KR20160050155A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20160050155A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 지붕층, 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 형성되어 있으며, 제1 액정 주입구를 갖고 제1 액정 분자가 주입되어 있는 제1 액정층 및 제2 액정 주입구를 갖고 제2 액정 분자가 주입되어 있는 제2 액정층을 포함하는 액정층, 상기 제1 액정층 및 상기 제2 액정층을 분리하는 H 모양의 내격벽, 및 상기 기판의 액정 주입구 형성 영역에 형성되어 있는 외격벽을 포함하고, 상기 액정층은 기판에 매트릭스 형태로 복수개 배치되어 있고, 상기 외격벽은 복수의 액정층 사이에 행 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 외격벽은 열 방향으로 인접한 두 액정층의 제1 액정 주입구 및 제2 액정 주입구를 분리할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
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 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치를 구성하는 두 장의 표시판은 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판으로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 표시판에는 게이트 신호를 전송하는 게이트선과 데이터 신호를 전송하는 데이터선이 서로 교차하여 형성되고, 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성될 수 있다. 대향 표시판에는 차광부재, 색필터, 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 경우에 따라 차광 부재, 색필터, 공통 전극이 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수도 있다.
그러나, 종래의 액정 표시 장치에서는 두 장의 기판이 필수적으로 사용되고, 두 장의 기판 위에 각각의 구성 요소들을 형성함으로써, 표시 장치가 무겁고, 두꺼우며, 비용이 많이 들고, 공정 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하나의 기판을 이용하여 표시 장치를 제조함으로써, 무게, 두께, 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 표시 장치의 하나의 화소의 각 영역에 서로 다른 액정을 주입하면서도, 각 액정이 주입된 화소의 부영역이 대칭으로 배열되어 얼룩시인을 막은 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 지붕층, 상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 형성되어 있으며, 제1 액정 주입구를 갖고 제1 액정 분자가 주입되어 있는 제1 액정층 및 제2 액정 주입구를 갖고 제2 액정 분자가 주입되어 있는 제2 액정층을 포함하는 액정층, 상기 제1 액정층 및 상기 제2 액정층을 분리하는 H 모양의 내격벽, 및 상기 기판의 액정 주입구 형성 영역에 형성되어 있는 외격벽을 포함하고, 상기 액정층은 기판에 매트릭스 형태로 복수개 배치되어 있고, 상기 외격벽은 복수의 액정층 사이에 행 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 외격벽은 열 방향으로 인접한 두 액정층의 제1 액정 주입구 및 제2 액정 주입구를 분리할 수 있다.
상기 제1 액정층 및 제2 액정층은 하나의 화소 전극과 대응하여 하나의 화소를 형성하고, 상기 제1 액정층 및 상기 제2 액정층은 각각 다른 계조를 표현하며, 상기 표시 장치의 복수의 화소의 행 방향으로 제1 골짜기 및 열 방향으로 제2 골짜기가 형성되어 있으며 상기 제1 골짜기를 사이에 두고 서로 마주보는 두 화소에 대하여, 상기 하나의 화소의 액정층의 제1 영역이, 다른 화소의 액정층의 제2 영역이 마주보고 있을 수 있다.
상기 외격벽의 복수의 액정층을 따라 행 방향으로 지그재그 형상으로 형성되어 있으며, 지그재그 형상에 의해 구획되는 각각의 영역은 행 방향으로 인접한 두 화소의 제1 액정 주입구만 포함하거나 또는 제2 액정 주입구만 포함하고 있으며, 상기 외격벽에 의해 구획되는 각 영역에 제1 액정 주입구와 제2 액정 주입구가 동시에 존재하지 않을 수 있다.
상기 표시 장치의 복수의 액정층의 행 방향으로는 제1 영역 또는 제2 영역만이 존재하고, 상기 표시 장치의 복수의 액정층의 열 방향으로는 제1 영역 및 제2 영역이 하나씩 번갈아 존재할 수 있다.
상기 액정층에 전계가 가해질 때 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상기 액정 분자의 기울어지는 정도가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각 주입된 액정 분자는 유전율이 서로 다를 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각에 위치하는 제1 화소 전극과 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극은 서로 연결되어 있을 수 있다.
상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층과 동일한 물질이며, 상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층과 연결되어 있을 수 있다.
상기 액정층의 제1 영역에 존재하는 제1 주입구 및 제2 영역에 존재하는 제2 주입구는 액정층의 중앙을 가로지르는 가상의 수직선을 기준으로 서로 반대편에 위치할 수 있다.
상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 사각형일 수 있다.
상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 삼각형일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 희생층에 홈이 형성되도록 패터닝 하는 단계, 상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계, 상기 희생층을 제거하여 제1 액정 주입구가 형성된 제1 미세 공간 및 제2 액정 주입구가 형성된 제1 미세공간을 형성하는 단계, 및 상기 제1 미세공간에 제1 액정 물질을 주입하고, 상기 제2 미세공간에 제2 액정 물질을 주입하는 단계를 포함하며, 상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계에서, 상기 외격벽은 기판 위에 복수개 형성된 화소 전극 사이에, 행 방향을 따라 형성되며, 상기 외격벽은 열 방향으로 인접한 두 액정층의 제1 액정 주입구 및 제2 액정 주입구를 분리할 수 있다.
상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계에서, 상기 희생층을 홈이 형성되도록 패터닝하는 단계에서 형성된 홈에 지붕층이 채워지면서 내격벽이 형성될 수 있다.
상기 액정층의 제1 영역 및 상기 제2 영역은 하나의 화소 전극과 대응하여 하나의 화소를 형성하고, 상기 외격벽은 복수의 액정층을 따라 행 방향으로 지그재그 형상으로 형성되어 있으며, 상기 외격벽의 지그재그 형상에 의해 구획되는 각각의 영역은 행 방향으로 인접한 두 화소의 제1 액정 주입구만 포함하거나 또는 제2 액정 주입구만 포함하고 있으며, 상기 외격벽에 의해 구획되는 각 영역에 제1 액정 주입구와 제2 액정 주입구가 동시에 존재하지 않을 수 있다.
