KR20110049478A - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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KR20110049478A KR1020090106498A KR20090106498A KR20110049478A KR 20110049478 A KR20110049478 A KR 20110049478A KR 1020090106498 A KR1020090106498 A KR 1020090106498A KR 20090106498 A KR20090106498 A KR 20090106498A KR 20110049478 A KR20110049478 A KR 20110049478A
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 있어서, 인듐-틴-옥사이드(ITO)층과 액정표시장치의 다른 구성과의 굴절율 차이를 줄임으로써 투과율이 향상된 액정표시장치를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 ITO층을 경사각증착법에 의해 형성함으로써 ITO층의 굴절율을 약 1.3~1.8 정도로 조절하고자 한다.
액정표시장치, ITO, 굴절율

Description

액정표시장치의 제조방법 {Method of fabricating liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 고투과율을 갖는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 제 1 기판(10)과, 상기 제 1 기판(10)과 이격하며 마주하는 제 2 기판(30)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(10, 30) 사이에 개재되어 있는 액정층(38)으로 이루어진다.
상기 제 1 기판(10)에는 게이트 배선(미도시)과, 데이터 배선(18)과, 박막트랜지스터(Tr)와, 화소전극(28)이 형성되어 있다. 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선(18)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선(18)에 연결되며 상기 화소영역(P)에 위치하고 있다. 또한, 상기 화소전극(28)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 연결되며 상기 화소영역(P)에 위치하고 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(12), 게이트 절연막(14), 반도체층(16), 소스 전극(20) 및 드레인 전극(22)으로 이루어진다. 상기 게이트 전극(12)은 상기 제 1 기판(10) 상에 위치하며 상기 게이트 배선으로부터 연장되어 있다. 상기 게이트 절연막(14)은 상기 게이트 전극(12) 및 상기 게이트 배선을 덮고 있다. 상기 반도체층(16)은 상기 게이트 절연막(14) 상에 위치하며 상기 게이트 전극(12)과 중첩하고 있다. 상기 반도체층(16)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층(16a)과 상기 액티브층(16a) 상에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(16b)을 포함하여 이루어진다. 상기 소스 전극(20) 및 상기 드레인 전극(22)은 상기 반도체층(16) 상에 위치하고 있다. 상기 소스 전극(20)은 상기 데이터 배선(18)으로부터 연장되며, 상기 드레인 전극(22)은 상기 소스 전극(20)과 이격하여 위치하고 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr) 및 상기 데이터 배선(18)을 덮으며 보호층(24)이 위치하고 있다. 상기 보호층(24)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(22)을 노출시키는 드레인 콘택홀(26)을 포함한다.
상기 화소전극(28)은 상기 보호층(24) 상에 위치하며 상기 드레인 콘택홀(26)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(22)과 연결되어 있다. 상기 화소전극(28)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다.
상기 제 2 기판(30)에는 상기 박막트랜지스터(Tr), 상기 데이터 배선(18), 상기 게이트 배선에 대응하여 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스(32)가 위치하고 있으며, 상기 블랙매트릭스(32) 상에는 각 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터층(34)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터층(34)은 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 갖는다. 상기 컬러필터층(34) 상에는 공통전극(36)이 위치하고 있다. 도시하지 않았으나, 상기 컬러필터층(34)과 상기 공통전극(36) 사이에는 평탄화를 위한 오버코트층이 위치할 수 있다. 상기 공통전극(36)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이 루어지며, 상기 화소전극(28)과 전계를 형성하여 상기 액정층(38)을 구동하게 된다.
