JP6114547B2 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は表示装置及びその製造方法に係り、より詳細には、原価の節減及び製造工程の単純化が可能な表示装置及びその製造方法に関する。

一般的に液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）は、薄膜トランジスタ基板（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、対向基板（ｃｏｕｎｔｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、及び薄膜トランジスタ基板と対向基板との間に注入された液晶層を含む。薄膜トランジスタ基板には、ゲートライン及びゲートラインと交差するソースライン、ゲートラインとソースラインに接続された薄膜トランジスタ、及び薄膜トランジスタに接続された画素電極が形成される。薄膜トランジスタは、ゲートラインから延伸したゲート電極と、ゲート電極にオーバーラップされたチャネルと、ソースラインから延伸しチャネルと電気的に接続されたソース電極と、ソース電極と離隔してチャネルと電気的に接続されたドレーン電極とを含む。対向基板には画素電極との間に電界を形成するための共通電極が形成される。

最近、前記液晶表示装置の表示品質は維持しながら、液晶表示パネルの厚さ及び重さを減らし、原価の節減及び製造工程の単純化が可能な未来型表示装置が要求されている。

韓国特許出願公開２０１０−０１３６６７８号明細書 米国特許７，８０８，６０９号明細書 韓国特許出願公開２０１１−００７０１７３号明細書 韓国特許出願公開２０１１−００７８７２３号明細書

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、表示品質は維持しながら、液晶表示パネルの厚さ及び重さを減らすために開口率を向上した表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記表示装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた一実施形態に係る表示装置は、各々複数のサブ画素領域を含む単位画素領域が複数個画定されたベース基板、前記サブ画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置された画素電極、前記単位画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置された、トンネル構造の空間を有する構造物、前記構造物上に配置された共通電極、及び前記サブ画素領域の各々に対応して前記構造物上に配置されたカラーフィルタを含み、前記一つの構造物のサイズは前記単位画素領域のサイズに対応し、前記一つの構造物は複数のサブ画素領域をカバーする。

一実施形態において、隣接した前記カラーフィルタ間に配置された遮光パターンをさらに含むことができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは不透明な有機物質を含みうる。

一実施形態において、前記遮光パターンは前記カラーフィルタ上に配置されることができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは隣接した構造物間に配置され、前記構造物上に配置された前記カラーフィルタの下に部分的に重なって位置する第１遮光パターン、及び前記構造物上に配置され、前記構造物上に配置された前記カラーフィルタの上に部分的に重なって位置する第２遮光パターンを含むことができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは前記構造物と前記ベース基板との間に配置されることができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは不透明な金属物質を含みうる。

一実施形態において、前記単位画素領域に含まれた前記サブ画素領域は第１方向に配列され、前記共通電極は前記第１方向に延伸して、前記第１方向と交差する第２方向に配列されることができる。

一実施形態において、前記第１方向に隣接した構造物は互いに接続され、前記第２方向に隣接した構造物は互いに離隔することができる。

一実施形態において、前記構造物の、前記トンネル構造の空間側の面上に配置された配向層、及び前記構造物の前記トンネル構造の空間内に配置され、前記配向層によって配向される液晶層をさらに含むことができる。

一実施形態において、前記液晶層を密封する保護層をさらに含むことができる。

上記本発明の他の目的を達成するためになされた一実施形態に係る表示装置の製造方法は、ベース基板のサブ画素領域に画素電極を形成する段階、複数の前記サブ画素領域を含む単位画素領域に対応する幅を有して、前記幅方向と交差する長手方向に延伸した犠牲パターンを形成する段階、前記犠牲パターン上に前記犠牲パターンの幅方向に延伸して、前記犠牲パターンの長手方向に離隔した構造物及び共通電極を形成する段階、前記犠牲パターンを除去し前記構造物によって画定されたトンネル構造の空間を形成する段階、前記トンネル構造の空間に液晶層を形成する段階、及び前記トンネル構造の空間に収納された前記液晶層を密封する保護層を形成する段階を含む。

一実施形態において、前記サブ画素領域の各々に対応する前記構造物上にカラーフィルタを形成する段階をさらに含むことができる。

一実施形態において、各々異なるカラーを有する隣接した前記カラーフィルタ間に遮光パターンを形成する段階をさらに含むことができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは不透明な有機物質を含みうる。

一実施形態において、前記遮光パターンは前記カラーフィルタ間に配置されて、前記カラーフィルタと部分的に重なることができる。

一実施形態において、前記遮光パターンを形成する段階は、前記カラーフィルタを形成する前に、隣接した構造物間に配置した第１遮光パターンを形成する段階、及び前記カラーフィルタを形成した後に前記構造物上に配置した第２遮光パターンを形成する段階をさらに含むことができる。

一実施形態において、前記画素電極を形成する前に遮光パターンを形成する段階をさらに含むことができる。

一実施形態において、前記遮光パターンは不透明な金属物質を含みうる。

一実施形態において、前記構造物の、前記トンネル構造の空間側の面上に配置された配向層を形成する段階、及び前記配向層上に液晶層を形成する段階をさらに含むことができる。

