KR20150005357A - 컬러필터 기판 및 그 제조방법과 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판은 기판, 상기 기판 상에 배치된 색상층, 상기 색상층 상에 배치된 절연층, 상기 절연층 상에 배치되고, 전압을 인가받는 도전층, 및 결정 보상층을 포함한다. 상기 결정 보상층은 징크옥사이드 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 도전층의 결정립 크기를 증가시킨다.

Description

컬러필터 기판 및 그 제조방법과 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법{COLOR FILTER SUBSTRATE AND FABRICATING METHOD THEREOF AND DISPLAY DIVICE HAVING THE SAME, AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명은 컬러필터 기판 및 그 제조방법과 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테두리 얼룩을 방지할 수 있는 컬러필터 기판 및 그 제조방법과 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시장치는 구동소자에 따라 유기발광 표시장치, 액정 표시장치, 플라즈마 표시장치, 전기영동 표시장치 등 다양한 형태를 가진다.
액정 표시장치는 액정 표시장치을 포함하는 것으로, 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호하고, 부가가치가 높은 디스플레이에 해당된다.
액정표시장치은 일반적으로, 서로 대향되는 어레이 기판, 및 컬러필터 기판, 상기 어레이 기판, 및 컬러필터 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정층에 인가된 전계에 따라 영상을 표시한다.
상기 컬러필터 기판은 적, 녹, 청 등의 색상을 띠는 색상층 및 상기 액정층에 전계를 형성하는 공통 전극층을 포함한다. 상기 컬러필터 기판을 투과하는 광에는 색상이 표현될 수 있다.
따라서, 본 발명은 결정 보상층을 포함함으로써, 공통 전극층의 결정립 크기를 증가시키고, 표시장치의 테두리얼룩이 발생되는 것을 방지할 수 있는 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 결정 보상층을 포함하는 컬러필터 기판의 제조방법 및 컬러필터 기판을 포함하는 표시장치의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판은 기판, 상기 기판 상에 배치된 색상층, 상기 색상층 상에 배치되고, 결정립을 갖는 도전층, 및 결정 보상층을 포함한다.
상기 결정 보상층은 징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 색상층 및 상기 도전층 사이에 배치되어, 상기 결정립 크기를 증가시킨다.
상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3 ), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 결정 보상층의 상기 금속 산화물 함량은 1~30wt%일 수 있다. 상기 결정 보상층은 50~200Å의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판은 상기 색상층 및 상기 결정 보상층 사이에 배치되고, 상기 색상층을 평탄화시키는 절연층을 더 포함한다.
상기 색상층은, 복수 개의 개구부들을 포함하는 차광층, 및 상기 복수 개의 개구부들에 대응되어 배치된 차광층을 포함한다.
상기 결정 보상층은 제1 결정 보상층 및 제2 결정 보상층을 포함하고, 상기 제1 결정 보상층 및 상기 제2 결정 보상층은 서로 다른 금속 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 컬러필터 기판, 상기 컬러필터 기판과 대향되고, 복수 개의 화소들을 포함하는 어레이 기판, 및 상기 컬러필터 기판 및 상기 어레이 기판 사이에 봉입되고, 상기 복수 개의 화소들 각각에 대응하는 전계를 형성하는 액정층을 포함한다.
이 때, 상기 컬러필터 기판은, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치된 색상층, 상기 색상층 상에 배치되고, 상기 색상층을 평탄화시키는 절연층, 상기 절연층 상에 배치되고, 결정립을 갖는 도전층, 및 징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 절연층 및 상기 도전층 사이에 배치되어, 상기 결정립의 크기를 증가시키는 결정 보상층을 포함한다.
상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3 ), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 결정 보상층의 상기 금속 산화물 함량은 1~30wt%일 수 있다. 상기 결정 보상층은 50~200Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 색상층은 적어도 하나의 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 에워싸는 블랙매트릭스를 포함할 수 있다.
상기 결정 보상층은 제1 결정 보상층 및 제2 결정 보상층을 포함하고, 상기 제1 결정 보상층 및 상기 제2 결정 보상층은 서로 다른 금속 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 제조방법은 기판 상에 색상층을 형성하는 단계, 상기 색상층 상에 절연층을 도포하여 오버코트층을 형성하는 단계, 상기 오버코트층 상에 결정 보상층을 형성하는 단계, 및 상기 결정보상층 상에 배치되고, 상기 액정층에 전압을 인가하는 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 결정 보상층은 징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 도전층의 결정립 크기를 증가시킨다.
