KR20060056692A - 표시장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

표시장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20060056692A
KR20060056692A KR1020040095870A KR20040095870A KR20060056692A KR 20060056692 A KR20060056692 A KR 20060056692A KR 1020040095870 A KR1020040095870 A KR 1020040095870A KR 20040095870 A KR20040095870 A KR 20040095870A KR 20060056692 A KR20060056692 A KR 20060056692A
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문연규
한혜리
김진윤
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삼성전자주식회사
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Abstract

오동작을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 표시장치는 하부기판, 상부기판, 결합부재, 및 완충부재 포함한다. 하부기판은 복수의 화소가 구비되어 영상을 표시하는 표시영역 및 표시영역과 인접하고 복수의 화소를 구동하는 구동회로가 구비되는 주변영역을 포함한다. 결합부재는 주변영역에 대응하고, 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재되어 하부기판과 상부기판을 결합시킨다. 완충부재는 결합부재 내에 구비되고, 상부기판에서 하부기판으로 가해지는 압력 또는 충격을 완화시키기 위해 그 내부에 중공층을 갖는다. 이러한 구성을 갖는 표시장치는 충격으로 인한 구동회로의 손상을 방지할 수 있어 오동작이 발생하지 않는다.

Description

표시장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 I-I' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액정표시장치의 상부 기판에 압력이 가해진 상태를 II-II' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 게이트 구동회로의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하부기판 110 : 박막 트랜지스터
120 : 화소전극 131 : 제1 게이트 구동회로
132 : 제2 게이트 구동회로 140 : 제1 구동칩
150 : 제2 구동칩 200 : 상부기판
210 : 차광막 220 : 컬러필터
230 : 공통전극 300 : 액정층
350 : 결합부재 360 : 완충 부재
본 발명은 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충격으로 인해 발생되는 오동작을 방지할 수 있는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 구비된 액정표시패널, 상기 복수의 게이트 라인에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동회로 및 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동회로를 포함한다.
상기 게이트 구동회로 및 데이터 구동회로는 칩 형태로 이루어져 액정표시패널에 실장된다. 그러나, 최근에는 액정표시장치의 전체적인 사이즈를 감소시키면서 생산성을 증대시키기 위하여 게이트 구동회로가 액정표시패널에 내장된 구조가 적용되고 있다.
상기 게이트 구동회로가 내장되는 액정표시장치는 표시영역(DA)과 표시영역(DA)에 인접한 주변영역(PA)을 포함하는 하부 기판, 공통 전극을 포함하는 상부기판, 액정층, 연결부재 및 스페이서로 이루어다. 상기 하부기판은 표시영역에는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된다. 복수의 화소 각각은 게이트 라인, 데이터 라인, 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT) 및 화소전극으로 이루어진다.
한편, 상부기판에는 액정층을 사이에 두고 화소전극과 마주보는 공통전극이 구비된다. 상기 공통전극은 게이트 구동회로와도 액정층을 사이에 두고 마주보기 때문에, 게이트 구동회로와 공통전극과의 사이에서는 기생 커패시턴스가 생성된다. 기생 커패시턴스는 게이트 구동회로로부터 출력되는 신호를 왜곡 또는 지연시킨다. 또한, 액정표시장치의 주변영역에 외력이 가해지면, 공통전극과 게이트 구동회로가 쇼트(short)되면서 게이트 구동회로의 오동작을 유발한다.
최근에는, 기생 커패시턴스를 감소시키기 위한 방안으로 상기 결합부재를 게이트 구동회로와 공통전극과의 사이에 배치시키는 구조가 제시되고 있다. 이때, 결합부재에는 상부 기판과 하부기판을 이격시키기 위한 볼 스페이서를 포함하고 있다. 상기 볼 스페이서는 소프트한 재질로 이루어져 하부기판 상부기판의 이격 거리를 정의할 뿐만 아니라, 외부로부터 상부기판으로 가해지는 충격을 일부 완화시킬 수 있는 역할을 갖는다.
