KR20050095718A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 필터 기판 상의 구조물이 눌림에 대해 내성을 갖도록 컬럼 스페이서가 대응되는 하부의 구조물을 제거하여 형성한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성되며, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 선택적인 부위에 홀을 포함한 블랙 매트릭스층과, 상기 홀에 대응되는 부분이 제거되어 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판에 형성된 칼라 필터층과, 상기 홀을 매립하며 상기 제 1, 제 2 기판을 지지하는 컬럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and method for Manufacturing the same}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 칼라 필터 기판 상의 구조물이 눌림에 대해 내성을 갖도록 컬럼 스페이서가 대응되는 하부의 구조물을 제거하여 형성한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치와, 액정표시장치의 셀 갭(cell gap)을 유지하는 스페이서에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

액정표시장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.

그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R,G,B 칼라 필터층(8)이 형성되고, 상기 칼라 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.

상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(3)이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.

이와 같은 액정표시장치를 TN 모드 액정표시장치라 하며, 상기 TN 모드 액정표시장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 IPS 모드 액정표시장치가 개발되었다.

상기 IPS 모드 액정표시장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.

이하, 종래의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.

먼저, 액정 주입 방식의 액정표시장치 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 액정 주입 방식의 액정표시장치의 제조방법의 흐름도이다.

액정표시장치는 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으로 구분된다.

어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 기판에 게이트 라인 및 데이터 라인과, 화소 전극과, 박막트랜지스터를 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 제 2 기판에 블랙매트릭스층과 칼라 필터층과 공통 전극 등을 구비한 칼라 필터 어레이를 형성하는 공정이다.

이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널을 다수개 설계하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 칼라 필터 어레이를 형성한다.

이와 같이 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과 칼라 필터 어레이가 형성된 칼라 필터 기판은 셀 공정 라인으로 이동된다.

이어, 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)(S10)을 각각 진행한다.

여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.

이어, 상기 TFT 기판 및 칼라 필터 기판을 각각 세정(S20)한다.

그리고, 상기 TFT 기판 또는 칼라 필터 기판 상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(Ball spacer)를 산포(S30)하고, 상기 각 액정 패널 영역의 외곽부에 두 기판을 합착하기 위한 실 패턴(seal pattern)을 형성한다(S40). 이 때, 실 패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 패턴을 갖도록 형성된다.

여기서, 볼 스페이서는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 것이다.

상기 실 패턴이 대향되도록 TFT 기판과 칼라 필터 기판을 마부보도록 하여 두 기판을 합착하고 상기 실 패턴을 경화시킨다(S50).

그 후, 상기 합착 및 경화된 TFT 기판 및 칼라 필터 기판을 각 단위 액정 패널 영역 별로 절단하고 가공하여(S60)하여 일정 사이즈의 단위 액정 패널을 제작한다.

이후, 각각의 단위 액정 패널의 액정 주입구를 통해 액정을 주입하고, 주입 완료 후 상기 액정 주입구를 봉지(S70)하여 액정층을 형성한다. 그리고, 각 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S80)를 진행함으로써 액정 표시 장치를 제작하게 된다.

여기서, 상기 액정주입공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.

그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.

이러한 액정 주입 방식의 액정표시장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.

둘째, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.

따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법이 개발되었다.

도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.

즉, 액정 적하 방식의 액정표시장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.

따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.

그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(컬럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.

즉, 도 3과 같이, 어레이 공정에서, 칼라 필터 기판에 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층 및 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극위에 감광성 수지를 형성하고 선택적으로 제거하여 상기 블랙 매트릭스층상에 컬럼 스페이서를 형성한다. 물론 상기 컬럼 스페이서 형성은 포토 공정 또는 잉크젯(ink-jet) 공정에 의해 형성할 수 있다.

그리고, 상기 컬럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 칼라 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.

이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 실 패턴을 형성한다(S103).

이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 실 패턴도 형성하여도 된다.

그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 실 패턴을 경화시킨다(S105).

이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).

그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 대면적으로 액정 표시 장치가 발전할수록, 그 제조 공정의 용이로 액정 적하 방식을 주로 이용하며, 또한, 이 경우 볼 스페이서로는 균일한 산포가 어려워 소정 위치에 스페이서를 고정시키는 컬럼 스페이서를 주로 이용하고 있다.

도 4는 컬럼 스페이서가 형성된 종래의 액정 표시 장치의 도 1의 I~I' 선상의 단면도이다.

도 4와 같이, 종래의 액정 표시 장치는 제 2 기판(2) 상에 컬럼 스페이서(20)가 형성되고, 제 1 기판(1)에 액정을 적하하여 형성한 것이다.

