KR20040062144A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴 스페이서를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서 외부로부터 압력을 받을 경우 패턴 스페이서가 블랙 매트릭스의 파괴로 인해 컬러수지 및 평탄화막쪽으로 함몰함으로써 셀 갭 불량이 발생하여 화면에 얼룩이 발생하는 현상을 개선하기 위해 패턴 스페이서를 직접 기판에 접촉하도록 하여 안전하고 균일한 셀 갭을 형성하고자 한 것으로, 기판 위에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 블랙매트릭스 위에 컬러필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러필터와 상기 블랙매트릭스의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부를 노출하는 단계와, 상기 노출된 기판과 직접 접촉할 수 있도록 패턴 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 패턴 스페이서 위에 배향막을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIGUID CHRYSTAL DISPLAY DEVICE AND A METHOD OF THE SAME}

본 발명은 액정표시장치의 스페이서 구조에 관한 것으로 특히 액정표시장치에 외압이 가해 질 경우 액정표시장치의 파괴가 발생하여 불량이 발생하는 것을 방지하기 위한 액정표시장치의 스페이서구조의 개선에 관한 것이다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적 구조를 나타내며 제 1도에서 도시된 것과 같이 액정표시장치는 기판(21) 위에 블랙매트릭스(black matrix)(6)와 서브컬러필터(subcolor filter)(적,녹,청)(7)를 포함하는 컬러필터(8)와 컬러필터(8)상에 투명한 공통전극(18)이 형성된 상부 컬러필터 기판(1)과, 기판(3 )위에 매트릭스 형태로 배열하는 다수의 스위칭소자(T)와 각각의 스위칭 소자에 대응되는 화소전극(5)과 상기의 화소전극을 포함하는 화소영역(4)을 포함하는 하부 TFT어레이 기판(2)으로 구성되며 상기의 상부 컬러필터 기판(1)과 하부 TFT어레이 기판(2)사이에는 액정(10)이 충진되어 액정층을 이루고 있다.

상기의 하부 TFT어레이 기판(2)을 어레이(array)기판이라고도 하며 스위칭소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태로 배열되어 있고 이러한 박막트랜지스터를 종,횡으로 교차하여 지나가는 다수의 게이트배선(11),데이터배선(12)이 형성되어 있다.

상기의 하부 TFT어레이 기판(2)상의 화소영역(4)은 상기의 게이트배선(11)과 데이터배선(12)이 서로 교차하여 정의되는 영역이다.상기 화소영역에 형성되는 화소전극(5)은 투명전극인 인듐-틴-옥사이드(ITO,Indium Tin Oxide)로 이루어져 있으며 빛의 투과성이 좋다.

전술한 액정표시장치의 개략적인 제조공정을 도 2 를 통하여 설명한다.

액정표시장치는 하부 TFT어레이 기판을 준비하는 단계와 그위에 배향막을 형성하는 단계와 배향막위에 액정의 배열을 위한 러빙(rubbing)공정 단계와 씰(seal)패턴을 형성하는 단계와 스페이서를 산포하는 단계와 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판을 합착하는 단계와 합착된 기판을 단위 셀 단위로 절단하는 단계와 단위 셀에 액정을 주입하는 단계로 이루어 진다.

상술하면 1단계에서 먼저 하부 TFT어레이 기판을 준비하고 하부 TFT어레이 기판에는 다수의 스위칭소자가 배열되며 스위칭소자를 구동하기 위한 매트릭스 형태로 게이트 배선과 데이터 배선이 배열된다. 또한 상기의 스위칭 소자와 일대일 대응하는 화소전극을 형성한다.

2단계는 상기의 하부 TFT어레이 기판상에 배향막을 형성하는 단계이다.

상기의 배향막 형성단계는 보통 고분자 재질의 배향막을 도포하는 단계와 그 위에 액정을 배열하기 위한 러빙(rubbing)공정을 포함한다. 상기의 배향막을 고분자재질의 박막으로 상기 하부 TFT어레이 기판상에 균일하게 증착한다. 배향막이 균일해야만 러빙이 균일하게 이루어 지고 액정의 배열이 균일해 진다.

상기의 러빙공정은 액정의 초기배열을 결정하는 중요한 공정으로서 러빙이 바르게 이루어져야 정상적인 액정의 구동이 가능하며 균일한 디스플레이(display)특성을 갖게 된다.

