KR20070035820A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치 불량 및 중력 불량을 방지함과 동시에 눌림 테스트에서 안정적인 구조를 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되며, 그 내부에 홈을 구비한 돌기와, 상기 돌기에 대응되어 형성된 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
칼럼 스페이서, 중력 불량, 터치 불량, 눌림 테스트, 접촉 면적
Description
도 1은 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도
도 3은 중력 불량이 발생된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 평면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 제 1 칼럼 스페이서 및 그 주변부를 확대한 평면도
도 7은 도 5의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 1 칼럼 스페이서 및 그 주변부를 확대한 평면도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 101 : 게이트 라인
101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인
102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극
103 : 화소 전극 103a : 스토리지 전극
104 : 공통 전극 104a : 공통 라인
106a : 콘택홀 120, 140 : 돌기
200 : 제 2 기판 201 : 블랙 매트릭스층
202 : 컬러 필터층 203 : 오버코트층
210 : 제 1 칼럼 스페이서 220 : 제 2 칼럼 스페이서
310 : 제 1 칼럼 스페이서 320 : 제 2 칼럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 터치 불량 및 중력 불량을 방지함과 동시에 눌림 테스트에서 안정적인 구조를 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판에는 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역에는 화소 전극이 형성되고, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되어 상기 게이트 라인에 인가되는 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색 상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층이 형성되고, 상기 컬러 필터층위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층의 액정이 배향되고, 상기 액정층의 배향 정도에 따라 액정층을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있어 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 횡전계(IPS: In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.
상기 횡전계(IPS) 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
한편, 이와 같이 형성되는 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 기판 사이에는 액정층이 형성되는 일정한 간격을 유지하기 위해 스페이서가 형성된다.
이러한 스페이서는 그 형상에 따라 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서로 나뉘어진다.
볼 스페이서는 구 형상이며, 제 1, 제 2 기판 상에 산포하여 제조되고, 상기 제 1, 제 2 기판의 합착 후에도 움직임이 비교적 자유롭고, 상기 제 1, 제 2 기 판과의 접촉 면적이 작다.
반면, 칼럼 스페이서는 제 1 기판 또는 제 2 기판 상의 어레이 공정에서 형성되는 것으로, 소정 기판 상에 소정 높이를 갖는 기둥 형태로 고정되어 형성된다. 따라서, 제 1, 2 기판과의 접촉 면적이 볼 스페이서에 비하여 상대적으로 크다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 종래의 칼럼 스페이서를 구비한 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 서로 대향하는 제 1 기판(30) 및 제 2 기판(40)과, 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 형성된 칼럼 스페이서(20) 및 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 기판(30) 상에는 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인(31) 및 데이터 라인(미도시)이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트 라인(31)과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극(미도시)이 형성된다.
상기 제 2 기판(40) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(41)이 형성되고, 상기 데이터 라인에 평행한 세로선상의 화소 영역들에 대응되는 스트라이프 상의 컬러 필터층(42)이 형성되고, 전면에 공통 전극 또는 오버코트층(43)이 형성된다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 게이트 라인(31) 상부의 소정 위치에 대응되어 형성된다.
또한, 상기 제 1 기판(30) 상에는 상기 게이트 라인(31)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(36)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(36)위에 보호막(37)이 형성된다.
도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 2a 및 도 2b와 같이, 상술한 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는, 액정 패널(10)의 표면을 손이나 그 밖의 물건을 이용하여 소정 방향으로 터치하여 지나가게 되면, 터치된 부위에서 얼룩이 발생한다. 이러한 얼룩은 터치시에 발생한 얼룩이라 하여 터치 얼룩이라 하며, 이와 같이 화면에서 얼룩이 관찰되기 때문에 터치 불량이라고도 한다.
이러한 터치 불량은, 이전의 볼 스페이서의 구조에 비해 상기 칼럼 스페이서(20)와 대향하는 제 1 기판(1)간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 나타나는 것으로 파악된다. 즉, 볼 스페이서에 비해 원기둥 형태로 형성되는 칼럼 스페이서(20)는 도 2b와 같이, 제 1 기판(1)과의 접촉 면적이 크기 때문에, 터치로 인해 제 1, 제 2 기판(1, 2)간의 쉬프트된 후, 원 상태로 복원하는데 오랜 시간이 걸리기 때문에 원 상태로 복원하기 전까지 얼룩이 잔존하게 된다.
도 3은 중력 불량이 발생된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 액정(3)이 충진되 고, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 소정 부위에 칼럼 스페이서(20)가 형성되는 액정 표시 장치는 세워져 있는 상태로, 고온 환경에 있게 되면, 액정이 열 팽창이 일어나고 이에 따라 칼럼 스페이서(20)의 높이에 따라 셀 갭이 늘어날 경우 액정(3)이 하단부 흘러내려 하단부가 불룩하게 관찰되어 보이는 중력 불량이 관찰된다.
상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 터치시 기판이 쉬프트되었을 때, 원 상태로 복원되는데 시간이 오래 걸려 복원시간동안 터치 불량이 관찰된다.