좀 더 자세히 설명하면, 종래의 액정 표시 장치는 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.

상기 제 1 기판(1) 상에는 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(4, 도 1 참조) 및 데이터 라인(5, 도 1 참조)과, 상기 게이트 라인(4)들과 데이터 라인(5)들이 교차하는 각 화소 영역에 형성된 화소 전극(6)들과, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터(T)를 포함하여 이루어진다.

상기 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(11a), 소정의 폭으로 상기 게이트 전극(11a)의 상부를 덮는 반도체층(14)과, 상기 게이트 전극(11a)의 양측에 대응되어 형성된 소오스/드레인 전극(12a, 12b)으로 이루어진다. 여기서, 상기 반도체층(14)은 비정질 실리콘층(14a)과, 상부와 채널 영역에 대응되는 부분이 제거된 n+층(14b)을 적층하여 이루어진다.

이러한, 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 공정으로 이루어진다.

먼저, 상기 제 1 기판(100) 상에 Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속물질을 스퍼터링 방법으로 전면 증착한 다음 제 1 마스크(미도시)를 통해 패터닝하여 복수개의 게이트 라인(4) 및 상기 게이트 라인(4)들에서 돌출되는 형상으로 게이트 전극(11a)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 라인(4)들을 포함한 제 1 기판(1) 상에 SiNx 등의 절연물질을 전면 증착하여 게이트 절연막(13)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 절연막(13) 상에 상기 게이트 전극(11a)을 덮는 형상으로 반도체층(14)을 형성한다. 여기서 상기 반도체층(14)은 상기 게이트 절연막(13) 상에 비정질 실리콘(amorphous silicon)층(14a), 인(P)이 고농도로 도핑된 n+층(14b)을 연속 증착한 다음 제 2 마스크(미도시)를 통해 상기 n+층(14b), 비정질 실리콘층(14a)을 동시에 패터닝하여 형성한다.

이어, Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속물질을 스퍼터링 방법으로 전면 증착한 다음 제 3 마스크(미도시)를 이용하여 패터닝하여 데이터 라인(5) 및 상기 게이트 전극(11a) 양측에 소오스 전극(12a), 드레인 전극(12b)을 형성한다. 여기서, 상기 소오스 전극(12a)은 상기 데이터 라인(5)에서 돌출되어 형성된 것이다. 이러한 금속 패터닝 공정에서, 상기 소오스 전극(12a), 드레인 전극(12b) 하부에 n+층(14b)까지 오버 에칭(over etching)이 이뤄지게 하여, 상기 n+층(14b)이 상기 게이트 전극(11a) 상부에서 제거되도록 한다. 따라서, 상기 비정질 실리콘층이 상기 게이트 전극(11a) 상부에서 노출되는 데, 그 노출 부위가 박막 트랜지스터(T)의 채널 영역으로 정의되는 영역이다. 여기서, 상기 비정질 실리콘층(14a)과, n+층(14b)으로 이루어진 것이 반도체층(14)이다.

이어, 상기 반도체층(14)을 포함하여 소스 전극(12a)과 드레인 전극(12b) 등이 형성된 게이트 절연막(13) 상에 화학 기상 증착(chemical vapor deposition : CVD) 방식을 통해 SiNx 재질의 보호막(passivation film, 15)을 전면 증착한다. 이러한 보호막(15)의 재료로는 주로 SiNx 등의 무기물질이 적용되었으며, 최근 액정 셀의 개구율을 향상시키기 위하여 BCB(BenzoCycloButene), SOG(Spin On Glass) 또는 Acryl 등의 유전율이 낮은 유기물질이 사용되고 있다.

이어, 제 4 마스크(미도시)를 통해 상기 드레인 전극(12b) 상의 보호막(15) 일부를 선택적으로 식각하여 드레인 전극(102b)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다.

이어, 상기 보호막(15) 상에 상기 콘택홀을 충분히 매립하도록 투명 전극물질을 스퍼터링하여 증착한 다음, 제 5 마스크(미도시)를 통해 패터닝하여 화소 영역에 화소 전극(6)을 형성한다.

이와 같이, 제 1 기판(1)이 형성될 경우, 박막 트랜지스터가 형성된 부위와 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 오버랩된 부분이 게이트 라인(4) 또는 데이터 라인(5)이 형성된 부분보다 상대적으로 단차가 높게 형성된다.

상기 제 1 기판(1)과 대향되는 상기 제 2 기판(2) 상에는 상에 화소 영역을 제외한 부분(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막 트랜지스터 영역)의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)을 형성하고, 상기 화소 영역에 대응되어 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(8)을 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(7)과 칼라 필터층(8) 상부 전면에 공통전극(9)을 형성한다.