일반적으로 배향막은 유기질의 폴리이미드(polyimide)계열이 주로 쓰인다.

러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문지르는 공정으로서러빙방향에 따라 액정단위체가 일정한 방향으로 정열한다.

3단계는 씰 패턴(seal pattern)을 형성하는 단계이다.

액정표시장치에서 씰 패턴은 액정주입을 위한 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판의 갭(gap)을 형성하는 기능과 주입된 액정이 새어나오는 것을 막는 기능을 하는 것으로서 열경화성 수지로 하부 TFT어레이 기판의 액티브 영역 외곽에 일정한 패턴을 형성한다. 씰 패턴은 주로 스크린 인쇄법에 의해 만들어진다.

4단계는 스페이서를 산포하는 단계이다.

액정표시장치는 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판 사이의 셀 갭(cell gap)을 일정하고 정밀하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다.그러므로 상기 스페이서 산포시 하부 TFT어레이 기판에 대해 스페이서를 균일한 밀도로 산포해야한다. 산포방식은 알코올등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식산포법과 스페이서만을 산포하는 건식산포법으로 나눌 수 있다. 또한 건식산포법에는 정전기를 이용하는 건식산포법과 기체의 압력을 이용하는 제전산포법이 있는데 정전기에 취약한 액정 셀 구조에는 제전산포법이 주로 사용된다.

5 단계로 상기의 스페이서 산포가 끝나면 컬러필터기판인 상부 컬러필터 기판과 어레이 기판인 하부 TFT어레이 기판을 합착하는 합착공정이 진행된다. 상기의 합착 배열은 설계시부터 주어지는 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판사이의 마진(margin) 에 의해 결정되는데 보통 수㎛의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면 빛이 새어나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질을 얻을 수 없다.

6단계로 상기의 1단계부터 5단계에 의해 제작된 액정표시장치의 셀들을 단위 셀별로 나누는 공정이 필요하다. 일반적으로 액정표시장치의 셀은 대면적의 유리기판에 다수의 액정 셀을 형성한다. 이렇게 형성된 액정 셀들을 단위 셀별로 나누어야 하는데 이 공정이 액정 셀 절단 공정이다.

초기의 액정 셀 절단 공정은 여러 셀들에 액정을 동시에 주입한 후 셀 단위로 절단하는 공정을 수행하였으나 액정표시장치의 대면적화가 진행되면서 단위 셀 별로 액정 셀을 절단한 후 액정을 주입하는 방법을 사용하고 있다.

7단계로 절단한 단위 액정 셀에 액정을 주입하는 단계이다.

단위 액정 셀은 수백 ㎠에 수 ㎛의 셀-갭을 갖는다.따라서 이러한 구조의 액정 셀에 효과적으로 액정 셀 내와 밖의 압력차를 이용하여 액정을 주입하는 진공 주입법이 널리 이용되고 있다.

전술한 바와 같이 액정표시장치를 제조하는 공정 중 스페이서는 일정한 크기로 제한되고 규격화된 것들이 사용되고 어레이 기판상에 형성되는 방법에 대해서 설명하였는데 컬러필터 기판인 상부 기판상에 스페이서를 산포하는 방법도 제안되었다.

이하 도 3a ~3g를 통해 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판에 스페이서를 산포하는 공정에 대해서 설명한다.

먼저 3a에서 도시한 것처럼 투명한 유리기판(31)위에 액정표시장치의 하부 TFT어레이 기판의 게이트 배선 ,데이터 배선 및 스위칭 소자에 대응되는 상부 컬러필터 기판 영역에 블랙 매트릭스(32)를 형성한다.일반적으로 블랙 매트릭스는 적,녹,청의 서브컬러필터 사이에 형성되며 하부 TFT어레이 기판의 화소전극의 주변부에 형성되는 반전 도메인(reverse tilt domain)을 통과하는 빛을 차단하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로 블랙 매트릭스의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr)등의 금속박막을 사용하거나 카본(carbon)등의 유기재료가 주로 쓰이며 저 반사를 목적으로는 크롬/산화크롬(Cr/CrOx)등의 이층막을 사용하기도 한다.따라서 블랙매트릭스의 재질은 목적에 따라 적당한 재질을 선택하여 사용하면 된다.

