JP2016114933A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配向液のオーバーフローによるパッド部の不良を防止し、外郭遮光層を保護する、液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による液晶表示装置は、表示領域及び周辺領域を含む基板と、前記基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと接続する画素電極と、前記周辺領域に沿って位置する隔壁と、前記画素電極と対向するルーフ層及び前記隔壁を覆うルーフパターンと、前記画素電極と前記ルーフ層の間に位置して、液晶分子を含む複数のマイクロキャビティで形成される液晶層と、を含み、前記ルーフ層と前記ルーフパターンは少なくとも一つの無機膜で形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、現在、最も幅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界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とからなる。

電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、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画像を表示する。

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（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）を形成し、ここに液晶を満た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においては二枚の基板が使用されたが、この技術は一つの基板上に構成要素を形成することによって、装置の重量、厚さなどを減少させることができる。

このようなディスプレイ装置を製造する方法は、液晶分子を整列、配向するために、液晶を注入する段階以前に配向液を注入した後、乾燥させる工程を含む。このとき、パネルの周縁部分で配向液がオーバーフロー（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）してパッド部の接触不良を起こすおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、配向液のオーバーフローによるパッド部の不良を防止し、外郭の遮光層を保護する液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、表示領域及び周辺領域を含む基板と、前記基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと接続する画素電極と、前記周辺領域に沿って位置する隔壁と、前記画素電極と対向するルーフ層及び前記隔壁を覆うルーフパターンと、前記画素電極と前記ルーフ層の間に位置して、液晶分子を含む複数のマイクロキャビティにより形成される液晶層と、を含み、前記ルーフ層と前記ルーフパターンは少なくとも一つの無機膜で形成される。

前記基板上に位置する遮光層をさらに含み、前記遮光層は前記周辺領域に位置し、前記隔壁は前記遮光層上に位置してもよい。

前記複数のマイクロキャビティと前記ルーフ層の間に位置する共通電極、及び前記隔壁と前記ルーフパターンの間に位置する共通電極パターンをさらに含んでもよい。

前記隔壁は、有機物質またはフォトレジストで形成されてもよい。

前記隔壁は、複数個形成されてもよい。

前記ルーフ層と前記ルーフパターンは分離されてもよい。

前記ルーフ層は、応力が互いに異なる第１無機膜と第２無機膜が積層された構造を含んでもよい。

前記第１無機膜は圧縮応力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）を有し、前記第２無機膜は引張応力（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ）を有してもよい。

前記第１無機膜と前記第２無機膜は交互に積層され、前記ルーフ層は前記第１無機膜と前記第２無機膜を少なくとも一つ以上含んでもよい。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、表示領域及び周辺領域を含む基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタと接続するように画素電極を形成する段階と、前記表示領域と前記周辺領域に犠牲層を形成する段階と、前記犠牲層上にルーフ層を形成する段階と、前記犠牲層を除去して入口部が形成された複数のマイクロキャビティを形成する段階と、前記複数のマイクロキャビティに液晶分子を注入する段階と、を含み、前記ルーフ層は少なくとも一つの無機膜で形成され、前記周辺領域に形成された前記犠牲層は除去されず隔壁を形成する。

前記隔壁の上にルーフパターンを形成する段階をさらに含み、前記ルーフパターンは前記ルーフ層と同じ物質で形成されてもよい。

前記周辺領域に遮光層を形成する段階をさらに含み、前記遮光層は前記隔壁の下に位置するように形成されてもよい。

前記ルーフ層を形成する段階は、前記犠牲層上に無機膜を形成する段階と、前記無機膜をパターニングして液晶注入部を形成する段階と、を含み、前記無機膜をパターニングする段階で前記ルーフ層と前記ルーフパターンが分離されてもよい。

前記ルーフ層を形成する段階以前に前記犠牲層上に共通電極及び共通電極パターンを形成する段階をさらに含み、前記共通電極パターンは前記遮光層と前記ルーフパターンの間に位置してもよい。

