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JP2003207788A - 液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法 - Google Patents

液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法

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JP2003207788A
JP2003207788A JP2002371050A JP2002371050A JP2003207788A JP 2003207788 A JP2003207788 A JP 2003207788A JP 2002371050 A JP2002371050 A JP 2002371050A JP 2002371050 A JP2002371050 A JP 2002371050A JP 2003207788 A JP2003207788 A JP 2003207788A
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香 律 金
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昇 煕 李
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はハーフトーンマスクを利用してセル
ギャップが均一であるようにできる液晶表示装置の柱状
スペーサー形成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は基板にアクティブ領域とダミー
領域を定義した後、前記アクティブ領域外側の領域にブ
ラックマトリックスを形成する段階と、前記アクティブ
領域に選択的にＲＧＢレジンを形成すると同時にダミー
領域に選択的にＲＧＢレジンを形成する段階と、前記結
果物の上部に保護膜を形成する段階と、前記保護膜上に
感光性レジンを形成し、前記感光性レジン上にハーフト
ーンマスクパターンを形成する段階と、前記ハーフトー
ンマスクパターンを利用して前記感光性レジンを選択的
に蝕刻して異なる高さを有する柱状スペーサーを形成す
る段階を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の柱状
スペーサー形成方法に関するものであり、特にハーフト
ーンマスク（Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ Ｍａｓｋ）を利用し
て、セルギャップを均一にできる液晶表示装置の柱状ス
ペーサー形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は透明電極が形成された２
枚の基板の間に多数の液晶分子で構成された液晶層を介
在させ、前記透明電極間で生じる電界により液晶分子の
配列を変化させて光の透過量を制御することにより所定
の画像を表示する装置である。
【０００３】このような液晶表示装置において、応答速
度、対照比（コントラスト）、視野角、輝度均一性など
の特性は液晶層の厚さ、すなわちセルギャップ（ｃｅｌ
ｌｇａｐ）と密接に関連するために、液晶表示装置の画
面品質を向上させるためには均一なセルギャップを維持
することが非常に重要である。特に液晶表示装置の大面
積化及び高品質化が強く求められる最近の情勢では、セ
ルギャップを一定に維持することが更に重要視されてき
ている。
【０００４】従って、現在大部分の液晶表示装置は、そ
の製造過程、例えば基板の合着工程で、いずれか一方の
基板上にセルギャップ維持用のスペーサーを分散配置す
る。ここで、前記スペーサーを分散配置する方式は、ス
ペーサーを帯電させ、同一極性同士のスペーサー間の反
撥力を利用して均一分散させるドライ（ｄｒｙ）方式
と、ＩＰＡ等の溶媒に均一に混ぜて分散する湿式（ｗｅ
ｔ）方式がある。
【０００５】一般的に、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）では分布の均一度が優れて
いるドライ方式が採用されている。
【０００６】しかし、現在のＬＣＤの大型化、高画質化
の観点からは、球形スペーサーを分散配置してセルギャ
ップを維持する方式は多くの工程的な問題点を有してい
る。
【０００７】即ち、現在のスペーサー分散配置方式にお
いては、スペーサーの均一な分散配置が難しく、スペー
サーのかたまり現象が発生して均一なセルギャップの維
持ができず、このようなスペーサーの周辺では光漏れ現
象が発生して、画質低下が起こる。
【０００８】これらの問題点に対して、セルギャップを
維持する他の方法として、カラーフィルター基板やＴＦ
