KR101809657B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법 제1 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 색필터를 형성하는 단계, 상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계 그리고 상기 색필터 위에 차광 부재 및 상기 차광 부재로부터 돌출된 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 차광 부재를 형성하는 단계는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하는 마스크를 사용하며, 상기 제1 영역은 노광기에서 발생한 빛을 통과시키고, 상기 제2 영역은 상기 노광기에서 발생한 빛을 선택적으로 투과하는 차단 필터층이 위치하며, 상기 제3 영역은 상기 노광기에서 발생한 빛을 차단한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판(이하 '박막 트랜지스터 표시판'이라 한다)에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판(이하 '공통 전극 표시판'이라 한다)에는 적색, 녹색 및 청색의 색 필터가 형성되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.
그러나, 이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 색 필터가 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 색 필터와 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 구조(color filter on array, COA)가 제안되었다.
또한, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 합착할 때 합착 마진을 고려하면 블랙 매트릭스와 같은 차광 부재를 설정된 크기보다 크게 제작해야 한다. 그러나, 이 경우 증가된 블랙 매트릭스의 크기에 의해 개구율이 저하될 수 있기 때문에 블랙 매트릭스를 박막 트랜지스터 표시판에 형성할 수 있다.
상기 두 개의 표시판 사이의 액정층의 간격을 셀 갭이라 하는데, 상기 셀 갭은 응답속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등 액정 표시 장치의 전반적인 동작 특성에 영향을 미친다. 만약 셀 갭이 일정하지 않으면 화면 전체에 걸쳐 균일한 영상이 표시되지 못하여 화질 불량을 초래한다. 따라서, 기판 상의 전 영역에 걸쳐서 균일한 셀 갭을 유지하기 위해 두 개의 기판 중 일측에는 복수의 간격재가 형성된다.
특히, 공정 단순화 등을 위해 간격재와 차광 부재를 동시에 형성할 수 있다. 하지만, 간격재(컬럼 스페이서)와 차광 부재를 동시에 형성하게 되면 제조 공정 중 포스트 경화 과정에서 리플로우(reflow)가 발생한다.
앞에서 살펴본 것처럼, 간격재 제조 공정에서 리플로우가 발생하면 간격재의 테이퍼가 저하됨으로써 공정 마진이 나빠지고, 외부 충격에 의해 셀 갭을 유지하기 위한 간격재의 압축 특성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간격재 제조 과정에서 리플로우 현상을 막고 공정 마진을 좋게 하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 색필터를 형성하는 단계, 상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계 그리고 상기 색필터 위에 차광 부재 및 상기 차광 부재로부터 돌출된 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 차광 부재를 형성하는 단계는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하는 마스크를 사용하며, 상기 제1 영역은 노광기에서 발생한 빛을 통과시키고, 상기 제2 영역은 상기 노광기에서 발생한 빛을 선택적으로 투과하는 차단 필터층이 위치하며, 상기 제3 영역은 상기 노광기에서 발생한 빛을 차단한다.
상기 컬럼 스페이서와 상기 차광 부재를 형성하는 단계는 상기 색필터 위에 포토 레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토 레지스트를 상기 마스크를 사용하여 노광하는 단계 그리고 상기 포토 레지스트를 현상하여 상기 제1 영역에 대응하는 위치에 상기 컬러 스페이서를 형성하고, 상기 제2 영역에 대응하는 위치에 상기 차광 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포토 레지스트를 노광하는 단계는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 통과한 빛이 동일한 에너지로 상기 포토 레지스트를 노광할 수 있다.
상기 포토 레지스트는 바인더, 모노머, 개시제, 착색제 및 용매를 포함하고, 상기 개시제는 흡수 파장대가 서로 다른 적어도 2종의 개시제를 포함할 수 있다.
상기 착색제는 블랙 계열의 물질로 형성될 수 있다.
상기 착색제는 유기 안료 및 무기 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 개시제는 상기 차단 필터층을 통과하는 파장대의 빛을 흡수하는 적어도 하나의 개시제를 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 유기막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 형성하는 단계 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정 및 배향 중합체를 갖는 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 배향 중합체는 상기 액정 및 배향 보조제를 광조사하여 형성할 수 있다.
상기 화소 전극은 복수의 미세 슬릿을 갖도록 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 색필터, 상기 색필터 위에 위치하는 화소 전극 그리고 상기 색필터 위에 위치하는 차광 부재를 포함하고, 상기 차광 부재는 상기 차광 부재의 상부면에서 돌출되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서를 포함한다.
상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 일체로 형성될 수 있다.
상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 블랙 계열의 물질로 형성될 수 있다.
