KR20060069172A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060069172A
KR20060069172A KR1020040108287A KR20040108287A KR20060069172A KR 20060069172 A KR20060069172 A KR 20060069172A KR 1020040108287 A KR1020040108287 A KR 1020040108287A KR 20040108287 A KR20040108287 A KR 20040108287A KR 20060069172 A KR20060069172 A KR 20060069172A
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film transistor
column spacer
liquid crystal
color filter
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KR1020040108287A
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강민
김병주
허철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 화소 전극을 포함하고,
여기서 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극 및 공통 전극 위에 형성되어 있는 복수의 돌기를 포함하는 색필터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정, 박막 트랜지스터와 대응하는 영역에 형성되어 있는 주 컬럼 스페이서와 화소 전극과 대응하는 영역에 형성되어 있는 보조 컬럼 스페이서를 포함하고, 보조 컬럼 스페이서는 돌기와 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있다.
액정표시장치, 컬럼스페이서, 스미어, 액정적하

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DIVICE}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 표시 영역을 확대 도시한 배치도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 배치도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV'-IV"선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 3의 액정 표시 장치를 이루는 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 6은 도 3의 액정 표시 장치를 이루는 색필터 표시판의 배치도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII'-VIII"선을 따라 자른 단면도이다
※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※
110, 210 : 절연기판 121 : 게이트선
151: 반도체층 171 : 데이터선
190 : 화소 전극 220 : 블랙 매트릭스
230: 색필터 270 : 공통 전극
320a, 320b : 컬럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 컬럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 상부 표시판과 하부 표시판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 액정에 전계를 인가하여 액정의 배향을 변경시킴으로써 이를 통과하는 빛의 편광 상태에 변화를 유도하고 편광 상태에 따라 편광판을 통과하는 빛의 양이 달라짐으로서 화상을 표시하는 장치이다.
이러한 상부 표시판과 하부 표시판 사이는 일정한 셀 갭(cell gap)을 유지하여야 하는데 이를 위해서 액티브 스페이서(active spacer)를 사용한다. 액티브 스페이서로는 구슬형 스페이서(beads spacer)와 컬럼형 스페이서(column spacer)가 사용된다. 이 중 구슬형 스페이서는 공정의 단순화, 제작의 용이성 측면에서 유리하나, 액정 표시 장치내에서 부유(floating)되어 있기 때문에 액정 주입시 액정과 함께 이동하게 된다. 이때 이동 압력 및 이동 거리가 클 경우 배향막 등이 휘어지는 현상이 발생하기 때문에 광 손실(leak)이 발생한다.
이와는 달리 컬럼 스페이서는 사진 식각 공정(photolithography)에 의해 형성하기 때문에 필요한 위치에 고정적인 형태로 선택하여 형성할 수 있다. 그러나 컬럼 스페이서는 구슬형 스페이스에 비해서 탄성 강도 및 하중을 견디는 스미어 특 성이 떨어져 액정 표시 장치가 외부로부터 강한 압력을 받게 되는 경우 컬럼 스페이서나 그 하부의 막이 붕괴되어 패널에 얼룩이 발생하는 문제점이 있다.
그리고 표시판의 액정 표시 장치가 대형화 될수록 액정 주입은 액정 적하 방식으로 이루어지는데 주입되는 액정량에 따라 테두리 얼룩 또는 블랙갭(black gap) 등이 발생한다.
이러한 문제점을 줄이기 위해서는 컬럼 스페이서의 밀도를 증가시키거나 컬럼 스페이서의 스미어 특성을 향상시켜 컬럼 스페이서가 일정 수준의 충격(하중)을 견딜 수 있도록 형성해야 한다.
그러나 컬럼 스페이서의 밀도를 증가시키거나 컬럼 스페이서가 일정 수준의 하중을 견딜 수 있도록 형성하면 컬럼 스페이서의 변형이 거의 없어 표시판 내의 단차를 보정하지 못해서 컬럼 스페이서의 역할을 제대로 하지 못하는 문제점이 있다. 그래서 본 발명은 외부의 압력에도 강하며 단차를 보정할 수 있는 컬럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 복수의 절개부를 가지는 화소 전극을 포함하고,
여기서 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 색필터, 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극 및 공통 전극 위에 형성되어 있는 복수의 돌기를 포함하는 색필터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정, 박막 트랜지스터와 대응하는 영역에 형성되어 있는 주 컬럼 스페이서와 화소 전극과 대응하는 영역에 형성되어 있는 보조 컬럼 스페이서를 포함하고, 보조 컬럼 스페이서는 돌기와 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있다.
