KR20080013123A - 표시 기판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화상을 표시하는 표시 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칼라 필터 온 어레이 구조의 표시 기판에서 적색, 녹색, 청색, 백색의 4 칼라 구동 방식을 사용하면서도 백색 서브 픽셀에 칼라 필터 잔사가 존재하지 않아서 백색 서브 픽셀에서 혼색 현상이 발생하지 않으며, 광투과율이 향상된 표시 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2a, 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 기판의 구조를 도시하는 단면도들이다.
도 3a 내지 도 3j는 본 실시예에 따른 표시 기판 제조방법의 공정을 설명하는 단면도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1, 100 : 기판
10a, 10b, 10c, 10d, 110a, 110b, 110c, 110d : 박막 트랜지스터
12, 112 : 게이트 절연막
15a, 15b, 15c, 15d, 115a, 115b, 115c, 115d : 드레인 전극
16, 116 : 보호막
20a, 20b, 20c, 120a, 120b, 120c : 칼라 필터
30a, 30b, 30c, 30d, 130a, 130b, 130c, 130d : 화소 전극
40 : 유기 발광층
140 : 블랙 매트릭스
50, 180 : 공통 전극
60, 160 : 평탄화막
70 : 격벽
150 : 액정
170 : 공통 전극 기판
R : 칼라 필터 잔사
W : 백색 서브 픽셀 영역
본 발명은 화상을 표시하는 표시 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백색 서브 픽셀에서 혼색 현상이 발생하지 않는 4 칼라 구조의 표시 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보통신기술의 발달로 다양화된 정보화 사회의 요구에 따라 전자 디스플레이의 수요가 증가되고 있다. 또한 요구되는 디스플레이 장치도 다양해지고 있다. 이와 같이 다양화된 정보화 사회의 요구를 충족시키기 위하여 전자 디스플레이 장치는 고정세화, 대형화, 저가격화, 고성능화, 박형화, 소형화 등의 특성을 가질 것이 요구된다.
이러한 전자 디스플레이에 요구되는 특성에 부합하기 위하여 개발된 LCD, PDP, OLED 등의 평판 디스플레이 장치가 시장을 주도하고 있으며, 최근에는 패널에 형성되어 있는 각각의 화소를 개별적으로 구동시켜 고화질의 영상을 얻을 수 있는 AM(Active Matrix) 구조의 LCD 및 OLED의 양산 및 대형화에 대하여 기술 개발 및 연구가 집중되고 있다.
그리고 이러한 LCD 및 OLED 에서는 칼라를 표시하기 위하여 적, 녹, 청의 3색 칼라 필터를 사용한다. 그런데 이러한 칼라 필터는 박막 트랜지스터가 형성되는 기판과 별개의 기판에 별도로 형성될 수도 있지만, 개구율의 향상 및 고휘도의 화면을 얻기 위하여 칼라 필터를, 화소 구동을 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor Array)가 형성되어 있는 기판에 함께 형성시킬 수도 있다. 이렇게 칼라 필터를 박막 트랜지스터와 함께 하나의 기판에 형성시키는 구조의 기판을 칼라 필터 온 어레이(Color Filter On Array) 구조라고 한다.
한편 디스플레이 장치에서 칼라를 표시하기 위하여 적, 녹, 청 3색의 칼라 필터 만을 사용하는 경우에는 광효율이 낮아서 휘도가 낮아지며, 특히 백색을 표시할 때 휘도가 낮은 문제가 있다. 따라서 광효율을 높이기 위하여 적, 녹, 청의 서브 픽셀뿐만 아니라, 백색 서브 픽셀도 사용하는 4 칼라 구조의 디스플레이 장치가 제시되고 있다.
그런데 이러한 4 칼라 구조를 칼라 필터 온 어레이 구조의 표시 기판에 구현하는 경우에는 백색 서브 픽셀의 화소 영역에 적, 녹, 청색의 칼라 필터 형성과정에서 완전히 제거되지 아니한 칼라 필터 잔사 물질이 남는 문제점이 있다.
