KR101619462B1 - Display device and fabrication method thereof - Google Patents

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Abstract

복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 화소들 각각은 기판, 제1 전극, 제2 전극, 영상 표시부, 및 보호층을 포함한다. 상기 제1 전극은 상기 기판 상에 제공된다. 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 제1 절연막을 사이에 두고 제공되며 상기 제1 전극과의 사이에 제1 방향으로 연장된 터널상 공동을 정의한다. 상기 영상 표시부는 상기 터널상 공동 내에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 화상을 표시한다. 상기 보호층은 상기 제2 전극을 커버하며 상기 터널상 공동을 밀폐한다. 상기 구조를 갖는 표시 장치는 제1 전극, 희생층, 및 제2 전극을 형성하고, 상기 희생층을 제거하여 영상 표시부를 형성하는 단계를 포함한다. Each of the pixels of the display device including a plurality of pixels includes a substrate, a first electrode, a second electrode, an image display, and a protective layer. The first electrode is provided on the substrate. The second electrode defines a tunnel-like cavity extending in the first direction between the first electrode and the first electrode, the first electrode being provided with a first insulating film therebetween. The image display unit is provided in the tunnel-shaped cavity and displays an image according to an electric field formed by the first electrode and the second electrode. The protective layer covers the second electrode and seals the tunnel-shaped cavity. The display device having the structure includes forming a first electrode, a sacrificial layer, and a second electrode, and removing the sacrificial layer to form an image display unit.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THEREOF}DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a display device and a method of manufacturing the same.

최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등의 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
상기 표시 장치는 서로 대향하는 두 기판과 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층이나 전기 영동층과 같은 영상 표시부를 포함한다. 상기 표시 장치에서는 두 기판이 서로 대향하여 접착되며 두 기판 사이에 상기 영상 표시부가 구비되도록 상기 두 기판 사이의 간격이 유지된다.
상기 표시 장치를 제조하기 위해서는 상기 두 기판 중 어느 하나의 기판에는 상기 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 형성하고, 접착제를 이용하여 상기 스페이서와 다른 하나의 기판을 접착시켜야 하는 과정이 필요하다.
이로 인해, 상기 표시 장치 제조 공정이 복잡해지고 비용이 증가된다. Recently, display devices such as liquid crystal display devices and electrophoretic display devices have been widely used instead of conventional CRTs.
The display device includes two substrates facing each other and a video display part such as a liquid crystal layer or an electrophoretic layer interposed between the two substrates. In the display device, the two substrates are adhered to each other and the gap between the two substrates is maintained such that the image display unit is provided between the two substrates.
In order to manufacture the display device, it is necessary to form a spacer for maintaining a gap between the two substrates on one of the two substrates, and to bond the other substrate to the spacer using an adhesive .
As a result, the display device manufacturing process becomes complicated and the cost increases.

본 발명의 목적은 공정이 간단하고 비용 및 불량이 감소된 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 이용하여 제조한 표시 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a display device in which the process is simple, and the cost and the defect are reduced.
Another object of the present invention is to provide a display device manufactured using the above method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소들을 포함한다. 상기 화소들 각각은 기판, 제1 전극, 제2 전극, 영상 표시부, 및 보호층을 포함한다.
상기 제1 전극은 상기 기판 상에 제공된다. 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 제1 절연막을 사이에 두고 제공되며 상기 제1 전극과의 사이에 제1 방향으로 연장된 터널상 공동을 정의한다. 상기 영상 표시부는 상기 터널상 공동 내에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 화상을 표시한다. 상기 보호층은 상기 제2 전극을 커버하며 상기 터널상 공동을 밀폐한다.
상기 영상 표시부는 액정층 또는 전기 영동층일 수 있다. 상기 액정층은 네마틱 액정, 블루상 액정, 또는 콜레스테릭 액정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제2 전극 상에 제공되며 평면 상에서 볼 때 상기 제1 전극의 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 양단과 중첩하는 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제2 전극과 상기 보호층 사이에 제공된 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제공된 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소 각각은 기판, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극부, 절연막, 영상 표시부, 및 보호층을 포함한다. 상기 전극부는 상기 기판 상에 제공되며 서로 절연되어 전계를 형성한다. 상기 절연막은 상기 전극부 상에 제공되며, 상기 전극부와의 사이에 터널상 공동을 정의한다. 상기 영상 표시부는 상기 터널상 공동 내에 제공되어 상기 전계에 따라 화상을 표시한다. 상기 보호층은 상기 절연막을 커버하며 상기 터널상 공동을 밀폐한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다음과 같은 과정으로 제조할 수 있다. 먼저 기판 상에 제1 전극이 형성된다. 상기 제1 전극 상에 제1 방향으로 연장된 희생층이 형성된다. 상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제1 절연막이 형성된다. 상기 제1 절연막 상에 제2 전극이 형성된다. 그 다음, 상기 희생층을 제거함으로써여 터널상 공동이 형성된다. 상기 터널상 공동에는 영상 표시부가 형성된다. 이후, 상기 제2 전극을 커버하고 상기 터널상 공동을 밀폐하는 보호층이 형성된다.
상기 희생층은 유기 물질로 형성되며, 마이크로웨이브 O2 플라즈마를 이용하여 제거될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display device including a plurality of pixels. Each of the pixels includes a substrate, a first electrode, a second electrode, an image display, and a protective layer.
The first electrode is provided on the substrate. The second electrode defines a tunnel-like cavity extending in the first direction between the first electrode and the first electrode, the first electrode being provided with a first insulating film therebetween. The image display unit is provided in the tunnel-shaped cavity and displays an image according to an electric field formed by the first electrode and the second electrode. The protective layer covers the second electrode and seals the tunnel-shaped cavity.
The image display unit may be a liquid crystal layer or an electrophoretic layer. The liquid crystal layer may include a nematic liquid crystal, a blue liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal.
The display device according to an embodiment of the present invention may further include a black matrix provided on the second electrode and overlapping both ends in a second direction perpendicular to the first direction of the first electrode when viewed in plan view have.
The display device according to an embodiment of the present invention may further include a color filter provided between the second electrode and the protective layer. The display device according to another embodiment of the present invention may further include a color filter provided between the substrate and the first electrode.
According to another embodiment of the present invention, each of the pixels includes a substrate, an electrode portion including a first electrode and a second electrode, an insulating layer, an image display portion, and a protective layer. The electrode portions are provided on the substrate and are insulated from each other to form an electric field. The insulating film is provided on the electrode portion, and defines a tunnel-like cavity between the electrode portion and the electrode portion. The image display unit is provided in the tunnel-shaped cavity and displays an image according to the electric field. The protective layer covers the insulating film and seals the tunnel-shaped cavity.
A display device according to an embodiment of the present invention can be manufactured by the following process. First, a first electrode is formed on a substrate. A sacrificial layer extending in a first direction is formed on the first electrode. A first insulating layer is formed on the sacrificial layer in a second direction intersecting the first direction. A second electrode is formed on the first insulating film. A tunnel-like cavity is then formed by removing the sacrificial layer. An image display unit is formed in the tunnel-shaped cavity. Thereafter, a protective layer covering the second electrode and sealing the tunnel-shaped cavity is formed.
The sacrificial layer is formed of an organic material and can be removed using a microwave O 2 plasma.

이와 같은 표시 장치에 따르면, 제조시 두 기판을 합착하는 공정이 생략된다. 또한, 기판과 액정의 사용량이 일반적인 표시 장치에 비해 매우 줄어든다. 이에 따라, 표시 장치의 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소한다.According to such a display device, the step of adhering two substrates at the time of manufacturing is omitted. In addition, the amount of the substrate and the liquid crystal used is much smaller than that of a general display device. Thus, the manufacturing time and cost of the display device are greatly reduced.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 4는 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 평면도이다.
도 6a 내지 6f는 도 5a 내지 5e의 IV-IV' 및 V-V'에 따른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 마이크로웨이브 O2 플라즈마를 이용하여 희생층을 제거하는 과정을 순차적으로 나타낸 현미경 사진들이다.
도 8a 내지 도 8c는 희생층이 제거된 모습을 나타낸 FIB-SEM(focused ion beam scanning electron microscope) 사진들이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 도 1의 I-I'선에 따른 대응 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 도 1의 II-II'선에 따른 대응 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 도 1의 III-III'선에 따른 대응 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 12의 VI-VI'선에 따른 단면도이다.
도 14는 도 12의 VII-VII'선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 12의 VIII-VIII'선에 따른 단면도이다.1 is a plan view showing a display device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line II-II '.
4 is a cross-sectional view taken along line III-III '.
5A to 5E are plan views sequentially illustrating a method of manufacturing the display device according to the first embodiment of the present invention.
Figs. 6A to 6F are cross-sectional views showing cross sections taken along lines IV-IV 'and V-V' in Figs. 5A to 5E.
FIGS. 7A to 7E are micrographs sequentially illustrating a process of removing a sacrificial layer using a microwave O 2 plasma. FIG.
8A to 8C are FIB-SEM (focused ion beam scanning electron microscope) photographs showing a state where the sacrificial layer is removed.
9 is a corresponding sectional view taken along the line I-I 'in FIG. 1, in the display device according to the second embodiment of the present invention.
10 is a corresponding sectional view taken along the line II-II 'in FIG. 1, in the display device according to the second embodiment of the present invention.
11 is a corresponding sectional view taken along the line III-III 'in FIG. 1, in the display device according to the second embodiment of the present invention.
12 is a plan view showing a part of a display device according to a third embodiment of the present invention.
13 is a sectional view taken along the line VI-VI 'of FIG.
14 is a cross-sectional view taken along line VII-VII 'of FIG.