前記ルーフ層を形成する段階は、応力（ｓｔｒｅｓｓ）が互いに異なる第１無機膜と第２無機膜を順次積層することを含んでもよい。

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、表示領域及び周辺領域を含む基板と、前記基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと接続する画素電極と、前記画素電極と対向するルーフ層及び前記周辺領域に沿って位置する隔壁と、前記画素電極と前記ルーフ層の間に位置して、液晶分子を含む複数のマイクロキャビティにより形成される液晶層と、を含み、前記ルーフ層及び前記隔壁はカラーフィルタを含む。

前記基板上に位置する遮光層をさらに含み、前記遮光層は前記周辺領域に位置し、前記隔壁は前記遮光層上に位置してもよい。

前記複数のマイクロキャビティと前記ルーフ層の間に位置する下部絶縁層及び共通電極と、前記ルーフ層の上に位置する上部絶縁層と、前記隔壁の下に位置する下部絶縁パターン及び共通電極パターンと、前記隔壁の上に位置する上部絶縁パターンと、をさらに含んでもよい。

前記隔壁は、複数個形成されてもよい。

前記ルーフ層と前記隔壁は分離されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、外郭部にダム構造を有する隔壁を形成することによって、配向物質のオーバーフローによってパッド部の不良が発生するのを防止することができる。

また、本発明の一実施形態によれば、外郭の遮光層を覆うパターンが形成されて、遮光層が剥離する不良を防止することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した平面図である。 図１における複数の画素のうちの一部分を示した平面図である。 図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。 図２の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 図１の切断線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 図５の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。 図３の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 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した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。 図２６の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。

添付した図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。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で、かつ完全なものとなるようにし、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提供されるものである。

図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張して示したものである。また、層が他の層または基板“上”にあると表現される場合、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の層が介されることもできる。明細書の全体にわたって同一の参照番号に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を示した平面図である。図２は、図１における複数の画素のうちの一部分を示した平面図である。図３は、図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。図４は、図２の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。図５は、図１の切断線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。

最初に、図１を参照すれば、本実施形態による液晶表示装置は、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＡを含み、図１に示したように、表示領域ＤＡは点線で表示した四角形の内側部分を示し、周辺領域ＰＡは点線で表示した四角形の外側部分を示す。表示領域ＤＡは実際イメージを出力する領域であり、周辺領域ＰＡはパッド部６００または駆動部が位置してもよい。実際に、図１のパッド部６００において、パッドは周辺領域ＰＡのいずれか一辺または互いに対向しない二つの辺に位置してもよい。

表示領域ＤＡには複数の画素ＰＸが位置し、周辺領域ＰＡには光漏れが生じうる部分を覆う遮光層２２１が位置する。遮光層２２１は、表示領域ＤＡの外郭で表示領域ＤＡを取り囲むように形成されてもよい。遮光層２２１は、表示領域ＤＡに位置する遮光部材と同じ層、同じ物質で形成されてもよい。遮光層２２１は、外部光が反射して視認されることを遮断する役割を果たすことができる。遮光層２２１と重なる部分に隔壁３６５が位置してもよい。

しかし、本実施形態に限定されず、図１に示したこととは異なって、隔壁３６５は周辺領域ＰＡの一辺または周辺領域ＰＡの二辺または周辺領域ＰＡの三辺に沿って位置してもよい。

図２乃至図４を参照して、表示領域ＤＡに位置した画素ＰＸに対して具体的に説明する。図２は、図１における複数の画素のうちの一部分である２×２画素部分ＴＰを示し、本発明の一実施形態による液晶表示装置において、このような２×２画素部分が上下左右に反復配列されてもよい。

図２乃至図４を参照すれば、透明なガラスまたはプラスチックなどからなる基板１１０の上にゲート線１２１及び維持電極線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、主に横方向に延在し、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と実質的に垂直に延在した一対の縦部１３５ａ、及び一対の縦部１３５ａの端部を互いに接続する横部１３５ｂを含む。維持電極１３５ａ、１３５ｂは画素電極１９１を取り囲む構造を有する。

ゲート線１２１及び維持電極線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及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。

各半導体層１５１、１５４の上部でありながら、データ線１７１、ソース／ドレイン電極の間には複数のオーミックコンタクト部材が形成されてもよいが、図面には省略されている。

