KR20150097855A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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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 트랜지스터와 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층, 상기 루프층 위에 위치하는 접착층 그리고 상기 접착층 위에 위치하는 캐핑층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성한다.

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.
미세 공간에 액정을 채우는 디스플레이를 형성하는 공정은 액정 주입 이후에 캐핑층을 형성하는 공정을 포함한다. 캐핑층을 형성하기 위해 액상 코팅 후 경화 공정을 진행하면 경화 전 접촉에 의한 액정 오염 및 코팅 불균일로 인한 얼룩이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 오염 및 얼룩 발생을 방지하는 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 트랜지스터와 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층, 상기 루프층 위에 위치하는 접착층 그리고 상기 접착층 위에 위치하는 캐핑층을 포함하고, 상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성한다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 액정 물질이 위치할 수 있다.
상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮을 수 있다.
상기 접착층은 상기 루프층 위에 위치하고, 상기 액정 주입구 형성 영역에서는 오픈될 수 있다.
상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 주변 영역에 위치하는 실링재를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 접착층이 위치할 수 있다.
상기 접착층은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함할 수 있다.
상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 주변 영역에 위치하는 실링재를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 캐핑층이 위치하고, 상기 접착층은 상기 루프층 위에 위치하고, 상기 액정 주입구 형성 영역에서는 오픈될 수 있다.
상기 캐핑층 위에 위치하는 편광판을 더 포함하고, 상기 편광판의 단부와 상기 캐핑층의 단부 사이에 노출되어 있는 상기 캐핑층의 상부면은 평탄할 수 있다.
상기 편광판의 단부 및 상기 캐핑층의 단부는 상기 기판의 주변 영역에 위치할 수 있다.
상기 캐핑층 위에 위치하는 보호 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 접착층은 상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 부분에 위치하는 경화된 접착 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계, 상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고 상기 루프층 위에 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 캐핑층은 라미네이션 공정으로 형성할 수 있다.
상기 루프층과 상기 캐핑층 사이에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 액정 물질을 주입하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에 액정 물질을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 캐핑층은 상기 루프층에 대응하는 제1 부분과 상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 제2 부분을 포함하고, 상기 접착층을 형성하는 단계는 상기 제1 부분에 상기 접착층이 형성되고, 상기 제2 부분에 상기 접착층이 오픈되도록 형성하는 패터닝할 수 있다.
상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 주변 영역에 실링재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하고, 상기 접착층을 형성하는 단계는 상기 접착층을 열처리하여 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 접착층을 형성할 수 있다.
상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고, 상기 주변 영역에 실링재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 캐핑층을 형성하는 단계는 상기 캐핑층을 열처리하여 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 캐핑층을 형성할 수 있다.
상기 캐핑층 위에 편광판을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 편광판의 단부와 상기 캐핑층의 단부 사이에 노출되어 있는 상기 캐핑층의 상부면이 평탄하도록 형성할 수 있다.
상기 편광판의 단부 및 상기 캐핑층의 단부가 상기 기판의 주변 영역에 위치하도록 형성할 수 있다.
상기 캐핑층 위에 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계, 상기 루프층과 상기 캐핑층 사이에 접착층을 형성하는 단계 그리고 상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 상기 접착층 부분을 열처리 또는 UV 조사함으로써 경화된 접착 영역을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 미세 공간에 액정을 주입한 이후에 필름 라미네이션 공정으로 캐핑층을 형성하기 때문에 기존 액상 코팅에 의한 액정 오염 및 코팅 불균일에 의한 얼룩 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 III-III를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 주변 영역과 표시 영역의 일부분을 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 주변 영역과 표시 영역의 일부분을 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 14 내지 도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
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-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1은 복수의 화소 가운데 일부분인 2 * 2 화소 부분을 나타내는 것이고, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 이러한 화소가 상하좌우로 반복 배열될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(110) 위에 게이트선(121) 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(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.