상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층 물질과 동일한 물질이며, 상기 지붕층 도포 및 패터닝 단계에서 내격벽 및 외격벽이 동시에 형성되어 지붕층과 내격벽, 외격벽이 하나로 이어진 구성을 가질 수 있다.
상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상기 제1 액정 물질에 포함된 액정 분자와 상기 제2 액정 물질에 포함된 액정 분자의 기울어지는 정도가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각 주입된 액정 분자는 유전율이 서로 다를 수 있다.
상기 표시 장치의 기판 위에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소가 형성되고, 상기 복수의 화소의 행 방향으로는 제1 영역 또는 제2 영역만이 존재하고, 상기 표시 장치의 복수의 화소의 열 방향으로는 제1 영역 및 제2 영역이 하나씩 번갈아 존재할 수 있다.
상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 사각형의 형상일 수 있다.
상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 삼각형의 형상일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 화소 영역 내에 격벽을 형성하여, 격벽에 의해 구획되는 각 영역에 서로 다른 종류의 액정 물질을 주입함으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한 화소와 화소 사이에 격벽을 형성함으로써 서로 다른 종류의 액정 물질이 중복되지 않고 교대로 번갈아 주입되도록 함으로써, 얼룩이 발생하던 문제를 해결하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2의 절단선 IV-IV를 따라 자른 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치의 액정 주입 공정을 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명 비교예에 따른 표시 장치의 액정 주입 공정을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것이다.
도 12 내지 도 20은 도 1의 XII-XII의 단면을 기준으로 본 발명 표시 장치의 공정 단면도이다.
도 21 및 도 22는 각 화소 영역에 서로 다른 액정 분자가 적용된 경우, 액정 분자의 눕는 정도가 달라지는 것을 도시한 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 평면도이고, 편의상 도 1에는 일부 구성 요소만 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 재료로 만들어진 기판(110)을 포함한다.
기판(110)은 복수의 화소 영역(PX)을 포함한다. 복수의 화소 영역(PX)은 복수의 화소 행과 복수의 화소 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 각 화소 영역(PX)은 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 부화소 영역(PXb)를 포함할 수 있다. 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 부화소 영역(PXb)은 상하로 배치될 수 있다. 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역은 크기가 동일할 수도 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 부화소 영역의 크기가 더 작을 수도 있다.
하나의 화소(PX)에서 제1 부화소 영역(PXa)과 제2 부화소 영역(PXb)은 내격벽(400)으로 분리되어 있다.
인접하는 화소(PX)와 화소(PX) 사이에는 화소 행 방향을 따라서 제1 골짜기(V1)가 위치하고 있고, 복수의 화소 열 사이에는 제2 골짜기(V2)가 위치하고 있다.
지붕층(미도시)은 화소 행 방향으로 형성되어 있다. 각 지붕층은 인접한 제2 골짜기(V2) 사이에서 기판(110)으로부터 떨어져 형성됨으로써, 미세 공간(305)이 형성된다. 또한, 각 지붕층(360)은 제2 골짜기(V2)에서는 기판(110)에 부착되도록 형성됨으로써, 미세 공간(305)의 양 측면을 덮도록 한다.
이때, 제1 골짜기(V1)에서는 지붕층이 제거되어 지붕층 아래에 위치하는 구성 요소가 외부로 노출될 수 있도록 주입구(307)가 형성되어 있다.
이때 제1 부화소 영역에 형성된 주입구를 제1 주입구(307a), 제2 부화소 영역에 형성된 주입구를 제2 주입구(307b)라고 칭한다.
하나의 화소에서 주입구는 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역에 각각 형성되어 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 주입구가 제1 부화소 영역의 오른쪽에 형성된 경우, 제2 주입구는 제2 부화소 영역의 왼쪽에 형성된다. 반대의 경우도 마찬가지다. 즉, 하나의 화소의 중앙을 가로지르는 세로 방향의 가상의 수직선을 기준으로, 제1 주입구 및 제2 주입구의 위치가 서로 반대이다.
제1 골짜기(V1)에는 화소 행 방향을 따라서 외격벽(410)이 형성되어 있다. 외격벽(410)은 도 1에 도시된 바와 같이 화소 행 방향으로 오목과 볼록이 반복되는 복수의 톱니 모양으로 형성되어 있다.
도 1을 참고하면, 외격벽(410)은 제1 골짜기를 사이에 두고 열 방향으로 인접한 두 화소의 제1 미세 공간(305a) 및 제2 미세 공간(305b)에 번갈아 인접하여 진행한다. 따라서, 열 방향으로 인접한 두 개의 화소 사이에 세로 방향의 격벽이 존재한다.
즉 동일 행을 기준으로 하여, 제 N열에 위치하는 화소의 제1 부화소 영역(PXa)에 격벽이 인접하여 존재하는 경우, N+1열에 위치하는 화소의 제2 부화소 영역(PXb)에 격벽이 인접하여 존재하게 되고, N열의 화소와 N+1열의 화소 사이에는 세로 방향의 격벽이 존재한다.
세로 방향의 격벽에 의해 구획되는 하나의 톱니는 제2 골짜기를 사이에 두고 행 방향으로 인접한 두 화소에 의해 공유된다. 도 1을 참고하면, 하나의 톱니는 행 방향으로 인접한 두 화소의 제1 부화소 영역의 각 절반씩을 각각 노출시키고 있다. 따라서 하나의 톱니 안에 하나의 화소의 제1 주입구(307a) 및 인접 화소의 제1 주입구(307a)가 형성되어 있다.
