KR20160086011A

KR20160086011A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20160086011A
Application number: KR1020150002969A
Authority: KR
Inventors: 강장미; 정광철; 노남석; 이철곤
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-07-19
Also published as: US20160202567A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치는 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 일 화소에 형성되는 공간을 사이에 두고 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극, 상기 공간의 일 측면을 노출시키는 주입구를 포함하는 지붕층, 상기 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 주입구를 덮고 상기 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 공간의 일 측면을 제외한 나머지 측면을 덮고 있으며, 상기 액정층은 제1 액정 분자 및 제2 액정 분자를 포함하고, 상기 제1 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자는 서로 다른 공간에 위치할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 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 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

액정 표시 장치를 구성하는 두 장의 표시판은 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광부재, 색 필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색 필터, 공통 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.

그러나, 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 필수적으로 사용되고, 두 장의 기판 위에 각각의 구성 요소들을 형성함으로써, 표시 장치가 무겁고, 두꺼우며, 비용이 많이 들고, 공정 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 서로 다른 성질을 가지는 두 가지 이상의 액상 물질층을 포함하며 인가되는 전압 차에 의해 측면 시인성이 향상된 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 일 화소에 형성되는 공간을 사이에 두고 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극, 상기 공간의 일 측면을 노출시키는 주입구를 포함하는 지붕층, 상기 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 주입구를 덮고 상기 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 공간의 일 측면을 제외한 나머지 측면을 덮고 있으며, 상기 액정층은 제1 액정 분자 및 제2 액정 분자를 포함하고, 상기 제1 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자는 서로 다른 공간에 위치할 수 있다.

상기 제1 액정 물질과 상기 제2 액정 물질의 성질은 서로 다를 수 있다.

상기 제1 액정 물질과 상기 제2 액정 물질의 유전율 이방성이 상이할 수 있다.

복수의 상기 공간은 제1 공간 및 제2 공간을 포함하고, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각은 서로 마주 보는 제1 측면과 제2 측면을 포함할 수 있다.

상기 제1 공간의 제2 측면은 상기 지붕층에 의해 덮여 있고, 상기 제2 공간의 제1 측면은 상기 지붕층에 의해 덮여 있을 수 있다.

복수의 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 행렬 방향으로 교번하여 위치할 수 있다.

상기 주입구는 상기 제1 공간의 제1 측면 및 상기 제2 공간의 제2 측면을 노출시킬 수 있다.

상기 일 화소는 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극을 포함하고, 상기 일 화소는 상기 데이터선의 연장 방향으로 위치하는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 제1 영역에 위치하는 제1 부화소 전극 및 상기 제2 영역에 위치하는 제2 부화소 전극을 포함하고, 상기 제1 부화소 전극 및 상기 제2 부화소 전극 각각은, 가로 줄기부 및 상기 가로 줄기부와 직교하는 십자 줄기부, 상기 십자 줄기부로부터 사선으로 연장되는 미세 가지부를 포함할 수 있다.

상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각은 일 화소의 상기 제2 영역 및 상기 데이터선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소의 상기 제1 영역을 포함할 수 있다.

상기 제1 액정 물질이 위치하는 상기 제1 영역은 고계조이고, 상기 제2 액정 물질이 위치하는 상기 제1 영역은 중간계조일 수 있다.

상기 제1 액정 물질이 위치하는 상기 제2 영역은 중간계조이고, 상기 제2 액정 물질이 위치하는 상기 제2 영역은 저계조일 수 있다.

상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 데이터선 연장 방향으로 교번하여 위치하며, 복수의 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 각각 상기 게이트선 연장 방향으로 배치될 수 있다.

상기 제2 영역은 상기 가로 줄기부를 기준으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함할 수 있다.

상기 제1 공간은 상기 제1 부영역을 포함하고, 상기 제2 공간은 인접한 서로 다른 화소에 포함되는 상기 제1 영역 및 상기 제2 부영역을 포함할 수 있다.

상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제1 공간은 중간계조이고, 상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제1 공간은 저계조일 수 있다.

상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제2 부영역은 중간계조이고, 상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제1 영역은 고계조이며, 상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제2 부영역은 저계조이고, 상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제1 영역은 중간계조일 수 있다.

상기 제1 공간 및 상기 제2 공간의 중간 계조는 서로 상이할 수 있다.

상기 지붕층은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 사이에 위치하며, 상기 제2 부화소 전극의 가로 줄기부와 중첩할 수 있다.

상기 지붕층은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 사이에 위치하며, 상기 미세 가지부와 중첩하도록 비스듬하게 형성될 수 있다.

이상과 같은 표시 장치는 주입구를 공간의 일 측면에만 형성하고, 주입구의 위치를 적절하게 배치하여 인접한 공간에 서로 다른 액상 물질층을 형성할 수 있다. 또한 서로 다른 전압 인가를 통해 복수의 계조로 구분되는 화소를 제공할 수 있는바, 측면 시인성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선에 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 V-V선에 따라 자른 단면도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 8 내지 도 17은 본 발명의 제조 공정에 따른 표시 장치의 단면도이다.

이하에서 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.

그러면, 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이고, 편의상 일부 구성요소만이 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110), 기판(110) 위에 형성되어 있는 지붕층(360)을 포함한다.

기판(110)은 복수의 화소(PX)를 포함한다. 복수의 화소(PX)는 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 일 화소(PX)는 하나의 박막 트랜지스터 및 하나의 화소 전극을 포함하며, 제1 부화소 전극이 위치하는 제1 영역(PXa) 및 제2 부화소 전극이 위치하는 제2 영역(PXb)을 포함할 수 있다. 제1 영역(PXa) 및 제2 영역(PXb)은 상하(데이터선 연장 방향)로 배치될 수 있다.

제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb) 사이에는 게이트선 연장 방향을 따라서 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.

