KR101350671B1 - 액정표시장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 상기 액정표시장치는 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판상에 위치하며, 상기 차단영역에 요부(凹)가 형성된 컬러필터층과, 상기 요부의 내부에 형성된 제 1 스페이서를 포함함으로써, 상기 요부의 깊이만큼 액정 마진폭을 증대시킴으로써, 중력 불량, 터치 불량 및 눌림 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
액정 마진, 중력 불량, 터치 불량, 눌림 불량, 제 1 스페이서, 제 2 스페이서, 액정표시장치

Description

액정표시장치 및 이의 제조 방법{liquid crystal display device and method for fabricating the same}
도 1은 종래의 액정표시장치를 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 도시한 공정도들이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100, 400 : 제 1 기판 110. 410 : 블랙매트릭스 패턴
120, 420 : 컬러필터 패턴 130, 430 : 컬러필터층
140, 440 : 오버코트층 151, 451 : 제 1 스페이서
152, 452 : 제 2 스페이서 200 : 제 2 기판
202 : 게이트 배선 216 : 데이터 배선
230 : 돌기부 300, 500: 액정층
Tr : 박막트랜지스터 P1, P2 : 요부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 중력불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날, 액정표시장치는 고 해상도 및 저 전력소비와 같은 고품질화를 실현하기 위한 연구뿐만 아니라, 공정을 단순화시켜, 생산성을 극대화시킴으로써, 가격 경쟁력을 키우기 위한 많은 노력을 하고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 기본적으로 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 서로 대향하게 배치하고, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다. 이때, 상기 액정표시장치는 상기 두 전극에 각각 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해, 상기 액정의 배열을 다르게 하고, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치를 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 서로 일정간격을 가지며 배치된 제 1, 제 2 기판(10, 20)과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 이때, 상기 제 1 기판(10)에는 다수의 배선, 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성되어 있으며, 상기 제 2 기판(20)에는 컬러필터 패턴, 블랙매트릭스 패턴, 공통전극이 형성되어 있다. 또, 상기 제 2 기판(20)에는 제 1, 제 2 컬럼스페이서(31, 32)가 형성되어 있다.
상기 제 1 컬럼스페이서(31)는 상기 제 1 기판(10)에 형성된 돌기부(21)에 접촉하여 형성하고, 상기 제 2 컬럼스페이서(32)는 상기 제 1 기판(10)과 일정 간격을 가지며, 이격되어 형성된다. 상기 돌기부는 상기 배선, 상기 박막트랜지스터에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)는 상기 제 1 기판(10)과 상기 제 2 기판(20)간의 셀갭을 유지하는 역할을 한다. 이때, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)를 상기 돌기부(21)에 일부분 접촉하도록 형성하여, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)와 상기 제 1 기판(10)간의 접촉에 의한 마찰력을 줄여, 터치 불량이 발생하는 것을 방지한다. 여기서, 터치불량이란, 상기 액정표시장치의 화면을 문지를 경우, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)와 상기 제 1 기판(10)간의 마찰력에 크기 때문에, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)들 사이의 액정은 원 상태로 쉽게 돌아오지 못하여, 한참 동안 얼룩이 발생하는 것을 말한다. 이는 상기 액정이 미충진되었을 경우에, 그 문제가 더 심화된다.
이때, 상기 제 2 컬럼스페이서(32)는 눌림 불량을 방지하는 역할을 한다. 여 기서, 눌림불량이란, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)를 부분적으로 형성하기 때문에, 상기 제 1 컬럼스페이서(31)가 형성되지 않은 영역에 힘을 가했을 경우, 기판이 쉽게 휘거나, 셀갭이 무너진 상태를 유지하는 것을 말한다.
또, 상기 제 2 컬럼스페이서(32)를 상기 제 1 기판(10)과 일정간격을 가지도록 형성하여, 중력불량이 발생하는 것을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 이는 상기 제 2 스페이서(20)와 상기 제 1 기판(10)사이의 이격된 공간 즉, 액정 마진폭으로 으로 액정을 유동시켜 중력불량이 발생하는 것을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 여기서, 중력불량이란 상기 제 1 기판(10)과 상기 제 2 기판(20)사이에 개재된 액정이 과다하게 충진될 경우, 액정이 중력방향으로 흘러 한 지점으로 액정이 몰리는 현상을 말하는 것이다.