Ｔ基板上に支柱型スペーサー（柱状スペーサー）を形成
する方法が提案された。この方法は、例えば特開２００
１−９２１２８号公報、特開２００２−１７４８１７号
公報に開示されている。
【０００９】図１は一般的なカラーフィルターを示した
概略図であり、図２は図１のＡ領域の拡大図である。そ
して、図３は図２のＢ領域の拡大図である。
【００１０】図１、図２、及び、図３に示したようにカ
ラーフィルター基板１にアクティブ領域１０とダミー領
域２０を定義した後、前記アクティブ領域１０の外側領
域に光遮断の目的でブラックマトリックス１１を形成
し、前記アクティブ領域１０に選択的にカラーピクセル
（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を形成すると同時に、前記
カラーピクセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの安定的なパタ
ーニングとセル工程でラビング等のプロセスマージン確
保のために、ダミーカラーピクセル（１２ａ’，１２
ｂ’，１２ｃ’）を形成する。そして、前記カラーフィ
ルター基板１内に一定の密度で均一に柱状スペーサー１
３ａを形成する。この時、前記ブラックマトリックス１
１の幅は２〜５ｍｍであり、前記ダミーカラーピクセル
１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’は０．５〜３ピクセルの
間隔で形成される。
【００１１】一方、前記柱状スペーサー１３ａを適用し
たカラーフィルター基板１で支柱密度を一定に形成する
ためにアクティブ領域１０だけでなくブラックマトリッ
クス１１上のカラーピクセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ上
にも柱状スペーサー１３が配置される。その結果、図４
に図示したようにアクティブ領域とブラックマトリック
ス領域で柱状スペーサー１３ａの高さに差が生ずる。
【００１２】ここで、ｈ１はレッドピクセル１２ｃ上に
保護膜１４の形成する際に、ブラックマトリックス１１
の幅が異なることに起因して発生する段差で、樹脂ブラ
ックマトリックス１１を適用した場合は概略０．２〜
０．５μｍであり、ｈ２は異なる幅にパターニングされ
た下地に起因して、柱状スペーサー１３ａのパターニン
グ時に発生する段差で、０．１〜０．４μｍ程度であ
る。ｈ３は工程が完了した時の２つの領域間の全体段差
で、最大１μｍまでの段差が発生する可能性がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】即ち、前記のような従
来の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法においては
次のような課題がある。
【００１４】アクティブ領域とその外側のブラックマト
リックス上に形成された柱状スペーサーの高さの差によ
って、カラーフィルター基板とアレイ基板を合着した時
に、図５のようにアクティブ領域とブラックマトリスと
の間にセルギャップの差が生ずる。この時、ｄ１はアク
ティブ領域内のセルギャップであり、ｄ２はブラックマ
トリックス上のＲＧＢダミーパターン部のセルギャップ
である。このセルギャップの差により、液晶表示装置の
輝度が不均一となる。
【００１５】本発明は前記のような課題を解決するため
になしたものであり、カラーフィルター基板全体に均一
なセルギャップが形成され、均一な輝度特性を有する液
晶表示装置を製造できる、ハーフトーンマスクを使用し
た柱状スペーサー形成方法を提供することにその目的が
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法
は、基板にアクティブ領域とダミー領域とを定義した
後、前記アクティブ領域外側の領域にブラックマトリッ
クスを形成する段階と、前記アクティブ領域に選択的に
ＲＧＢレジンを形成すると同時に、ダミー領域に選択的
にＲＧＢレジンを形成する段階と、前記結果物の上部に
保護膜を形成する段階と、前記保護膜上に感光性レジン
を形成し、前記感光性レジン上にハーフトーンマスクパ
ターンを形成する段階と、前記ハーフトーンマスクパタ
ーンを利用して前記感光性レジンを選択的に蝕刻して、
アクティブ領域とブラックマトリックス領域で異なる
（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ）高さを有する柱状スペーサーを
形成する段階を含むことを特徴とする。
【００１７】また、前記ダミー領域のハーフトーンマス
クパターンの形状は四角ドット型、円ドット型、横長
型、縦長型であるものが望ましい。
【００１８】また、前記感光性レジンは高分子物質であ
ることが望ましい。
