KR20080039028A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

서로 마주보는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판상에 형성된 센싱 전극 및 상기 제2 기판상에 형성된 스페이서를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 상기 스페이서는 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되며 상기 접촉되는 면에 요철이 형성되거나, 상기 스페이서는 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되는 도전체와 상기 도전체가 수용되는 요홈을 갖는다.
Figure P1020060106668
터치 패널, 액정, 스페이서, 요철, 요홈

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{Display Apparatus and Method of Fabricating the Same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들 이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 10의 스페이서에 형성된 제1 요홈의 형상을 나타내는 평면도들이다.
도 12a 내지 도 12d는 도 10의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 패널 일체형 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
영상을 표시하는 표시 장치 중에는 터치 패널 방식의 표시 장치가 포함된다. 일반적으로 터치 패널이란, 키보드나 마우스와 같은 입력 수단 없이 화면에 사용자의 손이나 물체를 접촉시켜 상기 접촉 위치를 파악하는 장치이다. 상기 접촉 위치가 파악되면, 상기 접촉 위치에 대응되는 커맨드를 파악하여 상기 커맨드에 대응되는 화면이 출력된다.
따라서, 터치 패널 방식의 표시 장치는 터치 패널과 표시 패널을 포함한다. 상기 터치 패널은 사용자의 커맨드를 입력 받고 그 접촉 위치를 파악하기 위해 구비된다. 상기 표시 패널은 상기 커맨드에 대응되는 화면을 출력하기 위해 구비된 다.
위와 같이, 터치 패널 방식의 표시 장치는 터치 패널과 표시 패널이 각각 구비되므로 전체 두께가 증가된다. 또한 상기 터치 패널과 표시 패널이 각각 제조되어야 하므로, 공정 절차가 증가되고 제조 비용이 증가된다.
본 발명의 목적은 터치 패널과 표시 패널이 일체로 된 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주보는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극, 상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극 및 상기 제2 기판상에 형성되는 제1 스페이서를 포함한다. 상기 제1 스페이서는 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되며 상기 접촉되는 면에 요철이 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주보는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극, 상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극 및 상기 제2 기판상에 형성된 제1 스페이서를 포함한다. 상기 제1 스페이서는 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되며 전도성의 고분자 재질을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주보는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극, 상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극 및 상기 제2 기판상에 형성된 제1 스페이서를 포함한다. 상기 제1 스페이서는 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되는 도전체와 상기 도전체가 수용되는 요홈을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같다. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성한다. 제2 기판상에 제1 절연막을 형성한다. 상기 제1 절연막을 패터닝하여 그 상부면에 요철이 형성된 제1 스페이서를 형성한다. 상기 제2 기판상에 상기 제1 스페이서의 상부면을 커버하는 공통 전극을 형성한다. 그리고, 상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부로부터 이격되게 배치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같다. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성한다. 제2 기판상에 전도성 고분자 재질의 도전막을 형성한다. 상기 도전막을 패터닝하여 제1 스페이서를 형성한다. 그리고, 상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부로부터 이격되게 배치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같다. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성한다. 제2 기판상에 절연막을 형성한다. 상기 절연막을 패터닝하여 요홈이 형성된 제1 스페이서 상기 제1 스페이서로부터 이격된 제2 스페이서를 형성한다. 상기 제1 및 제2 스페이서상에 상기 제2 기판의 전면을 덮도록 도전막을 형성한다. 상기 도전막을 패터닝하여 상기 제2 스페이서를 노출하는 공통 전극을 형성하고, 동시에 상기 요홈에 수납되는 도전체를 형성한다. 그리고, 상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부에 접촉되도록 배치한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 서로 마주보는 제1 및 제2 기판(100,200)이 구비된다. 제1 기판(100)에는 게이트 라인(110)과 데이터 라인(140)이 형성된다. 게이트 라인(110)은 대체로 행 방향과 평행하며, 데이터 라인(140)은 대체로 열 방향에 평행하다. 게이트 라인(110)과 데이터 라인(140)이 행과 열 방향으로 교차하면서 구분되는 영역에 화소 영역(PA)이 정의된다. 도 1은 하나의 화소 영역(PA)을 도시하고 있으나, 상기 게이트 라인(110), 데이터 라인(140) 및 화소 영역(PA)은 복수로 구 비된다. 다만, 상기 복수의 화소 영역(PA)은 대체로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 도 1에 도시된 하나의 화소 영역(PA)을 위주로 하여 본 실시예를 설명한다.
