KR20060017998A

KR20060017998A - 어레이 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치

Info

Publication number: KR20060017998A
Application number: KR1020040066313A
Authority: KR
Inventors: 김진석; 조국래; 백기범; 심이섭; 최진경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-02-28

Abstract

제조공정과 제조원가를 감소시킬 수 있는 어레이 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치가 개시된다. 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어진 기판 상의 제1 내지 제3 색화소 영역에 스위칭 소자를 형성한다. 이어, 스위칭 소자가 형성된 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 색화소를 가지고, 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 색화소가 적층되어 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 갖는 컬러필터를 형성하며, 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 형성한다. 따라서, 컬러필터 형성 공정시 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 동시에 형성할 수 있어, 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 형성을 위한 별도의 마스크가 불필요하여, 제조원가 및 제조공정을 단순화시킬 수 있다.

Description

어레이 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치{ARRAY SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 TFT 기판을 상세하게 나타낸 레이아웃도이다.

도 3a 내지 도 3g는 도 1에 도시된 하부기판의 제조공정을 나타낸 단면도들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 액정표시패널 200 : 광 발생장치

300 : 하부기판 320 : 스위칭 소자

330-R : R 색화소 330-G : G 색화소

330-B : B 색화소 400 : 상부기판

500 : 액정층

본 발명은 어레이 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조공정과 제조원가를 감소시킬 수 있는 어레이 기판, 이 의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.

오늘날과 같은 정보화 사회에서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다.

현재 개발된 여러 가지 디스플레이 장치 중에서 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.

이러한, 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT 라 칭함)가 형성된 제1 기판, R,G,B 색화소들에 의한 컬러필터가 형성된 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어진 액정표시패널을 구비하고, 액정표시패널의 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시한다.

여기서, 제1 기판의 TFT와 제2 기판의 컬러필터의 상호 어셈블리(Assembly)가 얼마나 정밀하게 되는지가 액정표시장치의 디스플레이 품질에 상당한 영향을 끼친다.

이러한, TFT와 컬러필터의 어셈블리 미스(Assembly Miss)에 따른 액정표시장치의 영향을 감소시키기 위하여 제안된 액정표시장치 구조가 COA(Color Filter On Array)이다. 상기 COA 구조의 액정표시장치는 상기 TFT가 형성된 상기 제1 기판 상에 컬러필터가 동시에 형성된 구조를 갖는다.

이때, 액정표시장치는 상기 제1 기판 상에 형성된 컬러필터의 색화소들 사이로 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 블랙 매트릭스가 상기 제2 기판 상에 형성된다.

또한, 액정표시장치는 액정층을 형성하기 위하여 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 셀 갭을 유지하기 위한 칼럼 스페이서가 상기 제2 기판 상의 블랙 매트릭스 상에 형성된다. 이때, 상기 칼럼 스페이서는 상기 TFT에 대응하는 위치에 형성된다.

상기한 구조를 갖는 액정표시장치는 상기 블랙 매트릭스와 상기 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 별도의 공정이 진행되어야 하므로, 공정을 단순화시키고자 하는 사용자의 욕구를 충족시킬 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 액정표시장치는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 합착시 상기 TFT와 상기 칼럼 스페이서의 얼라인을 위한 별도의 얼라인 공정이 요구되는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스 공정을 단순화시키기 위한 어레이 기판을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 어레이 기판을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 어레이 기판을 갖는 표시장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판은 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어지고, 스위칭 소자는 상기 기판 상의 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성되며, 컬러필터는 상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성되는 색화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 색화소가 적층되어 상기 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 가지며, 투명전극은 상기 컬러필터 상에 형성된다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어진 기판 상의 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 스위칭 소자를 형성한다. 이어, 상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 색화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 갖는 컬러필터를 형성하며, 상기 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 형성한다.

이러한 어레이 기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 따르면, 컬러필터 형성 공정시 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 동시에 형성하여, 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 형성을 위한 별도의 마스크가 불필요하므로, 제조원가 및 제조공정을 단순화시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 TFT 기판을 상세하게 나타낸 레이아웃도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널(100) 및 액정표시패널(100)에 상기 영상을 표시하기 위한 광을 제공하는 광 발생장치(200)를 포함한다. 이때, 액정표시패널(100)은 R 화소영역(R-P), G 화소영역(G-P) 및 B 화소영역(B-P)으로 이루어진다.