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. 또한, 하부 배향막(11)은 광배향막일 수도 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 액정 주입구(307)를 갖는다. 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 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 열 방향 다시 말해 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한 이후에 설명하는 격벽 형성부(PWP)에 의해 미세 공간(305)은 가로 방향으로 나누어짐으로써 복수개의 미세 공간(305)을 형성하며, 복수의 미세 공간(305)은 화소 전극(191)의 행 방향 다시 말해 게이트선(121)이 뻗어 있는 가로 방향을 따라 형성될 수 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), 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) 상단부에 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. 상부 절연층(370)은 생략될 수 있다.
상부 절연층(370) 위에 접착층(385)이 위치하고, 접착층(385) 위에 캐핑층(390)이 위치한다. 접착층(385)은 라미네이션 방법에 의해 캐핑층(390)이 상부 절연층(370)에 부착되거나, 상부 절연층(370)이 생략된 경우에는 캐핑층(390)이 루프층(360)에 부착되도록 하는 역할을 한다. 캐핑층(390)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함하고, 필름 형태일 수 있다.
본 실시예에서 캐핑층(390)에 부착된 접착층(385)은 캐핑층(390)과 함께 루프층(360) 위에 위치할 뿐만 아니라 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 덮는다.
기판(1) 아래에 하부 편광판(1)이 위치하고, 캐핑층(390) 위에 상부 편광판(2)이 위치한다.
본 실시예에서 액정 주입구 형성 영역(307FP)에는 미세 공간(305)에액정 물질을 주입하고 남은 액정 물질이 잔존할 수 있다. 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 잔존하는 액정 물질을 접착층(385)과 캐핑층(390)이 덮고 있다.
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 기판(110)이 휘더라도 발생하는 스트레스가 적고, 셀 갭(Cell Gap)이 변경되는 정도가 훨씬 감소할 수 있다.
도 4는 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4에서 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 4를 참고하면, 접착층(385)은 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 대응하는 부분에 위치하는 경화된 접착 영역(385p)을 포함한다. 경화된 접착 영역(385p)은 접착층(385)에 열처리 또는 UV 조사함으로써 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 경화된 접착 영역(385p)이 액정 물질과의 반응성이 떨어지기 때문에 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 잔존하는 액정 물질과 접착층(385)이 접촉하여 액정 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
도 5는 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5에서 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 5를 참고하면, 접착층(385)은 패터닝되어 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 오픈되어 있고, 루프층(360) 상단에 위치한다.
본 실시예에서는 접착층(385)이 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 오픈됨으로써 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 잔존하는 액정 물질과 접착층(385)이 접촉하여 발생하는 액정 오염을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
도 6은 도 2의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6에서 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 6을 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 액정 물질이 제거되고, 접착층(385)이 위치한다. 루프층(360) 위에 위치하는 접착층(385)이 연장되어 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 위치할 수 있다. 이 때, 접착층(385)은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함할 수 있다. 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하는 접착층(385)은 상온에서 원래 모양을 유지할 수 있는 정도의 고점도를 가질 수 있고, 대략 섭씨 100도 이상의 고온 열처리 조건에서 점도가 낮아져 액정 주입구 형성 영역(307FP)으로 흘러 들어갈 수 있다.
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
도 7은 도 6의 실시예를 변형한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7에서 설명하는 실시예는 도 6에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 이하에서는 본 실시예와 도 6의 실시예 사이에 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.
도 7을 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 액정 물질이 제거되고, 캐핑층(390)이 위치한다. 캐핑층(390)과 루프층(360) 사이에 위치하는 접착층(385)은 루프층(360)에 대응하는 부분에 위치하고, 액정 주입구 형성 영역(307PF)에서 오픈되어 있다. 접착층(385) 위에 위치하는 캐핑층(390)이 연장되어 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 위치할 수 있다. 이 때, 캐핑층(390)은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함할 수 있다. 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하는 캐핑층(390)은 상온에서 원래 모양을 유지할 수 있는 정도의 고점도를 가질 수 있고, 대략 섭씨 100도 이상의 고온 열처리 조건에서 점도가 낮아져 액정 주입구 형성 영역(307FP)으로 흘러 들어갈 수 있다
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 6에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도들이다.
도 8 및 도 9에서 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 8 및 도 9를 참고하면, 캐핑층(390) 위에 추가 캐핑층(410) 및 보호 필름(420)이 위치한다. 여기서, 추가 캐핑층(410)은 생략되고, 캐핑층(390) 위에 보호 필름(420)이 위치하는 구조를 가질 수 있다.
