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KR101490473B1 - 색필터를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

색필터를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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KR101490473B1
KR101490473B1 KR20080063522A KR20080063522A KR101490473B1 KR 101490473 B1 KR101490473 B1 KR 101490473B1 KR 20080063522 A KR20080063522 A KR 20080063522A KR 20080063522 A KR20080063522 A KR 20080063522A KR 101490473 B1 KR101490473 B1 KR 101490473B1
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판과 그 위에 형성되어 있으며 서로 인접한 제1 및 제2 색필터를 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주하는 제2 기판 및 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제1 간격재를 포함하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 제1 색필터는 상기 제2 색필터를 향하여 돌출하여 중첩하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 간격재는 상기 제1 돌출부와 마주하며, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판은 상기 제1 간격재가 위치하는 곳에서 서로 접한다.
표시판, 색필터, 중첩, 기둥형 간격재, 컬럼 스페이서

Description

색필터를 포함하는 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING COLOR FILTERS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 색필터를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 색상 표시를 구현하기 위한 색필터를 포함한다. 색필터는 안료가 포함된 유기 물질 등으로 만들며 근래 들어 박막 트랜지스터와 같은 표시판에 형성하는 경우가 많아지고 있다. 색필터는 주로 적색, 녹색, 청색과 같은 삼원색 등 기본색 중 하나를 나타내며 인접한 색필터는 경계 부근에서 중첩할 수 있다.
한편, 액정 표시 장치의 표시판 사이의 간격, 즉 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 간격재(spacer)를 두는데, 전통적으로는 구슬(bead) 형태의 간격재를 한 쪽 표시판에 뿌리는 방법을 이용하지만 근래 들어서는 한 쪽 표시판에 유기물 등의 재료로 기둥 형태로 형성하는 방법도 널리 이용되고 있다. 구슬형 간격재의 경우에는 간격재의 위치를 제어하기 어렵지만, 기둥형 간격재(columnar spacer)의 경우에는 위치를 마음대로 정할 수 있으며, 공정 상의 편의를 위하여 높이가 높은 박막 트랜지스터 위에 위치시킨다.
그런데 박막 트랜지스터는 색필터의 경계 부근에 위치하므로 앞서 설명한 바와 같이 색필터가 중첩하게 만들면 간격재가 위치하는 부분의 높이가 더 높아지므로 간격재의 두께를 더 줄일 수 있다. 그러나 오정렬 등으로 인하여 색필터가 중첩하는 부분과 중첩하지 않는 부분이 무작위로 생기면 표시판 사이의 간격, 즉 셀 간격이 일정하게 유지되기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 셀 간격을 일정하게 유지하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 기판과 그 위에 형성되어 있으며 서로 인접한 제1 및 제2 색필터를 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주하는 제2 기판 및 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제1 간격재를 포함하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 제1 색필터는 상기 제2 색필터를 향하여 돌출하여 중첩하는 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제1 간격재는 상기 제1 돌출부와 마주하며, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판은 상기 제1 간격재가 위치하는 곳에서 서로 접한다.
상기 제1 돌출부는 상기 제1 간격재보다 크기가 작을 수 있다.
상기 제1 표시판은, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 돌출부의 아래에 위치한 제1 박막 트랜지스터, 그리고 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 돌출부는 상기 제2 색필터의 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 색필터는 상기 제1 색필터를 향하여 돌출해 있으며 상기 제1 돌출부에 인접한 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 표시판은 상기 제2 색필터와 인접한 제3 색필터를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제3 색필터는 서로 다른 색을 표시하고, 상기 제2 색필터와 상기 제3 색필터는 동일한 모양을 가지며, 상기 제1 색필터는 상기 제2 및 제3 색필터와 다른 모양을 가질 수 있다.
상기 제1 표시판은, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 박막 트랜지스터와 떨어져 있는 제2 박막 트랜지스터, 그리고 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 화소 전극을 더 포함하고, 상기 제2 표시판은 상기 제1 간격재와 동일한 높이를 가지며 상기 제2 박막 트랜지스터와 마주하는 제2 간격재를 더 포함하며, 상기 제2 간격재와 마주하는 상기 제1 표시판 부분은 상기 돌출부보다 높이 가 낮을 수 있다.
