KR101937771B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은, 하부기판 및 상부기판; 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 개재된 액정층; 상기 상부기판 상에 형성된 상부 편광판; 상기 하부기판 하부에 형성된 하부 편광판을 포함하는 곡면형 패널을 포함하고, 상기 하부기판은, 절연기판 상에 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되고, 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 스페이서홀을 포함하는 평탄화막; 및 상기 평탄화막 상에 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하고, 상기 상부기판은, 절연기판 상에 상기 하부기판의 스페이서홀과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은, 일정한 곡률을 갖는 곡면형 패널을 사용하여, 3D TV 또는 대형 TV 등에서 입체감과 몰입감을 높이고, 수평방향으로 스페이서홀을 마련하여, 기판이 수평방향으로만 이동하고 수직방향의 움직임은 구속하여 비틀림 응력을 방지함으로써 빛샘 현상을 개선한다. 또한, 곡면형 패널을 COT 구조로 형성하여 상부기판과 하부기판의 미스 얼라인으로 인한 혼색을 방지하고, 상부기판의 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 형성함으로써, 빛샘을 방지한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display and method for fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 빛샘 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
또한, 최근에는 상부기판과 하부기판의 합착 마진에 의해 블랙매트릭스의 면적이 넓어짐에 따라 개구율이 저하되는 것을 방지하기 위해 칼라필터 및 블랙매트릭스를 하부기판에 형성하는 COT(color filter on transistor)구조가 제안되고 있다. 더 나아가 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화 하기 위해 블랙매트릭스가 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하는 COT 구조가 제안되었다.
하지만, 블랙 매트릭스가 생략되는 경우, 공통 전극은 얇게 형성되고, 광 투과율이 높은 물질로 형성되어, 빛샘을 차폐하지 못하는 수준의 투과율을 가지는 경우 빛샘이 발생할 수 있다. 이렇게 공통 전극이 충분히 빛샘을 차폐하지 못하는 경우, 액정표시장치에 외부에서 충격이 가해지면 배향 불균일 및 광축 틀어짐이 발생하고 빛샘이 발생할 수 있다. 따라서, 공정의 단순화를 위해 블랙 매트릭스 생략시, 공통 전극이 블랙 매트릭스의 역할을 충분히 할 수 없는 경우, 빛샘 불량의 문제점이 발생한다.
도 1a 및 도 1b는 종래 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 종래 평판 액정표시장치는 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판이 합착되어 형성된 합착기판 상부와 하부에 편광판이 부착되어 완성된 패널(50)을 포함하고, 백라이트 유닛(60)과, 상기 백라이트 유닛(60)을 하부에서 지지하는 바텀커버(61)와, 상기 바텀커버와 결합되는 패널 가이드(62)를 포함한다. 또한, 상기 백라이트 유닛(60)과, 상기 백라이트 유닛(60) 상에 형성된 패널(50)을 측면에서 고정하는 탑커버(63)를 더 포함하여 구성된다.
이때, 도 1b를 참조하면, 상기 합착기판 상하부에 부착된 편광판이 환경 변화에 의해 수축 및 팽창하여 상기 패널(50)의 형태에 변형이 발생한다. 변형이 발생된 패널(50)과 백라이트 유닛(60) 또는 탑커버(63)의 간섭으로 패널(50) 내부의 액정층에 뒤틀림이 발생하여 광축이 틀어진다. 상기 패널(50)의 편광판과 액정층의 광축이 틀어짐으로 인해 블랙 상태에서 빛샘이 발생한다.
또한, 종래 액정표시장치는 일반적으로 평판형태로 형성되어 주 시청영역에서 중앙영역까지의 거리와 양측 영역까지의 거리가 서로 달라 거리감의 편차가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 현재 액정표시장치의 구성에 일정한 곡률을 유지하는 곡면형 패널을 포함하는 액정표시장치가 제안되었다.
