KR20050112924A - 패턴 및 그 형성 방법과 이를 이용한 액정 표시 장치 및그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 특히 테이퍼(taper)와 패턴의 물성을 용이하게 조절하여 형성할 수 있는 패턴 및 패턴 형성 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 단일 마스크로 원하는 패턴을 형성하기 위하여 테이퍼 조절이 가능한 패턴 및 패턴 형성 방법을 제공하고, 스페이서 패턴의 모양 및 테이퍼 조절이 용이하며 스페이서의 강도와 탄성을 개선한 액정 표시 장치 및 스페이서의 제조 방법을 제공하고, 일정 테이퍼를 가지고 상기 테이퍼 및 컬러 필터 패턴의 모양을 조절할 수 있도록 하는 균일한 컬러 필터 패턴을 가지는 액정 표시장치 및 그의 제조 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명은 기존 장비의 변경 없이 테이퍼의 조절이 가능한 패턴을 형성할 수 있어 비용 부담이 없고 다양한 패턴을 형성할 수 있는 장점과, 스페이서 패턴의 모양과 테이퍼 조절 및 상단부 접촉면적의 조절이 용이하며 스페이서의 강도와 탄성을 개선하여 고화질을 구현할 수 있다.

Description

패턴 및 그 형성 방법과 이를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{pattern and the forming method, Liquid Crystal Dispaly device and the fabricaton method thereof}

본 발명은 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display device)에 관한 것으로, 특히 테이퍼(taper)를 용이하게 조절하여 형성할 수 있는 패턴 및 패턴 형성 방법, 이를 이용한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화상 정보를 화면에 나타내는 디스플레이 장치들 중에서 브라운관 표시 장치(혹은 CRT:Cathode Ray Tube)가 지금까지 가장 많이 사용되어 왔는데, 이것은 표시 면적에 비해 부피가 크고 무겁기 때문에 사용하는데 많은 불편함이 있었다.

그리고, 오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV 브라운관 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에 까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.

이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저소비전력및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.

상기 액정 표시 장치는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 응답 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 액정 표시 장치에 구성되는 액정 패널의 구조에 대해서 개략적으로 설명한다.

도 1은 일반적인 액정 패널을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정 패널은 블랙 매트릭스(106)와 서브 컬러필터(적, 녹, 청)(108)를 포함한 컬러필터(107)와, 상기 컬러 필터(107)상에 투명한 공통 전극(118)이 형성된 상부 기판(105)과, 화소 영역(P)과 화소 영역 상에 형성된 화소 전극(117)과 스위칭 소자를 포함한 어레이 배선이 형성된 하부 기판(122)으로 구성되며, 상기 상부 기판(105)과 하부 기판(122) 사이에는 액정(114)이 충진되어 있다.

상기 하부 기판(122)은 어레이 기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막 트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트 배선(113)과 데이터 배선(115)이 형성된다.

상기 화소 영역(P)은 상기 게이트 배선(113)과 데이터 배선(115)이 교차하여 정의되는 영역이다.

상기 화소 영역(P) 상에 형성되는 화소 전극(117)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide:ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명한 전도성 금속을 사용한다.

전술한 바와 같은 구성을 가지고 제작되는 상부 기판(105)과 하부 기판(122)은 서로 대향되게 합착되어 액정 패널을 형성한다.

이때, 상기 상부 기판(105)과 하부 기판(122) 사이의 씰 패턴(seal pattern)을 형성하고 스페이서(spacer)를 형성한다.

상기 씰 패턴은 액정 셀에서 액정 형성을 위한 갭(gap) 형성과 형성된 액정을 새지 않게 하는 두가지 기능을 한다.

그리고, 상기 스페이서는 상기 상부 기판과 하부 기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위하여 일정한 크기로 형성된다.

상기 스페이서 산포시 하부 기판에 대해서 균일한 밀도로 산포하며, 산포 방식은 크게 알콜 등에 볼 스페이서(ball spacer)를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다.

그러나, 이와 같은 볼 스페이서 산포 방법은 별도의 규격화된 스페이서를 사용하는 것이나 이 방법은 스페이서를 산포하는 방법에서의 제약이 많다.

즉, 볼 스페이서를 사용할 경우 이동 가능성이 있어 배향막에 스크래치(scratch) 등의 파손이 발생되고, 인접한 액정 분자간의 흡착력 등에 의해 볼 스페이서 주변에서 빛샘 현상이 발생되기도 한다.

또한, 불규칙하게 산포되는 볼 스페이서의 밀집 정도가 일정하지 않아 대면적 액정 표시 장치에 적용될 경우 간격 유지에 신뢰성이 떨어지는 단점을 나타내며, 마찬가지 이유로 화면을 만질 경우 리플(ripple) 현상이 나타나기도 한다.

따라서, 기판의 제작 공정 중 스페이서를 패턴하여 형성하는 방법이 많이 연구되고 있다.

기판에 직접 패턴되는 스페이서는 상기 하부 기판 또는 상부 기판에 형성할 수 있으며, 상기 하부 기판에 구성될 경우에는 일반적으로 상기 하부 기판의 어레이 배선 상부에 형성한다.

상기 스페이서를 형성하는 한가지 예로 상부 기판에 감광성 물질을 이용하여 스페이서를 형성하는 방법을 형성한다.

이하, 도 2a 내지 2f의 공정을 참조하여 종래의 패턴 스페이서 형성 방법을 설명한다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 투명한 절연 기판(105) 상에 블랙 매트릭스(106)를 형성한다.

일반적으로, 블랙 매트릭스(106)는 서브 컬러 필터인 적/녹/청 패턴 사이에 위치하며, 상기 화소 전극(도 1의 117) 주변부에 형성되는 반전 도메인(reverse tilt domain)을 통과하는 빛을 차폐하는 것을 목적으로 형성한다.

일반적으로 상기 블랙 매트릭스(106)의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr)등의 금속박막이나 카본(Carbon) 계통의 유기 재료가 주로 쓰이며, 크롬(Cr)/산화크롬(CrOx)등의 이층막 구조의 블랙 매트릭스는 저 반사화를 목적으로 사용하기도 한다.

