KR20130049108A

KR20130049108A - 다중 컬럼스페이서를 보유한 액정표시소자

Info

Publication number: KR20130049108A
Application number: KR1020110114163A
Authority: KR
Inventors: 이민경; 박승렬; 손경모; 이진복
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2013-05-13

Abstract

본 발명은 터치불량 및 눌림불량을 방지하기 위한 액정표소자에 관한 것으로, 박막트랜지스터 기판 및 컬러필터기판; 상기 컬러필터기판에 형성되어 박막트랜지스터 기판과 접촉하는 제1스페이서; 상기 컬러필터기판에 형성되어 상기 박막트랜지스터 기판과 일정 거리 이격되어 외력이 인가됨에 따라 상기 박막트랜지스터 기판과 접촉하는 복수의 제2스페이서로 구성되며, 복수의 제2스페이서 각각과 박막트랜지스터 기판 사이의 이격 거리는 서로 다른 것을 특징으로 한다.

Description

다중 컬럼스페이서를 보유한 액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING MULTI COLUMN SPACER}

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 액정패널의 위치에 따라 갭스페이서(gap spacer)와 눌림스페이서(pressure spacer)를 형성함으로써 터치(touch)불량과 눌림불량을 방지할 수 있는 액정표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

도 1은 일반적인 액정패널(liquid crystal display panel)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도면에 도시한 바와 같이, 액정패널(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판으로써, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소(pixel)가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자(driving device)가 형성되고, 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로써, 실제 칼라를 구현하기 위한 칼라필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극(common electrode)이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막(alignment layer)이 도포되어 있다.

상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 기판의 외곽에 형성된 실런트(sealant;9)에 의해 합착되며, 이들(상부기판 및 하부기판) 사이에 형성된 스페이서(spacer;8)에 의해 일정한 셀갭(cell gap)을 유지한다. 그리고, 상기 기판들(3,5) 사이에 형성된 액정층(7)이 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

상기와 같이 구성된 액정패널은 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정에 의해서 형성되고, 상기 상부기판(3)은 칼라필터를 형성하는 칼라필터기판공정에 의해서 형성된다. 이후에, 스페이서 및 실런트형성공정을 통해 액정표소자가 완성된다.

구동소자 어레이기판공정은 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Data Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터(thin film transistor)를 형성한 후, 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성함으로써 이루어진다.

또한, 칼라필터기판공정은 상부기판(3)에 블랙매트릭스를 형성한 후, 그 상부에 칼라필터(2)를 형성한 다음, 공통전극(4)을 형성함으로써 이루어진다.

상기 스페이서로는 주로 컬럼스페이서(column spacer)를 사용한다. 종전에는 주로 볼스페이서(ball spacer)를 사용했지만, 볼스페이서의 경우 산포(scattering)시 서로 뭉치는 등 불균일하게 산포되어 액정패널의 셀갭을 일정하게 유지하기 어렵다는 문제가 있을 뿐만 아니라 산포에 의해 액정패널의 표시영역에 볼스페이서가 불규칙적으로 분포하여 개구율(aperature ratio)을 저하시키는 문제가 있었다.

그래서, 근래에는 주로 컬럼스페이서를 사용하는데, 그 이유는 컬럼스페이서는 액정패널 전체에 걸쳐 동일한 밀도로 원하는 위치에 형성할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 원하는 위치에 컬럼스페이서를 형성함에 따라 액정표시소자의 셀갭을 일정하게 유지하고 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 이러한 컬럼스페이서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

첫째, 액정표시소자에 터치(touch)불량이 발생한다. 즉, 액정표시소자의 표면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도가 불균일하게 되어 얼룩이 발생하게 되는 것이다.

둘째, 눌림불량이 발생한다. 즉, 액정표시소자의 표면을 일정한 힘으로 누르는 경우 컬러필터기판이나 박막트랜지스터기판이 변형되어 해당 부위에 얼룩이 발생하게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 상부기판과 하부기판 사이에 갭스페이서와 눌림스페이서를 형성하여 터치불량과 눌림불량을 방지할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 갭스페이서와 눌림스페이서를 한번의 공정에 의해 동일한 높이로 형성하고 컬러필터층에 형성된 개구부에 의해 눌림스페이서를 기판으로부터 이격시킴으로써 제조공정을 단순화할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판 사이와의 간격이 서로 다른 제1눌림스페이서 및 제2눌림스페이서를 형성함으로써 외력이 인가되는 경우 터치불량과 눌림불량을 동시에 방지할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시소자는 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소 및 상기 각각의 화소에 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판; 컬러필터층, 상기 컬러필터층에 형성된 개구부 및 상기 컬러필터층 및 개구부 위에 형성된 오버코트층을 포함하는 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층; 제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성되어 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서; 제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성되고 상기 제1컬럼스페이서 보다 작은 높이로 형성되어 상기 제1기판과 설정거리 이격되어 외력이 인가됨에 따라 제1기판과 접촉하는 제2컬럼스페이서; 제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 형성되어 상기 제1기판과는 설정 거리 이격되며, 외력이 인가됨에 따라 제1기판과 접촉하는 제3컬럼스페이서로 구성된다.

상기 제1컬럼스페이서의 높이는 제2컬럼스페이서의 높이보다 크고, 제2컬럼스페이서의 높이는 제3컬럼스페이서의 높이와 동일하며, 제2컬럼스페이서와 제1기판의 이격거리는 제3컬럼스페이서와 제2기판의 이격거리 보다 작다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제2기판에 개구부가 형성된 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 제2기판 전체에 걸쳐 오버코트층을 형성하는 단계; 상기 오버코트층 위에 감광성 절연층을 적층하는 단계; 포토공정에 의해 상기 감광성 절연층을 패터닝하여 제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서를 형성하고 제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 제1기판과 이격된 제3컬럼스페이서를 형성하는 단계; 및 액정층을 사이에 두고 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성되며, 상기 제2컬럼스페이서와 제1기판의 이격거리가 제3컬럼스페이서와 제2기판의 이격거리 보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 액정패널 내에 갭스페이서와 눌림스페이서를 배치함으로써 터치불량 및 눌림불량을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 갭스페이서와 눌림스페이서를 저가의 마스크를 이용하여 한번의 공정에 의해 형성하므로, 공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에서는 눌림스페이서를 기판과 다른 간격을 갖는 복수개로 형성하여 외부의 외력에 의해 기판을 지지하는 스페이서의 갯수를 다르게 함으로써 외력의 인가시 터치불량 및 눌림불량을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 1은 액정패널을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정패널의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 액정패널의 평면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5a～도 5c는 컬럼스페이서의 배치를 나타내는 화소배열.
도 6a～도 6d는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 8a～도 8d는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

액정표시소자에 터치불량이 발생하는 이유는 컬럼스페이서와 기판의 접촉에 기인한다. 즉, 컬럼스페이서가 기판과 접촉하므로 컬럼스페이서와 기판 사이에는 마찰력이 발생하며, 이 마찰력에 의해 기판이 터치되었을 때 액정이 원상채로 되돌아오지 못하게 되어 해당 부위에 얼룩이 발생하는 것이다. 이러한 터치불량을 방지하는 가장 좋은 방법은 기판과 접촉하는 컬럼스페이서를 최소화하는 것이다.

