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KR101984580B1 - 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이를 구비한 입체 영상 표시장치 - Google Patents

횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이를 구비한 입체 영상 표시장치 Download PDF

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KR101984580B1
KR101984580B1 KR1020120117811A KR20120117811A KR101984580B1 KR 101984580 B1 KR101984580 B1 KR 101984580B1 KR 1020120117811 A KR1020120117811 A KR 1020120117811A KR 20120117811 A KR20120117811 A KR 20120117811A KR 101984580 B1 KR101984580 B1 KR 101984580B1
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pixel electrode
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황광조
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박한철
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판 상에 제 1 방향으로 연장하며 서로 인접하는 제 1 및 제 2 게이트 배선과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 공통배선과 교차하며 화소영역을 정의하며 서로 이격하며 형성된 제 1 및 제 2 데이터 배선과; 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 연결되며 각각 형성된 제 1 및 제 2 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역은 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선의 상부의 제 1 영역과 하부의 제 2 영역으로 나뉘며, 상기 각 제 1 영역에는 서로 제 1 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 1 폭을 갖는 제 1 화소전극 및 제 1 공통전극이 구비되며, 상기 제 2 영역에는 서로 제 2 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 2 폭을 갖는 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극이 구비된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과 이의 제조 방법 및 상기 어레이 기판을 구비한 3D 영상 표시장치를 제공한다.

Description

횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이를 구비한 입체 영상 표시장치{Array substrate for In-Plane switching mode liquid crystal display device and 3 dimensional stereography image displayable device including the same}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히, 2D 및 3D 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 이를 구비한 3D 영상 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 상하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 시야각 특성이 우수한 횡전계형 액정표시장치가 제안되었다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계형 액정표시장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 단면을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판인 상부기판(9)과 어레이 기판인 하부기판(10)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 상부 및 하부기판(9, 10)사이에는 액정층(11)이 개재되어 있다.
상기 하부기판(10)상에는 공통전극(17)과 화소전극(30)이 동일 평면상에 형성되어 있으며, 이때, 상기 액정층(11)은 상기 공통전극(17)과 화소전극(30)에 의한 수평전계(L)에 의해 작동된다.
도 2a와 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도이다.
우선, 전압이 인가된 온(on)상태에서의 액정의 배열상태를 도시한 도 2a를 참조하면, 상기 공통전극(17) 및 화소전극(30)과 대응하는 위치의 액정(11a)의 상변이는 없지만 공통전극(17)과 화소전극(30)사이 구간에 위치한 액정(11b)은 이 공통전극(17)과 화소전극(30)사이에 전압이 인가됨으로써 형성되는 수평전계(L)에 의하여, 상기 수평전계(L)와 같은 방향으로 배열하게 된다. 즉, 상기 횡전계형 액정표시장치는 액정(11a, 11b)이 수평전계에 의해 동작하므로, 시야각이 넓어지는 특성을 띠게 된다.
그러므로, 상기 횡전계형 액정표시장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우방향으로 약 80∼89도 방향에서도 반전현상 없이 가시 할 수 있다.
다음, 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치에 전압이 인가되지 않은 오프(off)상태이므로 상기 공통전극(17)과 화소전극(30) 간에 수평전계가 형성되지 않으므로 액정(11a, 11b)의 배열 상태가 변하지 않는다.
도 3은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 기판에 있어 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(40)은 소정간격 이격되어 평행하게 가로방향 방향으로 구성된 다수의 게이트 배선(43)과, 상기 게이트 배선(43)에 근접하여 상기 게이트 배선(43)과 평행하게 구성된 공통배선(47)과, 상기 두 배선(43, 47)과 교차하며, 특히 게이트 배선(12)과는 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(60)이 구성되어 있다.
상기 게이트 배선(43)과 데이터 배선(60)의 교차지점에는 게이트 전극(45)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(53, 55)으로 구성되는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(53)은 상기 데이터 배선(60)에서 분기하고 있으며, 상기 게이트 전극(45)은 상기 게이트 배선(43)의 일부분으로 이루어지고 있다.
또한, 상기 화소영역(P) 내에는 상기 드레인 콘택홀(67)을 통해 상기 드레인 전극(55)과 전기적으로 연결되는 다수의 화소전극(70a, 70b)과, 상기 화소전극(70a, 70b)과 평행하게 서로 엇갈리며 구성되고, 상기 공통배선(47)으로부터 분기한 다수의 공통전극(49a, 49b)이 형성되어 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 종래의 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(40)은 각 화소영역(P)이 단일 도메인을 형성함으로써 상우, 상좌, 하우, 하좌 측에서 보면 컬러 쉬프트(color shift) 현상이 발생하고 있다.
특히, 상좌(10시방향)에서 화상을 바라보면 황색이 강하게 나타나며, 상우(2시방향)에서 바라보면 청색이 강하게 나타게 되어 표시품질이 저하되고 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 상기 공통전극(49a, 49b)과 화소전극(70a, 70b)의 각 화소영역(P)의 중앙부에서 대칭적으로 꺾이도록 구성하여 2도메인 구성을 갖는 횡전계형 어레이 기판이 제안되었다.
도 4는 종래의 2도메인 구조 횡전계형 액정표시장치에 있어 하나의 화소영역에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 하나의 화소영역(P)에서 서로 이격하는 다수의 공통전극(173)과 화소전극(170)이 그 중앙부를 기준을 대칭적으로 꺾인 구성을 가짐으로써 하나의 화소영역(P) 내에 상하 대칭적인 이중 도메인 구조를 이루고 있다.
따라서, 이러한 구성을 갖는 종래의 이중 도메인 구조 횡전계형 액정표시장치는 도메인 간 보상에 의해 상우, 상좌, 하우, 하좌 측에서 바라볼 때의 컬러쉬프트 현상을 방지하고 있다.
한편, 최근에는 이러한 2D 영상을 제공하는 평판표시를 이용하여 2D 영상과 나아가 3D 영상까지도 표시하는 장치가 제안되고 있다.
따라서 이러한 시대적 요구에 부응하기 위해 전술한 구성을 갖는 횡전계형 액정표시장치에 있어서도 3D 영상을 구현할 수 있도록 하는 시도를 하고 있으나, 전술한 평면 구성을 갖는 종래의 횡전계형 액정표시장치를 3D 영상 표시장치로 구현하는 경우 2D 및 3D 영상 구현 시 휘도 특성이 저하되고 있는 실정이다.
즉, 일반적인 3D 영상 표시장치는 사용자의 선택에 의해 3D 영상 뿐만 아니라 2D 영상도 구현해야 하는데, 3D 영상 구현을 위해서는 위상을 변형시키는 리타더가 구비되어야 한다.
그러므로 이러한 리타더와 평판표시장치 간의 간격 및 폭등을 고려해야 하므로 2D 영상 구현을 위한 화소영역의 폭과 3D 영상 구현을 위한 화소영역의 폭이 달라지고 있다.
즉, 2D 영상 구현을 위한 각 화소영역간 경계영역의 폭과 3D 영상 시청을 위한 화소영역간 경계영역의 폭에 차이가 있으며, 3D 시청을 위한 경계영역의 폭이 2D 시청을 위한 경계영역의 폭이 크다.
