KR20070047087A - Liquid crystal display and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원형 슬릿을 구비한 마스크를 이용하여 평탄한 기판 상에 칼럼 스페이서들을 형성함으로써, 상기 칼럼 스페이서들의 높이를 영역별로 달리하여 터치 불량 및 눌림 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향되어 컬러 필터 어레이가 평탄하게 형성된 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 제 1 높이(h1)로 형성된 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 이격되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서의 높이보다 작은 제 2 높이(h2)로 형성된 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention provides a liquid crystal display and a method for manufacturing the same, by forming column spacers on a flat substrate using a mask having a circular slit, thereby preventing touch defects and pressed defects by varying the height of the column spacers for each region. The liquid crystal display of the present invention includes a first substrate on which a thin film transistor array is formed, a second substrate facing the first substrate, and a color filter array flat, and a first height on a predetermined portion on the second substrate. a first column spacer formed of (h1) and a second column spacer formed of a second height h2 spaced apart from the first column spacer on the second substrate and smaller than a height of the first column spacer; And a liquid crystal layer filled between the first substrate and the second substrate.
돌기, 칼럼 스페이서, 터치 불량, 회절 노광 마스크, 원형 슬릿 Protrusion, column spacer, bad touch, diffraction exposure mask, circular slit
Description
도 1은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device including a conventional column spacer.
도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도2A and 2B are plan and cross-sectional views illustrating a touch failure of a liquid crystal display including a column spacer.
도 3은 일반적인 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도3 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display including a general dual column spacer.
도 4는 돌기 구조를 포함한 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도4 is a cross-sectional view of an LCD including a dual column spacer having a protrusion structure.
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 단면도5 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도7A and 7B are plan views illustrating masks for forming a first column spacer and a second column spacer of the liquid crystal display of the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도8A to 8D are plan views showing masks for forming the second column spacer of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 단일 원형 슬릿을 구비하여 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타 낸 평면도 및 이를 이용하여 형성된 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 프로파일9A and 9B are plan views illustrating masks for forming a first column spacer and a second column spacer having a single circular slit, and a second column spacer formed using the liquid crystal display of the present invention. profile
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 따른 액정 표시 장치에 있어서, 복수개의 원형 슬릿을 구비하여 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도 및 이를 이용하여 형성된 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 프로파일10A and 10B illustrate a plan view of a mask for forming a first column spacer and a second column spacer having a plurality of circular slits and a second column spacer formed using the liquid crystal display according to the present invention. Profile shown
도 11은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도11 is a plan view showing a liquid crystal display of the present invention.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 형성 공정을 나타낸 공정 단면도12A to 12C are cross-sectional views illustrating a column spacer forming process of a liquid crystal display of the present invention.
*도면의 주요 부분을 나타내는 부호의 설명** Description of Symbols Representing Major Parts of Drawings *
100 : 제 1 기판 101 : 게이트 라인100: first substrate 101: gate line
101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인101a: gate electrode 102: data line
102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극102a:
103 : 화소 전극 103a : 제 1 스토리지 전극103:
104 : 공통 전극 104a : 공통 라인104:
104b : 제 2 스토리지 전극 105 : 게이트 절연막104b: second storage electrode 105: gate insulating film
106 : 보호막 106a : 콘택홀106:
110 : 돌기 150 : 액정층110: protrusion 150: liquid crystal layer
200 : 제 2 기판 201 : 블랙 매트릭스층200: second substrate 201: black matrix layer
202 : 컬러 필터층 203 : 오버코트층202: color filter layer 203: overcoat layer
204 : 감광성 수지204 photosensitive resin
210 : 제 1 칼럼 스페이서 220 : 제 2 칼럼 스페이서210: first column spacer 220: second column spacer
300 : 마스크 301 : 차광부300: mask 301: light shield
302 : 슬릿 305 : 개구부302: slit 305: opening
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 원형 슬릿을 구비한 마스크를 이용하여 평탄한 기판 상에 칼럼 스페이서들을 형성함으로써, 상기 칼럼 스페이서들의 높이를 영역별로 달리하여 터치 불량 및 눌림 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display, and in particular, by forming column spacers on a flat substrate using a mask having a circular slit, the height of the column spacers can be changed by region to prevent touch defects and deterioration defects. The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
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.As the information society develops, the demand for display devices is increasing in various forms, and in recent years, liquid crystal display devices (LCDs), plasma display panels (PDPs), electro luminescent displays (ELD), and vacuum fluorescent (VFD) Various flat panel display devices such as displays have been studied, and some of them are already used as display devices in various devices.
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.Among them, LCD is the most widely used as the substitute for CRT (Cathode Ray Tube) for mobile image display device because of its excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption. In addition to the use of the present invention has been developed in various ways such as a television and a computer monitor for receiving and displaying broadcast signals.
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.In order to use such a liquid crystal display as a general screen display device in various parts, it is a matter of how high quality images such as high definition, high brightness and large area can be realized while maintaining the characteristics of light weight, thinness and low power consumption. Can be.
일반적인 액정 표시 장치는, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성되어 있다.The general liquid crystal display device is comprised from the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate bonded by the fixed space, and the liquid crystal layer injected between the said 1st board | substrate and the 2nd board | substrate.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판에는 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역에는 화소 전극이 형성되고, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되어 상기 게이트 라인에 인가되는 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.In more detail, the first substrate has a plurality of gate lines in one direction and a plurality of data lines at regular intervals in a direction perpendicular to the gate line to define a pixel area. A pixel electrode is formed in each of the pixel regions, and a thin film transistor is formed at a portion where the gate line and the data line cross each other, and the data signal of the data line is applied to each pixel electrode according to a signal applied to the gate line. To apply.
그리고, 상기 제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층이 형성되고, 상기 컬러 필터층위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다.In addition, a black matrix layer is formed on the second substrate to block light in portions other than the pixel region, and R, G, and B color filter layers are formed on portions corresponding to the pixel regions. The common electrode is formed on the color filter layer to implement an image.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층의 액정이 배향되고, 상기 액정층의 배향 정도에 따라 액정층을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.In the liquid crystal display as described above, the liquid crystal of the liquid crystal layer formed between the first and second substrates is aligned by an electric field between the pixel electrode and the common electrode, and the light passes through the liquid crystal layer according to the degree of alignment of the liquid crystal layer. You can express the image by adjusting the amount of.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있어 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 횡전계(IPS: In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.Such a liquid crystal display is called a twisted nematic (TN) mode liquid crystal display, and the TN mode liquid crystal display has a disadvantage of having a narrow viewing angle, and thus an in-plane (IPS: In-Plane) for overcoming the disadvantages of the TN mode. Switching mode liquid crystal display device has been developed.
상기 횡전계(IPS) 모드 액정 표시 장치는 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.In the transverse electric field (IPS) mode liquid crystal display, a pixel electrode and a common electrode are formed parallel to each other at a predetermined distance in a pixel area of the first substrate so that a transverse electric field (horizontal electric field) is generated between the pixel electrode and the common electrode. The liquid crystal layer is aligned by the lateral electric field.
한편, 이와 같이 형성되는 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 기판 사이에는 액정층이 형성되는 일정한 간격을 유지하기 위해 스페이서가 형성된다. Meanwhile, spacers are formed between the first and second substrates of the liquid crystal display device formed as described above to maintain a constant gap between the liquid crystal layers.
이러한 스페이서는 그 형상에 따라 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서로 나뉘어진다. Such spacers are divided into ball spacers or column spacers according to their shape.
볼 스페이서는 구 형상이며, 제 1, 제 2 기판 상에 산포하여 제조되고, 상기 제 1, 제 2 기판의 합착 후에도 움직임이 비교적 자유롭고, 상기 제 1, 제 2 기판과의 접촉 면적이 작다.The ball spacer has a spherical shape, is distributed and manufactured on the first and second substrates, the movement is relatively free even after the bonding of the first and second substrates, and the contact area with the first and second substrates is small.
