KR20130121545A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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최낙초
김연태
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있고, 견고한 구조를 가진 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 공통 전극; 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 공간; 상기 공통 전극 위에 형성되고, 유기 물질로 이루어져 있는 유기층; 및, 상기 유기층 위에 형성되어, 상기 화소 영역 별로 상기 공간을 밀봉하는 덮개막을 포함하고, 상기 유기층의 상부면의 높이는 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지는 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 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있고, 견고한 구조를 가진 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, 색필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색필터, 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, 하나의 기판을 이용하면서도 외부 압력에 잘 견딜 수 있는 견고한 구조를 가진 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기층; 상기 화소 전극 위에 위치하고, 상기 유기층에 의해 상부면 및 측면 일부가 둘러싸여 있는 공간; 상기 공간을 채우도록 형성되어 있는 액정; 및, 상기 유기층에 의해 덮여 있지 않은 상기 공간의 나머지 측면을 덮도록 형성되어 있는 덮개막을 포함하고, 상기 유기층의 상부면의 높이는 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 공간의 상부면 및 측면 일부를 덮도록 형성되고, 상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 공간의 아래에 형성되어 있고, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 막대 형상을 가지고, 하나의 화소 영역 내에서 복수의 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극이 서로 번갈아 배치될 수 있다.
상기 덮개막은 상기 기판 위의 전면을 덮도록 형성되고, 상기 공간을 상기 화소 영역 별로 밀봉할 수 있다.
상기 유기층의 상부면과 상기 기판 사이의 거리는 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워질 수 있다.
상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각은 1도 이상이고, 10도 이하일 수 있다.
상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각은 1.5도 이상이고, 2도 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 색필터의 상부면의 높이는 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 색필터는 상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에서 서로 중첩될 수 있다.
상기 유기층은 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 색필터; 및, 상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 차광 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 화소 전극의 아래에 형성되고, 유기 절연 물질로 이루어져 있는 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 복수의 화소 영역을 포함하는 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 상기 화소 영역 내에 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극 위에 상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들 사이가 분리되고, 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 희생층을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 위에 유기 물질로 유기층을 형성하는 단계; 상기 유기층의 상부면의 높이가 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 상기 유기층을 패터닝하고, 상기 화소 영역의 상하측 가장자리에서 상기 희생층의 일부가 노출되도록 상기 유기층 및 상기 공통 전극을 패터닝하여 액정 주입구를 형성하는 단계; 상기 희생층을 제거하여 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 공간을 형성하는 단계; 상기 액정 주입구를 통해 상기 공간에 액정을 주입하는 단계; 및, 상기 유기층 위에 덮개막을 형성하여 상기 화소 영역 별로 상기 공간을 밀봉하는 단계를 포함하고, 상기 액정 주입구를 형성하는 단계에서 상기 공통 전극이 상기 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되고, 상기 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 분리되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 상기 희생층을 형성한 후, 상기 희생층의 상부면 및 측면 일부를 덮도록 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 상기 희생층을 형성하기 전에, 상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 막대 형상을 가지고, 하나의 화소 영역 내에서 복수의 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극이 서로 번갈아 배치되도록 형성할 수 있다.
상기 유기층을 패터닝하는 단계에서 상기 유기층의 상부면과 상기 기판 사이의 거리가 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 상기 유기층을 패터닝할 수 있다.
상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각이 1도 이상이고, 10도 이하가 되도록 상기 유기층을 패터닝할 수 있다.
상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각이 1.5도 이상이고, 2도 이하가 되도록 상기 유기층을 패터닝할 수 있다.
상기 유기층을 패터닝하는 단계에서 상기 복수의 화소 영역에 대응하는 복수의 구분 영역을 포함하고, 상기 구분 영역은 복수의 투과부와 복수의 불투과부를 포함하는 마스크를 사용하여 상기 유기층을 패터닝하고, 상기 복수의 불투과부는 동일한 폭을 가지고, 상기 복수의 투과부는 상기 구분 영역의 중앙으로부터 상기 구분 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 넓은 폭을 가질 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, 유기층이 기판에 대하여 경사를 가지도록 형성함으로써, 외부로부터 표시 장치에 작용하는 힘을 분산시킴으로써 견고한 구조를 가질 수 있다.
또한, 투과부가 중앙으로부터 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 넓은 폭을 가지는 마스크를 이용하여 유기층을 패터닝함으로써, 유기층의 경사를 용이하게 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III을 따라 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 19, 도 21 내지 도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 20은 도 18 및 도 19의 공정을 진행하는데 사용되는 마스크를 나타낸 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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 III-III을 따라 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110) 위에 일방향으로 형성되어 있는 게이트선(121) 및 타방향으로 형성되어 있는 데이터선(171)을 포함한다. 게이트선(121)과 데이터선(171)은 서로 교차하도록 형성될 수 있다.
