KR20130129008A - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20130129008A
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김연태
공향식
노남석
박홍식
정창오
주진호
이병진
채경태
양지성
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 기판과, 상기 기판 상에 제공된 화소, 및 상기 기판과 상기 화소 사이에 제공된 컬러 필터부를 포함한다. 상기 컬러 필터부는 상기 화소에 대응하는 컬러 필터와 상기 컬러 필터의 적어도 일측에 제공된 블랙 매트릭스를 포함한다. 상기 화소는 상기 기판 상에 터널 상 공동을 정의하는 커버층과, 상기 터널 상 공동 내에 제공된 영상 표시층, 및 서로 절연되어 상기 영상 표시층에 전계를 제공하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 터널 상 공동은 희생층을 형성하고 상기 희생층을 습식 식각하여 제거함으로써 형성된다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
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 표시층을 포함한다. 상기 표시 장치에서는 두 기판이 서로 대향하여 접착되며 두 기판 사이에 상기 영상 표시층이 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.
본 발명의 목적은 공정이 간단하고 비용이 감소된 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 이용하여 제조한 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판과, 상기 기판 상에 제공된 화소, 및 상기 기판과 상기 화소 사이에 제공된 컬러 필터부를 포함한다. 상기 컬러 필터부는 상기 화소에 대응하는 컬러 필터와 상기 컬러 필터의 적어도 일측에 제공된 블랙 매트릭스를 포함한다.
상기 화소는 상기 기판 상에 터널 상 공동을 정의하는 커버층과, 상기 터널 상 공동 내에 제공된 영상 표시층, 및 서로 절연되어 상기 영상 표시층에 전계를 제공하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 영상 표시층을 사이에 두고 상기 제1 전극에 대향할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 영상 표시층과 상기 컬러 필터부 사이에 제공될 수 있다.
상기 제1 전극은 복수의 제1 가지부를 가지고, 상기 제2 전극은 복수의 제2 가지부를 가지며, 상기 제1 가지부와 상기 제2 가지부는 평면상에서 서로 교번하여 배열될 수 있으며, 선택적으로, 상기 제1 전극은 통판으로 제공되고, 상기 제2 전극은 복수의 가지부들을 가지며, 상기 가지부들은 상기 제1 전극과 평면상에서 중첩할 수 있다.
상기 커버층은 투명한 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 희생층과 상기 커버층 사이에 제공된 무기 절연막을 더 포함될 수 있다.
상기 영상 표시층은 액정층 또는 전기 영동층일 수 있다. 상기 영상 표시층이 액정층인 경우, 상기 액정층은 네마틱 액정, 블루상 액정 또는 콜레스테릭 액정일 수 있다.
상기 기판과 상기 컬러 필터부 사이에는 상기 화소를 구동하는 박막 트랜지스터가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제1 전극 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제2 전극을 형성하고, 상기 제2 전극을 커버하는 커버층을 형성하고, 상기 희생층을 습식 식각하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 터널 상 공동을 형성하고, 상기 터널 상 공동에 영상 표시층을 형성하고, 상기 제2 전극을 커버하고 상기 터널 상 공동을 밀폐하는 봉지막을 형성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조할 수 있다.
상기 제1 전극을 형성하기 전에 상기 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 포함하는 컬러 필터부가 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 희생층 상에 도전막을 형성하고, 상기 도전막 상에 포지티브 타입 포토 레지스트를 도포하고, 상기 포토 레지스트를 노광 및 현상하여 전극 패턴을 형성하고, 상기 전극 패턴을 마스크로 하여 상기 도전막을 패터닝하고, 상기 전극 패턴을 노광 및 현상하여 제거함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 희생층은 네거티브 타입 포토레지스트이고, 상기 커버층은 포지티브 타입 포토 레지스트로 이루어질 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 포함하는 컬러 필터부를 형성하고, 상기 컬러 필터부 상에 화소를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 화소는 제1 전극을 형성하고, 상기 제1 전극과 절연된 제2 전극을 포함하는 전극부를 형성하고, 상기 전극부 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 커버층을 형성하고, 상기 희생층을 습식 식각하여 상기 전극부와 상기 커버층 사이에 터널 상 공동을 형성하고, 상기 터널 상 공동에 영상 표시층을 형성하고, 상기 커버층을 커버하고 상기 터널 상 공동을 밀폐하는 봉지막을 형성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조할 수 있다. 여기서, 상기 희생층은 포지티브 타입 포토레지스트이고, 상기 커버층은 네거티브 타입 포토레지스트일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 표시 장치 제조시 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 소요 비용과 시간이 적으며 균일성이 높은 표시 장치 제조 방법을 제공함으로써 표시 장치의 대형화가 용이하다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1b은 도 1a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 2a는 도 1b의 I-I'선 및 IV-IV'선에 따른 단면도이다.
도 2b는 도 1b의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 2c는 도 1b의 III-III'선 및 V-V'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 평면도이다.
도 4b 내지 도 9b는 도 4a 내지 도 8a의 I-I', IV-IV', 및 V-V'선에 따른 단면도이다.
도 9a 내지 도 15a는 도 8a의 II-II'선에 대응하는 순차적인 단면도이다.
도 9b 내지 도 15b는 도 8a의 III-III'선에 대응하는 순차적인 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 17a는 도 16의 VI-VI'선 및 IX-IX'선에 따른 단면도이다.
도 17b는 도 16의 VII-VII'선에 따른 단면도이다.
도 17c는 도 16의 VIII-VIII'선 및 X-X'선에 따른 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 19a 내지 22a는 도 16의 VII-VII'선에 대응하는 단면도이다.
도 19b 내지 22b는 도 16의 VIII-VIII' 선에 대응하는 단면도이다.
도 23a, 도 23b, 및 도 23c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도로서, 각각 도 1b에 대응하는 단면을 도시한 것이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 25, 도 26, 도 27a 내지 35a, 및 도 27b 내지 35b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 단면도로서, 각각 도 1b에 대응하는 단면을 도시한 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 도 1b은 도 1a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2a는 도 1b의 I-I'선 및 IV-IV'선에 따른 단면도, 도 2b는 II-II'선에 따른 단면도, 도 2c는 III-III'선 및 V-V'선에 따른 단면도이다.
도 1a를 참조하면 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 가질 수 있으며, 상기 화소(PX)는 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소(PX)들은 서로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는, 설명의 편의상 하나의 화소(PX)만을 일 예로서 설명한다. 여기서, 도 1b 및 도 2a 내지 도 2c에서는 설명의 편의상 하나의 화소(PX)만을 표시하였다. 여기서, 상기 화소(PX)는 일 방향으로 길게 연장된 직사각형 모양으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화소(PX)의 평면에서의 형상은 V 자 형상, Z 자 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 및 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(BS), 상기 기판(BS) 상에 제공된 컬러 필터부와 화소(PX)를 포함한다.
상기 기판(BS)은 투명 또는 불투명한 절연 기판으로, 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등일 수 있다. 상기 기판(BS)은 복수의 화소(PX)가 제공되는 화소 영역(PA)과, 상기 화소 영역(PA)의 적어도 일측에 제공되는 패드 영역(PDA)으로 이루어진다. 상기 화소 영역(PA)은 각 화소에 일대일로 대응하는 표시 영역(DA)과, 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공되며 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함한다.
상기 기판(BS) 상에는 상기 화소(PX)에 신호를 전달하는 배선부와 상기 화소(PX)를 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다. 상기 배선부는 상기 패드 영역(PDA)과 상기 화소 영역(PA) 중 비표시 영역(NDA)에 제공되며, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된다.
상기 배선부는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 공통 전압 라인(CML), 게이트 패드부(GPP), 및 데이터 패드부(DPP)를 포함한다. 상기 게이트 패드부(GPP)와 상기 데이터 패드부(DPP)는 후술한다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 기판(BS)에 제1 방향(D1)으로 연장되어 구비된다.
상기 게이트 라인(GL) 상에는 제1 절연막(INS1)이 제공된다. 상기 제1 절연막(INS1)은 절연 물질로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 기판(BS)상에 상기 제1 절연막(INS1)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL)과 절연된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다.
상기 공통 전압 라인(CML)은 상기 비표시 영역(NDA) 내의, 상기 화소 영역(PA)의 가장자리 중 적어도 일부를 따라 형성될 수 있으며, 상기 화소 영역(PA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 상기 공통 전압 라인(CML)은 상기 게이트 라인(GL)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 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 돌출되거나 상기 게이트 라인(GL)의 일부 영역 상에 제공된다. 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.
