상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 단차부를 구비한 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향되는 제 2 기판과, 상기 단차부에 대향되어 복수개의 산을 구비하며 상기 제 2 기판 상에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 단차부는 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
상기 단차부는 돌기인 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 평탄한 면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 골은 산과 산 사이에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골 또는 평탄한 면이 형성된다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 접한 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 이격된 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 서로 교번하는 형성된 공통 전극 및 화소 전극과, 상기 제 2 기판 상에 서로 비화소 영역 및 박막 트랜지스터를 가리도록 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층과, 상기 박막 트랜지스터에 대응되어 복수개의 산을 구비하여 상기 오버코트층 상에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 평탄한 면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 골은 산과 산 사이에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골 또는 평탄한 면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 접한 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 이격된 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 상에 형성된 돌기와, 상기 화소 영역에 서로 교번하는 형성된 공통 전극 및 화소 전극과, 상기 제 2 기판 상에 서로 비화소 영역 및 박막 트랜지스터를 가리도록 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층과, 상기 돌기에 대응되어 복수개의 산을 구비하여 상기 오버코트층 상에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.,
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 평탄한 면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골이 더 형성된 것을 특징으로 한 다.
상기 골은 산과 산 사이에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골 또는 평탄한 면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 접한 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 이격된 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극과, 상기 제 2 기판 상에 서로 비화소 영역 및 박막 트랜지스터를 가리도록 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 형성된 공통 전극과, 상기 박막 트랜지스터에 대응되어 복수개의 산을 구비하여 상기 공통 전극 상에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 평탄한 면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 골은 산과 산 사이에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골 또는 평탄한 면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 접한 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 이격된 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 상에 형성된 돌기와, 상기 화소 영역에 서로 교번하는 형성된 공통 전극 및 화소 전극과, 상기 제 2 기판 상에 서로 비화소 영역 및 박막 트랜지스터를 가리도록 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 형성된 공통 전극과, 상기 돌기에 대응되어 복수개의 산을 구비하여 상기 공통 전극 상에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 평탄한 면이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 골은 산과 산 사이에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서의 산과 산 사이에는 골 또는 평탄한 면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 접한 것을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 이루는 복수개의 산 중 서로 인접한 산은 이격된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 소정 영역에 단차부가 형성된 TFT 어레이 기판을 준비하는 단계와, 상기 TFT 어레이 기판에 대향되는 컬러 필터 어레이 기판을 준비하는 단계와, 상기 컬러 필터 어레이 기판 상에 감광성 수지를 전면 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여 상기 단차부에 대응되어 복수개의 산과 골을 구비하는 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 TFT 어레이 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 TFT 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는 상기 감광성 수지 상부에, 상기 단차부에 대응되는 영역에 복수개의 차광부와 반투과부가 선택적으로 구획되어 정의되 며, 상기 단차부를 제외한 나머지 영역에 대응되는 투과부가 정의된 마스크를 준비하는 단계 및 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 차광부에 대응되어서는 산을, 상기 반투과부에 대응되어서는 골이 구비된 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 감광성 수지는 네거티브 감광성 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 마스크는 회절 노광 마스크인 것을 특징으로 한다.
상기 마스크는 하프톤 마스크인 것을 특징으로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 소정 영역에 단차부가 형성된 TFT 어레이 기판을 준비하는 단계와, 상기 TFT 어레이 기판에 대향되는 컬러 필터 어레이 기판을 준비하는 단계와, 상기 컬러 필터 어레이 기판 상에 감광성 수지를 전면 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여 상기 단차부에 대응되어 복수개의 산을 구비하는 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 TFT 어레이 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 TFT 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는 상기 감광성 수지 상부에, 상기 단차부에 대응되는 영역에 복수개의 투과부가 이격되어 정의되며, 나머지 부위에 차광부가 정의된 마스크를 준비하는 단계 및 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 투과부에 대응되어 골이 구비된 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 감광성 수지는 네거티브 감광성 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 마스크의 투과부에 가장 자리에는 중심부에 비해 상대적으로 광투과량이 낮은 하프 톤 물질이 더 증착된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향되는 TFT 어레이 기판(100)과, 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 TFT 어레이 기판(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터 또는 돌기 패턴의 단차부(160)와, 상기 단차부(160)에 대응되며 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 형성된 칼럼 스페이서(150)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 단차부(160)에 대응되는 칼럼 스페이서(150)의 상측 부분에는 복수개의 산과 골이 형성(도시된 단면도 상에는 2개의 산과 1개의 골만 관찰되나, 칼럼 스페이서의 상부면을 조감하면 복수개의 산과 골을 관찰 가능. 이하, 도 8a 내지 도 8c의 도면을 참조하여 설명)된다.
상기 칼럼 스페이서(150)의 하측의 형상, 즉, 상기 컬럼 스페이서(150)의 형성시 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)에 대응되는 형상은 정방형 또는 직사각형의 사각형, 오각형 등의 다각형, 혹은 원형 등의 형상이 모두 가능하다. 그리고, 상기 칼럼 스페이서(150)의 상측 부위의 형상은 규칙적으로 배열되는 복수개의 산과 골이 형성된다.
하나의 칼럼 스페이서(150)의 전체 폭(D)은 15 내지 40㎛이며, 높이(H), 즉, 칼라 필터 어레이 기판(200)의 기판면(오버코트층 또는 공통 전극 상부면)부터 산의 정상까지의 길이는 2 내지 5㎛에 상당한다. 상기 칼럼 스페이서(150) 상측 부분에 복수개의 산이 패터닝되며, 산과 산 사이에는 골이 형성된다. 경우에 따라 산과 산 사이에 골 대신 평탄한 면이 존재할 수도 있으며, 혹은 골과 골 사이에 산 대신 평탄한 면이 존재할 수도 있다.
