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KR102515002B1 - 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널 - Google Patents

어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널 Download PDF

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KR102515002B1
KR102515002B1 KR1020150187104A KR20150187104A KR102515002B1 KR 102515002 B1 KR102515002 B1 KR 102515002B1 KR 1020150187104 A KR1020150187104 A KR 1020150187104A KR 20150187104 A KR20150187104 A KR 20150187104A KR 102515002 B1 KR102515002 B1 KR 102515002B1
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buried pattern
color filter
substrate
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장보민
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널에 관한 것이다. 구체적으로, 어레이 기판의 컨택홀을 메우는 매립패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다. 매립패턴은 컬러필터 기판에 구비되는 컬럼 스페이서를 지지하여 컬럼 스페이서와 함께 셀 간격을 설정하는 역할을 한다.
본 발명은 디스플레이 패널이 외력에 의하여 변형 될 때 컬럼 스페이서에 의해서 배향막이 손상되는 것을 저감하는 효과를 가져온다.

Description

어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널{ARRAY SUBSTRATE AND DISPLAY PANEL HAVING THE SAME}
본 발명은 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널에 관한 것으로 보다 상세하게는 빛샘 현상, 액정량 부족, 충격에 의한 불량을 저감할 수 있는 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 어레이 기판 및 컬러필터 기판, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 디스플레이 패널을 필수 구성으로 하며, 디스플레이 패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열 방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
디스플레이 패널의 투과율 차이는 그 배면에 배치되는 백라이트로부터 공급되는 빛이 컬러필터를 통과하면서 색 조합이 반영되어 컬러화상의 형태로 표시된다.
이러한 디스플레이 장치의 제조 공정은 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 각각 제조하기 위한 기판 제조공정과, 디스플레이 패널을 완성하는 셀(cell) 공정과, 디스플레이 패널과 백라이트를 조립하는 모듈(module) 공정으로 구분될 수 있다.
이 때, 기판 제조 공정에서는 박막 증착(thin film deposition), 포토리소그라피(photo-lithography), 식각(etching) 등의 일련의 과정을 수 차례 반복해서 각 기판에 어레이층과 컬러필터층을 구현한다. 이후, 셀 공정에서는 어레이 기판 및 컬러필터 기판 중 어느 하나에 합착을 위한 씰패턴(seal pattern)을 형성한 후 액정층을 사이에 두고 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 대면 합착시켜 디스플레이 패널을 완성한다. 이렇게 완성된 디스플레이 패널은 모듈 공정에서 편광판과 구동회로 등이 부착된 후 백라이트와 일체화되어 디스플레이 장치를 이룬다.
한편, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에는 어레이 기판 및 컬러필터 기판 간의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서가 삽입된다.
이러한 스페이서는 형상 및 배치 방법에 따라 볼 스페이서(ball spacer)와 컬럼 스페이서(colum spacer)로 구분된다. 볼 스페이서는 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 상에 산포시켜 형성하고, 컬럼 스페이서는 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 상에 패터닝을 통해 형성한다. 최근에는 특정 위치에 원하는 형태로 형성 가능한 컬럼 스페이서가 널리 사용되며, 상대적으로 공정수가 적은 컬러필터 기판 상에 주로 형성된다.
이하, 도면을 참조하여 횡전계 방식의 디스플레이 패널에 대하여 설명한다.
도 1은 횡전계 방식의 디스플레이 패널을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 컬러필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하며, 횡전계 방식의 디스플레이 패널(10)은 상호 마주보도록 대향 합착된 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(50)과, 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(50)의 이격된 사이 공간에 충진된 액정층(LC)을 포함한다. 이때, 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(50) 각각에는 복수의 화소 영역(P)이 정의되어 있다.