그리고, 상기 공통 전극(9) 상부의 소정 부위에 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)을 지지하는 컬럼 스페이서(30)를 형성한다.

이어, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)이 서로 대향되는 최상면에 각각 제 1, 제 2 배향막(22, 25)을 형성한다.

도 5는 칼라 필터 기판 상에 컬럼 스페이서가 형성되는 공정을 나타낸 공정 단면도이며, 도 6은 종래의 컬럼 스페이서의 상부 패널면을 눌렀을 때 발생하는 무너짐 현상을 나타낸 SEM도이다.

도 5와 같이, 컬럼 스페이서(30)가 제 2 기판(2) 상에 형성된 것으로, 층으로 살펴보면, 블랙 매트릭스층(7), 칼라 필터층(8), 공통 전극(9)을 포함한 최상부면에 상기 컬럼 스페이서(30)가 형성되어 있다.

즉, 상기 공통 전극(9) 상에 절연막을 셀 갭 두께로 증착하고 이를 패터닝하여 컬럼 스페이서(30)를 형성하는 데, 이와 같은 방법으로 형성된 액정 표시 장치를 완성 후, 패널면을 눌렀을 때, 도 6과 같이, 칼라 필터층(8)나 블랙 매트릭스층(7)의 상대적으로 낮기 때문에, 패턴이 무너지는 현상이 발생한다. 특히, 상기 블랙 매트릭스층(7)을 재질 특성이 무른 수지 BM(Black Material)을 이용하였을 때, 패턴의 무너짐 현상은 더 심화된다.

상기와 같은 종래의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 블랙 매트릭스층이나 칼라 필터층의 상판의 구조물이 컬럼 스페이서 등의 타 구성물에 비해 밀도가 약하여, 패널 상부면 중 국부적인 하중을 가하였을 때, 상판의 구조물이 무너져 내리는 현상이 발생한다.

이러한 패턴의 무너짐 현상이 발생한 부분은 화상적으로 검은 반점으로 관찰되어져 시감(視感)을 저하시킨다.

물론, 검은 반점으로 관찰되는 눌림 얼룩을 개선하기 위해 컬럼 스페이서가 기판과 닿는 표면적을 늘리는 방법도 생각해볼 수는 있으나, 이 경우, 오히려, 중력 불량을 발생키거나, 블랙 휘도 불균형을 악화시킬 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 칼라 필터 기판 상의 구조물이 눌림에 대해 내성을 갖도록 컬럼 스페이서가 대응되는 하부의 구조물을 제거하여 형성한 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성되며, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 선택적인 부위에 홀을 포함한 블랙 매트릭스층과, 상기 홀에 대응되는 부분이 제거되어 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판에 형성된 칼라 필터층과, 상기 홀을 매립하며 상기 제 1, 제 2 기판을 지지하는 컬럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 칼라 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 오버코트층을 더 포함한다.

상기 칼라 필터층 상의 상기 홀을 제외한 부분에 오버코트층을 더 포함한다.

상기 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통 전극을 더 포함한다.

상기 칼라 필터층 상의 상기 홀을 제외한 부분에 공통 전극을 더 포함한다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 복수개의 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역 내에 서로 교번하는 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정의 부위에 대응된 영역의 오버코트층, 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀을 매립하며, 상기 오버코트층 상에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 복수개의 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역 내에 서로 교번하는 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역에 대응되어 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정의 부위에 대응된 상기 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀을 매립하며, 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계와, 상기 홀 부위의 오버코트층 상에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

상기 컬럼 스페이서는 상기 오버코트층과 동일한 물질로 이루어진다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정 부위에 대응되는 공통 전극, 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 제거하여 홀을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극 전면에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 상기 홀에 대응부위를 제외한 부위를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀을 매립하며, 상기 제 2 기판 전면에 일정한 두께로 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극 전면에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 상기 홀에 대응부위를 제외한 부위를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

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 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 단면도이다.

도 7과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판은 제 2 기판(200)과, 소정 부위에 제 1 홀을 구비한 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 제 1 홀을 관통하는 부위에 제 2 홀을 구비한 오버코트층(203) 또는 공통 전극(205) 및, 상기 제 1, 제 2 홀을 매립하여 그 상부에 형성된 컬럼 스페이서(300)로 이루어진다.

여기서, 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부에 형성되는 층은 액정 표시 장치를 구현하는 모드가 IPS(In-Plane Switching) 모드인지 TN(Twisted Nematic) 모드인지에 따라 각각 오버코트층(203), 공통 전극(205)으로 변경된다.

