KR20080034545A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20080034545A
KR20080034545A KR1020060100595A KR20060100595A KR20080034545A KR 20080034545 A KR20080034545 A KR 20080034545A KR 1020060100595 A KR1020060100595 A KR 1020060100595A KR 20060100595 A KR20060100595 A KR 20060100595A KR 20080034545 A KR20080034545 A KR 20080034545A
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백주현
이명섭
정지영
이윤석
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Abstract

본 발명은 블랙 매트릭스 기능을 가지는 듀얼 컬럼 스페이스를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상부 유리 기판과, 상부 유리 기판에 형성된 공통 전극을 포함하는 상부 기판 및 하부 유리 기판과, 하부 유리 기판에 형성된 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터와, 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터 사이의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하며 상부 기판에 어셈블되는 하부 기판;을 포함하며, 박막 트랜지스터 상부와 스토리지 커패시터 상부에 각각 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 듀얼 컬럼 스페이서가 형성된다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
도 1은 종래 컬러 필터 온 어레이 구조의 액정 표시 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러 필터 온 어레이 구조의 액정 표시 장치를 도시한 도면,
도 3은 도2의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
200: 상부 기판 210: 상부 유리 기판
220: 공통 전극 300: 하부 유리 기판
310: 하부 기판 312: 절연막
314: 보호막 316: 추가 보호막
318: 콘택 홀 320: 박막 트랜지스터
330: 스토리지 커패시터 340: 컬러 필터
350: 화소 전극 360,364: 컬럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 블랙 매트릭스 기능을 가지는 컬럼 스페이스를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성된 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 전극이 형성된 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정을 주입한 후, 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정을 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
박막 트랜지스터 기판은 서로 교차되게 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극을 구비한다.
컬러 필터 기판은 빛 샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(Black Mtrix)와, 컬러 구현을 위한 컬러 필터(Color Filter)와, 화소 전극과 수직 전계를 이루는 공통 전극을 구비한다.
이러한 박막 트랜지스터와 컬러 필터 기판 사이에는 일정한 액정 셀 갭(Cell Gap)을 유지하기 위하여 스페이서가 형성된다. 스페이서는 산포 방식으로 형성되는 볼 스페이서(Ball Spacer)와 포토리소그래피(Photolithography) 방식으로 형성되는컬럼 스페이서(Column Spacer)로 구분된다. 최근 일정한 밀도로 형성되며 스페이서 자체에 의한 광 누출을 방지할 수 있는 컬럼 스페이서가 주로 사용된다.
한편 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 결합 되는 어셈블리(Assembly) 공정이 얼마나 정밀하게 이루어지는가에 따라 품질이 크게 좌우된다. 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 어셈블리 미스(Assembly Miss)에 따른 액정 표시 장치의 영향을 감소시키기 위하여 컬러 필터 온 어레이(Color Filter On Array) 구조의 액정 표시 장치가 제안되었다. 컬러 필터 온 어레이 구조의 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판상에 컬러 필터가 동시에 형성된 구조를 가진다.
도 1은 종래 컬러 필터 온 어레이 구조의 액정 표시 장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 액정 표시 장치(100)는, 상부 유리 기판(112)에 블랙 매트릭스(114), 오버 코팅층(Over Coating)(115), 공통전극(116) 및 컬럼 스페이서(118)가 형성된 컬러 필터 기판(110)과, 하부 유리 기판(122)에 박막 트랜지스터(124), 스토리지 커패시터(126), 컬러 필터(127) 및 화소 전극(128)이 형성된 박막 트랜지스터 기판(120)을 구비한다.
그런데 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 형성하기 위하여 블랙 매트릭스 형성 단계, 오버 코팅층 형성 단계, 공통 전극 형성 단계 및 컬럼 스페이서 형성 단계의 4단계의 공정을 통하여 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 별도로 형성되기 때문에 액정 표시 장치의 제조 원가가 상승하게 된다.
둘째, 외부 충격시 컬럼 스페이 하부에 위치하는 공통전극에 외부 충격이 그 대로 전달되어 공통 전극이 손상됨으로써, 얼룩 멍(Smear) 현상이 발생 될 수 있다.