上記本発明の目的を達成するためになされた一実施形態に係る表示装置は、ベース基板、画素電極、構造物、共通電極、及びカラーフィルタを含む。前記ベース基板は複数の単位画素領域によって画定される。前記画素電極は複数のサブ画素領域を含む各単位画素領域に対応する。前記構造物は前記単位画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置されて、各々複数のトンネル構造の空間を有する。前記共通電極は前記構造物中、複数の一部の上に配置される。前記カラーフィルタは前記サブ画素領域の各々に対応して前記複数の構造物上に配置されたカラーフィルタを含む。前記一つの構造物のサイズは前記単位画素領域のサイズに対応し、前記一つの構造物は複数のサブ画素領域をカバーする。

本発明の実施形態によれば、前記構造物は単位画素領域ごとに配置されるので、サブ画素領域の開口領域を相対的に増加でき、これによって、表示装置の透過率を向上でき、開口率を向上できる。

本発明の一実施例に係る表示装置の斜視図である。 図１のＩ−Ｉ’で切った断面図である。 図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 比較例と実施例に係る表示装置の透過率を説明するための概念図である。 比較例と実施例に係る表示装置の透過率を説明するための概念図である。 本発明の他の実施例に係る表示装置の断面図である。 図１０に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１０に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施例に係る表示装置の断面図である。 図１３に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１３に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１３に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例をより詳細に説明することにする。
図１は本発明の一実施例に係る表示装置の斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ’で切った断面図である。

図１及び図２を参照すれば、前記表示装置はベース基板１０１と、ベース基板１０１上に配置したＴＦＴアレイ層１２０、構造層１３０、カラーフィルタ層１４０及び保護層１５０と、を含む。

ＴＦＴアレイ層１２０は、複数のゲートラインＧＬ、複数のデータラインＤＬ、複数のスイッチング素子ＴＲ、及び複数の画素電極ＰＥを含む。

ゲートラインＧＬは、第１方向Ｄ１に延伸して、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に配列する。ゲートラインＧＬはスイッチング素子ＴＲのゲート電極ＧＥと接続される。

データラインＤＬは第２方向Ｄ２に延伸して、第１方向Ｄ１に配列する。データラインＤＬはスイッチング素子ＴＲのソース電極ＳＥと接続する。

スイッチング素子ＴＲは、ゲートラインＧＬと接続したゲート電極ＧＥ、データラインＤＬと接続したソース電極ＳＥ、及びソース電極ＳＥと離隔したドレーン電極ＤＥを含む。スイッチング素子ＴＲのドレーン電極ＤＥは、画素電極ＰＥとコンタクトホールＣＨを介して接続する。

画素電極ＰＥの各々は、各サブ画素領域に配置されて、スイッチング素子ＴＲと電気的に接続される。ベース基板１０１は複数の単位画素領域ＰＵＡを含んで、各単位画素領域ＰＵＡは複数のサブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３を含む。単位画素領域ＰＵＡは、少なくとも３つのサブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３を含む。例えば、単位画素領域ＰＵＡは、第１サブ画素領域ＰＡ１、第２サブ画素領域ＰＡ２、及び第３サブ画素領域ＰＡ３を含み、第１サブ画素領域ＰＡ１には第１画素電極ＰＥ１が配置され、第２サブ画素領域ＰＡ２には第２画素電極ＰＥ２が配置され、第３サブ画素領域ＰＡ３には第３画素電極ＰＥ３が配置される。

前記サブ画素領域は、複数の列と複数の行を有するマトリックス形態に配列される。サブ画素領域ＰＡは、第１方向Ｄ１に延伸した短辺と第２方向Ｄ２に延伸した長辺を有する場合を図示しているが、これに限定されない。サブ画素領域ＰＡの形状は、Ｖ字状、Ｚ字状など、多様に変形できる。

前記表示装置が透過型の場合、画素電極ＰＥは透明導電物質から形成され、前記表示装置が反射型の場合、画素電極ＰＥは不透明導電物質から形成される。又は、特に反射型の場合、前記画素電極を透明導電物質から形成し、液晶層の代わりに反射型電気泳動層、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）などを形成しても具現できる。

ＴＦＴアレイ層１２０は第１絶縁層１２１、第２絶縁層１２３、及び第３絶縁層１２５をさらに含むことができる。第１絶縁層１２１は、第１金属層から形成されたゲートラインＧＬとゲート電極ＧＥを覆うようにベース基板１０１の上に配置される。第２絶縁層１２３は、第２金属層から形成されたデータラインＤＬ、ソース電極ＳＥ、及びドレーン電極ＤＥを覆うようにベース基板１０１の上に配置される。第３絶縁層１２５は、画素電極ＰＥを覆うようにベース基板１０１の上に配置される。第１、第２、及び第３絶縁層１２１、１２３、１２５の各々は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる単一層構造から形成されるか、又は、材質及び形成工程が各々異なる多層構造から形成される。

