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KR101642481B1 - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101642481B1
KR101642481B1 KR1020140149353A KR20140149353A KR101642481B1 KR 101642481 B1 KR101642481 B1 KR 101642481B1 KR 1020140149353 A KR1020140149353 A KR 1020140149353A KR 20140149353 A KR20140149353 A KR 20140149353A KR 101642481 B1 KR101642481 B1 KR 101642481B1
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Abstract

본 발명은 공정을 단순화할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층, 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 위치하는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은 상기 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정을 단순화할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치를 구성하는 두 장의 표시판은 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광부재, 색 필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색 필터, 공통 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
그러나, 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 필수적으로 사용되고, 두 장의 기판 위에 각각의 구성 요소들을 형성함으로써, 표시 장치가 무겁고, 두꺼우며, 비용이 많이 들고, 공정 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 공정을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층, 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 위치하는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은 상기 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 한다.
상기 덮개막은 상기 지붕층 바로 위에 위치할 수 있다.
상기 화소 전극 위와 상기 지붕층 아래에 위치하는 배향막을 더 포함하고, 상기 배향막은 상기 지붕층과 접할 수 있다.
상기 화소 전극과 절연층을 사이에 두고 중첩하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 지붕층은 감광 물질을 포함할 수 있다.
상기 감광 물질은 경화 공정에 의해 교차 결합되는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 포토 레지스트를 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트를 노광하는 단계, 상기 노광된 포토 레지스트를 1차 경화하는 단계, 상기 1차 경화된 포토 레지스트를 전면 노광하는 단계, 상기 전면 노광된 포토 레지스트를 현상하여, 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되는 지붕층을 형성하는 단계, 상기 미세 공간 내부로 액정 물질을 주입하여 액정층을 형성하는 단계, 및 상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 미세 공간을 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포토 레지스트는 포지티브형 포토 레지스트로 이루어질 수 있다.
상기 마스크는 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크로 이루어질 수 있다.
상기 마스크는 입사광을 전부 투과시키는 투과부, 입사광의 일부를 투과시키는 반투과부, 및 입사광을 전면 차단시키는 불투과부를 포함할 수 있다.
상기 현상하는 단계에서, 상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분은 남아있고, 상기 마스크의 반투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제2 부분은 하측부가 제거되어 상기 미세 공간이 형성되고, 상기 마스크의 불투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제3 부분은 제거될 수 있다.
상기 포토 레지스트는 경화 공정에 의해 교차 결합되는 감광 물질을 포함할 수 있다.
상기 1차 경화하는 단계에서, 상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분은 교차 결합이 이루어지고, 상기 마스크의 반투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제2 부분은 상측부가 교차 결합이 이루어질 수 있다.
상기 지붕층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 위치하는 격벽을 포함하고, 상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분이 상기 격벽이 될 수 있다.
상기 격벽은 상기 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아질 수 있다.
상기 덮개막은 상기 지붕층 바로 위에 위치할 수 있다.
상기 지붕층을 2차 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 1차 경화는 저온 열처리 공정으로 이루어지고, 상기 2차 경화는 고온 열처리 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 상기 지붕층을 형성한 후 상기 미세 공간 내부로 배향액을 주입하여 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 배향막은 상기 지붕층과 접할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 상기 화소 전극과 절연층을 사이에 두고 중첩하는 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있다.
또한, 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 배치도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 5 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110)을 포함한다.
기판(110) 위에는 지붕층(360)에 의해 덮여있는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 행 방향으로 뻗어있고, 하나의 지붕층(360) 아래에는 복수의 미세 공간(305)이 형성되어 있다.
미세 공간(305)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있으며, 열 방향으로 인접한 미세 공간(305)들 사이에는 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 행 방향으로 인접한 미세 공간(305)들 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.
복수의 지붕층(360)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있다. 제1 골짜기(V1)와 접하는 부분에서 미세 공간(305)은 지붕층(360)에 의해 덮여있지 않고, 외부로 노출될 수 있다. 이를 주입구(307a, 307b)라 한다.
주입구(307a, 307b)는 미세 공간(305)의 양측 가장자리에 형성되어 있다. 주입구(307a, 307b)는 제1 주입구(307a)와 제2 주입구(307b)로 이루어지고, 제1 주입구(307a)는 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면을 노출시키도록 형성되고, 제2 주입구(307b)는 미세 공간(305)의 제2 가장자리의 측면을 노출시키도록 형성된다. 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면과 제2 가장자리의 측면은 서로 마주본다.