지붕층(360)은 게이트선 연장 방향을 따라 연결되어 있다. 이때, 제1 골짜기(V1)의 일부에서는 지붕층(360)이 제거되어 지붕층(360) 아래에 위치하는 구성 요소가 외부로 노출될 수 있도록 주입구(307)가 형성되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 골짜기(V1)는 게이트선 연장 방향으로 위치하는 복수의 화소에 대해 교번하여 형성된 주입구(307)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첫번째 열 및 첫번째 행에 위치하는 일 화소(PX)에 위치하는 제1 골짜기(V1)는 주입구(307)를 포함하고, 게이트선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소에 위치하는 제1 골짜기(V1)는 주입구를 포함하지 않을 수 있다.

이와 유사하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 골짜기(V1)는 데이터선 연장 방향으로 위치하는 복수의 화소에 대해 교번하여 형성된 주입구(307)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첫번째 열 및 첫번째 행에 위치하는 일 화소(PX)에 대응하는 제1 골짜기(V1)는 주입구(307)를 포함하고, 데이터선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소(PX)에 대응하는 제1 골짜기(V1)는 주입구를 포함하지 않을 수 있다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 골짜기(V1)는 행렬 방향으로 배치된 복수의 화소에 대해 교번하여 형성된 주입구(307)를 포함할 수 있다. 예를 들어 첫번째 행에 위치하는 복수의 화소를 살펴보면, 제1 골짜기(V1)는 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째 등 홀수 번째 열에 위치하는 화소들에 대응하여 형성된 주입구(307)를 포함하고, 두번째 행에 위치하는 복수의 화소를 살펴보면, 두 번째, 네 번째 및 여섯 번째 등 짝수 번째 열에 위치하는 화소들에 대응하여 형성된 주입구(307)를 포함할 수 있다.

다음, 각 지붕층(360)은 인접한 제2 골짜기(V2) 사이에서 기판(110)으로부터 떨어져 형성됨으로써, 공간(305)을 형성한다. 또한, 각 지붕층(360)은 제2 골짜기(V2)에서는 기판(110)에 부착되도록 형성됨으로써, 공간(305)의 양 측면을 덮도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공간(305)은 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b)을 포함하고, 공간(305)은 서로 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함한다.

지붕층(360)은 공간(305)의 네 측면 중 세 측면을 덮고 있으며, 일 측면을 노출시킬 수 있다. 노출된 측면에 따라 제1 공간(305a)과 제2 공간(305b)를 구분할 수 있다. 제1 공간(305a)은 지붕층(360)에 의해 제1 측면이 노출된 공간이며, 제2 공간(305b)은 지붕층(360)에 의해 제2 측면이 노출된 공간이다.

공간(305a, 305b)은 주입구(307)가 형성되는 부분에서 일 측면을 외부로 노출시킨다. 지붕층(360)은 공간(305)의 일 측면을 덮지 않도록 형성되고, 지붕층(360)은 공간(305)의 상부면과 나머지 측면을 덮도록 형성된다. 지붕층(360)이 공간(305)의 측면을 덮지 않는 부분에서 공간(305)은 외부로 노출된다. 이처럼 공간(305)이 외부로 노출된 부분이 전술한 주입구(307)이다.

주입구(307)는 제1 공간(305a)의 제1 측면을 노출시키고, 제2 공간의 제2 측면을 노출시키도록 형성될 수 있다. 이때 제1 공간(305a)의 제2 측면은 지붕층(360)에 의해 덮여 있고, 제2 공간(305b)의 제1 측면은 지붕층(360)에 의해 덮여 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b) 각각은 일 화소(PX)의 제2 영역(PXb) 및 데이터선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소의 제1 영역(PXa)을 포함할 수 있다. 그러나 첫번째 행 또는 마지막 행에 위치하는 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b)은 제1 영역(PXa) 또는 제2 영역(PXb) 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.

제1 공간(305a)과 제2 공간(305b)은 행렬 방향으로 번갈아 배치되어 있다. 도 1을 참조하여 첫 번째 행에 배치되어 있는 공간(305)들을 살펴보면, 제2 공간(305b), 제1 공간(305a), 제2 공간(305b), 제1 공간(305a)의 순서로 반복 배치되어 있다. 이와 유사하게 첫번째 열에 배치되어 있는 공간(305)들을 살펴보면, 제2 공간(305b), 제1 공간(305a), 제2 공간(305b)의 순서로 반복 배치되어 있다.

이와 같이 제1 공간(305a)과 제2 공간(305b)이 행렬 방향으로 번갈아 배치되어 있으므로, 주입구(307)는 노출된 제1 공간(305a)의 제1 측면 및 제2 공간(305b)의 제2 측면을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 복수의 공간(305a, 350b)에는 서로 다른 성질을 가지는 액정 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 행에 위치하는 제1 골짜기(V1)에 위치하는 주입구(307)에 제1 액정 물질을 주입하여 액정층을 형성하고, 두 번째 행에 위치하는 제1 골짜기(V1)에 위치하는 주입구(307)에는 제2 액정 물질로 주입하여 액정층을 채울 수 있다.

이때, 제1 액정 물질과 제2 액정 물질의 성질은 서로 다르다. 예를 들면, 제1 액정 물질과 제2 액정 물질의 유전율 이방성이 상이하며, 물성에 따라 응답 속도 또는 투과율이 다를 수 있다. 따라서 제1 액정 물질이 주입된 공간과 제2 액정 물질이 주입된 공간을 동일한 전압으로 구동하더라도, 제1 액정 물질과 제2 액정 물질의 성질이 상이하므로 두 화소를 통과한 광의 휘도가 서로 다를 수 있다. 이를 통해 시인성을 개선할 수 있다.