둘째, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 패널이 세워져있는 상태로, 고온 환경에 놓이게 되면 액정의 열팽창이 발생하고 심한 경우 칼럼 스페이서의 높이보다 더한 두께로 셀 갭이 늘어나 하측으로 액정이 흘러 하단부가 불룩하게 보이며, 시감적으로 불투명하게 보이는 현상이 관찰된다.
셋째, 액정 표시 장치는 출하 전 소정 영역에 소정의 압력을 가하여, 내구하는 정도를 측정하는 눌림 테스트(push test)를 진행하는데, 이 경우, 칼럼 스페이서가 상하부 기판간의 셀 갭을 유지하는 힘이 작게 되면, 칼럼 스페이서가 뭉개지게 되어, 이 부위가 까맣게 관찰되는 도장 얼룩이 관찰된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 터치 불량 및 중력 불량을 방지함과 동시에 눌림 테스트에서 안정적인 구조를 갖는 액정 표시 장 치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되며, 그 내부에 홈을 구비한 돌기와, 상기 돌기에 대응되어 형성된 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 이격되어 상기 소오스 전극과 동일층에 형성된 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 상부에 상기 소오스 전극/드레인 전극과 부분적으로 오버랩하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진다.
상기 돌기는 상기 홈을 경계로 외곽부의 제 1 패턴과, 상기 홈 내부의 제 2 패턴을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 패턴과 제 2 패턴은 높이가 다르다.
상기 제 1 패턴이 상기 제 2 패턴이 비해 높이가 높다.
상기 돌기는 하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극과 동일층의 금속층이 적층된 이중층으로 형성된다.
상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층이 제거되어 정의된다.
상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층 및 그 하부의 반도체층이 제거되어 정의된다.
상기 제 2 기판 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 더 포함하여 이루어진다.
상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 상부 전면에 오버코트층을 더 형성한다.
상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성된다.
상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극이 형성되며, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 소정 부분에 돌출된 게이트 전극을 구비하여, 일 방향으로 게이트 라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인을 포함한 제 1 기판 전면에 반도체층 및 금속층을 전면 형성하는 단계와, 상기 금속층 및 반도체층을 선택적으로 제거하여, 데이터 라인과 소오스/드레인 전극과, 상기 소오스/드레인 전극 및 소오스/드레인 전극 사이의 영역 하부에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 라인 상의 소정 부위에 형성되어 그 내부에 홈을 구비한 돌기를 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에, 상기 돌기에 대응 되는 부위에 제 1 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 돌기가 형성되지 않는 상기 게이트 라인 상에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 돌기는 상기 홈을 경계로 외곽부의 제 1 패턴과, 상기 홈 내부의 제 2 패턴을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 패턴과 제 2 패턴은 높이가 다르다.
상기 제 1 패턴이 상기 제 2 패턴이 비해 높이가 높다.
상기 돌기는 하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극과 동일층의 금속층이 적층된 이중층으로 형성된다.
상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층이 제거되어 정의된다.
상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층 및 그 하부의 반도체층이 제거되어 정의된다.
상기 돌기를 형성하는 단계는 상기 금속층 전면에 소정 두께의 감광막을 코팅하는 단계와, 상기 감광막 상부에 마스크를 대응시킨 후, 상기 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여 선택적으로 소정 부위에 형성되며, 그 상부 표면이 높은 부분과 낮은 부분의 단차를 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 이용하여, 상기 제 1 감광막 패턴이 남지 않은 영역의 금속층 및 반도체층을 차례로 식각하여 제거하여 금속층 패턴 및 반도체층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 애슁하여 상대적으로 높은 단차를 갖는 부위 만을 남겨 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계 및 상기 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 금속층 패턴의 노출된 부위를 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4와 같이, 돌기 구조를 포함한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1 기판(60) 및 제 2 기판(70)과, 상기 제 1 기판(60) 상의 소정 부위에 형성된 칼럼 스페이서(80)와, 상기 칼럼 스페이서(80)에 비해 상대적으로 작은 체적을 가지며 상기 칼럼 스페이서(80)와 부분적으로 접촉하도록 상기 제 2 기판(70) 상에 형성된 돌기(85) 및 상기 제 1, 제 2 기판(60, 70) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
이와 같이, 돌기(85)를 포함할 경우, 상기 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)의 표면을 터치(일 방향으로 문지르거나 훑는 동작)시 상기 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)이 대향 기판에 비해 쉬프트되었을 때, 상기 칼럼 스페이서(80)와 상기 돌기(85)와의 접촉 면적이 상기 칼럼 스페이서(80)의 상부면(칼럼 스페이서가 형성되는 제 1 기판(60)을 기준으로 명명, 이 경우, 제 1 기판(60) 표면에 칼럼 스페이서가 대응되는 면은 하부면이라 함)에 비해 상대적으로 작은 돌기(85)의 상부 면적으로 줄게 되어 마찰면적 감소로 인해 상기 칼럼 스페이서(80)와 대향 기판인 제 2 기판(70)과의 마찰력이 줄게 되고, 따라서, 상기 터치에 의해 일 방향으로 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)이 밀릴 때, 원 상태로의 복원이 용이하다.
