JP4625431B2 - デュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル及びその製造方法 - Google Patents

デュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳しくは、デュアルカラムスペーサ構造を有する液晶パネルとその製造方法に関する。
通常、液晶表示装置とは、液晶分子の光学的異方性と複屈折特性を用いて画像を表現する装置のことをいう。液晶表示装置は、電界生成電極がそれぞれ形成されている２つの基板を２つの電極が形成されている面が向かい合うように配置し、２つの基板との間に液晶物質を注入した後に２つの電極に電圧を印加して生成される電場により前記液晶分子配列を変更させ、それにより透明絶縁基板に透過される光の量を調節することで、所望の画像を表現する。このような液晶表示装置としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いる薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴＬＣＤ）が主に使われている。
図１は、一般の液晶パネルの構成を概略的に示す斜視図である。図１を参照すれば、液晶表示装置内に備えられた液晶パネルは、一定の空間を持って合着された第１基板１０、第２基板２０、及び前記第１基板１０と第２基板２０との間に注入された液晶層３０から構成される。
より具体的に説明すれば、前記第１基板１０には、透明なガラス基板１１上に画素領域を画定するために、一定の間隔を有して一方向に複数のゲートライン１３と、前記ゲートライン１３に垂直方向に一定の間隔を有して複数のデータライン１２とが配列される。
そして、前記各画素領域には画素電極１４が形成され、前記各ゲートライン１３とデータライン１２とが交差する部分に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されて前記薄膜トランジスタが前記ゲートライン１３を介して印加されるスキャン信号に応じて前記データライン１２のデータ信号を前記各画素電極１４に印加する。
また、前記第２基板２０には、透明なガラス基板２１上に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２２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、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層２３が形成され、前記カラーフィルタ層上には画像を表示するための共通電極２４が形成されている。
前記画素電極１４と並列に接続された充電キャパシタＣＳＴが、ゲートライン１３の上部に形成され、充電キャパシタＣＳＴの第１電極としてはゲートライン１３の一部を用い、第２電極としてはソース及びドレイン電極と同一層、同一物質で形成された島（ｉｓｌａｎｄ）状の金属パターンを用いる。
前記のような液晶表示装置は、前記画素電極１４と共通電極２４との間の電界により前記第１基板１０及び第２基板２０との間に形成された液晶層３０が配向され、前記液晶層３０の配向程度に応じて液晶層３０を透過する光の量を調節することで、所望の画像を表現できる。
このような液晶表示装置はツイストネマティック（ＴＮ）モード液晶表示装置と呼ばれるが、前記ＴＮモード液晶表示装置は視野角が狭いという短所を有しているため、このようなＴＮモードの短所を克服するために、水平配列（ＩＰＳ）モード液晶表示装置が開発されている。
前記ＩＰＳモード液晶表示装置は、第１基板の画素領域に画素電極と共通電極とを一定の距離を有して互いに平行に形成して前記画素電極と共通電極との間に横電界（水平電界）が発生するようにし、前記横電界により液晶層が配向されるようにしたものである。
一方、前述したような構成において、図示はしていないものの、カラーフィルタ基板である第１基板１０とアレイ基板である第２基板２０との間には、２つの基板間のギャップを維持するためにスペーサを形成するが、前記スペーサは散布方式により散布されて構成される球状のスペーサと、前記カラーフィルタ基板１０及びアレイ基板２０に直接形成する柱状のスペーサとに区分される。
このようなカラムスペーサの構成において、第１基板１０と第２基板２０に互いに接触してギャップを維持する機能をする第１カラムスペーサと、第１または第２基板１０、２０と所定の離隔距離をおいて形成されて前記離隔距離だけの空間に液晶を流動させて液晶のマージン幅を広くする押圧スペーサとしての役割を果たす第２カラムスペーサとが備えられた、いわゆるデュアル構造のカラムスペーサを形成する構成が最近提案されている。
図２ａは、従来技術に係るデュアルカラムスペーサ構造が適用された液晶パネルの断面図、図２bは厚い有機絶縁膜を有する液晶パネルの断面図である。
図１及び図２aを参照すれば、第１基板１０はスイッチング領域であるＴＦＴ領域（ＴＦＴ）、画素領域及びストレージ領域ＣＳＴに画定される。
前記ＴＦＴ領域（ＴＦＴ）には、ゲート電極４１と、アクティブ層４２と、ソース電極１２ａと、ドレイン電極１２ｂとからなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、前記画素領域には透明な画素電極１４が形成される。
