KR20170126064A - 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판; 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극; 차폐 전극과 동일 층에 배치되며, 차폐 전극과 절연되는 화소 전극; 차폐 전극 및 화소 전극과 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극; 및 화소 전극 및 차폐 전극과 공통 전극 사이에 개재되는 액정층을 포함하고, 액정층은 차폐 전극과 화소 전극 사이의 제1 영역에 위치하는 복수의 제1 액정 분자를 포함하며, 복수의 제1 액정 분자는 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트된다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
그 중 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 기판과 그 사이에 개재되는 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.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 화소 전극과 차폐 전극 간의 커플링에 의한 측면 전계를 완화시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
또한, 측면 전계가 완화됨에 따라 측면 시인성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
또한, 화소 전극과 차폐 전극 간의 커플링에 의한 측면 전계를 완화시키고, 측면 시인성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극; 상기 차폐 전극과 동일 층에 배치되며, 상기 차폐 전극과 절연되는 화소 전극; 상기 차폐 전극 및 상기 화소 전극과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극; 및 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극과 상기 공통 전극 사이에 개재되는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 상기 차폐 전극과 상기 화소 전극 사이의 제1 영역에 위치하는 복수의 제1 액정 분자를 포함하며, 상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트(pre-tilt)된다.
또한, 상기 화소 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각은 약 +45도 또는 -45도일 수 있다.
또한, 상기 액정층은 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 위치하는 복수의 제2 액정 분자를 더 포함하고, 상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수의 제1 액정 분자의 방위각의 절대값보다 큰 방위각의 절대값을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판을 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 제2 기판 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 스캔 라인; 상기 제1 스캔 라인과 동일 층에 배치되며, 상기 제1 스캔 라인과 이웃하는 제2 스캔 라인; 상기 제1 스캔 라인 및 상기 제2 스캔 라인 상에 배치되는 제1 절연막; 상기 제1 절연막 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인; 및 상기 데이터 라인 상에 배치되는 제2 절연막을 더 포함하고, 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제2 절연막 상에 배치되고, 상기 화소 전극은 상기 제2 스캔 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 절연막은 유기 절연막이며, 상기 제2 절연막 상에 배치되는 제3 절연막을 더 포함하고, 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제3 절연막 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 화소 전극은 상기 제1 스캔 라인과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극; 상기 차폐 전극과 동일 층에 상기 차폐 전극과 절연되도록 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하는 화소 전극; 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판; 상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되며, 복수의 제1 액정 분자 및 복수의 제2 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고, 상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 차폐 전극과 상기 화소 전극 사이의 제1 영역에 상기 제1 방향을 기준으로 제1 방위각을 갖도록 프리 틸트(pre-tilt)되고, 상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 상기 제1 방향을 기준으로 제2 방위각을 갖도록 프리 틸트되며, 상기 제1 방위각의 절대값은 상기 제2 방위각의 절대값보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 방위각은 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하일 수 있다.
또한, 상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각도는 약 +45도 초과 90도 미만 또는 -45도 초과 90도 미만일 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 스캔 라인; 상기 스캔 라인 상에 배치되는 제1 절연막; 상기 제1 절연막 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인; 및 상기 데이터 라인 상에 배치되는 제2 절연막을 더 포함하고, 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제2 절연막 상에 배치되며, 상기 차폐 전극 중 적어도 일부는 상기 스캔 라인과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
또한, 상기 제2 기판 상에 배치되는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상에 배치되는 컬러 필터; 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 평탄화층을 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 평탄화층 상에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법은, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극 및 상기 차폐 전극과 동일 층에 배치되는 화소 전극이 형성된 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 차폐 전극 및 상기 화소 전극과 상기 제1 기판에 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극이 형성된 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 화소 전극과 상기 차폐 전극 사이의 제1 영역에 위치하는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하는 액정층을 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성하는 단계; 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극에 제1 전압을 제공하고, 상기 공통 전극에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압을 제공하는 단계; 및 상기 액정층에 광을 조사하여 상기 복수의 제1 액정 분자들을 프리 틸트(pre-tilt)시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 액정 분자들은 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트될 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하고, 상기 액정층은 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 위치하는 복수의 제2 액정 분자를 더 포함하며, 상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 제1 방위각을 갖도록 프리 틸트되며, 상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 방위각의 절대값보다 절대값이 더 큰 제2 방위각을 갖도록 프리 틸트될 수 있다.
또한, 상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각은 약 +45도 또는 -45도일 수 있다.
또한, 상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되며, 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되는 데이터 라인을 더 포함하고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 제공하는 단계는 상기 데이터 라인에 상기 제1 전압이 제공되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 화소 전극과 차폐 전극 간의 커플링에 의한 측면 전계를 완화시킬 수 있으며, 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소부를 개략적으로 나타낸 레이아웃도이다.
도 2는 도 1에 도시한 화소부 중 게이트 도전체를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 화소부 중 데이터 도전체를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 화소부 중 화소 전극 및 차폐 전극을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 Ⅲ1-Ⅲ1'선 및 Ⅲ2-Ⅲ2'을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 액정의 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 분자의 방위각과 비교 실시예에 따른 액정 분자의 방위각을 비교하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소부를 개략적으로 나타낸 레이아웃도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 액정의 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시한 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다.
도 14은 도 11에 도시한 V1-V1'선 및 V2-V2'선을 따라 자른 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법 중 전계 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소부를 개략적으로 나타낸 레이아웃도이다.
도 1을 참조하면, 화소부(PX)는 제1 데이터 라인(DL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)과 연결될 수 있다. 화소부(PX)는 제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2) 사이에 배치될 수 있다.