이러한 돌기(85)를 포함하는 구조에 있어서, 제 1, 제 2 기판(60, 70)을 서로 합착한 후, 소정의 힘으로 가압할 때, 상기 돌기(85)에 대응되는 칼럼 스페이서(80) 부위에만 힘이 집중되어, 이에 따라 상기 돌기(85)에 대응되는 칼럼 스페이서(80)의 해당 부위와 함께 그 하부층인 오버코트층(미도시), 컬러 필터층(미도시) 및 블랙 매트릭스층(미도시)이 함께 눌려져 상기 돌기(85)에 대응되는 상기 칼럼 스페이서(80)의 부위가 상대적으로 타부위에 비해 내려앉을 수 있다.
이와 같이, 단일 또는 복수개의 층들이 눌려진 경우에는, 눌려진 정도가 심하지 않으면, 액정 패널이 고온의 환경이 놓일 때, 액정의 열 팽창에 의해 셀 갭이 늘어날 경우, 상기 칼럼 스페이서(80) 및 이하의 층들이 눌려진 정도만큼 다시 원 상태로 복원하며 제 1, 제 2 기판(60, 70) 사이를 안정적으로 지지할 수 있어, 돌기가 없는 구조에 비해 액정이 하측으로 처져 발생하는 중력 불량을 개선할 수 있다.
그러나, 이와 같은 형상으로 칼럼 스페이서(80)에 대하여 그 중앙에 상기 돌기(85)가 대응되는 경우에는, 상기 돌기(85)와 상기 칼럼 스페이서(80)가 접촉시 상기 돌기(85)의 표면적이 상기 칼럼 스페이서(80)에 비해 상대적으로 작고, 접촉 부위에서는 이 때, 상대적으로 무르며 탄성을 갖는 칼럼 스페이서(80)가 상기 돌기(85)에 의해 눌려지고, 이러한 현상은 눌림 테스트와 같이, 소정의 압력이 국부적으로 인가되는 테스트에서 더 심화될 수 있다. 눌림 테스트에서 가압이 상기 칼럼 스페이서(80)가 원 상태로 복원하고자 하는 힘보다 클 경우에는, 상기 칼럼 스페이서(80)는 눌림에 의한 변형 후 원상태로 회복하지 못하게 되며, 이와 같은 불량을 눌림불량이라 한다. 그리고, 이러한 눌림 불량이 발생한 부위는, 소정 신호를 인가하여 액정 표시 장치가 표시를 행할 때, 까만 얼룩으로 관찰되게 된다. 이러한 눌림 불량에 의해 발생되는 얼룩을 도장얼룩이라 한다.
이하에서는, 돌기 구조의 효과인 중력 불량 개선과 터치 불량 개선을 만족함과 동시에 상술한 돌기 구조에서 칼럼 스페이서 및 이하의 층들의 소성 변형 문제를 해결한 액정 표시 장치에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
- 제 1 실시예 -
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 제 1 칼럼 스페이서 및 그 주변부를 확대한 평면도이고, 도 7은 도 5의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 크게, 서로 대향되는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 기판(100) 상에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(102b)과 전기적으로 연결된 제 1 스토리지 전극(103a)과, 상기 제 1 스토리지 전극(103a)으로부터 분기되어 형성된 화소 전극(103)과, 상기 화소 전극(103)과 교번되는 분기된 공통 전극(104)과, 상기 게이트 라인(101)과 평행하게 형성된 공통 라인(104a) 및 상기 공통 라인(104a)과 공통 전극(104a)에 연결되며 상기 제 1 스토 리지 전극(103a)과 오버랩된 제 2 스토리지 전극(104b)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 채널이 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 정의되는 것으로, 채널 또한, 소오스 전극(102a)의 형상의 내부를 따라 'U'자형으로 정의된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 게이트 라인(101)에서 돌출된 게이트 전극(101a)과, 상기 데이터 라인(102)에서 돌출되어 형성된 'U'자형의 소오스 전극(102a)과, 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a)과 소정 간격 이격되어 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a) 내부로 들어오는 드레인 전극(102b)을 포함하여 형성된다. 그리고, 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a), 드레인 전극(102b) 하부 및 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 채널 영역 하부에는 반도체층(도 5, 6에는 미도시, 도 10e의 107a 참조)이 더 형성된다. 여기서, 상기 반도체층은 하부로부터 비정질 실리콘층(미도시)과 n+층(불순물층)(미도시)의 적층체로 이루어지며, 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 대응되는 채널 영역에서는 상기 n+층(불순물층)이 제거되어 있다. 이러한 상기 반도체층은 상기 소오스/드레인 전극(102a, 102b) 및 그 사이의 영역 하부에만 선택적으로 형성될 수도 있고, 혹은 상기 채널 영역을 제외한 영역에서는 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a) 및 드레인 전극(102b) 하측에 형성될 수도 있다. 한편, 도시된 바에 따르면, 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 'U'자인 것으로, 'U'자형 채널을 갖는 액정 표시 장치에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 액정 표시 장치는 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 '-'자이든 어느 경우이든 적용 가능할 것이다.
여기서, 상기 게이트 라인(101), 상기 공통 라인(104a), 상기 공통 전극(104)들은 동일층에 동일한 금속으로 형성된다.
그리고, 상기 게이트 라인(101)과 반도체층 사이의 층에는 게이트 절연막(105)이 개재되며, 상기 데이터 라인(102)과 상기 화소 전극(103)의 사이의 층에는 보호막(106)이 개재된다.