화소 영역(PA)에는 박막 트랜지스터(T), 화소 전극(160) 및 센싱 전극(170)이 구비된다. 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(111), 소오스 전극(141) 및 드레인 전극(142)을 포함한다. 게이트 전극(111)은 게이트 라인(110)으로부터 분기되어 형성된다. 소오스 전극(141)은 데이터 라인(140)으로부터 분기되어 형성된다. 드레인 전극(142)은 소오스 전극(141)에서 이격된다. 화소 전극(160)은 화소 영역(PA)에 위치하며, 제1 콘택홀(h1)을 통하여 드레인 전극(142)과 전기적으로 연결된다.
화소 영역(PA)에는 게이트 라인(110) 및 데이터 라인(140)과는 별도의 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)이 구비된다. 제1 센싱 라인(116s)은 게이트 라인(110)과 동일한 레이 아웃상에 형성되고, 제2 센싱 라인(146s)은 데이터 라인(140)과 동일한 레이 아웃상에 형성될 수 있다. 제1 센싱 라인(116s)은 대체로 게이트 라인(110)과 평행하고, 제2 센싱 라인(146s)은 제1 센싱 라인(116s)과 절연되며 대체로 이터 라인(140)에 평행하다. 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)이 교차하는 영역 근방에는 화소 전극(160)으로부터 이격된 센싱 전극(170)이 형성된다. 센싱 전극(170)은 제2 콘택홀(h2)을 통하여 제1 센싱 라인(116s)과 전기적으로 연결된다. 또한, 센싱 전극(170)은 제3 콘택홀(h3)을 통하여 제2 센싱 라인(146s)과 전기적으로 연결된다.
제2 기판(200)상에는 공통 전극(240), 제1 스페이서(250) 및 제2 스페이서(270)가 형성된다. 공통 전극(240)은 화소 전극(160)에 대응되며, 화소 영역(PA) 의 구분없이 제2 기판(200)상에 일체로 형성된다. 제1 스페이서(250)는 센싱 전극(170)과 대응되게 위치하며, 제2 스페이서(270)는 박막 트랜지스터(T)의 채널 영역에 대응되게 위치한다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 기판(100)상에 게이트 전극(111)이 형성된다. 게이트 전극(111)은 제1 기판(100)의 전면을 덮는 게이트 절연막(120)으로 커버된다. 게이트 절연막(120)상에는 반도체막 패턴(130)이 형성된다. 반도체막 패턴(130)은 액티브 패턴(131)과 오믹 콘택 패턴(132)을 포함한다. 액티브 패턴(131)은 박막 트랜지스터(T)의 동작시 채널이 형성되는 채널 영역을 갖는다. 오믹 콘택 패턴(132)은 두 부분으로 분리되며, 상기 분리된 부분을 따라 소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)이 형성된다. 소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)은 제1 기판(100)의 전면을 덮는 보호막(150)으로 커버된다. 보호막(150)은 드레인 전극(142)을 노출하는 제1 콘택홀(h1)을 갖는다. 보호막(150)상에는 상호 이격된 화소 전극(160)과 센싱 전극(170)이 형성된다.
제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210)이 형성된다. 차광막 패턴(210)은 박막 트랜지스터(T)와 대응되는 영역 및 화소 영역(PA)의 경계를 커버하며, 해당 영역에서 광의 투과를 차단한다. 차광막 패턴(210)은 화소 영역(PA) 내부에서 개구되며, 상기 개구된 부분에 컬러 필터(220)가 형성된다. 컬러 필터(220)는 광의 삼원색에 해당하는 적색, 녹색 및 청색 필터를 포함하며, 상기 삼원색의 필터가 각 화소 영역(PA)별로 번갈아가면서 배치된다. 컬러 필터(220)의 상기 삼원색의 조합에 따라 컬러 영상이 표시된다. 컬러 필터(220)상에는 오버코트막(230)이 형성된다. 오버코트막(230)은 제2 기판(200) 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
오버코트막(230)상에는 제1 스페이서(250)가 형성된다. 제1 스페이서(250)는 센싱 전극(170)과 대응되는 영역에 센싱 전극(170)으로부터 이격되게 위치한다. 제1 스페이서(250)는 제1 기판(100) 쪽으로 돌출된 절연체로 이루어지며, 상기 절연체는 그 상부면에 요철(260)이 형성된다. 제2 기판(200)의 전면에는 제1 스페이서(250)를 커버하는 공통 전극(240)이 형성된다. 제1 스페이서(250)는 공통 전극(240)으로 커버되어 도전성을 갖는다. 공통 전극(240)상에는 제2 스페이서(270)가 형성된다. 제2 스페이서(270)는 채널 영역과 대응되는 영역에서 제1 기판(100) 표면에 접촉된다. 제2 스페이서(270)는 채널 영역외에, 게이트 라인(110)이나 데이터 라인(140)과 대응되도록 위치할 수 있다. 제2 스페이서(270)는 제1 및 제2 기판(100,200) 사이의 소정 간격을 유지한다.