기판(110)은 복수의 화소 영역을 포함하고, 복수의 화소 영역은 게이트선(121)과 데이터선(171)에 의해 정의될 수 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 있는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)에는 게이트선(121)을 통해 게이트 신호가 인가된다.
게이트선(121) 및 게이트 전극(124)과 연결되지 않도록 화소 영역 내에 유지 전극(133)이 더 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 유지 전극(133)은 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 이와 달리 게이트선(121)과 나란한 방향으로만 형성될 수도 있다. 서로 이웃한 화소 영역들에 형성된 복수의 유지 전극(133)들은 서로 연결되도록 형성되어 있다. 유지 전극(133)에는 공통 전압 등과 같은 일정한 전압이 인가된다.
게이트선(121), 게이트 전극(124), 및 유지 전극(133) 위에는 게이트 절연막(140)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 반도체층(150)이 형성되어 있다. 반도체층(150)은 게이트 전극(124) 위에 위치할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성될 수도 있다. 반도체층(150)은 비정질 실리콘(amorpous silicon), 다결정 실리콘(polycystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
반도체층(150) 위에는 데이터선(171)으로부터 돌출되어 있는 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 이격되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 데이터 신호를 전달한다. 데이터선(171)으로 전달된 데이터 신호는 소스 전극(173)에 인가된다.
게이트 전극(124), 반도체층(150), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 구성한다. 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 소스 전극(173)에 인가된 데이터 신호는 드레인 전극(175)으로 전달된다.
데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 및 드레인 전극(173, 175) 사이로 노출되어 있는 반도체층(150)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(180) 위에는 각 화소 영역 내에 색필터(230)가 형성되어 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 등을 표시할 수도 있다.
이웃하는 색필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 영역의 경계부와 박막 트랜지스터 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 더 형성될 수 있다. 제1 절연층(240)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 물질로 이루어진 색필터(230) 및 차광 부재(220)를 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제1 절연층(240), 차광 부재(220), 보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 일부가 노출되도록 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(181)은 차광 부재(220) 대신 색필터(230)에 형성될 수도 있다.
제1 절연층(240) 위에는 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 각 화소 영역 내에 형성되고, 드레인 전극(175)과 연결되어 있어 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 드레인 전극(175)으로부터 데이터 신호를 인가 받는다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193), 가로 줄기부(193)와 직교하는 세로 줄기부(192), 및 복수의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함한다.
가로 줄기부(193)는 게이트선(121)과 나란한 방향으로 형성될 수 있고, 세로 줄기부(192)는 데이터선(171)과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 가로 줄기부(193)는 인접한 두 게이트선(121) 사이의 대략 중간에 형성될 수 있고, 세로 줄기부(192)는 인접한 두 데이터선(171) 사이의 대략 중간에 형성될 수 있다.
하나의 화소 영역은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부화소 영역, 제2 부화소 영역, 제3 부화소 영역, 및 제4 부화소 영역으로 나뉜다. 제1 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 좌측 및 세로 줄기부(192)의 상측에 위치하고, 제2 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 우측 및 세로 줄기부(192)의 상측에 위치한다. 제3 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 좌측 및 세로 줄기부(192)의 하측에 위치하고, 제4 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 우측 및 세로 줄기부(192)의 하측에 위치한다.
제1 미세 가지부(194a)는 제1 부화소 영역 내에 형성되고, 제2 미세 가지부(194b)는 제2 부화소 영역 내에 형성된다. 제3 미세 가지부(194c)는 제3 부화소 영역 내에 형성되고, 제4 미세 가지부(194d)는 제4 부화소 영역 내에 형성된다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 좌상 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 우상 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 좌하 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 우하 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 이웃하는 부화소 영역의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 서로 직각을 이루도록 형성될 수 있다.
상기에서 도 1에 도시되어 있는 화소 전극(191)의 형상에 대해 설명하였으나, 화소 전극(191)의 형상은 이에 한정되지 아니하고 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 하나의 화소 영역이 네 개의 부화소 영역으로 나뉘어 지는 것으로 설명하였으나, 더 많은 영역으로 나뉘어질 수도 있고, 복수의 부화소 영역으로 나뉘어지지 않을 수도 있다.
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 공간(200)이 형성되어 있다. 공간(200)의 폭과 넓이는 표시 장치의 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
공간(200) 내에는 액정(3)이 채워져 있다. 액정(3)은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있으며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다. 또한, 이에 한정되지 아니하며, 수평 배향이 이루어질 수도 있다.
