KR20230103603A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20230103603A
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transition metal
layer
conductive layer
liquid crystal
gate conductive
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김창은
이중하
정원규
이진욱
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 액정 표시 장치는, 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함하는 하부 기판, 하부 기판에 대향하여 배치되는 상부 기판, 컬러 필터에 대향하도록 상부 기판 상에 배치되고, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 배치되는 적어도 하나의 절연층, 절연층 상에 배치되고, 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극, 및 화소 전극과 이격된 공통 전극을 포함하고, 게이트 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는 제1 게이트 도전층, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함하는 제2 게이트 도전층 및 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층을 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사 시간이 개선된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시 장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이와 같은 표시 장치의 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
이중, 액정 표시 장치는 전계 생성을 위한 각각 전극이 형성되어 있는 두 기판을 대향하도록 배치하여 두 기판 사이에 액정물질을 주입한 액정패널을 구성하고, 액정패널의 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전계에 의해 액정 분자의 광학성 이방성과 복굴적 특성을 제어하여 화상을 표시하는 장치이다.
대부분의 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터가 매트릭스 배열을 이루는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터가 형성되는 컬러 필터 기판을 합착한 후, 그 사이에 액정 층을 개재하는 구조를 갖는다. 박막 트랜지스터 기판에 형성되는 화소 영역과 컬러 필터 기판에 형성되는 화소 영역이 서로 완전히 중첩되도록 합착하여야 한다. 이 합착 정렬 과정에서 오차 발생을 줄이기 위해 박막 트랜지스터 기판에 컬러 필터층을 형성하기도 한다.
최근 들어, 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 기판을 시청면으로 활용하는 플립 오버 타입(flip-over-type)의 액정 표시 장치가 활발히 개발 중이다. 그러나, 박막 트랜지스터 기판을 시청면으로 사용하는 경우, 다수의 금속 배선 및 금속 전극들로 인해, 패널의 외곽부에서 반사 시감이 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 베젤 영역의 폭을 최소화시킨 보더리스 타입의 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 박막 트랜지스터 기판을 시청면으로 활용하는 플립 오버 타입의 액정 표시 장치에서, 게이트 전극의 높은 반사율에 의해 금속층이 사용자에게 시인되고, 반사 시감이 저하되는 것을 해소하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함하는 하부 기판, 하부 기판에 대향하여 배치되는 상부 기판, 컬러 필터에 대향하도록 상부 기판 상에 배치되고, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 배치되는 적어도 하나의 절연층, 절연층 상에 배치되고, 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극, 및 화소 전극과 이격된 공통 전극을 포함하고, 게이트 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는 제1 게이트 도전층, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함하는 제2 게이트 도전층 및 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 베젤 영역을 최소화하여 외관 품위를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 게이트 전극의 반사율을 낮춰 반사 시감을 개선할 수 있는 플립 오버 타입의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 반사율을 감소시키면서 공정수가 감소된 액정 표시 패널을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시 패널의 일부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시 패널의 일부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 의해 제조된 게이트 전극에 대한 반사율을 측정한 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 의해 제조된 게이트 전극에 대한 반사율을 측정한 그래프이다.
도 7은 제2 게이트 도전층의 두께를 달리하여 형성된 게이트 전극에 대한 반사율을 측정한 그래프이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 액정 표시 장치(100)의 다양한 구성 중 상부 기판(110) 및 복수의 서브 화소(SP)만을 도시하였다.
상부 기판(110)은 액정 표시 장치(100)에 포함된 다양한 구성 요소를 지지하고 외부 충격 또는 외부 환경으로부터 보호하기 위한 구성으로, 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상부 기판(110)은 글래스(glass) 기판으로 이루지거나, PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
도 1을 참조하면, 상부 기판(110)은 액정 표시 장치(100)의 다양한 구성 요소들을 지지한다. 도 1을 참조하면, 상부 기판(110)은 표시 영역(display area; DA) 및 베젤 영역(bezel, BZ)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 복수의 서브 화소(SP)가 배치되는 영역으로 실제 영상이 표시되는 영역이고, 베젤 영역(BZ)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 외곽 영역으로, 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(non-display area)이다. 베젤 영역(BZ)에는 화면을 구동시키기 위한 배선 및 구동 회로가 배치된다.
