KR20140048459A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140048459A
KR20140048459A KR20120114226A KR20120114226A KR20140048459A KR 20140048459 A KR20140048459 A KR 20140048459A KR 20120114226 A KR20120114226 A KR 20120114226A KR 20120114226 A KR20120114226 A KR 20120114226A KR 20140048459 A KR20140048459 A KR 20140048459A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
liquid crystal
common electrode
microcavity
etch stop
Prior art date
Application number
KR20120114226A
Other languages
English (en)
Inventor
이선욱
김원태
김유진
이우재
채경태
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR20120114226A priority Critical patent/KR20140048459A/ko
Priority to US13/787,315 priority patent/US9140939B2/en
Publication of KR20140048459A publication Critical patent/KR20140048459A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133377—Cells with plural compartments or having plurality of liquid crystal microcells partitioned by walls, e.g. one microcell per pixel
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133707—Structures for producing distorted electric fields, e.g. bumps, protrusions, recesses, slits in pixel electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134345—Subdivided pixels, e.g. for grey scale or redundancy
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136209—Light shielding layers, e.g. black matrix, incorporated in the active matrix substrate, e.g. structurally associated with the switching element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells

Abstract

본 발명은 가파른 측벽을 가지는 미세 공간층을 포함하여 미세 공간층의 측벽이 차지하는 수평 폭이 좁은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층(nano crystal)을 가지는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 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.
EM(Embedded Microcavity) 구조(나노 크리스탈 구조)를 갖는 액정 표시 장치는 포토 레지스트로 희생층을 형성하고 상부에 지지 부재를 코팅한 후에 희생층을 제거하고, 희생층 제거로 형성된 빈 공간에 액정을 채워 디스플레이를 만드는 장치이다.
하지만, EM 구조의 측벽으로 인하여 개구율이 감소하는 문제가 발생한다. 즉, EM 구조의 측벽은 일정 각도를 이루는 테이퍼 구조를 가지는데, 해당 구조에 위치한 액정층은 셀갭이 다른 부분과 달라 빛샘이 발생하므로 이 영역은 차광부재로 가릴 수 밖에 없다. 그 결과 개구율이 감소한다.
또한, 공통 전극이 EM 구조의 측벽을 따라서 형성되어 전계가 왜곡되는 문제도 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개거율이 증가한 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층(nano crystal)을 가지는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한, 전계의 왜곡도 줄인 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층(nano crystal)을 가지는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 희생층을 형성하는 단계; 희생층 위에 식각 저지층을 형성하는 단계; 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토 레지스트 패턴에 따라서 식각 저지층을 완성하는 단계; 상기 완성된 식각 저지층을 마스크로 하여 상기 포토 레지스트 패턴과 상기 희생층을 애싱하는 단계; 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계; 및 상기 미세 공간층에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 희생층을 형성하는 단계는 포토 레지스트를 적층하여 형성할 수 있다.
상기 식각 저지층은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성할 수 있다.
상기 애싱하는 단계에서 사용하는 애싱 가스로는 산소를 사용하거나, 산소 및 SF6를 사용할 수 있다.
상기 식각 저지층은 공통 전압을 인가받는 공통 전극의 역할도 수행할 수 있다.
상기 애싱한 후 상기 희생층을 제거하기 전에 상기 식각 저지층을 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 제거된 식각 저지층 자리에 공통 전극, 하부 절연층 또는 루프층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 식각 저지층은 SiNx 또는 SiOx와 같은 절연 물질로 형성할 수 있다.
상기 애싱하는 단계에서 사용하는 애싱 가스로는 산소를 사용할 수 있다.
상기 희생층을 형성하기 전에 공통 전극과 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 가파른 측벽을 가지는 미세 공간층; 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 형성되어 있는 화소 전극; 상기 미세 공간층 내에 위치하는 액정층을 포함하며, 상기 가파른 측벽이 차지하는 수평 폭은 1-2㎛이다.
공통 전극을 더 포함하며, 상기 공통 전극은 상기 미세 공간층의 수평한 부분에만 위치할 수 있다.
상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 공통 전극을 덮는 루프층을 더 포함할 수 있다.
공통 전극을 더 포함하며, 상기 공통 전극은 상기 미세 공간층의 수평한 부분 및 상기 미세 공간층의 측벽위에 위치할 수 있다.
상기 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 공통 전극을 덮는 루프층을 더 포함할 수 있다.
식각 저지층을 더 포함하며, 상기 식각 저지층은 상기 미세 공간층의 수평한 부분에만 위치할 수 있다.
상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 식각 저지층을 덮는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 식각 저지층을 덮는 루프층을 더 포함할 수 있다.
공통 전극을 더 포함하며, 상기 공통 전극은 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 상기 화소 전극과 함께 형성되어 있을 수 있다.