제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)은 제1 방향(d1)으로 연장될 수 있다. 제2 스캔 라인(SL2)은 스캔 구동부로부터 스캔 신호를 제공받아, 화소부(PX)에 제공할 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 제1 방향(d1)과 다른 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 데이터 구동부로부터 데이터 신호를 제공받아, 화소부(PX)에 제공할 수 있다. 제1 방향(d1)은 제2 방향(d2)과 수직으로 교차될 수 있다. 도 1을 기준으로 제1 방향(d1)은 행 방향으로, 제2 방향(d2)은 열 방향으로 예시한다.
화소부(PX)는 스위칭 소자(TR), 화소 전극(PE) 및 차폐 전극(180)을 포함할 수 있다.
스위칭 소자(TR)는 제2 스캔 라인(SL2), 제1 데이터 라인(DL1) 및 화소 전극(PE)과 연결될 수 있다. 스위칭 소자(TR)는 일 실시예로 박막 트랜지스터와 같은 삼 단자 소자일 수 있다. 이하, 스위칭 소자(TR)가 박막 트랜지스터인 것으로 예를 들어 설명하기로 한다. 스위칭 소자(TR)는 게이트 전극(GE)이 제2 스캔 라인(SL2)과 연결될 수 있으며, 소스 전극(SE)이 제1 데이터 라인(DL1)과 연결될 수 있다. 스위칭 소자(TR)의 드레인 전극(DE)은 화소 전극(PE)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(TR)는 제2 스캔 라인(SL2)으로부터 제공받은 스캔 신호에 따라 턴 온 되어, 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 제공받은 데이터 신호를 화소 전극(PE)에 제공할 수 있다.
화소 전극(PE)은 후술하는 공통 전극(CE, 도 2 참조)과 용량 결합될 수 있다. 화소 전극(PE)은 후술하는 하부 기판(110, 도 2 참조)을 기준으로 수직 방향으로 공통 전극(CE)과 중첩될 수 있다. 이에 따라, 화소부(PX)는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 형성되는 액정 커패시터를 더 포함한다.
여기서, 중첩이라 함은 두 전극이 서로 인접하여 배치됨에 따라, 두 전극 간에 용량 결합이 될 수 있을 정도의 배치 관계를 말한다. 두 전극 간에 용량 결합이 될 수 있는 경우라면, 두 전극이 상하 방향으로 배치되는 경우 외에도 두 전극이 좌우 방향으로 나란히 배치되는 경우도 포함한다. 이하, 본 명세서에서는 두 전극이 상하 방향으로 중첩되는 경우는 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되는 것으로 설명하며, 두 전극이 좌우 방향으로 중첩되는 경우는 하부 기판(110)에 수평 방향으로 중첩되는 것으로 설명하기로 한다.
화소 전극(PE)의 형상에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
차폐 전극(180)은 제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)을 포함하는 복수의 스캔 라인과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되는 제1 서브 차폐 전극(180a)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 차폐 전극(180a)은 제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 제1 서브 차폐 전극(180a)은 대체로 제1 방향(d1)으로 연장될 수 있다.
차폐 전극(180)은 제1 데이터 라인(DL1)을 포함하는 복수의 데이터 라인과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되는 제2 서브 차폐 전극(180b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 서브 차폐 전극(180b)은 제1 데이터 라인(DL1) 의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 제2 서브 차폐 전극(180b)은 대체로 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다. 제1 서브 차폐 전극(180a)은 제2 서브 차폐 전극(180b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 서브 차폐 전극(180a)은 복수의 스캔 라인과 각 스캔 라인에 인접하는 복수의 화소 전극 간의 커플링에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다. 제2 서브 차폐 전극(180b)은 복수의 데이터 라인과 각 데이터 라인에 인접하는 복수의 화소 전극 간의 커플링(coupling)에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 화소부 중 게이트 도전체를 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시한 화소부 중 데이터 도전체를 도시한 도면이다. 도 4는 도 1에 도시한 화소부 중 화소 전극 및 차폐 전극을 도시한 도면이다. 도 5는 도 1에 도시한 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 6은 도 1에 도시한 II-II'선을 따라 자른 단면도이다. 도 7은 도 1에 도시한 Ⅲ1-Ⅲ1'선 및 Ⅲ2-Ⅲ2'을 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 하부 표시판(10)은 상부 표시판(20)과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 액정층(30)은 하부 표시판(10) 및 상부 표시판(20) 사이에 개재될 수 있으며, 복수의 액정 분자(31)를 포함할 수 있다. 하부 표시판(10)은 일 실시예로 상부 표시판(20)과 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다.
먼저 하부 표시판(10)에 대해 설명하기로 한다.
하부 기판(110)은 일 실시예로 투명 절연 기판일 수 있다. 여기서 투명 절연 기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등을 포함할 수 있다.
하부 기판(110) 상에는 게이트 도전체(GW)가 배치될 수 있다. 게이트 도전체(GW)는 제1 스캔 라인(SL1), 제2 스캔 라인(SL2) 및 게이트 전극(GE)을 포함할 수 있다. 제1 스캔 라인(SL1)은 하부 기판(110) 상에서 제1 방향(d1)을 따라 연장될 수 있다. 제1 스캔 라인(SL1)은 제2 스캔 라인(SL2)과 이웃하여 배치될 수 있다. 본 명세서에서 두 구성이 이웃하게 배치된다라고 표현하면, 두 구성 사이에 두 구성과 동일한 구성이 배치되지 않는 것을 의미한다. 한편, 도 1 내지 도 7에서는 화소부(PX)가 제2 스캔 라인(SL2)과 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 화소부(PX)가 제1 스캔 라인(SL1)과 연결될 수도 있다.