상기 액정표시패널(100)은 하부기판(300), 상부기판(400) 및 두 기판(300,400) 사이에 개재되는 액정층(500)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 하부기판(300)은 제1 유기기판(310) 상에 형성되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT라 칭함)(320), 컬러필터(330) 및 화소전극(340)을 포함한다. 이때, TFT(320)는 게이트 전극(322), 드레인 전극(324), 액티브 패턴(325) 및 소오스 전극(326)으로 이루어진다.

또한, 하부기판(300) 상에는 로우 방향으로 연장된 다수의 게이트 라인(GL) 및 칼럼 방향으로 연장된 다수의 데이터 라인(DL)이 형성된다. 여기서, TFT(320)의 게이트 전극(322)은 게이트 라인(GL)에 연결되고, TFT(320)의 소오스 전극(326)은 데이터 라인(DL)에 연결되며, TFT(320)의 드레인 전극(324)은 화소전극(340)과 결합된다. 이처럼, 하부기판(300)은 스위칭 소자가 형성되므로, 이를 어레이 기판이라고도 한다.

상기 컬러필터(330)는 상기 광에 의해 레드 컬러(Red)를 발현하는 R 색화소(330-R), 그린 컬러(Green)를 발현하는 G 색화소(330-G) 및 블루(Blue) 컬러를 발 현하는 B 색화소(330-B)를 포함한다. 즉, R 색화소(330-R)는 R 화소영역(R-P)에 형성되고, G 색화소(330-G)는 G 화소영역(G-P)에 형성되며, B 색화소(330-B)는 B 화소영역(B-P)에 형성된다.

이때, R,G,B 색화소(330-R,330-G,330-B)는 R,G,B 컬러를 구현하기 위한 안료 및 염료가 포함된 유기물질에 의해 형성된다. 따라서, 컬러필터(330)는 일반적으로 상부기판(400)에 형성되는 경우에 비하여 보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성된다.

또한, 하부기판(300)의 R 화소영역(R-P)은 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)을 포함하고, G 화소영역(G-P)은 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)을 포함하며, B 화소영역(B-P)은 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)을 포함한다. 이때, 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1,CS-2,CS-3)은 TFT(320)의 액티브 패턴(325)에 대응하는 영역이다.

상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1,CS-2,CS-3)에는 컬러필터(330)에 의한 칼럼 스페이서가 형성된다.

즉, 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에는 R 색화소(330-R) 상에 제1 서브 G 색화소(G-1) 및 제1 서브 B 색화소(B-1)가 차례대로 적층된다. 따라서, R 화소영역(R-P)에서는 제1 서브 G 색화소(G-1) 및 제1 서브 B 색화소(B-1)에 의해 R 색화소(330-R)로부터 돌출된 형상의 칼럼 스페이서가 형성된다.

한편, 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에는 TFT(320)의 상부에 제1 서브 R 색화소(R-1)가 형성되고, 제1 서브 R 색화소(R-1)의 형성높이에 대응하도록 돌출된 G 색화소(330-G) 상부에 제2 서브 B 색화소(B-2)가 적층된다. 따라서, G 화소영역 (G-P)에서는 제1 서브 R 색화소(R-1) 및 제2 서브 B 색화소(B-2)에 의해 G 색화소(330-G)로부터 돌출된 형상의 칼럼 스페이서가 형성된다.

제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에는 TFT(320)의 상부에 제2 서브 R 색화소(R-2)가 형성되고, 제2 서브 R 색화소(R-2) 상에 제2 서브 G 색화소(G-2)가 형성되며, 제2 서브 G 색화소(G-2)의 형성높이에 대응하도록 돌출되도록 B 색화소(330-B)가 형성된다. 따라서, B 화소영역(B-P)에서는 제2 서브 R 색화소(R-2) 및 제2 서브 G 색화소(G-2)에 의해 B 색화소(B-P)가 돌출되어 칼럼 스페이서로 형성된다.

또한, 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1,CS-2,CS-3)에 형성된 칼럼 스페이서들은 R,G,B 색화소들이 적층되어 형성되므로, TFT(320)를 커버링하는 블랙 매트릭스의 역할도 수행한다.

상기한 구조를 갖는 컬러필터(330) 상부에는 화소전극(340)이 균일한 두께로 형성되고, 화소전극(340)은 TFT(320)의 드레인 전극(324)과 전기적으로 연결된다.