이렇게 백색 서브 픽셀의 칼라 필터 잔사가 남는 경우에는 혼색 현상이 발생 하며, 백색을 표시할 때 광투과율이 낮아서 휘도가 낮아진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 백색 서브 픽셀에 칼라 필터 잔사가 남지 않아서 광투과율이 향상되고, 혼색 현상이 발생하지 않는 4 칼라 구조의 표시 기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 표시 기판은, 제1, 2, 3, 4 서브 픽셀을 포함하며, 각각의 서브 픽셀은, 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터; 상기 제1, 2, 3 서브 픽셀의 박막 트랜지스터 상에 형성되는 칼라 필터; 상기 칼라 필터 상에 형성되는 평탄화막; 상기 박막 트랜지스터에 접속되는 화소 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제1, 2, 3 서브 픽셀은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀이고, 제4 서브 픽셀은 백색 서브 픽셀인 것이 바람직하다.
그리고 상기 제4 서브 픽셀의 화소 전극은 상기 절연막과 접촉되고, 상기 제1, 2, 3 서브 픽셀의 화소 전극은 상기 평탄화막과 접촉되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 이 표시 기판을 유기 전계 발광 표시 장치에 사용하는 경우에는, 상기 화소 전극을 노출시키는 격벽이 더 형성되는 것이 바람직하다.
한편 이 표시 기판을 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는, 평탄화막 상에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것이, 각 서브 픽셀을 정확하게 정의하고, 각 서브 픽셀 간에 빛샘을 방지할 수 있어서 바람직하다.
그리고 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 표시 기판 제조방법은, 기판 상에 각각 제1, 2, 3, 4 드레인 전극을 포함하는 제1, 2, 3, 4 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제1, 2, 3, 4 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 제1, 2, 3 박막 트랜지스터에 인접하게 제1, 2, 3 칼라 필터를 형성하는 단계; 상기 제1, 2, 3, 4 드레인 전극 각각의 일부와 상기 제4 박막 트랜지스터에 인접한 제4 서브 픽셀 영역이 노출되도록 상기 보호막의 일부 및 상기 제4 서브 픽셀 영역의 칼라 필터 잔사를 식각하여 다수개의 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 제1, 2, 3 칼라 필터 상에 제1, 2, 3 화소 전극을 형성하고 상기 제4 서브 픽셀 상측에 제4 화소 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
이때 상기 컨택홀을 형성하는 단계는, 제1, 2, 3, 4 드레인 전극의 각각의 일부와 상기 제4 박막 트랜지스터에 인접한 백색 서브 픽셀 영역이 노출되도록 상기 평탄화막의 일부를 식각하는 평탄화막 식각 단계; 및 상기 평탄화막 식각 단계에 의하여 노출된 보호막 및 칼라 필터 잔사를 식각하는 보호막 및 칼라 필터 잔사 식각 단계;의 소단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 평탄화막 식각 단계 또는 상기 보호막 및 칼라 필터 잔사 식각 단계는 건식 식각 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부 도면 을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 내지 도 3j를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 실시예에 따른 표시 기판을 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판의 구조를 도시하는 단면도이고, 도 2a, 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 기판의 구조를 도시하는 단면도들이다.
< 실시예 1 >
본 실시예에 따른 표시 기판은, 유기 전계 발광 표시장치(OLED)에 사용되는 표시 기판이다. 따라서 이 표시 기판은 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 이룬다. 이때 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀은 칼라 필터의 색상을 제외하고는 동일한 구조를 가진다. 따라서 적색 서브 픽셀 구조만을 설명한다.
본 실시예에 따른 적색 서브 픽셀은, 박막 트랜지스터, 칼라 필터, 화소 전극, 유기 발광물질, 공통 전극을 포함하여 구성된다.
먼저 박막 트랜지스터(10a)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(11a), 게이트 절연막(12), 활성층(13a), 소스/드레인 전극(14a, 15a) 및 보호막(16)으로 구성된다. 이때 게이트 전극(11a)은 도전성 금속으로 형성되고, 게이트 절연막(12)은 상기 게이트 전극(11a)과 활성층(13a) 및 소스/드레인 전극(14a, 15a)을 절연시 키기 위하여 유기물질로 형성된다. 또한 활성층(13a)은 비정질 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 이루어지는 반도체층과, 이 반도체층 상부에서 소스/드레인 전극과 반도체층의 일 함수(work function) 차이를 감소시키는 오믹 콘택층으로 구성된다. 이 오믹 콘택층은 도핑된 비정질 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 형성된다. 그리고 보호막(16)은 상기 소스/드레인 전극(14a 15a) 및 활성층(13a) 상부에 형성되어 이들은 보호함과 동시에 절연시키는 역할을 한다. 이를 위해 상기 보호막(16)은 유기 물질로 이루어진다.
