KR102570314B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

표시 영역 및 상기 표시 영역 주변의 비표시 영역을 포함하는 표시 기판, 및 상기 표시 기판과 대향되게 배치된 대향 기판을 포함하며, 상기 표시 기판은, 상기 표시 영역에 배치된 복수의 화소, 상기 비표시 영역에 배치되며, 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 게이트 구동부, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 배치된 유기막, 상기 유기막 상에 배치된 컬럼 스페이서, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 노출시키는 컨택홀을 통하여 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 연결부, 및 상기 연결부 상에 배치된 보호층을 포함하며, 상기 대향 기판은, 상기 표시 영역에 배치되어 화소 영역을 정의하고, 상기 비표시 영역에 배치되어 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역을 정의하는 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 보호층은 평면상에서 상기 연결부와 실질적으로 동일한 형태를 갖는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 상기 기판 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정층을 밀봉하기 위하여 밀봉 부재를 사용하는데, 이러한 밀봉 부재는 재료적 특성 상 수분 침투에 비교적 취약하다. 따라서, 액정 표시 장치 내부로 침투한 수분에 의해 기판 상에 배치된 부품들이 손상될 수 있다.
이에 본 발명에서는 침투된 수분으로 인한 불량을 방지할 수 있는 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법을 제공하고자 한다.
표시 영역 및 상기 표시 영역 주변의 비표시 영역을 포함하는 표시 기판, 및 상기 표시 기판과 대향되게 배치된 대향 기판을 포함하며, 상기 표시 기판은, 상기 표시 영역에 배치된 복수의 화소, 상기 비표시 영역에 배치되며, 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 게이트 구동부, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 배치된 유기막, 상기 유기막 상에 배치된 컬럼 스페이서, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 노출시키는 컨택홀을 통하여 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 연결부, 및 상기 연결부 상에 배치된 보호층을 포함하며, 상기 대향 기판은, 상기 표시 영역에 배치되어 화소 영역을 정의하고, 상기 비표시 영역에 배치되어 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역을 정의하는 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 보호층은 평면상에서 상기 연결부와 실질적으로 동일한 형태를 갖는 표시 장치를 제공한다.
상기 보호층은 상기 블랙 매트릭스와 중첩될 수 있다.
상기 보호층은 상기 유기막의 표면을 기준으로 상기 컬럼 스페이서 보다 낮은 높이를 가질 수 있다.
상기 보호층 및 상기 컬럼 스페이서는 투명한 물질을 포함할 수 있다.
상기 보호층 및 상기 컬럼 스페이서는 아크릴계 물질을 포함할 수 있다.
상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
상기 연결부는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 화소는, 상기 표시 영역에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 반도체층, 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극, 및 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극 및 상기 연결부는 동일한 물질을 포함할 수 있다.
표시 기판의 표시 영역에 복수의 화소를 형성하는 단계, 상기 표시 기판의 비표시 영역에 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 게이트 구동부를 형성하는 단계, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 상에 유기막을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 노출시키는 컨택홀을 형성하는 단계, 상기 컨택홀을 통하여 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 연결부를 형성하는 단계, 상기 유기막 상에 컬럼 스페이서 및 보호층을 형성하는 단계, 대향 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 및 상기 표시 기판과 상기 대향 기판을 합착시키는 단계를 포함하며, 상기 보호층은 평면상에서 상기 연결부와 실질적으로 동일한 형태를 갖게 형성하는 표시 장치 제조 방법을 제공한다.
상기 컬럼 스페이서 및 상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 유기막 상에 광 투과성 물질을 도포하는 단계, 상기 광 투과성 물질 상에 투광부, 반투광부, 및 차광부를 포함하는 마스크를 배치하는 단계, 및 상기 마스크를 이용하여 상기 광 투과성 물질에 광을 조사하여 상기 광 투과성 물질을 노광하는 단계를 포함하며, 상기 반투광부는 상기 보호층 상부에 위치할 수 있다.
상기 보호층은 상기 유기막의 표면을 기준으로 상기 컬럼 스페이서 보다 낮은 높이를 갖게 형성될 수 있다.