【００１９】また、前記高分子物質でアクリル系、エポ
キシ系、配向剤、フォトレジストのうちひとつを使用す
ることが望ましい。
【００２０】また、前記柱状スペーサーが配置される領
域に於ける配置密度は１ＰＳ／３ピクセルであることが
望ましい。
【００２１】また、前記柱状スペーサー形状が１５×２
０μｍ程度の長方形であるものが望ましい。
【００２２】以上のような本発明の特徴及び長所は、次
に説明する本発明の好適な実施例から明確になるであろ
う。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法を、より
詳細に説明する。図６は本発明のカラーフィルターを示
した概略図であり、図７は図６のＡ領域の拡大図であ
る。そして、図８は図７のＢ領域の拡大図である。
【００２４】図６に図示したようにカラーフィルター基
板（図示せず）にアクティブ領域１０１とダミー領域２
００とを定義した後、全面に金属層を蒸着し、フォトリ
ソグラフィ工程を利用して前記金属層を選択的に蝕刻除
去して一定間隔に並んだ複数個のブラックマトリックス
１１１を形成する。図６で１１０はカラーフィルターの
端である。
【００２５】次に、前記結果物の上部にカラーレジンを
全面塗布した後、選択的に蝕刻除去して、前記ブラック
マトリックス１１１の領域にも広がる所定の位置にカラ
ーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを形成する。
この時、前記カラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１
２ｃはレッド、グリーン、ブルーピクセルであり、一つ
のカラーピクセル１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを形成
した後、別のカラーピクセルを形成するというように、
順次形成する。この時、前記カラーピクセル１１２ａ，
１１２ｂ，１１２ｃの安定的なパターニングとセル工程
でラビング等のプロセスマージン確保のためにダミーカ
ラーピクセル１１２ａ’，１１２ｂ’，１１２ｃ’を形
成する。
【００２６】次に、前記結果物の上部に保護層１１４を
塗布して平坦化した後、前記保護層１１４上にセルギャ
ップ維持のための感光性樹脂層１１３（図示せず）を塗
布する。この時、前記感光性樹脂層１１３はアクリル
系、エポキシ系、配向剤、フォトレジストなどの高分子
物質の中のいずれか１つを使用する。
【００２７】次に、前記感光性樹脂層１１３上にハーフ
トーンレジストを積層した後、選択的にパターニングし
て前記ダミーカラーピクセル１１２ａ’，１１２ｂ’，
１１２ｃ’上にハーフトーンマスクパターン１１５を形
成し、前記アクティブ領域にマスクパターン１１６を形
成する。この時、前記ハーフトーンマスクパターン１１
５の形状は図９のように四角ドット型、円ドット型、横
線型、縦線型である。
【００２８】ここで、前記ハーフトーンマスクパターン
１１５はパターンの大きさが一定に維持されている場合
には、高さが異なるようにするために、一部光を遮断す
る。即ち、このハーフトーンマスクパターン１１５の領
域では、光干渉と回折が起こり、強度が低い光が照射さ
れる結果となる。また、目標とする高さを考慮してパタ
ーンの大きさ、形状などが決定されなければならない。
【００２９】次に、前記ハーフトーンマスクパターン１
１５とマスクパターン１１６を利用して前記感光性樹脂
層１１３を選択的に蝕刻して柱状スペーサー１１３ａを
形成した後、前記ハーフトーンマスクパターン１１５及
びマスクパターン１１６を除去し、洗浄工程を実施す
る。
【００３０】この時、前記柱状スペーサー１１３ａが配
置される領域に於ける配置密度（支柱密度）は１ＰＳ／
３ピクセルであり、形状は１５×２０μｍ程度の長方形
である。
【００３１】また、図１０に示すように、幅が広いブラ
ックマトリックス１１１上のダミーカラーピクセル１１
２ａ’，１１２ｂ’，１１２ｃ’上にはハーフトーンマ
スクパターン１１５を用い、それに対して幅が狭いアク
ティブ領域内のブラックマトリックス１１１上にはマス
クパターン１１６を利用する。
【００３２】次いで、図面には示していないが、前記結
果物の上部にフォトリソグラフィ工程を利用して共通電
極を形成する。この時、前記共通電極はＩＴＯである。
【００３３】ここで、図１１はアレイ基板４００とカラ
ーフィルター基板３００を合着したものであり、ｄ１は
アクティブ内のセルギャップであり、ｄ２はブラックマ
トリックス上のカラーピクセルレジンダミーパターン部
のセルギャップである。
【００３４】
【発明の効果】以上で説明したように本発明の液晶表示
装置の柱状スペーサー形成方法によると、パネル全体に
均一なセルギャップが形成され、これによって高品位
で、均一な輝度特性を有する液晶表示装置を製作するこ