블랙 매트릭스가 형성된 기판위에 컬러필터를 형성하는 공정을 진행한다.

컬러필터 제조공정은 염색법, 전착법, 안료분산법, 인쇄법등 여러가지가 있는데 그 중 3b는 보통 사용되는 적,녹,청색의 컬러 수지를 이용한 안료분산법에 의한 컬러필터 제조공정을 도시한 것이다.

먼저,적,녹,청색을 띠는 컬러수지중 어느하나를 상기의 블랙매트릭스(32)가 형성된 기판(31)위의 전면에 도포하고(여기서는 적,녹,청색순으로 도포하는 것을 기준으로 설명한다.컬러수지의 도포 순서는 상관 없다.)선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색의 서브 컬러필터(33a)를 형성한다.

다음으로 상기의 적색의 서브 컬러필터가 형성된 기판 위에 녹색의 컬러수지를 도포하고 선택적 노광을 통한 녹색의 서브 컬러필터(33b)를 해당영역에 패턴한다. 청색에 대해서도 상기의 과정을 반복함으로써 청색의 서브컬러필터(33c)를 형성한다.

컬러필터가 형성된 기판 위에 평탄화 막을 증착한다.

도3c는 평탄화막을 형성하는 공정이다. 상기의 서브컬러필터(33a,33b,33c)가 형성된 기판(31)위에 절연특성을 가지는 투명한 수지를 도포하고 평탄화막(34)을 형성한다.

상기의 평탄화막은 반드시 형성되어야 하는 것은 아니며 경우에 따라서는 생략 할 수도 있다.보통 블랙매트릭스로 크롬(Cr)계열의 금속을 사용하면 블랙매트릭스의 두께가 수천 Å으로 낮으므로 평탄화가 필요없을 수 있고 수지계열 블랙매트릭스를 사용 할 경우에는 그 높이가 1~1.5㎛로 상대적으로 높기때문에 평탄화가 필요할 수 있다.

다음으로 평탄화막이 형성된 상부 컬러필터 기판 위에 공통전극을 형성한다.도3d는 공통전극(35)을 형성하는 공정을 도시하고 있다.상기의 공통전극은 투명전극으로서 주로 ITO(Indiun Tin Oxide)층으로 이루어져 있고 공통전압이 인가되어 상기의 어레이 기판상의 화소전극에 흐르는 화소전압과 더불어 액정을 구동하는 역할을 한다.

다음으로 공통전극이 형성된 상기의 상부 컬러필터 기판 위에 스페이서를 형성한다.

도3e는 스페이서(36)를 형성하는 공정으로 상기 공통전극(35)이 형성된 기판위에 투명한 유기막을 형성하고 포토리소그라피(photolithography)공정과 식각공정을 통해 임의의 높이와 위치와 형태를 가진 스페이서를 패터닝하여 형성한다.

상기의 패턴 스페이서는 포토리소그라피 공정에 의해서 그 형태 및 높이가 결정 되는데 빛의 조사에 의해 스페이서 재질은 화학반응을 일으키고 가교가 일어나 그물구조로 조직이 변성하고 식각에 강한 성질의 물성이 된다. 가교의 밀도가 증가할수록 식각에 강한 물성으로 변하므로 더욱 정밀한 패턴 형성이 가능한데 그럴수록 기계적 강도 또한 강해진다. 미세한 패턴과 내열성이 우수한 스페이서를 얻기 위해서는 기계적,전기적 물성이 우수한 재질의 스페이서가 필요하다.

패턴 스페이서의 기계적 강도가 강해질 수록 패턴 스페이서는 외부 충격을 여과없이 받아들이고 패턴 스페이서 상부의 컬러수지 및 공통전극쪽으로 함몰되어 들어가는 문제가 발생한다.특히 IPS(in plane switching)모드 액정표시장치에서는 어레이 기판 상에서 전계가 형성되어 액정을 구동하는데 금속계열 블랙매트릭스는 전계에 영향을 줄 수 있으므로 블랙매트릭스의 재료로서는 카본계열의 수지를 주로 사용한다. 상기의 카본계열 블랙매트릭스수지는 상기의 아크릴계열의 컬러수지나 평탄화막 보다도 강도가 약하므로 외부충격에 의해 주로 블랙매트릭스수지가 파괴되어 패턴 스페이서의 함몰의 원인이 된다.

