KR102518876B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
표시 장치는 청색광을 방출하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 게이트 패턴, 상기 게이트 패턴 상에 배치되는 제1 무기 절연층, 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 데이터 패턴, 상기 데이터 패턴이 배치된 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 청색광 차단 패턴, 상기 데이터 패턴 및 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 제2 무기 절연층, 상기 청색광 차단 패턴 상에 배치되고, 상기 게이트 패턴 및/또는 상기 데이터 패턴과 중첩하는 차폐 전극, 상기 제2 무기 절연층 상에 배치되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 상기 화소 전극, 상기 화소 전극과 중첩하게 배치되고, 양자점 및/또는 형광체를 포함하는 색변환 패턴, 및 상기 화소 전극과 상기 색변환 패턴 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광루미네선스(photoluminescence)를 이용한 표시 장치 및 상기 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다.
상기 표시 장치들은 광루미네선스 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 광루미네선스 장치는 영상을 표시하기 위한 광의 색을 변환하기 위한 양자점 등의 색변환 구조를 포함할 수 있으며, 상기 광루미네선스 장치에 의해 상기 영상에 원하는 색상을 부여할 수 있으며, 상기 영상의 색 재현성을 향상시키고, 발광 효율을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 광루미네선스 장치를 포함하는 표시 장치는 청색광을 발생하는 백라이트 유닛을 사용할 수 있는데, 상기 표시 장치 내부의 절연막 구조에 의해 투과율이 저하되는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 개구율이 향상되고, 공정이 단순화된 어레이 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 어레이 기판을 포함하는 표시 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 청색광을 방출하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 게이트 패턴, 상기 게이트 패턴 상에 배치되는 제1 무기 절연층, 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 데이터 패턴, 상기 데이터 패턴이 배치된 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 청색광 차단 패턴, 상기 데이터 패턴 및 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 제2 무기 절연층, 상기 청색광 차단 패턴 상에 배치되고, 상기 게이트 패턴 및/또는 상기 데이터 패턴과 중첩하는 차폐 전극, 상기 제2 무기 절연층 상에 배치되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 상기 화소 전극, 상기 화소 전극과 중첩하게 배치되고, 양자점 및/또는 형광체를 포함하는 색변환 패턴, 및 상기 화소 전극과 상기 색변환 패턴 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터 패턴은 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 라인을 포함할 수 있다. 상기 차폐 전극은 상기 데이터 라인과 중첩할 수 있다. 상기 데이터 라인과 상기 차폐 전극 사이에 상기 청색광 차단 패턴이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차폐 전극은 제1 차폐 전극부와 상기 제1 차폐 전극부와 이격되고 상기 제1 차폐 전극부와 나란하게 연장되는 제2 차폐 전극부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 차폐 전극은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 상기 제1 무기절연층과 상기 제2 무기절연층 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 무기 절연층 및 상기 제2 무기 절연층은 상기 화소 전극과 상기 제1 베이스 기판 사이에 배치될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 제1 베이스 기판으로부터 2um 이내에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 제1 베이스 기판 사이에는 유기 절연층이 존재하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 청색광 차광 필터, 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 투명 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 색변환 패턴은 상기 청색광 차광 필터 상에 배치되고, 적색 양자점 및/또는 적색 형광체를 포함하는 제1 색변환 패턴 및 녹색 양자점 및/또는 녹색 형광체를 포함하는 제2 색변환 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 색변환 패턴 및 상기 투명 패턴과 상기 액정층 사이에 배치되는 편광 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 차폐 전극과 중첩하게 배치되는 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제2 무기 절연층 상에 배치되고, 상기 게이트 패턴과 중첩하는 메인 컬럼 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 메인 컬럼 스페이서와 상기 제1 베이스 기판 사이에 상기 게이트 패턴, 상기 제1 무기 절연층, 상기 청색광 차단 패턴 및 상기 제2 무기 절연층이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴은 상기 박막 트랜지스터와 중첩하게 배치되고, 상기 청색광 차단 패턴은 상기 박막 트랜지스터와 상기 액정층 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 적색 컬러 필터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 1 내지 2um(마이크로미터)의 두께를 가질 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법은 청색광을 방출하는 백라이트 유닛을 준비하는 단계, 제1 베이스 기판 상에 게이트 패턴을 형성하는 단계, 상기 게이트 패턴 상에 제1 무기 절연층을 형성하는 단계, 상기 제1 무기 절연층 상에 데이터 패턴을 형성하는 단계, 상기 데이터 패턴 상에 청색광 차단 패턴을 형성하는 단계, 상기 청색광 차단 패턴 상에 제2 절연층을 형성하는 단계, 상기 제2 절연층 상에 차폐 전극 및 화소 전극을 형성하는 단계, 제2 베이스 기판 상에 양자점 및/또는 형광체를 포함하는 색변환 패턴을 형성하는 단계, 상기 색변환 패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계, 상기 평탄화층 상에 와이어 그리드 편광 소자를 형성하는 단계, 및 상기 화소 전극이 형성된 상기 제1 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 편광 소자가 형성된 2 베이스 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터 패턴은 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 라인을 포함할 수 있다. 