KR101256184B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR101256184B1
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Abstract

액정표시장치가 제공된다. 액정표시장치는 제 1 기판, 제 1 기판과 일정 간격 이격되어 마주보고, 컬러필터가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 제 1 영역과 상기 컬러필터가 상기 화소 영역마다 형성되는 제 2 영역을 가지는 제 2 기판을 포함한다.
컬러 필터(color filter), 컬럼 스페이서(column spacer), 액정 마진(margin)

Description

액정표시장치{Liquid crystal display}
도 1는 종래 액정표시장치에 있어 제 2 기판의 일부 영역을 도시한 배치도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 부분 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅱb-Ⅱb' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2c는 도 2a의 Ⅱc-Ⅱc', Ⅱc'-Ⅱc"선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3a는 도 2a의 액정표시장치에서 제 2 기판을 도시한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 A 영역을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3c는 도 3b의 Ⅲc-Ⅲc' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3a에 도시된 제 2 기판의 공정 순서를 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5i는 도 3a에 도시된 제 2 기판의 공정 순서를 도 4a 내지 도 4e에 표시된 절개선의 단면도로 나타낸 것이다.
도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 부분 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 Ⅵb-Ⅵb' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 Ⅵc-Ⅵc' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 부분 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 Ⅶb-Ⅶb' 선을 따라 절개한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 액정표시장치 2, 210, 300 : 제 1 기판
3, 310, 200: 제 2 기판 4: 액정층
10, 90: 절연 기판 22: 게이트선
24: 게이트선 끝단 26: 게이트 전극
28: 유지 전극선
29: 유지 전극 30: 게이트 절연막
40: 반도체층 45, 46: 저항성 접촉층
52: 데이터선 54: 데이터선 끝단
55: 소스 전극 56: 드레인 전극
70: 보호막 72: 제 1 접촉 구멍
73: 제 2 접촉 구멍 74, 76: 접촉 구멍
82: 화소 전극 91: 컬러필터
91R: 적색 서브 컬러필터 91G: 녹색 서브 컬러필터
91B: 청색 서브 컬러필터 92: 블랙 매트릭스
94: 공통전극 97S: 제 1 컬럼 스페이서
97i: 제 2 컬럼 스페이서 95: 평탄화막
S: 제 1 영역 I: 제 2 영역
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 테두리 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 액정 패널 내부에 주입된 액정의 전기, 광학적 성질을 이용하여 영상 정보를 표시하는 디스플레이 장치로서, 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)으로 이루어진 전자 제품에 비해 소비전력이 낮고 무게가 가벼우며, 부피가 작다는 장점을 갖는다. 때문에 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터의 디스플레이 장치, 데스크 탑 컴퓨터의 모니터 및 고화질 영상 기기의 모니터 등과 같이 다양한 분야에 걸쳐 폭넓게 적용되고 있다.
액정표시장치는 일반적으로 액정 패널 어셈블리와 백라이트 어셈블리로 구분되는데, 액정 패널 어셈블리는 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질이 주입되어 형성된 액정 패널과, COG(chip on glass) 방식에 의해 액정 패널 상에 실장되며 액정 패널에 형성된 게이트선 및 데이터선에 각각 구동 신호를 인가하는 구동 IC와, 구동 IC에 소정의 데이터 및 제어 신호를 전송하는 인쇄 회로 기판과 구동 IC를 서로 연결하기 위한 연성 인쇄 회로 기판 등을 포함할 수 있다. 이러한 액정 패널 어셈블리는 램프 어셈블리 및 각종 광학시트들을 포함하는 백라이트 어셈블리와 결합되어 액정표시장치를 구성하게 된다.
종래 액정표시장치에 있어, 제 2 기판에는 절연 기판 상에 블랙 매트릭스, 컬러필터층, 컬러필터층을 평탄화하기 위한 평탄화막 및 제 1 기판의 화소 전극과 전위차를 형성하여 액정층의 배열을 변화시킬 수 있는 공통 전극층이 순차적으로 형성되어 있다.
여기서, 컬러필터는 스트라이프(stripe)형, 모자이크(mosaic)형, 델타(delta)형, 4화소 배치형 등으로 배치될 수 있다. 만약, 스트라이프형의 컬러필터를 형성하는 경우, 각 색의 컬러필터는 동일한 라인에 존재하는 개구부 상에 선형으로 형성되거나(스트라이프 타입, stripe type), 블랙 매트릭스 상의 개구부마다 섬형으로 형성될 수 있다(아일랜드 타입, island type).
도 1은 종래 액정표시장치에 있어, 제 2 기판의 일부를 도시한 배치도로서, 컬러필터가 선형으로 형성된 예를 도시한 것이다.
이와 같이 선형 또는 섬형으로 형성된 컬러필터 상에는 평탄화막 및 공통전극이 순차적으로 형성되고, 공통전극 상부에는 제 1 기판과 일정 거리를 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성된다. 이와 같이, 컬럼 스페이서가 생성되면, 제 2 기판과 제 1 기판을 합착하여 액정 패널을 완성한다.
제 1 기판과 제 2 기판을 합착할 때에는 제 1 기판의 둘레를 따라 실링재를 도포하고, 액정을 적하시킨 다음, 제 1 기판과 제 2 기판을 마주 보게 한 후, 두 표시판을 합착시킨다.
그런데 제 1 기판에 액정을 적하시키는 공정에서는 적정량보다 많은 양의 액정이 적하될 수가 있다. 이와 같은 경우, 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하면, 과량 적하된 액정이 패널의 가장자리 쪽으로 몰리게 된다. 그 결과, 액정 패널의 가장자리를 따라 셀 갭(cell gap)이 높아지는 현상이 발생한다. 좀 더 구체적으로 설명하 면, 종래 제 2 기판에서 컬럼 스페이서는 블랙 매트릭스, 컬러필터 평탄화막 및 공통전극과 중첩되어 형성된다. 즉, 컬럼 스페이서는 전체적으로 균일한 높이로 형성된다. 때문에 액정이 과량 투과된 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하게 되면, 액정이 액정 패널의 가장자리로 몰리게 되고, 이로 인해 액정 패널 가장자리의 셀 갭이 증가한다.