상기 제1 절연막(INS1)은 상기 기판(BS)의 전면에 제공되어, 상기 게이트 전극(GE)을 커버한다.
상기 반도체층(SM)은 상기 제1 절연막(INS1)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 반도체층(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 단일 금속으로 형성될 수도 있으나, 두 종 이상의 금속, 또는 두 종 이상 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 티타늄과 구리로 이루어진 이중막으로 이루어질 수 있다.
상기 컬러 필터부는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 제공된다. 상기 컬러 필터부는 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다.
상기 컬러 필터(CF)는 각 화소를 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공될 수 있다. 또한, 상기 컬러 필터(CF)는 상기 컬러 필터(CF)는 상기 색 이외에도 다른 색을 더 포함할 수 있는 바, 예를 들어 백색 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)에 있어서, 상기 화소가 복수로 제공될 때 서로 인접한 화소(PX)가 서로 다른 컬러를 나타내도록 서로 다른 색을 갖는 갖는 컬러 필터(CF)들이 배치될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 도시하지 않았으나, 상기 컬러 필터(CF)는 서로 인접한 화소(PX)의 경계에서 일부가 인접한 컬러 필터(CF)에 의해 중첩될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 비표시 영역(NDA)에 제공되어 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)은 후술할 영상 표시층의 가장자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛샘이나, 상기 컬러 필터(CF)의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 컬러 필터(CF)의 적어도 일측에 제공될 수 있으며, 예를 들어 각 화소의 둘레에 대응하는 상기 컬러 필터(CF)의 둘레에 제공될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 도시하지 않았으나 상기 컬러 필터(CF)와 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 화소의 경계에 인접한 영역에서 서로 중첩될 수 있다.
상기 컬러 필터부에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 콘택홀(CH1)이 형성되어 있다. 상기 제1 콘택홀(CH1)을 통해 후술할 제1 전극(EL1)이 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다.
도시하지는 않았으나, 상기 컬러 필터부와 상기 박막 트랜지스터(TFT) 사이에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 채널부를 보호하는 보호막이 제공될 수 있다. 상기 보호막은 노출된 반도체층(SM)의 상부를 커버한다.
상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에, 상세하게는 상기 컬러 필터부 상에 제공된다. 상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에 터널 상 공동(TSC; tunnel shaped cavity)을 정의하는 커버층(CVL), 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공되는 영상 표시층(DSP), 및 상기 영상 표시층(DSP)을 제어하는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터부 상에 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터부의 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다. 상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제2 절연막(INS2)이 제공된다. 상기 제2 절연막(INS2)은 생략될 수 있다. 상기 제2 절연막(INS2)는 무기 절연 재료 또는 유기 절연 재료로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 상기 제1 콘택홀(CH1)은 상기 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 영역을 오픈함으로써 형성되었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 제1 콘택홀은 상기 컬러 필터(CF)를 오픈하여 상기 제1 전극(EL)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결될 수 있다.
상기 커버층(CVL)은 상기 제1 전극(EL1) 상에, 실질적으로는 상기 제2 절연막(INS2) 상에 상기 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 커버층(CVL)은, 그 일부가 상기 컬러 필터부의 상면으로부터 이격되어, 상기 컬러 필터부와 함께 터널 상 공동(TSC)을 정의한다. 예를 들어, 상기 커버층(CVL)은 상기 표시 영역(DA)에서 상기 제2 절연막(INS2)으로부터 상부 방향으로 이격되어 소정 공간을 형성하며, 상기 비표시 영역(NDA)에서는 상기 제2 방향(D2)을 따라 다른 층들과 직접 접촉함으로써 상기 소정 공간을 형성하지 않는다. 그 결과, 상기 터널 상 공동(TSC)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가지며, 상기 터널 상 공동(TSC)의 양 단부, 즉, 상기 터널 상 공동(TSC)의 상기 제2 방향(D2) 단부와 상기 제2 방향(D2)의 반대 방향 단부는 상기 커버층(CVL)이 형성되지 않기 때문에 개구된다. 그러나, 상기 커버층(CVL)의 형성 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 커버층(CVL)은 상기 방향과 다른 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 커버층(CVL)의 하면을 따라 제공되며, 상기 커버층(CVL)의 연장 방향을 따라 연장된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 커버층(CVL)의 연장 방향, 예를 들어 제1 방향(D1)으로 길게 연장되어 형성되며, 상기 연장 방향으로 인접한 화소들(PX)에 공유(share)된다. 이에 따라 상기 표시 영역(DA)에서 상기 제2 절연막(INS2)으로부터 상부 방향으로 이격된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 비표시 영역(NDA)에서 상기 제2 절연막(INS2)과 직접 접촉한다.
상기 제2 전극(EL2)는 상기 비표시 영역(NDA)에서 상기 공통 전압 라인(CML)에 연결된다. 도시하지는 않았으나, 상기 공통 전압 라인(CML) 상에는 상기 제1 절연막(INS1), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 제2 절연막(INS2)이 순차적으로 적층되며, 상기 제1 절연막(INS1), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 제2 절연막(INS2)에는 상기 공통 전압 라인(CML)의 일부를 노출하는 개구부(미도시)이 제공된다. 상기 개구부들은 상기 공통 전압 라인(CML)이 제공된 영역 중 일부 영역, 예를 들어, 몇 군데의 포인트에만 상기 공통 전압 라인(CML)의 일부를 노출하는 노출홀(hole)의 형태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 공통 전압 라인(CML)을 따라 상기 공통 전압 라인(CML)의 상면을 길게 노출하는 슬릿(slit) 형상의 개구부일 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 개구부를 통해 상기 공통 전압 라인(CML)에 직접 접촉하여 연결되며, 상기 공통 전압 라인(CML)으로부터 공통 전압을 인가받는다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 각각은 투명한 도전 물질로 이루어지거나 불투명한 도전 물질, 예를 들어, 금속으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 작동 모드에 따라 투명하거나 불투명하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 상기 기판(BS)의 하부에 백라이트 유닛이 배치된 투과형 표시 장치로 작동하는 경우, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 모두 투명 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 별도의 광원 없이 반사형 표시 장치로 작동하는 경우, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 중 상기 제1 전극(EL1)은 불투명 물질(특히 반사 가능한 물질)로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전성 물질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)을 포함한다. 상기 불투명 도전 물질은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금 등의 금속을 포함한다. 상기 커버층(CVL)을 비롯한 다른 구성 요소 또한 상기 표시 장치의 작동 모드에 따라 투명 또는 불투명한 물질로 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 영상 표시층(DSP)은 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 표시층(DSP)은 서로 대향하는 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 제공되며, 영상 표시층(DSP)는 상기 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다. 상기 영상 표시층(DSP)은 전계에 따라 영상을 표시할 수 있는 것으로서, 액상을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 영상 표시층(DSP)은 전기 영동층이나 액정층일 수 있다.
상기 영상 표시층(DSP)이 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 표시층(DSP)이 액정층일 때, 상기 액정층은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시한다.
상기 영상 표시층(DSP)이 액정층인 경우에는 도시하지는 않았으나 상기 터널 상 공동(TSC) 내부의 제2 절연막(INS2)의 상면과 상기 제2 전극(EL2)의 하면에 배향막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 배향막은 상기 액정층을 프리틸트시키기 위한 것이다. 그러나 상기 배향막은 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) 및 상기 제2 전극(EL2)이 슬릿 또는 돌기와 같은 방향자를 가지는 경우 상기 배향막이 생략될 수 있다.
한편, 상기 영상 표시층(DSP)과 상기 제2 전극(EL2) 사이, 및/또는 상기 제2 전극(EL2)과 상기 커버층(CVL) 사이에는 무기 절연막이 추가로 제공될 수 있다. 상기 무기 절연막은 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 같은 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 절연막은 상기 커버층(CVL)이 안정적으로 상기 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지한다.