반면, 칼럼 스페이서는 제 1 기판 또는 제 2 기판 상의 어레이 공정에서 형성되는 것으로, 소정 기판 상에 소정 높이를 갖는 기둥 형태로 고정되어 형성된다. 따라서, 제 1, 2 기판과의 접촉 면적이 볼 스페이서에 비하여 상대적으로 크다.On the other hand, the column spacer is formed in an array process on the first substrate or the second substrate, and is fixed in a pillar shape having a predetermined height on the predetermined substrate. Therefore, the contact area with the 1st, 2nd board | substrate is relatively large compared with a ball spacer.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 종래의 칼럼 스페이서를 구비한 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display having a conventional column spacer will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a conventional column spacer.
도 1과 같이, 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 서로 대향하는 제 1 기판(30) 및 제 2 기판(40)과, 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 형성된 칼럼 스페이서(20) 및 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 1, a liquid crystal display including a conventional column spacer includes a first substrate 30 and a
상기 제 1 기판(30) 상에는 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인(31) 및 데이터 라인(미도시)이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트 라인(31)과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극(미도시)이 형성된다.On the first substrate 30, the gate lines 31 and the data lines (not shown) are arranged perpendicularly to each other to define pixel regions, and the gate lines 31 and the data lines cross each other. A thin film transistor TFT is formed, and a pixel electrode (not shown) is formed in each pixel area.
상기 제 2 기판(40) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(41)이 형성되고, 상기 데이터 라인에 평행한 세로선상의 화소 영역들에 대응되는 스트라이프 상의 컬러 필터층(42)이 형성되고, 전면에 공통 전극 또는 오버코트층(43)이 형성된다.The
여기서, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 게이트 라인(31) 상부의 소정 위치에 대응되어 형성된다. Here, the
또한, 상기 제 1 기판(30) 상에는 상기 게이트 라인(31)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(36)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(36)위에 보호막(37)이 형성된다. In addition, a
도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도이다.2A and 2B are plan and cross-sectional views illustrating a touch failure of a liquid crystal display including a column spacer.
도 2a 및 도 2b와 같이, 상술한 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는, 액정 패널(10)의 표면을 손이나 그 밖의 물건을 이용하여 소정 방향으로 터치하여 지나가게 되면, 터치된 부위에서 얼룩이 발생한다. 이러한 얼룩은 터치시에 발생한 얼룩이라 하여 터치 얼룩이라 하며, 이와 같이 화면에서 얼룩이 관찰되기 때문에 터치 불량이라고도 한다. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the liquid crystal display device including the above-described conventional column spacer touches the surface of the
이러한 터치 불량은, 이전의 볼 스페이서의 구조에 비해 상기 칼럼 스페이서(20)와 대향하는 제 1 기판(1)간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 나타나는 것으로 파악된다. 즉, 볼 스페이서에 비해 원기둥 형태로 형성되는 칼럼 스페이서(20)는 도 2b와 같이, 제 1 기판(1)과의 접촉 면적이 크기 때문에, 터치로 인해 제 1, 제 2 기판(1, 2)간의 쉬프트된 후, 원 상태로 복원하는데 오랜 시간이 걸리기 때문에 원 상태로 복원하기 전까지 얼룩이 잔존하게 된다.Such a touch failure is considered to be large because the contact area between the
상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.The conventional liquid crystal display including the column spacer has the following problems.
첫째, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 터치시 기판이 쉬프트되었을 때, 원 상태로 복원되는데 시간이 오래 걸려 복원시간동안 터치 불량이 관찰된다.First, since the contact area between the column spacer and the opposing substrate is large, when the substrate is shifted during the touch due to the large frictional force, it takes a long time to recover to the original state, and touch failure is observed during the restoration time.
둘째, 액정 패널의 제조 후 신뢰성 테스트시나 혹은 모듈 공정에서 액정 패 널 표면을 가압할 경우, 외력이 집중된 부위의 칼럼 스페이서가 뭉개져 이 부위가 까맣게 관찰되는 현상이 발생한다. 이를 눌림 불량이 하며, 이 때, 발생된 얼룩을 도장 얼룩(눌림 얼룩)이라 하는데, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치에 있어서는, 이러한 눌림 불량이 자주 관찰되고 있다.Second, when the surface of the liquid crystal panel is pressed during the reliability test or the module process after manufacturing the liquid crystal panel, the column spacer of the portion where the external force is concentrated is crushed, and this phenomenon occurs in black. This is caused by a poor squeezing and at this time, the generated unevenness is referred to as a uneven staining. In a liquid crystal display device including a column spacer, such poor crushing is frequently observed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 원형 슬릿을 구비한 마스크를 이용하여 평탄한 기판 상에 칼럼 스페이서들을 형성함으로써, 상기 칼럼 스페이서들의 높이를 영역별로 달리하여 터치 불량 및 눌림 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems by forming column spacers on a flat substrate using a mask having a circular slit, to prevent the touch and pressing failure by varying the height of the column spacer for each region There is an object thereof to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향되어 컬러 필터 어레이가 평탄하게 형성된 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 제 1 높이(h1)로 형성된 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 이격되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서의 높이보다 작은 제 2 높이(h2)로 형성된 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a first substrate on which a thin film transistor array is formed, a second substrate facing the first substrate, and a color filter array flat on the second substrate; A first column spacer formed at a first height h1 at a portion thereof, and a second height h2 spaced apart from the first column spacer on the second substrate and smaller than a height of the first column spacer; It is characterized in that it comprises a column spacer and a liquid crystal layer filled between the first substrate and the second substrate.
상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판 상의 소정 영역에 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층 및 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층을 포함하여 이루어진다.The color filter array may include a black matrix layer formed on a predetermined area on the second substrate, a color filter layer formed on a second substrate including the black matrix layer, and an overcoat formed on the entire surface of the second substrate including the black matrix layer and the color filter layer. It comprises a layer.
상기 컬러 필터층들은 각각 서로 다른 색상을 나타내는 복수개의 컬러 필름을 포함하여 이루어진다.The color filter layers include a plurality of color films each representing a different color.
상기 복수개의 컬러 필름은 서로 동일한 높이로 형성된다.The plurality of color films are formed at the same height as each other.
상기 박막 트랜지스터 어레이는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터 및 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극을 포함하여 이루어진다.The thin film transistor array includes a gate line and a data line crossing each other to define a pixel region, a thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line, and a pixel electrode formed in the pixel region.
상기 제 2 기판 전면에 공통 전극을 더 포함하여 이루어진다.It further comprises a common electrode on the front of the second substrate.
상기 화소 영역에는 화소 전극과 교번하는 형상의 공통 전극을 더 포함하여 이루어진다.The pixel region further includes a common electrode having an alternating shape with the pixel electrode.
상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서에 대응되는 부위에 상기 제 1 칼럼 스페이서의 대응면보다 작은 면적의 대응면을 갖는 돌기를 더 포함한다.And a protrusion having a corresponding surface having an area smaller than that of the first column spacer on a portion corresponding to the first column spacer on the first substrate.
상기 돌기는 상기 게이트 라인 상에 형성된다.The protrusion is formed on the gate line.
상기 돌기는 상기 데이터 라인의 형성시 함께 형성된다.The protrusions are formed together in forming the data line.
상기 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1, 제 2 기판간의 합착시 상기 제 1 기판과의 사이에 이격 거리를 갖는다.The second column spacer has a separation distance between the first and second substrates when the second column spacer is bonded to the first substrate.
상기 제 2 칼럼 스페이서와 상기 제 1 기판과의 이격 거리는 500~6000Å이다.The separation distance between the second column spacer and the first substrate is 500 to 6000
상기 제 2 칼럼 스페이서와 상기 제 1 기판과의 이격 거리는 3000~5000Å이다.The separation distance between the second column spacer and the first substrate is 3000 to 5000 mm.
상기 제 1 칼럼 스페이서의 임계 치수는 6~100㎛이다.The critical dimension of the first column spacer is 6-100 μm.