상기 화소를 형성하는 단계는, 상기 표시 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극과 절연, 중첩되게 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 및 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 구동부를 형성하는 단계와 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 연결부를 형성하는 단계와 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법은 게이트 구동부를 구성하는 게이트 배선 및 데이터 배선과 컨택홀을 통해 연결된 연결부를 덮도록 보호층을 배치하여 수분 등과 연결부가 직접적으로 접촉되는 것을 방지함으로써, 게이트 구동부 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 게이트 구동부의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화소를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 및 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문은 이를 주로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서, 각 구성요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하며, 실제 제품에 있는 구성요소가 표현되지 않고 생략되기도 한다. 따라서, 도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 동일한 기능을 하는 구성요소는 동일한 부호로 표시된다.
어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 구성요소의 '상'에 있다 라고 기재되는 것은 어떤 층이나 구성요소가 다른 층이나 구성요소와 직접 접촉하여 배치된 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 층이 개재되어 배치된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략되었으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호가 붙여진다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치인 것을 전제로 설명한다. 다만, 본 발명의 적용 범위가 액정 표시 장치에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 본 발명은 유기 발광 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 표시 기판(100), 게이트 전압을 출력하는 게이트 구동부(410), 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부(510) 등을 포함할 수 있다.
표시 기판(100)은 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA) 주변의 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 기판(100)은 표시 영역(DA)에 배치된 복수의 게이트 라인(GL1~GLm, 또는 GL), 복수의 게이트 라인(GL1~GLm)과 절연되어 교차하는 복수의 데이터 라인(DL1~DLn, 또는 DL), 및 게이트 라인(GL1~GLm) 및 데이터 라인(DL1~DLn)과 연결되어 화상을 표시하는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다.
게이트 구동부(410)는 표시 기판(100)의 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다.
게이트 구동부(410)는 복수의 게이트 라인(GL1~GLm)의 일단부에 인접하여 배치될 수 있다. 게이트 구동부(410)는 복수의 게이트 라인(GL1~GLm)의 일단부에 전기적으로 연결되어 복수의 게이트 라인(GL1~GLm)에 게이트 전압을 순차적으로 인가한다.
게이트 구동부(410)는 박막 공정을 통해 복수의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 등과 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(410)는 표시 기판(100)의 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 실장될 수 있다.
도 1에서 게이트 구동부(410)는 표시 기판(100)의 일측(예를 들어, 좌측)에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 구동부(410)는 표시 기판(100)의 타측(예를 들어, 우측)에 배치될 수도 있고, 일측 및 타측 모두에 배치될 수도 있다.
데이터 구동부(510)는 복수의 데이터 라인(DL1~DLn)의 일단부에 인접하여 배치될 수 있다. 데이터 구동부(510)는 복수의 구동 회로 기판(520a, 520b, 520c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 구동 회로 기판(520a, 520b, 520c)은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package, TCP) 또는 칩 온 필름(Chip On Film, COF)일 수 있다.
복수의 구동 회로 기판(520a, 520b, 520c) 상에 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)가 실장된다. 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)는 복수의 데이터 라인(DL1~DLn)의 일단부에 전기적으로 연결되어 복수의 데이터 라인(DL1~DLn)에 데이터 전압을 출력한다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 게이트 구동부(410)와 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)의 구동을 제어하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(530)을 더 포함한다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(530)은 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)의 구동을 제어하는 데이터 제어 신호와 영상 데이터를 출력하고, 게이트 구동부(410)의 구동을 제어하는 게이트 제어 신호를 출력한다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(530)은 외부로부터 영상 데이터를 입력 받아 데이터 제어 신호와 게이트 제어 신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러(531) 및 게이트 제어 신호를 생성하는 게이트 제어회로(532)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 컨트롤 인쇄 회로 기판(530)은 타이밍 컨트롤러를 포함하는 또 다른 인쇄 회로 기판으로부터 제어 신호를 수신하고 데이터 제어 신호를 생성하여 출력하는 데이터 인쇄 회로 기판일 수도 있다.
