KR20160090974A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20160090974A
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liquid crystal
color filter
display device
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crystal display
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홍기표
정형기
황보상우
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 액정 표시 장치는 제1 색 필터, 제2 색 필터, 복수의 트랜지스터가 형성되어 있는 제1 차광 영역 및 데이터선이 세로 방향으로 연장되어 있는 제2 차광 영역을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판에 대향하며 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하고, 상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터는 상기 제1 차광 영역과 상기 제2 차광 영역의 교차 영역에서 서로 이격되어 있고, 상기 교차 영역을 제외한 상기 제2 차광 영역에서 서로 중첩되어 세로 방향의 색 필터 중첩부를 형성한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하부 표시판(박막 트랜지스터 표시판)에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 상부 표시판(공통 전극 표시판)에는 적색, 녹색 및 청색의 색 필터가 형성되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 색 필터가 다른 기판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 색 필터와 화소 전극을 동일한 기판에 형성하는 구조(color filter on array, COA)가 제안되었다.
또한, 상부 표시판과 하부 표시판을 합착할 때 합착 마진을 고려하면 블랙 매트릭스와 같은 차광 부재를 설정된 크기보다 크게 제작해야 한다. 그러나, 이 경우 증가된 블랙 매트릭스의 크기에 의해 개구율이 저하될 수 있기 때문에 블랙 매트릭스를 하부 표시판에 형성할 수 있다.
상술한 두 개의 표시판 사이의 액정층의 간격을 셀 갭(cell gap)이라 하는데, 셀 갭은 응답속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등 액정 표시 장치의 전반적인 동작 특성에 영향을 미친다. 만약 셀 갭이 일정하지 않으면 화면 전체에 걸쳐 균일한 영상이 표시되지 못하여 화질 불량을 초래한다. 따라서, 표시판 상의 전 영역에 걸쳐서 균일한 셀 갭을 유지하기 위해 두 개의 표시판 중 적어도 일측에는 복수의 간격재가 형성된다.
복수의 간격재는 실질적으로 두 개의 표시판을 지지하는 메인 컬럼 스페이서(Main-Column Spacer)와 메인 컬럼 스페이서의 역할을 보조하는 서브 컬럼 스페이서(Sub-Column Spacer)를 포함할 수 있다.
공정 단순화를 위해 블랙 매트릭스와 같은 차광 부재와 간격재를 동시에 형성할 수 있다. 차광 부재와 메인 컬럼 스페이서 및 서브 컬럼 스페이서 등을 동시에 형성하려면 멀티 단차를 구현할 필요가 있다.
하지만, 이처럼 멀티 단차를 구현하기 위해서는 멀티 투과율을 구현할 수 있는 마스크와 멀티 단차를 구현할 수 있는 재료가 필요하나, 현재 마스크 내에서 멀티 투과율을 구현하는데 한계가 있고, 멀티 단차를 구현할 수 있는 재료 개발이 아직까지 이루어지지 않고 있다.
일반적으로, 현재의 재료로 구현되는 메인 컬럼 스페이서 및 서브 컬럼 스페이서의 단차 차이는 0.5um 수준이며, 컬럼 스페이서의 밀도 비가 정확히 구현되어야 액정 공정 진행 중에 AUA(Active Unfilled Area) 불량에 대해 공정 마진을 갖게 된다.
그런데 메인 및 서브 컬럼 스페이스 이외의 영역에, 컬럼 스페이스에 준하는 높이만큼 돌출되는 단차가 존재하는 경우에, 이러한 단차는 서브 컬럼 스페이서의 역할을 하게되고, 결과적으로 전체 메인 및 서브 컬럼 스페이서의 밀도가 바뀌게 된다. 이는 저온에서의 액정 마진에 문제를 발생하게 한다.
따라서 간격재가 아닌 부분의 셀 갭을 충분히 확보하는 것이 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 빛샘 현상을 방지하는 동시에 간격재가 아닌 부분의 셀 갭을 충분히 확보하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 색 필터, 제2 색 필터, 복수의 트랜지스터가 형성되어 있는 제1 차광 영역 및 데이터선이 세로 방향으로 연장되어 있는 제2 차광 영역을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판에 대향하며 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하고, 상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터는 상기 제1 차광 영역과 상기 제2 차광 영역의 교차 영역에서 서로 이격되어 있고, 상기 교차 영역을 제외한 상기 제2 차광 영역에서 서로 중첩되어 세로 방향의 색 필터 중첩부를 형성한다.
