KR102303605B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성되어있는 게이트선, 상기 게이트선과 연결되어있는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어있는 제1 화소전극, 상기 제1 스위칭 소자와 화소전극 사이에 형성되어있는 색필터 및 상기 색필터를 관통하는 2개의 접촉구멍을 포함하며, 상기 제1 화소 전극은 상기 2개의 접촉구멍 중 제1 접촉구멍을 통해 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 있고, 상기 2개의 접촉구멍은 서로 연결되어있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 액정표시장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치의 구조 중에서 행렬의 형태로 배열된 복수의 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 적색, 녹색 및 청색의 색필터와 서로 다른 표시판에 형성되어 있는 구조의 경우, 화소 전극과 색필터가 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 색 필터와 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 색필터 온 어레이(color filter on array, COA) 구조가 제안되었다.
색필터 온 어레이 구조의 경우 색필터 상에 다양한 목적의 접촉구멍을 형성하게 되는데, 이러한 접촉구멍의 크기와 배치에 따라 액정표시장치의 투과율이 결정된다. 따라서 색필터의 물질 특성에 따른 접촉구멍 형성방법을 고려하여 접촉구멍의 크기를 감소시키는 것이 과제가 되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 색필터의 물질 특성을 고려하여 감소된 크기의 접촉구멍을 형성하고 개구율을 향상시킨 액정표시장치 및 이러한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성되어있는 게이트선, 상기 게이트선과 연결되어있는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어있는 제1 화소전극, 상기 제1 스위칭 소자와 화소전극 사이에 형성되어있는 색필터 및 상기 색필터를 관통하는 2개의 접촉구멍을 포함하며, 상기 제1 화소 전극은 상기 2개의 접촉구멍 중 제1 접촉구멍을 통해 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 있고, 상기 2개의 접촉구멍은 서로 연결되어있다.
상기 2개의 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 2개의 접촉구멍의 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 2개의 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자와 같은 데이터 전압을 인가 받는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어있는 제2 화소전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 화소 전극은 상기 2개의 접촉구멍 중 제2 접촉구멍을 통해 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자와 같은 데이터 전압을 인가 받는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어있는 제2 화소전극을 더 포함하며, 상기 제2 화소 전극은 상기 2개의 접촉구멍 중 제2 접촉구멍을 통해 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있을 수 있다.
상기 제2 스위칭 소자와 연결되는 제3 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자와 연결되는 전압배선 및 상기 색필터에 형성되어있는 제3 접촉구멍을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 스위칭 소자는 상기 제3 접촉구멍을 통해 상기 전압배선과 연결되어 있을 수 있고, 상기 제3 접촉구멍은 상기 2개의 접촉구멍과 일렬로 형성되어 있을 수 있으며, 제2 접촉구멍과 연결되어있을 수 있다.
상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
제1 화소전극과 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하는 공통전극 및
상기 2개의 접촉구멍 중 제2 접촉구멍을 통해 상기 공통전극과 연결되어 있는 전압배선을 더 포함할 수 있다.
상기 2개의 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 2개의 접촉구멍의 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
상기 2개의 접촉구멍과 일렬로 형성되어있으며, 상기 2개의 접촉구멍 중 어느 하나와 연결되어있고, 서로 연결되어있는 1이상의 접촉구멍을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 제1 기판 상에 제1 스위칭 소자를 형성하는 단계, 상기 제1 스위칭 소자 상에 색필터를 형성하는 단계, 상기 색필터 상에 사각형 패턴 좌우에 슬릿 패턴을 형성한 마스크를 두고 노광하여 상기 색필터를 관통하는 2개의 접촉구멍을 형성하는 단계 및 상기 2개의 접촉 구멍 중 제1 접촉구멍을 통하여 상기 제1 스위칭 소자와 연결되는 제1 화소전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크의 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴일 수 있며, 상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴으로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있을 수 있고, 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 노광은 근접 노광(Proximity printing)으로 이루어질 수 있다.
상기 접촉구멍 형성단계는, 2이상의 사각형 패턴을 일정한 간격을 두고 연결하고, 상기 사각형 패턴 사이 마다 하나의 슬릿 패턴을 형성하고, 연결한 사각형 패턴 좌우 끝에 슬릿 패턴을 각각 하나씩 배치한 마스크를 사용하여, 3개 이상의 접촉구멍을 형성할 수 있다.
