KR20140046239A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 미세 공간층; 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 형성되어 있으며, 도메인 분할 수단을 가지는 화소 전극; 상기 미세 공간층 내에 위치하는 액정층; 및 상기 액정층 위에 위치하며, 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층을 가지는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
EM(Embedded Microcavity) 또는 나노 크리스탈(nano crystal) 구조를 갖는 액정 표시 장치는 포토 레지스트로 희생층을 형성하고 상부에 지지 부재를 코팅한 후에 애싱 공정으로 희생층을 제거하고, 희생층 제거로 형성된 빈 공간(미세 공간)에 액정을 채워 디스플레이를 만드는 장치이다.
하지만, 미세 공간에 채워진 액정 분자가 수직 배향되어 있는 구조를 가지고, 상하의 전극이 단일 전압을 가지는 종래의 액정 표시 장치에서는 측면 시인성이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측면 시인성이 향상된 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층을 가지는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 미세 공간층; 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 형성되어 있으며, 도메인 분할 수단을 가지는 화소 전극; 상기 미세 공간층 내에 위치하는 액정층; 및 상기 액정층 위에 위치하며, 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 포함한다.
상기 액정층과 상기 공통 전극의 사이에 위치하는 식각 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 식각 보호층은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
상기 도메인 분할 수단은 절개부, 돌기, 노치 또는 함몰부일 수 있다.
상기 공통 전극의 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단의 사이에 위치할 수 있다.
상기 공통 전극의 도메인 분할 수단 중 적어도 하나는 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단 중 적어도 하나와 평행할 수 있다.
상기 도메인 분할 수단은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가질 수 있다.
하나의 화소에 포함되어 있는 상기 화소 전극은 두 개의 부화소 전극을 포함하며, 상기 두 개의 부화소 전극은 간극을 두고 분리되어 있을 수 있다.
상기 간극은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가질 수 있다.
상기 미세 공간층의 상부이며, 상기 미세 공간층을 지지하는 루프층을 더 포함할 수 있다.
상기 루프층과 상기 공통 전극 사이에 위치하며, 상기 공통 전극의 상기 도메인 분할 수단을 덮는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 절연 기판과 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 하부 또는 상기 미세 공간층의 상부에 위치하는 컬러 필터; 및 상기 절연 기판과 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 하부 또는 상기 미세 공간층의 상부에 위치하는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 절연 기판 위에 도메인 분할 수단을 가지는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 위에 식각 보호층을 형성하는 단계; 상기 식각 보호층 위에 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 위에 루프층을 형성하는 단계; 액정 주입구를 형성하는 단계; 상기 액정 주입구를 통하여 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계; 및 상기 미세 공간층에 액정을 주입하는 단계를 포함한다.
상기 식각 보호층은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극을 형성하는 단계는 상기 공통 전극에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토 레지스트 패턴으로 상기 공통 전극을 식각하는 단계; 상기 포토 레지스트를 포토 레지스트 스트리퍼와 같은 식각액으로 제거하는 단계를 포함하며, 상기 식각 보호층은 상기 포토 레지스트 스트리퍼와 같은 식각액으로부터 상기 희생층을 보호할 수 있다.
상기 도메인 분할 수단은 절개부, 돌기, 노치 또는 함몰부일 수 있다.
상기 공통 전극의 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단의 사이에 위치하도록 형성할 수 있다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계는 하나의 화소에 포함되어 있는 상기 화소 전극이 두 개의 부화소 전극이 간극을 두고 분리되어 있도록 형성할 수 있다.
상기 간극은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가질 수 있다.
상기 루프층을 형성하기 전에 상기 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 미세 공간에 채워진 액정 분자를 복수개의 도메인으로 구분하고 서로 다른 전계에 의하여 배향 방향이 다르도록 제어하여 액정 표시 장치의 측면 시인성이 향상되도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 액정 표시 장치의 제조 순서에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 8 내지 도 14는 도 7의 액정 표시 장치의 제조 순서에 따른 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 화소 구조를 도시한 배치도이다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 두 부화소에 대하여 두 전극을 기준으로 간략하게 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 경우뿐 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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1의 구조를 간략하게 살펴보면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 배선 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 그 위에 두 개의 부 화소 전극(191a, 191b)이 형성되어 있다. 두 개의 부화소 전극(191a, 191b)은 미세 공간층 내부에 형성되어 있으며, 미세 공간층의 상부에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 두 개의 부 화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)에는 도메인 분할 수단이 형성되어 있으며, 도 1의 실시예에서는 절개부(92, 271)가 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 절개부 대신 돌기가 형성되어 있을 수 있다. 두 개의 부 화소 전극(191a, 191b)에는 서로 다른 전압이 인가될 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 좀 더 상세하게 살펴보면 아래와 같다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(도 15의 121 참고)이 형성되어 있다. 게이트선은 일 방향으로 연장되어 있으며, 돌출되어 있는 두 개의 게이트 전극(도 15의 124a, 124b 참고)을 포함한다.
