KR20150018235A - 액정 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150018235A
KR20150018235A KR1020130094895A KR20130094895A KR20150018235A KR 20150018235 A KR20150018235 A KR 20150018235A KR 1020130094895 A KR1020130094895 A KR 1020130094895A KR 20130094895 A KR20130094895 A KR 20130094895A KR 20150018235 A KR20150018235 A KR 20150018235A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
liquid crystal
film
forming
alignment
Prior art date
Application number
KR1020130094895A
Other languages
English (en)
Inventor
성우용
양성훈
차태운
김시광
김태균
이형섭
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 KR1020130094895A priority Critical patent/KR20150018235A/ko
Publication of KR20150018235A publication Critical patent/KR20150018235A/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
    • 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
    • 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
    • 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
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel

Abstract

액정 표시 장치는 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 복수의 가지 전극을 구비하는 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 형성된 친수성 막; 상기 친수성 막 상에 형성된 제1배향막; 상기 제1배향막 상에 형성된 액정층; 상기 액정층 상에 형성된 제2배향막; 상기 제2배향막 상에 형성된 공통전극;을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display apparatus and method of manufacturing the same}
본 개시는 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치들 중 하나로서, 화소 전극들이 형성된 하부 기판, 공통 전극이 형성된 상부 기판, 그리고, 두 기판 사이의 영역에 삽입된 액정층을 포함한다.
화소 전극과 공통 전극 사이에 전압이 인가되면 액정층에 전계(electric field)가 형성된다. 형성된 전계는 액정층을 구성하는 액정 분자들의 배열을 변경하고, 액정 분자들의 배열이 다른 액정층의 영역들을 통과한 입사광들은 다른 위상차들을 갖는다. 다른 위상차를 갖는 광은 편광자를 다른 투과량으로 투과한다. 따라서 액정층에 형성되는 전계 크기를 조절하면 편광자를 투과하는 광의 양이 달라지기 때문에 이를 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
액정층에 전계가 공급되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축이 액정층 상, 하의 기판에 대하여 수직하게 배열된 수직배향(VA, vertical alignment) 모드의 액정표시장치는 대비비(Contrast Ratio)가 크기 때문에 표시품질이 양호하다. 이러한 수직배향 모드는 또한 넓은 시야각을 구현하기 위하여 PVA(patterned vertically aligned) 모드, 미세 슬릿(micro-slit) 모드 또는 SVA(super vertical alignment) 모드 등으로 개발이 이루어지고 있다.
본 개시는 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 제시한다.
일 유형에 따른 액정 표시 장치는 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 복수의 가지 전극을 구비하는 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 형성된 친수성 막; 상기 친수성 막 상에 형성된 제1배향막(170); 상기 제1배향막(170) 상에 형성된 액정층; 상기 액정층 상에 형성된 제2배향막; 상기 제2배향막 상에 형성된 공통전극;을 포함한다.
상기 기판 상에, 마이크로 캐비티를 형성하는 유기막 루프층이 배치되고, 상기 마이크로 캐비티 내에 상기 액정층이 배치될 수 있다.
상기 제1배향막(170)과 상기 제2배향막은 상기 마이크로 캐비티의 측벽을 따라 서로 연결될 수 있다.
상기 친수성 막의 두께는 100nm 이하일 수 있다.
상기 친수성 막은 비유전율(relative permittivity)이 3.5 이하인 low-K 재질로 이루어질 수 있다.
상기 기판과 화소 전극 사이에는 박막 트랜지스터와 컬러 필터가 배치될 수된 액있다.
상기 액정층은 수직 배향 모드 액정층일 수 있다.
또한, 일 유형에 따른 액정 표시 장치 제조방법은 기판 상에 복수의 가지 전극을 구비하는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 화소 전극이 내부에 배치되는 마이크로 캐비티를 형성하는 단계; 상기 마이크로 캐비티의 내벽에 친수성 막을 형성하는 단계; 상기 마이크로 캐비티의 내벽에 배향막을 형성하는 단계; 상기 마이크로 캐비티 내에 액정 분자들을 주입하여 액정층을 형성하는 단계; 상기 마이크로 캐비티를 밀봉하는 단계;를 포함한다.
상기 친수성 막의 두께는 100nm 이하일 수 있다.
상기 친수성 막은 비유전율(relative permittivity)이 3.5 이하인 low-K 재질로 이루어질 수 있다.