추가 캐핑층(410)은 캐핑층(390)과 동일한 물질을 포함하고, 보호 필름(420)은 유기 발광 표시 장치(PLED)에서 일반적으로 외부의 먼지 또는 수분을 차단하기 위해 사용하는 보호 필름과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 보호 필름(420)은 유무기 물질을 포함하는 하이브리드층으로 형성할 수 있다.
이러한 차이점으로 나타나는 특징은 도 4 내지 도 7에서 설명한 실시예를 변형하여 적용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 주변 영역과 표시 영역의 일부분을 나타내는 평면도이다. 도 11은 도 10의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다. 도 11에서 도 2에 도시한 하부 편광판(1)은 생략하여 도시하였다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(400) 및 이에 연결되어 있는 게이트 구동부(미도시)와 데이터 구동부(미도시), 데이터 구동부에 연결된 계조 전압 생성부(미도시), 액정 표시판 조립체(400)에 빛을 조사하는 광원부(미도시), 광원부를 제어하는 광원 구동부(미도시) 및 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(미도시)를 포함할 수 있다.
게이트 구동부나 데이터 구동부는 액정 표시판 조립체(400) 위에 형성될 수도 있고, 별개의 직접 회로 칩으로 형성될 수도 있다.
액정 표시판 조립체(400)의 기판(110)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(PA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 실제 이미지를 출력하는 영역이며, 비표시 영역(PA)은 앞에서 설명한 게이트 구동부 또는 데이터 구동부가 형성되거나 외부 회로와 연결되는 부분인 게이트 패드 또는 데이터 패드 등을 포함하는 게이트 패드부(121P) 및 데이터 패드부(171P)가 위치한다. 게이트 패드는 게이트선(121)의 끝단에 위치하는 넓은 부분이고, 데이트 패드는 데이터선(171)의 끝단에 위치하는 넓은 부분이다.
도 1 내지 도 3에서 설명한 액정 표시 장치의 2 * 2 화소 부분은 도 10에서 A부분에 대응할 수 있다.
도 11을 다시 참고하면, 캐핑층(390) 위에 상부 편광판(2)이 위치하고, 부착 마진을 고려하여 상부 편광판(2)은 캐핑층(390) 상부면 일부를 노출한다. 본 실시예에서 편광판(2)의 단부와 캐핑층(390)의 단부 사이에 노출되어 있는 캐핑층(390)의 상부면은 평탄할 수 있다. 이러한 구조는 캐핑층(390)이 라미네이션 방법에 의해 형성되기 때문에 나타나는 특징이다.
편광판(2)의 단부와 캐핑층(390)의 단부는 주변 영역(PA)에 위치할 수 있다.
도 10 및 도 11에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에 대한 특징은 도 1 내지 도 9에서 설명한 실시예에 적용 가능하다. 다만, 도 10에서 접착층(385)이 기판(110) 위에 전면적으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 도 5의 실시예에서는 기설명한 바와 같이 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 접착층(385)이 제거될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치에서 주변 영역과 표시 영역의 일부분을 나타내는 평면도이다. 도 13은 도 12의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 12 및 도 13에서 설명하는 실시예는 도 10 및 도 11에서 설명한 실시예와 대체로 동일하다. 이하에서는 본 실시예와 도 10 및 도 11의 실시예 사이에 차이가 있는 부분에 대해서 설명하기로 한다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 주변 영역(PA)에 실링재(500)가 위치한다. 실링재(500)는 캐핑층(390)을 접착층(385)을 이용한 라미네이션 방법으로 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(400)에 부착하기 전에 기판(110)의 주변 영역(PA)에 도포할 수 있다. 실링재(500)는 주변 영역(PA)을 통해 외부의 수분 또는 먼지 등의 침투를 차단할 수 있다.
이상에서 설명한 차이점을 제외하고 도 10 및 도 11에서 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용할 수 있다.
이하에서는 도 14 내지 도 30을 참고하여 앞에서 설명한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다. 하기에 설명하는 실시예는 제조 방법의 일실시예로 다른 형태로 변형 실시 가능하다.
