JP4741827B2 - カラーフィルタ基板、その製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ基板、その製造方法及び液晶表示装置に関し、より詳細には、光漏れ現象が減少し画質が向上されたカラーフィルタ基板、単純化された工程で前記カラーフィルタ基板を製造する方法及び光漏れ現象が減少し画質が向上された液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、薄膜トランジスタが形成されたアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に注入されている異方性誘電率を有する液晶物質に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板に透過される光の量を調節することで、希望する映像信号を得る表示装置である。

従来の液晶表示装置は、第１基板、第２基板、液晶層及びスペーサを含む。
前記スペーサは、前記第１基板と前記第２基板との間のセルギャップを一定に維持させる。液晶表示装置の特性であるブラックとホワイトとの間の転換速度である応答速度、対比比、視野角、輝度均一性などは、前記液晶層の厚さによって変化する。
前記スペーサは、ビード（Ｂｅａｄ）スペーサ、カラムスペーサ、導電性スペーサなどがある。

一般的に、前記ビードスペーサは、球形であって弾性があるプラスチック材質を含む。前記ビードスペーサは、前記第１基板と第２基板との間にランダムに配置される。前記ビードスペーサの数が増加するほど、均一のセルギャップが維持される。しかし、前記ビードスペーサの数が増加すると前記液晶層の配向が撹乱されて液晶表示装置の画質が低下される。

前記カラムスペーサは、前記第１基板と一体に形成される。前記第１基板の製造時に前記カラムスペーサの位置を調整して、前記液晶層の配向が撹乱されることを防止することができる。しかし、前記カラムスペーサは、別の写真工程又はフォトリソグラフィ工程を必要として、液晶表示装置の製造費用が上昇される。また、前記カラムスペーサは、前記ビードスペーサに比べて弾性が小さくて、温度変化による液晶層の体積変化に起因する気泡発生の問題点がある。

前記問題点を解決するために、日本の特開平９−２９２６１９号公報（液晶表示装置及びその製造方法、Ｙａｍａｄａ Ｓａｔｏｓｈｉ）には、ビードスペーサをブラックマトリクスと共に配置する点が記載されている。また、日本の特開平５−２１６０４８号公報（液晶電気工学及びその製造方法、Ｓｕｇｉｙａｍａ Ｎｏｂｕｏ）には、フォトレジストとビードスペーサを塗布した後、光を照射して前記フォトレジストと前記ビードスペーサを選択的に除去して前記ビードスペーサを所定位置に配置している。
特開平９−２９２６１９号公報 特開平５−２１６０４８号公報

しかし、前記ビードスペーサを前記ブラックマトリクスと共に形成する場合、一部の光が前記ビードスペーサを通過して前記ブラックマトリクスの遮光特性が低下される。前記ブラックマトリクスの遮光特性が低下されると、光漏れ現状が発生してコントラスト比及び画質が低下される問題点が発生する。
また、液晶表示装置を製作するのに用いられる液晶表示装置用の母基板の大きさが大きい場合、第１母基板と第２母基板がずれるアラインミスによって画質が低下される問題点がある。

前記のような問題点を解決するための本発明の第１目的は、光漏れ現象が減少し画質が向上されたカラーフィルタ基板を提供することにある。
本発明の第２目的は、単純化された工程で前記カラーフィルタ基板を製造するのに適合したカラーフィルタ基板の製造方法を提供することにある。
本発明の第３目的は、光漏れ現象が減少し画質が向上された液晶表示装置を提供することにある。

前記第１目的を達成するための本発明の一実施例による前記カラーフィルタ基板は、基板、カラーフィルタ、遮光部材及び複数の粒子型遮光スペーサ（Ｇｒａｎｕｌａｒ Ｍａｓｋｉｎｇ Ｓｐａｃｅｒ）を含む。前記基板は、光を遮断する遮光領域を含む。前記カラーフィルタ基板は、前記基板上に配置される。前記遮光部材は、前記基板上の前記遮光領域内に配置される。前記粒子型遮光スペーサは、前記遮光領域内に配置される。

本発明の他の実施例による前記カラーフィルタ基板は、基板、カラーフィルタ、遮光部材、複数の遮光スペーサ及び共通電極を含む。前記基板は、光を遮断する遮光領域及び画素領域を含む。前記カラーフィルタは前記基板上に配置される。前記遮光部材は、前記基板上の前記遮光領域内に配置される。前記粒子型遮光スペーサは、前記遮光領域内に配置される。前記共通電極は、前記カラーフィルタ基板上の前記画素領域内に配置された複数の画素領域用電極及び隣接する前記画素領域用電極を接続するブリッジを有する。

前記第２目的を達成するために、本発明の一実施例によるカラーフィルタ基板の製造方法において、まず光を遮断する遮光領域を有する基板の全面に複数の粒子型遮光スペーサ及び遮光物質を含むフォトレジストを塗布する。続いて、マスクを通じて前記フォトレジストを露光する。続いて、前記露光したフォトレジストを現像して、前記遮光領域内に前記粒子型遮光スペーサ及び遮光部材を形成する。最後に、前記基板上にカラーフィルタを形成する。

