KR20170012705A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170012705A
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light shielding
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김수정
김연태
장선영
홍석준
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삼성디스플레이 주식회사
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    • G02F2001/134318—

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 화소영역을 구비하는 기판과, 화소영역과 대응하는 화소전극과, 화소전극과 일부 중첩되는 차광부재와, 화소전극과의 사이에 공간(cavity)이 형성되도록 상기 화소전극과 마주보며, 색 필터를 포함하는 루프층과, 루프층 상에 위치하는 공통전극과, 공간의 일부를 노출하는 액정 주입구와, 공간에 배치된 액정, 및 액정 주입구를 밀봉하는 덮개층을 구비하고, 루프층은 상기 차광부재를 향해 연장된 기둥부를 포함하고, 차광부재는 기둥부와 대응하는 제1영역 및 제1영역과 인접한 제2영역을 포함하며, 제1영역의 두께와 제2영역의 두께는 서로 다른, 액정 표시 장치를 개시한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
본 발명의 실시예들은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 화소전극과 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 장치 중 하나로 화소 단위로 공간(cavity)를 형성하고 공간에 액정 물질을 채우는 기술이 개발되고 있다. 화소 단위의 공간(cavity)은, 두장의 표시판을 사용하는 액정 표시 장치에서 표시판들 사이의 스페이스(space)에 비해 매우 작다. 따라서, 표시 품질을 확보하기 위한 요건(예컨대, 빛샘 방지 등)을 만족하면서 공간(cavity)에 충분한 액정 물질을 채울 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 액정 물질의 주입 불량을 방지하고, 화소전극과 공통전극간 단락 및 빛샘을 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예는, 화소영역을 구비하는 기판; 상기 화소영역과 대응하는 화소전극; 상기 화소전극과 일부 중첩되는 차광부재; 상기 화소전극과의 사이에 공간(cavity)이 형성되도록 상기 화소전극과 마주보며, 색 필터를 포함하는 루프층; 상기 루프층 상에 위치하는 공통전극; 상기 공간의 일부를 노출하는 액정 주입구; 상기 공간에 배치된 액정; 및 상기 액정 주입구를 밀봉하는 덮개층;을 구비하고, 상기 루프층은 상기 차광부재를 향해 연장된 기둥부를 포함하고, 상기 차광부재는 상기 기둥부와 대응하는 제1영역 및 상기 제1영역과 인접한 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역의 두께와 상기 제2영역의 두께는 서로 다른, 액정 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 차광부재의 상기 제1영역은 상기 화소전극과 중첩할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 액정 주입구는 상기 기둥부와 인접할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기둥부는 상호 이격된 제1기둥부 및 제2기둥부를 포함하며, 상기 차광부의 상기 제1영역은 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부에 대응하며, 상기 차광부의 상기 제2영역은 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부 사이에 대응할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1영역의 두께는 상기 제2영역의 두께 보다 클 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기둥부는 상기 차광부재와 마주보는 하면을 포함하며, 상기 공통전극의 일부는 상기 기둥부의 상기 하면 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 위치하며, 제1방향을 따라 연장된 게이트선; 및 상기 게이트선과 교차하는 제2방향을 따라 연장된 데이터선을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 차광부재는, 상기 게이트선과 중첩하고 상기 제1방향을 따라 연장된 제1차광부를 포함하고, 상기 제1차광부는 상기 제1영역 및 상기 제2영역을 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 차광부재는 상기 제1차광부와 교차하며 상기 데이터선과 중첩하는 제2차광부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 화소영역을 구비하는 기판; 상기 화소영역과 대응하는 화소전극; 상기 화소전극과 일부 중첩되는 차광부재; 상기 화소전극과의 사이에서 공간이 형성되도록 상기 화소전극과 마주보는 루프층; 상기 루프층 상에 위치하는 공통전극; 및 상기 공간에 배치된 액정;을 포함하고, 상기 루프층은 상기 차광부재를 향하여 연장된 기둥부를 포함하며, 상기 차광부재는 상기 기둥부를 향해 돌출된 돌출부를 더 포함하는, 액정 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 공통전극의 일부는 상기 기둥부와 상기 돌출부 사이에 개재될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기둥부는 상호 이격된 제1기둥부 및 제2기둥부를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부에 대응하는 제1돌출부 및 제2돌출부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부 사이에 구비되는 액정 주입구를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 액정 주입구와 대응되는 상기 차광부재의 두께는 상기 돌출부가 구비된 차광부재의 두께보다 작을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 액정 주입구를 밀봉하는 덮개층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 루프층은 상기 공간을 부분적으로 둘러싸는 측벽을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판 상에 위치하며, 제1방향을 따라 연장된 게이트선; 및 상기 게이트선과 교차하는 제2방향을 따라 연장된 데이터선을 더 포함하고, 상기 차광부재는 상기 게이트선과 중첩하고 상기 제1방향을 따라 연장된 제1차광부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제1차광부 상에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 차광부재는 상기 제1차광부와 교차하며 상기 데이터선과 중첩하는 제2차광부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1차광부 및 상기 제2차광부는 서로 연결되어 일체를 이룰 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들은, 영역마다 두께가 다른 차광부재를 이용하여, 액정 물질의 주입 불량을 방지, 빛샘 방지 및 공통전극과 화소전극 간의 쇼트를 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 액정 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따르면 단면도이다.