15 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII 'in FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도, 도 3는 II-II'선에 따른 단면도, 도 4은 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3에서는 설명의 편의상 하나의 화소 영역(PA)만을 표시하였으나, 실제로는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소 영역(PA)에 형성된 복수의 화소를 갖는다. 상기 화소 영역(PA)은 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소 영역들(PA)은 서로 동일한 구조를 가지므로 이하에서는, 설명의 편의상 하나의 화소 영역(PA)만을 일 예로서 설명한다. 여기서, 상기 화소 영역(PA)은 일 방향으로 길게 연장된 직사각형 모양으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화소 영역(PA)의 형상은 V 자 형상, Z 자 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치는 기판(110), 배선부, 박막 트랜지스터(TFT), 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 영상 표시부(DSP), 및 보호층(PRT)을 포함한다.
상기 기판(110)은 투명한 절연 기판이다. 상기 기판(110)은 복수의 화소 영역(PA)을 갖는다.
상기 배선부는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)을 포함한다
상기 게이트 라인(GL)은 상기 기판(110)에 일 방향으로 연장되어 구비된다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 기판(110)상에 제1 절연막(111)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL)과 절연되도록 교차하여 구비된다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결되며, 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 분지되어 돌출된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 제1 절연막(111)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL) 상에 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)으로부터 분지되어 제공되며 상기 반도체층(SM) 상에 중첩하여 형성된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체층(SM) 상에 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되도록 제공된다. 여기서, 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제2 절연막(113)을 사이에 두고 상기 드레인 전극(DE)과 연결된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 화소 영역(PA)의 대부분을 덮도록 형성된다. 본 발명의 제1 실시예에 있어서 상기 제1 전극(EL1)은 대략 직사각 형상으로 제공된다. 그러나, 상기 제1 전극(EL1)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 전극(EL1)은 일부가 제거된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(EL1)은 복수의 줄기부와 상기 줄기부로부터 돌출된 복수의 가지부를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제2 절연막(113)에는 상기 드레인 전극(DE) 상면의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)이 형성되어 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 연결된다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 제3 절연막(115) 상에 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제1 전극(EL1)과 함께 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 전계를 형성한다. 상기 제2 전극(EL2)은 일부가 상기 제3 절연막(115)으로부터 이격되며, 이에 따라, 상기 제3 절연막(115)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 터널상 공동(tunnel-shaped cavity, TSC)이 정의된다. 상기 터널상 공동(TSC)에 있어, 상기 터널상 공동(TSC)의 길이 방향을 제1 방향(D1)이라고 하고, 상기 터널상 공동(TSC) (이하, 공동(TSC)이라 함)의 폭 방향을 제2 방향(D2)이라고 하면, 상기 터널의 제1 방향(D1)의 양 단부는 상기 제2 전극(EL2)이 형성되지 않으므로 개구된다.
여기서, 상기 제1 전극(EL1)의 상면에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제3 절연막(115)이 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)의 하면에는 상기 제2 전극(EL2)을 보호하는 제4 절연막(117)이 제공된다. 상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117)은 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)을 절연한다. 이에 따라, 실질적으로는 상기 터널상 공동(TSC)은 상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117) 사이에 제공된다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이의 상기 공동(TSC)에는 영상 표시부(DSP)가 제공된다.
상기 영상 표시부(DSP)는 상기 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다. 상기 영상 표시부(DSP)는 전계에 따라 영상을 표시할 수 있는 것으로서, 액상을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 영상 표시부(DSP)는 전기 영동층이나 액정층일 수 있다.
상기 영상 표시부(DSP)가 전기 영동층일 때, 상기 전기 영동층은 절연성 매질과 대전입자들을 포함한다. 상기 절연성 매질은 상기 대전 입자들이 분산된 계에서 분산매에 해당한다. 상기 대전 입자들은 전기 영동성을 나타내는 입자들로서 상기 절연성 매질 내에 분산되어 있다. 상기 대전 입자들은 전계에 의해 이동함으로써 상기 전기 영동층을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시한다.
상기 영상 표시부(DSP)가 액정층일 때, 상기 액정층은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시한다.
본 실시예에서는 상기 영상 표시부(DSP)가 액정층인 경우를 일 예로서 설명된다.
상기 영상 표시부(DSP)가 액정층인 경우에는 상기 공동(TSC) 내부의 상기 제1 절연막(111) 상부면 및 상기 제2 절연막(113)의 하부면에 배향막(ALN)이 형성된다. 상기 배향막(ALN)은 상기 액정층을 프리틸트시키기 위한 것이다. 그러나 상기 배향막(ALN)은 상기 액정층의 종류에 따라, 또는 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)의 구조에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(EL1)이 마이크로 슬릿을 가지고 있어 별도의 배향막(ALN) 없이 상기 액정층의 초기 배향이 가능한 경우에, 상기 배향막(ALN)이 생략될 수 있다. 또는, 상기 액정층의 초기 배향용 반응성 메조겐 층이 형성되는 경우에도 상기 배향막(ALN)이 생략될 수 있다.
상기 보호층(PRT)은 컬러 필터(CF), 블랙 매트릭스(BM), 및 제5 절연막(119)을 사이에 두고 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공된다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 제2 전극(EL2)을 커버한다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 영상 표시부(DSP)를 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터(R), 녹색 컬러 필터(G), 및 청색 컬러 필터(B)일 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에서는 서로 인접한 화소에 있어서의 상기 컬러 필터(CF)들이 서로 중첩하지 않도록 도시하였으나, 상기 컬러 필터(CF)는 서로 인접한 화소 영역(PA)의 경계에서 일부가 인접한 컬러 필터(CF)에 의해 중첩될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에서는 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 영상 표시부(DSP)의 종류에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 영상 표시부(DSP)가 액정층이며, 상기 액정층이 블루상 액정(blue phase liquid crystals)으로 형성되거나 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystals)될 때, 상기 컬러 필터(CF)는 생략된다. 상기 블루상 액정이나 상기 콜레스테릭 액정은 그 자체로 특정 파장의 광을 제공할 수 있기 때문이다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 화소 영역(PA)의 가장자리에 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며 상기 데이터 라인(DL)과 중첩하도록 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 평면 상에서 볼 때 상기 제2 방향(D2)의 양단과 중첩한다. 도시하지는 않았으나, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공되며, 상기 제1 전극(EL1)의 상기 제1 방향(D1)의 양단과 중첩하는 연장부를 가질 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 영상 표시부(DSP)의 가장자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛샘이나, 상기 컬러 필터(CF)의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단한다. 상기 연장부는 상기 영상 표시부(DSP)와 상기 보호층(PRT)이 접촉하는 영역에 대응하는 영역에 해당한다. 상기 연장부는 상기 영역에서 발생할 수 있는 빛샘을 차단한다.
상기 제5 절연막(119)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장된다. 상기 제5 절연막(119)은 상기 컬러 필터(CF)를 완전히 커버한다. 단면 상에서 볼 때 상기 컬러 필터(CF)의 측면은 상기 제5 절연막(119)에 의해 커버된다.
상기 보호층(PRT)은 상기 제5 절연막(119) 등이 형성된 상기 기판(110)의 전면을 커버한다. 상기 보호층(PRT)은 상기 터널상 공동(TSC)의 개구를 막아 상기 공동(TSC)을 밀폐한다. 즉, 상기 제1 전극(EL1), 상기 제2 전극(EL2), 및 상기 보호층(PRT)에 의해 공간이 밀폐된다. 상기 보호층(PRT)은 단면 상에서 볼 때, 상기 영상 표시부(DSP), 상기 제4 절연막(117)의 측면, 상기 제2 전극(EL2)의 측면, 및 상기 제5 절연막(119)과 접촉한다.
본 발명의 제1 실시예와 같이, 상기 영상 표시부(DSP)가 액정층인 경우, 상기 기판(110)의 배면과 상기 보호층(PRT) 상에 각각 편광판이 구비된다. 상기 기판(110)의 배면에 제공된 편광판을 제1 편광판(POL1)이라 하고 상기 보호층(PRT) 상에 제공된 편광판을 제2 편광판(POL2)이라 하면, 상기 제1 편광판(POL1)과 상기 제2 편광판(POL2)을 투과하는 광은 서로 수직하게 편광된다.
상기한 구조를 갖는 표시 장치에 있어서, 기판(110)과 액정의 사용량이 일반적인 표시 장치에 비해 매우 줄어든다. 일반적인 표시 장치는 서로 대향하는 두 개의 기판을 사용하여 그 사이에 액정층을 배치시킨다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치는 기판(110)이 하나만 사용되므로 기판(110)의 사용량이 줄어든다. 또한, 액정을 기판(110)의 일부 영역에만 형성하므로 액정의 사용량이 절감된다.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 평면도로서, 인접한 세 화소 영역들(PA)을 예로서 나타내었다. 도 6a 내지 6f는 도 5a 내지 5e의 IV-IV' 및 V-V'에 따른 단면을 나타낸 단면도이다. 도 5a 내지 5e, 및 도 6a 내지 6f에서는, 설명의 편의상, 도 1 내지 도 4의 기판(110)으로부터 제3 절연막(115)까지의 구성 요소를 생략하고, 상기 생략된 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 베이스 기판(101)에는 이들 생략된 구성 요소들이 기 형성된 것으로 참조하여 설명한다. 이하, 도 5a 내지 5e, 및 도 6a 내지 6f를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 순차적으로 설명한다.
