KR20060116878A - 표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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KR20060116878A
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Abstract

표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치에 있어서, 표시장치용 기판은 투명기판, 블랙 매트릭스, 컬러필터 및 투명전극을 포함한다. 투명기판은 V형상을 갖는 화소영역 및 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된다. 블랙 매트릭스는 차광영역 내에 배치된다. 컬러필터는 화소영역 내에 배치되는 복수의 컬러필터부들, 및 컬러필터부들의 사이에 배치된 컬러필터 중첩부를 포함한다. 투명전극은 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 구비하고, 컬러필터 상에 배치된다. 따라서, 시야각이 향상되고, 개구율이 증가하여 표시장치의 화질이 향상된다.

Description

표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치 {Substrate For Display Device, Method of Manufacturing The Same And Liquid Crystal Display Device Having The Same}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시된 제2 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 상기 도 1에 도시된 제1 기판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 화소영역 및 차광영역을 나타내는 평면도이다.
도 5는 상기 도 1의 I-I'라인의 단면도이다.
도 6, 8 및 10은 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 제조방법을 나타내는 평면도들이다.
도 7은 상기 도 6의 II-II'라인의 단면도이다.
도 9는 상기 도 8의 III-III'라인의 단면도이다.
도 11은 상기 도 10의 IV-IV'라인의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.
도 13은 상기 도 12의 V-V'라인의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.
도 16은 상기 도 15의 VI-VI'라인의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 20은 화소거리에 따른 투과율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 21은 상기 도 20의 'a'지점에 대응되는 액정표시장치의 화소전극 및 개구패턴을 나타내는 평면도이다.
도 22는 상기 도 20의 'b'지점에 대응되는 액정표시장치의 화소전극 및 개구패턴을 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 상부 기판 102, 202a, 202b, 202c : 블랙 매트릭스
103, 203 : 컬러필터 중첩부 104, 204 : 컬러필터
105, 205 : 오버코팅층 106 : 공통전극
107 : 개구패턴 108 : 액정층
112 : 화소전극 114 : 유기막
116 : 패시베이션막 118a : 소오스전극
118a' : 데이터 라인 118b : 게이트 전극
118b' : 게이트 라인 118c : 드레인 전극
118c' : 콘택홀 118d : 반도체층 패턴
119 : 박막트랜지스터 120 : 하부기판
126 : 게이트 절연막 131 : 상부 편광판
132 : 하부 편광판 140, 240 : 화소 영역
145, 245 : 차광 역역 192 : 스토리지 캐패시터라인
170, 270 : 제1 기판 180, 280 : 제2 기판
본 발명은 표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 화질을 향상시키는 표시장치용 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판(Array Substrate) 및 컬러 필터 기판(Color Filter Substrate) 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(Electric Field)를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.
액정 표시 장치는 액정의 이방성으로 인해 광이 투과하는 방향에 따라 화질에 차이가 발생하여 일정한 시야각의 범위 내에서만 양질의 영상을 얻을 수 있다. 특히, 상기 액정 표시 장치가 탁상용 모니터로 쓰이면서 시야각의 범위를 90°보다 넓게 하기 위한 기술이 연구되었다. 일반적으로, 시야각은 콘트라스트비가 10:1 이 상인 영상을 얻을 수 있는 각도를 말한다. 콘트라스트비는 화면에서 밝은 곳과 어두운 곳의 밝기 차이를 나타낸다. 상기 콘트라스트비는 액정 표시 장치가 보다 어두운 상태를 구현 할 수 있거나, 보다 균일한 휘도를 갖는 경우 증가한다.
상기 보다 어두운 상태를 구현하기 위해서, 빛샘 현상을 감소시키고, 노말리 블랙(Normally Black) 모드를 채용하며, 블랙 매트릭스(Black Matrix) 표면에서의 광 반사를 줄인다. 상기 노말리 블랙(Normally Black) 모드는 전계가 가해지지 않는 경우, 검은색이 디스플레이된다. 상기 보다 균일한 휘도를 갖기 위해서, 보상 필름을 채용하고, 다중 영역을 생성한다.
특히, 액정을 수직 방향으로 배향하는 수직 배향(Vertical Alignment) 모드를 이용한 기술은 상기 노말리 블랙(Normally Black) 모드를 형성하거나 다중영역을 생성하기가 용이하다.
상기 다중 영역을 생성하여 시야각을 넓히는 기술로는 IPS(In-Plane Switching)기술, MVA(Multidomain Vertical Alignment)기술, PVA(Patterned Vertical Alignment)기술 등이 있다.
상기 MVA 기술은 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 기판 상에 돌기를 형성하여 액정층 내에 다중 영역을 형성하여 시야각을 향상시킨다. 이때, 상기 컬러 필터 기판 상에 돌기를 형성하고 상기 박막 트렌지스터 기판 상에 배치된 화소 전극 내에 슬릿을 형성할 수도 있다. 그러나, 상기 MVA기술은 상기 컬러 필터 기판 및 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 상기 돌기 또는 상기 슬릿을 만들기 위한 별도의 공정이 요구되어 제조비용이 증가한다.
상기 PVA 기술은 공통 전극 내에 슬릿을 형성하여 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에 왜곡된 전기장을 형성한다. 그러나, 상기 PVA 기술은 액정의 응답속도가 낮다.
상기 IPS 기술은 상기 박막 트랜지스터 기판이 서로 평행한 두 개의 전극을 포함하여 왜곡된 전기장을 형성한다. 그러나, 상기 IPS 기술은 휘도가 감소하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은, 화질을 향상시키는 표시장치용 기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 상기 표시장치용 기판의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제3 목적은 상기 표시장치용 기판을 갖는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치용 기판은 투명기판, 블랙 매트릭스, 컬러필터 및 투명전극을 포함한다. 상기 투명기판은 V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된다. 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광영역 내에 배치된다. 상기 컬러필터는 상기 화소 영역 내에 배치되는 복수의 컬러필터부들, 및 상기 컬러필터부들의 사이에 배치된 컬러필터 중첩부를 포함한다. 상기 투명전극은 상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 구비하고, 상기 컬러필터 상에 배치된다.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치용 기판의 제조방법에 있어서, 먼저 V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된 투명 기판 상의 상기 차광영역 내에 블랙 매트릭스를 형성한다. 이어서, 상기 화소영역 및 상기 차광영역 내에 복수의 컬러필터부들 및 컬러필터 중첩부를 각각 형성한다. 이후에, 상기 컬러필터 상에 투명한 도전성 물질을 증착한다. 마지막으로, 상기 증착된 도전성 물질의 일부를 식각하여, 상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 형성한다.