상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 동일한 마스크로 제조된다.The first and second column spacers are made of the same mask.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하고, 상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 어레이를 포함한 제 2 기판 상에 감광성 수지를 전면 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지 상부에, 각각 소정 부위에 투과부와 원형 슬릿을 포함한 반투과부가 정의된 마스크를 준비하는 단계와, 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 패터닝하여, 상기 투과부에 대응되는 부위는 제 1 높이의 제 1 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 반투과부에 대응되는 부위는 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 중 액정이 적하되지 않은 나머지 기판을 반전시켜 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention for achieving the same object comprises the steps of preparing a first substrate and a second substrate, forming a thin film transistor array on the first substrate, on the second substrate Forming a color filter array, totally applying a photosensitive resin onto a second substrate including the color filter array, and defining a transflective portion including a transmissive portion and a circular slit on a predetermined portion on the photosensitive resin, respectively. Preparing a mask, and patterning the photosensitive resin using the mask, a portion corresponding to the transmissive portion forms a first column spacer having a first height, and a portion corresponding to the transflective portion is the first height Forming a second column spacer having a lower second height, and forming a liquid crystal on either one of the first substrate and the second substrate. It is another feature that comprises the step of dropping and the step of inverting and bonding the remaining substrate, the liquid crystal of the first and second substrate is not dropped.
상기 반투과부 내에 1 내지 3 개의 원형 슬릿을 포함한다.It includes one to three circular slits in the transflective portion.
상기 원형 슬릿의 폭은 0.5~6.0㎛ 이다.The width of the circular slit is 0.5 ~ 6.0㎛.
상기 원형 슬릿이 복수개의 슬릿일 경우, 상기 슬릿과 슬릿 사이의 간격은 슬릿 폭과 같거나 크다.When the circular slit is a plurality of slits, the distance between the slits and the slits is equal to or larger than the slit width.
상기 제 1 기판 상에 돌기를 형성하는 단계를 더 포함한다.The method may further include forming a protrusion on the first substrate.
상기 돌기는 상기 박막 트랜지스터 어레이 형성시 동시에 형성한다.The protrusions are simultaneously formed when the thin film transistor array is formed.
상기 감광성 수지는 네거티브 감광성 물질로 이루어진다.The photosensitive resin consists of a negative photosensitive material.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하고, 상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 어레이를 포함한 제 2 기판 상에 감광성 수지를 전면 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지 상부에, 각각 소정 부위에 차광부와 원형 슬릿을 포함한 반투과부가 정의된 마스크를 준비하는 단계와, 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 패터닝하여, 상기 차광부에 대응되는 부위는 제 1 높이의 제 1 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 반투과부에 대응되는 부위는 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 중 액정이 적하되지 않은 나머지 기판을 반전시켜 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention for achieving the same object comprises the steps of preparing a first substrate and a second substrate, forming a thin film transistor array on the first substrate, on the second substrate Forming a color filter array, totally applying a photosensitive resin onto a second substrate including the color filter array, a semi-transmissive portion including a light shielding portion and a circular slit on a predetermined portion on the photosensitive resin, respectively; Preparing a mask, and patterning the photosensitive resin using the mask, a portion corresponding to the light blocking portion forms a first column spacer having a first height, and a portion corresponding to the transflective portion is formed of the first photoresist. Forming a second column spacer having a second height lower than one height, and forming a liquid crystal on either one of the first substrate and the second substrate. It is another feature that comprises the step of dropping and the step of inverting and bonding the remaining substrate, the liquid crystal of the first and second substrate is not dropped.
상기 감광성 수지는 파지티브 감광성 물질로 이루어진다.The photosensitive resin is made of a positive photosensitive material.
이하에서는, 먼저 칼럼 스페이서를 갖는 액정 표시 장치의 여러 구조의 문제점을 분석하고 이를 통해 터치 불량 및 눌림 불량을 해결할 수 있는 구조의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대해 살펴본다.Hereinafter, first, a problem of various structures of a liquid crystal display device having a column spacer will be analyzed and a liquid crystal display device having a structure capable of solving touch defects and deterioration defects will be described.
도 1에 도시된 종래의 칼럼 스페이서를 갖는 액정 표시 장치는, 액정 패널의 전 영역별로 칼럼 스페이서들이 동일한 형상 및 동일한 높이로 형성된다. 이 경우, 칼럼 스페이서와 대향 기판이 접촉하는 면적이 크기 때문에, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 마찰력이 크게 되어 일 방향으로 밀거나 훑는 터치시 원 상태로의 복원이 오래 걸려 이로 인한 블랙 휘도 불균일이 발생할 수 있다. 반면, 이러한 구조는 액정 패널의 전 영역별로 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 커서 외력에 의한 눌림에 상당히 강할 수 있다.In the liquid crystal display having the conventional column spacer illustrated in FIG. 1, column spacers are formed in the same shape and the same height for every area of the liquid crystal panel. In this case, since the area where the column spacer and the opposing substrate contact each other is large, the friction force between the column spacer and the opposing substrate becomes large, so that restoration of the original state may take a long time when a user pushes or pushes in one direction, which may cause black luminance non-uniformity. have. On the other hand, the structure of the liquid crystal panel has a large contact area between the column spacer and the opposing substrate for each area of the liquid crystal panel, and thus may be significantly resistant to the pressing by external force.
그러나, 도 1과 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치는, 터치시의 얼룩이 잔존하는 블랙 휘도 불균일이 심하여 이를 보완하고자 하는 노력이 제기되었으며, 그러한 노력으로 제안된 구조가 듀얼 칼럼 스페이서 구조와 돌기 구조이다.However, in the liquid crystal display including the conventional column spacer as shown in FIG. 1, efforts have been made to compensate for the black luminance unevenness remaining in the touch when touched, and the proposed structure results in a dual column spacer structure and protrusion. Structure.
도 3은 일반적인 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display including a general dual column spacer.
도 3과 같이, 일반적인 듀얼 칼럼 스페이서(dual column spacer)를 갖는 액정 표시 장치는, 각각 박막 트랜지스터 어레이(미도시)가 형성된 제 1 기판(50)과, 상기 제 1 기판(50)에 대향되며 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(60)과, 상기 제 2 기판(60) 상에 단차가 높은 영역에 대응되어 형성된 제 1 기판(50)과 접촉하는 제 1 칼럼 스페이서(70)와, 상기 제 2 기판(50) 상에 상대적으로 단차가 낮은 영역에 대응되어 형성된 제 2 칼럼 스페이서(71) 및 상기 제 1, 제 2 기판(50, 60) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(70, 71)는 동일한 높이라고 가정한다.As shown in FIG. 3, a liquid crystal display having a general dual column spacer includes a
한편, 상기 제 1, 제 2 기판(50, 60)에는 복수개의 화소 영역을 포함하여 이루어지며, 각각의 화소 영역들을 이격시켜 이격된 부위에 비화소 영역을 개재하여 정의된다.Meanwhile, the first and
여기서, 상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판(60) 상의 상기 비화소 영역에 형성된 블랙 매트릭스층(61)과, 상기 화소 영역을 포함한 제 2 기판(60) 상에 형성된 컬러 필터층(62)과, 상기 블랙 매트릭스층(61) 및 컬러 필터층(62)을 포함한 제 2 기판(60) 전면에 형성된 오버코트층(63)을 포함하여 이루어진다.The color filter array may include a
이 때, 상기 컬러 필터층(62)은 각각의 화소 영역별로 단차를 갖고 형성된다. 예를 들어, 상기 컬러 필터층(62)이 R, G, B 컬러 필름으로 이루어진다 할 때, 일정한 배열로 상기 각 색상의 컬러 필름이 화소 영역들에 대응하여 형성되며, 각 색상의 컬러 필름이 서로 다른 두께로 도포가 이루어지는 것이다.In this case, the
이와 같이, 일반적인 듀얼 칼럼 스페이서 구조는, 상기 컬러 필터층(62)이 영역별로 갖는 두께 차를 이용하여 칼럼 스페이서를 배치하여, 칼럼 스페이서들 일부는 상기 제 1 기판(50)과 접촉하고, 나머지는 상기 제 1 기판(50)과 이격시킨 구조이다. 즉, 서로 다른 두께의 컬러 필터층(62) 상에 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(70, 71)를 배치함으로써, 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)는 상기 제 1 기판(50)과 접촉하여 셀 갭 유지 기능을 담당하게 하였고, 제 2 칼럼 스페이서(71)는 상기 제 1 기판(50)과 이격시켜 눌림시의 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)와 함께 지지 기능을 담당하여 눌림 부위의 칼럼 스페이서들이 뭉개지는 현상, 즉, 도장 얼룩(눌림 얼룩)을 방지하였다.As described above, in the general dual column spacer structure, column spacers are disposed by using the thickness difference of the
그러나, 이러한 듀얼 칼럼 스페이서 구조에서는, 셀 갭을 담당하는 상기 제 1 칼럼 스페이서의 상부 면적(이 경우, 상기 제 2 기판 상에 형성되는 제 1 칼럼 스페이서의 대응면을 하부면을 가정)이 그대로 상기 제 1 기판과 접촉하기 때문에, 실제 합착시나 터치시에 접촉 면적이 크게 줄지 않게 되어, 블랙 휘도 불균일의 제어가 어렵다.However, in such a dual column spacer structure, the upper area of the first column spacer responsible for the cell gap (in this case, assuming a lower surface as a corresponding surface of the first column spacer formed on the second substrate) is maintained. Since it contacts with a 1st board | substrate, contact area does not reduce significantly at the time of actual bonding or touch, and it is difficult to control black luminance nonuniformity.