상부 기판(110)에는 복수의 서브 화소(SP)가 정의될 수 있다. 복수의 서브 화소는 표시 영역(DA)를 구성하는 최소 단위로, 각각 하나의 색을 표시하기 위한 영역이다. 예를 들어, 복수의 서브 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소로 구성될 수 있다. 복수의 서브 화소(SP)는 도 1에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 정의될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2에 도시된 액정 표시 장치(100)는 보더리스 타입(borderless type)의 액정 표시 장치(100)의 구조 일부를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 상부 기판(110) 및 하부 기판(150)을 포함하는 액정 표시 패널(PNL), 백라이트 유닛(BLU) 및 커버 바텀(CB)을 포함한다.
액정 표시 패널(PNL)은 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 출력하며, 광투과율을 조절하기 위해 액정층(LC)을 사이에 두고 합착된 상부 기판(110)과 하부 기판(150)으로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 보더리스 타입의 액정 표시 장치(100)로서, 상부 기판(110)이 어레이 기판으로 구성되며, 하부 기판(150)이 컬러필터 기판으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 보더리스 타입의 액정 표시 장치(100)는 기존과 달리 액정 표시 패널(PNL)을 뒤집어서 상대적으로 면적이 넓은 어레이 기판이 컬러 필터 기판의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상부 어레이 기판에 형성된 패드부는 액정 표시 패널(PNL)의 배면 측을 향하도록 배치되므로, 패드부를 가리기 위한 외장 커버(또는, 탑 케이스)와 같은 기구물의 삭제가 가능하여, 4면 보더리스 타입을 구현할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 어레이 기판이 상부에 위치하여 시청면으로 활용되는 구조를 플립 오버 타입(flip-over-type)이라고 지칭할 수 있다.
액정 표시 패널(PNL)의 구체적인 구조는 도 3을 참조하여 후술한다.
백라이트 유닛(BLU)은 액정 표시 패널(PNL) 하부에 배치된다. 백라이트 유닛(BLU)은 광원, 반사 필름, 도광판, 가이드 패널 및 광학 필름 등을 포함할 수 있다. 이때, 백라이트 유닛(BLU)은 광원으로서, CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescence Lamp) 또는 EEFL(External Electrode Fluorescence Lamp)이나 LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
커버 바텀(CB)은 액정 표시 장치(100)의 구성 요소를 수용하고 보호하는 케이스 부재이다. 커버 바텀(CB)은 액정 표시 패널(PNL) 및 백라이트 유닛(BLU)의 측면을 둘러싸고, 백라이트 유닛(BLU)의 배면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 커버 바텀(CB)은 가장자리가 수직 절곡된 사각테 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버 바텀(CB)은 백라이트 유닛(BLU)의 배면에 대향하여 배치되는 수평부 및 수평부로부터 연장되어 액정 표시 패널(PNL) 및 백라이트 유닛(BLU)의 측면을 감싸도록 배치되는 수직부를 포함할 수 있다.
커버 바텀(CB)은 구동회로 및 백라이트 유닛(BLU)의 광원으로부터의 열을 외부로 원활하게 방출할 수 있도록 높은 열 전도율과 고강성을 가지는 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 커버 바텀(CB)은 알루미늄, 알루미늄 나이트라이드(AlN), 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE)등과 같은 금속판으로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 액정 표시 패널(PNL)을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 액정 표시 패널의 일부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 화소 전극(142)과 공통 전극(141) 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿을 관통하여 화소영역 및 공통 전극(141) 상에 위치하는 액정분자를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지-필드 스위칭(Fringe Field Switching; FFS) 방식의 액정패널 일부를 개략적으로 보여주고 있으니, 이제 제한되지 않으며, FFS 방식뿐만 아니라 횡전계를 이용한 인-플레인 스위칭(In Plane Switching; IPS)방식의 액정 표시 장치(100)에도 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 패널(PNL)은 하부 기판(150) 및 상부 기판(110)을 포함한다. 상부 기판(110)에는 박막 트랜지스터(120), 각종 배선 및 전극들이 형성되어, 복수의 서브 화소를 정의한다. 하부 기판(150)에는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색을 표시하기 위한 컬러필터 및 각 서브 화소를 구획하는 블랙 매트릭스(BM)가 형성될 수 있다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 상대적으로 면적이 넓은 박막 트랜지스터(120)를 포함하는 어레이 기판이 컬러 필터 기판의 상부에 위치함으로써, 보더리스 타입의 액정 표시 장치(100)를 구현할 수 있다.
상부 기판(110)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소 영역을 정의하는 복수의 게이트 배선, 데이터 배선, 게이트 배선과 데이터 배선의 교차영역에 형성된 박막 트랜지스터(120) 및 화소영역에 형성된 화소 전극(142)이 형성될 수 있다.