도 5 내지 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따른 공정 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 액정 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따르면 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 액정 표시 장치는 글라스재 또는 플라스틱재 등을 포함하는 기판(110) 상에 형성된 게이트선(120)과 데이터선(170)을 포함한다. 게이트선(120)은 제1방향을 따라 연장되고, 데이터선(170)은 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 연장되며, 게이트선(120)과 데이터선(170)이 교차하는 지점(intersection)에 화소영역이 정의된다.
게이트선(120)의 일부는 돌출되어 게이트전극(124)을 형성하고, 데이터선(170)의 일부는 돌출되어 소스전극(173)을 형성한다.
유지전극(130)은 게이트선(120)과 이격되도록 화소영역에 위치한다. 도 1에는 유지전극(130)이 게이트선(120)과 나란한 부분 및 데이터선(170)과 나란한 부분을 포함하도록 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예에 따르면, 유지전극(130)은 게이트선(120)과 나란하게 형성될 수 있다. 유지전극(130)은 공통 전압(Vcom)과 같은 일정한 전압이 인가된다.
게이트선(120)과 유지전극(130) 위에는 게이트절연막(140)이 형성된다. 게이트절연막(140) 위에는 반도체층(154)이 위치한다. 반도체층(154)은 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(poly-Si), 금속 산화물 등으로 형성될 수 있다.
반도체층(154) 위에는 데이터선(170)으로부터 돌출된 소스전극(173), 소스 전극과 이격되어 있는 드레인전극(175)이 위치한다.
게이트전극(124), 반도체층(154), 소스전극(173) 및 드레인전극(175)은 박막트랜지스터(TFT)를 형성하며, 박막트랜지스터(TFT)의 채널은 반도체층(154)의 일부 영역, 즉 소스전극(173) 및 드레인전극(175) 사이에 형성된다. 박막트랜지스터(TFT)가 온 상태일 때, 소스전극(173)에서 인가된 데이터신호는 드레인전극(175)로 전달된다. 데이터선(170), 소스전극(1713) 및 드레인전극(175)은 절연막(180)에 의해 커버된다.
화소전극(190)은 화소영역에 대응하도록 절연막(180) 위에 형성된다. 화소전극(190)은 절연막(180)에 형성된 콘택홀(185)을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다. 화소전극(190)은 박막트랜지스터(TFT)가 온 상태일 때 드레인전극(175)로부터 데이터신호를 받는다. 화소전극(190)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 소재로 형성될 수 있다.
화소전극(190)은 가로 줄기부(190a), 가로 줄기부(190a)와 교차하는 세로 줄기부(190b), 및 가지부들(190c)을 포함할 수 있다. 본 발명의 비제한적인 실시예에 따르면, 화소영역은 가로 줄기부(190a)와 세로 줄기부(190b)에 의해 4개의 부영역로 나뉘고, 각각의 부영역은 가지부들(190c)을 포함할 수 있다.
화소전극(190)은 화소영역으로부터 연장부(190d)를 포함한다. 연장부(190d)는 절연막(180)에 형성된 콘택홀(185)을 통해 드레인전극(175)과 전기적으로 연결된다.
