KR20140091396A - 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있는 씨오티(COT) 구조의 어레이기판 및 이의 제조방법이 제공된다. 어레이기판은, 기판 상에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 컬러필터, 상기 컬러필터 상에 형성된 평탄화막, 상기 평탄화막 상에 형성된 패시베이션막, 상기 컬러필터, 상기 평탄화막 및 상기 패시베이션막에 형성되어 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출시키되, 일벽이 계단 형상으로 형성된 콘택홀 및 상기 패시베이션막 상에 상기 콘택홀을 채우도록 형성된 컬럼스페이서를 포함한다.

Description

액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조 방법{ARRAY SUBSTRATE OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있는 씨오티(COT) 구조의 어레이기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
평판표시장치(FPD, Flat Panel Display Device)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 전자정보 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광소자{Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있다. 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성을 위한 각각 전극이 형성되어 있는 두 기판을 대향하도록 배치하여 두 기판사이에 액정물질을 주입한 액정패널을 구성하고, 액정패널의 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전계에 의해 액정분자의 광학성 이방성과 복굴적 특성을 제어하여 화상을 표시하는 장치이다. 따라서, 액정표시장치의 제조공정에서 두 전극이 각각 형성된 두 기판의 합착공정은 화상의 품질에 많은 영향을 미치게 되며, 합착오차에 따른 불량을 개선하기 위한 씨오티(color on TFT; 이하, COT)구조가 제안되었다.
도 1은 종래의 COT구조 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 COT구조 액정표시장치는, 하부기판(1)과 상부기판(2)으로 이루어진다.
하부기판(1)에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트전극(3)이 형성되어 있고, 게이트전극(3) 상에 질화실리콘(SiNx)이나 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(4)이 게이트 전극을 덮고 있다.
게이트 절연막(4) 상에는 게이트전극(3)과 중첩되도록 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(5)이 형성되어 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 액티브층(5) 상에는 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(미도시)이 형성될 수 있다.
액티브층(5) 상에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스전극(6) 및 드레인전극(7)이 형성되어 있다. 소스전극(6)과 드레인전극(7)은 게이트전극(3)과 함께 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 이룬다.
또한, 게이트전극(3)은 게이트라인(미도시)에 연결되고, 소스전극(6)은 데이터 라인에 연결되며, 게이트 라인과 데이터 라인은 서로 교차하여 화소 영역을 정의한다.
이러한 박막트랜지스터를 포함한 하부기판(1) 전면에 실리콘질화막이나 실리콘산화막 또는 유기절연막으로 이루어져 박막트랜지스터를 보호하기 위한 제1 보호막(8)이 형성되어 있다.
제1 보호막(8) 상에는 컬러필터(9)가 형성되어 있는데, 컬러필터(9)는 R, G, B의 색이 순차적으로 배열되고, 하나의 색이 하나의 화소 영역에 대응한다. 컬러필터(9)는 콘택홀(15)을 통해 노출되는 드레인전극(7)과 대응되는 부분에 잔류되지 않도록 형성되어야 한다.
컬러필터(9) 상에는 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 무기절연막 또는 아크릴계 레진 또는 BCB 등의 유기절연막으로 이루어진 평탄화막(10)이 형성된다. 평탄화막(10)은 컬러필터(9)에 의한 단차를 개선한다.
평탄화막(10)은 컬러필터(9)가 드레인전극(7) 부분으로 유출되지 않도록 컬러필터(9)의 상면 및 측면을 덮도록 형성된다.
평탄화막(10) 상에는 투명한 도전물질로 이루어진 대면적의 공통 전극(11)이 형성된다.
공통 전극(11) 및 평탄화막(10) 상에는 제2 보호막(12)이 형성된다. 그리고, 제2 보호막(12), 평탄화막(10) 및 제1 보호막(8)에는 박막트랜지스터의 드레인전극(7)을 노출시키기 위한 콘택홀(15)이 형성된다.
