KR20080073017A - 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20080073017A KR1020070011496A KR20070011496A KR20080073017A KR 20080073017 A KR20080073017 A KR 20080073017A KR 1020070011496 A KR1020070011496 A KR 1020070011496A KR 20070011496 A KR20070011496 A KR 20070011496A KR 20080073017 A KR20080073017 A KR 20080073017A
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황보상우
석준형
진용석
주진호
민 강
주묘경
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도(surface waviness)를 가지는 알칼리계 유리 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 상기 반도체와 접촉하고 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 그리고 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
소다라임 유리 기판, 표면 파상도, 게이트 절연막, 색 필터

Description

표시판 및 그 제조 방법{DISPLAY PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고,
도 3은 도 1의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 9a는 사전 열처리 여부에 따라 박막 형성 후 기판의 길이 변화량을 보여주 는 막대 그래프이고,
도 9b는 대류 방식에 의한 열처리 여부에 따라 박막 형성 후 기판의 길이 변화량을 보여주는 막대 그래프이다.
<도면 부호의 설명>
3: 액정층 310: 액정 분자
11, 21: 배향막 12, 22: 편광자
81, 82: 접촉 보조 부재 83: 유지 전극선 연결 다리
91, 92a, 92b, 71, 72a, 72b: 절개부
100, 200: 표시판 110, 210: 절연 기판
115: 평탄화막 121: 게이트선
124: 게이트 전극 129: 게이트선의 끝 부분
131: 유지 전극선 133a-133d: 유지 전극
140: 게이트 절연막 151, 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
179: 데이터선의 끝 부분 180, 180p: 보호막
180q: 차단막 183a, 183b, 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230R, 230B: 색 필터 270: 공통 전극
본 발명은 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판(이하, '박막 트랜지스터 표시판'이라 함)에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판(이하, '공통 전극 표시판'이라 함)에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조가 주류이다. 이러한 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 표시판에 형성한다.
이러한 표시판은 절연 기판과 그 위에 적층되어 있는 복수의 박막을 포함한다.
이 때 절연 기판은 유리와 같은 투명 물질로 만들어질 수 있는데, 유리로 만들어진 기판은 알칼리 성분이 함유되어 있지 않은 무알칼리계 유리 기판과 알칼리 성분이 함유되어 있는 알칼리계 유리 기판으로 나눌 수 있다.
이 중 무알칼리계 유리 기판은 약 1700℃의 고온에서 용융하고 유리 양면이 공기에 의해 냉각되는 퓨전(fusion) 공법에 의해 제조되므로 제조 비용이 높다.
한편 알칼리계 유리 기판은 비교적 낮은 용융 온도에서 제조할 수 있으므로 무알칼리계 유리 기판에 비하여 제조 비용을 낮출 수는 있지만, 기판의 한 면은 공기 중에서 냉각되고 다른 한 면은 액체 위에서 냉각되는 플로팅(floating) 공법에 의해 제조되므로 기판의 운반 방향에 따라 기판 표면에 요철이 생겨 표면 평탄성이 불량하다. 이러한 요철은 외부에서 표시 얼룩으로 시인될 수 있다.
또한 알칼리계 유리 기판은 후속하는 박막 형성 공정 중 기판 중에 함유되어 있는 알칼리 성분이 용출될 수 있어서 소자의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서 기판의 표면 평탄성을 높여 표시 얼룩을 개선하는 한편 소자의 안정성을 확보하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시판은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도(surface waviness)를 가지는 알칼리계 유리 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위 에 형성되어 있는 반도체, 상기 반도체와 접촉하고 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 그리고 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함한다.
상기 알칼리계 유리 기판은 20Å 이하의 표면 거칠기(surface roughness)를 가질 수 있다.
상기 게이트 절연막은 질화규소(SiNx)를 포함하며, 500Å 내지 4500Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 게이트 절연막은 증착 밀도가 다른 제1 게이트 절연막 및 제2 게이트 절연막을 포함할 수 있다.
