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KR102294835B1 - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102294835B1
KR102294835B1 KR1020150006325A KR20150006325A KR102294835B1 KR 102294835 B1 KR102294835 B1 KR 102294835B1 KR 1020150006325 A KR1020150006325 A KR 1020150006325A KR 20150006325 A KR20150006325 A KR 20150006325A KR 102294835 B1 KR102294835 B1 KR 102294835B1
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 복수의 데이터선, 상기 복수의 데이터선 중 이웃한 제1 데이터선과 제2 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제1 색필터, 상기 제1 데이터선과 이웃하는 제3 데이터선과 중첩하고 상기 제1 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터와 동일한 색을 나타내는 제1 더미 색필터, 그리고 상기 제1 데이터선과 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 색필터와 다른 색을 나타내는 제2 색필터를 포함하고, 상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께보다 작고, 상기 제2 색필터는 상기 제1 더미 색필터의 위에 위치한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 장치는 일반적으로 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소 및 복수의 신호선이 구비된 표시판, 계조 기준 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 그리고 계조 기준 전압을 이용하여 복수의 계조 전압을 생성하고 생성된 계조 전압 중 입력 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 신호로서 데이터선에 인가하는 데이터 구동부 등을 포함한다.
이 중 액정 표시 장치는 화소 전극 및 공통 전극과 같은 전기장 생성 전극이 구비된 적어도 하나의 표시판과 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 화소 전극 및 공통 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻을 수 있다.
화소 전극과 공통 전극의 두 전기장 생성 전극은 마주하는 두 표시판에 각각 구비되어 있을 수도 있고, 두 전기장 생성 전극이 모두 하나의 표시판에 위치할 수도 있다. 마주하는 두 표시판 중 한 표시판에는 전기장 생성 전극 중 데이터 전압을 인가받는 화소 전극과 복수의 박막 트랜지스터가 행렬의 형태로 배열되어 있을 수 있고, 다른 한 표시판에는 적색, 녹색 및 청색 등의 기본색을 나타내는 색필터와 화소 사이의 빛샘을 막을 수 있는 차광 부재가 형성되어 있을 수 있다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치에서 화소 전극 및 박막 트랜지스터와 색필터 또는 차광 부재가 서로 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색필터 사이 또는 화소 전극과 차광 부재 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위하여 차광 부재를 화소 전극 및 박막 트랜지스터와 동일한 표시판에 형성하는 구조가 제안되었고, 이 경우 색필터도 화소 전극과 동일한 표시판에 형성될 수 있다. 이와 같이 차광 부재를 화소 전극 및 박막 트랜지스터가 형성된 표시판에 함께 형성함으로써 액정 표시 장치의 고개구율 및 고투과율을 가능하게 할 수 있다.
화소 전극과 공통 전극을 데이터선 등의 신호선과 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하나의 표시판에 구비할 수 있다.
화소 전극과 공통 전극 등의 전기장 생성 전극을 데이터선 등의 신호선과 동일한 기판 위에 형성하는 구조에서 데이터선과 전기장 생성 전극 간의 용량성 결합에 의해 크로스토크가 발생하고 전기장이 왜곡되어 빛샘이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 전기장 생성 전극과 데이터선 사이에 유기막을 개재시키기도 하나 유기막의 재료 비용, 유기막 형성을 위한 마스크 및 공정 추가, 유기막 물질의 다른 층으로의 침투에 의한 영향, 그리고 유기막에 의한 투과율 감소 등의 단점이 많다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유기막을 사용하지 않으면서 전기장 생성 전극과 데이터선 사이의 기생 용량에 표시 불량 및 빛샘을 방지하고 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 제조 공정을 간단히 하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 복수의 데이터선, 상기 복수의 데이터선 중 이웃한 제1 데이터선과 제2 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제1 색필터, 상기 제1 데이터선과 이웃하는 제3 데이터선과 중첩하고 상기 제1 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터와 동일한 색을 나타내는 제1 더미 색필터, 그리고 상기 제1 데이터선과 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 색필터와 다른 색을 나타내는 제2 색필터를 포함하고, 상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께보다 작고, 상기 제2 색필터는 상기 제1 더미 색필터의 위에 위치한다.
상기 복수의 데이터선은 상기 제1 데이터선과 인접하는 제4 데이터선을 더 포함하고, 상기 제3 데이터선과 상기 제4 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 및 제2 색필터와 다른 색을 나타내는 제3 색필터를 더 포함하고, 상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 위에 위치할 수 있다.
상기 제2 색필터의 가장자리와 상기 제3 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제1 더미 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다.
상기 제3 데이터선의 폭은 상기 제1 데이터선 및/또는 상기 제2 데이터선의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 데이터선과 중첩하고 상기 제3 색필터와 이격되어 있으며 상기 제3 색필터와 동일한 색을 나타내는 제2 더미 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 더미 색필터는 상기 제1 색필터 위에 위치하고 상기 제2 색필터 아래에 위치할 수 있다.
상기 제1 색필터의 가장자리와 상기 제2 색필터의 가장자리는 상기 제1 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제2 더미 색필터의 두께는 상기 제3 색필터의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다.
상기 제1 데이터선 및/또는 제3 데이터선의 폭은 상기 제2 데이터선 및/또는 상기 제4 데이터선의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제2 데이터선과 중첩하고 상기 제2 색필터와 이격되어 있으며 상기 제2 색필터와 동일한 색을 나타내는 제3 더미 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 더미 색필터는 상기 제1 색필터 위에 위치할 수 있다.
상기 제1 색필터의 가장자리는 상기 제2 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제3 더미 색필터의 두께는 상기 제2 색필터의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다.