게이트 전극(GE)은 하부 기판(110) 상에 배치되어, 제2 스캔 라인(SL2)과 연결된다. 게이트 전극(GE)은 제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)과 동일 층에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 제2 스캔 라인(SL2)으로부터 돌출되는 모양으로 형성될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 스위칭 소자(TR)를 구성하는 하나의 구성 요소이다.
도면에는 도시하지 않았으나, 게이트 도전체(GW)는 스토리지 라인을 더 포함할 수 있다. 스토리지 라인은 일 실시예로 게이트 전극(GE), 제1 스캔 라인(SL1) 및 제2 스캔 라인(SL2)과 동일 층에 배치될 수 있다. 스토리지 라인은 후술하는 화소 전극(PE)을 감싸도록 형성되어 화소 전극(PE)과 용량 결합될 수 있다. 이에 따라, 화소부(PX)는 스토리지 라인과 화소 전극(PE) 사이에서 용량 결합되는 스토리지 커패시터를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 게이트 도전체(GW)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰디브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 중에서 선택되는 단일 막, 적어도 두 개로 구성되는 이중 막 또는 세 개로 구성되는 삼중 막으로 형성될 수 있다. 게이트 도전체(GW)는 일 실시예로 동일한 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
게이트 절연막(120)은 제1 스캔 라인(SL1), 제2 스캔 라인(SL2) 및 게이트 전극(GE) 상에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(120)은 일 실시예로 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(120)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다중 막 구조를 가질 수도 있다.
데이터 도전체(DW)는 게이트 절연막(120) 상에 배치될 수 있다. 데이터 도전체(DW)는 반도체층(130), 제1 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
반도체층(130)은 게이트 절연막(120) 상에 배치될 수 있다. 반도체층(130)은 스위칭 소자(TR)의 채널 영역을 형성하는 반도체 패턴(130a)을 포함할 수 있다. 반도체층(130)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(130)은 IGZO(In-Ga-Zinc-Oxide), ZnO, ZnO2, CdO, SrO, SrO2, CaO, CaO2, MgO, MgO2, InO, In2O2, GaO, Ga2O, Ga2O3, SnO, SnO2, GeO, GeO2, PbO, Pb2O3, Pb3O4, TiO, TiO2, Ti2O3, 및 Ti3O5을 포함한 산화물 반도체 중에서 선택되는 하나로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 반도체층(130)은 비정질 규소, 다결정 규소 등으로 형성될 수도 있다.
데이터 도전체(DW)는 저항성 접촉층(140)을 더 포함할 수 있다. 저항성 접촉층(140)은 반도체층(130)의 상부에 배치될 수 있다. 저항성 접촉층(140)은 인(phosphorus)과 같은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 다만, 저항성 접촉층(140)은 반도체층(130)이 산화물 반도체로 이루어지는 경우라면, 생략될 수 있다.
제1 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 게이트 절연막(120) 및 저항성 접촉층(140) 상에 배치될 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 하부 기판(110) 상에 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다.
소스 전극(SE)은 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 분지되어 적어도 일부가 게이트 전극(GE)과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 게이트 전극(GE)과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되되, 소스 전극(SE)과 소정의 거리 이격되어 배치될 수 있다. 도 1에서는 소스 전극(SE)은 U자 모양이며, 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)에 의해 둘러싸인 형태인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 반도체 패턴(130a) 및 게이트 전극(GE)과 함께 스위칭 소자(TR)를 형성한다. 스위칭 소자(TR)의 소스 전극(SE)은 제1 데이터 라인(DL1)과 연결될 수 있다. 스위칭 소자(TR)의 드레인 전극(DE)은 컨택홀(CNT)을 통해 화소 전극(PE)과 연결될 수 있다. 스위칭 소자(TR)의 채널 영역은 게이트 전극(GE)을 통해 제2 스캔 라인(SL2)으로부터 제공되는 스캔 신호에 따라, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 사이에 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 데이터 도전체(DW)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰디브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 중에서 선택되는 단일 막, 적어도 두 개로 구성되는 이중 막 또는 세 개로 구성되는 삼중 막으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 데이터 도전체(DW)는 일 실시예로 동일한 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 반도체 패턴(130a)을 제외하고는 반도체층(130)과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다.
제1 패시베이션막(150)은 제1 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 상에 배치될 수 있다. 제1 패시베이션막(150)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 제1 패시베이션막(150)은 후술하는 유기 절연막(160)의 안료가 반도체 패턴(130a)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
유기 절연막(160)은 제1 패시베이션막(150) 상에 배치될 수 있다. 유기 절연막(160)은 평탄화 특성이 우수하며, 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질을 포함할 수 있다. 유기 절연막(160)은 컬러 필터일 수도 있다. 유기 절연막(160)이 컬러 필터인 경우, 유기 절연막(160)은 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 또한, 후술하는 상부 표시판(20)에 배치되는 컬러 필터(CF)는 생략될 수 있다. 이와는 달리, 유기 절연막(160)은 생략될 수도 있다.
제2 패시베이션막(170)은 유기 절연막(160) 상에 배치될 수 있다. 제2 패시베이션막(170)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다.
화소 전극(PE)은 제2 패시베이션막(170) 상에 배치될 수 있다. 화소 전극(PE)은 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
화소 전극(PE)은 제1 줄기부(PEa1), 제2 줄기부(PEa2), 복수의 가지부(PEb), 제1 연결부(PEc) 및 제2 연결부(PEd)를 포함할 수 있다.
제1 줄기부(PEa1)는 제1 방향(d1)으로 연장될 수 있다. 제2 줄기부(PEa2)는 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다. 제1 줄기부(PEa1)는 제2 줄기부(PEa2)와 교차될 수 있다. 제1 줄기부(PEa1)는 제2 줄기부(PEa2)와 일 실시예로 화소 전극(PE)의 중심 부분에서 교차될 수 있다.
