KR20150040153A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극 및 공통 전극의 두 전기장 생성 전극 사이에 전기장을 생성하여 영상을 표시하는 표시 장치에서 화소 전극 또는 공통 전극 중 어느 한 쪽에 전하가 쌓여서 생기는 직류 바이어스를 해소하기 위해 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하고, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 유기막, 상기 유기막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 보호막, 및 상기 보호막 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 화소 영역에서 상기 보호막과 상기 공통 전극의 형상은 상호 대응한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 장치는 일반적으로 표시판과 표시판을 구동하기 위한 구동 장치를 포함한다.
표시판은 복수의 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 신호선은 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선 등을 포함한다.
각 화소는 해당 게이트선 및 해당 데이터선과 연결되어 있는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극, 그리고 화소 전극과 대향하며 공통 전압을 인가받는 대향 전극을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있고, 게이트선이 전달하는 게이트 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 데이터선이 전달하는 데이터 전압을 선택적으로 화소 전극에 전달할 수 있다. 각 화소는 화소 전극에 인가된 데이터 전압과 공통 전압의 차이에 따라 해당 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 화소 전극에 인가된 데이터 전압과 공통 전압의 차이를 화소 충전 전압 또는 화소 전압이라 한다.
예를 들어, 액정 표시 장치는 화소 전극 및 대향 전극이 구비된 표시판과 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가받는다. 대향 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가받는다. 화소 전극 및 대향 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻을 수 있다. 이러한 표시 장치의 화소가 표시하는 영상의 휘도는 화소 전극의 전압과 대향 전극의 공통 전압의 차이에 따라 달라질 수 있다.
구동 장치는 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부 및 데이터 전압을 생성하는 데이터 구동부, 데이터 구동부에 계조 기준 전압을 공급하는 계조 기준 전압 생성부, 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부 등을 포함한다. 이들 구동부는 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시 패널 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film) 등의 필름 위에 장착되어 TCP의 형태로 표시 패널에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 장착되거나, 신호선 및 박막 트랜지스터 따위와 함께 표시판에 집적될 수도 있다.
구동 장치는 외부 시스템으로부터 입력되는 계조 정보가 포함된 디지털 입력 영상 신호를 계조 전압을 이용하여 아날로그 영상 신호로 변환하여 각 화소에 공급함으로써 영상을 표시할 수 있도록 한다. 계조 전압은 입력 영상 신호의 계조에 대응하여 데이터 전압으로서 선택되는 전압으로서 계조 레벨과 영상의 휘도의 기울기에 대한 정보인 감마 데이터에 따라 달라진다.
계조 전압은 공통 전압을 기준으로 정극성인 계조 전압과 부극성인 계조 전압을 포함한다. 이러한 계조 전압은 계조 전압보다 적은 수효의 정극성 및 부극성 계조 기준 전압으로부터 생성될 수 있다.
구동 장치 중 계조 기준 전압 생성부는 전원 전압 또는 기준 전압을 입력 받아 이를 분압하여 정극성 및 부극성 계조 기준 전압을 생성할 수 있다.
데이터 구동부는 계조 기준 전압 생성부로부터 정극성 및 부극성의 계조 기준 전압을 입력 받아 이를 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성할 수 있다. 데이터 구동부는 복수의 계조 전압 중 입력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 선택한 계조 전압을 데이터 전압으로서 데이터선에 인가한다.
