KR102416573B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102416573B1
KR102416573B1 KR1020150156439A KR20150156439A KR102416573B1 KR 102416573 B1 KR102416573 B1 KR 102416573B1 KR 1020150156439 A KR1020150156439 A KR 1020150156439A KR 20150156439 A KR20150156439 A KR 20150156439A KR 102416573 B1 KR102416573 B1 KR 102416573B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protrusion
light
light blocking
substrate
pattern
Prior art date
Application number
KR1020150156439A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170054598A (ko
Inventor
박정민
박준홍
정양호
김지현
이경헌
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020150156439A priority Critical patent/KR102416573B1/ko
Priority to US15/255,005 priority patent/US10032809B2/en
Publication of KR20170054598A publication Critical patent/KR20170054598A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102416573B1 publication Critical patent/KR102416573B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
    • H01L27/1288—Multistep manufacturing methods employing particular masking sequences or specially adapted masks, e.g. half-tone mask
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1248—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition or shape of the interlayer dielectric specially adapted to the circuit arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133357—Planarisation layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136209—Light shielding layers, e.g. black matrix, incorporated in the active matrix substrate, e.g. structurally associated with the switching element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136222—Colour filters incorporated in the active matrix substrate
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136231—Active matrix addressed cells for reducing the number of lithographic steps
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136231—Active matrix addressed cells for reducing the number of lithographic steps
    • G02F1/136236—Active matrix addressed cells for reducing the number of lithographic steps using a grey or half tone lithographic process
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G02F1/136295—Materials; Compositions; Manufacture processes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/123—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode pixel

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터 및 컬러 필터, 상기 박막 트랜지스터 및 컬러 필터 상에 배치되는 평탄화막 및 상기 평탄화막 상에 배치되며, 화소 영역을 정의하는 차광부를 포함하고, 상기 평탄화막은 상기 차광부에 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하고, 상기 차광부는 제 1 돌기 상에 배치되어 상기 제 2 기판에 접촉되는 제 1 차광 패턴을 포함한다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 마스크의 톤(tone) 수를 줄일 수 있는 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
이 중, 액정 표시 장치는 서로 대향되도록 배치된 두 개의 기판, 두 개의 기판 중 적어도 하나의 기판상에 배치된 전극, 및 두 개의 기판 사이에 삽입된 액정층을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 일반적으로 하나의 기판에 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 배치되고, 다른 하나의 기판에 복수개의 컬러 필터, 차광부, 및 공통 전극이 배치된 구조를 갖는다. 그렇지만 최근, 공통 전극을 제외한 컬러 필터, 차광부, 및 화소 전극 등을 하나의 기판에 형성하는 구조(color filter on array, COA)를 채용하고 있다.
또한, 최근 공정 단순화를 위해, 두 개의 기판 사이의 간격인 셀 갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 차광층부와 동시에 형성되어 이루어진 블랙 컬럼 스페이서(Black Column Spacer) 구조를 채용하고 있다.
마스크의 톤 수를 줄여 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있는 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터 및 컬러 필터, 상기 박막 트랜지스터 및 컬러 필터 상에 배치되는 평탄화막 및 상기 평탄화막 상에 배치되며, 화소 영역을 정의하는 차광부를 포함하고, 상기 평탄화막은 상기 차광부에 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하고, 상기 차광부는 제 1 돌기 상에 배치되어 상기 제 2 기판에 접촉되는 제 1 차광 패턴을 포함한다.
상기 제 1 돌기와 상기 제 1 차광 패턴은 직접 접촉될 수 있다.
상기 제 1 돌기와 상기 제 2 돌기의 높이는 동일할 수 있다.
상기 제 1 돌기는 평탄화막을 기준으로 상기 제 2 돌기보다 더 큰 높이를 가질 수 있다.
상기 차광부는 상기 제 2 돌기에 배치되는 제 2 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.
제 1 돌기와 제 1 차광 패턴을 합한 총 높이는 제 2 돌기와 제 2 차광 패턴을 합한 총 높이보다 클 수 있다.
상기 제 2 돌기와 상기 제 2 차광 패턴은 직접 접촉될 수 있다.
상기 제 2 차광 패턴은 상기 제 1 차광 패턴과 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 제 2 차광 패턴은 상기 제 1 차광 패턴보다 두께가 더 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제 1 기판을 준비하는 단계, 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 및 컬러 필터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터와 컬러 필터상에 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계, 상기 평탄화막 상에 화소 영역을 정의하는 차광부를 형성하는 단계, 상기 제 1 기판상에 액정층을 배치하는 단계 및 상기 제 1 기판과 이격되어 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판을 배치하는 단계를 포함하며, 상기 차광부는 상기 제 1 돌기 상에 형성된 제 1 차광 패턴을 포함하고, 상기 제 1 차광 패턴은 상기 제 2 기판에 접촉된다.
상기 평탄화막의 제 1 돌기와 상기 제 2 돌기를 동일한 높이로 형성할 수 있다.
상기 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계는, 상기 박막 트랜지스터 상에 제 1 감광성 조성물을 도포하는 단계, 상기 제 1 감광성 조성물상에 제 1 노광 마스크를 배치하고 제 1 감광성 조성물에 광을 조사하는 노광 단계 및 상기 노광된 제 1 감광성 조성물을 현상 및 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 노광 마스크는 투광부, 반투광부 및 광차단부를 포함할 수 있다.
상기 차광부 및 상기 제 1 차광 패턴을 형성하는 단계는, 상기 평탄화막 상에 제 2 감광성 조성물을 도포하는 단계, 상기 제 2 감광성 조성물상에 제 2 노광 마스크를 배치하고 제 2 감광성 조성물에 광을 조사하는 노광 단계, 상기 노광된 제 2 감광성 조성물을 현상 및 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 노광 마스크는 투광부, 반투광부 및 광차단부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 돌기를 상기 제 1 돌기보다 낮은 높이로 형성할 수 있다.
