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KR20160086008A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20160086008A
KR20160086008A KR1020150002964A KR20150002964A KR20160086008A KR 20160086008 A KR20160086008 A KR 20160086008A KR 1020150002964 A KR1020150002964 A KR 1020150002964A KR 20150002964 A KR20150002964 A KR 20150002964A KR 20160086008 A KR20160086008 A KR 20160086008A
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South Korea
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micro
spaces
valley
adjacent
electrode
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Withdrawn
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KR1020150002964A
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English (en)
Inventor
채승연
김한수
차태운
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
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Priority to US14/711,316 priority patent/US20160202511A1/en
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Abstract

본 발명은 배향 물질 또는 액정 물질의 주입이 안정적으로 이루어질 수 있는 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 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 공간 내에 위치하는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 미세 공간의 상부면을 덮고 있는 천장부, 상기 미세 공간의 측면을 덮고 있는 기둥부, 및 상기 기둥부로부터 돌출되어 있는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배향 물질 또는 액정 물질의 주입이 안정적으로 이루어질 수 있는 표시 장치에 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 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 배향 물질 또는 액정 물질의 주입이 안정적으로 이루어질 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 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 공간 내에 위치하는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 미세 공간의 상부면을 덮고 있는 천장부, 상기 미세 공간의 측면을 덮고 있는 기둥부, 및 상기 기둥부로부터 돌출되어 있는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 미세 공간은 매트릭스 형태로 배치되어 있고, 열 방향으로 인접한 상기 미세 공간 사이에 위치하는 제1 골짜기, 및 행 방향으로 인접한 상기 미세 공간 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함할 수 있다.
상기 기둥부는 상기 제2 골짜기에 위치할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 골짜기에 위치할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기의 교차 지점에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출될 수 있다.
열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 적어도 하나의 상기 돌출부가 위치할 수 있다.
열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 4개의 상기 돌출부가 위치할 수 있다.
상기 4개의 돌출부 중 2개의 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간의 좌측에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출되어 있고, 나머지 2개의 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간의 우측에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출될 수 있다.
열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 하나의 상기 돌출부가 위치할 수 있다.
상기 돌출부는 인접한 두 개의 상기 기둥부를 서로 연결할 수 있다.
상기 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이의 중앙에 위치할 수 있다.
상기 돌출부의 두께는 1.0㎛ 이상이고, 상기 미세 공간의 높이보다 작을 수 있다.
상기 돌출부의 두께는 1.3㎛ 이상이고, 3㎛이하인 표시 장치.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 주입구 부근에 돌출부를 형성함으로써, 배향 물질 또는 액정 물질의 과도한 흐름을 방지하여 배향막 또는 액정층이 안정적으로 형성될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 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, 도 1을 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 복수의 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면을 덮고 있는 천장부(363), 미세 공간(305)의 측면을 덮고 있는 기둥부(365), 및 기둥부(365)로부터 돌출되어 있는 돌출부(367)를 포함한다.
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.
지붕층(360)의 기둥부(365)는 행 방향으로 인접한 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 기둥부(365)는 제2 골짜기(V2)에 위치한다. 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)는 서로 교차하고, 기둥부(365)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 부분에도 형성되어 있다. 서로 다른 미세 공간(305) 위에 위치하는 지붕층(360)의 천장부(363)들은 기둥부(365)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 기판(110) 위에는 단일의 지붕층(360)이 형성되어 있다.
제1 골짜기(V1)에서는 지붕층(360)이 형성되지 않은 부분이 있으며, 해당 부분에서 미세 공간(305)의 측면이 지붕층(360)에 덮여 있지 않다. 즉, 미세 공간(305)의 일부 측면은 지붕층(360)의 기둥부(365)에 의해 덮여 있고, 나머지 일부 측면은 지붕층(360)에 의해 덮여 있지 않다. 지붕층(360)에 의해 덮여 있지 않고, 외부로 노출된 부분을 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.
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, 지붕층(360)이 제1 골짜기(V1)에서 서로 분리될 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 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171h, 171l)과 이에 연결되어 있는 화소(PX)를 포함한다. 도시는 생략하였으나, 복수의 화소(PX)가 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
각 화소(PX)는 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)를 포함할 수 있다. 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)는 상하로 배치될 수 있다. 이때, 제1 부화소(PXa)와 제2 부화소(PXb) 사이에는 화소 행 방향을 따라서 제1 골짜기(V1)가 위치할 수 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치할 수 있다.
