KR101085149B1 - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 갭 유지 칼럼 스페이서와 눌림 방지 칼럼 스페이서를 동일한 마스크를 이용하여 제조하는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 상기 제 1 기판과 접하는 돌출부(凸部)를 갖는 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판과 이격되어 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 요부(凹部)를 갖는 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 공간에 채워진 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
칼럼 스페이서, 터치 불량, 갭 유지, 회절 노광

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Manufacturing the Same}
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 I~I' 선상의 구조 단면도
도 3a 및 도 3b는 액정 패널을 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도
도 4는 돌기를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 5는 도 4의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도
도 6은 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 7은 도 6의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 9는 도 8의 V~V' 선상의 구조 단면도
도 10은 본 발명의 칼럼 스페이서의 제조 방법을 나타낸 개략도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 102 : 게이트 절연막
103 : 보호막 104 : 게이트 라인
104a : 게이트 전극 105 : 데이터 라인
105a : 소오스 전극 105b : 드레인 전극
106 : 화소 전극 110a : 제 1 칼럼 스페이서
110b : 제 2 칼럼 스페이서 120 : 제 2 기판
121 : 블랙 매트릭스층 123 : 공통 전극
130 : 액정층 150 : 마스크
151 : 투과부 152a, 152b, 152c, 152d : 제 1 반투과부
153 : 제 2 반투과부 154a, 154b, 154c : 차광부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 갭 유지 칼럼 스페이서와 눌림 방지 칼럼 스페이서를 동일한 마스크를 이용하여 제조하는 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), OELD(Organic 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.
이러한 액정 표시 장치는 그 제조 방식에 따라 액정 주입 방식과 액정 적하 방식으로 나눌 수 있다.
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 액정 표시 장치 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 액정 표시 장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
넷째, 주입 방식의 액정 표시 장치에서 이용되는 볼 스페이서의 경우, 개별 볼 스페이서끼리 뭉쳐져 반짝반짝 빛나는 은하수 불량이 발생하거나, 산포된 상태로 배치되기 때문에, 화소 내에서 굴러다녀 빛샘 불량을 일으키는 문제점이 있다.
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.
이러한 액정 적하형 액정 표시 장치에는 액정 적하 후 합착 공정을 진행하게 되어, 볼 스페이서를 사용할 경우, 액정과 함께 볼 스페이서가 기판 면 상에서 굴러 다녀, 적절한 셀 갭 유지가 곤란할 수 있다. 따라서, 액정 적하형 액정 표시 장치에는 기판 상의 소정 부위에 고착되는 칼럼 스페이서가 개발되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 칼럼 스페이서를 포함한 액정 적하형 액정 표시 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 I~I' 선 상의 구조 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 종래의 액정 표시 장치는, 크게 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(미도시)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 형성된 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 형성된 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역에는 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 라인의 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극(6)에 인가한다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극(4a)과, 상기 게이트 전극(4a)을 덮는 형상의 반도체층(17)과, 상기 반도체층(17)의 양측에 대응되어 형성되는 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극(5a)과 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(5b)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 블랙 매트릭스층(7)을 포함한 상기 제 2 기판(2) 상에 영역별로 선택적으로 각각 R, G, B색상을 표현하기 위한 컬러 필터층(8)이 형성되며, 상기 컬러 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(14)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 공통 전극(14) 상의 소정 부위에 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2) 간의 일정 간격(셀 갭(cell gap))을 유지하기 위해 갖고 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 칼럼 스페이서(20)가 형성된다. 여기서, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 게이트 라인(4) 상측에 상응한 부분에 형성된다.
한편, 상기 제 1 기판(1) 상에 게이트 라인(4)이 형성되고, 상기 게이트 라인(4)을 포함한 기판 전면에는 상기 데이터 라인(5)과의 절연을 위해 게이트 절연막(15)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(15)위에는 상기 화소 전극(6)과의 절연을 위해 보호막(16)이 형성된다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역을 제외한 비화소 영역(게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 영역)을 가리기 위한 블랙 매트릭스층(7)과, 상기 블랙 매트릭스층(7)을 포함한 컬러 필터 기판(2) 상에 각 화소 영역별로 차례로 R, G, B 안료가 대응되어 형성된 컬러 필터층(8) 및 상기 컬러 필터층(8)을 포함한 상기 제 2 기판(2) 전면에 형성된 공통 전극(14)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 라인(4)에 상응하는 부분의 공통 전극(14)위에 칼럼 스페이서(20)가 형성되어 상기 칼럼 스페이서(20)가 상기 게이트 라인(4) 상에 위치되도록 두 기판(1, 2)이 합착된다. 이 때, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 제 2 기판(2) 상에 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이의 셀 갭에 해당되는 높이를 주어 형성한다. 따라서, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)의 합착 후에는 상기 칼럼 스페이서(20)의 상부면이 상기 제 1 기판(1)의 최상층과 접촉되게 된다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(14) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 형성된 액정층이 배향되고, 상기 액정층의 배향 정도에 따라 액정층을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이러한, 종래의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
액정 표시 장치의 제조 공정은 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으로 구분된다.
