KR101984896B1 - 액정표시장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 상기 표시영역에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 각 화소영역에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 상기 각 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층과; 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩 형성된 돌출패턴과; 상기 컬러필터층 위로 상기 각 화소영역 내에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 2 기판의 내측면에 상기 돌출패턴에 대응하여 제 1 높이를 가지며 형성된 기둥 형태의 다수의 제 1 패턴드 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 패턴드 스페이서는 그 끝단이 상기 돌출패턴 최상부에 형성된 상기 제 1 배향막과 접촉하도록 형성된 것이 특징인 액정표시장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

액정표시장치 및 이의 제조 방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 블랙매트릭스를 생략하여 개구율을 향상시키며, 패턴드 스페이서에 기인한 이의 주변에서의 빛샘 발생을 억제할 수 있는 액정표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 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(Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 마주하여 합착된 구성을 갖는다.
이중 하부의 어레이 기판(10)은 이의 상면에 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 게이트 절연막(17)을 사이에 두고 이의 하부 및 상부에 구비되고 있으며, 이들 두 배선(미도시, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(미도시)가 구비되어 있으며, 상기 박막트랜지스터 위로 보호층(17)이 구비되며, 이의 상부로 각 화소영역(P)에 상기 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 연결되며 화소전극(18)이 형성되고 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(20)은 이의 내측면에 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(미도시) 등의 구성요소를 가리도록 각 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(24)가 형성되어 있으며, 이들 격자형태의 블랙매트릭스(24)의 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(26a, 미도시)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 마련되어 있다.
그리고, 상기 공통전극(28) 하부에는 기둥형태를 가지며 화소영역(P)의 경계에 대응하여 기둥 형태의 패턴드 스페이서(40)가 구비되고 있다.
그리고, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 상기 표시영역(AA) 주변의 비표시영역(미도시)에는 최외각 가장자리 따라 씰패턴(미도시)이 구비되고 있으며, 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정 분자의 초기 배열 상태를 부여하는 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 개재되고 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)의 외측면에는 제 1 편광판(미도시)이 그리고 상기 컬러필터 기판(20)의 외측면에는 제 2 편광판(미도시)이 부착되고 있다.
더불어 상기 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 상기 어레이 기판(10)의 외측면 더욱 정확히는 상기 제 1 편광판(미도시)의 외측면에는 백라이트(back-light) 유닛이 구비되어 빛을 공급하고 있다.
따라서 상기 게이트 배선(미도시)으로 박막트랜지스터(미도시)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터 배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 상기 액정층(30)을 이루는 액정분자들이 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
하지만, 이러한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(1)는 패턴드 스페이서 주변을 나타낸 단면도인 도 2를 참조하면, 외부에서 압력이 가해지는 경우, 상기 패턴드 스페이서(40)의 유동이 발생되고 있으며, 이러한 패턴드 스페이서(40) 끝단의 유동에 의해 이와 접촉하는 제 1 배향막(미도시)이 손상됨으로서 상기 패턴드 스페이서(40) 주변에서는 빛샘이 발생되고 있으며, 이러한 패턴드 스페이서(40) 주변에서 발생되는 빛샘을 레드 아이(red-eye) 불량이라 칭하고 있다.
따라서 종래의 액정표시장치(1)는 이러한 패턴드 스페이서(40) 주변에서 발생되는 빛샘 현상을 억제하고자 상기 패턴드 스페이서(40)에 대응하여 상기 패턴드 스페이서(40) 직경의 2배 내지 4배 정도의 직경을 갖도록 블랙매트릭스(24)를 형성하고 있다.
하지만, 이렇게 패턴드 스페이서(40)에 대응하여 이의 주변을 충분히 가리도록 블랙매트릭스(24)를 형성하는 경우, 화소영역(P)의 개구부가 작아지게 됨으로서 개구율이 저감되고 있는 실정이다.
그리고 이렇게 개구율이 저감되는 경우, 액정표시장치는 요구되는 적정 휘도량이 있으므로 이를 만족시키기 위해서 상대적으로 고 휘도 특성을 갖는 백라이트 유닛(미도시)을 구비해야 하므로 제품 단가가 상승되며, 고 휘도 특성을 갖는 백라이트 유닛(미도시)의 경우 전력 소비량이 증가하게 되는 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부에서 가압되어 패턴드 스페이서의 유동이 발생되더라도 이의 주변에서의 빛샘 현상이 억제되어 추가적인 블랙매트릭스를 구비할 필요가 없으므로 개구율 저하를 억제할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 상기 표시영역에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 각 화소영역에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 상기 각 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층과; 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩 형성된 돌출패턴과; 상기 컬러필터층 위로 상기 각 화소영역 내에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 1 배향막과; 상기 제 2 기판의 내측면에 상기 돌출패턴에 대응하여 제 1 높이를 가지며 형성된 기둥 형태의 다수의 제 1 패턴드 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 패턴드 스페이서는 그 끝단이 상기 돌출패턴 최상부에 형성된 상기 제 1 배향막과 접촉하도록 형성된 것이 특징이다.
상기 제 1 기판의 표시영역에는 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 공통배선이 구비되며, 상기 화소전극은 각 화소영역 내에서 다수의 바(bar) 형태를 이루며, 상기 화소전극이 형성된 동일한 층에 바(bar) 형태의 상기 다수의 화소전극과 나란하게 교대하는 바(bar) 형태의 다수의 공통전극이 구비되며, 상기 화소전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 공통전극은 상기 공통배선과 연결되는 것이 특징이다.
그리고 상기 컬러필터층 및 돌출패턴과 상기 제 1 배향막 사이에는 상기 표시영역 전면에 유기막이 구비되며, 상기 유기막은 그 표면이 상기 돌출패턴에 대해서는 타 영역대비 볼록하게 돌출된 구성을 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 및 돌출패턴 사이에는 무기절연물질로 이루어진 보호층이 구비된 것이 특징이다.
또한, 상기 돌출패턴은 상기 제 1 패턴드 스페이서의 직경보다 큰 직경을 갖는 기둥형태이거나, 또는 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 각각과 중첩하거나, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최 인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 데이터 배선 간의 이격영역에 대응하여 상기 표시영역의 길이를 갖는 댐 형태를 이루는 것이 특징이다.
한편, 상기 제 1 패턴드 스페이서는 그 일끝단이 상기 돌출패턴에 대해 이와 중첩하도록 형성됨으로서 외부에서 가압이 발생되더라도 상기 제 1 패턴드 스페이서의 일 끝단의 유동은 상기 돌출패턴 상부에 대해서만 이루어지는 것이 특징이다.
