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KR102408899B1 - 액정표시장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정 마스크를 줄일 수 있고, 별도의 칼럼 스페이서 및 블랙매트릭스층을 형성하지 않은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보호막이 선택적으로 식각되어 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분에 제 1 돌출부가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판; 화소 영역 경계부에 적어도 2개의 칼라 필터층들이 적층되어 제 2 돌출부가 형성된 칼라 필터 어레이 기판; 그리고 상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판이 합착되고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판 사이에 채워진 액정층을 포함하여 구성된 것이다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조 방법{Liquid crystal display device and method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 공정 마스크 수를 줄이고, 별도의 칼럼 스페이서를 형성하지 않은 액정표시장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하는 표시장치이다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 대별된다.
수직 전계형 액정 표시 장치는 상부 기판 상에 형성된 공통 전극과 하부 기판 상에 형성된 화소 전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직 전계형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 좁은 단점을 가진다.
수평 전계형 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드로 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평 전계형 액정 표시 장치는 시야각이 넓은 장점을 가진다.
이하, 일반적인 수평 전계형 액정 표시 장치에 대하여 상세히 살펴보기로 한다. 도 1은 일반적인 수평 전계 인가형 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 상세히 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
일반적인 수평 전계형 액정 표시 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 칼럼 스페이서(70)를 사이에 두고 일정 공간을 갖고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(50) 및 칼라 필터 어레이 기판(60)과, 상기 두 기판 사이의 공간에 채워진 액정층(40)을 구비하여 구성된다.
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(50)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기판(1)상에 서로 교차하게 형성되어 복수개의 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(2) 및 복수개의 데이터 라인(4)과, 상기 복수개의 게이트 라인(2) 및 복수개의 데이터 라인(4)의 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(30)와, 상기 각 화소 영역에 형성되어 수평 전계를 이루는 화소 전극(22) 및 공통 전극(24)과, 상기 공통 전극(24)과 접속된 공통 라인(26)을 구비한다.
상기 게이트 라인(2)은 상기 각 박막트랜지스터(30)의 게이트 전극(6)에 게이트 신호를 공급하고, 상기 데이터 라인(4)은 상기 각 박막트랜지스터(30)의 드레인 전극(10)을 통해 상기 화소 전극(22)에 데이터 신호를 공급한다. 상기 공통 라인(26)은 화소 영역을 사이에 두고 게이트 라인(2)과 나란하게 형성되며 액정 구동을 위한 기준 전압을 공통 전극(24)에 공급한다.
상기 박막 트랜지스터(30)는 게이트 라인(2)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)의 화소 신호가 화소 전극(22)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(30)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(6)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소오스 전극(8)과, 화소 전극(22)에 접속된 드레인 전극(10)을 구비한다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(30)는 게이트 전극(6)과 게이트 절연막(12)을 사이에 두고 중첩되면서 소오스 전극(8)과 드레인 전극(10) 사이에 채널을 형성하는 활성층(도시하지 않음)이 더 형성된다.
상기 화소 전극(22)은 보호막(18)을 관통하는 콘택홀(20)을 통해 박막 트랜지스터(30)의 드레인 전극(10)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 상기 화소 전극(22)은 공통전극(24)들 사이에 공통전극(24)과 나란하게 형성된다.
상기 공통 전극(24)은 공통 라인(26)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 상기 공통 전극(24)은 화소 영역에서 상기 화소 전극(22)과 나란하게 형성된다.
상기 칼라 필터 어레이 기판(60)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 기판(11) 상에 형성되어 각 화소 영역별로 칼라를 구현하는 칼라 필터층(34)과 상기 각 화소 영역 경계부의 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(32)과, 칼라 필터층(34) 및 블랙 매트릭스층(32)이 형성된 상부 기판(11)을 평탄화하기 위한 오버코트층(36)과, 상기 오버코트층(36) 상에 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 칼럼 스페이서(70)로 구성된다.
이에 따라, 상기 박막 트랜지스터(30)를 통해 화소 신호가 공급된 화소 전극(22)과 공통 라인(26)을 통해 기준 전압이 공급된 공통 전극(24) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(50)과 상기 칼라 필터 어레이 기판(60) 사이에 채워진 액정층(40)의 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 상기 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현하게 된다.
이와 같은 일반적인 액정표시장치를 제조하기 위해서는 9개의 마스크가 요구되었다.
따라서, 블랙매트릭스층 및 칼럼 스페이서를 형성하고, 9개의 마스크를 이용하므로 공정이 복잡하고 더불어 생산 단가가 증가하게 된다. 또한, 오버 코트층 등으로 평탄화 공정을 진행하므로 액정 소요량이 증가하게 되는 등의 문제점이 있었다.
이러한 일반적인 수평 전계형 액정표시장치에서, 상기 칼럼 스페이서를 별도로 형성하지 않고, 상기 칼라 필터층을 적층하여 칼럼 스페이서를 대신하거나 (대한민국 공개특허공보 특1996-0005176호 참조), 유기 절연막으로 형성된 보호막을 단차를 갖도록 식각하여 칼럼 스페이서를 대신하는 기술(대한민국 특허 공개공보 10-2005-0053288호 참조)들이 개발되었다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 실질적으로 칼럼 스페이서를 형성하지 못했다.
첫째, 상기 공개특허공보 특1996-0005176호와 같이, 칼라 필터층을 이용하여 칼럼 스페이서를 형성할 경우, 그에 따른 문제점을 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 액정표시장치의 셀겝은 2.8㎛ ~ 3.0㎛ 정도를 요구하고, 칼럼 스페이서의 임계값(CD)은 액정의 유동성에 대한 마찰력으로 작용하기 때문에, 칼럼 스페이서의 사이즈는 10㎛ 내지 15㎛로 형성되어야 한다.
