KR20070104017A

KR20070104017A - 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널

Info

Publication number: KR20070104017A
Application number: KR1020060036050A
Authority: KR
Inventors: 황보상우; 김장수; 오화열; 노순준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-10-25

Abstract

표시 품질을 향상시키기 위한 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널이 개시된다. 표시 기판은 베이스 기판 상에서 서로 교차하는 게이트 배선들 및 소스 배선들에 의해 정의되는 복수의 화소부들을 포함한다. 각 화소부에는 게이트 배선에 연결된 게이트 전극, 소스 배선에 연결된 소스 전극 및 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자가 형성된다. 스위칭 소자가 형성된 베이스 기판 상에는, 화소부들에 대응하여 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러 필터층이 형성된다. 각 컬러필터 상에는 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극이 형성된다. 화소 전극이 형성된 베이스 기판 상에는 무기 배향막이 형성된다. 무기 배향막은 액정 배향 기능 및 이물 차단 기능을 하므로, 화소 전극의 개구된 영역을 통해 컬러 필터에 포함된 도전성 이물이 액정층으로 유입되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 액정층의 오염으로 인한 표시 화면의 잔상 및 얼룩 발생을 감소시킬 수 있다.

COA, S-COA , 컬러 필터, 배향막, 무기 배향막, 4 MASK

Description

표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널 {DISPLAY SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널을 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3 내지 도 13은 도 2에 도시한 표시 기판의 제조 방법을 도시한 제조 공정도들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 표시 기판 TFT : 스위칭 소자

160 : 패시베이션막 170 : 컬러 필터

172 : 제1 콘택홀 174 : 제2 콘택홀

180 : 화소 전극 190 : 제1 배향막

200 : 대향 기판 210 : 공통 전극

300 : 액정층 400 : 액정 표시 패널

본 발명은 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널에 관한 것으로, 보다 상 세하게는 표시 불량을 감소시키므로써 표시 품질을 향상시키기 위한 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 신호 배선들에 의해 복수의 화소부가 정의되고 각 화소부에는 스위칭 소자(thin film transistor)가 형성된 표시 기판과, 상기 표시 기판과 마주보도록 배치되며, 상기 각 화소부에 대응하여 컬러필터가 형성된 대향 기판과, 상기 표시 기판 및 상기 대향 기판 사이에 개재된 액정층을 구비한다. 또한, 상기 표시 기판 및 상기 대향 기판 각각에는 상기 액정층 내의 액정들을 소정의 방향으로 배열시키는 제1 및 제2 배향막이 형성된다.

한편, 액정표시장치는 표시 기판의 각 화소부와, 대향 기판에 형성된 컬러 필터의 결합 정밀도에 따라 표시 품질에 상당한 영향을 받는다. 표시 기판과 대향 기판의 결합에서 상기 화소부와 상기 컬러 필터의 얼라인 미스(Align Miss)가 발생할 경우, 표시 화면에 빛샘이 발생하여 액정표시장치의 표시 품질이 저하된다.

따라서, 얼라인 미스로 인한 액정표시장치의 품질 저하를 방지하기 위하여, 컬러 필터를 표시 기판의 화소부 상에 형성하는 COA(Color filter On Array) 구조의 액정표시장치가 제안된 바 있다.

COA 구조 표시 기판을 형성하는 방법은 스위칭 소자가 형성된 각 화소부에 대응하여 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터를 덮도록 기판 전면에 유기막을 형성하는 단계와, 상기 유기막 상에 상기 화소부에 대응하도록 화소 전극을 형성하는 단계 및 상기 화소 전극이 형성된 기판 전면에 배향막을 형성하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 상기 컬러 필터는 레드, 블루, 그린의 색상을 갖는 감광성 유기 조성물로 형성된다. 상기 유기막은 상기 컬러 필터가 형성된 기판을 평탄화 하고, 상기 화소 전극을 패터닝하는 식각 공정에서 상기 컬러필터를 보호하는 기능을 한다. 그러나, 상기 유기막 형성 공정에 의해 공정수가 증가하여 제조 원가가 상승하며, 유기막 내 이물 유입, 돌기 형성 등의 불량으로 인해 제조 수율이 하락하는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 컬러 필터를 두껍게 형성하므로써 유기막 형성을 생략하는 구조(S-COA)가 제안된 바 있다. 그러나, 컬러 필터를 커버하는 유기막 형성을 생략하므로써, 화소 전극들 사이의 개구된 영역을 통해 컬러 필터와 배향막이 직접 접촉하게 된다. 이때, 컬러 필터에 포함된 도전성 이물이 배향막을 뚫고 액정층에 침투하여 액정층을 오염시키는 문제점이 있다. 특히, 상기 배향막이 상기 컬러 필터와 마찬가지로 유기 조성물로 형성될 경우, 상술한 도전성 이물의 침투가 더욱 용이하다.