상기 차폐 전극은 상기 데이터 라인과 중첩하고, 상기 데이터 라인과 상기 차폐 전극 사이에 상기 청색광 차단 패턴이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제조 방법은 상기 제2 절연층 상에 메인 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 메인 컬럼 스페이서와 상기 제1 베이스 기판 사이에 상기 게이트 패턴, 상기 제1 무기 절연층, 상기 청색광 차단 패턴 및 상기 제2 무기 절연층이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 게이트 패턴은 게이트 전극 및 게이트 패턴을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 박막 트랜지스터에 포함되고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 액정층 사이에 상기 청색광 차단 패턴이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 청색광 차단 패턴은 적색 컬러 필터일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되는 하부 기판에 유기 절연층이 생략되고, 무기 절연층만을 포함하고 있으므로, 백라이트 유닛으로부터 방출된 청색광의 투과율 손실이 최소화 될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 데이터 라인 및 게이트 라인과 중첩하는 차폐 전극을 포함하고, 상기 데이터 라인과 상기 차폐 전극, 및 상기 게이트 라인과 상기 차폐 전극 사이에는 청색광 차단 패턴이 형성된다. 이에 따라, 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인과 상기 차폐 전극 간의 기생 커패시턴스에 의한 표시 품질 저하를 방지하면서, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인 주변의 액정 제어 불능에 의한 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터 상에 상기 청색광 차단 패턴이 위치하므로, 상기 박막 트랜지스터의 특성이 향상되고, 서브 컬럼 스페이서가 형성되어, 메인 컬럼 스페이서 형성시 하프톤 마스크 등으로 별도의 서브 컬럼 스페이서를 형성할 필요 없이 눌림 갭을 확보할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 3a는 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3b는 도 2의 II-II'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3c는 도 2의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b 및 7c는 도 2의 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 평면도 및 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 3a는 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3b는 도 2의 II-II'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3c는 도 2의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b 및 7c는 도 2의 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 평면도 및 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(10) 및 표시 패널 구동부를 포함할 수 있다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(20), 게이트 구동부(30), 감마 기준 전압 생성부(40) 및 데이터 구동부(50)를 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(도 3a의 BLU 참조)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 데이터 라인들(DL) 각각에 전기적으로 연결된 복수의 화소 전극들을 포함할 수 있다. 상기 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 상기 게이트 라인들, 상기 데이터 라인들, 상기 화소 전극들, 박막 트랜지스터가 형성되는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판과 대향하며 공통 전극을 포함하는 제2 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 3c에 대한 설명에서 후술한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 외부의 장치(미도시)로부터 입력 영상 데이터(IMG) 및 입력 제어 신호(CONT)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 영상 데이터는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG) 및 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2), 제3 제어 신호(CONT3) 및 데이터 신호(DATA)를 생성한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 게이트 구동부(30)의 동작을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호(CONT1)를 생성하여 상기 게이트 구동부(30)에 출력할 수 있다. 상기 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 개시 신호 및 게이트 클럭 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 데이터 구동부(50)의 동작을 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호(CONT2)를 생성하여 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다. 상기 제2 제어 신호(CONT2)는 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG)를 근거로 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다. 상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 감마 기준 전압 생성부(40)의 동작을 제어하기 위한 상기 제3 제어 신호(CONT3)를 생성하여 상기 감마 기준 전압 생성부(40)에 출력할 수 있다.
상기 게이트 구동부(30)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 입력 받은 상기 제1 제어 신호(CONT1)에 응답하여 상기 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 신호들을 생성한다. 상기 게이트 구동부(30)는 상기 게이트 신호들을 상기 게이트 라인들(GL)에 출력한다.
상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력 받은 상기 제3 제어 신호(CONT3)에 응답하여 감마 기준 전압(VGREF)을 생성한다. 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 상기 데이터 구동부(50)에 제공할 수 있다. 상기 감마 기준 전압(VGREF)은 각각의 데이터 신호(DATA)에 대응하는 값을 갖는다.
예를 들어, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(20) 내에 배치되거나 상기 데이터 구동부(50) 내에 배치될 수 있다.
상기 데이터 구동부(50)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 상기 제2 제어 신호(CONT2) 및 상기 데이터 신호(DATA)를 입력 받고, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)로부터 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 입력 받을 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환할 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인(DL)에 출력할 수 있다.