셋째, 컬럼 스페이서가 박막 트랜지스터의 채널에 얼라인되어 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판이 어셈블되기 때문에 컬럼 스페이서의 박막 트랜지스터 대향부에 대한 선택성(Selectivity)이 적어 마진 확보가 어려운 문제점이 있다.
넷째, 백라이트에서 나오는 빛이 블랙 매트릭스에 의해 블록킹(Blocking)되지 않고 간헐적으로 새는 빛 샘 현상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 박막 트랜지스터 기판의 박막 트랜지스터와 스트리지 커패시터 상부에 블랙 매트릭스 기능을 가지는 컬럼 스페이스를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상부 유리 기판과, 상기 상부 유리 기판에 형성된 공통 전극을 포함하는 상부 기판; 및 하부 유리 기판과, 상기 하부 유리 기판에 형성된 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터와, 상기 박막 트랜지스터와 상기 스토리지 커패시터 사이의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하며 상기 상부 기판에 어셈블되는 하부 기판;을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터 상부와 상기 스토리지 커패시터 상부에 각각 블랙 매트릭스 기능을 수 행하는 듀얼 컬럼 스페이서가 형성되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 듀얼 컬럼 스페이서는 메인 컬럼 스페이서와 서브 컬럼 스페이서를 포함하고, 상기 메인 컬럼 스페이서는 상시 박막 트랜지스터 상부에 형성되어 상기 상부 기판의 공통전극에 접촉되는 것이 바람직하다.
또한 상기 메인 컬럼 스페이서는 상기 공통 전극에 접촉되는 상단부의 면적이 상기 박막 트랜지스터에 인접한 하단부의 면적보다 작은 것이 바람직하다.
또한 상기 메인 컬럼 스페이서는 상기 상단부와 하단부 사이에 단차가 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 서브 컬럼 스페이서는 상기 메인 컬럼 스페이서보다 높이가 낮은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조 방법은 상부 유리 기판상에 투명 도전성 물질을 증착하여 공통 전극을 형성하는 상부 기판 형성 단계; 하부 유리 기판상에 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 스토리지 커패시터 사이의 상부에 컬러 필터를 형성하며, 상기 박막 트랜지스터 상부와 상기 스토리지 커패시터 상부에 각각 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 듀얼 컬럼 스페이서를 형성하는 하부 기판 형성 단계; 및 상기 상부 기판과 하부 기판을 어셈블하는 어셈블리 단계를 포함한다.
또한 상기 상부 기판 형성 단계는 스퍼터링 방법을 통하여 인듐-주석 산화물 또는 인듐-아연 산화물을 상기 상부 유리 기판에 증착하여 공통 전극을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 하부 기판 형성 단계는 상기 박막 트랜지스터 상부에 상기 컬러 필터 두께를 가지는 추가 보호막을 형성하고 상기 추가 보호막 상부에 메인 컬럼 스페이서를, 상기 스토리지 커패시터 상부에 서브 컬럼 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 하부 기판 형성 단계는 불투명 고분자 수지를 도포한 후, 부분 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상과정을 통하여, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 커지며 상부와 하부 사이에 단차가 형성된 형상의 상기 메인 컬럼 스페이서와 서브 컬럼 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다.
마지막으로 상기 어셈블리 단계는 상기 상부 기판에 상기 메인 컬럼 스페이서가 접촉되도록 상기 상부 기판과 하부 기판을 어셈블하고 액정을 주입한 후 봉입하는 것이 바람직하다.
상기 목적 외의 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러 필터 온 어레이 구조의 액정 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 유리 기판(210)에 공통 전극(220)이 형성된 상부 기판(200)과 하부 유리 기판(310)에 박막 트랜지스터(320), 스토리지 커패시터(330), 컬러 필터(340), 화소 전극(350) 및 컬럼 스페이서(360,364)가 형성된 하부 기판(300)을 포함한다.
보다 구체적으로 상기 상부 기판(200)은 상부 유리 기판(210)에 화소 전극(350)에 대향하는 공통 전극(220)이 형성된다. 공통 전극(220)은 공통전압 발생부(도시되지 않음)로터 공급되는 공통전압을 액정 셀(도시되지 않음)에 인가한다. 공통 전극(220)은 상부 기판(200)과 하부 기판(300)이 어셈블리되면 하부 기판(300)의 메인 컬럼 스페이서(360)에 직접 접촉된다.
