KR20070056549A - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 2 기판 상에 형성되는 칼럼 스페이서들과 제 1 기판간의 이격 거리를 3중 이상의 단차로 구현하여, 터치 불량 및 눌림 불량을 동시에 꾀하는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 가장 높은 높이부터 낮은 높이로 차례로 서로 다른 높이로 형성된 제 1 내지 제 n-1(n은 3이상의 자연수) 단차부와, 상기 제 1 단차부에 대응되어 형성되며, 상기 제 1, 제 2 기판과 닿는 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 단차부를 제외한 나머지 단차부(들) 및 상기 단차부들이 아닌 평탄한 영역에 대응하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일한 높이로 형성된 제 2 내지 제 n 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
칼럼 스페이서, 터치 불량, 눌림 불량, 도장얼룩, 3중 단차

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and Method for Manufacturing the Same}
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 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 제 2 기판의 구조를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 IPS 모드로 구현한 형태를 나타낸 제 1 기판을 나타낸 평면도
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다른 형태를 나타 낸 단면도
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 TN 모드로 구현한 형태를 나타낸 제 1 기판을 나타낸 평면도
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 1 기판을 나타낸 평면도
도 14는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 15a 내지 도 15f는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 2 기판 상의 구조물의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 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 106 : 보호막
106a : 콘택홀 107 : 공통 라인
107a : 공통 전극 130 : 돌기
140 : 제 1 단차부 200 : 제 2 기판
201 : 블랙 매트릭스층 202a : 제 1 컬러 필터
202b : 제 2 컬러 필터 202c : 제 3 컬러 필터
202d : 보상 패턴 203 : 오버코트층
210 : 제 1 칼럼 스페이서 220 : 제 2 칼럼 스페이서
230 : 제 3 칼럼 스페이서 250 : 제 2 단차부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 제 2 기판 상에 형성되는 칼럼 스페이서들과 제 1 기판간의 이격 거리를 3중 이상의 단차로 구현하여, 터치 불량 및 눌림 불량을 동시에 꾀하는 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 등으 로 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 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 있 다.
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 횡전계(IPS: In-Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.
상기 횡전계(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 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. 이 경우, 터치시 상기 터치로 인해 밀린 끝 부위에서 액정(3)은 모이게 되고, 터치시 지나간 자리는 복원되기 전까지는 액정이 부족하기 때문에, 원 상태로의 복원 전까지는 터치부위에서 적정량의 액정이 존재하지 않기 때문에 정상 구동이 힘들고, 또한, 터치시의 기판간의 쉬프트에서 블랙 매트릭스 층이 가려줘야 할 부위가 노출되어 빛샘 불량이 나타날 수 있다.
상기와 같은 종래의 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치는 다음과 같 은 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. 또한, 블랙 매트릭스층이 가려줘야 할 부위가 노출되기도 하여 빛샘 불량이 관찰되기도 한다.
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.
셋째, 칼럼 스페이서를 포함하는 액정 패널은 국부적인 영역을 소정의 힘으로 가하여 가압하였을 때, 해당 부위에서 눌림에 의한 얼룩이 발생한다. 이를 도장 얼룩이라 하며, 이러한 도장 얼룩은 상기 터치 불량을 보상하기 위한 구조를 채용하였을 경우 더욱 심하게 나타난다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 제 2 기판 상에 형성되는 칼럼 스페이서들과 제 1 기판간의 이격 거리를 3중 이상의 단차로 구현하여, 터치 불량 및 눌림 불량을 동시에 꾀하는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 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 또는 제 2 기판 상에 가장 높은 높이부 터 낮은 높이로 차례로 서로 다른 높이로 형성된 제 1 내지 제 n-1(n은 3이상의 자연수) 단차부와, 상기 제 1 단차부에 대응되어 형성되며, 상기 제 1, 제 2 기판과 닿는 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 단차부를 제외한 나머지 단차부(들) 및 상기 단차부들이 아닌 평탄한 영역에 대응하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일한 높이로 형성된 제 2 내지 제 n 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 제 2 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 이격되어 있다.
그리고, 상기 제 1 기판 상에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된다. 이 때, 상기 제 1 단차부 내지 제 n 단차부는 상기 박막 트랜지스터 어레이 또는 상기 컬러 필터 어레이 중에 형성된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터 어레이는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극 및 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 부위에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어지고, 이 때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 소정 간격 이격된 드레인 전극 및 상기 소오스 전극 및 드레인 전극과 양측이 접하며, 상기 소오스/드레인 전극과 상기 게이트 전극 사이의 층간에 형성된 반도체층을 포함하 여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 단차부는 상기 소오스 전극 및 드레인 전극 중 어느 일 전극을 포함한 부위이거나, 혹은 상기 게이트 라인 상의 소정 부위에, 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴 및 그 상부에 상기 데이터 라인과 동일층에 형성되는 금속층의 적층체의 돌기가 더 형성되어 정의될 수도 있다.
한편, 상기 컬러 필터 어레이는 상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 화소 영역들 각각에 차례대로 대응되어 형성되는 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터를 포함한 컬러 필터층 및 상기 제 1 컬러 필터 및 제 2 컬러 필터의 사이의 소정 부위 상부에 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 보상 패턴 상부에, 상기 보상 패턴이 갖는 스텝 커버리지(step coverage)가 반영되는 오버코트층이 더 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 보상 패턴 형성부위는 제 2 내지 제 n-1 단차부 중 어느 한 단차부이다.
상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 형성된다.