한편, 눌림불량은 기판에 압력이 인가되었을 때 컬러필터기판 및 박막트랜지스터기판에 변형이 발생하여 발생하는 것으로, 이러한 눌림불량을 방지하는 가장 좋은 방법은 컬럼스페이서를 최대화하여 기판에 압력이 인가되었을 때 기판의 변형을 방지하는 것이다.

상기와 같이, 터치불량과 눌림불량은 서로 반대의 경우에 발생한다. 즉, 컬럼스페이서의 밀도가 증가하면 컬럼스페이서아 기판의 접촉면적이 증가하기 때문에 터치불량이 많이 발생하는 대신, 기판에 인가되는 압력에 대항하는 힘이 커지기 때문에 눌림불량은 감소하게 된다. 반대로, 컬럼스페이서의 밀도가 감소하면 컬럼스페이서와 기판의 접촉면적이 감소하여 터치불량은 감소하는 대신, 기판에 대한 압력에 의해 기판의 변형이 용이하게 되어 눌림불량은 증가하게 된다.

이와 같이, 터치불량과 눌림불량은 동시에 나빠지거나 개선되는 것이 아니라 한쪽이 개선되면 다른 쪽이 나빠지게 되는 서로 상반되는 관계를 갖는다. 따라서, 단순히 컬럼스페이서의 갯수, 즉 밀도를 조절하는 것으로는 두가지 특성을 만족시킬 수 없게 된다.

본 발명에서는 이러한 두가지 특성, 즉 터치불량과 눌림불량을 최소화하기 위해 새로운 방식의 컬럼스페이서를 제공하는데, 이러한 새로운 컬럼스페이서의 기본적인 개념이 도 2에 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터와 같은 구동소자 어레이가 형성된 제1기판(103)과 컬러필터가 형성된 제2기판(105)은 실런트(106)에 의해 합착되고 그 사이에는 액정층(107)이 형성된다. 상기 제2기판(105)에는 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)가 형성되어 있다. 이때, 상기 제1컬럼스페이서(108)는 제2컬럼스페이서(109) 보다 큰 높이로 형성되어 제1컬럼스페이서(108)는 제1기판(103)과 접촉하는 반면에, 제2컬럼스페이서(109)는 제1기판(103)과는 일정한 간격을 유지하고 있다.

상기 제1컬럼스페이서(108)는 제1기판(103)과 접촉하여 제2기판(105) 및 제1기판(103) 사이의 셀갭을 일정하게 유지한다. 이러한 의미에서 상기 제1컬럼스페이서(108)는 셀갭을 유지하는 갭스페이서라고 칭할 수 있을 것이다.

상기 제2컬럼스페이서(109)는 제1기판(103)과 일정 간격 떨어져 있기 때문에, 제1기판(103)과는 접촉하지 않는다. 그러나, 기판(103,105)에 압력이 인가되었을 때 상기 제2컬럼스페이서(109)가 상기 제2기판(105) 및 제1기판(103)과 접촉하여 상기 제2기판(105) 및 제1기판(103)이 변형되는 것을 방지한다. 이러한 의미에서 상기 제2컬럼스페이서(109)는 눌림스페이서라고 칭할 수 있을 것이다.

한편, 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)는 제2기판(105)에 동일한 공정에 의해 동일한 물질로 형성된다. 즉, 수지와 같은 절연물질을 도포한 후, 포토공정에 의해 서로 다른 두께의 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)를 형성하는 것이다. 그러나, 이러한 공정에서는 서로 다른 두께의 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)를 형성하기 위해, 포토공정을 2회 실행하거나 고가의 하프톤마스크(half-tone mask)를 사용하여 1회의 포토공정을 실행해야만 한다. 다시 말해서, 서로 다른 두께의 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)를 형성하기 위해서는 복잡한 공정을 실행하거나 고가의 공정을 실행해야만 한다.

본 발명에서는 상기와 같은 복잡한 공정이나 고가의 공정없이 서로 두께의 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)를 형성함으로써 공정을 단순화하고 제조비용을 감축할 수 있게 된다.

이하에서는 이러한 본 발명의 실시예를 좀더 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 컬럼스페이서(108,109)가 실제 액정패널에 적용된 것을 나타내는 평면도이다. 이때, 도면에는 횡전계모드 액정표시소자를 한 예로서 도시하였지만, 본 발명이 횡전계모드에만 적용되는 것이 아니라 TN모드나 VA모드 액정표시소자에도 적용될 수 있을 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자는 복수의 게이트라인(130)과 데이터라인(135)에 의해 정의되는 복수의 화소를 포함하며, 각각의 화소내에는 박막트랜지스터(150)가 배치되어 있다.

상기 박막트랜지스터(150)는 상기 게이트라인(130)에 연결되어 주사신호가 인가되는 게이트전극(151)과, 상기 게이트전극(151) 위에 형성되어 주사신호가 게이트전극에 인가됨에 따라 활성화되어 채널층을 형성하는 반도체층(152)과, 상기 반도체층(152)위에 형성되어 데이터라인(135)을 통해 입력된 화상신호를 화소에 전달하는 소스전극(153) 및 드레인전극(154)으로 구성된다.

상기 화소내에는 공통전극(162) 및 화소전극(164)이 서로 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성한다. 이때, 상기 공통전극(162)은 화소내에 배치된 공통라인(137)과 연결되고 화소전극(164)은 화소전극라인(138)에 연결되어 신호가 인가되며, 상기 공통라인(137)과 화소전극라인(138)은 중첩되어 축적용량을 형성한다.

상기 게이트라인(130) 상에는 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 형성되어 있다. 도면에서는 상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 각각의 화소의 게이트라인(130)에 형성되어 있지만, 2개 또는 그 이상의 화소에 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)이 형성될 수도 있다.

