KR100710171B1 - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼럼 스페이서에 대응되는 돌기를 영역별로 그 밀도를 달리하여 형성함으로써, 액정의 적하 후 합착시 패널의 외곽 영역에 위치하는 칼럼 스페이서의 변형을 방지하여 셀 갭 균일성을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판의 가장자리에 대응되어, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성되며, 액티브 영역과 비표시 영역을 구분하는 씰 패턴과, 상기 제 2 기판 상에 서로 소정 간격 이격되어 동일한 크기로 형성된 복수개의 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 복수개의 칼럼 스페이서의 각각에 대응되어 형성되며, 상기 제 1 기판의 액티브 영역의 중앙 영역에서 외곽으로 갈수록 대응되는 각 칼럼 스페이서와의 접촉 단면적이 점점 커지도록 형성된 복수개의 돌기 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
칼럼 스페이서, 액정 부재 영역, 셀 갭 균일성, 돌기, 접촉 밀도, 액정 적하, 변형

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and Manufacturing the same}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 액정 주입형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 4는 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치의 단면도
도 5a 및 도 5b는 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도
도 6은 돌기구조를 나타낸 개략 단면도
도 7a는 돌기 구조에 있어서, TFT 기판에 액정 적하 직후의 모습을 나타낸 평면도
도 7b는 돌기 구조에 있어서, TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합착 후에 액정이 충진된 모습을 나타낸 평면도
도 8a 및 도 8b는 도 7b의 A영역 및 B영역에서 각각 돌기와 칼럼 스페이서의 대응 모습을 나타낸 단면도
도 9는 액정 패널의 형태에 따라 중력 마진의 정도를 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 기판에 형성되는 돌기의 밀도를 나타낸 평면도
도 11은 도 10의 C 영역, D영역 및 E영역에서의 단면도
도 12a는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 제 1 기판에 액정 적하 직후의 모습을 나타낸 평면도
도 12b는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 제 1 기판과 제 2 기판을 합착 후에 액정이 충진된 모습을 나타낸 평면도
도 13은 도 12b의 C영역, D영역 및 E영역에서 각각 돌기와 칼럼 스페이서의 대응 모습을 나타낸 단면도
도 14는 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태의 돌기를 나타낸 도면
도 15는 본 발명의 액정 표시 장치의 또 다른 형태의 돌기를 나타낸 도면
도 16은 본 발명의 액정 표시 장치를 적용한 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 17은 도 16의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 101 : 게이트 라인
101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인
102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극
102d, 102e : 소오스/드레인 금속층 103 : 화소 전극
104, 104b, 104c : 반도체층 105 : 게이트 절연막
106 : 보호막 107 : 공통 라인
107a : 공통 전극 110 : 제 2 기판
111 : 블랙 매트릭스층 113 : 공통 전극
121a, 121b, 121c : 제 1 내지 제 3 돌기
122a, 122b, 122c : 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 칼럼 스페이서에 대응되는 돌기를 영역별로 그 밀도를 달리하여 형성함으로써, 액정의 적하 후 합착시 패널의 외곽 영역에 위치하는 칼럼 스페이서의 변형을 방지하여 셀 갭 균일성을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치와 이의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
액정 표시 장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 필터층 (8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(3)이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 횡전계(IPS : In Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.
횡전계 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극이 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
한편, 일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.
먼저, 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 액정 주입 방식의 액정 표시 장치의 제조방법의 흐름도이다.
액정 표시 장치의 제조 공정은 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으 로 구분된다.
어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 TFT 기판에 서로 수직하는 방향으로 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인에 평행하게 형성된 공통 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 부분에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 공통 라인으로부터 화소 영역으로 연장되는 공통 전극들과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고 상기 공통 전극들 사이에 상기 공통 전극과 평행하게 형성된 화소 전극 등을 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 컬러 필터 기판에 블랙매트릭스층, 컬러 필터층 및 오버 코트층 등을 구비한 컬러 필터 어레이를 형성하는 공정이다.
이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널 영역을 다수개 정의하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 컬러 필터 어레이를 형성하는 것이다.
이와 같이 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판은 셀 공정 라인으로 이동된다.
이어, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)(S10)을 각각 진행한다.
여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.
이어, 상기 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각각 세정(S20)한다.
그리고, 상기 TFT 기판 또는 컬러 필터 기판 상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(Ball spacer)를 산포(S30)하고, 상기 각 액정 패널 영역의 외곽부에 두 기판을 합착하기 위한 씰 패턴(seal pattern)을 형성한다(S40). 이 때, 씰 패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 패턴을 갖도록 형성된다.
이어, 상기 씰 패턴이 사이에 위치되게 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 마주보도록 하여 두 기판을 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S50).
이어, 상기 합착 및 경화된 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각 단위 액정 패널 영역 별로 절단하고 가공하여(S60)하여 일정 사이즈의 단위 액정 패널을 제작한다.