따라서, 목적에 따라 전술한 재료 중 임의의 재료를 사용하여 블랙 매트릭스(106)를 형성한다.

이 때, 어레이 기판(도 1의 122)에 형성되는 화소 전극(도 1의 117)과 대응되는 컬러 필터가 형성될 부분(117a)은, 상기 화소 전극보다 작은 면적으로 식각하여 구성된다.

도 2b는 적/녹/청색을 띄는 컬러수지를 이용한 컬러 필터 형성 공정을 도시한 도면이다.

상기 컬러 수지의 주요 성분은 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder)등의 광 중합형 감광 조성물과 적/녹/청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기안료로 구성되어 있다.

먼저, 적(red), 녹(green), 청(blue) 컬러 수지 중 적색을 띄는 컬러 수지를 상기 블랙 매트릭스(106)가 형성된 기판(105)의 전면에 도포한 후, 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색 서브컬러필터(108a)를 형성한다.

다음으로, 상기 적색 컬러필터(108a)가 형성된 기판(105)의 전면에 녹색 컬러 수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 녹색 컬러 필터(108b)를 형성한다.

연속하여, 상기 적색 및 녹색 컬러필터(108a, 108b)가 형성된 기판(105)의 전면에 청색 컬러 수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 청색 컬러 필터(108c)를 형성한다.

도 2c는 상기 컬러 필터(108a, 108b, 108c)가 형성된 기판(105)의 표면을 평탄화하는 공정이다.

상기 컬러 필터(108a, 108b, 108c)가 형성된 기판(105)을 평탄화 하기 위해, 상기 기판(105) 상부에 절연 특성을 가지는 투명한 수지를 도포하여 오버코트층(overcoat layer)(126)을 형성한다.

도 2d는 상기 컬러 필터(108a, 108b, 108c)와 오버코트층(126) 상에 전극을 형성하는 공정이다.

일반적으로, 상기 컬러 필터 기판을 액정 패널의 상부 기판(105)으로 사용할 경우, 상기 컬러 필터 기판의 상층은 투명 전극(118)을 형성한다.

이때, 상기 투명 전극(118)에는 공통 전압이 흐르게 되며, 도 1에 도시한 바와 같은 어레이 기판(122)에 구성된 화소 전극(117)에 흐르는 화소 전압과 더불어 액정(14)을 구동하는 역할을 하게 된다.

따라서, 상기 오버코트층(126)이 형성된 기판(105)의 전면에 투과율이 뛰어난 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 구성된 투명 전도성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 공통 전극(common electrode)(118)을 형성한다.

다음으로, 도 2e는 스페이서를 형성하는 공정으로, 상기 공통 전극(118)이 형성된 기판(105)의 전면에 감광성 유기 물질을 코팅하여 감광성 유기막(128)을 형성한다.

이때, 상기 감광성 유기 물질은 일반적으로 네거티브 타입(negative type)을 사용한다.

상기 감광성 유기막(128)이 형성된 기판(105)의 상부에 투과부(E)와 차단부(F)로 구성된 마스크(130)을 위치시킨다.

상기 투과부(E)는 기판(105) 상에 스페이서 패턴을 형성할 부분에 대응하여 위치시키도록 한다.

다음으로, 상기 마스크(130)의 상부에서 빛을 조사한 후, 상기 감광성 유기막(128)을 현상(develop)한다.

이와 같이 실시한 공정으로 도 2f에 도시된 바와 같이, 소정의 형상으로 패턴된 스페이서(140)가 상부 기판 상에 형성된다.

도 3은 종래 스페이서 형성시에 마스크에 그에 대응하는 스페이서 패턴을 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마스크(230)는 기판(200) 상부에서 투과부(E)와 차단부(F)를 형성하고 있으며, 상기 마스크(230)의 투과부(E)에 대응하여 스페이서(240) 패턴이 형성되어 있다.

이때, 상기 스페이서(240) 패턴을 형성하는 감광성 유기 물질은 네거티브 타입으로서 상기 마스크(230)의 투과부(E)를 통과한 빛에 노광되어 경화된다.

따라서, 상기 감광성 유기 물질을 현상시에 상기 경화된 스페이서(240) 패턴이 형성되게 된다.

여기서, 상기 마스크(230)와 기판(205)은 일정한 높이의 갭(gap;G)을 가지고 배치되는데, 이는 상기 스페이서(240) 패턴의 모양과 강도 및 탄성을 결정하는 중요한 변수가 된다.

또한, 상기 마스크(230)의 투과부(E)의 크기와 기판(200)과의 갭(G)의 크기는 상기 스페이서(240) 패턴의 크기를 결정하게 된다.

상기 마스크(230)의 투과부(E)를 통과하는 빛은 회절 현상에 의해서 확산되어 기판(200)에 입사된다.

따라서, 상기 빛은 상기 마스크(230)의 투과부(E)를 통과하면서 상쇄되고 간섭되어 상기 기판(200)에 균일한 에너지로 도달하지 않으며 이와 같은 에너지 분포는 도 4와 같다.

일반적으로, 상기 스페이서(240)는 패턴 형성시에 상단부 접촉 면적을 줄이기 위하여 테이퍼(taper) 모양으로 형성하는데, 상기 스페이서(240)에 사용되는 감광성 유기 물질의 광 민감도와 노광량에 따라 패턴의 테이퍼(taper) 모양이 결정된다.

이때, 상기 스페이서(240)의 테이퍼 모양을 조절하기 위해서는 마스크(230)를 바꾸거나 재료의 성분을 바꾸어야 하므로 원하는 테이퍼의 모양을 얻기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 원하는 테이퍼 모양을 가지는 스페이서를 형성하기 위하여 서로 다른 감도를 가지는 감광성 유기 물질을 이용하여 형성하는 방법도 있으나, 이는 비용이 증가하고 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

상기에서 언급한 스페이서를 형성하는 공정 이외에도 컬러 필터를 형성하는 공정에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 적/녹/청색을 띄는 컬러수지를 이용한 컬러 필터를 형성한다.