복수의 가지부(PEb)는 제1 줄기부(PEa1) 및 제2 줄기부(PEa2) 중 하나로부터 소정의 각도를 갖도록 연장될 수 있다. 일 실시예로, 복수의 가지부(PEb) 중 제1 줄기부(PEa1)로부터 연장되는 가지부는 제1 줄기부(PE1a)와 약 45도 초과 90도 미만의 각도를 가질 수 있다. 본 명세서에서 각도는 대상과 기준이 되는 선(또는 구성)이 이루는 사잇각을 의미하며, 여기서 사잇각은 예각이다.
복수의 가지부(PEb) 중 제1 스캔 라인(SL1)에 인접한 가지부는 제1 연결부(PEc)에 의해 서로 연결된다. 복수의 가지부(PEb) 중 제2 스캔 라인(SL2)에 인접한 가지부는 제2 연결부(PEd)에 의해 서로 연결된다.
일 실시예로, 제1 연결부(PEc)는 제1 스캔 라인(SL1)과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 투과율을 항샹시킬 수 있다. 이에 반해, 제2 연결부(PEd)는 제2 스캔 라인(SL2)과는 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 이를 통해, 킥백 현상에 의한 충전율 저하 현상을 방지할 수 있다.
즉, 화소 전극(PE)은 전기적으로 연결되는 제2 스캔 라인(SL2)과는 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되지 않으나, 전기적으로 연결되지 않으면서 제2 스캔 라인(SL1)과 인접한 제1 스캔 라인(SL1)과는 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
화소 전극(PE)은 컨택홀(CNT)을 통해 노출된 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 스위칭 소자(TR)의 스위칭 동작에 의해 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 데이터 신호를 제공받을 수 있다.
차폐 전극(180)은 제2 패시베이션막(170) 상에 배치될 수 있다. 차폐 전극(180)은 화소 전극(PE)과 서로 동일 층에 배치될 수 있으나, 화소 전극(PE)과는 전기적으로 절연된다. 차폐 전극(180)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 차폐 전극(180)은 일 실시예로 화소 전극(PE)과 동일한 마스크 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 화소 전극(PE) 및 차폐 전극(180) 상에는 제1 배향막이 배치될 수 있다. 제1 배향막은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상부 표시판(20)에 대해 설명하기로 한다.
상부 기판(210)은 하부 기판(110)과 대향되도록 배치될 수 있다. 상부 기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 일 실시예로 하부 기판(110)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상부 기판(210) 상에는 화소 영역 외의 영역에 광이 투과되는 것을 차단시키는 블랙 매트릭스(BM: Black matrix)가 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 일 실시예로 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다.
컬러 필터(CF)는 블랙 매트릭스(BM: Black matrix) 및 상부 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 컬러 필터(CF)는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 컬러 필터(CF)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성될 수 있다.
컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM) 상에는 평탄화층(220)이 배치될 수 있다. 평탄화층(220)은 절연 물질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 생략될 수도 있다.
공통 전극(CE)은 평탄화층(220) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 하부 기판(110)에 수직 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 통판 형태일 수 있다. 또한, 공통 전극(CE)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 공통 전극(CE) 상에는 제2 배향막(도면 미도시)이 형성될 수 있다. 제2 배향막은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
이하, 액정층(30)에 대하여 설명하기로 한다.
액정층(30)은 음의 유전율 이방성을 갖는 복수의 액정 분자(31)를 포함한다. 복수의 액정 분자(31)는 일 실시예로 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되면, 특정 방향으로 회전하거나 기울어짐으로써 빛의 편광을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31)들이 소정의 각도를 갖도록 기울어진다.
보다 상세히 설명하면, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31) 중 제1 영역(A1)에 배치되는 복수의 제1 액정 분자(31a)는 제1 방향(d1)을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각(azimuthal angle, 0도 내지 360도)을 갖도록 프리 틸트(pre-tilt)될 수 있다 여기서, 제1 영역(A1)은 화소 전극(PE)의 제1 연결부(PEc)와 제1 차폐 전극(180a) 사이의 영역 또는 화소 전극(PE)의 제2 연결부(PEd)와 제1 차폐 전극(180a) 사이의 영역으로 정의된다. 또한, 방위각은 하부 기판(110)의 면상으로부터의 투영이 제1 방향(d1)을 기준으로 하여 기울어진 각도를 의미한다. 즉, 방위각은 대상과 제1 방향(d1) 사이의 사잇각을 의미하며, 여기서 사잇각은 예각이다.
하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31) 중 제2 영역(A2)에 배치되는 복수의 제2 액정 분자(31b)는 복수의 가지부(PEb)의 길이 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 프리 틸트될 수 있다. 보다 상세하게는, 복수의 제2 액정 분자(31b)의 방위각은 복수의 제1 액정 분자(31a)의 방위각보다 클 수 있다. 여기서, 제2 영역(A2)은 복수의 가지부(PEb) 중 두 개의 가지부 사이에 위치하는 복수의 영역으로 정의될 수 있으나, 본 명세서에서는 도 1 및 도 8에 도시된 영역을 기준으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 예를 들어 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 액정의 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다.
다만, 도 6 내지 도 8은 설명의 편의를 위해, 복수의 제1 액정 분자(31a)가 제1 방향(d1)과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트(방위각이 0도)되는 것으로, 복수의 제2 액정 분자(31b)가 복수의 가지부(PE1b)의 길이 방향과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트되는 것으로 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 제1 액정 분자(31a)는 장축(t)이 제1 방향(d1)과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트 되며, 제2 액정 분자(31b)는 제1 방향(d1)에서 소정의 각도를 갖도록, 보다 상세하게는 복수의 가지부(PEb)의 길이 방향과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트 된다.