게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 반도체층(151)이 형성되어 있으며, 반도체층(151)은 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체 및 소스/드레인 전극(도 15의 173a, 173b, 175a, 175b 참고)의 하부 및 박막 트랜지스터의 채널 부분에 위치하는 반도체(도 15의 154 참고)를 포함한다. 반도체층(151)의 위이며, 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
각 반도체(151) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극은 채널 부분에 위치하는 반도체와 함께 각각 박막 트랜지스터를 형성한다. 하나의 화소에는 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 노출된 반도체 부분 위에는 제1 보호막(180)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 보호막(180)의 위에는 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 세로 방향(데이터선 방향)으로 인접하는 화소에는 동일한 색의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 또한, 가로 방향(게이트선 방향)으로 인접하는 화소는 서로 다른 색의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 도 1에서는 데이터선(171)의 위에서 두 컬러 필터(230)가 일정 거리를 두고 떨어져 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 두 컬러 필터(230)가 서로 중첩할 수 있다. 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나의 색을 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
컬러 필터(230)의 위에는 차광 부재(Black matrix; 220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121), 박막 트랜지스터 및 데이터선(171)이 형성되어 있는 영역을 중심으로 형성되며, 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)가 형성되어 있다.
컬러 필터(230)와 차광 부재(220)의 상하 관계는 서로 바뀔 수도 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 제2 보호막(185)이 형성되어 있다. 제2 보호막(185)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있으며, 도 1의 실시예에서는 유기 절연물을 사용하여 단차를 줄이고, 평탄한 면을 제공하고 있다. 실시예에 따라서는 제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185) 중 하나는 생략할 수도 있다.
제2 보호막(185)의 위에는 화소 전극(191a, 191b)이 형성되어 있다. 화소 전극(191a, 191b)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 형성되어 있다.
화소 전극은 한 쌍의 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)으로 이루어져 있으며, 제1 부화소 전극(191a)와 제2 부화소 전극(191b)은 간극(94)에 의하여 서로 떨어져 위치하고 있으며, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에는 도메인 분할 수단으로 절개부(92)가 형성되어 있다. 간극(94) 및 절개부(92)는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 대하여 비스듬하게 형성되어 있는 부분을 포함할 수 있다.
화소 전극(191a, 191b)은 제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185)에 형성되어 있는 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으며, 데이터 전압을 인가받는다.
제2 보호막(185), 화소 전극(191a, 191b)의 위에는 미세 공간층이 형성되어 있으며, 미세 공간층에는 액정층(3)이 위치하고 있다. 액정층(3)은 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
실시예에 따라서는 미세 공간층에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다. 다만, 액정 분자(310)의 초기 배열 방향을 제어하기 위하여 자외선 등으로 노광하는 공정은 수행하지 않을 수 있다.
미세 공간층(도 6의 301 참고)에 형성되는 액정층(3)은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간층(301)에 주입될 수 있으며, 배향막도 모관력에 의하여 형성될 수 있다. 화소 전극(191a, 191b)과 상부의 공통 전극(270)에 의하여 생성된 전계에 의하여 액정층(3)에 포함된 액정 분자(310)의 배향 방향이 바뀌게 된다.
미세 공간층의 상부에는 식각 보호층(305)이 형성되어 있다. 식각 보호층(305)은 제조 공정에서 희생층(300)이 상부의 공통 전극(270)에 절개부(271)를 형성하기 위하여 식각할 때 희생층(300)이 식각되지 않도록 보호하는 층이다. 식각 보호층(305)으로는 공통 전극(270)의 식각시 식각되지 않는 물질일 수 있으며, 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물을 포함하는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 또한, 식각 보호층(305)으로는 공통 전극(270) 식각시 식각되는 물질이더라도 충분한 두께로 형성하여 하부의 희생층(300)이 보호될 수 있도록 형성할 수도 있다.
식각 보호층(305)의 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 형성되어 있으며, 도메인 분할 수단으로 절개부(271)가 형성되어 있다. 공통 전극(270)의 절개부(271)는 화소 전극(191a, 191b)의 절개부(92) 및 간극(94)의 사이에 위치하며, 절개부(92) 또는 간극(94)과 평행한 부분을 포함한다. 공통 전극(270)의 절개부(271)는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 대하여 비스듬하게 형성되어 있는 부분을 포함할 수 있다.