데이터 전압은 스위칭 소자를 통해 화소 전극에 인가된다. 데이터 전압의 공통 전압에 대한 극성은 소정 개수의 프레임마다 반전될 수 있다. 그러나 화소의 스위칭 소자의 턴 오프시 스위칭 소자의 단자 간 기생 용량에 의해 화소 전압이 킥백 전압만큼 떨어질 수 있으며, 이러한 킥백 전압은 계조에 따라, 또는 표시판 또는 영역 간 공정 편차에 의한 박막 트랜지스터의 누설 전류, 배선의 신호 지연, 액정 표시 장치의 경우 데이터 전압 또는 온도 변화에 따른 액정 축전기의 용량 변동의 편차 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 이 경우 화소에 인가되는 데이터 전압의 공통 전압에 대한 극성이 정극성일 경우와 부극성일 경우에 실제 화소에 충전되는 전압에 편차가 발생하게 된다. 따라서 영상을 표시하다 보면 화소 전극 또는 대향 전극 중 어느 한쪽으로 전하가 모일 수 있고 직류 바이어스(잔류 DC라고도 함)가 발생하여 잔상이 생길 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 화소 전극 또는 공통 전극의 중 어느 한 쪽에 전하가 쌓여서 발생하는 직류 바이어스를 해소하여 직류 바이어스성 잔상을 개선하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하고, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 유기막, 상기 유기막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 보호막, 및 상기 보호막 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 화소 영역에서 상기 보호막과 상기 공통 전극의 형상은 상호 대응하며, 상기 개구부를 통해 상기 화소 전극이 노출된다.
상기 개구부는 복수개이고, 상기 공통 전극은 상기 개구부에 대응하는 가지 형상을 가질 수 있다.
상기 공통 전극 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고, 상기 배향막은 폴리이미드 계열을 포함할 수 있다.
상기 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상일 수 있다.
상기 보호막의 두께는 약 3000Å 이하일 수 있다.
상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연기판, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고, 상기 차광 부재는, 상기 게이트선과 중첩하는 가로 방향 차광 부재, 및 상기 데이터선과 중첩하는 세로 방향 차광 부재를 포함할 수 있다.
상기 가로 방향 차광 부재의 폭과 상기 세로 방향 차광 부재의 폭이 상이할 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 어느 하나를 향하여 러빙될 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 폭이 넓은 어느 하나를 향하여 러빙될 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재를 향하여 러빙될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 절연 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 위에 접촉구멍을 포함하는 유기막을 형성하는 단계, 상기 유기막 위에 위치하는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위를 커버하는 보호막을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 화소 영역에서 상기 보호막과 상기 공통 전극의 형상은 상호 대응하며, 상기 개구부를 통해 상기 화소 전극이 노출되도록 형성한다.
상기 공통 전극은 상기 개구부에 대응하는 가지 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 공통 전극 위를 커버하는 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 배향막은 폴리이미드 계열을 포함할 수 있다.
상기 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상일 수 있다.
상기 보호막의 두께는 약 3000Å 이하가 되도록 형성할 수 있다.
상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 차광 부재는, 상기 게이트선과 중첩하는 가로 방향 차광 부재, 및 상기 데이터선과 중첩하는 세로 방향 차광 부재를 포함할 수 있다.
상기 가로 방향 차광 부재의 폭과 상기 세로 방향 차광 부재의 폭이 상이하도록 형성할 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 어느 하나를 향하여 러빙될 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 폭이 넓은 어느 하나를 향하여 러빙될 수 있다.
상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재를 향하여 러빙될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 화소 전극 및 공통 전극의 두 전기장 생성 전극 사이에 전기장을 생성하여 영상을 표시하는 표시 장치에서 화소 전극 또는 공통 전극 중 어느 한 쪽에 전하가 쌓여서 생기는 직류 바이어스에 의한 직류 바이어스성 잔상의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
도 5 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 하부 표시판의 제조 공정에 따른 단면도이다.
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 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 아래에서는 하나의 화소 영역을 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 약 150PPI이상의 해상도를 가질 수 있다. 즉, 액정 표시 장치 중 가로와 세로가 약 1인치(inch)의 영역 내에 약 150개 이상의 화소가 포함될 수 있다. 여기서, 화소의 가로 길이는 인접한 두 개의 데이터선(171)의 세로 중앙 부분 사이의 간격이고, 화소의 세로 길이는 인접한 두 개의 게이트선(121)의 가로 중앙 부분 사이의 간격을 말한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 게이트 패드부(129)를 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 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) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체(121, 124, 129) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 생략 가능하다.