신호선(121, 171h, 171l)은 게이트 신호를 전달하는 게이트선(121), 서로 다른 데이터 전압을 전달하는 제1 데이터선(171h) 및 제2 데이터선(171l)을 포함한다.
게이트선(121) 및 제1 데이터선(171h)에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터(Qh)가 형성되어 있고, 게이트선(121) 및 제2 데이터선(171l)에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 형성되어 있다.
제1 부화소(PXa)에는 제1 박막 트랜지스터(Qh)와 연결되어 있는 제1 액정 축전기(Clch)가 형성되어 있고, 제2 부화소(PXb)에는 제2 박막 트랜지스터(Ql)와 연결되어 있는 제2 액정 축전기(Clcl)가 형성되어 있다.
제1 박막 트랜지스터(Qh)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제1 데이터선(171h)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제1 액정 축전기(Clch)에 연결되어 있다.
제2 박막 트랜지스터(Ql)의 제1 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 제2 단자는 제2 데이터선(171l)에 연결되어 있으며, 제3 단자는 제2 액정 축전기(Clcl)에 연결되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 동작을 살펴보면, 게이트선(121)에 게이트 온 전압이 인가되면, 이에 연결된 제1 박막 트랜지스터(Qh)와 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 턴 온 상태가 되고, 제1 및 제2 데이터선(171h, 171l)을 통해 전달된 서로 다른 데이터 전압에 의해 제1 및 제2 액정 축전기(Clch, Clcl)가 충전된다. 제2 데이터선(171l)에 의해 전달되는 데이터 전압은 제1 데이터선(171h)에 의해 전달되는 데이터 전압보다 낮다. 따라서, 제2 액정 축전기(Clcl)는 제1 액정 축전기(Clch)보다 낮은 전압으로 충전되도록 하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 두 개의 부화소(PXa, PXb)에 상이한 전압을 인가하기 위한 박막 트랜지스터들의 배치 설계는 다양하게 변경이 가능하다. 또한, 화소(PX)가 두 개 이상의 부화소들을 포함하거나, 단일의 화소로 이루어질 수도 있다.
이하에서 도 3 내지 도 5를 더욱 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소의 구조에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이며, 도 5는 도 3의 V-V선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판(110) 위에 게이트선(121, gate line) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되는 제1 게이트 전극(124h, first gate electrode) 및 제2 게이트 전극(124l, second gate electrode)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 게이트선(121)은 열 방향으로 인접하는 두 개의 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 게이트선(121)은 제1 골짜기(V1)에 위치한다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 평면도 상에서 게이트선(121)의 상측으로 돌출되어 있다. 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)의 돌출 형태는 다양하게 변형이 가능하다.
기판(110) 위에는 유지 전극선(131) 및 유지 전극선(131)으로부터 돌출되는 유지 전극(133, 135)이 더 형성될 수 있다.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 나란한 방향으로 뻗어 있으며, 게이트선(121)과 이격되도록 형성된다. 유지 전극선(131)에는 일정한 전압이 인가될 수 있다. 유지 전극선(131)의 위로 돌출되는 유지 전극(133)은 제1 부화소(PXa)의 가장자리를 둘러싸도록 형성된다. 유지 전극선(131)의 아래로 돌출되는 유지 전극(135)은 제1 게이트 전극(124h) 및 제2 게이트 전극(124l)과 인접하도록 형성된다.
게이트선(121), 제1 게이트 전극(124h), 제2 게이트 전극(124l), 유지 전극선(131), 및 유지 전극(133, 135) 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 제1 반도체(154h, first semiconductor) 및 제2 반도체(154l, second semiconductor)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154h)는 제1 게이트 전극(124h) 위에 위치할 수 있고, 제2 반도체(154l)는 제2 게이트 전극(124l) 위에 위치할 수 있다. 제1 반도체(154h)는 제1 데이터선(171h)의 아래에도 형성될 수 있고, 제2 반도체(154l)는 제2 데이터선(171l)의 아래에도 형성될 수 있다. 제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l)는 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제1 반도체(154h) 및 제2 반도체(154l) 위에는 각각 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.
제1 반도체(154h), 제2 반도체(154l), 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 데이터선(171h, first data line), 제2 데이터선(171l, second data line), 제1 소스 전극(173h, first source electrode), 제1 드레인 전극(175h, first drain electrode), 제2 소스 전극(173l, second electrode), 및 제2 드레인 전극(175l, second electrode)이 형성되어 있다.