액정(3)은 네마틱(nematic), 스메틱(smetic), 콜레스테릭(cholesteric), 카이랄(chiral), 및 BMD 액정 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 액정(3)은 네거티브(negative)형의 액정 물질 또는 포지티브(positive)형의 액정 물질로 이루어질 수 있다.
상기에서 화소 전극(191)은 공간(200)을 기준으로 아래에 형성되어 있고, 공통 전극(270)은 공간(200)을 기준으로 위에 형성되어 있는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 모두 공간(200)을 기준으로 아래에 형성될 수도 있다. 이때, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 동일한 층에 형성될 수도 있고, 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성될 수도 있다. 이때, 액정(3)은 공간(200) 내에서 기판(110)과 평행한 방향으로 누워있도록 형성될 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191)에 의해 덮여있지 않은 제1 절연층(240) 위에도 형성될 수 있다.
제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 아래에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 화소 영역의 가장자리에서 서로 연결될 수 있다.
공간(200)은 제1 절연층(240), 화소 전극(191), 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다. 공통 전극(270)은 데이터선(171)과 중첩되는 부분에서 제1 절연층(240) 바로 위에 접촉되도록 형성되어, 데이터선(171)과 인접한 부분에서는 공통 전극(270)이 공간(200)의 좌측 면과 우측 면을 덮게 된다. 따라서, 공통 전극(270)은 행방향으로 인접한 화소 영역들을 따라 연결되어 있다.
공통 전극(270)은 게이트선(121)과 중첩되는 부분에는 형성되지 않아, 게이트선(121)과 인접한 부분에서는 공통 전극(270)이 공간(200)의 상측 면과 하측 면을 덮지 않는다. 따라서, 공간(200)의 상측 면과 하측 면에는 공간(200)이 외부로 노출되도록 액정 주입구(201)가 형성되어 있다. 즉, 액정 주입구(201)는 게이트선(121)을 따라 형성되고, 액정 주입구(201)를 통해 액정(3)이 공간(200)의 내부로 주입된다.
상기에서 공통 전극(270)이 공간(200)의 좌측 면과 우측 면을 덮고, 상측 면과 하측 면을 덮지 않는 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 공통 전극(270)이 공간(200)의 다른 측면을 덮도록 형성될 수도 있다. 예를 들면, 공통 전극(270)이 공간(200)의 상측 면과 하측 면을 덮고, 좌측 면과 우측 면을 덮지 않도록 형성될 수도 있다. 이때, 액정 주입구(201)는 데이터선(171)을 따라 형성될 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 절연층(280)이 더 형성될 수 있다. 제2 절연층(280)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제2 절연층(280) 위에는 유기층(285)이 형성되어 있다. 유기층(285)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 유기층(285)의 상부면은 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성되어 있다. 유기층(285)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수 있다. 따라서, 유기층(285)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
유기층(285)이 기판(110)에 대해 평평하게 형성될 경우를 가정하였을 때, 유기층(285)의 상부에서 누르는 힘이 작용하면 유기층(285)의 아래에 공간(200)이 위치하고 있으므로, 유기층(285)이 외부 압력을 견디지 못하고 무너질 수 있다.
본 발명에서는 유기층(285)의 상부면이 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성됨으로써, 유기층(285)의 상부에서 누르는 힘이 작용하면 이를 유기층(285)의 좌측 및 우측 가장자리로 분산시킬 수 있다. 유기층(285)의 좌측 및 우측 가장자리의 아래에는 공간(200)이 형성되어 있지 않고, 유기층(285) 및 차광 부재(220)에 의해 지지되고 있으므로 외부 압력에 대해 잘 견딜 수 있다.
기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1도 이상이고 10도 이하인 것이 바람직하다. 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 각이 1도 미만인 경우에는 외부 압력을 유기층(285)의 가장자리로 분산시키는 효과가 크지 않기 때문이다. 또한, 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 각이 10도 초과인 경우에는 후공정에서 버블 발생 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 액정 주입구(201)의 밀봉 과정 또는 평관판의 부착 과정에서 버블이 발생할 우려가 있다. 더 바람직하게는 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 경사의 각을 1.5도 이상이고, 2도 이하로 할 수 있다.
