KR101820533B1 - 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터라인 상부에 포토 아크릴(photo acryl)로 컬럼 스페이서(column spacer)를 형성한 후, 그 상부에 공통전극을 형성함으로써 데이터라인과 공통전극 사이의 커패시턴스(capacitance)를 감소시켜 소비전력을 감소시키는 동시에 공정을 간소화하기 위한 것으로, 제 1 기판과 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인이 형성된 제 1 기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막이 형성된 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층이 형성된 제 1 기판의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극이 형성된 제 1 기판의 액티브층 상부에 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 데이터라인 위에 유기 절연물질로 이루어져 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 상기 컬럼 스페이서가 형성된 제 1 기판 위에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막이 형성된 상기 제 1 기판의 화소영역에 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

Description

프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법{FRINGE FIELD SWITCHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크공정의 추가 없이 데이터라인의 부하(load)를 감소시키도록 한 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film transistor; TFT)(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.
이때, 상기 액정표시장치에 일반적으로 사용되는 구동방식으로 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식이 있으나, 상기 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치는 시야각이 90도 정도로 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.
이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식 액정표시장치가 있으며, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 횡전계방식 액정표시장치의 일부를 나타내는 단면도로써, 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿을 관통하여 화소영역 및 공통전극 상에 위치하는 액정분자를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지 필드형(Fringe Field Switching; FFS) 액정표시장치의 단면 구조를 나타내고 있다.
상기 프린지 필드형 액정표시장치는 액정분자가 수평으로 배향되어 있는 상태에서 하부에 화소전극이 형성되는 한편 상부에 공통전극이 형성됨에 따라 전계가 수평 및 수직 방향으로 발생하여 액정분자가 트위스트(twist)와 틸트(tilt)되어 구동되어 진다.
도면에 도시된 바와 같이, 프린지 필드형 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(5)과 제 2 기판인 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성되며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에는 컬럼 스페이서(50)가 형성되어 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이의 셀갭(cell gap)을 일정하게 유지시킨다.
상기 컬러필터 기판(5)은 적, 녹 및 청색의 서브컬러필터(7)로 구성되는 컬러필터와 상기 서브컬러필터(7) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(6), 그리고 상기 컬러필터와 블랙매트릭스(6) 상부에 형성된 오버코트층(overcoat layer)(9)으로 이루어져 있다.
상기 어레이 기판(10)에는 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(미도시)과 데이터라인(17)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인과 데이터라인(17)의 교차영역, 즉 TFT 영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극(21), 상기 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극(22) 및 화소전극(18)에 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(21)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(15a) 및 상기 게이트전극(21)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23) 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(24)을 포함한다.
이때, 상기 액티브층(24)의 소오스/드레인영역은 오믹-콘택층(ohmic contact layer)(25n)을 통해 상기 소오스/드레인전극(22, 23)과 오믹-콘택을 형성하게 된다.
상기 화소영역 내에는 공통전극(8)과 화소전극(18)이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(8)은 박스 형태의 상기 화소전극(18)과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(8) 내에 다수의 슬릿(8s)을 포함하고 있다.
이때, 상기 화소전극(18)은 제 1 절연막(15b) 및 제 2 절연막(15c)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하게 되며, 상기 공통전극(8)은 화소전극(18) 위에 형성된 제 3 절연막(15d)에 의해 상기 화소전극(18)과 절연된다.
상기의 프린지 필드형 액정표시장치는 시야각이 넓은 장점을 가지고 있으며, 공통전극(8)이 데이터라인(17) 상부에까지 형성되는 경우 블랙매트릭스(6) 영역의 축소가 가능하여 개구율이 향상되는 이점이 있다.
다만, 상기 공통전극(8)과 데이터라인(17) 사이의 오버랩에 의해 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 발생하게 되는데, 이는 상기 데이터라인(17)의 부하(load) 증가에 따른 충전(charging) 특성 저하, 박막 트랜지스터의 크기 증가 및 소비전력의 증가를 초래하게 된다.
