KR102387683B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공통 전압을 인가하기 위해 비표시 영역에 위치하는 단차 패턴, 단차 패턴과 이격하여 위치한 제 1 광 차단부, 제 1 광 차단부보다 낮은 높이를 가지며 단차 패턴과 접촉하는 제 2 광 차단부를 포함하여, 외부 광에 의한 표면 반사를 개선한 액정 표시 장치에 대한 것이다.

Description

액정 표시 장치{ LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE }
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 상기 기판 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 공정에서 전극이 각각 형성된 두 기판의 합착 공정은 화상의 품질에 많은 영향을 미치게 되며, 합착 오차에 따른 불량을 개선하기 위한 COA(Color-filter On Array; 이하, COA)구조가 제안되었다.
일반적으로 COA구조의 액정 표시 장치는 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 컬러필터가 배열된 제 1 기판과 상기 제 1 기판과 대향하고 공통 전극이 배치된 제 2 기판으로 이루어진다.
상기 제 1 기판은 외부 장치로부터 제공되는 전기적인 신호들을 수신하고, 이를 통해 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 컬러필터를 구동한다. 한편, 상기 제 2 기판에 배치된 상기 공통 전극은 상기 제 1 기판과 전기적으로 연결되어 있다.
즉, 상기 제 1 기판 상에는 상기 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 수신하는 패드와, 상기 수신된 공통 전압을 상기 제 2 기판에 인가하기 위한 쇼트 패드(Short Pad)가 형성된다. 상기 쇼트 패드에 돌출되어 형성된 복수개의 전극과 상기 제 2 기판의 공통 전극을 전기적으로 연결시킴으로써 상기 공통 전압은 상기 제 2 기판의 공통 전극에 인가된다.
한편, 외부 광 입사에 따라 제 1 기판에 형성된 금속 전극의 표면 반사를 차단하기 위해 광 차단부가 형성된다. 이때, 상기 광 차단부는 단차 상승과 접촉 불량을 방지하기 위해 상기 쇼트 패드에 돌출되어 형성된 복수개의 전극과 이격하여 위치하고 있어 상기 광 차단부 주변 영역의 금속 전극이 그대로 노출된다. 이로 인해 외부 광 입사에 의한 표면 반사가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공통 전압을 인가하기 위해 형성된 복수개의 전극과 광 차단부를 접촉하도록 배치하여 외부 광에 의한 표면 반사를 개선한 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 기판; 제 1 기판과 대향하여 위치한 제 2 기판; 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치한 액정층; 제 1 기판의 비표시 영역에 위치하며, 금속층으로 이루어진 제 1 전극; 제 1 전극 상에 위치하는 단차 패턴; 단차 패턴 상에 위치하며, 제 1 전극과 전기적으로 연결된 제 2 전극; 단차 패턴과 이격하여 위치하며, 제 1 높이를 갖는 제 1 광 차단부; 및 제 1 광 차단부와 단차 패턴 사이에 위치하며 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 2 광 차단부를 포함한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 기판 상에 위치하고 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극; 및 적, 녹, 청색 컬러필터를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 공통 전극 접속용 패드 전극일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 기판 상에 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 표시 영역을 둘러싸며 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 상기 게이트 전극과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 상기 게이트 전극과 동시에 패턴될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단차 패턴은 제 1 전극으로부터 돌출되어 복수개 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단차 패턴은 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단차 패턴은 상기 청색 컬러필터와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극은 상기 복수개의 단차 패턴 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극은 상기 화소 전극과 동시에 패턴될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극 상에 위치하며, 상기 제 2 기판의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 도전성 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도전성 스페이서는 Au, Ag, In, Al, Cr 및 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 전극 상에 위치하며, 상기 제 2 기판의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 도전볼을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도전볼은 Au, Ag, In, Al, Cr 및 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1, 제 2 기판 중 어느 하나에 위치하여 기판 사이의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1, 제 2 광 차단부와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1, 제 2 광 차단부와 동시에 패턴될 수 있다.
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본 발명에 따르면 한 번의 마스크 공정으로 비표시 영역에 높이가 다른 광 차단부를 형성하여, 제조 공정의 추가 없이 금속 전극의 노출을 방지할 수 있다. 따라서 비표시 영역에서 외부 광에 의한 표면 반사를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 쇼트 패드부의 확대 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 하나의 화소에 대한 확대 평면도이다.