즉, 상기 액정 마진폭을 증가시킴으로써, 액정이 과충진되거나 미충진되는 것을 방지하여, 상술한 터치불량, 눌림불량 및 중력불량이 발생하는 것을 감소시킬수 있다. 그러나, 상기 액정 마진폭 즉, 상기 제 2 컬럼스페이서(32)와 상기 제 1 기판(10)의 이격공간을 확보하는데 한계가 있다. 이는 상기 제 2 컬럼스페이서(32)와 상기 제 1 기판(10)간의 이격공간은 상기 돌기부(21)의 높이에 의해 결정되는바, 상기 돌기부(21)의 높이는 상기 배선 또는 상기 박막트랜지스터의 높이는 이미 결정되어 있기 때문이다. 이로써, 상기와 같은 중력불량을 해소하는 만큼의 액정 마진폭을 얻기가 힘들어, 중력 불량이 발생하는 것을 어느 정도 감소시킬 수 있으나, 완전하게 방지할 수 없다.
또, 이를 해결하기 위해 상기 돌기부(21)를 별도로 형성하여 그 높이를 증가시킬 수 있으나, 상기 돌기부(21)는 유기막으로 형성되는바, 설계자가 원하는 형태로 형성되지 않기 때문에 충진되는 액정량을 제어하기 힘들다. 이로써, 상기 돌기부(21)에 의해 오히려 액정이 과충진되거나 미충진되어, 상술한 터치불량, 눌림불량 및 중력불량을 일으킬 수 있다.
또한, 상술한 터치불량, 눌림불량 및 중력불량은 횡전계 액정표시장치에 있어서, 그 문제는 더욱 심화된다. 이는, 상기 횡전계 액정표시장치는 화소영역에 서로 교번하여 배치되는 화소전극과 공통전극을 다수개 형성됨에 따라, 액정 마진폭이 더욱 감소하기 때문이다.
본 발명은 액정 마진폭을 증가시켜, 터치불량, 눌림불량 및 중력불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 액정표시장치를 제공한다. 상기 액정표시장치는 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판; 상기 제 1 기판상에 위치하며, 상기 차단 영역에 요부(凹)가 형성된 컬러필터층; 및 상기 요부의 내부에 형성된 제 1 스페이서를 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 액정표시장치 의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 차단영역에 대응되어 위치하는 요부(凹)를 구비하는 컬러필터층을 상기 제 1 기판상에 형성하는 단계; 및 상기 요부의 내부에 제 1 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 의한 액정표시장치의 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또, 본 발명의 실시예들을 횡전계 액정표시장치에 한정하여 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예들은 TN 모드 액정표시장치, STN 모드 액정표시장치, 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 등 여러 형태의 액정표시장치에 적용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다. 도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평면도이고, 도 2b는 도 2a를 Ｉ-Ｉ'로 취한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 액정표시장치는 일정 셀갭을 유지하며, 대향하게 배치된 제 1, 제 2 기판(100, 200)과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정 층(300)을 포함한다. 상기 제 1 기판(100)에는 제 1 스페이서(151)와 제 2 스페이서(152)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 제 2 기판(200)과 일정간격을 가지도록 형성되고, 상기 제 2 스페이서(152)는 상기 제 2 기판(200)과 접촉하여 형성된다. 이로써, 상기 제 2 스페이서(152)는 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 셀갭을 일정하게 유지하는 역할을 수행하며, 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)으로 가해진 힘, 즉 눌림으로부터 발생하는 셀갭이 무너지는 것을 방지하는 역할을 한다. 이때, 상기 제 2 스페이서(152)와 상기 제 2 기판(200)간의 이격된 간격을 증가시킴으로써, 액정 마진폭을 증가시킬 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 기판(100)은 투과영역(A)과 차단영역(B)으로 구분된다. 여기서, 상기 제 1 기판(100)상에 상기 차단영역(B)에 대응된 영역에 형성된 블랙매트릭스 패턴(110)과, 상기 투과영역(A)에 대응된 영역에 형성된 컬러필터 패턴(120)으로 구성된 컬러필터층(130)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 컬러필터 패턴(120)은 상기 블랙매트릭스 패턴(110)상에 일부 중첩되어 형성될 수 있는 것으로, 상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 컬러필터 패턴(120)의 중첩영역은 서로 다른 색상을 구현하며 인접하여 위치하는 두 화소간의 경계이거나, 같은 색상을 구현하며 인접하여 위치하는 두 화소간의 경계일 수 있다. 이때, 같은 색상을 구현하며 인접하여 위치하는 두 화소상에 형성된 컬러필터 패턴(120)은 서로 연장하도록 형성할 수 있다.