상기 표시 장치는 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 화소영역들을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 제1 방향(D1)으로 차례로 배치되는 제1 화소 영역(PX1), 제2 화소 영역(PX2) 및 제3 화소 영역(PX3)을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다. 도 3a는 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3b는 도 2의 II-II'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3c는 도 2의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2, 3a, 3b 및 3c를 참조하면, 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU), 제1 베이스 기판(100), 게이트 패턴, 제1 무기 절연층(110), 액티브 패턴(ACT), 데이터 패턴, 청색광 차단 패턴(120), 제2 무기 절연층(130), 투명 전극층, 메인 컬럼 스페이서(MCS) 액정층(LC), 공통 전극(CE), 캡핑층(240), 편광 소자(POL), 평탄화층(230), 광 재활용 필터층(220), 투과 패턴(T), 제1 색변환 패턴(R), 제2 색변환 패턴(G), 청색광 차단 필터(210), 차광 패턴(BM) 및 제2 베이스 기판(200)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 제1 베이스 기판(100) 아래 위치하여, 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 제1 파장을 가지는 광을 발생시키는 광원 및 상기 광원에서 발생한 광을 전달받아 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 가이드하는 도광판(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 파장은 약 400 nm 내지 약 500 nm일 수 있으며 청색을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색광을 발생하여 상기 액정층(LC) 방향으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 광원으로 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(100)은 상기 백라이트 유닛(BLU) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(100)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 게이트 패턴이 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 게이트 패턴은 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE), 플로팅 전극(FE) 및 CST 라인(CST)을 포함할 수 있다.
상기 게이트 라인(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 수직할 수 있다. 상기 플로팅 전극(FE)은 상기 게이트 라인(GL)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 플로팅 전극(FE)은 별도의 전압이 인가되지 않는 플로팅(floating) 상태일 수 있다. 상기 CST 라인(CST)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 연장되며, 후술하는 화소 전극(PE)의 가장자리와 중첩하도록 형성되어, 상기 화소 전극(PE)의 상기 가장자리 부분에서의 빛샘을 방지하기 위해, CST 전압이 인가될 수 있다. 상기 CST 라인(CST)은 이웃하는 화소의 CST 라인과 상기 제1 방향(D1)으로 연결될 수 있다.
상기 제1 무기 절연층(110)은 상기 게이트 패턴 및 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 무기 절연층(110)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 무기 절연층(110)은 약 1um(마이크로미터)이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 무기 절연층(110)은 약 0.1um 의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 무기 절연층(110) 상에 상기 액티브 패턴(ACT)이 배치될 수 있다. 상기 액티브 패턴(ACT)은 상기 게이트 전극(GE)과 중첩할 수 있다. 상기 액티브 패턴(ACT)은 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 반도체층 및 n+ 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 저항성 접촉층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 액티브 패턴(ACT)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산화물 반도체는 인듐(indium: In), 아연(zinc: Zn), 갈륨(gallium: Ga), 주석(tin: Sn) 또는 하프늄(hafnium: Hf) 중 적어도 하나를 포함하는 비정질 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 데이터 패턴은 상기 액티브 패턴(ACT) 및 상기 제1 무기 절연층(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 데이터 패턴은 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고, 상기 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(SE)과 이격되어 배치되고, 상기 드레인 전극(DE)의 일부는 상기 플로팅 전극(FE)과 중첩하게 배치될 수 있다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에 위치하는 상기 액티브 패턴(ACT)의 일부는 채널 영역을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(GE), 상기 액티브 패턴(ACT), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 박막 트랜지스터(TFT)의 구성요소로 포함될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 데이터 패턴이 상기 액티브 패턴(ACT)과 동일한 마스크를 이용하여 실질적으로 동일한 외곽 패턴을 갖도록 형성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 액티브 패턴(ACT)과 상기 데이터 패턴은 별도의 마스크를 이용하여 형성되어 서로 다른 패턴 형상을 가질 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩하게 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(120)은 청색광을 흡수하는 어떠한 재질도 가능하며, 일 예로 적색 컬러 필터일 수 있다. 일반적인 차광 부재는 검정색을 가지며 표시 장치의 제조 공정 중에 트랜지스터를 검사하는 공정이 용이하지 않다. 그러나 상기 청색광 차단 패턴(120)이 상기 적색 컬러 필터인 경우, 상기 표시 장치의 제조 공정에서 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 위치 파악 등이 용이하여 검사 공정이 단순화될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(120)은 약 0.5내지 2um (마이크로 미터)의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 약 0.8내지 1.2um의 두께를 가질 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(120)은 약 400 nm 내지 약 500 nm 의 제1 파장을 가지는 광을 흡수할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(BLU)은 제1 파장을 가지는 광, 즉 상기 청색광을 방출할 수 있으며, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 청색광을 직접 흡수하거나 후술할 상기 편광 소자(POL)에 의해 반사된 청색광을 흡수할 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(120)은 이러한 광을 흡수하는 어떠한 재질도 가능할 수 있다. 예를 들면, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 녹색 컬러 필터일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 블랙 차광 패턴일 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 편광 소자(POL)에 의해 반사된 청색광이 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 채널 영역에 입사되어 트랜지스터의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 방출된 상기 청색광의 일부는 금속 재질의 상기 편광 소자(POL)에 반사될 수 있으며 반사된 광 중 일부는 상기 박막 트랜지스터(TFT)로 입사될 수 있다. 입사된 청색광은 상기 채널 영역에 영향을 미치며 트랜지스터의 누설 전류가 증가할 수 있다. 그러나 상기 청색광 차단 패턴(120)이 상기 채널영역에 입사되는 상기 청색광을 차단할 수 있으므로, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 누설 전류를 방지하고 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제2 무기 절연층(130)이 상기 청색광 차단 패턴(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 무기 절연층(130)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 무기 절연층(130)은 약 1um(마이크로미터)이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 무기 절연층(130)은 약 0.1um 의 두께를 가질 수 있다.
