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KR20070000635A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20070000635A
KR20070000635A KR1020050056141A KR20050056141A KR20070000635A KR 20070000635 A KR20070000635 A KR 20070000635A KR 1020050056141 A KR1020050056141 A KR 1020050056141A KR 20050056141 A KR20050056141 A KR 20050056141A KR 20070000635 A KR20070000635 A KR 20070000635A
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KR
South Korea
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color filter
light blocking
blocking member
liquid crystal
display panel
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Application number
KR1020050056141A
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English (en)
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심이섭
김진석
정유현
허철
조국래
김병주
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고 액정 표시 장치의 화질을 개선하기 위한 것으로서, 기판과 그 위에 형성되어 있으며 개구부를 정의하는 복수의 선형 부분을 포함하는 차광 부재, 기판 위에 위치하며 차광 부재보다 두꺼운 제1 부분과 차광 부재의 적어도 하나의 선형 부분을 가로질러 덮으며 제1 부분보다 얇은 제2 부분을 각각 포함하며 표면이 평탄한 복수의 색필터, 그리고 색필터 위에 형성되어 있으며 색필터와 접촉하고 있는 전기장 생성 전극을 포함한다. 이와 같이, 이웃하는 색필터를 중첩하고, 내화학성이 강한 색필터를 사용함으로써 유기물을 포함하는 차광 부재로 인해 생기는 단차를 방지하여 별도로 추가되는 박막 공정 없이도 거의 공통 전극이 평편한 면을 가지게 함으로써 액정 분자의 오배열로 인한 빛의 누설을 방지하여 액정 표시 장치의 화질을 향상하며, 액정 표시 장치의 제조 공정의 단순화와 원가를 절감 할 수 있다
공통전극표시판, 차광부재, 투명 전극

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 2는 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대한 배치도이고,
도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판에 대한 배치도이고,
도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV''-IV''-IV'''-IV''''선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 6a, 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a 및 도 11a는 도 4의 공통 전극 표시판의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이고,
도 6b, 도 7b, 도 8b, 도 9b, 도 10b 및 도 11b는 도 5의 공통 전극 표시판의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장을 생성하는 전기장 생성 전극을 가지고 있으며, 간극(間隙)을 두고 있는 두 표시판과 표시판 사이의 간극에 채워진 액정층을 포함한다. 이러한 액정 표시 장치에서는 두 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 형성함으로써 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 조절하여 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극과 이에 연결된 박막 트랜지스터를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소와 이에 신호를 전달하는 복수의 신호선을 포함한다. 신호선에는 주사 신호를 전달하는 게이트선과 데이터 신호를 전달하는 데이터선 등이 있으며, 각 화소는 전기장 생성 전극과 박막 트랜지스터 외에도 색상을 표시하기 위한 색필터를 포함한다. 색필터는 적색, 녹색, 청색 따위를 포함한다.
게이트선, 데이터선, 화소 전극 및 박막 트랜지스터는 두 표시판 중 한쪽에 배치되어 있으며 이 표시판을 통상 박막 트랜지스터 표시판이라 한다. 다른 표시판에는 공통 전극과 색필터 따위가 구비되어 있는 것이 일반적이며 이 표시판은 통상 공통 전극 표시판이라 하고, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판 사이에는 액정층이 존재한다. 또한, 액정 표시 장치는 화소 전극 사이의 빛샘을 차단하는 차광 부재를 포함한다.
차광 부재는 통상 색필터 아래에 위치하는데 차광 부재가 두께가 두꺼운 유기물로 만들어지는 경우 색필터에 단차가 생길 수 있다. 이로 인해 액정 분자의 배열 상태가 바뀌어 빛이 누설되고 액정 표시 장치의 화질이 저하할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 색필터 위에 덮개막(overcoat)을 씌워 평탄화한다. 그러나 이 경우 액정 표시 장치의 공정이 복잡해져 제품의 수율이 저하되고, 원가가 증가할 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고 액정 표시 장치의 화질을 개선하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 개구부를 정의하는 복수의 선형 부분을 포함하는 차광 부재, 상기 기판 위에 위치하며 상기 차광 부재보다 두꺼운 제1 부분과 상기 차광 부재의 적어도 하나의 선형 부분을 가로질러 덮으며 상기 제1 부분보다 얇은 제2 부분을 각각 포함하며 표면이 평탄한 복수의 색필터, 그리고 상기 색필터 위에 형성되어 있으며 상기 색필터와 접촉하고 있는 전기장 생성 전극을 포함한다.