제2 보호막(12) 상에는 콘택홀(15)을 통해 드레인전극(7)과 연결되는 다수의 막대 형상의 화소 전극(13)이 형성된다.
화소 전극(13)은 투명한 도전물질로 이루어지며, 평탄화막(10) 상에 형성된 공통 전극(11)과 횡전계를 발생시킨다.
제2 보호막(12) 상에는 박막트랜지스터와 대응되는 부분에 컬럼 스페이서(14)가 형성된다.
하부기판(1)의 상부에는 컬럼 스페이서(14)에 의해 하부기판(1)과 일정 간격으로 이격되어 합착되는 상부기판(2)이 배치된다.
또한, 상부기판(2)에는 빛의 투과 및 반사를 차단하기 위한 블랙 매트릭스(21)가 형성된다. 블랙 매트릭스(21)는 상부기판(2) 상에 하부기판(1)의 박막트랜지스터와 콘택홀(15)을 커버할 수 있도록 상부기판(2) 상에 형성된다.
상부기판(2)과 하부기판(1) 사이에는 액정이 주입되어 있으며, 이 액정의 액정분자는 화소 전극(13)과 공통 전극(11)에 전압이 인가되면 생성되는 전계에 의해 배열 상태가 변화됨으로써 화상을 표시하게 된다.
이러한 종래의 액정표시장치는, 박막트랜지스터의 드레인전극(7)을 노출시키기 위하여 콘택홀(15)이 형성되므로, 컬러필터(9)가 콘택홀(15)을 통해 노출된 드레인전극(7)으로 유출되어 신뢰성 문제가 발생한다.
이에, 종래의 액정표시장치는 평탄화막(10)과 제2 보호막(12)이 컬러필터(9)의 측면을 덮도록 형성되어야 하며, 이는 콘택홀(15)의 사이즈를 증가시킨다. 또한, 콘택홀(15)의 사이즈 증가에 따라 상부기판(2)에 형성된 블랙 매트릭스(21)의 사이즈도 함께 증가하게 되므로 화소 영역의 투과영역이 감소하게 되며, 이는 액정표시장치의 투과율 하락을 발생시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여, COT 구조의 액정표시장치에서 콘택홀의 사이즈를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 어레이기판 및 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판은, 기판 상에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 컬러필터, 상기 컬러필터 상에 형성된 평탄화막, 상기 평탄화막 상에 형성된 패시베이션막, 상기 컬러필터, 상기 평탄화막 및 상기 패시베이션막에 형성되어 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출시키되, 일벽이 계단 형상으로 형성된 콘택홀 및 상기 패시베이션막 상에 상기 콘택홀을 채우도록 형성된 컬럼스페이서를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판의 제조방법은, 기판 상에 박막트랜지스터, 컬러필터, 평탄화막 및 패시베이션막을 순차적으로 형성하되, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극이 노출되도록 상기 컬러필터, 상기 평탄화막 및 상기 패시베이션막에 일벽이 계단 형상인 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 콘택홀을 채우도록 컬럼스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조방법은, 콘택홀의 일벽을 계단 형상으로 형성하여 콘택홀의 사이즈를 감소시킴으로써, 화소의 개구 영역을 증대시켜 액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있다.
또한, 컬럼스페이서를 콘택홀에 형성함으로써, 컬러필터가 콘택홀을 통해 유출되는 것을 차단할 수 있어, 액정표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 COT 구조 액정표시장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 영역을 도시한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 도 2를 Ⅲ~Ⅲ'을 따라 절단한 어레이기판의 공정 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부 영역을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 일 방향으로 연장되어 게이트 배선(103)이 형성되고, 게이트 배선(103)과 나란한 방향으로 공통 배선(104)이 형성되며, 게이트 배선(103)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(105)이 형성되어 있다.
게이트 배선(103)과 데이터 배선(105)이 교차하는 지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(102), 액티브층(108), 소스전극(112) 및 드레인전극(114)을 포함할 수 있다.
