KR20090055357A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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박정인
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김진석
윤재형
김기원
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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 표시 장치 제조 방법은 복수의 화소 영역마다 각각 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 상에 도전막을 형성하는 단계와, 사진 식각 공정을 통해 상기 도전막을 각 상기 화소 영역마다 분리시켜 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들 사이에 골이 형성되고, 상기 사진 식각 공정은 네거티브(negative) 감광 물질을 사용한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING FOR THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 불량의 발생을 억제하여 품질을 향상시킨 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치에는 여러 종류가 있다. 그 중에서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술로 인해 성능이 향상되고 소형화 및 경량화된 액정 표시(liquid crystal display, LCD) 패널을 구비한 표시 장치가 대표적인 표시 장치로 자리 잡고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 회로 기판과, 회로 기판과 대향 배치되며 컬러 필터가 형성된 대향 기판을 포함한다.
한편, 제조 공정을 간소화하여 생산성을 높이기 위해 컬러 필터를 대향 기판이 아닌 회로 기판에 형성한 COA(Color filter On Array)구조의 표시 장치가 개발되어 사용되고 있다.
COA 구조의 표시 장치는 일반적으로 컬러 필터 위에 사전 식각 공정을 통해 화소 전극과 같은 도전막 패턴이 형성된다.
그러나 컬러 필터는 다른 층에 비해 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는다. 또 한, 컬러 필터는 인접한 화소의 컬러 필터와의 경계에서 굴곡이 심하므로, 비교적 두께의 편차가 고르지 않고 크다.
따라서 컬러 필터 위에서 사진 식각 공정이 진행할 경우 식각 불량이 발생될 수 있다. 즉, 사진 식각 공정을 통해 형성되는 도전막 패턴이 정확하게 형성되지 않고 불필요한 단락이 일어나기 쉬운 문제점이 있었다.
또한, 컬러 필터가 상대적으로 두꺼운 두께를 가지므로, 표시 장치는 회로 기판과 대향 기판의 이격 거리가 매우 좁은 영역을 가지게 된다. 회로 기판과 대향 기판을 합착하는 과정에서 이격 거리가 매우 좁은 영역의 회로 기판과 대향 기판이 서로 흡착될 수 있다. 이와 같이, 불필요하게 흡착된 영역을 가지고 표시 장치가 완성된 후 외부의 진동 및 충격으로 불필요하게 흡착된 영역이 떨어지면, 회로 기판과 대향 기판 사이에 채워진 액정층에 빈 공간이 생겨 액정 부족 불량이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단락 및 액정 부족 불량의 발생을 억제한 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법은 복수의 화소 영역마다 각각 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 상에 도전막을 형성하는 단계와, 사진 식각 공정을 통해 상기 도전막을 각 상기 화소 영역마다 분리시켜 화소 전극을 형성 하는 단계를 포함하며, 상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들 사이에 골이 형성되고, 상기 사진 식각 공정은 네거티브(negative) 감광 물질을 사용한다.
상기 사진 식각 공정은 상기 도전막 상에 네거티브 감광 물질을 도포하는 단계와, 마스크를 사용하여 상기 네거티브 감광 물질을 노광하는 단계와, 노광된 상기 네거티브 감광 물질을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 도전막을 상기 감광막 패턴을 통해 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현상을 통해 상기 서로 이웃한 컬러 필터들 사이의 골 위에 도포된 네거티브 감광 물질은 제거될 수 있다.
상기 사진 식각 공정은 상기 노광된 상기 네거티브 감광 물질을 베이크(bake) 처리하는 단계와, 상기 화소 전극 형성 후 잔류된 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 표시 장치의 제조 방법은 복수의 화소 영역마다 각각 컬러 필터를 형성하는 단계와, 사진 공정을 통해 상기 컬러 필터 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴 상에 도전막을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제거하여 상기 도전막으로 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터들 사이에 골이 형성된다.
상기 사진 공정은 상기 컬러 필터 상에 감광 물질을 도포하는 단계와, 마스크를 사용하여 상기 감광 물질을 노광하는 단계와, 노광된 상기 감광 물질을 현상 하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 감광막 패턴은 상기 서로 이웃한 컬러 필터들 사이의 골 위에 형성된 감광막을 포함할 수 있다.
상기 감광막 패턴의 감광막 위에 형성된 상기 도전막은 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계에서 상기 감광막과 함께 제거될 수 있다.