제1 데이터선(171h) 및 제2 데이터선(171l)은 데이터 신호를 전달하며 제2 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 데이터선(171)은 행 방향으로 인접하는 두 개의 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 데이터선(171)은 제2 골짜기(V2)에 위치한다.
제1 데이터선(171h)과 제2 데이터선(171l)는 서로 다른 데이터 전압을 전달한다. 예를 들면, 제2 데이터선(171l)에 의해 전달되는 데이터 전압은 제1 데이터선(171h)에 의해 전달되는 데이터 전압보다 낮다.
제1 소스 전극(173h)은 제1 데이터선(171h)으로부터 제1 게이트 전극(124h) 위로 돌출되도록 형성되고, 제2 소스 전극(173l)은 제2 데이터선(171l)으로부터 제2 게이트 전극(124l) 위로 돌출되도록 형성되어 있다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)의 아래로 돌출되어 있는 유지 전극(135)과 중첩하고 있다. 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)의 막대형 끝 부분은 각각 제1 소스 전극(173h) 및 제2 소스 전극(173l)에 의해 일부 둘러싸여 있다.
제1 및 제2 게이트 전극(124h, 124l), 제1 및 제2 소스 전극(173h, 173l), 제1 및 제2 드레인 전극(175h, 175l)은 제1 및 제2 반도체(154h, 154l)와 함께 각각 제1 및 제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qh, Ql)를 이룬다. 이때, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 각 소스 전극(173h, 173l)과 각 드레인 전극(175h, 175l) 사이의 각 반도체(154h, 154l)에 형성되어 있다.
제1 데이터선(171h), 제2 데이터선(171l), 제1 소스 전극(173h), 제1 드레인 전극(175h), 제1 소스 전극(173h)과 제1 드레인 전극(175h) 사이로 노출되어 있는 제1 반도체(154h), 제2 소스 전극(173l), 제2 드레인 전극(175l), 제2 소스 전극(173l)과 제2 드레인 전극(175l) 사이로 노출되어 있는 제2 반도체(154l) 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
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 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 박막 트랜지스터(Qh, Ql) 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다. 즉, 차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1) 및 제2 골짜기(V2)에 형성될 수 있다. 제2 골짜기(V2)에는 차광 부재(220)가 생략될 수도 있다. 색 필터(230)와 차광 부재(220)는 일부 영역에서 서로 중첩될 수도 있다.
색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 더 형성될 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 색 필터(230) 및 차광 부재(220)의 상부면을 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 제1 절연층(240)은 유지 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 제1 절연층(240)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
보호막(180) 및 제1 절연층(240)에는 제1 드레인 전극(175h)의 넓은 끝 부분을 드러내는 제1 접촉 구멍(181h)이 형성되어 있고, 제2 드레인 전극(175l)의 넓은 끝 부분을 드러내는 제2 접촉 구멍(181l)이 형성되어 있다.
제1 절연층(240) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 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 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)을 포함한다. 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)을 중심으로 화소(PX)의 위와 아래에 배치되어 있다. 즉, 제1 부화소 전극(191h)과 제2 부화소 전극(191l)은 제1 골짜기(V1)를 사이에 두고 분리되어 있으며, 제1 부화소 전극(191h)은 제1 부화소(PXa)에 위치하고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 부화소(PXb)에 위치한다.
제1 부화소 전극(191h)은 제1 접촉 구멍(181h)을 통해 제1 드레인 전극(175h)과 연결되어 있고, 제2 부화소 전극(191l)은 제2 접촉 구멍(181l)을 통해 제2 드레인 전극(175l)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(Qh) 및 제2 박막 트랜지스터(Ql)가 온 상태일 때 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 제1 드레인 전극(175h) 및 제2 드레인 전극(175l)으로부터 서로 다른 데이터 전압을 인가 받게 된다.
제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각의 전체적인 모양은 사각형이며 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l) 각각은 가로 줄기부(193h, 193l), 가로 줄기부(193h, 193l)와 교차하는 세로 줄기부(192h, 192l)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한, 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 복수의 미세 가지부(194h, 194l)를 포함한다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193h, 193l)와 세로 줄기부(192h, 192l)에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어진다. 미세 가지부(194h, 194l)는 가로 줄기부(193h, 193l) 및 세로 줄기부(192h, 192l)로부터 비스듬하게 뻗어 있으며 그 뻗는 방향은 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193h, 193l)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룰 수 있다. 또한 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부(194h, 194l)가 뻗어 있는 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 실시예에서 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 각각 제1 부화소(PXa) 및 제2 부화소(PXb)의 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 화소의 배치 형태, 박막 트랜지스터의 구조 및 화소 전극의 형상은 하나의 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 변형이 가능하다.