그런데, 칼라 필터층의 안료로 칼럼 스페이서를 형성할 경우, 안료의 패턴 형성의 한계로 인하여 약 20㎛ 이하의 패턴을 형성할 수 없다. 또한, 칼라 필터층을 적층하여 칼럼 스페이서를 형성하고 그위에 오버코트층 형성하면, 칼럼 스페이서의 균일도가 급격하게 저하된다.
즉, 각 R, G, B 칼라 필터층의 안료를 2 ~ 2.4㎛로 증착하여 화소 영역에 칼라 필터층을 형성하고, 상기 2.8㎛ ~ 3.0㎛ 정도의 셀겝을 얻기 위해, 칼럼 스페이서 형성 영역에 상기 각 R, G, B 칼라 필터층을 적층하여 약 3.5㎛의 단차를 갖는 칼럼 스페이서를 형성한 후, 상기 칼라 필터층 안료의 용출을 막기 위해 상기 칼럼 스페이서위에 오버코트층 형성하면, 상기 오버 코트층 물질의 평탄화 특성으로 상기 칼럼 스페이서의 단차가 약 1 ~ 1.5㎛ 축소되므로 최종적으로 형성된 칼럼 스페이서는 2 ~ 2.5㎛ 정도의 단차를 갖는다. 따라서, 칼럼 스페이서의 역할을 수행할 수 없게 될 뿐만 아니라, 칼럼 스페이서의 균일도가 급격하게 저하된다.
둘째, 상기 특허 공개공보 10-2005-0053288호와 같이, 보호막을 이용하여 칼럼 스페이서를 형성할 경우, 그에 따른 문제점을 설명하면 다음과 같습니다.
상술한 바와 같이 액정표시장치에서, 요구되는 셀겝을 2.8㎛ ~ 3.0㎛ 정도로 갖도록 하기 위해서는, 상기 유기 보호막의 두께를 약 6.5㎛ 정도로 증착하여야 한다.
즉, 상기 유기 보호막의 저 유전체 역할을 수행하기 위한 유기 보호막의 두께는 약 2.0㎛ 이상이 요구되고, 셀겝을 2.8㎛ ~ 3.0㎛ 정도로 갖도록 하기 위해 칼럼 스페이서의 단차는 3.5㎛ 정도가 요구되고, 게이트 라인, 데이터 라인 및 소오스/드레인 콘택 홀을 형성하기 위해 상기 유기 보호막을 식각할 때 손실되는 두께가 0.8㎛ ~ 1.0㎛ 정도가 된다. 따라서, 유기 보호막을 이용하여 칼럼 스페이서를 형성하기 위해서는 상기 유기 보호막이 6.5㎛ 정도의 두께로 증착되어야 한다.
그런데, 현재 기술로 유기 보호막 코팅 가능한 두께는 최대 6㎛이하이고, 현재 생산되고 있는 액정표시장치의 실질적인 유기 보호막의 두께는 3㎛ ~ 4㎛ 정도이다.
또한, 6㎛ 이상의 두께로 유기 보호막을 형성하고, 하프톤 마스크를 이용하여 게이트 라인, 데이터 라인 및 소오스/드레인 콘택 홀을 형성할 경우, 3㎛ ~ 4㎛ 정도의 도께로 유기 보호막을 형성하여 콘택홀을 형성할 때보다 콘택홀의 임계값이 현저하게 저하되어 각 층간의 접촉 불량이 야기된다.
셋째, 상술한 바와 같이, 상기 칼라 필터층을 적층하여 칼럼 스페이서를 형성하거나, 유기 보호막을 단차를 갖도록 식각하여 칼럼 스페이서를 형성할 경우, 액정표시패널의 휨에 의해 칼럼 스페이서가 이동하게 되고, 상기 칼럼 스페이서가 이동하게 되면, 대향하는 기판에 형성된 배향막에 상기 컬럼 스페이서가 이동함에 따라 스크래치가 발생하게 된다.
이와 같이 배향막에 스크래치가 발생하게 되면, 블랙매트릭스층 이외의 영역으로 빛샘 현상이 발생하므로 레드 아이(Red eye) 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 공정 마스크를 줄일 수 있고, 별도의 칼럼 스페이서 및 블랙매트릭스층을 형성하지 않은 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 보호막이 선택적으로 식각되어 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분에 제 1 돌출부가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판; 화소 영역 경계부에 적어도 2개의 칼라 필터층들이 적층되어 제 2 돌출부가 형성된 칼라 필터 어레이 기판; 그리고 상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판이 합착되고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판 사이에 채워진 액정층을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 칼라 필터 어레이 기판은, 복수개의 화소 영역이 정의된 제 1 기판상의 각 화소 영역에 형성되어 칼라를 구현하기 위한 복수개의 칼라 필터층과, 상기 각 화소 영역 경계부의 빛샘을 방지하기 위해 상기 각 화소 영역 경계부에 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부와, 상기 복수개의 칼라 필터층 및 상기 적층부를 포함한 상기 제 1 기판 전면에 형성되는 오버코트층을 포함하여 구성되고, 상기 적층부에서 상기 2 돌출부가 형성됨에 특징이 있다.
상기 칼라 필터 어레이 기판은, 상기 제 1 기판의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위해, 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부가 더 구성됨에 특징이 있다.
상기 칼라 필터 어레이 기판은, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 데이터 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 인접한 2개의 칼라 필터층이 오버랩(overlap) 되어 적층되고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 공통 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 3개의 칼라 필터층이 오버랩 적층되어 상기 제 2 돌출부를 갖도록 형성됨에 특징이 있다.