상기 색상층을 형성하는 단계는 상기 베이스 기판 상에 상기 베이스 기판의 일부를 노출시키는 복수 개의 개구부들을 포함하는 차광층을 형성하는 단계, 및 상기 차광층의 상기 개구부들과 대응되는 영역에 착색층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 제조방법은 상기 색상층을 형성하는 단계, 및 상기 결정 보상층을 형성하는 단계 사이에 상기 색상층 상에 절연물질을 도포하여 상기 색상층을 평탄화시키는 단계를 더 포함한다.
상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3 ), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 결정 보상층은 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.또한, 상기 도전층을 형성하는 단계는 증착공정을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법은 구동소자가 배치된 어레이 기판을 제공하는 단계, 컬러필터 기판을 제공하는 단계, 상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 합착시키는 단계, 및 상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 컬러필터 기판을 형성하는 단계는, 베이스 기판 상에 적어도 하나의 컬러필터 및 상기 컬러필터와 인접하는 블랙 매트릭스를 포함하는 색상층을 형성하는 단계, 상기 색상층 상에 결정 보상층을 형성하는 단계, 및 상기 결정 보상층 상에 배치되고, 결정립을 갖도록 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 결정 보상층은 징크옥사이드(ZnO) 및 징크옥사이드보다 낮은 함량이고 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 결정립 크기를 증가시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법은 색상층을 형성하는 단계 및 상기 결정 보상층을 형성하는 단계 사이에 상기 색상층 상에 절연물질을 도포하여 상기 색상층을 평탄화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 결정 보상층은 스퍼터링 공정에 의해 형성된다. 상기 도전층을 형성하는 단계는 증착공정을 이용할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판은 결정 보상층을 더 포함함으로써, 도전층의 결정립의 크기를 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 도전층에 침투되는 수분의 이동을 차단할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 제조방법은, 상기 결정 보상층을 포함하는 컬러필터 기판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치은 상기 컬러필터 기판을 포함함으로써, 표시장치의 테두리 얼룩이 발생되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일부 영역에 대한 입체도를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 표시장치을 I-I’선을 따라 자른 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 층상에 배치된 인듐주석 산화물 박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판의 단면도를 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 제조방법에 대하여 단면도로 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부한 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일부 영역에 대한 입체도를 간략히 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 표시장치를 I-I’선을 따라 자른 단면도이다. 도 2에서는 도 1의 각 구성들을 보다 자세히 도시하였다.
본 발명에 있어서 표시장치(DP)는 구동소자를 포함하고, 상기 구동소자에 의해 영상이 표시되는 표시패널을 포함한다. 예컨대, 상기 표시장치(DP)는 액정표시패널을 포함할 수 있다. 상기 표시장치(DP)는 상기 표시패널 외에도, 상기 표시패널이 수용되는 보호부재, 상기 표시패널의 일측에 배치되어 상기 표시패널에 광을 제공하는 광원, 및 광학부재 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 관해서는 관련 기술분야에서 자명한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 표시장치(DP)는 하부기판(100), 컬러필터 기판(200), 및 액정층(300)을 포함한다. 상기 하부기판(100)은 복수 개의 구동소자 및 구동 배선들이 배치된 어레이 기판일 수 있다.
상기 하부기판(100)은 복수 개의 신호 배선들 및 상기 복수 개의 신호 배선들과 각각 연결된 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 상기 복수 개의 배선들은 복수 개의 데이터 라인들(DL) 및 복수 개의 게이트 라인들(GL)을 포함한다.
상기 복수 개의 데이터 라인들(DL)은 각각 제1 방향(DR1)으로 이격되어 배치된다. 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL)은 각각 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장된다.
상기 복수 개의 게이트 라인들(GL)은 각각 상기 제2 방향(DR2)으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향(DR1)으로 각각 연장된다. 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL) 및 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL)은 각각 상기 복수 개의 화소들(PX) 각각에 전기적 신호들을 인가한다.
상기 복수 개의 화소들(PX)은 각각 적어도 하나의 스위칭 소자(TR) 및 화소전극(PE)을 포함한다. 상기 복수 개의 화소들(PX) 각각은 상기 전기적 신호들에 따라 정보를 출력한다.