상기 마이크로 캐비티를 형성하는 단계는 상기 마이크로 캐비티에 대응하는 형상의 희생층을 상기 화소 전극 상에 형성하는 단계; 상기 희생층 위에 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극을 덮는 패시베이션층을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 희생층을 전체적으로 덮는 유기막 루프층을 형성하는 단계; 상기 유기막의 일부 영역을 제거하여 상기 희생층의 측부를 오픈하고, 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 희생층을 제거하는 단계는 습식 스트립(wet strip) 공정을 사용할 수 있다.
상기 희생층을 제거하는 단계는 상기 습식 스트립 공정 후 산소 플라즈마 공정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 습식 스트립 공정 및 산소 플라즈마 공정에 의해 변질된 희생층 변질막이 상기 복수의 가지 전극 사이의 영역 일부에 잔류할 수 있다.
상기 배향막 재질로 이루어진 액적의 상기 친수성 막에 대한 접촉각은 상기 액적의 상기 희생층 변질막에 대한 접촉각보다 작을 수 있다.
상기 배향막은 폴리이미드 재질로 이루어지고, 상기 희생층은 포토리지스트 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제조방법은 상기 액정층에 전계 노광 및 무전계 노광을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 기판 상에 박막 트랜지스터와 컬러필터를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기 액정 표시 장치에 따르면, 단차가 있는 패턴의 화소 전극상에 형성된 배향막이 양호한 커버리지(coverage) 성능을 나타낸다.
따라서, 상기 액정 표시 장치는 액정의 초기 배향 특성이 양호하며 양질의 화상을 형성할 수 있다.
상기 액정 표시 장치 제조방법에 따르면 배향 불량을 줄일 수 있는 제조방법이 제시되며, 이에 따라 생산 수율이 높아진다.
도 1은 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 영역의 확대도로서, 화소 전극을 이루는 가지 전극 주변에 희생층 변질막이 잔류한 것을 보인다.
도 3은 도 2의 희생층 변질막에 의해 배향막 불량이 발생한 예시적인 형태를 보인다.
도 4는 희생층 변질막 상에 PI 액적이 접촉하는 접촉각을 보이는 도면이다.
도 5는 PI 액적에 대해 서로 다른 접촉각을 갖는 두 영역이 교변된 영역 상에 액적이 퍼지는 형태를 예시적으로 보인 도면이다.
도 6은 친수성 막 상에 PI 액적이 접촉한 접촉각을 보인 도면이다.
도 7은 패턴 화소 전극 상에 친수성 막을 도입한 경우 배향막 도포 형태를 보인다.
도 8a 내지 도 8k는 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조방법을 예시적으로 설명하는 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
액정 표시 장치(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 형성되며, 복수의 가지 전극(141)을 구비하는 화소 전극(140), 화소 전극(140) 상에 형성된 친수성 막(160), 친수성 막(160) 상에 형성된 제1배향막(170), 제1배향막(170) 상에 형성된 액정층(LC), 액정층(LC) 상에 형성된 제2배향막(171), 제2배향막(171) 상에 형성된 공통전극(175)을 포함한다.
친수성 막(160)은 액정층(LC)의 배향 불량을 개선하기 위해 도입된 층으로, 제1 및 제2배향막(170)(171)을 형성하기 전 단계에서 형성된다. 친수성 막(160)의 두께는 100nm 이하일 수 있으며, 비유전율(relative permittivity)이 작은, 예를 들어, 3.5 이하인 low-K 재질로 형성된다.
액정 표시 장치(100)의 보다 상세한 구조를 살펴보면 다음과 같다.
기판(110) 상에 박막 트랜지스터(TR), 박막 트랜지스터(TR)를 보호하는 제1 패시베이션층(115)이 형성되고, 제1 패시베이션층(115) 상에 컬러필터(120)와 블랙 매트릭스(125)가 형성되고, 컬러필터(120), 블랙 매트릭스(125) 위로 제2 패시베이션층(130)이 형성된다. 다만, 컬러필터(120), 블랙 매트릭스(125)의 위치는 도시된 위치에 한정되지 않으며, 액정층(LC)의 상부 쪽으로 이동될 수도 있다.
기판(110)으로는 글래스 기판, 투명 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
박막 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 채널층(SC), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE)을 포함하며, 드레인 전극(DE)은 컬러 필터(120), 제1 패시베이션층(115), 컬러 필터(120), 제2 패시베이션층(130)을 관통하는 콘택홀을 통해 화소 전극(140)과 연결된다.
