KR101668381B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 보호층, 상기 보호층 위에 위치하고 서로 수평 전계를 형성하는 제1 전극과 제2 전극, 상기 제2 전극 위에 위치하는 배향막 그리고 상기 제2 전극과 마주보는 루프층을 포함하고, 상기 제2 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하고, 상기 배향막은 광배향 물질을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 가운데 하나로써 픽셀 단위로 캐비티(cavity)를 형성하고, 여기에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술이 개발되고 있다. 이 기술은 하판 위에 상판을 형성하는 것 대신에 유기 물질 등으로 희생층을 형성하고 상부에 지지 부재를 형성한 후에 희생층을 제거하고 희생층 제거로 형성된 빈 공간에 액정 주입구를 통해 액정을 채워 디스플레이를 만드는 장치이다.
상기 언급한 디스플레이 기술은 액정이 채워지는 캐비티 내부를 러빙하는 것은 원천적으로 불가능하여 기판에 대해 수직 배향되어 있는 배향막 구조를 사용할 수 밖에 없는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 캐비티 내부에서 배향 물질이 수평 배향하고 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 보호층, 상기 보호층 위에 위치하고 서로 수평 전계를 형성하는 제1 전극과 제2 전극, 상기 제2 전극 위에 위치하는 배향막 그리고 상기 제2 전극과 마주보는 루프층을 포함하고, 상기 제2 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하고, 상기 배향막은 광배향 물질을 포함한다.
상기 광배향 물질은 광이성질화 타입일 수 있다.
상기 광배향 물질은 시스(cis) 타입의 광학 이성질체를 포함할 수 있다.
상기 광배향 물질은 아조 벤젠을 포함할 수 있다.
상기 광배향 물질은 365나노미터 이하에서 UV 광반응을 할 수 있다.
상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층 그리고 상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮을 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 층간 절연층이 위치하고, 상기 제1 전극은 면 형상(planar shape)이고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제1 전극과 중첩할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 보호층을 형성하는 단계, 상기 보호층 위에 수평 전계를 형성하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계, 상기 제2 전극 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 액정 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 광배향 물질을 주입하는 단계, 상기 광배향 물질에 편광된 광을 조사하는 단계, 상기 광배향 물질을 베이크(Bake)하는 단계 그리고 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계를 포함한다.
상기 광배향 물질은 광이성질화 타입을 사용할 수 있다.
상기 광배향 물질은 상기 편광된 광을 조사하는 단계에서 시스(cis) 타입의 광학 이성질체를 형성할 수 있다.
상기 광배향 물질은 아조 벤젠을 포함할 수 있다.
상기 편광된 광은 365나노미터 이하의 파장을 가질 수 있다.
상기 편광된 광은 4J 내지 6J의 에너지를 가질 수 있다.
상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층 형성하는 단계, 상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층을 형성하는 단계 그리고 상기 상부 절연층 위에 위치하는 캐핑층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮도록 형성할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 층간 절연층이 위치하고, 상기 제1 전극은 면 형상(planar shape)이고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제1 전극과 중첩하도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광이성화 타입의 수평 광배향막을 사용하여 캐비티 내부에 배향막을 형성할 수 있다. 따라서, 캐비티 내부에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술에 수평 배향을 이용하는 광시야각 액정 모드를 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "위"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151), 소스/드레인 전극의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 형성되어 있다. 반도체층(154)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있고, 또는 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
각 반도체층(151, 154) 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 연결되는 데이터선(171), 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 형성되어 있다. 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다. 이러한 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 구조는 변형될 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층 부분(154)에 형성된다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 보호층(180a)이 형성되어 있다. 제1 보호층(180a)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 보호층(180a) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
먼저, 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다. 색필터(230)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성되어 있을 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 보호층(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호층(180b)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 도 2의 단면도에서 도시된 바와 달리 색필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 보호층(180b)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230), 차광 부재(220) 및 보호층(180a, 180b)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
제2 보호층(180b) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(138)를 가진다. 즉, 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.