前記ＴＦＴ領域（ＴＦＴ）には、ゲートライン１３ｂを第１電極として前記ゲートライン１３ｂの上部に島状に形成され、前記画素電極１４と接触する金属パターン１２ｃを第２電極とする充電キャパシタＣＳＴが形成される。この時、前記充電キャパシタＣＳＴは多様な構造及び形態から構成され得る。
前記第１基板１０と液晶層３０を挟んで離隔された第２基板２０の向かい合う一面には、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とゲートライン１３ａ、１３ｂ及びデータライン１２a、１２ｂ、１２ｃに対応してブラックマトリックス２２が形成され、前記画素領域に対応する面にはカラーフィルタ２３が形成される。また、前記カラーフィルタ２３とブラックマトリックス２２とが形成された第２基板２０の全面には、透明な共通電極２４が形成される。ここで、前記画素電極１４及び共通電極２４の上部にそれぞれ配向膜（図示せず）が形成され得るが、これに対する具体的な説明は省略する。
前述した構成において、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と前記画素領域の一部に対応する共通電極２４の下部に第１及び第２カラムスペーサ５０ａ、５０ｂが形成される。スペーサは、ボール状またはカラム状に形成され得るが、図２aはボール型スペーサに比べて、開口率の確保などにおいて長所があるカラム型スペーサ５０ａ、５０ｂを示している。
前記第１及び第２カラムスペーサ５０ａ、５０ｂは、前記第２基板２０の全面に対して均一に形成し、第１カラムスペーサ５０ａと第２カラムスペーサ５０ｂとは同じ工程で製作されるので、同一の長さを有する。この時、前記第１カラムスペーサ５０ａは、２つの基板１０、２０のギャップを維持するギャップスペーサとしての機能を果たすようにし、前記第２カラムスペーサ５０ｂは、第１基板１０と所定の間隔をおいて形成し、前記第１カラムスペーサ５０ａは、突出された段差部分に接するように形成する。
したがって、前記第１カラムスペーサ５０ａは前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、すなわち、高い断差部に対応して構成されて直接的に前記第１基板１０と第２基板２０とのギャップを維持する役割を果たし、前記第２カラムスペーサ５０ｂは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のように高い段差部分に形成されないので、第１基板１０と所定の離隔領域をおいて形成されることができる。
前記第２カラムスペーサ５０ｂは、前記第１基板１０または第２基板２０と所定間隔だけ離隔されて位置するので、液晶を過剰に充填した場合、前記第２カラムスペーサ５０ｂと第１基板１０との間の離隔された空間に液晶が充填される恐れがあるので、液晶がパネルの下部に流動する重力不良を最小化でき、また、液晶パネルに圧力が加えられた場合、これに対する抵抗成分として作用できるため、液晶パネルの押圧ムラを防止する機能を果たす。また、液晶を充填するためのマージン幅を拡張できる機能をする。
前述した第１基板１０と第２基板２０は別途に製作され、それぞれの製作が完了後、合着工程を経て液晶パネルが完成する。
一方、液晶パネルの開口率を向上させるために、近年フォトアクリルピクセル構造が広く用いられている。この場合、前記フォトアクリルピクセルは、厚い有機絶縁層の形態とされる。
図２ｂを参照すれば、完成した下部基板１０の上面に有機絶縁層としてのフォトアクリル層４４’を厚く形成し、後続して前記フォトアクリル層４４’を平坦化させるので、従来のデュアルカラムスペーサ構造を適用するには困難である。言い換えれば、前記第１基板１０上にフォトアクリル層４４’を形成する場合、前記第１基板１０上に段差が形成されないので、前述したように、同じ高さに形成された第１カラムスペーサ５０ａと第２カラムスペーサ５０ｂとを有する第２基板２０と、前記第１基板１０とを貼り合わせることができなくなる。すなわち、図面符号Ａに示される第１カラムスペーサ５０ａは、ギャップスペーサとしての役割をそのまま果たせるが、図面符号Ｂに示される第２カラムスペーサ５０ｂは、前記第１カラムスペーサ５０ａと同じ高さを有するため、前記第１基板１０と所定間隔だけ離隔させることができないので、押圧スペーサとしての役割を果たせなくなるという問題点がある。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フォトアクリルピクセル構造の長所とデュアルカラムスペーサ構造の長所とを両方得ることで、開口率を向上させ、液晶パネルの重力不良や、接触ムラ及び押圧不良を改善できる液晶パネルと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に、本発明の一実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、薄膜トランジスタを含む画素領域の上部全面に平坦化した有機絶縁膜が形成され、前記有機絶縁膜の上部に部分形成された画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成された前記薄膜トランジスタのドレイン電極との接続のためのコンタクトホールを備えた第１基板と、前記第１基板と対向し、ブラックマトリックス及びカラーフィルタが形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に液晶を注入して形成される液晶層と、前記第１基板に接触するように前記第２基板上に形成され、前記第１基板と第２基板との間のギャップを維持する第１カラムスペーサと、前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離をおいて前記第２基板に形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶が流動される第２カラムスペーサとを含んでなる。
