JP2007086739A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のカラムスペーサに対応する突起物を備えることで、カラムスペーサと対向基板との間の接触面積を減少してタッチ不良を防止するとともに、残りのカラムスペーサに対応する補償パターンを備えることで、押す力などの外力によって特定の部位にスタンプ不良が発生することを防止できる液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】互いに対向する第１基板１００及び第２基板２００と、第１配線上の所定部位に形成された突起物１２０と、前記第２基板２００上に形成された第１カラムスペーサ２１０と、前記突起物１２０が形成されてない部分の前記第１配線上の所定部位に形成される補償パターン１３０と、前記補償パターン１３０に対応するように形成された第２カラムスペーサ２２０と、前記第１基板１００と第２基板２００との間に形成された液晶層２５０とを含む液晶表示装置を構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液晶表示装置に関するもので、詳しくは、所定のカラムスペーサに対応する突起物を備えることで、カラムスペーサと対向基板との間の接触面積を減少してタッチ不良（ｔｏｕｃｈ ｄｅｆｅｃｔ）を防止するとともに、残りのカラムスペーサに対応する補償パターンを備えることで、押す力などの外力によって特定の部位にスタンプ不良（ｓｔａｍｐ ｄｅｆｅｃｔ）が発生することを防止できる液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。

最近、情報化社会が発展するにつれて、表示装置に対する要求も多様な形態で漸増している。さらに、このような要求に応じて、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの多様な平板表示装置が研究されつつあり、その一部は、既に多様な装置に表示装置として活用されている。

上記の平板表示装置のうち、現在、優れた画質、軽量、薄型、低消費電力などの特徴及び長所により、移動型画像表示装置の用途として、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）の代わりにＬＣＤが最も多く用いられており、ＬＣＤは、ノートパソコンのモニターなどの移動型装置の用途以外に、放送信号を受信してディスプレイするテレビ及びコンピュータのモニターなどの用途にも開発されている。

上記の液晶表示装置は、一般的な画面表示装置として多様な装置に用いられるために、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を維持しながら、高精細度、高輝度、大面積などの高品質画像を実現しなければならない。

一般的な液晶表示装置は、所定の空間を有して合着された第１基板及び第２基板と、これら第１基板と第２基板との間に注入された液晶層と、から構成される。

より具体的に説明すると、前記第１基板には、画素領域を定義するために所定の間隔を有して一方向に配列される複数個のゲートラインと、該ゲートラインに垂直な方向に所定の間隔を有して配列される複数個のデータラインと、が含まれる。また、前記各画素領域には画素電極が形成され、前記ゲートラインとデータラインとの交差部分には、前記ゲートラインに印加される信号によって前記データラインのデータ信号を前記各画素電極に印加するための薄膜トランジスタが形成される。

また、前記第２基板には、前記画素領域を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリックス層が形成され、前記各画素領域に対応する部分には、色相を表現するためのＲ(赤色)、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）カラーフィルタ層が形成され、該カラーフィルタ層上には、画像を実現するための共通電極が形成される。

上記のような液晶表示装置においては、前記画素電極と共通電極との間の電界によって前記第１及び第２基板の間に形成された液晶層の液晶が配向されるが、この液晶層の配向程度によって液晶層を透過する光量を調節することで画像を表現できる。

かかる液晶表示装置をＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード液晶表示装置という。しかし、このＴＮモード液晶表示装置には、視野角が狭いという短所があり、それを克服するために横電界（Ｉｎ-Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）モード液晶表示装置が開発された。

前記横電界モード液晶表示装置においては、第１基板の画素領域に画素電極及び共通電極が所定距離だけ離隔して平行に形成されることで、前記画素電極と共通電極との間に横電界（水平電界）が発生し、該横電界によって液晶層が配向される。

一方、上記のような液晶表示装置の第１及び第２基板の間には、液晶層が形成されており、この液晶層を形成するのに要求される所定間隔を維持するスペーサが形成される。

このスペーサは、その形状にしたがってボールスペーサ及びカラムスペーサに分けられる。

ボールスペーサは、球状であり、第１及び第２基板上に分散される。また、ボールスペーサは、前記第１及び第２基板の合着後にも動きが比較的自由であり、前記第１及び第２基板の接触面積が小さい。

その反面、カラムスペーサは、第１基板または第２基板上のアレイ工程で形成されるもので、所定基板上に所定高さを有する柱状に固定形成される。したがって、第１及び２基板の接触面積は、ボールスペーサに比べて相対的に大きい。

以下、従来のカラムスペーサを備えた液晶表示装置に対し、図面に基づいて説明する。

図１は、カラムスペーサを含む液晶表示装置を示した断面図である。

図１に示すように、カラムスペーサを含む液晶表示装置は、互いに対向する第１基板３０及び第２基板４０と、前記第１及び第２基板３０，４０の間に形成されたカラムスペーサ２０と、前記第１及び第２基板３０，４０の間に充填された液晶層（図示せず）と、を含んで構成される。

前記第１基板３０上には、画素領域を定義するためにゲートライン３１とデータライン（図示せず）とが互いに垂直に交差して配列され、前記ゲートライン３１とデータラインとの交差部分に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、各画素領域に画素電極（図示せず）が形成される。