보다 구체적으로, 첫번째 행에 위치하는 주입구(307)에 제1 액정 물질을 주입하는 경우, 첫번째 행의 첫번째 열, 세번째 열 및 다섯번째 열 등 홀수 번째 열에 위치하는 주입구를 포함하는 복수의 공간(305a, 305b)에 대해서만 제1 액정 물질이 주입된다.

또한, 두번째 행에 위치하는 주입구(307)에 제2 액정 물질을 주입하는 경우, 두번째 행의 두번째 열, 네번째 열 및 여섯번째 열 등과 같이 짝수 번째 열에 위치하는 주입구를 포함하는 공간(305a, 305b)에 대해서만 제2 액정 물질이 주입될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 인접한 화소의 경우에도, 주입구의 위치에 따라 서로 다른 액정 물질이 주입될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면 제1 영역(PXa)에는 제1 전압이 인가되고 제2 영역(PXb)에는 제2 전압이 인가될 수 있으며, 제1 전압은 제2 전압보다 크다. 이때 각 영역은 인가되는 전압뿐만 아니라, 각 영역에 위치하는 액정 물질의 종류에 따라 나타내는 계조가 상이할 수 있다.

예를 들어, 제2 액정 물질에 비해 높은 유전율 이방성을 가지는 제1 액정 물질이 주입된 제1 영역(PXa)은 고계조를 나타내고, 제2 액정 물질이 주입된 제1 영역(PXa)은 중간계조를 나타낼 수 있다. 다음, 제1 액정 물질이 주입된 제2 영역(PXb)은 중간계조를 나타내고, 제2 액정 물질이 주입된 제2 영역(PXb)은 저계조를 나타낼 수 있다.

이를 분리된 공간에 따라 살펴보면, 첫번째 열 및 두번째 행에 위치하는 제1 공간(305a)은 데이터선 연장 방향으로 인접한 제2 영역 및 제1 영역을 포함하고, 첫번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제1 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제2 전압을 인가받는 제2 영역은 중간 계조를 나타내고, 제1 전압을 인가받는 제1 영역(PXa)은 고계조를 나타낸다.

한편, 두번째 열 및 두번째 행에 위치하는 제2 공간(305b)은 데이터선 연장 방향으로 인접한 제2 영역(PXb) 및 제1 영역(PXa)을 포함하고, 두번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제2 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제2 전압을 인가받는 제2 영역(PXb)은 저계조를 나타내고, 제1 전압을 인가받는 제1 영역(PXa)은 중간계조를 나타낸다.

이때, 제2 공간이 포함하는 제1 영역(PXa) 및 제1 공간이 포함하는 제2 영역(PXb)은 둘 다 중간계조를 나타내고 있으나, 서로 다른 중간 계조일 수 있다. 각 공간이 포함하는 액정 물질이 상이하기 때문이다.

이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 액정 표시 장치는 서로 다른 2 개의 전압을 인가하지만, 공간에 주입된 액정 물질의 종류에 따라 3 이상의 서로 다른 영역을 형성할 수 있다. 이를 통해 시인성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

이어, 도 2 내지 도 5에 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일 화소에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면도이고, 도 3은 도 1의 III-III선에 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 1의 IV-IV선에 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 1의 V-V선에 따라 자른 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121), 복수의 감압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 위치한다.

게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트 도전체는 게이트선(121)으로부터 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 더 포함하고, 감압 게이트선(123)으로부터 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 더 포함한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다. 이때, 제1, 제2, 및 제3 게이트 전극(124h, 124l, 124c)의 돌출 형태는 변경이 가능하다.

유지 전극선(131)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 위 아래로 돌출한 유지 전극(129), 게이트선(121)과 실질적으로 수직하게 아래로 뻗은 한 쌍의 세로부(134) 및 한 쌍의 세로부(134)의 끝을 서로 연결하는 가로부(127)를 포함한다. 가로부(127)는 아래로 확장된 용량 전극(137)을 포함한다.

게이트 도전체(121, 123, 124h, 124l, 124c, 131) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 제3 반도체(154c)가 위치한다. 제1 반도체(154h)는 제1 게이트 전극(124h) 위에 위치할 수 있고, 제2 반도체(154l)는 제2 게이트 전극(124l) 위에 위치할 수 있으며, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치할 수 있다. 제1 반도체(154h)와 제2 반도체(154l)는 서로 연결될 수 있고, 제2 반도체(154l)와 제3 반도체(154c)도 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 반도체(154h)는 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성될 수도 있다. 제1 내지 제3 반도체(154h, 154l, 154c)는 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.

제1 내지 제3 반도체(154h, 154l, 154c) 위에는 데이터선(data line)(171), 제1 소스 전극(173h), 제2 소스 전극(173l), 제3 소스 전극(173c), 제1 드레인 전극(175h), 제2 드레인 전극(175l), 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.

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 뻗으며 서로 연결되어 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(137)과 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 이루며, 막대형 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)으로 일부 둘러싸여 있다.

제1 게이트 전극(124h), 제1 소스 전극(173h), 및 제1 드레인 전극(175h)은 제1 반도체(154h)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qh)를 형성하고, 제2 게이트 전극(124l), 제2 소스 전극(173l), 및 제2 드레인 전극(175l)은 제2 반도체(154l)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Ql)를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성한다.

제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 제3 반도체(154c)는 서로 연결되어 선형으로 이루어질 수 있으며, 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 173h, 173l, 173c, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있다.

제1 반도체(154h)에는 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이에서 제1 소스 전극(173h) 및 제1 드레인 전극(175h)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있고, 제2 반도체(154l)에는 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이에서 제2 소스 전극(173l) 및 제2 드레인 전극(175l)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있으며, 제3 반도체(154c)에는 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이에서 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.

데이터 도전체(171, 173h, 173l, 173c, 175h, 175l, 175c) 및 각 소스 전극(173h/173l/173c)과 각 드레인 전극(175h/175l/175c) 사이로 노출되어 있는 반도체(154h, 154l, 154c) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.