本発明の他の実施例によるカラーフィルタ基板の製造方法において、まず光を遮断する遮光領域を有する基板上にカラーフィルタを形成する。続いて、前記基板の全面に複数の粒子型遮光スペーサ及び遮光物質を含むフォトレジストを塗布する。続いて、マスクを通じて前記フォトレジストを露光する。その後、露光したフォトレジストを現像して前記遮光領域内に前記粒子型遮光スペーサ及び遮光部材を形成する。

前記第３目的を達成するための本発明の一実施例による前記液晶表示装置は、第１基板、第２基板、液晶層及び複数の粒子型遮光スペーサを含む。前記第１基板は、光を遮断する遮光領域内に配置された遮光部材を含む。前記第２基板は前記第１基板に対向する。前記液晶層は、前記第１基板と第２基板との間に配置される。前記粒子型遮光スペーサは、前記遮光領域内に配置され、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を維持する。

本発明の一実施例による他の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板、アレイ基板及び液晶層を含む。前記カラーフィルタ基板は、光を遮断する遮光領域を含む基板と、前記基板上に配置されたカラーフィルタと、前記基板上の前記遮光領域内に配置された遮光部材と、前記遮光領域内に配置された複数の粒子型遮光スペーサを含む。前記アレイ基板は、前記カラーフィルタ基板に対向する。前記液晶層は、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に配置される。

前記遮光部材は、ブラックマトリクスを含む。前記粒子型遮光スペーサは、粒子型半透明スペーサ及び粒子型不透明スペーサを含む。前記粒子型スペーサは、接着物質なしに自ら基板上に付着されないスペーサを含み多様な形態及び材質を有することができる。

従って、前記粒子型遮光スペーサが前記遮光領域内に前記ブラックマトリクスと共に配置されて光漏れ現象が減少し画質が向上される。また、前記粒子型遮光スペーサと前記ブラックマトリクスを共に形成することができて前記液晶表示装置の製造工程が単純化される。また、前記粒子型遮光スペーサは、弾性があるため、前記液晶表示装置の外部から加えられる衝撃又は前記液晶表示装置の内部から発生される応力を吸収する。

以下、本発明による望ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
実施例１
図１は、本発明の第１実施例による液晶表示装置を示す平面図であり、図３は、前記図１のＡ−Ａ’に沿って見た断面図である。
図１及び図３を参照すると、前記液晶表示装置は、第１基板１７０、第２基板１８０、液晶層１０８及び粒子型遮光スペーサ（Ｇｒａｎｕｌａｒ Ｍａｓｋｉｎｇ Ｓｐａｃｅｒ）１１０を含む。前記第１基板１７０は、上部基板１００、ブラックマトリクス１０２ａ、カラーフィルタ１０４ａ、オーバーコーティング層１０５及び共通電極１０６ａを含む。前記第２基板１８０は、下部基板１２０、薄膜トランジスタ１１９、ソースライン１１８ａ’、ゲートライン１１８ｂ’、ゲート絶縁膜１２６、パッシベーション膜１１６、有機膜１１４及び画素電極１１２を含む。前記第１基板１７０は、画素領域１４０及び遮光領域１４５を含む。

前記画素領域１４０は、液晶の配列を調節して映像を表示することができる領域である。前記カラーフィルタ１０４ａ、前記共通電極１０６ａなどは前記画素領域１４０内に配置される。前記遮光領域１４５は、液晶の配列を調節することができない領域であって、光が遮断される。前記ブラックマトリクス１０２ａは、前記遮光領域１４５内に配置される。

前記上部基板１００及び前記下部基板１２０は、光を通過させることができる透明な材質のガラスを用いる。前記ガラスは、無アルカリ特性である。前記ガラスがアルカリ特性である場合、前記ガラスからアルカリイオンが液晶セル中に溶出されると、液晶比抵抗が低下され表示特性が変化するようになり、前記シールとガラスとの付着力を低下させ、薄膜トランジスタの動作に悪影響を与える。

前記ブラックマトリクス１０２ａは、前記遮光領域１４５内に配置されて光を遮断する。前記ブラックマトリクス１０２ａは、液晶を制御することができない領域を通過する光を遮断して画質を向上させる。また、前記ブラックマトリクス１０２ａは、前記粒子型遮光スペーサ１１０を前記上部基板１００に付着する接着剤の役割をする。
望ましくは、前記ブラックマトリクス１０２ａは、黒色顔料を有するフォトレジストを含む。また、前記ブラックマトリクス１０２ａは、ポリカーボネイトを含むこともできる。

前記粒子型遮光スペーサ１１０は、前記ブラックマトリクス１０２を介して前記上部基板１００上に配置される。前記スペーサ１１０によって前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間にセルギャップが一定に維持される。
前記粒子型遮光スペーサ１１０は、球、正六面体、その他の多面体の形状を有する。望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０は、球形状を有するビードスペーサを含む。

前記粒子型遮光スペーサ１１０は、黒色顔料を含む合成樹脂を含む。ここで、前記粒子型遮光スペーサ１１０が黒色染料を含むこともできる。前記合成樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である。前記合成樹脂は、弾性があるため、前記液晶表示装置の外部からの衝撃又は前記液晶表示装置の内部から発生される応力を吸収する。
前記粒子型遮光スペーサ１１０の断面積は、前記ブラックマトリクス１０２ａの面積の２０％以下である。前記粒子型遮光スペーサ１１０の面積が前記ブラックマトリクス１０２ａの面積の２０％を超える場合、前記粒子型遮光スペーサ１１０が互いに重なってセルギャップの不良を引き起こすことになる。望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０の断面積は、前記ブラックマトリクス１０２ａの面積の１０％以下である。

