KR20080087507A - 액정표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치는, 게이트 배선과; 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 형성되어 있으며, 화소영역에서 상호 교호적으로 반복하여 배치되어 있는 화소전극과 공통전극을 포함하는 전극층; 및 화소전극 및 공통전극과 적어도 일부 중첩하도록 마련되어 있는 차단층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 액정표시장치의 대비비(contrast ratio)가 향상된다.

Description

액정표시장치와 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
도 1a 및 도1b는 종래의 박막트랜지스터 기판에 형성된 화소(pixel)의 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판의 배치도이며,
도3은 본 발명의 제1실시예에 따르는 게이트 배선, 공통전압선, 및 차단층을 도시한 도면이고,
도4는 도2 및 도3의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이며,
도5a 및 도5b는 본 발명의 제2실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판의 구조를 설명하기 위한 도면이고,
도6a 및 6b는 본 발명의 제3실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판의 구조를 설명하기 위한 도면이며,
도7a 내지 도7c는 본 발명의 제1실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 액정표시패널 100 : 박막트랜지스터 기판
110 : 제1절연기판 121 : 게이트선
123 : 게이트 전극 125 : 공통전압선
128 : 차단층 129 : 차단배선
130 : 게이트 절연막 131 : 공통전압 접촉구
141 : 데이터선 143 : 데이터 패드
145 : 소스 전극 148 : 드레인 전극
150 : 보호막 151 : 드레인 접촉구
160 : 화소전극 161 : 제1화소전극
163 : 제2화소전극 170 : 공통전극
171 : 제1공통전극 173 : 제2공통전극
200 : 컬러필터 기판 210 : 제2절연기판
220 : 블랙매트릭스 230 : 컬러필터층
240 : 오버코트막 300 : 액정층
본 발명은 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 대비비(contrast ratio)가 향상된 액정표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(liquid crystal display device), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode), 전기 영동표시장치(Electrophoretic indication display) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이러한 평판표시장치 중에서 액정표시장치(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)는 CRT에 비하여 얇고 가볍고 또한 소모전력이 작은 장점을 가지고 있어 많이 사용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 2개의 전극(화소전극, 공통전극) 사이의 전위차에 의하여 생성된 전계를 변화시켜 액정의 배열상태를 제어하고, 액정의 배열상태에 따라 빛의 투과율을 조절하여 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 액정표시장치는 액정표시패널과, 액정표시패널의 후방에 위치하는 백라이트 유닛을 포함한다. 그리고, 액정표시패널은 컬러필터가 형성되어 있는 컬러필터 기판과, 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판 및 컬러필터기판과 박막트랜지스터 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
여기서, 박막트랜지스터 기판(1)은, 도1a및 도1b에 도시된 바와 같이, 절여기판(2) 상에 상호 교차하도록 형성되어 있는 게이트 배선(3)과 데이터 배선(4)을 포함한다. 게이트 배선(3)은 통상 가로방향으로 연장되어 있는 게이트선(3a)과, 게이트선(3a)의 단부에 형성되어 있는 게이트 패드(미도시) 및 게이트선(3a)의 일부로 박막트랜지스터(TFT)를 구성하는 게이트 전극(3b)을 포함한다. 게이트 전극(3b)은 게이트선(3a)보다 더 큰 폭을 가지도록 마련될 수 있다. 그리고, 데이터 배선(4)은 통상 세로방향으로 연장되어 있는 데이터선(4a)과, 데이터선(4a)의 단부에 형성되어 있는 데이터 패드(4b)를 포함한다. 그리고, 게이트 배선(3) 및 공통전압 선(8)과 데이터 배선(4) 사이에는 게이트 절연막(9)이 개재되어 있으며, 게이트선(3a)과 데이터선(4a)이 교차하여 형성된 영역은 화소영역(pixel area)으로 정의된다. 게이트 배선(3)과 데이터 배선(4) 상에는 보호막(5)이 형성되어 있다. 그리고, 보호막(5) 상에는, IPS(In Plane Switching) 구조의 화소(Pixel)의 경우, 상호 반복하여 교대로 형성되어 있는 화소전극(6)과 공통전극(7)이 형성되어 있다. 화소전극(6)과 공통전극(7)은 일반적으로 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)를 포함하여 제조된다. 그리고, 공통전극(7)에 공통전압(Vcom)을 인가하기 위한 공통전압선(8)이 화소영역(pixel area)의 가장자리를 따라 마련되어 있다.