즉, 제2 액정 분자(31b)의 방위각이 제1 액정 분자(31a)의 방위각보다 크므로, 제2 방향(d2)을 따라 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 자르면(도 1의 II-II'선), 도 6에 도시된 것과 같이 제1 액정 분자(31a)가 제2 액정 분자(31b)에 비해 상대적으로 원에 가까운 형상을 갖는다. 도 8을 참조하면, l1a의 크기가, l2a의 크기보다 크다.
이와는 달리, 제1 방향(d1)을 따라 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 자르면(도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선), 도 7에 도시된 것과 같이, 제1 액정 분자(31a)가 제2 액정 분자(31b)에 비해 상대적으로 길이가 긴 타원 형상을 갖는다. 도 8을 참조하면, l1b의 크기가, l2b의 크기보다 크다.
하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않는 경우 제1 액정 분자(31a)가 제1 방향(d1)과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트됨에 따라, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되는 경우 화소부(PX)의 외곽 영역에서 발생되는 측면 전계(lateral field)는 완화될 수 있다. 이에 따라, 화소부(PX)의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 영역(A1)에 위치하는 제1 액정 분자(31a)의 제1 방향(d1)에 대한 방위각(a)은 0도 이상 +45도 이하일 수 있다. 이와는 달리, 제2 연결부(PEd) 및 이와 인접한 제1 서브 차폐 전극(180b) 사이의 다른 제1 영역(A1')에 위치하는 제1 액정 분자(31a)의 제1 방향(d1)에 대한 방위각(a')은 0도 이상 -45도 이하일 수 있다. 다만, +45도 및 -45도는 상대적인 개념으로써, 결국 제1 액정 분자(31a)는 제1 방향(d1)을 기준으로 화소 전극(PE)에 가까운 방향으로 기울어질 수 있으며, 여기서 기울어지는 각도인 방위각의 절대값은 0도 이상 45도 이하일 수 있다.
한편, 제2 영역(A2)에 위치하는 제2 액정 분자(31b)는 가지부(PEb)의 길이 방향과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트될 수 있다. 가지부(PEb)는 일 실시예로, 제1 줄기부(PEa1) 또는 제2 줄기부(PEa2)와 +45도 초과 90도 미만 또는 -45도 초과 90도 미만의 사잇각을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(A2)에 위치하는 제2 액정 분자(31b)의 제1 방향(d1)에 대한 방위각(b)은 +45도 초과 90도 미만 또는 -45도 초과 90도 미만일 수 있다. 즉, 복수의 제2 액정 분자(31b)의 방위각의 절대값은 복수의 제1 액정 분자(31a)의 방위각의 절대값보다 클 수 있다.
도 9를 참조하여, 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 분자의 방위각(720)과 비교 실시예에 따른 액정 분자의 방위각(710)을 비교하기 위한 그래프이다. 한편, 도 9의 A1 영역은 도 1의 A1 영역에 대응된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 영역(A1)에 위치하는 제1 액정 분자(31a)의 방위각의 절대값이 0도 이상 45도 이하이다. 이에 반해, 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 영역(A1)에 위치하는 액정 분자의 방위각의 절대값은 45도를 초과한다.
즉, 동일한 제1 영역(A1) 내에서, 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자가 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자에 비해 제2 방향(d2)에 가깝도록 정렬될 수 있다. 결과적으로, 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자가 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 분자에 비해 제2 방향(d2)에 가깝도록 기울어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치가 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치에 비해 측면 시인성이 향상될 수 있다. 도 10을 참조하여, 이를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 10에서 도면 부호 800은 정면 시인성 지수(이하, GDI)의 경우를 나타낸 것이며, 도면 부호 810은 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면 GDI를 나타낸 것이다. 또한, 도면 부호 820은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면 GDI를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면 GDI의 경우(820)가 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면 GDI의 경우(810)에 비해, 정면 GDI에 상대적으로 가까운 것을 알 수 있다. 하기의 표를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치가 비교 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우에 비해 GDI가 약 0.04 낮아, 측면 시인성이 향상된 것을 알 수 있다.
본 발명 종래 기술
시인성 지수(GDI) 0.377 0.420
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소부를 개략적으로 나타낸 레이아웃도이다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 액정의 배열 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 도 11에 도시한 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다. 도 14은 도 11에 도시한 V1-V1'선 및 V2-V2'선을 따라 자른 단면도이다. 다만, 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다. 또한, 설명의 편의를 위해 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 화소 전극(PE)은 적어도 두 개의 서브 화소 전극을 포함할 수 있다. 화소 전극(PE)은 일 실시예로, 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)을 포함할 수 있다. 이하, 화소 전극(PE)이 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
화소 전극(PE)은 서로 이격되는 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)은 일 실시예로 제1 방향(d1)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4) 서로 동일 행에 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)은 서로 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE4)은 일 실시예로 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 화소 전극(SPE1)을 기준으로 설명하기로 한다.
제1 서브 화소 전극(SPE1)은 제1 판형부(SPE1a) 및 복수의 제1 연장부(SPE1b)를 포함할 수 있다. 제1 판형부(SPE1a)는 일 실시예로 마름모 형태를 갖는 판형일 수 있다. 여기서, 판형(plate shape)은 쪼개지지 아니한 통짜 그대로의 판 모양을 말한다. 제1 판형부(SPE1a)는 후술하는 공통 전극(CE)의 제1 슬릿부(SLT1)와 중첩될 수 있다. 복수의 제1 연장부(SPE1b)는 제1 판형부(SPE1a)로부터 연장될 수 있다. 복수의 제1 연장부(SPE1b)는 일 실시예로, 마름모 형태의 제1 판형부(SPE1a)의 네 모서리 중 적어도 하나로부터 연장되어 형성될 수 있다.
