JP2024106969A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置に関し、ギャップカラムスペーサーの支持力を向上させて画質不良を改善できる方案を提供すること。【解決手段】液晶表示装置は、トランジスタおよびこれに接続された画素電極が形成された画素領域が配置されたアレイ基板と；アレイ基板と対向する対向基板と；アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と；アレイ基板と対向基板の間のセルギャップを維持し、下端部ＣＳ１ｂは第１幅ｗ１１を有し上端部ＣＳ１ｔは第１幅より小さい第２幅ｗ１２を有するギャップカラムスペーサーＣＳ１を含む。【選択図】図３

Description

本発明は液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は小型化、軽量化、薄型化、低電力駆動の長所を有しているため広く使われている。

液晶表示装置には液晶層のセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）を維持するためにギャップカラムスペーサー（ｃｏｌｕｍｎ ｓｐａｃｅｒ）が使われる。

ところが、現在液晶表示装置に適用されるギャップカラムスペーサーは支持力が良くないためギャップカラムスペーサーの崩れ現象が発生し、これに伴い、フレームむら（ｆｒａｍｅ ｍｕｒａ）不良、ＲＧＢアイ（ｅｙｅ）不良、ギャラクシー不良などの画質不良が発生することになる。

本発明は，ギャップカラムスペーサーの支持力を向上させて画質不良を改善できる方案を提供することに課題がある。

前述したような課題を達成するために、本発明はトランジスタおよびこれに接続された画素電極が形成された画素領域が配置されたアレイ基板と；前記アレイ基板と対向する対向基板と；前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と；前記アレイ基板と前記対向基板との間のセルギャップを維持し、下端部は第１幅を有し上端部は前記第１幅より小さい第２幅を有するギャップカラムスペーサーを含む液晶表示装置を提供する。

前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下であり得る。

前記ギャップカラムスペーサーは、下端部の第１幅が上端部の第２幅より大きい円錐台形状に形成することができる。

前記ギャップカラムスペーサーの下端部は前記対向基板側に位置し、前記ギャップカラムスペーサーの上端部は前記アレイ基板側に位置することができる。

前記ギャップカラムスペーサーは前記対向基板に形成され得る。

前記ギャップカラムスペーサーより小さい厚さを有する押圧カラムスペーサーをさらに含み、前記押圧カラムスペーサーは下端部が第３幅を有し上端部が前記第３幅より小さい第４幅を有することができる。

前記押圧カラムスペーサーは、下端部の第３幅が上端部の第４幅より大きい円錐台形状に形成することができる。

前記押圧カラムスペーサーの側面傾斜角は前記ギャップカラムスペーサーの側面傾斜角より大きくてもよい。

前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５であり得る。

前記アレイ基板は前記画素電極と対向する共通電極を含み、前記対向基板は前記画素領域に対応するカラーフィルタパターンを含むことができる。

他の側面で、本発明は、感光物質が形成された第１基板上に、フルトーンパターン部、前記フルトーンパターン部を囲む第１ハーフトーンパターン部、および前記フルトーンパターン部と前記第１ハーフトーンパターン部との間の光遮断パターン部を有するマスクパターンが備えられたフォトマスクを配置して露光することと；前記感光物質を現像して、前記マスクパターンに対応するギャップカラムスペーサーを形成することと；前記ギャップカラムスペーサーが形成された第１基板と、液晶層を介在し前記第１基板と対向する第２基板を結合することとを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。

前記フルトーンパターン部の幅は、１５．０μｍ～１７．０μｍであり、前記第１ハーフトーンパターン部の幅は、１．０μｍ～３．５μｍであり得る。

前記光遮断パターン部の幅は、０μｍ～３．０μｍであり得る。

前記ギャップカラムスペーサーは、下端部が第１幅を有し上端部が前記第１幅より小さい第２幅を有することができる。

前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下であり得る。

前記ギャップカラムスペーサーは、下端部の第１幅が上端部の第２幅より大きい円錐台形状に形成することができる。

前記フォトマスクは、前記マスクパターンと異なる位置に配置された第２ハーフトーンパターン部をさらに含み、前記感光物質を現像することにより、前記第２ハーフトーンパターン部に対応し前記ギャップカラムスペーサーより小さい厚さの押圧カラムスペーサーが形成され、前記押圧カラムスペーサーは下端部が第３幅を有し上端部が前記第３幅より小さい第４幅を有することができる。

前記押圧カラムスペーサーの側面傾斜角は前記ギャップカラムスペーサーの側面傾斜角より大きくてもよい。

前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５であり得る。

前記押圧カラムスペーサーは、下端部の第３幅が上端部の第４幅より大きい円錐台形状に形成することができる。

前記第２基板上にはトランジスタと、前記トランジスタと接続された画素電極と、前記画素電極と対向する共通電極が形成され、前記第１基板上にはカラーフィルタパターンが形成され得る。