어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 기판(1)에 게이트 라인(4) 및 데이터 라인(5)과, 화소 전극(6)과, 박막트랜지스터 등을 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 제 2 기판(2)에 블랙매트릭스층(7)과, 컬러 필터층(8)과, 공통 전극(140 및 칼럼 스페이서(20) 등을 구비한 컬러 필터 어레이를 형성하는 공정이다.
이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널을 다수개 설계(복수개의 제 1, 제 2 기판이 정의됨)하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 컬러 필터 어레이를 형성한다.
이와 같이, TFT 어레이가 형성된 TFT 기판(제 1 기판의 모기판)과 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판(제 2 기판의 모기판)은 셀 공정 라인으로 이동된다.
이어, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)을 각각 진행한다.
여기서, 상기 배향 공정은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.
이어, 상기 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각각 세정한다.
이어, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고, 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 실 패턴을 형성한다.
이어, 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 실 패턴을 경화시킨다.
이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다.
그리고, 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
상술한 액정 적하 방식의 제조 방법에 있어서는, 컬러 필터 기판 상에 칼럼 스페이서를 형성하고, TFT 기판에 액정을 적하하여 두 기판을 합착하여 패널을 형성한다.
도 3a 및 도 3b는 액정 패널을 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 3a와 같이, 액정 패널(10)면을 손가락 또는 펜 등으로 터치한 상태에서 소정의 방향으로 훑어 지나가게 되면, 도 3b와 같이, 액정 패널(10)의 상부 기판(2)은 손가락 또는 펜이 지나간 방향으로 소정 간격 쉬프트하게 된다.
이 때, 원기둥 형상의 칼럼 스페이서(20)가 상하부 기판(1, 2)에 닿아있으 며, 이 접촉 면적이 커, 칼럼 스페이서(20)와 대향 기판(하부 기판, 1) 사이에 발생하는 마찰력이 크기 때문에, 터치 방향으로 쉬프팅(shifting)한 후, 상기 상부 기판(2)은 한참동안 원 상태로 복원되지 못하고 있다. 이 경우, 상기 손가락 또는 펜 등이 지나간 자리의 액정은 흩어지며, 지나간 자리의 주변 영역에 액정이 모이는 현상이 일어난다. 이 경우, 터치 주변에 액정(칼럼 스페이서(20)를 제외한 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이의 공간에 채워짐)이 모인 부위는, 칼럼 스페이서(20)의 높이로 정의되는 타 부위의 셀 갭(h2)보다 셀 갭(h1)이 높아지며, 손가락 또는 펜 등이 지나간 터치 부위는 액정이 흩어져, 터치 부위 및 터치 주변 영역에는 액정의 부족 및 과잉으로 정상적인 액정의 구동이 이루어지지 않아 터치 부위 및 그 경계가 얼룩으로 관찰되는 터치 불량이 발생한다.
이러한 터치 불량이 칼럼 스페이서가 형성된 액정 표시 장치에서 관찰된 이유는, 칼럼 스페이서가 한쪽 기판에는 고정되고 대향 기판과는 면 형상으로 접촉(상부 면 접촉)되어, 종래의 구 형상의 볼 스페이서에 비해 기판에 접촉되는 면적이 넓기 때문으로 판단된다.
한편, 터치 얼룩의 원인을 상술한 바와 같이, 접촉 면적이 크기 때문으로 보는 관점 외에 기판을 터치시 기판과 칼럼 스페이서 면의 접촉 면 사이에 진공이 잡혔기 때문으로 보는 견해도 있다. 볼 스페이서의 경우, 구 형상으로, 대향 기판과 접점의 접촉 부위를 가지며, 사방으로 자유롭게 움직임이 가능하므로, 액정 패널면을 터치하는 조건에도 상하부 두 기판 사이에서 진공 상태가 조성되지 않는다. 이에 반해 칼럼 스페이서는 평탄한 대향 기판과 칼럼 스페이서의 상부면이 만나게 될 경우, 그 접촉 부위에 진공 상태가 조성되기 용이하기 때문이다.