어레이 기판(10)은 하부 기판(11) 상의 제1 방향을 따라 배치된 복수의 게이트 배선(미도시)과, 복수의 게이트 배선과 평행하게 이격 배치된 복수의 공통 배선(미도시)과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치된 복수의 데이터 베선(미도시)과, 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선의 교차 지점에 각각 배치된 복수의 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(20)과, 게이트 전극(20)의 상부를 덮는 게이트 절연막(25)과, 게이트 절연막(25) 상에 배치되어 게이트 전극(20)과 중첩된 반도체층(22)과, 반도체층(22) 상에 상호 이격되도록 배치된 소스 전극(24) 및 드레인 전극(26)을 포함한다. 또한 드레인 전극(26)을 노출시키기 위한 컨택홀(37)이 구비되며, 상기 컨택홀(37)을 통해서 화소 전극(40)이 드레인 전극(26)에 접속된다.
또한, 어레이 기판(10)은 복수의 데이터 배선, 소스, 및 드레인 전극(24,26)을 덮는 보호막(35)과, 화소 전극(40) 및 공통 전극(45)을 덮는 하부 배향막(15)을 포함한다. 이때, 화소 전극(40) 및 공통 전극(45)은 개구율을 높이기 위해 투명한 재질로 각각 형성될 수 있다.
컬러필터 기판(50)은 상부 기판(51)과, 상부 기판(51) 상의 복수의 게이트 배선, 복수의 공통 전극, 복수의 데이터 배선 및 복수의 박막트랜지스터(T)에 대응되도록 배치된 블랙 매트릭스(60)와, 상부 기판(51) 및 블랙 매트릭스(60) 상의 복수의 화소 영역에 각각 대응하여 순차적으로 배열된 적,녹,청 컬러필터(70a, 70b, 70c)들과, 적, 녹, 청 컬러필터(70a, 70b, 70c)을 덮는 상부 배향막(65)을 포함한다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 컬러필터 기판(50)은 적, 녹, 청 컬러필터(70a, 70b, 70c)들과 상부 배향막(65) 사이에 배치되는 오버 코트층을 더 포함할 수 있다.
이때, 액정층(LC)은 화소 전극(40) 및 공통 전극(45)의 수평 전계에 의해 동작하게 된다.
전술한 바와 같이, 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(50)의 사이 공간에는 액정층(LC)이 충진되며, 어레이 기판(10) 및 컬러필터 기판(50) 간에 일정한 셀 간격(Cell gap)을 유지시키기 위한 수단으로 컬럼 스페이서(80)가 구비된다.
이러한 컬럼 스페이서(80)는 어레이 기판(10) 또는 컬러필터 기판(50) 상에 패터닝을 통해 형성될 수 있으며, 상대적으로 공정수가 적은 컬러필터 기판(50) 상에 주로 형성된다. 이때. 컬럼 스페이서(80)는 블랙 매트릭스(60)와 중첩되는 위치, 보다 구체적으로는 박막트랜지스터(T)와 중첩된 위치에 주로 배치된다.
이러한 횡전계 방식 디스플레이 패널(1)에 외력이 인가되면, 어레이 기판(10) 또는 컬러필터 기판(50)이 수평 방향으로 이동하게 되며, 그로 인해 컬럼 스페이서(80) 역시 박막트랜지스터(T)와 중첩된 위치를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 위치가 이동하게 된다.
이때, 횡전계 방식 디스플레이 패널(1)은 컬럼 스페이서(80)의 움직임에 의해 컬럼 스페이서(80)에 인접한 위치에 배치되는 하부 배향막(15)의 표면이 손상되어 빛샘(레드 아이 불량)이 발생할 수 있다.
즉, 외력에 의해 컬럼 스페이서(80)가 화소 영역(P)까지 이동해 어레이 기판(10)의 보호막(35)을 덮는 하부 배향막(15)의 표면에 스크래치가 발생될 경우, 컬럼 스페이서(80)와 인접하게 배치되는 하부 배향막(15) 부분의 배향성이 상실된다. 배향성이 상실된 배향막 부분에 위치한 액정은 빛의 편광 특성이 정상적인 영역과는 달라지기 때문에 레드 아이 불량을 유발한다.