한편, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 제 1 높이를 갖도록 형성된 제 1 단차부와, 상기 제 1 단차부가 형성되지 않은 부위와 대향되는 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖도록 형성된 제 2 단차부와, 상기 제 1 단차부에 접하여 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서와, 상기 제 1, 제 2 단차부가 아닌 부위의 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일 높이로 형성된 제 2 칼럼 스페이서와, 상기 제 2 단차부에 대응되어 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일 높이로 형성된 제 3 칼럼 스페이서 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 가장 높은 높이부터 낮은 높이로 차례로 서로 다른 높이의 제 1 내지 제 n-1(n은 3이상의 자연수) 단차부를 형성하는 단계와, 상기 각 단차부들 및 단차부들이 아닌 평탄한 영역에 대응하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 형성한다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 n-1 단차부를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 및 컬러 필터 어레이를 각각 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판 상에 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 제 2 기판 상에 상기 블랙 매트릭스층의 소정 부위에 대응하여 돌기를 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 서로 이격되며, 서로 다른 색상의 제 1 내지 제 3 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 돌기가 형성되지 않은 상기 제 1 컬러 필터와 제 2 컬러 필터 사이의 상기 블랙 매트릭스층 상에, 상기 제 3 컬러 필터와 동일한 물질의 보상 패턴을 형성하는 단계와, 상기 돌기에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서를, 상기 보상 패턴에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서를, 상기 돌기와 보상 패턴이 형성되지 않은 상기 블랙 매트릭스층 상의 소정 부위에 제 3 칼럼 스페이서를 상기 제 2 기판 상에 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 구조는 서로 대향되는 제 1 기판(60) 및 제 2 기판(70)과, 상기 제 2 기판(70) 상의 소정 부위에 형성된 칼럼 스페이서(80)와, 상기 칼럼 스페이서(80)에 비해 상대적으로 작은 체적 및 대응 표면을 가지며 상기 칼럼 스페이서(80)와 부분적으로 접촉하도록 상기 제 1 기판(60) 상에 형성된 돌기(85) 및 상기 제 1, 제 2 기판(60, 70) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 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 2 기판(70)을 기준으로 명명, 이 경우, 제 2 기판(70) 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 1 기판(60)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.
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, 상기 칼럼 스페이서(80)는 상기 돌기(85)에 대응되는 부위에만 힘이 집중되어, 이에 따라 칼럼 스페이서(80)를 포함한 하부층인 컬러 필터 어레이(오버코트층(미도시), 컬러 필터층(미도시) 및 블랙 매트릭스층(미도시))가 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 이하의 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, 외부에서 소정 부위를 국부적으로 누르는 힘이 인가되면, 힘이 인가되는 부위의 돌기에 의해 칼럼 스페이서가 뭉개지는 현상이 발생한다. 이를 눌림에 의한 불량이라 하여 눌림 불량이라 하며, 이러한 눌림 불량시 뭉 개진 부위가 까맣게 관찰되는 얼룩을 도장 얼룩이라 한다.
이하에서는, 터치 불량을 개선함과 동시에 상술한 돌기 구조에서 문제가 도었던 눌림 얼룩을 개선한 구조의 본 발명의 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200) 상의 서로 다른 부위에 서로 다른 높이로 형성된 복수개의 단차부(도 4에는 제 1, 제 2 단차부(140, 250)를 구비) 및 상기 단차부들 중 가장 높이가 높은 제 1 단차부(140)에 대응되어 형성되며, 상기 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)에 모두 접하는 제 1 칼럼 스페이서(210)와, 상기 나머지 단차부(들)(제 2 단차부(250)) 및 단차부들이 아닌 평탄한 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200) 상에 형성된 제 2 내지 제 n(n은 3 이상의 자연수, 도 4에서는 n은 3인 경우가 도시됨) 칼럼 스페이서(220, 230)를 포함하여 이루어진다.
도 4에는 서로 다른 높이의 단차부가 2개 구비(140, 250)된 경우를 나타낸 것으로, 상기 제 1 단차부(140)는 상기 제 1 기판(100) 상에 제 1 높이(H1)로 형성되며, 상기 제 2 단차부(250)는 상기 제 2 기판(200) 상에 상기 제 1 높이(H1)보다 작은 제 3 높이(H3)로 형성된다. 여기서, 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 제 1 단차부(140)와 접하여 있으며, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 합착시에 상기 제 1 단차부(140)와 접하여 셀 갭을 유지하고 있어, 합착시 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 가압에 의해 상기 돌기(140)에 대응되는 면의 소정 부분이 일정 두께 들 어가 있다. 따라서, 상기 제 2 기판(200) 상의 평탄한 면에 형성된 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 제 1 단차부(140)에 의해 눌려진 두께(α)만큼 상기 제 1 단차부(140)의 높이(H1)에서 상기 눌려진 두께(α)로 뺀 거리(H2= H1-α)로 상기 제 1 기판(100)과 이격되어 있다.
그리고, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)는 상기 제 2 단차부(H2)의 높이만큼 상대적으로 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)에 비해 높은 위치에 형성되어, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)와 상기 제 1 기판(100) 간의 이격 거리는 H2-H3에 해당한다.
이러한 단차부는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개를 구비할 수도 있고, 혹은 그 이상으로 형성할 수 있다. 3개 이상의 단차부를 구비할 경우에도 각 단차부의 높이는 서로 다른 높이로 하며, 이를 통해 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)의 표면 눌림시 높은 단차부부터 낮은 단차부순으로 대응되는 칼럼 스페이서들이 대향 기판인 제 1 기판(100)과 닿게 되어, 눌림시 칼럼 스페이서들의 형상의 심한 변경없이 각 칼럼 스페이서들이 분담하여 셀 갭 지지를 담당하게 된다.
이와 같이, 복수개의 단차부를 구비하고, 단차부들 및 단차부들이 아닌 평탄한 부위의 제 1 또는 제 2 기판(100, 200) 상에 형성된 칼럼 스페이서들은 상기 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)간의 합착시 각각 대향 기판(도 5에서는 제 1 기판) 상에 접하거나 서로 다른 거리로 이격되게 된다.
이와 같은 칼럼 스페이서들간의 대향 기판(도면 상에서는 제 1 기판(100))의 대향 정도(대향 기판 접함 또는 대향 기판과의 이격 거리)의 차에 의해, 합착시에는 상기 칼럼 스페이서들 중 제 1 칼럼 스페이서(210)만 양기판(100, 200)에 모두 접하여 있고, 나머지 칼럼 스페이서들(220, 230)은 이격 정도를 유지하기 때문에, 합착 후 터치시에 작은 면적(상기 제 1 칼럼 스페이서와 제 1 단차부 대응 정도)에서만 칼럼 스페이서와 제 1 기판(100)이 접하게 됨으로 마찰력이 작아 터치 후의 원 상태로의 복귀가 용이하다. 따라서, 터치에 의한 블랙 휘도 불균일을 방지할 수 있다.