상기 제 2 돌기 상에 배치되는 제 2 차광 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 차광 패턴을 형성하는 단계는 상기 차광부와 제 1 차광 패턴을 형성하는 단계와 동일 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 4개의 톤을 포함하는 차광부 제조용 마스크 대신 3개의 톤을 포함하는 차광부 제조용 마스크를 사용함으로써, 표시 장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 4a 내지 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치인 것을 전제로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(10)는 박막 트랜지스터(120)와 컬러 필터(175)가 동일한 기판 상에 위치한 COA(color filter on array, COA)구조이나, 이에 한정되지는 않는다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 서로 마주보는 제 1 패널(100) 및 제 2 패널(200)과 그 사이에 위치한 액정층(300)을 포함한다.
먼저, 제 1 패널(100)에 대하여 설명한다.
제 1 패널(100)은, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(110), 게이트 배선(122,124), 게이트 절연막(130), 반도체층(142), 오믹 콘택층(155), 소스 전극(165), 드레인 전극(166), 데이터 라인(162), 보호막(169), 컬러 필터(175), 평탄화막(170), 화소 전극(180) 및 차광부(190)를 포함한다.
제 1 기판(110)은 소다석회유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등과 같은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판이다.
표시 장치(10)는 제 1 기판(110) 상에 배치된 복수개의 화소 영역(PX1, PX2, PX3)을 포함한다. 복수의 화소 영역(PX1, PX2, PX3)은 매트릭스 형태로 배열된 적색, 녹색, 청색 화소를 포함한다.
이하, 설명의 편의를 위해 하나의 화소 영역(PX1)의 구성이 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(122,124)은 제 1 기판(110) 상에 배치되어, 게이트 신호를 전달한다. 게이트 배선(122,124)은 일 방향, 예를 들어 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트 라인(122)과, 게이트 라인(122)으로부터 돌출되어 돌기 형태로 형성된 게이트 전극(124)을 포함한다. 게이트 전극(124)은 후술하는 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)과 함께 박막 트랜지스터(120)의 삼단자를 구성한다.
도면에 도시되지 않았으나, 제 1 기판(110) 상에 화소 전극(180)과 스토리지 캐패시터를 형성하기 위한 스토리지 배선(미도시)이 추가적으로 형성될 수도 있다. 이 스토리지 배선은 게이트 배선(122,124)과 함께 형성되는 것으로써 게이트 배선(122,124)과 동일한 층에 배치되고 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 배선(122,124)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트 배선(122,124)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
이 중 한 도전막은 게이트 배선(122,124)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(low resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있다.
이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막, 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 및 티타늄 하부막과 구리 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(122,124)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
제 1 기판(110) 및 게이트 배선(122,124) 상에 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(130)은 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 탄탈륨 또는 산화 지르코늄을 더 포함할 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에 박막 트랜지스터(120)의 채널 형성을 위한 반도체층(142)이 배치되며, 이러한 반도체층(142)은 적어도 게이트 전극(124)과 중첩되도록 배치된다. 반도체층(142)은 비정질 실리콘(amorphous Silicon: 이하, a-Si)으로 이루어지거나 또는 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물 반도체(oxide semiconductor)로 이루어 질 수 있다.
반도체층(142) 상에 오믹 콘택층(155)이 배치된다. 오믹 콘택층(155)은 후술할 소스/드레인 전극(166)과 반도체층(142) 사이의 접촉 특성을 개선시키는 역할을 한다.
여기서, 오믹 콘택층(155)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘(이하, n+ a-Si)으로 이루어질 수 있다. 만약, 소스/드레인 전극(165,166)과 반도체층(142) 간의 접촉 특성이 충분히 확보된다면, 본 실시예의 오믹 콘택층(155)은 생략될 수도 있다.
오믹 콘택층(155) 및 게이트 절연막(130) 상에 데이터 배선(162,165,166)이 배치된다. 데이터 배선(162,165,166)은 게이트 라인(122)과 교차하는 방향 예컨대, 세로 방향으로 형성되어 게이트 라인(122)과 함께 화소부를 정의하는 데이터 라인(162)과, 데이터 라인(162)으로부터 분지되어 반도체층(142)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(165)과, 소스 전극(165)과 이격되고 게이트 전극(124) 또는 박막 트랜지스터(120)의 채널 영역을 중심으로 소스 전극(165)과 대향하여 위치한 반도체층(142)의 상부에 형성되는 드레인 전극(166)을 포함한다. 여기서, 드레인 전극(166)은 반도체층(142) 상부에서 화소 전극(180)의 아래까지 연장될 수 있다.
데이터 배선(162,165,166)이 형성된 결과물의 전체 구조 상부에 보호막(169)이 배치된다. 보호막(169)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 감광성(photosensitivity)의 유기물 또는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등을 포함하는 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하여 설명한 박막 트랜지스터(120) 구조는 하나의 실시예일뿐 다양한 형태로 변형될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 박막 트랜지스터(120) 구조는 탑 게이트 구조를 기준으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 구조를 포함한다.
적컬러 필터, 녹컬러 필터, 및 청컬러 필터를 포함하는 복수의 컬러 필터(175)는 보호막(169) 상에 배치된다.
컬러 필터(175)는 각 화소 영역(PX1, PX2, PX3)에 대응하게 아일랜드 형태로 배치될 수 있다. 복수의 컬러 필터(175)는 가로 방향 또는 세로 방향으로 서로 이격되어 배치되거나, 서로 이웃하는 컬러 필터(175)의 가장자리가 중첩되어 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 및 청색 화소 영역(PX1, PX2, PX3)으로 구분되는 3개의 화소 영역으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 백색 화소 영역을 더 포함하는 4개 이상의 화소 영역으로 구분될 수 있다.
한편, 컬러 필터(175)는 제 1 패널(100)이 아닌 제 2 패널(200)에 위치될 수도 있다 .이와 같은 경우, 컬러 필터(175)는 제 2 기판(210)의 화소 영역(PX1, PX2, PX3)에 위치된다.