각 지붕층(360)은 인접한 제2 골짜기(V2)들 사이에서 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어, 미세 공간(305)을 형성한다. 즉, 지붕층(360)은 주입구(307a, 307b)가 형성되어 있는 제1 가장자리 및 제2 가장자리의 측면을 제외한 나머지 측면들을 덮도록 형성되어 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구조는 예시에 불과하며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 미세 공간(305), 제1 골짜기(V1), 및 제2 골짜기(V2)의 배치 형태의 변경이 가능하고, 복수의 지붕층(360)이 제1 골짜기(V1)에서 서로 연결될 수도 있으며, 각 지붕층(360)의 일부가 제2 골짜기(V2)에서 기판(110)으로부터 떨어지도록 형성되어 인접한 미세 공간(305)이 서로 연결될 수도 있다.
이하에서 도 2 내지 도 4를 더욱 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소의 구조에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 배치도이고, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이며, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121, gate line) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되어 있는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗을 수 있다. 게이트선(121)은 열 방향으로 인접하는 미세 공간(305) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 게이트선(121)은 제1 골짜기(V1)에 위치한다.
게이트선(121) 및 게이트 전극(124) 위에는 게이트 절연막(140, gate insulating layer)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154, semiconductor)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치할 수 있다. 경우에 따라 반도체(154)는 데이터선(171)의 아래에도 위치할 수 있다. 반도체(154)는 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
반도체(154) 위에는 저항성 접촉 부재(ohmic contact member)(도시하지 않음)가 더 형성될 수 있다. 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.
반도체(154) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171), 데이터선(171)과 이격되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)은 소스 전극(173)을 포함하고, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 마주보도록 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 행 방향으로 인접하는 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 데이터선(171)은 제2 골짜기(V2)에 위치한다. 데이터선(171)은 주기적으로 굴곡되어 있을 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 각 데이터선(171)은 한 화소(PX)의 가로 중심선(CL)에 대응하는 부분에서 적어도 한 번 꺾일 수 있다.
소스 전극(173)은 도 2에 도시된 바와 같이 데이터선(171)으로부터 돌출되지 않고 데이터선(171)과 동일선상에 위치할 수 있다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 대체로 나란하게 뻗는 막대형 부분과 그 반대쪽의 확장부(177)를 포함할 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이룬다. 박막 트랜지스터는 데이터선(171)의 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자(SW)로서 기능할 수 있다. 이때, 스위칭 소자(SW)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성되어 있다.
데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 및 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180) 위에는 각 화소(PX) 내에 색 필터(230)가 형성되어 있다.
각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 색 필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 등을 표시할 수도 있다. 색 필터(230)는 제1 골짜기(V1) 및/또는 제2 골짜기(V2)에는 형성되지 않을 수 있다.
이웃하는 색 필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소(PX)의 경계부와 스위칭 소자(SW) 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다. 즉, 차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1) 및 제2 골짜기(V2)에 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예는 이에 한정되지 아니하며, 차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1)에만 형성되고, 제2 골짜기(V2)에는 형성되지 않을 수도 있다. 색 필터(230)와 차광 부재(220)는 일부 영역에서 서로 중첩할 수도 있다.
색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제2 보호막(240)이 더 형성될 수 있다. 제2 보호막(240)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 색 필터(230) 및 차광 부재(220)의 상부면을 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 제2 보호막(240)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 제2 보호막(240)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
제2 보호막(240) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 복수의 화소(PX)에 위치하는 공통 전극(270)은 연결 다리(276) 등을 통해 서로 연결되어 실질적으로 동일한 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다. 공통 전극(270)은 복수의 가지 전극(273)을 포함할 수 있다. 이웃하는 가지 전극(273) 사이에는 전극이 제거된 슬릿(73)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 절연층(250)이 형성되어 있다. 절연층(250)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
제1 보호막(180), 제2 보호막(240), 및 절연층(250)에는 드레인 전극(175)의 일부, 예를 들어 확장부(177)를 드러내는 접촉 구멍(185a)이 형성되어 있다.
절연층(250) 위에는 화소 전극(191, pixel electrode)이 형성되어 있다. 각 화소(PX)의 화소 전극(191)은 면형(planar shape)일 수 있다. 화소 전극(191)은 공통 전극(270)의 복수의 가지 전극(273)과 중첩한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 절연층(250)에 의해 분리되어 있다. 절연층(250)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)을 절연시키는 역할을 한다.