공통 전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Induim Zinc Oxide)와 같이 투명하면서 도전성을 가지는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 공통 전극(220)은 500Å 내지 2000Å의 두께로 형성되며, 보다 바람직하게는 투과 특성을 극대화하기 위하여 약 1500Å의 두께를 가진다.
즉 본 실시예에 따른 상부 기판(200)은 종래의 액정 표시 장치와는 달리, 블랙 매트릭스, 오버 코팅층 및 컬럼 스페이스를 포함하지 않고 유리 기판에 공통 전극이 형성된 간단한 구조를 가진다. 따라서 종래 액정 표시 장치보다 간단한 제작 공정에 의해 생성될 수 있다.
상기 하부 기판(300)은 하부 유리 기판(310)에 게이트 구동 전압에 의해 스위칭 동작을 수행하여 데이터 신호 전압을 화소 전극(350)으로 공급하는 박막 트랜지스터(320),데이터 신호 전압을 한 프레임 주기 동안 유지시켜 주는 스토리지 커패시터(330), 여러 가지 색을 표현하는 컬러 필터(340), 공통 전극(220)에 대향하는 화소 전극(350) 및 상부 기판(200)과 하부 기판(300) 사이의 셀 갭(Cell Gap)을 유지시키며 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 컬럼 스페이서(360,364)가 형성된다.
보다 구체적으로, 박막 트랜지스터(320)는 게이트 구동 전압이 인가되는 게이트 전극(322), 데이터 신호 전압이 공급되는 소오스 전극(324), 화소 전극(350)에 연결되는 드레인 전극(326) 및 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H) 층으로 형성되어 활성층으로 동작하는 채널(328)을 포함한다. 박막 트랜지스터(320) 상부에는 보호막(314)이 형성되고, 또한 컬러 필터(340) 두께에 해당하는 추가 보호막(316)이 더 형성된다.
스토리지 커패시터(330)는 절연막(312)을 사이에 두고 화소 전극(350)을 스토리지 전극(332)과 중첩(Overlap)시켜 형성된다. 여기서 스토리지 전극(332)은 스토리지 커패시터를 위해 별도로 설치된 배선 전극 또는 전단의 게이트 신호 라인에 형성된 전극일 수 있다. 스토리지 커패시터(330) 상부에는 보호막(314)이 형성된다.
컬러 필터(340)는 단위 화소에 대응하는 적색(R) 필터, 녹색(G) 및 청색(B) 필터를 포함한다. 적색(R) 필터, 녹색(G) 및 청색(B) 필터는 자신이 포함하고 있는 안료를 통해 특정 파장의 광을 흡수 또는 투과시켜 조합됨으로써, 여러 가지 색을 표현한다. 컬러 필터(340)는 안료(Pigment) 또는 염료(Dye)가 포함된 물질으로 형성된다. 컬러 필터(340)는 상부 기판(200)에 형성되는 경우보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 3μm 두께를 가지도록 형성된다. 여기서 컬러 필터(340)의 두께는 아래에서 설명할 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페이서(364)의 높이 차이(H)가 된다.
화소 전극(350))은 스토리지 커패시터(330) 상부에 형성된 콘택 홀(Contact Hole)(318)을 통해 박막 트랜지스터(320)의 드레인 전극(326)에 연결되며, 드레인 전극(326)으로부터 공급되는 데이터 신호 전압을 액정 셀에 인가한다. 화소 전극(350)은 ITO(Idium Tin Oxide) 또는 IZO(Induim Zinc Oxide)와 같이 투명하면서 도전성을 가지는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 화소 전극(350)은 공정에서 허용하는 최소 두께로 형성되며 바람직하게는 500Å 이하의 두께로 형성된다.
컬럼 스페이스(360,364)는 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페이서(364)를 포함하는 듀얼 컬럼 스페이서 구조를 가진다. 컬럼 스페이서(360,364)는 실리카(Silica) 또는 수지(Resin)로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 불투명 고분자 수지로 형성된다.
상기 메인 컬럼 스페이서(360)는 박막 트랜지스터(320) 상부에 형성되어 상부 기판(200)의 공통 전극(220)에 접촉되는 컬럼 스페이서로서, 약 5μm 내지 6μm 의 셀 갭을 일정하게 유지하고, 컬러 필터(340)들 사이의 빛샘 및 박막 트랜지스터(320) 채널(328)의 광누설 전류를 막는 기능을 수행한다.