상기 제3 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 제1 기판, 제2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 제1 기판은 V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된 상부 기판과, 상기 투명기판 상의 상기 차광영역 내에 배치된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스가 배치된 투명기판 상에 배치되고 상기 화소 영역 내에 배치되는 복수의 컬러필터부들 및 상기 컬러필터부들의 사이에 배치된 컬러필터 중첩부를 포함하는 컬러필터와, 상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 구비하고 상기 컬러필터 상에 배치되는 공통전극을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 상부기판에 대향하는 하부기판과, 상기 하부기판 상에 배치된 스위칭 소자와, 상기 스위칭소자의 전극과 전기적으로 연결되며 상기 화소영역에 대응하는 화소전극을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 개재된다.
상기 개구패턴은 공통전극 내에 형성된 패턴 및 화소전극들 사이의 공간을 포함한다.
따라서, 시야각이 향상되고, 개구율이 증가하여 표시장치의 화질이 향상된다. 또한, 제조공정이 단순해져서 제조비용이 감소한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 제2 기판을 나타내는 평면도이며, 도 3은 상기 도 1에 도시된 제1 기판을 나타내는 평면도이고, 도 4는 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 화소영역 및 차광영역을 나타내는 평면도이며, 도 5는 상기 도 1의 I-I'라인의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(170), 제2 기판(180) 및 액정층(108)을 포함한다.
상기 제1 기판(170)은 상부 편광판(131), 상부 기판(100), 블랙 매트릭스(Black Matrix, 102), 컬러 필터(Color Filter, 104), 공통 전극(Common Electrode, 106) 및 스페이서(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 제1 기판(170)은 V형상을 갖는 복수개의 화소영역들(140) 및 상기 화소영역들(140)을 포위하는 차광영역(145)을 포함한다.
상기 제2 기판(180)은 하부 편광판(132), 하부 기판(120), 박막 트랜지스터(119), 소오스 라인(118a'), 게이트 라인(118b'), 스토리지 캐패시터라인(192), 게이트 절연막(126), 패시베이션막(116), 유기막(114) 및 화소 전극(112)을 포함한 다. 상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)의 사이에 배치된다.
상기 상부 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)은 광을 통과시킬 수 있는 투명한 재질의 유리를 사용한다. 상기 유리는 무알칼리 특성이다. 상기 유리가 알칼리 특성인 경우, 상기 유리에서 알칼리 이온이 액정 셀 중에 용출되면 액정 비저항이 저하되어 표시 특성이 변하게 되고, 상기 씰과 유리와의 부착력을 저하시키고, 스위칭 소자의 동작에 악영향을 준다.
이때, 상기 상부 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)이 트리아세틸셀룰로오스 (Triacetylcellulose; TAC), 폴리카보네이트 (Polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌테라프탈레이트 (Polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (Polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리비닐알콜 (Polyvinylalcohol; PVA), 폴리메틸메타아크릴레이트 (Polymethylmethacrylate; PMMA), 싸이클로올핀 폴리머 (Cyclo-Olefin Polymer; COP) 등을 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 상부 기판(100) 및 상기 하부 기판(120)은 광학적으로 등방성이다.
상기 상부 편광판(131)은 상기 상부 기판(100)의 상부면 상에 배치되어 제1 편광축(P1) 방향으로 진동하는 광만을 투과시킨다. 본 실시예에서, 상기 제1 편광축(P1)은 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 0도 방향이다. 상기 하부 편광판(132)은 상기 하부 기판(120)의 하부면 상에 배치되어 제2 편광축(P2) 방향으로 진 동하는 광만을 투과시킨다. 본 실시예에서, 상기 제2 편광축(P2)은 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 90도 방향이다.
상기 블랙 매트릭스(102)는 상기 상부 기판(100)의 일부에 형성되어 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(102)는 액정을 제어할 수 없는 영역을 통과하는 광을 차단하여 화질을 향상시킨다. 본 실시예에서, 상기 블랙 매트릭스(102)는 V형상을 가지며, 서로 인접하는 화소전극들(112)의 측면에 대응된다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(102)는 상기 차광영역(145) 중에서 상기 화소영역(140)의 마주보는 두 측면에 인접하여 배치된다. 이때, 상기 블랙 매트릭스(102)가 상기 게이트 라인(118b')에 대응하여 배치될 수도 있다.
상기 블랙 매트릭스(102)는 포토레지스트(Photoresist) 성분을 포함하는 불투명한 물질을 도포한 후에, 상기 도포된 불투명한 물질을 노광하고 현상하여 형성된다. 상기 불투명한 유기물은 카본 블랙(Carbon Black), 안료 혼합물, 염료 혼합물 등을 포함한다. 상기 안료 혼합물은 적색, 녹색 및 청색 안료를 포함하고, 상기 염료 혼합물은 적색, 녹색 및 청색 염료를 포함한다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(102)는 금속을 증착하고 식각하여 형성할 수도 있다. 상기 금속은 크롬(Cr), 산화 크롬(CrOx), 질화 크롬(CrNx) 등을 포함한다.
상기 컬러 필터(104)는 상기 블랙 매트릭스(102)가 형성된 상기 상부 기판(100) 상의 상기 화소영역(145) 내에 형성되어 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시킨다. 상기 컬러 필터(104)는 광중합 개시제, 모노머, 바인더, 안료, 분산제, 용제, 포토레지스트 등을 포함한다.
상기 컬러필터(104)는 적색컬러필터부(104a), 녹색 컬러필터부(104b), 청색 컬러필터부(104c) 및 컬러필터 중첩부(103)를 포함한다.
상기 컬러필터부들(104a, 104b, 104c)은 각각 상기 화소영역들(140) 내에 배치되어 V형상을 갖는다. 즉, 상기 각 컬러필터부들(104a, 104b, 104c)의 상변 및 하변은 서로 평행하고, 좌측변은 만곡(Recess)되며, 우측변은 상기 좌측변의 만곡부에 대응하여 돌출(Protrude)된다. 이때, 상기 만곡부 및 돌출부의 변(Side)들은 상기 제1 편광축(P1)을 기준으로 소정의 경사각(θp)을 형성한다. 본 실시예에서, 상기 경사각(θp)은 45도이다. 상기 경사각(θp)은 상기 제1 편광축(P1) 및 상기 제2 편광축(P2)에 의해 결정된다. 즉, 상기 제1 편광축(P1)과 상기 제2 편광축(P2)의 차이가 90도인 경우, 상기 경사각(θp)은 45도이다.
상기 컬러필터 중첩부(103)는 2개 이상의 컬러필터부들(104a, 104b, 104c)을 중첩하여 형성되며, 상기 컬러필터부들(104a, 104b, 104c)의 사이에 배치된다. 상기 컬러필터 중첩부(103)는 상기 블랙 매트릭스(102) 상에 형성되어, 상기 블랙 매트릭스(102)와 함께 상기 차광영역(145)을 투과하는 광을 차단한다.
