JP2016085450A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部の酸素および水分などを遮断して信頼性が改善された液晶表示装置を提供する。【解決手段】表示領域と周辺領域を含む基板１１０、基板１１０の上に位置する薄膜トランジスタ、該薄膜トランジスタと接続される画素電極、該画素電極と対向して位置するルーフ層２３０、ルーフ層２３０の上に位置するキャッピング層３９０、そして周辺領域に位置し、キャッピング層３９０の側面部を囲む遮断膜ＥＢを含み、表示領域には画素電極とルーフ層２３０の間に複数のマイクロキャビティ（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）３０５が形成されており、マイクロキャビティ３０５は液晶物質を含む液晶層を形成し、遮断膜ＥＢの上部面レベルは該液晶層の上部面レベルより高い。【選択図】図２
Description
本発明は液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は現在最も広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極など電場生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に入っている液晶層を有する。
電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。
液晶表示装置の一つとして、ピクセルに複数のマイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏ ｃａｖｉｔｙ）を形成し、ここに液晶を充填してディスプレイを実現する技術が開発されている。従来の液晶表示装置では二枚の基板が使用されたが、この技術は一つの基板の上に構成要素を形成することによって装置の重量、厚さなどを減らすことができる。
マイクロキャビティに液晶を充填するディスプレイを形成する工程は、液晶注入した後にキャッピング層を形成する工程を含む。しかし、現在使用するキャッピング層は外部の酸素および水分などを十分に遮断しにくいため信頼性の問題が発生する。
本発明が解決しようとする課題は、外部の酸素および水分などを遮断して信頼性が改善された液晶表示装置を提供することである。
本発明の一実施形態による液晶表示装置は、表示領域と周辺領域を含む基板、前記基板の上に位置する薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタと接続される画素電極、前記画素電極と対向して位置するルーフ層、前記ルーフ層の上に位置するキャッピング層、そして前記周辺領域に位置し、前記キャッピング層の側面部を囲む遮断膜を含み、前記表示領域には前記画素電極と前記ルーフ層の間に複数のマイクロキャビティ（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）が形成されており、前記マイクロキャビティは液晶物質を含む液晶層を形成し、前記遮断膜の上部面レベルは前記液晶層の上部面レベルより高い。
前記液晶表示装置は、前記表示領域で、前記ルーフ層の下に位置する下部絶縁層、そして前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層をさらに含み、前記下部絶縁層および前記上部絶縁層を無機膜で形成し、前記遮断膜は前記下部絶縁層、前記ルーフ層および前記上部絶縁層と対応する有機／無機構造層を含むことができる。
前記有機／無機構造層は第１無機層、有機層および第２無機層を含み、前記第１無機層は前記下部絶縁層に対応し、前記第２無機層は前記上部絶縁層に対応し、前記有機層は少なくとも一つのカラーフィルタを含むことができる。
前記第１無機層は前記下部絶縁層と接続され、前記第２無機層は前記上部絶縁層と接続されてもよい。
前記有機層は、互いに異なる色を有するカラーフィルタが積層された構造を含むことができる。
前記ルーフ層は、カラーフィルタを含むことができる。
前記複数のマイクロキャビティは隔壁部によって区画され、前記隔壁部は前記カラーフィルタのうちの一色のカラーフィルタによって形成することができる。
前記隔壁部は、互いに隣接するマイクロキャビティの間の離隔空間を前記一色のカラーフィルタが満たす部分であってもよい。
前記隔壁部は、前記薄膜トランジスタと接続されるデータ線が伸びる方向に沿って形成することができる。
前記第２無機層は、前記有機層の上部面および側面を覆うことができる。
前記キャッピング層の上部面の上に位置するバリア層をさらに含み、前記バリア層は窒化ケイ素を含むことができる。
前記キャッピング層の上部面と前記遮断膜の上部面は同一のレベルに配置されてもよい。
前記液晶表示装置は、前記ルーフ層の下に位置する下部絶縁層、そして前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層をさらに含み、前記下部絶縁層および前記上部絶縁層を無機膜で形成し、前記遮断膜は前記表示領域から延長された前記下部絶縁層、有機層および前記表示領域から延長された前記上部絶縁層を含む有機／無機構造層であり、前記有機層は互いに異なる色を有するカラーフィルタが積層された構造を含み、前記カラーフィルタのうちの一つが前記ルーフ層と接続される。
前記液晶表示装置は、前記有機／無機構造層の下に位置する透明電極パターンをさらに含むことができる。
前記有機／無機構造層の下に位置する犠牲層残留パターンをさらに含むことができる。