상부 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(120)가 배치된다. 박막 트랜지스터(120)는 액정 표시 장치(100)의 구동 소자로 사용될 수 있다. 박막 트랜지스터(120)는 게이트 전극(121), 액티브층(122), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)에서 박막 트랜지스터(120)는 게이트 전극(121) 상에 액티브층(122)이 배치되고, 액티브층(122) 상에 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)이 배치된 구조로, 게이트 전극(121)이 가장 하부에 배치된 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조의 박막 트랜지스터(120)이나, 이에 제한되는 것은 아니며, 게이트 전극(121)이 액티브층(122)의 상부에 배치된 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터(120)일 수 있다.
상부 기판(110)과 박막 트랜지스터(120) 사이에는 버퍼층이 배치될 수 있다. 버퍼층은 상부 기판(110) 외부로부터의 수분(H2O) 및 수소(H2) 등의 침투로부터 액정 표시 장치(100)의 다양한 구성요소들을 보호하기 위해 상부 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 버퍼층은 절연 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화질화물(SiON) 등으로 이루어지는 무기층이 단층 또는 복층으로 구성될 수 있다. 다만, 버퍼층은 액정 표시 장치(100)의 구조나 특성에 따라 생략될 수도 있다.
박막 트랜지스터(120)의 게이트 전극(121)은 게이트 배선으로부터 연장된다. 게이트 전극(121)은 복수의 층으로 이루어질 수 있고, 예를 들어 3중층으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 게이트 전극(121)은 제1 게이트 도전층(121a), 제2 게이트 도전층(121b) 및 제3 게이트 도전층(121c)을 포함할 수 있다. 상부 기판(110) 상에 제1 게이트 도전층(121a), 제2 게이트 도전층(121b) 및 제3 게이트 도전층(121c)이 순차적으로 적층될 수 있다.
제1 게이트 도전층(121a)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명 도전성 물질은 주석 산화물(Tin Oxide; TO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Zinc Tin Oxide; ITZO) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제3 게이트 도전층(121c)은 불투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 불투명 도전성 물질은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 게이트 도전층(121b)은 제1 게이트 도전층(121a) 및 제3 게이트 도전층(121c) 사이에 배치되어, 게이트 전극(121)의 반사율을 감소시키는 역할을 한다. 제2 게이트 도전층(121b)은 저반사 특징을 가진다. 제2 게이트 도전층(121b)은 저반사 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
제1 실시예로서, 제2 게이트 도전층(121b)은 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함한다.
제1 전이금속 산화물은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni) 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물일 수 있다. 예를 들어, 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전이금속 물질이 몰리브덴인 경우, 제1 전이금속 산화물은 MoO2, MoO3, 또는 이들의 조합일 수 있다.
제2 전이금속 산화물은 몰리브덴(Mo), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 테크네늄(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 카드뮴(Cd), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 플래티나(Pt), 이리듐(Ir), 하프늄(Hf) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물일 수 있고, 바람직하게는 니오븀(Nb), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf)의 산화물일 수 있다. 예를 들어, 제2 전이금속 산화물은 MoO2, MoO3, TiO2, V2O5, Cr2O3, CrO3, CrO, CrO2, MnO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO, CuO, Cu2O, ZnO, ZrO2, Nb2O5, CeO2, Au2O, Ag2O, PtO, PdO, 및 WO3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이때, 제2 전이금속 산화물은 상술한 제1 전이금속 산화물과 상이한 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 제1 전이금속 산화물이 몰리브덴 산화물(MoO2, MoO3)인 경우, 제2 전이금속 산화물은 MoO2, MoO3를 제외한 다른 전이금속 물질의 산화물이다. 예를 들어, 제2 전이금속 산화물은 Nb2O5일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 제1 전이금속 산화물은 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전체 물질, 즉, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물의 합을 기준으로 중 70 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 제2 전이금속 산화물은 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전체 물질 중 20 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 제1 게이트 도전층(121a) 및 제3 게이트 도전층(121c) 사이에서 저반사층 기능을 수행할 수 있으며, 게이트 전극(121)의 전체 반사율을 감소시켜 액정 표시 패널(PNL)의 반사 시감을 개선할 수 있다.
제2 실시예로서, 제2 게이트 도전층(121b)은 전이금속 물질, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함할수 있다.
이때, 전이금속 물질은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이에 대한 합금으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni)일 수 있다.
제1 전이금속 산화물은 제1 실시예에 사용된 제1 전이금속 산화물과 동일하다. 다만, 제1 전이금속 산화물은 상술한 전이금속 물질 중 선택된 물질의 산화물을 포함한다. 즉, 제2 실시예에서 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전이금속 물질이 몰리브덴인 경우, 제1 전이금속 산화물은 MoO2, MoO3, 또는 이들의 조합일 수 있다.