상기 알칼리계 유리 기판은 소다라임 유리기판일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시판은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도(surface waviness)를 가지는 알칼리계 유리 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 상기 반도체와 접촉하고 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 드레인 전극과 연결되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 화소 전극, 그리고 상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 위치하는 색 필터를 포함한다.
상기 색 필터는 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 화소 전극 사이에 위치하며, 상기 색 필터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 무기 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 색 필터는 상기 기판과 상기 게이트 전극 사이에 위치하며, 상기 색 필터와 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 평탄화막을 더 포함할 수 있다.
상기 색 필터의 하부에 위치하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체의 상부에 위치하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 가지는 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 상기 반도체 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계는 상기 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계는 상기 기판 위에 평탄화막을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막 및 반도체를 형성하는 단계는 250℃ 이하의 온도에서 증착할 수 있다.
상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 제1 게이트 절연막을 적층하는 단계, 그리고 상기 제1 게이트 절연막과 다른 증착 조건에서 제2 게이트 절연막을 적층하여 상기 제1 게이트 절연막과 상기 제2 게이트 절연막이 서로 다른 밀도를 갖도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계 전에 상기 기판을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판을 대류식 오븐(convection oven)에서 150 내지 400℃의 온도로 열처리하거나 상기 기판을 노(furnace)에서 400 내지 500℃의 온도로 열처리할 수 있다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계 전에 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성한 후에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고 상기 색 필터 위에 무기절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극을 형성하는 단계 전에 상기 기판 위에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고 상기 색 필터 위에 평탄화 막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 알칼리계 유리기판을 열처리하는 단계, 상기 알칼리계 유리기판이 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 갖도록 연마하는 단계, 상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 형성한 후에 250℃ 이하의 온도에서 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 상기 반도체를 형성한 후에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 알칼리계 유리기판을 열처리하는 단계, 상기 알칼리계 유리기판이 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 갖도록 상기 기판 위에 평탄화 막을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 형성한 후에 250℃ 이하의 온도에서 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 상기 반도체를 형성 한 후에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 경우 뿐만 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 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 3은 도 1의 박막 트랜지스터 표시판과 도 2의 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 도 1, 도 3 및 도 4를 참고하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
박막 트랜지스터 표시판(100)은 투명한 절연 기판(110) 및 그 위에 적층되어 있는 복수의 박막을 포함한다.
절연 기판(110)은 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리(soda lime glass)로 만들어진다.
소다라임 유리는 플로팅 공법과 같이 비교적 낮은 용융 온도에서 제조할 수 있으므로 제조 비용면에서 유리한 반면, 소다라임 유리로 만들어진 표시판은 흑점 및/또는 줄무늬와 같은 표시 얼룩이 시인될 수 있다.
본 발명자는 소다라임 유리 기판을 사용한 경우에 나타나는 표시 얼룩의 원인을 찾기 위하여 소다라임 유리 기판의 표면 파상도(surface waviness)를 변화시키면서 얼룩의 발생 여부를 확인하였다. 여기서 표면 파상도는 표면이 고르지 못한 정도, 즉 표면에서 반복적으로 나타나는 요철이 이상 표면으로부터 벗어나는 정도를 수치화한 것으로 그 수치가 높을수록 표면의 굴곡이 큰 것이고 그 수치가 낮을수록 표면의 굴곡이 작고 평탄한 것이다.
그 결과, 표 1과 같이 소다라임 유리 기판의 표면 파상도가 약 0.06㎛ 이하인 경우 외부에서 얼룩이 시인되지 않는 것을 알았다(2㎝ 스캐닝 기준).
[표 1]
Figure 112007010603821-PAT00001
또한 본 발명자는 표면 파상도보다 좁은 범위에서 표면이 고르지 못한 정도를 수치화한 표면 거칠기(surface roughness)를 변화시켜본 결과, 표면 거칠기가 2㎜ 스캐닝 기준으로 약 20 이하인 경우 표시 얼룩이 시인되지 않음을 알았다. 여기서 표면 거칠기는 원자력 현미경(atomic force microscope, AFM)을 기판의 한 방향을 따라 주사하여 측정할 수 있다.
