(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して形成される第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上で互いに交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、
前記ゲートラインとデータラインとの交差部に形成された薄膜トランジスタと、
前記第２基板上のゲートライン及びデータラインの所定部位に第１有機材料成分によって形成されたカラムスペーサーと、
前記カラムスペーサーの中央に対応する前記第１基板上の部位に固定形成され、前記カラムスペーサーよりも小さい直径のボールスペーサー形象で、第２有機材料成分によって形成された突起と、
前記第１及び第２基板の間に充填された液晶層と、を含んで構成される液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１有機材料及び前記第２有機材料は、（Ｌ’／Ｌ）＊１００％に定義される弾性回復率（ここで、Ｌ：所定水準の圧力を加えたときの所定時間までの有機材料の変形量、Ｌ’：圧力が完全に解除された場合までの有機材料の変形量）が６０％以上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。
【請求項３】
前記第１有機材料成分及び第２有機材料成分は、同じ成分であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２有機材料成分は、ポリスチレン、ジビニルベンゼン、ポリビニルアルコール及びポリアクリレートのうち少なくともいずれか一つを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記突起の直径は、２０μｍ以下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。
【請求項６】
前記カラムスペーサーは、前記第２基板に接する対応面の最大幅が２０〜５０μｍ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。
【請求項７】
前記第１カラムスペーサーは、光開始剤、熱開始剤、反応性モノマー及び粘着促進剤を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
互いに対応する第１及び第２基板を準備する段階と、
前記第１基板上に薄膜トランジスタアレイを形成し、前記第２基板上にカラーフィルタアレイを形成する段階と、
前記第２基板上の所定部位に第１有機材料成分からなるカラムスペーサーを形成する段階と、
前記第１基板上の前記カラムスペーサーの中央に対応する部位に、前記カラムスペーサーより小さい直径のボールスペーサーの形象で、第２有機材料成分からなる突起を固定形成する段階と、
前記第１基板及び第２基板のうちいずれか一つの基板上に液晶を滴下する段階と、
前記第１基板上の突起と、前記第２基板上のカラムスペーサーと、が互いに対向するように前記第１基板と第２基板とを合着する段階と、を含んで構成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記突起は、前記カラムスペーサーより小さい直径のボールスペーサーを含む樹脂を分散させた溶液を準備した後、これをインクジェット装備を用いて液滴吐出して形成することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記カラムスペーサーは、前記第１有機材料を前記第２基板上の全面にコーティングした後、これを選択的に露光及び現像して形成することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１有機材料及び第２有機材料の弾性回復率は、（Ｌ’／Ｌ）＊１００％（ここで、Ｌ：所定水準の圧力を加えたときの所定時間までの有機材料の変形量、Ｌ’：圧力が完全に解除された場合までの有機材料の変形量）に定義されと、前記弾性回復率は６０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、詳しくは、カラムスペーサーと対向基板との接触面積を減少するために、カラムスペーサーに対向する部位に突起を備えることで、この突起の成分を有機材料にしてカラムスペーサーの変形を最小化できる液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会が発展するにつれて、表示装置に対する要求も多様な形態で漸増している。さらに、このような要求に応じて、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの多様な平板表示装置が研究されつつあり、その一部は、既に多様な装備で表示装置として活用されている。
【０００３】