여기서, 상기 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 공통 전극(203)이 각각 제 1, 제 2 홀을 구비한 이유는 패널면(즉, 제 2 기판(200)의 배면)의 소정 부위에 인위적으로 힘을 가하였을 때, 상기 블랙 매트릭스층(201) 등의 제 2 기판(200) 상의 구조물들이 무너져 내리는 현상을 방지하기 위해, 컬럼 스페이서(300)가 형성될 부위의 하부의 구조물을 제거하여 상기 컬럼 스페이서(300)가 제 2 기판(200)에 접하여 형성하도록 한 것이다. 따라서, 상대적으로 타 구조물에 비해 단단한 컬럼 스페이서(300)가 바로 제 2 기판(200)을 지지하게 되어, 무너짐 현상이 방지되는 것이다.

도시된 도면에는, 상기 컬럼 스페이서(300)가 위치하는 부위에는 칼라 필터층이 남아있지 않도록 패터닝되어 있다. 경우에 따라, 상기 R, G, B 칼라 필터층(202)에 제 2 기판(200) 전면에 위치하도록 패터닝될 경우는, 상기 컬럼 스페이서(300) 하부에 칼라 필터층(202)은 그 하부의 블랙 매트릭스층(201)과 함께 제거되도록 한다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 단면도이다.

도 8과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판은 제 2 기판(200)과, 소정 부위에 홀을 구비한 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 홀이 갖는 단차를 유지하여 소정 두께로 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 형성된 오버코트층(203) 또는 공통 전극(205) 및, 상기 오버코트층(203) 또는 공통 전극(203) 상부에 상기 홀 형성부에 상응하여 형성된 컬럼 스페이서(301)로 이루어진다.

여기서, 상기 컬럼 스페이서(300)가 위치하는 부위에는 칼라 필터층이 남아있지 않도록 패터닝한다.

제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 장치가 IPS 모드로 구현될 할 때는, 상기 컬럼 스페이서(301) 하부에 블랙 매트릭스층(201)은 제거하고, 오버코트층(203)을 남긴 상태에서 컬럼 스페이서(301)를 그 상부에 형성하는데, 이 경우, 오버코트층(203)과 형성되는 컬럼 스페이서(301)의 성분이 동일한 유기막 재질로 하여 패널면을 눌렀을 때, 두 층간의 경도차는 발생하지 않으므로, 상기 컬럼 스페이서(301)가 오버코트층(203) 상에 형성되었다 하더라도 컬럼 스페이서(301)가 형성되는 부위 하부에 상기 오버코트층(203)이 무너지는 현상은 발생하지 않게 된다. 이 경우 상기 컬럼 스페이서(301) 하부에 대응되는 블랙 매트릭스층(201)을 제거한 이유는 상대적으로 오버코트층(203)이나 컬럼 스페이서(301)에 비해 무른 특성을 갖고 있어 패널의 상부면을 눌렀을 때, 블랙 매트릭스층(201)이 변성되기 때문이다.

여기서는, 액정 표시 장치가 TN 모드로 구현될 때는 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부에 상기 공통 전극(205)이 위치하게 되는데, 상기 공통 전극(205)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 전극 물질로 형성되어 상대적으로, 블랙 매트릭스층(201)보다는 패턴 유지성이 좋으므로, 상기 컬럼 스페이서(300) 형성 부위에서 블랙 매트릭스층(201)만을 제거하여 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻도록 한 것이다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치 중 IPS 모드의 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 평면도이며, 도 10은 도 9의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.

도 9 및 도 10과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 IPS(In-Plane Switching) 모드로 구현하였을 때 액정 표시 장치는 크게, 제 1 기판(100)과 이에 대향되는 제 2 기판(200), 그리고 상기 양 기판(100, 200) 사이에 충진되는 액정(250)으로 이루어져 있다.

상기 제 1 기판(100) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 공통 전극(130) 및 화소 전극(150)이 소정 간격 이격하여 형성되어 있다.

그리고, 상기 게이트 라인(101)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(101a)과, 상기 게이트 전극(101a)을 포함한 제 1 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(105)을 개재하여 상기 게이트 전극(101a)과 오버랩하는 반도체층(104)과, 상기 반도체층(104) 양측에 상기 데이터 라인(102)에서 돌출되어 형성된 소오스 전극(102a) 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(102b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(102b)은 상기 화소 전극(150)과 연결되어 형성된다.

상기 공통 전극(130)은 상기 화소 전극(150)과 소정 간격 이격하여 형성하며, 상기 게이트 라인(101) 또는 데이터 라인(102)과 동일층에 동시에 형성한다. 제시된 도면에는 상기 공통 전극(130)이 게이트 라인(101)과 동일층에 형성되어 있다.

