KR101294692B1 - 기둥형상의 스페이서 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 갭 유지 및 눌림 방지를 위한 기둥형상의 스페이서(column spacer)를 포함하는 액정표시장치에 있어서, 갭(gap)유지를 위한 갭 스페이서의 특수한 형태 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 액정패널의 내부에 상기 갭 스페이서와 이와 맞닿는 돌기를 형성하는데, 상기 돌기와 닿는 면에 홈을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성은, 액정패널에 외력이 발생하였을 경우, 상기 갭 스페이서가 상기 돌기에 견고하게 고정될 수 있어, 상기 갭 스페이서와 상기 돌기 사이에 마찰이 발생하지 않는 장점이 있다.
따라서, 돌기와 갭 스페이서 간 마찰로 인해 발생했던 배향막 뜯김 불량을 방지할 수 있다.

Description

기둥형상의 스페이서 제조방법{Column spacer and a methode of fabricating of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ, Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 이를 참조로 도시한 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 갭 스페이서와 이에 대응하는 돌기의 맞물림 형태를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 갭 스페이서의 구조를 도시한 도면이고,
도 6a와 도 6b는 홈이 형성된 갭 스페이서를 제작하는 공정을 개략적인 순서로 도시한 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 8은 도 7의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여, 이를 참조로 도시한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 제 1 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제 3 실시예의 제 2 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 11a 내지 도 11h는 도 7의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 공정 단면도이고, 도 12a 내지 도 12h는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 공정 단면도이고,
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따른 듀얼 스페이서를 포함하는 컬러필터 기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
146 : 화소전극의 인출부 202 : 블랙 매트릭스
204a, 204b,204c : 컬러필터 208a : 갭 스페이서
208b : 눌림 스페이서
본 발명은 횡전계 방식 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 셀갭 유지 및 눌 림에 의한 얼룩방지 기능을 위한 컬럼 스페이서(column spacer)와, 이를 포함하는 액정표시장치의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 합착된 두 기판 사이에 충진된 액정의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 박형의 표시장치이다.
이하, 도면을 참조하여 액정표시장치의 일반적인 구성을 설명한다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터 기판(B1)과 어레이기판(B2)이 액정층(14)을 사이에 두고 합착된 상태로 제작된다.
상기 컬러필터 기판(B1)은, 다수의 화소 영역(P)이 정의된 투명한 제 1 기판(5)과, 상기 제 1 기판(5)의 일면에 상기 각 화소영역(P)마다 구성된 컬러필터(7a,7b,7c)와, 상기 컬러필터(7a,7b,7c)사이에 구성된 블랙 매트릭스(6)를 포함한다.
상기 어레이 기판(B2)은, 다수의 화소 영역(P)이 정의된 투명한 제 2 기판(22)과, 상기 제 2 기판(P)상에 상기 화소 영역(P)의 일 측과 이에 수직한 타 측마다 구성된 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)과, 상기 두 배선(12,24)의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극(30)과 액티브층(32)과 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
또한, 상기 화소 영역(P)에 위치하고 상기 드레인 전극(36)과 접촉하는 화소 전극(17)을 포함한다.
전술한 구성에서, 상기 액정층(14)은 상기 컬러필터기판(B1)과 어레이기 판(B2)사이에 위치하고 표면이 러빙 처리된 배향막(미도시)에 의해 초기 배열된다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 컬러필터 기판(B1)과 어레이 기판(B2)의 사이에는 두 기판 사이의 갭(gap)을 유지하기 위한 스페이서(미도시)가 다수개 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 화소 전극(17)과 공통 전극(18) 사이에 전압을 인가하게 되면 세로 방향으로 전기장이 발생하게 되며, 이 전기장에 의해 상기 액정(14)이 구동하게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 수직전계에 의한 구동은, 액정패널의 시야각 측면에서 광시야각을 구현하기 힘든 문제가 있다.
따라서, 이를 해결하기 위해 수평전계로 액정을 구동하는 방식이 제안되었다. 수평전계로 액정을 구동하게 되면 종래의 수직전계 모드에 비해 광시야각을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이때, 전계를 수평으로 구동하기 위해서는 상기 화소 전극과 공통 전극이 새로운 형태로 설계되어야 하며, 이와 같은 횡전계 방식의 어레이기판 구성을 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이다.(대향기판(컬러필터 기판)에 구성하는 스페이서를 표시함).
도시한 바와 같이, 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판(50)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(52)과, 이와 평행하게 이격된 제 1 및 제 2 공통 배선(56a,56b)이 구성된다.
이때, 상기 게이트 배선 및 공통 배선(52,56a,56b)과 교차하는 방향으로 데이터 배선(72)이 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 공통 배선(56a,56b)과 데이터 배선(72)이 교차하여 화소 영역(P)을 정의 한다.
상기 게이트 배선(52)과 데이터 배선(72)의 교차부에는 게이트 배선(52)의 일부인 게이트 전극(54)과, 상기 게이트 전극(54)의 상부에 위치하는 액티브층(60)과, 상기 액티브층(60)의 상부에 이격된 소스 전극(62)과 드레인 전극(64)으로 구성된 박막트랜지스터(T)가 위치한다.
상기 화소 영역(P)의 양측에는 상기 제 1 및 제 2 공통 배선(56a,56b)과 동일층 동일물질로 형성되고, 상기 화소 영역(P)의 양측에서 상기 두 배선(56a,56b)과 수직하게 각각 연결된 제 1 공통 전극(58)이 구성되고, 상기 화소 영역(P)의 중심 영역에는 상기 제 2 공통 배선(56b)과 접촉하면서 수직하게 연장된 막대 형상의 투명한 제 2 공통 전극(82)이 구성된다.
또한, 상기 제 2 공통 전극(82) 사이에 화소 전극(80)이 구성되며, 상기 화소 전극(80)은 상기 드레인 전극과(64)과 접촉하는 인출부(78)에서 연장된 투명한 막대 형상이다.
이때, 상기 제 1 공통 배선(56a)과 상부의 인출부(78)는 두 구성사이에 개재된 절연막과 함께, 보조 용량부(Cst)를 형성한다.