이상과 같이 희생층을 식각할 때, 상부에 공통 전극이나 식각 저지층을 형성하고 식각하여 희생층의 측벽이 차지하는 수평 면적을 좁혀 개구율을 증가시킨다. 또한, 희생층의 상부에 수평으로 공통 전극을 형성하고, 측벽에는 공통 전극을 형성하지 않아 수직 전계가 왜곡없이 발생하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 13은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 액정 표시 장치의 단면을 비교한 사진이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전압선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)을 포함한다. 유지 전압선(131)은 유지 전극(135a, 135b) 및 게이트선(121) 방향으로 돌출된 돌출부(134)를 포함한다. 유지 전극(135a, 135b)은 제1 부화소 전극(192h) 및 전단 화소의 제2 부화소 전극(192l)을 둘러싸는 구조를 가진다. 도 1의 유지 전극의 수평부(135b)는 전단 화소의 수평부(135b)와 분리되지 않은 하나의 배선일 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전압선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체(151), 소스/드레인 전극의 하부에 위치하는 반도체(155) 및 박막 트랜지스터의 채널 부분에 위치하는 반도체(154)가 형성되어 있다.
각 반도체(151, 154, 155)의 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
각 반도체(151, 154, 155) 및 게이트 절연막(140) 위에 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c)가 형성되어 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a), 및 제1 드레인 전극(175a)은 반도체(154)와 함께 제1 박막 트랜지스터(Qa)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체 부분(154)에 형성된다. 이와 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b), 및 제2 드레인 전극(175b)은 반도체(154)와 함께 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체 부분(154)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c), 및 제3 드레인 전극(175c)은 반도체(154)와 함께 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체 부분(154)에 형성된다.
본 실시예의 데이터선(171)은 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(175c’) 부근의 박막 트랜지스터 형성 영역에서 폭이 좁아지는 구조를 가진다. 이는 인접하는 배선과의 간격을 유지하고 신호 간섭을 줄이기 위한 구조지만, 반드시 이렇게 형성될 필요는 없다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 제1 보호막(180)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
보호막(180)의 위에는 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 세로 방향(데이터선 방향)으로 인접하는 화소에는 동일한 색의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 또한, 가로 방향(게이트선 방향)으로 인접하는 화소는 서로 다른 색의 컬러 필터(230, 230’)가 형성되어 있으며, 데이터선(171)의 위에서 두 컬러 필터(230, 230’)가 서로 중첩할 수 있다. 컬러 필터(230, 230’)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나의 색을 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.
컬러 필터(230, 230’)의 위에는 차광 부재(Black matrix; 220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121), 유지 전압선(131) 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 영역(이하 ‘트랜지스터 형성 영역’이라 함)과 데이터선(171)이 형성되어 있는 영역을 중심으로 형성되며, 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 또한, 차광 부재(220)는 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 보호막(185)이 형성되어 있다. 제2 보호막(185)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3의 단면도에서 도시된 바와 달리 컬러 필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 보호막(185)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
컬러 필터(230), 차광 부재(220) 및 보호막(180, 185)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)의 확장부(175b’)를 각각 노출하는 제1 접촉구(186a) 및 제2 접촉구(186b)가 형성되어 있다. 또한, 컬러 필터(230), 차광 부재(220) 및 보호막(180, 185)에는 유지 전압선(131)의 돌출부(134) 및 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(175c’)를 노출시키는 제3 접촉구(186c)가 형성되어 있다.
본 실시예에서는 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)에도 접촉구(186a, 186b, 186c)가 형성되고 있지만, 실제 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)는 그 재질에 따라서 접촉구의 식각이 보호막(180, 185)에 비하여 어려울 수 있다. 그러므로, 차광 부재(220) 또는 컬러 필터(230)의 식각시 접촉구(186a, 186b, 186c)가 형성되는 위치에 미리 차광 부재(220) 또는 컬러 필터(230)를 제거해 놓을 수도 있다.
한편, 실시예에 따라서는 차광 부재(220)의 위치를 변경하여 컬러 필터(230) 및 보호막(180, 185) 만을 식각하여 접촉구(186a, 186b, 186c)를 형성할 수도 있다.
제2 보호막(185) 위에는 제1 부화소 전극(192h)와 제2 부화소 전극(192l)을 포함하는 화소 전극(192)이 형성되어 있다. 화소 전극(192)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
제1 부화소 전극(192h)과 제2 부화소 전극(192l)은 열 방향으로 이웃하고, 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부 및 이와 교차하는 세로 줄기부로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부와 세로 줄기부에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부를 포함한다.
제1 부화소 전극(192h)과 제2 부화소 전극(192l)의 미세 가지부는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부와 대략 40도 내지 45도의 각을 이룬다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다. 또한, 미세 가지부의 폭은 점진적으로 넓어지거나 미세 가지부간의 간격이 다를 수 있다.
제1 부화소 전극(192h) 및 제2 부화소 전극(192l)은 접촉구(186a, 186b)를 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
한편, 연결 부재(194)는 제3 접촉구(186c)를 통하여 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(175c’)와 유지 전압선(131)의 돌출부(134)를 전기적으로 연결시킨다. 그 결과, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제2 부화소 전극(192l)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(192h)에 인가되는 전압의 크기보다 작을 수 있다.
여기서, 제2 부화소 전극(192l)의 면적은 제1 부화소 전극(192h)의 면적 대비하여 1배 이상 2배 이하일 수 있다.