상기 제1컬럼스페이서(108)는 캡스페이서로서 액정표시소자의 셀갭을 유지하며 제2컬럼스페이서(109)는 눌림스페이서이다.

이와 같은 갭스페이서와 눌림스페이서의 관점에서 보면, 상기 갭스페이서와 눌림스페이서는 각각의 화소에 교대로 형성되는 것이다. 물론, 이러한 갭스페이서와 눌림스페이서의 분포는 특정되는 것은 아니지만, 기판 전체에 걸쳐서 분포되어 액정표시소자의 셀갭을 유지함과 동시에 터치불량과 눌림불량을 효과적으로 개선할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도면에서는 상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 게이트라인(130) 상에 배치되지만, 데이터라인(135) 상에 배치될 수도 있고 게이트라인(130)과 데이터라인(135)의 교차영역에 배치될 수도 있을 것이다.

도 4는 도 3의 I-I'선 단면도로서, 상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)의 구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다. 이때, 상기 제1기판(103)은 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터기판이고 제2기판(105)은 컬러필터가 형성된 컬러필터기판이다. 상기 박막트랜지스터는 제1기판(103)에 형성된 게이트전극(151)과, 상기 게이트전극(151) 위에 형성된 게이트절연층(162)과, 상기 게이트절연층(162) 위에 형성된 반도체층(153)과, 상기 반도체층(153) 위에 형성된 소스전극(154) 및 드레인전극(155)으로 이루어진다. 상기와 같은 박막트랜지스터 위에는 보호층(164)이 형성된다.

제2기판(105)에는 블랙매트릭스(171)와 컬러필터층(173)이 형성된다. 상기 블랙매트릭스(171)는 게이트라인과 데이터라인 및 박막트랜지스터 형성영역 등과 같이 실제 화상이 구현되지 않는 영역으로 광이 누설되어 화질의 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로, CrO나 CrO₂ 등으로 이루어져 이 영역으로 광이 투과되는 것을 차단한다. 컬러필터층(173)은 R,G,B,컬러필터가 구비된 것으로, 광이 투과됨에 따라 해당 컬러를 구현하여 화상을 구현할 수 있게 된다. 이때, 상기 컬러필터층(173)은 동일 컬러필터가 띠형상으로 배열될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층(173)은 블랙매트릭스(171) 상부에 형성되는데, 이때 일부 영역이 제거되어 개구부(174)가 형성되며 이 개구부(174)를 통해 블랙매트릭스(171)가 외부로 노출된다. 실질적으로, 블랙매트릭스(171)는 화소영역을 제외한 영역에만 매트릭스(matrix)형상으로 형성되므로, 컬러필터층(173)은 화소영역에서는 제2기판(105)위에 직접 형성되고 비화소영역에서만 블랙매트릭스(171) 위에 형성된다.

상기 컬러필터층(173) 위에는 제2기판(105) 위에 형성되는 구조물을 전체적으로 평탄화시키는 오버코트층(175)이 형성된다. 이때, 상기 오버코트층(175)은 컬러필터층(173) 위에 동일한 두께로 형성되므로, 컬러필터층(173)이 형성되지 않은 개구부(174)의 오버코트층(175) 및 컬러필터층(173) 위에 형성된 오버코트층(175) 사이에는 단차가 발생하게 된다. 이때, 상기 단차의 높이(t)는 상기 컬러필터층(173)의 두께에 따라 결정된다.

또한, 상기 단차의 두께는 컬러필터층(173)에 형성되는 개구부(174)의 넓이에 따라 결정될 수 있다. 상기 오버코트층(175)은 무기절연물질로 이루어지는데, 개구부(174)의 넓이가 작은 경우, 예를 들면 개구부(174)가 하나의 화소에 대응하는 컬러필터가 제거되어 형성되는 경우, 개구부(174) 내부에 채워지는 오버코트층(175)이 컬러필터층(173) 및 개구부(174)의 형상을 따라 정확하게 형성되지 않고 개구부(174)의 내부에는 개구부(174) 모서리의 무기절연물질이 일정량 개구부(174) 내부에 흘러 들어가 개구부(174) 내부의 오버코트층(175)의 두께가 컬러필터층(173) 위의 오버코트층(175)의 두께 보다 크게 되므로, 실질적으로 상기 오버코트층(175)의 단차는 컬러필터층(173)의 두께 보다는 작게 된다.

그러나, 개구부(174)의 넓이가 증가하게 되면, 예를 들어 R,G,B 화소에 대응하는 컬러필터가 제거되는 경우, 개구부(174) 내부의 일부 영역에는 개구부(174) 모서리의 무기절연물질이 일정량 흘러 들어가지만, 대부분의 영역에는 무기절연물질이 흘러 들어가지 않게 되어, 개구부(174)의 대부분 영역의 오버코트층(175)의 두께가 컬러필터층(173) 위의 오버코트층(175)의 두께와 동일하게 되어, 실질적으로 상기 오버코트층(175)의 단차는 컬러필터층(173)의 두께와 동일하게 된다. 결국, 개구부(174)의 면적이 증가할수록 오버코트층(175)의 단차도 증가하게 되는 것이다. 그러나, 상기 오버코트층(175)의 단차는 컬러필터층(173)의 두께 보다 커질 수는 없다.

상기 오버코트층(175) 위에는 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 형성된다. 이때, 상기 제1컬럼스페이서(108)는 컬러필터층(173) 위의 오버커트층(175)에 형성되고 제2컬럼스페이서(109)는 개구부(174)의 오버커트층(175)에 형성된다.

상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)는 실질적으로 동일한 높이로 형성된다. 그러나, 상기 제1컬럼스페이서(108)가 컬러필터층(173) 상부의 오버코트층(175)에 형성되고 제2컬럼스페이서(109)가 개구부(174)의 오버코트층(175)에 형성되므로, 상기 오버코트층(175)의 단차의 두께에 의해 제2기판(105)의 표면으로부터 제1컬럼스페이서(108)의 단부 표면까지의 거리(H1)가 제2기판(105)의 표면으로부터 제2컬럼스페이서(109)의 단부 표면까지의 거리(H2) 보다 커지게 된다. 즉, 상기 제1컬럼스페이서(108)는 제1기판(103)의 보호층(164)과 접촉하는 반면에, 제2컬럼스페이서(109)는 제1기판(103)의 보호층(164)과 설정 거리(△h)만큼 이격된다.