상기 투명 전극층은 상기 제2 무기 절연층(130) 상에 배치될 수 있다. 상기 투명 전극층은 화소 전극(PE) 및 차폐 전극(SCOM)을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 제2 무기 절연층(130) 통해 형성되는 콘택홀(CNT)을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 전극(PE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO), 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 차폐 전극(SCOM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되며 상기 데이터 라인(DL)과 중첩하게 배치될 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)과 상기 차폐 전극(SCOM) 사이에는 상기 청색광 차단 패턴(120) 및 상기 제2 무기 절연층(130)이 존재하므로, 상기 데이터 라인(DL)과 상기 차폐 전극(SCOM) 사이에 무기 절연층만 형성된 경우에 비해, 상기 데이터 라인(DL)과 상기 차폐 전극(SCOM) 간의 기생 커패시턴스가 작으므로, 상기 기생 커패시턴스에 의한 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 차폐 전극(SCOM)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며, 상기 게이트 라인(GL) 과 중첩하게 배치될 수 있다.
한편, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 컨택홀(CNT)이 형성되는 부분, 즉, 상기 화소 전극(PE)과 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)이 연결되는 부분에서는 형성되지 않을 수 있다. 즉, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 컨택홀(CNT)에 대응하여 개구를 형성할 수 있다.
또한, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 화소 전극(PE)이 형성되는 부분에서는 형성되지 않을 수 있다. 즉, 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 화소 전극(PE)에 대응하여 개구를 형성할 수 있다.
상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)는 상기 제2 무기 절연층(130) 상에 배치될 수 있다. 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)는 셀갭(cell gap)을 유지할 수 있다. 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)는 상기 플로팅 전극(FE) 및 상기 청색광 차단 패턴(120)과 중첩하게 배치될 수 있다.
이때, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 부분의 상기 청색광 차단 패턴(120)은 상기 박막 트랜지스터(TFT) 구조의 높이에 의해, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 주변의 다른 부분보다 높은 높이를 가질 수 있으며, 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 부분의 상기 청색광 차단 패턴(120) 및 상기 제2 절연층(130)의 일부는 서브 컬럼 스페이서(SCS)를 형성할 수 있다. 상기 서브 컬럼 스페이서(SCS)는 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)보다 낮은 높이로 형성되어, 눌림 셀겝(cell gap)을 유지할 수 있다.
예를 들면, 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)는 약 2.23um의 높이를 가질 수 있다. 상기 서브 컬럼 스페이서(SCS)의 윗면은 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)의 윗면 보다 약 0.5um 낮을 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)가 배치된 상기 제2 무기 절연층(130) 및 상기 화소 전극(PE) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 액정층(LC)은 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 액정층(LC) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 공통 전극(CE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO), 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극 상에 캡핑층(240)이 배치될 수 있다. 상기 캡핑층(240)은 상기 편광 소자(POL)와 상기 공통 전극(CE) 사이에 배치되어, 상기 편광 소자(POL)를 캡핑(capping)할 수 있다. 상기 캡핑층(240)은 무기 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 편광 소자(POL)는 상기 캡핑층(240) 상에 배치될 수 있다. 상기 편광 소자(POL)는 상기 편광 소자(POL)는 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광 소자는 금속으로 형성되고 일정한 간격으로 배치되는 일 방향으로 연장된 복수의 미세 선들을 포함할 수 있다. 상기 미세 선들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 피치는 상기 미세 선의 폭과 이웃하는 미세 선들 사이의 거리의 합을 말한다.