여기서 박막 트랜지스터는 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 반도체, 반도체층과 일부분이 중첩하며 서로 떨어져 형성되어 있는 소스 및 드레인 전극을 포함한다.
그리고 색필터는 적, 녹, 청의 색을 표시하는 것이 바람직하다.
이때, 반도체는 데이터선과 동일한 평면 패턴을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 돌기는 절개부와 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 주컬럼 스페이서는 보조 컬럼 스페이서보다 무르게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이하 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 붙였 다. 층, 층, 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 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 표시 영역을 확대 도시한 배치도이다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 대향하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200), 그리고 이들 사이에 충진되어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 액정층은 밀봉재(310)에 의해 밀봉된다.
그리고 도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 절연 기판(110)에는 절연되어 교차하는 복수의 게이트선(121)과 데이터선(171)이 형성되어 있다. 그리고 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 연결되며, 게이트선(121)과 데이터선(171)에 의해 정의되는 복수의 화소 영역(P)에 각각 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다. 복수의 화소 영역(P)은 모여서 액정 표시 장치의 영상을 표시하는 표시 영역(D)을 이룬다.
여기서 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 한쪽 끝부분은 외부 신호를 입력 받기 위해서 표시 영역(D)을 벗어난 주변 영역까지 뻗어 있다. 액정 표시 장치에서 표시 영역(D)을 제외한 나머지 부분을 주변 영역이라 한다.
한편, 도 1 에 도시한 바와 같이, 표시 영역(D)에는 복수의 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)의 개구부는 화소 영역(P)과 각각 대응한다. 블랙 매트릭스(220)는 표시 영역(D)의 가장자리에도 형성될 수 있으며 박막 트랜지스터(TFT)까지 확장되어 형성되거나, 박막 트랜지스터(TFT) 부분에만 형성될 수도 있다.
그리고 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200)의 간격을 일정하게 유지하기 위해서 색필터 표시판(200)에는 컬럼 스페이서(320a, 320b)가 형성되어 있다. 컬럼 스페이서(320a, 320b)는 박막 트랜지스터와 대응하는 부분에 형성되어 있는 주(main) 컬럼 스페이서(320a)와 화소 영역(P)에 형성되어 있는 보조(sub) 컬럼 스페이서(320b)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 주 컬럼 스페이서(320a)가 보조 컬럼 스페이서(320b)에 비해서 크기가 크다. 그리고 주 컬럼 스페이서(3210a)의 굳기가 무르게(soft) 형성되어 있어 외부의 압력이 가해질 때 무르게 형성되어 있는 주 컬럼 스페이서가 1차로 외부 압력을 흡수하고 외부 압력의 일부는 보조 컬럼 스페이서에 분산되도록 하여 주 컬럼 스페이서(320a)의 붕괴로 인한 하부막 손상을 최소화하여 스미어 불량을 방지할 수 있다.
이하 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치의 일 화소에 대해서 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일 화소에 대한 배치도이 고, 도 4는 도 3의 IV-IV'-IV"선을 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 3의 액정 표시 장치를 이루는 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 6은 도 3의 액정 표시 장치를 이루는 색필터 표시판의 배치도이다.
도3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터 표시판(100)에는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며 절개부(91, 92a, 92b)를 가지고 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 각 화소 전극(190)은 박막 트랜지스터에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이 때, 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 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 있다. 여기서, 화소 전극(190)은 반사형 액정 표시 장치인 경우 투명한 물질로 이루어지지 않을 수도 있고, 이 경우에는 하부 편광판도 불필요하게 된다.