한편, 상부기판(400)에는 화소전극(340)과 대향하는 공통전극(420)이 균일한 두께로 형성된다. 또한, 공통전극(420) 상부에는 화소전극(340)과 공통전극(420)을 절연시키기 위한 절연막(430)이 형성된다.

따라서, 본 발명은 일반적으로 상부기판(400)에 형성되는 컬러필터, 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스가 하부기판(300)에 형성되므로, 상부기판(400)과 하부기판(300)의 합착 공정시 별도의 얼라인이 불필요하므로, 합착 공정을 단순화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 컬러필터 형성시 칼럼 스페이서와 블랙 매트릭스가 동시에 형성할 수 있으므로, 칼럼 스페이서와 블랙 매트릭스 형성을 위한 별도의 공정 및 별도의 마스크가 불필요하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하부기판의 제조공정을 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3g는 도 1에 도시된 하부기판의 제조공정을 나타낸 단면도들이다. 이때, 도 3a 내지 도 3g는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도들이다.

도 3a를 참조하면, 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어진 제1 유리기판(310) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)으로 이루어진 제1 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 상기 제1 금속막을 패터닝하여 게이트 전극(322)을 형성한다.

이어, 게이트 전극(322)이 형성된 제1 유리기판(310)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD라 칭함) 방법에 의해 증착하여 게이트 절연막(323)을 형성한다.

상기 게이트 절연막(323) 상에 액티브층(도시되지 않음)으로서, 예를 들어, 비정질 실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층(도시되지 않음)으로서, 예를 들어, n⁺ 도핑된 비정질 실리콘막을 PECVD 방법에 의해 증착한다. 이때, 비정질실리콘막과 n⁺ 도핑된 비정질 실리콘막을 PECVD 설비의 동일 챔버 내에서 인-시튜(in-situ)로 증착한다. 이어서, 오믹 콘택층과 액티브층을 차례로 패터닝하여 게이트 전극(322) 상부의 게이트 절연막(323) 상에 비정질 실리콘막과 n⁺ 도 핑된 비정질 실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(325)을 형성한다.

상기 결과물의 전면에 크롬(Cr)과 같은 제2 금속막(도시되지 않음)을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 제2 금속막을 패터닝하여 소오스 전극(326)과 드레인 전극(324)을 형성한다.

이로써, 제1 유리기판(310) 상에는 게이트 전극(322), 게이트 절연막(323), 액티브 패턴(325), 소오스 전극(326) 및 드레인 전극(324)을 포함하는 TFT(320)가 형성된다. 이어, TFT(320)가 형성된 제1 유리기판(310) 전면에 보호막(350)을 형성한 후 보호막(350)이 형성된 제1 유리기판(310) 전면에 적색 염료 및 적색 안료가 포함된 제1 유기막(600)을 형성한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 유기막(600)이 형성된 제1 유리기판(310) 상부에 위치하는 제1 마스크(700)에 의해 제1 유기막(600)을 패터닝하여 R 색화소(330-R), 제1 및 제2 서브 R 색화소(R-1,R-2)를 형성한다.

상기 제1 마스크(700)는 R 화소영역(R-P)에 대응하도록 형성된 제1 폐쇄부(710), G 화소영역(G-P)의 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에 대응하도록 형성된 제1 슬릿 패턴(720) 및 B 화소영역(B-P)의 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에 대응하도록 형성된 제2 슬릿 패턴(730)을 포함한다. 이때, 제1 마스크(700)는 제1 폐쇄부(710), 제1 및 제2 슬릿 패턴(720,730) 이외의 영역에서는 개구부를 갖는다.

따라서, 제1 마스크(700)에 의해 R 화소영역(R-P)에 R 색화소(330-R)가 형성되고, G 화소영역(B-P)의 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에 제1 서브 R 색화소(R-1)가 형성되며, B 화소영역(B-P)의 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에 제2 서 브 R 색화소(R-2)가 형성된다. 이때, 제1 및 제2 서브 R 색화소(R-1,R-2)는 제1 및 제2 슬릿 패턴(720,730)에 의해 부분 노광되므로, R 색화소(330-R)보다 낮은 형성높이를 갖는다.