도 2는 종래 액정표시장치의 곡면형 패널을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 곡면형 패널(50)은 상부기판(20) 및 하부기판(10)이 액정층(40)을 사이에 두고, 실재(30)로 합착하여 패널을 형성하고, 벤딩 공정을 거쳐 완성된다. 상기 곡면형 패널(50)은 곡률반경(R)으로 정의되며, 곡률반경(R)이란 곡면이나 곡선의 각 점에 있어서 만곡의 정도를 표시하는 값으로 곡선의 한 점에서 그 곡선에 가장 가까운 원, 즉 접촉원의 반지름을 말한다.
상기 곡면형 패널(50)의 상기 상부기판(20)은 박막 트랜지스터 기판이고, 상기 하부기판(10)은 컬러필터 기판일 수 있으며, 벤딩 공정시 상부기판(20)은 인장하는 방향으로 응력이 발생하며, 하부기판(10)은 수축하는 방향으로 응력이 발생한다. 이때, 상부기판(20)과 하부기판(10)은 서로 반대 방향으로 응력이 발생하여 이동하려 하나, 상기 기판의 외곽부는 실재(30)로 패널(50)이 고정되어 비틀림 응력이 발생한다. 이로 인해, 기판의 미스 얼라인이 발생하며, 상부기판(20)과 하부기판(10)의 러빙축이 틀어져 액정배열이 틀어지게 된다. 상기 액정배열이 틀어지며 빛샘이 발생하게 되고, 상기 빛샘은 특히 IPS 모드에서 더 문제가 된다. IPS 모드의 경우, 러빙시 액정층(40)이 수평방향으로 배향되고, 광축의 틀어짐에 매우 민감하다.
따라서, 곡면형 패널을 포함하는 액정표시장치를 형성할 때, 빛샘 현상을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 일정한 곡률을 갖는 곡면형 패널을 사용하여, 3D TV 또는 대형 TV 등에서 입체감과 몰입감을 높이는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수평방향으로 스페이서홀을 마련하여, 기판이 수평방향으로만 이동하고 수직방향의 움직임은 구속하여 비틀림 응력을 방지하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기판의 수직방향의 움직임을 구속하여 비틀림 응력을 방지함으로써 빛샘 현상을 개선하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 곡면형 패널을 COT(color-filter on transistor) 구조로 형성하여 상부기판과 하부기판의 미스 얼라인으로 인한 혼색을 방지하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상부기판의 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 형성함으로써, 빛샘을 방지하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 하부기판 및 상부기판; 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 개재된 액정층; 상기 상부기판 상에 형성된 상부 편광판; 상기 하부기판 하부에 형성된 하부 편광판을 포함하는 곡면형 패널을 포함하고, 상기 하부기판은, 절연기판 상에 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되고, 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 스페이서홀을 포함하는 평탄화막; 및 상기 평탄화막 상에 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하고, 상기 상부기판은, 절연기판 상에 상기 하부기판의 스페이서홀과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치 제조 방법은, 하부기판 및 상부기판을 형성하는 단계; 상기 상부기판 및 상기 하부기판 사이에 액정층을 형성하고, 상기 상부기판과 하부기판을 합착하여 합착기판을 형성하는 단계; 상기 상부기판 상에 상부 편광판을 부착하는 단계; 상기 하부기판 하부에 하부 편광판을 부착하는 단계; 및 상기 패널을 벤딩 공정을 통해 곡면형 패널을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 하부기판을 형성하는 단계는, 절연 기판 상에 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 배선 및 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 전극과 중첩되도록 반도체층, 소스전극 및 드레인 전극을형성하여 박막 트랜지스터를 완성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 상에 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 스페이서홀을 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화 막 상에 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 상부기판을 형성하는 단계는, 절연기판 상에 상기 하부기판의 스페이서홀과 대응되는 