그러나 상기 볼 스페이서 중에서 상기 게이트 구동회로 상에 구비되는 볼 스페이서는 상기 게이트 구동회로와 점 접촉을 하고 있다. 이 때문에 외부로부터 가해지는 충격 또는 압력이 스페이서와 점 접촉된 구동회로 부분에 집중된다. 이러한 충격 또는 압력의 집중은 상기 구동회로의 일부분이 단락되는 현상을 초래하여 액정표시장치의 구동의 불량뿐만 아니라 액정표시장치의 표시특성에 악영향을 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 충격을 완화시켜 오동작을 방지할 수 있는 표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 표시장치를 제조하기 위한 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 하부기판, 상부기판, 결합부재 및 완충부재를 포함한다. 상기 하부기판은 복수의 화소가 구비되어 영상을 표시하는 표시영역 및 상기 표시영역과 인접하고, 상기 복수의 화소를 구동하는 구동회로가 구비되는 주변영역으로 이루어진다. 상기 상부기판은 상기 하부기판과 마주한다. 상기 결합부재는 상기 주변영역에 대응되고, 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재되어 상기 하부기판과 상기 상부기판을 결합한다. 상기 완충부재는 상기 결합부재 내에 구비되어 상기 상부기판과 하부기판과의 셀갭을 유지하고, 상기 상부기판에서 상기 하부기판으로 가해지는 압력을 완화시키기 위해 그 내부에 중공층을 갖는다.
또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조 방법은 복수의 화소가 구비되어 영상을 표시하는 표시영역 및 상기 표시영역과 인접하고 상기 복수의 화소를 구동하는 구동회로가 구비되는 주변영역으로 이루어진 하부기판을 형성하는 단계와, 상부기판을 형성하는 단계와, 상기 하부기판으로 가해지는 충격 또는 압력을 완화 및 분산시키기 위해 상기 하부기판으로 가해지는 압력 또는 충격을 완화시키기 위해, 상기 상부기판 상에 그 내부에 중공층을 갖는 완충부재를 형성하는 단계와, 상기 완충부재가 형성된 상부기판과 상기 하부기판을 서로 대향시키는 단계 및 결합부재를 상기 주변영역에 대응하도록 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재하여 상기 하부기판과 상부기판을 결합시키는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 완충부재는 그 내부에 중공층을 갖고, 상기 주변영역 상에서 접촉하고, 그 내부에 중공층을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 볼 스페이서이다. 상기 완충부재는 외부로부터 압력 또는 압력이 인가될 경우 인가되는 방향으로 압축되어 상기 상부기판 또는 하부기판과 면 접촉을 할 수 있도록 탄성 재질로 형성된다.
상기 주변영역에는 상기 하부기판의 외부로부터 각종 신호를 입력받아 상기 복수의 화소들로 제공하는 복수의 배선이 구비되어 있다. 상기 구동회로는 상기 하부기판의 외부로부터 각종 신호를 입력받아 상기 복수의 화소를 구동하는 구동신호를 발생한다.
또한, 상기 복수의 화소 각각은 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 화소전극를 포함하는 구성을 갖는다. 상기 구동회로는 상기 게이트 라인의 일단에 연결되어 상기 게이트 라인으로 상기 구동신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동회로이다.
이러한 구성을 갖는 표시장치 및 이의 제조방법에 따르면, 상기 완충부재는 상기 하부기판과 상부기판을 결합시키는 압착 공정시 그 내부에 형성된 중공층으로 인해 상기 하부기판과 가해지는 충격을 완화시키고, 면접촉을 하고 있기 때문에 상기 하부기판에 구비된 게이트 구동회로의 손상 및 표시장치의 오동작을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 I-I' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널(도시되지 않음)과 상기 액정표시패널에 내장되어 상기 액정표시패널로 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동회로 및 상기 액정표시패널 상에 실장되어 상기 액정표시패널로 데이터 신호를 출력하는 구동칩을 포함한다.
상기 액정표시패널은 하부기판(100), 상기 하부기판과 마주하는 상부기판(200), 상기 하부기판(100)과 상부기판(200)과의 사이에 개재된 액정층(300), 상기 하부기판(100)과 상부기판(200)을 결합시키는 결합부재(또는 실런트; 350) 및 그 내부에 중공층을 갖는 완충부재(또는 스페이서; 360)로 이루어진다.