다시 말해서, 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)는 동일한 높이로 형성되지만 오버코트층(175)의 단차에 의해 상기 제1컬럼스페이서(108)가 갭스페이서가 되고 제2컬럼스페이서(109)가 눌림스페이서가 되는 것이다. 엄밀하게 말해서, 상기 갭스페이서 및 눌림스페이서의 구분은 실질적으로 컬럼스페이서(108,109) 자체에 의해 결정되는 것이 아니라 오버코트층(175)에 형성되는 단차, 정확히는 컬러필터층(173)에 형성되는 개구부(174)에 의해 결정된다.

즉, 개구부(174)의 형성 위치에 따라 눌림스페이서의 형성위치가 결정되며, 개구부(174)의 갯수 및 밀도에 따라 눌림스페이서의 갯수 및 밀도가 결정된다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 눌림스페이서의 위치나 갯수 또는 밀도 등을 얘기할 때 이것은 개구부(174)의 위치나 갯수 또는 밀도 등을 의미한다.

도 5a-도 5c는 상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 복수의 화소로 이루어진 액정표시소자에서 배치되는 구조를 나타내는 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 동일한 컬러의 R,G,B컬러필터를 갖는 화소가 세로방향으로 각각 띠형상으로 배열되어 있고 가로방향으로는 R,G,B 컬러필터의 화소가 반복된다. 이때, G 컬러필터 및 B 컬러필터에는 개구부(174)가 형성되지 않고 R컬러필터 배열에 개구부(174)가 형성된다. 즉, 세로방향의 일렬의 R컬러필터 배열에는 모두 개구부(174)가 형성된다. 이때, 모든 B컬러필터의 열에 개구부(174)가 형성되는 것이 아니라 교대로 개구부(174)가 형성된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 첫번째 R컬러필터의 열에는 개구부(174)가 형성되지 않고 다음의 R컬러필터의 열에는 개구부(174)가 형성되며, 그 다음열에는 다시 개구부(174)가 형성되지 않는다. 이와 같이, 짝수번째 열(혹은 홀수번째 열)의 R컬러필터에 개구부(174)가 형성되면, 홀수번째 열(짝수번째 열)의 R컬러필터에 개구부(174)가 형성되지 않으며, 이러한 구조가 액정표시소자 전체에 걸쳐 반복된다.

제1컬럼스페이서(108)는 상기 R컬러필터 위에 형성되며(엄밀하게 말해서 R컬러필터 상부의 오버코트층에 형성된다), 제2컬럼스페이서(109)는 개구부(174)에 형성된다(엄밀하게 말해서, 개구부(174)에 형성되는 오버코트층에 형성된다).

이와 같이, 이 구조에서는 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 동일한 컬러를 갖는 화소에 형성되지만, 제1컬럼스페이서(108)는 컬리필터 위에 형성되는데 반해, 제2컬럼스페이서(109)는 동일한 컬러필터 사이에 형성된 개구부(174)에 형성된다.

도 5a에서는 상기 R컬러필터의 사이에 개구부가 형성되어 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 R컬러필터 상부 및 R컬러필터에 형성된 개부부(174)에 형성되지만, 이러한 구조는 G컬러필터 및 B컬러필터에도 적용될 수 있을 것이다. 즉, G컬러필터 또는 B컬러필터의 열에 교대로 개구부가 형성되고 컬러필터 상부에는 제1컬럼스페이서(108)가 형성되고 개구부(174)에는 제2컬럼스페이서(109)가 형성될 수 있는 것이다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 이 구조에서는 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 각각 다른 컬러의 화소에 형성된다. 즉, 제1컬럼스페이서(108)는 R컬러의 화소에 형성되며, 제2컬럼스페이서(109)는 G컬러 및 B컬러의 화소에 형성된다. 이때, 세로방향으로 배열된 일련의 R컬러필터에는 개구부(174)가 형성되지 않기 때문에 제1컬럼스페이서(108)는 R컬러필터 상부(엄밀하게 말해서, R컬러필터 상부의 오버코트층)에 형성되어 갭스페이서가 되며, 세로방향으로 배열된 일련의 G컬러필터들 사이 및 B컬러필터들 사이에는 개구부(174)가 형성되어 상기 제2컬럼스페이서(109)가 형성되어 눌림스페이서가 된다. 이때, 제2컬럼스페이서(109)는 세로방향으로 배열된 일련의 G컬러필터들 사이의 개구부 및 B컬러필터들 사이의 개구부에 지그재그 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제2컬럼스페이서(109)는 세로방향으로 배열된 일련의 G컬러필터들 사이의 개구부 또는 B컬러필터들 사이의 개구부에만 형성될 수도 있다.

또한, 상기 G컬러필터 또는 B컬러필터에 개구부가 형성되지 않아 이들 컬러필터층 위에 제1컬럼스페이서(108)에 형성될 수 있고 다른 컬러필터층에 형성된 개구부에 제2컬럼스페이서(109)가 형성될 수도 있을 것이다.

즉, 이러한 구조에서 특정 컬러필터층에 개구부가 형성되는 것이 아니라 서로 다른 컬러필터층에 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 형성될 수만 있다면, 상기 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)는 각각 어떠한 컬러필터층 위에 형성될 수도 있을 것이다.

도 5c에 도시된 구조에서는 두개의 띠형상의 컬러필터 배열에 개구부(174)를 형성하고 하나의 컬러필터배열에는 개구부를 형성하지 않고 오히려 이 컬러필터에서 인접하는 컬러필터 배열 사이에 형성된 개구부로 해당 컬러필터가 연장되며, 제2컬럼스페이서(109)는 상기 개구부(174)에 형성되고 제1컬럼스페이서(108)는 인접하는 컬러필터배열의 개구부로 연장된 컬러필터 상부에 형성된다. 도면에서는 개구부(174)가 R컬러필터 및 G컬러필터에 형성되고 B컬러필터가 인접하는 개구부에 연장되는 구조이지만, 다른 컬러필터에도 적용될 수 있을 것이다.

상기와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자에서는 화소가 특정한 구조로 배열되고 제1컬럼스페이서(108) 및 제2컬럼스페이서(109)가 다양한 형태로 화소에 배열되지만, 본 발명이 이러한 형태로만 배열되는 것이 아니다. 제1컬럼스페이서(108)가 컬러필터층 상부에 형성되어 액정패널의 셀갭을 유지하는 갭스페이서로 작용하고 제2컬럼스페이서(109)가 컬러필터층에 형성된 개구부에 형성되어 액정패널의 눌림을 방지하는 눌림스페이서로서 작용한다면, 어떠한 화소의 배열도 가능하고 컬럼스페이서(108,109)의 다양한 배열도 가능할 것이다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자를 제작하는 방법을 설명한다.