기판(110) 상에는, 도면에 표시되지 않은 다른 영역에, 화소 영역을 정의하기 위해 교차 배치되는 데이터 라인, 스캔 라인이 형성되어 있고, 소스 전극(SE)은 데이터 라인에, 드레인 전극(DE)은 스캔 라인에 연결된다. 게이트 전극(GE)에 연결되는 게이트 라인이 형성되며, 반도체 채널층(SC)에 전도 경로를 형성하기 위한 전기 신호를 게이트 전극(GE)에 인가한다.
도면에는 하나의 박막 트랜지스터(TR) 만을 예시적으로 도시한 것이며, 표시부를 구동하는 회로 구성을 위한 충전 커패시터, 하나 이상의 박막 트랜지스터가 기판 상에 형성될 수 있다.
기판(110) 상에는 마이크로 캐비티(MC)를 형성하는 유기막 루프층(185)이 형성되어 있다. 마이크로 캐비티(MC)의 내부에 화소 전극(140)이 배치되고, 또한, 액정 분자(LC)들이 주입되어 있다. 액정 분자(LC)들의 배향을 위한 제1배향막(170)(170), 제2배향막(171)이 마이크로 캐비티(MC)의 상, 하부에 배치되며, 도시된 바와 같이, 마이크로 캐비티(MC)의 내벽을 따라 연결되게 형성될 수 있다. 제1 및 제2배향막(170)(171)은 폴리이미드로 형성될 수 있다.
제2 배향막(171) 상에 공통 전극(175)이 형성되고, 공통 전극(175) 상에 제3 패시베이션층(180)이 형성된다.
마이크로 캐비티(MC)를 형성하는 유기막 루프층(185)은 고분자로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 디아크릴레이트계 모노머와 트리아크릴레이트계 모노머를 포함하는 모노머 조성물이 고분자화된 것을 포함할 수 있다. 상기 모노머 조성물에 모노아크릴레이트계 모노머가 더 포함될 수 있고, 상기 모노머 조성물에 TPO와 같은 공지의 광개시제가 포함될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기막 루프층(185) 상에 패턴 마스크층(190)이 형성되고, 패턴 마스크층(190) 상에 캡핑층(195)이 배치된다. 패턴 마스크층(190)은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어 질 수 있다. 패턴 마스크층(190)은 유기막 루프층(185)의 소정 영역을 노광, 변형시켜, 마이크로 캐비티(MC)에 액정층(LC)을 형성하기 위해 액정 분자가 주입되는 입구를 형성하기 위한 패턴을 가진다. 상기 입구는 액정 분자들이 마이크로 캐비티(MC)내에 주입된 후 다시 밀봉된다.
액정층(LC)은 수직 배향 모드 액정층일 수 있다. 즉, 전계가 형성되지 않은 상태에서, 액정 분자의 장축이 기판(110) 면에 대해 수직으로 배치될 수 있다.
화소 전극(140)은 복수의 가지 전극(141)을 구비할 수 있다. 화소 전극(140)은 복수의 가지 전극(141)들을 연결하는 줄기 전극(미도시)을 포함할 수 있다.
이러한 형태의 화소 전극(140)은 수직 배향 모드의 액정층(LC)의 프리 틸트(pre-tilt)를 형성하기 위한 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 임베드된 마이크로 캐비티(MC) 형태 내에 좁은 간격, 높은 단차로 형성되는 상기한 패턴에 의해, 가지 전극(141) 사이의 영역에 마이크로 캐비티(MC) 형성을 위해 사용되었던 희생층이 변질된, 희생층 변질막(150')이 잔류하게 된다.
도 2는 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 일부 영역의 확대도로서, 화소 전극(140)을 이루는 가지 전극(141) 주변에 희생층 변질막(150')이 잔류한 것을 보인다.
희생층 변질막(150')은 제조 공정 설명에서 후술하겠지만, 희생층을 이루는 포토리지스트 물질의 습식 스트립, 산소 플라즈마 공정 등의 단계에서 제거되지 않고 변질된 상태로 잔류하는 막이다. 화소 전극(140)을 이루는 가지 전극(141)은 약 550Å 의 단차를 가지는데, 이러한 가지 전극(141)이 마이크로 캐비티(MC) 내에 배치되기 때문에 가지 전극(141) 사이의 좁은 영역에 대해 스트립 공정이 완벽하게 이루어지지 않아 희생층 변질막(150')이 잔류하게 된다.