さらに他の側面で、本発明は第１基板上に、ギャップカラムスペーサーおよびこれより小さい厚さの押圧カラムスペーサーと；液晶層を挟んで、前記第１基板と対向する第２基板を含み、前記ギャップカラムスペーサーと前記押圧カラムスペーサーはそれぞれ下端部が上端部に比べて大きい幅を有する形状であり、前記ギャップカラムスペーサーの下端部の第１幅に対する上端部の第２幅の比率は、前記押圧カラムスペーサーの下端部の第３幅に対する前記押圧カラムスペーサーの上端部の第４幅の比率より小さい液晶表示装置を提供する。

前記ギャップカラムスペーサーと前記押圧カラムスペーサーのそれぞれは、下端部が上端部より大きい幅を有する円錐台形状に形成することができる。

前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下であり得る。

前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５であり得る。

前記第２基板上にはトランジスタと、前記トランジスタと接続された画素電極と、前記画素電極と対向する共通電極が形成され、前記第１基板上にはカラーフィルタパターンが形成され得る。

本発明では、ギャップカラムスペーサーに対して下端部が広い幅を有するようにし、上端部が狭い幅を有するテーパー状に形成することができる。

これに伴い、ギャップカラムスペーサーの支持力が向上して外力による崩れを防止できるようになり、これによってギャップカラムスペーサーが崩れる場合に発生するフレームむら不良、ＲＧＢアイ（ｅｙｅ）不良、ギャラクシー不良などの画質不良を改善することができる。

さらに、支持力向上のためにギャップカラムスペーサーの上端部の幅を増加させる必要がないため、ブラックタッチむら不良を防止することができ、また液晶マージンを十分に確保することができる。

本発明の実施例に係る液晶表示装置の一部を図示した平面図である。 図１の切断線II－II’に沿って切断して図示した断面図である。 本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーを概略的に図示した図面である。 本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーの下端部の第１幅と上端部の第２幅に対する画質不良水準の実験結果を示した図面である。 本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーを形成するマスクパターンを概略的に図示した平面図である。 本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーとこれに対応するマスクパターンを概略的に図示した断面図である。 比較例のギャップカラムスペーサーとこれに対応するマスクパターンを概略的に図示した断面図である。 本発明の実施例に係る押圧カラムスペーサーとこれに対応するマスクパターンを概略的に図示した断面図である。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され得、ただし本実施例は本発明の開示を完全なものとし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義され得る。

本発明の実施例を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数等は例示的なものであるので、本発明は図示された事項に限定されるものではない。明細書全体に亘って同一参照符号は同一構成要素を指し示す。

また、本発明を説明するにおいて、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にさせ得る恐れがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本明細書上で言及した「含む」、「有する」、「なる」等が使われる場合、「～のみ」が使われない以上、他の部分が追加され得る。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な基材事項がない限り複数を含む場合を含む。

構成要素を解釈するにおいて、別途の明示的記載がなくても誤差範囲を含むと解釈する。

位置関係に対する説明の場合、例えば、「上に」、「上部に」、「下部に」、「横に」などで両部分の位置関係が説明される場合、例えば、「すぐに」または「直接」が使われない以上、両部分間に一つ以上の他の部分が位置してもよい。

時間関係に対する説明の場合、例えば、「～後に」、「～に引き続き」、「～次に」、「～前に」などで時間的前後関係が説明される場合、「すぐに」または「直接」が使われない以上、連続的でない場合も含むことができる。

第１、第２等が多様な構成要素を叙述するために使われるが、これら構成要素はこれらの用語によって制限されない。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使うものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は本発明の技術的思想内で第２構成要素であってもよい。

本発明の多様な実施例のそれぞれの特徴が部分的にまたは全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に多様な連動および駆動が可能であり、各実施例が互いに対して独立的に実施可能であってもよく、相関関係で共に実施してもよい。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。一方、以下の実施例では同一または類似する構成に対しては同一または類似する図面番号が付与され、その具体的な説明は省略されてもよい。

図１は本発明の実施例に係る液晶表示装置の一部を図示した平面図であり、図２は図１の切断線II－II’に沿って切断して図示した断面図である。

本発明の実施例に係る液晶表示装置１０としてＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｎｇｍｅｎｔ）方式、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式などのすべての種類の液晶表示装置が使われ得るが、以下には説明の便宜のためにＩＰＳ方式の液晶表示装置を例に挙げる。

図１および２を参照すると、本発明の実施例に係る液晶表示装置１０は、互いに対向するアレイ基板１００（または下部基板）および対向基板２００（または上部基板）と、アレイ基板１００および対向基板２００の間に介在された液晶層３００を含むことができる。

一方、具体的に図示してはいないが、アレイ基板１００の下部には光を提供するバックライトユニットが配置され得る。

このような液晶表示装置１０は映像を表示する表示領域と表示領域周辺の非表示領域を含み、表示領域には画素領域Ｐが多数の行ラインと列ラインに沿ってマトリクス形態で配列され得る。

ここで、多数の画素領域Ｐは互いに異なるカラーとして例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を表示する画素領域Ｐを含むことができる。この時、互いに隣り合う赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）画素領域Ｐはカラー映像を表示する単位画素として機能することができる。