상기 컬러 수지의 주요 성분은 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder)등의 광 중합형 감광 조성물과 적/녹/청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기안료로 구성된 감광성 수지를 사용한다.

먼저, 적(red), 녹(green), 청(blue) 컬러 수지 중 적색을 띄는 컬러 수지를 상기 블랙 매트릭스(106)가 형성된 기판(105)의 전면에 도포한 후, 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색 서브컬러필터(108a)를 형성한다.

다음으로, 상기 적색 컬러필터(108a)가 형성된 기판(105)의 전면에 녹색 컬러 수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 녹색 컬러 필터(108b)를 형성한다.

연속하여, 상기 적색 및 녹색 컬러필터(108a, 108b)가 형성된 기판(105)의 전면에 청색 컬러 수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 청색 컬러 필터(108c)를 형성한다.

이와 같이, 적/녹/청색의 컬러 필터(108a, 108b, 108c) 패턴을 각각 형성하는 공정에 있어서, 사용되는 감광성 수지는 적/녹/청색에 따라서 그 안료 특성이 다르므로 감광시에 빛의 흡수율이 다르고 균일한 패턴 모양 및 테이퍼의 컬러 필터를 형성하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 단일 마스크로 원하는 패턴을 형성하기 위하여 대상 물질을 코팅하고 분할 노광하여 테이퍼 조절이 가능한 패턴 및 패턴 형성 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 스페이서 패턴의 모양 및 테이퍼 조절이 용이하며 스페이서의 강도와 탄성을 개선한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 일정 테이퍼를 가지고 상기 테이퍼 및 컬러 필터 패턴의 모양을 조절할 수 있도록 하는 균일한 컬러 필터 패턴을 가지는 액정 표시장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 패턴은, 감광막에 선택적으로 수차 노광하고 현상하여 위치에 따라 서로 다른 광경화도를 가지는 부분으로 이루어지고 테이퍼를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 패턴의 형성 방법은, 기판 상에 감광막을 형성하고 상기 감광막 상부에 마스크를 배치하고 노광, 현상하여 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 상기 감광막을 형성한 후, 상기 마스크와 감광막 사이의 거리를 수차 변화시키며 분할 노광하고 현상하는 것을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일 실시예는, 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 셀갭을 유지시켜주는 스페이서를 포함하는 액정 패널에서, 상기 스페이서의 중심 영역이 가장자리 영역보다 광경화도가 크고 상기 스페이서의 상부면이 하부면보다 작도록 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 서로 대향되게 배치되는 상, 하부 기판 사이의 액정층을 형성하고, 셀갭을 유지하기 위해 상부 기판 또는 하부 기판에 스페이서가 형성된 액정 패널에 있어서, 상기 기판 상에 감광막을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부에 마스크를 배치시키고 노광하는 단계와; 상기 마스크와 감광막 사이의 거리를 변화시키며 배치한 후 분할 노광하는 단계와; 상기 노광된 감광막을 현상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 다른 실시예는, 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정 패널에서, 상기 상부 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스 사이에서 위치에 따라 서로 다른 광경화도를 갖고 테이퍼가 형성된 적, 녹, 청색의 컬러필터와; 상기 컬러필터 상부에 형성된 공통 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 액정 패널에서, 상기 상부 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스 사이에 감광성 컬러 수지를 도포하는 단계와; 상기 감광성 컬러 수지 상부에 마스크를 배치하고 기판과 마스크 사이의 갭을 변화시키면서 수차 분할 노광하는 단계와; 상기 노광된 컬러 필터 수지를 현상하여 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러 필터 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 패턴의 모양을 보여주는 도면이고, 도 6a 내지 6c는 도 5의 패턴을 형성하기 위한 제조 공정을 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴(340)은 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)로 이루어지며, 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)는 서로 다른 강도와 탄성을 가진다.

그리고, 상기 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)는 단차를 형성하며 테이퍼를 형성한다.

여기서, 상기 2차 노광부(342)는 상기 1차 노광부(341)와 중복되어 광경화됨으로써 상기 1차 노광부(341)에 비해 경도(hardness)가 있다.

반면, 상기 1차 노광부(341)는 2차 노광부(342)에 비해서 부드러워 탄성(elasticity)을 가진다.

상기 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)를 가지는 패턴(340)은 동일한 마스크(330)에 의해 형성되며, 상기 1차 노광부(341)는 기판(300)과 소정의 거리(Da)를 가지고 배치된 마스크(330)에 의해서 형성되며, 상기 2차 노광부(342)는 상기 마스크(330)와 기판(300)의 갭을 재조정하여 소정의 거리(Db)를 가지고 재배치된 마스크(330)에 의해서 형성된다.

즉, 동일한 마스크(330)를 이용하여 기판(300)과의 거리를 조정하여 분할 노광함으로써 2번의 노광 공정을 실시하여 원하는 패턴(340)을 형성할 수 있다.

이때, 상기 1차 노광부(341) 형성시의 기판(300)과 마스크(330) 사이의 거리(Da)가 2차 노광부(342) 형성시의 기판(300)과 마스크(330) 사이의 거리(Db)보다 크다.

따라서, 동일한 노광 에너지를 사용하여 단일 마스크(330)로 기판(300)과의 갭(gap)을 달리하여 노광시에 상기 기판(300)의 위치에 따라 기판(300)에 입사된 노광 에너지는 서로 다르게 된다.

이는 투과부(E)와 차단부(F)로 형성되는 마스크(330)에서 상기 투과부(E)를 통과하는 빛이 회절되어 나타나는 현상으로, 상기 마스크(330)의 투과부(E)를 통과한 빛은 확산되어 기판(300)에 도달하게 된다.

즉, 기판(300)의 동일 면적에 주어지는 에너지의 양이 기판(300)과 마스크(330)의 거리의 제곱에 비례해서 작아지게 되므로, 기판(300)과 마스크(330)의 거리가 클수록 상기 마스크(330)를 통과한 빛의 확산 정도가 커지고 상기 기판(300)의 동일 면적에 입사되는 에너지의 양은 작아지게 된다.