그리고 상기 유기막과 컬러필터층 및 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비되며, 상기 유기막과 컬러필터층과 보호층 및 게이트 절연막에는 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며, 상기 유기막 상부에는 각 화소영역 내에 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소보조패턴이 구비되며, 상기 유기막 상부에는 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 접촉하는 공통보조패턴이 구비된 것이 특징이며, 이때, 상기 공통전극은 상기 데이터 배선과 중첩하는 부분을 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 기판의 내측면에는 상기 제 1 패턴드 스페이서가 형성된 동일한 층에 상기 돌출패턴에 대응하여 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 다수의 제 2 패턴드 스페이서가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의된 제 1 기판 상의 상기 표시영역에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하고, 상기 각 화소영역에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 상기 각 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩된 다수의 돌출패턴을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 위로 상기 각 화소영역 내에 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 위로 상기 표시영역 전면에 제 1 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 내측면에 상기 제 1 기판에 구비된 돌출패턴에 대응하여 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 제 1 패턴드 스페이서을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하고, 상기 제 1 패턴드 스페이서의 끝단이 상기 돌출패턴의 최상층에 구비된 상기 제 1 배향막과 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 1 기판의 표시영역에 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 공통배선을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소전극은 각 화소영역 내에서 다수의 바(bar) 형태를 이루도록 형성하며, 상기 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 화소전극이 형성된 동일한 층에 바(BAR) 형태의 상기 다수의 화소전극과 나란하게 교대하는 바(bar) 형태의 다수의 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 및 돌출패턴 사이에 무기절연물질을 증착하여 보호층을 형성하는 단계와, 상기 컬러필터층 및 돌출패턴과 상기 제 1 배향막 사이로 상기 표시영역 전면에 유기물질을 도포하여 유기막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 유기막은 그 표면이 상기 돌출패턴에 대해서는 타 영역대비 볼록하게 돌출된 구성을 이루도록 하는 것이 특징이다. 이때, 상기 돌출패턴은 상기 제 1 패턴드 스페이서의 직경보다 큰 직경을 갖는 기둥형태를 이루거나, 또는 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 각각과 중첩하거나, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최 인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 데이터 배선 간의 이격영역에 대응하여 상기 표시영역의 길이를 갖는 댐 형태를 이루도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 표시영역에 상기 각 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩된 다수의 돌출패턴을 형성하는 단계는, 상기 제 1 기판 상에 적색 레지스트층을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 적색 컬러필터 패턴을 형성하고 동시에 각 화소영역의 경계에 선택적으로 적색 더미패턴을 형성하는 단계와; 상기 적색 컬러필터 패턴 위로 녹색 레지스트층을 상기 제 1 기판 전면에 형성하고 이를 패터닝하여 상기 적색 컬러필터 패턴과 이웃하여 녹색 컬러패턴을 형성하며, 동시에 각 화소영역의 경계에 대응하여 녹색 더미패턴을 형성하는 단계와; 상기 적색 및 녹색 컬러필터 패턴 위로 청색 레지스트층을 상기 제 1 기판 전면에 형성하고 이를 패터닝하여 상기 녹색 컬러필터 패턴과 이웃하여 청색 컬러패턴을 형성하며, 동시에 각 화소영역의 경계에 대응하여 선택적으로 청색 더미패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 적색, 녹색 및 청색 더미패턴 중 적어도 2가지 색의 더미패턴이 서로 중첩하도록 형성하는 것이 특징이다.
그리고 상기 유기막을 형성하는 단계는, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 공통배선의 일부에 대응하여 상기 제 1 보호층을 노출시키는 드레인 홀 및 공통 홀을 형성하는 단계와; 상기 드레인 홀과 공통 홀을 통해 노출된 상기 제 1 보호층과 이의 하부에 위치하는 상기 게이트 절연막을 건식식각하여 제거함으로서 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소전극과 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 유기막 상부로 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소보조패턴을 형성하고, 동시에 상기 유기막 상부로 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 접촉하는 공통보조패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다. 이때, 상기 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 이와 중첩하는 부분을 포함하도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 패턴드 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판의 내측면의 상기 제 1 패턴드 스페이서가 형성된 동일한 층에 상기 돌출패턴에 대응하여 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 다수의 제 2 패턴드 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 어레이 기판에 돌출패턴이 구비되며 이러한 한 돌출패턴에 대응하여 대향기판에 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서가 위치하는 구성을 가짐으로서 액정표시장치의 표시영역에 외압이 가해지는 경우, 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서가 유동하여 마찰에 의해 제 1 배향막이 손상되더라도 상기 돌출패턴 상에 형성되는 제 1 배향막에 한정된다.
따라서 상기 돌출패턴 외측의 영역에 대해서는 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서의 끝단이 접촉되지 않으므로 원천적으로 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서에 의한 제 1 배향막의 손상이 억제되는 효과를 갖는다.
나아가 본 발명에 따른 액정표시장치는 돌출패턴이 적어도 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴으로 이루어짐으로서 그 자체로 가시광선의 투과를 차단하게 되므로 종래 액정표시장치에서의 블랙매트릭스의 역할을 하게 되므로 상기 돌출패턴 상부에 대해서는 제 1 배향막이 손상되더라도 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서 주변에서의 빛샘은 발생하지 않는 장점이 있다.
또한, 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴이 중첩 형성된 댐 형태의 돌출패턴이 구비됨으로서 이러한 댐 형태의 돌출패턴이 구비된 어레이 기판과 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서가 구비된 대향기판을 액정층을 개재하여 합착 시 상기 댐 형태의 돌출패턴의 길이 방향으로는 합착 시 오차를 고려하지 않아도 되므로 설계의 자유도가 향상되는 장점을 갖는다.
또한 이러한 댐 형태의 돌출패턴은 그 자체로서 빛의 투과를 차단하는 역할을 할 수 있으며, 이러한 댐 형태의 돌출패턴이 화소영역간 경계를 이루는 게이트 배선 또는 데이터 배선과 중첩하며 형성됨으로서 종래의 액정표시장치에 있어서의 블랙매트릭스의 역할을 하게 되므로 별도의 블랙매트릭스를 구비하지 않아도 되므로 마스크 공정수를 저감시키는 동시에 재료비를 절감에 의해 제조 비용을 저감시키는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치의 표시영역과 비표시영역 일부에 대한 단면도.
도 2는 종래의 액정표시장치에 있어 패턴드 스페이서 주변을 나타낸 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서가 형성되는 부분에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 액정표시장치에 있어서 돌출패턴이 형성된 부분의 단면 형태를 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 게이트 및 데이터 배선과 돌출패턴의 평면 형태만을 간략히 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예 따른 액정표시장치에 있어서 제 1 패턴드 스페이서가 형성되는 부분에 대한 단면도.
도 8a 내지 8c는 각각 우네리 불량이 발생된 기판에 대해 어레이 기판에 구비되는 무기물질 및 금속물질로 주로 증착에 의해 형성되는 일반적인 구성요소가 형성된 상태와, 이들 무기 또는 금속재질의 구성요소 상에 컬러필터층이 형성된 상태 및 무기 또는 금속재질의 구성요소 상에 컬러필터층과 유기막이 형성된 상태에 대해 대향기판에 패턴드 스페이서가 구비된 것을 나타낸 단면도.
도 9a 내지 도 9h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 10a 내지 10h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판)에 있어 돌출패턴이 형성되는 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도로서 표시영역(AA) 내의 다수의 화소영역(P(P1, P2, P3))) 중 하나의 화소영역(P1)에 대해서만 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 것을 도시하였으며, 도 4a 및 4b는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 있어 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서가 형성되는 부분에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하며, 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 표시영역에 서로 교대하며 이격하는 바(bar) 형태의 다수의 화소전극(170)과 공통전극(173)과 컬러필터층(150)과, 돌출패턴(151)이 구비된 어레이 기판(102)과 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 구비된 대향기판(194) 및 이들 두 기판(102, 194) 사이에 개재된 액정층(195)을 포함하여 구성되고 있다.
우선, 하부의 어레이 기판(102)의 표시영역에는 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(108)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(108)에서 이격하여 나란하게 공통배선(109)이 형성되어 있다.
또한, 상가 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 상기 게이트 배선(108) 그 자체의 일부로 이루어지거나, 또는 상기 게이트 배선(108)에서 분기하여 게이트 전극(105)을 이루고 있다.
또한, 각 화소영역(P) 내부의 상기 스토리지 영역(StgA)에는 상기 공통배선(109) 자체로서 제 1 스토리지 전극(110)을 이루고 있다.
다음, 상기 표시영역에 형성된 게이트 배선(108)과 게이트 전극(105)과 상기 공통배선(109) 위로 상기 어레이 기판(102) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(118)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(120a)과 이의 상부에 위치하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지며 서로 이격하는 형태를 갖는 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)이 형성되어 있다.
한편, 상기 게이트 절연막(118) 상부로 상기 표시영역(AA)에는 상기 게이트 배선(108)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되어 있다.
이때, 상기 데이터 배선(130)의 하부에는 상기 반도체층(120)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 패턴(121a, 121b)으로 이루어진 반도체 더미패턴(121)이 형성되고 있지만, 이러한 반도체 더미패턴(121)은 제조 공정에 기인한 것으로 생략될 수 있다.