이후, 각각의 단위 액정 패널의 액정 주입구를 통해 액정을 주입하고, 주입 완료 후 상기 액정 주입구를 봉지(S70)하여 액정층을 형성한다. 그리고, 각 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S80)를 진행함으로써 액정 표시 장치를 제작하게 된다.
여기서, 상기 액정주입 공정(S70)을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.
그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.
이러한 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
둘째, 대면적의 액정 표시 장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법이 개발되었다.
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
즉, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.
따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하 게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.
그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(칼럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.
먼저, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 상기 칼럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 컬러 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.
이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 씰 패턴을 형성한다(S103). 이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 씰 패턴도 형성하여도 된다.
그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 씰 패턴을 경화 시킨다(S105).
이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).
그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
도 4는 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 상기 게이트 라인 상을 지나는 단면을 나타내는 것으로, 칼럼 스페이서(20)가 TFT 기판(30)과 컬러 필터 기판(40) 사이의 셀 갭을 유지하도록 형성된다.
여기서, 상기 TFT 기판(30)과 컬러 필터 기판(40) 상에 각각 형성되는 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이는 도 1에 도시된 구조를 따른다.
또한, 도 4와 같이, 상기 TFT 기판(30) 상에는 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(도 1의 5 참조) 사이의 층에 게이트 절연막(15)이 개재되며, 상기 데이터 라인(5)과 화소 전극(도 1의 6참조) 사이의 층에 보호막(16)이 형성되어 각 층간의 절연을 이룬다.
그리고, 상기 컬러 필터 기판(40)에는 게이트 라인(4), 데이터 라인(5) 및 박막 트랜지스터(T) 영역을 가리는 블랙 매트릭스층(7), 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층(8) 및 상기 블랙 매트릭스층(7), 컬러 필터층(8)을 포함한 제 2 기판(2) 전면에 공통 전극(14)이 형성된다.
상기 컬럼 스페이서(20)는 상기 컬러 필터 기판(40) 상에 셀 갭 높이로 감광성 유기 물질을 전면 도포한 후, 마스크를 이용한 노광 공정을 통해 소정의 부분에만 남기도록 패터닝하여 형성한다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 칼럼 스페이서(20)는 컬러 필터 기판(40)에 고정되어 있고, TFT 기판(30)에 접촉된다. 그리고 상기 TFT 기판(30)에 접촉되는 칼럼 스페이서의 표면은 볼 스페이서와 같이 구(球) 형상이 아니고, 평탄한 면을 갖게 된다.
따라서, 볼 스페이서와는 달리 칼럼 스페이서를 갖는 구조에서는 스페이서와 TFT 기판(30)간의 접촉 면적이 큼을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 5a와 같이, 액정 패널(10)을 소정 방향으로 손가락 또는 펜으로 터치한 상태에서 훑어 지나가게 되면, 도 5b와 같이, 액정 패널의 제 2 기판(2)은 손가락 또는 펜이 지나간 방향으로 소정 간격 쉬프트하게 된다. 이 때, 터치 방향으로 쉬프팅(shifting)한 후, 상기 제 2 기판(2)은 한참동안 원 상태로 복원되지 못하고 있다. 이 경우, 상기 손가락 또는 펜 등이 지나간 자리의 액정은 흩어지며, 지나간 자리의 주변 영역에 액정이 모이는 현상이 일어난다. 이 경우, 상기 액정(3)이 모인 부위는, 칼럼 스페이서(20)의 높이로 정의되는 타 부위의 셀 갭(h2)보다 셀 갭(h1)이 높아지며, 손가락 또는 펜 등이 지나간 자리는 액정이 흩어져, 터치 부위 및 터치 주변 영역에는 액정의 과잉 및 부족으로 터치 부위가 얼룩(mura)으로 관찰되는 터치 불량이 발생한다.
이러한 터치 불량이 칼럼 스페이서가 형성된 액정 표시 장치에서 관찰된 이유는, 칼럼 스페이서는 한쪽 기판에는 고정되고 대향 기판과는 면 형상으로 접촉되어, 구 형상의 볼 스페이서에 비해 기판에 접촉되는 면적이 넓기 때문으로 판단된다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
칼럼 스페이서를 포함하는 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 액정의 패널면을 소정 방향으로 밀며 터치하였을 때, 서로 반대 방향으로 쉬프트된 기판이 원 상태로 복원되지 않거나 복원이 되더라도 시간이 오래 걸려, 미복원 시간 동안 터치 부위에서 밀려나간 액정이 회복되지 않아 이 부위에서 빛샘이 발생하는 경우가 발생한다. 이러한 터치로 인한 불량은 칼럼 스페이서와 대향 기판과의 접촉 면적이 큼으로 인해 상기 칼럼 스페이서와 대향 기판이 갖는 마찰력 때문으로 파악되고 있다.