따라서, 상기 패턴(340)의 1차 노광부(341)의 크기는 커지고 단차를 형성하여 패턴(340)의 모양을 결정하게 되며 상대적으로 2차 노광부(342)의 크기는 작아지고 중앙에 집중되는 에너지에 의해서 충분히 광경화되어 상기 2차 노광부(342)는 단단하게 되어 경도를 가지게 된다.

이는 상기 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)를 가지는 패턴(340) 형성시에 단일 마스크(330)를 이용하여 분할 노광시에 상기 마스크(330)와 기판(300)의 거리(Da, Db)를 달리하며 광경화를 시켜서 발생한 결과이다.

이하, 상기와 같은 패턴을 제조하기 위한 제조 공정을 도 6a 내지 6c를 참조하여 설명한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(300) 상에 감광성 유기 물질을 도포하여 감광성 유기막(340a)을 형성한다.

상기 감광성 유기 물질은 네거티브 타입(negative type)의 광경화성 물질을 사용한다.

그리고, 상기 감광성 유기막(340a)이 형성된 기판(300)의 상부에 투과부(E)와 차단부(F)로 구성된 마스크(330)을 위치시킨다.

상기 투과부(E)는 기판(300) 상에 패턴(340)을 형성할 부분에 대응하여 위치시키도록 한다.

다음으로, 제 1 노광 공정을 실시한다.

상기 마스크(330)의 상부에서 빛을 조사한 후, 상기 감광성 유기막(340a)을 현상(develop)한다.

이와 같이 실시한 제 1 노광 공정으로 도 6b에 도시된 바와 같이, 1차 노광부(341)를 가지는 패턴(340)이 기판(300) 상에 형성된다.

상기 1차 노광부(341)는 패턴(340)의 크기를 결정하며 광경화가 완전히 이루어지지 않도록 하여 경도와 함께 탄성을 가지도록 한다.

그리고, 상기 1차 노광부(341)가 형성된 기판(300) 상에 제 2 노광 공정을 실시한다.

이때, 상기 기판(300)의 상부에 위치시키는 마스크(330)는 제 1 노광 공정시에 사용된 마스크(330)와 동일한 마스크를 사용하며, 원하는 패턴(340)을 형성하기 위하여 상기 마스크(330)와 기판(300)과의 거리를 조정하여 재배치한다.

바람직하게는, 상기 마스크(330)와 기판(300)과의 거리를 1차 노광 공정에서보다 작게 한다.

그리고, 상기 마스크(330)의 투과부(E)는 기판(300) 상에 패턴(340)을 형성할 부분에 대응하여 위치시키도록 한다.

다음으로, 제 2 노광 공정을 실시한다.

상기 마스크(330)의 상부에서 빛을 조사하여 2차 노광부(342)를 형성한다.

상기 2차 노광부(342)는 1차 노광부(341)의 중심에 중첩되어 형성되므로 충분히 광경화가 이루어져 1차 노광부(341)보다 더 큰 경도를 가지게 된다.

이와 같이, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 2 노광 공정에 의해서 형성된 감광성 유기막(340a)을 현상(develop)하면 상기 마스크에 의해 차단되어 노광되지 못한 부분과 완전한 광경화가 이루어지지 않은 1차 노광부(341)의 일부가 제거되어 단차가 있도록 테이퍼가 이루어진 패턴이 형성된다.

따라서, 상기 패턴(340)은 탄성을 가지는 1차 노광부(341)와 경도를 가지는 2차 노광부(342)로 이루어지며, 상기 1차 노광부(341)와 2차 노광부(342)가 단차지는 패턴(340)이 형성된다.

이때, 상기 1차 노광부(341) 형성시의 기판(300)과 마스크(330) 사이의 거리(Da)가 2차 노광부(342) 형성시의 기판(300)과 마스크(330) 사이의 거리(Db)보다 크다.

따라서, 동일한 마스크(330)를 이용하여 기판(300)과의 거리를 조정함으로써 2번의 노광 공정을 실시하여 원하는 패턴(340)을 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 패턴 형성시에 기판에 도달하는 에너지의 크기와 현상되는 영역을 보여주는 에너지 분포도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 동일한 노광 에너지로 조사되는 빛은 마스크의 투과부를 통과하면서 회절 및 확산되어 서로 다른 에너지로 기판에 도달하게 된다.

이때, 마스크와 기판 사이의 거리에 따라 빛의 회절 정도와 확산 정도가 다르므로 패턴의 크기와 모양 및 테이퍼 각도를 조절할 수 있다.

도 6및 도 7을 참조하면, 제 1 에너지 분포 곡선(A)은 제 1 노광 공정시의 에너지 분포를 보여주며, 에너지 확산 정도가 크므로 경도와 탄성을 가지는 패턴의 크기도 커진다.

또한, 제 2 에너지 분포 곡선(B)은 제 2 노광 공정시의 에너지 분포를 보여주는데, 기판과 마스크 사이의 거리가 작아 에너지 확산 정도가 중앙에 집중되어 패턴의 크기가 작아지고, 노광이 중복되어 이루어짐으로써 완전한 광경화가 이루어져 경도가 큼을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 패턴의 개략적인 모양을 보여주는 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴(440)은 1차 노광부(441)와 2차 노광부(442)로 이루어지며, 1차 노광부(441)와 2차 노광부(442)는 서로 다른 강도와 탄성을 가진다.

상기 1차 노광부(441)는 패턴(40)의 단차를 형성하며 2차 노광부(442)는 중복되어 광경화됨으로써 상기 1차 노광부(441)에 비해 경도(hardness)가 있다.

반면, 상기 1차 노광부(441)는 2차 노광부(442)에 비해 부드러워 탄성(elasticity)을 가진다.