공통 전극(270)의 위에는 하부 절연층(311)이 위치한다. 하부 절연층(311)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 하부 절연층(311)은 공통 전극(270)의 절개부(271)를 덮는다.
하부 절연층(311)의 위에는 루프층(312)이 형성되어 있다. 루프층(312)은 미세 공간층(Microcavity)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예에 따른 루프층(312)은 식각 보호층(305), 공통 전극(270), 하부 절연층(311)과 함께 미세 공간층(301)을 지지하는 역할을 하며, 미세 공간층(301)에 액정을 넣을 수 있도록 하기 위하여 일측면에 액정 주입구를 가질 수 있다.
루프층(312)의 위에는 상부 절연층(313)이 형성되어 있다. 상부 절연층(313)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 루프층(312)과 상부 절연층(313)은 하부 절연층(311), 공통 전극(270) 및 식각 보호층(305)와 함께 패터닝되어 액정 주입구를 형성할 수 있다. 액정 주입구는 미세 공간층(301)을 형성하기 위하여 희생층(300)을 제거하고, 미세 공간층(301)에 액정층을 형성하기 위하여 사용된다. 그 후, 액정 주입구는 캐핑막(도시하지 않음)에 의하여 봉합되어 외부로 액정 물질이 유출되지 않도록 할 수 있다.
절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(313)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)이 위치하고 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 미세 공간층에 액정층(3)이 형성되며, 액정층의 아래의 두 개의 부화소 전극(191a, 191b)과 액정층 상부의 공통 전극(270)에는 각각 도메인 분할 수단(도 1에서는 절개부)이 형성되어 있어 하나의 화소에 속하는 액정 분자(310)가 도메인 별로 다양한 방향으로 제어되도록 하여 측면 시인성을 개선한다. 본 실시예에서는 한 화소에 속하는 액정 분자(310)가 배열되는 방향은 총 4개 일 수 있다. (도 15 참고)
도 1의 실시예에 대한 제조 방법에 대하여 이하의 도 2 내지 도 6을 참고로 살펴본다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 액정 표시 장치의 제조 순서에 따른 단면도이다.
먼저, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(도 17의 121 참고)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(140)을 적층한다. 그 후, 반도체 물질과 데이터선용 금속을 연속하여 적층한 후, 하나의 마스크(슬릿 마스크 또는 반투과 마스크)를 사용하여 반도체(151)와 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터선(171)을 형성한다. 그 위에 이를 덮는 제1 보호막(180)을 적층하고, 컬러 필터(230)를 형성한다. 그 후, 개구부를 컬러 필터(230)에 대응하는 차광 부재(220)를 형성하고, 차광 부재(220)를 덮는 제2 보호막(185)을 형성한다. 제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185)에는 드레인 전극을 노출시키는 접촉 구멍(도 17의 185a, 185b 참고)을 형성한다. 그 후, 제2 보호막(185) 위에 투명한 도전 물질을 적층하고 식각하여 간극(94)을 가지며, 절개부(92)를 포함하는 두 개의 부화소 전극(191a, 191b)를 형성한다. 여기서 각 부화소 전극은 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결된다.
도 2에서는 배선, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계를 생략하고 하나의 도면으로 도시하였다. 이러한 구조는 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
그 후, 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트(PR)를 이용하여 희생층(300)을 형성한다. 즉, 포토 레지스트(PR) 물질을 적층한 후 노광 및 현상하여 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)은 추후 제거되어 미세 공간층이 형성될 영역이다. 형성된 희생층(300)위에는 식각 보호층(305)을 적층한다.
그 후, 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300) 및 식각 보호층(305) 위에 투명한 도전 물질(270’)을 적층하고, 그 위에 포토 레지스트(PR)를 적층한 후 노광 및 현상하여 포토 레지스트 패턴(275)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(275)은 공통 전극(270)의 절개부(271)를 식각하기 위한 패턴이다.
그 후, 포토 레지스트 패턴(275)에 따라서 투명한 도전 물질(270’)을 식각하여 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 절개부(271)를 가지는 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)이 형성된 후에는 남아 있는 포토 레지스트 패턴(275)는 식각액(예를 들면, 포토 레지스트 스트리퍼(stripper))에 담구어 제거한다. 이때, 희생층(300)도 포토 레지스트(PR)로 형성되어 있기 때문에 포토 레지스트 패턴(275)을 제거할 때 함께 제거되지 않도록 식각 보호층(305)을 형성하였다.
그 후, 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)의 위에 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질로 하부 절연층(311)을 형성한다. 하부 절연층(311)은 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
그 후, 하부 절연층(311)의 위에 루프층(312)을 형성한다. 루프층(312)은 노광 및 현상에 의하여 액정 주입구가 형성될 영역에는 제거된 패턴을 가질 수 있다.