게이트전극(102)은 게이트 배선(103)으로부터 돌출된 형상으로 형성될 수 있고, 소스전극(112)은 데이터 배선(105)으로부터 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.
화소영역(P)에는 액정표시장치의 컬러를 구현하기 위한 R, G, B 컬러필터(122)가 형성되어 있다. 컬러필터(122)는 다양한 형태로 액정표시장치의 화소영역(P)에 배치될 수 있는데, 본 실시예에서는 세로 방향으로 위치한 화소영역(P)에 동일 컬러필터가 형성된 스트라이프 형태(stripe pattern)인 것을 예로써 설명하나, 이에 제한되지는 않는다.
컬러필터(122) 상부에는 컬러필터(122)의 표면을 평탄화 하기 위한 평탄화막(미도시)이 형성되고, 평탄화막 상부에 화소영역(P)으로 다수개가 연장된 막대 형상의 공통전극(137)이 형성된다.
공통전극(137)은 공통 배선(104)과 제2 콘택홀(138)을 통해 연결되는 공통전극 배선(136)으로부터 화소영역(P)으로 연장되어 형성될 수 있다.
공통전극(137) 상부에는 패시베이션막(미도시)이 형성될 수 있다. 그리고, 패시베이션막, 평탄화막, 컬러필터(122) 및 박막트랜지스터(T)의 상부에 형성된 유기절연막을 패터닝되어 제1 콘택홀(128)이 형성될 수 있다. 제1 콘택홀(128)은 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(114)을 노출시킨다.
제1 콘택홀(128)은 일벽이 계단 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 컬러필터(122)에 형성된 제1 콘택홀(128)의 일벽은 평탄화막과 패시베이션막에 형성된 제1 콘택홀(128)과 중첩될 수 있다. 또한, 평탄화막에 형성되는 제1 콘택홀(128)의 일벽은 패시베이션막에 형성되는 제1 콘택홀(128)과 중첩될 수 있다. 즉, 컬러필터(122), 평탄화막 및 패시베이션막에서 제1 콘택홀(128)의 일벽이 단차를 가지는 계단 형상으로 형성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 컬러필터(122)에 형성되는 제1 콘택홀(128)을 컬러필터 홀이라 하고, 평탄화막에 형성되는 제1 콘택홀(128)을 평탄화막 홀이라 하며, 패시베이션막에 형성되는 제1 콘택홀(128)을 패시베이션막 홀이라 한다.
제1 콘택홀(128)은 한번 이상의 패터닝 공정, 예컨대 컬러필터 패터닝 공정, 평탄화막 패터닝 공정 및 패시베이션막 패터닝 공정으로 형성될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 슬릿 마스크 등을 이용한 한번의 패터닝 공정으로 형성될 수도 있다.
패시베이션막 상에는 공통전극(137)과 소정 간격만큼 이격되도록 다수의 막대 형상의 화소전극(131)이 형성된다. 화소전극(131)은 제1 콘택홀(128)을 통해 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(114)과 연결되는 화소전극 배선(130)으로부터 화소영역(P)으로 연장되어 형성될 수 있다.
도면에서는 다수의 공통전극(137)과 다수의 화소전극(131)이 화소영역(P)에 절곡된 꺽임 구조로 형성되는 예를 도시하였으며, 이때 데이터 배선(105)도 공통전극(137) 및 화소전극(131)을 따라 절곡된 꺽임 구조로 형성될 수도 있다.
컬럼스페이서(150)는 제1 콘택홀(128)을 채우도록 형성된다. 컬럼스페이서(150)는 어레이기판(100)과 합착되는 상부기판(미도시) 사이의 갭(gap)을 유지시키는 기능을 수행할 수 있다.
이렇게 박막트랜지스터(T), 컬러필터(122), 공통전극(137), 화소전극(131) 및 컬럼스페이서(150)가 형성된 어레이기판(100)은 상부기판과 합착되어 액정표시장치를 구성할 수 있다.