이와 같이, 액정층의 높이가 불균일하면, 액정층을 투과하는 빛의 양이 불균일하게 되고, 이로써 액정표시장치의 수율이 감소한다는 문제가 있다.
때문에 액정이 과량 적하되는 경우에도 액정 패널 가장자리의 셀 갭이 변하는 것을 방지하여 액정표시장치의 수율을 높일 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하여 액정 패널을 형성할 때, 액정이 과량 적하되더라도 액정 패널의 테두리 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 제공하는 데 있다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 제 1 기판, 상기 제 1 기판과 일정 간격 이격되어 마주보고, 컬러필터가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 제 1 영역과 상기 컬러필터가 상기 화소 영역마다 형성되는 제 2 영역을 가지는 제 2 기판을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 사용되는 액정표시장치로는 PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 DVD(Digital Versatile Disk) 플레이어, 휴대폰(cellular phone), 노트북, 디지털 TV 등을 예로 들 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 컴퓨터 모니터를 예로 하여 본 발명의 액정표시장치를 설명한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 앞서 언급한 액정표시장치들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(1)는 제 1 기판, 제 2 기판 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층 포함하여 구성된다.
여기서, 제 2 기판은 컬러필터가 다수의 화소 영역에 걸쳐서 형성되는 제 1 영역과, 컬러필터가 화소 영역마다 형성되는 제 2 영역을 갖는다. 여기서 제 2 영역은 제 2 기판에서 화상이 표시되는 표시영역에 형성되고, 제 1 영역은 표시 영역 을 제외한 비표시영역에 형성된다. 일 예로, 제 1 영역은 제 2 기판의 가장 자리를 따라 소정의 폭, 예를 들면, 3cm의 폭으로 배치될 수 있다.
이러한 액정표시장치는 구동 방식에 따라 수직전계형 액정표시장치와 수평전계형(In-Plane Switching: IPS) 액정표시장치로 분류되며, 구조에 따라 박막트랜지스터 및 컬러필터가 각각 제 1 기판 및 제 2 기판에 형성되는 액정표시장치와, 박막트랜지스터 및 컬러필터가 모두 제 1 기판에 형성되는 COT(Color filter On Thin film transistor) 방식의 액정표시장치로 분류될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 전술한 형태의 액정표시장치를 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 기판 및 제 2 기판에 각각 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수직전계형 액정표시장치, 제 2 기판에 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 COT 방식의 수직전계형 액정표시장치, 제 1 기판 및 제 2 기판에 각각 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수평전계형 액정표시장치, 제 2 기판에 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수평전계형 액정표시장치 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 제 1 기판 및 제 2 기판에 각각 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수직전계형 액정표시장치를 제 1 실시예로 하여 설명하고, 제 2 기판에 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수직전계형 액정표시장치를 제 2 실시예로 하여 설명하기로 한다. 그리고, 제 1 기판 및 제 2 기판에 각각 박막트랜지스터 및 컬러필터가 형성된 수평전계형 액정표시장치를 제 3 실시예로 하여 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 도 2a 및 도 3c를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(1)에 대하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(1)의 부분 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅱb-Ⅱb' 선을 따라 절개한 단면도이며, 도 2c는 도 2a의 Ⅱc-Ⅱc', Ⅱc'-Ⅱc" 선을 따라 절개한 단면도이다. 그리고 도 3a는 도 2a에서 제 2 기판(3)을 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A 영역을 확대하여 도시한 평면도이며, 도 3c는 도 3b의 Ⅲc-Ⅲc' 선을 따라 절개한 단면도이다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(1)는 제 1 기판(2), 제 1 기판(2)과 일정 간격 이격되어 마주보는 제 2 기판(3) 및 제 1 기판(2)과 제 2 기판(3) 사이에 개재되어 일정한 방향으로 배향되어 있는 액정층(4)을 포함하여 구성된다.
제 1 기판(2)은 절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 다수의 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선(22)과 절연되어 교차되는 방향으로 다수의 데이터선(52)이 형성되어 있다. 게이트선(22)과 데이터선(52)은 서로 교차하여 화소 영역을 정의한다. 여기서, 화소 영역이란, 빛이 투과하여 영상이 표시될 수 있는 영역을 의미한다. 이러한 게이트선(22)과 데이터선(52) 상에는 각 화소마다 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 그리고 각 화소마다 게이트선(22), 데이터선(52) 및 화소 전극(82)과 연결된 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
한편, 제 2 기판(3)의 일면에는 블랙 매트릭스(92), 컬러필터(91), 평탄화막(95) 및 공통 전극(94)이 차례로 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM)(92)는 컬러필터(91)의 경계부에 위치하여 액정층(4)의 배열이 제어되지 않는 영역의 빛을 차단하는 역할을 한다. 컬러필터(91)는 적색, 녹색, 청색의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)으로 구성되고, 블랙 매트릭스(92) 상에 형성되어 특정한 파장대의 빛만을 통과시키는 역할을 한다. 평탄화막(95)은 컬러필터(91)를 평탄화하고, 공통 전극(94)과의 접착력을 향상시키기 위해 형성된다. 제 2 기판(3)에 대한 보다 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 후술하기로 한다.
그리고 제 1 기판(2)과 제 2 기판(3)의 각 외부면에는 편광축과 평행한 빛만을 투과시키는 하부 편광판(11) 및 상부 편광판(12)이 위치하고, 하부 편광판(11)의 하부에는 별도의 광원인 백라이트(back light)(미도시)가 배치된다.
