KR20150078305A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 단차 영역을 포함하는 색필터, 상기 색필터 위에 위치하며 상기 단차 영역과 중첩하는 개구 영역을 포함하는 보호막, 상기 개구 영역을 포함하는 상기 보호막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자를 그 장축이 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치에서는 광시야각 확보가 중요한 문제이고, 이를 위하여 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하여 복수의 도메인을 형성하는 등의 방법을 사용한다. 절개부 및 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정해 주므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 형성함으로써 시야각을 넓힐 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 추가 공정 없이도 보호막과 색필터 사이에 위치하는 이온 불순물을 제거 및 억제하여 잔상이 개선된 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 단차 영역을 포함하는 색필터, 상기 색필터 위에 위치하며 상기 단차 영역과 중첩하는 개구 영역을 포함하는 보호막, 상기 개구 영역을 포함하는 상기 보호막 위에 위치하는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
상기 개구 영역에 위치하는 상기 단차 영역의 높이는 상기 단차 영역 외에 위치하는 상기 색필터의 높이보다 낮을 수 있다.
상기 개구 영역에서 상기 색필터와 상기 화소 전극이 접촉할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 중첩하고 십자형 절개부를 가지며, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 가장자리와 상기 십자형 절개부를 기준으로 복수의 부 영역으로 구분되고, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 상기 가장자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 포함할 수 있다.
상기 개구 영역은 평면상으로 통판 형상일 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 개구 영역의 평면 형상과 동일한 형상을 포함할 수 있다.
상기 개구 영역의 높이가 약 700Å 이상일 수 있다.
상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 상호 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선에 연결된 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 상기 게이트선, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선에 연결된 분압 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제1 박막 트랜지스터와 연결된 제1 화소 전극, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 상기 분압 박막 트랜지스터와 연결된 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극은 하나의 화소를 이루면서 행렬 형태로 배열될 수 있다.
상기 액정층의 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 거의 수직을 이루도록 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 절연 기판 위에 색필터를 형성하는 단계, 상기 색필터 위에 보호막을 적층하는 단계, 상기 보호막을 식각하여 개구 영역을 형성하는 단계, 상기 개구 영역과 중첩하는 상기 색필터를 식각하여 단차 영역을 형성하는 단계, 상기 개구 영역을 보함하는 상기 보호막 위에 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고 제2 절연 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 개구 영역에 위치하는 상기 단차 영역의 높이는 상기 단차 영역 외에 위치하는 상기 색필터의 높이보다 낮을 수 있다.
상기 보호막 및 상기 색필터를 식각함과 동시에 드레인 전극을 노출시키는 접촉 구멍을 형성할 수 있다.
상기 보호막 및 상기 색필터를 식각함에 있어서, 하프톤 마스크, 메쉬 마스크 및 슬릿 마스크 중 어느 하나를 이용하여 식각할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 중첩하고 십자형 절개부를 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 가장자리와 상기 십자형 절개부를 기준으로 복수의 부 영역으로 구분되고, 상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 상기 가장자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 개구 영역은 평면상으로 통판 형상이 되도록 형성할 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 개구 영역의 평면 형상과 동일한 형상을 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 개구 영역의 높이가 약 700Å 이상이 되도록 식각할 수 있다.
상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 상호 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선에 연결된 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 그리고 상기 게이트선, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선에 연결된 분압 박막 트랜지스터를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 박막 트랜지스터와 연결된 제1 화소 전극, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 상기 분압 박막 트랜지스터와 연결된 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극은 하나의 화소를 이루면서 행렬 형태로 배열될 수 있다.
상기 색필터 위에 상기 보호막을 형성하는 단계는 고온의 화학 기상 증착법을 사용할 수 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 의하면, 고온 공정에 의해 보호막과 색필터 사이에 발생하는 이온 불순물을 제거 및 억제하여 잔상이 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II선에 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III선에 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전기장 생성 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 5는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 보호막의 일부가 제거된 영역의 단면 이미지이다.
도 13 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 대한 계조 변화 그래프이다.
그러면 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 경우 뿐만 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.