상기에서 유기층(285)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 낮아지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 이와 달리, 유기층(285)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수도 있다. 이때, 유기층(285)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
유기층(285) 위에는 제3 절연층(290)이 더 형성될 수 있다. 제3 절연층(290)은 경사진 유기층(285) 위에 형성되어 있으므로, 제3 절연층(290)도 유기층(285)과 마찬가지로 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
제3 절연층(290)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(290)은 유기층(285)의 상부면 및 측면을 모두 덮도록 형성될 수 있다. 제3 절연층(290)은 유기 물질로 이루어진 유기층(285)을 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제3 절연층(290) 위에는 덮개막(295)이 형성될 수 있다. 덮개막(295)은 공간(200)이 외부로 노출되어 있는 액정 주입구(201)를 덮도록 형성된다. 즉, 공간(200)의 내부에 형성되어 있는 액정(3)이 외부로 나오지 않도록 액정 주입구(201)를 밀봉할 수 있다. 덮개막(295)은 액정(3)과 접촉하게 되므로, 액정(3)과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 덮개막(295)은 페릴린 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
덮개막(295)은 경사진 제3 절연층(290) 위에 형성되어 있으므로, 덮개막(295)도 제3 절연층(290)과 마찬가지로 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 이와 달리 덮개막(295)을 두꺼운 유기막으로 형성하여 기판(110) 위를 평탄화할 수도 있다.
다음으로, 도 4를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치는 제1 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 제1 실시예와 가장 큰 차이점은 색필터의 상부면도 기판에 대해 경사를 이룬다는 점으로, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치는 평면도 상에서는 제1 실시예에 의한 표시 장치와 유사하므로, 도시를 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 표시 장치는 제1 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 순서로 각 구성요소들이 적층되어 있다.
제1 실시예에서는 색필터(230)가 기판(110)에 대해 평평하게 형성되어 있는 반면에, 제2 실시예에서는 색필터(230)의 상부면이 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성되어 있다.
색필터(230)의 상부면의 높이는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수 있다. 따라서, 색필터(230)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
기판(110)과 색필터(230)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1도 이상이고 10도 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)과 색필터(230)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1.5도 이상이고, 2도 이하인 것이 바람직하다.
상기에서 색필터(230)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 낮아지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 이와 달리, 색필터(230)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수도 있다. 이때, 색필터(230)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
색필터(230)의 상부면이 기판(110)에 대하여 경사를 가지고 형성되므로, 색필터(230) 위에 형성되어 있는 유기층(285)의 상부면도 기판(110)에 대하여 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에서와 같이 유기층(285)이 외부 압력으로부터 잘 견딜 수 있다.
또한, 색필터(230)의 위에 적층되는 제1 절연층(240), 화소 전극(191), 제1 배향막(11), 제2 배향막(21), 공통 전극(270), 제2 절연층(280), 제3 절연층(290), 덮개막(295) 등도 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 5를 참고하여 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 표시 장치는 제1 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 제1 실시예와 가장 큰 차이점은 차광 부재가 형성되지 않는다는 점으로, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 표시 장치에서는 제1 실시예에 의한 표시 장치에서와 같이 기판(110) 위에 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.
제1 실시예에서는 보호막(180) 위의 화소 영역 내에만 색필터(230)가 형성되어 있는 반면에, 제3 실시예에서는 보호막(180) 위의 화소 영역 내와 화소 영역의 경계부에도 색필터(230)가 형성되어 있다. 또한, 차광 부재가 형성되지 않는다.
색필터(230)는 화소 영역의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에서는 서로 중첩되도록 형성되어 있다. 색필터(230)는 복수의 화소 영역의 열 방향을 따라 동일한 색으로 이루어질 수 있다. 색필터(230)가 제1 색, 제2 색, 및 제3 색으로 이루어져 있을 때, 행 방향으로 이웃한 화소 영역의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에서는 제1 색의 색필터(230)과 제2 색의 색필터(230)가 서로 중첩하도록 형성될 수 있고, 제2 색의 색필터(230)는 제3 색의 색필터(230)와 중첩하도록 형성될 수 있다. 서로 다른 색의 색필터(230)를 중첩시킴으로써 차광 부재를 대신할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참고하여 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 표시 장치는 제1 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 제1 실시예와 가장 큰 차이점은 색필터 및 차광 부재가 공통 전극 위에 형성되어 유기층의 역할을 한다는 점으로, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 표시 장치에서 기판(110) 위에 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.
제1 실시예에서는 보호막(180) 위에 색필터(230)가 형성되고, 색필터(230) 위에 제1 절연층(240)이 형성되며, 제1 절연층(240) 위에 화소 전극(191)이 형성되어 있는 반면에, 제4 실시예에서는 보호막(180) 바로 위에 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
화소 전극(191) 위에는 공간(200)에 의해 화소 전극(191)과 이격되어 있는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 제2 절연층(280)이 형성되어 있다.
제2 절연층(280) 위에는 각 화소 영역 내에 색필터(230)가 형성되어 있고, 이웃한 색필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
색필터(230)의 상부면은 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성되어 있다. 색필터(230)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수 있다. 따라서, 유기층(285)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
기판(110)과 색필터(230)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1도 이상이고 10도 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)과 색필터(230)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1.5도 이상이고, 2도 이하인 것이 바람직하다.