상기 색필터의 제1 부분의 두께는 3μm 내지 5μm일 수 있다.
상기 차광 부재의 두께는 1.2μm 내지 1.5μm이고, 상기 차광 부재는 유기물을 포함할 수 있다.
이웃하는 색필터는 서로 중첩할 수 있다.
상기 전기장 생성 전극은 투명하며 절개부를 가질 수 있다.
기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계, 상기 기판 및 상기 차광 부재 위에 3μm 내지 5μm의 두께를 가지는 색필터용 감광성 박막을 도포하는 단계, 상기 색필터용 박막을 패터닝하여 상기 기판 및 상기 차광 부재 위에 위치에 따라 두께가 다른 색필터를 형성하는 단계, 그리고 상기 색필터 바로 위에 전기장 생성 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 색필터용 박막은 4~20중량%의 안료와 25~50중량%의 폴리머(polymer) 및 25~50중량%의 가교제, 계면활성제(surfactant) 및 15중량% 이하의 광중합개시제를 포함할 수 있다.
상기 색필터 형성 단계는 위치에 따라 광투과율이 다른 마스크를 사용할 수 있다.
상기 차광 부재의 두께는 1.2μm 내지 1.5μm이고, 상기 차광 부재는 유기물을 포함할 수 있다.
상기 색필터용 박막은 상기 차광 부재 위의 부분에서 약 2000Å 높을 수 있다.
상기 전기장 생성 전극은 절개부를 가질 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나 타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대한 배치도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판에 대한 배치도이고, 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV'-IV''-IV'''-IV''''선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrodes lines)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 구동 회로와의 접속을 위한 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 복수 벌의 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d) 집합과 복수의 연결부(connection)(133e)를 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 위쪽에 가깝다.
각각의 유지 전극 집합(133a-133d)은 세로 방향으로 뻗으며 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)과 사선 방향으로 뻗으며 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b)을 연결하는 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)을 포함한다.
제1 유지 전극(133a)은 줄기선에 연결되어 있는 고정단과 그 반대쪽에 위치하며 돌출부를 유지 전극은 자유단을 가지고 있다.
제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)은 각각 제1 유지 전극(133a)의 중앙 부근에서 시작하여 제2 유지 전극(133b)의 양단에 연결된다. 제3 및 제4 유지 전극 (133c, 133d)은 인접한 두 게이트선(121) 사이의 중앙선에 대하여 반전 대칭을 이룬다. 연결부(133e)는 인접한 유지 전극 집합(133a-133d)의 인접한 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b)을 연결한다.
알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 80°인 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161,163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 고립 금속편(isolated metal piece)(178)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131) 및 연결부(133e)와 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(173)과 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다. 각 드레인 전극(175)은 면적이 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있다. 넓은 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
금속편(178)은 유지 전극(133a)의 고정단 부근의 게이트선(121) 위에 위치한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(178)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다층막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막 및 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(178)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(178) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 약 30° 내지 80°정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165)는 그 아래의 반도체(151, 154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 너비가 데이터선(171)의 너비보다 작지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151, 154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(178) 및 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기 막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82) 및 복수의 연결 다리(overpass)(83)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄 또는 은 합금의 반사성이 우수한 금속 중 적어도 하나로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전극(271)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(271)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하며, 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
각 화소 전극(191)은 왼쪽 모퉁이가 모따기되어 있는(chamfered) 대략 사각형 모양이며, 모따기된 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45°의 각도를 이룬다.
화소 전극(191)에는 중앙 절개부(91), 하부 절개부(92a) 및 상부 절개부(92b)가형성되어 있으며 화소 전극(191)은 이들 절개부(91, 92a, 92b)에 의하여 복수의 영역(partition)으로 분할된다. 절개부(91, 92a, 92b)는 화소 전극(191)을 이등분하는 가상의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 대략 화소 전극(191)의 오른쪽 변에서부터 왼쪽 변으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)과 중첩한다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(92a, 92b)는 게이트선(121)에 대하여 약 45°의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있다.
중앙 절개부(91)는 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 뻗으며 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(91)의 입구는 하부 절개부(92a)와 상부 절개부(92b)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다.