도 3c를 참조하면, R 색화소(330-R), 제1 및 제2 서브 R 색화소(R-1,R-2)가 형성된 제1 유리기판(310) 전면에 녹색 염료 및 녹색 안료가 포함된 제2 유기막(800)을 형성한다. 이때, 제2 유기막(800)은 R 화소영역(R-P)에서는 R 색화소(330-R)의 형성높이만큼 돌출된 형상을 가지고, G 화소영역(G-P)의 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2) 및 B 화소영역(B-P)의 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에서는 제1 및 제2 서브 R 색화소(R-1,R-2)의 형성높이만큼 각각 돌출된 형상을 갖는다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 제2 유기막(800)이 형성된 제1 유리기판(310) 상부에 위치하는 제2 마스크(900)에 의해 제2 유기막(800)을 패터닝하여, G 색화소(330-G), 제1 및 제2 서브 G 색화소(G-1,G-2)를 형성한다.

상기 제2 마스크(800)는 G 화소영역(G-P)에 대응하도록 형성된 제2 폐쇄부(910),제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에 형성된 제3 슬릿 패턴(920) 및 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에 형성된 제3 폐쇄부(930)를 포함한다. 이때, 제2 마스크(800)는 제2 폐쇄부(910),제3 슬릿 패턴(920) 및 제3 폐쇄부(930)가 형성된 이외의 영역에서는 개구부를 갖는다.

따라서, 제2 마스크(900)의 제2 폐쇄부(910)에 대응하는 G 화소영역(G-P)에 G 색화소(330-G)가 형성되고, 제3 슬릿 패턴(920)에 대응하는 R 화소영역(R-P)의 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에 제1 서브 G 색화소(G-1)가 형성되며, 제3 폐 쇄부(930)에 대응하는 B 화소영역(B-P)의 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에 제2 서브 G 색화소(G-2)가 형성된다.

이때, 제1 서브 G 색화소(G-1)는 제3 슬릿 패턴(920)에 의해 제2 유기막(800)이 부분 노광되므로, 제1 서브 G 색화소(G-1)는 G 화소영역(G-P)의 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2) 및 B 화소영역(B-P)의 제2 서브 G 색화소(G-2)와 동일한 돌출 높이를 갖는다.

도 3e를 참조하면, G 색화소(330-G), 제1 및 제2 서브 G 색화소(G-1,G-2)가 형성된 제1 유리기판(310) 전면에 청색 염료 및 청색 안료가 포함된 제3 유기막(1000)을 형성한다.

이때, 제3 유기막(1000)은 R 화소영역(R-P) 및 G 화소영역(G-P)에서는 R 색화소(330-R) 및 G 색화소(330-G)의 형성높이만큼 돌출된 형상을 가지고, 제1 및 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1,CS-2)에서는 제1 서브 G 색화소(G-1) 및 제1 서브 R 색화소(R-1)의 형성높이만큼 돌출된 형상을 가진다. 또한, 제3 유기막(1000)은 B 화소영역(B-P)의 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에서는 제2 서브 G 색화소(G-2)의 형성높이만큼 돌출된 형상을 가진다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 제3 유기막(1000)이 형성된 제1 유리기판(310) 상부에 위치하는 제3 마스크(1100)에 의해 제3 유기막(1000)을 패터닝하여 B 색화소(330-B), 제1 및 제2 서브 B 색화소(B-1,B-2)를 형성한다.

상기 제3 마스크(1100)는 B 화소영역(B-P)에 대응하도록 형성된 제4 폐쇄부(1110), 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에 대응하도록 형성된 제4 슬릿 패턴 (1120) 및 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에 대응하도록 형성된 제5 슬릿 패턴(1130)을 포함한다. 이때, 제3 마스크(1100)는 제4 폐쇄부(1110), 제4 및 제5 슬릿 패턴(1120,1130)의 형성영역 이외에서 개구부를 갖는다.

따라서, 제3 마스크(1100)의 제4 폐쇄부(1110)에 대응하는 B 화소영역(B-P)에 B 색화소(330-B)가 형성되고, 제4 슬릿 패턴(1120)에 대응하는 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에 제1 서브 B 색화소(B-1)가 형성되며, 제5 슬릿 패턴(1130)에 대응하는 제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에 제2 서브 B 색화소(B-2)가 형성된다.