상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 컬러필터 패턴(120)이 중첩되고, 상기 차단 영역(B)에 대응된 컬러필터층(130)에 요부(凹;P1)가 형성되어 있다. 즉, 상기 차단 영역(B)에 대응된 컬러필터 패턴(120)에 요부(P1)가 형성되어 있다. 상기 요부(P1)는 상기 액정표시장치의 세 화소영역 중 적어도 하나의 화소영역에 대응되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 요부(P1)는 상기 블랙매트릭스 패턴(110)을 노출하도록 형성되거나, 상기 컬러필터 패턴(120)이 단차를 가지도록 일부 식각되어 형성될 수 있다.
상기 컬러필터 패턴(120)을 포함하는 제 1 기판(100) 전면에 오버코트층(140)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 오버코트층(140)은 상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 컬러필터 패턴(120)간의 단차를 극복하기 위해 형성되나, 상기 컬러필터 패턴(120)에 형성된 요부(P1)를 완전하게 평탄화시키지 않는다. 즉, 상기 오버코트층(140)은 상기 컬러필터 패턴(120)에 형성된 요부(凹)의 형태를 가지도록 형성된다.
상기 차단 영역(B)에 대응된 상기 오버코트층(140)상에 제 1, 제 2 스페이서(151, 152)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 컬러필터 패턴(120)에 형성된 요부(P1)의 내부에 대응된 상기 오버코트층(140)상에 형성되고, 상기 제 2 스페이서(152)는 상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 컬러필터 패턴(120)이 중첩된 영역에 대응된 오버코트층(140)상에 위치할 수 있다.
이때, 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)의 두께는 동일하게 형성되나, 상기 제 1 스페이서(151)가 상기 요부(凹)의 내부에 형성되는바 상기 제 1 기판(100)을 기준으로 볼 때, 상기 제 1 스페이서(151)의 상부면은 상기 제 2 스페이서(152)의 상부면보다 낮게 형성하게 된다. 즉, 상기 제 1 기판(100)을 기준으로 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 제 2 스페이서(152)의 높이보다 작게 형성된다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)간의 높이 차이는 상기 요부(P1)의 깊이에 따라 조절될 수 있다.
상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)의 차단 영역(B)에 대응되어 위치하는 다수의 배선과 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 자세하게, 상기 제 2 기판(200)상에 서로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 배선(202)과 데이터 배선(216)이 형성되어 있다. 또, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 게이트 배선(202)과 이격되어 위치하는 공통배선이 더 형성되어 있을 수 있다. 이때, 상기 공통배선은 상기 화소영역을 가로질러 형성될 경우, 상기 제 1 기판(100)의 투과영역(A)에 대응되어 위치할 수 있다.
상기 화소영역에는 적어도 하나의 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 즉, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(202)이 분기되어 형성된 게이트 전극(201)과, 상기 게이트 전극(201)을 포함하는 제 2 기판 전면에 형성된 게이트 절연막(210), 상기 게이트 전극(201)에 대응된 상기 게이트 절연막(210)상에 형성된 반도체층(203)과, 상기 반도체층(203)의 양 단부상에 각각 형성된 소스/드레인 전극(212a, 212b)을 포함한다.
상기 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 상기 게이트 절연막(210)상에 보호막(220)이 형성되어 있다. 상기 보호막(220)상에 상기 데이터 배선(216)이 위치하게 된다. 또, 상기 게이트 배선(200)에 대응된 상기 보호막(220)상에 돌기부(230) 가 더 형성될 수 있다.
이로써, 상기 제 1 기판(100)에 형성된 돌기부(230)와 상기 제 2 스페이서(512)는 서로 접촉하도록 형성하여, 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200)간의 셀갭을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이때, 상기 돌기부(230)는 상기 제 2 스페이서(512)와 접촉면적을 줄이도록 형성하여, 상기 제 2 스페이서(512)와 상기 제 2 기판(200)간의 마찰력을 줄여, 터치 불량이 발생하는 것을 방지한다.