상기 공통 전극(106)은 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러 필터(104)가 형성된 상기 상부 기판(100)의 전면에 형성된다. 상기 공통 전극(106)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질을 포함한다.
상기 공통 전극(106)은 상기 각 화소영역(140) 내에 형성된 개구패턴(107)을 포함한다. 상기 개구패턴(107)은 상기 화소영역(200)의 형상에 대응하여 형성된다. 본 실시예에서, 상기 개구패턴(107)은 Y형상을 갖는다. 이때, 상기 개구패턴(107)이 V형상을 가질 수도 있다. 또한, 상기 공통 전극(106)이 서로 나란하게 배열된 복수개의 개구패턴들(107)을 포함할 수도 있다.
상기 스페이서(도시되지 않음)는 상기 블랙 매트릭스(102), 상기 컬러 필터(104) 및 상기 공통 전극(106)이 형성된 상기 상부 기판(100) 상에 형성된다. 상기 스페이서(도시되지 않음)에 의해 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180) 사이의 셀 갭이 일정하게 유지된다. 이때, 상기 스페이서(도시되지 않음)는 컬럼 스페이서(Column Spacer), 볼 스페이서(Ball Spacer) 또는 상기 컬럼 스페이서와 상기 볼 스페이서가 혼합된 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 게이트 라인(118b')은 상기 하부기판(120) 상에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 게이트 라인(118b')은 상기 제2 편광축(P2)을 따라서 연장되고, 상기 차광영역(145)에 대응된다. 본 실시예에서, 상기 게이트 라인(118b')은 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이에 배치된 액정을 통과하는 광을 차단한다.
상기 박막 트랜지스터(119)는 상기 하부기판(120) 상에 형성되며 소오스 전극(118a), 게이트 전극(118b), 드레인 전극(118c) 및 반도체층 패턴(118d)을 포함한다. 상기 소오스 전극(118a)은 상기 데이터 라인(118a')에 연결되고, 상기 게이트 전극(118b)은 상기 게이트 라인(118b')에 연결된다. 상기 드레인 전극(118c)은 콘택홀(118c')을 통하여 상기 화소전극(112)에 연결된다. 상기 반도체층 패턴(118d)은 상기 소오스 전극(118a)과 상기 드레인 전극(118c)의 사이에 배치되며, 상기 게이트 절연막(126)에 의해 상기 게이트 전극(118b)과 절연된다. 구동회로(도시되지 않음)는 데이터 전압을 출력하여 상기 데이터 라인(118a')을 통해서 상기 소오스 전극(118a)에 전달하고, 선택 신호를 출력하여 상기 게이트 라인(118b')을 통해서 상기 게이트 전극(118b)에 전달한다.
상기 게이트 절연막(126)은 상기 게이트 라인(118b'), 상기 스토리지 캐패시터 라인(192), 상기 게이트 전극(118b)이 형성된 상기 하부 기판(120)의 전면에 배치되어 상기 게이트 라인(118b'), 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 전극(118b)을 상기 데이터 라인(118a'), 상기 소오스 전극(118a), 상기 드레인 전극(118c) 및 상기 반도체층 패턴(118d)과 전기적으로 절연한다. 상기 게이트 절연막(126)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등을 포함한다.
상기 데이터 라인(118a')은 상기 게이트 절연막(118b') 상에 형성된다. 본 실시예에서, 상기 데이터 라인(118a')은 상기 제1 편광축(P1)을 따라서 연장되고, 일부가 상기 화소영역(140)의 형상을 따라서 V형상으로 돌출된다. 이때, 상기 데이터 라인(118a')이 상기 화소영역(140)의 형상을 따라서, 지그제그 형상으로 연장될 수도 있다. 또한, 상기 데이터 라인(118a')이 상기 제1 편광축(P1) 방향으로 연장된 직선형상을 가질 수도 있다.
상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치된 다. 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 화소전극(112)의 일부와 오버랩되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)과 상기 화소전극(112)의 사이에는 상기 패시베이션막(116) 및 상기 유기막(114)이 배치되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 상기 스토리지 캐패시터는 상기 공통전극(106)과 상기 화소전극(112) 사이의 전위차를 유지시켜준다. 이때, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)이 생략되고, 상기 화소전극(112)의 일부가 이전단의 게이트 라인(Previous Gate Line)과 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성할 수도 있다.
상기 패시베이션막(116)은 상기 박막 트랜지스터(119), 상기 데이터 라인(118a') 및 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상의 전면에 배치된다. 상기 패시베이션막(126)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등을 포함한다.
상기 유기막(114)은 상기 패시베이션막(116)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터(119)를 상기 화소전극(112)과 절연하고, 상기 하부기판(120)의 표면을 평탄화한다. 또한, 상기 유기막(114)에 의해 상기 액정층(108)의 두께가 조절된다.
상기 패시베이션막(116) 및 상기 유기막(114)은 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀(118c')을 포함한다.
상기 화소 전극(112)은 상기 화소 영역(140)에 대응하는 상기 유기막(114)의 표면 및 상기 콘택홀(118c')의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(112)은 상기 공통 전극(106)과의 사이에 인가된 전압에 의해 상기 액정층(108) 내의 액정을 제어하여 광의 투과를 조절한다. 상기 화소 전극(112)은 상기 화소 영역(140) 및 상기 컬러필터부(104a, 104b, 104c)에 대응하여 V형상을 갖는다. 상기 화소전극(112)은 상기 공통전극(106)의 개구패턴(107)과 서로 엇갈리게 배치된다. 이때, 상기 화소전극(112)이 상기 공통전극(106)의 개구패턴(107)에 대응되는 보조개구패턴(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 공통전극(106)이 복수개의 개구패턴들(107)을 포함하는 경우, 상기 화소전극(112)은 복수개의 보조 개구패턴들(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 화소 전극(112)은 상기 제1 편광축(P1)을 기준으로 45도의 경사각을 형성한다. 상기 화소전극(112)이 V형상을 갖는 경우, 상기 액정층(108) 내의 액정의 응답속도가 균일해진다. 즉, 상기 화소영역(140)의 모서리부분에 배치된 액정의 응답속도가 향상되어, 상기 모서리부분의 액정의 응답속도가 상기 화소영역(140)의 중앙에 배치된 액정의 응답속도와 동일해진다.
상기 화소 전극(112)은 투명한 도전성 물질인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 주석(Tin Oxide, TO), 산화 아연(Zinc Oxide, ZO) 등을 포함한다. 이때, 상기 화소전극(112)이 반사율이 높은 물질을 포함하는 반사전극일 수도 있다. 또한, 상기 각 화소영역들이 투과영역 및 반사영역으로 구분되고, 상기 화소전극(112)이 상기 투과영역 내에 배치된 투명전극 및 상기 반사영역 내에 배치된 반사전극을 포함할 수도 있다.