各半導体層１５１、１５４及びゲート絶縁膜１４０の上に、ソース電極１７３、ソース電極１７３と接続するデータ線１７１、及びドレイン電極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、及びドレイン電極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、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５によって覆われずに露出した半導体層１５４部分の上には、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、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）とシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機物質を含んでもよい。

第１層間絶縁膜１８０ａの上にはカラーフィルタ２３０が形成されている。

カラーフィルタ２３０は赤色、緑色、及び青色の三原色など原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを表示することができる。しかし、赤色、緑色、及び青色の三原色に制限されず、青緑色（ｃｙａｎ）、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、ホワイト系の色のうちの一つを表示してもよい。カラーフィルタ２３０は、隣接する画素ごとに、互いに異なる色を表示する物質で形成されてもよい。

カラーフィルタ２３０及び第１層間絶縁膜１８０ａの上には、これを覆う第２層間絶縁膜１８０ｂが形成されている。第２層間絶縁膜１８０ｂは有機物質で形成され、段差を減らしたり除去することができる。

カラーフィルタ２３０及び層間絶縁膜１８０ａ、１８０ｂにはドレイン電極１７５を露出するコンタクトホール１８５が形成されている。ドレイン電極１７５は、コンタクトホール１８５を通じて第２層間絶縁膜１８０ｂの上に位置する画素電極１９１と電気的、物理的に接続されてもよい。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されてもよい。

画素電極１９１は、全体的な形状が四角形であり、横幹部１９１ａ及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かれ、各副領域は複数の微細枝部１９１ｃを含む。また、本実施形態において画素電極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。本実施形態において外郭幹部１９１ｄは画素電極１９１の左右外郭に位置するが、画素電極１９１の上部または下部まで延長されて位置してもよい。

画素電極１９１の微細枝部１９１ｃは、ゲート線１２１または横幹部とほぼ４０°乃至４５°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、微細枝部の幅は次第に広くなるか、または微細枝部１９１ｃ間の間隔が異なってもよい。

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でコンタクトホール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。

上述した薄膜トランジスタＱ及び画素電極１９１に関する説明は一例であり、側面視認性を向上させるために薄膜トランジスタ構造及び画素電極のデザインを変更してもよい。一例として、抵抗分配により領域別に発生する電圧差等効果を利用して視認性を向上させることができるＲＤ−ＴＦＴ構造を形成してもよい。

画素電極１９１の上に薄膜トランジスタＱが形成される領域及びデータ線１７１を覆うように遮光部材２２０が位置する。遮光部材２２０は、画像を表示する領域に対応する開口部を有する格子構造になっており、光が透過できない物質から形成されている。遮光部材２２０の開口部に対応してカラーフィルタ２３０が位置してもよい。遮光部材２２０は、ゲート線１２１と平行な方向に沿って形成された横遮光部材２２０ａ、及びデータ線１７１と平行な方向に沿って形成された縦遮光部材２２０ｂを含む。

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、ポリシロキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）等の液晶配向膜であって、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の間には複数の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。本実施形態において、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）を利用してマイクロキャビティ３０５に注入される。本実施形態で下部配向膜１１と上部配向膜２１は位置により区分されるだけであり、図４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と重なる部分に位置する複数の液晶注入部３０７ＦＰにより縦方向に分かれることによって、複数のマイクロキャビティ３０５を形成する。このとき、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、後述する隔壁部ＰＷＰによりマイクロキャビティ３０５は横方向に分かれることによって、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が延在している横方向に沿って形成されてもよい。複数個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。

液晶注入部３０７ＦＰは、共通電極２７０及びルーフ層３６０等が除去されている空の空間であってもよい。液晶注入部３０７ＦＰは、配向膜１１、２１及び液晶分子３１０を含む液晶物質を注入した後には、後述するキャッピング層３９０により覆われてもよい。