루프층(312)을 형성한 후, 그 위에 상부 절연층(313)을 형성한다. 상부 절연층(313)은 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
그 후, 루프층(312)이 형성되지 않은 영역(액정 주입구가 형성될 영역)의 상부 절연층(313), 하부 절연층(311), 공통 전극(270) 및 식각 보호층(305)을 식각하여 액정 주입구를 형성하고 희생층(300)을 노출시킨다. 이 때, 상부 절연층(313)의 위에는 포토 레지스트(PR)가 형성되어 액정 주입구의 위치만 노출되어 있을 수도 있다.
그 후, 노출된 희생층(300)을 습식 또는 건식 식각하여 제거하여 미세 공간층(301)을 형성한다. 희생층(300)을 습식 식각하는 경우에는 상부 절연층(313)의 위에 있는 포토 레지스트(PR)도 함께 제거될 수 있다.
그 후, 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 미세 공간층(301)에 모관력에 의하여 액정 분자(310)을 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 이 때, 배향막도 모관력에 의하여 액정층(3)을 주입하기 전에 형성할 수 있다.
그 후, 액정 주입구를 캐핑막(도시하지 않음)으로 봉합하여 액정층(3)이 외부로 누설되지 않도록 한다.
한편, 절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(313)의 상부(캐핑막의 상부)에 편광판(도시하지 않음)을 부착한다.
이상과 같은 제조 방법에서는 식각 보호층(305)에 의하여 희생층(300)이 보호되는 장점이 있다. 또한, 희생층(300)을 습식 식각할 때 상부 절연층(313)의 위에 위치하는 포토 레지스트(PR)도 함께 습식 제거할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 1의 실시예와 달리 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)가 미세 공간층의 상부에 위치하는 실시예를 살펴본다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7의 구조는 도 1의 구조와 달리 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)가 미세 공간층의 상부에 위치하고 있다. 즉, 하부 절연층(311)의 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)의 개구부에 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 차광 부재(220)와 컬러 필터(230)의 상하 관계는 바뀔 수도 있다.
차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)의 위에는 루프층(312)이 형성되어 있다. 루프층(312)은 미세 공간층(Microcavity)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 루프층(312)의 위에는 상부 절연층(313)이 형성되어 있다.
도 7의 실시예도 미세 공간층에 액정층(3)이 형성되며, 액정층의 아래의 두 개의 부화소 전극(191a, 191b)과 액정층 상부의 공통 전극(270)에는 각각 도메인 분할 수단(도 7에서는 절개부)이 형성되어 있어 하나의 화소에 속하는 액정 분자(310)가 도메인 별로 다양한 방향으로 제어되도록 하여 측면 시인성을 개선한다. 본 실시예에서는 한 화소에 속하는 액정 분자(310)가 배열되는 방향은 총 4개 일 수 있다. (도 15 참고) 또한, 두 개의 부 화소 전극(191a, 191b)에는 서로 다른 전압이 인가될 수 있다.
그리고 도 7의 실시예에서도 미세 공간층의 상부에는 식각 보호층(305)이 형성되어 있다. 식각 보호층(305)은 제조 공정에서 희생층(300)이 상부의 공통 전극(270)에 절개부(271)를 형성하기 위하여 식각할 때 희생층(300)이 식각되지 않도록 보호하는 층이다. 식각 보호층(305)으로는 공통 전극(270)의 식각시 식각되지 않는 물질일 수 있으며, 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물을 포함하는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 또한, 식각 보호층(305)으로는 공통 전극(270) 식각시 식각되는 물질이더라도 충분한 두께로 형성하여 하부의 희생층(300)이 보호될 수 있도록 형성할 수도 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 14를 참고하여 도 7의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 살펴본다.
도 8 내지 도 14는 도 7의 액정 표시 장치의 제조 순서에 따른 단면도이다.
먼저, 도 8에서 도시하고 있는 바와 같이 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(도 17의 121 참고)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(140)을 적층한다. 그 후, 반도체 물질과 데이터선용 금속을 연속하여 적층한 후, 하나의 마스크(슬릿 마스크 또는 반투과 마스크)를 사용하여 반도체(151)와 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터선(171)을 형성한다. 그 위에 이를 덮는 제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185)를 형성한다. 실시예에 따라서는 제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185) 중 하나를 생략할 수 있다.
제1 보호막(180) 및 제2 보호막(185)에는 드레인 전극을 노출시키는 접촉 구멍(도 17의 185a, 185b 참고)을 형성한다. 그 후, 제2 보호막(185) 위에 투명한 도전 물질을 적층하고 식각하여 간극(94)을 가지며, 절개부(92)를 포함하는 두 개의 부화소 전극(191a, 191b)를 형성한다. 여기서 각 부화소 전극은 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결된다.