상기 커버층(CVL) 상에는 봉지층(SL)이 제공된다. 상기 봉지층(SL)은 상기 화소 영역(PA)을 커버한다. 상기 봉지층(SL)은 더 상세하세는 상기 패드 영역(PDA)을 제외한 상기 표시 영역(DA)과 상기 비표시 영역(NDA)를 커버한다. 상기 봉지층(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC) 양단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동(TSC)을 밀폐한다. 즉, 상기 공간은 상기 제2 절연막(INS2)(상기 제2 절연막(INS2)이 생략되는 경우 제1 전극(EL1)), 상기 제2 전극(EL2), 및 상기 봉지층(SL)에 의해 밀폐된다.
한편, 상기 패드 영역(PDA)에는 상기 배선부 중게이트 패드부(GPP)와 데이터 패드부(DPP)가 제공된다.
상기 게이트 패드부(GPP)는 게이트 패드(GP)와 상기 게이트 패드(GP)에 연결된 게이트 패드 전극(GPE)을 포함한다. 상기 게이트 패드(GP)는 상기 게이트 라인(GL)에 대응하여 연결되며, 상기 기판(BS) 상에 제공된다. 상기 컬러 필터부, 상세하게는 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 게이트 패드부(GPP) 상에 제공되지 않는다. 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 상기 제1 절연막(INS1) 형성된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 게이트 패드(GP)에 연결된다.
상기 데이터 패드부(DPP)는 데이터 패드(DP)와 상기 데이터 패드(DP)에 연결된 데이터 패드 전극(DPE)을 포함한다. 상기 데이터 패드(DP)는 상기 데이터 라인(DL)에 대응하여 연결되며, 상기 제1 절연막(INS1) 상에 제공된다. 상기 컬러 필터부, 상세하게는 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 데이터 패드부(DPP) 상에 제공되지 않는다. 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 상기 데이터 패드(DP) 상에 제공되어 직접 접촉하여 상기 데이터 패드(DP)에 연결된다. 여기서, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 제공되지 않을 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 데이터 패드(DP) 상에 추가 절연막이 제공될 수 있으며, 이 경우, 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 상기 추가 절연막 상에 형성된 추가 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드(DP)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 패드부(GPP)와 상기 데이터 패드부(DPP)는 외부 배선과 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 게이트 패드부(GPP) 대신 다수의 비정질 실리콘 트랜지스터로 이루어진 게이트 드라이버가 제공될 수 있다. 상기 비정질 실리콘 트랜지스터들은 상기 박막 트랜지스터(TFT) 제조 공정을 통해 상기 기판(BS)의 패드 영역(PDA) 상에 직접적으로 형성될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 영상 표시층(DSP)이 액정층인 경우, 상기 기판(BS)의 배면과 상기 봉지층(SL) 상에 각각 편광판(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 기판(BS)의 배면에 제공된 편광판을 제1 편광판이라 하고 상기 봉지층(SL) 상에 제공된 편광판을 제2 편광판이라 하면, 상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판을 투과하는 광은 서로 수직하게 편광된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 신호가 제공되고 상기 데이터 라인(DL)을 통해 상기 소스 전극(SE)에 데이터 신호가 제공되면 상기 반도체층(SM)에 도전 채널(conductive channel, CHN; 이하 채널)이 형성된다. 이에 따라, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 턴온되어 상기 영상 신호가 상기 제1 전극(EL1)에 제공되며, 상기 제1 전극(EL1)과 공통 전압이 인가된 상기 제2 전극(EL2)에 사이에는 전계가 형성된다. 상기 전계에 따라 액정이 구동되며 그 결과 상기 액정층(LC)을 투과하는 광량에 따라 화상이 표시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 먼저 기판(BS) 상에 박막 트랜지스터(TFT)와 컬러 필터부를 형성한다(S110, S120). 다음, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극(EL1), 희생층(SCR_N), 제2 전극(EL2), 및 커버층(CVL)을 순차적으로 형성(S130, S140, S150, S160)한 후, 상기 희생층(SCR_N)을 제거(S170)한다. 그 다음 영상 표시층(DSP)을 형성(S180)한 후, 상기 영상 표시층(DSP)을 봉지하는 봉지막(SL)을 형성(S190)한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 평면도들 및 단면도들을 참조하여 순차적으로 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 평면도이다. 도 4b 내지 도 9b는 도 4a 내지 도 8a의 I-I', IV-IV', 및 V-V'선에 따른 단면도이다. 도 9a 내지 도 15a, 및 도 9b 내지 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 나머지 일부를 도시한 것으로, 도 9a 내지 도 15a는 도 8a의 II-II'선에 대응하는 순차적인 단면도이며, 도 9b 내지 도 15b는 도 8a의 III-III'선에 대응하는 순차적인 단면도이다.
도 4a 와 도 4b를 참조하면, 기판(BS) 상에 게이트 배선부가 형성된다. 상기 게이트 배선부는 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE), 게이트 패드(GP), 및 공통 전압 라인(CML)를 포함한다.
상기 게이트 배선부는 도전성 물질, 예컨대 금속으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 배선부는 상기 기판(BS)의 전면에 금속층을 형성하고 포토리소그래피 공정으로 상기 금속층을 패터닝하여 단일 공정으로 형성될 수 있다. 상기 데이터 배선부는 단일 금속 또는 합금으로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 종 이상의 금속 및/또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층으로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 게이트 배선부 상에 제1 절연막(INS1)이 형성되고, 상기 제1 절연막(INS1) 상에 반도체층(SM)이 형성된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 전극(GE)의 상부에 제공되며, 평면상에서 볼 때 상기 게이트 전극(GE)의 적어도 일부와 중첩하여 형성된다. 상기 반도체층(SM)은 도핑되거나 비도핑된 실리콘, 또는 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 반도체층(SM) 상에 데이터 배선부가 형성된다. 상기 데이터 배선부는 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 및 데이터 패드(DP)를 포함한다.
상기 데이터 배선부는 도전성 물질, 예컨대 금속으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터 배선부는 상기 기판(BS)의 전면에 금속층을 형성하고 포토리소그래피 공정으로 상기 금속층을 패터닝하여 단일 공정으로 형성될 수 있다. 상기 데이터 배선부는 단일 금속 또는 합금으로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 종 이상의 금속 및/또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 공정으로 형성된 상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 및 상기 반도체층(SM)은 박막 트랜지스터(TFT)를 이룬다. (S110)
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 데이터 배선부가 형성된 상기 기판(BS) 상에 컬러 필터부가 형성(S120)되고, 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 콘택홀(CH1), 상기 게이트 패드(GP)의 일부를 노출하는 제2 콘택홀(CH2)이 형성된다.
상기 컬러 필터부는 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)를 각각 형성함으로써 형성된다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 기판(BS) 상에 적색, 녹색, 청색, 또는 기타 색을 나타내는 컬러층을 형성하고, 상기 컬러층을 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)의 형성 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 포토리소그래피 대신 잉크젯 방법 등으로 형성할 수 있음은 물론이다. 상기 블랙 매트릭스(BM) 또한 상기 기판(BS) 상에 광을 흡수하는 차광층을 형성하고 상기 차광층을 포토리소스래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 선택적으로 다른 방법, 예를 들어 잉크젯 방법 등으로도 형성할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)의 컬러층과 상기 블랙 매트릭스(BM)은 다양한 순서로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 컬러층을 형성하고나서 블랙 매트릭스(BM)를 형성할 수 있으며, 이와 달리, 블랙 매트릭스(BM)를 형성하고 적색, 녹색, 청색 컬러층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 컬러층의 형성 순서 또한 필요에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
상기 제1 콘택홀(CH1)은 포토리소그래피 공정으로 상기 제1 절연막(INS1)과 상기 컬러 필터부, 상세하게는 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 제2 콘택홀(CH2)은 포토리소그래피 공정으로 상기 게이트 패드(GP) 상의 상기 제1 절연막(INS2)의 일부를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 컬러 필터부 사이에는 선택적으로 추가 절연막(예를 들어, 패시베이션층)이 제공될 수 있다. 상기 추가 절연막은 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 채널부를 보호하며 동시에 상기 컬러 필터부로부터의 불순물이 상기 박막 트랜지스터(TFT)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극(EL1), 게이트 패드 전극(GPE), 및 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된다.(S130)
상기 제1 전극(EL1), 상기 게이트 패드 전극(GPE), 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 상기 컬러 필터부 상에 도전 물질로 도전층을 형성한 다음 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 게이트 패드(GP)에 연결된다. 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 상기 데이터 패드(DP) 상에 제공되어 직접 접촉하여 연결된다.