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 반도체층(120) 위로 상기 데이터 배선(130)에서 분기한 소스 전극(133)이 형성되어 있으며, 상기 소스 전극(133)과 이격하며 드레인 전극(136)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 소스 전극(133) 및 드레인 전극(136)은 서로 이격하는 오믹콘택층(120b)과 각각 접촉하고 있다.
상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(118)과 반도체층(120) 및 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 상기 스토리지 영역(StgA)에는 상기 게이트 절연막(118) 상부로 상기 제 1 스토리지 전극(110)에 대응하여 상기 드레인 전극(136)이 연장하여 형성됨으로써 제 2 스토리지 전극(138)을 이루고 있으며, 이때, 상기 스토리지 영역(StgA)에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극(110)과 게이트 절연막(118)과 제 2 스토리지 전극(138)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다.
다음, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 제 2 스토리지 전극(138) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제 1 보호층(140)이 상기 어레이 기판(102) 전면에 형성되어 있다.
다음, 상기 표시영역(AA)에 있어 상기 제 1 보호층(140) 위로 각 화소영역(P)에 대응하여 상기 게이트 배선(108) 및 데이터 배선(130) 상에서 경계를 이루며 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 순차 반복되는 형태를 갖는 컬러필터층(150)이 형성되어 있다. 이때, 설명의 편의를 위해 적색, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 형성되는 화소영역(P)을 각각 제 1, 2, 3 화소영역(P1, P2, P3)이라 정의한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 가장 특징적인 구성 중 하나로서 각 화소영역(P)의 경계 중 특히 대향기판(194)에 형성되는 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)에 대응하는 부분에 대응하여 상기 컬러필터층(150)을 이루는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c) 중 서로 다른 두 색 이상의 컬러 더미패턴(151a, 151b)이 기둥 형태를 이루도록 중첩 형성됨으로써 타 영역 대비 돌출된 형태를 이루는 돌출패턴(151)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이렇게 적어도 2가지 색 이상의 컬러 더미 패턴(151a, 151b)이 중첩된 상기 돌출패턴(151)은 상기 어레이 기판(102) 상에서 타영역 대비 돌출된 구조를 이룬다.
이러한 한 돌출패턴(151)에 대응하여 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 위치하게 되면, 외압이 가해지는 경우 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 유동하여 마찰에 의해 제 1 배향막(미도시)이 손상되더라도 상기 돌출패턴(151) 상에 형성되는 제 1 배향막(미도시)에 한정된다.
따라서 상기 돌출패턴(151) 외측의 영역에 대해서는 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)의 끝단이 접촉되지 않으므로 원천적으로 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)에 의한 제 1 배향막(미도시)의 손상이 억제되는 것이 특징이다.
나아가 상기 돌출패턴(151)은 적어도 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴(151a, 151b)으로 이루어짐으로서 그 자체로 가시광선의 투과를 차단하게 되므로 종래 액정표시장치에서의 블랙매트릭스의 역할을 하게 되므로 상기 돌출패턴(151) 상부에 대해서는 제 1 배향막이 손상되더라도 빛샘은 발생하지 않는 것이 특징이다.
더욱이 종래의 액정표시장치(도 1의 1)는 패턴드 스페이서(도 2의 40)의 유동 범위를 고려하여 상기 유동 범위보다 더 넓은 면적을 갖도록 블랙매트릭스(도 2 24)를 대향기판에 형성되었다.
이는 상기 패턴드 스페이서(도 2의 40)의 유동에 의해 제 1 배향막(미도시)이 손상되는 범위로 빛이 입사되는 경우, 상기 빛은 어레이 기판(도 2의 10) 면에 수직하게 입사되는 빛도 있으며, 상기 어레이 기판(도 2의 10)면에 수직한 법선 방향에 대해 소정의 각도를 가지며 입사되는 빛도 있으며, 이중 어레이 기판(도 2의 10) 면에 대해서 수직하게 입사되지 않고 법선 방향에 대해 소정의 각도를 가지며 입사하는 빛은 상기 블랙매트릭스(도 2의 24)가 형성된 대향기판(도 2의 20)에 도달하기까지 거리에 의해 확산됨으로서 이를 고려하여 블랙매트릭스(도 2의 24)는 패턴드 스페이서(도 2의 40) 끝단의 유동 범위보다 더 큰 면적을 갖도록 형성해야 했다.
하지만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 경우 그 구조적 특성 상 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)에 대응하여 형성되는 돌출패턴(151)은 최소 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴(151a, 151b)이 중첩되어 형성되는 특성상 그 자체로 이를 향해 입사되는 빛 예를들면 기판 면에 수직한 빛이건, 어레이 기판(102)면의 법선에 대해 소정의 각도를 가지며 입사되는 빛이건 간에 투과가 차단되므로 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)의 유동 범위보다 크게 형성될 필요가 없다.
따라서 상기 돌출패턴(151)의 직경은 종래의 패턴드 스페이서(도 2의 40)에 대응되는 블랙매트릭스(도 2의 24)의 직경보다 작게 형성될 수 있으므로 종래대비 개구율을 향상시키는 장점을 갖게 된다.
한편, 이러한 기둥 형태의 돌출패턴(151)은 화소영역(P)간의 경계를 이루는 게이트 배선(108) 또는 데이터 배선(130) 상에 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 나아가 도 5(본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 액정표시장치에 있어서 돌출패턴(151)이 형성된 부분의 단면 형태를 나타낸 도면)를 참조하면, 도 2색 이상의 컬러 더미패턴(151a, 151b)이 중첩되어 형성되는 상기 기둥 형태의 돌출패턴(151)은 상기 게이트 배선(108)과 공통배선(109) 간의 이격영역을 포함하여 상기 이격영역의 양측에 위치하는 상기 게이트 배선(108) 및 공통배선(109)과 동시에 중첩하도록 형성될 수도 있으며, 이러한 돌출패턴(151)에 대응하여 제 1 또는 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 중첩되도록 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예 및 그 변형예에 따른 액정표시장치(100)에 있어서는 2색 이상의 컬러 더미패턴(151a, 151b)으로 이루어진 돌출패턴(151)이 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 형성된 부분에 대응해서 아일랜드 형태로 형성되고 있는 것을 보이고 있지만, 상기 돌출패턴(151)은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 게이트 및 데이터 배선과 돌출패턴의 평면 형태만을 간략히 나타낸 도면인 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도시한 바와같이 표시영역(AA)에 있어서 게이트 배선(108) 또는 데이터 배선(130)을 따라 댐 형태로 형성될 수도 있다.
이때, 상기 대 형태의 돌출패턴(151)은 그 폭은 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)의 유동 범위를 고려한 크기 즉 상기 아일랜드 형태의 돌출패턴(151)의 직경과 동일한 크기를 가지며 길이는 화소영역(P)간 연결되도록 형성됨으로서 표시영역(AA) 정도의 길이를 갖게 된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(100)와 같이 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴(미도시)이 중첩 형성된 댐 형태의 돌출패턴(151)이 구비되는 경우, 이러한 돌출패턴(151)이 구비된 어레이 기판(미도시)과 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 구비된 대향기판(미도시)을 액정층(미도시)을 개재하여 합착 시 상기 돌출패턴(151)의 길이 방향으로는 합착 시 오차를 고려하지 않아도 되므로 설계의 자유도가 향상되는 장점을 갖는다.
또한 이러한 돌출패턴(151)은 그 자체로서 빛의 투과를 차단하는 역할을 할 수 있으며, 이러한 돌출패턴(151)이 화소영역(P)간 경계를 이루는 게이트 배선(108) 또는 데이터 배선(130)과 중첩하며 형성됨으로서 종래의 액정표시장치(도 1의 1)에 있어서의 블랙매트릭스(도 1의 24)의 역할을 하게 됨으로서 별도의 블랙매트릭스를 구비하지 않아도 되므로 마스크 공정수를 저감시키는 동시에 재료비를 절감에 의해 제조 비용을 저감시키는 장점을 갖게 된다.