한편, 이와 같은 액정표시장치는 선명한 화면을 구현하기 위하여 블랙화면의 밝기와 화이트 화면의 밝기의 비로 정의되는 대비비(contrast ratio)가 높을 것이 요구된다.
그러나, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)의 투명한 도전물질로 이루어진 화소전극(6) 및 공통전극(7)을 포함하는 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판(1) 후방에서 조사되는 빛의 투과율이 상대적으로 높아 밝은 화이트 화면을 구현할 수는 있으나, 블랙화면 구현시 화소전극(6) 및 공통전극(7)을 투과하는 빛을 완벽하게 차단할 수 없어 대비비(contrast ratio)가 낮은 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 대비비(contrast ratio)가 향상된 액정표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 대비비(contrast ratio)가 향상된 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 게이트 배선과; 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 형성되어 있으며, 화소영역에서 상호 교호적으로 반복하여 배치되어 있는 화소전극과 공통전극을 포함하는 전극층; 및 화소전극 및 공통전극과 적어도 일부 중첩하도록 마련되어 있는 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판에 의하여 달성된다.
여기서, 차단층은 게이트 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
그리고, 차단층은 게이트 배선과 분리되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 차단층은 데이터 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
그리고, 차단층은 데이터 배선과 분리되어 있을 수 있다.
여기서, 화소전극은, 화소영역의 일측에 위치하는 게이트 배선에 인접하여 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1화소전극과, 제1화소전극으로부터 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2화소전극을 포함하고, 공통전극은 화소영역의 타측에 위치하는 게이트 배선에 인접하여 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1공통전극과, 제1공통전극으로부터 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2공통 전극을 포함하며, 제2화소전극과 제2공통전극은 화소영역에 서로 반복하여 배치되어 있을 수 있다.
그리고, 차단층은 화소영역에서 서로 이격되어 배치되어 있는 복수의 차단배선을 포함하며, 차단배선은 제2화소전극 및 제2공통전극을 따라 형성되어 제2화소전극 및 제2공통전극과 적어도 일부 중첩하고 있을 수 있다.
또한, 차단층은 제2화소전극 및 제2공통전극의 형상과 실질적으로 동일하게 마련될 수 있다.
그리고, 차단배선은 제2화소전극 및 제2공통전극 중 어느 하나와 중첩하도록 마련되어 있을 수 있다.
또한, 차단배선은 서로 분리되어 제2화소전극 및 제2공통전극 중 적어도 어느 하나를 따라 배열되어 있는 복수의 서브차단부로 이루어질 수 있다.
여기서, 전극층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 몰리브덴(molybdenum)과 티타늄(titanium)의 합금 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 차단층과 전극층 사이에 개재되어 있는 유기물질의 보호막을 더 포함할 수 있다.
또한, 화소영역의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 게이트 배선의 연장방향으로 상호 연결되어 있는 공통전압선을 더 포함하며, 공통전압선은 제1화소전극과 적어도 일부 중첩하고 있고, 공통전극과 공통전압 접촉구를 통하여 연결되어 있을 수 있다.
그리고, 공통전압선은 게이트 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따라, 절연기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와; 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와; 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의하는 화소영역에 차단층을 형성하는 단계; 및 차단층과 적어도 일부 중첩되도록 전극층을 형성하는 단계를 포함하며, 차단층은 서로 이격되어 있는 복수의 차단배선을 포함하며, 차단배선은 데이터 배선을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의하여 달성된다.
여기서, 차단층은 게이트 배선과 동시에 동일한 물질로 형성될 수 있다.
그리고, 차단층은 데이터 배선과 동시에 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 전극층은, 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1화소전극과, 제1화소전극으로부터 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2화소전극으로 이루어진 화소전극과; 게이트 배선을 따라 형성되어 있으며 제1화소전극의 반대쪽에 위치하는 제1공통전극과, 제1공통전극으로부터 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 제2공통전극으로 이루어진 공통전극을 포함하며, 제2화소전극과 제2공통전극은 상호 교호적으로 반복 배치되어 있으며, 차단배선과 적어도 일부 중첩하고 있을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하에 서 어떤 막(층)이 다른 막(층)의 위에(상에) 형성되어(위치하고) 있다는 것은, 두 막(층)이 접해 있는 경우 뿐만 아니라 두 막(층) 사이에 다른 막(층)이 존재하는 경우도 포함한다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판의 배치도이고, 도3은 본 발명의 제1실시예에 따르는 게이트 배선, 공통전압선, 및 차단층을 도시한 도면이며, 도4는 도2 및 도3의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정표시패널(10)과, 액정표시패널(10)의 후방에 배치되어 액정표시패널(10)의 배면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.