상기 스위칭 소자(TR)는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 반도체 활성층, 및 게이트 절연막을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극은 상기 복수 개의 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결된다. 상기 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결된다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 복수 개의 화소들(PX) 상에서 커패시터를 형성한다. 상기 화소 전극(PE)은 대응되는 액정층의 유동을 제어하여 빛의 투과량을 조절한다. 상기 커패시터는 상기 스위칭 소자(TR)에 의해 화소별로 on/off 될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 화소전극(PE) 상에는 절연막(IL)이 더 포함될 수 있다. 상기 절연막(IL)은 상기 화소전극(PE)을 보호한다. 상기 절연막(IL)은 상기 화소전극(PE)을 주변으로부터 절연시킨다.
도 1에 도시된 것과 같이, 상기 컬러필터 기판(200)은 상기 하부기판(100)과 대향되어 배치된다. 상기 컬러필터 기판(200)은 복수 개의 영역들로 구획된 투광영역(DA) 및 상기 투광영역(DA)의 상기 복수 개의 영역들에 인접한 차광영역(SA)으로 구분될 수 있다.
상기 컬러필터 기판(200)에 상기 하부기판(100)의 화소(PX)와 대응되는 영역을 선으로 표시하였다. 상기 투광영역(DA)은 상기 화소전극(PE)과 중첩되도록 배치된다.
상기 차광영역(SA)은 격자형상으로 배치된다. 상기 차광영역(SA)은 상기 복수 개의 신호배선들 및 상기 스위칭 소자(TR)가 배치된 영역 상에 중첩하여 배치된다.
도 2를 참조하여 상기 컬러필터 기판(200)에 대하여 상세히 살펴본다. 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 컬러필터 기판(200)은 상기 베이스 기판(210), 색상층(220), 결정 보상층(250), 및 도전층(230)을 포함한다.
상기 컬러필터 기판(200)은 상기 베이스 기판(210)이 상기 표시장치(DP)의 외측으로 노출되도록 배치되고, 상기 도전층(230)이 상기 하부기판(100)을 향하도록 배치된다. 이하, 상기 컬러필터 기판(200)은 상기 표시장치(DP)의 외측에서 내측 방향(DR3)으로, 각 구성들을 설명한다.
상기 베이스 기판(210)은 일면이 상기 표시장치(DP)의 외측에 노출된다. 상기 베이스 기판(210)은 상기 표시장치(210)을 커버한다. 상기 베이스 기판(210)은 상기 컬러필터 기판(200)의 적층 구조를 위한 유지하고, 동시에 상기 표시장치(DP)을 외부로부터 보호한다.
상기 베이스 기판(210)은 상기 표시장치(DP)이 구현하는 정보가 투과되어 외부에서 시인되도록 투명하게 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 베이스 기판(210)은 유리, 합성수지, 세라믹 재료 중 선택된 재료를 포함할 수 있다.
상기 색상층(220)은 상기 베이스 기판(210)의 타면 상에 배치된다. 상기 색상층(220)은 상기 표시장치(DP)의 내부로부터 출력되는 정보에 색상이 구현되도록 한다. 상기 색상층(220)은 착색층(CL) 및 차광층(BM)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 차광층(BM)은 복수 개의 개구부들을 포함한다. 상기 차광층(BM)은 블랙 매트릭스일 수 있다. 상기 차광층(BM)은 내부로부터 전달된 빛을 차단하여 상기 차광영역(SA)을 형성한다.
상기 차광층(BM)은 반사율이 높은 물질을 포함한다. 상기 차광층(BM)은 반사율이 높은 금속, 또는 블랙 수지물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 차광층(BM)은 크롬(Chrome), 크롬/크롬옥사이드 이중막, 카본 안료, 그라파이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 복수 개의 개구부들에는 각각 컬러필터가 배치된다. 따라서, 상기 색상층(220)은 적어도 하나의 컬러필터들(CL)을 포함한다. 상기 적어도 하나의 컬러필터들(CL)은 상기 차광층(BM)과 동일 평면상에 배치되는 상기 착색층을 구성할 수 있다.