상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제2 절연막(INS2)이 제공될 수 있는 바, 상기 제2 절연막(INS2)은 상기 게이트 패드 전극(GPE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE) 상에는 제공되지 않는다. 상기 게이트 패드 전극(GPE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 그 상면이 노출되며, 이후 이방성 도전 필름 등을 통해 외부 배선과 연결될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 제2 절연막(INS2) 상에 희생층(SCR_N)이 형성된다. (S140)
상기 희생층(SCR_N)은 상기 표시 영역(DA)을 커버하도록 형성되며 상기 제2 방향(D2)으로 연장되도록 형성된다. 즉, 상기 희생층(SCR_N)은 상기 화소들이 상기 제1 방향(D1)을 행 방향, 상기 제2 방향(D2)을 열 방향으로 배열될 때, 각 열마다 상기 열을 따라 연장된 긴 막대 형상으로 제공된다. 그러나, 상기 희생층(SCR_N)의 연장 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 선택적으로, 상기 제1 방향(D1)으로 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 희생층(SCR_N)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있으며, 특히, 네거티브 타입 포토 레지스트로 형성될 수 있다. 상기 희생층(SCR_N)이 상기 네거티브 타입 감광성 고분자 물질로 형성되는 경우, 상기 희생층(SCR_N)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 희생층(SCR_N)은 이후 제거되어 상기 터널 상 공동(TSC)을 형성하기 위한 것으로서, 이후 영상 표시층(DSP)이 형성될 위치에 상기 터널 상 공동(TSC)의 폭과 높이에 대응하는 폭과 높이로 형성된다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 희생층(SCR_N) 상에 도전층이 형성되고, 상기 도전층 상에 포토 레지스트 패턴(PR_P)이 형성된다.
상기 도전층은 ITO나 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 물리적 기상 증착 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)은 제2 전극(EL2)이 형성될 영역에 대응하는 위치에 형성된다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)은 상기 도전층 상에 포토 레지스트를 도포하고, 상기 포토 레지스트를 1차로 노광하고 노광된 포토 레지스트를 2차 현상함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 포토 레지스트는 포지티브 타입이다. 이에 따라, 상기 제2 전극(EL2)이 형성될 영역에 대응하는 부분에는 노광되지 않으며, 현상 이후에도 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)이 남게 된다.
여기서, 상기 희생층(SCR_N)을 유지하면서 상기 도전층을 패터닝하기 위해, 상기 희생층(SCR_N)은 네거티브 타입 포토 레지스트를, 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)은 포지티브 타입 포토 레지스트를 사용한다. 상기 희생층(SCR_N) 상에 상기 도전층을 포토리소그래피를 이용하여 형성하는 경우, 상기 도전층을 패터닝하기 위한 별도의 포토레지스트 패턴(PR_P)이 필요하다. 그런데, 상기 희생층(SCR_N) 형성용 포토 레지스트와 상기 도전층 패턴용 포토 레지스트를 동일 감광 타입으로 형성하는 경우에는 상기 도전층 패턴용 포토 레지스트의 노광 및 현상 과정에서 상기 희생층(SCR_N) 형성용 포토 레지스트까지 제거되는 문제가 발생할 수 있다. 본 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 희생층(SCR_N) 형성용 포토 레지스트는 네거티브 타입을, 상기 도전층 패턴용 포토 레지스트는 상기 희생층(SCR_N) 형성용 포토 레지스트와 반대의 포지티브 타입을 사용함으로써, 상기 희생층(SCR_N) 형성 후 노광 및 현상이 진행되어도 상기 희생층(SCR_N)에 대한 피해가 없다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 희생층(SCR_N) 상에 제2 전극(EL2)이 형성된다. (S150) 상기 제2 전극(EL2)은 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)을 마스크로 하여 상기 도전층을 식각함으로써 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)은 2차로 노광 후 2차 현상함으로써 제거된다. 한편, 상기 희생층(SCR_N)은 네거티브 타입 포토 레지스트를 이용하여 형성되기 때문에 상기 2차 노광시에 추가 경화되며 2차 현상시에도 제거되지 않고 그대로 유지된다. 이에 따라, 상기 제2 전극(EL2)은 다른 구성요소에 영향을 끼치지 않고 하나의 마스크를 이용한 단일 포토리소그래피 공정으로 형성할 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 제2 전극(EL2)이 형성된 기판(BS) 상에 커버층(CVL)이 형성된다. (S160) 상기 커버층(CVL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며, 상기 제2 전극(EL2)을 커버한다. 상기 커버층(CVL)은 약 0.1μm 내지 100 μm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 커버층(CVL)은 이후 희생층(SCR_N) 제거시 습식 식각액에 대한 영향을 최소로 받도록 소프트 경화된다.
여기서, 상기 제2 전극(EL2)과 상기 커버층(CVL)은 평면상에서 중첩하며 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 설계상 마진을 고려하여 상기 제2 전극(EL2)을 완전히 커버하도록 더 넓은 면적을 갖게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버층(CVL)은 상기 제2 전극(EL)보다 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있으며, 특히 평면상에서 볼 때 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 영역에 대응하는 블랙 매트릭스와 중첩되도록 원래 면적보다 약 10% 정도 넓게 형성될 수 있다. 상기 커버층(CVL)은 상기 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 양 단부에는 형성되지 않는다. 이에 따라, 상기 상기 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 단부에 해당하는 영역의 희생층(SCR_N)의 상면이 노출된다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 습식 식각 공정을 통해 상기 희생층(SCR_N)이 제거되어 터널 상 공동(TSC)이 형성된다.(S170) 상기 희생층(SCR_N)은 습식 식각에 의해 상기 희생층(SCR_N)의 노출된 상면으로부터 상기 희생층(SCR_N)의 내부까지 순차적으로 식각된다. 이에 따라 상기 표시 영역(DA)에 대응하는 상기 제2 절연막(INS2)의 상면과 상기 제2 전극(EL2)의 하면이 노출되며, 상기 제2 절연막(INS2)의 상면, 상기 제2 전극(EL2)의 하면, 및 상기 표시 영역(DA)의 제2 방향(D2)의 양 단부로 정의되는 터널 상 공동(TSC)이 형성된다. 상기 습식 식각 공정은 상기 희생층(SCR_N)을 제거하기 위한 것으로, 상기 희생층(SCR_N)의 재료에 따라 다양한 식각액이 사용될 수 있다. 상기 희생층(SCR_N)이 네거티브 포토 레지스트로 형성는 경우, 네거티브 포토 레지스트의 스트립에 사용되는 용액이 사용될 수 있다.
한편, 상기 제2 전극(EL2)을 형성하기 전에 상기 희생층(SCR_N) 상에 무기 절연막을 형성할 수 있으며, 또한, 상기 커버층(CVL)을 형성하기 전에 상기 제2 전극(EL2) 상에 추가 무기 절연막을 형성할 수 있다. 상기 무기 절연막은 상기 희생층(SCR_N) 식각시 상기 커버층(CVL)이 안정적으로 상기 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지한다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 영상 표시층(DSP), 예를 들어, 액정층이 형성된다. (S180) 상기 액정은 유체로 제공되므로 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 액정층은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공할 수 있다. 또한, 상기 액정층은 진공 액정 주입 장치를 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 제공할 수 있다. 상기 진공 액정 주입 장치를 이용하는 경우, 상기 터널 상 공동(TSC)이 형성된 상기 기판(BS)의 일부를 챔버 내의 액정 재료가 든 용기에 침지하고 상기 챔버의 압력을 낮추면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 액정이 공급된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 모드에 따라 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 배향막이 형성될 수 있다. 상기 배향막은 상기 영상 표시층(DSP)을 형성하기 이전에 배향액을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 배향액은 폴리이미드와 같은 배향 물질을 적절한 용매에 혼합한 것이다. 상기 액상 배향 물질은 유체로 제공되므로 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 배향액은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공되거나, 진공 주입 장치를 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 제공될 수 있다. 그 다음 상기 용매를 제거한다. 상기 용매를 제거하기 위해서 상기 기판(BS)을 실온에 두거나 열을 가할 수 있다.
여기서, 상기 배향막은 상기 액정층의 종류나 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)의 형상에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)이 특정 형상으로 패터닝되어 별도의 배향이 필요하지 않은 경우에는 상기 배향막이 생략된다. 또한, 상기 영상 표시층(DSP)이 반응성 메조겐을 포함하며, 상기 반응성 메조겐을 고분자화시켜 배향막을 형성하는 경우에는 별도의 배향막 형성 공정이 생략될 수 있다.