보호막(180) 위에는 각 화소(PX) 내에 색필터(230)가 위치한다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 등을 표시할 수도 있다. 도시된 바와 달리 색필터(230)는 이웃하는 데이터선(171) 사이를 따라서 열 방향으로 길게 뻗을 수도 있다.

이웃하는 색필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 화소(PX)의 경계부와 박막 트랜지스터 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다. 색필터(230)는 각 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb)에 형성되고, 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb) 사이에는 차광 부재(220)가 위치할 수 있다.

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 가로 차광 부재(220a)와 데이터선(171)을 따라 뻗어 있는 세로 차광 부재(220b)를 포함한다. 즉, 가로 차광 부재(220a)는 제1 골짜기(V1)에 위치하고, 세로 차광 부재(220b)는 제2 골짜기(V2)에 위치할 수 있다. 색필터(230)와 차광 부재(220)는 일부 영역에서 서로 중첩될 수도 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 더 위치할 수 있다. 제1 절연층(240)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 물질로 이루어진 색필터(230) 및 차광 부재(220)를 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.

제1 절연층(240), 차광 부재(220), 보호막(180)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.

제1 절연층(240) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다.

화소 전극(191)은 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121) 및 감압 게이트선(123)을 중심으로 화소(PX)의 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다. 즉, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있으며, 제1 부화소 전극(191h)은 제1 영역(PXa)에 위치하고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 영역(PXb)에 위치한다.

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)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(Qh) 및 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 온 상태일 때 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각은 가로 줄기부(193h, 193l), 가로 줄기부(193h, 193l)와 교차하는 세로 줄기부(192h, 192l)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 복수의 미세 가지부(194h, 194l), 부화소 전극(191h, 191l)의 가장자리 변에서 아래 또는 위로 돌출된 돌출부(197h, 197l)를 포함한다.

화소 전극(191)은 가로 줄기부(193h, 193l)와 세로 줄기부(192h, 192l)에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(194h, 194l)는 가로 줄기부(193h, 193l) 및 세로 줄기부(192h, 192l)로부터 비스듬하게 뻗어 있으며 그 뻗는 방향은 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193h, 193l)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룰 수 있다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194h, 194l)가 뻗어 있는 방향은 서로 직교할 수 있다.

본 실시예에서 제1 부화소 전극(191h)은 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함하고, 제2 부화소 전극(191l)은 상단 및 하단에 위치하는 가로부 및 제1 부화소 전극(191h)의 좌우에 위치하는 좌우 세로부(198)를 더 포함한다. 좌우 세로부(198)는 데이터선(171)과 제1 부화소 전극(191h) 사이의 용량성 결합, 즉 커플링을 방지할 수 있다.

상기에서 설명한 화소 영역의 배치 형태, 박막 트랜지스터의 구조 및 화소 전극의 형상은 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 변형이 가능하다.

화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)으로부터 일정한 거리를 가지고 이격되도록 공통 전극(270)이 위치한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 즉, 공간(305)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다. 공간(305)의 폭과 넓이는 표시 장치의 크기 및 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

공통 전극(270)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 공통 전극(270)에는 일정한 전압이 인가될 수 있고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성될 수 있다.

화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191)에 의해 덮여있지 않은 제1 절연층(240) 바로 위에도 형성될 수 있다.

제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 아래에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다.

제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 화소(PX)의 가장자리에서 서로 연결될 수 있다.

화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 공간(305) 내에는 제1 액정 물질 또는 제2 액정 물질로 이루어진 액정층이 형성되어 있다. 액정 분자(310)들은 음의 유전율 이방성을 가지며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다.

데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 공간(305) 내에 위치한 액정 분자(310)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(310)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.

공통 전극(270) 위에는 제2 절연층(350)이 더 위치할 수 있다. 제2 절연층(350)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.

제2 절연층(350) 위에는 지붕층(360)이 위치한다. 지붕층(360)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(360)의 아래에는 공간(305)이 형성되어 있고, 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 공간(305)의 형상을 유지할 수 있다. 즉, 지붕층(360)은 화소 전극(191)과 공간(305)을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있다.

공통 전극(270), 제2 절연층(350) 및 지붕층(360)에는 공간(305)의 일부를 노출시키는 주입구(307)가 형성되어 있다. 주입구(307)는 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb)의 가장자리에 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 주입구(307)는 제1 공간의 제1 측면을 노출시키고 제2 공간의 제2 측면을 노출시키도록 형성될 수 있다.

주입구(307)에 의해 공간(305)이 노출되어 있으므로, 주입구(307)를 통해 공간(305) 내부로 배향액 또는 액정 물질 등을 주입할 수 있다.

제3 절연층(370) 위에는 덮개막(390)이 위치할 수 있다. 덮개막(390)은 공간(305)의 일부를 외부로 노출시키는 주입구(307)를 덮도록 형성된다. 즉, 덮개막(390)은 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(310)가 외부로 나오지 않도록 공간(305)을 밀봉할 수 있다. 덮개막(390)은 액정 분자(310)과 접촉하게 되므로, 액정 분자(310)과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

덮개막(390)은 이중막, 삼중막 등과 같이 다중막으로 이루어질 수도 있다. 이중막은 서로 다른 물질로 이루어진 두 개의 층으로 이루어져 있다. 삼중막은 세 개의 층으로 이루어지고, 서로 인접하는 층의 물질이 서로 다르다. 예를 들면, 덮개막(390)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함할 수 있다.

도시는 생략하였으나, 표시 장치의 상하부 면에는 편광판이 더 형성될 수 있다. 편광판은 제1 편광판 및 제2 편광판으로 이루어질 수 있다. 제1 편광판은 기판(110)의 하부 면에 부착되고, 제2 편광판은 덮개막(390) 위에 부착될 수 있다.