메인 컬럼 스페이서(360)는 하부에서 상부로 갈수록 단면 폭이 커지는 원기둥 또는 다면체 형상을 가지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 가운데 부분에 단차(362)가 형성된 형상을 가진다. 이는 메인 컬럼 스페이서(360)에 단차(362)가 없는 경우보다 상부 기판(200)에 접촉되는 메인 컬럼 스페이서(360) 면적을 작게 한다.
상부 기판(200)에 접촉되는 메인 컬럼 스페이서(360)의 면적이 너무 크면 마찰력이 커지고 이로 인해 외부에서 상부 기판(200)에 압력을 가하는 경우 복원력이 떨어져 얼룩 멍(Smear) 현상이 발생 될 수 있기 때문이다. 또한 메인 컬럼 스페이서(360)는 상부 기판(200)에 접촉되는 상부 면적보다 하부의 면적이 넓은 구조를 가지기 때문에 외부에서 압력이 가해지는 경우 압력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
상기 서브 컬럼 스페이서(364)는 스토리지 커패시터(330) 상부에 형성되며 상부 기판(200)의 공통 전극(220)에 접촉되지 않는 컬럼 스페이서로서, 메인 컬럼 스페이서(360)와 동일하게 단차를 가지는 원기둥 또는 다면체 형상을 가지는 것이 바람직하다.
서브 컬럼 스페이서(364)는 주로 컬러 필터(340)들 사이의 빛샘 현상을 차단하는 기능을 수행한다. 또한 서브 컬럼 스페이서(364)는 메인 컬럼 스페이서(360)가 외부 압력에 의해 무너지는 경우 상부 기판(200)을 지지하는 보조 역할을 할 수 있다.
한편 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페이서(364)는 컬러 필터(340) 두께 만큼의 높이 차이(H)가 나도록 형성된다. 이는 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페이서(364)가 형성되는 위치에 기인한 것으로, 메인 컬럼 스페이서(360)는 상부 기판(200)에 접촉되지만, 서브 컬럼 스페이서(364)는 상부 기판(200)에 접촉되지 않도록 한다. 본 실시예의 서브 컬럼 스페이서(364)는 상부 기판(200)에 접촉되지 않는 구조를 가지기 때문에, 서브 컬럼 스페이서(364)의 밀도는 상부 기판(200)과 하부 기판(300) 사이에 주입되는 액정의 마진(Margin)에 영향을 미치지 않는다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 도2의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 상부 기판 형성 단계(S100), 하부 기판 형성 단계(S200) 및 어셈블리 단계(300)를 포함한다.
상기 상부 기판 형성 단계(S100)는 상부 유리 기판(210) 상에 인듐-주석 산화물(ITO) 또는 인듐-아연 산화물(IZO)와 같은 투명 도전성 물질을 증착하여 공통 전극(220)을 형성한다. 구체적으로 상부 기판 형성 단계(S100)는 인듐-주석 합금(Indium-Tin Alloy) 타겟(Target) 또는 인듐-아연 합금(Indium-Zinc Alloy) 타겟을 사용하고 챔버에 미량의 산소(O2)를 주입시켜 타겟에서 스퍼터링(Sputtering)되는 원자들과 반응시켜 상부 유리 기판(210)에 인듐-주석 산화물(ITO) 또는 인듐-아연 산화물(IZO)을 증착하여 공통 전극(220)을 형성한다.
상기 하부 기판 형성 단계(S200)는 박막 트랜지스터 어레이 형성 단계(S210), 컬러 필터 형성 단계(S220) 및 컬럼 스페이서 형성 단계(S230)를 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이 형성 단계(S210)는 하부 유리 기판(310) 상에 박막 트랜지스터(320)와 스토리지 커패시터(30)를 형성한다. 구체적으로 하부 유리 기판 (310) 상에 알루미늄(AL), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW)을 스퍼터링 방법에 의해 증착 한 후 패터닝하여 게이트 전극(322) 및 스토리지 전극(332)을 형성한다.