따라서, 화소 전극(191)의 하반부는 하부 절개부(92a)에 의하여 두 개의 영역(partition)으로 나누어지고, 상반부 또한 상부 절개부(92b)에 의하여 두 개의 영역으로 분할된다. 이때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소 전극(191)의 크기, 화소 전극(191)의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라질 수 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 각각 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 데이터선(171) 및 게이트선(121)의 끝 부분(179, 129)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대 쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 제1 유지 전극(133a) 자유단의 노출된 끝 부분과 유지 전극선(131)의 노출된 부분에 연결되어 있다. 연결 다리(83)는 금속편(178)과 중첩하며 금속편(178)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 유지 전극(133a~133d)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83) 및 금속편(178)과 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다. 게이트선(121)을 수리할 때에는 게이트선(121)과 연결 다리(83)의 교차점을 레이저 조사하여 게이트선(121)과 연결 다리(83)를 연결함으로써 게이트선(121)과 유지 전극선(131)을 전기적으로 연결한다. 이 때 금속편(178)은 게이트선(121)과 연결 다리(83)의 전기적 연결을 강화한다.
다음, 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광부재(220)는 블랙 매트릭스(black marix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(225)를 가지 고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다. 이때, 차광 부재(220)는 유기물을 포함하며 그 두께(t3)는 1.2μm 내지 1.5μm 정도이다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다.
색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역을 덮고, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗으며, 이웃하는 색필터(230)는 차광 부재(220) 위에서 중첩한다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으며, 도면에서는 적색 및 녹색 색필터를 도면부호 230R, 230G로 하여 예로 들었다.
색필터(230)에서 차광 부재(220) 사이에 존재하는 부분의 두께(t1)는 3μm 내지 5μm정도로서 차광 부재(220)의 두께(t3)보다 두꺼우며, 차광 부재(220) 위에 존재하는 부분의 두께(t2)는 차광 부재(220) 사이에 존재하는 부분의 두께(t1)보다 얇고 색필터(230)의 표면은 평탄하다.
색필터(230) 바로 위에는 공통 전극(271)이 형성되어 있다. 공통 전극(271)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며 공통 전극(271)에는 복수의 절개부(71, 72a, 72b) 집합이 형성되어 있다.
하나의 절개부(71, 72a, 72b) 집합은 하나의 화소 전극(191)과 마주 보며 중앙 절개부(71), 하부 절개부(72a) 및 상부 절개부(72b)를 포함한다. 절개부(71, 72a, 72b) 각각은 화소 전극(191)의 인접 절개부(91, 92a, 92b) 사이 또는 절개부 (91, 92a, 92b)와 화소 전극(191)의 모따기된 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(71, 72a, 72b)는 화소 전극(191)의 하부 절개부(92a) 또는 상부 절개부(92b)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함한다. 절개부(71-72b)는 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 거의 반전 대칭을 이룬다.
하부 및 상부 절개부(72a, 72b)는 각각은 사선부와 가로부 및 세로부를 포함한다. 사선부는 대략 화소 전극(191)의 위쪽 또는 아래쪽 변에서 왼쪽 변으로 화소 전극(191)의 하부 또는 상부 절개부(92a, 92b)와 거의 나란하게 뻗는다. 가로부 및 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 변을 따라 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
중앙 절개부(71)는 중앙 가로부, 한 쌍의 사선부 및 한 쌍의 종단 세로부를 포함한다. 중앙 가로부는 대략 화소 전극(191)의 왼쪽 변에서부터 화소 전극(191)의 가로 중심선을 따라 오른쪽으로 뻗으며, 한 쌍의 사선부는 중앙 가로부의 끝에서 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 향하여 각각 하부 및 상부 절개부(72a, 72b)와 거의 나란하게 뻗는다. 종단 세로부는 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(191)의 오른쪽 변을 따라 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이룬다.
절개부(71-72b)의 수효 또한 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(71~75b)와 중첩하여 절개부(71-72b) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 색필터(230)의 표면이 평탄하므로 절개부(71-72b)를 가지는 공통 전극(271)의 표면도 평탄하게 되어 액정 분자들의 오배열을 방 지하여 빛의 누설을 방지할 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 따라서 입사광은 직교 편광자(12, 22)를 통과하지 못하고 차단된다.
공통 전극(271)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(191)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 거의 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자(31)들은 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직을 이루도록 방향을 바꾸고자 한다. 앞으로는 화소 전극(191)과 공통 전극(271)을 통틀어 전기장 생성 전극이라 한다.
전기장 생성 전극(191, 271)의 절개부(71-72b, 91-92b)와 화소 전극(191)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자(31)들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 절개부(71-72b, 91-92b)의 변과 화소 전극(191)의 변에 거의 수직이다.