상기 복수개의 칼라 필터층은 적색 칼라 필터층, 녹색 칼라 필터층, 및 청색 칼라 필터층을 구비하고, 상기 제 2 돌출부에서는 상기 적색 칼라 필터층, 상기 녹색 칼라 필터층, 및 상기 청색 칼라 필터층 순서로 적층됨에 특징이 있다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판는, 제 2 기판상에 서로 인접하여 평행하게 형성되는 게이트 라인 및 공통 라인과, 화소 영역을 정의하기 위해 상기 게이트 라인에 교차하여 형성되는 데이타 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이타 라인이 교차하는 화소 영역 형성되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 공통 라인에 각각 제 1 및 제 2 콘택홀을 갖고, 상기 제 2 돌출부에 대응하는 위치에 상기 제 1 돌출부를 갖도록 상기 게이트 라인, 상기 데이타 라인 및 상기 박막트랜지스터를 포함한 상기 제 2 기판의 전면에 형성되는 보호막과, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 상기 보호막의 화소 영역에 형성되는 화소 전극과, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 공통 라인에 전기적으로 연결되어 상기 화소 전극과 대응되게 상기 보호막 위에 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
상기 공통 전극은 인접한 데이터 라인을 완전히 커버하도록 상기 데이터 라인의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성됨에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 보호막이 선택적으로 식각되어 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분에 제 1 돌출부가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계; 복수개의 화소 영역이 정의된 기판상의 각 화소 영역에 복수개의 칼라 필터층을 형성함과 동시에, 상기 각 화소 영역 경계부에 상기 복수개의 칼라 필터층들 중 적어도 2개의 칼라 필터층을 적층하여 제 1 돌출부를 구비한 칼라 필터 어레이 기판을 형성하는 단계; 그리고 상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 칼라 필터 어레이 기판을 형성하는 단계는, 복수개의 화소 영역이 정의된 기판상의 제 1 화소 영역, 상기 제 1 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 1 마스크를 이용하여, 제 1 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 제 2 화소 영역, 상기 제 2 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 2 마스크를 이용하여, 제 2 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 제 3 화소 영역, 상기 제 3 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 3 마스크를 이용하여, 제 3 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 내지 제 3 칼라 필터층이 형성된 상기 기판 전면에 오버 코트층을 형성하는 단계를 포함함에 특징이 있다.
상기 칼라 필터 어레이 기판의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위해, 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부를 더 형성함에 특징이 있다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 데이터 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 인접한 2개의 칼라 필터층이 오버랩(overlap)되도록 형성하고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 상기 제 1 내지 제 3 칼라 필터층이 모두 오버랩 적층되어 상기 제 2 돌출부를 형성함에 특징이 있다.
상기 복수개의 칼라 필터층은 적색 칼라 필터층, 녹색 칼라 필터층, 및 청색 칼라 필터층을 구비하고, 상기 제 2 돌출부에서는 상기 적색 칼라 필터층, 상기 녹색 칼라 필터층, 및 상기 청색 칼라 필터층 순서로 적층됨에 특징이 있다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계는, 제 2 기판상에 서로 인접하여 평행하게 형성되는 게이트 라인 및 공통 라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인에 교차하도록 데이타 라인을 형성하여, 상기 게이트 라인 및 데이타 라인이 교차하는 화소 영역에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 공통 라인에 각각 제 1 및 제 2 콘택홀을 갖고, 상기 제 2 돌출부에 대응하는 위치에 제 1 돌출부를 갖도록 상기 게이트 라인, 상기 데이타 라인 및 상기 박막트랜지스터를 포함한 상기 제 2 기판의 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 상기 보호막의 화소 영역에 화소 전극을 형성함과 동시에 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 공통 라인에 전기적으로 연결되고 상기 화소 전극과 대응되게 상기 보호막 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함함에 특징이 있다.
상기 공통 전극은 인접한 데이터 라인을 완전히 커버하도록 상기 데이터 라인의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성함에 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 블랙매트릭스층 및 컬럼 스페이서를 형성하지 않고, 칼라 필터층들을 적층하여 빛샘을 방지하고, 칼라 필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판에 각각 돌출부를 형성하여 칼럼 스페이서 기능을 대신하고, 7개의 마스크를 이용하므로, 공정을 단순화시키고 생산성을 증가시켜며, 생산 단가를 줄일 수 있다.
둘째, 칼라 필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판에 각각 돌출부를 형성하여 칼럼 스페이서 기능을 대신하므로, 표시 영역에서 배향막에 스크래치가 발생됨을 방지할 수 있으므로, 레드 아이(Red eye) 현상을 방지할 수 있다.
셋째, 칼라 필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판에 각각 돌출부를 형성하여 칼럼 스페이서 기능을 대신하므로, 비 개구부 부피 증가로 인하여 액정 소요량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 수평 전계 인가형 액정 표시 패널을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 상세히 나타내는 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판의 레이 아웃도.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판의 레이 아웃도.
도 6은 도 5의 I-I' 선상의 단면도.
도 7은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 선상의 단면도.
도 8은 도 5의 Ⅴ-Ⅴ' 선상의 단면도.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판(60)의 공정 단면도.
도 10a 내지 10d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판(50)의 공정 단면도.
상기와 같은 특징 및 효과를 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터 어레이 기판(50) 및 칼라 필터 어레이 기판(60)과, 상기 두 기판 사이의 공간에 채워진 액정층(40)을 구비하여 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판의 레이 아웃도이고, 도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판의 레이 아웃도이며, 도 6은 도 5의 I-I' 선상의 단면도이고, 도 7은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 선상의 단면도이며, 도 8은 도 5의 Ⅴ-Ⅴ' 선상의 단면도이다.
먼저, 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판(50)은, 도 4 및 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 하부 기판(1)상에 복수개의 게이트 라인(2)과 복수개의 공통 라인(26)들이 형성된다. 상기 복수개의 게이트 라인(2)과 상기 복수개의 공통 라인(26)은 서로 인접하고 서로 평행한 방향으로 형성되며, 동일층에 동일 물질로 형성된다. 상기 각 게이트 라인(2)은 각 회소 영역마다 돌출되는 게이트 전극(6)을 구비한다.