상기 제1 및 제2 색필터 중 하나는 상기 제2 박막 트랜지스터 부근에 위치한 함입부를 가질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 그리고 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 서로 다른 색을 표시하는 제1, 제2 및 제3 색필터를 포함하는 제1 표시판, 상기 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판, 그리고 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 색필터는 서로 다른 색을 표시하고, 상기 제2 색필터와 상기 제3 색필터는 동일한 모양을 가지며, 상기 제1 색필터는 상기 제2 및 제3 색필터와 모양이 다른 제1 부분과 상기 제2 및 제3 색필터와 모양이 같은 제2 부분을 포함한다.
상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 박막 트랜지스터 부근에 위치할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 상기 제1 색필터의 제1 부분과 중첩하는 간격재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판은 상기 제1 색필터의 제1 부분 부근에서 서로 접할 수 있다.
상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 제2 색필터와 중첩할 수 있다.
상기 제2 색필터는 상기 제1 색필터의 제1 부분 쪽으로 돌출한 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 제2 및 제3 색필터와 떨어져 있을 수 있다.
상기 간격재는 상기 제1 색필터의 제1 부분보다 크기가 클 수 있다.
이와 같이 하면 오정렬이 생기더라도 액정층의 두께를 일정하게 유지할 수 있다.
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 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소 영역(pixel region)(RP, GP, BP)으로 구획되어 있으며, 이들 화소 영역(RP, GP, BP)은 행렬의 형태로 배열되어 있다. 각각의 화소 영역(RP, GP, BP)은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자(도시하지 않음)와 액정 축전기(도시하지 않음)를 포함한다. 각각의 화소 영역(RP, GP, BP)은 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하며 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있는데 적색 화소 영역(RP), 녹색 화소 영역(GP) 및 청색 화소 영역(BP)은 행 방향으로 차례대로 배열되어 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
액정층(3)은 양(+) 또는 음(-)의 유전율 이방성을 가질 수 있으며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수평 또는 수직을 이루도록 배향될 수 있다.
제2 표시판(200)은 다른 부분보다 높이 솟아 오른 기둥형 간격재(320)를 포함하며 이 간격재(320)가 있는 위치에서 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)이 접할 수 있다.
제1 표시판(100)은 기판(110) 및 그 안쪽 면 위에 형성되어 있는 박막 구조 물을 포함한다. 박막 구조물은 박막 트랜지스터(Q), 색필터(230B, 230R1) 및 기타 박막(40) 등을 포함한다.
다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 각 색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)는 열 방향으로 길게 뻗어 띠 형태를 이루며, 이에 따라 각각의 화소 영역(RP, GP, BP) 열은 동일한 색을 나타내는 화소 영역(RP, GP, BP)들이 일렬로 늘어서 있는 형태가 된다. 그러나 각 색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)가 하나의 화소 영역(RP, GP, BP)만 차지할 수도 있다. 화소 영역(RP, GP, BP)의 색상 배열도 이와 달라질 수 있으며, 인접한 행의 화소 영역(RP, GP, BP)들이 어긋나게 배치될 수도 있다. 이외에도 화소 영역(RP, GP, BP) 및 색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)의 배치는 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이, 색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)의 좌우 경계는 기본적으로 각각 하나의 직선을 이룬다. 그러나 이들 중 어느 한 색을 나타내는 색필터, 예를 들면 적색 색필터(230R1, 230R)는 인접한 두 색필터(230B, 230G) 중에서 한쪽, 예를 들면 청색 색필터(230B) 쪽으로 돌출한 돌출부(232R)를 포함한다. 그러므로 적색 색필터(230R, 230R1)의 왼쪽 경계는 돌출부(232R)에서 청색 색필터(230B)를 향하여 튀어 나온다. 그러나 적색 색필터(230R, 230R1)의 오른쪽 경계는 돌출부 없이 밋밋한 직선을 이룬다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 적색 색필터(230R, 230R1)의 돌출부(232R)는 청색 색필터(230B)를 타고 올라가 청색 색필터(230B)와 중첩한다. 돌출부(232R)는 박막 트랜지스터(Q) 위에 위치할 수 있는데, 박막 트랜지스터(Q)가 있는 부분이 제1 표시판(100)에서는 가장 높이가 높을 수 있으며, 이에 따라 돌출부(232R)와 청색 색필터(230B)의 중첩부 또한 다른 부분보다 높이가 높을 수 있다.