도 6a-도 6d는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면이다.

우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(105)상에 CrO나 CrOx 등을 적층한 후 패터닝하여 블랙매트릭스(171)를 형성한 후, 그 위에 컬러필터층(173)을 형성한다. 이때 상기 블랙매트릭스(171)는 화소 주위의 비화상표시영역에 형성되어 매트릭스형상으로 배열되며, 컬러필터층(173)을 R,G,B컬러필터로 이루어진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 R,G,B컬러필터는 동일 컬러가 띠형상으로 세로로 일렬로 배열되며, 가로방향으로 R,G,B가 반복된다. 이때, 상기 컬러필터층(173)의 일부가 제거되어 개구부(174)가 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 개구부(174)는 R,G,B컬러필터중 하나의 컬러필터가 제거되어 형성될 수도 있고 2개 이상이 제거되어 형성될 수도 있다.

이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, SiO2나 SiNx 등과 같은 절연물질을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 상기 컬러필터층(173)이 형성된 제2기판(105)에 적층하여 오버코트층(175)을 형성한 후, 그 위에 감광성 수지와 같은 감광성물질을 도포하여 절연층(108a)을 형성한다.

그 후, 상기 절연층(108a)에 투과부와 차단부를 포함하는 마스크(195)를위치시킨 후 자외선과 같은 광을 조사한다. 이때, 상기 투과부는 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)이 형성될 영역에 대응하여, 해당 영역의 절연층(108a)에 광이 조사된다.

이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 광이 조사된 절연층(108a)을 현상액에 의해 현상하여 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)을 형성한다. 이때, 상기 제1컬럼스페이서(108)는 컬러필터층(173) 상부의 오버코트층(175)에 형성되고 제2컬럼스페이서(109)는 개구부(174)의 오버코트층(175) 위에 형성된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 오버코트층(175)에는 배향막이 형성될 수 있다.

한편, 도면에서는 상기 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)가 하나의 화소에 배치되어 있는 구조로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 도 3의 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)는 게이트라인 또는 데이터라인을 따라 하나의 화소 마다 한개 또는 복수의 화소마다 한개씩 형성되며, 제1컬럼스페이서(108)와 제2컬럼스페이서(109)의 배치도 서로 다양한 방법으로 배치될 수 있을 것이다. 즉, 도 5a-도 5c에 도시된 바와 같은 다양한 배열로 배치될 수 있을 것이다.

그 후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 유리와 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(103)에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층한 후 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 게이트전극(151)을 형성한 후, 상기 게이트전극(151)이 형성된 제1기판(103) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(162)을 형성한다. 상기 게이트전극(151)의 형성시 제1기판(103) 위에 게이트라인(130)도 형성한다.

그 후, 제1기판(103) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(152) 및 오믹컨택층(ohmic contact layer)(도면표시하지 않음)을 형성한 후, 제1기판(103) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(152) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(153) 및 드레인전극(154)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(153) 및 드레인전극(154)이 형성된 제1기판(103) 전체에 걸쳐 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질을 적층하여 보호층(164)을 형성한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 소스전극(153) 및 드레인전극(154)의 형성시 데이터라인이 형성되며, 게이트전극(151) 및 소스전극(153)의 형성시 각각 공통전극 및 화소전극이 형성될 수 있다. 또한, 상기 공통전극 및 화소전극의 보호층(164) 위에 형성될 수도 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(164) 위에는 배향막이 형성될 수 있다.

이후, 상기 제1기판(103)과 제2기판(105)을 합착하고 그 사이에 액정층(107)을 형성함으로써 액정표시소자를 완성한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 갭스페이서와 컬럼스페이서를 형성하여 터치불량과 눌림불량을 방지한다. 특히, 본 실시예에서는 갭스페이서와 컬럼스페이서를 동일한 높이로 형성하되, 컬럼스페이서가 형성되는 영역에 단차를 두어 갭스페이서는 제1기판과 접촉하도록 하고 제2기판은 제1기판으로부터 일정 거리 이격되도록 하여 각각 갭스페이서와 컬럼스페이서의 역할을 하도록 한다. 따라서, 서로 다른 높이를 갖는 갭스페이서와 컬럼스페이서를 형성하기 위해, 2회의 포토공정을 실행하거나 고가의 하프톤마스크를 사용할 필요없이, 저가의 일반적인 마스크를 사용한 1회의 공정에 의해 동일한 높이를 갖는, 그러나 제1기판과는 서로 다른 갭을 갖는 갭스페이서와 컬럼스페이서를 형성할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도로서, 이 단면도는 도 3의 I-I'선 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 제1기판(203)에 게이트전극(251)이 배치되고 상기 게이트전극(251) 위에는 게이트절연층(262)이 형성된다. 상기 게이트절연층(262) 위에는 반도체층(253)이 형성되며, 상기 반도체층(253) 위에 형성된 소스전극(254) 및 드레인전극(255)으로 형성되어 박막트랜지스터가 형성된다. 상기 박막트랜지스터 위에는 보호층(264)이 형성된다.

제2기판(205)에는 블랙매트릭스(271)와 컬러필터층(273)이 형성된다. 상기 블랙매트릭스(271)는 게이트라인과 데이터라인 및 박막트랜지스터 형성영역 등과 같이 실제 화상이 구현되지 않는 영역으로 광이 누설되어 화질의 저하되는 것을 방지하며, 컬러필터층(273)은 R,G,B,컬러필터로 이루어져 화상을 구현한다. 상기 제1기판(203)과 제2기판(205) 사이에는 액정층(207)이 형성된다.

이때, 상기 컬러필터층(273)은 블랙매트릭스(271) 상부에 형성되며, 일부 영역이 제거된 개구부(274)가 형성되어 블랙매트릭스(271)가 외부로 노출된다. 상기 블랙매트릭스(271)는 화소영역을 제외한 영역에만 형성되므로, 컬러필터층(273)은 화소영역에서는 제2기판(205)위에 직접 형성되고 비화소영역에서만 블랙매트릭스(271) 위에 형성된다.

상기 컬러필터층(273) 위에는 제2기판(205) 위에 형성되는 구조물을 전체적으로 평탄화하는 오버코트층(275)이 형성된다. 이때, 상기 오버코트층(275)은 컬러필터층(273) 위에 동일한 두께로 형성되므로, 컬러필터층(273)이 형성되지 않은 개구부(274)의 오버코트층(275) 및 컬러필터층(273) 위에 형성된 오버코트층(275) 사이에는 단차가 발생하게 된다. 이때, 상기 단차의 높이(t)는 상기 컬러필터층(273)의 두께 및 개구부(274)의 넓이에 따라 결정된다.