차광부재(220)는 카본 블랙과 같이 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성된다. 차광부재(220)는 제1방향을 따라 연장되며, 게이트선(120)과 중첩되는 제1차광부(220a)를 포함한다. 제1차광부(220a)는 게이트선(120)과 중첩될 뿐만 아니라 화소전극(190)의 일부, 예컨대 연장부(190d)와 중첩하도록 소정의 폭을 가진다.
차광부재(220)는 제1차광부(220a)와 교차하도록 제2방향을 따라 연장된 제2차광부(220b)를 포함할 수 있다. 제2차광부(220b)는 제1차광부(220a)와 일체로 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 4에서는 차광부재(220)가 제1차광부(220a) 및 제2차광부(220b)를 포함하며, 화소영역이 차광부재(220)에 의해 둘러싸인 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로, 화소영역의 디자인에 따라 제2차광부(220b)는 생략될 수 있다.
화소전극(190) 상에는 하부 배향막(11)이 형성되며, 하부 배향막(11)과 마주보도록 공통전극(350)의 아래에는 상부 배향막(21)이 형성된다.
하부 배향막(11) 및 상부 배향막(21)은 폴리이미드, 폴리아믹산, 폴리실록산과 같은 물질을 포함할 수 있다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 공간(305)의 내부에서 도 3에 도시된 바와 같이 서로 연결될 수 있다.
하부 배향막(11)과 대향하도록 상부 배향막(21)이 위치하며, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21) 사이에는 공간(305)이 위치한다. 공간(305)은 액정 주입구(OP)를 통해 주입된 액정 분자들(LC)을 포함한다.
하부 및 상부 배향막(11, 21)을 형성하는 물질 및 액정 분자(LC)를 포함하는 액정 물질은 모관력(capillary force)에 의해 공간(305)의 일측에 형성된 액정 주입구(OP)를 통해 주입될 수 있다.
공통전극(350)은 상부 배향막(21) 위에 위치한다. 공통전극(350)은 공통 전압을 인가 받고, 화소전극(190)과 함께 전기장을 형성하여 액정 분자(LC)가 기울어지는 방향을 결정한다. 액정 분자(LC)가 액정 주입구(OP)를 통해 공간(305)에 주입될 수 있도록 액정 주입구(OP)와 대응되는 공통전극(350)의 일부 영역은 개방된다.
루프층(360)은 공통전극(350) 위에 위치한다. 루프층(360)은 색필터(360R, 360G, 360B)를 포함한다. 일 실시예로, 루프층(360)은 적색, 녹색, 및 청색의 색필터(360R, 360G, 360B)를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 노란색(yellolw) 등의 색필터를 포함할 수 있다.
루프층(360)에 의해 화소전극(190)과 공통전극(350) 사이에 공간(305)이 형성된다. 루프층(360)은 화소영역을 부분적으로 둘러싸는 격벽(363)을 포함한다. 격벽(363)은 액정 주입구(OP)가 형성된 화소영역의 일측을 제외하고 화소영역의 가장자리를 따라 형성될 수 있다.
덮개층(370)은 루프층(360) 상에 위치한다. 덮개층(370)은 액정 주입구(OP)를 덮는다. 덮개층(370)은 공간(305)의 내부에 구비된 액정 분자(LC)가 외부로 나오지 않도록 액정 주입구(OP)를 밀봉한다. 덮개층(370)은 액정 분자(LC)와 접촉하므로 액정 분자(LC)와 반응하지 않는 페릴렌(parylene)과 같은 물질로 형성될 수 있다. 덮개층(370)은 단일막 또는 다층막으로 형성될 수 있다. 다층막인 경우, 각 층은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 덮개층(370)은 유기 절연물로 이루어진 층과 무기 절연물로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 루프층(360)은 기둥부들(361, 362)을 포함한다. 액정 주입구(OP)가 형성된 루프층(360)의 일측에는 격벽(363)이 형성되어 있지 않으며, 루프층(360)을 지지하는 기둥부들(361, 362)이 위치한다. 기둥부들(361, 362)은 상호 이격되어 배치될 수 있다. 기둥부들(361, 362)은 차광부재(220)를 향해 연장된다. 도 1 내지 도 4에서는 두 개의 기둥부(361, 362)를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로, 화소영역의 크기에 따라 기둥부는 세 개 이상 구비되거나, 한 개 구비될 수 있다.