타이밍 컨트롤러(531)는 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)와 게이트 구동부(410)의 구동을 제어한다. 게이트 제어회로(532)는 게이트 구동부(410)의 구동을 위한 클럭 신호, 게이트 신호의 개시를 알리는 개시 신호 등을 생성한다.
컨트롤 인쇄 회로 기판(530)은 데이터 제어신호와 영상 데이터를 복수의 구동 회로 기판(520a, 520b, 520c)을 통해 복수의 데이터 구동 집적 회로(521a, 521b, 521c)로 인가한다. 또한, 컨트롤 인쇄 회로 기판(530)은 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(410)에 인접하는 구동 회로 기판(520a)을 통해 게이트 구동부(410)에 인가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 게이트 구동부의 일부를 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화소를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 및 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다. 특히, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 게이트 구동부(410)에 있어서, 제어 전극(123)과 출력 전극(157)의 연결 노드를 나타낸 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 표시 기판(100), 대향 기판(200), 및 표시 기판(100)과 대향 기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함할 수 있다.
이외에도 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 표시 기판(100) 측으로 광을 출력하는 백라이트 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
표시 기판(100)은 제1 기판(110), 게이트 배선(GL, 121, 123), 제1 절연막(130), 반도체층(140), 데이터 배선(DL, 153, 155, 157), 제2 절연막(160), 컬러 필터(CF), 유기막(170), 화소 전극(180), 연결부(185), 보호층(190), 및 컬럼 스페이서(CS) 등을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 플라스틱 기판과 같이 광 투과 특성 및 플렉시블 특성을 갖는 절연 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 기판(110)은 유리 기판과 같은 하드 기판으로 만들어질 수도 있다.
제1 기판(110) 상에 게이트 라인(GL), 게이트 라인(GL)으로부터 분기된 게이트 전극(121), 및 제어 전극(123) 등과 같은 게이트 배선(GL, 121, 123)이 배치될 수 있다.
게이트 배선(GL, 121, 123)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 게이트 배선(GL, 121, 123)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 다중막 구조 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(low resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 다른 한 도전막은, ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막, 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 및 티타늄 하부막과 구리 상부막 등을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(GL, 121, 123)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다. 게이트 배선(GL, 121, 123)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
게이트 배선(GL, 121, 123)이 배치된 제1 기판(110) 상에 제1 절연막(130)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(130)은 게이트 절연막이라고도 한다. 제1 절연막(130)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 절연막(130)은 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 탄탈륨 또는 산화 지르코늄을 더 포함할 수 있다.
제1 절연막(130) 상에 반도체층(140)이 배치될 수 있다. 반도체층(140)은 비정질 실리콘(amorphous Silicon)으로 이루어지거나, 또는, 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물 반도체(oxide semiconductor)로 이루어 질 수 있다.
예를 들면, 산화물 반도체는 산화 아연(ZnO), 아연-주석 산화물(ZTO), 아연-인듐 산화물(ZIO), 인듐 산화물(InO), 티타늄 산화물(TiO), 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-아연-주석 산화물(IZTO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 반도체층(140) 상에 오믹 콘택층이 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 반도체층(140)은 게이트 전극(121)과 실질적으로 중첩되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(140)은 후술할 데이터 배선과 실질적으로 중첩되게 배치될 수 있다.
반도체층(140)이 배치된 제1 기판(110) 상에 데이터 라인(DL), 데이터 라인(DL)으로부터 분기된 소스 전극(153), 소스 전극(153)과 이격되어 배치된 드레인 전극(155), 및 출력 전극(157)과 같은 데이터 배선(DL, 153, 155, 157)이 배치될 수 있다.
데이터 배선(DL, 153, 155, 157)은 전술된 게이트 배선(GL, 121, 123)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 데이터 배선(DL, 153, 155, 157)은 동일한 공정으로 동시에 만들어질 수 있다.
데이터 배선(DL, 153, 155, 157)이 배치된 제1 기판(110) 상에 제2 절연막(160)이 배치될 수 있다. 제2 절연막(160)은 층간 절연막이라고도 한다. 제2 절연막(160)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 절연막(160)은 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 탄탈륨 또는 산화 지르코늄을 더 포함할 수 있다.
제2 절연막(160) 상에 컬러 필터(CF)가 배치될 수 있다. 컬러 필터(CF)는 적색, 녹색, 청색, 원청색(cyan), 원적색(magenta), 원황색(yellow), 및 백색(white) 중 어느 하나일 수 있다. 적색, 녹색, 및 청색, 또는 원청색(cyan), 원적색(magenta), 및 원황색(yellow)과 같은 3개의 기본색이 색을 형성하기 위한 기본 화소군으로 구성될 수 있다.
컬러 필터(CF)가 배치된 제1 기판(110) 상에 유기막(170)이 배치될 수 있다. 유기막(170)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 감광성(photosensitivity)의 유기물 또는 실리콘계 저유전율 절연 물질 등을 포함하는 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 유기막(170)은 1.0㎛ 내지 3.5㎛의 두께를 가질 수 있다.
유기막(170) 상의 표시 영역(DA)에서 제2 절연막(160), 컬러 필터(CF), 및 유기막(170)에 형성된 제1 컨택홀(171)을 통하여 드레인 전극(155)과 연결된 화소 전극(180)이 배치될 수 있다.
화소 전극(180)은 통판 전극 또는 줄기부 및 줄기부로터 경사지게 연장된 가지부들을 포함하는 형태를 가질 수 있다. 화소 전극(180)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), AZO(aluminum zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 만들어 질 수 있다.
또한, 유기막(170) 상의 비표시 영역(NDA)에서 제1 절연막(130), 제2 절연막(160), 및 유기막(170)에 형성된 제2 컨택홀(175)을 통하여 제어 전극(123)과 연결되고, 제2 절연막(160), 및 유기막(170)에 형성된 제3 컨택홀(176)을 통하여 출력 전극(157)에 연결된 연결부(185)가 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 연결부(185)는 게이트 구동부(410)를 구성하는 제어 전극(123)과 출력 전극(157)을 전기적으로 연결하는 브릿지 전극인 것을 전제로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 연결부(185)는 비표시 영역(NDA)에서 컨택홀을 통해 노출된 게이트 배선 또는 데이터 배선과 연결된 도전성 물질을 모두 포함할 수 있다.
연결부(185)는 전술한 화소 전극(180)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
화소 전극(180) 및 연결부(185)가 배치된 제1 기판(110) 상에 컬럼 스페이서(CS) 및 보호층(190)이 배치될 수 있다.
컬럼 스페이서(CS)는 유기막(170)의 표면(170a)으로부터 돌출된 높이에 따라 메인 컬럼 스페이서 또는 서브 컬럼 스페이서 등으로 구분될 수 있다. 메인 컬럼 스페이서는 표시 기판(100)과 대향 기판(200)을 실질적으로 지지하여 이격 공간을 확보하고, 서브 컬럼 스페이서는 외부로부터 압력이 가해지는 경우 메인 컬럼 스페이서에 가해지는 압력을 분산시켜 완충성을 제공할 수 있다.
컬럼 스페이서(CS)는 원통 또는 원뿔대 형태를 가질 수 있다. 컬럼 스페이서(CS)는 아크릴 등과 같은 광 투과성 및 탄성을 갖는 재질을 포함할 수 있다.
보호층(190)은 비표시 영역(NDA)의 연결부(185) 상에 배치될 수 있다. 보호층(190)은 평면상에서 연결부(185)를 완전히 덮도록 배치될 수 있으며, 연결부(185)와 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 연결부(185)는 평면상에서 직사각 형태를 갖는데, 보호층(190)은 연결부(185)를 완전히 덮도록 배치되며, 연결부(185)와 같이 평면상에서 직사각 형태를 가질 수 있다.
즉, 보호층(190)은 연결부(185)를 밀봉함으로써, 액정층(300)으로 침투된 수분 등과 연결부(185)가 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
보호층(190)은 전술한 컬럼 스페이서(CS)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 보호층(190)도 아크릴 등과 같은 광 투과성 및 탄성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 컬럼 스페이서(CS)와 보호층(190)은 동일한 공정으로 동시에 형성될 수 있다.
또한, 보호층(190)은 유기막(170)의 표면(170a)을 기준으로 컬럼 스페이서(CS) 보다 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 보호층(190)의 높이(h1)는 컬럼 스페이서(CS)의 높이(h2) 보다 낮을 수 있다.
보호층(190)이 컬럼 스페이서(CS) 보다 낮은 높이를 가짐으로써, 액정 유동성 저하로 인한 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
화소 전극(180), 컬럼 스페이서(CS), 및 보호층(190) 상에 하부 배향막(미도시)이 배치될 수 있다. 하부 배향막은 수직 배향막 또는 광중합 물질을 포함하는 광배향막일 수 있다.
대향 기판(200)은 제2 기판(210), 블랙 매트릭스(220), 덮개막(230), 및 공통 전극(240) 등을 포함한다.
제2 기판(210)은 플라스틱 기판과 같이 광 투과 특성 및 플렉시블 특성을 갖는 절연 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 기판(210)은 유리 기판과 같은 하드 기판으로 만들어질 수도 있다.
제2 기판(210) 상에 블랙 매트릭스(220)가 배치된다. 블랙 매트릭스(220)는 표시 영역(DA)에 배치되어 화소 영역을 정의하고, 비표시 영역(NDA)에 배치되어 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 정의할 수 있다.
블랙 매트릭스(220)는 크롬산화물(CrOx)과 같은 금속 또는 불투명 유기막 재료, 감광성 조성물 등으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 감광성 조성물은 바인더 수지, 중합성 모노머, 중합성 올리고머, 안료, 분산제, 광 개시제를 포함할 수 있다. 안료로 검은색 안료 또는 블랙 수지(black resin) 등이 사용될 수 있다.
블랙 매트릭스(220) 상에 덮개막(230)이 배치된다. 덮개막(230)은 블랙 매트릭스(220) 등의 하부층 굴곡 표면을 평탄화하거나 하부층으로부터 불순물의 용출을 방지한다.
덮개막(230) 상에 공통 전극(240)이 배치될 수 있다. 공통 전극(240)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어진 통판 전극일 수 있다. 다른 실시예에서, 공통 전극(240)은 복수의 도메인들을 정의하기 위한 요철 형상 및 적어도 하나 이상의 슬릿들을 가질 수 있다.
공통 전극(240) 상에 상부 배향막(미도시)이 배치될 수 있다. 상부 배향막(미도시)은 수직 배향막 또는 광중합 물질을 포함하는 광배향막일 수 있다.
5a 내지 도 5g는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 표시 기판을 형성하는 단계, 대향 기판을 형성하는 단계, 및 표시 기판과 대향 기판을 합착시키는 단계를 포함할 수 있다.
표시 기판을 형성하는 단계는, 표시 기판을 표시 영역 및 표시 영역 주변의 비표시 영역으로 구분하고, 표시 영역에 복수의 화소를 형성하는 단계 및 비표시 영역에 게이트 구동부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
게이트 구동부를 구성하는 게이트 배선 및 데이터 배선은 박막 공정을 통해 화소를 구성하는 게이트 배선 및 데이터 배선과 동시에 형성될 수 있다.
대향 기판을 형성하는 단계는 표시 영역의 일부, 및 비표시 영역에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함한다.
이하에서, 도 5a 내지 도 5g를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 기판을 형성하는 방법을 설명한다.
도 5a를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 된 제1 기판(110) 상에 게이트 전극(121) 및 제어 전극(123)을 포함하는 게이트 배선(121, 123)이 형성된다. 게이트 배선(121, 123)은 동일층에 형성될 수 있으며, 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
게이트 배선(121, 123)이 형성된 제1 기판(110) 상에 제1 절연막(130)이 도포된다. 제1 절연막(130)은 화학 기상 증착 공정, 스핀 코팅 공정, 스퍼터링 공정, 진공 증착 공정 및 프린팅 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제1 절연막(130)이 형성된 제1 기판(110) 상에 게이트 전극(121)과 중첩되게 반도체층(140)이 형성될 수 있다. 이어서, 반도체층(140) 상에 소스 전극(153), 드레인 전극(155), 및 출력 전극(157)을 포함하는 데이터 배선(153, 155, 157)이 형성된다.
소스 전극(153)은 반도체층(140)의 일단에 중첩되게 형성되며, 드레인 전극(155)은 소스 전극(153)과 이격되어 반도체층(140)의 타단에 중첩되게 형성될 수 있다.
데이터 배선(153, 155, 157)은 동일층에 형성될 수 있으며, 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
이어서, 데이터 배선(153, 155, 157)이 형성된 제1 기판(110) 상에 제2 절연막(160)이 도포된다. 제2 절연막(160)은 화학 기상 증착 공정, 스핀 코팅 공정, 스퍼터링 공정, 진공 증착 공정 및 프린팅 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제2 절연막(160) 상에 컬러 필터(CF)가 형성될 수 있다. 이어서, 컬러 필터(CF) 상에 유기막(170)이 도포될 수 있다. 유기막(170)은 화학 기상 증착 공정, 스핀 코팅 공정, 스퍼터링 공정, 진공 증착 공정 및 프린팅 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 5d를 참조하면, 제2 절연막(160), 컬러 필터(CF), 및 유기막(170)을 관통하여 드레인 전극(155)의 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(171), 제1 절연막(130), 제2 절연막(160), 및 유기막(170)을 관통하여 제어 전극(123)의 일부를 노출시키는 제2 컨택홀(175), 및 제2 절연막(160), 및 유기막(170)을 관통하여 출력 전극(157)의 일부를 노출시키는 제3 컨택홀(176)이 형성된다. 제1 컨택홀(171), 제2 컨택홀(175), 및 제3 컨택홀(176)은 동일한 공정으로 형성될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 유기막(170) 상에 제1 컨택홀(171)을 통하여 드레인 전극(155)과 연결된 화소 전극(180), 및 유기막(170) 상에 제2 컨택홀(175) 및 제3 컨택홀(176)을 통하여 제어 전극(123) 및 출력 전극(157)과 연결된 연결부(185)가 형성될 수 있다.
도 5f를 참조하면, 화소 전극(180) 및 연결부(185)가 형성된 제1 기판(110) 상에 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)이 도포될 수 있다.
컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)은 화학 기상 증착 공정, 스핀 코팅 공정, 스퍼터링 공정, 진공 증착 공정 및 프린팅 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)은 아크릴 등과 같은 광 투과성 및 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)은 노광 부위가 현상되고, 비노광 부위가 잔존하는 포지티브형(positive type) 물질인 것을 전제로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a) 상에 마스크(600)가 이격 배치된다. 마스크(600)는 투광부(610), 반투광부(620), 및 차광부(630)와 같이 서로 다른 광 투과도를 갖는 3톤(tone) 마스크이다. 다른 실시예에서, 마스크(500)는 반투광부(620) 대신에 슬릿부를 가질 수 있다.
투광부(610)는 95% 이상의 광 투과도를 가질 수 있고, 반투광부(620)는 15% 내지 20%의 광 투과도를 가질 수 있고, 차광부(630)는 5% 이하의 광 투과도를 가질 수 있다.
반투광부(620)는 연결부(185) 상부에 위치하고, 차광부(630)는 컬럼 스페이서가 형성될 영역 상부에 위치하고, 투광부(610)는 나머지 영역 상부에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 높이가 다른 두개의 컬럼 스페이서를 형성하는 경우 4톤(tone) 마스크를 사용할 수 있다.
이어서, 마스크(600)를 이용하여 광(L)을 조사하고, 현상 및 경화시킨다.
도 5g를 참조하면, 투광부(610) 하부에 위치한 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a) 모두 제거되어 유기막(170)이 노출된다.
반투광부(620) 및 차광부(630) 하부에 위치한 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)은 잔존하되, 서로 다른 두께를 갖는다. 즉, 반투광부(620) 하부에 위치한 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a)은 일부 제거되어 보호층(190)을 형성하고, 차광부(630) 하부에 위치한 컬럼 스페이서 및 보호층 형성용 물질(190a) 그대로 남아 컬럼 스페이서(CS)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 보호층(190)은 유기막(170)의 표면(170a)을 기준으로 컬럼 스페이서(CS) 보다 낮은 높이를 갖게 형성되어 액정 유동성 저하로 인한 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법은 연결부를 덮도록 보호층을 배치하여 수분 등과 연결부가 접촉되는 것을 방지함으로써, 게이트 구동부 불량을 방지할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 표시 기판 200: 대향 기판
300: 액정층

Claims (14)

  1. 표시 영역 및 상기 표시 영역 주변의 비표시 영역을 포함하는 표시 기판; 및
    상기 표시 기판과 대향되게 배치된 대향 기판;을 포함하며,
    상기 표시 기판은,
    상기 표시 영역에 배치된 복수의 화소;
    상기 비표시 영역에 배치되며, 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 게이트 구동부;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 상에 배치된 유기막;
    상기 유기막 상에 배치된 컬럼 스페이서;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 노출시키는 컨택홀을 통하여 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 연결부; 및
    상기 연결부 상에 배치된 보호층;을 포함하며,
    상기 대향 기판은, 상기 표시 영역에 배치되어 화소 영역을 정의하고, 상기 비표시 영역에 배치되어 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역을 정의하는 블랙 매트릭스;를 포함하며,
    상기 보호층은 평면상에서 상기 연결부와 실질적으로 동일한 형태를 갖고,
    상기 보호층은 투명한 물질을 포함하고, 상기 보호층의 상면의 굴곡은 상기 연결부의 상면을 따라 형성되는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 보호층은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 보호층은 상기 유기막의 표면을 기준으로 상기 컬럼 스페이서 보다 낮은 높이를 갖는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서는 투명한 물질을 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 보호층 및 상기 컬럼 스페이서는 아크릴계 물질을 포함하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선은 서로 다른 층에 배치된 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 연결부는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 전기적으로 연결하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 화소는,
    상기 표시 영역에 배치된 게이트 전극;
    상기 게이트 전극과 절연, 중첩되게 배치된 반도체층;
    상기 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극; 및
    상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극;을 포함하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 화소 전극 및 상기 연결부는 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  10. 표시 기판의 표시 영역에 복수의 화소를 형성하는 단계;
    상기 표시 기판의 비표시 영역에 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하는 게이트 구동부를 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선 상에 유기막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선을 노출시키는 컨택홀을 형성하는 단계;
    상기 컨택홀을 통하여 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결된 연결부를 형성하는 단계;
    상기 유기막 상에 컬럼 스페이서 및 보호층을 형성하는 단계;
    대향 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 및
    상기 표시 기판과 상기 대향 기판을 합착시키는 단계;를 포함하며,
    상기 보호층은 평면상에서 상기 연결부와 실질적으로 동일한 형태를 갖게 형성하고,
    상기 보호층은 광투과성의 투명물질을 포함하고, 상기 보호층의 상면의 굴곡은 상기 연결부의 상면을 따라 형성되는 표시 장치 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서 및 상기 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 유기막 상에 광 투과성 물질을 도포하는 단계;
    상기 광 투과성 물질 상에 투광부, 반투광부, 및 차광부를 포함하는 마스크를 배치하는 단계; 및
    상기 마스크를 이용하여 상기 광 투과성 물질에 광을 조사하여 상기 광 투과성 물질을 노광하는 단계;를 포함하며,
    상기 반투광부는 상기 보호층 상부에 위치하는 표시 장치 제조 방법.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 보호층은 상기 유기막의 표면을 기준으로 상기 컬럼 스페이서 보다 낮은 높이를 갖게 형성되는 표시 장치 제조 방법.
  13. 제10 항에 있어서, 상기 화소를 형성하는 단계는,
    상기 표시 영역에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극과 절연, 중첩되게 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 구동부를 형성하는 단계와 동일한 공정으로 형성되는 표시 장치 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 연결부를 형성하는 단계와 동일한 공정으로 형성되는 표시 장치 제조 방법.

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