KR20050114141A - 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.

종래의 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치는 상기 패턴드 스페이서가 상기 패턴드 스페이서가 형성된 컬러필터 기판에는 고정되어 있는 반면, 대향되어 합착된 어레이 기판에는 그 끝이 상기 어레이 기판상의 최상층인 보호층 더욱 정확히는 배향막에 접촉하여 있을 뿐 고정되지 않아 상기 패턴드 스페이서의 쉬프트 현상에 의해 문지름 얼룩이 발생하는 문제가 있다.

하지만, 본 발명에 있어서는 패턴드 스페이서가 형성된 컬러필터 기판에 대향하는 어레이 기판에 스페이서 홀을 구비함으로써 패턴드 스페이서의 끝단을 상기 스페이서 홀에 삽입 고정시키는 구조를 제안하여 전술한 패턴드 스페이서의 쉬프트에 현상에 의한 문지름 불량의 발생을 방지하고 셀갭의 균일성을 향상시키는 갖는 패턴드 스페이서가 구비된 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조 방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 패턴드 스페이서(patterned spacer)를 구비한 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.

일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성된다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도로서, 액정이 구동되는 영역으로 정의되는 액티브 영역을 중심으로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 서로 일정간격 이격되어 상부 및 하부기판(60, 10)이 대향하고 있고, 이 상부 및 하부기판(60, 10) 사이에는 액정층(80)이 개재되어 있다.

상기 하부기판(10) 상부에는 다수 개의 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 서로 교차되어 있고, 이 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 교차되는 지점에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 게이트 및 데이터 배선(8, 20)이 교차되는 영역으로 정의되는 화소영역(P)에는 박막 트랜지스터(Tr)와 연결된 화소전극(30)이 형성되어 있다.

그리고, 상부기판(60)내에는 컬러필터층(65), 공통전극(70)이 차례대로 형성되어 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 컬러필터층(65)은 특정한 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터와, 컬러필터의 경계부에 위치하여 액정의 배열이 제어되지 않는 영역상의 빛을 차단하는 블랙매트릭스(미도시)로 구성된다.

전술한 액정표시장치의 구성에 있어서, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 두 기판간의 일정한 셀갭을 유지하기 위하여 기판의 테두리에는 씰패턴이 형성되어 있으며, 기판 내부에는 일정한 직경을 갖는 볼 스페이서(ball spacer)가 구비되어 있다. 상기 볼 스페이서(ball spacer)는 통상적으로 어레이 기판의 제조 후, 일정한 크기를 갖는 구형의 물질을 산포 공정을 통해 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 전면에 형성시키는 것이 일반적이나, 산포공정 진행시 기판 전면에 고루 산포되지 않아 발생하는 스페이서 뭉침에 의한 불량 및 화소영역(P) 내에 도포되어 빛샘 불량 등을 발생시키는 등의 문제가 발생하고 있다.

따라서, 최근에는 이러한 볼 스페이서(ball spacer)에 의한 불량 문제를 해결하기 위해 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 상에 패터닝되어 일정한 형태의 고른 분포를 가지며 형성할 수 있는 패턴드 스페이서(patterned spacer)가 제안되었다.

도 2는 종래의 패턴드 스페이서가 구비된 액정표시장치의 평면도 일부를 도시한 것이며, 도 3은 도 2를 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

우선 도 2를 참조하면, 도시한 바와 같이, 어레이 기판 상에 가로방향으로 게이트 배선(15)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(15)과 교차하며 세로방향으로 데이터 배선(20)이 형성되어 있다. 상기 두 배선(15, 20)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상부의 컬러필터 기판 상에 구비된 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴과 대응하여, 순차적으로 적, 녹, 청색 화소를 형성하고 있다. 상기 각 화소영역(P)내에 상기 게이트 배선(15)과 연결된 게이트 전극(13)과 상기 데이터 배선(20)에서 분기한 소스 전극(23)과 상기 소스 전극(23)과 일정간격 이격하여 형성되는 드레인 전극(25)이 형성되어 있다. 또한, 상기 드레인 전극(25)은 상부의 화소전극(30)과 드레인 콘택홀(29)을 통해 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(13)과 소스 및 드레인 전극(23, 25)은 하부의 반도체층(19)과 더불어 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)를 형성하고 있다.

또한, 상기 적, 녹, 청색 화소로 구성되는 액티브 영역(AA)에는 상기 두 기판을 합착하여 액정패널 형성 시, 상부의 컬러필터 기판과의 일정한 갭(gap) 형성을 위한 패턴드 스페이서(patterned spacer)(85)가 일정 간격으로 이격하며 각 화소에 대응하여 주기적으로 형성되어 있다. 이때, 상기 패턴드 스페이서(85)는 빛샘불량 등의 발생을 방지하기 위해 화상을 표시하는 화소영역(P)이 아닌 게이트 배선(15) 상에 일정간격을 가지며 이격되어 형성되어 있음을 알 수 있다.

다음, 도 3을 참조하여 종래의 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 단면 구조에 대해 간단히 설명한다.

우선, 어레이 기판(10) 상에 게이트 전극(13)과 게이트 배선(15)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(15) 위로 전면에 게이트 절연막(17)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막(17) 위로 액티브층(19a)과 오믹콘택층(19b)으로 구성된 반도체층(19)이 상기 게이트 전극(13)에 대응하여 형성되어 있으며, 상기 반도체층(19) 위로 상기 오믹콘택층(19b)과 각각 접촉하며 게이트 전극(13)을 사이에 두고 일정간격 이격하여 소스 및 드레인 전극(23, 25)이 형성되어 있다. 또한, 상기 소스 및 드레인 전극(23, 25)과 노출된 게이트 절연막(17) 위로 보호층(27)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(27) 위로 투명 도전성물질이 증착되어 화소전극(30)이 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(25)과 접촉하며 형성되어 있다.