望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０の幅と前記ブラックマトリクス１０２ａの幅の比は、１：３〜１：６である。前記粒子型遮光スペーサ１１０に隣接した液晶は配向が不良であるので、前記粒子型遮光スペーサ１１０の幅と前記ブラックマトリクス１０２ａの幅の比が１：３である場合、前記ブラックマトリクス１０２ａは前記配向が不良な液晶を通過した光を遮断できなくて、前記液晶表示装置の画質が低下される。また、前記粒子型遮光スペーサ１１０の幅と前記ブラックマトリクス１０２ａの幅の比が１：６である場合、光が遮断される領域が非常に広くて開口率が低下される。更に望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０の幅と前記ブラックマトリクス１０２ａの幅の比は１：５である。

望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０の幅は、６μｍ〜１０μｍであり、前記ブラックマトリクス１０２ａの幅は２７μｍ〜３３μｍである。
前記カラーフィルタ１０４ａは、前記ブラックマトリクス１０２ａ及び前記粒子型遮光スペーサ１１０が形成された前記上部基板１００上に形成され、所定波長の光のみを選択的に透過させる。

前記オーバーコーティング層１０５は、前記ブラックマトリクス１０２ａ、前記粒子型遮光スペーサ１１０及び前記カラーフィルタ１０４ａが配置された前記上部基板１００上に配置されて、前記ブラックマトリクス１０２ａ及び前記カラーフィルタ１０４ａによる段差を除去し、前記粒子型遮光スペーサ１１０の一部が突出されるようにする。前記オーバーコーティング層１０５は、透明な材質の有機膜を含む。

前記共通電極１０６ａは、前記オーバーコーティング層１０５上に配置される。前記共通電極１０６ａはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）又はＺＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性物質を含む。
望ましくは、前記上部基板１７０と前記下部基板１８０との間のアラインミスによる共通電極１０６ａと前記画素電極１１２との間の短絡を防止するために、前記遮光領域１４５内の共通電極１０６ａの一部が開口されて前記粒子型遮光スペーサ１１０が露出される。

図２は、前記図１の液晶表示装置の共通電極を示す平面図である。図２を参照すると、前記共通電極１０６ａは、前記カラーフィルタ１０４ａ上の前記画素領域１４０内に配置された複数の画素領域用電極１２８及び隣接する前記画素領域用電極を接続するブリッジ１２９を有する。
この時、前記共通電極１０６ａを、前記第２基板１８０の前記有機膜１１４上に前記画素電極１１２と並んで配置することもできる。

前記薄膜トランジスタ１１９は、前記下部基板１２０上に形成され、ソース電極１１８ａ、ゲート電極１１８ｂ、ドレイン電極１１８ｃ及び半導体層パターンを含む。駆動回路（図示せず）は、データ電圧を出力して、ソースライン１１８ａ’を通じて前記ソース電極１１８ａに伝達し、選択信号を出力してゲートライン１１８ｂ’を通じて前記ゲート電極１１８ｂに伝達する。

前記半導体層パターンは、前記ゲート絶縁膜１２６上に配置される。前記ゲート電極１１８ｂに前記選択信号が印加されると、前記ソース電極１１８ａと前記ドレイン電極１１８ｃとの間に前記半導体層パターンを通じて電流が流れる。
ストレージキャパシタ（図示せず）は、前記下部基板１２０上に形成されて、前記共通電極１０６ａと前記画素電極１１２との間の電位差を維持させる。前記ストレージキャパシタ（図示せず）は、前段ゲート方式又は独立配線方式である。

前記ゲート絶縁膜１２６は、前記ゲート電極１１８ｂ及び前記ゲートライン１１８ｂ’が形成された前記下部基板１２０の全面に配置され、前記ゲート電極１１８ｂを前記ソース電極１１８ａ及び前記ドレイン電極１１８ｃと電気的に絶縁する。前記ゲート絶縁膜１２６は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）を含む。
前記パッシベーション膜１１６は、前記薄膜トランジスタ１１９が形成された前記下部基板１２０上の全面に配置され、前記ドレイン電極１１８ｃの一部を露出する開口部を含む。前記パッシベーション膜１１６は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）を含む。

前記有機膜１１４は、前記パッシベーション膜１１６の全面に配置され、前記ドレイン電極１１８ｃの一部を露出するバイアホールを含む。前記パッシベーション膜１１６及び前記有機膜１１４は、前記薄膜トランジスタ１１９を前記画素電極１１２と絶縁する。前記有機膜１１４によって前記液晶層１０８の厚さが調節される。前記有機膜１１４は、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’などが配置されて互いに異なる高さを有する前記下部基板１２０の表面を平坦化する役割もする。ここで、前記有機膜１１４は、互いに異なるセルギャップを有することもでき、前記有機膜１１４の上部表面は複数の凹部及び凸部を有することもできる。