상기 제 2 스페이서(512)는 상기 돌기부(230)에 접촉하여 형성되고, 상기 제 1 스페이서(511)는 상기 제 2 기판(200)과 일정 간격을 가진채로 형성된다. 이때, 상기 제 1 스페이서(151)가 상기 컬러필터 패턴(120)에 형성된 요부(P)에 형성됨에 따라, 상기 제 1 기판(100)을 기준으로 상기 제 2 스페이서(152)가 상기 제 1 스페이서(151)보다 높게 형성되므로, 상기 제 2 스페이서(152)가 상기 제 2 기판(200)과 접촉하게 되면, 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 제 2 기판(200)과 일정 간격을 가지게 형성된다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 기판(200)과의 이격간격은 상기 요부(P)의 깊이에 따라 달라질 수 있다.
즉, 상기 제 1 스페이서(151)는 상기 제 2 기판(200)과의 이격간격을 증가시킴으로써, 액정 마진폭을 증대시킬 수 있다.
이로써, 상기 액정을 충진하는 양을 한정하는 범위가 커짐으로써, 상기 액정표시장치를 제조하는 수율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 액정이 과충진되거나 미충진되어 발생하는 중력불량, 터치불량 및 눌림불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 도면상에 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)는 상기 제 2 기판(200)에 형성된 게이트 배선(202)에 대응되어 형성하였으나, 이에 한정되지 아니하고 상기 데이터 배선(216) 또는 박막트랜지스터(Tr)에 대응되어 형성할 수 있다. 또, 본 발명의 실시에에서 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)의 갯수에 대해 한정하지 아니하며, 상기 액정표시장치의 모델에 따라 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)의 갯수 및 위치는 변경하여 적용할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정도들이다. 여기서, 도 2a는 도 3a 내지 도 3e에 도시한 공정도를 이용하여 완성된 액정표시장치의 평면도로서, 상기 제조방법은 도 2a와 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 기술한다.
도 3a를 참조하면, 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판(100)을 제공한다.
상기 제 1 기판(100)상에 블랙수지를 도포한 뒤 패터닝하여, 상기 제 1 기판(100)의 차단영역에 대응되는 위치에 블랙매트릭스 패턴(110)을 형성한다.
상기 블랙매트릭스 패턴(110)을 포함하는 제 1 기판(100)상에 제 1 색상을 구현하는 컬러필터 형성 수지를 도포한 뒤, 노광 및 현상공정을 거쳐, 적어도 하나의 화소영역 또는 서로 이웃한 화소영역에 해당하고, 상기 투광영역에 대응되는 제 1 기판(100)상에 제 1 컬러필터 패턴(120a)을 형성한다. 이후, 상기 블랙매트릭스 패턴(110) 및 상기 제 1 컬러필터 패턴(120a)을 포함하는 상기 제 1 기판(100)상에 제 2 색상을 구현하는 컬러필터 형성 수지를 도포한 뒤, 노광 및 현상공정을 거쳐, 상기 제 1 컬러필터가 형성되지 않은 적어도 하나의 화소영역 또는 서로 이웃한 화소영역에 해당하고, 상기 투광영역에 대응되는 제 1 기판(100)상에 제 2 컬러필터 패턴(120b)을 형성한다.
도 3b를 참조하면, 상기 블랙매트릭스 패턴(110), 상기 제 1, 제 2 컬러필터 패턴(120a, 120b)을 포함하는 상기 제 1 기판(100)상에 제 3 색상을 구현하는 컬러필터 형성 수지를 도포한 뒤, 노광 및 현상공정을 거쳐, 상기 제 1, 제 2 컬러필터 패턴(120a, 120b)이 형성되지 않은 화소영역에 해당되고, 상기 투과영역에 대응된 제 1 기판(100)상에 제 3 컬러필터 패턴(120c)을 형성한다. 이와 동시에 상기 제 3 컬러필터 패턴(120c)에 요부(P1)를 형성한다.
상기 요부(P1)는 상기 차단영역에 대응되어 형성되는 것으로, 상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 제 3 컬러필터 패턴(120c)이 중첩되는 영역에 형성된다. 여기서, 상기 요부(P1)를 형성하기 위한 마스크를 이용하여 상기 요부(P1)의 깊이를 조절하여, 후술 공정에서 제조되는 제 1 스페이서(251)의 높이를 제어할 수 있다. 즉, 상기 요부(P1)를 상기 블랙매트릭스 패턴(110)이 노출하도록 형성할 경우에는 투과마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 거친다. 또는, 상기 요부(P1)를 상기 제 3 컬러필터 패턴(120c)이 잔류하도록 형성할 경우에는 반투과 마스크, 즉 회절 마스크 또는 하프톤 마스크 중 어느 하나를 이용한 노광 및 현상 공정을 거쳐 형성할 수 있다.