이때, 상기 댐 형태의 돌출패턴(151)은 게이트 배선(108) 또는 데이터 배선(130)과 중첩하며 상기 게이트 배선(108) 및 데이터 배선(130)의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되는 것을 일례로 보이고 있지만, 그 변형예로서 상기 게이트 배선(108)과 나란하게 상기 게이트 배선(108)과 패터닝시 쇼트가 발생되지 않는 정도 예를들면 2 내지 4㎛ 정도의 이격간격을 가지며 형성된 공통배선(미도시)과도 중첩하도록 형성될 수도 있다.
더욱 정확히는, 도 7(본 발명의 제 2 실시예의 변형예 따른 액정표시장치에 있어서 제 1 패턴드 스페이서가 형성되는 부분에 대한 단면도.)을 참조하면, 2가지 색 이상의 컬러 더미패턴(미도시)이 중첩되어 형성되는 상기 댐 형태의 돌출패턴(151)은 상기 게이트 배선(108)과 공통배선(109) 간의 이격영역을 포함하여 상기 이격영역의 양측에 위치하는 상기 게이트 배선(108) 및 공통배선(109)과 동시에 중첩하며 형성될 수도 있다.
한편, 이러한 기둥형태 또는 댐 형태를 갖는 돌출패턴(151)에 있어 그 적층구조와 이를 제외한 구성요소는 모드 동일하므로 이후 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 통해 상기 돌출패턴(151)의 적층구조 및 타 구성요소의 적층 구조 및 위치 관계에 대해 설명한다.
도 3과 도 4a 및 4b를 참조하면, 이렇게 적어도 2가지 색의 컬러 더미패턴(151a, 150b)이 중첩 형성된 돌출패턴(151)은 각 화소영역(P) 당 하나씩 형성될 수 있으며, 또는 다수의 화소영역(P)마다 하나씩 형성될 수도 있다.
한편, 도면에 있어서 상기 돌출패턴(151)은 적색 및 청색 더미패턴(151a, 151b)의 이중층 구조로 이루어진 것을 일례로 나타내고 있지만, 돌출패턴(151)은 적색 및 녹색, 녹색 및 청색 더미패턴(미도시)의 이중층 구조를 이룰 수도 있으며, 나아가 적색, 녹색, 청색 더미패턴(미도시)의 삼중층 구조를 이룰 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
다음, 상기 컬러필터층(150)과 돌출패턴(151) 위로 상기 어레이 기판(102) 전면에 유기절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 유기막(155)이 형성되어 있다.
이러한 유기막(155)은 금속재질 또는 무기절연 재질보다 상대적으로 큰 두께를 가지며 유기물질 자체의 코팅에 의해 형성 방법에 의해 그 표면이 평탄화되는 특성을 가지므로 상대적으로 타 영역 대비 큰 단차를 갖는 상기 돌출패턴(151)이 형성된 부분을 제외하고는 배선(108, 109, 130) 또는 전극(133, 136)이 형성된 부분에 대해서는 이들 구성요소의 단차를 극복하여 평탄한 표면을 이루게 되는 것이 특징이다.
이러한 유기막(155)은 상기 컬러필터층(150) 및 돌출패턴(151) 상부로 반드시 형성될 필요는 없지만, 어레이 기판(102) 자체의 표면에 발생되는 우네리 불량과 컬러필터층(150) 형성 시 각 컬러필터 패턴(150a, 미도시)간의 소정의 두께 차이에 의한 단차를 제거해 주는 역할을 하게 되므로 구비되는 것이 불량 억제 및 표시품질 향상을 위해서 유리하다.
한편, 상기 우네리 불량이란 기판 자체의 표면이 평탄하지 않고 부분적으로 울퉁불퉁한 요철 구조를 가짐에 기인한 것으로 이러한 우네리 불량이 있는 기판에 게이트 배선(108)과 공통배선(109)과 데이터 배선(130) 및 박막트랜지스터(Tr)와 보호층(140)과 화소 및 공통전극(170, 173)을 형성하게 되면 이들 구성요소는 모두 증착 공정과 패터닝 공정에 의해 형성됨으로서 이러한 기판 자체의 표면의 요철이 반영됨으로서 최종적으로 표시영역(AA) 내에서 얼룩으로 표현됨으로서 표시품질을 저하시키는 요인이 된다.
나아가 특히 제 1 패턴드 스페이서(196)가 형성된 곳에 우네리 불량이 발생되는 경우, 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단이 위치하는 부분 또한 우네리 불량에 의해 그 표면이 울퉁불퉁한 상태를 이룸으로서 더욱 큰 유동을 유발시키고 더욱 용이하게 제 1 배향막(미도시)의 손상을 발생시키며, 나아가 우네리 불량이 발생된 부분에 형성된 제 1 패턴드 스페이서(196)와 우네리 불량이 발생되지 않은 부분에 형성된 제 1 패턴드 스페이서(196)의 높이 차이를 유발시킴으로서 갭 불량을 야기시킬 수 있다.
이러한 우네리 불량은 평탄화 특성이 있는 유기물질로 코팅에 의해서 형성되는 구성요소가 구비될수록, 그리고 이러한 평탄화 특성이 있는 물질로 이루어진 구성요소의 두께가 두꺼울수록 기판의 우네리 불량의 영향을 덜 받음을 실험적으로 알 수 있었다.
도 8a 내지 8c는 각각 우네리 불량이 발생된 기판에 대해 어레이 기판에 구비되는 무기물질 및 금속물질로 주로 증착에 의해 형성되는 일반적인 구성요소(게이트 전극, 게이트 절연막, 보호층)가 형성된 상태(도 8a)와, 이들 무기 또는 금속재질의 구성요소 상에 컬러필터층이 형성된 상태(도 8b) 및 무기 또는 금속재질의 구성요소 상에 컬러필터층과 유기막이 형성된 상태(도 8c)에 대해 대향기판에 패턴드 스페이서가 구비된 것을 나타낸 단면도이다.
우선, 도 8a를 참조하면, 우네리 불량이 발생된 기판(102) 상에 무기 또는 금속재질로 이루어진 구성요소인 게이트 전극(108), 게이트 절연막(118) 및 보호층(140)만이 적층되는 경우, 최상부에 위치하는 무기 또는 금속재질로 이루어진 층(140)은 기판(102) 표면 상태가 거의 그대로 반영되는 울퉁불퉁한 요철 구조가 됨으로서 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단은 어레이 기판의 최상층(140)에 대해 접촉이 잘 이루어지 지지 않고 있음을 알 수 있다.
하지만, 도 8b와 8c를 참조하면, 무기 또는 금속재질로 이루어진 구성요소(108, 118) 상부에 컬러필터층(150)이 형성되는 경우, 상기 컬러필터층(150)은 주로 코팅에 의해 형성됨으로서 하부에 구비되며 무기 또는 금속재질로 이루어진 구성요소의 표면에 형성되는 요철이 거의 완화됨으로서 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단이 도 8a에 나타난 구성 대비 어레이 기판(도 8a의 102)의 최상층(도 8a의 140)과 접촉면이 향상되었음을 알 수 있으며, 도 8c의 경우, 상기 컬러필터층(150) 상에 유기막(155)이 더욱 구비된 경우, 우네리 불량의 영향이 거의 완벽하게 완화되어 상기 유기막(155)은 요철 없이 평탄한 표면을 이룸으로서 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단이 어레이 기판의 최상층과 완전 접촉된 구성을 이룸을 알 수 있다.