前記画素電極１１２は、前記有機膜１１４上の前記画素領域１４０及び前記ドレイン電極１１８ｃを露出する開口部の内面上に形成され、前記ドレイン電極１１８ｃと電気的に接続される。前記画素電極１１２は、前記共通電極１０６ａとの間に印加された電圧によって、前記液晶層１０８内の液晶を制御して光の透過を調節する。前記画素電極１１２は、透明な導電性物質であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺＯ）などを含む。ここで、前記有機膜１１４の一部又は前記画素電極１１２の一部上に外部光を反射させる反射電極（図示せず）を配置することもできる。
ここで、前記画素電極１１２を前記有機膜１１４と前記パッシベーション膜１１６との間に配置することもできる。

前記駆動回路（図示せず）は、前記薄膜トランジスタ１１９を通じて前記画素電極１１２にデータ電圧を提供して、前記共通電極１０６ａと前記画素電極１１２との間に電界を形成する。
前記液晶層１０８は、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間に配置されシール（図示せず）によって密封される。前記液晶層１０８内の液晶は、垂直配向（ＶＡ）、ツイスト配向（ＴＮ）、ＭＴＮ配向（ＭＴＮ）又はホモジニアス（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）配向モードで配列される。
前記液晶を配向するために、前記第１基板１７０及び前記第２基板１８０の表面に配向膜（図示せず）を配置し、前記配向膜（図示せず）の表面を一定方向にラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）する。

図４〜図１１は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。
図４を参照すると、まず前記上部基板１００に映像が表示される前記画素領域１４０及び光を遮断する前記遮光領域１４５を画定する。

図５を参照すると、続いて前記上部基板１００の全面に前記粒子型遮光スペーサ１１０を含むブラックフォトレジストを塗布する。前記粒子型遮光スペーサ１１０と前記ブラックフォトレジストは、スリットコーティング工程又はスピンコーティング工程により塗布される。望ましくは、前記粒子型遮光スペーサ１１０と前記ブラックフォトレジストは、前記スリットコーティング工程によって塗布される。前記スリットコーティング工程では、スリットを通じて前記粒子型遮光スペーサ１１０と前記ブラックフォトレジストの混合物を噴射して、前記上部基板１００の全面に均一の厚さで塗布する。前記粒子型遮光スペーサ１１０は、前記ブラックフォトレジストによって前記上部基板１００に付着される。ここで、前記ブラックフォトレジストは、露光した部分が現象によって除去されるポジティブフォトレジスト又は露光した部分が残留するネガティブフォトレジストを含む。

図６を参照すると、次いで、マスク（図示せず）を利用して前記塗布された粒子型遮光スペーサ１１０及びブラックフォトレジストを紫外線（ＵＶ）で露光する。前記粒子型遮光スペーサ１１０は、光を遮断する特性を有するので、前記紫外線は前記フォトレジストが塗布された面の反対側の面に照射されることが望ましい。前記マスク（図示せず）は、前記紫外線が透過されない不透明な部分及び前記紫外線が透過される透明な部分を含む。前記不透明な部分は前記遮光領域１４５に対応し、前記透明な部分は前記画素領域１４０に対応する。

前記紫外線が照射された部分のブラックフォトレジストの分子結合が切られて、前記画素領域１４０内のブラックフォトレジストの分子量が減少する。前記紫外線が透過されない部分である前記遮光領域１４５内のブラックフォトレジストは、高分子状態を維持する。
続いて、前記露光した粒子型遮光スペーサ１１０及びブラックフォトレジストを現像（Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）する。前記現像によって前記分子量が減少したブラックフォトレジスト及び前記画素領域１４０内の粒子型遮光スペーサが除去され、前記遮光領域１４５内に前記粒子型遮光スペーサ１１０及び前記ブラックマトリクス１０２ａを形成する。

図７を参照すると、その後、前記ブラックマトリクス１０２ａ及び前記粒子型遮光スペーサ１１０が形成された前記上部基板１００上にカラーフィルタ１０４ａを形成する。前記カラーフィルタ１０４ａは、特定波長の光のみを選択的に透過させる。望ましくは、顔料（Ｐｉｇｍｅｎｔ）を含むフォトレジストを塗布した後に前記フォトレジストを露光し現像して、前記カラーフィルタ１０４ａを形成する。ここで、前記カラーフィルタ１０４ａを前に形成した後に、前記ブラックマトリクス１０２ａ及び前記粒子型遮光スペーサ１１０を形成することもできる。

図８を参照すると、続いて前記カラーフィルタ１０４ａが形成された前記上部基板１００上に透明な有機物を塗布して、前記オーバーコーティング層１０５を形成する。前記オーバーコーティング層１０５は、前記ブラックマトリクス１０２ａ及び前記カラーフィルタ１０４ａによる段差を除去し、前記粒子型遮光スペーサ１１０の一部が突出されるようにする。

図９を参照すると、続いて前記オーバーコーティング層１０５の全面に透明な導電性物質を塗布する。その後、前記遮光領域１４５に対応する前記透明な導電性物質の一部を除去して、前記カラーフィルタ１０４ａ上の前記画素領域１４０内に配置された複数の画素領域用電極１２８及び隣接する前記画素領域用電極を接続するブリッジ１２９を有する前記共通電極１０６ａを形成する。
従って、前記上部基板１００、前記ブラックマトリクス１０２、前記粒子型遮光スペーサ１１０、前記カラーフィルタ１０４ａ、前記オーバーコーティング層１０５及び前記共通電極１０６ａを含む前記第１基板が形成される。

