KR20160001823A - 표시 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20160001823A
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스기타니코이치
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박철원
정양호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

개시된 표시 패널은 기판, 복수의 데이터 라인들, 복수의 컬러필터들, 복수의 블랙매트릭스들 및 액정층을 포함한다 상기 기판은 박막 트랜지스터가 배치된다 상기 데이터 라인들은 상기 박막 트랜지스터와 연결되며 상기 기판 상에 배치된다 상기 컬러필터들은 서로 인접한 상기 데이터 라인들 사이에 배치된다 상기 블랙매트릭스들은 상기 데이터 라인들과 중첩한다 상기 액정층은 상기 컬러필터들 상에 배치되며, 플랫 영역 및 단차 영역을 포함한다 상기 플랫 영역은 편평한 상부면을 가지며, 상기 단차 영역은 상기 플랫 영역의 끝단에 인접하여 단차를 갖는다.

Description

표시 패널 및 이의 제조 방법{DISPLAY PANEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 기판만을 포함하는 표시 패널에 있어서, 개구율이 향상된 표시 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 패널은 스위칭 소자를 포함하는 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향하며 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터 기판 및 상기 어레이 기판 및 상기 컬러 필터 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다. 상기 어레이 기판은 제1 베이스 기판을 포함하고, 상기 컬러 필터 기판은 제2 베이스 기판을 포함한다. 이와 같이 상기 표시 패널은 2장의 베이스 기판을 포함하므로 제조 비용이 높은 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 하나의 베이스 기판 상에 스위칭 소자, 컬러 필터를 형성하고, 액정 분자를 수납하는 임베디드 마이크로캐비티(Embeded Microcavity, EM) 방식의 표시 패널이 개발되고 있다.
임베디드 마이크로캐비티 방식의 표시 패널을 제작함에 있어서, 터널상 공동(tunnel-shaped cavity; TSC)을 형성하기 위하여 희생층을 형성한다. 이러한 희생층을 경화시키고 내부의 가스를 제거하기 위하여, 하드베이크(hard bake)한다.
그러나, 후속 공정의 마진을 확보하기 위하여 하드베이크 공정 온도를 증가시키면, 희생층은 써멀 리플로우(thermal reflow)에 의하여 양 측면이 중앙 부분보다 높게 형성된다. 따라서, 희생층의 양 측면은 어둡게 표시되어, 표시 패널의 개구율이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 액정층의 양 끝단이 단차를 가지도록 형성하여, 개구율이 향상된 표시 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 패널을 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널은 기판, 복수의 데이터 라인들, 복수의 컬러필터들, 복수의 블랙매트릭스들 및 액정층을 포함한다. 상기 기판에는 박막 트랜지스터가 배치된다. 상기 데이터 라인들은 상기 박막 트랜지스터와 연결되며 상기 기판 상에 배치된다. 상기 컬러필터들은 서로 인접한 상기 데이터 라인들 사이에 배치된다. 상기 블랙매트릭스들은 상기 데이터 라인들과 중첩한다. 상기 액정층은 상기 컬러필터들 상에 배치되며, 플랫 영역 및 단차 영역을 포함한다. 상기 플랫 영역은 편평한 상부면을 가지며, 상기 단차 영역은 상기 플랫 영역의 끝단에 인접하여 단차를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단차 영역은 상기 블랙매트릭스들에 인접할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단차 영역은 볼록부를 포함하며, 상기 볼록부의 높이는 상기 플랫 영역의 높이보다 큰 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러필터들 상에 배치된 제1 전극 및 상기 액정층 상에 배치된 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전극 상에 배치된 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연층 상에 형성된 지붕층을 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법은 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 데이터 라인들이 배치된 기판 상에 서로 인접한 상기 데이터 라인들 사이에 복수의 컬러필터들을 형성한다. 서로 인접하는 상기 컬러필터들 사이에 상기 데이터 라인들과 중첩하는 복수의 블랙매트릭스들을 형성한다. 상기 컬러필터들 및 상기 블랙매트릭스들 상에 포토레지스트 조성물을 코팅하여 희생층을 형성한다. 상기 데이터 라인들 상부 영역에 광을 제공하기 위한 투과부, 인접한 상기 데이터 라인들 사이 영역에 제공되는 광을 막기 위한 블락킹부 및 상기 블랙매트릭스들에 인접하는 영역에 제공되는 광량을 조절하기 위한 슬릿부를 포함하는 마스크를 이용하여 상기 희생층을 노광 및 현상한다. 