여기서, 액정표시패널(10)은, 도4에 도시된 바와 같이, 각 화소(pixel)의 동작을 제어 및 구동하는 스위칭 및 구동 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: T)가 마련되어 있는 박막트랜지스터 기판(100)과, 상기 박막트랜지스터 기판(100)과 대향 접착되어 있는 컬러필터 기판(200) 및 양 기판(100, 200) 사이에 위치하고 있는 액정층(300)을 포함한다.
먼저, 박막트랜지스터 기판(100)에 대하여 설명한다.
박막트랜지스터 기판(100)은, 도2에 도시된 바와 같이, 제1절연기판(110)과, 제1절연기판(110) 상에 세로방향으로 형성되어 있는 게이트 배선(121, 123)과, 게이트 배선(121, 123)과 교차하도록 마련된 데이터 배선(141, 143, 145, 148)과, 게이트 배선(121, 123)과 데이터 배선(141, 143, 145, 148)의 교차지점에 형성된 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(T), 및 게이트 배 선(121, 123)과 데이터 배선(141, 143, 145, 148)이 교차하여 정의하는 화소영역(pixel area, P)에 형성된 전극층을 포함한다. 여기서, 전극층은 화소전극(160)과 공통전극(170)을 포함한다. 그리고, 본 발명에 따르는 박막트랜지스터 기판(100)은 게이트 배선(121, 123)과 동일한 층에 형성된 공통전압선(125)과 차단층(128)을 더 포함한다.
제1절연기판(110)으로는 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 기판이 사용될 수 있다.
게이트 배선(121, 123)은, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 가로방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 단부에 연결되어 외부로부터의 게이트 신호를 인가 받아 게이트선(121)으로 전달하는 게이트 패드(미도시), 및 게이트선(121)의 일부로써 박막트랜지스터(T)를 구성하는 게이트 전극(123)을 포함한다. 게이트 전극(123)은, 도2에 도시된 바와 같이, 게이트선(121)으로부터 폭이 확장된 형태로 형성되거나, 도시된 바와 달리, 게이트선(121)으로부터 일부가 분기되어 있는 형태로 마련될 수 있다.
게이트 배선(121, 123)과 동일한 층에는, 도3에 도시된 바와 같이, 공통전압선(125)과 차단층(128)이 형성되어 있다.
공통전압선(125)은, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(121, 123)과 데이터 배선(141, 143, 145, 148)이 교차하여 정의하는 화소영역(pixel area, P)의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 게이트선(121)의 연장방향을 따라 상호 연결되어 있다. 공통전압선(125)은 후술할 공통전압 접촉구(131)을 통하여 공통전 극(170)과 연결되어 있으며, 공통전극(170)에 공통전압(Vcom)을 인가한다. 이러한 공통전압선(125)은 게이트 배선(121, 123) 동일한 재질로 동시에 형성되나, 물리적으로 분리되어 있다. 한편, 공통전압선(125)의 형상한 도면에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
차단층(128)은, 도4에 도시된 바와 같이, 후술할 화소전극(160) 및 공통전극(170)과 적어도 일부 중첩하도록 마련되어 있다. 본 발명의 제1실시예에 따르는 차단층(128)은, 도3및 도4에 도시된 바와 같이, 화소영역(pixel area, P)에서 서로 이격되도록 배치된 복수의 차단배선(129)으로 이루어져 있다. 차단배선(129)은 후술할 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)을 따라 형성되어 있으며, 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)과 중첩되도록 형성되어 있다. 즉, 차단배선(129)으로 이루어진 차단층(128)은 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)의 형상과 중첩되도록 실질적으로 동일한 형상으로 마련되어 있다. 구체적으로, 복수의 차단배선(129)은 데이터선(141)과 평행하게 위치하고 있으며, 데이터선(141)과 유사하게 꺽쇄형상(<)과 같이 일부 절곡된 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 차단배선(129)은 게이트선(121)의 연장방향으로 서로 일정간격 이격되어 배치되어 있다. 차단배선(129) 사이의 간격(d1)은 제2화소전극(163)과 제2공통전극(173) 사이의 간격(d2)과 실질적으로 동일하다. 그리고, 차단배선(129)의 개수는 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)의 개수와 동일하게 마련되어 있으며, 각각의 차단배선(129)은 서로 분리되어 있다. 또한, 차단배선(129)의 폭(w1)은 제2화소전극(163) 또는 제2공통전극(173)의 폭(w2)과 실질적으로 동일하거나 작게 마련된다. 이러한 차단층(128)은 게이트 배선(121, 123) 및 공통전압선(125)과 동일한 물질로 동시에 형성된다.