다음으로, 상기 터널 상 공동(TSC) 이외의 액정이 제거되고 상기 터널 상 공동(TSC)을 둘러싸는 봉지층(SL)이 형성된다.(S190) 상기 봉지층(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC)의 개구부, 즉 액정이 주입되었던 입구 부분을 막는다.
상기 봉지층(SL)은 반경화 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 고분자 물질은 완전 경화되기 전으로 일정 정도의 유동성을 갖는다. 상기 봉지층(SL)을 형성하기 위해서는 먼저, 상기 고분자 물질을 소정 정도의 두께를 가지고 상기 기판(BS) 면을 커버할 수 있는 넓이의 판상으로 형성한다. 상기 판상의 고분자 물질을 상기 기판(BS) 상에 위치시키고 상부로부터 하부 방향으로 압력을 가한다. 상기 고분자 물질을 유동성에 의해 상기 기판(BS) 상에서 오목한 부분까지 상기 고분자 물질이 제공된다. 즉, 상기 커버막의 상면을 비롯하여 상기 영상 표시층(DSP)의 측면, 및 상기 제2 절연막(INS2)의 상면과 접촉하여 상기 영상 표시층(DSP)을 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 가둔다. 상기 반경화 고분자 물질은 이후 하드 베이크되어 단단하게 경화된다.
도시하지는 않았으나, 상기 봉지층(SL)이 형성된 다음, 상기 기판(BS)의 하면과 상기 봉지층(SL)의 상면에 각각 제1 편광판과 제2 편광판이 제공될 수 있다. 상기 편광판은 상기 액정층을 투과하는 광을 편광하기 위한 것이다. 상기 제1 편광판과 상기 제2 편광판의 투과축은 서로 직교할 수 있다. 상기 제1 편광판은 접착제 등을 이용하여 상기 기판(BS)의 배면, 즉 하면에 부착된다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 영상 표시층(DSP)이 액정층인 경우로서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)을 포함하는 전극부가 터널 상 공동(TSC)의 하부에 제공된다.
도 17a는 도 16의 VI-VI'선 및 IX-IX'선에 따른 단면도, 도 17b는 VII-VII'선에 따른 단면도, 도 17c는 VIII-VIII'선 및 X-X'선에 따른 단면도이다. 도 16 및 도 17a 내지 도 17c에서는 설명의 편의상 하나의 화소(PX)만을 표시하였으나, 실제로는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 가질 수 있으며, 상기 화소(PX)는 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소들(PX)은 서로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는, 설명의 편의상 하나의 화소(PX)만을 일 예로서 설명한다. 여기서, 상기 화소(PX)는 일 방향으로 길게 연장된 직사각형 모양으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화소(PX)의 평면에서의 형상은 V 자 형상, Z 자 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다. 동일한 번호는 동일한 구성요소를, 유사한 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1a, 도 16 및 도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판(BS), 상기 기판(BS) 상에 제공된 컬러 필터부와 화소(PX)를 포함한다.
상기 기판(BS)은 투명 또는 불투명한 절연 기판(BS)으로, 실리콘 기판(BS), 유리 기판(BS), 플라스틱 기판(BS) 등일 수 있다. 상기 기판(BS)은 복수의 화소(PX)가 제공되는 화소 영역(PA)과, 상기 화소 영역(PA)의 적어도 일측에 제공되는 패드 영역(PDA)으로 이루어진다. 상기 화소 영역(PA)은 각 화소에 일대일로 대응하는 표시 영역(DA)과, 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공되며 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함한다.
상기 기판(BS)과 상기 화소 사이에는 상기 화소에 신호를 전달하는 배선부와 상기 화소를 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다. 상기 배선부와 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된다. 상기 배선부는 상기 화소 영역(PA)의 비표시 영역(NDA)에 제공된 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함한다. 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 컬러 필터부는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 제공된다. 상기 컬러 필터부는 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다.
상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에, 상세하게는 상기 컬러 필터부 상에 제공된다. 상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에 터널 상 공동(TSC)을 정의하는 커버층(CVL), 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공되는 영상 표시층(DSP), 및 상기 영상 표시층(DSP)을 제어하는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터부 상에 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 표시 영역(DA)에 대응하는 영역에서 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터부의 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다. 상기 제1 전극(EL1)은 통판으로 제공될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제2 절연막(INS2)이 제공된다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 제2 절연막(INS2) 상에 제공된다. 상기 제2 전극(EL2)은 평면상에서 볼 때 상기 제1 전극(EL1)과 중첩된다. 상기 제2 전극(EL2)은 그 일부가 제거되어 형성된 복수의 슬릿들(SLT)을 가진다. 상기 슬릿들(SLT)은 상기 제1 방향(D1)이나 상기 제2 방향(D2)에 경사진 방향을 갖도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(EL2)은 서로 다른 경사진 방향을 갖는 슬릿들(SLT)로 이루어진 복수의 영역을 가질 수 있으며, 이때, 상기 영역들은 상기 화소를 가로지르는 가상의 선에 대해 실질적으로 선대칭되거나, 상기 화소 내의 어느 한 지점에 대해 실질적으로 점대칭될 수 있다. 도 16에서는 일 예로서, 상기 슬릿들(SLT)이 상기 화소(PX)를 제1 방향(D1)으로 가로지르는 가상의 선에 대해 대체적으로 선대칭으로 형성된 것을 도시하였다. 다시 말해, 상기 제2 전극(EL2)은 줄기부(EL2a)와, 상기 슬릿들(SLT)에 의해 나누어지며 상기 줄기부(EL2a)로부터 돌출되어 연장된 복수의 가지부들(EL2b)를 가진다. 상기 가지부들(EL2b)은 서로 일정 간격 이격된다. 상기 제2 전극(EL2)의 상기 가지부들(EL2b)은 상기 제1 전극(EL1)과 함께 프린지 전계를 형성한다. 상기 가지부들(EL2b)은 소정 방향으로 평행하게 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 줄기부(EL2a)와 가지부들(EL2b)은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 가지부들(EL2b)은 상기 줄기부(EL2a)의 연장 방향과, 수직한 방향 모두에 경사지게 돌출되어 연장될 수도 있다. 또는 상기 줄기부(EL2a)가 복수 회 절곡된 형태로 형성될 수도 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 일부 영역에서 인접한 방향으로 돌출되어 인접한 화소의 제2 전극(EL2)과 연결된다.
선택적으로, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 전극은 줄기부와 상기 줄기부로부터 돌출되어 연장된 복수의 제1 가지부들을 가질 수 있으며, 상기 제2 전극 또한 줄기부와 상기 줄기부로부터 돌출되어 연장된 복수의 제2 가지부들을 가질 수 있다. 상기 제1 가지부들은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 제2 가지부들 또한 서로 일정 간격 이격된다. 상기 제1 가지부들과 상기 제2 가지부들은 평면상에서 볼 때 서로 교번하여 배열되며, 이에 따라 상기 제1 가지부들과 상기 제2 가지부들은 수평전계를 형성할 수 있다.
상기 커버층(CVL)은 상기 제2 전극(EL2) 상에 상기 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 커버층(CVL)은, 상기 표시 영역(DA)에 대응하는 영역에서 그 일부가 상기 제2 전극(EL2)의 상면 및 상기 제2 절연막(INS2)의 상면으로부터 이격되어, 상기 제2 전극(EL2) 및 상기 제2 절연막(INS2)과 함께 터널 상 공동(TSC)을 정의한다. 즉, 상기 커버층(CVL)은 상기 표시 영역(DA)에서 상기 제2 전극(EL2) 및 상기 제2 절연막(INS2) 으로부터 상부 방향으로 이격되어 소정 공간을 형성하며, 상기 비표시 영역(NDA)에서는 상기 제2 방향(D2)을 따라 다른 층들과 직접 접촉함으로써 상기 소정 공간을 형성하지 않는다. 그 결과, 상기 터널 상 공동(TSC)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가지며, 상기 터널 상 공동(TSC)의 양 단부, 즉, 상기 터널 상 공동(TSC)의 상기 제2 방향(D2) 단부와 상기 제2 방향(D2)의 반대 방향 단부는 상기 커버층(CVL)이 형성되지 않기 때문에 개구된다. 그러나, 상기 커버층(CVL)의 형성 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 커버층(CVL)은 상기 방향과 다른 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 영상 표시층(DSP)은 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 표시층(DSP)은 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)과, 상기 커버층(CVL) 사이에 제공된다. 상기 영상 표시층(DSP)은 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)의 프린지 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다. 상기 영상 표시층(DSP)은 전계에 따라 영상을 표시할 수 있는 것으로서, 액상을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
한편, 상기 영상 표시층(DSP)과 상기 커버층(CVL) 사이에는 무기 절연막이 추가로 제공될 수 있다. 상기 무기 절연막은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 절연막은 상기 커버층(CVL)이 안정적으로 상기 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지한다.
