KR20160086529A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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박재철
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진유영
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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 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간을 형성하는 격벽을 포함하고, 상긱 복수의 미세 공간은 액정 분자를 포함하고, 상기 격벽은 차광 물질을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
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 연결되면서 신호선과 중첩하는 영역에 격벽을 형성할 수 있다. 이러한 격벽은 신호선 대비하여 큰 폭을 가지기 때문에 개구율을 감소시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개구율을 향상시키는 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 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간을 형성하는 격벽을 포함하고, 상긱 복수의 미세 공간은 액정 분자를 포함하고, 상기 격벽은 차광 물질을 포함한다.
상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 미세 공간으로 들어가는 입구부가 형성될 수 있다.
상기 격벽은 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 게이트선과 나란한 가로 격벽과 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 데이터선과 나란한 세로 격벽을 포함할 수 있다.
상기 입구부는 상기 가로 격벽과 인접한 상기 루프층 일부가 오픈되어 형성될 수 있다.
상기 입구부는 상기 가로 격벽을 따라 길게 뻗은 형상일 수 있다.
상기 입구부는 상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 만나는 부분과 인접하여 형성될 수 있다.
상기 입구부는 상기 복수의 미세 공간 중 하나의 미세 공간에 대응하는 부분에서 상기 가로 격벽 또는 상기 세로 격벽을 따라 길게 뻗은 형상을 갖는 복수의 영역을 포함할 수 있다.
상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차 영역을 둘러싸는 각각의 화소를 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소 및 제4 화소라고 할 때, 각각의 화소에서 상기 교차 영역에 인접하여 상기 입구부가 형성될 수 있다.
상기 루프층 아래 위치하고, 상기 미세 공간을 기준으로 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 입구부는 상기 루프층과 상기 공통 전극을 동시에 관통할 수 있다.
하나의 미세 공간을 형성하는 격벽은 상기 게이트선이 뻗는 방향으로 이웃하는 다른 미세 공간의 격벽과 격리될 수 있다.
상기 가로 격벽은 홈 구조를 포함할 수 있다.
상기 입구부는 상기 격벽과 중첩하는 부분에 형성될 수 있다.
상기 입구부는 상기 루프층과 상기 가로 격벽 사이에 형성될 수 있다.
상기 가로 격벽은 상기 박막 트랜지스터를 덮을 수 있다.
상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 입구부를 덮을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 다른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 차광 물질층을 형성하는 단계, 상기 차광 물질층의 예비 격벽 영역을 노광하는 단계, 상기 차광 물질층 위에 루프 물질층을 형성하는 단계, 상기 루프 물질층을 포토 공정으로 패터닝하여 루프층을 형성하는 단계 그리고 상기 노광된 차광 물질층을 현상하여 격벽을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 격벽은 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간을 형성한다.
상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 미세 공간으로 들어가는 입구부를 형성할 수 있다.
상기 차광 물질층은 네거티브 포토 성질을 가질 수 있다.
상기 예비 격벽 영역을 노광하는 단계와 상기 루프 물질층을 패터닝하여 루프층을 형성하는 단계에서 노광 파장은 서로 다를 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 차광 물질을 포함하는 격벽을 사용하여 복수의 미세 공간을 형성함으로써 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 복수의 미세 공간을 형성하는 디스플레이 장치에서 격벽의 측벽에 위치하는 공통 전극을 제거함으로써 공통 전극과 화소 전극의 쇼트를 방지하며 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 일실시예에 따른 격벽을 도시한 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 격벽을 변형한 실시예를 나타내는 사시도들이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 격벽을 포함하는 액정 표시 장치를 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 1 내지 도 3의 일실시예에 따른 격벽 및 루프층을 도시한 사시도이다.
도 10 내지 도 15는 도 9의 루프층을 변형한 실시예를 나타내는 사시도들이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 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 평면도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다. 도 1은 복수의 미세 공간(305) 각각에 대응하는 복수의 화소 가운데 일부분인 3 * 3 화소 부분을 나타내고, 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(121)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 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(180a) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다.