이를 감소시키기 위해 도시된 바와 같이, 데이터라인(17) 상부에 제 2 절연막(15c)으로 낮은 유전율을 가진 포토 아크릴(photo acryl)을 적용하는 경우 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)이 추가되게 된다. 즉, 기존의 경우에는 화소전극과 드레인전극이 직접 콘택하는 반면, 포토 아크릴을 적용하는 경우에는 전술한 콘택홀이 필요하기 때문에 포토리소그래피공정이 한번 더 필요하게 된다.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 고해상도 프린지 필드형 액정표시장치에 있어 데이터라인의 부하를 감소시켜 소비전력을 감소시키도록 한 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 마스크공정의 추가 없이 데이터라인의 부하를 감소시키도록 한 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프린지 필드형 액정표시장치는 제 1 기판 위에 형성된 게이트전극과 게이트라인; 상기 게이트전극과 게이트라인이 형성된 제 1 기판 위에 형성된 게이트절연막; 상기 게이트절연막이 형성된 상기 게이트전극 상부에 형성된 액티브층; 상기 액티브층이 형성된 제 1 기판의 화소영역에 형성된 화소전극; 상기 화소전극이 형성된 제 1 기판의 액티브층 상부에 형성된 소오스전극과 드레인전극 및 상기 게이트라인과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터라인; 상기 데이터라인 위에 유기 절연물질로 이루어져 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서; 상기 컬럼 스페이서가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 보호막; 상기 보호막이 형성된 상기 제 1 기판에 형성되며, 상기 화소영역에 다수의 슬릿을 가진 공통전극; 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착하는 상기 제 2 기판을 포함한다.
이때, 상기 컬럼 스페이서는 포토 아크릴과 같은 낮은 유전율을 가진 유기 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 각각의 화소영역 내에서 분리되도록 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하기 위한 갭 스페이서와 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우 이를 완충하기 위한 눌림 스페이서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인이 형성된 제 1 기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막이 형성된 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층이 형성된 제 1 기판의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극이 형성된 제 1 기판의 액티브층 상부에 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 데이터라인 위에 유기 절연물질로 이루어져 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 상기 컬럼 스페이서가 형성된 제 1 기판 위에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막이 형성된 상기 제 1 기판의 화소영역에 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 컬럼 스페이서는 포토 아크릴과 같은 낮은 유전율을 가진 유기 절연물질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 상기 데이터라인 상부에만 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 각각의 화소영역 내에서 분리되도록 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하기 위한 갭 스페이서와 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우 이를 완충하기 위한 눌림 스페이서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 서로 다른 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 하프-톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용하여 서로 다른 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터라인의 부하가 감소됨에 따라 화소의 충전 특성이 향상되게 된다. 그 결과 박막 트랜지스터의 성능이 향상되는 한편, 박막 트랜지스터의 크기를 줄일 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 데이터라인의 부하가 감소됨에 따라 패널을 구동하는데 필요한 소비전력이 기존대비 1/4로 감소하게 된다.
특히, 상기 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터라인 상부에 포토 아크릴로 컬럼 스페이서를 형성한 후, 그 상부에 공통전극을 형성함으로써 마스크공정의 추가 없이 데이터라인과 공통전극 사이의 커패시턴스를 감소시킬 수 있어 제조공정 및 비용이 감소되는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.
도 2는 프린지 필드형 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 5a 내지 도 5g는 상기 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 6a 내지 도 6g는 상기 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿을 관통하여 화소영역 및 화소전극 상에 위치하는 액정분자를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지 필드형 액정표시장치를 나타내고 있다.
이때, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만, 설명을 간단하게 하기 위해 상기 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다. 즉, 상기 도 3은 TFT 영역과 데이터라인 영역을 포함하는 화소부 일부를 나타내고 있으며, 상기 도 4는 화소부와 데이터패드부 및 게이트패드부를 포함하는 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(105)과 제 2 기판인 어레이 기판(110) 및 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성되며, 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 사이에는 컬럼 스페이서(150)가 형성되어 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시킨다.