그러면, 도 1 내지 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 III-III선에 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 감압(step-down) 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 포함하고, 감압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(125)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(125)은 제1 부화소 전극(191h)의 가장 자리를 따라 뻗은 유지 전극과 확장된 용량 전극(126)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 123, 125) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 반도체(151)가 형성되어 있다. 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)을 향하여 뻗어 나와 있으며 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 반도체(154h, 154l), 그리고 제2 반도체(154l)와 연결된 제3 반도체(154c)를 포함한다. 제3 반도체(154c)는 연장되어 제4 반도체(157)를 이룬다.
반도체(151) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154h) 위에는 제1 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 제2 반도체(154l) 및 제3 반도체(154c)위에도 각각 제2 저항성 접촉 부재(164b) 및 제3 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 제3 저항성 접촉 부재는 연장되어 제4 저항성 접촉 부재(167)를 이룬다.
저항성 접촉 부재(164b, 167) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 드레인 전극(175h), 복수의 제2 드레인 전극(175l), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 향하여 있는 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)으로 일부 둘러싸여 있다. 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어 'U'자 형태로 굽은 제3 소스 전극(173c)을 이룬다. 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 끝 부분(177c)은 용량 전극(126)과 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1/제2/제3 게이트 전극(124h/124l/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173h/173l/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175h/175l/175c)은 제1/제2/제3 섬형 반도체(154h/154l/154c)와 함께 하나의 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh/Ql/Qc)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h/173l/173c)과 각 드레인 전극(175h/175l/175c) 사이의 각 반도체(154h/154l/154c)에 형성된다.
반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 반도체(151)는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(164b, 167)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 즉, 반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 반도체(151)에는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 곳을 제외한 대부분의 영역에 위치한다. 그러나, 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수도 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 따라 뻗어 위아래로 확장되어 있으며, 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 영역을 덮는 제1 차광 부재(220a)와 데이터선(171)을 따라 뻗어 있는 제2 차광 부재(220b)를 포함한다. 차광 부재(220)의 일부분의 높이는 색필터(230)의 높이보다 낮을 수 있다.
색필터(230)는 하나의 화소에서 높이가 상이한 단차 영역(230a)을 가진다. 단차 영역(230a)은 후술할 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa) 형성과 함께 식각되어 높이가 상이하게 형성되는 영역이다. 따라서, 색필터(230)의 단차 영역(230a) 및 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa)은 평면상으로 동일한 형상을 가진다.
구체적으로, 단차 영역(230a)은 개구 영역(180qa)의 형성을 위한 식각에 의해 동시 형성되는 것으로서, 단차 영역이 아닌 다른 색필터(230) 영역에 비해 낮은 높이를 가진다. 따라서, 하나의 화소에 위치하는 색필터(230)는 높이가 다소 낮은 단차 영역(230a) 및 단차 영역(230a) 보다 높이가 다소 높은 그 외의 영역을 포함할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 상부 보호막(180q)은 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
상부 보호막(180q)은 상부 보호막(180q)의 일부가 제거된 개구 영역(180qa)를 포함한다. 개구 영역(180qa)은 화소 전극의 중앙에 위치할 수 있으며, 구체적으로 십자형 절개부(271a)의 중앙에 위치할 수 있다. 이때 개구 영역(180qa)은 색필터(230)의 단차 영역(230a)과 중첩한다. 이는 색필터(230)의 단차 영역(230a)과 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa)이 동일한 식각 공정을 통해 형성되기 때문이다.
개구 영역(180qa)은 전술한 식각 공정을 통해 어떠한 형상으로도 형성 가능하나, 일례로써 마름모, 사각형일 수 있으며 도 1은 마름모꼴의 개구 영역(180qa)을 도시하였다.
이때 개구 영역(180qa)의 높이는 약 700Å 이상일 수 있다. 식각 공정 전에 일반적으로 적층된 색필터(230)와 보호막(180)의 계면을 제거하기 위함이다.
색필터(230)의 단차 영역(230a) 및 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa)을 형성하기 위한 식각 공정은 고온의 증착 과정에서 발생하는 색필터(230)와 보호막(180) 계면의 이온 불순물을 제거할 수 있다. 이온 불순물의 제거는 잔상 개선의 효과를 가져온다.
하부 보호막(180p), 차광 부재(220) 및 상부 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분과 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 제1 접촉 구멍(185h) 및 복수의 제2 접촉 구멍(185l)이 형성되어 있다.