상기 오버코트층(275) 위에는 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)가 형성된다. 이때, 상기 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)의 제2기판(205)의 표면으로부터의 거리가 각각 다르게 형성되어 상기 제1컬럼스페이서(208)은 제1기판(203)과 접촉하여(엄밀하게 말하면 제1기판(203)의 구조물 표면) 갭스페이서의 역할을 하고, 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)은 제1기판(203)으로부터 서로 다른 거리로 이격되어 눌림스페이서의 역할을 한다. 즉, 이 실시예에서는 한 종류의 갭스페이서가 복수개 형성되고, 두 종류의 눌림스페이서가 형성되는 것이다.

상기 제1컬럼스페이서(208) 및 제2컬럼스페이서(209a)는 컬러필터층(273) 위의 오버커트층(275)에 형성되고 제3컬럼스페이서(209b)는 개구부(274)의 오버커트층(275)에 형성된다.

상기 제1컬럼스페이서(209a)의 높이(h1)이 제2컬럼스페이서(209a)의 높이(h2)에 비해 더 크게 형성되고(h1>h2), 제2컬럼스페이서(209a)의 높이(h2) 및 제3컬럼스페이서(209b)의 높이(h3)는 동일하게 형성된다(h2=h3).

이때, 제1컬럼스페이서(208) 및 제2컬럼스페이서(209a)가 컬러필터층(273)의 상부에 형성되고 제3컬럼스페이서(209b)는 개구부(209a)에 형성되므로, 제2기판(205)의 표면으로부터 제1컬럼스페이서(208)의 단부 표면까지의 거리(H1)가 제2기판(205)의 표면으로부터 제2컬럼스페이서(209a)의 단부 표면까지의 거리(H2) 보다 크고(H1>H2), 제2기판(205)의 표면으로부터 제2컬럼스페이서(209a)의 단부 표면까지의 거리(H2)가 제2기판(205)의 표면으로부터 제3컬럼스페이서(209b)의 단부 표면까지의 거리(H3) 보다 크게 된다(H2>H3). 다시 말해서, 제2기판(205)의 표면으로부터 제1컬럼스페이서(208)의 단부 표면까지의 거리(H1)가 제일 크고 제2기판(205)의 표면으로부터 제2컬럼스페이서(209a)의 단부 표면까지의 거리(H2)가 그 다음으로 크며, 제2기판(205)의 표면으로부터 제3컬럼스페이서(209b)의 단부 표면까지의 거리(H3)가 가장 작게 되는 것입니다(즉, H1>H2>H3>).

상기 제1컬럼스페이서(208)는 제1기판(203)에 형성되는 구조물의 표면(,즉, 보호층(264))과 접촉하여 제1기판(203) 및 제2기판(205)의 셀갭을 일정하게 유지하는 갭스페이서이며, 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)는 제1기판(203)에 형성되는 구조물의 표면과 일정 거리 이격되어 외부로부터 액정패널을 눌렀을 때 구조물과 접촉하여 눌림불량을 방지하는 눌림스페이서이다.

이때, 상기 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)와 제1기판(203)에 형성되는 구조물의 표면과의 간격은 각각 △h1 및 △h2이며, 이때 제2컬럼스페이서(209a)에 의한 간격(△h1)이 제3컬럼스페이서(209b)에 의한 간격(△h2) 보다 작은데(△h2>△h1), 이와 같이 제2컬럼스페이서(209a)에 의한 간격(△h1)이 제3컬럼스페이서(209b)에 의한 간격(△h2)을 다르게 하는 이유는 다음과 같다.

눌림스페이서는 기판에 압력이 인가되었을 때 컬러필터기판 및 박막트랜지스터기판에 변형이 발생하는 눌림불량을 방지하기 위한 것으로, 기판에 압력이 인가되지 않는 경우에는 기판과 접촉하지 않게 되어 터치불량이 발생하지도 않게 하는 것입니다.

이 실시예와 같이 눌림스페이서를 제1기판과 동일한 간격으로 형성하는 경우, 압력이 인가되는 경우 모든 눌림스페이서(209a,209b)가 제1기판의 구조물과 접촉하게 되어 터치불량이 발생하게 된다. 이러한 눌림스페이서에 의한 터치불량을 방지하기 위한 가장 좋은 방법은 눌림스페이서의 갯수 또는 밀도를 최소화하는 것이다. 그러나, 이 경우 기판에 인가되는 외력에 대한 지지력이 약하게 되어 기판에 변형이 발생하게 된다.

이 실시예에서는 눌림스페이서를 기판과 서로 다른 간격을 갖는 2개의 스페이서(209a,209b)로 형성함으로써 외력의 크기에 따라 기판과 접촉하는 눌림스페이서의 갯수를 다르게 하여 터치불량 및 눌림불량을 방지할 수 있게 된다. 즉, 작은 외력이 제1기판(203) 및 제2기판(205)에 인가되면, 제1기판(203) 및 제2기판(205) 사이의 간격이 감소하여 제2컬럼스페이서(209a)은 그 단부가 제1기판(203)의 보호층(264)와 접촉하지만, 제3컬럼스페이서(209b)는 보호층(264)과의 간격(△h2)이 제2컬럼스페이서(209a)의 보호층(264)과의 간격(△h1) 보다 크기 때문에, 제3컬럼스페이서(209b)의 단부는 보호층(264)과 접촉하지 않게 되어, 해당 외력에 의한 기판의 변형을 방지함과 아울러 컬럼스페이서에 의한 터치면적을 최소화하여 터치불량이 발생하는 것을 방지한다.