또한, 합착 후 소정의 외부 압력이 인가될 경우, 합착시에 대향 기판(제 1 기판(100))과 접하지 않았던 나머지 제 2, 제 3 칼럼 스페이서들(220, 230)이 상기 압력이 인가된 부위에서 대향 기판과의 이격 거리에 따라 차례로 접하게 되어, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 함께, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 셀 갭을 지지할 수 있다. 따라서, 소정 부위에만 압력이 집중되는 현상을 방지할 수 있고, 이 때문에, 압력이 인가된 부위의 칼럼 스페이서나 그 하층의 패턴이 무너져 눌림 불량(도장 얼룩)이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(210, 220, 230)가 각각 제 1 기판(100)과의 접촉 또는 이격 정도가 상이하여, 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서들(210, 220, 230)은 상기 제 1 기판(100)의 상부 표면과 3중 단차가 조성된다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(210, 220, 230)는 동일한 공정에서 동일한 높이로 형성한다. 예를 들어, 포토 공정을 통해 감광성 물질을 패터닝하여 형성하거나 혹은 잉크젯(ink-jet) 방식으로 소정 부분에 도팅(dotting)하여 형성한다.
한편, 도 5 내지 도 11에서는 상기 제 1 단차부가 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 부위로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상대적으로 제 1 기판(100) 상에서 타 부위에 비해 단차가 높은 부위가 될 수 있을 것이며, 도 12 내지 도 14와 같이, 별도로 돌기(130)를 더 형성하여 상기 돌기에 제 1 칼럼 스페이서(210)를 대응시켜 제 1 칼럼 스페이서(210)와 돌기(미도시)간의 접촉 면적이 작은 효과를 동일하게 얻을 수도 있을 것이다.
또한, 상기 단차부들의 개수는 도시된 바와 같이, 2개에 한정되는 것이 아니라 복수개가 될 수 있을 것이다. 여기서, 복수개 형성되는 각각의 단차부는 각각 다른 높이로 형성되며, 이러한 높이차로, 소정의 압력이 상기 제 1, 제 2 기판의 배면에 인가될 때, 서로 다른 단차부에 대응되는 칼럼 스페이서가 차례로 제 1 기판과 닿게 되어 칼럼 스페이서들이 대향 기판에 대해 서서히 닿게 되는 효과를 얻게 되어, 눌림 불량을 방지할 수 있을 것이다.
도 4에서, 상기 제 1 단차부(140)의 높이는 상기 제 2 단차부(250)의 높이보다는 크게 형성하였다. 상기 제 1 단차부(140)는 상기 박막 트랜지스터 어레이 중의 박막 트랜지스터의 소정 부위(소오스/드레인 전극 상부 또는 채널 부위 등)로 정의되거나 혹은 돌기를 더 형성하여 정의될 수 있으며, 상기 제 2 단차부(250)는 제 2 기판(200) 상에 형성되는 컬러 필터 어레이 중 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a~202c)를 형성시 상기 제 1 컬러 필터(202a) 및 제 2 컬러 필터(202c)의 경계부 및 경계부에 인접한 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)와 소정 부분 오버랩되어 상기 제 3 컬러 필터(202c)와 동일 색상의 컬러 필터로 이루어진 보상 패턴(202d)을 더 형성하여 정의될 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 살펴본다.
이하의 설명에서 제 1 기판은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판이며, 제 2 기판은 컬러 필터 어레이가 형성되는 컬러 필터 어레이 기판이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판은 컬러 피터 어레이가 형성된다.
먼저, 블랙 매트릭스층(201)이 화소 영역을 제외한 영역, 즉, 게이트 라인 및 데이터 라인 부위와 박막 트랜지스터 형성 부위에 대응되어 형성된다.
그리고, 사선 방향으로 각각 제 1, 제 2, 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)가 차례로 화소 영역을 포함한 영역에 섬(island)상으로 형성된다. 따라서, 상기 각 컬러 필터(202a, 202b, 202c)는 상기 화소 영역 주변에 형성된 블랙 매트릭스층(201)과 일부 오버랩되어 형성된다. 그 오버랩된 부위는 제 1 기판(100) 상에 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인의 선상의 일부 및 박막 트랜지스터 형성 부위이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 상기 제 3 컬러 필터(202c) 상의 박막 트랜지스터 부위에 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되고, 제 2 컬러 필터(202b)와 제 3 컬러 필터(202c) 사이에 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성 되고, 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b) 사이에 제 3 칼럼 스페이서(230)가 형성된다. 여기서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)에 대응되어 제 1 기판(100) 상에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)는 도 4에 설명된 제 1 단차부(140)로 기능한다.
그리고, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)의 하부에는 상기 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)의 사이의 위치에 제 3 컬러 필터(202c)와 동일 성분의 보상 패턴(202d)이 더 형성되며, 이 때, 상기 보상 패턴(202d)은 도 4에 설명된 제 2 단차부(250)로 작용한다.
그리고, 도시되지 않았지만, 상기 블랙 매트릭스층(201), 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c) 및 보상 패턴(202d)이 형성된 상기 제 2 기판(200) 전면에는 오버코트층(미도시, 도 9의 203 참조)이 더 형성된다. 여기서, 상기 오버코트층은 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)와 보상 패턴(202d)간의 단차가 반영되는 두께로 형성된다. 이 때, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230) 상대적으로 보상 패턴(202d)이 형성된 상부에 형성되었기 때문에, 보다 높은 단차 위에 형성된 상태이다.
이 경우, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 제 1 기판 상의 타 부위에 비해 상대적으로 갖는 단차는 반도체층과 소오스/드레인 전극이 적층된 두께인데, 여기서, 상기 보상 패턴(202d)의 두께는 상기 반도체층과 소오스/드레인 전극이 적층된 두께보다 작게 한다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 형성 위치는 도시된 해당 컬러 필터 상에 한정되는 것이 아니라, 경우에 따라, 도시된 바와 다른 배치 를 가질 수도 있을 것이다. 다만, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)는 상기 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)의 사이의 소정 부위에 대응하여 형성된 보상 패턴(202d) 상에 형성하도록 한다.