마찬가지로, 다음 톱니는 행 방향으로 인접한 두 화소의 제2 부화소 영역의 제2 주입구(307b) 둘을 모두 포함하도록 형성되어 있다.
이렇게 톱니 모양의 격벽(410)이 제1 골짜기(V1)를 따라 인접한 화소들의 제1 주입구 및 제2 주입구를 번갈아 포함하도록 형성되어 있으며, 제1 주입구와 제2 주입구가 같은 톱니 안에 형성되지 않는다. 따라서 이후 설명하겠지만, 제1 주입구(307a)와 연결되어 있는 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 주입구(307b)와 연결되어 있는 제2 부화소 영역(PXb)에 각각 다른 종류의 액정을 주입할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 하나의 화소(Px)의 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 부화소 영역(PXb)이 내격벽(400)으로 구분되어 있으며, 열 방향으로 인접한 화소(PXn)와 화소(PXn+1) 사이에 톱니 모양의 외격벽(410)이 형성되어 있다. 이러한 톱니 모양의 외격벽(410)에 의해 열 방향으로 인접한 화소의 제1 주입구(307a)와 제2 주입구(307b)가 서로 분리되어 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 각 화소의 제1 부화소 영역(PXa) 및 제2 부화소 영역(PXb)에 서로 다른 액정이 주입되어 있다.
이때 각 영역에 주입되는 액정은 서로 유전율이 상이한 액정일 수 있다. 이는 박막 트랜지스터의 구조를 단순화 하더라도, 각 영역에 서로 다른 액정이 주입되어 있으므로 시인성을 개선할 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 한 화소에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 2의 절단선 IV-IV를 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)이 및 유지 전극선(131)이 위치한다. 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 평행하게 위치하고, 게이트선(121)과 평행한 부분에서 뻗어 나와 서로 마주보는 한 쌍의 유지 전극부(135)를 포함한다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171) 하부에 위치하는 선형 반도체층(미도시), 소스/드레인 전극(173, 175)의 하부 및 박막 트랜지스터(Q)의 채널 부분에 위치하는 반도체층(154)이 위치한다.
선형의 반도체층과 데이트선 사이, 그리고 반도체층(154)과 소스/드레인 전극(173, 175) 사이에는 저항성 접촉 부재가 위치할 수 있는데, 도면에서는 생략되어 있다.
선형의 반도체층, 반도체층(154) 및 게이트 절연막(140) 위에 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되는 소스 전극(173) 및, 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 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(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. 컬러 필터(230)는 화상을 표시하는 영역, 화소 영역에 대응하면서 위치한다.
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 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(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 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)을 포함하고, 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 각각 전체적인 모양이 제1 사각형과 제2 사각형이며, 제1 화소 전극(191a)의 제1 사각형은 제2 화소 전극(191b)의 제2 사각형보다 크기가 작을 수 있다.
제1 화소 전극(191a)이 형성된 영역은 제1 부화소 영역이 되고, 제2 화소 전극(191b)이 형성된 영역은 제2 부화소 영역이 된다.
본 실시예에서 도 1을 참고하면, 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 유지 전극선(131)과 중첩하는 부분에서 구조적으로 분리된 것처럼 보인다. 하지만, 연결 전극(91)을 통해 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)은 각각 가로 줄기부 및 이와 교차하는 세로 줄기부로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 가로 줄기부와 세로 줄기부에 의해 네 개의 부영역으로 나뉘어지며 각 부영역은 복수의 미세 가지부를 포함한다. 또한, 본 실시예에서 화소 전극(191)의 외곽을 둘러싸는 외곽 줄기부를 더 포함할 수 있다.
화소 전극(191)의 미세 가지부는 게이트선(121)과 대략 40도 내지 45도의 각을 이룰 수 있다. 또한, 이웃하는 두 부영역의 미세 가지부는 서로 직교할 수 있다. 또한, 미세 가지부의 폭은 점진적으로 넓어지거나 미세 가지부간의 간격이 다를 수 있다.
제1 화소 전극(191a)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 연결 전극(91)에 의해 연결되기 때문에 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 동일한 전압을 인가받는다.
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.
이때, 제1 화소 전극과 제2 화소 전극 사이에는 미세 공간을 분리하는 내격벽(400)이 형성되어 있다. 따라서 제1 부화소 영역의 미세 공간과 제2 부화소 영역의 미세 공간은 서로 연결되지 않고 분리되어 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 액정 주입구(307)를 갖는다.
미세 공간(305)은 게이트선(121)과 중첩하는 부분에 위치하는 복수의 액정 주입구 형성 영역(307FP)에 의해 나누어지며, 또한 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향을 따라 복수개 형성되어 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.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 복수개 형성된 미세 공간(305) 각각은 화소 영역(PX)에 대응할 수 있고, 화소 영역은 화면을 표시하는 영역에 대응할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나의 화소는 내격벽(400)으로 분리된 두 개의 미세 공간(305a, 305b)을 가지므로, 두 개의 미세 공간이 하나의 화소에 대응한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 일 실시예에서 하나의 화소에 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역에 각각 액정 주입구가 형성되어 있다. 열 방향으로 인접한 두 화소에 대하여, 하나의 화소의 제1 부화소 영역에 형성된 액정 주입구(307a) 및 다른 화소의 제2 부화소 영역에 형성된 액정 주입구(307b)는 게이트선과 평행한 방향으로 형성되어 있는 내격벽(410)에 의해 서로 분리되어 있다.