상부 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 개구 영역(180qa) 이외의 영역에서는 상부 보호막(180q)과 직접 접촉하며, 개구 영역(180qa)에서는 색필터(230)와 직접 접촉할 수 있다. 개구 영역(180qa)에서 색필터(230)와 직접 접촉하는 화소 전극(191)을 통해 이온 불순물이 액정층(3)으로 주입되는 것을 방지할 수 있다.
정리하면, 개구 영역(180qa)에 위치하며 색필터(230)와 직접 접촉하는 화소 전극(191)은 노출된 단차 영역(230a)으로부터 이온 불순물이 방출되는 것을 방지하여, 이로 인한 잔상을 개선할 수 있다.
도 2를 참고하면, 각 화소 전극(191)은 두 게이트선(121, 123)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121, 123)을 중심으로 화소 영역의 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191h, 191l)을 포함한다.
화소 전극(191)은 가장자리를 따라 형성되어 있는 복수의 절개부(slit)(91a, 91b)를 가진다. 화소 전극(191)의 복수의 절개부(91a, 91b) 중 절개부(91a)는 제1 부화소 전극(191h)의 가장 자리를 따라 형성되어 있고, 절개부(91b)는 제2 부화소 전극(191h)의 가장 자리를 따라 형성되어 있다.
화소 전극(191) 가장자리를 따라 절개부(91a, 91b)를 형성함으로써, 화소 영역의 가장 자리에 미치는 프린지 필드의 영향을 조절하여, 화소 전극(191h, 191l)의 가장 자리에 배치되어 있는 액정 분자의 방향자가 기울어지는 방향을 조절할 수 있다.
즉, 화소 전극(191)은 절개부(91a, 91b) 및 그 외의 영역, 즉 통판 영역(191a, 191b)을 포함할 수 있다. 이때 통판 영역(191a, 191b)은 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)과 중첩할 수 있으며, 일례로써 통판 영역(191a, 191b), 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)의 평면 형상은 닮음일 수 있다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 제1 접촉 구멍(185h) 및 제2 접촉 구멍(185l)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
제1 부화소 전극(191h)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기를 이루고, 제2 부화소 전극(191l)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기를 이루어 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(129)을 비롯한 유지 전극선(125)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기를 이루며, 제1 및 제2 유지 축전기는 각각 제1 및 제2 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
용량 전극(126)과 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(177c)는 게이트 절연막(140)과 반도체층(157, 167)을 사이에 두고 서로 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이룬다. 본 발명의 다른 실시예에서, 감압 축전기(Cstd)를 이루는 제 용량 전극(126)과 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(177c)는 사이에 배치되어 있는 반도체층(157, 167)은 제거될 수 있다.
상부 보호막(180q) 위에는 착색 부재(320)가 형성되어 있다. 착색 부재(320)는 차광 부재(220) 위에 배치된다. 착색 부재(320)는 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 따라 뻗어 위아래로 확장되어 있으며, 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 영역을 덮는 제1 차광 부재(220a)와 데이터선(171)을 따라 뻗어 있는 제2 차광 부재(220b)를 따라 배치되어 있는 제1 착색 부재(320a) 및 제2 착색 부재(320b)를 포함한다.
착색 부재(320a, 320b)는 차광 부재(220)와 색필터(230)의 높이 차이를 보상하여, 색필터(230) 위에 배치되어 있는 액정층과, 차광 부재(220) 위에 배치되어 있는 액정층의 셀 간격을 일정하게 조절하고, 차광 부재(220)의 빛샘 방지 역할을 강화한다. 이처럼, 착색 부재(320a, 320b)는 차광 부재(220)와 색필터(230)의 높이 차이를 보상하기 때문에, 차광 부재(220)와 색필터(230) 사이에 배치되어 있는 액정 분자가 차광 부재(220)와 색필터(230) 사이의 단차에 의해 정확하게 제어되지 않기 때문에 발생하는 화소 전극의 가장자리 부의 빛샘 등을 방지할 수 있다. 또한, 차광 부재(220) 위의 셀 간격을 줄이기 때문에, 평균 셀 간격이 줄어 들고 이에 따라, 액정 표시 장치에 사용되는 총 액정 양이 줄 수 있다.
화소 전극(191), 노출된 상부 보호막(180q) 및 착색 부재(320a, 320b) 위에는 하부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 하부 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 복수의 절개부(slit)(271a, 271b)를 가진다.