종래 액정표시장치에는 투과율이 제한되는 문제가 있다. 즉, 상기 공통전극을 이루어는 물질과 다른 구성 요소 간의 굴절율 차이가 있고 이에 의해 투과율이 저하된다. 예를 들어, ITO로 이루어지는 상기 공통전극과 유기물질로 이루어지는 상기 컬러필터 또는 오버코트층 사이의 굴절율 차이가 크고 이에 의해 그 경계면에서 빛의 일부가 반사되어 투과율이 저하된다. 즉, 상기 ITO층의 굴절율은 약 1.9~2.0이고 상기 컬러필터 또는 오버코트층의 굴절율은 약 1.5이며, 그 굴절율 차이에 의해 경계면에서 빛의 일부가 반사되는, 이른바 프레넬 반사(fresnel reflection) 현상이 발생하여 투과율이 저하된다. 프레넬 반사는 굴절율 차이에 비례하기 때문에, 접촉하는 두층의 굴절율 차이가 큰 경우 그 경계면에서의 투과율 손실 역시 커지게 된다.
한편, 상하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 시야각 특성이 우수한 횡전계 방식 액정표시장치가 제안되었다.
도 2는 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치는 제 1 기판(50)과, 상기 제 1 기판(50)과 이격하며 마주하는 제 2 기판(80)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(50, 80) 사이에 개재되어 있는 액정층(90)으로 이루어진다.
상기 제 1 기판(50)에는 게이트 배선(미도시)과, 공통배선(미도시)과, 데이터 배선(58)과, 박막트랜지스터(Tr)와, 다수의 화소전극(68)과 다수의 공통전극(70)이 형성되어 있다. 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선(58)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 공통배선은 상기 게이트 배선과 평행하게 이격되어 위치한다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선(58)에 연결되며 상기 화소영역(P)에 위치하고 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(52), 게이트 절연막(54), 반도체층(56), 소스 전극(60) 및 드레인 전극(62)으로 이루어진다. 상기 게이트 전극(52)은 상기 제 1 기판(50) 상에 위치하며 상기 게이트 배선으로부터 연장되어 있다. 상기 게이트 절연막(54)은 상기 게이트 전극(52) 및 상기 게이트 배선을 덮고 있다. 상기 반도체층(56)은 상기 게이트 절연막(54) 상에 위치하며 상기 게이트 전극(52)과 중첩하고 있다. 상기 반도체층(56)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층(56a)과 상기 액티브층(56a) 상에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(56b)을 포함하여 이루어진다. 상기 소스 전극(60) 및 상기 드레인 전극(62)은 상기 반도체층(56) 상에 위치하고 있다. 상기 소스 전극(60)은 상기 데이터 배선(58)으로부터 연장되며, 상기 드레인 전극(62)은 상기 소스 전극(60)과 이격하여 위치하고 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr) 및 상기 데이터 배선(58)을 덮으며 보호층(64)이 위치하고 있다. 상기 보호층(64)은 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(62)을 노출시키는 드레인 콘택홀(66)을 포함한다.
상기 다수의 화소전극(68)은 상기 보호층(64) 상에 위치하며 상기 드레인 콘택홀(66)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(62)과 연결되어 있다. 상기 다수의 화소전극(68)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다.
또한, 상기 보호층(62) 상에는 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극(68)과 교대로 배열되는 상기 다수의 공통전극(70)이 위치하고 있다. 상기 공통전극(70)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다. 상기 화소전극(68)과 상기 공통전극(70)은 수평 전계를 형성하여 상기 액정층(90)을 구동하게 된다.
상기 제 2 기판(80)에는 상기 박막트랜지스터(Tr), 상기 데이터 배선(58), 상기 게이트 배선에 대응하여 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스(82)가 위치하고 있으며, 상기 블랙매트릭스(82) 상에는 각 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터층(84)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터층(84)은 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 갖는다. 도시하지 않았으나, 상기 컬러필터층(84) 상에는 오버코트층이 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 2 기판(80)의 바깥쪽 면에는 투명 도전체층(86)이 위치하고 있다. 횡전계 방식 액정표시장치에서는, 상기 공통전극과 화소전극이 모두 상기 제 1 기판(50)에 형성되기 때문에, 횡전계 방식 액정표시장치가 구동되는 동안 상기 제 기판(80)에 정전기가 발생하는 경우, 이를 외부로 방출할 수 있는 구성이 존재하지 않는다. 따라서, 상기 투명 도전체층(86)을 상기 제 2 기판(80)의 바깥쪽 면 에 형성하여 정전기에 의한 손상을 방지하게 된다.