전술한 바와 같이 구성된, 횡전계 방식 어레이 기판의 설계패턴은 한 예에 불과하며 이때 특징적인 것은, 전술한 어레이기판(50)과 합착되는 상부 컬러필터 기판(미도시)에 상기 두 기판(50, 미도시)의 이격된 갭(gap)을 유지하기 위한 갭 스페이서(98a)와 눌림을 방지하기 위한 눌림 스페이서(98b)가 구성된다는 것이다.
상기 눌림 스페이서(98b)가 필요한 이유는, 액정패널에 외부로부터 가해지는 눌림에 의한 빛샘 불량을 방지하기 위해서이다.
좀더 상세히 설명하면, 액정패널은 외부로부터 눌림과 같은 외력이 가해질 경우 빛샘 불량이 발생하게 되며, 이러한 빛샘불량은 외력에 의해 상기 어레이기판(50)과 컬러필터 기판(미도시)간에 미끄러짐이 발생하여 액정패널의 휨이 발생하게 되는데서 그 원인이 있다.
즉, 액정패널의 휨 방향으로 어레이 기판(50)과 컬러필터 기판(미도시)의 러빙 방향이 평행이 되지 않게 되고 이로 인해, 기판 표면에 인접한 액정이 휜 방향으로 평행하게 배열하게 되어 전체적으로 초기상태와 다른 배열을 하게 된다.
이와 같은 경우에는, 액정의 배열이 초기 블랙상태(black state)를 유지하지 못하게 되어 액정층을 통과한 빛이 정상부위와 다른 위상차(retardation)를 겪으며 회전하게 되어 빛샘이 나타나게 된다.
위와 같은 이유로, 상기 갭 스페이서(98a)외에 눌림 스페이서(98b)가 필요하다.
상기 갭 스페이서(98a)는 두 기판의 이격된 갭을 유지하기 위한 기능을 하기 때문에, 상기 두 기판과 맞닿도록 구성되어야 하고, 상기 눌림 스페이서(98b)는 두 기판 중 어느 하나와는 이격된 거리를 두어야 한다.
이와 같은 경우, 상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서를 별도의 공정으로 제작하는 것 보다, 어레이 기판의 단차를 이용하는 편이 공정상 유리하다.
한편, 상기 스페이서(98a,98b)는 화소 영역에 위치하는 것 보다, 이를 피한 영역에 위치하도록 하는 것이 화질 면에서 유리하다. 따라서, 박막트랜지스터(T)가 위치한 영역과 게이트 배선(52)또는 공통 배선(56)이 위치한 영역의 단차를 이용하며 특히, 상기 박막트랜지스터(T)에 대응하여 갭 스페이서(98a)가 위치하도록 하고, 상기 게이트 배선 또는 공통 배선(52,56)에 대응하여 눌림 스페이서(98b)가 위치할 수 있다.
이하, 단면도를 참조하여, 상기 갭 스페이서 및 눌림 스페이서의 구성에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 이를 참고로 도시한 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치(10)는 앞서 설명한 어레이기판(50)과, 컬러필터(94a,94b,94c)와 블랙매트릭스(92)와 평탄화막 및 갭 스페이서(96,98a)와 눌림 스페이서(98b)가 구성된 컬러필터 기판(90)이 액정(미도시)을 사이에 두고 합착됨으로써 구성된다.
이때, 박막트랜지스터(T)가 형성된 영역과 배선(56a)이 위치한 영역 사이에 단차가 발생하게 되며, 따라서 앞서 언급한 바와 같이, 상기 갭 스페이서(98a)는 박막트랜지스터(T)에 대응하여 구성될 수 있고, 상기 눌림 스페이서(98b)는 상기 공통 배선 또는 게이트 배선(56a,52)에 대응하여 구성될 수 있다.
그러나, 도시한 바와 같이 상기 갭 스페이서(98a)는 게이트 배선(52)에 대응하여 구성되도록 설계하였고 대신, 상기 단차를 이용하기 위해 상기 박막트랜지스터(T)의 액티브층(60)과 소스 및 드레인 전극(62,64)을 형성하는 공정 중 같은 물질로 상기 게이트 배선(52)의 일부 상부에 반도체 패턴 및 소스.드레인 금속패턴(86a,86b)이 적층된 돌기(86)를 형성해 준다.
그런데, 전술한 종래의 구성에서는, 상기 액정패널에 외력이 가해질 경우, 상기 돌기(86)와 갭 스페이서(98a)간에 마찰이 발생하게 되고, 상기 돌기(86)의 상부에 위치한 배향막(미도시)의 뜯김이 발생하게 된다.