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) 위에는 이를 덮는 제2 층간 절연막(180b)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(180b)은 규소 질화물(SiNx)와 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
이웃하는 색필터(230)가 중첩하여 단차가 발생된 경우에는 제2 층간 절연막(180b)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230) 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 위치한다. 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 좌우 외곽에서 미세 가지부(191c)를 연결하는 외곽 줄기부(191d)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서 외곽 줄기부(191d)는 화소 전극(191)의 좌우 외곽에 위치하나, 화소 전극(191)의 상부 또는 하부까지 연장되어 위치할 수도 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 디자인은 본 실시예에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 변형하여 본 발명의 일실시예에 따른 내용을 적용할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 격벽(220w)에 대해 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명하기로 한다. 도 4는 도 1 내지 도 3의 일실시예에 따른 격벽을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 화소 전극(191) 및 제2 층간 절연막(180b) 위에는 격벽(220w)이 형성되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 미세 공간(305)에 액정 물질(310)을 포함하는 액정층을 형성한다. 격벽(220w)은 각각의 미세 공간(305)을 구획할 수 있다. 격벽(220w)은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗는 가로 격벽(220w1)과 데이터선(171)과 실질적으로 나란하게 뻗는 세로 격벽(220w2)을 포함한다. 본 실시예에서 격벽(220w)은 빛을 차단할 수 있는 차광 물질로 형성된다. 차광 물질은 외광 반사를 흡수하고 콘트라스트를 향상시키기 위해 액정 표시 장치에서 일반적으로 사용하는 블랙 매트릭스에 적용되는 재료를 사용할 수 있다.
본 실시예에서 하나의 미세 공간(305)을 형성하는 격벽(220w)은 게이트선(121)이 뻗는 방향으로 이웃하는 다른 미세 공간(305)의 격벽(220w)과 격리되어 있다. 뿐만 아니라, 하나의 미세 공간(305)을 형성하는 격벽(220w)은 데이터선(171)이 뻗는 방향으로 이웃하는 다른 미세 공간(305)의 격벽(220w)과 격리되어 형성될 수 있다. 이 때, 게이트선(121) 방향을 따라 트렌치(307FP)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서 가로 격벽(220w1)은 도 1에 도시한 바와 같이 박막 트랜지스터(Q)를 덮는다. 가로 격벽(220w1)은 박막 트랜지스터에 빛이 조사되어 광 누설 전류가 발생하는 것을 방지한다. 세로 격벽(220w2)은 데이터선(171)의 서로 나란한 2개의 변 중에서 하나의 변과 중첩할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 8을 참고하여 변형 실시예에 따른 다양한 격벽(220w)에 대해 설명하기로 한다. 여기서 설명하는 격벽(220w)에 한정되지 않고 발명의 취지에 부합할 수 있는 범위에서 다양하게 변형될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 격벽을 변형한 실시예를 나타내는 사시도들이다. 도 8은 도 7의 실시예에 따른 격벽을 포함하는 액정 표시 장치를 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 가로 격벽(220w1)은 게이트선(121)이 뻗는 방향으로 격리되지 않고 이어질 수 있다. 이러한 차이점 외에 도 4에서 설명한 내용은 본 실시예에 적용 가능하다.
도 6을 참고하면, 도 5에서 설명한 격벽과 유사하게 가로 격벽(220w1)이 게이트선(121)이 뻗는 방향으로 격리되지 않고 이어질 수 있다. 다만, 도 5의 실시예와 달리 가로 격벽(220w1)은 홈 구조(P1, P2)를 포함한다. 홈 구조(P1, P2)는 가로 격벽(220w1)으로부터 미세 공간(305)을 향하여 돌출된 제1 홈(P1)과 미세 공간(305)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출된 제2 홈(P2)을 포함할 수 있다. 이상에서 설명한 차이점 외에 도 4에서 설명한 내용은 본 실시예에 적용 가능하다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 가로 격벽(220w1)은 세로 격벽(220w2) 대비하여 낮은 높이를 가질 수 있다. 이 때, 격벽(220w) 위에 형성되는 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 가로 격벽(220w1) 상부면을 덮을 수 있다. 본 실시예에서는 가로 격벽(220w1)의 상부면과 공통 전극(270)/루프층(360) 사이에 입구부(307)가 형성되어 수평 방향으로 액정 물질(310)이 주입될 수 있다. 이상에서 설명한 차이점 외에 도 4에서 설명한 내용은 본 실시예에 적용 가능하다.
다시 도 1 내지 도 3을 참고하면, 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.
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 분자를 포함하는 액정 물질(310)이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 도 2에 도시한 바와 같이 입구부(307)를 갖는다. 입구부(307)는 격벽(220w)과 루프층(360) 사이에 위치한다. 본 실시예에서 입구부(307)는 가로 격벽(220w1)과 중첩하는 영역에 위치하고, 가로 격벽(220w1)의 중심부에 가까운 위치에 형성될 수 있다. 입구부(307)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 복수개 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자를 포함하는 액정 물질(310)은 모관력(capillary force)에 의해 미세 공간(305)으로 주입될 수 있다. 본 실시예에서 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 위치에 따른 구별되는 것일 뿐이고, 도 3에 도시한 바와 같이 서로 연결될 수 있다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 동시에 형성될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 트렌치(307FP) 또는 가로 격벽(220w1)에 의해 세로 방향으로 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한 세로 격벽(220w2)에 의해 미세 공간(305)은 가로 방향으로 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 행 방향 다시 말해 게이트선(121)이 뻗어 있는 가로 방향을 따라 형성될 수 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), 루프층(360)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 물질(310)dl 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 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305)을 기준으로 화소 전극(191)과 마주보는 위치에 형성되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 화소 전극(191)과 더불어 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
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 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOX)과 같은 무기 물질로 형성된 무기 절연층이다. 루프층(360)은 단일의 무기층으로 형성되거나 다층의 무기층으로 형성될 수 있다. 다층의 무기층으로 형성하는 경우에는 서로 다른 응력을 간는 무기층을 적층하여 형성할 수 있다.
