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KR20160125583A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20160125583A
KR20160125583A KR1020150056031A KR20150056031A KR20160125583A KR 20160125583 A KR20160125583 A KR 20160125583A KR 1020150056031 A KR1020150056031 A KR 1020150056031A KR 20150056031 A KR20150056031 A KR 20150056031A KR 20160125583 A KR20160125583 A KR 20160125583A
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KR
South Korea
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electrode
common electrode
pixel electrode
layer
pixel
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020150056031A
Other languages
English (en)
Inventor
한은희
이희근
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
Priority to KR1020150056031A priority Critical patent/KR20160125583A/ko
Priority to US15/062,984 priority patent/US9939670B2/en
Priority to CN201610197336.0A priority patent/CN106066556A/zh
Publication of KR20160125583A publication Critical patent/KR20160125583A/ko
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Abstract

본 발명은 안정적인 수평 전계를 형성할 수 있는 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있고 막대형으로 이루어지는 화소 전극, 상기 화소 전극과 나란한 방향으로 연장되어 있는 공통 전극, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 미세 공간, 상기 화소 전극, 상기 공통 전극, 및 상기 미세 공간을 덮고 있는 지붕층, 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정적인 수평 전계를 형성할 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, 절연막을 사이에 두고 각각 화소 전극과 공통 전극을 배치하여 수평 전계를 형성시키는 표시 장치가 개발되고 있다. 이러한 표시 장치의 경우 수평 전계 이외에 수직 전계도 함께 형성되어 안정적인 수평 전계가 형성되지 않을 수 있다. 본 발명은 안정적인 수평 전계를 형성할 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 있고 막대형으로 이루어지는 화소 전극, 상기 화소 전극과 나란한 방향으로 연장되어 있는 공통 전극, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 미세 공간, 상기 화소 전극, 상기 공통 전극, 및 상기 미세 공간을 덮고 있는 지붕층, 상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및 상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 위에 위치하는 게이트선, 기준 전압선, 및 데이터선, 및 상기 기준 전압선으로부터 돌출되어 상기 공통 전극과 중첩하는 제1 전극을 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 제1 전극과 연결될 수 있다.
상기 기준 전압선은 상기 게이트선과 동일한 층에 위치하고, 상기 게이트선과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 데이터선은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 화소 전극의 두께는 폭보다 클 수 있다.
상기 공통 전극의 두께는 폭보다 클 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 공통 전극의 양측에 위치할 수 있다.
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어질 수 있다.
상기 데이터선은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층의 측면에 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극, 공통 전극, 및 상기 희생층 위에 지붕층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계, 및 상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 미세 공간을 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 박막 트랜지스터의 적어도 일부가 노출되도록 상기 보호막에 제1 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결될 수 있다.
상기 기판 위에 기준 전압선 및 상기 기준 전압선으로부터 돌출되는 제1 전극을 형성하는 단계, 및 상기 제1 전극의 적어도 일부가 노출되도록 상기 보호막에 제2 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 제1 전극과 연결될 수 있다.
상기 기판 위에 게이트선 및 데이터선을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 전압선 및 상기 제1 전극은 상기 게이트선과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 기준 전압선은 상기 게이트선과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 화소 전극의 두께는 폭보다 클 수 있다.
상기 공통 전극의 두께는 폭보다 클 수 있다.
상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있다.
또한, 미세 공간의 양 측면에 화소 전극과 공통 전극을 배치하고, 화소 전극 및 공통 전극을 폭보다 두께가 더 크도록 형성함으로써, 안정적인 수평 방향의 전계를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 4 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
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 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이며, 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 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 대략 가로 방향으로 연장되어 있다.
또한, 기판(110) 위에는 기준 전압선(131) 및 기준 전압선(131)으로부터 돌출되어 있는 제1 전극(135)이 형성되어 있다. 기준 전압선(131) 및 제1 전극(135)은 게이트선(121)과 동일한 층에 위치할 수 있으며, 게이트선(121)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 나란한 방향으로 연장되어 있다. 제1 전극(135)은 기준 전압선(131)에 대해 소정의 각도를 가지며, 대략 세로 방향으로 연장되어 있다.
