KR20080078993A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 발명으로, 특히 액정표시장치는 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수 개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 각 게이트 라인과 평행하게 형성되는 공통 라인과, 상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극과, 상기 각 화소 전극 내부에 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되어 십자 형태로 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
횡전계방식(IPS), 수직배향, 러빙공정, 콘트라스트비(contrast ratio)

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치를 나타내는 평면도
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 액정표시장치에서 액정의 구동원리를 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타내는 평면도
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타내는 단면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 온/오프 상태에서 액정의 위치를 나타내는 평면도
도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치의 온/오프 상태에서 액정의 위치를 나타내는 단면도
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정평면도
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정단면도
<도면의 주요 부호에 대한 명칭>
12, 112 : 게이트 라인 18, 118 : 데이터 라인
30, 130 : 공통 라인 34, 52, 134 : 공통 전극
26, 54, 126 : 화소 전극 12a, 112a : 게이트 전극
116 : 반도체층 18a, 118a : 소스 전극
20, 120 : 드레인 전극 150 : 배향막
60, 140 : 액정
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 콘트라스트비(contrast ratio)를 높이고, 시야각에 따른 시감 특성의 차이를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 발명이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이 외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
상기 액정표시장치는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.
구체적으로, 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 방식(Twisted Nematic Mode)과, 한 기판상에 두 개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode) 등 다양하다.
이중, 상기 횡전계방식 액정표시장치는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러 필터 어레이 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판으로 구성된다.
이때, 상기 컬러 필터 어레이 기판에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러 필터층이 형성된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소영역를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 지점에 형성된 박 막 트랜지스터와, 화소영역에 서로 교번하여 형성되며 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극으로 구성된다.
이하에서는 종래의 액정표시장치에 대해 설명한다. 도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.
종래의 액정표시장치는 기판 상에 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(12)이 배열되고, 게이트 라인(12)과 교차하여 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(18)이 배열된다.
그리고 게이트 라인(12)과 데이터 라인(18)이 교차되어 정의된 각 화소 영역에는 화소 전극(26)과 공통 전극(34)이 교번하여 형성됨으로써 횡전계를 발생시키고, 이로 인해 액정이 구동된다.
또한, 게이트 라인(12)에 인가되는 신호에 의해 스위칭 되어 데이터 라인(18)에 인가되는 신호를 각 화소 전극(26)에 전달하기 위하여 게이트 라인(12)과 데이터 라인(18)의 교차 부위에는 복수 개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
여기서, 박막 트랜지스터는 게이트 라인(12)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(12a)과, 게이트 전극(12a) 상부에 형성되는 반도체층(도시하지 않음)과, 데이터 라인(18)으로부터 돌출되어 게이트 전극(12a) 상부 일측에 형성되는 소스 전극(18a)과, 상기 소스 전극(18a)과 일정한 간격을 갖고 게이트 전극(12a) 상부 타측에 형성되는 드레인 전극(20)을 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 게이트 라인(12)과 평행하도록 공통 라인(30)이 형성되고, 상기 공통 전극(34)은 공통 라인(30)에서 분기되어 형성된다. 공통 라인(30)과 게이트 라 인(12) 사이에는 공통 라인(30)으로부터 돌출된 스토리지 전극(32)이 형성되어 있으며, 이 부분은 드레인 전극(20) 및 화소 전극(26)과 오버랩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 데이터 신호를 안정적으로 유지시키도록 하기 위해 필요한 것이다.
도시는 생략하였으나, 게이트 라인(12) 및 게이트 전극(12a)을 포함한 기판 전면에는 게이트 절연막이 형성되어 반도체층과의 사이를 절연하는 역할을 하고 있으며, 소스 전극(18a) 및 드레인 전극(20)을 포함한 기판 전면에는 보호막이 형성되어 있다. 또한, 드레인 전극(20)의 상부의 보호막에는 콘택홀(24)이 형성되어 있으며, 화소 전극(26)은 콘택홀(24)을 통해 드레인 전극(20)과 전기적으로 연결되어 있다.