ここで、前記平坦化した有機絶縁膜はフォトアクリル層であり、１．５μｍ乃至３．５μｍの厚さに形成されることができる。
ここで、前記第１カラムスペーサ及び前記第２カラムスペーサは、前記第２基板上に同じ高さに形成される。
ここで、前記画素電極と前記ドレイン電極との接続のためのコンタクトホールは、前記平坦化した有機絶縁膜をエッチングして形成される。
ここで、前記コンタクトホールの開口部の断面積は、前記第２カラムスペーサの断面面積よりも大きく形成され、前記コンタクトホールのエッチング深さは、前記第２カラムスペーサの縦方向長さよりは小さく形成される。
ここで、前記第１カラムスペーサは、前記第１基板の薄膜トランジスタ及び前記第２基板のブラックマトリックスとの間に形成され、前記第２カラムスペーサは、前記第１基板の画素電極及び前記第２基板のカラーフィルタとの間に形成されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、薄膜トランジスタを含む画素領域、及びキャパシタ領域の上部全面に平坦化した有機絶縁膜が形成され、前記有機絶縁膜の上部に部分形成された画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成された前記キャパシタ領域の金属電極とを接続するためのコンタクトホールを備える第１基板と、前記第１基板と対向し、ブラックマトリックス及びカラーフィルタが形成された第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板との間に液晶を注入して形成される液晶層と、前記第１基板に接触するように前記第２基板上に形成され、前記第１基板と第２基板との間のギャップを維持する第１カラムスペーサと、前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離をおいて前記第２基板に形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶が流動される第２カラムスペーサとを含んでなる。
ここで、前記平坦化した有機絶縁膜は、フォトアクリル層であることを特徴とする。
ここで、前記画素電極と前記キャパシタ電極との接続のためのコンタクトホールは、前記平坦化した有機絶縁膜をエッチングして形成される。
また、本発明の一実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法は、ａ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイが形成された第１基板を用意する段階と、ｂ）前記第１基板と対向するように、ブラックマトリックス及びカラーフィルタアレイが形成された第２基板を用意する段階と、ｃ）前記第１基板の上部に有機絶縁膜を形成し、これを平坦化する段階と、ｄ）前記平坦化した有機絶縁膜の上部に部分形成する画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成された前記薄膜トランジスタのドレイン電極との接続のためのコンタクトホールを形成する段階と、ｅ）前記ＴＦＴアレイの上部及び前記コンタクトホールの上部にそれぞれ対応するように、前記第２基板上に第１及び第２カラムスペーサを形成する、すなわち第１カラムスペーサは前記第１基板に接触して前記第１基板と第２基板との間のギャップを維持し、第２カラムスペーサは前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離を有するように形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶を流動させる段階と、ｆ）前記第１及び第２基板との間に液晶層を形成し、これを貼り合わせる段階とを含んでなる。
さらに、本発明の他の実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法は、ａ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ及びキャパシタが形成された第１基板を用意する段階と、ｂ）前記第１基板と対向するように、ブラックマトリックス及びカラーフィルタアレイが形成された第２基板を用意する段階と、ｃ）前記第１基板の上部に有機絶縁膜を形成し、これを平坦化する段階と、ｄ）前記平坦化した有機絶縁膜の上部に部分形成する画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成されたキャパシタの金属電極との接続のためのコンタクトホールを形成する段階と、ｅ）前記ＴＦＴアレイの上部及び前記コンタクトホールの上部にそれぞれ対応するように、前記第２基板上に第１及び第２カラムスペーサを形成する、すなわち第１カラムスペーサは前記第１基板に接触して前記第１基板と第２基板との間のギャップを維持し、第２カラムスペーサは前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離を有するように形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶を流動させる段階と、ｆ）前記第１及び第２基板との間に液晶層を形成し、これを貼り合せる段階とを含んでなる。