또한, 제시된 도면에는 상기 공통 전극(130)과 화소 전극(150)이 일자 형태로 도시되어 있지만, 시야각 개선을 위해 상기 공통 전극(130)과 화소 전극(150)을 서로 평행한 사선이 지그재그 패턴으로 반복된 형상으로 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 데이터 라인(102)과 화소 전극(105)과의 사이에는 층간 절연막(116)을 더 증착하는데, 여기서의 절연막(116)은 상기 게이트 절연막(105)과 동일 성분으로 SiNx, SiOx 등의 무기 절연막이나 아크릴, 폴리이미드, BCB(BenzoCycloButene), 포토 폴리머(Photo Polymer)의 유기 절연막 중에서 어느 하나를 사용한다.

그리고, 상기 층간 절연막(116) 및 화소 전극(150)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 보호막(117)을 형성한다.

상기 공통 전극(130)은 공통 라인(190)과 전기적으로 연결되어, 전압 신호를 인가받으며, 드레인 전극(102b)을 통해 각 화소 전극(150)에 전압 신호가 인가되면, 횡전계를 이루어 액정층(250)을 구동시킨다.

상기 제 1 기판(100)과 대향되는 상기 제 2 기판(200)에는 비화소 영역 대응되어 상기 화소 영역 외의 영역으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위해 블랙 매트릭스층(201)을 형성한다.

이어, 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(202)을 제 2 기판 과, 상기 칼라 필터층(202)의 각 색 필름을 평탄화하기 위한 오버코트층(203)을 형성한다.

이어, 게이트 라인(101), 데이터 라인(102)의 소정 부위에 상응하는 제 2 기판(200) 상의 영역의 상기 오버코트층(203), 칼라 필터층(202), 블랙 매트릭스층(201)을 선택적으로 제거하여 홀을 형성한다.

여기서, 상기 칼라 필터층(202)이 상기 화소 영역에 대응되는 부위에만 형성되도록 미리 패터닝되었다면, 상기 홀 형성부에서 칼라 필터층이 형성되어 있지 않으므로, 제거 공정도 요구되지 않게 된다.

이어, 상기 홀을 매립하여 셀 갭 높이 이상으로 절연막을 증착하고 이를 상기 홀 형성부에만 남기도록 패터닝하여 컬럼 스페이서(300)를 형성한다.

상기 컬럼 스페이서(300)는 유기 절연막 또는 감광성 수지 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)이 서로 마주보는 최상면에 각각 액정의 초기 배향을 정의하기 위한 제 1, 제 2 배향막(107, 204)을 형성한다.

상기 제 1, 제 2 배향막(107, 204)은 액정의 초기 배향이 양 기판(100, 200)면에 수평한 방향으로 배향되도록 2 ~5°의 프리틸트(pretilt) 각으로 러빙 처리되어 있다.

이어, 상기 어레이 형성 공정이 완료된 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200) 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하한 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 합착한다.

이와 같이, IPS 모드에서는 TN 모드와 달리, 제 2 기판(200) 상에 전면에 공통 전극 대신 오버코트층(203)이 형성되므로, 컬럼 스페이서(300)가 형성되는 부위에 오버코트층(203), 칼라 필터층(202), 블랙 매트릭스층(201)이 홀을 구비하여 증착되어 형성되어 있다.

여기서, 상기 컬럼 스페이서(300)와 상기 오버코트층(203)과 동일 물질로 형성된다면, 홀 형성을 블랙 매트릭스층(201)(경우에 따라, 상기 블랙 매트릭스층 상부에 칼라 필터층이 더 형성되었을 경우, 홀 형성을 위한 패터닝 공정을 칼라 필터층까지 함께 진행할 수 있다)에서만 진행하고, 도 8에 제시한 제 2 실시예와 같이, 상기 제 2 기판(200) 상에 형성되는 컬럼 스페이서(300)를 상기 오버코트층(203)에 직접 형성하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치 중 TN 모드의 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 평면도이며, 도 12는 도 11의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.

도 11 및 도 12와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드에 구현하였을 때는 다음과 같은 구조를 갖는다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TN 모드의 액정 표시 장치는 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이에 주입된 액정층(250)으로 구성되어 있다.

상기 제 1 기판(100) 상에는 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(101) 및 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인(101)들과 데이터 라인(102)들이 교차하는 각 화소 영역에 형성된 화소 전극(103)들과, 상기 각 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(101a), 소정의 폭으로 상기 게이트 전극(101a)의 상부를 덮는 반도체층(104)과, 상기 게이트 전극(101a)의 양측에 대응되어 형성된 소오스/드레인 전극(102a, 102b)으로 이루어진다.

