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KR20150066977A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20150066977A
KR20150066977A KR1020130152666A KR20130152666A KR20150066977A KR 20150066977 A KR20150066977 A KR 20150066977A KR 1020130152666 A KR1020130152666 A KR 1020130152666A KR 20130152666 A KR20130152666 A KR 20130152666A KR 20150066977 A KR20150066977 A KR 20150066977A
Authority
KR
South Korea
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layer
liquid crystal
forming
insulating layer
loop
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020130152666A
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English (en)
Inventor
이희근
이선욱
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
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Priority to US14/254,700 priority patent/US9508855B2/en
Publication of KR20150066977A publication Critical patent/KR20150066977A/ko
Priority to US15/360,898 priority patent/US20170075164A1/en
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성하고, 상기 루프층은 함몰부를 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 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 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 가운데 하나로써, 픽셀에 복수의 미세 공간(micro cavity)을 형성하고, 여기에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술이 개발되고 있다. 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 사용되었으나, 이 기술은 하나의 기판 위에 구성 요소들을 형성함으로써 장치의 무게, 두께 등을 줄일 수 있다.
복수의 미세 공간을 형성하는 디스플레이 장치에서 미세 공간을 유지하기 위해 루프층을 형성한다. 이러한 루프층은 이웃하는 미세 공간 사이에서 연속적으로 연결되어 있다. 이러한 디스플레이 장치에 곡률 반경의 휨이 가해지면 루프층에 과도한 스트레스가 인가되어 크랙 등이 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판에 휨이 발생해도 크랙 등의 불량이 방지되는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성하고, 상기 루프층은 함몰부를 포함한다.
상기 루프층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 형성된 오픈부를 채워 격벽 형성부를 형성할 수 있다.
상기 함몰부는 상기 격벽 형성부와 중첩하여 위치할 수 있다.
상기 격벽 형성부는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선을 따라 형성될 수 있다.
상기 루프층 하부에 위치하는 하부 절연층 그리고 상기 루프층 상부에 위치하는 상부 절연층을 더 포함하고, 상기 상부 절연층은 상기 루프층의 함몰부를 덮을 수 있다.
상기 함몰부는 상기 루프층을 관통하여 상기 하부 절연층을 노출하는 오픈 영역을 형성하고, 상기 오픈 영역에서 상기 하부 절연층과 상기 상부 절연층이 접촉할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 중에서 서로 이웃하는 적어도 2개의 미세 공간을 제1 그룹이라 할 때, 상기 함몰부가 서로 이웃하는 상기 제1 그룹 사이에 형성되는 패턴이 반복될 수 있다.
상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극 및 하부 절연층을 더 포함하고, 상기 하부 절연층은 상기 공통 전극 위에 위치할 수 있다.
상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층 그리고 상기 상부 절연층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되어 있고, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역에 위치할 수 있다.
상기 기판은 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 액정 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 루프층 및 상기 액정 주입구에 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 루프층에 함몰부를 형성한다.
상기 희생층을 형성하는 단계는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선과 중첩하는 부분에 오픈부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 루프층을 형성하는 단계에서 상기 루프층은 상기 오픈부를 채워 격벽 형성부를 형성할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하고, 상기 액정 주입구 형성 영역과 함께 상기 함몰부를 형성할 수 있다.
상기 함몰부는 상기 격벽 형성부와 중첩하도록 형성할 수 있다.
상기 격벽 형성부는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선과 평행하게 형성할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 중에서 서로 이웃하는 적어도 2개의 미세 공간을 제1 그룹이라 할 때, 상기 함몰부가 서로 이웃하는 상기 제1 그룹 사이에 형성되는 패턴이 반복되도록 형성할 수 있다.
상기 희생층 위에 하부 절연층을 형성하는 단계 그리고 상기 루프층 위에 상부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 상부 절연층이 상기 루프층의 함몰부를 덮도록 형성할 수 있다.