물론 유기 전계 발광 표시 장치의 표시 기판에는 이러한 구동용 박막 트랜지스터 외에 스위칭용 박막 트랜지스터와 캐패시터 등이 더 형성된다. 상기 스위칭용 박막 트랜지스터는 구동용 박막 트랜지스터와 접속되어, 게이트 라인에 인가되는 스캔신호(Scan Signal)에 의하여 구동되며, 데이터 라인에 인가되는 데이터 신호(Data Signal)를 스위칭시켜 주는 역할을 한다. 그리고 구동용 박막 트랜지스터는, 상기 스위칭용 박막 트랜지스터를 통해 전달되는 데이터 신호에 의해서 즉, 게이트와 소오스 간의 전압차(Vgs)에 의해서 유기 유기 발광층을 통해 흐르는 전류량을 결정한다. 또한 캐패시터는, 구동용 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소오스 전극 간 전압 차를 유지시켜 주는 역할을 한다.
한편 상기 적색 칼라 필터(20a는 박막 트랜지스터(10a)에 인접한 적색 서브 픽셀 영역에 형성된다. 이 적색 칼라 필터(20a)는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에서 게이트 절연막(12) 및 보호막(16) 상면에 형성된다.
이때 이 적색 칼라 필터(20a) 표면은 매우 요철이 심한 형상을 가진다. 따라 서 그 상부 면에 직접 화소 전극을 형성하는 경우에는 화소 전극의 표면도 요철이 심한 형상을 가지게 되어, 이후에 공통 전극 사이에서 단락 현상이 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 이 적색 칼라 필터(20a) 상부에 평탄화막(60)이 더 구비된다. 이 평탄화막(60)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 박막 트랜지스터(10a, 10b, 10c, 10d) 상부 및 칼라 필터(20a, 20b, 20c) 상부에 형성되어 기판의 전체적인 표면을 평평하게 하는 역할을 한다. 본 실시예에서 이 평탄화막(60)은 아크릴레이트(acrylate)와 같은 투명한 유기물질로 이루어진다.
그리고 제1 화소 전극(30a)은 상기 평탄화막(60) 및 보호막(16)을 관통하여 형성되는 제1 컨택홀(17a)을 통하여 제1 드레인 전극(15a)과 접속된 상태로 상기 평탄화막(60) 상면에 형성된다. 이때 이 제1 화소 전극(30a)이 형성되는 영역은 상기 적색 칼라 필터(20a)와 겹치는 영역이며, 상기 적색 칼라 필터(20a) 보다 넓은 영역에 형성된다. 이 화소 전극은 애노드로서 기능한다.
한편 본 실시예에 따른 백색 서브 픽셀은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제4 박막 트랜지스터(10d)와 제4 화소 전극(30d)으로 이루어진다. 여기에서 제4 박막 트랜지스터(10d)는 전술한 제1 박막 트랜지스터(10a)와 동일한 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가지므로 반복하여 설명하지 않는다.
다음으로 제4 화소 전극(30d)은 제1 화소 전극(30a)과 달리, 칼라 필터 및 평탄화막이 존재하지 않는 기판 상에 형성된다. 물론 이 제4 화소 전극(30d)도 제4 컨택홀(17d)에 의하여 제4 드레인 전극(15d)과 접속된다. 다만, 제4 화소 전극(30d)과 기판(1) 사이에는 게이트 절연막(12)만이 존재한다. 이렇게 백색 서브 픽셀의 제4 화소 전극(30d)과 기판(1) 사이에 보호막 및 칼라 필터 잔사가 존재하지 않으면, 칼라 필터 잔사에 의한 혼색 현상이 발생하지 않는다. 또한 칼라 필터 잔사 및 보호막에 의하여 광투과도가 낮아질 가능성이 원천적으로 배제되므로, 광투과율이 좋아져서 동일한 광원을 사용하여도 고휘도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 본 실시예에 따른 표시 기판에는 격벽(70)이 더 형성된다. 이 격벽(70)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2, 3 화소 전극(10a, 10b, 10c) 상면 중 상기 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(20a, 20b, 20c) 상측 및 상기 제4 화소 전극(30d)을 노출시킨다. 이 격벽(70)에 의하여 유기 발광층이 형성될 영역이 정해지는 것이다. 이 격벽(70)은 상기 평탄화막과 동일한 재질의 유기물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 이 격벽(70)에 의하여 형성되는 유기 발광층 형성 영역에 유기 발광층(40)이 형성된다. 이 유기 발광층은 상기 화소 전극과 공통 전극에 인가되는 전원에 의하여 빛을 발광한다. 상기 유기 발광층(40)은 격벽(70)이 형성된 기판 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함하도록 형성된다. 이때 발광층은 2색 이상의 빛을 발광하는 물질이 적층된 구조를 가진다.