복수의 컬러 필터(175) 상에 평탄화막(170)이 배치될 수 있다. 평탄화막(170)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 감광성(photosensitivity)의 유기물 또는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등을 포함하는 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 평탄화막(170)은 1.0~2.5㎛의 두께를 가질 수 있다.
평탄화막(170)은 노광 부위가 잔존하고 비노광 부위가 현상되는 네가티브(negative)형의 감광성 조성물에 의하여 만들어질 수 있다. 평탄화막(170)이 포지티브형 감광성 조성물로 만들어질 수도 있음은 물론이다. 또한, 평탄화막(170)은 감광성 유기물로 만들어 질 수 있다. 평탄화막(170)이 감광성 유기물로 만들어지는 경우, 평탄화막(170)을 유기막이라고도 한다.
도 2를 참조하면, 평탄화막(170)은 제 1 돌기(171) 및 제 2 돌기(172)를 갖는다.
평탄화막(170) 및 보호막(169)은 박막 트랜지스터(120)의 일부, 예컨대 화소 전극(180)의 아래에 배치되는 드레인 전극(166)의 단부를 노출하는 컨택홀을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 제 1 돌기(171)는 게이트 라인(122) 상에 형성될 수 있다. 다른 실시예로서 제 1 돌기(171)는 게이트 라인(122) 대신 데이터 라인(162) 상에 위치될 수도 있다. 단 제 1 돌기는 이에 한정되지 않고, 차광부(190)가 형성되는 영역 내에서 어디든지 위치될 수 있다.
제 1 돌기(171)는 제 2 패널(200)을 향해 소정 높이로 돌출된 형상을 갖고, 평탄화막(170)과 일체로 구성된다. 즉, 제 1 돌기(171)는 평탄화막(170)으로부터 돌출된다.
도 2와 같이, 제 1 돌기(171)의 하부면 및 상부면은 원형의 형상을 갖는다. 다른 실시예로서, 제 1 돌기(171)는 다각형 형상의 하부면 및 상부면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 제 2 돌기(172)는 게이트 라인(122) 상에 형성될 수 있다. 단, 다른 실시예로서 제 2 돌기(172)는 게이트 라인(122) 대신 데이터 라인(162) 상에 위치될 수도 있다. 단, 이에 한정 되지 않고 차광부(190)가 형성되는 영역 내에서 어디든지 위치될 수 있다.
제 2 돌기(172)는 제 2 패널(200)을 향해 소정 높이로 돌출된 형상을 갖고, 평탄화막(170)과 일체로 구성된다. 즉, 제 2 돌기(172)는 평탄화막(170)으로부터 돌출된다.
제 2 돌기(172)의 하부면 및 상부면은 원형의 형상을 갖는다. 다른 실시예로서, 제 2 돌기(172)는 다각형의 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 돌기(172)는, 평탄화막(170)을 기준으로 제 1 돌기(171)와 동일한 높이를 가질 수 있다. 이 경우, 포토리소그래피 공정에 있어, 제 1 돌기(171)과 제 2 돌기(172)를 동일한 공정으로 형성할 수 있는 이점이 있다.
다른 실시예로서 제 2 돌기(172)는 제 1 돌기(171)보다 낮은 높이를 가질 수도 있다.
또한, 제 2 돌기(172)는 제 2 패널(200)과 접촉되지 않으나 외부 충격시 액정 셀 갭이 일정하게 유지되도록 하는 서브 컬럼 스페이서의 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 표시 장치(10)의 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 사이에 형성된 공간의 간격을 셀 갭(Cell Gap)이라 하며, 이러한 셀 갭은 표시 장치(10)의 응답 속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등의 특성에 영향을 미친다. 표시 장치(10)의 화면 전체에 걸쳐 균일한 영상이 표시되도록 하기 위해 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 사이의 영역에 걸쳐서 균일한 셀 갭이 유지되도록 하는 것이 필요하다.
도 2를 참조하면, 평탄화막(170)과 공통 전극(220) 사이의 간격이 셀 갭(cell gap)으로 정의될 수 있다. 셀 갭은 일반적으로 3㎛ 내지 4㎛이며, 보다 구체적으로 3.2㎛ 내지 3.4㎛이다.
평탄화막(170) 상에 컨택홀을 통하여 드레인 전극(166)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(180)이 위치한다. 화소 전극(180)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이 화소 전극(180)은 화소 영역에 배치되며, 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)와 연결될 수 있다.
화소 전극(180)은 각각 십자 형상의 줄기부 및 줄기부로부터 연장된 복수의 가지부(181)들을 포함한다.
차광부(190)는 평탄화막(170) 및 화소 전극(180) 상에 배치되며, 제 1 차광 패턴(191)을 포함한다.
차광부(190)는 화소 영역이 아닌 영역으로부터 광이 방출되는 것을 차단한다. 즉, 차광부(190)는 비화소 영역에서의 빛샘을 방지한다. 이를 위해, 차광부(190)는 화소 영역(PX1, PX2, PX3)에 해당하는 개구부를 갖는 바, 그 화소 영역(PX1, PX2, PX3)을 제외한 영역을 모두 가린다. 차광부(190)에 의해 화소 영역(PX1, PX2, PX3)이 정의된다. 차광부(190)는 3 내지 5의 유전율을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 차광부(190)는 수평부 및 수직부를 포함할 수 있다.
수평부는 게이트 라인(122)을 따라 연장된다. 수평부는 게이트 라인(122), 박막 트랜지스터(120), 및 데이터 라인(162)을 중첩한다. 이때, 박막 트랜지스터(120)의 게이트 전극(124), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)이 모두 수평부에 중첩된다.
수직부는 서로 인접한 수평부들 사이에 위치하여, 데이터 라인(162)을 따라 연장된다. 수직부는 데이터 라인(162)을 중첩한다.
차광부(190)의 수직부는 화소 전극(180)과 접촉될 수 있다. 예를 들어, 수직부는 화소 전극(180)의 상부면과 접촉될 수 있다. 여기서, 화소 전극(180)의 상부면은 가지부(181)의 상부면을 의미한다. 가지부(181)의 상부면은 액정층(300)을 향해 있다.