도 9는 도 1 내지 도 3의 일실시예에 따른 격벽 및 루프층을 도시한 사시도이다.
도 9를 참고하면, 본 실시예에서 공통 전극(270) 및 루프층(360)을 동시에 관통하여 입구부(307)가 형성될 수 있다. 입구부(307)는 각각의 미세 공간(305)에서 최소한 하나 이상 형성될 수 있다. 입구부(307)는 가로 격벽(220w1)과 인접한 공통 전극(270) 및 루프층(360) 일부가 오픈되어 형성될 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 15를 참고하여 변형 실시예에 따른 다양한 공통 전극(270) 및 루프층(360) 구조에 대해 설명하기로 한다. 여기서 설명하는 공통 전극(270) 및 루프층(360) 구조에 한정되지 않고 발명의 취지에 부합할 수 있는 범위에서 다양하게 변형될 수 있다.
도 10 내지 도 15는 도 9의 루프층을 변형한 실시예를 나타내는 사시도들이다.
도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 가로 격벽(220w1)을 따라 길게 뻗은 모양의 입구부(307)를 가질 수 있다. 이 때, 입구부(307)는 가로 격벽(220w1)과 인접한 위치에서 가로 격벽(220w1)과 나란하게 형성될 수 있다.
도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 가로 격벽(220w1)과 세로 격벽(220w2)이 만나는 부분과 인접하여 형성된 입구부(307)를 가질 수 있다.
도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 하나의 미세 공간(305)에 대응하는 격벽(220w)에 3개의 입구부(307)를 가질 수 있다. 이 때, 하나의 미세 공간(305)을 구획하기 위한 서로 마주보는 2개의 가로 격벽(220w1) 각각에 인접하여 형성된 입구부(307)의 개수는 서로 다르다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 가로 격벽(220w1) 또는 세로 격벽(220w2)을 따라 길게 뻗은 모양의 입구부(307)를 가질 수 있다.
도 1 및 도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 공통 전극(270) 및 루프층(360)은 도 11에서 설명한 실시예와 유사하게 가로 격벽(220w1)과 세로 격벽(220w2)이 만나는 부분과 인접하여 형성된 입구부(307)를 가질 수 있다. 추가적으로, 게이트선(121)과 데이터선(171)의 교차 영역(GD)을 둘러싸는 각각의 화소를 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소 및 제4 화소라고 할 때, 각각의 화소에서 교차 영역(GD)에 인접하여 입구부(307)가 형성될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참고하면, 루프층(360) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다. 본 실시예에서 캐핑층(390)은 루프층(360) 상부뿐만 아니라 트렌치(307FP)에도 형성될 수 있다. 이 때, 캐핑층(390)은 노출된 미세 공간(305)의 입구부(307)를 덮을 수 있다. 본 실시예에서는 입구부(307)에서 액정 물질이 제거된 것으로 도시하였으나, 미세 공간(305)에 주입되고 남은 액정 물질이 입구부(307)에 잔존할 수도 있다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 세로 격벽(220w2)이 이격한 구조를 가지기 때문에 커브드 디스플레이 장치에 적합하게 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는 미세 공간(305) 사이에 격벽(220w) 구조가 형성되기 때문에 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 감소할 수 있다.
도시하지 않았으나, 기판(110) 및 캐핑층(390) 바깥쪽 면부에 편광자가 형성될 수 있다.
이하에서는 도 16 내지 도 19를 참고하여 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 일실시예에 대해 설명하기로 한다. 하기에 설명하는 실시예는 제조 방법의 일실시예로 다른 형태로 변형 실시 가능하다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 16을 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 형성한다.
색필터(230)를 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 차광 물질층(220p)을 형성한다. 차광 물질층(220p)에 포토 공정의 노광 단계로써 광을 조사한다. 이 때 광이 조사되는 영역은 최종 구조에서 격벽(220w)이 되는 예비 격벽 영역(221)이다.
도 17을 참고하면, 격벽 물질층(220p) 위에 공통 전극 물질층(270p) 및 루프 물질층(360p)을 차례로 형성한다.