공통 전극(CE)은 제1 내지 제4 슬릿부(SLT1 내지 SLT4)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 슬릿부(SLT1 내지 SLT4)는 투명 도전 물질이 형성되지 않은 영역으로 정의될 수 있다. 제1 내지 제4 슬릿부(SLT1 내지 SLT4)는 일 실시예로 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 이하, 제1 슬릿부(SLT1)를 기준으로 설명하기로 한다. 제1 슬릿부(SLT1)는 전체적으로 십자 형태를 가질 수 있다. 제1 슬릿부(SLT1)는 제1 판형부(SPE1a)와 중첩될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31)들이 소정의 각도를 갖도록 기울어진다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(PE)과 제1 서브 차폐 전극(180a) 사이에서 하부 기판(110)과 수직 방향으로 중첩되는 제1 영역(A1) 및 복수의 제1 연장부(SPE1b) 사이에서 하부 기판(110)과 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역(A2)을 더 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31) 중 제1 영역(A1)에 배치되는 복수의 제1 액정 분자(31a)는 제1 방향(d1)을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트될 수 있다
하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않을 때, 복수의 액정 분자(31) 중 제2 영역(A2)에 배치되는 복수의 제2 액정 분자(31b)는 복수의 제1 연장부(SPE1b)의 길이 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 프리 틸트될 수 있다. 복수의 제2 액정 분자(31b)의 방위각의 절대값은 복수의 제1 액정 분자(31a)의 방위각의 절대값보다 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치도 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않는 경우 제1 액정 분자(31a)가 제1 방향(d1)과 실질적으로 평행하도록 프리 틸트됨에 따라, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되는 경우 화소부(PX)의 외곽 영역에서 발생되는 측면 전계(lateral field)는 완화될 수 있다. 이에 따라, 화소부(PX)의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법 중 전계 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다. 다만, 도 1 내지 도 10에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 기준으로 그 제조방법을 설명하기로 한다. 따라서, 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 차폐 전극(180) 및 화소 전극(PE)이 형성된 하부 기판(110)을 준비한다(S100). 또한, 공통 전극(CE)이 형성된 상부 기판(210)을 준비한다(S200). 여기서, 하부 기판(110)과 상부 기판(210)은 서로 동시에 형성될 수도 있으며, 순차적으로 형성될 수도 있다. 다만, 하부 기판(110)과 상부 기판(210)이 순차적으로 형성되는 경우, 그 순서는 특별히 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 7 및 도 18을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 하부 기판(110) 상에 게이트 도전층을 먼저 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 마스크로 하여 게이트 도전층을 식각함으로써, 제1 스캔 라인(SL1), 제2 스캔 라인(SL2) 및 게이트 전극(GE)을 형성할 수 있다. 한편, 게이트 도전체(GW)가 스토리지 라인(도면 미도시)을 포함하는 경우라면, 스토리지 라인은 상기 마스크 공정을 통해 제1 스캔 라인(SL1), 제2 스캔 라인(SL2) 및 게이트 전극(GE)과 함께 형성될 수 있다.
다음으로, 감광막 패턴을 제거하고, 게이트 도전체(GW) 상에 게이트 절연막(120)을 형성한다. 게이트 절연막(120)은 화학 기상 증착법으로 형성할 수 있다.
게이트 절연막(120) 상에 데이터 도전층을 형성한다. 이후, 감광막 패턴을 마스크로 하여 데이터 도전층을 식각함으로써, 반도체층(130), 저항성 접촉층(140), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 제1 데이터 라인(DL1)을 형성할 수 있다.
다음으로, 감광막 패턴을 제거하고, 데이터 도전체(DW) 상에 제1 무기 절연층을 형성한다. 제1 무기 절연층은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 이어서, 제1 무기 절연층 상에 감광성을 가지는 유기 물질을 포함하는 유기 절연층을 형성한다. 유기 절연층 상에는 제2 무기 절연층을 형성한다. 제2 무기 절연층은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 다음으로, 제2 무기 절연층, 유기 절연층 및 제1 무기 절연층을 식각하여 제2 패시베이션막(170), 유기 절연막(160) 및 제1 패시베이션막(150)을 형성한다. 이에 따라, 컨택홀(CNT)에 의해 드레인 전극(DE)의 일부가 노출된다.
다음으로, 제2 패시베이션막(170) 상에 투명 도전층을 형성한다. 투명 도전층은 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질을 포함하거나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 이후, 투명 도전층을 식각하여 화소 전극(PE)을 형성한다.
한편, 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터(CF) 및 평탄화층(220)이 형성된 상부 기판(210) 상에 투명 도전층을 형성한다. 투명 도전층은 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질을 포함하거나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 이후, 투명 도전층을 식각하여 공통 전극(CE)을 형성한다.
다음으로, 하부 표시판(10)과 상부 표시판(20) 사이에 액정층(30)을 형성한다(S300). 이후, 하부 표시판(10) 및 상부 표시판(20)을 정렬하고, 서로 부착한다. 하부 표시판(10) 및 상부 표시판(20)은 일 실시예로 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다. 합착 후, 액정층(30) 내의 복수의 액정 분자(31)들의 균일성을 향상시키기 위해, 일 실시예로 하부 기판(110) 및 상부 기판(210)에 어닐링(annealing)을 수행할 수 있다.