상기 게이트 전극(6)을 구비한 복수개의 게이트 라인(2)과 상기 복수개의 공통 라인(26)을 포함한 기판(1) 전면에 게이트 절연막(12)이 형성된다.
상기 게이트 절연막(12)위에 상기 복수개의 게이트 라인들(2)들과 함께 복수개의 화소 영역을 정의하는 복수개의 데이터 라인들(4)이 상기 복수개의 게이트 라인들(2)들과 서로 교차하도록 배열된다.
상기 각 화소 영역의 상기 게이트 라인(2) 및 상기 데이터 라인(4)의 교차부에 박막 트랜지스터(30)가 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(30)는 상기 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(6)과, 상기 게이트 전극(6) 상측의 상기 게이트 절연막(12)위에 형성되는 활성층(도면에는 도시되지 않음, 도 10의 7 참조)과, 상기 데이터 라인(4)에 접속되어 상기 활성층 일측에 오버랩되는 소오스 전극(8)과, 상기 소오스 전극(8)에 대향되어 상기 활성층 타측에 중첩되는 드레인 전극(10)을 구비한다.
상기 박막트랜지스터(30) 및 데이터 라인(4)을 포함한 기판(1) 전면에 층간 절연막(17)이 형성되고, 상기 층간 절연막위에 보호막(18)이 형성된다.
상기 박막트랜지스터(30)의 드레인 전극(10) 상측의 상기 층간 절연막(17) 및 상기 보호막(18)이 선택적으로 제거되어 제 1 콘택홀(20)이 형성되고, 상기 공통 라인(26) 상측의 상기 게이트 절연막(12), 상기 층간 절연막(17) 및 상기 보호막(18)이 선택적으로 제거되어 제 2 콘택홀(28)이 형성된다.
그리고, 상기 각 화소 영역의 상기 보호막(18)상에 수평 전계를 형성하는 화소 전극(22) 및 공통 전극(24)이 형성된다.
상기 화소 전극(22)은 상기 제 1 콘택홀(20)을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(10)과 전기적으로 연결되고, 상기 공통 전극(24)은 상기 제 2 콘택홀(28)을 통해 상기 공통 라인(26)에 전기적으로 연결된다.
여기서, 도면에는 각 화소 영역에 하나의 화소 전극(22)이 형성됨을 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 빗살 형태를 갖도록 다수개의 세그먼트(segment)를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 각 화소 영역에 2개의 세그먼트를 갖는 공통 전극(24)을 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 세그먼트를 갖도록 형성할 수 있으며, 상기 공통전극(24)의 세그먼트 사이에 상기 화소 전극(22)의 세그먼트가 배치되도록 한다.
또한, 각 화소 영역의 공통 전극(24) 중 최외각 공통전극(최외각 세그먼트)는 인접한 데이터 라인(4)를 완전히 커버하도록 상기 데이터 라인(4)의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성된다.
따라서, 상기 게이트 라인(2)은 상기 각 박막트랜지스터(30)의 게이트 전극(6)에 게이트 신호(스캔 신호)를 공급하고, 상기 데이터 라인(4)은 상기 각 박막트랜지스터(30)의 드레인 전극(10)을 통해 상기 화소 전극(22)에 데이터 신호를 공급한다. 상기 공통 라인(26)은 각 공통 전극(24)에 공통 전압을 공급한다. 이와 같이 상기 화소 전극(22)에 데이터 신호가 공급되고 상기 공통 전극(24) 공통 전압이 공급되면, 상기 화소 전극(22)과 상기 공통 전극(24) 사이에 횡전계가 발생되어 액정을 구동하게 된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 각 화소 영역에는 충전 커패시터가 형성되어 상기 박막 트랜지스터(3가 오프되더라도 상기 화소 전극(22)에 인가되는 데이터 신호가 충전되어 유지되도록 한다.
상기에서, 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인이 중첩되는 부분의 상기 보호막(18)에는 제 1 돌출부(30)가 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판(60)을 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 복수개의 화소 영역이 정의된 상부 기판(11) 상의 각 화소 영역에 칼라를 구현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(34R, 34G, 34B))이 형성되고, 상기 R, G, B 칼라 필터층(34R, 34G, 34B)을 포함한 상기 상부 기판(11) 전면에 형성되는 오버코트층(36)이 형성된다.
그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 어레이의 상기 데이터 라인(4)에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부는, 빛샘을 방지하기 위해, 인접한 2개의 칼라 필터층(34R 및 34G, 34G 및 34B, 또는 34R 및 34B)이 오버랩(overlap) 되어 적층된다. 물론 3개의 칼라 필터층(34R, 34G 및 34B)가 모두 오버랩(overlap) 되어도 무방하다.
또한, 그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 어레이의 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부는, 빛샘을 방지하고, 칼럼 스페이서의 기능을 하기 위하여, 3개의 칼라 필터층(34R,34G 및 34B)가 오버랩(overlap)되어 적층되어 제 2 돌출부를 갖도록 형성된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터 어레이 기판(60)의 테두리 부분에도 빛샘을 방지하기 위하여, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B) 중 적어도 2개의 층이 적층된다. 즉, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B) 중 2개의 칼라 필터층이 적층될 경우, 상기 적색(R) 칼라 필터층(34R)과 청색(B) 칼라 필터층(34B)이 적층됨이 바람직하고, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B)이 모두 적층되어도 무방하다.
상기와 같이 구성된 박막트랜지스터 어레이 기판과 칼라 필터 어레이 기판이 합착된 액정표시장치의 단면적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(50)는, 하부 기판(10) 상에 게이트 라인(2), 상기 게이트 라인(1)에서 돌출된 게이트 전극(10) 및 상기 게이트 라인(2)과 평행하게 공통 라인(26)이 형성된다.