따라서, 통상적으로 3D 영상 시청에 중점을 두어 화소영역간 경계를 구성하고 있지만, 이 경우 2D 영상 시청시는 화소영역간 경계영역의 폭이 넓어지게 되어 개구율이 줄어들게 됨으로써 2D 휘도 특성이 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 2D 및 3D 시청시의 종래의 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 화소영역을 이중으로 구성하여 특히 2D 시청 시 휘도 특성이 저하되는 것을 방지하여 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 횡전계형 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판 상에 제 1 방향으로 연장하며 서로 인접하는 제 1 및 제 2 게이트 배선과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 공통배선과; 상기 공통배선과 교차하며 화소영역을 정의하며 서로 이격하며 형성된 제 1 및 제 2 데이터 배선과; 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 연결되며 각각 형성된 제 1 및 제 2 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역은 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선의 상부의 제 1 영역과 하부의 제 2 영역으로 나뉘며, 상기 각 제 1 영역에는 서로 제 1 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 1 폭을 갖는 제 1 화소전극 및 제 1 공통전극이 구비되며, 상기 제 2 영역에는 서로 제 2 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 2 폭을 갖는 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극이 구비된 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 이격간격은 상기 제 2 이격간격보다 작고, 상기 제 1 폭은 상기 제 2 폭보다 작은 것이 특징이며, 상기 제 1 영역에 구비되는 제 1 화소전극과 공통전극의 개수는 상기 제 2 영역에 형성되는 제 2 화소전극과 공통전극의 개수보다 큰 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선은 상기 제 1 영역에 대응하는 부분의 폭이 상기 제 2 영역에 대응하는 부분의 폭보다 작은 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 상기 제 1 화소전극과 공통전극 및 제 2 화소전극과 공통전극은 상기 제 1 및 제 2 영역의 중앙부에 대응하여 각각 꺾임부를 가져 대칭적으로 꺾인 형태를 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 별도로 온/오프 구동이 가능하며, 상기 제 2 영역은 상기 제 2 영역이 속한 화소영역 내의 제 1 영역과 동일한 풀 컬러를 구현하거나 또는 블랙을 구현하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 박막트랜지스터는 서로 이격하는 제 1 및 제 2 드레인 전극이 구비되며, 상기 제 1 드레인 전극은 상기 제 1 영역에 구비된 제 1 화소전극과 연결되며, 상기 제 2 드레인 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극과 연결된 것이 특징이며, 이때, 상기 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극은 연결패턴을 개재하여 상기 제 2 영역에 구비된 제 2 화소전극과 연결된 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선에 대응하여 공통보조패턴이 중첩 구성되며, 상기 공통보조패턴은 상기 제 1 및 제 2 공통전극과 연결되며, 상기 제 2 박막트랜지스터의 드레인 전극은 상기 공통보조패턴과 연결되며, 상기 공통보조패턴은 공통배선과 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 화소전극 및 공통전극과 상기 제 2 화소전극 및 공통전극은 모두 투명 도전성 물질로서 단일층 구조로 이루어진 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 화소전극 및 공통전극은 투명 도전성 물질로서 단일층 구조로 이루어지며, 상기 제 2 화소전극 및 공통전극은 투명 도전성 물질의 하부층과 불투명 금속물질의 상부층의 이중층 구조로 이루어진 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 제 1 영역과 제 2 영역으로 구비된 화소영역이 정의된 기판 상에 제 1 방향으로 연장하며 서로 인접하는 제 1 및 제 2 게이트 배선과, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 이격하며 나란하게 연장하는 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 공통배선과 교차하며 상기 화소영역을 정의하며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 데이터 배선과, 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 게이트 배선 및 제 1 데이터 배선과 연결된 제 1 박막트랜지스터와, 상기 제 1 박막트랜지스터와 연결된 제 2 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 위로 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 제 1 영역에 서로 제 1 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 1 폭을 갖는 제 1 화소전극 및 제 1 공통전극을 형성하고, 상기 제 2 영역에 서로 제 2 이격간격을 가지며 이격하며 교대하는 제 2 폭을 갖는 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 1 이격간격은 상기 제 2 이격간격보다 작고, 상기 제 1 폭은 상기 제 2 폭보다 작게 형성하는 것이 특징이며, 상기 제 1 영역에 구비되는 제 1 화소전극과 공통전극의 개수는 상기 제 2 영역에 형성되는 제 2 화소전극과 공통전극의 개수보다 크도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선은 상기 제 1 영역에 대응하는 부분의 폭이 상기 제 2 영역에 대응하는 부분의 폭보다 작게 형성하는 것이 특징이며, 나아가 상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 상기 제 1 화소전극과 공통전극 및 제 2 화소전극과 공통전극은 상기 제 1 및 제 2 영역의 중앙부에 대응하여 각각 꺾임부를 가져 대칭적으로 꺾인 형태를 이루도록 형성하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 화소전극 및 공통전극은 투명 도전성 물질로서 단일층 구조로 형성하며, 상기 제 2 화소전극 및 공통전극은 투명 도전성 물질의 하부층과 불투명 금속물질의 상부층의 이중층 구조를 이루도록 형성하는 것이 특징이다.
이때, 단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 공통전극과, 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 보호층 위로 투명 도전성 물질층과 불투명 금속층을 형성하는 단계와; 상기 불투명 금속층 위로 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 불투명 금속층과 이의 하부에 위치하는 투명 도전성 물질층을 식각하여 이중층 구조를 갖는 다수의 금속패턴을 형성하는 단계와; 애싱을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거함으로서 상기 제 1 영역에 형성된 이중층 구조의 상기 금속패턴의 상부층을 노출시키는 단계와; 노출된 상기 금속패턴의 상부층을 식각하여 제거함으로써 상기 제 1 영역에 단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 제 2 영역에서는 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 공통전극과, 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 보호층 위로 투명 도전성 물질층과 불투명 금속층을 형성하는 단계와; 상기 불투명 금속층 위로 상기 제 1 영역에 대응해서는 상기 제 1 폭을 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제 2 영역에 대응해서는 상기 제 2 폭을 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 불투명 금속층과 이의 하부에 위치하는 투명 도전성 물질층을 과식각을 진행하여, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 제 2 포토레지스트 패턴 하부로 이중층 구조를 갖는 상기 제 2 화소전극 및 공통전극을 형성하고, 동시에 상기 제 1 영역에 있어서는 상기 제 1 포토레지스트 패턴 하부의 불투명 금속물질층의 언더컷 진행에 의해 상기 불투명 금속물질층이 모두 제거됨과 동시에 이의 상부에 위치하는 상기 제 1 포토레지스트 패턴도 함께 제거됨으로서 투명 도전성 물질로 이루어진 단일층 구조를 갖는 상기 제 2 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 영상 표시장치는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 기재된 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과, 상기 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과 마주하며 컬러필터층을 구비한 대향기판과, 상기 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 액정패널의 양외측면에 각각 구비되며 서로 수직한 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 1 편광판 외측면에 구비된 백라이트 유닛과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 λ/4 위상을 변경시키는 패턴드 리타더를 포함한다.
본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판은 각 화소영역을 제 1 및 제 2 영역으로 나뉘어 구동할 수 있도록 구성됨으로써 3D 영상 시청모드에서는 우수한 표시품질의 3D 영상 구현을 위해 하부의 제 2 영역을 오프시켜 블랙을 표현하도록 하여 화소영역간의 경계영역으로 활용하고, 2D 영상 시청모드에서는 각 화소영역 내의 제 2 영역을 정상 구동하여 화소영역으로서 풀컬러를 구현하도록 함으로써 2D 영상 시청시의 휘도 특성을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 컬러 쉬프트 현상을 방지하기 위해 각 화소영역 내에 다수의 도메인영역이 구현되도록 하기 위해 화소전극 및 공통전극의 꺾임부가 존재하게 되며, 이러한 꺾임부에 대응하는 화소영역 내에서의 도메인 영역간 경계에서는 디스클리네이션 발생으로 빛의 투과가 감소하는 경향이 있지만, 화소영역의 구조를 최적화하여 이러한 디스클리네이션 발생 영역을 최소화는 동시에 공통배선이 이러한 디스클리네이션 발생 영역에 위치하도록 함으로써 개구율을 향상시켜 더욱더 휘도 특성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 각 화소영역이 다중 도메인을 구성하도록 함으로써 시야각 변화에 따른 색차를 억제하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a, 2b는 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 온(on), 오프(off) 상태의 동작을 각각 도시한 단면도.
도 3은 종래의 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어, 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도.
도 4는 종래의 이중 도메인 구종 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 스위칭 소자를 포함하는 하나의 화소영역을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 도시한 평면도.