液晶注入部３０７ＦＰは、配向物質または液晶物質が満たされて、入口部３０７を通じてマイクロキャビティ３０５に配向物質または液晶物質が注入される通路になってもよい。

上部配向膜２１の上には共通電極２７０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と共に電界を生成して、二つの電極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、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で形成されてもよい。共通電極２７０は、画素電極１９１とキャパシタを構成して、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。

本実施形態では共通電極２７０がマイクロキャビティ３０５の上に形成されると説明したが、他の実施形態として、共通電極２７０がマイクロキャビティ３０５の下部に形成されて、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、ルーフ層３６０は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）のような無機物質で形成された無機絶縁層である。ルーフ層３６０は、画素電極１９１と共通電極２７０の間に形成されたマイクロキャビティ３０５がその形状を維持するように、マイクロキャビティ３０５の構造を支持する役割を果たす。マイクロキャビティ３０５の構造を支持するために、本実施形態で無機膜のみで形成されたルーフ層３６０は約４０００オングストローム（Å）以上の厚さに形成してもよく、さらに好ましくは６０００オングストローム（Å）以上、１２０００オングストローム（Å）以下の厚さに形成してもよい。本発明の一実施形態によれば、従来とは異なって、有機膜なしに無機膜のみでルーフ層３６０を形成することによって、工程を単純化することができる。

本実施形態で、ルーフ層３６０は、液晶注入部３０７ＦＰから除去された部分を除いて、基板１１０上に全面的に位置してもよい。

ルーフ層３６０の上にキャッピング層３９０が位置する。キャッピング層３９０は有機物質または無機物質を含む。本実施形態で、キャッピング層３９０は無機膜のみで形成されたルーフ層３６０の上部面と接触してもよい。キャッピング層３９０は、ルーフ層３６０の上部だけでなく、液晶注入部３０７ＦＰに位置してもよい。このとき、液晶注入部３０７ＦＰによって露出したマイクロキャビティ３０５の入口部３０７を覆ってもよい。本実施形態では液晶注入部３０７ＦＰから液晶物質が除去された態様を示したが、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部３０７ＦＰに残存することもある。

本実施形態では図４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の間に隔壁部ＰＷＰが形成されている。隔壁部ＰＷＰは、横方向に隣接するマイクロキャビティ３０５の離隔空間を満たす部分である。図４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満たす構造に形成されているが、必ずしもこれに限定されることではなく、離隔空間の一部を満たす構造に変更して実施することも可能である。隔壁部ＰＷＰは、データ線１７１が延在している方向に沿って形成されてもよい。

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、絶縁基板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）が変動する程度を著しく減少することができる。

以下、図１及び図５を参照して、本発明の一実施形態による周辺領域ＰＡの構造的な特徴について説明する。

図１及び図５を参照すれば、表示領域ＤＡの周縁に位置する画素ＰＸに隣接した周辺領域ＰＡには枠部５００が形成されている。枠部５００は、表示領域ＤＡの最外郭の画素ＰＸと周辺領域ＰＡの遮光層２２１の間の空間に対応する。

本実施形態で、周辺領域ＰＡに位置する遮光層２２１の上に隔壁３６５が位置する。隔壁３６５は周辺領域ＰＡの一辺に沿って線状に形成されてもよい。隔壁３６５は、マイクロキャビティ３０５を形成するために形成された犠牲層が除去された後、周辺領域ＰＡに残っている構造物である。

配向液を注入した後乾燥させるとき、液晶表示装置パネルの位置によって乾燥特性が異なり、特に表示領域ＤＡの周縁部分で乾燥の不均一が発生する。例えば、表示領域ＤＡの中央より表示領域ＤＡの周縁でさらに早く乾燥されうる。したがって、配向液の不均一な乾燥のため、光漏れを誘発する可能性がある。このような問題を解決するために、配向液を過剰供給してもよい。これによって、配向液が均一に拡散して光漏れが防止できる。

このとき、図５に示した枠部５００に配向液が供給されうる。枠部５００に過剰供給された配向液がパッド部６００に影響を与えて、モジュールの安定性を落とすことがある。意図的に過剰供給しなくても、配向液がオーバーフローして枠部５００に配向液が供給されうる。