이와 같이, 칼럼 스페이서와 대향 기판과의 접촉 면적이 크기 때문이든, 칼럼 스페이서와 대향 기판 사이에 진공이 조성되기 때문이든 결론적으로, 터치 불량은 칼럼 스페이서가 형성되는 액정 표시 장치에서 주로 관찰되는 문제점이다.
상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 칼럼 스페이서의 상부면(이 때, 칼럼 스페이서가 형성된 상부 기판측을 하부로 보고, 하부 기판측과 접하는 부위를 상부로 정의)이 하부 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판)과 접촉하기 때문에, 터치시 접촉에 따른 마찰력이 증가하여 쉬프트된 상하부 기판이 원 상태로 회복이 되지 않는다. 이 때, 터치 부위 및 그 경계에서 얼룩이 발생하는 터치 불량이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 갭 유지 칼럼 스페이서와 눌림 방지 칼럼 스페이서를 동일한 마스크를 이용하여 제조하는 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 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 상기 제 1 기판과 접하는 돌출부(凸部)를 갖는 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판과 이격되어 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 요부(凹部)를 갖는 제 2 칼럼 스페이서 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 공간에 채워진 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된다.
상기 박막 트랜지스터 어레이는 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하며 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터 및 상기 화소 영역 상에 형성된 화소 전극을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층 및 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 형성된 공통 전극을 포함하여 이루어진다.
또는, 상기 제 1 기판 상에 상기 화소 전극과 교번되는 공통 전극을 더 포함한다. 이 때, 상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 상부에 대응되어 형성된다.
또는, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 데이터 라인 상부에 대응되어 형성된다.
상기 제 1, 제 2 기판 상에 배향막을 더 포함한다.
상기 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서는 감광성 수지로 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 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 어레이 전면에 감광성 수지를 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지 상부에 회절 노광 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 회절 노광 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 영역별로 선택적인 광도로 노광하여, 소정 높이의 상부면 상에 소정의 돌출부를 갖는 제 1 칼럼 스페이서 및 소정 높이의 상부면 상에 요부를 갖는 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 액정을 적하하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 박막 트랜지스터 어레이의 형성은 상기 제 1 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 덮는 형상으로 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 드레인 전극의 소정 부위가 노출되도록 상기 보호막에 보호막 홀을 형성하는 단계 및 상기 보호막 홀을 포함한 상기 보호막 상의 소정 부위에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 컬러 필터 어레이의 형성은 상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또는, 상기 화소 전극과 서로 교번하는 형상의 공통 전극을 더 형성한다. 이 때, 상기 컬러 필터 어레이의 형성은 상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 상부에 대응되어 형성한다.
또는, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 데이터 라인 상부에 대응되어 형성한다.
상기 제 1, 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 1 칼럼 스페이서와 상기 제 2 칼럼 스페이서의 각각의 상부면의 소정 높이는 동일한 높이이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 돌기를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도이다.
도 4 및 도 5와 같이, 돌기를 포함한 액정 표시 장치는 크게 서로 대향하는 제 1, 제 2 기판(40, 60) 및 상기 제 1, 제 2 기판(40, 60) 사이의 액정(미도시)을 포함하여 이루어진다.
보다 구체적으로 설명하면, 돌기를 포함한 액정 표시 장치의 제 1 기판(40) 상에는, 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인(44) 및 데이터 라인(45)이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트 라인(44)과 데이터 라인(45)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극(46)이 형성된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 라인(44)으로부터 돌출된 게이트 전극(44a)과, 상기 게이트 전극(44a)을 덮는 형상의 반도체층(47)과, 상기 반도체층(47)의 양측에 대응되어 상기 데이터 라인(45)으로부터 돌출된 소오스 전극(45a)과, 상기 소오스 전극(45a)으로부터 소정 간격 이격된 드레인 전극(45b)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 게이트 라인(44) 상부의 소정 부위에 상기 데이터 라인(45)과 동일층 및 동일 금속으로 돌기(51)가 형성된다. 상기 돌기(51)는 데이터 라인(45)의 단일층으로 형성될 수도 있고, 그 하부에 반도체층(47)을 포함하는 이중층일 수도 있다. 상기 돌기(51)의 복수층 여부는 마스크 개수 및 공정 방법에 따라 변경될 수 있는 요소이다.
상기 돌기(51)는 상기 제 2 기판(60)에 형성되는 칼럼 스페이서(50)에 대응되는 위치에 형성하는 것이며, 이는 상기 돌기(51)가 갖는 타부위와의 단차로 인해 상기 칼럼 스페이서(50)와 접촉 면적을 줄이기 위함이다. 상기 돌기(51)와 칼럼 스페이서(50)가 대응될 때, 상기 돌기(51)의 상부 단면적은 상기 칼럼 스페이서(50)의 하부 단면적에 비해 상대적으로 작게 형성한다.