이 때, 액정 주입구(307a, 307b)는 액정 주입구 형성 영역(307FP)이 뻗어 있는 방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않았으나 게이트선(121)이 뻗어 있는 방향으로 서로 이웃하는 미세 공간(305) 사이는 지붕층(360) 등으로 덮일 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 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)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 지붕층(Roof Layer; 360)이 위치한다. 지붕층(360)은 화소 전극(191)과 공통 전극(270)의 사이 공간인 미세 공간(305)이 형성될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 지붕층(360)은 포토 레지스트 또는 그 밖의 유기 물질을 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면 지붕층(360)의 일부는 화소 전극의 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역을 서로 분리하는 내격벽(400)을 구성할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역의 미세 공간(305a, 305b)은 서로 분리되어 있고, 이때 양 쪽의 미세 공간 사이의 홈에 공통 전극(270), 하부 절연층(350) 및 지붕층(360)이 형성되어 있을 수 있다. 도 4는 내격벽(400)이 지붕층(360) 물질로 이루어진 경우를 도시하였으나, 내격벽(400)을 형성하는 물질은 변형 가능하다. 내격벽(400)은 배향막 재료 등으로 이루어질 수도 있다.
내격벽(400)은 배향막(11, 21)을 형성하는 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 내격벽(400)은 배향막(11, 21) 형성 과정에서 건조된 후 남게 되는 고형분 물질이 뭉쳐서 형성된 부분이다.
지붕층(360) 위에 상부 절연층(370)이 위치한다. 상부 절연층(370)은 지붕층(360)의 상부면과 접촉할 수 있다. 상부 절연층(370)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 형성될 수 있다.
상부 절연층(370) 위에 덮개막(390)이 위치한다. 본 실시예에서 덮개막(390)은 상부 절연층(370)의 상부면 및 측면과 접촉하며, 또한 외부로 노출된 지붕층(360)의 측면과 접촉할 수 있다.
덮개막(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. 덮개막(390)은 열경화성 수지, 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 그라핀(Graphene)으로 형성될 수 있다.
덮개막(390) 위에 무기막 또는 유기막으로 형성된 오버코트막(미도시)이 위치할 수 있다. 오버코트막은 외부 충격으로부터 미세 공간(305)에 주입된 액정 분자(310)를 보호하고 막을 평탄화시키는 역할을 한다.
절연 기판(110)의 하부 및 상부 절연층(370)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)이 위치하고 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
도 4를 참고하면, 하나의 화소 영역에 대응하는 미세 공간(305)은 제1 영역(X)과 제2 영역(Y)을 포함한다. 제1 영역(X)과 제2 영역(Y)은 내격벽(400)에 의해 구획된다. 내격벽(400)은 유지 전극선(131)이 뻗어 있는 방향을 따라 위치한다.
제1 영역(X)에 대응하여 제1 화소 전극(191a)이 위치하고, 제2 영역(Y)에 대응하여 제2 화소 전극(191b)이 위치한다. 앞에서 설명한 바와 같이 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b)은 연결 전극(91)에 의해 물리적, 전기적으로 연결되어 있다.
제1 영역(X)에는 제1 주입구(307a)가 형성되어 있고, 제2 영역(Y)에는 제2 주입구(307b)가 형성되어 있다. 제1 주입구(307a)와 제2 액정 주입구(307b)는 내격벽(400)을 기준으로 서로 반대편에 위치한다. 또한, 제1 주입구(307a) 및 제2 액정 주입구(307b)는 하나의 화소의 정 중앙을 가로지르는 가상의 수직선을 기준으로 서로 반대편에 위치한다. 도 2를 참고하면, 제1 주입구(307a)는 화소의 오른쪽 하단에 형성된 반면 제2 주입구(307b)는 화소의 왼쪽 상단에 형성되어 있다.
본 실시예에서 제1 영역(X)에는 제1 액정 분자(310a)가 주입되어 있고, 제2 영역(Y)에는 제2 액정 분자(310b)가 주입되어 있다. 제1 액정 분자(310a)와 제2 액정 분자(310b)는 서로 다른 물성을 가질 수 있다. 구체적으로 제1 액정 분자(310a)와 제2 액정 분자(310b)는 서로 다른 유전율을 가질 수 있다.
여기서, 본 실시예에서 화소 전극(191)과 공통 전극(270)에 전압이 인가되어 액정층에 전계가 형성될 때, 전계 미인가시에 수직 배향되어 있었던 제1 액정 분자(310a)와 제2 액정 분자(310b)가 기울어지는 정도가 서로 다르다. 따라서, 하나의 화소 영역이라고 하더라도 제1 영역(X)에 대응하는 화소 영역 부분과 제2 영역(Y)에 대응하는 화소 영역 부분에서 서로 다른 전압-투과율 곡선을 가지면서 휘도값이 달라지기 때문에 시인성이 향상될 수 있다.
또한, 도 2를 참고하면 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치는 하나의 화소에서 제1 주입구(307a) 및 제2 주입구(307b)가 상하좌우로 대칭인 위치에 형성되어 있고, 외격벽(410)에 의해 열 방향으로 인접한 화소의 주입구와 분리되어 있다. 또한 도 1을 참고하면, 외격벽(410)에 의해 행 방향으로 인접한 화소의 주입구와는 연결되어 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 화소의 제1 영역(X) 및 제2 영역(Y)에 각각 다른 액정을 주입할 수 있다. 또한, 제1 액정 분자(310a)가 주입된 제1 영역(X)과 제2 액정 분자(310b)가 주입된 제2 영역(Y)이 표시 장치의 열 방향으로 교대로 위치한다. 즉, 표시 장치의 행 방향으로 동일한 행의 미세 공간에는 동일한 액정이 배열되며, 표시 장치의 열 방향으로의 미세 공간에는 제1 영역(X) 및 제2 영역(Y)이 순서의 뒤바뀜없이 교대로 존재한다.