상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)의 사이에 배 치되어 씰런트(도시되지 않음)에 의해 밀봉된다. 본 실시예에서, 상기 액정층(108) 내의 액정은 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드로 배열된다.
상기 화소 전극(112)과 상기 공통 전극(106)의 사이에 전압이 가해지면, 상기 화소전극(112)의 형상 및 상기 공통 전극(106) 내에 형성된 상기 개구패턴(107)에 의해 전기장의 왜곡이 발생한다. 상기 왜곡된 전기장에 의해 상기 액정의 배열이 변경되어, 상기 액정층(108) 내에 복수의 영역들이 형성된다. 상기 영역들에 의해 상기 액정표시장치의 시야각이 향상된다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 화소 전극(112)이 V형상을 가져서 액정의 응답속도가 향상된다. 또한, 상기 컬러필터 중첩부(103) 및 상기 블랙 매트릭스(102)에 의해 상기 인접하는 화소전극들 사이를 통과하는 광을 차단한다. 더욱이, 상기 컬러필터 중첩부(103) 및 상기 블랙 매트릭스(102)에 의해 상기 광을 차단하는 경우, 상기 블랙 매트릭스(102) 또는 상기 컬러필터 중첩부(103)만으로 광을 차단하는 경우에 비해 블랙 매트릭스(102)의 폭이 감소하여 투과율이 향상된다.
도 6은 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 제조방법을 나타내는 평면도이며, 도 7은 상기 도 6의 II-II'라인의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저 상기 상부기판(100) 일면 상에 상기 상부 편광판(131)을 형성한다. 본 실시예에서, 상기 상부 편광판(131)은 접착층(도시되지 않음)을 통하여 상기 상부기판(100)과 일체로 형성된다. 이어서, 상기 상부기판(100)의 타면 상에 불투명한 물질을 갖는 포토레지스트를 도포한다. 이후에, 마스크를 통하여 상기 도포된 포토레지스트를 노광한다. 계속해서, 상기 노광된 포토레 지스트를 현상하여 V형상을 갖는 상기 블랙 매트릭스(102)를 형성한다.
도 8은 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 제조방법을 나타내는 평면도이며, 도 9는 상기 도 8의 III-III'라인의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 이어서 상기 블랙 매트릭스(102)가 형성된 상기 상부 기판(100) 상에 적색 컬러필터 혼합물을 도포한다. 이어서, 마스크(도시되지 않음)를 이용하여 상기 도포된 적색 컬러필터 혼합물을 노광한다. 이후에, 상기 노광된 적색 컬러필터 혼합물을 현상하여 상기 적색 컬러필터부(104a) 및 상기 컬러필터 중첩부(103)의 일부를 형성한다. 본 실시예에서, 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 상기 마스크(도시되지 않음)는 투명한 부분, 반투명한 부분 및 불투명한 부분을 포함한다. 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 상기 마스크(도시되지 않음)의 불투명한 부분은 상기 화소영역들(140) 중의 적색 화소영역에 대응된다. 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 상기 마스크(도시되지 않음)의 반투명한 부분은 상기 화소영역들(140) 사이의 상기 컬러필터중첩부(103)에 대응된다. 즉, 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 상기 마스크(도시되지 않음)의 반투명한 부분은 상기 주변영역들(145)에 대응된다. 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 상기 마스크(도시되지 않음)의 투명한 부분은 상기 화소영역들(140) 중의 녹색 및 청색 화소영역들에 대응된다.
계속해서, 상기 적색 컬러필터부(104a)를 형성하는 방법과 동일한 방법으로 상기 녹색 컬러필터부(104b), 상기 청색 컬러필터부(104c) 및 상기 컬러필터중첩부(103)를 형성한다. 상기 컬러필터 중첩부(103) 내에는 상기 적색 컬러필터부(104a) 를 구성하는 물질, 상기 녹색 컬러필터부(104b)를 구성하는 물질 및 상기 청색 컬러필터부(104c)를 구성하는 물질들 중의 2개 이상을 포함하여 적색, 녹색 및 청색 성분의 광들 중 2개 이상을 차단한다. 상기 컬러필터 중첩부(103)가 투과하는 광의 일부를 차단하므로, 상기 블랙 매트릭스(102)의 폭이 감소하더라도 상기 인접하는 화소영역들(140) 사이로 입사되는 광이 차단된다. 본 실시예에서는, 2개의 컬러필터부를 구성하는 물질들이 중첩되어 상기 컬러필터 중첩부(103)를 형성하였다. 이때, 3개의 컬러필터부를 구성하는 물질들이 중첩되어 상기 컬러필터 중첩부(103)를 형성할 수도 있다. 상기 컬리필터 중첩부(103)의 일부는 상기 블랙 매트릭스(102)와 동일한 형상인 V형상을 갖는다.
도 8은 상기 도 3에 도시된 제1 기판의 제조방법을 나타내는 평면도이며, 도 9는 상기 도 8의 III-III'라인의 단면도이다.
이후에, 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러 필터(104)가 형성된 상기 상부 플레이트(100) 상에 투명한 도전성 물질을 증착한다. 계속해서, 상기 증착된 투명한 도전성 물질 상에 포토레지스트를 도포한다. 이어서, 마스크를 이용하여 상기 도포된 포토레지스트를 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후에, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 증착된 투명한 도전성 물질의 일부를 식각하여 상기 개구패턴(107)을 갖는 상기 공통 전극(106)을 형성한다.
따라서, 상기 상부 기판(100), 상기 블랙 매트릭스(102), 상기 컬러 필터(104) 및 상기 공통 전극(106)을 갖는 상기 제1 기판(170)이 완성된다.
도 5를 다시 참조하면, 이어서 상기 하부기판(120)의 일면 상에 상기 하부 편광판(132)을 형성한다. 본 실시예에서, 상기 하부 편광판(132)은 접착층(도시되지 않음)을 통하여 상기 하부기판(120)과 일체로 형성된다.
이후에, 상기 하부기판(120)의 타면 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 상기 게이트 전극(118b), 상기 게이트 라인(118b') 및 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)을 형성한다.
계속해서, 상기 게이트 전극(118b), 상기 게이트 라인(118b') 및 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 절연물질을 도포하여 상기 게이트 절연막(126)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트 절연막(126) 상에 아몰퍼스 실리콘층(도시되지 않음)을 형성한다. 이후에, 상기 아몰퍼스 실리콘층 상에 N+이온을 주입하여 N+아몰퍼스 실리콘층(도시되지 않음)을 형성한다. 계속해서, 상기 N+아몰퍼스 실리콘층(도시되지 않음) 및 그 하부의 아몰퍼스 실리콘층(도시되지 않음)을 식각하여 상기 반도체층 패턴(118d)을 형성한다.