다음, 전술한 어레이 기판(10)에 대향하여 위치한 컬러필터 기판(60)에 있어서, 개구부(63)를 갖는 블랙매트릭스(62)가 형성되어 있으며, 상기 개구부(63)에는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(65a, 65b, 65c)이 순차적으로 배열하며 컬러필터층(65)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(65) 하부에 투명도전성 물질로 이루어진 공통전극(70)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극(70)과 하부 어레이 기판(10)상의 보호층(27)과 동시에 접촉하며, 일정간격을 가지며 배열된 다수의 패턴드 스페이서(85)가 형성되어 있다.

이때, 상기 어레이 기판(10)의 보호층(27) 상부 및 컬러필터 기판(60)의 공통전극(70) 하부에는 액정의 초기배향을 위한 배향막(91, 92)이 각각 형성되어 있으며, 상기 두 기판(10, 60)의 배향막(91, 92) 사이의 영역에는 액정이 개재되어 액정층(80)이 형성되어 있다.

전술한 바와 같은 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 패턴드 스페이서는 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 어느 기판에 형성되어도 무방하나, 공정의 편의상 통상적으로 컬러필터 기판에 형성되고 있다.

그러나, 전술한 패턴스 스페이서를 구비한 액정표시장치는 상기 컬러필터 기판 상에 형성된 패턴드 스페이서가 상기 컬러필터 기판에는 고정되어 있으나, 하부기판인 어레이 기판에는 단순히 그 끝이 보호층과 접촉하고 있을 뿐 고정되어 있지 않아서, 패턴드 스페이서의 쉬프트가 발생하고 이에 따라 문지름 얼룩이 발생하는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 패턴드 스페이서가 형성된 컬러필터 기판에 대응하는 어레이 기판에 상기 패턴드 스페이서가 고정될 수 있도록 스페이서 홀을 구비함으로써 패턴드 스페이서의 쉬프트 발생 및 이에 따른 문지름 불량을 감소시키며, 셀갭의 균일성을 더욱 잘 유지할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비되며, 소정간격으로 패터닝된 다수의 배선홀을 갖는 다수의 게이트 배선과; 상기 홀을 구비한 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 상기 게이트 배선 내에 구비된 배선 홀과 연결되는 스페이서 홀을 구비한 보호층과; 상기 보호층 위로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 상기 제 1 기판의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 영역에 구비되며 개구부를 갖는 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스 사이의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과; 상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하며, 소정간격으로 패터닝된 다수의 배선홀을 갖는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 상기 데이터 배선 내에 구비된 배선 홀과 연결되는 스페이서 홀을 구비한 보호층과; 상기 보호층 위로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 상기 제 1 기판의 배선 대응하는 영역에 구비되어 화소에 대응하는 대수의 개구부를 형성하며 구비된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스의 개구부에 순차 반복되는 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.

이때, 상기 제 1 기판의 화소전극 상부와 상기 제 2 기판의 공통전극 하부 전면에 각각 배향막이 더욱 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스페이서 홀의 면적은 하부의 배선 홀 면적보다 작게 구성되어 상기 배선 홀 측면으로 금속물질로 이루어진 배선 자체가 노출되지 않는 것이 특징이이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 전면에 구비된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 세로방향으로 형성되어 상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되는 보호층과; 상기 보호층에 하부의 게이트 배선 또는 데이터 배선에 대응되는 영역 일부가 패터닝되어 소정간격을 가지며 형성된 다수의 스페이서 홀과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 다수의 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와; 상기 다수의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 게이트 배선 상부의 보호층에 구성된 스페이서 홀은 상기 보호층 하부의 게이트 절연막까지 연장하여 형성된 것이 특징이다.

또한, 상기 스페이서 홀에 대응되는 게이트 배선 또는 데이터 배선의 영역이 패터닝되어 배선 홀이 구비됨으로써 상부의 스페이서 홀과 연결되어 더욱 깊은 스페이서 홀이 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 전면에 구비된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 세로방향으로 형성되어 상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 내에 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 일부가 패터닝되어 구성된 다수의 배선 홀과; 상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 하부의 게이트 배선 또는 데이터 배선 내에 구비된 배선 홀의 단차에 의해 상기 배선 홀에 대응되는 영역에 그 표면에서 홀 형태의 요철부를 구성하는 보호층과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 다수의 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와; 상기 다수의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 상기 제 1 기판 상의 홀 형태의 단차부에 대응하여 상기 홀 형태의 단차부에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 보호층 위로 각 화소별로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극을 더욱 포함한다.

또한, 상기 컬러필터층과 패턴드 스페이서 사이에는 전면에 공통전극이 더욱 구비되며, 상기 화소전극 상부와 상기 공통전극 하부 전면에 각각 배향막이 더욱 구비된 것이 특징이다.

본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 제조 방법은 제 1 기판 상에 내부에 소정간격 이격되며 구비된 다수의 배선 홀을 갖는 다수의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에서 분기한 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응되는 영역에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하는 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 분기하며 상기 반도체층과 접촉하는 소스 전극과, 상기 소스 전극에서 소정간격 이격하며 상기 반도체층과 접촉하는 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 위로 기판 전면에 하부의 배선홀의 영향으로 홀 형태의 단차부를 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 각 화소별로 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와; 제 2 기판 상에 개구부를 갖는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 개구부에 순차 반복되는 적, 녹, 청색 패턴을 갖는 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 위로 전면에 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 공통전극 위로 제 1 기판의 게이트 배선상에 구비된 배선 홀에 대응하는 영역에 소정의 두께를 갖는 다수의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판을 상기 패턴드 스페이서가 상기 홀 형태의 단차부에 삽입되도록 하여 합착하는 단계와; 상기 합착된 제 1, 2 기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 보호층의 하부의 배선홀에 대응하는 단차부를 패터닝하여 상기 배선홀과 연결된 스페이서 홀을 더욱 형성하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이면, 도 5는 도 4를 B-B를 따라 절단한 단면도이다.