즉, 표시 장치의 열 방향으로 제1 영역(X), 제2 영역(Y), 제1 영역(X), 제2 영역(Y)이 반복된다. (X-Y-X-Y-X-Y… 배열)
이는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 게이트선(121)과 나란한 방향으로 진행하는 복수의 톱니 모양이 형성된 외격벽(410)이 형성되어 있기 때문이다. 이러한 외격벽(410)은 열 방향으로 인접한 화소의 제1 주입구와 제2 주입구를 분리하고, 따라서 액정이 서로 섞이지 않고 분리되어 각각의 미세 공간(305a, 305b)을 채우게 된다.
그러나 이러한 외격벽(410)이 형성되지 않은 표시 장치의 경우, 표시 장치의 열 방향으로의 미세 공간에 제1 영역(X) 및 제2 영역(Y)이 교대로 존재하지 못한다.
즉, 표시 장치의 열 방향으로 제1 영역(X), 제2 영역(Y), 제2 영역(Y), 제1 영역(X)이 반복된다. (X-Y-Y-X-X-Y-Y-X-X…의 배열)
이러한 효과에 대하여 이하 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치의 액정 주입 공정을 나타낸 것이다. 도 9 및 도 10은 본 발명 비교예에 따른 표시 장치의 액정 주입 공정을 나타낸 것이다.
도 5를 참고하면, 열 방향으로 인접한 화소 전극(PXn)과 화소 전극(PXn+1) 사이에 외격벽(410)이 형성되어 있다. 격벽(410)은 행 방향으로 진행하며 복수의 톱니 구조로 형성되어 있고, 각각의 톱니는 위쪽 방향이 오픈된 사각형 구조와 아래쪽 방향이 오픈된 사각형 구조가 반복되어 있다.
격벽에 의해 형성되는 위쪽 방향이 오픈된 사각형 영역(이하, 제1 사각 영역)는 제1 부화소 영역을 노출시키는 제1 주입구(307a)를 포함하고 있고, 격벽에 의해 형성되는 아래쪽 방향이 오픈된 사각형 영역(이하, 제2 사각 영역)은 제2 부화소 영역을 노출시키는 제2 주입구(307b)를 포함하고 있다.
즉, 격벽은 제1 사각 영역 및 제2 사각 영역이 번갈아 존재하고 있다.
도 5를 참고하면, 격벽의 제1 사각 영역에 제1 액정 분자(310a)를 떨어뜨린다. 제1 사각 영역에는 행 방향으로 인접한 2개의 화소의 제1 주입구(307a)가 형성되어 있으므로, 제1 사각 영역에 떨어진 제1 액정 분자(310a)는 제1 주입구(307a)를 통해 제1 미세 공간(305a)으로 들어가게 된다.
그러나, 화소의 제2 주입구(307b)는 격벽(410)에 의해 분리되어 있기 때문에, 제1 액정 분자는 제2 주입구로는 들어가지 않는다.
도 6은 이 공정을 통해 제1 미세 공간(305a)에 제1 액정 분자가 채워진 상태를 도시한 것이다.
다음, 도 7을 참고로 하면, 제2 주입구(307b)를 포함하고 있는 제2 사각 영역에 제2 액정 분자(310b)를 떨어뜨린다.
격벽으로 구획된 각 영역에서. 제2 액정 분자(310b)가 떨어지는 영역은 제1 액정 분자(310a)가 떨어지지 않은 영역이다.
제2 사각 영역은 각 화소의 제2 주입구(307b)를 포함하고 있다. 따라서 제2 사각 영역에 떨어진 제2 액정 분자(310b)는 제2 주입구(307b)를 통해 각 화소의 제2 미세 공간(307b)으로 들어가게 된다.
도 8은 제1 미세 공간(307a) 및 제2 미세 공간(307b)이 모두 액정 분자로 채워진 표시 장치를 도시한 것이다. 도 8에서 제1 액정 분자가 채워진 제1 미세 공간을 H, 제2 액정 분자가 채워진 제2 미세 공간을 L로 표시하였다.
도 8을 참고하면, 표시 장치의 가로 방향으로는 H 또는 L만이 연속적으로 존재하고, 표시 장치의 세로 방향으로는 H와 L이 교대로 존재한다.
통상적으로, 기존의 표시 장치의 경우 하나의 화소의 제1 부화소 영역(도 8의 H에 대응)과 제2 부화소 영역(도 8의 L에 대응)에서의 액정의 눕는 정도를 다르게 하여 시인성을 조절하였다. 이때, 제1 부화소 영역과 제2 부화소 영역의 액정의 눕는 정도를 다르게 하기 위해서는, 각 영역에 서로 다른 크기의 전압이 인가되어야 했고, 따라서 이러한 전압차를 생성하기 위해 복수의 트랜지스터가 연결된 복잡한 구조를 필요로 했다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 경우 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이 하나의 트랜지스터만 존재하는 단순한 구조로도, 각 화소 영역에서의 액정의 눕는 정도를 다르게 하여 시인성을 개선할 수 있다. 즉, 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치는 화소 전극의 각 화소 영역에 유전율이 서로 다른 액정을 주입함으로써, 동일 전압에도 액정의 눕는 정도를 다르게 하여 시인성을 개선하였다. 본 발명과 같이 제1 부화소 영역 및 제2 부화소 영역에 서로 다른 액정이 주입된 경우에도, 시인성을 개선하기 위해 복수의 트랜지스터가 형성된 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 21 및 도 22는 각 화소 영역에 서로 다른 액정 분자가 적용된 경우, 액정 분자의 눕는 정도가 달라지는 것을 도시한 것이다.
도 22를 참고하면, 유전율이 서로 다른 액정 분자(LC type 1, LC type2 )는 동일 전압(V1) 인가시에도 눕는 정도(T)가 달라지게 된다.