상기 액정층에 유입된 도전성 이물은 화소 전극과 공통전극에 인가되는 전압 레벨에 따라 액정층의 상하로 이동하며, 특정 지점에 축적되어 누설 전류를 발생시킨다. 이에 따라, 상기 도전성 입자가 축적된 지점에서 잔상이 발생하는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 잔상을 개선하기 위한 표시 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 표시 기판을 갖는 액정 표시 패널을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 표시 기판은 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에서 서로 교차하는 게이트 배선들 및 소스 배선들에 의해 정의되는 복수의 화소부들과, 각 화소부에 형성되며, 상기 게이트 배선에 연결된 게이트 전극, 상기 소스 배선에 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자가 형성된 베이스 기판 상에 형성되며, 상기 화소부들에 대응하여 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러 필터층과, 각 컬러필터 상에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극 및 상기 화소 전극이 형성된 베이스 기판 상에 형성된 무기 배향막을 포함한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 액정 표시 패널은 표시 기판과, 상기 표시 기판과 대향하여 결합된 대향 기판 및 상기 표시 기판과 상기 대향 기판 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 이때, 상기 표시 기판은 복수의 화소부들을 포함하며, 각 화소부는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자 상에 형성된 컬러필터와, 상기 컬러필터 상에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극 및 상기 화소 전극 상에 형성되고 상기 액정층의 일면과 접촉되어 상기 액정층을 배열시키는 제1 무기 배향막을 포함한다.

이러한 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널에 의하면, 화소 전극의 개구된 영역을 통해 컬러 필터에 포함된 도전성 이물이 액정층으로 유입되는 것을 방 지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 액정 표시 패널(400)은 표시 기판(100) , 대향 기판(200) 및 상기 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 사이에 주입된 액정층(300)을 포함한다 .

표시 기판(100)은 제1 베이스 기판(110), 게이트 배선(GL), 소스 배선(DL), 스토리지 공통배선(STL), 스위칭 소자(TFT), 패시베이션막(160), 컬러필터(170), 화소전극(180) 및 제1 배향막(190)을 포함한다.

제1 베이스 기판(110) 상에는 제1 방향(x)으로 연장된 복수의 게이트 배선(GL)들과, 상기 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 연장된 복수의 소스 배선(DL)들이 형성된다. 상기 제1 베이스 기판(110)에는 상기 게이트 배선(GL)들과 소스 배선(DL)들에 의해 복수의 화소부(P)들이 정의된다.

상기 스토리지 공통배선(STL)은 상기 게이트 배선(GL)들 사이에서 상기 제1 방향(x)으로 연장된다.

상기 스위칭 소자(TFT)는 각 화소부(P)에 형성되며, 상기 소스 배선(DL)과 상기 게이트 배선(GL)이 교차하는 영역에 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT)는 게이트 배선(GL)을 통해 인가되는 스캔 신호에 반응하여 소스 배선(DL)을 통해 인가되 는 화소 전압을 화소 전극(180)에 인가한다.

스위칭 소자(TFT)는 게이트 전극(120), 게이트 절연막(130), 소스 전극(154), 드레인 전극(156) 및 채널부(142)를 포함한다. 상기 게이트 전극(120)은 상기 게이트 배선(GL)으로부터 연장되어 형성되며, 상기 게이트 배선(GL), 게이트 전극(120) 및 스토리지 공통배선(STL)은 동일한 레이아웃 상에 제1 금속 패턴으로 형성된다.

상기 제1 금속 패턴이 형성된 제1 베이스 기판(110) 전면에는 상기 게이트 절연막(130)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(130)은 일례로, 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성되며, 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition) 공정 등에 의하여 형성된다.

상기 소스 전극(154)은 상기 소스 배선(DL)으로부터 연결되어 형성되며, 상기 게이트 절연막(130) 상에서 상기 게이트 전극(120)과 일부 영역 중첩되도록 형성된다. 상기 소스 전극(154)은 일례로, U-자 형상으로 형성된다.

상기 드레인 전극(156)은 상기 소스 전극(154)으로부터 소정간격 이격되어 형성되며, 상기 게이트 절연막(130) 상에서 상기 게이트 전극(120)과 일부 영역 중첩되도록 형성된다. 상기 소스 배선(DL), 소스 전극(154) 및 드레인 전극(156)은 제2 금속 패턴으로 형성된다.