도 5a 내지 도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 표시 기판에 대한 제조 공정 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 표시 기판의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 표시 기판의 단면도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치(500)는 제 1 기판(100), 제 2 기판(200) 및 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 제 1 기판(100)은 표시 영역(DA)과 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 복수의 비표시 영역들(PA1, PA2, PA3, PA4)을 포함한다.
표시 영역(DA)은 복수의 게이트 라인들(GL1-GLn), 복수의 게이트 라인들(GL1-GLn)과 교차하는 복수의 데이터 라인들(DL1-DLm), 상기 복수의 게이트 라인들(GL1-GLn)과 상기 복수의 데이터 라인들(DL1-DLm)에 전기적으로 연결된 복수의 화소들(PX11-PXnm)을 포함한다.
게이트 라인들(GL1-GLn)은 게이트 구동부(115)에 연결된다. 게이트 라인들(GL1-GLn)은 게이트 구동부(115)로부터 순차적으로 발생되는 게이트 신호들을 차례로 입력 받는다.
데이터 라인들(DL1-DLm)은 데이터 구동부(111)에 연결된다. 데이터 라인들(DL1-DLm)은 데이터 구동부(111)로부터 아날로그 형태의 데이터 전압들을 입력 받는다. 데이터 구동부(111)는 제 1 기판(100) 상에 실장되는 COG(Chip On Glass)구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 데이터 구동부(111)는 TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Film)의 구조로 이루어질 수도 있다.
화소들(PX11-PXnm)은 게이트 라인들(GL1-GLn)과 데이터 라인들(DL1-DLm)이 교차하는 영역에 위치한다. 화소들(PX11-PXnm)은 서로 교차하는 n개의 행들 및 m개의 열들로 배열될 수 있다. n 및 m은 0보다 큰 정수이다.
화소들(PX11-PXnm)은 각각 대응하는 게이트 라인들(GL1-GLn)과 데이터 라인들(DL1-DLm)에 연결된다. 화소는 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 신호에 응답하여, 데이터 라인(DL)으로부터 데이터 전압을 공급 받는다. 화소는 데이터 전압에 대응하는 계조를 표시한다.
제 1 비표시 영역(PA1)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 영역 중 데이터 라인(DL)의 일단과 인접하고, 복수의 데이터 패드를 포함하는 데이터 구동부(111)가 배치될 수 있다.
제 2 비표시 영역(PA2)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 영역 중 상기 제 1 비표시 영역(PA1)과 마주한다.
제 3 비표시 영역(PA3)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 영역 중 게이트 라인(GL)의 일단과 인접하고, 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되어 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부(115)가 배치될 수 있다.
제 4 비표시 영역(PA4)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 영역 중 상기 제 3 비표시 영역(PA3)과 마주한다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 비표시 영역들(PA1, PA2, PA3, PA4)에는 복수의 쇼트 패드부들(151, 152, 153, 154, 155)이 배치된다. 쇼트 패드부들(151, 152, 153, 154, 155)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 비표시 영역들(PA1, PA2, PA3, PA4) 중 제 2 기판(200)과 중첩되는 영역에 배치된다. 쇼트 패드부들(151, 152, 153, 154, 155)은 제 2 기판(200)과 전기적으로 연결된다. 쇼트 패드부들(151, 152, 153, 154, 155)은 제 1 비표시 영역(PA1)과 제 2 비표시 영역(PA2)에 배치될 수 있다.
제 2 기판(200)은 제 1 기판(100)과 대향하여 배치되고, 실런트(미도시)에 의해 서로 결합되어 액정층(미도시)을 밀봉한다.
도 2는 도 1에 도시된 쇼트 패드부의 확대 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
먼저 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 쇼트 패드부(151)는 제 1 베이스 기판(101) 상에 제 1 전극(120), 단차 패턴(130), 제 2 전극(140) 및 광 차단부(180)를 포함한다.
제 1 전극(120)은 금속층으로 이루어진다. 제 1 전극(120)은 게이트 라인(GL)과 동일한 금속층으로 이루어지거나, 데이터 라인(DL)과 동일한 금속층으로 이루어질 수 있다. 본 실시예들에서는 제 1 전극(120)이 게이트 라인(GL)과 동일한 금속층으로 이루어진 것을 예로 설명한다.