상기 평탄화층(230)은 상기 편광 소자(POL) 상에 배치될 수 있다. 상기 평탄화층(230)의 상기 편광 소자(POL)와 접하는 면은 평탄할 수 있다. 상기 평탄화층(230)은 유기 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 광 재활용 필터층(220)은 상기 평탄화층(230) 상에 배치될 수 있다. 상기 광 재활용 필터층(220)은 황색광 재활용 필터 일 수 있다. 상기 광 재활용 필터층(220)은 상기 백라이트 유닛(BLU)로부터 발생한 상기 청색광이 상기 투과 패턴(T), 상기 제1 색변환 패턴(R), 상기 제2 색변환 패턴(G), 상기 청색광 차단 필터(210) 등을 지나면서 상기 액정층(LC) 방향으로 반사된 광을 다시 반사시켜 상기 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 투과 패턴(T)은 상기 광 재활용 필터층(220) 상에 상기 제1 화소 영역(PX1) 내에 배치될 수 있다. 상기 투과 패턴(T)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공된 상기 청색광의 파장을 변환시키지 않고 진행 방향만 변화시키는 산란 입자를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 TiO2, Al2O3 및 SiO2 등의 입자일 수 있으며, 그 크기도 적색 양자점 입자 또는 녹색 양자점의 크기에 준할 수 있다. 또한, 상기 투과 패턴(T)은 투과하는 광을 청색광으로 변환하기 위한 청색 색소(blue pigment)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 색변환 패턴(R)은 상기 광 재활용 필터층(220) 상에 상기 제2 화소 영역(PX2)에 배치될 수 있다. 상기 제1 색변환 패턴(R)은 적색 색변환 패턴일 수 있다. 상기 제1 색변환 패턴(R)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 상기 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 색변환 패턴(R)은 적색의 양자점 입자 및/또는 적색 형광체 등의 색변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 색변환 패턴(G)은 광 재활용 필터층(220) 상에 상기 제3 화소 영역(PX3)에 배치될 수 있다. 상기 제2 색변환 패턴(G)은 녹색 색변환 패턴일 수 있다. 상기 제2 색변환 패턴(G)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 상기 청색광을 녹색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 색변환 패턴(G)은 녹색의 양자점 입자 및/또는 적색 형광체 등의 색변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 적색 또는 녹색 양자점은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성된다. 상기 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속(quantum confinement) 효과가 나타난다. 상기 양자 구속 효과는 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 에너지 띠 간격(band gap)이 커지는 현상을 말한다. 이에 따라, 상기 양자점에 상기 에너지 띠 간격보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 상기 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 상기 방출된 파장의 광은 상기 에너지 띠 간격에 해당되는 값을 갖는다. 상기 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 상기 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
상기 양자점의 조성은 특별히 제한되는 것은 아니며 II-VI족 원소들, III-V족 원소들, IV족 원소들 또는 IV-VI족 원소들로 이루어질 수 있다. 상기 II족 원소는 아연 카드뮴 및 수은으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 III족 원소는 알루미늄, 갈륨, 인듐으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 IV족 원소는 실리콘, 게르마늄, 주석, 납으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 V족 원소는 질소, 인 및 비소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 VI족은 황, 셀레늄, 텔루르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 적색 형광체는 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, CaAlSiN3, CaMoO4, Eu2Si5N8 중 하나의 물질일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 녹색 형광체는 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, 바리움마그네슘알루미네이트(BAM), 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1-xBax)Si2O2N2 중 하나의 물질일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 청색광 차단 필터(210)는 상기 제1 색변환 패턴(R) 및 상기 제2 색변환 패턴(G) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 청색광 차단 필터(210)는 상기 제2 화소 영역(PX2) 및 상기 제3 화소 영역(PX3) 내에 배치될 수 있다. 상기 청색광 차단 필터(210)는 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성할 수 있으며, 투과하는 광의 청색의 파장 대역을 제외한 파장은 투과시키고 청색의 파장 대역은 차단할 수 있다. 차단된 청색광은 반사되어 광 리사이클이 이루어 질 수도 있다.
상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터 입사되는 상기 청색광은 삭기 제1 또는 제2 색변환 패턴(R, G)을 지나며 적색 또는 녹색으로 변환되는데, 이때 일부 청색광은 변화되지 않고 기판(310)을 통과하여 출광될 수 있다. 상기 청색광 차단 필터(210)는 이를 방지하기 위한 것으로 단일층 또는 복수층으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 청색광 차단 필터(210)는 전술한 효과를 수행하기 위한 어떠한 물질도 포함할 수 있으며, 일 예로 황색 컬러 필터(yellow color filter)일 수 있다.
상기 차광 패턴(BM)은 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 차광 패턴(BM)은 광을 차단하는 물질을 포함할 수 있다. 상기 차광 패턴(BM)은 상기 박막 트랜지스터(TFT), 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL), 상기 플로팅 전극(FE) 및 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)와 중첩할 수 있다.