여기서, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 제 1 기판(2)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 제 1 기판(2)은 절연 기판(10) 위에 가로 방향으로 게이트선(22)이 형성되어 있고, 게이트선(22)에는 돌기의 형태로 이루어진 게이트 전극(26)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트선(22)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 게이트 신호를 인가받아 게이트선(22)에 전달하는 게이트선 끝단(24)이 형성되어 있고, 게이트선 끝단(24)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. 이러한 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 게이트선 끝단(24)을 게이트 배선(22, 24, 26)이라고 한다.
또한, 절연 기판(10) 위에는 유지 전극선(28)과 유지 전극(29)이 형성되어 있다. 유지 전극선(28)은 화소 영역을 가로질러 가로 방향으로 뻗어 있고, 유지 전극선(28)에는 유지 전극선(28)에 비해 너비가 넓은 유지 전극(29)이 형성되어 있 다. 이러한 유지 전극선(28) 및 유지 전극(29)을 유지 전극 배선(28, 29)이라고 하며, 유지 전극 배선(28, 29)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다. 유지 전극 배선(28, 29)에는 제 2 기판(3)의 공통 전극(94)과 동일한 전압이 인가되며, 유지 전극 배선(28, 29)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등과 같은 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등과 같은 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등과 같은 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등과 같은 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 전극 배선(28, 29)의 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있다. 이러한 반도체층(40)은 섬형, 선형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
반도체층(40)의 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(45, 46)이 형성되어 있다. 저항성 접촉층(45, 46)은 그 하부의 반도체층(40)과, 그 상부의 소스 전극(55) 및 드레인 전극(56) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 저항성 접촉층(45, 46)은 섬형 또는 선형으로 형성될 수 있는데, 선형의 저항성 접촉층의 경우, 데이터선(52)의 아래까지 연장되어 형성된다.
저항성 접촉층(45, 46) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터선(52) 및 드레인 전극(56)이 형성되어 있다. 데이터선(52)은 세로 방향으로 길게 뻗어 있으며 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의한다.
데이터선(52)의 끝에는 다른 층 또는 외부로부터 데이터 신호를 인가받아 데이터선(52)에 전달하는 데이터선 끝단(54)이 형성되어 있고, 데이터선 끝단(54)은 외부 회로와의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다.
그리고, 화소 길이를 주기로 하여 데이터선(52)으로부터 돌출된 소스 전극(55)이 저항성 접촉층(45)의 상부까지 연장되어 형성되어 있다. 즉, 소스 전극(55)은 게이트 전극(26) 및 반도체층(40)의 일부와 교차하도록 형성된다.
드레인 전극(56a, 56b)은 소스 전극(55)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(55)의 반대쪽 저항성 접촉층(46) 상부에 위치한다. 드레인 전극(56a, 56b)은 게이트 전극(26) 및 반도체층(40)과 중첩되는 전극부(56a)와 전극부(56a)로부터 연장되어 유지 전극(29)과 중첩하는 넓은 면적의 확장부(56b)를 가진다. 드레인 전극의 확장부(56b)는 유지 전극(29)과 중첩하도록 형성되어, 유지 전극(29)과 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 중첩함으로써 유지 용량(storage capacity)을 형성한다.
이러한 데이터선(52), 데이터선 끝단(54), 소스 전극(55) 및 드레인 전극(56)을 데이터 배선(52, 54, 55, 56)이라고 한다. 그리고, 데이터선(52)은 다양한 모양으로 형성될 수 있는데, 예를 들면, 세로 방향으로 뻗은 직선 모양으로 형성되거나 화소 길이를 주기로 하여 굽은 부분과 세로로 뻗은 부분이 반복적으로 나타나도록 형성될 수 있다.
따라서, 게이트선(22)과 데이터선(52)이 교차하여 정의되는 화소는 데이터선(52)의 모양에 따라 사각형 모양 또는 꺽인 띠 모양 등으로 형성될 수 있으나 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 화소의 모양이 사각형인 경우를 예로 하여 설명하기로 한다.
데이터선(52), 소스 전극(55) 및 드레인 전극(56)은 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 단일막 또는 내화성 금속 등의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 크롬(Cr) 하부막과 알 루미늄(Al) 상부막 또는 알루미늄(Al) 하부막과 몰리브덴(Mo) 상부막의 이중막 외에도 몰리브덴막(Mo)-알루미늄막(Al)-몰리브덴막(Mo)의 삼중막을 들 수 있다.
이와 같은 게이트 전극(26), 반도체층(40), 소스 전극(55) 및 드레인 전극(56)은 박막트랜지스터(T)를 구성하며, 이 박막트랜지스터(T)는 스위칭 소자로 동작한다.
한편, 데이터선(52), 드레인 전극(56) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 여기서 보호막(70)은 질화규소 또는 산화규소로 이루어진 무기물, 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진다.
보호막(70)에는 데이터선 끝단(54)을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(74) 및 드레인 전극(56)의 확장부(56b)를 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(72)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트선 끝단(24)을 드러내는 접촉 구멍(76)이 형성되어 있다.
여기서, 드레인 전극(56)의 확장부(56b)를 드러내는 접촉 구멍(72) 상부에는 드레인 전극(56)의 확장부(56b)와 전기적으로 연결되는 화소 전극(82)이 화소의 모양을 따라 형성되어 있다.
또한, 보호막(70) 위에는 접촉 구멍(76)을 통하여 데이터선 끝단(54) 및 게이트선 끝단(24)과 각각 연결되어 있는 보조 데이터선 끝단(88) 및 보조 게이트선 끝단(86)이 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82), 보조 게이트선 끝단(86) 및 보조 데이터선 끝단(88)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전체 또는 알루미늄과 같은 반사성 도전체로 이루어진다. 보조 게이트선 끝단(86) 및 보조 데이터선 끝단(88)은 게이트선 끝단(24) 및 데이터선 끝단(54)과 외부 장치를 접합하는 역할을 한다.