상부기판에는 블랙매트릭스(미도시)가 형성되어 빛의 투과 및 반사를 방지할 수 있다. 블랙매트릭스는 어레이기판(100)의 박막트랜지스터(T)와 제1 콘택홀(128)에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 어레이기판(100)의 컬럼스페이서(150)가 상부기판의 블랙매트릭스를 대체할 수 있도록 형성될 수도 있다. 이때, 컬럼스페이서(150)는 패시베이션막 상부에서 제1 콘택홀(128)을 채우며 형성되되, 일측이 박막트랜지스터(T) 영역까지 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 어레이기판(100)과 합착되는 상부기판에는 블랙매트릭스가 생략될 수 있다. 이렇게 블랙매트릭스 기능을 수행하도록 형성된 컬럼스페이서는 블랙컬럼스페이서일 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 도 2를 Ⅲ~Ⅲ'을 따라 절단한 어레이기판의 공정 단면도들이다.
이하, 도 3a 내지 도 3g를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3a를 참조하면, 기판(100) 상에 도전성 금속을 증착하고, 이를 선택적으로 패터닝하여 기판(100)의 일 방향으로 연장된 게이트 배선(도 2의 103)과, 게이트 배선으로부터 연장된 게이트전극(102)을 형성한다. 또한, 게이트 배선과 나란한 방향으로 공통 배선(도 2의 104)도 형성한다. 도전성 금속은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
이어, 게이트전극(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 하나를 증착하여 게이트 절연막(106)을 형성한다.
그리고, 게이트 절연막(106) 상에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 차례로 증착하고, 이를 선택적으로 패터닝하여 게이트전극(102)에 인접한 게이트 절연막(106)상에 액티브층(108)과 오믹 콘택층(미도시)을 형성한다.
도 3b를 참조하면, 액티브층(108)과 오믹콘택층이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 증착하고, 선택적으로 패터닝하여 오믹 콘택층과 각각 접촉하는 소스전극(112)과 드레인전극(114)을 형성한다.
그리고, 소스 및 드레인전극(114)이 형성된 기판(100)의 전면에 무기절연막 또는 유기절연막(116)을 증착한다. 여기서, 무기절연막은 실리콘(SiN2)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질 그룹 중 하나일 수 있고, 유기절연막은 감광성을 띄는 포토 아크릴(Photo Acryl) 물질 또는 기타 다른 감광성 유기 절연물질일 수 있다.
도 3c를 참조하면, 유기절연막(116) 상부에 컬러필터를 형성하기 위한 염료를 도포한 후, 이를 선택적으로 패터닝하여 컬러필터(122a, 122b)를 형성한다. 여기서, 컬러필터(122a, 122b)는 감광성 컬러레진을 도포한 후 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
그리고, 컬러필터(122a, 122b)에 제1 콘택홀, 예컨대 컬러필터 홀(128a)을 형성할 수 있다. 또한, 컬러필터 홀(128a)에 의해 노출된 유기절연막(116)을 패터닝하여 드레인전극(114)을 노출시킨다. 여기서, 유기절연막(116)의 패터닝은 컬러필터 홀(128a)을 생성하기 전에 패터닝을 통해 미리 형성될 수도 있다.
도 3d를 참조하면, 컬러필터(122a, 122b)가 형성된 기판(100)의 전면에 평탄화막(118)을 형성한다. 평탄화막(118)은 벤조사이클로부텐(BCB)와 아크릴계 레진(acryl resin) 등의 유기절연물질로 형성될 수 있다.