도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 7은 도 5를 절단선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 8은 도 5를 절단선 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 도시한 평면도.
도 10은 도 9를 절단선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 11은 도 10을 절단선 XI-XI을 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 12는 도 10을 절단선 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도
도 13은 본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판을 구비한 3D 영상 표시장치의 간략한 사시도.
도 14a 내지 14g는 도 9를 절단선 X-X를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 15a 내지 15g는 도 9를 절단선 XI-XI를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 16a 내지 16g는 도 9를 절단선 XⅡ-XⅡ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 17a 내지 17c는 도 9를 절단선 X-X를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 18a 내지 18c는 도 9를 절단선 XI-XI를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 도시한 평면도이다.
도면을 참조하면, 투명한 기판 상에 제 1 방향으로 패터닝 시 쇼트 불량이 발생되지 않을 정도의 이격간격을 가지며 이격하며 제 1 및 제 2 게이트 배선(GL1, GL2)이 형성되고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(GL1, GL2)과 이격하여 나란하게 공통배선(CL)이 형성되고 있다. 이때 상기 공통배선(CL)은 각 화소영역(P)의 경계에 위치하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(GL1, GL2) 및 공통배선(CL)과 교차하며 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)이 형성되고 있다.
이때, 통상적으로 게이트 배선과 데이터 배선에 의해 포획되는 영역이라 정의되던 화소영역과는 달리 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(201)에 있어 화소영역(P)은 게이트 배선(GL1, GL2)에 의해 정의되지 않고, 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)과 공통배선(CL)에 의해 포획되는 영역이 되는 것이 특징이다.
따라서 이러한 구조적 특징에 의해 각 화소영역(P)은 상기 제 1 및 2 게이트 배선(GL1, GL2)을 기준으로 상기 제 2 게이트 배선(GL2) 상부에 위치하는 부분은 제 1 영역(P1)을 이루며, 상기 제 1 게이트 배선(GL1) 하부에 위치하는 영역은 제 2 영역(P2)을 이루는 것이 특징이다.
그리고 상기 각 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에는 각각 서로 교대하며 바(bar) 형태의 화소전극(260, 268)과 공통전극(263, 265)이 일정간격 이격하며 형성되고 있다.
또한, 각 화소영역(P)에 있어서 상기 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)은 각각 그 중앙부를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 서로 교대하며 구비된 공통전극(263, 265)과 화소전극(260, 268)은 상하방향으로 대칭적으로 꺾인 구성을 이루고 있는 것이 특징이다.
제 1 및 제 2 영역(P1, P2)은 이러한 화소전극(260, 268)과 공통전극(263, 265)의 대칭적인 꺾임 구성에 의해 각각 이중 도메인 영역이 구비되는 것이 특징이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(201)에 있어서 또 다른 특징적인 구성은 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 구비되는 공통전극(263, 265)과 화소전극(260, 268)은 단일층 구조를 이루며 투명한 도전성 물질로 이루어지고 있다는 것과, 상기 제 1 영역(P1)에 구비되는 제 1 공통전극(263) 및 화소전극(260)과 상기 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 공통전극(265) 및 화소전극(268)은 각 화소영역(P) 내에서 형성되는 수와 그 폭을 달리하고 있다는 것이다.
즉, 상기 제 1 영역(P1)에는 제 1 폭(w1)을 갖는 제 1 공통전극(263) 및 화소전극(260)이 제 1 이격간격(d1)을 가지며 각각 n개 및 n-1개 구비되고 있는 반면, 상기 제 2 영역(P2)에는 상기 제 1 폭(w1)보다 큰 제 2 폭(w2)을 갖는 제 2 공통전극(265) 및 화소전극(268)이 각각 n보다 작은 값을 갖는 m개 및 m-1개 구비되고 있으며 상기 제 1 이격간격(d1)보다 큰 제 2 이격간격(d2)을 가지며 형성되고 있는 것이 특징이다. 이때, n은 3보다 큰 자연수가 된다.
이때, 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 특성 상 서로 이웃하는 공통전극과 화소전극간에는 동일한 화소영역에 대해서는 동일한 신호전압이 인가되므로 이들 두 전극간에 걸리는 횡전계 세기는 인가되는 신호전압에 비례하여 일정해야 하므로, 상기 제 1 영역(P1)에 구비되는 서로 이웃한 제 1 공통전극(263)과 화소전극(260)의 제 1 폭(w1)과 제 1 이격간격(d1)에 의해 구현되는 횡전계 크기와 제 2 영역(P2)에 구비되는 서로 이웃한 제 2 공통전극(265)과 화소전극(268)의 제 2 폭(w2)과 제 2 이격간격(d2)에 의해 구현되는 횡전계 크기가 갖는 수준이 되도록 하는 것이 특징이다.
일례로 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 동일한 신호전압이 인가되는 경우, 제 1 영역(P1)에 구비되는 제 1 공통전극(263) 및 화소전극(260) 각각의 제 1 폭(w1)은 2㎛, 제 1 이격간격(d1)은 9.08㎛라 할 때, 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 공통전극(265)과 화소전극(268) 각각의 제 2 폭은 4㎛, 제 2 이격간격은 9.46㎛가 될 때 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에서 서로 이웃하는 공통전극 및 데이터 배선간에 발생되는 횡전계 크기가 유사한 수준이 됨을 알 수 있었다.
나아가 데이터 배선(DL1, DL2)에 있어서도 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 대응하는 부분의 폭이 서로 달리 형성되고 있으며, 상기 제 1 영역(P1)을 경계에 구비되는 데이터 배선(DL1, DL2)의 폭(w3)은 상기 제 2 영역(P2)의 경계에 구비되는 데이터 배선(DL1, DL2)의 폭(w4)보다 작은 것이 또 다른 특징이다.
이러한 구성을 갖도록 형성한 것은 제 2 영역(P2)의 휘도 특성을 더욱 향상시키는 동시에 데이터 배선(DL1, DL2)의 신호지연 현상은 동일한 폭을 갖는 데이터 배선을 구비한 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과 동일한 수준을 유지시키기 위함이다.
제 1 영역(P1)에서 데이터 배선(DL1, DL2)의 폭(w1)이 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 구비되는 데이터 배선의 폭 대비 줄어드는 대신 제 2 영역(P2)에 있어서는 상기 제 1 영역에서 줄어든 폭만큼 더 큰 폭(w4)을 갖도록 형성함으로써 동일한 표시영역 크기를 갖는 횡전계형 액정표시장치라 가정할 때, 각 데이터 배선(DL1, DL2)의 내부 저항은 일정하도록 함으로써 동일한 하나의 폭을 갖는 데이터 배선을 구비한 일반적인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 데이터 배선의 신호 지연 정도와 동일한 수준이 되도록 한 것이다.
그리고, 제 1 영역(P1)에서 제 1 공통전극(263) 및 화소전극(260)의 제 1 폭(w1)과 제 1 이격간격(d1)이 제 2 영역(P2)에 구비된 제 2 공통전극(265)과 화소전극(268)의 제 2 폭(w2) 대비 작게 형성됨으로서 휘도특 성과 투과율이 향상되었다.
일례로, 2D 화상표시 시의 휘도를 400nit에 맞춘 상태 55" 3D 모델의 경우, 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에서 동일한 폭과 동일한 이격간격을 갖는 공통전극과 화소전극이 형성된 경우 대비 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에서의 공통전극과 화소전극의 폭과 이격간격을 달리하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판을 구비한 3D 영상 표시장치가 3D 구현시의 휘도 특성에서 4.4% 내지 9.2% 정도 더 향상됨을 알 수 있었다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(201)에 있어서, 또 다른 특징은 각 화소영역(P)에는 각각 2개의 박막트랜지스터(Tr1, Tr2)가 구비되고 있는 것이다.