상기와 같이 횡전계방식으로 구동되는 액정표시장치는 블랙(Black)상태의 휘도가 높아서, 콘트라스트비(contrast ratio)가 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 수평 배향을 하기 위해 배향제를 인쇄한 후 러빙 공정을 거치는데, 이때 러빙에 의한 이물로 인하여 불량이 발생한다. 그리고, 러빙 방향에 대하여 시야각에 따라 시감 특성의 차이가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 먼저, 블랙 상태의 휘도를 낮추고, 이에 따라 콘트라스트비(contrast ratio)를 높일 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 러빙 공정을 생략함으로써, 러빙에 의한 불량을 줄이고, 공정을 단순화할 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하나의 화소 영역을 네 개의 부영역(sub-domain)으로 나누어 구동함으로써 시야각에 따른 시감 특성의 차이를 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치는 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수 개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 각 게이트 라인과 평행하게 형성되는 공통 라인과, 상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극과, 상기 각 화소 전극 내부에 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되어 십자 형태로 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 공통 라인, 공통 전극, 및 화소 전극이 형성된 상기 기판 상부 전면에 형성되는 수직 배향막을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법은 매트릭스 형태로 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계, 기판 상에 일방향으로 서로 교번하도록 복수 개의 게이트 라인 및 공통 라인과, 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되고 상기 각 화소 영역의 중앙부분에 십자 형태로 공통 전극을 형성하는 단 계, 상기 게이트 라인과 교차하는 복수 개의 데이터 라인을 형성하는 단계, 상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 화소 전극을 형성한 후, 기판 전면에 수직배향막을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 제조방법은 매트릭스 형태로 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계, 기판 상에 일방향으로 서로 교번하도록 복수 개의 게이트 라인 및 공통 라인과, 상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극과, 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되고 상기 각 화소 영역의 중앙부분에 십자 형태로 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 라인, 공통 라인, 게이트 전극, 공통 전극을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 게이트 라인과 교차하는 복수 개의 데이터 라인 및 상기 반도체층 상부 양측에 서로 이격되어 형성되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 데이터 라인, 소스 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부를 일부 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 기판 전면에 수직배향막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 액정표시장치의 구동원리를 설명하 면 다음과 같다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 액정표시장치에서 액정의 구동원리를 나타내는 도면이다.
먼저, 기판 상부의 중앙에 위치한 마름모 형상의 공통 전극(52)에 공통 전압이 인가되고, 공통 전극(52)을 중심으로 하여 서로 대칭되도록 형성된 네 개의 삼각형 형상의 화소 전극(54)에 화소 전압이 인가된다. 이때, 화소 전극(54)의 한 변이 공통 전극(52)의 한 모서리와 서로 마주보도록 형성된다.
도 2a를 참고하면 오프(off) 상태에서는 공통 전극(52)과 화소 전극(54) 사이에 위치한 액정(60)의 장축이 수직 배향으로 이루어진 배향막(도시하지 않음)에 의해 기판에 대해 수직한 방향으로 위치하게 된다.
다음으로 도 2b를 참고하면 온(on) 상태에서는 공통 전극(52)과 화소 전극(54) 사이의 전계에 의하여 액정(60)의 장축이 기판에 평행한 방향으로 위치하게 된다.
일반적인 횡전계방식의 액정표시장치에서는 배향막이 수평 배향으로 이루어지므로 오프(off) 상태에서 액정의 장축은 기판과 수평한 방향으로 위치하고, 온(on)상태에서도 공통 전극과 화소 전극 사이의 전계에 따라 액정이 장축이 기판과 수평한 방향으로 이동하게 된다. 반면에, 본 발명에 의한 액정표시장치에서는 오프(off) 상태에서는 액정의 장축이 기판과 수직한 방향으로 위치하고, 온(on)상태에서는 액정의 장축이 기판과 수평한 방향으로 이동하게 된다.