제 1 기판(100)의 제조를 도 12에 도시된 바와 같이, 4 마스크 공정법에 따라 살펴보면 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상기 제 1 기판(100) 상에 Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속물질을 스퍼터링 방법으로 전면 증착한 다음 제 1 마스크(미도시)를 통해 패터닝하여 복수개의 게이트 라인(101) 및 상기 게이트 라인(101)들에서 돌출되는 형상으로 게이트 전극(101a)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 라인(101)들을 포함한 제 1 기판(100) 상에 SiNx 등의 절연물질을 전면 증착하여 게이트 절연막(105), 비정질 실리콘층(104a), n+층(104b), Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속 물질층(102와 동일층)을 차례로 전면 증착한다.

이어, 이를 제 2 마스크(미도시)에 의해 상기 금속 물질층(102와 동일층), n+층(104b), 비정질 실리콘층(104a)을 1차적으로 선택적으로 제거하여 반도체층(104)이 형성되는 폭으로 금속 물질층(102와 동일층), n+층(104b) 및 비정질 실리콘층(104a)을 남긴다.

여기서, 상기 제 2 마스크는 회절 노광 마스크로 감광막으로 이루어져, 상기 반도체층(104)의 채널 폭에 대응되는 부위가 투과량이 상대적으로 적은 반투과부로 되어 있으며, 이는 상기 제 2 마스크를 이용한 1차 패터닝 공정 후, 애슁 처리시에 상기 반투과부가 선택적으로 제거되어 상기 반투과부 하부의 금속 물질층이 노출되게 된다.

이어, 상기 반투과부가 제거된 제 2 마스크를 이용하여 2차적으로 노출된 채널 부위에 대응되는 금속 물질층(102와 동일층) 및 n+층(104b)을 제거한다. 이러한 공정 이후, 남아있는 금속 물질층이 데이터 라인(102), 상기 데이터 라인(102)으로부터 돌출된 소오스 전극(102a) 및 상기 소오스 전극(102a)과 소정 간격 이격된 드레인 전극(102b)이 되며, 상기 n+층(104b) 및 비정질 실리콘층(104a)은 반도체층(104)으로 정의된다. 이러한, 제 2 마스크를 이용한 2차 식각시, 상기 반도체층(104)의 채널을 노출시키기 위해 상기 금속 물질층을 과식각하여 상기 n+층(104b) 및 소정 두께의 비정질 실리콘층(104a)이 일부 제거되도록 한다.

이어, 상기 제 1 기판(100) 전면에 보호막(106)을 증착한 후, 제 3 마스크(미도시)를 이용하여 이를 선택적으로 제거하여 보호막 홀을 형성한다. 이 경우, 제거되는 부위는 상기 드레인 전극(102b)과 이어 형성될 화소 전극(103)의 콘택이 이루어지는 부분이다.

이어, 상기 보호막(106)을 포함한 기판(100) 전면에 투명 도전막을 증착한 후, 제 4 마스크(미도시)를 이용하여 이를 선택적으로 제거하여, 상기 드레인 전극(102b)과 콘택이 이루어지는 화소 전극(103)을 형성한다.

이상에서 설명한 4 마스크 공정에서는 각 마스크 공정마다 식각 대상층 상부에 상기 마스크로 감광막 패턴을 형성하고, 이를 마스크를 하여 공정이 이루어진다.

이상에서는 4마스크로 제조된 제 1 기판의 상의 이루어지는 TFT 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 설명하였는데, 경우에 따라 마스크의 수는 가감이 가능하다.

상기 제 1 기판(100)과 대향되는 상기 제 2 기판(200) 상에는 상에 화소 영역을 제외한 부분(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막 트랜지스터 영역)의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(201)을 형성하고, 상기 화소 영역에 대응되어 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(202)을 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(201)과 칼라 필터층(202) 상부 전면에 공통전극(205)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 라인(101) 또는 데이터 라인(102)의 소정 부위에 대응되어 상기 공통 전극(205), 칼라 필터층(202), 블랙 매트릭스층(201)을 선택적으로 제거하여 홀을 형성한다.

여기서, 상기 칼라 필터층(202)이 상기 화소 영역에 대응되는 부위에만 형성되도록 미리 패터닝되었다면, 상기 홀 형성부에서 칼라 필터층이 형성되어 있지 않으므로, 제거 공정도 요구되지 않게 된다.

이어, 상기 홀을 매립하며 셀 갭 두께 이상으로 절연막을 증착하고, 이를 상기 홀 부위에만 남기도록 패터닝하여 컬럼 스페이서(300)를 형성한다.

여기서, 컬럼 스페이서는 유기 절연막, 감광성 수지 등을 이용하여 형성할 수도 있다.