이와 같은 문제점은 액정 패널의 액정층을 형성함에 있어서, 적하 방식을 이용하는 대면적의 액정 패널에서 더욱 심하게 나타난다. 이는 액정 패널 내부와 외부와의 기압차로 주입되는 액정 주입 방식과 달리, 액정 적하 방식에서 일정한 액정량을 선택하여 적하가 이루어지는데, 이 경우 공정을 따라 변동을 갖는 기판 상에 적하하는 액정의 적정량을 선택하기 곤란함에서 비롯된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 칼럼 스페이서에 돌기를 형성하여 칼럼 스페이서와 돌기와의 대응 면적을 줄여 마찰력을 최소화하여 터치 불량을 개선하고, 또한, 돌기 형성시 합착시 칼럼 스페이서의 변형불균일을 방지하도록 영역별로 돌기 밀도를 달리함으로써, 액정의 적하 후 합착시 패널의 외곽 영역에 위치하는 칼럼 스페이서의 변형을 방지하여 셀 갭 균일성을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되 는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상에 서로 소정 간격 이격되어 형성된 복수개의 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서에 대응되어 형성되며, 제 1 기판의 중앙 영역에서 외곽으로 갈수록 대응되는 칼럼 스페이서와의 접촉 밀도가 점점 커지도록 형성된 돌기 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 돌기는 중앙에서 외곽으로 갈수록 수평 단면이 더 커지거나, 상기 돌기는 중앙에서 외곽으로 갈수록 배치가 더 밀해진다.
상기 최외곽에 형성되는 돌기의 상부면은 대향되는 접촉면인 상기 칼럼 스페이서 상부면보다는 작다.
상기 돌기는 2000 내지 4000Å의 높이로 형성된다.
상기 제 1 기판 상에는 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터 및 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다. 또는 상기 화소 영역 내에 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번되는 형상으로 형성되는 박막 트랜지스터 어레이가 형성될 수도 있다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 돌출된 소오스 전극 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극 및 상기 게이트 전극과 소오스 전극/드레인 전극 사이의 층에 개재된 반도체층을 포함하여 이루어진다.
상기 돌기는 상기 게이트 라인 상에 형성된다. 이러한 돌기는 반도체층과 소 오스/드레인 금속층이 적층되어 형성된다. 이 때, 상기 반도체층이 상기 소오스/드레인 금속층보다 그 폭이 더 크게 형성될 수 있다. 혹은 상기 돌기는 소오스/드레인 금속층의 단일층으로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 칼럼 스페이서는 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인 상에 대응되어 형성된다.
상기 제 2 기판 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역과 박막 트랜지스터 영역에 대응하여 형성된 블랙 매트릭스층 및 상기 데이터 라인과 평행한 방향으로 상기 화소 영역을 지나도록 형성된 컬러 필터층이 더 형성된다.
여기서, 상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층이 더 형성될 수 있다.
경우에 따라, 상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통 전극이 더 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 터치 불량을 개선한 돌기 구조를 갖는 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 돌기 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6은 제 1 기판(60) 상에 칼럼 스페이서를 형성시 이에 대향되는 제 2 기판(70) 상에 돌기(85)를 형성함으로써, 칼럼 스페이서(80)와 제 2 기판(70)간의 접촉 면적을 줄인 구조를 나타낸다.
이러한 돌기 구조는, 종래의 터치 불량이 칼럼 스페이서 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에 발생한다는 점을 감안하여, 접촉 면적을 줄임으로써, 칼럼 스 페이서와 대향 기판간의 마찰력을 낮추어 터치 불량을 방지하는 구조이다.
도 7a는 돌기 구조에 있어서, TFT 기판에 액정 적하 직후의 모습을 나타낸 평면도이며, 도 7b는 돌기 구조에 있어서, TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합착 후에 액정이 충진된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 7a와 같이, 적하 방식에 있어서는 TFT 기판(70)의 소정 부위, 주로 중앙에 액정(95)을 적하한 후, 도 7b와 같이, TFT 기판(70) 및 컬러 필터 기판(60)의 합착시 그 표면에서 가압하여 일정한 셀 갭을 갖는 액정 패널을 형성한다.
여기서, 상기 액정(95)은 초기 적하시에는 도 7a와 같이 씰 패턴(90)에 닿지 않도록 중앙 부위에 몰려서 적하하며, 이를 컬러 필터 기판(60)과 TFT 기판(70)과의 합착시에는 도 7b와 같이 가압되어 상기 액정(95)이 퍼져나가 씰 패턴(90)으로 정의되는 액티브 영역 내를 채우게 된다.
여기서, 설명되지 않은 A영역과 B 영역은 각각 액정 존재 영역과, 액정 부재 영역을 의미한다.
도 8a 및 도 8b는 도 7b의 A영역 및 B 영역에서 각각 돌기와 칼럼 스페이서의 대응 모습을 나타낸 단면도이다.