또한, 상기 컬러 필터층(62)의 영역별 단차는 도포 및 패터닝 공정에서 결정될 수 있는데, 실질적으로 영역별로 균일하게 컬러 필터층(62)의 두께를 조절하기 곤란한 실정이다. 따라서, 상기 제 2 칼럼 스페이서(71)와 상기 제 1 기판(50)과의 이격 거리(H) 조정이 사실상 힘들다. In addition, the step of each region of the
여기서, 상기 제 2 칼럼 스페이서(71)와 제 1 기판과의 이격 거리는 외압이 인가되었을 때, 실질적으로 상기 제 2 칼럼 스페이서가 제 1 칼럼 스페이서와 함께 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 지지 기능을 하느냐에 관계되는 것으로, 눌림 불량 효과 여부를 결정짓는데 중요한 요소이다. Here, the separation distance between the
도 4는 돌기 구조를 포함한 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display including a dual column spacer including a protrusion structure.
도 4와 같이, 돌기 구조를 포함하는 듀얼 칼럼 스페이서를 갖는 액정 표시 장치는, 도 3의 구조에 제 1 칼럼 스페이서(70)와 대응되는 제 1 기판(50) 상에 상기 돌기(55)를 형성한 구조이다. 이러한 구조는 상기 제 1 칼럼 스페이서(70) 대응 부위에 상대적으로 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)의 대응면(상부면, 이 때, 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서 대응면을 하부면이라 가정)에 비해 작은 대응면(상부면, 이 때, 상기 제 1 기판 상에 형성된 돌기 대응면을 하부면이라 가정)으로 형성된 돌기(55)를 구비함으로써, 합착 또는 터치시 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)와 상기 제 1 기판(50)과의 접촉 면적을 줄이며, 또한, 상기 제 2 칼럼 스 페이서(71)와 상기 제 1 기판(50)과의 이격 거리(H)를 늘릴 수 있다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(70, 71)의 높이는 동일하다고 가정한다.As shown in FIG. 4, in the liquid crystal display having the dual column spacer including the protrusion structure, the
한편, 상기 제 2 칼럼 스페이서(71)와 제 1 기판(50)과의 이격 거리(H)는 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서들이 형성된 부위의 상기 컬러 필터층(62)의 두께와, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(70, 71)의 두께(a) 및 돌기(55)의 두께(h1)에 의해 변할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 컬러 필터층(62)을 영역별로 균일한 두께를 조절하기 어려운 실정이며, 박막 트랜지스터 어레이 제조 공정에서 형성되는 돌기(55) 또한, 필요한 두께 외에 영역별로 공차가 발생될 수 있으므로, 실제 상기 이격 거리를 원하는 값의 범위로 조정하기는 어려운 실정이다. 또한, 상기 이격 거리가 5000Å 전후로 매우 작은 값으로 정할 경우에는, 특히 상기 제 2 칼럼 스페이서(71)와 제 1 기판(50)간의 이격 거리(H) 조절이 매우 어렵다.Meanwhile, the separation distance H between the
이러한 돌기 구조를 포함하는 듀얼 칼럼 스페이서 구조에서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)는 상기 제 1 기판(50)과 접촉하여 셀 갭 유지 기능을 담당하며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(71)는 상기 제 1 기판(50)과 이격시켜 눌림시의 상기 제 1 칼럼 스페이서(70)와 함께 지지 기능을 담당하여 눌림 부위의 칼럼 스페이서들이 뭉개지는 현상, 즉, 도장 얼룩(눌림 얼룩)을 방지한다.In the dual column spacer structure including the protrusion structure, the
이와 같이, 서로 다른 높이 상의 제 2 기판(60) 상에 형성되는 듀얼 칼럼 스페이서에 있어서, 표시 불량을 방지하는 조건에서의 주요 인자는 H(상기 제 2 칼럼 스페이서(71)와 제 1 기판(50)간의 이격 거리)이며, 눌림과 터치에 의한 휘도 불균일은 모두 H와 밀접한 관계를 갖는다. 만약 H가 작아지면 눌림은 좋아지나 터치 휘 도 불균일 수준이 나빠지고 H가 충분히 크면 터치 휘도 불균일 수준은 좋아지나 눌림에 취약해진다. 그러므로, 균일하며 적절한 H의 확보가 무엇보다 중요하다.As described above, in the dual column spacer formed on the
이하에서는, 균일한 H(제 2 칼럼 스페이서와 제 1 기판과의 이격 거리)를 유지할 수 있는 구조의 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.Hereinafter, the liquid crystal display of the present invention and the manufacturing method thereof having a structure capable of maintaining a uniform H (separation distance between the second column spacer and the first substrate).
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display of the present invention.
도 5는 도 4의 구조를 보완한 것으로, 각각 박막 트랜지스터 어레이(미도시)가 형성된 제 1 기판(100)과, 상기 제 1 기판(100)에 대향되며 컬러 필터 어레이가 형성된 제 2 기판(200)과, 상기 제 2 기판(200) 상에 단차가 높은 영역에 대응되어 형성된 제 1 기판(100)과 접촉하는 제 1 칼럼 스페이서(210)와, 상기 제 2 기판(200) 상에 상대적으로 단차가 낮은 영역에 대응되어 형성된 제 2 칼럼 스페이서(220) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(150)을 포함하여 이루어진다.5 is a complementary structure of FIG. 4, and includes a
한편, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)에는 복수개의 화소 영역을 포함하여 이루어지며, 각각의 화소 영역들을 이격시켜 이격된 부위에 비화소 영역을 개재하여 정의된다.Meanwhile, the first and
여기서, 상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판(200) 상의 상기 비화소 영역에 형성된 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 화소 영역을 포함한 제 2 기판(200) 상에 형성된 컬러 필터층(202)과, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 제 2 기판(200) 전면에 형성된 오버코트층(203)을 포함하여 이루어진다.The color filter array may include a
이 때, 상기 컬러 필터층(202)은 각각의 화소 영역별로 단차없이 그 상부면 이 영역별로 평탄하게 형성되며, 상기 오버코트층(203)은 상기 컬러 필터층(202)을 형성시 발생될 수 있는 단차를 보상하여 상부면을 평탄하게 형성하여, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)들이 균일한 표면 상에 형성되도록 한다. In this case, the upper surface of the
여기서, 상기 컬러 필터층(202)이 R, G, B 컬러 필름으로 이루어진다고 할 때, 서로 동일 간격으로 이격되어 형성된 복수개의 화소 영역들에 대응하여 서로 다른 색상의 컬러 필름이 대응되어 형성된다. 이 때, 상기 컬러 필름 각각은 동일 높이로 형성하며, 공정시에 오차로 인해 상기 컬러 필름이 동일한 높이로 형성이 이루어지지 않는다 하더라도, 이를 오버코트층(203)을 이용하여 표면을 평탄하게 하여 주는 것이다.Here, when the
여기서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 합착시에 상기 제 1 기판(100)과 접촉하여 셀 갭 유지 기능을 담당하고, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 합착시에는 상기 제 1 기판(100)과 소정 간격(H) 이격되어 있다가, 외압에 의해 눌림이 발생하였을 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 함께 상기 제 1 기판(100)에 접촉하여, 눌림시에 제 1 칼럼 스페이서가 받는 압력을 분산하여 담당하여 칼럼 스페이서들의 형상의 변경을 방지할 수 있다. 본 발명에서 형성하는 액정 표시 장치의 합착시 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)와 상기 제 1 기판(100)간의 이격 거리(H)는 500Å~6000Å로 하며, 터치 불량 및 눌림 얼룩을 개선하기 위한 바람직한 거리는 3000~5000Å로 한다.Here, the
이와 같은 구조에 있어서는, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)가 평탄한 제 2 기판(200) 상에 형성되기 때문에, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)와 상기 제 1 기판(100)과의 이격 거리 조절은 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 형성시 형성되는 두께를 달리하여 이루어진다. In such a structure, since the first and
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 구조에서 제 1 칼럼 스페이서(210)에 대응되는 제 1 기판(100) 상에 돌기(110)를 더 형성한 것으로, 합착 및 터치시 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)에 접촉되는 제 1 기판(100) 상의 부위를 돌기(100)의 상부면으로 하여, 칼럼 스페이서들과 상기 제 1 기판(100)과 작은 면적으로 접촉이 가능하여, 터치시에 원 상태로의 복원이 용이하여 보다 효과적으로 블랙 휘도 불균일을 방지할 수 있다.FIG. 6 further illustrates a
이상에서 설명한 본 발명의 액정 표시 장치의 구조(도 5 및 도 6)에서는 칼럼 스페이서들의 제조 공정에서 서로 다른 높이로 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 형성한다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 형성시에는 감광성 수지를 이용하고, 상기 감광성 수지 상부에 대응하는 마스크의 각 영역별(상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서 대응부위) 형상을 다르게 하여 노광 및 현상을 통해 서로 다른 높이로 형성한다.In the structure (FIGS. 5 and 6) of the liquid crystal display of the present invention described above, the first and second column spacers are formed at different heights in the manufacturing process of the column spacers. At this time, when forming the first and second column spacers, a photosensitive resin is used, and the exposure is performed by changing the shape of each region (corresponding to the first and second column spacers) of the mask corresponding to the upper portion of the photosensitive resin. And develop at different heights.