도 8에서는 배선, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계를 생략하고 하나의 도면으로 도시하였다. 이러한 구조는 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
그 후, 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트(PR)를 이용하여 희생층(300)을 형성한다. 즉, 포토 레지스트(PR) 물질을 적층한 후 노광 및 현상하여 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)은 추후 제거되어 미세 공간층이 형성될 영역이다. 형성된 희생층(300)위에는 식각 보호층(305)을 적층한다.
그 후, 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300) 및 식각 보호층(305) 위에 투명한 도전 물질(270’)을 적층하고, 그 위에 포토 레지스트(PR)를 적층한 후 노광 및 현상하여 포토 레지스트 패턴(275)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(275)은 공통 전극(270)의 절개부(271)를 식각하기 위한 패턴이다.
그 후, 포토 레지스트 패턴(275)에 따라서 투명한 도전 물질(270’)을 식각하여 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이 절개부(271)를 가지는 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)이 형성된 후에는 남아 있는 포토 레지스트 패턴(275)는 습식 식각으로 제거한다. 이때, 희생층(300)도 포토 레지스트(PR)로 형성되어 있기 때문에 포토 레지스트 패턴(275)을 제거할 때 함께 제거되지 않도록 식각 보호층(305)을 형성하였다.
그 후, 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)의 위에 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질로 하부 절연층(311)을 형성한다. 하부 절연층(311)은 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
그 후, 하부 절연층(311)의 위에 개구부를 가지는 차광 부재(220)를 형성한다. 차광 부재(220)는 액정 주입구가 형성될 위치에는 제거된 패턴을 가질 수 있다.
그 후, 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이 차광 부재(220)의 개구부에 형성되어 있는 컬러 필터(230)를 형성한다. 컬러 필터(230)는 액정 주입구가 형성될 위치에는 제거된 패턴을 가질 수 있다.
그 후, 도 13에서 도시하고 있는 바와 같이 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)의 위에 루프층(312)을 형성한다. 루프층(312)은 노광 및 현상에 의하여 액정 주입구가 형성될 영역에는 제거된 패턴을 가질 수 있다.
루프층(312)을 형성한 후, 그 위에 상부 절연층(313)을 형성한다. 상부 절연층(313)은 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
그 후, 루프층(312)이 형성되지 않은 영역(액정 주입구가 형성될 영역)의 상부 절연층(313), 하부 절연층(311), 공통 전극(270) 및 식각 보호층(305)을 식각하여 액정 주입구를 형성하고 희생층(300)을 노출시킨다. 이 때, 상부 절연층(313)의 위에는 포토 레지스트(PR)가 형성되어 액정 주입구의 위치만 노출되어 있을 수도 있다.
그 후, 노출된 희생층(300)을 습식 또는 건식 식각하여 제거하여 미세 공간층(301)을 형성한다. 희생층(300)을 습식 식각하는 경우에는 상부 절연층(313)의 위에 있는 포토 레지스트(PR)도 함께 제거될 수 있다.
그 후, 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이 미세 공간층(301)에 모관력에 의하여 액정 분자(310)을 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 이 때, 배향막도 모관력에 의하여 액정층(3)을 주입하기 전에 형성할 수 있다.
그 후, 액정 주입구를 캐핑막(도시하지 않음)으로 봉합하여 액정층(3)이 외부로 누설되지 않도록 한다.
한편, 절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(313)의 상부(캐핑막의 상부)에 편광판(도시하지 않음)을 부착한다.
이상과 같은 제조 방법에서는 식각 보호층(305)에 의하여 희생층(300)이 보호되는 장점이 있다. 또한, 희생층(300)을 습식 식각할 때 상부 절연층(313)의 위에 위치하는 포토 레지스트(PR)도 함께 습식 제거할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 15를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 구조를 배치도로 살펴본다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 화소 구조를 도시한 배치도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 절연 기판 위에 형성되어 있는 미세 공간층내에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있으며, 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124a, 124b)을 이루는 복수의 돌출부를 포함한다. 외부 구동 회로와의 연결을 위하여 면적이 넓은 끝 부분을 포함할 수도 있다.
유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 위 아래로 돌출한 유지 전극(137) 및 차단 부재(134, 135) 를 포함한다. 유지 전극선(131)에는 액정 표시 장치의 공통 전극(common electrode)(270)에 인가되는 공통 전압(Vcom) 따위의 소정의 전압이 인가된다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 이루어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 도 1 및 도 7과 같이 데이터선(171a, 171b)이 형성되는 위치의 아래에도 반도체층이 형성되어 있을 수 있다.