화소 전극(191)은 다른 층과의 연결을 위한 돌출부(193)를 포함할 수 있다. 화소 전극(191)의 돌출부(193)는 접촉 구멍(185a)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
화소 전극(191)은 데이터선(171)의 굴곡 형상을 따라 굴곡된 변을 포함할 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(191)은 화소(PX)의 가로 중심선(CL)에 대응하는 부분에서 적어도 한 번 꺾어진 변을 포함하는 다각형으로 이루어질 수 있다.
상기에서 설명한 화소의 배치 형태, 박막 트랜지스터의 형상 등은 다양한 변경이 가능한다. 또한, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 적층 위치는 서로 변경될 수 있다. 즉, 상기에서는 공통 전극(270) 위에 절연층(250)이 형성되고, 절연층(250) 위에 화소 전극(191)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 이와 반대로 화소 전극 위에 절연층이 형성되고, 절연층 위에 공통 전극이 형성될 수도 있다. 또한, 화소 전극(191)이 가지 전극 및 슬릿을 포함하고, 공통 전극(270)이 면형으로 이루어질 수도 있다.
화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)으로부터 이격되어 있는 지붕층(360)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 지붕층(360) 사이에는 미세 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 즉, 미세 공간(305)은 화소 전극(191) 및 지붕층(360)에 의해 둘러싸여 있다. 미세 공간(305)의 폭과 넓이는 표시 장치의 크기 및 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
지붕층(360)은 행 방향으로 뻗어 있고, 미세 공간(305) 위와 제2 골짜기(V2)에 형성되어 있다. 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면과 측면을 덮도록 형성되어 있다. 복수의 미세 공간(305) 사이에는 격벽(365)이 형성되어 있으며, 격벽(365)은 지붕층(360)의 일부를 이룬다. 격벽(365)은 제2 골짜기(V2)에 형성되어 행 방향으로 인접한 미세 공간(305)을 이격시킨다. 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지시키는 역할을 할 수 있다.
지붕층(360)은 투명한 유기 물질로 이루어질 수 있고, 감광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 지붕층(360)은 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 투명한 물질을 백본(backbone)으로 하여, 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)와 같은 감광 물질을 포함할 수 있다. 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)은 화학식 1과 같다.
[화학식 1]
Figure 112014104692810-pat00001
지붕층(360)을 이루는 물질은 열을 가하는 경화 공정에 의해 교차 결합(cross-linking)되는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 예시에서 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)은 경화 공정에 의해 교차 결합되는 성질을 가지는 감광 물질이다. 이는 예시에 불과하며 경화 공정에 의해 교차 결합이 이루어지는 다양한 물질로 변경이 가능하다.
화소 전극(191) 위와 지붕층(360) 아래에는 배향막(11, 21, alignment layer)이 형성되어 있다.
배향막(11, 21)은 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 포함한다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수평 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 배향 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측벽에서 연결될 수 있다.
제1 배향막(11)은 화소 전극(191) 위에 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191)에 의해 덮여있지 않은 제2 보호막(240) 바로 위에도 형성될 수 있다.
제2 배향막(21)은 제1 배향막(11)과 마주보도록 지붕층(360) 아래에 형성되어 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치한 미세 공간(305) 내에는 액정 분자(310)들로 이루어진 액정층이 형성되어 있다. 액정 분자(310)들은 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 진다. 액정 분자(310)들은 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 장축 방향이 기판(110)에 평행하게 배열되어 있을 수 있다. 즉, 수평 배향이 이루어질 수 있다.
스위칭 소자(SW)를 통해 데이터 전압을 인가 받은 화소 전극(191)은 공통 전압(Vcom)을 인가 받은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써, 미세 공간(305) 내에 위치한 액정층의 액정 분자(310)의 방향을 결정한다. 특히, 공통 전극(270)의 가지 전극(273)은 화소 전극(191)과 함께 액정층에 프린지 필드를 형성하여 액정 분자(310)의 배열 방향을 결정할 수 있다. 이와 같이 결정된 액정 분자(310)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라지도록 하여 화면을 표시한다.
지붕층(360)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측면의 일부를 덮지 않도록 형성되며, 미세 공간(305)이 지붕층(360)에 의해 덮여있지 않은 부분을 주입구(307a, 307b)라 한다. 주입구(307a, 307b)는 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면을 노출시키는 제1 주입구(307a) 및 미세 공간(305)의 제2 가장자리의 측면의 노출시키는 제2 주입구(307b)를 포함한다. 제1 가장자리와 제2 가장자리는 서로 마주보는 가장자리로써, 예를 들면, 평면도 상에서 제1 가장자리가 미세 공간(305)의 상측 가장자리이고, 제2 가장자리가 미세 공간(305)의 하측 가장자리일 수 있다. 표시 장치의 제조 과정에서 주입구(307a, 307b)에 의해 미세 공간(305)이 노출되므로, 주입구(307a, 307b)를 통해 미세 공간(305) 내부로 배향액 또는 액정 물질 등을 주입할 수 있다.