상기 마스크의 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴이며, 상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴들로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있고, 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 노광은 근접 노광(Proximity printing)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 액정표시장치 제조방법에 따르면, 색필터에 형성되는 접촉구멍의 크기를 감소시켜 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 실시예를 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 실시예를 색필터(230) 위에서 내려다본 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치의 제조방법에 사용되는 마스크 디자인과 그로부터 형성되는 접촉구멍 디자인을 접촉구멍의 개수별로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고,
도 6는 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정표시장치를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 다른 형태로 구현될 수도 있다
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내는 등 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에", "위에", "아래에" 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수도 있고 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 실시예를 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시한 실시예를 색필터(230) 위에서 내려다본 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 박막트랜지스터 표시판(100)의 제1 기판(110) 위에 일방향으로 게이트선(121) 및 게이트선(121)과 평행한 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)에는 게이트선(121)으로부터 돌출되어 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)이 형성되어 있다. 또한, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)과 이격되도록 제3 게이트 전극(124c)이 형성되어 있다. 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c)은 동일한 게이트선(121)에 연결되어 있고, 동일한 게이트 신호가 인가된다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 동일한 방향으로 뻗어 있고, 일정한 전압이 인가된다. 또한, 유지 전극선(131)으로부터 돌출되어 있는 유지 전극(133)이 형성되어 있다. 유지 전극(133)은 이후 설명하게 될 제1 화소 전극(191a)을 둘러 싸도록 형성될 수 있다.
게이트선(121), 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c), 유지 전극선(131), 유지 전극(133) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(140)에는 유지전극선(131)의 일부가 노출되도록 제3-1 접촉 구멍(185cc)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b), 및 제3 반도체층(154c)이 형성된다. 제1 반도체층(154a)은 제1 게이트 전극(124a)의 위에 위치하고, 제2 반도체층(154b)은 제2 게이트 전극(124b)의 위에 위치하며, 제3 반도체층(154c)은 제3 게이트 전극(124c)의 위에 위치할 수 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154a, 154b, 154c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171), 제1 소스 전극(173a), 제1 드레인 전극(175a), 제2 소스 전극(173b), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)이 형성되어 있다.
제1 내지 제3 반도체층(154a, 154b, 154c)은 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 위에 형성될 뿐만 아니라 데이터선(171) 아래에도 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
제1 소스 전극(173a)은 데이터선(171)으로부터 제1 게이트 전극(124a) 위로 돌출되어 형성되어 있다. 제1 소스 전극(173a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제1 드레인 전극(175a)은 제1 게이트 전극(124a) 위에서 제1 소스 전극(173a)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이로 노출된 부분의 제1 반도체층(154a)에 채널이 형성되어 있다.
제2 소스 전극(173b)은 데이터선(171)으로부터 제2 게이트 전극(124b) 위로 돌출되어 형성되어 있다. 제2 소스 전극(173b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 C자형으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제2 드레인 전극(175b)은 제2 게이트 전극(124b) 위에서 제2 소스 전극(173b)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이로 노출된 부분의 제2 반도체층(154b)에 채널이 형성되어 있다.
제3 소스 전극(173c)은 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며, 제3 게이트 전극(124c) 위에 형성되어 있다.
제3 드레인 전극(175c)는 제3 게이트 전극(124c) 위에서 제3 소스 전극(173c)과 이격되도록 형성되어 있다. 서로 이격되도록 형성된 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이로 노출된 부분의 제3 반도체층(154c)에 채널이 형성되어 있다. 제3 드레인 전극(175c)에는 유지전극선(131)의 일부가 노출되도록 제3-1 접촉 구멍(185cc)이 형성되어 있다.
상기에서 설명한 제1 게이트 전극(124a), 제1 반도체층(154a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 스위칭 소자를 이룬다. 또한, 제2 게이트 전극(124b), 제2 반도체층(154b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 스위칭 소자를 이루고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 반도체층(154c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 스위칭 소자를 이룬다.
데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173a, 173b, 173c), 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질, 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(180)에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부가 노출되도록 제1-1 접촉 구멍(185aa)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)의 일부가 노출되도록 제2-1 접촉 구멍(185bb)이 형성되어 있으며, 유지전극선(131)과 제3 드레인 전극(175c)의 일부가 노출되도록 제3-1 접촉 구멍(185cc)이 형성되어 있다.