본 실시예에서는 이와 같이 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110)이 소정 범위 이하의 표면 파상도 및 표면 거칠기를 가지도록 함으로써 소다라임 유리를 사용한 경우에 시인되는 표시 얼룩을 감소시킬 수 있다.소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거 나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합 및 복수의 연결부(connection)(133e)를 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 위쪽에 가깝다.
제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)은 세로 방향으로 뻗으며 서로 마주한다. 제1 유지 전극(133a)은 줄기선에 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지며, 자유단은 돌출부를 포함한다. 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)은 대략 제1 유지 전극(133a)의 중앙에서 제2 유지 전극(133b)의 하단 및 상단까지 비스듬하게 뻗어 있다. 연결부(133e)는 인접한 유지 전극(133a-133d) 집합 사이에 연결되어 있다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위의 저저항성 도전체로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80° 인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2) 따위로 만들어질 수 있으며 두께가 약 1,000 내지 4,500Å일 수 있다. 게이트 절연막(140)은 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110)으로부터 용출되는 알칼리 성분을 차단하는 역할도 하므로 알칼리 성분의 용출을 차단하기 위한 별도의 차단막이 필요하지 않다.
게이트 절연막(140)은 막질이 다른 두 층을 포함할 수 있으며, 이 중 상부 게이트 절연막(도시하지 않음)은 하부 게이트 절연막(도시하지 않음)보다 높은 밀도로 형성되어 우수한 막질을 가질 수 있다. 예컨대 게이트 절연막(140)의 두께가 약 4500Å일 때, 상부 게이트 절연막은 약 500Å이고 하부 게이트 절연막은 약 4000Å일 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다.
선형 반도체(151) 위에는 돌출부(163)를 가진 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(도시하지 않음) 및 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재의 돌출부(163)는 섬형 저항성 접촉 부재(165)와 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
선형 반도체(151)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 고립된 금속편(isolated metal piece)(178)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121), 유지 전극선(131)의 줄기선 및 연결부(133e)와 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 전압을 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있으며, 막대형 끝 부분은 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
고립 금속편(178)은 제1 유지 전극(133a) 부근의 게이트선(121) 위에 위치한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178)은 게이트선(121)과 마찬가지로 저저항성 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 약 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 고립된 금속편(178) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(180p)이 형성되어 있다. 보호막(180p)은 질화규소 또 는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있다.
보호막(180p) 위에는 색 필터(230R, 230B)가 형성되어 있다. 여기서 색 필터(230R)는 적색 필터이고 색 필터(230B)는 청색 필터이다. 색 필터(230R, 230B)는 데이터선(171)에 의해 구획되는 화소 열을 따라 데이터선(171)과 나란한 방향으로 적색 필터(230R), 녹색 필터(도시하지 않음) 및 청색 필터(230B)가 길게 뻗어 있을 수 있으며, 화소 열에 교번하여 형성되어 있다.
색 필터(230R, 230B) 위에는 차단막(capping layer)(180q)이 형성되어 있다. 차단막(180q)은 질화규소와 같은 무기 물질로 만들어질 수 있으며, 색 필터(230R, 230B)로부터 아웃개싱(outgassing)을 차단하여 잔상 발생을 줄일 수 있다.
차단막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기(capacitor)(이하, '액정 축전 기(liquid crystal capacitor)' 라 함)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a-133d)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
각 화소 전극(191)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 거의 평행한 네 개의 주 변을 가지며 네 모퉁이가 모따기되어 있는(chamfered) 대략 사각형 모양이다. 화소 전극(191)의 모딴 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다. 화소 전극(191)에는 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)가 형성되어 있으며, 화소 전극(191)은 이들 절개부(91-92b)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할된다. 절개부(91-92b)는 화소 전극(191)을 이등분하는 가상의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 왼쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)과 각각 중첩한다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직으로 뻗어 있다.
중앙 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 뻗으며 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(91)의 입구는 하부 절개부(92a)와 상부 절 개부(92b)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다. 중앙 절개부(91)는 가로부 및 이와 연결된 한 쌍의 사선부를 포함한다. 가로부는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 짧게 뻗어 있으며, 한 쌍의 사선부는 가로부에서 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 향하여 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)와 각각 거의 나란하게 뻗어 있다.