단 차광부(190)의 배치는 이에 한정되는 것은 아니며, 차광부(190)는 게이트 라인(122)의 상부에만 배치될 수도 있다.
제 1 차광 패턴(191)은 평탄화막(170)의 제 1 돌기(171) 상에 배치되며, 차광부(190)로부터 돌출된다. 제 1 차광 패턴(191)과 제 1 돌기(171)는 직접 접촉될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 차광 패턴(191)의 단면은 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 제 1 차광 패턴(191)은 다각형의 형상을 가질 수도 있다.
제 1 차광 패턴(191)은 제 2 패널(200)과 접촉된다. 즉, 제 1 차광 패턴(191)의 상측 끝단과 제 2 기판(210)이 서로 접촉되어, 일정한 셀 갭을 유지시킬 수 있는 메인 컬럼 스페이서의 역할을 할 수 있다.
차광부(190), 제 1 차광 패턴(191), 제 2 돌기(172)는 셀 갭의 높이 범위 내에서 서로 다른 높이를 갖도록 만들어져야 한다.
제 2 돌기(172)는 제 2 패널(200)과 접촉되지 않으나 외부 충격시 액정 셀 갭이 일정하게 유지되도록, 메인 컬럼 스페이서의 역할을 보조하는 서브 컬럼 스페이서의 역할을 할 수 있다.
이와 같이, 메인 컬럼 스페이서와 제 2 돌기(172)는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 사이의 간격을 일정하게 유지함으로써, 표시 장치(10)의 동작 특성을 개선한다.
또한, 차광부(190) 및 제 1 차광 패턴(191)은 동일한 재료를 이용한 포토리소그래피 방법에 의해 일괄 형성되는 것이 공정상 유리하다. 이와 같이, 차광부(190)와 제 1 차광 패턴(191)이 동시에 일괄 형성되어 이루어진 구조를 블랙 컬럼 스페이서(Black Column Spacer) 구조라 한다.
이러한 차광부(190), 제 1 차광 패턴(191)은 비노광부가 현상되는 네가티브(negative)형의 감광성 조성물로 만들어질 수 있다. 차광부(190) 형성에 사용되는 감광성 조성물은, 예를 들어, 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 안료, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다. 안료로 검은색 안료 또는 블랙 수지(black resin) 등이 사용될 수 있다. 이하, 차광부(190), 제 1 차광 패턴(191) 형성용 감광성 조성물을 “차광재료”라 한다.
샐 갭의 범위인 3㎛ 내지 4㎛의 범위, 보다 구체적으로 3.2㎛ 내지 3.4㎛의 범위 내에서 서로 다른 높이를 갖는 차광부(190), 제 1 차광 패턴(191)이 형성되도록 하기 위해, 정밀한 패터닝이 필요하다.
정밀한 패터닝을 위해 광의 세기에 따라 노광 정도의 차가 명확하게 구별되는 광투과도가 높은 차광재료가 사용되는 것이 유리하다. 그러나 이 경우, 차광부(190)의 차광 능력이 저하될 수 있다.
반면, 광투과도가 낮은 차광재료가 사용되는 경우 차광부(190)의 차광 능력이 향상되지만, 광의 세기에 따른 노광 정도의 차가 명확하게 구별되지 않아 정밀한 패터닝에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광투과도가 높은 차광 재료에 의해 차광부(190) 및 제 1 차광 패턴(191)이 형성된다. 그에 따라, 정밀한 패터닝이 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 밀도(optical density, OD)가 낮은 차광 재료가 사용된다. 예를 들어, 차광 재료로, 1㎛의 두께일 때 365nm 파장을 갖는 i-선(i-ray)에 대한 광학밀도가 2 이하인 감광성 재료가 사용될 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 화소 전극(180) 상에 하부 배향막(미도시)이 위치할 수 있다. 하부 배향막(미도시)은 수직 배향막일 수 있고, 광반응 물질을 포함하는 배향막일 수 있다.
하부 배향막(미도시)은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 및 폴리 이미드(Polyimide) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
다음, 제 2 패널(200)을 설명한다.
제 2 패널(200)은 제 2 기판(210) 및 공통 전극(220)을 포함한다. 제 2 기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판이 될 수 있다. 공통 전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어질 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 제 2 패널(200)은 상부 배향막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상부 배향막(미도시)은 공통 전극(220) 상에 위치한다. 상부 배향막(미도시)은 전술된 하부 배향막(미도시)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제 1 기판(110)과 제 2 기판(210) 간의 마주보는 면들을 각각 해당 기판의 상부면으로 정의하고, 그 상부면들의 반대편에 위치한 면들을 각각 해당 기판의 하부면으로 정의할 때, 제 1 기판(110)의 하부면에 상부 편광판이 더 위치하고, 제 2 기판(210)의 하부면에 하부 편광판이 더 위치할 수 있다.
액정층(300)은 제 1 기판(110)과 제 2 기판(210)의 사이에 위치한다.
액정층(300)은 양의 유전율 이방성을 가지는 네마틱(nematic) 액정 물질을 포함할 수 있다. 액정층(300)의 액정 분자는 그 장축 방향이 제 1 패널(100) 및 제 2 패널(200) 중 어느 하나에 평행하게 배열되어 있고, 그 방향이 제 1 패널(100)의 배향막의 러빙 방향으로부터 제 2 패널(200)에 이르기까지 나선상으로 90도 비틀린 구조를 가질 수 있다. 또는, 네마틱 액정 물질 대신, 액정층(300)은 수직 배향된 액정 물질들을 포함할 수도 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)를 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)의 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)에 관한 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(10)는 제 1 패널(100), 제 1 패널(100)에 대향하여 위치한 제 2 패널(200), 및 제 1 패널(100)과 제 2 패널(200) 사이에 위치한 액정층(300)을 포함한다.