다음으로 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시장치에 대해 상세 히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
먼저, 본 발명에 의한 액정표시장치는 기판(110) 상에 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수 개의 게이트 라인(112)이 배열되고, 각 게이트 라인(112)과 교차하여 일정한 간격을 갖고 복수 개의 데이터 라인(118)이 배열된다.
그리고, 게이트 라인(112)과 데이터 라인(118)이 교차되어 정의된 각 화소 영역에는 화소 전극(126)과 공통 전극(134)이 형성되며, 두 전극 사이에는 횡전계가 발생하고, 이로 인해 액정이 구동된다. 이때, 화소 전극(126)은 화소 영역의 외곽부분에 사각형상으로 형성되고, 내부가 팔각형상으로 뚫려있으며, 그 내부에 공통 전극(134)이 형성된다. 공통 전극(134)은 화소 영역의 중앙부분에 마름모 형상으로 형성되는 중앙부(134a)와 중앙부(134a)로부터 상하좌우의 네 방향으로 분기되어 형성되는 핑거부(134b)로 구성되어 있다.
즉, 화소 전극(126)은 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 형성되고, 공통 전극(134)은 화소 전극(126)의 내부에 십자 형태로 형성된다.
따라서 하나의 화소 영역은 공통 전극(134)과 화소 전극(126)에 의해 네 개의 부영역(sub-domain)으로 정의되고, 각 부영역(sub-domain)은 육각형의 형상을 가지게 된다.
또한, 게이트 라인(112)에 인가되는 신호에 의해 스위칭 되어 데이터 라 인(118)에 인가되는 신호를 각 화소 전극(126)에 전달하기 위하여 게이트 라인(112)과 데이터 라인(118)의 교차 부위에는 복수 개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
여기서, 박막 트랜지스터는 게이트 라인(112)으로부터 돌출되는 게이트 전극(112a)과, 게이트 전극(112a) 상부에 형성되는 반도체층(116)과, 데이터 라인(118)으로부터 돌출되어 반도체층(116) 상부 일측에 형성되는 소스 전극(118a)과, 상기 소스 전극(118a)과 일정한 간격을 갖고 반도체층(116) 상부 타측에 형성되는 드레인 전극(120)을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 게이트 라인(112)과 평행하도록 공통 라인(130)이 형성되고, 앞서 설명한 공통 전극(134)의 핑거부(134b) 가운데 중앙부(134a)의 하측에 형성된 핑거부(134b)는 공통 라인(130)과 연결되도록 형성된다. 또한, 게이트 라인(112)과 공통 라인(130) 사이에 공통 라인(130)으로부터 돌출되어 형성되는 스토리지 전극(132)의 상부에는 드레인 전극(120) 및 화소 전극(126)이 오버랩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 데이터 신호를 안정적으로 유지시키도록 하기 위해 필요한 것이다.
게이트 라인(112) 및 게이트 전극(112a)을 포함한 기판(110) 전면에는 게이트 절연막(114)이 형성되어 반도체층(116)과의 사이를 절연하는 역할을 하고 있으며, 소스 전극(118a) 및 드레인 전극(120)을 포함한 기판(110) 전면에는 보호막(122)이 형성되어 있다. 또한, 드레인 전극(120)의 상부의 보호막(122)에는 콘택홀(124)이 형성되어 있으며, 화소 전극(126)은 콘택홀(124)을 통해 드레인 전 극(120)과 전기적으로 연결되어 있다.
상기와 같이 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 기판(110)을 박막 트랜지스터 어레이 기판이라 한다.
도시는 생략하였으나, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대향하는 기판에는 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층이 형성되어 있으며, 이를 컬러 필터 어레이 기판이라 한다.
또한, 컬러 필터층 상부에 기판을 평탄화하기 위하여 오버코트층이 더 형성될 수 있다.
