KR20060130385A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060130385A
KR20060130385A KR1020050051033A KR20050051033A KR20060130385A KR 20060130385 A KR20060130385 A KR 20060130385A KR 1020050051033 A KR1020050051033 A KR 1020050051033A KR 20050051033 A KR20050051033 A KR 20050051033A KR 20060130385 A KR20060130385 A KR 20060130385A
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liquid crystal
column spacer
gate
data lines
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KR1020050051033A
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장형석
이동훈
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 상판에 형성되는 칼럼 스페이서와 하판에 형성되는 돌기와의 닫힌 구조를 형성함으로써, 터치 불량 및 중력 불량을 방지한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 적어도 복수개의 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 제 1 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
중력 불량, 칼럼 스페이서

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 액정 주입형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도
도 4a 및 도 4b는 터치 불량을 나타낸 평면도 및 단면도
도 5는 중력 불량이 나타난 액정 표시 장치의 단면도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판을 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판을 나타낸 평면도
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 응력 인가시 및 이의 복원 후를 나타낸 단면도
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상온시 및 고온시를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 대응 돌기를 나타낸 평면도
도 12는 본 발명의 제 2 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 13은 도 12의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
도 14는 도 12의 본 발명의 제 2 실시예의 일 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도
도 15는 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 16은 도 15의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도
도 17은 도 12의 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도
도 18은 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이의 변경 구조를 나타낸 평면도
도 19는 본 발명의 제 2 실시예의 또 다른 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 20은 도 19의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도
도 21은 본 발명의 제 2 실시예의 또 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 23은 도 22의 칼럼 스페이서와 이에 대응되는 돌기를 나타내는 평면도
도 24는 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판을 나타낸 평면도
도 25는 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판을 나타낸 평면도
도 26은 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판이 합착된 모습을 나타낸 평면도
도 27은 도 26의 V~V' 선상의 구조 단면도
도 28은 도 26의 Ⅵ~Ⅵ' 선상의 구조 단면도
도 29는 본 발명의 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판을 나타낸 평면도
도 30은 본 발명의 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판을 나타낸 평면도
도 31은 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판이 합착된 모습을 나타낸 평면도
도 32는 도 31의 Ⅶ~Ⅶ' 선상의 구조 단면도
도 33은 도 31의 Ⅷ~Ⅷ' 선상의 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 상부 기판 102 : 블랙 매트릭스층
103 : 컬러 필터층 110 : 칼럼 스페이서
200 : 하부 기판 202 : 게이트 라인
202 : 게이트 전극 203 : 데이터 라인
203a : 소오스 전극 203b : 드레인 전극
205 : 화소 전극 210a : 제 1 돌기
210b : 제 2 돌기 300 : 상부 기판
301 : 제 1 기판 302 : 블랙 매트릭스층
303 : 컬러 필터층 425 : 리던던시 패턴
310, 320, 330, 340, 350 : 칼럼 스페이서
400 : 하부 기판 402 : 게이트 라인
403 : 데이터 라인 405 : 화소 전극
406 : 게이트 절연막
410, 411, 415, 420, 430, 431, 435 : 돌기
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 상판에 형성되는 칼럼 스페이서와 하판에 형성되는 돌기와의 닫힌 구조를 형성함으로써, 터치 불량 및 중력 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치와, 액정표시장치의 셀 갭(cell gap)을 유지하는 스페이서에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
일반적인 액정 표시 장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된 다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(3)이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정표시장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정표시장치라 하며, 상기 TN 모드 액정표시장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정표시장치가 개발되었다.
상기 IPS 모드 액정표시장치는 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.
이하, 종래의 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.
먼저, 액정 주입 방식의 액정표시장치 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 액정 주입 방식의 액정표시장치의 제조방법의 흐름도이다.
액정표시장치는 크게 어레이 공정, 셀 공정, 모듈 공정 등으로 구분된다.
어레이 공정은, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 기판에 게이트 라인 및 데이터 라인과, 화소 전극과, 박막트랜지스터를 구비한 TFT 어레이를 형성하고, 제 2 기판에 블랙매트릭스층과 컬러 필터층과 공통 전극 등을 구비한 컬러 필터 어레이를 형성하는 공정이다.
이 때, 상기 어레이 공정은 하나의 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 하나의 대형 유리 기판에 액정 패널을 다수개 설계하여 각 액정 패널 영역에 각각 TFT 어레이 및 컬러 필터 어레이를 형성한다.
이와 같이 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판은 셀 공정 라인으로 이동된다.
이어, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판상에 배향 물질을 도포하고 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하기 위한 배향 공정(러빙 공정)(S10)을 각각 진행한다.
여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.
이어, 상기 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각각 세정(S20)한다.
그리고, 상기 TFT 기판 또는 컬러 필터 기판 상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(Ball spacer)를 산포(S30)하고, 상기 각 액정 패널 영역의 외곽부에 두 기판을 합착하기 위한 씰 패턴(seal pattern)을 형성한다(S40). 이 때, 씰 패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 패턴을 갖도록 형성된다.
여기서, 볼 스페이서는 플라스틱 볼(plastic ball)이나 탄성체 플라스틱 미립자로 형성된 것이다.
상기 씰 패턴이 대향되도록 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 마주보도록 하여 두 기판을 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S50).
그 후, 상기 합착 및 경화된 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 각 단위 액정 패널 영역 별로 절단하고 가공하여(S60)하여 일정 사이즈의 단위 액정 패널을 제작한다.
이후, 각각의 단위 액정 패널의 액정 주입구를 통해 액정을 주입하고, 주입 완료 후 상기 액정 주입구를 봉지(S70)하여 액정층을 형성한다. 그리고, 각 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S80)를 진행함으로써 액정 표시 장치를 제작하게 된다.
여기서, 상기 액정주입공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.
그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.
이러한 액정 주입 방식의 액정표시장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
둘째, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법이 개발되었다.
도 3은 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
즉, 액정 적하 방식의 액정표시장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.
따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.
그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(칼럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.
즉, 도 3과 같이, 어레이 공정에서, 컬러 필터 기판에 블랙매트릭스층 및 컬러 필터층 및 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극 위에 감광성 수지를 형성하고 선택적으로 제거하여 상기 블랙 매트릭스층상에 칼럼 스페이서를 형성한다. 또한, 상기 칼럼 스페이서 형성은 포토 공정 또는 잉크젯(ink-jet) 공정에 의해 형성할 수 있다.
그리고, 상기 칼럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 컬러 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.
이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 씰 패턴을 형성한다(S103).
이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 씰 패턴도 형성하여도 된다.
그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S105).
이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).
그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
이러한 액정 적하 방식의 제조 방법에 있어서는, 컬러 필터 기판 상에 칼럼 스페이서를 형성하고, TFT 기판에 액정을 적하하여 두 기판을 합착하여 패널을 형성한다.
이 때, 상기 칼럼 스페이서는 컬러 필터 기판에 고정시켜 형성하고, TFT 기판에 접촉된다. 그리고 상기 TFT 기판의 접촉되는 부위는 게이트 라인 또는 데이터 라인의 어느 하나의 단일 배선에 대응하여, 컬러 필터 기판 상에서 일정한 높이를 주어 형성한다.