그리고 격벽(70) 및 유기 발광층(40) 상면에는 캐소드 역할을 하는 공통전극(50)이 형성된다. 이 공통전극(50)은 도전성 금속으로 이루어지되, 빛이 통과하지 못하는 재질이어야 한다. 그리고 상기 유기 발광층에서 생성된 빛 중 칼라 필터 방향과 반대 방향으로 발산되는 빛을 칼라 필터 방향으로 반사시킬 수 있도록 반사 효과가 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
< 실시예 2 >
본 실시예에 따른 표시 기판은 액정 표시 장치(LCD)에 사용되는 표시 기판이다. 그리고 이 표시 기판은 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀이 모여서 하나의 픽셀을 이룬다. 이때 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀의 구조 및 기능은 전술한 실시예 1의 그것과 실질적으로 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
한편 본 실시예에 따른 표시 기판에는 실시예 1과 달리 각 서브 픽셀 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성된다. 이 블랙 매트릭스는 각 서브 픽셀의 영역을 정하고, 하나의 서브 픽셀에서 다른 서브 픽셀로 빛이 세는 것을 방지한다. 따라서 이 블랙 매트릭스는 빛이 통과하지 못하는 불투명 재질로 이루어진다.
본 실시예에서는 이 블랙 매트릭스를 형성하는 구조를 2가지로 개시한다. 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(140)를 화소 전극(130a, 130b, 130c, 130d) 상에 형성하는 구조이다. 이 구조에서는 블랙 매트릭스 패턴이 평탄화막(160) 상부 및 화소 전극(130a, 130b, 130c) 상부에 형성된다. 그리고 백라이트 모듈은 상기 표시 기판(100) 측에 배치되어 빛을 칼라 필터 방향으로 조사하며, 이 빛을 칼라 필터 및 액정을 통과하여 공통 전극 방향으로 조사된다. 이때 블랙 매트릭스(140)는 칼라 필터(120a, 120b, 120c) 및 화소 전극(130a, 130b, 130c, 130d)이 형성되어 있는 서브 픽셀 영역을 개방하고, 박막 트랜지스터(110a, 110b, 110c, 110d)가 형성되어 있는 영역은 덮는 형태를 가진다.
이렇게 블랙 매트릭스(140)가 형성된 표시 기판(100) 반대편에는 공통전극(180)이 형성되는 공통 전극 기판(170)이 일정 간격 이격되어 배치된다. 이때 이 공통 전극(180)은 빛이 투과되는 ITO 등의 투명 전극으로 이루어진다. 그리고 상기 표시 기판(100)과 공통 전극 기판(170) 사이에는 액정(150)이 배향되어 충진된다.
한편 도 2b에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(140)를 공통 전극 기판(170)에 형성할 수도 있다. 이 경우에는 화소 전극이 형성된 상태의 표시 기판(100)과 이에 대향하도록 배치되는 공통 전극 기판(170) 및 그 사이에 충진되는 액정(150)의 구조를 가진다. 그리고 블랙 매트릭스(140)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 공통 전극 기판(170)에 형성된다. 즉, 상기 공통 전극 기판(170)에 각 서브 픽셀을 정의하는 블랙 매트릭스(140) 패턴이 형성되고 그 상부에 공통 전극(180)이 형성된다. 이때 이 공통 전극(180)은 빛이 투과되는 투명 전극으로 이루어진다. 이 경우에는 상기 공통 전극 기판(170) 측에 백라이트 모듈이 배치되고, 공통 전극(180) 방향으로 빛을 조사한다. 그러면 이 빛이 액정 및 칼라 필터를 통과하여 표시 기판(100) 방향으로 조사된다.
이하에서는 도 3a 내지 도 3j를 참조하여 본 발명에 따른 표시 기판 제조방법을 설명한다. 도 3a 내지 도 3j는 본 실시예에 따른 표시 기판 제조방법의 공정을 설명하는 단면도들이다.
먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에 제1, 2, 3, 4 박막 트랜지스 터(10a, 10b, 10c, 10d)들을 형성한다. 이 박막 트랜지스터들은 각각 게이트 전극, 게이트 절연막, 활성층, 소스/드레인 전극으로 이루어진다. 이러한 박막 트랜지스터를 형성하는 세부 단계는 박막 트랜지스터에 관한 기술 분야에서는 일반적인 내용이므로 여기에서 그 설명을 생략한다.
다음으로 도 3b에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(10a, 10b, 10c, 10d)를 덮는 보호막(16)을 형성한다. 이 보호막(16)은 상기 박막 트랜지스터(10a, 10b, 10c, 10d) 상에 형성되어 박막 트랜지스터를 보호하고 절연하는 역할을 한다. 본 실시예에서 이 보호막(16)은 SiNx 재질로 형성된다.
그리고 나서 도 3c에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(20a, 20b, 20c)를 순차적으로 형성시킨다. 이 단계를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 적색 칼라 포토 레지스트를 기판 상에 도포한 후, 제1 박막 트랜지스터(10a) 인근의 제1 서브 픽셀 영역에 형성된 적색 컬라 포토 레지스트만을 남기고 나머지는 제거한다. 그러면 제1 박막 트랜지스터(10a)에 인접하게 적색 칼라 필터(20a)가 형성된다. 그리고 나서 적색 칼리 필터 형성방법과 동일한 방법을 사용하여, 제2 박막 트랜지스터(10b)에 인접하게 녹색 칼라 필터(20b)를 형성한다. 마찬가지로, 청색 칼라 필터(20c)를 제3 박막 트랜지스터(10c)에 인접하게 형성한다. 그런데 이렇게 적색, 녹색, 청색 칼라 필터를 형성하는 과정에서는 도 3c에 도시된 바와 같이, 백색 서브 픽셀 영역(W)에 칼라 필터 형성과정에서 완벽하게 제거되지 아니한 칼라 필터 잔사(R)들이 남게 된다. 이 칼라 필터 잔사(R)들은 이후에 화상 표시 과정에서 혼색을 나타내는 원인이 되며, 백색 서브 픽셀의 광투과율도 저하시키는 원 인이 된다. 그래서 종래에는 이러한 칼라 필터 잔사(R)를 제거하기 위하여 별도의 애싱(ashing) 공정을 거치기도 하는데, 이 과정에서 정상적으로 형성된 칼라 필터의 상면 일부도 함께 제거되는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
다음으로 도 3d에 도시된 바와 같이, 평탄화막(60)이 형성된다. 이 평탄화막(60)은 투명한 재질의 유기물로 이루어진다. 그리고 이 평탄화막(60)은 화소 전극과 공통 전극의 단락 현상을 방지하는 역할을 한다. 평탄화막 없이 칼라 필터 상부에 화소 전극을 직접 형성하는 경우에는, 컬러 필터 표면의 요철에 의하여 화소 전극 표면도 요철을 가지게 된다. 그리고 이 화소 전극 표면에 유기 유기 발광층이 형성되는데, 화소 전극은 그 두께가 일반적으로 900Å 정도이고, 상기 유기 유기 발광층은 200Å 정도여서, 유기 유기 발광층이 화소 전극에 비하여 매우 얇은 두께를 가진다. 따라서 화소 전극 표면에 요철이 있는 경우에는, 유기 발광층이 형성된 상태에서 화소 전극이 유기 발광층 밖으로 노출되는 부분이 있을 수 있다. 이렇게 화소 전극이 노출되는 경우에는 그 상부에 형성되는 공통 전극과 접촉되어 단락이 발생하게 된다. 그러므로 상기 화소 전극의 표면은 매우 평평하게 형성되어야 하는데, 상기 평탄화막(60)이 칼라 필터 표면의 요철을 흡수하여 화소 전극이 평평하게 형성되도록 한다.
다음으로 제1, 2, 3, 4 드레인 전극(15a, 15b, 15c, 15d)의 각각의 일부와 상기 제4 박막 트랜지스터(10d)에 인접한 백색 서브 픽셀 영역(W)이 노출되도록 상기 평탄화막(60) 및 보호막(16)의 일부 그리고 상기 백색 서브 픽셀 영역(W)의 칼라 필터 잔사(R)를 식각하여 다수개의 컨택홀(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)을 형성하 는 단계가 진행된다. 이 컨택홀을 형성하는 단계는, 평탄화막 식각 단계와 보호막 및 칼라 필터 잔사 식각 단계의 소단계로 구성될 수 있다.