상기 제1기판(203) 및 제2기판(205)에 더 큰 외력이 인가되면, 제1기판(203)과 제2기판(205) 사이의 간격이 더 감소하여 제2컬럼스페이서(209a) 뿐만 아니라 제3컬럼스페이서(209b)도 보호층(264)과 접촉하게 되어, 더 강한 외력에 의한 기판의 변형을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 이 실시예에서는 작은 외력이 인가될 때에는 일부의 눌림스페이서만이 제1기판의 구조물과 접촉하도록 하여 터치불량을 최소화하고 강한 외력이 인가될 때에는 모든 눌림스페이서가 제1기판의 구조물과 접촉하도록 하여 강한 외력에 의한 변형을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 이 실시예에서는 하나의 갭스페이서(물론, 기판 전체적으로 보았을 때는 한 종류의 갭스페이서가 복수개 형성된다)와 2개의 눌림스페이서(기판 전체적으로 서로 다른 갭을 갖는 2종류의 갭스페이서가 각각 복수개 형성된다)가 형성되만, 상기 눌림스페이서는 서로 다른 갭(제1기판으로부터의 갭)을 갖는 3개 이상으로 형성될 수도 있다. 즉, 액정패널에 인가되는 외력에 따라 기판과 접촉하는 눌림스페이서의 종류를 다양하게 함으로써 외력의 인가시 터치불량을 더욱 최소화할 수 있게 된다.

이와 같이, 눌림스페이서를 3개 이상 형성하는 경우, 복수개를 컬러필터층 상부의 오버코트층 위에 서로 다른 높이로 형성하고 1개를 컬러필터층 상부에 형성되는 눌림스페이서 중 하나의 눌림스페이서와 동일한 높이로 개구부에 형성할 수도 있다.

또한, 하나의 눌림스페이서를 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성하며, 오버코트층이 서로 다른 단차를 갖도록 복수의 개구부를 형성하고 이 개구부 각각에 눌림스페이서를 형성할 수도 있다. 이때, 상기 개구부에 형성되는 오버코트층의 단차는 개구부의 넓이를 다르게 함으로써 다르게 형성할 수 있으며, 컬러필터층 상부 및 복수의 개구부에 형성되는 눌림스페이서는 모두 동일한 높이로 형성하여도 제1기판과는 서로 다른 간격을 가질 수 있게 된다.

한편, 도면에서는 상기 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a), 및 제3컬럼스페이서(209a)가 하나의 화소에 배치되어 있는 구조로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 도 3의 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a), 및 제3컬럼스페이서(209a)는 게이트라인 또는 데이터라인을 따라 하나의 화소 마다 한개 또는 복수의 화소마다 한개씩 형성되며, 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a), 및 제3컬럼스페이서(209a)의 배치도 서로 다양한 방법으로 배치될 수 있을 것이다.

도 8a-도 8d는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.

우선, 도 8a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(205)상에 CrO나 CrOx 등을 적층한 후 패터닝하여 블랙매트릭스(271)를 형성한 후, 그 위에 컬러필터층(273)을 형성한다. 이때 상기 블랙매트릭스(171)는 화소 주위의 비화상표시영역에 형성되어 매트릭스형상으로 배열되며, 컬러필터층(273)을 R,G,B컬러필터로 이루어진다. 이때, 상기 컬러필터층(273)의 일부가 제거되어 개구부(274)가 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 개구부(274)는 R,G,B컬러필터중 하나의 컬러필터가 제거되어 형성될 수도 있고 2개 이상이 제거되어 형성될 수도 있다.

이후, 도 8b에 도시된 바와 같이, SiO2나 SiNx 등과 같은 절연물질을 CVD법에 의해 적층하여 오버코트층(275)을 형성한 후, 그 위에 감광성 수지와 같은 감광성물질을 도포하여 절연층(208a)을 형성한다.

그 후, 상기 절연층(208a)에 차단부(295a), 투과부(295b) 및 반투과(295c)를 포함하는 하프톤마스크(295)를 위치시킨 후 자외선과 같은 광을 조사한다. 이때, 상기 투과부(295b)는 제1컬럼스페이서(208)가 형성될 영역에 대응하고 반투과부(295c)는 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209c)이 형성될 영역에 대응하여, 해당 영역의 절연층(208a)에 광이 조사된다.

이어서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 광이 조사된 절연층(208a)을 현상액에 의해 현상하며, 광이 조사되지 않은 영역의 절연층(208a)은 제거되고 투과부(295b)를 통해 광이 조사된 영역의 절연층(208a)은 제거되지 않으며, 일부의 광만이 투과되어 조사된 영역의 절연층(208a)는 일부만이 제거되어 제1컬럼스페이서(208), 제2컬럼스페이서(209a) 및 제3컬럼스페이서(209b)가 형성된다. 이때, 상기 제1컬럼스페이서(208)와 제2컬럼스페이서(209a)는 컬러필터층(273) 상부의 오버코트층(275)에 형성되지만, 제1컬럼스페이서(208)가 제2컬럼스페이서(209a) 보다 더 큰 높이로 형성된다. 상기 제3컬럼스페이서(209b)는 개구부(274)의 오버코트층(275) 위에 상기 제2컬럼스페이서(209a)와 동일한 높이로 형성되지만, 제3컬럼스페이서(209b)는 개구부(274)는 개구부(274)에 형성되고 제2컬럼스페이서(209a)는 컬러필터층(273) 위에 형성되므로, 제3컬럼스페이서(209b)와 보호층(264) 사이의 간격이 제2컬럼스페이서(209a)와 보호층(264) 사이의 간격보다 크게 된다.

그 후, 도 8d에 도시된 바와 같이, 유리와 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(203)에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 사진식각방법에 의해 식각하여 게이트전극(251)을 형성한 후, 상기 게이트전극(151)이 형성된 제1기판(203) 전체에 걸쳐 CVD법에 의해 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(262)을 형성한다. 상기 게이트전극(251)의 형성시 제1기판(103) 위에 게이트라인(230)도 형성한다.

그 후, 제1기판(203) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(252) 및 오믹컨택층(도면표시하지 않음)을 형성한 후, 제1기판(203) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(252) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(253) 및 드레인전극(254)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(253) 및 드레인전극(254)이 형성된 제1기판(203) 전체에 걸쳐 BCB나 포토아크릴과 같은 유기절연물질을 적층하여 보호층(264)을 형성한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 소스전극(253) 및 드레인전극(254) 형성시 데이터라인이 형성되며, 게이트전극(251) 및 소스전극(253)의 형성시 각각 공통전극 및 화소전극이 형성될 수 있다. 또한, 상기 공통전극 및 화소전극의 보호층(264) 위에 형성될 수도 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(264) 위에는 배향막이 형성될 수 있다.