しかし、本実施形態ではパッド部６００と枠部５００の間に隔壁３６５が形成されているので、過剰供給またはオーバーフローした配向液にもかかわらず、パッド部６００の安定性を確保することができる。また、枠部５００で気化（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）した後残った固形分が均一に分布して、枠部５００で視認されうる光漏れも防止できる。

周辺領域ＰＡの隔壁３６５の上に共通電極パターン２７０ｐとルーフパターン３６０ｐが位置する。ここで、共通電極パターン２７０ｐとルーフパターン３６０ｐは、表示領域ＤＡの共通電極２７０とルーフ層３６０が延長された形態である。共通電極パターン２７０ｐと共通電極２７０は同じ物質及び同じ層に形成され、ルーフパターン３６０ｐとルーフ層３６０は同じ物質及び同じ層に形成されてもよい。

キャッピング層３９０は表示領域ＤＡと周辺領域ＰＡを覆ってもよい。

図６は、図５の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。

図６で説明しようとする実施形態は、図５を参照して説明した実施形態と大部分同一であるが、隔壁構造に差がある。

図６を参照すれば、本実施形態で隔壁３６５が複数個形成されてもよい。このように複数の隔壁３６５を形成する場合に、過剰供給またはオーバーフローした配向物質がパッド部６００に及ぼす影響を著しく減少させることができる。

上述した差異点以外に、図５で説明した内容は本実施形態に適用できる。

図７は、図３の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。

図７で説明する実施形態は、図３を参照して説明した実施形態と大部分同一であるが、ルーフ層３６０の構造に差がある。

図７を参照すれば、本発明の一実施形態によるルーフ層は、第１無機膜３６０ａ、及び第１無機膜３６０ａの上に位置する第２無機膜３６０ｂを含んでもよい。第１無機膜３６０ａと第２無機膜３６０ｂは応力が互いに異なってもよい。例えば、第１無機膜３６０ａは圧縮応力を有し、第２無機膜３６０ｂは引張応力を有してもよい。これとは異なり、第１無機膜３６０ａは引張応力を有し、第２無機膜３６０ｂは圧縮応力を有してもよい。本実施形態のように、ルーフ層３６０を互いに異なる応力特性を有する無機膜を積層して形成することによって、ルーフ層３６０の応力を制御することができる。これによって、ルーフ層の変形を最小化することができる。

追加的な実施形態として、ルーフ層３６０が、第１無機膜３６０ａ、第２無機膜３６０ｂ、及び第３無機膜（図示せず）が順次積層されて位置してもよい。このとき、第１無機膜３６０ａは圧縮応力を有し、第２無機膜３６０ｂは引張応力を有し、第３無機膜３６０ｃは圧縮応力を有してもよい。これとは異なり、第１無機膜３６０ａは引張応力を有し、第２無機膜３６０ｂは圧縮応力を有し、第３無機膜３６０ｃは引張応力を有してもよい。第１無機膜３６０ａ、第２無機膜３６０ｂ、及び第３無機膜３６０ｃは酸化ケイ素または窒化ケイ素などで形成してもよい。ここで、ルーフ層３６０が３重膜構造であることを例示したが、これに限定されず、互いに異なる応力を有する無機膜が交互に積層されてルーフ層３６０が形成されてもよい。

以下、図８乃至図２１を参照して、上述した液晶表示装置を製造する方法に対する一実施形態について説明する。下記の実施形態は製造方法の一実施形態であり、他の形態に変更しても実施可能である。

図８乃至図２１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した断面図である。図８、図１１、図１４、図１６、図１９は、図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を順に示したものである。図９、図１２、図１７、図２０は、図２の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図を順に示したものである。図１０、図１３、図１５、図１８、図２１は、図１の切断線Ｖ−Ｖに沿った断面図を順に示したものである。

図２、図８及び図９を参照すれば、基板１１０の上に一般に知られたスイッチング素子を形成するために、横方向に延在しているゲート線１２１、ゲート線１２１の上にゲート絶縁膜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及びドレイン電極１７５を形成する。このとき、ソース電極１７３と接続されたデータ線１７１はゲート線１２１と交差して、縦方向に延在するように形成してもよい。

