KR20070000627A - 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 돌기에 대응하는 칼럼 스페이서를 복수개 형성하고, 상기 복수개의 칼럼 스페이서를 동일한 크기로 서로 동일 간격으로 이격하여 상기 돌기의 경계부를 둘러싸도록 형성함으로써, 칼럼 스페이서의 변형을 방지하고 터치 불량을 방지한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 상의 소정 부위에 형성된 돌기와, 각각 서로 일정 간격 이격하며, 상기 돌기를 둘러싸며 상기 돌기와 소정 부분 만나도록 상기 제 2 기판 상에 형성된 복수개의 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 그 특징으로 한다.
돌기, 터치 불량, 칼럼 스페이서, 분산
Description
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 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 단면도
도 4는 도 3의 돌기 구조의 평면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도 및 단면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도
도 9는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 10은 도 9의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
도 11은 본 발명의 액정 표시 장치를 TN 모드로 나타낸 평면도
*도면의 주요 부분을 나타내는 부호 설명*
100 : 제 1 기판
110, 120, 130, 140 : 칼럼 스페이서
200 : 제 2 기판 201 : 게이트 라인
201a : 게이트 전극 202 : 데이터 라인
202a : 소오스 전극 202b : 드레인 전극
203 : 화소 전극 205 : 공통 전극
203a : 스토리지 전극 205a : 공통 라인
210 : 돌기
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 하나의 돌기에 대응하는 칼럼 스페이서를 복수개 형성하고, 상기 복수개의 칼럼 스페이서를 동일한 크기로 서로 동일 간격으로 이격하여 상기 돌기의 경계부를 둘러싸도록 형성함으로써, 칼럼 스페이서의 변형을 방지하고 터치 불량을 방지한 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 차단하 기 위한 블랙 매트릭스층이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층이 형성되고, 상기 컬러 필터층위에는 화상을 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, 상 기 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 오 버코트층(43)이 형성된다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(20)는 상기 게이트 라인(31) 상부의 소정 위치에 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.
상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에, 마찰력이 커서 터치시 기판이 쉬프트되었을 때, 원 상태로 복원되는데 시간이 오래 걸려 복원시간동안 터치 불량이 관찰된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 하나의 돌기에 대응하는 칼럼 스페이서를 복수개 형성하고, 상기 복수개의 칼럼 스페이서를 동일한 크기로 서로 동일 간격으로 이격하여 상기 돌기의 경계부를 둘러싸도록 형성함으로써, 칼럼 스페이서의 변형을 방지하고 터치 불량을 방지한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 상의 소정 부위에 형성된 돌기와, 각각 서로 일정 간격 이격하며, 상기 돌기를 둘러싸며 상기 돌기와 소정 부분 만나도록 상기 제 2 기판 상에 형성된 복수개의 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기의 경계부에 대응되어 형성된다.
상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기에 대응하여 정다각형 형상으로 배 치된다.
상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기에 대응하여 원형으로 배치된다.
상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기의 모서리에 대응되어 형성된다.
상기 복수개의 칼럼 스페이서는 동일한 크기로 형성된다.
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 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된다.
상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 컬러 필터 어레이에 오버코트층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
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 3은 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3의 돌기 구조의 평면도이다.
도 3 및 도 4와 같이, 본 발명의 돌기 구조를 포함한 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 상의 소정 부위에 형성된 칼럼 스페이서(50)와, 상기 칼럼 스페이서(50)에 비해 상대적으로 작은 체적을 가지며 상기 칼럼 스페이서(50)와 부분적으로 접촉하도록 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 돌기(51) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
이와 같이, 돌기(51)를 포함할 경우, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 표면을 터치(일 방향으로 문지르거나 훑는 동작)시 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)이 대향 기판에 비해 쉬프트되었을 때, 상기 칼럼 스페이서(50)와 상기 돌기(51)와의 접촉 면적이 상기 칼럼 스페이서(50)의 상부면(칼럼 스페이서가 형성되는 제 1 기판(100)을 기준으로 명명, 이 경우, 제 1 기판(100) 표면에 칼럼 스페이서가 대응되는 면은 칼럼 스페이서의 하부면이라 함)에 비해 상대적으로 작은 돌기(51)의 상부 면적으로 줄게 되어 상기 칼럼 스페이서와 돌기와의 마찰면적 감소로 인해 상기 칼럼 스페이서(50)와 대향 기판인 제 2 기판(200)과의 마찰력이 줄게 되고, 따라서, 상기 터치에 의해 일 방향으로 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)이 밀릴 때, 원 상태로의 복원이 용이하다.