따라서, 종래에는 상기 배향막(미도시)의 뜯김에 의한 이물질의 영향으로 액정패널에 휘점불량이 발생하게 되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 배향막 뜯김을 방지하는 것을 제 1 목적으로 하고, 이를 위해 상기 스페이서의 새로운 형상 및 이를 위한 제조방법을 제안하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 기둥형상의 스페이서 형성방법 기판에 선행층을 형성하는 단계와; 상기 선행층의 상부에 평면적으로 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형태의 반투과부와, 반투과부의 둘레에 차단부가 구성된 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크의 상부로 빛을 조사하여 하부의 선행층을 노광하는 단계와; 상기 노광된 선행층을 현상하여, 기둥형상으로 구성되고 기둥의 끝단 면에 평면적으로 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형태의 홈을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 선행층은 감광특성(빛에 의해 화학적 특성이 변하는 성질)을 가진 고분자 수지층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는 다수의 화소 영역이 정의되고 이격되어 합착된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 상기 다수의 화소 영역에 대응하여 순차 구성된 적색과 녹색과 청색의 컬러필터와; 상기 컬러필터의 상부에 구성된 기둥 형상의 제 1 및 제 2 스페이서와; 상기 제 2 기판에 화소 영역마다 구성된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자와 연결된 화소 전극과, 이와 이격된 공통 전극과; 상기 제 2 기판의 임의의 영역에 구성된 돌기를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 스페이서는, 중심폭이 상하로 갈수록 좁아지는 형태이고 상기 돌기가 인입되는 홈을 포함하고, 상기 제 2 스페이서는 상기 제 1 스페이서 보다 낮은 높이로 구성되어 상기 제 2 기판과 이격영역이 발생되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는 다수의 화소 영역이 정의되고 이격되어 합착된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 상기 다수의 화소 영역에 대응하여 순차 구성되고, 적어도 하나는 낮은 높이로 구성된 적색,녹색,청색 컬러필터와; 상기 컬러필터의 상부에 구성된 기둥 형상의 제 1 및 제 2 스 페이서와; 상기 제 2 기판에 화소 영역마다 구성된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자와 연결된 화소 전극과, 이와 이격된 공통 전극과; 상기 화소 영역의 일 측과 타 측에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 제 2 기판의 임의의 영역에 구성된 돌기를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 스페이서는 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형태이며 상기 돌기가 인입되는 홈을 포함하고, 상기 제 2 스페이서는 상기 제 1 스페이서와 동일한 높이로 구성하되, 상기 낮은 높이로 구성된 컬러필터의 상부에 구성되어 상기 제 2 기판과 이격영역이 발생되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 상기 다수의 화소 영역에 대응하여 순차 구성된 적색,녹색,청색 컬러필터와; 상기 컬러필터의 상부에 구성된 기둥 형상의 제 1 및 제 2 스페이서와; 상기 제 2 기판에 화소 영역마다 구성된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자와 연결된 화소 전극과, 이와 이격된 공통 전극과; 상기 화소 영역의 일 측과 타 측에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 제 2 기판의 전면에 형성되고, 화소 영역의 임의의 위치에 구성된 식각홈을 포함하는 보호막과; 상기 제 2 기판의 임의의 위치에 구성된 돌기를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 스페이서는 상기 돌기가 인입되도록 끝단 면에 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형태의 홈을 포함하고, 상기 제 2 스페이서는 상기 제 1 스페이서와 동일한 높이로 구성하되, 상기 식각홈에 대응하는 위치에 구성되어 상기 제 2 기판과 이격영역이 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스위칭 소자는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 액티브층과, 오믹 콘택층과, 소스 전극과 드레인 전극으로 구성되고, 상기 돌기는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 액티브층과, 오믹 콘택층과, 소스 전극과 드레인 전극과 동일층 동일물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 컬러필터 기판 제조방법은 기판을 준비하는 단계와;
상기 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 화소 영역에 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 순차 형성하는 단계와; 상기 적,녹,청 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 스페이서 선행층을 형성하는 단계와; 상기 선행층에 상기 삼색의 컬러필터 중 적어도 두 개의 컬러필터에 대응하는 임의의 영역에 각각 제 1 영역과 제 2 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 영역에 대응하여 반투과부가 위치하고, 상기 제 2 영역에 대응하여 반투과와 차단부가 위치하고, 그 외의 영역에는 투과부가 위치하도록 구성한 마스크를, 상기 스페이서 선행층과 이격된 상부에 정렬하는 단계와; 상기 마스크의 상부로 빛을 조사하여, 하부의 감광층을 노광하고 현상하여 상기 제 1 영역에 기둥형상으로 구성되고 끝 단에 홈이 형성된 제 1 스페이서와, 상기 제 2 영역에 기둥형상으로 구성되고 상기 선행층 보다 낮은 높이로 패턴된 제 2 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 홈은 평면적으로 기둥형상의 끝 단면의 안쪽에 구성되고, 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 제조방법은 복수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판의 일면 에 상기 화소 영역의 일 측에 위치하도록 게이트 배선과, 이와 이격된 공통 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 공통 배선과 게이트 절연막을 사이에 두고 교차하여, 상기 화소 영역의 타 측에 위치하고, 하부에 길이 방향을 따라 양측으로 돌출된 반도체층과 그 상부의 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 또는 공통 배선의 상부에 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하고 반도체층과 금속패턴이 적층된 돌기를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소 영역으로 연장된 막대 형상의 투명한 화소 전극과, 이와 평행하게 이격된 공통 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 일면에 상기 화소 영역의 둘레에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 적색, 녹색, 청색 컬러필터를 순차 형성하는 단계와; 상기 적,녹,청 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 스페이서 선행층을 형성하는 단계와; 상기 선행층에 상기 삼색의 컬러필터 중 적어도 두 개의 컬러필터에 대응하는 임의의 영역에 각각 제 1 영역과 제 2 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 영역에 대응하여 반투과부가 위치하고, 상기 제 2 영역에 대응하여 반투과와 차단부가 위치하고, 그 외의 영역에는 투과부가 위치하도록 구성한 마스크를, 상기 스페이서 선행층과 이격된 상부에 정렬하는 단계와; 상기 제 1 영역에 기둥형상으로 구성되고 끝 단에 홈이 형성된 제 1 스페이서와, 상기 제 2 영역에 기둥형상으로 구성되고 상기 선행층 보다 낮은 높이로 패턴된 제 2 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 공통 배선은 상기 화소 영역의 하부와 상부에 위치한 제 1 공통 배선과 제 2 공통 배선을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 화소 영역의 양측에 상기 제 1 및 제 2 공통 배선을 연결하는 공통 전극을 더욱 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명의 제 1 실시예의 특징은, 상기 돌기와 닿는 면의 갭 스페이서에 홈을 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 갭 스페이서와 이에 대응하는 돌기의 맞물림 형태를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이기판(100)에 돌기(G)를 형성하고, 컬러필터 기판(200)에 갭 스페이서(208a)를 형성한다.
상기 어레이 기판(100)과 컬러 기판(200)을 합착하게 되면, 갭 스페이서(208a)의 홈(H)에 돌기(G)가 인입(引入)된 형상으로 위치하게 된다.
이때, 상기 돌기(208g)가 상기 갭 스페이서(208a)의 내부에 좌.우로 고정된다.