상기 커버층(CVL) 상에는 봉지층(SL)이 제공된다. 상기 봉지층(SL)은 상기 기판(BS)의 전면을 커버한다. 상기 봉지층(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC) 양단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동(TSC)을 밀폐한다. 즉, 상기 터널 상 공동(TSC)은 상기 제2 절연막(INS2), 상기 제2 전극(EL2), 상기 커버층(CVL), 및 상기 봉지층(SL)에 의해 밀폐된다.
한편, 상기 배선부는 상기 패드 영역(PDA)에 제공된 게이트 패드부(GPP)와 데이터 패드부(DPP)를 더 포함한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다. 도 19a 내지 도 22a, 및 도 19b 내지 도 22b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 단면도로서, 도 19a 내지 22a는 도 16의 VII-VII'선에 대응하는 단면도, 도 19b 내지 22b는 도 16의 VIII-VIII' 선에 대응하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 평면도들 및 단면도들을 참조하여 순차적으로 상세히 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다. 동일한 번호는 동일한 구성요소를, 유사한 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 먼저 기판(BS) 상에 박막 트랜지스터(TFT)와 컬러 필터부를 형성(S210, S220)한다. 다음, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극(EL1), 제2 전극(EL2), 희생층(SCR_P), 및 커버층(CVL)을 순차적으로 형성(S220, S230, S240, S250, S260)한 후, 상기 희생층(SCR_P)을 제거(S270)한다. 그 다음 영상 표시층(DSP)을 형성(S280)한 후, 상기 영상 표시층(DSP)을 봉지하는 봉지막을 형성(S290)한다.
먼저, 기판(BS) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되고(S210), 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 컬러 필터부가 형성된다.(S220) 다음, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극(EL1)이 형성된다. (S230) 상기 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 컬러 필터부, 및 상기 제1 전극(EL1)의 형성 방법은 본 발명의 일 실시예에서의 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터부, 및 제1 전극(EL1)의 형성 방법과 실질적으로 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 제2 절연막(INS2)이 형성된 기판(BS) 상에 제2 전극(EL2)이 형성되고(S240), 상기 제2 전극(EL2) 상에 희생층(SCR_P)이 형성된다.(S250)
상기 희생층(SCR_P)은 상기 표시 영역(DA)을 커버하도록 형성되며 상기 제2 방향(D2)으로 연장되도록 형성된다. 상기 희생층(SCR_P)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 희생층(SCR_P)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하여 형성할 수 있으며, 이 경우, 상기 희생층(SCR_P)은 포지티브 타입 포토 레지스트로 형성된다. 다. 상기 희생층(SCR_P)은 이후 제거되어 상기 터널 상 공동(TSC)을 형성하기 위한 것으로서, 이후 영상 표시층(DSP)이 형성될 위치에 상기 터널 상 공동(TSC)의 폭과 높이에 대응하는 폭과 높이로 형성된다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 상기 희생층(SCR_P) 상에 커버층(CVL)이 형성된다.(S260) 상기 커버층(CVL)은 상기 희생층(SCR_P)의 광 타입과 반대의 포토 레지스트로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 상기 희생층(SCR_P)이 포지티브 타입 포토 레지스트로 형성되는 경우, 상기 커버층(CVL)은 네거티브 타입 포토 레지스트로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 희생층은 포지티브 타입의 포토 레지스트를, 상기 커버층은 네거티브 타입의 포토 레지스트를 사용하는 경우에는 이후 상기 희생층(SCR_P) 제거시 상기 커버층(CVL)에 영향을 미치지 않는다. 즉, 상기 희생층(SCR_P)이 포지티브 타입의 포토 레지스트인 바, 포지티브 타입의 포토 레지스트를 제거하기 위한 스트립 용액에 상기 희생층(SCR_P)과 상기 커버층(CVL)을 노출시키도 상기 희생층(SCR_P)만 제거되고 상기 커버층(CVL)은 제거되지 않는다.
상기 커버층(CVL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며, 상기 희생층(SCR_P)의 일부를 커버한다. 상기 커버층(CVL)은 약 0.1μm 내지 100 μm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 커버층(CVL)은 상기 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 양 단부에는 형성되지 않으며, 이에 따라 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 단부에 해당하는 영역, 즉, 상기 희생층(SCR_P) 중 상기 비표시 영역(NDA)에 해당하는 영역에 형성된 상기 희생층(SCR_P)의 상면이 노출된다.
도 21a 및 도 21b를 참조하면, 습식 식각 공정을 통해 상기 희생층(SCR_P)이 제거되어 터널 상 공동(TSC)이 형성된다.(S270) 상기 희생층(SCR_P)은 습식 식각에 의해 상기 희생층(SCR_P)의 노출된 상면으로부터 상기 희생층(SCR_P)의 내부까지 순차적으로 식각된다. 이에 따라 상기 표시 영역(DA)에 대응하는 상기 제2 절연막(INS2)의 상면과 상기 제2 전극(EL2)의 하면이 노출되며, 상기 제2 절연막(INS2)의 상면, 상기 제2 전극(EL2)의 하면, 및 상기 표시 영역(DA)의 제2 방향(D2)의 양 단부로 정의되는 터널 상 공동(TSC)이 형성된다. 상기 습식 식각 공정은 상기 희생층(SCR_P)을 제거하기 위한 것으로, 상기 희생층(SCR_P)의 재료에 따라 적합한 식각액이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서와 같이 상기 희생층(SCR_P)이 포지티브 포토 레지스트로 형성되는 경우, 포지티브 포토 레지스트의 스트립에 사용되는 용액이 사용될 수 있다.
도 22a 및 도 22b 를 참조하면, 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 영상 표시층(DSP), 예를 들어, 액정층이 형성된다.(S280) 상기 액정은 유체로 제공되므로 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 액정층은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공할 수 있다. 또한, 상기 액정층은 진공 액정 주입 장치를 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 제공할 수 있다. 상기 진공 액정 주입 장치를 이용하는 경우, 상기 터널 상 공동(TSC)이 형성된 상기 기판(BS)의 일부를 챔버 내의 액정 재료가 든 용기에 침지하고 상기 챔버의 압력을 낮추면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 액정이 공급된다.
다음으로, 상기 터널 상 공동(TSC) 이외의 액정이 제거되고 상기 터널 상 공동(TSC)을 둘러싸는 봉지층(SL)이 형성된다.(S290) 상기 봉지층(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC)의 개구부, 즉 액정이 주입되었던 입구 부분을 막는다.
상기 봉지층(SL)은 반경화 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 고분자 물질은 완전 경화되기 전으로 일정 정도의 유동성을 갖는다. 상기 봉지층(SL)을 형성하기 위해서는 먼저, 상기 고분자 물질을 소정 정도의 두께를 가지고 상기 기판(BS) 면을 커버할 수 있는 넓이의 판상으로 형성한다. 상기 판상의 고분자 물질을 상기 기판(BS) 상에 위치시키고 상부로부터 하부 방향으로 압력을 가한다. 상기 고분자 물질을 유동성에 의해 상기 기판(BS) 상에서 오목한 부분까지 상기 고분자 물질이 제공된다. 즉, 상기 커버층의 상면을 비롯하여 상기 영상 표시층(DSP)의 측면, 및 상기 제2 절연막(INS2)의 상면과 접촉하여 상기 영상 표시층(DSP)을 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 가둔다. 상기 반경화 고분자 물질은 이후 하드 베이크되어 단단하게 경화된다.본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 있어서, 기판과 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 기판이 하나만 사용되므로 기판의 사용량이 줄어든다. 또한, 액정을 기판의 일부 영역에만 형성하므로 액정의 사용량이 절감된다.
