KR20100127538A

KR20100127538A - 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100127538A
Application number: KR1020090046029A
Authority: KR
Inventors: 김관수; 이상헌; 장선영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-06
Also published as: KR101592017B1

Abstract

본 발명의 실시예에 다른 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 게이트선, 데이터선 그리고 게이트선 및 데이터선과 연결되는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터 위에 격벽을 형성하는 단계, 격벽 내에 색필터를 형성하는 단계, 색필터 위에 잉크젯 인쇄 방법으로 제1 보호막을 형성하여 색필터와 격벽 사이의 단차를 줄이는 단계, 제1 보호막 및 격벽 위에 제2 보호막을 형성하여 기판을 평탄화하는 단계, 제2 보호막 위에 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 그리고 제1 절연 기판과 제2 절연 기판과 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.

잉크젯, 격벽, 보호막, 셀갭, 차광부재, 간격재

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판(이하 '박막 트랜지스터 표시판'이라 한다)에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판(이하 '공통 전극 표시판'이라 한다)에는 적색, 녹색 및 청색의 색 필터가 형성되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.

그러나, 이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 색 필터가 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 색 필터와 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 구조(color filter on array, COA)가 제안되었다.

박막 트랜지스터와 함께 색필터를 형성할 때 색 필터는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성될 수 있다. 잉크젯 인쇄 방법은 구획되어 있는 소정 위치에 액체 잉크를 분사하여 각각의 잉크가 착색된 이미지를 구현하는 기술로, 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 포함한 복수의 색 필터를 한번에 형성할 수 있어서 제조 공정, 시간 및 비용이 크게 절감될 수 있다.

그러나 잉크젯 인쇄 방법으로 색필터를 형성할 때 색필터와 격벽의 특성이 달라 격벽의 높이와 동일하게 색필터를 채우기가 어렵다. 격벽의 높이가 낮으면 잉크가 격벽을 넘어 이웃 화소와 혼색될 수가 있다. 그리고 격벽의 높이가 높으면 격벽 내에 잉크가 채워지지 않은 부분으로 인한 단차가 발생하고, 단차로 인해서 보호막에 요철이 형성되어 차광 부재 및 감광막을 형성할 수 있는 공정 마진이 줄어든다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 색필터의 혼색을 방지하기 위해서 격벽의 높이를 높게 형성하더라도 차광 부재 및 감광막의 공정 마진이 감소하지 않는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 다른 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 게이트선, 데이터선 그리고 게이트선 및 데이터선과 연결되는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터 위에 격벽을 형성하는 단계, 격벽 내에 색필터를 형성하는 단계, 색필터 위에 잉크젯 인쇄 방법으로 제1 보호막을 형성하여 색필터와 격벽 사이의 단차를 줄이는 단계, 제1 보호막 및 격벽 위에 제2 보호막을 형성하여 기판을 평탄화하는 단계, 제2 보호막 위에 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계, 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 그리고 제1 절연 기판과 제2 절연 기판과 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.

제2 보호막은 슬릿 코팅으로 형성하고, 단차는 1㎛~2㎛일 수 있다.

색필터는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.

제2 보호막 위에 간격재 및 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

간격재 및 차광 부재는 하나의 하프톤 광마스크를 이용하여 동시에 형성하고, 간격재 및 차광 부재는 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 형성할 수 있다.

광마스크는 슬릿을 포함할 수 있다.

게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터와 색필터 사이에 제3 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는 제1 절연 기판, 제1 절연 기판 위에 위치하는 게이트선, 게이트선과 교차하는 데이터선, 게이 트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선 위에 위치하는 격벽, 격벽에 의하여 구획된 영역 내에 채워져 있으며 격벽보다 높이가 낮은 색필터, 격벽 내에 채워져 있는 제1 상부 보호막, 제1 상부 보호막 및 격벽 위에 위치하는 제2 상부 보호막, 제2 상부 보호막 위에 위치하며 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 그리고 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

제2 상부 보호막 위에 위치하고 1㎛이상의 두께를 가지는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.

제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이의 간격을 유지하며 차광 부재와 동일한 물질로 이루어지는 간격재를 더 포함할 수 있다.

간격재 및 차광 부재는 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 이루어질 수 있다.