嚢状（ｃａｐｓｕｌａｒ）構造層（以下、単に構造層ともいう）１３０はＴＦＴアレイ層１２０上に配置される複数の嚢状構造物（以下、単に構造物ともいう）１３１、配向層１３２、液晶層１３３、及び共通電極ＣＥを含む。

各構造物１３１は嚢状、即ち、トンネル構造の空間（ｃａｖｉｔｙ）を有し、単位画素領域ＰＵＡごとに配置される。構造物１３１は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる単一層構造で形成するか、又は、材質及び形成工程が各々異なる多層構造で形成する。

例えば、構造物１３１は第１方向Ｄ１に連続的に配列されて、第２方向Ｄ２に離隔し配列される。第１方向Ｄ１に構造物１３１の幅が画定されて、第２方向Ｄ２に構造物１３１の長さが画定される。構造物１３１の幅は、第１、第２、及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の短辺の合計に対応して、構造物１３１の長さは、第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３各々の長辺の長さに対応する。第２方向Ｄ２に配列された各構造物１３１間の離隔領域を介して構造物１３１の前記トンネル構造の空間内に配向層１３２及び液晶層１３３が形成される。

配向層１３２は、構造物１３１の内側面及び単位画素領域ＰＵＡの第１、第２及び第３画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３が形成されたベース基板１０１の上面に配置される。ここで構造物１３１の内側面は、内側上面及び内側側面を含む。

液晶層１３３は、構造物１３１と配向層１３２により画定された前記トンネル構造の空間の内部に配置される。液晶層１３３は配向層１３２により配向される。

共通電極ＣＥは構造物１３１の外表面に配置されて、ベース基板１０１の全体領域を覆うように配置される。共通電極ＣＥは構造物１３１の外表面である構造物１３１の外側上面及び外側側面を覆う。

カラーフィルタ層１４０は、構造層１３０上に配置された上述の共通電極ＣＥの他に、複数のカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３、遮光パターンＢＰ及び平坦化（ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ）層１４４を含む。

第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３は、単位画素領域ＰＵＡの第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３に対応して配置される。

遮光パターンＢＰは、第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３の間ごとに配置されて光を遮断する。

平坦化層１４４は前記表示装置の上面を平坦化するために第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３及び遮光パターンＢＰ上に配置される。

保護層１５０は前記表示装置全体を保護して、構造物１３１の前記空間に収納された液晶層１３３を密封する。保護層１５０は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる単一層構造で形成されるか、又は、材質及び形成工程が各々異なる多層構造で形成される。

本実施例によれば、構造物１３１は単位画素領域ＰＵＡごとに配列することによって前記表示装置の開口率を向上できる。

図３〜図７は図２に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

図１、図２及び図３を参照すれば、ベース基板１０１上にＴＦＴアレイ層１２０を形成する。

例えば、ベース基板１０１上に第１金属層（図示せず）を形成し、前記第１金属層をパターニングして、ゲートラインＧＬ及びゲート電極ＧＥを含む第１金属パターンを形成する。前記第１金属層は例えば、クロム、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステン、銅、銀などの金属の何れか、又はこれらの合金で形成できる。また、前記第１金属層は物理的性質が異なる２つ以上の層で形成できる。

前記第１金属パターンが形成されたベース基板１０１上に第１絶縁層１２１を形成する。第１絶縁層１２１は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる単一層構造で形成し、又は、材質及び形成工程が各々異なる二重層構造で形成する。

第１絶縁層１２１が形成されたベース基板１０１上に半導体層（図示せず）を形成し、前記半導体層をパターニングして、スイッチング素子ＴＲのアクティブパターン（図示せず）を形成する。

前記アクティブパターンが形成されたベース基板１０１上に第２金属層（図示せず）を形成し、前記第２金属層をパターニングしてデータラインＤＬ、ソース電極ＳＥ及びドレーン電極ＤＥを含む第２金属パターンを形成する。前記第２金属層は例えば、クロム、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステン、銅、銀などの金属の何れか、又はこれらの合金で形成できる。また、前記第２金属層は物理的性質が異なる２つ以上の層で形成できる。

選択的には、前記アクティブパターンと前記第２金属パターンとは、１つのスリットマスクを利用して形成できる。

前記第２金属パターンが形成されたベース基板１０１上に第２絶縁層１２３を形成する。第２絶縁層１２３は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、又は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる単一層構造で形成するか、又は、材質及び形成工程が各々異なる二重層構造で形成する。

第２絶縁層１２３をエッチングしてドレーン電極ＤＥを露出するコンタクトホールＣＨを形成する。

コンタクトホールＣＨが形成されたベース基板１０１上に画素電極層（図示せず）を形成し、前記画素電極層をパターニングして、サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３に各々、画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３を形成する。前記画素電極層は前記表示装置が透過型の場合は、透明導電物質、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどで形成する。一方、前記表示装置が反射型の場合は不透明導電物質、例えば、アルミニウムなどで形成する。

画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３が形成されたベース基板１０１上に第３絶縁層１２５を形成する。第３絶縁層１２５は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる単一層構造で形成するか、又は、材質及び形成工程が各々異なる二重層構造で形成する。