즉, 제 1 게이트 배선(GL1) 상에 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 구비되고 있으며, 제 2 게이트 배선(GL2) 상에 제 2 박막트랜지스터(Tr2)가 구비되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 게이트 배선(GL1)상에 형성된 제 1 박막트랜지스터(Tr1)는 2개의 채널영역이 구비됨으로써 제 1 및 제 2 드레인 전극(136, 137)이 분기하는 구성을 이루는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(236)과는 제 1 콘택홀(ch1)을 통해 제 1 영역(P1)의 제 1 화소전극(260)이 연결되고 있으며, 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 2 드레인 전극(237)은 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)의 소스 전극(238)이 되고 있으며, 동시에 제 2 콘택홀(ch2)을 통해 연결패턴(259)과 접촉하고 있으며, 상기 연결패턴(259)은 상기 제 2 영역(P2)의 제 2 화소전극(168)과 연결되고 있다.
그리고, 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)의 드레인 전극(239)은 제 3 콘택홀(ch3)을 통해 이와 접촉하는 공통보조패턴(262)에 의해 상기 제 1 영역(P1)의 제 1 공통전극(263) 및 상기 제 2 영역(P2)의 제 2 공통전극(265)과 동시에 연결되고 있는 것이 특징이다.
따라서, 이러한 구성에 의해 상기 제 2 영역(P2)은 선택적으로 온/오프 구동이 가능한 것이 특징이다.
즉, 2D 구동 시에는 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)가 오프 상태가 되며, 따라서 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)의 제 1 및 제 2 화소전극(260, 268)에 각각 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)를 통해 동시에 데이터 신호 전압이 인가되며 공통배선(CL)을 통해 상기 각 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)의 제 1 및 제 2 공통전극(263, 265)으로 공통전압이 인가됨으로써 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)이 모두 정상 구동되어 풀 컬러 구현을 하게 된다.
그리고, 3D 구동 시에는 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)가 온 상태를 이루게 되며, 이 경우, 상기 제 2 박막트랜지스터(Tr2)의 소스 전극(238)과 연결된 상기 제 2 영역(P2)의 제 2 화소전극(268)에는 공통전압이 인가되며, 동시에 제 2 영역(P2)의 제 2 공통전극(265)에도 상기 공통배선(CL)을 통해 인가되는 공통전압이 인가되므로 상기 제 2 영역(P2)은 서로 이격하는 제 2 화소전극(268)과 공통전극(265)이 동 전위를 이루게 됨으로써 액정이 초기 배열상태를 유지하게 된다. 따라서 블랙을 구현하게 된다.
반면, 제 1 영역(P1)은 제 1 박막트랜지스터(Tr1)를 통해 이의 제 1 드레인 전극(236)과 연결된 제 1 화소전극(260)에는 정상적인 화소전압이 인가되며, 제 1 공통전극(263)에는 정상적인 공통배선(CL)으로 인가되는 공통전압이 인가됨으로써 서로 이격하는 제 1 화소전극(260)과 공통전극(263) 사이에 정상적인 횡전계가 구현되어 풀 컬러를 구현하게 된다.
따라서, 이러한 구성 및 구동에 의해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(201)의 경우, 각 화소영역(P) 내의 제 2 영역(P2)이 선택적으로 풀컬러 또는 블랙을 구현할 수 있으므로 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(201)을 구비한 횡전계형 액정표시장치(미도시)와 패턴드 리타더(미도시)를 구비한 3D 영상 표시장치의 경우, 3D 영상 구현 시는 일반적인 3D 영상 표시장치와 동일한 수준의 휘도 특성을 갖는 3D 영상을 구현하게 되며, 2D 영상 구현 시는 일반적인 3D 영상 표시장치 대비 제 2 영역(P2) 만큼의 화소영역(P)의 크기가 증가하게 됨으로써 개구율 증가에 따른 휘도 특성이 향상되는 효과를 갖는다.
나아가 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우 각 화소영역을 이루는 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에 구비되는 구성요소인 제 1 및 제 2 화소전극(260, 268)과 제 1 및 제 2 공통전극(263, 265)에 있어 그 폭(w1, w2)과 이격간격(d1, d2) 및 개수를 달리하고, 데이터 배선(DL1, DL2)에 있어서도 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에서의 폭(w3, w4)을 달리 형성하는 구성에 기인하여 상기 3D 구동 시의 휘도 특성이 더욱 향상되는 효과를 갖는다.
이후에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구성에 대해 설명한다.
도 6은 도 5를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 7은 도 5를 절단선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 8은 도 5를 절단선 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 형성되는 영역을 제 1 스위칭 영역(TrA1), 제 2 박막트랜지스터(미도시)가 형성되는 영역을 제 2 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(201) 상에 일 방향으로 연장하며 패터닝시 쇼트되지 않을 정도의 소정간격을 가지며 이격하는 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2)과 이격하여 나란하게 공통배선(도 5의 CL)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 대응하여 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2)은 그 자체로써 그 일부 영역이 게이트 전극(205, 206)을 형성하고 있다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에는 각각 상기 공통배선(CL)에서 분기하여 상기 데이터 배선(DL1, DL2)과 나란하게 연장하며 소정간격 이격하여 최외각 공통전극(207)이 형성되고 있다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2)과 게이트 전극(205, 206)과 상기 공통배선(도 5의 CL) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(210)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(210) 위로 상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시) 각각에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(220a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(220b)으로 구성된 반도체층(220)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(210) 위로 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2) 및 상기 공통배선(도 5의 CL)과 교차하며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)이 형성되어 있다. 이때, 상기 공통배선(도 5의 CL)과 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)에 의해 포획되는 영역이 화소영역(P)이라 정의된다.
상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에는 상기 각각의 반도체층(220) 위로 서로 이격하는 형태로서 소스 전극(233, 미도시)과 드레인 전극(236, 237, 미도시)이 형성되어 있다. 이때, 제 1 스위칭 영역(TrA1)에는 상기 2개의 채널영역이 형성될 수 있도록 소스 전극(233)이 이중의 'U'자 형태를 이루며, 각 'U'자 형태의 개구에서 삽입되는 형태로 제 1 및 제 2 드레인 전극(236, 237)이 형성되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 구비되는 소스 전극(233)은 상기 제 1 데이터 배선(DL1)과 연결되고 있으며, 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 구비되는 상기 제 1 드레인 전극(236)과 제 2 드레인 전극(237)은 서로 이격하며 형성되는 것이 특징이다.
그리고 제 2 스위칭 영역(미도시)에 구비된 소스 전극(미도시)과 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 구비되는 제 2 드레인 전극(237)은 서로 연결되어 하나의 패턴을 이루는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 순차 적층된 게이트 전극(205, 206)과 게이트 절연막(210)과 반도체층(220) 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극((233, 미도시), (236, 237, 미도시)은 스위칭 소자인 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, 미도시)를 이룬다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)과 소스 및 드레인 전극((233, 미도시), (236, 237, 미도시) 위로 유기절연물질 중 상대적으로 저유전율을 갖는 물질인 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 보호층(246)이 형성되어 있다.
이렇게 보호층(246)을 저유전율 특성을 갖는 포토아크릴로서 형성하는 것은 상기 데이터 배선(DL1, DL2)의 상부에 형성되는 투명 도전성 물질로 이루어진 공통보조패턴(262)과의 중첩에 의해 발생되는 기생용량을 최소화하기 위함이다.
한편, 이러한 저유전율을 갖는 포토아크릴로 이루어진 상기 보호층(246)에는 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(236)과 제 2 드레인 전극(237)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀(ch1)이 구비되고 있으며, 나아가 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)을 노출시키는 제 3 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
그리고, 상기 보호층(246)과 상기 게이트 절연막(210)에는 상기 공통배선(도 5의 CL) 또는 이와 연결된 최외각 공통전극(207)에 대응하여 이를 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
다음, 상기 제 1 내지 3 콘택홀(ch1, ch2, ch3)과 공통 콘택홀(미도시)이 구비된 상기 보호층(246) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 이루어지며, 상기 각 화소영역(P) 내의 제 1 및 제 2 영역(P1, 미도시)에는 바(bar) 형태를 가지며 서로 이격하는 교대하는 다수의 화소전극(260, 268)과 공통전극(263, 265)이 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)별로 이를 포획하는 제 1 및 제 2 데이터 배선(DL1, DL2)과 중첩하며 상기 공통배선(CL)과 전기적으로 연결된 공통보조패턴(262)이 구비되고 있으며, 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 2 드레인 전극(237)과 제 2 콘택홀(미도시)을 통해 연결된 연결패턴(미도시)이 형성되고 있다.