제 1 패널(100) 상에 박막 트랜지스터(120), 컬러 필터(175), 평탄화막(170), 화소 전극(180), 차광부(190), 제 1 차광 패턴(191)이 배치된다.
박막 트랜지스터(120)는 게이트 전극(124), 게이트 절연막(130), 반도체층(142), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)을 포함한다.
컬러 필터(175)는 박막 트랜지스터(120)를 포함하는 제 1 기판(110) 상에 배치되며, 서로 이웃하는 컬러 필터(175)의 가장자리는 중첩될 수 있다.
단, 본 발명의 다른 실시예에서 컬러 필터는 3색 컬러 필터(175)를 예시로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 화이트 화소를 더 포함하는 4색 컬러 필터를 포함할 수도 있다.
평탄화막(170)은 박막 트랜지스터(120) 및 컬러 필터(175) 상에 배치되며, 제 1 돌기(171) 및 제 2 돌기(172)를 갖는다. 평탄화막(170)은 유기막으로 이루어 질 수 있다.
평탄화막(170) 및 보호막(169)은 박막 트랜지스터(120)의 일부, 예컨대 화소 전극(180)의 아래에 배치되는 드레인 전극(166)의 단부를 노출하는 컨택홀을 가질 수 있다.
제 1 돌기(171)는 게이트 라인(122) 상에 형성된다. 다른 실시예로서 제 1 돌기(171)는 게이트 라인(122) 대신 데이터 라인(162) 상에 위치될 수 있다. 단 제 1 돌기는 이에 한정되지 않고, 차광부(190)가 형성되는 영역 내에서 어디든지 위치될 수 있다.
제 1 돌기(171)는 제 2 패널(200)을 향해 소정의 높이로 돌출된 형상을 갖고, 평탄화막(170)과 일체로 구성될 수 있다. 즉, 제 1 돌기(171)는 평탄화막(170)으로부터 돌출된다.
도 3과 같이, 제 1 돌기(171)의 하부면 및 상부면은 원형의 형상을 갖는다. 다른 실시예로서, 제 1 돌기(171)는 다각형 형상의 하부면 및 상부면을 가질 수 있다.
제 2 돌기(172)는 게이트 라인(122) 상에 형성될 수 있다. 단, 다른 실시예로서 제 2 돌기(172)는 게이트 라인(122) 대신 데이터 라인(162) 상에 위치될 수도 있다. 단 제 2 돌기는 이에 한정되지 않고, 차광부(190)가 형성되는 영역 내에서 어디든지 위치될 수 있다.
제 2 돌기(172)는 제 2 패널(200)을 향해 소정 높이로 돌출된 형상을 갖고, 평탄화막(170)과 일체로 구성된다. 즉, 제 2 돌기(172)는 평탄화막(170)으로부터 돌출된다.
도 3과 같이, 제 2 돌기(172)의 하부면 및 상부면은 원형의 형상을 갖는다. 다른 실시예로서, 제 2 돌기(172)는 다각형의 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 돌기(172)는, 평탄화막(170)을 기준으로 제 1 돌기(171)보다 낮은 높이를 갖는다. 제 2 돌기(172)는 제 1 돌기(171)보다 낮은 높이를 갖기 때문에, 제 2 돌기(172)와 제 2 차광 패턴(192)을 합한 총 높이는 제 1 돌기(171)와 제 1 차광 패턴(191)을 합한 총 높이보다 작게 형성되는데 용이해진다.
평탄화막(170) 상에 컨택홀을 통하여 드레인 전극(166)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(180)이 배치된다. 화소 전극(180)은 투명 도전체로 이루어질 수 있다.
차광부(190)는 평탄화막(170) 및 화소 전극(180) 상에 배치되며, 제 1 차광 패턴(191)과 제 2 차광 패턴(192)을 포함한다.
차광부(190)는 화소 영역이 아닌 영역으로부터 광이 방출되는 것을 차단한다. 즉, 차광부(190)는 화소 영역에 해당하는 개구부를 갖는 바, 그 화소 영역을 제외한 영역에서 빛샘을 방지한다.
제 1 차광 패턴(191)은 평탄화막(170)의 제 1 돌기(171) 상에 배치되며, 차광부(190)로부터 돌출된다. 제 1 차광 패턴(191)과 제 1 돌기(171)는 직접 접촉될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 차광 패턴(191)의 단면은 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 제 1 차광 패턴(191)은 다각형의 형상을 가질 수도 있다.
제 1 차광 패턴(191)은 제 2 패널(200)과 접촉된다. 즉, 제 1 차광 패턴(191)의 상측 끝단과 제 2 패널(200)이 서로 접촉되어, 일정한 셀 갭을 유지시킬 수 있다.
제 2 차광 패턴(192)은 평탄화막(170)의 제 2 돌기(172) 상에 배치되며, 차광부(190)로부터 돌출된다. 제 2 차광 패턴(192)은 제 2 돌기(172)와 직접 접촉될 수 있다.
또한, 제 2 차광 패턴(192)은 제 1 차광 패턴(191)과 같은 두께를 가질 수 있다. 제 2 차광 패턴(192)과 제 1 차광 패턴(191)이 같은 두께를 같은 경우, 포토리소그래피 공정에 있어, 동일한 마스크를 사용하여 형성할 수 있는 이점이 있다.
단, 제 2 차광 패턴(192)의 두께는 이에 한정되지 않고, 제 2 차광 패턴(192)은 제 1 차광 패턴(191)보다 더 작은 두께를 가질 수도 있다. 이 경우, 포토리소그래피 공정에 있어, 제 2 차광 패턴(192)과 차광부(190)는 동일한 마스크를 사용하여 형성될 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 돌기(172)와 제 2 차광 패턴(192)을 합한 총 높이(h2)는 제 1 돌기(171)와 제 1 차광 패턴(191)을 합한 총 높이(h1)보다 작다. 따라서, 제 2 차광 패턴(192)은 제 2 패널(200)에 접촉되지 않는다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 돌기(172)와 제 2 차광 패턴(192)은 함께 메인 컬럼 스페이서의 역할을 보조하는 서브 컬럼 스페이서의 역할을 할 수 있다.