한편, 액정 적하 방식으로 제조하는 액정 표시 장치에 있어서는, 액정량의 정확한 제어가 어렵기 때문에, 중력 불량 또는 터치 불량과 같이, 표시 불량이 관찰된다.
이하에서는 중력 불량 및 터치 불량의 원인과 정의를 살펴본다.
중력 불량은, 패널을 세웠을 때 지면에 가까운 쪽에 액정이 몰리고, 이 부위가, 액정이 고온으로 올라갈수록 팽창되는 성질에 의해, 지면에 가까운 패널의 가장자리가 고온 상태에서 불룩하게 팽창하는 현상을 말한다.
터치 얼룩은, 액정 패널면을 손이나 펜으로 소정 방향으로 훑어 내렸을 때, 상기 손이나 펜이 지나간 부분이 마찰력에 의해 복원되지 않고 터치된 부분에 액정이 흩어진 상태를 유지하는 현상을 말한다. 이 때, 복원되지 않은 부분은 액정이 모이지 않아 블랙 상태에서 빛샘 불량이 나타나게 된다. 이는 터치시에 상하부 기판간의 소정 방향으로 쉬프트 현상이 일어나는 데, 칼럼 스페이서와 닿는 기판간의 마찰력이 커 원 상태로 돌아오지 않기 때문이다.
이상에서 설명한 불량들은 서로 독립적인 요소에 의해 존재하는 것이 아니라 서로 상관관계를 갖고 발생되는 것이다. 중력 불량과 터치 얼룩은 액정 적하량에 대해 서로 트레이드 오프(trade-off) 관계이어서, 어느 불량만을 개선시키는 방향으로 액정 적하량을 맞추지는 못하고, 두 불량이 적절한 수준으로 맞춰지는 선상에서 액정 적하량을 결정해야 할 것이다.
따라서, 이와 같이, 액정 적하 방식으로 제조되는 방법에 있어서는, 터치 불량 또는 중력 불량에 의한 표시 불량을 방지하기 위해 액정 패널 내에 충진되는 적정 액정량을 산출하는 점이 관건이다.
도 4a 및 도 4b는 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 4a와 같이, 액정 패널(10)을 소정 방향으로 손가락으로 터치한 상태에서 훑어 지나가게 되면, 도 4b와 같이, 액정 패널의 상부 기판은 손가락이 지나간 방향으로 소정 간격 쉬프트하게 된다.
이 때, 원기둥 형상의 칼럼 스페이서가 상하부 기판에 닿아있으며, 이 접촉 면적이 커, 칼럼 스페이서와 대향 기판 사이에 발생하는 마찰력이 크기 때문에, 칼럼 스페이서들 사이의 액정은 원 상태로 쉽게 되돌아오지 못하고 남아있어, 계속적으로 불투명하게 보이는 얼룩이 관찰된다. 또한, 소정 방향으로 손가락이 지나갔을 때, 도 4b와 같이, 마지막 접촉 부위에 액정이 모이게 되고, 이 부위가 불룩 튀어나온 형상이 만들어진다. 이 경우, 상기 액정이 모여 불룩 튀어난 부위는, 칼럼 스페이서의 높이로 정의되는 타 부위의 셀 갭(h2)보다 셀 갭(h1)이 높아져 액정의 배열이 불균일해져 빛이 새게 된다. 따라서 휘도가 불균일해지는 문제점이 발생한다.
도 5는 중력 불량이 나타난 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5와 같이, 액정 패널(10)의 상하를 절단하여 보면, 상기 하부의 가장 자리에 위치하는 칼럼 스페이서(30)가 액정의 팽창력에 의해 상하부 기판(2, 1) 사이를 지지하지 못하고, 하부 기판(1)에서 떨어지는 현상이 발생한다. 특히, 도 5, 6과 같이, 액정이 과량으로 적하된 상태에서 액정 패널(10)이 세워져있을 경우, 액정이 중력의 영향을 받아 지면에 가까운 쪽으로 흘러내려 불룩하게 되는 현상은 심해진다.
여기서, 상기 액정 패널(10)의 가장 자리는 씰 패턴(25)이 형성되어, 상하부 기판(2, 1)을 합착하며, 상기 상하부 기판(2, 1) 사이에는 적하된 액정으로 충진된 액정층(3)이 형성된다. 상기 액정층(3)은 중력 불량이 발생한 영역과 중력 불량이 발생하지 않은 영역간의 셀 갭이 다르게 나타난다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 적하로 제조되는 종래의 액정 표시 장치에 있어서는 매적하시 동일한 적정량으로 제어하기가 상당히 어렵기 때문에, 액정 패널 내에 적정량을 적하하기 곤란하다. 이 경우, 적정량을 초과한 액정이 충진되면, 고온시 잉여의 액정량이 하측으로 쳐져 열팽창이 일어나 액정 패널의 하단부가 불룩해 보이는 중력 불량 현상이 관찰되며, 적정량 미만의 액정이 충진되면, 패널면의 터치시 상하부 기판간의 쉬프트가 발생한 후, 다시 원상태로 복귀하기까지 빛샘이 나타나는 터치 불량이 관찰된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 상판에 형성되는 칼럼 스페이서와 하판에 형성되는 돌기와의 닫힌 구조를 형성함으로써, 터치 불량 및 중력 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 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 적어도 복수개의 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 제 1 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서는 자신의 하부 형성면의 임계 치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성된다.
상기 제 1 돌기는 자신의 하부 형성면의 임계치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된다.
상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서의 중앙부에 대응되어 형성된 제 2 돌기를 더 포함한다.
상기 제 1 돌기는 상기 칼럼 스페이서와 소정 부분 오버랩된다.
상기 제 1 돌기는 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 접하거나 상기 경계부와 소정간격 이격하여 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 유기 재료로 이루어진다.
상기 제 1 기판 상의 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부위에는 박막 트랜지스터가 더 형성되며, 상기 화소 영역에는 화소 전극이 더 형성된다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인에서 돌출되어 형성된 게이트 전극과, 상기 데이터 라인에서 'U'자형으로 돌출되어 형성된 소오스 전극과, 상기 'U'자형의 소오스 전극 내부로 일부 들어오는 드레인 전극 및 상기 게이트 전극과 상기 소오스 전극/드레인 전극의 사이의 층간에 상기 소오스 전극/드레인 전극의 하측과 접하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진다.
상기 'U'자형의 소오스 전극은 상기 게이트 라인 방향으로 형성된다.
상기 'U'자형의 소오스 전극은 상기 데이터 라인 방향으로 형성된다.
상기 복수개의 돌기는 상기 반도체층과 동일층에 형성되는 반도체층 패턴으로 형성된다.
상기 반도체층 패턴 상측에는 상기 소오스/드레인 전극과 동일층에 형성되는 소오스/드레인 전극 패턴이 더 형성된다.
상기 각 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된다.
상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상이다.
상기 제 2 기판 상에는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 형성되는 블랙 매트릭스층 및 상기 제 2 기판 상에 형성되는 컬러 필터층이 더 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향 된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 자신의 하부 형성면 임계치수보다 작은 간격으로 배치되어, 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 복수개의 제 1 칼럼 스페이서 및 상기 데이터 라인에 대응되어 형성된 복수개의 제 2 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 복수개의 제 1 칼럼 스페이서의 상하 경계에 형성된 복수개의 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 복수개의 제 1 칼럼 스페이서는 상기 게이트 라인 상에 대응되어 선형 상으로 배치되고, 상기 복수개의 제 2 칼럼 스페이서는 상기 데이터 라인 상에 대응되어 선형상으로 배치된다.