液晶表示装置１０のアレイ基板１００には第１方向として例えば行方向に沿って延びた多数のゲート配線ＧＬが第１基板１１１上に形成され得る。

ゲート配線ＧＬ上には絶縁物質からなる絶縁層であるゲート絶縁膜１３０が形成され得る。ゲート絶縁膜１３０上には、第２方向として列方向に沿って延びた多数のデータ配線ＤＬが形成され得る。

このように互いに交差するゲート配線およびデータ配線ＧＬ、ＤＬにより多数の画素領域Ｐが定義され得る。

各画素領域Ｐには、ゲート配線およびデータ配線ＧＬ、ＤＬと接続された薄膜トランジスタＴが形成され得る。

薄膜トランジスタＴは、ゲート配線ＧＬと接続されたゲート電極１２１と、ゲート電極１２１上のゲート絶縁膜１３０上に位置する半導体層１３１と、半導体層１３１上に互いに離隔したソース電極およびドレイン電極１４１、１４３を含むことができる。ここで、ソース電極１４１はデータ配線ＤＬと接続され得る。

各画素領域Ｐには薄膜トランジスタＴのドレイン電極１４３と接続される画素電極１５１が形成されている。画素電極１５１はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯなどの透明導電物質で形成され得るが、これに限定されはしない。

一方、画素電極１５１はドレイン電極１４３と少なくとも一つの絶縁層を挟んで配置されるように形成され得る。この場合、画素電極１５１とドレイン電極１４３の間に形成された絶縁層にコンタクトホールが形成され、画素電極１５１はコンタクトホールを通じてドレイン電極１４３と接触するように構成され得る。

画素電極１５１および薄膜トランジスタＴ上には絶縁物質からなる絶縁層である保護膜１６１が形成され得る。

保護膜１６１上には画素電極１５１と対向する共通電極１７１が形成され得る。共通電極１７１はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯなどの透明導電物質で形成され得るが、これに限定されはしない。

このような共通電極１７１は画素電極１５１と共に、横電界（または水平電界）のフリンジフィールドを形成して液晶層３００を駆動することができる。

共通電極１７１は各画素領域Ｐに対応して画素電極１５１と対向するバーの形状の多数の電極パターン１７２を含むことができ、電極パターン１７２の間には開口１７３が形成され得る。

ここで、多数の電極パターン１７２はデータ配線ＤＬの延長方向に沿って延びる形態で形成され得る。そして、多数の電極パターン１７２は、データ配線ＤＬに近接して画素領域Ｐの最外側に位置する第１電極パターン１７２ａと、第１電極パターン１７２ａの内側に位置する第２電極パターン１７２ｂを含むことができる。

ここで、第１電極パターン１７２ａはデータ配線ＤＬより広い幅を有して実質的に下部のデータ配線ＤＬを遮る形態で形成され得るが、これに限定されはしない。

このような形態で第１電極パターン１７２ａを形成することになると、データ配線ＤＬと画素電極１５１の間の電気的干渉を防止することができる。

そして、内部に位置する第２電極パターン１７２ｂは第１電極パターン１７２ａより小さい幅を有するように形成され得るが、これに限定されはしない。

一方、共通電極１７１と画素電極１５１の配置構造の他の例として、画素電極１５１に対応する部分が板の形態を有するように共通電極１７１を形成し、共通電極１７１上に絶縁膜を挟んで多数の電極パターンで構成された画素電極１５１を構成することができる。

さらに他の例として、共通電極１７１と画素電極１５１それぞれを、電極パターンを有するように形成し、この時、共通電極１７１の電極パターンと画素電極１５１の電極パターンが互いに交互に配置され、共通電極１７１および画素電極１５１を同一層に配置するか絶縁膜を挟んで配置することができる。

一方、具体的に図示してはいないが、共通電極１７１をタッチ電極として使うように構成してもよい。この場合、例えば、共通電極１７１は表示期間の間共通電圧が印加されて液晶を駆動する電界発生電極として機能することができ、表示期間の間のタッチ感知期間の間タッチ駆動信号が印加されてタッチ電極として機能することができる。このように、共通電極１７１はインセルタッチ方式のタッチ電極として機能してもよい。

一方、具体的に図示してはいないが、アレイ基板１００には共通電極１７１上に液晶層３００の液晶分子を配向するための配向膜（または第１配向膜）が形成され得る。

前記のように構成されたアレイ基板１００上に位置する対向基板２００には、第２基板２１１の内面上にカラーフィルタパターン２２０が形成され得る。これに関連して、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）画素領域Ｐに対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）カラーフィルタパターン２２０が形成され得る。

一方、対向基板２００には、隣り合う画素領域Ｐ間の境界に沿ってブラックマトリクスＢＭが形成され得る。このようなブラックマトリクスＢＭはアレイ基板１００に形成された非表示アレイ素子、例えば、データ配線ＤＬ、ゲート配線ＧＬ、薄膜トランジスタＴのような素子を遮るように配置され得る。