그런데, 종래의 액정표시장치에는 투과율이 제한되는 문제가 있다.
즉, 상기 투명 도전체층을 이루는 물질과 다른 구성 요소 간의 굴절율 차이가 있고 이에 의해 투과율이 저하된다. 예를 들어, ITO로 이루어지는 상기 투명 도전체층과 유리로 이루어지는 상기 제 2 기판 사이의 굴절율 차이가 크고 이에 의해 그 경계면에서 빛의 일부가 반사되어 투과율이 저하된다. 즉, 상기 ITO층의 굴절율은 약 1.9~2.0이고 상기 유리 기판의 굴절율은 약 1.5이며, 그 굴절율 차이에 의해 경계면에서 빛의 일부가 반사되는, 이른바 프레넬 반사(fresnel reflection) 현상이 발생하여 투과율이 저하된다. 프레넬 반사는 굴절율 차이에 비례하기 때문에, 접촉하는 두층의 굴절율 차이가 큰 경우 그 경계면에서의 투과율 손실 역시 커지게 된다.
본 발명은 위와 같이 액정표시장치에서의 투과율 저하 문제를 해결하고자 한다.
본 발명에서는 화소전극, 공통전극, 투명 도전체층을 투과율이 좋은 도전성 물질인 ITO로 형성하면서 유리기판과의 굴절율 차이를 줄여 투과율을 향상시키고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 제 1 기판 상에 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하는 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 위치하고 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 위치하고 상기 박막트랜지스터와 연결되며 서로 이격하는 다수의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 위치하고 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대로 배열되는 다수의 공통전극을 형성하는 단계와; 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 1 타겟과 유리로 이루어지는 제 2 기판을 기울어진 상태로 배치하는 단계와; 상기 제 2 기판의 제 1 면에 상기 ITO를 증착시켜 투명 도전체층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 상기 제 1 면과 반대인 상기 제 2 기판의 제 2 면이 마주하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 타겟과 상기 제 2 기판은 10~40° 기울어지도록 배치되는 것이 특징이다.
상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계는, 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 2 타겟과 상기 제 1 기판을 평행하게 배치하는 단계와; 상기 제 1 기판의 전면에 상기 제 2 타겟의 상기 인듐-틴-옥사이드를 증착시켜 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
상기 제 2 기판의 제 2 면에 상기 게이트 배선, 상기 데이터 배선 및 상기 블랙매트릭스에 대응하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 제 2 면에 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
다른 관점에서, 본 발명은 제 1 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 위치하고 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 위치하고 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와; 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 1 타겟과 유리로 이루어지는 제 2 기판을 기울어진 상태로 배치하는 단계와; 상기 제 2 기판의 일면에 상기 ITO를 증착시켜 투명 도전체층을 형성하는 단계와; 상기 화소전극과 상기 공통전극이 마주하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 타겟과 상기 제 2 기판은 10~40° 기울어지도록 배치되는 것이 특징이다.
상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계는, 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하 는 제 2 타겟과 상기 제 1 기판을 평행하게 배치하는 단계와; 상기 제 1 기판의 전면에 상기 제 2 타겟의 상기 인듐-틴-옥사이드를 증착시켜 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
상기 공통전극의 형성 단계 전에, 상기 제 2 기판에 상기 게이트 배선, 상기 데이터 배선 및 상기 블랙매트릭스에 대응하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판에 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 상에 유기물질로 이루어지는 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 공통전극은 상기 오버코트층 상에 형성되는 것이 특징이다.