상기 제2 금속 패턴과 상기 게이트 절연막(130) 사이에는 상기 제2 금속패턴과 동일하게 패터닝된 채널층(140)이 형성된다. 상기 채널층(140)은 바람직하게, 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 반도체층(140a) 및 n+ 비정질 실리콘(n+ a- Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층(140b)이 적층된 구조이다. 한편, 상기 소스 전극(154)과 상기 드레인 전극(156)의 이격부에는 상기 채널층(140)으로부터 연결되며, 반도체층(140a)을 노출시키는 채널부(142)가 형성된다. 상기 소스 전극(154) 및 상기 드레인 전극(156)은 상기 채널층(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 채널층(140)에는 상기 게이트 배선(GL)에 인가된 스캔 신호에 의해 전기적 채널이 형성된다. 따라서, 소스 배선(DL)에 인가된 화소 전압은 상기 채널층(140) 및 드레인 전극(156)을 통해 화소 전극(180)에 인가된다.

패시베이션막(160)은 상기 스위칭 소자(TFT)가 형성된 게이트 절연막(130) 상에 형성된다. 상기 패시베이션막(160)은 예를 들어, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 형성할 수 있으며, 플라즈마 화학 기상 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 패시베이션막(160) 위에는 각 화소부(P)에 대응하여 형성된 복수의 컬러 필터(170a)들을 포함하는 컬러 필터층(170)이 형성된다. 각각의 컬러 필터(170a)는 적색, 녹색 또는 청색 안료를 포함하는 감광성 유기 조성물로 이루어진다.

한편, 도 1에서는 상기 컬러 필터(170a)가 각 화소부(P)에 대응하도록 도시하였으나, 동일한 색상의 컬러필터(170a)는 제1 방향(x)으로 배열된 복수의 화소부들을 커버하도록 연장되어 형성될 수도 있다. 또한, 상기 컬러필터(170a)는 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 게이트 배선(GL) 및 소스 배선(DL)과 소정 영역 중첩되도록 형성될 수도 있다.

상기 패시베이션막(160) 및 상기 컬러필터(170a)는 상기 드레인 전극(156)의 일단부를 노출시키는 제1 콘택홀(172)을 포함한다. 또한, 상기 컬러필터(170a)는 상기 스토리지 공통배선(STL)에 대응하여 형성된 제2 콘택홀(174)을 포함한다.

바람직하게, 상기 제2 콘택홀(174)의 평면적은 평면상에서 보았을 때, 각 화소부(P) 내에 형성된 스토리지 공통배선(STL)의 폭보다 넓거나 좁을 수 있다.

상기 화소 전극(180)은 각 화소부(P)에 대응하여 상기 컬러 필터(170) 위에 형성되며, 광이 투과할 수 있는 투명한 도전성 물질로 형성된다. 상기 투명한 도전성 물질은 일례로서, ITO 내지 IZO로 이루어진다. 상기 화소 전극(180)은 상기 제1 콘택홀(172)를 통해 상기 드레인 전극(156)과 접촉하며, 상기 드레인 전극(156)으로부터 화소 전압을 인가 받는다.

한편, 상기 화소 전극(180) 중 상기 스토리지 공통배선(STL)과 마주보는 부분을 스토리지 전극부(STE)로 정의하기로 한다. 상기 스토리지 전극부(STE)와 상기 스토리지 공통배선(SLT) 사이에는 한 프레임 동안의 화소 전압을 충전하기에 충분한 스토리지 커패시턴스가 충전된다. 특히, 상기 컬러필터(170)에 제2 콘택홀(174)을 형성하여, 스토리지 공통배선(STL) 및 스토리지 전극부(STE) 사이의 간격을 감소시키므로써 보다 많은 스토리지 커패시턴스를 충전할 수 있다.

상기 제1 배향막(190)은 상기 화소 전극(180)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 전면에 형성된다. 이에 따라, 상기 화소 전극(180)이 형성되지 않은 소정의 영역에서는 상기 제1 배향막(190)과 상기 컬러 필터층(170)이 직접적으로 접촉한다.