상기 컬러필터들(CL)은 각각 상기 복수 개의 개구부들에 중첩된다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기 컬러필터들(CL)은 차광층(BM)의 일부, 예컨대, 상기 각 블랙매트릭스들의 가장자리와 각각 중첩될 수 있다.
상기 컬러필터들(CL)은 각각 다양한 색상을 갖는 안료를 포함할 수 있다. 상기 안료에 따라, 상기 컬러필터들(CL)이 표현할 수 있는 색상이 결정된다. 예컨대, 상기 컬러필터들(CL)은 적색, 청색, 녹색, 및 화이트 색상을 각각 포함할 수 있다.
서로 인접하는 복수 개의 개구부들에 배치된 상기 복수 개의 컬러 필터들(CL)은 각각 서로 다른 투과율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 투과율의 차이에 따라, 다양한 색상이 구현된다. 따라서, 상기 착색층은 상기 복수 개의 개구부들마다 각각 다른 색상을 가질 수 있다. 상기 컬러 필터들(CL)은 상기 투광영역(DA)을 형성한다. 따라서, 상기 투광영역(DA)마다 서로 다른 색상이 표현될 수 있다.
결국 상기 차광층(BM)이 상기 투광영역(DA)의 범위를 결정한다. 상기 차광층(BM)은 빛샘을 방지하고, 상기 착색층이 구현하는 색상들 각각의 색간섭을 방지하여 색 선명도를 높인다.
상기 도전층(240)은 상기 색상층(220) 상에 배치된다. 상기 도전층(240)은 공통전극일 수 있다. 상기 도전층(240)은 상기 하부기판(100)의 상기 화소전극(PE)과 함께 상기 복수 개의 화소들(PX) 각각에 커패시터를 형성한다.
상기 도전층(240)은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 도전층(240)은 인듐주석 산화물, 인듐아연 산화물, 인듐갈륨아연 산화물, 플루오르아연 산화물, 갈륨아연 산화물, 주석 산화물 등으로 형성될 수 있다.
상기 결정 보상층(230)은 상기 절연층(250) 및 상기 도전층(240) 사이에 배치된다. 상기 결정 보상층(230)은 투과성이 높은 투명한 재료로 형성될 것을 요한다. 또한, 상기 결정 보상층(230)은 상기 도전층(240)의 결정립 크기(grain size)를 결정하는 시드층(seed layer)이 된다.
상기 결정 보상층(230)은 상기 절연층(250) 상에 성막된 도전층 및 상기 결정 보상층(230) 상에 성막된 도전층을 비교할 때, 상기 결정 보상층(230) 상에 성막된 도전층의 결정립 크기가 더 크다. 상기 결정 보상층(230)은 상기 도전층(240)의 결정립 크기를 증가시킨다.
따라서, 상기 결정 보상층(230)은 광 투과성이 높은 다결정의 박막층일 수 있다. 상기 결정 보상층(230)은 투명한 다결정 물질(poly-crystal materials)을 포함한다. 예컨대, 상기 다결정 물질로는 징크옥사이드(ZnO)가 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 결정 보상층(230)은 상기 징크옥사이드를 베이스 재료(base material)로 포함하고, 상기 징크옥사이드와 상이한 금속 산화물을 더 포함하여 형성된다. 상기 결정 보상층(230)은 상기 징크옥사이드 및 상기 금속 산화물을 혼합함으로써, 상기 결정 보상층(230)의 상부에 배치되는 상기 도전층(240)의 결정립을 용이하게 제어할 수 있다.
상기 결정 보상층(230)에 있어서, 상기 금속 산화물은 다양한 함량으로 혼합될 수 있으나, 상기 금속 산화물은 적어도 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량을 갖는다. 예컨대, 상기 결정 보상층(230)은 1~30wt% 함량의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 또는 상기 금속 산화물은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3) 및 상기 갈륨옥사이드(Ga2O3)를 모두 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 결정 보상층(250)은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함하는 AZO 박막층으로 구성될 수 있다. 또는, 상기 결정 보상층(250)은 상기 갈륨옥사이드(Ga2O3)를 포함하는 GZO 박막층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 결정 보상층(250)은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3) 및 상기 갈륨옥사이드(Ga2O3) 를 모두 포함하는 다결정 박막층으로 형성될 수 있다.