한편, 상기 화소 영역을 지나는 공통 라인(104a)과 연결된 제 2 스토리지 전극(104b)과, 그 상부에 형성되는 제 1 스토리지 전극(103a) 및 상기 두 전극 사이에 개재되는 게이트 절연막(105) 및 보호막(106)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 이룬다.
여기서, 서로 다른 층간에 형성되는 상기 드레인 전극(102b)과 상기 스토리지 전극(103a)은, 상기 드레인 전극(102b)의 소정 부위의 상부의 상기 보호막(106)을 제거하여 형성된 콘택홀(106a)을 통해 접촉한다.
또한, 상기 게이트 라인(101) 상의 소정 부위에는 반도체층 패턴(121a)과 소오스/드레인 금속 패턴(122a)이 적층된 돌기(120)가 형성된다. 이러한 돌기(120)는 그 수평 단면이 사각형인 제 1 패턴(120a) 내에 폐고리 형상의 홈을 갖도록 형성된다. 이 때, 상기 폐고리는 원형 또는 다각형 형상이 될 수 있으며, 상기 폐고리 홈 내에, 상기 폐고리의 홈보다 작은 크기의 원형 또는 다각형의 제 2 패턴(120b)이 더 형성되어 있다. 도 5, 6에서는 상기 폐고리 형상의 홈과 제 2 패턴(120b)은 원형으로 도시되어 있으나, 그 형상은 이에 한하지 않고, 그 외의 다각형의 형상으로 변경 가능하다.
그리고, 도 7과 같이, 상기 돌기(120)의 수직 단면의 형상으로는, 반도체층 패턴(121a)과 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)으로 형성된 제 1 패턴(120a)과, 이와 이격되어 반도체층(121a와 동일층)으로 형성된 제 2 패턴(120b)이 관찰된다. 이 때, 상기 제 1 패턴(120a)과 제 2 패턴(120b)은 서로 소정 간격 이격되어 형성된다. 이 경우, 상기 제 1 패턴(120a)은 상기 도 5, 6에서 관찰되는 수평 단면에서 사각형의 경계부에 형성되고, 상기 제 2 패턴(120b)은 상기 사각형 내 중심에서 형성되는 것으로, 상기 제 1, 제 2 패턴(120a, 120b)으로 이루어지는 돌기(120)는 상기 제 1, 제 2 패턴(120a, 120b) 사이가 이격되어 있음을 알 수 있다.
상기 반도체층 패턴(121a)의 두께는 약 0.2~0.3㎛, 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)의 두께는 약 0.2~0.4㎛로, 상기 돌기(120)가 형성되지 않은 나머지 게이트 라인(101) 상의 부위 및 상기 돌기(120) 내의 홈이 형성된 부위에 비해 상기 제 1 패턴(120a)이 형성된 부위는, 약 0.4~0.7㎛ 정도 단차가 올라오게 되고, 상기 제 2 패턴(120b)이 형성된 부위는 약 0.2~0.4㎛로, 상기 제 1 패턴(120a)과 제 2 패턴(120b)간에는 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)의 두께만큼의 단차가 발생한다. 이러한 단차 차이에 의해 도 7과 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 합착시 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 돌기(120)의 대응 부위에서는 수직 단면으로'W'형의 이격 공간이 조성된다.
여기서, 상기 돌기(120)의 상부에는 콘택홀(106a)을 제외한 나머지 영역에 형성되는 보호막(106)이 더 개재되어, 실제 제 2 기판(200)에 형성되는 제 1 칼럼 스페이서(210)와 접촉되는 부위는 상기 돌기(120) 상부의 보호막(106)에 해당될 것 이다.
한편, 상기 제 1 기판(100)에 대향되는 제 2 기판(200) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 부위)에 대응되어 형성되는 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 컬러 필터층(202)과, 상기 블랙 매트릭스층(201)과 컬러 필터층(202)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 평탄화를 위한 오버코트층(203)이 형성된다.
그리고, 상기 돌기(120)에 대응되는 부위의 오버코트층(203) 상에는 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되고, 상기 돌기(120)가 형성되지 않은 소정 부위의 게이트 라인(101)에 대응되는 부위의 오버코트층(203) 상에는 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성된다.
여기서, 제 1 칼럼 스페이서(210) 및 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 오버코트층(203) 상에 동일한 높이로 형성된다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 합착시 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 제 1 패턴(120a)의 상부의 보호막(106)과 일부 면적이 닿고, 상기 제 2 패턴(120b)의 상부의 보호막(106)과는 이격된 상태를 유지하게 된다. 이러한 합착 공정에서는, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 제 1 기판(100) 상의 보호막(106)과, 수직한 단면으로, 약 0.4~0.7㎛의 간격이 이격되어 있다. 이 경우, 합착 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 표면을 일방향으로 문지르거나 훑는 터치시, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)의 실 접촉 면적은 상기 제 1 패턴(120a)의 표면적 중 일부에 한하게 되어, 터치에 의한 마찰력이 적어, 원 상태로의 복원이 용이하게 되 어, 터치에 의해 얼룩 등의 불량이 발생되지 않게 된다.