도 5a와 도 6a를 참조하면, 먼저, 베이스 기판(101) 상에 제1 전극(EL1)이 형성된다. 상기 제1 전극(EL1)은 ITO나 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 베이스 기판(101)의 전면에 상기 투명 도전성 물질로 제1 도전층을 형성하고, 상기 제1 도전층을 포토 리소그래피로 패터닝하여 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 전극(EL1)을 커버하는 제3 절연막(115)이 형성된다. 상기 제3 절연막(115)은 무기 절연 물질로 형성된다. 상기 무기 절연 물질의 예로는 SiNx, SiOx가 있다.
도 5b와 도 6b를 참조하면, 상기 제3 절연막(115) 상에 희생층(SCR)이 형성된다. 상기 희생층(SCR)은 상기 제2 방향(D2)으로 길게 형성된다. 상기 희생층(SCR)은 유기 고분자 물질로 형성된다. 상기 유기 고분자 물질은 벤조사이클로부텐(BCB; benzocyclobutene)과 아크릴(acryl)계 수지를 포함한 유기물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 희생층(SCR)은 이후 제거되어 상기 터널상 공동(TSC)을 형성하기 위한 것으로서, 이후 영상 표시부(DSP)가 형성될 위치에 상기 터널상 공동(TSC)의 폭과 높이에 대응하는 폭과 높이로 형성된다. 이에 따라, 상기 희생층(SCR)은 상기 화소 영역(PA)의 제2 방향(D2) 양 단부에는 형성되지 않는다.
도 5c와 도 6c를 참조하면, 예비 제4 절연막(P117)과 예비 제2 도전층(PEL2)이 상기 희생층(SCR)이 형성된 상기 베이스 기판(101) 상에 순차적으로 형성된다. 상기 예비 제4 절연막(P117)은 무기 절연 물질로 형성된다. 상기 무기 절연 물질의 예로는 SiNx, SiOx가 있다. 상기 제2 도전층(PEL2)은 ITO나 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 블랙 매트릭스(BM)가 상기 제2 도전층(PEL2)이 형성된 상기 베이스 기판(101) 상에 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 화소 영역(PA)의 가장자리에 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 평면상에서 보았을 때 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며 상기 데이터 라인(DL)과 중첩하도록 형성된다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 평면 상에서 볼 때 상기 제2 방향(D2)의 양단과 중첩한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공되며, 상기 제1 전극(EL1)의 상기 제1 방향(D1)의 양단과 중첩하는 연장부를 가질 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 도전층(PEL2) 상에 광차단 물질을 형성하고, 상기 광차단 물질을 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다.
도 5d와 도 6d를 참조하면, 컬러 필터(CF)가 상기 제2 도전층(PEL2) 및 상기 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성된다. 상기 컬러 필터(CF)는 이후 제2 전극(EL2)이 형성되는 영역을 커버하도록 형성되며, 상기 화소 영역(PA)의 상기 제1 방향(D1)의 양 단부에는 형성되지 않는다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터(R), 녹색 컬러 필터(G), 및 청색 컬러 필터(B)일 수 있으며, 상기 컬러 필터(CF)는 유기 고분자 물질로 형성된다. 상기 컬러 필터(CF)는 감광성 고분자 물질을 이용한 포토리소그래피로 형성할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 또한 잉크젯 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 서로 인접한 화소에 있어서의 상기 컬러 필터(CF)들이 서로 중첩하지 않도록 도시하였으나, 상기 컬러 필터(CF)의 제조 방법에 따라 서로 인접한 화소 영역(PA)의 경계에서 상기 컬러 필터(CF)의 일부가 인접한 컬러 필터(CF)에 의해 중첩될 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 컬러 필터(CF) 상에는 무기 절연 물질을 상기 베이스 기판(101)의 전면에 형성하여 예비 제5 절연막(미도시)이 형성된다. 상기 무기 절연 물질의 예로는 SiNx, SiOx가 있다. 다음으로 상기 예비 제5 절연막, 상기 예비 제2 도전층(PE2), 및 상기 예비 제4 절연막(P117)을 포토리소그래피를 이용하여 식각하여 제5 절연막(119), 제2 전극(EL2) 및 제4 절연막(117)을 형성한다. 이때, 상기 제5 절연막(119), 상기 제2 전극(EL2) 및 상기 제4 절연막(117)은 상기 제2 방향(D2)으로 길게 연장되도록 형성되며, 상기 각 화소 영역(PA)의 상기 제1 방향(D1)의 단부에는 형성되지 않는다. 이에 따라 상기 각 화소 영역(PA)의 상기 제1 방향(D1)의 단부에 대응하는 상기 희생층(SCR)의 상면이 노출된다.
여기서, 상기 제5 절연막(119)은 단면에서 볼 때 상기 컬러 필터(CF)의 양 단부를 감쌀 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 상기 제5 절연막(119)의 길이는 평면에서 볼 때 상기 컬러 필터(CF)의 제1 방향(D1)의 길이보다 더 길게 형성된다. 그 결과, 단면에서 볼 때 상기 컬러 필터(CF)의 측면이 상기 제5 절연막(119)에 의해 완전히 감싸진다. 상기 제5 절연막(119)은 유기막인 상기 컬러 필터(CF)가 이후 공정에서 식각되지 않도록 하는 보호막의 역할을 한다.
도 5e와 도 6e를 참조하면, 플라즈마 공정을 통해 상기 희생층(SCR)이 제거되어 터널상 공동(TSC)이 형성된다. 상기 희생층(SCR)은 등방성 플라즈마 식각에 의해 상기 희생층(SCR)의 노출된 상면으로부터 상기 터널상 공동(TSC)의 내부까지 순차적으로 식각된다. 이에 따라 상기 각 화소 영역(PA)의 제1 방향(D1) 양 단부 및 상기 터널상 공동(TSC)의 내부에 대응하는 제3 절연막(115)의 상부면이 노출된다. 또한, 상기 터널상 공동(TSC)의 내부에 대응하는 상기 제4 절연막(117)의 하부면이 노출된다.
상기 플라즈마 공정은 유기층을 등방적으로 제거하기 위한 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 마이크로웨이브 O2 플라즈마를 이용할 수 있다. 상기 마이크로웨이브 O2 플라즈마는 스테이지 온도, 챔버 압력, 사용 기체 등을 변경하여 유기 절연 물질만 식각하도록 식각 조건이 조절된다. 이에 따라, 무기 절연 물질로 형성되는 제3 절연막(115), 제4 절연막(117), 및 제5 절연막(119)은 식각되지 않는다. 상기 마이크로웨이브 O2 플라즈마를 이용한 상기 희생층(SCR) 식각 조건에 있어서, 상기 플라즈마 식각기 챔버의 스테이지 온도는 100-300℃, O2의 유량은 5000-10000sccm, N2H2의 유량은 100-1000sccm, 상기 챔버의 압력은 2Torr이며, 인가된 전원은 100-4000W일 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 상기 조건 하에서 상기 O2 플라즈마를 이용하여 상기 희생층(SCR)을 제거하는 과정을 나타낸 현미경 사진들이다. 도 7a 내지 도 7e은 각각 O2 플라즈마를 이용하여 식각을 시작한지 4분, 8분, 12분, 18분, 및 20분 경과되었을 때의 기판(110)의 모습을 나타낸 것이다. 도 7a 내지 도 7e에 있어서, 평면상에서 볼 때 각 화소 영역(PA)은 직사각 형상으로 제공되었으며, 각 화소 영역(PA) 내에 직사각 형상의 희생층(SCR)이 제공되었다. 상기 직사각 형상의 희생층(SCR)에 있어서, 장변 방향이 제1 방향(D1)이고, 단변 방향이 제2 방향(D2)이다.
도 7a 내지 도 7e를 참조하면, 상기 마이크로웨이브 O2 플라즈마는 등방적으로 식각되므로, 상기 희생층(SCR)은 표면이 노출된 상기 제1 방향(D1)의 단부부터 식각되기 시작하여 상기 터널상 공동(TSC)의 내부까지 순차적으로 식각된다. 그 결과, 마이크로웨이브 O2 플라즈마 식각 후 약 20분이 경과되었을 때 상기 희생층(SCR)이 완전히 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 상기 희생층(SCR)이 제거된 모습을 나타낸 FIB-SEM(focused ion beam scanning electron microscope) 사진들로서, 도 8a는 상기 베이스 기판(101)에서의 분석 위치를 나타내는 사진이고, 도 8b는 상기 분석 위치 내 일부 단면을 절단한 모습을 나타낸 사진이며, 상기 도 8c는 상기 단면을 확대한 사진이다. 도 8a에 있어서, 분석하고자 하는 위치는 점선으로 표시되었으며, 도 8b에 있어서 절단부는 상기 각 화소 영역(PA)에 있어서 제2 방향(D2)의 일 단부에 대응하는 영역에 형성되었다. 본 사진들은 상기 희생층(SCR)이 제거된 모습을 확인하기 위한 실험을 나타낸 것이므로 상기 컬러 필터(CF)는 생략되었다. 이에 따라, 상기 희생층(SCR) 상에 상기 제4 절연막(117)이 형성되었으며, 상기 제4 절연막(117) 상에 컬러 필터(CF) 없이 상기 제5 절연막(119)이 바로 형성되었다. 도 8c에 있어서, 상기 제1 전극(EL1)은 P1, 상기 제3 절연막(115)은 P2, 상기 제4 절연막(117)은 P4, 상기 제2 전극(EL2)은 P5, 상기 제5 절연막(119)은 P5로 나타내었다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117) 사이에 터널상 공동(TSC)이 형성된 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 5e와 도 6f를 참조하면, 상기 희생층(SCR)이 제거된 상기 공동(TSC) 내에 배향막(ALN)이 형성된다. 즉, 상기 공동(TSC) 내부의 상기 제1 절연막(111) 상부면 및 상기 제2 절연막(113)의 하부면에는 배향막(ALN)이 형성된다. 상기 배향막(ALN)은 배향액을 이용하여 형성된다. 상기 배향액은 폴리이미드와 같은 배향 물질을 적절한 용매에 혼합한 것이다. 상기 액상 배향 물질은 유체로 제공되므로 상기 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 배향액은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 공동(TSC) 근처에 제공되거나, 진공 주입 장치를 이용하여 상기 공동(TSC) 내로 제공될 수 있다. 그 다음 상기 용매를 제거한다. 상기 용매를 제거하기 위해서 상기 기판(110)을 실온에 두거나 열을 가할 수 있다.