따라서, 액정패널에 외력이 발생하였을 경우, 상기 갭 스페이서(208a)는 돌기(G)에 고정되기 때문에 기존에 비해 마찰을 최소화 할 수 있으므로, 마찰에 의한 배향막 뜯김이 발생하지 않는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 돌기의 형태를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 스페이서 구조를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 위에서 보았을 경우, 갭 스페이서(208a)에 형성한 홈(H)은 위에서 보았을 경우(A), 중심에서 폭이 가장 넓고 상,하로 갈수로 폭이 좁아 지는 형상(이하, 럭비공형상)으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 홈(H)은 측면에서 보았을 경우(B) 윗면이 일직선인 사다리꼴 형태이고, 정면에서 보았을 경우(C) 보올(bowl)형태로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 홈(H)의 중심부에 돌기(도 4의 G)가 고정되면 외부로부터 외력이 발생했을 시 좌,우 뿐 아니라 상,하 로도 움직일 수 없게 되고 따라서, 상기 돌기(도 4의 G)와 스페이서(208a)사이에 마찰 운동이 거의 발생할 수 없게 된다.
전술한 바와 같은 형태의 스페이서는, 하프톤(halftone) 노광기술을 사용함으로써 제작하는 것이 가능하다.
이에 대해, 이하 공정도면을 참조하여 설명한다.
도 6a와 도 6b는 홈이 형성된 스페이서를 제작하는 공정을 개략적인 순서로 나타낸 공정 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(200)상에 감광성 수지(photosensitivity resin)를 두텁게 도포하여 선행층(PL)을 형성한다.(포지티브형 일 경우를 예를 들어 설명).
이때, 감광성 수지는 노광된 부분이 현상액에 의해 제거되는 포지티브 형(positive type)을 사용할 수도 있고, 노광된 부분이 남게 되는 네가티브 형(negative type)을 사용할 수 도 있다. 이는 공정특성에 따라 또는 공정여건에 따라 사용하면 된다.
상기 선행층(포지티브 특성, PL)이 형성된 기판(200)의 이격된 상부에 투과부(B1)와 차단부(B2)와 반투과부(half tone part, B3)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.
이때, 상기 반투과부(B3)는 마스크(M)에 반투명한 막을 증착하여 빛의 투과량을 조절한 것으로, 선행층(PL)을 표면으로부터 일부만 반응하도록 할 수 있다.
따라서, 상기 마스크(M)의 상부로부터 빛을 조사하여 하부의 선행층(PL)을 노광하고 현상하는 공정을 진행하게 되면, 상기 마스크(M)의 투과부(B1)에 대응한 부분은 완전히 노광되고, 상기 마스크(M)의 차단부(B2)에 대응한 부분은 노광되지 않으며, 상기 마스크(M)의 반투과부(B3)에 대응한 부분은 일부만이 노광되는 현상이 진행된다.
다음으로, 상기 노광공정이 완료된 후 현상공정을 진행하게 되면 도 6b에 도시한 바와 같이, 홈(H)이 형성된 기둥형상의 스페이서(208a)를 형성할 수 있다.
이상적으로는, 상기 마스크(M)의 반투과부(B3)에 대응한 부분이 직사각형 형상으로 반듯하게 현상되어야 하나, 빛의 회절특성에 의해 차단부(B2)와 근접한 부분에서 빛의 강도가 더 낮아지기 때문에 홈(H)의 중심에서 주변으로 갈수록 깊이가 낮아져 도시한 바와 같이, 보올(bowl)형상의 홈(H)이 형성된다.
바람직하게는 깊이가 일정한 홈(H)이 형성되는 것이다.
이때, 상기 홈(H)의 평면적인 형상은, 다양하게 형성될 수 있으며, 본 발명에 적용하기 위해서는 바람직하게는 중심에서 폭이 가장 넓고 상,하로 갈수로 폭이 좁아지는 형태인 것을 특징으로 한다.
전술한 형태의 스페이서의 적용예로서 이하, 제 2 실시예를 통해, 상기 스페이서와 돌기를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치의 구성및 제조방법을 설명한다.
-- 제 2 실시예 --
본 발명의 제 2 실시예는 앞서 제 1 실시예의 형태로 제작된 갭 스페이서를 포함하는 횡전계 방식 어레이기판의 구성 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이다.(갭 스페이서와 눌림 스페이서를 함께 나타낸 도면임)
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 다수의 화소(P)를 정의하고, 화소(P)의 일 측에 게이트 배선(102)과 이와 이격된 제 1 및 제 2 공통 배선(106a,106b)을 구성하고, 상기 게이트 배선 및 공통 배선(102,106a,106b)과 교차하는 데이터 배선(130)을 구성한다.
상기 제 1 및 제 2 공통 배선(106a,106b)과 데이터 배선(130)이 교차하여 화소 영역(P)을 정의 한다.
상기 게이트 배선(102)의 상부에는, 게이트 배선(102)의 일부를 게이트 전극(104)으로 하고, 상기 게이트 전극(104)의 상부에 액티브층(136)이 위치하고, 상기 액티브층(136)의 상부에는 이격된 소스 전극(132)과 드레인 전극(134)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
상기 화소 영역(P)에는, 화소 영역(P)의 양측에 위치하고 상기 제 1 및 제 2 공통 배선(106a,106b)과 동일층 동일물질로 구성하고, 상기 두 배선(106a,106b)과 과는 화소 영역(P)의 양측에 위치하여 각각 수직하게 연결된 제 1 공통 전극(108)과, 상기 제 2 공통 배선(106b)과 연결되어 화소 영역(P)으로 수직하게 연장된 막대 형상의 투명한 제 2 공통 전극(150)을 구성한다.
또한, 상기 제 2 투명한 공통 전극(150) 사이에 위치하고 이와는 이격되도록 하고, 상기 드레인 전극(134)과 접촉하는 인출부(146)에서 연장된 투명한 화소 전극(148)을 구성한다.
상기 게이트 배선(102)또는 공통 배선(106a)의 상부에 돌기(G)를 형성한다.
이때, 상기 제 1 공통 배선(106a)과 상부의 인출부(146)는 두 구성사이에 절연막이 개재되어 있어, 보조 용량부(Cst)를 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된, 횡전계 방식 어레이 기판은 한 예에 불과하며 이때 특징적인 것은, 상기 어레이기판(100)과 합착되는 상부 컬러필터 기판(미도시)에 상기 두 기판(100, 미도시)의 이격된 갭(gap)을 유지하기 위한 갭 스페이서(208a)와, 눌림을 방지하기 위한 눌림 스페이서(208b))를 구성하는 것이다.