図１０を参照すると、次いで、前記下部基板１２０上に導電性物質を蒸着する。続いて、前記導電性物質の一部をエッチングして前記ゲート電極１１８ｂ及び前記ゲートライン１１８ｂ’を形成する。その後、前記ゲート電極１１８ｂ及び前記ゲートライン１１８ｂ’が形成された下部基板１２０の全面に前記ゲート絶縁膜１２６を蒸着する。前記ゲート絶縁膜１２６は、透明な絶縁物質を含む。望ましくは、前記ゲート絶縁膜１２６はシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）を含む。

続いて、アモルファスシリコン及びＮ＋アモルファスシリコンを蒸着しエッチングして、前記ゲート電極１１８ｂに対応する前記ゲート絶縁膜１２６上に前記半導体層を形成する。続いて、前記半導体層が形成された前記ゲート絶縁膜１２６上に導電性物質を蒸着する。その後、前記導電性物質の一部をエッチングして、前記ソース電極１１８ａ、前記ソースライン１１８ａ’及び前記ドレイン電極１１８ｃを形成する。従って、前記ソース領域１１８ａ、前記ゲート電極１１８ｂ、前記ドレイン電極１１８ｃ及び前記半導体層を含む前記薄膜トランジスタ１１９が形成される。

続いて、前記薄膜トランジスタ１１９が形成された前記下部基板１２０上に透明な絶縁物質を蒸着して、パッシベーション膜を形成する。望ましくは、前記透明な絶縁物質はシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）を含む。その後、前記パッシベーション膜の一部を除去して、前記ドレイン電極１１８ｃの一部を露出する開口部を形成する。ここで、前記開口部を、前記有機膜１１４を形成した後に形成することもできる。
続いて、前記パッシベーション膜１１６上に有機物質を塗布して有機膜を形成する。望ましくは、前記有機物はフォトレジスト成分を含む。

その後、前記有機膜を露光し現像して、前記ドレイン電極１１８ｃの一部が開口された有機膜１１４を形成する。ここで、前記有機膜の上部表面に前記凹部（図示せず）と凸部（図示せず）を形成することが望ましい。

続いて、前記有機膜１１４及び前記パッシベーション膜１１６上に透明な導電性物質を蒸着する。前記透明な導電性物質はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺＯなどを含む。望ましくは、前記透明な導電性物質はＩＴＯを含む。続いて、前記透明な導電性物質の一部をエッチングして、前記画素領域１４０内に前記画素電極１１２を形成する。
ここで、前記有機膜１１４及び前記透明電極１１２上に反射電極（図示せず）を形成することもできる。

このようにして、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記有機膜１１４及び前記画素電極１１２を含む前記第２基板１８０が形成される。

図１１を参照すると、続いて前記第１基板１７０と前記第２基板
１８０に対向して結合する。
続いて、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間に液晶層１０８を注入した後に、シール（図示せず）によって密封する。ここで、前記シール（図示せず）が形成された前記第１基板１７０又は前記第２基板１８０上に液晶を滴下した後に、前記第１基板１７０及び前記第２基板１８０に対向して前記液晶層１０８を形成することもできる。

従って、不透明な物質を含む前記粒子型遮光スペーサ１１０が前記遮光領域１４５内に前記ブラックマトリクス１０２ａと共に配置されて、光漏れ現象が減少し画質が向上される。また、前記粒子型遮光スペーサ１１０と前記ブラックマトリクス１０２ａを共に形成することにより、より単純化された工程で前記液晶表示装置を製造することができる。また、前記粒子型遮光スペーサ１１０は弾性があるので、前記液晶表示装置の外部から加えられる衝撃又は前記液晶表示装置の内部から発生される応力を吸収する。

実施例２
図１２は、本発明の第２実施例による液晶表示装置を示す断面図である。本実施例において、第２基板がカラーフィルタを含むことを除き、他の構成要素は実施例１と同じであるので重複された部分に対しては詳細な説明を省略する。
図１２を参照すると、前記第１基板１７０は、前記上部基板１００、前記ブラックマトリクス１０２ａ、前記オーバーコーティング層１０５及び前記共通電極１０６ａを含む。前記第２基板１８０は、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記ゲート絶縁膜１２６、前記パッシベーション膜１１６、前記カラーフィルタ１０４ｂ、前記有機膜１１４及び前記画素電極１１２を含む。

望ましくは、前記カラーフィルタ１０４ｂは、前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置される。ここで、前記カラーフィルタ１０４ｂを前記有機膜１１４と前記画素電極１１２との間に配置することもできる。また、前記有機膜１１４を省略することもできる。
従って、前記カラーフィルタ１０４ｂが前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置され、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間にアラインミスが発生しても、前記カラーフィルタ１０４ｂと前記画素電極１１２との整列が維持される。

実施例３
図１３は、本発明の第３実施例による液晶表示装置を示す断面図である。図１４は、前記図１３のＢ−Ｂ’に沿って見た断面図である。本実施例においては、ブラックマトリクス及び共通電極を除いた他の構成要素は、実施例１と同じであるので、重複された部分に対しては詳細な説明を省略する。