이러한 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 합착 후, 소정의 압력을 가하는 눌림 테스트(push test) 공정에 있어서는, 탄성을 갖는 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 상기 돌기(120)에 의해 눌려지며, 이 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 변형은 먼저 접촉이 되는 제 1 패턴(120a)에 대응되는 부위부터 시작되며, 가압이 높아질수록, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 중심인 상기 제 2 패턴(120b)에 대응되는 부위가 함께 변형을 하게 된다.
이와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 및 칼럼 스페이서의 구조는 단순히 돌기가 칼럼 스페이서의 중앙에 대응되는 구조에 비해, 눌림시의 가압력이 제 1 패턴(120a)과 제 2 패턴(120b)으로 분산된다. 즉, 가압의 정도에 따라 접촉 면적을 늘려, 눌림 테스트에 있어서, 갭 유지를 담당하는 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 접촉 부위의 소성 변형이 심한 현상을 완화할 수 있다.
여기서, 본 발명의 액정 표시 장치는 합착 후 터치시에는 상기 돌기(120)의 제 1 패턴(120a)의 상부만이 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 닿게 되고, 나머지 영역은 이격되어 있어, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이가 작은 접촉 면적을 갖게 되어, 터치 불량을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 액정 표시 장치는 합착 후 소정의 압력(합착시의 압력 이상)으로 가압하는 눌림 테스트에서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)에 대해 상기 돌기(120)가 서서히 접촉 면적을 늘려가며 접촉하게 되어, 가압시의 압력이 커질수록 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 특정 부위에만 압력이 집중되지 않고, 상기 돌기 (120)에 대응되는 제 1 칼럼 스페이서(210)의 표면적으로 압력이 분산되어, 특정 부위의 변형이 심함을 방지할 수 있다. 이 경우, 압력이 계속 커지게 되면, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)와, 상기 돌기(120)의 폐고리 홈에 대응되는 제 1 칼럼 스페이서(210)의 부위까지 제 1 기판(100) 상의 보호막(106)과 접촉되어, 이 경우에는 접촉 면적이 크게 상승하여, 이후 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 변형 정도는 급격히 완화될 것이다.
상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 셀 갭을 유지하는 갭 유지용 스페이서로, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 눌림시의 칼럼 스페이서들의 변형 정도가 크지 않게 하는 눌림 방지용 스페이서로 기능한다. 이 때, 상기 돌기(120) 내의 폐고리 홈이나 상기 제 2 패턴(120b)은 눌림 방지용 스페이서의 기능을 더욱 보완한 것이다.
또한, 상기 돌기(120)의 경계부인 제 1 패턴(120a)은 합착 후의 상태에서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 접촉하여 대응되며, 이 경우, 합착시의 가압된 정도에 따라 소정 두께의 눌림이 있을 것이다. 이와 같이, 상기 제 1 패턴(120a)과 제 1 칼럼 스페이서(210)의 접촉 부위는, 응력이 집중되며, 따라서, 고온에서 액정 팽창시 응력이 집중되는 부위는 탄성 복원력이 확보될 수 있으므로 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 일정 수준까지는 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이를 안정적으로 지지해줄 수 있다. 즉, 고온에서 액정 팽창시 상기 제 1 패턴(120a)에 대한 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 눌림이 회복되는 만큼 셀 갭을 유지하는 지지력을 확보할 수 있다. 따라서, 고온에서 액정이 팽창하더라도 일정한 지지력을 확보하여, 중 력 불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210) 및 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 게이트 라인(101)의 위치에 한정되지 않고, 동일한 금속층인 상기 공통 라인(104a) 상에도 형성될 수 있을 것이다. 이 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되는 부위에 돌기(120)가 형성되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 대응되어질 것이다. 즉, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 상기 게이트 라인(101)에 형성될 경우에는 도시된 바와 같이, 돌기(120)가 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)에 대응되는 상기 게이트 라인(101)에 형성될 것이며, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 상기 공통 라인(104a)에 형성될 경우에는, 상기 돌기(120) 또한 상기 공통 라인(104a)이 형성될 것이다.
상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)는 게이트 라인(101) 혹은 공통 라인(104a) 상에 형성되는 것으로, 상기 게이트 라인(101), 공통 라인(104a)은 비표시 영역에 해당하여, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 하측은 위에서부터 차례로, 오버코트층(203), 컬러 필터층(202) 및 블랙 매트릭스층(201)이 제 2 기판(200) 상에 형성된다.
상기 돌기(210)는 상기 박막 트랜지스터를 이루는 반도체층(도 10e의 107a)과, 데이터 라인(102) 층(데이터 라인(102), 소오스/드레인 전극(102a, 102b))을 패터닝하는 공정에서 함께 형성되며, 하프톤 마스크 혹은 회절 노광 마스크를 이용하여 형성한다.
- 제 2 실시예 -
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 1 칼럼 스페이서 및 그 주변부를 확대한 평면도이며, 도 9는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 2 실시예에 따른 제 1, 제 2 칼럼 스페이서의 단면도이다.
도 8 및 도 9와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치와 비교하여, 상기 돌기(130)의 형상만이 다를 뿐 나머지 부위는 모두 동일하며, 이에 따라 동일한 부분에 대한 부분은 설명을 생략한다.