상기 컬러필터 기판(105)은 적, 녹 및 청색의 서브컬러필터(107)로 구성되는 컬러필터와 상기 서브컬러필터(107) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(106), 그리고 상기 컬러필터와 블랙매트릭스(106) 상부에 형성된 오버코트층(109)으로 이루어져 있다.
상기 어레이 기판(110)에는 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(116)과 데이터라인(117)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역, 즉 TFT 영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 화소전극(118)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)과 소오스/드레인전극(122, 123) 사이의 절연을 위한 게이트절연막(115a) 및 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 사이에 전도채널을 형성하는 액티브층(124)을 포함한다.
이때, 상기 액티브층(124)의 소오스/드레인영역은 오믹-콘택층(125n)을 통해 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 오믹-콘택을 형성하게 된다.
여기서, 상기 화소영역 내에는 공통전극(108)과 화소전극(118)이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(108)은 박스 형태의 상기 화소전극(118)과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(108) 내에 다수의 슬릿(108s)을 포함하고 있다. 즉, 상기 화소영역 내에는 프린지 필드를 발생시키기 위한 공통전극(108)과 화소전극(118)이 형성되어 있는데, 이때 상기 화소전극(118)은 상기 화소영역 내에 박스 형태로 형성되어 있으며, 상기 공통전극(108)은 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 형성되는 동시에 각각의 화소영역 내에서 다수의 슬릿(108s)을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 드레인전극(123)은 상기 화소전극(118) 위에 형성되어 상기 화소전극(118)과 직접 연결되게 되며, 상기 공통전극(108)은 상기 화소전극(118) 위에 형성된 보호막(115b)에 의해 상기 화소전극(118)과 절연된다.
이와 같이 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층 내에 포물선 형태의 횡전계인 프린지 필드를 유발시켜 액정분자를 구동시키는 프린지 필드형 액정표시장치를 예를 들어 나타내고 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이와 같이 공통전극(108)이 데이터라인(117) 상부에도 형성되게 되므로 블랙매트릭스(106) 영역의 축소가 가능하여 개구율이 향상되게 되며, 상기 데이터라인(117) 상부에 낮은 유전율을 가진 포토 아크릴로 이루어진 컬럼 스페이서(150)가 형성됨에 따라 공통전극(108)과 데이터라인(117) 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라 데이터라인의 부하가 감소되어 화소의 충전 특성이 향상되는 한편, 패널을 구동하는데 필요한 소비전력이 예를 들어, 4.5인치 HD 기준으로 기존 실리콘절연막 구조대비 1/4로 감소하게 된다.
또한, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 전술한 바와 같이 상기 데이터라인(117) 상부에 포토 아크릴로 이루어진 컬럼 스페이서(150)를 형성한 후, 그 상부에 공통전극(108)을 형성함으로써 마스크공정의 추가 없이 공통전극(108)과 데이터라인(117) 사이의 상기 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어 제조공정 및 비용이 감소되는 효과를 제공한다. 즉, 상기 포토 아크릴이 공통전극과 데이터라인 사이의 기생 커패시턴스를 감소시키는 역할 이외에 기존의 컬러필터 공정에서 적용하는 컬럼 스페이서를 대체하도록 함으로써 마스크공정이 추가되지 않게 된다.
이를 위해서 상기 포토 아크릴이 박막 트랜지스터 전면에 형성되는 것이 아니라, 데이터라인(117) 상부에만 형성하여 컬럼 스페이서(150) 역할을 수행하도록 하며, 상기 포토 아크릴이 컬럼 스페이서(150)로 적용될 경우 전체 컬럼 스페이서의 밀도가 너무 크면 안되기 때문에 컬럼 스페이서 밀도를 최소화하는 설계를 고려하여야 한다.
이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.
즉, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)은 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.
이때, 상기 데이터패드전극(127p)은 제 1 콘택홀(140a)을 통해 상기 데이터패드라인(117p)과 전기적으로 접속하고 상기 게이트패드전극(126p)은 제 2 콘택홀(140b)을 통해 상기 게이트패드라인(116p)과 전기적으로 접속하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5g는 상기 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, TFT 영역과 데이터라인 영역의 어레이 기판 및 데이터패드 영역과 게이트패드 영역의 어레이 기판을 제조하는 공정을 각각 나타내고 있다.