서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러 필터 어레이 기판에는 각각 배향막이 형성되어 있으며, 본 발명에 의한 액정표시장치에서는 수직 배향막이 형성되어 양 기판 사이에 형성되는 액정층은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 기판에 대하여 수직한 방향으로 배향된다.
상기와 같은 액정표시장치는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 화소 영역에 화소 전극 및 공통 전극이 서로 교번하도록 형성되어 횡전계를 발생시키는 방식으로 구동된다. 이러한 방식으로 구동되는 액정표시장치를 횡전계방식(In-Plane Switching Mode) 액정표시장치라 한다.
다음으로 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시장치의 온/오프 상태에서 액정의 움직임을 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 액정표시장치의 온/오프 상태에서 액정의 위치를 나타내는 평면도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b의 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 본 발명에 의한 액정표시장치의 온/오프 상태에서 액정의 위치를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치는 오프(off) 상태에서 액정(140)이 기판(110)에 대하여 수직한 방향으로 위치한다.
즉, 배향막(150)으로 수직배향막이 형성되어 있으므로 프리틸트각(pretilt angle)이 기판(110)에 대하여 90°이다. 이에 따라 액정(140)의 장축이 기판(110)에 대하여 수직한 방향으로 서있게 된다.
반면, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치는 온(on) 상태에서 액정(140)이 기판(110)에 대하여 수평한 방향으로 위치한다.
즉, 화소 영역의 외곽부분에 사각형상으로 형성되고, 내부가 팔각형상으로 뚫린 형태의 화소 전극(126)과, 화소 영역의 중앙부분에 마름모 형상로 형성되는 중앙부(134a)와 중앙부(134a)로부터 상하좌우의 네 방향으로 분기되어 형성되는 핑거부(134b)로 구성된 공통 전극(134) 사이에 전계가 형성되고, 전계의 형성 방향에 따라 액정(140)이 움직이게 된다.
액정은 전기적인 특성분류에 따라 유전율 이방성이 양(+)인 포지티브(positive) 액정과 음(-)인 네거티브(negative) 액정으로 구분될 수 있으며, 유전율 이방성이 양인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향으로 액정분자의 장축이 평행하게 배열하고, 유전율 이방성이 음인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향과 액정분자의 장축이 수직하게 배열한다.
본 발명과 같은 횡전계방식으로 구동되는 액정표시장치의 경우 일반적으로 포지티브(positive) 액정을 사용한다. 따라서 상기에서 동일한 기판에 서로 마주보고 형성되는 화소 전극(126)과 공통 전극(134) 사이에 전계가 형성되면, 육각형 형상의 부영역(sub-domain)에 있는 액정(140)은 그 장축이 기판(110)에 평행한 방향으로 배열하게 된다.
다음으로 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정평면도이고, 도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정단면도이다.
먼저, 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 화소 영역이 정의된 투명한 유리 재질의 기판(110) 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 저저항 금속 물질을 적어도 한층 이상으로 증착한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 금속 물질을 패터닝하여 기판(110) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수 개의 게이트 라인(112) 및 이로부터 돌출되는 게이트 전극(112a)과, 게이트 라인(112)과 평행한 공통 라인(130) 및 이로부터 하측으로 돌출되는 스토리지 전극(132)과, 공통 라인(130)으로부터 분기되는 공통 전극(134)을 형성한다.
이때, 공통 전극(134)은 화소 영역의 중앙부분에 마름모 형상으로 형성되는 중앙부(134a)와 중앙부(134a)로부터 상하좌우의 네 방향으로 분기되어 형성되는 핑거부(134b)로 구성되어 있다. 또한, 공통 전극(134)의 핑거부(134b) 가운데 중앙부(134a)의 하측에 형성된 핑거부(134b)가 공통 라인(130)과 연결되도록 형성한다.
이어, 게이트 라인(112), 게이트 전극(112a), 공통 라인(130), 스토리지 전극(132), 공통 전극(134)을 포함한 기판(110) 전면에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 절연물질을 증착하여 게이트 절연막(114)을 형성한다.