하나의 산의 임계 수치(CD(Critical Dimension): 산의 최대 폭으로 정의, C)는 5~15㎛에 해당되며, 상기 산과 산 사이에는 골이 형성되며, 산과 골 사이의 길이(A)는 0.1㎛ 내지 상기 칼럼 스페이서(150) 높이까지 다양하게 변경할 수 있다. 여기서, 하나의 산의 정상과 인접한 산의 정상 사이의 간격(B)은 칼럼 스페이서(150) 내에 형성되는 산 및 골의 개수에 따라 조정 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 칼럼 스페이서(150)의 상측 부분이 TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)에 대응된다. 상기 단차부(160)는 화소별로 화소 전극을 구동시키기 위해 구비되는 박막 트랜지스터와 같이, 타부위에 비해 높이가 높은 부분이나, 또는 별도로 TFT 어레이 기판(100)의 소정 부분에, 하부에는 반도체층 패턴, 상부에 소오스/드레인 전극 패턴이 증착되도록 패터닝된 돌기 패턴을 더 구성하여 형성할 수도 있다. 여기서의 돌기 패턴은 게이트 라인 상부에 규칙적인 간격으로 이격시켜 형성한다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(150)의 상측 부분의 형상의 복수개의 산과 골을 구비하도록 형성한 이유는 상기 TFT 어레이 기판(100)과 칼럼 스페이서(150)의 접촉 면적을 줄이기 위해서이다. 앞서, 칼럼 스페이서(150)와 TFT 어레이 기판(100)과의 접촉 면적이 클수록 터치 얼룩이 심해짐을 설명하였는데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 접촉 면적을 줄여 결과적으로 칼럼 스페이서(150)와 TFT 어레이 기판(100)과의 마찰력을 줄이고, 칼럼 스페이서(150)와 TFT 어레이 기판(100)과의 사이에 진공 상태가 조성이 되지 않아 볼 스페이서와 같이, 접점 형태로 칼럼 스페이서(150)와 TFT 어레이 기판(100)이 접촉되어 터치 후 복원이 빠르게 된다.
이러한 칼럼 스페이서(150)는 차광 영역인 컬러 필터 어레이 기판(200) 상의 블랙 매트릭스(미도시) 상에 형성한다. 더 한정하여서는, 상기 단차부(160)가 박막 트랜지스터일 때는 상기 박막 트랜지스터에 대응되는 블랙 매트릭스 상에 형성하고, 상기 단차부(160)가 돌기 패턴일 경우는, 상기 돌기 패턴에 대응되는 블랙 매트릭스 상에 형성한다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 칼럼 스페이서를 산과 골의 분포를 달리하여 나타낸 여러 실시예의 상부 평면도와 각 평면도의 Ⅲ~Ⅲ', Ⅳ~Ⅳ' 선상의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 1 실시예로부터 변형 가능한 여러 실시예를 나타낸 것이다.
도 8a에 나타낸 칼럼 스페이서(150a)는 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 형성되는 칼럼 스페이서의 하부면이 가로, 세로가 동일한 정방형이며, 상측 부위에 정방형의 네측 모서리에 대응되는 부위에 각각 산을 구비하고, 정방형 중심부에 대 응되는 부위에 골을 구비한 형상이다. 이 때, 산과 산 사이는 평탄화된 면이며, 골의 인접한 부위도 평탄화된 면이다. 이 경우, 평탄화된 면으로부터 산의 정상까지의 길이는 0.1내지 3.5㎛에 해당되며, 골의 저점 또한 평탄화된 면으로부터 0.1 내지 3.5㎛의 길이가 떨어져 있다. 그리고, 산의 정상과 골의 저점까지의 길이(A)는 0.2㎛ 내지 칼럼 스페이서의 높이(H)까지에 해당된다. 여기서, 칼럼 스페이서(150a)의 높이(H)는 해당 액정 패널의 셀 갭에 좌우되는 값으로, 대략 2 내지 5㎛의 범위에 있다.
도 8b에 나타낸 칼럼 스페이서(150b)는 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 형성되는 칼럼 스페이서(150b)의 하부면이 가로, 세로가 동일한 정방형이며, 상측 부위에 정방형의 네측 모서리에 대응되는 부위 및 정방형의 중심부에 각각 산을 구비하고, 산과 산 사이에 골을 구비한 형상이다. 여기서는 산과 연결되어 바로 골이 형성되므로, 산과 골 사이에 평탄화된 면이 존재하지 않고, 전체적으로 칼럼 스페이서(150b)의 상측 부위의 형상이 연속된 요철 형상으로 형성된다. 이 때, 산의 정상과 골의 저점까지의 길이(A)는 0.1㎛ 내지 칼럼 스페이서(150b)의 높이(H)까지에 해당된다. 여기서의 칼럼 스페이서(150b)의 높이는 앞서 설명한 바와 같이, 대략 2 내지 5㎛의 범위에 있다.
도 8c에 나타낸 칼럼 스페이서(150c)는 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 형성되는 칼럼 스페이서(150c)의 하부면이 가로, 세로가 동일한 정방형이며, 상측 부위에 정방형의 네측 모서리에 대응되는 부위에 각각 산을 구비하고, 산과 산 사이에 골을 구비하고, 중심부에 평탄화된 면을 구비한 형상이다. 여기서는 도 8b와 달 리, 골과 골 사이에 위치한 중심부가 평탄화된 형상으로, 상대적으로 도 8b의 칼럼 스페이서의 중심부에서 완만한 패턴 형상을 갖게 된다. 이 때, 산의 정상과 골의 저점까지의 길이(A)는 0.2㎛ 내지 칼럼 스페이서의 높이(H)까지에 해당되며, 골의 저점부터 평탄화된 면까지의 길이는 0.1 내지 3.5㎛의 범위에 있게 된다. 여기서의 칼럼 스페이서(150c)의 높이는 앞서 설명한 바와 같이, 대략 2 내지 5㎛의 범위에 있다.