화소 전극(82)은 접촉 구멍(72)을 통하여 드레인 전극(56)과 물리적·전기적으로 연결되어 소스 전극(55)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(82)은 제 2 기판(3)의 공통 전극(94)과 함께 전기장을 생성함으로써 화소 전극(82)과 공통 전극(94) 사이의 액정층(4)의 액정 분자들의 배열을 결정한다.
다음으로, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 제 2 기판(3)에 대해서 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 제 2 기판(3)은 컬러필터가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 제 1 영역(S)과 컬러필터가 화소 영역마다 형성되는 제 2 영역(I)을 가진다. 여기서, 제 2 영역(I)은 제 2 기판(3)에서 화상이 표시되는 표시영역에 형성되고, 제 1 영역(S)은 제 2 기판(3)에서 제 2 영역(I)을 제외한 비표시영역에 형성된다. 일 예로, 제 1 영역(S)은 제 2 기판(3)의 가장자리를 따라 3cm의 폭으로 형성될 수 있다.
이러한 제 2 기판(3)은 절연 기판(90), 절연 기판(90) 위에 형성된 블랙 매트릭스(92), 제 1 영역 및 제 2 영역의 블랙 매트릭스(92) 위에 형성되는 컬러필터(91), 컬러필터(91) 위에 형성된 평탄화막(95), 평탄화막(95) 위에 형성된 공통전 극(94) 및 제 1 영역의 컬러필터 위에 블랙 매트릭스와 중첩하여 형성된 제 1 컬럼 스페이서(97S) 및 제 2 영역의 블랙 매트릭스 위에 형성된 제 2 컬럼 스페이서(97i)를 포함한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제 2 기판(3)에는 절연 기판(90) 위에 매트릭스 배열을 하는 불투명한 블랙 매트릭스(92)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(92)의 일부에는 제 1 기판(2)을 투과한 빛이 제 2 기판(3)의 상부로 투과될 수 있도록 개구부(961)가 형성되어 있다. 개구부(961)는 일반적으로 제 1 기판(2)의 화소에 대응하는 영역에 형성된다. 예를 들어, 화소가 사각형으로 형성된 경우, 블랙 매트릭스(92)의 개구부(961)는 화소에 대응하여 사각형으로 형성된다. 다른 예로써, 화소가 꺽인 띠 모양으로 형성된 경우, 블랙 매트릭스(92)의 개구부(961)는 화소에 대응하여 꺽인 띠 모양으로 형성된다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 개구부(961)의 모양이 사각형으로 형성된 경우를 예로 하여 설명한다. 개구부(961)의 모양이 사각형으로 형성되는 경우, 개구부(961)의 크기는 가로 및 세로의 길이가 1:3 의 비율로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가로 및 세로의 길이가 각각 100㎛, 300㎛ 로 형성될 수 있다. 디지털 TV와 같은 대형 액정표시장치의 경우, 개구부(961)의 가로 및 세로 길이는 각각 200㎛, 600㎛ 로 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스는 서로 교차하는 다수의 가로선 및 다수의 세로선으로 구성되는데, 여기서, 세로선의 폭(Pixel With)은 예를 들어, 15㎛~35㎛ 로 형성될 수 있다. 그리고, 가로선의 폭(Pixel High: PH)은 예를 들어, 30㎛~40㎛ 범위의 값을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 블랙 매트릭스(92)는 크롬(Cr), 크롬 산화 막(CrOx)일 수 있으며, 고분자 등의 수지형일 수도 있다.
블랙 매트릭스(92) 상에는 적색, 녹색, 청색의 서브 컬러필터(91R, 91, 91B)를 포함하는 컬러필터(91)가 형성되어 있다. 적색, 녹색, 청색의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 하나의 단위 화소를 형성한다.
여기서, 제 1 영역(S)의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 다수의 화소 영역에 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 영역(S)의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 블랙 매트릭스(92) 상에 다수의 개구부에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적색의 서브 컬러필터(91R)의 경우, 동일한 수직선 상에 존재하는 개구부(961, 966)들 상부에 일직선으로 형성되는 것이 바람직하다.
이에 비해 제 2 영역(I)의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 화소 영역마다 분리되어 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제 2 영역(I)의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 블랙 매트릭스(92) 상에 개구부마다 분리되어 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적색 서브 컬러필터(91R)의 경우, 블랙 매트릭스(92) 상에 개구부(964)마다 분리되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 각 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 빛의 투과율에 따른 구동 특성을 향상시키기 위해 서로 다른 높이로 형성될 수 있다. 예를 들면, 적색 서브 컬러필터(91R)의 높이(Hr)는 1.6㎛, 녹색 서브 컬러필터(91G)의 높이(Hg)는 1.7㎛, 청색 서브 컬러필터(91B)의 높이(Hb)는 1.8㎛로 형성될 수 있다.
이러한 컬러필터(91) 상에는 평탄화막(over coat)(95)이 형성되어 있다. 평탄화막(95)은 컬러필터(91)를 평탄화하고, 후술될 공통전극(94)과의 접착력을 향상 시키는 역할을 한다. 평탄화막(95)은 투명한 물질로 이루어지며, 선택적으로 생략될 수 있다.
평탄화막(95)의 상부에는 제 1 기판(2)의 화소 전극(82)과 전위차를 형성하여 액정층(4)에 전계를 인가하는 공통전극(94)이 형성되어 있다. 이러한 공통전극(94)은 투명한 전도성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 구성될 수 있다.