여기서, 상기 배향막(ALN)은 상기 액정층의 종류나 상기 제1 및 상기 제2 전극(EL1, EL2)의 형상에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 상기 제2 전극(EL1, EL2)이 특정 형상으로 패터닝되어 별도의 배향이 필요하지 않은 경우에는 상기 배향막(ALN)이 생략된다.
도 5e와 도 6g를 참조하면, 상기 배향막(ALN)이 형성된 상기 공동(TSC)에 액정으로 이루어진 영상 표시부(DSP)가 형성된다. 상기 액정은 유체로 제공되므로 상기 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 액정층은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 공동(TSC) 근처에 제공할 수 있다. 또한, 상기 액정층은 진공 액정 주입 장치를 이용하여 상기 공동(TSC) 내로 제공할 수 있다. 상기 진공 액정 주입 장치를 이용하는 경우, 상기 터널상 공동(TSC)이 형성된 상기 베이스 기판(101)의 일부를 챔버 내의 액정 재료가 든 용기에 침지하고 상기 챔버의 압력을 낮추면 모세관 현상에 의해 상기 공동(TSC) 내로 액정이 공급된다.
다음으로, 상기 터널상 공동(TSC) 이외의 액정이 제거되고 상기 공동(TSC)을 둘러싸는 보호층(PRT)이 형성된다. 상기 보호층(PRT)은 상기 터널상 공동(TSC)의 개구부, 즉 액정이 주입되었던 입구 부분을 막는다.
상기 보호층(PRT)은 반경화 고분자 물질로 형성된다. 상기 고분자 물질은 완전 경화되기 전으로 일정 정도의 유동성을 갖는다. 상기 보호층(PRT)을 형성하기 위해서는 먼저, 상기 고분자 물질을 소정 정도의 두께를 가지고 상기 베이스 기판(101) 면을 커버할 수 있는 넓이의 판상으로 형성한다. 상기 판상의 고분자 물질을 상기 베이스 기판(101) 상에 위치시키고 상부로부터 하부 방향으로 압력을 가한다. 상기 고분자 물질을 유동성에 의해 상기 베이스 기판(101) 상에서 오목한 부분까지 상기 고분자 물질이 제공된다. 즉, 상기 제5 절연막(119)의 상부면을 비롯하여, 상기 제1 절연막(111)의 각 화소 영역(PA)의 제1 방향(D1) 단부의 노출된 상부면, 상기 액정층의 측면, 상기 제2 절연막(113)의 측면, 및 상기 제2 전극(EL2)의 측면과 접촉한다.
상기 보호층(PRT)이 형성된 다음, 상기 베이스 기판(101)의 하면과 상기 보호층(PRT)의 상면에 각각 제1 편광판(POL1)과 제2 편광판(POL2)이 제공된다. 상기 편광판은 상기 액정층을 투과하는 광을 편광하기 위한 것이다. 상기 제1 편광판(POL1)과 상기 제2 편광판(POL2)의 투과축은 서로 직교할 수 있다.
상기 제2 편광판(POL2)은 별도의 접착제를 이용하여 상기 보호층(PRT) 상에 제공될 수 있으나, 상기 보호층(PRT) 상에 별도의 접착제 없이 직접적으로 접촉하여 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 보호층(PRT)은 접착성이 있는 고분자 물질로 이루어진다.
상기 제2 편광판(POL2)은 상기 베이스 기판(101) 상에 상기 보호층(PRT)이 형성된 이후, 상기 보호층(PRT) 상에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 먼저 상기 제2 편광판(POL2) 상에 접착성 고분자 물질층을 형성한 다음, 상기 제2 편광판(POL2)과 상기 접착성 고분자 물질층을 상기 액정층이 형성된 상기 베이스 기판(101)의 상부로부터 하부 방향으로 가압함으로써, 상기 보호층(PRT)과 상기 제2 편광판(POL2)을 동시에 형성할 수도 있다.
상기 제1 편광판(POL1)은 접착제 등을 이용하여 상기 베이스 기판(101)의 배면, 즉 하면에 부착된다.
상기한 방법으로 제조한 표시 장치는 서로 대향하는 두 개의 기판을 가진 일반적인 표시 장치에 비해 두 기판을 합착하는 공정이 생략되므로 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소한다. 또한, 일반적인 표시 장치에서는 두 기판을 합착하기 전에 상기 두 기판 사이의 간격을 조절하기 위한 스페이서를 형성해야 하나, 본 발명에서는 상기 스페이서를 형성할 필요가 없다. 따라서 상기 스페이서를 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 시간 및 소요 비용을 더욱 절감할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 평면도는 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 평면도는 생략하며, 도 1의 평면도를 참조하여 설명한다. 도 9는 도 1의 I-I'선에 따른 대응 단면도, 도 10은 II-II'선에 따른 대응 단면도, 도 11은 III-III'선에 따른 대응 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 상기 제1 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 제2 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상기 제1 실시예에 따른다. 동일한 번호는 동일한 구성요소를, 유사한 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치는 컬러 필터(CF)가 박막 트랜지스터(TFT)와 제1 전극(EL1) 사이에 제공된다. 즉, 일반적인 액정 표시 장치에 있어서 COT(color filter on transistor)형 표시 장치에 대응된다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치는 기판(110), 배선부, 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터(CF), 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 영상 표시부(DSP), 및 보호층(PRT)을 포함한다.
상기 기판(110), 상기 배선부, 및 상기 박막트랜지스터는 제1 실시예와 실질적으로 동일하게 제공된다.
상기 배선부와 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판(110) 상에는 컬러 필터(CF)가 제공된다. 즉, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 컬러 필터(CF)가 형성되어 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버한다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터(R), 녹색 컬러 필터(G), 및 청색 컬러 필터(B)일 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 여기서, 도 10에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 화소의 상기 컬러 필터(CF)들은, 제조시의 미스얼라인에 의한 마진을 고려하여, 각 단부가 인접한 컬러 필터(CF)의 단부와 중첩되도록 형성될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서는 서로 인접한 화소에 있어서의 상기 컬러 필터(CF)들이 서로 중첩되도록 도시하였다.
상기 컬러 필터(CF) 상에는 제2 절연막(113)을 사이에 두고 제1 전극(EL1)이 제공된다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 제3 절연막(115) 상에 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제1 전극(EL1)과 함께 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 전계를 형성한다. 상기 제2 전극(EL2)은 일부가 상기 제3 절연막(115)으로부터 이격되며, 이에 따라, 상기 제3 절연막(115)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 터널상 공동(TSC)이 정의된다.
여기서, 상기 제1 전극(EL1)의 상면에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제3 절연막(115)이 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)의 하면에는 상기 제2 전극(EL2)을 보호하는 제4 절연막(117)이 제공된다. 상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117)은 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)을 절연하는 역할도 수행한다. 이에 따라, 실질적으로는 상기 터널상 공동(TSC)은 상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117) 사이에 제공된다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이의 상기 공동(TSC)에는 영상 표시부(DSP)가 제공된다.
상기 보호층(PRT)은 블랙 매트릭스(BM)와 제5 절연막(119)을 사이에 두고 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공된다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 화소 영역(PA)의 가장자리에 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며 상기 데이터 라인(DL)과 중첩하도록 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 평면 상에서 볼 때 상기 제2 방향(D2)의 양단과 중첩한다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 블랙 매트릭스(BM)가 상기 제2 전극(EL2)상에 제공된 것을 도시하였으나, 이에 한정된 것은 아니다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 기판(110)과 상기 컬러 필터(CF) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 데이터 라인(DL) 및 박막 트랜지스터(TFT)의 상부에 형성될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스(BM)의 상부에 상기 컬러 필터(CF)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 컬러 필터(CF)를 제1 실시예와 다른 형태로, 또는 다른 위치에 형성할 수 있다. 이에 따라, 제조 조건이나 순서를 다양하게 변경가능하다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 13은 도 12의 VI-VI'선에 따른 단면도, 도 14는 도 12의 VII-VII'선에 따른 단면도, 도 15는 도 12의 VIII-VIII'선에 따른 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 상기 제1 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 제3 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상기 제1 실시예에 따른다. 동일한 번호는 동일한 구성요소를, 유사한 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시부가 액정층인 경우로서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)을 포함하는 전극부가 터널상 공동(TSC)의 하부에 제공된다. 즉, 일반적인 액정 표시 장치에 있어서 IPS(in plane switching)형이나, PLS(plane to line switching)형 액정 표시 장치에 대응된다.