이 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 마스크의 형상을 살펴보면 다음과 같다.In this case, the shapes of the masks forming the first column spacer and the second column spacer are as follows.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도이다.7A and 7B are plan views illustrating masks for forming the first column spacer and the second column spacer of the liquid crystal display of the present invention.
제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)를 형성하기 위한 마스크(300)는 동일한 마스크로, 하나의 마스크를 각각 제 1 칼럼 스페이서(210) 형성 부위에 대응하여서는 도 7a와 같이, 투과부(305)로 정의하고, 제 2 칼럼 스페이서(220) 형성 부위에 대응하여서는 도 7b와 같이, 반투과부(307)의 영역으로 정의한다. 이 경우, 도 7a와 같이, 투과부(305)의 형상은 형성하고자 하는 제 1 칼럼 스페이서(210)의 수평 단면의 형상에 준하여 형성하고, 도 7b와 같이, 반투과부(307)의 형상은 소정 폭(d)을 갖는 원형 슬릿(302)을 포함하여 형성한다. 여기서, 상기 원형 슬릿(302)의 폭을 d라 할 때, 상기 반투과부(307)는 원형 슬릿의 외곽선으로 경계가 정의된다. 상기 원형 슬릿(302)의 내측 원의 반지름은 r1이며, 외측원의 반지름은 r2에 해당한다. 이 경우, 상기 반 투과부(307)의 임계치수는 2*r2에 해당할 것이다.The
도시된 마스크(300)에 대응되어 이러한 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)를 형성하기 위한 물질은 감광성 수지 중 네거티브 감광성 수지로, 광이 조사된 부위가 남아있고, 광이 조사되지 않은 부위는 제거된다. The material for forming the first and
만일 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)를 형성하는 물질이 파지티브 감광성 수지일 경우, 상기 마스크(300)의 상은 개구부와 차광부가 역상으로 형성될 것이다. 즉, 상기 마스크(300)의 투과부(305)가 차광부로 형성되고, 차광부(301)가 개구부로 정의될 것이며, 반투과부(307) 내의 원형 슬릿(302)은, 파지티브 감광성 수지가 노광된 부분이 제거되는 성질을 가짐을 감안하여, 그 폭 및 원형 슬릿(302)간의 간격을 가감하여 형성할 수 있을 것이다.If the material forming the first and
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도이다.8A to 8D are plan views illustrating masks for forming the second column spacer of the present invention.
본 발명의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크의 반투과부는, 도 8a와 같이, 제 1 폭의 원형 슬릿(302a)을 갖는 형성할 수도 있고, 도 8b와 같이, 상기 제 1 폭보다 넓은 폭의 원형 슬릿(302b)을 갖도록 형성할 수도 있고, 도 8c와 같이, 원형의 투과부 내에 다시 정사각형의 차광부(301)가 들어가, 상기 차광부(301)를 제외한 호 형상의 슬릿(302c)이 구비되어 형성될 수도 있으며, 도 8d와 같이, 원형의 투과부 내에 다시 정사각형의 차광부(301)가 들어가고, 상기 차광부(301) 내에 다시 원형의 투과부가 구비되고, 상기 원형의 투과부 내에 정사각형의 차광부(301)가 구비되어, 내측으로 들어가며, 점점 작아지는 크기의 원과 정사각형이 교번되어 형성되는 구조로 이루어진다. 이 경우, 원은 투과부로 정의되고, 정사각형은 차광부로 정의되고 있다. 여기서, 상기 차광부(301)들에 가려져 남아있는 상기 제 1 및 제 2 슬릿(302d, 302e)들은 호 형상으로 이루어진다.The semi-transmissive portion of the mask for forming the second column spacer of the present invention may be formed having a
여기서, 제 2 칼럼 스페이서(220)의 형상에 직접적으로 관여되는 요인은, 상기 반투과부 내의 원형 슬릿(302)의 개수와, 원형 슬릿(302)의 폭 및 이격 정도이다. 이 경우, 상기 원형 슬릿(302)의 개수는 적어도 1이상으로 하며, 바람직하게는 복수개로 한다. 그리고, 상기 원형 슬릿(302)의 폭은 0.5㎛보다는 큰 것이 좋고, 바람직하게는 0.5 내지 6.0㎛의 정도인 것이 좋다. 실험상 상기 원형 슬릿의 폭(d)은 2㎛로 하여, 적절한 상기 제 1 기판(100)과의 이격 거리(H)를 갖는 제 2 칼럼 스페이서(220)를 형성할 수 있었다. 상기 원형 슬릿의 폭을 2㎛로 하였을 때 형성된 제 2 칼럼 스페이서(220)와 상기 제 1 기판(100)과의 이격 거리는 3000~5000Å에 해당하였다. 상기 원형 슬릿(302)들간의 이격 정도는 적어도 상기 원형 슬릿 (302)의 폭(d)과 같거나 크게 한다. Here, the factors directly related to the shape of the
한편, 상기 원형 슬릿(302)의 개수는 1 내지 3개임이 바람직하나 이는 상기 반투과부의 임계치수가 18㎛ 내외일 경우이고, 상기 반투과부의 임계치수가 그 이상이 되면 원형 슬릿(302)의 수는 더 늘어날 수 있다. 본 발명 액정 표시 장치에서는 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 하부면(제 2 기판의 형성면)의 임계치수(CD)가 6~100㎛로 하였는데, 어느 경우이든 가급적 상기 원형 슬릿(302)에 의한 개구부의 비율이 전체 반투과부에 비해 50% 이하가 되는 것이 제 1 칼럼 스페이서(210)와의 높이차를 갖는 제 2 칼럼 스페이서(220) 형성에 유리하였다.On the other hand, the number of the
또한, 도 8c 및 도 8d와 같이, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)를 형성하는 마스크(300)의 부위가 원형의 투과부와 사각형의 차광부가 교번하는 형상일 경우에는, 슬릿의 폭을 설계한 대로 균일하게 형성하기 곤란하여, 설계시의 전체 반투과부의 개구율이 50% 정도라 하더라도 제 2 칼럼 스페이서의 형성이 곤란함을 관찰 할 수 있었다. In addition, as shown in FIGS. 8C and 8D, when the portion of the
그러나, 향후 마스크의 원형 슬릿을 보다 미세하여 구현이 가능하다면, 상기 마스크의 슬릿의 형상은 원형 슬릿에 한하지 않고, 원형의 투과부과 사각형의 차광부가 교번된 형태나, 마름모꼴 형태의 슬릿 형태로 가능하다고 할 것이다. 마름모꼴의 경우에는 노광 면적이 줄게 되므로, 노광후 형성된 칼럼 스페이서의 형상이 내측으로 들어간 마름모꼴에 해당할 것이다.However, in the future, if the circular slits of the mask can be implemented more finely, the shape of the slits of the mask is not limited to the circular slits, but may be in the form of alternating the circular transmission portion and the rectangular shading portion, or in the shape of a rhombic slit. I will say. In the case of the lozenge, since the exposure area is reduced, the shape of the column spacer formed after the exposure will correspond to the lozenge entering the inside.