따라서, 이러한 액정을 도 21과 같이 하나의 화소에서 내격벽(400)으로 제1 미세 공간(305a) 및 제2 미세 공간(305b)이 구분된 영역에 각각 주입하고 동일한 전압을 인가하는 경우, 도 21에 도시된 바와 같이 액정이 눕는 정도가 달라진다. 따라서 표시 장치를 정면 또는 측면에서 보는 경우 액정 분자의 꼬리 및 몸통을 골고루 보게 되므로 시인성이 개선된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 골짜기(V1)를 따라 제1 주입구 및 제2 주입구를 분리하는 외격벽(410)이 형성되어 있으므로, 열 방향으로 제1 액정 분자가 형성된 영역(H) 및 제2 액정 분자가 형성된 영역(L)이 교대로 존재하게 된다. 즉, 제1 골짜기를 사이에 두고 H 영역과 L영역이 존재한다.
그러나, 제1 골짜기(V1)를 따라 격벽이 형성되지 않은 본 발명 비교예에 따른 표시 장치의 경우, H와 L이 교대로 존재하지 못하고 중복되어 존재하게 된다. 즉, 제1 골짜기를 사이에 두고 양쪽으로 모두 H 영역이 존재하고, 다음 골짜기에서는 양쪽으로 모두 L 영역이 존재하는 식이다.
도 9 및 도 10은 본 발명 비교예에 따른 표시 장치의 액정 주입 공정을 나타낸 것이다.
도 9를 참고로 하면, 제1 골짜기에 격벽이 형성되지 않은 본 발명 비교예에 따른 표시 장치의 경우, 제1 골짜기를 사이에 두고 양쪽으로 제1 부화소 영역이 존재하거나, 또는 제1 골짜기를 사이에 두고 제2 부화소 영역이 마주보고 존재한다.
즉, 도 9와 같은 구조의 표시 장치에서는 각 골짜기에 주입된 액정 분자가 양쪽의 주입구를 통해 주입되므로, 양쪽에는 같은 액정 분자가 주입되는 영역이 존재하여야 한다.
따라서, 제1 골짜기를 사이에 두고 각 화소는 제1 부화소 영역과 제2 부화소 영역의 위치가 계속 뒤바뀌는 형태로 배치된다.
제1 열에 제2 부화소 영역(PXb)이 위에 있었다면, 제2 열에는 제1 부화소 영역(PXa)이 위에 있고, 다시 제3 열에는 제2 부화소 영역(PXb)이 위에 있는 식이다.
도 10은 본 발명 비교예에 따라 액정이 주입된 표시 장치를 도시한 것이다. 도 10을 참고로 하면, 표시 장치의 열 방향을 따라 H와 L이 규칙적으로 반복되지 못하고, H와 L이 각각 두번씩 존재하게 된다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치는 하나의 화소의 분리된 두 영역에 각각 다른 액정 분자를 주입하였으며, 표시 장치의 열 방향을 따라 H-L-H-L…이 규칙적으로 반복되었다.
그러나 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명 비교예에 따른 표시 장치는 표시 장치의 열 방향을 따라 H-L-L-H-H-L-L…의 형태로 배열된다. 이는 제1 골짜기에 격벽이 존재하지 않는 구조의 표시 장치에서, 각 화소의 부영역에 서로 다른 액정을 주입하기 위해 어쩔 수 없이 발생하는 배열형태이다.
이렇게 화소 방향이 각 행마다 반전되는 표시 장치는, 실제 영상을 표시하는 경우 얼룩으로 시인되게 된다.
그러나 본 발명 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 골짜기에 제1 주입구와 제2 주입구를 분리하는 격벽을 형성함으로써 표시 장치의 열 방향을 따라 H-L-H-L…이 규칙적으로 반복되도록 하였고, 얼룩이 시인되던 문제점을 해결하였다.
도 11은 본 발명 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것이다. 도 11의 실시예에 따른 표시 장치는, 도 1의 실시예에 따른 표시 장치와 거의 동일하다. 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그러나 도 11을 참고로 하면, 도 11의 격벽(410)은 도 1과 같이 톱니 형태가 아니라 삼각형태이다. 그러나 도 11의 경우에도 하나의 삼각형이 인접한 두 화소의 동일한 액정 주입구(307A)를 공유하고, 격벽에 의해 제1 주입구(307a)와 제2 주입구(307b)가 분리된다는 점은 동일하다. 따라서 도 11과 같은 구조의 격벽을 갖는 표시 장치 또한, 앞서 설명한 효과를 모두 가진다.
즉, 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치는 하나의 화소의 각 부화소 영역에 서로 다른 액정 분자가 충진되어 있어, 단순한 구조의 트랜지스터로도 표시 장치의 시인성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 표시 장치 전체에서 각 액정 분자가 주입된 미세 공간의 배열이 교대로 규치적으로 반복되도록 형성함으로써 얼룩이 시인되던 문제점을 해결하였다.
그러면, 도 12 내지 도 20을 참고로 하여 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 12 내지 도 20은 도 1의 XII-XII의 단면을 기준으로 본 발명 표시 장치의 공정 단면도이다.
도 12를 참고하면, 기판(110) 위에 박막 트랜지스터와 게이트선과 평행하게 뻗어 있는 유지 전극선(131)을 형성한다. 박막 트랜지스터를 덮도록 제1 층간 절연막(180a)을 형성한다. 제1 층간 절연막(180a) 위에 색필터(230) 및 차광 부재(220)를 형성하고, 그 위에 제2 층간 절연막(180b)을 형성한다. 제2 층간 절연막(180b) 위에 화소 전극(191)을 형성한다. 화소 전극(191)은 제1 예비 영역(XP)에 대응하는 제1 화소 전극(191a)과 제2 예비 영역(YP)에 대응하는 제2 화소 전극(191b)을 포함하도록 형성할 수 있다.
다음, 도 13을 참고하면 화소 전극(191)위에 희생층 (300)을 형성한다. 본 실시예에서 희생층(300)은 하나의 화소 영역에서 제1 화소 전극(191a), 제2 화소 전극(191b) 및 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b) 사이의 간극을 덮도록 형성한다.