상기에서 색필터(230)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 낮아지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 이와 달리, 색필터(230)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수도 있다. 이때, 색필터(230)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
제4 실시예에서는 별도의 유기층이 형성되지 않고, 색필터 및 차광부가 공통 전극 위에 형성되어 유기층을 대신할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참고하여 본 발명의 제5 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제5 실시예에 의한 표시 장치는 제4 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 제4 실시예와 가장 큰 차이점은 보호막과 화소 전극 사이에 제1 및 제4 절연층이 더 형성된다는 점으로, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제5 실시예에 의한 표시 장치에서 기판(110) 위에 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.
제4 실시예에서는 보호막(180) 바로 위에 화소 전극(191)이 형성되어 있는 반면에, 제5 실시예에서는 보호막(180) 위에 제4 절연층(225)이 더 형성되어 있고, 제4 절연층(225) 위에 제1 절연층(240)이 형성되어 있으며, 제1 절연층(240) 위에 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
제4 절연층(225)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있고, 제1 절연층(240)은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
제4 절연층(225)의 상부면은 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성되어 있다. 제4 절연층(225)의 상부면의 높이는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수 있다. 따라서, 제4 절연층(225)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
기판(110)과 제4 절연층(225)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1도 이상이고 10도 이하인 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)과 제4 절연층(225)의 상부면이 이루는 경사의 각은 1.5도 이상이고, 2도 이하인 것이 바람직하다.
상기에서 제4 절연층(225)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 낮아지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 이와 달리, 제4 절연층(225)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성될 수도 있다. 이때, 제4 절연층(225)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 상측 및 하측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
제4 절연층(225)의 상부면이 기판(110)에 대하여 경사를 가지고 형성되므로, 제4 절연층(225) 위에 형성되어 있는 색필터(230)의 상부면도 기판(110)에 대하여 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 색필터(230)가 외부 압력으로부터 잘 견딜 수 있다.
또한, 제4 절연층(225)의 위에 적층되는 제1 절연층(240), 화소 전극(191), 제1 배향막(11), 제2 배향막(21), 공통 전극(270), 제2 절연층(280), 제3 절연층(290), 덮개막(295) 등도 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
다음으로, 도 8 내지 도 22를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
이하에서 설명하는 표시 장치의 제조 방법은 상기에서 설명한 제1 실시예에 의한 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 동일한 방법으로 제조 순서 등을 조금씩 변경하여 제2 내지 제5 실시예에 의한 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 8 내지 도 19, 도 21 내지 도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 도 8, 도 10, 도 12, 도 14, 도 16, 도 18, 도 21, 및 도 23은 동일한 선을 따라 나타낸 단면도이다. 또한, 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 19, 도 22, 및 도 24는 동일한 선을 따라 나타낸 단면도이다. 도 20은 도 18 및 도 19의 공정을 진행하는데 사용되는 마스크를 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110) 위에 일방향으로 뻗어있는 게이트선(도시하지 않음) 및 게이트선으로부터 돌출되는 게이트 전극(124)을 형성한다. 또한, 게이트선 및 게이트 전극(124)과 이격되도록 유지 전극(133)을 형성한다. 유지 전극(133)은 게이트선 및 게이트 전극(124)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
이어, 게이트선, 게이트 전극(124), 및 유지 전극(133)을 포함한 기판(110) 위의 전면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질을 이용하여 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 실리콘(amorpous silicon), 다결정 실리콘(polycystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등과 같은 반도체 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 반도체층(150)을 형성한다. 반도체층(150)은 게이트 전극(124) 위에 위치하도록 형성할 수 있다.
이어, 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 타방향으로 뻗어있는 데이터선(171)을 형성한다. 또한, 데이터선(171)으로부터 반도체층(150) 위로 돌출되는 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 이격되는 드레인 전극(175)을 함께 형성한다. 금속 물질은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
반도체 물질과 금속 물질을 연속으로 증착한 후 이를 동시에 패터닝하여 반도체층(150), 데이터선(171), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)을 형성할 수도 있다. 이때, 반도체층(150)은 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성된다.
게이트 전극(124), 반도체층(150), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 구성한다. 게이트선과 데이터선(171)은 서로 교차하여 형성될 수 있으며, 게이트선과 데이터선(171)에 의해 복수의 화소 영역이 정의될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 및 드레인 전극(173, 175) 사이로 노출되어 있는 반도체층(150) 위에 보호막(180)을 형성한다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
이어, 보호막(180) 위의 각 화소 영역 내에 색필터(230)를 형성한다. 복수의 화소 영역의 열 방향을 따라 동일한 색의 색필터(230)를 형성할 수 있다. 세 가지 색의 색필터(230)를 형성하는 경우 제1 색의 색필터(230)를 먼저 형성한 후 마스크를 쉬프트 시켜 제2 색의 색필터(230)를 형성할 수 있다. 이어, 제2 색의 색필터(230)를 형성한 후 마스크를 쉬프트시켜 제3 색의 색필터를 형성할 수 있다.