제2 전이금속 산화물은 산화물은 제1 실시예에 사용된 제2 전이금속 산화물과 동일하다. 다만, 제2 전이금속 산화물은 상술한 전이금속 물질 중 선택된 물질과 상이한 전이금속 물질의 산화물을 포함한다. 즉, 제2 실시예에서 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전이금속 물질이 몰리브덴인 경우, 제2 전이금속 산화물은 MoO2, MoO3를 제외한 다른 전이금속 물질의 산화물이다. 예를 들어, 제2 전이금속 산화물은 Nb2O5일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2 실시예에서, 전이금속 물질은 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전체 물질, 즉, 전이금속 물질, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물의 합을 기준으로 3 중량% 내지 9 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 제1 전이금속 산화물은 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전체 물질 중 55 중량% 내지 77 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 제2 전이금속 산화물은 제2 게이트 도전층(121b)을 구성하는 전체 물질 중 20 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다..
게이트 전극(121)은 제1 게이트 도전층(121a), 제2 게이트 도전층(121b) 및 제3 게이트 도전층(121c)의 두께를 조절함으로써, 반사율 및 광 투과율을 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 도전층(121a)의 두께는 30nm 내지 60nm일 수 있고, 제3 게이트 도전층(121c)의 두께는 100nm 내지 500nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제2 게이트 도전층(121b)의 두께는 20nm 내지 70nm 또는 40nm 내지 60nm일 수 있다. 제1 게이트 도전층(121a), 제2 게이트 도전층(121b) 및 제3 게이트 도전층(121c)의 두께는 각각을 구성하는 물질의 굴절률을 고려하여 낮은 반사율 및 높은 광 투과율을 구현할 수 있는 두께로 조절될 수 있다.
게이트 전극(121)의 반사율은 20% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 10% 이하일 수 있다. 또한, 상부 편광 필름 적용시 전체 액정 표시 장치(100)의 반사율은 10% 이하일 수 있으며 바람직하게는 6% 이하일 수 있다.
게이트 전극(121) 상에 게이트 절연층(131)이 배치된다. 게이트 절연층(131)은 게이트 전극(121)과 액티브층(122)을 절연시키기 위한 층으로, 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(131)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
게이트 절연층(131) 상에 액티브층(122)이 배치된다. 액티브층(122)은 게이트 전극(121)과 중첩하도록 배치된다. 액티브층(122)은 예를 들어, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체 또는 유기물 반도체 등으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
액티브층(122) 상에 데이터 배선, 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)이 배치된다. 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)은 동일 층에서 이격되어 배치된다. 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)은 액티브층(122)과 접하는 방식으로 액티브층(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(123)은 데이터 배선으로부터 연장된다.
소스 전극(123) 및 드레인 전극(124) 상에 패시베이션층(132)이 배치된다. 패시베이션층(132)은 패시베이션층(132) 하부의 구성을 보호하기 위한 절연층이다. 패시베이션층(132)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층이나 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
패시베이션층(132) 상에 평탄화층(133)이 배치된다. 평탄화층(133)은 상부 기판(110)의 상부를 평탄화하는 절연층이다. 평탄화층(133)은 유기 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 폴리이미드(Polyimide) 또는 포토아크릴(Photo Acryl)의 단일층 또는 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 평탄화층(133)은 박막 트랜지스터(120)와 화소 전극(142)을 전기적으로 연결하기 위한 컨택홀을 포함할 수 있다.
평탄화층(133) 상에 공통 전극(141)이 형성된다. 공통 전극(141)은 공통 배선과 전기적으로 연결된다. 공통 전극(141)은 하나의 큰 전극으로 구성되며, 서브 화소(SP)들에 공통적으로 사용된다. 몇몇 실시예에서, 공통 전극(141)은 복수의 공통 전극 블록(block)들로 구성될 수 있다. 이 경우, 공통 전극 블록들은 정전 용량 방식(capacitive type)의 터치 소자의 터치 전극으로 기능할 수 있으며, 액정 표시 장치(100)는 터치 소자가 내장된 표시 장치로 구현될 수 있다.
공통 전극(141)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명 도전성 물질은 주석 산화물(Tin Oxide; TO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Zinc Tin Oxide; ITZO) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
공통 전극(141) 상에 보호층(134)이 배치된다. 보호층(134)은 공통 전극(141)과 화소 전극(142)을 절연시키기 위한 층으로, 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보호층(134)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
보호층(134) 상에 화소 전극(142)이 배치된다. 화소 전극(142)은 하부의 보호층(134), 평탄화층(133) 및 패시베이션층(132)을 관통하는 컨택홀을 통해 드레인 전극(124)과 전기적으로 연결된다. 도 3에서는 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(124)과 접촉되는 화소 전극(142)이 도시되어 있으나, 몇몇 실시예에서, 화소 전극(142)은 박막 트랜지스터(120)의 소스 전극과 접촉될 수도 있다.