또한, 제 1 전극(120)은 공통 전극 접속용 패드 전극일 수 있다.
단차 패턴(130)은 제 1 전극(120) 위에 섬 형상으로 이격되어 복수개 배치된다. 예를 들면, 단차 패턴(130)에 의한 이격부의 폭은 20㎛ 정도일 수 있다. 또한, 단차 패턴(130)은 컬러필터(104)와 동일한 물질을 포함한다.
단차 패턴(130)은 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 즉, 단차 패턴(130)은 제 1 단차부(131), 제 1 단차부(131) 상에 배치된 제 2 단차부(132) 및 제 2 단차부(132) 상에 배치된 제 3 단차부(133)를 포함할 수 있다.
제 2 전극(140)은 도전성 물질로 단차 패턴(130) 위에 배치된다. 제 2 전극(140)은 화소 전극(PE)과 동일한 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
광 차단부(180)는 단차 패턴(130)과 이격하여 위치하며 제 1 높이(d1)를 갖는 제 1 광 차단부(181), 제 1 광 차단부(181)와 단차 패턴(130) 사이에 위치하며 제 1 높이(d1)보다 낮은 제 2 높이(d2)를 갖는 제 2 광 차단부(182)를 포함한다.
제 2 기판(200)은 제 2 베이스 기판(201) 및 공통 전극(210)을 포함한다. 제 2 베이스 기판(201)은 투명한 절연기판일 수 있다. 공통 전극(210)은 제 2 베이스 기판(201) 위에 배치된다. 공통 전극(210)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 이때, ITO는 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있으며, 또한 IZO 역시 다결정 또는 단결정의 물질일 수 있다.
도전성 스페이서(300)는 제 2 전극(140) 위에 배치되어, 제 1 베이스 기판(101) 위의 제 2 전극(140)과 제 2 베이스 기판(201) 위의 공통 전극(210)을 전기적으로 연결한다. 상기 제 2 전극(140)은 단차 패턴(130)에 의해 제 2 기판(200)의 공통 전극(210)과 균일한 간격을 유지할 수 있다. 따라서 도전성 스페이서(300)와 제 2 전극(140) 및 도전성 스페이서(300)와 공통 전극(210) 간의 쇼트 불량을 방지할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 하나의 화소에 대한 확대 평면도이다.
게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 부분에는 반도체층(165), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 박막 트랜지스터(Tr)가 위치하고 있으며, 각 화소 영역(P)에는 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(DE)과 드레인 콘택홀(168)을 통해 연결되는 화소 전극(PE)이 위치하고 있다.
도 5a 내지 도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 표시 기판에 대한 제조 공정을 설명하기 위한 것으로, 도 2의 I-I'선과 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 1 금속층을 배치하고, 제 1 금속층을 패터닝하여, 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 1 전극(120)과 게이트 전극(GE)을 형성한다. 제 1 금속층은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 또는 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 또는 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 또는 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속으로 이루어질 수 있다. 또는, 제 1 금속층은 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 금속 패턴은 게이트 라인(GL), 박막 트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(GE) 및 상기 비표시 영역의 제 1 전극(120)을 포함한다. 평면에서 관찰한 제 1 전극(120)의 변 길이는 수 mm 정도이다. 도시되지는 않았으나, 상기 제 1 전극(120)은 공통 전압을 전달하는 전압 배선과 전기적으로 연결되어, 공통 전압이 인가된다.
제 1 금속 패턴이 이루어진 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 1 금속 패턴을 덮도록 게이트 절연층(102)과 제 1 단차부(131)를 동시에 배치한다. 게이트 절연층(102)과 제 1 단차부(131)는 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiO2)과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연층(102)이 이루어진 제 1 베이스 기판(101) 위에 반도체층(165) 및 제 2 금속층을 순차적으로 배치한다. 반도체층(165)과 제 2 금속층을 동시에 패터닝하여 제 2 금속 패턴을 형성하며, 이에 따라서 제 2 금속 패턴은 반도체층(165)과 제 2 금속층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 또는 반도체층(165)과 제 2 금속층은 서로 다른 마스크를 이용하여 각각 패터닝될 수 있다.
