KR20140101603A

KR20140101603A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140101603A
Application number: KR1020130014967A
Authority: KR
Inventors: 이대호; 김용석; 권필숙; 김원태; 원성환; 김종성; 이우재
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-20
Also published as: US20140226118A1; US9678376B2; CN103984167A

Abstract

본 발명은 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 테이퍼진 측벽을 가지는 미세 공간; 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간 아래에 형성되어 있는 화소 전극; 상기 미세 공간 내에 위치하는 액정층; 상기 미세 공간의 측벽 및 상기 미세 공간의 사이에 위치하는 기둥부; 및 상기 액정층 및 상기 기둥층을 덮는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다.

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.

공통 전극은 희생층을 따라서 꺾인 구조로 형성되어 하부의 화소 전극에 근접한 위치까지 형성되어 있다. 화소 전극과 공통 전극사이의 간격이 충분하지 않아서 희생막을 제거할 때 서로 단락되는 문제가 발생한다. 또한, 단락되지 않더라도 해당 부분에서는 기생 용량이 발생하며, 전계가 왜곡되는 문제도 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공통 전극이 화소 전극과 일정 거리를 유지하여 화소 전극과 단락되지 않고 전계가 왜곡되지 않도록 하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판; 상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 테이퍼진 측벽을 가지는 미세 공간; 상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간 아래에 형성되어 있는 화소 전극; 상기 미세 공간 내에 위치하는 액정층; 상기 미세 공간의 측벽 및 상기 미세 공간의 사이에 위치하는 기둥부; 및 상기 액정층 및 상기 기둥층을 덮는 공통 전극을 포함한다.

상기 미세 공간의 측벽과 상기 기둥부의 측벽은 서로 접하고 있을 수 있다.

상기 기둥부는 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 포함하며, 상기 제1 기둥 절연층은 상기 제2 기둥 유기층의 측면 및 하면에 위치하며, 상기 미세 공간의 측벽과 일치하는 측면을 가질 수 있다.

상기 제1 기둥 절연층은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.

상기 제2 기둥 유기층은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성되어 있을 수 있다.

상기 공통 전극은 수평 구조를 가지거나 단차를 가질 수 있다.

상기 화소 전극의 위에는 이를 덮는 제3 보호막을 더 포함할 수 있다.

상기 공통 전극의 위에는 상기 공통 전극을 덮는 지지 부재를 포함할 수 있다.

상기 지지 부재는 상기 공통 전극의 위에 위치하는 하부 절연층, 상기 하부 절연층 위에 형성되어 있는 루프층, 및 상기 루프층 위에 형성되어 있는 상부 절연층을 포함할 수 있다.

상기 기둥부는 포토 레지스트나 차광 부재용 금속, 무기 물질 및 유기 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 절연 기판 위에 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극을 덮으며 테이퍼진 측벽을 가지는 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층의 사이에 상기 희생층과 일치하는 측벽을 가지는 기둥부를 형성하는 단계; 상기 희생층 및 상기 기둥부 위에 공통 전극을 형성하는 단계; 상기 공통 전극위에 지지 부재를 형성하는 단계; 액정 주입구를 형성하는 단계; 상기 액정 주입구를 통하여 상기 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계; 및 상기 미세 공간에 액정을 주입하는 단계를 포함한다.

상기 기둥부를 형성하는 단계는 상기 희생층 및 상기 희생층 사이의 공간을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질을 형성하는 단계; 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 덮는 제2 기둥 유기층용 물질을 형성하는 단계; 상기 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 식각하여 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 식각은 상기 희생층을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 제거하여 상기 희생층을 노출시킬 때까지 진행할 수 있다.

상기 제1 기둥 절연층은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 형성하며, 상기 제2 기둥 유기층은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성할 수 있다.

상기 기둥부를 형성하는 단계는 상기 희생층 및 상기 희생층 사이의 공간을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질을 형성하는 단계; 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 덮는 제2 기둥 유기층용 물질을 형성하고 노광 및 현상하여 상기 희생층의 사이 공간에만 제2 기둥 유기층용 물질을 남기는 단계; 상기 희생층의 사이 공간에만 위치하는 제2 기둥 유기층용 물질 및 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 함께 식각하여 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 희생층의 사이 공간에만 위치하는 제2 기둥 유기층용 물질 및 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 함께 식각하는 단계는 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질이 제거되어 상기 희생층이 노출될 때까지 식각하며, 형성된 상기 제2 기둥 유기층은 상기 희생층 보다 높게 형성되어 있을 수 있다.