図１３及び図１４を参照すると、前記第１基板１７０は、前記上部基板１００、前記カラーフィルタ１０４ａ、前記オーバーコーティング層１０５及び前記共通電極１０６ｂを含む。前記第２基板１８０は、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記ゲート絶縁膜１２６、前記パッシベーション膜１１６、前記ブラックマトリクス１０２ｂ、前記有機膜１１４及び前記画素電極１１２を含む。

前記カラーフィルタ１０４ａは、前記上部基板１００上に形成されて所定波長の光のみを選択的に透過させる。
前記オーバーコーティング層１０５は、前記カラーフィルタ１０４ａが配置された前記上部基板１００上に配置されて、前記カラーフィルタ１０４ａによる段差を除去し、前記上部基板１０５の表面を平坦化する。

前記共通電極１０６ｂは、前記オーバーコーティング層１０５の全面に配置される。前記ブラックマトリクス１０２ｂは、前記遮光領域１４５に対応する前記パッシベーション膜１１６上に配置されて、光を遮断する。
前記粒子型遮光スペーサ１１０は、前記ブラックマトリクス１０２及び前記有機膜１１４によって、前記下部基板１２０上に付着される。

前記有機膜１１４は、前記ブラックマトリクス１０２ｂ及び前記粒子型遮光スペーサ１１０が形成された前記パッシベーション膜１１６の全面に配置され、前記ドレイン電極１１８ｃの一部を露出するバイアホールを含む。前記パッシベーション膜１２６及び前記前記１１４は、前記薄膜トランジスタ１１９を前記画素電極１１２と絶縁する。前記有機膜１１４と前記粒子型遮光スペーサ１１０によって前記液晶層１０８の厚さが調節される。

図１５〜図１９は、本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。
図１５を参照すると、まず前記上部基板１００に映像が表示される前記画素領域１４０及び光を遮断する前記遮光領域１４５を画定する。続いて、前記上部基板１００上の前記画素領域１４０内にカラーフィルタ１０４ａを形成する。続いて、前記カラーフィルタ１０４ａが形成された前記上部基板１００上に透明な有機物を塗布して、前記オーバーコーティング層１０５を形成する。続いて前記オーバーコーティング層１０５の全面に透明な導電性物質を塗布して、共通電極１０６ｂを形成する。

従って、前記上部基板１００、前記カラーフィルタ１０４ａ、前記オーバーコーティング層１０５及び前記共通電極１０６ｂを含む前記第１基板１７０が形成される。
その後、図１６に示すように、前記下部基板１２０上に前記薄膜トランジスタ１１９を形成する。続いて、前記薄膜トランジスタ１１９が形成された前記下部基板１２０上に透明な絶縁物質を蒸着してパッシベーション膜を形成する。その後、前記パッシエーション膜の一部を除去して前記ドレイン電極１１８ｃの一部を露出する開口部を形成する。

続いて、図１７に示すように、パッシベーション膜１１６の全面に前記粒子型遮光スペーサ１１０を含むブラックフォトレジストを塗布する。前記粒子型遮光スペーサ１１０と前記ブラックフォトレジストは、スリットコーティング工程又はスピンコーティング工程を通じて塗布される。前記粒子型遮光スペーサ１１０は、前記ブラックフォトレジストによって前記パッシベーション膜１１６上に付着される。
その後、前記塗布された粒子型遮光スペーサ１１０及びブラックフォトレジストを紫外線（ＵＶ）に露光し現像して、前記遮光領域１４５に対応する前記パッシベーション膜１１６上に前記粒子型遮光スペーサ１１０及び前記ブラックマトリクス１０２ｂを形成する。

次いで、図１８に示すように、前記粒子型遮光スペーサ１１０及び前記ブラックマトリクス１０２ｂが形成された前記パッシベーション膜１１６上に、前記ドレイン電極１１８ｃの一部が開口された有機膜１１４を形成する。
続いて、前記有機膜１１４及び前記パッシベーション膜１１６上に透明な導電性物質を蒸着する。続いて、フォトリソグラフィ工程を通じて前記透明な導電性物質の一部をエッチングして、前記画素領域１４０内に前記画素電極１１２を形成する。

このようにして、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記有機膜１１４、前記ブラックマトリクス１０２ｂ及び前記画素電極１１２を含む前記第２基板１８０が形成される。
次に、図１９に示すように、前記第１基板１７０及び前記第２基板１８０に対向して結合し、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間に液晶層１０８を介在させる。

従って、前記ブラックマトリクス１０２ｂが前記パッシベーション膜１１６上に配置され、前記遮光領域１４５に対応する前記共通電極１０６ｂの一部を除去する工程が省略され、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間にアラインミスがあっても、前記共通電極１０６ｂと前記画素電極１１２との間に短絡が発生しない。

実施例４
図２０は、本発明の第４実施例による液晶表示装置を示す断面図である。本実施例において、第２基板がカラーフィルタを含むことを除器、他の構成要素は、実施例３と同じであるので、重複された部分に対しては詳細な説明を省略する。
図２０を参照すると、前記第１基板１７０は、前記上部基板１００、前記オーバーコーティング層１０５及び前記共通電極１０６ｂを含む。前記第２基板１８０は、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記ゲート絶縁膜１２６、前記パッシベーション膜１１６、前記カラーフィルタ１０４ｂ、前記ブラックマトリクス１０２ｂ、前記有機膜１１４及び前記画素電極１１２を含む。