한편, 도 5와 이하의 실시예들에서 설명하는 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)가 각각 R, G, B 색상의 컬러 필터로 형성된 경우를 나타내었으나, 반드시 이 순서로 제한되는 것이 아니라, 이들의 배치는 G, B, R 또는 R, B, G 등의 가능한 조합으로 변화할 수 있다. 또한, 반드시 상술한 색상에 한정된 것이 아니라, 4색 또는 5색 등으로 컬러 필터의 색상을 늘려 표현함도 가능할 수 있고, 또한, 그 색상을 달리하여 표현할 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 제 2 기판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판 구조를 나타낸 평면도로, 상술한 제 1 실시예의 구조에 비해, 각 컬러 필터의 배치가 상이하다. 즉, 제 1 컬러 필터(202a)는 제 1 컬러 필터(202a)끼리, 제 2 컬러 필터(202b)는 제 2 컬러 필터(202b)끼리, 또한, 제 3 컬러 필터(202c)는 제 3 컬러 필터(202c)끼리 각각의 가로선상의 각 화소 영역에 대응되어 섬상으로 서로 이격되어 형성되어 있다. 제 1 실시예의 구조와 마찬가지로 각 컬러 필터(202a, 202b, 202c)는 적어도 화소 영역을 포함한 영역에 형성되며, 따라서, 상기 각 컬러 필터(202a, 202b, 202c)는 상기 화소 영역 주변에 형성된 블랙 매트릭스층(201)과 일부 오버랩되어 형성된다. 그 오버랩된 부위는 제 1 기판(100) 상에 형성되는 게이트 라인과 데이터 라인의 선상의 일부 및 박막 트랜지스터 형성 부위이다.
여기서, 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(210, 220, 230)들은 제 2 기판(200) 상에 블랙 매트릭스층(201) 상에 형성되며, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 제 1 단차부로 기능하는 상기 제 1 기판(도 9의 100 참조) 상의 박막 트랜지스터 부위에 상응하여 형성되며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 제 2 컬러 필터(202b)와 제 1 컬러 필터(202a) 사이에 형성되며, 제 3 칼럼 스페이서(230)는 상기 제 1 컬러 필터(202a)와 제 2 컬러 필터(202b) 사이에 위치한다. 여기서, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)가 형성되는 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b) 사이에는 제 2 단차부로 작용하는 제 3 컬러 필터(202c)와 동일한 물질의 보상 패턴(202d)이 더 형성되어, 상대적으로 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)이 형성되는 블랙 매트릭스층(201) 보다 높은 상기 보상 패턴(220d) 상에 제 3 칼럼 스페이서(230)가 형성된다.
이 경우, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 제 1 기판 상의 타 부위에 비해 상대적으로 갖는 단차는 반도체층과 소오스/드레인 전극이 적층된 두께인데, 여기서, 상기 보상 패턴(202d)의 두께는 상기 반도체층과 소오스/드레인 전극이 적층된 두께보다 작게 한다.
도 6b와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판은 제 2 실시예와 비교하여, 가로선상으로 평행한 라인상의 화소 영역들에 대하여 각각 제 1, 제 2, 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)가 형성된다. 즉, 제 1 컬러 필터(202a)가 제 1 가로 라인의 화소 영역들에 대응되어 형성되며, 제 2 컬러 필터(202b)가 제 2 가로 라인의 화소 영역들에 대응되어 형성되며, 제 3 컬러 필터 (202c)가 제 3 가로 라인의 화소 영역들에 대응되어 형성된다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(210, 220, 230)들은 모두 블랙 매트릭스층(201) 상부에 형성되며, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부의 상기 제 2 컬러 필터(202b)에 대응되어 형성되며, 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)는 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부의 상기 제 3, 제 1 컬러 필터(202c, 202a) 사이에 형성되며, 제 3 칼럼 스페이서(230)는 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부의 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터(202a, 202b) 사이의 보상 패턴(202d) 상에 형성된다.
앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 제 1 단차부로 기능하는 박막 트랜지스터 상부에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되고, 제 2 단차부로 기능하는 보상 패턴 상에 제 3 칼럼 스페이서(230)가 형성되고, 어느 단차부에도 대응되지 않는 부위에 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성되어, 제 1, 제 2기판(100, 200)의 배면을 누르는 압력에 따라 서서히 칼럼 스페이서들(210-> 230-> 220의 순)이 닿아 눌림시의 셀 갭 지지 기능을 분담하여 국부적인 부위의 칼럼 스페이서가 뭉개짐으로 인해 발생되는 도장 얼룩(눌림 불량)을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 것으로, 세로선상으로 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)가 형성된 모습이 도시되어 있다. 이 경우, 서로 이격한 제 1 컬러 필터(202a)와 제 2 컬러 필터(202b) 사이에 제 3 컬러 필터(202c)와 동일한 물질로 이루어진 보상 패턴(202d)이 더 형성되어, 상기 보상 패턴(202d) 상부에 제 3 칼럼 스페이서(230)가 형성된다. 그리고, 제 1 또는 제 2 컬러 필터(202a 또는 202b)에 대응되는 화소 영역들 중 어느 화소 영역의 박막 트랜지스터(TFT) 부위에 대응되어 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되며, 게이트 라인 상에 대응되는 부위에 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성된다. 경우에 따라, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)를 제외하고, 상기 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(220, 230)는 게이트 라인 또는 데이터 라인 상에 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)는 블랙 매트릭스층(201) 상부이며, 제 1 기판(100) 상에 대응하여서는 데이터 라인(102) 상부에 대응되어, 서로 이격한 상기 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b) 상부의 소정 부위에 형성된 보상 패턴(202d) 상에 형성된다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 IPS(In-Plane Switching) 모드로 구현한 형태를 나타낸 제 1 기판을 나타낸 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9와 같이, IPS 모드로 구현되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 서로 대향된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터 어레이와, 상기 제 2 기판(200) 상에 소정 부위에 보상 패턴(202d)을 포함하여 이루어진 컬러 필터 어레이와, 상기 박막 트랜지스터에 대응되어 상기 제 2 기판(200) 상 에 형성된 제 1 칼럼 스페이서(210)와, 평탄한 부위의 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 제 2 칼럼 스페이서(220)와, 상기 보상 패턴(202d)에 대응되어 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 제 3 칼럼 스페이서(230) 및 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(150)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상대적으로 게이트 라인(101) 상에 대응되어 형성되는 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(220, 230)에 비해 반도체층(104) 및 소오스/드레인 전극(102a/102b)이 더 적층되어 있는 상태로, 상기 소오스/드레인 전극(102a/102b)의 표면에 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 대응되면, 타 부위의 게이트 라인(101)에 비해 상기 제 1 칼럼 스페이서(210) 대응 부위가 반도체층(104) 및 소오스/드레인 전극(102a/102b)의 두께만큼 높은 단차를 갖게 된다.
그리고, 상기 보상 패턴(202d)은 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되는 하부의 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)의 사이의 소정 부위에 형성된다.
이하에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 자세히 설명한다.