반도체(154) 위에는 실리사이드(silicide) 또는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)가 형성되어 있을 수 있다. 섬형 저항성 접촉 부재는 각각 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 각각 위치한다.
반도체(154) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수 쌍의 제1 및 제2 데이터선(data line)(171a, 171b) 및 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b), 복수 쌍의 제1 및 제2 전극 부재(177a, 177b)가 형성되어 있다.
데이터선(171a, 171b)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 데이터선(171a, 171b)은 각각 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173a, 173b)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있는 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
드레인 전극(175a, 175b)은 데이터선(171a, 171b)과 분리되어 있고 각각 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 소스 전극(173a, 173b)과 마주 본다.
제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 반도체(154) 위에 위치한 막대형 끝 부분을 가지며, 막대형 끝 부분은 U자형으로 구부러진 소스 전극(173a, 173b)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1 드레인 전극(175a)은 막대형 끝 부분에서 시작하여 제1 데이터선(171a)과 실질적으로 평행하게 뻗다가 꺾여 게이트선(121)과 평행하게 뻗으며, 면적이 넓은 확장부를 포함한다.
제2 드레인 전극(175b)은 제1 데이터선(171a)과 실질적으로 평행하게 뻗는 부분을 포함하며, 약간 꺾인 부분도 포함하고 있다.
제1 및 제2 전극 부재(177a, 177b)는 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 떨어져 형성되어 있으며, 유지 전극(137)과 중첩한다.
제1/제2 게이트 전극(124a/124b), 제1/제2 소스 전극(173a/173b) 및 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)은 반도체(154)와 함께 제1/제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1/제2 소스 전극(173a/173b)과 제1/제2 드레인 전극(175a/175b) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 제1 및 제2 전극 부재(177a, 177b)와 노출된 반도체(154) 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물, 유기 절연물, 저유전율 절연물 따위로 만들어진다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175a, 175b) 및 제1 및 제2 전극 부재(177a, 177b)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)( 185a, 185b, 187a, 187b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 제1 및 제2 부화소 전극(subpixel electrode)(191a, 191b)을 포함하는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전 물질로 형성될 수 있다.
제1/제2 부화소 전극(191a/191b)은 접촉 구멍(185a/185b)을 통하여 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 제1/제2 드레인 전극(175a/175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 한 쌍의 부화소 전극(191a, 191b)에는 하나의 입력 영상 신호에 대하여 미리 설정되어 있는 서로 다른 데이터 전압이 인가되는데, 그 크기는 부화소 전극(191a, 191b)의 크기 및 모양에 따라 설정될 수 있다. 부화소 전극(191a, 191b)의 면적은 서로 다를 수 있다. 한 예로 제2 부화소 전극(191b)은 제1 부화소 전극(191a)에 비하여 높은 전압을 인가 받으며, 제1 부화소 전극(191a)보다 면적이 작을 수 있다.
데이터 전압이 인가된 부화소 전극(191a, 191b)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191a/191b, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자들의 배열을 결정한다.
하나의 화소 전극(191)을 이루는 한 쌍의 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 간극(gap)(94)을 사이에 두고 서로 맞물려 있으며, 제1 부화소 전극(191a)은 제2 부화소 전극(191b)의 중앙에 삽입되어 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 각각 절개부(92)를 포함한다. 제2 부화소 전극(191b)의 절개부(92)는 중앙 절개부, 상부 절개부 및 하부 절개부로 구분할 수 있으며, 제2 부화소 전극(191b)은 이들 절개부(92)에 의하여 복수의 도메인 영역으로 분할된다. 절개부(92)는 유지 전극선(131)에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(92)는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 왼쪽 변, 위쪽 변 또는 아래쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있다. 하부 및 상부 절개부(92)는 유지 전극선(131) 에 대하여 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(92)는 게이트선(121) 또는 절연 기판(110)의 일변에 대하여 약 45°의 각도를 이루며 서로 수직으로 뻗어 있다. 한편, 간극(94)도 게이트선(121) 또는 절연 기판(110)의 일변에 대하여 약 45°의 각도를 이룰 수 있다.
중앙 절개부(92)는 유지 전극선(131)을 따라 뻗으며 왼쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(92)는 중앙 가로부 및 한 쌍의 사선부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 유지 전극선(131)을 따라 왼쪽으로 뻗으며, 한 쌍의 사선부는 중앙 가로부의 끝에서 화소 전극(191)의 왼쪽 변을 향하여 각각 하부 및 상부 절개부(92)와 거의 나란하게 뻗는다.