이어서, 상기 반도체층 패턴(118d)이 형성된 상기 게이트 절연막(126) 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 상기 소오스 전극(118a), 상기 데이터 라인(118a') 및 상기 드레인 전극(118c)을 형성한다. 이때, 상기 데이터 라인(118a')의 일부는 V형상을 갖는다.
이후에, 상기 소오스 전극(118a), 상기 데이터 라인(118a') 및 상기 드레인 전극(118c)이 형성된 상기 게이트 절연막(126) 상에 절연물질을 증착한다.
계속해서, 상기 패시베이션막 상에 포토레지스트를 포함하는 유기물질을 도포한다. 이어서, 상기 도포된 유기물질 및 상기 증착된 절연물질의 일부를 제거하여 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 상기 콘택홀(118c')을 형성한다. 따라서, 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 상기 패시베이션막(116) 및 상기 유기막(114)이 형성된다.
이어서, 상기 콘택홀(118c')이 형성된 상기 유기막(114) 상에 투명한 도전성 물질을 증착한다. 이후에, 상기 증착된 투명한 도전성 물질의 일부를 식각하여 상기 화소전극(112)을 형성한다.
따라서, 상기 하부기판(120), 상기 하부 편광판(132), 상기 박막 트랜지스터(119), 상기 소오스 라인(118a'), 상기 게이트 라인(118b'), 상기 스토리지 캐패시터라인(192), 상기 게이트 절연막(126), 상기 패시베이션막(116) 및 상기 화소 전극(112)을 포함하는 상기 제2 기판(180)이 완성된다.
이어서, 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180) 사이에 액정을 주입한 부에 씰런트(도시되지 않음)에 의해 밀봉하여 상기 액정층(108)을 형성한다. 이때, 상기 씰런트(도시되지 않음)가 형성된 상기 제1 기판(170) 또는 상기 제2 기판(180) 상에 상기 액정을 적하(Drop)한 후에 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)을 대향하여 결합하여 상기 액정층(108)을 형성할 수도 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 화소전극(112) 및 상기 공통전극(106)의 상기 개구패턴(107)이 V 형상을 가져서 액정의 응답속도 및 시야각이 향상된다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 컬러필터 중첩부(103)를 이용하여 상기 인접하는 화소전극들 사이를 통과하는 광을 차단하여, 상기 블랙 매트릭스(102) 또는 상기 컬러필터 중첩부(103)만으로 광을 차단하는 경우에 비해 개구율이 향상된다. 또한, 상기 제1 기판(170)이 오버코팅층을 생략할 수 있어서 상기 제1 기판(170)의 제조공정이 단순해진다.
실시예 2
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 13은 상기 도 12의 V-V'라인의 단면도이다. 본 실시예에서, 스토리지캐패시터 연장부(192a)를 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(170), 제2 기판(180) 및 액정층(108)을 포함한다.
상기 제1 기판(170)은 상부 편광판(131), 상부 기판(100), 블랙 매트릭스(Black Matrix, 102), 컬러 필터(Color Filter, 104), 공통 전극(Common Electrode, 106) 및 스페이서(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 제1 기판(170)은 V형상을 갖는 복수개의 화소영역들(140) 및 상기 화소영역들(140)을 포위하는 차광영역(145)을 포함한다.
상기 제2 기판(180)은 하부 편광판(132), 하부 기판(120), 박막 트랜지스터(119), 소오스 라인(118a'), 게이트 라인(118b'), 스토리지 캐패시터라인(192), 스토리지 캐패시터 연장부(192a), 게이트 절연막(126), 패시베이션막(116), 유기막(114) 및 화소 전극(112)을 포함한다. 상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(170) 및 상기 제2 기판(180)의 사이에 배치된다.
상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치된다. 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 화소전극(112)의 일부와 오버랩되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)과 상기 화소전극(112)의 사이에는 상기 패시베이션막(116) 및 상기 유기막(114)이 배치되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 상기 스토리지 캐패시터는 상기 공통전극(106)과 상기 화소전극(112) 사이의 전위차를 유지시켜준다.
상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치되며 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)에 전기적으로 연결된다. 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 인접하는 화소전극들(112) 사이에 배치된다. 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)와 상기 공통전극(106)에 전계가 인가되면, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)와 상기 공통전극(106)의 사이에는 전압차가 발생하지 않는다. 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이에 전압차가 발생하는 경우, 상기 전압차에 의해 상기 액정층(108) 내에 전경선이 형성된다. 그러나, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)와 상기 공통전극(106)의 사이에 전압차가 발생하지 않는 경우, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)와 상기 공통전극(106) 사이에 배치된 액정은 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이에 형성되는 전경선의 영향을 받지 않는다. 본 실시예에서, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)의 폭(W2)은 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이의 폭(W1)보다 크다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 실딩공통전극(Shielding Common Electrode)의 기능을 한다. 또한, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이를 통과하는 광을 차단하여 상기 액정표시장치의 화질을 향상시킨다.
실시예 3
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 스토리지캐패시터 연장부(192b)를 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 2과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 스토리지 캐패시터 라인(192)은 게이트 절연막(126) 상에 배치된다. 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 화소전극(112)의 일부와 오버랩되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)과 상기 화소전극(112)의 사이에는 패시베이션막(116) 및 유기막(114)이 배치되어 스토리지 캐패시터를 형성한다.
상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)는 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치되며 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)에 전기적으로 연결된다. 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)는 인접하는 화소전극들(112) 사이에 배치된다. 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)와 상기 공통전극(106)에는 동일한 공통전압이 인가되어, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)와 상기 공통전극(106) 사이에 배치된 액정은 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이에 형성되는 전경선의 영향을 받지 않는다. 본 실시예에서, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)의 폭(W3)은 상기 인접하는 화소 전극들(112) 사이의 폭(W1)보다 크다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)는 실딩공통전극(Shielding Common Electrode)의 기능을 한다. 또한, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192b)의 폭이 감소하여 화소영역(140)의 개구율이 향상된다.
실시예 4
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 16은 상기 도 15의 VI-VI'라인의 단면도이다. 본 실시예에서, 컬러필터 및 오버코팅층을 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(270), 제2 기판(280) 및 액정층(108)을 포함한다.
상기 제1 기판(270)은 상부 편광판(131), 상부 기판(100), 블랙 매트릭스(Black Matrix, 202a), 오버코팅층(205), 공통 전극(Common Electrode, 106) 및 스페이서(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 제1 기판(270)은 V형상을 갖는 복수개의 화소영역들(140) 및 상기 화소영역들(140)을 포위하는 차광영역(145)을 포함한다.