상기 감광 물질은 포지티브(positive) 감광 물질 및 네거티브 감광 물질 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 가지고 화상을 표시하고, 제1 기판 부재와, 상기 제1 기판 부재와 대향 배치된 제2 기판 부재와, 각 상기 화소마다 상기 제1 기판 부재 상에 형성된 컬러 필터와, 상기 제1 기판 부재와 상기 컬러 필터 사이에 배치된 금속 배선과, 상기 컬러 필터와 상기 제2 기판 부재 사이에 배치된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터 사이에 골이 형성되고, 상기 금속 배선 중 일부는 상기 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터 사이의 골 아래에 배치되며, 상기 골의 폭은 상기 금속 배선의 폭보다 넓게 형성된다.
상기 이웃한 컬러 필터 사이에 형성된 골이 갖는 측면 경사각은 40도 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 표시 장치는 복수의 화소가 형성된 표시 영역과, 상기 표시 영역 주변의 비표시 영역으로 구분되며, 제1 기판 부재와, 각 상기 화소마다 상기 제1 기판 부재 상에 형성된 컬러 필터와, 상기 제1 기판 부재에 대향 배치된 제2 기판 부재와, 상기 제1 기판 부재와 대향하는 상기 제2 기판 부재의 일면 위에 상기 화소 간의 경계를 따라 형성된 차광 부재와, 상기 제1 기판 부재 및 상기 제2 기판 부재 사이에 배치된 액정층을 포함하며, 상기 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들은 서로 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높은 중첩부를 형성하며, 상기 중첩부와 대응하는 상기 차광 부재는 0.7㎛ 이하의 두께를 갖는다.
상기 컬러 필터 및 상기 차광 부재는 각각 상기 비표시 영역에도 더 형성되며, 상기 비표시 영역에서 상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재의 가장자리를 따라 배치된 실런트를 더 포함할 수 있다.
상기 비표시 영역에 형성된 컬러 필터는 청색 계열의 색을 가질 수 있다,.
상기 제1 기판 부재 상에 형성된 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 상기 박막 트랜지스터와 대응하는 위치에도 더 형성되며, 상기 차광 부재 위에 형성되어 상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재의 이격거리를 유지하는 기판 간격재를 더 포함할 수 있다.
상기 액정층의 최소 두께는 1㎛ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 표시 장치의 제조 방법은 복수의 화소 영역마다 중첩부를 갖는 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터의 중첩부를 그라인딩(grinding)하여 상기 중첩부보다 낮은 두께를 갖는 경계부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 중첩부는 상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들이 서로 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높게 형성된다.
상기 컬러 필터는 제1 기판 부재 상에 형성되며, 제2 기판 부재를 상기 제1 기판 부재와 대향 배치하는 단계와, 상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재 사이에 액정층을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 액정층의 최소 두께는 1㎛ 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 장치 제조 방법은 효과적이고 안정적으로 사진 식각 공정을 사용하여 컬러 필터 위에 화소 전극과 같은 도전막 패턴을 정밀하게 형성하여 단락과 같은 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 액정 부족 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 단락 및 액정 부족 불량의 발생이 억제된 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 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" 또는 "상에" 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.
첨부 도면에서는, 실시예로 5매 마스크 공정으로 형성된 비정질 실리콘(a-Si) 박막 트랜지스터(TFT)가 사용된 표시 패널이 개략적으로 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 구조 및 공정으로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
[실시예 1]
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제1 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(901)의 배치도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(901)를 표시 영역(D)과 비표시 영역(N)으로 구분하여 나타낸 요부 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 표시 장치(901)는 제1 표시판(100), 제2 표시판(200), 및 액정층(300)을 포함한다. 표시 장치(901)는 복수의 화소가 형성된 표시 영역(D)과, 표시 영역(D) 주변의 비표시 영역(N)으로 구분된다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말한다.
이하, 제1 표시판(100)의 구조에 대해 설명한다.
제1 기판 부재(110)는 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 소재를 포함하여 투명하게 형성된다.
제1 기판 부재(110) 위에는 게이트 라인(121)과, 게이트 라인(121)에서 분기된 다수의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 그리고 게이트 배선은 도시하지는 않았으나 유지 전극 라인을 더 포함할 수 있다. 또한, 게이트 배선은 비표시 영역(N)에 형성되며 게이트 라인(121)의 단부에 연결된 게이트 패드(127)를 더 포함한다.