상기 1차 노광부(441)와 2차 노광부(442)를 가지는 패턴(440)은 동일한 마스크(430)에 의해 형성되며, 상기 1차 노광부(441)는 기판(400)과 소정의 거리(Dc)를 가지고 배치된 마스크(430)에 의해서 형성되며, 상기 2차 노광부(442)는 상기 마스크(430)와 기판(400)의 갭을 재조정하여 소정의 거리(Dd)를 가지고 재배치된 마스크(430)에 의해서 형성된다.

즉, 동일한 마스크(430)를 이용하여 기판(400)과의 거리를 조정함으로써 2번의 노광 공정을 실시하여 원하는 패턴(440)을 형성할 수 있으며, 상기 1차 노광부와 2차 노광부는 단차를 형성하지 않는다.

이와 같은 패턴을 형성하는 방법은 도 5에서 설명한 바와 같은 공정으로 이루어지지만, 노광 공정시에 광경화도를 조절하여 현상시에 1차 노광부의 일부가 제거되지 않도록 한다.

즉, 상기 패턴(440)의 1차 노광부(441)의 크기는 커지고 단차를 형성하여 패턴(440)의 모양을 결정하게 되며 상대적으로 2차 노광부(442)의 크기는 작아지고 중앙에 집중되는 에너지에 의해서 충분히 광경화되어 상기 2차 노광부(442)는 단단하게 되어 경도를 가지며 상기 1차 노광부(441)는 상기 2차 노광부(442)에 비해 탄성을 가지게 된다.

상기와 같은 실시예에 따라 형성되는 패턴은 액정 표시 장치에 적용할 수 있다.

도 9a 내지 9f는 본 발명에 따른 액정 패널 제조 공정에서 컬러 필터 기판을 형성하는 공정을 보여주는 도면이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 투명한 절연 기판(505) 상에 블랙 매트릭스(506)를 형성한다.

일반적으로 상기 블랙 매트릭스(506)의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5 이상인 크롬(Cr)등의 금속박막이나 카본(Carbon) 계통의 유기 재료가 주로 쓰이며, 크롬(Cr)/산화크롬(CrOx)등의 이층막 구조의 블랙 매트릭스는 저 반사화를 목적으로 사용하기도 한다.

따라서, 목적에 따라 전술한 재료 중 임의의 재료를 사용하여 블랙 매트릭스(506)를 형성한다.

도 9b 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스(506)가 형성된 기판(505) 상에 적/녹/청색을 띄는 감광성 컬러 수지를 이용한 서브컬러필터를 형성한다.

상기 컬러 수지의 주요 성분은 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder)등의 광 중합형 감광 조성물과 적/녹/청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기안료로 구성되어 있다.

먼저, 도 9b에 도시된 바와 같이, 적(red), 녹(green), 청(blue) 컬러 수지 중 적색을 띄는 컬러 수지를 상기 블랙 매트릭스(506)가 형성된 기판(505)의 전면에 도포한 후, 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색 서브컬러필터(508a)를 형성한다.

이때, 투과부(E)와 차단부(F)를 형성하는 마스크(530)를 기판(505)의 전면에 배치하여 노광하며, 상기 마스크(530)의 투과부(E)는 적색 서브컬러필터(508a)가 형성되는 위치와 대응되게 한다.

여기서, 상기 마스크(530)와 기판(505) 사이의 거리는 원하는 적색 서브컬러필터(508a)의 패턴을 형성할 수 있도록 조정하며, 원하는 테이퍼 형성을 위하여 상기 마스크(530)와 기판(505)과의 거리를 조정하여 수차에 걸쳐 노광 공정을 실시할 수 있다.

상기와 같이 수차에 걸친 분할 노광 공정으로 상기 적색 서브컬러필터의 위치에 따라 중복되어 노광하는 부분이 있으며, 컬러 수지의 광경화는 에너지를 흡수한 만큼 빠르게 진행되고 경화율도 높아지기 때문에 상기 적색 서브컬러필터의 내부의 광경화도가 외부보다 높게 된다.

따라서, 상기 노광 공정 후에 현상 공정을 실시하면, 상기 적색 컬러 수지에서 초기 노광되어 광경화가 충분히 이루어지지 않은 소정 부분과 광이 조사되지 않은 부분은 제거되어 단차 또는 경사진 테이퍼를 가지는 적색 서브컬러필터가 형성된다.

이어서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 적, 녹, 청 컬러 수지 중 녹색을 띄는 감광성 컬러 수지를 기판의 전면에 도포한 후, 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 녹색 서브컬러필터(508b)를 형성한다.

이때, 상기 적색 서브컬러필터(508a)를 형성할때 사용한 마스크(530)의 위치를 이동하여 재배치한 후, 노광, 현상 공정을 거쳐서 녹색 서브컬러필터(508b)를 형성한다.

상기 마스크(530)의 투과부(E)는 녹색 서브컬러필터(508b)가 형성되는 위치와 대응되게 한다.

여기서, 상기 마스크(530)와 기판(505) 사이의 거리는 원하는 녹색 서브컬러필터(508b)의 패턴을 형성할 수 있도록 조정하며, 원하는 테이퍼 형성을 위하여 상기 마스크(530)와 기판(505)과의 거리를 조정하며 수차에 걸쳐 노광 공정을 실시할 수 있다.

상기와 같이 수차에 걸친 노광 공정으로 상기 녹색 서브컬러필터의 위치에 따라 중복되어 노광하는 부분이 있으며, 컬러 수지의 광경화는 에너지를 흡수한 만큼 빠르게 진행되고 경화율도 높아지기 때문에 상기 녹색 서브컬러필터의 내부의 광경화도가 외부보다 높게 된다.

따라서, 상기 노광 공정 후에 현상 공정을 실시하면, 상기 녹색 컬러 수지에서 초기 노광되어 광경화가 완전히 이루어지지 않은 소정 부분과 광이 조사되지 않은 부분은 제거되어 단차 또는 경사진 테이퍼를 가지는 녹색 서브컬러필터가 형성된다.

도 9d에 도시된 바와 같이, 적, 녹, 청 컬러 수지 중 청색을 띄는 감광성 컬러 수지를 기판의 전면에 도포한 후, 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 청색 서브컬러필터(508c)를 형성한다.