디스플레이 패널(1)의 투과율을 높이기 위해 컬럼 스페이서(80)의 선폭 및 블랙 매트릭스(60)의 선폭을 점점 감소시키려는 노력이 진행 중에 있으나, 블랙 매트릭스(60)의 선폭을 감소시킬 경우 컬럼 스페이서(80)의 움직임에 의한 불량 발생율이 증가하는 문제점을 가지고 있었다.
횡전계 방식의 디스플레이 패널을 예를 들어 설명하였으나, 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 컬럼 스페이서가 구비된 형태라면 전계의 인가 방식과 무관하게 동일한 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 어레이 기판(10)에 형성된 컨택홀(37)은 하부 배향막(15) 형성시에 불량 발생의 요인으로 작용하기도 한다. 하부 배향막(15)은 어레이 기판(10)의 표면에 폴리이미드 수지를 마스크를 이용하여 전사하는 방식으로 도포된다.
그런데, 컨택홀(37)은 어레이 기판(10)의 다른 부분들에 비하여 오목하게 요입된 부분이므로, 전사되는 폴리이미드 액이 컨택홀(37)을 모두 채우지 못하는 경우가 발생하게 되면, 컨택홀(37) 주변의 배향막(15)의 두께가 부족하게 되는 문제점이 발생한다.
그리고, 컬러필터 기판(50)과 어레이 기판(10) 사이에 액정을 충진함에 있어서도, 컨택홀(37)은 불량 발생을 유발하는 주요 요소로 작용한다.
컬러필터 기판(50)과 어레이 기판(10) 사이에는 액정이 충진된다. 액정의 충진량이 부족하게 되면 빛샘이 발생하고 액정이 과도하게 충진되면 옐로우 무라(Yellow mura)가 발생하게 되므로, 액정의 충진량은 적절하게 이루어져야 한다. 충진되는 액정의 양은 컬리필터 기판(50)과 어레이 기판(10) 사이의 체적을 이론적으로 계산하고, 이론적 체적의 일정비율로 충진한다.
그런데, 컨택홀(37)의 형상은 보호층(35) 경화를 위한 열처리 공정에 따라 변화될 수 있다. 컨택홀(37)의 형상 변경은 셀 간격을 변화시키게 되므로, 실질적인 액정 충진 공간의 체적이 변화를 가져오게 된다. 따라서, 액정 충진량이 문제가 되어 불량 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 디스플레이 패널에 있어서 컨택홀과 컬럼스페이서로 인하여 야기되는 불량 요인들을 저감할 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 컬럼 스페이서의 움직임에 의해 발생하는 불량을 저감할 수 있는 어레이 기판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어레이 기판에서 컬럼 스페이서에 맞닿는 부분의 표면 평탄도를 개선하여 디스플레이 패널이 보다 균일한 셀 간격을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 어레이 기판의 컨택홀 형상으로 인해 야기되는 깨알 불량을 저감하기 위한 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 박막 트랜지스터를 구비하는 어레이 기판과 컬럼 스페이서를 구비하는 컬러필터 기판을 포함하는 디스플레이 패널에 있어서, 어레이 기판에 배치된 컨택홀을 매립하며 화소전극 보다 돌출된 매립패턴을 구비하되, 컬럼 스페이서가 매립패턴 상에 위치하는 구성을 제공한다.
이 때, 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 셀 간격은 매립패턴의 돌출 높이와 컬럼 스페이서의 높이의 합으로 설정된다.