화소 전극(142)은 복수의 슬릿을 가지는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 화소 전극(142)은 직선(straight) 형상 또는 적어도 하나 이상 굴곡된 형상인 지그재그(zigzag) 형상으로 형성될 수도 있다. 도 3에 도시된 액정 표시 장치(100)에서는 화소 전극(142)이 복수의 슬릿을 가지고 공통 전극(141)이 단일의 전극 블록으로 이루어진 구조가 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 화소 전극(142)이 단일은 전극 블록으로 이루어지고 공통 전극(141)이 복수의 슬릿을 가지는 구조로 형성될 수 있다.
화소 전극(142)은 보호층(134)을 사이에 두고 공통 전극(141)과 이격된다. 박막 트랜지스터(120)를 통해 화소 전극(142)에 전압이 인가되는 경우, 서로 이격된 화소 전극(142)과 공통 전극(141) 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성된다. 이 경우, 화소 전극(142)과 공통 전극(141) 상에 위치하는 액정들은 유전율 이방성에 의해 회전하며, 액정들의 회전 정도에 따라 표시 영역을 투과하는 빛의 투과율이 변화된다. 이로써, 서브 화소(SP)의 광량이 제어될 수 있다.
상부 기판(110)에 대향하는 하부 기판(150) 상에 블랙 매트릭스(BM), 컬러 필터층(160) 및 스페이서(170)가 배치된다.
하부 기판(150)은 액정 표시 장치(100)에 포함된 다양한 구성 요소를 지지하기 위한 구성으로, 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(150)은 글래스(glass) 기판으로 이루지거나, PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)는 상부 기판(110)의 박막 트랜지스터(120), 게이트 배선 및 데이터 배선과 중첩되도록 하부 기판(150) 상에 배치된다. 블랙 매트릭스(BM)는 불투명한 유기 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 블랙 레진(black resin)을 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 블랙 매트릭스(BM)는 직선(straight) 형상 또는 적어도 하나 이상 굴곡된 형상인 지그재그(zigzag) 형상으로 형성될 수도 있다. 블랙 매트릭스(BM)에 의해 박막 트랜지스터(120), 게이트 배선 및 데이터 배선이 가려질 수 있으며, 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 영역은 개구 영역으로서, 서브 화소(SP)의 빛이 투과되는 영역에 대응된다.
블랙 매트릭스(BM) 상에 컬러 필터층(160)이 배치된다. 컬러 필터층(160)은 각각 상이한 파장의 빛을 투과시키는 복수의 컬러 필터들을 포함한다. 컬러 필터들은 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 안료를 포함하는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들로 구성될 수 있다. 컬러 필터들을 사용하여 특정 파장의 빛을 흡수 또는 투과시킴으로써 적색, 녹색 및 청색을 표현할 수 있다. 컬러 필터들은 각각 직선 형상 또는 적어도 하나 이상 굴곡된 형상인 지그재그 형상으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 블랙 매트릭스(BM)와 컬러 필터층(160)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
하부 기판(150)과 상부 기판(110) 사이에는 하부 기판(150)과 상부 기판(110) 사이의 갭을 유지하기 위한 스페이서(170)가 배치된다.
스페이서(170)에 의해 형성된 하부 기판(150)과 상부 기판(110) 사이의 갭에는 액정층(LC)이 배치된다. 액정층(LC)은 액정을 포함하는 층으로서, 전계에 의하여 빛을 투과하거나 차단할 수 있는 층이다. 구체적으로, 액정층(LC)은 공통 전극(141)과 화소 전극(142)에 의해 생성되는 전계에 의해 광 투과율을 변화시켜 화상을 표시하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 2종의 전이금속 산화물(제1 실시예) 또는 2종의 전이금속 산화물과 함께 전이금속 물질(제2 실시예)을 포함하는 복수의 층으로 구성된 게이트 전극(121)을 이용한다. 구체적으로, 상부 기판(110)의 하면에 배치된 투명 도전성 물질로 이루어진 제1 게이트 도전층(121a), 제1 게이트 도전층(121a) 하면에 배치되고 전이금속 물질, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함하는 제2 게이트 도전층(121b) 및 제2 게이트 도전층(121b) 하면에 배치되고 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층(121c)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 이와 같은 구조를 통해 외부광에 대한 반사율을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, ITO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어진 제1 게이트 도전층(121a)과 Cu와 같은 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층(121c) 사이에 저반사층의 기능을 하는 제2 게이트 도전층(121b)을 배치함으로써, 플립 오버 타입(flip-over-type)의 액정 표시 장치(100)의 경우 Cu의 고유의 색에 의해 블랙 시감이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시 패널(PNL)의 일부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시된 액정 표시 장치(200)는 공통 전극(241) 및 화소 전극(242)에 관한 구성을 제외하고는 도 3에 도시된 액정 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 공통 전극(241)은 기판 상에 형성되며, 게이트 전극(121)과 동일층으로 형성된다. 공통 전극(241)은 박막 트랜지스터(120)와 중첩되지 않도록 화소 영역에 대응하도록 배치된다. 몇몇 실시예에서, 공통 전극(241)은 복수의 공통 전극 블록(block)들로 구성될 수 있다.