한편, 상기 화소 전극(180)은 상기 컬러 필터층(170)에 포함된 도전성 이물이 상기 제1 배향막(190)을 뚫고 액정층(300)으로 침투하는 것을 방지한다. 그러나, 상기 컬러 필터층(170)과 제1 배향막(190)이 직접 접촉하는 영역에서는 상기 도전성 이물의 침투를 방지할 수 있는 별도의 차단막이 없으므로, 상기 제1 배향막(190)은 상기 도전성 이물의 침투를 억제할 수 있는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 배향막(190)과 상기 컬러 필터층(170)이 접촉하는 영역에서, 상기 제1 배향막(190)과 상기 컬러 필터층(170)에 포함된 성분들 간에 화학적 반응이 일어날 경우, 반응 부산물이 생성되어 액정층(300)을 오염시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 배향막(190)은 감광성 유기 조성물로 이루어진 상기 컬러 필터층(170)과의 화학적 반응을 방지할 수 있는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명에서는 상기 도전성 이물의 용출을 차단할 수 있으며, 유기물과의 반응성이 낮은 물질, 즉 무기물(inorganic material)을 이용하여 상기 제1 배향막(190)을 형성한다. 실질적으로 산화 실리콘(SiOx)과 같은 무기물은 유리(glass) 표면에 코팅되어, 유리에 포함된 알카리 금속 성분의 용출 방지를 위한 차단막으로 적용되고 있다.

이때, 상기 제1 배향막(190)으로 적용되기 위한 무기물은 전기적으로 절연 특성을 가지며, 액정 분자들의 배향을 위해 표면이 친수성인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 배향막(190)으로 적용되기 위한 무기물은 표시 화면의 광 투과율 저하를 방지하기 위하여 투명한 재질인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 배향 막(190)은 50 내지 300nm 의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상술한 특성을 갖는 무기 산화물 및 무기 질화물 등이 상기 제1 배향막(190)의 구성 성분으로 이용될 수 있다.

구체적으로 예를 들면, 상기 제1 배향막(190)은 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(AlOx), 산화 티타늄(TiOX), 산화 지르코늄(ZrOx), F-DLC(Fluorinized Diamond-like Carbon) 등의 무기물로 이루어지며, 화학 기상 증착 방식(Chemical vapor deposition, CVD)으로 형성할 수 있다.

상술한 특성을 갖는 상기 제1 배향막(190)을 상기 컬러 필터층(170) 및 화소 전극(180)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에 형성하므로써, 상기 화소 전극(180)의 개구부를 통해 상기 컬러 필터층(170)에 포함된 도전성 이물이 액정층(300)으로 침투하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 액정층 내 도전성 이물의 축적으로 인한 표시 화면의 잔상 및 얼룩 발생을 개선할 수 있다.

대향 기판(200)은 제2 베이스 기판(210), 제2 베이스 기판(210) 상에 형성된 공통 전극(220) 및 공통 전극(220) 상에 형성된 제2 배향막(230)을 포함한다.

공통 전극(220)은 표시 기판(100)과 마주하는 제2 베이스(210)의 대향면에 형성된다. 공통 전극(220)는 광의 투과를 위하여 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 공통 전극(220)은 화소 전극(130)과 동일한 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)로 이루어진다.

제2 배향막(230)은 상기 제1 배향막(190)과 동일한 물질로 이루어진다.

액정층(300)은 이방성 굴절률, 이방성 유전율 등의 광학적, 전기적 특성을 갖는 액정들이 일정한 형태로 배열된 구조를 갖는다. 액정층(500)은 화소 전극(130)과 공통 전극(220) 사이에 형성되는 전계에 의하여 액정들의 배열이 변화되고, 액정들의 배열 변화에 따라서 통과하는 광의 투과율을 제어한다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 베이스 기판(110)위에 금속층(미도시)을 형성한다. 상기 금속층(미도시)은 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 은 등의 금속 또는 이들의 합금등으로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정에 의해 증착된다. 또한, 상기 금속층(미도시)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 이어서, 제1 마스크(MASK 1)를 이용한 사진 식각 공정으로 상기 금속층(미도시)을 패터닝하여 게이트 배선(GL), 게이트 전극(120) 및 스토리지 공통배선(STL)을 포함하는 제1 금속패턴을 형성한다. 상기 게이트 배선(GL)은 제1 방향(x)으로 연장된다. 상기 게이트 전극(120)은 상기 게이트 배선(GL)으로부터 연결되어 형성된다. 상기 스토리지 공통배선(STL)은 상기 게이트 배선(GL)들 사이에서 상기 제1 방향(x)으로 연장된다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 금속패턴이 형성된 제1 베이스 기판(110)위에 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 방법을 이용하여 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 게이트 절연막(130)과, 아몰퍼스 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 활성층(140a) 및 n+이온이 고농도로 도핑된 오믹 콘 택층(140b)을 순차적으로 적층한다.