상기 기둥부는 포토 레지스트나 차광 부재용 금속, 무기 물질 및 유기 물질 중 적어도 하나로 형성할 수 있다.

상기 화소 전극과 상기 희생층 사이에 상기 화소 전극을 덮는 제3 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 희생층 및 상기 기둥부 위에 형성되어 있는 공통 전극은 상기 희생층 및 상기 기둥부의 단차에 따라서 단차를 가지거나 수평 구조를 가질 수 있다.

이상과 같이 희생층 옆에 기둥부를 형성하여 공통 전극이 화소 전극과 일정 거리를 유지하도록 하여 화소 전극과 단락되지 않고 전계가 왜곡되지 않도록 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 14는 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 특징을 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

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), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy)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), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy)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 공간(305; 도 14C, 도 14D 및 도 134 참고)이 위치한다. 미세 공간(305)에는 액정층(3)이 형성되어 있다.

미세 공간(305)의 상부면은 수평면을 가지며, 미세 공간(305)의 측면은 테이퍼져 있다. 미세 공간(305)은 희생층(300; 도 9 참고)이 형성되었다가 제거되면서 생기는 공간이며, 미세 공간(305)의 상부에는 공통 전극(270)이 위치하고, 하부에는 화소 전극(192) 및 제2 보호막(185)이 위치한다. 미세 공간(305)의 측면에는 기둥부(330, 340)가 위치한다. 즉, 미세 공간(305)은 공통 전극(270), 화소 전극(192), 제2 보호막(185) 및 기둥부(330, 340)에 의하여 정의되는 공간이다.

미세 공간(305)의 내에는 액정층(3)이 형성되어 있으며, 미세 공간(305)에 주입되는 액정 분자(310)를 배열시키기 위하여 미세 공간(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 공간(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 공간(305)의 높이에 대응한다. 미세 공간(305)에 위치하는 액정층(3)을 나노 크리스탈(nano crystal)이라고도 한다.

미세 공간(305)에 형성되는 액정층(3)은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있으며, 배향막도 모관력에 의하여 형성될 수 있다.

인접하는 미세 공간(305)의 사이에 위치하는 기둥부(330, 340)는 제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340)을 포함한다. 제1 기둥 절연층(330)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 형성되어 있고, 제2 기둥 유기층(340)은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성되어 있다. 실시예에 따라서는 기둥부(330, 340)는 하나의 층으로 형성될 수도 있으며, positive 또는 negative 포토 레지스트나 빛을 투과시키지 않는 차광 부재용 금속, 무기 물질 및 유기 물질을 포함할 수 있다. 이와 같이 빛을 투과시키지 않는 금속, 무기 물질 및 유기 물질로 형성되는 경우에는 차광 부재(220)가 적어도 일부 생략될 수 있다. 기둥부(330, 340)는 미세 공간(305)이 무너지지 않도록 지지하는 기둥 역할을 하며, 제2 기둥 유기층(340)이 주된 기둥 역할을 수행한다. 제1 기둥 절연층(330)은 제2 기둥 유기층(340)의 외부에 형성되어 제2 기둥 유기층(340)을 보호하는 역할을 한다. 도 2에서는 제1 기둥 절연층(330)은 제2 기둥 유기층(340)의 측면 및 하면에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 실시예에 따라서는 제2 기둥 유기층(340)의 상부면에도 형성되어 있을 수 있다. 제1 기둥 절연층(330)의 측면은 미세 공간(305)의 측벽과 일치할 수 있다.

기둥부(330, 340)의 위이며, 미세 공간(305)에 주입된 액정층(3)의 상부에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 미세 공간(305) 또는 액정층(3)의 상부면과 기둥부(330, 340)의 상부면을 따라서 연장되어 있다. 공통 전극(270)이 미세 공간(305)의 위에서도 수평을 유지할 수 있는 이유는 기둥부(330, 340)가 지지해주고 있기 때문이다. 공통 전극(270)은 도 2에서 수평을 이루는 것으로 도시하고 있다. 하지만, 미세 공간(305)의 위에서 수평을 이루지만, 기둥부(330, 340)와 미세 공간(305)에 단차가 있어 꺾인 구조를 가질 수도 있다. 이에 대해서는 도 15 및 도 16에서 살펴본다.