상기 액정표시패널은 실질적으로 영상이 표시되는 표시영역(DA) 및 상기 표시영역(DA)에 인접하고 영상이 표시되지 않는 주변영역(PA)으로 구분된다. 상기 주변영역(PA)은 제1 내지 제4 주변영역(PA1,PA2,PA3,PA4)으로 구분된다.
표시영역(DA)에는 복수의 데이터 라인(DL1 ~ DLm) 및 복수의 게이트 라인(GL1 ~ GLn)이 구비된다. 상기 복수의 데이트 라인(DL1 ~ DLm)과 복수의 게이트 라인(GL1 ~ GLn)에 의해서 정의되는 복수의 화소영역에는 복수의 화소가 각각 구비된다.
상기 복수의 화소 각각은 박막 트랜지스터(110) 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 화소전극(120)을 포함한다. 박막 트랜지스터(110)의 게이트 전극은 대응하는 게이트 라인과 접속되고, 상기 소오스 전극은 대응하는 데이터 라인과 접속되고, 상기 드레인 전극은 화소전극(120)과 접속된다. 화소전극(120)은 투명성 도전물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진다.
게이트 구동회로는 제1 게이트 구동회로(131)와 제2 게이트 구동회로(132)를 포함한다. 제1 게이트 구동회로(131)는 제1 주변영역(PA1)에 구비되고, 상기 복수의 게이트 라인(GL1 ~ GLn)의 제1 단부에 연결되어 홀수 번째 게이트 라인으로 게이트 구동신호를 출력한다.
또한, 제2 게이트 구동회로(132)는 상기 제3 주변영역(PA3)에 구비되고, 상기 제1 단부와 마주하는 제2 단부에 연결되어 짝수 번째 게이트 라인으로 게이트 구동신호를 출력한다. 상기 제1 게이트 구동회로 및 제2 게이트 구동회로는 상기 표시영역(DA)의 박막 트랜지스터(110) 공정과 동일한 공정 상에서 아몰포스 실리콘을 적용하여 형성된다.
구동칩은 제1 구동칩(140)과 제2 구동칩(150)을 포함한다. 제1 구동칩(140)은 상기 주변영역에 실장되고, 상기 복수의 데이터 라인(DL1 ~ DLm)의 일단에 연결되어 상기 복수의 데이터 라인(DL1 ~ DLm)으로 데이터 신호를 출력한다.
제2 구동칩(150)은 제1 구동칩(140)에 인접되어 실장되고, 제1 및 제2 게이트 제어배선(GCL1, GCL2)을 통해 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로(131, 132)와 각각 전기적으로 연결된다. 따라서, 제2 구동칩(150)으로부터 출력된 제1 게이트 제 어신호는 상기 제1 게이트 제어배선(GCL1)을 통해 상기 제1 게이트 구동회로(131)로 제공되고, 상기 제2 게이트 제어신호는 상기 제2 게이트 제어배선(GCL2)을 통해 상기 제2 게이트 구동회로(132)로 제공된다.
상부기판(200)은 차광막(210), 컬러필터(220) 및 공통전극(230)을 포함한다. 컬러필터(220)는 광에 의해서 소정의 색으로 발현되는 적색(Red; R), 녹색(Green;G), 청색(Blue; B) 색화소로 이루어진다. 차광막(210)은 상기 표시영역(DA)에서 상기 적색, 녹색, 청색 색화소들 사이에 구비되어 각 색화소의 영역을 경계지음으로써 색화소들의 색 재현성을 향상시킨다.
또한, 차광막(210)은 상기 주변영역(PA)에서 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로(131, 132)와 각각 마주하여, 제1 및 제2 게이트 구동회로(131, 132)가 화면상에 투영되는 것을 방지한다. 공통전극(230)은 차광막(210) 및 컬러필터(220) 상에 균일한 두께로 적층되어 화소전극(120)과 마주하도록 구비된다.