上記の平板表示装置のうち、現在、優れた画質、軽量、薄型、低消費電力などの特徴及び長所により、移動型画像表示装置の用途として、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）の代わりにＬＣＤが最も多く用いられており、ＬＣＤは、ノートブックコンピュータのモニターなどの移動型の用途以外に、放送信号を受信してディスプレイするテレビ及びコンピュータのモニターなどの用途にも開発されている。
【０００４】
上記の液晶表示装置は、一般的な画面表示装置として多様な装置に用いられるために、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を維持しながら、高精細度、高輝度、大面積などの高品位画像を実現しなければならない。
【０００５】
一方、上記のような液晶表示装置の第１及び第２基板の間には、液晶層が形成されており、この液晶層を形成するのに要求される所定間隔を維持するスペーサーが形成される。
【０００６】
このスペーサーは、その形状にしたがってボールスペーサー及びカラムスペーサーに分けられる。
【０００７】
ボールスペーサーは、球状であり、第１及び第２基板上に分散される。また、ボールスペーサーは、第１及び第２基板の合着後にも動きが比較的自由であり、第１及び第２基板との接触面積が小さい。
【０００８】
一方、カラムスペーサーは、第１基板または第２基板上のアレイ工程で形成されるもので、所定の基板上に所定高さを有する柱状に固定形成される。したがって、第１及び２基板との接触面積は、ボールスペーサーに比べて相対的に大きい。
【０００９】
以下、従来のカラムスペーサーを備えた液晶表示装置について、図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、カラムスペーサーを含む液晶表示装置を示した断面図である。
【００１１】
図１に示すように、カラムスペーサーを含む液晶表示装置は、互いに対向する第１基板３０及び第２基板４０と、第１及び第２基板３０，４０の間に形成されたカラムスペーサー２０と、第１及び第２基板３０，４０の間に充填された液晶層（図示せず）と、を含んで構成される。
【００１２】
第１基板３０上には、画素領域を定義するためにゲートライン３１とデータライン（図示せず）とが互いに垂直に交差して配列され、ゲートライン３１とデータラインとの交差部分に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、各画素領域に画素電極（図示せず）が形成される。
【００１３】
第２基板４０上には、画素領域を除いた領域に対応するブラックマトリックス層４１が形成され、データラインに平行な縦線上の各画素領域に対応するストライプ状のカラーフィルタ層４２が形成され、その全面に共通電極またはオーバーコート層４３が形成される。
【００１４】
ここで、カラムスペーサー２０は、ゲートライン３１上部の所定位置に対応して形成される。
【００１５】
また、第１基板３０上には、ゲートライン３１を含む基板の全面にゲート絶縁膜３６が形成され、ゲート絶縁膜３６上に保護膜３７が形成される。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂは、カラムスペーサーを含む液晶表示装置のタッチ不良を示した平面図及び断面図である。
【００１７】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、従来のカラムスペーサーを含む液晶表示装置においては、液晶パネル１０の表面を手やその他の物を用いて所定方向にタッチしていくと、このタッチ部位に斑が発生する。このようにタッチ時に発生した斑をタッチ斑といい、画面に斑が観察されるため、タッチ不良ともいう。
【００１８】
このタッチ不良は、ボールスペーサーの構造に比べてカラムスペーサー２０と対向する第１基板１との間の接触面積が大きいことから、摩擦力が大きくなって発生するものと把握される。すなわち、ボールスペーサーに比べると、円柱状に形成されたカラムスペーサー２０は、図２Ｂに示すように、第１基板１との接触面積が大きいため、タッチによって第１または第２基板１，２がシフトされた後、元の状態に復元するのに長い時間がかかり、よって、元の状態に復元する前まで斑が残存するようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上説明したように、従来のカラムスペーサーを含む液晶表示装置においては、画面を擦る行動によってブラック画面の不均一が発生するという問題があった。
【００２０】
上記の現象が発生する理由を説明すると、第一に、液晶パネルの表面（背面）に付着された偏光板が、周辺湿度及び温度の変化によって収縮及び弛緩過程を経るとき、その変形された力の方向に基板を引っ張ることで基板が曲がり、液晶の配向が乱れるためであり、第二に、タッチ（擦る動作）によって約２０〜１００μｍの上・下基板がねじれるが、擦る動作を終えて手を離した後も、二つの基板が相互間の表面張力によって自ら復元されず、光漏れが継続して発生するためである。
【００２１】