패턴 스페이서를 평탄화막 위에 형성하고 그후 공통전극을 형성할 수도 있는데 이때에도 동일한 문제가 발생할 수 있다.

다음으로 패턴 스페이서가 형성된 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판에 배향막을 형성하는 공정을 진행한다.

도 3f 는 배향막을 형성하는 공정을 도시한 것이다. 상기의 패턴 스페이서가 형성된 컬러필터 기판 위에 폴리이미드(polyimide)와 같은 유기절연막을 도포하고 배향막(37)을 형성한다. 이어서 상기의 배향막 위에 액정의 초기 배열방향을 결정해 주기 위해 배향막에 일정한 홈을 형성하는 러빙(rubbing)공정을 진행한다. 상기의 방법에 의해 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판이 완성된다.

상기 공정에서 배향막을 형성한 후에 패턴 스페이서를 형성하는 공정도 가능하나 이경우에는 패턴 스페이서의 식각공정시 화학약품에 의해 상기의 배향막에 손상을 주는 문제가 발생한다.그러므로 일반적으로 패턴 스페이서를 형성한 후 배향막을 형성한다.

그러나 종래의 패턴 스페이서를 포함한 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판을 제조하는 공정에서는 패턴 스페이서가 블랙매트릭스영역에 형성되는데 외부로부터 압력이 가해 질때 패턴 스페이서 하단의 카본수지계열의 블랙매트릭스가 외압을 견디지 못하고 깨어짐으로써 패턴 스페이서가 블랙매트릭스쪽으로 함몰하여 들어가는 문제점이 발생한다. 특히 블랙매트릭스 재료로 카본계열 수지를 사용하는 IPS모드 액정표시장치에서는 주요한 문제로 대두된다.상기의 패턴 스페이서가 함몰되면 액정표시장치의 셀 갭(cell gap)을 일정하게 유지하여야 할 패턴 스페이서는 그 기능을 제대로 수행 할 수 없고 액정표시장치의 위치에 따라 셀-갭(cell gap)의 불균형이 발생하고 위치에 따른 휘도차이를 발생시켜 화면에 얼룩(smear)을 발생시킨다. 이러한 현상은 액정표시장치의 하부 TFT어레이 기판 중 화소영역에 대응되는 상부 컬러필터 기판의 컬러필터부에 패턴 스페이서가 분포 할 경우에는 더욱 두드러진다.

본 발명은 상기의 블랙매트릭스의 파괴로 인한 화면에 얼룩이 발생하는 문제를 해결하도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 종래의 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판의 개략적 도면.

도 2는 종래의 액정표시장치의 제조 공정 순서를 나타낸 개략적 순서도.

도 3a ~ 3f는 종래의 액정표시장치의 상부 컬러필터 제조공정을 순서별로 나타낸 공정별 단면도.

도 4a ~ 4g는 본 발명의 액정표시장치의 상부 컬러 필터 제조공정을 순서별로 나타낸 공정별 단면도.

도 5a ~ 5c는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 공정별 단면도.

***** 도면 주요부분의 기호에 대한 설명 *****

41:상부 컬러필터 기판 42:블랙매트릭스

43:컬러필터층 44:평탄화막

45:공통전극 47,57:패턴 스페이서

46,53:개구부 52:블랙매트릭스

전술한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치의 상부 커러필터 기판은 기판과, 상기 기판에 매트릭스 형태로 배열된 블랙매트릭스와, 적,녹,청색의 컬러수지로 이루어지고 적,녹,청색의 서브컬러필터를 포함하는 컬러필터와, 상기 컬러필터 위에 형성되고 하부 기판 상의 화소전극과 더불어 전계 인가에 의해 액정을 구동하는 공통전극과, 상기의 공통전극과 상기 컬러필터 및 블랙매트릭스를 관통하여 상기 유리기판과 직접 접촉하는 패턴 스페이서와, 상기 패턴 스페이서 위에 형성된 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 패턴 스페이서의 함몰 원인은 주로 카본수지 블랙매트릭스의 깨어짐에 있으므로 패턴 스페이서가 형성될 블랙매트릭스의 일부를 절개하고 기판을 노출시킨 다음 컬러필터 및 평탄화막을 증착하고 그 위에 패턴 스페이서를 형성함으로써 블랙매트릭스의 깨어짐에 의한 셀-갭 불량을 개선할 수 있다.