이때, 상기 제 1 영역(P1)에 구비되는 다수의 제 1 화소전극(260)은 상기 제 1 콘택홀(ch1)을 통해 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(236)과 연결되고 있으며, 상기 제 1 영역(P1)에 구비되는 다수의 제 1 공통전극(263)은 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 제 3 콘택홀(미도시)을 통해 연결되고 있는 상기 공통보조패턴(262)과 연결되고 있다.
그리고 도면에 나타나지 않았지만, 상기 공통배선(도 5의 CL) 또는 최외각 공통전극(207)과 상기 공통보조패턴(262)은 공통콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되고 있다.
또한, 상기 제 2 영역(P2)에 구비되는 다수의 제 2 화소전극(268)은 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 2 드레인 전극(237) 더욱 정확히는 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)과 상기 연결패턴(미도시)을 통해 연결되며 형성되고 있으며, 상기 제 2 영역(P2)에 구비되는 다수의 제 2 공통전극(265)은 공통배선(도 5의 CL)과 공통 콘택홀(미도시)을 통해 연결되고 있으며 동시에 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 제 3 콘택홀(미도시)을 통해 연결되고 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 도시한 평면도이며, 도 10은 도 9를 절단선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 11은 도 10을 절단선 XI-XI을 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 12는 도 10을 절단선 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 형성되는 영역을 제 1 스위칭 영역(TrA1), 제 2 박막트랜지스터(미도시)가 형성되는 영역을 제 2 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)은 제 1 실시예와 차별점이 있는 것은 최상부에 형성되는 공통전극(363, 365)과 화소전극(360, 368)의 구성에 있으며, 그 이외의 구성요소는 전술한 제 1 실시예와 동일하다. 따라서 본 발명의 제 2 실시예에 대해서는 제 1 실시예와 차별점이 있는 구성에 대해서만 설명한다.
제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)에 있어 가장 특징적인 구성은 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 공통전극(365)과 화소전극(368)과 데이터 배선(DL1, DL2)과 중첩하여 형성되는 공통보조패턴(362)에 있다.
제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판에 구비되는 공통전극과 화소전극은 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 있어 모두 투명한 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로서 단일층 구조로 형성되고 있는 반면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)에 있어서는 제 1 영역(P1)과 제 2 영역(P2)에 구비되는 공통전극(363, 365)과 화소전극(360, 368)은 그 적층 구성이 달리하는 것이 특징이다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(301)의 경우, 제 1 영역(P1)에 구비되는 제 1 공통전극(363) 및 화소전극(360)은 제 1 실시예와 동일하게 투명한 도전성 물질의 단일층 구조로 이루어지고 있지만, 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 공통전극(365) 및 화소전극(359)은 투명 도전성 물질의 하부층(365a, 368a)과 불투명 재질의 금속물질로 이루어진 상부층(365b, 368b)의 이중층 구조를 이루고 있으며, 나아가 상기 데이터 배선(DL1, DL2)과 중첩하는 공통보조패턴(262) 또한 상기 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 화소전극(368) 및 공통전극(365)과 동일하게 이중층 구조를 이루는 것이 특징이다.
따라서 제 1 영역(P1)에서는 상대적으로 작은 폭을 갖는 구성 및 투명 도전성 물질의 단일층으로만 이루어지는 제 1 화소전극(360) 및 공통전극(363)의 구성에 의해 투과율을 극대화시키는 반면 제 2 영역(P2)에서는 불투명 금속물질의 상부층(368b, 365b)을 포함하는 제 2 화소전극(368) 및 공통전극(365)이 형성되는 특징에 의해 투과율을 소정량 감소시키게 됨으로서 3D 구동시의 휘도 특성을 상대적으로 향상시키는 효과를 갖게 되는 것이 특징이다.
그 이외의 구성은 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 생략한다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판을 구비한 3D 영상 표시장치의 간략한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(400)는 크게 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(425, 430)을 구비한 화상을 표시하는 횡전계형 액정표시장치(410)와, 상기 횡전계형 액정표시장치(411)의 제 2 편광판(430) 외측면에 구비된 패턴드 리타더(440)와, 우원편광된 빛과 좌원편광된 빛을 선택적으로 투과시키는 편광안경(445)으로 구성되고 있다.
우선, 상기 횡전계형 액정표시장치(410)는, 도 5 및 도 9를 통해 설명한 본 발명의 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(도 5의 201 또는 도 9의 301) 및 컬러필터 기판(420)과 이들 두 기판(도 5의 201 또는 도 9의 301, 420) 사이에 개재된 액정층(미도시)으로 이루어진 액정패널(411)과, 상기 액정패널(411)의 외측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(425, 430)과, 비록 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(425)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(도 5의 201 또는 도 9의 301)의 구성에 대해서는 앞서 설명하였으므로 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(도 5의 201 또는 도 9의 301)과 대면하는 상기 컬러필터 기판(420)에는 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 블랙매트릭스(421)가 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)에 순차 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(422)이 구비되고 있다.
또한, 상기 컬러필터층(422)을 덮으며 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(미도시)이 구비되고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(도 5의 201 또는 도 9의 301)과 컬러필터 기판(420) 사이에는 액정층(미도시)이 개재됨으로써 상기 액정패널(411)을 이루고 있다.
이러한 구성을 갖는 액정패널(411)의 양 외측면에 대해 그 편광축이 서로 수직 교차하도록 구성된 제 1 및 제 2 편광판(425, 430)이 각각 구비되고 있으며, 상기 제 1 편광판(425)의 외측면에는 백라이트 유닛(미도시)이 구비됨으로써 횡전계형 액정표시장치(410)를 이루고 있다.
그리고, 이러한 구성을 갖는 횡전계형 액정표시장치(410)의 상기 제 2 편광판(430)의 외측면에는 패턴드 리타더(440)가 구비되고 있다.
설명의 편의를 위해 상기 액정패널(411)에 구비되는 다수의 화소영역(P) 중 제 1 및 제 2 게이트 배선(도 5의 GL1, GL2)의 길이방향으로 이웃하는 다수의 화소영역(P)을 화소라인(OL, EL)이라 정의하며, 본 발명의 실시예에 따른 3D 표시장치(400)에 있어서는 이러한 다수의 화소라인(OL, EL) 중 3D 영상 구현을 위해 사용자의 좌안으로 인가되는 영상신호는 홀수번째 화소라인(OL)을 통해 표현되고, 사용자의 우안으로 인가되는 영상신호는 짝수번째 화소라인(EL)을 통해 표현되는 것으로 설명한다.
이때, 서로 이웃하는 화소라인(OL, EL) 사이에는 블랙매트릭스(421)가 구비됨으로써 각 화소라인(OL, EL)간의 경계를 이루고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 표시장치(400)에 있어서는 홀수번째 화소라인(OL)이 좌안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 우안용 영상을 표시하는 것으로 설명하지만, 홀수번째 화소라인(OL)이 우안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 좌안용 영상을 표시할 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
상기 패턴드 리타더(440)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(430)을 통해 나온 빛을 좌원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 우원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질이 화소영역(P) 라인(OL , EL)별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖도록 패턴된 것이 특징이다. 이렇게 빛을 좌원편광 또는 우원편광 되도록 하는 상기 패턴드 리타더(440)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이다.
이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 패턴드 리타더(440)에 있어 그 광축은 상기 횡전계형 액정표시장치(310)에 구비된 제 2 편광판(430)의 편광축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루고 있다.