지붕층(360) 위에는 덮개막(390)이 형성되어 있다. 덮개막(390)은 미세 공간(305)의 일부를 외부로 노출시키는 주입구(307a, 307b)를 덮도록 형성된다. 즉, 덮개막(390)은 미세 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(310)가 외부로 나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉할 수 있다. 덮개막(390)은 액정 분자(310)와 접촉하게 되므로, 액정 분자(310)과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 덮개막(390)은 페릴렌(Parylene) 등으로 이루어질 수 있다.
덮개막(390)은 이중막, 삼중막 등과 같이 다중막으로 이루어질 수도 있다. 이중막은 서로 다른 물질로 이루어진 두 개의 층으로 이루어져 있다. 삼중막은 세 개의 층으로 이루어지고, 서로 인접하는 층의 물질이 서로 다르다. 예를 들면, 덮개막(390)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
지붕층(360)은 유기 물질로 이루어져 있으므로, 제조 공정에서 지붕층(360)이 손상되는 것을 방지하기 위해 지붕층(360)의 상하부에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 절연층을 형성하는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 이러한 무기 절연층을 형성하지 않고도 지붕층(360)의 형상을 제대로 형성할 수 있으므로, 공정 단순화 및 비용 절감을 실현할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 이하의 제조 방법에서 더욱 설명한다.
지붕층(360)의 상하부에 별도의 무기 절연층이 형성되지 않으므로, 지붕층(360)은 그 아래에 위치하는 제2 배향막(21)과 접하고, 그 위에 위치하는 덮개막(390)과 접한다. 즉, 제2 배향막(21)은 지붕층(360) 바로 아래에 위치하고, 덮개막(390)은 지붕층(360) 바로 위에 위치할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 표시 장치의 상하부 면에는 편광판이 더 형성될 수 있다. 편광판은 제1 편광판 및 제2 편광판으로 이루어질 수 있다. 제1 편광판은 기판(110)의 하부 면에 부착되고, 제2 편광판은 덮개막(390) 위에 부착될 수 있다.
이하에서 도 5 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 아울러, 도 1 내지 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 17은 동일한 선을 따라 자른 단면도이다. 또한, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12, 도 14, 도 16, 및 도 18은 동일한 선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110) 위에 게이트선(121) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되는 게이트 전극(124)을 형성한다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗을 수 있다.
이어, 게이트선(121) 및 게이트 전극(124) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질을 이용하여 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
이어, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등과 같은 반도체 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 반도체(154)를 형성한다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치하도록 형성할 수 있다.
이어, 반도체(154) 및 게이트 절연막(140) 위에 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 데이터선(171) 및 데이터선(171)과 이격되어 있는 드레인 전극(175)을 형성한다. 금속 물질은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗을 수 있다. 데이터선(171)은 주기적으로 굴곡되어 있을 수 있다. 데이터선(171)은 소스 전극(173)을 포함하고, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 마주보도록 위치한다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 대체로 나란하게 뻗는 막대형 부분과 그 반대쪽의 확장부(177)를 포함할 수 있다.
반도체 물질과 금속 물질을 연속으로 증착한 후 이를 동시에 패터닝하여 반도체(154), 데이터선(171), 및 드레인 전극(175)을 형성할 수도 있다. 이때, 반도체(154)는 데이터선(171)의 아래에도 형성된다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이룬다. 박막 트랜지스터는 데이터선(171)의 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자(SW)로서 기능할 수 있다. 이때, 스위칭 소자(SW)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성되어 있다.
이어, 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 및 반도체(154)의 노출된 부분 위에 제1 보호막(180)을 형성한다. 제1 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
이어, 제1 보호막(180) 위에 색 필터(230)를 형성한다. 색 필터(230)는 화소(PX) 내에 형성하고, 제1 골짜기(V1)에는 형성하지 않을 수 있다. 복수의 화소(PX)의 열 방향을 따라 동일한 색의 색 필터(230)를 형성할 수 있다. 세 가지 색의 색 필터(230)를 형성하는 경우 제1 색의 색 필터(230)를 먼저 형성하고, 마스크를 쉬프트 시켜 제2 색의 색 필터(230)를 형성하고, 다시 마스크를 쉬프트시켜 제3 색의 색 필터를 형성할 수 있다.