이어, 보호막(180) 위의 각 화소 영역의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에 차광 부재(220)를 형성한다.
상기에서 색필터(230)를 형성한 후 차광 부재(220)를 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 차광 부재(220)를 먼저 형성한 후 색필터(230)를 형성할 수도 있다.
이어, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 제1 절연층(240)을 형성한다.
이어, 드레인 전극(175)의 일부가 노출되도록 제1 절연층(240), 차광 부재(220), 및 보호막(180)을 식각하여 접촉 구멍(181)을 형성한다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(240) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여 화소 영역 내에 화소 전극(191)을 형성한다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되도록 형성한다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 화소 전극(191) 및 제1 절연층(240) 위에 유기 절연 물질로 희생층(210)을 형성한다. 희생층(210)을 패터닝하여 일방향으로 이웃하는 화소 영역들 사이가 분리되고, 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 형성한다. 예를 들면, 희생층(210)이 게이트선 방향으로 이웃하는 화소 영역들 사이가 분리되고, 데이터선(171) 방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 형성할 수 있다. 이를 위해, 데이터선(171) 위에 형성되어 있는 희생층(210)을 제거할 수 있다.
희생층(210)은 감광성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 포토 공정을 진행함으로써, 희생층(210)을 패터닝할 수 있다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 희생층(210) 위에 금속 물질을 증착하여 공통 전극(270)을 형성한다.
이어, 공통 전극(270) 위에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질로 제2 절연층(280)을 형성한다.
이어, 제2 절연층(280) 위에 유기 물질로 유기층(285)을 형성한다. 유기층(285)을 패터닝하여 유기층(285)의 상부면이 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성한다. 유기층(285)의 상부면의 높이가 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 형성할 수 있다. 따라서, 유기층(285)의 상부면과 기판(110) 사이의 거리는 화소 영역의 중앙으로부터 화소 영역의 좌측 및 우측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 형성된다.
데이터선(171) 위에서는 유기층(285)의 상부면이 기판(110)에 대해 평평하도록 형성할 수 있고, 게이트선 위에 형성되어 있는 유기층(285)은 제거할 수 있다.
유기층(285)의 패터닝은 도 20에 도시되어 있는 마스크(500)를 이용하여 진행할 수 있다. 유기층(285)의 패터닝에 사용되는 마스크(500)는 기판(110) 위의 복수의 화소 영역에 대응하는 복수의 구분 영역들을 포함하고 있다. 도 20은 하나의 구분 영역을 나타내고 있다.
구분 영역은 복수의 투과부(510)와 복수의 불투과부(520)를 포함하고 있다. 즉, 구분 영역은 서로 다른 폭을 가지는 다중 슬릿으로 이루어져 있다. 복수의 불투과부(520)는 동일한 폭을 가지고, 복수의 투과부(510)는 서로 다른 폭을 가진다. 복수의 투과부(510)는 구분 영역의 중앙(center)으로부터 구분 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 넓은 폭을 가진다. 중앙(center)에 위치한 투과부와 가장 가까이 위치한 투과부의 폭(t1)보다 두 번째에 위치한 투과부의 폭(t2)이 더 넓다. 또한, 중앙(center)으로부터 두 번째에 위치한 투과부의 폭(t2)보다 세 번째에 위치한 투과부의 폭(t3)이 더 넓다. 이처럼 중앙(center)으로부터 네 번째에 위치한 투과부의 폭(t4), 다섯 번째에 위치한 투과부의 폭(t5), 여섯 번째에 위치한 투과부의 폭(t6), 및 일곱 번째에 위치한 투과부의 폭(t7)으로 갈수록 점점 넓어진다.
유기층(285) 위에 이러한 마스크(500)를 위치시키고 노광한 후 현상하게 되면, 광을 적게 입사 받은 화소 영역의 중앙에 위치한 유기층(285)은 적게 현상되고, 광을 많이 입사 받은 화소 영역의 가장자리에 위치한 유기층(285)은 많이 현상된다. 따라서, 화소 영역의 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 유기층(285)의 두께가 점차적으로 얇아지게 된다.