이어서, 상기 오믹 콘택층(140b) 위에 소스 금속층(150)을 형성한다. 상기 소스 금속층(150)은 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 은 등의 금속 또는 이들의 합금등으로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정에 의해 증착된다. 또한, 상기 소스 금속층(150)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 층으로 형성될 수 있다. 이어서, 상기 소스 금속층(150) 전면에 포토레지스트막(미도시)을 도포한다. 상기 포토레지스트막(미도시)은 일례로, 노광된 영역이 현상액에 의해 용해되는 포지티브 포토레지스트로 이루어진다. 상기 포토레지스트막(미도시)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에는 제2 마스크(MASK2)를 정렬한다. 상기 제2 마스크(MASK2)는 차광부(10) 및 개구부(20)를 포함하며, 상기 차광부(10) 내에는 슬릿 패턴(Slit)이 형성된다. 상기 차광부(10)는 광을 차단하고, 상기 개구부(20)는 광을 투과 시키며, 상기 차광부(10) 내에 형성된 슬릿 패턴(Slit)은 광을 회절시킨다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 차광부(10)는 소스 배선(DL), 소스 전극(154), 채널부(142) 및 드레인 전극(156)에 대응하여 형성된다. 이때, 상기 슬릿 패턴(Slit)은 상기 채널부(142)에 대응하여 U-자 형상으로 형성된다. 상기 차광부(10)를 제외한 나머지 영역에는 상기 개구부(20)가 배치된다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 채널부(142)를 U-자 형상으로 형성하였으나, 상기 채널부(142)의 형상은 U-자 형상으로 한정되지는 않는다.

이어서, 상기 제2 마스크(MASK2)를 이용하여 상기 포토레지스트막(미도시)을 노광한다. 상기 개구부(20)를 통과하는 광을 제1 광이라고 하면, 상기 슬릿 패턴(Slit) 에서는 광이 회절되므로 상기 제1 광의 절반 정도인 제2 광이 통과한다.

따라서, 노광된 상기 포토레지스트막(미도시)을 현상하면 개구부(20)에 의해 노광된 영역은 모두 제거되고, 상기 차광부(10)에 대응하는 영역의 포토레지스트막(미도시)만 잔류한다. 이때, 상기 슬릿 패턴(Slit)에 대응하는 영역은 상기 제2 광에 의해 노광되었으므로, 상대적으로 얇은 두께로 잔류한다. 이에 따라, 상기 차광부(10)에 대응하여 형성된 제1 패턴부(12)와, 상기 슬릿 패턴(Slit)에 대응하여 상기 제1 패턴부(12) 보다 얇은 두께의 제2 패턴부(14)가 형성된다. 바람직하게는 상기 제2 패턴부(14)는 상기 제1 패턴부(12)의 절반 가량의 두께로 형성된다.

상기 제1 패턴부(12)는 소스 배선(DL)과, 스위칭 소자(TFT)의 소스 전극(154) 및 드레인 전극(156)에 대응되는 패턴부이다. 상기 제2 패턴부(14)는 스위칭 소자(TFT)의 채널부(142)에 대응되는 패턴부이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 패턴부(12,14)를 이용하여 상기 소스 금속층(150)을 식각한다. 이에 따라, 소스 배선(DL) 및 전극 패턴(152)이 형성된다. 상기 소스 배선(DL)은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되며, 상기 게이트 배선들(GL) 및 소스 배선(DL)들이 교차하는 영역에는 복수의 화소부(P)가 정의된다.

평면상에서 도시하지는 않았으나, 상기 전극 패턴(152)은 소스 전극(154)과 드레인 전극(156)이 상기 채널부(142) 상에서 연결된 형상을 갖는다. 즉, 상기 전극 패턴(152)은 상기 소스 전극(154)과 드레인 전극(156)을 이격시키기 전의 형상 이다.

이어서, 상기 전극 패턴(152) 및 소스 배선(DL)을 식각 마스크로 하여 상기 반도체층(140a) 및 오믹 콘택층(140b)을 식각한다. 상기 반도체층(140a) 과 오믹 콘택층(140b)의 식각은 일례로서 건식 식각으로 진행된다. 이에 따라, 상기 전극 패턴(152) 및 소스 배선(DL)의 하부에는 상기 전극 패턴(152) 및 소스 배선(DL)과 동일하게 패터닝된 채널층(140)이 형성된다.

도 6을 참조하면, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 제1 패턴부(12) 및 제2 패턴부(14)의 일정 두께를 제거하는 제1 애싱 공정을 수행한다. 따라서, 상기 제1 패턴부(12) 보다 얇은 두께로 형성되었던 상기 제2 패턴부(14)가 제거되며, 상기 제1 패턴부(12)는 소정 두께로 잔류한다. 상기 제2 패턴부(14)가 제거된 영역에는 상기 전극 패턴(152)이 노출된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 잔류하는 상기 제1 패턴부(12)를 이용하여 상기 전극 패턴(152)을 식각 한다. 이에 따라, 소스 전극(154)과, 상기 소스 전극으로부터 소정 간격 이격된 드레인 전극(156)이 형성된다. 즉, 상기 소스 배선(DL), 소스 전극(154) 및 드레인 전극(156)은 상기 소스 금속층을 식각하여 형성된 제2 금속 패턴이다.