これは、カラムスペーサーが対向基板と密着され、引っ張る力が変形前の形態に再び復元しようとする力より大きく作用した結果である。
【００２２】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するため、カラムスペーサーと対向基板との接触面積を減少するために、カラムスペーサーに対向する部位に突起を備え、この突起の成分を有機材料にしてカラムスペーサーの変形を最小化できる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するための本発明を適用した液晶表示装置は、互いに対向して形成される第１基板及び第２基板と、前記第１基板上で互いに交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートラインとデータラインとの交差部に形成された薄膜トランジスタと、前記第２基板上のゲートライン及びデータラインの所定部位に第１有機材料成分によって形成された第１カラムスペーサーと、前記第１カラムスペーサーに対応する第１基板上の部位に第２有機材料成分によって形成された突起と、前記第１及び第２基板の間に充填された液晶層と、を含んで構成される液晶表示装置。
【００２４】
前記第１有機材料及び前記第２有機材料は、弾性回復率が６０％以上である。
【００２５】
前記第１有機材料成分及び第２有機材料成分は、同じ成分である。
【００２６】
前記突起は、第１基板上に固定形成されたボールスペーサーを含む。
【００２７】
ボールスペーサーは、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ジビニルベンゼン（ｄｉｖｉｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙ−ｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）及びポリアクリレート（ｐｏｌｙ−ａｃｒｙｌａｔｅ）のうち少なくともいずれか一つを含んで構成される。
【００２８】
前記ボールスペーサーの直径は、２０μｍ以下である。
【００２９】
前記突起は、第１カラムスペーサーよりも相対的に小さい上部面を有する第２カラムスペーサーによって形成される。
【００３０】
前記第２カラムスペーサーは、光開始剤、熱開始剤、反応性モノマー及び粘着促進剤を含んで構成される。
【００３１】
前記突起の上部面（カラムスペーサーとの接触面）の臨界寸法は、１０μｍ以下である。
【００３２】
前記第１カラムスペーサーは、第２基板に対応する下部面の臨界寸法が２０〜５０μｍである。
【００３３】
前記第１カラムスペーサーは、光開始剤、熱開始剤、反応性モノマー及び粘着促進剤を含んで構成される。
【００３４】
また、上記目的を達成するための本発明を適用した液晶表示装置の製造方法は、互いに対向する第１及び第２基板を準備する段階と、前記第１基板上には薄膜トランジスタアレイを形成し、前記第２基板上にはカラーフィルタアレイを形成する段階と、前記第２基板上の所定部位に第１有機材料成分からなるカラムスペーサーを形成する段階と、前記第１基板上の前記カラムスペーサーに対応する部位に、前記カラムスペーサーより相対的に小さい臨界寸法の上部面を有し、第２有機材料成分からなる突起を形成する段階と、前記第１基板及び第２基板のうちいずれか一つの基板上に液晶を滴下する段階と、前記第１基板上の突起と、前記第２基板上のカラムスペーサーと、が互いに対向するように前記第１基板と第２基板とを合着する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００３５】
前記突起は、ボールスペーサーを含む樹脂を分散させた溶液を準備した後、これをインクジェット装備を用いてドッティングして形成する。
【００３６】
前記突起は、ボールスペーサーを含むネガティブ感光膜を準備した後、これをインクジェット装備を用いてドッティングして形成する。
【００３７】
前記突起は、前記第１基板上の全面に第２有機材料をコーティングした後、これを選択的に露光及び現像して形成する。
【００３８】
前記カラムスペーサーは、第１有機材料を第２基板上の全面にコーティングした後、これを選択的に露光及び現像して形成する。
【００３９】
前記第１有機材料及び第２有機材料の弾性回復率は、６０％以上である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明を適用した液晶表示装置及びその製造方法においては、カラムスペーサーに対向して相対的に小さい上部面を有する突起を適用し、カラムスペーサーと基板との摩擦力を減少することで、タッチ（擦る動作）などによって上下部基板の間にねじれが発生しても、元の状態への復元が容易になり、ブラック輝度の不均一を改善できる。
【００４１】
また、その突起をカラムスペーサーと同一か類似した材料の有機材料を用いて形成することで、外力の印加または合着時の加圧によってカラムスペーサーが突起によって相対的に変形されることを防止し、外力の除去時は、正常状態に容易に回復できる。
【００４２】
