KR101264674B1

KR101264674B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101264674B1
Application number: KR1020050056119A
Authority: KR
Inventors: 이재균; 양명수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2013-05-16
Also published as: CN100449390C; US20060290857A1; CN1892381A; KR20070000625A; JP2007011357A; JP4579200B2; US7525622B2

Abstract

본 발명은 돌기 형상을 폐고리 형상을 갖도록 하여 이에 대응되는 칼럼 스페이서의 지지력을 증대시켜 표시 불량을 개선하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 2 기판 상에 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 소정 부위에 대응되어 폐고리 형상의 수평 단면이 대응되도록 형성된 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

중력 불량, 칼럼 스페이서, 폐고리, 응력, 중력 마진

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}

도 1은 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도

도 3은 중력 불량이 발생된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 평면도

도 5는 도 4의 액정 표시 장치에 있어서, 합착시 돌기에 대응되는 칼럼 스페이서의 형상 변화를 나타낸 단면도

도 6a는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인에 대응되어 형성되는 칼럼 스페이서 및 돌기를 나타낸 평면도

도 6b는 도 6a의 돌기를 입체적으로 나타낸 사시도

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 도 6의 칼럼 스페이서 및 돌기를 지나는 I~I' 선상의 구조 단면도

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 도 6의 칼럼 스페이서 및 돌기를 지나는 I~I' 선상의 구조 단면도

도 9는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

*도면의 주요 부분을 나타내는 부호 설명*

100 : 제 1 기판 101 : 게이트 라인

101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인

102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극

103 : 화소 전극 104 : 반도체층

105 : 게이트 절연막 107 : 공통 라인

107a : 공통 전극 108 : 콘택홀

110 : 돌기 200 : 제 2 기판

201 : 블랙 매트릭스층 202 : 컬러 필터층

203 : 오버코트층 210 : 칼럼 스페이서

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 돌기 형상을 폐고리 형상을 갖도록 하여 이에 대응되는 칼럼 스페이서의 지지력을 증대시켜 표시 불량을 개선하는 액정 표시 장치에 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.

일반적인 액정 표시 장치는, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판에는 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역에는 화소 전극이 형성되고, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터가 형성되어 상기 게이트 라인에 인가되는 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.

그리고, 상기 제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층이 형성되고, 상기 컬러 필터층위에는 화 상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다.

상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층의 액정이 배향되고, 상기 액정층의 배향 정도에 따라 액정층을 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 있어 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 횡전계형(IPS: In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.

상기 횡전계형(IPS) 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 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, 이와 같이 형성되는 액정 표시 장치의 제 1, 제 2 기판 사이에는 액정층이 형성되는 일정한 간격을 유지하기 위해 스페이서가 형성된다.

이러한 스페이서는 그 형상에 따라 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서로 나뉘어진다.

볼 스페이서는 구 형상이며, 제 1, 제 2 기판 상에 산포하여 제조되고, 상기 제 1, 제 2 기판의 합착 후에도 움직임이 비교적 자유롭고, 상기 제 1, 제 2 기판과의 접촉 면적이 작다.

반면, 칼럼 스페이서는 제 1 기판 또는 제 2 기판 상의 어레이 공정에서 형성되는 것으로, 소정 기판 상에 소정 높이를 갖는 기둥 형태로 고정되어 형성된다. 따라서, 제 1, 2 기판과의 접촉 면적이 볼 스페이서에 비하여 상대적으로 크다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 종래의 칼럼 스페이서를 구비한 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1과 같이, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 서로 대향하는 제 1 기판(30) 및 제 2 기판(40)과, 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 형성된 칼럼 스페이서(20) 및 상기 제 1, 제 2 기판(30, 40) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.

상기 제 1 기판(30) 상에는 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인(31) 및 데이터 라인(미도시)이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 상기 각 게이트 라인(31)과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극(미도시)이 형성된다.

상기 제 2 기판(40) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(41)이 형성되고, 상기 데이터 라인에 평행한 세로선상의 화소 영역들에 대응되는 스트라이프 상의 컬러 필터층(42)이 형성되고, 전면에 공통 전극 또는 오버코트층(43)이 형성된다.