한편, 제2 보호막(185)에는 컬러 필터(230)로부터 방출되는 가스를 모아둘 수 있는 개구부와 그 위에 화소 전극(192)과 동일한 물질로 해당 개구부를 덮는 덮개부가 형성되어 있을 수 있다. 개구부와 덮개부는 컬러 필터(230)에서 방출되는 가스가 다른 소자로 전달되는 것을 차단시키기 위한 구조이며, 반드시 포함되어야 하는 구조는 아닐 수 있다.
제2 보호막(185) 및 화소 전극(192)의 위이며, 미세 공간층(305; 도 13D, 도 13E 참고)에 주입된 액정층(3)의 상부에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 상부 수평한 부분에만 형성되어 있으며, 화소 전극(192)이 형성된 부분에 대응하는 부분에만 형성되어 있다. 공통 전극(270)이 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 측면에 위치하지 않음으로 인하여 공통 전극(270)과 화소 전극(192)간의 수직 전계가 외측 부분을 제외하고는 고르게 형성될 수 있어 전계 왜곡이 적은 장점이 있다. 또한, 공통 전극(270)은 별도의 구성 요소를 통하여 외부로부터 공통 전압(Vcom)을 인가받을 수 있으며, 트랜지스터 형성 영역(또는 액정 주입구(335) 주변)을 통하여 인접하는 공통 전극(270)이 서로 연결되어 있을 수 있다. 이 경우 액정 주입구(335) 부분에 일부 공통 전극(270)이 남아 인접한 공통 전극(270)을 서로 연결하는 구조를 가질 수 있다.
공통 전극(270)이 미세 공간층의 위에서도 수평을 유지할 수 있는 이유는 아래 설명할 루프층(312)이 지지해주고 있기 때문이다.
공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성되며, 화소 전극(192)과 함께 전계를 발생시켜 액정 분자(310)의 배열 방향을 제어하는 역할을 한다.
공통 전극(270) 및 제2 보호막(185)의 위와 액정층(3)의 측면(또는 미세 공간층(305)의 측면)에는 하부 절연층(311)이 위치한다. 하부 절연층(311)은 미세 공간층(305)에 액정을 넣을 수 있도록 하기 위하여 일측면에 액정 주입구(335)를 가질 수 있다. 하부 절연층(311)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 액정 주입구(335)는 미세 공간층(305)을 형성하기 위한 희생층을 제거할 때에도 사용될 수 있다. 이에 대해서는 제조 방법을 설명하면서 상세하게 살펴본다.
또한, 액정층(3)이 주입되는 미세 공간층(305)은 측벽이 가파르게 형성되어 있어 액정층(3)의 셀갭이 충분하지 않은 영역의 수평 폭이 대폭 줄어드는 장점이 있다. 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 측벽이 차지하는 수평 폭은 1-2㎛이다. 이에 차광 부재(220)로 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)을 가리는 수평 폭은 1-2㎛일 수 있다.
또한, 미세 공간층(305)에 주입되는 액정 분자를 배열시키기 위하여 미세 공간층(305)의 내부에는 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다. 배향막은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
미세 공간층(305)의 내부(정확하게는, 배향막의 내부)에는 액정층(3)이 형성되어 있다. 액정 분자(310)는 배향막에 의하여 초기 배열하며, 인가되는 전계에 따라서 배열 방향이 변한다. 액정층(3)의 높이는 미세 공간층(305)의 높이에 대응한다. 미세 공간층(305)에 위치하는 액정층(3)을 나노 크리스탈(nano crystal)이라고도 한다.
미세 공간층(305)에 형성되는 액정층(3)은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간층(305)에 주입될 수 있으며, 배향막도 모관력에 의하여 형성될 수 있다.
하부 절연층(311)의 위에는 루프층(312)이 형성되어 있다. 루프층(312)은 화소 전극(192)과 공통 전극(270)의 사이 공간(미세 공간층(Microcavity)) 및 나노 액정이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예에 따른 루프층(312)은 공통 전극(270)의 상부에 일정한 두께로 미세 공간층(305)을 지지하는 역할을 하며, 미세 공간층(305)에 액정을 넣을 수 있도록 하기 위하여 일측면에 액정 주입구(335)를 가질 수 있다.
루프층(312)의 위에는 상부 절연층(313)이 형성되어 있다. 상부 절연층(313)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 루프층(312)과 상부 절연층(313)은 하부 절연층(311)과 함께 패터닝되어 액정 주입구(335)를 형성한다.
실시예에 따라서는 하부 절연층(311) 및 상부 절연층(313)은 생략될 수 있다.
상부 절연층(313)의 위에는 캐핑막(도시하지 않음)이 형성되어 액정 주입구(335)를 통하여 액정 분자(310)가 외부로 유출되는 것을 차단시킬 수 있다.
절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(313)의 상부(또는 캐핑막의 상부)에는 편광판(도시하지 않음)이 위치하고 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 13을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 살펴본다.
도 4 내지 도 13은 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
먼저, 도 4는 절연 기판(110)위에 게이트선(121) 및 유지 전압선(131)이 형성된 배치도이다.