위치에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 일정한 곡률을 갖는 곡면형 패널을 사용하여, 3D TV 또는 대형 TV 등에서 입체감과 몰입감을 높이는 제 1 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 수평방향으로 스페이서홀을 마련하여, 기판이 수평방향으로만 이동하고 수직방향의 움직임은 구속하여 비틀림 응력을 방지하는 제 2 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 기판의 수직방향의 움직임을 구속하여 비틀림 응력을 방지함으로써 빛샘 현상을 개선하는 제 3 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 곡면형 패널을 COT 구조로 형성하여 상부기판과 하부기판의 미스 얼라인으로 인한 혼색을 방지하는 제 4 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 상부기판의 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 형성함으로써, 빛샘을 방지하는 제 5 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 액정표시장치의 곡면형 패널을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치의 하부기판(200)은, 절연 기판 상의 게이트 배선(203)과 데이터 배선(216)의 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 교차영역에 위치하는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(207)에 접속된 화소 전극(211)과, 상기 화소 전극(211)과 소정 간격 이격되며 엇갈려서 형성된 공통 전극(217)과, 상기 게이트 배선(203)과 평행한 공통 배선(202)과 드레인 전극(207)이 중첩된 영역에 형성된 캐패시터를 구비한다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선(203)에 연결된 게이트 전극(201), 데이터 배선(216)에 연결된 소스 전극(206), 콘택홀을 통해 화소 전극(211)에 접속된 드레인 전극(207) 및 상기 게이트 전극(201)에 공급되는 게이트 전압에 의해 소스 전극(206)과 드레인 전극(207) 간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층을 구비한다.
이러한 박막 트랜지스터는 게이트 배선(203)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터 배선(216)으로부터의 데이터신호를 화소 전극(211)에 공급한다. 화소 전극(211)은 데이터 배선(216)과 게이트 배선(203)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광 투과율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 화소 전극(211)은 공통 전극(117)과 동일 물질로 동일층에서 형성될 수 있으며, 상기 공통 전극(117)은 상기 공통 배선(202) 및 게이트 배선(203)과 그 사이 영역에 걸치는 영역에서 중첩되어 형성될 수 있다. 상기 셀 영역에는 상기 화소 전극(211)과 공통 전극(217)이 서로 평행하게 소정 간격 이격되어 엇갈리게 형성된다.
상기 캐패시터는 공통 배선(202)과 드레인 전극(207)이 게이트 절연층을 매개로 중첩된 영역에 형성된다.
상기 박막 트랜지스터의 소스 전극(206) 및 드레인 전극(207)이 형성된 기판 전면에 보호층이 형성되고, 상기 보호층 상에 평탄화막이 형성된다. 상기 평탄화막에는 상기 게이트 배선(203)과 평행하게 스페이서홀(250)이 형성된다. 상기 스페이서홀(250)은 게이트 배선(203)과 평행하게 게이트 배선(203)과 중첩되어 형성되거나, 상기 공통배선(202)과 게이트 배선(203) 사이 영역에 형성될 수도 있다.
본 발명의 액정표시장치의 상부기판은, 절연 기판 상에 상기 스페이서홀(250)과 대응되는 위치에 스페이서(212)가 형성된다.
상기와 같이 하부기판(200)과 상부기판이 형성되면, 소정간격 이격하여 배치하고, 상기 하부기판(200)과 상부기판 사이에 액정층을 개재하고 합착하여 패널을 형성한다. 상기 상부기판 상에는 상부 편광판을 형성하고, 상기 하부기판(200) 하부에는 하부 편광판을 형성한다. 상기 상부 편광판이 장축을 흡수축으로 할 경우, 상기 하부 편광판은 단축을 흡수축으로 하여 형성한다. 또한, 상기 상부 편광판이 단축을 흡수축으로 하여 형성할 경우, 상기 하부 편광판은 장축을 흡수축으로 하여 형성한다.
상기 패널을 일정한 굽힘 응력을 가하여 곡면형 패널로 형성하는 벤딩 공정을 진행한다. 이때, 상기 곡면형 패널은 상기 상부기판의 곡률반경이 상기 하부기판(100)의 곡률반경보다 작도록, 상부기판 방향으로 휘도록 굽힘 응력이 가해짐으로써 형성될 수 있다.