상기 컬럼 스페이서(300)는, 상기 컬럼 스페이서(300)가 블랙 매트릭스층(201)이 제거된 영역에 형성된 점을 감안하여 개구율을 저하를 방지하기 위해 비화소 영역, 즉, 게이트 라인 또는 데이터 라인 등의 금속 라인이 형성된 부위에 대응하여 형성한다.

이러한 컬럼 스페이서(300)는 다음과 같은 방법들로 형성할 수 있다.

상기 컬럼 스페이서(300)는 상기 홀을 매립하여 셀 갭 이상의 충분한 두께로 유기 절연막 또는 감광성 수지를 형성한 후, 이를 선택적으로 제거하여 형성하는 것이다.

이와 같이, 각각 TFT 어레이가 형성된 제 1 기판(100)과, 컬럼 스페이서(300)를 포함한 칼라 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(200) 표면에 각각 제 1, 제 2 배향막(107, 204)을 형성한 후, 러빙(rubbing)을 실시한다. 여기서, 러빙은 천을 균일한 압력과 속도로 제 1, 제 2 배향막(107, 204) 표면과 마찰시킴으로써, 제 1, 제 2 배향막(107, 204) 표면의 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되도록 하여 액정의 초기 배향 방향을 결정하는 공정을 말한다.

이와 같이, 상기 컬럼 스페이서(300)는 직접 제 2 기판(200) 상에 형성됨으로써, 제 2 기판(200)의 배면, 즉, 패널면을 눌렀을 때, 상기 컬럼 스페이서(300)와의 밀도차에 의해 제 2 기판(200) 상에 형성된 구조물의 무너짐 현상이 방지된다. 따라서, 눌림 불량에 의한 눌림 얼룩(도장 얼룩)을 방지하여 액정 표시 장치의 시감(視感)을 향상시킬 수 있다.

이어, 상기 어레이 형성 공정이 완료된 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200) 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하한 후, 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 합착한다.

도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 평면도이다.

도 13과 같이, 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판 상부면의 평면도를 관찰하면, 블랙 매트릭스층(201) 형성 영역 내부의 소정 부위에 컬럼 스페이서(300)가 형성된다. 여기서, 상기 컬럼 스페이서(300)는 그 가로 단면이 원형으로 입체적으로는 원기둥 형태로 형성된다.

상기 컬럼 스페이서(300)는 반드시 원기둥 형상으로 형성하는 것이 아니라, 여러 가지 형태의 다각 기둥으로 변경하여 형성 가능하다. 이 경우, 각각 가로 단면에서 관찰되는 상기 컬럼 스페이서(300)는 해당 다각형으로 보일 것이다.

상기 블랙 매트릭스층(201)은 비화소 영역(게이트 라인 및 데이터 라인, 박막 트랜지스터 형성 영역)에 대응되어 형성되며, 칼라 필터층(202)은 화소 영역에 대응되어 있다. 이 때, 상기 칼라 필터층(202)은 경우에 따라 비화소 영역에서 제거되는 패터닝 공정을 생략하고 제 2 기판(200) 전면에 형성되도록 패터닝될 수 있다. 상기 칼라 필터층(202)이 전면 형성될 경우는 컬럼 스페이서(300)가 형성되는 부위에 하부의 위치하는 칼라 필터층(202) 역시, 블랙 매트릭스층(201)과 함께 제거한다. 이는 칼라 필터층(202)이 안료 또는 색 필름으로 이루어져, 유기막 성분의 컬럼 스페이서(300)에 비해 무른 특성을 갖기 때문에 외압에 대해 취약한 특성을 갖기 때문이다.

본 발명의 액정 표시 장치는 특히, 수지 BM(Black Material)을 블랙 매트릭스(Black Matrix)층으로 액정 표시 장치에 관한 것으로, 수지 BM이 갖는 무른 특성 때문에, 패널면을 누를 때, 상부 기판의 패턴이 무너져 내리는 눌림 불량을 방지하기 위함이다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

종래의 크롬(Cr)으로 블랙 매트릭스층을 형성하던 모델은 환경 오염 문제 제기로, 차츰 환경 오염의 제약이 덜한 수지(Resin)로 변경될 예정이다.

이 경우, 수지를 사용하는 모델은 수지가 갖는 무른 재질 특성으로 인해, 패널면을 눌렀을 때, 금속 성분의 크롬보다 패턴이 취약하며, 또한, 패널면을 누르거나 합착을 위한 가압시 눌러진 부위에 대응되어 컬럼 스페이서가 형성되었을 경우, 상기 컬럼 스페이서 하부의 위치한 수지 성분의 블랙 매트릭스층이 무너지는 현상이 일어난다.