본 발명은 액정표시장치에서 정전기 방지를 위한 배면 ITO층과 공통전극을 경사각증착법을 통해 ITO를 증착하여 형성함으로써, ITO층의 투과율은 그대로 유지하면서 굴절율을 줄여 액정표시장치에서의 전체적인 투과율이 향상되는 장점을 갖는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제조공정을 도시한 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조공정을 도시한 단면도이다. 설명의 편의 를 위해 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터가 형성될 영역을 스위칭 영역(TrA)으로 정의하였다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(110) 상에 제 1 금속층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 제 1 방향을 따라 연장된 게이트 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선으로부터 연장된 게이트 전극(112)과, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격되어 있는 공통배선(미도시)을 형성한다. 상기 게이트 전극(112)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다. 상기 제 1 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나로 이루어진다.
다음으로, 상기 상기 게이트 배선, 상기 게이트 전극(112) 및 상기 공통 배선(116) 상에 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착함으로써, 상기 게이트 절연막(116)을 형성한다.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(116) 상에 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 연속하여 증착하고 마스크 공정에 의해 패턴닝함으로써, 상기 게이트 전극(112)에 대응하여 상기 액티브층(120a)과 상기 오믹콘택층(120b)을 형성한다. 상기 액티브층(120a)과 상기 오믹콘택층(120b)은 반도체층(120)을 이룬다. 즉, 상기 반도체층(120)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다.
다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(120) 및 상기 게이트 절연막(116) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리 합금 중 어느 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 반도체층(120) 상에 서로 이격하는 상기 소스 전극(132)과 상기 드레인 전극(134)을 형성한다. 상기 게이트 전극(112), 상기 게이트 절연막(116), 상기 반도체층(120), 상기 소스 전극(132) 및 상기 드레인 전극(134)는 상기 스위칭 영역(TrA) 내에서 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한 상기 게이트 절연막(116) 상에는 상기 소스 전극(132)과 연결되어 있는 상기 데이터 배선(130)이 형성된다. 상기 데이터 배선(130)은 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의한다.
다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 소스 전극(132), 상기 드레인 전극(134) 및 상기 데이터 배선(130) 상에 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착함으로써 상기 보호층(140)을 형성한다. 상기 보호층(140)은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다. 이후, 상기 보호층(140)을 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써 상기 드레인 전극(134)을 노출시키는 상기 드레인 콘택홀(142)을 형성한다.
다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(140)이 형성된 상기 제 1 기판(110)을 ITO를 포함하는 타겟(160)이 위치하고 있는 증착 장비 내에 위치시키고, 상기 보호층(140) 상에 ITO를 증착시켜 투명 도전성 물질층(150)을 상기 보호층(140) 전면에 형성한다. 이때, 상기 제 1 기판(110)은 상기 타겟(160)과 평행하게 위치하며 따라서 ITO는 90°인 제 1 각도(θ1)로 증착이 이루어진다.
다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 투명 도전성 물질층(150)을 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 보호층(140) 상에 위치하고 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(134)과 연결되는 다수의 화소전극(152)을 형성한다. 상기 다수의 화소전극(152)은 상기 화소영역(P) 내에서 서로 일정 간격 이격되어 있다. 또한, 상기 보호층(140) 상에 상기 다수의 화소전극(152)과 교대로 배열되는 다수의 공통 전극(154)을 형성한다. 상기 공통전극(154)은 상기 공통배선(미도시)과 연결된다. 상기 다수의 화소전극(152)과 상기 다수의 공통전극(154)은 수평 전계를 형성하게 되며, 이에 의해 액정분자가 구동된다.
