KR20140082049A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀갭을 일정하게 하고, 배향막을 균일하게 형성할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고, 상기 복수의 화소 영역은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있고, 상기 지붕층은 상기 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고, 상기 지붕층은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층을 연결하는 다리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀갭을 일정하게 하고, 액정 및 배향막을 균일하게 주입할 수 있는 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 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치를 구성하는 두 장의 표시판은 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광부재, 색필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색필터, 공통 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
그러나, 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 필수적으로 사용되고, 두 장의 기판 위에 각각의 구성 요소들을 형성함으로써, 표시 장치가 무겁고, 두꺼우며, 비용이 많이 들고, 공정 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 셀갭을 일정하게 하고, 배향막을 균일하게 형성할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고, 상기 복수의 화소 영역은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있고, 상기 지붕층은 상기 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고, 상기 지붕층은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층을 연결하는 다리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 화소 행 사이에 위치하는 제1 골짜기; 및, 상기 복수의 화소 열 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함하고, 상기 다리부는 상기 제1 골짜기에 형성될 수 있다.
상기 다리부는 인접한 두 개의 제2 골짜기 사이의 중간 지점에 형성될 수 있다.
상기 다리부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기가 교차하는 지점에 형성될 수 있다.
상기 다리부의 높이는 상기 화소 영역 내에 위치하는 지붕층의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고, 서로 다른 화소 영역에 형성되어 있는 공간이 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 화소 영역은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있고, 상기 지붕층은 상기 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고, 동일한 화소 행에 형성되어 있는 공간이 서로 연결될 수 있다.
상기 복수의 화소 영역의 경계에 위치하는 지붕층의 높이는 상기 화소 영역 내에 위치하는 지붕층의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 복수의 화소 행 사이에 위치하는 제1 골짜기; 및, 상기 복수의 화소 열 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함하고, 상기 공간은 상기 제2 골짜기에서 연결될 수 있다.
상기 지붕층은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층을 연결하는 다리부를 포함할 수 있다.
상기 다리부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기가 교차하는 지점에 형성될 수 있다.
상기 공간의 일부가 노출되도록 상기 지붕층에 형성되어 있는 액정 주입구를 더 포함하고, 상기 액정 주입구는 상기 제1 골짜기에 위치할 수 있다.
상기 액정 주입구의 평면 상의 형상은 원형, 타원형, 사각형, 및 마름모형 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고, 상기 지붕층은 상기 화소 영역의 윗변 및 아랫변으로부터 돌출되도록 형성되어 있는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부의 형상은 삼각형, 사각형, 및 라운드형 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및, 상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고, 상기 공간은 상기 화소 영역 및 상기 화소 영역을 둘러싸는 테두리 영역의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 테두리 영역에 위치하는 공간의 높이는 상기 화소 영역에 위치하는 공간의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
상기 공간의 높이는 상기 화소 영역의 중심부로부터 상기 테두리 영역으로 갈수록 점차적으로 낮아질 수 있다.
상기 화소 영역에 위치하는 공간의 높이는 전체적으로 균일하고, 상기 테두리 영역에 위치하는 공간의 높이는 상기 화소 영역으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은 화소 영역을 포함하는 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 화소 영역 내에 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 위에 지붕층을 형성하는 단계; 상기 희생층의 일부가 노출되도록 상기 지붕층에 액정 주입구를 형성하는 단계; 상기 희생층을 제거하여 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 공간을 형성하는 단계; 상기 지붕층을 경화시키는 단계; 상기 액정 주입구를 통해 액정을 주입하는 단계; 및, 상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 화소 영역 별로 상기 공간을 밀봉하는 단계를 포함하고, 상기 희생층을 형성하는 단계에서 상기 액정 주입구와 접하는 부분에 위치하는 희생층의 높이를 나머지 부분보다 높게 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치 및 그 제조 방법은 지붕층에 작용하는 응력을 완화하여 지붕층의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 공간을 화소 영역을 둘러싸는 테두리 영역까지 확장하여 형성하고, 테두리 영역에서의 공간의 높이를 낮게 형성함으로써, 배향액의 주입력을 향상시킬 수 있다.
또한, 희생층을 지붕층의 변형 방향과 반대로 형성함으로써, 지붕층 아래에 위치한 공간의 셀갭을 일정하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1의 V-V선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
이하에서 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.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소를 나타낸 평면도이다. 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1의 IV-IV선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 1의 V-V선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110)을 포함한다.
기판(110)은 복수의 화소 영역(PX)을 포함한다. 복수의 화소 영역(PX)은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 복수의 화소 행 사이에는 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.
다만, 복수의 화소 영역(PX)의 배치 형태는 이에 한정되지 아니하며 다양하게 변형이 가능하다.
기판(110) 위에는 일 방향으로 게이트선(121)이 형성되어 있고, 타 방향으로 데이터선(171)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 제1 골짜기(V1)에 형성되고, 데이터선(171)은 제2 골짜기(V2)에 형성될 수 있다. 게이트선(121)과 데이터선(171)은 서로 교차하도록 형성될 수 있다. 이때, 교차하여 형성되는 게이트선(121)과 데이터선(171)에 의해 기판(110)의 화소 영역(PX)이 정의될 수 있다.
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어있으며 게이트 신호를 전달한다. 또한, 게이트선(121)으로부터 돌출되어 있는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)에는 게이트선(121)을 통해 게이트 신호가 인가된다.
게이트선(121) 및 게이트 전극(124)과 연결되지 않도록 화소 영역(PX) 내에 유지 전극(133)이 더 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 유지 전극(133)은 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 이와 달리 게이트선(121)과 나란한 방향으로만 형성될 수도 있다. 서로 이웃한 화소 영역(PX)들에 형성된 복수의 유지 전극(133)들은 서로 연결되도록 형성되어 있다. 유지 전극(133)에는 공통 전압 등과 같은 일정한 전압이 인가된다.