도 3을 참고하면, 하나의 절개부 집합(71-72b, 91-92b)은 화소 전극(191)을 복수의 부영역(sub-area)으로 나누며, 각 부영역은 화소 전극(191)의 주 변과 빗각을 이루는 두 개의 주 변(major edge)을 가진다. 각 부영역 위의 액정 분자들은 대부분 주 변에 수직인 방향으로 기울어지므로, 기울어지는 방향을 추려보면 대략 네 방향이다. 이와 같이 액정 분자(31)가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
적어도 하나의 절개부(71-72b, 91-92b)는 돌기(protrusion)(도시하지 않음)나 함몰부(depression)(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 유기물 또는 무기물로 만들어질 수 있고 전기장 생성 전극(191, 271)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
절개부(71-72b, 91-92b)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
그러면, 이러한 도 1 내지 도 5에 도시한 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 6a 내지 도 11b을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b는 도 1 내지 도 5에 도시한 의 공통 전극 표시판의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
우선, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 상부 기판(210) 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 차광 부재(220)는 유기물을 포함하며, 1.2μm 내지 1.5μm 정도의 두께를 갖는다.
그 다음, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 상부 기판(210) 및 차광 부재(220) 위에 음의 감광성(negative photoresist) 유기물을 포함하는 적색 색필터용 박막(235)을 도포하고 그 위에 광 마스크(40)를 정렬한다. 이때, 적색 색필터용 유기물은 내화학성이 강한 물질로서, 약 4~20중량%의 적색 안료와 약 25~50중량%의 폴리머(polymer) 및 약 25~50중량%의 가교제, 수십 ppm의 계면활성제(surfactant), 15중량%이하의 광중합개시제를 포함한다. 박막(235)의 두께는 3μm 내지 5μm 정도이며, 차광 부재(220) 위에 위치한 부분의 윗면은 다른 부분보다 높은데, 그 높이차는 약 2000Å 이하이다.
광마스크는(40)는 투명한 기판(41)과 그 위의 불투명한 광차단층(42)을 포함하며, 투광 영역(TA1), 차광 영역(BA1) 및 반투과 영역(SA1)으로 나누어진다. 광차단층(42)은 투광 영역(TA1)에는 전혀 없고 차광 영역(BA1)과 반투과 영역(SA1)에만 존재한다. 광 차단층(62)은 차광 영역(BA1)에서는 그 너비가 소정 값 이상이고, 반투과 영역(BA1)에서는 너비 또는 간격이 소정 값 이하인 슬릿을 이루는 복수의 부분을 포함한다. 이때, 반투과 영역(SA1)에서 광차단층(42)은 간격이 변하는 슬릿(slit)을 이루는 복수의 부분을 포함하며, 이때, 슬릿의 간격은 차광 영역(BA1)에 근접할수록 점점 좁아진다.
광마스크(40)를 통하여 적색 색필터용 박막(235) 위에 빛을 조사한 후 현상 하면, 일정 강도 이상 빛에 노출된 부분이 없어지는데, 도 7a 및 도 7b에서 도면에서 빗금친 부분이 현상 후 없어지는 적색 색필터(230R) 부분을 나타낸다.
즉, 차광 영역(BA1)과 마주보는 부분은 모두 제거되고, 투광 영역(TA)과 마주보는 부분은 그대로 남고, 반투과 영역(SA)과 마주하는 부분은 윗 부분이 없어져 투광 영역(TA)과 마주보는 부분과 그 높이와 일치하여 표면이 평편한 적색 색필터(230R)가 도 8a 및 도 8b에서와 같이 형성된다. 적색 색필터(230R)의 가장자리는 차광 부재(220) 위에 위치한다.
그런 다음, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 음의 감광성 유기물을 포함하는 녹색 색필터용 박막(236)을 도포하고 광마스크(40)를 정렬한다. 광마스크(40)는 적색 색필터(230R)를 형성할 때 사용한 마스크를 그대로 사용하되 가로 방향으로 이동하여 정렬한다.
녹색 색필터용 박막(236) 또한 적색 색필터용 박막(235)과 같이 3μm 내지 5μm 정도의 두께를 가지며, 약 4~20중량%의 녹색 안료와 약 25~50%의 폴리머(polymer) 및 약 25~50중량%의 가교제를 포함한다.