상기 제1 기판은 상기 제1 차광 영역을 덮도록 가로 방향으로 연장되는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판은 상기 제2 차광 영역을 덮도록 세로 방향으로 연장되는 차폐 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 데이터선과 상기 공통 전극 사이에 개재될 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터가 서로 이격된 영역에서 가로 방향의 확장부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터는 각각 상기 차폐 전극에 인접하는 접촉구를 더 포함하고, 상기 확장부는 상기 접촉구를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 접촉구는 상기 확장부와 중첩되는 영역에서 상기 경계 영역까지 확장되어 형성될 수 있다.
상기 차폐 전극은 상기 접촉구를 통해서 상기 복수의 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 지지하는 제1 간격재; 및 상기 제1 간격재보다 높이가 낮은 제2 간격재를 더 포함하고, 상기 차광 부재가 형성된 상기 제1 기판의 영역의 높이는 상기 제2 간격재가 형성된 높이보다 낮을 수 있다.
상기 제1 간격재, 상기 제2 간격재 및 상기 차광 부재는 동일한 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 빛샘 현상을 방지하는 동시에 간격재가 아닌 부분의 셀 갭을 충분히 확보하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 화소에 대응되어 형성되는 색 필터를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 색 필터에 대응되어 형성되는 차폐 전극 및 차광 부재를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 IV-IV'선에 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 V-V'선에 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 화소에 대응되는 색 필터, 차폐 전극 및 차광 부재를 도시한 도면이다.
이하에서 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 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.
본 발명에서는 하부 표시판(100)의 적층 구조를 보다 명확히 설명하기 위하여 하부 표시판(100)을 임의로 층(layer)으로 분리하여 도 1 내지 3으로 도시하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소를 도시하고, 도 2는 도 1의 화소에 대응되어 형성되는 색 필터를 도시하고, 도 3은 도 2의 색 필터에 대응되어 형성되는 차폐 전극 및 차광 부재를 도시한다.
도 4 및 도 5는 각각 IV-IV'선 및 V-V'선에 대응하는 단면도를 도시한다.
도 1 내지 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
화소 영역을 포함하는 제1 기판(110) 위에 제1 게이트선(121)과 제2 게이트선(123)을 포함하는 복수의 게이트선 및 복수의 유지 전극선(131)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121, 123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 제1 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124l) 및 제2 게이트 전극(124h)을 포함하고, 제2 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124l) 및 제2 게이트 전극(124h)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(131)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 위 아래로 돌출한 유지 전극(129), 게이트선(121, 123)과 실질적으로 수직하게 아래로 뻗은 한 쌍의 세로부(134) 및 한 쌍의 세로부(134)의 끝을 서로 연결하는 가로부(127)를 포함한다. 가로부(127)는 아래로 확장된 용량 전극(137)을 포함한다.
게이트 도전체(121, 123, 131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 제1 및 제2 게이트 전극(124l, 124h)을 향하여 뻗어 나와 있으며 서로 연결되어 있는 제1 및 제2 반도체(154l, 154h), 그리고 제3 게이트 전극(124c) 위에 위치하는 제3 반도체(154c)를 포함한다.
반도체(154l, 154h, 154c) 위에는 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(미도시)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재 위에는 복수의 데이터선(171), 복수의 제1 드레인 전극(175l), 복수의 제2 드레인 전극(175h), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향(y)으로 뻗어 게이트선(121, 123)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124l) 및 제2 게이트 전극(124h)을 향하여 뻗으며 서로 연결되어 있는 제1 소스 전극(173l) 및 제2 소스 전극(173h)을 포함한다.
제1 드레인 전극(175l), 제2 드레인 전극(175h) 및 제3 드레인 전극(175c)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175l) 및 제2 드레인 전극(175h)의 막대형 끝 부분은 제1 소스 전극(173l) 및 제2 소스 전극(173h)으로 일부 둘러싸여 있다. 제1 드레인 전극(175l)의 넓은 한 쪽 끝 부분은 다시 연장되어 "U자" 형태로 굽은 제3 드레인 전극(175c)을 이룬다. 제3 소스 전극(173c)의 넓은 끝 부분(177c)은 용량 전극(137)과 중첩하여 감압 축전기(Cstd)를 형성하며, 막대형 끝 부분은 제3 드레인 전극(175c)으로 일부 둘러싸여 있다.