공통 전극(270)의 절개부(271a)는 제1 부화소 전극(191h)에 대응하는 위치에 배치되고, 절개부(271b)는 제2 부화소 전극(191l)에 대응하는 위치에 배치된다.
절개부(271a, 271b)는 평면 형태로 볼 때, 십자 형태를 가질 수 있으며, 그 가장 자리는 대응하는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리보다 돌출되어 있다. 이처럼, 공통 전극(270)의 절개부의 가장자리를 화소 전극의 가장자리보다 돌출되도록 형성함으로써, 프린지 필드의 영향이 화소 영역의 가장자리에까지 안정적으로 미치도록 하여, 화소 영역의 가장자리에서도 액정 분자의 배열을 원하는 방향으로 조절 가능하다. 또한, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 오정렬이 발생하더라도 공통 전극(270)의 절개부(271a, 271b)는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)와 중첩할 수 있다.
절개부(271a, 271b)의 폭은 액정층(3)의 두께, 즉 셀 간격의 약 3배 이하인 것이 바람직하다.
절개부(271a, 271b), 그리고 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)의 가장자리에 의해, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)에 대응하는 영역은 복수의 부영역으로 구분될 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
두 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 두 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함한다.
액정층(3)과 하부 배향막 및 상부 배향막 중 적어도 적어도 하나는 광반응 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광반응 물질은 광중합 물질일 수 있다.
액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 전기장이 없는 상태에서 입사광은 직교 편광자를 통과하지 못하고 차단된다.
액정 분자(31)들은 장축이 공통 전극의 절개부(271a, 271b)와 부화소 전극(191h, 191l)의 가장자리에 의해, 각 부화소 전극(191h, 191l)의 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 가장자리가 만나는 네 개의 부분으로부터 십자 형태의 공통 전극(270)의 절개부(271a, 271b)의 가운데 부분을 향하는 방향과 대략 평행하게 되도록 선경사(pretilt)를 가지고 초기 배열될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 부화소 각각은 액정의 선경사 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 가지게 된다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 십자 형태의 절개부가 공통 전극에 형성된 것으로 설명하였지만, 전기장 생성 전극인 화소 전극과 공통 전극 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 구체적으로, 십자 형태의 절개부는 화소 전극에 형성될 수 있고, 화소 전극 및 공통 전극 모두에 형성될 수도 있다.
앞서 설명하였듯이, 데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써, 전기장이 없는 상태에서 두 전극(191, 270)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있던 액정층(3)의 액정 분자가 두 전극(191, 270)의 표면에 대하여 수평한 방향을 향해 눕게 되고, 액정 분자의 눕는 정도에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 고온 공정을 통해 색필터(230)와 상부 보호막(180q)의 계면에서 발생 가능한 이온 불순물을 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)의 형성을 통해 제거할 수 있고, 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)에 중첩하게 위치하는 화소 전극(191)을 통해 이온 불순물의 방출을 억제하여, 잔상이 개선된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
그러면, 다시 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.
앞서 설명하였듯이, 제1 스위칭 소자(Qh) 및 제2 스위칭 소자(Ql)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qh)의 출력 단자는 제1 부화소 전극(191h)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자는 제2 부화소 전극(191l) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 감압 게이트선(123)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 부화소 전극(191l)와 연결되어 있는 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자에 연결되어 있으며, 출력 단자는 감압 축전기(Cstd)와 연결되어 있다.
게이트선(121)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qh)와 제2 스위칭 소자(Ql)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(171)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qh)와 제2 스위칭 소자(Ql)를 통해, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)으로 인가된다. 이때, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)에 인가된 데이터 전압의 크기는 같다. 따라서, 제1 액정 축전기 및 제2 액정 축전기에 충전된 전압은 동일하다. 그 후, 게이트선(121)에는 게이트 오프 신호가 인가되고, 감압 게이트선(123)에 게이트 온 신호가 인가되면, 제1 스위칭 소자(Qh)와 제2 스위칭 소자(Ql)는 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴 온된다. 그러면 제2 부화소 전극(191l)으로부터 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 감압 축전기(Cstd)로 전하가 이동한다. 그러면, 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전 전압은 낮아지고, 감압 축전기(Cstd)가 충전된다. 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전 전압은 감압 축전기(Cstd)의 정전 용량만큼 낮아지므로 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전 전압은 제1 액정 축전기(Clch)의 충전 전압보다 낮아진다.