이어, 광을 차단할 수 있는 물질을 이용하여 제1 보호막(180) 위의 각 화소(PX)의 경계부 및 스위칭 소자(SW) 위에 차광 부재(220)를 형성한다.
차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1) 및 제2 골짜기(V2)에 위치한다. 제1 골짜기(V1)에는 스위칭 소자(SW)가 위치하고, 차광 부재(220)는 스위칭 소자(SW)와 중첩하도록 형성되어 있다. 나아가 차광 부재(220)는 게이트선(121), 데이터선(171)과 중첩하도록 형성할 수 있다.
이어, 색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 유기 절연 물질로 제2 보호막(240)을 형성한다. 제2 보호막(240)은 색 필터(230) 및 차광 부재(220)의 상부면을 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 제2 보호막(240)은 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 제2 보호막(240)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 보호막(240) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 산화물을 증착한 후 이를 패터닝하여 공통 전극(270)을 형성한다. 복수의 화소(PX)에 위치하는 공통 전극(270)은 연결 다리(276) 등을 통해 서로 연결되어 실질적으로 동일한 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다. 공통 전극(270)은 복수의 가지 전극(273)을 포함하고, 이웃하는 가지 전극(273) 사이에는 전극이 제거된 슬릿(73)이 형성되어 있다.
이어, 공통 전극(270) 위에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 절연층(250)을 형성한다.
이어, 제1 보호막(180), 제2 보호막(240), 및 절연층(250) 등을 패터닝하여 드레인 전극(175)의 적어도 일부, 예를 들어 확장부(177)를 드러내는 접촉 구멍(185a)을 형성한다.
이어, 절연층(250) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 산화물을 증착한 후 이를 패터닝하여 각 화소(PX) 내에 화소 전극(191)을 형성한다. 화소 전극(191)은 면형(planar shape)일 수 있다. 화소 전극(191)은 공통 전극(270)의 복수의 가지 전극(273)과 중첩한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 절연층(250)에 의해 분리되어 있다. 절연층(250)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)을 절연시키는 역할을 한다.
화소 전극(191)은 다른 층과의 연결을 위한 돌출부(193)를 포함할 수 있다. 화소 전극(191)의 돌출부(193)는 접촉 구멍(185a)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 굴곡 형상을 따라 굴곡된 변을 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 박막 트랜지스터 및 화소의 형성 방법은 다양하게 변경이 가능하다. 또한, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 적층 순서는 변경될 수 있다. 즉, 상기에서는 공통 전극(270)을 먼저 형성하고, 절연층(250), 화소 전극(191)의 순으로 형성하였으나, 이와 반대로 화소 전극을 먼저 형성하고, 절연층, 공통 전극의 순으로 형성할 수도 있다. 또한, 화소 전극(191)이 가지 전극 및 슬릿을 포함하도록 형성하고, 공통 전극(270)을 면형으로 형성할 수도 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 화소 전극(191) 위에 포토 레지스트(300, photo resist)를 형성한다. 포토 레지스트(300)는 포지티브 포토 레지스트(positive photo resist)로 이루어진다. 포지티브 포토 레지스트는 노광에 의해 분해, 분자쇄절단(Chain Scission) 등이 일어나 용해성이 증가되는 포토 레지스트이다.
포토 레지스트(300)는 유기 물질로 이루어질 수 있고, 감광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 포토 레지스트(300)은 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 투명한 물질을 백본(backbone)으로 하여, 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)와 같은 감광 물질을 포함할 수 있다. 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)는 화학식 1과 같다.
[화학식 1]
Figure 112014104692810-pat00002
포토 레지스트(300)를 이루는 물질은 열을 가하는 경화 공정에 의해 교차 결합(cross-linking)되는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 예시에서 다이아조나프토퀴논-4-술포닐 클로라이드(DNQ-4-sulfonyl chloride)은 경화 공정에 의해 교차 결합되는 성질을 가지는 감광 물질이다. 이는 예시에 불과하며 경화 공정에 의해 교차 결합이 이루어지는 다양한 물질로 변경이 가능하다.
포토 레지스트(300) 위에 마스크(500)를 위치시키고, 자외선(UV)을 조사하여 노광 공정을 진행한다. 마스크(500)는 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크로 이루어질 수 있다. 마스크(500)는 투과부(TR), 반투과부(HR), 및 불투과부(NR)를 포함한다. 투과부(TR)는 마스크(500)에 입사된 광을 전부 투과시키는 영역이고, 반투과부(HR)는 마스크(500)에 입사된 광의 일부를 투과시키는 영역이며, 불투과부(NR)는 마스크(500)에 입사된 광을 전면 차단시키는 영역이다.