이어서, 산소 플라즈마를 이용하여, 잔류하는 상기 제1 패턴부(12)를 제거하는 제2 애싱 공정을 수행한다. 다음으로, 상기 소스 전극(154) 및 드레인 전극(156)을 식각 마스크로 하여 상기 채널층(140)의 오믹 콘택층(140b)을 건식 식각한다. 이에 따라, 상기 소스 전극(154)과 드레인 전극(156) 사이에서 반도체 층(140a)을 노출시키는 채널부(142)가 형성된다. 따라서, 각 화소부(P)에는 게이트 전극(120), 소스 전극(154), 드레인 전극(156) 및 채널부(142)를 포함하는 스위칭 소자(TFT)가 형성된다.

한편, 상기 제2 애싱 공정은 상기 채널부(142) 형성을 위한 건식 식각 공정 이후에 진행할 수도 있다.

도 8을 참조하면, 상기 스위칭 소자(TFT)가 형성된 게이트 절연막(130) 상에 패시베이션막(160)을 도포한다. 상기 패시베이션막(160)은 예를 들어, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 형성할 수 있으며, 플라즈마 화학 기상 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

이어서, 상기 패시베이션막(160) 위에 적색, 녹색 , 청색 중에서 선택된 어느 한가지 색상을 갖는 컬러 포토레지스트막(CPR)을 도포한다. 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)은 일례로서, 차광된 영역이 현상액에 의해 용해되는 네가티브형 포토레지스트로 이루어진다. 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)은 컬러 필터를 형성하기 위한 재료로서, 적색, 녹색 또는 청색의 안료를 포함한다. 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)이 도포된 제1 베이스 기판(110) 상에는 제3 마스크(MASK3)를 정렬한다.

도 9는 제3 마스크를 도시한 평면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제3 마스크(MASK3)의 상면에는 광원(LIGHT SOURCE)이 배치되고, 광원으로부터는 제1 광량을 갖는 광이 출사된다.

제3 마스크(MASK3)는 투명 기판(20), 제1 금속 패턴(32), 제2 금속 패턴(34) 및 제2 금속 패턴(36)을 포함한다.

상기 투명 기판(20)은 상기 제1 광량을 갖는 광을 투과시킨다. 상기 투명 기판(20)에 대응하는 컬러 포토레지스트막(CPR)은 상기 제1 광량에 의해 노광되므로, 현상 후에도 동일한 두께로 잔류한다.

상기 제1 금속 패턴(32), 제2 금속 패턴(34) 및 제2 금속패턴(36)은 상기 투명 기판(20) 상에 형성된다.

상기 제1 금속 패턴(32)은 노광하고자 하는 화소부(P)와 인접하는 화소부에 대응하여 형성되며, 광을 차단한다. 예를 들어, 상기 제1 금속 패턴(32)은 노광하고자 하는 화소부(P)와 제1 방향(x)으로 인접하는 화소부들에 대응하여 형성될 수 있다. 따라서, 제1 방향(x)으로 인접하는 화소부들 위에 도포된 컬러 포토레지스트막은 노광이 방지되므로, 현상액에 의해 제거된다. 마찬가지로, 상기 제1 금속 패턴(32)은 제2 방향(x)으로 인접하는 화소부들에 대응하여 형성될 수도 있다.

상기 제2 금속 패턴(34)은 상기 드레인 전극(156)의 일단부에 대응하여 형성되고, 상기 제3 금속패턴(36)은 화소부(P) 내에 형성된 스토리지 배선(STL)에 대응하여 형성된다.

상기 제2 금속 패턴(34) 및 제3 금속패턴(36)은 소정의 개구 패턴들을 포함한다. 따라서, 상기 광원에서 출사된 광은 상기 제2 및 제2 금속 패턴(34,36)에서 차광 또는 회절된다.

구체적으로, 상기 제2 금속 패턴(34)은 상기 투명 기판(20)상에 형성되며, 제1 개구 패턴(S1)을 포함한다.

평면상에서, 상기 제2 금속 패턴(34)은 일례로, 사각형 형상으로 형성된다. 상기 제1 개구 패턴(S1)은 사각형 폐루프 형상으로 형성되며, 복수 개로 형성될 수도 있다. 한편, 상기 제1 개구 패턴(S1)은 상기 금속 패턴(22a)의 외곽부에 형성되어 광을 회절시킨다.