상기 결정 보상층(230)은 다양한 두께로 형성될 수 있다. 상기 결정 보상층(230)의 두꺼우면 저항이 증가하여, 상기 도전층(240) 및 상기 화소전극(PE) 사이의 커패시터 제어가 어렵고, 전력소모가 증가할 수 있다. 상기 결정 보상층(230)이 얇으면 시드층으로서의 역할을 수행하기 어렵다. 예컨대, 상기 결정 보상층(230)은 50~200Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 액정층(300)은 상기 하부기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200) 사이에 배치된다. 상기 액정층(300)은 상기 하부기판(100), 상기 컬러필터 기판(200), 및 상기 하부기판(100)과 상기 컬러필터 기판(200) 사이에 배치된 스페이서(미도시)에 의해 봉입된 액정에 의해 정의될 수 있다.
상기 액정층(300)은 상기 도전층(240) 및 상기 화소전극(PE)과 함께 커패시터를 구성한다. 상기 액정층(300)은 상기 도전층(240) 및 상기 화소전극(PE) 사이의 전압차에 의해 형성된 전계에 따라, 다양한 배열을 갖는다. 상기 액정층(300)은 다양한 배열을 통해 상기 하부기판(100)을 투과하는 광의 투과량을 조절한다.
상기 액정층(300)은 액체와 고체의 중간 상태로, 유동성과 이방성의 특성을 모두 가진다. 트위스터드 네마틱 액정, 시메틱 액정, 수직 배향 액정, 콜레스테릭 액정, 수평 배향 액정 등을 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 표시장치(DP)는 상기 액정층(300) 및 상기 컬러필터 기판(200) 사이에 배치된 배향막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터 기판(200)의 상기 베이스 기판(210)의 외측에 배치된 광학부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 층상에 배치된 인듐주석 산화물 박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 3a는 상기 절연층(250) 상에 성장시킨 인듐주석 산화물 박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이고, 도 3b는 징크옥사이드 박막층 상에 성장시킨 인듐주석 산화물 박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이고, 도 3c는 상기 결정 보상층(230) 상에 성장시킨 인듐주석 산화물 박막의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 3a 내지 도 3c의 이미지들은 각각 15만 배율로 촬영되었다.
도 3b에서 상기 징크옥사이드 박막층은 그 외의 다른 금속 산화물을 포함하지 않는다. 도 3c에서 상기 결정 보상층(230)은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함한다. 도 3c에서는 상기 절연층(250) 상에 2wt% 함량의 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 포함하는 징크옥사이드 박막층을 형성하였다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상기 결정 보상층(230)에 의한 상기 도전층(240)의 결정립 크기에 미치는 영향을 살펴본다.
도 3a 및 도 3b를 살펴보면, 상기 절연층(250) 상에 성장시킨 인듐주석 산화물에 비해, 상기 징크옥사이드 박막층 상에 성장시킨 인듐주석 산화물의 결정립 크기가 미세하게 증가했다. 이는 상기 징크옥사이드 박막층이 기본적으로 다결정 구조를 갖기 때문이다. 이에 비해, 상기 절연층(250)은 고분자 수지층으로, 비정질에 가깝다.
도 3a 내지 도 3c를 살펴보면, 상기 결정 보상층(230) 상에 배치된 산화인듐주석 박막층의 결정립 크기가 가장 크다. 상기 결정 보상층(230)을 배치시킴으로써, 상기 도전층(240)의 결정립 크기가 눈에 띄게 증가한 것을 볼 수 있다. 상기 결정 보상층(230)은 징크옥사이드 박막층에 금속 산화물을 더 포함함으로써, 시드층으로서의 기능이 극대화된다.
상기 징크옥사이드 박막층은 일반적으로 버퍼층으로 사용될 수 있다. 상기 결정 보상층(230)은 상기 징크옥사이드 박막층과 유사한 정도의 밀착력을 갖는다. 그러나, 상기 징크옥사이드 박막층과 비교할 때, 상기 도전층(240)의 결정립 크기에 미치는 영향은 크다.
일반적으로 물질의 결정립의 크기(grain size)가 증가하면, 상기 결정립들 사이의 경계(grain boundary)가 감소하고, 상기 결정립들의 표면적이 감소한다. 상기 결정립들 사이의 경계는 침투한 수분이 이동할 수 있는 통로가 될 수 있다. 상기 결정립의 크기가 증가할수록, 침투한 수분이 이동할 수 있는 통로가 감소한다.