한편, 도 3과 도 4a 및 4b를 참조하며, 각 화소영역(P)에는 이러한 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 상기 유기막(155)이 구비됨으로서 단차를 극복하여 평탄화하는 유기물질 특성에 의해 우네리 불량과 타 구성요소에 의한 단차는 완전히 극복되어 평탄한 표면을 이루게 되며, 나아가 상기 유기막이 구성됨에 의해 상기 컬러필터층(150)과 돌출패턴(151)간의 단차가 어느 정도 줄게 되지만, 여전히 상기 돌출패턴(151)이 형성된 부분은 타 영역 대비 단차를 가지며 높게 유지되고 있다.
이때, 상기 유기막(155)과 더불어 이의 하부에 구비되는 컬러필터층(150)과 제 1 보호층(140) 및 게이트 절연막(118)에는 상기 공통배선(109)의 일부를 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 구비되고 있으며, 상기 유기막(155)과 컬러필터층(150) 및 제 1 보호층(140)에는 상기 드레인 전극(136) 더욱 정확히는 상기 드레인 전극(136)이 연장된 부분인 상기 제 2 스토리지 전극(138)을 노출시키는 드레인 콘택홀(157)이 형성되고 있다.
다음, 상기 드레인 콘택홀(157)과 공통 콘택홀(미도시)이 구비된 상기 유기막(155) 위로 상기 표시영역(AA)에는 투명한 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지거나, 또는 불투명 저저항 금속물질 예를들면 몰리브덴, 몰리티타늄(MoTi), 구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 이루거나, 또는 전술한 물질 중 둘 이상이 중첩 형성됨으로써 다중층 구조를 이루어지며 서로 교대하는 바(bar) 형태를 갖는 다수의 공통전극(173)과 화소전극(170)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.
이때, 상기 공통전극(173)은 화소영역(P)간 경계인 데이터 배선(130) 상부에 대해서도 형성됨으로서 블랙매트리스가 형성되지 않아도 데이터 배선(130) 주변에서의 빛샘을 억제하는 구조를 이루는 것이 또 다른 특징이다.
이때, 상기 화소전극(170)과 공통전극(173)은 각 화소영역(P)에서 직선의 바(bar) 형태를 가질 수도 있으며, 또는 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 가질 수도 있다. 이렇게 화소전극(170)과 공통전극(173)이 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 구성을 이루는 경우 데이터 배선(130)과 또한 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 꺾인 구성을 이루게 됨으로서 표시영역(AA) 내에서 지그재그 형태를 이룬다.
이렇게 화소전극(170)과 공통전극(173)이 각 화소영역(P) 내에서 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형태를 이루는 경우 각 화소영역(P)은 이중 도메인을 이루게 되므로 사용자의 시야각 변화에 따른 색차 발생을 억제하는 효과를 갖는다.
이때, 상기 다수의 바(bar) 형태의 화소전극(170)은 각 화소영역(P) 내에서 그 일 끝단이 상기 화소전극(170)을 이루는 동일물질로 이루어진 제 1 화소보조패턴(174)에 의해 연결되고 있으며, 상기 제 1 화소보조패턴(174)은 상기 드레인 콘택홀(157)을 통해 상기 제 2 스토리지 전극(138)과 접촉하고 있다.
또한, 상기 바(bar) 형태의 다수의 공통전극(173) 또한 각 화소영역(P)에 구비된 상기 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통배선(109)과 접촉하고 있는 것이 특징이다.
그리고 비록 도면에 나타내지 않았지만, 상기 공통전극(173)과 화소전극(170) 위로 상기 표시영역(AA) 전면에는 제 1 배향막(미도시)이 형성되고 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 어레이 기판(102)에 대응하여 대향기판(194)이 구비되고 있다.
상기 대향기판(194)에는 상기 어레이 기판(102)의 각 화소영역(P)에 경계에 형성된 기둥 형태 또는 댐 형태의 돌출패턴(151)에 대응하여 제 1 높이를 갖는 다수의 제 1 패턴드 스페이서(196)와 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 기둥형태의 다수의 제 2 패턴드 스페이서(197)이 형성되고 있다.
이때, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)를 덮으며 상기 대향기판(194)의 표시영역(AA) 전면에는 제 2 배향막(미도시)이 더 형성되고 있다.
한편, 상기 다수의 패턴드 스페이서(196, 197) 중 다수의 제 1 패턴드 스페이서(196)는 상기 어레이 기판(102)에 단차를 가지며 타영역 대비 돌출된 구성을 갖는 상기 돌출패턴(151)에 대응하여 그 끝단이 상기 돌출패턴(151)의 최상층에 위치하는 유기막(155) 더욱 정확히는 제 1 배향막(미도시)과 접촉하도록 형성됨으로써 상기 어레이 기판(102)과 대향기판(194)이 일정한 셀갭을 유지하도록 하는 역할을 하는 것이다.
그리고 상기 다수의 제 2 패턴드 스페이서(197)는 상기 어레이 기판(102)에 단차를 가지며 타영역 대비 돌출된 구성을 갖는 상기 돌출패턴(151)에 대응하여 그 끝단이 상기 돌출패턴(151)의 최상층에 위치하는 유기막(155) 더욱 정확히는 제 1 배향막(미도시)과 접촉하지 않고 소정간격 이격하여 형성되고 있다.
이러한 제 2 패턴드 스페이서(197)는 외부에서 압력이 가해지는 경우, 상기 어레이 기판(102)에 구비된 상기 돌출패턴(151)의 일끝단 최상부에 위치하는 유기막(155) 더욱 정확히는 제 1 배향막(미도시)과 접촉하게 되며, 이 경우, 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)로 가해지는 압력을 완화시켜 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)가 과도한 압력에 의해 뭉게지는 등의 눌림 불량을 억제하는 역할을 하는 것이다.
한편, 전술한 각 구성요소를 구비한 상기 어레이 기판(102)과 대향기판(194) 사이 더욱 정확히는 상기 제 1 배향막(미도시)과 제 2 배향막(미도시) 사이에는 액정층(195)이 재개되고 있으며, 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단이 상기 어레이 기판(102) 내측면에 구비된 상기 돌출패턴(151)에 대응하여 상기 제 1 배향막(미도시)과 접촉하며 상기 어레이 기판(102)과 대향기판(194)의 테두리를 따라 접착제를 개재하여 합착됨으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)를 이루고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 실질적으로 공통전극(173)과 화소전극(170)이 모두 어레이 기판(102)에 구비됨으로써 이들 공통전극(116, 173)과 화소전극(170)에 의해 발생되는 횡전계에 의해 액정이 구동하는 횡전계형 액정표시장치(100)가 되는 것이 특징이며, 나아가 상기 어레이 기판(102)에 별도의 블랙매트릭스 없이 컬러필터층(150)이 구비됨으로써 블랙매트릭스가 생략된 박막트랜지스터(Tr) 온 컬러필터(color filter on TFT: COT) 구조를 이루는 것이 특징이다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 일례로 횡전계형 액정표시장치를 일례로 보이고 있지만, 화소전극(170)은 어레이 기판(102) 상에 형성되고, 공통전극은 대향기판 상에 형성되는 트위스트 네마틱 모드 컬러필터 온 박막트랜지스터 구조 액정표시장치에도 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예 및 그 변형예에 따른 액정표시장치(100)는 외압이 가해지는 경우 제 1 패턴드 스페이서(196)의 유동에 의해 제 1 배향막(미도시)이 손상됨으로서 발생되는 스페이서 주변의 빛샘 현상을 원천적으로 방지하는 효과가 있으며, 나아가 종래의 액정표시장치 대비 패턴드 스페이서의 유동에 의한 제 1 배향막의 손상 범위가 한정됨으로서 제 1 배향막 손상에 의한 빛샘을 방지하고자 블랙매트릭스 폭을 넓힘에 의한 개구율 저하를 억제하는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예 및 그 변형예에 따른 액정표시장치(100)는 어레이 기판(102)과 대향기판(194) 어디에도 블랙매트릭스를 형성하지 않음으로써 블랙매트릭스 형성을 위한 1회의 마스크 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단순화 및 제조 비용 저감의 효과를 구현할 수 있으며, 나아가 대향기판(194)에 화소영역(P)을 테두리하는 블랙매트릭스가 생략되고 컬러필터층(150)이 어레이 기판(102)에 구비됨으로써 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로 더욱더 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예 및 변형예에 따른 액정표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 본 발명은 돌출패턴(151)을 구비한 어레이 기판에 특징이 있으므로 어레이 기판(102)의 제조 방법을 위주로 설명하며, 돌출패턴(151)의 경우 기둥형태를 갖거나 또는 댐 형태를 갖는 것만이 차이가 있으며 이의 형성방법은 동일하므로 돌출패턴(151)이 기둥형태를 갖는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해서만 설명한다.