상기 복수개의 돌기는 상기 제 1 칼럼 스페이서들과 평행하게 배치된다.
상기 복수개의 제 1 칼럼 스페이서 및 상기 복수개의 돌기는 상기 게이트 라인 선폭 내에 형성되며, 상기 복수개의 제 2 칼럼 스페이서는 상기 데이터 라인 선폭 내에 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 복수개의 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진다.
상기 돌기는 상기 칼럼 스페이서와 일부 오버랩한다.
상기 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된다.
상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상이다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부와 대응되어 형성된 제 1 돌기와, 상기 제 1 기판 상 에 상기 칼럼 스페이서의 중앙에 대응되어 상기 제 1 돌기와 이격하여 형성된 제 2 돌기 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된다.
상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상이다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된다.
상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된다.
이하에서 설명하는 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 대향되는 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 상부 기판 상에 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 복수개의 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 하부 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 제 1 돌기 및 상기 상하부 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
- 제 1 실시예 -
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판을 나타낸 평면도이며, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판을 나타낸 평면도이다.
도 6 및 도 7과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향된 상부 기판(100) 및 하부 기판(200)과, 상기 하부 기판(200) 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(202) 및 데이터 라인(203)과, 상기 상부 기판(100) 상에 자신의 하부 형성면 임계치수보다 작은 간격으로 배치되어 상기 게이트 라인(202) 및 상기 데이터 라인(203)에 대응되어 형성된 복수개의 칼럼 스페이서(110)와, 상기 하부 기판(200) 상에 상기 게이트 라인들에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서(110)들의 경계부에 대응되어 형성된 돌기(210) 및 상기 상하부 기판(100, 200) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진 다. 여기서, 돌기(210)는 상기 복수개의 칼럼 스페이서(110)의 상하 경계부에 대응되어 복수개의 제 1 돌기(210a) 및 복수개의 제 2 돌기(210b)로 나뉘어져 형성된다.
상기 칼럼 스페이서(110)는 자신의 하부 형성면 임계 치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성하여, 각 칼럼 스페이서(110)들이 촘촘하고 조밀한 밀도로 형성하도록 한다. 이 경우, 상기 각 칼럼 스페이서(110)의 크기는 동일 크기일 것이며, 상기 게이트 라인(202) 및 데이터 라인(203)의 선폭 내에서 형성될 것이다. 상기 복수개의 칼럼 스페이서(110)들은 게이트 라인 및 데이터 라인에 대응되어 각 라인에 평행하게 선형상으로 배치되고, 마찬가지로, 상기 복수개의 돌기(210)는 상기 게이트 라인 상에 형성된 칼럼 스페이서(110)들과 평행하게 배치된다.
이와 마찬가지로, 상기 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b)들도 각각 하나의 돌기가 갖는 자신의 하부 형성면 임계치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성하여, 상기 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b)는 상기 칼럼 스페이서(110)에 비해 상대적으로 작은 높이 및 작은 하부 형성면을 갖도록 형성된다.
여기서, 상기 게이트 라인(202) 상에 대응되어 형성된 복수개의 칼럼 스페이서(110)의 상하 경계선상에는 복수개의 제 1 돌기(210a), 제 2 돌기(210b)가 형성되어, 상기 게이트 라인(202) 상에 형성된 상기 칼럼 스페이서(110)와 상기 제 1 돌기(210a), 제 2 돌기(210b)가 그 경계부에서 접하여 지지하는 구조를 통해, 세워진 액정 패널에 있어서 고온에서 상측에서 하측으로 흘러내리는 액정에 대해 상기 칼럼 스페이서들 및 그 상하측의 돌기(210)가 장애물로 작용한다. 따라서, 액정이 하측으로 처지는 현상을 방지하여 중력 불량을 방지할 수 있게 한다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(110)는 상기 데이터 라인 상에는 생략하고 상기 게이트 라인에만 대응되어 형성될 수도 있다. 데이터 라인 상에 칼럼 스페이서를 형성하는 경우와 형성하지 않는 경우를 비교하여 보면, 데이터 라인 상에 대응하여 칼럼 스페이서(110)를 형성하는 구조가 각각의 단위 화소별로 고립 구조를 조성하여 액정 유동의 제한성이 커져 액정의 흘러내림 방지 효과가 뛰어남을 예상할 수 있었다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상기 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 상에 형성되는 어레이에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6과 같이, 본 발명의 상부 기판(100) 상에는 화소 영역을 제외한 부분을 가리는 블랙 매트릭스층(102)과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층(103)이 형성된다. 여기서 상기 컬러 필터층(103)은 상기 화소 영역을 포함하여 데이터 라인(203)에 평행하게 스트라이프(stripe)상으로 R, G, B 각 색상의 컬러 필터가 차례로 배치하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 블랙 매트릭층(102) 및 컬러 필터층(103)을 포함한 상부 기판(100) 전면에는, 액정 표시 장치가 TN 모드로 형성될 경우에는 공통 전극(미도시)이 더 형성되고, IPS 모드로 형성될 경우에는 오버코트층(미도시)이 더 형성된다.
도 7과 같이, 본 발명의 하부 기판(200) 상에는 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(202)과 데이터 라인(203)과, 상기 게이트 라인 (202)과 데이터 라인(203)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극(205)이 형성된다.
도 7에 도시된 바에 따르면, TN　모드로 도시된 것으로, 상기 화소 영역에 화소 전극(205)이 형성된 바를 나타내고 있으며, 경우에 따라, 구현하고자 하는 액정 표시 장치가 IPS 모드이면 화소 영역 내에 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성되게 된다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극(202a)과, 상기 데이터 라인으로부터 돌출되어 'U'자형 패턴으로 형성되는 소오스 전극(203a)과, 상기 소오스 전극(203a)의 'U'자형 패턴과 소정 간격 이격하며, 상기 'U'자형 패턴 내부로 전극 일부가 들어오는 드레인 전극(203b)을 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 소오스 전극(203a)의 도시된 바와 같이, 'U'자형 패턴의 형상은 상기 게이트 라인(202) 방향과 평행하게 형성하거나, 상기 데이터 라인(203)과 평행하게 형성한다. 이 중 도시된 바와 같이, 상기 'U'자형 패턴은 상기 게이트 라인(202)에 평행한 형태가, 액정 적하 후 충진과정에서 액정의 유동이 자연스러울 것이다.
그리고, 상기 게이트 전극(202a)과 상기 소오스 전극(203a)/드레인 전극(203b)의 층간에는 게이트 절연막(미도시), 반도체층(미도시)이 형성되는데, 상기 반도체층은 상기 게이트 전극(202a)의 상측을 덮는 형상으로, 상기 소오스 전극(203a) 및 드레인 전극(203b)과 접하도록 상기 소오스 전극(203a) 및 드레인 전극(203b) 하측에 형성된다. 여기서, 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b)는 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴의 단층으로 이루어지거나 또는 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극과 동일층의 소오스/드레인 전극 패턴의 적층체로 이루어진다.