여기서, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 게이트 라인(31) 상부의 소정 위치 에 대응되어 형성된다.

또한, 상기 제 1 기판(30) 상에는 상기 게이트 라인(31)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(36)이 형성되며, 상기 게이트 절연막(36)위에 보호막(37)이 형성된다.

도 2a 및 도 2b는 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치의 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도이다.

도 2a 및 도 2b와 같이, 상술한 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는, 액정 패널(10)의 표면을 손이나 그 밖의 물건을 이용하여 소정 방향으로 터치하여 지나가게 되면, 터치된 부위에서 얼룩이 발생한다. 이러한 얼룩은 터치시에 발생한 얼룩이라 하여 터치 얼룩이라 하며, 이와 같이 화면에서 얼룩이 관찰되기 때문에 터치 불량이라고도 한다.

이러한 터치 불량은, 이전의 볼 스페이서의 구조에 비해 상기 칼럼 스페이서(20)와 대향하는 제 1 기판(1)간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 나타나는 것으로 파악된다. 즉, 볼 스페이서에 비해 원기둥 형태로 형성되는 칼럼 스페이서(20)는 도 2b와 같이, 제 1 기판(1)과의 접촉 면적이 크기 때문에, 터치로 인해 제 1, 제 2 기판(1, 2)간의 쉬프트된 후, 원 상태로 복원하는데 오랜 시간이 걸리기 때문에 원 상태로 복원하기 전까지 얼룩이 잔존하게 된다.

도 3은 중력 불량이 발생된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 3과 같이, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2) 사이에 액정(3)이 충진되고, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 소정 부위에 칼럼 스페이서(20)가 형성되는 액정 표시 장치는 세워져 있는 상태로, 고온 환경에 있게 되면, 액정이 열 팽창이 일어나고 이에 따라 칼럼 스페이서(20)의 높이에 따라 셀 갭이 늘어날 경우 액정(3)이 하단부 흘러내려 하단부가 불룩하게 관찰되어 보이는 중력 불량이 관찰된다.

상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 터치시 기판이 쉬프트되었을 때, 원 상태로 복원되는데 시간이 오래 걸려 복원시간동안 터치 불량이 관찰된다.

둘째, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 패널이 세워져있는 상태로, 고온 환경에 놓이게 되면 액정의 열팽창이 발생하고 심한 경우 칼럼 스페이서의 높이보다 더한 두께로 셀 갭이 늘어나 하측으로 액정이 흘러 하단부가 불룩하게 보이며, 시감적으로 불투명하게 보이는 현상이 관찰된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 돌기 형상을 폐고리 형상을 갖도록 하여 이에 대응되는 칼럼 스페이서의 지지력을 증대시켜 표시 불량을 개선하는 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부 에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 2 기판 상에 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 소정 부위에 대응되어 폐고리 형상의 수평 단면이 대응되도록 형성된 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 돌기의 수평 단면인 폐고리 형상은 원형 및 다각형 중 어느 하나이다.

상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 이격되어 상기 소오스 전극과 동일층에 형성된 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 상부에 상기 소오스 전극/드레인 전극과 부분적으로 오버랩하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진다.

상기 돌기는 상기 반도체층과 동일층에 형성된다.

상기 돌기는 상기 소오스/드레인 전극과 동일층에 형성된다.

상기 돌기는 하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극과 동일층의 소오스/드레인 전극층의 적층체로 이루어진다.

상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극을 포함하여 이루어진다.

상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된다.

상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 오버코트층을 포함하여 이루어진다.

상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성된다.

상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 형성되며, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 액정 표시 장치에 있어서, 합착시 돌기에 대응되는 칼럼 스페이서의 형상 변화를 나타낸 단면도이다.