따라서, 상기 횡전계형 액정표시장치(410)는 상기 패턴드 리타더(440)를 통과한 후에는 홀수번째의 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 좌원편광 된 상태의 빛이 나오고, 짝수번째의 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 우원편광된 상태의 빛이 나오게 된다.
이때, 상기 횡전계형 액정표시장치(410)에 있어 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3D 영상 구현이 가능하도록 하는 표시장치(400)를 이루게 되는 것이다.
한편, 전술한 구성을 갖는 λ/4의 위상을 변경시키는 패턴드 리타더(440)를 포함하는 액정표시장치(410)와 하나의 세트를 이루는 편광안경(445)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름(미도시) 및 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착된 것이 특징이다.
이때, 안경(445) 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈(445a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(미도시)이 부착되어 있고, 우안용 렌즈(445b)에는 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 2 편광필름(미도시)이 부착되고 있다.
따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 편광안경(445)을 착용하고, 화소라인(OL, EL)별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 횡전계형 액정표시장치(410)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 렌즈(445a)를 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 렌즈(445b)를 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.
이후에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우 화소전극과 공통전극을 형성하는 방법에 있어 차이가 있을 뿐 그 이외의 구성요소는 제 2 실시예에 따른 제조방법과 유사하게 진행되므로 제 2 실시예와 차별적인 부분에 대해서만 간단히 설명한다.
도 14a 내지 14g는 도 9를 절단선 X-X를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 15a 내지 15g는 도 9를 절단선 XI-XI를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 16a 내지 16g는 도 9를 절단선 XⅡ-XⅡ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 설명의 편의를 위해 데이터 배선(DL1, DL2)과 공통배선(미도시)으로 둘러싸인 화소영역(P) 내에서 제 1 및 제 2 게이트 배선(미도시)을 기준을 이의 상부에 위치하는 부분을 제 1 영역(P1)과 하부에 위치하는 영역을 제 2 영역(P2)이라 정의하고, 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 형성되는 영역을 제 1 스위칭 영역(TrA1), 제 2 박막트랜지스터(미도시)가 형성되는 영역을 제 2 스위칭 영역(미도시) 이라 정의한다.
우선, 도 14a, 15a 및 도 16a에 도시한 바와같이, 투명한 절연기판(301) 상에 제 1 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 및 크롬(Cr) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착함으로서 제 1 금속층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 제 1 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 일방향으로 연장하며 쌍으로 이루어진 제 1 및 제 2 게이트 배선(미도시)과 이와 이격하여 나란하게 연장하는 공통배선(미도시)을 형성한다. 동시에 상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에는 각각 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(미도시)과 연결되는 게이트 전극(305, 306)을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 각각 상기 공통배선(미도시)에서 분기한 형태로 연결된 최외각 공통전극(307)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(미도시)과 이와 연결된 게이트 전극(305, 306)과, 상기 공통배선(미도시)과 이와 연결된 최외각 공통전극(307) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(310)을 전면에 형성한다.
다음, 도 14b, 15b 및 도 16b에 도시한 바와같이, 상기 게이트 절연막(310) 위로 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 제 2 금속물질층(미도시)을 형성하고, 이들을 회절노광 또는 하프톤 노광을 포함하는 1회의 마스크 공정을 통해 동시에 패터닝하거나, 또는 2회의 마스크 공정을 실시하여 상기 제 2 금속층(미도시)과, 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 각각 패터닝함으로써 상기 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 상기 각 게이트 전극(305, 306)에 대응하여 순수 비정질 실리콘 액티브층(320a)과 상기 액티브층(320a) 위로 서로 소정간격 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(320b)으로 이루어진 반도체층(320)과, 상기 오믹콘택층(320b) 위로 서로 이격하는 소스 전극(333, 미도시) 및 드레인 전극(336, 337, 미도시)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 있어서는 2개의 채널 영역을 이룰 수 있도록 2개의 요부를 갖는 소스 전극(333)이 형성되도록 하며, 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 형성된 제 2 드레인 전극(337)과 상기 제 2 스위칭 영역(미도시)에 형성된 소스 전극(미도시)은 서로 연결되도록 한다.
이 단계에서 각 화소영역(P) 내의 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 각각 순차 적층된 상기 게이트 전극(305, 306)과 게이트 절연막(310)과 반도체층(320)과 서로 이격하는 소스 전극(333, 미도시) 및 드레인 전극(336, 337, 미도시)은 스위칭 소자인 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, 미도시)를 이룬다. 이때, 상기 제 1 스위칭 영역(TrA1)에 위치한 박막트랜지스터(Tr1)는 2개의 요입부를 갖는 소스 전극(333)과 상기 소스 전극(333)의 각 요입부에 각각 요입되는 제 1 및 제 2 드레인 전극(336, 337)을 갖는 제 1 박막트랜지스터(Tr1)가 되며, 상기 제 2 스위칭 영역(미도시)에 위치한 박막트랜지스터는 제 2 박막트랜지스터(미도시)가 된다.
그리고, 동시에 상기 게이트 절연막(310) 위로 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 공통배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL1, DL2)을 형성한다. 이때 상기 데이터 배선(DL1, DL2)은 제 1 영역(P1)의 경계를 이루는 부분이 제 2 영역(P2)의 경계를 이루는 부분보다 얇은 폭(w3 < w4)을 갖도록 형성하는 것이 특징이다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)의 제조 방법의 경우, 제 2 금속층(미도시)과, 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 하프톤 노광 또는 회절노광을 포함하는 1회의 마스크 공정을 실시하여 형성한 것을 도시하였으며, 이러한 공정 특성 상 상기 데이터 배선(DL1, DL2) 하부에도 상기 액티브층(320a)과 오믹콘택층(320b)을 이루는 동일한 물질로 제 1 및 제 2 패턴(321a, 321b)으로 이루어진 반도체패턴(321)이 형성되고 있음을 보이고 있다.
하지만, 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)에 대해 1회의 마스크 공정을 진행하여 우선적으로 패터닝하여 반도체층(320)을 형성하고, 이후 상기 반도체층(320) 상부에 제 2 금속층(미도시)을 형성한 후 2회의 마스크 공정을 진행하여 패터닝하는 경우 상기 데이터 배선(DL1, DL2) 하부에 형성된 상기 반도체 패턴(321)은 생략된다.
다음, 도 14c, 15c 및 도 16c에 도시한 바와같이, 상기 데이터 배선(DL1, DL2)과 제 1 및 제 2 박막트랜지스터(Tr1, 미도시) 위로 전면에 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 전면에 평탄한 표면을 갖는 보호층(346)을 형성한다.
이후, 상기 보호층(346)에 대해 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로서 써 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(336)을 노출시키는 제 1 콘택홀(ch1)과, 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 2 드레인 전극(337)과 연결된 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)을 노출시키는 제 2 콘택홀(미도시)과, 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)을 노출시키는 제 3 콘택홀(미도시) 및 상기 공통배선(미도시) 또는 최외각 공통전극(307)을 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)을 형성한다.
다음, 도 14d, 15d 및 도 16d에 도시한 바와같이, 상기 제 1, 2, 3 콘택홀(ch1, 미도시)과 공통 콘택홀(미도시)을 갖는 상기 보호층(346) 위로 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 투명 도전성 물질층(381)을 형성하고, 이의 상부로 불투명 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo) 또는 몰리티타늄(MoTi)을 증착하여 불투명 금속층(382)을 형성한다.
이후, 상기 투명 도전성 물질층(381) 상부로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시한 후 현상함으로서 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(391a)과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(391b)을 형성한다.
이때, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(391b)은 제 2 영역(P2)에 있어 제 2 공통전극 및 화소전극이 형성되어야 할 부분에 대응하여 형성하고, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(391b)은 상기 제 1 영역(P1)에 있어 제 1 공통전극 및 화소전극이 형성될 부분과, 데이터 배선(DL1, DL2)과 중첩하는 공통보조패턴 및 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 있어 연결패턴이 형성되어야 할 부분에 대응하여 형성한다.
