KR20060016502A - 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20060016502A
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이윤석
맹천재
양석윤
유세환
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대한 발명으로, 색필터 표시판에 형성되는 공통 전극을 패터닝하여 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에서, 색필터 표시판에 컬럼 스페이서와 돌기가 형성된 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.
본 발명에서는 컬럼 스페이서를 형성할 때, 베이킹을 완전하게 하지 않은 후, ITO를 그 위에 형성하고, 컬럼 스페이서용 현상액에 담그어 컬럼 스페이서의 일부와 함께 ITO가 떨어져나가도록 하여 색필터 표시판을 형성한다.
상기의 방법을 이용하면 기존의 방법에 비하여 공정의 수가 적으므로 비용이 적게들고, 생산 시간이 줄어들어 다량 생산에 적합하고, 뿐만 아니라 복수의 도메인으로 분할하는 수직 배향 모드의 특징인 넓은 시야각과 응답속도의 향상이라는 장점도 가진다.
절개부, 공통 전극, PVA, 컬럼 스페이서, 돌기

Description

액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY COLOR FILTER SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터 표시판의 배치도이다.
도 3은 도 1의 III-III'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도10은 도 3에 도시된 단면도 중 색필터 표시판의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 박막 트랜지스터 표시판 200: 색필터 표시판
11, 21: 배향막 12, 22: 편광판
110, 210: 기판 124: 게이트전극
140: 게이트 절연막 151, 154: 반도체층
161, 163, 165: 저항성 접촉층 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 185: 접촉 구멍
220: 블랙 매트릭스 230: 색필터
250: 평탄화막
270: 공통 전극 270a: ITO막
275: 돌기 275a: 완성전 돌기
300: 컬럼 스페이서 300a: 완성전 컬럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대한 발명으로, 색필터 표시판에 형성되는 공통 전극을 패터닝하여 화소를 복수의 도메인으로 분할하는 수직 배향 모드의 액정 표시 장치에서, 색필터 표시판에 컬럼 스페이서와 돌기가 형성된 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터(color filter) 등이 형성되어 있는 색필터 표시판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부의 박막 트랜지스터 표시판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
그런데 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 것이 중요한 단점이다. 이러한 단점을 극복하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방안이 개발되었다. 그 중에서 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하는 VA 모드를 이용하고 화소 전극과 그 대향 전극인 공통 전극에 일정한 절개 패턴을 형성하거나 돌기를 형성하는 방법이 가장 효과적인 방안으로 인정되고 있다.
이러한 공통 전극에 절개 패턴을 형성하는 방식의 액정 표시 장치의 색필터 표시판은 공통 전극을 패터닝하는 공정이 추가적으로 필요하며, 상기 색필터 표시판에 컬럼 스페이서를 형성하는 경우에는 컬럼 스페이서를 형성하는 공정도 추가적으로 필요하므로 색필터 표시판의 형성 공정의 수가 늘어서 생산시 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공통 전극에 절개 패턴을 가지며, 돌기와 컬럼 스페이서를 가지는 액정 표시 장치에서 색필터 표시판을 형성하는 공정의 수를 줄일 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 컬럼 스페이서를 형성할 때, 베이킹을 완전하게 하지 않은 후, ITO를 그 위에 형성하고, 컬럼 스페이서용 현상액에 담그어 컬럼 스페이서의 일부와 함께 ITO가 떨어져나가도록 하여 색필터 표시판을 형성한다.
구체적으로는, 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판과, 상기 박막 트랜지스터 표시판에 대향하고, 상기 박막 트랜지스터의 상부에 형성되는 컬럼 스페이서와 상기 컬럼 스페이서가 형성되지 않은 영역에 형성되며, 절개부를 가지는 공통 전극과 상기 공통 전극의 절개부의 내부에 형성된 돌기를 포함하는 상부 표시판과, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 주입되는 액 정을 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것이며,
절연 기판과, 상기 절연 기판의 상부에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스와 일부 중첩하며 상기 절연 기판의 상부에 형성되는 색필터와, 상기 블랙 매트릭스와 상기 색필터의 상부에 형성되는 평탄화막과, 상기 평탄화막의 상부에 형성되는 컬럼 스페이서와, 상기 컬럼 스페이서가 형성되지 않은 평탄화막의 상부에 절개부를 포함하며 형성된 공통 전극과, 상기 공통 전극의 절개부의 내부에 형성되는 돌기를 포함하는 색필터 표시판에 대한 것이며,
절연 기판의 상부에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 절연 기판의 상부에 상기 블랙 매트릭스와 일부 중첩하도록 색필터를 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스와 상기 색필터의 상부에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 평탄화막의 상부에 감광막을 적층하고 컬럼 스페이서와 돌기를 형성하는 단계와, 상기 컬럼 스페이서, 상기 돌기 및 상기 평탄화막의 상부에 ITO막을 형성하는 단계와, 상기 단계를 거친 절연 기판을 현상하는 단계를 포함하는 색필터 표시판의 제조 방법에 대한 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙 였다. 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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치, 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터 표시판의 배치도이고, 도 3은 도 1의 III-III'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 하측의 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 상측의 색필터 표시판(200) 및 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 표시판(100, 200)에 대하여 거의 수직으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층으로 이루어진다.