화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)으로부터 일정한 거리를 가지고 이격되도록 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 미세 공간(microcavity, 305)이 형성되어 있다. 즉, 미세 공간(305)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다. 공통 전극(270)은 행 방향으로 형성되어 있고, 미세 공간(305) 위와 제2 골짜기(V2)에 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 미세 공간(305)의 상부면과 측면을 덮도록 형성되어 있다. 미세 공간(305)의 폭과 넓이는 표시 장치의 크기 및 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 공통 전극(270)이 화소 전극(191)과 절연막을 사이에 두고 형성될 수도 있다. 이때, 미세 공간(305)은 공통 전극(270) 위에 형성될 수 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)에는 일정한 전압이 인가될 수 있고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전계가 형성될 수 있다.
화소 전극(191) 위와 공통 전극(270) 아래에는 배향막(11, 21)이 형성되어 있다.
배향막(11, 21)은 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 포함한다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 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 제1 절연층(240) 바로 위에도 형성될 수 있다.
제2 배향막(21)은 제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 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 음의 유전율 이방성을 가지며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191h) 및 제2 부화소 전극(191l)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 미세 공간(305) 내에 위치한 액정 분자(310)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(310)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
공통 전극(270) 위에는 제2 절연층(350)이 더 형성될 수 있다. 제2 절연층(350)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제2 절연층(350) 위에는 지붕층(360)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지시키는 역할을 할 수 있다. 지붕층(360)은 화소 전극(191)과 미세 공간(305)을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있다.
지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면을 덮고 있는 천장부(363), 미세 공간(305)의 측면을 덮고 있는 기둥부(365), 및 기둥부(365)로부터 돌출되어 있는 돌출부(367)를 포함한다.
지붕층(360)의 기둥부(365)는 행 방향으로 인접한 미세 공간(305) 사이에 위치한다. 즉, 기둥부(365)는 제2 골짜기(V2)에 위치한다. 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)는 서로 교차하고, 기둥부(365)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 부분에도 형성되어 있다. 서로 다른 미세 공간(305) 위에 위치하는 지붕층(360)의 천장부(363)들은 기둥부(365)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 기판(110) 위에는 단일의 지붕층(360)이 형성되어 있다.
돌출부(367)는 제1 골짜기(V1)에 위치한다. 돌출부(367)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)의 교차 지점에 위치하는 기둥부(365)로부터 돌출되어 있다. 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이에는 적어도 하나의 돌출부(367)가 위치한다. 즉, 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이에 하나의 돌출부(367)가 위치할 수도 있고, 복수의 돌출부(367)가 위치할 수도 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이에 4개의 돌출부(367)가 위치할 수 있다. 이때, 4개의 돌출부(367) 중 2개의 돌출부(367)는 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305)의 좌측에 위치하는 기둥부(365)로부터 돌출되어 있고, 나머지 2개의 돌출부(367)는 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305)의 우측에 위치하는 기둥부(365)로부터 돌출되어 있다.
공통 전극(270) 및 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측면의 일부를 덮지 않도록 형성되며, 미세 공간(305)이 공통 전극(270) 및 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.
제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 부분에 기둥부(365)가 위치하지 않고, 돌출부(367)가 형성되어 있지 않은 구조에서는 지붕층(360)이 기판(110)으로부터 분리되어 구조 안정성이 취약하다. 본 실시예에서는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)의 교차 지점에도 기둥부(365)를 형성함으로써, 구조 안정성을 향상시킬 수 있다. 지붕층(360)의 기둥부(365)는 기판(110)의 일측 가장자리로부터 타측 가장자리까지 이어지도록 형성되어 있다. 이러한 구조에서는 제1 골짜기(V1)에 적하된 배향 물질 또는 액정 물질의 이동 경로가 한정된다. 즉, 상하 방향으로 이어진 기둥부(365)에 의해 좌우 방향의 이동 경로가 막히게 되고, 이로 인해 배향 물질 또는 액정 물질의 상하 방향의 이동 경로가 길어지고, 상하 방향의 이동 속도가 증가하게 된다. 배향 물질을 떨어뜨린 위치로부터 멀리까지 이동하여 먼저 건조됨에 따라 이는 얼룩으로 시인될 우려가 있다. 본 실시예에서는 제1 골짜기(V1)에 돌출부(367)를 형성함으로써, 배향 물질 또는 액정 물질의 이동 속도를 늦춰줄 수 있다. 따라서, 배향 물질이 적하 지점으로부터 멀리 이동하는 것을 방지하여 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
지붕층(360)의 돌출부(367)의 두께는 약 1.0㎛ 이상으로 이루어질 수 있다. 지붕층의 돌출부(367)의 두께가 일정한 두께 이상이 될 때 배향 물질의 이동 속도를 늦춰줄 수 있다. 더 바람직하게는 지붕층(360)의 돌출부(367)의 두께가 약 1.3㎛ 이상으로 이루어질 수 있다.