도 14 내지 도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 14, 16, 18, 20, 21, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30은 도 1의 절단선 II-II을 따라 자른 단면도를 순서대로 나타낸 것이다. 도 15, 17, 19, 22, 24은 도 1의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 1, 도 14 및 도 15를 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. 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) 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 1, 도 16 및 도 17을 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 1, 도 18 및 도 19를 참고하면, 루프층(360)과 노출된 하부 절연층(350) 위를 덮도록 상부 절연층(370)을 형성한다.
도 20을 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 액정 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 21 및 도 22를 참고하면, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 통해 희생층(300)을 산소(O2) 애싱(Ashing) 처리 또는 습식 식각법 등으로 제거한다. 이 때, 액정 주입구(307)를 갖는 미세 공간(305)이 형성된다. 미세 공간(305)은 희생층(300)이 제거되어 빈 공간 상태이다.
도 23 및 도 24를 참고하면, 액정 주입구(307)를 통해 배향 물질을 주입하여 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 위에 배향막(11, 21)을 형성한다. 구체적으로, 액정 주입구(307)를 통해 고형분과 용매를 포함하는 배향 물질을 주입한 후에 베이크 공정을 수행한다.
그 다음, 액정 주입구(307)를 통해 미세 공간(305)에 잉크젯 방법 등을 사용하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정 물질을 주입한다. 이 때, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 주입한 액정 물질은 미세 공간(305)에 주입되고 남을 수 있다. 잔존하는 액정 물질은 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 위치하고, 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 액정 물질이 채우도록 주입하는 액정 물질의 양을 조절할 수 있다.
도 25를 참고하면, 라미네이션 방법을 사용하여 캐핑층(390)을 상부 절연층(370) 위에 부착한다. 상부 절연층(370)이 생략된 경우에는 루프층(360) 위에 캐핑층(390)이 부착될 수 있다. 캐핑층(390)과 상부 절연층(370) 사이에 접착층(385)이 위치한다. 접착층(385)은 캐핑층(390)의 부착면에 전면적으로 형성할 수 있다. 이후, 캐핑층(390) 상단 및 기판(110) 하단에 편광판(1, 2)을 형성하면 도 2와 같은 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
도 26을 참고하면, 상부 절연층(370) 위에 캐핑층(390)을 부착하기 전에 캐핑층(390)의 접착면에 형성된 접착층(385)의 일부를 열처리 또는 UV 조사하여 경화된 접착 영역(385p)을 형성할 수 있다. 이후, 경화된 접착 영역(385p)이 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 대응하도록 캐핑층(390)을 상부 절연층(370) 위에 형성할 수 있다. 이후, 캐핑층(390) 상단 및 기판(110) 하단에 편광판(1, 2)을 형성하면 도 4와 같은 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
도 27을 참고하면, 도 25에서 설명한 것과 다르게 캐핑층(390)의 부착면에 형성된 접착층(385)을 패터닝할 수 있다. 이후, 패터닝된 접착층(385)이 루프층(360) 상부면에 대응하도록 캐핑층(390)을 상부 절연층(370) 위에 형성할 수 있다. 이 때, 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 접착층(385)은 오픈되어 있고, 캐핑층(390)이 액정 주입구 형성 영역(307FP)을 덮는다. 이후, 캐핑층(390) 상단 및 기판(110) 하단에 편광판(1, 2)을 형성하면 도 5와 같은 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
도 28 내지 도 30을 참고하면, 도 25 내지 도 27에서 설명한 것과 다르게 액정 주입구 형성 영역(307FP)에서 액정 물질이 제거되어 있다.
도 28을 참고하면, 도 23 및 도 24의 공정 단계 이후에 물 세정 등의 방법으로 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 잔존하는 액정 물질을 제거한다.