상기 제2 데이터선 및/또는 제4 데이터선의 폭은 상기 제1 데이터선 및/또는 상기 제3 데이터선의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 복수의 데이터선은 상기 제1 데이터선과 인접하는 제4 데이터선을 더 포함하고, 상기 제3 데이터선과 상기 제4 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 및 제2 색필터와 다른 색을 나타내는 제3 색필터를 더 포함하고, 상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 아래에 위치할 수 있다.
상기 제2 색필터의 가장자리와 상기 제3 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩할 수 있다.
상기 제1 및 제2 색필터 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 복수의 데이터선을 형성하는 단계, 상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제1 색필터용 물질을 도포하고 하프톤 영역을 포함하는 광마스크를 이용해 노광하여 상기 복수의 데이터선 중 이웃한 제1 데이터선과 제2 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제1 색필터, 그리고 상기 제1 데이터선과 이웃하는 제3 데이터선과 중첩하고 상기 제1 색필터와 이격되어 있는 제1 더미 색필터를 형성하는 단계, 그리고 상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제2 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제1 데이터선과 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 더미 색필터 위에 위치하는 제2 색필터를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 더미 색필터는 상기 광마스크의 상기 하프톤 영역에 대응하여 형성된다.
상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제3 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제1 데이터선과 인접하는 제4 데이터선 및 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제3 색필터를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 위에 위치할 수 있다.
상기 제3 색필터를 형성하는 단계는 상기 제1 데이터선과 중첩하고 상기 제3 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제2 더미 색필터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 더미 색필터는 상기 제2 색필터 아래에 위치할 수 있다.
상기 제2 색필터를 형성하는 단계는 상기 제2 데이터선과 중첩하고 상기 제2 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제3 더미 색필터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제3 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제1 데이터선과 인접하는 제4 데이터선 및 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제3 색필터를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 아래에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 유기막을 사용하지 않으면서 전기장 생성 전극과 데이터선 사이의 기생 용량에 의한 표시 불량 및 빛샘을 방지하고 표시 장치의 제조 비용을 낮추고 제조 공정을 간단히 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 2는 도 1의 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 한 공정에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 7에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 8에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 한 공정에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 11에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 12에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이다.
그러면 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 경우 뿐만 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 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 예를 들어 액정 표시 장치로서 적어도 하나의 표시판(100, 200) 및 액정층(3)을 포함할 수 이 있다. 본 실시예에서는 액정 표시 장치가 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함하는 예를 주로 설명하겠으나 표시 장치의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 액정 표시 장치의 하나의 표시판 및 액정층을 포함할 수도 있다.
먼저 상부 표시판(200)에 대해 설명하면, 상부 표시판(200)은 유리, 플라스틱 등을 포함하는 기판(210)을 포함하며, 기판(210) 위에는 배향막(21)이 도포되어 있을 수 있다. 배향막(21)은 수평 배향막일 수 있다. 배향막(21)은 일정한 방향으로 러빙되어 있을 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배향막(21)은 광반응 물질을 포함하여 광배향될 수도 있다.
다음 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 끝부분(129)을 포함할 수 있다. 게이트 도전체는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트 도전체는 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 도전체 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 위치한다. 반도체(154)는 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 위치할 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략될 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173) 및 끝부분(179)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차할 수 있다.
데이터선(171) 투과율 향상을 위해 주기적으로 굴곡되어 있을 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 각 데이터선(171)은 한 화소(PX)의 가로 중심선(도시하지 않음)에 대응하는 부분에서 꺾일 수 있다. 이때 데이터선(171)의 대부분이 세로 방향과 이루는 각은 대략 5도 내지 7도일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 데이터선(171)은 가로 중심선 부근에서 적어도 한 번 더 꺾일 수도 있으며, 이 경우 가로 중심선 부근의 데이터선(171)이 세로 방향과 이루는 각은 대략 7도 내지 대략 15도일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
데이터선(171)은 소스 전극(173)을 포함한다. 도 1에 도시한 실시예에 따르면, 소스 전극(173)은 데이터선(171)으로부터 돌출되지 않고 데이터선(171)과 동일선 상에 위치할 수 있다.
드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 마주한다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 대체로 나란하게 뻗는 막대형 부분과 그 반대쪽의 확장부를 포함할 수 있다.
데이터 도전체는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있으며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터 도전체, 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 절연층(180a)이 위치한다. 제1 절연층(180a)은 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
제1 절연층(180a) 위에는 복수의 색필터(230a, 230b)가 위치할 수 있다. 색필터(230a, 230b)는 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색, 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta)의 삼원색, 또는 사원색 등을 들 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 색필터(230a, 230b)는 이러한 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다. 각 색필터(230a, 230b)는 화소열 또는 화소행을 따라 길게 뻗도록 형성될 수 있다. 색필터(230a, 230b)는 유기 물질을 포함할 수 있다. 이때 색필터(230a, 230b)의 유전율은 대략 4 미만의 저유전율을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 대체로 세로 방향으로 뻗는 데이터선(171)을 기준으로 양쪽에 두 화소(PX)의 서로 다른 색을 나타내는 제1 색필터(230a) 및 제2 색필터(230b)가 각각 위치한다. 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 인접한 가장자리는 각각 데이터선(171)과 중첩하며 데이터선(171) 상부에 위치한다. 따라서 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 각각은 이웃한 데이터선(171) 사이의 영역을 가로 방향으로 모두 덮을 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 제1 색필터(230a)와 제2 색필터(230b)는 데이터선(171) 상부에서 서로 일부분 중첩할 수도 있고 도 4에 도시한 바와 같이 중첩하지 않을 수도 있다. 인접한 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)가 데이터선(171) 상부에서 어느 정도 중첩하거나 중첩하지 않는 것은 표시 장치의 제조 공정상 산포에 따른 정렬 오차에 따라 달라질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 하나의 데이터선(171)의 위 및 공통 전극(270) 아래에는 더미 색필터(230cd)가 위치한다. 더미 색필터(230cd)는 데이터선(171) 상부에서 서로 중첩하거나 인접한 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 아래 또는 위에 위치할 수 있다.