한편, 도 8a 내지 도 8c에서 설명한 칼럼 스페이서들(150a, 150b, 150c)은 산과 골의 크기가 거의 동일하게 도시되어 있으나, 상대적으로 산의 크기를 더 크게 형성할 수도 있고, 골의 크기를 더 형성하는 실시예들도 가능할 것이다. 또한, 상기 산이나 골의 개수를 변경하여 칼럼 스페이서를 구성하는 실시예들도 가능할 것이다.
이하에서는, 도시된 도면을 참조하여 이러한 칼럼 스페이서의 산의 임계 수치 및 산과 산 사이의 간격 등을 달리한 여러 실시예에 대해 살펴본다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8b 및 도 8c의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 산과 골의 형상을 달리한 여러 실시예의 각각의 단면도이다.
도 9a의 칼럼 스페이서(151a)는 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 산의 크기와 골의 크기를 거의 동일하게 하여 형성한 것이다. 이러한 칼럼 스페이서에서는 산의 임계수치(C)와 골의 임계 수치(E)가 동일하며, 따라서, 산의 정상과 산의 정상 사이의 간격(B)은 산의 임계 수치(C)의 2배(B≒2C)에 상당한다. 여기서의 산과 골 사이의 길이(A)는 0.1㎛ 내지 칼럼 스페이서(151a)의 높이(H)에 범위 내에서 조정 가능하다. 상기 칼럼 스페이서(151a)의 전체 폭(D)은 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 접하는 칼럼 스페이서의 형상으로, 그 형상이 정방형일 경우 상기 정방형의 한 변의 길이로 한다. 여기서, 상기 산과 골 사이의 길이(A)는 상기 칼럼 스페이서(151a) 상측 부위의 요철로 정의한다.
도 9b의 칼럼 스페이서(151b)는 도 9a의 칼럼 스페이서(151a)에 비해 상대적으로 골 크기로 줄이고, 산을 크게하여 형성시킨 것이다. 따라서, 상기 골의 임계 수치(골의 최대 폭, E)는 거의 0에 가깝고, 산의 정상과 산의 정상 사이의 간격(B)이 거의 산의 임계 수치(C)에 가까운 값이 된다. 또한, 골 보다 산의 크기가 크게 형성되어, 도 9a의 칼럼 스페이서(151a)에 비해 상대적으로 골과 산 사이의 길이를 줄여(A'<A) 요철의 폭 정도가 작게 형성된다.
도 9c의 칼럼 스페이서(151c)는 도 9a의 칼럼 스페이서(151a)에 비해, 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 상대적으로 산의 크기에 비해 골의 크기를 크게 형성한 것이다. 따라서, 산의 임계수치(C)는 골의 임계수치(E)에 비해 작다. 도 9a와 마찬가지로, 산과 골 사이의 길이(A)는 0.1㎛ 내지 칼럼 스페이서(151c)의 높이(H)의 범위 내에서 조정 가능하다.
이러한 산과 골을 구비한 칼럼 스페이서(151c)의 상측 부위는 TFT 어레이 기판(100)의 단차부(도 7의 160 참조)에 대향되어 접촉한다. 이 때, TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)와 실제 접촉되는 부위는 산의 정상이 되며, 합착 등에 의해 상기 칼럼 스페이서(151c)의 부위에 가압이 작용하였을 경우, 산의 정상을 포함한 주위가 단차부에 대응되어 더 눌려지게 되며, 상기 TFT 어레이 기판(100)에 대 향된 칼럼 스페이서(151c)의 접촉 부위는, 종래 면 형상으로 접촉하던 칼럼 스페이서 구조와는 달리, 산의 정상 또는 산의 정상을 포함한 주변 영역이 된다.
따라서, 본 발명의 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서는 칼럼 스페이서별로 구비된 복수개의 산의 각 정상마다 접촉 부위를 가지게 되고, 가압시 접촉면이 면 형상인 종래 칼럼 스페이서의 구조에 비해 상대적으로 작은 접촉 부위에 가압 로드(load)가 걸리게 되므로, 합착시 종래와 동일한 가압이 걸렸을 때, 각 개별 접촉 부위에서는 분담하는 로드 값이 커지게 된다. 결과적으로 상기 각 개별 접촉 부위에서는 가압 후, 각 산이 단차부(160)에 접촉되어 칼럼 스페이서가 눌리는 두께가 종래 구조에 대비하여 크게 되며, 이러한 눌림 정도는, 고온 상태에서 액정의 팽창력으로 인해 TFT 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200) 사이에 셀 갭을 유지하지 못하고, 부풀어오르는 중력 불량을 방지하는 중력 마진으로 작용할 것이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향되는 TFT 어레이 기판(100)과, 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 TFT 어레이 기판(100) 상에 형성된 박막 트랜지스터 또는 돌기 패턴의 단차부(160)와, 상기 TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)에 대응되어 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 상에 별개로 구분되는 복수개의 산을 구비하도록 패터닝된 칼럼 스페이서(152)를 포함하여 이루어진다.
상기 컬럼 필터 어레이 기판(200)의 정방형 또는 직사각형의 사각형, 오각형 등의 다각형, 혹은 원형 등의 형상으로 정의된 소정 영역에 칼럼 스페이서(152)가 형성된다. 상기 칼럼 스페이서(152)는 상기 소정 영역에 형성된 복수개의 산을 구비한 것이다. 여기서, 상기 칼럼 스페이서(152)의 전체 폭(D)은 상기 소정 영역에 사각형의 형상일 때는 가로 또는 세로 길이, 원형일 경우는 지름이 될 것이다. 이 때, 상기 산과 인접한 산은 도시된 바와 같이, 서로 접하여 형성할 수도 있고, 서로 이격하여 형성함도 가능하다. 산과 인접한 산을 이격하여 형성할 때는 산과 인접한 산에서 컬러 필터 어레이 기판면이 노출되게 된다.