한편, 상기 다수의 공통전극(154)은 상기 제 1 기판(110)과 상기 게이트 절연막(116) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 상기 다수의 공통전극(154)은 상기 공통배선과 동일물질로 이루어지거나 또는 ITO로 이루어질 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(170) 상에 블랙매트릭스(176)을 형성한다. 상기 블랙매트릭스(176)는 상기 제 1 기판(110)에 형성되는 상기 게이트 배선(미도시), 상기 데이터 배선(130) 및 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 빛샘을 차단하게 된다. 상기 제 2 기판(170)이 마주하는 제 1 및 제 2 면(172, 174)를 포함하는 경우, 상기 블랙매트릭스(176)는 상기 제 1 기판(110)과 마주하게 되는 상기 제 1 면(172)에 위치한다. 상기 블랙매트릭스(176)는 생략 가능하다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(176)가 형성된 상기 제 2 기판(170)의 상기 제 1 면(172)에 컬러필터층(178)을 형성한다. 상기 컬러필터층(178)은 적색, 녹색, 청색 컬러레진 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 화소영 역(P)에 대응한다. 흑백 영상의 구현 시에는 상기 컬러필터층(178)은 생략 가능하다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층(178)이 형성된 상기 제 2 기판(170)을 타겟(190)이 위치하고 있는 증착 장비 내에 위치시키고, 상기 제 2 기판(170)의 상기 제 2 면(174)에 ITO를 증착시켜 투명 도전체층(180)을 상기 제 2 면(174) 전면에 형성한다. 상기 투명 도전체층(180)은 접지됨으로써, 정전기에 의한 손상을 방지하게 된다. 이때, 상기 제 2 기판(170)은 상기 타겟(190)과 제 2 각도(θ2)로 기울어진 상태로 증착이 이루어진다. 이러한 증착방법을 경사각증착법(oblique-angle deposition)이라고 한다.
경사각증착법에 따른 ITO층의 굴절율 변화를 보여주는 도 5를 참조하면, 증착 각도(θ)가 90°인 경우 약 1.9~2.0인 ITO층의 굴절율이 증착 각도(θ)가 작아질수록 작아지게 된다. 산화실리콘(SiO2)이 주성분인 유리로 이루어지는 상기 제 2 기판(도 4c의 170)의 굴절율은 약 1.5이기 때문에, ITO층의 증착 각도(θ)를 줄이게 되면 ITO층과 제 2 기판(170)의 굴절율 차이를 줄일 수 있다. 즉, ITO층을 90°의 증착 각도(θ)로 형성하게 되면 굴절율 차이가 약 0.4~0.5인 반면, ITO층을 5~40°의 증착 각도(θ)로 형성하게 되면 굴절율 차이가 0.2~0.3으로 줄어든다. 결과적으로, ITO로 이루어지는 상기 투명 도전체층(도 4c의 180)과 상기 제 2 기판(도 4c의 170)의 제 2 면(174) 사이의 경계면에서 반사가 줄어들고 투과율을 향상시킬 수 있다. 바람직하게 상기 ITO층의 경사각도(θ)는 약 10~25이다.
ITO층의 증착각도(θ)가 0인 경우 ITO층의 굴절율은 1.95이고, ITO층의 증착 각도(θ)가 약 15인 경우 ITO층의 굴절율은 1.5가 되었다. 유리 기판의 굴절율이 1.49인 경우, ITO층과 유리기판을 통과한 빛의 투과율은 0.8803에서 0.9600으로 약 10% 향샹되었음을 알 수 있다.
다시 도 3f와 도 4c를 참조하면, 위와 같은 공정이 진행된 상기 제 1 기판(110)과 상기 제 2 기판(170)을 상기 화소전극(152)과 상기 컬러필터층(178)이 마주하도록 한 상태로 합착하고 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170) 사이에 액정층(미도시)을 주입함으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 얻을 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제조공정을 도시한 단면도이고, 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조공정을 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터가 형성될 영역을 스위칭 영역(TrA)으로 정의하였다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(210) 상에 제 1 금속층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 제 1 방향을 따라 연장된 게이트 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선으로부터 연장된 게이트 전극(212)을 형성한다. 상기 게이트 전극(212)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다. 상기 제 1 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나로 이루어진다.
다음으로, 상기 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극(212) 상에 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착함으로써, 상기 게이트 절연막(216)을 형성한다.
다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(216) 상에 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 연속하여 증착하고 마스크 공정에 의해 패턴닝함으로써, 상기 게이트 전극(212)에 대응하여 상기 액티브층(220a)과 상기 오믹콘택층(220b)을 형성한다. 상기 액티브층(220a)과 상기 오믹콘택층(220b)은 반도체층(220)을 이룬다. 즉, 상기 반도체층(220)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다.