게이트선(121), 게이트 전극(124), 및 유지 전극(133) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 절연막(140)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체층(150)이 형성되어 있다. 반도체층(150)은 게이트 전극(124) 위에 위치할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성될 수도 있다. 반도체층(150)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
반도체층(150) 위에는 데이터선(171)으로부터 돌출되어 있는 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 이격되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 데이터 신호를 전달한다. 데이터선(171)으로 전달된 데이터 신호는 소스 전극(173)에 인가된다.
게이트 전극(124), 반도체층(150), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 구성한다. 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 소스 전극(173)에 인가된 데이터 신호는 드레인 전극(175)으로 전달된다.
데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 및 드레인 전극(173, 175) 사이로 노출되어 있는 반도체층(150)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(180) 위에는 각 화소 영역(PX) 내에 색필터(230)가 형성되어 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 한정되지 아니하고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 등을 표시할 수도 있다.
이웃하는 색필터(230) 사이의 영역에는 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 영역(PX)의 경계부와 박막 트랜지스터 위에 형성되어 빛샘을 방지할 수 있다. 즉, 차광 부재(220)는 제1 골짜기(V1) 및 제2 골짜기(V2)에 형성될 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제1 절연층(240)이 더 형성될 수 있다. 제1 절연층(240)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(240)은 유기 물질로 이루어진 색필터(230) 및 차광 부재(220)를 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제1 절연층(240), 차광 부재(220), 보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 일부가 노출되도록 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다. 접촉 구멍(181)은 차광 부재(220) 대신 색필터(230)에 형성될 수도 있다.
제1 절연층(240) 위에는 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 각 화소 영역(PX) 내에 형성되고, 드레인 전극(175)과 연결되어 있어 박막 트랜지스터가 온 상태일 때 드레인 전극(175)으로부터 데이터 신호를 인가 받는다. 화소 전극(191)은 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질로 이루어질 수 있다.
화소 전극(191)은 가로 줄기부(193), 가로 줄기부(193)와 직교하는 세로 줄기부(192), 및 복수의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함한다.
가로 줄기부(193)는 게이트선(121)과 나란한 방향으로 형성될 수 있고, 세로 줄기부(192)는 데이터선(171)과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 가로 줄기부(193)는 인접한 두 게이트선(121) 사이의 대략 중간에 형성될 수 있고, 세로 줄기부(192)는 인접한 두 데이터선(171) 사이의 대략 중간에 형성될 수 있다.
하나의 화소 영역(PX)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부화소 영역, 제2 부화소 영역, 제3 부화소 영역, 및 제4 부화소 영역으로 나뉜다. 제1 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 좌측 및 세로 줄기부(192)의 상측에 위치하고, 제2 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 우측 및 세로 줄기부(192)의 상측에 위치한다. 제3 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 좌측 및 세로 줄기부(192)의 하측에 위치하고, 제4 부화소 영역은 가로 줄기부(193)의 우측 및 세로 줄기부(192)의 하측에 위치한다.
제1 미세 가지부(194a)는 제1 부화소 영역 내에 형성되고, 제2 미세 가지부(194b)는 제2 부화소 영역 내에 형성된다. 제3 미세 가지부(194c)는 제3 부화소 영역 내에 형성되고, 제4 미세 가지부(194d)는 제4 부화소 영역 내에 형성된다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 좌상 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 우상 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)로부터 좌하 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 우하 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45° 또는 135°의 각을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 이웃하는 부화소 영역의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 서로 직각을 이루도록 형성될 수 있다.
상기에서 도 1에 도시되어 있는 화소 전극(191)의 형상에 대해 설명하였으나, 화소 전극(191)의 형상은 이에 한정되지 아니하고 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 하나의 화소 영역(PX)이 네 개의 부화소 영역으로 나뉘어 지는 것으로 설명하였으나, 더 많은 영역으로 나뉘어질 수도 있고, 복수의 부화소 영역으로 나뉘어지지 않을 수도 있다.
화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)으로부터 일정한 거리를 가지고 이격되도록 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에는 공간(200)이 형성되어 있다. 공간(200)의 폭과 넓이는 표시 장치의 해상도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
공간(200) 내에는 액정(3)이 채워져 있다. 액정(3)은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있으며, 전계가 인가되지 않은 상태에서 기판(110)에 수직한 방향으로 서 있을 수 있다. 즉, 수직 배향이 이루어질 수 있다. 또한, 이에 한정되지 아니하며, 수평 배향이 이루어질 수도 있다.
액정(3)은 네마틱(nematic), 스메틱(smetic), 콜레스테릭(cholesteric), 카이랄(chiral) 액정 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 액정(3)은 네거티브(negative)형의 액정 물질 또는 포지티브(positive)형의 액정 물질로 이루어질 수 있다.
상기에서 화소 전극(191)은 공간(200)을 기준으로 아래에 형성되어 있고, 공통 전극(270)은 공간(200)을 기준으로 위에 형성되어 있는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 모두 공간(200)을 기준으로 아래에 형성될 수도 있다. 이때, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 동일한 층에 형성될 수도 있고, 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성될 수도 있다. 이때, 액정(3)은 공간(200) 내에서 기판(110)과 평행한 방향으로 누워있도록 형성될 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191)에 의해 덮여있지 않은 제1 절연층(240) 위에도 형성될 수 있다.
제1 배향막(11)과 마주보도록 공통 전극(270) 아래에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 수직 배향막으로 이루어질 수 있고, 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane), 폴리 이미드(Polyimide) 등의 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 화소 영역(PX)의 가장자리에서 서로 연결될 수 있다.
공간(200)은 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 의해 둘러싸여 있다.