ソース電極１７３、ドレイン電極１７５及びデータ線１７１を含むデータ導電体１７１、１７３、１７５と、露出した半導体層１５４部分の上には、第１層間絶縁膜１８０ａを形成する。

第１層間絶縁膜１８０ａの上に画素領域に対応する位置にカラーフィルタ２３０を形成する。

カラーフィルタ２３０及び第１層間絶縁膜１８０ａの上に第２層間絶縁膜１８０ｂを形成する。第１層間絶縁膜１８０ａと第２層間絶縁膜１８０ｂを貫くコンタクトホール１８５を形成する。

第２層間絶縁膜１８０ｂの上に画素電極１９１を形成し、画素電極１９１とドレイン電極１７５がコンタクトホール１８５を通じて電気的、物理的に接続するようにする。

画素電極１９１及び第２層間絶縁膜１８０ｂの上に遮光部材２２０を形成する。遮光部材２２０は、画像を表示する領域に対応する開口部を有する格子構造に形成する。換言すると、遮光部材２２０は、カラーフィルタ２３０が配置された領域を開口するように、格子状に形成する。遮光部材２２０は光が透過できない物質で形成する。遮光部材２２０は、ゲート線１２１と平行な方向に沿って形成された横遮光部材２２０ａ、及びデータ線１７１と平行な方向に沿って形成された縦遮光部材２２０ｂを含むように形成してもよい。図１及び図１０を参照すれば、遮光部材２２０を形成するとき、周辺領域ＰＡに位置する遮光層２２１を共に形成してもよい。

次に、画素電極１９１及び遮光部材２２０の上に犠牲層３００を形成する。犠牲層３００には、図９に示したように、データ線１７１と平行な方向に沿ってオープン部ＯＰＮが形成されている。オープン部ＯＰＮには、以後の工程で共通電極２７０及びルーフ層３６０が満たされて隔壁部ＰＷＰが形成されてもよい。本実施形態による犠牲層３００を形成するとき、周辺領域ＰＡの遮光層２２１の上に隔壁３６５を形成してもよい。隔壁３６５は犠牲層３００と同じ物質で形成してもよい。犠牲層３００はフォトレジスト物質または有機物質で形成してもよい。

図１１乃至図１３を参照すれば、犠牲層３００の上に共通電極２７０及びルーフ層３６０を順次に形成する。ルーフ層３６０は無機膜であってもよい。このとき、共通電極２７０及びルーフ層３６０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。本実施形態でルーフ層３６０は単一の無機膜と示したが、変形実施形態として、応力が互いに異なる複数の無機膜を積層した構造であってもよい。

図１３に示したように、共通電極２７０及びルーフ層３６０は、周辺領域ＰＡまで延長されて隔壁３６５を覆ってもよい。

図１４及び図１５を参照すれば、同一のマスクを用いてルーフ層３６０及び共通電極２７０をパターニングすることができる。ルーフ層３６０及び共通電極２７０はドライエッチング方法によりエッチングされてもよい。ルーフ層３６０及び共通電極２７０が部分的に除去されることによって、液晶注入部３０７ＦＰを形成し、犠牲層３００を露出することができる。このとき、図１５に示したように、周辺領域ＰＡでは分離部２８０が形成されて、共通電極２７０及びルーフ層３６０が分離され、共通電極パターン２７０ｐ及びルーフパターン３６０ｐが形成される。

図１６乃至図１８を参照すれば、液晶注入部３０７ＦＰを通じて犠牲層３００を酸素（Ｏ_２）アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）処理またはウェットエッチング法などにより除去する。このとき、入口部３０７を有する複数の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が除去されて空の空間の状態である。このとき、図１８に示したように、犠牲層３００と同じ物質の隔壁３６５は、共通電極パターン２７０ｐ及びルーフパターン３６０ｐにより取り囲まれているので、除去されずに残りうる。ここで、隔壁３６５と表示領域ＤＡのルーフ層３６０の間に枠部５００が形成されてもよい。枠部５００は、隔壁３６５が延在している方向に沿って長く形成されてもよい。