노광 공정에 의해 광을 받은 포토 레지스트(300)의 부분은 화학적 변화가 발생하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포토 레지스트(300)는 포지티브 포토 레지스트로 이루어지므로, 광을 받은 부분은 용해도가 증가하여 고용해도 영역(300a)이 된다. 광을 받지 않은 부분은 화학적 변화가 발생하지 않으며, 상대적으로 용해도가 낮으므로 저용해도 영역(300b)이라 한다.
마스크(500)의 투과부(TR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제1 부분은 광을 전체적으로 받아 고용해도 영역(300a)이 된다. 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제2 부분은 일부분만 광을 받아 고용해도 영역(300a)과 저용해도 영역(300b)으로 나뉜다. 이때, 포토 레지스트(300)의 상측부와 하측부로 나뉘어, 상측부는 광을 받고, 하측부에는 광이 이르지 않게 된다. 따라서, 상측부는 고용해도 영역(300a)이 되고 하측부는 저용해도 영역(300b)이 된다. 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제3 부분은 광을 받지 않아 저용해도 영역(300b)이 된다.
이처럼, 포토 레지스트를 형성하고, 마스크를 이용하여 노광 공정을 진행하면, 용해도가 상이한 두 가지 영역이 형성된다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 노광된 포토 레지스트(300)에 열을 가하여 1차 경화 공정을 진행한다. 1차 경화 공정은 저온에서 이루어지며, 이를 프리 베이크(pre-bake) 공정이라고도 한다. 포토 레지스트는 경화 공정에 의해 교차 결합이 이루어지는 감광 물질을 포함하므로, 1차 경화 공정에 의해 포토 레지스트(300)는 교차 결합이 이루어진다. 특히, 포토 레지스트(300)의 고용해도 영역(300a)에서 교차 결합이 이루어진다. 교차 결합이 발생한 영역은 용해도가 낮아지게 되며, 해당 영역을 교차 결합 영역(301a)이라 한다. 저용해도 영역(300b)에서는 교차 결합이 이루어지지 않고, 화학적 변화가 발생하지 않는다.
마스크(500)의 투과부(TR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제1 부분은 교차 결합이 이루어져 고용해도 영역(300a)에서 교차 결합 영역(301a)으로 변한다. 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제2 부분의 상측부는 교차 결합이 이루어져 고용해도 영역(300a)에서 교차 결합 영역(301a)으로 변한다. 제2 부분의 하측부는 화학적 변화가 발생하지 않으며, 저용해도 영역(300b)으로 남아있다. 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제3 부분은 화학적 변화가 발생하지 않으며, 저용해도 영역(300b)으로 남아있다.
이처럼, 서로 다른 용해도를 가지는 두 가지 영역에 열을 가하면, 용해도가 높은 영역에서 교차 결합이 이루어져 용해도가 낮아지게 된다. 본 단계에서는 포토 레지스트(300)의 전 영역이 낮은 용해도를 가지게 된다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 1차 경화된 포토 레지스트(300)에 자외선(UV)을 조사한다. 이때, 포토 레지스트(300) 위에 마스크를 대응시키지 않고, 전면 노광을 한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포토 레지스트(300)는 포지티브 포토 레지스트로 이루어지므로, 광을 받은 부분은 원래 용해도가 증가하게 된다. 다만, 1차 경화된 포토 레지스트(300)는 교차 결합이 이루어진 교차 결합 영역(301a)을 포함하고 있으며, 교차 결합 영역(301a)은 광을 받으면 결합이 더욱 강해진다.
따라서, 교차 결합 영역(301a)은 결합이 더욱 강해지고, 용해도는 더욱 낮아지게 된다. 또한, 저용해도 영역(300b)은 광을 받아 용해도가 증가하여 고용해도 영역(302b)이 된다.
이처럼, 일부 영역이 교차 결합된 포토 레지스트를 전면 노광하면, 교차 결합이 이루어진 영역의 용해도는 더욱 낮아지고, 교차 결합이 이루어지지 않은 영역의 용해도는 높아지게 된다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 전면 노광된 포토 레지스트(300)를 현상한다. 현상 공정에 의해 고용해도 영역(302b)은 제거되고, 교차 결합 영역(301a)은 남게 된다.