여기서, 상기 산의 정상과 산의 정상의 간격(B)은 상기 칼럼 스페이서(152)의 전체 폭(D), 칼럼 스페이서(152)를 이루는 산의 개수 및 산의 임계치수(C)에 따라 조정 가능하다. 예를 들어, 한 단면에 있어서, 두 개의 산이 존재하고, 전체 폭(D)이 20㎛이며, 산과 산이 접할 경우, 산의 정상과 인접한 산의 정상의 각 산의 임계 수치의 중심 위치에 해당되므로, 상기 산과 산의 정상간의 간격(B)은 10㎛에 해당할 것이다.
하나의 칼럼 스페이서(152)의 전체 폭(D)은 15 내지 40㎛이며, 높이(H), 즉, 칼라 필터 어레이 기판(200)의 기판면(오버코트층 또는 공통 전극 상부면)부터 산의 정상까지의 길이는 2 내지 5㎛에 상당한다.
이와 같이, 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수개의 산으로 이루어진 칼럼 스페이서(152)를 형성한 것으로, 제 1 실시예와 마찬가지로, 가압 후, 칼럼 스페이서의 각 산의 정상 또는 각 산의 정상의 주변부가 TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)에 대응될 것이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 칼럼 스페이서(152)의 상측 부분이 TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)에 대응된다. 상기 단차부(160)는 화소별로 화소 전극을 구동시키기 위해 구비되는 박막 트랜지스터와 같이, 타부위에 비해 높이가 높은 부분이나, 또는 별도로 TFT 어레이 기판(100)의 소정 부분에, 하부에는 반도체층, 상부에 소오스/드레인 전극이 증착되도록 패터닝된 돌기 패턴을 더 구성하여 형성할 수도 있다. 여기서의 돌기 패턴은 게이트 라인 상부에 규칙적인 간격으로 이격시켜 형성한다.
이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 칼럼 스페이서와 단차부의 접촉 부분의 형상을 접점 또는 상기 접점 부근의 소정 부위에 한정하여, 접촉 면적을 줄이는 것이 가능함으로써, 터치 얼룩이 방지되고, 접점에 로드가 집중되어, 가압시 칼럼 스페이서의 눌림 두께가 커져(중력 마진이 커짐) 중력 불량 문제를 개선시킬 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 상측 부분에 상술한 여러 형상의 산과 골을 구비하는 칼럼 스페이서를 갖는 본 발명의 액정 표시 장치는 상측 부분의 형상만 달라질 뿐, 전체 패널에 대응되어 형성되는 칼럼 스페이서의 밀도를 종래와 동일한 수준으로 유지한다.
이하에서는 도면을 참조하여 모드를 달리하거나, 단차부의 구성을 달리하여 각각 상술한 실시예를 적용한 액정 표시 장치에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 액정 표시 장치를 IPS 모드로 구현한 것으로, 칼럼 스페 이서를 돌기에 대응시켜 나타낸 평면도이며, 도 12는 도 11의 V~V' 선상의 구조 단면도이다.
도 11 및 도 12의 도시된 액정 표시 장치는 상술한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 IPS 모드(횡전계형) 액정 표시 장치에 적용시킨 것으로, TFT 어레이 기판의 단차부를 돌기 패턴으로 하여, 상기 돌기 패턴에 칼럼 스페이서(150)를 대응시킨 구조이다.
이러한 액정 표시 장치는 도 11 및 도 12와 같이, 크게 게이트 라인(41)의 소정 부위에 돌기 패턴(51)이 형성된 TFT 어레이 기판(100)과, 상기 TFT 어레이 기판(100)과 대향되어 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 컬러 필터 어레이(200) 상에 상기 돌기 패턴(51)에 대응되어 상술한 바와 같이 복수개의 산 및/또는 골을 포함하여 형성된 칼럼 스페이서(150) 및 상기 두 어레이 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(55)을 포함하여 이루어진다.
상기 TFT 어레이 기판(100)은 제 1 기판(40)과, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(41) 및 데이터 라인(42)과, 상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 라인(41) 상에 서브픽셀마다 동일한 위치에 형성된 돌기 패턴(51)과, 상기 화소 영역 내에 서로 교번되어 지그재그(zigzag) 패턴으로 형성된 공통 전극(47a) 및 화소 전극(43)과, 상기 게이트 라인(41)과 평행하게 상기 화소 영역을 가로질러 형성되며 상기 공통 전극(47a)과 연결되는 공통 라인(47)과, 상기 공통 라인(47)과 화소 영역 내에서 소정 부분 오버랩되며 상기 화소 전극(43)을 분기시키는 스토리지 전극(43)을 포함 하여 이루어진다. 여기서, 상기 데이터 라인(42)은 상기 공통 전극(47a) 및 화소 전극(43)과 평행하게 지그재그 패턴으로 형성된다.
한편, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(41)으로부터 돌출된 게이트 전극(41a)과, 서로 소정 간격 이격되어 게이트 전극(41a) 상부의 양쪽을 덮는 소오스 전극(42a) 및 드레인 전극(42b), 상기 소오스 전극(42a)과 드레인 전극(42b)이 이격된 부위에 채널(channel)을 형성하며, 데이터 라인(42), 소오스 전극, 드레인 전극 등을 이루는 금속층 하부에 형성된 반도체층(44)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 반도체층(44)은 하부에 비정질 실리콘층(44a), 상부에 n+층(44b)이 적층되어 이루어지며, 채널 부위에서 상기 n+층(44b)이 제거되어 있다.