한편, 상기 게이트 라인(202)은 상기 데이터 라인(203)을 지나는 부위가 타 부위에 비해 얇게 형성되어진다. 이는 상기 게이트 라인(202)과 데이터 라인(203)의 교차부분의 배선의 오버랩 면적을 줄여, 상기 게이트 라인(202)과 데이터 라인(203)의 교차 부분에 발생되는 기생 캐패시턴스를 저감시키기 위함이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 응력 인가시 및 이의 복원 후를 나타낸 단면도이다.
도 8a와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 손 등에 의한 터치로 일 방향으로 미는 접촉 응력 인가시 상기 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b) 사이에 위치한 칼럼 스페이서(110)를 포함한 상부 기판(100)이 하부 기판(200)에 밀리는 현상이 발생한다.
도 8b와 같이, 상기 칼럼 스페이서(110)는 보다 작은 크기로(형성면 및 높이)로 형성된 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b) 중 어느 하나의 돌기에 접촉되기 때문에, 접촉 응력 인가시 밀리는 현상이 발생되더라도 칼럼 스페이서(110)와 돌기(210a, 210b)의 최대 접촉 면적은 상기 돌기들 중 어느 하나의 상부 형성면에 한할 것으로, 칼럼 스페이서(110)와 돌기(210a, 210b)와의 작은 접촉면에 의해 접촉 응력시의 마찰력이 작아, 쉽게 원 상태로의 복원이 이루어진다. 즉, 터치시 밀려진 상부 기판(100)이 원 상태로 용이하게 복귀하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하나의 화소마 다 전체적으로 닫힌 구조를 형성하면서 셀 갭을 유지하는 칼럼 스페이서의 접촉 면적을 감소시킬 수 있게 한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 닫힌 구조의 상부 기판(100)에 복수개의 칼럼 스페이서(110)를 매우 조밀하게 형성하고, 이에 대향되는 하부 기판(200)에는 무기재료의 돌기(210a, 210b)를 조밀하게 형성함으로써, 상기 상하부 기판(100, 200)을 합착하였을 때는, 상기 돌기(210a, 210b)가 칼럼 스페이서(110)를 상하에서 받혀주고 있게 된다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(110)는 포토 아크릴(photo acryl), 광개시제 및 바인더(binder)를 포함하는 유기 재료로 이루어진 것이고, 상기 돌기(210)는 반도체층 패턴의 단층이거나 반도체층 패턴과 그 상부에 소오스/드레인 전극 패턴의 적층체로 이루어진 무기 재료로 이루어진 것이다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구조는 일반적인 칼럼 스페이서가 대향 기판과 칼럼 스페이서의 상부 면적의 접촉 면적을 가짐에 비해, 하부 기판에 돌출된 무기 재료 패턴으로 이루어진 돌기를 이용하여 감소시킴으로써, 접촉 면적을 줄여 마찰력 감소로 터치시 원 상태로 복원이 쉽게 이루어지도록 하여, 외부의 접촉 응력 인가에 의한 접촉 얼룩 개선에 효율적인 구조가 될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상온시 및 고온시를 나타낸 단면도이다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조는 중력 방향으로의 액정 흐름을 제한할 수 있다. 도 9a와 같이, 상부 기판(100)에 칼럼 스페이서(110)를 조밀하게 형성하고, 하부 기판(200)의 게이트 라인(202) 상부에 대응되어 상기 칼럼 스페이서(110)의 경계부에 대응하는 돌기(210a, 210b)가 조밀하게 형성되기 때문에 완전히 닫힌 구조가 되어 액정 유동의 제한성이 커지고, 도 9b와 같이, 고온 환경에서 액정의 열팽창에 의한 셀 갭 증가시에도 화소별 고립 구조가 가능하여 액정이 중력 방향으로의 흐름을 제한할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판 상에 돌기 구조를 채택함과 동시에 그 배치를 화소별로 게이트 라인 및/또는 데이터 라인에 형성되는 칼럼 스페이서의 경계를 둘러싸도록 형성함으로써, 화소별로 고립 구조를 유도하여 엄격하게 제한하여 오던 액정량의 문제를 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 즉, 액정량이 적정 셀 갭에 비해 다소 덜 충진될지라도 상기 칼럼 스페이서와 대향 기판이 칼럼 스페이서의 상부 면적보다 작은 돌기의 상부 면적으로 접촉하기에 마찰력 감소로 원복이 용이하여 접촉 얼룩을 방지할 수 있고, 액정 열팽창으로 인해 셀 갭이 증가한다 할지라도 액정은 상하부 기판에 조밀하게 형성된 패턴에 의해 그 흐름이 매우 제한적이기 때문이다.
이하에서는 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 실시예에 있어서는 칼럼 스페이서 및 돌기를 복수개의 조밀한 패턴으로 형성하지 않고, 게이트 라인 및 데이터 라인의 배선에 상응하는 패턴으로 형성하여 이루어진다.
- 제 2 실시예 -
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이며, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서 대응 돌기를 나타낸 평면도이다.
도 10 및 도 11과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 서로 대향되는 상부 기판(300) 및 하부 기판(400)과, 상기 상부 기판(300) 상에 형성되는 칼럼 스페이서(310)와, 상기 칼럼 스페이서(310)의 경계부에 대응되어 상기칼럼 스페이서(310)와 소정 부분 오버랩하여 상기 하부 기판(400) 상에 형성된 돌기(410) 및 상기 상하부 기판(300, 400) 사이에 충진된 액정층(미도시)를 포함하여 이루어진다.
이러한 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상하부 기판(300, 400)이 서로 대향되어 있을 때, 상기 칼럼 스페이서(310)의 경계부에 상기 돌기(410)가 소정 부분 접하여 있는 상태이다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(310)는 화소 영역의 경계부, 즉, 하부 기판(400) 상에 형성되는 게이트 라인 또는/및 데이터 라인에 대응되어 형성된다. 이러한 상기 칼럼 스페이서(310)는 그 형상이 단일 화소 또는 복수개의 화소 단위로 'ㅁ', 'ㄱ', 'ㄴ', 'ㅛ', 'ㅠ' 등 여러 가지의 형상을 가질 수 있다.
이하에서는 여러 가지 형태를 통해 제 2 실시예를 구체적으로 살펴본다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 13은 도 12의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이며, 도 14는 도 12의 본 발명의 제 2 실시예의 일 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도이다.
도 12 및 도 13과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향되어 형성된 상부 기판(도 10의 300참조)과 하부 기판(400)과, 상기 하부 기판(400) 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)과, 상기 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)에 대응되어 상기 상부 기판(300) 상에 형성된 칼럼 스페이서(310)와, 상기 칼럼 스페이서(310)의 경계부에 대응하여 상기 하부 기판 상에 형성된 돌기(410)를 포함하여 이루어진다.
이 경우, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 칼럼 스페이서(310)는 상기 각 게이트 라인(402)마다 대응되어 형성된 가로 방향의 칼럼 스페이서(310a)와 상기 각 데이터 라인(403)마다 대응되어 형성된 세로 방향의 칼럼 스페이서(310b)를 포함하여 이루어진다. 상기 칼럼 스페이서(310)의 형상은 R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 일 픽셀을 단위로 'ㅁ'자형의 형상이며, 액정 패널 전체로 보았을 때, 격자 형상으로 형성된다.
