KR20140119371A

KR20140119371A - 표시 장치 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140119371A
Application number: KR1020130034683A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 임태우; 김종성; 이우재
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-10
Also published as: US9250483B2; US20140293205A1

Abstract

표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 터널상 공동을 정의하는 커버층, 상기 터널상 공동 내에 제공된 액정층, 상기 액정층에 전계를 인가하는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 터널상 공동을 밀폐하는 봉지막을 포함한다. 상기 커버층은 그 상면에 요철부가 형성된 제1 절연막을 포함한다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 나노 크리스탈 디스플레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 기존의 브라운관을 대체하여 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등의 표시 장치가 많이 사용되고 있다.

상기 표시 장치는 서로 대향하는 두 기판과 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층이나 전기 영동층과 같은 영상 표시층을 포함한다. 상기 표시 장치에서는 두 기판이 서로 대향하여 접착되며 두 기판 사이에 상기 영상 표시층이 구비되도록 상기 두 기판 사이의 간격이 유지된다.

상기 표시 장치를 제조하기 위해서는 상기 두 기판 중 어느 하나의 기판에는 상기 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 형성하고, 접착제를 이용하여 상기 스페이서와 다른 하나의 기판을 접착시켜야 하는 과정이 필요하다.

이로 인해, 상기 표시 장치 제조 공정이 복잡해지고 비용이 증가된다.

본 발명의 목적은 제조 방법이 간단하고 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예예 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 터널상 공동을 정의하는 커버층, 상기 터널상 공동 내에 제공된 액정층, 상기 액정층에 전계를 인가하는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 터널상 공동을 밀폐하는 봉지막을 포함한다. 상기 커버층은 그 상면에 요철부가 형성된 제1 절연막을 포함한다.

상기 커버층은 상기 제1 절연막 상에 제공된 제2 절연막을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 절연막은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 커버층은 상기 제2 절연막 상에 제공된 제3 절연막을 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 제1 절연막 및 상기 제3 절연막은 각각 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.

상기 터널상 공동은 제1 방향으로 연장되며, 상기 요철부는 상기 제1 방향, 또는 상기 제2 방향과 수직한 제2 방향, 또는 평면상에서 볼 때 상기 터널상 공동의 중심을 중심으로 하여 방사형으로 배열될 수 있다.

상기 요철부는 상기 커버부 내에 복수 층으로 제공될 수 있다.

상기 커버층은 상기 기판으로부터 이격되며 상기 기판의 상면과 평행한 덮개부와, 상기 기판의 상면과 상기 덮개부를 잇는 측벽부를 포함하며, 상기 요철부는 상기 덮개부에 대응하여 제공될 수 있다.

상기 요철부는 상기 덮개부에 수직한 면으로 잘랐을 때 그 단면이 원의 일부, 타원의 일부, 다각형 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 베이스 기판 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 베이스 기판 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 제2 전극을 형성하고, 상기 희생층 상에 요철부를 갖는 커버층을 형성하고, 상기 희생층을 식각하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 터널상 공동을 형성하고, 상기 터널상 공동에 영상 표시부를 형성하고, 상기 터널상 공동을 밀폐하는 봉지막을 형성함으로써 제조할 수 있다.

상기 커버층은 제1 절연막을 형성하고, 상기 제1 절연막의 상면에 요철부를 형성하고, 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성함으로써 형성될 수 있다.

상기 요철부는 포토리소그래피를 이용하여 형성될 수 잇다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 터널상 공동의 형상 변형이 최소화됨으로써 표시 품질이 향샹된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 제조시 두 기판을 합착하는 공정이 생략된다. 또한, 기판과 액정의 사용량이 일반적인 표시 장치에 비해 매우 줄어든다. 이에 따라, 표시 장치의 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 2a는 도 1b의 I-I'선에 따른 단면도, 도 2b는 II-II'선에 따른 단면도, 도 2c는 III-III'선에 따른 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.
도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 평면도이다.
도 4b 내지 도 8b는 도 4a 내지 도 8a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 9a 내지 도 15a, 및 도 9b 내지 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 나머지 일부를 도시한 것으로, 도 9a 내지 도 15a는 도 8a의 II-II'선에 대응하는 순차적인 단면도이며, 도 9b 내지 도 15b는 도 8a의 III-III'선에 대응하는 순차적인 단면도이다.
도 16a 및 도 16b는 기존의 덮개부와 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부를 각각 도시한 사시도이다.
도 17은 철부의 직경에 따른 관성 모멘트를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 표시 장치에 있어서 본 발명의 다른 실시예에 따른 덮개부를 도시한 사시도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도로서, 도 1의 II-II' 선 및 III-III'선에 대응하는 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2a는 도 1b의 I-I'선에 따른 단면도, 도 2b는 II-II'선에 따른 단면도, 도 2c는 III-III'선에 따른 단면도이다.

도 1, 도 2a, 도 2b, 및 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(DP)과 상기 표시 패널(DP)의 양 면에 제공된 광학 부재를 포함한다.

상기 표시 패널(DP)은 베이스 기판(BS), 상기 베이스 기판(BS) 상에 제공된 컬러 필터들(CF), 상기 컬러 필터들(CF) 사이에 제공된 블랙 매트릭스(BM), 및 화소(PX)를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 가질 수 있으며, 상기 화소(PX)는 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소들(PX)은 서로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는, 설명의 편의상 하나의 화소만을 일 예로서 설명한다. 도면들에 있어서, 상기 화소(PX)는 일 방향으로 길게 연장된 직사각형 모양으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화소의 평면에서의 형상은 V 자 형상, Z 자 형상 등 다양하게 변형될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

상기 베이스 기판(BS)은 투명 또는 불투명한 절연 기판으로, 실리콘 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판을 포함할 수 있다. 상기 베이스 기판(BS)은 복수의 화소에 일대일로 대응하는 화소 영역들을 포함하며, 상기 각 화소 영역은 영상을 표시하는 표시 영역(DA)과, 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공되며 상기 표시 영역(DA)를 제외한 영역에 대응하는 비표시 영역(NDA)을 포함한다.