이에 따라, 상기 제2 금속 패턴(34)의 중앙부에서는 광이 차단되고, 상기 외곽부에서는 상기 제1 광량의 절반 정도에 해당하는 제2 광량에 해당하는 광이 투과된다.

따라서, 상기 제2 금속패턴(34)에 의해 노광된 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)을 현상하면, 상기 드레인 전극(156)의 일단부에 대응하여 2단계 단차를 갖는 제1 콘택홀(172)이 형성된다.

즉, 평면상에서 보았을 때 상기 제1 콘택홀(172)은 제1 면적을 갖는 제1 개구(172a) 및 상기 제1 개구(172a)와 연결되고 상기 제1 면적보다 좁은 제2 면적을 갖는 제2 개구(172b)를 포함한다. 한편, 상기 제1 콘택홀(172)에서는 상기 패시베이션막(160)이 노출된다.

상기 제3 금속패턴(36)은 상기 투명 기판(20)상에 형성되며 복수의 제2 개구 패턴(S2)을 포함한다. 상기 복수의 제2 개구 패턴(S2)은 스트라이프 형상으로 형성되며, 서로 평행하도록 소정간격 이격되어 형성된다. 이때, 상기 제2 개구 패턴(S2)의 폭은 상기 제1 개구 패턴(S1)보다 좁은 폭으로 형성된다. 또는, 상기 제2 개구 패턴(S2)은 상기 제1 개구 패턴(S1)과 비슷한 폭으로 형성되며, 상기 제1 개구 패턴(S1)보다 낮은 밀도로 형성된다 .

이에 따라, 상기 제3 금속패턴(36)에서는 상기 제2 광량 보다 적은 제3 광량 에 해당하는 광이 투과된다.

따라서, 상기 제3 금속패턴(36)에 의해 노광된 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)을 현상하면, 상기 스토리지 배선(STL)에 대응하여 잔류부(remaining portion,RP)가 형성된다. 이때, 상기 잔류부(RP)의 두께는 상기 패시베이션막(160)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 잔류부(RP)는 후술하는 건식 식각 공정에서 상기 스토리지 공통배선(STL)에 대응하는 패시베이션막(160)이 식각되는 것을 방지한다.

스토리지 공통배선(STL)에 대응하는 패시베이션막(160)이 식각 될 경우, 후술하는 스토리지 전극부에서의 스토리지 커패시턴스의 용량을 정확하게 제어할 수 없고, 이로 인해 플리커, 잔상 등과 같은 영상 품질 불량이 발생될 수 있다.

그러나, 이와 같은 문제는 상기 스토리지 공통 배선(STL)에 대응하는 패시베이션막(160) 상에 잔류부(RP)를 형성함으로써 해결할 수 있다.

이어서, 현상 후에 잔류하는 상기 컬러 포토레지스트막(CPR)에 경화 공정을 수행한다.

이에 따라, 도 1 및 도 10을 참조하면, 화소부(P) 상에는 컬러 포토레지스트로 이루어진 컬러 필터(170a)가 형성된다. 한편, 상술한 컬러 필터(170a) 형성 공정은 형성하고자 하는 컬러 필터의 색상 수에 따라, 반복적으로 수행될 수 있다. 일례로, 적색, 녹색, 청색의 컬러 포토레지스트막(CPR)을 순차적으로 이용하여 상술한 컬러 필터(170a) 형성 공정을 수행하므로써, 상기 패시베이션막(160) 위에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(170a)들을 포함하는 컬러 필터층(170)이 형성된다.

한편, 본 실시예에서는 네가티브 포토레지스트를 이용하여 상기 컬러 필터층(170)을 형성하였으나, 상기 컬러 필터층(170)은 포지티브 포토레지스트를 이용하여 형성할 수도 있다. 포지티브 포토레지스트를 이용한 컬러 필터층(170)의 형성 시, 상기 제3 마스크(MASK3)는 노광 영역과 차광 영역이 서로 반대되도록 형성될 것이라는 점은 당업자라면 자명하다.

이어서, 상기 컬러 필터층(170)을 식각 마스크로 하여, 상기 제1 콘택홀(172)을 통해 노출된 상기 패시베이션막(160)을 식각한다. 이에 따라, 상기 패시베이션막(160) 상에도 상기 제1 콘택홀(172)이 연장되어 형성된다. 또한, 상기 제1 콘택홀(172)에서는 상기 드레인 전극(156)의 일단부가 노출된다.

도 11을 참조하면, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 잔류부(RP)를 제거하는 제3 애싱 공정을 수행한다. 이에 따라, 상기 컬러 필터(170a) 내에는 상기 스토리지 공통배선(STL) 상의 패시베이션막(160)을 노출시키는 제2 콘택홀(174)이 형성된다.