다음으로, 제1 데이터 라인(DL1)에 제1 전압(V1)이 제공되어 화소 전극(PE)으로 공급될 수 있다. 또한, 차폐 전극(180)에도 제1 전압(V1)이 제공될 수 있다. 공통 전극(CE)은 제2 전압(V2)을 제공받을 수 있다(S400). 여기서, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)은 전압 레벨이 서로 상이하다. 즉, 화소 전극(PE)과 차폐 전극(180)은 서로 동일한 제1 전압(V1)을 제공받을 수 있다. 일 실시예로, 제1 전압(V1)은 0V 또는 그라운드 전압일 수 있으며, 제2 전압(V2)은 13.5V일 수 있다.
이에 따라, 화소 전극(PE)과 차폐 전극(180)은 등전위이므로, 전계가 형성되지 않는다. 이에 반해, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이 및 차폐 전극(180)과 공통 전극(CE) 사이에는 각각 전위차에 의한 전계가 형성된다. 상기 형성된 전계에 따라, 복수의 액정 분자(31)들이 배열된다.
보다 상세하게는, 제1 영역(A1) 내의 복수의 제1 액정 분자(31a)는 제2 영역(A2) 내의 복수의 제2 액정 분자(31b)와 제1 방향(d1)에 대해 방위각의 절대값이 서로 다르도록 배열된다.
제1 영역(A1)에 위치하는 복수의 제1 액정 분자(31a)의 제1 방향(d1)에 대한 방위각(a)은 절대값이 0도 이상 +45도 이하일 수 있다. 한편, 복수의 제1 액정 분자(31a)는 제1 방향(d1)에 평행한, 즉 방위각(a)의 절대값이 0인 액정 분자를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 액정 분자(31a)의 방위각(a)은 상기 형성된 전계에 대응하여 정해질 수 있다.
제2 영역(A2)에 위치하는 복수의 제2 액정 분자(31b)는 가지부(PEb)의 길이 방향과 실질적으로 평행하도록 배열될 수 있다. 복수의 제2 액정 분자(31b)는 처음에 가지부(PEb)의 변에 수직인 방향으로 기울어지려 한다. 그러나, 이웃하는 가지부(PEb)의 변에 의한 전기장의 수평 성분의 방향이 반대이며, 또한, 가지부(PEb) 간에는 폭이 좁기 때문에 서로 반대 방향으로 기울어지려는 제2 액정 분자(31b)들이 함께 가지부(PEb)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지게 된다. 가지부(PEb)는 일 실시예로, 제1 줄기부(PEa1) 또는 제2 줄기부(PEa2)와 +45도 초과 90도 미만 또는 -45도 초과 90도 미만의 사잇각을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(A2)에 위치하는 제2 액정 분자(31b)의 제1 방향(d1)에 대한 방위각(b)의 절대값은 45도 초과 90도 미만일 수 있다.
도 18을 참조하면, 모기판(60) 상에는 제1 패드부(51) 및 표시 패널(40)이 배치될 수 있다. 제1 전압(V1) 중 화소 전극(PE)에 제공되는 전압을 V1a, 차폐 전극(180)에 제공되는 전압을 V1b로 구분하기로 한다.
제1 패드부(51)는 제1 전압(V1a, V1b)을 각각 표시 패널(40)에 제공할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 데이터 라인(DL1)은 데이터 구동부를 통해 제1 패드부(51)로부터 제1 전압(V1a)을 제공받아 화소 전극(PE)에 공급할 수 있다. 또한, 차폐 전극(180)은 제1 패드부(51)로부터 제1 전압(V1b)을 제공받을 수 있다. 즉, 화소 전극(PE)은 차폐 전극(180)과 동일한 제1 패드부(51)로부터 전압 레벨이 동일한 제1 전압(V1a, V1b)을 제공받을 수 있다.
제2 패드부(41)는 표시 패널(40) 상에 배치될 수 있다. 제2 패드부(41)는 공통 전극(CE)에 제2 전압(V2)을 제공할 수 있다.
다만, 화소 전극(PE), 차폐 전극(180) 및 공통 전극(CE)에 전압이 인가되는 단계(S400)는 표시 패널(40)이 모기판(60)으로부터 분리되기 전일 수 있다. 이에 따라, 컷팅선(61)을 따라 모기판(60)이 컷팅되는 경우, 화소 전극(PE)에 제공되는 제1 전압(V1a)과 차폐 전극(180)에 제공되는 제1 전압(V1b)은 서로 전압 레벨이 상이해질 수도 있다.
이후, 전계를 형성한 상태에서 액정층(30)에 자외선 등의 광을 조사하는 전계 노광 과정을 수행한다(S500). 이에 따라, 액정층(30) 또는 제1 및 제2 배향막(도면 미도시)에 포함되어 있던 전중합체가 중합 반응을 일으켜 중합체를 형성할 수 있다. 제1 및 제2 배향막에 전중합체가 포함되어 있지 않는 경우라면, 광이 조사됨에 따라 제1 및 제2 배향막에 복수의 액정 분자(31)의 배향을 제어하는 측쇄(side chain)와 같은 중합체가 형성될 수 있다. 이러한 중합체는 액정층(30)에 전계가 사라지더라도, 제1 영역(A1)에 위치하는 복수의 제1 액정 분자(31a)가 제1 방향(d1)에 대해 절대값이 0도 이상 +45도 이하의 방위각(a)을 갖도록 배열되도록 한다. 또한, 제2 영역(A2)에 위치하는 복수의 제2 액정 분자(31b)가 제1 방향(d1)에 대해 가지부(PEb)의 길이 방향과 실질적으로 평행하도록 배열되도록 한다.