상술한 바와 같이, 차단층(128)의 형상을 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)의 형상과 실질적으로 동일하게 마련하는 이유는 블랙화면 구현시 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)을 통하여 투과되는 빛의 양을 최소화시켜 액정표시장치의 대비비(contrast ratio)를 향상시키기 위한 것이다.
차단층(128)의 마련하는 이유를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 종래에는, 도1b에 도시된 바와 같이, 제2화소전극(163) 및 제2공통전극(173)의 하부에는 어떠한 층(layer)이 마련되어 있지 않았다. 이에 따라, 블랙화면 구현시 박막트랜지스터 기판(100)을 통과한 빛은 제1절연기판(2), 게이트 절연막(9), 보호막(5) 및 화소전극(6) 또는 공통전극(7)을 통과하게 된다. 그러나, 본 발명에 따르는 박막트랜지스터 기판(100)을 통과하는 빛은, 도4에 도시된 바와 같이, 종래와 비교하여 차단층(128)을 더 통과하여야 한다. 여기서, 차단층(128)은 상술한 바와 같이 빛의 투과율이 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 보다 낮은 금속패턴으로 마련되어있다. 이에 따라, 블랙화면 구현시 화소전극(160) 및 공통전극(170)을 통과하는 빛의 투과율은 낮아져 종래와 비교하여 100%에 가까운 블랙화면을 구현할 수 있다. 한편, 화이트 화면 구현시 차단층(128)에 의하여 빛의 투과율이 낮아져 화이트 화면의 밝기가 저하될 우려가 있다. 그러나, 화이트 화면의 밝기가 저하되는 정도보다도 블랙화면의 밝기가 어두워지는 정도가 더 크기 때문에 종래와 비교하여 대비비(contrast ratio)가 향상된다. 이에 따라, 선명한 화면이 구현된다.
한편, 제2화소전극(163)과 제2공통전극(173)의 형상에 대하여는 화소전극(160)과 공통전극(170)을 설명하는 단락에서 구체적으로 설명하도록 한다.
이러한 게이트 배선(121, 123), 공통전압선(125) 및 차단층(128)은 금속 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 몰리브덴, 망간, 텅스텐, 니켈, 알루미늄, 크롬, 금, 은 및 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 다중층으로 게이트 배선(121, 123)과 공통전압선(125)을 형성하는 이유는 각 금속 또는 합금의 단점을 보완하고 원하는 물성을 얻기 위함이다.
게이트 배선(121, 123), 공통전압선(125), 차단층(128) 및 이들에 의하여 덮여 있지 않은 제1절연기판(110) 상에는 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(130)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 등으로 이루어진 무기 절연막이다. 게이트 절연막(130)에는 공통전압선(125)의 일부를 노출시키는 공통전압 접촉구(131)가 형성되어 있다. 공통전극(170)은 공통전압 접촉구(131)를 통하여 공통전압선(125)으로부터 공통전압(Vcom)을 인가 받는다.
그리고, 구체적으로 도시되지 않았으나, 게이트선(121)과 데이터선(141)이 교차하는 영역에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 즉, 게이트 전극(123) 상에는, 도시되지 않았으나, 반도체층, 저항접촉층이 차례로 적층되어 있다. 반도체층은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 결정형 실리콘(poly silicon) 등의 반도체로 이루어질 수 있다. 그리고, 반도체층의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 등의 물질로 만들어진 저항접촉층이 형성되어 있다.