게이트 배선(121, 124)은 Al, Ag, Cr, Ti, Ta, Mo, Cu 등의 금속 또는 이들을 포함하는 합금 따위로 만들어진다. 도 2에서 게이트 배선(121, 124)은 단일층으로 도시되었지만, 게이트 배선(121, 124)은 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Mo, Ti, Ta 또는 이들을 포함하는 합금의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 다중층으로 형성될 수도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속 또는 도전체로 게이트 배선(121, 124)을 만들 수 있으며, 동일한 식각 조건에 패터닝이 가능한 다층막이면 바람직하다.
게이트 배선(121, 124) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 만들어진 게이트 절연막(130)이 형성된다.
게이트 절연막(130) 위에는 게이트 라인(121)과 교차하는 데이터 라인(161)과, 데이터 라인(161)에서 분기된 소스 전극(165)과, 소스 전극(165)과 이격된 드레인 전극들(166)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 그리고 데이터 배선은 비표 시 영역(N)에 형성되며 데이터 라인(161)의 단부에 연결된 데이터 패드(168)를 더 포함한다.
데이터 배선(161, 165, 166)도 게이트 배선(121, 124)과 마찬가지로 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 구리 또는 이들을 포함하는 합금 등의 도전 물질로 만들어지며, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고 게이트 전극(124) 상의 게이트 절연막(130) 위와 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 아래를 아우르는 일영역에는 반도체층(140)이 형성된다. 구체적으로, 반도체층(140)은 적어도 일부가 게이트 전극(124), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)과 중첩된다. 여기서, 게이트 전극(124), 소스 전극(165), 및 드레인 전극(166)은 박막 트랜지스터(101)의 3전극이 된다. 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이의 반도체층(140)이 박막 트랜지스터(10)의 채널 영역이 된다.
또한, 반도체층(140)과 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 각각 감소시키기 위한 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(155, 156)가 형성된다. 저항성 접촉 부재(155, 156)는 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 따위로 만들어진다.
데이터 배선(161, 165, 166) 위에는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 질화 규소 및 산화 규소 등의 무기 절연 물질, 또는 유기 절연 물질 등으로 만들어진 보호막(passivation layer)(170)이 형성된다.
보호막(170) 위에는 3원색을 갖는 컬러 필터(175)가 각각 순차적으로 배치된 다. 이때, 컬러 필터(175)의 색은 반드시 3원색에 한정되는 것은 아니며, 하나 이상의 색으로 다양하게 구성될 수 있다. 컬러 필터(175)는 표시 장치(901)를 통과하는 빛에 색을 부여하는 역할을 한다.
컬러 필터(175)는 표시 영역(D)에서 각 화소마다 형성된다. 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들은 서로 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높은 중첩부(175a)를 형성한다. 그리고 게이트 라인(121) 또는 데이터 라인(161)의 적어도 일부가 중첩부(175a)와 중첩된다.
또한, 컬러 필터(175)는 비표시 영역에도 더 형성된다. 여기서, 비표시 영역에 형성된 컬러 필터(175b)는 청색 계열의 색을 갖는다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 비표시 영역의 컬러 필터(175b)는 생략될 수도 있으며, 비표시 영역에 형성된 컬러 필터(175b)가 청색 계열이 아닌 다른 색을 가질 수도 있다.
그리고 컬러 필터(175)가 보호막(170) 위에 형성되었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 컬러 필터(175)는 보호막(170)과 데이터 배선(161, 165, 166) 사이에 형성될 수도 있다.
컬러 필터(175) 위에는 캡핑 레이어(capping layer)(179)가 형성된다. 캡핑 레이어(179)는 컬러 필터(175)를 포함한 유기막들을 보호한다. 캡핑 레이어(179)는 반드시 필요한 것은 아니며, 필요에 따라 생략될 수도 있다. 캡핑 레이어(179)는 보호막(170)과 유사한 물질을 포함한 다양한 물질들로 만들어질 수 있다.
캡핑 레이어(179) 위에는 화소 전극(180)이 형성된다. 화소 전극(180)은 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체 따위를 포함하여 만들어진다.