보호막(180)위에는 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)이 있는 경우 상기 보호막(180)은 생략될 수도 있다. 색필터(230)은 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
색필터(230)에는 제1 드레인 전극(175a)의 일부가 노출되도록 제1-1 접촉 구멍(185aa) 상부에 제1-2 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175b)의 일부가 노출되도록 제2-1 접촉 구멍(185bb) 상부에 제2-2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있으며, 유지전극선(131)과 제3 드레인 전극(175c)의 일부가 노출되도록 제3-1 접촉 구멍(185cc) 상부에 제3-2 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
상기와 같이 색필터(230)에 형성된 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c)은 도 3과 같이 일렬로 형성되어있으며, 제1-2 접촉 구멍(185a)과 제2-2 접촉 구멍(185b)이, 제2-2 접촉 구멍(185b)과 제3-2 접촉 구멍(185c)이 서로 연결되어 있다. 제1-2 접촉 구멍(185a)은 제1 드레인전극(175a)과 제1 화소 전극(191a)을, 제2-2 접촉 구멍(185b)은 제2 드레인전극(175b)와 제2 화소 전극(191b)을, 제3-2 접촉 구멍(185c)은 유지 전극선(131)과 제3 드레인전극(175c)을 각 연결하도록 그 역할이 분리되어 있지만, 도 3과 같이 3개의 접촉구멍이 막대모양의 홈으로 서로 연결되어있어 실질적으로 색필터(230)상에 형성된 접촉구멍은 하나를 이룬다. 도 3은 도 1의 실시예를 색필터(230) 위에서 내려다본 도면으로, 막대모양의 홈으로 연결된 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c) 안으로는 제1-1 접촉 구멍(185aa), 제2-1 접촉 구멍(185bb), 제3-1 접촉 구멍(185cc)과 그를 통해서 노출되는 제1 드레인전극(175a), 제2 드레인전극(175b), 유지전극선(131)이 보인다.
상기와 같은 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다. 또한 각 접촉구멍 사이의 간격은 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
또한 상기와 같은 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하이고, 동시에 각 접촉구멍 사이의 간격은 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
색필터(230) 위에는 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)이 형성되어 있다. 또한, 색필터(230) 위에 다리 전극(196)이 형성되어 있다.
제1 화소 전극(191a)은 제1 접촉 구멍(185aa, 185a)을 통해 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있고, 제2 화소 전극(191b)은 제2 접촉 구멍(185bb, 185b)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있다. 다리 전극(196)은 제3 접촉 구멍(185cc, 185c)을 통해 유지전극선(131)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제2 화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기는 제1 화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기보다 작게 된다. 이는 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 인가되는 데이터 전압이 정극성(+)인 경우이고, 이와 반대로, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 인가되는 데이터 전압이 부극성(-)인 경우에는 제1 화소 전극(191a)에 인가되는 전압이 제2 화소 전극(191b)에 인가되는 전압보다 작게 된다.
제2 화소 전극(191b)의 면적은 제1 화소 전극(191a)의 면적 대비하여 1배 이상 2배 이하일 수 있다.
제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 열 방향으로 이웃하고, 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(192) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(193)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(192)와 세로 줄기부(193)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(194)를 포함한다.
제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)의 미세 가지부(194) 중 하나는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 다른 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 나머지 하나의 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192) 또는 세로 줄기부(193)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
각 미세 가지부(194)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(192)와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 특히, 제1 화소 전극(191a)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 40도의 각을 이룰 수 있고, 제2 화소 전극(191b)에 포함되는 미세 가지부(194)는 가로 줄기부(192)와 대략 45도의 각을 이룰 수 있다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194)는 서로 직교할 수 있다.
이어, 대향 표시판(200)에 대하여 설명한다.
도시는 생략하였으나, 제2 기판(210) 위에는 차광 부재(light blocking member)가 형성되어 있다. 차광 부재는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
제2 기판(210) 및 차광 부재 위에는 덮개막(overcoat)(미도시)이 형성될 수도 있으며, 공통 전극(270)은 덮개막 위에 형성될 수 있다.
제1 기판(110) 및 제2 기판(210)의 일측면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
데이터 전압을 인가 받은 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 공통 전압을 인가 받는 대향 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써, 두 전극(191a, 191b, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
제1 및 제2 화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)은 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 이때, 미세 가지부(194)의 변들은 전기장을 왜곡하여 미세 가지부(194)의 변에 수직인 수평 성분을 만들어 내고 액정 분자들의 경사 방향은 수평 성분에 의하여 결정되는 방향으로 결정된다. 따라서 액정 분자들이 처음에는 미세 가지부(194)의 변에 수직인 방향으로 기울어지려 한다. 그러나 이웃하는 미세 가지부(194)의 변에 의한 전기장의 수평 성분의 방향이 반대이고 미세 가지부(194) 사이의 간격이 좁기 때문에 서로 반대 방향으로 기울어지려는 액정 분자들이 함께 미세 가지부(194)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지게 된다.