데이터 배선(141, 143, 145, 148)은 게이트 절연막(130) 상에 게이트선(121)과 교차하도록 일방향으로 연장되어 있는 데이터선(141)과, 상기 데이터선(141)의 단부에 마련되어 외부로부터 구동 또는 제어신호를 전달 받는 데이터 패드(143)와, 데이터선(141)으로부터 분지되어 게이트 전극(123)으로 연장된 소스 전극(145) 및 게이트 전극(123) 상에서 소스 전극(145)과 이격 배치되어 있는 드레인 전극(148)을 포함한다. 여기서, 데이터선(141)은, 도2에 도시된 바와 같이, 꺽쇄형상(<)과 같이 일부 절곡된 형상으로 마련될 수도 있으며, 도시되지 않았으나, 직선형상으로 마련될 수도 있다. 드레인 전극(148)은 소스 전극(145)과 분리되어 상기 게이트 전극(123)에 인접한 공통전압선(125) 상으로 연장되어 있다. 이에 의하여, 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
데이터 배선(141, 143, 145, 148)의 재료로는 Al, Cr, Mo, Au, Pt, Pd 및 이들의 합금들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 데이터 배선(141, 143, 145, 148)은 상기 재료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단일층 또는 복수의 층으로 마련될 수 있다. 데이터선(141)은 게이트선(121)과 절연교차하여 복수의 화소영역(pixel area, P)를 정의하며, 게이트 전극(123) 상의 소스 전극(145)과 드레인 전극(148) 사이영역은 채널영역으로 정의된다.
게이트 절연막(130) 및 데이터 배선(141, 143, 145, 148) 상에는 보호막(150)이 형성되어 있다. 보호막(150)에는 드레인 전극(148)을 노출시키는 드레인 접촉구(151)가 형성되어 있다. 보호막(150)은 유기 절연물질로 이루어질 수 있으며, 일예로, 아크릴계 고분자를 포함할 수 있다. 여기서, 보호막(150)의 두껍게 형 성하는 것이 바람직한데, 이는 차단층(128)과 제2화소전극(163) 또는 제2공통전극(173) 사이에 형성될 수 있는 용량(capacity)을 최소화하기 위함이다. 차단층(128)과 제2화소전극(163) 또는 제2공통전극(173) 사이에 형성될 수 있는 용량(capacity)은 액정층(300)의 배열에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
보호막(150) 상에는 전극층이 형성되어 있다. 전극층은 화소전극(160)과 공통전극(170)을 포함한다.
먼저, 화소전극(160)은 게이트 전극(123)에 인접하여 공통전압선(125)의 일부와 중첩되도록 형성되어 있는 제1화소전극(161)과, 상기 제1화소전극(161)으로부터 상기 데이터선(141)을 따라 복수개로 분리도어 연장되어 있는 제2화소전극(163)을 포함한다. 즉, 제1화소전극(161)은 화소영역(P)의 일측에 위치하며, 게이트선(121)을 따라 연장되어 있다. 그리고, 제2화소전극(163)은 상기 데이터선(141)과 같이 적어도 일부 절곡된 형태로 마련되어 있으며, 후술할 제2 공통전극(173)과 교대로 반복하여 위치하도록 마련되어 있다. 그리고, 제2화소전극(163)은 상술한 차단배선(129)과 중첩되도록 마련되어 있다.
다음, 공통전극(170)은 상술한 제1화소전극(161)의 반대되는 측면(화소영역의 타측)에 위치하며 공통전압선(125)과 일부 중첩되도록 마련되어 있는 제1공통전극(171)과, 제1공통전극(171)으로부터 상기 데이터선(141)을 따라 복수개로 분리도어 연장되어 있는 제2공통전극(173)을 포함한다. 제1공통전극(171)은 공통전압선(125)과 중첩되는 영역에서 공통전압 접촉구(151)를 통하여 공통전압선(125)과 연결되어 있다. 이에 따라, 공통전압(170)은 공통전압선(125)으로부터 공통전 압(Vcom)을 인가 받는다. 제2공통전극(173)은 데이터선(141)과 같이 일부 절곡된 형상으로 마련되어 있으며, 제1화소전극(161)이 위치하는 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 제2공통전극(173)은 제2 화소전극(163)과 상호 교호적으로 반복하도록 배치되어 있다. 또한, 제2공통전극(173)은 상술한 차단배선(129)과 중첩되도록 마련되어 있다.
상술한 공통전극(170)과 화소전극(160)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 및 몰리브덴(molybdenum)과 티타늄(titanium)의 합금 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 몰리브덴(molybdenum)과 티타늄(titanium)의 합금은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 비교하여 상대적으로 빛의 투과율이 낮은 물질이다. 몰리브덴(molybdenum)과 티타늄(titanium)의 합금을 이용하여 화소전극(160)과 공통전극(170)을 제조할 경우, 블랙화면 구현시 화소전극(160) 및 공통전극(170)을 통과하는 빛의 투과율은 낮아져 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 화소전극(160) 및 공통전극(170)을 형성한 경우와 비교하여 상대적으로 100%에 더 가까운 블랙화면을 구현할 수 있다. 한편, 화이트 화면 구현시 차단층(128)에 의하여 빛의 투과율이 낮아져 화이트 화면의 밝기가 저하될 우려가 있다. 그러나, 화이트 화면의 밝기가 저하되는 정도보다도 블랙화면의 밝기가 어두워지는 정도가 더 크기 때문에 ITO 또는 IZO를 사용하여 화소전극(160) 및 공통전극(170)을 형성하는 경우와 비교하여 대비비(contrast ratio)가 향상되는 장점이 있다.