이상과 같은 표시 장치에 따르면, 일 화소는 제1 전압을 인가받는 제1 영역과 제2 전압을 인가받는 제2 영역으로 구분될 수 있으며, 제1 영역 및 제2 영역은 서로 다른 액정 물질이 주입될 수 있는바, 다양한 계조를 나타내는 화소를 제공할 수 있어, 시인성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 6 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 앞서 설명한 도 2 내지 도 5의 구성요소는 본 발명의 다른 실시예 역시 동일 유사하게 포함하는바, 별도의 설명을 생략한다.

우선, 이하에서 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 액정 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110), 기판(110) 위에 형성되어 있는 지붕층(360)을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제2 영역(PXb)은 가로 줄기부를 기준으로 상하 방향으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함할 수 있다. 제2 부화소 전극의 가로 줄기부 보다 위쪽에 위치하는 제2 영역(PXb)의 일부를 제1 부영역이라 하고, 제2 부화소 전극의 가로 줄기부 보다 아래쪽에 위치하는 제2 영역의 나머지 영역을 제2 부영역이라 한다.

지붕층(360)은 게이트선 연장 방향을 따라 연결되어 있다. 이때, 제1 골짜기(V1) 에서는 지붕층(360)이 제거되어 지붕층(360) 아래에 위치하는 구성 요소가 외부로 노출될 수 있도록 주입구(307)가 형성되어 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 공간(305a)은 일 화소가 포함하는 제2 영역의 제1 부영역을 포함하고, 제2 공간(305b)은 일 화소(PX)의 제2 영역(PXb)의 제2 부영역 및 데이터선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소의 제1 영역(PXa)을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 공간(305a)과 제2 공간(305b) 각각은 게이트선 연장 방향으로 배치되어 있다.

즉, 도 6을 참조하면, 첫 번째 행에 위치하는 복수의 제2 공간(305b)이 게이트선 연장방향으로 배치되어 있으며, 두 번째 행에 위치하는 복수의 제1 공간(305a) 역시 게이트선 연장 방향으로 반복 배치되어 있다.

주입구(307)는 노출된 제1 공간(305a)의 제1 측면 및 제2 공간(305b)의 제2 측면을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되어 있다.

보다 구체적으로, 첫번째 행에 위치하는 주입구(307)에 제1 액정 물질을 주입하는 경우, 첫번째 행에 위치하는 복수의 제2 공간 및 두번째 행에 위치하는 복수의 제1 공간(305a, 305b)에 제1 액정 물질이 주입된다.

다음, 두번째 행에 위치하는 주입구(307)에 제2 액정 물질을 주입하는 경우, 두번째 행에 위치하는 제2 공간 및 세번째 행에 위치하는 제1 공간(305a, 305b)에 제2 액정 물질이 주입될 수 있다.

예를 들어, 제2 액정 물질에 비해 높은 유전율 이방성을 가지는 제1 액정 물질이 주입된 제1 영역(PXa)은 고계조를 나타내고, 제2 액정 물질이 주입된 제1 영역(PXa)은 중간계조를 나타낼 수 있다.

다음, 제1 액정 물질이 주입된 제2 영역(PXb)은 중간계조를 나타내고, 제2 액정 물질이 주입된 제2 영역(PXb)은 저계조를 나타낼 수 있다.

이를 분리된 공간에 따라 살펴보면, 첫번째 행에 위치하는 복수의 제2 공간(305b)은 제1 전압을 인가받는 제1 영역을 포함하고, 첫번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제1 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제1 액정 물질을 포함하며 제1 전압을 인가받는 제1 영역을 포함하는 제2 공간은 고계조를 나타낸다.

다음 두번째 행에 위치하는 제1 공간(305a)은 제2 영역의 제1 부영역을 포함하고, 첫번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제1 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제1 액정 물질을 포함하며 제2 전압을 인가받는 제1 부영역을 포함하는 제1 공간(305a)은 중간 계조를 나타낸다.

다음, 두번째 행에 위치하는 제2 공간(305b)은 두번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제2 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제2 액정 물질을 포함하며 제2 전압을 인가받는 제2 부영역을 포함하는 제2 공간(305b)은 저계조를 나타내고, 제2 액정물질을 포함하며 제1 전압을 인가받는 제1 영역(PXa)을 포함하는 제2 공간(305b)은 중간 계조를 나타낸다.

다음, 세번째 행에 위치하는 제1 공간(305a)은 두번째 행에 위치하는 주입구(307)를 통해 주입된 제2 액정 물질을 포함한다. 따라서, 제2 액정 물질을 포함하며 제2 전압을 인가받는 제1 부영역을 포함하는 제1 공간(305a)는 저계조를 나타낸다.

이때, 제2 공간이 포함하는 제1 영역(PXa) 및 제1 공간(305a)이 포함하는 제1 부영역은 둘 다 중간계조를 나타내고 있으나, 서로 다른 중간 계조일 수 있다. 각 공간이 포함하는 액정 물질이 상이하기 때문이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 공간 및 제2 공간은 동일한 일 화소에 포함되나 이를 분리하는 지붕층에 의해 구분될 수 있다.

구체적으로 도 6을 참조하여 두번째 행에 위치하는 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b)을 살펴본다. 제1 공간(305a)은 제2 영역(PXb)의 제1 부영역을 포함하고, 제2 공간(305b)은 제2 영역(PXb)의 제2 부영역 및 다른 일 화소의 제1 영역(PXa)을 포함한다. 즉, 데이터선 방향으로 인접한 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b)은 일 화소의 제2 영역(PXb)을 제1 부영역과 제2 부영역으로 분리하여 포함할 수 있다. 이때 제1 공간(305a)과 제2 공간(305b)은 지붕층(360)에 의해 구분될 수 있으며, 지붕층(360)은 제2 영역(PXb)에 위치하는 제2 부화소 전극(191l)의 가로 줄기부와 중첩할 수 있다.