상기 희생층을 하드베이크하여, 편평한 상부면을 가지는 플랫 영역 및 상기 플랫 영역의 끝단에 단차를 갖는 단차 영역을 포함하는 희생층 패턴을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬릿부는 광을 반사하는 슬릿 및 광을 통과시키는 갭을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬릿부의 폭에 대한, 상기 갭의 폭의 비율이 50% 내지 80%의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 갭의 폭은 1.3 내지 2.1 마이크로미터(㎛)의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬릿부의 폭은 2.6 내지 4.2 마이크로미터(㎛)의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 희생층을 노광하기 전에, 상기 희생층을 소프트베이크할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 소프트베이크는 120℃ 내지 130℃의 범위의 공정 온도에서 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하드베이크는 130℃ 내지 150℃의 범위의 공정 온도에서 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러필터들 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 희생층 패턴 상에 제2 전극을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전극 상에 무기 물질을 증착하여 절연층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연층 상에 지붕층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 현상액을 이용하여 상기 희생층을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 희생층이 제거된 공간에 액정을 주입하여 액정층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 표시 패널 및 이의 제조 방법에 따르면, 하나의 기판만을 포함하는 표시 패널에 있어서, 희생층 및 액정층의 양 끝단이 단차를 가지도록 형성됨으로써, 표시 패널의 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1 화소의 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4i는 도 1의 II-II'선을 따라 절단한 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 패널은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 복수의 화소들을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 이와는 달리 상기 게이트 라인(GL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있고, 상기 데이터 라인(DL)은상기 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.
상기 화소들은 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 화소들은 상기 게이트 라인들(GL) 및 상기 데이터 라인들(DL)에 의해 정의되는 영역에 배치될 수 있다.
각 화소는 인접한 게이트 라인(GL) 및 인접한 데이터 라인(DL)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 각 화소는 인접한 하나의 게이트 라인(GL) 및 인접한 하나의 데이터 라인(DL)에 연결될 수 있다.
상기 화소는 상기 제2 방향(D2)으로 길게 연장되는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 화소 영역은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 길게 연장된 직사각형 형상, V 자 형상 및Z 자 형상 등 다양할 수 있다.
도 2는 도 1의 제1 화소의 평면도이다. 도 3은 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 표시 패널은, 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 절연층(110), 데이터 절연층(120), 블랙매트릭스(BM), 컬러필터(CF). 제1 절연층(200), 제1 전극(EL1), 액정층(LC), 제2 전극(EL2), 제2 절연층(300) 및 지붕층(400)을 포함한다.
상기 기판(100)은 투명한 절연기판이다. 예를 들어, 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 기판(100)은 영상을 표시하는 복수의 화소 영역을 갖는다. 상기 화소 영역은 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다.
상기 화소는 스위칭 소자(switching element)를 더 포함한다. 예를 들어, 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)일 수 있다. 상기 스위칭 소자는 인접한 게이트 라인(GL) 및 인접한 데이터 라인(DL)에연결될 수 있다. 상기 스위칭 소자는 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이교차하는 영역에 배치될 수 있다.
상기 기판(100) 상에 게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)을 포함하는 게이트 패턴이 배치된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 게이트 전극(GE)과전기적으로 연결된다.
상기 기판(100) 상에 게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)을 포함하는 게이트 패턴이 배치된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 게이트 전극(GE)과 전기적으로 연결된다.
상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 패턴이 배치된 상기 기판(100) 상에 배치되어, 상기 게이트 패턴을 절연한다.
상기 게이트 절연층(110) 상에 반도체 패턴(SM)을 형성한다. 상기 반도체 패턴(SM)은상기 게이트 전극(GE)과 중첩하여 배치된다.