본 실시예 1에 따르면, 제 2 금속 패턴은 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
제 2 금속 패턴이 이루어진 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 2 금속 패턴을 덮도록 보호층(103)과 제 2 단차부(132)를 동시에 배치한다. 보호층(103)과 제 2 단차부(132)는 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiO2)과 같은 무기 절연 물질 또는 아크릴계 레진(Acryl resin) 및 벤조사이클로부텐(BCB)과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 기판(101) 위에 컬러포토 레지스트 물질을 도포한 후, 패터닝하여 컬러 패턴을 형성한다. 컬러 패턴은 화소 영역에 위치하는 컬러필터(104)와 제 2 단차부(132) 위에 위치하는 제 3 단차부(133)를 포함한다. 본 실시예 1에서는 동일한 물질로 이루어진 컬러필터(104)와 제 3 단차부(133)의 두께가 서로 동일한 것을 예로 설명하고 있지만, 컬러필터(104)와 제 3 단차부(133)의 두께는 서로 다르게 이루어질 수도 있다.
또한, 제 3 단차부(133)는 적, 녹, 청색 컬러필터 중에 청색 컬러필터와 동시에 패터닝될 수 있다. 청색 컬러필터는 일반적으로 적, 녹색 컬러필터보다 두껍게 패터닝되므로, 청색 컬러필터와 동시에 패터닝된 제 3 단차부(133)는 제 2 전극(140)과 제 2 기판(200)의 공통 전극(210)이 균일한 간격을 유지하도록 할 수 있다. 따라서 도전성 스페이서(300)와 제 2 전극(140) 및 도전성 스페이서(300)와 공통 전극(210) 간의 쇼트 불량을 방지할 수 있다. 또한, 청색 컬러필터는 적, 녹색 컬러필터보다 광 투과율이 더욱 낮아, 제 3 단차부(133)는 비표시 영역의 빛샘을 방지하기 위하여 청색 컬러필터 재료와 동일한 재료를 사용하며, 동시에 패터닝될 수 있다.
컬러 패턴이 이루어진 제 1 베이스 기판(101) 위에 평탄화막(105)을 배치한다. 평탄화막(105)은 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiO2)과 같은 무기 절연 물질 또는 아크릴계 레진(Acryl resin) 및 벤조사이클로부텐(BCB)과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 실시예 1에서는 제 2 단차부(132)와 제 3 단차부(133) 위에 평탄화막(105)이 위치하는 것을 예로 설명하고 있지만, 상기 제 2 단차부(132)와 제 3 단차부(133) 위에는 상기 평탄화막(105)이 위치하지 않을 수도 있다.
이어서 도 5d 및 도 5e에 도시된 바와 같이, 평탄화막(105)과 보호층(103)을 식각하여 드레인 전극(DE)을 노출시키고, 동시에 평탄화막(105), 제 1 단차부(131) 및 제 2 단차부(132)를 식각하여 제 1 전극(120)을 노출시킨다.
드레인 전극(DE)과 제 1 전극(120)이 노출된 제 1 베이스 기판(101) 위에 투명 도전층을 배치하고, 패터닝하여 투명 도전 패턴을 형성한다. 투명 도전 패턴은 화소 전극(PE) 및 제 2 전극(140)을 포함한다.
그리고 도 5f에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 기판(101) 위에 감광성 수지를 도포하고 패터닝하여, 단차 패턴(130)과 이격하여 위치하며 제 1 높이(d1)를 갖는 제 1 광 차단부(181) 및 제 1 광 차단부(181)와 단차 패턴(130) 사이에 위치하며 제 1 높이(d1)보다 낮은 제 2 높이(d2)를 갖는 제 2 광 차단부(182)를 형성한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 부분 노광 마스크(190)를 이용하여 제 1 기판(100)상에 제 1, 제 2 광 차단부(181, 182)를 형성한다.
구체적으로, 먼저 제 1 기판(100)의 전면에 블랙 안료를 포함하는 감광성 수지(미도시)를 도포한다. 이를 위해, 스핀 코팅, 슬릿 앤드 스핀 코팅 및 스핀리스 코팅 등의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 감광성 수지는 예를 들어, 네커티브형 감광성 수지일 수 있다.
다음으로, 부분 노광 마스크(190)가 감광성 수지(미도시)가 도포된 제 1 기판(100) 상에 배치된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 부분 노광 마스크(190)는 광이 투과되는 투과 영역(TA), 광이 차단되는 차단 영역(BA) 및 광이 부분적으로 투과되는 반투과 영역(HTA)을 포함한다. 반투과 영역(HTA)은 다수의 슬릿 또는 반투명막을 포함할 수 있다.