그리고, 공통전극(170)과 화소전극(160)은 동시에 동일한 물질로 제조된다. 화소전극(160)과 공통전극(170) 사이에는 전계(electric field)가 형성되며, 전계(electric field)에 따라 액정층(300)을 구성하는 액정분자의 배열상태를 조절한다.
다음, 컬러필터 기판(200)에 대하여 설명하겠다.
도4에 도시된 바와 같이, 제2절연기판(210) 위에 블랙매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙매트릭스(220)는, 도4에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 기판(100)에 형성된 게이트 배선(121, 123), 공통전압선(125) 및 박막트랜지스터(T)를 가릴 수 있는 매트릭스(matrix) 형상으로 마련되어 있다. 블랙매트릭스(220)는 일반적으로 적색, 녹색 및 청색 필터 사이를 구분하며, 박막트랜지스터 기판(100)에 위치하는 박막트랜지스터(T)로의 직접적인 광조사를 차단하는 역할을 한다. 또한, 블랙매트릭스(220)는 인접한 화소 사이의 빛샘을 방지하는 역할을 한다. 블랙매트릭스(220)는 통상 검은색 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 이루어져 있다. 상기 검은색 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용한다.
컬러필터층(230)은 블랙매트릭스(220)를 경계로 하여 적색, 녹색 및 청색 필터가 반복되어 형성된다. 컬러필터층(230)은 백라이트 유닛(도시하지 않음)으로부터 조사되어 액정층(300)을 통과한 빛에 색상을 부여하는 역할을 한다. 컬러필터층(230)은 통상 감광성 유기물질로 이루어져 있다.
컬러필터층(230)과 컬러필터층(230)이 덮고 있지 않은 블랙매트릭스(220)의 상부에는 오버코트막(240)이 형성되어 있다. 오버코트막(240)은 컬러필터층(230)을 평탄화하면서, 컬러필터층(230)을 보호하는 역할을 하며 통상 아크릴계 에폭시 재 료가 많이 사용된다.
이어, 액정층(300)은 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 사이에 위치한다. 액정층(300)은 복수의 액정분자로 이루어져 있으며, VA(vertically aligned)모드일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 액정이 사용될 수 있다.
이하, 도5a 내지 도6b를 참조하여 본 발명의 제2실시예와 제3실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시장치에 대하여 설명한다. 제2실시예 및 제3실시예에서는 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하도록 하며, 설명이 생략된 부분은 상기 제1실시예에 따른다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하여 설명하기로 한다.
제2실시예는, 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 제1실시예와 비교하여, 차단층(128)의 형성위치 및 형성단계가 상이하다.
제2실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판(100)에 형성된 차단층(128)은, 도5b에 도시된 바와 같이, 데이터 배선(141, 143, 145, 148)과 동일한 층에 형성되어 있다. 즉, 차단층(128)은, 도5a에 도시된 바와 같이, 제1실시예와 달리 데이터 배선(141, 143, 145, 148)과 동시에 동일한 물질로 형성되어 있다. 그리고, 차단층(128)은 데이터 배선(141, 143, 145, 148)과 물리적으로 분리되어 형성되며, 제1실시예와 같이 복수의 차단배선(128)을 포함한다.
이에 의하여, 제1실시예와 서로 다른 구조를 가지나, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제3실시예는, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 제1실시예와 비교하여 차단층(128)의 형상이 상이하다. 즉, 제1실시예에서의 차단층(128)은 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조) 및 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)과 동일한 형상으로 마련되어 모두 중첩되어 있으나, 제3실시예에 따르는 차단층(128)은 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조) 및 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)과 다른 형상으로 마련되어 일부만 중첩되어 있다.
먼저, 도6a에 도시된 바와 같이, 차단층(128)은 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조)의 형상과 동일한 형상으로 마련되어 있다. 즉, 차단층(128)은 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조)과만 중첩하도록 마련되어 있으며, 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)과는 중첩되지 않도록 마련되어 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 차단층(128)은 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)과만 중첩하도록 마련될 수도 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 차단층(128)은 복수개의 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조) 중 일부 및 복수개의 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조) 중 일부와만 중첩되도록 마련될 수도 있다.