前記第２基板４０上には、前記画素領域を除いた領域に対応するブラックマトリックス層４１が形成され、前記データラインに平行な縦線上の各画素領域に対応するストライプ状のカラーフィルタ層４２が形成され、その全面に共通電極またはオーバーコート層４３が形成される。

ここで、前記カラムスペーサ２０は、前記ゲートライン３１上部の所定位置に対応して形成される。

また、前記第１基板３０上には、前記ゲートライン３１を含む基板全面にゲート絶縁膜３６が形成され、該ゲート絶縁膜３６上に保護膜３７が形成される。

図２Ａ及び図２Ｂは、カラムスペーサを含む液晶表示装置のタッチ不良を示した平面図及び断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、従来のカラムスペーサを含む液晶表示装置は、液晶パネル１０の表面を手やその他の物を用いて所定方向にタッチしていくと、このタッチ部位に斑が発生する。このようにタッチ時に発生した斑をタッチ斑（ｔｏｕｃｈ ｓｐｏｔ）といい、画面で斑が観察されるためタッチ不良ともいう。

このタッチ不良は、ボールスペーサの構造に比べて前記カラムスペーサ２０と対向する第１基板１との間の接触面積が大きいことから、摩擦力が大きくなって発生するものと把握される。すなわち、ボールスペーサに比べると、円柱状に形成されるカラムスペーサ２０は、図２Ｂに示すように、第１基板１との接触面積が大きいため、タッチによって第１または第２基板１，２がシフトされた後、元の状態に復元するのに長い時間がかかり、元の状態に復元する前まで斑が残存するようになる。

以上説明したように、従来のカラムスペーサを含む液晶表示装置においては、カラムスペーサと対向基板との間の接触面積が大きいことから、摩擦力が大きくなり、タッチ時に基板がシフトされたとき、元の状態に復元するのに長い時間がかかり、復元時間の間にタッチ不良が観察されるという問題があった。

また、カラムスペーサを含む液晶パネルが立てられた状態で、高温環境に置かれると、液晶の熱膨張が発生する。ひいては、カラムスペーサの高さより厚くセルギャップが拡大され、液晶パネルの下側に液晶が流れることで、液晶パネルの下端部が膨らんで視覚的に不透明に見えるという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、所定のカラムスペーサに対応する突起物を備えることで、カラムスペーサと対向基板との間の接触面積を減少してタッチ不良を防止するとともに、残りのカラムスペーサに対応する補償パターンを備えることで、押し力などの外力によって特定の部位にスタンプ不良が発生することを防止できる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板上で互いに交差する第１配線及び第２配線と、前記第１配線上の所定部位に形成された突起物と、前記突起物に対応するように形成され、前記突起物に対する対応面より大きい対応面を備え、第２基板上に形成された第１カラムスペーサと、前記突起物が形成されてない部分の前記第１配線上の所定部位に形成され、前記突起より高さが低い補償パターンと、前記補償パターンに対応するように形成された第２カラムスペーサと;前記第１基板と第２基板との間に形成された液晶層とを含んで構成されることを特徴とする。

前記第１配線は、ゲートラインであり、前記第２配線は、データラインである。

前記第１配線は、ゲートライン及び共通ラインであり、前記第２配線は、データラインである。

前記ゲートラインとデータラインとの交差部には、薄膜トランジスタがさらに形成される。

前記薄膜トランジスタは、前記ゲートラインから突出されたゲート電極と、前記データラインから突出されたソース電極と、前記ソース電極と離隔されて前記ソース電極と同一層に形成されたドレイン電極と、前記ゲート電極の上部に、前記ソース電極／ドレイン電極と部分的にオーバーラップして形成された半導体層とを含んで構成される。

前記突起物は、下部には前記半導体層と同一層である半導体層パターンが、上部には前記ソース／ドレイン電極と同一層である金属層が積層された二重層として形成される。

前記補償パターンは、前記半導体層と同一層である半導体層パターンからなる。

前記補償パターンの上部面は、前記突起物の上部面より大きい。

前記第１及び第２カラムスペーサは、同じ高さを有して形成される。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１基板及び第２基板を準備する段階と、前記第１基板上に第１方向の第１配線を形成する段階と、前記第１配線を含む第１基板上に絶縁膜、半導体層物質層、ソース／ドレイン電極物質層を順に蒸着する段階と;前記ソース／ドレイン電極物質層の上部に感光膜を第１の厚さで塗布する段階と前記感光膜を選択的にパターニングし、前記第１配線上部の所定部位に対応して前記第１の厚さが全て残っている第１の感光膜パターンと前記第１の厚さより低い第２の厚さが残っている第２の感光膜パターンを形成する段階と、前記第１の感光膜パターン及び第２感光膜パターンをマスクとして用いて前記ソース／ドレイン電極材料層及び半導体材料層を選択的にエッチングし、前記第１の感光膜パターンに対応する部位には突起物を形成し、前記第２の感光膜パターンに対応する部位には補償パターンをそれぞれ形成する段階と、前記第２基板上に前記突起に対応する第１カラムスペーサを形成し、前記補償パターンに対応する部位に第２カラムスペーサを形成する段階と、前記第１基板と前記第２基板とを合着し、それらの間に液晶層を形成する段階とを含んで構成されること特徴とする。