도 3은 도 2의 희생층 변질막(150')에 의해 배향막 불량이 발생한 예시적인 형태를 보인다.
화소 전극(140) 위로 형성되는 제1배향막(170)(170)은 희생층 변질막(150')이 있는 영역에서는 잘 도포되지 못하여 도시된 바와 같이 불량이 야기될 수 있으며, 이것은 액정층 배향시의 불량으로 직결될 수 있다.
이와 같은 배향막 불량은 배향막을 이루는 폴리이미드 재질로 된 액적(PI)의 접촉각이 희생층 변질막(150') 상에서 매우 크게 형성되기 때문이다.
도 4는 희생층 변질막(150') 상에 폴리이미드 액적(PI)이 접촉하는 접촉각을 보이는 도면이다.
폴리이미드 액적(PI)과 표면이 접촉하는 접촉각이 클수록, 상기 표면에서 폴리이미드 액적(PI)의 퍼짐성은 나빠진다. 폴리이미드 액적(PI)이 희생층 변질막(150')에 대한 접촉각 θ1은 약 89˚이다.
도 5는 폴리이미드 액적(PI)에 대해 서로 다른 접촉각을 갖는 두 영역이 교번된 영역 상에 폴리이미드 액적(PI)이 퍼지는 형태를 예시적으로 보인 도면이다.
영역(A1)은 폴리이미드 액적(PI)에 대한 접촉각이 5˚, 영역(A2)는 폴리이미드 액적(PI)에 대한 접촉각이 65˚인 영역을 예시하고 있다. 이러한 두 영역이 교번 배치된 영역에, 폴리이미드 액적(PI)이 퍼지는 현상을 살펴보면, 초기에 영역(A2) 위에 배치된 액적(PI)은 접촉각이 낮은 영역(A1)으로 더 잘 퍼져, 영역(A2) 상에는 폴리이미드가 거의 코팅되지 않는다.
이러한 원리로, 도 3과 같이, 희생층 변질막(150') 상에는 제1배향막(170)이 거의 코팅되지 않는 현상이 발생하게 된다.
본 실시예에서는 이러한 현상을 방지하기 위해, 제1배향막(170)을 코팅하기 전 단계에서 높은 표면 에너지를 가지는 막을 도입하고 있으며, 예로서, 친수성 막을 코팅하는 과정을 추가하고 있다.
도 6은 친수성 막(160) 상에 폴리이미드 액적(PI)이 접촉한 접촉각을 보인 도면이다. 접촉각 θ2는 약 35˚로, 도 4에서 설명한, 폴리이미드 액적(PI)이 희생층 변질막(150')에 대한 접촉각 69˚보다 매우 작다.
도 7은 화소 전극(140) 상에 친수성 막(160)을 도입한 경우 배향막 도포 형태를 보인다.
화소 전극(140) 상에 친수성 막(160)을 코팅한 후, 제1배향막(170)은 형성하는 경우, 희생층 변질막(150')이 형성된 위치를 포함하여 전체적으로 양호한 코팅이 형성된다.
도 8a 내지 도 8k는 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조방법을 예시적으로 설명하는 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(TR), 박막 트랜지스터(TR)를 보호하는 제1 패시베이션층(115)을 형성하고, 제1 패시베이션층(115) 상에 블랙 매트릭스(125), 컬러 필터(120)를 형성한다.
기판(110)은 글래스 기판, 투명 플라스틱 기판일 수 있다.
박막 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 채널층(SC), 소스 전극(SE), 드레인 전극(0을 포함한다. 기판(110) 상에는 도시된 하나의 박막 트랜지스터 외에, 하나 이상의 다른 박막 트랜지스터, 충전 커패시터가 형성되며, 게이트 전극(GE)과 연결되는 게이트라인, 소스 전극(SE)과 연결되는 데이터 라인, 드레인 전극(DE)과 연결되는 스캔 라인이 형성된다.
제1 패시베이션층(115)은 절연물질로 이루어지며, 예를 들어, SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어 질 수 있다.
다음, 도 8b와 같이, 제2 패시베이션층(130)을 형성한다. 제2 패시베이션층(130)은 절연물질로 형성되며, 예를 들어, SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어 질 수 있다.