한편, 상기 제 1 기판(40) 상에는 각 금속 라인간의 절연을 위해 상기 게이트 라인(44)이 형성되고, 상기 게이트 라인(44)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(42)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(42)위에 보호막(43)이 형성된다. 여기서, 상기 돌기(51)는 하부에 게이트 절연막을 개재하여 상기 게이트 라인(44)과 데이터 라인(45)간의 절연을 꾀한다.
상기 제 1 기판(40)과 대향하여 상기 제 2 기판(60)에는, 상기 화소 영역을 제외한 비화소 영역(게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 영역)을 가리기 위한 블랙 매트릭스층(61)과, 각 화소 영역별로 차례로 R, G, B 안료가 대응되어 형성된 컬러 필터층(62) 및 상기 컬러 필터층(62)을 포함한 상기 제 2 기판(60) 전면에 형성된 공통 전극(63)이 형성된다. 그리고, 상기 공통 전극(63) 상부의 소정 부위에 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 칼럼 스페이서(50)가 복수개 형성된다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(50)는 상기 돌기(51)에 대응되는 부위에 형성된다.
상기 복수개 형성된 칼럼 스페이서(50)들은 서로 동일 간격 이격되어 형성되 며, 합착 후, 상기 제 1, 제 2 기판(40, 60) 사이에서 지지 기능을 한다.
이러한 돌기(51)는 상기 칼럼 스페이서(50)와 대응되어 형성되어, 상기 칼럼 스페이서(50)와 상기 제 1 기판(40)간의 접촉 면적을 줄이게 하여, 터치로 인해 상기 제 1, 제 2 기판(40, 60)이 서로 다른 방향으로 쉬프트되는 합착 이상이 발생할 때, 원 상태로 쉽게 회복할 수 있다. 따라서, 터치시 칼럼 스페이서(50)와 상기 제1 기판(40)의 마찰력을 줄임으로써, 마찰력을 원인으로 한 기판의 쉬프트 회복 불량을 줄여, 원 상태로 용이하게 회복할 수 있어, 터치 불량을 방지할 수 있다.
한편, 칼럼 스페이서를 갖는 액정 표시 장치는 터치 불량 외에 눌림 불량이 나타날 수 있다.
이러한 눌림 불량은, 합착시 또는 외압에 의해 상기 칼럼 스페이서의 상부면이 제 1 기판과 접촉할 때, 합착 압력 또는 외압이 큼으로 인해 상기 칼럼 스페이서와 상기 제 1 기판의 접촉 부위에서 눌림이 발생되어, 눌림이 발생된 부위가 까맣게 나타나는 불량을 말하는 것으로, 도장 불량 또는 찍힘 불량이라고도 한다.
최근, 이러한 눌림 불량의 정도를 완화시키기 위해 제 1, 제2 기판 사이의 공간에, 돌기 구조에 대응되는 칼럼 스페이서 외에 제 1 기판(하부 기판)과 소정의 간격을 두어 형성하는 칼럼 스페이서를 모두 구비하는 듀얼 칼럼 스페이서(Dual Column Spacer)가 대두되고 있다.
도 6은 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도이다.
도 6 및 도 7과 같이, 듀얼 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치는 돌기 (81)에 대응되는 제 1 칼럼 스페이서(80a)와 제 1 기판(70)과 소정 간격 이격된 제 2 칼럼 스페이서(80b)를 포함하며, 그 외의 구성 요소는 상술한 돌기를 포함한 액정 표시 장치와 동일하다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(80a, 80b)의 높이는 동일하며, 모두 상기 제 2 기판(90) 상에 형성된 것이다. 상기 제 1 칼럼 스페이서(80a)의 배치 위치는 상기 돌기(81)에 대응되는 부위이며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(80b)의 배치 위치는 상기 돌기(81)를 제외한 게이트 라인(74) 또는 데이터 라인(77)의 상부에 대응되는 영역이다. 이 때, 상기 돌기(81)는 상기 게이트 라인(74) 상에 반도체층(77)과, 데이터 라인 금속층(75c)이 적층된 형상으로 형성되어 있다. 경우에 따라 상기 데이터 라인 금속층(75c)의 단일층으로도 일루어질 수 있다.
이 경우, 상기 제 1, 제 2 기판(70, 90)을 합착시킬 때, 합착시의 압력으로 상기 제 1 칼럼 스페이서(80a)는 상기 돌기(81)와 접촉하게 되며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(80b)는 상기 제 1 기판(70)의 최상층(보호막(73))과 어느 정도 이격되게 된다. 상기 제 2 칼럼 스페이서(80b)와 상기 제 1 기판(70)의 이격 정도는 상기 돌기(81)의 높이에 상기 제 1 칼럼 스페이서(80a)가 상기 돌기에 눌린 정도를 뺀 값에 상응한다.