투과부의 폭을 조절함으로써, 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 각을 조절할 수 있다. 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 경사의 각이 1도 이상이고 10도 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(110)과 유기층(285)의 상부면이 이루는 경사의 각이 1.5도 이상이고 2도 이하가 되도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 유기층(285) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 제3 절연층(290)을 형성할 수 있다. 제3 절연층(290)은 경사진 유기층(285) 위에 형성되므로, 제3 절연층(290)도 기판(110)에 대해 경사를 가지도록 형성될 수 있다.
도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 제3 절연층(290), 제2 절연층(280), 공통 전극(270)을 패터닝하여, 게이트선과 중첩되는 제3 절연층(290), 제2 절연층(280), 공통 전극(270)을 제거한다. 이에 따라 공통 전극(270)이 제거된 부분의 아래에 위치한 희생층(210)이 노출된다.
희생층(210)이 노출된 기판(110) 위에 산소 플라즈마를 공급하여 애싱하거나, 현상액을 공급하여 희생층(210)을 전면 제거한다. 희생층(210)이 제거되면 희생층(210)이 위치하였던 자리에 공간(200)이 발생한다. 즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 공간(200)을 사이에 두고 서로 이격된다.
또한, 공통 전극(270)이 형성되어 있지 않은 부분을 통해 공간(200)은 외부로 노출되어 있으며, 이를 액정 주입구(201)라 한다. 액정 주입구(201)는 게이트선을 따라 형성되어 있다. 이와 달리 액정 주입구(201)를 데이터선(171)을 따라 형성할 수도 있다.
이어, 스핀 코팅 방식 또는 잉크젯 방식으로 배향 물질이 포함되어 있는 배향액을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 배향액이 액정 주입구(201)를 통해 공간(200) 내부로 주입된다. 배향액을 공간(200)의 내부로 주입한 후 경화 공정을 진행하면 용액 성분은 증발하고, 배향 물질이 공간(200) 내부의 벽면에 남게 된다.
따라서, 화소 전극(191) 위에 제1 배향막(11)을 형성하고, 공통 전극(270) 아래에 제2 배향막(21)을 형성할 수 있다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 공간(200)을 사이에 두고 마주보도록 형성되고, 화소 영역의 가장자리에서는 서로 연결되도록 형성된다. 공통 전극(270)은 데이터선(171)과 인접한 부분에서 데이터선(171)과 나란한 방향으로 공간(200)의 측면을 덮도록 측벽을 형성하고, 측벽의 내면에도 배향 물질이 남기 때문이다.
이때, 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 공간(200)의 측면을 제외하고는 제1 기판(110)에 대해 수직한 방향으로 배향이 이루어진다. 추가로 제1 및 제2 배향막(11, 21)에 UV를 조사하는 공정을 진행함으로써, 기판(110)에 대해 수평한 방향으로 배향이 이루어지도록 할 수도 있다.
이어, 잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식으로 액정 분자들로 이루어진 액정(3)을 기판(110) 위에 떨어뜨리면, 액정(3)이 액정 주입구(201)를 통해 공간(200) 내부로 주입된다. 이때, 액정(3)을 홀수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)에 떨어뜨리고, 짝수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)에는 떨어뜨리지 않을 수 있다. 이와 반대로, 액정(3)을 짝수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)에 떨어뜨리고, 홀수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)에는 떨어뜨리지 않을 수 있다.
홀수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)에 액정(3)을 떨어뜨리면 모세관력(capillary force)에 의해 액정(3)이 액정 주입구(201)를 통과하여 공간(200) 내부로 들어가게 된다. 이때, 짝수 번째 게이트선을 따라 형성된 액정 주입구(201)를 통해 공간(200) 내부의 공기가 빠져나감으로써, 액정(3)이 공간(200) 내부로 잘 들어가게 된다.
이어, 제3 절연층(290) 위에 액정(3)과 반응하지 않는 물질을 증착하여 덮개막(295)을 형성한다. 덮개막(295)은 공간(200)이 외부로 노출되어 있는 액정 주입구(201)를 덮도록 형성되어 화소 영역 별로 공간(200)을 밀봉한다. 예를 들면, 덮개막(295)은 페릴린 등과 같이 액정(3)과 반응하지 않는 물질로 형성할 수 있다.
덮개막(295)을 두껍게 형성하거나, 덮개막(295) 위에 유기 절연막을 별도로 형성하여 기판(110) 위를 평탄화할 수도 있다.
덮개막(295)은 잉크젯 방식으로 액정(3)과 반응하지 않는 물질을 제3 절연층(290) 위에 떨어뜨린 후 경화시켜 형성할 수도 있다.
또한, 덮개막(295)은 필름 형상의 물질을 제3 절연층(290) 위에 부착하여 형성할 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.