이러한 제 2 실시예의 형태는 상기 데이터 라인(403) 상에 형성될 수 있는 칼럼 스페이서(310b)의 일 예를 도시한 것이며, 상기 3개의 데이터 라인(403)마다 대응하여 형성된 모습을 나타낸 것이고, 그 밖에 n (n은 자연수)개의 데이터 라인(403)마다 칼럼 스페이서가 형성되는 구조도 고려해볼 수 것이다. 여기서, 도시된 예는 인접한 R, G, B 서브 픽셀로 정의되는 하나의 픽셀을 기준으로 나타낸 것으로, 도 14와 같이, 상기 픽셀의 각 모서리에서 상기 칼럼 스페이서(310: 310a, 310b)는 각각 좌우상하의 인접한 픽셀과 만나도록 각각의 게이트 라인(402) 및 데이터 라인(403) 상에 빠짐없이 대응되어 형성된다.
한편, 도 14에 있어서, 상기 블랙 매트릭스층(302)의 형상은 하부 기판(400) 상의 박막 트랜지스터를 가리도록 게이트 라인(402) 및 데이터 라인(403)의 교차부 부근에 더 형성되어 있음을 나타낸다. 본 발명의 액정 표시 장치에서 적용하는 상기 블랙 매트릭스층(302)의 형상은 도 6과 같은 형상(게이트 라인 및 데이터 라인 상에 대응되어 형성)일 수도 있을 것이고, 도 14와 같은 형상일 수도 있을 것이다.
도 12에서 보았을 때, 도시된 픽셀의 경계부에 형성된 상기 칼럼 스페이서(310a)의 안쪽 경계부의 돌기를 410a라 하고, 바깥쪽 경계부의 돌기를 410b라 할 때, 상기 바깥쪽 경계부의 돌기(410b)는 인접한 픽셀(미도시)의 안쪽 경계부에 해당할 것이다(도 14 참조).
도 13과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 게이트 라인(402)에 대응되는 형성되는 칼럼 스페이서(310a)는 상기 게이트 라인(402)의 양측 경계부에 형성되는 돌기(410a, 410b)와 일부 오버랩되도록 형성된다. 또한, 상기 데이터 라인(403)에 대응되어 형성되는 칼럼 스페이서(310b)는 그 중심에 데이터 라인(403)이 대응되어 경계부에 돌기(410a, 410b)가 대응되어 형성된다.
한편, 상기 상부 기판(300)은 도 13 및 도 14와 같이, 제 1 기판(301)과, 상기 제 1 기판의 화소 영역을 제외한 영역(게이트 라인, 데이터 라인 및 게이트 라인 및 박막 트랜지스터 형성 영역)에 형성된 블랙 매트릭스층(302)과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 R, G, B 컬러 필터층(303)과, 상기 제 1 기판(301) 전면에 형성된 공통 전극(304)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 하부 기판(400)은 도 12 및 도 13과 같이, 제 2 기판(401)과, 상기 제 2 기판(401) 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(402)과, 데이터 라인(403)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되어'U'자형 채널을 갖는 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극(405)을 포함하여 이루어진다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극(202a)과, 상기 데이터 라인으로부터 돌출되어 'U'자형 패턴으로 형성되는 소오스 전극(203a)과, 상기 소오스 전극(203a)의 'U'자형 패턴과 소정 간격 이격하며, 상기 'U'자형 패턴 내부로 전극 일부가 들어오는 드레인 전극(203b)을 포함하여 형성된다. 그리고, 반도체층(미도시)은 상기 게이트 전극(202a)의 상측을 덮는 형상으로, 상기 소오스 전극(203a) 및 드레인 전극(203b)과 접하도록 상기 소오스 전극(203a) 및 드레인 전극(203b) 하측에 형성된다. 여기서, 제 1, 제 2 돌기(210a, 210b)는 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴의 단층으로 이루어지거나 또는 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극과 동일층의 소오스/드레인 전극 패턴의 적층체로 이루어진다.
여기서, 상기 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)과의 사이의 층간에는 게이트 절연막(406)이 전면 개재되며, 상기 박막 트랜지스터 형성 부위의 게이트 절연막과 소오스/드레인 전극(403a/403b)의 층간 사이에는 반도체층(미도시)이 개재되며, 상기 소오스/드레인 전극(403a/403b)과 상기 화소 전극(405)의 층간 사이에 는 보호막(408)이 개재된다.
이와 같은 제 2 실시예에 있어서는, R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 하나의 픽셀 단위로 완전히 닫힘 구조가 형성되어 액정의 유동이 제한되기 때문에, 하측으로 액정이 흐르는 현상이 방지되어 중력 불량이 개선된다. 또한, 상기 칼럼 스페이서(310)의 경계부의 소정 부위에 대응하여서만 상기 돌기(410)가 형성되기 때문에, 칼럼 스페이서(310)와 접촉되는 부위의 면적이 적어, 기판의 표면의 터치시 기판 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치 불량을 방지할 수 있다.
그러나, 이와 같은 제 2 실시예에 있어서는, R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 하나의 픽셀 단위로 완전히 닫힘 구조가 형성되어 액정의 유동이 제한이 있기 때문에, 적하 공정 후, 액정 패널의 모서리까지 액정을 충진하는데 혹시라도 장애가 일어날 수 있기 때문에, 이하에서는 액정의 유동 경로를 일부 형성한 예를 살펴본다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 16은 도 15의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도이며, 도 17은 도 12의 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도이다.
도 15 및 도 17과 같이, 제 2 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치는, 칼럼 스페이서(320)가 각 게이트 라인(402)에 대응되어서는 모두 형성되고, n 개의 데이터 라인(403)마다 대응되어 해당 데이터 라인(403)의 일부분에 액정 경로(path)를 갖도록 상기 데이터 라인(403)의 일부분의 상부에는 제거하여 형성한다. 즉, 상기 칼럼 스페이서(320)는 매 게이트 라인에 형성된 칼럼 스페이서(320a)와, 선택적인 데이터 라인(403)의 선택적인 부분에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서(320b)를 포함하여 이루어진다. 이 경우, 돌기(420)는 상기 칼럼 스페이서(320)의 경계부에 대응되어 형성된다.
도 17과 같이, 상기 칼럼 스페이서(320)는 상기 R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 일 픽셀을 단위로 'ㄱ'자형 또는 'ㄴ'의 형상을 가질 것이며, 액정 패널 전체로 보았을 때, 이러한 형상이 반복되는 구조로 형성된다. 이와 마찬가지로, 상기 돌기(420)는 상기 칼럼 스페이서(320)의 경계부를 따라 소정 폭을 갖도록 형성될 것이다.
이와 같이, 제 2 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치는 제 1 실시예에서 칼럼 스페이서와 돌기의 형상이 변경된 것으로, 나머지 구조는 동일하며, 이에 따라 그 설명을 생략한다.