표시 장치의 동작시, 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)에는 레퍼런스 전압이 인가된다. 사용자가 특정 커맨드를 실행하기 위해 화면상의 소정 영역을 터치하면, 해당 영역에 위치하는 제1 스페이서(250)가 센싱 전극(170)에 접촉된다. 제1 스페이서(250)는 도전성의 공통 전극(240)에 의해 커버되므로, 센싱 전극(170)은 공통 전극(240)에 연결되어 저항값이 변동된다. 또한, 센싱 전극(170)은 제2 및 제3 콘택홀(h2,h3)을 통하여 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)에 연결되므로, 상기 접촉되는 부위에서 상기 레퍼런스 전압이 변동된다.
따라서, 상기 레퍼런스 전압의 변동 여부를 감지하면 사용자에 의해 화면이 터치된 영역이 파악된다. 상기 터치된 영역이 감지되면, 상기 터치된 영역에서 사용자가 선택한 커맨드가 파악되어 상기 커맨드에 대응되는 영상 정보가 표시된다.
상기 영상 정보를 표시하기 위해, 상기 게이트 라인(110)과 데이터 라인(140)으로 각각 게이트 신호와 데이터 신호가 인가된다. 상기 게이트 신호에 의해 박막 트랜지스터(T)가 턴 온 되며, 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응되는 데이터 전압이 화소 전극(160)에 인가된다. 동시에 공통 전극(240)에는 공통 전압이 인가된다. 상기 데이터 전압은 표시될 영상 정보에 따라 프레임마다 변동되며, 상기 공통 전압은 일정하게 유지된다. 상기 데이터 전압과 상기 공통 전압의 차이로 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에 전기장이 형성된다.
상기 전기장은 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에서 표시 장치의 종류에 따라 구비되는 여러가지 표시 수단에 작용한다. 예컨대, 액정 표시 장치에 있어서 상기 표시 수단은 액정에 해당하며, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 개재된다. 액정층(300)은 액정을 포함하며, 상기 액정은 상기 전기장의 세기와 방향에 따라 그 배열 방향이 변경된다. 상기 액정의 배열 방향에 따라 액정층(300)을 통과하여 외부에 출사되는 광량이 달라지며, 상기 광량에 따라 대응되는 영상이 표시된다.
위와 같이, 본 실시예에 따르면 제1 및 제2 기판(100,200)상에 터치 패널과 표시 패널의 역할을 수행하는 구성 요소들이 동시에 구비되어 별도의 터치 패널이 필요없다.
상기한 동작에 있어서, 사용자가 화면을 터치할 때마다 제1 스페이서(250)는 센싱 전극(170)에 수시로 접촉된다. 상기 접촉이 반복될수록 상기 접촉시의 충격으로 인하여 공통 전극(240)이 제1 스페이서(250)의 표면에서 박리될 수 있는데, 제1 스페이서(250)에 형성된 요철(260)은 상기한 박리를 방지하는 역할을 한다. 즉, 요철(260)로 인하여, 공통 전극(240)과 제1 스페이서(250)가 접촉되는 부분의 면적이 증가되어 상기한 박리가 방지된다. 또한, 상기 접촉 면적이 증가되어 제1 스페이서(250)의 일부분에서 공통 전극(240)이 박리되더라도 상기 접촉되는 위치를 파악하기에 충분한 정도의 공통 전극(240)이 남아있게 된다.
상기한 작용을 감안하면, 요철(260)은 공통 전극(240)과 제1 스페이서(250)가 접촉되는 면적을 증가시키는 한 그 형상에 따른 제한은 없다. 즉, 요철(260)은 곡선 형태의 오목부와 볼록부가 번갈아가면서 배치된 형상을 가질 수 있다. 또는, 요철(260)은 뾰족한 직선 타입의 오목부와 볼록부가 번갈아가면서 배치된 형상을 가질 수 있다.