이로써, 상기 곡면형 패널은 스페이서(212)의 끝단이 스페이서홀(250)의 내부에 형성됨으로써, 상부기판과 하부기판은 수평 방향으로만 이동이 가능하며 수직방향의 움직임은 제어된다. 이때, 상기 스페이서(212)의 끝단은 스페이서홀(250)의 내측면에 접촉하도록 형성될 수도 있다. 곡면형 패널에서 발생하는 빛샘은 상하 영역에서 비틀림 응력이 발생함으로 인한 것으로, 액정 분자들의 러빙축에 비틀림이 형성되기 때문이다. 즉, 빛샘 현상은 기판이 서로 대각선으로 비틀리는 경우 발생하는 것으로 스페이서와 스페이서홀로 인해 기판이 수평방향으로만 이동하면, 빛샘 현상이 감소한다.
이때, 상기 곡면형 패널은 상기 하부기판(200)은 박막 트랜지스터 기판이고, 상기 상부기판은 컬러필터 기판으로 형성될 수 있다. 상기 하부기판(200) 상에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극이 형성되고, 상기 상부기판(200) 상에는 격자형상의 블랙 매트릭스와 컬러필터가 형성된다. 이 때, 상기 컬러필터는 하부기판의 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의하는 화소영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 곡면형 패널은 칼라필터를 하부기판에 형성하는 COT(color filter on transistor)구조일 수 있다. 상기 하부기판(200) 상에 박막 트랜지스터가 형성되고, 상기 박막 트랜지스터 상에 컬러필터층이 형성된다. 상기 컬러필터층은 상기 보호층 및 상기 평탄화막 사이에 형성된다. 또한, 상기 하부기판(200)에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극도 형성된다. 이때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화 하기 위해 블랙매트릭스가 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하도록 형성될 수도 있다. 또는, 상부기판 상에 블랙 매트릭스가 형성될 수도 있다.
이하, 상기 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 자세히 설명한다. COT 구조의 액정표시장치를 예로 들어 설명하나, 상기와 같이 하부기판은 박막 트랜지스터 기판이고, 상부기판은 컬러필터 기판의 형태로 형성될 수도 있다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치의 하부기판(200) 상에 게이트 금속층을 형성하고, 상기 게이트 금속층 상에 포토 레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 1 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 게이트 금속층을 식각하여 게이트 배선(203), 공통 배선(202) 및 상기 게이트 배선(203)으로부터 분기된 게이트 전극(201)을 형성한다.
상기 하부기판(200)은 유리, 플라스틱 또는 폴리이미드(PI) 등으로 형성할 수 있으며, 상기 게이트 금속층은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 또는 투명성 도전물질인 ITO, IZO 및 ITZO 중 적어도 하나 이상을 적층하여 형성할 수 있다. 도면에서는 게이트 전극(201), 공통 배선(202) 및 게이트 배선(203)이 단일 금속층으로 형성되어 있지만, 이것은 고정된 것이 아니므로 2개 이상의 금속층으로 적층하여 형성할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 게이트 전극(201), 공통 배선(202) 및 게이트 배선(203)이 형성된 하부기판(200) 전면에 게이트 절연막(204)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(204) 상에 반도체 물질을 도포하고, 소스/드레인 금속층을 적층하여 형성한다. 상기 소스/드레인 금속층 상에 투과부, 차단부 및 반투과부로 이루어진 제 1 하프톤 마스크를 이용한 포토 리소그래피 기술로 단차가 있는 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 제 1 하프톤 마스크는 회절 마스크로 형성될 수도 있다.
상기 소스/드레인 금속층은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 경우에 따라서 2개 이상의 금속층들을 적층하여 형성할 수 있다.
상기 포토 레지스트 패턴은 광이 조사되면 연화되는 감광성 재료인 포지티브 포토 레지스트(positive photo resist)로 형성되거나, 광이 조사되면 경화되는 감광성 재료인 네거티브 포토 레지스트(negative photo resist)로 형성될 수 있다.