이러한 제 2 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치는 해당 데이터 라인(403)의 소정 부위에 대응되어 형성됨으로써, 상기 데이터 라인(403) 상에 일부 형성된 경로를 통해 인접한 픽셀로 액정이 유동이 조성된다. 이 경우, 상기 경로는 데이터 라인(403) 선상에만 형성되어 있고, 상기 게이트 라인(402) 상에는 칼럼 스페이서(320a) 및 돌기(420)가 전체적으로 막혀있기 때문에, 하측으로 액정이 흘러내림을 막아줄 수 있게 된다. 터치 불량적인 측면에서도 앞서 설명한 제 1 실시예와 같이, 작은 면적으로 칼럼 스페이서(420)와 돌기(320)가 접촉되어 있기에, 터치시 마찰력 감소로 원 상태로 복원이 용이할 것이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예의 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이의 변경 구조를 나타낸 평면도이다.
도 18은, 본 발명의 제 2 실시예의 형태 중, 상기 데이터 라인(403) 상에 형성되는 경로가 동일한 위치인 것을 나타낸 것이다. 도 18에서 도시된 칼럼 스페이서(320)는 일 픽셀을 단위로 'ㅛ'자형의 형상을 가질 것이며, 액정 패널 전체로 보았을 때, 이러한 형상이 반복되는 구조로 형성된다. 이러한 구조에 있어서도 돌기는 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 상기 칼럼 스페이서와 소정 부분 오버랩되어 형성된다.
이와 같이, 제 2 실시예의 다른 형태의 액정 표시 장치는 상기 데이터 라인의 일부분이 제거되어 경로로 이용된 것으로, 이러한 형상은 'ㄱ'자형, 'ㄴ'자형, 'ㅠ'자형,'ㅛ'자형 등 여러 가지 형상이 가능할 것이다.
도 19는 본 발명의 제 2 실시예의 또 다른 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 20은 도 19의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도이며, 도 21은 본 발명의 제 2 실시예의 또 다른 형태를 상부 기판 상에 구성되는 컬러 필터 어레이로 나타낸 평면도이다.
도 19 및 도 21에 도시된 제 2 실시예의 또 다른 형태에 따른 액정 표시 장치는 상기 게이트 라인(402) 선상에만 칼럼 스페이서(330)를 형성한 형태로, 데이터 라인(403) 방향으로는 칼럼 스페이서 및 돌기 구조를 생략한 구조이다.
이러한 형태에 있어서도 상기 게이트 라인(402) 상에 대응하여서는 칼럼 스 페이서(330) 및 돌기(430)가 형성되기 때문에, 상기 액정 패널이 세워졌을 때, 수평선으로 위치하는 게이트 라인(402)의 배치로 인해, 상기 게이트 라인(402) 상에 위치하는 칼럼 스페이서(330) 및 돌기(430)가 액정의 흐름을 막는 장애물로 작용하여 고온 환경에서 액정의 쳐짐으로 발생하는 중력 불량 현상을 방지할 수 있게 된다. 이러한 형태에 있어서는 앞서 설명한 제 2 실시예의 다른 형태에 비해 액정의 유동 경로가 보다 크게 형성된 것으로, 액정 적하 후 액정의 충진 과정에서 경로가 보다 유용하게 이용될 것이다.
도 21과 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 또 다른 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 칼럼 스페이서(330)는 상기 R, G, B 서브 픽셀을 포함하는 일 픽셀을 단위로 '-'자형의 형상을 가질 것이며, 액정 패널 전체로 보았을 때, 매 게이트 라인에 대응되어 칼럼 스페이서(330)에 형성되는 구조일 것이다. 이와 마찬가지로, 상기 돌기(430)는 상기 칼럼 스페이서(330)의 경계부를 따라 소정 폭을 갖도록 형성될 것이다.
- 제 3 실시예 -
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이며, 도 23은 도 22의 칼럼 스페이서와 이에 대응되는 돌기를 나타내는 평면도이다.
도 22 및 도 23과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 서로 대향되는 상부 기판(300) 및 하부 기판(400)과, 상기 상부 기판(300) 상에 형 성되는 칼럼 스페이서(340)와, 상기 칼럼 스페이서(340)의 경계부에 대응되어 형성된 제 1 돌기(411)와, 상기 제 1 돌기(411)와 이격되어 상기 칼럼 스페이서(310)의 중앙부에 대응되어 형성된 제 2 돌기(415) 및 상기 상하부 기판(300, 400) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 돌기(411, 415)는 상기 하부 기판(400) 상에 형성된다.
여기서, 도시된 바에 따르면, 상기 제 1 돌기(411)는 상기 칼럼 스페이서(310)와 이격되어 있는 형상이나, 경우에 따라, 상기 칼럼 스페이서(310)의 폭을 늘려 상기 제 1 돌기(411)와 상기 칼럼 스페이서(340)가 일부 면적이 오버랩되어 형성될 수 있을 것이다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서(310)는 화소 영역의 경계부, 즉, 하부 기판(400) 상에 형성되는 게이트 라인(402) 또는/및 데이터 라인(403)에 대응되어 형성된다. 이러한 상기 칼럼 스페이서(310)는 그 형상이 단일 화소 또는 복수개의 화소 단위로 'ㅁ', 'ㄱ', 'ㄴ', 'ㅛ', 'ㅠ' 등 여러 가지의 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 칼럼 스페이서(330)는 경계부에 제 1 돌기(411)가 형성되고, 상기 칼럼 스페이서(330)의 중앙 부위에 대응되어 형성된 제 2 돌기(415)를 포함하는 것이 상술한 제 2 실시예와 차이점이로, 동일한 형상 및 구조에 대해서는 동일한 번호를 부여한다.
이하, 본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치의 여러 구조를 살펴본다.
도 24는 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 하부 기 판을 나타낸 평면도이며, 도 25는 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상부기판을 나타낸 평면도이며, 도 26은 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판이 합착된 모습을 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 27은 도 26의 V~V' 선상의 구조 단면도이며, 도 28은 도 26의 Ⅵ~Ⅵ' 선상의 구조 단면도이다.
도 24, 도 26 내지 도 28과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판(400) 상에는 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)과, 상기 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극(405) 및 상기 게이트 라인(402) 및 데이터 라인(403)의 경계부에 형성된 제 1 돌기(411)와, 상기 게이트 라인(402) 중앙부에 상기 제 1 돌기(411)와 대응되어 형성된 제 2 돌기(415)와, 상기 화소 영역의 경계부에 상기 제 1 돌기(411)와 일부 오버랩되어 'ㄷ'자형으로 형성된 리던던시 패턴(425)이 형성된다. 여기서, 상기 리던던시 패턴의 오픈부는 박막 트랜지스터가 형성된 측의 게이트 라인(402) 상측이다.
도시된 도면에 따르면, TN　모드로 도시된 것으로, 상기 화소 영역에 화소 전극(405)이 형성된 바를 나타내고 있다. 경우에 따라, 구현하고자 하는 액정 표시 장치가 IPS 모드이면 화소 영역 내에 화소 전극과 공통 전극이 서로 교번하여 형성되게 된다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인(402)으로부터 돌출되는 게이트 전극(402a)과, 상기 데이터 라인으로부터 돌출되어 'U'자형 패턴으로 형성되는 소오 스 전극(403a)과, 상기 소오스 전극(403a)의 'U'자형 패턴과 소정 간격 이격하며, 상기 'U'자형 패턴 내부로 전극 일부가 들어오는 드레인 전극(403b)을 포함하여 형성된다. 그리고, 상기 게이트 전극(402a)과 상기 소오스 전극(403a)/드레인 전극(403b)의 층간에는 게이트 절연막(405), 반도체층(미도시)이 형성되는데, 상기 반도체층은 상기 게이트 전극(402a)의 상측을 덮는 형상으로, 상기 소오스 전극(403a) 및 드레인 전극(403b)과 접하도록 상기 소오스 전극(403a) 및 드레인 전극(403b) 하측에 형성된다.