본 발명의 특징에 따른 액정표시장치 형성 방법은 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 블랙매트릭 상에 컬러필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러필터 위에 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극과 컬러필터와 블랙매트릭스의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부가 노출되게 하는 단계와, 상기 노출된 기판과 직접 접촉할 수 있도록 패턴 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 패턴 스페이서 상에 배향막을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 외압에 대해서 블랙매트릭스의 깨어짐으로써 패턴 스페이서가 함몰되고 그 결과 화면의 휘도 불량이 발생하므로 패턴 스페이서가 위치할 블랙매트릭스 부분을 식각하여 기판을 노출 하고 그 이후 공정을 진행함으로써 화면의 얼룩발생을 개선할 수도 있다.

이하 첨부한 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

- 실시예 1 -

본 발명은 액정표시장치의 패턴 스페이서가 형성된 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스가 외압에 의해 깨어짐으로 인해 화면의 휘도불량이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 외압에 의해 깨어지는 블랙매트릭스를 제거하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 4를 통해 그 제조공정을 설명한다.

먼저 도4a에서처럼 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판을 제작하기 위한 기판(41)을 준비한다.

다음으로 기판(41)위에 액정표시장치의 하부 TFT어레이 기판의 게이트 배선 ,데이터 배선 및 스위칭 소자에 대응되는 상부 컬러필터 기판 영역에 블랙 매트릭스(42)를 형성한다.

일반적으로 블랙 매트릭스는 적,녹,청의 서브컬러필터 사이에 형성되며 하부 TFT어레이 기판의 화소전극의 주변부에 형성되는 반전 도메인(reverse tilt domain)을 통과하는 빛을 차단하는 것을 목적으로 한다.

블랙매트릭스의 재료로는 크롬(Cr)등의 금속박막을 사용하거나 카본(carbon)수지재료를 사용할 수 있는데 크롬을 재료로 한 블랙매트릭스는 보통 공통전극이 상부 컬러필터 기판에 위치하고 화소전극이 하부 TFT어레이 기판에 형성되는TN(twisted nematic)모드의 액정표시장치에 주로 사용되며 공통전극과 화소전극이 동일기판,즉 하부 TFT어레이 기판에 형성되는 IPS모드 액정표시장치에서는 금속성 블랙매트릭스가 하부 TFT어레이 기판의 전계 형성에 영향을 주므로 금속성 블랙매트릭스대신 카본수지의 블랙매트릭스를 사용한다.

본 발명은 블랙매트릭스로 카본수지 계통의 재료를 사용하는 액정표시장치의 휘도불량을 개선하기 위한 것이다. 왜냐하면 외압에 대해서 블랙매트릭스로 카본수지를 재료로 사용하는 액정표시장치가 깨어짐이 심하기 때문이다.

그러나 TN모드액정표시장치에서도 블랙매트릭스의 재료로서 카본계열의 수지재료를 사용할 수 있으므로 발명의 해당범위를 IPS의 액정표시장치에 제한할 것은 아니다.

다음으로 도 4b에서와 같이 적,녹,청색의 컬러수지를 이용한 컬러필터를 형성한다.컬러수지는 보통 모노머,바인더등의 감광성 컬러수지를 사용한다.도 4b는 컬러필터 제조공정으로 보통 사용되는 적,녹,청색의 컬러 수지를 이용한 안료분산법에 의한 컬러필터 제조공정을 도시한 것이다.

먼저,적,녹,청색을 띠는 컬러수지중 어느하나를 상기의 블랙매트릭스(42)가 형성된 기판(41)위의 전면에 도포하고 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색의 컬러필터(43a)를 형성한다.

다음으로 상기의 적색의 서브 컬러필터가 형성된 기판 위에 녹색의 컬러수지를 도포하고 선택적 노광을 통한 녹색의 서브 컬러필터(43b)를 해당영역에 패턴한다. 청색에 대해서도 상기의 과정을 반복함으로써 청색의 서브컬러필터(43c)를 형성한다.상기 적,녹,청색의 컬러수지의 제조공정 순서는 정해진 것이 아니며 임의의 순서에 의할 수도 있다.

다음으로 도 4c 에서와 같이 블랙매트릭스 및 컬러필터의 단차를 보상하기 위해 투명하고 아크릴 수지 계통의 평탄화막(44)을 증착한다.