도 7에 따른 본 발명의 다른 실시예는 전술한 도 6의 다른 실시예와 유사하나, 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b) 사이에 위치하는 지붕층(360)의 평면 형상이 상이할 수 있다.

도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지붕층(360)은 제2 영역(PXb)에 위치하는 제1 공간(305a) 및 제2 공간(305b) 사이에 위치하고, 제2 영역(PXb)에 위치하는 제2 부화소 전극(191l)이 포함하는 미세 가지부(194l)와 중첩하도록 비스듬하게 형성될 수 있다. 이는 지붕층 부근에서 정렬되는 액정 분자가 미세 가지부와 동일한 방향으로 정렬되어 지붕층 부근에서 발생 가능한 텍스처를 제어하기 위함이다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 액정 표시 장치는 서로 다른 2 개의 전압을 인가하지만, 공간에 주입된 액정 물질의 종류에 따라 3 이상의 서로 다른 영역을 형성할 수 있다. 이를 통해 시인성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 도 8 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 살펴본다. 도 8 내지 도 17은 본 발명의 제조 공정에 따른 표시 장치의 단면도이다.

먼저, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 일 방향으로 뻗어있는 게이트선(121)과 감압 게이트선(123)을 형성하고, 게이트선(121)으로부터 돌출되는 제1 게이트 전극(124h), 제2 게이트 전극(124l), 및 제3 게이트 전극(124c)을 형성한다.

또한, 게이트선(121), 감압 게이트선(123), 및 제1 내지 제3 게이트 전극(124h, 124l, 124c)와 이격되도록 유지 전극선(131)을 함께 형성할 수 있다.

이어, 게이트선(121), 감압 게이트선(123), 제1 내지 제3 게이트 전극(124h, 124l, 124c), 및 유지 전극선(131)을 포함한 기판(110) 위의 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질을 이용하여 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 형성할 수 있다.

이어, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등과 같은 반도체 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 제3 반도체(154c)를 형성한다. 제1 반도체(154h)는 제1 게이트 전극(124h) 위에 위치하도록 형성하고, 제2 반도체(154l)는 제2 게이트 전극(124l) 위에 위치하도록 형성하며, 제3 반도체(154c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치하도록 형성할 수 있다.

이어, 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 타방향으로 뻗어있는 데이터선(171)을 형성한다. 금속 물질은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.

또한, 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124h) 위로 돌출되는 제1 소스 전극(173h) 및 제1 소스 전극(173h)과 이격되는 제1 드레인 전극(175h)을 함께 형성한다. 또한, 제1 소스 전극(173h)과 연결되어 있는 제2 소스 전극(173l) 및 제2 소스 전극(173l)과 이격되는 제2 드레인 전극(175l)을 함께 형성한다. 또한, 제2 드레인 전극(175l)으로부터 연장되어 있는 제3 소스 전극(173c) 및 제3 소스 전극(173c)과 이격되는 제3 드레인 전극(175c)을 함께 형성한다.

반도체 물질과 금속 물질을 연속으로 증착한 후 이를 동시에 패터닝하여 제1 내지 제3 반도체(154h, 154l, 154c), 데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173h, 173l, 173c), 및 제1 내지 제3 드레인 전극(175h, 175l, 175c)을 형성할 수도 있다. 이때, 제1 반도체(154h)는 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성된다.

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 반도체(154h/154l/154c)와 함께 각각 제1/제2/제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh/Ql/Qc)를 구성한다.

이어, 데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173h, 173l, 173c), 제1 내지 제3 드레인 전극(175h, 175l, 175c), 및 각 소스 전극(173h/173l/173c)과 각 드레인 전극(175h/175l/175c) 사이로 노출되어 있는 반도체(154h, 154l, 154c) 위에 보호막(180)을 형성한다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.

이어, 보호막(180) 위의 각 화소 (PX) 내에 색필터(230)를 형성한다. 색필터(230)는 각 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb)에 형성하고, 제1 골짜기(V1)에는 형성하지 않을 수 있다. 또한, 복수의 화소(PX)의 열 방향을 따라 동일한 색의 색필터(230)를 형성할 수 있다. 세 가지 색의 색필터(230)를 형성하는 경우 제1 색의 색필터(230)를 먼저 형성한 후 마스크를 쉬프트 시켜 제2 색의 색필터(230)를 형성할 수 있다. 이어, 제2 색의 색필터(230)를 형성한 후 마스크를 쉬프트시켜 제3 색의 색필터를 형성할 수 있다.

이어, 보호막(180) 위의 각 화소 (PX)의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb)의 사이에 위치하는 제1 골짜기(V1)에도 차광 부재(220)를 형성할 수 있다.

상기에서 색필터(230)를 형성한 후 차광 부재(220)를 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 차광 부재(220)를 먼저 형성한 후 색필터(230)를 형성할 수도 있다.

이어, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 제1 절연층(240)을 형성한다.

이어, 보호막(180), 차광 부재(220), 및 제1 절연층(240)을 식각하여 제1 드레인 전극(175h)의 일부가 노출되도록 제1 접촉 구멍(185h)을 형성하고, 제2 드레인 전극(175l)의 일부가 노출되도록 제2 접촉 구멍(185l)을 형성한다.

이어, 제1 절연층(240) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여 제1 영역(PXa) 내에 제1 부화소 전극(191h)을 형성하고, 제2 영역(PXb) 내에 제2 부화소 전극(191l)을 형성한다. 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있다. 제1 부화소 전극(191h)은 제1 접촉 구멍(185h)을 통해 제1 드레인 전극(175h)과 연결되도록 형성하고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 접촉 구멍(185l)을 통해 제2 드레인 전극(175l)과 연결되도록 형성한다.