따라서, 화소 전극(191)의 하반부는 하부 절개부(92a)에 의하여 두 개의 영역으로 나뉘고, 상반부 또한 상부 절개부(92b)에 의하여 두 개의 영역으로 분할된다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로 변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 제1 유지 전극(133a) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는데 사용할 수 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
다음, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한 다.
공통 전극 표시판(200)은 투명한 절연 기판(210) 위에 복수의 박막이 형성되어 있는 구조이다.
절연 기판(210)은 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리(soda lime glass)로 만들어진다. 상술한 바와 같이 절연 기판(210)은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가진다.
소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 및 IZO 따위의 투명한 도전체로 만들어질 수 있으며, 공통 전극(270)에는 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합이 형성되어 있다.
하나의 절개부(71-72b) 집합은 하나의 화소 전극(191)과 마주하며 중앙 절개부(71), 하부 절개부(72a) 및 상부 절개부(72b)를 포함한다. 절개부(71-72b) 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(91-92b) 사이 또는 절개부(92a, 92b)와 화소 전극(191)의 모딴 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71-72b)는 화소 전극(191)의 하부 절개부(92a) 또는 상부 절개부(92b)와 거의 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다. 절개부(71-72b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(72a, 72b)는 각각 사선부와 가로부 및 세로부를 포함한다. 사선부는 대략 화소 전극(191)의 위쪽 또는 아래쪽 변에서 왼쪽 변으로 뻗는다. 가로부 및 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
중앙 절개부(71)는 중앙 가로부, 한 쌍의 사선부 및 한 쌍의 종단 세로부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 왼쪽 변에서부터 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 오른쪽으로 뻗는다. 한 쌍의 사선부는, 중앙 가로부의 끝에서부터 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 향하여 중앙 가로부와 둔각을 이루면서, 각각 하부 및 상부 절개부(72a, 72b)와 거의 나란하게 뻗는다. 종단 세로부는 해당 사선부의 끝에서부터 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 따라 오른쪽 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
절개부(71-72b)의 수효 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(71-72b)와 중첩하여 절개부(71-72b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 거의 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다.
전기장 생성 전극(191, 270)의 절개부(71-72b, 91-92b)와 화소 전극(191)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어 낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(71-72b, 91-92b)의 변과 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다.
도 3을 참고하면, 하나의 절개부 집합(71-72b, 91-92b)은 화소 전극(191)을 복수의 부영역(sub-area)으로 나누며, 각 부영역은 화소 전극(191)의 주 변과 빗각을 이루는 두 개의 주 변(primary edge)을 가진다. 각 부영역의 주 변은 편광자(12, 22)의 편광축과 약 45°를 이루며, 이는 광 효율을 최대로 하기 위해서이다.
각 부영역 위의 액정 분자들은 대부분 주 변에 수직인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
절개부(71-72b, 91-92b)의 모양 및 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
적어도 하나의 절개부(71-72b, 91-92b)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전기장 생성 전극(191, 270)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 편광축(X, Y)은 서로 직교하며 사선 절개부(92a, 92b) 및 절개부(71-72b)의 사선부와 대략 45°의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
양 표시판(100, 200) 사이에는 이들을 지지하는 기둥형 간격재(column spacer)(320)가 형성되어 있다. 기둥형 간격재(320)는 박막 트랜지스터 부분, 게이트선(121) 및/또는 데이터선(171)에 대응하는 위치에 형성될 수 있으며 액정 물질에 영향을 미치지 않는 유기 물질로 만들어질 수 있다.
액정층(3)의 액정 분자(310)는 음의 유전율 이방성을 가지며, 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광자(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.
그러면, 도 1, 도 2 및 도 4를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110, 210)을 준비한다.