상기한 바와 같이, 제1 칼럼 스페이서 형성영역(CS-1)에는 R 색화소(330-R) 상부에 제1 서브 G 색화소(G-1) 및 제1 서브 B 색화소(B-1)가 차례대로 적층됨에 따라 R 색화소(330-R)보다 소정 높이만큼 돌출된 형상의 칼럼 스페이서가 형성된다.

제2 칼럼 스페이서 형성영역(CS-2)에는 제1 서브 R 색화소(R-1) 및 제2 서브 B 색화소(B-2)가 차례대로 적층됨에 따라 G 색화소보다 소정 높이만큼 돌출된 형상의 칼럼 스페이서가 형성된다. 또한, 제3 칼럼 스페이서 형성영역(CS-3)에는 제2 서브 R 색화소(R-2) 및 제2 서브 G 색화소(G-2)가 차례대로 적층됨에 따라 B 색화소(330-B)가 소정 높이만큼 돌출된 형상의 칼럼 스페이서가 형성된다.

상기한 바와 같이, 컬러필터(330)의 R,G,B 색화소(330-R,330-G,330-B) 형성시 동일 공정에서 상기 칼럼 스페이서를 동시에 형성한다. 따라서, 별도의 칼럼 스페이서 형성을 위한 별도의 마스크가 불필요하다.

또한, 상기 칼럼 스페이서는 제1 및 제2 서브 R 색화소(R-1,R-2), 제1 및 제2 G 서브 색화소(G-1,G-2), 제1 및 제2 서브 B 색화소(B-1,B-2)가 적층됨에 따라 형성된다, 따라서, 도 1의 광 발생장치에서 제공되는 광에 따라 상기 칼럼 스페이서는 검정색으로 발현되므로, R,G,B 화소영역(R-P,G-P,B-P)에 형성된 TFT(320)를 커버하는 블랙 매트릭스의 역할을 수행한다.

이어, 도 3g를 참조하면, R,G,B 색화소(330-R,330-G,330-B) 및 상기 칼럼 스페이서가 형성된 제1 유리기판(310) 전면에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 균일한 두께로 증착하여 화소전극(340)을 형성한다. 이로써, 하부기판(300)을 완성한다.

한편, 도 1의 상부기판(400)은 제2 유리기판(410) 전면에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 균일한 두께로 증착하여 하부기판(300)의 화소전극(340)에 대향하는 공통전극(420)을 형성한다. 이어, 공통전극(420) 상에 화소전극(340)과 공통전극(420)을 절연시키기 위한 절연막(430)을 형성한다.

이후, 하부기판(300)의 화소전극(340)과 상부기판(400)의 공통전극(420)이 서로 마주보도록 하부기판(300)과 상부기판(400)이 결합되고, 하부기판(300)과 상부기판(400) 사이에 액정층(500)이 형성됨으로써, 액정표시장치가 완성된다.

이때, 본 발명은 하부기판(300) 상에 컬러필터(330), 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스가 형성되므로, 기존에 상부기판(400)에 상기의 구성들이 형성된 경우에 비하여 하부기판(300)과 상부기판(400)의 얼라인 공정을 단순화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 하부기판 상에 컬러필터 형성을 위한 R,G,B 색화소들을 적층하여 컬러필터로부터 소정 높이만큼 돌출된 칼럼 스페이서를 형성한다. 또한, 상기 R,G,B 색화소들에 의해 형성된 칼럼 스페이서는 스위칭 소자를 커버하는 블랙 매트릭스의 역할도 수행한다.

그러므로, 본 발명은 컬러필터 형성 공정시 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 동시에 형성하므로, 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스를 형성을 위한 별도의 마스크가 불필요하므로, 제조원가 및 제조공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하부기판 상에 컬러필터, 칼럼 스페이서 및 블랙 매트릭스가 형성되므로, 상부기판과 하부기판의 합착시 얼라인 공정을 단순화시킬 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어진 기판;

상기 기판 상의 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 스위칭 소자;

상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 색화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 색화소가 적층되어 상기 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 갖는 컬러필터; 및

상기 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 어레이 기판.
제1항에 있어서, 상기 컬러필터는

상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 각각 형성되는 제1 내지 제3 메인 색화소; 및

상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 제1 내지 제3 메인 색화소의 일부가 적층되어 상기 제1 내지 제3 메인 색화소보다 돌출된 형상의 제1 내지 제3 칼럼 스페이서를 포함하는 어레이 기판.
제2항에 있어서, 상기 제1 칼럼 스페이서는