상기 제 1 기판(100) 상에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)과, 상기 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(102b)과 전기적으로 연결되며, 지그재그 형상으로 분기되어 형성된 화소 전극(103)과, 상기 화소 전극(103)과 교번되는 분기된 공통 전극(107a)과, 상기 공통 전극(107a)과 연결되어 상기 화소 영역 내에 상기 게이트 라인(101)과 인접하여 각각 평행하게 형성된 공통 라인(107)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 화소 전 극(103)의 소정 부분은 상기 공통 라인(107)과 일부 오버랩되어, 오버랩된 부위에서 스토리지 캐패시터를 이룬다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 채널이 'U'자형의 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 정의되는 것으로, 채널 또한, 소오스 전극(102a)의 형상의 내부를 따라 'U'자형으로 정의된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 게이트 라인(101)에서 돌출된 게이트 전극(101a)과, 상기 데이터 라인(102)에서 돌출되어 형성된 'U' 자형의 소오스 전극(102a)과, 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a)과 소정 간격 이격되어 상기 'U'자형의 소오스 전극(102a) 내부로 들어오는 드레인 전극(102b)을 포함하여 형성된다. 그리고, 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a), 드레인 전극(102b) 하부 및 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 채널 영역 하부에는 반도체층(104)이 더 형성된다. 여기서, 상기 반도체층은 하부로부터 비정질 실리콘층(미도시)과 n+층(불순물층)(미도시)의 적층체로 이루어지며, 상기 소오스 전극(102a)과 드레인 전극(102b) 사이의 영역에 대응되는 채널 영역에서는 상기 n+층(불순물층)이 제거되어 있다. 이러한 상기 반도체층은 상기 소오스/드레인 전극(102a, 102b) 및 그 사이의 영역 하부에만 선택적으로 형성될 수도 있고, 혹은 상기 채널 영역을 제외한 영역에서는 상기 데이터 라인(102), 소오스 전극(102a) 및 드레인 전극(102b) 하측에 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 반도체층(104)의 두께는 약 0.2~0.3㎛, 상기 소오스/드레인 전극(102a/102b)의 두께는 약 0.2~0.4㎛로, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되지 않은 나머지 게이트 라인(101) 상의 부위에 비해 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성 된 부위는, 약 0.4~0.7㎛ 정도 단차가 형성된다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200)간의 셀 갭 조성을 위한 합착시 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상부 표면과 상기 제 2 기판(200) 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서(210)가 대응되어 위치하게 된다. 따라서, 합착 후, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)을 일 방향으로 훑거나 미는 터치시, 작은 면적만이 접촉되어 칼럼 스페이서들 대응 부위의 마찰력이 작게 되어, 터치로 인해 기판 밀림 후 원 상태로 회복이 느려 발생되는 블랙 휘도 불균일이 방지될 수 있다.
여기서, 상기 게이트 라인(101), 상기 공통 라인(107) 및 상기 공통 전극(107a)들은 동일층에 동일한 금속으로 형성된다.
그리고, 상기 게이트 라인(101)과 반도체층 사이의 층에는 게이트 절연막(105)이 개재되며, 상기 데이터 라인(102)과 상기 화소 전극(103)의 사이의 층에는 보호막(106)이 개재된다.
한편, 상기 화소 영역을 지나는 공통 라인(107)과 연결된 제 2 스토리지 전극(107b)과, 그 상부에 형성되는 제 1 스토리지 전극(103a) 및 상기 두 전극 사이에 개재되는 게이트 절연막(105) 및 보호막(106)은 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 이룬다.
여기서, 서로 다른 층간에 형성되는 상기 드레인 전극(102b)과 상기 제 1 스토리지 전극(103a)은, 상기 드레인 전극(102b)의 소정 부위의 상부의 상기 보호막(106)을 제거하여 형성된 콘택홀(106a)을 통해 접촉한다.
한편, 도 9에 도시된 바에 따르면, 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 'U'자인 것으로, 'U'자형 채널을 갖는 액정 표시 장치에 대해서 설명하였으나, 이하에서는 상기 소오스 전극(102a)의 형상이 상기 데이터 라인(102)으로부터'-'자로 돌출되어 이루어진 경우를 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다른 형태를 나타낸 단면도이다.
도 10은, -'자형 채널을 구비한 박막 트랜지스터를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다른 형태를 나타낸 것으로, 단면 I~I' 부분만이 도 9와 상이하다.
여기서, 박막 트랜지스터는 게이트 전극(101a)과, 상기 게이트 전극(101a) 상부에 게이트 절연막(105)을 개재하여 형성된 반도체층(104)과, 상기 반도체층의 양측에 형성된 소오스 전극(102a) 및 드레인 전극(102b)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 드레인 전극(102b)의 상부 소정 부위에는 보호막(106)을 개재하여 화소 전극(103)이 더 형성된다.
여기서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상부의 소오스 전극(102a)/드레인 전극(102b) 상부에 대응되는 보호막(106)과 접하여 형성되거나 혹은 화소 전극(103) 상부에 접하여 형성될 수 있다. 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되는 위치는 제 1 기판(100)에 형성되는 구조물 중 가장 상부에 위치하는 구조물의 상부이다.
한편, 상기 박막 트랜지스터의 채널 형상은 도 9에서 설명한 'U'자형일 수도 있고, 혹은 도 10에서 설명한 '-'자형일 수도 있다. 경우에 따라 그 형상의 변경이 가능할 것이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드로 구현한 형태를 나타낸 제 1 기판을 나타낸 평면도이다.
도 11과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 TN 모드로 구현하면, 도 8에 개시된 IPS의 평면도와 비교하여, 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차하는 영역에 정의되는 화소 영역에 하나의 화소 전극(109)이 드레인 전극(102b)과 연결되어 형성되는 점을 제외하고는 동일하다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TN 모드의 액정 표시 장치도, 박막 트랜지스터(TFT) 부위에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서(210)가 형성되고, 돌기나 박막 트랜지스터 등의 단차부가 형성되지 않은 평탄한 게이트 라인(101) 및 제 2 기판(200) 상의 블랙 매트릭스층(미도시, 도 9 및 도 10의 201 참조) 상에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서(220)가 형성되고, 도 9와 같이, 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b) 사이에 소정 부위에 형성되는 보상 패턴(202d) 상부에 제 2 칼럼 스페이서(230)가 형성된다.