図３に示すように、画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３が完成されることにより、前記表示装置のＴＦＴアレイ層１２０が実質的に完成される。

図２及び図４を参照すれば、ＴＦＴアレイ層１２０が形成されたベース基板１０１上に犠牲層（図示せず）を形成する。前記犠牲層は有機高分子物質で形成できて、前記有機高分子物質は例えば、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）とアクリル（ａｃｒｙｌ）系樹脂を含む有機物であるが、これに限定されない。

前記犠牲層をパターニングして複数の犠牲パターンＳＰを形成する。犠牲パターンＳＰは第２方向Ｄ２に延伸して、第１方向Ｄ１に配列される。各犠牲パターンＳＰの第１方向Ｄ１の幅は単位画素領域ＰＵＡの第１方向Ｄ１の幅に対応する。犠牲パターンＳＰの幅は、第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の短辺の合計に対応する。
隣接する犠牲パターンＳＰは、例えば第１サブ画素領域ＰＡ１に接続されたデータラインＤＬの幅に相当する分だけ互いに離隔する。

犠牲パターンＳＰが形成されたベース基板１０１上に構造絶縁層（嚢状絶縁層）１３１ａを形成する。構造絶縁層１３１ａは窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる単一層構造で形成するか、又は、材質及び形成工程が各々異なる多層構造で形成する。

構造絶縁層１３１ａが形成されたベース基板１０１上に透明導電層ＣＥａを形成する。透明導電層ＣＥａは、ＩＴＯ又はＩＺＯのような透明導電性物質からなる。

図２及び図５を参照すれば、透明導電層ＣＥａが形成されたベース基板１０１上に第１カラーフォトレジスト層（図示せず）を形成し、次にフォトリソグラフィを利用して前記第１カラーフォトレジスト層をパターニングし、単位画素領域ＰＵＡの第１サブ画素領域ＰＡ１に島状（Ｉｓｌａｎｄ−ｓｈａｐｅｄ）の第１カラーフィルタＣＦ１を形成する。

同じ方式で、第１カラーフィルタＣＦ１が形成されたベース基板１０１上に第２カラーフォトレジスト層を形成して前記第２カラーフォトレジスト層をパターニングし、単位画素領域ＰＵＡの第２サブ画素領域ＰＡ２に島状の第２カラーフィルタＣＦ２を形成する。

さらに、第１及び第２カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２が形成されたベース基板１０１上に第３カラーフォトレジスト層を形成して前記第３カラーフォトレジスト層をパターニングし、単位画素領域ＰＵＡの第３サブ画素領域ＰＡ３に島状の第３カラーフィルタＣＦ３を形成する。

第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３は各々、第２方向Ｄ２に不連続的に形成され、第１方向Ｄ１には隣接し部分的に重ねる場合がある。特に、隣接する犠牲パターンＳＰの離隔部分は両側のカラーフィルタ（図５では、一方の第３カラーフィルタＣＦ３と他方の第１カラーフィルタＣＦ１）を重なるように延伸することで、離隔部の平坦化に寄与できる。
第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３はインクジェットなどの方法で形成されるが、これに限定されない。

第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３が形成されたベース基板１０１上に遮光層（図示せず）を形成して前記遮光層をパターニングし、遮光パターンＢＰを形成する。前記遮光層は例えば、不透明有機物質であり、フォトリソグラフィを利用してパターニングする。遮光パターンＢＰは第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３各々の第１方向Ｄ１側の両端と重なって配置される。

遮光パターンＢＰ、第１カラーフィルタＣＦ１、第２カラーフィルタＣＦ２及び第３カラーフィルタＣＦ３が形成されたベース基板１０１上に平坦化絶縁層１４４ａを形成する。平坦化絶縁層１４４ａは本実施例に係る前記表示装置の上面を平坦化する。平坦化絶縁層１４４ａは窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる単一層構造で形成され、又は、材質及び形成工程が各々異なる多層構造で形成される。

平坦化絶縁層１４４ａが形成されたベース基板１０１に対してフォトリソグラフィを利用し、平坦化絶縁層１４４ａ、透明電極層ＣＥａ及び構造絶縁層１３１ａをエッチングし第１方向Ｄ１に延伸した平坦化層１４４、共通電極ＣＥ及び構造物１３１を形成する。具体的には例えば、平坦化層１４４、共通電極ＣＥ及び構造物１３１は、サブ画素行単位でパターニングされ第１方向Ｄ１に延伸して、第２方向Ｄ２に配列される。

前記サブ画素行単位でパターニングされた平坦化層１４４、共通電極ＣＥ及び構造物１３１により被覆され、第２方向Ｄ２に延伸して、第１方向Ｄ１に配列された犠牲パターンＳＰは、各々のサブ画素領域について第２方向Ｄ２側の端部に対応する領域、例えば、ゲートラインＧＬが形成された領域に対応する領域が部分的に露出する。