더미 색필터(230cd)는 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)와 다른 색을 나타낸다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 화소(PX) 중 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)를 포함하지 않는 화소(PX)는 더미 색필터(230cd)와 동일한 색을 나타내는 제3 색필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 제3 색필터도 이웃한 데이터선(171) 사이의 영역을 가로 방향으로 모두 덮을 수 있다.
더미 색필터(230cd)의 두께는 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 각각의 두께보다 작을 수 있다. 더 구체적으로 더미 색필터(230cd)의 두께는 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 각각의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다. 더미 색필터(230cd)도 유기 물질을 포함할 수 있다. 이때 더미 색필터(230cd)의 유전율은 대략 4 미만의 저유전율을 가질 수 있다.
더미 색필터(230cd)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)이 영역 내에 위치할 수 있다. 즉, 더미 색필터(230cd)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)의 양쪽 가장자리 사이에 위치할 수 있다.
제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 및 더미 색필터(230cd) 위에는 제2 절연층(180b)이 위치한다. 제2 절연층(180b)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 색필터(230a, 230b)에 대한 덮개막으로서 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공할 수 있다. 제2 절연층(180b)은 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 안료 등의 불순물이 액정층(3)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제2 절연층(180b) 위에는 공통 전극(270)이 위치할 수 있다. 공통 전극(270)은 면형으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있다. 이웃한 화소(PX)에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어 일정한 크기의 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
공통 전극(270)은 드레인 전극(175)의 일부에 대응하는 영역에 형성되어 있는 개구부(273)를 가질 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있는 제3 절연층(180c)이 위치할 수 있다.
제1 절연층(180a), 제2 절연층(180b) 및 제3 절연층(180c)은 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185a) 데이터선(171)의 끝부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(187)을 포함한다. 접촉 구멍(185a)은 공통 전극(270)의 개구부(273) 안에 위치할 수 있다. 즉, 공통 전극(270)의 개구부(273)는 접촉 구멍(185a)을 둘러쌀 수 있다.
제1 절연층(180a), 제2 절연층(180b), 제3 절연층(180c), 그리고 게이트 절연막(140)은 게이트선(121)의 끝부분(129)을 드러내는 접촉 구멍(182)을 포함할 수 있다.
제3 절연층(180c) 위에는 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82, 87)가 위치한다.
화소 전극(191)은 공통 전극(270)과 중첩하는 복수의 가지 전극(192)을 포함할 수 있다. 이웃하는 가지 전극(192) 사이는 전극이 제거된 슬릿(92)이 형성된다. 화소 전극(191)의 가지 전극(192)은 데이터선(171)에 대체로 나란하게 뻗을 수 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185a)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가받을 수 있다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉 구멍(182)을 통해 게이트선(121)의 끝부분(129)과 연결되고, 접촉 보조 부재(87)는 접촉 구멍(187)을 통해 데이터선(171)의 끝부분(179)과 연결된다.
화소 전극(191)과 접촉 보조 부재(82, 87)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 적층 위치는 서로 바뀔 수도 있다. 즉, 제2 절연층(180b) 위에 화소 전극(191)이 위치하고, 그 위에 제3 절연층(180c)이 위치하고, 그 위에 공통 전극(270)이 위치할 수도 있다. 이 경우 제3 절연층(180c)에는 접촉 구멍(185a)이 형성되지 않을 수 있으며, 공통 전극(270)도 개구부(273)를 가지지 않을 수 있다. 또한 화소 전극(191)이 화소(PX) 영역을 대부분 채우는 면형일 수 있고, 공통 전극(270)이 화소 전극(191)과 중첩하는 복수의 가지 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 배향막(11)이 도포되어 있을 수 있다. 배향막(11)은 수평 배향막일 수 있다. 배향막(11)은 일정한 방향으로 러빙되어 있을 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배향막(11)은 광반응 물질을 포함하여 광배향될 수도 있다.
화소 전극(191) 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치할 수 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소(PX) 사이의 빛샘을 막을 수 있다. 차광 부재(220)는 블랙 카본(black carbon) 등의 안료를 포함할 수 있으며, 감광성의 유기 물질을 포함할 수 있다.
도 2에서는 차광 부재(220)가 배향막(11) 위에 위치하는 것으로 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 차광 부재(220) 및 화소 전극(191 위에 배향막(11)이 도포되어 있을 수도 있다.
차광 부재(220)는 스페이서(221)와 메인 차광부(222)를 포함할 수 있다.
스페이서(221)는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이의 이격 거리를 유지할 수 있다.
메인 차광부(222)는 스페이서(221) 부분보다 작은 두께를 가진다. 메인 차광부(222)는 게이트선(121)을 덮으며 게이트선(121)과 대체로 나란하게 뻗는 제1 차광부(222a), 그리고 데이터선(171)을 덮으며 데이터선(171)과 대체로 나란하게 뻗는 제2 차광부(222b)를 포함할 수 있다. 제1 차광부(222a)는 박막 트랜지스터를 덮는 부분을 포함하며, 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185a)을 덮는 부분을 포함할 수 있다. 데이터선(171)이 차광 부재 역할을 할 경우 제2 차광부(222b)는 생략될 수 있다.