그러나, 상술한 칼럼 스페이서(50)의 중앙에 돌기(51)가 대응하는 구조에 있어서는, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 표면의 압력이 가해졌을 때, 상기 돌기(51)에 대응되는 칼럼 스페이서(50)의 부위에 힘이 집중되는 상기 칼럼 스페이서(50)가 눌리는 현상이 발생한다. 이러한 눌림이 심할 경우에는 상기 칼럼 스페이서(50)가 압력이 제거된 후에도 원 상태로 복원이 되지 않으며, 이러한 눌림이 발생한 부위는 시감적으로 관찰이 되어, 표시 장치의 특성을 저하시킨다.
이하에서는, 상술한 돌기 구조를 변경하여 상기 돌기 구조가 갖는 터치 불량 개선을 이용함과 동시에, 돌기와 칼럼 스페이서의 대응을 변경하여 칼럼 스페이서의 변형 등을 방지함으로써, 패널 상에서 돌기를 이용할 때 발생할 수 있는 눌림 불량(찍힘 불량) 등의 문제를 해결한 실시예들을 살펴본다.
- 제 1 실시예 -
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 돌기(210)에 대응되어 상기 돌기(210)의 경계로 복수개의 칼럼 스페이서(110)들이 대응되는 구조이다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 돌기(210)는 수평 단면이 사각형의 형상을 가지며, 그 주변에 형성되는 복수개의 칼럼 스페이서(110)는 그 수평 단면이 사각형의 형상을 가지며, 상기 돌기(210)의 경계 에서 일부 오버랩되도록 배치된다. 여기서, 각 칼럼 스페이서(110)와 돌기(210)와의 접촉 면적은 서로 동일하며, 또한, 각 칼럼 스페이서(110)는 서로 동일 간격으로 이격되도록 형성된다.
도 5a는 칼럼 스페이서(110)와 돌기(210)를 상측의 평면상에서 바라본 도면이며, 도 5b는 도 5a의 I~I' 선상의 수직 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 도 5와 같이, 상기 돌기(210)의 수평 단면이 사각형이며, 이에 대응되는 복수개의 칼럼 스페이서(110a, 110b, 110c, 110d)도 상기 돌기(210)의 각각 동일 면적으로 오버랩하여 서로 동일한 크기의 제 1 내지 제 4 칼럼 스페이서(110a, 110b, 110c, 110d)로 형성된다.
이러한 구조의 경우, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)을 일 방향으로 미는 터치에 의해 제 1, 제 2 기판(100, 200) 중 어느 일 기판이 대향 기판에 대해 쉬프트되는 힘이 가해져도 상기 돌기(210)의 경계부에 대응되는 칼럼 스페이서(110a, 110b, 110c, 110d)들이 상기 돌기(210)의 사방을 지지하고 있어, 기판의 쉬프트를 방지하여, 터치에 의한 쉬프트를 원천적으로 방지하여 터치 불량을 방지할 수 있다.
예를 들어, 터치 불량은 적정량에 못미치는 액정이 충진되었을 때, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 커서 터치시 마찰력이 크기 때문에, 터치에 의한 기판의 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 힘들기 때문에 발생되는 것이다. 본 발명의 액정 표시 장치는 적정량에 비해 어느 정도 부족한 액정이 액정 패널 내에 충진된다 할지라도, 칼럼 스페이서와 상기 복수개의 칼럼 스페이서들(110a, 110b, 110c, 110d)들이 상기 돌기(210)의 사방을 지지하고 있기 때문에, 일정한 힘 이상으로 터치(제 1, 제 2 기판 중 어느 한 기판의 표면을 미는 동작을 함)하기 전까지에는 상기 복수개의 칼럼 스페이서(110)가 갖는 지지력에 의해 기판이 쉬프트되지 않고 원 상태로 유지하기에 원천적으로 터치 불량이 방지될 수 있다.
또한, 도 5b와 같이, 상기 복수개의 칼럼 스페이서(110)의 수직 단면을 살펴보면, 그 형상이 제 1 기판(100)에 대응되는 변이 길고, 돌기(210)에 대응되는 변이 약간 짧은 형상의 사다리꼴 형이다. 상기 칼럼 스페이서(110)는 기둥 형상으로, 하부 형성면(제 1 기판 대응면)이 소정 높이로 형성되는 형상이나, 패터닝 공정에서 자연적으로 테이퍼(taper)를 갖게 되어 상기 돌기(210)에 대응되는 상부 형성면이 하부 형성면에 비해 보다 작은 면적으로 형성될 수 있을 것이다.