게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(미도시)가 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(미도시)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(미도시)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(미도시) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171), 그리고 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 데이터 패드부(179)를 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
드레인 전극(175)은 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하는 막대형 끝 부분과 면적이 넓은 다른 끝 부분을 포함한다.
데이터 패드부(179)의 아래에는 제1 반도체(159)와 제2 접촉 보조 부재(82)가 배치되어 있다. 제1 반도체(159)와 제2 접촉 보조 부재(82)는 생략될 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(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 반도체(154)에 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 경우, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 다른 형태를 가질 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175, 179), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 유기막(80)이 위치한다. 유기막(80)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 유기막(80)은 복수의 접촉 구멍을 포함하며, 복수의 접촉 구멍은 드레인 전극(175)의 일부를 노출하거나, 게이트 패드부(129) 및 데이터 패드부(179)를 노출하는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 유기막(80)은 복수의 화소가 위치하는 표시 영역에 위치하고, 게이트 패드부(129)나 데이터 패드부(179) 등이 형성되어 있는 주변 영역에는 위치하지 않을 수 있다.
제1 접촉 구멍(181)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 게이트 패드부(129)에 대응하는 영역에 위치한다. 제2 접촉 구멍(182)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 데이터 패드부(179)에 대응하는 영역에 위치한다. 제3 접촉 구멍(184)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 드레인 전극(175)에 대응하는 영역에 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 경우, 유기막(80)은 생략될 수도 있다.
다음, 유기막(80) 위에 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO를 포함하는 투명한 도전층으로 이루어지며, 이에 제한되지 않고 어떠한 TCO도 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극(191)은 면형을 가진다.
화소 전극(191)은 유기막(80)의 제3 접촉 구멍(184)을 통해, 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
다음, 화소 전극(191) 위에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
보호막(180)은 제1 접촉 구멍(181) 및 제2 접촉 구멍(182)과 대응하는 위치에서 제거될 수 있다. 게이트 패드부(129) 및 데이터 패드부(179)가 접촉 부재와 접촉하기 위함이다. 또한, 보호막(180)은 화소 영역에서 제거되어 복수의 개구부를 포함할 수 있다. 배향막을 제외하고, 공통 전극 또는 화소 전극이 가장 위에 노출되도록 하기 위함이다.
또한, 보호막(180)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)의 쇼트를 방지하기 위한 것으로서, 쇼트가 발생하지 않는 범위 내에서 최대한 얇게 형성될 수 있다. 본 발명의 일례로써 보호막(180)의 두께는 약 3000Å 이하일 수 있다.
직류 바이어스에 의해 하부 표시판(100)에 전하가 쌓이는 경우, 보호막(180)의 두께에 따라 한 개의 전하에 의한 영향이 다르기 때문이다.
보호막의 두께가 두꺼운 경우에는 한 개의 전하에 의한 영향이 크기 때문에 잔상이 빨리 발생하고 이에 따른 잔상 릴리싱이 빨리 발생한다.
그러나 전술한 바와 같이 얇은 두께의 보호막(180)인 경우 한 개의 전하에 의해 발생하는 직류 바이어스 감소 효과가 다소 작으며, 이에 따라 직류 바이어스에 의해 발생하는 잔상 또한 천천히 발생하거나 감소시킬 수 있다.
다음, 보호막(180) 및 게이트 패드부(129), 데이터 패드부(179)가 노출된 영역에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)과 보호막(180)은 상호 대응하며 화소 영역에 위치하는 복수의 개구부를 형성한다. 공통 전극(270)은 보호막(180)이 포함하는 복수의 개구부와 상호 대응하며 가지형을 가질 수 있다. 본 명세서는 게이트선(121)과 수직한 방향의 가지 형상을 가지는 공통 전극(270)만을 도시하며 이를 기준으로 다른 구성요소를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 게이트선(121)과 평행한 방향의 가지 형상을 가지는 공통 전극(270)을 가질 수도 있다.