또한, 보호막(170), 컬러 필터(175), 및 캡핑 레이어(179)는 함께 드레인 전극(166)의 적어도 일부를 드러내는 접촉 구멍(171)을 갖는다. 화소 전극(180)과 드레인 전극(166)은 접촉 구멍(171)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 게이트 절연막(130) 및 보호막(160) 중 어느 하나 이상은 게이트 패드(127) 및 데이터 패드(168)를 드러내는 노출 구멍(172)을 갖는다. 그리고 화소 전극(180)과 동일한 소재 및 공정으로 형성된 접촉 부재(183)가 노출 구멍(172)을 통해 게이트 패드(127) 및 데이터 패드(168)와 각각 접속된다.
이하, 제2 표시판(200)의 구조에 대해 설명한다.
제2 기판 부재(210)는 제1 기판 부재(110)에 대향 배치되며, 제1 기판 부재(110)와 마찬가지로, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 소재를 포함하여 투명하게 형성된다.
제2 기판 부재(210) 위에는 차광 부재(220)가 형성된다. 구체적으로, 차광 부재(220)는 제1 기판 부재(110)와 대향하는 제2 기판 부재(210)의 일면 위에 화소 간의 경계를 따라 형성된다. 즉, 차광 부재(220)는 제1 표시판(100)의 컬러 필터(175)의 중첩부(175a)와 대응한다. 화소 간의 경계를 따라 배치된 차광 부재(220a)는 화소 간의 빛이 불필요하게 누설되는 것을 방지한다.
또한, 차광 부재(220)는 비표시 영역(N)에도 더 형성된다. 즉, 비표시 영역(N)에 형성된 차광 부재(220b)는 제1 표시판(100)에서 비표시 영역(N)에 형성된 컬러 필터(175b)와 대응된다. 비표시 영역(N)에 배치된 차광 부재(220b)는 외부의 강한 빛이 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 액정층(300) 내부로 유입되는 것을 억제한다.
또한, 차광 부재(220)는 제1 표시판(100)의 박막 트랜지스터(101)와 대응하는 위치에도 더 형성된다. 박막 트랜지스터(101)와 대응하는 차광 부재(220c)는 박막 트랜지스터(101)의 채널 영역에 불필요한 빛이 공급되어 광누설 전류와 같은 불량이 발생하는 것을 방지한다.
차광 부재(220)는 금속성 물질로 만들어진다. 또한, 차광 부재(220)는 빛을 차단하기 위해 검은색 계통의 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 만들어질 수 있다. 여기서, 검은색 계통의 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용할 수 있다.
차광 부재(220)는 0.7㎛ 이하의 두께를 갖는다. 특히, 제1 표시판(100)의 컬러 필터(175)의 중첩부(175a)와 대응하는 차광 부재(220a)는 반드시 그 두께가 0.7㎛ 이하이어야 하며, 다른 위치의 차광 부재(220b, 220c)는 반드시 0.7㎛ 이하의 두께를 가질 필요는 없다. 차광 부재(220)는 두께가 두꺼울수록 빛을 안정적으로 차단할 수 있다. 즉, 빛을 차단하는 효과만을 고려했을 경우 차광 부재(220)는 두께가 두꺼울수록 좋다. 그러나 차광 부재(220)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우, 차광 부재(200)의 두께로 인해 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이의 간격이 지나치게 가까워지는 문제가 발생한다. 따라서 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이의 적정한 간격을 유지하기 위해 차광 부재(200)의 두께는 0.7㎛ 이하의 두께 를 갖는 것이 바람직하다. 이는 표시 장치가 갖는 다른 층의 두께를 전체적으로 고려했을 때, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이의 액정층(300)이 갖는 최소 두께를 1㎛ 이상으로 확보하기 위해 차광 부재(220)가 가질 수 있는 바람직한 두께이다.
비표시 영역(N)에 형성된 컬러 필터(175b)는 비표시 영역(N)에 형성된 차광 부재(220b)가 0.7㎛ 이하의 두께를 가진 경우에도 외부의 강한 빛을 효과적으로 차단할 수 있도록 돕는 역할을 수행한다.
차광 부재(220) 위에는 오버 코트층(230)이 형성된다. 오버 코트층(230)은 평탄화 기능과 함께 보호 기능을 갖는다. 그러나 본 발명에서 오버 코트층(230)은 반드시 필요한 구성은 아니며, 생략될 수도 있다.