前記遮断膜と前記表示領域に位置する前記ルーフ層は互いに離隔されてもよい。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、表示領域と周辺領域を含む基板の上に薄膜トランジスタを形成する段階、前記薄膜トランジスタと接続されるように画素電極を形成する段階、前記画素電極の上に犠牲層を形成する段階、前記犠牲層の上に前記表示領域に位置するルーフ層を形成する段階、前記周辺領域に位置する遮断膜を形成する段階、前記犠牲層を除去して複数のマイクロキャビティ（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）を形成する段階、前記複数のマイクロキャビティに液晶物質を注入して液晶層を形成する段階、そして前記ルーフ層の上にキャッピング層を形成する段階を含み、前記ルーフ層を形成する段階と前記遮断膜を形成する段階は同時に行う。
前記ルーフ層を形成する段階は前記犠牲層の上に第１カラーフィルタを形成する段階、前記犠牲層の上に第２カラーフィルタを形成する段階、そして前記犠牲層の上に第３カラーフィルタを形成する段階を含み、前記遮断膜を形成する段階は前記周辺領域に前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタが積層される段階を含むことができる。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記ルーフ層の下に位置する下部絶縁層を形成する段階、そして前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層を形成する段階をさらに含み、前記下部絶縁層および前記上部絶縁層は無機膜で形成し、前記表示領域に形成された前記下部絶縁層および前記上部絶縁層が延長されて、前記周辺領域に位置するカラーフィルタと共に前記遮断膜を形成することができる。
前記犠牲層を形成する段階は前記薄膜トランジスタに接続されるデータ線に沿って位置するオープン部を形成する段階を含み、前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタのうちの一つのカラーフィルタが前記オープン部を満たすことができる。
前記オープン部を満たすカラーフィルタは隔壁部を形成し、前記隔壁部は前記複数のマイクロキャビティを区画することができる。
前記遮断膜の上部面レベルが前記液晶層の上部面レベルより高いように形成することができる。
前記周辺領域に位置する前記カラーフィルタと、前記表示領域に位置する前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタおよび前記第３カラーフィルタのうちの一つとが接続されてもよい。
前記遮断膜の下に位置する透明電極パターンを形成する段階をさらに含むことができる。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記犠牲層を形成する段階は前記周辺領域に犠牲層残留パターンを形成する段階をさらに含むことができる。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記キャッピング層の上部面の上にバリア層を形成する段階をさらに含み、前記バリア層は窒化ケイ素を含むことができる。
前記キャッピング層の上部面と前記遮断膜の上部面は同一のレベルに位置するように形成することができる。
前記ルーフ層を形成する段階は、前記遮断膜と前記ルーフ層が離隔されるように形成する段階を含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、周辺領域に遮断膜を形成することによって表示領域の縁に浸透する水分および酸素などを防止し素子の信頼性を高めることができる。また、表示領域に形成される有機膜および無機膜を形成する工程と同一の工程で遮断膜を形成するためマスクを追加しなくてもよいという利点がある。
添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず他の形態に具体化することもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底且つ完全になり得るように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。
図面において、層および領域の厚さは明確性を期するために誇張されたものである。また、層が他の層または基板“上”にあると言及される場合に、それは他の層または基板上に直接形成されるか、またはそれらの間に第３の層が介されるものであり得る。明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は同一の構成要素を意味する。
図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置の周辺領域と表示領域の一部分を示す平面図である。図２は図１の切断線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示パネルアセンブリ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）４００およびこれに接続されているゲート駆動部（図示せず）とデータ駆動部（図示せず）、データ駆動部に接続された階調電圧生成部（図示せず）、液晶表示パネルアセンブリ４００に光を照射する光源部（図示せず）、光源部を制御する光源駆動部（図示せず）およびこれらを制御する信号制御部（ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（図示せず）を含んでもよい。
ゲート駆動部やデータ駆動部は、液晶表示パネルアセンブリ４００の上に形成されてもよく、別個の集積回路チップで形成されてもよい。