前述したような本発明の一実施形態に係る液晶パネルとその製造方法によれば、フォトアクリルピクセル構造の長所とデュアルカラムスペーサ構造の長所とが両方具現された新たな構造の液晶パネルを提供できるという効果を奏する。これにより、新たな構造の液晶パネルは、フォトアクリルピクセル構造の長所により高開口率を維持しながらも、デュアルカラムスペーサ構造の長所により重力不良や、接触ムラ、押圧（塗装）不良の発生を減少させることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル及びその製造方法について、詳細に説明する。
大面積の液晶表示装置は、工程時間の短縮といった利点により液晶滴下方式で製造し、また、上下部基板の間の支持体としてカラムスペーサを用いるが、このようなカラムスペーサの密度は液晶の滴下量と共にパネルの不良程度を左右する大きな要因となる。このような大面積の液晶表示装置において主に発生する不良には、重力不良や、接触不良、押圧不良のようなものがある。
まず、重力不良とは、パネルを立たせた時、地面に近い方に液晶が偏り、この部位が、液晶が高温になるほど膨脹する性質により、地面に近いパネルの隅側が高温状態で膨らむ現象のことをいう。
接触ムラとは、液晶パネル面を手やペンで所定方向に触れた時、前記手やペンで触れた部分が摩擦力により復元されず、触れた部分に液晶が偏在したままの状態を維持する現象のことをいう。この時、復元されない部分は液晶が集まらず、ブラック状態で光漏れ不良が生じることになる。これは、接触時に上下部基板の間の所定方向にシフトする現象が起きるが、カラムスペーサと接触する基板間の摩擦力が大きくて、元の状態に戻らないからである。
押圧不良とは、カラムスペーサが上下部基板の間で小さな密度で分布されている時、前記カラムスペーサが形成されない部位を所定の力を加えて押さえた際に、回復せず、セルギャップが崩れた状態を維持することをいう。
以上、説明した不良は、互いに独立した要素により生じるのではなく、互いに相関関係を持って発生する。
本発明に係る液晶パネル及びその製造方法は、厚い有機絶縁膜により段差がなくなったＴＦＴ基板に相応させて、カラーフィルタ基板上にデュアルカラムスペーサを形成することに特徴があり、セルギャップを維持するギャップカラムスペーサ以外に画素内のコンタクトホールの上部に押圧カラムスペーサを形成することで、外圧によりセルギャップが崩れてしまう押圧不良（塗装不良）を防止するようになる。
以下、図３乃至図８を参照して、本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図３は、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルのレイアウトを概略的に示す図である。
図３を参照すれば、本発明の第１実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、カラーフィルタ基板のブラックマトリックス領域に対応する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成領域の上部に第１カラムスペーサ１３０が形成され、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ領域に対応する画素領域のドレイン電極１１５ｂ上に第２カラムスペーサ１４０が形成される。ここで、第１カラムスペーサ１３０は、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板のギャップを維持するためのギャップスペーサとしての役割を果たし、第２カラムスペーサ１４０は、薄膜トランジスタアレイ基板と所定の離隔距離を有する押圧スペーサとしての役割を果たす。
また、ゲートライン１１２ａ及びデータライン１１５ａが交差する領域に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の上部に第１カラムスペーサ１３０が形成され、さらにデータライン１１５ａのドレイン電極は画素領域の画素電極１１７とコンタクトホールにより接続されるが、前記コンタクトホールの上部に第２カラムスペーサ１４０が形成される。
図４は、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの断面図である。
図４を参照すれば、本発明の第１実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、ＴＦＴアレイ基板１１０、カラーフィルタ基板１２０、液晶層１５０、第１カラムスペーサ１３０及び第２カラムスペーサ１４０を含む。