소다라임 유리의 경우 열 팽창율 계수가 높기 때문에 박막 형성 전에 유리의 열역학적 상태를 안정시키기 위한 사전 열처리(pre-compaction)를 수행한다. 사전 열처리는 고온의 박막 형성 단계 전에 미리 기판에 열처리를 함으로써 기판을 미리 팽창 또는 수축시키는 것이다. 이와 같은 사전 열처리에 의해 후술하는 박막 형성 공정 중에 소다라임 유리 기판이 팽창 또는 수축하는 정도를 감소시킬 수 있어서 박막 형성 공정 중 정렬오차(misalign)를 줄일 수 있다.
열처리는 다음과 같은 두 가지 방법으로 수행할 수 있다.
하나는, 고온의 노(furnace)에 기판을 두고 열처리하는 방법이다. 이 때 노는 약 400℃, 약 450℃ 및 약 500℃에서 각각 40분씩 유지하는 것이 바람직하다. 도 9a는 사전 열처리 여부에 따라 박막 형성 후의 기판의 길이 변화량을 보여주는 막대 그래프이다. 도 9a에서 보는 바와 같이, 사전 열처리를 하지 않은 경우(T0)에는 박막 형성 후의 기판의 길이 변화량이 약 11ppm인데 반하여, 약 400℃(T1), 약 450℃(T2) 및 약 500℃(T3)에서 차례로 사전 열처리를 한 경우 기판의 길이 변화량은 약 5-6ppm으로, 그 차이가 현저하게 줄었음을 알 수 있다.
다른 하나는, 대류식 오븐(convection oven)에 기판을 두고 열풍 팬(fan)에 의한 대류 방식으로 열처리하는 방법이다. 이 때 오븐의 온도는 약 150 내지 400℃에서 약 30분 내지 12시간 동안 수행할 수 있으며, 예컨대 약 220℃에서 2시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 도 9b는 대류 방식에 의한 열처리 여부에 따라 박막 형성 후의 기판의 길이 변화량을 보여주는 막대 그래프이다. 도 9b에서 보는 바와 같이, 열처리를 하지 않은 경우(B0)에는 박막 형성 후의 기판의 길이 변화량이 약 11ppm인데 반하여, 약 220℃에서 2시간 동안 열처리한 경우(B1) 기판의 길이 변 화량은 약 5ppm으로, 그 차이가 현저하게 줄었음을 알 수 있다.
이러한 열처리에 의해 후속 공정에서 기판이 고온에 노출되는 경우에도 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110, 210)이 수축 또는 팽창하거나 변형되는 것을 줄일 수 있다.
기판의 사전 열처리 후 기판을 연마하여 기판의 표면을 평탄화한다. 연마는 기판의 표면이 약 0.6㎛ 이하의 표면 파상도 및 약 20Å 이하의 표면 거칠기를 가질 때까지 수행한다.
또는 연마를 대신하여, 기판 위에 덮개막(overcoat)(도시하지 않음)을 도포하여 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110, 210)의 요철을 가진 표면을 덮을 수도 있다.
이와 같은 기판의 사전 열처리 및 평탄화에 의해, 소다라임 유리로 만들어진 기판을 사용하여 제조 비용을 낮추는 동시에 열적으로 안정하고 표면의 평탄성을 높일 수 있다.
이러한 기판(110, 210) 위에 복수의 박막을 형성한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제조 방법을 설명한다.
기판(110) 위에 스퍼터링 따위의 방법으로 도전층을 적층하고 이를 사진 식각하여 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 게이트선(121) 및 제1, 제2, 제3 및 제4 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합 및 복수의 연결부(133e)를 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.
다음, 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 질화규소 따위로 만들어진 게이트 절연막(140), 반도체층 및 불순물이 도핑된 반도체층을 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성한다. 이 때 증착 온도는 약 250℃ 이하에서 수행한다.
여기서, 게이트 절연막(140)은 증착 조건을 다르게 하여 두 층으로 형성할 수 있다. 즉, 상부 및 하부 게이트 절연막의 증착 비율을 다르게 하여 서로 다른 밀도를 갖도록 형성할 수 있다. 이 경우 상부 게이트 절연막에는 인장응력이 형성되게 하는 한편, 하부 게이트 절연막에는 압축응력이 형성되도록 함으로써 전체적으로 응력의 보상이 이루어질 수 있게 되며, 이에 의하여 막의 벗겨짐 및 기판의 변형을 방지할 수 있게 된다.