このように、突起の材料を変更することで、外力の印加または合着時の加圧時、突起及びカラムスペーサーに力を均一に分散させ、突起またはカラムスペーサーの塑性変形を防止し、塑性変形によるタッチ不良などを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明を適用した液晶表示装置及びその製造方法の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
一般に、基板をタッチした場合、一つの基板が対向基板に対してシフトされ、カラムスペーサーと対向基板との接触面積が大きいため摩擦力が大きくなることによって、元の状態に回復するのに時間が長くかかってタッチ不良が観察されていた。本発明を適用した液晶表示装置は、かかる問題を解決するために、カラムスペーサーの上部面（但し、これは対向基板の対応面であり、この場合、下部面はカラムスペーサー形成面である。）よりも小さい面積でカラムスペーサーと対向基板とが接触するように、カラムスペーサーに対向する位置に突起を形成する。
【００４５】
図３は、無機材料成分の突起構造を含む液晶表示装置を示した断面図である。
【００４６】
図３に示すように、無機材料成分の突起構造を含む本発明の液晶表示装置は、互いに対向する第１基板５０及び第２基板６０と、第２基板６０上の所定部位に形成されたカラムスペーサー７０と、カラムスペーサー７０に比べて相対的に小さい体積を有し、カラムスペーサー７０の所定部位に接触するように第１基板５０上に形成された突起５５と、第１及び第２基板５０，６０の間に充填された液晶層（図示せず）と、を含んで構成される。
【００４７】
ここで、第１基板５０は、薄膜トランジスタアレイが形成される薄膜トランジスタアレイ基板であり、第２基板６０は、カラーフィルタアレイが形成されたカラーフィルタアレイ基板である。
【００４８】
図面には、突起５５を除いては、第１基板５０上に形成された薄膜トランジスタアレイについての詳細な説明を省略したが、概要的に説明すると、薄膜トランジスタアレイは、互いに交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、画素領域に形成される画素電極と、ゲートラインとデータラインとの交差部に形成される薄膜トランジスタと、を含んで構成される。
【００４９】
第２基板６０上には、ブラックマトリックス層６１、カラーフィルタ層６２及びオーバーコート層６３が形成され、突起５５に対応する第２基板６０上のオーバーコート層６３上には、カラムスペーサー７０が形成される。また、カラムスペーサー７０を含むオーバーコート層６３の全面には、配向膜が形成される。
【００５０】
ここで、カラムスペーサー７０は、露光工程によって有機材料をパターニングして形成する。
【００５１】
上記のように液晶表示装置に突起５５が含まれる場合、第１基板５０または第２基板６０の表面をタッチ（一方向に擦る動作）するとき、第１基板５０または第２基板６０が対向基板に対してシフトされると、カラムスペーサー７０と突起５５との接触面積が、カラムスペーサー６０の上部面（但し、これはカラムスペーサーの突起５５に対向する面であり、この場合、第１基板５０の表面に接するカラムスペーサーの一面が下部面となる。）に比べて相対的に小さい突起５５の上部面積となり、摩擦面積の減少によって、カラムスペーサー７０と対向基板である第１基板５０との摩擦力が減少することになる。したがって、タッチによって一方向に第１基板６０または第２基板７０がシフトされるとき、元の状態に容易に復元できる。
【００５２】
しかしながら、突起５５が無機材料からなる場合、相対的にカラムスペーサー７０に比べて弾性がないため、合着時または外部からの圧力印加時、カラムスペーサー７０の形状変化が激しくなる。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３の無機材料成分の突起構造に対応するカラムスペーサーに対する加圧時及び加圧後の状態変化を概略的に示した断面図である。
【００５４】
図４Ａに示すように、無機材料成分の突起構造に有機材料からなるカラムスペーサー７０を対応するように形成した後、合着または加圧によってカラムスペーサー７０と突起５５とが接すると、突起５５に対応するカラムスペーサー７０の部位が押される。
【００５５】
図４Ｂに示すように、カラムスペーサー７０上の力を除去するとしても、所定以上の力を受けた突起５５に対応するカラムスペーサー７０の形状は、変形状態を維持するようになる。このように激しく押された部位は、肉眼でも観察されて表示不良として作用する。
【００５６】
図３乃至図４Ｂに基づいて説明したように、カラムスペーサー７０を含む液晶表示装置で観察されるブラック輝度の不均一を改善するために、突起構造を含む液晶表示装置が提案された。すなわち、互いに対向する第１及び第２基板５０、６０の接触面積を可能な限り減少することで、液晶パネルにストレスが加えられても、逸速く元の状態に回復するように第１基板（薄膜トランジスタアレイ基板）５０に突起構造を挿入し、第２基板（カラーフィルタアレイ基板）６０とカラムスペーサー７０との接触面積を減少した。これによって、タッチによって発生するブラック輝度の不均一が明らかに改善された。