이때, 상기 갭 스페이서(208a)는 상기 돌기(G)와 대응하도록 구성하고, 돌기(G)에 대응하는 부분에 홈(미도시)이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 단면도를 참조하여 전술한 구성을 상세히 설명한다.
도 8은 도 7의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여, 이를 참조로 도시한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치는 앞서 언급한 어레이 기판(B2)과, 컬러필터(204a,204b,204c)와 블랙매트릭스(202)와 갭 스페이서(208a)와 눌림 스페이서(208b)를 포함하는 컬러필터 기판(B1)을 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착하여 구성한다.
이때, 상기 어레이기판(B2)은 화소영역(P)마다 이를 구동하기 위한 스위칭 소자(T)를 근접하여 구성하고, 상기 화소 영역(P)에는 화소 전극(도 7의 148)과 공통 전극(도 7의 150)을 이격하여 구성한 형태이다.
상기 화소 영역(P)의 일 측과 타 측에는 상기 스위칭 소자(T)에 신호를 전달하는 게이트 배선(102)과 데이터 배선(130)을 구성한다.
이때, 상기 게이트 배선(102)의 상부에는 상기 박막트랜지스터(T)와 배선을 형성하는 공정과 동일한 공정에서 돌기(G)를 구성하며, 상기 돌기(G)에 대응하여 갭 스페이서(208a)가 위치하고, 상기 화소 영역(P)의 일 측 개구영역으로 사용하지 않는 부분에 대응하여 눌림 스페이서(208b)가 위치하도록 한다.
상기 돌기(G)와 맞닿는 상기 갭 스페이서(208b)의 맞닿는 면에는 홈(H)을 구성하는 것을 특징으로 하며, 상기 홈(H)은 상기 돌기(G)의 직경과 동일한 폭을 갖도록 구성하여, 상기 돌기가 홈(H)에 고정되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 돌기(G)의 고정 상태를 더욱 견고하게 하기 위해 바람직하게는, 상기 홈(H)의 내부 형태가 상기 돌기(G)의 일부 상부의 외형과 동일하여, 상기 돌기(G)의 상부 외형이 상기 홈(H)에 정확히 맞추어 지도록 구성하는 것이 좋다.
이때, 상기 돌기(G)는 상기 눌림 스페이서(208b)가 상기 어레이 기판(B2)과 이격공간을 확보하도록 하는 기능을 하게 되는데, 상기 돌기(G)가 상기 갭 스페이서(208a)의 내부로 인입되는 형상이기 때문에 상기 눌림 스페이서(208b)와 어레이 기판(B2)과의 이격공간이 원래의 설계와 맞지 하게 축소되는 경향을 보이게 된다.
따라서, 이를 해결하기 위해 앞서 언급한 바와 같이 홈(H)을 형성하기 위해 하프톤 노광기술(half tone 노광기술)을 이용하여, 상기 눌림 스페이서(208b)의 높이를 상기 갭 스페이서(208a)의 높이보다 작게 구성함으로써, 두 기판(B1,B2)을 합착하였을 경우, 상기 눌림 스페이서(208a)와 상기 어레이 기판(B1) 간의 이격공간을 확보할 수 있다.
전술한 예 외에도 이하, 제 3 실시예를 참조하여 상기 눌림 스페이서와 상기 어레이 기판간의 이격공간을 확보하기 위한 구성 및 방법을 설명한다.
-- 제 3 실시예 --
본 발명의 제 3 실시예는 상기 눌림 스페이서와 어레이기판 간의 이격 공간 확보를 위해 컬러필터의 단차를 이용하거나, 갭 스페이서에 대응하는 어레이기판의 절연막에 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 제 1 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(B1)과 어레이 기판(B2)이 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착하여 구성하는 구조에 있어, 상기 컬러필터 기판(B1)은 적색 청색 녹색의 안료를 감광성을 가지는 고분자 수지에 혼합하여 이를 도포하고 패턴 하는 형태로 적,녹,청 컬러필터(204a,204b,204c)를 제작하게 된다.
이때, 상기 각 안료마다 투과특성이 동일하지 않기 때문에, 상기 삼색의 휘도를 균일하게 하기 위해, 도시한 바와 같이 두께를 달리함으로서 빛의 투과도를 조절하는 것을 하나의 방법으로 사용하고 있다.
따라서, 도시한 바와 같이, 일반적으로 낮은 높이로 패턴되는 청색 컬러필터(204c)에 대응하는 부분에 눌림 스페이서(208b)를 구성하게 되면, 상기 갭 스페이서(208a)는 상기 홈(H) 부분에 돌기(G)가 맞닿아 견고하게 고정되는 반면, 상기 눌림 스페이서(208b)는 상기 어레이 기판(B2)과의 이격영역을 확보할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 컬러필터(204c)의 단차를 이용한 예외에, 어레이 기판의 단차를 이용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예의 제 2 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(B1)과 어레이 기판(B2)이 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착하여 구성하는 구조에 있어, 어레이 기판(B2)을 제작할 때는 최상부의 보호막(PAS)으로 무기 절연막과 유기 절연막을 사용할 수 있다.
상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성할 수 있고, 상기 유기 절연막은 벤조사이클로 부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 형성할 수 있다.
이때, 보통은 무기 절연막에 비해 유기 절연막이 두텁게 형성되며 이와 같은 경우, 유기 절연막을 표면으로부터 일부 식각하여 식각홈(EH)을 형성할 수 있다.
만일, 상기 보호막(PAS)이 무기 절연막이 라면 하부의 게이트 절연막(110) 까지 식각하여 상기 식각홈(EH)을 확보하는 방법을 사용하면 된다.
따라서, 상기 갭 스페이서(208a)는 상기 홈(H) 부분에 돌기(G)가 맞닿아 견고하게 고정되는 반면, 상기 눌림 스페이서(208b)는 상기 식각홈(EH)에 의해 어레이 기판(B2)과의 사이에 이격영역을 확보할 수 있게 된다.