상기한 실시예들에 따른 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향하는 두 개의 기판을 가진 일반적인 표시 장치에 비해 두 기판을 합착하는 공정이 생략되므로 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소한다.
또한, 희생층을 포토리소그래피 공정에서 사용하는 네거티브 타입 포토레지스트용 식각액, 또는 포지티브 타입 포토 레지스트를 사용하여 간단하게 제거할 수 있으므로, 별도의 공정 없이 기존의 공정을 사용하여 표시 장치를 제조할 수 있다.
또한, 습식 식각은 플라즈마 식각에 비해 식각의 균일도가 높아 표시 장치의 대형화가 용이하다. 특히, 희생층을 상에 컬러 필터와 블랙 매트릭스가 배치된 기존의 구조에 있어서는, 플라즈마 식각으로 희생층을 제거하기 위해서는 상기 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 보호하는 보호막 형성 공정이 반드시 필요하였다. 상기 보호막 형성 공정은 게이트 패드부(GPP)와 데이터 패드부(DPP) 형성 이후에 수행되기 때문에 마스크를 사용하는 포토리소그래피 공정으로 형성함으로써 비용 및 공정 시간이 증가되었었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 컬러 필터와 블랙 매트릭스가 희생층, 게이트 패드부(GPP), 및 데이터 패드부(DPP) 형성 이전에 형성되기 때문에 추가적인 마스크의 소모가 없기 때문에 소요되는 시간은 물론 공정 자체가 단순화된다.
이에 더해, 상기 터널 상 공동을 형성하고, 상기 터널상 공동 내에 영상 표시층을 형성하고, 상기 터널상 공동을 봉지하는 단계들은 기존 발명에 비해 상대적으로 저온에서 수행이 가능하다. 더욱이, 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 있다.
도 23a, 도 23b, 및 도 23c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서 각각 도 1b의 I-I'선과 IV-IV'선, II-II'선, 및 III-III'선과 V-V'선에 대응하는 단면을 도시한 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서는 블랙 매트릭스가 화소의 상부에 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 중복된 설명을 피하기 위하여 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.
도 1a, 도 23a, 도 23b, 및 도 23c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판(BS), 상기 기판(BS) 상에 제공된 컬러 필터(CF), 상기 컬러 필터(CF) 상에 제공된 화소(PX), 상기 화소(PX) 상에 제공된 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다.
상기 기판(BS)은 복수의 화소(PX)가 제공되는 화소 영역(PA)과, 상기 화소 영역(PA)의 적어도 일측에 제공되는 패드 영역(PDA)으로 이루어진다. 상기 화소 영역(PA)은 각 화소(PX)에 일대일로 대응하는 표시 영역(DA)과, 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공되며 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함한다.
상기 기판(BS) 상에는 상기 화소(PX)에 신호를 전달하는 배선부와 상기 화소(PX)를 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 제공된다. 상기 컬러 필터(CF)는 각 화소를 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공될 수 있다. 상기 컬러 필터는 각 화소에 일대일로 대응될 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 서로 인접한 화소의 경계에서 일부가 인접한 컬러 필터(CF)에 의해 중첩될 수 있다.
상기 컬러 필터(CF)에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 콘택홀(CH1)이 형성되어 있다. 상기 제1 콘택홀(CH1)을 통해 후술할 제1 전극(EL1)이 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다.
상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에, 상세하게는 상기 컬러 필터(CF) 상에 제공된다. 상기 화소(PX)는 상기 기판(BS) 상에 터널 상 공동(TSC; tunnel shaped cavity)을 정의하는 커버층(CVL), 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공되는 영상 표시층(DSP), 및 상기 영상 표시층(DSP)을 제어하는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터(CF) 상에 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터(CF)의 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다. 상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제2 절연막(INS2)이 제공된다.
상기 커버층(CVL)은 상기 제1 전극(EL1) 상에, 실질적으로는 상기 제2 절연막(INS2) 상에 상기 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 커버층(CVL)은, 그 일부가 상기 컬러 필터(CF)의 상면으로부터 이격되어, 상기 컬러 필터(CF)와 함께 터널 상 공동(TSC)을 정의한다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 커버층(CVL)의 하면을 따라 제공되며, 상기 커버층(CVL)의 연장 방향을 따라 연장된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 커버층(CVL)의 연장 방향, 예를 들어 제1 방향(D1)으로 길게 연장되어 형성되며, 상기 연장 방향으로 인접한 화소들에 공유된다.
상기 영상 표시층(DSP)은 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상 표시층(DSP)은 서로 대향하는 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 제공되며, 영상 표시층(DSP)는 상기 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다.
상기 커버층(CVL) 상에는 제1 봉지층(SL1)이 제공된다. 상기 제1 봉지층(SL1)은 상기 화소 영역(PA)을 커버한다. 상기 제1 봉지층(SL1)은 더 상세하세는 상기 패드 영역(PDA)을 제외한 상기 표시 영역(DA)과 상기 비표시 영역(NDA)를 커버한다. 상기 제1 봉지층(SL1)은 상기 터널 상 공동(TSC) 양단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동(TSC)을 밀폐한다. 즉, 상기 터널상 공동(TSC)은 상기 제2 절연막(INS2)(상기 제2 절연막(INS2)이 생략되는 경우 제1 전극(EL1)), 상기 제2 전극(EL2), 및 상기 제1 봉지층(SL1)에 의해 밀폐된다.
상기 제1 봉지층(SL1) 상의 비표시 영역(NDA)에 블랙 매트릭스(BM)가 제공된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는, 특히, 상기 서로 인접한 컬러 필터(CF)가 중첩된 영역에 대응하여 제공되며, 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)은 영상 표시층(DSP)의 가장자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛샘이나, 상기 컬러 필터(CF)의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단한다.
상기 제1 봉지층(SL1)과 상기 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 상기 기판(BS) 상에는 제2 봉지층(SL2)이 제공되어, 상기 제2 봉지층(SL2) 하부의 구성 요소들을 보호한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 본 발명의 일 실시예의 표시 장치와 유사한 방법으로 제조할 수 있다. 이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 단면도들을 참조하여 순차적으로 상세히 설명한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 중복된 설명을 피하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법과 다른 점을 위주로 설명한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 특별히 제시하지 않거나 설명하지 않은 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 24을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 먼저 기판(BS) 상에 박막 트랜지스터(TFT)와 컬러 필터(CF)를 형성한다(S310, S320). 다음, 상기 컬러 필터(CF) 상에 제1 전극(EL1), 희생층(SCR_N), 제2 전극(EL2), 및 커버층(CVL)을 순차적으로 형성(S330, S340, S350, S360)한 후, 상기 희생층(SCR_N)을 제거(S370)한다. 그 다음 영상 표시층(DSP)을 형성(S380)하고, 상기 영상 표시층(DSP)을 봉지하는 제1 봉지막(SL1)을 형성(S390)한다. 이후, 블랙 매트릭스(BM)를 형성(S400)하고, 제2 봉지막(SL2)을 형성(S410)한다.
도 25, 도 26, 도 27a 내지 35a, 및 도 27b 내지 35b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 단면도로서, 각각 도 1b에 대응하는 단면을 도시한 것이다. 도 25 및 도 26은 각각 도 1b의 I-I', IV-IV', 및 V-V'선에 따른 단면도이고, 도 27a 내지 35a는 각각 도 1b의 II-II'선에 따른 순차적인 단면도이며, 도 27b 내지 35b는 각각 도 1b의 III-III'선에 따른 순차적인 단면도이다.
도 25를 참조하면, 게이트 배선부, 반도체층(SM), 데이터 배선부 등이 형성(S310)된 기판(BS) 상에 컬러 필터(CF)가 형성(S320)되고, 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 콘택홀(CH1), 상기 게이트 패드(GP)의 일부를 노출하는 제2 콘택홀(CH2)이 형성된다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 기판(BS) 상에 적색, 녹색, 청색, 또는 기타 색을 나타내는 컬러층을 형성하고, 상기 컬러층을 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다.
도 26을 참조하면, 상기 컬러 필터(CF) 상에 제1 전극(EL1), 게이트 패드 전극(GPE), 및 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된다.(S330) 상기 제1 전극(EL1), 상기 게이트 패드 전극(GPE), 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 상기 컬러 필터 상에 도전 물질로 도전층을 형성한 다음 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 제2 절연막(INS2)이 제공될 수 있다.