다음, 도6b에 도시된 바와 같이, 차단층(128)을 구성하는 차단배선(129)은 복수의 서브차단부(129a)로 이루어져 있다. 즉, 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조) 또는 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)을 따라 형성된 복수의 서브차단부(129a)가 군집을 이루어 하나의 차단배선(129)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 차단층(128)이 제2화소전극(163, 도2 및 도4참조) 또는/ 및 제2공통전극(173, 도2 및 도4참조)과 일부만 중첩되도록 형성하는 이유는 차단층(128)에 의하여 빛이 차단되는 정도를 조절하여 최적의 대비비(contrast ratio)를 구현하기 위함이다. 최적의 대비비(contrast ratio)는 차단층(128)의 여러 디자인(형상)을 기초로 실험을 통하여 계산될 수 있다.
이하, 도7a 내지 도7c를 통하여 본 발명의 제1실시예에 따르는 액정표시장치의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 공지의 액정표시장치 제조방법과 구별되는 특징적인 부분을 중심으로 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 공지된 액정표시장치의 제조방법에 따른다.
먼저, 도7a에 도시된 바와 같이, 제1절연기판(미도시) 상에 게이트 배선(121, 123), 공통전압선(125) 및 차단층(128)을 동시에 동일한 물질로 형성한다. 여기서, 게이트 배선(121, 123)은, 도7a에 도시된 바와 같이, 가로방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 단부에 연결되어 외부로부터의 게이트 신호를 인가 받아 게이트선(121)으로 전달하는 게이트 패드(미도시), 및 게이트선(121)의 일부로써 박막트랜지스터를 구성하는 게이트 전극(123)을 포함하도록 형성되어있다. 공통전압선(125)은 화소영역(P, 도2참조)의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 게이트선(121)의 연장방향을 따라 상호 연결되어 있다. 차단층(128)은 복수의 차단배선(129)을 포함하며, 차단배선(129)은 형성될 데이터선(141)과 유사하게 꺽쇄형상(<)과 같이 일부 절곡된 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 차단배선(129)은 게이트선(121)의 연장방향으로 서로 일정간격 이격되어 배치되어 있다.
다음, 도시되지 않았으나, 게이트 배선(121, 123), 공통전압선(125) 및 차단층(128)을 덮는 게이트 절연막(130, 도4참조)을 형성한다. 그리고, 게이트 전극(123) 상의 게이트 절연막(130, 도4참조)에 반도체층 및 저항접촉층을 형성한다.
그 후, 도7b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(130, 도4참조) 상에 데이터 배선(141, 143, 145, 148)을 형성한다. 데이터 배선(141, 143, 145, 148)은 게이트 절연막(130) 상에 게이트선(121)과 교차하도록 일방향으로 연장되어 있는 데이터선(141)과, 상기 데이터선(141)의 단부에 마련되어 외부로부터 구동 또는 제어신호를 전달 받는 데이터 패드(143)와, 데이터선(141)으로부터 분지되어 게이트 전극(123)으로 연장된 소스 전극(145) 및 게이트 전극(123) 상에서 소스 전극(145)과 이격 배치되어 있는 드레인 전극(148)을 포함하도록 형성되어 있다. 여기서, 데이터선(141)은 꺽쇄형상(<)과 같이 일부 절곡된 형상으로 마련되어 있다.
다음, 도시되지 않았으나, 데이터 배선(141, 143, 145, 148) 상에 보호막(150, 도4참조)을 형성한다.
이어, 도7c에 도시된 바와 같이, 형성된 차단층(128)과 적어도 일부 중첩되도록 전극층을 형성한다. 여기서, 전극층은 화소전극(160) 및 공통전극(170)을 포함한다. 화소전극(160)은 게이트 배선(121, 123)을 따라 형성되어 있는 제1화소전극(161)과, 제1화소전극(161)으로부터 데이터선(141)을 따라 연장되어 있는 복수의 제2화소전극(163)을 포함하도록 마련되어 있다. 그리고, 공통전극(170)은 게이트 배선(121, 123)을 따라 형성되어 있으며 제1화소전극(161)의 반대쪽에 위치하는 제1공통전극(171)과, 제1공통전극(171)으로부터 데이터선(141)을 따라 연장되어 있는 제2공통전극(173)을 포함하도록 마련되어 있다. 그리고, 제2화소전극(163)과 제2공통전극(173)은 상호 교호적으로 반복 배치되도록 마련되어 있으며, 차단배선(129)과 중첩하도록 마련되어 있다.