오버 코트층(230)위에는 화소 전극(180)과 함께 전계를 형성하는 공통 전극(280)이 형성된다. 공통 전극(280) 역시 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어진다.
액정층(300)은 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 채워지며, 액정층(300)의 최소 두께는 1㎛ 이상이다. 즉, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 간의 최소 이격거리는 1㎛ 이상이다. 이와 같이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)이 최소 1㎛ 이상 이격되면, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 불필요한 흡착에 의한 액정 부족 불량의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
화소 간의 경계를 따라 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들이 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높게 형성된 제1 표시판(100)의 중첩부(175a)와, 이에 대응하는 제2 표시판(200)의 차광 부재(220)가 위치한 곳이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 간에 이격거리가 가장 짧은 곳이 된다. 따라서 이곳에서 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)은 최소 1㎛ 이상 이격된다.
또한, 표시 장치(901)는 차광 부재(220) 상에 형성되어 제1 기판 부재(110)와 제2 기판 부재(210)의 이격거리, 즉 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 이격거리를 안정적으로 유지하는 기판 간격재(250)를 더 포함할 수 있다.
또한, 표시 장치(901)는 비표시 영역(N)에서 차광 부재(220)와 컬러 필터(175) 사이에 배치되어 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이를 봉합하는 실런트(350)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 제1 실시예는 표시 장치에서 단락 및 액정 부족 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
[실시예 2]
도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법에 의해 만들어진 표시 장치(902)를 나타낸 요부 단면도이다.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 표시 장치(902)는 화소 간의 경계를 따라 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들이 겹쳐진 제1 표시판(100)의 경계부(175g)를 가진다. 여기서, 경계부(175g)는 주변의 컬러 필터(175)와 비교하여 두께 차이가 크지 않다.
표시 장치 제조 방법은 복수의 화소 영역마다 중첩부(175a)(도 2에 도시)를 갖는 컬러 필터(175)를 형성하고, 컬러 필터(175)의 중첩부(175a)를 그라인딩(grinding)하여 중첩부(175a)보다 낮은 두께를 갖는 경계부(175g)를 형성하는 과정을 포함한다. 여기서, 중첩부(175a)는 화소 간의 경계를 따라 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들이 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높게 형성된 곳을 말한다.
중첩부(175a)를 그라인딩하는 방법으로 컬러 필터(175) 형성 과정에서 발생한 이물질을 연마하여 이물질의 두께를 낮추는데 사용되는 공지된 그라인딩 방법을 사용할 수 있다.
또한, 액정층(300)은 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 채워지며, 액정층(300)의 최소 두께는 1㎛ 이상이다. 즉, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 간의 최소 이격거리는 1㎛ 이상이다.
이와 같은 제조 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제2 실시예는 단락 및 액정 부족 불량이 발생하는 것을 더욱 안정적으로 억제할 수 있는 표시 장치 제조 방법을 제공한다.
[실시예 3]
도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 제3 실시예를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(903)의 부분 단면도이며, 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 표시 장치(903)는 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터들(175) 사이에 형성된 골(176)을 포함한 다. 여기서, 골(176)은 서로 이웃한 컬러 필터들 간의 경계 영역이 된다. 골(176)이란 서로 이웃한 컬러 필터들(175)의 서로 대향하며 경사진 측면으로 형성된다. 컬러 필터(175)는 아래로 내려갈수록, 즉 제1 기판 부재(110)와 가까워질수록 넓은 면적을 가지며, 이에 따라 컬러 필터(175)의 측면은 경사를 가지게 된다. 즉, 서로 이웃한 컬러 필터들(175)의 상부는 이격되며, 아래로 내려갈수록 그 이격 거리가 좁아진다. 그리고 컬러 필터(175)의 최하부는 이웃한 컬러 필터(175)와 맞닿을 수도 있다. 이와 같은 구조에 따라, 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터들(175) 사이에는 골(176)이 형성된다. 또한, 골(176) 아래에는 금속 배선(161) 중 일부가 배치될 수 있다. 여기서, 골(176) 아래에 배치되는 금속 배선(161)은 게이트 라인 또는 데이터 라인의 적어도 일부이다. 도 4에서 금속 배선(161)은 데이터 라인이다.