공통 전극(270)은 제2 골짜기(V2)에서 제1 절연층(240) 바로 위에 접촉되도록 형성되어, 공통 전극(270)이 공간(200)의 좌측 면과 우측 면을 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 공통 전극(270)은 복수의 화소 행을 따라 연결되어 있고, 제2 골짜기(V2)에 위치한 공통 전극(270)의 높이는 화소 영역(PX)에 위치한 공통 전극의 높이보다 낮다. 제2 골짜기(V2)에 위치한 공통 전극(270)의 아래에는 공간(200)이 형성되어 있지 않기 때문이다.
공통 전극(270)은 제1 골짜기(V1)의 적어도 일부 영역에는 형성되지 않는다. 즉, 공통 전극(270)이 화소 영역(PX)의 상측 면과 하측 면의 적어도 일부를 덮지 않도록 형성되어, 공간(200)의 일부가 외부로 노출되도록 한다. 공간(200)이 노출되는 면을 액정 주입구(201)라 한다. 액정 주입구(201)는 제1 골짜기(V1)를 따라 형성되고, 액정 주입구(201)를 통해 액정(3)이 공간(200)의 내부로 주입된다.
상기에서 공통 전극(270)이 공간(200)의 좌측 면과 우측 면을 덮고, 상측 면과 하측 면의 적어도 일부를 덮지 않는 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 공통 전극(270)이 공간(200)의 다른 측면을 덮도록 형성될 수도 있다. 예를 들면, 공통 전극(270)이 공간(200)의 상측 면과 하측 면을 덮고, 좌측 면과 우측 면의 적어도 일부를 덮지 않도록 형성될 수도 있다. 이때, 액정 주입구(201)는 제2 골짜기(V2)를 따라 형성될 수도 있다.
공통 전극(270) 위에는 제2 절연층(280)이 더 형성될 수 있다. 제2 절연층(280)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제2 절연층(280) 위에는 지붕층(285)이 형성되어 있다. 지붕층(285)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 지붕층(285)의 아래에는 공간(200)이 형성되어 있고, 지붕층(285)에 의해 공간(200)의 형상이 유지될 수 있다.
지붕층(285)은 공통 전극(270)과 마찬가지로 복수의 화소 행을 따라 연결되어 있고, 제2 골짜기(V2)에서 나머지 부분보다 높이가 낮게 형성된다. 또한, 지붕층(285)에는 제1 골짜기(V1)를 따라 액정 주입구(201)가 형성되어 공간(200)의 일부가 외부로 노출된다.
지붕층(285)은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층(285)을 연결하는 다리부(285a)를 포함한다. 다리부(285a)는 제1 골짜기(V1)에 형성되어 있다. 서로 다른 두 개의 화소 행에 위치하는 지붕층(285)을 연결하기 위한 다리부(285a)는 하나의 화소 행이 포함하는 화소 영역(PX)의 개수만큼 형성될 수 있다. 즉, 다리부(285a)는 매 화소 열마다 형성될 수 있다.
다리부(285a)는 인접한 두 개의 제2 골짜기(V2) 사이의 중간 지점에 형성되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다리부(285a)의 형성 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 다리부(285a)가 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 지점에 형성될 수도 있다.
다리부(285a)의 높이는 화소 영역(PX) 내에 위치하는 지붕층(285)의 높이보다 낮게 형성된다.
지붕층(285) 아래에 공간(200)을 형성하기 위해서, 먼저, 공간(200)이 형성될 부분에 희생층(도시하지 않음)을 형성하고, 지붕층(285)을 형성한 후에 희생층을 제거하는 공정이 이루어진다. 이때, 희생층이 형성되지 않는 부분에서는 지붕층(285)의 아래에 공간(200)이 형성되지 않는다. 예를 들면, 제2 골짜기(V2)에서는 지붕층(285)의 아래에 공간(200)이 형성되어 있지 않다.
희생층은 슬릿 노광 또는 하프톤 노광 공정을 통해 서로 다른 높이를 가지도록 형성될 수 있다. 지붕층(285)의 다리부(285a)가 형성되는 부분에 대응하는 희생층을 화소 영역(PX)에서보다 낮게 형성할 수 있다. 서로 다른 높이를 가지는 희생층 위에 형성되는 지붕층(285)도 서로 다른 높이를 가지게 된다. 따라서, 다리부(285a)의 높이는 화소 영역(PX) 내에 위치하는 지붕층(285)보다 낮게 형성될 수 있다.
지붕층(285)이 형성된 후에는 공간(200)의 형상이 유지될 수 있도록 하기 위해 경화 공정을 거치게 되고, 경화 공정에서는 고온의 열이 가해진다. 이때, 지붕층(285)의 아래층과 윗층 간의 열팽창 계수의 차이 등으로 인해 도 4에 도시된 바와 같이 화소 영역(PX)의 가장자리에서 제1 방향(d1)으로 응력이 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 화소 영역(PX)의 가장자리에 위치한 지붕층(285)의 단부가 다른 화소 행의 지붕층(285)의 단부와 연결된다. 또한, 서로 다른 화소 행에 위치한 지붕층(285)을 연결하는 다리부(285a)의 높이가 화소 영역(PX)에 위치한 지붕층(285)보다 낮게 형성된다. 따라서, 경화 공정에서 발생하는 제1 방향(d1)의 응력은 제2 방향(d2) 및 제3 방향(d3)으로 분산될 수 있다. 따라서, 제1 방향(d1)으로 발생하는 응력이 상대적으로 줄어들어 화소 영역(PX)의 가장자리에서 지붕층(285)의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지붕층(285)은 공간(200)의 형상을 유지하는 역할을 하고, 공간(200)의 높이는 셀 갭(cell gap)을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에서는 지붕층(285)의 변형을 방지함으로써, 화소 영역(PX) 전체에서 셀 갭이 균일하게 유지될 수 있도록 할 수 있다.