다음 반도체층 및 불순물이 도핑된 반도체층을 식각하여 돌출부(154)를 포함하는 반도체(151)를 형성한다.
이어서 기판(110) 위에 스퍼터링 따위의 방법으로 도전층을 적층하고 이를 사진 식각하여 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178)을 형성한다.
다음 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 고립된 금속편(178) 위에 보호막(180p)을 형성하고 그 위에 색 필터(230R, 230B)를 적층한다.
이어서, 색 필터(230R, 230B) 위에 차단막(180q)을 형성하고 그 위에 ITO 또는 IZO 따위의 도전층을 적층한 후 사진 식각하여 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)를 가지는 화소 전극(191), 연결 다리(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 이어서 배향막(11)을 도포한다.
다음, 공통 전극 표시판(200)의 제조 방법을 설명한다.
기판(210) 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 이어서 ITO 따위의 투명 도전층을 적층하고 사진 식각하여 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합을 가지는 공통 전극(270)을 형성하고 그 위에 배향막(21)을 도포한다.
다음 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 합착하고 양 표시판(100, 200) 사이에 액정 물질(310)을 주입한다.
그러면 도 1 내지 도 3 및 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 도 1, 도 3 및 도 5를 참고하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다. 전술한 실시예와 중복되는 부분의 설명은 생략한다.
절연 기판(110)은 전술한 바와 마찬가지로 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리로 만들어진다. 상술한 바와 같이 절연 기판(110)은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가진다.
소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막고 백라이트(backlight)로부터 반도체(151)로 빛이 유입되는 것을 방지한다.
차광 부재(220) 위에는 색 필터(230R, 230B)가 형성되어 있다. 여기서 색 필터(230R)는 적색 필터이고 색 필터(230B)는 청색 필터이다. 색 필터(230R, 230B)는 화소 열에 교번하여 형성되어 있으며 차광 부재(220) 위에서 일부 중첩되어 있을 수 있다.
색 필터(230R, 230B) 위에는 평탄화막(115)이 형성되어 있다. 평탄화막(115)은 색 필터(230R, 230B)의 표면을 평탄화할 수 있다.
색 필터(230R, 230B) 및 평탄화막(115)은 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110)으로부터 용출되는 알칼리 물질이 소자 쪽으로 이동하는 것을 차단할 수 있다.
평탄화막(115) 위에 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합 및 복수의 연결부(133e)를 포함하는 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 돌출부(154)를 포함하는 선형 반도체(151)가 형성되어 있다.
선형 반도체(151) 위에는 돌출부(163)를 가진 복수의 선형 저항성 접촉 부 재(도시하지 않음) 및 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재의 돌출부(163)는 섬형 저항성 접촉 부재(165)와 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175) 및 복수의 고립된 금속편(178)이 형성되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 고립된 금속편(178) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 화소 전극(191), 복수의 연결 다리(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다.
각 화소 전극(191)의 모퉁이는 모따기되어 있는 대략 사각형 모양이며 모딴 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다. 화소 전극(191)에는 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)가 형성되어 있으며, 화소 전극(191)은 이들 절개부(91-92b)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할된다.
다음, 도 2, 도 3 및 도 5를 참고하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210)은 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리(soda lime glass)로 만들어진다. 상술한 바와 같이 절연 기판(210)은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가진다.
소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(210) 위에 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합을 가지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(12, 22)가 구비되어 있다.
그러면 도 1 내지 도 3 및 도 6을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저, 도 1, 도 3 및 도 6을 참고하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
절연 기판(110)은 전술한 바와 마찬가지로 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리로 만들어진다. 상술한 바와 같이 절연 기판(110)은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가진다.
소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110) 위에 색 필터(230R, 230B)가 형성되어 있다. 본 실시예는 전술한 실시예와 달리 별도의 차광 부재(220)가 없다.