기준 전압선(131)은 공통 전압 등과 같은 일정한 전압을 전달한다. 제1 전극(135)은 기준 전압선(131)과 연결되어 있으므로, 기준 전압선(131)으로부터 일정한 전압을 전달받게 된다.
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 대략 세로 방향으로 연장되어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 제1 전극(135)과 동일한 방향으로 연장될 수 있다.
소스 전극(173)은 도 1에 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 확장부를 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 소자로서 기능할 수 있다. 이때, 박막 트랜지스터의 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 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이로 노출되어 있는 반도체(154) 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 색 필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
복수의 색 필터(230)각 복수의 화소 내에 각각 위치하고, 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.
차광 부재(220)는 화소의 경계에 위치할 수 있다. 즉, 이웃하는 색 필터(230) 사이의 영역에 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소의 경계부와 박막 트랜지스터 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 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 유기 절연 물질로 이루어진 층과 무기 절연 물질로 이루어진 층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다. 또한, 제1 절연층(240)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
보호막(180), 차광 부재(220), 및 제1 절연층(240)에는 제1 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다. 제1 접촉 구멍(181)은 박막 트랜지스터의 적어도 일부를 노출시키며, 특히 드레인 전극(175)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다.
또한, 게이트 절연막(140), 보호막(180), 색 필터(230), 및 제1 절연층(240)에는 제2 접촉 구멍(183)이 형성되어 있다. 제2 접촉 구멍(183)은 제1 전극(135)의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다.
제1 절연층(240) 위에는 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 동일한 층에 위치할 수 있으며, 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 화소 전극(191) 및 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. 뿐만 아니라 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 불투명한 금속 물질로 이루어질 수도 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 미세 공간(305, microcavity)이 위치하고 있다. 즉, 미세 공간(305)의 측면에 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 각각 위치하고 있으며, 미세 공간(305)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다.
화소 전극(191)은 하나의 화소의 양측 가장자리에 위치할 수 있으며, 대략 세로 방향으로 연장되어 있다. 공통 전극(270)은 하나의 화소의 중앙부에 위치할 수 있으며, 대략 세로 방향으로 연장되어 있다. 즉, 화소 전극(191)은 공통 전극(270)의 양측에 위치한다. 미세 공간(305)은 하나의 화소의 일측 가장자리에 위치하는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하고, 하나의 화소의 타측 가장자리에 위치하는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치한다. 즉, 하나의 화소에는 공통 전극(270)에 의해 구분되는 두 개의 미세 공간(305)이 위치하고 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 화소에 두 개 이상의 미세 공간(305)이 위치할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 평면도 상에서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 길쭉한 막대형으로 이루어져 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 서로 나란한 방향으로 연장되어 있다. 또한, 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 데이터선(171)과 나란한 방향으로 연장될 수 있으며, 제1 전극(135)과도 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단면도 상에서 화소 전극(191)의 두께는 폭보다 크고, 공통 전극(270)의 두께는 폭보다 크다. 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)의 두께는 미세 공간(305)의 높이에 대응하며, 셀 갭(cell-gap)에 대응한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)의 일부와 중첩하고 있으며, 제1 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있다. 따라서, 화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(181)을 통해 박막 트랜지스터와 연결되어 있으며, 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 데이터선(171)을 통해 데이터 전압을 인가 받게 된다.
공통 전극(270)은 제1 전극(135)과 중첩하고 있으며, 제2 접촉 구멍(183)을 통해 제1 전극(135)과 연결되어 있다. 따라서, 공통 전극(270)은 기준 전압선(131)을 통해 일정한 전압을 인가 받게 된다.
미세 공간(305) 내에는 액정 분자(310)들로 이루어진 액정층이 형성되어 있다. 액정 분자(310)들은 기판(110)에 대해 수평한 방향으로 누워 있을 수 있다. 즉, 수평 배향이 이루어질 수 있다. 액정 분자(310)의 배향을 위해 미세 공간(305) 내에는 배향막(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 배향막은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)과 접하도록 형성될 수 있다.