또한, 공통 전극(270)은 액정 주입구가 형성되는 영역(이하 '액정 주입구 형성 영역'이라 함; 307)을 중심으로 서로 분리되어 복수개가 형성되어 있으며, 복수개의 공통 전극(270)은 서로 간격을 두고 형성되어 있다. 액정 주입구 형성 영역(307)은 게이트선(121)과 평행한 방향으로 형성되어 있어 공통 전극(270)의 연장 방향도 게이트선(121)의 연장 방향과 같다.

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)의 위에는 지지 부재가 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 지지 부재는 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)을 포함한다. 실시예에 따라서는 하부 절연층(350) 또는 상부 절연층(370)이 생략될 수 있으며, 하부 절연층(350)과 상부 절연층(370)은 루프층(360)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.

공통 전극(270)의 위에는 하부 절연층(350)이 위치한다. 하부 절연층(350)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.

하부 절연층(350)의 위에는 루프층(360)이 형성되어 있다. 루프층(360)은 화소 전극(192)과 공통 전극(270)의 사이 공간(미세 공간(Microcavity)) 및 나노 액정이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있으며, 포토 레지스트 및 기타 다양한 유기 물질로 형성될 수 있다.

루프층(360)은 기둥부(330, 340)와 공통 전극(270) 및 하부 절연층(350)에 의하여 분리되어 있으며, 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다.

루프층(360)의 위에는 상부 절연층(370)이 형성되어 있다. 상부 절연층(370)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.

하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)에는 미세 공간(305)에 액정을 넣을 수 있도록 하기 위하여 일측면에 액정 주입구 형성 영역(307)을 가질 수 있다. 액정 주입구 형성 영역(307)에는 각 미세 공간(305)으로 연결되는 액정 주입구를 포함한다. 액정 주입구는 미세 공간(305)으로 액정이 주입되는 입구 부분이다. 또한, 액정 주입구 형성 영역(307) 및 액정 주입구는 미세 공간(305)을 형성하기 위한 희생층을 제거할 때에도 사용될 수 있다.

상부 절연층(370)의 위에는 캐핑막(390)이 형성되어 액정 주입구 형성 영역(307)을 봉한다. 캐핑막(390)에 의하여 액정 주입구 형성 영역(307)은 막히며, 액정 분자(310)가 외부로 유출되는 것이 차단된다. 캐핑막(390)은 도 2 및 도 3과 같이 표시 장치의 전 영역에 걸쳐 형성될 수 있으며, 실시예에 따라서는 액정 주입구 형성 영역(307)의 상부 및 그 주위에만 형성될 수도 있다. 캐핑막(390)이 형성된 상부면은 절연 기판(110)의 하부면과 같이 수평의 면을 이룰 수 있다.

절연 기판(110)의 하부 및 캐핑막(390)의 상부에는 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 14를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 살펴본다.

도 4 내지 도 14는 도 1 내지 도 3의 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 4를 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), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy)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), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy)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 9A 내지 도 9D에서 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300)을 형성한 후 패널 전 영역에 걸쳐 제1 기둥 절연층용 물질(330')을 적층한다. 제1 기둥 절연층용 물질(330')은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 형성할 수 있다.

희생층(300)의 형성 공정을 살펴본다. 제2 보호막(185), 화소 전극(192) 등이 형성되어 있는 액정 표시 패널의 전면에 포토 레지스트 등 다양한 유기막을 적층한다. 그 후, 적층된 희생층용 물질을 패터닝하여 희생층(300)의 구조를 형성한다. 포토 레지스트 등의 유기막을 사용하는 경우 노광 공정을 통하여 희생층(300)을 형성할 수 있으며, 실시예에 따라서는 별도의 식각 공정을 통하여 형성할 수도 있다.

도 9A에서 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300)은 데이터선(171)의 연장 방향을 따라서 연장되어 상하로 인접한 화소를 따라 길게 형성되어 있다. 데이터선(171)의 상부에는 희생층(300)이 형성되어 있지 않고, 인접한 희생층(300)은 서로 일정 거리를 두고 떨어져 있다. 또한, 희생층(300)은 추후 형성될 미세 공간(305)과 동일한 구조를 가진다. 희생층(300)의 상부면은 수평면을 가지며, 측면은 테이퍼져 있다.