一方、平坦化層１４４は各サブ画素領域に配置された第１、第２、第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３の第２方向Ｄ２への両側端部を包むように形成される。これによって平坦化層１４４は、後続工程である犠牲パターンＳＰの除去工程でカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３がエッチングされないように保護できる。

図２及び図６を参照すれば、プラズマ工程を利用して部分的に露出した犠牲パターンＳＰを除去する。 非等方性プラズマエッチバックによって犠牲パターンＳＰは、その露出した部分から順次にエッチバックされ、犠牲パターンＳＰが全体的に除去される。これによって、構造物１３１内部の犠牲パターンＳＰが除去され、構造物１３１によって画定されるトンネル構造の空間ＣＡが形成される。

前記プラズマ工程は、有機物質を非等方的に除去できる限り特に限定されず、例えばマイクロウエーブＯ_２プラズマを利用する。前記マイクロウエーブＯ_２プラズマ工程では、ステージ温度、チャンバ圧力、使用気体などを変更して、犠牲パターンＳＰを構成する有機（絶縁）高分子物質だけをエッチバックするようにエッチバック条件が調節される。これによって、無機絶縁物質で形成される第３絶縁層１２５、構造物１３１及び平坦化層１４４はエッチバックされない。前記マイクロウエーブＯ_２プラズマを利用した犠牲パターンＳＰエッチバック条件において、前記プラズマエッチバック時、チャンバのステージ温度は１００℃〜３００℃、Ｏ_２の流量は５０００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｈ_２の流量は１００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ、前記チャンバの圧力は２Ｔｏｒｒであり、印加された電力は１００Ｗ〜４０００Ｗである。

本実施例に係る構造物１３１は単位画素領域ＰＵＡに対応して配置されているので、これに従って、前記トンネル構造の空間ＣＡは単位画素領域に形成されることができる。

図２及び図７を参照すれば、前記トンネル構造の空間ＣＡが形成されたベース基板１０１に配向層１３２を形成する。

配向層１３２は構造物１３１により画定された前記トンネル構造の空間ＣＡの内側面に形成される。例えば、構造物１３１の内側上面上及び内側側面上と、空間ＣＡが画定された領域に対応する第３絶縁層１２５上と、に形成される。配向層１３２は配向液を利用して形成される。前記配向液は、ポリイミドのような配向物質を適切な溶媒に混合したものである。前記液状配向物質は流体で提供されるので空間ＣＡ付近に提供されると、毛細管現象によって空間ＣＡ内に移動する。前記配向液はマイクロピペットを用いたインクジェットを利用して空間ＣＡ付近に提供されるか、又は、真空注入装置を利用して空間ＣＡ内に提供される。その後、前記溶媒を除去する。前記溶媒を除去するためには、ベース基板１０１を室温乾燥させるか、又は、加熱する。

配向層１３２が形成されたベース基板１０１に液晶層１３３を形成する。液晶層１３３は空間ＣＡ付近に提供され、毛細管現象によって空間ＣＡ内に移動する。液晶層１３３は、マイクロピペットを用いたインクジェットを利用して空間ＣＡ付近に提供するか、又は、真空液晶注入装置を利用して空間ＣＡ内に提供する。前記真空液晶注入装置を利用する場合、前記トンネル構造の空間ＣＡが形成されたベース基板１０１の一部をチャンバ内の液晶材料が入った容器に浸漬して、前記チャンバの圧力を低くすると、毛細管現象によって空間ＣＡ内に液晶が供給される。

以後、前記トンネル構造の空間ＣＡ内部以外に存在する液晶を除去した後、構造物１３１に充填された液晶層１３３を保護するように保護層１５０を形成する。保護層１５０は液晶層１３３が注入された空間ＣＡの入口の部分を塞ぐ。

図示はしなかったが、保護層１５０が形成された後、ベース基板１０１の下面と保護層１５０の上面に各々、液晶層１３３を透過する光を偏光するための第１偏光版及び前記第１偏光版と直交する透過軸を有する第２偏光版を配置する。

図８及び図９は比較例と実施例に係る表示装置の透過率を説明するための概念図である。

図８は従来技術による比較例に係る表示装置及び透過率を説明するための概念図であり、図９は本願実施例に係る表示装置及び透過率を説明するための概念図である。

図８を参照すれば、比較例に係る表示装置はトンネル構造を有する構造物がサブ画素領域ごとに配置される。図示したように、第１サブ画素領域ＰＡ１に第１構造物２３１が配置され、第２サブ画素領域ＰＡ２に第２構造物２３２が配置され、第３サブ画素領域ＰＡ３に第３構造物２３３が配置される。

遮光パターンＢＰは、第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の長辺側に対応する第１、第２及び第３構造物２３１、２３２、２３３の間ごとに配置される。

これによって、比較例に係る表示装置は、第１及び第２構造物２３１、２３２間の離隔領域Ｃによって第１及び第２サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２間の第１遮光領域Ａは相対的に増加して、前記増加した第１遮光領域Ａによって前記第２サブ画素領域ＰＡ２の第１区領域Ｂは相対的に減少する。