제1 상부 보호막과 제2 상부 보호막은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선과 격벽 사이에 위치하는 하부 보호막을 더 포함할 수 있다.

격벽은 하부 격벽과 하부 격벽보다 폭이 좁은 상부 격벽을 포함 할 수 있고, 격벽과 일체로 형성되어 있고 제1 절연 기판과 제2 절연 기판 사이의 간격을 유지하는 간격재를 더 포함할 수 있다.

간격재 및 격벽은 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 색필터의 혼색을 방지하기 위해서 격벽의 높이가 높아지더라도 충분히 간격재와 차광 부재의 공정 마진을 확보할 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

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 경우 뿐만 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.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면 액정 표시 장치는 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 포함하고, 두 표시판(100, 200) 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다.

상부 표시판(200)은 공통 전극(도시하지 않음)을 포함한다.

박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함하는 하부 표시판(100) 위에는 격 벽(361)이 형성되어 있고, 격벽(361)으로 구획되는 영역에는 색필터(230)가 채워져 있다.

그리고 색필터(230) 위에는 제1 상부 보호막(180q)이 형성되어 있고, 제1 상부 보호막(180q) 및 격벽(361)을 포함하는 기판 전면에는 제2 상부 보호막(180r)이 형성되어 있다.

제1 상부 보호막(180q)은 격벽(361)과 색필터(230) 사이의 단차를 줄여주어 제2 상부 보호막(180r)이 평탄하게 형성될 수 있도록 한다. 제2 상부 보호막(180r)은 기판 전면에 형성되어 기판을 평탄화한다. 제1 상부 보호막(180q)과 제2 상부 보호막(180r)은 동일한 유기 물질로 형성될 수 있다.

제2 상부 보호막(180r) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있고, 화소 전극(191) 위에는 차광 부재(220) 및 간격재(320)가 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에서는 제1 상부 보호막(180q)으로 색필터(230)와 격벽(361) 사이의 단차를 줄인 후 제2 상부 보호막(180r)을 형성하여 기판을 평탄화한다. 이때, 제2 상부 보호막(180r)은 제1 상부 보호막(180q)으로 인해서 더욱 평탄한 면을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 달리 단일막으로 보호막을 형성하면, 색필터(230)과 격벽(361) 사이의 단차로 인해서 보호막도 단차를 형성하여 보호막이 평탄하지 않을 수 있다. 격벽(361)의 높이가 높을수록 이러한 단차는 더욱 커지게 되며 단차가 커질수록 단차를 제거하기 위해서 보호막의 두께가 두꺼워 진다.

한편, 두 표시판(100, 200) 사이의 셀갭은 일정한 간격을 가지나 보호막의 두께가 두꺼워지면 셀갭이 줄어들고 따라서 간격재(320) 및 차광 부재(220)를 형성하기 위한 공정 마진이 감소하게 된다.

차광 부재(220)는 일정 두께 이상 형성하여야 빛샘을 방지할 수 있으나 셀갭이 줄어들면 차광 부재(220)의 두께가 얇아지기 때문에 빛샘을 완전하게 방지할 수 없다.

그러나 본 발명의 실시예에서는 제1 상부 보호막(180q)으로 색필터(230)와 격벽(361) 사이의 단차를 줄이고, 제2 상부 보호막(180r)을 형성하기 때문에 제2 상부 보호막(180r)을 얇게 형성하여 충분한 셀갭을 확보할 수 있다. 차광 부재(220)는 1㎛이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 게이트선(GL), 복수 쌍의 데이터선(DLa, DLb) 및 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 액정 표시 장치를 구조적으로 보면 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 부화소(PXa, PXb)는 스위칭 소자(Qa, Qb)와 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Csta, Cstb)를 포함한다.

스위칭 소자(Qa, Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DLa, DLb)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(Csta, Cstb)와 연결되어 있다.

액정 축전기(Clca, Clcb)는 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)을 두 단자로 하고, 두 단자 사이의 액정층(3) 부분을 유전체로 하여 형성된다.