액정층(3)은 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(도시하지 않음)를 포함한다. 액정 분자는 액정층(3)에 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 표시판(100, 200)에 평행하게 배향되어 있을 수 있고, 이 경우 액정 분자는 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자는 그 장축 방향이 하부 표시판(100)으로부터 상부 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 비틀린 구조를 가진 네마틱 액정 분자일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액정 분자는 액정층(3)에 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 표시판(100, 200)에 대체로 수직하게 배향되어 있을 수 있고, 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이 경우 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 배치 및 구조 등은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 다르게 바뀔 수 있다.
화소 전극(191)은 박막 트랜지스터를 통해 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 공통 전압(Vcom)을 인가 받을 수 있다. 그러면, 두 전기장 생성 전극으로서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자가 재배열된다. 재배열된 액정 분자를 통해 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라지고, 원화는 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에 따른 화소 전극(191)의 가지 전극(192)은 공통 전극(270)과 함께 액정층(3)에 프린지 필드를 형성하여 액정 분자의 배열 방향을 결정할 수 있다. 따라서 본 발명의 한 실시예와 같이 한 화소 전극(191)이 포함하는 가지 전극(192)이 서로 다른 방향의 기울기를 가지는 경우 액정 분자의 기울어지는 방향이 다양하게 되어 액정 표시 장치의 기준 시야각을 크게 할 수 있다.
본 발명의 한 실시예와 같이 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 및 차광 부재(220)를 박막 트랜지스터와 함께 하부 표시판(100)에 위치시킴으로써 차광 부재(220) 및 색필터(230a, 230b)와 화소 전극(191) 및 박막 트랜지스터 사이의 정렬을 맞추기 용이하여 공정 산포에 따른 정렬 오차를 줄일 수 있다. 따라서 이들 구성 요소 간의 오정렬에 따른 액정 표시 장치의 빛샘이나 투과율 저하를 방지할 수 있고 투과율을 높일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 색필터(230a)와 제2 색필터(230b)가 데이터선(171) 상부에서 서로 중첩하는 경우에는 제1 및 제2 색필터(230a, 203b)의 중첩 부분이 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에 개재되므로 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 정전 용량을 줄여줄 수 있다. 따라서 데이터선(171)을 따라 전달되는 데이터 신호와의 커플링에 의해 공통 전극(270)의 공통 전압(Vcom)이 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 특히 데이터 신호의 극성이 적어도 한 프레임마다 반전되거나 한 프레임 중에서도 행반전되는 경우 데이터 신호의 변화에 따라 공통 전극(270)의 공통 전압(Vcom)의 레벨이 바뀌면 각 화소(PX)가 나타내고자 하는 정상적인 휘도를 나타낼 수 없어 얼룩과 같은 표시 불량이 발생할 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 용량이 작아지므로 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 커플링에 의한 얼룩 등의 표시 불량을 방지할 수 있다.
특히 도 4에 도시한 바와 같이 공정 산포에 의한 정렬 오차가 발생하여 데이터선(171) 상부에서 인접한 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)가 이격되거나 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 중첩 면적이 작으면 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 용량이 커질 수 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예에 따르면 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)가 인접하거나 중첩하는 데이터선(171) 상부 및 공통 전극(270) 하부에 더미 색필터(230cd)가 위치하므로 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 가장자리가 이격되거나 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 중첩 면적이 충분하지 않아도 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 정전 용량을 낮출 수 있다. 따라서 데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 커플링에 의한 공통 전압(Vcom)의 흔들림을 막을 수 있고 이에 따른 표시 불량을 방지할 수 있다.
또한 데이터선(171)과 인접한 화소 전극(191) 사이의 크로스토크를 줄여 전기장 왜곡에 의한 빛샘도 줄일 수 있다. 따라서 더미 색필터(230cd)가 위치하는 데이터선(171)의 폭을 더욱 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 종래 기술과 같이 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에 유기 물질을 포함하는 유기막을 삽입할 필요가 없으므로 유기막의 재료 비용을 줄일 수 있고, 유기막 형성을 위한 마스크 및 공정을 추가할 필요가 없어 제조 비용 및 제조 공정을 간단히 할 수 있고, 유기막에 의한 투과율이 감소될 염려도 없고, 유기막의 유기 물질에 의한 액정층(3)의 등의 오염을 방지할 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 두 화소 사이의 경계 및 그 주변의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 데이터선(171), 그리고 데이터선(171) 상부에 위치하는 복수의 색필터(230a, 230b, 230c) 및 적어도 하나의 더미 색필터(230cd)을 포함한다. 제1 색필터(230a), 제2 색필터(230b), 그리고 제3 색필터(230c)는 서로 다른 색을 나타낼 수 있으며, 예를 들어 차례대로 적색, 녹색, 그리고 청색을 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 서로 바뀔 수도 있고 다른 색을 나타낼 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 세 종류의 색필터를 예로 들어 설명하겠으나 이에 한정되는 것은 아니고, 네 종류 이상의 색필터를 포함하는 표시 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 데이터선(171) 상부에는 서로 인접한 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)와 데이터선(171) 사이 또는 제1 및 제2 색필터(230a, 230b) 위에 더미 색필터(230cd)가 위치할 수 있다. 본 실시예에서는 더미 색필터(230cd)가 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)와 데이터선(171) 사이에 위치하는 예를 도시한다. 더미 색필터(230cd)는 제3 색필터(230c)와 실질적으로 동일한 색을 나타내는 안료를 포함할 수 있다.