또한, 골(176)의 폭(v)은 금속 배선(161)의 폭(d)보다 좁게 형성되며, 컬러 필터(175) 위에는 화소 전극(180)이 형성된다. 따라서 화소 영역 간의 경계에서, 즉 골(176)이 위치한 곳에서 발생할 수 있는 빛샘 현상을 금속 배선(161)이 안정적으로 차단할 수 있게 된다. 또한, 화소 전극(180)은 골(176)을 사이에 두고 이웃한 화소 전극(180)과 서로 분리된다. 즉, 화소 전극(180)은 컬러 필터(175)의 두께만큼 금속 배선(161)과 거리를 두고 배치된다. 따라서 화소 전극(180)과 금속 배선(161) 사이에서 발생할 수 있는 커플링(coupling) 효과를 최대한 억제할 수 있다.
또한, 이웃한 컬러 필터(175) 사이에 형성된 골(176)이 갖는 측면 경사각 (θ)은 40도 이상이다. 여기서, 측면 경사각이란 컬러 필터(175)의 측면이 제1 기판 부재(100)의 판면에 평행한 면에 대해 갖는 내각을 말한다. 이에, 금속 배선(161) 및 화소 전극(180)과 대비하여 골(176)의 폭을 효과적으로 설계할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 제3 실시예는 표시 장치에서 단락 및 액정 부족 불량이 발생하는 것을 더욱 안정적으로 억제할 수 있다.
[실시예 4]
도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 제4 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 제4 실시예는 표시 장치 제조 방법으로 도 5 내지 도 10은 도 3의 표시 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 데이터 배선(161, 165, 166)을 덮는 보호막(170) 위에 3원색을 갖는 컬러 필터(175)가 각각 순차적으로 형성된다. 이때, 컬러 필터(175)의 색은 반드시 3원색에 한정되는 것은 아니며, 하나 이상의 색으로 다양하게 구성될 수 있다.
컬러 필터(175)는 각 화소 영역마다 형성된다. 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들 사이에 골(176)이 형성되도록 컬러 필터(175)들을 이격시켜 순차적으로 형성한다.
다음, 컬러 필터(175) 위에는 캡핑 레이어(capping layer)(179)를 형성한다. 캡핑 레이어(179)는 컬러 필터(175)를 포함한 유기막들을 보호한다. 캡핑 레이어(179)는 반드시 필요한 것은 아니며, 필요에 따라 생략될 수도 있다. 캡핑 레이 어(179)는 보호막(170)과 유사한 물질을 포함한 다양한 물질들로 만들어질 수 있다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 캡핑 레이어(179) 위에 도전막(185)을 형성한다. 여기서, 도전막(185)은 화소 전극(180)을 형성하기 위해서는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체가 사용될 수 있다.
다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 도전막(175) 상에 네거티브(negative) 감광 물질(700)을 도포한다. 네거티브 감광 물질(700)은 빛에 감광된 부분은 반응하여 현상 시 남고, 빛에 감광되지 않은 부분은 현상 시 제거되는 물질을 말한다.
본 발명에서 네거티브 감광 물질(700)로는 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 구할 수 있는 공지된 다양한 네거티브 감광 물질이 사용될 수 있다.
다음, 도 8에 도시한 바와 같이, 마스크(900)를 사용하여 네거티브 감광 물질(700)을 노광한다. 여기서, 마스크(900)는 투명 기판(910) 및 투명 기판(910)에 형성된 차광 패턴(920)을 포함한다. 마스크(900)는 서로 이웃한 컬러 필터들(175) 사이의 골(176) 위에 위치한 네거티브 감광 물질(700)에는 빛이 조사되지 않도록 차폐한다.
다음, 노광된 네거티브 감광 물질(700)을 베이크(bake) 처리한다. 네거티브 감광 물질(700)의 특성상 베이크 처리 공정이 필요하나, 사용되는 감광 물질의 특성에 따라 베이크 처리 공정은 생략될 수도 있다.
다음, 도 9에 도시한 바와 같이, 노광되고 베이크 처리된 네거티브 감광 물질(700)을 현상하여 감광막 패턴(701)을 형성한다. 즉, 현상 공정을 통해 서로 이 웃한 컬러 필터들(175) 사이의 골(176) 위에 도포된 네거티브 감광 물질(700)은 제거되고, 감광막 패턴(701)이 형성된다.
다음, 도 10에 도시한 바와 같이, 도전막(185)을 감광막 패턴(701)을 통해 식각하여 화소 전극(180)을 형성한다.