상기 차단 패턴(BM), 상기 청색광 차단 필터(210) 및 상기 투과 패턴(T) 상에 상기 제2 베이스 기판(200)이 배치될 수 있다. 상기 제2 베이스 기판(200)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 베이스 기판(200)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 표시 장치는 상기 액정층(LC)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 형성되는 상부 배향층, 상기 액정층(LC)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 형성되는 하부 배향층, 상기 제2 베이스 기판(200)과 상기 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치되는 하부 편광판 등을 더 포함할 수 있다.
일반적인 표시 장치의 백라이트 유닛의 경우 백색광을 방출하나, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 상기와 같이 청색광을 방출한다. 단파장인 청색광의 경우 상기 표시 장치의 내부에 위치하는 유기 절연층에 의해 투과율 손실이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른
표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되는 하부 기판에 유기 절연층이 생략되고, 무기 절연층만을 포함하고 있으므로, 투과율 손실이 최소화 될 수 있다. 아래 테이블 1은 하부 기판에 유기 절연막이 적용된 경우와 본 실시예의 경우처럼 무기 절연막이 적용된 경우에 있어서, 상기 표시 장치가 백색을 표시할 때의 휘도 차이를 나타낸 표이다.
구분 | 유기 절연막 | 무기 절연막 | |||
Sample | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
White 휘도 | 146.6 | 142.4 | 144.7 | 191.6 | 188.8 |
상기 테이블 1에서와 같이 유기 절연막이 사용되는 경우 휘도가 감소되고, 무기 절연막이 사용된 경우 휘도가 증가됨을 알 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 게이트 라인(GL)과 중첩하는 상기 차폐 전극(SCOM)을 포함하고, 상기 데이터 라인(DL)과 상기 차폐 전극(SCOM), 및 상기 게이트 라인(GL)과 상기 차폐 전극(SCOM) 사이에는 상기 청색광 차단 패턴(120)이 형성된다. 이에 따라, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 게이트 라인(GL)과 상기 차폐 전극(120) 간의 기생 커패시턴스에 의한 표시 품질 저하를 방지하면서, 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL) 주변의 액정 제어 불능에 의한 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 상기 청색광 차단 패턴(120)이 위치하므로, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 특성이 향상되고, 상기 서브 컬럼 스페이서(SCS)가 형성되어, 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS) 형성시 하프톤 마스크 등으로 별도의 서브 컬럼 스페이서를 형성할 필요 없이 눌림 갭을 확보할 수 있다.
도 3c를 다시 참조하면, 상기 청색광 차광 패턴(120)의 폭(e)은 상기 차광 패턴(BM)의 폭(a)과 동일할 수 있다. 상기 차폐 전극(SCOM)의 폭(c)은 상기 데이터 라인(DL)의 폭(b)보다 클 수 있다. 바람직하게는 상기 차폐 전극(SCOM)의 폭(c)은 상기 데이터 라인(DL)의 폭(b)보다 상기 약 4.5um 이상 클 수 있다. 상기 청색광 차광 패턴(120)과 상기 화소 전극(PE)은 서로 소정거리 이격될 수 있다. 바람직하게는 상기 청색광 차광 패턴(120)과 상기 화소 전극(PE)의 이격 거리(d)는 약 3.5um 이상 수 있다. 상기 구성들의 폭 또는 두께는 일 실시예에 따른 수치들을 예시하는 것으로, 이에 한정되지 않는다.
도 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b 및 7c는 도 2의 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 평면도 및 단면도들이다.
도 4a, 4b 및 4c를 참조하면, 제1 베이스 기판(100) 상에 게이트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 게이트 패턴 상에 제1 무기 절연층(110)을 형성할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(100) 상에 도전막(도시되지 않음)을 형성한 후, 사진 식각 공정 또는 추가적인 식각 마스크를 이용하는 식각 공정 등을 이용하여 상기 도전막을 패터닝함으로써, 상기 게이트 패턴을 수득할 수 있다. 상기 게이트 패턴은 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE), 플로팅 전극(FE) 및 CST 라인(CST)을 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 절연층(110)은 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착 공정, 펄스 레이저 증착 공정 등을 이용하여 수득될 수 있다.
도 5a, 5b 및 5c를 참조하면, 상기 제1 무기 절연층(110) 상에 액티브 패턴(ACT) 및 데이터 패턴을 형성할 수 있다.
상기 제1 무기 절연층(110) 상에 액티브 층(도시되지 않음)을 형성한 후, 상기 액티브 층 상에 도전막을 형성할 수 있다. 이후, 상기 도전막 및 상기 액티브 층을 동시에 패터닝 하여 상기 액티브 패턴 및 상기 데이터 패턴을 형성할 수 있다.