상기 반도체 패턴(SM)이 형성된 상기 게이트 절연층(110) 상에 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 패턴이 배치된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 반도체 패턴(SM)과중첩하고, 상기 데이터 라인(DL)에 전기적으로 연결된다.
상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM) 상에 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 구성한다.
상기 데이터 절연층(120)은 상기 데이터 패턴이 배치된 상기 게이트 절연층(110) 상에 배치되어 상기 데이터 패턴을 절연한다.
상기 게이트 절연층(110) 및 상기 데이터 절연층(120)은 유기 내지 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 절연층(110) 및 상기 데이터 절연층(120)은 실리콘산화물(SiOX) 또는 실리콘질화물(SiNX)을 포함할 수 있다.
상기 데이터 절연층(120) 상에는 상기 컬러필터들(CF) 및 상기 블랙매트릭스들(BM)이 배치된다.
상기 컬러필터들(CF)은 서로 인접한 상기 데이터 라인들(DL) 사이에 배치된다. 상기 컬러필터들(CF)은 상기 액정층(LC)을 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다.
상기 컬러필터들(CF)은 상기 각 화소 영역에 대응하여 제공된다. 예를 들어, 상기 컬러필터들(CF)은 적색 컬러 필터(red), 녹색 컬러 필터(green) 및 청색 컬러 필터(blue)일 수 있다. 상기 컬러필터들(CF)은 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러필터들(CF)은 제1 방향(D1)으로 서로 인접한 화소 영역의 경계에서 이격되어 형성될 수 있다.
상기 컬러필터들(CF)은 제1 방향(D1)으로 상기 데이터 라인들(DL)을 경계로 하여 섬(island) 형태로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 컬러필터들(CF)은 서로 인접한 화소 영역의 경계에서 일부가 인접한 컬러필터들(CF)에 의해 중첩될 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 박막 트랜지스터와 연결된 신호 배선 및 상기 신호 배선과 중첩하고 광을 차단하는 블랙매트릭스(BM)을 포함할 수 있다.
상기 블랙매트릭스들(BM)은 서로 인접한 화소 영역의 경계에 배치될 수 있다. 즉, 상기 블랙매트릭스(BM)들은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 컬러필터들(CF) 사이에 형성될 수 있다.
상기 블랙매트릭스(BM)는 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 스위칭 소자가 배치되는 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 상기 블랙매트릭스(BM)는 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인들 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인들과 중첩하여 광을 차단한다. 또한, 상기 블랙매트릭스(BM)는 화소의 비표시 영역(non-display area)에 형성된다.
예를 들어, 상기 블랙매트릭스(BM)는 카본블랙 등의 안료가 첨가된 감광성 유기 물질을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터(CF) 상에 상기 제1 절연층(200)이 배치된다.
상기 제1 절연층(200)은 상기 기판(100)의 전 면적에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 절연층(200)은 상기 컬러필터(CF) 및 상기 블랙매트릭스(BM)를 커버한다.
상기 제1 절연층(200)은 유기 내지 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 절연층(200)은 실리콘산화물(SiOX) 또는 실리콘질화물(SiNX)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 화소 영역 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 제1 절연층(200) 및 상기 컬러필터들(CF) 상에 배치된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다. 상기 제1 전극(EL1)에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 계조 전압이 인가된다.
예를 들어, 상기 제1 전극(EL1)은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 징크 옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO)와 같은 투명 도전체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극(EL1)은 슬릿 패턴을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 액정층(LC)을 배향하기 위한 상기 배향막을 포함할 수 있다. 상기 배향막은 상기 액정층(LC)과 상기 제1 절연층(200) 및 상기 액정층(LC)과 제2 절연층(300) 사이에 배치된다. 즉, 터널상 공동(tunnel-shaped cavity TSC) 내부에 상기 배향막이 형성된다.
상기 액정층(LC)은 상기 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(300) 사이에 배치된다.
상기 액정층(LC)은 상기 컬러필터들(CF) 상에 배치된다.
상기 액정층(LC)은 플랫 영역(flat area; FA) 및 단차 영역(stepped area; SA)를 포함한다. 상기 플랫 영역(FA)은 편평한 상부면을 가진다. 상기 단차 영역(SA)은 상기 플랫 영역의 끝단에 인접하며, 단차(step height)를 가진다.