とができる。
【００３５】以上、本発明を実施例によって詳細に説明
したが、本発明はこの実施例によって限定されず、本発
明が属する技術分野において通常の知識を有するもので
あれば本発明の思想の範囲内で、本発明を修正または変
更も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なカラーフィルターを示した概略図であ
る。
【図２】図１のＡ領域の拡大図である。
【図３】図２のＢ領域の拡大図である。
【図４】図３のａ−ａ及びｂ−ｂによる断面図である。
【図５】従来のセルギャップ不均一を示した図面であ
る。
【図６】本発明の一実施例によるカラーフィルター基板
を示した平面図である。
【図７】図６のＡ領域の拡大図である。
【図８】図７のＢ領域の拡大図である。
【図９】本発明のハーフトーンマスクパターンの形状を
示した図面である。
【図１０】本発明のハーフトーンマスクパターンを通し
た柱状スペーサーを示した図面である。
【図１１】本発明のアレイ基板とカラーフィルター基板
の合着を示した図面である。
【符号の説明】
１０１ アクティブ領域 １１０ カラーフィルターエッジ １１１ ブラックマトリックス １１２ カラーピクセル １１２’ ダミーカラーピクセル １１３ 感光性樹脂層 １１３ａ 柱状スペーサー １１４ 保護膜 １１５ ハーフトーンマスクパターン １１６ マスクパターン ３００ カラーフィルター基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 昇 煕 大韓民國 京畿道 利川市 創前洞 49− １ 現代アパート 102−1206 Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA11 LA12 LA16 MA07X NA14 QA14 TA07 TA12 2H091 FA02Y GA08 GA11 GA16 LA13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板にアクティブ領域とダミー領域を定
    義した後、前記アクティブ領域の外側領域にブラックマ
    トリックスを形成する段階と、 前記アクティブ領域に選択的にＲＧＢレジンを形成する
    と同時にダミー領域に選択的にＲＧＢレジンを形成する
    段階と、 前記結果物の上部に保護膜を形成する段階と、 前記保護膜上に感光性レジンを形成し、前記感光性レジ
    ン上にハーフトーンマスクパターンを形成する段階と、 前記ハーフトーンマスクパターンを利用して前記感光性
    レジンを選択的に蝕刻して、高さの異なる柱状スペーサ
    ーを形成する段階を含むことを特徴とする液晶表示装置
    の柱状スペーサー形成方法。
  2. 【請求項２】 前記ダミー領域のハーフトーンマスクパ
    ターンの形状は四角ドット型、円ドット型、横長型、縦
    長型のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項
    １に記載の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法。
  3. 【請求項３】 前記感光性レジンは高分子物質であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の柱状ス
    ペーサー形成方法。
  4. 【請求項４】 前記高分子物質としてはアクリル系、エ
    ポキシ系、配向剤、フォトレジストのうちひとつを使用
    することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の
    柱状スペーサー形成方法。
  5. 【請求項５】 前記柱状スペーサー領域の支柱密度は１
    ＰＳ／３ピクセルであることを特徴とする請求項１に記
    載の液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法。
  6. 【請求項６】 前記柱状スペーサーの形状が１５×２０
    μｍの長方形であることを特徴とする請求項１に記載の
    液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法。
JP2002371050A 2001-12-31 2002-12-20 液晶表示装置の柱状スペーサー形成方法 Expired - Lifetime JP3704580B2 (ja)

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KR (1) KR100488953B1 (ja)
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