반도체층의 채널영역에 대응하는 영역에는 단차가 낮게, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되는 영역에는 단차가 높게 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각하여 상기 반도체물질 및 소스/드레인 금속층을 패터닝하고, 포토 레지스트 패턴을 제거하여, 반도체층(205), 소스전극(206) 및 드레인 전극(207)을 완성한다. 상기 반도체층(205)은 도면에는 도시하지 않았지만, 액티브층과 오믹콘택층으로 형성될 수 있다. 상기 소스 전극(206)은 도 3을 참조하면, 데이터 배선(216)으로부터 분기되어 형성되며, 상기 드레인 전극(207)은 공통 배선(202) 및 게이트 전극(201)에 일부 중첩되어 형성된다.
제 1 하프톤 마스크로 1 마스크 공정으로 반도체층(205), 소스전극(206) 및 드레인 전극(207)을 형성하는 대신 2 마스크 공정으로 반도체층(205)과 소스전극(206) 및 드레인 전극(207)을 각각 형성할 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 소스 전극(206) 및 드레인 전극(207)이 형성된 기판 전면에 보호층(208)을 형성한다. 상기 보호층(208) 상에 컬러필터층(209)이 형성된다. 상기 컬러필터층(209)은 하부기판(200) 전면에 형성되나 게이트 배선(203)과 데이터 배선(도 3 참고, 216)으로 구분되는 셀 별로 순차적으로 적색, 녹색, 청색의 컬러필터 패턴(209a,209b)이 반복 배열된다. 상기 컬러필터층(209)이 형성된 하부기판(200) 전면에 평탄화막(210)이 형성된다.
도 4d를 참조하면, 상기 평탄화막(210) 상에 포토 레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 2 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 평탄화 막(210)에 콘택홀(251) 및 스페이서홀(250)을 형성한다. 상기 콘택홀(251)은 후속 공정에서 형성되는 화소전극과 박막 트랜지스터의 드레인 전극(207)을 연결하는 역할을 한다.
상기 스페이서홀(250)은 상기 게이트 배선(203)과 평행한 방향으로 형성되고, 상부기판에 형성되는 스페이서의 레일(rail) 역할을 한다. 상기 스페이서홀(250)과 상부기판의 스페이서가 조립되도록 상부기판과 하부기판이 합착됨으로써, 상기 상부기판과 하부기판은 게이트 배선과 나란한 수평방향으로는 움직임이 자유로우나 수직방향의 움직임은 제어된다. 이로써, 곡면형 패널에서 상부기판과 하부기판이 비틀리는 미스 얼라인을 방지하고 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
상기 스페이서홀(250)은 상기 게이트 배선(203)과 평행하며, 상기 게이트 배선(203)과 중첩되어 형성될 수 있다. 또는, 상기 게이트 배선(203) 및 상기 공통 배선(202) 사이 영역에서 형성될 수도 있다.
도 4e를 참조하면, 상기 콘택홀(251) 및 스페이서홀(250)이 형성된 평탄화막(210) 상에 금속층을 형성한다. 상기 금속층 상에 투과부와 차단부로 이루어진 제 3 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여, 화소 전극(211)과 공통 전극(217)을 형성한다. 상기 금속층은 광투과율이 높은 물질로 형성될 수 있다.
상기 공통 전극(217)은 게이트 배선(203), 공통 배선(202) 및 게이트 전극(201)과 그 사이 영역에 중첩되도록 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통 전극(217)을 형성하는 단계에서, 상기 공통 배선(202)을 노출하는 콘택홀을 형성하고, 상기 노출된 공통 배선(202)과 전기적으로 접촉하도록 상기 공통 전극(217)이 형성될 수 있다.