상기 베이스 기판(BS) 상에는 상기 화소(PX)에 신호를 전달하는 배선부와 상기 화소(PX)를 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다. 상기 배선부는 비표시 영역(NDA)에 제공되며, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된다.

상기 배선부는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함한다.

상기 게이트 라인(GL)은 상기 베이스 기판(BS)에 제1 방향(D1)으로 연장된다.

상기 데이터 라인(DL)은 상기 베이스 기판(BS)상에 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL)과 절연된다. 상기 게이트 라인(GL) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다. 상기 게이트 절연막(GI)은 절연 물질로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다.

상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)에 연결되며, 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.

상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 돌출되거나 상기 게이트 라인(GL)의 일부 영역 상에 제공된다. 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.

상기 게이트 절연막(GI)은 상기 베이스 기판(BS)의 전면에 제공되어, 상기 게이트 전극(GE)을 커버한다.

상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 라인(GL) 상에 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)으로부터 분지되며 상기 반도체층(SM) 상에 중첩한다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체층(SM) 상에 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격된다. 여기서, 상기 반도체층(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.

상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 단일 금속으로 형성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 두 종 이상의 금속, 또는 두 종 이상 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 상게 금속은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금을 포함한다. 또한 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 티타늄과 구리로 이루어진 이중막으로 이루어질 수 있다.

각 컬러 필터(CF)는 각 화소를 투과하는 광에 색을 제공한다. 상기 컬러 필터들(CF)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나일 수 있으며, 각 화소 영역(PA)에 대응하여 제공될 수 있다. 또한, 상기 컬러 필터들(CF)은 상기 색 이외에도 다른 색을 더 포함할 수 있는 바, 예를 들어 백색 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터들(CF)에 있어서, 서로 인접한 화소가 서로 다른 컬러를 나타내도록 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 도시하지 않았으나, 상기 서로 인접한 컬러 필터들(CF)은 화소의 경계에서 일부가 서로 중첩될 수 있다.

상기 블랙 매트릭스(BM)는 비표시 영역(NDA)에 제공되어 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)은 후술할 영상 표시층의 가장자리에서 발생할 수 있는 액정 분자들의 이상 거동에 의한 빛샘이나, 상기 컬러 필터들(CF)의 중첩에 의해 상기 화소들의 가장자리에서 나타날 수 있는 혼색을 차단한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 각 컬러 필터(CF)의 적어도 일측에 제공될 수 있으며, 예를 들어 상기 각 컬러 필터(CF)를 둘러쌀 수 있다.

상기 블랙 매트릭스(BM)에는 콘택홀(CH)이 그 내부에 제공된다. 상기 콘택홀(CH)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출한다.

도시하지는 않았으나, 상기 컬러 필터부와 상기 박막 트랜지스터(TFT) 사이에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 채널을 보호하는 보호막이 제공될 수 있다. 상기 보호막은 노출된 반도체층(SM)의 상부를 커버한다.

상기 화소(PX)는 상기 베이스 기판(BS) 상에 제공된다. 상기 화소는 상기 베이스 기판(BS) 상에 상기 베이스 기판(BS)과 함께 터널 상 공동(TSC; tunnel shaped cavity)을 정의하는 커버층(CVL), 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공되는 액정층(LC), 및 상기 액정층(LC)을 제어하는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다.

상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터(CF) 상에 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 블랙 매트릭스(BM)의 콘택홀(CH)을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된다. 상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 패시베이션막(PSV)이 제공된다. 상기 패시베이션막(PSV)은 생략될 수 있다. 상기 패시베이션막(PSV)는 무기 절연 재료 또는 유기 절연 재료로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서 상기 콘택홀(CH)은 상기 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 영역을 오픈함으로써 형성되었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 제1 콘택홀은 상기 컬러 필터(CF)를 오픈하여 형성될 수 있다.

상기 커버층(CVL)은 상기 제1 전극(EL1) 상에, 실질적으로는 상기 패시베이션막(PSV) 상에 상기 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 커버층(CVL)은 상기 베이스 기판(BS)으로부터 이격되며 상기 베이스 기판(BS)의 상면과 평행한 덮개부와, 상기 기판의 상면과 상기 덮개부를 잇는 측벽부를 포함한다. 상기 덮개부는 상기 패시베이션막(PSV)의 상면으로부터 이격되며, 상기 덮개부와 상기 측벽부는 상기 패시베이션막(PSV)와 함께 터널 상 공동(TSC)을 정의한다. 다시 말해, 상기 덮개부는 상기 표시 영역(DA)에서 상기 패시베이션막(PSV)으로부터 상부 방향으로 이격되는 바, 상기 측벽부가 상기 패시베이션막(PSV)과 상기 덮개부 사이를 연결함으로써 상기 커버층(CVL)과 상기 패시베이션막(PSV) 사이에 소정 공간을 형성한다. 상기 커버층(CVL)은 상기 비표시 영역(NDA)에서는 상기 제2 방향(D2)을 따라 상기 커버층(CVL)과 상기 패시베이션막(PSV) 사이에 상기 공간을 형성하지 않는다. 그 결과, 상기 터널 상 공동(TSC)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가지며, 상기 터널 상 공동(TSC)의 양 단부, 즉, 상기 터널 상 공동(TSC)의 상기 제2 방향(D2) 단부와 상기 제2 방향(D2)의 반대 방향 단부는 상기 양 단부에 대응하는 영역에 상기 커버층(CVL)이 형성되지 않기 때문에 개구된다. 그러나, 상기 커버층(CVL)의 형성 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 커버층(CVL)은 상기 방향과 다른 방향을 따라 연장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버층(CVL)은 투명한 제1 내지 제3 절연막(INS1, INS2, INS3)을 포함한다.