여기서, 상기 블랙 매트릭스층(201)은 제 1 기판(100) 상의 화소 영역을 제외한 영역, 즉, 게이트 라인(101)과, 데이터 라인(102) 및 박막 트랜지스터(TFT) 형성 부위에 대응하여 형성된다.
이러한 TN 모드의 액정 표시 장치도, 칼럼 스페이서들이 대향 기판(100)에 대하여 다중 단차를 구비하게 되면, 합착시에는 제 1 칼럼 스페이서(210)만 소정 부위에서 상기 제 1 기판(100)에 접하여 작은 접촉면적에 의해 마찰력 감소로 터치 불량이 감소되며, 눌림 압력시에는 소정 부위에 국부적인 압력이 인가되어도, 복수개의 다중 단차를 갖는 칼럼 스페이서들이 차례로 제 1 기판(100)에 대응하여, 일부에만 압력이 집중되지 않고, 여러 칼럼 스페이서들이 압력을 분담하여, 소정 부위의 칼럼 스페이서의 형상이 변경이 발생되지 않아 도장 얼룩을 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 2 기판을 나타낸 평면도이며, 도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제 1 기판을 나타낸 평면도이고, 도 14는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12 내지 도 14와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정 표시 장치는 앞서 설명한 도 5의 제 1 실시예에서, 제 1 단차부의 기능을 하는 박막 트랜지스터 대신 게이트 라인(도 13의 101 참조) 상의 소정 부위에 돌기(130)가 같은 기능을 담당하고 있다. 제 5 실시예에서는 상기 돌기(130) 상부에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서(240)가 형성되고 있다. 상기 돌기(130) 및 제 1 칼럼 스페이서(240)의 위치를 제외하고는 도 5의 설명된 바와 동일하며, 동일한 점은 설명을 생략한다.
도시되지는 않았지만, 각각 제 2 내지 제 4 실시예들에서, 제 1 칼럼 스페이서(240)가 박막 트랜지스터 상부에 형성되지 않고, 게이트 라인(101) 상의 소정 부위에 대응되어 형성된 돌기(130) 상부에 형성되는 점을 적용하여 각 실시예들의 대응되는 액정 표시 장치를 형성할 수 있을 것이다.
여기서, 상기 돌기(130)는 또한, 상기 게이트 라인(101), 상기 공통 라인 (107) 중 소정 부위에는 박막 트랜지스터의 반도체층(도 9의 104 참조)과 동일층의 반도체층 패턴(104a)과 상기 소오스/드레인 전극(102a/102b)과 동일층의 소오스/드레인 금속층(102c)이 적층된 구조이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 제 2 기판 상에 형성되는 컬러 필터 어레이와 칼럼 스페이서 형성 과정을 살펴본다.
도 15a 내지 도 15f는 본 발명의 액정 표시 장치의 제 2 기판 상의 구조물의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 15a와 같이, 먼저, 제 2 기판(200) 상에 블랙 매트릭스 형성 물질을 전면 증착하여 이를 선택적으로 제거하여 소정 부위에 블랙 매트릭스층(201)을 형성한다. 여기서, 상기 블랙 매트릭스층(201)은 비화소 영역, 즉, 제 1 기판(100) 상의 게이트 라인(도 8의 101참조)과 데이터 라인(도 8의 102참조)과 박막 트랜지스터(TFT) 형성 부위에 대응되어 형성된다. 여기서, 상기 블랙 매트릭스층(201a)의 두께는 약 0.1~1㎛로 한다.
도 15b와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 제 1 컬러 필터 물질(R 컬러 물질)을 전면 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판(100) 상의 3개의 화소 영역마다 하나씩 제 1 컬러 필터(202a)를 형성한다. 이와 같이, 상기 제 1 컬러 필터(202a)는 그 형상이 섬상으로 형성될 수도 있고, 혹은 가로 또는 세로선상의 스트라이프(stripe) 형상일 수도 있다.
도 15c와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 제 2 컬러 필터 물질(G 컬러 물질)을 전면 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여, 상기 제 1 컬러 필터(202a)가 형성되지 않은 나머지 화소 영역 중 소정의 화소 영역에 3개의 화소 영역마다 하나씩 제 2 컬러 필터(202b)를 형성한다.
도 15d와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(201)을 포함한 제 2 기판(200) 상에 제 3 컬러 필터 물질(B 컬러 물질)을 전면 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여, 상기 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)가 형성되지 않은 나머지 화소 영역에 제 3 컬러 필터(202c)를 형성한다. 이 때, 상기 제 3 컬러 필터(202c)의 형성과 동시에 상기 제 1, 제 2 컬러 필터(202a, 202b)의 경계부 중 소정 부위와 이에 인접한 제 1, 제 2 컬러 필터(202b) 상부에 상기 제 3 컬러 필터(202c)와 동일 물질의 보상 패턴(202d)을 형성한다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a~202c) 및 보상 패턴(202d)의 각각의 두께는 1~1.5㎛로 한다.
도 15e와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터(202a, 202b, 202c)를 포함하여 상기 보상 패턴(202d)이 갖는 단차가 반영되는 제 2 기판(200) 전면에 오버코트층(203)을 형성한다. 여기서, 상기 보상 패턴(202d) 형성되지 않은 각 컬러 필터 사이는 그 간격이 작기 때문에, 오버코트층(203)이 형성되었을 때, 오버코트층(203)이 갖는 두께로 양측의 컬러 필터와 블랙 매트릭스층 상부에 형성되는 오버코트층(203)의 단차가 거의 발생하지 않으나, 상기 보상 패턴(202d) 상부에 형성되는 오버코트층(203)의 표면은 상기 보상 패턴(202d)이 상기 블랙 매트릭스층(201) 상부에 더 형성된 상태로, 블랙 매트릭스층(201)이 갖는 단차를 일부 반영되어 형성된다. 이 때, 상기 보상 패턴(202d) 상부의 오버코트층(203)이 타 부위의 오버코트 층(203) 표면에 비해 갖는 단차를 H3라 하며, 약 0.2~0.3㎛ 정도로 한다.
상기 오버코트층(203)의 두께는 0.5~1.5㎛로 한다.