液晶表示パネルアセンブリ４００の基板１１０は、表示領域ＤＡと表示領域ＤＡを囲む周辺領域ＰＡを含む。表示領域ＤＡは実際にイメージを出力する領域であり、周辺領域ＰＡには、前述のゲート駆動部またはデータ駆動部が形成されたり、外部回路と接続される部分であるゲートパッドまたはデータパッドなどを含むゲートパッド部１２１Ｐおよびデータパッド部１７１Ｐが位置する。ゲートパッドはゲート線１２１の端に位置する広い部分であり、データパッドはデータ線１７１の端に位置する広い部分である。
本実施形態による液晶表示装置は、第１無機層３５０、周辺領域ＰＡにカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂが積層された有機膜、および第２無機層３７０を含む遮断膜ＥＢを含む。第１無機層３５０は表示領域ＤＡに位置する下部絶縁層３５０が延長されて周辺領域ＰＡに位置する無機膜であり、第２無機層３７０は表示領域ＤＡに位置する上部絶縁層３７０が延長されて周辺領域ＰＡに位置する無機膜である。互いに異なる色を有するカラーフィルタが積層された有機膜において、積層される順序は多様に組み合わせてもよい。
本実施形態では有機膜と無機膜を全て含む形態の遮断膜を説明しているが、これに限定されず、無機膜のうちの少なくとも一つが省略されてもよい。遮断膜ＥＢに含まれる無機膜のうちの下部絶縁層３５０および上部絶縁層３７０は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）を含んでもよい。
遮断膜ＥＢに含まれる無機膜は、周辺領域ＰＡに位置する下部絶縁層３５０の下に第３層間絶縁膜１８０ｃをさらに含んでもよい。
本実施形態で、液晶層に対応する空間であるマイクロキャビティ３０５の上にカラーフィルタで形成されたルーフ層２３０が位置し、ルーフ層２３０の上にキャッピング層３９０が位置する。本実施形態による遮断膜ＥＢの上部面レベルは液晶層の上部面レベルより高くてもよく、遮断膜ＥＢはキャッピング層３９０の側面部を囲む構造を有する。これにより、本発明の一実施形態による液晶表示装置において、表示領域ＤＡの外郭部が遮断膜ＥＢで囲まれることによって、表示領域ＤＡの側面部を通じて水分および酸素などが浸透して液晶表示装置の素子の信頼性を落とすのを防止することができる。
マイクロキャビティ３０５に対応する部分でルーフ層２３０は一つのカラーフィルタを含むように形成されるが、遮断膜ＥＢに含まれるカラーフィルタは少なくとも一つ以上であってもよい。
以下、図３乃至図５を参照して表示領域ＤＡの液晶表示装置構成要素について詳しく説明する。
図３は図１に表示したＡ領域を示す平面図である。図４は図３の切断線ＩＶ−ＩＶによる断面図である。図５は図３の切断線Ｖ−Ｖによる断面図である。
図３は複数の画素領域のうちの一部分である２×２の画素領域部分を示すものであり、本発明の一実施形態による液晶表示装置はこのような画素領域が上下左右に反復配列されてもよい。
図３乃至図５に示すように、透明なガラスまたはプラスチックなどで作られた基板１１０の上にゲート線１２１および維持電極線１３１が形成されている。ゲート線１２１はゲート電極１２４を含む。維持電極線１３１は主に横方向に伸びており、共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧を伝達する。維持電極線１３１はゲート線１２１ａと実質的に垂直に伸びた一対の縦部１３５ａおよび一対の縦部１３５ａの端を互いに接続する横部１３５ｂを含む。縦部１３５ａと横部１３５ｂは画素電極１９１を囲む構造を有する。
ゲート線１２１および維持電極線１３１の上にゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０の上にはデータ線１７１の下部に位置する半導体層１５１、ソース／ドレイン電極の下部および薄膜トランジスタＱのチャネル部分に位置する半導体層１５４が形成されている。
半導体層１５１とデータ線１７１の間、及びソース／ドレイン電極１７３／１７５の下部に位置し、チャネル領域に対応する半導体層１５４と、ソース／ドレイン電極１７３／１７５との間に複数の抵抗性接触層が形成されてもよい。しかし、図面では省略されている。
各半導体層１５１、１５４およびゲート絶縁膜１４０の上にソース電極１７３およびソース電極１７３と接続されるデータ線１７１、ドレイン電極１７５を含むデータ導電体１７１、１７３、１７５が形成されている。
ゲート電極１２４、ソース電極１７３、およびドレイン電極１７５は半導体層１５４と共に薄膜トランジスタＱを形成し、薄膜トランジスタＱのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）はソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体層部分１５４に形成される。
データ導電体１７１、１７３、１７５およびソース電極１７３とドレイン電極１７５によって覆われず露出された半導体層１５４の上には第１層間絶縁膜１８０ａが形成されている。第１層間絶縁膜１８０ａは窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機物質を含んでもよい。
第１層間絶縁膜１８０ａの上には第２層間絶縁膜１８０ｂおよび第３層間絶縁膜１８０ｃを配置してもよい。第２層間絶縁膜１８０ｂは有機物質で形成してもよく、第３層間絶縁膜１８０ｃは窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機物質を含んでもよい。第２層間絶縁膜１８０ｂを有機物質で形成することによって段差を除去したり減らすことができる。本実施形態とは異なり、第１層間絶縁膜１８０ａ、第２層間絶縁膜１８０ｂおよび第３層間絶縁膜１８０ｃのうちの一つまたは二つの膜が省略されてもよい。