前記第１の感光膜パターン及び第２の感光膜パターンは、回折露光マスクを用いて形成する。

前記回折露光マスクの第１の感光膜パターンに対応する部位には、遮光部を形成し、前記第２の感光膜パターンに対応する部位には、スリットを含む半透過部を形成する。

前記感光膜は、ポジティブ感光性物質からなる。

前記回折露光マスクの第１の感光膜パターンに対応する部位には、透過部を形成し、第２の感光膜パターンに対応する部位には、スリットを含む半透過部を形成する。

前記感光膜は、ネガティブ感光性物質からなる。

前記感光膜を選択的にパターニングする段階では、前記第１及び第２の感光膜パターンを形成すると同時に、前記第１配線と交差する第２方向に、前記第１の厚さが全て残った第３の感光膜パターンと、前記第３の感光膜パターンから突出形成された第４の感光膜パターンと、前記第４感光膜パターンと所定間隔だけ離隔された第５の感光膜パターンと、を形成し、前記第４の感光膜パターンと第５の感光膜パターンとの間に、前記第１の厚さより低い第２の厚さで平らな第６の感光膜パターンを形成する段階をさらに含む。

前記第３乃至第６の感光膜パターンをマスクとして用いて前記ソース／ドレイン電極材料層及び半導体材料層を選択的にエッチングし、前記第３の感光膜パターンに対応する部位には第２配線を形成し、前記第４の感光膜パターン及び第５の感光膜パターンにそれぞれ対応してソース電極及びドレイン電極を形成し、前記第６の感光膜パターンに対応して前記ソース／ドレイン電極の間にチャネル領域を定義する段階をさらに含む。

このとき、前記第３乃至第５の感光膜パターンは、前記第１の感光膜パターンと同じ高さで形成し、前記第６の感光膜パターンは、前記第２の感光膜パターンと同じ高さで形成する。

前記第１配線は、ゲートラインであり、前記第２配線は、データラインである。

前記第１配線は、ゲートラインと、前記ゲートラインと平行に所定間隔だけ離隔した共通ラインであり、前記第２配線は、データラインである。

前記突起物は、下部に前記半導体材料層が、上部に前記ソース／ドレイン電極材料層が積層されてなる二重層である。

前記補償パターンは、前記半導体材料層からなる。

前記液晶層を形成する段階は、前記第１基板と第２基板のうちいずれか一つの基板上に液晶を滴下する段階と、前記第１及び第２基板のうち液晶が滴下されてない残りの基板を反転させて合着する段階と、を含んで構成される。

本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法においては、セルギャップの形成時、突起物と、前記突起物の上部面に比べて相対的に対応面の面積が広い第１カラムスペーサとを対応させ、タッチ時にも全体のカラムスペーサと対向基板（第１基板）との間の接触面積が相当に小さくなることから摩擦力も小さくなるため、タッチによって押された後、元の状態に容易に復元できるという効果がある。

また、データライン及び突起物などを形成するとき、突起物に比べて低い高さで補償パターンを形成し、セルギャップ形成のための合着時に突起物が第１カラムスペーサに接触し、押しテスト時に所定圧力が印加された後は、第２カラムスペーサが補償パターンの上部面から接触面積を漸次増加して接触するようになる。よって、押した場合に、特定の部位に圧力が集中せずに分散されるという効果があり、押されることでカラムスペーサなどのパターンが崩れることなく、スタンプ斑（押し斑）などを防止できるという効果がある。

また、外圧によって前記突起物と前記第１カラムスペーサとが対応した後、前記突起物によって前記第１カラムスペーサが所定の厚さだけ押し込まれるが、高温の環境で液晶が膨脹するとき、前記第１カラムスペーサに押し込まれた前記突起物が前記第１カラムスペーサの弾性によって元の状態に復帰される。このとき、前記第１カラムスペーサと前記突起物とが継続して接触状態を維持しており、液晶が地面に近い下端部に流れることを防止できる。よって、重力不良を緩和できるという効果がある。

以下、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法に対し、添付された図面に基づいて詳細に説明する。

図３は、液晶表示装置の突起構造を概略的に示した断面図である。

図３に示すように、突起構造を含む本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する第１基板７０及び第２基板６０と、前記第２基板６０上の所定部位に形成されたカラムスペーサ８０と、前記カラムスペーサ８０の上部面（突起対応面、以下、エンドポーションという）に比べて相対的に小さい面積を有し、前記カラムスペーサ８０と部分的に接触するように前記第１基板７０上に形成された突起物８５と、前記第１及び第２基板７０，６０の間に充填された液晶層（図示せず）と、を含んで構成される。

上記のように液晶表示装置に突起物８５が含まれる場合、前記第１基板７０または第２基板６０の表面をタッチ（一方向に擦る動作）するとき、前記第１基板７０または第２基板６０が対向基板に対してシフトされると、前記カラムスペーサ８０と前記突起物８５との面積が、前記カラムスペーサ８０の上部面（カラムスペーサが形成される前記第２基板６０を基準にしており、この場合、前記第２基板６０の表面に接するカラムスペーサの一面を下部面という、以下、エンドポーションという）に比べて相対的に小さい突起物８５の上部面積となり、摩擦面積の減少によって、前記カラムスペーサ８０と対向基板である前記第１基板７０との摩擦力が減少することになる。したがって、前記タッチによって一方向に前記第１基板７０または第２基板６０がシフトされるとき、元の状態に容易に復元できる。