본 발명의 한 실시예에서 한 화소의 미세 가지부(194)가 뻗어 나가는 길이 방향이 모두 네 방향이므로 액정 분자들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
이하, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 도 4 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 6는 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정표시장치를 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 기판(110) 위에 게이트선(121) 및 공통 전압선(132)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
게이트선(121)은 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 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
특히, 후술하는 반도체층(154)이 비정질 규소로 만들어진 경우에는 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx)로 형성되고, 반도체층(154)이 산화물 반도체인 경우에는 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx)와 산화규소(SiOx)가 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
이때, 게이트 절연막(140)에는 공통 전압선(132)을 일부 노출하는 제2-1 접촉 구멍(185bb)이 형성되어 있다.
공통 전압선(132)은 게이트선(121)과 평행할 수 있으며, 게이트선(121)과 동일 물질로 이루어질 수 있다. 공통 전압선(132)은 일정한 공통 전압을 전달하고, 공통 전극(270)과의 접속을 위한 확장부를 포함한다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체층(154)이 형성되어 있다. 반도체층(154)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체층(154) 위에는 저항성 접촉 부재(161)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(161)는 쌍을 이루어 반도체층(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체층(154)이 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(161)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(161) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 데이터 도전체는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과, 드레인 전극(175)을 포함한다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
이 때, 데이터선(171)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 제1 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 제1 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 굴곡부를 더 포함할 수 있다.
데이터선(171)의 제1 굴곡부는 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향(x 방향)과 90도를 이루는 세로 기준선(y, y방향으로 뻗어 있는 기준선)과 약 7°정도 이루도록 굽어 있을 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에 배치되어 있는 제2 굴곡부는 제1 굴곡부와 약 7° 내지 약 15°정도 이루도록 더 굽어 있을 수 있다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)에 형성된다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있으며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 데이터선(171)의 폭은 약 3.5㎛±0.75 정도일 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체층(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180n)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180n)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
특히, 반도체층(154)이 비정질 규소로 만들어진 경우에는 제1 보호막(180n)은 질화규소(SiNx)로 형성되고, 반도체층(154)이 산화물 반도체인 경우에는 제1 보호막(180n)은 산화규소(SiOx)와 질화규소(SiNx)가 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
이때, 제1 보호막(180n)에는 드레인 전극(175)의 일부를 노출하는 제1-1 접촉 구멍(185aa)과 공통 전압선(132)의 일부 노출하는 제2-1 접촉 구멍(185bb)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180n) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)은 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
색필터(230)에는 드레인 전극(175)의 일부가 노출되도록 제1-1 접촉 구멍(185aa) 상부에 제1-2 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있고, 공통 전압선(132)의 일부가 노출되도록 제2-1 접촉 구멍(185bb) 상부에 제2-2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
상기와 같이 색필터(230)에 형성된 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b)은 도 4의 2개 CNT 디자인과 같이 일렬로 형성되어있으며 서로 연결되어 있다. 도 4에서 CNT는 접촉구멍을 의미한다.
제1-2 접촉 구멍(185a)은 드레인전극(175)과 화소 전극(191)을, 제2-2 접촉 구멍(185b)은 공통 전압선(132)과 다리전극(196)을 각 연결하도록 그 역할이 서로 분리되어 있지만, 도 4와 같이 2개의 접촉구멍이 막대모양의 홈으로 서로 연결되어있어 실질적으로 색필터(230)상에 형성된 접촉구멍은 이를 테면 아령 형태의 하나 구조를 이룬다.
상기와 같은 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다. 또한 각 접촉구멍 사이의 간격은 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
또한 상기와 같은 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하이고, 동시에 각 접촉구멍 사이의 간격은 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다.
색필터(230) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 면형으로서 제1 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있으며, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구영역(OA)을 갖는다. 공통 전극(270)에 포함된 개구영역(OA)은 직사각형 형태를 하고 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 보호막(180z)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180z)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다. 제2 보호막(180z)에는 제1-1 접촉 구멍(185aa), 제2-1 접촉 구멍(185bb), 및 공통전극 접촉구멍(185z)이 형성되어 있다.
제1 접촉 구멍(185aa, 185a)과 제2 접촉 구멍(185bb, 185b)은 공통 전극(270)의 개구영역(OA) 내에 위치하고, 공통전극 접촉구멍(185z)은 공통 전극(270)의 개구영역(OA) 외에 위치한다. 또한, 제1 접촉 구멍(185aa, 185a), 제2 접촉 구멍(185bb, 185b), 및 공통전극 접촉구멍(185z)은 게이트선(121)과 평행하면서 나란하게 위치하고 있다.
제2 보호막(180z) 위에는 화소 전극(191)과 다리 전극(196)이 전기적으로 분리되어 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 다리 전극(196)는 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 동시 공정으로 형성될 수 있다.