이때, 상기 적색 서브컬러필터(508a)와 녹색 서브컬러필터(508b)를 형성할때 사용한 마스크(530)의 위치를 이동하여 재배치한 후, 노광, 현상 공정을 거쳐서 청색 서브컬러필터(508c)를 형성한다.

상기 마스크(530)의 투과부(E)는 청색 서브컬러필터(508c)가 형성되는 위치와 대응되게 한다.

여기서, 상기 마스크(530)와 기판(505) 사이의 거리는 원하는 청색 서브컬러필터(508c)의 패턴을 형성할 수 있도록 조정하며, 원하는 테이퍼 형성을 위하여 상기 마스크(530)와 기판(505)과의 거리를 조정하며 수차에 걸쳐 노광 공정을 실시할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 수차에 걸친 노광 공정으로 상기 청색 서브컬러필터의 위치에 따라 중복되어 노광하는 부분이 있으며, 컬러 수지의 광경화는 에너지를 흡수한 만큼 빠르게 진행되고 경화율도 높아지기 때문에 상기 청색 서브컬러필터의 내부의 광경화도가 외부보다 높게 된다.

따라서, 상기 노광 공정 후에 현상 공정을 실시하면, 상기 청색 컬러 수지에서 초기 노광되어 광경화가 완전히 이루어지지 않은 소정 부분과 광이 조사되지 않은 부분은 제거되어 단차 또는 경사진 테이퍼를 가지는 청색 서브컬러필터가 형성된다.

상기 도 9b 내지 10d의 공정으로 이루어지는 적, 녹, 청색의 서브컬러필터 (508a, 508b, 508c)형성 순서는 바뀔 수도 있다.

여기서, 상기 적, 녹, 청색 서브컬러필터(508a, 508b, 508c)를 형성하는 컬러 수지의 주요 성분은 앞서 언급한 바와 같이, 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder)등의 광 중합형 감광 조성물과 적/녹/청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기안료로 구성되어 있다.

이와 같은 컬러 수지는 안료(pigment)의 각 색상에 따라 감광 조성물의 광흡수율이 틀리게 되므로 동일한 마스크를 사용하여 패터닝하여도 상기 컬러 수지의 광 경화도가 틀려 패턴의 모양이 다르게 된다.

따라서, 이를 감안하여 상기 적, 녹, 청색 서브컬러필터(508a, 508b, 508c) 형성시에 마스크를 이동하여 재배치할 때 기판(505)과 마스크(530) 사이의 거리를 조정하여 분할 노광함으로써 단일 컬러 수지를 이용해서 각 서브컬러필터(508a, 508b, 508c)의 패턴의 모양을 균일하게 할 수 있다.

도 9e는 상기 컬러 필터가 형성된 기판의 표면을 평탄화하는 공정이다.

상기 컬러 필터(508a, 508b, 508c)가 형성된 기판(505)을 평탄화 하기 위해, 상기 기판(505) 상부에 절연 특성을 가지는 투명한 수지를 도포하여 오버코트층(overcoat layer)(526)을 형성한다.

도 9f는 상기 컬러 필터 상에 전극을 형성하는 공정이다.

일반적으로, 상기 컬러 필터 기판(505)을 액정 패널의 상부 기판으로 사용할 경우, 상기 컬러 필터 기판(505)의 상층은 투명한 공통 전극(518)을 형성한다.

상기 오버코트층(526)이 형성된 기판(505)의 전면에 투과율이 뛰어난 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 구성된 투명 전도성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 공통 전극(common electrode)(518)을 형성한다.

도 10a 내지 10f는 본 발명에 따른 액정 패널 제조 공정에서 스페이서를 형성하는 공정을 보여주는 도면이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 투명한 절연 기판(605) 상에 블랙 매트릭스(606)를 형성한다.

일반적으로 상기 블랙 매트릭스(606)의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr)등의 금속박막이나 카본(Carbon) 계통의 유기 재료가 주로 쓰이며, 크롬(Cr)/산화크롬(CrOx)등의 이층막 구조의 블랙 매트릭스는 저 반사화를 목적으로 사용하기도 한다.

따라서, 목적에 따라 전술한 재료 중 임의의 재료를 사용하여 블랙 매트릭스(606)를 형성한다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스(606)가 형성된 기판(605) 상에 적/녹/청색을 띄는 감광성 컬러 수지를 이용한 서브컬러필터(608a, 608b, 608c)를 형성한다.

도 10c는 상기 적, 녹, 청색의 서브컬러필터(608a, 608b, 608c)가 형성된 기판(605)의 표면을 평탄화하는 공정이다.

상기 서브컬러필터(608a, 608b, 608c)가 형성된 기판(605)을 평탄화 하기 위해, 상기 기판(605) 상부에 절연 특성을 가지는 투명한 수지를 도포하여 오버코트층(overcoat layer)(626)을 형성한다.

도 10d는 상기 컬러 필터 상에 전극을 형성하는 공정이다.

일반적으로, 상기 컬러 필터 기판(605)을 액정 패널의 상부 기판으로 사용할 경우, 상기 컬러 필터 기판(605)의 상층은 투명한 공통 전극(618)을 형성한다.

상기 오버코트층(626)이 형성된 기판(605)의 전면에 투과율이 뛰어난 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 구성된 투명 전도성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 공통 전극(common electrode)(618)을 형성한다.

다음으로, 도 10e는 스페이서를 형성하는 공정으로, 상기 공통 전극(618)이 형성된 기판(605)의 전면에 감광성 유기 물질을 코팅하여 감광성 유기막(628)을 형성한다.

이때, 상기 감광성 유기 물질은 일반적으로 네거티브 타입(negative type)의 광경화성 물질을 사용한다.

상기 감광성 유기막(628)이 형성된 기판(605)의 상부에 투과부(E)와 차단부(F)로 구성된 마스크(630)을 위치시킨다.

상기 투과부(E)는 기판(605) 상에 스페이서(640) 패턴을 형성할 부분에 대응하여 위치시키도록 한다.