【００５７】
しかし、上述した突起構造では、突起５５が無機材料によって形成されるため、工程中に受ける外部の力は、第１及び第２基板５０，６０上に先に接する突起５５部位に集中し、突起５５と接するカラムスペーサー７０の部位に伝達されるが、この力は、カラムスペーサー７０をなす無機材料が再び回復できない限界の力以上となることで、カラムスペーサー７０の永久変形を誘発し、局部的なセルギャップの低下をもたらすようになり、該当部位が斑として発見される副作用が発生していた。
【００５８】
すなわち、カラムスペーサー７０は、突起５５によって押された後、その力が除去されると、再び回復される性質（弾性回復力）を有するように開発されたが、局部的に集中する力は、その限界を越えてカラムスペーサー７０に加えられるため、その力が除去されても、カラムスペーサー７０が元の状態に回復せず、変形状態（塑性変形）を維持するという結果をもたらした。
【００５９】
以下、突起構造の効果として挙げられるブラック輝度の不均一問題を改善するとともに、上述した突起構造におけるカラムスペーサー及びその下部層の塑性変形問題を解決するための液晶表示装置及びその製造方法について、図面に基づいて説明する。
【００６０】
図５は、圧力によるカラムスペーサーの変形量を示したグラフである。
【００６１】
図５に示すように、カラムスペーサーに所定の圧力を垂直方向に印加したとき、弾性力を有するカラムスペーサーは、圧縮されてその高さに変化があるが、圧力が除去されると、カラムスペーサーの弾性回復率によって元の状態またはそれに類似した高さに回復される。ここで、元の状態に回復する程度が良好であると、弾性回復率が高いと判断し、元の状態に回復する程度が良好でないと、弾性回復率が低いと判断する。
【００６２】
図５に示すように、カラムスペーサーに加える圧力を増加させながら、カラムスペーサーの変形量を検査してみると、所定水準までは圧力に比例してほぼ線形的にカラムスペーサーが変形される。また、所定水準で同じ圧力を加えても、カラムスペーサーは、ある程度の変形を維持するようになる。ここで、所定水準の圧力を加えたときの所定時間までのカラムスペーサーの変形量をＬとする。
【００６３】
また、所定水準の圧力を再び完全に解除すると、カラムスペーサーが瞬間的に元の状態に回復するが、このとき、カラムスペーサーは、圧力が完全に解除された場合でも、元の状態に完全に復元せず、Ｌ'だけ復帰するようになる。この場合、カラムスペーサーの弾性回復率は、[Ｌ'／Ｌ]＊１００％である。
【００６４】
ここで、カラムスペーサーの初期状態の変位をＰ（０）とし、圧力の印加時、カラムスペーサーが変形された後、瞬間的に回復したときの変位をＰとする。
【００６５】
図６は、時間経過に伴う各材料別カラムスペーサーの回復変位を示したグラフである。
【００６６】
図６に示したＡ、Ｂ、Ｃの各材料からなるカラムスペーサーの回復変位は、圧力の印加後、その圧力を解除したとき、時間上のカラムスペーサーの回復変位を示したもので、カラムスペーサーの変形後、元の状態に回復するときの変位Ｐからカラムスペーサーの初期状態の変位Ｐ（０）を引き算した値である。この場合、Ａの材料からなるカラムスペーサーの回復変位は、その値が０であり、圧力の印加後にその圧力を解除した場合、カラムスペーサーが変形なしに元の状態に復帰することを意味する。Ｃの材料からなるカラムスペーサーの回復変位は、その値がＰであり、カラムスペーサーが圧力によって変形された後、全く元の状態に復元できず、変形状態を維持することを意味する。Ｂの材料からなるカラムスペーサーは、Ａの材料とＣの材料との中間的性格を持つことを意味する。このような解析によると、Ｂ、Ｃの材料は、塑性変形が起きる材料であり、上述した無機材料の突起構造において変形されやすい材料である。
【００６７】
以下、基板の加圧または合着時、カラムスペーサーの変形を防止するために、有機材料からなる突起を含む本発明を適用した液晶表示装置について説明する。
【００６８】
図７は、本発明を適用した有機材料成分の突起構造を含む液晶表示装置を示した断面図である。
【００６９】
図７に示すように、本発明を適用した液晶表示装置は、互いに対向する第１基板１００及び第２基板２００と、第２基板２００上の所定部位に形成されたカラムスペーサー２１０と、カラムスペーサー２１０に比べて相対的に小さい体積を有し、カラムスペーサー２１０の所定部位に接触するように第１基板１００上に形成された突起１１０と、第１及び第２基板１００，２００の間に充填された液晶層（図示せず）と、を含んで構成される。
【００７０】
ここで、第１基板１００は、薄膜トランジスタアレイが形成される薄膜トランジスタアレイ基板であり、第２基板２００は、カラーフィルタアレイが形成されるカラーフィルタアレイ基板である。
【００７１】