도 4을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전압선(131)을 형성한다. 게이트선(121) 및 유지 전압선(131)은 동일한 물질로 동일한 마스크에 의하여 함께 형성될 수 있다. 또한, 게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b) 및 제3 게이트 전극(124c)을 포함하고, 유지 전압선(131)은 유지 전극(135a, 135b) 및 게이트선(121) 방향으로 돌출된 돌출부(134)를 포함한다. 유지 전극(135a, 135b)은 제1 부화소 전극(192h) 및 전단 화소의 제2 부화소 전극(192l)을 둘러싸는 구조를 가진다. 게이트선(121)에는 게이트 전압이 인가되고, 유지 전압선(131)에는 유지 전압이 인가되므로 서로 떨어져 형성되어 있다. 유지 전압은 일정한 전압 레벨을 가지거나 스윙하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전압선(131) 위에 이들을 덮는 게이트 절연막(140)을 형성한다.
그 후, 도 5 및 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에 반도체(151, 154, 155), 데이터선(171) 및 소스/드레인 전극(173a, 173b, 173c, 175a, 175b, 175c)를 형성한다.
도 5는 반도체(151, 154, 155)를 형성한 배치도를 도시하고 있고, 도 6은 데이터선(171) 및 소스/드레인 전극(173a, 173b, 173c, 175a, 175b, 175c)를 형성한 배치도를 도시하고 있지만, 실제로는 아래와 같은 공정에 의하여 반도체(151, 154, 155), 데이터선(171) 및 소스/드레인 전극(173a, 173b, 173c, 175a, 175b, 175c)가 함께 형성될 수 있다.
즉, 반도체를 형성하는 물질과 데이터선/소스/드레인 전극을 형성하는 물질을 순차적으로 적층한다. 그 후, 하나의 마스크(슬릿 마스크 또는 반투과 마스크)를 통하여 노광, 현상하고 식각하는 한번의 공정을 통하여 두 패턴을 함께 형성한다. 이 때, 박막 트랜지스터의 채널 부분에 위치하는 반도체(154)가 식각되지 않도록 하기 위하여 해당 부분에는 마스크의 슬릿 또는 반투과 영역을 통하여 노광한다.
이 때, 각 반도체(151, 154, 155)의 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수도 있다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 전 영역에 걸쳐 제1 보호막(180)을 형성한다. 제1 보호막(180)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
그 후, 도 7A 및 도 7B에서 도시하고 있는 바와 같이 제1 보호막(180)의 위에는 컬러 필터(230) 및 차광 부재(Black matrix; 220)를 형성한다. 여기서, 도 7A는 도 1에 대응하는 배치도이며, 도 7B는 도 2에 대응하는 단면도로 도 7B에서는 노광 및 식각 이후에 형성된 컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)를 도시하고 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)를 형성함에 있어서, 먼저 컬러 필터(230)를 형성한다. 하나의 색의 컬러 필터(230)는 세로 방향(데이터선 방향)으로 길게 형성하며, 가로 방향(게이트선 방향)으로 인접하는 화소에는 서로 다른 색의 컬러 필터(230, 230’)를 형성한다. 그 결과 각 색의 컬러 필터(230) 별로 노광, 현상 및 식각 공정을 진행하여야 한다. 삼원색을 포함하는 액정 표시 장치는 각각 3번의 노광, 현상 및 식각 공정에 의하여 컬러 필터(230)를 형성한다. 이 때, 데이터선(171)의 위에서는 먼저 형성한 컬러 필터(230’)는 하부에 위치하고, 이후에 형성한 컬러 필터(230)는 상부에 위치하면서 중첩할 수 있다.
컬러 필터(230)의 식각시 접촉구(186a, 186b, 186c)가 형성되는 위치에 미리 컬러 필터(230)를 제거해 놓을 수도 있다.
컬러 필터(230)의 위에는 빛이 투과하지 못하는 물질로 차광 부재(220)를 형성한다. 도 7A의 빗금 부분(차광 부재(220)를 나타냄)을 참고하면, 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 형성한다. 개구부에는 컬러 필터(230)가 형성되어 있다.
차광 부재(220)는 도 7A에서 도시되어 있는 바와 같이 게이트선(121), 유지 전압선(131) 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 트랜지스터 형성 영역을 따라서 가로 방향으로 형성된 부분과 데이터선(171)이 형성되어 있는 영역을 중심으로 세로 방향으로 형성된 부분을 가진다.
도 8A 및 도 8B를 참고하면, 컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 전체 영역에 걸쳐서 제2 보호막(185)을 형성한다. 제2 보호막(185)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
그 후, 컬러 필터(230), 차광 부재(220) 및 보호막(180, 185)에 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)의 확장부(175b’)를 각각 노출하는 제1 접촉구(186a) 및 제2 접촉구(186b)를 형성한다. 또한, 컬러 필터(230), 차광 부재(220) 및 보호막(180, 185)에는 유지 전압선(131)의 돌출부(134) 및 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(175c’)를 노출시키는 제3 접촉구(186c)를 형성한다.
그 후, 제2 보호막(185) 위에 제1 부화소 전극(192h)와 제2 부화소 전극(192l)을 포함하는 화소 전극(192)을 형성한다. 이 때, 화소 전극(192)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 또한, 제1 부화소 전극(192h) 및 제2 부화소 전극(192l)은 접촉구(186a, 186b)를 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결한다. 또한, 제3 접촉구(186c)를 통하여 제3 드레인 전극(175c)의 확장부(175c’)와 유지 전압선(131)의 돌출부(134)를 전기적으로 연결시키는 연결 부재(194)도 형성한다. 그 결과, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제2 부화소 전극(192l)에 인가되는 전압의 크기는 제1 부화소 전극(192h)에 인가되는 전압의 크기보다 작을 수 있다.