화소 전극(191)에 데이터 전압이 인가되고, 공통 전극(270)에 일정한 전압이 인가되면, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 전기장이 생성된다. 이에 따라 미세 공간(305) 내에 위치한 액정 분자(310)의 방향이 결정되고, 결정된 액정 분자(310)의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 폭보다 두께가 더 큰 구조에 의해 수평 방향의 전계가 안정적으로 형성될 수 있다. 일반적인 표시 장치에서는 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 얇은 두께로 형성되어 있고, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이 영역의 상부에 위치하는 액정 분자(310)를 제어하게 되므로, 수평 방향의 전계 뿐만 아니라 수직 방향의 전계도 형성된다. 본 실시예에서는 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 두껍게 형성되어 있으므로, 액정 분자(310)들이 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 위치하게 된다. 액정 분자(310)들은 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 수평 방향의 전계에 의해 제어되므로, 더욱 안정적인 제어가 이루어질 수 있다.
화소 전극(191), 공통 전극(270), 및 미세 공간(305) 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, 경우에 따라 생략될 수도 있다.
제2 절연층(350) 위에는 지붕층(360)이 형성되어 있다. 지붕층(360)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(360)은 미세 공간(305)의 상부면 및 측면의 일부를 덮도록 형성되어 있다. 지붕층(360)은 경화 공정에 의해 단단해져 미세 공간(305)의 형상을 유지시키는 역할을 할 수 있다.
지붕층(360)은 미세 공간(305)의 가장자리의 측면의 일부를 덮지 않도록 형성되며, 미세 공간(305)이 지붕층(360)에 의해 덮여 있지 않은 부분을 주입구(307)라 한다. 표시 장치의 제조 과정에서 주입구(307)에 의해 미세 공간(305)의 일부가 노출되므로, 주입구(307)를 통해 미세 공간(305) 내부에 배향 물질 또는 액정 물질 등을 주입할 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(307)를 덮도록 형성된다. 즉, 덮개막(390)은 미세 공간(305)의 내부에 위치하는 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.
이하에서는 도 4 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 아울러, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
도 4 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12, 도 14, 및 도 16은 동일한 단면을 나타내고 있다. 도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 및 도 17은 동일한 단면을 나타내고 있다.
먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110) 위에 게이트선(121) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되어 있는 게이트 전극(124)을 형성한다. 게이트선(121)은 대략 가로 방향으로 연장되어 있다.
또한, 게이트선(121)과 이격되도록 기준 전압선(131) 및 기준 전압선(131)으로부터 돌출되어 있는 제1 전극(135)을 형성한다. 기준 전압선(131) 및 제1 전극(135)은 게이트선(121)과 동일한 공정에서 형성될 수 있으며, 게이트선(121)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
기준 전압선(131)은 게이트선(121)과 나란한 방향으로 형성할 수 있다. 제1 전극(135)은 대략 세로 방향으로 연장되어 있다.
이어, 게이트선(121), 게이트 전극(124), 기준 전압선(131), 및 제1 전극(135) 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.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 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)과 중첩하도록 형성한다.
이어, 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 데이터선(171), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 금속 물질은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
데이터선(171)은 대략 세로 방향으로 연장되도록 형성할 수 있으며, 데이터선(171)은 제1 전극(135)과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 데이터선(171)과 동일선상에 위치할 수 있다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124) 위에 위치할 수 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 게이트 전극(124) 위에서 서로 이격되어 있다.
반도체 물질과 금속 물질을 연속으로 증착한 후 이를 동시에 패터닝하여 반도체(154), 데이터선(171), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)을 형성할 수도 있다. 이때, 반도체(154)는 데이터선(171) 아래에도 형성된다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 구성한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이로 노출되어 있는 반도체(154) 위에 보호막(180)을 형성한다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 형성할 수 있고, 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
이어, 보호막(180) 위에 색 필터(230)를 형성한다. 색 필터(230)는 각 화소 내에 형성하고, 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, 마스크를 쉬프트 시켜 제3 색의 색 필터(230)를 형성할 수 있다.
이어, 광을 차단할 수 있는 물질을 이용하여 보호막(180) 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 차광 부재(220)는 각 화소의 경계에 형성할 수 있으며, 박막 트랜지스터 위에 형성할 수 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121), 기준 전압선(131), 데이터선(171)과 중첩하도록 형성할 수 있다.