제1 게이트 전극(124l), 제1 소스 전극(173l), 및 제1 드레인 전극(175l)은 제1 반도체(154l)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Ql)를 형성하고, 제2 게이트 전극(124h), 제2 소스 전극(173h), 및 제2 드레인 전극(175h)은 제2 반도체(154h)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qh)를 형성하며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성한다.
제1 반도체(154l), 제2 반도체(154h), 및 제3 반도체(154c)를 포함하는 선형 반도체는 소스 전극(173l, 173h, 173c)과 드레인 전극(175l, 175h, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 173l, 173h, 173c, 175l, 175h, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가질 수 있다.
제1 반도체(154a)에는 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이에서 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있고, 제2 반도체(154b)에는 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이에서 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있으며, 제3 반도체(154c)에는 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이에서 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 173l, 173h, 173c, 175l, 175h, 175c) 및 노출된 반도체(154l, 154h, 154c) 부분 위에는 질화 규소 또는 산화 규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 보호막(180a)이 형성되어 있다.
제1 기판(110)은 복수의 트랜지스터(Ql, Qh, Qc)가 형성되어 있는 제1 차광 영역 및 데이터선(171)이 세로 방향(y)으로 연장되어 있는 제2 차광 영역을 포함한다.
제1 차광 영역은 복수의 트랜지스터(Ql, Qh, Qc) 및 각종 배선이 집중된 영역으로 게이트 영역이라고도 한다.
제2 차광 영역은 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전계로 액정이 바람직하지 못하게 배향되어 빛샘 현상이 발생할 수 있는 영역이다.
바람직한 표시를 위해 제1 차광 영역 및 제2 차광 영역은 가려져야 하며, 이러한 가림 구조는 도 3에서 자세히 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 보호막(180a) 위에는 복수의 색 필터(700a, 700b)가 위치한다. 복수의 색 필터(700a, 700b)는 서로 이격되어 배열되어 있는 적색 색 필터, 녹색 색 필터 및 청색 색 필터를 포함한다. 다만 색 필터의 색의 종류는 표현하고자 하는 표시 장치에서 색채에 따라 다양하게 정할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다.
본 발명에서 복수의 색 필터는 세로 방향을 따라 스트라이프 형태로 형성되어 있다.
이러한 색필터(130)는 착색 감광성 유기물질로 공지의 안료분산법을 이용하여 만들어질 수 있다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위해 서로 인접한 제1 색 필터(700a) 및 제2 색 필터(700b)로 설명한다. 다른 복수의 색 필터도 동일한 구조로 구성된다.
종래에는, 단차 개선을 위해 색 필터 중첩부(710)를 형성하지 않고, 제1 색 필터(700a) 및 제2 색 필터(700b)를 서로 이격시키는 구조도 존재하나, 이는 다음과 같은 문제가 있다.
색 필터 사이의 이격 부분에서 골이 생기고, 경사면을 따라서 픽셀 포토리소그래피(pixel photolithography) 공정 시에 포토레지스트(photoresist)의 두께가 두꺼워 패턴 형성 불량이 발생하게 되어, 부화소 전극(191h, 191l)과 차폐 전극(800) 사이의 단락(short) 또는 부화소 전극(191h, 191l) 사이의 단락이 일어날 수 있다.
이를 방지하기 위하여 유기막을 색 필터 위에 형성하는 방법이 있으나, 이는 또 다른 단차 문제를 가져올 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 제1 색 필터(700a)와 제2 색 필터(700b)는 경계 영역에서 서로 중첩되어 세로 방향(y)의 색 필터 중첩부(710)를 형성한다.
본 실시예에서 제1 색 필터(700a)의 경계 영역 위에 제2 색 필터(700b)의 경계 영역이 중첩되어 색 필터 중첩부(710)를 형성한다. 하지만 반대로 제2 색 필터(700b)의 경계 영역 위에 제1 색 필터(700a)의 경계 영역이 중첩되는 구조로 구성될 수도 있다.
본 발명에서 색 필터 중첩부(710)는 제2 차광 영역에서 형성되어 있고, 제1 차광 영역에서는 제1 색 필터(700a) 및 제2 색 필터(700b)가 가로 방향(x)으로 서로 이격되어 이격부(720)를 형성한다.