제1 기둥 절연층용 물질(330')은 상술한 희생층(300)의 상부면 및 측면을 따라서 형성되어 있으며, 희생층(300)이 형성되지 않은 영역에는 하부의 구조(도 9C에서는 제2 보호막(185))를 덮으면서 형성되어 있다.

그 후, 도 10A 내지 도 10D에서 도시하고 있는 바와 같이 제1 기둥 절연층용 물질(330')의 전면 위에 제2 기둥 유기층용 물질(340')을 형성한다. 도 10B 및 도 10C에서 도시하고 있는 바와 같이 제2 기둥 유기층용 물질(340')은 희생층(300)의 구조에 따라서 단차가 발생할 수도 있다.

그 후, 도 10E 내지 도 10G에서 도시하고 있는 바와 같이 이방성 건식 식각을 통하여 제2 기둥 유기층용 물질(340') 및 제1 기둥 절연층용 물질(330')을 식각한다. 여기서 이방성 건식 식각은 깊이 방향이 수평 방향에 비하여 식각이 잘되도록 설정된 건식 식각일 수 있다. 이방성 건식 식각에 의하여 제2 기둥 유기층용 물질(340')을 식각한 후, 희생층(300) 위의 제1 기둥 절연층용 물질(330')이 노출되면, 노출된 희생층(300) 위의 제1 기둥 절연층용 물질(330')까지 식각한다. 그 결과 도 10E 내지 도 10G에서 도시된 기둥부(제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340))가 완성되고 희생층(300)이 노출된다. 이방성 건식 식각으로 희생층(300)은 식각하지 않을 수도 있고, 일부 식각될 수도 있다.

그 후, 도 11A 내지 도 11D에 도시하고 있는 바와 같이 희생층(300) 및 기둥부(제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340))의 위에 공통 전극(270) 및 하부 절연층(350)을 순차적으로 형성한다. 공통 전극(270) 및 하부 절연층(350)은 표시 패널의 전 영역에 걸쳐 형성한다.

희생층(300) 및 기둥부(제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340))의 위에 전 영역에 걸쳐 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질을 적층하여 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)은 수평 구조를 가지며, 실시예에 따라서는 굴곡된 구조를 가질 수 있다. 도 11C 및 도 11D에 도시하고 있는 바와 같이 공통 전극(270)은 화소 전극(192)과 희생층(300)의 높이만큼 떨어져 있어 서로 단락될 가능성이 적다.

그 후, 공통 전극(270) 위이며, 액정 표시 패널의 전면에 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함하는 하부 절연층(350)을 형성한다. 하부 절연층(350)은 공통 전극(270)을 덮는다.

그 후, 도 12A 내지 도 12D에서 도시한 바와 같이 하부 절연층(350)위에 루프층(360)을 형성한다. 루프층(360)은 유기 물질을 포함하여 형성할 수 있다. 루프층(360)은 희생층(300)을 노출시켜 희생층(300)을 제거하여 미세 공간(305)으로 진입하는 입구인 액정 주입구가 형성될 액정 주입구 형성 영역(307)에는 루프층(360)을 형성하지 않는다. 액정 주입구 형성 영역(307)에는 인접하는 희생층(300)이 복수개 노출되며, 희생층(300)이 제거되면 액정 주입구도 복수개 형성되어 있을 수 있다. 액정 주입구 형성 영역(307)도 하나의 화소행에 하나씩 형성되어 있을 수 있다. 도 11A에서 도시하고 있는 바와 같이 액정 주입구 형성 영역(307)은 박막 트랜지스터 형성 영역에 대응하여 형성되는 것이 도시되어 있으며, 게이트선의 형성 방향을 따라서 연장된 구조를 가진다. 또한, 해당 영역에선 루프층(360)이 형성되지 않으므로, 도 11A에서 전체적으로 형성한 하부 절연층(350)이 노출되어 있음을 번호를 부여하여 간접적으로 도시하였다.