공통전극(94) 상에는 액정패널의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 기둥 형상의 컬럼 스페이서(column spacer: 97S, 97i)가 제 1 영역(S) 및 제 2 영역(I)에 형성되어 있다. 이 때, 컬럼 스페이서(97S, 97i)의 높이는 보통 3.3㎛ 의 높이로 형성되는 것이 적당하다. 또한 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 빛이 투과하지 않는 영역 예를 들면, 제 1 기판(2)의 게이트 전극(26), 유지 전극선(28) 및 박막트랜지스터(T)와 대응하는 영역 중에서 적어도 하나의 영역에 위치할 수 있다. 일 예로, 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 각 화소마다 블랙 매트릭스(92)의 가로선(PH) 상에 위치할 수 있다. 이러한 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 액정패널의 크기에 따라 다양한 면적 밀도로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 청색 컬러필터(91B)가 형성된 화소마다 즉, 단위 화소마다 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 공통전극(94) 상에 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성하면, 제 1 영역(S)에 형성된 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 영역(I)에 형성된 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에는 소정의 높이차(d)가 발생한다. 왜냐하면, 제 1 영역(S)에 형성된 제 1 컬럼 스페이서(97S)는 도 3c에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(92), 서브 컬러필터(91B), 평탄화막(95) 및 공통전극(94)에 중첩되어 형성되는데 비해, 제 2 영역(I)에 형성된 컬럼 스페이서(97s)는 블랙 매트릭스(92), 평탄화막(95) 및 공통전극(94)에 중첩되어 형성되기 때문이다. 이 때, 제 1 영역(S)에 형성된 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 영역(I)에 형성된 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에는 컬러필터(91R, 91G, 91B) 두께의 60%에 해당하는 높이차(d)가 발생된다. 왜냐하면, 평탄화막(95)에 의해 컬러필터(91)의 불균일한 면이 평탄화되기 때문이다.
만약, 평탄화막(95)이 형성되지 않은 경우, 제 1 영역(S)에 형성된 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 영역(I)에 형성된 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이의 높이차는 실질적으로 컬러필터(91)의 두께와 동일한 높이차(d)가 발생한다.
이와 같이, 제 1 컬럼 스페이스(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에 높이차(d)가 생기면, 제 2 기판(3)의 제 1 영역(S)에는 제 2 영역(I)에 비해 액정이 퍼질 수 있는 공간, 즉, 액정 마진(margin)이 더 확보된다. 그렇기 때문에 후속으로 제 1 기판(2)과 제 2 기판(3)을 합착시킬 때, 과량의 액정(4)이 적하되더라도 액정 패널(2, 3, 4)의 가장자리를 따라 액정층(4)의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
그리고 도면에 도시되지는 않았지만, 이러한 컬럼 스페이서(97S, 97i) 상에는 액정(4)의 초기배향을 위한 배향막이 형성되어 있다. 즉, 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 배향막을 사이에 두고 제 1 기판(2)과 접한다.
전술한 바와 같이 구성되는 제 2 기판(3)의 제조 과정을 도 4a 내지 도 5i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 기판(3)의 제조 공정을 차례로 도시한 평면도이고, 도 5a 내지 도 5i는 제 2 기판(3)의 공정 순서를 도 4a 내지 도 4e에 도시된 선의 단면도로 나타낸 것이다.
먼저, 도 4a 및 도 5a와 같이, 절연 기판(90) 위에 크롬(Cr), 크롬산화막(CrOx) 등의 금속 재질을 적용하여 블랙 매트릭스(92)를 형성한다. 그리고, 개구부(961) 패턴이 형성된 마스크(미도시)를 이용하여 사진식각 공정을 거쳐 블랙 매트릭스(92) 상에 개구부(961)를 형성한다. 이 때, 개구부(961)는 화소 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 개구부(961)의 크기는 가로 및 세로의 크기가 각각 1:3의 비율로 형성될 수 있다. 예를 들면, 개구부(961)의 가로 및 세로의 크기는 100㎛, 300㎛로 형성될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(92)의 세로선의 폭(PW)은 1.5㎛~35㎛의 범위로 형성되고, 블랙 매트릭스(92)의 가로선의 폭(PH)는 30㎛~40㎛의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 블랙 매트릭스(92) 재질로 감광성의 유기막인 카본 블랙 수지를 사용할 경우에는 개구부(961) 패턴이 형성된 마스크를 이용하여, 노광공정 및 현상공정을 통하여 블랙 매트릭스(92) 상에 개구부(961)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 블랙 매트릭스(92)에 개구부(961)가 형성되면, 컬러필터(91)를 형성한다. 컬러필터(91)는 적색, 녹색, 청색의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)로 이루어지고, 이들은 하나의 단위 화소를 형성한다. 이 때, 컬러필터(91)의 형성 방법 으로는 염색법, 전착법, 안료분산법, 인쇄법등이 적용될 수 있는데, 본 발명에서는 안료분산법에 따른 컬러필터(91) 제조공정에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 5b와 같이, 적색을 띠는 컬러 수지(911R)를 블랙 매트릭스(92)가 형성된 절연 기판(90)의 전면에 도포한다. 이 후, 패턴이 형성된 마스크(100)를 블랙 매트릭스(92)에 적용하고 적색의 컬러 수지(911R)를 선택적으로 노광하여 도 4b 및 도 5c와 같이, 블랙 매트릭스(92) 상에 적색 서브 컬러필터(91R)를 형성한다. 이 때, 적색 서브 컬러필터(91R)의 높이는 1.6㎛인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 영역(S)에서 적색 서브 컬러필터(91R)는 다수의 화소 영역에 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 적색 서브 컬러필터(91R)는 다수의 개구부(961, 966)에 걸쳐서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 영역(I)에서 적색 서브 컬러필터(91R)는 화소 영역마다 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 적색 서브 컬러필터(91R)는 개구부(964)마다 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5d와 같이, 적색 서브 컬러필터(91R)가 형성된 절연 기판(90) 위에 녹색의 컬러 수지(911G)를 도포한다. 이 후, 마스크(100)를 적용하고 녹색의 컬러 수지(911G)를 선택적으로 노광하여 도 4c 및 도 5e와 같이, 녹색 서브 컬러필터(91G)를 형성한다. 이 때, 녹색 서브 컬러필터(91G)의 높이는 1.7㎛인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 영역(S)에는 녹색 서브 컬러필터(91G)가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되고, 제 2 영역(I)에는 녹색 서브 컬러필터(91G)가 화소 영역마다 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5f와 같이, 녹색 서브 컬러필터(91G)가 형성된 절연 기판(90) 위에 청색의 컬러 수지(911B)를 도포한다. 이 후, 마스크(100)를 적용하고 청색의 컬러 수지(911B)를 선택적으로 노광하여 도 4d 및 도 5g와 같이, 청색 서브 컬러필터(91B)를 형성한다. 이 때, 청색 서브 컬러필터(91B)의 높이는 1.8㎛인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 영역(S)에는 청색 서브 컬러필터(91B)가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되고, 제 2 영역(I)에는 청색 서브 컬러필터(91B)가 각 화소 영역마다 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 공정을 통해 절연 기판(90) 위에 컬러필터(91)가 형성되면, 컬러필터(91) 상에 투명 물질의 평탄화막(95)을 형성하여, 컬러필터(91)의 표면을 평탄화한다. 이 때, 평탄화막(95)을 형성하는 공정은 선택적으로 생략될 수 있다.