이로써, 상기 제 1 기판(100)상에 블랙매트릭스 패턴(110)과 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층(130)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 컬러필터 패턴은 서로 다른 색상을 구현하는 제 1, 제 2, 제 3 컬러필터 패턴(120a, 120b, 120c)을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터층(130)에는 요부(P1)이 형성되어 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에서, 상기 요부(P1)를 상기 제 3 컬러필터 패턴(120c)에 형성하는 것으로 설명하였으나, 상기 요부(P1)는 상기 제 1, 제 2, 제 3 컬러필터(120a, 120b, 120c) 중 적어도 어느 하나에 형성할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 컬러필터층(130)상에 상기 블랙매트릭스 패턴(110)과 상기 컬러필터 패턴간의 단차를 극복하기 위한 오버코트층(140)을 형성한다. 이때, 상기 오버코트층(140)은 상기 요부(P1)의 형태를 유지할 수 있을 정도의 두께로 형성한다.
이후, 상기 오버코트층(140)상에 감광성 수지막을 형성한 뒤, 노광 및 현상 공정을 거쳐, 상기 요부(P1)의 내부에 대응된 상기 오버코트층(140)상에 위치하는 제 1 컬럼스페이서(151)와, 상기 차단영역에 대응되어 위치하는 상기 제 1 컬러필터 패턴(120a) 또는 상기 제 2 컬러필터 패턴(120b)상에 제 2 스페이서(152)를 형성한다. 이로써, 상기 제 1 기판(100)에 대해 높이가 다른 제 1, 제 2 스페이서(151, 152)를 형성할 수 있다.
한편, 도 3d를 참조하면, 다수의 배선과 박막트랜지스터가 형성된 제 2 기판(200)을 제공한다.
자세하게, 상기 제 2 기판(200)상에 제 1 도전물질을 증착한 뒤, 패터닝하여 게이트 배선(202), 상기 게이트 배선(202)과 연결된 게이트 전극(201)과, 상기 게이트 배선(202)과 대응된 공통 배선(도면에는 도시하지 않음.)을 형성한다. 여기서, 상기 제 1 도전물질은 스퍼터링법에 의해 증착될 수 있다.
여기서, 상기 공통 배선과 연결되며, 다수개로 분활된 공통전극을 더 형성할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 도전물질은 Mo, Cu, MoW, MoTa, MoNb, Cr, W 및 AlNd으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 게이트 전극(201)을 포함하는 제 2 기판(200) 전면에 걸쳐 게이트 절연막(210)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(210)은 화학기상증착법을 통해 형성된 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 또는 이들의 적층막일 수 있다.
상기 게이트 전극(201)에 대응된 상기 게이트 절연막(210)상에 반도체층(203)을 형성한다. 상기 반도체층(203)은 활성층(203a)과 오믹콘텍층(203b)으로 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 활성층(203a)은 비정질 실리콘으로 형성되어 있으며, 상기 오믹 콘텍층(203b)은 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
또, 상기 게이트 절연막(210)상에 상기 게이트 배선(202)과 교차되는 데이터 배선(216)과, 상기 반도체층(203) 양 단부상에 각각 위치하는 소스/드레인 전극(212a, 212b)을 형성한다. 여기서, 상기 반도체층(203)과 상기 소스/드레인 전극(212a, 212b)은 동일한 마스크를 이용하여 형성할 수 있다. 이로인하여, 상기 데이터 배선(216) 하부에 상기 반도체층(203)이 위치할 수 있다.
이로써, 상기 기판(200) 상에 화소영역을 정의하는 상기 게이트 배선(202)과 상기 데이터 배선(216)이 형성되어 있으며, 상기 화소영역에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다.
상기 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 상기 게이트 절연막(210)상에 보호막(220)을 형성한다. 상기 보호막(220)은 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 또는 이들의 적층막 중 어느 하나일 수 있다. 이때, 상기 보호막(220)은 화학기상증착법을 통해 형성할 수 있다.
상기 보호막(220)에 상기 드레인 전극(212b)과 전기적으로 연결된 화소전극(225)을 형성한다. 여기서, 상기 화소전극(225)은 서로 연결되어 있으며, 다수개로 분할되도록 형성할 수 있다. 이때, 상기 다수개로 분할된 각 화소전극(225)은 상기 공통전극과 교번하여 배치하도록 형성할 수 있다. 이로써, 상기 화소전극(225)과 상기 공통전극에 각각 전압을 걸어주어 형성된 횡전계의 전기장에 의해 액정은 구동된다.