화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 제1 절개부를 가지며, 복수의 제1 절개부에 의해 정의되는 복수의 제1 가지 전극을 포함한다.
이때, 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185aa, 185a)을 통해서 박막 트랜지스터의 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)로부터 전압을 인가 받는다.
다리 전극(196)은 제2 보호막(180z) 위에서 공통 전극(270)과 공통 전압선(132)을 전기적으로 연결한다. 보다 구체적으로, 다리 전극(196)은 제2 접촉 구멍(185bb, 185b)을 통해서 공통 전압선(132)과 접촉되어 있고, 공통전극 접촉구멍(185z)을 통해서 공통 전극(270)과 접촉되어 있다.
즉, 공통 전극(270)은 다리 전극(196)을 통해서 공통 전압선(132)으로부터 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
이때, 다리 전극(196)은 게이트선(121)과 평행한 수평 방향으로 길게 형성됨으로써, 블랙 매트릭스(미도시)에 의해 차광되는 영역의 폭(L1)을 줄여 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 공통 전극(270)과 공통 전압선(132)을 연결하는 다리 전극(196)이 수직 방향으로 형성되지 않고 수평 방향으로 길게 형성됨으로써, 화소 전극(191)을 게이트선(121)과 일부 중첩(P)되게 형성하여 화소 전극(191)의 크기를 증가시킬 수 있고, 이로 인해 투과율을 향상시킬 수 있다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 앞서 설명한 본 발명의 일실시예들에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치의 제조방법에 사용되는 마스크 디자인과 그로부터 형성되는 접촉구멍 디자인을 접촉구멍의 개수별로 나타낸 도면이다. 도 4에서 CNT는 접촉구멍을 의미하며, 마스크 디자인 중 검은색으로 나타낸 부분이 최소 개조를 가지는 패턴을 의미한다. 검은색 패턴 외에는 최대 개조를 가진다.
이하 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 앞서 설명한 도 1 내지 도3에 도시한 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명한다.
먼저 제1 기판(110) 상에 일방향으로 게이트선(121) 및 상기게이트선(121)과 전기적으로 분리되면서 평행한 유지 전극선(131)을 형성한다. 상기 게이트선(121) 상부에 게이트 절연막(140)을 형성한다. 상기 게이트선(121) 중 하나의 상부에 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b), 제3 반도체층(154c)을 형성한다. 또한 상기 게이트선(121)과 교차하는 데이터선(171) 및 상기 제1 반도체층(154a)과 연결되는 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a), 제2 반도체층(154b)과 연결되는 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제3 반도체층(154c)과 연결되는 제3 소스 전극(173c), 제3 드레인 전극(175c)을 형성한다. 다음으로 데이터선(171), 제1 내지 제3 소스 전극(173a, 173b, 173c), 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 위에 보호막(180)을 형성한다. 상기 보호막(180)에 제1 드레인 전극(175a)의 일부를 노출하는 제1-1 접촉구멍(185aa), 제2 드레인 전극(175b)의 일부를 노출하는 제2-1 접촉구멍(185bb) 및 상기 게이트 절연막(140), 제3 드레인 전극(175c), 보호막(180)에 유지전극선(131)의 일부를 노출하는 제3-1 접촉구멍(185cc)을 프로젝션 노광(Projection printing)을 사용하여 형성한다. 각 구성 요소들의 형상은 도 1 내지 도 3에 대해 앞서한 설명을 참조할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 보호막(180) 위에 색필터(230)을 형성한다. 색필터는 노광된 부분을 빼고는 제거되는 성질을 가진 감광성 물질로 형성된다. 색필터(230)를 적층한 다음에는 색필터(230)에 근접 노광(Proximity printing)을 통하여 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c)을 형성한다. 제1-2 접촉 구멍(185a)은 제1-1 접촉 구멍(185aa) 상부에, 제2-2 접촉 구멍(185b)은 제2-1 접촉 구멍(185bb) 상부에, 제3-2 접촉 구멍(185c)은 제3-1 접촉 구멍(185cc) 상부에 맞춰 형성한다. 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b) 및 제3-2 접촉 구멍(185c)은 도 4에 도시되어있는 3개 CNT 마스크 디자인을 사용하여 동시에 형성한다. 사각형 패턴을 일정간격을 두고 연결하고, 상기 사각형 패턴의 사이에 하나의 슬리 패턴을 형성하고, 연결한 사각형 패턴 좌우 끝에 슬릿 패턴을 각각 하나씩 배치한 3개 CNT 마스크를 색필터(230) 상에 두고 근접 노광(Proximity printing)하면 도 4의 3개 CNT 마스크 디자인 아래에 있는 CNT 디자인 모양과 같이 일렬로 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b) 및 제3-2 접촉 구멍(185c) 3개가 동시에 형성된다. 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b) 및 제3-2 접촉 구멍(185c)이 형성되는 과정에서 도 4 와 같이 막대모양의 홈으로 서로 연결될 수 있다.