표시장치에 침투된 수분은 얼룩을 발생시키는 원인이 된다. 얼룩은 외부환경과 접촉되는 표시장치의 테두리 부분에 주로 나타난다. 따라서, 상기 도전층의 결정립 크기를 제어함으로써, 표시장치의 테두리 얼룩 발생을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판(200)의 단면도를 도시한 것이다. 한 편, 도 1 내지 도 3c에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 컬러필터 기판(200)은 절연층(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층(250)은 상기 색상층(220) 및 상기 결정 보상층(240) 사이에 배치된다. 상기 절연층(250)은 예컨대, 오버코트 층(overcoat layer)일 수 있다. 상기 절연층(250)은 상기 색상층(220)을 보호하고, 상기 색상층(220)의 상면을 평탄화시킨다.
상기 절연층(250)은 상기 표시장치(DP)의 내부로부터 표시되는 광이 외부에서 시인되도록, 투명하게 형성될 것을 요한다. 예컨대, 상기 절연층(250)은 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐아크릴레이트 등과 같은 재료를 포함할 수 있다.
상기 절연층(250)은 상기 색상층(220)을 평탄화시킴과 동시에 상기 결정 보상층(230)이 평탄하게 형성되도록 한다. 따라서, 상기 절연층(250)을 더 포함함으로써 상기 결정 보상층(230)의 두께 제어가 용이할 수 있다. 또한, 상기 도전층(240)의 결정립이 균일하게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판의 단면도를 도시한 것이다. 한 편, 도 1 내지 도 4에서 상술한 구성과 동일한 구성들에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 결정 보상층(230)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 컬러필터 기판은 제1 결정 보상층(231), 및 제2 결정 보상층(232)을 포함한다.
상기 제1 결정 보상층(231)은 상기 징크옥사이드 및 상기 징크옥사이드와 다른 제1 금속 산화물을 포함한다. 상기 제2 결정 보상층(232)은 상기 징크옥사이드 및 상기 징크옥사이드와 다른 제2 금속 산화물을 포함한다.
상기 제1 금속 산화물 및 상기 제2 금속 산화물은 서로 다른 금속 산화물일 수 있다. 또는, 상기 결정 보상층(230)은 서로 동일한 복수 개의 층이 배치된 적층구조를 가질 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 제조방법에 대하여 단면도로 도시한 것이다. 한 편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 구동소자들이 형성된 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판을 합착시키고, 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 액정을 주입하여 형성한다.
상기 어레이 기판은 기판 상에 구동소자, 상기 구동소자에 전기신호를 제공하는 복수 개의 구동배선들을 배치시켜 형성한다. 상기 어레이 기판의 형성단계는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술에 따른다. 예컨대, 증착 공정, 노광 공정, 및 현상 공정 등을 거쳐 형성할 수 있다. 이하, 상기 표시장치의 제조방법 중 상기 컬러필터 기판 제조방법에 관하여 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 설명한다.
상기 컬러필터 기판 제조방법은 기판 상에 색상층을 형성하는 단계, 오버코트층을 형성하는 단계, 결정 보상층을 형성하는 단계, 및 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
도 6a 내지 도 6c에서는 상기 색상층을 형성하는 단계를 도시하였다. 도 6a에 도시된 것과 같이, 기판(210) 상에 차광물질(BL)을 도포한다. 상기 차광물질(BL)은 흑색 안료를 함유하는 감광성 수지를 사용할 수 있다. 상기 흑색 안료는 예컨대, 카본 블랙일 수 있다.
상기 기판(210) 상에 도포된 차광물질(BL) 상에 마스크(MA)를 배치한다. 상기 마스크(MA)는 복수 개의 차광부(BR), 및 복수 개의 투광부(TR)를 포함한다. 상기 마스크(MA) 상에 광을 조사하면, 상기 투광부(TR)를 통하는 광만이 상기 차광물질(BL)에 도달한다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 상기 포토공정을 거치면, 복수 개의 개구부들(BM-OP)이 구비된 차광층(BM)이 형성된다. 상기 차광물질(BL)이 포지티브 포토레지스트를 포함하는 경우, 상기 복수 개의 개구부들(BM-OP)은 상기 투광부(TR)에 대응되는 영역에 형성된다.