결합부재(350)는 상기 하부기판(100)과 상부기판(200)과의 사이에 개재된 후 고온고압으로 이루어지는 합착 공정을 통해 상기 하부기판(100)과 상부기판(200)에 결합된다. 특히, 결합부재(351)는 공통전극(230)과 제1 게이트 구동회로(131)의 사이 및 상기 공통전극(230)과 상기 제2 게이트 구동회로(132)의 사이에 개재된다.
완충부재(360)는 결합부재(350)속에 구비되고, 소프트한 플라스틱 재질로 이루어져 탄성을 갖으며, 그 내부에 중공층(Hole)을 갖는 볼(Ball) 형상을 갖는다. 완충부재(360)는 상기 결합부재 내에 복수가 구비되어 상기 상부기판과 하부기판의 셀갭을 유지한다.
또한, 완충부재(360)는 종래에 사용되는 내부에 중공층을 갖지 않는 볼 스페이서(ball spacer)와 달리 점 접촉만을 하지 않는다. 그리고, 상기 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 공정시 하부기판과 점 접촉을 하다가 압력 또는 충격이 가해질 경우 상기 하부기판과 면 접촉한다. 이는 완충부재 내부에 중공층이 형성되어 있기 때문에 압력 또는 충격에 의해 변형이 용이하기 때문이다. 이러한 형상의 변형으로 인해 상기 완충부재는 상기 하부 기판과 면 접촉을 하게되는 것이다.
이러한 완충부재의 면 접촉은 상기 종래의 볼 스페이서 보다 하부기판과 접촉하는 면적이 넓기 때문에 상부기판(200)으로 가해지는 압력 및 충격을 분산시키는 능력을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 충격 완화능력 또한 우수한 특성을 갖는다.
이하, 상기 결합부재(350) 및 완충부재(360)에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 액정표시장치의 상부 기판에 압력이 가해진 상태를 II-II' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 결합부재(350)는 하부기판(100)과 상부기판(200)을 결합시킬 수 있을 뿐만 아니라 공통전극(230)과 상기 제1 게이트 구동회로(131)와의 사이 및 상기 공통전극(230)과 상기 제2 게이트 구동회로(132)와의 사이에서 생성되는 기생 커패시턴스를 감소시킨다.
상기 커패시턴스는 두 전극 사이에 개재된 유전체의 유전율에 비례하기 때문에 상기 결합부재는 상기 액정층(300)보다 작은 유전율을 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상부기판(200)과 하부기판(100)의 합착 공정시 주변영역의 구동회로 상에 존재하는 완충부재(360)는 압력 또는 충격이 가해진다. 이러한 압력 또는 충격은 상기 하부기판과 상부기판 사이에 존재하고, 그 내부에 중공층을 갖는 완충부재의 형상의 변형을 초래한다. 이는 상기 완충부재가 탄성의 재질을 갖고, 그 내부에 압력 또는 충격을 완화하는 중공층(hole)을 포함하고 있기 때문에 상기 압력이 제공되는 방향으로 짓눌려 변형되는 것이다. 이와 같은 변형으로 상기 하부기판과 점 접촉하던 압력부재는 상기 하부 기판의 구동회로와 면 접촉 하게된다. 상기 면 접촉으로 구동회로와 완충부재의 접촉 면적이 증가됨으로서 하부기판의 구동회로에 가해지는 압력 및 충격이 분산되어 상기 구동회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이러한, 특징을 갖는 상기 복수의 완충부재(360)는 상기 충격을 흡수할 뿐만 아니라, 상기 충격을 상기 하부기판(100)또는 상부기판(200)측으로 넓게 분산시킬 수 있다.
따라서, 결합부재(350)에 대응하여 하부기판(100)에 형성된 제1 및 제2 게이트 제어배선(GCL1, GCl2)이 상기 완충부재(360)의 충격 분산에 의해서 단선 되거나, 제1 및 제2 게이트 구동회로(131, 132)가 손상되는 것이 방지된다. 또한, 이로 인해서 상기 표시장치의 오동작을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 게이트 구동회로의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 상기 게이트 구동회로는 서로 종속적으로 연결된 복수의 스테이지(SRC1 ~ SRCn)로 이루어진 하나의 쉬프트 레지스터를 포함한다. 상기 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 하나의 S-R 래치와 앤드 게이트(AND)로 구성된다.