도 18을 참고하면, 공통 전극 물질층(370p)과 루프 물질층(360p)을 포토 공정으로 패터닝하여 공통 전극(270) 및 루프층(360)을 형성할 수 있다. 이 때, 포토공정의 노광 단계에서 광 파장은 앞에서 설명한 예비 격벽 영역(221)을 노광할 때의 광 파장과 다르다. 가령, 예비 격벽 영역(221)을 노광하는 파장은 대략 365나노미터이고, 공통 전극 물질층(370p)과 루프 물질층(360p)을 노광하는 파장은 대략 400나노미터 이상일 수 있다. 공통 전극 물질층(370p)과 루프 물질층(360p)을 패터닝하는 과정에서 차광 물질층(220p)이 제거되지 않도록 하기 위함이다.
도 18에서는 도 13에서 설명한 공통 전극(270) 및 루프층(360) 구조를 예시로 들었으나, 이에 한정되지 않고 포토 공정의 마스크 설계 변경에 따라 앞에서 설명한 바와 같이 공통 전극(270) 및 루프층(360) 구조를 다양하게 형성할 수 있다.
도 19를 참고하면, 기 노광된 차광 물질층(220p)을 현상액을 통해 현상한다. 이 때, 비노광된 차광 물질층(220p)이 제거되어 미세 공간(205)과 가로 격벽(220w1) 및 세로 격벽(220w2)이 형성된다.
이후, 입구구(307)를 통해 배향 물질을 주입하여 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 위에 도 2, 3에 도시한 배향막(11, 21)을 형성한다. 구체적으로, 입구부(307)를 통해 고형분과 용매를 포함하는 배향 물질을 주입한 후에 베이크 공정을 수행한다.
그 다음, 잉크젯 방법 등을 사용하여 입구부(307)에 액정 물질을 주입할 수 있다. 이 때, 모세관 현상 등에 의해 입구부(307)를 통해 액정 분자를 포함하는 액정 물질(310)들이 미세 공간(305)으로 들어갈 수 있다.
이후, 루프층(360) 위에 입구부(307) 및 트렌치(307FP)를 덮도록 캐핑층(390)을 형성하면 도 1 내지 도 3과 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.
220w 격벽 270 공통 전극
305 미세 공간 307 입구부
360 루프층 370 상부 절연층
390 캐핑층

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 마주보는 루프층 그리고
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간을 형성하는 격벽을 포함하고,
    상긱 복수의 미세 공간은 액정 분자를 포함하고,
    상기 격벽은 차광 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 미세 공간으로 들어가는 입구부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 격벽은 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 게이트선과 나란한 가로 격벽과 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 데이터선과 나란한 세로 격벽을 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 입구부는 상기 가로 격벽과 인접한 상기 루프층 일부가 오픈되어 형성되는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 입구부는 상기 가로 격벽을 따라 길게 뻗은 형상인 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 입구부는 상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 만나는 부분과 인접하여 형성된 액정 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 입구부는 상기 복수의 미세 공간 중 하나의 미세 공간에 대응하는 부분에서 상기 가로 격벽 또는 상기 세로 격벽을 따라 길게 뻗은 형상을 갖는 복수의 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제3항에서,
    상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차 영역을 둘러싸는 각각의 화소를 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소 및 제4 화소라고 할 때, 각각의 화소에서 상기 교차 영역에 인접하여 상기 입구부가 형성되는 액정 표시 장치.
  9. 제4항에서,
    상기 루프층 아래 위치하고, 상기 미세 공간을 기준으로 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 입구부는 상기 루프층과 상기 공통 전극을 동시에 관통하는 액정 표시 장치.
  11. 제3항에서,
    하나의 미세 공간을 형성하는 격벽은 상기 게이트선이 뻗는 방향으로 이웃하는 다른 미세 공간의 격벽과 격리되어 있는 액정 표시 장치.
  12. 제3항에서,
    상기 가로 격벽은 홈 구조를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제3항에서,
    상기 입구부는 상기 격벽과 중첩하는 부분에 형성되는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 입구부는 상기 루프층과 상기 가로 격벽 사이에 형성되는 액정 표시 장치.
  15. 제3항에서,
    상기 가로 격벽은 상기 박막 트랜지스터를 덮는 액정 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 입구부를 덮는 액정 표시 장치.
  17. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터 위에 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 차광 물질층을 형성하는 단계,
    상기 차광 물질층의 예비 격벽 영역을 노광하는 단계,
    상기 차광 물질층 위에 루프 물질층을 형성하는 단계,
    상기 루프 물질층을 포토 공정으로 패터닝하여 루프층을 형성하는 단계 그리고
    상기 노광된 차광 물질층을 현상하여 격벽을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 격벽은 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 미세 공간으로 들어가는 입구부를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 차광 물질층은 네거티브 포토 성질을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 예비 격벽 영역을 노광하는 단계와 상기 루프 물질층을 패터닝하여 루프층을 형성하는 단계에서 노광 파장은 서로 다른 액정 표시 장치의 제조 방법.
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