도 9a 내지 도 9h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(102)의 표시영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도로서 표시영역(AA) 내의 다수의 화소영역(P) 중 하나의 화소영역(P)에 대해서만 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 것을 도시한 것이며, 도 10a 내지 10h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(102)에 있어 돌출패턴(151)이 형성되는 부분에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 설명의 편의를 위해 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의하며, 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 형성되는 화소영역(P)을 각각 제 1, 2, 3 화소영역(P1, P2, P3)이라 정의한다.
우선, 도 9a 및 도 10a에 도시한 바와같이, 투명한 재질 예를들면 유리 또는 유연한 플라스틱 재질로 이루어진 기판(102) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 식각 및 스트립 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 상기 제 1 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 단일층 또는 이중층 이상의 다중층 구조를 갖는 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(108)과 이와 이격하여 나란하게 연장하는 공통배선(109)을 형성한다.
그리고 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(108)과 연결된 게이트 전극(105)을 형성한다.
다음, 상기 게이트 배선(108)과 공통배선(109)과 게이트 전극(105) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(118)을 상기 기판(102) 전면에 형성한다.
다음, 도 9b 및 도 10b에 도시한 바와같이, 상기 게이트 절연막(118) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 증착하여 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 연속하여 상기 불순물 비정질 실리콘층 위로 저저항 금속물질 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착하여 단일층 또는 다중층 구조의 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 제 2 금속층(미도시)과 이의 하부에 위치하는 불순물 및 순수 비정질 실리콘에 대해 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 화소영역(P) 내에 상기 게이트 전극(105)에 대응하여 순수 비정질 실리콘 액티브층(120a)과 상기 액티브층(120a) 위로 서로 소정간격 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)과, 상기 오믹콘택층(120b) 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 게이트 배선(108)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)을 형성한다.
이때, 상기 드레인 전극(136)은 그 일끝단이 상기 공통배선(109)과 중첩하도록 형성함으로서 상기 게이트 절연막(118)을 사이에 두고 서로 중첩하는 공통배선(109)과 드레인 전극(136)은 각각 제 1 및 제 2 스토리지 전극(110, 138)을 이루도록 한다.
따라서 이러한 공정 진행에 의해 상기 스토리지 영역(StgA)에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극(110)과 게이트 절연막(118)과 제 2 스토리지 전극(138)이 스토리지 커패시터(StgC)를 이루며, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(110)과 게이트 절연막(118)과 반도체층(120)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
도면에 있어서는 상기 제 2 금속층(미도시)과, 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 하프톤 노광 또는 회절노광을 포함하는 1회의 마스크 공정을 실시하여 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성한 것을 나타내었으며, 이렇게 1회의 마스크 공정 진행에 의해 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성됨으로서 상기 데이터 배선(130) 하부에도 상기 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)을 이루는 동일한 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 패턴(121a, 121b)으로 구성된 반도체 더미패턴(121)이 형성되고 있음을 보이고 있다.
하지만, 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)에 대해 1회의 마스크 공정을 진행하여 우선적으로 패터닝하여 상기 반도체층(120)을 형성하고, 이후 상기 반도체층(120) 상부에 제 2 금속층(미도시)을 형성한 후 이에 대해 또 다른 1회의 마스크 공정을 진행하여 패터닝하는 경우, 상기 데이터 배선(130) 하부에는 상기 반도체 더미패턴(121)은 형성되지 않는다.
다음, 도 9c와 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(130)과 박막트랜지스터(Tr) 및 스토리지 커패시터(StgC) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘 또는 질화실리콘을 증착하여 상기 기판(102) 전면에 제 1 보호층(140)을 형성한다.
이러한 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층(140)을 형성하는 것은, 박막트랜지스터(Tr)의 상부로 적, 녹, 청색 안료를 포함하는 유기물질로 이루어진 컬러필터층(도 9h 및 도 10h의 150)이 직접 형성되는 경우, 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로 노출된 상기 액티브층(120a)이 상기 컬러필터층(도 9h 및 도 10h의 150)과 직접 접촉하게 되어 액티브층(120a)에 채널이 형성되는 부분을 오염시킴으로서 상기 박막트랜지스터(Tr)의 특성을 저하시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위해 형성하는 것이며, 반드시 형성될 필요는 없으며 생략될 수도 있다.
다음, 도 9d와 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 보호층(140) 위로 적색 안료를 포함하는 레지스트를 전면에 도포하여 적색 레지스트층(미도시)을 형성하고 이에 대해 노광 마스크를 이용한 노광 및 노광된 레지스트를 현상하는 마스크 공정을 실시함으로써 다수의 제 1 화소영역(P1)에 대응하여 적색 컬러필터 패턴(150a)을 형성하고, 동시에 돌출패턴(151)이 형성되어하는 부분 즉 화소영역(P)의 경계, 일례로 게이트 배선(108), 데이터 배선(130)에 대응하거나 또는 서로 소정간격 이격하는 이격영역을 포함하는 서로 이웃한 게이트 배선(108) 및 공통배선(109)에 대응하여 기둥형태 또는 댐 형태를 갖는 적색 더미패턴(151a)을 형성한다.
이때, 돌출패턴(151)이 어떠한 2가지 색 이상의 더미패턴으로 이루어지는지에 따라 상기 적색 더미패턴(151a)은 생략할 수도 있다.
도면에 있어서는 일례로 게이트 배선(108) 상에 기둥 형태로 적색 더미패턴(151a)이 형성됨을 나타내었다.
다음, 도 9e와 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 적색 컬러필터 패턴(150a) 및 적색 더미패턴(151a) 위로 상기 기판(102) 전면에 녹색 안료를 포함하는 레지스트를 도포하여 녹색 레지스트층(미도시)을 형성하고 이에 대해 마스크 공정을 실시함으로써 상기 제 1 화소영역(P1)과 이웃하는 제 2 화소영역(P2)에 대응하여 녹색 컬러필터 패턴(150b)을 형성한다.
이때, 상기 돌출패턴(151)이 형성되어야 할 부분 즉 적색 더미패턴(151a)이 형성된 부분에 대응해서는 상기 적색 더미패턴(151a)과 중첩하는 형태로 녹색 더미패턴(미도시)을 형성할 수도 있고, 또는 형성하지 않을 수도 있다.
이는 돌출패턴(151)을 서로 다른 색의 이중층 구조를 이루도록 함에 있어 적색 및 청색 더미패턴(151a, 도 10h의 151b)으로 구현할 경우 상기 녹색 더미패턴(미도시)은 생략되며, 그 이외에 상기 돌출패턴(151)이 서로 다른 3가지 색의 더미패턴으로 형성되는 경우나, 또는 적색 더미패턴(151a)을 제외하고 녹색 및 청색 더미패턴(미도시, 도 10h의 151b)으로 이루어진 돌출패턴(151)이 형성되는 경우 상기 녹색 더미패턴(미도시)은 돌출패턴(151)이 형성되어야 할 부분에 형성한다.