도 8과 같이, 상기 돌기(130)는 하부에는 사각형의 수평 단면을 갖는 반도체층(123)이, 상부에는 그 중심이 원형으로 제거되며, 상기 반도체층(123)의 크기보다는 작은 수평 단면을 갖도록 형성된 소오스/드레인 금속층 패턴(124a)이 적층되어 형성된다. 그리고, 상기 돌기(130)에 대응되는 제 1 칼럼 스페이서(310)가 형성된다. 여기서 상기 돌기(130)와 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)는 공통 라인(104a) 상에 형성될 수 있으며, 또한, 상기 돌기(130)가 형성되지 않은 게이트 라인(101) 혹은 공통 라인(104a) 상에 대응되는 오버코트층(203) 상부에 제 2 칼럼 스페이서(320)이 형성된다.
이 경우, 도 9와 같이, 상기 돌기(130)의 상부를 포함한 게이트 절연막(105) 상부에는 보호막(106)이 전면 형성되며, 상기 제 2 기판(200) 상에 상기 돌기(130)와 대응되어 형성되는 제 1 칼럼 스페이서(310)가 형성된다. 이 경우, 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 합착시 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(124a) 상부에 형성된 보호막(106) 부위는 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)와 접촉한다. 이 때, 돌기(130) 중앙에 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(124a)이 형성되지 않은 부위의 보호막(106) 부위는 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)와 소정 간격 이격되어 있다.
본 발명의 제 2 실시예의 경우에 있어서도, 합착시의 일반적인 압력에 있어서는 상기 돌기(130) 중 선택적인 부분(상기 소오스/드레인 금속층 패턴(124a)이 형성된 부위만 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)와 접촉하며, 나머지 부위는 어느 정도 이격 공간을 갖게 되어, 돌기가 없이 일반적인 칼럼 스페이서의 구조에 비해 터치시 접촉 면적이 작아, 마찰력이 줄게 되어, 터치에 의한 밀림 후 원상태로의 복원이 용이하여 터치로 인한 얼룩 등의 불량이 방지된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서도, 상기 합착시의 가압 압력에 비해 소정의 힘을 더 가하는 눌림 테스트에 있어서, 먼저 소오스/드레인 금속층 패턴(124a) 상부의 보호막(106) 부위가 눌리다가, 상기 돌기(130)의 소오스/드레인 금속층 패턴(124a)이 형성되지 않은 반도체층(123)에 대응되는 부위의 보호막(106) 부위까지 제 1 칼럼 스페이서(310)가 대응되게 된다. 눌림시 소정 압력 이후로는 접촉 면적이 늘어 압력을 받는 부위가 분산되어 상기 제 1 칼럼 스페이서(310) 부위에서, 눌림이 심할 경우 발생되는 도장 얼룩(눌림 얼룩)이 방지된다.
또한, 합착시에 상태에서 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(124a) 상부의 보호막(106)과 접촉되는 제 1 칼럼 스페이서(310)는 접촉 부위에서 일정 두께 눌려진 상태이고, 그 눌려진 두께만큼 고온 상태에서 액정이 팽창하는 만큼 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)로부터 상기 제 1 기판(100)이 이격됨을 방지할 수 있어, 상기 제 1 칼럼 스페이서(310)가 상기 돌기(130) 대응부위에 접촉되어 있는 상태에서는 액정이 하부로 흐르는 현상을 차단하게 되어 중력 불량이 방지된다.
이하에서는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 특히 제 1 실시예를 기준으로 하여 설명하며, 이하, 참조하는 도면에서는 제 1 기판 상에 형성되는 돌기 및 이와 동일층에 형성되는 반도체층, 소오스/드레인층이 도시된다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다(여기서, 평면은 도 5, 6을 참조한다).
도 10a와 같이, 상기 제 1 기판(100) 상에 금속 물질을 전면 증착하고, 이를 선택적으로 제거하여 일 방향으로 게이트 라인(101)을 형성하며, 상기 게이트 라인(101)과 소정 간격 이격하며, 평행한 방향으로 공통 라인(104a)과, 상기 공통 라인(104a)에서 일 이상으로 분기된 공통 전극(104)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트 라인(101)의 소정 부위는 소정 부분 돌출되어 게이트 전극(101a)으로 형성된다.
이어, 상기 게이트 전극(101a), 게이트 라인(101), 공통 라인(104a) 및 공통 전극(104)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 게이트 절연막(105)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 절연막(105)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 반도체층(107), 금속층(112)을 차례로 증착한다. 도시되지 않았지만, 상기 반도체층(107)은 하부에 비정질 실리콘층이 상부에 불순물층이 적층되어 있는 형상으로 형성한다.
도 10b와 같이, 차광부(401)와, 반투과부(403) 및 투과부(402)가 함께 정의된 마스크(400)를 준비한다.
그리고, 상기 금속층(112) 상부에 네거티브 감광막(130)을 전면 코팅한 후, 상기 마스크(400)가 상기 감광막(130)이 코팅된 제 1 기판(100) 상부에 정렬한다.
여기서, 상기 마스크(400)의 차광부(401)에 대응되는 부위는 패터닝 후, 상기 금속층(112)과 상기 반도체층(107)이 모두 제거될 부위에 대응되며, 상기 투과부(402)는 상기 금속층(112)과 상기 반도체층(107)이 모두 남아있을 부위에 대응되며, 상기 반투과부(403)에 대응되는 부위는 상기 반도체층(107)만 남아있을 부위에 대응되어 형성된다.