以下、上記のような前記突起物８５を含む構造において、前記第１及び第２基板７０，６０を互いに合着するとき、前記突起物８５に対応するカラムスペーサ８０の形状変化を説明する。前記カラムスペーサ８０は、前記突起物８５に対応する部位のみに力が集中することで、前記カラムスペーサ８０を含む下部層であるカラーフィルタ層（図示せず）及びブラックマトリックス層（図示せず）が共に押される。このように、単一または複数個の層が押された場合、液晶パネルが高温の環境に置かれ、液晶の熱膨脹によってセルギャップが拡大されると、前記カラムスペーサ８０及びその下部層が、押された程度に応じて元の状態に再び復元して第１及び第２基板７０，６０の間を支持するため、突起物のない構造に比べると、液晶が下側に流れて発生する重力不良を改善できる。

しかしながら、上記のような形状のカラムスペーサの中央に対応し、単純に体積及び表面積の小さい突起物を用いる場合、突起物によってカラムスペーサ及び下部層が押されるとき、前記突起物８５に対応する前記カラムスペーサ８０の部位に力が集中するようになり、突起物とカラムスペーサとの接触状態で、前記第１及び第２基板７０，６０の間の押す圧力が過度になると（第１基板及び第２基板のうちいずれか一つの基板の背面で押す力が過度になると）、前記カラムスペーサ８０が突起物８５によって押されて変形された後、元の状態に復元できない現象が発生する。

このような押す動作は、液晶表示装置を市販する前に別途の押すテストによって行われるか、または、液晶表示モジュールを組み立てる組み立て工程で行われる。

図４は、図３の突起物を適用した構造において、第１及び第２基板の合着時の液晶表示装置を示した平面図で、図５Ａ及び図５Ｂは、図４の液晶表示装置に外力が加えられる場合、その外力の程度によるカラムスペーサと対向基板との接触程度及びカラムスペーサの変形を示した断面図である。

図４に示すように、カラムスペーサと対向基板との間に突起構造を有する液晶表示装置は、合着時に前記突起物８５と前記第１カラムスペーサ８０とが接触状態を維持し、前記第２カラムスペーサ９０が前記第１基板７０から離隔された状態を維持している。したがって、圧力を少し加えて前記第１基板７０または第２基板６０の背面をタッチするとき、前記突起８５の上部面が前記第１カラムスペーサ８０と接触状態を維持するが、小さい接触面積のために、前記第１及び第２基板７０，６０の間でシフトが行われた後、元の状態への回復が速くなり、タッチ不良が観察されなくなる。

前記突起物８５は、下部に半導体層パターン８５ａが、上部にソース／ドレイン金属層８５ｂが積層されてなり、前記突起物８５は、前記第１基板７０上のゲートライン７１または共通ライン（図示せず）上部にアラインされるか、或いは、ゲートライン７１または共通ラインと同一層の金属上部にアラインされる。

上記の突起構造を有する液晶表示装置は、図５Ａに示すように、外圧による押し圧力が激しい場合、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、突起物８５が前記第１カラムスペーサ８０によって押し込まれるが、その程度がさらに激しくなると、図５Ａに示すように、前記第１カラムスペーサ８０及び第２カラムスペーサ９０の全てが第１基板７０に接触することになる。

押す力の程度が、図５Ａの場合よりは小さいが、合着時の第１及び第２基板７０，６０の間の圧力より大きい場合、前記第１カラムスペーサ８０が前記突起物８５によって押し込まれた状態を維持している。

この場合、前記突起物８５に対応する前記第１カラムスペーサ８０は、押す圧力が所定圧力以上である場合、塑性変形（突起物による押し込み）が行われた後、元の状態に回復することが不可能になる。

特に、突起物８５は、半導体層パターン８５ａとソース／ドレイン金属層８５ｂとが積層された二重層であり、その厚さが前記材料層（半導体層パターン及びソース／ドレイン金属層）の厚さによって決定されるが、この場合、前記半導体層パターン８５ａ及びソース／ドレイン金属層８５ｂの厚さが厚くなるほど、前記第１及び第２カラムスペーサ８０，９０と前記第１基板７０との離隔距離が大きくなる。また、前記第１カラムスペーサ８０が前記突起８５と接触した後、継続した外圧によって前記第２カラムスペーサ９０が前記第１基板７０と接するに至るが、このとき、突起物の厚さが厚くなるほど、前記第１カラムスペーサ８０が前記突起物８５によって一層深く塑性変形される確率が大きくなる。このように、カラムスペーサの塑性変形が行われると、該当の部位は、外圧が解除されても元の状態に復元されずに押し込まれた状態を維持し、この部位の形状変形によって黒い斑として観察される。この斑をスタンプ斑（ｓｔａｍｐ ｓｐｏｔ）といい、一回スタンプ斑が発生した後は、元の状態に回復することが不可能である。

液晶表示装置のモデルによって、前記半導体層パターン８５ａ及びソース／ドレイン金属層８５ｂの厚さを変化できる。特にスタンプ斑が問題となるモデルは、前記半導体層パターン８５ａ及びソース／ドレイン金属層８５ｂの厚さが厚いモデルである。