그리고, 평탄화막(118)을 패터닝하여 제1 콘택홀, 예컨대 평탄화막 홀(128b)을 형성할 수 있다. 이때, 평탄화막 홀(128b)의 일벽은 대응되는 컬러필터 홀(128a)의 일벽과 단차를 가지는 계단 형상으로 형성됨으로써, 컬러필터의 일부 영역, 즉 녹색 컬러필터(122b)의 일부 영역이 노출될 수 있다. 다시 말하면, 컬러필터 홀(128a)의 일벽은 평탄화막 홀(128b)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
또한, 평탄화막 홀(128b)의 타벽은 컬러필터 홀(128a)의 안쪽으로 중첩되도록 형성되어 평탄화막(118)이 컬러필터, 즉 적색 컬러필터(122a)의 전 영역을 덮을 수 있도록 형성될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 평탄화막(118) 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여 공통전극(137)을 생성한다.
그리고, 도 3f를 참조하면, 공통전극(137) 상에 상기 공통전극(137)을 보호하기 위한 패시베이션막(120)을 형성한다. 패시베이션막(120)은 무기절연물질 또는 유기절연물질을 증착하여 형성될 수 있다.
이어, 패시베이션막(120)을 패터닝하여 제1 콘택홀, 예컨대 패시베이션막 홀(128c)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 패시베이션막 홀(128c)의 일벽은 대응되는 컬러필터 홀(128a)의 일벽 및 평탄화막 홀(128b)의 일벽과 단차를 가지는 계단 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 녹색 컬러필터(122b)의 일부 영역과 평탄화막(118)의 일부 영역이 노출될 수 있다. 다시 말하면, 컬러필터 홀(128a)의 일벽과 평탄화막 홀(128b)의 일벽은 패시베이션막 홀(128c)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
또한, 패시베이션막 홀(128c)의 타벽은 평탄화막 홀(128b)의 안쪽으로 중첩되도록 형성되어 패시베이션막(120)이 적색 컬러필터(122a) 및 평탄화막(118)의 전 영역을 덮을 수 있도록 형성될 수 있다.
그리고, 패시베이션막(120) 상부에 투명한 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여 화소전극(131)을 생성한다. 화소전극(131)은 컬러필터 홀(128a), 평탄화막 홀(128b) 및 패시베이션막 홀(128c)을 포함하는 제1 콘택홀(128)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(114)과 연결될 수 있다. 또한, 화소전극(131)은 패시베이션막(120)을 사이에 두고 공통전극(137)과 오버랩되면서 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
도 3g를 참조하면, 어레이기판(100)과 상부기판(미도시) 사이의 갭을 유지시킬 수 있도록 컬럼스페이서(150)를 형성할 수 있다. 컬럼스페이서(150)는 스페이서용 레진에 카본 블랙 착색제 등을 첨가하여 기판(100) 상에 도포한 후, 이를 패터닝하여 형성될 수 있다. 이때, 컬럼스페이서(150)는 제1 콘택홀(128)이 형성된 부분에 제1 콘택홀(128)을 채우도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도 3g 및 도 4를 참조하면, 앞서 도 3a 내지 도 3g의 공정을 통해 제조된 어레이기판(100)과 블랙매트릭스(210)가 형성된 상부기판(200)을 합착하여 액정표시장치를 구성할 수 있다.
어레이기판(100)은 앞서 설명한 바와 같이, 기판 상에 형성된 게이트전극(102), 게이트절연막(106), 액티브층(108), 소스전극(112), 드레인전극(114), 유기절연막(116), 컬러필터(122a, 122b), 평탄화막(118), 공통전극(137), 패시베이션막(120), 화소전극(131) 및 컬럼스페이서(150)를 포함한다.
화소전극(131)은 어레이기판(100)에 형성된 제1 콘택홀(128)을 통해 드레인전극(114)과 연결된다.
상부기판(200)은 어레이기판(100)의 컬럼스페이서(150)에 의해 어레이기판(100)과 일정한 갭을 유지하며 합착된다.
상부기판(200)에는 빛의 투과 및 반사를 방지할 수 있는 블랙매트릭스(210)가 형성된다. 블랙매트릭스(210)는 어레이기판(100)의 박막트랜지스터와 제1 콘택홀(128)을 가릴 수 있도록 형성될 수 있다.