그리고, 상기 반도체층(44) 하부의 제 1 기판(40) 전면에는 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 덮는 게이트 절연막(45)이 형성되며, 상기 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)의 층간 사이에는 보호막(46)이 개재되어 보호막 홀을 구비하여 상기 보호막 홀을 통해 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)이 콘택된다.
상기 돌기 패턴(51)은, 상기 제 1 기판(40) 상의 각 서브픽셀(sub-pixel)마다 동일한 위치에 형성된다. 이러한 돌기 패턴(51)은 상기 게이트 라인(41) 상부에 형성되며, 하부에는 비정질 실리콘층(44a), n+층(44b)이 차례로 증착되어 이루어진 반도체층(44) 상부에는 소오스/드레인 금속층(42c)이 연속하여 증착된 형상이다. 상기 돌기 패턴(51)은 데이터 라인(42)을 형성하는 공정에서 함께 정의되어 형성되며, 상기 게이트 라인(41)은 상기 돌기 패턴(51)과의 사이에 게이트 절연막(45)을 개재하여 상기 돌기 패턴(51)으로부터 절연되어 있다.
여기서, 상기 공통 라인(47) 및 공통 라인(47)에서 분기된 공통 전극(47a)은 상기 게이트 라인(41) 형성 단계에서 동시에 증착되며, 상기 화소 전극(43)은 상기 보호막 홀을 포함한 보호막(46) 상에 형성된다.
여기서, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)은 제 2 기판(30)과, 상기 제 2 기판(30) 상부에 형성되어 비화소 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막트랜지스터 형성 영역)을 가리는 블랙 매트릭스층(31)과, 상기 블랙 매트릭스층(31)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 각 서브픽셀(sub-pixel)에 대응되어 형성된 R, G, B 컬러 필터층(32) 및 상기 컬러 필터층(32)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 평탄화하기 위한 오버코트층(33)으로 이루어진다.
상기 칼럼 스페이서(150)는 상기 오버코트층(33) 상에 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin) 또는 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin), 유기 절연막 등으로 도포한 후 이를 패터닝하여 복수개의 산 및/또는 골을 상측 부위에 구비하도록 형성된 것이다.
상술한 바와 같이, 각각 TFT 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)에서 어레이 공정을 완료한 후, 상기 TFT 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)의 최상부면에 각각 배향 물질을 인쇄한 후, 러빙처리를 하여 배향막(미도시)을 형성하는 공정을 더 추가할 수 있다.
도 13은 본 발명의 액정 표시 장치를 IPS 모드로 구현한 것으로, 칼럼 스페이서를 박막 트랜지스터에 대응시켜 나타낸 평면도이며, 도 14는 도 13의 Ⅵ~Ⅵ' 선상의 구조 단면도이다.
도 13 및 도 14의 도시된 액정 표시 장치는, 도 11 및 도 12에 구성된 IPS 모드 액정 표시 장치에, 돌기 패턴(51)을 형성하지 않고, 상기 단차부를 박막 트랜지스터(TFT)로 하며, 상기 단차부에 대응시켜 칼럼 스페이서(150)를 대응시킨 구조이다.
이러한 액정 표시 장치는 도 13 및 도 14와 같이, 크게 게이트 라인의 소정 부위에 돌기가 형성된 TFT 어레이 기판(100)과, 상기 TFT 어레이 기판(100)과 대향되어 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 컬러 필터 어레이(200) 상에 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 대응되어 상술한 바와 같이 복수개의 산 및/또는 골을 포함하여 형성된 칼럼 스페이서(150) 및 상기 두 어레이 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(55)을 포함하여 이루어진다.
상기 TFT 어레이 기판(100)은 제 1 기판(40)과, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(41) 및 데이터 라인(42)과, 상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역 내에 서로 교번되어 지그재그(zigzag) 패턴으로 형성된 공통 전극(47a) 및 화소 전극(43)과, 상기 게이트 라인(41)과 평행하게 상기 화소 영역을 가로질러 형성되며 상기 공통 전극(47a)과 연결되는 공통 라인(47)과, 상기 공통 라인(47)과 화소 영역 내에서 소정 부분 오버랩되며 상기 화소 전극(43)을 분기시키는 스토리지 전극(43)을 포함하여 이루어진다. 여기서의 데이터 라인(42)은 상기 화소 전극(43) 및 공통 전극(47a)에 평행하게 지그재그 패턴으로 형성된다.
한편, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(41)으로부터 돌출된 게이트 전극(41a)과, 서로 소정 간격 이격되어 게이트 전극(41a) 상부의 양쪽을 덮는 소오스 전극(42a) 및 드레인 전극(42b), 상기 소오스 전극(42a)과 드레인 전극(42b)이 이격된 부위에 채널(channel)을 형성하며, 데이터 라인(42), 소오스 전극, 드레인 전극 등을 이루는 금속층 하부에 형성된 반도체층(44)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 반도체층(44)은 하부에 비정질 실리콘층(44a), 상부에 n+층(44b)이 적층되어 이루어지며, 채널 부위에서 상기 n+층(44b)이 제거되어 있다.
그리고, 상기 반도체층(44) 하부의 제 1 기판(40) 전면에는 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 덮는 게이트 절연막(45)이 형성되며, 상기 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)의 층간 사이에는 보호막(46)이 개재되어 보호막 홀을 구비하여 상기 보호막 홀을 통해 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)이 콘택된다.
여기서, 상기 공통 라인(47) 및 공통 라인(47)에서 분기된 공통 전극(47a)은 상기 게이트 라인(41) 형성 단계에서 동시에 증착되며, 상기 화소 전극(43)은 상기 보호막 홀을 포함한 보호막(46) 상에 형성된다.