図１９乃至図２１を参照すれば、入口部３０７を通じて配向物質を注入して画素電極１９１の上及び共通電極２７０の下に配向膜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、ベーク工程を行う。表示領域ＤＡの周縁部分でもベーク工程を通して配向液の乾燥が均一に行われるように配向液を十分に過剰供給してもよい。例えば、複数のマイクロキャビティ３０５を完全に満たす容量を１００％とするとき、過剰供給する配向液の容量は１２０％乃至３００％であってもよい。過剰供給された配向液は、非表示領域ＰＡの枠部５００まで満たしてもよい。意図的に過剰供給しなくても、配向液がオーバーフローして枠部５００に配向液が供給されうる。

枠部５００に満たされた配向液は隔壁３６５により遮断されて、パッド部６００への流入が遮断される。また、枠部５００においても十分に配向液が満たされた状態でベーク工程が進められるので、乾燥後残った固形分が均一に分布することができる。

次に、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。

その後、ルーフ層３６０の上に入口部３０７及び液晶注入部３０７ＦＰを覆うようにキャッピング層３９０を形成すれば、図２乃至図５に示したような液晶表示装置を形成することができる。

図２２乃至図２６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した断面図である。

基板１１０の上に薄膜トランジスタＱを含む構成及び第１層間絶縁膜１８０ａ及び第２層間絶縁膜１８０ｂを含む構成は、上述した図３乃至図５の実施形態と同一である。

図２２及び図２３を参照すれば、第２層間絶縁膜１８０ｂの上にシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）とシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機物質で形成された第３層間絶縁膜１８０ｃ位置する。第１層間絶縁膜１８０ａ、第２層間絶縁膜１８０ｂ、及び第３層間絶縁膜１８０ｃを貫いてコンタクトホール１８５が形成されてもよい。コンタクトホール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が電気的、物理的に接続されてもよい。

薄膜トランジスタＱが形成される領域を覆うために、遮光部材２２０は画素電極１９１の上に位置してもよい。遮光部材２２０は、ゲート線１２１が延在する方向に沿って形成されてもよい。遮光部材２２０は光を遮断する物質で形成されてもよい。

絶縁膜１８１は遮光部材２２０の上に形成されてもよく、遮光部材２２０を覆う絶縁膜１８１は画素電極１９１の上に延長されてもよい。

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の間にはマイクロキャビティ３０５が形成されている。上部配向膜２１の上には共通電極２７０、下部絶縁層３５０が位置する。下部絶縁層３５０はシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）で形成されてもよい。

本実施形態では、共通電極２７０がマイクロキャビティ３０５の上端部に形成される態様を説明したが、他の実施形態として、共通電極２７０がマイクロキャビティ３０５の下部に形成されて、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３に示したように、互いに隣接するカラーフィルタのうち、一つの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の離隔空間を満たす部分である。図２３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満たす構造に形成されているが、必ずしもこれに限定されることではなく、離隔空間の一部を満たす構造に変更して実施してもよい。隔壁部ＰＷＰは、データ線１７１が延在し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は重なってもよい。互いに隣接するカラーフィルタ２３０が接触する境界面は、隔壁部ＰＷＰ対応する部分に位置してもよい。

本実施形態で、カラーフィルタ２３０及び隔壁部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の役割を果たす。

以下、図２４及び図２５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について詳細に説明する。

図２４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及び隔壁部を示した平面図である。図２５は、図２４の切断線ＸＸＶ−ＸＸＶに沿った断面図である。図２４及び図２５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及び隔壁部を中心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２２及び図２３で説明した内容がそのまま適用できる。

図２４及び図２５を参照すれば、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、及び第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、及び第３カラーフィルタ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とを含んでもよい。このとき、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、隣接した隔壁部ＰＷＰの互いに反対になる周縁部分を覆い、隔壁部ＰＷＰの上で互いに重なってもよい。

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が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を形成するようになれば、外部光による光の反射を減らすことができるという長所がある。それだけでなく、青色カラーフィルタＢは光遮断の役割及び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、テーパ角（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部形状にアンダーカットが発生したり、垂直の場合より約４５°以上の角度で傾いて形成されれば、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良好に形成できる。