어레이기판(100)의 제1 콘택홀(128)은 앞서 설명한 바와 같이, 컬러필터 홀(128a), 평탄화막 홀(128b) 및 패시베이션막 홀(128c)을 포함한다. 그리고, 각 콘택홀의 대응하는 일벽들은 계단 형상으로 형성된다.
즉, 제1 콘택홀(128)이 계단 형상으로 형성됨에 따라, 종래와 대비하여 컬러필터(122a, 122b)에 형성되는 컬러필터 홀(128a)의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 컬러필터 홀(128a)의 사이즈가 감소됨에 따라, 이를 가릴 수 있도록 상부기판(200)에 형성된 블랙매트릭스의 사이즈 역시 감소될 수 있다. 이는 어레이기판(100)의 화소 영역, 즉 화소의 개구 영역을 증대시킬 수 있으며, 액정표시장치의 투과율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 컬럼스페이서(150)가 제1 콘택홀(128)을 채우도록 형성됨에 따라, 어레이기판(100)의 제1 콘택홀(128)에 의해 노출되는 녹색 컬러필터(122b)가 드레인전극(114)쪽으로 유출되는 것을 방지할 수 있어 액정표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이기판(101)은 도 3g에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판과 비교하여 컬럼스페이서(151)를 제외하고 동일한 구성요소를 갖는다.
이에 따라, 본 실시예에서는 컬럼스페이서(151)를 제외한 나머지 구성요소들은 앞서 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명된 구성요소들과 동일한 부호로 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 어레이기판(101)은 기판(101) 상에 형성된 게이트전극(102), 게이트절연막(106), 액티브층(108), 소스전극(112), 드레인전극(114), 유기절연막(116), 컬러필터(122a, 122b), 평탄화막(118), 공통전극(137), 패시베이션막(120), 화소전극(131) 및 컬럼스페이서(151)를 포함한다.
화소전극(131)은 어레이기판(101)에 형성된 제1 콘택홀(128)을 통해 드레인전극(114)과 연결된다.
제1 콘택홀(128)은 컬러필터 홀(128a), 평탄화막 홀(128b) 및 패시베이션막 홀(128c)로 구성될 수 있으며, 각 홀의 대응하는 일벽들은 계단 형상으로 형성될 수 있다.
컬럼스페이서(151)는 카본 블랙 착색제 등이 첨가된 스페이서용 레진을 기판(101) 상에 도포한 후, 이를 패터닝하여 형성할 수 있다. 이때, 컬럼스페이서(151)는 제1 콘택홀(128)을 채우되, 일측이 어레이기판(101)의 박막트랜지스터와 대응되도록 패시베이션막(120) 상부로 연장되어 형성될 수 있다.
이렇게 어레이기판(101)의 컬럼스페이서(151)가 제1 콘택홀(128)을 채우면서 박막트랜지스터와 대응되는 부분까지 형성됨에 따라, 상부기판(201)에는 블랙매트릭스가 생략될 수 있다.
즉, 본 실시예에서의 컬럼스페이서(151)는 어레이기판(101)과 상부기판(201)의 합착시 일정한 갭을 유지하는 기능과 더불어, 블랙매트릭스의 기능을 함께 가지는 블랙컬럼스페이서로 형성될 수 있다.
또한, 제1 콘택홀(128)이 계단 형상으로 형성됨에 따라, 컬러필터 홀(128a)의 사이즈가 감소되고, 이는 컬럼스페이서(151)의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 컬럼스페이서(151)의 사이즈 감소에 따라 어레이기판(101)의 화소의 개구 영역이 증가하며, 이는 액정표시장치의 투과율을 높일 수 있다.