액정 축전기(Clca, Clcb)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Csta, Cstb)는 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(SL)과 부화소 전극(191a, 191b)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

두 액정 축전기(Clca, Clcb)에 충전되는 전압은 서로 약간의 차이가 나도록 설정되어 있다. 예를 들면, 액정 축전기(Clca)에 인가되는 데이터 전압이 액정 축전기(Clcb)에 인가되는 데이터 전압에 비하여 항상 낮거나 높도록 설정한다. 이렇게 두 액정 축전기(Clca, Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 할 수 있어 액정 표시 장치의 측면 시인성을 향상할 수 있다.

그러면 도 3 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해서 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4은 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도3의 액정 표시 장치의 화소 전극을 제외한 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 6 은 도 3의 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 배치도이고, 도 7은 본발명의 한 실시예에 따른 화소 전극의 기본이 되는 기본 전극을 도시한 평면도이다.

도 3 내지 6을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.

절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131, 135)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 제1 및 제2 게이트 전극(gate electrode)(124a, 124b)을 포함한다.

유지 전극선(storage electrode line)(131, 135)은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗은 줄기선(stem)(131)과 이로부터 뻗어 나온 복수의 유지 전극(storage electrode)(135)을 포함한다. 유지 전극선(131, 135)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131, 135) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어진 복수의 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다.

반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a, 163b, 165a, 165b)가 형성되어 있으며, 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b)는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수 쌍의 데이터선(data line)(171a, 171b)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b)이 형성되어 있다.

데이터선(171a, 171b)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선의 줄기선(131)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 U자형으로 굽은 제1 및 제2 소스 전극(source electrode)(173a, 173b)을 포함하며, 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)은 각각 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 마주한다.

제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 제1 소스 전극(173a)으로 일부 둘러싸인 한 쪽 끝에서부터 위로 뻗어 있으며 반대쪽 끝은 다른 층과의 접속을 위해 면적이 넓을 수 있다.

그러나 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 비롯한 데이터선(171a, 171b)의 모양 및 배치는 여러 형태로 변형될 수 있다.

제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b), 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)와 함께 제1 및 제2 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa, Qb)를 이루며, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 채널(channel)은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 형성된다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b)는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154a, 154b)에는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 전극(175a, 175b) 사이를 비롯하여 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.

데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 질화규소 또는 산화규소 따위로 만들어진 하부 보호막(180p)이 형성되어 있다.

하부 보호막(180p) 위에는 격벽(361)이 형성되어 있다. 격벽(361)은 게이트선(121) 및 데이터선(171a, 171b)을 따라 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터 위에도 형성된다. 격벽(361)으로 둘러싸인 영역은 색필터(230) 및 제1 상부 보호막(180q)이 채워지는 충진 영역으로 대략 직사각형 모양을 이룬다.

충진 영역에는 색필터(230)가 채워져 있으며, 색필터(230)는 격벽(361)보다 높이가 낮게 형성되어 있다.

격벽(361) 및 색필터(230) 위에는 제1 상부 보호막(180q)이 형성되어 있다. 제1 상부 보호막(180q)은 격벽(361)과 색필터(230) 사이의 높이 차로 인한 단차를 줄여준다.

그리고 제1 상부 보호막(180q) 및 격벽(361) 위에는 제2 상부 보호막(180r) 이 형성되어 있다. 제2 상부 보호막(180r)은 기판 전체에 형성되어 있으며 기판을 평탄화한다. 제1 상부 보호막(180q)과 제2 상부 보호막(180r)은 동일한 유기 물질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 제1 상부 보호막(180q)과 제2 상부 보호막(180r)을 구분되게 도시하였으나, 제1 상부 보호막(180q)과 제2 상부 보호막(180r)은 동일한 물질로 형성할 경우에 두 막 사이의 경계선이 구분되지 않을 수 있다.

제2 상부 보호막(180r), 제1 상부 보호막(180q), 색필터(230) 및 하부 보호막(180p)에는 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있다.

제2 상부 보호막(180r) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다.

각 화소 전극(191)은 간극(91)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함하며, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 각각 도 7에 도시한 기본 전극(199) 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.

그러면 도 7을 참고하여, 기본 전극(199)에 대해 상세하게 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이 기본 전극(199)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(199)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나 뉘어지며 각 부영역(Da-Dd)은 복수의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함한다.

제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.

제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da-Dd)의 미세 가지부(194a-194d)는 서로 직교할 수 있다.