우선 도 4를 참조하면, 도시한 바와 같이, 액정표시장치의 하부기판인 어레이 기판에는 가로방향으로 다수의 게이트 배선(115)이 연장 형성되어 있으며, 상기 다수의 게이트 배선(115)과 교차하여 화소영역(P) 정의하며 세로방향으로 다수의 데이터 배선(130)이 형성되어 있으며, 상기 두 배선(115, 120)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.

다음, 상부기판인 컬러필터 기판에는 상기 어레이 기판의 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴이 형성되어 있으며, 상기 어레이 기판의 게이트 배선(115)과 데이터 배선(120)에 대응하여 블랙매트릭스(미도시)가 형성되어 있다.

또한, 상기 어레이 기판의 게이트 배선(115)에 대응하는 블랙매트릭스 하부에는 적정 면적을 갖는 패턴드 스페이서(185)가 형성되어 있다.

이때, 상기 컬러필터 필터 기판에 형성된 패턴드 스페이서(185)에 대응되는 어레이 기판 상의 게이트 배선(115) 상에는 상기 패턴드 스페이서(185)가 쉬프트(shift) 되는 것을 방지하기 위한 스페이서 홀(145)이 구비되어 있는 것이 특징이다. 더욱 정확히는 게이트 배선홀(116)과 상기 게이트 배선홀(116)을 노출시키는 스페이서 홀(145)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

도 5를 참조하여 제 1 실시예에 의한 액정표시장치의 단면 구조에 대해 설명한다.

우선, 상부기판이 컬러필터 기판(160)의 단면구조를 살펴보면, 투명한 기판(161) 하부에 개구부(163)를 갖는 블랙매트릭스(162)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(162) 및 노출된 기판(161) 하부에 상기 개구부(163)를 채우며, 블랙매트릭스(162) 일부와 중첩되며 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(165a, 165b, 165c)이 순차적으로 배열된 컬러필터층(165)이 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러필터층(165) 하부로 전면에 투명도전성 물질로써 공통전극(170)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극 하부(170)로 패턴드 스페이서(185)가 형성되어 있다. 이때, 상기 패턴드 스페이서(185)는 하부의 어레이 기판(110)의 게이트 배선(115)에 대응하는 부분에 형성된 것이 특징이다.

다음, 하부기판인 어레이 기판(110)은 투명한 기판(111) 상에 게이트 배선(115)과 상기 게이트 배선(115)에서 분기한 게이트 전극(113)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(115)과 게이트 전극(113) 위로 게이트 절연막(117)이 전면에 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(117) 위로 스위칭 소자 형성부(Tr)에 있어서는 순수 비정질 실리콘층(119a)과 불순물이 섞인 비정질 실리콘층(119b)의 반도체층(119)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(119) 위로 상기 반도체층(119) 일부 중첩하며 소스 및 드레인 전극(123, 125) 형성되어 있다. 이때, 상기 소스 전극(123)은 게이트 배선(115)과 교차하며 형성되는 데이터 배선(120)과 접촉하고 있다. 상기 소스 및 드레인 전극(123, 125) 사이의 이격된 영역에는 불순물이 섞인 비정질실리콘층(119b)이 제거되어 순수 비정질 실리콘층(119a)이 노출되고 있다. 다음 상기 소스 및 드레인 전극(123, 125)과 노출된 순수 비정질 실리콘층(119a) 위로 보호층(127)이 전면에 형성되어 있다.

다음, 상기 게이트 배선(115) 일부에는 상부의 컬러필터 기판(160)에 구비된 패턴드 스페이서(185)의 끝단이 상기 어레이 기판(110)에서 쉬프트(shift) 되는 것을 방지하기 위해 상기 게이트 배선 자체의 일부가 패터닝되어 기판(111)을 노출시키는 게이트 배선홀(116)을 형성하고 있으며, 또한 상기 게이트 배선홀에 대응되는 부분에 있어 상기 게이트 배선(115) 상부의 게이트 절연막(117)과 보호층(127)이 제거되어 상기 게이트 배선홀(116)을 노출시키는 스페이서 홀(145)을 형성하고 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 컬러필터 기판(160) 상에 형성되는 패턴드 스페이서(185)는 종래의 통상적인 패턴드 스페이서의 높이 보다는 더 높게 형성되는 것이 바람직하다. 종래에는 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 셀갭 정도의 높이 즉 통상적인 셀갭은 2㎛ 내지 6㎛가 되므로 2㎛ 내지 6㎛정도의 높이로 형성되었으나, 본 발명에 있어서는 어레이 기판상의 게이트 배선의 두께와 게이트 절연막과 보호층의 두께를 모두 고려하여 그 높이가 형성됨을 특징을 한다. 통상적으로 게이트 배선과 게이트 절연막과 보호층의 두께는 7,000Å내지 10,000Å가 되므로 이를 고려하여 2.7㎛ 내지 7㎛ 정도의 높이로 형성됨이 바람직하다.