상기 제1 절연막(INS1)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 그 상면에 요철부(凹凸部)가 형성된다. 상기 요철부는 특히 상기 덮개부에 대응하는 영역에 형성될 수 있다.

상기 제1 절연막(INS1)을 이루는 유기 절연 물질은 단일 모노머가 중합된 동종 중합체 (homopolymer), 둘 이상의 서로 다른 모노머가 중합된 공중합체(copolymer)일 수 있다. 상기 공중합체로는 통계 공중합체(statistical copolymer), 임의 공중합체(random copolymer), 교호 공중합체(alternating copolymer), 블록 공중합체(block copolymer), 주기 공중합체(periodic copolymer), 그래프트 공중합체(graft copolymer), 또는 이의 혼합물 등 일 수 있다. 상기 유기 절연 물질은 감광성 물질일 수 있다.

상기 제2 절연막(INS2)은 상기 제1 절연막(INS1) 상에 제공되며, 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 절연막(INS2)은 상기 제1 절연막(INS1)보다 상대적으로 작은 두께로 형성되며, 그 상부면이 상기 제1 절연막(INS1) 상의 요철부의 형상을 따라 요철부를 갖는다. 상기 무기 절연 물질은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물일 수 있다.

상기 제3 절연막(INS3)은 상기 제2 절연막(INS2) 상에 형성된다. 상기 제3 절연막(INS3)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제3 절연막(INS3)은 상기 제2 절연막(INS2)보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성되며, 상기 제2 절연막(INS2)의 요철부를 평탄화하는 역할을 한다. 이에 따라 상기 제3 절연막(INS3)의 상부면에는 요철부가 나타나지 않거나 나타나더라도 실질적으로 매우 적게 나타난다.

상기 제3 절연막(INS3)의 유기 절연 물질은 상기 동종 중합체 또는 상기 공중합체일 수 있다. 또한 상기 제3 절연막(INS3)의 유기 절연 물질은 감광성 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 제3 절연막(INS3)의 유기 절연 물질은 상기 제1 절연막(INS1)의 유기 절연 물질과 동일한 물질일 수 있으며, 서로 다른 물질일 수도 있다.

상기 제1 절연막(INS1)을 상기 덮개부에 수직한 면으로 잘랐을 때 그 단면은 원의 일부, 타원의 일부, 다각형, 곡선과 직선으로 이루어진 폐도형 등을 포함한 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 절연막(INS1)의 상면에 있어서의 철부(凸部)와 요부(凹部) 모두 그 단면이 반원인 경우를 일 예로서 도시하였다.

상기 요철부는 상기 제1 절연막(INS1)의 상면으로부터 돌출된 복수의 철부들을 가질 수 있다. 상기 철부들은 일 방향으로 연장되어 상기 일 방향에 수직한 방향으로 나란하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 터널상 공동(TSC)이 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 경우, 상기 철부들은 상기 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 상기 제2 방향(D2)으로 나란하게 배열될 수 있다. 그러나, 상기 철부들의 연장 방향 및 배열 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방향으로 연장되거나 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 터널상 공동이 상기 제1 방향(D1)으로 연장될 때 상기 철부들은 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 이 경우 상기 제1 방향(D1)을 따라 배열된다. 또는 철부들은 상기 제1 방향(D1)과 비스듬한 방향으로 연장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 철부들은 서로 동일한 모양과 크기를 갖는다. 그러나, 상기 철부들의 모양과 크기는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 철부들 각각이 서로 다른 크기와 모양을 가질 수 있다.

상기 제2 전극(EL2)은 상기 커버층(CVL)의 하면을 따라 제공되며, 상기 커버층(CVL)의 연장 방향, 예를 들어 제1 방향(D1)으로 길게 연장되어 형성된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제1 전극(EL1)과 함께 전계를 형성한다. 상기 제2 전극(EL2)는 상기 연장 방향으로 배열된 화소들에 공유(share)된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 표시 영역(DA)에서 상기 패시베이션막(PSV)으로부터 상부 방향으로 이격되며, 상기 제2 전극(EL2)은 상기 비표시 영역(NDA)에서 상기 패시베이션막(PSV)과 직접 접촉한다.

상기 제2 전극(EL2)는 상기 비표시 영역(NDA)에 제공된 공통 전압 라인(미도시) 에 연결된다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 공통 전압 라인으로부터 공통 전압을 인가받는다.

상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 각각은 투명한 도전 물질로 이루어지거나 불투명한 도전 물질, 예를 들어, 금속으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 각각의 재료는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 작동 모드에 따라 투명하거나 불투명한 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 상기 베이스 기판(BS)의 하부에 백라이트 유닛이 배치된 투과형 표시 장치로 작동하는 경우, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 모두 투명 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 별도의 광원 없이 반사형 표시 장치로 작동하는 경우, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 중 상기 제1 전극(EL1)은 불투명 물질(특히 반사 가능한 물질)로 상기 제2 전극(EL2)은 투명 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전성 물질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)을 포함한다. 상기 불투명 도전 물질은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금 등의 금속을 포함한다. 상기 커버층(CVL)을 비롯한 다른 구성 요소 또한 상기 표시 장치의 작동 모드에 따라 투명 또는 불투명한 물질로 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기 액정층(LC)은 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액정층(LC)은 서로 대향하는 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 제공되며, 상기 전계에 의해 제어되어 영상을 표시한다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시한다.