도 4와 같이, 돌기 구조를 포함한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1 기판(60) 및 제 2 기판(70)과, 상기 제 1 기판(60) 상의 소정 부위에 형성된 칼럼 스페이서(80)와, 상기 칼럼 스페이서(80)에 비해 상대적으로 작은 체적을 가지며 상기 칼럼 스페이서(80)와 부분적으로 접촉하도록 상기 제 2 기판(70) 상에 형성된 돌기(85) 및 상기 제 1, 제 2 기판(60, 70) 사이에 충진된 액정층(미도시)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이, 돌기(85)를 포함할 경우, 상기 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)의 표면을 터치(일 방향으로 문지르거나 훑는 동작)시 상기 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)이 대향 기판에 비해 쉬프트되었을 때, 상기 칼럼 스페이서(80)와 상기 돌기(85)와의 접촉 면적이 상기 칼럼 스페이서(80)의 상부면(칼럼 스페이서가 형성되는 제 1 기판(60)을 기준으로 명명, 이 경우, 제 1 기판(60) 표면에 칼럼 스페이서가 대응되는 면은 하부면이라 함)에 비해 상대적으로 작은 돌기(85)의 상부 면적으로 줄게 되어 마찰면적 감소로 인해 상기 칼럼 스페이서(80)와 대향 기판인 제 2 기판(70)과의 마찰력이 줄게 되고, 따라서, 상기 터치에 의해 일 방향으로 제 1 기판(60) 또는 제 2 기판(70)이 밀릴 때, 원 상태로의 복원이 용이하다.

도 5와 같이, 상기 제 1 기판(60) 상에는 블랙 매트릭스층(61), 컬러 필터층(62) 및 오버코트층(63)으로 이루어진 컬러 필터 어레이가 형성되며, 상기 오버코트층(63)의 소정 부위에는 칼럼 스페이서(80)가 형성된다.

그리고, 상기 제 2 기판(70) 상에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(71) 및 데이터 라인(미도시)과, 상기 게이트 라인(71)을 포함한 제 2 기판(70) 전면에 형성된 게이트 절연막(72)과, 상기 게이트 라인(71) 상에 상기 칼럼 스페이서의 소정 부분에 대응되어 형성되는 돌기(85) 등이 형성된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 상기 화소 영역에는 화소 전극이 형성되고, 상기 게이트 라인(71)과 데이터 라인의 교차부에는 박막 트랜지스터가 형성되고, 상기 데이터 라인과 화소 전극의 층간에는 보호막(미도시)가 더 형성되어 있다.

이러한 돌기(85)를 포함하는 구조에 있어서, 제 1, 제 2 기판(60, 70)을 서로 합착시 상기 돌기(85)에 대응되는 칼럼 스페이서(80)의 형상의 변화를 살펴보면, 화살표 표시와 같이, 상기 칼럼 스페이서(80)는 상기 돌기(85)에 대응되는 부위에만 힘이 집중되어, 이에 따라 칼럼 스페이서(80)를 포함한 하부층인 오버코트층(63), 컬러 필터층(62) 및 블랙 매트릭스층(61)이 함께 눌려지게 된다. 이와 같이, 단일 또는 복수개의 층들이 눌려진 경우에는, 액정 패널이 고온의 환경이 놓일 때, 액정의 열 팽창에 의해 셀 갭이 늘어날 경우, 상기 칼럼 스페이서(80) 및 이하 의 층들이 눌려진 정도만큼 다시 원 상태로 복원하며 제 1, 제 2 기판(60, 70) 사이를 안정적으로 지지할 수 있어, 돌기가 없는 구조에 비해 액정이 하측으로 처져 발생하는 중력 불량을 개선할 수 있다.

그러나, 이와 같은 형상의 칼럼 스페이서 대비 단순히 체적 및 표면적이 작은 돌기를 이용하는 경우에는, 돌기에 의해 칼럼 스페이서 및 하부층들이 눌려질 때, 눌려지지 않는 칼럼 스페이서 및 이의 하부층들은 점선 화살표 방향으로 밀려나가게 된다. 이러한 돌기와 인접한 부위의 칼럼 스페이서 및 이의 하부층은 밀린 후, 제 2 기판(70)과 접촉되는 부위가 아니라 계속적으로 제 2 기판(70)과 어느 정도의 간격으로 이격된 상태를 유지하므로, 형태 변형 후 원 상태로 복원되지 않는 문제점이 발생한다.