이어, 색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 제1 절연층(240)을 형성한다. 제1 절연층(240)은 유기 절연 물질로 이루어져 색 필터(230) 및 차광 부재(220)의 상부면을 평탄화시킬 수 있다. 또한, 제1 절연층(240)은 유기 절연 물질로 이루어지는 층과 무기 절연 물질로 이루어지는 층을 포함하는 이중층으로 이루어질 수도 있다.
보호막(180), 차광 부재(220), 및 제1 절연층(240)을 패터닝하여 드레인 전극(175)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 접촉 구멍(181)을 형성한다. 또한, 게이트 절연막(140), 보호막(180), 색 필터(230), 및 제1 절연층(240)을 패터닝하여 제1 전극(135)의 적어도 일부를 노출시키는 제2 접촉 구멍(183)을 형성한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(240) 위에 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)은 각 화소 내에 형성한다. 희생층(300)은 제1 전극(135) 및 데이터선(171) 위에는 형성되지 않도록 패터닝한다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 희생층(300) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 산화물 또는 불투명한 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)을 형성한다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 희생층(300)의 측면을 덮도록 형성한다. 화소 전극(191)은 하나의 화소의 양측 가장자리에 위치할 수 있으며, 대략 세로 방향으로 연장되어 있다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)과 인접하는 희생층(300)의 측면을 덮도록 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 하나의 화소의 중앙부에 위치할 수 있으며, 대략 세로 방향으로 연장되어 있다. 공통 전극(270)은 제1 전극(135)과 인접한 희생층(300)의 측면을 덮도록 형성되어 있다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 길쭉한 막대형으로 이루어져 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 서로 나란한 방향으로 연장되어 있다. 또한, 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 데이터선(171)과 나란한 방향으로 연장될 수 있으며, 제1 전극(135)과도 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
화소 전극(191)의 두께는 폭보다 크고, 공통 전극(270)의 두께는 폭보다 크다. 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)의 두께는 희생층(300)의 높이 대응한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)의 일부와 중첩하도록 형성되며, 제1 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결된다. 공통 전극(270)은 제1 전극(135)과 중첩하도록 형성되며, 제2 접촉 구멍(183)을 통해 제1 전극(135)과 연결된다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 화소 전극(191), 공통 전극(270), 및 희생층(300) 위에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질로 제2 절연층(350)을 형성할 수 있다.
이어, 제2 절연층(350) 위에 유기 물질을 도포하고, 이를 패터닝하여 지붕층(360)을 형성한다. 게이트선(121), 기준 전압선(131), 및 박막 트랜지스터와 중첩하는 부분의 유기 물질이 제거되도록 패터닝할 수 있다. 지붕층(360)은 희생층(300)의 상부면 및 측면의 일부를 덮도록 형성된다. 아울러, 지붕층(360)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)을 덮도록 형성된다. 지붕층(360)은 희생층(300)의 측면의 다른 일부를 덮지 않도록 형성된다.
지붕층(360)을 형성한 후에는 광을 조사하여 경화 공정을 진행하게 된다. 경화 공정을 거치면 지붕층(360)이 단단해지므로 지붕층(360) 아래에 공간이 발생하더라도 그 형태를 유지할 수 있게 된다.
이어, 지붕층(360) 위에 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등과 같은 무기 절연 물질로 제3 절연층(370)을 형성할 수 있다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 희생층(300)이 노출된 기판(110) 위에 현상액 또는 스트리퍼 용액 등을 공급하여 희생층(300)을 전면 제거한다. 애싱(ashing) 공정을 통해 희생층(300)을 전면 제거할 수도 있다.
희생층(300)이 제거되면, 희생층(300)이 위치하였던 자리에 미세 공간(305)이 발생한다. 미세 공간(305)의 양 측면에는 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 각각 위치하고 있으며, 미세 공간(305)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다. 즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 미세 공간(305)이 위치하게 된다.
지붕층(360)이 제거된 부분을 통해 미세 공간(305)의 일부는 외부로 노출되어 있으며, 미세 공간(305)이 노출되어 있는 부분을 주입구(307)라 한다.