상기 제1 전극(EL1)과 상기 액정층(LC) 사이 및 상기 제2 전극(EL2)과 상기 액정층(LC) 사이에는 배향막(미도시)이 제공될 수 있다. 상기 배향막은 상기 액정층(LC)의 액정 분자들을 초기배향하기 위한 것으로서, 폴리이미드 및/또는 폴리아믹산과 같은 유기 고분자로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 액정층(LC)과 상기 제2 전극(EL2) 사이, 및/또는 상기 제2 전극(EL2)과 상기 커버층(CVL) 사이에는 무기 절연막이 추가로 제공될 수 있다. 상기 무기 절연막은 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 같은 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 절연막은 상기 커버층(CVL)이 안정적으로 상기 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지한다.

상기 커버층(CVL) 상에는 봉지막(SL)이 제공된다. 상기 봉지막(SL)은 상기 표시 영역(DA)과 상기 비표시 영역(NDA)를 모두를 커버한다. 상기 봉지막(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC) 양단의 개구를 막아 상기 터널 상 공동(TSC)을 밀폐한다. 즉, 상기 공간은 상기 패시베이션막(PSV)(상기 패시베이션막(PSV)이 생략되는 경우 제1 전극(EL1)), 상기 제2 전극(EL2), 및 상기 봉지막(SL)에 의해 밀폐된다.

상기 봉지막(SL)은 유기 고분자로 이루어질 수 있다. 상기 유기 고분자의 예로는 폴리(p-자일렌)폴리머(poly(p-xylene)polymer, 즉, 파릴렌(parylene))을 들 수 있다.

상기 광학 부재는 상기 액정층(LC)를 지나는 광의 광학적 상태를 변경(예를 들어, 위상을 지연시키거나 편광)하기 위한 것으로, 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)을 포함한다. 상기 광학 부재는 상기 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)에 더해, 상기 표시 패널(DP)과 상기 제1 편광판(POL1) 사이 및 상기 표시 패널(DP)과 상기 제2 편광판(POL2) 사이에 각각 제1 및 제2 사분 파장판들을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 편광판(POL1)과 상기 제2 편광판(POL2)은 상기 표시 패널(DP)의 양면에 제공된다. 상기 제1 편광판(POL1)과 상기 제2 편광판(POL2)의 편광축은 서로 수직으로 교차한다.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 액정층(LC)의 타입(즉, 포지티브 또는 네거티브) 및 상기 표시 장치의 구동 타입(예를 들어, IPS(in plane switching) 모드, VA(vertical alignment) 모드, 또는 ECB모드 등)에 따라 상기 광학 부재는 일부가 생략될 수 있으며, 또는 추가 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)의 편광축 및 상기 제1 및 제2 사분 파장판들의 장축의 배치 또한 상기 액정층(LC)의 타입이나 상기 표시 장치의 구동 타입에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(GL)을 통해 상기 게이트 전극(GE)에 게이트 신호가 제공되고 상기 데이터 라인(DL)을 통해 상기 소스 전극(SE)에 데이터 신호가 제공되면 상기 반도체층(SM)에 도전 채널(conductive channel, 이하 채널)이 형성된다. 이에 따라, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 턴온되어 상기 데이터 신호가 상기 제1 전극(EL1)에 제공되며, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 사이에는 전계가 형성된다. 상기 전계에 따라 액정이 구동되며 그 결과 상기 액정층(LC)을 투과하는 광량에 따라 화상이 표시된다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 설명한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 먼저 베이스 기판(BS) 상에 박막 트랜지스터(TFT)와 컬러 필터부를 형성한다(S110, S120). 다음, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극, 희생층, 제2 전극, 및 커버층을 순차적으로 형성(S130, S140, S150, S160)한 후, 상기 희생층을 제거(S170)한다. 그 다음 액정층을 형성(S180)한 후, 상기 액정층을 봉지하는 봉지막을 형성(S190)한다. 다음으로, 광학 부재를 부착(s200)한다.

도 4a 내지 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 도시한 평면도이다. 도 4b 내지 도 8b는 도 4a 내지 도 8a의 I-I'선에 따른 단면도이다. 도 9a 내지 도 15a, 및 도 9b 내지 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 나머지 일부를 도시한 것으로, 도 9a 내지 도 15a는 도 8a의 II-II'선에 대응하는 순차적인 단면도이며, 도 9b 내지 도 15b는 도 8a의 III-III'선에 대응하는 순차적인 단면도이다.

도 4a 와 도 4b를 참조하면, 베이스 기판(BS) 상에 게이트 배선부가 형성된다. 상기 게이트 배선부는 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE)을 포함한다.

상기 게이트 배선부는 도전성 물질, 예컨대 금속으로 형성할 수 있다. 상기 게이트 배선부는 상기 베이스 기판(BS)의 전면에 금속층을 형성하고 포토리소그래피 공정으로 상기 금속층을 패터닝하여 단일 공정으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 배선부는 단일 금속 또는 합금으로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 종 이상의 금속 및/또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층으로 형성될 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 게이트 배선부 상에 게이트 절연막(GI)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(GI) 상에 반도체층(SM)이 형성된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 전극(GE)의 상부에 제공되며, 평면상에서 볼 때 상기 게이트 전극(GE)의 적어도 일부와 중첩하여 형성된다. 상기 반도체층(SM)은 도핑되거나 비도핑된 실리콘, 또는 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 반도체층(SM) 상에 데이터 배선부가 형성된다. 상기 데이터 배선부는 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.