인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 층간 절연층(180c)이 위치한다. 층간 절연층(180c)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
층간 절연층(180c) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 화소 전극(191)은 복수의 절개부(91)를 가지며, 이웃하는 절개부 사이에 위치하는 복수의 가지 전극(192)을 포함한다.
제1 보호층(180a), 제2 보호층(180b), 그리고 층간 절연층(180c)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
공통 전극(270)은 제1 전기장 생성 전극 또는 제1 전극이고, 화소 전극(191)은 제2 전기장 생성 전극 또는 제2 전극이다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 수평 전계를 형성할 수 있다. 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전기장 생성 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정 분자(310)는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 공통 전극(270)이 면형의 평면 형태를 가지고, 화소 전극(191)이 복수의 가지 전극(192)을 가지지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)이 면형이 평면 형태를 가지고, 공통 전극(270)이 복수의 가지 전극을 가질 수도 있다.
본 발명은 두 개의 전기장 생성 전극이 기판(110) 위에 절연층을 사이에 두고 중첩하며, 절연층 아래에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극이 면형의 평면 형태를 가지고, 절연층 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극이 복수의 가지 전극을 가지는 모든 다른 경우에 적용가능하다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있고, 하부 배향막(11)은 광배향 물질을 포함한다. 하부 배향막(11)은 광배향 물질 가운데 광이성질화 타입일 수 있다. 광이성질화 타입의 광배향 물질은 트랜스형(trans type)과 시스형(cis type)을 포함하는데, 본 실시예에서 광배향 물질은 시스형의 광학 이성질체를 포함한다.
시스형의 광배향 물질인 경우에는 측쇄(side chain)이 기판(110)에 평행하게 배열되고, 액정 역시 기판(110)에 평행하게 배열되는 수평 배향을 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 광배향 물질은 하기 화학식 1과 같은 시스형의 아조 벤젠(Azo benzene)을 포함할 수 있다.
Figure 112013088661928-pat00001
화학식 1
하부 배향막(11)과 대향하는 부분에 상부 배향막(21)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 미세 공간(305)에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 액정 주입구(307)를 갖는다.
미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 세로 방향으로 나누어지며, 또한 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향을 따라 복수개 형성되어 있다. 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 화소 영역 하나 또는 둘 이상에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 하부 절연층(350)이 위치한다. 하부 절연층(350)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
하부 절연층(350) 위에 루프층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 루프층(360)은 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 미세 공간(305)을 지지하는 역할을 한다. 루프층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
루프층(360) 위에 상부 절연층(370)이 위치한다. 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 상부면과 접촉할 수 있다. 상부 절연층(370)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 캐핑층(390)은 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우면서 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입구(307)를 덮는다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽 형성부(PWP)가 형성되어 있다. 격벽 형성부(PWP)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 루프층(360)에 의해 덮일 수 있다. 격벽 형성부(PWP)에는 하부 절연층(350), 상부 절연층(370) 및 루프층(360)이 채워져 있는데 이러한 구조물이 격벽(Partition Wall)을 형성함으로써 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305) 사이에 격벽 형성부(PWP)와 같은 격벽 구조가 있기 때문에 절연 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
도 4 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하에서는 도 4 내지 도 14를 참고하여 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 일실시예에 대해 설명하기로 한다. 하기에 설명하는 실시예는 제조 방법의 일실시예로 다른 형태로 변형 실시 가능하다.
도 4 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 4, 6, 8, 10, 11, 13은 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도를 순서대로 나타낸 것이다. 도 5, 7, 9, 12, 14는 도 1의 절단선 III-III를 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 기판(110) 위에 일반적으로 알려진 스위칭 소자를 형성하기 위해 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)을 형성하고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층(151, 154)을 형성하고, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 이 때 소스 전극(173)과 연결된 데이터선(171)은 게이트선(121)과 교차하면서 세로 방향으로 뻗도록 형성할 수 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 보호층(180a)을 형성한다.