또는, 도시하지 않았으나, 상기 차광물질(BL)이 네가티브 포토레지스트를 포함하는 경우, 상기 복수 개의 개구부들(BM-OP)은 상기 차광부(BR)에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
도 6c에 도시된 것과 같이, 상기 복수 개의 개구부들(BM-OP) 각각에 컬러 필터(CL)를 배치하여 상기 색상층(220)을 형성한다. 예컨대, 인쇄법에 의하는 경우, 상기 복수 개의 개구부들(BM-OP) 각각에 소정의 색상을 갖는 컬러 필터(CL)를 각각 인쇄한다. 상기 컬러 필터(CL)는 상기 복수 개의 개구부들(BM-OP) 각각에 순차적으로 충진된다.
도시되지 않았으나, 상기 컬러 필터(CL)는 인쇄법 외에도 다양한 공정에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 컬러 필터(CL)는 염색법, 전착법, 및 안료 분산법 중 선택된 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 다만, 염색법 또는 전착법에 의하는 경우, 상기 컬러 필터(CL)는 상기 차광층(BM)보다 먼저 형성될 수 있다.
도 6d에 도시된 것과 같이, 상기 색상층(220) 상에 절연층(250)을 도포한다. 상기 절연층(250)은 상기 색상층(220)을 보호하고, 상기 색상층(220)의 상면을 평탄화시키는 오버코트층일 수 있다.
도 6e 및 도 6f에서는 상기 결정 보상층(230)을 형성하는 단계를 도시하였다. 상기 결정 보상층(230)을 형성하는 단계는 스퍼터링을 이용할 수 있다. 그러나, 상기 결정 보상층(230)은 이에 한정되지 않고, 다양한 박막 증착방법에 의해 형성될 수 있다.
도 6e에 도시된 것과 같이, 상기 절연층(250) 상에 증착원을 이용하여 박막을 증착한다. 상기 증착원이 되는 타겟(target)은 징크옥사이드 및 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하는 혼합물을 재료로 한다.
상기 타겟은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3), 및 상기 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 상기 금속 산화물로 포함할 수 있다. 상기 타겟은 상기 징크옥사이드 및 상기 금속 산화물을 소결(sintering)하여 형성한다.
진공챔버 내에서, 이온화 된 아르곤 가스를 가속하여 상기 타겟의 입자를 분출시킨다. 상기 분출된 타겟입자는 상기 절연층(250) 상에 증착된다. 도 6f에 도시된 것과 같이, 상기 절연층(250) 상에는 상기 결정 보상층(230)이 형성된다.
상기 결정 보상층(230)은 상기 알루미늄옥사이드(Al2O3)를 상기 금속 산화물로 포함하는 AZO 박막층일 수 있다. 또는 상기 결정 보상층(230)은 상기 갈륨옥사이드(Ga2O3)를 상기 금속 산화물로 포함하는 GZO 박막층일 수 있다.
도 6g에 도시된 것과 같이, 상기 결정 보상층(230) 상에 상기 도전층(240)을 형성한다. 상기 도전층(240)은 투명한 전도성 물질을 이용하여 형성된다. 예컨대, 인듐주석 산화물, 인듐아연 산화물, 인듐갈륨아연 산화물, 플루오르아연 산화물, 갈륨아연 산화물, 주석 산화물 등을 이용한다.
상기 도전층(240)은 화학기상증착, 플라즈마기상증착, 전자빔증착 등 다양한 증착법을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 투명한 전도성 물질을 타겟으로 하는 스퍼터링을 통해 형성될 수 있다.
상기 도전층(240)이 상기 결정 보상층(230) 상에 성막되는 경우, 상기 도전층(240)은 상기 절연층(250) 상에 성막되는 경우보다 결정립의 크기가 증가한다. 상기 절연층(250)은 표면이 매끄러운 특성을 가진다. 상기 결정 보상층(230)은 이러한 상기 도전층(240)이 성막되는 표면의 특성을 변화시킨 것과 같은 기능을 한다.
상기 결정 보상층(230)은 다결정 박막층으로, 상기 도전층(240)의 시드층(seed layer)으로 기능한다. 상기 결정 보상층(230) 상에 형성된 상기 도전층(240)은 상기 절연층(250) 상에 증착된 경우보다, 결정립의 크기가 큰 전도성 박막층으로 성장한다.