여기서, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)은 제 2 기판(30)과, 상기 제 2 기판(30) 상부에 형성되어 비화소 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막트랜지스터 형성 영역)을 가리는 블랙 매트릭스층(31)과, 상기 블랙 매트릭스층(31)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 각 서브픽셀(sub-pixel)에 대응되어 형성된 R, G, B 컬러 필터층(32) 및 상기 컬러 필터층(32)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 평탄화하기 위한 오버코트층(33)으로 이루어진다.
상기 칼럼 스페이서(150)는 상기 오버코트층(33) 상에 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin) 또는 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin), 유기 절연막 등으로 도포한 후 이를 패터닝하여 복수개의 산 및/또는 골을 상측 부위에 구비하도록 형성된 것이다.
상술한 바와 같이, 각각 TFT 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)에서 어레이 공정을 완료한 후, 상기 TFT 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)의 최상부면에 각각 배향 물질을 인쇄한 후, 러빙처리를 하여 배향막을 형성하는 공정을 더 추가할 수 있다.
도 15는 본 발명의 액정 표시 장치를 TN 모드로 구현한 것으로, 칼럼 스페이서를 돌기에 대응시켜 나타낸 평면도이며, 도 16은 도 15의 Ⅶ~Ⅶ' 선상의 구조 단면도이다.
도 15 및 도 16의 도시된 액정 표시 장치는 상술한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 TN 모드(트위스트 네마틱형) 액정 표시 장치에 적용시킨 것으로, TFT 어레이 기판(100)의 단차부(160)를 돌기 패턴(51)으로 하여, 상기 돌기 패턴(51)에 칼럼 스페이서(150)를 대응시킨 구조이다.
이러한 액정 표시 장치는 도 15 및 도 16과 같이, 크게 게이트 라인(41)의 소정 부위에 돌기 패턴(51)이 형성된 TFT 어레이 기판(100)과, 상기 TFT 어레이 기판(100)과 대향되어 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 컬러 필터 어레이(200) 상에 상기 돌기 패턴(51)에 대응되어 상술한 바와 같이 복수개의 산 및/또는 골을 포함하여 형성된 칼럼 스페이서(150) 및 상기 두 어레이 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(55)을 포함하여 이루어진다.
상기 TFT 어레이 기판(100)은 제 1 기판(40)과, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(41) 및 데이터 라인(42)과, 상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 라인(41) 상에 서브픽셀마다 동일한 위치에 형성된 돌기 패턴(51)과, 상기 화소 영역 내에 형성된 화소 전극(43)을 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(41)으로부터 돌출된 게이트 전극(41a)과, 서로 소정 간격 이격되어 게이트 전극(41a) 상부의 양쪽을 덮는 소오스 전극(42a) 및 드레인 전극(42b), 상기 소오스 전극(42a)과 드레인 전극(42b)이 이격된 부위에 채널(channel)을 형성하며, 데이터 라인(42), 소오스 전극, 드레인 전극 등을 이루는 금속층 하부에 형성된 반도체층(44)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 반도체층(44)은 하부에 비정질 실리콘층(44a), 상부에 n+층(44b)이 적층되어 이루어지며, 채널 부위에서 상기 n+층(44b)이 제거되어 있다.
그리고, 상기 반도체층(44) 하부의 제 1 기판(40) 전면에는 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 덮는 게이트 절연막(45)이 형성되며, 상기 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)의 층간 사이에는 보호막(46)이 개재되어 보호막 홀을 구비하여 상기 보호막 홀을 통해 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)이 콘택된다.
상기 돌기 패턴(51)은, 상기 제 1 기판(40) 상의 각 서브픽셀(sub-pixel)마다 동일한 위치에 형성된다. 이러한 돌기 패턴(51)은 상기 게이트 라인(41) 상부에 형성되며, 하부에는 비정질 실리콘층(44a), n+층(44b)이 차례로 증착되어 이루어진 반도체층(44) 상부에는 소오스/드레인 금속층(42c)이 연속하여 증착된 형상이다. 상기 돌기 패턴(51)은 데이터 라인(42)을 형성하는 공정에서 함께 정의되어 형성되며, 상기 게이트 라인(41)은 상기 돌기 패턴(51)과의 사이에 게이트 절연막(45)을 개재하여 상기 돌기 패턴(51)으로부터 절연되어 있다.
그리고, 상기 데이터 라인(42) 및 돌기 패턴(51)을 포함한 제 1 기판(40) 전면에 보호막(46)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)은 제 2 기판(30)과, 상기 제 2 기판(30) 상부에 형성되어 비화소 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막트랜지스터 형성 영역)을 가리는 블랙 매트릭스층(31)과, 상기 블랙 매트릭스층(31)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 각 서브픽셀(sub-pixel)에 대응되어 형성된 R, G, B 컬러 필터층(32) 및 상기 컬러 필터층(32)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 형성된 공통 전극(34)으로 이루어진다.
상기 칼럼 스페이서(150)는 상기 공통 전극(34) 상에 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin) 또는 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin), 유기 절연막 등으로 도포한 후 이를 패터닝하여 복수개의 산 및/또는 골을 상측 부위에 구비하도록 형성된 것이다.
상술한 바와 같이, 각각 TFT 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)에서 어레이 공정을 완료한 후, 상기 TFT 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)의 최상부면에 각각 배향 물질을 인쇄한 후, 러빙처리를 하여 배향막을 형성하는 공정을 더 추가할 수 있다.
도 17은 본 발명의 액정 표시 장치를 TN 모드로 구현한 것으로, 칼럼 스페이 서를 박막 트랜지스터에 대응시켜 나타낸 평면도이며, 도 18은 도 17의 Ⅷ~Ⅷ' 선상의 구조 단면도이다.
도 17 및 도 18의 도시된 액정 표시 장치는, 도 15 및 도 16에 구성된 TN 모드 액정 표시 장치에, 돌기 패턴(51)을 형성하지 않고, 상기 단차부를 박막 트랜지스터(TFT)로 하며, 상기 단차부에 대응시켜 칼럼 스페이서(150)를 대응시킨 구조이다.