상기 제1 칼럼 스페이서 영역의 상기 제1 메인 색화소 상에 형성되고, 상기 제2 메인 색화소와 동일한 색상의 제2 서브 색화소; 및

상기 제2 서브 색화소 상에 형성되고, 상기 제3 메인 색화소와 동일한 색상의 제3 서브 색화소를 포함하는 어레이 기판.
제2항에 있어서, 상기 제2 칼럼 스페이서는

상기 제2 칼럼 스페이서 영역의 상기 스위칭 소자 상에 형성되고, 상기 제1 메인 색화소와 동일한 색상의 제1 서브 색화소; 및

상기 제1 서브 색화소에 의해 상기 제2 칼럼 스페이서 영역에서 돌출된 상기 제2 메인 색화소 상에 형성되고, 상기 제3 메인 색화소와 동일한 색상의 제3 서브 색화소를 포함하는 어레이 기판.
제2항에 있어서, 상기 제3 칼럼 스페이서는

상기 제3 칼럼 스페이서 영역에 대응하는 상기 스위칭 소자 상에 형성되고, 제1 메인 색화소와 동일한 색상의 제1 서브 색화소; 및

상기 제1 서브 색화소 상에 형성되고, 상기 제2 메인 색화소와 동일한 색상의 는 제2 서브 색화소를 포함하고,

상기 제3 메인 색화소는 상기 제2 서브 색화소에 의해 상기 제3 칼럼 스페이서 영역에서 돌출된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서는 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 상기 스위칭 소자를 커버하는 블랙 매트릭스로 동작되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
(a) 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어진 기판 상의 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 스위칭 소자를 형성하는 단계;

(b) 상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 색화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 색화소가 적층되어 상기 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 갖는 컬러필터를 형성하는 단계; 및

(c) 상기 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 단계(b)는

상기 제1 색화소 영역에 제1 메인 색화소, 상기 제2 및 제3 컬럼 스페이서 영역에 상기 제1 메인 색화소와 동일한 색상의 제1-1 서브 색화소 및 제1-2 서브 색화소를 각각 형성하는 단계;

상기 제2 색화소 영역에 제2 메인 색화소, 상기 제1 칼럼 스페이서 영역에 대응하는 상기 제1 메인 색화소 영역 상에 상기 제2 메인 색화소와 동일한 색상의 제2-1 서브 색화소 및 상기 제3 컬럼 스페이서 영역의 상기 제2-1 서브 색화소 상에 상기 제2 메인 색화소와 동일한 색상의 제2-2 서브 색화소를 각각 형성하는 단 계; 및

상기 제3 색화소 영역에 제3 메인 색화소, 상기 제1 칼럼 스페이서 영역의 상기 제2-1 서브 색화소 상에 상기 제3 메인 색화소와 동일한 색상의 제3-1 서브 색화소 및 상기 제2 칼럼 스페이서 영역의 상기 제2-2 서브 색화소 상에 상기 제3 메인 색화소와 동일한 색상의 제3-2 서브 색화소를 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조방법.
(a) 제1 유리기판 상의 전면에 형성된 제1 투명전극 및, 상기 제1 투명전극 상에 형성된 절연막을 갖는 상부기판;

(b)(ⅰ) 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역을 각각 포함하는 제1 내지 제3 색화소 영역으로 이루어진 제2 유리기판,

(ⅱ) 상기 기판 상의 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 스위칭 소자,

(ⅲ) 상기 스위칭 소자가 형성된 상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 형성된 색화소를 가지고, 상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 색화소가 적층되어 상기 제1 내지 제3 색화소 영역보다 돌출된 형상을 갖는 컬러필터 및

(ⅳ) 상기 컬러필터 상에 형성되고, 상기 제1 투명전극에 대향된 제2 투명전극을 갖는 하부기판; 및

(c) 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시장치.
제9항에 있어서, 상기 컬러필터는

상기 제1 내지 제3 색화소 영역에 각각 형성되는 제1 내지 제3 메인 색화소; 및

상기 제1 내지 제3 칼럼 스페이서 영역에서 상기 제1 내지 제3 메인 색화소의 일부가 적층되어 상기 제1 내지 제3 메인 색화소보다 돌출된 형상의 제1 내지 제3 칼럼 스페이서를 포함하는 표시장치.