제2 및 제3 색필터(230b, 230c) 사이 및/또는 제3 및 제1 색필터(230c, 230a) 사이에 대응하는 데이터선(171) 위에는 더미 색필터가 형성되지 않을 수 있다. 이 경우 제2 및 제3 색필터(230b, 230c) 사이에 위치하는 데이터선(171)의 폭(W2) 및/또는 제3 및 제1 색필터(230c, 230a) 사이에 위치하는 데이터선(171)의 폭(W3)은 더미 색필터(230cd)와 중첩하는 데이터선(171)의 폭(W1)보다 클 수 있다.
도 6을 참조하면, 더미 색필터가 상부에 위치하지 않는 데이터선(171)의 상부에서 제1 색필터(230a)와 제2 색필터(230b)가 모두 데이터선(171)과 중첩하여야 하므로 부분폭(W11)과 부분폭(W13)의 최소한의 마진이 필요하다. 또한 데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 기생 용량을 줄이기 위해 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)가 데이터선(171) 상부에서 중첩하여야 하므로 제1 및 제2 색필터(230a, 230b)의 중첩을 위한 부분폭(W12)의 최소한의 마진 또한 필요하다. 따라서 본 발명의 한 실시예와 같은 더미 색필터가 상부에 위치하지 않는 데이터선(171)의 폭(W2, W3)은 더미 색필터(230cd)가 위치하는 데이터선(171)의 폭(W1)보다 클 수 있다.
또한 더미 색필터가 상부에 위치하지 않는 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX) 사이의 기생 용량 값이 상대적으로 커지므로 화소(PX) 사이의 빛샘을 차단하기 위해 그 폭(W2, W3)이 넓어질 필요가 있다.
그러나 더미 색필터(230cd)가 위치하는 데이터선(171)은 더미 색필터(230cd)가 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX)의 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270) 사이의 기생 용량을 줄일 수 있으므로 도 6에 도시한 부분폭(W12)을 위한 마진을 생략할 수 있다. 따라서 데이터선(171)의 폭(W1)을 더 줄일 수 있다. 또한 더미 색필터(230cd)에 의해 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX) 사이의 기생 용량 값을 줄일 수 있으므로 데이터선(171)의 폭(W1)을 그만큼 줄일 수 있다. 이에 따라 화소(PX)의 개구율 및 투과율을 높일 수 있고 고해상도 표시 장치를 용이하게 설계할 수 있다.
이 밖에 앞에서 설명한 도 1 내지 도 4에 도시한 실시예에 따른 표시 장치의 여러 특징이 도 5 및 도 6에 도시한 실시예에 따른 표시 장치에도 그대로 적용될 수 있으므로 도시된 각 구성 요소의 상세한 설명은 생략한다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 한 공정에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 7에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 8에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이다.
먼저 도 1 및 도 2와 함께 도 7을 참조하면, 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체, 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)를 형성한 후, 금속 등의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체를 형성한다. 앞에서 설명한 바와 같이 이웃한 두 개의 데이터선(171)의 폭은 서로 실질적으로 동일할 수 있고, 이들 두 데이터선(171)과 이웃한 다른 데이터선(171)의 폭은 이웃한 두 개의 데이터선(171)의 폭보다 작을 수 있다.
이어서, 데이터선(171) 위에 제3 색필터(230c)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 복수의 제3 색필터(230c) 및 더미 색필터(230cd)를 형성한다. 더미 색필터(230cd)는 폭이 상대적으로 작은 데이터선(171) 상부에 위치할 수 있다. 제3 색필터(230c)는 두 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 도포될 수 있다. 제3 색필터(230c)와 더미 색필터(230cd)는 서로 이격되어 있으며 서로 다른 데이터선(171) 위에 위치한다.
더미 색필터(230cd)의 두께는 제3 색필터(230c)의 두께보다 작게 형성되는데, 사진 공정 시 사용되는 광마스크는 제3 색필터(230c)가 형성될 영역에 대응하는 투명 영역, 그리고 더미 색필터(230cd)가 형성될 영역에 대응하는 하프톤 영역 또는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다. 제3 색필터용 물질이 제거되어야 하는 곳의 광마스크는 불투명한 영역을 포함할 수 있다. 이 경우 제3 색필터용 물질은 빛에 조사되면 남는 부분이 되는 음의 감광성을 가질 수 있다. 이와 달리 제3 색필터용 물질이 양의 감광성을 가지는 경우에는 위에서 설명한 광마스크의 투명도는 반대로 바뀔 수 있다.
다음 도 8을 참조하면, 제3 색필터(230c)와 다른 색을 나타내는 제1 색필터(230a)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 이웃한 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 위치하는 복수의 제1 색필터(230a)를 형성한다. 제1 색필터(230a)의 가장자리는 더미 색필터(230cd)와 적어도 일부 중첩할 수 있다.
다음 도 9를 참조하면, 제1 및 제3 색필터(230a, 230c)와 다른 색을 나타내는 제2 색필터(230b)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 이웃한 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 위치하는 복수의 제2 색필터(230b)를 형성한다. 제2 색필터(230b)의 가장자리는 더미 색필터(230cd)와 적어도 일부 중첩할 수도 있고 중첩하지 안을 수도 있다.
이제 앞에서 설명한 도 1 내지 도 5와 함께 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 5에 도시한 실시예에 따른 표시 장치와 대부분 동일하나 더미 색필터(230ad)를 더 포함할 수 있다.
더미 색필터(230ad)는 더미 색필터(230cd)가 위치하지 않는 데이터선(171)의 상부, 예를 들어 제2 색필터(230b)와 제3 색필터(230c) 사이의 데이터선(171) 상부 및 공통 전극(270) 하부에 위치할 수 있다.