초기 액정 적하가 이뤄진 중앙 부위와 액정(95) 적하가 이루어지지 않는 외곽 영역에 각각 동일한 크기의 돌기(85)와 이에 대응되는 칼럼 스페이서(80a, 80b)가 형성된다고 할 때, 합착 공정시의 TFT 기판(70)과 컬러 필터 기판(60)의 표면에 가압시 각 기판(60, 70) 표면 전체에 균일한 압력으로 인가한다 하더라도 도 8a와 같이, A 영역에서는 칼럼 스페이서(80a)와 돌기(85) 이외의 나머지 영역에 액정 (95)이 채워져 상기 칼럼 스페이서(80a)는 상기 돌기(85)와 그 주위의 액정(95)이 서로 대응되어 있다. 따라서, 상기 돌기(85)에 비해 경도가 낮은 상기 칼럼 스페이서(80a)의 변형 정도는 미약하여, 패널의 디캡(decap) 공정에서 TFT 기판(70)과 컬러 필터 기판(70)을 분리했을 때, 다시 원래의 높이 및 형상으로 회복 가능하다.
반면, 상기 B 영역에서는 칼럼 스페이서(80b)와 돌기(85) 이외의 나머지 영역은 비워진 상태로 상기 칼럼 스페이서(80b)와 돌기(85)만이 서로 대응되어 있다. 따라서, 돌기(85)에 비해 상대적으로 경도가 낮고 탄성력이 있는 칼럼 스페이서(80b)는 변형 정도가 심해 패턴의 디캡 공정에서 회복하지 못할 정도가 된다. 즉, B 영역은 초기 상태에서 액정(95)의 부재로 인해 A 영역과 동일한 압력이 인가된다 하더라도 상기 칼럼 스페이서(80b)와 돌기(85)만이 서로 대응되어 상기 칼럼 스페이서(80b)의 변형 정도가 심하게 되는 것이다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(80a, 80b)는 돌기(85)에 비해 상대적으로 탄성이 있으며 경도가 약한 물질로 이루어져, 칼럼 스페이서(80a, 80b)와 돌기(85)가 서로 접촉할 경우, 접촉 압력만큼 칼럼 스페이서(80a, 80b)가 더 눌리워진다.
이와 같이, 초기 상태에서 액정이 적하되지 않은 외곽 영역(B 영역)에서 변형이 심한 액정 패널을 그대로 이용할 경우, 상기 외곽 영역에서의 칼럼 스페이서(80b)의 변형 부분은 화상 구동시(display) 그대로 흔적으로 나타나 시감을 저하시키는 원인이 된다.
이러한 영역별로 칼럼 스페이서의 변형 여부 및 정도의 차이는 초기 액정 적하가 일부 영역(특히 중앙 부위)에만 한정되어 이루어지기 때문인 것이다.
한편, 도 8a 및 도 8b의 개략도에서는, TFT 기판과 컬러 필터 기판에 각각 돌기와 칼럼 스페이서만을 도시하였는데, 실제 액정 패널을 형성시 상기 칼럼 스페이서 하측의 컬러 필터 기판 상에는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 오버코트층(또는 공통 전극)이 형성된다. 이 경우, TFT 기판과 컬러 필터 기판의 합착에 의한 가압시 상기 칼럼 스페이서와 함께 그 하부에 오버코트층, 컬러 필터층 및 블랙 매트릭스층이 함께 무너지는 현상이 발생할 수 있다.
도 9는 액정 패널의 형태에 따라 중력 마진의 정도를 나타낸 도면이다.
도 9는 소정 간격 이격된 서로 다른 중력 마진을 갖는 액정 패널의 형태를 나타낸 것으로, 각각 중앙 부위와 외곽 영역에 셀 갭 차이를 갖는 액정 패널이 세워져 있다.
여기서, 중력 마진이란 고온 상태의 액정 패널이 갖는 중력 불량에 대한 내성 정도라고 이해할 수 있을 것이다. 즉, 고온 상태에서의 액정 패널이 소정 부위가 팽창하여도 상기 소정 부위가 불투명하게 관찰되지 않는 정도라고 할 수 있다.
도 9와 같이, 여러 형태의 액정 패널이 TFT 기판(70)과 컬러 필터 기판(60)이 대향되며, 상기 두 기판(60, 70)의 외곽에 씰 패턴(90)이 형성되어 있다.
그리고, 좌측부터 액정 패널을 하나씩 살펴보면, 좌측에 형성된 액정 패널은 중앙 부위가 불룩하게 형성되어 있으며, 중앙에 위치한 액정 패널은 중앙 부위와 외곽이 약간의 셀 갭차를 가지며 중앙 부위가 외곽에 비해 상대적으로 약간 두껍게 형성되어 있다. 그리고, 가장 우측에 위치한 액정 패널은 중앙 부위가 외곽에 비해 상대적으로 약간 오목하게 형성되어 있다.
이 때, 중력 마진은 좌측에서 우측으로 갈수록 커짐을 알 수 있다. 즉, 상대적으로 패널에 있어서, 불룩한 부위를 가지지 않고, 오목한 영역이 차지하는 부분이 클수록 고온 상태에서도 패널의 셀 갭을 크게 변하지 않고, 팽창할 수 있는 여지가 있는 것이다.