먼저 평탄화막 식각 단계는 도 3e에 도시된 바와 같이, 평탄화막(60)의 일부를 식각하여 제 1, 2, 3, 4, 5 컨택홀(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)을 형성한다. 이때 상기 제5 컨택홀(17e)은 제4 박막 트랜지스터(10d)에 인접한 백색 서브 픽셀 영역(W)이 노출되도록 넓게 형성된다. 그리고 이 평탄화막 식각 공정은 건식 식각(dry etch) 공정을 사용하여 이루어진다.
그리고 나서 도 3f에 도시된 바와 같이, 평탄화막 식각 단계에 의하여 노출된 보호막(16) 및 칼라 필터 잔사(R)를 식각하는 보호막 및 칼라 필터 잔사 식각 단계가 진행된다. 이 단계에서는 상기 보호막(16)도 식각하여 상기 제1, 2, 3, 4, 5 컨택홀(17a, 17b, 17c, 17d, 17e)을 하측으로 연장한다. 이 과정에서 상기 제5 컨택홀(17e)에서는 칼라 필터 잔사(R)도 제거된다. 이 칼라 필터 잔사(R)는 칼라 포토 레지스트이므로 보호막을 제거하는 건식 식각 공정에 의하여 동시에 제거되는 것이다. 본 실시예에서는 다른 칼라 필터 층이 평탄화막에 의하여 덮힌 상태에서 칼라 필터 잔사를 제거하므로, 칼라 필터 잔사 제거 공정에 의하여 정상적인 칼라 필터 층이 영향을 받지 않는 장점이 있다. 또한 본 실시예에서는 칼라 필터 잔사 뿐만 아니라, 백색 서브 픽셀 영역(W)에 존재하는 보호막(16)도 제거하므로, 백색 서브 픽셀에서의 광투과율이 더욱 향상되는 장점이 있다. 이렇게 광투과율이 향상되면, 고휘도를 얻을 수 있다.
물론 전술한 컨택홀 형성단계는 한 번의 건식 식각 공정으로 평탄화막 및 보 호막을 모두 제거할 수도 있다. 이 경우에는 여러 소 단계로 진행되는 것이 아니라, 한 번의 공정으로 컨택홀 형성 단계가 마무리 된다.
다음으로 도 3g에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3, 4 화소 전극(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성하는 단계가 진행된다. 즉, 제1 드레인 전극(15a)과 접속되며, 상기 적색 칼라 필터(20a) 상측의 평탄화막(60)을 덮는 제1 화소 전극(30a), 상기 제2 드레인 전극(15b)과 접속되며, 상기 녹색 칼라 필터(20b) 상측의 평탄화막(60)을 덮는 제2 화소 전극(30b), 상기 제3 드레인 전극(15c)과 접속되며, 상기 청색 칼라 필터(20c) 상측의 평탄화막(60)을 덮는 제3 화소 전극(30c) 및 상기 제4 드레인 전극(15d)과 접속되며, 상기 백색 서브 픽셀 영역(W)을 덮는 제4 화소 전극(30d)을 형성한다.
이때 상기 제4 화소 전극(30d)은 다른 화소 전극과 달리 평탄화막 상부에 형성되는 것이 아니라, 게이트 절연막(12) 상부에 형성된다. 이 게이트 절연막(12a)은 기판 상에 형성된 것으로서 그 평탄도가 매우 높으므로, 그 상부에 형성되는 제4 화소 전극(30d)의 상면도 우수한 평탄도를 가진다. 따라서 이 제4 화소 전극(30d)이 평탄화막 상부에 형성되지 않더라도 이 후에 공통 전극과 단락이 발생할 염려는 없다.
다음으로 도 3h에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3, 4 박막 트랜지스터(10a, 10b, 10c, 10d) 상측을 덮고, 상기 제1, 2, 3, 4 화소 전극(30a, 30b, 30c, 30d) 상면을 노출시키는 격벽(70)을 형성하는 단계가 진행된다. 이때 이 격벽(70)은 상기 평탄화막(60)과 동일한 재질로 이루어진다.
다음으로 도 3i에 도시된 바와 같이, 격벽(70)이 형성된 기판 상에 유기 발광층(40)을 형성한다.