더미 색필터(230ad)는 제3 색필터(230c) 위에 위치하며 제2 색필터(230b) 아래에 위치할 수 있으며, 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)가 서로 이격되어 있는 경우에는 제2 및 제3 색필터(230b, 230c) 사이에 위치하는 부분을 포함할 수도 있다.
더미 색필터(230ad)는 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)와 다른 색을 나타낸다. 예를 들어 더미 색필터(230ad)는 제1 색필터(230a)와 동일한 색을 나타낼 수 있다. 더미 색필터(230ad)의 두께는 제1 내지 제3 색필터(230a, 230b, 230c) 각각의 두께보다 작을 수 있다. 더 구체적으로 더미 색필터(230ad)의 두께는 1 내지 제3 색필터(230a, 230b, 230c) 각각의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다. 더미 색필터(230ad)도 유기 물질을 포함할 수 있다. 이때 더미 색필터(230ad)의 유전율은 대략 4 미만의 저유전율을 가질 수 있다.
더미 색필터(230ad)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)이 영역 내에 위치할 수 있다. 즉, 더미 색필터(230ad)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)의 양쪽 가장자리 사이에 위치할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 공정 산포에 의한 정렬 오차가 발생하여 데이터선(171) 상부에서 인접한 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)가 이격되거나 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)의 중첩 면적이 작으면 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 용량이 커질 수 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예에 따르면 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)가 인접하거나 중첩하는 데이터선(171) 상부 및 공통 전극(270) 하부에 더미 색필터(230ad)가 위치하므로 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)의 가장자리가 이격되거나 제2 및 제3 색필터(230b, 230c)의 중첩 면적이 충분하지 않아도 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 정전 용량을 낮출 수 있다. 따라서 데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 커플링에 의한 공통 전압(Vcom)의 흔들림을 막을 수 있고 이에 따른 표시 불량을 방지할 수 있다.
또한 데이터선(171)과 인접한 화소 전극(191) 사이의 크로스토크를 줄여 전기장 왜곡에 의한 빛샘도 줄일 수 있다. 따라서 더미 색필터(230ad)가 위치하는 데이터선(171)의 폭을 더욱 줄일 수 있다.
더미 색필터(230cd, 230ad)가 형성되어 있지 않은 데이터선(171)의폭(W3)은 더미 색필터(230cd, 230ad)와 중첩하는 데이터선(171)의 폭(W1, W2)보다 클 수 있다.
데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 기생 용량을 줄이기 위해 제1 및 제3 색필터(230a, 230c)가 데이터선(171) 상부에서 중첩하여야 하므로 제1 및 제3 색필터(230a, 230c)의 중첩을 위한 최소한의 마진 영역이 필요하므로 더미 색필터(230cd, 230ad)가 위치하지 않는 데이터선(171)의 폭(W3)은 더미 색필터(230cd, 230ad)가 위치하는 데이터선(171)의 폭(W1, W2)보다 클 수 있다.
그러나 더미 색필터(230ad)가 위치하는 데이터선(171)은 더미 색필터(230ad)가 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX)의 화소 전극(191) 또는 공통 전극(270) 사이의 기생 용량을 줄일 수 있으므로 데이터선(171)의 폭(W2)을 더 줄일 수 있다. 또한 더미 색필터(230ad)에 의해 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX) 사이의 기생 용량 값을 줄일 수 있으므로 데이터선(171)의 폭(W2)을 그만큼 줄일 수 있다. 이에 따라 화소(PX)의 개구율 및 투과율을 높일 수 있고 고해상도 표시 장치를 용이하게 설계할 수 있다.
이 밖에 앞에서 설명한 실시예의 여러 특징 및 효과가 본 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 10에 도시한 실시예에서 더미 색필터(230cd)는 생략될 수도 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 한 공정에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 11에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이고, 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 공정 중 도 12에 도시한 공정 다음 단계에서 표시 장치의 중간 제조물의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 앞에서 설명한 도 7 내지 도 9에 도시한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법과 대부분 동일하므로 차이점을 중심으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 기판(110) 위에 금속 등의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체를 형성한다. 이웃한 두 개의 데이터선(171)의 폭은 서로 실질적으로 동일할 수 있고, 이들 두 데이터선(171)과 이웃한 다른 데이터선(171)의 폭은 이웃한 두 개의 데이터선(171)의 폭보다 클 수 있다.
이어서, 데이터선(171) 위에 제3 색필터(230c)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 복수의 제3 색필터(230c) 및 더미 색필터(230cd)를 형성한다. 더미 색필터(230cd)는 폭이 상대적으로 작은 데이터선(171) 상부에 위치할 수 있다. 제3 색필터(230c)는 두 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 도포될 수 있다. 제3 색필터(230c)와 더미 색필터(230cd)는 서로 이격되어 있으며 서로 다른 데이터선(171) 위에 위치한다.
더미 색필터(230cd)의 두께는 제3 색필터(230c)의 두께보다 작게 형성되는데, 사진 공정 시 사용되는 광마스크는 제3 색필터(230c)가 형성될 영역에 대응하는 투명 영역, 그리고 더미 색필터(230cd)가 형성될 영역에 대응하는 하프톤 영역 또는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다. 제3 색필터용 물질이 제거되어야 하는 곳의 광마스크는 불투명한 영역을 포함할 수 있다.
다음 도 12를 참조하면, 제3 색필터(230c)와 다른 색을 나타내는 제1 색필터(230a)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 이웃한 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 위치하는 복수의 제1 색필터(230a) 및 더미 색필터(230ad)를 형성한다. 제1 색필터(230a)의 가장자리는 더미 색필터(230cd)와 적어도 일부 중첩할 수 있다. 더미 색필터(230ad)는 제3 색필터(230c)의 가장자리와 중첩할 수도 있고 실질적으로 중첩하지 않을 수도 있다.
