, 전계가 평탄하게 형성되도록 하는 역할을 한다.
이하에서는 도 6 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 아울러, 도 1 내지 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 특히, 도 10은 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110) 위에 게이트선(121), 데이터선(171), 기준 전압선(131)을 형성하고, 동일한 게이트선(121) 및 동일한 데이터선(171)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 형성한다. 또한, 제2 스위칭 소자(Qb)에 형성되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc)를 형성한다.
기판(110) 위에 보호막(180)을 형성하고, 보호막(180) 위에 색필터(230)을 형성하며, 색필터(230) 위에 덮개막(240)을 형성한다.
덮개막(240), 색필터(230), 및 보호막(180)을 패터닝하여 제1 스위칭 소자(Qa)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 접촉 구멍(185a)을 형성한다. 또한, 제2 스위칭 소자(Qb)의 적어도 일부를 노출시키는 제2 접촉 구멍(185b)을 형성한다. 또한, 제3 스위칭 소자(Qc)의 적어도 일부와 기준 전압선(131)의 적어도 일부를 노출시키는 제3 접촉 구멍(185c)을 형성한다.
특히, 제1 스위칭 소자(Qa)의 제1 드레인 전극(175a)이 노출되고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 제2 드레인 전극(175b)이 노출되며, 제3 스위칭 소자(Qc)의 제3 소스 전극(173c)이 노출된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 덮개막(240) 위에 산화물 반도체 물질을 이용하여 제1 화소 전극(190)을 형성하고, 제1 화소 전극(190) 위에 투명 도전성 물질을 이용하여 제2 화소 전극(191)을 형성한다. 또한, 덮개막(240) 위에 산화물 반도체 물질을 이용하여 제1 다리 전극(195)을 형성하고, 제1 다리 전극(195) 위에 제2 다리 전극(196)을 형성한다.
먼저, 산화물 반도체 물질과 투명 도전성 물질을 연속으로 증착하고, 투명 도전성 물질 위에 감광성 고분자 물질을 도포하여 감광막(300)을 형성한다. 제1 기판(110) 위에 마스크(500)를 대응시킨 후 광을 조사하여 노광 공정을 진행한다.
마스크(500)는 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크 등으로 이루어질 수 있다. 마스크(500)는 마스크에 조사되는 광을 전부 투과시키는 투과부(TR), 광을 투과시키지 않는 불투과부(NR), 및 일부 광만 투과시키는 반투과부(HR)를 포함한다.
이어, 감광막(300)을 현상한다. 감광막(300)은 둘 이상의 두께를 가지게 된다. 마스크(500)의 투과부(TR)에 대응하는 감광막(300)의 부분은 제거된다. 마스크(500)의 불투과부(NR) 및 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분은 남게 된다. 이때, 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 감광막(300)의 부분의 두께가 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분의 두께보다 두껍게 남아있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 감광막(300)이 제거 되는 부분과 남게 되는 부분은 감광막의 성질에 따라 달라질 수 있다.
이어, 감광막(300)을 마스크로 이용하여 투명 도전성 물질과 산화물 반도체 물질을 식각하여 제1 화소 전극(190)과 제2 화소 전극(191)을 형성한다. 제2 화소 전극(191)은 제1 화소 전극(190) 바로 위에 형성된다. 또한, 제1 다리 전극(195)과 제2 다리 전극(196)을 형성한다. 제2 다리 전극(196)은 제1 다리 전극(195) 바로 위에 형성된다.
제1 화소 전극(190)과 제1 다리 전극(195)은 산화물 반도체 물질로 이루어지고, 제2 화소 전극(191)과 제2 다리 전극(196)은 투명 도전성 물질로 이루어진다.
제1 화소 전극(190)은 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)을 포함한다. 제1 부화소 전극(190a)과 제2 부화소 전극(190b)은 서로 분리되어 있다. 제1 부화소 전극(190a)은 제1 부화소(PXa)에 형성되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 부화소(PXb)에 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(190a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 면형(plane shape)으로 이루어진다. 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 대략 사각형으로 이루어진다.
제2 화소 전극(191)은 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)을 포함한다. 제3 부화소 전극(191a)과 제4 부화소 전극(191b)은 서로 분리되어 있다. 제3 부화소 전극(191a)은 제1 부화소(PXa)에서 제1 부화소 전극(190a) 위에 형성되어 있다. 제4 부화소 전극(191b)은 제2 부화소(PXb)에서 제2 부화소 전극(190b) 위에 형성되어 있다.