도 12 내지 도 15을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치는 기판(110), 배선부, 박막 트랜지스터(TFT), 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 영상 표시부(DSP) 및 보호층(PRT)을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 기판(110)상에 일 방향으로 연장되어 제공된다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 기판(110) 상에 상기 게이트 라인(GL)과 이격되어 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 게이트 라인(GL)과 실질적으로 평행하게 제공된 가지부와, 상기 가지부로부터 돌출된 복수의 가지부를 포함한다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 게이트 라인(GL)과 함께 단일 단계에서 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 전극(EL2)과 상기 게이트 라인(GL)은 상기 기판(110) 상에 제1 도전 물질을 형성하고 상기 제2 도전 물질을 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 전극(EL2)은 상기 게이트 라인(GL)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 기판(110) 상에 제1 절연막(111)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 제2 전극(EL2)과 절연되도록 제공된다. 상기 데이터 라인(DL)은 평면상에서 볼 때 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 제2 전극(EL2)의 줄기부와 실질적으로 교차한다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결되며, 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 분지된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 제1 절연막(111)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL) 상에 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)으로부터 분지되어 제공되며 상기 반도체층(SM) 상에 중첩하여 형성된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체층(SM) 상에 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되도록 제공된다. 여기서, 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하는 제2 절연막(113)을 사이에 두고 상기 드레인 전극(DE)과 연결된다. 상기 제1 전극(EL1)은 가지부와, 상기 가지부로부터 돌출된 복수의 가지부를 포함한다. 각 가지부는 상기 제2 전극(EL2)의 서로 인접한 가지부들 사이에 배치된다. 즉, 평면상에서 볼 때, 상기 제1 전극(EL1)의 가지부와 상기 제2 전극(EL2)의 가지부는 서로 교번적으로 배치된다.
상기 제1 전극(EL1)의 가지부들과 상기 제2 전극(EL2)의 가지부들은 수평 전계 또는 프린지 전계를 형성한다.
상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제3 절연막(115)이 제공된다.
상기 제3 절연막(115) 상에는 상기 제4 절연막(117)이 제공된다. 상기 제4 절연막(117)은 상기 제3 절연막(115)과 함께 터널상 공동(TSC)을 정의한다. 즉, 상기 제4 절연막(117)은 그 일부가 상기 제3 절연막(115)으로부터 이격되며, 이에 따라, 상기 제3 절연막(115)과의 사이에 상기 공동(TSC)이 형성된다.
상기 제3 절연막(115)과 상기 제4 절연막(117) 사이의 상기 공동(TSC)에는 영상 표시부(DSP)가 제공된다.
상기 영상 표시부(DSP)는 상기 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다.
상기 보호층(PRT)은 컬러 필터(CF), 블랙 매트릭스(BM), 및 제5 절연막(119)을 사이에 두고 상기 제2 전극(EL2) 상에 제공된다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 제4 절연막(117) 상에서 상기 제4 절연막(117)을 커버한다.
상기 컬러 필터(CF), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 제5 절연막(119)은 제1 실시예와 실질적으로 동일하게 제공되므로 상기 컬러 필터(CF), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 제5 절연막(119)에 대한 설명은 생략된다.
*본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 다양한 형태로, 또는 다양한 위치에 형성할 수 있다. 이에 따라, 다양한 다른 모드의 표시 장치를 구현할 수 있으며, 이에 따라 시야각이나 반응속도 등의 조건을 다양하게 변경가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged from the actual for the sake of clarity of the present invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, where a section such as a layer, a film, an area, a plate, or the like is referred to as being "on" another section, it includes not only the case where it is "directly on" another part but also the case where there is another part in between. On the contrary, where a section such as a layer, a film, an area, a plate, etc. is referred to as being "under" another section, this includes not only the case where the section is "directly underneath"
1 is a plan view showing a display device according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II', and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III '.
Although only one pixel area PA is shown in FIGS. 1 to 3 for convenience of explanation, the display device according to the embodiments of the present invention actually has a plurality of pixels formed in the plurality of pixel areas PA. The pixel region PA is arranged in a matrix form having a plurality of rows and a plurality of rows. Since the pixel regions PA have the same structure, only one pixel region PA will be described as an example for convenience of explanation. Here, the pixel region PA has a rectangular shape elongated in one direction, but the present invention is not limited thereto. The shape of the pixel area PA may be variously modified, such as a V shape or a Z shape.
1 to 3, a display device according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 110, a wiring portion, a thin film transistor (TFT), a first electrode EL1, a second electrode EL2, A display portion (DSP), and a protective layer (PRT).
The substrate 110 is a transparent insulating substrate. The substrate 110 has a plurality of pixel regions PA.
The wiring portion includes a gate line GL and a data line DL
The gate lines GL extend in the substrate 110 in one direction.
The data line DL is provided on the substrate 110 so as to be insulated from the gate line GL with the first insulating film 111 interposed therebetween.
The thin film transistor TFT is connected to the gate line GL and the data line DL and includes a gate electrode GE, a semiconductor layer SM, a source electrode SE and a drain electrode DE .
The gate electrode GE is branched and protruded from the gate line GL. The semiconductor layer SM is provided on the gate line GL with the first insulating film 111 therebetween. The source electrode SE is branched and provided from the data line DL and overlapped on the semiconductor layer SM. The drain electrode DE is provided to be spaced from the source electrode SE on the semiconductor layer SM. Here, the semiconductor pattern SM forms a conductive channel between the source electrode SE and the drain electrode DE.
The first electrode EL1 is connected to the drain electrode DE via a second insulating film 113 covering the thin film transistor TFT. The first electrode EL1 is formed to cover most of the pixel region PA. In the first embodiment of the present invention, the first electrode EL1 is provided in a substantially rectangular shape. However, the shape of the first electrode EL1 is not limited thereto. The first electrode EL1 may be provided in a partially removed form. For example, the first electrode EL1 may have a plurality of stripe portions and a plurality of stripe portions protruding from the stripe portions.
A contact hole CH exposing a part of the upper surface of the drain electrode DE is formed in the second insulating layer 113. The first electrode EL1 is connected to the drain electrode DE through the contact hole CH.
The second electrode EL2 is provided on the third insulating film 115. [ The second electrode EL2 forms an electric field between the first electrode EL1 and the second electrode EL2 together with the first electrode EL1. A portion of the second electrode EL2 is spaced apart from the third insulating layer 115 so that a tunnel-shaped cavity 115 is formed between the third insulating layer 115 and the second electrode EL2. TSC) is defined. In the tunnel-like cavity TSC, the longitudinal direction of the tunnel-like cavity TSC is referred to as a first direction D1, and the width direction of the tunnel-shaped cavity TSC (hereinafter referred to as cavity TSC) (D2), both ends of the tunnel in the first direction (D1) are opened because the second electrode (EL2) is not formed.
Here, a third insulating layer 115 for protecting the first electrode EL1 is provided on the upper surface of the first electrode EL1. A fourth insulating layer 117 for protecting the second electrode EL2 is provided on the lower surface of the second electrode EL2. The third insulating layer 115 and the fourth insulating layer 117 isolate the first electrode EL1 from the second electrode EL2. Accordingly, substantially the tunnel-shaped cavity TSC is provided between the third insulating film 115 and the fourth insulating film 117.
An image display unit (DSP) is provided in the cavity TSC between the first electrode EL1 and the second electrode EL2.
The image display unit (DSP) is controlled by the electric field to display an image. The image display unit (DSP) is capable of displaying an image according to an electric field, and is not particularly limited as long as it has a liquid phase. For example, the image display unit (DSP) may be an electrophoresis layer or a liquid crystal layer.
When the image display unit (DSP) is an electrophoresis layer, the electrophoresis layer includes an insulating medium and charged particles. The insulating medium corresponds to a dispersion medium in a system in which the charged particles are dispersed. The charged particles are dispersed in the insulating medium as particles exhibiting electrophoresis. The charged particles are moved by an electric field to transmit or block light passing through the electrophoretic layer to display an image.
When the image display unit (DSP) is a liquid crystal layer, the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules having optical anisotropy. The liquid crystal molecules are driven by an electric field to transmit or block light passing through the liquid crystal layer to display an image.
In the present embodiment, a case where the image display unit (DSP) is a liquid crystal layer will be described as an example.
When the image display unit DSP is a liquid crystal layer, an alignment layer (ALN) is formed on the upper surface of the first insulating layer 111 and the lower surface of the second insulating layer 113 in the cavity TSC. The alignment layer (ALN) is for pre-tilting the liquid crystal layer. However, the alignment layer ALN may be omitted depending on the type of the liquid crystal layer or the structure of the first electrode EL1 and the second electrode EL2. For example, when the first electrode EL1 has a micro-slit and initial alignment of the liquid crystal layer is possible without a separate alignment film ALN, the alignment film ALN may be omitted. Alternatively, the alignment layer (ALN) may be omitted even when the reactive mesogen layer for initial alignment of the liquid crystal layer is formed.
The protective layer PRT is provided on the second electrode EL2 with a color filter CF, a black matrix BM, and a fifth insulating film 119 interposed therebetween.
The color filter CF covers the second electrode EL2. The color filter CF is for providing color to light transmitted through the image display unit DSP. The color filter CF may be a red color filter R, a green color filter G, and a blue color filter B. The color filters CF are provided corresponding to the pixel regions PA and may be arranged to have different colors between adjacent pixels. In the first embodiment of the present invention, the color filters CF of the pixels adjacent to each other are not overlapped with each other. However, the color filters CF may be formed by partially overlapping And can be superimposed by the color filter CF.
Although shown in the first embodiment of the present invention as described above, the present invention is not limited thereto. The color filter CF may be omitted depending on the type of the image display unit (DSP). For example, when the image display unit (DSP) is a liquid crystal layer and the liquid crystal layer is formed of blue phase liquid crystals or cholesteric liquid crystals, the color filter CF Is omitted. The blue liquid crystal or the cholesteric liquid crystal itself can provide light of a specific wavelength.
The black matrix BM is provided on the second electrode EL2. The black matrix BM is formed at the edge of the pixel area PA. The black matrix BM extends in the first direction D1 and overlaps with the data line DL. The black matrix BM overlaps both ends of the black matrix BM in the second direction D2 when viewed in a plan view. Although not shown, the black matrix BM may be provided on the second electrode EL2 and may have an extension overlapping both ends of the first electrode EL1 in the first direction D1.