제1 보호층(180a) 위에 화소 영역에 대응하는 위치에 색필터(230)를 형성하고, 색필터(230) 사이에 차광 부재(220)를 형성한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에 이를 덮는 제2 보호층(180b)을 형성하고, 제2 보호층(180b)은 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
이후, 제2 보호층(180b) 위에 면형의 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 중첩하는 일부분에 위치하는 개구부(138)을 가지지만, 인접 화소에서 서로 연결되도록 형성할 수 있다. 공통 전극(270) 위에 층간 절연층(180c)을 형성하고, 층간 절연층(180c) 위에 화소 전극(191)을 형성한다. 층간 절연층(180c)은 제1 보호층(180a) 및 제2 보호층(180b)과 함께 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
화소 전극(191)은 복수의 절개부(91)를 가지며, 이웃하는 절개부(91) 사이에 위치하는 복수의 가지 전극(192)을 포함하도록 형성한다.
이후, 화소 전극(191) 위에 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)에는 도 5에 도시한 바와 같이 데이터선(171)과 평행한 방향을 따라 오픈부(OPN)가 형성되어 있다. 오픈부(OPN)에는 이후 공정에서 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)이 채워져 격벽 형성부(PWP)를 형성할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 희생층(300) 위에 하부 절연층(350) 및 루프층(360)을 차례로 형성한다. 루프층(360)은 노광 및 현상 공정에 의해 세로 방향으로 이웃하는 화소 영역 사이에 위치하는 차광 부재(220)와 대응하는 영역에서 제거될 수 있다. 루프층(360)은 차광 부재(220)와 대응하는 영역에서 하부 절연층(350)을 외부로 노출시킨다. 이 때, 하부 절연층(350) 및 루프층(360)은 세로 차광 부재(220b)의 오픈부(OPN)를 채우면서 격벽 형성부(PWP)를 형성한다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 루프층(360)과 노출된 하부 절연층(350) 위를 덮도록 상부 절연층(370)을 형성한다.
도 10을 참고하면, 상부 절연층(370)과 하부 절연층(350)을 건식 식각하여 상부 절연층(370) 및 하부 절연층(350)이 부분적으로 제거됨으로써 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 형성한다. 이 때, 상부 절연층(370)이 루프층(360)의 측면을 덮는 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 루프층(360)의 측면을 덮고 있던 상부 절연층(370)이 제거되어 루프층(360)의 측면이 외부로 노출되도록 할 수도 있다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 통해 희생층(300)을 산소(O2) 애싱(Ashing) 처리 또는 습식 식각법 등으로 제거한다. 이 때, 액정 주입구(307)를 갖는 미세 공간(305)이 형성된다. 미세 공간(305)은 희생층(300)이 제거되어 빈 공간 상태이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 액정 주입구(307)를 통해 광배향 물질을 주입한다. 여기서, 광배향 물질은 앞에서 설명한 바와 같이 시스형의 광학 이성질체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 하기 화학식 1로 표현되는 시스형의 아조 벤젠(Azo benzene)을 포함할 수 있다.
Figure 112013088661928-pat00002
화학식 1
이후, 미세 공간(305) 내에 주입된 광배향 물질에 편광된 자외선(UV)를 조사한다. 이렇게 하면 마치 러빙(rubbing)한 것과 같은 효과를 가져온다. 편광된 자외선은 365나노미터 파장을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 365나노미터 이하의 파장도 사용할 수 있다. 그리고, 편광된 자외선의 조사 에너지는 4J 내이 6J일 수 있다.
이후, 광배향 물질을 베이크(Bake)하여 미세 공간(305) 내벽을 따라 광배향막(11, 21)을 형성한다.