その理由を説明すると、合着時に前記第１カラムスペーサ８０が前記突起物８５に接した状態を維持するが、前記第２カラムスペーサ８０は前記突起物８５の厚さに相応する厚さだけ離隔された状態を維持し、押す力などの外圧によって該当の部位を前記突起物８５の厚さだけ押した場合のみに、前記第２カラムスペーサ９０が前記第１基板７０に接するためである。このとき、前記第２カラムスペーサ９０が前記第１基板７０に接する時点からは、前記第１及び第２カラムスペーサ８０，９０が接触時の圧力を分散して担当できるが、既に前記第１カラムスペーサ８０が塑性変形された状態では、前記第１カラムスペーサ８０が元の状態に復元できない。

以下、前記第２カラムスペーサに対応する第１基板上に第２カラムスペーサが押されることを防止する補償パターンを備えた、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法を説明する。

一方、カラムスペーサの変形をもたらす外圧は、押すテストのように、人為的な圧力を印加して液晶パネルのスタンプ不良有無をテストする過程や、モジュール工程で液晶パネルが部分的に押される過程で表れることを全て考慮したものである。

図６は、本発明に係る液晶表示装置のカラムスペーサと対向基板との接触程度及びカラムスペーサの変形を示した断面図である。

図６に示すように、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向した第１基板１００及び第２基板２００と、前記第１及び第２基板１００，２００の間に充填された液晶層２５０（図８を参照）と、前記第１基板１００上に形成されたゲートライン１０１と、前記第１基板１００上のゲートライン１０１上部の所定部位に形成された突起物１２０及び補償パターン１３０と、前記突起物１２０に対応して形成された第１カラムスペーサ２１０及び前記補償パターン１３０に対応して形成された第２カラムスペーサ２２０と、を含んで構成される。

ここで、前記突起物１２０は、下部に半導体層パターン１２０ｂが、上部にソース／ドレイン金属層１２０ａが積層されてなり、前記補償パターン１３０は、半導体層パターンの単一層によって構成される。

上記の構造により、所定の押す圧力で前記第１カラムスペーサ２１０が前記突起物１２０によって一部押された後、前記第１カラムスペーサ２１０が元の状態に復元できない塑性変形前に、前記第２カラムスペーサ２２０が前記補償パターン１３０と接するようになり、押す圧力を前記突起物１２０及び補償パターン１３０に対応する第１及び第２カラムスペーサ２１０，２２０が共に分担するため、前記第１カラムスペーサ２１０が押され込まれることを防止できる。したがって、前記第１カラムスペーサ２１０に塑性変形が発生しなくなり、スタンプ斑が防止される。

図７は、本発明に係る液晶表示装置を示した平面図で、図８は、図７のＩ〜Ｉ'線及びII〜II'線断面図である。

図７及び図８に示すように、本発明に係る液晶表示装置において、前記第１基板１００上には、互いに交差して画素領域を定義するゲートライン１０１及びデータライン１０２と、前記ゲートライン１０１とデータライン１０２との交差部に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、前記薄膜トランジスタのドレイン電極１０２ｂと電気的に連結された第１ストレージ電極１０３ａと、前記画素領域内に前記現段ゲートライン１０１及び前段ゲートライン（図示せず）と隣接してそれぞれ平行に形成された共通ライン１０４ａと、前記第１ストレージ電極１０３ａから分岐された画素電極１０３と、前記画素電極１０３と交互に形成され、前記共通ラインから分岐された共通電極１０４と、前記共通電極１０４に連結され、前記第１ストレージ電極１０３ａにオーバーラップされた第２ストレージ電極１０４ｂとを含んで構成される。

ここで、前記薄膜トランジスタは、チャネルが’Ｕ’字状のソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂとの間の領域に定義されるもので、チャネルも、ソース電極１０２ａの内部形状に対応して’Ｕ’字状に定義される。このような薄膜トランジスタは、前記ゲートライン１０１から突出されたゲート電極１０１ａと、前記データライン１０２から突出された’Ｕ’字状のソース電極１０２ａと、前記’Ｕ’字状のソース電極１０２ａと所定間隔だけ離隔され、前記’Ｕ’字状のソース電極１０２ａの内部に挿入されるドレイン電極１０２ｂとを含んで構成される。また、前記データライン１０２、ソース電極１０２ａ、ドレイン電極１０２ｂの下部、及び前記ソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂとの間のチャネル領域の下部には、半導体層（図示せず）がさらに形成される。ここで、前記半導体層は、下部から非晶質シリコン層（図示せず）と不純物層であるｎ＋層（図示せず）とが積層されてなり、前記ソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂとの間のチャネル領域では、前記ｎ+層が除去されている。前記半導体層は、前記ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂの下部及びそれらの間のチャネル領域のみに選択的に形成されるか、または、前記ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂの下部及びそれらの間のチャネル領域以外に、前記データライン１０２の下側にも形成される。一方、図面には、前記ソース電極１０２ａが’Ｕ’字状に示され、’Ｕ’字状のチャネルを有する液晶表示装置に対して説明したが、本発明に係る液晶表示装置は、前記ソース電極１０２ａの形状が前記データライン１０２から’−’字状に突出形成されるか、または、その他の形状にも形成される。

ここで、前記ゲートライン１０１、前記共通ライン１０４ａ及び前記共通電極１０４は、同一層に同一の金属によって形成される。

そして、前記ゲートライン１０１と半導体層との間の層にはゲート絶縁膜１０５が介在され、前記データライン１０２と前記画素電極１０３との間の層には保護膜１０６が介在される。