第１層間絶縁膜１８０ａ、第２層間絶縁膜１８０ｂおよび第３層間絶縁膜１８０ｃを貫通して接触孔１８５が形成されてもよい。接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と第３層間絶縁膜１８０ｃの上に位置する画素電極１９１とが電気的、物理的に接続される。以下、画素電極１９１について具体的に説明する。
画素電極１９１はＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で形成してもよい。
画素電極１９１の全体的な形状は四角形であり、横幹部１９１ａおよびこれと交差する縦幹部１９１ｂからなる十字状幹部を含む。また、横幹部１９１ａと縦幹部１９１ｂによって四つの副領域に分けられ、各副領域は複数の微細枝部１９１ｃを含む。また、本実施形態で画素電極１９１の左右外郭で微細枝部１９１ｃを接続する外郭幹部１９１ｄをさらに含んでもよい。本実施形態で外郭幹部１９１ｄは画素電極１９１の左右外郭に配置されてもよく、画素電極１９１の上部または下部まで延長されて配置されてもよい。
画素電極１９１の微細枝部１９１ｃは、ゲート線１２１または横幹部と略４０度乃至４５度の角をなす。また、隣接する二つの副領域の微細枝部は互いに直交してもよい。また、微細枝部の幅は漸進的に広くなってもよく、微細枝部１９１ｃ間の間隔が異なっていてもよい。
画素電極１９１は縦幹部１９１ｂの下端で接続され、縦幹部１９１ｂより広い面積を有する延長部１９７を含み、延長部１９７で接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的、電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。
前述の薄膜トランジスタＱおよび画素電極１９１に関する説明は一つの例示であり、側面視認性を向上させるために薄膜トランジスタの構造および画素電極のデザインを変形してもよい。
画素電極１９１の上に薄膜トランジスタＱが形成される領域を覆うように遮光部材２２０が位置する。本実施形態による遮光部材２２０はゲート線１２１が伸びている方向に沿って形成されてもよい。遮光部材２２０は、光を遮断できる物質で形成してもよい。
遮光部材２２０の上に絶縁膜１８１が形成されてもよく、絶縁膜１８１は遮光部材２２０を覆い、画素電極１９１の上に延長されて形成されてもよい。絶縁膜１８１は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）で形成してもよい。
画素電極１９１の上には下部配向膜１１が形成されており、下部配向膜１１は垂直配向膜であってもよい。下部配向膜１１は、ポリアミック酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリシロキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの液晶配向膜として一般に使用される物質のうちの少なくとも一つを含んで形成されてもよい。また、下部配向膜１１は光配向膜であってもよい。
下部配向膜１１と対向する部分に上部配向膜２１が位置し、下部配向膜１１と上部配向膜２１との間にはマイクロキャビティ３０５が形成されている。マイクロキャビティ３０５には液晶分子３１０を含む液晶物質が注入されており、マイクロキャビティ３０５は入口部３０７を有する。マイクロキャビティ３０５は画素電極１９１の列方向、言い換えると縦方向に沿って形成されてもよい。本実施形態で、配向膜１１、２１を形成する配向物質と液晶分子３１０を含む液晶物質は毛管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｆｏｒｃｅ）を用いてマイクロキャビティ３０５に注入することができる。本実施形態で、下部配向膜１１と上部配向膜２１は位置による区別であるに過ぎず、図５に示したように互いに接続されてもよい。下部配向膜１１と上部配向膜２１は同時に形成されてもよい。
マイクロキャビティ３０５は、ゲート線１２１と重畳する部分に位置する複数の液晶注入口３０７ＦＰによって縦方向に分けられることによって複数のマイクロキャビティ３０５を形成し、複数のマイクロキャビティ３０５は画素電極１９１の列方向、言い換えると縦方向に沿って形成されてもよい。また、マイクロキャビティ３０５は、後述の隔壁部ＰＷＰによって横方向に分けられることによって複数のマイクロキャビティ３０５を形成し、複数のマイクロキャビティ３０５は画素電極１９１の行方向、言い換えるとゲート線１２１が伸びている横方向に沿って形成されてもよい。複数形成されたマイクロキャビティ３０５それぞれは画素領域一つまたは二つ以上に対応してもよく、画素領域は画面を表示する領域に対応してもよい。
上部配向膜２１の上には共通電極２７０及び下部絶縁層３５０が位置する。共通電極２７０は共通電圧の印加を受け、データ電圧が印加された画素電極１９１と共に電場を生成し二つの電極の間のマイクロキャビティ３０５に位置する液晶分子３１０が傾く方向を決定する。共通電極２７０は画素電極１９１と共にキャパシタをなし、薄膜トランジスタがターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）された後にも印加された電圧を維持する。
下部絶縁層３５０は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）で形成してもよい。図２および図４に示すように、下部絶縁層３５０は表示領域ＤＡと周辺領域ＰＡの両方に配置されてもよい。