前記ＴＦＴアレイ基板１１０は、薄膜トランジスタを含む画素領域の上部全面に平坦化したフォトアクリル層１１６が形成され、前記フォトアクリル層１１６の上部に部分形成された画素電極１１７と、前記フォトアクリル層１１６の下部に形成された前記薄膜トランジスタのドレイン電極１１５ｂとの接続のためのコンタクトホールを備える。ここで、前記平坦化したフォトアクリル層１１６は、１．５μｍ乃至３．５μｍの厚さに形成される。
前記画素電極１１７と前記ドレイン電極１１５ｂとの接続のためのコンタクトホールは、前記平坦化したフォトアクリル層１１６をエッチングして形成される。
また、前記カラーフィルタ基板１２０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０と対向し、ブラックマトリックス１２２及びカラーフィルタ１２３が形成される。
前記ＴＦＴアレイ基板１１０及び前記カラーフィルタ基板１２０との間に液晶を注入して形成される液晶層１５０が形成される。
前記第１カラムスペーサ１３０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０に接触するように前記カラーフィルタ基板１２０上に形成され、前記ＴＦＴアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０との間のギャップを維持することになる。
前記第２カラムスペーサ１４０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離をおいて前記カラーフィルタ基板１２０に形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶を流動させる役割を果たす。
前記第１カラムスペーサ１３０及び前記第２カラムスペーサ１４０は、前記カラーフィルタ基板１２０上に同じ高さに形成される。
したがって、前記第１カラムスペーサ１３０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０の薄膜トランジスタ及び前記カラーフィルタ基板１２０のブラックマトリックス１２２との間に形成され、前記第２カラムスペーサ１４０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０の画素電極１１７及び前記カラーフィルタ基板１２０のカラーフィルタ１２３との間に形成される。
一方、図５は、図４の押圧カラムスペーサ部分を示す詳細図である。
図５を参照すれば、押圧スペーサである第２カラムスペーサ１４０は、前記コンタクトホールの開口部の断面積が前記第２カラムスペーサ１４０の断面面積よりも大きく形成される。すなわち、液晶が押さえられる時、前記第２カラムスペーサ１４０が前記コンタクトホールの内部に入っていくように、前記コンタクトホールの開口部の直径ｄ２が前記第２カラムスペーサ１４０の直径ｄ１よりも大きく形成される。
また、前記コンタクトホールのエッチング深さは、前記第２カラムスペーサ１４０の縦方向長さｄ３よりは小さく形成される。すなわち、前記第２カラムスペーサ１４０が前記コンタクトホールの陥没深さに全部入らない程度に、前記コンタクトホールのエッチング深さは前記第２カラムスペーサ１４０の縦方向長さｄ３よりは小さく形成される。
結局、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルは、高開口率のために、フォトアクリル層１１６を有機絶縁膜として用い、またデュアルカラムスペーサ１３０、１４０構造を採択することで、液晶の重力不良や、接触ムラまたは押圧不良を改善できる。
以下、図６ａ乃至図６ｈを参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を説明する。
図６a乃至図６ｈは、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。
まず、図６ａを参照すれば、透明なガラス基板１１１上に、Ｍｏ、ＡｌまたはＣｒなどのような金属物質をスパッタリング方法により全面蒸着した後、第１マスク（図示せず）によりパターニングして複数のゲートライン及び前記ゲートラインから突出される形状にゲート電極１１２a、１１２ｂを形成する。ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、同一工程で前記ゲートラインと平行に共通ライン（図示せず）を形成し、前記共通ラインから平行またはジグザグパターンに突出される共通電極（図示せず）を形成することもできる。
次に、図６ｂを参照すれば、前記ゲートラインを含むガラス基板１１１上にＳｉＮｘなどの絶縁物質を全面蒸着してゲート絶縁膜１１３を形成し、その後、前記ゲート絶縁膜１１３上に前記ゲート電極１１２a、１１２ｂを覆う形状に半導体層１１４を形成する。ここで、前記半導体層１１４は前記ゲート絶縁膜１１３上に非晶質シリコン層、リン（Ｐ）が高濃度でドーピングされたｎ＋層を連続蒸着した後、第２マスク（図示せず）により前記ｎ＋層、非晶質シリコン層を同時にパターニングして形成することができる。