이하에서는, 반투과부에 형상에 따른 제 2 칼럼 스페이서의 형성 프로파일을 살펴본다.Hereinafter, the formation profile of the second column spacer according to the shape of the transflective portion will be described.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 단일 원형 슬릿을 구비하여 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도 및 이를 이용하여 형성된 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 프로파일이다.9A and 9B are plan views showing masks for forming a first column spacer and a second column spacer having a single circular slit in the liquid crystal display of the present invention, and a profile showing a second column spacer formed using the same. to be.
도 9a와 같이, 제 2 칼럼 스페이서(220)를 형성하기 위한 마스크(300)의 반투과부(307)는 간격 d의 원형 슬릿(302)을 r2 반지름의 반투과부 내에 하나 가진 형상이며, 제 1 칼럼 스페이서(210)를 형성하기 위한 마스크(300)의 투과부(305)는 r3 반지름을 갖는다.As shown in FIG. 9A, the
이러한 마스크를 이용하여 감광성 수지를 노광 및 현상하여 패터닝하면, 도 9b와 같이, 상기 반투과부에 대응되는 부위는 상부 표면이 뾰족한 형태의 제 2 칼럼 스페이서가 형성된다. 즉, 산 형상을 갖는 형태로 제 2 칼럼 스페이서가 패터닝되어진다.When the photosensitive resin is exposed and developed by using such a mask and patterned, as shown in FIG. 9B, a portion corresponding to the transflective portion has a second column spacer having a sharp upper surface. That is, the second column spacer is patterned in a form having an acid shape.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 복수개의 원형 슬릿을 구비하여, 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크를 나타낸 평면도 및 이를 이용하여 형성된 제 2 칼럼 스페이서를 나타낸 프로파일이다.10A and 10B illustrate a plan view of a mask for forming a first column spacer and a second column spacer, including a plurality of circular slits, and a second column spacer formed using the liquid crystal display of the present invention. Profile shown.
도 10a와 같이, 반투과부(317)는 간격 d를 갖는 원형 슬릿(312)(312a, 312b, 312c)을 서로 동일 간격 이격하며, 동일한 간격(폭) d를 가지도록, r2의 반지름 내의 반투과부(317) 내에 3개 구비하고, 투과부(305)는 원형의 개구부로 형성한다면, 제 1 칼럼 스페이서는 제 1 높이를 갖도록 도 9a의 마스크에서와 동일한 형상으로 형성될 것이며, 제 2 칼럼 스페이서는 도 10b와 같이, 그 상부 표면이 평탄한 모양으로 형성될 것이다.As shown in FIG. 10A, the
여기서, 상기 반투과부(317)는 반지름 r2 내에 동심원을 가진 원형 슬릿(312a, 312b, 312c)이 안쪽으로 갈수록 작은 반지름을 갖도록 형성하며, 원형 슬릿(312a, 312b, 312c)을 제외한 영역은 차광부(301)로 정의된다.Here, the
이와 같이, 반투과부는 원형 슬릿을 보다 많이 구비한 경우에, 상기 제 2 칼럼 스페이서의 상부면이 보다 평탄하게 형성하게 되는데, 평탄하게 형성된 경우, 그렇제 않은 경우에 비해 눌림시의 압력에 대해 보다 접촉 면적이 늘어나 눌림 방지 기능이 좋다. As such, when the transflective portion has more circular slits, the upper surface of the second column spacer is formed to be flatter. When the transflective portion is formed to be flat, the pressure at the time of pressing is more than that of the case. The contact area is increased, so the anti-pressing function is good.
표 1과 같이, 각각 도 9a의 마스크와 도 10a의 마스크에 대응하여, 노광량을 각각 250mJ/㎠ , 300mJ/㎠ 으로 하였을 때 각각의 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 패널의 액정 마진 및 눌림 내성을 나타낸 것이다. As shown in Table 1, the exposure doses were 250 mJ /
액정 패널에 88~90도트를 적하한다고 할 때, 1개의 원형 슬릿을 구비한 경우에는, 노광량을 각각 250mJ/㎠ 로 하여 제 1, 제 2 칼럼 스페이서 형성시의 해당 액정 패널은 터치 및 중력 불량을 모두 해소할 수 있는 액정마진이 약 3.83도트인 것으로, 전체 액정 도트량 중 약 4.2%를 나타내고, 이 경우, 눌림 압력에 대한 내성은 4Kgf에 미약하였다. 즉, 4Kgf 이상의 눌림 압력에 대해 약한 것으로, 눌림 내성이 상대적으로 약한 것으로 판단되었다. 동일한 마스크(원형 슬릿 1개 구비)를 이용하여 노광량을 노광량을 각각 300mJ/㎠ 으로 하였을 경우에는, 액정 마진이 4.33도트로 약 0.5도트 정도 늘어난다. 이 경우에는 눌림 압력에 대한 내성은 4Kgf 미약으로 노광량 250mJ/㎠ 인 경우와 동일한 것으로, 도장 얼룩은 노광량에 거의 무관한 것을 알 수 있다.In the case of dropping 88 to 90 dots on the liquid crystal panel, when one circular slit is provided, the liquid crystal panel at the time of forming the first and second column spacers has an exposure amount of 250 mJ /
동일한 액정 적하량의 조건에서 제 2 칼럼 스페이서 형성을 위한 마스크의 원형 슬릿을 3개 구비하였을 경우에는, 노광량이 250mJ/㎠ 인 경우에는 액정 마진이 4.33도트이고, 도장 얼룩이 7Kgf 약이며, 노광량이 300mJ/㎠ 인 경우에는 액정 마진이 5.00도트이고, 도장 얼룩이 7Kgf 미약인 것으로, 노광량이 늘면 액정 마진이 증가하는 경향을 보이고, 원형 슬릿이 수가 늘면 도장 얼룩이 개선되는 경향을 보임을 알 수 있다.When three circular slits of a mask for forming the second column spacer were provided under the same liquid crystal dropping amount, when the exposure amount was 250 mJ /
한편, 이상에서 설명하는 눌림시의 압력은 액정 표시 장치의 출시 전 별도의 눌림 테스트에서 진행될 수도 있고, 혹은 액정 표시 모듈을 조립하는 조립 공정에서도 이루어질 수 있는 것이다.On the other hand, the pressure at the time described above may be carried out in a separate pressing test before the release of the liquid crystal display, or may be made in an assembly process of assembling the liquid crystal display module.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 평면상의 구체적인 구조를 살펴본다.Hereinafter, a detailed plan view of the liquid crystal display of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 11은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.11 is a plan view illustrating a liquid crystal display of the present invention.