돌출부(367)의 두께는 천장부(363) 또는 기둥부(367)의 두께와 유사할 수 있다. 또한, 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용함으로써, 돌출부(367)의 두께를 천장부(363) 또는 기둥부(367)의 두께보다 얇게 형성할 수도 있다. 돌출부(367)의 두께는 미세 공간(305)의 높이보다 작게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 돌출부(367)의 두께는 3㎛ 이하로 이루어질 수 있다.
지붕층(360) 위에는 제3 절연층(370)이 더 형성될 수 있다. 제3 절연층(370)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(370)은 지붕층(360)의 상부면 및/또는 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 제3 절연층(370)은 유기 물질로 이루어진 지붕층(360)을 보호하는 역할을 하며, 경우에 따라 생략될 수도 있다.
제3 절연층(370) 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.
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.
다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 지붕층의 돌출부의 형상이 앞선 실시예와 일부 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7의 VIII-VIII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
앞선 실시예에서와 마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판(110) 위에 지붕층(360)이 형성되어 있고, 지붕층(360)에 의해 덮여있는 복수의 미세 공간(305)이 형성되어 있다.
지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면을 덮고 있는 천장부(363), 미세 공간(305)의 측면을 덮고 있는 기둥부(365), 및 기둥부(365)로부터 돌출되어 있는 돌출부(367)를 포함한다.
돌출부(367)는 제1 골짜기(V1)에 위치한다. 돌출부(367)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)의 교차 지점에 위치하는 기둥부(365)로부터 돌출되어 있다. 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이에는 하나의 돌출부(367)가 위치한다. 앞선 실시예에서는 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이에 복수의 돌출부(367)가 위치하였고, 본 실시예에서는 하나의 돌출부(367)가 위치한다.
돌출부(367)는 인접한 두 개의 기둥부(365)를 서로 연결한다. 돌출부(367)는 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305)의 좌측에 위치하는 기둥부(365)와 우측에 위치하는 기둥부(365)를 연결할 수 있다. 돌출부(367)는 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간(305) 사이의 중앙에 위치할 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
131: 유지 전극선 171: 데이터선
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230: 색 필터 270: 공통 전극
305: 미세 공간 307a, 307b: 주입구
310: 액정 분자 360: 지붕층
363: 지붕층의 천장부
365: 지붕층의 기둥부
367: 지붕층의 돌출부
390: 덮개막

Claims (13)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 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 공간 내에 위치하는 액정층, 및
    상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고,
    상기 지붕층은,
    상기 미세 공간의 상부면을 덮고 있는 천장부,
    상기 미세 공간의 측면을 덮고 있는 기둥부, 및
    상기 기둥부로부터 돌출되어 있는 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 미세 공간은 매트릭스 형태로 배치되어 있고,
    열 방향으로 인접한 상기 미세 공간 사이에 위치하는 제1 골짜기, 및
    행 방향으로 인접한 상기 미세 공간 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함하고,
    상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기는 서로 교차하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기둥부는 상기 제2 골짜기에 위치하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 골짜기에 위치하는 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기의 교차 지점에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출되어 있는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 적어도 하나의 상기 돌출부가 위치하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 4개의 상기 돌출부가 위치하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 4개의 돌출부 중 2개의 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간의 좌측에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출되어 있고,
    나머지 2개의 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 미세 공간의 우측에 위치하는 상기 기둥부로부터 돌출되어 있는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이에는 하나의 상기 돌출부가 위치하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 돌출부는 인접한 두 개의 상기 기둥부를 서로 연결하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 열 방향으로 인접한 두 개의 상기 미세 공간 사이의 중앙에 위치하는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 두께는 1.0㎛ 이상이고, 상기 미세 공간의 높이보다 작은 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 돌출부의 두께는 1.3㎛ 이상이고, 3㎛이하인 표시 장치.
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