望ましくは、前記カラーフィルタ１０４ｂは、前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置される。ここで、前記カラーフィルタ１０４ｂを前記有機膜１１４と前記画素電極１１２との間に配置することもできる。また、前記有機膜１１４を省略することもできる。
従って、前記カラーフィルタ１０４ｂが前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置され、前記ブラックマトリクス１０２ｂが前記パッシベーション膜１１６上に配置され、前記遮光領域１４５に対応する前記共通電極１０６ｂの一部を除去する工程が省略され、前記第１基板１７０と前記第２基板１８０との間にアラインミスが発生しても、前記カラーフィルタ１０４ｂと前記画素電極１１２との整列が維持され、前記共通電極１０６ｂと前記画素電極１１２との間に短絡が発生しない。

実施例５
図２１は、本発明の第５実施例による液晶表示装置を示す断面図である。本実施例において、第２基板がカラーフィルタを含むことを除き、他の構成要素は、実施例３と同じであるので、重複されに部分に対しては詳細な説明を省略する。
図２１を参照すると、前記第１基板１７０は、前記上部基板１００及び前記共通電極１０６ｂを含む。前記第２基板１８０は、前記下部基板１２０、前記薄膜トランジスタ１１９、前記ソースライン１１８ａ’、前記ゲートライン１１８ｂ’、前記ゲート絶縁膜１２６、前記パッシベーション膜１１６、前記カラーフィルタ１０４ｂ、前記ブラックマトリクス１０２ｂ、前記有機膜１１４及び前記画素電極１１２を含む。

前記カラーフィルタ１０４ｂが前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置され、前記ブランックマトリクス１０２ｂが前記パッシベーション膜１１６上に配置され、前記上部基板１００上に前記カラーフィルタ１０４ｂ又は前記ブラックマトリクス１０２ｂによる段差が発生しない。
前記共通電極１０６ｂは、前記上部基板１００上に直接配置され、前記共通電極１０６ｂと前記上部基板１００との間の前記オーバーコーティング層１０５は省略される。

従って、前記カラーフィルタ１０４ｂが前記パッシベーション膜１１６と前記有機膜１１４との間に配置され、前記ブラックマトリクス１０２ｂが前記パッシベーション膜１１６上に配置され、前記オーバーコーティング層１０５が省略されて、前記液晶表示装置の製造費用が減少する。

前記のような本発明によると、粒子型遮光スペーサが遮光領域内にブラックマトリクスと共に配置されて光漏れ現象が減少し画質が向上される。また、前記粒子型遮光スペーサと前記ブラックマトリクスを共に形成することにより、液晶表示装置の製造工程が単純化される。また、前記粒子型遮光スペーサは、弾性があるので液晶表示装置の外部から加えられる衝撃又は前記液晶表示装置の内部から発生する応力を吸収する。

また、カラーフィルタがパッシベーション膜と有機膜との間に配置され、第１基板と第２基板との間にアラインミスが発生しても、前記カラーフィルタと画素電極の整列が維持される。
さらに、前記グラックマトリクスが前記パッシベーション膜上に配置され、前記遮光領域に対応する前記共通電極の一部を除去する工程が省略され、前記第１基板と前記第２基板との間にアラインミスが発生しても、前記共通電極と前記画素電極との間に短絡が発生せず、オーバーコーティング層を省略することができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の第１実施例による液晶表示装置を示す平面図である。 図１の液晶表示装置の共通電極を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’に沿って見た断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置を示す平面図である。 図１２のＢ−Ｂ’に沿って見た断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１００ 上部基板
１０２ａ、１０２ｂ ブラックマトリクス
１０４ａ、１０４ｂ カラーフィルタ
１０５ オーバーコーティング層
１０６ａ、１０６ｂ 共通電極
１０８ 液晶層
１１０ 粒子型遮光スペーサ
１１２ 画素電極
１１４ 有機膜
１１６ パッシベーション膜
１１８ａ ソース電極
１１８ａ’ ソースライン
１１８ｂ ゲート電極
１１８ｂ’ ゲートライン
１１９ 薄膜トランジスタ
１２０ 下部基板
１２６ ゲート絶縁膜
１２８ 画素領域用電極
１２９ ブリッジ
１４０ 画素領域
１４５ 遮光領域
１７０ 第１基板
１８０ 第２基板

Claims (24)