상기 돌기(210)와 상기 칼럼 스페이서(110)들의 각각의 오버랩 부위의 각각 가로, 세로 길이(a)는 각각 합착 마진+??의 수준으로 하여, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 합착시 미스얼라인이 발생하여도 상기 돌기(210)를 벗어나지 않고, 상기 돌기(210)의 일부분이라도 각 칼럼 스페이서(110)가 대응되도록 한다. 이와 같은 수준으로 상기 돌기(210)와 칼럼 스페이서(110)들을 설계하면 상하좌우 어느쪽으로 미스얼라인이 발생하더라도 편차없이 동일한 돌기(210)와 칼럼 스페이서(110)의 접촉 면적을 유지할 수 있을 것이다.
상기 돌기(210) 및 상기 칼럼 스페이서(110)의 형상은 여러 가지 형태로 변형 가능하다. 이하에서는 상기 칼럼 스페이서(110)의 형상을 변경한 여러 가지 실시예를 살펴본다.
- 제 2 실시예 -
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기는 그 수평 단면이 상기 돌기(210)의 수평 단면이 사각형이며, 이에 대응되는 복수개의 칼럼 스페이서(110a, 110b, 110c, 110d)는 그 수평 단면이 사각형으로 상기 돌기(210)의 세 부분에서 상기 돌기(210)와 소정 부분 오버랩하여 서로 동일한 크기의 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(120a, 120b, 120c)(120)로 형성된다.
이러한 구조에서는 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(120a, 120b, 120c)들은 각각 상기 돌기(210)와 동일한 면적으로 접촉한다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(120a, 120b)들은 각각 돌기(210)의 좌우 모서리에 대응되고, 상기 제 3 칼럼 스페이서(120c)는 상기 돌기(210)의 하변에 대응된다. 이 경우, 각 칼럼 스페이서(120a, 120b, 120c)와 돌기(210)의 동일 면적의 접촉을 위해, 상기 돌기(210)의 좌우 모서리에 대응되는 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(120a, 120b)의 가로 폭 오버랩을 상기 돌기(210)의 하변에 대응되는 제 3 칼럼 스페이서(120c)의 세로 폭 오버랩보다 크게 하여 형성한다.
상술한 제 2 실시예에서도 상기 돌기(210)의 경계에 대응하여 칼럼 스페이서(120)들이 형성됨으로써, 상기 돌기(210)의 주변을 상기 칼럼 스페이서(120)들이 지지하도록 하여 터치시에도 기판의 쉬프트를 방지할 수 있어, 터치 불량을 원천적 으로 방지할 수 있게 한다.
- 제 3 실시예 -
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 칼럼 스페이서(130)의 수평 단면의 형상을 원형으로 하고, 각각의 칼럼 스페이서(130a, 130b, 130c, 130d)를 상기 돌기(210)의 각 모서리에 대응시켜 형성한다. 이는 상술한 제 1 실시예에서의 칼럼 스페이서의 수평 단면의 형상이 사각형에서 원형으로 변경한 것을 제외하고는 동일한 구조 및 효과를 갖는다.
- 제 4 실시예 -
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 및 돌기 대응을 나타낸 평면도이다.
도 9와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서는, 복수개의 칼럼 스페이서(140a, 140b, 140c, 140d)의 형상을 직각 삼각형으로 하여 상기 돌기(210)의 각 모서리에 대응시켜 형성한다. 마찬가지로, 제 1 실시예의 칼럼 스페이서의 수평 단면을 직각 삼각형으로 형성한 점을 제외하고는 제 1 실시예와 동일 구조 및 동일한 효과를 가질 것이다.
한편, 상술한 실시예들과 같이, 상기 돌기는 그 수평 단면이 반드시 사각형 형상으로 한정된 것은 아니다. 경우에 따라, 원형, 사각형 등 여러 가지의 다각형으로 형성될 수 있으며, 이 경우의 칼럼 스페이서는 상기 돌기의 형상의 경계를 따라, 동일 간격 이격하며, 각각 소정 부분 오버랩하도록 하여 형성한다. 이 때, 상기 칼럼 스페이서는 서로 동일한 형상의 동일한 크기로 형성되며, 각 칼럼 스페이서는 동일 간격으로 이격되어 배치된다.
도 9는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 10은 도 9의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.