本実施形態では共通電極２７０をマイクロキャビティ３０５の上部に形成されるものとして説明したが、他の実施形態として共通電極２７０をマイクロキャビティ３０５の下部に形成することで水平電界モードによる液晶駆動も可能である。
本実施形態では下部絶縁層３５０の上にカラーフィルタ２３０が位置する。図５に示したように、互いに隣接するカラーフィルタのうちの一色のカラーフィルタ２３０は隔壁部ＰＷＰを形成する。隔壁部ＰＷＰは横方向に隣接するマイクロキャビティ３０５の間に位置する。隔壁部ＰＷＰは横方向に隣接するマイクロキャビティ３０５の離隔空間を埋める部分である。図５に示したように、隔壁部ＰＷＰはマイクロキャビティ３０５の離隔空間を完全に埋めるように形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、離隔空間の一部を埋める構造に変形実施することも可能である。隔壁部ＰＷＰはデータ線１７１が伸びている方向に沿って形成されてもよい。
隔壁部ＰＷＰの上で互いに隣接するカラーフィルタ２３０は重畳してもよい。互いに隣接するカラーフィルタ２３０が接する境界面は隔壁部ＰＷＰに対応する部分に配置されてもよい。
本実施形態で、カラーフィルタ２３０および隔壁部ＰＷＰはマイクロキャビティ３０５がその形状を維持するように支持するルーフ層としての役割を果たす。
以下、図６および図７を参照して本発明の一実施形態によるカラーフィルタ２３０について詳しく説明する。
図６は本発明の一実施形態による液晶表示装置のカラーフィルタおよび隔壁部を示す平面図である。図７は図６の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。
図６および図７は本発明の一実施形態による液晶表示装置において、カラーフィルタおよび隔壁部を中心的に説明するために概略的に示した図面であり、基板１１０とマイクロキャビティ３０５の間の構成要素は図３乃至図５で説明した内容をそのまま適用することができる。
図６および図７に示すように、本実施形態によるカラーフィルタ２３０は第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタおよび第３カラーフィルタを含み、第１カラーフィルタは青色カラーフィルタＢ、第２カラーフィルタは赤色カラーフィルタＲ、第３カラーフィルタは緑色カラーフィルタＧを含んでもよい。
本実施形態によれば、隔壁部ＰＷＰは、第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタ、および第３カラーフィルタのうちのいずれか一つのカラーフィルタによって形成される。本発明の一実施形態で青色カラーフィルタＢに該当する第１カラーフィルタが隔壁部ＰＷＰを形成する。青色カラーフィルタＢは、画素領域ＰＸに対応する部分から延長されて形成された隔壁部ＰＷＰと、赤色カラーフィルタＲと緑色カラーフィルタＧの間に位置する隔壁部ＰＷを含んでもよい。この時、隔壁部ＰＷＰにおいて互いに反対側の縁部分を覆う赤色カラーフィルタＲと緑色カラーフィルタＧは同時に互いに隣接しており、隔壁部ＰＷＰの上で互いに重畳してもよい。
青色カラーフィルタＢの代わりに、赤色カラーフィルタＲまたは緑色カラーフィルタＧで隔壁部ＰＷＰを形成することも可能である。しかし、青色カラーフィルタＢは赤色カラーフィルタＲまたは緑色カラーフィルタＧに比べて光を遮断する効果が大きいため、青色カラーフィルタＢで隔壁部ＰＷＰを形成すると、外部光による光反射を減らすことができるという長所がある。さらに、青色カラーフィルタＢは光遮断性に加えカラーフィルタの成分であるフォトレジストの流動性に優れているので、テーパー角（ｔａｐｅｒ ａｎｇｌｅ）が良好である。したがって、隔壁部ＰＷＰを形成するカラーフィルタの端形状にアンダーカットが発生したり垂直である場合よりも、略４５度以上の角度に傾いて形成される場合の方が、隔壁部ＰＷＰの側壁を覆いながら隔壁部ＰＷＰの上に塗布されるカラーフィルタが上手く形成される。
図６に示したように、カラーフィルタ２３０は画素領域ＰＸに対応するように島状に形成してもよい。
前述の実施形態に限定されず、それぞれの隔壁部ＰＷＰに隣接したカラーフィルタ２３０が延長されて隔壁部ＰＷＰを形成してもよい。
図２および図７に示すように、表示領域ＤＡで青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧはそれぞれルーフ層を形成してマイクロキャビティ３０５を支持する役割を果たし、周辺領域ＰＡで青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧは互いに積層された構造を形成して遮断膜ＥＢの役割を果たすことができる。
図４および図５を再び参照すれば、カラーフィルタ２３０の上に上部絶縁層３７０が位置する。上部絶縁層３７０は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯＸ）で形成してもよい。図４に示したように、上部絶縁層３７０はカラーフィルタ２３０の側面部を覆ってもよい。図２および図４に示すように、上部絶縁層３７０は表示領域ＤＡと周辺領域ＰＡの両方に配置されてもよい。
上部絶縁層３７０の上にキャッピング層３９０が位置する。キャッピング層３９０は液晶注入口３０７ＦＰにも位置し、マイクロキャビティ３０５の入口部３０７は液晶注入口３０７ＦＰによって露出される。キャッピング層３９０は有機物質または無機物質を含む。ここで、液晶注入口３０７ＦＰにおいて液晶物質が除去されているものを示したが、マイクロキャビティ３０５に注入された後に残った液晶物質が液晶注入口３０７ＦＰに残存することもある。図２および図５に示すように、キャッピング層３９０の上部面と遮断膜ＥＢの上部面は実質的に同一の高さ／レベルに配置されてもよい。