여기에서 설명하지 않은 도면 부호 72는 게이트 라인(74)을 포함한 상기 제 1 기판(70)의 전면을 덮는 게이트 절연막이다.
그리고, 도면 부호 91은 제 1 기판(70)의 비화소 영역에 대응되는 블랙 매트릭스층이며, 93은 상기 제 2 기판(90) 전면에 형성되는 공통 전극(93)을 나타낸다.
그리고, 상기 제 1, 제 2 기판(70, 90) 사이의 공간에 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(80a, 80b)를 제외한 영역에는 액정이 채워지는 액정층(95)이 형성된다.
그런데, 이러한 듀얼 칼럼 스페이서(dual column spacer)를 갖기 위해서는 돌기(81)를 형성하는 공정이 필수적으로 수반되어야 한다.
그리고, 상기 제 1 칼럼 스페이서(80a)와 접촉되는 외에는 별도의 기능이 없는 것으로, TFT 검사시에 이물질로 관찰될 여지가 있다.
이하에서는, 돌기를 형성하지 않고, 칼럼 스페이서와 제 1 기판(하부 기판)과의 접촉 면적을 줄일 수 있는 구조에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 V~V' 선상의 구조 단면도이다.
도 8 및 도 9와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 크게 서로 대향하는 제 1, 제 2 기판(100, 120) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 120) 사이의 액정층(130)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제 2 기판(120) 상에 서로 다른 형상의 상부면(이 경우, 칼럼 스페이서가 제 2 기판 상에 형성될 때, 상기 제 2 기판에 접하는 부위는 하부면, 제 1 기판에 대응되는 부위는 상부면이라 가정)을 갖는 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(110a, 110b)가 형성된다.
여기서, 상기 공통 전극(123)의 표면으로부터 소정의 높이(h)를 갖는 상부면을 기준면으로 할 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(110a)는 상기 기준면으로부터 a 높이만큼 돌출된 돌기부가 구비되어 있으며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(110b)는 상기 기준면으로부터 b 높이만큼 들어간 요부가 구비되어 있다.
상기 제 1, 제2 칼럼 스페이서(110a, 110b)는 동일 공정에서 회절 노광 마스크를 통하여 제조된 것으로, 상기 회절 노광 마스크를 영역별로 구분하여, 각 영역마다 광도를 달리함으로써, 1회의 노광으로 형성한 것이다.
이러한 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(110a, 110b)는 파지티브 감광성 수지(positive photosensitive resin), 또는 네거티브 감광성 수지(negative photosensitive resin)를 이용하여 형성한다. 즉, 감광성 수지막 자체로 칼럼 스페이서가 형성되는 것으로, 일반적인 감광막을 이용한 패터닝 공정(물질층 상에 감광막을 도포한 후, 감광막으로 패턴을 형성하고, 상기 감광막을 물질층을 패터닝)이 아니기 때문에 노광 및 현상(경화 포함)으로 제조가 이루어진다.
도 10은 본 발명의 칼럼 스페이서의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 10과 같이, 본 발명의 칼럼 스페이서의 제조 방법은, 먼저, 컬러 필터 어레이 공정(블랙 매트릭스층, 컬러 필터층, 공통 전극의 형성 공정)이 진행된 제 2 기판을 준비한다.
상기 공통 전극의 전면에 감광성 수지를 형성한다. 도 10에 도시된 감광성 수지는 네거티브 감광성 수지이며, 이하에서는 이를 기준으로 설명한다.
이어, 상기 감광성 수지 상에 투과부(151), 제 1 반투과부(152a, 152b, 152c, 152d), 제 2 반투과부(153) 및 차광부(154a, 154b, 154c)의 영역이 정의된 마스크를 대응시킨다. 여기서, 상기 투과부(151)로부터 상기 차광부(154a, 154b, 154c)까지 점차적으로, 빛을 차광하는 역할을 하는 것이다. 상기 투과부(151)는 완전히 빛을 투과시키는 영역이고, 상기 차광부(154a, 154b, 154c)는 완전히 빛을 차 단시키는 영역이다. 그리고, 상기 제 1 반투과부(152a, 152b, 152c, 152d)는 제 2 반투과부(153)에 비해 상대적으로 더 많은 슬릿을 구비하여 상기 제 2 반투과부에 비해 빛을 보다 많이 투과시킨다.