상기 제2 기판(280)은 하부 편광판(132), 하부 기판(120), 박막 트랜지스터(119), 소오스 라인(118a'), 게이트 라인(118b'), 스토리지 캐패시터라인(192), 게이트 절연막(126), 패시베이션막(116), 컬러필터(204), 유기막(114) 및 화소 전극(112)을 포함한다. 상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(270) 및 상기 제2 기판(280) 의 사이에 배치된다.
상기 블랙 매트릭스(102)는 상기 상부 기판(100)의 일부에 형성되어 광을 차단한다.
상기 오버코팅층(205)은 상기 블랙 매트릭스(102)가 형성된 상기 상부기판(100) 상에 형성되어 상기 블랙매트릭스(202a)가 형성된 상기 상부기판(100)의 표면을 평탄화한다.
상기 공통 전극(106)은 상기 오버코팅층(205) 상에 형성된다. 상기 공통 전극(106)은 상기 각 화소영역(140) 내에 형성된 개구패턴(107)을 포함한다.
상기 게이트 라인(118b') 및 상기 박막 트랜지스터(119)는 상기 하부기판(120) 상에 형성된다.
상기 게이트 절연막(126)은 상기 게이트 라인(118b'), 상기 스토리지 캐패시터 라인(192), 상기 게이트 전극(118b)이 형성된 상기 하부 기판(120)의 전면에 배치되어 상기 게이트 라인(118b'), 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 전극(118b)을 상기 데이터 라인(118a'), 상기 소오스 전극(118a), 상기 드레인 전극(118c) 및 상기 반도체층 패턴(118d)과 전기적으로 절연한다.
상기 데이터 라인(118a')은 상기 게이트 절연막(118b') 상에 형성되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치된다.
상기 패시베이션막(116)은 상기 박막 트랜지스터(119), 상기 데이터 라인(118a') 및 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상의 전면에 배치된다.
상기 컬러 필터(204)는 상기 패시베이션막(116) 상에 형성되어 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시킨다.
상기 컬러필터(204)는 적색컬러필터부(204a), 녹색 컬러필터부(204b), 청색 컬러필터부(204c) 및 컬러필터 중첩부(203)를 포함한다.
상기 컬러필터부들(204a, 204b, 204c)은 각각 상기 화소영역들(140)에 대응하여 배치되어 V형상을 갖는다.
상기 컬러필터 중첩부(203)는 2개 이상의 컬러필터부들(204a, 204b, 204c)을 중첩하여 형성되며, 상기 컬러필터부들(204a, 204b, 204c)의 사이에 배치된다. 상기 컬러필터 중첩부(203)는 상기 블랙 매트릭스(202a)에 대응하여 형성되어, 상기 블랙 매트릭스(202a)와 함께 상기 차광영역(145)을 투과하는 광을 차단한다.
상기 유기막(114)은 상기 컬러필터(204)가 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터(119)를 상기 화소전극(112)과 절연하고, 상기 하부기판(120)의 표면을 평탄화한다.
상기 패시베이션막(116), 상기 컬러필터(204) 및 상기 유기막(114)은 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀(118c')을 포함한다.
상기 화소 전극(112)은 상기 화소 영역(140)에 대응하는 상기 유기막(114)의 표면 및 상기 콘택홀(118c')의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다.
상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(270) 및 상기 제2 기판(280)의 사이에 배치되어 씰런트(도시되지 않음)에 의해 밀봉된다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 제2 기판(280)이 상기 컬러필터(204)를 포함하여, 상기 제1 기판(270)과 상기 제2 기판(280) 사이에 얼라인미스가 발생하더라도 상기 액정표시장치의 화질이 저하되지 않는다.
실시예 5
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 스토리지 캐패시터 연장부를 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 4와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 스토리지 캐패시터 라인(192)은 게이트 절연막(126) 상에 배치된다.
상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치되며 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)에 전기적으로 연결된다. 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)는 인접하는 화소전극들(112) 사이에 배치된다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)가 실딩공통전극(Shielding Common Electrode)의 기능을 하고, 상기 인접하는 화소전극들(112) 사이를 통과하는 광을 차단한다. 또한, 제2 기판(280)이 컬러필터(204)를 포함하여, 제1 기판(270)과 상기 제2 기판(280) 사이에 얼라인미스가 발생하더라도 상기 액정표시장치의 화질이 저하되지 않는다.
실시예 6
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 블랙 매트릭스 및 돌출부를 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 5 와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(270), 제2 기판(280) 및 액정층(108)을 포함한다.
상기 제1 기판(270)은 상부 편광판(131), 상부 기판(100), 오버코팅층(205), 공통 전극(Common Electrode, 106) 및 스페이서(도시되지 않음)를 포함한다.
상기 제2 기판(280)은 하부 편광판(132), 하부 기판(120), 박막 트랜지스터(119), 소오스 라인(118a'), 게이트 라인(118b'), 스토리지 캐패시터라인(192), 게이트 절연막(126), 패시베이션막(116), 블랙 매트릭스(202b), 컬러필터(204), 유기막(114) 및 화소 전극(112)을 포함한다. 상기 액정층(108)은 상기 제1 기판(270) 및 상기 제2 기판(280)의 사이에 배치된다. 상기 제2 기판(280)은 V형상을 갖는 복수개의 화소영역들(240) 및 상기 화소영역들(240)을 포위하는 차광영역(245)을 포함한다.
상기 오버코팅층(205)은 상기 상부기판(100) 상에 형성된다. 이때, 상기 오버코팅층(205)이 생략될 수도 있다.
상기 공통 전극(106)은 상기 오버코팅층(205) 상에 형성된다. 상기 공통 전극(106)은 상기 각 화소영역(240) 내에 형성된 개구패턴(107)을 포함한다.
상기 게이트 라인(118b') 및 상기 박막 트랜지스터(119)는 상기 하부기판(120) 상에 형성된다.
상기 게이트 절연막(126)은 상기 게이트 라인(118b'), 상기 스토리지 캐패시터 라인(192), 상기 게이트 전극(118b)이 형성된 상기 하부 기판(120)의 전면에 배 치되어 상기 게이트 라인(118b'), 상기 게이트 전극(118b) 및 상기 게이트 전극(118b)을 상기 데이터 라인(118a'), 상기 소오스 전극(118a), 상기 드레인 전극(118c) 및 상기 반도체층 패턴(118d)과 전기적으로 절연한다.
상기 데이터 라인(118a')은 상기 게이트 절연막(118b') 상에 형성되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)은 상기 게이트 절연막(126) 상에 배치된다.