이 때, 두 액정 축전기(Clch, Clcl)의 충전 전압은 서로 다른 감마 곡선을 나타내며 한 화소 전압의 감마 곡선은 이들을 합성한 곡선이 된다. 정면에서의 합성 감마 곡선은 가장 적합하도록 정해진 정면에서의 기준 감마 곡선과 일치하도록 하고 측면에서의 합성 감마 곡선은 정면에서의 기준 감마 곡선과 가장 가깝게 되도록 한다. 이와 같이 영상 데이터를 변환함으로써 측면 시인성이 향상된다.
일 실시예에서는 제1 액정 축전기에 충전된 전압과 제2 액정 축전기에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기를 이루는 제2 부화소 전극(191l)에 연결된 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자와 감압 축전기(Cstd)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기를 분압 기준 전압선에 연결된 제3 스위칭 소자, 즉 분압 박막 트랜지스터(Qc)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 스위칭 소자(Qh) 및 제2 스위칭 소자(Ql)와 같은 게이트선(121)에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기를 이루는 제2 부화소 전극(191l)에 연결된 제2 단자, 그리고 분압 기준선과 중첩하는 분압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기에 충전된 전압의 일부를 분압 축전기에 분압되도록 하여, 제2 액정 축전기에 충전된 전압은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 이러한 방법에 의해, 제1 액정 축전기와 제2 액정 축전기 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기와 제2 액정 축전기가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기와 제2 액정 축전기 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기와 제2 액정 축전기 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 4 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전기장 생성 전극의 기본 영역 및 이에 대한 액정 분자의 배열에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전기장 생성 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이고, 도 5는 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전기장 생성 전극의 기본 영역은 공통 전극(270)의 절개부(271)와 마주보는 화소 전극(191), 공통 전극(270)의 절개부(271)를 둘러싸고 있는 화소 전극(191)의 절개부(91) 로 이루어진다.
액정 표시 장치를 위에서 바라볼 때 공통 전극(270)의 절개부(271)와 화소 전극(191)의 가장자리에 의해 정의되는 기본 영역은 복수의 소영역(Da, Db, Dc, Dd)으로 구분될 수 있고, 복수의 소 영역(Da, Db, Dc, Dd)은 공통 전극(270)의 절개부(271)를 기준으로 서로 대칭을 이룰 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 공통 전극(270)의 절개부(271)는 평면 형태로 볼 때, 십자 형태를 가질 수 있으며, 절개부(271)의 가장 자리(272)는 대응하는 화소 전극(191)의 가장자리보다 돌출되어 있다. 공통 전극(270)의 절개부(271)의 폭은 약 2㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다.
화소 전극(191)의 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가장자리를 따라 거의 사각형 고리 모양으로 형성되어 있는데, 공통 전극(270)의 절개부(271)의 끝 단에 대응하는 부분 주변에서는 끊어져 있다. 이처럼, 화소 전극(191)에 형성되어 있는 절개부(91)가 끊어져 있는 부분은 화소 전극의 연결부가 된다. 화소 전극의 연결부의 폭은 대응하는 공통 전극(270)의 절개부(271)의 폭보다 넓다.
화소 전극(191)의 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가장자리로부터 액정 표시 장치의 셀 갭의 두 배 이하의 간격으로 이격된 위치에 배치될 수 있고, 절개부(91)의 폭은 액정 표시 장치의 셀 갭의 두 배 이하인 것이 바람직하다.
화소 전극(191)의 절개부(91)는 화소 영역의 가장 자리에 미치는 프린지 필드의 영향을 조절하여, 화소 전극(191)의 가장 자리에 배치되어 있는 액정 분자의 방향자가 기울어지는 방향을 조절할 수 있다.
십자 형태의 절개부(271)의 폭은 액정층(3)의 두께, 즉 셀 간격의 약 3배 이하인 것이 바람직하다.