따라서, 화소 전극(191)의 하반부는 중앙 절개부(92), 간극(94) 및 하부 절개부(92) 에 의하여 5 개의 도메인 영역으로 나누어지고, 상반부 또한 중앙 절개부(92), 간극(94) 및 하부 절개부(92)에 의하여 5 개의 도메인 영역으로 분할된다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소의 크기, 화소 전극의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 은 데이터선(171a, 171b)과 평행한 세로변을 포함한다. 차단 부재(134, 135)는 세로변 부근에서 제1 부화소 전극(191a)과 중첩한다.
미세 공간층(301)의 위 또는 아래에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 면형 부분을 포함하며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막고 화소 전극(191)과 마주하는 개구 영역을 정의한다. 그러나 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(도시하지 않음)를 가질 수도 있다.
차광 부재(220)의 위 또는 아래이며, 차광 부재(220)의 개구부에는 복수의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
한편, 미세 공간층(301)의 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)은 절개부(271)을 가지며, ITO, IZO 등의 투명한 도전체 로 형성되어 있다.
공통 전극(270)의 절개부(271)는 하나의 화소 전극(191)과 마주 보며 제1 및 제2 중앙 절개부, 상부 절개부 및 하부 절개부를 포함한다. 절개부 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(92) 및 간극(94)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(271)는 화소 전극(191)의 상부 절개부(92) 또는 하부 절개부(92)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선 가지를 포함한다. 공통 전극(270)의 절개부(271)도 게이트선(121) 또는 절연 기판(110)의 일변에 대하여 약 45°의 각도를 이룰 수 있다.
공통 전극(270)의 하부 및 상부 절개부(271) 각각은 사선 가지, 가로 가지 및 세로 가지를 포함할 수 있다. 또한, 공통 전극(270)의 제1 및 제2 중앙 절개부(271)는 중앙 가로 가지, 한 쌍의 사선 가지 및 한 쌍의 종단 세로 가지를 포함할 수 있다.
화소 전극(191)의 절개부(92) 및 간극(94)과 공통 전극의 절개부(271)는 삼각형 모양의 노치(notch)를 포함한다. 이러한 노치는 사각형, 사다리꼴 또는 반원형의 모양을 가질 수도 있으며, 볼록하게 또는 오목하게 이루어질 수 있다. 이러한 노치는 절개부(92, 271) 및 간극(94)에 대응하는 영역 경계에 위치하는 액정 분자(310)의 배열 방향을 결정해준다.
절개부(271)의 수효, 구조 및 방향은 설계 요소에 따라 달라질 수 있다.
미세 공간층(301)의 내에는 배향막(alignment layer)이 형성되어 있을 수 있으며, 수직 배향막일 수 있다.
미세 공간층(301)의 상하에는 편광자(polarizer)가 부착되어 있을 수 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다.
액정 표시 장치는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(backlight unit)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
미세 공간층(301)에 위치하는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 절연 기판(110)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전계가 인가되지 않을 때, 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단될 수 있다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 수직인 전기장(전계)이 생성된다. 액정 분자들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)을 통틀어 전기장 생성 전극이라 할 수도 있다. 전기장 생성 전극(191, 270)의 화소 전극의 절개부(92), 간극(94) 및 공통전극의 절개부(271)에 의하여 전기장은 그 방향이 왜곡되며, 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(92, 271)의 빗변과 화소 전극(191)의 빗변에 수직이다.
또한, 도 15를 참고하면, 도메인 분할 수단인 절개부(92, 271)에 의하여 하나의 화소 영역은 복수의 도메인 영역으로 나누며, 각 도메인 영역은 화소 전극(191)의 주 변과 빗각을 이루는 두 개의 주 변(major edge)을 가진다. 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.
적어도 하나의 절개부(92, 271)는 돌기나 함몰부로 대체할 수 있으며, 절개부(92, 271)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
도 15의 구조를 도메인 분할 수단을 제외하고 간단하게 도시하면 도 16 또는 도 17과 같이 도시할 수 있다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 두 부화소에 대하여 두 전극을 기준으로 간략하게 도시한 도면이다.
먼저, 도 16을 참고하면, 하나의 화소 구조를 회로도롤 도시하고 있다.
도 16에서는 본 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 복수의 게이트선(GL), 복수 쌍의 데이터선(DLa, DLb) 및 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 각 부화소(PXa/PXb)는 각각 해당 게이트선(GL) 및 데이터선(DLa/DLb)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qa/Qb)와 이에 연결된 액정 축전기(Clca/Clcb), 그리고 스위칭 소자(Qa/Qb) 및 유지 전극선(SL)에 연결되어 있는 유지 축전기(storage capacitor)(Csta/Cstb)를 포함한다.