이하, 공정도면을 참조하여, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 제조공정을 설명한다.
이하, 도 11a 내지 도 11h는 도 7의 도 7의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 공정 단면도이고, 도 12a 내지 도 12h는 도 7의 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 공정 단면도이다.
도 11a와 도 12a는 제 1 마스크 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)에 화소 영역(P)과 스위칭 영역(S)을 정의하고, 상기 화소 영역(P)과 스위칭 영역(S)이 정의된 기판(100)상에 도전성 금속을 증착하고 제 1 마스크공정으로 패턴하여, 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트 배선(102)과 게이트 배선(102)일부 또는 이에 돌출된 형상의 게이트 전극(104)을 형성한다. 동시에, 상기 게이트 배선(102)과 평행하게 이격된 공통 배선(106a,도 7의 106b)과 공통 전극(108)을 형성한다.
상기 도전성 금속으로 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스 텐(W), 몰리브덴(Mo),티타늄(Ti) 등을 들 수 있다.
상기 공통 배선(106a,도 7의 106b)과 공통 전극(108)은 다양하게 패턴 될 수 있으며, 본 발명에서는 상기 화소 영역(P)의 상,하부에 제 1 및 제 2 공통 배선(106a,도 7의 106b)을 형성하였고, 상기 제 1 및 제 2 공통배선(106a, 도 7의 106b)을 수직하게 연결하며, 상기 화소 영역(P)의 양측에 위치한 제 1 공통전극(108)을 형성 하였다.
상기 제 1 공통 배선(106a)은 보조 용량부(Cst)를 형성하기 위한 구성이고, 상기 제 2 공통 배선(도 7의 106b)은 이후 공정에서 형성하는 투명한 공통 전극(도 7의 150)과 접촉하여 공통신호를 전달하기 위한 구성이다.
이하, 도 11b 내지 도 11f와 도 12b 내지 도 12f는 제 2 마스크 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
도 11b와 도 12b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(102)과 공통 배선(106a, 도 7의 106b)과 제 1 공통전극(108)이 형성된 기판(100)의 전면에, 게이트 절연막(110)과 순수 비정질 실리콘층(112)과 불순물 비정질 실리콘층(114)과 도전성 금속층(116)을 적층하고, 상기 도전성 금속층(116)의 상부에 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 감광층(118)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(110)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNX)등의 무기 절연물질그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상을 증착하여 형성할 수 있고, 상기 도전성 금속층은 앞서 언급한 도전성 금속 그룹 중 선택하여 형성할 수 있고, 상기 비정질 실리콘층(112)과 불순물 비정질 실리콘층(114)은 각각 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)을 증착하여 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 감광층(118)의 이격된 상부에 투과부(B1)와 차단부(B2)와 반투과부(B3)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.
상기 마스크(M)의 반투과부(B3)에 해당하는 마스크(M)영역은 반투명막 이거나, 슬릿패턴(slit pattern)을 형성함으로써 구성할 수 있다.
이때, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하는 부분은 반투과부(B3)와 이를 중심으로 양측에 차단부(B1)가 위치하도록 하고, 상기 각 화소 영역(P)의 일 측 마다에 일정폭을 갖는 차단부(B1)가 위치하도록 하고, 상기 게이트 배선(102)또는 공통 배선(106a)에 랜덤하게 정의한 돌기 영역(D)에 대응하여 차단부(B1)가 위치하도록 한다.
다음으로, 상기 마스크(M)의 상부로 빛을 조사하여 하부의 감광층(118)을 노광하는 공정을 진행한다.
도 11c와 도 12c에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 단차진 형상의 제 1 감광패턴(120a)과, 상기 제 1 감광패턴(120a)에서 화소 영역(P)으로 연장된 제 2 감광패턴(120b)과, 상기 돌기 영역(D)에 대응하여 형성된 제 3 감광패턴(120c)이 형성된다.
상기 제 1 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)의 주변으로 도전성 금속층(116)이 노출된 상태가 된다.
상기 제 1 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)의 주변으로 노출된 도전성 금속층(116)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(114)과 순수 비정질 실리콘층(112)을 제거하는 식각공정을 진행한다.
상기 식각공정이 완료되면, 도 11d와 도 12d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)의 주변으로 게이트 절연막(110)이 노출된 상태가 된다.
전술한 식각공정을 통해, 상기 제 1 감광패턴(120a)의 하부에는 제 1 금속패턴(124)과 그 하부에 패턴된 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층이 적층된 제 1 반도체 패턴(122a)이 형성되고, 상기 제 2 감광패턴(120b)의 하부에는 상기 제 1 금속패턴(124)에서 화소 영역(P)의 일 측으로 연장된 데이터 배선(130)과 그 하부의 제 2 반도체 패턴(122b)이 형성된다.
동시에, 상기 제 3 감광패턴(120c)의 하부인 돌기 영역(D)에 제 3 반도체 패턴(122c)과 제 2 금속패턴(126)이 적층된 돌기(G)가 형성된다.
다음으로, 상기 제 1 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)을 표면으로부터 일부만 식각하는 애싱공정을 진행한다. 이와 같은 애싱공정은 상기 단차진 제 1 감광패턴(102a)중, 상기 게이트 전극(104)에 대응하여 높이가 낮은 부분을 제거하여 하부의 제 1 금속패턴(124)의 일부를 노출하기 위한 것이다.
도 11e와 도 12e에 도시한 바와 같이, 상기 애싱공정을 진행하면, 상기 게이트 전극(104)에 대응하는 부분의 제 1 감광패턴(120a)이 완전히 제거되어 하부의 제 1 금속패턴(124)의 중심영역이 노출된다.
또한, 도면으로 자세히 표현되지는 않았지만 상기 감광패턴(120a,120b,120c) 은 큐어링(curing)공정 중 중심으로부터 주변으로 경사진 상태가 되기 때문에, 상기 제 1 감광패턴(12a)의 다른 영역 및 제 2 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)이 상기 애싱공정을 통해 표면으로 일정 두께만큼 제거되는 동시에 두께가 낮은 주변부에 대응하는 부분의 제 1 및 제 2 금속패턴 (124,126)과 데이터 배선(130)이 노출된다.