지붕층(285)의 다리부(285a) 아래에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 따라서, 서로 다른 화소 행에 위치하는 공통 전극(270)들이 서로 연결될 수 있다.
지붕층(285) 위에는 제3 절연층(290)이 더 형성될 수 있다. 제3 절연층(290)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제3 절연층(290)은 지붕층(285)의 상부면 및 측면을 모두 덮도록 형성될 수 있다. 제3 절연층(290)은 유기 물질로 이루어진 지붕층(285)을 보호하는 역할을 하며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
제3 절연층(290) 위에는 덮개막(295)이 형성될 수 있다. 덮개막(295)은 공간(200)이 외부로 노출되어 있는 액정 주입구(201)를 덮도록 형성된다. 즉, 제3 절연층(290)은 공간(200)의 내부에 형성되어 있는 액정(3)이 외부로 나오지 않도록 액정 주입구(201)를 밀봉할 수 있다. 덮개막(295)은 액정(3)과 접촉하게 되므로, 액정(3)과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 서로 다른 화소 영역(PX)에 형성되어 있는 공간이 서로 연결된다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판(110) 위에 박막 트랜지스터 및 이에 연결되는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)과 공간(200)을 사이에 두고 이격되도록 지붕층(285)이 형성되어 있다. 지붕층(285)에는 공간(200)의 일부가 노출되도록 액정 주입구(201)가 형성되어 있고, 공간(200)에는 액정(3)이 채워져 있다. 지붕층(285) 위에는 액정 주입구(201)을 덮도록 덮개막(295)이 형성되어 있고, 덮개막(295)은 화소 행 별로 공간(200)을 밀봉한다.
앞선 실시예에서는 서로 다른 열에 위치한 화소 영역(PX)에 형성되어 있는 공간(200)이 서로 연결되어 있지 않으나, 본 실시예에서는 서로 다른 열에 위치한 화소 영역(PX)에 형성되어 있는 공간(200)이 서로 연결되어 있다.
공간(200)의 평면도 상의 연결 형태는 도 6에 도시되어 있다. 동일한 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)들이 서로 연결되어 있다. 즉, 첫 번째 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)들이 서로 연결되어 있고, 두 번째 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)들이 서로 연결되어 있다. 첫 번째 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)은 두 번째 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)과 분리되어 있다.
서로 다른 화소 열에 위치하는 공간(200)은 제2 골짜기(V2)에서 연결된다. 인접한 두 화소 영역(PX) 사이의 제2 골짜기(V2)의 일부 영역에서 공간(200)의 연결이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 인접한 두 개의 제1 골짜기(V1) 사이의 중간 지점에서 공간(200)의 연결이 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 인접한 두 화소 영역(PX) 사이의 제2 골짜기(V2)의 전체 영역에서 공간(200)의 연결이 이루어질 수도 있다.
공간(200) 위에 형성되어 있는 지붕층(285)은 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고, 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층(285)은 서로 분리되어 있다.
공간(200)의 연결이 이루어지는 제2 골짜기(V2)에서 지붕층(285)은 낮게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 화소 영역(PX)의 경계에 위치하는 지붕층(285)의 높이는 화소 영역(PX) 내에 위치하는 지붕층(285)의 높이보다 낮게 형성된다. 따라서, 공간(200)의 연결부(200a)의 높이는 화소 영역(PX)에 형성되어 있는 공간(200)보다 낮게 형성된다.
지붕층(285) 아래에 공간(200)을 형성하기 위해서, 먼저, 공간(200)이 형성될 부분에 희생층(도시하지 않음)을 형성하고, 지붕층(285)을 형성한 후에 희생층을 제거하는 공정이 이루어진다. 이때, 희생층이 형성되지 않는 부분에서는 지붕층(285)의 아래에 공간(200)이 형성되지 않는다. 예를 들면, 공간(200)의 연결부(200a)의 상, 하측에는 공간(200)이 형성되어 있지 않다. 즉, 공간(200)의 연결부(200a)의 상, 하측에서는 공통 전극(270)이 제1 절연층(240) 바로 위에 접촉되도록 형성될 수 있다.
희생층은 슬릿 노광 또는 하프톤 노광 공정을 통해 서로 다른 높이를 가지도록 형성될 수 있다. 공간(200)의 연결부(200a)에 대응하는 희생층을 화소 영역(PX)에서보다 낮게 형성할 수 있다. 서로 다른 높이를 가지는 희생층 위에 형성되는 지붕층(285)도 서로 다른 높이를 가지게 된다. 따라서, 복수의 화소 영역(PX)의 경계에 위치하는 지붕층(285)의 높이는 화소 영역(PX) 내에 위치하는 지붕층(285)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
지붕층(285)이 형성된 후에는 공간(200)의 형상이 유지될 수 있도록 하기 위해 경화 공정을 거치게 되고, 경화 공정에서는 고온의 열이 가해진다. 이때, 지붕층(285)의 아래층과 윗층 간의 열팽창 계수의 차이 등으로 인해 도 7에 도시된 바와 같이 화소 영역(PX)의 가장자리에서 제1 방향(d1)으로 응력이 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 제2 골짜기(V2)에서 서로 다른 화소 영역(PX)의 공간(200)이 연결되고, 공간(200)의 연결부(200a)의 높이는 화소 영역(PX)에서보다 낮게 형성된다. 따라서, 경화 공정에서 발생하는 제1 방향(d1)의 응력은 제2 방향(d2), 제3 방향(d3), 및 제4 방향(d4)으로 분산될 수 있다. 따라서, 제1 방향(d1)으로 발생하는 응력이 상대적으로 줄어들어 화소 영역(PX)의 가장자리에서 지붕층(285)의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8 및 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 서로 다른 화소 행에 위치한 지붕층이 서로 연결된다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 IX-IX선을 따라 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서 동일한 화소 행에 형성되어 있는 공간(200)은 서로 연결되어 있다는 점에서 앞선 실시예와 동일하다. 동일한 화소 행에 위치하는 인접하는 두 화소 영역의 공간(200)은 제2 골짜기(V2)에서 연결된다.