공통 전극(241)은 게이트 전극(121)의 제1 게이트 도전층(121a)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 공통 전극(241)은 제1 게이트 도전층(121a)과 같이 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명 도전성 물질은 주석 산화물(Tin Oxide; TO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Zinc Tin Oxide; ITZO) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
공통 전극(241)은 제1 게이트 도전층(121a)과 동일한 공정으로 함께 형성될 수 있다. 이 경우, 평탄화층(133) 상에 공통 전극(141)이 배치된 도 3에 도시된 액정 표시 장치(100)와 비교하여, 공통 전극(241)을 형성하기 위한 별도의 공정을 제외할 수 있는 이점이 있다.
화소 전극(242)은 패시베이션층(232) 상에 형성된다. 화소 전극(242)은 패시베이션층(232)을 관통하는 컨택홀을 통해 드레인 전극(124)과 전기적으로 연결된다. 화소 전극(242)은 게이트 절연층(231) 및 패시베이션층(232)을 사이에 두고 공통 전극(241)과 이격된다. 박막 트랜지스터(120)를 통해 화소 전극(242)에 전압이 인가되는 경우, 서로 이격된 화소 전극(242)과 공통 전극(241) 사이에 프린지 필드가 형성되고, 이를 통해 액정들이 회전하여, 서브 화소(SP)의 광량이 제어될 수 있다.
화소 전극(142)과 공통 전극(141) 사이에 별도의 보호층(134)이 배치된 도 3에 도시된 액정 표시 장치(100)와 비교하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치(200)에서는 화소 전극(242)이 패시베이션층(232) 상에 형성됨으로써, 보호층을 형성하기 위한 별도의 공정을 제외할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 공통 전극은 기판 상에 배치되어 게이트 전극을 구성하는 제1 게이트 도전층과 동일층에 배치되며 동일 공정에 의해 형성된다. 또한, 공통 전극이 게이트 전극과 동일층에 위치함에 따라, 화소 전극이 패시베이션층 상에 배치될 수 있다. 이러한 구조적 특징에 의해, 공통 전극은 제1 게이트 도전층과 동일 공정에 의해 형성되므로, 별도의 공통 전극을 형성하기 위한 단계를 생략할 수 있으며, 공통 전극과 화소 전극 사이의 절연을 위해 형성하였던 보호층을 형성하기 위한 단계 또한 생략할 수 있다. 이로 인해, 액정 표시 장치를 형성하기 위한 전체 단계 수를 감소시킬 수 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
기판 상에 ITO로 이루어진 50nm의 제1 게이트 도전층, MoO2 60중량%, MoO3 15중량% 및 Nb2O5 25중량%로 이루어진 50nm의 제2 게이트 도전층 및 Cu로 이루어진 300nm의 제3 게이트 도전층이 순차적으로 적층된 게이트 전극을 형성하였다.
실시예 2
기판 상에 ITO로 이루어진 50nm의 제1 게이트 도전층, 몰리브덴 금속 5중량%, MoO2 60중량%, MoO3 10중량% 및 Nb2O5 25중량%로 이루어진 50nm의 제2 게이트 도전층 및 Cu로 이루어진 300nm의 제3 게이트 도전층이 순차적으로 적층된 게이트 전극을 형성하였다.
비교예 1
글라스 기판 상에 ITO로 이루어진 50nm의 제1 금속층, Cu로 이루어진 10nm의 제2 금속층, 몰리브덴-티타늄(MoTi) 합금으로 이루어진 30nm의 제3 금속층 및 Cu로 이루어진 300nm의 제4 금속층이 순차적으로 적층된 게이트 전극을 형성하였다.