このようなブラックマトリクスＢＭには画素領域Ｐに対応して開口が形成され、各画素領域Ｐに対応するカラーフィルタパターン２２０はブラックマトリクスＢＭの開口を満たしながらブラックマトリクスＢＭの縁を覆うように構成され得る。

カラーフィルタパターン２２０上には絶縁物質からなる絶縁層であるオーバーコート層２３０が形成され得る。このようなオーバーコート層２３０はカラーフィルタパターン２２０が形成された第２基板２１１の表面を平坦化することができる。

本実施例では、前述した通り、カラーフィルタパターン２２０が対向基板２００に形成された場合を例に挙げた。これと異なる例として、カラーフィルタパターン２２０はアレイ基板１００に形成されるように構成することができる。この場合、カラーフィルタパターン２２０は薄膜トランジスタＴより上部層に配置することができる。

一方、オーバーコート層２３０上には多数のカラムスペーサーＣＳを配置することができる。

多数のカラムスペーサーＣＳは基板に垂直な方向に沿ってその幅が狭くなるテーパー状、または円錐台形状に形成することができる。例えば、アレイ基板１００に向かう方向であって、図面における下部方向に沿ってその幅が狭くなるテーパー状、または円錐台形状に形成することができる。但、本発明の実施例はこれに限定されるものではない。例えば、カラムスペーサーＣＳは、アレイ基板１００に向かう方向に沿ってその幅が狭くなるピラミッドの錐台であってもよい。

このような多数のカラムスペーサーＣＳは、対向基板２００上で平面的に分散配置された多数のギャップカラムスペーサー（または第１カラムスペーサー）ＣＳ１を含むことができる。このようなギャップカラムスペーサーＣＳ１はアレイ基板１００と対向基板２００の間のセルギャップを維持する機能をすることができる。

このようにセルギャップ維持機能を遂行するギャップカラムスペーサーＣＳ１は、実質的に対向基板２００およびアレイ基板１００のすべてを押圧する（または対向基板２００およびアレイ基板１００のすべてから押圧される）状態で構成され得る。

一方、多数のカラムスペーサーＣＳは、液晶表示装置１０に外力が印加される時にその変形を防止する機能をする、いわゆる押圧カラムスペーサー（または第２カラムスペーサー）ＣＳ２を含むことができる。このような押圧カラムスペーサーＣＳ２は対向基板２００上で平面的に分散配置され得る。

このように外力印加時に変形防止機能を遂行する押圧カラムスペーサーＣＳ２は、外力が印加されていない状態では押圧カラムスペーサーＣＳ２が形成された対向基板２００と対向するアレイ基板１００とは実質的に離隔した状態で構成され得る。

ギャップカラムスペーサーＣＳ１は押圧カラムスペーサーＣＳ２より大きい厚さ（または大きい高さ）を有するように形成され得る。これに対し、例えば、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は実質的にセルギャップに対応する第１厚さｈ１を有することができ、押圧カラムスペーサーＣＳ２は第１厚さより小さい第２厚さｈ２を有することができる。

前記のように構成されたカラムスペーサーＣＳは、例えばアレイ基板１００の非表示アレイ素子に対応する位置に配置され得る。一例として、図１および２に図示した通り、カラムスペーサーＣＳは、薄膜トランジスタＴに対応して位置することができる。もちろん、これとは異なって、カラムスペーサーＣＳはゲート配線ＧＬおよび／またはデータ配線ＤＬに対応して配置されてもよく、場合によっては画素電極１５１に対応して配置されてもよい。

前記のように、本実施例では、カラムスペーサーＣＳが対向基板２００に形成された場合を例に挙げた。他の例として、カラムスペーサーＣＳはアレイ基板１００に形成され得る。

一方、具体的に図示してはいないが、カラムスペーサーＣＳおよびオーバーコート層２３０上には液晶層３００の液晶分子を配向するための配向膜（または第２配向膜）が形成され得る。

以下、図３を共に参照して本実施例のギャップカラムスペーサーＣＳ１の構造についてより詳細に説明する。図３は、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーを概略的に図示した図面である。

テーパー状のギャップカラムスペーサーＣＳ１、または円錐台形状のギャップカラムスペーサーＣＳ１は、ギャップカラムスペーサーＣＳ１が形成された基板である対向基板２００側の下端部（または第１下端部）ＣＳ１ｂが広い幅ｗ１１を有し、この下端部ＣＳ１ｂの反対側に位置する上端部（または第１上端部ＣＳ１ｔ（すなわち、アレイ基板１００側に位置する上端部）が狭い幅ｗ１２を有するように形成され得る。

換言すると、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は下端部ＣＳ１ｂが第１幅ｗ１１を有し上端部ＣＳ１ｔが第２幅ｗ１２を有し、下端部ＣＳ１ｂから上端部ＣＳ１ｔ方向に沿って幅が狭くなるテーパー状、または円錐台形状に形成することができる。