다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(220) 및 상기 게이트 절연막(216) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 반도체층(220) 상에 서로 이격하는 상기 소스 전극(232)과 상기 드레인 전극(234)을 형성한다. 상기 게이트 전극(212), 상기 게이트 절연막(216), 상기 반도체층(220), 상기 소스 전극(232) 및 상기 드레인 전극(234)는 상기 스위칭 영역(TrA) 내에서 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한 상기 게이트 절연막(216) 상에는 상기 소스 전극(232)과 연결되어 있는 상기 데이터 배선(230)이 형성된다. 상기 데이터 배선(230)은 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의한다.
다음, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 소스 전극(232), 상기 드레인 전 극(234) 및 상기 데이터 배선(230) 상에 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착함으로써 상기 보호층(240)을 형성한다. 상기 보호층(240)은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다. 이후, 상기 보호층(240)을 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써 상기 드레인 전극(234)을 노출시키는 상기 드레인 콘택홀(242)을 형성한다.
다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(240)이 형성된 상기 제 1 기판(210)을 ITO를 포함하는 타겟(260)이 위치하고 있는 증착 장비 내에 위치시키고, 상기 보호층(240) 상에 ITO를 증착시켜 투명 도전성 물질층(250)을 상기 보호층(240) 전면에 형성한다. 이때, 상기 제 1 기판(210)은 상기 타겟(260)과 평행하게 위치하며 따라서 ITO는 90°인 제 1 각도(θ1)로 증착이 이루어진다.
다음, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 투명 도전성 물질층(250)을 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 보호층(240) 상에 위치하고 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(234)과 연결되는 다수의 화소전극(252)을 형성한다. 상기 화소전극(252)는 상기 화소영역(P) 내에서 판 형상을 갖는다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(270) 상에 블랙매트릭스(276)을 형성한다. 상기 블랙매트릭스(276)는 상기 제 1 기판(210)에 형성되는 상기 게이트 배선(미도시), 상기 데이터 배선(230) 및 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 빛샘을 차단하게 된다. 상기 블랙매트릭스(276)는 생략 가능하다.
다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(276)가 형성된 상기 제 2 기판(270)에 컬러필터층(278)을 형성한다. 상기 컬러필터층(278)은 적색, 녹색, 청색 컬러레진 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 화소영역(P)에 대응한다. 흑백 영상의 구현 시에는 상기 컬러필터층(278)은 생략 가능하다.
다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층(278) 상에 평탄화를 위한 오버코트층(280)을 형성한다. 도면에서 상기 컬러필터층(278)이 평탄한 표면을 갖는 것으로 보이나 이웃한 컬러필터층(278)과의 사이에서 단차를 이룰 수 있다. 따라서 평탄화를 위한 상기 오버코트층(280)을 형성한다. 특히, 후술하는 바와 같이 공통전극을 경사각증착법에 의해 증착하는 경우, 증착되는 표면이 평탄하지 않으면 막 두께의 균일성이 저하된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 상기 오버코트층(280)이 요구된다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(276) 및 상기 컬러필터층(278)이 생략되는 경우, 상기 오버코트층(280) 역시 생략가능하다.
다음 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 오버코트층(280)이 형성된 상기 제 2 기판(270)을 타겟(290)이 위치하고 있는 증착 장비 내에 위치시키고, 상기 오버코트층(280) 상에 ITO를 증착시켜 공통전극(282)을 전면에 형성한다. 상기 공통전극(282)은 상기 제 1 기판(210) 상의 상기 화소전극(252)과 수직 전계를 형성하며, 이에 의해 액정분자가 구동하게 된다. 이때, 상기 제 2 기판(270)은 상기 타겟(290)과 제 2 각도(θ2)로 기울어진 상태로 증착이 이루어진다. 전술한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(276), 상기 컬러필터층(278) 및 상기 오버코트층(280)이 생략되는 경우, 상기 공통전극(282)은 상기 제 2 기판(270)과 접촉하는 형성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 증착 각도(θ)가 0인 경우 약 1.9~2.0인 ITO층의 굴절율이 증착 각도(θ)가 작아질수록 작아지게 된다. 상기 오버코트층(280)은 포토아크릴과 같은 유기물질로 이루어지며 그 굴절율은 유리와 유사하게 약 1.5정도이다.