루프층(360)의 형성은 패널 전체 영역에 유기 물질을 포함하는 루프층용 물질을 적층한 후 마스크를 사용하여 노광, 현상한 후 액정 주입구 형성 영역(307)의 루프층용 물질을 제거하여 루프층(360)을 형성한다. 이 때, 루프층(360)의 하부에 형성되는 하부 절연층(350)은 식각하지 않아 노출된다. 액정 주입구 형성 영역(307)에는 희생층(300) 및 기둥부(제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340))의 위로 공통 전극(270)과 하부 절연층(350)만 형성되어 있고, 그 외의 영역에는 희생층(300), 기둥부(330, 340), 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 루프층(360)이 적층되어 있다.

그 후, 도 13A 내지 도 13D에서 도시하고 있는 바와 같이, 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함하는 상부 절연층용 물질을 적층하여 상부 절연층(370)을 액정 표시 패널 전면에 형성한다.

상부 절연층(370)은 루프층(360)위 뿐만 아니라 루프층(360)이 형성되지 않은 액정 주입구 형성 영역(307)에도 형성되어 하부 절연층(350)의 위에 직접 상부 절연층(370)이 형성되어 있다.

그 후, 도 14A 및 도 14B와 같이 액정 주입구 형성 영역(307)을 식각하여 희생층(300)을 노출시킨다.

상세하게 살펴보면, 도 14B와 같이 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 표시 패널 전 영역에 걸쳐 적층되어 있는 상부 절연층(370) 및 하부 절연층(350) 중 액정 주입구 형성 영역(307)에 형성되어 있는 하부 절연층(350) 및 상부 절연층(370)을 식각하여 공통 전극(270)을 남긴다. 그 후, 액정 주입구 형성 영역(307)에 형성되어 있는 공통 전극(270)도 식각하여 희생층(300)을 노출시킨다.

이 때, 노출된 희생층(300)의 사이에 기둥부(330, 340)가 위치하고 있지만, 기둥부(330, 340)는 선택적으로 식각하여 제거한 구조가 도 14에서 도시되어 있다. 즉, 희생층(300)은 남기고, 기둥부(330, 340)는 식각하였고, 희생층(300)도 일부 식각될 수도 있다.

실시예에 따라서는 하부 절연층(350), 상부 절연층(370) 및 공통 전극(270)은 동일한 식각 공정으로 식각될 수도 있다.

액정 주입구 형성 영역(307)을 식각하기 위해서는 포토 레지스트(PR)를 전체 영역에 형성하고, 액정 주입구 형성 영역(307)에 대응하는 포토 레지스트(PR)는 제거하여 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 그 후 포토 레지스트 패턴에 따라서 식각하여 액정 주입구 형성 영역(307)을 식각한다. 이때, 액정 주입구 형성 영역(307)에서 식각되는 층은 상부 절연층용 물질(370), 하부 절연층(350), 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 형성 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.

실시예에 따라서는 액정 주입구 형성 영역(307)에 위치하는 기둥부(330, 340)도 노출 시킬 수도 있지만, 도 14A 및 도 14B에서는 기둥부(330, 340)도 삭제한 후의 구조가 도시되어 있다.

그 후, 도 14C 내지 도 14E에서 도시하고 있는 바와 같이 노출된 희생층(300)을 제거한다. 본 실시예에서는 희생층(300)은 액정 주입구 형성 영역(307)을 식각하기 위한 포토 레지스트 패턴과 함께 포토 레지스트 스트리퍼(stripper)를 사용하여 제거할 수 있다.

그 후에는 도 2 및 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 미세 공간(305)에 배향막(도시하지 않음) 또는 액정층(3)을 모관력(capillary force)을 이용하여 주입한다.

그 후, 미세 공간(305)에 주입된 액정층(3)이 밖으로 새어 나오는 것을 막기 위하여 캐핑막(390)을 형성하여 미세 공간(305)을 봉하는 공정을 진행할 수도 있다.

실시예에 따라서는 하부 절연층(350) 및 상부 절연층(370)은 생략될 수 있다.

또한, 절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(370)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 방법으로 제조된 액정 표시 장치에서는 미세 공간(305)에 액정층(3)이 형성되어 있지만, 공통 전극(270)이 미세 공간의 측벽을 따라서 내려와 화소 전극(192)과 근접하지 않고 화소 전극(192)과 일정 거리를 유지하기 때문에 화소 전극(192)과 공통 전극(270) 사이에 단락이 발생되거나 기생 용량에 의한 표시 흠결이 발생하지 않을 수 있다.

이상의 실시예에서는 공통 전극(270)이 단차 없이 수평한 구조를 가지는 실시예를 살펴보았다.