キャッピング層３９０の上にバリア層３９５を形成することができる。バリア層３９５は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などを含むことができ、外部の水分および酸素などが浸透することを追加的に防止する役割を果たす。
本実施形態では、図５に示したように、横方向に隣接するマイクロキャビティ３０５の間に一色のカラーフィルタ２３０によって隔壁部ＰＷＰが形成されている。隔壁部ＰＷＰは隔壁（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ Ｗａｌｌ）を形成することによってマイクロキャビティ３０５を区画または定義することができる。本実施形態では、マイクロキャビティ３０５の間に隔壁部ＰＷＰのような隔壁構造があるため、基板１１０が曲がっても発生するストレスが少なく、セルギャップ（Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）が変更される程度を減少できる。
図８は図５で説明した実施形態を変形した実施形態を示す断面図である。
図８に示すように、本実施形態は図５で説明した実施形態と大部分が同一であるが、データ線１７１が伸びている方向に沿って遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、第３層間絶縁膜１８０ｃまたは画素電極１９１の上に位置する。ここで説明する遮光部材２２０は、ゲート線１２１方向に沿って伸びている遮光部材２２０と共に格子状に形成することができる。
図９は図２で説明した実施形態を変形した実施形態を示す断面図である。
図９に示すように、本実施形態は図２で説明した実施形態と大部分が同一であるが、遮断膜ＥＢと対応する周辺領域ＰＡ部分に犠牲層残留パターン３００ｒと透明電極パターン２７０ｒを配置してもよい。犠牲層残留パターン３００ｒおよび透明電極パターン２７０ｒは、絶縁膜１８１と下部絶縁層３５０の間に位置する。犠牲層残留パターン３００ｒは、後述の図１３の本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造工程で犠牲層３００がパターニングされる時に生じる周辺領域ＰＡにおける残留物によって形成されてもよい。犠牲層残留パターン３００ｒは、フォトレジスト物質またはこれを除いた有機物質で形成してもよい。透明電極パターン２７０ｒは、表示領域ＤＡに位置する共通電極２７０と同一の物質で形成され、共通電極２７０と同一の工程によって形成されてもよい。
図１０は図２で説明した実施形態を変形した実施形態を示す断面図である。
図１０に示すように、本実施形態は図２で説明した実施形態と大部分が同一であるが、遮断膜ＥＢとルーフ層を形成するカラーフィルタ２３０が互いに離隔されている。
以下、図１１乃至図３７を参照して前述の液晶表示装置を製造する方法に関する一実施形態を説明する。下記に説明する実施形態は製造方法の一実施形態であって、他の形態に変形して実施することが可能である。
図１１乃至図３７は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す平面図および断面図である。図１１、１４、１７、２８、３１、３２、３５は図３の切断線ＩＶ−ＩＶによる断面図を順に示したものである。図１２、１５、１８、２９、３３、３６は図３の切断線Ｖ−Ｖによる断面図である。図１９、図２２、図２５は本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法でカラーフィルタおよび隔壁部を示す平面図である。図２０、２３、２６はそれぞれ図１９の切断線ＸＸ−ＸＸによる断面図、図２２の切断線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩによる断面図および図２５の切断線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩによる断面図である。図２１、図２４、図２７はそれぞれ周辺領域でカラーフィルタの積層工程を示す断面図である。
図３、図１１および図１２に示すように、基板１１０の上に一般的に知られたスイッチング素子を形成するために、横方向に伸びているゲート線１２１及びゲート線１２１の上に位置するゲート絶縁膜１４０を形成し、ゲート絶縁膜１４０の上に半導体層１５１、１５４を形成し、ソース電極１７３およびドレイン電極１７５を形成する。この時、ソース電極１７３と接続されたデータ線１７１はゲート線１２１と交差しながら縦方向に伸びるように形成してもよい。
ソース電極１７３、ドレイン電極１７５およびデータ線１７１を含むデータ導電体１７１、１７３、１７５および露出された半導体層１５４の上には第１層間絶縁膜１８０ａを形成する。
第１層間絶縁膜１８０ａの上に第２層間絶縁膜１８０ｂおよび第３層間絶縁膜１８０ｃを形成し、これらを貫通する接触孔１８５を形成する。その後、第３層間絶縁膜１８０ｃの上に画素電極１９１を形成し、画素電極１９１は接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と電気的、物理的に接続されてもよい。
画素電極１９１または第３層間絶縁膜１８０ｃの上に遮光部材２２０を形成する。遮光部材２２０はゲート線１２１が伸びている方向に沿って形成してもよい。遮光部材２２０は光を遮断できる物質で形成してもよい。遮光部材２２０の上に絶縁膜１８１を形成し、この絶縁膜１８１は遮光部材２２０を覆いながら画素電極１９１の上に延長されて形成してもよい。