이에 따라, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되지 않는 경우라도, 제1 액정 분자(31a)가 제1 방향(d1)에 대해 절대값이 0도 이상 +45도 이하의 방위각(a)을 갖도록 프리 틸트됨에 따라, 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 전계가 형성되는 경우 화소부(PX)의 외곽 영역에서 발생되는 측면 전계(lateral field)는 완화될 수 있다. 이에 따라, 화소부(PX)의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 않는 것으로 이해해야 한다.
10: 하부 표시판;
20: 상부 표시판;
30: 액정층;
110: 하부 기판;
120: 게이트 절연막;
130: 반도체층;
150: 제1 패시베이션막;
160: 유기 절연막;
170: 제2 패시베이션막;
180: 차폐 전극;
210: 상부 기판;
PE: 화소 전극;
CE: 공통 전극;
TR: 스위칭 소자;

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극;
    상기 차폐 전극과 동일 층에 배치되며, 상기 차폐 전극과 절연되는 화소 전극;
    상기 차폐 전극 및 상기 화소 전극과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극; 및
    상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극과 상기 공통 전극 사이에 개재되는 액정층을 포함하고,
    상기 액정층은 상기 차폐 전극과 상기 화소 전극 사이의 제1 영역에 위치하는 복수의 제1 액정 분자를 포함하며,
    상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트(pre-tilt)된 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하고,
    상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각은 약 +45도 또는 -45도인 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 위치하는 복수의 제2 액정 분자를 더 포함하고,
    상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수의 제1 액정 분자의 방위각의 절대값보다 큰 방위각의 절대값을 갖는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판을 더 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 제2 기판 상에 배치되는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행한 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 스캔 라인;
    상기 제1 스캔 라인과 동일 층에 배치되며, 상기 제1 스캔 라인과 이웃하는 제2 스캔 라인;
    상기 제1 스캔 라인 및 상기 제2 스캔 라인 상에 배치되는 제1 절연막;
    상기 제1 절연막 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인; 및
    상기 데이터 라인 상에 배치되는 제2 절연막을 더 포함하고,
    상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제2 절연막 상에 배치되고,
    상기 화소 전극은 상기 제2 스캔 라인과 전기적으로 연결되는 액정 표시 장치.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 제2 절연막은 유기 절연막이며;
    상기 제2 절연막 상에 배치되는 제3 절연막을 더 포함하고,
    상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제3 절연막 상에 배치되는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극은 상기 제1 스캔 라인과 적어도 일부가 중첩되는 액정 표시 장치.
  9. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극;
    상기 차폐 전극과 동일 층에 상기 차폐 전극과 절연되도록 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하는 화소 전극;
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되며, 복수의 제1 액정 분자 및 복수의 제2 액정 분자를 갖는 액정층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 차폐 전극과 상기 화소 전극 사이의 제1 영역에 상기 제1 방향을 기준으로 제1 방위각을 갖도록 프리 틸트(pre-tilt)되고,
    상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 상기 제1 방향을 기준으로 제2 방위각을 갖도록 프리 틸트되며,
    상기 제1 방위각의 절대값은 상기 제2 방위각의 절대값보다 작은 액정 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방위각은 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하인 액정 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각도는 약 +45도 초과 90도 미만 또는 -45도 초과 90도 미만인 액정 표시 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행한 액정 표시 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향으로 연장되는 스캔 라인;
    상기 스캔 라인 상에 배치되는 제1 절연막;
    상기 제1 절연막 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되는 데이터 라인; 및
    상기 데이터 라인 상에 배치되는 제2 절연막을 더 포함하고,
    상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극은 상기 제2 절연막 상에 배치되며,
    상기 차폐 전극 중 적어도 일부는 상기 스캔 라인과 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 배치되는 블랙 매트릭스;
    상기 블랙 매트릭스 상에 배치되는 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터 상에 배치되는 평탄화층을 더 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 평탄화층 상에 배치되는 액정 표시 장치.
  15. 제1 방향으로 연장되는 차폐 전극 및 상기 차폐 전극과 동일 층에 배치되는 화소 전극이 형성된 제1 기판을 준비하는 단계;
    상기 차폐 전극 및 상기 화소 전극과 상기 제1 기판에 수직 방향으로 중첩되는 공통 전극이 형성된 제2 기판을 준비하는 단계;
    상기 화소 전극과 상기 차폐 전극 사이의 제1 영역에 위치하는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하는 액정층을 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성하는 단계;
    상기 화소 전극 및 상기 차폐 전극에 제1 전압을 제공하고, 상기 공통 전극에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압을 제공하는 단계; 및
    상기 액정층에 광을 조사하여 상기 복수의 제1 액정 분자들을 프리 틸트(pre-tilt)시키는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 제1 액정 분자들은 상기 제1 방향을 기준으로 0도 이상 +45도 이하 또는 0도 이상 -45도 이하의 방위각을 갖도록 프리 틸트되는 액정 표시 장치의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 연장되는 복수의 가지부를 포함하고,
    상기 액정층은 상기 복수의 가지부와 상기 제1 기판을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 제2 영역에 위치하는 복수의 제2 액정 분자를 더 포함하며,
    상기 복수의 제1 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 제1 방위각을 갖도록 프리 틸트되며, 상기 복수의 제2 액정 분자는 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 방위각의 절대값보다 절대값이 더 큰 제2 방위각을 갖도록 프리 틸트되는 액정 표시 장치의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 가지부 중 적어도 하나와 상기 줄기부가 이루는 각은 약 +45도 또는 -45도인 액정 표시 장치의 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되며, 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되는 데이터 라인을 더 포함하고,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 제공하는 단계는 상기 데이터 라인에 상기 제1 전압이 제공되는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 제1 액정 분자 중 적어도 하나는 장축이 상기 제1 방향과 평행한 액정 표시 장치의 제조방법.
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