이하, 도 4a 내지 4h를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 제조 방법을 설명한다. 도 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 제조 공정도이다.
도 4a를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 된 제 1 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(120) 및 컬러 필터(175)를 형성한다.
구체적으로, 제 1 기판(110) 상에 게이트 배선(122,124)이 형성된다. 게이트 배선(122,124)은 게이트 라인(122)과 게이트 전극(124)을 포함한다.
게이트 라인(122) 및 게이트 전극(124) 상에 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx)로 이루어지는 게이트 절연막(130)을 형성한다.
게이트 절연막(130) 상에 게이트 전극(124)과 반도체층(142)을 형성한다.
반도체층(142) 및 게이트 절연막(130) 상에 데이터 라인(162), 소스 전극(165), 드레인 전극(166)을 형성한다. 데이터 라인(162)은 게이트 라인(122)과 교차된다. 소스 전극(165)은 데이터 라인(162)으로부터 분지되어 반도체층(142)의 상부까지 연장된다. 소스 전극(165)과 이격되어 반도체층(142)의 상부에 드레인 전극(166)을 형성한다.
게이트 전극(124), 반도체층(142), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)은 박막 트랜지스터(120)를 구성한다.
다음, 게이트 절연막(130) 상에 컬러 필터(175)를 형성한다.
컬러 필터(175)는 적색, 녹색, 청색을 포함한다. 서로 이웃하는 컬러 필터(175)의 가장자리는 중첩된다.
도 4b를 참조하면, 박막 트랜지스터(120) 및 컬러 필터(175)가 형성된 제 1 기판(110) 상에 평탄화막(170) 형성용 제 1 감광성 조성물(174)을 도포한다. 제 1 감광성 조성물(174)의 도포에 의해 컬러 필터(175)의 상부가 평탄해진다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 감광성 조성물(174)은 노광부가 잔존하고, 비 노광부가 현상되는 네가티브(negative)형 감광성 수지 조성물로 사용된다. 단, 이에 한정되지 않고 제 1 감광성 조성물(174)은, 광조사에 의해 현상액에 대한 용해성이 증가하는 포지티브(positive)형 감광성 수지 조성물로 사용될 수 있다.
제 1 감광성 조성물(174)은, 예를 들어, 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제 1 감광성 조성물(174)과 이격되어 제 1 감광성 조성물(174) 상에 제 1 노광 마스크(401)가 배치되고, 제 1 노광 마스크(401)를 통해 제 1 감광성 조성물(174)에 광이 조사되어 노광이 이루어진다.
제 1 노광 마스크(401)는 투명기재 상에 배치된 투광 패턴(420), 반투과 패턴(430), 차광 패턴(440)을 포함한다. 이러한 제 1 노광 마스크(401)는 3톤(tone) 마스크이다.
제 1 노광 마스크(401)의 차광 패턴(440)은 컨택홀 형성 영역과 제 2 돌기(172) 영역에 대응되고, 투광 패턴(420)은 평탄화막(170)의 제 1 돌기(171) 영역에 대응되며, 반투과 패턴(430)은 컨택홀 형성 영역 및 제 1 돌기(171), 제 2 돌기(172) 이외의 영역에 대응된다. 이 경우, 높이가 같은 제 1 돌기(171) 및 제 2 돌기(172)를 형성할 수 있다.
제 1 노광 마스크(401)의 투광 패턴(420)은 95% 이상의 광투과도를 가질 수 있고, 차광 패턴(440)은 5% 이하의 광투과도를 가질 수 있으며, 반투과 패턴(430)은 50% 내지 60%의 광투과도를 가질 수 있다. 투광 패턴(420), 차광 패턴(440) 및 반투과 패턴(430)의 광투과도는 제 1 감광성 조성물(174)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
제 1 감광성 조성물(174)의 종류에 따라, 투광 패턴(420)은 90% 내지 100%의 광투과도를 가질 수 있고, 차광 패턴(440)은 0 내지 1%의 광투과도를 가질 수 있으며, 반투과 패턴(430)은 30% 내지 40%의 광투과도를 가질 수 있다. 또한, 반투과 패턴(430)은 60% 내지 70%의 광투과도를 가질 수도 있다.
반투과 패턴(430)과 차광 패턴(440)은 차광 물질의 선택적 도포에 의해 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반투과 패턴(430)의 광투과도는 차광 물질의 농도 조절에 의해 조정될 수 있다.
또한, 반투과 패턴(430)은 투광영역과 차광슬릿(미도시)이 교대로 배치된 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 반투과 패턴(430)의 광투과도는 투광영역과 차광슬릿의 간격 조절에 의해 조정될 수 있다.
단, 제 1 노광 마스크(401)의 패턴은 이에 한정되지 않고, 서로 다른 광투과도를 가진 제 1 반투과 패턴(미도시)과 제 2 반투과 패턴(미도시)을 갖는 4톤 마스크가 이용될 수 있다. 4톤 마스크가 이용되는 경우, 제 1 반투과 패턴(미도시)은 60% 내지 70%의 광투과도를 가질 수 있고, 제 1 반투과 패턴(미도시)은 제 1 돌기(171) 영역에 대응된다. 또한, 제 2 반투과 패턴(미도시)은 30% 내지 40%의 광투과도를 가질 수 있고, 제 2 반투과 패턴(미도시)은 제 2 돌기(172) 영역에 대응된다.
이 경우, 제 1 돌기(171)보다 낮은 높이를 갖는 제 2 돌기(172)를 형성할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 노광된 제 1 감광성 조성물(174)을 현상액으로 현상 및 경화하여 평탄화막(170)을 형성한다.