도 5를 참조하여 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 설명한다. 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)를 액정 물질과 함께 두 표시판(100, 200) 사이에 주입한다. 이 때, 전중합체(330)는 액정층뿐만 아니라, 두 표시판(100, 200)에 형성되어 있는 배향막(도시하지 않음)에 포함될 수도 있다. 전중합체(330)는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
다음 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여, 공통 전극(270)의 절개부(271) 및 화소 전극(191)의 가장 자리에 의한 프린지 필드에 의해 화소 전극(191)의 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 가장자리가 만나는 네 개의 부분으로부터 십자 형태의 공통 전극(270)의 절개부(271)의 가운데 부분을 향하는 방향과 대략 평행하게 기울어지며, 전기장 생성 전극의 하나의 기본 영역에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다. 즉, 각 도메인(Da, Db, Dc, Dd)에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 서로 다르다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 십자 형태의 절개부가 공통 전극에 형성된 것으로 설명하였지만, 전기장 생성 전극인 화소 전극과 공통 전극 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 구체적으로, 십자 형태의 절개부는 화소 전극에 형성될 수 있고, 화소 전극 및 공통 전극 모두에 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 화소 전극(191)이 통판 형태와 가장자리에 위치하는 절개부만을 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 화소 전극(191)이 통판 형태를 포함하는 어떠한 형상도 가능함은 물론이다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 화소 전극을 복수의 가지 전극을 가지도록 형성하지 않고도, 액정이 기울어지는 방향이 서로 다른 복수의 부 영역을 형성할 수 있어, 액정 표시 장치의 시야각을 넓이고, 액정 분자를 일정한 방향으로 배열하도록 배향하여 액정 분자의 응답 속도를 빠르게 하고, 화소 전극을 두 개로 분리하여, 서로 다른 전압을 인가함으로써, 시인성을 높이면서도, 개구율 및 투과율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(191)의 통판 영역에 평면상으로 대응하게 위치하는 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)의 형성을 통해 색필터(230)와 상부 보호막(180q)의 계면에서 발생 가능한 이온 불순물을 제거하는 동시에 이온 불순물의 방출을 억제하여, 잔상이 개선된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 설명한다. 도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도이다. 도 6 내지 도 10은 제1 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 위치하는 영역에 대한 단면만을 나타냈으나, 이의 제조 공정은 다른 영역에도 적용됨은 물론이다.
우선, 도 6을 참고하면, 기판(110) 위에 제1 게이트 전극(124h)을 포함하는 게이트 도전체를 형성한다. 제1 게이트 전극(124h)을 포함하는 게이트 도전체 위에는 게이트 절연막(140)을 적층한다.
게이트 절연막(140) 위에 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 제1 반도체(154h)를 포함하는 복수의 반도체(151)를 형성한다.
반도체(151) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163h, 165h) 및 저항성 접촉 부재(163h, 165h) 위에는 제1 소스 전극(173h)을 포함하는 복수의 데이터선(data line)(171) 및 복수의 제1 드레인 전극(175h)을 포함하는 데이터 도전체를 형성한다.
1/제2/제3 게이트 전극(124h/124l/124c), 제1/제2/제3 소스 전극(173h/173l/173c) 및 제1/제2/제3 드레인 전극(175h/175l/175c)은 제1/제2/제3 섬형 반도체(154h/154l/154c)와 함께 하나의 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh/Ql/Qc)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h/173l/173c)과 각 드레인 전극(175h/175l/175c) 사이의 각 반도체(154h/154l/154c)에 형성된다.
반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 반도체(151)는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(164b, 167)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가지도록 형성된다. 즉, 반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 반도체(151)에는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
다음, 도 7을 참조하면, 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(151) 위에 하부 보호막(180p)을 적층하고, 하부 보호막(180p) 위에 위치하는 차광 부재(220) 및 색필터(230)를 형성한다. 또한, 색필터(230) 위에 상부 보호막(180q)을 적층한다. 이때 색필터(230) 및 상부 보호막(180q) 등은 고온의 환경에서 화학 증착 기상법을 통해 적층될 수 있다.
다음, 도 8과 같이 감광막을 도포하고 슬릿 마스크 등을 사용하여 감광막 패턴을 현상한다. 본 명세서는 일례로써 슬릿 마스크를 설명하였으나 이에 제한되지 않고 하프톤 마스크, 메쉬 마스크 및 슬릿 마스크 등을 이용하여 감광막 패턴을 형성할 수 있다.
그러면 도 9와 같은 감광막 패턴(400)이 형성되며, 이를 마스크로 하여 상부 보호막(180q) 및 색필터(230)을 식각한다. 이때 화소 전극(191)과 드레인 전극(175h)을 접촉시키기 위한 접촉 구멍(185h) 등도 형성하도록 식각한다.