여기서, 도 8B는 도 2에 대응하는 도면으로 도 8A까지 형성된 액정 표시 장치의 단면도를 도시하고 있다.
그 후, 도 9G에서 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300) 및 공통 전극(270)을 형성한다. 여기서 공통 전극(270)은 희생층(300)의 식각 저지층의 역할도 수행한다.
도 9G에서 도시하고 있는 바와 같은 희생층(300) 및 공통 전극(270)은 아래와 같은 방법으로 제조된다.
도 9A 및 도 9B에서 도시하고 있는 바와 같이 제2 보호막(185), 화소 전극(192) 등이 형성되어 있는 액정 표시 패널의 전면에 포토 레지스트(PR)을 적층하여 희생층(300)을 형성하고, 그 후 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질을 적층하여 공통 전극(270)을 형성한다.
그 후, 도 9C에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트(PR)를 적층한 후, 노광 및 현상하여 포토 레지스트 패턴(271)을 형성한다.
그 후, 도 9D에서 도시하고 있는 바와 같이 포토 레지스트 패턴(271)을 마스크로 하여 투명한 도전 물질을 식각하여 공통 전극(270)을 완성한다.
그 후, 도 9E 및 도 9F에서 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)이 식각되어 노출된 희생층(300) 및 포토 레지스트 패턴(271)을 애싱(ashing)으로 제거한다. 이 때, 애싱 가스로는 산소(O2)를 사용하거나 산소(O2)와 SF6를 함께 사용할 수 있다. 이러한 애싱 가스는 투명한 도전 물질로 형성되어 있는 공통 전극(270)은 식각하지 못하고, 포토 레지스트(PR)로 형성된 희생층(300)과 포토 레지스트 패턴(271)만을 제거하여 도 9E와 같은 상태를 지나 애싱 단계가 완료되면 도 9F와 같은 상태를 가진다. 포토 레지스트를 애싱으로 제거하는 경우 건식 식각(dry etch) 설비에서 비등방성 식각을 진행하게 되므로 희생층(300)의 측벽을 거의 수직하게 형성할 수 있다. 그 결과 희생층(300)의 측벽이 수평 면적을 크게 차지 하지 않는다.
그 결과 도 9G와 같이 희생층(300) 및 공통 전극(270)의 선형 패턴이 완성된다.
그 후, 도 10A 내지 도 10C에서 도시한 바와 같이 희생층(300) 및 공통 전극(270)의 선형 패턴이 형성된 액정 표시 패널의 전면에 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함하는 하부 절연층(311)을 형성한다. 하부 절연층(311)은 희생층(300) 및 공통 전극(270)의 선형 패턴을 덮는다.
그 후, 도 11A 내지 도 11C에서 도시한 바와 같이 루프층(312)을 형성한다. 루프층(312)은 유기 물질을 포함하여 형성할 수 있으며, 액정 주입구(335)의 형성 공정에서 식각되는 영역(이하, ‘액정 주입구 오픈 영역’이라 함)에는 루프층(312)을 형성하지 않는다. 도 11A에서 액정 주입구 오픈 영역은 박막 트랜지스터 형성 영역에 대응하여 형성되는 것이 도시되어 있으며, 게이트선의 형성 방향을 따라서 연장된 구조를 가진다. 또한, 해당 영역에선 루프층(312)이 형성되지 않으므로, 도 10A 내지 도 10C에서 전체적으로 형성한 하부 절연층(311)이 노출되어 있음을 번호를 부여하여 간접적으로 도시하였다.
루프층(312)의 형성은 패널 전체 영역에 유기 물질을 포함하는 루프층용 물질을 적층한 후 마스크를 사용하여 노광, 현상한 후 액정 주입구 오픈 영역에 대응하는 영역의 루프층용 물질을 제거하여 루프층(312)을 형성한다. 이 때, 루프층(312)의 하부에 형성되는 하부 절연층(311)은 식각하지 않아 노출된다. 액정 주입구 오픈 영역에는 희생층(300), 공통 전극(270), 하부 절연층(311)만 형성되어 있고, 그 외의 영역에는 희생층(300) 또는 개구부(301), 공통 전극(270), 하부 절연층(311) 및 루프층(312)이 적층되어 있다.
그 후, 도 12A 내지 도 12C에서 도시하고 있는 바와 같이, 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함하는 상부 절연층용 물질을 적층하여 상부 절연층(313)을 액정 표시 패널 전면에 형성한다.
그 후, 도 13A 및 도 13D와 같이 액정 주입구 오픈 영역을 식각하여 액정 주입구(335)를 형성한다.
상세하게 살펴보면, 도 13B와 같이 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질로 표시 패널 전 영역에 걸쳐 적층되어 있는 상부 절연층(313) 및 하부 절연층(311) 중 액정 주입구 오픈 영역에 형성되어 있는 하부 절연층(311) 및 상부 절연층(313)을 식각하여 공통 전극(270)을 남긴다.