구체적으로, 제 1 노광 마스크(401)의 차광 패턴(440) 하부에 위치하는 보호막(169) 및 제 1 감광성 조성물(174)을 제거하여, 드레인 전극(166)의 일부를 드러내는 컨택홀을 형성한다. 또한, 제 1 노광 마스크(401)의 투광 패턴(420) 하부에 위치되는 제 1 감광성 조성물(174)을 잔존시키고, 반투과 패턴(430) 하부에 위치하는 제 1 감광성 조성물(174)의 일부를 제거하여, 높이가 같은 제 1 돌기(171) 및 제 2 돌기(172)를 갖는 평탄화막(170)을 형성한다.
이와 같이 만들어진 도 4d의 평탄화막(170)은 유기막이다.
도 4e를 참조하면, 평탄화막(170) 상에 컨택홀을 통하여 드레인 전극(166)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(180)을 형성한다.
도 4f를 참조하면, 평탄화막(170)과 화소 전극(180)상에 차광부(190) 형성용 제 2 감광성 조성물(195)을 도포한다.
제 2 감광성 조성물(195)은 네가티브(negative)형 감광성 수지 조성물을 포함한다. 제 2 감광성 조성물(195)은 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 안료, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다. 안료로 검은색 안료 또는 블랙 수지(black resin) 등이 사용된다.
도 4g를 참조하면, 제 2 감광성 조성물(195)과 이격되어 제 2 감광성 조성물(195) 상에 제 2 노광 마스크(501)를 배치하고, 제 2 감광성 조성물(195)에 광을 조사하여 노광이 이루어진다.
제 2 노광 마스크(501)는 투명 기재 상에 배치된 투광 패턴(520), 반투과 패턴(530) 및 차광 패턴(540)을 포함한다. 제 2 노광 마스크(501)는 서로 다른 광투과도를 가진 3가지 영역을 포함하는 3톤(tone) 마스크이다.
제 2 노광 마스크(501)의 투광 패턴(520)은 제 1 차광 패턴(191) 형성 영역에 대응되고, 차광 패턴(540)은 제 2 돌기(172) 형성 영역 및 화소 전극(180) 영역에 대응되며, 반투과 패턴(530)은 제 1 차광 패턴(191)과 제 2 돌기(172) 영역을 제외한 차광부(190) 형성 영역에 대응된다.
제 2 노광 마스크(501)의 투광 패턴(520)은 95% 이상의 광투과도를 가질 수 있고, 차광 패턴(540)은 5% 이하의 광투과도를 가질 수 있고, 반투과 패턴(530)은 50% 내지 60%의 광투과도를 가질 수 있다. 투광 패턴(520), 차광 패턴(540) 및 반투과 패턴(530)의 광투과도는 제 2 감광성 조성물(195)의 종류 또는 차광부(190)의 두께에 따라 달라질 수 있다.
제 2 감광성 조성물(195)의 종류에 따라, 투광 패턴(520)은 90% 내지 100%의 광투과도를 가질 수 있고, 차광 패턴(540)은 0 내지 1%의 광투과도를 가질 수 있으며, 반투과 패턴(530)은 30% 내지 40%의 광투과도를 가질 수 있다. 또한, 반투과 패턴(530)은 60% 내지 70%의 광투과도를 가질 수도 있다.
단, 다른 실시예로서, 제 2 노광 마스크(501)의 투광 패턴(520)이 제 2 돌기(172) 영역에 대응 될 수 있다. 이 경우, 제 2 돌기(172) 영역 상에 제 1 차광 패턴(191)과 동일한 두께를 갖는 제 2 차광 패턴(192)이 제 2 돌기(172) 상에 형성된다.
또 다른 실시예로서, 제 2 노광 마스크(501)의 반투과 패턴(530)이 제 2 돌기(172) 영역에 대응 될 수 있다. 이 경우, 제 2 돌기(172) 영역 상에 제 1 차광 패턴(191)보다 작은 두께를 갖는 제 2 차광 패턴(192)이 제 2 돌기(172) 상에 형성된다.
반투과 패턴(530)과 차광 패턴(540)은 차광 물질의 선택적 도포에 의해 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반투과 패턴(530)의 광투과도는 차광 물질의 농도 조절에 의해 조정될 수 있다.
또한, 반투과 패턴(530)은 투광영역과 차광슬릿(미도시)이 교대로 배치된 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 반투과 패턴(530)의 광투과도는 투광영역과 차광슬릿의 간격 조절에 의해 조정될 수 있다.
도 4h를 참조하면, 노광된 제 2 감광성 조성물(195)을 현상액으로 현상한 다음, 경화하여 차광부(190) 및 제 1 차광 패턴(191)을 형성한다.
다음, 차광부(190), 제 1 차광 패턴(191) 및 제 2 돌기(172) 상에 제 1 패널(100)과 대향되도록 제 2 패널(200)을 배치하고, 제 1 패널(100)과 제 2 패널(200) 사이에 액정층(300)을 배치한다.