제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각에 가로 줄기부(193h, 193l), 가로 줄기부(193h, 193l)와 교차하는 세로 줄기부(192h, 192l)를 형성한다. 또한, 가로 줄기부(193h, 193l) 및 세로 줄기부(192h, 192l)로부터 비스듬하게 뻗어있는 복수의 미세 가지부(194h, 194l)를 형성한다.

다음, 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 화소 전극(191) 위에 감광성 유기 물질을 도포하고, 포토 공정을 통해 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)은 여러 개의 H자 형상이 연결되어 있는 평면 형태로 이루어질 수 있다. 이는, 주입구를 행렬 방향으로 교변하여 형성하기 때문이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 골짜기에서 행렬 형태로 배치된 복수의 화소에 대해 교번하여 주입구를 포함하도록 형성하기 위해, 게이트선 연장 방향으로 형성된 제1 골짜기에서 주입구가 형성되는 일부 영역은 희생층을 형성하고, 제1 골짜기에 위치하나 주입구가 형성되지 않는 일부 영역은 희생층을 제거한다.

이어, 희생층(300) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착하여 공통 전극(270)을 형성한다.

이어, 공통 전극(270) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 제2 절연층(350)을 형성할 수 있다.

이어, 제2 절연층(350) 위에 유기 물질을 도포하고, 패터닝하여 지붕층(360)을 형성한다. 이때, 제1 골짜기(V1)에서 주입구가 형성될 영역에 위치한 유기 물질이 제거되도록 패터닝할 수 있다. 따라서, 동일한 제1 골짜기에 위치하나 주입구가 형성되지 않는 영역은 지붕층(360)이 단차진 영역을 메우도록 형성될 수 있다.

다음 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 지붕층(360)을 마스크로 이용하여 주입구가 형성될 영역에 위치하는 제2 절연층(350) 및 공통 전극(270)을 패터닝한다. 먼저, 지붕층(360)을 마스크로 이용하여 제2 절연층(350)을 건식 식각한 후 공통 전극(270)을 습식 식각한다.

다음으로 도 14 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 지붕층(360) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 등과 같은 무기 절연 물질로 제3 절연층(370)을 형성할 수 있다.

이어, 제3 절연층(370) 위에 포토 레지스트(500)를 도포하고, 포토 공정을 통해 포토 레지스트(500)를 패터닝한다. 이때, 제1 골짜기(V1)에 위치한 포토 레지스트(500)를 제거할 수 있다. 패터닝된 포토 레지스트(500)를 마스크로 이용하여 제3 절연층(370)을 식각한다. 즉, 제1 골짜기(V1)에 위치한 제3 절연층(370)을 제거한다.

제3 절연층(370)은 지붕층(360)의 상부면 및 측면을 덮도록 형성하여 지붕층(360)을 보호하는 역할을 수행하도록 한다. 제3 절연층(370)의 패턴은 지붕층(360)의 패턴보다 더 바깥쪽에 위치할 수 있다.

제2 절연층(350)의 패턴은 제3 절연층(370)의 패턴과 동일하게 이루어질 수 있다. 이와 달리 제2 절연층(350)의 패턴이 지붕층(360)의 패턴보다 안쪽에 위치하도록 형성할 수도 있다. 이때, 제3 절연층(370)이 제2 절연층(350)과 접촉하도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 16 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 희생층(300)이 노출된 기판(110) 위에 현상액 또는 스트리퍼 용액 등을 공급하여 희생층(300)을 전면 제거하거나, 애싱(ashing) 공정을 이용하여 희생층(300)을 전면 제거한다.

희생층(300)이 제거되면, 희생층(300)이 위치하였던 자리에 공간(305)이 생긴다.

화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 공간(305)을 사이에 두고 서로 이격되고, 화소 전극(191)과 지붕층(360)은 공간(305)을 사이에 두고 서로 이격된다. 공통 전극(270)과 지붕층(360)은 공간(305)의 상부면과 양측면을 덮도록 형성된다.

지붕층(360), 제2 절연층(350), 및 공통 전극(270)이 제거된 부분을 통해 공간(305)은 외부로 노출되어 있으며, 이를 주입구(307)라 한다. 주입구(307)는 제1 골짜기(V1)를 따라 형성되어 있다. 예를 들면, 주입구(307)는 제1 영역(PXa)과 제2 영역(PXb)의 가장자리에 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 즉, 주입구(307)는 제1 영역(PXa)의 하측 변, 제2 영역(PXb)의 상측 변에 대응하여 공간(305)의 측면을 노출시키도록 형성될 수 있다. 이와 상이하게, 주입구(307)가 제2 골짜기(V2)를 따라 형성되도록 할 수도 있다.

이어, 기판(110)에 열을 가하여 지붕층(360)을 경화시킨다. 지붕층(360)에 의해 공간(305)의 형상이 유지되도록 하기 위함이다.

이어, 스핀 코팅 방식 또는 잉크젯 방식으로 배향 물질이 포함되어 있는 배향액을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 배향액이 주입구(307)를 통해 공간(305) 내부로 주입된다. 배향액을 공간(305)의 내부로 주입한 후 경화 공정을 진행하면 용액 성분은 증발하고, 배향 물질이 공간(305) 내부의 벽면에 남게 된다.

따라서, 화소 전극(191) 위에 제1 배향막(11)을 형성하고, 공통 전극(270) 아래에 제2 배향막(21)을 형성할 수 있다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 공간(305)을 사이에 두고 마주보도록 형성되고, 화소(PX)의 가장자리에서는 서로 연결되도록 형성된다.

이때, 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 공간(305)의 측면을 제외하고는 기판(110)에 대해 수직한 방향으로 배향이 이루어질 수 있다. 추가로 제1 및 제2 배향막(11, 21)에 UV를 조사하는 공정을 진행함으로써, 기판(110)에 대해 수평한 방향으로 배향이 이루어지도록 할 수도 있다.