도 4f를 참조하면, 상부기판(300) 상에 스페이서(212)를 형성하고, 상기 상부기판(300)과 하부기판(200)을 액정층을 사이에 개재하고 합착한다. 상기 스페이서(212)는 상기 스페이서홀(250)과 대응되는 영역에 형성된다. 상기 스페이서(212)와 상기 스페이서홀(250)은 상부기판(300)과 하부기판(200)이 합착될 때, 서로 맞물리도록 상기 스페이서(212)의 끝단이 상기 스페이서홀(250) 내부에 형성됨으로써, 상부기판(300)과 하부기판(200)은 수평 방향으로만 이동이 가능하며 수직방향의 움직임은 제어된다. 이때, 상기 스페이서(212)의 끝단은 스페이서홀(250)의 내측면에 접촉하도록 형성될 수도 있다. 곡면형 패널에서 발생하는 빛샘은 상하 영역에서 비틀림 응력이 발생함으로 인한 것으로, 액정 분자들의 러빙축에 비틀림이 형성되기 때문이다. 즉, 빛샘 현상은 기판이 서로 대각선으로 비틀리는 경우 발생하는 것으로 스페이서(212)와 스페이서홀(250)로 인해 기판이 수평방향으로만 이동하면, 빛샘 현상이 감소한다.
이때, 상기 스페이서(212)의 끝단은 상기 스페이서홀(250)의 내부에 형성된다. 상기 스페이서(212)의 끝단은 스페이서홀(250)의 내측면에 접촉하도록 형성될 수도 있다. 이로써, 상기 상부기판(300)과 하부기판(200)의 셀갭을 유지할 수 있고, 기판이 수직방향으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 하부기판(200)은 절연기판 상에 게이트 배선(203)과 데이터 배선(216)의 교차하여 화소영역을 정의하고, 상기 교차영역에 게이트 전극(201), 게이트 절연막(204), 반도체층(205), 소스전극(206) 및 드레인전극(207)으로 이루어진 박막 트랜지스터가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호층(208) 상에 컬러필터패턴(209a,209b)이 형성되고, 상기 컬러필터패턴(209a,209b) 상에 평탄화막(210)이 형성된다. 상기 평탄화막(210)에는 상기 게이트 배선(203)과 평행하게 스페이서홀과 콘택홀이 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극(207)은 상기 콘택홀을 통해 상기 화소영역에 형성되는 화소전극(211)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소전극(211)과 동일층에서 공통전극(217)이 형성될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 상부기판(300)은 상기 게이트 배선(203)과 대응되는 영역에 차단층(400)이 형성된다. 상기 차단층(400)은 상부기판(300) 및 하부기판(200)이 합착되고 벤딩 공정을 통해 곡면형 패널을 형성할 때, 스페이서로 인한 손상으로 빛샘이 발생하는 것을 방지하기 위한 구성이다. 이때, 상기 차단층(400)은 블랙 매트릭스로 형성될 수 있다. 상기 차단층(400) 상에 스페이서(212)가 형성된다.
이로써, 게이트 배선(203)과 대응되는 영역에 차단층(400)을 형성하고, 상부기판(300)의 스페이서(212)와 하부기판(200)의 스페이서홀이 맞물리도록 합착함으로써, 액정표시장치에 외력으로 인한 배향 불균일 또는 광축 틀어짐에도 빛샘 불량을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 일정한 곡률을 갖는 곡면형 패널을 사용하여, 3D TV 또는 대형 TV 등에서 입체감과 몰입감을 높이고, 수평방향으로 스페이서홀을 마련하여, 기판이 수평방향으로만 이동하고 수직방향의 움직임은 구속하여 비틀림 응력을 방지함으로써 빛샘 현상을 개선한다. 또한, 곡면형 패널을 COT 구조로 형성하여 상부기판과 하부기판의 미스 얼라인으로 인한 혼색을 방지하고, 상부기판의 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 형성함으로써, 빛샘을 방지한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
200: 하부기판 210: 평탄화막
201: 게이트 전극 211: 화소전극
202: 공통배선 212: 스페이서
203: 게이트 배선 216: 데이터 배선
204: 게이트 절연막 217: 공통전극
205: 반도체층 250: 스페이서홀
206: 소스전극 251: 콘택홀
207: 드레인전극 300: 상부기판
208: 보호층 400: 차단층
209a,209b: 컬러필터 패턴

Claims (20)

  1. 하부기판 및 상부기판;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이에 개재된 액정층;
    상기 상부기판 상에 형성된 상부 편광판;
    상기 하부기판 하부에 형성된 하부 편광판을 포함하는 곡면형 패널을 포함하고,
    상기 하부기판은,
    절연기판 상에 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되고, 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 스페이서홀을 포함하는 평탄화막;
    상기 평탄화막 상에 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극; 및
    상기 화소전극이 형성된 상기 평탄화막 상에서 상기 화소전극과 이격되며, 상기 스페이서홀을 덮도록 배치되는 공통전극; 을 포함하고,
    상기 상부기판은,
    절연기판 상에 상기 하부기판의 스페이서홀과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서를 포함하고,