보다 상세하게는, 제 2 기판(210) 상에 공통 전극(220)을 형성한 후, 제 1 패널(100) 상에 액정층(300)을 배치하고, 제 1 패널(100)과 제 2 패널(200)을 합착하면 도 1 내지 도 2에 도시된 액정 표시 장치(10)가 만들어진다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 발명이 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
170: 평탄화막, 171: 제 1 돌기,
172: 제 2 돌기, 190: 차광부,
191: 제 1 차광 패턴

Claims (18)

  1. 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터 및 컬러 필터;
    상기 박막 트랜지스터 및 컬러 필터 상에 배치되는 평탄화막;
    상기 평탄화막 상에 배치되며, 화소 영역을 정의하는 차광부; 및
    상기 차광부 상의 액정층을 포함하고,
    상기 평탄화막은 상기 차광부에 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하고,
    상기 차광부는 제 1 돌기 상에 배치되어 상기 제 2 기판에 접촉되는 제 1 차광 패턴을 포함하고, 상기 제 2 돌기는 상기 액정층과 접촉하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기와 상기 제 1 차광 패턴은 직접 접촉되는 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기와 상기 제 2 돌기의 높이는 동일한 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기는 평탄화막을 기준으로 상기 제 2 돌기보다 더 큰 높이를 갖는 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 기판을 준비하는 단계;
    제 1 기판 상에 박막 트랜지스터 및 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터와 컬러 필터상에 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 평탄화막 상에 화소 영역을 정의하는 차광부를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판상에 액정층을 배치하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 이격되어 상기 제 1 기판과 대향되는제 2 기판을 배치하는 단계; 를 포함하며,
    상기 차광부는 상기 제 1 돌기 상에 형성된 제 1 차광 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 차광 패턴은 상기 제 2 기판에 접촉되고, 상기 제 2 돌기는 상기 액정층과 접촉하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 평탄화막의 제 1 돌기와 상기 제 2 돌기를 동일한 높이로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기와 제 2 돌기를 포함하는 평탄화막을 형성하는 단계는,
    상기 박막 트랜지스터 상에 제 1 감광성 조성물을 도포하는 단계;
    상기 제 1 감광성 조성물상에 제 1 노광 마스크를 배치하고 제 1 감광성 조성물에 광을 조사하는 노광 단계; 및
    상기 노광된 제 1 감광성 조성물을 현상 및 경화하는 단계;를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 마스크는 투광부, 반투광부 및 광차단부를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 차광부 및 상기 제 1 차광 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 평탄화막 상에 제 2 감광성 조성물을 도포하는 단계;
    상기 제 2 감광성 조성물상에 제 2 노광 마스크를 배치하고 제 2 감광성 조성물에 광을 조사하는 노광 단계;
    상기 노광된 제 2 감광성 조성물을 현상 및 경화하는 단계;를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 노광 마스크는 투광부, 반투광부 및 광차단부를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 돌기를 상기 제 1 돌기보다 낮은 높이로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020150156439A 2015-11-09 2015-11-09 표시 장치 및 이의 제조 방법 KR102416573B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150156439A KR102416573B1 (ko) 2015-11-09 2015-11-09 표시 장치 및 이의 제조 방법
US15/255,005 US10032809B2 (en) 2015-11-09 2016-09-01 Method of manufacturing display device including light blocking portion on planarization layer protrusion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150156439A KR102416573B1 (ko) 2015-11-09 2015-11-09 표시 장치 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170054598A KR20170054598A (ko) 2017-05-18
KR102416573B1 true KR102416573B1 (ko) 2022-07-08

Family

ID=58663826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150156439A KR102416573B1 (ko) 2015-11-09 2015-11-09 표시 장치 및 이의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10032809B2 (ko)
KR (1) KR102416573B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6887259B2 (ja) * 2017-01-30 2021-06-16 パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法
KR102318953B1 (ko) * 2017-05-08 2021-10-29 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치
CN107359188A (zh) * 2017-08-28 2017-11-17 惠科股份有限公司 显示面板及其制造方法
CN107688254B (zh) * 2017-10-11 2020-05-29 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Coa型液晶显示面板及其制作方法
CN108181765A (zh) * 2018-01-30 2018-06-19 厦门天马微电子有限公司 一种显示面板和显示装置
CN112368635B (zh) * 2018-07-13 2024-04-16 索尼公司 液晶显示装置及电子设备
CN109256052B (zh) * 2018-09-21 2020-06-02 京东方科技集团股份有限公司 电子设备、显示面板、驱动背板及其制造方法
CN110928007A (zh) * 2019-11-18 2020-03-27 Tcl华星光电技术有限公司 一种基板、液晶显示面板及基板制备方法
KR20210103017A (ko) * 2020-02-12 2021-08-23 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101033461B1 (ko) 2003-12-23 2011-05-11 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20070076842A (ko) 2006-01-20 2007-07-25 삼성전자주식회사 액정 표시 패널 및 그 제조방법
KR101321251B1 (ko) * 2006-05-09 2013-10-25 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조 방법
KR20070119280A (ko) * 2006-06-15 2007-12-20 삼성전자주식회사 표시 기판의 제조 방법, 표시 기판 및 이를 갖는액정표시장치
KR101451582B1 (ko) * 2008-07-09 2014-10-17 엘지디스플레이 주식회사 표시 패널 및 그 제조 방법
KR101761180B1 (ko) * 2010-08-10 2017-07-26 삼성디스플레이 주식회사 표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR101835545B1 (ko) 2011-07-27 2018-03-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20170133413A1 (en) 2017-05-11
KR20170054598A (ko) 2017-05-18
US10032809B2 (en) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102416573B1 (ko) 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR102363676B1 (ko) 표시장치 및 그 제조방법
KR102012854B1 (ko) 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법
KR101761180B1 (ko) 표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법
US9977280B2 (en) COT type liquid crystal display device
US6693697B2 (en) Active-matrix type liquid crystal display device having thick and thin overcoat layers layered over a black matrix
KR102507718B1 (ko) 표시 장치 및 이의 제조 방법
US20090161047A1 (en) Color filter substrate for liquid crystal display and method for manufacturing the same
KR102334140B1 (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
KR102503756B1 (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
US9316875B2 (en) Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display device and method for fabricating the same
US20080017884A1 (en) Display substrate, display apparatus having the display substrate and method for manufacturing the display apparatus
KR20160053261A (ko) 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
US10108059B2 (en) Display substrate, liquid crystal display comprising the same, and method of manufacturing the same
KR102299630B1 (ko) Tft 기판의 제조 방법 및 그 구조
JP2007079556A (ja) 液晶表示装置
US9709842B2 (en) Mask of display device and display device fabricated with the mask
JP2003098537A (ja) 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器
KR101172048B1 (ko) 액정 표시패널 및 그 제조방법
US7001714B2 (en) Method of manufacturing substrate for liquid crystal display device and method of manufacturing liquid crystal display device using same
KR20150018144A (ko) 액정표시장치 및 이의 제조방법
KR20080053804A (ko) 액정표시장치와 그 제조방법
KR101222141B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
KR101590381B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20110077254A (ko) 횡전계방식 액정표시장치의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right