이후, 상기 제1기판(203)과 제2기판(205)을 합착하고 그 사이에 액정층(207)을 형성함으로써 액정표시소자를 완성한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

103,105: 기판 108: 갭스페이서
109: 눌림스페이서 130: 게이트라인
135: 데이터라인 171: 블랙매트릭스
173: 컬러필터층 174: 개구부
175: 오버코트층

Claims

게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소 및 상기 각각의 화소에 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판;
컬러필터층, 상기 컬러필터층에 형성된 개구부 및 상기 컬러필터층 및 개구부 위에 형성된 오버코트층을 포함하는 제2기판;
상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층;
제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성되어 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서;
제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 형성되어 상기 제1기판과는 설정 거리 이격되되며, 외력이 인가됨에 따라 제1기판과 접촉하는 제2컬럼스페이서로 구성된 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
제1기판에 형성된 게이트전극;
상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층;
상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층;
상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극; 및
상기 제1기판에 형성된 보호층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서는 게이트라인 위에 배치되는 것을 특징으로 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서는 데이터라인 위에 배치되는 것을 특징으로 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서는 유기물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제1컬럼스페이서와 제2컬럼스페이서는 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제2컬럼스페이서와 제1기판의 간격은 컬러필터층의 개구부에 의한 오버코트층의 단차의 크기에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 액정표시소자는 횡전계모드, TN(Twisted Nematic)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
제2기판에 개구부가 형성된 컬러필터층을 형성하는 단계;
상기 제2기판 전체에 걸쳐 오버코트층을 형성하는 단계;
상기 오버코트층 위에 감광성 절연층을 적층하는 단계;
포토공정에 의해 상기 감광성 절연층을 패터닝하여 제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서를 형성하고 제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 제1기판과 이격된 제2컬럼스페이서를 형성하는 단계; 및
액정층을 사이에 두고 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성된 액정표시소자 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 제1기판에 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인을 형성하는 단계; 및
상기 제1기판의 각각의 화소에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극 위에 게이트절연층을 형성하고 상기 게이트절연층 위에 반도체층을 형성하며 상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성한 후 상기 제1기판에 보호층을 형성하여 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
제10항에 있어서, 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서는 게이트라인 및 데이터라인 중 적어도 하나의 라인 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소 및 상기 각각의 화소에 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판;
컬러필터층, 상기 컬러필터층에 형성된 개구부 및 상기 컬러필터층 및 개구부 위에 형성된 오버코트층을 포함하는 제2기판;
상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 액정층;
제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성되어 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서;
제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성되고 상기 제1컬럼스페이서 보다 작은 높이로 형성되어 상기 제1기판과 설정거리 이격되어 외력이 인가됨에 따라 제1기판과 접촉하는 제2컬럼스페이서;
제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 형성되어 상기 제1기판과는 설정 거리 이격되며, 외력이 인가됨에 따라 제1기판과 접촉하는 제3컬럼스페이서로 구성된 액정표시소자.
제12항에 있어서, 상기 제1컬럼스페이서의 높이는 제2컬럼스페이서의 높이보다 크고, 제2컬럼스페이서의 높이는 제3컬럼스페이서의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제13항에 있어서, 제2컬럼스페이서와 제1기판의 이격거리가 제3컬럼스페이서와 제2기판의 이격거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제12항에 있어서, 상기 제3컬럼스페이서와 제1기판의 간격은 컬러필터층의 개구부에 의한 오버코트층의 단차의 크기에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
제2기판에 개구부가 형성된 컬러필터층을 형성하는 단계;
상기 제2기판 전체에 걸쳐 오버코트층을 형성하는 단계;
상기 오버코트층 위에 감광성 절연층을 적층하는 단계;
포토공정에 의해 상기 감광성 절연층을 패터닝하여 제2기판의 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 제1기판과 접촉하는 제1컬럼스페이서 및 제2컬럼스페이서를 형성하고 제2기판의 상기 개구부의 오버코트층에 제1기판과 이격된 제3컬럼스페이서를 형성하는 단계; 및
액정층을 사이에 두고 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성되며,
상기 제2컬럼스페이서와 제1기판의 이격거리가 제3컬럼스페이서와 제2기판의 이격거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 제1기판에 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인을 형성하는 단계; 및
상기 제1기판의 각각의 화소에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극 위에 게이트절연층을 형성하고 상기 게이트절연층 위에 반도체층을 형성하며 상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성한 후 상기 제1기판에 보호층을 형성하여 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
제16항에 있어서, 제1컬럼스페이서, 제2컬럼스페이서 및 제3컬럼스페이서를 형성하는 단계는,
감광성 절연층 위에 차단부, 투과부 및 반투과를 포함하는 하프톤마스크를 위치시킨 상태에서 광을 조사하는 단계; 및
광이 조사된 감광성 절연층을 현상하여 차단부에 대응하는 영역의 절연층을 제거하고 반투과부에 대응하는 영역의 절연층은 일부만을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
박막트랜지스터 기판 및 컬러필터기판;
상기 컬러필터기판에 형성되어 박막트랜지스터 기판과 접촉하는 제1스페이서;
상기 컬러필터기판에 형성되어 상기 박막트랜지스터 기판과 일정 거리 이격되어 외력이 인가됨에 따라 상기 박막트랜지스터 기판과 접촉하는 복수의 제2스페이서로 구성되며,
복수의 제2스페이서 각각과 박막트랜지스터 기판 사이의 이격 거리는 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제19항에 있어서, 상기 박막트랜지스터 기판은,
제1기판;
상기 제1기판에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인; 및
각각의 화소에 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제19항에 있어서, 상기 컬러필터기판은,
제2기판;
상기 제2기판에 형성된 컬러필터층;
상기 컬러필터층에 형성된 개구부; 및
상기 컬러필터층 및 개구부 위에 형성되어 상기 컬러필터층 상부와 개구부 사이에 단차가 형성된 오버코트층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제21항에 있어서, 제1스페이서는 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성된 갭스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제21항에 있어서, 제2스페이서는 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성된 복수의 눌림스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성된 눌림스페이서의 높이는 컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성된 갭스페이서의 높이 보다 작고, 복수의 눌림스페이서는 서로 다른 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제21항에 있어서, 상기 제2스페이서는,
컬러필터층 상부의 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 제1눌림스페이서; 및
개구부의 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 제2눌림스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제25항에 있어서, 상기 제1눌림스페이서가 복수개 형성되는 경우 복수의 제1눌림스페이서는 서로 다른 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제25항에 있어서, 상기 제2눌림스페이서가 복수개 형성되는 경우 복수의 제2눌림스페이서는 동일한 높이로 형성되고 복수의 제2눌림스페이서가 형성되는 오버코트층의 단차가 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제27항에 있어서, 상기 오버코트층의 단차의 높이는 개구부의 넓이에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제25항에 있어서, 상기 제2눌림스페이서의 높이는 적어도 하나의 제1눌림스페이서의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.