이하에서는, 돌기 구조의 효과인 중력 불량 개선과 터치 불량 개선을 만족함과 동시에 상술한 돌기 구조에서 칼럼 스페이서 및 이하의 층들의 소성 변형 문제를 해결한 액정 표시 장치에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도 6a는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인에 대응되어 형성되는 칼럼 스페이서 및 돌기를 나타낸 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 돌기를 입체적으로 나타낸 사시도이다.

도 6a와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 게이트 라인(101) 상에 대응되어 제 2 기판(200) 상에 형성되는 칼럼 스페이서(210)와, 상기 칼럼 스페이서(210)에 대향되는 부위에 수평 단면이 폐고리(closed loop) 형상으로 형성된 돌기(110)를 포함하여 이루어진다. 이러한 돌기(110)는 도 6b와 같이, a 라는 반지름의 직경을 갖도록 형성된 원기둥에 동심원기둥으로 a보다 작은 반지름의 b를 갖는 원기둥이 제거된 형상으로 형성된 것이다.

즉, 본 발명의 액정 표시 장치에 이용되는 돌기는 중심이 비어있는 형상의 폐고리 단면을 갖는 형상으로, 상기 칼럼 스페이서(210)와 대향시 폐고리 형상의 상부면이 접촉하게 된다.

이 경우, 상기 돌기(110)는 서로 대향되는 칼럼 스페이서(210)의 상부면(칼럼 스페이서(210)가 형성되는 제 2 기판과 대향되는 면을 하부 형성면이라 할 때)보다 작은 상부면을 갖도록 조건과 폐고리의 상부면을 갖는 조건 하에서, 그 형상은 도시된 바와 같이, 폐고리 원형이든, 혹은 폐고리 사각형, 삼각형 등을 포함한 폐고리 다각형이든 여러 가지 형상으로 변경 가능하다. 또한, 칼럼 스페이서(210)는 도시된 바와 같이, 상부면이 사각형에 한하지 않고, 원형 또는 삼각형 등의 다각형 등의 여러 가지 형상으로 변경 가능하다.

이하에서는 돌기의 형상별로 구분하여 각 실시예에 따른 본 발명의 액정 표시 장치에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 도 6의 칼럼 스페이서 및 돌기를 지나는 I~I' 선상의 구조 단면도이며, 도 9는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.

도 7과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 돌기(110)가 반도체층 또는 소오스/드레인 전극층의 단일층으로 이루어진 구조를 갖는 형태이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 도 7 및 도 9와 같이, 크게 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 상에 폐고리 형상으로 형성된 돌기(110)와, 상기 돌기(110)에 대응되어 상기 제 2 기판(200) 상에 형성되는 칼럼 스페이서(210)를 포함하여 이루어진다.

보다 자세히 설명하면, 상기 제 1 기판(100) 상에는 게이트 전극(101a)을 포함하여 일 방향으로 형성된 게이트 라인(101)과, 상기 게이트 라인(101)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 형성된 게이트 절연막(105)과, 상기 게이트 절연막(105) 상에 게이트 전극(101a)을 덮는 섬상으로 형성된 반도체층(104)과, 소오스 전극(102a)이 돌출되어 상기 게이트 라인(101)과 수직한 제 2 방향으로 상기 게이트 절연막(105) 상에 형성된 데이터 라인(102)과, 상기 데이터 라인(102)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 형성된 보호막(106)과, 상기 보호막(106) 상부의 화소 영역에 서로 교번되어 형성되는 화소 전극(103) 및 공통 전극(107a)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 공통 전극(107a)은 상기 게이트 라인(101)에 인접하여 상기 게이트 라인(101)에 평행한 공통 라인(107)으로부터 연장되어 형성된다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(101)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(101a)과, 상기 데이터 라인(102)의 소정 부위에 'U'자형으로 돌출된 소오스 전극(102a)과, 상기 소오스 전극(102a)과 이격되어 상기 소오스 전극(102a)의 'U'자형 패턴의 내부로 일부 들어오는 드레인 전극(102b) 및, 상기 게 이트 전극(101a)의 상부에 상기 소오스/드레인 전극(102a/102b)의 하측부에 일부 접하여 형성된 반도체층(104)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 반도체층(104)은 하부에는 비정질 실리콘층이, 상부에는 불순물층이 형성된 적층체로 형성되며, 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 대응하는 부위에는 불순물층이 제거되어 형성되어 있다.