다음, 도 9f와 도 10f에 도시한 바와 같이, 상기 적색 및 녹색 컬러필터 패턴(150a, 150b) 위로 상기 기판(102) 전면에 청색 안료를 포함하는 레지스트를 도포하여 청색 레지스트층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 마스크 공정을 실시함으로써 제 3 화소영역(P3)에 대응하여 청색 컬러필터 패턴(150c)을 형성하고, 동시에 돌출패턴(151)이 형성되어야 할 부분 즉, 상기 적색 또는(및) 녹색 더미패턴(151a, 미도시)이 형성된 부분에 이들 컬러 더미패턴(151a, 미도시)과 중첩하도록 청색 더미패턴(151b)을 형성한다.
이때, 상기 제 1, 2, 3 화소영역(P1, P2, P3)에 각각 형성된 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)은 컬러필터층(150)을 이루며, 상기 적색 및 청색 더미패턴(151a, 151b)이 중첩 형성된 부분은 돌출패턴(151)을 이룬다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(102)의 제조 방법에 있어서는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)의 순으로 형성하는 것을 일례로 보이고 있지만, 이러한 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)의 형성 순서는 다양하게 변형될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
한편, 도면에 있어서 화소영역(P)의 경계에 대응하여 상기 적색 더미패턴(151a) 상부에 상기 청색의 더미패턴(151b)이 형성됨으로서 적 및 청색 더미패턴(151a, 151b)의 이중층 구조를 가지며 돌출패턴(151)이 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 돌출패턴(151)은 상기 청색 더미패턴(151b)을 대신하여 녹색 더미패턴(미도시)이 중첩 형성됨으로서 적색 및 녹색 더미패턴(151a, 미도시)으로 이루어질 수 있으며, 또는 녹색 및 청색 더미패턴(미도시, 151b)으로 이루어질 수도 있고, 나아가 적, 녹, 청색 더미패턴(151a, 미도시, 151b)이 모두 중첩되어 3중층 구조를 이룰 수도 있다.
한편, 적, 녹 및 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)을 형성하는 각 단계에서 각 화소영역(P) 내에서 추후 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(도 9h의 157)이 형성되어야 할 부분 및 공통배선(109)에 대응해서 공통 콘택홀(미도시)이 형성되어야 할 부분에 대해서는 상기 각 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 제거됨으로서 상기 제 1 보호층(140)을 노출시키던가, 또는 상기 제 1 보호층(140)이 생략된 경우, 상기 드레인 전극(136)(제 2 스토리지 전극(138)) 및 게이트 절연막(118)을 노출시키는 구성을 이루도록 형성하는 것이 특징이다.
도 9g와 도 10g에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터층(150)과 돌출패턴(151) 위로 평탄화 특성을 갖는 유기절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 상기 기판 전면에 유기막(155)을 형성한다.
이러한 유기막(155)은 그 평탄화 특성에 의해 상대적으로 타 구성요소 대비 큰 단차를 구현하는 상기 돌출패턴(151)을 제외한 타 구성요소 일례로 배선(108, 109, 130) 및 전극(133, 136)에 의한 단차와 더불어 기판(102) 자체에 우네리 불량이 발생한 부분에 대해서도 요철 구조가 거의 극복되어 평탄한 표면을 이루는 것이 특징이다.
단, 상기 돌출패턴(151)이 형성된 부분은 컬러 더미패턴(151a, 미도시, 151b)의 자체가 컬러필터 패턴과 동일한 물질 및 두께를 가지며 상기 각 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)은 색 재현율 구현을 위해 통상 1㎛ 내지 1.5㎛ 정도의 두께를 이룸으로서 유기막(155) 자체의 두께와 유사한 수준이므로 상기 돌출패턴(151)이 형성된 부분은 그 단차 정도가 어느 정도 완화되더라도 상기 유기막 표면으로 돌출된 상태를 유지하게 되는 것이 특징이다.
이후, 상기 유기막(155)에 대해 마스크 공정을 실시함으로서 패터닝함으로서 상기 각 화소영역(P) 내에서 상기 각 컬러필터 패턴(150a, 150b, 150c)이 제거된 부분에 대응하여 상기 제 1 보호층(140)이 노출되거나, 또는 상기 드레인 전극(136)(제 2 스토리지 전극(138))을 노출시키는 드레인 홀(dh) 및 상기 공통배선(109)에 대응하여 게이트 절연막(118)을 노출시키는 공통 홀(미도시)이 형성되도록 한다.
이후 건식식각을 진행하여 상기 유기막(155)에 구현된 드레인 홀(dh)을 통해 노출된 제 1 보호층(140)과 더불어 상기 공통 홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제 1 보호층(140) 및 이의 하부에 위치하는 게이트 절연막(118)을 제거함으로서 최종적으로 상기 드레인 전극(136)(제 2 스토리지 전극(138)) 및 공통배선(109)을 각각 노출시키는 드레인 콘택홀(157) 및 공통 콘택홀(미도시)이 형성되도록 하거나, 제 1 보호층(140)이 형성되지 않았을 경우는 드레인 홀(dh)은 드레인 콘택홀(157)을 이루게 되며, 건식식각에 의해 공통 홀(미도시)에 대해서는 게이트 절연막(118)이 제거됨으로서 상기 공통배선(109)을 노출시키는 공통 콘택홀(미도시)이 형성되도록 한다.
다음, 도 9h와 도 10h에 도시한 바와같이, 상기 드레인 콘택홀(157)과 공통 콘택홀(미도시)이 구비된 상기 유기막(155) 위로 불투명 금속물질 예를들면 몰리브덴, 몰리티타늄(MoTi), 구리(Cu) 중 어느 하나를 증착하거나, 또는 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증차하여 도전성 물질층(미도시)을 형성한다.
이후 상기 도전성 물질층(미도시)에 대해 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 내에 바(bar) 형태를 갖는 다수의 화소전극(170)과 상기 다수의 각 화소전극(170)과 나란하게 교대하는 다수의 공통전극(173)을 형성한다.
이때, 각 화소영역(P)에는 상기 다수의 화소전극(170) 및 공통전극(173) 이외에 상기 화소전극(170)의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 드레인 전극(136)(제 2 스토리지 전극(138))과 접촉하는 화소보조패턴(169)과 상기 공통전극(173)의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통배선(109)과 연결되는 공통보조패턴(미도시)을 형성한다.
한편, 상기 공통전극(173)은 화소영역(P)의 경계를 이루는 상기 데이터 배선(130)에 대응해서도 이와 중첩하도록 형성함으로서 상기 데이터 배선(130) 주변에서 발생될 수 있는 빛샘을 억제하는 구성을 이루도록 한다.
이후, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 다수의 화소전극(170)과 공통전극(173) 위로 표시영역(AA) 전면에 제 1 배향막(미도시)을 형성함으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(102)을 완성한다.
이때, 상기 데이터 배선(130)과 화소전극(170)과 공통전극(116, 173)을 각 화소영역(P)의 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 형태를 이루도록 형성함으로써 각 화소영역(P)이 이중 도메인을 이루도록 형성하도록 할 수도 있다.
전술한 방법에 의해 완성된 어레이 기판(102)에 대응하는 대향기판(도 4a 194)의 경우, 도 4a를 참조하면 투명한 절연기판(194)에 유기물질 예를들면 폴리이미드를 도포하고 이에 대해 회절노광 또는 하프톤 노광을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 기둥형태를 가지며 제 1 높이의 제 1 패턴드 스페이서(196)와 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 제 2 패턴드 스페이서(197)를 형성한다.
이후 상기 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197) 위로 배향액을 도포하여 제 2 배향막(미도시)으로 형성함으로서 상기 대향기판(194)을 완성할 수 있다.
이러한 상태에서 도 3과 도 4a 및 4b를 참조하면, 상기 어레이 기판(102) 또는 대향기판(194)의 테두리를 따라 접착제인 씰패턴(미도시)을 형성하고, 상기 씰패턴(미도시) 내측으로 액정층(195)을 개재한 상태에서 상기 어레이 기판(102)에 구비된 돌출패턴(151)과 상기 대향기판(194)에 구비된 제 1 및 제 2 패턴드 스페이서(196, 197)가 서로 마주하도록 하고, 특히 상기 제 1 패턴드 스페이서(196)의 끝단과 돌출패턴(151)의 최상면에 서로 접촉하도록 합착함으로서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)를 완성할 수 있다.