次に、図６ｃを参照すれば、Ｍｏ、ＡｌまたはＣｒなどのような金属物質をスパッタリング方法により全面蒸着した後、第３マスク（図示せず）を利用してパターニングしてデータライン及び前記ゲート電極１１２ａの両側にソース電極１１５ａ、ドレイン電極１１５ｂを形成する。ここで、前記ソース電極１１５ａは、前記データラインから突出して形成されたものである。このような金属パターニング工程において、前記ソース電極１１５ａ、ドレイン電極１１５ｂの下部にｎ＋層までオーバーエッチングが行われるようにして、前記ｎ＋層が前記ゲート電極１１２ａの上部で除去されるようにする。したがって、前記非晶質シリコン層が前記ゲート電極１１２ａの上部で露出されるが、その露出部位は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャンネル領域として画定される領域である。ここで、前記非晶質シリコン層と、ｎ＋層からなるのが半導体層１１４である。また、前記ドレイン電極１１５ｂは、カラーフィルタ基板のカラーフィルタに対応する画素領域まで延びるように形成される。
次に、図６ｄを参照すれば、前記半導体層１１４を含めてソース電極１１５ａとドレイン電極１１５ｂなどが形成されたゲート絶縁膜１１３上に化学気相蒸着（ＣＶＤ）方式により有機絶縁膜であるフォトアクリル層１１６を全面蒸着した後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）方式により前記フォトアクリル層１１６を平坦化する。保護膜としての役割を果たす前記フォトアクリル層１１６には、誘電率の低い有機物質を用いることで、液晶パネルの開口率を向上させることができる。
次に、図６ｅを参照すれば、第４マスク（図示せず）により前記ドレイン電極１１５ｂ上の保護膜１１６の一部を選択的にエッチングしてドレイン電極１１５ｂの一部を露出させるコンタクトホールを形成する。この時、前記コンタクトホールの開口部の断面積は、後続して形成される第２カラムスペーサの断面面積よりも大きく形成する。ここで、図面符号Ｅはドレイン電極１１５ｂを露出させるコンタクトホールを示し、図面符号Ｆはキャパシタ領域の金属電極１１５ｃを露出させるコンタクトホールを示す。
次に、図６ｆを参照すれば、前記フォトアクリル層１１６上に前記コンタクトホールの一部を埋め込むように透明電極物質をスパッタリングして蒸着した後、第５マスク（図示せず）によりパターニングして前記画素領域内に共通電極（図示せず）と互いに交番する平行またはジグザグパターンの画素電極１１７を形成する。
このように、ＴＦＴアレイ基板１１０が形成される場合、薄膜トランジスタが形成された部位と、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層に対応する画素領域部位とは、同じ段差で形成される。
次に、図６ｇを参照すれば、前記ＴＦＴアレイ基板１１０と対向する透明なガラス基板１２１上には、画素領域を除いた部分（ゲートライン及びデータライン領域、薄膜トランジスタ領域）の光を遮断するためのブラックマトリックス層１２２を形成し、前記画素領域に対応してカラー色相を表すためのＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ層１２３を形成し、前記ブラックマトリックス層１２２とカラーフィルタ層１２３の上部全面にオーバーコート層１２４を形成する。次に、前記ＴＦＴ領域及び前記画素電極１１７上部の所定部位、すなわち、ＴＦＴアレイ基板１１０上の同じ段差に相応する部位にそれぞれ同じ高さの第１及び第２カラムスペーサ１３０、１４０を形成する。
本発明の第１実施形態においては、第１カラムスペーサ１３０を前記ＴＦＴアレイ基板１１０の薄膜トランジスタが形成された部分に相応する位置に形成し、第２カラムスペーサ１４０はＴＦＴアレイ基板１１０の画素領域が形成された部分に相応する位置に形成する。この時、前記第１、第２カラムスペーサ１３０、１４０は、同じ高さに形成する。
このように、それぞれＴＦＴアレイが形成されたＴＦＴアレイ基板１１０と、第１及び第２カラムスペーサ１３０、１４０を含むカラーフィルタアレイが形成されたカラーフィルタ基板１２０の表面には、それぞれ第１及び第２配向膜（図示せず）を形成した後、ラビングを行う。ここで、ラビングとは、布を均一な圧力と速度で第１、第２配向膜の表面と摩擦させることで、第１及び第２配向膜表面の高分子鎖が一定の方向に整列されるようにして液晶の初期配向方向を決定する工程をいう。
次に、図６ｈを参照すれば、配向工程が完了したＴＦＴアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０をそれぞれ洗浄した後、前記ＴＦＴアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０の何れか１つの基板上の一定領域に液晶を滴下する。そして、前記液晶が敵らない基板を反転（ひっくり返して向かい合うようにする）させ、前記ＴＦＴアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０に圧力を加えて貼り合わせた後、単位液晶パネルごとに前記合着された基板を切断及び加工する。そして、後続して前記加工された単位液晶パネルの外観及び電気的不良検査を行うことで、液晶表示パネルを製作する。
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る液晶パネルのレイアウトを概略的に示す図である。