여기서 간단히 본 발명의 제 1 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법과 상기 스페이서 홀을 구비한 어레이 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따른 단계별 공정 단면도이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(111)상에 크롬(Cr) 등을 포함하는 금속물질 또는 카본(Carbon)계 유기물질을 전면에 증착(도포)한 후, 마스크(미도시)를 이용한 사진식각법(photolithography)을 통하여 개구부(163a, 163b, 163c)를 갖는 블랙매트릭스(Black Matrx)(162)를 형성한다.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(162)가 형성된 기판(111)에 적, 녹, 청색 중의 한 가지, 예를들면 적색 레지스트(resist)를 스핀코팅(spin coating), 바 코팅(bar coatinhg)등의 방법을 통하여 전면에 도포하여 적색 컬러필터층(164)을 형성한다. 이후, 빛을 통과시키는 투과영역(TA)과 빛을 차단하는 차단영역(BA)을 갖는 마스크(190)를 상기 기판(161) 상의 적색 컬러필터층(164) 위에 위치시킨 후, 상기 마스크(190)를 통한 노광(exposure)을 실시한다.

다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 노광된 상기 컬러 레지스트층(도 6b의 164)을 현상하면, 상기 적색 레지스트층(도 6b의 164)은 네가티브(negative) 성질을 갖고 있으므로, UV광이 조사된 영역은 기판(161) 상에 남게되고, UV광이 마스크(도 6b의 190)의 차단영역(도 6b의 BA)에 의해 차단되어 조사되지 않은 부분은 제거되어 적색 컬러필터 패턴(165a)이 형성된다. 이후, 경화(curing)공정을 진행하여 상기 적색 컬러필터 패턴(165a)을 완성한다.

다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 적색 컬러필터 패턴(165a) 형성한 방법과 동일하게 진행하여 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(165b, 165c)을 기판(161) 상의 블랙매트릭스(162) 사이의 개구부(163a, 163b, 163c)내에 순차적으로 형성함으로써 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(165a, 165b, 165c)이 순차적 주기적으로 반복되는 컬러필터 층(165)을 형성한다.

다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터층(165) 위로 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 전면에 공통전극(170)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(170)은 액정표시장치의 특성에 따라 생략될 수도 있으며, 상기 컬러필터층(165)과 공통전극(170) 사이에 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(165a, 165b, 165c)의 보호와 단차 보상을 위해 오버코트층(미도시)을 형성할 수 도 있다. 이 경우, 상기 오버코트층(미도시)은 유기물질로 이루어진 블랙매트릭스로 형성 시 주로 형성되는 것이 일반적이다.

다음, 도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극(또는 오버코트층)(70) 위로 무색 투명한 감광성의 유기물질을 전면에 도포하여 유기물질층(184)을 형성하고, 상기 유기물질층(184) 상부에 기판(161) 상에 패턴드 스페이서를 형성해야 하는 영역에 대응되는 영역이 투과영역(TA), 그 외 영역은 차단영역(BA)으로 이루어진 마스크(193)를 위치시키고, 상기 마스크(193)를 통한 노광을 실시한다.

다음, 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 마스크(도 6f의 193)를 이용하여 노광공정을 진행한 유기물질층(도 6f의 184)을 현상액에 노출시키는 현상공정을 진행하면, 기판(161)에 있어 마스크(도 6f의 193)의 투과영역(도 6f의 TA)에 대응되어 UV광에 노출된 유기물질층 부분(185)만 남아있고, 그 외 마스크(도 6f의 193)의 차단영역(도 6f의 BA)에 의해 UV광이 조사되지 않은 영역의 유기물질층은 현상액에 현상되어 제거됨으로써, 상기 기판(161) 상에 남아있는 유기물질층(185)이 패턴드 스페이서(185)를 형성함으로써 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판(160)을 완성한다.

다음 도 7a 내지 7f를 참조하여 전술한 컬러필터 기판에 대응하는 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선 도 7a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(111) 상에 금속물질을 증착하고 패터닝하여 게이트 배선(115)과 상기 게이트 배선(115)에서 분기한 게이트 전극(113)을 형성한다. 이때, 게이트 배선(115)에 있어서는 어레이 기판(110)의 완성 시 대향되는 컬러필터 기판(도 6g의 160)상에 형성된 패턴드 스페이서(도 6g의 185)에 대응하는 부분에는 소정의 면적이 상기 게이트 배선(115)에서 제거됨으로써 게이트 배선(115) 자체에 하부의 기판(111)을 노출시키는 게이트 배선 홀(116)을 형성하는 것이 특징이다.

다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선 홀(116)을 구비한 게이트 배선(115)과 노출된 기판(111) 위로 전면에 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(117)을 형성한다.

다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(117) 위로 순수 비정질실리콘 및 불순물이 섞인 비정질실리콘을 연속 증착하여 이층구조의 비정질실리콘층을 형성하고, 상기 이층구조의 비정질실리콘층을 패터닝함으로써 게이트 전극(113)을 포함한 게이트 전극(113) 주위의 게이트 절연막(117) 위로 반도체층(119)을 형성하고, 그 외의 영역에 있어서는 제거함으로써 게이트 절연막(117)을 노출시킨다.

다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(119) 및 노출된 게이트 절연막(117) 위로 금속물질을 전면에 증착하고 패터닝하여 상기 게이트 배선(115)과 교차하는 데이터 배선(120)과 상기 데이터 배선(120)에서 분기하여 상기 반도체층(119)과 일부 중첩하는 소스 전극(123)과 상기 소스 전극(123)에서 소정간격 이격하여 상기 반도체층(119)과 일부 중첩하는 드레인 전극(125)을 형성한다.