その後、画素電極１９１の上に犠牲層３００を形成する。この時、犠牲層３００にはデータ線１７１と平行な方向に沿ってオープン部ＯＰＮを形成する。オープン部ＯＰＮには後の工程でカラーフィルタ２３０が形成されてもよく，それによって，隔壁部ＰＷＰを形成してもよい。犠牲層３００はフォトレジスト物質またはこれを除いた有機物質で形成してもよい。
図１３に示すように、周辺領域ＰＡには基板１１０の上にゲート絶縁膜１４０、第１層間絶縁膜１８０ａ、第２層間絶縁膜１８０ｂ、第３層間絶縁膜１８０ｃ、遮光部材２２０および絶縁膜１８０を形成してもよい。
図３、図１４および図１５に示すように、犠牲層３００の上に共通電極２７０および下部絶縁層３５０を順次形成する。図１４に示したように、共通電極２７０および下部絶縁層３５０はオープン部ＯＰＮを覆ってもよい。図１６に示すように、表示領域ＤＡの下部絶縁層３５０は周辺領域ＰＡまで延長して形成してもよい。
図３、図１７および図１８に示すように、下部絶縁層３５０の上にカラーフィルタ２３０を形成する。カラーフィルタ２３０は、パターニング工程または露光／現像工程によって、縦方向に隣接する画素領域の間に位置する遮光部材２２０と対応する領域において除去されてもよい。図１７に示したように、カラーフィルタ２３０は遮光部材２２０と対応する領域で下部絶縁層３５０を外部に露出させる。この時、図１８に示したように、カラーフィルタ２３０は縦遮光部材２２０ｂのオープン部ＯＰＮを満たしながら隔壁部ＰＷＰを形成する。本実施形態で、オープン部ＯＰＮを満たすカラーフィルタは一色のカラーフィルタ２３０である。隔壁部ＰＷＰを形成するカラーフィルタ２３０と隣接するカラーフィルタ２３０は隔壁部ＰＷＰの上で互いに重畳してもよい。但し、変形された実施形態として、互いに隣接するカラーフィルタ２３０を隔壁部ＰＷＰの上で離隔されるように形成してもよい。
以下、図１９乃至図２７を参照して本発明の一実施形態によるカラーフィルタ２３０および遮断膜ＥＢを製造する過程について詳しく説明する。
図１９および図２０に示すように、犠牲層３００の上に青色カラーフィルタＢを形成する。この時、横方向に離隔された犠牲層３００の間の離隔空間を満たすように青色カラーフィルタＢを形成する。青色カラーフィルタＢは複数の画素領域ＰＸの中の一部に形成され、画素領域ＰＸに対応して形成された青色カラーフィルタＢが延長されて隔壁部ＰＷＰを形成する。また、青色カラーフィルタＢが形成されない二つの画素領域ＰＸの間には隔壁部ＰＷＰのみ分離して形成する。青色カラーフィルタＢが延長されて形成された隔壁部ＰＷＰと分離された隔壁部ＰＷＰは一つのマスクを用いて形成するのが好ましい。
この時、図２１に示すように、周辺領域ＰＡに青色カラーフィルタＢを形成することができる。ここで、表示領域ＰＡの青色カラーフィルタＢと周辺領域ＰＡの青色カラーフィルタＢは同一の物質で同一の工程で形成することができ、互いに接続されてもよい。
図２２および図２３に示すように、犠牲層３００の上に赤色カラーフィルタＲを形成する。赤色カラーフィルタＲは隔壁部ＰＷＰと重畳するように形成し、青色カラーフィルタＢと隔壁部ＰＷＰの上で重畳してもよい。
この時、図２４に示すように、周辺領域ＰＡで赤色カラーフィルタＲを青色カラーフィルタＢの上に形成してもよい。赤色カラーフィルタＲは青色カラーフィルタＢの側面を覆ってもよい。
図２５および図２６に示すように、犠牲層３００の上に緑色カラーフィルタＧを形成する。緑色カラーフィルタＧは隔壁部ＰＷＰと重畳するように形成し、青色カラーフィルタＢおよび赤色カラーフィルタＲとそれぞれ隔壁部ＰＷＰの上で重畳してもよい。
この時、図２７に示すように、周辺領域ＰＡで緑色カラーフィルタＧを赤色カラーフィルタＲの上に形成してもよい。緑色カラーフィルタＧは青色カラーフィルタＢおよび赤色カラーフィルタＲの側面を覆ってもよい。
前述の赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧの形成位置および順序は変更可能である。また、図２６で示したものとは異なり、青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧの厚さが互いに異なってもよい。青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧの厚さを互いに異にする理由は、それぞれのカラーフィルタで色座標の調整をするためであってもよい。また、青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧの高さが互いに異なってもよい。この時、それぞれのカラーフィルタの高さを互いに異にするために、それぞれのカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂに対応する犠牲層３００の厚さを異にしてもよい。その後、犠牲層３００が除去される際、互いに異なる高さを有する複数のマイクロキャビティ３０５を形成してもよく、その上に位置するそれぞれのカラーフィルタの高さも互いに異なってもよい。
その次に、図３、図２８および図２９に示すように、カラーフィルタ２３０と露出された下部絶縁層３５０の上を覆うように上部絶縁層３７０を形成する。
この時、図３０に示すように、表示領域ＤＡの上部絶縁層３７０は周辺領域ＰＡまで延長して形成してもよい。周辺領域ＰＡに形成される上部絶縁層３７０は青色カラーフィルタＢ、赤色カラーフィルタＲおよび緑色カラーフィルタＧを含む有機層の側面および上部面を覆ってもよい。
図３１に示すように、上部絶縁層３７０、下部絶縁層３５０および共通電極２７０をエッチングして上部絶縁層３７０、下部絶縁層３５０および共通電極２７０が部分的に除去されることによって液晶注入口３０７ＦＰを形成する。この時、上部絶縁層３７０がカラーフィルタ２３０の側面を覆う構造を有してもよいが、これに限定されず、カラーフィルタ２３０の側面を覆っていた上部絶縁層３７０が除去されカラーフィルタ２３０の側面が外部に露出されるようにしてもよい。