더미 색필터(230ad)의 두께는 제1 색필터(230a)의 두께보다 작게 형성되는데, 사진 공정 시 사용되는 광마스크는 제1 색필터(230a)가 형성될 영역에 대응하는 투명 영역, 그리고 더미 색필터(230ad)가 형성될 영역에 대응하는 하프톤 영역 또는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다. 제1 색필터용 물질이 제거되어야 하는 곳의 광마스크는 불투명한 영역을 포함할 수 있다.
다음 도 13을 참조하면, 제1 및 제3 색필터(230a, 230c)와 다른 색을 나타내는 제2 색필터(230b)용 물질을 도포하고 사진 공정 등의 방법으로 패터닝하여 이웃한 데이터선(171) 사이에 위치하는 화소(PX)에 위치하는 복수의 제2 색필터(230b)를 형성한다. 제2 색필터(230b)의 한쪽 가장자리는 더미 색필터(230cd)와 적어도 일부 중첩할 수 있고, 다른 쪽 가장자리는 더미 색필터(230ad)와 적어도 일부 중첩할 수도 있고 중첩하지 않을 수도 있다.
이제 앞에서 설명한 도 1 내지 도 5와 함께 도 14를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 이웃한 네 화소에 대한 개략적인 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 10에 도시한 실시예에 따른 표시 장치와 대부분 동일하나 더미 색필터(230bd)를 더 포함할 수 있다.
더미 색필터(230bd)는 더미 색필터(230cd, 230ad)가 위치하지 않는 데이터선(171)의 상부, 예를 들어 제3 색필터(230c)와 제1 색필터(230a) 사이의 데이터선(171) 상부 및 공통 전극(270) 하부에 위치할 수 있다.
더미 색필터(230bd)는 제3 색필터(230c) 및 제1 색필터(230a) 위에 위치할 수 있으며, 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)가 서로 이격되어 있는 경우에는 제3 및 제1 색필터(230c, 230a) 사이에 위치하는 부분을 포함할 수도 있다.
더미 색필터(230bd)는 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)와 다른 색을 나타낸다. 예를 들어 더미 색필터(230bd)는 제2 색필터(230b)와 동일한 색을 나타낼 수 있다. 더미 색필터(230bd)의 두께는 제1 내지 제3 색필터(230a, 230b, 230c) 각각의 두께보다 작을 수 있다. 더 구체적으로 더미 색필터(230bd)의 두께는 제1 내지 제3 색필터(230a, 230b, 230c) 각각의 두께의 대략 1/2보다 작을 수 있다. 더미 색필터(230bd)도 유기 물질을 포함할 수 있다. 이때 더미 색필터(230bd)의 유전율은 대략 4 미만의 저유전율을 가질 수 있다.
더미 색필터(230bd)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)이 영역 내에 위치할 수 있다. 즉, 더미 색필터(230bd)의 양쪽 가장자리는 하부의 데이터선(171)의 양쪽 가장자리 사이에 위치할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 공정 산포에 의한 정렬 오차가 발생하여 데이터선(171) 상부에서 인접한 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)가 이격되거나 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)의 중첩 면적이 작으면 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 용량이 커질 수 있다. 그러나 본 발명의 한 실시예에 따르면 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)가 인접하거나 중첩하는 데이터선(171) 상부 및 공통 전극(270) 하부에 더미 색필터(230bd)가 위치하므로 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)의 가장자리가 이격되거나 제3 및 제1 색필터(230c, 230a)의 중첩 면적이 충분하지 않아도 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이의 기생 정전 용량을 낮출 수 있다. 따라서 데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 커플링에 의한 공통 전압(Vcom)의 흔들림을 막을 수 있고 이에 따른 표시 불량을 방지할 수 있다.
또한 데이터선(171)과 인접한 화소 전극(191) 사이의 크로스토크를 줄여 전기장 왜곡에 의한 빛샘도 줄일 수 있다. 따라서 더미 색필터(230bd)가 위치하는 데이터선(171)의 폭을 더욱 줄일 수 있다.
본 실시예에 따른 모든 데이터선(171) 상부에 더미 색필터(230cd, 230ad, 230bd)가 위치하므로 모든 데이터선(171)의 폭(W1, W2, W3)을 작게 줄일 수 있다. 데이터선(171)과 공통 전극(270)과의 기생 용량을 줄이기 위해 인접한 색필터(230a, 230b, 230c)가 데이터선(171)에서 중첩하지 않아도 더미 색필터(230cd, 230ad, 230bd)가 데이터선(171)과 공통 전극(270) 사이에 위치하므로 데이터선(171)의 폭(W1, W2, W3)을 줄일 수 있는 여유가 생긴다. 또한 더미 색필터(230cd, 230ad, 230bd)에 의해 데이터선(171)과 이웃한 화소(PX) 사이의 기생 용량 값을 줄일 수 있으므로 데이터선(171)의 폭(W1, W2, W3)을 그만큼 더 줄일 수 있다. 이에 따라 화소(PX)의 개구율 및 투과율을 높일 수 있고 고해상도 표시 장치를 용이하게 설계할 수 있다.
모든 데이터선(171)의 폭(W1, W2, W3)은 실질적으로 서로 동일할 수 있다.