상기 패시베이션막(116)은 상기 박막 트랜지스터(119), 상기 데이터 라인(118a') 및 상기 스토리지 캐패시터 라인(192)이 형성된 상기 하부 기판(120) 상의 전면에 배치된다.
상기 블랙 매트릭스(202b)는 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)에 대응되는 상기 패시베이션막(116) 상에 형성되어 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(202b)의 측면은 상기 제2 기판(280)의 상부면에 수직한 방향을 기준으로 소정의 각을 형성한다.
상기 컬러 필터(204)는 상기 블랙매트릭스(202b)가 형성된 상기 패시베이션막(116) 상에 형성되어 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시킨다. 상기 컬러필터(204)는 상기 블랙 매트릭스(202b)를 따라서 돌출된 제3 경사면(321)을 형성한다.
상기 유기막(114)은 상기 컬러필터(204)가 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 배치되며, 상기 컬러필터(204)의 돌출된 제3 경사면(321)을 따라서 돌출된 제2 경사면(311)을 형성한다.
상기 패시베이션막(116), 상기 컬러필터(204) 및 상기 유기막(114)은 상기 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀(118c')을 포함한다.
상기 화소 전극(112)은 상기 화소 영역(240)에 대응하는 상기 유기막(114)의 표면 및 상기 콘택홀(118c')의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소전극(112)은 상기 유기막(114)의 상기 제2 돌출부(311)를 따라서 돌출된 제1 돌출부(301)를 형성한다. 상기 제1 돌출부(301)의 측면은 상기 제2 기판(280)의 상부면에 수직한 방향을 기준으로 제1 각(θ1)을 형성한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 제1 돌출부(301)에 인접하는 액정이 상기 제1 돌출부(301)에 의해 소정의 각도로 기울어져서 상기 액정층(108) 내에 복수개의 영역들이 형성된다. 따라서, 상기 액정표시장치의 시야각이 향상된다.
실시예 7
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 블랙 매트릭스를 제외한 나머지 구성요소들은 실시예 6과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 19를 참조하면, 패시베이션막(116)은 박막 트랜지스터(119), 데이터 라인(118a') 및 스토리지 캐패시터 라인(192)이 형성된 하부 기판(120) 상의 전면에 배치된다.
컬러 필터(204)는 상기 패시베이션막(116) 상에 형성되어 소정의 파장을 갖는 광만을 선택적으로 투과시킨다.
유기막(114)은 상기 컬러필터(204)가 형성된 상기 하부 기판(120) 상에 배치 된다.
상기 패시베이션막(116), 상기 컬러필터(204) 및 상기 유기막(114)은 상기 박막 트랜지스터(119)의 드레인 전극(118c)의 일부를 노출하는 콘택홀(118c')을 포함한다.
상기 화소 전극(112)은 상기 화소 영역(240)에 대응하는 상기 유기막(114)의 표면 및 상기 콘택홀(118c')의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(118c)과 전기적으로 연결된다.
블랙 매트릭스(202c)는 상기 스토리지 캐패시터 연장부(192a)에 대응되는 상기 유기막(114) 및 상기 화소전극(112) 상에 형성되어 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(202c)의 측면은 상기 제2 기판(280)의 상부면에 수직한 방향을 기준으로 제2 각(θ2)을 형성한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 상기 블랙 매트릭스(202c)에 인접하는 액정이 상기 블랙 매트릭스(202c)의 측면에서 소정의 각도로 기울어져서 상기 액정층(108) 내에 복수개의 영역들이 형성된다. 따라서, 상기 액정표시장치의 시야각이 향상된다.
실험예
표 1은 블랙매트릭스의 폭에 따른 액정표시장치의 개구율 및 투과율을 나타낸다.
폭(㎛) 개구율(%) 투과율(%)
0 46 3.8
16 53.6 4.24
18 52 4.12
20 49.8 3.94
표 1의 액정표시장치는 실시예 1의 액정표시장치와 동일하며, 상기 블랙 매트릭스의 폭을 16㎛, 18㎛ 및 20㎛으로 변화시켰다. 또한, 비교를 위하여 블랙 매트릭스를 포함하지 않는 경우에 대하여도 실험하였다.
상기 블랙 매트릭스의 폭이 16㎛인 경우, 각 화소의 개구율 및 투과율은 53.6% 및 4.24%이었다. 상기 블랙 매트릭스의 폭이 18㎛인 경우, 각 화소의 개구율 및 투과율은 52% 및 4.12%이었다. 상기 블랙 매트릭스의 폭이 20㎛인 경우, 각 화소의 개구율 및 투과율은 49.8% 및 3.94%이었다.
상기 액정표시장치가 상기 블랙 매트릭스를 포함하는 경우, 상기 액정표시장치의 개구율 및 투과율이 증가하였다. 특히, 상기 액정표시장치가 16㎛ 및 18㎛의 폭을 갖는 블랙 매트릭스를 포함하는 경우, 각 화소의 투과율이 상기 블랙 매트릭스를 갖지 않는 액정표시장치의 각 화소의 투과율에 비해 11.6% 및 8.4% 각각 증가했다.
상기 블랙 매트릭스를 포함하지 않는 액정표시장치의 경우, 각 화소의 개구율 및 투과율이 46% 및 3.8%이었다. 상기 블랙 매트릭스를 포함하지 않는 액정표시장치의 경우, 인접하는 화소들 사이의 광을 차단하기 위하여 컬러필터 중첩부의 폭이 블랙 매트릭스를 포함하는 액정표시장치의 컬러필터 중첩부의 폭에 비해서 넓다.
따라서, 상기 액정표시장치가 상기 블랙 매트릭스를 포함하는 경우, 상기 컬러필터 중첩부의 폭이 감소하여 개구율 및 투과율이 향상된다.
도 20은 화소거리에 따른 투과율의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 21은 상기 도 20의 'a'지점에 대응되는 액정표시장치의 화소전극 및 개구패턴을 나타내는 평면도이다. 상기 도 21에 도시된 액정표시장치는 실시예 1과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 1, 도 2, 도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 액정표시장치는 복수개의 화소들을 포함하고, 상기 화소들은 제1 편광축(P2) 방향에 대하여 제1 화소거리(dp1) 간격으로 배열된다. 즉, 상기 제1 화소거리(dp1)는 각 화소영역(140)의 너비와 인접하는 차광영역(145)의 폭을 합한 거리이다. 공통전극(106)의 개구패턴(107)과 화소전극(112)의 사이에서 다중영역이 형성되어 시야각이 향상된다.
상기 제1 화소거리(dp1)가 증가할수록, 상기 액정표시장치의 투과율이 증가했다. 그러나, 상기 제1 화소거리(dp1)가 너무 크면, 상기 시야각이 저하되었다.