유리등의 투명한 절연 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(191, 192, 193)를 가지고 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 각 화소 전극(190)은 박막 트랜지스터에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이때, 박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선(121)과 화상 신호를 전달하는 데이터선(171)에 각각 연결되어 주사 신호에 따라 화소 전극(190)을 온(on), 오프(off)한다. 또, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 아래 면에는 하부 편광판이 부 착되어 있다. 여기서, 화소 전극(190)은 반사형 액정 표시 장치인 경우 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판도 불필요하게 된다.
역시 유리등의 투명한 절연 물질로 이루어져 있으며, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 색필터 표시판(200)에는 화소의 가장자리에서 발생하는 빛샘 현상을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청의 색필터(230) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 공통 전극(270)을 ITO를 이용하여 형성하며, 상기 공통 전극(270)에는 절개부(271, 272, 273)가 형성되며, 상기 절개부(271, 272, 273)의 내부에는 돌기(275)가 형성된다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)에서 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 영역의 상부에는 컬럼 스페이서(300)가 형성된다.
상기 돌기(275), 공통 전극(270) 및 컬럼 스페이서(300)의 상부에는 배향막(21)이 형성된다. 상기 배향막(21)은 형성되지 않을 수도 있다.
본 액정 표시 장치에 대하여 좀더 상세하게 살펴보면 아래와 같다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에는 하부 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부 또는 돌출된 부분은 박막 트랜지스터의 게이트 전극(124)으로 사용된다.
게이트선(121)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달하기 위한 접촉부를 가질 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 게이트선(121)의 끝부분은 기판(110) 상부에 직접 형성되어 있는 게이트 구동 회로의 출력단에 연결된다.
절연 기판(110) 위에는 게이트선(121)과 동일한 층으로 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 각 유지 전극선은 화소 영역의 가장자리에서 게이트선(121)과 나란하게 뻗어 있으며, 유지 전극선(131)으로부터 뻗어 나온 여러 벌의 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)을 포함한다. 한 벌의 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 세로 방향으로 뻗어나오며 가로 방향으로 뻗은 유지 전극선(131)에 의하여 서로 연결되어 있는 세로부(133a, 133b)와 이후에 설명하는 화소 전극(190)의 절개부(191, 193)와 중첩하며 세로부(133a, 133b)를 연결하는 사선부(133c, 133d)로 이루어진다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO 또는 IZO와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)합금을 들 수 있다. 이중막일 때 알루미늄 계열의 도전막은 다른 도전막 하부에 위치하는 것이 바람직하며, 삼중막일 때에는 중간층에 위치하는 것이 바람직하다.
게이트선(121, 124)과 유지 전극선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)의 측면은 경사져 있으며 기판에 대하여 30-80도의 경사각을 가지는 것이 바람직하다.
게이트선(121, 124)과 유지 전극선(131, 133a, 133b, 133c, 133d)의 위에는 산화 규소(SiO2) 또는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon, a-Si)등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한, 선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체층(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물 이 고농도로 도핑되어 있는 N+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact, 161, 165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체층(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 반도체층(151)과 저항성 접촉 부재(161 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 기판(110)에 대해서 30-80도이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 또한, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 다리부 금속편(172)이 형성되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 다리부 금속편(172)도 게이트선(121)과 같이 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위의 도전막으로 형성될 수 있으며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질 특히 ITO 또는 IZO와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 이러한 구조의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)합금을 들 수 있다. 이중막일 때 알루미늄 계열의 도전막은 다른 도전막 하부에 위치하는 것이 바람직하며, 삼중막일 때에는 중간층으로 위치하는 것이 바람직하다.