그리고 게이트 전극(322) 및 스토리지 전극(332)이 형성된 하부 유리 기판(310)의 전면에 실리콘 질화물(SiNx), 비정질 실리콘(a-Si:H) 및 n+ 타입으로 도핑된 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 방법에 의해 연속적으로 증착하고 증착된 비정질 실리콘(a-Si:H)층 및 n+ 타입으로 도핑된 비정질 실리콘(n+ a-Si)층을 패터닝하여 게이트 전극(322) 상부의 절연막(312) 상에 박막 트랜지스터의 활성층인 채널(328)을 형성한다.
상기 결과물의 전면에 크롬 등과 같은 금속을 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 이를 패터닝하여 소오스 전극(324)과 드레인 전극(326)을 형성한다. 이로써 하부 유리 기판(310)에 게이트 전극(322), 소오스 전극(324), 드레인 전극(326) 및 활성층인 채널(328)을 포함하는 박막 트랜지스터(320)가 형성된다.
그리고, 박막 트랜지스터(320)가 형성된 하부 유리 기판(300)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 방법에 의해 증착하여 보호막(314)을 형성하고, 이를 패터닝하여 스토리지 커패시터(330) 상부에 화소 전극(350)이 접촉될 수 있는 콘택 홀(318)을 형성한다. 이어서, 메인 컬럼 스페이서(360)가 형성될 박막 트랜지스터(320) 상부에 일정한 두께를 가지는 추가 보호막(316)을 더 형성한다. 여기서 추가 보호막(316)은 컬러 필터(340) 두께에 해당하는 두께를 가지며, 컬럼 스페이서 형성 단계(S230)에서 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페어 서(364)의 높이 차이(H)가 발생 되도록 한다.
컬러 필터 형성 단계(S220)는 박막 트랜지스터 어레이 형성 단계(S210)를 거친 하부 유리 기판(310) 전면에 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 형성한다. 구체적으로 음의 감광성을 가지는 컬러(적색, 녹색, 청색) 포토 레지스터를 도포한 후 컬러(적색, 녹색, 청색) 필터 마스크를 이용한 사진 공정을 통해 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 각각 형성한다. 여기서 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터의 형성 순서는 바뀔 수 있다.
컬럼 스페이서 형성 단계(S230)는 컬러 필터 형성 단계(S220)의 결과물 전면에 부분 노광 마스크를 이용하여 메인 컬럼 스페이서(360)와 서브 컬럼 스페이서(364)를 형성한다. 부분 노광 마스크는 회절 슬릿 마스크 또는 반투과 마스크일 수 있다.
구체적으로 컬러 필터 형성 단계(S220)의 결과물 전면에 불투명 고분자 수지를 도포한 후, 광차단층이 형성된 부분 노광 마스크를 이용하여, 도포된 불투명 고분자 수지를 노광한다. 광차단층에는 회절 노광이 가능하도록 노광기의 분해능보다 작은 크기의 슬릿 패턴이 형성된다. 슬릿 패턴은 컬럼 스페이서(360,364)의 형상이 하부에서 상부로 갈수록 폭이 커지며 가운데 부분에 단차가 형성된 원기둥 형상 또는 다면체 형상을 가질 수 있도록 한다.
이러한 부분 노광 마스크로 불투명 고분자 수지를 노광한 후 현상하면, 광이 완전히 차단된 부분은 불투명 고분자 수지가 전혀 남아 있지 않게 되고, 슬릿 패턴에 의해 광의 일부가 차단된 부분은 단차가 형성된 메인 컬럼 스페이서(360)와 서 브 컬럼 스페이서(364)가 된다. 이때 슬릿 패턴은 박막 트랜지스터(320) 상부와 스토리지 커패시터(330) 상부에 대응하는 부분에 얼라인(Align)되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 듀얼 컬럼 스페이서는 불투명 고분자 수지로 형성되므로 블랙 매트릭스 기능을 수행할 수 있게 되고, 또한 종래 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 별도의 공정에 의해 생성되는 것과는 달리 동일한 공정을 통하여 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 동시에 형성하는 효과가 있기 때문에 종래에 비하여 제조 공정이 단순화될 수 있다.