제3 부화소 전극(191a)은 제1 부화소 전극(190a)과 동일한 평면 형상을 가지고, 제4 부화소 전극(191b)은 제2 부화소 전극(190b)과 동일한 평면 형상을 가지게 된다.
제1 다리 전극(195)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 기준 전압선(131)과 제3 스위칭 소자(Qc)를 연결한다. 제2 다리 전극(196)은 제1 다리 전극(195)과 동일한 평면 형상을 가진다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감광막(300)을 애싱하여, 낮은 두께로 형성되어 있는 감광막(300)의 부분을 제거한다. 즉, 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분을 제거한다. 이에 따라 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 감광막(300)의 두께는 낮아진다.
이어, 남은 감광막(300)을 마스크로 이용하여 제2 화소 전극(191)을 식각한다. 제2 화소 전극(191)만을 식각하고, 제1 화소 전극(190)은 식각하지 않음으로써, 제1 화소 전극(190)과 제2 화소 전극(191)의 평면 형상이 달라지게 된다.
제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)의 전체적인 평면 형상은 사각형으로 이루어진다. 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 각각 가로 줄기부(192) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부(192, 193)를 포함한다. 또한 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 네 개의 도메인으로 나뉘어지며, 제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)은 각 도메인에 위치하는 복수의 가지 전극들(194)을 더 포함한다.
제3 부화소 전극(191a) 및 제4 부화소 전극(191b)의 가지 전극들(194) 중 하나는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 가지 전극들(194)은 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 공통 전극(270)을 형성한다.
이어, 제1 기판(110)과 제2 기판(210)이 대향하도록 합착하고, 액정 분자들을 포함하는 액정 물질을 주입하여 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(3)을 형성한다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)를 액정 물질과 함께 주입할 수 있다. 전중합체(330)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
상기에서 두 기판을 합착한 후 액정 물질을 주입하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210) 위에 액정 물질을 떨어뜨린 후 제1 기판(110)과 제2 기판(210)이 대향하도록 합착할 수도 있다.
이어, 여러 가지 방법을 통하여, 하부 표시판(100)의 제3 부화소 전극(191a)과 제4 부화소 전극(191b)에 서로 다른 크기의 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여, 제3 부화소 전극(191a)의 복수의 가지 전극들(194)과 공통 전극(270)에 의한 프린지 필드에 의해 제3 부화소 전극(191a)의 가지 전극들(194)이 뻗어 있는 방향과 나란한 방향으로, 각기 네 개의 방향으로 기울어진다. 또한, 제4 부화소 전극(191b)의 복수의 가지 전극들(194)과 공통 전극(270)에 의한 프린지 필드에 의해 제4 부화소 전극(191b)의 가지 전극들(194)이 뻗어 있는 방향과 나란한 방향으로, 각기 네 개의 방향으로 기울어 진다. 이때, 제3 부화소 전극(191a)과 제4 부화소 전극(191b)에 서로 다른 크기의 전압이 인가되기 때문에, 제3 부화소 전극(191a)에 대응하는 액정 분자(31)와 제4 부화소 전극(191b)에 대응하는 액정 분자(31)가 기울어지는 각도는 제1 기판(110)을 기준으로 서로 다르게 이루어질 수 있다.
제1 화소 전극(190)은 산화물 반도체 물질로 이루어져 있으며, 반도체의 성질을 가지고 있으므로, 제1 화소 전극(190)에는 전압이 인가되지 않는다. 제1 화소 전극(190)에도 전압이 인가된다면, 제1 화소 전극(190)은 면형으로 이루어지므로 액정 분자(31)가 여러 방향으로 기울어지지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 화소 전극(190)은 반도체의 성질을 가지고 있으므로, 제2 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에만 전계가 형성된다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여 중합체(370)를 형성한다. 중합체(370)는 두 표시판(100, 200)에 접하여 형성된다. 중합체(370)에 의해 액정 분자(31)들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극(191, 270)에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다. 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자(31)는 서로 다른 선경사 방향을 가지게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110)의 아래에서 레이저를 조사하여 배면 노광을 진행한다.
산화물 반도체 물질로 이루어진 제1 화소 전극(190)은 레이저의 조사에 의해 도체화될 수 있다. 제1 화소 전극(190)을 도체화하는 방법은 이에 한정되지 아니하며, 다른 방법으로 도체화할 수도 있다.