도 15f와 같이, 상기 오버코트층(203)의 표면 상의 단차에 따라, 감광성 물질을 도포한 후, 이를 선택적으로 노광하여, 단차가 없는 나머지 부위 중 상기 제 1 기판(100) 상의 박막 트랜지스터 부위나 혹은 돌기(미도시) 형성시 돌기 부위에 대응되어 제 1 칼럼 스페이서(210)를 형성하며, 나머지 단차가 없는 부위 중 소정 부위에 대응되어 제 2 칼럼 스페이서(220)를 형성하며, 상기 보상 패턴(204d) 형성 부위에 대응하여 제 3 칼럼 스페이서(230)를 형성한다. 여기서, 상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서(210~230)는 블랙 매트릭스층(201) 상부에 대응되어 형성되며, 모두 동일한 높이로 형성된다. 이 때, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)만이 H3만큼 높은 단차를 갖는 오버코트층(203) 상부에 대응되어 형성되기 때문에, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)의 상부 표면도 나머지 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(210, 220)의 상부 표면보다 H3보다 높다.
이러한 패터닝 후 형성된 제 1 칼럼 스페이서(210)의 높이는 셀 갭을 유지하는데 적당한 두께로 하여, 상기 감광성 물질을 도포하도록 한다.
이와 같이, 컬러 필터 어레이와 칼럼 스페이서들이 형성된 제 2 기판(200)은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판(100)과 대향한 후, 합착시킨 후 액정을 주입하거나 혹은 각각의 어레이가 형성된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200) 중 어느 한 기판 상부에 액정을 적하한 후 합착한다.
본 발명과 같이 제 1 기판(100)에 대향하여 다중 단차 구조를 갖는 액정 표 시 장치에 있어서, 각 칼럼 스페이서의 형성 비율은 다음과 같다.
즉, 총 칼럼 스페이서의 비율 중 제 1 기판(100)과 접하는 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)는 비율은 1/10이하가 되도록 하고, 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(220, 230)는 각각 총 칼럼 스페이서의 비율의 1/2 이하가 되도록 한다. 또한, 상기 제 1 기판(100)과 가장 크게 이격되는 제 2 칼럼 스페이서(220)의 형성 비율은 적어도 그보다 작게 이격되는 제 3 칼럼 스페이서(230)보다는 많게 배치한다.
이와 같이, 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)의 비율이 총 칼럼 스페이서의 비율 중 작은 이유는 상대적으로 터치 불량을 방지하기 위해서는 합착시 제 1 기판(100)과 제 1 칼럼 스페이서(210)의 접촉 면적이 작아야 하기 때문에, 눌림 방지 기능을 갖는 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(220, 230)의 배치보다는 작은 비율로 하는 것이다. 또한, 상기 제 3 칼럼 스페이서(230)보다 상기 제 1 기판(100)과 이격되는 제 2 칼럼 스페이서(220)가 상대적으로 큰 형성 비율을 갖는 이유는 소성 변형이 일어나는 큰 압력에 대해서만 상기 제 2 칼럼 스페이서(220)가 보다 안정적으로 접촉하기 때문이다.
실험상으로 상기 제 1 칼럼 스페이서(210)와 상기 단차부(돌기 또는 박막 트랜지스터와)와의 접촉 부위는 면적비는 150ppm 이하에서, 터치 불량 특성이 우수하며, 상기 제 2, 제 3 칼럼 스페이서(220, 230)와 상기 제 2 기판(200) 형성면의 형성 단면의 단면적비는 각각 2000~4000ppm 에 해당하는 것이 터치 불량 및 눌림 불량을 방지하는 특성이 우수하였다.
한편, 돌기 구조를 포함한 액정 표시 장치의 구조에 있어서는, 칼럼 스페이 서와 대향 기판간의 접촉 면적 감소로 터치 불량을 개선의 효과가 있었으나, 그에 반해 국부적인 압력에 대해 취약하므로, 눌림 특성이 좋지 않았다. 이러한 눌림 특성 향상을 위해 이중 단차 구조의 액정 표시 장치(돌기에 대응하여 셀 갭 유지 칼럼 스페이서 구비, 돌기 비형성 부위에 대응하여 눌림 방지 칼럼 스페이서 구비)는 셀 갭 유지 칼럼 스페이서의 밀도의 증가는 오히려 면적 밀도 증가에 따른 터치 악화 문제 및 셀 갭 유지 칼럼 스페이서가 눌림 응력을 눌림 방지 기능을 갖는 스페이서로 전달하지 못하고, 그 자체로 셀 갭 유지 칼럼 스페이서 자체가 소성 변형되어 얼룩을 발생시킨다. 이러한 터치와 눌림 특성은 갭 칼럼 스페이서와 눌림 칼럼 스페이서의 배치와의 이중 단차에서 H(눌림 방지 칼럼 스페이서와 제 1 기판과의 이격 거리) 등이 동시에 연관된 문제이다.
본 발명의 액정 표시 장치는 상술한 이중 단차 구조의 액정 표시 장치에서 발생하는 문제점을 보완하기 위해, 칼럼 스페이서와 대향 기판과 적어도 3중 단차 이상을 갖게 하는 칼럼 스페이서 구조와 칼럼 스페이서 배치 구조를 채택하여, 터치 불량 및 눌림 불량을 최소화하고 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 최소한의 셀 갭 유지 칼럼 스페이서만이 대향 기판과 접촉하고 있어, 터치시의 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 대응 면적이 작아 마찰력이 작아, 터치시의 제 1, 제 2 기판간의 쉬프트 후 원 상태로의 복귀가 용이하여, 터치 불량이 개 선된다.
둘째, 셀 갭 유지 칼럼 스페이서가 갭을 유지하기 위해 최소한의 개수의 칼럼 스페이서가 배치되어 있어, 외부에서 소정 압력이 기판 배면에 인가될 경우, 셀 갭 유지 칼럼 스페이서에서 눌림 방지칼럼 스페이서로 이루어지는 외부 응력 전달이 우수하며, 서로 다른 단차를 갖는 눌림 방지 칼럼 스페이서들이 단계적으로 외부 응력을 견딘다. 따라서, 외부 응력에 대해 단계적으로 각 칼럼 스페이서가 분담하여 응력을 담당하여, 심한 소성 변형이 발생되지 않고, 소정 압력 제거 후 원 상태로의 복귀가 가능하여, 소성 변형에 의해 도장 얼룩이 방지된다.

Claims (31)

  1. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 가장 높은 높이부터 낮은 높이로 차례로 서로 다른 높이로 형성된 제 1 내지 제 n-1(n은 3이상의 자연수) 단차부;
    상기 제 1 단차부에 대응되어 형성되며, 상기 제 1, 제 2 기판과 닿는 제 1 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 단차부를 제외한 나머지 단차부(들) 및 상기 단차부들이 아닌 평탄한 영역에 대응하여, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일한 높이로 형성된 제 2 내지 제 n 칼럼 스페이서; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 제 2 기판 상에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 단차부 내지 제 n 단차부는 상기 박막 트랜지스터 어레이 또는 상기 컬러 필터 어레이 중에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 어레이는
    서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극; 및
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 부위에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는
    상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극;
    상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극;
    상기 소오스 전극과 소정 간격 이격된 드레인 전극; 및
    상기 소오스 전극 및 드레인 전극과 양측이 접하며, 상기 소오스/드레인 전극과 상기 게이트 전극 사이의 층간에 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 단차부는 상기 소오스 전극 및 드레인 전극 중 어느 일 전극을 포함한 부위인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 게이트 라인 상의 소정 부위에, 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴 및 그 상부에 상기 데이터 라인과 동일층에 형성되는 금속층의 적층체의 돌기가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제 1 단차부로 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는
    상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;
    상기 화소 영역들 각각에 차례대로 대응되어 형성되는 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터를 포함한 컬러 필터층; 및
    상기 제 1 컬러 필터 및 제 2 컬러 필터의 사이의 소정 부위 상부에 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 보상 패턴 상부에, 상기 보상 패턴이 갖는 스텝 커버리지(step coverage)가 반영되는 오버코트층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 보상 패턴 형성부위는 제 2 내지 제 n-1 단차부 중 어느 한 단차부인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 제 1 높이를 갖도록 형성된 제 1 단차부;
    상기 제 1 단차부가 형성되지 않은 부위와 대향되는 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖도록 형성된 제 2 단차부;
    상기 제 1 단차부에 접하여 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 칼럼 스페이서;
    상기 제 1, 제 2 단차부가 아닌 부위의 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일 높이로 형성된 제 2 칼럼 스페이서;
    상기 제 2 단차부에 대응되어 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 칼럼 스페이서와 동일 높이로 형성된 제 3 칼럼 스페이서; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 칼럼 스페이서는 상기 제 1 기판과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에는 컬러 필터 어레이가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 단차부는 상기 박막 트랜지스터 어레이에 형성되며, 상기 제 2 단차부는 상기 컬러 필터 어레이 중에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 가장 높은 높이부터 낮은 높이로 차례로 서로 다른 높이의 제 1 내지 제 n-1(n은 3이상의 자연수) 단차부를 형성하는 단계;
    상기 각 단차부들 및 단차부들이 아닌 평탄한 영역에 대응하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n 칼럼 스페이서를 상기 제 2 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n-1 단차부를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 및 컬러 필터 어레이를 각각 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 어레이는
    서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극; 및
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 부위에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는
    상기 게이트 라인에서 돌출된 게이트 전극;
    상기 데이터 라인에서 돌출된 소오스 전극;
    상기 소오스 전극과 소정 간격 이격된 드레인 전극; 및
    상기 소오스 전극 및 드레인 전극과 양측이 접하며, 상기 소오스/드레인 전극과 상기 게이트 전극 사이의 층간에 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1 단차부는 상기 소오스 전극 및 드레인 전극 중 어느 일 전극을 포함한 부위인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 게이트 라인 상의 소정 부위에, 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴 및 그 상부에 상기 데이터 라인과 동일층에 형성되는 금속층의 적층체의 돌기를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제 1 단차부로 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는
    상기 화소 영역을 제외한 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;
    상기 화소 영역들 각각에 차례대로 대응되어 형성되는 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터를 포함한 컬러 필터층; 및
    상기 제 1 컬러 필터 및 제 2 컬러 필터의 사이의 소정 부위 상부에 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 보상 패턴 형성부위는 제 2 내지 제 n-1 단차부 중 어느 한 단차부인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 칼럼 스페이서들은 상기 블랙 매트릭스층 상부에 대응하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  30. 제 27항에 있어서,
    상기 보상 패턴 상부에, 상기 보상 패턴이 갖는 스텝 커버리지(step coverage)가 반영되는 오버코트층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  31. 제 1 기판 상에 소정 부위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;
    제 2 기판 상에 상기 블랙 매트릭스층의 소정 부위에 대응하여 돌기를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 서로 이격되며, 서로 다른 색상의 제 1 내지 제 3 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 돌기가 형성되지 않은 상기 제 1 컬러 필터와 제 2 컬러 필터 사이의 상기 블랙 매트릭스층 상에, 상기 제 3 컬러 필터와 동일한 물질의 보상 패턴을 형성하는 단계;
    상기 돌기에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서를, 상기 보상 패턴에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서를, 상기 돌기와 보상 패턴이 형성되지 않은 상기 블랙 매트릭스층 상의 소정 부위에 제 3 칼럼 스페이서를 상기 제 2 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120018515A (ko) * 2010-08-23 2012-03-05 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법
KR20120034978A (ko) * 2010-10-04 2012-04-13 삼성전자주식회사 표시 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101415086B1 (ko) * 2008-02-15 2014-07-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR20150105597A (ko) * 2014-03-06 2015-09-17 엘지디스플레이 주식회사 액정 디스플레이 장치
KR20150106305A (ko) * 2014-03-10 2015-09-21 엘지디스플레이 주식회사 액정 디스플레이 장치
US9395835B2 (en) 2008-12-11 2016-07-19 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display panel having integrated pressure sensing units
US10295248B2 (en) 2017-01-09 2019-05-21 Electrolux Home Products, Inc. Refrigerator with glass door

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7561245B2 (en) * 2004-02-25 2009-07-14 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and method of fabricating the same
KR100641002B1 (ko) * 2004-04-30 2006-11-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101415086B1 (ko) * 2008-02-15 2014-07-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
US9395835B2 (en) 2008-12-11 2016-07-19 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display panel having integrated pressure sensing units
KR20120018515A (ko) * 2010-08-23 2012-03-05 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법
KR20120034978A (ko) * 2010-10-04 2012-04-13 삼성전자주식회사 표시 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20150105597A (ko) * 2014-03-06 2015-09-17 엘지디스플레이 주식회사 액정 디스플레이 장치
KR20150106305A (ko) * 2014-03-10 2015-09-21 엘지디스플레이 주식회사 액정 디스플레이 장치
US10295248B2 (en) 2017-01-09 2019-05-21 Electrolux Home Products, Inc. Refrigerator with glass door

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