도 9 및 도 10과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는, 크게 서로 대향되어 배치되는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 2 기판(200) 상의 소정 부위에 형성된 돌기(210)와, 상기 제 1 기판(100) 상에 상기 돌기(210)와 소정 부분 오버랩하며, 상기 돌기(210)의 경계부에 형성된 복수개의 칼럼 스페이서(110)를 포함하여 이루어진다.
보다 자세히 설명하면, 상기 제 2 기판(200) 상에는 게이트 전극(201a)을 포함하여 일 방향으로 형성된 게이트 라인(201)과, 상기 게이트 라인(201)을 포함한 제 2 기판(200) 전면에 형성된 게이트 절연막(206)과, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극(201a)을 덮는 섬상으로 형성된 반도체층(미도시)과, 소오스 전극(202a)이 돌출되어 상기 게이트 라인(201)과 수직한 제 2 방향으로 상기 게이트 절연막 상에 형성된 데이터 라인(202)과, 상기 데이터 라인(202)을 포함한 제 2 기판(200) 전면에 형성된 보호막(208)과, 상기 보호막(208) 상부의 화소 영역에 서로 교번되 어 형성되는 화소 전극(203) 및 공통 전극(205)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 공통 전극(205)은 상기 게이트 라인(201)에 인접하여 상기 게이트 라인(201)에 평행한 공통 라인(205a)으로부터 연장되어 형성된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(201)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(201a)과, 상기 데이터 라인(202)의 소정 부위에 'U'자형으로 돌출된 소오스 전극(202a)과, 상기 소오스 전극(202a)과 이격되어 상기 소오스 전극(202a)의 'U'자형 패턴의 내부로 일부 들어오는 드레인 전극(202b) 및, 상기 게이트 전극(201a)의 상부에 상기 소오스/드레인 전극(202a/202b)의 하측부에 일부 접하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진다. 여기서, 반도체층은 하부에는 비정질 실리콘층이, 상부에는 불순물층이 형성된 적층체로 형성되며, 상기 소오스 전극(202a)과 드레인 전극(202b) 사이의 영역에 대응하는 부위에는 불순물층이 제거되어 형성되어 있다. 여기서, 상기 소오스 전극(202a)의 형상은 도시된 바와 같이, 'U'자형으로 형성될 수 있고, 혹은 일반적인 형상으로 '-'자형으로 형성될 수도 있다. 상기 'U'자형 형상은 채널의 면적을 늘리게 하여 박막 트랜지스터의 효율을 늘릴 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 액정 표시 장치는 상기 게이트 라인(201) 상의 소정 부위에 돌기(210)를 포함하여 이루어진다. 이 경우, 상기 돌기(210)는 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극층의 각각의 단일층으로 형성하거나 혹은 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극층을 적층체로 형성한다. 여기서, 상기 반도체층 패턴은 상기 박막 트랜지스터를 이루는 반도체층을 패터닝하는 공정에서 동일한 반도체층 물질(비정 질 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(210)는 상기 반도체층 패턴 또는 소오스/드레인 전극층으로 이루어지기 때문에, 상기 게이트 절연막(206) 상부에 형성되며, 상기 보호막(208) 하부에 위치하게 된다.
여기서, 설명하지 않은 도면 부호 203a는 화소 전극과 일체형으로 형성되는 스토리지 전극(203a)으로 상기 공통 라인(205a)과 오버랩되며, 그 사이의 층간에 게이트 절연막(206) 및 보호막(208)을 층을 개재하여 스토리지 캐패시터를 이룬다.
상기 제 1 기판(100) 상에는 상기 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인 및 데이터 라인 대응 부위)과 박막 트랜지스터 형성 부위를 가리는 형상으로는 블랙 매트릭스층(101)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(101)을 포함한 제 2 기판(100) 상부에는 적어도 화소 영역들에 대응되어 컬러 필터층(102)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(101) 및 컬러 필터층(102)을 포함한 제 2 기판(100) 전면에는 오버코트층(103)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 라인(201) 상에 돌기(210) 상부에 대응되어 상기 오버코트층(103) 상부에 칼럼 스페이서(210)가 형성된다.
이상과 같이, 도 9에서 도시된 액정 표시 장치는 IPS(In-Plane Switching) 모드에 대해 나타낸 것이다. 상기 돌기의 경계부에 복수개의 칼럼 스페이서가 대응되는 구조를 적용하여 이를 TN(Twisted Nematic) 모드에도 적용할 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 액정 표시 장치를 TN 모드로 나타낸 평면도이다.