3개 CNT 마스크에서 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴일 수 있고, 상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴으로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있으며 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 25마이크로미터(㎛)의 변을 가진 정사각형 패턴에 이로부터 1마이크로미터(㎛)의 간격만큼 떨어져있는 1마이크로미터(㎛)의 두께를 가진 슬릿 패턴일 수 있다.
이와 같은 크기의 마스크를 사용하는 경우 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b), 제3-2 접촉 구멍(185c) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하로 형성될 수 있고, 제1-2 접촉 구멍(185a) 및 제2-2 접촉 구멍(185b), 제2-2 접촉 구멍(185b) 및 제3-2 접촉 구멍(185c) 사이의 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하로 형성될 수 있다.
다음으로 도 4 내지 도 6을 참조하여 앞서 설명한 도 5 내지 도 6에 도시한 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 색필터(230)에 접촉구멍을 형성하는 방법을 중심으로 설명한다. 그 외 구성 요소들의 형상 및 적층 구조는 도 5 내지 도 6에 대해 앞서한 설명을 참조할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제1 보호막(180n) 위에 적층된 색필터(230)에는 근접 노광(Proximity printing)을 통하여 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b)이 형성된다. 제1-2 접촉 구멍(185a)은 제1-1 접촉 구멍(185aa) 상부에, 제2-2 접촉 구멍(185b)은 제2-1 접촉 구멍(185bb) 상부에 맞춰 형성한다. 제1-2 접촉 구멍(185a) 및 제2-2 접촉 구멍(185b)은 도 4에 도시되어있는 2개 CNT 마스크 디자인을 사용하여 동시에 형성한다. 1개의 사각형 패턴 좌우에 슬릿 패턴을 각각 하나씩 배치한 2개 CNT 마스크를 색필터(230) 상에 두고 근접 노광(Proximity printing)하면 도 4의 2개 CNT 마스크 디자인 아래에 있는 CNT 디자인 모양과 같이 일렬로 제1-2 접촉 구멍(185a) 및 제2-2 접촉 구멍(185b) 2개가 동시에 형성된다. 제1-2 접촉 구멍(185a) 및 제2-2 접촉 구멍(185b)이 형성되는 과정에서 도 4 와 같이 막대모양의 홈으로 서로 연결될 수 있다.
2개 CNT 마스크에서 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴일 수 있고, 상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴으로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있으며 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 25마이크로미터(㎛)의 변을 가진 정사각형 패턴에 이로부터 1마이크로미터(㎛)의 간격만큼 떨어져있는 1마이크로미터(㎛)의 두께를 가진 슬릿 패턴일 수 있다.
이와 같은 크기의 마스크를 사용하는 경우 제1-2 접촉 구멍(185a), 제2-2 접촉 구멍(185b) 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하로 형성될 수 있고, 제1-2 접촉 구멍(185a) 및 제2-2 접촉 구멍(185b) 사이의 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하로 형성될 수 있다.
비교예에 의하면 액정표시장치의 색필터에 접촉구멍을 형성할 때 정사각형 패턴의 마스크를 두고 근접 노광한다. 근접 노광의 경우 색필터와 마스크를 완전히 밀착시키지 않고 일정간격 띄운 위치에 두기 때문에 노광시 마스크의 크기와 생성되는 접촉구멍의 크기 사이에 차이가 생긴다. 35마이크로미터의 변을 가진 정사각형 패턴 마스크를 사용하는 비교예에 의하면, 3마이크로미터 두께의 색필터로부터 300마이크로미터 간격을 띄운 위치에 상기 마스크를 두고 노광하였을 때 22마이크로미터 크기의 접촉구멍 하나가 형성된다. 또한 25마이크로미터의 변을 가진 정사각형 패턴 미스크를 사용하는 비교예에 의하면, 마스크의 크기와 생성되는 접촉구멍의 크기 사이의 차이에 의해 접촉구멍이 형성되지 않는다.