이어, 상기 마스크(400)를 이용하여 상기 감광막(130)을 일차로 노광 및 현상하여, 제 1 감광막 패턴(130a)을 형성한다.
이러한 노광 및 현상 후, 상기 제 1 감광막 패턴(130a)은 상기 투과부(402)와 반투과부(403)에 대응되는 부위에 남아있게 되며, 상기 투과부(402)에 비해 상기 반투과부(403)에 대응되는 부위가 상대적으로 소정 두께 제거되어, 상기 투과부(402)에 대응되는 부위에 비해 낮게 되어, 상기 제 1 감광막 패턴(130a)은 평탄하지 않고, 단차를 갖도록 형성된다.
이어, 상기 제 1 감광막 패턴(130a)을 이용하여 금속층을 선택적으로 식각할 수 있는 식각액 또는 식각 가스를 통해, 상기 금속층(112)을 패터닝하여, 금속층 패턴(112a)을 형성한다(도 10c의 도시된 형태).
이어, 도 10d와 같이, 상기 제 1 감광막 패턴(130a)을 이용하여, 상기 반도체층(107)을 선택적으로 식각할 수 있는 식각액 또는 식각 가스를 통해, 상기 반도체층(107)을 식각하여 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(107a) 및 돌기(120)의 제 1 패턴(120a)을 이루는 반도체층 패턴(121a, 120b)을 형성한다. 여기서, 상기 반도체층 패턴(121a)은 돌기(120)의 외곽에 대응되는 부분이고, 상기 반도체층 패턴(120b)은 돌기(120)의 중앙에 대응되는 부분이다.
이어, 상기 제 1 감광막 패턴(130a)의 낮은 단차를 갖는 부위가 완전히 제거도록, 애슁(ashing) 등의 공정을 거쳐 제 2 감광막 패턴(130b)을 형성한다.
이어, 상기 제 2 감광막 패턴(130b)을 이용하여 금속층을 선택적으로 식각할 수 있는 식각액 또는 식각 가스를 이용하여 소오스/드레인 전극(102a, 102b) 및 돌기(120)의 제 1 패턴(120a)이 되는 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)을 형성한다.
이후, 상기 반도체층(도 10a의 107)이 비정질 실리콘층/n+층(불순물층)이 하부에서부터 차례로 적층된 형태일 때, 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)을 형성한 후, 상기 소오스/드레인 금속층 패턴(122a)을 마스크로 이용하여, 계속해서 상기 불순물층을 선택적으로 제거하는 식각 가스 또는 식각액을 적용하여, 채널 영역의 불순물층을 제거한다.
이러한 도 10c 및 도 10d에서 설명하는 반도체층(107), 반도체층 패턴(121a, 120b) 및 소오스/드레인 전극(102a, 102b) 등을 패터닝하는 공정에 상기 게이트 라인(101)에 수직하는 방향으로 데이터 라인(102)이 함께 패터닝되며, 이 때, 상기 소오스 전극(102a)은 상기 데이터 라인(102)으로부터 돌출되어 형성된다.
이어, 상기 제 2 감광막 패턴(130b)을 제거한다.
도 10e와 같이, 상기 반도체층(107a)과 소오스/드레인 전극(102a/120b) 및 돌기(120) 등을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 보호막(106)을 형성한다.
여기서, 상기 마스크(400)의 투과부 및 차광부의 형상은 상기 감광막의 감광성이 네거티브(negative)인지 혹은 파지티브(positive)인지에 따라 결정되며, 도시된 바는 상기 감광막(130)이 네거티브의 감광성을 가진 경우를 도시한 경우이고, 상기 감광막이 파지티브의 감광성을 가질 경우는 상기 투과부와 차광부의 형상을 서로 역으로 하여, 동일한 패터닝의 효과를 얻을 수 있을 것이다.
이어, 도시되지는 않았으나, 상기 드레인 전극(102b) 상부에 대응되는 보호막(106)을 선택적으로 제거하여 콘택홀(106a)을 형성한다.
이어, 상기 콘택홀(106a)을 포함하여 투명 전극 물질을 상기 보호막(106) 상에 전면 증착하고, 이를 선택적으로 제거하여 상기 공통 전극(104)과 교번하는 형상으로 화소 전극(103)을 형성한다.
이어, 상기 제 2 기판(200) 상에, 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(201)을 형성하고, 화소 영역을 포함한 영역에 대응하여 컬러 필터층(202)을 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 전면에 오버코트층(203)을 형성한다.
이어, 상기 제 1 기판(100) 혹은 제 2 기판(200) 상에 액정(미도시)을 적하하고, 액정이 적하되지 않은 기판(100 또는 200)을 반전시킨 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 합착한다.