図２４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されてもよい。
図２２及び図２３をさらに参照すれば、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、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（Ｓｉｘ）で形成されてもよい。

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は液晶注入部３０７ＦＰにも位置し、液晶注入部３０７ＦＰにより露出したマイクロキャビティ３０５の入口部３０７を覆う。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、液晶注入部３０７ＦＰから液晶物質が除去された態様を示したが、マイクロキャビティ３０５に注入された後残った液晶物質が液晶注入部３０７ＦＰに残存することもある。

図２６を参照すれば、周辺領域ＰＡの遮光層２２１の上に共通電極パターン２７０ｐ、及び下部絶縁パターン３５０ｐが位置する。下部絶縁パターン３５０ｐの上に隔壁３６５が位置する。隔壁３６５は、表示領域ＤＡのカラーフィルタ２３０と同じ物質で形成されてもよい。隔壁３６５の上に上部絶縁パターン３７０ｐが位置する。ここで、共通電極パターン２７０ｐと上部絶縁パターン３７０ｐは、表示領域ＤＡの上部絶縁層３７０ｐが延長された形態である。上部絶縁パターン３７０ｐと上部絶縁層３７０は同じ物質及び同じ層に形成され、共通電極パターン２７０ｐと共通電極２７０は同じ物質及び同じ層に形成され、下部絶縁パターン３５０ｐと下部絶縁層３５０は同じ物質及び同じ層に形成されてもよい。

キャッピング層３９０は表示領域ＤＡと周辺領域ＰＡを覆ってもよい。

図２７は、図２６の実施形態を変形した液晶表示装置を示した断面図である。

図２７の実施形態は図２６で説明した実施形態と大部分同一であり、隔壁３６５の構造に差がある。

図２７を参照すれば、隔壁３６５は互いに異なる色を表示するカラーフィルタが積層された構造３６５Ｂ、３６５Ｒ、３６５Ｇを含んでもよい。

上述した差異点以外に、図２６で説明した内容は本実施形態に適用可能である。

以上、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ず、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種々の変形及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
３０７ 液晶注入口
３６０ ルーフ層
３６５ 隔壁
３９０ キャッピング層

Claims (10)

1. 表示領域及び周辺領域を含む基板と、
   前記基板上に位置する薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタと接続する画素電極と、
   前記周辺領域に沿って位置する隔壁と、
   前記画素電極と対向するルーフ層及び前記隔壁を覆うルーフパターンと、
   前記画素電極と前記ルーフ層の間に位置して、液晶分子を含む複数のマイクロキャビティ（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）で形成される液晶層と、を含み、
   前記ルーフ層と前記ルーフパターンは少なくとも一つの無機膜で形成される、液晶表示装置。
2. 前記基板上に位置する遮光層をさらに含み、
   前記遮光層は前記周辺領域に位置し、前記隔壁は前記遮光層上に位置する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数のマイクロキャビティと前記ルーフ層の間に位置する共通電極と、
   前記隔壁と前記ルーフパターンの間に位置する共通電極パターンをさらに含む、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記隔壁は、有機物質またはフォトレジストで形成される、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記隔壁は複数個形成される、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記ルーフ層と前記ルーフパターンは分離されている、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記ルーフ層は、応力が互いに異なる第１無機膜と第２無機膜が積層された構造を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１無機膜は圧縮応力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）を有し、前記第２無機膜は引張応力（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ）を有する、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 表示領域及び周辺領域を含む基板と、
   前記基板上に位置する薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタと接続する画素電極と、
   前記画素電極と対向するルーフ層及び前記周辺領域に沿って位置する隔壁と、
   前記画素電極と前記ルーフ層の間に位置して、液晶分子を含む複数のマイクロキャビティで形成される液晶層と、を含み、
   前記ルーフ層及び前記隔壁はカラーフィルタを含む、液晶表示装置。
10. 前記基板上に位置する遮光層をさらに含み、
    前記遮光層は前記周辺領域に位置し、前記隔壁は前記遮光層上に位置する、請求項９に記載の液晶表示装置。

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