図９を参照すれば、実施例に係る表示装置はトンネル構造を有する構造物が単位画素領域ＰＵＡごとに配置される。図示したように、単位画素領域ＰＵＡは第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３を含み、構造物１３１は単位画素領域ＰＵＡに一つずつ配置される。

遮光パターンＢＰは第１、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の長辺側の間ごとに配置される。実施例に係る遮光パターンＢＰは、１つの構造物１３１上の第１及び第２サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２の離隔領域、並びに、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ２、ＰＡ３の離隔領域に配置する。

これによって、実施例に係る隣接した第１及び第２サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２間の第２遮光領域Ａ’は比較例の第１遮光領域Ａより相対的に減少して、前記減少した第２遮光領域Ａ’により第２サブ画素領域ＰＡ２の第２区領域Ｂ’は相対的に増加する。

このように、本実施例に係る構造物１３１は単位画素領域ＰＵＡごとに一つだけ配置すればよいので、サブ画素領域の開口領域を相対的に増加できる。これによって、表示装置の透過率を向上できる。

図１０は本発明の他の実施例に係る表示装置の断面図である。以下において、上述の一実施例と同じ構成要素は同じ図面符号を付与して、重複する説明は省略する。

図１及び図１０を参照すれば、本表示装置は上述の一実施例に係る表示装置と比較するとき、第１遮光パターンＢＰ１及び第２遮光パターンＢＰ２を除いてはその他の構成要素は実質的に同一である。

本実施例に係る表示装置はベース基板１０１と、ベース基板１０１上に配置したＴＦＴアレイ層１２０、構造層１３０、カラーフィルタ層１４０、及び保護層１５０と、を含む。ＴＦＴアレイ層１２０、構造層１３０及び保護層１５０は、上述の一実施例と実質的に同一であるので重複する説明は省略する。

カラーフィルタ層１４０は、構造層１３０上に配置される第１遮光パターンＢＰ１、複数のカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３、第２遮光パターンＢＰ２、及び、平坦化層１４４を含む。カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３及び平坦化層１４４は、上述の一実施例と実質的に同一であるので重複する説明は省略する。

第１遮光パターンＢＰ１は単位画素領域ＰＵＡに対応して配置された構造物１３１の離隔領域に配置される。例えば、第１遮光パターンＢＰ１は、第１単位画素領域ＰＵＡ１の第１サブ画素領域ＰＡ１と、第１単位画素領域ＰＵＡ１と隣接した第２単位画素領域ＰＵＡ２の第３サブ画素領域ＰＡ３との間に配置される。

第２遮光パターンＢＰ２は構造物１３１上に配置され、前記単位画素領域内のサブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の間ごとに配置される。例えば、第２遮光パターンＢＰ２は第１単位画素領域ＰＵＡ１の第１及び第２サブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２の間、並びに、第２及び第３サブ画素領域ＰＡ２、ＰＡ３の間に配置される。

図１１及び図１２は、図１０に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。以下においては、以前実施例と同じ構成要素は、同じ図面符号を付与して、重複する説明は省略する。

図１、図１０及び図１１を参照すれば、図３で説明したように、ベース基板１０１上にＴＦＴアレイ層１２０を形成する。

図４で説明したように、ＴＦＴアレイ層１２０上に犠牲パターンＳＰ、構造絶縁層１３１ａ及び透明導電層ＣＥａを形成する。

透明導電層ＣＥａが形成されたベース基板１０１上に第１遮光層を形成して、前記第１遮光層をパターニングして第１遮光パターンＢＰ１を形成する。前記第１遮光層は不透明な有機物質であってもよく、フォトリソグラフィを利用してパターニングできる。第１遮光パターンＢＰ１は単位画素領域ＰＵＡごとに配置された構造物１３１の離隔領域に配置される。例えば、第１遮光パターンＢＰ１は、第１単位画素領域ＰＵＡ１の第１サブ画素領域ＰＡ１と、第１単位画素領域ＰＵＡ１に隣接した第２単位画素領域ＰＵＡ２の第３サブ画素領域ＰＡ３との間に配置される。

図１０及び図１２を参照すれば、第１遮光パターンＢＰ１が形成されたベース基板１０１上に図５で説明したように、第１サブ画素領域ＰＡ１に第１カラーフィルタＣＦ１を形成し、第２サブ画素領域ＰＡ２に第２カラーフィルタＣＦ２を形成し、第３サブ画素領域ＰＡ３に第３カラーフィルタＣＦ３を形成する。

第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３が形成されたベース基板１０１上に第２遮光層を形成し、前記第２遮光層をパターニングして第２遮光パターンＢＰ２を形成する。前記第２遮光層は不透明な有機物質であり、フォトリソグラフィを利用してパターニングする。

第２遮光パターンＢＰ２は構造絶縁層１３１ａ上に配置されて、前記単位画素領域内のサブ画素領域ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３の離隔領域に配置される。