이상에서 설명한 실시예들은 횡전계(IPS: In-Plane Switching) 모드에 대해 설명한 것이고, 트위스트 네마틱(TN) 모드에도 적용 가능할 것이다. 트위스트 네마틱 모드의 경우는, 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극이 하나의 패턴으로 형성되 고, 제 2 기판 상의 전면에 공통 전극이 형성된 점을 제외하고는 상술한 횡전계 모드에서 설명한 바와 유사하게 형성된다. 트위스트 네마틱 모드의 경우, 화소 영역 내부에는 공통 라인이 형성되지 않기 때문에, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서 및 돌기는 모두 게이트 라인 상에 형성되게 된다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
돌기의 형상을 칼럼 스페이서의 중앙에 대응하는 형상이 아니라, 칼럼 스페이서에 전체적으로 대응되며, 상기 돌기 내부에 홈을 구비하여, 부위별로 상기 홈의 두께를 차별화하여, 형성한다. 따라서, 합착시에는 상기 돌기가 외곽부만 상기 칼럼 스페이서와 닿게 되어, 제 1, 제 2 기판간의 접촉 면적(돌기와 칼럼 스페이서의 접촉 면적)을 줄여, 터치가 일어나도 일반 칼럼 스페이서의 구조(칼럼 스페이서의 표면 모두가 대향 기판과 닿는 구조)에 비해 접촉 면적의 감소로 인해 원 상태로의 복원이 용이하여 터치 불량이 방지된다.
둘째, 합착시의 압력보다 보다 강한 압력이 가해지는 눌림 테스트에 있어서, 홈이 갖는 단차로 인해 상대적으로 합착시에 돌기에 외곽부에 접촉되는 칼럼 스페이서가, 가압시 압력이 늘어날 때마다 상대적으로 홈의 두께가 작은 홈부터 두께가 큰 홈까지 접촉하게 되어, 칼럼 스페이서에 대응되어 중앙에 돌기가 대응되는 구조에 비해 눌림시의 압력이 분산될 수 있다. 따라서, 눌림 테스트에 있어서, 압력이 집중되는 부위의 칼럼 스페이서 부분에 소성 변형이 일어나는 현상이 완화되어, 도 장 얼룩을 방지할 수 있다.
셋째, 합착시 돌기의 외곽부에 대응하여 상기 칼럼 스페이서가 눌려진만큼 고온 상에서 액정이 팽창하는 것을 잡아줄 수 있게 되어, 일정의 중력 마진을 확보하여, 중력 불량을 어느 정도 방지할 수 있게 된다.
Claims (20)
- 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터;상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되며, 그 내부에 홈을 구비한 돌기;상기 돌기에 대응되어 형성된 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서;상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 제 2 칼럼 스페이서; 및상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 박막 트랜지스터는상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극;상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극;상기 소오스 전극과 이격되어 상기 소오스 전극과 동일층에 형성된 드레인 전극; 및상기 게이트 전극 상부에 상기 소오스 전극/드레인 전극과 부분적으로 오버랩하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 돌기는 상기 홈을 경계로 외곽부의 제 1 패턴과, 상기 홈 내부의 제 2 패턴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 패턴과 제 2 패턴은 높이가 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 제 1 패턴이 상기 제 2 패턴이 비해 높이가 높은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 돌기는하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극과 동일층의 금속층이 적층된 이중층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층이 제거되어 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층 및 그 하부의 반도체층이 제거되어 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 기판 상에는상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층 및상기 화소 영역을 포함한 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 상부 전면에 오버코트층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극이 형성되며, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;상기 제 1 기판 상에 소정 부분에 돌출된 게이트 전극을 구비하여, 일 방향으로 게이트 라인을 형성하는 단계;상기 게이트 라인을 포함한 제 1 기판 전면에 반도체층 및 금속층을 전면 형성하는 단계;상기 금속층 및 반도체층을 선택적으로 제거하여, 데이터 라인과 소오스/드레인 전극과, 상기 소오스/드레인 전극 및 소오스/드레인 전극 사이의 영역 하부에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 라인 상의 소정 부위에 형성되어 그 내부에 홈을 구비한 돌기를 형성하는 단계;상기 제 2 기판 상에, 상기 돌기에 대응되는 부위에 제 1 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 돌기가 형성되지 않는 상기 게이트 라인 상에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계; 및상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 13항에 있어서,상기 돌기는 상기 홈을 경계로 외곽부의 제 1 패턴과, 상기 홈 내부의 제 2 패턴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제 1 패턴과 제 2 패턴은 높이가 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 제 1 패턴이 상기 제 2 패턴이 비해 높이가 높은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 13항에 있어서,상기 돌기는하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극 과 동일층의 금속층이 적층된 이중층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 17항에 있어서,상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층이 제거되어 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 17항에 있어서,상기 돌기의 홈은 상기 소오스/드레인 금속층 및 그 하부의 반도체층이 제거되어 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 13항에 있어서,상기 돌기를 형성하는 단계는상기 금속층 전면에 소정 두께의 감광막을 코팅하는 단계;상기 감광막 상부에 마스크를 대응시킨 후, 상기 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여 선택적으로 소정 부위에 형성되며, 그 상부 표면이 높은 부분과 낮은 부분의 단차를 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 감광막 패턴을 이용하여, 상기 제 1 감광막 패턴이 남지 않은 영역의 금속층 및 반도체층을 차례로 식각하여 제거하여 금속층 패턴 및 반도체층 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 감광막 패턴을 애슁하여 상대적으로 높은 단차를 갖는 부위만을 남겨 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 금속층 패턴의 노출된 부위를 식각하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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