그 다음, 평탄화막(95)의 상부에 공통전극(94)을 형성한다. 여기서, 공통전극(95)은 제 1 기판(2)의 화소 전극(82)과 전위차를 형성하여 액정층(4)에 전계를 형성한다. 이러한 공통전극(94)은 투명 전극인 ITO 또는 IZO로 구성될 수 있다. 여기서, 공통전극(94)은 TN(Twisted Nematic)모드로 작용하는 액정표시장치의 경우에 형성될 수 있으며, 공통전극(94)이 제 1 기판(2) 상에 형성되는 횡전계 방식 액정표시장치에서는 형성하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 5h와 같이, 공통전극(94) 상에 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성하기 위한 감광성의 유기막(971)을 형성한다. 그리고 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성할 수 있는 패턴이 형성된 마스크(110)를 적용한 후, 감광성 유기막(971)에 자외선을 조사한다. 이 때, 감광성 유기막(971)은 노광영역이 경화되는 네거티브(negative)형의 감광막 또는 노광되지 않은 영역이 현상액과 반응하여 제거되는 파 지티브(positeve)형의 감광막 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다.
이렇게 감광성 유기막(971)을 노광시킨 후, 감광성 유기막(971)을 현상 및 세정하여 도 4e 및 도 5i와 같이, 제 1 영역(S) 및 제 2 영역(I)에 각각 제 1 컬럼 스페이서(97S) 및 제 2 컬럼 스페이서(97i)를 형성한다. 이 때, 각 컬럼 스페이서(97S, 97i)의 높이는 3.3㎛의 높이로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 각 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 빛이 투과하지 않는 영역 예를 들면, 블랙 매트릭스(92)의 가로선(PH) 상에 위치할 수 있다. 또한, 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 액정표시장치의 종류에 따라 다양한 밀도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬럼 스페이서(97S, 97i)는 각 단위 화소마다 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성하면, 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에는 컬러필터(91)의 60%에 해당하는 만큼의 높이차(d)가 발생한다. 이 때, 각 컬럼 스페이서(97S, 97i)의 상단 사이에 발생한 높이차(d)는 컬러필터(91)의 두께보다 실질적으로 작은데, 이는 평탄화막(95)에 의해 컬러필터(91)의 불균일한 면이 평탄화되기 때문이다.
만약, 평탄화막(95)이 형성되지 않은 경우, 각 컬럼 스페이서(97S, 97i)의 상단 사이에는 컬러필터(91)의 두께와 실질적으로 동일한 높이차(d)가 발생한다.
이와 같이 각 컬럼 스페이서(97S, 97i)의 상단 사이에 발생한 높이차(d)로 인해, 제 2 기판(3)의 제 1 영역(S)에는 제 2 영역(I)에 비해 액정이 퍼질 수 있는 액정 마진(margin)이 확보된다. 그렇기 때문에 후속으로 제 1 기판(2)과 제 2 기판(3)을 합착시킬 때, 과량의 액정이 적하되더라도 액정 패널(2, 3, 4)의 가장자리를 따라 액정층(4)의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 컬럼 스페이서(97S, 97i)를 형성한 후에는 공통전극(94) 및 컬럼 스페이서(97S, 97i) 상에 액정의 초기배향을 위한 배향막(미도시)을 형성한다. 여기서, 배향막(미도시)은 폴리이미드(polyimide)계열의 수지를 이용할 수 있다.
다음으로, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(1)를 설명한다. 도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(1)의 부분 사이도이고, 도 6b는 도 6a의 Ⅵc-Ⅵc' 선을 따라 절개한 단면도이며, 도 6c는 도 6a의 Ⅵc-Ⅵc' 선을 따라 절개한 단면도이다. 설명의 편의상, 상기 제 1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내었으므로 그 설명은 생략한다.
본 실시예에 의한 액정표시장치(1)는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예의 액정표시장치(1)와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(200)에는 박막트랜지스터(T), 컬러필터(91) 및 화소 전극(82)이 순차적으로 형성되어 있다.