그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 게이트 라인(101) 상의 소정 부위에 폐고리 형상의 수평 단면을 갖는 돌기(110)를 포함하여 이루어진다. 이 경우, 상기 돌기(110)는 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극층의 각각의 단일층으로 형성된다. 여기서, 상기 반도체층 패턴은 상기 박막 트랜지스터를 이루는 반도체층(104)을 패터닝하는 공정에서 동일한 반도체층 물질(비정질 실리콘층과 불순물층의 적층체)로 형성하며, 상기 소오스/드레인 전극층은 상기 데이터 라인 및 소오스/드레인 전극의 패터닝시 동일한 금속을 패터닝하여 함께 형성된다. 이와 같이, 상기 돌기(110)는 상기 반도체층 패턴 또는 소오스/드레인 전극층으로 이루어지기 때문에, 상기 게이트 절연막(105) 상부에 형성되며, 상기 보호막(106) 하부에 위치하게 된다.

상기 제 2 기판(200) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 대응 부위)과 박막 트랜지스터 형성 부위를 가리는 형상으로는 블랙 매트릭스층(201)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상부에는 적어도 화소 영역들에 대응되어 컬러 필터층(202)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 제 2 기판(200) 전면에는 오버코트 층(203)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 라인(101) 상에 돌기(110) 상부에 대응되어 상기 오버코트층(203) 상부에 칼럼 스페이서(210)가 형성된다.

한편, 설명하지 않은 도면 부호 108은 보호막(106)에 드레인 전극(102b)의 소정 부위를 노출하는 콘택홀로, 상기 콘택홀에서 드레인 전극(102b)과 화소 전극(103)이 전기적으로 접속된다.

상기 도 6의 칼럼 스페이서(210)와 돌기(110)를 I~I' 방향으로 가로지르는 선상에서는 도 7과 같이, 폐고리 형상의 돌기(110)의 양측부가 서로 이격되어 관찰될 것이다. 이 때, 상기 폐고리의 형상의 돌기(110)는 폐고리 형상으로 대응되는 부위의 상기 칼럼 스페이서(210)와 접촉할 것이고, 상기 돌기(110)의 내부에 대응되는 칼럼 스페이서(210) 및 이하의 층들의 부위는 돌기(110)에 칼럼 스페이서(210) 접촉시 표시된 원형의 점선 부위와 같이, 응력이 집중되는 부분이 발생한다. 즉, 상기 돌기(110)와 칼럼 스페이서(210)의 접촉 부위의 주변으로 칼럼 스페이서(210) 및 이하의 층들이 돌기 주변으로 밀릴 때, 상기 폐고리 형상의 돌기(110) 내부는 양측의 인접한 폐고리의 돌기(110)로부터 이중으로 힘이 받기 때문에, 응력이 집중되게 되는 것이다. 따라서, 고온에서 액정 팽창시 응력이 집중되는 부위는 탄성 복원력이 확보될 수 있으므로 상기 칼럼 스페이서(210)는 일정 수준까지는 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이를 안정적으로 지지해줄 수 있다. 즉, 고온에서 액정 팽창시 화살표 방향으로 칼럼 스페이서(210)는 지지력을 확보할 수 있다. 따라서, 상술한 단순히 돌기와 칼럼 스페이서가 대응되는 구조에 비해 중력 마진을 키울 수 있다.

이러한 제 1 실시예의 구조에서는 도 5에서 설명한 바와 같이, 상기 돌기(110)와 칼럼 스페이서(210)와 작은 면적으로 접촉하기에 합착시 서로간의 접촉 면적이 적고, 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 표면을 문지르는 터치시 일 기판이 밀렸을 때, 마찰력이 작기 때문에 원 상태로의 회복이 용이하여 터치 불량이 방지된다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 도 6의 칼럼 스페이서 및 돌기를 지나는 I~I' 선상의 구조 단면도이며, 도 9는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이다.