図３２乃至図３４に示すように、液晶注入口３０７ＦＰを通じて犠牲層３００を酸素（Ｏ２）アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）処理または湿式エッチング法などで除去する。この時、入口部３０７を有するマイクロキャビティ３０５が形成される。マイクロキャビティ３０５は犠牲層３００が除去されて空いた空間（ｅｍｐｔｙ ｓｐａｃｅ）である。
図３５乃至図３７に示すように、入口部３０７を通じて配向物質を注入して画素電極１９１および共通電極２７０の上に配向膜１１、２１を形成する。具体的に、入口部３０７を通じて固形分と溶媒を含む配向物質を注入した後にベーク工程を行う。
その後、入口部３０７を通じてマイクロキャビティ３０５にインクジェット方法などを用いて液晶分子３１０を含む液晶物質を注入する。
その次に、上部絶縁層３７０の上に入口部３０７および液晶注入口３０７ＦＰを覆うようにキャッピング層３９０およびバリア層３９５を形成すると、図２、図４および図５のような液晶表示装置を形成することができる。
以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
３００ 犠牲層
３０５ マイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）
３０７ 液晶注入口
３５０ 下部絶縁層
３７０ 上部絶縁層
３９０ キャッピング層
３０５ マイクロキャビティ（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）
３０７ 液晶注入口
３５０ 下部絶縁層
３７０ 上部絶縁層
３９０ キャッピング層
Claims (11)
- 表示領域と周辺領域を含む基板、
前記基板の上に位置する薄膜トランジスタ、
前記薄膜トランジスタと接続される画素電極、
前記画素電極と対向して位置するルーフ層、
前記ルーフ層の上に位置するキャッピング層、そして
前記周辺領域に位置し、前記キャッピング層の側面部を囲む遮断膜を含み、
前記表示領域には前記画素電極と前記ルーフ層の間に複数のマイクロキャビティ（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）が形成されており、前記マイクロキャビティは液晶物質を含む液晶層を形成し、
前記遮断膜の上部面レベルは前記液晶層の上部面レベルより高いことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記表示領域で、
前記ルーフ層の下に位置する下部絶縁層、そして
前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層をさらに含み、
前記下部絶縁層および前記上部絶縁層を無機膜で形成し、
前記遮断膜は前記下部絶縁層、前記ルーフ層および前記上部絶縁層と対応する有機／無機構造層を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。 - 前記有機／無機構造層は第１無機層、有機層および第２無機層を含み、前記第１無機層は前記下部絶縁層に対応し、前記第２無機層は前記上部絶縁層に対応し、前記有機層は少なくとも一つのカラーフィルタを含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
- 前記第１無機層は前記下部絶縁層と接続され、前記第２無機層は前記上部絶縁層と接続されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
- 前記第２無機層は、前記有機層の上部面および側面を覆うことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
- 前記キャッピング層の上部面の上に位置するバリア層をさらに含み、前記バリア層は窒化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記キャッピング層の上部面と前記遮断膜の上部面は同一のレベルに位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記ルーフ層の下に位置する下部絶縁層、そして
前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層をさらに含み、
前記下部絶縁層および前記上部絶縁層を無機膜で形成し、
前記遮断膜は前記表示領域から延長された前記下部絶縁層、有機層および前記表示領域から延長された前記上部絶縁層を含む有機／無機構造層であり、
前記有機層は互いに異なる色を有するカラーフィルタが積層された構造を含み、前記カラーフィルタのうちの一つが前記ルーフ層と接続されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。 - 前記有機／無機構造層の下に位置する透明電極パターンをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
- 前記有機／無機構造層の下に位置する犠牲層残留パターンをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
- 前記遮断膜と前記表示領域に位置する前記ルーフ層は互いに離隔されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
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