이어서, 도 1 및 도 12를 참조하면, 상기 컬러필터층(170)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에 투명한 도전성 물질(미도시)을 도포한다. 상기 투명한 도전성 물질은 일례로, ITO 또는 IZO로 형성할 수 있다. 이어서, 제4 마스크(MASK4)를 이용한 사진 식각 공정으로 상기 투명한 도전성 물질을 패터닝하여, 각 화소부(P)에 대응하는 화소 전극(180)을 형성한다. 한편, 상기 화소 전극(180) 중 상기 스토리지 공통배선(STL)과 마주보는 부분을 스토리지 전극부(STE)로 정의하기로 한다. 상기 스토리지 전극부(STE)와 상기 스토리지 공통배선(SLT) 사이에는 한프레임의 시 간동안 화소 전압을 충전하기에 충분한 스토리지 커패시턴스가 충전된다. 특히, 상기 컬러필터(170a)내에 제2 콘택홀(174)을 형성하여, 스토리지 공통배선(STL) 및 스토리지 전극부(STE) 사이의 간격을 감소시키므로써 보다 많은 스토리지 커패시턴스를 충전할 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 화소 전극(180)이 형성된 제1 베이스 기판(110) 상에 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(AlOx), 산화 티타늄(TiOx), 산화 지르코늄 (ZrOx) 및 F-DLC(Fluorinized Diamond-like Carbon) 등의 무기물로 이루어진 제1 배향막(190)을 형성한다. 상기 제1 배향막(190)은 화학 기상 증착 방식으로 형성할 수 있다. 한편, 상기 제1 배향막(190)의 표면에는 액정 분자의 배향을 위한 배향홈을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시 기판(100) 이 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, COA 구조의 표시 기판 상에 이물 차단 기능을 갖는 무기 배향막을 형성하므로써, 화소 전극의 개구된 영역을 통해 컬러 필터에 포함된 도전성 이물이 액정층으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 무기 배향막은 유기물과의 반응성이 낮으므로, 컬러 필터 내에 포함된 유기조성물과 배향막 구성 성분 간의 화학 반응으로 인한 반응 부산물의 생성을 방지할 수 있다. 이에 따라, 액정층의 오염이 방지되므로 액정층의 오염으로 인한 잔상 등의 표시 불량을 제거 할 수 있다.

이상에서는 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.

Claims

베이스 기판;

상기 베이스 기판 상에서 서로 교차하는 게이트 배선들 및 소스 배선들에 의해 정의되는 복수의 화소부들;

각 화소부에 형성되며, 상기 게이트 배선에 연결된 게이트 전극, 상기 소스 배선에 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자;

상기 스위칭 소자가 형성된 베이스 기판 상에 형성되며, 상기 화소부들에 대응하여 복수의 컬러필터들을 포함하는 컬러 필터층;

각 컬러필터 상에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극; 및

상기 화소 전극이 형성된 베이스 기판 상에 형성된 무기 배향막을 포함하는 표시 기판.
제1항에 있어서, 상기 무기 배향막은 50nm 내지 300nm 의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제1항에 있어서, 상기 무기 배향막은 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(AlOx), 산화 티타늄(TiOx), 산화 지르코늄(ZrOx) 및 Fluorinized Diamond-like Carbon(F-DLC) 중 선택된 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제1항에 있어서, 상기 게이트 배선에 평행하도록 상기 화소부에 형성되며, 상기 게이트 배선과 동일층에 형성된 스토리지 공통배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제4항에 있어서, 상기 컬러 필터층에는 상기 드레인 전극의 일단부에 대응하는 제1 콘택홀 및 상기 스토리지 공통배선에 대응하는 제2 콘택홀이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 기판.
제5항에 있어서, 상기 스토리지 공통배선과 상기 화소 전극 사이에는 게이트 절연막 및 패시베이션막이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시 기판.
표시 기판;

상기 표시 기판과 대향하여 결합된 대향 기판; 및

상기 표시 기판과 상기 대향 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하며,

상기 표시 기판은 복수의 화소부들을 포함하며, 각 화소부는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자 상에 형성된 컬러필터와, 상기 컬러필터 상에 형성되어 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극 및 상기 화소 전극 상에 형성되고 상기 액정층의 일면과 접촉되어 상기 액정층을 배열시키는 제1 무기 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
제7항에 있어서, 상기 대향 기판은 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극; 및

상기 공통 전극 상에 형성되어 상기 액정층의 타면과 접촉되어 상기 액정층을 배열시키는 제2 무기 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.