색 필터 중첩부(710), 데이터선(171) 및 차광 부재(900)의 높이는 셀 갭을 결정하는 큰 요인이다.
RC delay 개선을 위한 데이터선(171)은 7500
Figure pat00001
(제1 Mo=1000, 제2 Al=6000, 제3 Mo=500)의 두께로 형성될 수 있고, 색 필터 중첩부(710)는 1um 중첩당 0.2um씩의 단차가 발생하여 5um 중첩일때는 1um의 단차가 발생할 수 있다.
또한 차광 부재(900)가 충분한 높이가 되지 않으면 빛샘 현상이 발생될 수 있으므로, 차광 부재(900)의 투과율에 따른 적절한 높이 또한 필요하다.
따라서 충분한 셀 갭을 확보하려면 색 필터 중첩부(710), 데이터선(171) 및 차광 부재(900)가 모두 중첩되는 삼단 중첩이 발생하지 않는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면 제2 차광 영역에서 데이터선(171) 및 색 필터 중첩부(710)가 중첩되어 이단 중첩이 발생하고, 삼단 중첩은 발생하지 않는다. 따라서 제2 차광 영역에서는 충분한 셀 갭(d4)이 확보된다.
도 5를 참조하면 제1 차광 영역에서 데이터선(171) 및 차광 부재(900)가 중첩되어 이단 중첩이 발생하고, 삼단 중첩은 발생하지 않는다. 따라서 제1 차광 영역에서는 충분한 셀 갭(d5)이 확보된다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 빛샘 현상을 방지하는 동시에 간격재가 아닌 부분의 셀 갭을 충분히 확보하여 AUA를 방지할 수 있다.
색 필터 중첩부(710) 위에 제2 보호막(180b)이 위치할 수 있다. 제2 보호막(180b)은 유기막 또는 무기막으로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서 단차에 따른 효과가 잘 나타낼 수 있도록 무기막으로 형성하는 것이 더 바람직하다. 제2 보호막(180b)을 유기막으로 형성하게 되면, 막이 평탄화되고 다른 단차 문제를 가져올 수 있다. 다른 실시예로 제2 보호막(180b)을 생략할 수도 있다.
제2 보호막(180b) 위에 차폐 전극(800)이 형성된다. 차폐 전극(800)은 제2 차광 영역을 덮도록 세로 방향(y)으로 연장된다. 차폐 전극(800)은 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에 개재될 수 있다.
차폐 전극(800)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
차폐 전극(800)은 공통 전극(270)과 동일한 전압을 인가 받는바, 차폐 전극(800)과 공통 전극(270) 사이에서는 전계가 생기지 않고, 차폐 전극(800)과 공통 전극(270) 사이에 위치하는 액정 분자들은 배향되지 않는다. 따라서, 상기에 위치하는 액정은 블랙 상태가 되며, 이를 통해 차광 부재 기능을 할 수 있다.
차폐 전극(800)은 이격부(720)에서 가로 방향(x)의 확장부(810)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면 확장부(810)가 제1 색 필터(700a) 및 제2 색 필터(700b)의 이격 부분을 덮어줌으로써, 색 필터 중첩부(710)의 부재에 따른 빛샘을 방지하고, 픽셀 패턴(pixel pattern)의 불완전성을 해소한다.
제2 보호막(180b) 위에 제1 부화소 전극(191l) 및 제2 부화소 전극(191h)을 포함하는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 제1 부화소 전극(191l)과 제2 부화소 전극(191h)은 제1 게이트선(121) 및 제2 게이트선(123)을 사이에 두고 서로 분리되어 각각 아래와 위에 배치되어 열 방향으로 이웃한다.
도 1에서는 제1 부화소 전극(191l)의 가로 방향(x)의 폭이 제2 부화소 전극(191h)의 가로 방향(x)의 폭보다 더 넓게 도시되어 있다. 이러한 폭의 비율은 전계 형성 비율에 따라 달리 구성될 수 있다. 다른 실시예에서 제1 부화소 전극(191l)의 가로 방향(x)의 폭은 제2 부화소 전극(191h)의 가로 방향(x)의 폭과 동일할 수 있다.