상기 데이터 배선부는 도전성 물질, 예컨대 금속으로 형성할 수 있다. 상기 데이터 배선부는 상기 베이스 기판(BS)의 전면에 금속층을 형성하고 포토리소그래피 공정으로 상기 금속층을 패터닝하여 단일 공정으로 형성될 수 있다. 상기 데이터 배선부는 단일 금속 또는 합금으로 이루어진 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 종 이상의 금속 및/또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층으로 형성될 수 있다.

상기 공정으로 형성된 상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 및 상기 반도체층(SM)은 박막 트랜지스터(TFT)를 이룬다. (S110)

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 데이터 배선부가 형성된 상기 베이스 기판(BS) 상에 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)이 형성(S120)되고, 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)이 형성된다.

상기 컬러 필터(CF)는 상기 베이스 기판(BS) 상에 적색, 녹색, 청색, 또는 기타 색을 나타내는 컬러층을 형성하고, 상기 컬러층을 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)의 형성 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 포토리소그래피 대신 잉크젯 방법 등으로 형성할 수 있음은 물론이다. 상기 블랙 매트릭스(BM) 또한 상기 베이스 기판(BS) 상에 광을 흡수하는 차광층을 형성하고 상기 차광층을 포토리소스래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 선택적으로 다른 방법, 예를 들어 잉크젯 방법 등으로도 형성할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)의 컬러층과 상기 블랙 매트릭스(BM)은 상기 설명한 것과 달리 다양한 순서로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 컬러층을 형성하고나서 블랙 매트릭스(BM)를 형성할 수 있으며, 이와 달리, 블랙 매트릭스(BM)를 형성하고 적색, 녹색, 청색 컬러층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 컬러층의 형성 순서 또한 필요에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상기 콘택홀(CH)은 포토리소그래피 공정으로 상기 게이트 절연막(GI)과 상기 블랙 매트릭스(BM)의 일부를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 컬러 필터부 사이에는 선택적으로 추가 절연막(예를 들어, 패시베이션층)이 제공될 수 있다. 상기 추가 절연막은 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 채널부를 보호하며 동시에 상기 컬러 필터부로부터의 불순물이 상기 박막 트랜지스터(TFT)로 확산되는 것을 방지할 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 컬러 필터부 상에 제1 전극(EL1)이 형성된다.(S130)

상기 제1 전극(EL1)은 상기 컬러 필터부 상에 도전 물질로 도전층을 형성한 다음 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다.

상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)을 보호하는 패시베이션막(PSV)이 제공될 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 패시베이션막(PSV) 상에 희생층(SCR)이 형성된다. (S140)

상기 희생층(SCR)은 상기 표시 영역(DA)을 커버하며 상기 제2 방향(D2)으로 연장되도록 형성된다. 즉, 상기 희생층(SCR)은 상기 화소들이 상기 제1 방향(D1)을 행 방향, 상기 제2 방향(D2)을 열 방향으로 배열될 때, 상기 열을 따라 연장된 긴 막대 형상으로 제공된다. 그러나, 상기 희생층(SCR)의 연장 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 선택적으로, 상기 제1 방향(D1)으로 연장되도록 형성될 수 있다.

상기 희생층(SCR)은 제거되어 상기 터널 상 공동(TSC)을 형성하기 위한 것으로서, 이후 액정층(LC)이 형성될 위치에 상기 터널 상 공동(TSC)의 폭과 높이에 대응하는 폭과 높이로 형성된다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 희생층(SCR) 상에 제2 전극(EL2)이 형성된다.

상기 제2 전극(EL2)은 상기 희생층(SCR) 상에 도전층을 형성하고 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 도전층을 식각함으로써 형성될 수 있다.

상기 도전층은 ITO나 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 물리적 기상 증착 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 포토 레지스트 패턴은 제2 전극(EL2)이 형성될 영역에 형성된다. 상기 포토 레지스트 패턴은 상기 도전층 상에 포토 레지스트를 도포하고, 상기 포토 레지스트를 1차로 노광하고 노광된 포토 레지스트를 현상함으로써 형성될 수 있다. 이후, 상기 포토 레지스트 패턴이 제거된다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 제2 전극(EL2)이 형성된 베이스 기판(BS) 상에 커버층(CVL)이 형성(S160)된다.

상기 커버층(CVL)은 상기 제1 방향(D1, 도 8a에 도시됨)으로 연장되며, 상기 제2 전극(EL2)을 커버한다. 여기서, 상기 제2 전극(EL2)과 상기 커버층(CVL)은 평면상에서 중첩하며 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 상기 커버층(CVL)은 설계상 마진을 고려하여 상기 제2 전극(EL2)을 완전히 커버하도록 더 넓은 면적을 갖게 형성될 수 있다. 상기 커버층(CVL)은 상기 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 양 단부에는 형성되지 않는다. 이에 따라, 상기 상기 표시 영역(DA)의 상기 제2 방향(D2)의 단부에 해당하는 영역의 희생층(SCR)의 상면이 노출된다.