상기 게이트 라인(1), 공통 라인(26) 및 상기 게이트 전극(10)을 포함한 상기 하부 기판(10) 전면에 게이트 절연막(12)이 형성된다. 이 때 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 게이트 절연막(12)은 상기 공통 라인(26)상에 콘택홀을 갖는다.
상기 게이트 전극(10) 상측의 상기 게이트 절연막(12)상에 활성층(도 10의 7)이 형성되고, 상기 게이트 라인(2)에 수직한 방향으로 상기 게이트 절연막(12)위에 데이터 라인(4), 상기 데이터 라인(4)에서 상기 활성층 일측으로 돌출되는 소오스 전극(8) 및 상기 소오스 전극에 대향되도록 상기 활성층 타측에 드레인 전극(10)이 형성된다.
상기 드레인 전극(10)과 상기 공통 라인(26)상에 콘택홀을 갖고, 상기 데이터 라인(4), 상기 소오스 전극(8) 및 상기 드레인 전극(10)을 포함한 하부 기판(1) 전면에 층간 절연막(17)이 형성되고, 상기 드레인 전극(10)과 상기 공통 라인(26)상에 콘택홀을 갖고, 상기 층간 절연막(17)상에 보호막(18)이 형성된다.
상기 각 화소 영역의 상기 보호막(18)상에 수평 전계를 형성하는 화소 전극(22) 및 공통 전극(24)이 형성된다.
상기 화소 전극(22)은 상기 상기 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(10)과 전기적으로 연결되고, 상기 공통 전극(24)은 상기 콘택홀을 통해 상기 공통 라인(26)에 전기적으로 연결된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4) 라인이 중첩되는 부분의 상기 보호막(18)에는 칼럼 스페이서의 기능을 하기 위한 제 1 돌출부(30)가 형성된다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 (도 10의 d 참조), 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)의 패드 영역에서는, 상기 보호막(18), 상기 층간 절연막(17) 및 게이트 절연막(12)이 선택적으로 제거되어 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)의 패드 영역에 콘택홀이 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)의 패드에 각각 연결되도록 패드 전극(23)이 형성된다. 상기 패드 전극(23)은 상기 화소 전극(22)과 동일한 물질로 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판(60)은, 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 복수개의 화소 영역이 정의된 상부 기판(11) 상의 각 화소 영역에 칼라를 구현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(34R, 34G, 34B))이 형성되고, 상기 R, G, B 칼라 필터층(34R, 34G, 34B)을 포함한 상기 상부 기판(11) 전면에 형성되는 오버코트층(36)이 형성된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 어레이의 상기 데이터 라인(4)에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부는, 빛샘을 방지하기 위해, 인접한 2개의 칼라 필터층(34R 및 34G, 34G 및 34B, 또는 34R 및 34B)이 오버랩(overlap) 되어 적층된다. 물론 3개의 칼라 필터층(34R, 34G 및 34B)가 모두 오버랩(overlap) 되어도 무방하다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 어레이의 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부는, 빛샘을 방지하고, 칼럼 스페이서의 기능을 하기 위하여, 3개의 칼라 필터층(34R,34G 및 34B)가 오버랩(overlap)되어 적층되어 제 2 돌출부를 갖도록 형성된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터 어레이 기판(60)의 테두리 부분에도 빛샘을 방지하기 위하여, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B) 중 적어도 2개의 층이 적층된다. 즉, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B) 중 2개의 칼라 필터층이 적층될 경우, 상기 적색(R) 칼라 필터층(34R)과 청색(B) 칼라 필터층(34B)이 적층됨이 바람직하고, 상기 3개의 칼라 필터층(34R, 34G, 34B)이 모두 적층되어도 무방하다.
그리고, 상기 칼라필터 어레이 기판(11)과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)은 상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 시일재(도면에는 도시되지 않음)에 의해 합착되고, 상기 칼라필터 어레이 기판(11)과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1) 사이에 액정층(40)이 채워진다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 칼라 필터 어레이 기판(60)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 칼라 필터 어레이 기판(60)의 공정 단면도이다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 복수개의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소 영역이 정의된 상부 기판(11) 전면에 적색 안료의 칼라 필터 물질을 증착하고, 제 1 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여, 적색 화소 영역(R), 상기 적색 화소 영역(R)의 각 경계부 및 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에만 남도록 상기 적색 안료의 칼라 필터 물질을 패터닝하여 R 칼라 필터층(34R)을 형성한다.
즉, 도 9a에 도시한 바와 같은 상기 적색 화소 영역(R)과 상기 적색 화소 영역(R)에 인접한 상기 녹색 화소 영역(G) 및 청색 화소 영역(B)의 경계부와, 상기 도 7에 도시한 바와 같은 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역의 상부 기판(11)상에 에 상기 R 칼라 필터층(34R)을 형성한다.
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터 어레이 기판(60)의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위하여, 상기 제 1 마스크를 이용하여 상기 테두리 부분의 상기 상부 기판(11)상에 R 칼라 필터층(34R)을 형성한다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 R 칼라 필터층(34R)이 형성된 상기 상부 기판(11) 전면에 녹색 안료의 칼라 필터 물질을 증착하고, 제 2 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여, 상기 녹색 화소 영역(G), 상기 녹색 화소 영역(G)에 인접한 상기 적색 화소 영역(R) 및 상기 청색 화소 영역(B)의 각 경계부, 및 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에만 남도록 상기 녹색 안료의 칼라 필터 물질을 패터닝하여 G 칼라 필터층(34G)을 형성한다.
즉, 도 9b에 도시한 바와 같은 상기 녹색 화소 영역(G)과, 상기 녹색 화소 영역에 인접한 상기 적색 화소 영역(R) 및 상기 청색 화소 영역(B)의 각 경계부와, 상기 도 7에 도시한 바와 같은 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역의 상부 기판(11)상에 상기 G 칼라 필터층(34GR)을 형성한다.