이어, 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식으로 액정 분자(310)들로 이루어진 액정 물질을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 액정 물질이 주입구(307)를 통해 공간(305) 내부로 주입된다.

본 실시예에서는 하나의 공간에 하나의 주입구만이 형성된다. 서로 다른 행에 위치하는 복수의 주입구(307)를 포함하며, 서로 다른 주입구에 서로 다른 성질을 가지는 액상 물질을 공급할 수 있다.

첫 번째 행에 위치하는 주입구(307) 에 제1 액정 물질을 공급하면, 첫 번째 행 및 두 번째 행에 위치하는 공간(305)들 중 홀수 번째 열에 위치하는 공간(305) 내로 제1 액정 물질이 주입된다.

다음 두 번째 행에 위치하는 주입구(307) 에 제2 액정 물질을 공급하면, 두 번째 행 및 세 번째 행에 위치하는 공간(305)들 중 짝수 번째 열에 위치하는 공간(305) 내로 제2 액정 물질이 주입된다. 이때, 행 방향으로 인접한 공간(305)들에는 서로 다른 성질을 가지는 액정 물질이 주입된다.

그리고 나서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 절연층(370) 위에 액정 분자(310)와 반응하지 않는 물질을 증착하여 덮개막(390)을 형성한다. 덮개막(390)은 공간(305)이 외부로 노출되어 있는 주입구(307)를 덮도록 형성되어 공간(305)을 밀봉한다.

이어, 도시는 생략하였으나, 표시 장치의 상하부 면에 편광판을 더 부착할 수 있다. 편광판은 제1 편광판과 제2 편광판으로 이루어질 수 있다. 기판(110)의 하부 면에 제1 편광판을 부착하고, 덮개막(390) 위에 제2 편광판을 부착할 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: 기판 305: 공간
307a: 제1 주입구 307b: 제2 주입구
360: 지붕층 365: 개구부

Claims

절연 기판,
상기 절연 기판 위에 위치하며 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선과 연결된 박막 트랜지스터,
상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
일 화소에 형성되는 공간을 사이에 두고 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극,
상기 공간의 일 측면을 노출시키는 주입구를 포함하는 지붕층,
상기 공간을 채우고 있는 액정층, 및
상기 주입구를 덮고 상기 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고,
상기 지붕층은 상기 공간의 일 측면을 제외한 나머지 측면을 덮고 있으며,
상기 액정층은 제1 액정 분자 및 제2 액정 분자를 포함하고, 상기 제1 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자는 서로 다른 공간에 위치하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 액정 물질과 상기 제2 액정 물질의 성질은 서로 다른 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 제1 액정 물질과 상기 제2 액정 물질의 유전율 이방성이 상이한 액정 표시 장치.
제1항에서,
복수의 상기 공간은 제1 공간 및 제2 공간을 포함하고,
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각은 서로 마주 보는 제1 측면과 제2 측면을 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 제1 공간의 제2 측면은 상기 지붕층에 의해 덮여 있고, 상기 제2 공간의 제1 측면은 상기 지붕층에 의해 덮여 있는 액정 표시 장치.
제5항에서,
복수의 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 행렬 방향으로 교번하여 위치하는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 주입구는 상기 제1 공간의 제1 측면 및 상기 제2 공간의 제2 측면을 노출시키는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 일 화소는 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극을 포함하고,
상기 일 화소는 상기 데이터선의 연장 방향으로 위치하는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
상기 화소 전극은 상기 제1 영역에 위치하는 제1 부화소 전극 및 상기 제2 영역에 위치하는 제2 부화소 전극을 포함하고,
상기 제1 부화소 전극 및 상기 제2 부화소 전극 각각은,
가로 줄기부 및 상기 가로 줄기부와 직교하는 십자 줄기부,
상기 십자 줄기부로부터 사선으로 연장되는 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각은 일 화소의 상기 제2 영역 및 상기 데이터선 연장 방향으로 인접한 다른 일 화소의 상기 제1 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제9항에서,
상기 제1 액정 물질이 위치하는 상기 제1 영역은 고계조이고,
상기 제2 액정 물질이 위치하는 상기 제1 영역은 중간계조인 액정 표시 장치.
제9항에서,
상기 제1 액정 물질이 위치하는 상기 제2 영역은 중간계조이고,
상기 제2 액정 물질이 위치하는 상기 제2 영역은 저계조인 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 상기 데이터선 연장 방향으로 교번하여 위치하며,
복수의 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간은 각각 상기 게이트선 연장 방향으로 배치되는 액정 표시 장치.
제12항에서,
상기 제2 영역은 상기 가로 줄기부를 기준으로 구분되는 제1 부영역 및 제2 부영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 공간은 상기 제1 부영역을 포함하고,
상기 제2 공간은 인접한 서로 다른 화소에 포함되는 상기 제1 영역 및 상기 제2 부영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제14항에서,
상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제1 공간은 중간계조이고,
상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제1 공간은 저계조인 액정 표시 장치.
제15항에서,
상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제2 부영역은 중간계조이고,
상기 제1 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제1 영역은 고계조이며,
상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제2 부영역은 저계조이고,
상기 제2 액정 물질을 포함하는 상기 제2 공간의 상기 제1 영역은 중간계조인 액정 표시 장치.
제16항에서,
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간의 중간 계조는 서로 상이한 액정 표시 장치.
제14항에서,
상기 지붕층은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 사이에 위치하며, 상기 제2 부화소 전극의 가로 줄기부와 중첩하는 액정 표시 장치.
제14항에서,
상기 지붕층은 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 사이에 위치하며, 상기 미세 가지부와 중첩하도록 비스듬하게 형성된 액정 표시 장치.