제1차광부(220a)는 루프층(360)에 구비된 기둥부들(361, 362)과 대응하는 돌출부들(221, 222)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 돌출부(221, 222)가 형성된 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)의 두께(t1)는 돌출부(221, 222)가 형성되지 않은 제2영역(A2)의 두께(t2)와 다르다. 돌출부(221, 222)가 형성된 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)의 두께(t1)는 돌출부(221, 222)가 형성되지 않은 제2영역(A2)의 두께(t2) 보다 크게 형성될 수 있다. 제1차광부(220a)의 제2영역(A2)은 제1영역(A1)과 인접하게 배치되며, 후술할 액정 주입구(OP)를 형성한다.
공통전극(350)은 루프층(360)의 내측면, 즉 화소전극(190)을 향하는 일면 상에 위치한다. 루프층(360)이 기둥부(361, 362)를 포함하므로, 공통전극(350)의 일부는 기둥부(361, 362)의 하면 상에 위치한다. 따라서, 기둥부(361, 362) 상의 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 거리(D1, 도 4참조)는 공간(305)을 개재한 채 서로 이격된 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 거리(D2, 도 2 및 도 3참조) 보다 짧아진다. 기둥부(361, 362) 상의 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이에는 차광부재(220), 예컨대 제1차광부(220a)의 돌출부(221, 222)가 개재되어 이들을 전기적으로 절연시킨다.
제1차광부(220a)는 두께가 다른 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)을 구비함으로써, 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 전기적 단락을 방지하며 액정 주입구(OP)를 통한 액정 분자(LC)의 주입불량을 방지할 수 있다.
돌출부(221, 222)가 형성된 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)의 두께(t1)는 제2영역(A2)의 두께(t2) 보다 크게 형성되어 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 전기적 단락을 방지한다.
액정 주입구(OP)를 형성하는 제1차광부(220a)의 제2영역(A2)의 두께(t2)는 제1영역(A1)의 두께(t1) 보다 작게 형성되어, 제1차광부(220a)와 루프층(360) 사이의 거리, 즉 액정 주입구(OP)의 높이를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 비교예에 따른 액정 표시 장치로서 제1차광부(220a)의 두께가 t1으로 균일한 경우, 액정 주입구(OP)의 높이가 작아져 상부 및 하부 배향막(11, 21)을 형성하는 물질 및 액정 분자(LC)를 형성하는 액정 물질의 주입이 잘 되지 않는 주입불량의 문제가 발생할 수 있다. 배향물질 및 액정 물질의 주입 불량을 해소하기 위하여 제1차광부(220a)의 두께를 t2로 균일하게 할 수 있다. 그러나, 제1차광부(220a)의 두께가 작으므로, 제1차광부(220a)가 빛샘 발생을 억제하기에 불충분하고, 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 거리가 가까워져 이들 사이에 단락이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1영역(A1)의 두께와 제2영역(A2)의 두께를 서로 다르게 형성함으로써, 액정 물질의 주입 불량을 해소하면서, 빛샘 발생을 억제하고 공통전극(350)과 화소전극(190) 간 단락을 방지할 수 있다.
도 5 내지 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따른 공정 단면도들이다. 도 5, 도 8, 도 11, 도 14, 도 17, 도 20, 도 23 및 도 26은 동일한 선을 따라 나타낸 단면도들이다. 도 6, 도 9, 도 12, 도 15, 도 18, 도 21, 도 24 및 도 27은 동일한 선을 따라 나타낸 단면도들이다. 도 7, 도 10, 도 13, 도 16, 도 19, 도 22, 도 25 및 도 28은 동일한 선을 따라 나타낸 단면도들이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 글라스재 또는 플라스틱재 등으로 형성된 기판(110) 상에 게이트선(120) 및 게이트선(120)으로부터 돌출된 게이트전극(124)을 형성한다. 유지전극(130)은 게이트선(120)과 동일한 공정에서 형성된다.