図７においては、突起１１０を除いては、第１基板１００上に形成される薄膜トランジスタアレイについての説明を省略したが、概要的に説明すると、薄膜トランジスタアレイは、互いに交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインと、画素領域に形成される画素電極と、ゲートラインとデータラインとの交差部に形成される薄膜トランジスタと、を含んで構成される。
【００７２】
突起１１０は、第１基板１００上の薄膜トランジスタアレイ形成工程で、有機材料をパターニングして形成する。この場合、薄膜トランジスタアレイは、ゲート電極を含むゲートライン、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース／ドレイン電極を含むデータライン、保護膜、画素電極の順に工程が行われるが、突起１１０は、画素電極を形成した後、アレイ工程の最後の段階でパターニングして形成するか、または、ゲートラインの形成工程と画素電極の形成工程との間に有機膜層をさらに形成した後、これをパターニングして形成する。いずれの場合においても、突起１１０は、ゲートライン及びデータライン上の所定部位に形成される。
【００７３】
第２基板２００上には、ブラックマトリックス層２０１、カラーフィルタ層２０２及びオーバーコート層２０３が形成され、突起１１０に対応する第２基板２００上のオーバーコート層２０３上には、カラムスペーサー２１０が形成される。また、カラムスペーサー２１０を含むオーバーコート層２０４の全面には、配向膜が形成される。
【００７４】
ここで、カラムスペーサー２１０は、露光工程で有機材料をパターニングして形成する。
【００７５】
カラムスペーサー２１０は、例えば、光開始剤、熱開始剤、反応性モノマー（光反応性モノマー、熱反応性モノマー、光反応性及び熱反応性を兼ね備えるモノマー、オリゴマーまたはポリゴマー）、粘着促進剤などの成分を含む。これら成分は、一般的なカラムスペーサーをなす物質の主成分であり、カラムスペーサーをインクジェット装備などを用いて形成するとき、装備のヘッド内での粘度調節のために非反応性、揮発性溶媒が添加されうる。
【００７６】
突起１１０は、インクジェット装備を用いて所定位置（カラムスペーサーに対応する位置）に液滴吐出して形成する。この場合、突起１１０は、樹脂溶液にボールスペーサーを分散させて準備し、これを所定位置にインクジェット装備を通して液滴吐出して形成した後、この液滴吐出した樹脂を露光または熱処理して硬化させ、第１基板１００に固定形成するか、または、カラムスペーサー２１０と同一か類似した物性を有する有機絶縁膜成分を、カラムスペーサー２１０より小さい上部面を有するカラムスペーサーの形状にパターニングして形成する。
【００７７】
この場合、突起１１０がボールスペーサーである場合、突起１１０は、配向膜を形成した後で形成する。具体的に説明すると、ボールスペーサーを樹脂溶液に分散させた溶液を準備し、これをインクジェットノズルを用いて液滴吐出方式でカラムスペーサーの対応位置にコーティングした後、露光または熱処理によって樹脂を硬化させて基板に固定する。このとき、ボールスペーサーの大きさは、その直径を２０μｍ以下に調節し、さらに好ましくは１０μｍ以下に調節する。このボールスペーサー形状の突起１１０がカラムスペーサー２１０と接触するとき、カラムスペーサー２１０の上部面（突起との接触面）が突起１１０を全てオーバーラップする程度に小さく形成することが好ましい。
【００７８】
突起２１０がボールスペーサーを含む場合は、ボールスペーサーは、ポリスチレン、ジビニルベンゼン、ポリビニルアルコール及びポリアクリレートのうち少なくともいずれか一つを含んで構成される。さらに詳しく説明すると、突起２１０がボールスペーサーからなる場合において、ボールスペーサーの核は、ポリスチレン、ジビニルベンゼンのうちいずれか一つを含んで構成され、核の周辺反応基（ＯＨ−）は、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートまたはポリビニルアルコール、ポリアクリレートに起因した変更構造を含んで構成される。この場合、ボールスペーサーの核の周辺反応基は、表面処理（熱処理）によって第１基板上に固着される。
【００７９】
また、突起１１０がカラムスペーサーの形態である場合には、突起１１０を先に形成した後、配向膜を形成する。
【００８０】
そして、突起１１０がカラムスペーサーの形態である場合においては、突起１１０は、光開始剤、熱開始剤、反応性モノマー及び粘着促進剤を含んで構成される。このように、本発明を適用した液晶表示装置において、カラムスペーサー２１０及びこれに対応する突起１１０の全ては、その反応性モノマーにアクリルまたはアクリルエポキシ系列の樹脂を含んで構成される。
【００８１】
前述したカラムスペーサーの工程では、有機絶縁膜物質をコーティングした後、所定部位を露光させ、現像液を用いて露光部位または露光されてない部位を除去し、引き続いて、ベーキング工程を行う。この場合、カラムスペーサーは、弾性回復率の良好な（約６０％以上）有機絶縁膜を用いて形成し、その臨界寸法（ＣＤ；Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）については、下部面（第２基板の対応面）が上部面（第１基板の対応面）に比べて一層大きい臨界寸法（ＣＤ）で形成される。このとき、下部面の臨界寸法は、２０〜５０μｍ、さらに好ましくは３０〜４０μｍに調節する。