따라서, 상기 개구부에 대응되는 감광성 수지의 부위는 그대로 남아 상기 제 1 칼럼 스페이서(110a)의 돌출부가 되고, 상기 제 1 반투과부(152a, 152b, 152c, 152d)에 대응되는 부위는 현상 후 소정 두께(도 9의 a에 상당)만큼 제거되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서(110a), 제 2 칼럼 스페이서(110b)의 상부면의 기준면이 된다.
그리고, 상기 제 2 반투과부(153)에 대응되는 부위는 현상 후 상기 기준면에 대해 소정 두께(도 9의 b에 상당)만큼 좀 더 제거되어, 요부로 기능한다.
그리고, 상기 차광부에 대응되는 부위는 현상 공정 후에 완전히 제거되며, 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(110a, 110b)를 남긴다.
여기서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(110a)는 소정의 돌출부를 구비하여, 터치시 작은 면적으로 제 1 기판(100)과 접촉되어, 마찰력을 최소화시킴으로써, 서로 다른 방향으로 쉬프트된 제 1, 제 2 기판(100, 120)이 원 상태로 용이하게 회복될 수 있게 한다.
그리고, 상기 제 1 칼럼 스페이서(110a) 및 상기 제 2 칼럼 스페이서(110b)는 함께 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에서, 자체가 가진 형상으로 셀 갭을 지지하는 역할을 한다.
또한, 상기 제 2 칼럼 스페이서(110b)는 액정 패널 상에 터치 이상의 가압이 가해졌을 때에도, 상기 제 1 기판(100)과의 이격 정도 및 소정의 요부를 통해 마진 을 가져, 상기 제 2 칼럼 스페이서(110b)의 형성 부위에 눌림 불량(도장 불량 또는 찍힘 불량)에 의한 영향을 최소화한다.
상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(110a, 110b)는 게이트 라인(104) 상의 서로 다른 위치에 각각 복수개 형성된다. 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(110a, 110b)는 도시된 바와 같이, 인접한 화소 상에 위치할 수도 있고, 또는 이격되어 있는 화소 상에 위치할 수도 있다.
여기서는 네거티브 감광성 수지를 재료로 한 칼럼 스페이서의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 상기 회절 노광 마스크(150)의 영역(개구부~차광부)의 순서를 반대로 하여 파지티브 감광성 수지를 재료로 한 칼럼 스페이서의 제조도 가능할 것이다.
상술한 제 1, 제 2 칼럼 스페이서 외의 그 밖의 구성 요소를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 기판(100) 상에는, 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인(104) 및 데이터 라인(105)이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트 라인(104)과 데이터 라인(105)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극(106)이 형성된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 라인(104)으로부터 돌출된 게이트 전극(104a)과, 상기 게이트 전극(104a)을 덮는 형상의 반도체층(107)과, 상기 반도체층(107)의 양측에 대응되어 상기 데이터 라인(105)으로부터 돌출된 소오스 전극(105a)과, 상기 소오스 전극(105a)으로부터 소정 간격 이격된 드레인 전극(105b)을 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 제 1 기판(100) 상에는 각 금속 라인간의 절연을 위해 상기 게이트 라인(104)이 형성되고, 상기 게이트 라인(104)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(102)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(102)위에 보호막(103)이 형성된다.
상기 보호막(103)에는 상기 드레인 전극(105b)의 소정 부위에 대응되는 부위에 보호막 홀이 형성되어, 상기 화소 전극과 드레인 전극(105b)과의 콘택이 이루어진다.
그리고, 상기 제 1 기판(100)과 대향하여 상기 제 2 기판(120)에는, 상기 화소 영역을 제외한 비화소 영역(게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 영역)을 가리기 위한 블랙 매트릭스층(121)과, 각 화소 영역별로 차례로 R, G, B 안료가 대응되어 형성된 컬러 필터층(미도시) 및 상기 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판(120) 전면에 형성된 공통 전극(123)이 형성된다. 상기 컬러 필터층은 상기 게이트 라인(104) 및 데이터 라인(105) 등의 배선 상에 형성될 수도 있고, 도시된 바와 같이, 형성되지 않을 수도 있다. 상기 컬러 필터층의 형성과 무관하게 상기 배선 영역은 블랙 매트릭스층(121)이 대응되는 차광 부위이므로, 액정의 배향이 무시되는 영역이다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조로 한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
이하에서 설명하는 액정 표시 장치의 제조 방법은 TN 모드 방식의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
먼저, 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판(100, 120)을 준비한 후, 각 기판에 어레이 공정을 진행한다.
상기 제 1 기판(100) 상에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이는 다음과 같은 공정을 통해 이루어진다.
상기 제 1 기판(100) 상에 게이트 전극(104a) 및 게이트 라인(104)을 형성한다.