특히, 게이트선(121)과 수직한 방향의 가지 형상을 가지는 공통 전극(270)은 포지티브(positive) 타입의 액정을 사용하는 경우이며, 게이트선(121)과 수평한 방향의 가지 형상을 가지는 공통 전극(270)은 네거티브(negative) 타입의 액정을 사용하는 경우일 수 있다.
공통 전극(270) 역시 ITO 또는 IZO 등을 포함하는 TCO와 같은 투명한 도전층으로 이루어질 수 있다.
따라서, 공통 전극(270)과 보호막(180)은 화소 영역에서 동일한 패턴을 가지면서 공통 전극(270)이 위에 위치하고, 공통 전극(270)과 보호막(180)에 의한 개구부에서는 면형의 화소 전극(191)이 노출된다. 즉, 화소 영역에서는 배향막을 제외하고는, 공통 전극(270) 또는 화소 전극(191)이 가장 상측에 위치하며 노출된다.
제1 접촉 구멍(181)을 통해 드러나는 게이트 패드부(129) 위에는 제1 접촉 보조 부재(contact assistant)(81)가 위치하고, 제2 접촉 구멍(182)을 통해 드러나는 데이터 패드부(179) 위에는 제2 접촉 보조 부재(82)가 위치한다.
이때, 공통 전극(270)과 제1 접촉 보조 부재(81) 및 제2 접촉 보조 부재(82)는 동일한 층으로 동시에 형성할 수 있다.
데이터선(171), 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 추가 굴곡부를 더 포함할 수 있다. 그러나 데이터선(171), 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)의 형상은 전술한 형상에 제한되지 않으며 도시한 바와 같이 일자형 등 어떠한 형상도 가질 수 있다.
특히, 공통 전극(270)은 도 2에 도시된 바와 같이 유기막(80) 위에 위치하면서 대향하는 화소 전극(191)과 전기장을 형성하여 액정을 배향시킨다.
공통 전극(270) 및 보호막(180) 위에는 배향막(alignment layer, 11)이 도포되어 있고, 배향막은 수평 배향막일 수 있으며, 일정한 방향으로 러빙되어 있다. 또한, 전술한 바와 같은 배향막(11)을 이루는 물질은 상기 비저항 값을 가지서 분극이 유발되지 않는 물성을 가지는 어떠한 물질도 가능하며, 특히 폴리이미드 계열과 폴리아믹산 계열이 혼재된 혼성 상태의 물질이 아닐 수 있다.
혼성 상태의 물질을 포함하는 배향막은 직류 바이어스에 의한 영향을 감소시키기 위해 혼성 상태를 유지하면서 직류 바이어스에 의한 영향이 계속해서 변동한다. 이와 같은 상태인 경우 직류 바이어스의 변동에 따라 잔상이 계속하여 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배향막은 혼성 상태의 물질이 아니며 주로 폴리이미드 계열을 포함할 수 있다. 이와 같은 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상일 수 있다.
배향막(11)은 전술한 바와 같이 일정한 방향으로 러빙되어 있으며, 특히 폭이 넓은 차광 부재를 향하여 러빙된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 가로 방향으로 위치하는 차광 부재가 세로 방향으로 위치하는 차광 부재에 비해 넓으며, 이에 대응하여 배향막이 가로 방향으로 위치하는 차광 부재 방향으로 러빙될 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같은 데이터선과 평행한 가지형 전극 구조를 가지면서 포지티브 타입의 액정을 포함하는 표시 장치는, 러빙 방향이 가지형 전극과 평행하며 이에 따라 게이트선(121) 방향으로 러빙된다. 즉, 보다 두꺼운 방향의 차광 부재가 위치하는 쪽으로 러빙된다.