図７を参照すれば、本発明の第２実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、カラーフィルタ基板のブラックマトリックス領域に対応する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成領域の上部に第１カラムスペーサ１３０が形成され、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ領域に対応する画素領域の充電キャパシタ上に第２カラムスペーサ１４０’が形成される。ここで、第１カラムスペーサ１３０は、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板とのギャップを維持するためのギャップスペーサとしての役割をし、第２カラムスペーサ１４０’は、薄膜トランジスタアレイ基板と所定の離隔距離を有する押圧スペーサとしての役割を果たす。
また、ゲートライン１１２ａ及びデータライン１１５ａが交差する領域に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が具現され、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の上部に第１カラムスペーサ１３０が形成され、さらに充電キャパシタの金属電極１１５ｃは、画素領域の画素電極１１７とコンタクトホールにより接続されるが、前記コンタクトホールの上部に第２カラムスペーサ１４０’が形成される。
図８は、本発明の第２実施形態に係る液晶パネルの断面図である。
図８を参照すれば、本発明の第２実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルは、ＴＦＴアレイ基板１１０、カラーフィルタ基板１２０、液晶層１５０、第１カラムスペーサ１３０及び第２カラムスペーサ１４０’を含む。
前記ＴＦＴアレイ基板１１０は、薄膜トランジスタを含む画素領域の上部全面に平坦化したフォトアクリル層１１６が形成され、前記フォトアクリル層１１６の上部に部分形成された画素電極１１７と、前記フォトアクリル層１１６の下部に形成された前記キャパシタ領域の金属電極１１５ｃとの接続のためのコンタクトホールを備える。ここで、前記平坦化したフォトアクリル層１１６は、１．５μｍ乃至３．５μｍの厚さに形成される。
前記画素電極１１７と前記キャパシタ領域の金属電極１１５ｃとの接続のためのコンタクトホールは、前記平坦化したフォトアクリル層１１６をエッチングして形成される。
また、前記カラーフィルタ基板１２０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０と対向し、ブラックマトリックス１２２及びカラーフィルタ１２３が形成される。
前記ＴＦＴアレイ基板１１０及び前記カラーフィルタ基板１２０との間に液晶を注入して形成される液晶層１５０が形成される。
前記第１カラムスペーサ１３０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０に接触するように前記カラーフィルタ基板１２０上に形成され、前記ＴＦＴアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０との間のギャップを維持する。
前記第２カラムスペーサ１４０’は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離をおいて前記カラーフィルタ基板１２０に形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶を流動させる役割を果たす。ここで、前記コンタクトホールの開口部の断面積は、前記第２カラムスペーサ１４０’の断面面積よりも大きく形成される。
前記第１カラムスペーサ１３０及び前記第２カラムスペーサ１４０’は、前記カラーフィルタ基板１２０上に同じ高さに形成される。
したがって、前記第１カラムスペーサ１３０は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０の薄膜トランジスタ及び前記カラーフィルタ基板１２０のブラックマトリックス１２２との間に形成され、前記第２カラムスペーサ１４０’は、前記ＴＦＴアレイ基板１１０の画素電極１１７及び前記カラーフィルタ基板１２０のカラーフィルタ１２３との間に形成される。
一方、本発明の第２実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法は、第２カラムスペーサ１４０’をキャパシタ領域の金属電極１１５ｃ上に形成することを除けば、前述した第１実施形態に係るデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法と同一であるので、詳細な説明は省略する。
一方、本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、それぞれ第１及び第２カラムスペーサ１３０、１４０の位置を前記ＴＦＴアレイ基板１００（ＴＦＴ基板）の設計によって変更することもできる。
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の実施形態に変更可能である。