다음, 상기 소스 및 드레인 전극(123, 125) 사이의 이격된 부분으로 노출된 반도체층(119) 중 상부의 불순물이 섞인 비정질실리콘층을 에칭하여 제거함으로써 순수 비정질실리콘층을 노출시킨다. 이때, 상기 소스 및 드레인 전극(123, 125)과 접촉하는 불순물이 섞인 비정질실리콘층은 오믹콘택층(119b)을 이루며, 상기 순수 비정질실리콘층은 채널이 형성되는 액티브층(119a)을 이룬다.

다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(120)과 소스 및 드레인 전극(123, 125)위로 전면에 무기절연물질을 증착하여 보호층(127)을 형성하고, 이후 상기 보호층(127)을 패터닝하여 하부의 드레인 전극(125)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(129)을 형성하고 동시에 게이트 배선(115) 상에 상기 게이트 배선(115)의 일부 제거되어 기판(111)을 노출시키는 게이트 배선 홀(116)과 대응되는 영역에 있어서는 의 상기 보호층(127)과 게이트 절연막(117)을 제거하여 상기 게이트 배선 홀(116)을 노출시키는 스페이서 홀(145)을 형성한다. 이때, 상기 스페이서 홀(145)은 하부의 게이트 전극(115)에 형성된 게이트 배선 홀(116)보다는 그 면적이 작게 형성됨으로써 게이트 배선 홀(116) 측면부에 있어 금속물질인 게이트 배선(115) 자체가 노출되지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.

다음, 도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 콘택홀(129)과 스페이서 홀(145)이 형성된 보호층(127) 위로 투명도전성물질을 전면에 증착하고 패터닝하여 각 화소영역(P)마다 상기 드레인 콘택홀(129)을 통해 드레인 전극(125)과 접촉하는 화소전극(130)을 형성함으로써 어레이 기판을 완성한다.

전술한 바와 같이 제작된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 셀공정을 진행함으로써 즉, 상기 두 기판을 접착제인 실란트를 이용하여 합착하고, 상기 합착된 두 기판 사이에 액정을 개재함으로써 도 5에 도시한 바와 같은 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치를 완성한다.

이때, 상기 두 기판(110, 160)을 합착시에는 접착제인 실란트를 어느 한 기판의 테두리를 따라 씰패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 두 기판(110, 160)을 화소전극(130)과 공통전극(170)이 서로 마주하도록 대향시키고, 상기 두 기판(110, 160)을 합착 정렬하여 정확히 컬러필터 기판(160)의 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(165a, 165b, 165c)이 어레이 기판(110)상의 화소(P)와 일치하도록 위치시킨 후, 적정한 압력과 열을 가함으로써 액정표시장치 더욱 정확히는 액정패널을 완성하게 된다. 상기 두 기판(110, 160)의 합착 정렬에 있어서는 화소(P)와 컬러필터 패턴(165a, 165b, 165c)간의 정확한 위치 조정뿐 아니라 컬러필터 기판(160)에 형성된 다수의 패턴드 스페이서(185)의 일끝이 상기 어레이 기판(110)에 구비된 다수의 스페이서 홀(145)에 각각 정확히 삽입되도록 한 후 합착이 진행되는 것이 특징이다.

전술한 셀공정의 진행에서는 언급하지 않았으나, 상기 두 기판(110, 160)은 합착 전에 상기 두 기판(110, 160)에 각각 형성된 화소전극(130)과 공통전극(170) 각각의 상부 전면에 액정의 초기배향을 하기 위한 배향막(191, 192)이 더욱 형성된다. 이때, 상기 배향막(191, 192)은 전사판(미도시)을 이용한 인쇄방식에 의해 각 기판(110, 160)으로 전사되고 이후에 건조 경화됨으로써 최종적으로 그 두께가 1000㎛이하로 형성되며, 인쇄방식의 특성상 스페이서 홀(145)의 내부까지 완전히 채우며 형성되는 것이 아니므로 합착 정렬시 상기 패턴드 스페이서(185)가 스페이서 홀(145)에 삽입되는 데에는 문제되지 않는다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의해 패턴드 스페이서와 상기 패턴드 스페이서를 고정시키기 위한 스페이서 홀을 각각 구비한 컬러필터 기판과 어레이 기판을 상기 패턴드 스페이서가 상기 스페이서 홀에 삽입되도록 합착함으로써 형성된 액정표시장치는 상기 패턴드 스페이서가 스페이서 홀에 의해 삽입되어 고정됨으로써 상기 스페이서의 쉬프트 현상의 발생을 방지하여 상기 스페이서 쉬프트에 의해 발생하는 문지름 불량을 감소시키며, 셀갭의 균일도를 향상시킬 수 있다.

도 8은 제 1 실시예의 변형예에 의한 액정표시장치의 단면을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 어레이 기판(210)의 게이트 배선(215) 상에 기판(211)을 노출시키는 게이트 배선 홀(216)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선 홀(216)을 구비한 게이트 배선(215) 상부로 게이트 절연막(217)과 보호층(227)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(217)과 보호층(227)에는 상기 게이트 배선(215) 내에 형성된 게이트 배선 홀(216)에 의해 자연적으로 홀 형상의 요철(245)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 이는 최상층인 보호층(227) 표면에 하부에 위치한 게이트 배선(215) 내에 구비된 게이트 배선 홀(216)에 의한 단차가 반영되어 형성된 것이다. 이렇게 형성된 홀 형태의 요철(245)을 패턴드 스페이서(285) 일끝의 삽입을 위한 홀로써 이용하여 합착시 패턴드 스페이서를 상기 요철에 삽입 고정하는 구조를 제안하고 있다.