따라서, 상기 녹색 화소 영역(G)과 인접한 상기 적색 화소 영역(R)의 경계부에서 상기 R 칼라 필터층(34R)과 G 칼라 필터층(34G)이 오버랩되고, 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에서 상기 R 칼라 필터층(34R)위에 상기 G 칼라 필터층(34G)이 형성된다.
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터 어레이 기판(60)의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위하여, 상기 제 2 마스크를 이용하여 상기 테두리 부분에 형성된 상기 R 칼라 필터층(34R) 상에 상기 G 칼라 필터층(34G)을 형성할 수도 있고 형성하지 않을 수도 있다.
도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 R 칼라 필터층(34R) 및 상기 G 칼라 필터층(34G)이 형성된 상기 상부 기판(11) 전면에 청색 안료의 칼라 필터 물질을 증착하고, 제 3 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여, 상기 청색 화소 영역(B), 상기 청색 화소 영역(B)에 인접한 상기 적색 화소 영역(R) 및 상기 녹색 화소 영역(G)의 각 경계부, 및 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에만 남도록 상기 청색 안료의 칼라 필터 물질을 패터닝하여 B 칼라 필터층(34B)을 형성한다.
즉, 도 9c에 도시한 바와 같은 상기 청색 화소 영역(B)과, 상기 청색 화소 영역(B)에 인접한 상기 적색 화소 영역(R) 및 상기 녹색 화소 영역(G)의 각 경계부와, 상기 도 7에 도시한 바와 같은 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역의 상부 기판(11)상에 상기 B 칼라 필터층(34B)을 형성한다.
따라서, 상기 청색 화소 영역(B)과 인접한 상기 적색 화소 영역(R)의 경계부에서 상기 청색 칼라 필터층(34B)와 상기 R 칼라 필터층(34R)층이 오버랩되고, 상기 청색 화소 영역(B)과 인접한 상기 녹색 화소 영역(R)의 경계부에서 상기 청색 칼라 필터층(34B)과 상기 G 칼라 필터층(34G)이 오버랩되고, 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에서 상기 R 칼라 필터층(34R), 상기 G 칼라 필터층(34G) 및 상기 B 칼라 필터층(34B)이 차례로 적층된다.
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터 어레이 기판(60)의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위하여, 상기 제 3 마스크를 이용하여 상기 테두리 부분에 형성된 상기 R 칼라 필터층(34R) 및/또는 상기 G 칼라 필터층(34G) 상에 상기 B 칼라 필터층(34B)을 형성한다.
그리고, 상기 R 칼라 필터층(34R), 상기 G 칼라 필터층(34G) 및 상기 B 칼라 필터층(34B)이 형성된 상기 상부 기판(11) 전면에 오버 코트층(36)을 형성한다.
이와 같이 칼라 필터 어레이 기판을 형성하면, 3개의 마스크(MASK)를 이용하여 칼라 필터 어레이 기판을 형성할 수 있고, 상기 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)에 대응되는 영역에서 상기 R 칼라 필터층(34R), 상기 G 칼라 필터층(34G) 및 상기 B 칼라 필터층(34B)이 적층되어 제 2 돌출부가 형성된다.
다음, 박막트랜지스터 어레이 기판(50)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 10a 내지 10d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판(50)의 공정 단면도이다. 도 10은 박막트랜지스터 영역(A), 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)이 중첩되는 영역(B) 및 패드 영역(C)을 도시한 것이다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 하부기판(1) 상에 금속층을 증착하고 제 4 마스크를 이용한 시간 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 라인(2), 상기 게이트 라인(2)에서 돌출되는 게이트 전극(6) 및 공통 라인(26)을 형성한다. 그리고, 상기 게이트 라인(2), 상기 게이트 전극(6) 및 상기 공통 라인(26)을 포함한 상기 하부 기판(1) 전면에 게이트 절연막(12)을 형성한다. 그리고, 상기 게이트 절연막(12) 상에 박막트랜지스터 활성층으로 이용될 반도체층(13)과 금속층(14)을 차례로 증착한다.
도 10b에 도시한 바와 같이, 하프톤 마스크인 제 5 마스크를 이용한 시간 식각 공정으로, 상기 반도체층(13)과 상기 금속층(14)을 패터닝하여 상기 게이트 전극(6) 상측의 게이트 절연막(12)상에 상기 박막트랜지스터 활성층(7)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 라인(2)에 수직한 방향으로 데이터 라인(4)을 형성하고, 상기 데이터 라인(4)에서 상기 활성층의 일측으로 돌출되는 소오스 전극(8) 및 상기 소오스 전극(8)에 대향되도록 상기 활성층 타측에 드레인 전극(10)을 형성한다.
상기 하프톤 마스크는 상기 데이터 라인(4) 및 소오스 및 드레인 전극(8, 10)에 해당되는 부분에 차광 영역을 갖고, 상기 소오스 및 드레인 전극(8, 10) 사이(채널 영역)에 해당되는 부분에 반투과 영역을 갖고 나머지 영역은 투과 영역을 갖는다.
따라서, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 금속층(14)위에 감광막을 코팅하고, 상기 하프톤 마스크를 이용하여 노광 및 현상하면, 상기 데이터 라인(4) 및 소오스 및 드레인 전극(8, 10)에 해당되는 부분에는 두꺼운 두께를 갖는 감광막이 존재하고, 상기 채널 영역에 해당되는 부분에는 상대적으로 얇은 두께를 갖는 감광막이 존재하고 나머지 부분은 감광막이 제거된다.