The black matrix BM blocks unnecessary light in realizing an image. For example, the black matrix BM blocks light leakage due to abnormal behavior of liquid crystal molecules that may occur at the edge of the image display unit (DSP), or color mixture that may appear at the edge of the color filter CF. The extended portion corresponds to an area corresponding to an area where the image display unit (DSP) and the protective layer (PRT) contact. The extension cuts off the light leakage that may occur in the area.
The fifth insulating film 119 extends in the second direction D2. The fifth insulating film 119 completely covers the color filter CF. The side surface of the color filter CF is covered by the fifth insulating film 119 when viewed in cross section.
The protective layer PRT covers the entire surface of the substrate 110 on which the fifth insulating layer 119 and the like are formed. The protective layer PRT blocks the opening of the tunnel-shaped cavity TSC to seal the cavity TSC. That is, the space is sealed by the first electrode EL1, the second electrode EL2, and the protective layer PRT. The protective layer PRT contacts the side surfaces of the image display unit DSP, the fourth insulating film 117, the side surfaces of the second electrode EL2, and the fifth insulating film 119 when viewed in section .
As in the first embodiment of the present invention, when the image display unit DSP is a liquid crystal layer, a polarizing plate is provided on the back surface of the substrate 110 and on the protective layer PRT, respectively. When the polarizing plate provided on the back surface of the substrate 110 is referred to as a first polarizing plate POL1 and the polarizing plate provided on the protective layer PRT is referred to as a second polarizing plate POL2, The light transmitted through the polarizing plate POL2 is polarized perpendicular to each other.
In the display device having the above structure, the amount of the substrate 110 and the amount of the liquid crystal to be used is greatly reduced compared to a general display device. In a typical display device, two substrates facing each other are used to arrange a liquid crystal layer therebetween. However, since the display device according to the first embodiment of the present invention uses only one substrate 110, the amount of the substrate 110 used is reduced. Further, since the liquid crystal is formed only in a partial region of the substrate 110, the amount of liquid crystal used is reduced.
FIGS. 5A to 5E are plan views sequentially illustrating a method of manufacturing the display device according to the first embodiment of the present invention, in which adjacent three pixel regions PA are shown as an example. FIG. Figs. 6A to 6F are cross-sectional views showing cross sections taken along lines IV-IV 'and V-V' in Figs. 5A to 5E. 5A to 5E and FIGS. 6A to 6F, for convenience of description, the components from the substrate 110 to the third insulating film 115 in FIGS. 1 to 4 are omitted, and detailed descriptions of the above- And the base substrate 101 will be described with reference to the omission of these omitted components. Hereinafter, a method of manufacturing the display device according to the first embodiment of the present invention will be sequentially described with reference to FIGS. 5A to 5E and FIGS. 6A to 6F.
Referring to FIGS. 5A and 6A, a first electrode EL1 is formed on a base substrate 101. FIG. The first electrode EL1 may be made of a transparent conductive material such as ITO or IZO. The first electrode EL1 may be formed by forming a first conductive layer of the transparent conductive material on the entire surface of the base substrate 101 and patterning the first conductive layer by photolithography.
Next, a third insulating film 115 is formed to cover the first electrode EL1. The third insulating layer 115 is formed of an inorganic insulating material. Examples of the inorganic insulating material include SiNx and SiOx.
Referring to FIGS. 5B and 6B, a sacrificial layer (SCR) is formed on the third insulating layer 115. The sacrificial layer (SCR) is elongated in the second direction (D2). The sacrificial layer (SCR) is formed of an organic polymer material. The organic polymer material may be an organic material including benzocyclobutene (BCB) and an acryl resin, but is not limited thereto.
The sacrificial layer (SCR) is then removed to form the tunnel-shaped cavity TSC. Then, at a position where the image display unit DSP is to be formed, a width corresponding to the width and height of the tunnel- Respectively. Accordingly, the sacrificial layer (SCR) is not formed at both ends of the pixel region PA in the second direction D2.
Referring to FIGS. 5C and 6C, a preliminary fourth insulating film P117 and a preliminary second conductive layer PEL2 are sequentially formed on the base substrate 101 on which the sacrificial layer (SCR) is formed. The preliminary fourth insulating film P117 is formed of an inorganic insulating material. Examples of the inorganic insulating material include SiNx and SiOx. The second conductive layer PEL2 may be formed of a transparent conductive material such as ITO or IZO.
Next, a black matrix BM is formed on the base substrate 101 on which the second conductive layer PEL2 is formed. In the black matrix BM, the black matrix BM is formed at the edge of the pixel region PA. The black matrix BM extends in the first direction D1 when viewed in plan and overlaps with the data line DL. In addition, the black matrix BM overlaps both ends of the black matrix BM in the second direction D2 when viewed in a plan view. The black matrix BM may be provided on the second electrode EL2 and may have an extension overlapping both ends of the first electrode D1 in the first direction D1.
The black matrix BM may be formed by forming a light blocking material on the second conductive layer PEL2 and patterning the light blocking material using photolithography.
Referring to FIGS. 5D and 6D, a color filter CF is formed on the second conductive layer PEL2 and the black matrix BM. The color filter CF is formed to cover a region where the second electrode EL2 is formed later and is not formed at both ends of the pixel region PA in the first direction D1. The color filter CF may be a red color filter R, a green color filter G and a blue color filter B, and the color filter CF is formed of an organic polymer material. The color filter CF may be formed by photolithography using a photosensitive polymer material. The color filter CF may also be formed by an inkjet method or the like.
In the first embodiment of the present invention, the color filters CF are not overlapped with each other in the pixels adjacent to each other. However, according to the manufacturing method of the color filter CF, A part of the color filters CF can be overlapped by the adjacent color filters CF. The color filters CF are provided corresponding to the pixel regions PA and may be arranged to have different colors between adjacent pixels.
On the color filter CF, an inorganic insulating material is formed on the front surface of the base substrate 101 to form a preliminary fifth insulating film (not shown). Examples of the inorganic insulating material include SiNx and SiOx. Next, the preliminary fifth insulating film, the preliminary second conductive layer PE2, and the preliminary fourth insulating film P117 are etched by photolithography to form a fifth insulating film 119, a second electrode EL2, 4 insulating film 117 are formed. Here, the fifth insulating layer 119, the second electrode EL2, and the fourth insulating layer 117 are formed to extend in the second direction D2, But not at the end of the one direction D1. Thus, the upper surface of the sacrificial layer (SCR) corresponding to the end portion of the pixel region PA in the first direction D1 is exposed.
Here, the fifth insulating film 119 is formed so as to cover both ends of the color filter CF when viewed in section. For this, the length of the fifth insulating film 119 is longer than the length of the color filter CF in the first direction D1 as viewed in plan. As a result, the side surface of the color filter CF is completely surrounded by the fifth insulating film 119 when viewed in cross section. The fifth insulating film 119 serves as a protective film for preventing the color filter CF, which is an organic film, from being etched in a subsequent process.
Referring to Figures 5e and 6e, the sacrificial layer (SCR) is removed through a plasma process to form a tunnel-like cavity (TSC). The sacrificial layer (SCR) is sequentially etched from the exposed upper surface of the sacrificial layer (SCR) to the interior of the tunnel-shaped cavity (TSC) by isotropic plasma etching. Thus, both ends of the pixel region PA in the first direction D1 and the upper surface of the third insulating film 115 corresponding to the interior of the tunnel-shaped cavity TSC are exposed. Further, the lower surface of the fourth insulating film 117 corresponding to the inside of the tunnel-shaped cavity TSC is exposed.
The plasma process is not particularly limited as long as it is for removing the organic layer isotropically, and microwave O 2 plasma can be used. In the microwave O 2 plasma, the etching conditions are controlled so that only the organic insulating material is etched by changing the stage temperature, the chamber pressure, and the gas used. Accordingly, the third insulating film 115, the fourth insulating film 117, and the fifth insulating film 119 formed of an inorganic insulating material are not etched. (SCR) etching conditions using the microwave O 2 plasma, the stage temperature of the plasma etching chamber is 100-300 ° C., the flow rate of O 2 is 5000-10000 sccm, the flow rate of N 2 H 2 is 100 -1000 sccm, the pressure of the chamber is 2 Torr, and the applied power may be 100-4000 W.
FIGS. 7A to 7E are micrographs showing the process of removing the sacrificial layer (SCR) using the O 2 plasma under the above conditions. FIGS. 7A to 7E show the state of the substrate 110 when 4 minutes, 8 minutes, 12 minutes, 18 minutes, and 20 minutes have elapsed from the start of etching using an O 2 plasma. 7A to 7E, as viewed in a plan view, each pixel region PA is provided in a rectangular shape, and a rectangular sacrificial layer (SCR) is provided in each pixel region PA. In the rectangular sacrificial layer (SCR), the long side direction is the first direction (D1) and the short side direction is the second direction (D2).
7A to 7E, since the microwave O 2 plasma is isotropically etched, the sacrificial layer (SCR) starts to be etched from the end of the first direction (D1) in which the surface is exposed, To the interior of the cavity (TSC). As a result, it was confirmed that the sacrificial layer (SCR) was completely removed when about 20 minutes elapsed after microwave O 2 plasma etching.