이와 같이, 사진 식각 공정을 통해 도전막(185)을 식각하여 서로 이웃한 컬러 필터(175) 사이의 골을 사이에 두고 서로 분리된 화소 전극(180)이 형성된다. 여기서, 사진 식각 공정은 네거티브 감광 물질(700)을 도포하고, 노광 및 현상하여 감광막 패턴(701)을 만들고, 이를 이용하여 도전막(185)을 식각하는 공정을 통틀어 말한다.
이와 같은 제조 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제4 실시예는 단락 및 액정 부족 불량이 발생하는 것을 더욱 안정적으로 억제할 수 있는 표시 장치 제조 방법을 제공한다.
[실시예 5]
도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 제5 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 제5 실시예는 표시 장치 제조 방법으로 도 11 내지 도 14는 도 3의 표시 장치를 제조하는 다른 방법을 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 11에 도시한 바와 같이, 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터(175)들 사이에 골(176)이 형성되도록 컬러 필터(175)들을 이격시켜 순차적으로 형성한다.
다음, 컬러 필터(175) 위에는 캡핑 레이어(capping layer)(179)를 형성한다. 캡핑 레이어(179)는 반드시 필요한 것은 아니며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
다음, 캡핑 레이어(179) 위에 감광 물질(800)을 도포한다. 여기서 감광 물질은 포지티브(positive) 감광 물질 및 네거티브 감광 물질이 모두 사용될 수 있다. 다만, 감광 물질(800)의 종류에 따라 후술할 마스크(900)의 차광 패턴(920)이 달라진다. 도 11에서는 감광 물질로 포지티브 감광 물질이 사용되었다. 즉, 감광 물질(800)은 빛에 감광되지 않은 부분은 현상 시 남고, 빛에 감광된 부분은 현상 시 제거된다.
다음, 도 12에 도시한 바와 같이, 마스크(900)를 사용하여 감광 물질(800)을 노광한다. 여기서, 마스크(900)는 투명 기판(910) 및 투명 기판(910)에 형성된 차광 패턴(920)을 포함한다. 마스크(900)는 서로 이웃한 컬러 필터들(175) 사이의 골(176) 위에 위치한 감광 물질(700)에는 빛이 조사되지 않도록 차폐한다.
다음, 도 13에 도시한 바와 같이, 노광된 감광 물질(800)을 현상하여 감광막 패턴(801)을 형성한다. 즉, 현상 공정을 통해 서로 이웃한 컬러 필터들(175) 사이의 골(176) 위에 도포된 감광 물질(800)은 남고 나머지는 제거된 감광막 패턴(801)이 형성된다.
여기서, 감광 물질(800)을 도포하고, 노광 및 현상하여 감광막 패턴(801)을 형성하는 공정을 통틀어 사진 공정이라 한다.
다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(801) 및 컬러 필터(175) 위에 도전막(185)을 형성한다. 여기서, 도전막(185)은 화소 전극(180)을 형성하기 위해서는 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체가 사용될 수 있다.
다음, 감광막 패턴을 제거하여 도전막으로 화소 전극을 형성한다. 즉, 서로 이웃한 컬러 필터들(175) 사이의 골(176) 위에 형성된 감광막 패턴이 감광막 패턴 위에 형성된 도전막과 함께 제거된다. 따라서 서로 이웃한 컬러 필터(175) 사이의 골을 사이에 두고 서로 분리된 화소 전극(180)이 형성된다.
이와 같은 제조 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제5 실시예는 단락 및 액정 부족 불량이 발생하는 것을 더욱 안정적으로 억제할 수 있는 표시 장치 제조 방법을 제공한다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 여러 실시예를 통해 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 요부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 요부 단면도이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.