그 후, 도 13C에서 도시하고 있는 바와 같이 액정 주입구 오픈 영역에 형성되어 있는 공통 전극(270)도 식각하여 희생층(300)을 노출시킨다. 이때, 실시예에 따라서는 공통 전극(270)의 일부를 남겨 인접하는 공통 전극(270)이 서로 전기적으로 연결되어 있도록 할 수 있다.
즉, 액정 주입구 오픈 영역을 식각하기 위해서는 포토 레지스트(PR)를 전체 영역에 형성하고, 액정 주입구 오픈 영역에 대응하는 포토 레지스트(PR)는 제거하여 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 그 후 포토 레지스트 패턴에 따라서 식각하여 액정 주입구 오픈 영역을 식각한다. 이때, 액정 주입구 오픈 영역에서 식각되는 층은 상부 절연층용 물질(313), 하부 절연층(311), 공통 전극(270) 및 희생층(300)이 식각되며, 그 아래의 층은 식각하지 않는다. 실시예에 따라서는 희생층(300)은 일부만 식각되거나 전혀 식각되지 않을 수도 있다. 여기서, 액정 주입구 오픈 영역을 식각하는 공정은 건식 식각(dry etch)으로 형성될 수 있으며, 식각하는 층을 함께 식각시킬 수 있는 식각액이 있는 경우 습식 식각(wet etch)로 식각할 수도 있다.
그 후, 도 13D에서 도시하고 있는 바와 같이 노출된 희생층(300)을 제거한다. 본 실시예에서는 희생층(300)은 포토 레지스트(PR)로 형성하였으므로, 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트 패턴을 제거하는 공정과 함께 진행될 수 있다. 즉, 포토 레지스트 패턴을 제거하는 식각액(예를 들면, 포토 레지스트 스트리퍼(stripper))에 담구어 희생층(300)과 함께 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트 패턴을 습식 식각할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트(PR)를 제거하는 공정과 희생층(300)을 제거하는 공정을 함께 수행할 수 있어 제조 공정이 짧아지는 장점을 가진다. 하지만, 희생층(300)을 포토 레지스트(PR)가 아닌 물질로 형성하는 경우에는 별도로 두 공정을 진행할 수도 있다. 또한, 희생층(300)은 습식 식각이 아닌 건식 식각으로도 진행될 수 있다.
그 후에는 도 2 및 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 미세 공간층(305)에 배향막(도시하지 않음) 또는 액정층(3)을 모관력(capillary force)을 이용하여 주입한다.
그 후, 도시하고 있지 않지만, 미세 공간층(305)에 주입된 액정층(3)이 밖으로 새어 나오는 것을 막기 위하여 캐핑막(도시하지 않음)을 형성하여 미세 공간층(305)을 봉하는 공정을 진행할 수도 있다.
실시예에 따라서는 하부 절연층(311) 및 상부 절연층(313)은 생략될 수 있다.
또한, 절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(313)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)을 부착하는 공정이 더 추가될 수 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의하면, 희생층(300)이 상부에서 식각되어 가파른 측벽을 가지게 되므로 미세 공간층(305)의 측벽도 가파른 측벽을 가진다. 미세 공간층(305)에 주입되는 액정층(3)이 측벽 부분에서 충분한 셀갭의 액정층을 가지지 않아 빛샘 현상이 발생하는데, 본 발명의 실시예에서는 측벽 부분이 가파르기 때문에 수평 면적이 좁아 넓은 개구면적을 확보할 수 있다.
이러한 점은 도 14 및 도 15를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 나노 크리스탈 표시 장치와 비교예에 따른 나노 크리스탈 표시 장치에서 단면으로 비교하여 살펴본다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 액정 표시 장치의 단면을 비교한 사진이며, 도 14는 본 발명의 실시예의 단면도이고, 도 15는 비교예의 단면도이다.
도 14에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 구조에서는 희생층(300)의 측벽이 가파르기 때문에 수평 폭이 1㎛만 차지하는 것을 알 수 있다. 이는 차광 부재(220)로 가리는 부분의 폭이 1㎛만을 더 가리면 되기 때문에 나머지의 희생층(300) 부분은 개구부로 확보할 수 있다.
비교예는 희생층(300)을 포토 레지스트(PR)로 적층하고, 포토 레지스트를 노광 및 현상하여 희생층(300) 패턴을 형성하였다. 이와 같은 경우 희생층(300)은 측벽이 테이퍼 구조를 가질 수 밖에 없으며, 테이퍼 구조를 가지는 경우 희생층(300)의 측벽에 대응하는 영역이 도 15와 같이 5㎛의 수평 폭을 가져 도 14의 실시예에 비하여 많은 면적을 차광 부재(220)로 가릴 수 밖에 없다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따르면, 더 넓은 개구부를 가질 수 있다.
이하에서는 도 16 내지 도 19을 통하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴본다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 도면이다.
먼저, 도 16의 실시예를 살펴본다.
도 16은 도 2에 대응하는 도면이다.
도 16의 실시예에서는 도 2의 실시예와 달리 하부 절연층(311)이 생략되어 있으며, 공통 전극(270)이 도 2와 달리 희생층(300), 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 측벽에서도 형성되어 있다.