앞선 실시예에서 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층(285)은 서로 분리되어 있으나, 본 실시예에서는 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층(285)이 서로 연결되어 있다.
지붕층(285)은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층(285)을 연결하는 다리부(285a)를 포함한다. 다리부(285a)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 지점에 형성되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다리부(285a)의 형성 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
다리부(285a)를 행 방향으로 자른 단면은 T자형으로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다리부(285a)의 단면 형상은 I자형, U자형 등으로 이루어질 수 있다.
제2 골짜기(V2)에서 공간(200)이 연결됨에 따라 연결되지 않은 경우와 비교하였을 때 지붕층(285)이 제1 절연층(240)과 접촉하고 있는 면적이 상대적으로 줄어들게 된다. 따라서, 지붕층(285)이 제1 절연층(240)에 제대로 접촉되지 않고 떨어질 우려가 있다. 본 실시예에서는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차하는 지점에 지붕층(285)의 다리부(285a)를 형성하고, 다리부(285a)가 제1 절연층(240)과 접촉하도록 형성함으로써, 줄어든 면적을 보상할 수 있다. 따라서, 지붕층(285)이 제1 절연층(240)에 안정적으로 접촉될 수 있다.
지붕층(285)이 형성되어 있지 않은 부분을 통해 공간(200)이 외부로 노출되어 있고, 노출된 부분을 액정 주입구(201)라 한다. 액정 주입구(201)는 평면도 상에서 사각형으로 이루어져 있다.
다만, 액정 주입구(201)의 형상은 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 액정 주입구의 형상에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 10에서는 액정 주입구(201)가 타원형으로 이루어지고, 도 11에서는 액정 주입구(201)가 마름모형으로 이루어져 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 액정 주입구(201)의 평면 상의 형상은 이외에도 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 액정 주입구(201)가 원형으로 이루어질 수도 있다.
도 8에서는 액정 주입구(201)의 가장자리가 화소 영역(PX)의 경계와 거의 일치하는 반면에, 도 10 및 도 11에서는 액정 주입구(201)의 일부가 화소 영역(PX)의 경계로부터 떨어져 있다.
경화 공정에서 발생하는 지붕층(285)의 변형은 주로 액정 주입구(201)와 인접한 부분에서 일어나게 된다. 지붕층(285)의 변형이 화소 영역(PX) 내에서 발생하는 경우 셀 갭에 영향을 미쳐 사용자에게 시인될 우려가 있다. 본 실시예에서는 지붕층(285)의 변형이 주로 발생하는 부분을 제1 골짜기(V1)에 형성한다. 제1 골짜기(V1)에는 차광 부재가 형성되어, 화면이 표시되지 않으므로 셀 갭에 변화가 생기더라도 사용자에게 시인되지 않는다. 따라서, 화소 영역(PX) 내에서는 셀 갭이 균일하게 유지될 수 있다.
다음으로, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
기판(110)에는 복수의 화소 영역(PX)이 형성되어 있다. 복수의 화소 영역(PX)은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있다.
지붕층(285)은 화소 행을 따라 형성되어 있고, 지붕층(285)은 화소 영역(PX)으로부터 제1 골짜기(V1)로 돌출되어 있는 돌출부(287)를 포함한다.
돌출부(287)는 화소 영역(PX)의 윗변 및 아랫변으로부터 돌출되도록 형성되어 있고, 제1 골짜기(V1)에 위치한다.
돌출부(287)의 형상은 삼각형으로 이루어져 있으며, 이등변 삼각형, 정삼각형, 및 직각 삼각형 등으로 이루어질 수 있다.
돌출부(287)의 위치는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차되는 지점의 좌우에 인접하여 형성될 수 있다.
지붕층(285)의 아래에 형성되어 있는 공간(200)에는 액정(도시하지 않음)이 채워져 있고, 액정은 모세관 현상을 이용하여 액정 주입구(201)를 통해 주입된다. 이때, 액정 주입구(201)의 근처에는 메니스커스(meniscus)가 형성된다.
이때, 액정 주입구(201)가 화소 영역(PX)의 가장자리와 거의 일치하도록 형성되는 경우를 가정하면, 메니스커스는 액정 주입구(201)의 내측으로 오목한 형태를 가지게 된다. 따라서, 화소 영역(PX)의 가장자리에는 액정(3)이 존재하지 않는 영역이 발생하게 되며, 해당 부분에서는 빛샘 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 화소 영역(PX)의 윗변과 아랫변의 양측 가장자리에서 지붕층(285)이 돌출부(287)를 가지도록 형성함으로써, 액정 주입구(201)의 일부가 화소 영역(PX)의 외측에 위치하도록 할 수 있다. 따라서, 메니스커스가 화소 영역(PX)보다 바깥쪽에 형성되며, 액정은 화소 영역의 전체를 채울 수 있게 되어 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 지붕층(285)의 돌출부(287) 아래에도 공통 전극이 형성되어 있다.
도 12에서는 도 1에 도시된 실시예와 달리 지붕층의 다리부가 형성되어 있지 않다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 도 12에 도시된 실시예에서도 지붕층의 다리부가 더 형성될 수 있다.
상기에서 돌출부(287)의 형상 및 위치에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
이하에서는 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 지붕층(285)의 돌출부(287)의 형상 및 위치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 13에서는 지붕층(285)의 돌출부(287)가 사각형으로 이루어져 있다. 지붕층(285)의 돌출부(287)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차되는 지점의 좌우에 인접하여 형성되고, 인접한 두 개의 제2 골짜기(V2) 사이의 중심에도 형성된다.