그리고, 컬럼스페이서(151)가 제1 콘택홀(128)을 채우도록 형성됨에 따라, 제1 콘택홀(128)에 의해 노출되는 녹새 컬러필터(122b)가 드레인전극(114)쪽으로 유출되는 것을 방지할 수 있어 액정표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
102: 게이트전극 106: 게이트 절연막
108: 액티브층 112: 소스전극
114: 드레인전극 116: 유기절연막
122a, 122b: 컬러필터 128: 제1 콘택홀
118: 평탄화막 137: 공통전극
120: 패시베이션막 131: 화소전극
150, 151: 컬럼스페이서

Claims (9)

  1. 기판 상에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터 상에 형성된 컬러필터;
    상기 컬러필터 상에 형성된 평탄화막;
    상기 평탄화막 상에 형성된 패시베이션막;
    상기 컬러필터, 상기 평탄화막 및 상기 패시베이션막에 형성되어 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출시키되, 일벽이 계단 형상으로 형성된 콘택홀; 및
    상기 패시베이션막 상에 상기 콘택홀을 채우도록 형성된 컬럼스페이서를 포함하는 액정표시장치의 어레이기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘택홀의 일벽에 의해 상기 컬러필터 및 상기 평탄화막이 노출되는 액정표시장치의 어레이기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘택홀은,
    상기 패시베이션막에 형성되어 상기 드레인전극, 상기 컬러필터 및 상기 평탄화막을 노출시키는 패시베이션막 홀;
    상기 평탄화막에 형성되어 상기 드레인전극 및 상기 컬러필터를 노출시키며, 일벽이 상기 패시베이션막 홀과 중첩되어 계단 형상으로 형성된 평탄화막 홀; 및
    상기 컬러필터에 형성되어 상기 드레인전극을 노출시키며, 일벽이 상기 패시베이션막 홀과 상기 평탄화막 홀에 중첩되어 계단 형상으로 형성된 컬러필터 홀을 포함하는 액정표시장치의 어레이기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화막 상에 형성된 공통전극; 및
    상기 패시베이션막 상에 형성되며, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 연결되고, 상기 패시베이션막을 사이에 두고 상기 공통전극과 오버랩되면서 서로 이격되어 형성된 화소전극을 더 포함하는 액정표시장치의 어레이기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼스페이서는 상기 콘택홀을 채우며, 일측이 상기 박막트랜지스터와 대응되도록 연장되어 형성된 액정표시장치의 어레이기판.
  6. 기판 상에 박막트랜지스터, 컬러필터, 평탄화막 및 패시베이션막을 순차적으로 형성하되, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극이 노출되도록 상기 컬러필터, 상기 평탄화막 및 상기 패시베이션막에 일벽이 계단 형상인 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 콘택홀을 채우도록 컬럼스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 어레이기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 콘택홀을 형성하는 단계는,
    상기 드레인전극을 노출하도록 상기 컬러필터에 컬러필터 홀을 형성하고,
    상기 평탄화막에 상기 컬러필터 홀과 대응되는 위치에 상기 드레인전극 및 상기 컬러필터를 노출하도록 평탄화막 홀을 형성하되, 상기 컬러필터 홀의 일벽이 상기 평탄화막 홀과 중첩되도록 계단 형상으로 형성하고,
    상기 패시베이션막에 상기 컬러필터 홀 및 상기 평탄화막 홀과 대응되는 위치에 상기 드레인전극, 상기 컬러필터 및 상기 평탄화막을 노출하도록 패시베이션막 홀을 형성하되, 상기 평탄화막 홀의 일벽이 상기 패시베이션막 홀과 중첩되도록 계단 형상으로 형성하는 것을 포함하는 어레이기판의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 컬럼스페이서를 형성하기 전에,
    상기 평탄화막 상에 공통전극을 형성하고,
    상기 패시베이션막 상에 상기 공통전극과 오버랩되면서 서로 이격되도록 화소전극을 형성하는 것을 더 포함하는 어레이기판의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 컬럼스페이서를 형성하는 단계는, 상기 컬럼스페이서가 상기 콘택홀을 채우며, 일측이 상기 박막트랜지스터와 대응되도록 상기 패시베이션막 상부로 연장되도록 형성하는 것을 포함하는 어레이기판의 제조방법.
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