이어서, 자외선과 같은 광이 부분 노광 마스크(190)를 통해 감광성 수지에 선택적으로 광을 조사하여 감광성 수지가 노광된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 다른 높이를 갖는 제 1, 제 2 광 차단부(181, 182)가 형성된다. 여기서, 부분 노광 마스크(190)의 차단 영역(BA)에 대응되는 제 1 광 차단부(181)의 높이(d1)는 부분 노광 마스크(190)의 반투과 영역(HTA)에 대응되는 제 2 광 차단부(182)의 높이(d2)보다 높다. 그리고, 부분 노광 마스크(190)의 투과 영역(TA)에 대응되는 부분의 감광성 수지는 제거된다.
이하에서는 실시예 1과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 사용하고, 반복되는 설명은 생략하거나 간략하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 표시 기판의 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 기판(101) 위에 금속층으로 이루어진 제 1 전극(120)이 위치하고, 제 1 전극(120) 위에 제 1 단차부(131), 제 2 단차부(132)가 순차적으로 위치한다.
상기 제 1 베이스 기판(101) 위에 컬러포토 레지스트 물질을 도포하고, 패터닝하여 제 3 단차부(133)를 형성한다. 상기 제 1, 제 2, 제 3 단차부(131, 132, 133)를 포함하는 단차 패턴(130)은 상기 컬러필터(104)와 동일한 단차를 가지는 두께로 이루어질 수 있다.
제조 공정 중에 제 1 전극(120) 위로 형성된 평탄화막(105), 제 1 단차부(131) 및 제 2 단차부(132)를 식각하여 제 1 전극(120)을 노출시키고, 상기 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 2 전극(140)을 배치한다.
제 1 베이스 기판(101) 위에 감광성 수지를 도포하고 마스크(미도시)를 이용하여, 단차 패턴(130)의 측면과 접촉하며 높이가 일정한 광 차단부(180)를 형성한다.
본 실시예 2에 따른 액정 표시 장치(500)는 광 차단부(180)의 패턴 공정 중에 부분 노광 마스크(190)를 사용하지 않고, 비표시 영역에서 발생하는 외부 광 입사에 따른 금속 전극의 표면 반사를 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 표시 기판의 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 베이스 기판(101) 위에 금속층으로 이루어진 제 1 전극(120)이 위치하고, 제 1 전극(120) 위에 제 1 단차부(131), 제 2 단차부(132)가 순차적으로 위치한다.
상기 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 1 컬러포토 레지스트 물질을 도포하고, 패터닝하여 제 1 컬러 패턴(133a)을 형성한다. 이어서, 제 1 컬러 패턴(133a)이 이루어진 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 2 컬러포토 레지스트 물질을 도포하고, 패터닝하여 제 2 컬러 패턴(133b)을 형성한다. 결과적으로, 제 1 전극(120) 위에는 제 1 컬러 패턴(133a)과 제 2 컬러 패턴(133b)으로 이루어진 이중의 제 3 단차부(133)가 형성된다.
제조 공정 중에 제 1 전극(120) 위로 형성된 평탄화막(105), 제 1 단차부(131) 및 제 2 단차부(132)를 식각하여 제 1 전극(120)을 노출시키고, 상기 제 1 베이스 기판(101) 위에 제 2 전극(140)을 배치한다.
제 1 베이스 기판(101) 위에 감광성 수지를 도포하고 부분 노광 마스크(190)를 이용하여, 단차 패턴(130)과 이격하여 위치하며 제 1 높이(d1)를 갖는 제 1 광 차단부(181) 및 제 1 광 차단부(181)와 단차 패턴(130) 사이에 위치하며 제 1 높이(d1)보다 낮은 제 2 높이(d2)를 갖는 제 2 광 차단부(182)를 형성한다.
본 실시예 3에 따른 액정 표시 장치(500)는 적, 녹, 청색 중 어느 2가지 색의 컬러 패턴(133a, 133b)이 중첩되어 이루어진 제 3 단차부(133)를 갖는다. 이에 따라서, 비표시 영역의 차광성이 향상될 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(100)의 제 2 전극(140) 위에 도전성 스페이서(300)가 배치된다. 도전성 스페이서(300)는 제 1 기판(100)의 제 2 전극(140)과 제 2 기판(200)의 공통 전극(210)을 전기적으로 연결한다.