FIGS. 8A to 8C are FIB-SEM (focused ion beam scanning electron microscope) photographs showing the removal of the sacrificial layer (SCR), FIG. 8A is a photograph showing an analysis position on the base substrate 101, FIG. 8B is a photograph showing a state in which a part of the cross section is cut in the analysis position, and FIG. 8C is an enlarged photograph of the cross section. In FIG. 8A, the positions to be analyzed are indicated by dotted lines, and in FIG. 8B, the cutouts are formed in regions corresponding to one end of the second direction D2 in each of the pixel regions PA. These photographs show experiments for confirming the removal of the sacrificial layer (SCR), so that the color filter CF is omitted. Accordingly, the fourth insulating layer 117 is formed on the sacrificial layer SCR, and the fifth insulating layer 119 is formed directly on the fourth insulating layer 117 without the color filter CF. 8C, the first electrode EL1 is formed of P1, the third insulating film 115 is formed of P2, the fourth insulating film 117 is formed of P4, the second electrode EL2 is formed of P5, 119) is represented by P5.
Referring to FIGS. 8A to 8C, it can be seen that a tunnel-shaped cavity TSC is formed between the third insulating film 115 and the fourth insulating film 117.
Next, referring to FIGS. 5E and 6F, an alignment layer (ALN) is formed in the cavity TSC from which the sacrificial layer (SCR) is removed. That is, an alignment film (ALN) is formed on the upper surface of the first insulating film 111 and the lower surface of the second insulating film 113 in the cavity TSC. The alignment layer (ALN) is formed using an alignment liquid. The alignment liquid is obtained by mixing an alignment material such as polyimide with an appropriate solvent. The liquid alignment material is provided as a fluid so that it is moved into the cavity (TSC) by capillary action if it is provided near the cavity (TSC). The alignment liquid may be provided near the cavity (TSC) using an ink jet using a micropipette, or may be provided into the cavity (TSC) using a vacuum injection device. The solvent is then removed. The substrate 110 may be left at room temperature or heated to remove the solvent.
Here, the alignment layer ALN may be omitted depending on the type of the liquid crystal layer and the shape of the first and second electrodes EL1, EL2. For example, when the first and second electrodes EL1 and EL2 are patterned in a specific shape and no separate alignment is required, the alignment layer ALN is omitted.
5E and 6G, an image display unit (DSP) made of liquid crystal is formed in the cavity TSC in which the alignment layer ALN is formed. The liquid crystal is provided as a fluid so that it is moved into the cavity (TSC) by the capillary phenomenon if it is provided near the cavity (TSC). The liquid crystal layer may be provided near the cavity (TSC) using an ink jet using a micropipette. Further, the liquid crystal layer may be provided in the cavity TSC by using a vacuum liquid crystal injection device. When the vacuum liquid crystal injection device is used, a portion of the base substrate 101 on which the tunnel-shaped cavity TSC is formed is immersed in a container having a liquid crystal material in the chamber, and when the pressure of the chamber is lowered, TSC).
Next, the liquid crystal other than the tunnel-like cavity TSC is removed and a protective layer PRT surrounding the cavity TSC is formed. The protective layer PRT blocks the opening of the tunnel-shaped cavity TSC, i.e., the inlet portion into which the liquid crystal is injected.
The protective layer PRT is formed of a semi-cured high molecular material. The polymeric material has a certain degree of fluidity before it is fully cured. In order to form the protective layer PRT, the polymer material is first formed into a plate having a predetermined thickness and covering the surface of the base substrate 101. The plate-shaped polymer material is placed on the base substrate 101 and pressure is applied from the top to the bottom. The polymer material is provided to the concave portion on the base substrate 101 by fluidity. That is, the upper surface of the fifth insulating layer 119, the exposed top surface in the first direction D1 of each pixel region PA of the first insulating layer 111, the side surface of the liquid crystal layer, The side surface of the second insulating film 113, and the side surface of the second electrode EL2.
After the protective layer PRT is formed, a first polarizing plate POL1 and a second polarizing plate POL2 are provided on the lower surface of the base substrate 101 and the upper surface of the protective layer PRT, respectively. The polarizing plate is for polarizing light transmitted through the liquid crystal layer. The transmission axes of the first polarizer POL1 and the second polarizer POL2 may be orthogonal to each other.
The second polarizing plate POL2 may be provided on the protective layer PRT using a separate adhesive, but may be directly contacted to the protective layer PRT without any adhesive. In this case, the protective layer PRT is made of an adhesive polymer material.
The second polarizer POL2 may be formed on the protective layer PRT after the protective layer PRT is formed on the base substrate 101, but is not limited thereto. For example, first, an adhesive polymer material layer is formed on the second polarizer POL2, and then the second polarizer POL2 and the adhesive polymer material layer are laminated on the base substrate 101 on which the liquid crystal layer is formed, The protective layer PRT and the second polarizing plate POL2 may be formed at the same time.
The first polarizer POL1 is attached to the back surface, that is, the lower surface of the base substrate 101, using an adhesive or the like.
Since the display device manufactured by the above method omits the process of attaching two substrates to each other in comparison with a general display device having two substrates facing each other, the manufacturing time and cost are greatly reduced. In addition, in a general display device, a spacer for adjusting the distance between the two substrates must be formed before the two substrates are bonded together, but it is not necessary to form the spacer in the present invention. Therefore, the step of forming the spacer can be omitted, and the manufacturing time and cost can be further reduced.
9 to 11 are sectional views showing a part of a display device according to a second embodiment of the present invention. In the display device according to the second embodiment of the present invention, the plan view is substantially the same as that shown in Fig. 1, so that the plan view of the display device according to the second embodiment of the present invention is omitted, . FIG. 9 is a corresponding cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 1, FIG. 10 is a corresponding cross-sectional view taken along line II-II', and FIG. 11 is a corresponding cross-sectional view taken along line III-III '.
In the second embodiment of the present invention, in order to avoid redundant description, differences from the first embodiment will be mainly described. The parts not particularly described in the second embodiment are according to the first embodiment. Like numbers refer to like elements and similar numbers represent like elements.
In the display device according to the second embodiment of the present invention, the color filter CF is provided between the thin film transistor TFT and the first electrode EL1. That is, it corresponds to a COT (color filter on transistor) type display device in a general liquid crystal display device.
9 to 11, a display device according to a second embodiment of the present invention includes a substrate 110, a wiring portion, a thin film transistor (TFT), a color filter CF, a first electrode EL1, An electrode EL2, an image display portion (DSP), and a protective layer PRT.
The substrate 110, the wiring portion, and the thin film transistor are provided substantially the same as in the first embodiment.
A color filter CF is provided on the substrate 110 on which the wiring portion and the thin film transistor TFT are formed. That is, a color filter CF is formed on the data line DL and the thin film transistor TFT to cover the data line DL and the thin film transistor TFT. The color filter CF may be a red color filter R, a green color filter G, and a blue color filter B. The color filters CF are provided corresponding to the pixel regions PA and may be arranged to have different colors between adjacent pixels. 10, the color filters CF of the pixels adjacent to each other are formed so as to overlap with the ends of the adjacent color filters CF in consideration of the margin due to misalignment at the time of manufacture . In the second embodiment of the present invention, the color filters CF in the pixels adjacent to each other are overlapped with each other.
A first electrode EL1 is provided on the color filter CF with a second insulating layer 113 therebetween.
The second electrode EL2 is provided on the third insulating film 115. [ The second electrode EL2 forms an electric field between the first electrode EL1 and the second electrode EL2 together with the first electrode EL1. A portion of the second electrode EL2 is spaced apart from the third insulating layer 115 so that a tunnel-like cavity TSC is defined between the third insulating layer 115 and the second electrode EL2 .
Here, a third insulating layer 115 for protecting the first electrode EL1 is provided on the upper surface of the first electrode EL1. A fourth insulating layer 117 for protecting the second electrode EL2 is provided on the lower surface of the second electrode EL2. The third insulating layer 115 and the fourth insulating layer 117 also serve to insulate the first electrode EL1 from the second electrode EL2. Accordingly, substantially the tunnel-shaped cavity TSC is provided between the third insulating film 115 and the fourth insulating film 117.
An image display unit (DSP) is provided in the cavity TSC between the first electrode EL1 and the second electrode EL2.
The protective layer PRT is provided on the second electrode EL2 with a black matrix BM and a fifth insulating film 119 interposed therebetween.
The black matrix BM is provided on the second electrode EL2. The black matrix BM is formed at the edge of the pixel area PA. The black matrix BM extends in the first direction D1 and overlaps with the data line DL. The black matrix BM overlaps both ends of the black matrix BM in the second direction D2 when viewed in a plan view.
Here, in the second embodiment of the present invention, the black matrix BM is provided on the second electrode EL2, but the present invention is not limited thereto. The black matrix BM may be provided between the substrate 110 and the color filter CF. That is, the black matrix BM may be formed on the data line DL and the thin film transistor TFT, and the color filter CF may be formed on the black matrix BM.
According to the second embodiment of the present invention, the color filter CF can be formed in a different form from the first embodiment, or at another position. Accordingly, the manufacturing conditions and procedures can be variously changed.
12 is a plan view showing a part of a display device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a sectional view taken along the line VI-VI 'of FIG. 12, FIG. 14 is a sectional view taken along the line VII-VII' of FIG. 12, and FIG. 15 is a sectional view taken along line VIII-VIII 'of FIG. In the third embodiment of the present invention, differences from the first embodiment will be mainly described in order to avoid redundant description. The parts not specifically described in the third embodiment are according to the first embodiment. Like numbers refer to like elements and similar numbers represent like elements.
The display device according to the third embodiment of the present invention is a case where the liquid crystal display part is a liquid crystal layer, and an electrode part including the first electrode EL1 and the second electrode EL2 is provided below the tunnel-shaped cavity TSC . That is, it corresponds to an in-plane switching (IPS) type or a plane-to-line switching (PLS) type liquid crystal display in general liquid crystal display devices.