결정립의 크기가 증가한 도전층(240)은 외부로부터 침투되는 수분의 함유를 억제할 수 있다. 따라서, 표시장치의 테두리를 따라 발생되는 얼룩을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 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.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 하부기판 200: 컬러필터 기판
210: 베이스 기판 220: 색상층
CL: 착색층 BM: 차광층
230: 결정 보상층 240: 도전층
250: 절연층 300: 액정층
DA: 투광영역 SA: 차광영역

Claims (24)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치된 색상층;
    상기 색상층 상에 배치되고, 결정립을 갖는 도전층; 및
    징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 색상층 및 상기 도전층 사이에 배치되어, 상기 결정립 크기를 증가시키는 결정 보상층을 포함하는 컬러필터 기판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 결정 보상층의 상기 금속 산화물 함량은 1~30wt%인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 50~200Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 색상층 및 상기 결정 보상층 사이에 배치되고, 상기 색상층을 평탄화시키는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 색상층은,
    복수 개의 개구부들을 포함하는 차광층; 및
    상기 복수 개의 개구부들에 대응되어 배치된 착색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 제1 결정 보상층 및 제2 결정 보상층을 포함하고,
    상기 제1 결정 보상층 및 상기 제2 결정 보상층은 서로 다른 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  8. 컬러필터 기판;
    상기 컬러필터 기판과 대향되고, 구동소자를 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 컬러필터 기판 및 상기 어레이 기판 사이에 봉입되고, 전계를 형성하는 액정층을 포함하고,
    상기 컬러필터 기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치된 색상층;
    상기 색상층 상에 배치되고, 상기 색상층을 평탄화시키는 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되고, 상기 결정립을 갖는 도전층; 및
    징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 절연층 및 상기 도전층 사이에 배치되어, 상기 결정립의 크기를 증가시키는 결정 보상층을 포함하는 결정 보상층을 포함하는 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 결정 보상층의 상기 금속 산화물 함량은 1~30wt%인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 50~200Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 색상층은,
    적어도 하나의 컬러필터; 및
    상기 적어도 하나의 컬러필터를 에워싸는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 제1 결정 보상층 및 제2 결정 보상층을 포함하고,
    상기 제1 결정 보상층 및 상기 제2 결정 보상층은 서로 다른 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 베이스 기판 상에 색상층을 형성하는 단계;
    상기 색상층 상에 결정 보상층을 형성하는 단계; 및
    상기 결정 보상층 상에 배치되고, 결정립을 갖도록 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 보상층은 징크옥사이드(ZnO) 및 상기 징크옥사이드보다 낮은 함량의 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 결정립 크기를 증가시키는 컬러필터 기판 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 상기 베이스 기판의 일부를 노출시키는 복수 개의 개구부들을 포함하는 차광층을 형성하는 단계; 및
    상기 차광층의 상기 개구부들과 대응되는 영역에 착색층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 색상층을 형성하는 단계, 및 상기 결정 보상층을 형성하는 단계 사이에 상기 색상층 상에 절연물질을 도포하여 상기 색상층을 평탄화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조 방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 스퍼터링 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 도전층을 형성하는 단계는 증착공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  20. 구동소자가 배치된 어레이 기판을 제공하는 단계;
    컬러필터 기판을 제공하는 단계;
    상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 합착시키는 단계; 및
    상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 컬러필터 기판을 형성하는 단계는,
    베이스 기판 상에 적어도 하나의 컬러필터 및 상기 적어도 하나의 컬러필터와 인접하는 블랙 매트릭스를 포함하는 색상층을 형성하는 단계;
    상기 색상층 상에 결정 보상층을 형성하는 단계; 및
    상기 결정 보상층 상에 배치되고, 결정립을 갖도록 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 보상층은 징크옥사이드(ZnO) 및 징크옥사이드보다 낮은 함량이고 상기 징크옥사이드와 다른 금속 산화물을 포함하고, 상기 결정립 크기를 증가시키는 표시장치 제조방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    색상층을 형성하는 단계 및 상기 결정 보상층을 형성하는 단계 사이에 상기 색상층 상에 절연물질을 도포하여 상기 색상층을 평탄화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄옥사이드(Al2O3), 갈륨옥사이드(Ga2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 결정 보상층은 스퍼터링 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 도전층을 형성하는 단계는 증착공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
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