이하에서는 도 15 및 도 16을 통하여 공통 전극(270)이 단차를 가지는 구조를 살펴본다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 16은 도 15의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 특징을 도시한 도면이다.

도 15는 희생층(300)을 형성하는 단계부터 액정 표시 장치의 제조 방법이 도시되어 있으며, 그 이하의 제조 방법은 도 3 내지 도 14와 같을 수 있다.

먼저, 도 15(A)와 같이 희생층(300)을 형성한 후, 패널 전 영역에 걸쳐 제1 기둥 절연층용 물질(330')을 적층하고, 그 위에 제2 기둥 유기층용 물질(340')을 코팅한다. 여기서 희생층(300)은 포토 레지스트일 수 있고, 제1 기둥 절연층용 물질(330')은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질이고, 제2 기둥 유기층용 물질(340')은 포토 레지스트 또는 다양한 유기 물질일 수 있다.

그 후, 도 15(B)와 같이 제2 기둥 유기층용 물질(340')을 노광하고 현상하여 희생층(300)의 위에는 제2 기둥 유기층용 물질(340')이 위치하지 않고, 희생층(300)의 사이에만 위치하도록 형성한다. 이 때, 제2 기둥 유기층용 물질(340')의 높이는 희생층(300) 위에 위치하는 제1 기둥 절연층용 물질(330')의 높이보다 높다.

그 후, 도 15(C)와 같이 건식 식각(이방성 식각)하여 제2 기둥 유기층용 물질(340') 일부와 희생층(300)위의 제1 기둥 절연층용 물질(330')을 제거하여 제1 기둥 절연층(330) 및 제2 기둥 유기층(340)을 완성한다. 희생층(300)위의 제1 기둥 절연층용 물질(330')이 제거되더라도 제2 기둥 유기층용 물질(340')의 높이는 희생층(300)의 높이보다 높다.

그 후, 도 15(D)와 같이 기둥부(330, 340) 및 희생층(300) 위에 공통 전극(270), 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)을 순차적으로 적층한다.

그 후, 희생층(300)을 노출시킨 후 희생층(300)을 제거하고 미세 공간을 형성하고 액정을 주입하는 단계가 진행되지만, 도시하지 않았다.

도 16에서는 도 15에 의하여 형성된 희생층(300) 및 기둥부(330, 340)의 사시도가 도시되어 있다. 이와 같이 희생층(300) 보다 기둥부(330, 340)를 높게 형성하면, 기둥부(330, 340)를 형성하기 위하여 식각할 때 희생층(300)의 모서리 부분이 식각되어 미세 공간의 형상이 변경되는 것을 막을 수 있는 장점을 가진다. 또한, 기둥부의 제1 기둥 절연층(330)은 제2 기둥 유기층(340)에 의하여 건식 식각으로부터 보호될 수 있다.

이와 같은 방법에 의하여 형성된 공통 전극(270)은 단차를 가지게 된다. 공통 전극(270)과 화소 전극(192)은 적어도 희생층(300)의 높이만큼 떨어져 있어 서로 단선될 가능성이 적은 장점이 있다.

이하에서는 도 17 및 도 18을 통하여 본 발명의 또 다른 실시예를 살펴본다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 17 및 도 18은 도 2 및 도 3에 대응하며, 도 2 및 도 3과 달리 화소 전극(192)을 덮는 제3 보호막(187)이 형성되어 있다. 제3 보호막(187)은 유기 물질을 포함하거나 질화 규소 따위의 무기 물질을 포함할 수 있다. 제3 보호막(187)은 공통 전극(270)과 화소 전극(192)이 서로 단락되는 것을 막는 역할을 수행할 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
134: 돌출부 135: 유지 전극
140: 게이트 절연막 151, 154, 155: 반도체
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180, 185, 187: 보호막
186: 접촉구 192: 화소 전극
194: 연결 부재 220: 차광 부재
230: 컬러 필터 270: 공통 전극
3: 액정층 300: 희생층
305: 미세 공간 307: 주입구 형성 영역
310: 액정 분자 330: 제1 기둥 절연층
340: 제2 기둥 유기층 350: 하부 절연층
360: 루프층 370: 상부 절연층
390: 캐핑막