결론적으로, 마스크(500)의 투과부(TR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제1 부분은 남게 되고, 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제2 부분은 상측부가 남게 되어 지붕층(360)을 형성한다. 또한, 마스크(500)의 반투과부(HR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제2 부분은 하측부가 제어되어 미세 공간(305)을 형성한다. 또한, 마스크(500)의 불투과부(NR)에 대응하는 포토 레지스트(300)의 제3 부분은 제거된다.
이때, 제1 골짜기(V1)에 위치하는 포토 레지스트(300)는 모두 제거되어 미세 공간(305)의 적어도 일부가 노출된다. 미세 공간(305)이 노출되어 있는 부분을 주입구(307a, 307b)라 한다. 하나의 미세 공간(305)에는 두 개의 주입구(307a, 307b)를 형성할 수 있으며, 예를 들면, 미세 공간(305)의 제1 가장자리의 측면을 노출시키는 제1 주입구(307a) 및 미세 공간(305)의 제2 가장자리의 측면의 노출시키는 제2 주입구(307b)를 형성할 수 있다. 제1 가장자리 및 제2 가장자리는 서로 마주보는 가장자리로써, 예를 들면, 평면도 상에서 제1 가장자리가 미세 공간(305)의 상측 가장자리이고, 제2 가장자리가 미세 공간(305)의 하측 가장자리일 수 있다.
화소(PX)와 제2 골짜기(V2)에 위치하는 포토 레지스트(300)는 남아 지붕층(360)을 이룬다. 지붕층(360)은 복수의 화소 행을 따라 연결되는 형태로 이루어지게 된다. 이때, 화소(PX)에 위치하는 포토 레지스트(300)의 하측부는 제거되어 미세 공간(305)을 형성하고, 제2 골짜기(V2)에 위치하는 포토 레지스트(300)는 전부 남아 격벽(365)을 형성한다. 격벽(365)은 지붕층(360)의 일부를 이루며, 인접한 미세 공간(305)을 이격시킨다.
현상 공정에 의해 지붕층(360)이 형성되면, 지붕층(360)에 열을 가하여 2차 경화 공정을 진행하게 된다. 2차 경화 공정은 고온에서 이루어지며, 이를 본 경화 공정이라고도 한다. 2차 경화 공정에 의해 지붕층(360)이 더욱 단단해져 지붕층(360) 아래에 미세 공간(305)의 형상이 제대로 유지될 수 있다.
2차 경화 공정에서 고온의 열이 가해지면서 지붕층(360)은 아랫 부분이 윗부분보다 넓은 폭을 가지는 형태로 이루어진다. 특히, 지붕층(360)의 격벽(365)이 기판(110)으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 형태를 가지게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 포토 레지스트를 형성하고, 포토 공정과 경화 공정을 진행하여 지붕층(360)을 형성하고 있다.
반면에, 희생층을 형성하고, 희생층 위에 지붕층을 형성한 후 희생층을 제거하는 공정을 통해 지붕층을 형성하는 경우에 포토 공정이 2회 추가적으로 필요하고, 식각 공정도 2회 추가적으로 필요하며, 건식 식각 공정도 추가적으로 필요하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 추가 공정을 생략할 수 있으므로, 공정을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있다.
또한, 희생층을 형성하고, 제거하는 공정에서 지붕층이 손상되는 것을 방지하기 위해서는 지붕층의 상하부에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 절연층을 형성하는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 이러한 무기 절연층을 형성하지 않고도 지붕층(360)의 형상을 제대로 형성할 수 있으므로, 공정 단순화 및 비용 절감을 실현할 수 있다.
또한, 희생층은 아랫 부분이 윗부분보다 넓은 폭을 가지는 형상으로 이루어지는 것이 일반적이며, 이로 인해 지붕층은 반대로 윗부분이 아랫 부분보다 넓은 폭을 가지는 형상으로 이루어진다. 따라서, 지붕층의 격벽이 기판으로부터 멀어질수록 폭이 넓어지는 형태를 가지게 되며, 이로 인해 불안정한 구조를 가지게 된다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에서는 지붕층의 격벽이 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 안정적인 형태로 이루어진다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 이어, 스핀 코팅 방식 또는 잉크젯 방식으로 배향 물질이 포함되어 있는 배향액을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 배향액이 주입구(307a, 307b)를 통해 미세 공간(305) 내부로 주입된다. 배향액을 미세 공간(305)의 내부로 주입한 후 경화 공정을 진행하면 용액 성분은 증발하고, 배향 물질이 미세 공간(305) 내부의 벽면에 남게 된다.