이러한 액정 표시 장치는 도 17 및 도 18과 같이, 크게 게이트 라인의 소정 부위에 돌기가 형성된 TFT 어레이 기판(100)과, 상기 TFT 어레이 기판(100)과 대향되어 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 컬러 필터 어레이(200) 상에 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 대응되어 상술한 바와 같이 복수개의 산 및/또는 골을 포함하여 형성된 칼럼 스페이서(150) 및 상기 두 어레이 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(55)을 포함하여 이루어진다.
상기 TFT 어레이 기판(100)은 제 1 기판(40)과, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(41) 및 데이터 라인(42)과, 상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역 내에 형성된 화소 전극(43)을 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(41)으로부터 돌출된 게이트 전극(41a)과, 서로 소정 간격 이격되어 게이트 전극(41a) 상부의 양쪽을 덮는 소오스 전극(42a) 및 드레인 전극(42b), 상기 소오스 전극(42a)과 드레인 전극(42b)이 이격된 부위에 채널(channel)을 형성하며, 데이터 라인(42), 소오스 전극, 드레인 전극 등을 이루는 금속층 하부에 형성된 반도체층(44)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 반도체층(44)은 하부에 비정질 실리콘층(44a), 상부에 n+층(44b)이 적층되어 이루어지며, 채널 부위에서 상기 n+층(44b)이 제거되어 있다.
그리고, 상기 반도체층(44) 하부의 제 1 기판(40) 전면에는 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 덮는 게이트 절연막(45)이 형성되며, 상기 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)의 층간 사이에는 보호막(46)이 개재되어 보호막 홀을 구비하여 상기 보호막 홀을 통해 드레인 전극(42b)과 화소 전극(43)이 콘택된다.
상기 화소 전극(43)은 상기 보호막 홀을 포함한 보호막(46) 상에 형성된다.
여기서, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)은 제 2 기판(30)과, 상기 제 2 기판(30) 상부에 형성되어 비화소 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막트랜지스터 형성 영역)을 가리는 블랙 매트릭스층(31)과, 상기 블랙 매트릭스층(31)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 각 서브픽셀(sub-pixel)에 대응되어 형성된 R, G, B 컬러 필터층(32) 및 상기 컬러 필터층(32)을 포함한 제 2 기판(30) 전면에 형성된 공통 전극(34)으로 이루어진다.
상기 칼럼 스페이서(150)는 상기 공통 전극(34) 상에 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin) 또는 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin), 유기 절연막 등으로 도포한 후 이를 패터닝하여 복수개의 산 및/또는 골을 상측 부위에 구비하도록 형성된 것이다.
상술한 바와 같이, 각각 TFT 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)에서 어레이 공정을 완료한 후, 상기 TFT 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)의 최상부면에 각각 배향 물질을 인쇄한 후, 러빙처리를 하여 배향막을 형성하는 공정을 더 추가할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 제조 방법에 대해 살펴본다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서를 제조하는 방법을 나타낸 공정 단면도이며, 도 20은 도 19b의 공정에서 이용되는 마스크를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 컬럼 스페이서 제조 방법은 먼저, 도 19a와 같이, 기판 상에 블랙 매트릭스층(미도시), 컬러 필터층(미도시), 오버 코트층 또는 공통 전극(미도시)이 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)을 준비한다.
이어, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)의 전면에 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin, 201)를 전면 도포한다.
도 20과 같은, 투과부, 소정 부위에 차광부 및 상기 차광부 사이에 반투과부를 구비한 회절 노광 마스크(250)를 준비하여 도 19b와 같이, 상기 회절 노광 마스크(250)를 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 상부에 대응시킨다. 이 때, 상기 회절 노광 마스크(250)는 상기 파지티브 감광성 수지(201)에 바로 접하지 않고, 약 200㎛ 내외의 폭을 이격시키는 프록시메이트 형(proximate type)으로 노광을 수행하여, 노광 공정 전후 상기 회절 노광 마스크(250)에 파지티브 감광성 수지가 묻어나지 않게 한다.
이러한 회절 노광 마스크(250)는 석영 등의 기판 상부에 차광부에 대응되어 Cr 등의 차광성 물질이 증착되며, 반투과부에 대응되어 복수개의 슬릿이 형성되어 이루어진 것으로서, 상기 차광부 및 반투과부를 제외한 영역은 투광성을 가져 투과부로 정의한다.
상기 복수개의 슬릿이 형성된 반투과부는 광투과량을 조절하여 투과시킬 수 있는 영역으로, 상기 투과부에 투과되는 광량을 100%라 할 때, 상기 슬릿의 개수와 슬릿간 간격에 따라 광량을 0~100% 범위에서 조절하여 투과시킬 수 있다.
상기 회절 노광 마스크(250)는 가로, 세로가 동일한 정방형의 영역 내에 각각 정방형의 네 모서리 및 중심부에 차광부를 구비하고, 상기 정방형 내 상기 차광부들 내에 반투과부가 구비하고, 상기 정방형을 제외한 영역이 모두 투과부로 정의된다.
도 19c와 같이, 상기 회절 노광 마스크(250)를 이용하여 상기 파지티브 감광성 수지를 노광 및 현상하면, 현상 후, 상기 회절 노광 마스크(250)의 투과부에 대응되어 노광된 부위는 현상액에 의해 제거되며, 차광부에 대응되는 부위는 남아있으며, 나머지 반투과부에 대응되어서는 상기 차광부에 대응되어 남아있는 투과보다 작은 두께로 남아있다.