제1 스페이서(250), 센싱 전극(170), 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)은 터치 패널의 기능을 수행함에 그 위치에 따른 제한은 없다. 따라서, 제1 스페이서(250), 센싱 전극(170), 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 상이한 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 센싱 라인(116s,146s)은 차광막 패턴(210)에 의해 가려지는 영역에 위치할 수 있다. 이 경우, 화소 영역(PA)에서 광이 차단되는 부분의 면적을 최소화하여 개구율이 증가된다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들 이다.
도 3a를 참조하면, 제1 기판(100)상에 게이트 도전막이 형성되고 상기 게이트 도전막이 패터닝되어 게이트 전극(111)이 형성된다. 상기 게이트 도전막의 패터닝시 게이트 라인(110)과 제1 센싱 라인(116s)이 함께 형성될 수 있다. 이어서, 게이트 절연막(120), 반도체막 패턴(130)이 형성된다. 반도체막 패턴(130)상에 데이터 도전막이 형성되고 상기 데이터 도전막이 패터닝되어 소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)이 형성된다. 상기 데이터 도전막의 패터닝시 데이터 라인(140)과 제2 센싱 라인(146s)이 함께 형성될 수 있다.
소오스 전극(141)과 드레인 전극(142)상에 보호막(150)이 형성된다. 보호막(150)상에 투명 도전막이 형성되고 상기 투명 도전막이 패터닝되어 화소 전극(160)과 센싱 전극(170)이 형성된다.
도 3b를 참조하면, 제2 기판(200)상에 차광막이 형성되고 상기 차광막이 패터닝되어 차광막 패턴(210)이 형성된다. 차광막 패턴(210)상에 컬러 감광막이 형성되고 상기 컬러 감광막이 패터닝되어 컬러 필터(220)가 형성된다. 컬러 필터(220)상에 오버코트막(230)이 형성된다.
오버코트막(230)상에 감광성의 절연막이 도포된다. 상기 감광성 절연막에 대한 노광 및 현상 공정이 진행되어 요철(260)을 갖는 제1 스페이서(250)가 형성된다. 요철(260)을 형성하기 위해, 상기 노광시 요철(260)이 형성되는 영역에는 중간톤 노광이 진행된다. 상기 중간톤 노광에 대한 상세한 것은 후술한다.
도 3c를 참조하면, 제2 기판(200)의 전면에 투명 도전막이 증착된다. 상기 투명 도전막은 제1 스페이서(250)를 커버하여 제1 스페이서(250)는 도전성을 갖게 된다. 상기 투명 도전막은 그 자체로 공통 전극(240)에 해당된다. 또는, 상기 투명 도전막의 소정 영역이 식각되어 공통 전극(240)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 식각에 의해 공통 전극(240)과 제1 스페이서(250)를 커버하는 부분이 상호 분리되게 패터닝될 수 있다. 액정 표시 장치에 있어서, 공통 전극(240)은 상기 투명 도전막의 소정 영역이 절개된 절개부를 가질 수 있다. 상기 절개부에 따라 화소 영역(PA)이 복수의 도메인으로 구분되며, 액정 표시 장치는 소위 PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드에서 동작하면서 그 시야각이 넓어질 수 있다.
도 3d를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 합착되고, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다. 상기 합착시, 제1 및 제2 기판(100,200)이 정렬되어 제1 스페이서(250)는 센싱 전극(160)의 상부로부터 이격되게 배치된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들을 살펴 본다. 하기의 실시예들에 있어서 앞서 살핀 실시예와 중복되는 부분에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)과 그 사이에 개재된 액정층(300)이 구비된다. 제1 기판(100)상에는 게이트 전극(111), 반도체막 패턴(130), 소오스 전극(141), 드레인 전극(142), 화소 전극(160) 및 센싱 전극(170)이 형성된다. 제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230), 공 통 전극(240), 제1 및 제2 스페이서(250,270)이 형성된다.
제1 및 제2 스페이서(250,270)는 오버코트막(230)상에 형성된다. 제1 스페이서(250)는 표면에 요철(260)을 갖고 센싱 전극(170)으로부터 이격된다. 제2 스페이서(270)는 제1 기판(100)에 접촉된다. 공통 전극(240)은 제1 스페이서(250)를 커버하며, 외부로부터 압력이 가해질 때 상기 제1 스페이서(250)를 커버되는 부분이 센싱 전극(170)에 접촉된다. 또한, 공통 전극(240)은 제2 스페이서(270)를 커버하지 않고 노출함으로써, 제2 스페이서(270)가 절연성을 갖게 한다. 제2 스페이서(270)는 외부의 충격에 의해 좌우로 요동할 수 있고, 그에 따라 설정된 위치에서 벗어나 제1 기판(100)상의 도전성을 갖는 부분과 접촉될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 기판(100,200)이 전기적으로 단락(short)되므로, 제2 스페이서(270)는 상기한 단락이 방지되도록 절연성을 갖는 것이 바람직하다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 앞선 실시예에서 설명된 방법으로 제1 기판(100)이 제조되며 제2 기판(200)상에 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 오버코트막(230)상에 감광성의 절연막(250')이 도포되고, 감광성의 절연막(250')에 대한 노광이 진행된다.