한편, 본 명세서는 도시하지 않았으나 가지형 전극이 게이트선(121)과 평행한 구조를 가지면서 네거티브 타입의 액정을 포함하는 표시 장치는, 러빙 방향이 가지형 전극과 수직이며 이에 따라 게이트선(121) 방향으로 러빙된다. 즉, 보다 두꺼운 방향의 차광 부재가 위치하는 쪽으로 러빙된다.
전술한 바와 같이 액정의 종류에 관계 없이 게이트선(121) 방향으로 러빙되는 경우 선잔상은 이에 수직하게 나타나 차광 부재에 의해 가려지는 것이 가능하다.
한편, 본 명세서는 도시하지 않았으나, 세로 방향으로 위치하는 차광 부재가 가로 방향으로 위치하는 차광 부재에 비해 넓은 경우, 배향막은 세로 방향으로 위치하는 차광 부재 방향, 즉 데이터선(171) 방향으로 러빙될 수 있다.
이러한 구성은 러빙 방향과 수직하게 발생하는 선 잔상을 감소시키기 위한 것이다. 일례로써 게이트선 방향으로 러빙되는 경우, 게이트선과 평행한 방향으로 선잔상이 발생하며, 이때 게이트선과 중첩하는 차광 부재가 넓은 두께를 가지면 상기 선잔상을 감출 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보다 넓은 두께를 가지는 차광 부재를 향하여 러빙되는 배향막을 통해 해당 차광 부재에 의해 선 잔상을 감소시킬 수 있다.
그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 절연 기판(210) 위에 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 도 1에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 위치하는 차광 부재(220) 및 세로 방향으로 위치하는 차광 부재(220)를 포함하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 가로 방향으로 위치하는 차광 부재가 세로 방향으로 위치하는 차광 부재에 비해 넓게 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제2 절연 기판(210) 위에는 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 배향막이 배치되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 포지티브 타입의 액정 또는 네거티브 타입의 액정을 포함하며, 일례로써 포지티브 타입의 액정을 포함한다. 액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있고, 그 방향이 하부 표시판(100)의 배향막의 러빙 방향으로부터 상부 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 90° 비틀린 구조를 가진다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
이하에서는 도 5 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 하부 표시판(100)의 제조 공정을 설명한다. 도 5, 도 8, 도 11, 도 14, 도 17, 도 20은 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면의 제조 공정이고, 도 6, 도 9, 도 12, 도 15, 도 18, 도 21은 도 1의 III-III선을 따라 자른 단면의 제조 공정이고, 도 7, 도 10, 도 13, 도 16, 도 19, 도 22는 도 1의 IV-IV선을 따라 자른 단면의 제조 공정이다.
먼저, 도 5 내지 도 7을 참고하면, 절연 기판(110) 위에 게이트선(121), 게이트 전극(124), 그리고 게이트 패드부(129)를 포함하는 게이트 도전체(121, 124, 129)를 형성한다.
그 다음, 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이 그 위에 게이트 절연막(140)을 적층한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 절연막(140)을 포함하도록 도시 및 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 게이트 절연막(140)이 생략되는 것도 가능하다. 절연막(140)에 의해 직류 바이어스 영향이 크게 미칠 수 있기 때문이다.
다음, 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에, 반도체(154), 제1 반도체(159), 저항성 접촉 부재(미도시, 생략 가능), 그리고 데이터선(171), 드레인 전극(175), 그리고 데이터 패드부(179)를 포함하는 데이터 도전체(171, 175, 179)를 형성한다.
다음으로 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이 게이트 절연막(140), 데이터 도전체(171, 175, 179) 및 노출된 반도체(154) 위에 접촉 구멍을 포함하는 유기막(80)을 형성한다.
제1 접촉 구멍(181)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 게이트 패드부(129)에 대응하는 영역에 위치하도록 형성된다. 제2 접촉 구멍(182)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 데이터 패드부(179)에 대응하는 영역에 위치하도록 형성된다. 제3 접촉 구멍(184)은 유기막(80)이 제거되어 있으며 드레인 전극(175)에 대응하는 영역에 위치하도록 형성된다.