도 16과 같은 실시예는 도 2의 실시예와 달리 희생층(300)을 식각할 때 사용한 식각 저지층은 제거한 후에 공통 전극(270)을 측벽의 위에도 형성하고 있다. 즉, 공통 전극(270)은 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 수평한 부분뿐만 아니라 미세 공간층(305) 또는 액정층(3)의 측벽의 위에도 위치하고 있다.
이와 같은 실시예에서는 포토 레지스트로 형성된 희생층(300)을 애싱으로 식각함에 있어서 식각을 막는 식각 저지층으로 별도의 층(실시예에 따라서 다양할 수 있으며, ITO, IZO 등의 투명한 도전 물질이나, SiNx, SiOx와 같은 절연 물질이 사용될 수 있음)을 형성하고 희생층(300)을 완성한 후 식각 저지층을 제거하고, 그 위에 공통 전극(270)을 형성한 실시예이다.
한편, 실시예에 따라서는 식각 저지층으로 ITO, IZO의 투명 도전 물질을 사용한 경우 식각 저지층을 제거하지 않고 동일한 투명 도전 물질을 전면에 적층하여 공통 전극(270)을 형성할 수도 있다.
한편, 도 17의 실시예는 도 16의 실시예와 달리 공통 전극(270)의 상부에 하부 절연층(311)이 전면에 걸쳐 형성되어 있다. 도 17은 도 16에 하부 절연층(311)이 추가 형성된 것 외에는 차이가 없다.
도 18 및 도 19는 공통 전극(270)을 액정층(3)의 상부에 형성하지 않고, 화소 전극(192)과 동일한 층에 화소 전극(192)과 교대로 형성하고 있다. 또한, 도 2에서 식각 저지층으로 사용되었던 투명한 도전 물질 대신, SiNx, SiOx와 같은 절연 물질을 식각 저지층(307)으로 사용하였다.
도 18에서는 공통 전극(270)이 화소 전극(192)의 사이에 위치하는 것을 보여주며, 또한, 도 2의 공통 전극(270)의 위치에는 식각 저지층(307)이 위치하고 있음을 보여준다. SiNx, SiOx와 같은 절연 물질로 형성된 식각 저지층(307)은 애싱 가스로 산소(O2)를 사용할 수 있다.
이를 제조하는 방법은 도 19에서 간단하게 도시하고 있으며, 화소 전극(192) 및 공통 전극(270)을 함께 형성하는 방법은 다양할 수 있어, 희생층(300)의 상부만을 중심으로 살펴본다.
먼저, 액정 표시 패널의 전면에 포토 레지스트(PR)을 적층하여 희생층(300)을 형성하고, 그 후 SiNx, SiOx와 같은 절연 물질(307)을 전면에 적층한다.
그 후, 포토 레지스트(PR)를 적층한 후, 노광 및 현상하여 포토 레지스트 패턴(306)을 형성한다.
그 후, 포토 레지스트 패턴(306)을 마스크로 하여 SiNx, SiOx와 같은 절연 물질로 형성된 식각 저지층(307)을 완성한다.
그 후, 식각 저지층(307)이 식각되어 노출된 희생층(300) 및 포토 레지스트 패턴(306)을 애싱(ashing)으로 제거한다. 이 때, 애싱 가스로는 산소(O2)를 사용할 수 있다. 이러한 애싱 가스는 SiNx, SiOx와 같은 절연 물질로 형성되어 있는 식각 저지층(307)은 식각하지 못하고, 포토 레지스트(PR)로 형성된 희생층(300)과 포토 레지스트 패턴(306)만을 제거한다. 그 결과 희생층(300) 및 식각 저지층(307) 구조가 완성된다. 본 실시예에서도 포토 레지스트를 애싱으로 제거하는 경우 건식 식각(dry etch) 설비에서 비등방성 식각을 진행하게 되므로 희생층(300)의 측벽을 거의 수직하게 형성할 수 있다. 그 결과 희생층(300)의 측벽이 수평 면적을 크게 차지 하지 않는다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의하면, 희생층(300)이 상부에서 식각되어 가파른 측벽을 가지게 되므로 미세 공간층(305)의 측벽도 가파른 측벽을 가진다. 미세 공간층(305)에 주입되는 액정층(3)이 측벽 부분에서 충분한 셀갭의 액정층을 가지지 않아 빛샘 현상이 발생하는데, 본 발명의 실시예에서는 측벽 부분이 가파르기 때문에 수평 면적이 좁아 넓은 개구면적을 확보할 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.