이에 의하여, 본 발명의 제1실시예에 따르는 박막트랜지스터 기판이 제조된다.
이후, 공지의 방법에 따라 컬러필터 기판(200, 도4참조)을 제조한 후, 박막트랜지스터 기판(100)과 컬러필터 기판(200, 도4참조) 사이에 액정층(300, 도4참조)을 주입하여 액정표시패널을 완성한다.
한편, 구체적으로 도시되지 않았으나, 본 발명의 제2실시예에 따르는 액정표시장치는, 차단층(128)을 데이터 배선(141, 143, 145, 148) 형성과 동시에 동일한 물질로 형성하여 제조할 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 대비비(contrast ratio)가 향상된 액정표시장치가 제공된다.
또한, 대비비(contrast ratio)가 향상된 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (18)

  1. 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 형성되어 있으며, 상기 화소영역에서 상호 교호적으로 반복하여 배치되어 있는 화소전극과 공통전극을 포함하는 전극층; 및
    상기 화소전극 및 상기 공통전극과 적어도 일부 중첩하도록 마련되어 있는 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단층은 상기 게이트 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차단층은 상기 게이트 배선과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차단층은 상기 데이터 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형 성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차단층은 상기 데이터 배선과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 화소전극은, 상기 화소영역의 일측에 위치하는 상기 게이트 배선에 인접하여 상기 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1화소전극과, 상기 제1화소전극으로부터 상기 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2화소전극을 포함하고,
    상기 공통전극은 상기 화소영역의 타측에 위치하는 상기 게이트 배선에 인접하여 상기 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1공통전극과, 상기 제1공통전극으로부터 상기 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2공통전극을 포함하며,
    상기 제2화소전극과 상기 제2공통전극은 상기 화소영역에 서로 반복하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어,
    상기 차단층은 상기 화소영역에서 서로 이격되어 배치되어 있는 복수의 차단배선을 포함하며,
    상기 차단배선은 상기 제2화소전극 및 상기 제2공통전극을 따라 형성되어 상기 제2화소전극 및 상기 제2공통전극과 적어도 일부 중첩하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제7항에 있어,
    상기 차단층은 상기 제2화소전극 및 상기 제2공통전극의 형상과 실질적으로 동일하게 마련된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제7항에 있어,
    상기 차단배선은 상기 제2화소전극 및 상기 제2공통전극 중 어느 하나와 중첩하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제7항에 있어,
    상기 차단배선은 서로 분리되어 상기 제2화소전극 및 상기 제2공통전극 중 적어도 어느 하나를 따라 배열되어 있는 복수의 서브차단부로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 몰리브덴(molybdenum)과 티타늄(titanium)의 합금 중 어느 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차단층과 상기 전극층 사이에 개재되어 있는 유기물질의 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제6항에 있어,
    상기 화소영역의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선의 연장방향으로 상호 연결되어 있는 공통전압선을 더 포함하며,
    상기 공통전압선은 상기 제1화소전극과 적어도 일부 중첩하고 있고, 상기 공통전극과 공통전압 접촉구를 통하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어,
    상기 공통전압선은 상기 게이트 배선과 동일한 층에, 동일한 물질로 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 절연기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차하여 정의하는 화소영역에 차단층을 형성하는 단계; 및
    상기 차단층과 적어도 일부 중첩되도록 전극층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 차단층은 서로 이격되어 있는 복수의 차단배선을 포함하며, 상기 차단배선은 상기 데이터 배선을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어,
    상기 차단층은 상기 게이트 배선과 동시에 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제15항에 있어,
    상기 차단층은 상기 데이터 배선과 동시에 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어,
    상기 전극층은,
    상기 게이트 배선을 따라 형성되어 있는 제1화소전극과, 상기 제1화소전극으로부터 상기 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 복수의 제2화소전극으로 이루어진 화소전극과;
    상기 게이트 배선을 따라 형성되어 있으며 상기 제1화소전극의 반대쪽에 위 치하는 제1공통전극과, 상기 제1공통전극으로부터 상기 데이터 배선을 따라 연장되어 있는 제2공통전극으로 이루어진 공통전극을 포함하며,
    상기 제2화소전극과 상기 제2공통전극은 상호 교호적으로 반복 배치되어 있으며, 상기 차단배선과 적어도 일부 중첩하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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KR20160072933A (ko) * 2014-12-15 2016-06-24 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

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