평탄화막이 증착된 이후에 액정표시장치의 하부 TFT어레이 기판의 화소전극과 함께 전계를 인가하기 위한 투명 전극인 공통전극(45)을 도4d 에서처럼 평탄화 막 위에 증착한다. 공통전극은 상기에서 설명한 바와 같이 IPS모드 액정표시장치에서는 불필요할 수 있다.

다음으로 패턴 스페이서가 형성될 상부 컬러필터 기판상의 일부분의 공통전극과 평탄화막과 컬러필터와 블랙매트릭스를 식각을 통해 제거하고 기판을 노출시킨다(도4e).

상기의 공정에서 블랙매트릭스의 일부분을 절개하였으므로 이곳을 통해 하부 TFT어레이 기판으로부터의 빛이 샐 수 있는데 이를 방지하기 위해서 상기 개구부(46)에 형성될 패턴 스페이서는 빛을 차단 할 수 있도록 유색의 패턴 스페이서가 적당하다.

도 4f는 상기의 개구부가 형성된 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판의 평면도이다. 보통 블랙매트릭스는 적,녹,청색의 컬러수지 중 가장 강도가 강한 청색의 컬러수지위에 형성하는 것이 좋다.상기 개구부의 크기는 보통의 패턴 스페이서의 크기인 지름 10㎛정도가 적당하다.

다음으로 상기 도4e에서 형성된 개구부(46)상에 스페이서를 형성하는 공정을진행한다.즉 개구부가 형성된 컬러필터 위에 감광성 수지인 패턴스페이서를 도포한다.

상기의 스페이서는 감광성 수지를 사용하고 포토리소그라피 공정과 식각공정을 통해 그 형상과 위치를 임의로 결정할 수 있는 패턴 스페이서이므로 상기 개구부상에 정확히 정렬하는 것이 가능하다.

패턴 스페이서의 재료로는 주로 알카리 수용액에 의해 용해 또는 팽윤하는 매트릭스 수지나 2이상의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 아크릴 모노머 또는 광중합 개시제등이 사용된다.

패턴스페이서의 분포정도는 보통 3개의 화소당 하나의 패턴 스페이서가 분포할 수 있고 그이상으로 조밀하게 형성할 수도 있다.

패턴스페이서는 액정표시장치의 셀 갭을 유지하는 기능을 하므로 그 높이가 상부 컬러필터 기판과 하부 TFT어레이 기판의 셀 갭인 3~7㎛가 적당하다.

본 발명에서는 상부 컬러필터 기판의 유리기판에 직접 패턴 스페이서가 접하므로 통상의 패턴 스페이서보다 더 크다.

도 4g는 본 발명의 액정표시장치의 패턴 스페이서가 상기 개구부상에 형성된 것을 도시한 도면이다.

상기와 같이 패턴 스페이서가 완성되면 그 위에 배향막을 수천 Å두께로 증착하여 상부 컬러필터 기판을 완성한다.

본 발명의 다른 실시예를 도 5를 통하여 설명한다.

-실시예 2-

본발의 다른 실시예인 도 5에 의한 패턴 스페이서를 형성하는 공정에서는 블랙매트릭스를 형성하는 순서까지의 공정은 상기의 실시예 1에서와 같다. 다만 실시예 2에서는 패턴 스페이서가 형성 될 개구부를 블랙매트릭스를 형성한 다음 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉 외압에 의해 블랙매트릭스의 깨어짐이 화면 얼룩의 발생 원인 이므로 블랙매트릭스를 미리 제거한다.

도5a는 기판(51) 위에 블랙매트릭스(52)가 형성된 모습을 도시하고 있다.

도5b에서는 기판 상에 패턴 스페이서가 형성될 지점의 블랙매트릭스를 포토리소그라피 공정과 식각공정을 통해 제거하고 기판을 노출시킨다.

도5b에서 개구부(53)는 3개의 화소당 하나의 밀도로 분포할 수 있고 그보다 조밀하게 하는것도 가능하다.개구부의 크기는 이후 공정에서 형성될 패턴 스페이서의 크기보다 작아서는 안된다.

개구부의 크기가 패턴 스페이서의 크기보다 작을 경우 패턴 스페이서와 개구부를 얼라인하고 난 후 블랙매트릭스와 패턴스페이서가 오버랩 되는 부분이 존재하게 되고 이 경우 외압을 받을 때 블랙매트릭스가 무너지는 현상이 종래 기술에서와 같이 발생할 수 있기 때문이다.