상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 유기 안료 및 무기 안료 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 네거티브 포토 레지스트를 사용하여 형성될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 유기막을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 및 배향 중합체를 갖는 액정층을 더 포함하고, 상기 배향 중합체는 상기 액정 및 배향 보조제를 광조사하여 형성될 수 있다.
상기 화소 전극은 복수의 미세 슬릿을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면, 차광 부재와 컬럼 스페이서를 동시에 형성할 때 리플로우 현상을 방지하여 공정을 단순화하면서 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II을 따라 자른 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 배향 보조제에 의해 액정의 선경사를 형성하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 6은 종래의 하프톤 마스크를 사용한 차광 부재 형성 방법을 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크를 사용한 차광 부재 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 8은 종래의 하프톤 마스크 사용시의 노광 효율을 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 사용시의 노광 효율을 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II을 따라 자른 단면도이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이다. 도 2는 도 1의 액정 표시판 조립체를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 강압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121) 및 강압 게이트선(123)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 포함하고, 강압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룬다.
유지 전극선(125)도 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(125)은 위 아래로 돌출한 유지 전극(129), 게이트선(121)과 대략 수직하게 아래로 뻗은 한 쌍의 세로부(128) 및 한 쌍의 세로부(128)의 끝을 서로 연결하는 가로부(127)를 포함한다. 가로부(127)는 아래로 확장된 유지 확장부(126)를 포함한다.
게이트 도전체(121, 123, 125) 위에는 게이트 도전체(121, 123, 125)를 덮는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 전극(124h, 124l, 124c)에 대응하는 위치에 형성되어 있는 가지를 포함한다. 즉, 선형 반도체(151)는 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)을 향하여 뻗어 나와 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)에 대응하는 위치에 형성되어 있는 제1 및 제2 반도체(154h, 154l)를 포함한다. 그리고, 제2 반도체(154l)에서 연장되어 제3 게이트 전극(124c)에 대응하는 위치에 형성되어 있는 제3 반도체(154c)를 포함한다.
선형 반도체(151) 위에는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)가 형성되어 있으며, 게이트 전극(124h, 124l, 124c)에 대응하는 위치에서 선형 반도체(151)를 일부 노출시키면서 형성되어 있다. 즉, 제1 반도체(154h) 위에는 제1 저항성 접촉 부재(163h, 165h)가 형성되어 제1 저항성 접촉 부재(163h, 165h) 사이에는 선형 반도체(151)가 노출되어 있다. 이와 같이 제2 반도체(154l) 및 제3 반도체(154c)위에도 각각 제2 저항성 접촉 부재(163l, 165l) 및 제3 저항성 접촉 부재(163c, 165c)가 형성되어 있으며, 선형 반도체(151)가 각각 일부 노출되어 있다.
저항성 접촉 부재(161, 163h, 165h, 163l, 165l, 163c, 165c) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 드레인 전극(175h), 복수의 제2 드레인 전극(175l), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121), 강압 게이트선(123) 및 유지 전극선(125)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 향하여 뻗어 있으며, 'U'자 형태를 가지는 제1 소스 전극(173h) 및 위 아래가 뒤집힌 'U'자 형태를 가지는 제2 소스 전극(173l)을 포함한다. 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)은 도시된 바와 같이 일측변을 서로 공유하면서 전기적으로 연결되어 있다.
제1 드레인 전극(175h)은 넓은 한쪽 끝 부분과 꺾인 막대 형상의 선형 부분을 가진다. 선형 부분의 끝은 제1 소스 전극(173h)으로 둘러싸여 있으며 넓은 한쪽 끝 부분은 폭이 넓게 형성되어 상부층과 접촉할 수 있는 공간을 제공한다. 제2 드레인 전극(175l)은 꺾인 막대 형상의 선형 부분, 'U'자 형태의 한쪽 끝 부분 및 폭이 확대되어 넓은 부분을 포함한다. 선형 부분의 끝은 제2 소스 전극(173l)에 의하여 둘러싸여 있으며, 'U'자 형태의 한쪽 끝 부분은 제3 소스 전극(173c)을 이룬다. 또한, 폭이 확대된 넓은 부분은 상부층과 접촉할 수 있는 공간을 제공한다. 한편, 제3 드레인 전극(175c)은 직선 막대 형상의 선형 부분 및 넓은 한쪽 끝 부분(177c)을 가진다. 선형 부분의 끝은 제3 소스 전극(175c)에 의하여 둘러싸여 있으며, 넓은 한쪽 끝 부분(177c)은 유지 확장부(126)와 중첩하여 강압 축전기(Cstd)를 이룬다.