다음, 도 14를 참고하면 희생층(300)을 패터닝하여 제1 화소 전극(191a)과 제2 화소 전극(191b) 사이에 함몰부를 형성한다. 또한, 희생층(300)이 화소 영역(XP, YP)에만 위치하도록 패터닝한다. 즉, 하나의 화소 영역을 기준으로, 각각의 화소 전극 위에만 희생층(300)이 존재하며, 전체적으로는 H자 모양의 홈이 형성된 것처럼 패터닝되어 있다.
즉, 기판 전체에서, 희생층은 복수의 섬형의 사각형이 매트릭스 형태로 분포된 형태로 패터닝된다.
다음, 도 15를 참고하면 희생층(300)위에 공통 전극(270)을 형성한다. 이때 공통 전극(270)은 패턴된 희생층(300)을 따라 형성되며, 따라서 함몰부에도 형성되게 된다.
다음, 도 16을 참고하면 공통 전극(270)위에 하부 절연층(350)을 형성한다. 하부 절연층(350) 역시 함몰부에도 형성될 수 있다.
다음, 도 17을 참고하면, 지붕층(360)을 형성한다. 지붕층(300)은 희생층 위에만 존재하도록 패터닝되며, 희생층이 이미 제거된 제1 골짜기 사이에 도 외격벽(410)으로 기능하도록 패터닝된다.
지붕층(360)은 기판의 행 방향으로는 패터닝되지 않고 연속된 형태로 형성되며, 따라서 화소와 인접 화소 사이에 존재하는 제2 골짜기는 지붕층으로 메워지게 된다. 이러한 제2 골짜기는 H모양 내격벽의 양쪽 격벽이 된다.
또한, 지붕층(360)은 하나의 화소의 두 미세공간 사이에 형성된 홈을 채우도록 형성되므로, 이러한 지붕층은 H 모양 내격벽의 가로 격벽이 된다.
다음, 지붕층(360)위에 상부 절연층(370)을 형성한다. 상부 절연층(370)은 지붕층(360)의 측면부를 감싸도록 형성되어, 이후 희생층 제거 공정에서 지붕층(360)을 보호하게 된다. 마찬가지로, 외격벽(410)이 된 지붕층의 측면도 상부 절연층(370)에 의해 보호받고 있다.
본 도면에서는 잘 나타나지 않지만, 전체적으로 도 1에 도시된 바와 같은 격벽(410)이 형성되도록 지붕층을 패터닝 할 수 있다.
도 17을 참고로 하면, 지붕층(360)은 제1 화소 전극(191a)과 대응하는 희생층(300)의 측면을 노출시키지만, 제2 화소 전극(191b)과 대응하는 희생층(300)의 측면을 노출시키지 않도록 형성되어 있다. 즉, 지붕층(360)이 도 1의 격벽(410)이 되어, 제1 부화소 영역에 형성될 제1 주입구와, 제2 부화소 영역에 형성될 제2 주입구를 분리하게 된다.
다음, 도 18에 도시된 바와 같이 공통전극(270), 하부 절연층(350)등을 제거하여 주입구를 형성한다.
다음, 희생층(300)을 제거하여 미세 공간(305a, 305b)을 형성한다. 도 18에 도시되지는 않았지만 제1 부화소 전극(191a)이 형성된 영역 또한 일 측에 지붕층에 의하여 막히지 않고 희생층의 측면이 노출된 영역이 존재한다. 따라서 상기 노출된 희생층의 측면을 이용하여 희생층 제거를 통해 하나의 화소의 양 쪽 영역 모두 희생층이 제거되고 미세 공간이 형성된다. 상기 희생층이 제거된후, 도 18에 도시된 바와 같이 제1 미세 공간 및 제2 미세 공간이 생기고, 희생층의 측면이 노출되었던 자리는 제1 주입구 및 제2 주입구가 된다.
다음, 도 19에 도시된 바와 같이 제1 주입구 및 제2 주입구를 통해 고형분과 용매를 포함하는 배향 물질을 주입한 후에 베이크 공정을 수행한다. 배향액을 미세 공간(305)의 내부로 주입한 후 경화 공정을 진행하면 용액 성분은 증발하고, 배향 물질이 미세 공간(305) 내부의 벽면에 남게 된다.
따라서, 화소 전극(191) 위에 제1 배향막(11)을 형성하고, 공통 전극(270) 아래에 제2 배향막(21)을 형성할 수 있다. 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 미세 공간(305a 305b)을 사이에 두고 마주보도록 형성되고, 화소 영역의 가장자리에서는 서로 연결되도록 형성된다.
이때, 제1 및 제2 배향막(11, 21)은 미세 공간(305a, 305b)의 측면을 제외하고는 기판(110)에 대해 수직한 방향으로 배향이 이루어질 수 있다. 추가로 제1 및 제2 배향막(11, 21)에 UV를 조사하는 공정을 진행함으로써, 기판(110)에 대해 수평한 방향으로 배향이 이루어지도록 할 수도 있다.
다음, 제1 주입구 및 제2 주입구를 통해 각각 다른 액정을 주입한다. 액정 주입 공정은 앞서 도 5 내지 도 8에 대한 설명에서 설명한 바와 동일하다. 동일한 설명은 생략한다.
다음, 도 20에 도시된 바와 같이 상부 절연층(370)위에 액정 주입구(307a, 307b)등을 덮도록 덮개막(390)을 형성한다. 이러한 공정을 통해 본 발명 일 실시예에 따른 표시 장치가 제조된다.
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.
