JP6698308B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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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。
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1の切断線II−IIによる断面図である。 図1に表示したA領域を示す平面図である。 図3の切断線IV−IVによる断面図である。 図3の切断線V−Vによる断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置のカラーフィルタおよび隔壁部を示す平面図である。 図6の切断線VII−VIIによる断面図である。 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。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す平面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す平面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す平面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。 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す断面図である。
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(O)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

Claims (13)

  1. 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み、少なくとも一つのカラーフィルタを含む遮断膜を含み、
    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。
  2. 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。
  3. 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、前記有機層は前記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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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く、
    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液晶表示装置。
  13. 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く、
    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液晶表示装置。
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