또, 상기 게이트 배선(202)에 대응된 상기 보호막(220)상에 셀갭을 유지하기 위한 돌기부(230)를 더 형성한다.
도 3e를 참조하면, 상기 게이트 배선(202), 상기 데이터 배선(216), 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 제 2 기판(200)상에 액정을 적하한다. 한편, 상기 제 1 기판(100)의 외곽부에는 실란트 패턴을 형성한다. 이후, 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200)을 합착한다. 여기서, 상기 제 1 기판(100)의 차단영역과, 상기 제 2 기판(200)의 상기 게이트 배선(202), 상기 데이터 배선(216), 상기 박막트랜 지스터(Tr)가 대응하도록 배치하며, 상기 제 2 기판(200)에 형성된 돌기부(230)와 상기 제 2 스페이서(512)는 서로 접촉하도록 한다.
도면상에 상기 제 1 스페이서(151)와 상기 제 2 스페이서(152)는 상기 제 2 기판(200)에 형성된 게이트 배선(202)에 대응되어 위치하였으나, 이에 한정되지 아니하고 상기 데이터 배선(216) 또는 박막트랜지스터(Tr)에 대응되어 형성할 수 있다.
이때, 상기 제 1 스페이서(501)과 상기 제 2 기판(200)간에는 일정한 이격공간 즉, 액정마진폭을 가지게 된다. 상기 액정마진폭은 상기 제 1 스페이서(501)를 상기 요부(P1)내부에 형성함으로써, 더 증가시킬 수 있다.
이로써, 상기 액정을 적하하는 양의 오차가 커짐에 따라, 상기 액정표시장치를 제조하는 수율을 향상시킬 수 있다. 또, 액정의 과충진 또는 미충진에 의한 불량을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위해 도시한 도 2a와 동일하므로, 도 4 및 도 2a를 참조하여 기술한다. 또, 본 발명의 제 2 실시예서는 요부를 블랙매트릭스 패턴에 형성하는 것을 제외하고, 상술한 제 1 실시예와 동일한 구성요소를 가지는 바, 반복되는 설명은 생략한다.
도 2a 및 도 4를 참조하면, 상기 액정표시장치는 일정 셀갭을 유지하며, 대 향하게 배치된 제 1, 제 2 기판(400, 200)과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층(500)을 포함한다.
상기 제 1 기판(400)은 차단영역과 투과영역으로 정의되며, 상기 차단영역에 형성된 블랙매트릭스 패턴(410)과, 상기 투과영역 및 상기 차단영역의 일부분에 형성된 컬러필터 패턴(420)을 포함하는 컬러필터층(430)이 형성되어 있다. 즉, 상기 컬러필터 패턴(420)은 상기 블랙매트릭스 패턴(410)과 일부 중첩되도록 형성된다.
여기서, 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 요부(P2)가 형성되어 있다. 이때, 상기 요부(P2)를 포함하는 상기 블랙매트릭스 패턴(410)상에 컬러필터 패턴(420)이 형성되어 있을 수 있다. 이때, 상기 요부(P2)는 상기 블랙매트릭스 패턴(410)이 잔류하도록 형성한다. 이는 상기 제 1 기판(400)을 노출하도록 상기 블랙매트릭스 패턴(410)을 식각하여 상기 요부(P2)를 형성하면, 빛샘이 발생하여 콘트라스트 비가 저하될 수 있기 때문이다.
상기 컬러필터층(430)상에 오버코트층(440)이 더 형성되어 있을 수 있다. 이때, 상기 오버코트층(440)은 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부(P2)의 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 오버코트층(440)상에 제 1 스페이서(451)와 제 2 스페이서(452)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(451)는 상기 블랙매트릭스 패턴(410)의 상기 요부(P2)에 대응된 상기 오버코트층(440)상에 형성하고, 상기 제 2 스페이서(452)는 상기 블랙매트릭스 패턴(410)상에 대응된 상기 오버코트층(440)상에 형성한다.