색 필터(230R, 230B) 위에는 평탄화막(115)이 형성되어 있다. 평탄화 막(115)은 색 필터(230R, 230B)의 표면을 평탄화할 수 있다.
색 필터(230R, 230B) 및 평탄화막(115)은 소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(110)으로부터 유출되는 알칼리 물질이 소자 측으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
평탄화막(115) 위에 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합 및 복수의 연결부(133e)를 포함하는 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 돌출부(154)를 포함하는 선형 반도체(151)가 형성되어 있다.
선형 반도체(151) 위에는 돌출부(163)를 가진 복수의 선형 저항성 접촉 부재(도시하지 않음) 및 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175) 및 복수의 고립된 금속편(178)이 형성되어 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 그 사이에 드러나 있는 반도체(151)의 돌출부(154) 위에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 외부에서 반도체(151)로 빛이 유입되는 것을 방지한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 고립된 금속편(178) 및 노출된 반도 체(151) 부분 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 화소 전극(191), 복수의 연결 다리(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.
다음, 도 2, 도 3 및 도 6을 참고하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210)은 Na2O, CaO 및 MgO 따위의 알칼리 성분이 함유되어 있는 소다라임 유리로 만들어진다. 상술한 바와 같이 절연 기판(210)은 0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가진다.
소다라임 유리로 만들어진 절연 기판(210) 위에 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합을 가지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(12, 22)가 구비되어 있다.
그러면 도 7 및 도 8을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도8은 도 7의 액정 표시 장치를 VIII-VIII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
전술한 실시예들에서는 전기장이 없는 상태에서 액정 분자의 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되는 수직 배향형 액정 표시 장치에 대하여 설명하였지만, 본 실시예에서는 액정 분자의 장축이 두 표시판 의 표면과 나란한 수평 배향형 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 끼어있는 액정층(3)을 포함한다.
박막 트랜지스터 표시판(100)은 다음과 같은 구조를 가진다.
0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가지는 소다라임 유리 기판 위에 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 게이트선(121) 및 유지 전극(133a, 133b)을 포함하는 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있으며 그 위에는 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 돌출부(154)를 포함하는 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151) 위에는 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 선형 반도체(151)와 데이터선(171) 사이 및 선형 반도체(151)와 드레인 전극(175) 사이에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183a, 183b, 185)을 가지는 보호막(180)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 위에는 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 전술한 실시예와 달리, 화소 전극(191)은 절개부를 가지지 않는다.
공통 전극 표시판(200)은 다음과 같은 구조를 가진다.
0.06㎛ 이하의 표면 파상도 및 20Å 이하의 표면 거칠기를 가지는 소다라임 유리로 만들어진 기판(210) 위에 복수의 개구부를 가진 차광 부재(220)가 형성되어 있고 개구부 및 차광 부재(220) 위에는 색 필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220) 및 색 필터(230) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있으며, 공통 전극(270)은 전술한 실시예와 달리 절개부를 가지지 않는다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있다.
액정층(3)은 액정 분자(310)는 양의 유전율 이방성을 가지며, 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되어 있다. 이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
소다라임 유리 기판의 표면 평탄성을 높이고 알칼리 성분의 용출을 줄임으로써 표시 불량 및 소자 동작 불량을 방지한다.

Claims (30)

  1. 0.06㎛ 이하의 표면 파상도(surface waviness)를 가지는 알칼리계 유리 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극,
    상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체,
    상기 반도체와 접촉하고 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 그리고
    상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극
    을 포함하는 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 알칼리계 유리 기판은 20Å 이하의 표면 거칠기(surface roughness)를 가지는 표시판.
  3. 제1항에서,
    상기 게이트 절연막은 질화규소(SiNx)를 포함하며, 500Å 내지 4500Å의 두께로 형성되는 표시판.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트 절연막은 증착 밀도가 다른 제1 게이트 절연막 및 제2 게이트 절연막을 포함하는 표시판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 알칼리계 유리 기판은 소다라임 유리기판인 표시판.