상기 어셈블리 단계(S300)는 상부 기판(200)의 공통 전극(220)과 하부 기판(300)의 화소 전극(350)이 서로 마주 보도록 상부 기판(200)과 하부 기판(300)을 어셈블하고, 양 기판(200,300) 사이에 액정을 주입한 후 봉입한다. 본 실시예의 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 컬럼 스페이서는 종래와는, 달리 하부 기판에 형성된 박막 트랜지스터 상부에 형성되기 때문에 상부 기판과 하부 기판을 어셈블하는 경우 별도의 얼라인 공정을 생략할 수 있다
본 발명의 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터 상부에 블랙 매트릭스 기능을 가지는 컬럼 스페이서가 각각 형성되는 듀얼 컬럼 스페이서 구조를 가진다. 따라서 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하부 기판에 형성된 컬럼 스페이서가 블랙 매트릭스 기능을 수행할 수 있기 때문에, 종래 4단계의 공정을 통하여 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 별도로 형성되는 제조 공정이 간단해지는 효과가 있다.
둘째, 상부 기판에 접촉되는 컬럼 스페이서는 상부보다 하부가 넓은 형상을 가지기 때문에, 상부 기판의 외부에서 충격이 가해지더라도 압력이 분산되어 종래 발생하는 얼룩 멍(Smear) 현상이 제거되는 효과가 있다.
셋째, 컬럼 스페이서가 박막 트랜지스터 상부에 형성되는 구조를 가지므로,상부 기판과 하부 기판을 어셈블리하는 공정에서 요구되는 얼라인 공정이 생략될 수 있는 효과가 있다.
넷째, 하부 기판의 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터 상부에 블랙 매트릭스 기능을 가지는 컬럼 스페이서가 각각 형성되는 듀얼 컬럼 스페이서 구조를 가지기 때문에, 종래 백라이트에서 나오는 빛이 블록킹(Blocking)되지 않고 간헐적으로 새는 빛 샘 현상이 해소되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 상부 유리 기판과, 상기 상부 유리 기판에 형성된 공통 전극을 포함하는 상부 기판; 및 하부 유리 기판과, 상기 하부 유리 기판에 형성된 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터와, 상기 박막 트랜지스터와 상기 스토리지 커패시터 사이의 상부에 형성된 컬러 필터를 포함하며 상기 상부 기판에 어셈블되는 하부 기판;을 포함하며,
    상기 박막 트랜지스터 상부와 상기 스토리지 커패시터 상부에 각각 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 듀얼 컬럼 스페이서가 형성되는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 듀얼 컬럼 스페이서는,
    메인 컬럼 스페이서와 서브 컬럼 스페이서를 포함하고, 상기 메인 컬럼 스페이서는 상시 박막 트랜지스터 상부에 형성되어 상기 상부 기판의 공통전극에 접촉되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 메인 컬럼 스페이서는,
    상기 공통 전극에 접촉되는 상단부의 면적이 상기 박막 트랜지스터에 인접한 하단부의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 메인 컬럼 스페이서는,
    상기 상단부와 하단부 사이에 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 서브 컬럼 스페이서는,
    상기 메인 컬럼 스페이서보다 높이가 낮은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 상부 유리 기판상에 투명 도전성 물질을 증착하여 공통 전극을 형성하는 상부 기판 형성 단계;
    하부 유리 기판상에 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 스토리지 커패시터 사이의 상부에 컬러 필터를 형성하며, 상기 박막 트랜지스터 상부와 상기 스토리지 커패시터 상부에 각각 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 듀얼 컬럼 스페이서를 형성하는 하부 기판 형성 단계; 및
    상기 상부 기판과 하부 기판을 어셈블하는 어셈블리 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상부 기판 형성 단계는,
    스퍼터링 방법을 통하여 인듐-주석 산화물 또는 인듐-아연 산화물을 상기 상부 유리 기판에 증착하여 공통 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 하부 기판 형성 단계는,
    상기 박막 트랜지스터 상부에 상기 컬러 필터 두께를 가지는 추가 보호막을 형성하고 상기 추가 보호막 상부에 메인 컬럼 스페이서를, 상기 스토리지 커패시터 상부에 서브 컬럼 스페이서를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 하부 기판 형성 단계는,
    불투명 고분자 수지를 도포한 후, 부분 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상과정을 통하여, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 커지며 상부와 하부 사이에 단차가 형성된 형상의 상기 메인 컬럼 스페이서와 서브 컬럼 스페이서를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 어셈블리 단계는,
    상기 상부 기판에 상기 메인 컬럼 스페이서가 접촉되도록 상기 상부 기판과 하부 기판을 어셈블하고 액정을 주입한 후 봉입하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
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