실험예 1
제조된 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 게이트 전극에 대해 CM2600d(코니카 미놀타 社)를 이용하여 기판면을 향하여 반사율을 측정하였다. 측정 결과는 도 5a에 도시하였다. 또한, 게이트 전극이 형성된 글라스 기판의 반대면에 편광 필름을 배치한 다음, 편광 필름이 배치된 방향을 향하여 반사율을 측정하였다. 측정 결과는 5b에 도시하였다.
도 5a를 참조하면, ITO와 Cu 사이에 몰리브덴, 몰리브덴 산화물 및 니오븀 산화물로 이루어진 저반사층이 배치된 실시예 1 및 2 구조의 반사율이, 종래에 게이트 전극으로 사용되던, ITO/Cu/MoTi/Cu의 4층 구조의 반사율 보다 현저히 낮은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 5b를 참조하면, 게이트 전극이 배치된 면의 반대면에 반사 시간을 개선하기 위한 편광 필름을 배치하는 경우, 전체 투과율 또한 현저하게 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1 및 2의 경우 400nm 내지 550nm의 파장대에서 반사율이 15% 이하이고, 편광 필름이 적용된 경우 6% 이하인 것을 확인할 수 있었다.
비교예 2
기판 상에 ITO로 이루어진 50nm의 제1 게이트 도전층, 몰리브덴 금속 Mo로 이루어진 50nm의 제2 게이트 도전층 및 Cu로 이루어진 300nm의 제3 게이트 도전층이 순차적으로 적층된 게이트 전극을 형성하였다.
비교예 3
기판 상에 몰리브덴 금속 5중량%, MoO2 60중량%, MoO3 10중량% 및 Nb2O5 25중량%로 이루어진 이루어진 50nm의 제1 게이트 도전층, ITO로 이루어진 50nm의 제2 게이트 도전층 및 Cu로 이루어진 300nm의 제3 게이트 도전층이 순차적으로 적층된 게이트 전극을 형성하였다.
실험예 2
제조된 실시예 2, 비교예 2 및 비교예 3의 게이트 전극에 대해 CM2600d(코니카 미놀타 社)를 이용하여 기판면을 향하여 반사율을 측정하였다. 측정 결과는 도 6에 도시하였다.
도 6을 참조하면, ITO와 Cu 사이에 몰리브덴, 몰리브덴 산화물 및 니오븀 산화물로 이루어진 저반사층이 배치된 실시예 2와 달리, 제2 금속층이 몰리브덴 만으로 이루어진 비교예 2의 경우 비교예 1에 비해 전반적인 반사율이 감소하였으나, 실시예 2 보다 반사율이 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, ITO와 Cu 사이에 저반사층이 배치된 실시예 2와 달리, 저반사층/ITO/Cu 순으로 적층된 비교예 3의 경우, 실시예 2에 비해 반사율이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3
제조된 실시예 1에 있어서, 사이에 몰리브덴, 몰리브덴 산화물 및 니오븀 산화물로 이루어진 제2 게이트 도전층의 두께를 달리하여, 반사율을 측정하였다. 측정 결과는 도 7에 도시하였다.
도 7을 참조하면, 제2 게이트 도전층의 두께가 40nm 내지 55nm인 경우 반사율 저감 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 액정 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함하는 하부 기판, 하부 기판에 대향하여 배치되는 상부 기판, 컬러 필터에 대향하도록 상부 기판 상에 배치되고, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 배치되는 적어도 하나의 절연층, 절연층 상에 배치되고, 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극, 및 화소 전극과 이격된 공통 전극을 포함하고, 게이트 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는 제1 게이트 도전층, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함하는 제2 게이트 도전층 및 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상부 기판은 하부 기판보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 게이트 도전층은 전이금속 물질을 더 포함하고, 전이금속 물질은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이에 대한 합금으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전이금속 산화물은 전이금속 물질의 산화물이고, 제2 전이금속 산화물은 전이금속 물질과 상이한 전이금속 물질의 산화물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전이금속 산화물은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni) 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물이고, 제2 전이금속 산화물은 니오븀(Nb), 텅스텐(W), 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf) 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), MoO2, MoO3 및 Nb2O5로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 게이트 도전층은 주석 산화물(Tin Oxide; TO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Zinc Tin Oxide; ITZO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 제3 게이트 도전층은 구리를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 게이트 도전층은, 제1 전이금속 산화물 70 중량% 내지 80 중량%; 및 제2 전이금속 산화물 20 중량% 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 게이트 도전층은, 전이금속 물질 3 중량% 내지 9 중량%; 제1 전이금속 산화물 55 중량% 내지 77 중량%; 및 제2 전이금속 산화물 20 중량% 내지 30 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 게이트 도전층의 두께는 30nm 내지 60nm이고, 제2 게이트 도전층의 두께는 40nm 내지 60nm이고, 제3 게이트 도전층의 두께는 100nm 내지 500nm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 절연층은 박막 트랜지스터 상에 배치되는 패시베이션층, 패시베이션층 상에 배치되는 평탄화층 및 평탄화층 상에 배치되는 보호층을 포함하고, 공통 전극은 평탄화층 상에 배치되고, 화소 전극은 보호층 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 공통 전극은 게이트 전극과 동일층에 형성되고, 제1 게이트 도전층과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 절연층은 박막 트랜지스터 상에 배치되는 패시베이션층 및 패시베이션층 상에 배치되는 평탄화층을 포함하고, 화소 전극은 패시베이션층 상에 배치될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 액정 표시 장치