본 발명에 따른 어레이 기판은 화소전극과 박막 트랜지스터 위에 배향막이 위치하게 된다. 그리고 화소전극과 박막 트랜지스터를 연결하는 컨택홀이 매립패턴으로 메워지게 된다. 따라서 컨택홀 부분에 배향막이 국부적으로 형성되지 않거나 배향막의 두께가 부족하게 되는 문제점을 감소시키는 효과를 가져온다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 셀 간격(cell gap)이 컬러필터 기판에 구비된 컬럼 스페이서와 어레이 기판에 구비된 매립패턴에 의하여 확보되는 구조를 가진다. 이러한 구조는 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 슬립(slip)이 발생할 경우에 컬럼 스페이서에 의하여 어레이 기판의 배향막이 손상되는 문제점을 저감하는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 패널은 어레이 기판의 컨택홀이 매립패턴에 의하여 메워진 구조를 제공함으로써, 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 액정 충진 공간의 체적을 감소시킨다. 따라서, 디스플레이 패널 제조에 사용되는 액정의 소모량을 감소시켜 원가를 절감하는 효과를 가져온다.
도 1은 횡전계 방식 디스플레이 패널을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 컬러필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 매립패턴을 나타낸 확대사진이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 매립패턴을 나타낸 확대사진이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널의 실시예를 설명한다.
이하에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 발명에서 ~~ 상에 있다라고 함은 어떠한 부분이 다른 부분과 접촉한 상태로 바로 위에 있다를 의미할 뿐만 아니라 어떠한 부분이 다른 부분과 비접촉한 상태이거나 제3의 부분이 중간에 더 형성되어 있는 상태로 다른 부분의 위에 있다를 의미할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어레이 기판 및 이를 갖는 디스플레이 패널에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널(100)은 복수의 화소 영역이 정의되고, 상호 이격되어 마주보는 어레이 기판(110) 및 컬러필터 기판(150)과, 어레이 기판(110) 및 컬러필터 기판(150)의 이격된 사이 공간에 충진된 액정층(LC)을 포함한다.
어레이 기판(110)은 내면에 구비된 다수의 회로패턴을 갖는다.
다수의 회로패턴은 하부 기판(111) 상의 제1 방향을 따라 배치된 복수의 게이트 배선과, 복수의 게이트 배선과 평행하게 이격 배치된 복수의 공통 배선과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치되어, 복수의 화소 영역을 정의하는 복수의 데이터 배선을 포함한다.
또한, 어레이 기판(110)은 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선의 교차 지점에 각각 배치된 스위칭 소자인 복수의 박막트랜지스터(T)와, 복수의 박막트랜지스터(T)와 각각 연결되어, 복수의 화소 영역에 배치된 복수의 화소 전극(140)과, 복수의 공통 배선과 각각 연결되어, 복수의 화소 영역에 배치되어 복수의 화소 전극(140)과 교번적으로 이격 배치된 공통 전극(145)을 포함한다.
또한, 어레이 기판(110)은 복수의 데이터 배선, 소스 및 드레인 전극(124, 126)을 덮는 보호막(135)과, 보호막(135), 화소 전극(140) 및 공통 전극(145)을 덮는 하부 배향막(115)을 포함한다.
이때, 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(120)과, 게이트 전극(120)의 상부를 덮는 게이트 절연막(121)과, 게이트 절연막(121) 상에 배치되어 게이트 전극(120)과 중첩된 반도체층(122)과, 반도체층(122) 상에 상호 이격되도록 배치된 소스 전극(124) 및 드레인 전극(126)을 포함한다. 소스 전극(124)은 데이터 배선에서 분기되고, 게이트 전극(120)은 게이트 배선의 일 부분으로 이루어질 수 있다.
화소 전극(140)은 화소 영역 내에 배치되며, 컨택홀(137)을 통해 드레인 전극(126)과 전기적으로 연결되고, 공통 전극(145)은 공통 배선으로부터 분기되어, 화소 영역 내에서 화소 전극(140)과 평행하게 서로 교번적으로 엇갈려 배치된다.
본 발명은 컨택홀(137)을 매립하는 매립패턴(182)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 컨택홀(137)은 서로 높이차를 가지는 드레인 전극(126)과 화소 전극(140)의 전기적으로 연결하기 위하여 필수적이나, 앞서 살펴본 바와 같이 컨택홀(137)의 오목한 형상으로 인하여 액정량 조절의 문제, 하부 배향막의 두께 불균일 문제 등이 야기 될 수 있다.