제1 부화소 전극(191l) 및 제2 부화소 전극(191h) 각각의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191l) 및 제2 부화소 전극(191h) 각각은 가로 줄기부(193l, 193h), 가로 줄기부(193l, 193h)와 교차하는 세로 줄기부(192l, 192h)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한, 제1 부화소 전극(191l) 및 제2 부화소 전극(191h)은 각각 복수의 미세 가지부(194l, 194h), 상단의 돌출부(197l) 및 하단의 돌출부(197h)를 포함한다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193l, 193h)와 세로 줄기부(192l, 192h)에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(194l, 194h)는 가로 줄기부(193l, 193h) 및 세로 줄기부(192l, 192h)로부터 비스듬하게 뻗어 있으며 그 뻗는 방향은 게이트선(121, 123) 또는 가로 줄기부(193l, 193h)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룰 수 있다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194l, 194h)는 서로 직교할 수 있다.
제1 보호막(180a), 색 필터(700a, 700b) 및 제2 보호막(180b)에는 제1 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분과 제2 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 제1 접촉구(185l) 및 복수의 제2 접촉구(185h)가 형성되어 있다. 제1 접촉구(185l)는 제1 부화소 전극(191l)과 제1 드레인 전극(175l)을 연결하고, 제2 접촉구(185h)는 제2 부화소 전극(191h)과 제2 드레인 전극(175h)을 연결한다.
색 필터(700a, 700b)는 그 재질에 따라 접촉구의 식각이 보호막(180a, 180b)에 비해 어려울 수 있다. 그러므로 색 필터(700a, 700b)의 식각시 접촉구(185h, 185l)가 형성되는 위치에 미리 색 필터(700a, 700b)를 제거해 놓을 수도 있다.
차광 부재(900)는 제2 보호막(180b)과 차폐 전극(800) 위에 위치한다. 차광 부재(900)는 제1 차광 영역을 덮도록 가로 방향(x)으로 연장될 수 있다. 차광 부재(900)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 불린다. 차광 부재(900)는 간격재(510, 520)와 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면 셀 갭(d5)과 비교하기 위하여 임의의 위치에 제1 간격재(510) 및 제2 간격재(520)가 도시되어 있다. 제1 간격재(510) 및 제2 간격재(520)는 접촉구(185l, 185h)에 대응되는 위치에 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제1 간격재(510)는 메인 컬럼 스페이서(Main-Column Spacer)이고, 제2 간격재(520)는 서브 컬럼 스페이서(Sub-Column Spacer)이다.
차광 부재(900)와 간격재(510, 520)의 동시 형성에 투 톤 마스크를 사용할 수 있고, 투 톤 마스크로 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 사용할 수 있다.
예를 들어, 차광 부재(900)를 형성할 때, 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 사용한다면, 제1 간격재(510)가 형성될 영역은 광 투과율 100%로 설정하고, 제2 간격재(520)가 형성될 영역은 광 투과율을 30%로 하고, 그 외의 영역은 광 투과율을 10%로 설정할 수 있다. 포토리소그래피 공정 후에 식각되지 않은 위치에서 제1 간격재(510)가 형성되고, 일부 식각된 위치에서 제2 간격재(520)가 형성되고, 그 외의 영역에서 더 낮은 높이의 차광 부재(900)가 형성될 수 있다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명하면, 상부 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있고, 공통 전극(270)에는 상부 배향막(미도시)이 형성될 수 있다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 전달한다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 액정층(3)은 반응성 메소겐(reactive mesogen)을 포함하는 배향 보조제를 포함함으로써 액정 분자들은 그것의 장축이 화소 전극(191)의 미세 가지부(194a, 194b)의 길이 방향에 대략 평행하도록 선경사를 가질 수 있다. 배향 보조제는 액정층이 아닌 배향막에 포함될 수도 있다. 액정 모드에 따라 액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 복수의 화소를 도시한 도면이다. 도 7은 복수의 화소에 대응되는 색 필터 및 차폐 전극의 구조를 도시한 도면이다.
도 6의 액정 표시 장치 또한 데이터선(172)을 통해 인가된 데이터 전압이 게이트선(122)의 제어에 따라 상부 부화소 전극(198h) 및 하부 부화소 전극(198l)에 공급되어 액정의 배향을 변경하는 것으로서, 기본 구동 원리는 유사하다.