본 발명의 일실시예에 의하면 상기 비교예와 달리 25마이크로미터 변을 가진 하나의 정사각형 패턴과 그 좌우에 1마이크로미터의 간격을 두고 형성된 1마이크로미터 두께의 슬릿 패턴을 가진 마스크를 사용하여 12.5마이크로미터 이하의 크기의 두개의 접촉구멍을 형성할 수 있다. 도 4의 2개 CNT 마스크 디자인이 상기 실시예에 사용된 마스크를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4의 2개 CNT 디자인이 상기 마스크를 사용하여 형성된 접촉구멍(185a, 185b)의 실제 사진을 개시한 것 이다. 도 4에 도시된 마스크에 의하면 접촉구멍을 형성할 수 없었던 비교예에 비하여 25마이크로미터 사이즈의 마스크로도 접촉구멍 형성이 가능하며, 하나의 마스크로 두개의 접촉구멍 형성이 가능하여, 따라서, 비교예에 비하여 사이즈가 작은 12.5 마이크로미터 이하 크기의 접촉구멍을 형성 할 수 있다. 접촉구멍이 그 상하의 전극을 접촉시키는 역할을 하기 위해서는 일정 이상의 크기를 가져야 하므로, 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법에 의해 형성된 접촉구멍의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다. 또한 도 4의 2개 CNT디자인과 같이 하나의 마스크로 두개의 접촉구멍을 형성할 수 있기 때문에, 접촉구멍 사이의 간격을 비교예에 비하여 좁은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하의 간격으로 형성할 수 있다. 이러한 작은 접촉구멍의 형성이 가능한 이유는 접촉구멍이 잘 안 뚫리는 영역에 슬릿 패턴을 추가하여, 슬릿 패턴을 통과한 빛이 상쇄 간섭 되면서 접촉구멍이 형성되는 원리를 이용했기 때문이다.
이와 같이 접촉구멍의 사이즈 및 간격이 감소하면 접촉구멍이 형성되는 게이트선 부근의 차광부재의 사이즈도 감소하게 되고 그 결과 액정표시장치의 투과율이 향상된다.
뿐만 아니라, 마스크의 크기와 생성되는 접촉구멍 크기 사이의 차이로 인해 게이트선 부근 내 최대 3개의 접촉구멍을 형성할 수 있는 비교예에 비해, 도 4의 실시예에 따른 마스크를 사용할 시 게이트선 부근 내 형성할 수 있는 접촉구멍의 수가 증가한다. 도 4의 4개 CNT 마스크 디자인과 같이 3개의 정사각형 패턴을 일정간격을 두고 연결하고, 연결된 정사각형 패턴들 사이에 일정 두께를 가진 슬릿 패턴을 각 하나씩 일정 간격을 두고 형성하며, 연결된 정사각형 패턴 좌우 끝에 일정 두께를 가진 슬릿 패턴을 각 하나씩 일정 간격을 두고 형성한 마스크를 색필터(230) 상에 두고 근접 노광한 경우 도 4의 4개 CNT 디자인과 같이 4개의 접촉구멍(185a, 185b, 185c, 185d)을 형성할 수 있다. 본 발명은 도 4에 한정되지 않으며 필요에 따라 4개 이상의 정사각형 패턴을 연결한 마스크를 사용하여 5이상의 접촉구멍을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 1 내지 도 6의 실시예들에 한정되지 않으며, 액정표시장치의 종류나 구조를 불문하고 색필터에 2개 이상의 접촉구멍이 형성되는 경우 모두 적용될 수 있다.
또한, 색필터가 노광되지 않는 부분을 빼고는 제거되는 성질의 감광성 물질로 형성되는 경우, 도 4에 도시된 마스크와 최대, 최소 개조가 반전된 마스크를 사용할 수 있다.