도 14에서는 지붕층(285)의 돌출부(287)가 라운드형으로 이루어져 있다. 지붕층(285)의 돌출부(287)는 제1 골짜기(V1)와 제2 골짜기(V2)가 교차되는 지점을 제외하고 제1 골짜기(V1)에 전체적으로 형성되어 있다. 돌출부(287)의 형상에 의해 액정 주입구(201)의 평면 형상이 결정될 수 있다. 도 14에서 액정 주입구(201)는 반타원형으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 15에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 공간이 화소 영역을 둘러싸는 테두리 영역의 적어도 일부에 형성되고, 테두리 영역에 위치하는 공간의 높이가 낮게 형성된다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 15는 동일한 화소 열에 속하는 인접한 두 화소의 일부를 나타내고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 기판(110) 위에 박막 트랜지스터 및 이에 연결되는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191) 위에는 화소 전극(191)과 공간(200)을 사이에 두고 이격되도록 지붕층(285)이 형성되어 있다. 지붕층(285)에는 공간(200)의 일부가 노출되도록 액정 주입구(201)가 형성되어 있고, 공간(200)에는 액정(3)이 채워져 있다. 지붕층(285) 위에는 액정 주입구(201)을 덮도록 덮개막(295)이 형성되어 있고, 덮개막(295)은 화소 행 별로 공간(200)을 밀봉한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 화소 영역(PX)을 둘러싸는 테두리 영역(ED)이 형성되어 있고, 테두리 영역(ED)은 제1 골짜기(V1)의 일부와 중첩되어 있다.
공간(200)은 화소 영역(PX)뿐만 아니라 테두리 영역(ED)의 적어도 일부에도 형성되어 있다. 즉, 지붕층(285)이 화소 행을 따라 형성되어 있고, 제1 골짜기(V1)의 일부 영역까지 확장되어 형성된다. 따라서, 공간(200)은 제1 골짜기(V1)와 중첩되는 테두리 영역(ED)에 형성된다.
지붕층(285)은 경사를 가지도록 형성된다. 지붕층(285)은 화소 영역(PX)의 중심부로부터 테두리 영역(ED)으로 갈수록 점차적으로 낮아질 수 있다. 공간(200)은 지붕층(285)의 아래에 형성되어 있으므로, 지붕층(285)의 경사에 따라 높이의 변화가 발생한다. 따라서, 테두리 영역(ED)에 위치하는 공간(200)의 높이가 화소 영역(PX)에 위치하는 공간(200)의 높이보다 낮게 형성된다. 이때, 공간(200)의 높이는 화소 영역(PX)의 중심부로부터 테두리 영역(ED)으로 갈수록 점차적으로 낮아진다.
공간(200)을 채우고 있는 액정(3)은 모세관 현상을 이용하여 액정 주입구(201)를 통해 주입된다. 본 발명의 일 실시예에서는 액정 주입구(201) 부근에서 공간(200)의 높이를 낮게 형성함으로써, 모세관력(capillary force)을 증가시킬 수 있다. 따라서, 액정(3)이 미주입되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배향막(11, 21)도 모세관 현상을 이용하여 배향액이 액정 주입구(201)를 통해 주입되어 형성되는 것이며, 모세관력의 향상으로 인해 화소 영역(PX)에 배향막의 잔류물이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 16에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 15에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 공간의 높이 변화가 테두리 영역에서 발생한다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 16은 동일한 화소 열에 속하는 인접한 두 화소의 일부를 나타내고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서 공간(200)은 화소 영역(PX) 및 테두리 영역(ED)의 적어도 일부에 형성되어 있다.
지붕층(285)은 테두리 영역(ED)에서 경사를 가지도록 형성된다. 지붕층(285)은 화소 영역(PX) 내에서는 편평하게 형성되고, 테두리 영역(ED)에서는 화소 영역(PX)으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아진다. 공간(200)은 지붕층(285)의 아래에 형성되어 있으므로, 지붕층(285)의 경사에 따라 높이의 변화가 발생한다. 따라서, 화소 영역(PX) 내에서 공간(200)의 높이는 일정하게 형성되어, 화소 영역(PX) 내에서의 셀 갭은 균일하게 형성된다. 테두리 영역(ED)에서 공간(200)의 높이는 화소 영역(PX)으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아진다.
이하에서는 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 17에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 도 16에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 차이점이 있는 부분에 대해서만 이하에서 설명한다. 앞선 실시예와 가장 큰 차이점은 공간이 제2 골짜기와 중첩되는 테두리 영역에 형성된다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 17은 동일한 화소 행에 속하는 인접한 두 화소의 일부를 나타내고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 화소 영역(PX)을 둘러싸는 테두리 영역(ED)이 형성되어 있고, 테두리 영역(ED)은 제2 골짜기(V2)의 일부와 중첩되어 있다.
공간(200)은 화소 영역(PX)뿐만 아니라 테두리 영역(ED)의 적어도 일부에도 형성되어 있다. 지붕층(285)은 제2 골짜기(V2)의 중심 일부에서만 제1 절연층(240)과 접촉되도록 형성되고, 제2 골짜기(V2)의 양측 가장자리에서는 제1 절연층(240)으로부터 떨어지도록 형성되어 있다. 따라서, 공간(200)은 제2 골짜기(V2)와 중첩되는 테두리 영역(ED)에 형성된다.
지붕층(285)은 테두리 영역(ED)에서 경사를 가지도록 형성된다. 지붕층(285)은 화소 영역(PX) 내에서는 편평하게 형성되고, 테두리 영역(ED)에서는 화소 영역(PX)으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아진다. 공간(200)은 지붕층(285)의 아래에 형성되어 있으므로, 지붕층(285)의 경사에 따라 높이의 변화가 발생한다. 따라서, 화소 영역(PX) 내에서 공간(200)의 높이는 일정하게 형성되어, 화소 영역(PX) 내에서의 셀 갭은 균일하게 형성된다. 테두리 영역(ED)에서 공간(200)의 높이는 화소 영역(PX)으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아진다.