광마스크(40)를 통하여 녹색 색필터용 박막(236) 위에 빛을 조사한 후 현상하여, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 녹색 색필터(230G)를 형성한다. 이때, 녹색 색필터(230G)의 가장자리는 차광 부재(220) 위에서 적색 색필터(230R)와 일부 중첩하며, 녹색 색필터(230G)는 적색 색필터(230R)의 높이와 일치하는 평편한 면을 가진다.
이와 마찬가지의 방법으로 적색 및 녹색 색필터(230R, 230G)와 높이가 같은 청색 색필터(도시하지 않음)도 형성한다. 따라서, 단차에 의한 액정 분자들이 오배열을 방지함으로써 빛이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
그 다음, 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 색필터(230) 바로 위에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전체를 적층하고 사진 식각하여 절개부(71, 72b)를 가지는 공통 전극(271)을 형성한다.
한편, 앞서 설명한 것처럼, 색필터(230)는 내화학성이 강하므로 공통 전극(271)의 절개부(71, 72b)를 만들기 위한 식각 공정에서 사용하는 식각액이나 감광막 제거제에 의해 거의 손상되지 않아 평편한 표면을 그대로 유지한다.
이와 같이, 색필터(230)와 접촉하고 있는 공통 전극(271)의 표면 또한 평편하게 만들어지므로 액정 분자의 오배열을 방지하기 위해 종래에 진행하였던 색필터(230) 위에 덮개막(도시하지 않음)을 두는 공정을 생략함으로써 공정을 단순화 하여 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 색필터(230)가 존재하는 COA(color filter on array) 구조 등에도 적용할 수 있다.
또한, 화소 전극(191) 또는 공통 전극(271)에 절개부(71, 72b)가 없는 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이웃하는 색필터를 중첩하고, 내화학성이 강한 색필터를 사용함으로써 유기물을 포함하는 차광 부재로 인해 생기는 단차를 방지하여 별도로 추가되는 박막 공정 없이도 거의 공통 전극이 평편한 면을 가지게 함으로써 액정 분자의 오배열로 인한 빛의 누설을 방지하여 액정 표시 장치의 화질을 향상할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치의 제조 공정의 단순화와 원가를 절감 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 개구부를 정의하는 복수의 선형 부분을 포함하는 차광 부재,
    상기 기판 위에 위치하며 상기 차광 부재보다 두꺼운 제1 부분과 상기 차광 부재의 적어도 하나의 선형 부분을 가로질러 덮으며 상기 제1 부분보다 얇은 제2 부분을 각각 포함하며 표면이 평탄한 복수의 색필터, 그리고
    상기 색필터 위에 형성되어 있으며 상기 색필터와 접촉하고 있는 전기장 생성 전극
    을 포함하는 색필터 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 색필터의 제1 부분의 두께는 3μm 내지 5μm인 색필터 표시판.
  3. 제1항에서,
    상기 차광 부재의 두께는 1.2μm 내지 1.5μm인 색필터 표시판.
  4. 제1항에서,
    상기 차광 부재는 유기물을 포함하는 색필터 표시판.
  5. 제1항에서,
    이웃하는 색필터는 서로 중첩하는 색필터 표시판.
  6. 제1항에서,
    상기 전기장 생성 전극은 투명하며 절개부를 가지는 색필터 표시판.
  7. 기판 위에 차광 부재를 형성하는 단계,
    상기 기판 및 상기 차광 부재 위에 3μm 내지 5μm의 두께를 가지는 색필터용 감광성 박막을 도포하는 단계,
    상기 색필터용 박막을 패터닝하여 상기 기판 및 상기 차광 부재 위에 위치에 따라 두께가 다른 색필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 색필터 바로 위에 전기장 생성 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 색필터용 박막은 4~20중량%의 안료와 25~50중량%의 폴리머(polymer) 및 25~50중량%의 가교제, 계면활성제(surfactant) 및 15중량% 이하의 광중합개시제를 포함하는 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 색필터 형성 단계는 위치에 따라 광투과율이 다른 마스크를 사용하는 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  10. 제7항에서,
    상기 차광 부재의 두께는 1.2μm 내지 1.5μm인 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 차광 부재는 유기물을 포함하는 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  12. 제7항에서,
    상기 색필터용 박막은 상기 차광 부재 위의 부분에서 약 2000Å 높은 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
  13. 제7항에서,
    상기 전기장 생성 전극은 절개부를 가지는 표시 장치용 색필터 표시판의 제조 방법.
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