이어, 스핀 코팅 방식 또는 잉크젯 방식으로 배향 물질이 포함되어 있는 배향액을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 배향액이 주입구(307)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 되어 배향막(도시하지 않음)이 형성된다.
이어, 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식으로 액정 물질을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 모세관력(capillary force)에 의해 액정 물질이 주입구(307)를 통해 미세 공간(305) 내부로 주입된다. 따라서, 미세 공간(305) 내부에 액정 분자(310)들로 이루어진 액정층이 형성된다.
이어, 제3 절연층(370) 위에 액정 분자(310)와 반응하지 않는 물질을 증착하여 덮개막(390)을 형성한다. 덮개막(390)은 주입구(307)를 덮도록 형성되어, 미세 공간(305)의 내부에 형성되어 있는 액정 분자(310)가 외부로 나오지 않도록 미세 공간(305)을 밀봉한다.
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.
다음으로, 도 18을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 18에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 화소 전극 및 공통 전극이 적어도 한 번 구부러진 형태를 가진다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
앞선 실시예에서와 마찬가지로 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 나란한 방향으로 연장되어 있다.
앞선 실시예에서는 한 화소 내에서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 하나의 방향으로 연장되어 있는 반면에, 본 실시예에서는 한 화소 내에서 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 한 번 구부러진 형태로 이루어진다. 도 18에 도시된 바와 같이 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 한 화소의 중앙부에서 한 번 구부러진 형태를 가질 수 있다. 이때, 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)이 구부러진 부분을 경계로 하여 하나의 화소가 두 개의 도메인으로 구분될 수 있다. 두 도메인에서 액정 분자(310)의 배향 방향은 상이하며, 이에 따라 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.
데이터선(171)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)과 나란한 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)과 마찬가지로 데이터선(171)도 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어진다.
본 실시예에서 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 한 화소 내에서 한 번 구부러진 형태를 가지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 한 화소 내에서 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 두 번 이상 구부러진 형태를 가질 수도 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.
121: 게이트선 131: 기준 전압선
135: 제1 전극 171: 데이터선
191: 화소 전극 270: 공통 전극
300: 희생층 305: 미세 공간
307: 주입구 310: 액정 분자
360: 지붕층 390: 덮개막

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있고 막대형으로 이루어지는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 나란한 방향으로 연장되어 있는 공통 전극,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 미세 공간,
    상기 화소 전극, 상기 공통 전극, 및 상기 미세 공간을 덮고 있는 지붕층,
    상기 미세 공간을 채우고 있는 액정층, 및
    상기 지붕층 위에 형성되어 상기 미세 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 위에 위치하는 게이트선, 기준 전압선, 및 데이터선, 및
    상기 기준 전압선으로부터 돌출되어 상기 공통 전극과 중첩하는 제1 전극을 더 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 제1 전극과 연결되어 있는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기준 전압선은 상기 게이트선과 동일한 층에 위치하고, 상기 게이트선과 나란한 방향으로 연장되어 있는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 데이터선은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 나란한 방향으로 연장되어 있는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 동일한 층에 위치하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 두께는 폭보다 큰 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 공통 전극의 두께는 폭보다 큰 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 공통 전극의 양측에 위치하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어지는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터선은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어지는 표시 장치.
  11. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터 위에 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층의 측면에 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극, 공통 전극, 및 상기 희생층 위에 지붕층을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계, 및
    상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 미세 공간을 밀봉하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 일부가 노출되도록 상기 보호막에 제1 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 위에 기준 전압선 및 상기 기준 전압선으로부터 돌출되는 제1 전극을 형성하는 단계, 및
    상기 제1 전극의 적어도 일부가 노출되도록 상기 보호막에 제2 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 제1 전극과 연결되어 있는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 기판 위에 게이트선 및 데이터선을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기준 전압선 및 상기 제1 전극은 상기 게이트선과 동일한 층에 위치하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 기준 전압선은 상기 게이트선과 나란한 방향으로 연장되어 있는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 나란한 방향으로 연장되어 있는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 동일한 층에 위치하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 두께는 폭보다 큰 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 공통 전극의 두께는 폭보다 큰 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 적어도 한 번 구부러진 형태로 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
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