돌출부(232R)의 적어도 일부는 색필터(230B, 230R/230R1) 간 오정렬 여부에 관계 없이 청색 색필터(230) 위에 위치한다. 도 3은 두 색필터(230B, 230R/230R1)가 제대로 정렬되었을 때의 상태를 보여 주고, 도 4는 두 색필터(230B, 230R/230R1)가 오정렬된 상태를 보여준다. 도 4에서처럼 두 색필터(230B, 230R/230R1)가 멀어지는 방향으로 오정렬된 경우의 중첩 길이(D2)는 도 3에서처럼 제대로 정렬된 경우의 중첩 길이(D1)보다는 작지만, 오정렬이 있어도 두 색필터(230B, 230R/230R1)의 중첩 상태는 그대로 유지된다. 이를 위해서 돌출부(232R)가 튀어나온 길이가 층간 정렬 오차보다 크게 설계할 수 있다.
두 색필터(230B, 230R/230R1) 사이의 중첩을 좀더 확실하게 하기 위하여 도 2에서처럼 청색 색필터(230B)에도 돌출부(232B)를 둘 수 있다. 청색 색필터(230B)의 돌출부(232B)는 적색 색필터(230R, 230R1)의 돌출부(232R)보다는 너비가 넓고 돌출 길이는 짧을 수 있다. 청색 색필터(230B)에 돌출부(232B)가 있는 경우에는 적색 색필터(230R, 230R1)의 돌출부(232R)의 돌출 길이가 정렬 오차보다 작을 수 있으며, 청색 색필터(230B)의 돌출부(232B)의 돌출 길이와 적색 색필터(230R, 230R1)의 돌출부(232R)의 돌출 길이를 합하여 정렬 오차보다 크게 설계할 수 있다.
도 2의 경우 녹색 색필터(230G)의 경우에도 청색 색필터(230B)와 같은 모양의 돌출부(232G)가 형성될 수 있는데, 이는 마스크 수를 적게 하기 위하여 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B)를 동일한 마스크를 사용하여 만들기 때문이다.
도 3 및 도 4에 도시한 제2 표시판(200)의 간격재(320)는 적색 색필터(230R, 230R1)의 돌출부(232R)가 있는 곳에 위치할 수 있는데(이 경우 도 1 및 도 2에서 도면 부호를 321로 사용함), 이는 앞서 설명했듯이 돌출부(232R)가 있는 부분이 제1 표시판(100)에서 가장 높은 부분이기 때문이다. 또한 돌출부(232R)가 있는 곳에서 항상 두 색필터(230B, 230R/230R1)가 중첩하고 이에 따라 일정한 높이가 보장되므로 액정층(3)의 두께를 일정하게 유지할 수 있기 때문이기도 하다.
색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)는 착색된 감광성 유기물로 만들어질 수 있는데 유기물의 특성상 돌출부(232R)에서 청색 색필터(230B)와 중첩하는 부분은 다른 부분보다 두께가 작을 수 있다.
한편, 도 1의 적색 색필터(231R1)는 돌출부(232R) 외에 함입부(233R)를 가질 수 있으며 이곳에도 도 3 및 도 4에 도시한 간격재(320)가 위치할 수 있다(이곳의 간격재는 도면 부호를 320로 사용함). 이 함입부(233R)는 돌출부(232R)와 반대의 목적으로 형성하는 것으로서 함입부(233R)가 있는 곳에서는 오정렬에 관계 없이 적색 색필터(231R1)와 청색 색필터(230B)가 중첩하지 않도록 하기 위하여 형성한다. 함입부(233R)가 들어간 길이는 층간 정렬 오차보다 크게 할 수 있으며 청색 색필터(230B)에도 함입부(도시하지 않음)를 둘 수 있다.
이와 같이 하면, 함입부(233R)가 있는 곳은 어디나 제1 표시판(100)의 높이가 일정하게 된다. 그러나 이곳은 돌출부(232R)가 있는 곳보다 높이가 낮으므로 이곳의 간격재(320)는 제1 표시판(100)과 접촉하지 않을 수 있다.
그러므로 함입부(233R)가 있는 곳의 간격재(320)는 액정층(3)의 두께를 일정 하게 유지하는 기능은 보조적으로 가지며, 외부에서 가해진 압력 등으로 인한 액정 표시 장치의 충격을 완화하는 기능을 주로 가지는 것으로 볼 수 있다. 그러므로 돌출부(232R)가 있는 곳의 간격재(320)는 주 간격재(321)이고 함입부(233R)가 있는 곳의 간격재(320)는 부 간격재(322)라 할 수 있으며, 인접한 부 간격재(322)와 주 간격재(321) 사이의 거리는 인접한 두 주 간격재(321) 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)의 크기는 간격재(320)의 크기와 관계 없지만 이들이 차지하는 공간을 줄이기 위해서 간격재(320)보다 작게 만들 수 있다.
돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)는 필요에 따라 원하는 곳에 원하는 밀도로 만들 수 있으며 때에 따라서는 도 1에 도시한 바와 같이 돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)를 가지지 않은 적색 색필터(232R)를 둘 수도 있다.
그러나 공정 상의 편의와 제조 비용 등을 고려할 때에는 적어도 돌출부(232R)가 있는 적색 색필터(230R)를 형성하기 위한 마스크 하나와 나머지 녹색 및 청색 색필터(230G, 230B)를 형성하기 위한 마스크 하나, 합해서 두 장의 마스크를 사용하여 색필터(230R, 230G, 230B)를 모두 제조할 수 있다. 이 경우, 적색 색필터(230)의 모양만 다르고 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230G, 230B)의 모양은 동일할 수 있다.
또한, 간격재(320)도 돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)가 있는 곳마다 모두 배치하는 것이 아니라 원하는 곳에 원하는 밀도로 배치할 수 있다. 도 1 및 도 2에서 간격재(320)는 청색 화소 영역(BP)에 위치하는 것으로 도시되어 있는데 그렇지 않고 다른 화소 영역(RP, GP)에 위치할 수도 있으며, 이 경우에는 돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)의 위치도 바뀔 수 있다. 또 간격재(320)는 제2 표시판(200)이 아니라 제1 표시판(100)에도 형성할 수 있는데 이 경우에는 돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)의 크기와 간격재(320)의 크기에 제약을 받을 수 있다.
돌출부(232R, 232G, 232B) 및 함입부(233R)를 제외한 다른 곳에서 인접한 색필터(230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B)는 서로 중첩할 수 있다. 그러나 이들은 서로 중첩하지 않고 경계가 일치할 수도 있으며, 때에 따라서는 서로 떨어져 있을 수도 있다. 도 1 및 도 2에서는 서로 중첩하는 것으로 도시되어 있다.
그러면 도 5 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 제1 표시판을 VII-VII 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 액정층(3)을 포함한다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수평을 이루도록 배향될 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있으며 이들은 수평 배향막일 수 있다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광판(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.
먼저, 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 행렬의 형태로 배열된 복수의 개구부를 가지고 있다.
기판(110) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며, 공통 전압(common voltage)을 인가 받는다.
공통 전극(270) 위에는 기둥형 간격재(320)가 형성되어 있다. 간격재(320)는 유기물 따위로 만들어지고 차광 부재(220)와 중첩하며 제1 표시판(100)과 접한다.
공통 전극(270)과 간격재(320) 위에는 배향막이 형성될 수 있으며, 이 경우 간격재(320) 위의 배향막이 제1 표시판(100)과 접한다.
다음, 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(gate line)(121) 및 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있 다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗는다. 유지 전극선(131)은 아래쪽의 게이트선(121)에 인접해 있다. 유지 전극선(131)은 아래로 뻗으며 거의 정사각형인 주 유지 전극(primary storage electrode)(137) 및 위아래로 길게 뻗은 부 유지 전극(secondary storage electrode)(133)을 포함한다. 주 유지 전극(137)과 부 유지 전극(133)은 교대로 배열되어 있다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 섬형 반도체(semiconductor island)(154)가 형성되어 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.
섬형 반도체(154) 위에는 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이 드(silicide)로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171)과 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 부 유지 전극(133)과 중첩하며, 게이트 전극(124)과 인접해 있다. 데이터선(171)은 게이트 전극(124) 위에서 J자형으로 굽은 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 가는 부분(narrow portion)과 넓은 부분(wide portion)(177)을 포함한다. 가는 부분은 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸인 끝 부분을 포함하며, 넓은 부분(177)은 대략 정사각형이고 주 유지 전극(137)과 중첩한다. 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177)은 주 유지 전극(137)과 거의 동일한 면적을 차지하지만 주 유지 전극(137)을 벗어나지 않는다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이 터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진 하부막(lower film)(180p)과 상부막(upper film)(180q)을 포함한다. 하부막(180p)과 상부막(180q) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
하부막(180p)과 상부막(180q) 사이에는 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 색필터(230R, 230G, 230B)는 인접한 데이터선(171) 사이의 영역을 차지한다. 색필터(230R, 230G, 230B)의 좌우 경계는 데이터선(171) 위에 위치하며 데이터선(171)을 따라 세로로 길게 뻗을 수 있으며 이 경우 색필터(230R, 230G, 230B)는 띠 모양이 될 수 있다.