이하에서 설명하는 본 발명의 액정 표시 장치는 중력 마진이 큰 액정 패널의 형태로 초기 상태를 구현하고자 하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 액정 표시 장치의 제 1 기판에 형성되는 돌기의 밀도를 나타낸 평면도이며, 도 11은 도 10의 C 영역, D영역 및 E 영역에서의 단면도이다.
도 10 및 도 11과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 이상적으로 중력 마진을 갖는 상태로 액정 패널을 구현하기 위해, 돌기(121a, 121b, 121c)와 칼럼 스페이서(도 13의 122a, 122b, 122c)와의 접촉 밀도를 중앙 영역에서는 낮게, 외곽으로 갈수록 높게 형성한다. 이와 같은 접촉 밀도의 차이는, 상기 돌기의 상부 단면(칼럼 스페이서와 닿는 표면적)의 크기(특히, 수평 단면)를 중앙에서 외곽으로 갈수록 키워 형성한다. 이 때, 칼럼 스페이서의 크기는 패널 전체에 걸쳐 동일하게 형성한다. 한편, 상기 접촉 밀도의 차이는 상기 돌기의 크기는 그대로 하고, 그 배치를 밀하게 하거나 소하게 하는 것으로도 구현 가능하다. 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에서는 돌기 크기를 달리하여 접촉 밀도의 차이를 준 실시예에 대해 설명한다.
상기 돌기(121a, 121b, 121c)는 제 1 기판(100) 상에 형성하고, 상기 칼럼 스페이서는 제 2 기판(도 13의 110)상에 형성한다. 여기서, 상기 제 1 기판(100)은 박막 트랜지스터 어레이가 형성되는 기판이며, 상기 돌기(121a, 121b, 121c)는 박막 트랜지스터 어레이 공정에서 함께 형성되는 것이다. 도시된 도면에서는 나머지 구성 요소는 생략하였다. 그리고, 상기 제 2 기판(110)은 컬러 필터 어레이가 형성되는 기판이다.
도 10에서 설명되지 않은 도면 부호 115는 씰 패턴으로 상기 씰 패턴(115)의 내부 영역은 액티브 영역으로, 합착시 액정이 채워지는 영역이 된다.
그리고, C 영역은 액정이 적하된 부위의 중심부로 상대적으로 합착 초기시 가장 액정량이 많은 부위, D 영역은 액정이 적하된 부위의 주변부로 상기 C 영역보다 조금 덜한 액정량을 갖는 부위, E 영역은 액정 부재 영역이다.
한편, 상기 칼럼 스페이서와 돌기와 접촉 밀도 차를 주어 형성한다 하더라도, 상기 돌기의 크기가 가장 큰 최외곽에서의 칼럼 스페이서의 상부면보다 상기 돌기의 표면적이 크지는 않게 형성한다. 이는 상기 돌기(121a, 121b, 121c)에 대한 칼럼 스페이서(122a, 122b, 122c)의 대향 구조는 터치 불량을 방지하기 위해 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 밀도를 줄이겠다는 개념이 기본적으로 포함되어 있기 때문이다. 다만, 본 발명의 액정 표시 장치는 적하 직후 합착 초기 상태에서 액정이 중앙 부위에만 적하되며, 외곽 영역일수록 액정이 채워지는데 시간이 걸리므로, 이를 감안하여 중앙에서 외곽 영역으로 갈수록 돌기의 크기를 크게 형성하여, 액정 부재 영역에서 칼럼 스페이서 돌기와의 접촉 밀도를 늘린 것이다.
여기서, 상기 돌기(121a, 121b, 121c)는 그 수평 단면의 크기의 차이가 있는 것으로, 각각의 높이는 동일하다.
도 12a는 제 1 기판에 액정 적하 직후의 모습을 나타낸 평면도이며, 도 12b는 제 1 기판과 제 2 기판을 합착 후에 액정이 충진된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 12a와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 제 1 기판(100)에 액정 적하시에는 중앙 부위에 적하된 액정(120)이 모여있다. 이러한 제 1 기판(100) 상에는 각각 중심에서 외곽으로 갈수록 상부 단면적의 크기가 커지는 돌기를 구비하고 있다. 그리고, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(도 12b의 110 참조)의 외곽에 인접한 영역에 씰 패턴(115)이 형성된다. 도 12a에는 제 1 기판(100) 상에 씰 패턴이 형성됨을 도시하였다. 상기 씰 패턴(115)의 내부 영역은 실제 디스플레이가 이루어지는 액티브 영역으로 정의된다.
도 12b와 같이, 제 1 기판(100)과 칼럼 스페이서(미도시, 도 13참조)가 형성된 제 2 기판(110)을 대향시킨 후, 상기 제 1, 제 2 기판(100)의 표면에 소정의 압력을 가하여 합착하면, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(110) 사이의 공간에서 액정이 채워진다. 이 경우, 상기 액정(120)은 상기 씰 패턴(115) 영역 내, 즉 액티브 영역에 채워진다.