이상의 명세서에서는 유지 전극선 또는 공통 전압선이라는 용어를 사용하였지만, 이들 명칭을 포괄적으로 전압배선이라고도 명명할 수 있으며, 또한 전압배선은 유지 전극선, 공통 전압선에 한정되지 않고 복수의 화소에 각각 공통으로 전압을 인가하는 배선이면 어떠한 용어를 사용하더라도 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
3: 액정층 31: 액정분자
100: 박막트랜지스터 표시판 110: 제1 기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
124a: 제1 게이트 전극 124b: 제2 게이트 전극
124c: 제3 게이트 전극 131: 유지 전극선
132: 공통 전압선 133: 유지전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체층
154a: 제1 반도체층 154b: 제2 반도체층
154c: 제3 반도체층 161: 저항성 접촉부재
171: 데이턴선 173: 소스전극
173a: 제1 소스전극 173b: 제2 소스전극
173c: 제3 소스전극 175: 드레인 전극
175a: 제1 드레인 전극 175b: 제2 드레인 전극
175c: 제3 드레인 전극 180: 보호막
180n: 제1 보호막 180z: 제2 보호막
185aa: 제1-1 접촉구멍 185a: 제1-2 접촉구멍
185bb: 제2-1 접촉구멍 185b: 제2-2 접촉구멍
185cc: 제3-1 접촉구멍 185c: 제3-2 접촉구멍
185z: 공통전극 접촉구멍
191: 화소 전극 191a: 제1 화소 전극
191b: 제2 화소 전극 196: 다리 전극
200: 대향 표시판 210: 제2 기판
230: 색필터 270: 공통전극

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성되어있는 게이트선;
    상기 게이트선과 연결되어있는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자와 연결되어있는 제1 화소전극; 및
    상기 제1 스위칭 소자와 화소전극 사이에 형성되어있는 색필터
    를 포함하고,
    상기 색필터는 일렬로 배열된 적어도 2개의 접촉구멍을 가지고,
    상기 적어도 2개의 접촉구멍은 서로 이격된 제1 접촉구멍 및 제2 접촉구멍을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극은 상기 제1 접촉구멍을 통해 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 있으며,
    상기 제1 접촉구멍과 상기 제2 접촉구멍은 상기 색필터에 형성된 홈인 제1 연결부를 통해 서로 연결되어있는 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자와 같은 데이터 전압을 인가 받는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 스위칭 소자와 연결되어있는 제2 화소 전극;
    을 더 포함하며,
    상기 제2 화소 전극은 상기 제2 접촉구멍을 통해 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있는 액정표시장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자와 같은 데이터 전압을 인가 받는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 스위칭 소자와 연결되어있는 제2 화소 전극;
    을 더 포함하며,
    상기 제2 화소 전극은 상기 제2 접촉구멍을 통해 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 있는 액정표시장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 소자와 연결되는 제3 스위칭 소자; 및
    상기 제3 스위칭 소자와 연결되는 전압배선
    을 더 포함하고,
    상기 적어도 2개의 접촉구멍은, 상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍과 함께 일렬로 배열되어 있으며 상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍으로부터 이격되어 있는 제3 접촉구멍을 더 포함하고,
    상기 제3 스위칭 소자는 상기 제3 접촉구멍을 통해 상기 전압배선과 연결되어 있고,
    상기 제3 접촉구멍은 제2 연결부를 통해 상기 제1 접촉구멍 또는 상기 제2 접촉구멍과 연결되어있는 액정표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍, 상기 제2 접촉구멍 및 상기 제3 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    제1 화소전극과 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하는 공통전극; 및
    상기 제2 접촉구멍을 통해 상기 공통전극과 연결되어 있는 전압배선을 더 포함하는 액정표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍 각각의 직경은 5마이크로미터(㎛)이상 12.5마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 접촉구멍 및 상기 제2 접촉구멍의 사이 간격은 0마이크로미터(㎛)초과 10마이크로미터(㎛) 이하인 액정표시장치
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 접촉구멍과 상기 제2 접촉구멍이 배열된 방향에 나란하게 연장되어 있는 액정표시장치.
  15. 제1 기판 상에 제1 스위칭 소자를 형성하는 단계;
    상기 제1 스위칭 소자 상에 색필터를 형성하는 단계;
    상기 색필터 상에 사각형 패턴 좌우에 슬릿 패턴을 형성한 마스크를 두고 노광하여 상기 색필터를 관통하며 일렬로 배열된 적어도 2개의 접촉구멍을 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 2개의 접촉구멍이 포함하는 서로 이격된 제1 접촉구멍 및 제2 접촉구멍 중, 상기 제1 접촉구멍을 통하여 상기 제1 스위칭 소자와 연결되는 제1 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 접촉구멍과 상기 제2 접촉구멍은 상기 색필터에 형성된 홈인 제1 연결부를 통해 서로 연결되어있는 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 마스크의 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴이며,
    상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴으로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있고, 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가지는 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 노광은 근접 노광(Proximity printing)으로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 접촉구멍 형성단계는,
    2이상의 사각형 패턴을 일정한 간격을 두고 연결하고, 상기 사각형 패턴 사이 마다 하나의 슬릿 패턴을 형성하고, 연결한 사각형 패턴 좌우 끝에 슬릿 패턴을 각각 하나씩 배치한 마스크를 사용하여, 3개 이상의 접촉구멍을 형성하는 액정표시장치의 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 마스크의 상기 사각형 패턴은 15마이크로미터(㎛) 이상 25마이크로미터(㎛) 이하 의 변을 가진 정사각형 패턴이며,
    상기 슬릿 패턴은 상기 정사각형 패턴들로부터 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 간격만큼 떨어져있고, 0.6마이크로미터(㎛) 이상 1.4마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가지는 액정표시장치의 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 노광은 근접 노광(Proximity printing)으로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.
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