데이터선(171), 드레인 전극(175)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)에 대해서 약 30-80도의 각도로 각각 경사져 있다.
저항성 접촉층(161, 165)은 그 하부의 반도체층(151)과 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체층(151)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대 부분의 곳에서는 선형 반도체층(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 산화 규소 또는 질화 규소 따위로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 적어도 일부와 데이터선(171)의 한쪽 끝부분을 각각 노출시키는 복수의 접촉 구멍(185, 182)이 구비되어 있다. 한편, 게이트선(121)의 끝부분도 외부의 구동 회로와 연결되기 위한 접촉부를 가지는 경우에는 복수의 접촉 구멍이 게이트 절연막(140)과 보호막(180)을 관통하여 게이트선(121)의 끝부분을 드러낼 수 있다.
보호막(180) 위에는 절개부(191, 192, 192)를 가지는 복수의 화소 전극(190)을 비롯하여 복수의 접촉 보조 부재(82) 및 유지 배선 연결 다리(194)가 형성되어 있다. 화소 전극(190), 접촉 보조 부재(82) 및 유지 배선 연결 다리(194)는 ITO나 IZO 등과 같은 투명 도전막으로 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 복수개의 절개부(191, 192, 193)를 가지며, 절개부(191, 192, 193)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(192)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 절개부(191, 193)를 포함한다. 절개부(192)는 화소 전극(190)의 오른쪽 변에서 왼쪽 변을 향하여 파고 들어간 형태이고, 입구는 넓게 대칭적으로 확장되어 있다. 따라서, 화소 전극(190)은 각각 게이트선(121)과 데이터선(171) 이 교차하여 정의하는 화소 영역을 상하로 이등분하는 선(게이트선과 나란한 선)에 대하여 실질적으로 거울상 대칭을 이루고 있다.
이때, 상하의 사선 절개부(191, 193)는 서로 수직을 이루고 있는데, 이는 프린지 필드의 방향을 4방향으로 고르게 분산시키기 위함이다. 그리고 화소 전극(190)의 가장 자리는 유지 전극(133a, 133b)의 경계 밖 위치하는데, 그렇지 않을 수도 있다.
또, 화소 전극(190)과 동일한 층에는 게이트선(121)을 건너 서로 이웃하는 화소의 유지 전극(133a)과 유지 전극선(131)을 연결하는 유지 배선 연결 다리(194)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(194)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183, 184)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(194)는 다리부 금속편(172)과 중첩하고 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결할 수도 있다. 유지 배선 연결 다리(194)는 하부 기판(110) 위의 유지 배선 전체를 전기적으로 연결하는 역할을 하고 있다. 이러한 유지 배선은 필요할 경우 게이트선(121)이나 데이터선(171)의 결함을 수리하는데 이용할 수 있고, 다리부 금속편(172)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(194)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.
그리고 접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝부분과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 것으로, 필요에 따라 선택한다.
상기의 화소 전극(190) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 색필터 표시판(200)에는 상부의 절연 기판(210)에 화소 가장자리에서 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 그리고 대향 표시판(200)에 형성되어 있는 블랙 매트릭스(220)는 각 화소 가장자리뿐 아니라 복수개의 화소로 이루어지는 표시 영역의 가장자리에도 형성되어 있다.
블랙 매트릭스(220)가 형성되지 않은 영역에는 적, 녹, 청색의 색필터(230)가 형성되어 있다. 상기 샐필터(230) 및 블랙 매트릭스(220)의 상부에는 평탄화막(250)이 형성되어 있으며, 그 상부에는 절개부(271, 272, 273)를 가지는 공통 전극(270)과 돌기(275) 및 컬럼 스페이서(300)가 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전체로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 ITO를 사용하는 것이 바람직하다.
공통 전극(270)은 복수개의 절개부(271, 272, 273)를 가지는데, 절개부(271, 272, 273)는 화소 전극(190)의 절개부(191, 192, 193)중 게이트선(121)에 대하여 45도를 이루는 사선 부분(191, 193)과 나란하며 교대로 배치되어 있는 사선부와 화소 전극(190)의 변과 중첩되어 있는 단부를 포함하고 있다. 이 때, 단부는 세로 방향 단부와 가로 방향 단부로 분류된다.
상기 공통 전극(270)의 절개부(271, 272, 273)에는 돌기(275)가 절개부를 따라서 형성된다. 돌기(275)의 폭은 절개부의 폭보다 좁게 형성된다.