여기서, 상기 반투과부에 대응되는 부위가 상대적으로 차광부에 대응되는 부위에 작은 두께로 남는 이유는 상기 파지티브 감광성 수지가 파티티브 포토 레지스트(positive photo resist)의 특성을 가져, 노광된 부위가 제거되며, 차광 부위가 남아 있는 특성을 가지기 때문이다.
이어, 패터닝된 파지티브 감광성 수지를 포함한 컬러 필터 어레이 기판을 베이킹(baking)하여 투과부, 반투과부, 차광부에 대응되어 각 영역별 단차를 갖는 형상으로 패터닝된 파지티브 감광성 수지의 표면을 완만하게 라운딩시켜 상부측에 산과, 골이 복수개 구비된 칼럼 스페이서(150)를 형성한다.
한편, 이상에서는 회절 노광 마스크(250)를 구비하여 칼럼 스페이서(150)를 형성하는 패터닝 공정을 진행함을 설명하였는데, 상기 석영 등의 투명성 기판 상에 차광부에 대응하여서는 Cr 등의 차광 물질이 증착되고, 반투과부에 대응하여서는 광 투과량을 조절할 수 있는 하프 톤(half tone) 물질로 증착된 하프 톤 마스크를 이용하여 동일한 형상의 칼럼 스페이서(150)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 칼럼 스페이서(150)를 파지티브 감광성 수지로 형성한 이유는 상대적으로 네거티브 감광성 수지에 비해 투과부, 반투과부, 차광부를 복수개로 구분하는 미세한 패터닝이 용이하기 때문이다. 경우에 따라, 칼럼 스페이서의 산과 골이 크게 형성될 경우 네거티브 감광성 수지를 사용하여도 무방하다.
이러한 감광성 수지는 자체의 도포, 노광 및 현상으로 칼럼 스페이서가 형성되므로, 절연막으로 칼럼 스페이서를 형성함과 비교하여, 감광막을 증착하고 절연막을 식각하는 공정이 요구되지 않아, 공정이 단순화된다.
도 21은 도 19a 내지 도 19c의 공정으로 제조된 칼럼 스페이서의 상부 평면도이다.
도 19c 및 도 21과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하게 되면, 각각 컬러 필터 어레이 기판면(200)에 정방형의 접촉 형상을 가지 며, 그 상측 부위에서는 상기 정방형의 네 모서리 및 중심부에 대응되어 산(돌출된 형상)이 구비되며, 상기 정방형 내 산과 산 사이에는 골(오목한 형상)을 구비한다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서를 제조하는 방법을 나타낸 공정 단면도이며, 도 23은 도 22b의 공정에서 이용되는 마스크를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 컬럼 스페이서는 먼저, 도 22a와 같이, 기판 상에 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층, 오버 코트층 또는 공통 전극이 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)을 준비한다.
이어, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)의 전면에 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin, 202)를 전면 도포한다. 이러한 네거티브 감광성 수지(202)는 현상 후 노광된 부분이 남아있고, 노광되지 않은 부분이 제거되는 특성을 가진다.
도 23과 같이, 나머지 영역은 차광부이며, 선택적인 영역에 투과부가 구비되는 마스크(260)를 준비하여 도 22b와 같이, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 상부에 대응시킨다. 이 때, 상기 마스크(260)는 상기 네거티브 감광성 수지(260)에 바로 접하지 않고, 약 200㎛ 내외의 폭을 이격시키는 프록시메이트 형(proximate type)으로 노광을 수행하여, 노광 공정 전후 상기 마스크(260)에 네거티브 감광성 수지가 묻어나지 않게 한다.
이러한 마스크(260)는 석영 등의 기판 상부에 차광부에 대응되어 Cr 등의 차광성 물질이 증착되어 있는 형태로, 투과부와 투과부 사이의 이격 정도를 조절함으로써, 칼럼 스페이서를 이루는 산과 산 사이에 이격 거리를 조정한다. 여기서, 상기 마스크(260)의 투과부 내에서도 중심부와 가장자리에 각각 광투과량이 다른 하프 톤 물질을 형성하여 상기 투과부에 대응되어 상기 네거티브 감광성 수지(202)는 그라데이션(gradation) 효과(중심부와 가장자리가 각각 노광량이 다름)를 갖고 노광될 수 있다.
도 22c와 같이, 상기 마스크(260)를 이용하여 상기 네거티브 감광성 수지(202)를 노광 및 현상하면, 상기 마스크(260)의 차광부에 대응되는 부위는 노광되지 않아, 현상시 현상액에 의해 제거되며, 투과부에 대응되는 네거티브 감광성 수지 부위가 남아있다.
이어, 상술한 현상까지의 공정을 통해 단차를 갖도록 패터닝된 네거티브 감광성 수지를 베이킹하면, 상기 네거티브 감광성 수지의 표면이 흐름성을 갖고 완만하게 라운딩된 형상의 산이 복수개 구비된 칼럼 스페이서(152)가 제조된다.
이 경우, 도 22b의 공정 단계에서, 상기 투과부의 가장 자리에 비해 중심부에 광량이 많도록, 중심부와 가장 자리에 광 투과량 차이를 갖는 하프 톤 물질을 증착시킨 마스크(260)를 이용하여 노광을 진행하게 되면, 현상 후, 상기 네거티브 감광성 수지는 산의 정상으로부터 주변이 경사를 가진 형태로 패터닝된다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(152)는 기술된 네거티브 감광성 수지 외에 파지티브 감광성 수지로도 형성할 수 있다.
도 24a 및 도 24b는 도 22a 내지 도 22c의 공정으로 제조된 칼럼 스페이서의 사시도 및 상부 평면도이다.
도 24a 및 도 24b와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서(152)를 제조하게 되면, 각각 컬러 필터 어레이 기판(200)면 상의 소정의 정방형 영역 내의 네 모서리에 대응되어 서로 소정 간격 이격된 산(돌출된 형상)이 구비되어 형성된다.