다음, 도 14e, 15e 및 도 16e에 도시한 바와같이, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(391a, 391b) 외측으로 노출된 상기 불투명 금속층(도 14d의 381)과 이의 하부에 위치하는 투명 도전성 물질층(도 14d의 382)을 식각하여 제거함으로써 투명 도전성 물질과 불투명 금속물질의 이중층 구조를 갖는 형태의 금속패턴(399)을 다수 형성한다.
다음, 도 14f, 15f 및 도 16f에 도시한 바와같이, 애싱(ashing)을 진행함으로써 상기 이중층 구조의 금속패턴(399) 상부에 위치하는 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(391a, 391b) 중 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(도 15e의 391b)을 제거함으로써 상기 제 1 영역(P1)의 내부에 위치하는 금속패턴(399)의 상부층(399b)을 노출시킨다. 이때, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(391a)은 그 두께가 줄어들게 되지만 여전히 남아있게 된다.
다음, 도 14g, 15g 및 도 16g에 도시한 바와같이, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 15e의 391b)이 제거됨에 의해 노출된 불투명 금속물질로 이루어진 상부층(399b)을 식각하여 제거함으로서 상기 제 1 영역(P1)에 서로 교대하며 이격하는 투명 도전성 물질의 단일층 구조를 갖는 제 1 공통전극 및 화소전극(363, 360)을 형성한다.
이때, 두께가 얇아진 상기 제 1 포토레지스트 패턴(391a)에 의해 식각되지 않고 남게 되는 금속패턴(399)은 제 2 영역(P2)에 있어서 서로 교대하며 이격하는 형태로 투명 도전성 물질의 하부층(365a, 368a)과 불투명 금속물질의 상부층(365b, 368b)의 이중층 구조를 갖는 제 2 공통전극 및 화소전극(365, 368)을 이루게 되며, 데이터 배선(DL1, DL2)과 중첩하는 부분에 있어서는 이중층 구조의 공통보조패턴(362)을 이루며, 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 있어서는 이중층 구조의 연결패턴(미도시)을 이룬다.
한편, 상기 제 1 영역(P1)의 제 1 화소전극(360)은 상기 제 1 콘택홀(ch1)을 통해 상기 제 1 박막트랜지스터(Tr1)의 제 1 드레인 전극(336)과 연결되도록 하며, 상기 연결패턴(미도시)은 상기 제 2 콘택홀(미도시)을 통해 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)과 연결되는 동시에 상기 제 2 영역(P2)의 제 2 화소전극(368)과 연결되도록 하며, 상기 공통보조패턴(362)은 상기 제 3 콘택홀(미도시)을 통해 상기 제 2 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 연결되도록 하는 동시에 상기 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에 각각 구비된 제 1 및 제 2 공통전극(363, 365)과 연결되도록 하며 공통콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통배선(미도시) 또는 최외각 공통전극(307)과 연결되도록 한다.
다음, 도 14h, 15h 및 도 16h에 도시한 바와같이, 스트립(strip) 공정을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 16g의 391a)을 제거함으로서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)을 완성한다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 경우, 제 1 내지 제 3 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계까지는 상기 제 2 실시예에 제시된 방법과 동일하게 진행하며, 상기 보호층 상부로 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 단일층의 투명 도전성 물질층을 형성한 후, 이를 1회의 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 단일층 구조를 갖는 제 1 및 제 2 공통전극 및 화소전극과 연결패턴 및 공통보조패턴을 형성함으로서 완성하게 된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우, 이중층 구조 및 단일층 구조를 갖는 공통전극과 화소전극의 형성 방법에 있어 전술한 바와같은 회절노광 또는 하프톤 노광에 의한 두께 차이를 갖는 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 형성에 의해 제조하는 것 이외에 또 다른 방법으로 형성할 수도 있으며, 이하 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 단일층 및 이중층 구조를 갖는 공통전극 및 화소전극의 또 다른 형성방법에 대해 설명한다. 이때, 제 1 내지 제 3 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하고 이의 상부로 투명 도전성 물질층과 불투명 금속물질층을 형성하는 단계까지는 전술한 제 2 실시예와 동일하게 진행되므로 이 단계까지의 구성요소의 형성방법에 대해서는 생략한다.
도 17a 내지 17c는 도 9를 절단선 XI-XI를 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 18a 내지 18c는 도 9를 절단선 XⅡ-XⅡ을 따라 절단한 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다.
도 17a 및 18a에 도시한 바와같이, 불투명 금속층 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 이에 대해 일반적인 노광방법에 의해 노광을 실시함으로써 동일한 제 1 두께를 갖는 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(393, 394)을 형성한다.
이때, 제 1 포토레지스트 패턴(393)은 제 1 영역(P1)의 제 1 화소전극과 공통전극이 형성될 부분에 위치하도록 하며, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(394)은 제 2 영역의 제 2 화소전극과 공통전극과 연결패턴 및 보조공통패턴이 형성되어야 할 부분에 위치하도록 형성한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(393)이 제 2 포토레지스트 패턴(394)과 차별점이 있는 것은 그 폭이 매우 좁게 형성되는 것이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우, 제 1 및 제 2 영역(P1, P2)에서의 공통전극(363, 365)과 화소전극(360, 368)의 폭이 서로 다르며 제 1 영역(P1)에 구비되는 제 1 공통전극(363) 및 화소전극(360)의 폭(w1)이 제 2 영역(P2)에 구비되는 제 2 공통전극(365) 및 화소전극(368)의 폭(w2)보다 작은 값을 갖는 것이 특징이다.
그러므로 이러한 구성을 위해 상기 제 1 영역(P1) 내에 구비되는 제 1 포토레지스트 패턴(393)은 상기 제 1 영역(P1) 이외의 영역에 형성되는 제 2 포토레지스트 패턴(394)의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성하는 것이 특징이다.
다음, 도 17b 및 18b에 도시한 바와같이, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트(도 17a의 393, 394) 패턴 외측으로 노출된 상기 불투명 금속층(382)과 이의 하부에 위치하는 투명 도전성 물질층(381)을 식각하여 제거함으로써 투명 도전성 물질과 불투명 금속물질의 이중층 구조를 갖는 형태의 금속패턴(399)을 다수 형성한다.
이때, 상기 투명 도전성 물질과 불투명 금속물질의 식각을 진행하는 과정에서 타영역 대비 상대적으로 작은 폭을 갖는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 17a의 393)은 특히 상기 불투명 금속물질층(382)의 과식각을 진행하게 되면 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴(393, 394) 하부의 불투명 금속층(382)은 언더컷이 발생되며, 이중 상대적으로 작은 폭을 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(393) 하부에 위치하는 불투명 금속층(382)은 최종적으로 언더컷 현상이 확대됨으로서 완전히 제거되며 이의 상부에 위치하는 제 1 포토레지스트 패턴(도 17a의 393) 또한 상기 불투명 금속물질층(382)과 함께 제거되는 현상이 발생된다.
따라서, 상기 불투명 금속층(382)과 투명 도전성 물질층(381)의 식각 공정을 진행 후에는 제 1 영역(P1) 내부에 있어서는 불투명 금속층(382)과 제 1 포토레지스트 패턴(도 17a의 393)이 함께 제거됨으로서 투명 도전성 물질의 단일층 구조를 갖는 금속패턴이 형성된다. 이때, 이러한 투명 도전성 물질의 단일층 구조를 갖는 금속패턴은 제 1 영역(P1)에서 서로 교대하며 이격하는 제 1 공통전극(363) 및 화소전극(360)을 이룬다.
그리고, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(394) 하부에 남아있는 이중층 구조의 금속패턴은 제 2 영역(P2)에 있어서 서로 교대하며 이격하는 제 2 공통전극(365) 및 화소전극(368)을 이루며, 데이터 배선(DL1, DL2)에 대응해서는 공통보조패턴(362)을 이루며, 제 1 및 제 2 스위칭 영역(TrA1, 미도시)에 있어서는 연결패턴(미도시)을 이룬다.