ここで、下端部ＣＳ１ｂの第１幅ｗ１１と上端部ＣＳ１ｔの第２幅ｗ１２は特定の比率で形成することができるが、例えばｗ１２／ｗ１１は０．５５以下に設定することができる。一例として、ｗ１２／ｗ１１は０．５に設定されてもよく、０．４５に設定されてもよい。

このような場合、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は支持部に該当する下端部ＣＳ１ｂの幅ｗ１１が相対的に大きくなってギャップカラムスペーサーＣＳ１の支持面が増加することになり、側面が全体的にゆるやかな傾斜（または傾斜角）を有するテーパー構造によって外力に対する衝撃および分散に有利な特性を有することができるようになる。

このように、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は支持力が向上した形態を有するようになることによって、液晶表示装置１０に作用する外力によるギャップカラムスペーサーＣＳ１の崩れ現象は改善され得る。

また、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の上端部ＣＳ１ｔは下端部ＣＳ１ｂに比べて小さい幅を有することができるようになる。これに伴い、上端部ＣＳ１ｔが広い幅を有する場合に発生するブラックタッチむら不良を改善でき、また、液晶マージンを確保することができる。

これに関連して、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の上端部ＣＳ１ｔが増加することになると、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の摩擦力が高くなまることになり、これによってブラックタッチむら不良が発生し、また、液晶マージンが減ることになる。

これに対し、本実施例ではギャップカラムスペーサーＣＳ１の上端部ＣＳ１ｔを小さい幅ｗ１２を有するように形成できるので、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の摩擦力は増加せず、このためブラックタッチむら不良を防止することができ、また液晶マージンを十分に確保することができる。

その結果、本実施例では、ギャップカラムスペーサーＣＳ１に対して下端部ＣＳ１ｂが広い幅ｗ１１を有するようにし上端部ＣＳ１ｔが狭い幅を有するように形成することができる。

これに伴い、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の支持力が向上して外力による崩れを防止できるようになり、これによってギャップカラムスペーサーＣＳ１が崩れる場合に発生するフレームむら不良、ＲＧＢアイ（ｅｙｅ）不良、ギャラクシー不良などの画質不良を改善することができる。

ひいては、支持力向上のためにギャップカラムスペーサーＣＳ１の上端部ＣＳ１ｔの幅ｗ１２を増加させる必要がないため、ブラックタッチむら不良を防止することができ、また液晶マージンを十分に確保することができる。

図４は、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーの下端部の第１幅と上端部の第２幅に対する画質不良水準の実験結果を示した図面である。

図４の上側には下端部の第１幅ｗ１１および上端部の第２幅ｗ１２とこれらの間の比率および画質不良水準を図表で図示しており、下側には第１幅および第２幅の比率（ｗ１２／ｗ１１）と画質不良水準をグラフで図示している。

一方、図４の画質不良水準はフレームむらおよびＲＧＢアイ不良の水準であり、画質不良水準は０～２水準が許容水準（すなわち、ＯＫ水準）であり、３～５水準が不可水準（すなわち、ＮＧ水準）である。

図４を参照すると、上端部の第２幅ｗ１２が１４ｕｍと一定の場合、下端部の第１幅ｗ１１が増加するにつれて画質不良水準が減少することを確認することができる。

特に、第１幅および第２幅の比率（ｗ１２／ｗ１１）が０．５５より大きい場合には画質不良水準が約４～５となり、第１幅および第２幅の比率（ｗ１２／ｗ１１）が０．５５以下では、画質不良水準が０と極端に低くなることになることを確認することができる。

これを通じて、第１幅および第２幅の比率（ｗ１２／ｗ１１）は約０．５５が、実質的に画質不良の有無を決定する臨界的数値に該当すると見ることができる。

したがって、本実施例でのようにギャップカラムスペーサーに対して第１幅および第２幅の比率（ｗ１２／ｗ１１）を０．５５以下に設定することになることによって、画質不良を有意味に改善することができる。

以下、図５および６を参照して、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーを形成する方法について詳察する。

図５は、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーを形成するマスクパターンを概略的に図示した平面図である。図６は、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーとこれに対応するマスクパターンを概略的に図示した断面図である。

一方、図６では説明の便宜のために、対向基板２００で第２基板２１１とギャップカラムスペーサーＣＳ１を図示し、残りの構成は省略した。

図５および６を参照すると、本発明の実施例に係るギャップカラムスペーサーＣＳ１は、これに対応するマスクパターンＭＰを具備したフォトマスク（ＭＡＳＫ）を利用してフォトリソグラフィ工程を通じて形成され得る。

フォトマスク（ＭＡＳＫ）のマスクパターンＭＰは、例えばフルトーンパターン部ＦＴと、フルトーンパターン部ＰＰ１周囲を囲むリング形態のハーフトーンパターン部（または第１ハーフトーンパターン部）ＨＴを含むことができる。

ここで、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は、例えば、露光工程時に光を受けた部分が残存し光を受けなかった部分が除去されるネガティブ感光特性の感光物質で形成され得る。