제1 화소 전극(190)이 도체화 됨에 따라 제1 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에도 전계가 형성된다. 제2 화소 전극(191)에만 전압이 인가될 경우 가지 전극들(194)에 의해 전계의 평탄화가 어려우나, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 화소 전극(190)이 면형으로 이루어지므로, 전계가 평탄하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 액정 분자의 선경사 방향을 결정하는 공정에서는 제1 화소 전극(190)이 반도체의 성질을 가지도록 함으로써, 제2 화소 전극(191)의 가지 전극들(194)에 의해 선경사가 형성되도록 하여 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 표시 장치가 완성된 이후에는 제1 화소 전극(190)을 도체화함으로써, 면형으로 이루어진 제1 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성되도록 하여 평탄한 전계를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 12 및 도 13에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예는 제2 화소 전극이 형성되지 않는다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 13은 도 12의 XIII-XIII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 서로 마주보고 있는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
하부 표시판(100)에서 덮개막(240) 위에는 제1 화소 전극(190)이 형성되어 있다.
제1 화소 전극(190)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제1 화소 전극(190)은 원래 반도체의 성질을 나타내는 물질로 이루어지나, 레이저 조사 등의 방법으로 도체화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치가 완성된 상태에서는 제1 화소 전극(190)이 반도체가 아닌 도체의 성질을 나타낸다.
제1 화소 전극(190)은 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)을 포함한다. 제1 부화소 전극(190a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 면형(plane shape)으로 이루어진다. 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 대략 사각형으로 이루어진다.
덮개막(240) 위에는 제1 다리 전극(195)이 더 형성되어 있다. 제1 다리 전극(195)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 돌출부(134)와 제3 소스 전극(173c)을 연결한다.
앞선 실시예와 달리 제1 화소 전극 위에 제2 화소 전극이 형성되지 않고, 제1 다리 전극 위에 제2 다리 전극이 형성되지 않는다.
본 실시예에서는 복수의 가지 전극들을 포함하는 제2 화소 전극이 형성되지 않음에도 불구하고, 액정 분자에 선경사가 형성된다. 각 부화소(PXa, PXb)는 네 개의 도메인을 포함하고, 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가진다.
또한, 제1 화소 전극(190)이 면형으로 이루어짐으로써, 전계가 평탄하게 형성될 수 있다.
이하에서는 도 14 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 앞선 실시예의 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110) 위에 게이트선(121), 데이터선(171) 등을 형성하고, 보호막(180), 색필터(230), 덮개막(240)을 형성하며, 제1 접촉 구멍(185a), 제2 접촉 구멍(185b), 제3 접촉 구멍(185c)을 형성한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 덮개막(240) 위에 산화물 반도체 물질을 이용하여 제1 화소 전극(190) 및 제1 다리 전극(195)을 형성한다.
먼저, 산화물 반도체 물질을 증착하고, 산화물 반도체 물질 위에 감광성 고분자 물질을 도포하여 감광막(300)을 형성한다. 제1 기판(110) 위에 마스크(500)를 대응시킨 후 광을 조사하여 노광 공정을 진행한다.
마스크(500)는 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크 등으로 이루어질 수 있다. 마스크(500)는 마스크에 조사되는 광을 전부 투과시키는 투과부(TR), 광을 투과시키지 않는 불투과부(NR), 및 일부 광만 투과시키는 반투과부(HR)를 포함한다.
이어, 감광막(300)을 현상한다. 감광막(300)은 둘 이상의 두께를 가지게 된다. 마스크(500)의 투과부(TR)에 대응하는 감광막(300)의 부분은 제거된다. 마스크(500)의 불투과부(NR) 및 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분은 남게 된다. 이때, 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 감광막(300)의 부분의 두께가 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분의 두께보다 두껍게 남아있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 감광막(300)이 제거 되는 부분과 남게 되는 부분은 감광막의 성질에 따라 달라질 수 있다.
이어, 감광막(300)을 마스크로 이용하여 산화물 반도체 물질을 식각하여 제1 화소 전극(190) 및 제1 다리 전극(195)을 형성한다.
제1 화소 전극(190)은 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)을 포함한다. 제1 부화소 전극(190a)과 제2 부화소 전극(190b)은 서로 분리되어 있다. 제1 부화소 전극(190a)은 제1 부화소(PXa)에 형성되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 부화소(PXb)에 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(190a)은 제1 접촉 구멍(185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다.