게이트선(120) 위에 게이트절연막(140)을 형성하고, 게이트절연막(140) 위에 반도체층(154)을 형성한다. 반도체층(154)은 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(poly-Si), 금속 산화물 등의 반도체물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성될 수 있다.
이후, 반도체층(154) 위에 금속층을 형성하고 이를 패터닝하여, 데이터선(170) 및 데이터선(170)으로부터 연장된 소스전극(173) 및 소스전극(173)으로부터 이격된 드레인전극(175)을 형성한다. 데이터선(170), 소스전극(173) 및 드레인전극(175)은 동일층에 동일한 공정을 통해 형성된다.
게이트전극(124), 반도체층(154), 소스전극(173) 및 드레인전극(175)은 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, 박막트랜지스터(TFT) 위에는 절연막(180)이 형성된다. 절연막(180)은 드레인전극(175)을 노출하는 콘택홀(185)을 포함한다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 절연막(180) 상에 화소전극(190)을 형성한다
화소전극(190)은 절연막(180) 상에 ITO, IZO와 같은 투명 도전 물질층을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성된다. 화소전극(190)은 콘택홀(185)을 통해 드레인전극(175)과 전기적을 연결된다. 화소전극(190)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 연장부(190d)를 통해 드레인전극(175)과 전기적을 연결될 수 있다.
화소전극(190)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 가로 줄기부(190a), 가로 줄기부(190a)와 교차하는 세로 줄기부(190b), 및 가지부들(190c)을 포함할 수 있다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 화소전극(190) 상에 차광부재(200)를 형성한다. 차광부재(200)는 카본 블랙과 같은 광 차단 물질을 도포한 후 이를 패터닝하여 형성된다.
차광부재(220)는 제1방향을 따라 연장되며, 게이트선(120)과 중첩되는 제1차광부(220a) 및 제1차광부(220a)와 교차하도록 제2방향을 따라 연장된 제2차광부(220b)를 포함할 수 있다. 제1차광부(220a)는 게이트선(120)과 중첩될 뿐만 아니라 화소전극(190)의 일부, 예컨대 연장부(190d)와 중첩하도록 소정의 폭을 가진다. 제2차광부(220b)는 제1차광부(220a)와 일체로 형성될 수 있다.
제1차광부(220a)는 돌출부(221, 222)를 포함한다. 돌출부(221, 222)가 형성된 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)의 두께(t1)는 돌출부(221, 222)가 형성되지 않은 제2영역(A2)의 두께(t2)보다 크다. 일 실시예로서, 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)에 해당하는 돌출부들(221, 222)은 상호 이격되어 배치되며, 돌출부(221, 222) 사이에 대응되는 제1차광부(220a)의 제2영역(A2)은 후술할 액정 주입구(OP)를 형성한다.
도 12에 도시된 바와 같이 제2차광부(220b)의 두께는 제2영역(A2)의 두께와 동일하게 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예로, 제2차광부(220b)의 아래에 화소전극(190)의 일부가 배치된 경우, 제2차광부(220b)의 두께는 제1영역(A1)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 차광부재(220)가 제1 및 제2차광부(220a, 220b)를 포함하는 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 화소영역의 디자인에 따라 제2차광부(220b)는 생략될 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 화소전극(190) 및 차광부재(220) 위에 유기 절연물을 포함하는 희생층(300)을 형성한다.
희생층(300)은 감광성 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 희생층(300)은 포토 공정을 통해 패터닝될 수 있다. 패터닝된 희생층(300)은 화소영역을 부분적으로 둘러싸는 제1관통홀(300a), 및 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)에 구비된 돌출부(221, 222)와 대응하는 제2관통홀(300b)을 포함한다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 희생층(300) 위에 공통전극(350) 및 루프층(360)을 형성한다.
공통전극(350)은 ITO, IZO와 같은 투명한 금속 물질을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성될 수 있다. 공통전극(350)은 희생층(300)의 상면 위에 형성되고, 제1 및 제2관통홀(300a, 300b)의 내측면 상에 형성된다. 공통전극(350)은 화소영역의 일측에는 형성되지 않아 희생층(300)의 일부가 외부로 노출된다.