녹색 및 청색 색필터(230G, 230B)의 좌우 경계는 거의 일직선이다. 적색 색필터(230R)의 좌우 경계도 거의 일직선이지만, 왼쪽 경계는 박막 트랜지스터(Q) 부근에서 청색 색필터(230B)을 향하여 튀어 나와 있으며 이 부분이 돌출부(232R)가 된다. 돌출부(232R)는 청색 색필터(230B)를 타고 올라가 청색 색필터(230B)와 중첩하며, 다른 부분보다 두께가 작을 수 있다.
돌출부(232R)가 튀어나온 길이는 층간 정렬 오차보다 커서 예를 들면 층간 정렬 오차가 2μｍ이면 돌출 길이는 약 3μｍ 이상이며, 박막 트랜지스터(Q)의 채 널부 중앙까지 돌출부(232R)가 돌출하거나, 아니면 더 넘어서 제2 표시판(200)의 차광 부재(220)가 가릴 수 있는 최대 범위까지 튀어나올 수도 있다. 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 정렬 오차를 고려하면, 차광 부재(220)의 경계로부터 정렬 오차를 뺀 지점까지 튀어 나올 수 있다. 예를 들어 표시판(100, 200) 간 정렬 오차가 3μｍ이면 차광 부재(220)의 경계에서 약 3μｍ 떨어진 지점까지 돌출부(232R)가 튀어 나올 수 있다.
제1 표시판(100)은 이 돌출부(232R)가 있는 곳에서 높이가 가장 높으며 제2 표시판(200)의 간격재(320)과 접한다.
색필터(230R, 230G, 230B)에는 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177) 위에 위치하는 개구부(235)가 형성되어 있다. 개구부(235)는 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177)과 거의 동일한 면적을 차지하지만 넓은 부분(177)을 벗어나지 않는다. 접촉 구멍(185)은 개구부(235)를 관통한다.
색필터(230R, 230G, 230B)는 안료를 포함하는 감광성 유기물로 만들어질 수 있다.
보호막(180)의 상부막(180q) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 박막 트랜지스터(Q)의 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 제2 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(liquid crystal capacitor)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191) 및 이에 연결된 드레인 전극(175)은 주 유지 전극(137) 및 부 유지 전극(133)을 포함하는 유지 전극선(131)과 중첩하여 유지 축전기(storage capacitor)를 이룬다.
화소 전극(191)의 경계 일부는 박막 트랜지스터(Q)를 피하여 꺾이며, 화소 전극(191)의 가장자리와 박막 트랜지스터(Q)는 차광 부재(220) 및 부 유지 전극(133)으로 가려진다. 이때 부 유지 전극(133)의 너비가 차광 부재(220)의 너비보다 넓어서 아래쪽에서 입사되는 조명 장치(backlight unit)의 빛을 효과적으로 막을 수 있다.
화소 전극(191) 및 보호막(180) 위에는 배향막이 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시한 구조에 도 1 및 도 2의 색필터를 적용할 수 있다.
이와 같이 색필터(230R)에 돌출부(232R)를 두면 오정렬이 생기더라도 항상 색필터(230R, 230B)가 중첩하게 되며 이 중첩부에 간격재(320)를 위치시킴으로써 액정층(3)의 두께를 일정하게 유지할 수 있다.
액정층(3)의 두께를 일정하게 하는 다른 방법으로는 간격재(320)가 위치하는 곳에서는 색필터(230R, 230B)가 중첩하지 않도록 하는 방법이 있을 수 있다. 구체 적으로는 한쪽 색필터 또는 양쪽 색필터 모두에 돌출부 대신 안쪽으로 들어간 오목부를 두어 둘 사이의 거리를 떨어뜨리는 것이다. 그런데 이렇게 하면 색필터 사이의 간격이 너무 벌어져서 좁은 홈이 생기고 이 홈에 화소 전극(191)을 형성하기 위하여 적층한 투명 도전체가 들어가서 제거되지 않을 수 있으며 이에 따라 양쪽 화소 전극(191)이 단락될 수 있다.
그러므로 색필터를 중첩하지 않게 하는 것보다는 본 실시예에서처럼 색필터가 반드시 중첩하도록 설계하는 것이 더 나을 수 있다.
특히 도 5에 보면 화소 전극(191)의 왼쪽 아래 모퉁이 부분이 안쪽으로 약간 들어가 있는데, 녹색 색필터(230G)에 돌출부가 있는 도 2의 구조를 적용하면 오정렬이 생기더라도 이 부분에서는 녹색 색필터(230G)와 청색 색필터(230B)가 거리가 멀어져 틈이 생기는 일이 없다. 그러므로 화소 전극(191) 형성 시에 적층하는 투명 도전체가 잔류하여 화소 전극(191)이 서로 단락되는 것을 막을 수 있다.