110: 기판 191: 화소 전극
270: 공통 전극 121: 게이트선
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 154: 반도체
300: 희생층 310: 액정 분자
305: 미세 공간(microcavity) 307: 액정 주입구
350: 하부 절연층 360: 지붕층
370: 상부 절연층 390: 덮개막
400: 내격벽 410: 외격벽

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 마주보며 위치하는 지붕층,
    상기 화소 전극과 상기 지붕층 사이에 형성되어 있으며, 제1 액정 주입구를 갖고 제1 액정 분자가 주입되어 있는 제1 액정층 및 제2 액정 주입구를 갖고 제2 액정 분자가 주입되어 있는 제2 액정층을 포함하는 액정층,
    상기 제1 액정층 및 상기 제2 액정층을 분리하는 H 모양의 내격벽, 및
    상기 기판의 액정 주입구 형성 영역에 형성되어 있는 외격벽을 포함하고,
    상기 액정층은 기판에 매트릭스 형태로 복수개 배치되어 있고,
    상기 외격벽은 복수의 액정층 사이에 행 방향을 따라 형성되어 있으며,
    상기 외격벽은 열 방향으로 인접한 두 액정층의 제1 액정 주입구 및 제2 액정 주입구를 분리하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 액정층 및 제2 액정층은 하나의 화소 전극과 대응하여 하나의 화소를 형성하고, 상기 제1 액정층 및 상기 제2 액정층은 각각 다른 계조를 표현하며,
    상기 표시 장치의 복수의 화소의 행 방향으로 제1 골짜기 및 열 방향으로 제2 골짜기가 형성되어 있으며
    상기 제1 골짜기를 사이에 두고 서로 마주보는 두 화소에 대하여,
    상기 하나의 화소의 액정층의 제1 영역이, 다른 화소의 액정층의 제2 영역이 마주보고 있는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 외격벽의 복수의 액정층을 따라 행 방향으로 지그재그 형상으로 형성되어 있으며, 지그재그 형상에 의해 구획되는 각각의 영역은 행 방향으로 인접한 두 화소의 제1 액정 주입구만 포함하거나 또는 제2 액정 주입구만 포함하고 있으며,
    상기 외격벽에 의해 구획되는 각 영역에 제1 액정 주입구와 제2 액정 주입구가 동시에 존재하지 않는 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 표시 장치의 복수의 액정층의 행 방향으로는 제1 영역 또는 제2 영역만이 존재하고,
    상기 표시 장치의 복수의 액정층의 열 방향으로는 제1 영역 및 제2 영역이 하나씩 번갈아 존재하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 액정층에 전계가 가해질 때 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상기 액정 분자의 기울어지는 정도가 서로 다른 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각 주입된 액정 분자는 유전율이 서로 다른 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각에 위치하는 제1 화소 전극과 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극은 서로 연결되어 있는 표시 장치
  8. 제1항에서,
    상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층과 동일한 물질이며,
    상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층과 연결되어 있는 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 액정층의 제1 영역에 존재하는 제1 주입구 및 제2 영역에 존재하는 제2 주입구는
    액정층의 중앙을 가로지르는 가상의 수직선을 기준으로 서로 반대편에 위치하는 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 사각형인 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 삼각형인 표시 장치.
  12. 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터의 한 단자와 연결되도록 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 화소 전극 위에 희생층에 홈이 형성되도록 패터닝 하는 단계,
    상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계,
    상기 희생층을 제거하여 제1 액정 주입구가 형성된 제1 미세 공간 및 제2 액정 주입구가 형성된 제1 미세공간을 형성하는 단계, 및
    상기 제1 미세공간에 제1 액정 물질을 주입하고, 상기 제2 미세공간에 제2 액정 물질을 주입하는 단계를 포함하며,
    상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계에서,
    상기 외격벽은 기판 위에 복수개 형성된 화소 전극 사이에, 행 방향을 따라 형성되며,
    상기 외격벽은 열 방향으로 인접한 두 액정층의 제1 액정 주입구 및 제2 액정 주입구를 분리하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 희생층 위에 지붕층을 도포하고 패터닝 하여 외격벽을 형성하는 단계에서,
    상기 희생층을 홈이 형성되도록 패터닝하는 단계에서 형성된 홈에 지붕층이 채워지면서 내격벽이 형성되는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 액정층의 제1 영역 및 상기 제2 영역은 하나의 화소 전극과 대응하여 하나의 화소를 형성하고,
    상기 외격벽은 복수의 액정층을 따라 행 방향으로 지그재그 형상으로 형성되어 있으며,
    상기 외격벽의 지그재그 형상에 의해 구획되는 각각의 영역은 행 방향으로 인접한 두 화소의 제1 액정 주입구만 포함하거나 또는 제2 액정 주입구만 포함하고 있으며,
    상기 외격벽에 의해 구획되는 각 영역에 제1 액정 주입구와 제2 액정 주입구가 동시에 존재하지 않는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 내격벽 및 외격벽은 지붕층 물질과 동일한 물질이며,
    상기 지붕층 도포 및 패터닝 단계에서 내격벽 및 외격벽이 동시에 형성되어 지붕층과 내격벽, 외격벽이 하나로 이어진 구성을 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 상기 제1 액정 물질에 포함된 액정 분자와 상기 제2 액정 물질에 포함된 액정 분자의 기울어지는 정도가 서로 다른 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 각각 주입된 액정 분자는 유전율이 서로 다른 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제14항에서,
    상기 표시 장치의 기판 위에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소가 형성되고,
    상기 복수의 화소의 행 방향으로는 제1 영역 또는 제2 영역만이 존재하고,
    상기 표시 장치의 복수의 화소의 열 방향으로는 제1 영역 및 제2 영역이 하나씩 번갈아 존재하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제12항에서,
    상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 사각형의 형상인 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제12항에서,
    상기 외격벽의 지그재그로 반복되는 영역이 한 개의 변이 제거된 삼각형의 형상인 표시 장치의 제조 방법.
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