第２遮光パターンＢＰ２が形成されたベース基板１０１上に平坦化絶縁層１４４ａを形成する。

以後、本実施例に係る表示装置の製造方法は、上述の一実施例で図６及び図７を参照して説明したのと実質的に同一であるので重複する説明は省略する。

このように、本実施例に係る構造物１３１は、単位画素領域ＰＵＡごとに配置することによってサブ画素領域の開口領域を相対的に増加でき、これによって、表示装置の透過率を向上できる。

図１３は本発明のさらに他の実施例に係る表示装置の断面図である。以下においては上述の一実施例と同じ構成要素は同じ図面符号を付与して、重複する説明は省略する。

本表示装置は上述の一実施例に係る表示装置と比較する時、遮光パターンＢＰを除いてはその他の構成要素は実質的に同一である。

本実施例に係る表示装置は、ベース基板１０１と、ベース基板１０１上に配置したＴＦＴアレイ層１２０、構造層１３０、カラーフィルタ層１４０、及び保護層１５０と、を含む。

ＴＦＴアレイ層１２０は複数のゲートラインＧＬ、複数のデータラインＤＬ，複数のスイッチング素子ＴＲ、及び複数の画素電極ＰＥに加えて、遮光パターンＢＰを含む。複数のゲートラインＧＬ、複数のデータラインＤＬ、複数のスイッチング素子ＴＲ、複数の画素電極ＰＥは、上述の一実施例と実質的に同一なので重複する説明は省略する。

遮光パターンＢＰは、画素電極ＰＥが形成されたベース基板１０１上に配置されて、画素電極ＰＥ間の離隔領域に配置される。例えば、データラインＤＬ及びゲートラインＧＬが形成された領域に配置され、データラインＤＬ及びゲートラインＧＬと重なる。

遮光パターンＢＰが形成されたベース基板１０１上に構造層１３０（ただし、遮光パターンＢＰを除く）、カラーフィルタ層１４０、及び保護層１５０が上述の一実施例と実質的に同じ構造に配置される。

本実施例に係る構造層１３０、カラーフィルタ層１４０及び保護層１５０は以前実施例と実質的に同一であるので重複する説明は省略する。

図１４〜図１６は、図１３に示した表示装置の製造方法を説明するための断面図である。以下においては、上述の一実施例と同じ構成要素は同じ図面符号を付与して、重複する説明は省略する。

図１、図１３及び図１４を参照すれば、ベース基板１０１上にＴＦＴアレイ層１２０を形成する。

例えば、ベース基板１０１上にゲートラインＧＬ及びゲート電極ＧＥを含む第１金属パターンを形成する。前記第１金属パターンが形成されたベース基板１０１上に第１絶縁層１２１を形成する。第１絶縁層１２１が形成されたベース基板１０１上にスイッチング素子ＴＲのアクティブパターンを形成する。前記アクティブパターンが形成されたベース基板１０１上にデータラインＤＬ、ソース電極ＳＥ、及びドレーン電極ＤＥを含む第２金属パターンを形成する。前記第２金属パターンが形成されたベース基板１０１上にコンタクトホールＣＨを含む第２絶縁層１２３を形成する。コンタクトホールＣＨが形成されたベース基板上の第１、第２及び第３サブ画素領域に第１、第２及び第３画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３を形成する。

第１、第２及び第３画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３が形成されたベース基板１０１上に遮光層を形成する。前記遮光層は不透明金属物質からなり、フォトリソグラフィを利用してパターニングする。前記遮光層をパターニングして第１、第２及び第３画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３の間の離隔領域に遮光パターンＢＰを形成する。遮光パターンＢＰは、第１方向Ｄ１側に隣接した画素電極の離隔領域に形成する。さらに、遮光パターンＢＰは、第２方向Ｄ２側に隣接した画素電極の離隔領域に形成する。

遮光パターンＢＰが形成されたベース基板１０１上に第３絶縁層１２５を形成する。第３絶縁層１２５の形成によって本実施例に係るＴＦＴアレイ層１２０が完成する。

図１３及び図１５を参照すれば、図４で説明したように、ＴＦＴアレイ層１２０が形成されたベース基板１０１上に、犠牲パターンＳＰ、構造絶縁層１３１ａ及び透明導電層ＣＥａを形成する。

図１３及び図１６を参照すれば、透明導電層ＣＥａが形成されたベース基板１０１上に図５で説明したように、第１サブ画素領域ＰＡ１に第１カラーフィルタＣＦ１を形成し、第２サブ画素領域ＰＡ２に第２カラーフィルタＣＦ２を形成し、第３サブ画素領域ＰＡ３に第３カラーフィルタＣＦ３を形成する。

第１、第２及び第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３が形成されたベース基板１０１上に平坦化絶縁層１４４ａを形成する。