상기 노광시 중간톤 노광이 진행된다. 상기 중간톤 노광을 위해, 투광부(11), 중간 투광부(12) 및 불투광부(13)를 갖는 포토 마스크(10)가 사용된다. 투광부(11)나 불투광부(13)에서는 광의 전부가 투과되거나 차단되는데 비하여, 중간 투광부(12)에서는 광의 일부가 투과된다. 이와 같이, 중간 투광부(12)를 갖는 포토 마스크로는 슬릿 마스크나 하프톤 마스크가 있다.
슬릿 마스크는 중간 투광부(12)에 복수의 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿의 간격을 조절하여 투과되는 광량을 조절할 수 있다. 하프톤 마스크는 중간 투광부(12)가 광의 일부만을 투과하는 물질로 구성되도록 형성되며, 상기 물질의 성분에 따라 투과되는 광량을 조절할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 절연막(250')에 대한 현상이 진행된다. 상기 현상은 딥(dip)이나 분사(spray) 방식으로 제2 기판(200)에 현상액을 제공하여 진행된다. 상기 현상액은 절연막(250')에서 노광된 부분과 반응하여 이를 제거한다.
상기 현상시, 투광부(11)에 대응되는 영역에서 절연막(250')의 전 두께가 제거된다. 또한, 중간 투광부(12)에 대응되는 영역에서 절연막(250')의 소정 두께가 제거되어 요철(260)을 갖는 제1 스페이서(250)가 형성된다. 또한, 불투광부(13)에 대응되는 영역에서 절연막(250')이 잔류하여 제1 스페이서(250) 보다 큰 높이를 갖는 제2 스페이서(270)가 형성된다.
위와 같이, 1매의 포토 마스크를 이용한 1회의 노광 공정으로 제1 및 제2 스페이서(250,270)가 동시에 형성되므로, 전체 공정 수가 단축되고 제조 비용이 감소 된다.
제2 기판(200)의 전면에 투명 도전막(240')이 증착된다. 투명 도전막(240')은 제1 및 제2 스페이서(250,270)를 모두 커버한다.
도 5c를 참조하면, 투명 도전막(240')이 패터닝되어 공통 전극(240)이 형성 된다. 공통 전극(240)은 제1 스페이서(250)를 커버하여 제1 스페이서(250)가 도전성을 갖게 한다. 또한, 공통 전극(240)은 제2 스페이서(270)를 노출하여 제2 스페이서(270)가 절연성을 갖게 한다. 상기 패터닝에 의해, 공통 전극(240)은 투명 도전막(240')의 소정 영역이 절개된 절개부를 가질 수 있으며, 상기 절개부에 의해 액정 표시 장치의 시야각이 넓어진다.
도 5d를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 합착되고, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다. 상기 합착시, 제1 및 제2 기판(100,200)이 정렬되어 제1 스페이서(250)는 센싱 전극(160)의 상부로부터 이격되게 배치된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)과 그 사이에 개재된 액정층(300)이 구비된다. 제1 기판(100)상에는 게이트 전극(111), 반도체막 패턴(130), 소오스 전극(141), 드레인 전극(142), 화소 전극(160) 및 센싱 전극(170)이 형성된다. 제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230), 공통 전극(240), 제1 및 제2 스페이서(250,270)이 형성된다.
제1 및 제2 스페이서(250,270)는 공통 전극(240)상에 형성된다. 제1 스페이서(250)는 전도성을 갖는 고분자 재질로 형성되어 공통 전극(240)으로 커버되지 않더라도 그 자체로서 도전성을 갖는다. 제2 스페이서(270)는 제1 스페이서(250)와 상이한 재질로 형성되며 절연성을 갖는다.