역시 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어져 있으며, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 색필터 표시판(200)에는 화소의 가장자리에서 발생하는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청의 색 필터(230) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 돌기(271, 272a, 272b) 및 컬럼 스페이서(320a, 320b)가 형성되어 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 박막 트 랜지스터 표시판(100)의 하부 절연 기판(110) 위에는 가로 방향으로 뻗은 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 게이트선(121)의 일부 또는 돌출된 부분은 박막 트랜지스터의 게이트 전극(gate electrode)(124)으로 사용된다.
게이트선(121)은 외부로부터의 게이트 신호를 게이트선(121)으로 전달하기 위한 접촉부를 가질 수 있으나, 그렇지 않은 경우에 게이트선(121)의 끝 부분은 기판(110) 상부에 직접 형성되어 있는 게이트 구동 회로의 출력단에 연결된다.
유지 전극선(131)은 두 게이트선(121) 사이에 위치하여 게이트선(121)과 나란하게 뻗어 있으며 공통 전극(270)에 인가되는 공통 전압(common voltage)등 소정의 전압을 인가 받는다. 그리고 유지 전극선(131)은 유지 전극선(131)으로부터 뻗어 나온 여러 벌의 유지 전극(storage electrode)(133a, 133b, 133c, 133d)을 포함한다. 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 세로 방향으로 뻗어 나와 있으며 이러한 유지 전극(133a, 133b, 133c, 133d)은 필요에 따라 다양한 모양으로 변형 될 수 있으며 예를 들어, 화소 전극(190)의 절개부(92a, 92b)와 중첩하여 형성될 수도 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 따위로 이루어질 수 있다. 그러나 게이트 선(121)은 물리적 성질이 다른 두개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
이들 도전막 중 하나는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열의 금속, 은 계열의 금속, 구리 계열의 금속으로 이루어질 수 있다. 다른 하나의 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를 테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 또는 티타늄 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 상부의 박막이 부드럽게 연결될 수 있도록 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있다. 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 위에는 산화 규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(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 불순물이 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 돌출부를 가지고 있으며, 이 돌출부와 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 있어, 상부층이 잘 밀착될 수 있도록 한다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 데이터 금속편(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(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 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
또한, 게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121)과 중첩하는 데이터 금속편(177)이 형성되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 데이터 금속편(177)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는, 알루미늄/몰리브덴, 또는 알루미늄-네오디뮴(AlNd) 합금 등을 들 수 있다. 삼중막으로 형성할 때에는 알루미늄을 포함하는 도전막을 중간에 두는 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체층(151)과 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 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, 대부분의 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), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체층(151) 부분의 위에는 평탄화 특성이 우수한 유기 물질로 이루어진 보호막(passivation laver)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 형성할 수 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)이 드러난 부분으로 보호막(180)의 유기 물질이 접하는 것을 방지하기 위해 보호막(180)은 유기막의 하부에 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막(도시하지 않음)이 추가될 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(185, 182)가 형성되어 있다. 이때 데이터선(171)의 끝 부분은 필요에 따라 데이터선(171) 및 게이트선(121)보다 넓은 폭을 가질 수도 있다.
한편, 게이트선(121)의 끝 부분도 외부의 구동 회로와 연결되기 위한 접촉부를 가지는 경우에는 복수의 접촉 구멍이 게이트 절연막(140)과 보호막(180)을 관통하여 게이트선(121)의 끝 부분을 드러낼 수 있다.
보호막(180) 위에는 IZO 또는 ITO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190), 복수의 유지 배선 연결 다리(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 복수의 절개부(91, 92a, 92b)를 가지며, 절개부(91, 92a, 92b)는 화소 전극(190)을 상하로 반분하는 위치에 가로 방향으로 형성되어 있는 가로 절개부(91)와 반분된 화소 전극(190)의 상하 부분에 각각 사선 방향으로 형성되어 있는 사선 절개부(92a, 92b)를 포함한다. 절개부(91)는 화소 전극(190)의 오른쪽 변에서 왼쪽 변을 향하여 파고 들어간 형태이고, 입구는 넓게 대칭적으로 확장 되어 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.