1. 光を遮断する遮光領域を含む基板と、
   前記基板上に配置されたカラーフィルタと、
   前記基板上の前記遮光領域内に配置された遮光部材と、
   前記遮光領域内に配置された複数の粒子型遮光スペーサと、
   前記カラーフィルタ、前記遮光部材および前記粒子型遮光スペーサが配置された前記基板上に配置されたオーバーコーティング層と、
   前記オーバーコーティング層上に配置された共通電極と、
   を含み、
   前記粒子型遮光スペーサが、前記基板に対して垂直方向に、前記遮光部材と直接接触して積層され、
   前記粒子型遮光スペーサが、前記カラーフィルタ、前記オーバーコーティング層および前記共通電極の開口部から露出して形成されるカラーフィルタ基板であって、
   前記カラーフィルタ基板上に、有機膜と、前記有機膜上に配置された画素電極を有し、
   前記粒子型遮光スペーサが、前記画素電極の開口部から露出している有機膜と接してなることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記カラーフィルタ基板上に、パッシベーション膜を有し、
   前記有機膜が、前記画素電極と前記パッシベーション膜の間に配置される請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 前記カラーフィルタ基板上に、薄膜トランジスタを有し、
   前記パッシベーション膜が、前記有機膜と前記薄膜トランジスタの間に配置される請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記粒子型遮光スペーサは、黒色物質を有する合成樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
5. 前記黒色物質は、黒色顔料又は黒色染料であることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ基板。
6. 前記粒子型遮光スペーサは、球形、正六面体の形状、円柱の形状又は多角形柱の形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
7. 前記遮光部材は、フォトレジストを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
8. 前記遮光部材は、ポリカーボネイトを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
9. 前記遮光部材は、前記粒子型遮光スペーサを付着させる付着性を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
10. 前記粒子型遮光スペーサの幅と前記遮光部材の幅との比は１：３〜１：６であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
11. 前記粒子型遮光スペーサの断面積は、前記ブラックマトリクスの面積の２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
12. 前記基板が、画素領域を含み、
    前記共通電極が、前記カラーフィルタ上の前記画素領域内に配置された複数の画素領域用電極及び隣接する前記画素領域用電極を接続するブリッジを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板。
13. 光を遮断する遮光領域を有する基板の全面に複数の粒子型遮光スペーサ及び遮光物質を含むフォトレジストを塗布するステップと、
    マスクを通じて前記フォトレジストを露光するステップと、
    前記露光したフォトレジストを現像して前記遮光領域内に前記粒子型遮光スペーサ及び遮光部材を形成するステップと、
    前記基板上にカラーフィルタを形成するステップと、
    を含み、
    前記粒子型遮光スペーサが、前記基板に対して垂直方向に、前記遮光部材と直接接触して積層されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
14. 前記フォトレジストを露光するステップは、前記フォトレジストが塗布された面の反対側の面を露光するステップであることを特徴とする請求項１３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
15. 前記フォトレジストを塗布するステップは、スリットコーティングのステップを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
16. 前記フォトレジストを塗布するステップは、スピンコーティングのステップを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
17. 前記粒子型遮光スペーサ、前記遮光部材及び前記カラーフィルタが形成された基板上に透明な導電性物質を塗布するステップと、
    前記遮光領域上の透明な導電性物質の一部を除去して、前記画素領域内に配置された複数の画素領域用電極及び隣接する前記画素領域用電極を接続するブリッジを有する共通電極を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
18. 光を遮断する遮光領域内に配置された遮光部材を含む第１基板と、
    前記第１基板に対向する第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、
    前記遮光領域内に配置され、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を維持する前記遮光領域内に配置された複数の粒子型遮光スペーサと、
    前記第１基板上に配置されたカラーフィルタと、
    前記カラーフィルタ、前記遮光部材および前記粒子型遮光スペーサが配置された前記基板上に配置されたオーバーコーティング層と、
    前記オーバーコーティング層上に配置された共通電極と、
    前記第２基板上に配置された有機膜と、
    前記有機膜上に配置された画素電極と、
    を含み、
    前記粒子型遮光スペーサが、前記第１基板と前記第２基板とが対向する方向に、前記遮光部材と直接接触して積層され、
    前記粒子型遮光スペーサが、前記カラーフィルタ、前記オーバーコーティング層および前記共通電極の開口部から露出して形成され、前記画素電極の開口部から露出している有機膜と接してなることを特徴とする液晶表示装置。
19. 前記第２基板上に、パッシベーション膜を有し、
    前記有機膜が、前記画素電極と前記パッシベーション膜の間に配置される請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 前記第２基板上に、薄膜トランジスタを有し、
    前記パッシベーション膜が、前記有機膜と前記薄膜トランジスタの間に配置される請求項１８または１９に記載の液晶表示装置。
21. 光を遮断する遮光領域を含む基板と、前記基板上に配置されたカラーフィルタと、前記基板上の前記遮光領域内に配置された遮光部材と、前記遮光領域内に配置された複数の粒子型遮光スペーサと、前記カラーフィルタ、前記遮光部材および前記粒子型遮光スペーサが配置された前記基板上に配置されたオーバーコーティング層と、前記オーバーコーティング層上に配置された共通電極と、を含むカラーフィルタ基板と、
    前記カラーフィルタ基板に対向するアレイ基板と、
    前記アレイ基板上に配置された有機膜と、前記有機膜上に配置された画素電極と、
    前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に配置された液晶層と、
    を含み、
    前記粒子型遮光スペーサが、前記基板に対して垂直方向に、前記遮光部材と直接接触して積層され、
    前記粒子型遮光スペーサが、前記カラーフィルタ、前記オーバーコーティング層および前記共通電極の開口部から露出して形成され、前記画素電極の開口部から露出している有機膜と接してなることを特徴とする液晶表示装置。
22. 前記アレイ基板上に、パッシベーション膜を有し、
    前記有機膜が、前記画素電極と前記パッシベーション膜の間に配置される請求項２１に記載の液晶表示装置。
23. 前記アレイ基板上に、薄膜トランジスタを有し、
    前記パッシベーション膜が、前記有機膜と前記薄膜トランジスタの間に配置される請求項２１または２２に記載の液晶表示装置。
24. 前記粒子型遮光スペーサの幅と前記遮光部材の幅との比は、１：３〜１：６であることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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