각 스위칭 소자(Qa/Qb)는 절연 기판(110) 상에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DLa/DLb)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca/Clcb) 및 유지 축전기(Csta/Cstb)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca/Clcb)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Csta/Cstb)는 하부 절연 기판(110)에 구비된 유지 전극선(SL)과 화소 전극(PE)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Csta, Cstb)는 부화소 전극(PEa, PEb)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치에서는, 한 화소(PX)에 대한 입력 영상 신호(R, G, B)를 두 부화소(PXa, PXb)에 대한 출력 영상 신호(DAT)로 변환하여 각 두 부화소(PXa, PXb)에 전송할 수 있다. 이 때 두 부화소(PXa, PXb)의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선에 가깝게 되도록 할 수 있다.
한편, 도 17을 살펴보면, 도 17에서는 미세 공간층(301)내의 액정층(3)을 기준으로 상부의 공통 전극(CE)과 하부의 화소 전극(PE)만이 도시되어 있다.
하나의 화소(PE)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함한다. 각 부화소(PXa, PXb)는 신호선(게이트선, 데이터선)에 연결된 스위칭 소자(도시하지 않음)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clca, Clcb)를 포함한다. 도시하지 않았지만, 각 부화소(PXa, PXb)는 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함할 수 있다.
여기서, 스위칭 소자는 절연 기판(110)상에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca/Clcb)는 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 한 쌍의 부화소 전극(PEa, PEb)은 서로 분리되어 있으며 하나의 화소 전극(PE)을 이룬다. 공통 전극(CE)은 미세 공간층(301)의 상부 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(PE)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(PE)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
140: 게이트 절연막 151, 154: 반도체
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180, 185: 보호막
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230: 컬러 필터 270: 공통 전극
3: 액정층 300: 희생층
301: 미세 공간층 305: 식각 보호층
311: 하부 절연층 312: 루프층
313: 상부 절연층 92, 271: 절개부
94: 간극

Claims (20)

  1. 절연 기판;
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 미세 공간층;
    상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 형성되어 있으며, 도메인 분할 수단을 가지는 화소 전극;
    상기 미세 공간층 내에 위치하는 액정층; 및
    상기 액정층 위에 위치하며, 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 액정층과 상기 공통 전극의 사이에 위치하는 식각 보호층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 식각 보호층은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 도메인 분할 수단은 절개부, 돌기, 노치 또는 함몰부인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 공통 전극의 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단의 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 공통 전극의 도메인 분할 수단 중 적어도 하나는 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단 중 적어도 하나와 평행하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 도메인 분할 수단은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가지는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    하나의 화소에 포함되어 있는 상기 화소 전극은 두 개의 부화소 전극을 포함하며,
    상기 두 개의 부화소 전극은 간극을 두고 분리되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 간극은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가지는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 미세 공간층의 상부이며, 상기 미세 공간층을 지지하는 루프층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 루프층과 상기 공통 전극 사이에 위치하며, 상기 공통 전극의 상기 도메인 분할 수단을 덮는 하부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 절연 기판과 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 하부 또는 상기 미세 공간층의 상부에 위치하는 컬러 필터; 및
    상기 절연 기판과 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극의 하부 또는 상기 미세 공간층의 상부에 위치하는 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 절연 기판 위에 도메인 분할 수단을 가지는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 식각 보호층을 형성하는 단계;
    상기 식각 보호층 위에 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극 위에 루프층을 형성하는 단계;
    액정 주입구를 형성하는 단계;
    상기 액정 주입구를 통하여 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계; 및
    상기 미세 공간층에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 식각 보호층은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx)와 같은 무기 절연물을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에서,
    상기 공통 전극을 형성하는 단계는
    상기 공통 전극에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 레지스트 패턴으로 상기 공통 전극을 식각하는 단계;
    상기 포토 레지스트를 포토 레지스트 스트리퍼와 같은 식각액으로 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 식각 보호층은 상기 포토 레지스트 스트리퍼와 같은 식각액으로부터 상기 희생층을 보호하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에서,
    상기 도메인 분할 수단은 절개부, 돌기, 노치 또는 함몰부인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 공통 전극의 도메인 분할 수단은 상기 화소 전극의 상기 도메인 분할 수단의 사이에 위치하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제13항에서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계는
    하나의 화소에 포함되어 있는 상기 화소 전극이 두 개의 부화소 전극이 간극을 두고 분리되어 있도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 간극은 상기 절연 기판의 일 변에 대하여 45°의 각도를 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제13항에서,
    상기 루프층을 형성하기 전에 상기 도메인 분할 수단을 가지는 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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