상기 제 2 기판(200)에는 상기 제 1 기판(400)의 차단영역에 대응되어 위치하는 게이트 배선(202), 데이터 배선(216), 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 투과영역에 대응된 화소영역에 위치하는 화소전극(225)과 공통전극이 서로 교번하여 배치하도록 위치한다. 또, 상기 제 2 기판(200)에는 돌기부(230)가 형성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제 2 스페이서(452)는 상기 돌기부(230)에 접촉하도록 형성함으로써, 상기 제 2 스페이서(452)와 상기 제 2 기판(200)간의 마찰력을 감소시켜, 터치불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 스페이서(451)는 상기 제 2 기판(200)과 일정한 간격, 즉 상기 돌기부의 두께만큼의 이격공간을 가진다. 또, 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)의 이격공간은 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부(P2)의 깊이만큼 더 증가될 수 있다. 즉, 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)의 이격공간은 상기 돌기부의 두께와 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부(P2)의 깊이를 더한 값만큼을 가지게 된다.
상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)간의 이격공간 즉, 액정 마진폭을 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 요부(P2)를 형성함으로써, 더 증가시킬 수 있다.
이로써, 상기 제 2 스페이서(452)는 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200)의 셀갭을 일정하게 유지하는 역할을 수행하며, 상기 제 2 스페이서(452)는 상기 제 1 기판(100) 또는 상기 제 2 기판(200)에 일정한 힘을 가했을 경우, 셀갭이 무너지는 것을 방지한다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)을 일정한 이격공간 즉, 액정 마진폭을 가지게 형성하여, 상기 액정 마진폭으로 액정을 유동시켜 중량불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 제 2 스페이서가 형성될 영역에 요부를 형성하여, 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)을 이격공간을 증가시킴으로써, 액정 마진폭을 증대시킬 수 있었다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 도시한 공정도들이다. 여기서, 블랙매트릭스 패턴에 요부를 형성하는 것을 제외하고, 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치와 동일한 공정을 거쳐 제조되는 바, 반복되는 설명은 생략하여 기술한다.
도 5a를 참조하면, 차단영역과 투과영역을 구비하는 제 1 기판(400)을 제공한다. 상기 제 1 기판(400)상에 블랙수지를 도포한 뒤, 노광 및 현상공정을 거쳐 요부(P2)가 형성된 블랙매트릭스 패턴(410)을 형성한다. 여기서, 상기 요부(P2)는 빛샘이 발생하는 것을 방지하도록, 상기 블랙매트릭스 패턴(410)이 일부 잔류하도록 형성한다. 이때, 상기 요부(P2)가 형성된 블랙매트릭스 패턴(410)은 반투과 마스크 즉, 하프톤 마스크 또는 회절 마스크 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 블랙매트릭 패턴(410) 및 상기 투과영역에 대응된 상기 제 1 기판(400)상에 제 1, 제 2, 제 3 색상을 각각 구현하는 제 1, 제 2, 제 3 컬러필터 패턴(420a, 420b, 420c)을 순차적으로 형성하여, 컬러필터 패턴(420)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스 패턴(410)의 요부(P2)상에 상기 제 3 컬러필터 패턴(420c)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 블랙매트릭스 패턴(410)과 상기 컬러필터 패턴(420) 즉, 컬러필터층(430)상에 오버코트층(440)을 형성한다. 상기 오버코트층(440)은 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부(P2)의 형태를 유지할 수 있는 두께로 형성한다.
도 5c를 참조하면, 상기 컬러필터층(430)상에 감광성 수지막을 도포한 뒤, 노광 및 현상공정을 거쳐 제 1, 제 2 스페이서(451, 452)를 형성한다. 여기서, 상기 제 1 스페이서(451)는 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부(P2)에 대응된 오버코트층(440)상에 위치한다. 즉, 상기 제 1, 제 2 스페이서(451, 452)의 두께는 동일하게 형성되나, 상기 제 1 기판(400)을 기준으로 상기 제 1 스페이서(451)의 높이는 상기 제 2 스페이서(452)의 높이보다 낮게 형성된다.
도 5d를 참조하면, 다수의 배선과 박막트랜지스터가 형성된 제 2 기판(200)을 제공한다. 상기 제 2 기판(200)은 상기 다수의 배선 즉, 게이트 배선(202) 또는 데이터 배선(216)이나, 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응된 보호막(220)상에 돌기부(230)가 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 2 기판(200)에 액정을 적하하고, 상기 제 1 기판(400)의 외곽부에는 실란트 패턴을 형성한 뒤, 상기 제 1 기판(400)과 상기 제 2 기판(200)을 합착하여, 액정표시장치를 완성한다. 이때, 상기 돌기부(230)와 상기 제 2 스페이서(452)를 서로 접촉하도록 형성하되, 상기 돌기부(230)와 상기 제 2 스페이서(452)간의 접촉면적을 줄여, 상기 제 2 스페이서와 상기 제 2 기판(200)간 의 마찰력을 줄이며, 상기 제 1 기판(400)과 상기 제 2 기판(200)의 셀갭을 유지하도록 한다.