이후, 도 17c 및 18c에 도시한 바와같이, 스트립 공정을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 18b의 394)을 제거함으로서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판(301)을 완성한다.
201 : 어레이 기판
233 : (제 1 박막트랜지스터의) 소스 전극
236 :(제 1 박막트랜지스터의) 제 1 드레인 전극
237 : (제 1 박막트랜지스터의) 제 2 드레인 전극
238 : (제 2 박막트랜지스터의) 소스 전극
240 : (제 2 박막트랜지스터의) 드레인 전극
259 : 연결패턴
260, 268 : 제 1 및 제 2 화소전극
262 : 공통보조패턴
263, 265 : 제 1 및 제 2 공통전극
ch1, ch2, ch3 : 제 1,2,3 콘택홀
d1, d2 : 제 1 및 제 2 이격간격
CL : 공통배선
DL1, DL2 : 제 1, 2 데이터 배선
GL1, GL2 : 제 1, 2 게이트 배선
Tr1, Tr2 : 제 1, 2 박막트랜지스터
w1, w2 : 제 1 및 제 2 폭
w3, w4 : 제 1 영역의 데이터 배선의 폭 및 제 2 영역의 데이터 배선의 폭

Claims (22)

  1. 기판 상에 제 1 방향으로 연장하며 서로 인접하는 제 1 및 제 2 게이트 배선과;
    상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 공통배선과;
    상기 공통배선과 교차하며 화소영역을 정의하며 서로 이격하며 형성된 제 1 및 제 2 데이터 배선과;
    상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 연결되며 각각 형성된 제 1 및 제 2 박막트랜지스터와;
    상기 각 화소영역은 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선의 상부의 제 1 영역과 하부의 제 2 영역으로 나뉘며, 상기 각 제 1 영역에는 서로 이격하며 교대하는 제 1 화소전극 및 제 1 공통전극이 구비되며, 상기 제 2 영역에는 서로 이격하며 교대하는 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극이 구비되고,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극은 각각 제 1 폭의 바(bar) 형태를 갖고, 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 각각 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭의 바(bar) 형태를 갖고,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극 사이의 제 1 이격간격은 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극 사이의 상기 제 2 이격간격보다 작은 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 형성되는 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극의 개수는 상기 제 2 영역에 형성되는 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극의 개수보다 큰 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 배선은 상기 제 1 영역에 대응하는 부분의 제 3 폭과 상기 제 2 영역에 대응하는 부분의 제 4 폭을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 배선의 선폭은 상기 제 3 폭으로부터 상기 제 3 폭보다 큰 제 4 폭으로 변하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극과 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 상기 제 1 및 제 2 영역의 중앙부에 대응하여 각각 꺾임부를 가져 대칭적으로 꺾인 형태를 이루는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 별도로 온/오프 구동이 가능한 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 제 2 영역이 속한 화소영역 내의 제 1 영역과 동일한 풀 컬러를 구현하거나 또는 블랙을 구현하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 박막트랜지스터는 서로 이격하는 제 1 및 제 2 드레인 전극이 구비되며, 상기 제 1 드레인 전극은 상기 제 1 영역에 구비된 상기 제 1 화소전극과 연결되며, 상기 제 2 드레인 전극은 상기 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극과 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 박막트랜지스터의 소스 전극은 연결패턴을 개재하여 상기 제 2 영역에 구비된 상기 제 2 화소전극과 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 배선에 대응하여 공통보조패턴이 중첩 구성되며, 상기 공통보조패턴은 상기 제 1 및 제 2 공통전극과 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 박막트랜지스터의 드레인 전극은 상기 공통보조패턴과 연결되며, 상기 공통보조패턴은 공통배선과 연결된 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극과 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 모두 투명 도전성 물질로서 단일층 구조로 이루어진 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극은 투명 도전성 물질로서 단일층 구조로 이루어지며,
    상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 투명 도전성 물질의 하부층과 불투명 금속물질의 상부층의 이중층 구조로 이루어진 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판.
  14. 제 1 영역과 제 2 영역으로 구비된 화소영역이 정의된 기판 상에 제 1 방향으로 연장하며 서로 인접하는 제 1 및 제 2 게이트 배선과, 상기 제 1 및 제 2 게이트 배선과 이격하며 나란하게 연장하는 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 공통배선과 교차하며 상기 화소영역을 정의하며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 데이터 배선과, 상기 각 화소영역 내에 상기 제 1 게이트 배선 및 제 1 데이터 배선과 연결된 제 1 박막트랜지스터와, 상기 제 1 박막트랜지스터와 연결된 제 2 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 위로 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층 위로 상기 제 1 영역에 서로 이격하며 교대하는 제 1 화소전극 및 제 1 공통전극을 형성하고, 상기 제 2 영역에 서로 이격하며 교대하는 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극은 각각 제 1 폭의 바(bar) 형태를 갖고, 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 각각 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭의 바(bar) 형태를 갖고,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극 사이의 제 1 이격간격은 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극 사이의 제 2 이격간격보다 작은 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 형성되는 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극의 개수는 상기 제 2 영역에 형성되는 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극의 개수보다 크도록 형성하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 배선은 상기 제 1 영역에 대응하는 부분의 제 3 폭과 상기 제 2 영역에 대응하는 부분의 제 4 폭을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 데이터 배선의 선폭은 상기 제 3 폭으로부터 상기 제 3 폭보다 큰 제 4 폭으로 변하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극과 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 상기 제 1 및 제 2 영역의 중앙부에 대응하여 각각 꺾임부를 가져 대칭적으로 꺾인 형태를 이루도록 형성하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극은 투명 도전성 물질의 단일층 구조로 형성하며,
    상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극은 투명 도전성 물질의 하부층과 불투명 금속물질의 상부층의 이중층 구조를 이루도록 형성하는 것이 특징인 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극과, 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 보호층 위로 투명 도전성 물질층과 불투명 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 불투명 금속층 위로 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 불투명 금속층과 이의 하부에 위치하는 투명 도전성 물질층을 식각하여 이중층 구조를 갖는 다수의 금속패턴을 형성하는 단계와;
    애싱을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 제 1 영역에 형성된 이중층 구조의 상기 금속패턴의 상부층을 노출시키는 단계와;
    노출된 상기 금속패턴의 상부층을 식각하여 제거함으로써 상기 제 1 영역에 단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 제 2 영역에 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    단일층 구조의 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극과, 이중층 구조의 상기 제 2 화소전극 및 상기 제 2 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 보호층 위로 투명 도전성 물질층과 불투명 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 불투명 금속층 위로 상기 제 1 영역에 대응해서는 상기 제 1 폭을 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제 2 영역에 대응해서는 상기 제 2 폭을 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 불투명 금속층과 이의 하부에 위치하는 상기 투명 도전성 물질층을 과식각을 진행하여, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 제 2 포토레지스트 패턴 하부로 이중층 구조를 갖는 상기 제 2 화소전극 및 제 2 공통전극을 형성하고, 동시에 상기 제 1 영역에 있어서는 상기 제 1 포토레지스트 패턴 하부의 상기 불투명 금속층의 언더컷 진행에 의해 상기 불투명 금속층이 모두 제거됨과 동시에 이의 상부에 위치하는 상기 제 1 포토레지스트 패턴도 함께 제거됨으로써 상기 투명 도전성 물질로 이루어진 단일층 구조를 갖는 상기 제 1 화소전극 및 상기 제 1 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  22. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 기재된 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과, 상기 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판과 마주하며 컬러필터층을 구비한 대향기판과, 상기 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판 및 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정패널과;
    상기 액정패널의 양외측면에 각각 구비되며 서로 수직한 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판과;
    상기 제 1 편광판 외측면에 구비된 백라이트 유닛과;
    상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 λ/4 위상을 변경시키는 패턴드 리타더
    를 포함하는 3D 영상 표시장치.
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