KR20150061849A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20150061849A
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하고, 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽이 형성되며, 상기 루프층은 드라이 필름(Dry Film)을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 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 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 가운데 하나로써, 픽셀 단위로 캐비티(cavity)를 형성하고, 여기에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술이 개발되고 있다. 이 기술은 하판 위에 상판을 형성하는 것 대신에 유기 물질 등으로 희생층을 형성하고 상부에 지지 부재를 형성한 후에 희생층을 제거하고, 희생층 제거로 형성된 빈 공간에 액정을 채워 디스플레이를 만드는 기술이다.
하지만, 이러한 기술은 희생층을 제거하는 과정에서 공정 시간이 길어지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 시간을 단축할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하고, 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽이 형성되며, 상기 루프층은 드라이 필름(Dry Film)을 포함한다.
상기 루프층과 상기 격벽은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 격벽은 상기 기판에서 상기 루프층에 가까이 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 루프층 상부면과 접촉할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮을 수 있다.
상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 격벽과 상기 루프층 사이에 위치할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 루프층과 접촉할 수 있다.
상기 화소 전극과의 사이에 보호층이 개재되어 있는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 루프층은 상기 격벽과 접촉할 수 있다.
상기 격벽은 드라이 필름(Dry Film)을 포함하고, 상기 격벽과 상기 루프층은 일체로 형성된 구조물일 수 있다.
상기 격벽은 상기 기판에서 상기 루프층에 가까이 갈수록 폭이 넓어질 수 있다.
상기 루프층 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 공통 전극 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮을 수 있다.
상기 공통 전극과 상기 캐핑층 사이에 위치하는 상부 루프층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계, 상기 모 루프층에 공통 전극을 형성하여 전사 구조체를 형성하는 단계, 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 격벽을 형성하는 단계, 상기 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하여 상기 격벽과 상기 모 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하는 단계, 상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계, 상기 모 루프층의 일부를 제거하여 상기 공통 전극 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 공통 전극 일부를 식각하여 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계, 상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성할 수 있다.
상기 격벽을 형성하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에서 상기 격벽을 제거하는 단계 그리고 상기 표시판의 차광 영역에 대응하는 부분에 상기 격벽이 위치하도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모 루프층의 일부를 제거하여 루프층을 형성하고, 상기 루프층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 공통 전극이 위치하도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하여 전사 구조체를 형성하는 단계, 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 격벽을 형성하는 단계, 상기 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하여 상기 격벽과 상기 모 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하는 단계, 상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계, 상기 모 루프층의 일부를 제거하여 상기 공통 전극 일부를 노출하는 단계, 상기 노출된 공통 전극 일부를 식각하여 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계, 상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성할 수 있다.
상기 격벽을 형성하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에서 상기 격벽을 제거하는 단계 그리고 상기 표시판의 차광 영역에 대응하는 부분에 상기 격벽이 위치하도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모 루프층의 일부를 제거하여 루프층을 형성하고, 상기 루프층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 격벽과 상기 루프층이 접촉하도록 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계, 상기 모 루프층을 노광하여 루프층 영역 및 격벽 영역을 포함하는 전사 구조체를 형성하는 단계, 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하는 단계, 상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계, 상기 모 루프층을 현상하여 상기 루프층 영역과 상기 격벽 영역에 각각 루프층 및 격벽을 형성하고, 상기 격벽과 상기 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하며, 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계, 상기 루프층 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성할 수 있다.
상기 공통 전극 위에 광반응 물질을 포함하는 상부 루프층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 상부 루프층을 마스크로 하여 상기 공통 전극을 패터닝할 수 있다.
상기 루프층 및 상기 격벽을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계, 상기 모 루프층을 노광하여 루프층 영역 및 격벽 영역을 포함하는 전사 구조체를 형성하는 단계, 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하는 단계, 상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계, 상기 모 루프층 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 상기 공통 전극을 패터닝하여 상기 모 루프층 일부를 노출하는 단계, 상기 모 루프층을 현상하여 상기 루프층 영역과 상기 격벽 영역에 각각 루프층 및 격벽을 형성하고, 상기 격벽과 상기 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간 및 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계, 상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성할 수 있다.
상기 공통 전극 위에 광반응 물질을 포함하는 상부 루프층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 상부 루프층을 마스크로 하여 상기 공통 전극을 패터닝할 수 있다.
상기 루프층, 상기 격벽 및 상기 상부 루프층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 캐비티 기둥부를 형성한 후에 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)를 캐비티 기둥부 위에 브리지(Bridge) 방식으로 전사하여 액정 주입구를 형성함으로써 희생층 및 루프층 형성 공정 없이 캐비티(cavity) 내에 액정을 채워 디스플레이를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다.
도 15는 도 14의 절단선 XV-XV를 따라 자른 단면도이다.
도 16은 도 14의 절단선 XVI-XVI을 따라 자른 단면도이다.
도 17 내지 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다.
도 26은 도 25의 절단선 XXVI-XXVI를 따라 자른 단면도이다.
도 27은 도 25의 절단선 XXVII-XXVII를 따라 자른 단면도이다.
도 28 내지 도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 38 내지 도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "위"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124)을 포함한다. 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다. 유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 실질적으로 수직하게 뻗은 한 쌍의 세로부(135a) 및 한 쌍의 세로부(135a)의 끝을 서로 연결하는 가로부(135b)를 포함한다. 유지 전극(135a, 135b)은 화소 전극(191)을 둘러싸는 구조를 가진다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151), 소스/드레인 전극의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 형성되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 연결되는 데이터선(171), 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 형성되어 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층 부분(154)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 층간 절연막(180a)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(180a)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(180a) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
먼저, 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 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. 색필터(230)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성되어 있을 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 층간 절연막(180b)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(180b)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 도 2의 단면도에서 도시된 바와 달리 색필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 층간 절연막(180b)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230), 차광 부재(220) 및 층간 절연막(180a, 180b)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
제2 층간 절연막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 전체적인 모양이 사각형이며 가로 줄기부(191a) 및 이와 교차하는 세로 줄기부(191b)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부(191a)와 세로 줄기부(191b)에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부(191c)를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 화소 전극(191)의 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함할 수 있다.
화소 전극(191)의 미세 가지부(191c)는 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 가지부(191c)간의 간격이 다를 수 있다.
화소 전극(191)은 세로 줄기부(191b)의 하단에서 연결되고, 세로 줄기부(191b)보다 넓은 면적을 갖는 연장부(197)를 포함하고, 연장부(197)에서 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
지금까지 설명한 박막 트랜지스터(Q) 및 화소 전극(191)에 관한 설명은 하나의 예시이고, 측면 시인성을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인을 변형할 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있고, 하부 배향막(11)은 수직 배향막일 수 있다. 하부 배향막(11)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나 또는 광배향 물질를 포함하여 형성될 수 있다.
하부 배향막(11)과 대향하는 부분에 상부 배향막(21)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 상부 배향막(21)은 하부 배향막(11)과 동일한 물질로 형성할 수 있다. 미세 공간(305)에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 액정 주입구(307)를 갖는다. 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 세로 방향으로 나누어지며, 또한 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향을 따라 복수개 형성되어 있다. 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 화소 영역 하나 또는 둘 이상에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성하여 두 전극 사이의 미세 공간(305)에 위치하는 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 결정한다. 공통 전극(270)은 화소 전극(191)과 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
공통 전극(270) 위에 루프층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 루프층(360)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 지지 부재 역할을 한다. 루프층(360)은 드라이 필름(Dry Film)을 포함할 수 있다. 드라이 필름(Dry Film)은 필름화된 감광성 레지스트이고, 주로 프린트 배선 기판의 회로 성형에 이용되는 물질을 사용할 수 있다. 드라이 필름(Dry Film)은 접착력 및 평탄도가 우수하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 루프층(360)으로 사용하기에 적합하다.
루프층(360) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 본 실시예에서 캐핑층(390)은 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우면서 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입구(307)를 덮는다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다. 여기서, 유기 물질은 아크릴계, 폴리 이미드계, 실록산계, 스타일렌계의 물질일 수 있고, 무기 물질은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiOx) 또는 실리콘 옥시카바이드(SiOC)일 수 있다.
본 실시예에서 캐핑층(390)은 루프층(360)의 측면 및 상부면과 접촉할 수 있다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽(360PW)이 형성되어 있다. 격벽(360PW)은 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 격벽(360PW)과 루프층(360) 사이에 공통 전극(270)이 개재되어 있다. 본 실시예에서 공통 전극(270)은 복수의 미세 공간(305) 위에 걸쳐서 위치하고 격벽(360PW) 위에도 위치한다. 이 때, 격벽(360PW) 위에 위치하는 공통 전극(270)은 미세 공간(305) 위에 위치하는 공통 전극과 실질적으로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 격벽(360PW)은 공통 전극(270)에 의해 루프층(360)과 비접촉하고, 격벽(360PW)의 폭은 기판(110)에서 루프층(360)에 가까이 갈수록 좁아질 수 있다. 격벽(360PW)은 종래의 액정 표시 장치에서 셀 갭을 유지하기 위한 구성 요소인 컬럼 스페이서(Column Spacer)에 사용할 수 있는 투명한 유기 물질 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 무기 물질은 금속 재료의 블랙 매트릭스, 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOx)일 수 있다.
격벽(360PW)은 복수의 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305) 사이에 격벽(360PW)이 형성되어 있기 때문에 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 13을 참고하여 도 1 내지 도 3에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다. 도 4 내지 도 13은 도 1에 도시한 바와 같이 전체 화소 영역 가운데 일부분인 단위 영역(UR)을 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 캐리어 기판(310) 위에 모 루프층(360M)을 형성하고, 모 루프층(360M) 위에 공통 전극(270)을 형성한다. 모 루프층(360M)은 필름화된 감광성 레지스트와 같은 드라이 필름(Dry Film)으로 형성한다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들 수 있다.
도 6을 참고하면, 공통 전극(270) 위에 보호 필름(350)을 형성하여 전사 구조체(400)를 형성한다.
도 7을 참고하면, 전사 구조체와는 별도로 기판(110) 위에 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판(1000)을 준비한다. 표시판(1000)의 제조 방법에 대해서는 도 1 내지 도 3을 다시 참고하여 간략히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 기판(110) 위에 일반적으로 알려진 스위칭 소자를 형성하기 위해 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)을 형성하고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층(151, 154)을 형성하고, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 이 때 소스 전극(173)과 연결된 데이터선(171)은 게이트선(121)과 교차하면서 세로 방향으로 뻗도록 형성할 수 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 층간 절연막(180a)을 형성한다.
제1 층간 절연막(180a) 위에 화소 영역에 대응하는 위치에 색필터(230)를 형성하고, 색필터(230) 사이에 차광 부재(220)를 형성한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에 이를 덮는 제2 층간 절연층(180b)을 형성하고, 제2 층간 절연막(180b)은 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
이후, 제2 층간 절연막(180b) 위에 화소 전극(191)을 형성한다.
다시 도 7을 참고하면, 표시판(1000) 위에 격벽(360PW)을 형성한다. 격벽(360PW)은 차광 영역에 대응하는 세로 차광 부재(220b)와 중첩하도록 형성한다. 격벽(360PW)은 화소 영역에 대응하는 제1 영역(P)에 화소 영역의 폭만큼 이격하여 복수개 형성할 수 있고, 이후 도 11에서 설명하는 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 대응하는 제2 영역(Q)에서 제거되도록 형성할 수 있다.
도 8을 참고하면, 라미네이션 공정 등을 이용하여 도 6에서 설명한 전사 구조체(400)를 표시판(1000) 위에 전사한다. 전사되기 전에, 전사 구조체(400)의 보호 필름(350)을 제거하고, 공통 전극(270)을 표시판(1000)의 격벽(360PW) 위에 올린다. 전사하는 단계에서, 열 또는 압력을 가할 수 있다. 이 때, 격벽(360PW)과 모 루프층(360M)에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간(305)이 형성될 수 있다.
도 9를 참고하면, 캐리어 기판(310)을 전사 구조체(400)에서 분리한다.
도 10을 참고하면, 포토 공정으로 도 7에서 설명한 제2 영역(Q)에 위치하는 모 루프층(360M)을 제거하여 공통 전극(270) 일부를 노출한다. 이 때, 제2 영역(Q)에 위치하는 모 루프층(360M)이 제거되어 도 7에서 설명한 제1 영역(P)에 루프층(360)이 형성된다.
도 11을 참고하면, 노출된 공통 전극(270) 부분을 식각하여 제거한다. 여기서, 도 7에서 설명한 표시판(1000)의 제2 영역(Q)에 액정 주입구 형성 영역(307FP)이 형성될 수 있다. 액정 주입구 형성 영역(307FP)은 복수의 미세 공간(305) 사이에 위치한다.
도 12를 참고하면, 루프층(360)을 경화하여 루프층(360)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 경화하는 온도는 대략 섭씨 150도 내지 섭씨 250도 일 수 있다. 이후, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 액정 물질을 떨어 뜨리고, 미세 공간(305)의 입구부에 위치하는 액정 주입구(307)를 통해 액정 물질을 미세 공간(305) 내에 주입한다. 액정 물질 주입에 앞서 배향 물질을 미세 공간(305)에 주입할 수 있다.
도 13을 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우도록 캐핑층(390)을 형성한다. 도시하지 않았으나, 기판(110) 하단과 캐핑층(390) 상단에 편광판을 부착할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다. 도 15는 도 14의 절단선 XV-XV를 따라 자른 단면도이다. 도 16은 도 14의 절단선 XVI-XVI을 따라 자른 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
게이트선(121) 위에는 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 반도체층(151), 소스/드레인 전극의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 형성되어 있다. 반도체층(154)은 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어질 수 있고, 또는 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
각 반도체층(151, 154) 위이며, 데이터선(171), 소스/드레인 전극의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
각 반도체층(151, 154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173) 및 소스 전극(173)과 연결되는 데이터선(171), 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175)가 형성되어 있다. 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.
소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다. 이러한 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 구조는 변형될 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173), 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Q)를 형성하며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층 부분(154)에 형성된다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 보호층(180a)이 형성되어 있다. 제1 보호층(180a)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 보호층(180a) 위에는 색필터(230) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다.
먼저, 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 이루어져 있으며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있다. 차광 부재(220)의 개구부에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 평행한 방향을 따라 형성된 가로 차광 부재(220a)와 데이트선(171)과 평행한 방향을 따라 형성된 세로 차광 부재(220b)를 포함한다.
색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 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. 색필터(230)는 인접하는 화소마다 서로 다른 색을 표시하는 물질로 형성되어 있을 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 보호층(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호층(180b)은 규소 질화물(SiNx)과 규소 산화물(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 도 15의 단면도에서 도시된 바와 달리 색필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 보호층(180b)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
색필터(230), 차광 부재(220) 및 보호층(180a, 180b)에는 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
제2 보호층(180b) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(138)를 가진다. 즉, 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.
인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 층간 절연층(180c)이 위치한다. 층간 절연층(180c)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.
층간 절연층(180c) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 화소 전극(191)은 복수의 절개부(91)를 가지며, 이웃하는 절개부 사이에 위치하는 복수의 가지 전극(192)을 포함한다.
제1 보호층(180a), 제2 보호층(180b), 그리고 층간 절연층(180c)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.
공통 전극(270)은 제1 전기장 생성 전극 또는 제1 전극이고, 화소 전극(191)은 제2 전기장 생성 전극 또는 제2 전극이다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 수평 전계를 형성할 수 있다. 전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전기장 생성 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정 분자(310)는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 공통 전극(270)이 면형의 평면 형태를 가지고, 화소 전극(191)이 복수의 가지 전극(192)을 가지지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)이 면형이 평면 형태를 가지고, 공통 전극(270)이 복수의 가지 전극을 가질 수도 있다.
본 발명은 두 개의 전기장 생성 전극이 기판(110) 위에 절연층을 사이에 두고 중첩하며, 절연층 아래에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극이 면형의 평면 형태를 가지고, 절연층 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극이 복수의 가지 전극을 가지는 모든 다른 경우에 적용 가능하다.
화소 전극(191) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있고, 하부 배향막(11)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나 또는 광배향 물질을 포함할 수 있다.
하부 배향막(11)과 대향하는 부분에 상부 배향막(21)이 위치하고, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 미세 공간(305)이 형성되어 있다. 상부 배향막(21)은 하부 배향막(11)과 동일한 물질로 형성할 수 있다. 미세 공간(305)에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 액정 주입구(307)를 갖는다.
미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 실시예에서 배향막(11, 21)을 형성하는 배향 물질과 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질은 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간(305)에 주입될 수 있다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 세로 방향으로 나누어지며, 또한 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향을 따라 복수개 형성되어 있다. 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 화소 영역 하나 또는 둘 이상에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 루프층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 루프층(360)은 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 미세 공간(305)을 지지하는 지지 부재 역할을 한다. 루프층(360)은 드라이 필름(Dry Film)을 포함할 수 있다. 드라이 필름(Dry Film)은 필름화된 감광성 레지스트이고, 주로 프린트 배선 기판의 회로 성형에 이용되는 물질을 사용할 수 있다. 드라이 필름(Dry Film)은 접착력 및 평탄도가 우수하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 루프층(360)으로 사용하기에 적합하다.
루프층(360) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 본 실시예에서 캐핑층(390)은 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우면서 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 액정 주입구(307)를 덮는다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다.
본 실시예에서 캐핑층(390)은 루프층(360)의 측면 및 상부면과 접촉할 수 있다.
본 실시예에서는 도 16에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽(360PW)이 형성되어 있다. 격벽(360PW)은 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 격벽(360PW)은 루프층(360)과 접촉한다. 격벽(360PW)의 폭은 기판(110)에서 루프층(360)에 가까이 갈수록 좁아질 수 있다. 격벽(360PW)은 종래의 액정 표시 장치에서 셀 갭을 유지하기 위한 구성 요소인 컬럼 스페이서(Column Spacer)에 사용할 수 있는 투명한 유기 물질을 포함할 수 있다.
격벽(360PW)은 복수의 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305) 사이에 격벽(360PW)이 형성되어 있기 때문에 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
이하에서는 도 17 내지 도 23을 참고하여 도 14 내지 도 16에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다.
도 17 내지 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 17 및 도 18을 참고하면, 캐리어 기판(310) 위에 모 루프층(360M)을 형성하고, 모 루프층(360M) 위에 보호 필름(350)을 형성하여 전사 구조체(500)를 형성한다. 모 루프층(360M)은 필름화된 감광성 레지스트와 같은 드라이 필름(Dry Film)으로 형성한다.
도 19를 참고하면, 전사 구조체와는 별도로 기판(110) 위에 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판(1000)을 준비한다. 표시판(1000)의 제조 방법에 대해서는 도 14 내지 도 16을 다시 참고하여 간략히 설명하기로 한다.
도 14 내지 도 16을 참고하면, 기판(110) 위에 일반적으로 알려진 스위칭 소자를 형성하기 위해 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140)을 형성하고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층(151, 154)을 형성하고, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 이 때 소스 전극(173)과 연결된 데이터선(171)은 게이트선(121)과 교차하면서 세로 방향으로 뻗도록 형성할 수 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)을 포함하는 데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체층(154) 부분 위에는 제1 보호층(180a)을 형성한다.
제1 보호층(180a) 위에 화소 영역에 대응하는 위치에 색필터(230)를 형성하고, 색필터(230) 사이에 차광 부재(220)를 형성한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에 이를 덮는 제2 보호층(180b)을 형성하고, 제2 보호층(180b)은 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
이후, 제2 보호층(180b) 위에 면형의 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 중첩하는 일부분에 위치하는 개구부(138)을 가지지만, 인접 화소에서 서로 연결되도록 형성할 수 있다. 공통 전극(270) 위에 층간 절연층(180c)을 형성하고, 층간 절연층(180c) 위에 화소 전극(191)을 형성한다. 층간 절연층(180c)은 제1 보호층(180a) 및 제2 보호층(180b)과 함께 화소 전극(191)과 드레인 전극(175)을 전기적, 물리적으로 연결하는 접촉 구멍(185)을 갖도록 형성한다.
화소 전극(191)은 복수의 절개부(91)를 가지며, 이웃하는 절개부(91) 사이에 위치하는 복수의 가지 전극(192)을 포함하도록 형성한다.
다시 도 19를 참고하면, 표시판(1000) 위에 격벽(360PW)을 형성한다. 격벽(360PW)은 차광 영역에 대응하는 세로 차광 부재(220b)와 중첩하도록 형성한다. 격벽(360PW)은 화소 영역에 대응하는 제1 영역(P)에 화소 영역의 폭만큼 이격하여 복수개 형성할 수 있고, 이후 도 22에서 설명하는 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 대응하는 제2 영역(Q)에서 제거되도록 형성할 수 있다.
도 20을 참고하면, 라미네이션 공정 등을 이용하여 도 18에서 설명한 전사 구조체(500)를 표시판(1000) 위에 전사한다. 전사되기 전에, 전사 구조체(500)의 보호 필름(350)을 제거하고, 모 루프층(360M)을 표시판(1000)의 격벽(360PW) 위에 올린다. 전사하는 단계에서, 열 또는 압력을 가할 수 있다. 이 때, 격벽(360PW)과 모 루프층(360M)에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간(305)이 형성될 수 있다.
도 21을 참고하면, 캐리어 기판(310)을 전사 구조체(500)에서 분리한다.
도 22를 참고하면, 포토 공정으로 도 19에서 설명한 제2 영역(Q)에 위치하는 모 루프층(360M)을 제거하여 도 19에서 설명한 제1 영역(P)에 루프층(360)이 형성된다. 여기서, 도 19에서 설명한 표시판(1000)의 제2 영역(Q)에 액정 주입구 형성 영역(307FP)이 형성될 수 있다. 액정 주입구 형성 영역(307FP)은 복수의 미세 공간(305) 사이에 위치한다.
도 23을 참고하면, 루프층(360M)을 경화하여 루프층(360)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 경화하는 온도는 대략 섭씨 150도 내지 섭씨 250도 일 수 있다. 이후, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 액정 물질을 떨어 뜨리고, 미세 공간(305)의 입구부에 위치하는 액정 주입구(307)를 통해 액정 물질을 미세 공간(305) 내에 주입한다. 액정 물질 주입에 앞서 배향 물질을 미세 공간(305)에 주입할 수 있다.
도 24를 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우도록 캐핑층(390)을 형성한다. 도시하지 않았으나, 기판(110) 하단과 캐핑층(390) 상단에 편광판을 부착할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 배치도이다. 도 26은 도 25의 절단선 XXVI-XXVI을 따라 자른 단면도이다. 도 27은 도 25의 절단선 XXVII-XXVII을 따라 자른 단면도이다.
도 25 내지 도 27에서 설명하는 실시예는 도 1 내지 도 3에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 이하에서는 본 실시예와 도 1 내지 도 3의 실시예 사이에 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.
도 25 내지 도 27을 참고하면, 상부 배향막(21) 위에 루프층(360)이 위치하고, 루프층(360) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270) 위에 상부 루프층(362)이 위치할 수 있다. 상부 루프층(362)은 공통 전극(270)을 보호하는 역할을 할 수 있고 루프층(360)과 동일한 물질로 형성하거나 드라이 필름(Dry Film)이 아닌 유기 물질을 포함하는 포토 레지스트일 수 있다. 상부 루프층(362) 위에 캐핑층(390)이 위치한다.
도 27을 참고하면, 본 실시예에서 격벽(360PW)과 루프층(360)은 드라이 필름(Dry Film)을 포함하고, 격벽(360PW)과 루프층(360)은 일체로 형성된 구조물이다. 격벽(360PW)의 폭은 기판(110)에서 루프층(360)에 가까이 갈수록 넓어질 수 있다.
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
이하에서는 도 28 내지 도 37을 참고하여 도 25 내지 도 27에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다.
도 28 내지 37은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다. 도 28 내지 도 37은 도 25에 도시한 바와 같이 전체 화소 영역 가운데 일부분인 단위 영역(UR)을 나타낸 것이다.
도 28 및 도 29를 참고하면, 캐리어 기판(310) 위에 모 루프층(360M)을 형성하고, 모 루프층(360M)이 이후 현상 단계에서 점선으로 표시한 패턴 모양을 갖도록 모 루프층(360M)을 노광한다. 모 루프층(360M)이 점선으로 표시한 패턴 모양을 갖도록 하기 위해 각 영역별로 노광량을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 격벽이 형성되는 영역을 제1 영역(X1)이라 하고, 루프층이 형성되는 영역을 제2 영역(X2)이라 하며, 액정 주입구 형성 영역이 형성되는 영역을 제3 영역(X3)이라 할 때, 슬릿 마스크 또는 하프톤 마스크 등을 사용하여 제1 영역(X1)은 광을 차단하고, 제3 영역(X3)은 제2 영역(X2) 대비하여 노광량이 많도록 광을 조사할 수 있다. 포지티브 레지스트 기준으로 광이 많이 조사된 제3 영역(X3)이 가장 많이 제거되고, 제2 영역(X2)은 루프층의 두께만큼 남아 있을 수 있으며, 광이 차단된 제1 영역(X1)은 격벽 모양을 형성할 수 있다.
모 루프층(360M)은 필름화된 감광성 레지스트와 같은 드라이 필름(Dry Film)으로 형성한다.
도 30을 참고하면, 노광된 모 루프층(360M) 위에 보호 필름(350)을 형성하여 전사 구조체(600)를 형성한다.
도 31을 참고하면, 전사 구조체(600)와는 별도로 기판(110) 위에 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판(1000)을 준비한다. 표시판(1000)의 제조 방법에 대해서는 앞서 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한 내용과 동일한 점에서 생략한다.
도 32를 참고하면, 라미네이션 공정 등을 이용하여 도 30에서 설명한 전사 구조체(600)를 표시판(1000) 위에 전사한다. 전사되기 전에, 전사 구조체(600)의 보호 필름(350)을 제거하고, 격벽이 형성될 제1 영역(X1)이 표시판(1000)의 세로 차광 부재(220b)와 대응하도록 배치한다. 전사하는 단계에서, 열 또는 압력을 가할 수 있다.
도 33을 참고하면, 캐리어 기판(310)을 전사 구조체(600)에서 분리하고, 모 루프층(360M)을 현상하여 루프층(360), 격벽(360PW) 및 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 형성한다. 루프층(360)과 격벽(360PW)에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간(305)이 형성될 수 있다.
도 34를 참고하면, 루프층(360)을 경화하여 루프층(360)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 경화하는 온도는 대략 섭씨 150도 내지 섭씨 250도 일 수 있다.
도 35를 참고하면, 루프층(360) 위에 공통 전극(270)을 형성한다. 이 때, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에도 공통 전극(270)이 형성될 수 있다.
도 36을 참고하면, 공통 전극(270) 위에 상부 루프층(362)을 형성하고, 상부 루프층(362)을 마스크로 하여 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 형성된 공통 전극(270)을 제거할 수 있다. 이후, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 액정 물질을 떨어 뜨리고, 미세 공간(305)의 입구부에 위치하는 액정 주입구(307)를 통해 액정 물질을 미세 공간(305) 내에 주입한다. 액정 물질 주입에 앞서 배향 물질을 미세 공간(305)에 주입할 수 있다.
도 37을 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우도록 캐핑층(390)을 형성한다. 도시하지 않았으나, 기판(110) 하단과 캐핑층(390) 상단에 편광판을 부착할 수 있다.
이하에서는 도 38 내지 도 44를 참고하여 도 25 내지 도 27에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 다른 일실시예를 설명하기로 한다.
도 38 내지 도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 38 내지 도 44에서 설명하는 실시예는 도 28 내지 도 37에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 이하에서는 본 실시예와 도 28 내지 도 37에서 설명한 실시예 사이에 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.
도 38을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 앞서 설명한 도 28 내지 도 33에서 설명한 것과 동일하게 점선으로 표시한 패턴 모양을 갖도록 노광된 모 루프층(360M)을 포함하는 전사 구조체를 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판(1000) 위에 전사한다. 이후, 모 루프층(360M) 위에 공통 전극(270)을 형성한다.
도 39 내지 도 41을 참고하면, 공통 전극(270) 위에 상부 루프층(362)을 형성한다. 상부 루프층(362)을 패터닝하여 액정 주입구 형성 영역이 형성되는 제3 영역(X3)에 대응하는 부분에서 공통 전극(270)을 노출한다. 이후, 노출된 공통 전극(270)을 식각하여 액정 주입구 형성 영역이 형성되는 제3 영역(X3)에서 모 루프층(360M)을 노출한다.
도 42를 참고하면, 모 루프층(360M)을 현상하여 루프층(360), 격벽(360PW) 및 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 형성한다. 루프층(360)과 격벽(360PW)에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간(305)이 형성되고, 복수의 미세 공간(305) 사이에 액정 주입구 형성 영역(307FP)이 형성된다.
도 43을 참고하면, 루프층(360) 및 상부 루프층(362)을 경화하여 루프층(360) 및 상부 루프층(362)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 경화하는 온도는 대략 섭씨 150도 내지 섭씨 250도 일 수 있다. 이후, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 액정 물질을 떨어 뜨리고, 미세 공간(305)의 입구부에 위치하는 액정 주입구(307)를 통해 액정 물질을 미세 공간(305) 내에 주입한다. 액정 물질 주입에 앞서 배향 물질을 미세 공간(305)에 주입할 수 있다.
도 44를 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 채우도록 캐핑층(390)을 형성한다. 도시하지 않았으나, 기판(110) 하단과 캐핑층(390) 상단에 편광판을 부착할 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.
310 액정 분자 305 미세 공간(microcavity)
307 액정 주입구 360 루프층
360PW 격벽 390 캐핑층

Claims (33)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 화소 전극 그리고
    상기 화소 전극과 마주보는 루프층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하고,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽이 형성되며, 상기 루프층은 드라이 필름(Dry Film)을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 루프층과 상기 격벽은 서로 다른 물질로 형성되는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 격벽은 상기 기판에서 상기 루프층에 가까이 갈수록 폭이 좁아지는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 루프층 상부면과 접촉하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮고 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 공통 전극은 상기 격벽과 상기 루프층 사이에 위치하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 공통 전극은 상기 루프층과 접촉하는 액정 표시 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 화소 전극과의 사이에 보호층이 개재되어 있는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 루프층은 상기 격벽과 접촉하는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 격벽은 드라이 필름(Dry Film)을 포함하고, 상기 격벽과 상기 루프층은 일체로 형성된 구조물인 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 격벽은 상기 기판에서 상기 루프층에 가까이 갈수록 폭이 넓어지는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 공통 전극 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 위치하며, 상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮고 있는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 공통 전극과 상기 캐핑층 사이에 위치하는 상부 루프층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계,
    상기 모 루프층에 공통 전극을 형성하여 전사 구조체를 형성하는 단계,
    박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 격벽을 형성하는 단계,
    상기 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하여 상기 격벽과 상기 모 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하는 단계,
    상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계,
    상기 모 루프층의 일부를 제거하여 상기 공통 전극 일부를 노출하는 단계,
    상기 노출된 공통 전극 일부를 식각하여 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계,
    상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 격벽을 형성하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에서 상기 격벽을 제거하는 단계 그리고
    상기 표시판의 차광 영역에 대응하는 부분에 상기 격벽이 위치하도록 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 모 루프층의 일부를 제거하여 루프층을 형성하고, 상기 루프층을 경화하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 격벽과 상기 루프층 사이에 상기 공통 전극이 위치하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하여 전사 구조체를 형성하는 단계,
    박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 격벽을 형성하는 단계,
    상기 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하여 상기 격벽과 상기 모 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하는 단계,
    상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계,
    상기 모 루프층의 일부를 제거하여 상기 공통 전극 일부를 노출하는 단계,
    상기 노출된 공통 전극 일부를 식각하여 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계,
    상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 격벽을 형성하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에서 상기 격벽을 제거하는 단계 그리고
    상기 표시판의 차광 영역에 대응하는 부분에 상기 격벽이 위치하도록 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 모 루프층의 일부를 제거하여 루프층을 형성하고, 상기 루프층을 경화하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 격벽과 상기 루프층이 접촉하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  26. 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계,
    상기 모 루프층을 노광하여 루프층 영역 및 격벽 영역을 포함하는 전사 구조체를 형성하는 단계,
    박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하는 단계,
    상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계,
    상기 모 루프층을 현상하여 상기 루프층 영역과 상기 격벽 영역에 각각 루프층 및 격벽을 형성하고, 상기 격벽과 상기 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간을 형성하며, 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계,
    상기 루프층 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제26항에서,
    상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제27항에서,
    상기 공통 전극 위에 광반응 물질을 포함하는 상부 루프층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 상부 루프층을 마스크로 하여 상기 공통 전극을 패터닝하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  29. 제28항에서,
    상기 루프층 및 상기 격벽을 경화하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  30. 캐리어 기판 위에 모 루프층을 형성하는 단계,
    상기 모 루프층을 노광하여 루프층 영역 및 격벽 영역을 포함하는 전사 구조체를 형성하는 단계,
    박막 트랜지스터를 포함하는 표시판 위에 상기 전사 구조체를 전사하는 단계,
    상기 전사 구조체에서 상기 캐리어 기판을 분리하는 단계,
    상기 모 루프층 위에 공통 전극을 형성하는 단계,
    상기 공통 전극을 패터닝하여 상기 모 루프층 일부를 노출하는 단계,
    상기 모 루프층을 현상하여 상기 루프층 영역과 상기 격벽 영역에 각각 루프층 및 격벽을 형성하고, 상기 격벽과 상기 루프층에 의해 둘러싸인 복수의 미세 공간 및 상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계,
    상기 액정 주입구 형성 영역을 통해 상기 복수의 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 액정 주입구 형성 영역을 채우도록 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  31. 제30항에서,
    상기 모 루프층은 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  32. 제31항에서,
    상기 공통 전극 위에 광반응 물질을 포함하는 상부 루프층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 상부 루프층을 마스크로 하여 상기 공통 전극을 패터닝하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  33. 제32항에서,
    상기 루프층, 상기 격벽 및 상기 상부 루프층을 경화하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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