도 11과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치를 TN 모드에 적용할 경우에는, 상 술한 상기 화소 영역에서 화소 전극과 공통 전극이 교번하여 형성되는 것이 아니라 화소 전극(203)이 하나로 형성된 점을 제외하고는 상술한 IPS 모드의 액정 표시 장치와 동일한 구조로 형성된다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
상술한 실시예들에서 상기 칼럼 스페이서들은 상기 돌기에 대응하여 그 수평 단면의 면적은 동일 내지 경우에 따라서는 유사한 정도로 형성한다. 경우에 따라, 상기 돌기의 수평 단면은 상기 칼럼 스페이서의 수평 단면과 같을 수도 있고, 좀 작거나 좀 클 수 있을 것이다.
여기서, 상기 돌기와 오버랩되지 않은 복수개의 칼럼 스페이서의 부위들은 상기 돌기의 주변에 대응되어 형성되기 때문에, 결과적으로, 상기 칼럼 스페이서의 배치에 의해 터치로 인한 쉬프트가 원천적으로 방지됨이 예상될 것이다. 즉, 터치에 의한 칼럼 스페이서의 움직임을 하판 돌기가 지지할 수 있는 구조로 만들어, 터치시의 기판의 쉬프트를 방지하여 터치 불량을 원천적으로 개선할 수 있다.
또한, 작은 접촉 면적으로 칼럼 스페이서와 돌기가 접촉하게 되어, 상기 칼럼 스페이서는 돌기와의 대응시 어느 정도의 변성 정도를 가질 것이며, 이러한 변성 정도는 고온 환경에서의 액정 팽창시 상하 기판을 잡아주는 힘으로 작용하여, 중력 불량을 개선할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 돌기와 복수개의 칼럼 스페이서가 실제로 일 돌기의 상부 면적에 비해 작은 면적으로 접촉하기에 실제 접촉 면적이 작아 터치시 기판 쉬프트에 의한 터치 불량이 방지된다.
둘째, 상기 칼럼 스페이서가 돌기와 소정 부분 오버랩하며, 상기 돌기 외곽에 이를 지지하도록 형성되는 구조로 이루어지기 때문에, 보다 안정적으로 상하부 기판을 지지 가능하고, 기판의 표면을 문지르는 터치시에도 터치로 인한 힘의 인가 방향으로 기판이 쉬프트되는 현상이 원천적으로 방지된다.
셋째, 상기 칼럼 스페이서가 상기 돌기의 경계부에 대응시 상기 칼럼 스페이서가 상기 돌기에 의해 일정 두께 눌려진만큼 이 부위는 고온시의 액정의 열 팽창에 의해 상하부 기판 사이의 셀 갭이 늘어나 중력 불량이 발생됨을 방지하는 기능을 할 수 있기 때문에 어느 정도의 중력 불량 개선이 기대된다.
넷째, 상기 칼럼 스페이서는 돌기의 사방에 대응되어 형성되기 때문에, 상기 돌기에 대응되어 상기 복수개의 칼럼 스페이서가 받는 힘은 분산되므로, 영역별 셀 갭 불량이 차이가 나 셀 갭 불량 관련 문제를 해결할 수 있다.
Claims (16)
- 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하며 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인;상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터;상기 게이트 라인 상의 소정 부위에 형성된 돌기;각각 서로 일정 간격 이격하며, 상기 돌기를 둘러싸며 상기 돌기와 소정 부분 만나도록 상기 제 2 기판 상에 형성된 복수개의 칼럼 스페이서; 및상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기의 경계부에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기에 대응하여 정다각형 형상으로 배치되는 것을 특징으로 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기에 대응하여 원형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 칼럼 스페이서는 상기 돌기의 모서리에 대응되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 칼럼 스페이서는 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 돌기는 제 1 기판 상에 복수개 형성되며, 상기 칼럼 스페이서는 각각 돌기에 대하여 복수개가 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 박막 트랜지스터는상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극;상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극;상기 소오스 전극과 이격되어 상기 소오스 전극과 동일층에 형성된 드레인 전극; 및상기 게이트 전극 상부에 상기 소오스 전극/드레인 전극과 부분적으로 오버랩하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 돌기는 상기 반도체층과 동일층에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 돌기는 상기 소오스/드레인 전극과 동일층에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 돌기는 하부에는 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴, 상부에는 소오스/드레인 전극과 동일층의 소오스/드레인 전극층의 적층체로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성되는 것을 특징으로 하는 액 정 표시 장치.
- 제 12항에 있어서,상기 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 13항에 있어서,상기 컬러 필터 어레이에 오버코트층을 더 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.
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