다음, 도 8c와 같이, 제1 패시베이션층(115), 컬러 필터(120), 제2 패시베이션층(130)을 관통하는 콘택홀(CH)을 형성하고, 드레인 전극(DE)과 연결되게 화소 전극(140)을 형성한다. 화소 전극(140)은 복수의 가지 전극(141)을 포함할 수 있으며, 또한, 도면에 도시되지 않은 영역상에 가지 전극(141)들을 연결하는 줄기 전극이 더 형성되어 있다. 화소 전극(140)은 ITO, IZO 등과 같은 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다.
다음, 도 8d와 같이, 희생층(150)을 형성한다. 희생층(150)은 포토리지스트 물질로 이루어질 수 있으며, 일반적인 포토 리소그라피 공정에 따라 형성될 수 있다. 즉, 기판(110) 상의 전 영역에 포토리지스트 층을 형성한 후, 형성하고자 하는 마이크로 캐비티에 대응하는 형상으로 노광, 패터닝한다.
다음, 도 8e와 같이 희생층(150) 상에 공통 전극(175)을 형성하고, 공통 전극(175) 위로 제3 패시베이션층(180)을 형성한다. 공통 전극(175)은 ITO, IZO 등과 같은 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있고, 제3 패시베이션층(180)은 SiNx, Al2O3, SiO2, 또는 TiO2 와 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
다음, 도 8f와 같이, 유기막 루프층(185)를 형성한다. 유기막 루프층(185)은 희생층(150) 측부의 트렌치를 채우고 또한 희생층(150) 상부를 덮는 형태로서, 희생층(150)이 제거된 후, 마이크로 캐비티(MC)를 지지하는 구조가 된다. 유기막 루프층(185)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 및 폴리아크릴레이트로 등의 고분자로 형성될 수 있다.
유기막 루프층(185) 상에 패턴 마스크층(190)을 형성한다. 패턴 마스크층(190)은 SiNx로 형성될 수 있으며, 유기막 루프층(185)의 소정 영역을 변형하여 희생층(150)의 영역 일부를 노출하기 위한 형태로 패터닝될 수 있다.
패턴 마스크층(190)을 이용하여, 유기막 루프층(185)상에 소정의 오픈 영역(미도시)을 형성하면, 이에 대응하는 위치의 희생층(150) 영역이 노출된다.
다음, 희생층을 제거하면, 도 8g와 같이, 마이크로 캐비티(MC)가 형성된다. 희생층 제거를 위해, 습식 스트립 공정이 사용될 수 있고, 잔류 물질 제거를 위해, 추가적으로 산소 플라즈마 공정이 더 수행될 수 있다.
이러한 공정에 따라 희생층(150)의 대부분은 제거되지만, 일부 희생층 변질막(150')이 잔류한다. 희생층 변질막(150')은 마이크로 캐비티(MC)의 구조적인 특성상, 화소 전극(140)의 중심부에 많이 형성되게 된다.
다음, 도 8h를 참조하면, 화소 전극(140) 상에 친수성 막(160)을 형성한다. 친수성 막(160)의 형성은 희생층 변질막(150')이 있는 부분을 포함하여 화소 전극(140) 상의 전 영역에 배향막이 잘 형성되게 하기 위한 것이다. 친수성 막(160)의 형성은 기체상 (gas phase) 공정 또는 액상 공정으로 진행될 수 있다. 도면에는 친수성 막(160)이 마이크로 캐비티(MC) 하부, 즉, 화소 전극(140) 상에만 형성된 것으로 도시되었으나, 마이크로 캐비티(MC)의 내측면 전체적으로 형성될 수도 있다.
친수성 막(160)은 친수성(hydrophilic) 재질로서, 유기층, 무기층이 모두 사용될 수 있다. 친수성 막(160)은 커패시턴스를 줄이기 위해 유전율이 작은 물질로 형성되며, 예를 들어, 비유전율 3.5 이하인 low-K 물질로 형성될 수 있다.