본 발명은 컨택홀(137)의 위에 레이어를 추가하여 매립패턴(182)을 형성함으로써, 액정량의 과부족으로 인한 문제 등을 감소시키기 위한 것이다. 컨택홀(137)을 매립패턴(182)으로 채우게 되면 매립패턴(182)의 체적만큼의 액정 소모량을 감소시킬 수 있다. 또한 베이킹 과정에서 컨택홀(137)의 형상 변화가 액정 소모량에 영향을 미치지 않게 된다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 패널에 있어서 매립패턴(182)은 보호층(135)의 상부로 돌출되어, 컬럼 스페이서(180)가 상기 매립패턴(182)에 지지되도록 하는 것이 바람직하다. 다시말해, 셀 간격이 컬럼 스페이서(180)에 의해서만 확보되는 것이 아니라 컬럼 스페이서(180)와 매립패턴(182)에 의하여 확보되도록 하기 위한 것이다.
이러한 구조는 컬러필터 기판(150)과 어레이 기판(110) 사이에 슬립이 발생하였을 때, 컬럼 스페이서(180)의 움직임에 의한 하부 배향막(135)의 손상을 저감하는 효과를 가져온다.
셀 간격이 컬럼 스페이서(180)에 의해서만 확보되는 구조에 있어서는, 컬럼 스페이서(180)가 움직이면 하부 배향막(135)의 표면에 접촉하게 되므로 하부 배향막(135)이 손상된다.
그러나, 본 발명의 디스플레이 패널(100)은 컬럼 스페이서(180)와 매립패턴(182)이 함께 셀 간격을 확보하고 있으므로, 컬럼 스페이서(180)가 매립패턴(182)을 벗어나게 이동하더라도 컬럼 스페이서(180)가 하부 배향막(135)에 접촉되지 않고 떠 있는 상태가 되기 때문에 컬럼 스페이서(180)의 움직임에 의한 하부 배향막(135)의 손상을 감소시킬 수 있다.
매립패턴(182)은 어레이 기판(110)의 다른 부분의 표면(보호막)으로부터 돌출된 높이를 가지는데, 이 때 매립패턴(182)의 돌출 높이(h)는 디스플레이 패널의 셀 간격의 20~80% 범위인 것이 바람직하다.
매립패턴(182)의 돌출 높이(h)가 셀 간격의 20%인 경우에는 컬럼 스페이서(180)의 높이는 셀 간격의 80%로 설정되고, 매립패턴(182)의 돌출 높이(h)가 셀 간격의 80%인 경우에는 컬럼 스페이서(180)의 높이가 셀 간격의 20%로 설정된다. 다시말해, 매립패턴(182)이 셀 간격에서 차지하는 비율이 증가할수록 컬럼 스페이서(180)가 셀 간격에서 차지하는 비율은 낮아지게 된다.
매립패턴(182)의 돌출 높이가 셀 간격의 20% 미만으로 설정되는 경우에는, 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 사이에 슬립이 발생했을 때 컬럼 스페이서(180)에 의해서 하부 배향막(115)이 손상될 가능성이 높아져 바람직하지 않다.
반대로 매립패턴의 돌출 높이가 셀 간격의 80% 를 초과하게 설정되면, 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(150) 사이에 슬립이 발생했을 때 매립패턴(182)에 의해서 상부 배향막(165)이 손상될 가능성이 높아져 바람직하지 않다.
한편, 매립패턴(182)은 컬럼 스페이서(180)와 함께 셀 간격을 확보하는 기능과, 충진되는 액정량을 감소시키며 품질 산포를 안정화하는 기능을 가진다.
매립패턴(182)이 셀 간격을 확보하는 기능을 위해서는 매립패턴(182)이 컬럼 스페이서(180)에 대응되는 위치에만 구비될 수 있다. 물론 충진되는 액정량 감소의 효과를 위해서는 매립패턴(182)이 모든 컨택홀(137)에 형성될 수도 있다.