이 밖에 앞에서 설명한 실시예의 여러 특징 및 효과가 본 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 14에 도시한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 앞에서 설명한 도 11 내지 도 13에 도시한 실시예에 따른 제조 방법과 대부분 동일하나, 제1 및 제3 색필터(230a, 230c)를 형성한 후 제2 색필터(230b)를 형성할 때 제3 색필터(230c)와 제1 색필터(230a) 사이에 위치하는 데이터선(171) 위에 더미 색필터(230bd)를 함께 형성한다
이때 더미 색필터(230bd)의 두께는 제2 색필터(230b)의 두께보다 작게 형성되는데, 사진 공정 시 사용되는 광마스크는 제2 색필터(230b)가 형성될 영역에 대응하는 투명 영역, 그리고 더미 색필터(230bd)가 형성될 영역에 대응하는 하프톤 영역 또는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다. 제2 색필터용 물질이 제거되어야 하는 곳의 광마스크는 불투명한 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 14에 도시한 실시예에서 더미 색필터(230cd, 230ad) 중 적어도 하나는 생략될 수도 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.
3: 액정층
100, 200: 표시판
110, 210: 기판
121: 게이트선
124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막
154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선
173: 소스 전극
175: 드레인 전극
180a, 180b, 180c: 절연층
191: 화소 전극
220: 차광 부재
230a, 230b, 230c: 색필터
230ad, 230bd, 230cd: 더미 색필터
270: 공통 전극

Claims (28)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 복수의 데이터선,
    상기 복수의 데이터선 중 이웃한 제1 데이터선과 제2 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제1 색필터,
    상기 제1 데이터선과 이웃하는 제3 데이터선과 중첩하고 상기 제1 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터와 동일한 색을 나타내는 제1 더미 색필터, 그리고
    상기 제1 데이터선과 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 색필터와 다른 색을 나타내는 제2 색필터
    를 포함하고,
    상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께보다 작고,
    상기 제2 색필터는 상기 제1 더미 색필터의 위에 위치하며,
    상기 제3 데이터선의 폭은 상기 제2 데이터선의 폭보다 작은
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 데이터선은 상기 제3 데이터선과 인접하는 제4 데이터선을 더 포함하고,
    상기 제3 데이터선과 상기 제4 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 및 제2 색필터와 다른 색을 나타내는 제3 색필터를 더 포함하고,
    상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 위에 위치하는
    표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 색필터의 가장자리와 상기 제3 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 더미 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께의 1/2보다 작은 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 제2항에서,
    상기 제1 데이터선과 중첩하고 상기 제3 색필터와 이격되어 있으며 상기 제3 색필터와 동일한 색을 나타내는 제2 더미 색필터를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 더미 색필터는 상기 제1 색필터 위에 위치하고 상기 제2 색필터 아래에 위치하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 색필터의 가장자리와 상기 제2 색필터의 가장자리는 상기 제1 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 더미 색필터의 두께는 상기 제3 색필터의 두께의 1/2보다 작은 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 데이터선의 폭은 상기 제2 데이터선의 폭보다 작은 표시 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 제2 데이터선과 중첩하고 상기 제2 색필터와 이격되어 있으며 상기 제2 색필터와 동일한 색을 나타내는 제3 더미 색필터를 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제3 더미 색필터는 상기 제1 색필터 위에 위치하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 색필터의 가장자리는 상기 제2 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제3 더미 색필터의 두께는 상기 제2 색필터의 두께의 1/2보다 작은 표시 장치.
  16. 삭제
  17. 제1항에서,
    상기 복수의 데이터선은 상기 제3 데이터선과 인접하는 제4 데이터선을 더 포함하고,
    상기 제3 데이터선과 상기 제4 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 및 제2 색필터와 다른 색을 나타내는 제3 색필터를 더 포함하고,
    상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 아래에 위치하는
    표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 색필터의 가장자리와 상기 제3 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 더미 색필터의 가장자리는 상기 제3 데이터선과 중첩하는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 더미 색필터의 두께는 상기 제1 색필터의 두께의 1/2보다 작은 표시 장치.
  21. 삭제
  22. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 색필터 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  23. 기판 위에 복수의 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제1 색필터용 물질을 도포하고 하프톤 영역을 포함하는 광마스크를 이용해 노광하여 상기 복수의 데이터선 중 이웃한 제1 데이터선과 제2 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제1 색필터, 그리고 상기 제1 데이터선과 이웃하는 제3 데이터선과 중첩하고 상기 제1 색필터와 이격되어 있는 제1 더미 색필터를 형성하는 단계, 그리고
    상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제2 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제1 데이터선과 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하며 상기 제1 더미 색필터 위에 위치하는 제2 색필터를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 더미 색필터는 상기 광마스크의 상기 하프톤 영역에 대응하여 형성되고,
    상기 제3 데이터선의 폭은 상기 제2 데이터선의 폭보다 작은
    표시 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제3 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제1 데이터선과 인접하는 제4 데이터선 및 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제3 색필터를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 위에 위치하는
    표시 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 제3 색필터를 형성하는 단계는 상기 제1 데이터선과 중첩하고 상기 제3 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제2 더미 색필터를 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 제2 더미 색필터는 상기 제2 색필터 아래에 위치하는 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제25항에서,
    상기 제2 색필터를 형성하는 단계는 상기 제2 데이터선과 중첩하고 상기 제2 색필터와 이격되어 있으며 상기 제1 색필터 위에 위치하는 제3 더미 색필터를 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제23항에서,
    상기 기판 및 상기 복수의 데이터선 위에 제3 색필터용 물질을 도포하고 노광하여 상기 제3 데이터선과 인접하는 제4 데이터선 및 상기 제3 데이터선 사이의 영역에 위치하는 제3 색필터를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3 색필터는 상기 제1 더미 색필터 아래에 위치하는
    표시 장치의 제조 방법.
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