【００８２】
突起１１０及びカラムスペーサー２１０は、それらを構成している反応性モノマーなどにアクリルまたはアクリル-エポキシ系列の樹脂が全て含まれるように構成することで、類似した物性を有する。特に、物性のうち弾性回復力が類似した水準の材料を選択する。
【００８３】
図８Ａ及び図８Ｂは、図７の無機材料成分の突起１１０に対応するカラムスペーサー２１０に対する加圧時及び加圧後の状態変化を概略的に示した断面図である。
【００８４】
図８Ａに示すように、本発明を適用した液晶表示装置においては、外部圧力を受けると、一般的な突起構造と同様に、カラムスペーサー２１０と突起１１０とが最も先に接し、相互間の接触部位に力が集中する。しかし、金属または半導体層からなる突起とは異なって、突起１１０は、カラムスペーサー２１０と類似した物性を有する有機材料からなるので、第１基板１００または第２基板２００が受ける圧力は、突起１１０及びカラムスペーサー２１０で均一に分散される。
【００８５】
したがって、カラムスペーサー２１０が受ける圧力は、以前の半分に減少する。よって、カラムスペーサー２１０が塑性変形の起きる臨界圧力（ロード）に達する可能性は減少する。図８Ｂに示すように、外部圧力を解除した場合、本発明を適用した液晶表示装置と同一の構造では、外部圧力がカラムスペーサー２１０ａおよび突起１１０ａで分散され、塑性変形を起こさない程度の外部圧力を受けるという効果があり、加圧及び合着工程などで、時間の差はあっても１００％回復できるので、カラムスペーサー２１０ａは、元の状態に復帰する。
【００８６】
上記のように、本発明を適用した液晶表示装置は、カラムスペーサー２１０及び突起１１０が外部圧力によって共に変形された後、圧力が解除されたとき、元の状態に回復するメカニズムにしたがっている。
【００８７】
以下、突起１１０の下部に形成される薄膜トランジスタアレイ構造を、図９に基づいてい説明する。
【００８８】
図９は、本発明を適用した液晶表示装置を示した平面図である。
【００８９】
図９に示すように、本発明を適用した液晶表示装置は、突起１１０が有機物からなり、配向膜を形成する前または配向膜を形成した後で形成される。
【００９０】
また、図９及び上述した図７に示すように、本発明を適用した液晶表示装置は、互いに対向して配置される第１基板１００及び第２基板２００と、第１基板１００上に形成される有機材料からなる突起１１０と、突起１１０に対応して第２基板２００上に形成されるカラムスペーサー２１０と、を含んで構成される。
【００９１】
より詳しく説明すると、第１基板１００上には、ゲート電極１０１ａを含んで一方向に形成されたゲートライン１０１と、ゲートライン１０１を含む第１基板１００の全面に形成されたゲート絶縁膜（図示せず）と、ゲート絶縁膜上に、ゲート電極１０１ａを覆う島状に形成された半導体層１０４と、ソース電極１０２ａが突出され、ゲートライン１０１と垂直な第２方向にゲート絶縁膜上に形成されたデータライン１０２と、データライン１０２を含む第１基板１００の全面に形成された保護膜（図示せず）と、この保護膜上部の画素領域に交互に形成される画素電極１０３及び共通電極１０７ａと、を含んで構成される。ここで、共通電極１０７ａは、ゲートライン１０１に隣接してゲートライン１０１に平行な共通ライン１０７から延長形成される。
【００９２】
ここで、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲートライン１０１から突出形成されたゲート電極１０１ａと、データライン１０２の所定部位に'Ｕ'字状に突出されたソース電極１０２ａと、ソース電極１０２ａと離隔され、ソース電極１０２ａの'Ｕ’字状パターンの内部に一部が挿入されるドレイン電極１０２ｂと、ゲート電極１０１ａの上部に、ソース／ドレイン電極１０２ａ，１０２ｂの下側の一部に接して形成された半導体層１０４と、を含んで構成される。ここで、半導体層１０４は、下部には非晶質シリコン層が、上部には不純物層が積層されてなり、ソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂとの間の領域に対応する部位には、不純物層が除去されて形成される。
【００９３】
第２基板２００上には、画素領域を除いた領域（ゲートライン及びデータライン１０１、１０２の対応部位）及び薄膜トランジスタの形成部位を覆う図７に示したブラックマトリックス層２０１が形成され、ブラックマトリックス層２０１を含む第２基板２００の上部には、少なくとも各画素領域に対応するカラーフィルタ層２０２が形成され、ブラックマトリックス層２０１及びカラーフィルタ層２０２を含む第２基板２００の全面には、オーバーコート層２０３が形成される。また、ゲートライン１０１上には、突起１１０の上部に対応するオーバーコート層２０３の上部にカラムスペーサー２１０が形成される。