컬러필터 기판(150)은 상부 기판(151)과, 상부 기판(151) 상의 복수의 게이트 배선, 복수의 공통 전극, 복수의 데이터 배선 및 복수의 박막트랜지스터(T)에 대응되도록 배치된 블랙 매트릭스(160)와, 상부 기판(151) 및 블랙 매트릭스(160) 상의 복수의 화소 영역에 각각 대응하여 순차적으로 배열된 적, 녹, 청 컬러필터(170a, 170b, 170c)들과, 적, 녹, 청 컬러필터(170a, 170b, 170c)들을 덮는 상부 배향막(165)을 포함한다. 이때, 액정층(LC)은 화소 전극(140) 및 공통 전극(145)의 수평 전계에 의해 동작하게 된다.
컬럼 스페이서(182)는 컬러필터 기판(150)에 구비되며, 컬럼 스페이서(180)의 위치는 매립패턴(182)에 의하여 지지될 수 있도록 배치된다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 컬럼 스페이서 만으로 셀 간격을 확보하는 것이 아니라, 매립패턴의 돌출높이와 컬럼 스페이서의 높이의 합을 통해서 셀 간격을 확보하는 구조로, 컬럼 스페이서(180)가 매립패턴(182)과 정렬된 위치에 배치되어야 한다.
한편, 매립패턴(182)과 컬럼 스페이서(180)는 서로 맞닿아 셀 간격을 확보하게 되므로, 외력에 의하여 슬립이 발생할 때 매립패턴(182)과 컬럼 스페이서(180)가 움직임에 의하여 서로 마찰하게 된다.
매립패턴(182)과 컬럼 스페이서(180)가 반복적인 마찰에 의하여 손상되는 문제를 감소하기 위해서는, 상기 매립패턴(182)과 상기 컬럼 스페이서(180)는 서로 유사한 경도를 가지는 것이 바람직하며, 이를 위해 동일한 재질 또는 동종의 재질로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 매립패턴을 나타낸 확대사진이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 매립패턴을 나타낸 확대사진이다.
도 4의 실시예는 2개의 컨택홀을 단일의 매립패턴으로 매립한 형태를 나타낸 것이고, 도 5는 열단위로 컨택홀을 단일의 매립패턴으로 매립한 형태를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 매립패턴(182)이 컨택홀을 메우고 컬럼 스페이서와 맞닿아 셀 간격을 확보하는 것으로, 가능하면 매립패턴(182)의 상부면을 평탄하게 확보하는 것이 바람직하다.
매립패턴(182)의 상부면에 높이 단차가 발생하게 되면 컬럼 스페이서가 지지되는 위치에 따라서 셀 간격이 변화하게 된다. 셀 간격의 변화는 품질 산포의 측면에서 매우 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 셀 간격이 증가하게 되면 동일한 액정량이 충진되더라도, 주입된 액정이 셀 간격을 완전히 채우지 못하고 되며, 셀 간격이 감소하게 되면 동일한 액정량이 충진되었더도 주입된 액정량이 과도하게 된다.
그런데, 매립패턴(182)을 어떠한 형태로 형성하느냐에 따라서 매립패턴 상부면의 평탄도가 달라지게 된다.
하나의 매립패턴으로 단일의 컨택홀을 매립하게 되는 경우, 컨택홀의 중앙부의 형상이 매립패턴으로 전사되어 매립패턴의 중앙부가 오목하게 들어가는 형태가 될 수 있다.
그런데, 매립패턴의 상부면이 컬럼 스페이서에 지지되는 구조이기 때문에 매립패턴의 상부면의 높이 단차는 셀 간격의 변화를 가져오게 되므로, 매립패턴의 상부면은 가능한 높이 단차가 적은 것이 바람직하다.