도 13은 도 12b의 C 영역, D영역 및 E영역에서 각각 돌기와 칼럼 스페이서의 대응 모습을 나타낸 단면도이다.
도 13과 같이, 합착 공정에서 후, 각각 C 영역, D 영역 및 E 영역에서 각 칼럼 스페이서(122a, 122b, 122c)에는 비록 주위에 채워지는 액정량의 차이가 있지 만, 중앙에서 외곽으로 갈수록 돌기(121a, 121b, 121c)의 크기를 키워, 영역별 칼럼 스페이서(122a, 122b, 122c)와 돌기(121a, 121b, 121c)와의 압력차이를 보상하여 유사한 압력으로 해당 칼럼 스페이서(122a, 122b, 122c)와 돌기(121a, 121b, 121c)가 대응된다. 즉, 상기 C 영역에서 작은 체적의 제 1 돌기(121a)와 함께 액정이 제 1 칼럼 스페이서(122a)에 대응되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서(122a)는 거의 상부면(돌기와의 접촉 표면, 여기서 상부면이라 한 이유는 제 2 기판(110)을 기준으로 상기 칼럼 스페이서가 형성됨을 감안할 때, 돌기와의 접촉 표면이 제 2 기판에 대해 상부에 위치하기 때문이다)의 변형없이 합착이 이루어진다. 또한, 나머지 D 영역과 E 영역에서도 상기 제 1 돌기(121a)에 비해 체적이 늘어난(특히, 표면적) 제 2 돌기(121b)와 액정(120)의 일부와 제 2 칼럼 스페이서(122b)가 대응되거나, 제 2 돌기(121b)보다 체적이 더 큰 제 3 돌기(121c)와 제 3 칼럼 스페이서(122c)가 대응되게 되어 상기 제 2, 제 3 돌기(121b, 121c)에 의해 각각 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(122b, 122c)는 어느 정도 접촉면이 늘게 되어 고르게 압력이 분산되어 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(122a, 122b, 122c)는 모두 회복이 가능할 정도의 변형이 일어나게 된다.
이상에서 설명한 액정 표시 장치의 돌기는 제 1 기판(TFT 기판, 100) 상에 소오스/드레인 금속층이나 반도체층의 단층으로 이루어지거나, 혹은 반도체층 및 소오스/드레인 금속층의 적층으로 형성하도록 한다. 적층시에는 소오스/드레인 금속층과 반도체층의 임계치수(CD : Critical Dimension)는 동일하게 하여 형성한다.
도 14는 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태의 돌기를 나타낸 도면이다.
도 14와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 다른 형태의 돌기(131)는 제 1 기판(100) 상에 반도체층(131a)과 소오스/드레인 금속층(131b)이 적층된 구조이며, 상기 소오스/드레인 금속층(131b)이 상기 반도체층(131a)에 비해 상대적으로 작은 면적으로 형성되어 있다. 여기서는 하나의 돌기(131)의 형태만을 도시한 것으로, 제 1 기판(100)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 돌기(131)의 상부 단면적(체적)이 늘어나는 개념은 상술한 바와 같다.
이 경우, 상기 소오스/드레인 금속층과 반도체층은 다른 마스크를 이용하여 형성할 수도 있고, 회절 노광이나 하프톤 마스크를 이용하여 하나의 마스크로 형성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 액정 표시 장치의 또 다른 형태의 돌기를 나타낸 도면이다.
도 15와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 또 다른 형태의 돌기(141)는 제 1 면적을 갖는 하부 패턴과 상기 제 1 면적에 비해 작은 제 2 면적을 갖는 상부 패턴이 서로 연결되어 형성된 형태이다. 이 경우, 상기 돌기(141)는 소오스/드레인 금속층 또는 반도체층 또는 TFT 어레이 공정에서 형성될 수 있는 그 외의 물질층을 패터닝하여 형성할 수 있다. 마찬가지로, 도 15에서는 하나의 돌기(131)의 형태만을 도시한 것으로, 제 1 기판(100)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 돌기(131)의 상부 단면적(체적)이 늘어나는 개념은 상술한 바와 같다.
상술한 상기 돌기(121a, 121b, 121c, 131, 141)의 두께는 2000 내지 4000Å로 하며, 각 돌기의 상부면의 단면적은 중앙에서부터 외곽으로 갈수록 점점 커진 다. 이 경우, 상기 최외곽 부분에서 상기 돌기가 갖는 상부면 단면적의 최대 면적은 칼럼 스페이서의 상부면의 단면적보다는 작다.
이 경우, 돌기의 상부면이 늘어난 부위는 면적인 늘어난만큼 대향하는 칼럼 스페이서와의 접촉면이 늘어나게 되고, 그 만큼 칼럼 스페이서가 받는 압력이 분산되어 상기 돌기에 의한 칼럼 스페이서의 눌림 현상이 완화된다.
도 16은 본 발명이 액정 표시 장치를 적용한 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 17은 도 16의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다. 도 16 및 도 17에서 좌측 화소는 도 10에서 C 영역(액정 존재 영역)의 화소를 나타낸 것이고, 우측 화소는 도 10에서 E 영역(액정 부재 영역)의 화소를 나타낸 것이다.