또한, 도 6a 내지 도 6g는 상기 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 TFT 영역에 게이트전극(121)과 게이트라인(116)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드 영역에 게이트패드라인(116p)을 형성한다.
이때, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 게이트패드라인(116p)은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 게이트패드라인(116p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 형성한다.
이후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 TFT 영역에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층(124)을 형성한다.
이때, 상기 액티브층(124) 위에는 상기 액티브층(124)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125)이 형성되게 된다.
다음으로, 도 5c 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(124)과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 2 도전막을 형성한다. 이때, 상기 제 2 도전막은 화소전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.
이후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 통해 상기 제 2 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소영역에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 박스 형태의 화소전극(118)을 형성한다.
그리고, 도 5d 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(118)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한다. 이때, 상기 제 3 도전막은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 3 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.
이후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 상기 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 3 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 액티브층(124) 상부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성한다.
이때, 상기 제 4 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인 영역에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성하는 동시에 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드 영역에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터패드라인(117p)을 형성하게 된다.
이때, 상기 액티브층(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브층(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.
이때, 상기 드레인전극(123)의 일부는 그 하부의 화소전극(118) 위에 형성됨에 따라 상기 화소전극(118)과 직접 전기적으로 접속하게 된다.
다음으로, 도 5e 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 포토 아크릴과 같은 낮은 유전율을 가진 유기 절연물질을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 데이터라인(117) 상부에 상기 유기 절연물질로 이루어진 컬럼 스페이서(150)를 형성한다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 컬럼 스페이서(150)는 다음에 형성될 공통전극과 상기 데이터라인(117) 사이의 기생 커패시턴스를 감소시키는 역할 이외에 기존의 컬러필터 공정에서 적용하는 컬럼 스페이서를 대체하는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 컬럼 스페이서(150)는 박막 트랜지스터 전면에 형성되는 것이 아니라, 데이터라인(117) 상부에만 형성하여 컬럼 스페이서(150) 역할을 수행하도록 하며, 상기 포토 아크릴이 컬럼 스페이서(150)로 적용될 경우 전체 컬럼 스페이서의 밀도가 너무 크면 안되기 때문에 컬럼 스페이서 밀도를 최소화하는 설계를 고려하여야 한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬럼 스페이서(150)는 상기 데이터라인(117) 일부의 상부를 덮도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 컬럼 스페이서(150)는 상기 데이터라인(117) 상부에만 형성될 수 있으며, 상기 데이터라인(117)을 따라 소정의 길이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 컬럼 스페이서(150)는 각각의 화소영역 내에서 분리되도록 상기 데이터라인(117)을 따라 소정의 길이로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 5f 및 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼 스페이서(150)가 형성된 어레이 기판(110) 전면에 보호막(115b)을 형성한다.
이때, 상기 보호막(115c)은 실리콘질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiO2)과 같은 무기절연막으로 형성할 수 있다.
그리고, 포토리소그래피공정(제 6 마스크공정)을 통해 상기 보호막(115b) 및 게이트절연막(115a)을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드 영역 및 게이트패드 영역에 각각 상기 데이터패드라인(117p) 및 게이트패드라인(116p)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(140a) 및 제 2 콘택홀(140b)을 형성한다.
그리고, 도 5g 및 도 6g에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(115b)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 투명한 도전물질로 이루어진 제 4 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 7 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 화소영역에 다수의 슬릿(108s)을 가진 공통전극(108)을 형성한다.
이때, 상기 제 7 마스크공정을 이용하여 상기 제 4 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 데이터패드 영역 및 게이트패드 영역에 각각 상기 제 1 콘택홀(140a) 및 제 2 콘택홀(140b)을 통해 상기 데이터패드라인(117p) 및 게이트패드라인(116p)에 전기적으로 접속하는 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)을 형성하게 된다.