도 8b와 같이, 게이트 절연막(114) 상부의 기판(110) 전면에 순수한 비정질 실리콘 및 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 적층하고, 포토 및 식각 공정을 통해 이를 패터닝하여 게이트 전극(112a) 상부에 반도체층(116)을 형성한다.
도 7b 및 도 8c와 같이, 반도체층(116)을 포함한 기판(110) 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질 중 어느 하나를 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착한다.
이어, 금속 물질을 포토 및 식각 공정을 통해 패터닝하여 각 게이트 라인(112)과 교차하여 일정한 간격을 갖는 복수 개의 데이터 라인(118)과, 데이터 라인(118)으로부터 반도체층(116)의 상부 일측으로 돌출되는 소스 전극(118a)과, 소스 전극(118a)과 일정한 간격을 갖도록 반도체층(116)의 상부 타측에 드레인 전극(120)을 형성한다. 이때, 드레인 전극(120)은 스토리지 전극(132)의 상부까지 연장되도록 형성하여, 드레인 전극(120)과 스토리지 전극(132)이 소정부분 오버랩되 도록 한다.
도 8d와 같이, 소스 전극(118a) 및 드레인 전극(120)을 포함한 기판(110) 전면에 무기재료인 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiO2)을 화학기상증착 방법으로 증착하거나, 유기재료인 BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴계 수지(acryl resin)를 도포하여 보호막(122)을 형성한다.
이어, 드레인 전극(120)의 표면이 소정부분 노출되도록 보호막(122)을 패터닝하여 콘택홀(124)을 형성한다.
도 7c 및 도 8e와 같이, 콘택홀(124)을 포함한 기판(110) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 금속을 증착한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 투명한 금속을 패터닝하여 콘택홀(124)을 통해 드레인 전극(120)과 전기적으로 연결되고, 화소 영역의 외곽부분에 사각형상을 가지고, 내부가 팔각 형상으로 뚫린 형태로 화소 전극(126)을 형성한다.
따라서 화소 영역의 외곽부분에는 화소 전극(126)이 형성되고, 중앙부분에는 공통 전극(134)이 형성되어, 하나의 화소 영역은 공통 전극(134)과 화소 전극(126)에 의해 네 개의 부영역(sub-domain)으로 정의되고, 각 부영역(sub-domain)은 육각형의 형상을 가지게 된다.
또한, 화소 전극(126)은 스토리지 전극(132)의 상부까지 연장되어 형성되며, 드레인 전극(120) 및 화소 전극(126)은 스토리지 전극(132)과 오버랩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 데이터 신호를 안정적으로 유지시키도 록 하기 위해 필요한 것이다.
상기와 같이 게이트 전극(112a), 소스 전극(118a), 드레인 전극(120)으로 구성된 박막 트랜지스터가 형성된 기판(110)을 박막 트랜지스터 어레이 기판이라 한다. 또한, 도시는 생략하였으나, 컬러필터, 블랙매트릭스가 구비된 컬러필터 어레이 기판을 준비한다. 이때 컬러필터 어레이 기판에는 컬러필터를 평탄화하기 위한 오버코트층이 더 구비될 수도 있다.
그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 어레이 기판 각각의 상부 전면에 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 광배향막인 폴리실록산-신나메이트, 셀룰로오스-신나메이트 등의 배향막 원료액을 인쇄하고, 상기 배향막 원료액을 60℃∼80℃ 정도의 온도로 가열하여 1차 경화한 다음, 좀더 높은 80℃∼200℃ 정도의 온도로 가열하여 2차 경화하여 수직배향막을 형성한다. 이로써, 양 기판에 대하여 수직한 방향으로 즉, 프리틸트각(pretilt angle)이 90°가 되도록 배향막이 형성된다.
이어, 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판을 합착하고 양 기판 사이에 액정층을 형성한다.