따라서, 화소 전극(191) 위에 제1 배향막(11)을 형성하고, 지붕층(360) 아래에 제2 배향막(21)을 형성할 수 있다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 미세 공간(305)을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성되고, 미세 공간(305)의 가장자리의 측벽에서는 서로 연결되도록 형성된다.
이때, 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 수평 배향막으로 이루어질 수 있다.
이어, 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식으로 액정 물질을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 모세관력(capillary force)에 의해 액정 물질이 주입구(307a, 307b)를 통해 미세 공간(305) 내부로 주입된다. 따라서, 미세 공간(305) 내부에 액정 분자(310)들로 이루어진 액정층이 형성된다.
이어, 지붕층(360) 위에 액정 분자(310)와 반응하지 않는 물질을 증착하여 덮개막(390)을 형성한다. 덮개막(390)은 주입구(307a, 307b)를 덮도록 형성되어, 미세 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(310)가 외부로 나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉한다.
위에서 설명한 바와 같이, 지붕층(360)의 상하부에 무기 절연층을 형성하지 않아도 되므로, 지붕층(360)은 그 아래에 위치하는 제2 배향막(21)과 접하고, 그 위에 위치하는 덮개막(390)과 접한다. 즉, 제2 배향막(21)은 지붕층(360) 바로 아래에 형성되고, 덮개막(390)은 지붕층(360) 바로 위에 형성될 수 있다.
이어, 도시는 생략하였으나, 표시 장치의 상하부 면에 편광판을 더 부착할 수 있다. 편광판은 제1 편광판과 제2 편광판으로 이루어질 수 있다. 기판(110)의 하부 면에 제1 편광판을 부착하고, 덮개막(390) 위에 제2 편광판을 부착할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체 171: 게이트선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 제1 보호막 185a: 접촉 구멍
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230: 색 필터 240: 제2 보호막
250: 절연층 270: 공통 전극
300: 포토 레지스트 305: 미세 공간
307a, 307b: 주입구 310: 액정 분자
360: 지붕층 365: 지붕층의 격벽
390: 덮개막 500: 마스크

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층,
    상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및
    상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고,
    상기 지붕층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 위치하는 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은 상기 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개막은 상기 지붕층 바로 위에 위치하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극 위와 상기 지붕층 아래에 위치하는 배향막을 더 포함하고,
    상기 배향막은 상기 지붕층과 접하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 절연층을 사이에 두고 중첩하는 공통 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지붕층은 감광 물질을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 감광 물질은 경화 공정에 의해 교차 결합되는 물질로 이루어지는 표시 장치.
  7. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 포토 레지스트를 형성하는 단계,
    마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트를 노광하는 단계,
    상기 노광된 포토 레지스트를 1차 경화하는 단계,
    상기 1차 경화된 포토 레지스트를 전면 노광하는 단계,
    상기 전면 노광된 포토 레지스트를 현상하여, 상기 화소 전극과 복수의 미세 공간을 사이에 두고 이격되는 지붕층을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간 내부로 액정 물질을 주입하여 액정층을 형성하는 단계, 및
    상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 미세 공간을 밀봉하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 포토 레지스트는 포지티브형 포토 레지스트로 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 마스크는 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크로 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 마스크는 입사광을 전부 투과시키는 투과부, 입사광의 일부를 투과시키는 반투과부, 및 입사광을 전면 차단시키는 불투과부를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 현상하는 단계에서,
    상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분은 남아있고,
    상기 마스크의 반투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제2 부분은 하측부가 제거되어 상기 미세 공간이 형성되고,
    상기 마스크의 불투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제3 부분은 제거되는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 포토 레지스트는 경화 공정에 의해 교차 결합되는 감광 물질을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 1차 경화하는 단계에서,
    상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분은 교차 결합이 이루어지고,
    상기 마스크의 반투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제2 부분은 상측부가 교차 결합이 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 지붕층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 위치하는 격벽을 포함하고,
    상기 마스크의 투과부에 대응하는 상기 포토 레지스트의 제1 부분이 상기 격벽이 되는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 기판으로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제7 항에 있어서,
    상기 덮개막은 상기 지붕층 바로 위에 위치하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제7 항에 있어서,
    상기 지붕층을 2차 경화하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 1차 경화는 저온 열처리 공정으로 이루어지고, 상기 2차 경화는 고온 열처리 공정으로 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제7 항에 있어서,
    상기 지붕층을 형성한 후 상기 미세 공간 내부로 배향액을 주입하여 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 배향막은 상기 지붕층과 접하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제7 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 절연층을 사이에 두고 중첩하는 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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