상기 데이터 패턴은 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극(GE), 상기 액티브 패턴(ACT), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 박막 트랜지스터(TFT)의 구성요소로 포함될 수 있다.
도 6a, 6b 및 6c를 참조하면, 상기 데이터 패턴이 형성된 상기 제1 무기 절연층(110) 상에 청색광 차단 패턴(120)을 형성할 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(120)이 형성된 상기 제1 무기 절연층(110) 상에 제2 무기 절연층(130)을 형성할 수 있다.
상기 청색광 차단 패턴(120)은 적색 포토레지스트 층을 상기 제1 무기 절연층(110) 상에 형성한 후, 이를 노광 및 현상하여 형성할 수 있다.
상기 제2 무기 절연층(130)은 스퍼터링 공정, 화학 기상 증착 공정, 펄스 레이저 증착 공정 등을 이용하여 수득될 수 있다.
도 7a, 7b 및 7c를 참조하면, 상기 제2 절연층(130)에 상기 드레인 전극(DE)을 노출시키는 콘택홀(CNT)을 형성한 후, 상기 제2 절연층(130) 상에 투명 전극층을 형성할 수 있다. 상기 투명 전극층은 화소 전극(PE) 및 차폐 전극(SCOM)을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극층은 상기 제2 절연층(130) 상에 투명 도전막(도시되지 않음)을 형성한 후, 사진 식각 공정 또는 추가적인 식각 마스크를 이용하는 식각 공정 등을 이용하여 상기 투명 도전막을 패터닝함으로써, 상기 투명 전극층을 수득할 수 있다.
도 2, 3a 및 3b를 다시 참조하면, 상기 표시 장치의 나머지 구성들을 형성할 수 있다. 즉, 제2 베이스 기판(200) 상에 차광 패턴(BM)을 형성할 수 있다. 상기 차광 패턴(BM)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 청색광 차단 필터(210)를 형성할 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(210)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 제1 및 제2 색변환 패턴들(R, G) 및 투과 패턴(T)을 형성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 색변환 패턴들(R, G) 및 상기 투과 패턴(T) 상에 광 재활용 필터층(220)을 형성할 수 있다. 상기 광 재활용 필터층(220) 상에 평탄화층(230)을 형성할 수 있다. 상기 평탄화층(230) 상에 편광 소자(POL)를 형성할 수 있다. 상기 편광 소자(POL) 상에 캡핑층(240)을 형성할 수 있다. 공통 전극(CE)이 상기 캡핑층(240) 상에 형성될 수 있다.
상기 공통 전극(CE)이 형성된 상부 기판과 상기 화소 전극(PE)이 형성된 하부 기판 사이에 액정층(LC)을 형성하여, 상기 상부 기판, 상기 하부 기판을 포함하는 표시 패널을 형성할 수 있다. 상기 표시 패널 하부에 백라이트 유닛(BLU)을 배치시켜 상기 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다. 도 9는 도 8의 III-III'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 및 9를 참조하면, 상기 표시 장치는 차폐 전극(SCOM)이 제1 차폐 전극부(SCOM1) 및 제2 차폐 전극부(SCOM2)를 포함하는 것을 제외하고 도 2 내지 3b의 표시 장치와 실질적으로 동일 할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 차폐 전극(SCOM)은 상기 제1 차폐 전극부(SCOM1) 및 상기 제1 차폐 전극부(SCOM1)과 이격되어 나란하게 연장되는 제2 차폐 전극부(SCOM2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 2의 실시예에 비해, 상기 차폐 전극(SCOM)과 데이터 라인(DL)(또는 게이트 라인)과 중첩하는 영역이 작아지므로, 상기 데이터 라인(DL)(또는 게이트 라인)과 상기 차폐 전극(SCOM) 간의 기생 커패시턴스가 더 작으므로, 상기 기생 커패시턴스에 의한 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제1 내지 제3 화소 영역들을 나타낸 평면도이다. 도 11은 도 10의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10 및 11을 참조하면, 상기 표시 장치는 메인 컬럼 스페이서(MCS)의 위치를 제외하고 도 2 내지 3b의 표시 장치와 실질적으로 동일 할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)는 게이트 라인(GL)과 중첩하여 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 메인 컬럼 스페이서(MCS)와 제1 베이스 기판(100) 상이에 게이트 패턴, 제1 무기 절연층(110), 청색광 차단 패턴(120) 및 제2 무기 절연층(130)이 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되는 하부 기판에 유기 절연층이 생략되고, 무기 절연층만을 포함하고 있으므로, 백라이트 유닛으로부터 방출된 청색광의 투과율 손실이 최소화 될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 데이터 라인 및 게이트 라인과 중첩하는 차폐 전극을 포함하고, 상기 데이터 라인과 상기 차폐 전극, 및 상기 게이트 라인과 상기 차폐 전극 사이에는 청색광 차단 패턴이 형성된다. 이에 따라, 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인과 상기 차폐 전극 간의 기생 커패시턴스에 의한 표시 품질 저하를 방지하면서, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인 주변의 액정 제어 불능에 의한 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터 상에 상기 청색광 차단 패턴이 위치하므로, 상기 박막 트랜지스터의 특성이 향상되고, 서브 컬럼 스페이서가 형성되어, 메인 컬럼 스페이서형성시 하프톤 마스크 등으로 별도의 서브 컬럼 스페이서를 형성할 필요 없이 눌림 갭을 확보할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 제1 베이스 기판 110: 제1 무기 절연층