본 발명의 이러한 수지 성분의 블랙 매트릭스층을 이용시 유용할 것으로, 상기 컬럼 스페이서가 형성되는 제 2 기판(칼라 필터 기판, 상부 기판)의 구조물(블랙 매트릭스층, 오버코트층, 공통 전극)을 제거하여 직접 상기 컬럼 스페이서가 제 2 기판면에 닿도록 형성함으로써, 보다 눌림 얼룩에 대한 대한 내성을 키울 수 있다.

또는, 오버코트층이 컬럼 스페이서와 동일 재질일 때는 상기 블랙 매트릭스층을 제거한 후, 제 2 기판 상부에 직접 오버코트층이 닿도록 형성하며, 상기 오버코트층 상부에 컬럼 스페이서층을 차례로 형성하도록 하여, 눌림 불량 개선의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 블랙 매트릭스층 내에 홀이 구비된 액정 표시 장치는 상기 블랙 매트릭스 홀이 형성된 부분이 빛이 샐 수 있는데, 상기 컬럼 스페이서를 면적이 넓은 게이트 라인이나, 데이터 라인 영역에 대응시켜 형성하도록 하여 상기 금속 라인이 하부 백 라이트 빛을 차단하므로, 블랙 매트릭스 홀의 빛샘 또한, 문제되지 않는다.

결과적으로 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 형성 방법은 눌림 얼룩을 방지할 수 있으며, 이로써, 눌림 얼룩이 검은 반점으로 나타나는 문제점을 개선할 수 있어, 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도

도 2는 액정 주입형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도

도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도

도 4는 컬럼 스페이서가 형성된 종래의 액정 표시 장치의 도 1의 I~I' 선상의 단면도

도 5는 칼라 필터 기판 상에 컬럼 스페이서가 형성되는 공정을 나타낸 공정 단면도

도 6은 종래의 컬럼 스페이서의 상부 패널면을 눌렀을 때 발생하는 무너짐 현상을 나타낸 SEM도

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 단면도

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 단면도

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치 중 IPS 모드의 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 평면도

도 10은 도 9의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도

도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치 중 TN 모드의 액정 표시 장치를 구체적으로 나타낸 평면도

도 12는 도 11의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도

도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼라 필터 기판을 나타낸 평면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

100 : TFT 기판 101 : 게이트 라인

101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인

102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극

103 : 화소 전극 104 : 반도체층

104a : 비정질 실리콘층 104b : n+층

105 : 게이트 절연막 106 : 보호막

107 : 제 1 배향막 116 : 층간 절연막

117 : 보호막 130 : 공통 전극

150 : 화소 전극 200 : 칼라 필터 기판

201 : 블랙 매트릭스층 202 : 칼라 필터층

203 : 오버코트층 205 : 공통 전극

250 : 액정층 300, 301 : 컬럼 스페이서

Claims (10)

1. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판;

   상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인;

   상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성되며, 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 선택적인 부위에 홀을 포함한 블랙 매트릭스층;

   상기 홀에 대응되는 부분이 제거되어 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판에 형성된 칼라 필터층;

   상기 홀을 매립하며 상기 제 1, 제 2 기판을 지지하는 컬럼 스페이서; 및

   상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 칼라 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 오버코트층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 칼라 필터층 상의 상기 홀을 제외한 부분에 오버코트층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통 전극을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 칼라 필터층 상의 상기 홀을 제외한 부분에 공통 전극을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판 상에 복수개의 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역 내에 서로 교번하는 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계;

   상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;

   상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;

   상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계;

   상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정의 부위에 대응된 영역의 오버코트층, 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계;

   상기 홀을 매립하며, 상기 오버코트층 상에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 및

   상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
7. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판 상에 복수개의 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역 내에 서로 교번하는 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계;

   상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역에 대응되어 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;

   상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정의 부위에 대응된 상기 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계;

   상기 홀을 매립하며, 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계;

   상기 홀 부위의 오버코트층 상에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 및

   상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 컬럼 스페이서는 상기 오버코트층과 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
9. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계;

   상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;

   상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;

   상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트 라인 또는 데이터 라인의 소정 부위에 대응되는 공통 전극, 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 제거하여 홀을 형성하는 단계;

   상기 공통 전극 전면에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 상기 홀에 대응부위를 제외한 부위를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 및

   상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
10. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;

    상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;

    상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계;

    상기 제 2 기판 상에 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;

    상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;

    상기 칼라 필터층, 블랙 매트릭스층을 선택적으로 제거하여 홀을 형성하는 단계;

    상기 홀을 매립하며, 상기 제 2 기판 전면에 일정한 두께로 공통 전극을 형성하는 단계;

    상기 공통 전극 전면에 소정의 두께로 절연막을 증착한 후, 상기 홀에 대응부위를 제외한 부위를 선택적으로 제거하여 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 및

    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.