도 16 및 도 17과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치를 적용한 횡전계형 액정 표시 장치는 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(110)과, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(110) 사이에 형성된 액정층(125)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(100)에는 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(101) 및 데이터 라인(102)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에는 서로 교번하여 횡전계를 이루는 화소 전극(123), 공통 전극(107a)들이 형성되며, 상기 각 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 그리고, 상기 게이트 라인(101)과 평행하도록 화소 내에 배치된 공통 라인(107)과, 상기 화소 전극(103)에서 연장 형성되어 공통 라인(107) 상부에 오버랩된 스토리지 전극이 더 구비된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(101a)과, 상기 게이트 전 극을 덮는 반도체층(104)과, 상기 반도체층(104)의 양측에 형성된 소오스/드레인 전극(102a, 102b)을 포함하여 형성된다.
구체적으로, 상기 공통 라인(107) 및 공통전극(107a)은 일체형으로 형성되며, 상기 게이트 라인(101)과 동시에 형성되는데, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등의 저저항 금속으로 형성한다.
그리고, 상기 화소전극(103)은 상기 공통전극(107a)과 교번하도록 형성하는데, 상기 데이터 라인(102)과 동시에 형성할 수도 있고 서로 다른층에 형성할 수도 있다(도면에는 서로 다른 층에 형성됨을 도시).
이 때, 상기 공통 전극(107a) 및 화소전극(103)은 일직선 형태로 교차 형성되어도 무방하고 또는 도면과 같이, 지그재그(zigzag) 형태로 형성되어도 무방하다.
상기 공통전극(107a)과 화소 전극(103)의 두 층 사이에는 절연막이 더 구비되는데, 이는 게이트 절연막(105) 또는 보호막(106)과 같은 절연막이다.
한편, 상기 게이트 라인(101) 상부의 소정 부위에는, 각각 액정 적하 직후의 액정 존재 영역과 액정 부재 영역에 대해 다른 크기의 돌기가 형성된다.
여기서, 도시된 제 1, 제 3 돌기(121a, 121c)는 반도체층(104b, 104c)과 소오스/드레인 금속층(102d, 102e)이 적층되어 형성된다. 여기서, 상기 제 1 돌기(121a)에 비해 상기 제 3 돌기(121c)가 상부면이 크도록 형성된 이유는 합착시 접촉하는 제 3 칼럼 스페이서(122c)와 접촉 밀도를 높여 액정의 부재시에도 상기 제 3 돌기에 대해 제 3 칼럼 스페이서(122c)에 완만히 압력이 가해져 변형이 덜 일어 나도록 하기 위해서이다.
한편, 상기 제 1 기판(100)과 서로 대향되는 상기 제 2 기판(110) 상에는 화소 영역을 제외한 부분(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막 트랜지스터 영역)의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(111)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되어 부분에 색상을 표현하는 컬러 필터층(미도시)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(111)과 컬러 필터층(112) 상부에 상기 컬러 필터층(112)이 갖는 단차가 그대로 유지될 수 있도록 얇은 두께로 형성된 오버코트층(113)이 전면 형성된다.
그리고, 서로 다른 높이의 상기 오버코트층(113) 표면에 광 경화성 수지 등과 같은 물질로 이루어지며, 서로 동일 간격을 갖고 전 패널에 걸쳐 칼럼 스페이서(122a, 122c)가 형성된다. 도 16 및 도 17에서는 상기 제 1 돌기(121a)와 제 3 돌기(121c)에 대응되는 제 1, 제 3 칼럼 스페이서(122a, 122c)를 도시하였다.
이 때, 상기 제 1, 제 3 칼럼 스페이서(122a, 122c)는 동일한 크기, 동일한 높이로 형성되며, 합착시에도 액정의 존재나 부재와 관계없이 상기 제 1, 제 3 돌기(121a, 121c)와의 서로 다른 접촉 밀도로 합착시 거의 유사한 압력이 가해져 회복이 가능할 정도의 유사한 칼럼 스페이서의 변형이 일어난다. 따라서, 전체 액정 패널에서 셀 갭의 균일성을 유지할 수 있다.
상기 제 1 칼럼 스페이서(122a) 및 제 3 칼럼 스페이서(122c)는 주로 광에 의해 반응하여 패턴이 형성되는 포토아크릴(photoacryl) 등의 광 경화성 수지 또는 저유전율(예를 들어, 유전율 2.0 이하의)의 폴리이미드(polyimide) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 도 16 및 도 17에서는 횡전계형(IPS) 액정 표시 장치에 대해 도시하였으나, 동일한 원리를 TN 모드에도 적용할 수 있을 것이다. 이 경우, 도 16 및 도 17의 구조에서, 상기 제 1 기판(100) 상에는 공통 라인 및 공통 전극을 제외되며, 화소 영역에는 화소 전극이 하나의 패턴으로 형성되며, 제 2 기판(110) 상에는 오버코트층 대신 공통 전극이 형성될 것이다.