게이트 배선의 높이가 2000Å 정도이므로 이에 따른 보호층 표면의 요철에 의한 단차 또한 2000Å 정도가 되므로 패턴드 스페이서의 일끝단을 상기 홀 형태의 요철부에 삽입 고정시킴으로써 스페서의 쉬프트 발생을 어느 정도 방지할 수 있다.

< 제 2 실시예 >

본 발명의 제 2 실시예는 게이트 배선 상에는 홀을 구비하지 않고 상기 게이트 전극 상부의 보호층 또는 상기 보호층과 게이트 절연막에 스페이서 홀을 구비한 액정표시장치를 제안한다. 이때, 패턴드 스페이서가 형성된 컬러필터 기판은 제 1 실시예에서와 동일하므로 그 구성 및 제조방법에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평단면도이며, 도 10은 도 9를 C-C를 따라 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예는 스페이서 홀을 형성한 부분을 제외한 타 부분은 제 1 실시예와 동일하므로 상기 타 부분에 대한 설명은 생략하고 상기 차이가 있는 스페이서 홀 부분에 대해서만 간단히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 어레이 기판(310)은 투명한 기판(311) 상에 게이트 배선(315)과 상기 게이트 배선(315)에서 분기한 게이트 전극(313)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 배선(315) 상에는 제 1 실시예와는 달리 기판(311)을 노출시키는 게이트 배선 홀이 구비되지 않는 것이 특징이며, 이때, 컬러필터 기판(360)에 형성된 패턴드 스페이서(385)의 높이는 보호층(327)의 두께 또는 보호층(327) 및 게이트 절연막(317)의 두께와 형성해야 할 셀갭의 두께를 고려하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 제 2 실시예에 의한 액정표시장치의 패턴드 스페이서의 높이는 제 1 실시예에 의한 패턴드 스페이서의 높이보다는 게이트 배선의 두께와 또는 게이트 배선과 게이트 절연막의 두께만큼 낮게 형성됨이 바람직하다.

다음, 상기 게이트 배선과(315) 게이트 전극(313) 위로 전면에 게이트 절연막(317)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(317) 위로 반도체층(319)과 상기 반도체층(319)과 일부 중첩하며 서로 소정간격 이격한 소스 및 드레인 전극(323, 325)과 상기 소스 전극(323)과 연결된 데이터 배선(320)이 형성되어 있으며, 그 위로 전면에 보호층(327)이 형성되어 있다.

이때, 상기 게이트 배선(315)에 대응되는 보호층(327)의 특정영역에는 드레인 전극(325) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(329)과 상부기판인 컬러필터 기판(360)에 구비된 다수의 패턴드 스페이서(385)의 일끝을 합착 시 삽입 고정시키기 위한 스페이서 홀(345)이 형성되어 있는 것이 특징이다. 상기 스페이서 홀(345)은 보호층(327)에만 형성되어 하부의 게이트 절연막(317)을 노출시키도록 형성될 수 있으며, 또는 상기 스페이서 홀(345)은 상기 보호층(327)과 게이트 절연막(317)을 포함하여 형성됨으로써 상기 게이트 절연막(317) 하부의 게이트 배선(315)을 노출시키도록 형성될 수도 있다.

다음, 상기 드레인 콘택홀(329)과 스페이서 홀(345)을 구비한 보호층(327) 상부에는 각 화소(P)별로 상기 드레인 콘택홀(325)과 접촉하는 화소전극(330)이 형성되어 있다.

전술한 바와 같은 구조를 갖는 제 2 실시예에 의한 액정표시장치에 있어서도 보호층에 형성된 스페이서 홀에 의해 패턴드 스페이서의 쉬프트 현상 및 이에 따른 문지름 불량을 방지하며, 셀갭의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.

< 제 3 실시예 >

본 발명의 제 3 실시예는 스페이서 홀을 데이터 배선을 포함한 상기 데이터 배선과 대응되는 보호층 상에 형성한 것을 특징으로 한다.

액정표시장치에 있어서 패턴드 스페이서는 빛샘현상 및 개구율 향상을 위해 통상적으로 화상을 표시하는 화소영역에는 형성하지 않고 상기 화소영역 외의 영역 즉 게이트 배선 또는 데이터 배선에 대응하는 부분에 구성되므로, 제 1 실시예와 제 2 실시예에서는 게이트 배선에 대응하는 곳에 패턴드 스페이서 및 스페이서 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제안하였으며, 제 3 실시예에서는 데이터 배선에 대응하여 패턴드 스페이서와 스페이서 홀을 구비한 액정표시장치를 제안한다.

도 11은 제 3 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평면도이며, 도 12는 도 11을 D-D를 따라 절단한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 어레이 기판(410)에 있어서, 투명한 기판(411) 상에 세로방향으로 구성된 데이터 배선(420) 상에 데이터 배선 홀(421)이 형성되어 있고, 그 상부에 형성된 보호층(427)이 패터닝되어 상기 데이터 배선 홀(421)을 노출시키며 스페이서 홀(445)이 형성되어 있으며, 상기 스페이서 홀(445)에 대응하여 컬러필터 기판(460)에 패턴드 스페이서(485)가 구비되어 있으며, 상기 컬러필터 기판(460)상에 구비된 패턴드 스페이서(485)가 상기 어레이 기판(410)상에 구비된 스페이서 홀(445)에 삽입 고정되어 있음을 알 수 있다.