  6. 0.06㎛ 이하의 표면 파상도(surface waviness)를 가지는 알칼리계 유리 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극,
    상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체,
    상기 반도체와 접촉하고 있는 소스 전극 및 드레인 전극,
    상기 드레인 전극과 연결되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 화소 전극, 그리고
    상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 위치하는 색 필터
    를 포함하는 표시판.
  7. 제6항에서,
    상기 색 필터는 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 화소 전극 사이에 위치하며,
    상기 색 필터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 무기 절연막을 더 포함하는 표시판.
  8. 제6항에서,
    상기 색 필터는 상기 기판과 상기 게이트 전극 사이에 위치하며,
    상기 색 필터와 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 평탄화막을 더 포함하는 표시판.
  9. 제8항에서,
    상기 색 필터의 하부에 위치하는 차광 부재를 더 포함하는 표시판.
  10. 제8항에서,
    상기 반도체의 상부에 위치하는 차광 부재를 더 포함하는 표시판.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 알칼리계 유리기판은 소다라임 유리기판인 표시판.
  12. 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 가지는 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계,
    상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계,
    상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 및 상기 반도체 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계는 상기 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계는 상기 기판 위에 평탄화막을 적층하는 단계를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 게이트 절연막 및 반도체를 형성하는 단계는 250℃ 이하의 온도에서 증착하는 표시판의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는
    제1 게이트 절연막을 적층하는 단계, 그리고
    상기 제1 게이트 절연막과 다른 증착 조건에서 제2 게이트 절연막을 적층하여 상기 제1 게이트 절연막과 상기 제2 게이트 절연막이 서로 다른 밀도를 갖도록 형성하는 단계
    를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 알칼리계 유리 기판을 준비하는 단계 전에 상기 기판을 열처리하는 단계를 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판을 대류식 오븐(convection oven)에서 150 내지 400℃의 온도로 열처리하는
    표시판의 제조 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판을 노(furnace)에서 열처리하는 표시판의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 기판의 열처리 온도는 400 내지 500℃인 표시판의 제조 방법.
  21. 제12항에서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계 전에
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성한 후에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 색 필터 위에 무기절연막을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
  22. 제12항에서,
    상기 게이트 전극을 형성하는 단계 전에
    상기 기판 위에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 색 필터 위에 평탄화 막을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
  23. 알칼리계 유리기판을 열처리하는 단계,
    상기 알칼리계 유리기판이 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 갖도록 연마하는 단계,
    상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계,
    상기 게이트 전극을 형성한 후에 250℃ 이하의 온도에서 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 및 상기 반도체를 형성한 후에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  24. 알칼리계 유리기판을 열처리하는 단계,
    상기 알칼리계 유리기판이 0.06㎛ 이하의 표면 파상도를 갖도록 상기 기판 위에 평탄화 막을 형성하는 단계,
    상기 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계,
    상기 게이트 전극을 형성한 후에 250℃ 이하의 온도에서 게이트 절연막 및 반도체를 차례로 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 및 상기 반도체를 형성한 후에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 그리고
    상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에서,
    상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는
    제1 게이트 절연막을 적층하는 단계, 그리고
    상기 제1 게이트 절연막과 다른 증착 조건에서 제2 게이트 절연막을 적층하 여 상기 제1 게이트 절연막과 상기 제2 게이트 절연막이 서로 다른 밀도를 갖도록 형성하는 단계
    를 포함하는 표시판의 제조 방법.
  26. 제23항 또는 제24항에서,
    상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판을 대류식 오븐(convection oven)에서 150 내지 400℃의 온도로 열처리하는
    표시판의 제조 방법.
  27. 제23항 또는 제24항에서,
    상기 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판을 노(furnace)에서 열처리하는 표시판의 제조 방법.
  28. 제27항에서,
    상기 기판의 열처리 온도는 400 내지 500℃인 표시판의 제조 방법.
  29. 제23항 또는 제24항에서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계 전에
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성한 후에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 색 필터 위에 무기절연막을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
  30. 제23항 또는 제24항에서,
    상기 게이트 전극을 형성하는 단계 전에
    상기 기판 위에 색 필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 색 필터 위에 평탄화 막을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
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