상기 커버층(CVL)은 제1 절연막(INS1) 내지 제3 절연막(INS3)을 순차적으로 형성함으로써 형성된다. 상기 제1 절연막(INS1)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 그 상면에 요철부가 형성된다. 상기 요철부는 상기 베이스 기판 상에 유기 절연 물질을 형성한 다음 포토 리소그래피를 이용하여 패터닝하는 방법으로 형성될 수 있다. 상기 유기 절연 물질은 상기 베이스 기판 상에 잉크젯, 슬릿 코팅 등을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제2 절연막(INS2)은 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며 화학적 기상 증착을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제3 절연막(INS3)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 상기 제2 절연막(INS2) 상에 잉크젯, 슬릿 코팅 등을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제1 절연막(INS1)은 상기 요철부가 형성될 수 있을 만큼 충분한 두께로 형성된다. 상기 제2 절연막(INS2)은 상기 제1 절연막(INS1)보다는 작은 두께를 갖도록 형성된다. 상기 제2 절연막(INS2)은 그 상면에 상기 제1 절연막(INS1) 상면의 요철부를 따라 형성되어 상기 제1 절연막(INS1) 상의 요철부와 그 형상과 모양이 상응하는 요철부를 갖는다.

상기 제3 절연막(INS3)은 상기 제2 절연막(INS2)보다 상대적으로 두꺼운 두께를 가질 수 있으며, 상기 제2 절연막(INS2)을 평탄화할 수 있다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정을 통해 상기 희생층(SCR)이 제거되어 터널 상 공동(TSC)이 형성된다.(S170) 상기 건식 식각 공정은 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 습식 식각 공정은 상기 희생층(SCR)을 제거하기 위한 것으로, 상기 희생층(SCR)의 재료에 따라 다양한 식각액이 사용될 수 있다. 상기 희생층(SCR)은 습식 식각에 의해 상기 희생층(SCR)의 노출된 상면으로부터 상기 희생층(SCR)의 내부까지 순차적으로 식각된다. 이에 따라 상기 표시 영역(DA)에 대응하는 상기 패시베이션막(PSV)의 상면과 상기 제2 전극(EL2)의 하면이 노출되며, 상기 패시베이션막(PSV)의 상면, 상기 제2 전극(EL2)의 하면, 및 상기 표시 영역(DA)의 제2 방향(D2)의 양 단부로 정의되는 터널 상 공동(TSC)이 형성된다.

상기 제2 전극(EL2)을 형성하기 전에 상기 희생층(SCR) 상에 무기 절연막을 형성할 수 있으며, 또한, 상기 커버층(CVL)을 형성하기 전에 상기 제2 전극(EL2) 상에 추가 무기 절연막을 형성할 수 있다. 상기 무기 절연막들은 상기 희생층(SCR) 식각시 상기 커버층(CVL)이 안정적으로 상기 터널 상 공동(TSC)을 유지할 수 있도록 지지할 수 있다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 터널 상 공동(TSC) 내에 액정층(LC)이 형성된다. (S180) 상기 액정은 용매에 혼합된 유체로 제공되므로 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 이동한다. 상기 액정들은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 근처에 제공할 수 있다. 그 결과, 상기 액정층(LC)는 상기 터널 상 공동(TSC) 내와, 서로 인접한 상기 터널상 공동들(TSC) 사이 영역에 제공된다.

여기서, 상기 액정층(LC)은 진공 액정 주입 장치를 이용하여 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 제공할 수 있다. 상기 진공 액정 주입 장치를 이용하는 경우, 상기 터널 상 공동(TSC)이 형성된 상기 베이스 기판(BS)의 일부를 챔버 내의 액정 재료가 든 용기에 침지하고 상기 챔버의 압력을 낮추면 모세관 현상에 의해 상기 터널 상 공동(TSC) 내로 액정이 공급된다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 상기 터널 상 공동(TSC) 이외의 액정이 제거되고 상기 터널 상 공동(TSC)을 둘러싸는 봉지막(SL)이 형성된다.(S190) 상기 봉지막(SL)은 상기 터널 상 공동(TSC)의 입구부, 즉 모세관 현상에 의해 액정이 주입되었던 입구 부분을 막는다.

상기 봉지막(SL)은 유기 고분자로 이루어질 수 있다. 상기 봉지막(SL)은 진공 증착에 의해 상기 터널상 공동(TSC)를 봉지할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 유기 고분자의 예로는 폴리(p-자일렌)폴리머(poly(p-xylene)polymer, 즉, 파릴렌(parylene))을 들 수 있다.

다음으로, 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 상기한 방식으로 제조한 표시 패널(DP)에 광학 부재가 부착된다(S200). 상기 광학 부재는 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 이와 같은 표시 장치에 따르면, 제조시 두 기판을 합착하는 공정이 생략된다. 또한, 기판과 액정의 사용량이 일반적인 표시 장치에 비해 매우 줄어든다. 이에 따라, 표시 장치의 제조 시간과 소요 비용이 대폭 감소한다.

상기 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 터널상 공동의 변형이 최소화된다. 이를 도 16a 및 도 16b를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 16a 및 도 16b는 기존의 덮개부와 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부를 각각 개념적으로 도시한 사시도이다. 여기서, 기존의 덮개부는 단일 유기 절연막으로 형성된 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는 제1 내지 제3 절연막이 유기 절연막, 무기 절연막, 및 유기 절연막의 순서로 형성된 것을 도시하였다. 상기 기존의 덮개부와 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는 폭(a)과 두께(b) 및 길이(L)이 동일한 수치를 가진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는 요철부의 단면이 반지름이 R인 반원 형상을 가지며 요부와 철부가 반복적으로 배열된 것을 일 예로서 표시하였다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는 상기 철부가 제1 방향으로 연장되며 제2 방향으로 배열되었다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부에 있어서 제2 절연막의 두께가 t인 경우로 설정되었다.