一般の液晶パネルの構成を概略的に示す斜視図である。 従来技術に係るデュアルカラムスペーサ構造が適用された液晶パネルの断面図である。 厚い有機絶縁膜を有する液晶パネルの断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルのレイアウトを概略的に示す図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの断面図である。 図４の押圧カラムスペーサ部分を示す詳細図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの製造方法を示す工程フローチャトである。 本発明の第２実施形態に係る液晶パネルのレイとなりを概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶パネルの断面図である。

Claims (8)

  1. 薄膜トランジスタを含む画素領域、及び金属電極とゲート電極により形成されるキャパシタを含むキャパシタ領域の上部全面に平坦化した有機絶縁膜が形成され、前記有機絶縁膜の上部に部分形成された画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成され、前記ゲート電極との非重畳部で前記金属電極とを接続するためのコンタクトホールを備える第１基板と、
    前記第１基板と対向し、ブラックマトリックス及びカラーフィルタが形成された第２基板と、
    前記第１基板及び前記第２基板との間に液晶を注入して形成される液晶層と、
    前記第１基板に接触するように前記第２基板上に形成され、前記第１基板と第２基板と
    の間のギャップを維持する第１カラムスペーサと、
    前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離をおいて前記第２基板に形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶が流動される第２カラムスペーサと
    を含み、
    前記第１カラムスペーサ及び前記第２カラムスペーサは、前記第２基板上に同じ高さに形成され、
    前記第２カラムスペーサは、前記金属電極と前記ゲート電極との非重畳部に形成される前記コンタクトホールと対向するように形成されることを特徴とするデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル。
  2. 前記平坦化した有機絶縁膜は、フォトアクリル層であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル。
  3. 前記画素電極と前記キャパシタ電極との接続のためのコンタクトホールは、前記平坦化した有機絶縁膜をエッチングして形成されることを特徴とする請求項１に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル。
  4. 前記コンタクトホールの開口部の断面積は、前記第２カラムスペーサの断面面積よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネル。
  5. ａ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ及び金属電極とゲート電極により形成されるキャパシタが形成された第１基板を用意する段階と、
    ｂ）前記第１基板と対向するように、ブラックマトリックス及びカラーフィルタアレイが形成された第２基板を用意する段階と、
    ｃ）前記第１基板の上部に有機絶縁膜を形成し、これを平坦化する段階と、
    ｄ）前記平坦化した有機絶縁膜の上部に部分形成する画素電極と、前記有機絶縁膜の下部に形成され、前記ゲート電極との非重畳部で前記キャパシタの金属電極との接続のためのコンタクトホールを形成する段階と、
    ｅ）前記ＴＦＴアレイの上部及び前記コンタクトホールの上部にそれぞれ対応するように、前記第２基板上に第１及び第２カラムスペーサを形成する、すなわち第１カラムスペーサは前記第１基板に接触して前記第１基板と第２基板との間のギャップを維持し、第２カラムスペーサは前記第１基板のコンタクトホールの上部に所定の離隔距離を有するように形成され、前記離隔距離だけの空間に前記液晶を流動させる段階と、
    ｆ）前記第１及び第２基板との間に液晶層を形成し、これを貼り合せる段階と
    を含み、
    前記第１カラムスペーサ及び前記第２カラムスペーサは、前記第２基板上に同じ高さに形成され、
    前記第２カラムスペーサは、前記金属電極と前記ゲート電極との非重畳部に形成される前記コンタクトホールと対向するように形成されることを特徴とするデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法。
  6. 前記ｃ）段階の有機絶縁膜は、フォトアクリル層であることを特徴とする請求項５に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法。
  7. 前記ｄ）段階は、前記キャパシタの金属電極が露出するように、前記平坦化した有機絶縁膜をエッチングして前記コンタクトホールを形成することを特徴とする請求項５に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法。
  8. 前記コンタクトホールの開口部の断面積は、前記第２カラムスペーサの断面面積よりも大きく形成されることを特徴とする請求項５に記載のデュアルカラムスペーサを備えた液晶パネルの製造方法。
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