상기 도전성 스페이서(300)는 Au, Ag, In, Al, Cr 및 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(100)의 제 2 전극(140) 위에 도전볼(301)이 배치될 수 있다. 마찬가지로, 도전볼(301)은 제 1 기판(100)의 제 2 전극(140)과 제 2 기판(200)의 공통 전극(210)을 전기적으로 연결한다.
상기 도전볼(301)은 탄성이 있는 플라스틱 또는 실리카 등으로 구성된 코어(core) 및 Au, Ag, In, Al, Cr, Ni 등 전도성이 뛰어난 금속 또는 금속 합금으로 구성된 쉘(shell)의 조합으로 이루어진 코어/쉘 구조로 이루어질 수 있다
단차 패턴(130)에 의해 제 1 기판(100)의 제 2 전극(140)은 제 2 기판(200)의 공통 전극(210)과 균일한 간격을 유지할 수 있다. 따라서, 도전성 스페이서, 도전볼(300, 301)과 제 2 전극(140) 및 도전성 스페이서, 도전볼(300, 301)과 공통 전극(210) 간의 쇼트 불량을 방지할 수 있다.
상기 액정 표시 장치(500)는 제 1, 제 2 기판(100, 200) 중 어느 하나에 위치하여 기판 사이의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컬럼 스페이서는 제 1 기판(100)에 위치하며, 제 1, 제 2 광 차단부(181, 182)와 동일한 차광 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 베이스 기판(101) 위에 감광성 수지를 도포하고 한번의 마스크 공정으로 제 1 광 차단부(181), 제 2 광 차단부(182) 및 컬럼 스페이서가 동시에 패터닝된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 발명이 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
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100: 제 1 기판 200: 제 2 기판
GL: 게이트 라인 DL: 데이터 라인
DE: 드레인 전극 SE: 소스 전극
GE: 게이트 전극 PE: 화소 전극
120: 제 1 전극 130: 단차 패턴
131: 제 1 단차부 132: 제 2 단차부
133: 제 3 단차부 140: 제 2 전극
151, 152, 153, 154, 155: 쇼트 패드부
181: 제 1 광 차단부 182: 제 2 광 차단부
190: 부분 노광 마스크 210: 공통 전극
300: 도전성 스페이서 301: 도전볼
DA: 표시 영역
PA1, PA2, PA3, PA4: 비표시 영역

Claims (19)

  1. 표시 영역과, 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역을 포함하는 제 1 기판;
    상기 비표시 영역에 위치하며, 공통 전압을 인가받는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상에 위치하는 단차 패턴;
    상기 단차 패턴 상에 위치하며, 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결된 제 2 전극;
    상기 단차 패턴과 이격하여 위치하며, 제 1 높이를 갖는 제 1 광 차단부;
    상기 제 1 광 차단부와 상기 단차 패턴 사이에 위치하며, 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 2 광 차단부 - 상기 제 1 광 차단부의 측면, 상기 제 2 광 차단부의 평탄한 상면 및 상기 제 2 전극의 측면에 의해 홈이 형성됨 -;
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1, 2 기판 사이에 위치한 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 공통 전극 접속용 패드 전극인 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에 배치된 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 상에 배치되어 상기 공통 전극에 전기적으로 연결되는 도전성 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도전성 스페이서는 상기 제 2 광 차단부와 접촉하지 않는 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 스페이서는 Au, Ag, In, Al, Cr 및 Ni 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 배치되고 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극; 및
    적, 녹, 청색 컬러필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 게이트 전극과 동일한 재료로 이루어진 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 게이트 전극과 동시에 패턴된 액정 표시 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 표시 영역을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 단차 패턴은 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단차 패턴은 상기 청색 컬러필터와 동일한 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 화소 전극과 동일한 재료로 이루어진 액정 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 화소 전극과 동시에 패턴된 액정 표시 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 광 차단부, 상기 제 2 광 차단부 및 상기 컬럼 스페이서는 동일한 차광 물질로 이루어진 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 광 차단부, 상기 제 2 광 차단부 및 상기 컬럼 스페이서는 동시에 패턴된 액정 표시 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
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