도면상에 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 스페이서(452)는 상기 제 2 기판(200)에 형성된 게이트 배선(202)에 대응되어 위치하였으나, 이에 한정되지 아니하고 상기 데이터 배선(216) 또는 박막트랜지스터(Tr)에 대응되어 형성할 수 있다.
또, 상기 제 1 스페이서(451)를 상기 블랙매트릭스 패턴(410)에 형성된 요부에 대응된 상기 오버코트층(440)상에 형성함으로써, 상기 제 1 스페이서(451)와 상기 제 2 기판(200)간의 이격 공간 즉, 액정 마진폭을 더 증가시킬 수 있다.
이로 인하여, 상기 액정 마진폭이 증가됨에 따라, 상기 액정을 적하해야 할 액정의 양에 대한 오차가 증가하여, 상기 액정표시장치를 제조하는데 수율을 향상시킬 수 있으며, 또, 상기 액정이 과충진되거나 미충진되어 발생하는 문제를 줄이거나 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 컬러필터층에 형성된 요부내부에 스페이서를 형성하여, 상기 스페이서와 기판간의 이격공간 즉, 액정 마진폭을 증대시킴으로써, 상기 액정표시장치를 제조하는 수율을 향상시킬 수 있다
또, 상기 액정 마진폭을 증가함에 따라, 액정의 과충진 또는 미충진에 의한 불량을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 일정 간격을 가지며, 서로 대향하도록 배치된 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 액정층;
    상기 제 1 기판상에 위치하며, 상기 차단영역에 요부(凹)가 형성된 컬러필터층; 및
    상기 요부의 내부에 형성된 제 1 스페이서 및 상기 요부의 외부에 형성된 제 2 스페이서;를 포함하고,
    상기 컬러필터층은 상기 차단영역의 상기 제 1 기판상에 형성된 블랙매트릭스 패턴 및 상기 투과영역의 상기 제 1 기판상에 형성된 컬러필터 패턴을 포함하며,
    상기 컬러필터 패턴은 상기 블랙매트릭스 패턴상에 중첩되어 형성되고, 상기 컬러필터층의 요부는 상기 블랙매트릭스 패턴을 식각하여 형성되고,
    상기 제 2 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 형성된 돌기부와 접촉하여 형성되어, 상기 제 2 기판을 지지하며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판간의 셀갭을 유지하고,
    상기 제 1 스페이서는 제 2 기판과 이격되어 형성되어 액정 마진폭을 형성하고,
    상기 액정 마진폭은 상기 돌기부의 높이와 상기 요부의 깊이를 더한 값만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터층상에 형성된 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스페이서 또는 제 2 스페이서는 상기 제 2 기판상에 형성된 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터 중 어느 하나에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 투과영역과 차단영역으로 정의된 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 차단영역에 대응되어 위치하는 블랙 매트릭스를 식각하여 요부(凹)를 구비하는 블랙 매트릭스 패턴을 상기 제 1 기판상에 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스 패턴 상에 일부 중첩되며, 상기 투과영역에 대응된 상기 제 1 기판상에 컬러필터 패턴을 형성하는 단계;
    상기 요부의 내부에 제 1 스페이서를 형성하고, 상기 요부의 외부에 제 2 스페이서를 동시에 형성하는 단계;
    서로 교차되어 형성된 게이트 배선과 데이터 배선, 상기 두 배선의 교차영역에 위치하는 박막트랜지스터가 형성되고, 돌기부가 형성된 제 2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 2 기판상에 액정을 적하하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 형성된 돌기부와 접촉하여 형성되어, 상기 제 2 기판을 지지하며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판간의 셀갭을 유지하고,
    상기 제 1 스페이서는 제 2 기판과 이격되어 형성되어 액정 마진폭을 형성하고,
    상기 액정 마진폭은 상기 돌기부의 높이와 상기 요부의 깊이를 더한 값만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스 패턴은 하프톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 삭제
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