다음, 도 4h와 같이, 마이크로 캐비티(MC) 내에 제1배향막(170), 제2배향막(171)을 형성한다. 제1 및 제2 배향막(170)(171)은 폴리이미드로 형성될 수 있고, 열경화 과정을 거칠 수 있다. 제1 및 제2 배향막(170)(171)은 마이크로 캐비티(MC) 내벽을 따라 서로 연결된 형태를 가질 수 있다. 표면 에너지가 낮은 친수성 막(160)이
다음, 도 8j와 같이 마이크로 캐비티(MC) 내에 액정 분자를 주입하여 액정층(LC)을 형성한다. 액정 분자들은 액정 화합물의 형태로 마이크로 캐비티(MC) 내에 주입될 수 있다. 액정 화합물의 주입 후, 유기막 루프층(185)의 오픈 영역은 유기막 루프층(185)를 형성한 재질과 동일 또는 유사한 재질로 채워진다.
액정층(LC)은 도시된 바와 같이, 수직 배향 액정 모드로 형성되며, 이와 같은 과정은 액정 화합물 주입 후, 전계/무전계 노광 공정에 의해 수행된다.
전계 노광은 액정층에 전계를 형성하면서 광을 조사하는 단계이고, 무전계 노광은 액정층에 전계를 형성하지 않고 광을 조사하는 단계이다.
전계 노광 단계에서, 화소 전극(140)과 공통 전극(175) 사이에 전압이 인가되고 액정층에 전기장이 형성되면, 액정 분자들이 소정 방향으로 배열된다. 인접한 액정 분자들은 화소 전극(140)을 이루는 복수의 가지 전극(141)의 길이 방향에 평행하게 배열되며 장축이 소정각으로 기울어지게 배열된다. 도면에서는 액정 분자들의 장축이 기판(110)에 대해 수직하게 배열된 것으로 도시되었으나 이는 예시적인 것이며, 약간의 틸트각을 가지게 된다. 노광에 의해, 액정 분자들을 함유한 액정 화합물이 경화되며, 전기장이 제거된 후에도 액정 분자들의 방향성이 유지된다.
무전계 노광은 전계 노광 단계에서 미반응한 액정 화합물의 반응을 유도하며, 액정 분자들의 보다 균일한 배열을 형성한다.
이러한 액정층(LC) 배향 공정시, 배향막의 불량은 액정 배향 불량에 직결되며, 본 실시예에서는 친수성 막을 도입하여, 마이크로 캐비티(MC) 내의 전 영역에 배향막이 잘 형성되고 있어, 액정 배향시의 불량도 최소화된다.
다음, 도 8k와 같이 캡핑층(195)을 형성한다. 캡핑층(195)을 형성하기 전에, 세정 공정을 거칠 수 있으며, 도 8j의 액정 주입 공정에서 발생한 잔류 액정의 제거를 진행할 수 있다. 캡핑층(195)은 유기막 루프층(185)과 함께 액정층(LC)을 밀봉하고 보호하는 역할을 하며, 유기막 루프층(185)과 유사한 재질로 형성될 수 있다. 캡핑층(195)의 재질은 침투성, 투광성을 고려하여 정할 수 있다.
상술한 단계에 따라 액정 배향 불량이 적고, 양호한 화상을 형성할 수 있는 액정 표시 장치가 제조될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치 110: 기판
115: 제1 패시베이션층 120: 컬러 필터
125: 블랙 매트릭스 130: 제2 패시베이션층
140: 화소 전극 141: 가지 전극
150: 희생층 150': 희생층 변질막
160: 친수성 막 170: 제1배향막
171: 제2배향막 175: 공통 전극
180: 제3 패시베이션층 185: 유기막 루프층
190: 패턴 마스크층 195: 캡핑층
LC: 액정층 TR: 박막 트랜지스터
MC: 마이크로 캐비티

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 복수의 가지 전극을 구비하는 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 형성된 친수성 막;
    상기 친수성 막 상에 형성된 제1배향막;
    상기 제1배향막 상에 형성된 액정층;
    상기 액정층 상에 형성된 제2배향막;
    상기 제2배향막 상에 형성된 공통전극;을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에, 마이크로 캐비티를 형성하는 유기막층이 배치되고,
    상기 마이크로 캐비티 내에 상기 액정층이 배치되는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1배향막과 상기 제2배향막은 상기 마이크로 캐비티의 측벽을 따라 서로 연결되는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 막의 두께는 100nm 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 막은 비유전율(relative permittivity)이 3.5 이하인 low-K 재질로 이루어진 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 화소 전극 사이에는
    박막 트랜지스터와 컬러 필터가 배치된 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 수직 배향 모드 액정층인 액정 표시 장치.