상기 제 3 실시예의 변형예로써 상기 데이터 배선에 일부에 상부의 패턴드 스페이서에 대응하여 형성되는 스페이서 홀은 제 1 실시예의 변형예에서와 동일한 기술적 사상을 적용하여 데이터 배선 상에 상기 데이터 배선 자체가 제거됨으로써 형성된 데이터 배선홀만을 형성하여 그 상부에 형성되는 보호층의 단차를 이용하여 형성된 요철로써 상기 스페이서 홀을 대신하는 하는 구조의 액정표시장치도 가능하며, 제 2 실시예의 기술적 사상을 적용하여 상기 데이터 배선 자체에는 데이터 배선 홀을 형성하지 않고 보호층만을 이용하여 데이터 배선의 패턴드 스페이서와 대응되는 위치에 대응하는 보호층에만 스페이서 홀을 형성한 액정표시장치도 가능하다.

전술한 제 3 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치에 있어, 스페이서 홀을 갖는 어레이 기판에 제조 방법에 대해 간단히 도면을 참조하여 설명한다. 패턴드 스페이서를 구비한 컬러필터 기판은 상기 패턴스 스페이서의 위치만이 바뀌었을 뿐 그 적층 구조 및 제조 방법이 이미 제 1 실시예에서 설명한 컬러필터 기판의 제조 방법과 동일하므로 그 설명은 생략한다.

도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정에 따른 단계별 제조 공정 단면도로서, 도 11의 D-D를 따라 절단한 부분의 제조 단계별 단면도이다.

우선, 도 13a에 도시한 바와 같이, 한 기판 상에 금속물질을 증착하고 패터닝하여 게이트 배선(미도시)을 포함한 게이트 전극(413)을 형성하고, 상기 게이트 배선(미도시) 위로 기판(411) 전면에 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(417)을 형성한다.

이후, 상기 게이트 절연막(417) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물이 섞인 비정질실리콘을 연속하여 증착하고 패터닝하여 스위칭 소자 형성부(Tr)에 반도체층(419)을 형성한다.

다음, 도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(419) 및 노출된 게이트 절연막(417) 위로 금속물질을 증착하고 패터닝하여 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 합착 시 컬러필터 기판에 구비된 패턴드 스페이서가 위치할 부분에 대응되는 영역이 제거되어 데이터 배선 홀(421)을 갖는 데이터 배선(420)과 상기 데이터 배선(420)에서 분기하며 반도체층(419)과 일부 접촉하는 소스 전극(423)과 상기 소스 전극(423)과 일정간격 이격하며 상기 반도체층(419)과 접촉하는 드레인 전극(425)을 형성한다.

다음, 도 13c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(423, 425)과 데이터 배선(420) 위로 전면에 무기절연물질을 증착하여 보호층(427)을 형성하고, 상기 보호층(427)을 패터닝하여 드레인 전극(425) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(429)과 상기 데이터 배선 홀(421)을 노출시키는 스페이서 홀(445)을 형성한다. 이때, 상기 스페이서 홀(445)은 그 면적이 하부의 데이터 배선 홀(421)보다 작게 형성되어 상기 데이터 배선 홀(421) 측면의 데이터 배선(420)을 형성하는 금속물질 부분이 직접 외부로 노출되지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 드레인 콘택홀(429) 및 스페이서 홀(445)을 갖는 보호층(427) 위로 투명도전성물질을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 콘택홀(429)을 통해 드레인 전극(425)과 접촉하는 화소전극(430)을 각 화소(P)별로 형성함으로써 어레이 기판(410)을 완성한다.

본 발명은 전술한 실시예 및 변형예에 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 다양한 변화가 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치는 패턴드 스페이서가 구비된 컬러필터 기판에 대응되는 어레이 기판에 상기 패턴드 스페이서의 일끝단을 삽입하여 고정시킬 수 있는 있는 구조로 구성하여 상기 패턴드 스페이서의 양 끝단이 모두 기판에 고정됨으로써 상기 패턴드 스페이서의 쉬프트에 의한 문지름 불량을 방지하는 효과가 있다.

또한, 패턴드 스페이서가 고정됨으로써 셀갭의 균일성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도.

도 2는 종래의 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평면도.

도 3은 도 2를 A-A를 따라 절단한 단면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평면도.

도 5는 도 4를 B-B를 따라 절단한 단면도.

도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따른 단계별 공정 단면도.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따른 단계별 공정 단면도.

도 8은 제 1 실시예의 변형예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평면도.

도 10은 도 9를 C-C를 따라 절단한 단면도.

도 11은 제 3 실시예에 의한 패턴드 스페이서를 구비한 액정표시장치의 평면도.

도 12는 도 11을 D-D를 따라 절단한 단면도.

도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정에 따른 단계별 공정 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 어레이 기판 111, 161 : 투명한 기판

113 : 게이트 전극 115 : 게이트 배선

116 : 게이트 배선 홀 117 : 게이트 절연막

119 : 반도체층 119a : 액티브층

119b : 오믹콘택층 120 : 데이터 배선

123 : 소스 전극 125 : 드레인 전극

127 : 보호층 129 : 드레인 콘택홀

130 : 화소전극 145 : 스페이서 홀

160 : 컬러필터 기판 162 : 블랙매트릭스

165 : 컬러필터층 165a, 165b, 165c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴

170 : 공통전극 180 : 액정층

185 : 패턴드 스페이서 191, 192 : 배향막

P : 화소영역 Tr : 스위칭 소자 형성부

Claims (13)

1. 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비되며, 소정간격으로 패터닝된 다수의 배선홀을 갖는 다수의 게이트 배선과;

   상기 홀을 구비한 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와;

   상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 상기 게이트 배선 내에 구비된 배선 홀과 연결되는 스페이서 홀을 구비한 보호층과;

   상기 보호층 위로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극과;

   상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;

   상기 제 2 기판 하부에 상기 제 1 기판의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 영역에 구비되며 개구부를 갖는 블랙매트릭스와;

   상기 블랙매트릭스 사이의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;

   상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과;