제1 내지 제3 게이트 전극(124h, 124l, 124c), 제1 내지 제3 소스 전극(173h, 173l, 173c) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(175h, 175l, 175c)은 제1 내지 제3 반도체(154h, 154l, 154c)와 함께 각각 하나의 제1, 제2 및 제3 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh, Ql, Qc)를 형성한다. 이 때, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 각 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 각 반도체(154h, 154l, 154c)에 형성된다. 각 채널은 각 반도체(154h, 154l, 154c) 중에서 저항성 접촉 부재(163h, 165h, 163l, 165l, 163c, 165c)로 가려지지 않고 노출된 영역에 형성될 수 있다.
또한, 반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 선형 반도체(151)는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이의 채널 영역을 제외하고는 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165h)와 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다. 즉, 반도체(154h, 154l, 154c)를 포함하는 선형 반도체(151)에는 소스 전극(173h, 173l, 173c)과 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 사이를 비롯하여 데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c)에 의해 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있는 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 곳을 제외한 대부분의 영역에 위치한다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 또한, 각 색필터(230)는 이웃하는 데이터선(171) 사이의 공간에서 세로 방향으로 길게 형성될 수도 있으며, 동일한 색의 색필터(230)는 인접하지 않을 수 있다.
하부 보호막(180p) 및 색필터(230)위에는 유기 물질로 형성된 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다.
하부 보호막(180p) 및 상부 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분을 드러내는 제1 접촉 구멍(185h), 제2 드레인 전극(175l)의 폭이 확대된 넓은 부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(185l)이 형성되어 있다. 그리고, 유지 확장부(126)의 상부이며, 제3 드레인 전극(175c)의 넓은 한쪽 끝 부분(177c)과 중첩하지 않는 영역을 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있다.
상부 보호막(180q) 위에는 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)을 포함하는 화소 전극과 차폐 전극(193)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 열 방향으로 인접한다. 제2 부화소 전극(191l)의 높이는 제1 부화소 전극(191h)의 높이보다 높으며 대략 1배 내지 3배일 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)의 전체적인 모양은 사각형이며, 가로 줄기부 및 세로 줄기부를 포함하는 십(十)자 줄기부(195h), 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부(196h), 그리고 제1 접촉 구멍(185h)을 통하여 제1 드레인 전극(175h)과 전기적으로 연결되기 위하여 외곽 줄기부(196h)의 하단으로부터 아래로 돌출한 돌출부(192h)를 포함한다. 또한, 십자 줄기부(195h)와 외곽 줄기부(186h)에 각각 일측 단이 연결되어 있으며, 사선 방향으로 형성되어 있는 제1 미세 가지 전극(91h)이 형성되어 있다.
제2 부화소 전극(191l)의 전체적인 모양도 사각형이며, 가로 줄기부 및 세로 줄기부를 포함하는 십(十)자 줄기부(195l), 상단 가로부(196la) 및 하단 가로부(196lb), 제2 접촉 구멍(185l)을 통하여 제2 드레인 전극(175l)와 전기적으로 연결되도록 상단 가로부(196la)의 상단으로부터 위로 돌출되어 있는 돌출부(192l)을 포함한다. 또한, 십자 줄기부(195l)에 각각 일측 단이 연결되어 있으며, 사선 방향으로 형성되어 있는 제2 미세 가지 전극(91l)이 형성되어 있다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각은 각각의 십자 줄기부(195h, 195l)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어진다. 각 부영역은 십자 줄기부(195h, 195l)로부터 바깥쪽으로 비스듬하게 뻗는 복수의 미세 가지 전극(91h, 91l)을 포함한다. 각 부영역내의 미세 가지 전극(91h, 91l)은 미세 슬릿 패턴을 형성하며, 미세 가지 전극(91h, 91l)이 게이트선(121)과 이루는 각은 대략 45도 또는 135도일 수 있다. 이웃하는 두 부영역의 미세 가지 전극 (91h, 91l)은 서로 직교할 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)의 돌출부(192h)는 제1 접촉 구멍(185h)을 통해 제1 드레인 전극(175h)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 제2 부화소 전극(191l)의 돌출부(192l)는 제2 접촉 구멍(185l)을 통해 제2 드레인 전극(175l)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때 제2 부화소 전극(191l)이 인가 받는 데이터 전압은 제1 부화소 전극(191h)이 인가 받는 데이터 전압보다 작을 수 있다.
한편, 차폐 전극(193)은 제3 접촉 구멍(185c)을 통하여 유지 확장부(126)와 전기적으로 연결되며, 유지 확장부(126)에 인가되는 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 인가 받는다. 차폐 전극(193)은 데이터선(171)의 일부를 덮으면서 데이터선(171)을 전기적으로 차단하여 커플링에 의한 신호 지연을 막는다. 한편, 차폐 전극(193)은 유지 확장부(126)와 연결되어 화소의 유지 용량을 증가시키는 역할도 수행할 수 있다.
색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부와 중첩하는 영역 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 상부 절연막(180q) 위에 위치하며, 차폐 전극(193)의 위에 형성되어 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 제1 박막 트랜지스터(Qh), 제2 박막 트랜지스터(Ql) 및 제3 박막 트랜지스터(Qc) 등이 위치하는 영역을 덮는 부분 및 데이터선(171)을 따라 뻗는 부분을 포함한다.
액정층(3)에는 차광 부재(220)의 상부면에서 돌출되어 형성된 컬럼 스페이서(CS)가 위치한다. 컬럼 스페이서(CS)는 액정층(3)의 셀 갭과 실질적으로 동일한 두께를 가지며, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 간격을 유지하는 역할을 한다. 컬럼 스페이서(CS)는 차광 부재(220)와 동일한 물질로 형성되고, 또한 차광 부재(220)와 일체로 형성된다.
차광 부재(220)와 컬럼 스페이서(CS)는 블랙 계열의 물질로 형성되며, 상기 블랙 계열의 물질은 카본 블랙, 유기 안료, 무기 안료, RGB 혼합 안료 중에서 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l) 및 차광 부재(220) 위에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다.
데이터 전압이 인가된 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 액정 분자가 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사된 빛의 편광의 변화 정도가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나며 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
본 발명의 실시예에서 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 미세 슬릿(91h, 91l)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역을 포함하므로 액정층(3)의 액정 분자들이 기울어지는 방향도 총 네 방향이 된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
제1 부화소 전극(191h)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제1 액정 축전기(Clch)를 이루고, 제2 부화소 전극(191l)과 공통 전극(270)은 그 사이의 액정층(3)과 함께 제2 액정 축전기(Clcl)를 이루어 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)은 유지 전극(129)을 비롯한 유지 전극선(125)과 중첩하여 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl)를 이루며, 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl)는 각각 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)의 전압 유지 능력을 강화한다.
본 발명의 실시예에서는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 전압이 달라질 수 있는데, 이와 같이 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)의 전압이 다르면 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)에 작용하는 전압이 다르므로 휘도 또한 달라진다. 따라서 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)의 전압을 적절하게 맞추면 측면 시인성을 향상할 수 있다.
제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)의 전압이 달라지는 동작에 대해서는 이후에 자세히 설명한다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
상부 표시판(200)은 투명한 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 전면에 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체로 만들어질 수 있다. 공통 전극(270) 위에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있고 수직 배향막일 수 있다.
하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarization)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성된 간단한 구조이기 때문에 액정 표시 장치의 제조 공정이 단순화되고, 하부 표시판(100)과의 오정렬 문제를 줄일 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자를 포함하며 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
액정층(3)은 복수의 액정 및 배향 보조제를 광조사하여 형성된 배향 중합체를 포함한다. 이 때, 상기 액정 및 상기 배향 보조제를 광조사하는 에너지는 30J/cm 2 내지 100J/cm 2 일 수 있다.
화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 전압이 인가되면, 액정은 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 형성된 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장의 방향에 수직한 방향으로 방향을 바꾼다. 액정이 기울어진 정도에 따라 액정층(3)에 입사광의 편광의 변화 정도가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 투과율 변화로 나타나고 이를 통하여 액정 표시 장치는 영상을 표시한다.
배향 보조제의 중합에 의해 형성된 배향 중합체는 액정의 초기 배향 방향인 선경사(pre-tilt)를 제어하는 역할을 한다. 배향 보조제는 통상의 반응성 메소겐(reactive mesogen)일 수 있다.
배향 보조제는 액정과 유사한 모양을 가지며 액정과 마찬가지로 중심축을 이루는 중심부(core group)와 이것에 연결되어 있는 말단기(terminal group)를 가진다.
배향 보조제는 중심부로서 메소겐(mesogen)을 가지며 말단기로서 광중합기(photo-polymerizable group)를 가진다.
메소겐은 그 중심에 두 개 이상의 방향족 또는 지방족 고리 화합물이 연결된 구조를 포함하며, 예컨대 화학식 A로 표현되는 나프탈렌 기(naphthalene group), 화학식 B로 표현되는 바이페닐 기(biphenyl group) 및 화학식 C로 표현되는 비스페놀A 기(bisphenol A group)에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112011073936543-pat00001
[화학식 B]
Figure 112011073936543-pat00002
[화학식 C]
Figure 112011073936543-pat00003
광 중합기는 빛을 받아 중합될 수 있는 작용기이면 한정되지 않으며, 예컨대 화학식 F로 표현되는 아크릴 기 및 화학식 G로 표현되는 메타크릴 기에서 선택된 하나를 포함할 수 있다:
[화학식 F]
Figure 112011073936543-pat00004
[화학식 G]
Figure 112011073936543-pat00005
또한 배향 보조제는 메소겐과 광중합기 사이에 위치하는 탄소 수 3 내지 12개의 사슬형 알킬기를 더 포함할 수 있다. 이러한 사슬형 알킬기는 메소겐과 광 중합기 사이에 위치하여 사슬 길이를 조절함으로써 배향 보조제가 빛을 받았을 때 중합성을 높이는 역할을 한다.
배향 보조제는 광에 의해 중합될 수 있는데 이에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 자세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 배향 보조제에 의해 액정의 선경사를 형성하는 방법을 도시한 개략도이다.
먼저 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 각각 제조한다.
하부 표시판(100)은 다음과 같은 방법으로 제조한다.
절연 기판(110) 위에 복수의 박막을 적층 및 패터닝하여 복수의 게이트선(gate line)(121), 복수의 강압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체, 게이트 절연막(140), 선형 반도체(151), 소스 전극(173h, 173l, 173c)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175h, 175l, 175c) 및 하부 보호막(180p)을 차례로 형성한다.
이어서 하부 보호막(180p) 위에 색필터(230)를 형성하고, 하부 보호막(180p) 및 색필터(230) 위에 유기 물질로 형성된 상부 보호막(180q)을 형성한다.
상부 보호막(180q) 위에 ITO 또는 IZO 따위의 도전층을 적층하고 패터닝하여 화소 전극(191)을 형성한다.
색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부 중첩하는 영역 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 위치하도록 형성한다.
이어서 화소 전극(191) 위에 배향막(도시하지 않음)을 도포한다.
상부 표시판(200)은 다음과 같은 방법으로 제조한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)을 형성한다. 이어서 공통 전극(270) 위에 배향막(도시하지 않음)을 도포한다.
다음으로, 상기와 같은 방법으로 제조된 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 합착(assembly)하고, 그 사이에 액정 및 상술한 배향 보조제의 혼합물을 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 그러나 액정층(3)은 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200) 위에 액정(310) 및 배향 보조제(50)의 혼합물을 적하하는 방식으로 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 3을 참고할 때, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 전압을 인가한다. 전압 인가에 의해 액정(310) 및 배향 보조제(50)는 화소 전극(191)의 미세 가지 전극의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 배향막 부근에 위치하는 액정(310)은 배향막 사슬(11a)에 의해 수직 배향을 유지한다.
이와 같이 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전압이 인가된 상태에서 광(1)을 조사한다. 광(1)은 배향 보조제(50)를 중합시킬 수 있는 파장을 가지는 것을 사용하며 자외선 광 등이 사용될 수 있다. 여기서, 광(1) 에너지는 30J/cm 2 내지 100J/cm 2 일 수 있다.
이에 따라 인접한 위치에 모여있는 배향 보조제(50)끼리 광 중합되어 중합체(50a)를 형성한다. 이러한 중합체(50a)는 액정(310)의 선경사를 제어할 수 있다.
이어서, 도 4에서 보는 바와 같이, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압을 오프한다.
이어서 화소 전극 및 상기 공통 전극에 전압을 오프한 상태에서 액정층(3)에 빛을 조사하여 중합률을 높일 수 있다.
다음, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 회로도적 구조 및 동작에 대해 앞에서 설명한 도 1 및 도 2, 그리고 도 5를 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 5를 참고하면, 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치는 앞에서 설명한 바와 같이 게이트선(121), 유지 전극선(125), 강압 게이트선(123), 그리고 데이터선(171)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 화소(PX)를 포함한다.
화소(PX)는 제1, 제2 및 제3 박막 트랜지스터(Qh, Ql, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl), 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl), 그리고 강압 축전기(Cstd)를 포함한다.
제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)는 각각 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 제3 박막 트랜지스터(Qc)는 강압 게이트선(123)에 연결되어 있다.
제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)와 제1 및 제2 유지 축전기(Csth, Cstl)와 각각 연결되어 있다.
제3 박막 트랜지스터(Qc) 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 삼단자 소자로서, 제어 단자는 강압 게이트선(123)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcl)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 강압 축전기(Cstd)와 연결되어 있다.
제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)는 각각 제1 및 제2 스위칭 소자(Qh, Ql)와 연결된 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)이 중첩하여 이루어진다. 제1 및 제2 유지 축전기(Csth. Cstl)는 유지 전극(129)을 비롯한 유지 전극선(125)과 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)이 중첩하여 이루어진다.
강압 축전기(Cstd)는 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 출력 단자와 유지 전극선(125)에 연결되어 있으며, 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(125)과 제3 박막 트랜지스터(Qc)의 출력 단자가 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어진다.
우선, 게이트선(121)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면 이에 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qh, Ql)가 턴 온된다.