そして、フルトーンパターン部ＦＴはフォトリソグラフィ工程で光をそのまま通過させる透過特性を有するようになる。また、ハーフトーンパターン部ＨＴは半透過特性を有するようになる。

ここで、ハーフトーンパターン部ＨＴはフルトーンパターン部ＦＴと一定間隔離隔するように配置され得る。換言すると、ハーフトーンパターン部ＨＴとフルトーンパターン部ＦＴの間に離隔領域が形成され得る。このような離隔領域には、実質的に光を遮断する特性の光遮断パターン部ＢＴが形成され得る。

この時、マスクパターンＭＰの設計に関連して、例えば、フルトーンパターン部ＦＴは約１５．０ｕｍ～１７．０ｕｍの幅を有することができ、ハーフトーンパターン部ＨＴは約１．０ｕｍ～３．５ｕｍの幅を有することができ、フルトーンパターン部ＦＴとハーフトーンパターン部ＨＴ間の離隔間隔（または光遮断パターン部ＢＴの幅）は約０ｕｍ～３．０ｕｍであり得るが、これに限定されはしない。例えば、フルトーンパターン部ＦＴは、約１６．０μｍの幅を有し、ハーフトーンパターン部ＨＴは、約２．０μｍの幅を有することができ、フルトーンパターン部ＦＴとハーフトーンパターン部ＨＴとの間の離隔間隔（または光遮断パターン部ＢＴの幅）は、約２．０μｍであり得る。また、フルトーンパターン部ＦＴの幅と、フルトーンパターン部ＦＴとハーフトーンパターン部ＨＴとの間の離隔間隔（または光遮断パターン部ＢＴの幅）とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

前記のように、フルトーンパターン部ＦＴおよびハーフトーンパターン部ＨＴを組み合わせたマスクパターンＭＰを通じて露光工程を進めることによって、下端部ＣＳ１ｂが広い第１幅ｗ１１を有し上端部ＣＳ１ｔが狭い第２幅ｗ１２を有するギャップカラムスペーサーＣＳ１が形成され得る。

これに対し、マスクパターンＭＰはフルトーンパターン部ＦＴとともにこれと離隔したハーフトーンパターン部ＨＴを配置することによって、光の回折作用が増加してデフォーカスと類似する効果が発揮され得るようになる。これに伴い、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の下端部ＣＳ１ｂが広い大きさで形成され得るようになる。

結果として、本実施例では、下端部ＣＳ１ｂが大きい幅ｗ１１を有し、上端部ＣＳ１ｔが狭い幅を有するよう、ギャップカラムスペーサーＣＳ１を形成することができる。

それにより、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の支持力が向上し、外力による崩れを防止することができる。したがって、ギャップカラムスペーサーＣＳ１が崩れた際に発生するフレームのむら欠陥、ＲＧＢアイの欠陥、ギャラクシー欠陥といった画質不良を改善することができる。

一方、図７を参照すると、既存の場合であって比較例の場合には、ギャップカラムスペーサーＣＳ１を形成するにおいて、これに対応するマスクパターンＭＰｐを実質的にフルトーンパターン部ＦＴのみで構成することになる。このような場合には、ギャップカラムスペーサーＣＳ１ｐが急激な傾斜面を有するテーパー状、または円錐台形状に形成され、上端部ＣＳ１ｐｔと下端部ＣＳ１ｐｂの幅の比率（ｗｐ１２／ｗｐ１１）は本実施例に比べて大きくなることになる。

これに対し、例えば、上端部ＣＳ１ｐｔの第２幅ｗｐ１２と下端部ＣＳ１ｐｂの第１幅ｗｐ１１の比率（ｗｐ１２／ｗｐ１１）は、約０．６５～０．９５程度の比率を有することができる。

このように、比較例の場合には、フルトーンパターン部ＦＴのみを利用してギャップカラムスペーサーＣＳ１ｐを形成することにより、支持力を高めるために下端部ＣＳ１ｐｂの幅ｗｐ１１を増加させることになると必然的に上端部ＣＳ１ｐｔの幅ｗｐ１２も増加することになる。

この場合には、たとえ下端部ＣＳ１ｐｂの幅ｗｐ１１を増加させて支持力を高めても、上端部ＣＳ１ｐｔの幅ｗｐ１２が共に増加することによってギャップカラムスペーサーＣＳ１ｐの摩擦力が高くなってブラックタッチむら不良が発生し、また液晶マージンが減ることになる。

一方、本実施例によると、フルトーンパターン部ＦＴとともにこれと離隔したハーフトーンパターン部ＨＴを組み合わせたマスクパターンＭＰを通じてギャップカラムスペーサーＣＳ１を形成することによって、ギャップカラムスペーサーＣＳ１は、上端部ＣＳ１ｔは狭い幅ｗ１２を維持しながら下端部ＣＳ１ｂは広い幅ｗ１１で形成することができるが、下端部ＣＳ１ｐｂと上端部ＣＳ１ｐｔの幅の比率（ｗｐ１２／ｗｐ１１）は０．５５以下で形成することができる。例えば、ｗｐ１２／ｗｐ１１は０．５であってもよく、ｗ１２／ｗ１１は０．４５であってもよい。