以後、本実施例に係る表示装置の製造方法は、上述の一実施例で図６及び図７を参照して説明したのと実質的に同一であるので重複する説明は省略する。

このように、本実施例に係る前記構造物は、単位画素領域ＰＵＡごとに一つずつ配置されるので、サブ画素領域の開口領域を相対的に増加でき、これによって表示装置の透過率を向上できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０１ ベース基板
１２０ ＴＦＴアレイ層
１２１、１２２、１２３ 第１、第２、第３絶縁層
１３０ （嚢状の）構造層
１３１ （嚢状の）構造物
１３１ａ 構造絶縁層
１３２ 配向層
１３３ 液晶層
１４０ カラーフィルタ層
１４４ 平坦化層
１５０ 保護層
２３１、２３２、２３３ 第１、第２、第３構造物
ＢＰ 遮光パターン
ＢＰ１、ＢＰ２ 第１遮光パターン、第２遮光パターン
ＣＡ （トンネル構造の）空間
ＣＥ 共通電極
ＣＥａ 透明導電層
ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３ 第１、第２、第３カラーフィルタ
ＣＨ コンタクトホール
ＤＥ ドレイン電極
ＤＬ データライン
ＧＥ ゲート電極
ＧＬ ゲートライン
ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３ 第１、第２、第３サブ画素領域
ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３ 第１、第２、第３画素電極
ＰＵＡ 単位画素領域
ＳＥ ソース電極
ＳＰ 犠牲パターン
ＴＲ スイッチング素子

Claims (21)

1. 各々複数のサブ画素領域を含む単位画素領域が複数個画定されたベース基板と、
   前記サブ画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置された画素電極と、
   前記単位画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置された、トンネル構造の空間を有する構造物と、
   前記構造物上に配置された共通電極と、
   前記サブ画素領域の各々に対応して前記構造物上に配置されたカラーフィルタと、を含み、
   前記一つの構造物のサイズは前記単位画素領域のサイズに対応し、
   前記一つの構造物は複数のサブ画素領域をカバーすることを特徴とする表示装置。
2. 隣接した前記カラーフィルタ間に配置された遮光パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記遮光パターンは、不透明な有機物質を含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記遮光パターンは、前記複数のカラーフィルタ上に配置されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記遮光パターンは、
   隣接する前記構造物間に配置され、前記構造物上に配置された前記カラーフィルタの下に部分的に重なって位置する第１遮光パターンと、
   前記構造物上に配置され、前記構造物上に配置された前記カラーフィルタの上に部分的に重なって位置する第２遮光パターンと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
6. 前記遮光パターンは、前記構造物と前記ベース基板との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
7. 前記遮光パターンは、不透明な金属物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記単位画素領域に含まれた前記サブ画素領域は第１方向に配列され、
   前記共通電極は前記第１方向に延伸して、前記第１方向と直交する第２方向に配列されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
9. 前記第１方向に隣接した構造物は互いに接続され、前記第２方向に隣接した構造物は互いに離隔することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記構造物の、前記トンネル構造の空間側の面上に配置された配向層と、
    前記構造物の前記トンネル構造の空間内に配置され、前記配向層によって配向される液晶層と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
11. 前記液晶層を密封する保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. ベース基板のサブ画素領域に画素電極を形成する段階と、
    複数の前記サブ画素領域を含む単位画素領域に対応する幅を有して、前記幅方向と直交する長手方向に延伸した犠牲パターンを形成する段階と、
    前記犠牲パターン上に前記犠牲パターンの幅方向に延伸して、前記犠牲パターンの長手方向に離隔した構造物及び共通電極を形成する段階と、
    前記犠牲パターンを除去して前記構造物によって画定されたトンネル構造の空間を形成する段階と、
    前記トンネル構造の空間に液晶層を形成する段階と、
    前記トンネル構造の空間に収納された前記液晶層を密封する保護層を形成する段階と、を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
13. 前記サブ画素領域の各々に対応する前記構造物上にカラーフィルタを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
14. 各々異なるカラーを有する隣接した前記カラーフィルタ間に遮光パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示装置の製造方法。
15. 前記遮光パターンは、不透明な有機物質を含むことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の製造方法。
16. 前記遮光パターンは、前記カラーフィルタ間に配置されて、前記カラーフィルタと部分的に重なることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置の製造方法。
17. 前記遮光パターンを形成する段階は、前記カラーフィルタを形成する前に、隣接した構造物の間に配置された第１遮光パターンを形成する段階と、
    前記カラーフィルタを形成した後に、前記構造物上に配置した第２遮光パターンを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の表示装置の製造方法。
18. 前記画素電極を形成する前に遮光パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
19. 前記遮光パターンは、不透明な金属物質を含むことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
20. 前記構造物の、前記トンネル構造の空間側の面上に配置された配向層を形成する段階と、
    前記配向層上に液晶層を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
21. 複数の単位画素領域が画定されたベース基板と、
    各々複数のサブ画素領域を含む前記単位画素領域の複数個に対応した複数個の画素電極と、
    前記単位画素領域の各々に一つずつ前記ベース基板上に配置されて、各々複数のトンネル構造の空間を有する構造物と、
    前記構造物のうち、複数の一部の上に配置された共通電極と、
    前記サブ画素領域の各々に対応して前記複数の構造物上に配置されたカラーフィルタと、を含み、
    前記一つの構造物のサイズは前記単位画素領域のサイズに対応し、
    前記一つの構造物は複数のサブ画素領域をカバーすることを特徴とする表示装置。

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