전술한 식각 공정을 거치면, 도 10에 도시된 바와 같이 드레인 전극(175h)을 노출하는 접촉 구멍(185h) 등이 형성됨과 동시에, 상부 보호막(180q)은 개구 영역(180qa)을 형성하고 색필터(230)는 단차 영역(230a)을 형성하게 된다. 즉, 상부 보호막(180q) 및 색필터(230)의 기존 계면은 식각되어 제거된다. 따라서 상기 계면에 위치하는 이온 불순물이 제거된다.
구체적으로, 개구 영역(180qa)의 형성과 동시에 단차 영역(230a)이 형성되며, 단차 영역(230a)은 단차 영역이 아닌 다른 색필터(230) 영역에 비해 낮은 높이를 가진다. 따라서, 하나의 화소에 위치하는 색필터(230)는 높이가 다소 낮은 단차 영역(230a) 및 단차 영역(230a) 보다 높이가 다소 높은 그 외의 영역을 포함하도록 형성될 수 있다.
이때 개구 영역(180qa)의 높이는 약 700Å 이상이 되도록 형성할 수 있다. 식각 공정 전에 일반적으로 적층된 색필터(230)와 보호막(180)의 계면을 제거하기 위함이다.
또한, 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)은 전술한 식각 공정을 통해 어떠한 형상으로도 형성 가능하나, 일례로써 마름모, 사각형일 수 있으며 도 1은 마름모꼴의 개구 영역(180qa)을 도시하였다.
다음, 상부 보호막(180q) 및 개구 영역(180qa) 위에 화소 전극(191)을 형성하여 도 1 내지 도 3과 같은 구조를 가진다. 즉, 상부 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 형성되어 있으며, 화소 전극(191)은 개구 영역(180qa) 이외의 영역에서는 상부 보호막(180q)과 직접 접촉하고, 개구 영역(180qa)에서는 색필터(230)와 직접 접촉할 수 있다.
본 명세서는 화소 전극(191)은 복수의 절개부(91a, 91b)를 포함하는 실시예를 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 복수의 미세 가지부(미도시) 등을 포함하는 다양한 형상이 가능하다. 다만, 평면상으로 개구 영역(180qa)에 대해서는 화소 전극(191)이 덮는 형상을 가져야 한다. 개구 영역(180qa)을 통해 액정층(3)으로 유입 가능한 이온 불순물을 화소 전극(191)을 통해 억제하기 위함이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이며, 전술한 본 실시예와 동일한 구성에 대해서는 생략하고 설명한다.
도 11은 도시된 바와 같이, 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa)이 사각형인 경우이다. 도 1에서는 상부 보호막(180q)의 개구 영역(180qa)이 마름모꼴인 점과 상이하다. 이는 개구 영역(180qa)의 형상이 잔상 억제 등에 영향을 미치는 것은 아님을 나타내며, 따라서 개구 영역(180qa)은 다양한 형상을 가질 수 있다.
다만, 본 실시예에 따르면, 개구 영역(180qa)을 통해 유입 가능한 이온 불순물의 억제를 위해, 화소 전극(191)은 개구 영역(180qa)의 평면 형상에 대응하는 평면 형상을 가져야 한다. 즉, 화소 전극(191)은 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)의 평면 형상에 대응하는 형상을 가지는 영역을 포함한다. 이때 상기 개구 영역(180qa) 및 단차 영역(230a)은 통판 형상일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 보호막의 일부가 제거된 영역의 단면 이미지이다. 이를 살펴보면, 보호막(180q)에 개구 영역(180qa)이 형성되는 것 뿐만 아니라 동일한 평면 형상으로 단차 영역(230a)이 형성됨을 알 수 있다. 이러한 형성에 의해 색필터(230)와 보호막(180q)의 계면이 제거되며, 이는 계면에 위치하는 이온 불순물의 제거를 가져온다.
이하에서는 도 13 내지 도 14를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 계조 변화를 살펴본다. 도 13 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 대한 계조 변화 그래프이다.