패턴 스페이서의 크기가 보통 지름 10㎛정도이므로 상기 블랙매트릭스상의 개구부의 크기는 이보다 클 것이 요구된다.

그리고 상기의 실시예 1에서처럼 적,녹,청색의 컬러수지를 안료분산법에 의해 도포하고,그 다음 단계로 평탄화막을 형성하고,다음 단계로 공통전극을 형성한다. 컬러수지를 도포하는 공정부터 공통전극을 형성하는 공정까지는 상기 실시예1에서와 같다.

도 5c는 도면 5b에서 점선 5L을 절단선으로 할때 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판의 단면도이다. 블랙매트릭스가 배열된 기판위에 컬러수지가 스트라이프(stripe)배열방식으로 배열되어 있어 개구부(53) 상부에 컬러필터(54)가 위치하고 있는 모습이다.부호55는 평탄화막을 나타내고 부호56은 공통전극을 나타내고 부호 57은 패턴 스페이서를 나타내고 있다.

공통전극이 형성된 상부 컬러필터 기판상에 상기 블랙매트릭스부분의 개구부(53)와 정확히 얼라인 되도록 패턴 스페이서(57)를 형성한다.다음으로 배향막을 상기 실시예 1에서와 같이 형성한다.

본 발명에 의해 액정표시장치의 블랙매트릭스위에 패턴 스페이서가 위치함으로써 외압이 액정표시장치에 가해질 경우 블랙매트릭스수지가 깨어짐으로 인해 셀갭의 불균형이 발생하고 화면에 얼룩이 발생하는 문제점을 패턴 스페이서 하단부의 블랙매트릭스가 제거된 구조의 액정표시장치의 상부 컬러필터 기판을 제공함으로써 외압이 가해지더라도 액정 셀-갭의 불균형이 발생하지 않고 결과적으로 화면의 얼룩이 발생하는 스미어(smear)현상을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 기판과; 상기 기판 상에 형성되고 오픈부가 구비된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 상에 형성되고 오픈부를 구비한 컬러필터와; 상기 컬러필터와 상기 블랙매트릭스의 오픈부를 통해 기판과 직접 접촉하는 패턴 스페이서와; 상기 패턴 스페이서 상에 형성되는 배향막을 포함하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스 상의 오픈부와, 컬러필터 상의 오픈부는 기판과 수직 방향으로 일치하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,상기 커러필터 상에 오픈부를 포함하는 평탄화막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판과 대향하는 기판 상에 형성되는 화소전극과 함께 전계를 인가하고 상기 블랙매트릭스의 오픈부와 일치하는 오픈부를 포함하는 공통전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 스페이서는 광투과를 차단 할 수 있는 유색인 것을 특징으로하는 액정표시장치.
6. 기판과; 상기 기판 상에 형성되고 오픈부를 포함하는 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 상에 형성된 컬러필터와; 상기 컬러필터 상에 형성되는 패턴 스페이서와; 상기 패턴 스페이서가 형성된 기판 위에 형성되는 배향막을 포함하는 액정표시장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기의 패턴 스페이서는 상기 블랙매트릭스 상의 오픈부와 수직하게 일치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 블랙매트릭스 상에 형성된 오픈부의 단면적은 상기 패턴 스페이서의 밑면적보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스 상에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터와 상기 블랙매트릭스의 일부를 제거하여 상기 기판의 일부가 노출되는 단계와; 노출된 상기 기판과 직접 접촉할 수 있도록 패턴 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 패턴 스페이서 상에 배향막을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 패턴 스페이서는 광투과를 차단할 수 있는 유색인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
11. 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스의 일부를 절개하여 상기 기판이 노출되도록 오픈부를 형성하는 단계와; 상기 오픈부를 포함하는 블랙매트릭스 상에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터 상에 패턴 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 패턴 스페이서 상에 배향막을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 패턴 스페이서는 상기 블랙매트릭스 상의 오픈부와 수직 일치하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
13. 제 11항에 있어서, 상기 블랙매트릭스 상에 형성된 오픈부의 단면적은 상기 패턴 스페이서의 밑면적보다 작지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치 의 제조 방법.