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전압선
140: 게이트 절연막 151, 154, 155: 반도체
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180, 185: 보호막
186: 접촉구 192: 화소 전극
220: 차광 부재 230: 컬러 필터
270: 공통 전극 3: 액정층
300: 희생층 305: 미세 공간층
307: 식각 저지층 311: 하부 절연층
312: 루프층 313: 상부 절연층
335: 액정 주입구

Claims (20)

  1. 희생층을 형성하는 단계;
    희생층 위에 식각 저지층을 형성하는 단계;
    포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 레지스트 패턴에 따라서 식각 저지층을 완성하는 단계;
    상기 완성된 식각 저지층을 마스크로 하여 상기 포토 레지스트 패턴과 상기 희생층을 애싱하는 단계;
    상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계; 및
    상기 미세 공간층에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 희생층을 형성하는 단계는 포토 레지스트를 적층하여 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 식각 저지층은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 애싱하는 단계에서 사용하는 애싱 가스로는 산소를 사용하거나, 산소 및 SF6를 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 식각 저지층은 공통 전압을 인가받는 공통 전극의 역할도 수행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 애싱한 후 상기 희생층을 제거하기 전에 상기 식각 저지층을 제거하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제거된 식각 저지층 자리에 공통 전극, 하부 절연층 또는 루프층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제2항에서,
    상기 식각 저지층은 SiNx 또는 SiOx와 같은 절연 물질로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 애싱하는 단계에서 사용하는 애싱 가스로는 산소를 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 희생층을 형성하기 전에 공통 전극과 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 절연 기판;
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 가파른 측벽을 가지는 미세 공간층;
    상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 형성되어 있는 화소 전극;
    상기 미세 공간층 내에 위치하는 액정층을 포함하며,
    상기 가파른 측벽이 차지하는 수평 폭은 1-2㎛인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    공통 전극을 더 포함하며,
    상기 공통 전극은 상기 미세 공간층의 수평한 부분에만 위치하는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 공통 전극을 덮는 루프층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제10항에서,
    공통 전극을 더 포함하며,
    상기 공통 전극은 상기 미세 공간층의 수평한 부분 및 상기 미세 공간층의 측벽위에 위치하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 공통 전극을 덮는 하부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제14항에서,
    상기 공통 전극을 덮는 루프층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제10항에서,
    식각 저지층을 더 포함하며,
    상기 식각 저지층은 상기 미세 공간층의 수평한 부분에만 위치하는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 식각 저지층을 덮는 하부 절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 미세 공간층의 측벽 및 상기 식각 저지층을 덮는 루프층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제17항에서,
    공통 전극을 더 포함하며,
    상기 공통 전극은 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간층 내에 상기 화소 전극과 함께 형성되어 있는 액정 표시 장치.
KR20120114226A 2012-10-15 2012-10-15 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 KR20140048459A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120114226A KR20140048459A (ko) 2012-10-15 2012-10-15 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US13/787,315 US9140939B2 (en) 2012-10-15 2013-03-06 Liquid crystal display and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120114226A KR20140048459A (ko) 2012-10-15 2012-10-15 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140048459A true KR20140048459A (ko) 2014-04-24

Family

ID=50475048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120114226A KR20140048459A (ko) 2012-10-15 2012-10-15 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9140939B2 (ko)
KR (1) KR20140048459A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150142137A (ko) * 2014-06-10 2015-12-22 삼성디스플레이 주식회사 수지 조성물, 이를 사용하는 표시 장치의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 표시 장치
US9496295B2 (en) 2014-01-10 2016-11-15 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
US10451941B2 (en) 2014-09-30 2019-10-22 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and method of manufacturing the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140046239A (ko) * 2012-10-10 2014-04-18 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20140094880A (ko) 2013-01-23 2014-07-31 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
US9299736B2 (en) * 2014-03-28 2016-03-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Hybrid bonding with uniform pattern density
KR101676771B1 (ko) * 2014-09-11 2016-11-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20160068111A (ko) * 2014-12-04 2016-06-15 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR20160122933A (ko) * 2015-04-14 2016-10-25 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100243262B1 (ko) * 1992-12-26 2000-02-01 윤종용 액정표시소자의 제조방법
US6141072A (en) 1997-04-04 2000-10-31 Georgia Tech Research Corporation System and method for efficient manufacturing of liquid crystal displays
JP2000330130A (ja) 1999-05-18 2000-11-30 Advanced Display Inc 液晶表示装置およびその製造方法
KR100369540B1 (ko) 2000-05-19 2003-01-29 삼성물산 주식회사 건물의 일조시간분석방법
EP1257873A2 (en) 2000-12-14 2002-11-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Liquid crystal display laminate and method of manufacturing such
KR20030063656A (ko) 2002-01-23 2003-07-31 김재훈 액정표시장치 및 그의 제조방법
KR100889677B1 (ko) 2007-06-19 2009-03-19 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법
KR101605821B1 (ko) 2010-09-10 2016-03-24 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9496295B2 (en) 2014-01-10 2016-11-15 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
KR20150142137A (ko) * 2014-06-10 2015-12-22 삼성디스플레이 주식회사 수지 조성물, 이를 사용하는 표시 장치의 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 표시 장치
US10451941B2 (en) 2014-09-30 2019-10-22 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20140104533A1 (en) 2014-04-17
US9140939B2 (en) 2015-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101904211B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR101703985B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20140048459A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US9158167B1 (en) Liquid crystal display and manufacturing method thereof
JP2014106531A (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
US9880411B2 (en) Liquid crystal display and method of manufacturing the same
US9563077B2 (en) Liquid crystal display and manufacturing method thereof
JP2015072463A (ja) 液晶表示装置及びその製造方法
KR20140118623A (ko) 액정 표시 장치
KR101697759B1 (ko) 액정 표시 장치
KR20150066977A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20140112289A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20150000215A (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
KR102043862B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
US9496295B2 (en) Liquid crystal display and manufacturing method thereof
KR20150121388A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20140101603A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20150058661A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20140089650A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20150043081A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid