KR20150071317A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20150071317A
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Abstract

액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부면 및 상부면을 갖는 기판, 상기 기판의 하부면에 위치하는 제1 와이어 그리드 편광자, 상기 기판의 상부면 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 주입구를 갖는 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 분자를 포함하는 액정층을 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, 픽셀에 복수의 미세 공간(micro cavity)을 형성하고, 여기에 액정을 채워 디스플레이를 구현하는 기술이 개발되고 있다. 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 사용되었으나, 이 기술은 하나의 기판 위에 구성 요소들을 형성함으로써 장치의 무게, 두께 등을 줄일 수 있다.
이러한 디스플레이 기술을 구현할 때, 액정을 주입한 후에는 코팅 재료 등으로 주입구를 캐핑하고, 패널의 상하부에 편광판을 부착할 수 있다. 하지만, 편광판이 부착된 기판 또는 캐핑층 사이의 스트레스로 인해 패널이 휘어짐에 따라 크랙(Crack) 등이 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디스플레이 패널을 휘더라도 기판에 크랙(Crack)이 발생하지 않는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부면 및 상부면을 갖는 기판, 상기 기판의 하부면에 위치하는 제1 와이어 그리드 편광자, 상기 기판의 상부면 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 주입구를 갖는 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성한다.
상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구를 덮을 수 있다.
상기 캐핑층 위에 위치하는 제2 와이어 그리드 편광자를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 와이어 그리드 편광자를 덮는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 보호막은 상기 제2 와이어 그리드 편광자 사이의 홈을 채울 수 있다.
상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극 및 하부 절연층을 더 포함하고, 상기 하부 절연층은 상기 공통 전극 위에 위치할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 주입구 형성 영역이 형성되어 있고, 상기 캐핑층은 상기 주입구 형성 영역을 덮을 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 데이터선과 연결되고, 상기 데이터선이 뻗어 있는 방향을 따라 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽 형성부가 형성될 수 있다.
상기 제1 와이어 그리드 편광자 하단에 위치하는 백라이트 장치를 더 포함하고, 상기 백라이트 장치에서 발생한 광은 상기 제1 와이어 그리드 편광자를 통과하여 상기 기판의 상부면 위로 진행할 수 있다.
상기 기판은 플렉서블(Flexible) 기판일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판의 상부면 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계, 상기 루프층 위에 상기 주입구를 덮도록 캐핑층을 형성하는 단계 그리고 상기 기판의 하부면에 제1 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 루프층 위에 캐핑층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구를 덮도록 형성할 수 있다.
상기 캐핑층의 상부면 위에 제2 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 캐핑층 위에 상기 제2 와이어 그리드 편광자를 덮도록 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 루프층을 형성하는 단계 이전에 상기 희생층 위에 공통 전극 및 하부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구 형성 영역을 덮도록 형성할 수 있다.
상기 주입구 형성 영역은 상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트선과 평행한 방향을 따라 뻗도록 형성할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 데이터선과 연결되고, 상기 데이터선이 뻗어 있는 방향을 따라 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽 형성부가 형성될 수 있다.
상기 기판은 플렉서블(Flexible) 기판으로 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 종래의 편광판을 대체하여 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; WGP)를 사용함으로써 디스플레이 패널이 휘더라도 크랙이 발생하지 않는다. 또한, 와이어 그리드 편광자를 기판 하단에 형성함으로써 반사되는 편광 성분의 빛을 재활용하여 광효율을 향상시킬 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-III를 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 광의 진행을 나타내는 평면도이다.
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 "상"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-III를 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 상부면 위에 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 기판(110)은 플렉서블(Flexible)할 수 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(121a)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.
본 실시예에서, 기판(110)의 하부면에 제1 와이어 그리드 편광자(200)가 위치한다. 제1 와이어 그리드 편광자(200)는 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)을 포함한다. 제1 와이어 그리드 편광자(200) 위에 보호막(210)이 위치힌다. 보호막(210)은 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205) 사이의 홈을 채우면서 기판(110)의 하부면 위에 위치할 수 있다. 보호막(210)은 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 종래의 필름 형태의 편광판 대신에 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)과 그 사이에 홈이 형성된 구조를 갖는 제1 와이어 그리드 편광자(200)가 기판(110)의 하부면에 형성되기 때문에 기판(110)과의 스트레스가 적어 기판(110)이 휘더라도 크랙(Crack)이 발생하지 않는다.
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 하나를 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. 미세 공간(305)에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질이 주입되어 있고, 미세 공간(305)은 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 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.
본 실시예에서 미세 공간(305)의 주입구(307)를 통해 액정 물질을 주입하기 때문에 별도의 상부 기판을 형성하지 않고 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
상부 배향막(21) 위에는 공통 전극(270), 하부 절연층(350)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. 하부 절연층(350)은 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOx)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 위에 형성되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예로 공통 전극(270)이 미세 공간(305) 하부에 형성되어 수평 전계 모드에 따른 액정 구동도 가능하다.
하부 절연층(350) 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 역할을 한다. 루프층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
루프층(360) 위에 상부 절연층(370)이 위치한다. 상부 절연층(370)은 루프층(360)의 상부면과 접촉할 수 있다. 상부 절연층(370)은 규소 질화물(SiNx) 또는 규소 산화물(SiOx)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 캐핑층(390)은 주입구 형성 영역(307FP)을 채우면서 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 노출된 미세 공간(305)의 주입구(307)를 덮는다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함한다.
본 실시예에서는 미세 공간(305)사이에 격벽 형성부(PWP)와 같은 격벽 구조가 있기 때문에 절연 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
본 실시예에서 캐핑층(390)의 상부면 위에 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)을 포함하는 제2 와이어 그리드 편광자(400)가 위치한다.
제2 와이어 그리드 편광자(400) 위에 보호막(410)이 위치한다. 보호막(410)은 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405) 사이의 홈을 채우면서 캐핑층(390) 위에 위치할 수 있다. 보호막(410)은 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 가로 방향으로 이웃하는 미세 공간(305) 사이에 격벽 형성부(PWP)가 형성되어 있다. 격벽 형성부(PWP)는 데이터선(171)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성될 수 있고, 루프층(360)에 의해 덮일 수 있다. 격벽 형성부(PWP)에는 하부 절연층(350), 공통 전극(270), 상부 절연층(370) 및 루프층(360)이 채워져 있는데 이러한 구조물이 격벽(Partition Wall)을 형성함으로써 미세 공간(305)을 구획 또는 정의할 수 있다. 본 실시예에서는 미세 공간(305)사이에 격벽 형성부(PWP)와 같은 격벽 구조가 있기 때문에 절연 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 18을 참고하여 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 일실시예에 대해 설명하기로 한다. 하기에 설명하는 실시예는 제조 방법의 일실시예로 다른 형태로 변형 실시 가능하다.
도 4 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 4, 6, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 17은 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도를 순서대로 나타낸 것이다. 도 5, 7, 9, 12, 14는 도 1의 절단선 III-III를 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 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(220a, 220b)를 형성한다.
색필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에 이를 덮는 제2 층간 절연막(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 형성하고, 화소 전극(191) 위에 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)에는 도 5에 도시한 바와 같이 데이터선(171)과 평행한 방향을 따라 오픈부(OPN)가 형성되어 있다. 오픈부(OPN)에는 이후 공정에서 공통 전극(270), 하부 절연층(350), 루프층(360) 및 상부 절연층(370)이 채워져 격벽 형성부(PWP)를 형성할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 희생층(300) 위에 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 루프층(360)을 차례로 형성한다. 루프층(360)은 노광 및 현상 공정에 의해 세로 방향으로 이웃하는 화소 영역 사이에 위치하는 차광 부재(220)와 대응하는 영역에서 제거될 수 있다. 루프층(360)은 차광 부재(220)와 대응하는 영역에서 하부 절연층(350)을 외부로 노출시킨다. 이 때, 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 루프층(360)은 세로 차광 부재(220b)의 오픈부(OPN)를 채우면서 격벽 형성부(PWP)를 형성한다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 루프층(360)과 노출된 하부 절연층(350) 위를 덮도록 상부 절연층(370)을 형성한다.
도 10을 참고하면, 상부 절연층(370), 하부 절연층(350) 및 공통 전극(270)을 건식 식각하여 상부 절연층(370), 하부 절연층(350) 및 공통 전극(270)이 부분적으로 제거됨으로써 주입구 형성 영역(307FP)을 형성한다. 이 때, 상부 절연층(370)이 루프층(360)의 측면을 덮는 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 루프층(360)의 측면을 덮고 있던 상부 절연층(370)이 제거되어 루프층(360)의 측면이 외부로 노출되도록 할 수도 있다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 주입구 형성 영역(307FP)을 통해 희생층(300)을 산소(O2) 애싱(Ashing) 처리 또는 습식 식각법 등으로 제거한다. 이 때, 주입구(307)를 갖는 미세 공간(305)이 형성된다. 미세 공간(305)은 희생층(300)이 제거되어 빈 공간 상태이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 주입구(307)를 통해 배향 물질을 주입하여 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 위에 배향막(11, 21)을 형성한다. 구체적으로, 주입구(307)를 통해 고형분과 용매를 포함하는 배향 물질을 주입한 후에 베이크 공정을 수행한다.
그 다음, 주입구(307)를 통해 미세 공간(305)에 잉크젯 방법 등을 사용하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질을 주입한다.
도 15를 참고하면, 상부 절연층(370) 위에 주입구(307)를 덮도록 캐핑층(390)을 형성한다. 캐핑층(390)은 주입구 형성 영역(307FP)을 덮을 수 있다. 캐핑층(390)은 바 코터(bar coater)를 사용하여 기판(110)의 한 가장자리에서부터 반대쪽 가장자리로 캐핑 물질을 밀어준 후 동시에 자외선 경화하여 형성할 수 있다.
도 16을 참고하면, 캐핑층(390) 위에 미세 홈(610)이 형성된 몰드(600)를 배치한다. 몰드(600)의 미세 홈(610) 사이에 전사 물질(620)이 형성되어 있다. 전사 물질(620)은 은 나노 입자(Ag nano particle) 또는 알루미늄 나노 입자 등을 레진(resin)에 혼합한 물질일 수 있다. 도시하지 않았으나, 캐핑층(390) 위에 배치한 몰드(600)의 미세 홈(610)이 뻗어 있는 방향과 수직한 미세 홈이 형성된 몰드를 기판(110)의 하부면에 대응하도록 배치할 수 있다.
도 17을 참고하면, 기판(110) 하부면에 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)을 포함하는 제1 와이어 그리드 편광자(200)를 형성하고, 캐핑층(390) 위에 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)을 포함하는 제2 와이어 그리드 편광자(400)를 형성한다. 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)과 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)은 서로 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
와이어 그리드 편광자(200, 400)을 형성하는 방법에 대해 도 18을 참고하여 설명하기로 한다.
도 18은 제1 와이어 그리드 편광자(200) 또는 제2 와이어 그리드 편광자(400)의 형성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18을 참고하면, 미세 홈(610)이 형성된 몰드(600)를 준비한다. 미세 홈(610) 내부에 은 나노 입자(Ag nano particle) 또는 알루미늄 나노 입자를 레진(resin)에 혼합하여 이루어진 전사 물질(620)을 형성한다. 몰드(600)를 기판(110)의 하부면에 배치하고, 열 또는 빛을 가한다. 전사 물질(620)은 열 또는 빛에 의해 전사 및 경화되어 기판(110) 하부면에 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)을 형성한다. 마찬가지 방법으로 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)을 캐핑층(390) 상부면 위에 형성할 수 있다. 다만, 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)과 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)은 서로 수직한 방향으로 형성할 수 있다.
제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)과 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405)을 형성하는 방법은 도 18에 도시한 프린팅 방법에 한정되지 않고, 포토 공정, 나노 임프린트 공정 또는 EHD(Electrohydrodynamic) 프린팅 방법 등 다양한 방법으로 가능하다.
이후, 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)과 제2 와이어 그리드 편광 패턴(405) 위에 보호막(210, 410)을 형성하여 도 2와 같은 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 광의 진행을 나타내는 평면도이다.
기판(110) 하부면에 대응하도록 백라이트 장치(50)가 배치될 수 있다. 백라이트 장치(50)에서 발생한 광은 제1 와이어 그리드 편광자(200)를 통과하여 기판(110)의 상부면 위로 진행할 수 있다.
제1 와이어 그리드 편광자(200)에 포함되는 제1 와이어 그리드 편광 패턴(205)은 반사율이 높은 금속 물질로 형성되기 때문에 광의 반사 효율을 높여 광을 재활용할 수 있다. 예를 들어, 광의 P파(P wave)는 투과시키고, S파(S wave)는 반사시켜 재활용함으로써 광효율을 향상시킬 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.
300 희생층
310 액정 분자 305 미세 공간(microcavity)
307 주입구 350 하부 절연층
360 루프층 370 상부 절연층
390 캐핑층

Claims (19)

  1. 하부면 및 상부면을 갖는 기판,
    상기 기판의 하부면에 위치하는 제1 와이어 그리드 편광자,
    상기 기판의 상부면 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극 그리고
    상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 주입구를 갖는 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 루프층 위에 위치하는 캐핑층을 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구를 덮는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 캐핑층 위에 위치하는 제2 와이어 그리드 편광자를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 와이어 그리드 편광자를 덮는 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 보호막은 상기 제2 와이어 그리드 편광자 사이의 홈을 채우는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 미세 공간과 상기 루프층 사이에 위치하는 공통 전극 및 하부 절연층을 더 포함하고,
    상기 하부 절연층은 상기 공통 전극 위에 위치하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 주입구 형성 영역이 형성되어 있고, 상기 캐핑층은 상기 주입구 형성 영역을 덮고 있는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 박막 트랜지스터는 데이터선과 연결되고, 상기 데이터선이 뻗어 있는 방향을 따라 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽 형성부가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 와이어 그리드 편광자 하단에 위치하는 백라이트 장치를 더 포함하고, 상기 백라이트 장치에서 발생한 광은 상기 제1 와이어 그리드 편광자를 통과하여 상기 기판의 상부면 위로 진행하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 기판은 플렉서블(Flexible) 기판인 액정 표시 장치.
  11. 기판의 상부면 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 주입구가 형성된 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계,
    상기 루프층 위에 상기 주입구를 덮도록 캐핑층을 형성하는 단계 그리고
    상기 기판의 하부면에 제1 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 루프층 위에 캐핑층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구를 덮도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 캐핑층의 상부면 위에 제2 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 캐핑층 위에 상기 제2 와이어 그리드 편광자를 덮도록 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 루프층을 형성하는 단계 이전에 상기 희생층 위에 공통 전극 및 하부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 캐핑층은 상기 주입구 형성 영역을 덮도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 주입구 형성 영역은 상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트선과 평행한 방향을 따라 뻗도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 박막 트랜지스터는 데이터선과 연결되고, 상기 데이터선이 뻗어 있는 방향을 따라 상기 복수의 미세 공간 사이에 격벽 형성부가 형성되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제11항에서,
    상기 기판은 플렉서블(Flexible) 기판으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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