이에 따라 데이터선(171)의 데이터 전압은 턴 온된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qh, Ql)를 통하여 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)에 동일하게 인가된다. 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)는 공통 전극(270)의 공통 전압(Vcom)과 제1 및 제2 부화소 전극(191h, 191l)의 전압 차이만큼 충전되므로 제1 액정 축전기(Clch)의 충전 전압과 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전 전압도 서로 동일하다. 이 때 강압 게이트선(123)에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.
다음 게이트선(121)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가됨과 동시에 강압 게이트선(123)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 게이트선(121)에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qh, Ql)는 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(Qc)는 턴 온된다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Ql)의 출력 단자와 연결된 제2 부화소 전극(191l)의 전하가 강압 축전기(Cstd)로 흘러 들어 제2 액정 축전기(Clcl)의 전압이 하강한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치가 프레임 반전(frame inversion)으로 구동되고 현재 프레임에서 데이터선(171)에 공통 전압(Vcom)을 기준으로 극성이 양(+)인 데이터 전압이 인가되는 경우를 예로 하여 설명하면, 이전 프레임이 끝난 후에 강압 축전기(Cstd)에는 음(-)의 전하가 모여있게 된다. 현재 프레임에서 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온되면 제2 부화소 전극(191l)의 양(+)의 전하가 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 강압 축전기(Cstd)로 흘러 들어와 강압 축전기(Cstd)에는 양(+)의 전하가 모이게 되고 제2 액정 축전기(Clcl)의 전압은 하강하게 된다. 다음 프레임에서는 반대로 제2 부화소 전극(191l)에 음(-)의 전하가 충전된 상태에서 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온됨에 따라 제2 부화소 전극(191l)의 음(-)의 전하가 강압 축전기(Cstd)로 흘러 들어 강압 축전기(Cstd)에는 음(-)의 전하가 모이고 제2 액정 축전기(Clcl)의 전압은 역시 하강하게 된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 데이터 전압의 극성에 상관없이 제2 액정 축전기(Clcl)의 충전 전압을 제1 액정 축전기(Clch)의 충전 전압보다 항상 낮게 할 수 있다. 따라서 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)의 충전 전압을 다르게 하여 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상할 수 있다.
이하에서는 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 다시 참고하면, 절연 기판(110) 위에 가로 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선(121), 복수의 강압 게이트선(123) 및 복수의 유지 전극선(125)을 포함하는 복수의 게이트 도전체를 형성한다. 게이트선(121)은 위아래로 돌출한 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)을 포함하고, 강압 게이트선(123)은 위로 돌출한 제3 게이트 전극(124c)을 포함하도록 형성하며, 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이루도록 패터닝된다.
유지 전극선(125)은 위 아래로 돌출한 유지 전극(129), 게이트선(121)과 대략 수직하게 아래로 뻗은 한 쌍의 세로부(128) 및 한 쌍의 세로부(128)의 끝을 서로 연결하는 가로부(127)를 포함하며, 가로부(127)는 아래로 확장된 유지 확장부(126)를 포함하도록 패터닝된다.
게이트 도전체(121, 123, 125)를 덮도록 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)을 형성하고, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 또는 결정질 규소 등으로 복수의 선형 반도체(151)가 형성한다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗도록 형성하며, 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)을 향하여 뻗어 나와 제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l)에 대응하는 위치에 제1 및 제2 반도체(154h, 154l)를 포함하고, 제2 반도체(154l)에서 연장되어 제3 게이트 전극(124c)에 대응하는 위치에 제3 반도체(154c)를 포함하도록 형성한다.
선형 반도체(151) 위에 게이트 전극(124h, 124l, 124c)에 대응하는 위치에서 선형 반도체(151)의 일부를 노출시키는 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)를 형성한다. 저항성 접촉 부재(161, 163h, 165h, 163l, 165l, 163c, 165c) 위에 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 드레인 전극(175h), 복수의 제2 드레인 전극(175l), 그리고 복수의 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체를 형성한다.
데이터 도전체(171, 175h, 175l, 175c) 및 노출된 반도체(154h, 154l, 154c) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 하부 보호막(180p)을 형성한다. 하부 보호막(180p) 위에는 색필터(230), 유기 물질로 상부 보호막(180q)을 형성한다.
상부 보호막(180q) 위에 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)을 포함하는 화소 전극과 차폐 전극(193)을 형성한다.