제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 면형(plane shape)으로 이루어진다. 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)은 대략 사각형으로 이루어진다.
제1 다리 전극(195)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 기준 전압선(131)과 제3 스위칭 소자(Qc)를 연결한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 감광막(300)을 애싱하여, 낮은 두께로 형성되어 있는 감광막(300)의 부분을 제거한다. 즉, 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 감광막(300)의 부분을 제거한다. 이에 따라 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 감광막(300)의 두께는 낮아진다.
이어, 제1 기판(110) 위에서 레이저를 조사하여 전면 노광을 진행한다.
산화물 반도체 물질로 이루어진 제1 화소 전극(190)은 레이저의 조사에 의해 도체화될 수 있다. 이때, 제1 화소 전극(190)의 일부 영역에는 감광막(300)이 남아 있다. 따라서, 감광막(300)이 남아 있는 부분의 제1 화소 전극(190)은 반도체의 성질을 가지고, 감광막(300)이 제거된 부분(빗금친 부분, 이하에서 '제1 영역'이라 한다)의 제1 화소 전극(190)은 도체의 성질을 가지게 된다.
레이저 조사에 의해 도체화된 감광막(300)의 제1 영역은 앞선 실시예에서 제2 화소 전극(도 5의 191)과 동일한 평면 형상을 가진다. 따라서, 제1 영역은 복수의 가지 영역들을 포함하고, 서로 다른 도메인에 위치하는 가지 영역들은 서로 다른 방향으로 뻗어 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220)와 공통 전극(270)을 형성한다.
이어, 제1 기판(110)과 제2 기판(210)이 대향하도록 합착하고, 액정 분자들을 포함하는 액정 물질을 주입하여 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이에 액정층(3)을 형성한다. 이때, 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)를 액정 물질과 함께 주입할 수 있다. 액정 분자(31)들은 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210)에 대해 거의 수직으로 형성된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 하부 표시판(100)의 제1 부화소 전극(190a)과 제2 부화소 전극(190b)에 서로 다른 크기의 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여, 제1 부화소 전극(190a)의 도체화된 부분과 공통 전극(270)에 의한 프린지 필드에 의해 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자(31)는 서로 다른 방향으로 기울어진다. 또한, 제2 부화소 전극(190b)의 도체화된 부분과 공통 전극(270)에 의한 프린지 필드에 의해 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자(31)는 서로 다른 방향으로 기울어진다. 이때, 제1 부화소 전극(190a)과 제2 부화소 전극(190b)에 서로 다른 크기의 전압이 인가되기 때문에, 제1 부화소 전극(190a)에 대응하는 액정 분자(31)와 제2 부화소 전극(190b)에 대응하는 액정 분자(31)가 기울어지는 각도는 제1 기판(110)을 기준으로 서로 다르게 이루어질 수 있다.
제1 화소 전극(190)의 제1 영역을 제외한 나머지 영역은 반도체의 성질을 가지고 있으므로, 해당 영역에는 전압이 인가되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 화소 전극(190)의 제1 영역만을 도체화시킴으로써, 제1 화소 전극(190)의 제1 영역과 공통 전극(270) 사이에만 전계가 형성된다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 액정 분자(31)들은 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극(190, 270)에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자(31)들은 서로 다른 네 방향으로 선 경사를 가지고 배열하게 된다. 서로 다른 도메인에 위치하는 액정 분자(31)는 서로 다른 선경사 방향을 가지게 된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제1 기판(110)의 아래에서 레이저를 조사하여 배면 노광을 진행한다.
제1 영역만 도체화되어 있는 제1 화소 전극(190)에 전체적으로 레이저를 조사함으로써, 제1 화소 전극(190)의 전체 영역이 도체화될 수 있다.
제1 화소 전극(190)의 전체가 도체화됨에 따라 제1 화소 전극(190)의 전체 영역과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성된다. 제1 화소 전극(190)은 면형으로 이루어지므로, 전계가 평탄하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 액정 분자의 선경사 방향을 결정하는 공정에서는 제1 화소 전극(190)의 제1 영역만이 도체의 성질을 가지고, 나머지 영역은 반도체의 성질을 가지도록 함으로써, 제1 화소 전극(190)의 제1 영역의 가지 영역들에 의해 선경사가 형성되도록 하여 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 표시 장치가 완성된 이후에는 제1 화소 전극(190)의 전체 영역을 도체화함으로써, 면형으로 이루어진 제1 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성되도록 하여 평탄한 전계를 형성할 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.