이 때, 상하의 사선 절개부(92a, 92b)는 서로 수직을 이루고 있는데, 이는 프린지 필드의 방향을 4 방향으로 고르게 분산시키기 위함이다. 그리고 화소 전극(190)의 가장 자리는 유지 전극(133a)과 중첩하고 있으며, 화소 전극(190)의 경계는 유지 전극(133a, 133b)의 경계 밖에 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(83)가 형성되어 있다. 유지 배선 연결 다리(83)는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에 걸쳐 형성되어 있는 접촉구(183a, 183b)를 통하여 유지 전극(133a) 및 유지 전극선(131)에 접촉하고 있다. 유지 배선 연결 다리(83)는 다리부 금속편(177)과 중첩하고 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결할 수도 있다. 유지 배선 연결 다리(83)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(177)은 이러한 수리를 위하여 레이저를 조사할 때, 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(83)의 전기적 연결을 보조하기 위하여 형성한다.
그리고 접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝 부분과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 것 으로, 필요에 따라 선택한다.
화소 전극(190) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 색필터 표시판(200)에는 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다.
블랙 매트릭스(220)의 위에는 적, 녹, 청색의 색 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 색 필터(230R, 230G, 230B)의 위에는 전면적으로 덮개막(over coat layer)(250)이 형성되어 있고, 그 상부에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 물질로 이루어지는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 복수의 돌기(271, 272a, 272b)가 형성되어 있다. 돌기 (271, 272a, 272b)는 화소 전극(190)의 절개부(91, 92a, 92b) 중 게이트선(121)에 대하여 45°를 이루는 사선 부분(92a, 92b)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.
그리고 공통 전극(270) 위에는 컬럼 스페이서(320a, 320b)가 형성되어 있다. 컬럼 스페이서(320a, 320b)는 박막 트랜지스터, 즉 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 반도체(151)의 돌출부(154)에 대응하는 부분에 형성되어 있는 주 컬럼 스페이서(320a)와 화소 영역(P)에 형성되어 있는 보조 컬럼 스페이서(320b)를 포함한다.
여기서 보조 컬럼 스페이서(320b)는 돌기(271, 272a, 272b)와 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있으며 주 컬럼 스페이서(320)보다 딱딱하게(hard) 형성되어 있다. 컬럼 스페이서의 굳기를 다르게 하는 방법으로는 각각의 컬럼 스페이서를 이루는 물질 자체를 달리하여 형성하거나, 감광성을 가지는 유기 물질로 형성하여 노광량을 조절함으로써 굳기를 달리할 수 있다.
이때 돌기(271, 272a, 272b)는 컬럼 스페이서(320a, 320b)에 비해서 미세하게 형성되기 때문에 돌기를 강도가 약한 물질로 형성하는 경우에는 미세한 패턴를 형성할 수 없다. 따라서 무르게 형성되는 주 컬럼 스페이서(320a)보다는 주컬럼 스페이서(320a)의 압력을 분산 받는 보조 컬럼 스페이서(320b)의 강도로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 실시예에서와 같이 돌기와 보조 컬럼 스페이서를 함께 형성함으로써 보조 컬럼 스페이서를 더 형성하기 위한 공정이 추가되지 않는다. 돌기와 보조 컬럼 스페이서와 같이 서로 다른 높이를 가지도록 형성하는 방법으로는 돌기와 컬럼 스페이서가 감광성을 가지는지의 여부에 따라 달라질 수 있다. 감광성을 가지는 물질을 이용하여 돌기와 컬럼 스페이서를 형성하는 경우에는 노광량을 달리하여 돌기와 컬럼 스페이서용 막을 노광한 후 현상만으로 높이차를 둘 수 있으며, 감광성을 가지지 않는 경우에는 서로 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 돌기와 컬럼 스페이서용 막 위에 형성한 후 이를 마스크로 돌기와 컬럼 스페이서용 막을 식각하여 형성할 수 있다. 노광량을 달리하는 방법으로는 슬릿, 반투명막 등을 이용할 수 있다.
컬럼 스페이서(320a, 320b)를 포함하는 색필터 표시판(200) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있다.