상기 함몰부가 상기 루프층을 관통하여 상기 하부 절연층을 노출하는 오픈 영역을 형성하고, 상기 오픈 영역에서 상기 하부 절연층과 상기 상부 절연층이 접촉하도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 루프층에 함몰부를 형성함으로써 외부의 휨 변형에 대해서도 미세 공간이 형성된 디스플레이 장치가 스트레스를 적게 받을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 루프층의 패턴 모양을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 루프층의 패턴 모양을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 3에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1은 복수의 화소 가운데 일부분인 2 * 2 화소 부분을 나타내는 것이고, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 화소가 상하좌우로 반복 배열될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 게이트선(121a)과 실질적으로 수직하게 뻗은 한 쌍의 세로부(135a) 및 한 쌍의 세로부(135a)의 끝을 서로 연결하는 가로부(135b)를 포함한다. 유지 전극(135a, 135b)은 화소 전극(191)을 둘러싸는 구조를 가진다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151), 소스/드레인 전극의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 형성되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 연결되는 데이터선(171), 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 형성되어 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층 부분(154)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 층간 절연막(180a)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(180a)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(180a) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
먼저, 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다. 색필터(230)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성되어 있을 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 층간 절연막(180b)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(180b)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 도 2의 단면도에서 도시된 바와 달리 색필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 층간 절연막(180b)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230), 차광 부재(220) 및 층간 절연막(180a, 180b)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
제2 층간 절연막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 전체적인 모양이 사각형이며 가로 줄기부(191a) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(191b)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(191a)와 세로 줄기부(191b)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(191c)를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 화소 전극(191)의 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함할 수 있다.
화소 전극(191)의 미세 가지부(191c)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다. 또한, 미세 가지부의 폭은 점진적으로 넓어지거나 미세 가지부(191c)간의 간격이 다를 수 있다.
화소 전극(191)은 세로 줄기부(191b)의 하단에서 연결되고, 세로 줄기부(191b)보다 넓은 면적을 갖는 연장부(197)를 포함하고, 연장부(197)에서 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
지금까지 설명한 박막 트랜지스터(Q) 및 화소 전극(191)에 관한 설명은 하나의 예시이고, 측면 시인성을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인을 변형할 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있고, 하부 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다. 하부 배향막(11)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 하부 배향막(11)은 광배향막일 수도 있다.
하부 배향막(11)과 대향하는 부분에 상부 배향막(21)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 미세 공간(305)에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 액정 주입구(307)를 갖는다. 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 세로 방향으로 나누어지며, 또한 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향을 따라 복수개 형성되어 있다. 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 화소 영역 하나 또는 둘 이상에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 공통 전극(270), 하부 절연층(350)이 위치한다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성하여 두 전극 사이의 미세 공간(305)에 위치하는 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 결정한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 하부 절연층(350)은 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOX)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 위에 형성되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
하부 절연층(350) 위에 루프층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 루프층(360)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 루프층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 루프층(360)에는 함몰부(360d)가 형성되어 있다. 함몰부(360d)는 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 위치하는 격벽 형성부(PWP)와 중첩하는 위치에 형성되어 있다. 함몰부(360d)는 루프층(360)의 상부면이 아래로 움푹 패인 모양을 가질 수 있고, 함몰부(360d)의 모양을 다양하게 변형 가능하다.
루프층(360) 위에 상부 절연층(370)이 위치한다. 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 상부면과 접촉할 수 있다. 상부 절연층(370)은 함몰부(360d)를 덮을 수 있다. 상부 절연층(370)은 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOX)로 형성될 수 있다.
상부 절연층(370) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 캐핑층(390)은 액정 주입구 형성 영역(307FP)에도 위치하고, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입구(307)를 덮는다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다. 여기서, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 액정 물질이 제거된 것으로 도시하였으나, 미세 공간(305)에 주입되고 남은 액정 물질이 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 잔존할 수도 있다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽 형성부(PWP)가 형성되어 있다. 격벽 형성부(PWP)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 루프층(360)에 의해 덮일 수 있다. 격벽 형성부(PWP)에는 하부 절연층(350), 공통 전극(270), 상부 절연층(370) 및 루프층(360)이 채워져 있는데 이러한 구조물이 격벽(Partition Wall)을 형성함으로써 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305)사이에 격벽 형성부(PWP)와 같은 격벽 구조가 있기 때문에 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시한 루프층의 패턴 모양을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시한 루프층의 패턴 모양을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향으로 서로 이웃하는 미세 공간(305) 위에 루프층(360)이 위치하고, 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 각각 함몰부(360d)가 형성되어 있다. 함몰부(360d)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 루프층에 함몰부가 형성되어 있기 때문에 기판(110)이 휘더라도 곡률 변형이 수월하고, 루프층(360) 상부에 위치하는 상부 절연층(370)에서 크랙 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5에서 기판(110) 위에 박막 트랜지스터, 색필터, 차광 부재 및 화소 전극 등의 구성을 포함하는 박막 트랜지스터 패널(500)이 위치한다.