이와 같이 구성된 상기 본 발명의 제 1 실시예의 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.
이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.
한편, 액정 마진을 확보하기 위해 상기 컬럼 스페이서 형성 시 하프-톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용해 듀얼 갭 구조를 형성할 수 있는데, 이를 다음의 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 이웃하는 2개의 데이터라인 영역을 포함하는 액정표시장치의 단면 구조를 나타내고 있다.
또한, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 6x2개의 화소가 도시된 어레이 기판 일부를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터 기판(205)과 제 2 기판인 어레이 기판(210) 및 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 구성되며, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이에는 컬럼 스페이서(250, 255)가 형성되어 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시킨다.
상기 컬러필터 기판(205)은 적, 녹 및 청색의 서브컬러필터(207)로 구성되는 컬러필터와 상기 서브컬러필터(207) 사이를 구분하고 상기 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(206), 그리고 상기 컬러필터와 블랙매트릭스(206) 상부에 형성된 오버코트층(209)으로 이루어져 있다.
상기 어레이 기판(210)에는 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(216)과 데이터라인(217)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)의 교차영역, 즉 TFT 영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(216)에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인(217)에 연결된 소오스전극 및 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 게이트절연막(215a) 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널을 형성하는 액티브층을 포함한다.
상기 화소영역 내에는 공통전극(208)과 화소전극(218)이 형성되어 있으며, 이때 상기 공통전극(208)은 박스 형태의 상기 화소전극(218)과 함께 프린지 필드를 발생시키기 위해 상기 공통전극(208) 내에 다수의 슬릿(208s)을 포함하고 있다. 즉, 상기 화소영역 내에는 프린지 필드를 발생시키기 위한 공통전극(208)과 화소전극(218)이 형성되어 있는데, 이때 상기 화소전극(218)은 상기 화소영역 내에 박스 형태로 형성되어 있으며, 상기 공통전극(208)은 화소부 전체에 걸쳐 단일패턴으로 형성되는 동시에 각각의 화소영역 내에서 다수의 슬릿(208s)을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 드레인전극은 상기 화소전극(218) 위에 형성되어 상기 화소전극(218)과 직접 연결되게 되며, 상기 공통전극(208)은 상기 화소전극(218) 위에 형성된 보호막(215b)에 의해 상기 화소전극(218)과 절연된다.
이와 같이 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층 내에 포물선 형태의 횡전계인 프린지 필드를 유발시켜 액정분자를 구동시키는 프린지 필드형 액정표시장치를 예를 들어 나타내고 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이와 같이 공통전극(208)이 데이터라인(217) 상부에도 형성되게 되므로 블랙매트릭스(206) 영역의 축소가 가능하여 개구율이 향상되게 되며, 상기 데이터라인(217) 상부에 낮은 유전율을 가진 포토 아크릴로 이루어진 컬럼 스페이서(250, 255)가 형성됨에 따라 공통전극(208)과 데이터라인(217) 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라 데이터라인의 부하가 감소되어 화소의 충전 특성이 향상되는 한편, 패널을 구동하는데 필요한 소비전력이 감소하게 된다.
또한, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프린지 필드형 액정표시장치는 전술한 본 발명의 제 1 실시예와 같이 상기 데이터라인(217) 상부에 포토 아크릴로 이루어진 컬럼 스페이서(250, 255)를 형성한 후, 그 상부에 공통전극(208)을 형성함으로써 마스크공정의 추가 없이 공통전극(208)과 데이터라인(217) 사이의 상기 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있어 제조공정 및 비용이 감소되는 효과를 제공한다.
이를 위해서 상기 포토 아크릴이 박막 트랜지스터 전면에 형성되는 것이 아니라, 데이터라인(217) 상부에만 형성하여 컬럼 스페이서(250, 255) 역할을 수행하도록 하며, 상기 포토 아크릴이 컬럼 스페이서(250, 255)로 적용될 경우 전체 컬럼 스페이서의 밀도가 너무 크면 안되기 때문에 컬럼 스페이서 밀도를 최소화하는 설계를 고려하여야 한다.