도 8과 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 돌기(100)의 형상이 하부에는 반도체층 패턴(110a)으로, 상부에는 소오스/드레인 전극층(110b)으로 적층하여 이루어진 것이다. 즉, 단일층의 구조를 갖는 제 1 실시예에 비해 2개의 층의 적층 구조로 이루어져 상기 돌기(110) 대비 칼럼 스페이서(210)의 눌림 정도는 제 1 실시예에 비해 클 것으로 예상되며, 이에 따라, 상기 돌기(110)의 내부에 대응되는 칼럼 스페이서(210) 및 그 하부의 층들에 집중되는 응력이 더욱 커질 것이다. 따라서, 제 1 실시예에 비해 점선 표시 영역의 응력이 커질 것으로 예상되며, 이에 따라 탄성 복원력 역시 커질 것으로, 상대적으로 중력 마진이 늘어날 것이다.

또한, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 작은 면적으로 칼럼 스페이서(210)와 돌기(110)가 접촉하고 있어, 일 기판을 터치시 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치 불량이 방지될 것이다.

한편, 이상에서는 게이트 라인 상에 폐고리 형상의 단면을 갖는 돌기가 형성되는 실시예에 대해 설명하였는데, 동일 효과를 위하여 경우에 따라 데이터 라인 상에 대응되는 부위에 상기 데이터 라인 하측에 반도체층 또는 게이트 라인 등의 금속층으로 이루어진 폐고리 형상의 돌기가 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 상술한 바에 따르면, 구동 모드를 IPS(In-Plane Switching) 모드에 기하여 설명하였는데, 동일한 구조의 칼럼 스페이서 및 폐고리 형상의 돌기를 적용하여 TN(Twisted Nematic) 모드에도 적용 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 폐고리 형상의 수평 단면이 칼럼 스페이서와 접촉하여, 합착 상태에서 폐고리 내부에 대응되는 칼럼 스페이서 및 그 이하의 층들의 부위에 응력이 집중되어, 응력이 집중된 만큼 중력 마진을 확보하여 고온에서 액정의 팽창시 일정 수준까지는 해당 부위의 칼럼 스페이서가 안정적으로 대향 기판을 지지하도록 할 수 있다. 따라서, 폐고리 형상에 대응되는 칼럼 스페이서의 탄성 복원력을 확보하여 중력 불량을 개선할 수 있다.

둘째, 칼럼 스페이서의 상부면에 비해 보다 작은 면적을 갖는 폐고리 수평 단면의 돌기와 칼럼 스페이서가 접하고 있어, 일 기판을 밀거나 훑는 터치시 대향 기판간의 마찰력 감소로 원 상태로의 복원이 용이하여 터치 불량을 개선할 수 있다.

Claims

서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판;

상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;

상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성되며, 상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 이격되어 상기 소오스 전극과 동일층에 형성된 드레인 전극 및 상기 게이트 전극 상부에 상기 소오스 전극/드레인 전극과 부분적으로 오버랩하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터;

상기 게이트 라인의 소정 부위에 대응되어 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 셀갭을 유지하는 칼럼 스페이서;

상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서에 대응되어 상기 칼럼 스페이서보다 작은 크기로, 상면이 노출된 중앙부와, 상기 중앙부를 둘러싸는 측벽을 포함하여, 평면적으로 상기 칼럼 스페이서의 대향면의 안쪽에 위치하며 상기 중앙부가 비어있는 폐고리 형상으로 이루어진 돌기; 및

상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어지며,

상기 돌기의 측벽은 상기 반도체층과 동일층의 기저층과, 상기 기저층 상에 상기 소오스 전극 또는 드레인 전극과 동일층인 상부층의 적층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 돌기의 수평 단면인 폐고리 형상은 원형 및 다각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 7항에 있어서,

상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 7항에 있어서,

상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 오버코트층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 기판 상의 화소 영역에는 화소 전극과 형성되며, 상기 제 2 기판 전면에는 공통 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.