도시하지 않았으나 미세 가지부(194a-194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있다.

다시 도 2 내지 도 6을 참고하면, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 각각 하나의 기본 전극(199)을 포함한다. 다만 화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있으며, 이때, 제2 부화소 전극(191b)는 제1 부화소 전극(191a)의 면적보다 1.0배에서 2.2배 정도 크도록 기본 전극(199)의 크기를 다르게 형성한다.

제2 부화소 전극(191b)은 데이터선(171)을 따라 뻗은 한 쌍의 가지(195)를 포함한다. 가지는 제1 부화소 전극(191b)과 데이터선(171) 사이에 위치하며 제1 부 화소 전극(191b)의 하단에서 연결된다. 둘 중 하나의 가지는 확장되어 있으며 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 제1 부화소 전극(191a)은 접촉 구멍(185a)을 통해서 제1 드레인 전극(175a)과 연결되어 있다.

제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

화소 전극(191) 위에는 간격재(320) 및 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)을 따라 형성되어 있으며, 간격재(320)는 박막 트랜지스터와 대응하는 부분을 포함할 수 있다.

간격재(320) 및 차광 부재(220)는 각각의 광마스크를 이용하여 형성될 수 있으나, 한 개의 광마스크를 이용하여 동시에 형성할 수 있다. 이때 간격재(320) 및 차광 부재(220)는 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 형성될 수 있다.

간격재(320) 및 차광 부재(220) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.

다음, 상부 표시판(200)에 대해서 설명한다.

상부 표시판(200)은 투명한 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 전면에 형성되어 있고, 공통 전극(270) 위에 배향막(21)이 형성되어 있다.

그럼 도 8 내지 도 12를 참조하여 도 3 및 도 4의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다.

도 8 내지 도 12는 도 3 및 도 4에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(124a, 124b)을 포함하는 게이트선(121)과 유지 전극(135)을 포함하는 유지 전극선을 형성한다.

다음 도 9에 도시한 바와 같이, 게이트선(121)을 포함하는 기판(110) 위에 산화 규소 따위를 증착하여 게이트 절연막(140)을 형성한다.

그리고 게이트 절연막(140) 위에 불순물이 도핑되지 않은 비정질 규소막, 불순물이 도핑된 비정질 규소막을 형성한 후 패터닝하여 저항성 접촉층 패턴 및 반도체(154a, 154b)를 형성한다.

이후 저항성 접촉층 패턴 위에 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 소스 전극(173a, 173b)을 포함하는 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b)을 형성한다.

소스 전극(173a, 173b) 및 드레인 전극(175a, 175b)을 마스크로 이들 사이에 노출되어 있는 저항성 접촉층 패턴을 식각하여 저항성 접촉층(163a, 163b, 165a, 165b)을 형성한다.

반도체(154a, 154b), 저항성 접촉층(163a, 163b, 165a, 165b), 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b)은 각각의 마스크로 형성할 수 있지만, 슬릿 마스크 따위를 사용한 두께가 다른 감광막 패턴을 이용하여 함께 형성할 수 있다. 이 경우 저항성 접촉층은 데이터선 및 드레인 전극과 동일한 평면 패턴을 가진다.

도 10에 도시한 바와 같이, 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b) 위에 하부 보호막(180p)을 형성한다. 그리고 하부 보호막(180p) 위에 유기 절연막을 형성한 후 패터닝하여 격벽(361)을 형성한다. 이때, 격벽(361)은 이후에 형성되는 색필터가 혼색되지 않도록 4.0~5.0㎛의 두께로 형성할 수 있다.

도 11에 도시한 바와 같이, 격벽(361)으로 정의되는 화소 내에 색필터(230)를 형성한다. 색필터(230)는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있으며, 잉크젯 인쇄 방법은 잉크젯용 헤드를 이동하면서 색필터 용액을 적하하고, 색필터 용액을 건조하는 방식으로 진행된다.

이후 격벽(361) 내에 제1 상부 보호막(180q)을 형성하여 격벽(361)과 색필터(230) 사이의 단차를 줄인다. 상부 보호막(180q)는 색필터와 같이 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.