기존의 덮개부와 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부에 있어서, 터널상 공동의 안정성은 덮개부의 굽힘 강성(bending rigidity)과 상기 덮개부를 지탱하는 측벽부의 경계 조건(boundary condition)에 의존한다. 특히, 상기 터널상 공동의 외력에 따른 변형 크기(δ_Max)는 하기한 식 1로 계산될 수 있다.

[식 1]

상기 식 1에 있어서, w는 상기 덮개부에 하부 방향으로 가해지는 등압력(uniform pressure), L은 덮개부의 길이, E는 덮개부의 탄성 계수(elastic modulus), I는 관성 모멘트(moment of inertia)이다. 상기 덮개부의 폭과 두께가 각각 a 및 b일 때 상기 관성 모멘트는 ab³/12로 계산된다. 상기 등압력은 상기 덮개부의 하부 방향으로 가해지는 압력으로서 중력이거나 유체에 의한 압력일 수 있다.

상기 식 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 터널상 공동의 처짐 정도는 관성 모멘트에 반비례하며, 굽힘 강성은 구조적 특성인 관성 모멘트에 의존한다. 특히, 덮개부의 탄성 계수가 동일하거나, 실질적으로 동일한 경우, 상기 굽힘 강성은 관성 모멘트에만 의존한다.

이에 따라, 기존의 덮개부와 본 발명의 일 실시예에 따른 관성 모멘트를 살펴보면, 기존의 덮개부에서는 폭과 두께가 각각 a 및 b로 설정되었으므로 관성 모멘트는 ab³/12이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부에서는 폭과 두께가 각각 a 및 b로 설정되었으며 그 내부에 제2 절연막(INS2)으로 형성된 요철 구조가 삽입되었으므로, 관성 모멘트(I)는 하기한 식 2로 표시된다.

[식 2]

I=

여기서, R은 요부 및 철부 각각의 반지름이며 t는 제2 절연막(INS2)의 두께이다.

식 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는

가 0보다 큰 값이므로 기존의 덮개부보다 큰 관성 모멘트를 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부는 기존의 덮개부에 비해 상기 터널상 공동의 외력에 따른 변형 크기(δ_Max)가 감소한다. 또한, 또한,

은 R값 및 t를 변수로 하는 함수이기 때문에 R값 및 t값을 변화시켜 상기 관성 모멘트 값을 조절할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부의 구조에 따른 관성 모멘트를 나타낸 시뮬레이션 그래프이다. 도 17의 시뮬레이션에 사용된 구조는 도 16b에 도시된 것으로서, 시뮬레이션에 사용된 길이(L)은 300μm, 폭(a)은 200μm, 두께(b)는 4μm로 설정되었다. 여기서, x축은 요부 및 철부 각각의 반지름(R)을 y축은 관성 모멘트값이다.

관성 모멘트 값을 기준으로 기존 및 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부의 굽힘 강성을 비교하기 위해, 다른 변수인 탄성 계수의 영향을 최소화하였다. 일반적으로, 유기 절연막의 탄성계수는 무기 절연막의 약 1/200이므로, 유기 절연막과 무기 절연막의 상기 탄성 계수의 차이를 최소화하기 위해 무기 절연막인 제2 절연막의 스케일을 유기 절연막인 제1 및 제3 절연막(INS3) 대비 작게 설정하였다. 여기서, x축은 요부 및 철부 각각의 반지름(R)이며, y축은 관성 모멘트 값을 나타낸다. 관성 모멘트는 제2 절연막(INS2)의 두께(t)를 각각 0.1μm, 0.2μm, 0.3μm, 0.4μm, 및 0.5μm인 경우에 대해 계산되었다.

도 16a에 도시된 기존의 덮개부의 관성 모멘트는 길이(L)은 300μm, 폭(a)은 200μm, 두께(b)는 4μm로 하였을 때 6.4이다. 이에 비해, 도 17에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부의 관성 모멘트는 6.4보다 훨씬 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 17및 식 1 및 2를 근거로 하여, 도 16a에 도시된 기존의 덮개부 대비 약 10배의 굽힘 강성을 갖는 본 발명의 일시예에 따른 덮개부는 덮개부의 두께가 4μm일 때, 하기 표 1과 같은 값으로 설정될 수 있다.

제2 절연막 두께(t; μm)	요부 및 철부 각각의 반지름(R; μm)
0.1	1.7
0.2	1.2
0.3	1.0
0.4	0.9
0.5	0.5

상기 커버층은, 상기 커버층을 이루는 물질을 형성하고 패터닝하는 과정에서, 상기 커버층을 이루는 물질이 갖는 잔류 응력(인장 또는 압축)에 의해 변형되기 쉽다. 특히, 상기 터널상 공동에 있어서, 상기 커버층에 있어서 상기 기판으로부터 이격되며 상기 기판의 상면과 평행한 부분을 덮개부, 상기 기판의 상면과 상기 덮개부를 잇는 부분을 측벽부라 하면, 상기 덮개부의 변형이 용이하게 일어난다. 예를 들어, 상기 덮개부의 일부분 상부 방향으로 들리거나 하부 방향으로 처지는 변형이 일어난다. 상기 패시베이션막과 상기 덮개부 사이의 거리를 셀 갭이라고 하면, 상기 입구부 근처에서 셀 갭이 줄어들거나 늘어나는 결함이 발생하는 것이다.