도 27a 및 도 27b를 참조하면, 상기 제2 절연막(INS2) 상에 희생층(SCR_N)이 형성된다. (S340)
도 28a 및 도 28b를 참조하면, 상기 희생층(SCR_N) 상에 도전층이 형성되고, 상기 도전층 상에 포토 레지스트 패턴(PR_P)이 형성된다.
도 29a 및 도 29b를 참조하면, 상기 희생층(SCR_N) 상에 제2 전극(EL2)이 형성된다. (S350) 상기 제2 전극(EL2)은 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)을 마스크로 하여 상기 도전층을 식각함으로써 형성될 수 있다.
도 30a 및 도 30b를 참조하면, 상기 포토 레지스트 패턴(PR_P)은 2차로 노광 후 2차 현상함으로써 제거된다.
도 31a 및 도 31b를 참조하면, 상기 제2 전극(EL2)이 형성된 기판(BS) 상에 커버층(CVL)이 형성된다. (S360) 상기 커버층(CVL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며, 상기 제2 전극(EL2)을 커버한다.
도 32a 및 도 32b를 참조하면, 습식 식각 공정을 통해 상기 희생층(SCR_N)이 제거되어 터널 상 공동(TSC)이 형성된다.(S370)
도 33a 및 도 33b를 참조하면, 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 영상 표시층(DSP), 예를 들어, 액정층이 형성된다. (S380) 다음으로, 상기 터널 상 공동(TSC) 이외의 액정이 제거되고 상기 터널 상 공동(TSC)을 둘러싸는 제1 봉지층(SL1)이 형성된다.(S390) 상기 제1 봉지층(SL1)은 상기 터널 상 공동(TSC)의 개구부, 즉 액정이 주입되었던 입구 부분을 막는다.
도 33a 및 도 33b를 참조하면, 상기 제1 봉지층(SL1)이 형성된 상기 기판(BS) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 형성된다.(S400) 상기 블랙 매트릭스(BM)은 상기 블랙 매트릭스(BM) 또한 상기 기판(BS) 상에 광을 흡수하는 차광층을 형성하고 상기 차광층을 포토리소스래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 선택적으로 다른 방법, 예를 들어 잉크젯 방법 등으로도 형성할 수 있다.
도 33a 및 도 33b를 참조하면, 상기 제1 봉지층(SL1)과 상기 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 상기 기판(BS) 상에 제2 봉지층(SL2)이 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서는 컬러 필터의 형성 후 상기 컬러 필터 상부에 블랙 매트릭스를 형성함으로써 컬러 필터와 블랙 매트릭스의 중첩 영역에서 발생할 수 있는 두께 차이를 최소화시킨다. 이에 따라, 상기 컬러 필터, 상기 블랙 매트릭스, 및 상기 컬러 필터와 상기 블랙 매트릭스의 중첩부에서의 각 구성요소의 두께의 불균일성에 따른 액정의 이상 구동을 막아 표시 영역을 확대시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 상술한 다른 실시예들이 갖는 장점에 더해, 표시 장치 내의 표시 영역이 최대화됨으로써 고품질의 영상을 제공한다.
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.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에서는 습식 식각을 이용하여 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 바, 본 발명의 다른 실시예들에 있어서는 기존의 구조를 갖는 표시 장치들에 대해 본 발명의 실시예들에 따른 습식 식각을 적용하여 희생층을 제거할 수 있다. 이 경우, 적은 비용으로 간단하게 균일성 높은 표시 장치를 제조할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
BM : 블랙 매트릭스 CF : 컬러 필터
CVL : 커버층 DA : 표시 영역
DL : 데이터 라인 DP : 데이터 패드
DPE : 데이터 패드 전극 DSP : 영상 표시층
EL1 : 제1 전극 EL2 : 제2 전극
GL : 게이트 라인 GP : 게이트 패드
GPE : 게이트 패드 전극 SL : 봉지층
TFT : 박막 트랜지스터 TSC : 터널 상 공동

Claims (24)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공된 화소; 및
    상기 기판과 상기 화소 사이에 제공된 블랙 매트릭스를 포함하며,
    상기 화소는
    상기 기판 상에 터널 상 공동을 정의하는 커버층;
    상기 터널 상 공동 내에 제공된 영상 표시층; 및
    서로 절연되어 상기 영상 표시층에 전계를 제공하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소에 대응하여 상기 기판과 상기 화소 사이에 제공된 컬러 필터를 더 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 상기 컬러 필터의 적어도 일측에 제공되는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 영상 표시층을 사이에 두고 상기 제1 전극에 대향하는 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 영상 표시층과 상기 컬러 필터 사이, 또는 상기 영상 표시층과 상기 블랙 매트릭스 사이에 제공되는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극은 복수의 제1 가지부를 가지고, 상기 제2 전극은 복수의 제2 가지부를 가지며, 상기 제1 가지부와 상기 제2 가지부는 평면상에서 서로 교번하여 배열되는 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극은 통판으로 제공되고, 상기 제2 전극은 복수의 가지부들을 가지며, 상기 가지부들은 상기 제1 전극과 평면상에서 중첩하는 표시 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 커버층은 투명한 물질을 포함하는 표시 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 희생층과 상기 커버층 사이에 제공된 무기 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 영상 표시층은 액정층 또는 전기 영동층인 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 영상 표시층은 액정층이며, 상기 액정층은 네마틱 액정, 블루상 액정 또는 콜레스테릭 액정인 표시 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극에 연결되어 상기 화소를 구동하며 상기 기판과 상기 컬러 필터 사이 또는 상기 기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 제공된 박막 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공된 게이트 라인, 데이터 라인, 및 공통 전압 라인을 더 포함하며,
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인은 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 신호를 제공하며, 상기 제2 전극은 상기 공통 전압 라인 중 적어도 일부에 접촉하여 상기 공통 전압 라인으로부터 공통 전압을 인가받는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판은 상기 화소가 제공되는 화소 영역과 상기 화소 영역의 적어도 일측에 제공된 패드 영역을 포함하며, 상기 공통 전압 라인은 평면상에서 볼 때 상기 화소 영역의 가장자리 중 적어도 일부를 따라 제공되는 표시 장치.
  14. 기판;
    상기 기판 상에 제공된 화소;
    상기 기판과 상기 화소 사이에 제공된 컬러 필터; 및
    상기 화소 상에 제공된 블랙 매트릭스를 포함하며,
    상기 화소는
    상기 기판 상에 터널 상 공동을 정의하는 커버층;
    상기 터널 상 공동 내에 제공된 영상 표시층; 및
    서로 절연되어 상기 영상 표시층에 전계를 제공하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 표시 장치.
  15. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 전극을 커버하는 커버층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 습식 식각하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 터널 상 공동을 형성하는 단계;
    상기 터널 상 공동에 영상 표시층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전극을 커버하고 상기 터널 상 공동을 밀폐하는 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극을 형성하기 이전 상기 기판 상에 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 포함하는 컬러 필터부를 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극을 형성하는 단계는
    상기 희생층 상에 도전막을 형성하는 단계;
    상기 도전막 상에 포지티브 타입 포토 레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토 레지스트를 노광 및 현상하여 전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전극 패턴을 마스크로 하여 상기 도전막을 패터닝하는 단계; 및
    상기 전극 패턴을 노광 및 현상하여 제거하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 희생층은 네거티브 타입 포토레지스트인 표시 장치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 커버층은 포지티브 타입 포토 레지스트로 이루어진 표시 장치 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 커버층을 형성한 후 상기 커버층을 소프트 경화하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  21. 기판 상에 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 포함하는 컬러 필터부를 형성하는 단계; 및
    상기 컬러 필터부 상에 화소를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소를 형성하는 단계는
    제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극과 절연된 제2 전극을 포함하는 전극부를 형성하는 단계;
    상기 전극부 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 커버층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 습식 식각하여 상기 전극부와 상기 커버층 사이에 터널 상 공동을 형성하는 단계;
    상기 터널 상 공동에 영상 표시층을 형성하는 단계; 및
    상기 커버층을 커버하고 상기 터널 상 공동을 밀폐하는 봉지층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 희생층은 포지티브 타입 포토레지스트인 표시 장치 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 커버층은 네거티브 타입 포토레지스트인 표시 장치 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 희생층 제거 후 상기 봉지층을 하드 베이크하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
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