상기 노출된 제 1 금속패턴(124)을 제거하는 공정을 진행하고, 그 하부의 제 1 반도체 패턴(122a)중 불순물 비정질 실리콘층(114)을 제거하여 하부의 순수 비정질 실리콘층(112)을 노출하는 공정을 진행한다.
이와 같이 하면 도 11f와 도 12f에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 이격된 소스 전극(132)과 드레인 전극(134)을 형성할 수 있고, 상기 두 전극(132,134)의 하부에 패턴된 불순물 비정질 실리콘층(114)은 저항성 접촉기능을 하는 오믹 콘택층(138)이 형성되고, 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(112)은 상기 두 전극(132,134) 사이에 채널(channel)의 역할을 하는 액티브층(136)으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 내지 제 3 감광패턴(120a,120b,120c)을 제거하는 공정을 진행한다.
도 11g와 도 12g는 제 3 마스크 공정을 나타낸 공정단면도로서, 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(132,134)과 데이터 배선(130)과 돌기(G)가 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물 질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호막(140)을 형성하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(134)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(142)과 상기 제 2 공통 배선(도 7의 106b)의 일부를 노출하는 공통 배선 콘택홀(미도시)을 형성한다.
이때, 앞서 설명한 도 10에서 처럼, 상기 게이트 배선(도 10의 102)과 근접한 화소 영역(P)의 일 측에 대응하여 식각홈(도 10의 EH)을 형성할 수 있다.
이와 같이 상기 식각홈(도 10의 EH)을 형성하게 되면, 눌림 스페이서(EG 10의 208b)와 어레이 기판(도 10의 B2)간의 이격공간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 11h와 도 12h는 제 4 마스크 공정을 나타낸 공정 단면도로서, 도시한 바와 같이, 상기 보호막(140)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(134)과 접촉하면서 상기 제 1 공통 배선(106a)과 평면적으로 겹쳐지는 형상으로 연장된 인출배선(146)과 상기 인출배선(146)에서 화소 영역으로 연장된 막대 형상의 화소 전극(148)을 형성한다.
동시에, 상기 공통배선 콘택홀(미도시)을 통해 제 2 공통배선(도 7의 106b)과 접촉하면서 화소 영역(P)으로 연장된 막대형상의 제 2 공통 전극(150)을 형성한다.
이때, 상기 제 2 공통 전극(150)중 앞서 제 1 마스크 공정에서 형성한 제 1 공통 전극(108)과 근접한 구성은 상기 제 1 공통 전극(108)과 일부 겹쳐지도록 구성한다.
이와 같은 경우, 화소 영역(P)의 양측에서 상기 제 1 및 제 2 공통 전 극(108,150)에 의해, 상기 데이터 배선(130)에 흐르는 신호가 화소에 미치는 영향을 차단할 수 있다.
이상과 같이, 전술한 4마스크 공정을 통해, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
이하, 전술한 바와 같이 제작된 어레이기판과 합착되는 컬러필터 기판의 제조공정을 설명한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따른 듀얼 스페이서를 포함하는 컬러필터 기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 13a에 도시한 바와 같이, 다수의 화소 영역이 정의된 기판(200)상에 크롬(Cr)또는 산화 크롬(CrO2)을 순차 증착하고 패턴하여, 상기 화소 영역(P)의 둘레에 블랙매트릭스(black matrix, 202)를 형성한다.
다음으로, 상기 화소 영역(P)에 대응하여 적색, 녹색, 청색 컬러필터(204a,204b,미도시)를 형성한다.
상기 컬러필터(204a,204b,미도시)는 보통 적색,녹색,청색의 감광성 컬러수지를 도포하고, 이를 화소영역(P)별로 패턴하여 적,녹,청색의 컬러필터가(204a,204b,미도시) 순차 대응되도록 형성한다.
도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터(204a,204b)가 형성된 기판(200)의 전면에 감광특성을 가지는 수지를 두텁게 도포하여 스페이서 선행층(PL)을 형성한다.
다음으로, 상기 선행층(PL)에 갭 영역(GA)과 눌림 영역(PA)을 정의한 후, 상기 눌림 영역(PA)은 전체가 반투과부(B3)에 대응하도록 하고, 상기 갭 영역(GA)은 양측에 차단부(B2)와, 차단부(B2)의 안쪽으로 반투과부(B3)가 위치하도록 한다.
이때, 상기 갭 영역(GA)의 반투과부(B3)는 평면적으로 보았을 경우, 중심에서 폭이 가장 넓고 상.하로 갈수로 좁게 구성되도록 한다.
다음으로, 상기 마스크(M)의 상부로부터 빛을 조사하여, 하부의 선행층(PL)을 노광하고 현상하는 공정을 진행한다.
이와 같이 하면, 상기 갭 영역(GA)과 눌림 영역(PA)에는 기둥형상의 갭스페이서(208a)와 눌림 스페이서(208b)가 형성된다.
이때, 상기 갭 스페이서(208a)의 끝단에 앞서 마스크(M)의 반투과부(B3)에 대응한 위치에 좌.우로 넓고 상.하로 갈수로 좁은 형상의 홈(H)이 형성되고, 상기 눌림 스페이서(208b)는 실제로 상기 갭 스페이서(208a)보다 낮은 높이로 형성된다.
이때, 상기 홈(H)내부의 단면이 일정하지 않고 중심으로 갈수록 깊게 형성되는 것은, 상기 차단부(B2)에 근접한 부분에서의 빛의 회절에 의한 것으로, 회절된 빛은 강도가 약해지는 경향을 보이기 때문에 갭 스페이서(208a)의 중심에서 바깥으로 갈수록 현상정도가 낮다.
따라서, 바람직하게는 상기 빛의 회절정도를 조절하여, 상기 홈(H)의 깊이가 일정한 것이 바람직하다.