먼저, 제 1 기판(300)에는 절연 기판(90) 위에 블랙 매트릭스(92), 평탄화막(95) 및 공통전극(94)이 차례로 형성되어 있다. 여기서, 블랙 매트릭스(92)는 제 2 기판(200)의 박막트랜지스터(T)와 대응하는 영역에 섬형으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제 2 기판(200)은 전술한 실시예에서와 같이, 제 1 영역(S) 및 제 2 영역(I)를 갖는다. 제 2 영역(I)은 제 2 기판(200)에서 화상이 표시되는 표시영역에 형성되고, 제 1 영역(S)은 표시영역을 제외한 비표시영역에 형성된다. 여기 서. 제 1 영역(S)은 제 2 기판(200)의 가장자리를 따라 소정 폭, 예를 들면, 3cm의 폭으로 형성될 수 있다.
이러한 제 2 기판(200)에는 절연 기판(10) 위에 게이트선(22), 반도체층(45, 46), 데이터선(52)이 형성되어 있다. 그리고 드레인 전극(56a, 56b) 및 노출된 반도체층(40) 위에는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 이 때, 보호막(70)에는 드레인 전극의 확장부(56b)을 드러내는 제 1 접촉 구멍(72)이 화소마다 형성되어 있다.
이러한 보호막(70) 위에는 제 1 접촉 구멍(72)에서 연장되어 형성된 제 2 접촉 구멍(73)을 포함하는 컬러필터(91)가 게이트선(22) 및 데이터선(52)에 중첩되어 형성된다. 이로써, 게이트선(22) 및 데이터선(52)에 의해 빛이 차단될 수 있도록 한다. 컬러필터(91)는 적색, 녹색, 청색의 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)를 포함하며, 각 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 하나의 단위 화소를 형성한다. 컬러필터(91)는 배치 방법에 따라 스트라이프(stripe) 배치형, 모자이크(mosaic) 배치형, 델타(delta) 배치형, 4화소(square) 배치형 등으로 배치될 수 있다. 또한, 각 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)는 다수의 화소 영역에 걸쳐서 선형(stripe type)으로 형성되거나, 화소 영역마다 섬형(island type)으로 형성될 수 있다.
또한, 서브 컬러필터는 데이터선(52)이 형성된 부분에서 이웃하는 화소의 서브 컬러필터와 소정 폭(w5)만큼 중첩될 수 있다. 예를 들면, 청색 서브 컬러필터(91B)는 이웃하는 화소의 컬러필터 예를 들면, 녹색 서브 컬러필터(91G)와 소정 폭(w5) 예를 들어, 3㎛ 중첩될 수 있다.
또한, 제 1 영역(S)에서 컬러필터(91)는 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 이에 비해 제 2 영역(I)에서 컬러필터(91)는 다수의 화소 영역마다 분리되어 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 컬럼 스페이서는 빛이 투과하지 않는 영역, 예를 들면, 제 2 기판(200)의 게이트선(22)과 중첩되어 형성된다. 이와 같은 경우, 제 1 영역(S)에 형성된 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단 및 제 2 영역(I)에 형성된 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에는 도 6c에 도시된 바와 같이, 소정 높이차(d)가 발생한다. 왜냐하면, 제 1 컬럼 스페이서(97S)는 게이트선(22), 보호막(70) 및 컬러필터(91)와 중첩되어 형성되는데 비해, 제 2 컬럼 스페이서(97i)는 게이트선(22) 및 보호막(70)에 중첩되어 형성되기 때문이다. 즉, 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서의 상단 사이에는 컬러필터(91)의 두께와 실질적으로 동일한 높이차(d)가 발생한다.
이와 같은 경우, 제 1 영역(S)에는 제 2 영역(I)에 비해 액정이 퍼질 수 있는 공간인 액정 마진이 더 확보된다. 즉, 제 1 영역(S)에는 제 2 영역(I) 비해, 컬러필터(91)의 두께만큼의 액정 마진이 더 확보된다. 그렇기 때문에 후속으로 제 1 기판(200)과 제 1 기판(300)을 합착시킬 때, 과량의 액정이 적하되더라도 액정 패널(200, 300, 4)의 가장자리를 따라 액정층(4)의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치(1)에 대해서 설명하기로 한다. 도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시장치(1)의 부분 사이도이고, 도 7b는 도 7a의 Ⅶb-Ⅶb' 선을 따라 절개한 단면도이다. 설명의 편의상, 상기 제 1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내었으므로 그 설명은 생략한다.
본 실시예에 의한 액정표시장치(1)는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예의 액정표시장치(1)와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다. 즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(210)에는 박막트랜지스터(T), 화소 전극(82a, 82b) 및 공통전극(94a, 94b, 94c)이 형성되어 있다.
좀 더 구체적으로, 제 1 기판(210)에는 게이트선(22) 및 데이터선(52)이 서로 교차되게 형성되어 있고, 게이트선(22) 및 데이터선(52)의 교차 지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 게이트선(22) 및 데이터선(52)의 교차 영역은 화소 영역으로 정의된다. 화소 영역에는 공통 전극(94a, 94b, 94c) 및 화소 전극(82a, 82b)이 모두 형성되어 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 인출 배선(820)이 형성되어 있다. 인출 배선(820)에서는 데이터선(52)과 동일한 방향으로 다수 개의 화소 전극(82a, 82b)이 분기되어 있다. 그리고, 게이트선(22)과 동일한 방향으로 일정간격 이격되게 공통 배선(940)이 형성되어 있다. 공통 배선(940)에서는 화소 전극(82a, 82b)과 서로 엇갈리게 다수 개의 공통 전극(94a, 94b, 94c)이 형성되어 있다.
여기서, 화소 전극(82a, 82b) 및 다수의 공통 전극(94a, 94b, 94c)은 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(82a, 82b) 및 공통 전극(94a, 94b, 94c) 지그재그로 여러 번 꺽인 구조로 형성될 수 있다. 화소 전극(82a, 82b) 및 공통 전극(94a, 94b, 94c)이 이와 같은 모양으로 형성되면, 화소 전극(82a, 82b) 및 공통 전극(94a, 94b, 94c) 사이 구간에 위치하는 액정(4) 분자 들은 화소 전극(82a, 82b) 및 공통 전극(94a, 94b, 94c)의 꺽임부를 기준으로 서로 다르게 배열되어 멀티도메인 구조를 이루게 되고, 그 결과, 기존의 일자형 전극 구조에 비해 시야각이 개선된다.