이와 같이 본 발명의 액정 표시 장치의 영역별로 액정 적하 직후 영역별로 액정의 존재 영역과 액정의 부재 영역의 차이가 있음에도, 중앙에서부터 외곽으로 갈수록 그 상부면이 넓어지는 돌기를 마련하거나 또는 중앙에서 외곽으로 갈수록 돌기 배치밀도를 늘림으로써, 합착시 상기 돌기들에 대해 각각 칼럼 스페이서를 대응시킬 때, 액정의 모자른만큼 돌기의 키워진 면적이 칼럼 스페이서에 닿게 되어, 칼럼 스페이서가 돌기 및 액정에 대해 갖는 접촉 압력을 패널 전체에 걸쳐져 유사하게 하여 특정 영역에 칼럼 스페이서의 변형이 심해지는 현상을 방지하여 셀 갭의 균일성을 유지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
영역별로 액정 적하 직후 영역별로 액정의 존재 영역과 액정의 부재 영역의 차이가 있음에도, 중앙에서부터 외곽으로 갈수록 돌기 크기를 크게 형성하거나 돌기 배치를 더 밀하게 하여, 돌기와 칼럼 스페이스서와 접촉 밀도를 밀하게 함으로써, 액정의 모자른만큼 돌기의 키워진 면적이 칼럼 스페이서에 닿게 되어, 칼럼 스페이서가 돌기 및 액정에 대해 갖는 접촉 압력을 패널 전체에 걸쳐져 유사하게 하 여 패널 전체 영역에서의 칼럼 스페이서의 불균일한 변형의 발생을 방지하였다.
따라서, 액정 패널 전면에 걸쳐 셀 갭 균일성을 유지할 수 있게 한다. 중앙에서 외곽 영역으로 나갈수록 돌기 밀도를 밀하게 함으로써, 합착시 및 그 후에 액정 패널의 단면 형상이 불룩해지는 것을 방지하여 액정 적하량의 적정량 마진을 늘릴 수 있다.

Claims (17)

  1. 서로 대향되는 제 1, 제 2 기판;
    상기 제 1, 제 2 기판의 가장자리에 대응되어, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성되며, 액티브 영역과 비표시 영역을 구분하는 씰 패턴;
    상기 액티브 영역 내의 상기 제 2 기판 상에 서로 소정 간격 이격되어 형성된 동일한 크기로 형성된 복수개의 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판 상에 상기 복수개의 칼럼 스페이서의 각각에 대응되어 형성되며, 상기 제 1 기판의 액티브 영역의 중앙 영역에서 외곽으로 갈수록 대응되는 각 칼럼 스페이서와의 접촉 단면적이 점점 커지도록 형성된 복수개의 돌기; 및
    상기 제 1, 제 2 기판 사이의 씰 패턴 내에 적하되어 형성된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액티브 영역의 최외곽에 형성되는 돌기의 칼럼 스페이서의 대응면은 대향되는 상기 칼럼 스페이서 대응면보다는 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기는 2000 내지 4000Å의 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에
    서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터; 및
    상기 화소 영역에 형성된 화소 전극이 더 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 돌출된 소오스 전극 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극 및 상기 게이트 전극과, 소오스 전극 및 드레인 전극 사이의 층간에 개재된 반도체층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 게이트 라인 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴과 상기 소오스 전극 및 드레인 전극과의 동일층의 금속층이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반도체층 패턴이 상기 금속층보다 그 폭이 더 큰 것을 특징을 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 소오스 전극 및 드레인 전극과의 동일층의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 화소 영역에 상기 화소 전극과 서로 교번하여 공통 전극이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 게이트 라인 또는 데이터 라인 상에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에는
    상기 화소 영역을 제외한 영역과 박막 트랜지스터 형성 영역에 대응하여 형성된 블랙 매트릭스층; 및
    상기 데이터 라인과 평행한 방향으로 상기 화소 영역을 지나도록 형성된 컬러 필터층이 더 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 오버코트층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층을 포함한 제 2 기판 전면에 공통 전극이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 액티브 영역과 비표시 영역이 정의되는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 액티브 영역 내의 상기 제 2 기판 상에 서로 소정 간격 이격되는 동일한 크기로 복수개의 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판의, 상기 복수개의 칼럼 스페이서 각각에 대응되는 위치에, 상기 액티브 영역의 중앙 영역에서 외곽으로 갈수록 대응되는 상기 칼럼 스페이서와의 접촉 단면적이 점점 크게 되는 복수개의 돌기를 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판의 가장자리에 대응되어, 액티브 영역과 비표시 영역을 구분하는 씰 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판 상의 상기 액티브 영역의 중앙 부위에, 액정을 적하하는 단계; 및
    상기 제 1, 제 2 기판을 합착하여 상기 액티브 영역의 중앙 부위에 적하된 액정이 액티브 영역의 외곽으로 충진되도록 하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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