120: 청색광 차단 패턴 130: 제2 무기 절연층
200: 제2 베이스 기판 210: 청색광 차광 필터
220: 광 재활용 필터층 230: 평탄화층
240: 캡핑층 TFT: 박막 트랜지스터
MCS: 메인 컬럼 스페이서 SCS: 서브 컬럼 스페이서
LC: 액정층 POL: 편광 소자
T: 투과 패턴 R: 제1 색변환 패턴
G: 제2 색변환 패턴 BM: 차광 패턴
120: 청색광 차단 패턴 130: 제2 무기 절연층
200: 제2 베이스 기판 210: 청색광 차광 필터
220: 광 재활용 필터층 230: 평탄화층
240: 캡핑층 TFT: 박막 트랜지스터
MCS: 메인 컬럼 스페이서 SCS: 서브 컬럼 스페이서
LC: 액정층 POL: 편광 소자
T: 투과 패턴 R: 제1 색변환 패턴
G: 제2 색변환 패턴 BM: 차광 패턴
Claims (18)
- 광을 방출하는 광 유닛;
상기 광 유닛 상에 배치되는 제1 베이스 기판;
상기 제1 베이스 기판 상에 배치되고, 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴;
상기 게이트 패턴 상에 배치되는 제1 무기 절연층;
상기 제1 무기 절연층 상에 배치되고, 드레인 전극을 포함하는 데이터 패턴;
상기 데이터 패턴 및 상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 제2 무기 절연층;
상기 제2 무기 절연층 상에 배치되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극;
상기 화소 전극과 중첩하고, 양자점 또는 형광체를 포함하는 색변환 패턴;
상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터; 및
상기 게이트 패턴 또는 상기 데이터 패턴과 중첩하고, 제1 차폐 전극부와 상기 제1 차폐 전극부와 이격되고 상기 제1 차폐 전극부와 나란하게 연장되는 제2 차폐 전극부를 포함하는 차폐 전극을 포함하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 광 차단 패턴을 더 포함하고,
상기 차폐 전극은 상기 광 차단 패턴 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 데이터 패턴은 소스 전극 및 데이터 라인을 더 포함하고,
상기 차폐 전극은 상기 데이터 라인과 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 삭제
- 제3 항에 있어서,
상기 화소 전극과 상기 차폐 전극은 투명 도전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 상기 제1 무기 절연층과 상기 제2 무기 절연층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 무기 절연층 및 상기 제2 무기 절연층은 상기 화소 전극과 상기 제1 베이스 기판 사이에 배치되고,
상기 화소 전극은 상기 제1 베이스 기판으로부터 2um 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 화소 전극과 상기 제1 베이스 기판 사이에는 유기 절연층이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판;
상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 광 차광 필터; 및
상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 투명 패턴을 더 포함하고,
상기 색변환 패턴은 상기 광 차광 필터 상에 배치되고, 적색 양자점 또는 적색 형광체를 포함하는 제1 색변환 패턴 및 녹색 양자점 또는 녹색 형광체를 포함하는 제2 색변환 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 색변환 패턴과 상기 제2 무기 절연층 사이 및 상기 투명 패턴과 상기 제2 무기 절연층 사이에 배치되는 편광 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 무기 절연층 상에 배치되는 광 차단 패턴; 및
상기 제2 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 차폐 전극과 중첩하는 차광 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 제2 무기 절연층 상에 배치되고, 상기 게이트 패턴과 중첩하는 메인 컬럼 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제12 항에 있어서,
상기 게이트 패턴, 상기 제1 무기 절연층, 상기 광 차단 패턴 및 상기 제2 무기 절연층은 상기 메인 컬럼 스페이서와 상기 제1 베이스 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 상기 박막 트랜지스터와 중첩하고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 제2 무기 절연층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제14 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 적색 컬러 필터인 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 1 내지 2um(마이크로미터)의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 상기 차폐 전극과 상기 제1 베이스 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 광 차단 패턴은 상기 드레인 전극의 상면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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