다음으로 도 3j에 도시된 바와 같이, 상기 유기 발광층(40) 상부에 공통 전극(50)을 형성한다. 이 공통 전극(50)은 빛이 통과되지 않는 금속 층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 유기 발광층에서 발산되는 빛을 반사할 수 있는 재질인 알루미늄, 바륨, 칼슘 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 실시예에 따른 표시 기판 제조방법을 사용하여 유기 전계 발광 표시 장치(OLED)용 표시 기판을 제조하는 방법을 설명하였다. 그러나 본 실시예에 따른 표시 기판 제조방법은 유기 전계 발광 표시 장치용 표시 기판뿐만 아니라 액정 표시 장치(LCD)용 표시 기판도 제조할 수 있다. 액정 표시 장치용 표시 기판을 제조하는 경우에는 전술한 도 3g에 도시된 바와 같이 화소 전극(30a, 30b, 30c, 30d)이 형성된 상태에서, 격벽이 아니라 블랙 매트릭스 패턴을 형성하게 된다. 나머지 도 3a 내지 도 3f에 도시된 공정은 실질적으로 동일하다. 그리고 나서 공통 전극이 형성된 공통 전극 기판을 제조하고, 액정을 적하한 상태에서 양 기판을 합착하여 액정 표시 패널을 형성하는 것이다.
본 발명에 따른 표시 기판에 의하면 백색 서브 픽셀의 화소 전극과 기판 사이에 게이트 절연막 만이 존재하므로 광투과율이 향상되어, 고휘도를 달성할 수 있으며, 특히 백색 서브 픽셀의 화소 전극 하부에 칼라 필터 잔사가 존재하지 않으므 로, 백색 구동시 혼색 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 표시 기판 제조방법에 의하면, 종래의 제조공정에 추가 공정을 도입하지 않고, 단순히 컨택홀을 형성하는 마스크 디자인의 변경만으로 칼라 필터 잔사를 완벽하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
Claims (18)
- 제1, 2, 3, 4 서브 픽셀을 포함하며,각각의 서브 픽셀은,기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터;상기 제1, 2, 3 서브 픽셀의 박막 트랜지스터 상에 형성되는 칼라 필터;상기 칼라 필터 상에 형성되는 평탄화막;상기 박막 트랜지스터에 접속되는 화소 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제1항에 있어서,상기 제1, 2, 3 서브 픽셀은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀이며, 상기 제4 서브 픽셀은 백색 서브 픽셀인 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는,게이트 전극;상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층;상기 반도체층 상에 형성된 오믹컨택층; 및상기 오믹컨택층 상에 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제3항에 있어서,상기 제4 서브 픽셀의 화소 전극이 게이트 절연막과 접촉되는 것을 특징으로하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제2항에 있어서,상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제1항에 있어서,상기 제1, 2, 3 서브 픽셀의 화소 전극은 상기 평탄화막과 접촉되는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제1항에 있어서,상기 화소 전극을 노출시키는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제1항에 있어서,상기 제1, 2, 3, 4 서브 픽셀 상에 형성되는 유기 발광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제8항에 있어서,상기 유기 발광층 상에 형성되는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제2항에 있어서,상기 평탄화막 상에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제10항에 있어서,상기 제1, 2, 3, 4 서브 픽셀 상에 형성되는 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 제11항에 있어서,상기 액정층 상에 형성되는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
- 기판 상에 각각 제1, 2, 3, 4 드레인 전극을 포함하는 제1, 2, 3, 4 박막 트 랜지스터를 형성하는 단계;상기 제1, 2, 3, 4 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하는 단계;상기 제1, 2, 3 박막 트랜지스터에 인접하게 제1, 2, 3 칼라 필터를 형성하는 단계;상기 제1, 2, 3, 4 드레인 전극 각각의 일부와 상기 제4 박막 트랜지스터에 인접한 제4 서브 픽셀 영역이 노출되도록 상기 보호막의 일부 및 상기 제4 서브 픽셀 영역의 칼라 필터 잔사를 식각하여 다수개의 컨택홀을 형성하는 단계;상기 제1, 2, 3 칼라 필터 상에 제1, 2, 3 화소 전극을 형성하고 상기 제4 서브 픽셀 상측에 제4 화소 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 표시 기판 제조방법.
- 제13항에 있어서,상기 제1, 2, 3 칼라 필터 상에 평탄화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 화소 전극 상에 격벽을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 격벽 상에 유기 발광층 및 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 평탄화막 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판 제조방법.
- 제17항에 있어서,상기 블랙 매트릭스 상에 액정층 및 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
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