다음, 도 17 내지 도 19를 참고하면, 유기막(80)이 형성된 구조에 도전층을 적층하고 감광막 패턴 형성을 통해 드레인 전극(175)과 접촉하는 화소 전극(191)을 형성한다.
다음, 도 20 내지 도 22를 참조하면, 화소 전극(191) 및 유기막(80) 위를 커버하도록 보호막(180)을 적층한다. 이때 보호막(180)은 게이트 패드부(129) 및 데이터 패드부(179)에서 제거되어 접촉 부재(81, 82)의 접촉이 가능토록 한다.
보호막(180)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)의 쇼트를 방지하기 위한 것으로서, 쇼트가 발생하지 않는 범위 내에서 최대한 얇게 형성될 수 있다. 본 발명의 일례로써 보호막(180)의 두께는 약 3000Å 이하가 되도록 형성할 수 있다.
직류 바이어스에 의해 하부 표시판(100)에 전하가 쌓이는 경우, 형성되는 보호막(180)의 두께에 따라 한 개의 전하에 의한 영향이 다르기 때문이다.
보호막의 두께가 두꺼운 경우에는 한 개의 전하에 의한 영향이 크기 때문에 잔상이 빨리 발생하고 이에 따른 잔상 릴리싱이 빨리 발생한다.
그러나 전술한 바와 같이 얇은 두께의 보호막(180)인 경우 한 개의 전하에 의해 발생하는 직류 바이어스 감소 효과가 다소 작으며, 이에 따라 직류 바이어스에 의해 발생하는 잔상 또한 천천히 발생하거나 감소시킬 수 있다.
다음으로, 도 20 내지 도 22의 구조 위에 도전층을 적층하고 감광막 패턴을 통해 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등을 포함하는 TCO를 사용할 수 있다.
도전층을 통해 제1 접촉 보조 부재(81)는 제1 접촉 구멍(181) 및 이와 대응하는 개구부들을 통해 드러나는 게이트 패드부(129) 위에 위치하고, 제2 접촉 보조 부재(82)는 제2 접촉 구멍(182) 및 이와 대응하는 개구부들을 통해 드러나는 데이터 패드부(179) 위에 위치한다.
배향막을 제외하고는 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)의 가장 상측에 위치하는 구조를 가진다.
다음, 도 2 내지 도 4와 같이 배향막(11)을 형성한다. 배향막은 분극이 되지 않으며, 높은 비저항 값을 가지는 어떠한 물질도 가능하다.
분극이 되는 배향막인 경우 직류 바이어스의 변동에 따른 분극이 용이하게 발생하며 이에 따른 잔상이 발생하기 쉽다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 혼성 상태의 물질 또는 분극 상태의 물질이 아니며 주로 폴리이미드 계열을 포함하는 배향막을 포함할 수 있다. 이와 같은 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상일 수 있다.
배향막(11)은 일정한 방향으로 러빙되어 있으며, 일례로써 두꺼운 차광 부재(220) 방향으로 러빙될 수 있다.
구체적으로, 데이터선과 평행한 가지형 전극 구조를 가지면서 포지티브 타입의 액정을 포함하는 표시 장치는, 러빙 방향이 가지형 전극과 평행하도록 하며 이에 따라 게이트선(121) 방향으로 러빙된다. 즉, 보다 두꺼운 방향의 차광 부재가 위치하는 쪽으로 러빙된다.