   상기 공통전극 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와;

   상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층

   을 포함하여 구성되는 액정표시장치.
2. 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과;

   상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하며, 소정간격으로 패터닝된 다수의 배선홀을 갖는 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와;

   상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 상기 데이터 배선 내에 구비된 배선 홀과 연결되는 스페이서 홀을 구비한 보호층과;

   상기 보호층 위로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극과;

   상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;

   상기 제 2 기판 하부에 상기 제 1 기판의 배선 대응하는 영역에 구비되어 화소에 대응하는 대수의 개구부를 형성하며 구비된 블랙매트릭스와;

   상기 블랙매트릭스의 개구부에 순차 반복되는 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;

   상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과;

   상기 공통전극 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와;

   상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층

   을 포함하여 구성되는 액정표시장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 제 1 기판의 화소전극 상부와 상기 제 2 기판의 공통전극 하부 전면에 각각 배향막이 더욱 구비된 액정표시장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 스페이서 홀의 면적은 하부의 배선 홀 면적보다 작게 구성되어 상기 배선 홀 측면으로 금속물질로 이루어진 배선 자체가 노출되지 않는 것이 특징인 액정표시장치.
5. 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과;

   상기 게이트 배선 위로 전면에 구비된 게이트 절연막과;

   상기 게이트 절연막 위로 세로방향으로 형성되어 상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와;

   상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되는 보호층과;

   상기 보호층에 하부의 게이트 배선 또는 데이터 배선에 대응되는 영역 일부가 패터닝되어 소정간격을 가지며 형성된 다수의 스페이서 홀과;

   상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;

   상기 제 2 기판 하부에 다수의 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와;

   상기 다수의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;

   상기 컬러필터층 하부로 상기 제 1 기판 상의 스페이서 홀에 대응하여 상기 스페이서 홀에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와;

   상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층

   을 포함하여 구성되는 액정표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 게이트 배선 상부의 보호층에 구성된 스페이서 홀은 상기 보호층 하부의 게이트 절연막까지 연장하여 형성된 것이 특징인 액정표시장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 스페이서 홀에 대응되는 게이트 배선 또는 데이터 배선의 영역이 패터닝되어 배선 홀이 구비됨으로써 상부의 스페이서 홀과 연결되어 더욱 깊은 스페이서 홀이 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판 상에 가로방향으로 구비된 다수의 게이트 배선과;

   상기 게이트 배선 위로 전면에 구비된 게이트 절연막과;

   상기 게이트 절연막 위로 세로방향으로 형성되어 상기 다수의 게이트 배선과 교차하여 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과;

   상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 내에 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선 일부가 패터닝되어 구성된 다수의 배선 홀과;

   상기 게이트 배선과 데이트 배선의 교차지점에 구비된 스위칭 소자와;

   상기 스위칭 소자를 덮으며 기판 전면에 형성되며, 하부의 게이트 배선 또는 데이터 배선 내에 구비된 배선 홀의 단차에 의해 상기 배선 홀에 대응되는 영역에 그 표면에서 홀 형태의 요철부를 구성하는 보호층과;

   상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;

   상기 제 2 기판 하부에 다수의 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와;

   상기 다수의 개구부에 주기적인 적, 녹, 청색 패턴을 가지며 형성된 컬러필터층과;

   상기 컬러필터층 하부로 상기 제 1 기판 상의 홀 형태의 단차부에 대응하여 상기 홀 형태의 단차부에 삽입되며 구성되는 패턴드 스페이서와;

   상기 제 1, 2 기판 사이에 개재된 액정층

   을 포함하여 구성되는 액정표시장치.
9. 제 5 항 또는 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 보호층 위로 각 화소별로 스위칭 소자와 접촉하며 형성되는 화소전극을 더욱 포함하는 액정표시장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 컬러필터층과 패턴드 스페이서 사이에는 전면에 공통전극이 더욱 구비된 액정표시장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 화소전극 상부와 상기 공통전극 하부 전면에 각각 배향막이 더욱 구비된 액정표시장치.
12. 제 1 기판 상에 내부에 소정간격 이격되며 구비된 다수의 배선 홀을 갖는 다수의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에서 분기한 게이트 전극을 형성하는 단계와;

    상기 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 형성하는 단계와;

    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응되는 영역에 반도체층을 형성하는 단계와;

    상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하는 화소를 정의하는 다수의 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 분기하며 상기 반도체층과 접촉하는 소스 전극과, 상기 소스 전극에서 소정간격 이격하며 상기 반도체층과 접촉하는 드레인 전극을 형성하는 단계와;

    상기 소스 및 드레인 전극 위로 기판 전면에 하부의 배선홀의 영향으로 홀 형태의 단차부를 갖는 보호층을 형성하는 단계와;

    상기 보호층 위로 각 화소별로 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계와;

    제 2 기판 상에 개구부를 갖는 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;

    상기 개구부에 순차 반복되는 적, 녹, 청색 패턴을 갖는 컬러필터층을 형성하는 단계와;

    상기 컬러필터층 위로 전면에 공통전극을 형성하는 단계와;

    상기 공통전극 위로 제 1 기판의 게이트 배선상에 구비된 배선 홀에 대응하는 영역에 소정의 두께를 갖는 다수의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계와;

    상기 제 1, 2 기판을 상기 패턴드 스페이서가 상기 홀 형태의 단차부에 삽입되도록 하여 합착하는 단계와;

    상기 합착된 제 1, 2 기판 사이에 액정을 주입하는 단계

    를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보호층의 하부의 배선홀에 대응하는 단차부를 패터닝하여 상기 배선홀과 연결된 스페이서 홀을 더욱 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.