도 11과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 크게, 서로 대향되는 제 1 기판(도 5 및 도 6의 100 참조) 및 제 2 기판(도 5 및 도 6의 200 참조)과, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(도 5 및 도 6의 150 참조)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 11, the liquid crystal display of the present invention is largely divided into a first substrate (see 100 of FIGS. 5 and 6) and a second substrate (see 200 of FIGS. 5 and 6) facing each other, and the first, And a liquid crystal layer (see 150 of FIGS. 5 and 6) filled between the
상기 제 1 기판(100) 상에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(102b)과 전기적으로 연결된 제 1 스토리지 전극(103a)과, 상기 제 1 스토리지 전극(103a)으로부터 분기되어 형성된 화소 전극(103)과, 상기 화소 전극(103)과 교번되는 분기된 공통 전극(104)과, 상기 화소 영역 내에 상기 게이트 라인(101)과 인접하여 각각 평행하게 형성된 공통 라인(104a) 및 상기 공통 라인(104a)과 공통 전극(104)에 연결되며 상기 제 1 스토리지 전극(103a)과 오버랩된 제 2 스토리지 전극(104b)을 포함하여 이루어진다.On the
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 채널이 'U'자형의 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 정의되는 것으로, 채널 또한, 소오스 전극(102a)의 형상의 내부를 따라 'U'자형으로 정의된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 게이트 라인(101)에서 돌출된 게이트 전극(101a)과, 상기 데이터 라인(102)에서 돌출되어 형성된 'U' 자형의 소오스 전극(102a)과, 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a)과 소정 간격 이격되어 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a) 내부로 들어오는 드레인 전극(102b)을 포함하여 형성된다. 그리고, 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a), 드레인 전극(102b) 하부 및 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 채널 영역 하부에는 반도체층(미도시)이 더 형성된다. 여기서, 상기 반도체층은 하부로부터 비정질 실리콘층(미도시)과 n+층(불순물층)(미도시)의 적층체로 이루어지며, 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 대응되는 채널 영역에서는 상기 n+층(불순물층)이 제거되어 있다. 이러한 상기 반도체층은 상기 소오스/드레인 전극(102a, 102b) 및 그 사이의 영역 하부에만 선택적으로 형성될 수도 있고, 혹은 상기 채널 영역을 제외한 영역에서는 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a) 및 드레인 전극(102b) 하측에 형성될 수도 있다. 한편, 도시된 바에 따르면, 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 'U'자인 것으로, 'U'자형 채널을 갖는 액정 표시 장치에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 액정 표시 장치는 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 상기 데이터 라인(102)으로부터'-'자로 돌출되어 이루어질 수도 있고, 혹은 그 외의 형상으로 이루어질 수도 있을 것이다.In this case, the thin film transistor TFT is defined in a region between a
여기서, 상기 게이트 라인(101), 상기 공통 라인(104a) 및 상기 공통 전극(104)들은 동일층에 동일한 금속으로 형성된다.Here, the
그리고, 상기 게이트 라인(101)과 반도체층 사이의 층에는 게이트 절연막(미도시)이 개재되며, 상기 데이터 라인(102)과 상기 화소 전극(103)의 사이의 층에는 보호막(미도시)이 개재된다.A gate insulating film (not shown) is interposed between the
한편, 상기 화소 영역을 지나는 공통 라인(104a)과 연결된 제 2 스토리지 전극(104b)과, 그 상부에 형성되는 제 1 스토리지 전극(103a) 및 상기 두 전극 사이에 개재되는 게이트 절연막(105) 및 보호막(106)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 이룬다. Meanwhile, the
여기서, 서로 다른 층간에 형성되는 상기 드레인 전극(102b)과 상기 제 1 스토리지 전극(103a)은, 상기 드레인 전극(102b)의 소정 부위의 상부의 상기 보호막(106)을 제거하여 형성된 콘택홀(106a)을 통해 접촉한다.Here, the
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 돌기(110)가 상기 제 1 기판(100) 상에 형성될 경우에는, 반도체층(미도시)과 동일층의 반도체층 패턴(미도시)과, 소오스/드레인 전극(102a/102b)과 동일층의 금속층 패턴(미도시)의 적층체로, 상기 게이트 라인(101) 또는 공통 라인(104a) 또는 제 2 스토리지 전극 상(104b)에 형성한다. 여기서, 상기 반도체층 패턴의 두께는 약 0.2~0.3㎛, 상기 금속층 패턴의 두께는 약 0.2~0.4㎛로, 상기 돌기(110)가 형성되지 않은 나머지 게이트 라인(101) 상의 부위에 비해 상기 돌기(110)가 형성된 부위는, 약 0.4~0.7㎛ 정도 단차가 형성된다. 이러한 돌기(110) 형성시에는 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)의 높이를 도 5의 경우에 비해 보다 높게 형성하여, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)와 제 1 기판(100)과의 이격 거리는 원하는 수준으로 맞출 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 6, when the
이러한 돌기(110)를 포함한 액정 표시 장치는 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 셀 갭 조성을 위한 합착시 상기 돌기(110)와 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서(210)가 대응되게 된다. 이 때, 상기 돌기(110)의 상부면은 상대적으로 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 상부면(이 경우, 상기 제 2 기판(200) 상에 형성되는 제 1 칼럼 스페이서(210)가 상기 제 2 기판(200)과 대응되는 면은 하부면으로 상정)보다 작으며, 이 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 상기 돌기(110)의 접촉시 상기 돌기(110)의 상부면만큼 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 돌기(110)가 접촉하게 된다.The liquid crystal display including the
여기서, 상기 돌기(110)의 상부에는 콘택홀(106a)을 제외한 나머지 영역에 형성되는 보호막(106)이 더 개재되어, 실제 제 2 기판(200)에 형성되는 제 1 칼럼 스페이서(210)와 접촉되는 부위는 상기 돌기(110) 상부의 보호막(106)에 해당될 것이다. Here, a passivation layer 106 formed in the remaining region except for the
한편, 상기 제 1 기판(100)에 대향되는 제 2 기판(200) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 부위)에 대응되어 형성되는 블랙 매트릭스층(201)과, 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 컬러 필터층(202)과, 상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판(200) 상에 평탄화를 위한 오버코트층(203)이 형성된다.On the other hand, on the
그리고, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210) 및 제 2 칼럼 스페이서(220) 상기 게이트 라인(101), 공통 라인(104a) 또는 제 2 스토리지 전극(104b) 부위에 형성되며, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 제 1 기판(100)과 접촉하고, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 제 1 기판(100)으로부터 이격하도록 상대적으로 제 2 칼럼 스페이서(220)에 비해 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)를 높게 형성한다.The
이 경우, 합착 및 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 표면을 밀거나 훑는 터치시에 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)만 상기 제 1 기판(100)과 접촉 상태를 유지하여, 접촉 면적이 작고 그에 따라 마찰력이 작기 때문에, 터치 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치로 인한 블랙 휘도 불균일을 방지할 수 있다.In this case, only the
또한, 일정 압력 이상을 인가하여 눌림 테스트시 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 상기 제 1 기판(100)과 접촉하여 있다가, 압력이 늘어날수록 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)가 상기 제 1 기판(100) 상의 대응 부위에 추가적으로 접촉하여, 접촉 부위가 늘게 되어, 눌림시의 압력을 분산시킬 수 있다. In addition, the
한편, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)는 그 수평 단면이 원형, 사각형 등의 다각형 등 여러 가지 형상으로 형성할 수 있을 것이다. 공정시 얼라인 마진을 고려하여, 원형 또는 정다각형으로 형성하는 것이 유리할 것이다.Meanwhile, the first and
이하, 본 발명의 액정 표시 장치의 서로 다른 높이의 칼럼 스페이서들을 형성하는 방법에 대해 살펴본다.Hereinafter, a method of forming column spacers having different heights of the liquid crystal display of the present invention will be described.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 형성 공정을 나타낸 공정 단면도이다.12A to 12C are cross-sectional views illustrating a process of forming column spacers of the liquid crystal display of the present invention.