또한 박막 트랜지스터 표시판의 박막 트랜지스터가 형성된 위치의 상부에는 컬럼 스페이서(300)가 형성된다. 상기 컬럼 스페이서는 공통 전극(270)이 형성되는 층과 동일한 층, 즉 평탄화막(250)의 상부에 형성된다. 본 실시예에서는 박막 트랜지스터가 형성된 위치의 상부에 형성되는 실시예를 사용하고 있으나, 그 외의 부분에 컬럼 스페이서(300)가 형성될 수도 있으며, 주로 블랙 매트릭스로 가려지는 영역에 형성된다.
그리고 공통 전극(270), 돌기(275) 및 컬럼 스페이서(300)의 위에는 배향막(21)이 형성된다.
이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 기판과 대향 표시판을 정렬하여 결합하고 그사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치가 형성된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 색필터 표시판의 제조 방법은 도 4 내지 도 10에 도시되어 있으며, 도 4 내지 도 10은 도 1의 III-III' 선을 따라 자른 단면도인 도 3의 색필터 표시판을 제조하는 방법을 순서대로 도시하고 있는 도면이다.
도 4는 절연 기판(210)의 상부에 블랙 매트릭스(220)를 형성하는 단계를 도시하고 있다. 상기 블랙 매트릭스(220)는 크롬(Cr)같은 금속층 또는 금속 산화물과 금속의 이중층을 증착한 후 이를 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하여 형성한다.
그 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(220)의 사이에 색필터(230)를 형성한다. 색필터는 일반적으로 적, 녹, 청색의 3색 색필터를 사용하며, 블랙 매트릭스(220)의 두께보다 두껍게 형성된다. 상기 색필터는 색분광특성을 갖는 안 료 분산 감광성수지를 도포한 후 핫 플레이트에서 베이크하고, 사진식각 공정을 통하여 형성되며, 적, 녹, 청의 색깔별로 색필터를 형성한다.
그 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(220)와 색필터(230)의 사이에 단차를 제거하기 위한 평탄화막(250)을 형성한다. 상기 평탄화막은 유기투명수지막을 적층하여 형성한다.
그 후, 도 7에 도시한 바와 같이 감광막을 적층하고 마스크를 이용하여 노광하고 현상액에 담그어 제1 현상하여 컬럼 스페이서(300a)를 형성한다. 이 때, 돌기(275a)는 식각시 돌기 부분에는 감광막을 남기는 방법으로 형성한다. 돌기를 남기기 위해서 노광량의 차이를 두어 노광하며, 노광량의 차이를 두기 위하여 슬릿 마스크를 사용할 수도 있다. 여기서 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)는 최종적으로 형성되는 컬럼 스페이서(300) 및 돌기(275)에 비하여 그 두께 및 높이를 크게 형성한다. 또한 상기 컬럼 스페이서(300a)는 박막 트랜지스터가 형성되는 위치의 상부에 위치시되도록 블랙 매트릭스(220)의 상부에 형성한다.
이렇게 형성된 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)를 핫 플레이트에서 베이킹(baking)한다. 이때, 베이킹은 상기 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)를 완전하게 베이킹하는 것이 아니고, 약간의 수분을 함유하고 있을 정도로 베이킹한다. 베이킹의 정도는 감광막의 재료와 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)가 최종적으로 형성되는 컬럼 스페이서(300) 및 돌기(275)에 비하여 크게 형성된 정도에 따라서 변화가능하다.
그 후, 도 8에 도시한 바와 같이 ITO막(270a)을 적층한다. ITO막(270a)은 도 시된 바와 같이 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a) 위에도 형성한다.
그 후, 도 8에 도시된 색필터 표시판(200)을 현상액에 담그어 제2 현상한다. 이렇게 다시 현상액에 색필터 표시판(200)을 담그게 되면, ITO막(270a)을 투과한 현상액이 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)로 스며들게 되며, 이로 인하여 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)의 외곽 부분은 떨어져 나가게 된다. 이는 상기 컬럼 스페이서(300a)와 돌기(275a)가 완전하게 베이킹이 되지 않았기 때문이다. 상기 컬럼 스페이서(300a)의 외곽 부분과 돌기(275a)의 외곽 부분이 떨어져 나가면서 그 위에 형성되어 있는 ITO막(270a)도 함께 떨어져 나가게되어 실제 형성하고자 한 컬럼 스페이서(300)와 돌기(275) 및 패터닝된 공통전극(270)이 형성된다. 이는 도 9에 도시하고 있다.