12 to 15, a display device according to a third exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 110, a wiring portion, a thin film transistor (TFT), a first electrode EL1, a second electrode EL2, A display portion DSP and a protective layer PRT.
The gate line GL is provided on the substrate 110 in one direction.
The second electrode EL2 is provided on the substrate 110 so as to be spaced apart from the gate line GL. The second electrode EL2 includes a branch portion provided substantially parallel to the gate line GL and a plurality of branch portions protruding from the branch portion. The second electrode EL2 may be formed in a single step together with the gate line GL. That is, the second electrode EL2 and the gate line GL may be simultaneously formed by forming a first conductive material on the substrate 110 and patterning the second conductive material. Accordingly, the second electrode EL2 may be formed of the same material as the gate line GL.
The data line DL is provided on the substrate 110 so as to be insulated from the gate line GL and the second electrode EL2 with the first insulating film 111 interposed therebetween. The data line DL substantially intersects the stem portion of the gate line GL and the second electrode EL2 when viewed in a plan view.
The thin film transistor TFT is connected to the gate line GL and the data line DL and includes a gate electrode GE, a semiconductor layer SM, a source electrode SE and a drain electrode DE .
The gate electrode GE is branched from the gate line GL. The semiconductor layer SM is provided on the gate line GL with the first insulating film 111 therebetween. The source electrode SE is branched and provided from the data line DL and overlapped on the semiconductor layer SM. The drain electrode DE is provided to be spaced from the source electrode SE on the semiconductor layer SM. Here, the semiconductor pattern SM forms a conductive channel between the source electrode SE and the drain electrode DE.
The first electrode EL1 is connected to the drain electrode DE via a second insulating film 113 covering the thin film transistor TFT. The first electrode EL1 includes a branch portion and a plurality of branch portions protruded from the branch portion. Each branch portion is disposed between adjacent branches of the second electrode EL2. That is, the branch portions of the first electrode EL1 and the branch portions of the second electrode EL2 are alternately arranged in a plan view.
The branches of the first electrode EL1 and the branches of the second electrode EL2 form a horizontal electric field or a fringe electric field.
A third insulating layer 115 is provided on the first electrode EL1 to protect the first electrode EL1.
The fourth insulating layer 117 is provided on the third insulating layer 115. The fourth insulating film 117 defines a tunnel-shaped cavity TSC together with the third insulating film 115. That is, a part of the fourth insulating film 117 is spaced apart from the third insulating film 115, and thus the cavity TSC is formed between the third insulating film 115 and the third insulating film 115.
A video display unit (DSP) is provided in the cavity TSC between the third insulating film 115 and the fourth insulating film 117.
The image display unit (DSP) is controlled by the electric field to display an image.
The protective layer PRT is provided on the second electrode EL2 with a color filter CF, a black matrix BM, and a fifth insulating film 119 interposed therebetween.
The color filter CF covers the fourth insulating layer 117 on the fourth insulating layer 117.
Since the color filter CF, the black matrix BM and the fifth insulating film 119 are provided substantially the same as in the first embodiment, the color filter CF, the black matrix BM, The description of the insulating film 119 is omitted.
According to the third embodiment of the present invention, the first electrode EL1 and the second electrode EL2 can be formed in various shapes or at various positions. Accordingly, a display device of various other modes can be realized, and thus conditions such as a viewing angle and a reaction speed can be variously changed.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

ALN : 배향막 BM : 블랙 매트릭스
CF : 컬러 필터 DSP : 영상 표시부
EL1 : 제1 전극 EL2 : 제2 전극
POL1 : 제1 편광판 POL2 : 제2 편광판
PRT : 보호층 SCR : 희생층
TFT : 박막 트랜지스터 TSC : 터널상 공동
111 : 제1 절연막 113 : 제2 절연막
115 : 제3 절연막 117 : 제4 절연막
119 : 제5 절연막ALN: alignment film BM: black matrix
CF: Color filter DSP: Image display
EL1: first electrode EL2: second electrode
POL1: first polarizing plate POL2: second polarizing plate
PRT: protective layer SCR: sacrificial layer
TFT: Thin film transistor TSC: Tunnel top joint
111: first insulating film 113: second insulating film
115: third insulating film 117: fourth insulating film
119: fifth insulating film

Claims (48)

기판;
상기 기판 상에 제공된 제1 전극;상기 제1 전극을 커버하는 제3 절연막;
상기 제3 절연막 상에 제공되며, 상기 제3 절연막과의 사이에 제1 방향으로 연장된 터널상 공동을 정의하는 제2 전극;
상기 제2 전극의 하측에 배치된 제4 절연막;
상기 터널상 공동 내에 제공되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 화상을 표시하는 영상 표시부; 및
상기 제2 전극을 커버하며 상기 터널상 공동을 밀폐하는 보호층을 포함하는 표시 장치.Board;
A first electrode provided on the substrate; a third insulating film covering the first electrode;
A second electrode provided on the third insulating film and defining a tunnel-like cavity extending in a first direction between the third insulating film and the third insulating film;
A fourth insulating film disposed below the second electrode;
A video display unit provided in the tunnel-shaped cavity to display an image according to an electric field formed by the first electrode and the second electrode; And
And a protective layer covering the second electrode and sealing the tunnel-shaped cavity. 제1항에 있어서,
상기 제2 전극 상에 제공되며 평면 상에서 볼 때 상기 제1 전극의 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 양단과 중첩하는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.The method according to claim 1,
And a black matrix provided on the second electrode and overlapped with both ends in a second direction perpendicular to the first direction of the first electrode when viewed in a plan view. 제2항에 있어서,
상기 블랙 매트릭스는 상기 제1 전극의 상기 제1 방향의 양단과 중첩하는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.3. The method of claim 2,
And the black matrix includes an extension portion overlapping both ends of the first electrode in the first direction. 제1항에 있어서,
상기 영상 표시부는 액정층 또는 전기 영동층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image display unit comprises a liquid crystal layer or an electrophoretic layer. 제4항에 있어서,
상기 영상 표시부는 액정층이며, 상기 액정층은 네마틱 액정, 블루상 액정 또는 콜레스테릭 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the image display unit is a liquid crystal layer, and the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal, a blue liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal. 제4항에 있어서,
상기 영상 표시부는 액정층이며, 상기 제3 절연막 상에 제공되는 배향막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the image display portion is a liquid crystal layer and further comprises an alignment layer provided on the third insulating layer. 제1항에 있어서,
상기 보호층 상에 형성된 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.The method according to claim 1,
And a polarizing plate formed on the protective layer. 제1항에 있어서,
상기 제2 전극과 상기 보호층 사이에 제공된 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.The method according to claim 1,
And a color filter provided between the second electrode and the protective layer. 제8항에 있어서,
상기 컬러 필터 상에 제공되어 상기 컬러 필터를 커버하는 제5 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.9. The method of claim 8,
And a fifth insulating film provided on the color filter to cover the color filter. 제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 제공된 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.The method according to claim 1,
And a color filter provided between the substrate and the first electrode. 제10항에 있어서,
상기 제2 전극 상에 제공되어 상기 제2 전극을 커버하는 제5 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.11. The method of claim 10,
And a fifth insulating layer provided on the second electrode and covering the second electrode. 삭제delete 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 상기 제1 전극을 커버하는 제3 절연막을 형성하는 단계;
상기 제3 절연막 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하는 단계;
상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제4 절연막을 형성하는 단계;
상기 제4 절연막 상에 제2 전극을 형성하는 단계;
상기 희생층을 제거하여 상기 제3 절연막과 상기 제4 절연막 사이에 터널상 공동을 형성하는 단계;
상기 터널상 공동에 영상 표시부를 형성하는 단계; 및
상기 제2 전극을 커버하고 상기 터널상 공동을 밀폐하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.Forming a first electrode on the substrate;
Forming a third insulating film covering the first electrode on the substrate;
Forming a sacrificial layer extending in a first direction on the third insulating film;
Forming a fourth insulating film on the sacrificial layer in a second direction intersecting the first direction;
Forming a second electrode on the fourth insulating film;
Removing the sacrificial layer to form a tunnel-like cavity between the third insulating film and the fourth insulating film;
Forming an image display portion in the tunnel cavity; And
And forming a protective layer covering the second electrode and sealing the tunnel-shaped cavity. 제13항에 있어서,
상기 희생층은 유기 물질로 형성되며, 마이크로웨이브 O2 플라즈마를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the sacrificial layer is formed of an organic material and is removed using a microwave O 2 plasma. 제13항에 있어서,
상기 제2 전극 상에 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 컬러 필터 상에 제5 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
Forming a color filter on the second electrode, and forming a fifth insulating film on the color filter. 제13항에 있어서,
상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 컬러 필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
And forming a color filter between the substrate and the first electrode. 제13항에 있어서,
상기 터널상 공동을 형성한 이후, 상기 터널상 공동 내에 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
And forming an alignment film in the tunnel-shaped cavity after forming the tunnel-shaped cavity. 제17항에 있어서, 상기 배향막을 형성하는 단계는:
배향물질과 용매가 혼합된 배향액을 상기 터널상 공동에 제공하는 단계; 및
상기 용매를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.18. The method of claim 17, wherein forming the alignment layer comprises:
Providing an alignment liquid mixed with an alignment material and a solvent in the tunnel-shaped cavity; And
And removing the solvent. 제13항에 있어서,
상기 영상 표시부는 잉크젯을 이용하여 영상 표시 물질을 상기 터널상 공동에 제공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the image display unit is formed by providing an image display material to the tunnel-shaped cavity using an inkjet. 제13항에 있어서,
상기 보호층은 접착제를 포함한 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the protective layer is made of a polymer material including an adhesive. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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