3: 액정 11: 제1 배향막
21: 제2 배향막 121: 게이트선
124: 게이트 전극 133: 유지 전극
140: 게이트 절연막 150: 반도체층
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181: 접촉 구멍 191: 화소 전극
192: 세로 줄기부 193: 가로 줄기부
194a: 제1 미세 가지부 194b: 제2 미세 가지부
194c: 제3 미세 가지부 194d: 제4 미세 가지부
200: 공간 201: 액정 주입구
210: 희생층 220: 차광 부재
225: 제4 절연층 230: 색필터
240: 제1 절연층 270: 공통 전극
280: 제2 절연층 285: 유기층
290: 제3 절연층 295: 덮개막
500: 마스크 510: 투과부
520: 불투과부

Claims (20)

  1. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극;
    상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 유기층;
    상기 화소 전극 위에 위치하고, 상기 유기층에 의해 상부면 및 측면 일부가 둘러싸여 있는 공간;
    상기 공간을 채우도록 형성되어 있는 액정; 및,
    상기 유기층에 의해 덮여 있지 않은 상기 공간의 나머지 측면을 덮도록 형성되어 있는 덮개막을 포함하고,
    상기 유기층의 상부면의 높이는,
    상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 공통 전극은,
    상기 공간의 상부면 및 측면 일부를 덮도록 형성되고,
    상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되어 있는,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 공통 전극은,
    상기 공간의 아래에 형성되어 있고,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 막대 형상을 가지고, 하나의 화소 영역 내에서 복수의 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극이 서로 번갈아 배치되어 있는,
    표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개막은 상기 기판 위의 전면을 덮도록 형성되고,
    상기 공간을 상기 화소 영역 별로 밀봉하는,
    표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유기층의 상부면과 상기 기판 사이의 거리는,
    상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지는,
    표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각은,
    1도 이상이고, 10도 이하인,
    표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각은,
    1.5도 이상이고, 2도 이하인,
    표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 아래에 형성되어 있는 색필터를 더 포함하는,
    표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 색필터의 상부면의 높이는,
    상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지는,
    표시 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 차광 부재를 더 포함하는,
    표시 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 색필터는 상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에서 서로 중첩되는,
    표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 유기층은,
    상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 색필터; 및,
    상기 화소 영역의 경계부 및 상기 박막 트랜지스터 위에 형성되어 있는 차광 부재를 포함하는,
    표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 아래에 형성되고, 유기 절연 물질로 이루어져 있는 절연층을 더 포함하는,
    표시 장치.
  14. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 상기 화소 영역 내에 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 영역들 중 일방향으로 이웃하는 화소 영역들 사이가 분리되고, 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 유기층을 형성하는 단계;
    상기 유기층의 상부면의 높이가 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 낮아지도록 상기 유기층을 패터닝하고, 상기 화소 영역의 상하측 가장자리에서 상기 희생층의 일부가 노출되도록 상기 유기층을 패터닝하여 액정 주입구를 형성하는 단계;
    상기 희생층을 제거하여 상기 화소 전극과 상기 유기층 사이에 공간을 형성하는 단계;
    상기 액정 주입구를 통해 상기 공간에 액정을 주입하는 단계; 및,
    상기 유기층 위에 덮개막을 형성하여 상기 화소 영역 별로 상기 공간을 밀봉하는 단계를 포함하고,
    상기 액정 주입구를 형성하는 단계에서,
    상기 유기층이 상기 일방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되고, 상기 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 분리되도록 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 희생층을 형성한 후,
    상기 희생층의 상부면 및 측면 일부를 덮도록 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하기 전에,
    상기 화소 전극과 이격되도록 형성되어 있는 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극은 막대 형상을 가지고, 하나의 화소 영역 내에서 복수의 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극이 서로 번갈아 배치되도록 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 유기층을 패터닝하는 단계에서,
    상기 유기층의 상부면과 상기 기판 사이의 거리가 상기 화소 영역의 중앙으로부터 상기 화소 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 상기 유기층을 패터닝하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각이 1도 이상이고, 10도 이하가 되도록 상기 유기층을 패터닝하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 유기층의 상부면이 이루는 각이 1.5도 이상이고, 2도 이하가 되도록 상기 유기층을 패터닝하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 유기층을 패터닝하는 단계에서,
    상기 복수의 화소 영역에 대응하는 복수의 구분 영역을 포함하고, 상기 구분 영역은 복수의 투과부와 복수의 불투과부를 포함하는 마스크를 사용하여 상기 유기층을 패터닝하고,
    상기 복수의 불투과부는 동일한 폭을 가지고,
    상기 복수의 투과부는 상기 구분 영역의 중앙으로부터 상기 구분 영역의 양측 가장자리로 갈수록 점차적으로 넓은 폭을 가지는,
    표시 장치의 제조 방법.
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