한편, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬럼 스페이서(250, 255)는 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이의 셀갭을 유지하기 위한 갭 스페이서(250)와 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우 이를 완충하기 위한 눌림 스페이서(255)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 눌림 스페이서(255)는 상기 갭 스페이서(250)와 함께 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시킴과 아울러, 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우에 이 압력을 완충할 수 있도록 데이터라인(217) 상부에 형성될 수 있다.
상기 눌림 스페이서(255)는 갭 스페이서(250)에 비해 그 높이를 낮게 하여 패널이 외부의 압력에 의해 눌려질 경우에만 상부 컬러필터 기판(205)과 접촉하게 되는데, 이와 같은 갭 스페이서(250)와 눌림 스페이서(255)의 높이 차는 하프-톤 마스크 또는 회절 마스크를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 도면에는 5x2개의 화소 당 하나의 갭 스페이서(250)와 9개의 눌림 스페이서(255)가 형성된 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 본 발명의 제 1, 제 2 실시예의 프린지 필드형 액정표시장치는 액티브층으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 액티브층으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
105,205 : 컬러필터 기판 106,206 : 블랙매트릭스
107,207 : 서브컬러필터 108,208 : 공통전극
108s,208s : 슬릿 109,209 : 오버코트층
110,210 : 어레이 기판 116,216 : 게이트라인
117,217 : 데이터라인 118,218 : 화소전극
150,250,255 : 컬럼 스페이서

Claims (13)

  1. 제 1 기판과 제 2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극과 게이트라인이 형성된 제 1 기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막이 형성된 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층이 형성된 제 1 기판의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 화소전극이 형성된 제 1 기판의 상기 액티브층 및 상기 화소전극 상부에 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계;
    상기 데이터라인 위에 유기 절연물질로 이루어져 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 컬럼 스페이서가 형성된 제 1 기판 위에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막이 형성된 상기 제 1 기판의 화소영역에서 상기 컬럼 스페이서의 상부에 다수의 슬릿을 가진 공통전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 포토 아크릴과 같은 낮은 유전율을 가진 유기 절연물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 상기 데이터라인 상부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 각각의 화소영역 내에서 분리되도록 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하기 위한 갭 스페이서와 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우 이를 완충하기 위한 눌림 스페이서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 서로 다른 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 하프-톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용하여 서로 다른 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 1 기판 위에 형성된 게이트전극과 게이트라인;
    상기 게이트전극과 게이트라인이 형성된 제 1 기판 위에 형성된 게이트절연막;
    상기 게이트절연막이 형성된 상기 게이트전극 상부에 형성된 액티브층;
    상기 액티브층이 형성된 제 1 기판의 화소영역에 형성된 화소전극;
    상기 화소전극이 형성된 제 1 기판의 상기 액티브층 및 상기 화소전극 상부에 형성된 소오스전극과 드레인전극 및 상기 게이트라인과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터라인;
    상기 데이터라인 위에 유기 절연물질로 이루어져 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서;
    상기 컬럼 스페이서가 형성된 제 1 기판 위에 형성된 보호막;
    상기 보호막이 형성된 상기 제 1 기판에 형성되며, 상기 화소영역에 다수의 슬릿을 가지며, 상기 컬럼 스페이서 상에 형성된 공통전극; 및
    상기 제 1 기판과 대향하여 합착하는 상기 제 2 기판을 포함하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 포토 아크릴과 같은 낮은 유전율을 가진 유기 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 각각의 화소영역 내에서 분리되도록 상기 데이터라인을 따라 소정의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 셀갭을 유지하기 위한 갭 스페이서와 패널 표면에 압력이 가해졌을 경우 이를 완충하기 위한 눌림 스페이서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 갭 스페이서와 눌림 스페이서는 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 프린지 필드형 액정표시장치.
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CN113077715A (zh) * 2021-03-17 2021-07-06 Tcl华星光电技术有限公司 显示面板及其制作方法、显示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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