앞에서 설명한 실시예의 구조는 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 띠 형태로 제1 표시판(200)에 형성되어 있는 구조 등 다른 여러 구조의 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
앞에서 설명한 실시예의 구조는 또한 액정 표시 장치뿐 아니라 간격재를 필요로 하는 다른 표시 장치에도 적용될 수 있다. 이때 앞의 실시예의 액정층(3)은 다른 전기-광학 활성층으로 대체될 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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 액정 표시 장치의 제1 표시판을 VII-VII 선을 따라 자른 단면도이다.
* 도면 부호에 대한 설명 *
3: 액정층 40: 박막
100: 제1 표시판 110: 기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
131: 유지 전극선 133: 부 유지 전극
137: 유지 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체 163, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173: 소스 전극
175, 177: 드레인 전극 180, 180p, 180q: 보호막
185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
200: 제2 표시판 210: 기판
220: 차광 부재
230R, 230R1, 230R2, 230G, 230B: 색필터
232R, 232G, 232R: 돌출부 233R: 함입부
235: 개구부 250: 덮개막
270: 공통 전극 320, 321, 322: 간격재
RP, GP, BP: 화소 영역

Claims (17)

  1. 제1 기판과 그 위에 형성되어 있으며 서로 인접한 제1 및 제2 색필터를 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 표시판과 마주하는 제2 기판 및 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제1 간격재를 포함하는 제2 표시판, 그리고
    상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며,
    상기 제1 색필터는 상기 제2 색필터를 향하여 돌출하여 중첩하는 제1 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 돌출부는 상기 제1 간격재와 마주하며, 상기 제1 간격재보다 크기가 작고,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판은 상기 제1 간격재가 위치하는 곳에서 서로 접하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 표시판은,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 돌출부의 아래에 위치한 제1 박막 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 화소 전극
    을 더 포함하는
    액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 돌출부는 상기 제2 색필터의 위에 위치하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 색필터는 상기 제1 색필터를 향하여 돌출해 있으며 상기 제1 돌출부에 인접한 제2 돌출부를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제1 표시판은 상기 제2 색필터와 인접한 제3 색필터를 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 색필터는 서로 다른 색을 표시하고,
    상기 제2 색필터와 상기 제3 색필터는 동일한 모양을 가지며,
    상기 제1 색필터는 상기 제2 및 제3 색필터와 다른 모양을 가지는
    액정 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 제1 표시판은,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 박막 트랜지스터와 떨어져 있는 제2 박막 트랜지스터, 그리고
    상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 화소 전극
    을 더 포함하고,
    상기 제2 표시판은 상기 제1 간격재와 동일한 높이를 가지며 상기 제2 박막 트랜지스터와 마주하는 제2 간격재를 더 포함하며,
    상기 제2 간격재와 마주하는 상기 제1 표시판 부분은 상기 돌출부보다 높이가 낮은
    액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 색필터 중 하나는 상기 제2 박막 트랜지스터 부근에 위치한 함입부를 가지는 액정 표시 장치.
  9. 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 복수의 박막 트랜지스터, 그리고 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 서로 다른 색을 표시하는 제1, 제2 및 제3 색필터를 포함하는 제1 표시판,
    상기 제1 표시판과 마주하는 제2 표시판,
    상기 제2 표시판 위에 형성되어 있는 간격재, 그리고
    상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 색필터는 서로 다른 색을 표시하고,
    상기 제2 색필터와 상기 제3 색필터는 동일한 모양을 가지며,
    상기 제1 색필터는 상기 제2 및 제3 색필터와 모양이 다른 제1 부분과 상기 제2 및 제3 색필터와 모양이 같은 제2 부분을 포함하고,
    상기 간격재는 상기 제1 부분과 중첩하며, 상기 제1 부분보다 크기가 큰 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 박막 트랜지스터 부근에 위치하는 액정 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에서,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판은 상기 제1 색필터의 제1 부분 부근에서 서로 접하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 제2 색필터와 중첩하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제2 색필터는 상기 제1 색필터의 제1 부분 쪽으로 돌출한 돌출부를 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제9항에서,
    상기 제1 색필터의 제1 부분은 상기 제2 및 제3 색필터와 떨어져 있는 액정 표시 장치.
  17. 삭제
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