동작 시, 상기 S-R 래치는 이전 스테이지의 출력신호에 의해 활성화되고, 다음 스테이지의 출력신호에 의해 비 활성화된다. 상기 앤드 게이트(AND)는 상기 S-R 래치가 활성화 상태이고, 제공되는 제1 또는 제2 클럭(CKV, CKVB)이 하이 레벨일 때 게이트 신호(OUT1 ~ OUTn)를 발생시킨다.
홀수번째 스테이지(SRC1)에는 상기 제1 클럭(CKV)이 인가되고, 짝수번째 스테이지(SRC2, SRCn)에는 상기 제1 클럭(CKV)과는 다른 위상을 갖는 상기 제2 클럭(CKVB)이 인가된다. 여기서, 상기 제1 클럭(CKV)과 상기 제2 클럭(CKVB)은 서로 반대 위상을 가진다.
따라서, 상기 홀수번째 스테이지(SRC1)의 앤드 게이트(AND)는 상기 S-R 래치가 활성화 상태이고, 상기 제1 클럭(CKV)이 하이 레벨일 때 게이트 신호(OUT1)를 발생시킨다. 상기 짝수번째 스테이지(SRC2, SRCn)의 앤드 게이트(AND)는 상기 S-R 래치가 활성화 상태이고, 상기 제2 클럭(CKVB)이 하이 레벨일 때 게이트 신호(OUT2, OUTn)를 발생시킨다.
이와 같은 표시장치에 따르면, 상부기판과 하부기판과의 사이에는 결합부재가 내재되고, 결합부재 속에는 그 내부에 중공층을 갖는 볼 형상의 다수의 완충부재가 구비된다. 상기 내부에 중공층을 갖는 완충부재는 소정의 탄성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어져 하부기판과 상부기판을 결합시키는 압착 공정시 상기 하부기판과 상부기판에 가해지는 충격 또는 압력을 완화시킬 뿐만 아니라 점 접촉 보다 넓은 면 접촉을 하기 때문에 상기 충격 또는 압력을 분산시킬 수 있다.
따라서, 게이트 구동회로가 결합부재에 대응하여 상기 하부기판에 구비될 경우, 상기 충격을 전달받은 완충부재는 충격 및 하중을 완화 및 분산시킴으로 인해 상기 게이트 구동회로가 손상되는 것이 방지된다. 이로 인해, 상기 표시장치의 오동작을 방지할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 영상이 표시되는 표시영역과, 상기 영상 표시를 위한 신호를 제공하는 구동 회로가 구비되는 주변 영역으로 이루어지는 하부기판;
    상기 하부기판과 마주하는 상부기판;
    상기 주변영역에 형성되어, 상기 하부기판과 상부기판을 결합시키는 결합부재; 및
    상기 결합부재 내에 혼입되어 상기 상부기판과 하부기판간의 간격을 유지하되, 내부에 형성된 중공층을 통해 상기 상부기판에서 상기 하부기판으로 가해지는 압력을 완화시키는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 완충부재는 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 완충부재는 볼 스페이서인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주변영역에 형성되어, 외부로부터 제공되는 신호를 상기 표시 영역에 구비되는 화소에 제공하는 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 표시 영역에는 복수의 화소들이 형성되고,
    상기 복수의 화소들 각각은,
    서로 인접하는 게이트 라인들과 서로 인접하는 데이터 라인들에 의해 둘러싸인 영역에 형성된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동회로는 상기 게이트 라인의 일단에 연결되어 상기 게이트 라인으로 상기 구동신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동회로인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제1 기판의 표시영역에 영상 표시를 위한 복수의 화소들과, 주변영역에 상기 영상 표시를 위한 신호를 제공하는 구동 회로를 형성하는 단계;
    중공층이 형성된 완충부재를 제2 기판의 주변영역에 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기판의 주변 영역과 상기 제2 기판의 주변 영역에 결합부재를 개재시켜 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 기판과 제2 기판간에 형성된 공간에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 완충부재는 탄성의 특성을 갖는 볼 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
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