    상기 스페이서홀, 상기 공통전극 및 상기 스페이서는 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판의 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호층; 및
    상기 보호층 상에 형성된 컬러필터층;을 포함하고,
    상기 컬러필터층 상에 상기 스페이서홀을 포함하는 평탄화막이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부기판은 상기 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 더 포함하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차단층은 블랙 매트릭스인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부기판은 상기 화소영역에 형성된 컬러필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부기판의 곡률반경이 상기 하부기판의 곡률반경보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서홀은 상기 게이트 배선과 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 나란하게 상기 게이트 배선과 동일층에 형성된 공통배선을 포함하고,
    상기 스페이서홀은 상기 게이트 배선과 상기 공통 배선 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극과 동일층에서 상기 게이트 배선과 중첩되도록 상기 공통 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 끝단이 상기 스페이서홀 내부에 형성됨으로써,
    상기 상부기판과 하부기판은 수평 방향으로 이동이 가능하고, 수직방향의 움직임은 제어되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 하부기판 및 상부기판을 형성하는 단계;
    상기 상부기판 및 상기 하부기판 사이에 액정층을 형성하고, 상기 상부기판과 하부기판을 합착하여 합착기판을 형성하는 단계;
    상기 상부기판 상에 상부 편광판을 부착하는 단계;
    상기 하부기판 하부에 하부 편광판을 부착하는 단계; 및
    상기 합착기판을 벤딩 공정을 통해 곡면형 패널을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 하부기판을 형성하는 단계는,
    절연 기판 상에 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 전극과 중첩되도록 반도체층, 소스전극 및 드레인 전극을형성하여 박막 트랜지스터를 완성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상에 상기 게이트 배선과 평행하게 형성되는 스페이서홀을 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계; 및
    상기 평탄화 막 상에 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극 및 상기 화소전극이 형성된 평탄화 막 상에서 상기 화소전극과 이격되며, 상기 스페이서홀을 덮도록 배치되는 공통전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 상부기판을 형성하는 단계는,
    절연기판 상에 상기 하부기판의 스페이서홀과 대응되는 위치에 스페이서를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 스페이서홀, 상기 공통전극 및 상기 스페이서는 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서홀을 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계 이전에,
    상기 보호층 상에 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스페이서를 형성하는 단계 이전에,
    절연기판 상에 상기 게이트 배선과 대응되는 영역에 차단층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차단층은 블랙 매트릭스인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서를 형성하는 단계 이전에,
    절연기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 곡면형 패널을 형성하는 단계는,
    상기 상부기판의 곡률반경이 상기 하부기판의 곡률반경보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서홀은 상기 게이트 배선과 중첩되는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 단계에서 상기 게이트 배선과 나란하게 상기 게이트 배선과 동일층에 공통배선을 형성하고,
    상기 스페이서홀은 상기 게이트 배선과 상기 공통 배선 사이에서 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 단계에서,
    상기 화소전극과 동일층에 상기 게이트 배선과 중첩되도록 상기 공통 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서의 끝단이 상기 스페이서홀 내부에 형성됨으로써,
    상기 상부기판과 하부기판은 수평 방향으로 이동이 가능하고, 수직방향의 움직임은 제어되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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