一方、前記画素領域を通過する共通ライン１０４ａに連結された第２ストレージ電極１０４ｂと、その上部に形成される第１ストレージ電極１０３ａと、前記二つの電極の間に介在されるゲート絶縁膜１０５及び保護膜１０６は、ストレージキャパシタをなす。

ここで、相異なる層の間に形成される前記ドレイン電極１０２ｂ及び前記第１ストレージ電極１０３ａは、前記ドレイン電極１０２ｂ上部の前記保護膜１０６を除去して形成されたコンタクトホール１０６ａを通して接触する。

また、前記ゲートライン１０１または前記共通ライン１０４ａ上の所定部位には、前記半導体層と同一層の半導体層パターン１２０ｂと、前記ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂと同一層のソース／ドレイン金属層１２０ａと、が積層されてなる突起物１２０が形成される。

ここで、前記半導体層パターン１２０ｂの厚さは約０．２〜０．３μｍで、前記ソース／ドレイン金属層１２０ａの厚さは約０．２〜０．４μｍで、前記突起物１２０が形成されてない部位に比べて、前記突起物１２０が形成された部位には、約０．４〜０．７μｍの段差が形成される。このような突起物１２０を含む液晶表示装置は、第１及び第２基板１００，２００のセルギャップ形成のための合着時、前記突起物１２０と、前記第２基板２００上に形成された第１カラムスペーサ２１０と、が対応するようになる。このとき、前記突起物１２０の上部面（エンドポーション）は、相対的に前記第１カラムスペーサ２１０の上部面（エンドポーション）（この場合、前記第２基板２００上に形成される第１カラムスペーサ２１０が前記第２基板２００に接する面を下部面という）より小さく、前記第１カラムスペーサ２１０と前記突起物１２０とが接触するとき、前記突起物１２０の上部面だけ前記第１カラムスペーサ２１０と前記突起物１２０とが接触するようになる。

ここで、前記突起物１２０の上部には、コンタクトホール１０６ａを除いた残りの領域に形成される保護膜１０６がさらに介在され、実際に第２基板２００に形成される第１カラムスペーサ２１０と接触する部位は、前記突起物１２０上部の保護膜１０６に該当する。

また、前記突起物１２０が形成されてない残りのゲートライン１０１上の所定部位には、補償パターン１３０が形成される。この補償パターン１３０は、前記半導体層パターン１２０ａと同一層に形成されるもので、前記突起物１２０に比べると、相対的に低い高さで形成される。

図面には、これら前記突起物１２０及び補償パターン１３０が前記ゲートライン１０１に形成されているが、前記突起物１２０及び補償パターン１３０は、前記共通ライン１０４ａに形成されるか、前記ゲートライン１０１及び共通ライン１０４ａと同一の金属からなる第２ストレージ電極１０４ｂに形成されることもある。

一方、前記第１基板１００に対向する第２基板２００上には、前記画素領域を除いた領域（ゲートライン及びデータライン部位）に対応して形成されるブラックマトリックス層２０１と、前記第２基板２００上に形成されたカラーフィルタ層２０２と、前記ブラックマトリックス層２０１及びカラーフィルタ層２０２を含む第２基板２００上に平坦化を行うためのオーバーコート層２０３とが含まれる。

そして、前記突起物１２０に対応する部位の前記オーバーコート層２０３上には、前記第１カラムスペーサ２１０が形成され、前記補償パターン１３０に対応する部位の前記オーバーコート層２０３上には、前記第２カラムスペーサ２２０が形成される。

ここで、前記第１カラムスペーサ２１０及び第２カラムスペーサ２２０は、前記オーバーコート層２０３上に同じ高さで形成される。セルギャップ形成のための合着時、前記第１カラムスペーサ２１０と突起物１２０とが接触すると、前記第２カラムスペーサ２２０と第１基板１００とが所定間隔だけ離隔された状態を維持し、全体のカラムスペーサと前記第１基板１００との接触面積比が低くなる。したがって、前記突起物１２０と前記第１カラムスペーサ２１０との接触状態で一方向にタッチするとき、前記第１及び第２基板１００，２００の間にシフトが発生しても、接触面積が小さいため、元の状態への復元が容易になり、タッチによる輝度の不均一現象を防止できる。

また、所定以上の圧力を印加して押すテストをするとき、前記第１カラムスペーサ２１０が突起物１２０の対応部位に接触しながら、圧力が増加するほど、第２カラムスペーサ２２０が前記第１基板１００上の前記補償パターン１３０上部に追加的に接触し、接触部位が増加することで、押す圧力を分散できるようになる。このとき、前記補償パターン１３０は、前記突起物１２０との段差をある程度減少し、押すテスト時に前記第１カラムスペーサ２１０が変形する間、前記第２カラムスペーサ２２０が前記第１基板１００の上部と接触でき、前記第２カラムスペーサ２２０が第１基板１００と接触する時点からは、より広い面積で各カラムスペーサと第１基板とが接触できる。したがって、前記第１カラムスペーサ２１０と前記突起物１２０とが接触する間、前記突起物１２０によって前記第１カラムスペーサ２１０に圧力が集中することで、前記第１カラムスペーサ２１０に変形が発生するとしても、その変形が激しくなる前に（元の状態への回復が不可能になる前に）前記第２カラムスペーサ２２０が前記第１基板１００に接触され、押すテスト後にも各カラムスペーサ２１０，２２０を元の状態に復元できる。