도 6은 도 4에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7은 도 6에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 복수의 미세 공간(305) 중에서 서로 이웃하는 적어도 2개의 미세 공간(305)을 제1 그룹이라 할 때, 제1 그룹은 복수개 형성되고, 함몰부(360d)는 복수개 형성된 제1 그룹 사이에 형성될 수 있다. 도 6은 제1 그룹이 2개의 미세 공간(305)을 포함하고, 도 7은 제1 그룹이 4개의 미세 공간(305)을 포함하는 일실시예를 나타낸다.
도 6 및 도 7에서 기판(110) 위에 박막 트랜지스터, 색필터, 차광 부재 및 화소 전극 등의 구성을 포함하는 박막 트랜지스터 패널(500)이 위치한다.
도 8은 도 3에 도시한 루프층의 패턴 모양을 변형한 실시예를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에서 함몰부(360d)는 루프층(360)을 관통하여 루프층 관통부(360p)를 형성한다. 이 때, 하부 절연층(350)을 노출하는 오픈 영역(OA)이 형성되고, 오픈 영역(OA)에서 하부 절연층(350)과 상부 절연층(370)이 접촉할 수 있다. 이러한 차이점 외에 도 3에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용 가능하다.
이하에서는 도 9 내지 도 19를 참고하여 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다. 하기에 설명하는 실시예는 제조 방법의 일실시예로 다른 형태로 변형 실시 가능하다.
도 9 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 9, 11, 13, 15, 16, 18은 도 1의 절단선 II-II을 따라 자른 단면도를 순서대로 나타낸 것이다. 도 10, 12, 14, 17은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 9 및 도 10을 참고하면, 기판(110) 위에 일반적으로 알려진 스위칭 소자를 형성하기 위해 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)을 형성하고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층(151, 154)을 형성하고, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 이 때 소스 전극(173)과 연결된 데이터선(171)은 게이트선(121)과 교차하면서 세로 방향으로 뻗도록 형성할 수 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 층간 절연막(180a)을 형성한다.
제1 층간 절연막(180a) 위에 화소 영역에 대응하는 위치에 색필터(230)를 형성하고, 색필터(230) 사이에 차광 부재(220)를 형성한다. 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에 이를 덮는 제2 층간 절연막(180b)을 형성하고, 제2 층간 절연막(180b)은 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
이후, 제2 층간 절연막(180b) 위에 화소 전극(191)을 형성하고, 화소 전극(191) 위에 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)에는 도 5에 도시한 바와 같이 데이터선(171)과 평행한 방향을 따라 오픈부(OPN)가 형성되어 있다. 오픈부(OPN)에는 이후 공정에서 공통 전극(270), 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)이 채워져 격벽 형성부(PWP)를 형성할 수 있다.
도 1, 도 11 및 도 12를 참고하면, 희생층(300) 위에 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 루프층(360)을 차례로 형성한다. 루프층(360)은 노광 및 현상 공정에 의해 세로 방향으로 이웃하는 화소 영역 사이에 위치하는 가로 차광 부재(220a)와 대응하는 영역에서 제거될 수 있다. 이 때, 마스크를 사용할 수 있고, 이 마스크를 이용하여 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 위치하는 루프층(360) 상부에 함몰부(360d)를 형성할 수 있다. 변형된 실시예에 따른 방법으로, 가로 방향으로 이웃하는 희생층(300)의 간격을 넓게 형성함으로써 마스크를 사용하지 않고 루프층(360) 상단에 함몰부(360d)를 형성할 수도 있다. 마스크를 사용하지 않고 함몰부(360d)를 형성하기 위한 희생층(300) 사이의 간격은 루프층(360)의 두께 등과 같은 공정 조건에 따라 달라질 수 있기 때문에 특정되지 않는다.
루프층(360)은 가로 차광 부재(220a)와 대응하는 영역에서 하부 절연층(350)을 외부로 노출시킨다. 이 때, 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 루프층(360)은 세로 차광 부재(220b)의 오픈부(OPN)를 채우면서 격벽 형성부(PWP)를 형성한다.
도 1, 도 13 및 도 14를 참고하면, 루프층(360)과 노출된 하부 절연층(350) 위를 덮도록 상부 절연층(370)을 형성한다. 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 함몰부(360d)를 덮으면서 형성될 수 있다.