100 : 액정표시장치
102 : 어레이 기판
108 : 게이트 배선
118 : 게이트 절연막
140 : 제 1 보호층
150 : 컬러필터층
151a : 적색 더미패턴
155 : 유기막
173 : 공통전극
194 : 대향기판
196 : 제 1 패턴드 스페이서
P : 화소영역

Claims (21)

  1. 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의되며 액정층을 개재하여 서로 마주하며 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 상기 표시영역에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하며 형성된 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 제 1 기판의 표시영역에 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 공통배선과;
    각 상기 화소영역에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 각 상기 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층과;
    상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩 형성된 돌출패턴과;
    상기 컬러필터층 위로 각 상기 화소영역 내에 형성된 화소전극과;
    상기 화소전극 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제 1 배향막과;
    상기 제 2 기판의 내측면에 상기 돌출패턴에 대응하여 제 1 높이를 가지며 형성된 기둥 형태의 다수의 제 1 패턴드 스페이서
    를 포함하며, 상기 제 1 패턴드 스페이서는 그 끝단이 상기 돌출패턴 최상부에 형성된 상기 제 1 배향막과 접촉하도록 형성되고,
    상기 돌출패턴은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역에 중첩하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극은 각 화소영역 내에서 다수의 바(bar) 형태를 이루며, 상기 화소전극이 형성된 동일한 층에 바(bar) 형태의 상기 다수의 화소전극과 나란하게 교대하는 바(bar) 형태의 다수의 공통전극이 구비되며,
    상기 화소전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 상기 공통전극은 상기 공통배선과 연결되는 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러필터층 및 돌출패턴과 상기 제 1 배향막 사이에는 상기 표시영역 전면에 유기막이 구비되며, 상기 유기막은 그 표면이 상기 돌출패턴에 대해서는 타 영역대비 볼록하게 돌출된 구성을 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 및 돌출패턴 사이에는 무기절연물질로 이루어진 보호층이 구비된 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌출패턴은 상기 제 1 패턴드 스페이서의 직경보다 큰 직경을 갖는 기둥형태이거나,
    또는 상기 표시영역의 길이를 갖는 댐 형태를 이루는 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴드 스페이서는 그 일끝단이 상기 돌출패턴에 대해 이와 중첩하도록 형성됨으로서 외부에서 가압이 발생되더라도 상기 제 1 패턴드 스페이서의 일 끝단의 유동은 상기 돌출패턴 상부에 대해서만 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기막과 컬러필터층 및 보호층에는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구비되며, 상기 유기막과 컬러필터층과 보호층 및 게이트 절연막에는 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀이 구비되며,
    상기 유기막 상부에는 각 화소영역 내에 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소보조패턴이 구비되며,
    상기 유기막 상부에는 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 접촉하는 공통보조패턴이 구비된 것이 특징인 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 데이터 배선과 중첩하는 부분을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 내측면에는 상기 제 1 패턴드 스페이서가 형성된 동일한 층에 상기 돌출패턴에 대응하여 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 다수의 제 2 패턴드 스페이서가 구비된 액정표시장치.
  10. 다수의 화소영역을 갖는 표시영역이 정의된 제 1 기판 상의 상기 표시영역에 게이트 절연막을 개재하여 서로 교차하여 상기 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하고, 각 상기 화소영역에 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 위로 상기 표시영역에 각 상기 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩된 다수의 돌출패턴을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층 위로 각 상기 화소영역 내에 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소전극 위로 상기 표시영역 전면에 제 1 배향막을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 내측면에 상기 제 1 기판에 구비된 돌출패턴에 대응하여 제 1 높이를 갖는 기둥 형태의 다수의 제 1 패턴드 스페이서을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하고, 상기 제 1 패턴드 스페이서의 끝단이 상기 돌출패턴의 최상층에 구비된 상기 제 1 배향막과 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 돌출패턴은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역에 중첩하는
    액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화소전극은 각 화소영역 내에서 다수의 바(bar) 형태를 이루도록 형성하며,
    상기 화소전극을 형성하는 단계는, 상기 화소전극이 형성된 동일한 층에 바(BAR) 형태의 상기 다수의 화소전극과 나란하게 교대하는 바(bar) 형태의 다수의 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 및 돌출패턴 사이에 무기절연물질을 증착하여 보호층을 형성하는 단계와,
    상기 컬러필터층 및 돌출패턴과 상기 제 1 배향막 사이로 상기 표시영역 전면에 유기물질을 도포하여 유기막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 유기막은 그 표면이 상기 돌출패턴에 대해서는 타 영역대비 볼록하게 돌출된 구성을 이루도록 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 돌출패턴은 상기 제 1 패턴드 스페이서의 직경보다 큰 직경을 갖는 기둥형태를 이루거나,
    또는 상기 표시영역의 길이를 갖는 댐 형태를 이루도록 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 표시영역에 상기 각 화소영역에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층을 형성하고, 동시에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 상기 적, 녹, 청의 컬러필터 패턴을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 적어도 2가지 색 이상의 더미패턴이 중첩된 다수의 돌출패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 기판 상에 적색 레지스트층을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 적색 컬러필터 패턴을 형성하고 동시에 각 화소영역의 경계에 선택적으로 적색 더미패턴을 형성하는 단계와;
    상기 적색 컬러필터 패턴 위로 녹색 레지스트층을 상기 제 1 기판 전면에 형성하고 이를 패터닝하여 상기 적색 컬러필터 패턴과 이웃하여 녹색 컬러패턴을 형성하며, 동시에 각 화소영역의 경계에 대응하여 녹색 더미패턴을 형성하는 단계와;
    상기 적색 및 녹색 컬러필터 패턴 위로 청색 레지스트층을 상기 제 1 기판 전면에 형성하고 이를 패터닝하여 상기 녹색 컬러필터 패턴과 이웃하여 청색 컬러패턴을 형성하며, 동시에 각 화소영역의 경계에 대응하여 선택적으로 청색 더미패턴을 형성하는 단계
    를 포함하며, 상기 적색, 녹색 및 청색 더미패턴 중 적어도 2가지 색의 더미패턴이 서로 중첩하도록 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 유기막을 형성하는 단계는,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 공통배선의 일부에 대응하여 상기 보호층을 노출시키는 드레인 홀 및 공통 홀을 형성하는 단계와;
    상기 드레인 홀과 공통 홀을 통해 노출된 상기 보호층과 이의 하부에 위치하는 상기 게이트 절연막을 건식식각하여 제거함으로서 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소전극과 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 유기막 상부로 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 화소전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소보조패턴을 형성하고, 동시에 상기 유기막 상부로 상기 각 화소영역 내에 상기 다수의 공통전극의 일 끝단을 모두 연결시키며 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 접촉하는 공통보조패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 데이터 배선에 대응하여 이와 중첩하는 부분을 포함하도록 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 제조 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴드 스페이서를 형성하는 단계는,
    상기 제 2 기판의 내측면의 상기 제 1 패턴드 스페이서가 형성된 동일한 층에 상기 돌출패턴에 대응하여 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 다수의 제 2 패턴드 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 돌출패턴의 폭은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역의 전체 폭 보다 작은
    액정표시장치.
  19. 제 5 항에 있어서,
    상기 댐 형태의 돌출패턴의 폭은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역의 전체 폭 보다 큰
    액정표시장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 돌출패턴의 폭은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역의 전체 폭 보다 작은
    액정표시장치의 제조 방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 댐 형태의 돌출패턴의 폭은, 상기 게이트 배선과 이와 이격하여 최인접하는 공통배선 및 이들 최인접하는 게이트 배선 및 공통배선 간의 이격영역의 전체 폭 보다 큰
    액정표시장치의 제조 방법.
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