여기서, 제 1, 제 2 돌기(411, 415)는 상기 반도체층과 동일층의 반도체층 패턴의 단층으로 이루어지거나 또는 반도체층 패턴과 소오스/드레인 전극과 동일층의 소오스/드레인 전극 패턴의 적층체로 이루어진다.
그리고, 상기 리던던시 패턴(425)은 'ㄷ'자형 형상이 세워진 형상으로 상기 서브픽셀별 화소 영역의 경계에 형성된다. 즉, 리던던시 패턴(425)의 오픈 부위는 게이트 전극(402a)이 형성되는 게이트 라인(402)의 상측이다. 이러한 리던던시 패턴(425)은 상기 게이트 라인(402)과 동일층에 게이트 라인(402)과 동일한 금속으로 형성된다.
한편, 상기 게이트 라인(402)은 상기 데이터 라인(403)을 지나는 부위가 타 부위에 비해 얇게 형성되어진다. 이는 상기 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)의 교차부분의 배선의 오버랩 면적을 줄여, 상기 게이트 라인(402)과 데이터 라인(403)의 교차 부분에 발생되는 기생 캐패시턴스를 저감시키기 위함이다.
도 25와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판 (300) 상에는 화소 영역을 제외한 부분을 가리는 블랙 매트릭스층(302)과, 상기 화소 영역에 대응되어 형성된 컬러 필터층(303)이 형성된다. 여기서 상기 컬러 필터층(303)은 상기 화소 영역을 포함하여 데이터 라인(303)에 평행하게 스트라이프(stripe)상으로 R, G, B 각 색상의 컬러 필터가 차례로 배치하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 블랙 매트릭층(302) 및 컬러 필터층(303)을 포함한 상부 기판(300) 전면에는, 액정 표시 장치가 TN 모드로 형성될 경우에는 공통 전극(미도시)이 더 형성되고, IPS 모드로 형성될 경우에는 오버코트층(미도시)이 더 형성된다.
그리고, 상기 게이트 라인(402) 및 데이터 라인(403)에 대응되는 부위의 상부 기판(300) 상에는 칼럼 스페이서(340)가 형성된다.
도 26과 같이, 상하부 기판(300, 400)이 합착된 형태를 살펴보면, 상기 칼럼 스페이서(340)는 R, G, B 서브픽셀을 포함하여 이루어진 하나의 픽셀을 기준으로 경계부(게이트 라인 및 데이터 라인)에'ㅁ'자형 형상으로 형성되며, 상기 칼럼 스페이서(340)의 경계부에 제 1 돌기(411)가 형성되며, 상기 칼럼 스페이서(340)의 중앙부에 대응되어 제 2 돌기(415)가 형성된다.
도 27과 같이, 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(402)에 대응되는 칼럼 스페이서(340)는 상기 제 2 돌기(415)와 오버랩되며, 상기 제 1 돌기(411)와는 이격되어 형성된다.
도 28과 같이, 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 데이터 라인(403)에 상측에 접하는 상기 칼럼 스페이서(340)는 그 양 측에 제 1 돌기(411)와 오버랩되지 않고 이격되어 형성되며, 상기 제 1 돌기(411)는 게이트 라인과 동일층의 리던던시 패턴(425)의 상부에 형성되어, 상기 데이터 라인(403)보다 높은 위치에 형성된다. 따라서, 상기 상부 기판(300) 또는 하부 기판(400)의 표면의 터치시 터치로 인한 쉬프트가 발생되더라도 상기 칼럼 스페이서(340)의 움직임은 상기 제 1 돌기(411) 내에 한할 것으로, 터치에 의한 움직임이 제한되어 터치 불량에 기인한 빛샘이 개선된다.
한편, 설명하지 않은 상기 게이트 라인(402) 및 리던던시 패턴(425)을 포함한 하부 기판(400) 전면에는 게이트 절연막(406)이 형성되며, 상기 데이터 라인(403) 및 제 1, 제 2 돌기(411, 415)를 포함한 게이트 절연막(406) 상부와 화소 전극(405) 사이의 층간에는 보호막(미도시)이 더 형성된다.
그리고, 도 27 및 도 28의 도시된 상부 기판(300)에는 컬러 필터 어레이가 생략된 형태로 도시되어 있으나, 도 13에서 도시된 컬러 필터 어레이(블랙 매트릭스층(302), 컬러 필터층(303), 공통 전극(304))가 더 형성된 구조를 생각해볼 수 있을 것이다.
한편, 상기 칼럼 스페이서(340)는 도시된 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치와 같이, 경계부의 돌기(411)와 이격되어 형성될 수도 있으나, 경우에 따라 상기 칼럼 스페이서(340)의 하부 형성면의 좌우 폭을 늘려 부분적으로 오버랩하거나 혹은 완전히 오버랩하여 형성함도 가능할 것이다.
본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서도, 앞서 설명한 실시예들과 같이, 상기 게이트 라인(402) 상에 대응하여서는 칼럼 스페이서 (340)의 상부 면적의 일부분인 소정 부위와 접촉하도록 돌기(415)가 형성되기 때문에, 그 접촉 면적이 매우 작아 상부 기판(300) 또는 하부 기판(400)의 터치시 일 기판의 대향 기판에 대한 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치로 인한 표시 불량이 방지된다.
또한, 상기 액정 패널이 세워졌을 때, 수평선으로 위치하는 게이트 라인(402)의 배치로 인해, 상기 게이트 라인(402) 상에 위치하는 칼럼 스페이서(340) 및 돌기(411, 415)가 액정의 흐름을 막는 장애물로 작용하여 고온 환경에서 액정의 쳐짐으로 발생하는 중력 불량 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 29는 본 발명의 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치의 하부 기판을 나타낸 평면도이며, 도 30은 본 발명의 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판을 나타낸 평면도이고, 도 31은 본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치의 상하부 기판이 합착된 모습을 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 32는 도 31의 Ⅶ~Ⅶ' 선상의 구조 단면도이며, 도 33은 도 31의 Ⅷ~Ⅷ' 선상의 구조 단면도이다.
도 29 내지 도 32와 같이, 본 발명의 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치의 구조는 칼럼 스페이서(350)의 형상이 'ㄱ'자형 형상이며, 이에 따라, 제 1 돌기(431)의 형상 또한, 'ㄱ'자형 형상을 취하는 점을 제외하고는 상술한 제 3 실시예의 구조와 동일하다.
이러한 제 3 실시예의 다른 형태에 따른 액정 표시 장치는, 제 1 돌기(431) 내측에 상기 게이트 라인(402) 상에 제 2 돌기(435)가 이격되어 더 형성된다.
이와 같이, 제 3 실시예의 칼럼 스페이서의 형상은 제 2 실시예에서 설명한 바와 같이, 픽셀 단위 또는 개별 R, G, B 서브픽셀 단위로 'ㅁ', 'ㄱ', 'ㄴ', 'ㅛ', 'ㅠ' 등 여러 가지의 형상을 가질 수 있다.