그리고, 색필터(230)가 위치하지 않는 영역 및 색필터(230)의 일부와 중첩하는 영역 위에 차광 부재(light blocking member)(220)를 형성한다. 차광 부재(220)의 상부면에서 돌출된 컬럼 스페이서(CS)를 형성하고, 차광 부재(220)와 컬럼 스페이서(CS)는 동일한 물질로, 동일한 공정으로 형성한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 차광 부재(220)와 컬럼 스페이서(CS)를 형성하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 종래의 하프톤 마스크를 사용한 차광 부재 형성 방법을 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크를 사용한 차광 부재 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6을 참고하면, (1)노광 단계를 살펴보면, 투과부(T), 반투과부(HT) 및 차단부(B)를 포함하는 하프톤 마스크를 사용하여 도포된 네거티브 포토 레지스트 물질을 노광한다. 이 때, 포토 레지스트 물질은 빛에 노광된 부분인 상부막(60b)과 빛에 노광되지 않은 부분인 하부막(60a)으로 구분된다. (2)현상 단계를 살펴보면, 네거티브 포토 레지스트 물질의 성질에 따라 빛을 받지 않은 부분이 현상액에 의해 제거되고, (3)경화단계(여기서, 경화단계는 포스트 경화 단계임)를 살펴보면, 리플로우(reflow)가 발생하여 컬럼 스페이서(CS)가 형성되는 부분의 테이퍼가 저하됨으로써 차광 부재(220)와 컬럼 스페이서(CS)의 경계가 모호해진다. 이러한 현상은 반투과부(HT)를 통과하는 빛 에너지가 감소하여 하부막(60a)까지 노광 반응이 진행되지 못하여 현상시 막표면이 불균일하게 형성되고 경화도 역시 낮아지기 때문이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크는 투과부(T)인 제1 영역, 차광 필터층(F)에 대응하는 제2 영역 및 차단부(B)인 제3 영역을 포함한다. 차광 필터층(F)은 노광기에서 발생한 여러 파장대의 빛 가운데 특정 파장대의 빛을 통과시키고 나머지 파장대의 빛은 차단하는 필터이다.
색필터(230) 위에 네거티브 포토 레지스트를 도포한 후에 앞에서 설명한 본 실시예에 따른 마스크를 사용하여 (1)노광 단계를 진행한다. 포토 레지스트는 바인더, 모노머, 개시제, 착색제 및 용매를 포함할 수 있고, 개시제는 흡수 파장대가 서로 다른 적어도 2종의 개시제일 수 있다. 또한, 착색제는 블랙 계열의 물질이며 유기 안료 및 무기 안료 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다. 이 때, 차광 필터층(F)이 위치하는 제2 영역을 통과한 빛은 투과부(T)인 제1 영역을 통과한 빛과 동일한 에너지를 갖고 네거티브 포토 레지스트에 조사된다. 따라서, 제2 영역에 대응하는 위치의 포토 레지스트는 하프톤 마스크의 반투과부를 사용한 경우 대비하여 좀 더 하부까지 노광이 진행된다.
제2 영역에서는, 포토 레지스트에 포함된 이종의 개시제, 즉 흡수 파장대가 서로 다른 적어도 2종의 개시제 가운데 차단 필터층(F)이 통과시킨 파장대의 빛과 반응하는 개시제만 광반응을 하고, 제1 영역에서는 제2 영역을 통과한 파장대의 빛뿐 만 아니라 다른 흡수 파장대를 갖는 개시제까지도 광반응 작용을 한다.
(2)현상 단계에서 네거티브 포토 레지스트는 노광된 부분을 제외한 나머지 부분의 포토 레지스트가 제거된다. 이 때, 제2 영역에 대응하는 포토 레지스트의 표면까지 패턴이 형성되고, 경화도 또한 증가하기 때문에 리플로우 발생을 억제할 수 있다. (3)경화 단계에서 자외선 등을 조사하면 차광 부재(220)와 그로부터 돌출된 컬럼 스페이서(CS)를 형성할 수 있고, 컬럼 스페이서(CS)가 충분한 테이퍼 각을 가지기 때문에 차광 부재(220)와의 경계가 명확해진다.
그 다음, 화소 전극(191) 위에 배향막(도시하지 않음)을 도포한다.
이상에서 하부 표시판(100)을 제조하는 방법을 설명하였고, 상부 표시판(200)은 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)을 형성하고, 그 위에 배향막(도시하지 않음)을 도포한다.
그 다음, 상기와 같은 방법으로 제조된 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 합착하고, 그 사이에 액정 및 상술한 배향 보조제의 혼합물을 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 이후, 배향 보조제에 의해 액정의 선경사를 형성한고 자세한 방법은 도 3 및 도 4에서 설명한 것과 같으므로 생략한다.
도 8은 종래의 하프톤 마스크 사용시의 노광 효율을 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 사용시의 노광 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8을 참고하면, 풀톤 마스크(Full mask) 사용시 그래프(F/T) 대비하여 하프톤 마스크(Half mask) 사용시 그래프(H/T)는 일정 비율로 노광 효율이 감소하는 것을 나타낸다. 각 파장의 노광 효율을 풀톤 마스크의 경우와 하프톤 마스크의 경우를 비교해 보면 매우 낮아진다. 왜냐하면, 하프톤 마스크의 경우 노광기에서 나오는 에너지를 일정 비율로 감소시킴으로써 개시제가 작용할 수 있는 에너지를 인위적으로 낮추는 방법이기 때문이다.