도 16에 도시된 실시예에서는 공간이 제1 골짜기와 중첩되는 테두리 영역까지 확장되는 경우를 설명하고, 도 17에 도시된 실시예에서는 공간이 제2 골짜기와 중첩되는 테두리 영역까지 확장되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 공간이 제1 골짜기 및 제2 골짜기와 중첩되는 테두리 영역 전체에 확장되도록 형성될 수도 있다.
이하에서는 도 18 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 18에 도시된 바와 같이, 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110) 위에 일방향으로 뻗어있는 게이트선(121) 및 게이트선(121)으로부터 돌출되는 게이트 전극(124)을 형성한다. 또한, 게이트선 및 게이트 전극(124)과 이격되도록 유지 전극(133)을 형성한다. 유지 전극(133)은 게이트선 및 게이트 전극(124)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
게이트선(121), 게이트 전극(124), 및 유지 전극(133)을 포함한 기판(110) 위의 전면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질을 이용하여 게이트 절연막(140)을 형성한다.
게이트 절연막(140) 위에 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 금속 산화물(metal oxide) 등과 같은 반도체 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 반도체층(150)을 형성한다. 반도체층(150)은 게이트 전극(124) 위에 위치하도록 형성할 수 있다.
금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 타방향으로 뻗어있는 데이터선(171)을 형성한다. 또한, 데이터선(171)으로부터 반도체층(150) 위로 돌출되는 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 이격되는 드레인 전극(175)을 함께 형성한다.
반도체 물질과 금속 물질을 연속으로 증착한 후 이를 동시에 패터닝하여 반도체층(150), 데이터선(171), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)을 형성할 수도 있다. 이때, 반도체층(150)은 데이터선(171)의 아래까지 연장되어 형성된다.
게이트 전극(124), 반도체층(150), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 하나의 박막 트랜지스터를 구성한다.
데이터선(171), 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 소스 및 드레인 전극(173, 175) 사이로 노출되어 있는 반도체층(150) 위에 보호막(180)을 형성한다.
보호막(180) 위의 각 화소 영역 내에 색필터(230)를 형성하고, 각 화소 영역의 경계부 및 박막 트랜지스터 위에 차광 부재(220)를 형성한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 제1 절연층(240)을 형성한다.
드레인 전극(175)의 일부가 노출되도록 제1 절연층(240), 차광 부재(220), 및 보호막(180)을 식각하여 접촉 구멍(181)을 형성한다.
제1 절연층(240) 위에 인듐-주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐-아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명한 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여 화소 영역 내에 화소 전극(191)을 형성한다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(181)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되도록 형성한다.
화소 전극(191) 및 제1 절연층(240) 위에 유기 절연 물질로 희생층(210)을 형성한다. 희생층(210)을 패터닝하여 일방향으로 이웃하는 화소 영역들 사이가 분리되고, 타방향으로 이웃하는 화소 영역들을 따라 연결되도록 형성한다. 예를 들면, 동일한 화소 행에 속하는 화소 영역들에 형성되어 있는 희생층(210)은 서로 분리되고, 동일한 화소 열에 속하는 화소 영역들에 형성되어 있는 희생층(210)은 연결되도록 형성할 수 있다. 즉, 희생층(210)은 화소 열을 따라 형성된다.
희생층(210)은 감광성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 포토 공정을 진행하여, 희생층(210)을 패터닝할 수 있다.
희생층(210)을 패터닝할 때 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용하여 희생층(210)이 서로 다른 높이를 가지도록 형성할 수 있다. 화소 영역(PX)의 일부 가장자리에 위치하는 희생층(210)의 높이를 나머지 부분에 비해 높게 형성할 수 있다. 특히, 복수의 화소 행 사이에 위치하는 제1 골짜기(V1)와 인접한 부분에 위치하는 화소 영역(PX)의 가장자리에서 희생층(210)의 높이가 높게 형성되도록 할 수 있다. 제1 골짜기(V1)에는 추후 액정 주입구가 형성되게 되며, 액정 주입구와 접하는 부분에 위치하는 희생층(210)의 높이가 나머지 부분보다 높게 형성되는 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 희생층(210) 위에 금속 물질을 증착하여 공통 전극(270)을 형성한다.
공통 전극(270) 위에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질로 제2 절연층(280)을 형성할 수 있다.
제2 절연층(280) 위에 유기 물질로 지붕층(285)을 형성하고, 지붕층(285)을 패터닝하여 제1 골짜기(V1)에 위치하는 지붕층(285)을 제거한다.
지붕층(285)을 패터닝한 후 낮은 온도에서 지붕층(285)을 경화시킨 후, 지붕층(285) 위에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질로 제3 절연층(290)을 형성할 수 있다. 제3 절연층(290)은 패터닝된 지붕층(285) 위에 형성되므로 지붕층(285)의 측면을 덮어 보호할 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제3 절연층(290), 제2 절연층(280), 공통 전극(270)을 패터닝하여, 제1 골짜기(V1)에 위치하는 제3 절연층(290), 제2 절연층(280), 공통 전극(270)을 제거한다. 이에 따라 공통 전극(270)이 제거된 부분의 아래에 위치한 희생층(210)이 노출된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 희생층(210)이 노출된 기판(110) 위에 산소 플라즈마를 공급하여 애싱하거나, 현상액을 공급하여 희생층(210)을 전면 제거한다. 희생층(210)이 제거되면 희생층(210)이 위치하였던 자리에 공간(200)이 발생한다. 즉, 화소 전극(191)과 지붕층(285)이 공간(200)을 사이에 두고 서로 이격된다.
또한, 지붕층(285)이 형성되어 있지 않은 부분을 통해 공간(200)은 외부로 노출되어 있으며, 이를 액정 주입구(201)라 한다.