【００９４】
尚、保護膜１０６にドレイン電極１０２ｂの所定部位を露出するコンタクトホール１０８があり、コンタクトホール１０８では、ドレイン電極１０２ｂと画素電極１０３とが電気的に接続される。
【００９５】
以下、図７及び図９に示した本発明を適用した液晶表示装置の製造方法を簡略に説明する。
【００９６】
まず、互いに対応する第１及び第２基板１００，２００を準備する。
【００９７】
次いで、第１基板１００上には、薄膜トランジスタアレイ（ゲートライン１０１及びデータライン１０２、画素電極１０３、薄膜トランジスタＴＦＴ）を形成し、第２基板２００上には、カラーフィルタアレイ（ブラックマトリックス層２０１、カラーフィルタ層２０２、オーバーコート層２０３）を形成する。
【００９８】
次いで、第２基板２００上の所定部位に、第１有機材料成分からなるカラムスペーサー２１０を形成する。
【００９９】
次いで、第１基板１００上のカラムスペーサー２１０に対応する部位に、カラムスペーサー２１０よりも相対的に小さい臨界寸法の上部面を有し、第２有機材料成分からなる突起１１０を形成する。
【０１００】
次いで、第１基板１００及び第２基板２００のうちいずれか一つの基板上に液晶（図示せず）を滴下する。
【０１０１】
次いで、第１基板１００上の突起１１０と、第２基板２００上のカラムスペーサー２１０と、が互いに対向するように第１基板１００及び第２基板２００を合着する。
【０１０２】
ここで、突起１１０は、次の三つの方法で形成できる。
【０１０３】
第一に、突起１１０は、ボールスペーサーを含む樹脂を分散させた溶液を準備した後、これをインクジェット装備を用いて液滴吐出することで形成できる。
【０１０４】
第二に、突起１１０は、ボールスペーサーを含むネガティブ感光膜を準備した後、これをインクジェット装備を用いて液滴吐出することで形成できる。
【０１０５】
第三に、突起１１０は、第１基板１００上の全面に第２有機材料をコーティングした後、これを選択的に露光及び現像することで形成できる。
【０１０６】
突起１１０に対向するカラムスペーサー２１０は、第１有機材料を第２基板２００上の全面にコーティングした後、これを選択的に露光及び現像することで形成する。
【０１０７】
これら第１有機材料及び第２有機材料の弾性回復率は、６０％以上である。
【０１０８】
上述したように、本発明を適用したカラムスペーサー２１０及び突起１１０は、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに適用されたが、同一構造のカラムスペーサー及び突起をＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】カラムスペーサーを含む液晶表示装置を示した断面図である。
【図２Ａ】カラムスペーサーを含む液晶表示装置のタッチ不良を説明するための平面図である。
【図２Ｂ】カラムスペーサーを含む液晶表示装置のタッチ不良を説明するための断面図である。
【図３】無機材料成分の突起構造を含む液晶表示装置を示した断面図である。
【図４Ａ】図３の無機材料成分の突起構造に対応するカラムスペーサーに対する加圧時の状態変化を概略的に示した断面図である。
【図４Ｂ】図３の無機材料成分の突起構造に対応するカラムスペーサーに対する圧力解除時の状態変化を概略的に示した断面図である。
【図５】圧力によるカラムスペーサーの変形量を示したグラフである。
【図６】時間経過における各材料別カラムスペーサーの回復変位を示したグラフである。
【図７】本発明を適用した有機材料成分の突起構造を含む液晶表示装置を示した断面図である。
【図８Ａ】図７の有機材料成分の突起構造に対応するカラムスペーサーに対する加圧時の状態変化を概略的に示した断面図である。
【図８Ｂ】図７の有機材料成分の突起構造に対応するカラムスペーサーに対する圧力解除時の状態変化を概略的に示した断面図である。
【図９】本発明を適用した液晶表示装置を示した平面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  第１基板（薄膜トランジスタ基板）
１０１  ゲートライン
１０１ａ  ゲート電極
１０２  データライン
１０２ａ  ソース電極
１０２ｂ  ドレイン電極
１０３  画素電極
１０４  半導体層
１０７  共通ライン
１０７ａ  共通電極
１０８  コンタクトホール
１１０  突起
２００  第２基板
２０１  ブラックマトリックス層
２０２  カラーフィルタ層
２０３  オーバーコート層
２０４  配向膜
２１０  カラムスペーサー
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
0004546941.tif 000009
【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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