그 후, 도 10에 도시한 바와 같이 상기 컬럼 스페이서(300), 돌기(275) 및 공통 전극(270)의 상부에 배향막(21)을 형성한다.
본 발명의 실시예에서는 평탄화막을 포함하는 실시예를 이용하여 본 발명을 기술하고 있으나, 이와 달리 평탄화막을 형성하지 않은 상태에서 컬럼 스페이서와 돌기를 형성하는 실시예도 가능하다. 또한, 블랙 매트릭스 또는 색필터가 하부 기판에 형성되는 실시예도 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같은 구조와 방법으로 형성된 액정 표시 장치 및 색필터 표시판은 기존의 방법에 비하여 공정의 수가 적으므로 비용이 적게들고, 생산 시간이 줄어들어 다량 생산에 적합하다. 또한, 상부 색필터 표시판에 돌기와 함께 패터닝된 공통 전극을 형성하여 시야각이 넓으며, 액정의 배열이 기울어지게 형성되어 액정의 회전이 용이하여 응답속도가 좋아지는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판에 대향하고,
    상기 박막 트랜지스터가 형성되는 위치의 상부에 위치하도록 형성되는 컬럼 스페이서와
    상기 컬럼 스페이서가 형성되지 않은 영역에 형성되며, 절개부를 가지는 공통 전극과
    상기 공통 전극의 절개부의 내부에 형성된 돌기를 포함하는 상부 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 상부 표시판의 사이에 주입되는 액정을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 돌기는 상기 컬럼 스페이서와 동일한 물질로 형성되며, 동일한 층에 형성되는 액정 표시 장치.
  3. 절연 기판,
    상기 절연 기판의 위에 형성된 블랙 매트릭스,
    상기 블랙 매트릭스와 일부 중첩하며 상기 절연 기판의 위에 형성되는 색필터,
    상기 블랙 매트릭스와 상기 색필터의 위에 형성되는 컬럼 스페이서,
    상기 컬럼 스페이서가 형성되지 않은 상기 블랙 매트릭스와 상기 색필터 영역 위에 절개부를 포함하며 형성된 공통 전극,
    상기 공통 전극의 절개부의 내부에 형성되는 돌기를 포함하는 색필터 표시판.
  4. 제3항에서,
    상기 블랙 매트릭스 및 상기 색필터와 상기 컬럼 스페이서의 사이에 평탄화막이 형성되는 색필터 표시판.
  5. 절연 기판의 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 절연 기판의 위에 상기 블랙 매트릭스와 일부 중첩하도록 색필터를 형성하는 단계,
    감광막을 적층하고 컬럼 스페이서와 돌기를 형성하는 단계,
    ITO막을 형성하는 단계,
    상기 단계를 거친 절연 기판을 현상하는 단계를 포함하는 색필터 표시판의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    감광막을 적층하고 컬럼 스페이서와 돌기를 형성하는 단계는
    상기 감광막을 적층하고 마스크를 이용하여 노광하는 단계,
    그 후 현상액에 담그어 현상하는 단계,
    그 후 베이킹하는 단계를 포함하는 색필터 표시판의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 베이킹하는 단계는 ITO막을 형성한 후 현상할 때 컬럼 스페이서와 돌기의 일부분이 떨어져 나갈 수 있도록 베이킹하는 색필터 표시판의 제조 방법.
  8. 제5항에서,
    상기 절연 기판의 위에 상기 블랙 매트릭스와 일부 중첩하도록 색필터를 형성하는 단계와 감광막을 적층하고 컬럼 스페이서와 돌기를 형성하는 단계의 사이에 평탄화막을 형성하는 단계를 포함하는 색필터 표시판의 제조 방법.
  9. 절연 기판,
    상기 절연 기판의 위에 형성되는 컬럼 스페이서,
    상기 컬럼 스페이서가 형성되지 않은 영역 위에 절개부를 포함하며 형성된 공통 전극,
    상기 공통 전극의 절개부의 내부에 형성되는 돌기를 포함하는 액정 표시 장치의 상부 표시판.
  10. 제9항에서,
    상기 컬럼 스페이서와 상기 공통 전극의 사이에는 평탄화막이 형성되어 있는 액정 표시 장치의 상부 표시판.
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