도 15를 참고하면, 상부 절연층(370), 하부 절연층(350) 및 공통 전극(270)을 건식 식각하여 상부 절연층(370), 하부 절연층(350) 및 공통 전극(270)이 부분적으로 제거됨으로써 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 형성한다. 이 때, 상부 절연층(370)이 루프층(360)의 측면을 덮는 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 루프층(360)의 측면을 덮고 있던 상부 절연층(370)이 제거되어 루프층(360)의 측면이 외부로 노출되도록 할 수도 있다.
도 16 및 도 17을 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 통해 희생층(300)을 산소(O2) 애싱(Ashing) 처리 또는 습식 식각법 등으로 제거한다. 이 때, 액정 주입구(307)를 갖는 미세 공간(305)이 형성된다. 미세 공간(305)은 희생층(300)이 제거되어 빈 공간 상태이다.
도 18 및 도 19를 참고하면, 액정 주입구(307)를 통해 배향 물질을 주입하여 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 위에 배향막(11, 21)을 형성한다. 구체적으로, 액정 주입구(307)를 통해 고형분과 용매를 포함하는 배향 물질을 주입한 후에 베이크 공정을 수행한다.
그 다음, 액정 주입구(307)를 통해 미세 공간(305)에 잉크젯 방법 등을 사용하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질을 주입한다.
이후, 상부 절연층(370) 위에 액정 주입구(307) 및 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 덮도록 캐핑층(390)을 형성하면 도 2와 같은 액정 표시 장치를 형성할 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.
300 희생층 305 미세 공간(microcavity)
307 액정 주입구 350 하부 절연층
360 루프층 370 상부 절연층
390 캐핑층 360d 함몰부

Claims (18)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고
    상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성하고,
    상기 루프층에 함몰부가 형성되는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 루프층은 상기 복수의 미세 공간 사이에 형성된 오픈부를 채워 격벽 형성부를 형성하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 함몰부는 상기 격벽 형성부와 중첩하여 위치하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 격벽 형성부는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선을 따라 형성되는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 루프층 하부에 위치하는 하부 절연층 그리고
    상기 루프층 상부에 위치하는 상부 절연층을 더 포함하고,
    상기 상부 절연층은 상기 루프층의 함몰부를 덮는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 함몰부는 상기 루프층을 관통하여 상기 하부 절연층을 노출하는 오픈 영역을 형성하고, 상기 오픈 영역에서 상기 하부 절연층과 상기 상부 절연층이 접촉하는 액정 표시 장치.
  7. 제4항에서,
    상기 복수의 미세 공간 중에서 서로 이웃하는 적어도 2개의 미세 공간을 제1 그룹이라 할 때, 상기 함몰부가 서로 이웃하는 상기 제1 그룹 사이에 형성되는 패턴이 반복되는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극 및 하부 절연층을 더 포함하고,
    상기 하부 절연층은 상기 공통 전극 위에 위치하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층 그리고
    상기 상부 절연층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되어 있고, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역에 위치하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 기판은 플렉서블(flexible) 기판인 액정 표시 장치.
  11. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 액정 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 루프층 및 상기 액정 주입구에 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 루프층에 함몰부를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 희생층을 형성하는 단계는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선과 중첩하는 부분에 오픈부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 루프층을 형성하는 단계에서 상기 루프층은 상기 오픈부를 채워 격벽 형성부를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하고, 상기 액정 주입구 형성 영역과 함께 상기 함몰부를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 함몰부는 상기 격벽 형성부와 중첩하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 격벽 형성부는 상기 박막 트랜지스터의 데이터선과 평행하게 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제11항에서,
    상기 복수의 미세 공간 중에서 서로 이웃하는 적어도 2개의 미세 공간을 제1 그룹이라 할 때, 상기 함몰부가 서로 이웃하는 상기 제1 그룹 사이에 형성되는 패턴이 반복되도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제11항에서,
    상기 희생층 위에 하부 절연층을 형성하는 단계 그리고
    상기 루프층 위에 상부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 상부 절연층이 상기 루프층의 함몰부를 덮도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 함몰부가 상기 루프층을 관통하여 상기 하부 절연층을 노출하는 오픈 영역을 형성하고, 상기 오픈 영역에서 상기 하부 절연층과 상기 상부 절연층이 접촉하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
KR1020130152666A 2013-12-09 2013-12-09 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Withdrawn KR20150066977A (ko)

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