이어, 게이트 전극(104a) 및 게이트 라인(104)을 포함한 상기 제 1 기판(100) 전면에 게이트 절연막(102)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(104)을 덮는 형상으로 반도체층(107)을 형성한다.
이어, 상기 반도체층(107)을 포함한 상기 게이트 절연막(102) 상에 소오스/드레인 전극(105a/105b) 및 데이터 라인(105)을 형성한다.
이어, 상기 소오스/드레인 전극(105a/105b) 및 데이터 라인(105)을 포함한 상기 게이트 절연막(102) 상에 보호막(103)을 형성한다.
이어, 상기 드레인 전극(105b)의 소정 부위가 노출되도록 상기 보호막(103)에 보호막 홀(미도시)을 형성한다.
이어, 상기 보호막 홀을 포함한 상기 보호막(103) 상의 소정 부위에 화소 전극(106)을 형성한다.
상기 제 1 기판(100)과 대향되는 제 2 기판(120) 상에는 다음과 같이, 컬러 필터 어레이의 형성이 이루어진다.
상기 제 2 기판(120) 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층(121)을 형성한다.
이어, 상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터(미도시, 상기 게이트 라인과 데이터 라인 상에는 상기 컬러 필터가 형성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 도면에서는 미도시)를 형성한다.
이어, 상기 블랙 매트릭스층(121) 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판(120) 전면에 공통 전극(123)을 형성한다.
이어, 상기 공통 전극(123) 전면에 감광성 수지(110a, 110b와 동일층)를 도포한다.
이어, 상기 감광성 수지 상부에 회절 노광 마스크(도 10의 150)를 대응시킨다.
이어, 상기 회절 노광 마스크(150)를 이용하여 상기 감광성 수지를 영역별로 선택적인 광도로 노광하여, 소정 높이(h)의 상부면 상에 소정의 돌출부(높이 a)를 갖는 제 1 칼럼 스페이서(110a) 및 소정 높이(h)의 상부면 상에 요부(깊이 b)를 갖는 제 2 칼럼 스페이서(110b)를 형성한다.
이어, 상기 제 1 기판(100) 상에 액정을 적하하여 액정층(130)을 형성한다.
이어, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 120)을 합착한다.
한편, 도시되지 않았지만, IPS 모드의 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 순서로 이루어진다.
먼저, 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비한 후, 각 기판에 어레이 공정을 진행한다.
상기 제 1 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이는 다음과 같은 공정을 통해 이루어진다.
상기 제 1 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성한다. 동일층에 상기 게이트 라인과 평행한 공통 라인을 형성하고, 상기 공통 라인으로부터 돌출되는 공통 전극을 형성한다.
이어, 게이트 전극 및 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극을 덮는 형상으로 반도체층을 형성한다.
이어, 상기 반도체층을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성한다.
이어, 상기 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 보호막을 형성한다.
이어, 상기 드레인 전극의 소정 부위가 노출되도록 상기 보호막에 보호막 홀을 형성한다.
이어, 상기 보호막 홀을 포함한 상기 보호막 상의 소정 부위에 상기 공통 전극과 교번되는 형상으로 화소 전극을 형성한다.
상기 제 1 기판 과 대향되는 제 2 기판 상에는 다음과 같이, 컬러 필터 어레이의 형성이 이루어진다.
상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성한다.
이어, 상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터를 형성한다.
이어, 상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성한다.
이어, 상기 오버코트층 전면에 감광성 수지를 도포한다.
이어, 상기 감광성 수지 상부에 회절 노광 마스크를 대응시킨다.
이어, 상기 회절 노광 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 영역별로 선택적인 광도로 노광하여, 소정 높이의 상부면 상에 소정의 돌출부를 갖는 제 1 칼럼 스페이서 및 소정 높이의 상부면 상에 요부를 갖는 제 2 칼럼 스페이서를 형성한다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 또는 데이터 라인 상부에 대응되어 형성한다.
이어, 상기 제 1 기판 상에 액정을 적하한다.
이어, 상기 제 1, 제 2 기판을 합착한다.
상기 제 1, 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이러한 IPS 모드의 액정 표시 장치는 제 1 기판 상에 공통 전극과 화소 전극이 서로 교번되는 형상으로 형성된 점, 상기 제 2 기판 상에 공통 전극이 형성되지 않고, 그 전면을 오버코트층이 형성되어 제 2 기판 표면을 평탄화시킨다는 점을 제외하고는 상술한 TN 모드의 액정 표시 장치의 제조 방법과 유사하다.