상기 오버코트층(280) 상에 상기 공통전극(282)을 형성하는 경우, ITO층을 5~40°의 증착 각도(θ)로 형성하게 되면 상기 오버코트층(280과의 굴절율 차이가 줄어들게 되며, 그 경계면에서의 투과율 손실을 최소화할 수 있다. 한편, 상기 블랙매트릭스(276), 상기 컬러필터층(278) 및 상기 오버코트층(280)이 생략되는 경우, 상기 공통전극(282)은 상기 제 2 기판(270) 상에 형성되며, 이 경우에도 ITO층을 10~40의 증착 각도(θ)로 형성함으로써, 상기 공통전극(282)과 상기 제 2 기판(270) 경계면에서의 투과율 손실을 최소화할 수 있다.
다시 도 6f와 도 7d를 참조하면, 위와 같은 공정이 진행된 상기 제 1 기판(210)과 상기 제 2 기판(270)을 상기 화소전극(252)과 상기 공통전극(282)이 마주하도록 한 상태로 합착하고 상기 제 1 및 제 2 기판(210, 270) 사이에 액정층(미도시)을 주입함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 유리로 이루어지는 기판 전면에 정전기 방지를 위한 투명 도전체층 또는 공통전극을 경사각증착법에 의해 ITO로 형성함으로써, 기판과 ITO층 사이 경계면에서의 빛 반사를 최소화할 수 있다. 결과적으로, 액정표시장치의 투과 율이 향상되는 장점을 갖는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 경사각증착법에 따른 ITO층의 굴절율 변화를 보여준다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이기판의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조공정을 도시한 단면도이다.

Claims (8)

  1. 제 1 기판 상에 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격하는 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 위치하고 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 위치하고 상기 박막트랜지스터와 연결되며 서로 이격하는 다수의 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 위치하고 상기 공통배선과 연결되며 상기 다수의 화소전극과 교대로 배열되는 다수의 공통전극을 형성하는 단계와;
    인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 1 타겟과 유리로 이루어지는 제 2 기판을 기울어진 상태로 배치하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 제 1 면에 상기 ITO를 증착시켜 투명 도전체층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 상기 제 1 면과 반대인 상기 제 2 기판의 제 2 면이 마주하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 타겟과 상기 제 2 기판은 10~40° 기울어지도록 배치되는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계는,
    인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 2 타겟과 상기 제 1 기판을 평행하게 배치하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 전면에 상기 제 2 타겟의 상기 인듐-틴-옥사이드를 증착시켜 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와;
    상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 제 2 면에 상기 게이트 배선, 상기 데이터 배선 및 상기 블랙매트릭스에 대응하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 제 2 면에 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 위치하고 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 위치하고 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와;
    인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 1 타겟과 유리로 이루어지는 제 2 기판을 기울어진 상태로 배치하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 상기 ITO를 증착시켜 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소전극과 상기 공통전극이 마주하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 타겟과 상기 제 2 기판은 10~40° 기울어지도록 배치되는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 화소전극을 형성하는 단계는,
    인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 제 2 타겟과 상기 제 1 기판을 평행하게 배치하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 전면에 상기 제 2 타겟의 상기 인듐-틴-옥사이드를 증착시켜 투명 도전성 물질층을 형성하는 단계와;
    상기 투명 도전성 물질층을 패터닝하여 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 공통전극의 형성 단계 전에,
    상기 제 2 기판에 상기 게이트 배선, 상기 데이터 배선 및 상기 블랙매트릭스에 대응하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판에 상기 화소영역에 대응하여 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층 상에 유기물질로 이루어지는 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 공통전극은 상기 오버코트층 상에 형성되는 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
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