도 7에서는 색 필터 중첩부(760)의 폭이 차폐 전극(850)의 폭보다 넓게 도시되어 있지만, 색 필터 중첩부(760)의 폭이 차폐 전극(850)의 폭보다 좁을 수 있다. 전술한 바와 같이 색 필터(750a, 750b)의 중첩 정도에 따라 색 필터 중첩부(760)의 높이가 결정되므로, 이는 제조 공정에서 달성하고자 하는 수치에 맞게 조절 가능하다.
도 1의 실시예와 하부 표시판의 적층 구조에서 다른 점은, 도 6의 실시예에서는 색 필터(750a, 750b)가 제3 접촉구(186c)를 더 포함한다는 점이다.
즉, 도 1의 실시예에서 색 필터(700a, 700b)에 식각되어야할 접촉구는 제1 접촉구(185l) 및 제2 접촉구(185h)로서 두 개이나, 도 6의 실시예에서 색 필터(750a, 750b)에 식각되어야할 접촉구는 제1 접촉구(186a), 제2 접촉구(186b) 및 제3 접촉구(186c)로서 세 개이다.
차폐 전극(850)은 제3 접촉구(186c)를 통해서 제1 차광 영역의 복수의 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다. 차폐 전극(850)은 유지 전극선과 전기적으로 연결되어 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
본 실시예에서 제3 접촉구(186c)는 차폐 전극(850)의 확장부(860)에 덮여있다.
이때 제3 접촉구(186c)는 확장부(860)와 중첩되는 영역에서 색 필터(750a, 750b)의 경계 영역까지 확장되어 형성될 수 있다. 즉, 제3 접촉구(186c)를 만들기 위한 식각 공정에서, 제1 및 제2 접촉구(186a, 186b)와 달리 경계 영역 방향으로 더 크게 식각될 수 있다. 결과적으로 제3 접촉구(186c)가 색 필터(750a, 750b)의 경계 영역의 일부를 구성하게 된다.
이로써 디자인적으로 개구율 손실이 최소화되고, 게이트 영역내로 확장되어 있는 차폐 전극(850)은 제3 접촉구(186c)까지 확장되어 전극 이격에 의한 개구율 손실이 최소화된다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
3: 액정층
110: 제1 기판
120: 제2 기판
171: 데이터선
185l: 제1 접촉구
185h: 제2 접촉구
270: 공통 전극
510: 제1 간격재
520: 제2 간격재
700a: 제1 색 필터
700b: 제2 색 필터
710: 색 필터 중첩부
720: 이격부
800: 차폐 전극
810: 확장부
900: 차광 부재

Claims (10)

  1. 제1 색 필터, 제2 색 필터, 복수의 트랜지스터가 형성되어 있는 제1 차광 영역 및 데이터선이 세로 방향으로 연장되어 있는 제2 차광 영역을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판에 대향하며 공통 전극이 형성되어 있는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터는 상기 제1 차광 영역과 상기 제2 차광 영역의 교차 영역에서 서로 이격되어 있고, 상기 교차 영역을 제외한 상기 제2 차광 영역에서 서로 중첩되어 세로 방향의 색 필터 중첩부를 형성하는
    액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제1 차광 영역을 덮도록 가로 방향으로 연장되는 차광 부재를 더 포함하는
    액정 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 제2 차광 영역을 덮도록 세로 방향으로 연장되는 차폐 전극을 더 포함하는
    액정 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 차폐 전극은 상기 데이터선과 상기 공통 전극 사이에 개재된
    액정 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 차폐 전극은 상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터가 서로 이격된 영역에서 가로 방향의 확장부를 더 포함하는
    액정 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 색 필터 및 상기 제2 색 필터는 각각 상기 차폐 전극에 인접하는 접촉구를 더 포함하고,
    상기 확장부는 상기 접촉구를 덮도록 형성되는
    액정 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 접촉구는 상기 확장부와 중첩되는 영역에서 상기 경계 영역까지 확장되어 형성된
    액정 표시 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 차폐 전극은 상기 접촉구를 통해서 상기 복수의 트랜지스터와 전기적으로 연결되는
    액정 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 지지하는 제1 간격재; 및
    상기 제1 간격재보다 높이가 낮은 제2 간격재를 더 포함하고,
    상기 차광 부재가 형성된 상기 제1 기판의 영역의 높이는 상기 제2 간격재가 형성된 높이보다 낮은
    액정 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 간격재, 상기 제2 간격재 및 상기 차광 부재는 동일한 물질로 구성된
    액정 표시 장치.
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