색필터(230)의 두께가 너무 높으면 격벽(361)과 색필터(230) 사이에 단차가 줄어들어 제1 상부 보호막(180q)을 형성하기 위한 잉크의 양을 조절하기가 어렵다. 따라서 색필터(230)는 격벽(361)보다 약 1㎛~2㎛정도 낮게 형성하는 것이 바람직하다.

도 12에 도시한 바와 같이,색필터(230) 및 제1 상부 보호막(180q) 위에 제2 상부 보호막(180r)을 형성한다. 제2 상부 보호막(180r)은 슬릿 코팅(slit coating) 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 슬릿 코팅은 일정한 간격으로 배치된 노즐이 기판을 통과하면서 유기 물질을 분사한다.

제1 상부 보호막(180q)에 의해서 격벽(361)과 색필터(230) 사이의 높이 차를 줄여줌으로써 제2 상부 보호막(180r)을 두껍게 형성하지 않아도 기판을 용이하게 평탄화할 수 있다. 제1 상부 보호막(180q)이 격벽(361)보다 높게 형성되더라도 제 2 상부 보호막(180r)을 추가 형성하기 때문에 제1 상부 보호막(180q)으로 인한 단차를 제거할 수 있다. 또한 제1 상부 보호막(180q)을 형성할 때, 제1 상부 보호막(180q)이 격벽(361)을 넘어 흐르더라도 문제를 유발하지 않는다.

이후 제2 상부 보호막(180r), 제1 상부 보호막(180q), 격벽(361) 및 하부 보호막(180p)을 패터닝하여 접촉구(185a, 185b)를 형성한다. 제2 상부 보호막(180r)과 제1 상부 보호막(180q)이 감광성 유기 물질인 경우에는 사진 공정(Photolithography)만으로 이들 두 막(180r, 180q)을 패터닝할 수 있다. 이후, 격벽(361)과 하부 보호막(180p)을 패터닝하기 위하여 식각 공정이 추가될 수 있다. 제2 상부 보호막(180r)과 제1 상부 보호막(180q)도 사진 식각 공정으로 패터닝할 수도 있다.

이후 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 상부 보호막(180r) 위에 화소 전극(191)을 형성한다. 그리고 화소 전극(191) 위에 감광성 유기 물질막을 형성한 후 슬릿 패턴을 가지는 광마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 두께가 다른 차광 부재(220)와 간격재(320)를 형성한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 13의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 3 및 도 4의 실시예에 비하여 격벽 및 간격재의 형태가 다르다. 격벽이 하부 격벽(361a, 361b)과 상부 격벽(362a, 362b)을 포함하고, 간격재(363)가 상부 격벽(362a, 362b)과 일체로 형성되어 있다. 제2 상부 보호막(180r)은 상부 격벽(362a, 362b)과 제1 상부 보호막(180q)을 덮고, 간격재(363)는 노출한다. 때에 따라서는 제2 상부 보호막(180r) 이 간격재(363)도 덮는 형태로 형성될 수도 있다. 여기서 하부 격벽(361a, 361b) 및 상부 격벽(362a, 362b)은 검은색 유기 물질로 형성하여 빛샘을 방지하는 차광 부재로 사용할 수 있다. 간격재(363)도 검은색 유기 물질로 형성할 수 있다.

이러한 구조의 액정 표시 장치를 형성하는 방법은 도 8 내지 도 12를 통하여 설명한 액정 표시 장치의 제조 방법과 비교하여 격벽 및 간격재를 형성하는 공정이 다르다. 즉, 하부 격벽(361a, 361b)을 형성하고, 그 위에 상부 격벽(362a, 362b)과 간격재(363)를 동시에 형성한다. 이 때, 하프톤(Half-Tone) 마스크를 통한 노광 방법을 사용함으로써 높이가 다른 상부 격벽(362a, 362b)과 간격재(363)를 동시에 형성할 수 있다. 이후 색필터(230)와 제1 상부 보호막(180q)를 잉크젯 인쇄 방법으로 형성하고, 제2 상부 보호막(180r)을 슬릿 코팅 등의 방법으로 형성한다.

이상에서는 액정 표시 장치를 실시예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 격벽을 형성하여 영역을 구획하고 해당 영역에 색필터나 발광 물질 등을 채우는 유기 발광 표시 장치에도 적용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 4은 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 5는 도3의 액정 표시 장치의 화소 전극을 제외한 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.

도 6은 도 3의 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시한 배치도이다.

도 7은 본발명의 한 실시예에 따른 화소 전극의 기본이 되는 기본 전극을 도시한 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 액정층 11, 21: 배향막

31: 액정 분자 100: 박막 트랜지스터 표시판

110, 210: 절연 기판 121: 게이트선

124a, 124b: 게이트 전극 131: 유지 전극선

135: 유지 전극

140: 게이트 절연막 154a, 154b: 반도체

163a, 163b, 165a, 165b: 저항성 접촉 부재

171a, 171b: 데이터선 173a, 173b: 소스 전극

175a, 175b: 드레인 전극 180p: 하부 보호막

180q: 제1 상부 보호막 180r: 제2 상부 보호막

185a 185b: 접촉 구멍 191: 화소 전극

191a: 제1 부화소 전극 191b: 제2 부화소 전극

200: 공통 전극 표시판

230: 색필터 270: 공통 전극

Claims

기판 위에 게이트선, 데이터선 그리고 상기 게이트선 및 데이터선과 연결되는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,

상기 데이터선 위에 격벽을 형성하는 단계,

상기 격벽 내에 색필터를 형성하는 단계,

상기 색필터 위에 잉크젯 인쇄 방법으로 제1 유기막을 형성하여 상기 색필터와 상기 격벽 사이의 단차를 줄이는 단계,

상기 제1 보호막 및 상기 격벽 위에 사진 공정으로 제2 유기막을 형성하는 단계,

상기 제2 보호막 위에 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계,

상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에 공통 전극을 형성하는 단계, 그리고

상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판과 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제 1항에서

제2 유기막은 상기 격벽과 제1 유기막을 평탄화하는 표시 장치의 제조 방법
제2항에서,

상기 단차는 1㎛~2㎛인 표시 장치의 제조 방법.
제2항에서,

상기 색필터는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 제2 유기

막 위에 간격재 및 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제5항에서,

상기 간격재 및 차광 부재는 하나의 하프톤 광마스크를 이용하여 동시에 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
제6항에서,

상기 간격재 및 차광 부재는 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
제7항에서,

상기 광마스크는 슬릿을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 색필터는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
제9항에서,

상기 게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터와 상기 색필터 사이에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제1 절연 기판,

상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 게이트선,

상기 게이트선과 교차하는 데이터선,

상기 게이트선 및 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,

상기 데이터선 위에 위치하는 격벽,

상기 격벽에 의하여 구획된 영역 내에 채워져 있으며 상기 격벽보다 높이가 낮은 색필터,

상기 격벽 내에 채워져 있는 제1 상부 유기막,

상기 제1 상부 보호막 및 상기 격벽 위에 위치하는 제2 상부 유기막,

상기 제2 상부 유기막 위에 위치하며 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,

상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,

상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 그리고

상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층

을 포함하는 표시 장치.
제11항에서,

제2 상부 유기막은 상기 격벽과 제1 상부 유기막을 평탄화하는 표시 장치.
제11항에서,

상기 제2 상부 유기막 위에 위치하고 1㎛이상의 두께를 가지는 차광 부재를 더 포함하는 표시 장치.
제13항에서,

상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이의 간격을 유지하며 상기 차광 부재와 동일한 물질로 이루어지는 간격재를 더 포함하는 표시 장치.
제14항에서,

상기 간격재 및 상기 차광 부재는 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 이루어지는 표시 장치.
제11항에서,

상기 제1 상부 유기막과 상기 제2 상부 유기막은 동일한 물질로 이루어지는 표시 장치.
제16항에서,

상기 박막 트랜지스터, 게이트선 및 데이터선과 상기 격벽 사이에 위치하는 하부 유기막을 더 포함하는 표시 장치.
제11항에서,

상기 격벽은 하부 격벽과 상기 하부 격벽보다 폭이 좁은 상부 격벽을 포함하는 표시 장치.
제18항에서,

상기 격벽과 일체로 형성되어 있고 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이의 간격을 유지하는 간격재를 더 포함하는 표시 장치.
제19항에서,

상기 간격재 및 상기 격벽은 검은색 염료로 착색된 유기 물질로 이루어지는 표시 장치.