상기 홈(H)의 형태가 평면적으로 중심과 상.하로 갈수록 그 폭이 줄어드는 형태이기 때문에, 앞서 언급한 어레이기판(200)의 돌기가 상기 홈(H)의 중심에 고 정된 상태에서 외부로부터 외력이 발생하여도 좌.우 뿐만 아니라 상.하로 이동하지 못하게 된다.
따라서, 돌기(도 8의 G)와 상기 갭 스페이서(208a)간 마찰이 발생하지 않거나 최소화 될 수 있어, 마찰에 의한 배향막 뜯김이 발생하지 않게 된다.
또한, 상기 눌림 스페이서(208b)는 상기 갭 스페이서(208a)에 비해 낮은 높이로 형성될 수 있기 때문에, 컬러필터 기판과 어레이기판을 합착 하였을 때, 어레이 기판과의 이격공간을 확보할 수 있다.
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치를 제작할 수 있으며, 앞서 언급한 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 본원 발명의 특징적인 구성들은 전술한 횡전계 방식의 액정표시장치 외에도 다수 방식의 액정표시장치에 응용할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제안한 바와 같은 홈이 형성된 기둥형상의 스페이서를 이용하면, 돌기와의 마찰이 발생하지 않기 때문에 돌기의 표면에 도포된 배향막의 뜯김이 발생하지 않아, 화질이 저하되지 않는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 다수의 화소 영역이 정의되고 이격되어 합착된 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판에 상기 다수의 화소 영역에 대응하여 순차 구성되며, 제 1 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터에 비해 두께가 낮은 제 2 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터와 두께가 동일하거나, 상기 제 2 컬러필터와 두께가 동일한 제 3 컬러필터와;
    상기 제 1 및 제 2 컬러필터의 상부에 구성된 기둥 형상의 제 1 및 제 2 스페이서와;
    상기 제 2 기판에 화소 영역마다 구성되며, 게이트전극과, 게이트절연막과, 액티브층과, 오믹 콘택층과, 소스 전극과 드레인 전극으로 구성되는 스위칭 소자와;
    상기 스위칭 소자와 연결된 화소 전극과, 이와 이격된 공통 전극과;
    상기 화소 영역의 일 측과 타 측에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 제 2 기판의 임의의 영역에 구성되며, 상기 게이트전극과, 상기 액티브층과, 상기 오믹 콘택층과, 상기 소스및 드레인전극 각각과 동일층에서 동일물질로 구성되는 다수의 층으로 이루어지는 돌기를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치에 있어서,
    상기 제 1 스페이서는 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형태이며 상기 돌기가 인입되는 홈을 포함하고, 상기 제 2 스페이서는 상기 제 1 스페이서와 동일한 높이로 구성하되, 상기 낮은 높이로 구성된 컬러필터의 상부에 구성되어 상기 제 2 기판과 이격영역이 발생되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    횡전계 방식 액정표시장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와;
    상기 화소 영역에 제 1 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터에 비해 두께가 낮은 제 2 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터와 두께가 동일하거나, 상기 제 2 컬러필터와 두께가 동일한 제 3 컬러필터를 순차 형성하는 단계와;
    상기 제 1 내지 제 3 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 스페이서 선행층을 형성하는 단계와;
    상기 선행층에 상기 제 1 및 제 2 컬러필터에 대응하는 임의의 영역에 각각 제 1 영역과 제 2 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 영역에 대응하여 반투과부가 위치하고, 상기 제 2 영역에 대응하여 반투과부와 차단부가 위치하고, 그 외의 영역에는 투과부가 위치하도록 구성한 마스크를, 상기 스페이서 선행층과 이격된 상부에 정렬하는 단계와;
    상기 마스크의 상부로 빛을 조사하여, 하부의 감광층을 노광하고 현상하여 상기 제 1 영역에 기둥형상으로 구성되고 끝단에 홈이 형성된 제 1 스페이서와, 상기 제 2 영역에 기둥형상으로 구성되고 상기 선행층 보다 낮은 높이로 패턴된 제 2 스페이서를 형성하는 단계
    를 포함하는 컬러필터 기판 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 홈은 평면적으로 기둥형상의 끝 단면의 안쪽에 구성되고, 중심폭이 상.하로 갈수록 좁아지는 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  10. 복수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 일면에 상기 화소 영역의 일 측에 위치하도록 게이트 배선과, 이와 이격된 공통 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 및 공통 배선과 게이트 절연막을 사이에 두고 교차하여, 상기 화소 영역의 타 측에 위치하고, 하부에 길이 방향을 따라 양측으로 돌출된 반도체층과 그 상부의 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 또는 공통 배선의 상부에 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하고 반도체층과 금속패턴이 적층된 돌기를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소 영역으로 연장된 막대 형상의 투명한 화소 전극과, 이와 평행하게 이격된 공통 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 상기 화소 영역의 둘레에 대응하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 제 1 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터에 비해 두께가 낮은 제 2 컬러필터와, 상기 제 1 컬러필터와 두께가 동일하거나, 상기 제 2 컬러필터와 두께가 동일한 제 3 컬러필터를 순차 형성하는 단계와;
    상기 제 1 내지 제 3 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 스페이서 선행층을 형성하는 단계와;
    상기 선행층에 상기 제 1 및 제 2 컬러필터에 대응하는 임의의 영역에 각각 제 1 영역과 제 2 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 영역에 대응하여 반투과부가 위치하고, 상기 제 2 영역에 대응하여 반투과와 차단부가 위치하고, 그 외의 영역에는 투과부가 위치하도록 구성한 마스크를, 상기 스페이서 선행층과 이격된 상부에 정렬하는 단계와;
    상기 제 1 영역에 기둥형상으로 구성되고 끝단에 홈이 형성된 제 1 스페이서와, 상기 제 2 영역에 기둥형상으로 구성되고 상기 선행층 보다 낮은 높이로 패턴된 제 2 스페이서를 형성하는 단계
    를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공통 배선은 상기 화소 영역의 하부와 상부에 위치한 제 1 공통 배선과 제 2 공통 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 액정표시장치 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 화소 영역의 양측에 상기 제 1 및 제 2 공통 배선을 연결하는 공통 전극을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계 방식 액정표시장치 제조방법.
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