본 발명은 듀얼 칼럼 스페이서 형성시, 회절 노광을 이용하여 갭 유지용 칼럼 스페이서 및 눌림 방지용 칼럼 스페이서를 동시에 형성하는 방법에 관한 것으로, 눌림 방지용 칼럼 스페이서의 경우에도 회절 노광을 적용하여 구조 자체에 단 차가 형성되므로 기존의 돌기 구조 대비 상하판이 마찰할 수 있는 면적이 감소하게 된다. 따라서, 도 6 및 7에서 설명한 듀얼 칼럼 스페이서 구조에서는 터치 이상의 압력이 가해졌을 때, 돌기에 대응되는 높이만큼 칼럼 스페이서가 눌려져 다시 접촉력이 일반 칼럼 스페이서의 상부면 정도로 증가하여 원 상태로의 복원이 힘든 문제점이 있었으나, 본 발명의 액정 표시 장치가 구비한 듀얼 칼럼 스페이서는 이를 해결하고, 눌림시에도 마찰력에 의한 복원력이 개선될 수 있는 장점을 지니게 된다.
또한, 칼럼 스페이서의 구조만으로 제 1 기판(하부 기판)과의 접촉 면적을 줄일 수가 있어, 제 1 기판에서 돌기 구조가 필요치 않게 되어, 제 1 기판의 형성되는 돌기와 상기 제 2 기판에 형성되는 칼럼 스페이서를 대응시킬 때 발생하는 합착 불량에 의해 다시 여러 가지 불량이 나타남을 원천적으로 제거할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 회절 노광 마스크를 이용하여 1회의 노광 공정에서 감광성 수지 상에 영역별로 다른 광도로 노광시켜 각각 돌출부와 요부를 구비한 제 1, 제 2 칼럼 스페이서를 형성할 수 있다.
둘째, 돌기 구조를 생략한 상태에서 칼럼 스페이서의 상부면의 형상만을 변경시켜 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적을 감소시킬 수 있어, 마찰력 감소에 의해서 쉬프트된 기판의 원상 회복이 용이하다. 접촉 면적 감소로 마찰력을 감소시켜 복원력을 개선시켜 화질을 개선할 수 있다.
셋째, 돌기 구조에 있어서, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적을 줄임으로써, 터치 불량을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 돌기 구조가 생략이 되어 상기 돌기와 칼럼 스페이서를 대응시킬 때 발생하는 합착 불량에 기인한 문제점을 원천적으로 제거할 수 있다.

Claims (19)

  1. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판;
    상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 상기 제 1 기판과 접하는 돌출부(凸部)를 갖는 제 1 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판과 이격되어 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 기판과 대응되는 상부면의 소정 부위에 요부(凹部)를 갖는 제 2 칼럼 스페이서; 및
    상기 제 1, 제 2 기판 사이의 공간에 채워진 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 어레이는
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하며 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터; 및
    상기 화소 영역 상에 형성된 화소 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;
    상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층; 및
    상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 형성된 공통 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에 상기 화소 전극과 교번되는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;
    상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층;
    상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 상부에 대응되어 형성된 것을 특징을 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 데이터 라인 상부에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 기판 상에 배향막을 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 칼럼 스페이서 및 제 2 칼럼 스페이서는 감광성 수지로 이루어진 것을 특징을 하는 액정 표시 장치.
  11. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 컬러 필터 어레이 전면에 감광성 수지를 도포하는 단계;
    상기 감광성 수지 상부에 회절 노광 마스크를 대응시키는 단계;
    상기 회절 노광 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 영역별로 선택적인 광도로 노광하여, 소정 높이의 상부면 상에 소정의 돌출부를 갖는 제 1 칼럼 스페이서 및 소정 높이의 상부면 상에 요부를 갖는 제 2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 액정을 적하하는 단계; 및
    상기 제 1, 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 어레이의 형성은
    상기 제 1 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 및 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 덮는 형상으로 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하는 단계;
    상기 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 포함한 상기 게이트 절연막 상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 드레인 전극의 소정 부위가 노출되도록 상기 보호막에 보호막 홀을 형 성하는 단계; 및
    상기 보호막 홀을 포함한 상기 보호막 상의 소정 부위에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이의 형성은
    상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터를 형성하는 단계; 및
    상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 화소 전극과 서로 교번하는 형상의 공통 전극을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이의 형성은
    상기 제 2 기판 상의 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 상에 영역별로 R, G, B 컬러 필터를 형성하는 단계; 및
    상기 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 전면에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 게이트 라인 상부에 대응되어 형성하는 것을 특징을 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판 상의 데이터 라인 상부에 대응되어 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 칼럼 스페이서와 상기 제 2 칼럼 스페이서의 각각의 돌출부 및 요부를 제외한 상부면은 동일한 높이인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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