이때, 상기 각 화소가 하나의 개구패턴(107)을 갖는 경우, 상기 제1 화소거리(dp1)는 110㎛인 경우에 투과율이 최적화되었다.
도 22는 상기 도 20의 'b'지점에 대응되는 액정표시장치의 화소전극 및 개구패턴을 나타내는 평면도이다. 화소들은 제1 편광축(P2) 방향에 대하여 제2 화소거리(dp2) 간격으로 배열된다. 상기 화소들의 화소거리가 120㎛이상인 경우, 화소전극 내에 보조 개구패턴(1113)을 형성하고, 개구패턴의 개수를 2개로 증가시켰다.
도 1, 도 2, 도 20 및 도 22를 참조하면, 상기 화소전극은 제1 화소전극부(1112a), 제2 화소전극부(1112b), 상기 보조개구패턴(1113) 및 커플링 캐패시터(1100)를 포함한다. 상기 제1 화소전극부(1112a) 및 상기 제2 화소전극부(1112b)는 V형상을 가지며, 서로 나란히 배열된다. 상기 보조개구패턴(1113)은 상기 제1 화소전극부(1112a)와 상기 제2 화소전극부(1112b)의 사이에 배치된다. 상기 커플링 캐패시터(1100)는 상기 제1 화소전극부(1112a)를 상기 제2 화소전극부(1112b)에 전기적으로 연결한다.
상기 액정표시장치의 공통전극은 제1 개구패턴(1107a) 및 제2 개구패턴(1107b)을 포함한다. 상기 제1 개구패턴(1107a) 및 상기 제2 개구패턴(1107b)는 서로 평행하게 배열된다.
상기 제2 화소거리(dp2)가 증가할수록, 상기 액정표시장치의 투과율은 증가했다. 그러나, 상기 제2 화소거리(dp2)가 너무 크면, 상기 시야각이 저하된다.
이때, 상기 각 화소가 두 개의 개구패턴들(1107a, 1107b)을 갖는 경우, 상기 제2 화소거리(dp2)는 210㎛인 경우에 투과율이 최적화되었다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 화소전극 및 공통전극의 개구패턴이 V 형상을 가져서 액정의 응답속도 및 시야각이 향상된다. 또한, 블랙 매트릭스 및 컬러필터 중첩부를 이용하여 인접하는 화소전극들 사이를 통과하는 광을 차단하여, 상기 블랙 매트릭스 또는 상기 컬러필터 중첩부만으로 광을 차단하는 경우에 비해 개구율이 향상된다. 더욱이, 오버코팅층을 생략할 수 있어서 표시장치용 기판의 제조공정이 단순해진다.
또한, 상기 표시장치용 기판의 일부가 액정층 쪽으로 돌출되어, 상기 돌출부에 인접하는 액정이 상기 돌출부의 측면에서 소정의 각도로 기울어져서 상기 액정층 내에 복수개의 영역들이 형성된다. 따라서, 상기 액정표시장치의 시야각이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (26)

  1. V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된 투명 기판;
    상기 차광영역 내에 배치된 블랙 매트릭스;
    상기 화소 영역 내에 배치되는 복수의 컬러필터부들, 및 상기 컬러필터부들의 사이에 배치된 컬러필터 중첩부를 포함하는 컬러필터; 및
    상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 구비하고, 상기 컬러필터 상에 배치되는 투명전극을 포함하는 표시장치용 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광영역의 일부에만 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광영역 중에서 상기 화소영역의 마주보는 두 변에 인접하여 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명전극은 공통전압이 인가되는 공통전극인 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터 중첩부는 2개 이상의 컬러필터부들이 중첩된 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 개구패턴은 Y형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 투명전극은 상기 화소영역에 대응되어 V 형상을 갖는 화소전극인 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컬러필터는 상기 블랙 매트릭스가 형성된 투명기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 경사진 측면을 포함하고, 상기 컬리필터 및 상기 투명전극은 상기 경사진 측면을 따라서 돌출되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 돌출된 부분은 상기 투명기판의 상부면에 수직한 방향을 기준으로 45도인 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  11. 제7항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 투명전극이 형성된 컬러필터 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 투명기판의 상부면에 수직한 방향을 기준으로 45도인 경사진 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판.
  13. V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된 투명 기판 상의 상기 차광영역 내에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 화소영역 및 상기 차광영역 내에 복수의 컬러필터부들 및 컬러필터 중첩부를 각각 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 상에 투명한 도전성 물질을 증착하는 단계; 및
    상기 증착된 도전성 물질의 일부를 식각하여, 상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 기판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광영역의 일부에만 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 컬러필터부들 및 상기 컬러필터 중첩부를 형성하는 단계는 상기 컬러필터부들 및 상기 컬러필터 중첩부를 상기 블랙 매트릭스가 형성된 투명기판 상에 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는 상기 블랙 매트릭스를 개구 패턴을 갖는 증착된 도전성 물질 상에 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 표시장치용 기판의 제조방법.
  17. V형상을 갖는 화소영역 및 상기 화소영역을 포위하는 차광영역이 정의된 상부 기판과, 상기 투명기판 상의 상기 차광영역 내에 배치된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스가 배치된 투명기판 상에 배치되고 상기 화소 영역 내에 배치되는 복수의 컬러필터부들 및 상기 컬러필터부들의 사이에 배치된 컬러필터 중첩부를 포함하는 컬러필터와, 상기 화소영역의 경계에 평행하게 배열된 개구 패턴을 구비하고 상기 컬러필터 상에 배치되는 공통전극을 포함하는 제1 기판;
    상기 상부기판에 대향하는 하부기판과, 상기 하부기판 상에 배치된 스위칭 소자와, 상기 스위칭소자의 전극과 전기적으로 연결되며 상기 화소영역에 대응하는 화소전극을 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 차광영역의 일부에만 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 하부기판 상에 배치되고, 상기 화소전극의 일부와 중첩되는 스토리지 캐패시터 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 인접하는 화소전극들 사이에 배치되고, 상기 스토리지 캐패시터 라인과 전기적으로 연결되는 스토리지 캐패시터 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 스토리지 캐패시터 연장부의 폭은 상기 인접하는 화소전극들 사이의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 상부기판 상에 배치되고 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 제1 편광축을 갖는 상부 편광판을 더 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 하부기판 상에 배치되고 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 제2 편광축을 갖는 하부 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 편광축은 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 0도이고, 상기 제2 편광축이 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 90도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 화소 영역의 측면은 상기 액정표시장치의 평면도를 기준으로 45도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  25. 제17항에 있어서, 상기 화소전극은 복수의 화소전극부들, 상기 화소전극부들 사이에 형성된 보조개구패턴 및 상기 화소전극부들을 전기적으로 연결하는 커플링 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 공통전극은 복수개의 개구패턴들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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