그 다음, 액정 주입구(307)를 통해 미세 공간(305)에 잉크젯 방법 등을 사용하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질을 주입한다. 액정 분자(310)는 수평 배향할 수 있다.
이후, 상부 절연층(370) 위에 액정 주입구(307) 및 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 덮도록 캐핑층(390)을 형성하면 도 2와 같은 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300 희생층 305 미세 공간(microcavity)
307 액정 주입구 350 하부 절연층
360 루프층 370 상부 절연층
390 캐핑층

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 보호층,
    상기 보호층 위에 위치하고 서로 수평 전계를 형성하는 제1 전극과 제2 전극,
    상기 제2 전극 위에 위치하는 배향막 그리고
    상기 제2 전극과 마주보는 루프층을 포함하고,
    상기 제2 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 복수의 액정 분자를 포함하고,
    상기 배향막은 시스(cis) 타입의 광이성질체를 포함하고, 상기 복수의 액정 분자가 상기 기판을 기준으로 수평 배향하고,
    상기 배향막은 서로 마주보는 상부 배향막 및 하부 배향막을 포함하고, 상기 상부 배향막과 상기 하부 배향막은 동일한 조성으로 형성되고,
    상기 복수의 미세 공간은 상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 중심으로 서로 이웃하는 제1 미세 공간과 제2 미세 공간을 포함하고,
    상기 루프층은 상기 데이터선을 향해 연장된 격벽 형성부를 포함하고, 상기 격벽 형성부에 의해 상기 제1 미세 공간과 상기 제2 미세 공간이 분리되며, 상기 루프층과 상기 격벽 형성부는 일체형인 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 배향막은 아조 벤젠을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 배향막은 365나노미터 이하의 파장에서 UV 광반응을 하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층 그리고
    상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮고 있는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 층간 절연층이 위치하고, 상기 제1 전극은 면 형상(planar shape)이고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제1 전극과 중첩하는 액정 표시 장치.
  11. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터 위에 보호층을 형성하는 단계,
    상기 보호층 위에 수평 전계를 형성하는 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계,
    상기 제2 전극 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 액정 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 광배향 물질을 주입하는 단계,
    상기 광배향 물질에 편광된 광을 조사하는 단계,
    상기 광배향 물질을 베이크(Bake)하는 단계 그리고
    상기 복수의 미세 공간에 복수의 액정 분자를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 광배향 물질은 상기 편광된 광을 조사하는 단계에서 시스(cis) 타입의 광이성질체를 형성하고,
    상기 시스 타입의 광이성질체는 상기 복수의 액정 분자를 상기 기판을 기준으로 수평 배향시키며,
    상기 광배향 물질을 베이크하여 형성된 배향막은 서로 마주보는 상부 배향막 및 하부 배향막을 포함하고, 상기 상부 배향막과 상기 하부 배향막은 동일한 조성으로 형성되고,
    상기 복수의 미세 공간은 상기 박막 트랜지스터에 연결된 데이터선을 중심으로 서로 이웃하는 제1 미세 공간과 제2 미세 공간을 포함하고,
    상기 루프층은 상기 데이터선을 향해 연장된 격벽 형성부를 포함하고, 상기 격벽 형성부에 의해 상기 제1 미세 공간과 상기 제2 미세 공간이 분리되며, 상기 루프층과 상기 격벽 형성부는 일체형인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에서,
    상기 광배향 물질은 아조 벤젠을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 편광된 광은 365나노미터 이하의 파장을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 편광된 광은 4J 내지 6J의 에너지를 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제11항에서,
    상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 하부 절연층을 형성하는 단계,
    상기 루프층 위에 위치하는 상부 절연층을 형성하는 단계 그리고
    상기 상부 절연층 위에 위치하는 캐핑층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 층간 절연층이 위치하고, 상기 제1 전극은 면 형상(planar shape)이고, 상기 제2 전극은 복수의 가지 전극을 포함하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제1 전극과 중첩하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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