도 4에 도시한 바와 같이, 하나의 매립패턴으로 2개의 컨택홀을 매립하는 형태로 형성하면, 매립패턴 상부면의 높이단차가 가로방향(게이트 배선 방향)으로는 0.21um 수준으로 측정되었으며, 세로방향(데이터 배선방향)으로는 0.15um 수준으로 측정되었다.
도 5에 도시한 바와 같이, 일렬로 배치된 컨택홀을 단일의 매립패턴으로 매립하는 형태로 형성하면, 매립패턴(182) 상부면의 높이단차가 가로방향(게이트 배선 방향)으로는 0.19um 수준으로 측정되었으며, 세로방향(데이터 배선방향)으로는 0.15um 수준으로 측정되었다.
따라서, 매립패턴의 높이 단차를 최소화하기 위해서는 단일의 매립패턴이 복수개의 컨택홀을 매립하는 형태를 가지는 것이 바람직하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 매립패턴(182)이 컨택홀을 열단위로 메우는 막대 형태의 모양으로 구비되는 경우에 있어서, 컬러필터 기판(150) 측의 컬럼 스페이서(180)와 대응되는 위치에는 다른 부분보다 넓은 폭을 가지는 확장부(182a)를 구비하는 것이 바람직하다.
확장부(182a)는 컬럼 스페이서(180)에 지지되는 부분으로 넓은 수평면적을 확보함으로써, 컬럼 스페이서(180)가 보다 안정적으로 매립패턴(182)에 지지될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따른 디스플레이 패널은 어레이 기판에 필수적으로 구비되는 컨택홀의 상부에 추가 레이어로 매립패턴을 형성하고, 매립패턴에 컬럼 스페이서가 지지되도록 함으로써, 셀 간격이 매립패턴과 컬럼 스페이서에 의하여 확보되는 구조이다.
이러한 구조에서는 컬럼 스페이서의 하단이 어레이 기판의 하부 배향막에서 이격된 위치가 되므로 컬럼 스페이서의 움직임에 의하여 하부 배향막이 손상되는 문제점을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
100 : 디스플레이 패널 110 : 어레이 기판
111 : 하부 기판 115 : 하부 배향막
120 : 게이트 전극 122 : 반도체층
124 : 소스 전극 125 : 게이트 절연막
126 : 드레인 전극 T : 박막트랜지스터
135 : 보호막 LC : 액정층
140 : 화소 전극 145 : 공통 전극
150 : 컬러필터 기판 151 : 상부 기판
160 : 블랙 매트릭스 165 : 상부 배향막
170a,170b,170c : 컬러필터 180 : 컬럼 스페이서
182 : 매립패턴 182a : 확장부

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 일부를 노출시키는 컨택홀을 포함하는 보호막과, 상기 보호막의 일부 및 상기 컨택홀 내면 상에 배치되고, 상기 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과, 상기 화소전극과 상기 보호막을 덮도록 배치된 배향막과, 상기 배향막 상에 배치되어 상기 컨택홀을 매립하며 상기 화소전극 보다 돌출된 매립패턴을 포함하는 어레이 기판;
    컬럼 스페이서를 구비하는 컬러필터 기판; 및
    상기 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판의 이격 공간에 채워진 액정층;을 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서는 상기 매립패턴과 직접적으로 접촉하여 상기 매립패턴 상에 배치되며,
    상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이의 셀 간격은 상기 컬럼 스페이서의 높이와 상기 배향막으로부터 상부로 돌출된 상기 매립패턴의 높이의 합인 디스플레이 패널.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 매립패턴은
    하나의 매립패턴으로 인접한 컨택홀 복수개가 매립된 디스플레이 패널.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 매립패턴은 상기 컬럼 스페이서를 지지하는 위치에 수평면적이 확대된 확장부를 구비하는 디스플레이 패널.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 매립패턴과 상기 컬럼 스페이서는 동일 재질인 디스플레이 패널.
  11. 삭제
  12. 삭제
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