한편, 본 명세서는 도시하지 않았으나 가지형 전극이 게이트선(121)과 평행한 구조를 가지면서 네거티브 타입의 액정을 포함하는 표시 장치는, 러빙 방향이 가지형 전극과 수직이며 이에 따라 게이트선(121) 방향으로 러빙한다. 전술한 바와 같이 액정의 종류에 관계 없이 게이트선(121) 방향으로 러빙되는 경우 선잔상은 이에 수직하게 나타나 차광 부재에 의해 가려지는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 가로 방향으로 위치하는 차광 부재가 세로 방향으로 위치하는 차광 부재에 비해 넓은바, 이에 대응하여 배향막은 가로 방향으로 위치하는 차광 부재 방향으로 러빙될 수 있다. 본 명세서는 도시하지 않았으나, 세로 방향으로 위치하는 차광 부재가 가로 방향으로 위치하는 차광 부재에 비해 넓은 경우, 배향막은 세로 방향으로 위치하는 차광 부재 방향, 즉 데이터선(171) 방향으로 러빙될 수 있다.
이는 러빙 방향과 수직하게 발생하는 선잔상을 감소시키기 위한 것이다. 게이트선 방향으로 러빙되는 경우, 게이트선과 평행한 방향으로 선잔상이 발생하고, 이를 게이트선과 중첩하는 차광 부재가 넓은 두께의 폭을 통해 상기 선 잔상을 감출 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보다 넓은 두께를 가지는 차광 부재를 향하여 러빙되는 배향막을 형성한다.
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 : 제1 절연 기판 121 : 게이트선
124 : 게이트 전극 129 : 게이트 패드부
270 : 공통 전극 140 : 게이트 절연막
154 : 반도체 171 : 데이터선
173 : 소스 전극 175 : 드레인 전극
179 : 데이터 패드부 180 : 보호막
181 : 제1 접촉 구멍 182 : 제2 접촉 구멍
184 : 제3 접촉 구멍 191 : 화소 전극

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하고, 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 유기막,
    상기 유기막 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 위치하며 개구부를 포함하는 보호막, 및
    상기 보호막 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
    화소 영역에서 상기 보호막과 상기 공통 전극의 형상은 상호 대응하고, 상기 개구부를 통해 상기 화소 전극이 노출되는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 개구부는 복수개이고,
    상기 공통 전극은 상기 개구부에 대응하는 가지 형상을 가지는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 공통 전극 위에 위치하는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 폴리이미드 계열을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 보호막의 두께는 약 3000Å 이하인 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연기판, 및
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 차광 부재를 더 포함하고,
    상기 차광 부재는,
    상기 게이트선과 중첩하는 가로 방향 차광 부재, 및
    상기 데이터선과 중첩하는 세로 방향 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 가로 방향 차광 부재의 폭과 상기 세로 방향 차광 부재의 폭이 상이한 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 어느 하나를 향하여 러빙된 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 폭이 넓은 어느 하나를 향하여 러빙된 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재를 향하여 러빙된 액정 표시 장치.
  11. 제1 절연 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 데이터선 위에 접촉구멍을 포함하는 유기막을 형성하는 단계,
    상기 유기막 위에 위치하는 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위를 커버하며 개구부를 포함하는 보호막을 형성하는 단계, 그리고
    상기 보호막 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    화소 영역에서 상기 보호막과 상기 공통 전극의 형상은 상호 대응하며, 상기 개구부를 통해 상기 화소 전극이 노출되도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 공통 전극은 상기 개구부에 대응하는 가지 형상을 가지도록 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 공통 전극 위를 커버하는 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 배향막은 폴리이미드 계열을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 배향막의 비저항은 10-14 Ω·m 이상인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제11항에서,
    상기 보호막의 두께는 약 3000Å 이하가 되도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에서,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 차광 부재는,
    상기 게이트선과 중첩하는 가로 방향 차광 부재, 및
    상기 데이터선과 중첩하는 세로 방향 차광 부재를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 가로 방향 차광 부재의 폭과 상기 세로 방향 차광 부재의 폭이 상이하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 어느 하나를 향하여 러빙되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재 및 상기 세로 방향 차광 부재 중 폭이 넓은 어느 하나를 향하여 러빙되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 배향막은 상기 가로 방향 차광 부재를 향하여 러빙되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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