루프층(360)은 공통전극(350) 위에 형성되며, 3가지 색상의 색필터들(360R, 360G, 360B)을 포함한다. 일 실시예로서, 루프층(360)은 청색의 루프층(360B)을 형성하고, 마스크를 쉬프트시켜 적색의 루프층(360R)을 형성한 후, 마스크를 쉬프트시켜 녹색의 루프층(360G)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는, 루프층(360)이 적색, 녹색, 청색의 색필터들(360R, 360G, 360B)을 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 노란색(yellolw) 등의 색필터를 포함할 수 있다.
루프층(360)을 형성하는 물질은 희생층(300)의 제1 및 제2관통홀(300a, 300b)의 내부에 채워져 격벽(363) 및 기둥부(361, 362)를 형성한다. 기둥부(361, 362)는 루프층(360)의 일측에 위치하며, 돌출부(221, 222)와 마주보며, 루프층(360)을 안정적으로 지지한다.
루프층(360)은 희생층(300) 중 공통전극(350)이 형성되지 않은 영역 상에는 형성되지 않도록 패터닝될 수 있다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 산소 플라즈마를 이용하거나 현상액을 이용하여 희생층(300)을 제거한다. 희생층(300)이 제거되면서 공간(305)이 형성된다.
공간(305)은 루프층(360)에 의해 그 형상을 유지할 수 있다. 공간(305)은 루프층(360)의 격벽(363)에 의하여 부분적으로 둘러싸인다. 격벽(363)이 형성되지 않은 루프층(360)의 일측은 개방되어 액정 주입구(OP)를 형성한다. 액정 주입구(OP)를 통해 공간(305)은 외부와 공간적으로 연결된다.
액정 주입구(OP)는 기둥부(361, 362)와 인접하게 배치된다. 액정 주입구(OP)가 형성된 루프층(360)의 일측은 기둥부(361, 362)에 의해 지지된다.
도 23 내지 도 25를 참조하면, 액정 주입구(OP)를 통해 배향액을 공간(305)에 주입한다. 배향액을 공간(305)에 주입한 후 베이크 공정을 진행하면, 용액 성분은 증발하고 배향 물질이 공간(305)의 내측벽에 남아 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)을 형성한다.
하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 공간(305)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 가장자리끼리 서로 연결된다. 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)은 공간(305)의 가장자리를 제외하고 기판(110)에 대해 수직한 방향으로 배향이 이루어진다.
다음으로, 액정 주입구(OP)를 통해 액정 분자들(LC)을 포함하는 액정 물질을 잉크젯 방법 등을 사용하여 드롭핑(Dropping)한다. 액정 물질은 모관력에 의해 공간(305)에 주입된다.
도 25에 도시된 바와 같이, 제1차광부(220a)는 돌출부(221, 222)가 형성된 제1영역(A1)의 두께와 제2영역(A2)의 두께를 서로 다르게 형성함으로써, 액정 물질의 주입 불량을 해소하면서 빛샘 발생을 억제하고 공통전극(350)과 화소전극(190) 간 단락을 방지할 수 있다.
돌출부(221, 222)가 형성된 제1차광부(220a)의 제1영역(A1)의 두께(t1)는 제2영역(A2)의 두께(t2) 보다 두껍게 형성되어 공통전극(350)과 화소전극(190) 사이의 거리를 증가시키며 전기적 단락을 방지한다. 아울러, 액정 주입구(OP)를 형성하는 제1차광부(220a)의 제2영역(A2)의 두께(t2)는 제1영역(A1)의 두께(t1) 보다 작게 형성되어, 제1차광부(220a)와 루프층(360) 사이의 거리, 즉 액정 주입구(OP)의 높이를 증가시켜 액정 물질의 주입 불량을 방지할 수 있다.
도 26 내지 도 28을 참조하면, 덮개층(370)을 형성한다. 덮개층(370)은 액정 분자(LC)와 반응하지 않는 페릴렌과 같은 물질로 형성될 수 있다. 덮개층(370)은 액정 주입구(OP)를 덮으며, 공간(305)을 밀봉한다.
덮개층(370)은 단일막 또는 다층막으로 형성될 수 있다. 다층막인 경우, 각 층은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 덮개층(370)은 유기 절연물로 이루어진 층과 무기 절연물로 이루어진 층을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
11: 하부 배향막 21: 상부 배향막
110: 기판 120: 게이트선
124: 게이트전극 130: 유지전극
140: 게이트절연막 154: 반도체층
170: 데이터선 173: 소스전극
175: 데이터전극 180: 절연막
190: 화소전극 220: 차광부재
220a: 제1차광부 220b: 제2차광부
221, 222: 돌출부 300: 희생층
305: 공간 350: 공통전극
360: 루프층 370: 덮개층

Claims (19)

  1. 화소영역을 구비하는 기판;
    상기 화소영역과 대응하는 화소전극;
    상기 화소전극과 일부 중첩되는 차광부재;
    상기 화소전극과의 사이에 공간(cavity)이 형성되도록 상기 화소전극과 마주보며, 색 필터를 포함하는 루프층;
    상기 루프층 상에 위치하는 공통전극;
    상기 공간의 일부를 노출하는 액정 주입구;
    상기 공간에 배치된 액정; 및
    상기 액정 주입구를 밀봉하는 덮개층;을 구비하고,
    상기 루프층은 상기 차광부재를 향해 연장된 기둥부를 포함하고,
    상기 차광부재는 상기 기둥부와 대응하는 제1영역 및 상기 제1영역과 인접한 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역의 두께와 상기 제2영역의 두께는 서로 다른, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광부재의 상기 제1영역은 상기 화소전극과 중첩하는, 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액정 주입구는 상기 기둥부와 인접한, 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기둥부는 상호 이격된 제1기둥부 및 제2기둥부를 포함하며,
    상기 차광부의 상기 제1영역은 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부에 대응하며, 상기 차광부의 상기 제2영역은 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부 사이에 대응하는, 액정 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1영역의 두께는 상기 제2영역의 두께 보다 큰, 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기둥부는 상기 차광부재와 마주보는 하면을 포함하며, 상기 공통전극의 일부는 상기 기둥부의 상기 하면 상에 위치하는, 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하며, 제1방향을 따라 연장된 게이트선; 및
    상기 게이트선과 교차하는 제2방향을 따라 연장된 데이터선을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차광부재는, 상기 게이트선과 중첩하고 상기 제1방향을 따라 연장된 제1차광부를 포함하고,
    상기 제1차광부는 상기 제1영역 및 상기 제2영역을 구비하는, 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차광부재는 상기 제1차광부와 교차하며 상기 데이터선과 중첩하는 제2차광부를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  10. 화소영역을 구비하는 기판;
    상기 화소영역과 대응하는 화소전극;
    상기 화소전극과 일부 중첩되는 차광부재;
    상기 화소전극과의 사이에서 공간이 형성되도록 상기 화소전극과 마주보는 루프층;
    상기 루프층 상에 위치하는 공통전극; 및
    상기 공간에 배치된 액정;을 포함하고,
    상기 루프층은 상기 차광부재를 향하여 연장된 기둥부를 포함하며,
    상기 차광부재는 상기 기둥부를 향해 돌출된 돌출부를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공통전극의 일부는 상기 기둥부와 상기 돌출부 사이에 개재되는, 액정 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기둥부는 상호 이격된 제1기둥부 및 제2기둥부를 포함하며,
    상기 돌출부는 상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부에 대응하는 제1돌출부 및 제2돌출부를 포함하는, 액정 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1기둥부 및 상기 제2기둥부 사이에 구비되는 액정 주입구를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액정 주입구와 대응되는 상기 차광부재의 두께는 상기 돌출부가 구비된 차광부재의 두께보다 작은, 액정 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 액정 주입구를 밀봉하는 덮개층을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 루프층은 상기 공간을 부분적으로 둘러싸는 측벽을 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하며, 제1방향을 따라 연장된 게이트선; 및
    상기 게이트선과 교차하는 제2방향을 따라 연장된 데이터선을 더 포함하고,
    상기 차광부재는 상기 게이트선과 중첩하고 상기 제1방향을 따라 연장된 제1차광부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제1차광부 상에 배치된, 액정 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 차광부재는 상기 제1차광부와 교차하며 상기 데이터선과 중첩하는 제2차광부를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1차광부 및 상기 제2차광부는 서로 연결되어 일체를 이루는, 액정 표시 장치.
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