一方、前記第１及び第２カラムスペーサ２１０，２２０は、その水平断面が円状、四角形状などの多角形状に形成されるが、工程時のアラインマージンを考慮すると、円状または正多角形状に形成することが好ましい。

また、前記突起物１２０及び補償パターン１３０も、その水平断面が円状（図７を参照）または正多角形状などの多角形状に形成される。この場合、前記突起物１２０の水平断面は、タッチ時の面積を最小化するためのパターンで可能な限り小さく形成し、前記補償パターン１３０は、所定圧力以上で接触面積を増加して接触圧力を分散させるもので、少なくとも前記突起物１２０の面積以上に形成し、可能な限り前記第２カラムスペーサ２２０の前記第１基板１００の対応面と同一に、または、それより大きく形成すると、押す圧力を分散させるのに有利である。

一方、前記補償パターン１３０は、薄膜トランジスタの前記ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂの下部に形成される半導体層（図示せず）と同一層に形成されるもので、５マスク工程では、前記半導体層を形成するためのパターニング工程で一緒に形成され、４マスク工程では、ソース／ドレイン電極材料層及び半導体材料層をパターニングする工程で一緒に形成される。

より詳細に説明すると、５マスク工程では、前記半導体層は、前記突起物１２０の下部層としての半導体層パターンが形成される工程で、前記補償パターン１３０も前記半導体材料層によって一緒にパターニングされて形成される。この場合、パターニングのためのマスクには、前記薄膜トランジスタの半導体層と、突起の下部層としての半導体層パターン１２０ｂと、補償パターン１３０の対応部位が遮光部あるいは透過部に定義される（パターニングのために前記半導体層物質層の上部に形成される感光膜がポジティブ感光性物質であると、遮光部に定義され、前記感光膜がネガティブ感光性物質であると、透過部に定義される）。

そして、４マスク工程では、半導体材料層及びソース／ドレイン電極材料層が一つの回折露光マスクを通してパターニングされるが、この場合、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する部位と、前記補償パターン１３０に対応する部位が半透過部に定義され、前記データライン１０２部位、前記ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂ部位及び突起物１２０の対応部位が遮光部または透過部に定義される（パターニングのために前記ソース／ドレイン電極物質層の上部に形成される感光膜がポジティブ感光性物質であると、遮光部に定義され、前記感光膜がネガティブ感光性物質であると、透過部に定義される）。

一方、４マスク工程で、半導体層材料層及びソース／ドレイン電極材料層をパターニングするための回折露光マスクは、前記半透過部に対応する部位のうちチャネル領域に対応する部位に複数個の直線スリットが形成され、前記補償パターン１３０に対応する部位に同心円をなして相異なる大きさを有する複数個の円状スリットが形成されるが、補償パターンに対応する部位に直線スリットが形成される回折マスクも可能である。

この場合、前記マスクの半透過部である補償パターンの対応部位及びチャネル領域の対応部位に形成されるスリット幅及び各スリットの間の間隔を調節して、一般的な露光装備と感光膜との組合せによって実現される解像度より小さくし、スリットを含む領域に均一な露光が行われるように調節する。

以上説明した各実施形態は、横電界モードに関するものであるが、ＴＮモードにも同じく適用可能である。ＴＮモードの場合は、第１基板の画素領域に画素電極が一つのパターンで形成され、第２基板上の全面に共通電極が形成された点を除けば、上述した横電界モードと類似して形成される。また、ＴＮモードの場合、画素領域の内部に共通ラインが形成されてないため、前記第１及び第２カラムスペーサ及び突起物は、全てゲートライン上に形成される。

カラムスペーサを含む液晶表示装置を示した断面図である。 カラムスペーサを含む液晶表示装置のタッチ不良を示した平面図及び断面図である。 カラムスペーサを含む液晶表示装置のタッチ不良を示した平面図及び断面図である。 液晶表示装置の突起構造を概略的に示した断面図である。 図３の突起物を適用した構造において、第１及び第２基板を合着したときの液晶表示装置を示した平面図である。 図４の液晶表示装置に外力が加えられる場合、外力の程度によるカラムスペーサと対向基板との接触程度及びカラムスペーサの変形を示した断面図である。 図４の液晶表示装置に外力が加えられる場合、外力の程度によるカラムスペーサと対向基板との接触程度及びカラムスペーサの変形を示した断面図である。 本発明に係る液晶表示装置のカラムスペーサと対向基板との接触程度及びカラムスペーサの変形を示した断面図である。 本発明に係る液晶表示装置を示した平面図である。 図７のＩ〜Ｉ’線及びII〜II’線断面図である。

符号の説明

１００ 第１基板
１０１ ゲートライン
１０１ａ ゲート電極
１０２ データライン
１０２ａ ソース電極
１０２ｂ ドレイン電極
１０３ 画素電極
１０３ａ 第１ストレージ電極
１０４ 共通電極
１０４ａ 共通ライン
１０４ｂ 第２ストレージ電極
１０５ ゲート絶縁膜
１０６ 保護膜
１２０ 突起物
１２０ａ ソース／ドレイン金属層
１２０ｂ 半導体層パターン
１３０ 補償パターン
２００ 第２基板
２０１ ブラックマトリックス層
２０２ カラーフィルタ層
２０３ オーバーコート層
２１０ 第１カラムスペーサ
２２０ 第２カラムスペーサ
２５０ 液晶層