상기 단차 영역(SA)은 상기 블랙매트릭스들(BM)에 인접한다.
상기 단차 영역(SA)은 볼록부를 포함한다. 상기 볼록부의 높이(a)는 상기 플랫 영역(FA)의 높이(b)보다 크다. 상기 볼록부 및 상기 플랫 영역의 높이는 제1 절연층(200)으로부터의 높이이다.
상기 볼록부의 높이(a) 및 상기 플랫 영역(FA)의 높이(b)의 차이(a-b)는 0.35 마이크로미터(㎛) 이하일 수 있다. 상기 볼록부의 높이(a) 및 상기 플랫 영역(FA)의 높이(b)의 차이(a-b)가 0.35마이크로미터(㎛) 초과인 경우, 상기 단차 영역(SA)은 어둡게 표시되어, 표시 패널의 개구율이 감소할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 액정(liquid crystal)을 포함할 수 있다. 상기 액정층(LC)은 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2) 사이에 인가되는 전계에 의하여 액정 분자의 배열을 조절하여 상기 화소의 광 투과율을 조절할 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 블랙매트릭스(BM) 및 상기 액정층(LC) 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 제2 전극(EL2)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO)이나 산화 인듐 아연(indium zinc oxide: IZO)과 같은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층(400)은 상기 제2 전극(EL2) 상에 배치된다. 상기 제2 절연층(400)은 유기 내지 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 절연층(200)은 실리콘산화물(SiOX) 또는 실리콘질화물(SiNX)을 포함할 수 있다.
상기 지붕층(400)은 상기 제2 절연층(300) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 지붕층(400)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 지붕층(400)은 현상액 주입구가 형성되어 상기 액정층(LC)의 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 지붕층(400)은 고온의 열이 가하여 경화될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 지붕층(400) 상에 밀봉층을 포함할 수 있으며, 상기 현상액 주입구를 커버하여, 액정의 유출을 방지할 수 있다.
도 4a 내지 도 4i는 도 1의 II-II'선을 따라 절단한 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 내지 도 4i를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널을 제조하는 방법을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4a를 참조하면, 게이트 절연층(110), 데이터 라인(DL) 및 데이터 절연층(120)이 배치된 기판(100) 상에 컬러필터(CF) 및 블랙매트릭스(BM)를 형성한다.
상기 기판(100) 상에 게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)을 포함하는 게이트 패턴이 형성된다. 상기 게이트 패턴은, 상기 기판(100) 상에 제1 도전층을 형성하고 상기 제1 도전층을 포토 리소그래피(photolithography)로 패터닝(patterning)하여 형성할 수 있다.
상기 게이트 절연층(110)이 상기 게이트 패턴이 형성된 상기 기판(100) 상에 형성된다. 상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 패턴을 커버하여 절연한다.
상기 게이트 절연층(110) 상에 반도체 패턴(SM)을 형성한다. 상기 반도체 패턴은 상기 게이트 전극(GE)과중첩하여 배치된다.
상기 반도체 패턴(SM)이 형성된 상기 게이트 절연층(110)상에 데이터 라인(DL), 소스 및 드레인 전극(SE, DE)을 포함하는 데이터 패턴이 형성된다. 상기 데이터 패턴은, 상기 게이트 절연층(110) 상에 제2 도전층을 형성하고 상기 제2 도전층을 포토 리소그래피로 패터닝하여 형성할 수 있다.
상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM) 상에 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되게 형성된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룬다.
상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 구성한다.
상기 데이터 패턴이 형성된 상기 게이트 절연층(110) 상에 상기 데이터 절연층(120)이 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 상기 데이터 라인들이 배치된 상기 기판(100) 상에 상기 컬러필터(CF)가 형성된다. 상기 컬러필터(CF)는 서로 인접한 상기 데이터 라인들(DL) 사이에 형성된다.
상기 블랙매트릭스들(BM)은 서로 인접한 화소 영역의 경계에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 블랙매트릭스(BM)들은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 상기 컬러필터들(CF) 사이에 형성될 수 있다. 상기 블랙매트릭스(BM)는 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 스위칭 소자가 배치되는 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 블랙매트릭스(BM)는 카본블랙 등의 안료가 첨가된 감광성 유기 물질을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4b를 참조하면, 상기 컬러필터들(CF) 및 상기 블랙매트릭스들(BM) 상에 포토레지스트 조성물을 코팅하여 희생층(sacrificial layer; SL)을 형성한다.
상기 희생층(SL)은 이후 제거되어 터널상 공동(tunnel-shaped cavity)을형성하기 위한 것으로서, 이후 액정층(300)이 형성될 위치에 상기 터널상 공동의 폭과 높이에 대응하는 폭과 높이로 형성된다.
상기 희생층(SL)은 상기 포토레지스트 조성물을 코팅하여 형성된다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 조성물은 포지티브 포토레지스트(positive photoresist)를 포함한다. 상기 포지티브 포토레지스트는 실록산(siloxane) 수지 또는 노볼락(novolak) 수지를 포함한 유기물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 희생층(SL)을 상기 화소 영역에 대응되게 형성하기 위하여, 증착 및 애싱(ashing)공정 또는 증착 및 폴리싱(polishing) 공정으로 형성할 수 있다. 이와 달리 상기 희생층(SL)은 잉크젯(inkjet) 공정 또는 스핀 코팅(spin-coating)으로 형성할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 희생층을(SL)을 형성한 후, 노광하기에 앞서 상기 희생층(SL)을 소프트베이크 할 수 있다.
예를 들어, 상기 소프트베이크는 120℃ 내지 130℃의 범위의 공정 온도에서 진행될 수 있다. 상기 소프트베이트의 공정 온도가 120℃ 미만인 경우, 상기 희생층(SL)의 상기 플랫 영역(FA)이 감소하여, 개구율이 감소한다. 상기 소프트베이트의 공정 온도가 130℃ 초과인 경우, 상기 단차 영역(SA)의 볼록부의 높이가 증가하여, 개구율이 감소한다.
도 1 내지 도 4e를 참조하면, 상기 희생층(SL)을 마스크(MASK)를 이용하여 노광 및 현상한다. 상기 희생층(SL)을 현상한 후, 하드베이크하여, 상기 희생층(SL) 내의 잔존 가스를 방출할 수 있으며, 상기 희생층(SL)의 경화를 촉진할 수 있다. 예를 들어, 상기 하드베이크는 130℃ 내지 150℃의 범위의 공정 온도에서 진행될 수 있다. 상기 하드베이크를 통하여, 상기 플랫 영역(FA) 및 상기 단차 영역(SA)을 갖는 희생층 패턴(SLPT)을 형성할 수 있다.
상기 마스크(MASK)는 투과부(T), 블락킹부(B) 및 슬릿부(S, G)를 포함할 수 있다.
상기 투과부(T)는 상기 데이터 라인들(DL) 상부 영역에 광을 제공할 수 있다. 상기 블락킹부(B)는 인접한 상기 데이터 라인들(B) 사이 영역에 제공되는 광을 막을 수 있다. 상기 슬릿부(S, G)는 상기 블랙매트릭스들(BM)에 인접하는 영역에 제공되는 광량을 조절할 수 있다.
상기 슬릿부(S, G)는 슬릿(S) 및 갭(G)을 포함한다. 상기 슬릿(S)에 제공되는 광은 반사된다. 상기 갭(G)에 제공되는 광은 투과되어, 상기 희생층(SL)에 광을 제공한다.
상기 갭(G)을 통하여 상기 블랙매트릭스들(BM)에 인접하는 상기 희생층(SL)에 제공되는 광의 세기는 상기 투과부(T)를 통하여 상기 희생층(SL)에 제공되는 광의 세기보다 작다.
예를 들어, 상기 슬릿부(S, G)의 폭에 대한, 상기 갭(G)의 폭의 비율이 50% 내지 80%의 범위를 가지도록 설정할 수 있다. 상기의 비율이 50% 미만이거나, 80% 초과인 경우, 하드베이크 이후의 상기 희생층(SL)의 플랫 영역(FA) 및 단차 영역(SA)의 볼록부의 높이 차이가 커져서, 개구율이 감소한다.
예를 들어, 상기 갭(G)의 폭은 1.3 내지 2.1 마이크로미터(㎛)의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 슬릿부(S, G)의 폭은 2.6 내지 4.2 마이크로미터(㎛)의 범위를 가질 수 있다.
상기 마스크(MASK)를 이용하여, 상기 희생층을 노광한 후, 현상액을 이용하여 노광된 부위를 제거할 수 있다.
상기 현상액은 수계 알카리성 용액을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 현상액은 농도 약 90% 이상의 물 및 약 10% 이하의 알칼리 성분을 포함할 수 있다. 따라서 상기 현상액은 상기 희생층(SL)을 제외한 다른 구조에 손상을 입히지 않는다. 또한, 상기 현상액은 약 0.4%의 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide: TMAH), 약 2.38%의 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH), 또는 1%의 수산화칼륨(KOH)을 포함할 수 있다. 상기 현상액을 이용하여 상기 희생층(SL)을 제거하는 단계는 약 23℃ 내지 약26℃에서 진행될 수 있다.
Figure pat00001
상기 표 1의 실시예1 내지 실시예5, 비교예1 내지 비교예4는 포토공정을 통하여 상기 희생층(SL)을 노광, 현상 및 하드베이크 한 후, 상기 희생층 패턴(SLPT)의 상기 플랫 영역(FA) 및 상기 단차 영역(SA)의 볼록부의 높이차를 측정한 결과이다.
상기 표 1의 실시예1 내지 실시예5는 상기 슬릿부(S, G)의 폭(w2)에 대한, 상기 갭(G)의 폭(w1)의 비율이 50% 내지 80%의 범위를 만족하도록 상기 슬릿부(S, G)의 폭을 조절하여, 상기 단차 영역(SA)의 볼록부와 상기 플랫 영역(FA)의 높이차를 측정한 것이다. 상기 표 1의 비교예1 내지 비교예3은 상기 슬릿부(S, G)의 폭(w2)에 대한, 상기 갭(G)의 폭(w1)의 비율이 50% 내지 80%의 범위를 벗어나도록 상기 갭(G) 및 상기 슬릿(S)의 폭을 조절하여, 상기 단차 영역(SA)의 볼록부와 상기 플랫 영역(FA)의 높이차를 측정한 것이다. 상기 표 1의 비교예4는 상기 마스크가 슬릿부를 포함하지 않아, 상기 희생층(SL)에 단차 영역(SA)가 형성되지 않는 경우의 볼록부와 플랫 영역의 높이차를 측정한 것이다.
상기 표 1을 참조하면, 상기 슬릿부(S, G)의 폭(w2)에 대한, 상기 갭(G)의 폭(w1)의 비율이 50% 내지 80%의 범위로 설정된 경우, 비교예4보다 상기 단차 영역(SA)의 볼록부와 상기 플랫 영역(FA)의 높이차가 전체적으로 감소한 것을 알 수 있다. 다만, 비교예1 내지 비교예3에서와 같이 비율이 50% 내지 80%의 범위를 벗어난 경우, 비교예4보다 상기 단차 영역(SA)의 볼록부와 상기 플랫 영역(FA)의 높이차가 별차이가 없거나, 증가한 것을 알 수 있다.
도 1 내지 도 4f를 참조하면, 상기 희생층 패턴(SLPT) 상에 제2 전극(EL2)을 형성하고, 상기 제2 전극(EL2) 상에 상기 제2 절연층(300)을 형성한다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 블랙매트릭스(BM) 및 상기 희생층 패턴(SLPT) 상에 형성된다. 예를 들어, 상기 제2 전극(EL2)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO)이나 산화 인듐 아연(indium zinc oxide: IZO)과 같은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층(300)은 상기 제2 전극(EL2) 상에 배치된다. 상기 제2 절연층(300)은 유기 내지 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 절연층(300)은 실리콘산화물(SiOX) 또는 실리콘질화물(SiNX)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4h를 참조하면, 상기 제2 절연층(300) 상에 상기 지붕층(400)을 형성한다. 상기 지붕층(400)을 형성한 후, 현상액을 이용하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거한다.
도시하지는 않았으나, 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하기 위한 현상액을 주입하기 위하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하는 단계 이전에, 현상액 주입구를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현상액 주입구를 형성하는 단계는 상기 제2 전극(EL2)이 형성된 상기 제2 절연층(300) 상에 포토레지스트 조성물을 코팅한다. 상기 포토레지스트 조성물은 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하기 위해, 상기 제2 절연층(300) 상의 일부에 형성된다. 상기 포토레지스트 조성물은 이웃한 상기 화소 영역들 사이에서, 상기 제2 절연층(300)의 일부를 노출 시킨다.
상기 포토레지스트 조성물 및 상기 희생층 패턴(SLPT)에 대해서 전면 노광(entire surface exposure)을 실시한다. 상기 전면 노광에 의해 네거티브 포토레지스트를 포함하는 상기 포토레지스트 조성물은 경화된다.
또한, 상기 제2 전극(EL2) 및 상기 제2 절연층(400)은 투명하므로, 상기 광을 투과 시킨다. 따라서 상기 전면 노광에 의한 상기 광이 상기 희생층 패턴(SLPT)에 도달할 수 있다. 상기 전면 노광에 의해 상기 포지티브 포토레지스트를 포함하는 상기 희생층 패턴(SLPT)은 용해 촉진이 일어나며, 현상액에 의해 제거 될 수 있는 상태로 변화한다. 상기 전면 노광을 위한 광의 세기는 약 300mJ 내지 3J일 수 있다 또한, 상기 광의 파장은 약365nm 일 수 있다.
네거티브 포토레지스트를 포함하는 상기 포토레지스트 조성물을 경화시킨 후, 노출된 상기 상기 제2 절연층(300)의 일부를 에칭(etching)하여 상기 현상액 주입구(developer injection hole)를 형성한다 이때, 상기 포토레지스트 조성물이 마스크 역할을 하므로, 상기 현상액 주입구에 대응되는 상기 제2 절연층(300) 일부를 에칭할 수 있다.
상기 현상액 주입구를 통하여 현상액을 상기 희생층 패턴(SLPT)에 주입한다 상기 현상액은 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거한다 상기 희생층 패턴(SLPT)은 상기 전면 노광 단계를 거치면서, 현상액에 의해 제거 될 수 있는 상태로 변화되었으므로, 상기 현상액에 의해 쉽게 제거될 수 있다 따라서 상기 현상액을 이용하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하면, 상기 희생층 패턴(SLPT)이 위치하던 자리에 상기 터널상 공동(TSC)이 형성된다.
상기 현상액은 수계 알카리성 용액을 포함할 수 있다 예를 들면, 상기 현상액은 농도 약 90% 이상의 물 및 약 10% 이하의 알칼리 성분을 포함할 수 있다 따라서 상기 현상액은 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제외한 다른 구조에 손상을 입히지 않는다 또한, 상기 현상액은 약 0.4%의 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide: TMAH), 약 2.38%의 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH), 또는 1%의 수산화칼륨(KOH)을 포함할 수 있다.
상기 현상액을 이용하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하는 단계는 약 23℃ 내지 약26℃에서 진행될 수 있다 또는, 상기 현상액을 이용하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하는 단계는 제거 속도를 높이되, 다른 구조를 손상시키지 않는 온도 범위 내에서 공정온도를 높일 수 있다 예를 들면, 상기 현상액을 이용하여 상기 희생층 패턴(SLPT)을 제거하는 단계는 약 23℃ 내지 약80℃ 에서 진행될 수 있다.
도 1 내지 도 4i를 참조하면, 상기 터널상 공동에 액정을 주입하여 상기 액정층(LC)을 형성한다.
상기 액정은 유체로 제공되므로 상기 터널상 공동 근처에 제공되면 모세관 현상에 의해 상기 터널상 공동(TSC) 내로 이동한다 예를 들면, 상기 현상액 주입구를 통해 상기 액정을 상기 터널상 공동(TSC)에 제공할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 마이크로피펫을 이용한 잉크젯을 이용하여 상기 터널상 공동(TSC) 근처에 제공할 수 있다 또한, 상기 액정층(LC)은 진공 액정 주입 장치를 이용하여 상기 터널상 공동(TSC) 내로 제공할 수 있다 상기 진공 액정 주입 장치를 이용하는 경우, 상기 터널상 공동(TSC)을 노출 시키는 상기 개구를 챔버 내의 액정 재료가 든 용기에 침지하고 상기 챔버의 압력을 낮추면 모세관 현상에 의해 상기 터널상 공동(TSC) 내로 액정이 공급된다.
도시하지는 않았으나, 상기 지붕층(400) 상에 밀봉층을 형성할 수 있다 상기 밀봉층은 상기 현상액 주입구를 커버하여, 액정의 유출을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 하나의 베이스 기판을 포함하는 액정 표시 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 등에 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 기판 110: 게이트 절연층
120: 데이터 절연층 200: 제1 절연층
300: 제2 절연층 400: 보호층
LC: 액정층 P1, P2: 제1, 제2 화소
EL 1, 2: 제1, 2 전극 CF: 컬러필터
BM: 블랙매트릭스 SL: 희생층
DL: 데이터 라인 GL: 게이트 라인
D1: 제1 방향 D2: 제2 방향

Claims (19)

  1. 박막 트랜지스터가 배치된 기판;
    상기 박막 트랜지스터와 연결되며 상기 기판 상에 배치된 복수의 데이터 라인들;
    서로 인접한 상기 데이터 라인들 사이에 배치되는 복수의 컬러필터들
    상기 데이터 라인들과 중첩하는 복수의 블랙매트릭스들; 및
    상기 컬러필터들 상에 배치되며, 편평한 상부면을 가지는 플랫 영역 및 상기 플랫 영역의 끝단에 인접하여 단차를 갖는 단차 영역을 포함하는 액정층을 포함하는 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단차 영역은 상기 블랙매트릭스들에 인접한 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단차 영역은 볼록부를 포함하며, 상기 볼록부의 높이는 상기 플랫 영역의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터들 상에 배치된 제1 전극 및 상기 액정층 상에 배치된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 전극 상에 배치된 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절연층 상에 형성된 지붕층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  7. 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 데이터 라인들이 배치된 기판 상에 서로 인접한 상기 데이터 라인들 사이에 복수의 컬러필터들을 형성하는 단계;
    서로 인접하는 상기 컬러필터들 사이에 상기 데이터 라인들과 중첩하는 복수의 블랙매트릭스들을 형성하는 단계;
    상기 컬러필터들 및 상기 블랙매트릭스들 상에 포토레지스트 조성물을 코팅하여 희생층을 형성하는 단계;
    상기 데이터 라인들 상부 영역에 광을 제공하기 위한 투과부, 인접한 상기 데이터 라인들 사이 영역에 제공되는 광을 막기 위한 블락킹부 및 상기 블랙매트릭스들에 인접하는 영역에 제공되는 광량을 조절하기 위한 슬릿부를 포함하는 마스크를 이용하여 상기 희생층을 노광 및 현상하는 단계; 및
    상기 희생층을 하드베이크하여, 편평한 상부면을 가지는 플랫 영역 및 상기 플랫 영역의 끝단에 단차를 갖는 단차 영역을 포함하는 희생층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬릿부는 광을 반사하는 슬릿 및 광을 통과시키는 갭을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 슬릿부의 폭에 대한, 상기 갭의 폭의 비율이 50% 내지 80%의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 갭의 폭은 1.3 내지 2.1 마이크로미터(㎛)의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 슬릿부의 폭은 2.6 내지 4.2 마이크로미터(㎛)의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 희생층을 노광하기 전에, 상기 희생층을 소프트베이크하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 소프트베이크는 120℃ 내지 130℃의 범위의 공정 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  14. 제7항에 있어서, 상기 하드베이크는 130℃ 내지 150℃의 범위의 공정 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  15. 제7항에 있어서, 상기 컬러필터들 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층 패턴 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 전극 상에 무기 물질을 증착하여 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 절연층 상에 지붕층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 현상액을 이용하여 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 희생층이 제거된 공간에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
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