도 12a와 같이, 먼저, 제 2 기판(200) 상에 컬러 필터 어레이를 형성한다. 상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 오버코트층을 나타내는 것으로, 다음과 같이 형성한다. 즉, 상기 제 2 기판(200) 상에 화소 영역을 제외한 영역에 블랙 매트릭스층(201)을 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 컬러 필터층(202)을 형성하고, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 전면 오버코트층(203)을 형성한다.As shown in FIG. 12A, first, a color filter array is formed on the
먼저, 도 12b와 같이, 상기 오버코트층(203)을 포함한 제 2 기판(200) 전면에 전면 감광성 수지를 형성한다.First, as shown in FIG. 12B, a front surface photosensitive resin is formed on the entire surface of the
도 12c와 같이, 제 1 칼럼 스페이서에 대응되는 부위에 투과부가 정의되고, 제 2 칼럼 스페이서에 대응되는 부위에 반투과부(307)가 정의되는 마스크(300)를 정렬시킨다. 여기서, 상기 마스크(300)의 투과부(305)는 형성하고자 하는 제 1 칼럼 스페이서(210)의 수평 단면의 형상에 준하여 그 형상을 갖는 것으로, 예를 들어, 형성하고자 하는 제 1 칼럼 스페이서(210)의 수평 단면이 원형일 때는 마찬가지로, 상기 투과부(305) 또한, 원형으로 형성하고, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 수평 단면이 사각형일 때는 상기 투과부(305) 또한 사각형으로 형성한다.As shown in FIG. 12C, the permeation part is defined at a portion corresponding to the first column spacer, and the
이 경우, 상기 감광성 수지(204)는 네거티브 감광성을 갖는 물질로 광을 받는 부분이 노광 후 현상시 내부 가교 결합에 의해 남아있으며, 광을 받지 않는 부분이 제거된다. 여기서, 상기 감광성 수지(204)는 반투과부의 경우 내부 구비된 원형 슬릿(302)이 많으면 많을수록 대응 부위에 노광량이 많게 되고, 원형 슬릿(302)이 적으면 적을수록 반대로 노광량이 적고 광의 차단량이 커 도포된 감광성 수지보다 작은 두께로 남아있다. 여기서, 상기 원형 슬릿(302)의 간격이 작게되면 빛의 간섭에 의한 회절 노광 효과가 일어나는데 이러한 회절 효과에 의해, 상기 원형 슬릿의 개구부에 대응되는 부분만이 남아있고 나머지 차광부에 대응되는 부위는 제거되는 식의 패터닝이 아니라 상기 슬릿들을 구비한 감광성 수지의 반투과부 대응부위가 균일한 두께로 일부 제거되어, 두께(C2)가 그대로 남아있는 제 1 칼럼 스페이서(210)에 비해 상대적으로 낮은 두께(C1)의 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성된다.In this case, the
한편, 반투과부는 상기 원형 슬릿(302)을 구비함으로써, 저탄성(약 67% 이하의 탄성 회복율을 갖는) 감광성 수지 뿐만 아니라, 특히, 고감도 패터닝이 가능한 고탄성 감광성 수지(약 70% 이상의 탄성 회복율을 갖는)의 경우에도, 여느 형상에 비해 노광 및 현상시 표면이 평탄하며, 영역별로 균일한 패터닝이 가능하다.On the other hand, the semi-transmissive portion is provided with the
앞서 설명한 바와 같이, 상기 감광성 수지(204)는 파지티브 감광성 수지로 형성될 수 있으며, 이 경우는 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 형성 부위에 대응하여서는 차광부로 형성하고, 차광부 및 반투과부를 제외한 나머지 영역이 개구부로 정의되는 마스크(300)를 준비한다.As described above, the
이와 같은 서로 높이가 다른 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)를 갖는 제 2 기판(200)과, 도 11에 도시된 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판9100)을 준비한 후에는, 이어, 상기 제 1 기판(100) 혹은 제 2 기판(200) 상에 액정(미도시)을 적하하고, 액정이 적하되지 않은 기판(100 또는 200)을 반전시킨 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 합착하여 액정 패널을 형성한다.After preparing the
이상에서 설명한 실시예들은 횡전계(IPS: In-Plane Switching) 모드에 대해 설명한 것이고, 트위스트 네마틱(TN) 모드에도 적용 가능할 것이다. 트위스트 네마틱 모드의 경우는, 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극이 하나의 패턴으로 형성되고, 제 2 기판 상의 전면에 공통 전극이 형성된 점을 제외하고는 상술한 횡전계 모드에서 설명한 바와 유사하게 형성된다. 트위스트 네마틱 모드의 경우, 화소 영역 내부에는 공통 라인이 형성되지 않기 때문에, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서 및 돌기는 모두 게이트 라인 상에 형성되게 된다.The embodiments described above have been described with respect to the in-plane switching (IPS) mode, and may be applicable to the twisted nematic (TN) mode. In the case of the twisted nematic mode, the pixel electrodes are formed in one pattern on the pixel area of the first substrate, and the common electric field is formed on the front surface of the second substrate. Is formed. In the twisted nematic mode, since the common line is not formed inside the pixel region, the first and second column spacers and the protrusions are all formed on the gate line.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display of the present invention as described above and a method of manufacturing the same have the following effects.
첫째, 셀 갭 유지를 위한 제 1 칼럼 스페이서의 형성과 눌림 방지를 위한 제 2 칼럼 스페이서의 형성을 동일한 마스크를 이용하여 이를 영역별로 구분하여 각 영역별로 마스크의 형상을 달리하여 감광성 수지를 패터닝하여 각각 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 형성함으로써, 터치시에는 칼럼 스페이서의 대향 기판 접촉 면적을 줄여 블랙 휘도 불균일을 방지하고, 눌림시에는 소정 압력 이상 인가 후 제 2 칼럼 스페이서가 제 1 기판에 접촉하여 압력을 분산시켜 도장 얼룩을 방지할 수 있다.First, the formation of the first column spacer for maintaining the cell gap and the formation of the second column spacer for preventing the pressing are divided by regions using the same mask, and the photosensitive resin is patterned by changing the shape of the mask for each region. By forming the first and second column spacers, the contact area of the opposing substrate of the column spacers is reduced during touch to prevent black luminance non-uniformity, and when pressed, the second column spacers are in contact with the first substrate after applying a predetermined pressure or more. Dispersion can be prevented to prevent paint stains.
둘째, 동일한 마스크를 이용한 동일한 패터닝 공정에서 서로 다른 높이의 칼럼 스페이서를 형성할 수 있고, 이 경우, 낮은 높이의 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위하여 원형 슬릿을 구비함으로써, 눌림 방지를 위한 제 2 칼럼 스페이서와 제 1 기판과의 이격 거리는 상기 제 2 칼럼 스페이서의 형성 높이에만 좌우되는 것으로, 공정상에 다른 변수가 개입되지 않아, 상기 제 2 칼럼 스페이서와 제 1 기판과의 이격 거리 조절이 용이하며, 따라서, 영역별 이격 거리 차가 거의 없이 균일한 이격 거리를 갖는 제 2 칼럼 스페이서의 형성이 가능하다. Second, column spacers having different heights may be formed in the same patterning process using the same mask. In this case, second column spacers for preventing squeezing may be provided by providing circular slits to form second column spacers having a low height. The distance between the first substrate and the first substrate depends only on the formation height of the second column spacer, and no other variable is involved in the process, so that the distance between the second column spacer and the first substrate can be easily adjusted. In addition, it is possible to form a second column spacer having a uniform separation distance with little difference in separation distance for each region.
셋째, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 이용하는 상기 제 2 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 마스크의 원형 슬릿은 그 간격이 2㎛ 내외로 하며, 약 6~100㎛ 직경의 반투과부 내에 서로 동일 간격으로 1 ~3개의 원형 슬릿이 형성되는 것이 그 표면이 균일한 높이의 제 2 칼럼 스페이서를 형성함에 효과적임이 실험상으로 증명되었다. 또한, 이러한 마스크의 형상은 근래에 개발이 이루어지는 저탄성의 감광성 수지 외에 고탄성(탄성 회복율이 70% 이상의 재료)의 감광성 수지에도 효과적으로 패터닝이 가능하다.Third, the circular slits of the mask for forming the second column spacer used in the method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention have a distance of about 2 μm and are spaced at equal intervals in a semi-transmissive part having a diameter of about 6 to 100 μm. It has been demonstrated experimentally that the formation of one to three circular slits is effective in forming a second column spacer of uniform height on its surface. In addition, the shape of such a mask can be effectively patterned to the photoelastic resin of high elasticity (material whose elastic recovery rate is 70% or more) in addition to the low elastic photosensitive resin currently developed.
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