Claims (16)

  1. 복수의 화소 영역마다 각각 컬러 필터를 형성하는 단계와,
    상기 컬러 필터 상에 도전막을 형성하는 단계와,
    사진 식각 공정을 통해 상기 도전막을 각 상기 화소 영역마다 분리시켜 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들 사이에 골이 형성되고,
    상기 사진 식각 공정은 네거티브(negative) 감광 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 사진 식각 공정은,
    상기 도전막 상에 네거티브 감광 물질을 도포하는 단계와,
    마스크를 사용하여 상기 네거티브 감광 물질을 노광하는 단계와,
    노광된 상기 네거티브 감광 물질을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 도전막을 상기 감광막 패턴을 통해 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 현상을 통해 서로 이웃한 컬러 필터들 사이의 골 위에 도포된 네거티브 감광 물질은 제거되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 골 아래에 배치되는 금속 배선을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 골의 폭은 상기 금속 배선의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  4. 복수의 화소 영역마다 각각 컬러 필터를 형성하는 단계와,
    사진 공정을 통해 상기 컬러 필터 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 감광막 패턴 상에 도전막을 형성하는 단계와,
    상기 감광막 패턴을 제거하여 상기 도전막으로 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터들 사이에 골이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 사진 공정은,
    상기 컬러 필터 상에 감광 물질을 도포하는 단계와,
    마스크를 사용하여 상기 감광 물질을 노광하는 단계와,
    노광된 상기 감광 물질을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하 며,
    상기 감광막 패턴은 상기 서로 이웃한 컬러 필터들 사이의 골 위에 형성된 감광막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 감광막 패턴의 감광막 위에 형성된 상기 도전막은 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계에서 상기 감광막과 함께 제거되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 감광 물질은 포지티브(positive) 감광 물질 및 네거티브 감광 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  8. 복수의 화소를 가지고 화상을 표시하는 표시 장치에 있어서,
    제1 기판 부재와,
    상기 제1 기판 부재와 대향 배치된 제2 기판 부재와,
    각 상기 화소마다 상기 제1 기판 부재 상에 형성된 컬러 필터와,
    상기 제1 기판 부재와 상기 컬러 필터 사이에 배치된 금속 배선과,
    상기 컬러 필터와 상기 제2 기판 부재 사이에 배치된 화소 전극을 포함하며,
    상기 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터 사이에 골이 형성되고,
    상기 금속 배선 중 일부는 상기 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 컬러 필터 사이의 골 아래에 배치되며,
    상기 골의 폭은 상기 금속 배선의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 이웃한 컬러 필터 사이에 형성된 골이 갖는 측면 경사각은 40도 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 복수의 화소가 형성된 표시 영역과, 상기 표시 영역 주변의 비표시 영역으로 구분되는 표시 장치에 있어서,
    제1 기판 부재와,
    각 상기 화소마다 상기 제1 기판 부재 상에 형성된 컬러 필터와,
    상기 제1 기판 부재에 대향 배치된 제2 기판 부재와,
    상기 제1 기판 부재와 대향하는 상기 제2 기판 부재의 일면 위에 상기 화소 간의 경계를 따라 형성된 차광 부재와,
    상기 제1 기판 부재 및 상기 제2 기판 부재 사이에 배치된 액정층을 포함하며,
    상기 화소 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들 은 서로 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높은 중첩부를 형성하며,
    상기 중첩부와 대응하는 상기 차광 부재는 0.7㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 컬러 필터 및 상기 차광 부재는 각각 상기 비표시 영역에도 더 형성되며,
    상기 비표시 영역에서 상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재의 가장자리를 따라 배치된 실런트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 비표시 영역에 형성된 컬러 필터는 청색 계열의 색을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제10항에서,
    상기 제1 기판 부재 상에 형성된 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 차광 부재는 상기 박막 트랜지스터와 대응하는 위치에도 더 형성되며,
    상기 차광 부재 위에 형성되어 상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재의 이격거리를 유지하는 기판 간격재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제10항에서,
    상기 액정층의 최소 두께는 1㎛ 이상인 것을 특징으로 표시 장치.
  15. 복수의 화소 영역마다 중첩부를 갖는 컬러 필터를 형성하는 단계와,
    상기 컬러 필터의 중첩부를 그라인딩(grinding)하여 상기 중첩부보다 낮은 두께를 갖는 경계부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 중첩부는 상기 화소 영역 간의 경계에서 서로 다른 색상을 가지며 이웃한 상기 컬러 필터들이 서로 겹쳐져 주변보다 상대적으로 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 컬러 필터는 제1 기판 부재 상에 형성되며,
    제2 기판 부재를 상기 제1 기판 부재와 대향 배치하는 단계와,
    상기 제1 기판 부재와 상기 제2 기판 부재 사이에 액정층을 배치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 액정층의 최소 두께는 1㎛ 이상인 것을 특징으로 표시 장치 제조 방법.
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