110: 상부 기판
120: 박막 트랜지스터
121: 게이트 전극
121a: 제1 게이트 도전층
121b: 제2 게이트 도전층
121c: 제3 게이트 도전층
123: 소스 전극
124: 드레인 전극
131, 231: 게이트 절연층
132, 232: 패시베이션
133, 233: 평탄화층
134: 보호층
141, 241: 공통 전극
142, 242: 화소 전극
150: 하부 기판
160: 컬러 필터층
170: 스페이서
BM: 블랙 매트릭스
LC: 액정층
PNL: 액정 표시 패널
BLU: 백라이트 유닛
CB: 커버 바텀

Claims (13)

  1. 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함하는 하부 기판;
    상기 하부 기판에 대향하여 배치되는 상부 기판;
    상기 컬러 필터에 대향하도록 상기 상부 기판 상에 배치되고, 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 배치되는 적어도 하나의 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극; 및
    상기 화소 전극과 이격된 공통 전극을 포함하고,
    상기 게이트 전극은 투명 도전성 물질을 포함하는 제1 게이트 도전층, 제1 전이금속 산화물 및 제2 전이금속 산화물을 포함하는 제2 게이트 도전층 및 불투명 도전성 물질로 이루어진 제3 게이트 도전층을 포함하는, 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 기판은 상기 하부 기판보다 넓은 면적을 가지는, 액정 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 게이트 도전층은 전이금속 물질을 더 포함하고,
    상기 전이금속 물질은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이에 대한 합금으로 이루어진, 액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 전이금속 산화물은 상기 전이금속 물질의 산화물이고,
    상기 제2 전이금속 산화물은 상기 전이금속 물질과 상이한 전이금속 물질의 산화물인, 액정 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전이금속 산화물은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni) 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물이고,
    상기 제2 전이금속 산화물은 니오븀(Nb), 텅스텐(W), 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf) 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물인, 액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), MoO2, MoO3 및 Nb2O5로 이루어진, 액정 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 도전층은 주석 산화물(Tin Oxide; TO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO) 및 인듐 주석 아연 산화물(Indium Zinc Tin Oxide; ITZO)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 제3 게이트 도전층은 구리를 포함하는, 액정 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 게이트 도전층은,
    상기 제1 전이금속 산화물 70 중량% 내지 80 중량%; 및
    상기 제2 전이금속 산화물 20 중량% 내지 30 중량%로 포함하는, 액정 표시 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 게이트 도전층은,
    상기 전이금속 물질 3 중량% 내지 9 중량%;
    상기 제1 전이금속 산화물 55 중량% 내지 77 중량%; 및
    상기 제2 전이금속 산화물 20 중량% 내지 30 중량%로 포함하는, 액정 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 도전층의 두께는 30nm 내지 60nm이고,
    상기 제2 게이트 도전층의 두께는 40nm 내지 60nm이고,
    상기 제3 게이트 도전층의 두께는 100nm 내지 500nm인, 액정 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 절연층은 상기 박막 트랜지스터 상에 배치되는 패시베이션층, 상기 패시베이션층 상에 배치되는 평탄화층 및 상기 평탄화층 상에 배치되는 보호층을 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 평탄화층 상에 배치되고, 상기 화소 전극은 상기 보호층 상에 배치되는, 액정 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 게이트 전극과 동일층에 형성되고, 상기 제1 게이트 도전층과 동일한 물질로 형성된, 액정 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    적어도 하나의 절연층은 상기 박막 트랜지스터 상에 배치되는 패시베이션층 및 상기 패시베이션층 상에 배치되는 평탄화층을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 패시베이션층 상에 배치된, 액정 표시 장치.
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