다음으로, 제 1 노광 공정을 실시한다.

상기 마스크(630)의 상부에서 빛을 조사한 후, 상기 감광성 유기막(628)을 현상(develop)한다.

이와 같이 실시한 제 1 노광 공정으로 도 10f에 도시된 바와 같이, 테이퍼를 가지는 스페이서(640) 패턴이 기판(605) 상에 형성된다.

그리고, 상기 스페이서(640) 패턴이 형성된 기판(605) 상에 감광성 유기 물질을 도포하여 감광성 유기막(628)을 형성한다.

상기 감광성 유기 물질은 스페이서(640) 패턴 형성시에 사용된 감광성 유기 물질과 동일할 수 있다.

그리고, 상기 상기 감광성 유기막(628)이 형성된 기판(605)의 상부에 투과부(E)와 차단부(F)로 구성된 마스크(630)을 위치시킨다.

여기서, 상기 마스크(530)와 기판(505) 사이의 거리는 원하는 스페이서(640) 패턴을 형성할 수 있도록 조정하며, 원하는 테이퍼 형성을 위하여 상기 마스크(530)와 기판(505)과의 거리를 조정하며 수차에 걸쳐 분할 노광 공정을 실시할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 수차에 걸친 분할 노광 공정으로 상기 감광성 유기막(628)의 위치에 따라 중복되어 노광하는 부분이 있으며, 광경화는 에너지를 흡수한 만큼 빠르게 진행되고 경화율도 높아지기 때문에 중복되어 광경화가 일어나는 부분의 광경화도가 초기 노광된 부분보다 높게 된다.

따라서, 상기 노광 공정 후에 현상 공정을 실시하면, 상기 감광성 유기막(628)에서 초기 노광되어 광경화가 충분히 이루어지지 않은 소정 부분과 광이 조사되지 않은 부분은 제거되어 단차 또는 경사진 테이퍼를 가지는 스페이서(640) 패턴이 형성된다.

이와 같이 실시한 공정으로 소정의 형상으로 패턴된 스페이서(640)가 기판(605) 상에 형성된다.

여기서, 기판에 직접 패턴되는 스페이서는 액정 패널에서 컬러 필터 기판인 상부 기판뿐만 아니라 하부 기판(어레이 기판)에 형성할 수 있으며, 상기 하부 기판에 구성될 경우에는 일반적으로 상기 하부 기판의 어레이 배선 상부에 형성한다.

도 11은 본 발명에 따른 스페이서를 가지는 액정 패널의 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 서로 대향되게 상부, 하부 기판(710, 720)이 배치되어 있고, 상기 상부 기판(720) 상에는 제 1 투명 전극(721)이 형성되어 있고, 상기 하부 기판(710) 상에는 제 2 투명 전극(711)이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 2 투명 전극(721, 711) 사이에는 스페이서(740)가 형성되어 있어 일정 셀갭을 이루고 있으며, 상기 셀갭 내에는 액정층(730)이 개재되어 있다.

상기 스페이서(740)는 패턴드 스페이서로서 감광성 유기 물질로 이루어진다.

이때, 상기 감광성 유기 물질은 일반적으로 네거티브 타입(negative type)의 광경화성 물질을 사용한다.

그리고, 상기 스페이서(740)는 1차 노광부(742)와 2차 노광부(741)로 이루어지며, 상기 1차 노광부(742)의 내부에 2차 노광부(741)가 형성되어 있다.

상기 스페이서(740)는 상기 1차 노광부(742)와 2차 노광부(741)가 서로 다른 강도와 탄성을 가진다.

상기 1차 노광부(742)는 스페이서의 단차(모양)를 형성하며 경도와 탄성을 가지고, 상기 2차 노광부(741)는 상기 1차 노광부(742) 내에서 중복되어 광경화됨으로써 상기 1차 노광부(742)에 비해 경도(hardness)를 가지고, 반면, 상기 1차 노광부(742)는 2차 노광부(741)에 비해서 탄성(elasticity)을 가진다.

상기 1차 노광부(742)와 2차 노광부(741)를 가지는 스페이서(740) 패턴은 동일한 마스크에 의해 형성되며, 상기 1차 노광부(742)는 기판과 소정의 거리를 가지고 배치된 마스크에 의해서 형성되며, 상기 2차 노광부(741)는 상기 마스크와 기판의 갭을 재조정하여 소정의 거리를 가지고 재배치된 마스크에 의해서 형성된다.

즉, 동일한 마스크를 이용하여 기판과의 거리를 조정함으로써 2번의 노광 공정을 실시하여 원하는 패턴을 형성할 수 있다.

이때, 상기 1차 노광부(742) 형성시의 기판과 마스크 사이의 거리가 2차 노광부(741) 형성시의 기판과 마스크 사이의 거리보다 크다.

따라서, 동일한 노광 에너지를 사용하여 단일 마스크로 기판과의 갭(gap)을 달리하여 노광시에 상기 기판의 위치에 따라 기판에 입사된 노광 에너지는 서로 다르게 된다.

이는 투과부와 차단부로 형성되는 마스크에서 상기 투과부를 통과하는 빛이 회절되어 나타나는 현상으로, 상기 마스크의 투과부를 통과한 빛은 확산되어 기판에 도달하게 된다.

즉, 기판의 동일 면적에 주어지는 에너지의 양이 기판과 마스크의 거리의 제곱에 비례해서 작아지게 되므로, 기판과 마스크의 거리가 클수록 상기 마스크를 통과한 빛의 확산 정도가 커지고 상기 기판의 동일 면적에 입사되는 에너지의 양은 작아지게 된다.

따라서, 상기 패턴의 1차 노광부(742)의 크기는 커지고 단차를 형성하여 스페이서 패턴의 모양을 결정하게 되며 상대적으로 2차 노광부(741)의 크기는 작아지고 중앙에 집중되는 에너지에 의해서 충분히 광경화되어 상기 2차 노광부(741)는 단단하게 되어 경도를 가지며 상기 1차 노광부(742)는 그에 비해 탄성을 가지게 된다.