이하, 도면 상에서 상술한 상기 제 3 실시예의 일 형태의 액정 표시 장치와 동일한 도면 부호에 대해서는 동일한 형상 및 동일한 기능인 것으로, 설명을 생략한다.
본 발명의 제 3 실시예의 일 형태에 따른 액정 표시 장치에 있어서도, 앞서 설명한 실시예들과 같이, 상기 게이트 라인(402) 상에 대응하여서는 칼럼 스페이서(350)의 상부 면적의 일부분인 소정 부위와 접촉하도록 돌기(435)가 형성되기 때문에, 그 접촉 면적이 매우 작아 상부 기판(300) 또는 하부 기판(400)의 터치시 일 기판의 대향 기판에 대한 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치로 인한 표시 불량이 방지된다.
또한, 상기 액정 패널이 세워졌을 때, 수평선으로 위치하는 게이트 라인(402)의 배치로 인해, 상기 게이트 라인(402) 상에 위치하는 칼럼 스페이서(340) 및 돌기(431, 435)가 액정의 흐름을 막는 장애물로 작용하여 고온 환경에서 액정의 쳐짐으로 발생하는 중력 불량 현상을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 액정 표시 장치는 하나의 서브 픽셀 또는 복수개의 서브 픽셀마다 칼럼 스페이서 및 돌기를 이용하여 닫힌 구조를 형성하면서 동시에 셀 갭을 유지시키는 칼럼 스페이서와 이에 대향되는 기판과의 접촉 면적을 감소시키는 구조이다. 즉, 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 대응하여 복수개의 칼럼 스페이서를 조밀하게 형성하고, 상기 복수개의 칼럼 스페이서의 주변을 돌기를 이용하여 조밀하게 형성하거나, 혹은 단일 패턴의 칼럼 스페이서 및 돌기를 이에 상응하는 패턴으로 형성함으로써, 고립(닫힘) 구조 및 접촉 면적을 감소하는 구조를 동시에 만족하도록 한다.
첫째, 본 발명의 액정 표시 장치는 터치시 칼럼 스페이서의 일부(경계부 또는 중앙부)와 돌기와 접촉하여 있기 때문에, 그 접촉 면적이 작아 마찰력이 작으므로 기판의 쉬프트 후 원 상태로의 복원이 용이하여 터치 불량을 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명의 액정 표시 장치는 단위 서브 픽셀 또는 복수개의 서브 픽셀별로 닫힘 구조(칼럼 스페이서와 돌기가 촘촘히 형성되거나 빠짐없이 하나의 패턴으로 형성)로 형성됨으로써, 액정이 각 게이트 라인을 지나 하측으로 흘러가리가 매우 어려워져 중력 불량을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명의 액정 표시 장치의 구조를 적용할 경우 새로운 공정의 추가 없이, 엄격하게 제한되어 오던 액정량의 문제를 해결할 수 있을 것으로 본다. 즉, 액정량이 적정 셀 갭에 비해 다소 덜 충진될지라도 마찰력 감소로 접촉 얼룩을 방지할 수 있고 액정 열팽창으로 인해 셀 갭이 증가한다 할지라도 결국에 액정은 상하부 기판에 조밀하게 형성된 패턴에 의해 하측으로 액정의 흐름이 매우 제한적이 되어 중력 불량을 막기 때문에, 매우 협소한 범위에 들어있는 액정 적정량의 마진 이 결과적으로 늘어난 셈이 되기 때문이다.

Claims (42)

  1. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 제 2 기판 상에 적어도 복수개의 게이트 라인 상에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 제 1 돌기; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 자신의 하부 형성면의 임계 치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성된 것을 특징으로 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 돌기는 자신의 하부 형성면의 임계치수 이하의 간격으로 이격되어 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복 수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서의 중앙부에 대응되어 형성된 제 2 돌기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 돌기는 상기 칼럼 스페이서와 소정 부분 오버랩된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 돌기는 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 접하거나 상기 경계부와 소정간격 이격하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 유기 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상의 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부위에는 박막 트랜지스터가 더 형성되며, 상기 화소 영역에는 화소 전극이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는
    상기 게이트 라인에서 돌출되어 형성된 게이트 전극;
    상기 데이터 라인에서 'U'자형으로 돌출되어 형성된 소오스 전극;
    상기 'U'자형의 소오스 전극 내부로 일부 들어오는 드레인 전극; 및
    상기 게이트 전극과 상기 소오스 전극/드레인 전극의 사이의 층간에 상기 소오스 전극/드레인 전극의 하측과 접하여 형성된 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 'U'자형의 소오스 전극은 상기 게이트 라인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 'U'자형의 소오스 전극은 상기 데이터 라인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 복수개의 돌기는 상기 반도체층과 동일층에 형성되는 반도체층 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 반도체층 패턴 상측에는 상기 소오스/드레인 전극과 동일층에 형성되는 소오스/드레인 전극 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 각 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 형성되는 블랙 매트릭스층 및 상기 제 2 기판 상에 형성되는 컬러 필터층이 더 형성된 것을 특 징으로 하는 액정 표시 장치.
  22. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    자신의 하부 형성면 임계치수보다 작은 간격으로 배치되어, 상기 제 2 기판 상에 상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 복수개의 제 1 칼럼 스페이서 및 상기 데이터 라인에 대응되어 형성된 복수개의 제 2 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판 상에 복수개의 제 1 칼럼 스페이서의 상하 경계에 형성된 복수개의 돌기; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 복수개의 제 1 칼럼 스페이서는 상기 게이트 라인 상에 대응되어 선형 상으로 배치되고, 상기 복수개의 제 2 칼럼 스페이서는 상기 데이터 라인 상에 대응되어 선형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 복수개의 돌기는 상기 제 1 칼럼 스페이서들과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 복수개의 제 1 칼럼 스페이서 및 상기 복수개의 돌기는 상기 게이트 라인 선폭 내에 형성되며, 상기 복수개의 제 2 칼럼 스페이서는 상기 데이터 라인 선폭 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  26. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 복수개의 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부에 대응되어 형성된 돌기; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 칼럼 스페이서와 일부 오버랩하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  30. 제 26항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  31. 제 26항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  32. 제 26항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된 것을 특징으 로 하는 액정 표시 장치.
  33. 제 26항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  34. 제 26항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  35. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 게이트 라인에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서;
    상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 경계부와 대응되어 형성된 제 1 돌기;
    상기 제 1 기판 상에 상기 칼럼 스페이서의 중앙에 대응되어 상기 제 1 돌기 와 이격하여 형성된 제 2 돌기; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 화소 영역의 경계부에 리던던시 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 리던던시 패턴은 게이트 라인 상측부가 오픈된 'ㄷ'자형 형상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  38. 제 35항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  39. 제 35항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  40. 제 35항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인들 각각의 선택적인 소정 부위에 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  41. 제 35항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  42. 제 35항에 있어서,
    상기 칼럼 스페이서는 상기 복수개의 게이트 라인 각각에 대응되며, 상기 복수개의 데이터 라인 중 n(n은 2이상의 자연수)개의 데이터 라인들마다 소정 부위에서 대응되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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