도 9를 참고하면, 본 실시예와 같이 특정 파장 영역대만 투과 가능한 차단 필터층을 포함하는 마스크를 사용하는 경우, 도 8의 풀톤 마스크를 사용했을 때 나타나는 그래프와 거의 흡사한 그래프가 나타난다. 따라서, 풀톤 마스크를 사용하는 경우와 동일하게 특정 파장대의 에너지를 동일하게 사용 가능하다. 이 때, 개시제의 종류에 따라 특정 파장대를 선택적으로 사용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
3: 액정층 100: 하부 표시판
110, 210: 기판 121: 게이트선
123: 강압 게이트선 125: 유지 전극선
140: 게이트 절연막 151, 154, 154h, 154l, 154c: 반도체
161, 163, 165, 163h, 165h: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선
173, 173h, 173l, 173c: 소스 전극
175, 175h, 175l, 175c: 드레인 전극
180p: 하부 보호막 180q: 상부 보호막
185, 185h, 185l: 접촉 구멍 191, 191h, 191l: 화소 전극
200: 상부 표시판 220: 차광 부재
230: 색필터 270: 공통 전극
CS: 컬럼 스페이서

Claims (19)

  1. 제1 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터 위에 색필터를 형성하는 단계,
    상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계 그리고
    상기 색필터 위에 차광 부재 및 상기 차광 부재로부터 돌출된 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 차광 부재 및 상기 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하는 마스크를 사용하며,
    상기 제1 영역에서 노광기에서 발생한 빛이 통과하여 제1 개시제 및 제2 개시제가 광반응되며,
    상기 제2 영역에서 상기 노광기에서 발생한 빛 중 일부 파장대를 선택적으로 투과하여 상기 제1 개시제 및 상기 제2 개시제 중 어느 하나가 반응하며, 상기 제3 영역은 상기 노광기에서 발생한 빛을 차단하고,
    상기 제1 개시제 및 상기 제2 개시제는 동일한 노광 공정에서 광반응하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 컬럼 스페이서와 상기 차광 부재를 형성하는 단계는
    상기 색필터 위에 포토 레지스트를 도포하는 단계,
    상기 포토 레지스트를 상기 마스크를 사용하여 노광하는 단계 그리고
    상기 포토 레지스트를 현상하여 상기 제1 영역에 대응하는 위치에 상기 컬럼 스페이서를 형성하고, 상기 제2 영역에 대응하는 위치에 상기 차광 부재를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 포토 레지스트를 노광하는 단계는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 통과한 빛이 동일한 에너지로 상기 포토 레지스트를 노광하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 포토 레지스트는 바인더, 모노머, 개시제, 착색제 및 용매를 포함하고,
    상기 개시제는 흡수 파장대가 서로 다른 적어도 상기 제1 개시제 및 상기 제2 개시제를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 착색제는 블랙 계열의 물질로 형성된 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 착색제는 유기 안료 및 무기 안료 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판을 형성하는 단계 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정 및 배향 중합체를 갖는 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 배향 중합체는 상기 액정 및 배향 보조제를 광조사하여 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 화소 전극은 복수의 미세 슬릿을 갖도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 색필터,
    상기 색필터 위에 위치하는 화소 전극 그리고
    상기 색필터 위에 위치하는 차광 부재를 포함하고,
    상기 차광 부재는 상기 차광 부재의 상부면에서 돌출되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하며,
    상기 컬럼 스페이서 및 상기 차광 부재는 동일한 물질을 포함하며,
    상기 컬럼 스페이서 및 상기 차광 부재는
    흡수 파장대가 서로 다른 제1 개시제 및 제2 개시제를 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서는 상기 제1 개시제 및 상기 제2 개시제가 광반응된 화합물을 포함하며,
    상기 차광 부재는 상기 제1 개시제 및 상기 제2 개시제 중 어느 하나가 광반응된 화합물을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에서,
    상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 일체로 형성된 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 블랙 계열의 물질로 형성된 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 유기 안료 및 무기 안료 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성된 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 차광 부재와 상기 컬럼 스페이서는 네거티브 포토 레지스트를 사용하여 형성된 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 유기막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제11항에서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 및 배향 중합체를 갖는 액정층을 더 포함하고,
    상기 배향 중합체는 상기 액정 및 배향 보조제를 광조사하여 형성되는 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 화소 전극은 복수의 미세 슬릿을 포함하는 액정 표시 장치.
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