이와 같이 탄성과 경도를 동시에 가지는 스페이서(740)를 액정 패널에 적용함으로써, 액정이 팽창하여 셀갭이 커진다 하더라도 그에 대응하여 스페이서(740)의 길이가 증가하여 액정이 이동할 공간이 형성되지 않아 액정의 국부적인 과충진 현상이 방지된다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 스페이서(740)는 강도와 탄성을 동시에 가지도록 형성될 수도 있으며, 원하는 테이퍼와 모양을 가지도록 형성될 수도 있다.

또한, 이와 같은 스페이서(740)를 형성하기 위하여 동일한 스페이서(740) 형성 물질과 마스크를 이용하여 형성할 수 있으므로 비용 절감 차원에서도 바람직하다.

이상 전술한 바와 같이, 액정 표시 장치에서 최상층에 형성되어 있는 투명 전극 상에 이온 빔을 조사하여 배향 처리함으로써 간단하게 제작할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명은 단일 마스크로 노광부의 갭을 달리하며 수차 분할 노광함으로써 기존 장비의 변경 없이 테이퍼의 조절이 가능한 패턴을 형성할 수 있어 비용 부담이 없고 다양한 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액정 표시 장치에서 스페이서 패턴의 모양과 테이퍼 조절 및 상단부 접촉면적의 조절이 용이하며 스페이서의 강도와 탄성을 개선하여 고화질을 구현할 수 있는 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액정 표시 장치에서 컬러 필터 패턴 형성시에 성분 변경이나 다른 감도를 가지는 물질을 더 사용하지 않고 단일 감광성 물질과 단일 마스크를 이용하여 수차 노광함으로써 컬러 필터의 테이퍼를 조절할 수 있으므로 비용이 절감되고 균일한 컬러 필터를 형성할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액정 패널을 개략적으로 도시한 도면.

도 2a 내지 2f의 공정을 참조하여 종래의 패턴 스페이서 형성 방법을 설명한 공정 순서도.

도 3은 종래 스페이서 형성시에 마스크에 그에 대응하는 스페이서 패턴을 보여주는 도면.

도 4는 도 3의 스페이서 패턴의 에너지 분포도.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 패턴의 모양을 보여주는 개략적인 단면도.

도 6a 내지 6c는 도 5의 패턴을 형성하기 위한 제조 공정을 보여주는 공정 순서도.

도 7은 본 발명에 따른 패턴 형성시에 기판에 도달하는 에너지의 크기와 현상되는 영역을 보여주는 에너지 분포도.

도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 패턴의 모양을 개략적으로 보여주는 단면도.

도 9a 내지 9f는 본 발명에 따른 액정 패널 제조 공정에서 컬러 필터 기판을 형성하는 공정을 보여주는 도면.

도 10a 내지 10f는 본 발명에 따른 액정 패널 제조 공정에서 스페이서를 형성하는 공정을 보여주는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 스페이서를 가지는 액정 패널의 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

300, 400 : 기판 330, 430 : 마스크

340a, 440a : 감광성 유기막

340, 440 : 패턴 341, 441, 742 : 1차 노광부

342, 442, 741 : 2차 노광부 505, 605 : 기판

506, 606 : 블랙 매트릭스 508a, 608a : 적색 서브컬러필터

508b, 608b : 녹색 서브컬러필터

508c, 608c : 청색 서브컬러필터

530, 630 : 마스크 526, 626 : 오버코트층

518, 618 : 공통 전극 628 : 감광성 유기막

710 : 하부 기판 720 : 상부 기판

711 : 제 2 투명전극 721 : 제 1 투명전극

730 : 액정층 640, 740 : 스페이서

Claims (10)

1. 감광막에 선택적으로 수차 노광하고 현상하여 위치에 따라 서로 다른 광경화도를 가지는 부분으로 이루어지고 테이퍼를 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 현상된 감광막의 중심 영역이 가장자리 영역보다 강도가 센 것을 특징으로 하는 패턴.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 현상된 감광막의 가장자리 영역이 중심 영역보다 탄성이 큰 것을 특징으로 하는 패턴.
4. 기판 상에 감광막을 형성하고 상기 감광막 상부에 마스크를 배치하고 노광, 현상하여 패턴을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 감광막을 형성한 후, 상기 마스크와 감광막 사이의 거리를 수차 변화시키며 분할 노광하고 현상하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
5. 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 셀갭을 유지시켜주는 스페이서를 포함하는 액정 패널에서,

   상기 스페이서의 중심 영역이 가장자리 영역보다 광경화도가 크고 상기 스페이서의 상부면이 하부면보다 작도록 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 스페이서는 광경화성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 서로 대향되게 배치되는 상, 하부 기판 사이의 액정층을 형성하고, 셀갭을 유지하기 위해 상부 기판 또는 하부 기판에 스페이서가 형성된 액정 패널에 있어서,

   상기 기판 상에 감광막을 형성하는 단계와;

   상기 기판 상부에 마스크를 배치시키고 노광하는 단계와;

   상기 마스크와 감광막 사이의 거리를 변화시키며 배치한 후 분할 노광하는 단계와;

   상기 노광된 감광막을 현상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
8. 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정 패널에서,

   상기 상부 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와;

   상기 블랙 매트릭스 사이에서 위치에 따라 서로 다른 광경화도를 갖고 테이퍼가 형성된 적, 녹, 청색의 컬러필터와;

   상기 컬러필터 상부에 형성된 공통 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터는 각 중심 영역의 노광량이 가장자리 영역의 노광량보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
10. 일정한 셀갭을 가지고 서로 대향되게 배치된 상부 기판 및 하부 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 액정 패널에서,

    상기 상부 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;

    상기 블랙 매트릭스 사이에 감광성 컬러 수지를 도포하는 단계와;

    상기 감광성 컬러 수지 상부에 마스크를 배치하고 기판과 마스크 사이의 갭을 변화시키면서 수차 분할 노광하는 단계와;

    상기 노광된 컬러 필터 수지를 현상하여 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성하는 단계와;

    상기 컬러 필터 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.