이상과 같은 구조의 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 수직 배향하면 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기본 구조가 마련된다. 이때 두 표시판을 접합하기 위해서 일정한 압력을 주게 되는데 주 컬럼 스페이서가 1차로 외부 압력을 흡수하면서 일부 붕괴될 수 있다. 그리고 보조 컬럼 스페이서로 외부 압력의 일부가 분산되어 일정한 셀갭을 유지한다. 접합하기 전에는 주 컬럼 스페이서가 보조 컬럼 스페이서 사이에 단차(도시하지 않음)가 존재한다. 단차는 두 컬럼 스페이서가 형성되어 있는 하부막의 두께차로 인해서 형성되거나, 두 컬럼 스페이서를 각각 다른 높이를 가지도록 형성함으로써 단차를 형성할 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200)을 정렬했을 때 화소 전극(190)의 절개부(91, 92a, 92b)와 공통 전극(270) 위의 돌기(271, 272a, 272b)는 화소 영역을 다수의 도메인으로 분할한다. 이들 도메인은 그 내부에 위치하는 액정 분자의 평균 장축 방향에 따라 4개의 종류로 분류된다.
이상은 반도체와 데이터선을 서로 다른 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 형성하는 제조 방법에 본 발명의 실시예를 적용하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 제조 방법은 제조 비용을 최소화하기 위하여 반도체층과 데이터선을 하나의 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 형성하여 도 3 내지 도 6의 박막 트랜지스터 표시판과는 다른 평면 패턴을 가질 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표 시판의 배치도이고, 도 8은 도 7의 VIII-VIII'-VIII"선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조는 대개 도 3 내지 도 6에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조와 동일하다. 즉, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 복수의 돌출부를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉층(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉층(165)이 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉층(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 소스 전극(153)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175), 복수의 데이터 금속편(177)가 형성되어 있고 그 위에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉구(182, 183a, 183b, 185)가 형성되어 있으며, 보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(190), 복수의 접촉 보조 부재(82) 및 유지 전극 연결 배선(83)이 형성되어 있다.
또한, 데이터선(171)은 끝 부분(171)에 구동 회로와 연결하기 위한 접촉부를 가지는데, 데이터선(171)의 끝 부분은 보호막(180)에 형성되어 있는 접촉구(182)를 통하여 노출되어 있다. 그리고 각각의 접촉구(182)를 통해 보호막(180)의 상부에 형성되어 있는 접촉 보조 부재(82)와 각각 연결되어 있다.
그러나 도 3 내지 도 6에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 달리, 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 반도체층(151)이 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접 촉 부재(161, 165)와 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 구체적으로는, 선형 반도체층(151)은 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉층(161, 165)의 아래에 존재하는 부분 외에도 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 이들에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 주컬럼 스페이서와 보조 컬럼 스페이서의 단차 및 굳기 정도를 이용하여 외부 압력으로 인한 스미어 불량을 최소화할 수 있다.
그리고 보조 컬럼 스페이서를 색필터 표시판의 돌기와 함께 형성함으로써 보조 컬럼 스페이서를 형성하기 위한 공정이 증가되지 않도록 할 수 있다.
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.

Claims (6)

  1. 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며 복수의 절개부를 가지는화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 형성되어 있는 색필터, 상기 색필터 위에 형성되어 있는 공통 전극 및 상기 공통 전극 위에 형성되어 있는 복수의 돌기를 포함하는 색필터 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판 사이에 충진되어 있는 액정,
    상기 박막 트랜지스터와 대응하는 영역에 형성되어 있는 주 컬럼 스페이서와 상기 화소 전극과 대응하는 영역에 형성되어 있는 보조 컬럼 스페이서를 포함하고,
    상기 보조 컬럼 스페이서는 상기 돌기와 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 제1 절연 기판 위에 형성되어 있는 반도체,
    상기 반도체층과 일부분이 중첩하며 서로 떨어져 형성되어 있는 소스 및 드레인 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 색필터는 적색, 녹색, 청색을 표현하는 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 반도체는 상기 데이터선과 동일한 평면 패턴을 가지는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 돌기는 상기 절개부와 교대로 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 주컬럼 스페이서는 상기 보조 컬럼 스페이서보다 무르게 형성되어 있는 액정 표시 장치.
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US9785000B2 (en) 2013-09-09 2017-10-10 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

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