3: 액정층 31: 액정 분자
100: 하부 표시판 110: 제1 기판
121: 게이트선 171: 데이터선
131: 기준 전압선 190: 제1 화소 전극
190a: 제1 부화소 전극 190b: 제2 부화소 전극
191: 제2 화소 전극 191a: 제3 부화소 전극
191b: 제4 부화소 전극 192: 가로 줄기부
193: 세로 줄기부 194: 가지 전극들
200: 상부 표시판 210: 제2 기판
220: 차광 부재 230: 색필터
270: 공통 전극

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판 위의 상기 화소 내에 형성되어 있고, 면형으로 이루어지는 제1 화소 전극,
    상기 제1 화소 전극의 바로 위에 형성되어 있고, 복수의 가지 전극들을 포함하는 제2 화소 전극,
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 화소는 각각 복수의 도메인을 포함하고,
    서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가지는,
    액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 산화물 반도체 물질을 포함하는,
    액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함하는,
    액정 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는,
    액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는,
    액정 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극은 서로 교차하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 더 포함하고,
    상기 가지 전극은 상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부로부터 비스듬하게 뻗어 있고,
    서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 전극은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는,
    액정 표시 장치.
  8. 복수의 화소를 포함하는 제1 기판,
    상기 제1 기판 위의 상기 화소 내에 형성되어 있고, 면형으로 이루어지는 제1 화소 전극,
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 화소는 각각 복수의 도메인을 포함하고,
    서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 액정 분자는 서로 다른 선경사 방향을 가지고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 액정층 사이에는 금속 물질을 포함하는 층이 없는,
    액정 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 서로 분리되어 있는 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극을 포함하고,
    상기 제2 화소 전극은 서로 분리되어 있는 제3 부화소 전극 및 제4 부화소 전극을 포함하고,
    상기 제3 부화소 전극은 상기 제1 부화소 전극 위에 위치하고, 상기 제4 부화소 전극은 상기 제2 부화소 전극 위에 위치하는,
    액정 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있고 일정한 전압이 인가되는 기준 전압선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자, 및
    상기 게이트선, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 기준 전압선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제1 부화소 전극 및 상기 제3 부화소 전극은 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있고,
    상기 제2 부화소 전극 및 상기 제4 부화소 전극은 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는,
    액정 표시 장치.
  11. 제1 기판 위의 화소 내에 산화물 반도체 물질로 이루어지는 제1 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 화소 전극의 바로 위에 복수의 가지 전극들을 포함하는 제2 화소 전극을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 대향하도록 합착하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계,
    상기 제2 화소 전극 및 상기 공통 전극에 각각 전압을 인가하고, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 자외선을 조사하는 단계, 및
    상기 제1 화소 전극을 도체화시키는 단계를 포함하는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극에 레이저를 조사하여 상기 제1 화소 전극을 도체화시키는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 면형으로 이루어지는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 화소는 복수의 도메인을 포함하고,
    상기 제2 화소 전극은 서로 교차하는 가로 줄기부와 세로 줄기부를 더 포함하고,
    상기 가지 전극은 상기 가로 줄기부 및 상기 세로 줄기부로부터 비스듬하게 뻗어 있고,
    서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 전극은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 제1 기판 위의 화소 내에 산화물 반도체 물질로 이루어지고, 면형으로 이루어지는 제1 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 화소 전극의 제1 영역을 도체화시키는 단계,
    제2 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 대향하도록 합착하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계,
    상기 제1 화소 전극 및 상기 공통 전극에 각각 전압을 인가하고, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 자외선을 조사하는 단계, 및
    상기 제1 화소 전극의 전체를 도체화시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 액정층 사이에는 금속 물질을 포함하는 층이 없는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극에 레이저를 조사하여 상기 제1 화소 전극을 도체화시키는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 화소는 복수의 도메인을 포함하고,
    상기 제1 영역은 복수의 가지 영역들을 포함하고,
    서로 다른 상기 도메인에 위치하는 상기 가지 영역은 서로 다른 방향으로 뻗어 있는,
    액정 표시 장치의 제조 방법.
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