스핀 코팅 방식 또는 잉크젯 방식으로 배향 물질이 포함되어 있는 배향액을 액정 주입구(201) 주변에 떨어뜨려 공간(200) 내에 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 형성한다. 제1 배향막(11)은 화소 전극(191) 위에 형성되고, 제2 배향막(21)은 공통 전극(270) 아래에 형성된다.
잉크젯 방식 또는 디스펜싱 방식으로 액정 분자들로 이루어진 액정(3)을 액정 주입구(201) 주변에 떨어뜨리면, 액정(3)이 액정 주입구(201)를 통해 공간(200) 내부로 주입된다.
제3 절연층(290) 위에 액정(3)과 반응하지 않는 물질을 증착하여 덮개막(295)을 형성한다. 덮개막(295)은 공간(200)이 외부로 노출되어 있는 액정 주입구(201)를 덮도록 형성되어 공간(200)을 밀봉한다.
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.
3: 액정 11: 제1 배향막
21: 제2 배향막 121: 게이트선
124: 게이트 전극 133: 유지 전극
140: 게이트 절연막 150: 반도체층
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181: 접촉 구멍 191: 화소 전극
192: 세로 줄기부 193: 가로 줄기부
194a: 제1 미세 가지부 194b: 제2 미세 가지부
194c: 제3 미세 가지부 194d: 제4 미세 가지부
200: 공간 200a: 공간의 연결부
201: 액정 주입구 210: 희생층
220: 차광 부재 230: 색필터
240: 제1 절연층 270: 공통 전극
280: 제2 절연층 285: 지붕층
285a: 다리부 290: 제3 절연층
295: 덮개막 295a, 295c: 제1 덮개막
295b, 295d: 제2 덮개막 295e: 제3 덮개막
300: 버퍼층 310: 자기 조립 단분자층

Claims (20)

  1. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고,
    상기 복수의 화소 영역은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있고,
    상기 지붕층은 상기 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고,
    상기 지붕층은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층을 연결하는 다리부를 포함하는,
    표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 행 사이에 위치하는 제1 골짜기; 및,
    상기 복수의 화소 열 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함하고,
    상기 다리부는 상기 제1 골짜기에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 다리부는 인접한 두 개의 제2 골짜기 사이의 중간 지점에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 다리부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기가 교차하는 지점에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 다리부의 높이는 상기 화소 영역 내에 위치하는 지붕층의 높이보다 낮은,
    표시 장치.
  6. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고,
    서로 다른 화소 영역에 형성되어 있는 공간이 서로 연결되어 있는,
    표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 영역은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있고,
    상기 지붕층은 상기 복수의 화소 행을 따라 형성되어 있고,
    동일한 화소 행에 형성되어 있는 공간이 서로 연결되어 있는,
    표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 영역의 경계에 위치하는 지붕층의 높이는 상기 화소 영역 내에 위치하는 지붕층의 높이보다 낮은,
    표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 행 사이에 위치하는 제1 골짜기; 및,
    상기 복수의 화소 열 사이에 위치하는 제2 골짜기를 더 포함하고,
    상기 공간은 상기 제2 골짜기에서 연결되어 있는,
    표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 지붕층은 서로 다른 화소 행에 위치하는 지붕층을 연결하는 다리부를 포함하는,
    표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 다리부는 상기 제1 골짜기와 상기 제2 골짜기가 교차하는 지점에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 공간의 일부가 노출되도록 상기 지붕층에 형성되어 있는 액정 주입구를 더 포함하고,
    상기 액정 주입구는 상기 제1 골짜기에 위치하는,
    표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 액정 주입구의 평면 상의 형상은 원형, 타원형, 사각형, 및 마름모형 중 어느 하나로 이루어진,
    표시 장치.
  14. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고,
    상기 지붕층은 상기 화소 영역의 윗변 및 아랫변으로부터 돌출되도록 형성되어 있는 돌출부를 포함하는,
    표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 돌출부의 형상은 삼각형, 사각형, 및 라운드형 중 어느 하나로 이루어진,
    표시 장치.
  16. 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터에 연결되어 상기 화소 영역 내에 형성되어 있는 화소 전극; 및,
    상기 화소 전극 위에 상기 화소 전극과 공간을 사이에 두고 이격되도록 형성되어 있는 지붕층을 포함하고,
    상기 공간은 상기 화소 영역 및 상기 화소 영역을 둘러싸는 테두리 영역의 적어도 일부에 형성되어 있는,
    표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 테두리 영역에 위치하는 공간의 높이는 상기 화소 영역에 위치하는 공간의 높이보다 낮은,
    표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 공간의 높이는 상기 화소 영역의 중심부로부터 상기 테두리 영역으로 갈수록 점차적으로 낮아지는,
    표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 화소 영역에 위치하는 공간의 높이는 전체적으로 균일하고,
    상기 테두리 영역에 위치하는 공간의 높이는 상기 화소 영역으로부터 멀어질수록 점차적으로 낮아지는,
    표시 장치.
  20. 화소 영역을 포함하는 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 화소 영역 내에 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 지붕층을 형성하는 단계;
    상기 희생층의 일부가 노출되도록 상기 지붕층에 액정 주입구를 형성하는 단계;
    상기 희생층을 제거하여 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 공간을 형성하는 단계;
    상기 지붕층을 경화시키는 단계;
    상기 액정 주입구를 통해 액정을 주입하는 단계; 및,
    상기 지붕층 위에 덮개막을 형성하여 상기 화소 영역 별로 상기 공간을 밀봉하는 단계를 포함하고,
    상기 희생층을 형성하는 단계에서,
    상기 액정 주입구와 접하는 부분에 위치하는 희생층의 높이를 나머지 부분보다 높게 형성하는,
    표시 장치의 제조 방법.
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