제1 스페이서(250)는 열경화에 의해 상호간에 연결된 에폭시 수지와 광경화에 의해 상호간에 연결된 아크릴 수지를 포함한다. 제1 스페이서(250)는 상기 에폭시 수지와 아크릴 수지가 연결된 그물 구조에 전도성을 갖는 고분자 재질로서 폴리에틸렌디옥시사이오펜-폴리스틸렌술포네이트를 포함한다. 상기 폴리에틸렌디옥시사이오펜-폴리스틸렌술포네이트는 투명성과 도전성을 가지며 다음의 화학식을 갖는다.
<화학식>
Figure 112006079821221-PAT00001
상기 화학식에서 n, n'는 양의 정수를 나타낸다.
제1 스페이서(250)는 그 상부면이 평평하며 별도의 요철이 형성되지는 않는다. 이는 제1 스페이서(250)가 그 자체로서 도전성을 가지므로, 앞선 실시예와 같이 도전성을 갖는 부분이 박리될 염려가 없기 때문이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 제1 기판(100)이 제조되며 제2 기판(200)상에 차광막 패 턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230) 및 공통 전극(240)이 형성된다. 공통 전극(240)상에 전도성 고분자 재질의 도전막이 형성되고, 상기 도전막이 패터닝되어 제1 스페이서(250)가 형성된다. 상기 도전막이 감광성을 갖는 경우, 상기 패터닝은 상기 도전막에 대한 노광 및 현상으로 이루어진다. 또는, 상기 패터닝은 상기 도전막상에서 감광막을 패터닝하여 감광막 패턴을 형성한 후 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 식각하여 진행될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 공통 전극(240)상에 절연막이 형성되고 상기 절연막에 대한 노광 및 현상이 진행되어 제2 스페이서(270)가 형성된다. 위와 같이, 제1 및 제2 스페이서(250,270)는 서로 다른 재질이므로, 각각 별도의 패터닝 과정을 통하여 형성된다.
도 7c를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 합착되고, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)과 그 사이에 개재된 액정층(300)이 구비된다. 제1 기판(100)상에는 게이트 전극(111), 반도체막 패턴(130), 소오스 전극(141), 드레인 전극(142), 화소 전극(160) 및 센싱 전극(170)이 형성된다. 제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220), 오버코트막(230), 공통 전극(240), 제1 및 제2 스페이서(250,270)이 형성된다.
공통 전극(240)은 제1 및 제2 스페이서(250,270) 사이에 형성되어 제1 스페 이서(250)를 커버한다. 제1 스페이서(250)는 전도성을 갖는 고분자 재질로 형성되며 그 표면에 요철(260)을 갖는다. 제1 스페이서(250)는 그 자체로 도전성을 갖지만, 동시에 공통 전극(240)으로 커버되어 상기 도전성이 더욱 증가된다. 여기서, 상기 공통 전극(240)으로 커버되는 부분이 박리되지 않도록 요철(260)이 추가된다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 9a를 참조하면, 제1 기판(100)이 제조되며 제2 기판(200)상에 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 오버코트막(230)상에 도전성 감광막이 형성되고, 상기 도전성 감광막이 패터닝되어 제1 스페이서(250)가 형성된다. 상기 패터닝시 제1 스페이서(250)의 표면에 요철(260)이 형성되도록 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용한 노광이 진행된다. 제2 기판(200)의 전면에 투명 도전막이 증착되어 제1 스페이서(250)를 커버하는 공통 전극(240)이 형성된다.
도 9b를 참조하면, 공통 전극(240)상에 절연막이 형성되고 상기 절연막이 패터닝되어 제2 스페이서(270)가 형성된다. 위와 같이, 공통 전극(240)이 제1 및 제2 스페이서(250,270)가 형성되는 중간 공정에 형성되므로, 수직 구조상 공통 전극(240)은 제1 및 제2 스페이서(250,240) 사이에 위치한다.
도 9c를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 합착되고, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)과 그 사이에 개재된 액정층(300)이 구비된다. 제1 기판(100)상에는 게이트 전극(111), 반도체막 패턴(130), 소오스 전극(141), 드레인 전극(142), 화소 전극(160) 및 센싱 전극(170)이 형성된다. 제2 기판(200)상에는 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 오버코트막(230)상에는 공통 전극(240), 제1 및 제2 스페이서(250,260)가 형성된다.
제1 스페이서(250)는 제1 요홈(265)을 갖는 절연체(253)와 상기 제1 요홈(265)이 형성된 영역에 삽입되는 도전체(254)를 포함한다. 절연체(253) 표면은 센싱 전극(170)에 접촉된다. 다만, 제1 요홈(265)의 깊이(d1)는 도전체(254)의 두께(d2) 보다 크므로, 제1 스페이서(250)의 도전체(254)와 센싱 전극(170)은 소정 간격(d1-d2) 이격된다. 그러나, 사용자가 화면을 눌러서 외부로부터 압력이 가해지면, 절연체(253)가 압착되어 도전체(254)와 센싱 전극(170)이 접촉된다. 그 결과, 센싱 전극(170)에 인가되는 레퍼런스 전압이 변동되어 화면에서 터치된 위치가 감지될 수 있다.
도전체(254)의 두께는 제1 요홈(265) 깊이의 절반 이상인 것이 바람직하다. 도전체(254)의 두께가 얇으면, 외부로부터 압력이 가해져도 도전체(254)와 센싱 전극(170)이 상호간에 접촉되지 않을 수 있다. 또한, 도전체(254)의 두께가 두꺼우면, 외부로부터 압력이 가해지지 않은 상태에서 도전체(254)와 센싱 전극(170)이 접촉될 수 있다.
제2 스페이서(270)는 공정상 제1 스페이서(250)와 동일한 공정에서 동시에 형성될 수 있다. 그 결과, 제2 스페이서(270)는 제1 스페이서(250)와 동일한 재질을 가지며, 대체로 제1 스페이서(250)와 동일한 높이를 갖는다. 제2 스페이서(270)는 선택적으로 제2 요홈(275)을 가질 수 있다. 제2 요홈(275)에 의해 제2 스페이서(270)와 제1 기판(100) 표면의 접촉 면적이 줄어들며, 이 경우 다음과 같은 장점이 있다.
제2 스페이서(270)는 외력을 받아 설정 위치로부터 벗어날 수 있다. 제2 스페이서(270)는 일정한 탄성을 가지며, 상기 외력이 제거된 후 상기 설정 위치로 복귀한다. 여기서 복귀하는 힘은 제2 스페이서(270)와 제1 기판(100)의 표면이 접촉되는 부위에서의 마찰력에 따라 달라진다. 상기 마찰력이 작을수록 상기 복귀가 용이하다. 상기 마찰력은 제2 스페이서(270)와 제1 기판(100) 표면의 접촉 면적이 줄어들수록 감소하며, 제2 요홈(275)은 상기 마찰력을 줄여서 제2 스페이서(270)의 복귀를 용이하게 한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 10의 스페이서에 형성된 제1 요홈의 형상을 나타내는 평면도들이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 제1 요홈(265)은 원통 형상, 십자 형상 및 'X'와 십자가 결합된 형상 등 다양하게 형성될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 제1 요홈(265)은 도전체(254)를 수납하는 역할을 하므로, 상기한 역할을 수행하는 한 그 형상에 따른 제한은 없다. 따라서, 그 형상도 도 11a 내지 도 11c에 도시된 형상으로 한정되지 않는다. 상기 제1 요홈(265)의 형상은 제2 요홈(275)에 대해서도 동일하게 적용된다. 즉, 제2 요홈(275)은 제2 스페이서(270)와 제1 기판(100) 표면사이의 마찰력을 줄이는 역할을 하므로, 상기한 역할을 수행하는 한 그 형상에 따른 제한은 없다.
도 12a 내지 도 12d는 도 10의 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 12a를 참조하면, 제1 기판(100)이 제조되며 제2 기판(200)상에 차광막 패턴(210), 컬러 필터(220) 및 오버코트막(230)이 형성된다. 오버코트막(230)상에 절연막이 형성되고 상기 절연막이 패터닝된다. 상기 패터닝에 의해, 제1 스페이서(250)를 구성하며 상부에 제1 요홈(265)을 갖는 절연체(253)가 형성된다. 또한, 상기 패터닝에 의해, 상부에 제2 요홈(275)을 갖는 제2 스페이서(270)가 형성된다. 제2 요홈(275)은 선택적으로 형성된다. 절연체(253)와 제2 스페이서(270)는 상기 절연막으로부터 형성되므로 상호간에 대체로 동일한 높이를 갖는다.
위와 같이, 절연체(253)와 제2 스페이서(270)가 동일한 높이를 갖도록 상기 절연막이 패터닝되므로, 앞선 실시예들 중 제1 및 제2 스페이서(260,270)가 서로 다른 높낮이를 갖도록 동시에 패터닝하는 경우에 비해서 공정 진행이 용이하다.
도 12b를 참조하면, 제2 기판(200)의 전면에 투명 도전막이 증착된다. 상기 투명 도전막은 제1 및 제2 요홈(265,275)에 삽입된다.
도 12c를 참조하면, 상기 투명 도전막이 패터닝되어 공통 전극(240)이 형성된다. 상기 패터닝시 제1 요홈(265)에 상기 투명 도전막이 잔류하여 도전체(254)를 형성한다. 그 결과, 절연체(253)와 도전체(254)로 이루어진 제1 스페이서(260)가 형성된다. 또한, 상기 투명 도전막은 제2 스페이서(270)를 노출하도록 제2 요홈(275)에 삽입되거나 제2 스페이서(270)의 표면에 증착된 것이 제거된다.
도 12d를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 합착되고, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다.
상기한 실시예들에 따르면, 터치 패널형 표시 장치에 있어서 별도의 터치 패널이 소요되지 않는다. 또한 상기 터치 패널 기능을 수행하는 스페이서에 있어서, 상기 스페이서의 표면에 요철이나 요홈을 형성하여 상기 터치된 부분의 감지 능력을 향상시킨다.
이상 예시적인 관점에서 몇 가지 실시예를 살펴보았지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 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 (27)

  1. 서로 마주보는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극;
    상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극; 및
    상기 제2 기판상에 형성되고, 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되며 상기 접촉되는 면에 요철이 형성된 제1 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 상기 제1 스페이서와 이격되게 형성되며, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 제2 스페이서 사이에 형성되며, 상기 제1 스페이서를 커버하는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 형성되며, 상기 제1 스페이서를 커버하고 상기 제2 스페 이서를 노출하는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 서로 마주보는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극;
    상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극; 및
    상기 제2 기판상에 형성되고, 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되며 전도성의 고분자 재질을 갖는 제1 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 스페이서는 상기 센싱 전극과 접촉되는 면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전도성을 갖는 고분자 재질은 폴리에틸렌디옥시사이오펜-폴리스틸렌술포네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 상기 제1 스페이서와 이격되게 형성되며, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 제1 스페이서 사이에 형성되는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 서로 마주보는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 형성된 화소 전극;
    상기 제1 기판상에 상기 화소 전극으로부터 이격되게 형성된 센싱 전극; 및
    상기 제2 기판상에 형성되고, 외압을 받아 상기 센싱 전극에 접촉되는 도전체와 상기 도전체가 수용되는 요홈을 갖는 제1 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 상기 제1 스페이서와 이격되게 형성되며, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스페이서는 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 스페이서는 상부면에 요홈을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 도전체의 두께는 상기 요홈 깊이의 절반 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 형성되고, 상기 제1 및 제2 스페이서를 노출하는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 도전체와 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되는 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판상에 제1 절연막을 형성하는 단계;
    상기 제1 절연막을 패터닝하여 그 상부면에 요철이 형성된 제1 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제2 기판상에 상기 제1 스페이서의 상부면을 커버하는 공통 전극을 형성하는 단계; 그리고
    상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부로부터 이격되게 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 공통 전극상에 제2 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 절연막을 패터닝하여 상기 제1 스페이서로부터 이격되며 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 제1 절연막을 패터닝하는 단계는 상기 제1 스페이서로부터 이격되고 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공통 전극을 형성하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 스페이서상에 상기 제2 기판의 전면을 덮도록 도전막을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 스페이서상에 형성된 상기 도전막이 제거되도록 상기 도전막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판상에 전도성 고분자 재질의 도전막을 형성하는 단계;
    상기 도전막을 패터닝하여 제1 스페이서를 형성하는 단계; 그리고
    상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부로부터 이격되게 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제1 스페이서는 상부면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 제2 기판상에 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 절연막을 패터닝하여 상기 제1 스페이서로부터 이격되며 상기 제1 및 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 제2 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제1 기판상에 상호간에 이격된 화소 전극과 센싱 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여 요홈이 형성된 제1 스페이서 상기 제1 스페이서로부터 이격된 제2 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 스페이서상에 상기 제2 기판의 전면을 덮도록 도전막을 형성하는 단계;
    상기 도전막을 패터닝하여 상기 제2 스페이서를 노출하는 공통 전극을 형성하고, 동시에 상기 요홈에 수납되는 도전체를 형성하는 단계; 그리고
    상기 제1 및 제2 기판을 합착하고, 상기 제1 스페이서를 상기 센싱 전극의 상부에 접촉되도록 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 절연막을 패터닝하는 단계는 상기 제2 스페이서의 상부면에 요홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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