이때, 양 기판 사이에 액정층을 형성하기 위한 방법으로 액정을 주입하는 방법과 적하하는 방법이 있다. 먼저, 액정주입방식은 양 기판을 합착한 후 모세관 현상과 압력차를 이용하여 양 기판 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방식으로, 이는 액정주입에 장시간이 소요되므로 기판이 대면적화되면 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
반면, 액정적하방식은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 컬러필터 어레이 기판 상에 액정을 적하하여 액정층을 형성하고, 양 기판을 합착하는 공정으로 이루어진다. 이와 같이 액정적하방식은 기판 상에 직접 액정을 적하한 후 양 기판을 합착하므로 진공주입방식에 비해 액정층을 형성하는데 단시간이 소요되는 장점이 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 수직 배향을 함으로써 액정이 초기 상태에 수직으로 배열되므로 블랙 상태의 휘도를 낮추고, 이에 따라 콘트라스트비(contrast ratio)를 높이는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 러빙 공정을 생략함으로써, 러빙에 의한 불량을 줄이고, 공정을 단순화하는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 하나의 화소 영역을 네 개의 부영역(sub-domain)으로 나누어 구동함으로써 시야각에 따른 시감 특성의 차이를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수 개의 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터;
    상기 각 게이트 라인과 평행하게 형성되는 공통 라인;
    상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극;
    상기 각 화소 전극 내부에 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되어 십자 형태로 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 영역의 외곽부에 사각형상으로 형성되고, 내부가 팔각형상으로 뚫려있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 화소 영역의 중앙부분에 마름모 형상으로 형성되는 중앙부와 상기 중앙부로부터 상하좌우의 네 방향으로 분기되어 형성되는 핑거부로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공통 전극의 중앙부로부터 하측으로 분기되어 있는 핑거부가 상기 공통 라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 화소 영역은 상기 공통 전극과 화소 전극에 의해 네 개의 부영역으로 정의되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는
    상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상부에 형성되는 반도체층;
    상기 데이터 라인으로부터 돌출되어 상기 반도체층의 상부 일측에 형성되는 소스 전극;
    상기 소스 전극과 일정한 간격을 갖고 상기 반도체층의 상부 타측에 형성되는 드레인 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트 라인, 데이터 라인, 공통 라인, 공통 전극, 및 화소 전극이 형성된 상기 기판 상부 전면에 형성되는 수직 배향막을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 매트릭스 형태로 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계;
    기판 상에 일방향으로 서로 교번하도록 복수 개의 게이트 라인 및 공통 라인과, 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되고 상기 각 화소 영역의 중앙부분에 십자 형태로 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인과 교차하는 복수 개의 데이터 라인을 형성하는 단계;
    상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 영역의 외곽부는 사각 형상으로, 내부는 팔각 형상으로 뚫린 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 화소 영역의 중앙부분에 마름모 형상의 중앙부와, 상기 중앙부로부터 상하좌우의 네 방향으로 분기되는 핑거부로 구성되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공통 전극의 중앙부로부터 하측으로 분기되어 있는 핑거부가 상기 공통 라인과 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 한 화소 영역은 상기 공통 전극과 화소 전극에 의해 네 개의 부영역으로 정의되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항에 있어서,
    상기 화소 전극을 형성한 후, 기판 전면에 수직배향막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수직 배향막은 배향막 원료액을 인쇄하고, 가열을 통해 경화시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 매트릭스 형태로 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계;
    기판 상에 일방향으로 서로 교번하도록 복수 개의 게이트 라인 및 공통 라인과, 상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극과, 상기 공통 라인과 전기적으로 연결되고 상기 각 화소 영역의 중앙부분에 십자 형태로 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인, 공통 라인, 게이트 전극, 공통 전극을 포함한 기판 전면 에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인과 교차하는 복수 개의 데이터 라인 및 상기 반도체층 상부 양측에 서로 이격되어 형성되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 라인, 소스 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부를 일부 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀을 통해 드레인 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 각 화소 영역의 외곽부를 둘러싸도록 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 전면에 수직배향막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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