도 13을 살펴보면, 장시간 동안 잔상 테스트를 실시한 결과를 그래프로 나타낸 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 case 1, 상부 보호막이 개구 영역을 포함하지 않는 표시 장치를 case 2로 나타냈다. 잔상 테스트 결과, 초기에는 case 1과 case 2가 약 100 계조 정도의 차이가 있었으며, 시간이 경과함에 따라 case 1은 case 2에 비해 약 20 계조 정도 개선의 효과가 있음을 알 수 있었다.
또한, 도 14를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 case 1, 상부 보호막에 위치하는 개구 영역을 포함하지 않으며 화소 전극이 미세 가지부 형상을 포함하는 표시 장치를 case 3으로 나타냈다. 잔상 테스트 결과, 초기에는 case 1과 case 3이 약 100 계조 이상 차이 났으며, 시간이 경과함에 따라 약 50 계조 정도의 개선 효과가 있음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 색필터 및 보호막 계면에서 발생하는 이온 불순물이 제거 및 억제되어 잔상이 개선된 효과를 가져옴을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직일 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.
100, 200 : 표시판 110, 210 : 기판
121, 123, 125 : 게이트 도전체 140 : 게이트 절연막
151 : 반도체 171 : 데이터선
180p, 180q : 보호막 191 : 화소 전극
230 : 색필터 230a : 단차 영역

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 단차 영역을 포함하는 색필터,
    상기 색필터 위에 위치하며 상기 단차 영역과 중첩하는 개구 영역을 포함하는 보호막,
    상기 개구 영역을 포함하는 상기 보호막 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하며, 십자형 절개부를 포함하는 공통 전극, 및
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 개구 영역에 위치하는 상기 단차 영역의 높이는 상기 단차 영역 외에 위치하는 상기 색필터의 높이보다 낮은 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 개구 영역에서 상기 색필터와 상기 화소 전극이 접촉하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 가장자리와 상기 십자형 절개부를 기준으로 복수의 부 영역으로 구분되고,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 상기 가장자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 개구 영역은 평면상으로 통판 형상인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 상기 개구 영역의 평면 형상과 동일한 형상을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 개구 영역의 높이가 약 700Å 이상인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 상호 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선에 연결된 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터,
    상기 게이트선, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선에 연결된 분압 박막 트랜지스터를 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 화소 전극은
    상기 제1 박막 트랜지스터와 연결된 제1 화소 전극,
    상기 제2 박막 트랜지스터 및 상기 분압 박막 트랜지스터와 연결된 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극은 하나의 화소를 이루면서 행렬 형태로 배열되는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 액정층의 액정 분자는 상기 액정층에 전기장이 가해지지 않았을 때, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면에 거의 수직을 이루도록 배열되어 있는 액정 표시 장치.
  11. 제1 절연 기판 위에 색필터를 형성하는 단계,
    상기 색필터 위에 보호막을 적층하는 단계,
    상기 보호막을 식각하여 개구 영역을 형성하는 단계,
    상기 개구 영역과 중첩하는 상기 색필터를 식각하여 단차 영역을 형성하는 단계,
    상기 개구 영역을 포함하는 상기 보호막 위에 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고
    제2 절연 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 개구 영역에 위치하는 상기 단차 영역의 높이는 상기 단차 영역 외에 위치하는 상기 색필터의 높이보다 낮은 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 보호막 및 상기 색필터를 식각함과 동시에 드레인 전극을 노출시키는 접촉 구멍을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에서,
    상기 보호막 및 상기 색필터를 식각함에 있어서, 하프톤 마스크, 메쉬 마스크 및 슬릿 마스크 중 어느 하나를 이용하여 식각하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제11항에서,
    상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 중첩하고 십자형 절개부를 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 가장자리와 상기 십자형 절개부를 기준으로 복수의 부 영역으로 구분되고,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극의 상기 가장자리를 따라 형성되어 있는 절개부를 포함하도록 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제11항에서,
    상기 개구 영역은 평면상으로 통판 형상이 되도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제11항에서,
    상기 화소 전극은 상기 개구 영역의 평면 형상과 동일한 형상을 포함하도록 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제11항에서,
    상기 개구 영역의 높이가 약 700Å 이상이 되도록 식각하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제11항에서,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하며 상호 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선에 연결된 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 게이트선, 상기 제2 박막 트랜지스터 및 기준 전압선에 연결된 분압 박막 트랜지스터를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제11항에서,
    상기 색필터 위에 상기 보호막을 형성하는 단계는 고온의 화학 기상 증착법을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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