これに伴い、ギャップカラムスペーサーＣＳ１の支持力を高めて外力によるギャップカラムスペーサーＣＳ１の崩れを改善することによって、崩れによる画質不良を改善できるようになり、これと共に上端部ＣＳ１ｔは狭い幅を維持できるようになって、ブラックタッチむら不良を防止し液晶マージンを十分に確保することができるようになる。

一方、本実施例の押圧カラムスペーサーＣＳ２の形成および構造に関連して図８を参照して詳察する。

押圧カラムスペーサーＣＳ２はハーフトーンパターン部（または第２ハーフトーンパターン部）ＨＴからなるマスクパターンを利用して形成され得る。

押圧カラムスペーサーＣＳ２はギャップカラムスペーサーＣＳ１と同一の感光物質で同一のフォトリソグラフィ工程を通じて形成され得る。

前記のように押圧カラムスペーサーＣＳ２はハーフトーンパターン部ＨＴを通じて形成されるため、ギャップカラムスペーサーＣＳ１よりその厚さが小さくなり得る（すなわち、ｈ２＜ｈ１）。

さらに、押圧カラムスペーサーＣＳ２はハーフトーンパターン部ＨＴを利用して形成されるため、ギャップカラムスペーサーＣＳ１と比較する時、側面が急激な傾斜（またはさらに大きい傾斜角）を有するテーパー状、または円錐台形状に形成され、上端部（または第２上端部）ＣＳ２ｔと下端部（または第２下端部）ＣＳ２ｂの幅の比率（ｗ２２／ｗ２１）は大きくなることになる。

これに対し、例えば、上端部ＣＳ２ｔの第４幅ｗ２２と下端部ＣＳ２ｂの第３幅ｗ２１の比率（ｗ２２／ｗ２１）は、約０．６５～０．９５程度の比率を有することができる。一例を挙げると、ｗ２２／ｗ２１は約０．７であってもよく、ｗ２２／ｗ２１は約０．７５であってもよい。

前記のように、本実施例では、ギャップカラムスペーサーＣＳ１に対応してフルトーンパターン部ＦＴおよびハーフトーンパターン部ＨＴを組み合わせたマスクパターンＭＰを配置し、マスクパターンＭＰと異なる位置に押圧カラムスペーサーＣＳ２に対応してハーフトーンパターン部ＨＴを配置した後、感光物質に対して露光工程を進め、その後、感光物質を現像してギャップカラムスペーサーＣＳ１および押圧カラムスペーサーＣＳ２を形成することができる。

次に、ギャップカラムスペーサーＣＳ１および押圧カラムスペーサーＣＳ２が形成された対向基板２００を、液晶層３００を挟んでアレイ基板１００と結合して（または合着して）、液晶表示装置１０を製作することができる。

前述した通り、本発明の実施例によると、ギャップカラムスペーサーに対して下端部が広い幅を有するようにし、上端部が狭い幅を有するテーパー状、または円錐台形状に形成することができる。

これに伴い、ギャップカラムスペーサーの支持力が向上して外力による崩れを防止できるようになり、これによってギャップカラムスペーサーが崩れる場合に発生するフレームむら不良、ＲＧＢアイ（ｅｙｅ）不良、ギャラクシー不良などの画質不良を改善することができる。

さらに、支持力向上のためにギャップカラムスペーサーの上端部の幅を増加させる必要がないため、ブラックタッチむら不良を防止することができ、また液晶マージンを十分に確保することができる。

前述した本発明の実施例は本発明の一例であって、本発明の精神に含まれる範囲内で自由な変形が可能である。したがって、本発明は、添付された特許請求の範囲およびこれと均等な範囲内での本発明の変形を含む。

１０：液晶表示装置
１００：アレイ基板
１１１：第１基板
１２１：ゲート電極
１３０：ゲート絶縁膜
１３１：半導体層
１４１：ソース電極
１４３：ドレイン電極
１５１：画素電極
１６１：保護膜
１７１：共通電極
２００：対向基板
２１１：第２基板
２２０：カラーフィルタ層
２３０：オーバーコート層
Ｐ：画素領域
ＣＳ：カラムスペーサー
ＣＳ１：ギャップカラムスペーサー
ＣＳ２：押圧カラムスペーサー
ＣＳ１ｂ：ギャップカラムスペーサーの下端部
ＣＳ１ｔ：ギャップカラムスペーサーの上端部
ｗ１１：ギャップカラムスペーサーの第１幅
ｗ１２：ギャップカラムスペーサーの第２幅
ｈ１：ギャップカラムスペーサーの厚さ
ＭＰ：マスクパターン
ＦＴ：フルトーンパターン部
ＨＴ：ハーフトーンパターン部
ＢＴ：光遮断パターン部

Claims (26)