  8. 기판 상에 복수의 가지 전극을 구비하는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 화소 전극이 내부에 배치되는 마이크로 캐비티를 형성하는 단계;
    상기 마이크로 캐비티의 내벽에 친수성 막을 형성하는 단계;
    상기 마이크로 캐비티의 내벽에 배향막을 형성하는 단계;
    상기 마이크로 캐비티 내에 액정 분자들을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;
    상기 마이크로 캐비티를 밀봉하는 단계;를 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 친수성 막의 두께는 100nm 이하인 액정 표시 장치 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 친수성 막은 비유전율(relative permittivity)이 3.5 이하인 low-K 재질로 이루어진 액정 표시 장치 제조방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 캐비티를 형성하는 단계는
    상기 마이크로 캐비티에 대응하는 형상의 희생층을 상기 화소 전극 상에 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 공통 전극을 형성하고, 상기 공통 전극을 덮는 패시베이션층을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 희생층을 전체적으로 덮는 유기막 루프층을 형성하는 단계;
    상기 유기막의 일부 영역을 제거하여 상기 희생층의 측부를 오픈하고, 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하는 단계는
    습식 스트립(wet strip) 공정을 사용하는 액정 표시 장치 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하는 단계는
    상기 습식 스트립 공정 후 산소 플라즈마 공정을 더 수행하는 액정 표시 장치 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 습식 스트립 공정 및 산소 플라즈마 공정에 의해 변질된 희생층 변질막이 상기 복수의 가지 전극 사이의 영역 일부에 잔류하는 액정 표시 장치 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배향막 재질로 이루어진 액적의 상기 친수성 막에 대한 접촉각은
    상기 액적의 상기 희생층 변질막에 대한 접촉각보다 작은 액정 표시 장치 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리이미드 재질로 이루어지고,
    상기 희생층은 포토리지스트 재질로 이루어진 액정 표시 장치 제조방법.
  17. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층에 전계 노광 및 무전계 노광을 수행하는 단계;를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
  18. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에
    박막 트랜지스터와 컬러필터를 형성하는 단계;를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
KR1020130094895A 2013-08-09 2013-08-09 액정 표시 장치 및 그 제조방법 KR20150018235A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094895A KR20150018235A (ko) 2013-08-09 2013-08-09 액정 표시 장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094895A KR20150018235A (ko) 2013-08-09 2013-08-09 액정 표시 장치 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150018235A true KR20150018235A (ko) 2015-02-23

Family

ID=53046741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130094895A KR20150018235A (ko) 2013-08-09 2013-08-09 액정 표시 장치 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150018235A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170000060A (ko) * 2015-06-22 2017-01-02 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 방법
CN115268150A (zh) * 2022-07-19 2022-11-01 广州华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制作方法、显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170000060A (ko) * 2015-06-22 2017-01-02 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 방법
CN115268150A (zh) * 2022-07-19 2022-11-01 广州华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制作方法、显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI525375B (zh) 製造薄膜電子裝置之方法
US9768209B2 (en) Display apparatus and method of manufacturing the same
US9030620B2 (en) Display panel and method of manufacturing the same
US8836895B2 (en) Display apparatus and method of manufacturing the same
US10109244B2 (en) Display device
US20130335664A1 (en) Display panel and method of manufacturing the same
TWI516833B (zh) 液晶顯示裝置及製造其之方法
KR20070035703A (ko) 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
US20110147743A1 (en) Thin film transistor substrate and method for fabricating the same
JP2013246435A (ja) 表示パネル及びその製造方法
JP2015036817A (ja) 液晶表示装置
KR101358328B1 (ko) 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
US9151990B2 (en) Liquid crystal display device and manufacturing method thereof
KR20150018235A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조방법
US9664940B2 (en) Display panel comprising a color filter having a depression that is planarized by a black matrix deposited within the depression
KR102062294B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US20140285742A1 (en) Display Panel and Method of Manufacturing the Same
US11347092B2 (en) Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US9312324B2 (en) Organic thin film transistor comprising banks, organic thin film transistor array substrate and display device
KR101845905B1 (ko) 액정표시장치
US20120081646A1 (en) Liquid crystal display device
US10007153B2 (en) Liquid crystal display and method for fabricating the same
US11215868B2 (en) Liquid crystal devices
KR20150082943A (ko) 표시 장치 및 그 제조방법
US9557611B2 (en) Display device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination