(57)【要約】【課題】微細空間に液晶を満たして形成される液晶表示装置において、遮光層が後続工程で損傷を受けない液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、基板と、基板上に配置された複数の薄膜トランジスタと、複数の薄膜トランジスタのゲート電極に連結されて横方向に延びるゲート線と、複数の薄膜トランジスタのソース電極に連結されて縦方向に延びるデータ線と、複数の薄膜トランジスタそれぞれと連結された複数の画素電極と、複数の画素電極のそれぞれに対向して配置された複数のルーフ層と、を備え、複数の画素電極のそれぞれと複数のルーフ層との間に液晶注入口を有する微細空間（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）がそれぞれ形成され、微細空間は、液晶分子を含む液晶層を形成し、隣接する微細空間の間に配置されて薄膜トランジスタのそれぞれを覆う複数の遮光層が形成され、複数の遮光層は保護層によって覆われる。【選択図】図２
2015036817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の薄膜トランジスタのゲート電極に連結されて横方向に延びるゲート線と、
前記複数の薄膜トランジスタのソース電極に連結されて縦方向に延びるデータ線と、
前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれに連結された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極のそれぞれに対向して配置された複数のルーフ層と、を備え、
前記複数の画素電極のそれぞれと前記複数のルーフ層との間に液晶注入口を有する微細空間（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）がそれぞれ形成され、
前記微細空間は、液晶分子を含む液晶層を形成し、
隣接する前記微細空間の間に配置されて前記薄膜トランジスタのそれぞれを覆う複数の遮光層が形成され、
前記複数の遮光層は保護層によって覆われることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記遮光層は前記画素電極上に配置されて画像を表示する領域に対応した開口部を有する格子構造からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の画素電極との間に配置された層間絶縁膜をさらに含み、前記複数の画素電極と前記複数の薄膜トランジスタとはそれぞれ前記層間絶縁膜に形成された接触孔によって連結されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記遮光層は前記接触孔を覆うことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記保護層は前記遮光層より大きい幅を有して前記遮光層を覆うことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記遮光層は横方向に延びる第１遮光層と縦方向に延びる第２遮光層を含み、前記第１遮光層はゲート線に重畳し、前記第２遮光層はデータ線に重畳することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記データ線が延びる方向に沿って配置された維持電極線をさらに含み、前記維持電極線の一側縁は前記遮光層の一側縁に比べて前記画素電極にさらに近接して配置されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記ゲート線の一側縁は前記遮光層の一側縁に比べて前記画素電極にさらに近接して配置されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれと前記層間絶縁膜との間にそれぞれ配置された複数のカラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記複数のカラーフィルタと前記層間絶縁膜との間に配置された有機膜をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、微細空間（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）に液晶を満たして形成される液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、現在最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極からなる電界生成電極を構成する二枚のパネルとその間に入っている液晶層からなる。
液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これによって液晶層の液晶分子の配向を決定して入射光の偏光を制御することにより映像を表示する。
【０００３】
液晶表示装置の形成方法の一つとして、ピクセル単位でキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成し、ここに液晶を満たしてディスプレイを具現する技術が開発されている。この技術は、下板の上に上板を形成する代わりに、有機物質などで犠牲層を形成し、その上部に支持部材を形成した後に犠牲層を除去し、犠牲層の除去によって形成された空いた空間に液晶注入口を通じて液晶を満たしてディスプレイを形成する技術である。
このような液晶表示装置の製造工程において、薄膜トランジスタを形成した後で薄膜トランジスタのリペア（Ｒｅｐａｉｒ）のために、薄膜トランジスタが形成された領域を覆う遮光部材を開口することがある。しかし、この場合、犠牲層を除去して空いた空間を形成するためのアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）のような後続工程で、遮光部材またはその等価物は損傷を受けることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、微細空間を形成するための、後続工程で損傷を受けない遮光部材を含む液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による液晶表示装置は、基板と、前記基板上に配置された複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタのゲート電極に連結されて横方向に延びるゲート線と、前記複数の薄膜トランジスタのソース電極に連結されて縦方向に延びるデータ線と、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれに連結された画素電極と、前記複数の画素電極のそれぞれに対向して配置されたルーフ層と、を備え、前記複数の画素電極のそれぞれと前記複数のルーフ層との間に液晶注入口を有する微細空間（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）がそれぞれ形成され、前記微細空間は、液晶分子を含む液晶層を形成し、隣接する前記微細空間の間に配置されて前記薄膜トランジスタのそれぞれを覆う複数の遮光層が形成され、前記複数の遮光層は保護層によって覆われることを特徴とする。
【０００６】
前記遮光層は前記画素電極上に配置されて画像を表示する領域に対応した開口部を有する格子構造からなる。
前記液晶表示装置は、前記複数の薄膜トランジスタと前記複数の画素電極との間に配置された層間絶縁膜をさらに含み、前記複数の画素電極と前記複数の薄膜トランジスタとはそれぞれ前記層間絶縁膜に形成された接触孔によって連結され得る。
前記遮光層は前記接触孔を覆い得る。
前記保護層は前記遮光層より大きい幅を有して前記遮光層を覆い得る。
前記遮光層は横方向に延びる第１遮光層と縦方向に延びる第２遮光層を含み、前記第１遮光層はゲート線に重畳し、前記第２遮光層はデータ線に重畳し得る。
前記液晶表示装置は、前記データ線が延びる方向に沿って配置された維持電極線をさらに含み、前記維持電極線の一側縁は前記遮光層の一側縁に比べて前記画素電極にさらに近接して配置され得る。
前記ゲート線の一側縁は前記遮光層の一側縁に比べて前記画素電極にさらに近接して配置され得る。
前記液晶表示装置は、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれと前記層間絶縁膜との間にそれぞれ配置された複数のカラーフィルタをさらに含み得る。
前記液晶表示装置は、前記複数のカラーフィルタと前記層間絶縁膜との間に配置された有機膜をさらに含み得る。
【０００７】
前記保護層は窒化ケイ素または酸化ケイ素を含み得る。
前記液晶表示装置は、前記微細空間と前記ルーフ層との間に位置する共通電極をさらに含み得る。
前記液晶表示装置は、前記ルーフ層上に位置し、前記液晶注入口を覆うキャッピング膜をさらに含み得る。
【０００８】
本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタの上に層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜の上に画素電極を形成する段階と、前記画素電極及び前記層間絶縁膜の上に遮光層を形成する段階と、前記遮光層周辺に位置し画素領域に対応する部分に第１犠牲層を形成する段階と、前記第１犠牲層及び前記遮光層の上に保護物質層を形成する段階と、前記保護物質層の上に感光膜を形成する段階と、前記基板に光を照射して感光膜パターンを形成する段階と、前記感光膜パターンをマスクにして前記保護物質層をパターニングして前記遮光層に対応する保護層を形成する段階と、前記感光膜パターン及び前記第１犠牲層を除去する段階と、前記画素電極の上に第２犠牲層を形成する段階と、前記第２犠牲層の上にルーフ層を形成する段階と、前記第２犠牲層を除去して液晶注入口が形成された微細空間（Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）を形成する段階と、前記微細空間に液晶物質を注入する段階とを含む。
【０００９】
前記感光膜パターンを形成する段階は前記基板から前記遮光層に向かう方向に光を照射し得る。
前記感光膜パターンは前記画素領域に対応する部分に位置する前記感光膜を除去して形成し得る。
前記感光膜はポジティブフォトレジストを含み得る。
前記第１犠牲層はネガティブフォトレジストを含み得る。
前記層間絶縁膜に形成された接触孔を通じて前記薄膜トランジスタと前記画素電極を連結し得る。
前記遮光層は前記薄膜トランジスタ及び前記接触孔を覆うように形成され得る。
前記遮光層は横方向に延びる第１遮光層と縦方向に延びる第２遮光層を含むように形成し、前記第１遮光層はゲート線に重畳し前記第２遮光層はデータ線に重畳し得る。
前記感光膜はポジティブフォトレジストで形成され得る。
前記感光膜パターンを形成する段階は前記基板を通じて照射される光が前記遮光層によって遮断されて前記感光膜パターンを形成し得る。
前記遮光層の一側縁は前記ゲート線の一側縁に比べて前記画素電極から遠く離れて位置するように形成され得る。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記データ線が延びる方向に沿って位置する維持電極線を形成する段階をさらに含み、前記遮光層の一側縁は前記維持電極線の一側縁に比べて前記画素電極から遠く離れて位置するように形成され得る。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記薄膜トランジスタと前記層間絶縁膜との間にカラーフィルタを形成する段階をさらに含み得る。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記第２犠牲層と前記ルーフ層との間に共通電極を形成する段階をさらに含み得る。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記ルーフ層の上に前記液晶注入口を覆うようにキャッピング膜を形成する段階をさらに含み得る。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記微細空間を酸素プラズマ処理する段階をさらに含み得る。
前記保護層を形成する段階は前記保護層が前記遮光層より大きい幅を有して前記遮光層を覆うように形成され得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶表示装置によれば、画素電極形成以後に形成された遮光層が保護層によって囲まれた構造を有しているため、微細空間形成のためのアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）工程で遮光層が損傷しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。
【図２】図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【図３】図１の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を説明する平面図である。
【図５】図４の切断線Ｖ−Ｖ’に沿って切断した断面図である。
【図６】図４の切断線ＶＩ−ＶＩ’に沿って切断した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を説明する平面図である。
【図８】図７の切断線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【図９】図７の切断線ＩＸ−ＩＸ’に沿って切断した断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を説明する平面図である。
【図１１】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した断面図である。
【図１２】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した断面図である。
【図１３】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１４】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１５】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１６】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１７】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１８】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図１９】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２０】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２１】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２２】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２３】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２４】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２５】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２６】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２７】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２８】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図２９】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図３０】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図３１】図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図３２】図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した図１０の製造段階以後の工程段階での断面図である。
【図３３】本発明の他の実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。
【図３４】本発明の更に他の実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
しかし、本発明は以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、他の形態で具現化し得る。以下の実施形態は開示内容が完全になり得るように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供するものである。
【００１３】
図面の説明において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張したものである。また、層が他の層または基板の「上」にあると記載する場合、それは他の層または基板上に直接形成されるかまたはそれらの間に第３の層を介し得る。明細書全体に亘って同一の参照番号で表示した部分は同一の構成要素を意味する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩ’に沿って切断した断面図である。図３は、図１の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩ’に沿って切断した断面図である。
本実施形態による液晶表示装置は、複数の画素ＰＸを有し、複数の画素ＰＸは複数の列と複数の行とを有するマトリックス形態に配列される。複数の画素ＰＸは互いに同一の構造を有するので、以下では、説明の便宜上１つの画素ＰＸを一例として説明する。
【００１５】
図１〜図３を参照すると、透明なガラスまたはプラスチックなどで形成された絶縁基板１１０の上にゲート線１２１及び維持電極線１３１が形成される。ゲート線１２１は、ゲート電極１２４を含む。維持電極線１３１は、主に横方向に延びており共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧を伝達する。維持電極線１３１は、ゲート線１２１に対して実質的に垂直な方向に延びた一対の縦部１３５ａ及び一対の縦部１３５ａの端を互いに連結する横部１３５ｂを含む。維持電極線の縦部１３５ａ及び横部１３５ｂは、画素電極１９１を囲む構造を有する。
【００１６】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１上にゲート絶縁膜１４０が形成される。ゲート絶縁膜１４０上にはデータ線１７１の下層部に対応する半導体層１５１、ソース／ドレイン電極の下層部及び薄膜トランジスタＱのチャンネル部分に対応する半導体層１５４が形成される。
【００１７】
各半導体層１５１及び１５４上、並びにデータ線１７１とソース／ドレイン電極との間には複数の抵抗性接触（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）部材が形成されるが、図面では省略する。
各半導体層（１５１、１５４）及びゲート絶縁膜１４０上に、ソース電極１７３、ソース電極１７３と連結されるデータ線１７１、及びドレイン電極１７５を含む導体層（１７１、１７３、１７５）が形成される。
【００１８】
ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体層１５４と共に薄膜トランジスタＱを形成し、薄膜トランジスタＱのチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体層１５４部分に形成される。
【００１９】
導体層（１７１、１７３、１７５）及び露出した半導体層１５４部分の上に第１層間絶縁膜１８０ａが形成される。第１層間絶縁膜１８０ａは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物または有機絶縁物を含む。
【００２０】
第１層間絶縁膜１８０ａ上にはカラーフィルタ２３０が形成される。カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色の三原色などの基本色（ｐｒｉｍａｒｙ  ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを表示する。しかし、赤色、緑色、及び青色の三原色に制限されず、青緑色（ｃｙａｎ）、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）、ホワイト系列の色のうちの一つを表示することもできる。カラーフィルタ２３０は、隣接する画素ごとに互いに異なる色を表示する物質で形成される。
【００２１】
カラーフィルタ２３０上にはこれを覆う第２層間絶縁膜１８０ｂが形成される。第２層間絶縁膜１８０ｂは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物または有機絶縁物を含む。図２の断面図に示したものとは異なり、カラーフィルタ２３０が形成された部分と薄膜トランジスタＱが形成された部分との間に段差が発生した場合には、第２層間絶縁膜１８０ｂを有機絶縁物が含まれるものにして段差を減らすか除去する。
【００２２】
第２層間絶縁膜１８０ｂ上には画素電極１９１が形成される。画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電物質で形成される。カラーフィルタ２３０及び層間絶縁膜（１８０ａ、１８０ｂ）にはドレイン電極１７５を露出する接触孔１８５が形成される。
【００２３】
画素電極１９１の全体的な形状は四角形であり、横幹部１９１ａ及びこれと交差する縦幹部１９１ｂからなる十字型幹部を含む。また横幹部１９１ａと縦幹部１９１ｂによって四つの副領域に分けられ、各副領域は複数の微細枝部１９１ｃを含む。また、本実施形態では画素電極１９１の外郭を囲む外郭幹部をさらに含む。
【００２４】
画素電極１９１の微細枝部１９１ｃは、ゲート線１２１または横幹部と凡そ４０度〜４５度の角をなす。また、隣接する二つの副領域の微細枝部は互いに直交しても良い。また、微細枝部の幅は漸進的に広くなるか微細枝部１９１ｃ間の間隔が異なっても良い。
【００２５】
画素電極１９１は、縦幹部１９１ｂの下端で連結され、縦幹部１９１ｂより広い面積を有する延長部１９７を含み、延長部１９７で接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的、電気的に連結されて、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。
【００２６】
上述した薄膜トランジスタＱ及び画素電極１９１に関する説明は、本発明の一実施形態であり、側面視認性を向上させるために薄膜トランジスタ構造及び画素電極デザインを変形してもよい。
【００２７】
画素電極１９１上には遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）が形成される。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は、画像を表示する領域に対応した開口部を有する格子構造からなる。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は、横方向に延びながらゲート線１２１と重畳する第１遮光層２２０ａと縦方向に沿って延びながらデータ線１７１と重畳する第２遮光層２２０ｂを含む。これについては製造方法の説明と併せて後述する。また、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は、光が透過しない物質で形成される。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の開口部に対応して、カラーフィルタ２３０が形成される。
【００２８】
本実施形態では、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）上に保護層１８３が形成される。保護層１８３は、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）より広い幅を有して遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を完全に隠すように覆う。保護層１８３は、本実施形態による液晶表示装置の製造工程で遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）または遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の下に位置するカラーフィルタなどのような層が損傷するのを防止する。保護層１８３は、窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含む。
【００２９】
本実施形態で、第１遮光層２２０ａの一側縁とそれに隣接したゲート線１２１の一側縁とを比較すると、ゲート線１２１の一側縁はそれに隣接した画素電極１９１にさらに近接して配置される。これは製造工程において、ゲート線１２１または第１遮光層２２０ａと共に光遮断膜の役割を果たし、工程マージンを考慮して保護層１８３が第１遮光層２２０ａを完全に覆うようにするためである。
【００３０】
同じ理由で、第２遮光層２２０ｂは、維持電極線縦部１３５ａの一側縁をそれに隣接した第２遮光層２２０ｂの一側縁と比較して、維持電極線縦部１３５ａの一側縁がそれに隣接した画素電極１９１にさらに近接して配置されるのが好ましい。
【００３１】
本実施形態で、第１遮光層２２０ａは、薄膜トランジスタＱの製造工程の途中段階で不良が検出された場合に薄膜トランジスタＱをリペア（Ｒｅｐａｉｒ）した後に形成される構造である。したがって、第１遮光層２２０ａは、薄膜トランジスタＱと接触孔１８５を覆うように形成される。第２遮光層２２０ｂも第１遮光層２２０ａを形成する時に同時に形成される。
【００３２】
画素電極１９１上には下部配向膜１１が形成されており、下部配向膜１１は垂直配向膜であり得る。下部配向膜１１は、ポリアミック酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリシロキサン（Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）、またはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの液晶配向膜として一般に使用される物質のうちの少なくとも一つを含んで形成される。
【００３３】
下部配向膜１１に対向する部分に上部配向膜２１が配置され、下部配向膜１１と上部配向膜２１との間には微細空間３０５が形成される。微細空間３０５には液晶分子３１０を含む液晶物質が注入され、微細空間３０５は液晶注入口３０７を有する。微細空間３０５は、画素電極１９１の列方向、言い換えると縦方向に沿って形成される。本実施形態で配向膜（１１、２１）を形成する配向物質と液晶分子３１０を含む液晶物質は毛管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）を用いて微細空間３０５に注入される。
【００３４】
微細空間３０５は、ゲート線１２１と重畳する部分に位置する複数の液晶注入口形成領域３０７ＦＰによって縦方向に分けられ、また、ゲート線１２１が延びる方向に沿って複数個形成される。複数個形成された微細空間３０５のそれぞれは画素領域に対応し、画素領域は画面を表示する領域に対応する。
【００３５】
本実施形態では、微細空間３０５の液晶注入口３０７を通じて液晶物質を注入するため、別途の上部基板を形成することなく液晶表示装置を形成することができる。
【００３６】
上部配向膜２１上には透明な共通電極２７０及び下部絶縁層３５０が形成される。共通電極２７０は、共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受けて、データ電圧が印加された画素電極１９１と共に電界を生成して二つの電極の間の微細空間３０５に位置する液晶分子３１０が傾く方向を決定する。共通電極２７０は、画素電極１９１とキャパシタをなして、薄膜トランジスタがターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）した後も印加された電圧を維持する。下部絶縁層３５０は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）及び／又は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成される。
【００３７】
本実施形態では、共通電極２７０が微細空間３０５上に形成されると説明したが、他の実施形態として、共通電極２７０が微細空間３０５の下に形成されて水平電界モードによる液晶駆動も可能である。
【００３８】
下部絶縁層３５０上にはルーフ層（Ｒｏｏｆ  Ｌａｙｅｒ）３６０が形成される。ルーフ層３６０は、画素電極１９１と共通電極２７０との間の空間である微細空間３０５が形成されるように支持する役割を果たす。ルーフ層３６０は、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）、フォトレジスト、またはその他の有機物質を含む。ルーフ層３６０がシリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）を含む場合には化学気相蒸着法で形成し、フォトレジストを含む場合にはコーティング法で形成する。シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）は、化学気相蒸着法で形成することができる膜のうちで透過率が高く、膜ストレスも少ないため変形も起こらない長所がある。したがって、本実施形態でルーフ層３６０をシリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）で形成すると、光がよく透過して安定的な膜を形成することができる。
【００３９】
ルーフ層３６０上に上部絶縁層３７０が形成される。上部絶縁層３７０は、ルーフ層３６０の上部面と接触する。上部絶縁層３７０は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成される。上部絶縁層３７０上にキャッピング膜３９０が形成される。キャッピング膜３９０は、上部絶縁層３７０の上部面及び側面と接触し、液晶注入口形成領域３０７ＦＰによって露出した微細空間３０５の液晶注入口３０７を覆って封止する。キャッピング膜３９０は、熱硬化性樹脂、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）、またはグラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）で形成される。
【００４０】
キャッピング膜３９０がグラフェンで形成される場合、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）は、ヘリウムなどを含むガスに対する不透過性が高い特性を有するため液晶注入口３０７を塞ぐキャッピング膜の役割を果たすことができ、炭素結合によって形成された物質であるため液晶物質と接触しても液晶物質が汚染されない。さらに、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）は、外部の酸素及び水分に対して液晶物質を保護する役割も果たす。
【００４１】
キャッピング膜３９０上に無機膜または有機膜からなるオーバーコート膜（図示せず）を形成する。オーバーコート膜は、外部衝撃から微細空間３０５に注入された液晶分子３１０を保護し、膜を平坦化させる役割を果たす。
【００４２】
本実施形態では図２に示したように、縦方向に隣接する微細空間３０５の間に液晶注入口形成領域３０７ＦＰが形成される。液晶注入口形成領域３０７ＦＰ内には薄膜トランジスタＱ及び接触孔１８５を覆う第１遮光層２２０ａが形成される。第１遮光層２２０ａは、外部光による薄膜トランジスタＱの漏洩電流を減少させ、反射光による明暗コントラスト比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｒａｔｉｏ）減少を防止するために光を遮断できる物質で形成される。
【００４３】
キャッピング膜３９０は、液晶注入口３０７だけでなく第１遮光層２２０ａを覆い、微細空間３０５と第１遮光層２２０ａの間の液晶注入口形成領域３０７ＦＰを満たす。
【００４４】
図３に示したように、本実施形態では横方向に隣接する微細空間３０５の間に隔壁形成部ＰＷＰが形成される。隔壁形成部ＰＷＰは、データ線１７１が延びる方向に沿って形成される。また、隔壁形成部ＰＷＰは、第２遮光層２２０ｂに対応して配置され、隔壁形成部ＰＷＰと第２遮光層２２０ｂとの間には、保護層１８３、共通電極２７０、及び下部絶縁層３５０が形成される。隔壁形成部ＰＷＰは、ルーフ層３６０が横方向に隣接する微細空間３０５の間を満たしている部分である。
【００４５】
絶縁基板１１０の下部及び上部絶縁層３７０の上部には偏光板（図示せず）が配置される。偏光板は、偏光を生成する偏光素子及び耐久性を確保するためのＴＡＣ（Ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）層を含み、実施形態によっては、上部偏光板と下部偏光板は透過軸の方向が垂直または平行である。
【００４６】
以下、図４〜図３２を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００４７】
図４〜図３２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を説明する平面図及び断面図である。図５及び図６は、それぞれ図４の切断線Ｖ−Ｖ’に沿って切断した断面図及び図４の切断線ＶＩ−ＶＩ’に沿って切断した断面図である。図８及び図９は、それぞれ図７の切断線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’に沿って切断した断面図及び図７の切断線ＩＸ−ＩＸ’に沿って切断した断面図である。図１１及び図１２は、それぞれ図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した断面図及び図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した断面図である。図１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、２９、３１は、図１０の切断線ＸＩ−ＸＩ’に沿って切断した断面図であり、図１０〜図１２の製造工程以後の工程段階を示す。図１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２は、図１０の切断線ＸＩＩ−ＸＩＩ’に沿って切断した断面図であり、図１０〜図１２の製造工程以後の工程段階を示す。
【００４８】
図４〜図６を参照すると、基板１１０上に一般に知られたスイッチング素子を形成するために、横方向に延びるゲート線１２１を形成し、このゲート線１２１上にゲート絶縁膜１４０を形成し、続いてゲート絶縁膜１４０上に半導体層（１５１、１５４）を形成し、さらにソース電極１７３及びドレイン電極１７５を形成する。この時、ソース電極１７３と連結されたデータ線１７１はゲート線１２１と交差しながら縦方向に延びるように形成される。
【００４９】
ソース電極１７３、ドレイン電極１７５、及びデータ線１７１を含む導電層（１７１、１７３、１７５）並びに露出した半導体層１５４部分の上に、第１層間絶縁膜１８０ａを形成する。
【００５０】
第１層間絶縁膜１８０ａ上の画素領域に対応する位置にカラーフィルタ２３０を形成し、カラーフィルタ２３０は縦方向にストライプ形態に形成される。
【００５１】
カラーフィルタ２３０上にこれを覆う第２層間絶縁膜１８０ｂを形成し、第１層間絶縁膜１８０ａ、カラーフィルタ２３０、及び第２層間絶縁膜１８０ｂを貫通する接触孔１８５を形成する。
【００５２】
図７〜図９を参照すると、第２層間絶縁膜１８０ｂ上に画素電極１９１を形成する。この時、画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電物質を塗布した後に写真エッチング工程を用いて図１〜図３を参照して説明した実施形態のように横幹部１９１ａと縦幹部１９１ｂとからなる十字型幹部及び微細枝部１９１ｃを含む構造で形成される。
【００５３】
図１０〜図１２を参照すると、画素電極１９１及び第２層間絶縁膜１８０ｂ上に遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を形成する。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は横方向に沿って延びる第１遮光層２２０ａと縦方向に沿って延びる第２遮光層２２０ｂを含むようにマトリックス形態に形成される。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は画素領域ＰＸに対応する部分に開口部２２１を有する。
【００５４】
第１遮光層２２０ａは、薄膜トランジスタＱと接触孔１８５を覆うように形成される。また、第２遮光層２２０ｂは、データ線１７１に重畳するように形成される。
【００５５】
第１遮光層２２０ａを形成する工程の前に検査によって薄膜トランジスタＱの不良が検出された場合、薄膜トランジスタＱのリペア（Ｒｅｐａｉｒ）工程を行う。
【００５６】
図１３及び図１４を参照すると、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の周辺に位置する画素領域に対応する部分に第１犠牲層２４２を形成する。第１犠牲層２４２は、後続工程で実施する保護物質層パターニング工程で画素電極１９１などの層が損傷することを防止する役割を果たす。第１犠牲層２４２は、ネガティブフォトレジストを用いて形成される。
【００５７】
図１５及び図１６を参照すると、第１犠牲層２４２と遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）とを覆うように保護物質層１８３ｐを形成する。保護物質層１８３ｐは、基板１１０上の大部分の領域を覆うように形成される。保護物質層１８３ｐは、窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含む。
【００５８】
図１７及び図１８を参照すると、保護物質層１８３ｐ上に感光膜ＰＲを塗布する。感光膜ＰＲは、基板１１０上の大部分の領域を覆うように形成され、ポジティブフォトレジストで形成される。
【００５９】
図１９及び図２０を参照すると、基板１１０の下方から本実施形態による液晶表示装置に向かうように光ＬＩＧＨＴを照射する。基板１１０を通過して入射した光ＬＩＧＨＴは感光膜ＰＲに照射される。この時、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）は光遮断膜として作用して遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の上に位置する感光膜ＰＲには光ＬＩＧＨＴが照射されない。
【００６０】
その後、図１９及び図２０に示すように、現像工程において、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）によって光が遮断されない領域に位置する感光膜ＰＲが除去され、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）上に位置する感光膜パターンＰＲ１が形成される。感光膜ＰＲが除去された部分では、保護物質層１８３ｐが外部に露出する。
【００６１】
この時、ゲート線１２１の一側縁または維持電極線縦部１３５ａの一側縁が、隣接する画素電極１９１に、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の一側縁に比べてより近くに位置するように形成することによって、感光膜パターンＰＲ１が遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）の幅より広い幅を有して遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を覆う。したがって、後続工程で、保護層１８３が遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を完全に覆うように形成される。
【００６２】
図２１及び図２２を参照すると、感光膜パターンＰＲ１をマスクにして保護物質層１８３ｐをパターニングする。この時、第１犠牲層２４２は外部に露出する。
【００６３】
図２３及び図２４を参照すると、残っている感光膜パターンＰＲ１をストリップ工程によって除去する。保護層１８３は、遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を覆う形態で形成される。
【００６４】
図２５及び図２６を参照すると、画素電極１９１上に第２犠牲層３００を形成する。第２犠牲層３００は、図２５に示すように保護層１８３を開口して画素領域に対応するように形成される。また、図２６に示すように第２犠牲層３００はデータ線１７１が延びる方向に沿って開口するように形成される。
【００６５】
図２７及び図２８を参照すると、第２犠牲層３００上に共通電極２７０、下部絶縁層３５０、ルーフ層３６０、及び上部絶縁層３７０を形成する。この時、共通電極２７０、下部絶縁層３５０、及びルーフ層３６０はデータ線１７１に沿って開口された第２犠牲層３００部分を覆い、ルーフ層３６０はデータ線１７１が延びる方向に沿って配置される隔壁形成部ＰＷＰを形成する。
【００６６】
図２９及び図３０を参照すると、液晶注入口形成領域３０７ＦＰを通じて第２犠牲層３００を酸素（Ｏ２）アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）処理または湿式エッチング法などで除去する。この時、液晶注入口３０７を有する微細空間３０５が形成される。微細空間３０５は、第２犠牲層３００が除去されて空いた空間状態である。液晶注入口３０７は、ゲート線１２１が延びる方向に沿って形成される。
【００６７】
その後、酸素（Ｏ２）プラズマ処理を行う。これは第２犠牲層３００が完全に除去されずに残っている場合に、残った物質が液晶配向などを妨害して表示装置が動作不良となることを防止するためである。遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）が液晶注入口形成領域３０７ＦＰで外部に露出していると第２犠牲層３００除去工程で遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）はダメージ（ｄａｍａｇｅ）を受ける。したがって、遮光層２２０ａが本来の役割である薄膜トランジスタＱ及び接触孔１８５を覆うことができずに装置の信頼性を落とすことがある。しかし、本実施形態では、保護層１８３が遮光層（２２０ａ、２２０ｂ）を囲む構造であるため第２犠牲層３００除去工程でダメージを受けることが防止される。
【００６８】
図３１及び図３２を参照すると、液晶注入口３０７を通じて配向物質を注入して、画素電極１９１及び共通電極２７０上に配向膜（１１、２１）を形成する。このような配向膜（１１、２１）は、液晶注入口３０７を通じて固形分と溶媒とを含む配向物質を注入した後にベーク工程を行うことによって形成する。
その後、液晶注入口３０７を通じて微細空間３０５にインクジェット方法などを用いて液晶分子３１０を含む液晶物質を注入する。
【００６９】
その後、上部絶縁層３７０の上に液晶注入口形成領域３０７ＦＰを満たしながら液晶注入口３０７を覆うようにキャッピング膜３９０を形成すると図２及び図３のような構造が形成される。
【００７０】
図３３は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。
【００７１】
図３３で説明する実施形態は、図１〜図３を参照して説明した実施形態と大部分同一であるが、第２層間絶縁膜１８０ｂと画素電極１９１との間に位置する有機膜１８０ｃをさらに含む点で相違する。このように有機膜１８０ｃを形成することで、下部層で発生した段差を減らすか除去することができる。
【００７２】
図３４は、本発明の更に他の実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。
【００７３】
図３４は、上述の一実施形態による液晶表示装置を柔軟な絶縁基板１１０に適用したものである。本実施形態では、例えば図３を再び参照すると、ゲート線１２１が延びる方向に隣接する微細空間３０５の間に隔壁形成部ＰＷＰのような隔壁構造があるため、絶縁基板１１０が曲がっても発生するストレスが少なく、セルギャップ（Ｃｅｌｌ  Ｇａｐ）が変更される程度を大幅に減少させることができる。また、絶縁基板１１０を柔軟な物質で形成せずにガラスのような物質で形成した場合でも、上述の一実施形態による液晶表示装置は、隔壁構造を有するために外部から力を受けてもセルギャップが変わる問題やストレスが少ない。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１１、２１    （下部、上部）配向膜
１１０    （絶縁）基板
１２１    ゲート線
１２４    ゲート電極
１３１    維持電極線
１３５ａ    維持電極線の縦部
１３５ｂ    維持電極線の横部
１４０    ゲート絶縁膜
１５１、１５４    半導体層
１７１    データ線
１７３    ソース電極
１７５    ドレイン電極
１８０ａ    第１層間絶縁膜
１８０ｂ    第２層間絶縁膜
１８３    保護層
１８３ｐ    保護物質層
１８５    接触孔
１９１    画素電極
１９１ａ    横幹部
１９１ｂ    縦幹部
１９１ｃ    微細枝部
１９７    延長部
２２０ａ、２２０ｂ    （第１、第２）遮光層
２２１    開口部
２３０    カラーフィルタ
２７０    共通電極
３００    第２犠牲層
３０５    微細空間（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）
３０７    液晶注入口
３０７ＦＰ    液晶注入口形成領域
３１０    液晶分子
３５０    下部絶縁層
３６０    ルーフ層
３７０    上部絶縁層
３９０    キャッピング膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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