Claims (33)

1. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第２基板上に形成される複数個のカラムスペーサと、
   前記第１基板上の所定部位に形成される複数個の突起と、
   前記第１基板上の他の所定部位に形成される複数個の補償パターンと、を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記補償パターンは、前記突起が形成されてない部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記カラムスペーサは、複数個の第１カラムスペーサ及び第２カラムスペーサを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１カラムスペーサのエンドポーションは、前記突起のエンドポーションと対向するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１カラムスペーサのエンドポーションは、前記突起のエンドポーションより広い面積を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第２カラムスペーサのエンドポーションは、前記補償パターンのエンドポーションと対向するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 前記第２カラムスペーサのエンドポーションは、前記補償パターンのエンドポーションより小さい面積を有するか、または、前記補償パターンのエンドポーションと同一の面積を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記補償パターンは、前記突起より低い高さで形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１基板上に形成される複数個のゲートラインと、
   前記ゲートラインに対して垂直に交差する複数個のデータラインと、
   前記ゲートラインとデータラインとの交差地点部位に形成される薄膜トランジスタと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記薄膜トランジスタは、
    前記ゲートラインから突出されたゲート電極と、
    前記データラインから突出されたソース電極と、
    前記ソース電極と離隔されるドレイン電極と、
    前記ゲート電極の上部に、前記ソース電極／ドレイン電極と部分的にオーバーラップして形成された半導体層とを含んで構成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記突起は、上、下部層からなり、前記下部層は、前記半導体層と同一層に備わり、前記上部層は、前記ソース／ドレイン電極と同一層に備わることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記補償パターンは、前記半導体層と同一層に備わることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
13. 前記補償パターンのエンドポーションは、前記突起のエンドポーションより広い面積を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記カラムスペーサと突起との間、または、前記カラムスペーサと補償パターンとの間に保護膜がさらに備わることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
15. 第１基板及び第２基板を準備する段階と、
    前記第２基板上に複数個のカラムスペーサを形成する段階と、
    前記第１基板上の所定部位に複数個の突起を形成する段階と、
    前記第１基板上の他の所定部位に複数個の補償パターンを形成する段階と、を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
16. 前記カラムスペーサは、複数個の第１カラムスペーサ及び第２カラムスペーサによって構成されることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記第１基板及び第２基板を準備する段階は、
    前記第１基板上に第１配線を形成する段階と、
    前記第１配線を含む第１基板上に絶縁膜、半導体層物質層、ソース／ドレイン電極物質層を順に蒸着する段階と、
    前記ソース／ドレイン電極物質層の上部に、前記第１カラムスペーサに対応する部位に第１厚さを有し、第２カラムスペーサに対応する部位に第２厚さを有する感光膜を形成する段階と、
    前記感光膜パターンをマスクとして用いて前記ソース／ドレイン電極物質層及び半導体物質層を選択的にエッチングし、突起及び補償パターンを形成する段階とを含んで構成されること特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
18. 前記感光膜パターンの第２厚さは、前記感光膜パターンの第１厚さより低い段差を有することを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
19. 前記突起は、第１厚さの感光膜パターンが位置する部分で形成され、前記補償パターンは、第２厚さの感光膜パターンが位置する部分で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
20. 前記補償パターンは、前記突起より低い段差を有することを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
21. 前記感光膜パターンは、回折露光マスクを用いて形成することを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
22. 前記回折露光マスクの第１厚さの感光膜パターンに対応する部位は、遮光部であり、前記第２厚さの感光膜パターンに対応する部位は、複数個のスリットを含む半透過部であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置の製造方法。
23. 前記感光膜パターンは、ポジティブ感光性物質からなることを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置の製造方法。
24. 前記回折露光マスクの第１厚さの感光膜パターンに対応する部位は、透過部であり、第２厚さの感光膜パターンに対応する部位は、複数個のスリットを含む半透過部であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置の製造方法。
25. 前記感光膜パターンは、ネガティブ感光性物質からなることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
26. 前記スリットは、複数個の円状スリットを含むことを特徴とする請求項２２または２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
27. 前記第１配線に垂直交差する第２配線と、前記第２配線と同一層に備わるソース／ドレイン電極と、前記ソース電極とドレイン電極との間に備わるチャネル領域を含む半導体層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
28. 前記感光膜パターンは、前記ソース／ドレイン電極に形成される部分で第１厚さを有し、前記チャネル領域が形成される部分で第２厚さを有することを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置の製造方法。
29. 前記突起は、上、下部層からなり、
    前記下部層は、前記半導体層と同一層に形成し、
    前記上部層は、前記ソース／ドレイン電極と同一層に形成することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
30. 前記補償パターンは、前記半導体層と同一層に形成することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
31. 前記第１カラムスペーサのエンドポーションは、前記突起のエンドポーションより広い面積を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
32. 前記第２カラムスペーサのエンドポーションは、前記補償パターンのエンドポーションより小さい面積を有するか、または、前記補償パターンのエンドポーションと同一の面積を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
33. 前記突起及び補償パターンを形成する段階後、前記第１基板の全面に保護膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置の製造方法。
    

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