1. トランジスタおよび前記トランジスタに接続された画素電極が形成された画素領域が配置されたアレイ基板と；
   前記アレイ基板と対向する対向基板と；
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と；
   前記アレイ基板と前記対向基板の間のセルギャップを維持し、下端部は第１幅を有し上端部は前記第１幅より小さい第２幅を有するギャップカラムスペーサーを含む液晶表示装置。
2. 前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ギャップカラムスペーサーは、前記下端部の前記第１幅が前記上端部の前記第２幅より大きい円錐台形状を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記ギャップカラムスペーサーの前記下端部は前記対向基板側に位置し、前記ギャップカラムスペーサーの前記上端部は前記アレイ基板側に位置する、請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記ギャップカラムスペーサーは前記対向基板に形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記ギャップカラムスペーサーより小さい厚さを有する押圧カラムスペーサーをさらに含み、
   前記押圧カラムスペーサーは下端部が第３幅を有し上端部が前記第３幅より小さい第４幅を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記押圧カラムスペーサーは、前記下端部の前記第３幅が前記上端部の前記第４幅より大きい円錐台形状を有する、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記押圧カラムスペーサーの側面傾斜角は前記ギャップカラムスペーサーの側面傾斜角より大きい、請求項６に記載の液晶表示装置。
9. 前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５である、請求項６に記載の液晶表示装置。
10. 前記アレイ基板は前記画素電極と対向する共通電極を含み、
    前記対向基板は前記画素領域に対応するカラーフィルタパターンを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 感光物質が形成された第１基板上に、フルトーンパターン部と、前記フルトーンパターン部を囲む第１ハーフトーンパターン部と、前記フルトーンパターン部と前記第１ハーフトーンパターン部との間の光遮断パターン部とを有するマスクパターンが備えられたフォトマスクを配置して、露光することと；
    前記感光物質を現像して、前記マスクパターンに対応するギャップカラムスペーサーを形成することと；
    前記ギャップカラムスペーサーが形成された前記第１基板と、液晶層を介在して前記第１基板と対向する第２基板を結合することとを含む、液晶表示装置の製造方法。
12. 前記フルトーンパターンの幅は１５．０μｍ～１７．０μｍであり、前記第１ハーフトーンパターン部の幅は１．０μｍ～３．５μｍである、請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 前記光遮断パターン部の幅は０μｍ～３．０μｍである、請求項１２に記載の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記ギャップカラムスペーサーは、下端部が第１幅を有し上端部が前記第１幅より小さい第２幅を有する、請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
15. 前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下である、請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
16. 前記ギャップカラムスペーサーは、前記下端部の前記第１幅が前記上端部の前記第２幅より大きい円錐台形状を有する、請求項１４に記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記フォトマスクは前記マスクパターンと異なる位置に配置された第２ハーフトーンパターン部をさらに含み、
    前記感光物質を現像することにより、前記第２ハーフトーンパターン部に対応し前記ギャップカラムスペーサーより小さい厚さの押圧カラムスペーサーが形成され、
    前記押圧カラムスペーサーは下端部が第３幅を有し上端部が前記第３幅より小さい第４幅を有する、請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
18. 前記押圧カラムスペーサーの側面傾斜角は前記ギャップカラムスペーサーの側面傾斜角より大きい、請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
19. 前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５である、請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
20. 前記押圧カラムスペーサーは、前記下端部の前記第３幅が前記上端部の前記第４幅より大きい円錐台形状に形成された、請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
21. 前記第２基板上には、トランジスタと、前記トランジスタと接続された画素電極と、前記画素電極と対向する共通電極が形成され、
    前記第１基板上にはカラーフィルタパターンが形成されている、請求項１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
22. 第１基板上に、ギャップカラムスペーサーおよび前記ギャップカラムスペーサーより小さい厚さの押圧カラムスペーサーと；
    液晶層を挟んで、前記第１基板と対向する第２基板を含み、
    前記ギャップカラムスペーサーと前記押圧カラムスペーサーは、それぞれの下端部が上端部に比べて大きい幅を有する形状であり、
    前記ギャップカラムスペーサーの下端部の第１幅に対する上端部の第２幅の比率は、前記押圧カラムスペーサーの下端部の第３幅に対する前記押圧カラムスペーサーの上端部の第４幅の比率より小さい、液晶表示装置。
23. 前記ギャップカラムスペーサーと前記押圧カラムスペーサーのそれぞれは、下端部が上端部より大きい幅を有する円錐台形状に形成されている、請求項２２に記載の液晶表示装置。
24. 前記第１幅に対する前記第２幅の比率は０．５５以下である、請求項２２に記載の液晶表示装置。
25. 前記第３幅に対する前記第４幅の比率は０．６５～０．９５である、請求項２２に記載の液晶表示装置。
26. 前記第２基板上には、トランジスタと、前記トランジスタと接続された画素電極と、前記画素電極と対向する共通電極が形成され、
    前記第１基板上には、カラーフィルタパターンが形成されている、請求項２２に記載の液晶表示装置。

Images