도 29를 참고하면, 캐핑층(390)의 부착면에 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하는 접착층(385t)을 형성하고, 라미네이션 방법을 사용하여 캐핑층(390)을 상부 절연층(370) 위에 부착한다. 여기서, 접착층(385t)에 의해 캐핑층(390)이 상부 절연층(370) 위에 부착될 수 있다. 이 때, 접착층(385t)은 상온(대략 섭씨 15 내지 25도)에서 원래 모양을 유지할 수 있는 정도의 고점도를 가진다. 따라서, 도 29에 도시한 바와 같이 접착층(385t)과 루프층(360)에 둘러싸인 액정 주입구 형성 영역(307FP)은 빈 공간 상태에 있다.
도 30을 참고하면, 대략 섭씨 100도 이상의 고온 열처리하여 접착층(385t)의 점도를 낮추어 접착층(385t)이 액정 주입구 형성 영역(307FP)으로 흘러 들어가게 한다.
이후, 캐핑층(390) 상단 및 기판(110) 하단에 편광판(1, 2)을 형성하면 도 6과 같은 액정 표시 장치를 형성할 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 305 미세 공간(microcavity)
307 액정 주입구 350 하부 절연층
360 루프층 370 상부 절연층
390 캐핑층

Claims (26)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 루프층,
    상기 루프층 위에 위치하는 접착층 그리고
    상기 접착층 위에 위치하는 캐핑층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 루프층 사이에 복수의 미세 공간(Microcavity)이 형성되어 있고, 상기 미세 공간은 액정 물질을 포함하는 액정층을 형성하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 액정 물질이 위치하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 캐핑층은 상기 액정 주입구 형성 영역을 덮는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 접착층은 상기 루프층 위에 위치하고, 상기 액정 주입구 형성 영역에서는 오픈되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고,
    상기 주변 영역에 위치하는 실링재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 접착층이 위치하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 접착층은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고,
    상기 주변 영역에 위치하는 실링재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 캐핑층이 위치하고,
    상기 접착층은 상기 루프층 위에 위치하고, 상기 액정 주입구 형성 영역에서는 오픈되어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 캐핑층 위에 위치하는 편광판을 더 포함하고,
    상기 편광판의 단부와 상기 캐핑층의 단부 사이에 노출되어 있는 상기 캐핑층의 상부면은 평탄한 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 편광판의 단부 및 상기 캐핑층의 단부는 상기 기판의 주변 영역에 위치하는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 캐핑층 위에 위치하는 보호 필름을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역이 형성되고, 상기 접착층은 상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 부분에 위치하는 경화된 접착 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 복수의 미세 공간(Microcavity)을 형성하는 단계,
    상기 미세 공간에 액정 물질을 주입하는 단계 그리고
    상기 루프층 위에 캐핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 캐핑층은 라미네이션 방법으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 루프층과 상기 캐핑층 사이에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 액정 물질을 주입하는 단계는 상기 액정 주입구 형성 영역에 액정 물질을 형성하는 것을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 캐핑층은 상기 루프층에 대응하는 제1 부분과 상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 접착층을 형성하는 단계는 상기 제1 부분에 상기 접착층이 형성되고, 상기 제2 부분에 상기 접착층이 오픈되도록 형성하는 패터닝하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고,
    상기 주변 영역에 실링재를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제15항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 접착층은 온도에 따라 점도가 변하는 성질을 포함하고,
    상기 접착층을 형성하는 단계는
    상기 접착층을 열처리하여 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 접착층을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 기판은 표시 영역과 주변 영역을 포함하고,
    상기 주변 영역에 실링재를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제19항에서,
    상기 캐핑층을 형성하는 단계는
    상기 캐핑층을 열처리하여 상기 액정 주입구 형성 영역에 상기 캐핑층을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제14항에서,
    상기 캐핑층 위에 편광판을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 편광판의 단부와 상기 캐핑층의 단부 사이에 노출되어 있는 상기 캐핑층의 상부면이 평탄하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 편광판의 단부 및 상기 캐핑층의 단부가 상기 기판의 주변 영역에 위치하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제14항에서,
    상기 캐핑층 위에 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제14항에서,
    상기 복수의 미세 공간 사이에 액정 주입구 형성 영역을 형성하는 단계,
    상기 루프층과 상기 캐핑층 사이에 접착층을 형성하는 단계 그리고
    상기 액정 주입구 형성 영역에 대응하는 상기 접착층 부분을 열처리 또는 UV 조사함으로써 경화된 접착 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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