이와 같은 감광막 패턴을 이용하여, 상기 반도체층(13)과 상기 금속층(14)을 1차 식각한다. 그리고, 상기 감광막 패턴을 애싱하여 상기 채널 부분에 얇게 형성된 감광막을 제거하므로 상기 채널 영역의 금속층을 노출시킨다. 그리고, 상기 채널의 금속층을 2차 식각하여 상기 데이터 라인(4) 및 소오스 및 드레인 전극(8, 10)과 상기 활성층(7)을 형성한다. 이와 같은 하프톤 마스크를 이용한 식각 공정은 공지의 기술이므로 더 이상의 구체적은 설명은 생략한다.
이와 같은 공정에 의해, 상기 데이터 라인(4) 및 소오스 및 드레인 전극(8, 10) 하측에는 활성층(7)이 존재하게 된다.
도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 라인(4) 및 소오스 및 드레인 전극(8, 10)이 형성된 하부 기판 전면에 층간 절연막(17)과 보호막(18)을 차례로 형성한다. 그리고, 하프톤 마스크인 제 6 마스크를 이용한 시간 식각 공정으로, 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)의 중첩되는 영역 상에 제 1 돌출부(30)를 형성하고, 상기 드레인 전극(10) 상측의 상기 층간 절연막(17)과 상기 보호막(18)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(20)을 형성하고, 상기 공통 라인(26) 상측의 상기 층간 절연막(17)과 상기 보호막(18)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(28)을 형성하고, 패드 영역에서 상기 게이트 라인(2) 및 상기 데이터 라인(4)이 노출되도록 상기 게이트 절연막(12), 상기 층간 절연막(17) 및 상기 보호막(18)을 선택적으로 제거하여 제 3 콘택홀(21) 및 제 4 콘택홀(23)을 형성한다.
여기서, 상기 제 6 마스크의 하프톤 마스크는, 상기 돌출부(35)에 해당되는 부분에 차광 영역을 갖고, 상기 제 1 내지 제 4 콘택홀(20, 28, 21, 23)에 해당되는 부분에 투과 영역을 갖고, 나머지 부분에는 반투과 영역을 갖는다.
따라서, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 보호막(18)위에 감광막을 코팅하고, 상기 하프톤 마스크를 이용하여 노광 및 현상하면, 상기 돌출부(35)에 해당되는 부분에는 두꺼운 두께를 갖는 감광막이 존재하고, 상기 제 1 내지 제 4 콘택홀(20, 28, 21, 23)에 해당되는 부분에는 감광막이 존재하지 않으며, 나머지 부분에는 상대적으로 얇은 두께를 갖는 감광막이 존재한다.
이와 같은 감광막 패턴을 마스크로 이용한 1차 식각 공정으로, 상기 드레인 전극(10) 상측 및 상기 패드 영역의 상기 층간 절연막(17)과 상기 보호막(18)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(20) 및 제 4 콘택홀(23)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(12), 상기 층간 절연막(17) 및 상기 보호막(18)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(28) 및 제 2 콘택홀(21)을 형성한다.
그리고, 상기 감광막 패턴을 애싱하여 상기 나머지 부분에 상대적으로 얇게 형성된 감광막을 제거하므로 상기 돌출부를 제외한 나머지 부분의 보호막(18)을 노출시킨다. 그리고, 상기 보호막(18)을 소정 깊이로 2차 식각하여 상기 돌출부(30)를 형성한다.
도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(18) 전면에 투명 도전 물질(예를들면, ITO) 또는 금속층을 증착하고, 7 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로, 상기 제 1 콘택홀(20)을 통해 상기 드레인 전극(10)에 전기적으로 연결되도록 상기 보호막(18)의 화소 영역에 화소 전극(22)을 형성하고, 상기 제 2 콘택홀(28)을 통해 상기 공통 라인(26)에 전기적으로 연결되도록 상기 보호막(18)의 화소 영역에 공통 전극(24)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 제 3 및 제 4 콘택홀(21, 23)을 통해 상기 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)에 전기적으로 연결되도록 게이트 패드 전극(27) 및 데이터 패드 전극(28)을 형성한다.
이와 같이 제조된 상기 칼라필터 어레이 기판(11)과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)은 상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 시일재(도면에는 도시되지 않음)에 의해 합착하고, 상기 칼라필터 어레이 기판(11)과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1) 사이에 액정층(40)을 충진한다.
물론, 상기 칼라필터 어레이 기판(11)과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)을 시일재에 의해 합착하기 전에, 일정량의 액정을 상기 칼라필터 어레이 기판(11) 또는 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)에 적하한 후, 상기 두 기판을 합착할 수도 있다.
상기 도 4 내지 도 10에서는 IPS모드의 액정표시장치를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, TN모드 및 VA 모드 등의 액정 표시장치에 모두 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 하부 기판 2: 게이트 라인
4; 데이터 라인 6: 게이트 전극
7: 활성층 8: 소오스 전극
10: 드레인 전극 11: 상부 기판
12: 게이트 절연막 17: 층간 절연막
18: 보호막 20, 21, 23, 25: 콘택홀
24: 공통 전극 26: 공통 라인
27, 28: 패드 전극 30: 박막트랜지스터
31: 돌출부 34R, 34G, 34B: 칼라 필터층
36: 오버코트층

Claims (14)

  1. 보호막이 선택적으로 식각되어 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분에 제 1 돌출부가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판;
    화소 영역의 경계부에 적어도 2개의 칼라 필터층들이 적층되어 제 2 돌출부가 형성된 칼라 필터 어레이 기판; 그리고
    상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판이 합착되고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판 사이에 채워진 액정층을 포함하고,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판은,
    상기 화소 영역에 위치하는 복수의 공통 전극; 및
    제 2 기판상에서 복수의 게이트라인에 평행하게 형성되고 상기 복수의 공통 전극에 연결된 복수의 공통 라인을 포함하고,
    상기 제2 돌출부는, 상기 복수의 게이트 라인에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 복수의 게이트 라인 중 어느 하나와 그에 이웃한 상기 복수의 공통 라인 중 어느 하나에 중첩되는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼라 필터 어레이 기판은,
    복수개의 화소 영역이 정의된 제 1 기판상의 각 화소 영역에 형성되어 칼라를 구현하기 위한 복수개의 칼라 필터층과,
    상기 각 화소 영역 경계부의 빛샘을 방지하기 위해 상기 각 화소 영역 경계부에 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부와,
    상기 복수개의 칼라 필터층 및 상기 적층부를 포함한 상기 제 1 기판 전면에 형성되는 오버코트층을 포함하여 구성되고,
    상기 적층부에서 상기 2 돌출부가 형성되는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라 필터 어레이 기판은, 상기 제 1 기판의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위해, 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부가 더 구성되는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라 필터 어레이 기판은, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 데이터 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 인접한 2개의 칼라 필터층이 오버랩(overlap) 되어 적층되고,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 공통 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 3개의 칼라 필터층이 오버랩 적층되어 상기 제 2 돌출부를 갖도록 형성되는 액정표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 칼라 필터층은 적색 칼라 필터층, 녹색 칼라 필터층, 및 청색 칼라 필터층을 구비하고, 상기 제 2 돌출부에서는 상기 적색 칼라 필터층, 상기 녹색 칼라 필터층, 및 상기 청색 칼라 필터층 순서로 적층되는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판은,
    제 2 기판상에서 상기 화소 영역을 정의하기 위해 상기 게이트 라인에 교차하여 형성되는 데이타 라인과,
    상기 게이트 라인 및 데이타 라인에 연결된 박막트랜지스터와,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 공통 라인에 각각 제 1 및 제 2 콘택홀을 갖고, 상기 제 2 돌출부에 대응하는 위치에 상기 제 1 돌출부를 갖도록 상기 게이트 라인, 상기 데이타 라인 및 상기 박막트랜지스터를 포함한 상기 제 2 기판의 전면에 형성되는 보호막과,
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 상기 보호막의 화소 영역에 형성되는 화소 전극과,
    상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 공통 라인에 전기적으로 연결되어 상기 화소 전극과 대응되게 상기 보호막 위에 형성되는 공통 전극을 포함하여 구성되는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 인접한 데이터 라인을 완전히 커버하도록 상기 데이터 라인의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성되는 액정표시장치.
  8. 보호막이 선택적으로 식각되어 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 부분에 제 1 돌출부가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계;
    복수개의 화소 영역이 정의된 기판상의 각 화소 영역에 복수개의 칼라 필터층을 형성함과 동시에, 상기 각 화소 영역 경계부에 상기 복수개의 칼라 필터층들 중 적어도 2개의 칼라 필터층을 적층하여 제2 돌출부를 구비한 칼라 필터 어레이 기판을 형성하는 단계; 그리고
    상기 제 1 및 제 2 돌출부가 대응되도록 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하고,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판은,
    상기 화소 영역에 위치하는 복수의 공통 전극; 및
    제 2 기판상에서 복수의 게이트라인에 평행하게 형성되고 상기 복수의 공통 전극에 연결된 복수의 공통 라인을 포함하고,
    상기 제2 돌출부는, 상기 복수의 게이트 라인에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 복수의 게이트 라인 중 어느 하나와 그에 이웃한 상기 복수의 공통 라인 중 어느 하나에 중첩되는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 칼라 필터 어레이 기판을 형성하는 단계는,
    복수개의 화소 영역이 정의된 기판상의 제 1 화소 영역, 상기 제 1 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 1 마스크를 이용하여, 제 1 칼라 필터층을 형성하는 단계와,
    제 2 화소 영역, 상기 제 2 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 2 마스크를 이용하여, 제 2 칼라 필터층을 형성하는 단계와,
    제 3 화소 영역, 상기 제 3 화소 영역의 각 경계부 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 영역에, 제 3 마스크를 이용하여, 제 3 칼라 필터층을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 내지 제 3 칼라 필터층이 형성된 상기 기판 전면에 오버 코트층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 칼라 필터 어레이 기판의 테두리 부분에, 빛샘을 방지하기 위해, 상기 복수개의 칼라 필터층 중 적어도 2개의 칼라 필터층이 적층되는 적층부를 더 형성하는 액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 데이터 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 인접한 2개의 칼라 필터층이 오버랩(overlap)되도록 형성하고,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 상기 게이트 라인 및 상기 공통 라인에 대응되는 상기 각 화소 영역 경계부에는, 상기 제 1 내지 제 3 칼라 필터층이 모두 오버랩 적층되어 상기 제 2 돌출부를 형성하는 액정표시장치의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 칼라 필터층은 적색 칼라 필터층, 녹색 칼라 필터층, 및 청색 칼라 필터층을 구비하고, 상기 제 2 돌출부에서는 상기 적색 칼라 필터층, 상기 녹색 칼라 필터층, 및 상기 청색 칼라 필터층 순서로 적층되는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계는,
    제 2 기판상에 서로 평행하게 게이트 라인 및 공통 라인을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 라인에 교차하도록 데이타 라인을 형성하여, 상기 게이트 라인 및 데이타 라인이 교차하는 화소 영역에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 공통 라인에 각각 제 1 및 제 2 콘택홀을 갖고, 상기 제 2 돌출부에 대응하는 위치에 제 1 돌출부를 갖도록 상기 게이트 라인, 상기 데이타 라인 및 상기 박막트랜지스터를 포함한 상기 제 2 기판의 전면에 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 상기 보호막의 화소 영역에 화소 전극을 형성함과 동시에 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 공통 라인에 전기적으로 연결되고 상기 화소 전극과 대응되게 상기 보호막 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 인접한 데이터 라인을 완전히 커버하도록 상기 데이터 라인의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성하는 액정표시장치의 제조 방법.
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