이와 같은 구조의 액정표시장치(1)에서는 화소 전극(82a, 82b)과 공통전극(94a, 94b, 94c) 간의 횡전계에 의해 액정의 수평 배열이 조절되는 영역을 실질적인 개구 영역으로 한다. 도 7a는 4 개의 개구 영역을 갖는 액정표시장치(1)의 구조를 도시한 것이다.
한편, 제 2 기판(310)은 전술한 실시예와 동일하게 컬러필터(91)가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 제 1 영역(S)과 컬러필터(91)가 화소 영역마다 분리되어 형성되는 제 2 영역(I)을 갖는다.
이러한 제 2 기판(310)은 절연 기판(90) 위에 블랙 매트릭스(92), 컬러필터(91), 평탄화막(95) 및 제 1 컬럼 스페이서(97S) 및 제 2 컬럼 스페이서(97i)가 차례로 형성되어 있다. 여기서, 평탄화막(95)은 선택적으로 생략될 수 있다.
평탄화막(95) 위에는 제 1 컬럼 스페이서(97S) 및 제 2 컬럼 스페이서(97i)가 각각 제 1 영역(S) 및 제 2 영역(I)에 형성되어 있다. 여기서, 제 1 컬럼 스페이서(97S)는 제 1 영역(S)의 컬러필터(91) 위에 블랙매트릭스(92)와 중첩하여 형성된다. 그리고, 제 2 컬럼 스페이서(97i)는 블랙 매트릭스(92)와 중첩하여 형성된 다. 이와 같이 제 1 컬럼 스페이서(97S) 및 제 2 컬럼 스페이서(97i)를 형성하면, 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에는 컬러필터(91R, 91G, 91B) 두께의 60%에 해당하는 높이차(d)가 발생된다. 이 때, 높이차(d)는 컬러필터(91)의 두께보다 작은데, 이는 평탄화막(95)에 의해 컬러필터(91)의 불균일한 면이 평탄화되기 때문이다.
만약, 평탄화막(95)이 형성되지 않은 경우, 제 1 컬럼 스페이서(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이의 높이차(d)는 실질적으로 서브 컬러필터(91R, 91G, 91B)의 두께와 동일한 높이차(d)가 발생한다.
이와 같이, 제 1 컬럼 스페이스(97S)의 상단과 제 2 컬럼 스페이서(97i)의 상단 사이에 높이차(d)가 생기면, 제 1 영역(S)에는 제 2 영역(I)에 비해 액정이 퍼질 수 있는 액정 마진(margin)이 확보된다. 그렇기 때문에 후속으로 제 1 기판(210)과 제 2 기판(310)을 합착시킬 때, 과량의 액정(4)이 적하되더라도 액정 패널(210, 310, 4)의 가장자리를 따라 액정층(4)의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 의하면, 제 2 기판의 제 1 영역에는 컬러필터를 다수의 화소 영역에 걸쳐서 형성하고, 제 2 영역에는 컬러필터를 화소 영역마다 분리하여 형성하여, 제 1 영역의 액정 마진을 제 2 영역의 액정 마진보다 더 확보함으로써, 제 1 기판과의 합착시 액정이 과량 적하된 경우에도 액정 패널의 가장자리를 따라 액정층의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판과 일정 간격 이격되어 마주보고, 컬러필터가 다수의 화소 영역에 걸쳐 형성되는 제 1 영역과 상기 컬러필터가 상기 화소 영역마다 형성되는 제 2 영역을 가지는 제 2 기판을 포함하되,
    상기 제 2 기판은
    상기 제 1 영역 내에 배치되는 제 1 컬럼 스페이서; 및
    상기 제 2 영역 내에 배치되는 제 2 컬럼 스페이서를 포함하고,
    상기 제 1 컬럼 스페이서의 상단과 상기 제 2 컬럼 스페이서의 상단 사이에는 소정의 높이차가 있는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 화상이 표시되는 상기 제 2 기판의 표시영역에 형성되고, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 기판의 상기 표시영역을 제외한 비표시영역에 형성되는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은
    절연 기판; 및
    상기 절연 기판 위에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하되,
    상기 제 1 컬럼 스페이서는 상기 제 1 영역의 컬러필터 위에 상기 블랙 매트릭스와 중첩하여 배치되고,
    상기 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 2 영역에서 상기 블랙매트릭스 위에 배치되는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 높이차는 상기 컬러필터의 두께와 실질적으로 동일한 액정표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 컬러필터와 상기 컬럼 스페이서 사이에 형성된 평탄화막을 더 포함하는 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 높이차는 상기 컬러필터의 두께의 60%인 액정표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄화막과 상기 컬럼 스페이서 사이에 형성된 공통 전극을 더 포함하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은
    절연 기판;
    상기 절연 기판 위에 가로 방향으로 형성된 게이트선;
    상기 게이트선과 절연되어 교차하도록 세로 방향으로 형성된 데이터선;
    상기 게이트선 및 상기 데이터선이 교차하여 정의되는 화소마다 형성된 화소 전극; 및
    상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극과 연결된 박막트랜지스터를 더 포함하되,
    상기 제 1 컬럼 스페이서는 상기 제 1 영역의 컬러필터 위에 상기 게이트선과 중첩하여 배치되고,
    상기 제 2 컬럼 스페이서는 상기 제 2 영역에서 상기 게이트선과 중첩하여 배치되는 액정표시장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 높이차는 상기 컬러필터의 두께와 실질적으로 동일한 액정표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 횡전계를 형성하는 공통 전극을 더 포함하는 액정표시장치.
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