Claims

절연 기판;
상기 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 테이퍼진 측벽을 가지는 미세 공간;
상기 절연 기판 위이며, 상기 미세 공간 아래에 형성되어 있는 화소 전극;
상기 미세 공간 내에 위치하는 액정층;
상기 미세 공간의 측벽 및 상기 미세 공간의 사이에 위치하는 기둥부; 및
상기 액정층 및 상기 기둥층을 덮는 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 미세 공간의 측벽과 상기 기둥부의 측벽은 서로 접하고 있는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 기둥부는 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 포함하며,
상기 제1 기둥 절연층은 상기 제2 기둥 유기층의 측면 및 하면에 위치하며, 상기 미세 공간의 측벽과 일치하는 측면을 가지는 액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 제1 기둥 절연층은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 제2 기둥 유기층은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 공통 전극은 수평 구조를 가지거나 단차를 가지는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 화소 전극의 위에는 이를 덮는 제3 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제3항에서,
상기 공통 전극의 위에는 상기 공통 전극을 덮는 지지 부재를 포함하는 액정 표시 장치.
제8항에서,
상기 지지 부재는 상기 공통 전극의 위에 위치하는 하부 절연층,
상기 하부 절연층 위에 형성되어 있는 루프층, 및
상기 루프층 위에 형성되어 있는 상부 절연층을 포함하는 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 기둥부는 포토 레지스트나 차광 부재용 금속, 무기 물질 및 유기 물질을 포함하는 액정 표시 장치.
절연 기판 위에 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 화소 전극을 덮으며 테이퍼진 측벽을 가지는 희생층을 형성하는 단계;
상기 희생층의 사이에 상기 희생층과 일치하는 측벽을 가지는 기둥부를 형성하는 단계;
상기 희생층 및 상기 기둥부 위에 공통 전극을 형성하는 단계;
상기 공통 전극위에 지지 부재를 형성하는 단계;
액정 주입구를 형성하는 단계;
상기 액정 주입구를 통하여 상기 희생층을 제거하여 미세 공간을 형성하는 단계; 및
상기 미세 공간에 액정을 주입하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제11항에서,
상기 기둥부를 형성하는 단계는
상기 희생층 및 상기 희생층 사이의 공간을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질을 형성하는 단계;
상기 제1 기둥 절연층용 물질을 덮는 제2 기둥 유기층용 물질을 형성하는 단계;
상기 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 식각하여 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제12항에서,
상기 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 식각은 상기 희생층을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질 및 상기 제2 기둥 유기층용 물질을 제거하여 상기 희생층을 노출시킬 때까지 진행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제13항에서,
상기 제1 기둥 절연층은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 형성하며,
상기 제2 기둥 유기층은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제11항에서,
상기 기둥부를 형성하는 단계는
상기 희생층 및 상기 희생층 사이의 공간을 덮는 제1 기둥 절연층용 물질을 형성하는 단계;
상기 제1 기둥 절연층용 물질을 덮는 제2 기둥 유기층용 물질을 형성하고 노광 및 현상하여 상기 희생층의 사이 공간에만 제2 기둥 유기층용 물질을 남기는 단계;
상기 희생층의 사이 공간에만 위치하는 제2 기둥 유기층용 물질 및 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 함께 식각하여 제1 기둥 절연층 및 제2 기둥 유기층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제15항에서,
상기 희생층의 사이 공간에만 위치하는 제2 기둥 유기층용 물질 및 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질을 함께 식각하는 단계는 상기 희생층 위에 존재하는 상기 제1 기둥 절연층용 물질이 제거되어 상기 희생층이 노출될 때까지 식각하며,
형성된 상기 제2 기둥 유기층은 상기 희생층 보다 높게 형성되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제16항에서,
상기 제1 기둥 절연층은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 따위의 무기 절연 물질로 형성하며,
상기 제2 기둥 유기층은 포토 레지스트나 다양한 유기 물질로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제11항에서,
상기 기둥부는 포토 레지스트나 차광 부재용 금속, 무기 물질 및 유기 물질 중 적어도 하나로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제11항에서,
상기 화소 전극과 상기 희생층 사이에 상기 화소 전극을 덮는 제3 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제11항에서,
상기 희생층 및 상기 기둥부 위에 형성되어 있는 공통 전극은 상기 희생층 및 상기 기둥부의 단차에 따라서 단차를 가지거나 수평 구조를 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.