또한, 희생층을 제거하기 위해 습식 식각을 한 후 상기 식각액을 제거하는 과정에서, 또는 배향액의 용매를 제거하는 과정에서 상기 유체의 표면 장력에 의한 정지마찰(stiction)에 의해 상기 덮개부가 하부로 처지는 현상이 일어날 수 있다. 여기서, 상기 덮개부의 처짐 정도가 매우 커서 상기 덮개부가 상기 패시베이션막에 접촉하는 경우 반 데르 발스힘에 의해 상기 덮개부가 상기 패시베이션막에 부착된 상태로 유지된다. 상기 유체의 표면 장력은 유체와 상기 터널상 공동의 내부 표면(본 실시예에서는 제2 전극)이 이루는 접촉각의 함수로 표현되며 상기 덮개부 전체에 걸쳐서 작용한다.

그러나, 본 발명의 일 실시예예 따르면, 상기 덮개부의 일부에 요철부가 제공됨으로써 상기 덮개부의 변형이 최소화되거나 방지된다. 이에 따라, 상기 셀 갭의 변경폭이 감소되며, 균일한 셀 갭을 갖는 터널상 공동을 형성할 수 있게 된다.

도 18은 본 발명의 표시 장치에 있어서 본 발명의 다른 실시예에 따른 덮개부를 도시한 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예들에 따른 표시 장치에 있어서, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.

도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커버층(CVL)은 순차적으로 적층된 제1 절연막(INS1), 제2 절연막(INS2), 및 제3 절연막(INS3)을 갖는다. 상기 제1 절연막(INS1)의 상면에는 요철부가 제공된다. 상기 요철부는 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있는 바, 평면상에서 볼 때 상기 터널상 공동의 중심을 중심으로 하여 방사형으로 배열된 철부들을 포함할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 요철부가 상기 커버부 내에 복수 층으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예예서는 제3 절연막의 상면은 평탄화되나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 제3 절연막의 상면에도 요철부가 형성될 수 있다. 이에 더해, 상기 제3 절연막 상에 추가적으로 무기 절연막 및 유기 절연막이 복수 회 더 적층될 수 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 평면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 본 발명의 일 실시예와 달리 제3 절연막(INS3)이 생략될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 커버부는 그 상면에 요철이 형성된 제1 절연막(INS1)과 상기 제1 절연막(INS1) 상에 형성된 제2 절연막(INS2)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 절연막(INS1)은 유기 절연 물질로, 상기 제2 절연막(INS2)은 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 여기서, 제3 절연막(INS3)이 생략되는 경우에도 추후 상기 제2 절연막(INS2) 상에 봉지막(SL)이 제공됨으로써 덮개부의 안정성이 유지될 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 제1 절연막(INS1)의 하부에 상기 제1 절연막(INS1)을 안정적으로 지지하기 위한 추가 절연막(AINS)이 더 제공될 수 있다. 상기 추가 절연막(AINS)은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

BM : 블랙 매트릭스 CF : 컬러 필터
CVL : 커버층 DA : 표시 영역
DL : 데이터 라인 LC : 액정층
EL1 : 제1 전극 EL2 : 제2 전극
GL : 게이트 라인 SL : 봉지막
TFT : 박막 트랜지스터 TSC : 터널 상 공동

Claims

기판;
상기 기판 상에 터널상 공동을 정의하는 커버층;
상기 터널상 공동 내에 제공된 액정층;
상기 액정층에 전계를 인가하는 제1 전극 및 제2 전극; 및
상기 터널상 공동을 밀폐하는 봉지막을 포함하며,
상기 커버층은 그 상면에 요철부가 형성된 제1 절연막을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 커버층은 상기 제1 절연막 상에 제공된 제2 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 절연막은 무기 절연 물질로 이루어진 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 무기 절연물질은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 커버층은 상기 제2 절연막 상에 제공된 제3 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 절연막 및 상기 제3 절연막은 각각 유기 절연 물질로 이루어진 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 절연막과 상기 제3 절연막은 서로 동일한 물질로 이루어진 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 터널상 공동은 제1 방향으로 연장되며,
상기 요철부는 상기 제1 방향으로 연장된 철부들을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 터널상 공동은 제1 방향으로 연장되며,
상기 요철부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 요철부는 평면상에서 볼 때 상기 터널상 공동의 중심을 중심으로 하여 방사형으로 배열된 철부들을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 요철부는 상기 커버부 내에 복수 층으로 제공되는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 커버층은 상기 기판으로부터 이격되며 상기 기판의 상면과 평행한 덮개부와, 상기 기판의 상면과 상기 덮개부를 잇는 측벽부를 포함하며, 상기 요철부는 상기 덮개부에 대응하여 제공된 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 요철부는 상기 덮개부에 수직한 면으로 잘랐을 때 그 단면이 원의 일부, 타원의 일부, 다각형 중 적어도 어느 하나인 표시 장치.
베이스 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 제1 방향으로 연장된 희생층을 형성하는 단계;
상기 희생층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;
상기 희생층 상에 요철부를 갖는 커버층을 형성하는 단계;
상기 희생층을 식각하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 터널상 공동을 형성하는 단계;
상기 터널상 공동에 영상 표시부를 형성하는 단계; 및
상기 터널상 공동을 밀폐하는 봉지막을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 커버층을 형성하는 단계는
제1 절연막을 형성하는 단계;
상기 제1 절연막의 상면에 요철부를 형성하는 단계; 및
상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 요철부는 포토리소그래피를 이용하여 형성되는 표시 장치 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 제2 절연막 상에 제3 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 제1 절연막과 상기 제3 절연막은 유기 절연 물질을 포함하는 표시 장치 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 절연막과 상기 제3 절연막은 동일 물질로 이루어진 표시 장치 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 제2 절연막은 무기 절연 물질을 포함하는 표시 장치 제조 방법.