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KR101761180B1 - 표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101761180B1
KR101761180B1 KR1020100076912A KR20100076912A KR101761180B1 KR 101761180 B1 KR101761180 B1 KR 101761180B1 KR 1020100076912 A KR1020100076912 A KR 1020100076912A KR 20100076912 A KR20100076912 A KR 20100076912A KR 101761180 B1 KR101761180 B1 KR 101761180B1
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black matrix
layer
matrix pattern
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권세아
이상헌
김관수
이의구
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 기판, 표시 장치 및 표시 기판의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판은, 제1 차광 영역을 포함하는 제1 화소부 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판과, 상기 제1 및 제2 차광 영역에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층과, 상기 제1 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제1 컬럼 스페이서와, 상기 제2 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제2 컬럼 스페이서를 포함하되, 상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이와 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이가 서로 다르다.

Description

표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법{Display substrate, display device comprising the same and method of manufacturing the same}
본 발명은 표시 기판, 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 또, 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 전자 장치의 고체화, 저전압 및 저전력화와 함께 전자 기기의 소형 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 디스플레이 장치, 즉 얇고 가벼우면서도 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력의 특징을 갖춘 평판 패널(flat panel)형 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 개구율과 투과율을 높이고 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 동시에 형성된 표시 기판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 개구율과 투과율을 높이고 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 동시에 형성된 표시 기판을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 개구율과 투과율을 높이고 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서를 동시에 형성하는 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판은, 제1 차광 영역을 포함하는 제1 화소부 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판과, 상기 제1 및 제2 차광 영역에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층과, 상기 제1 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제1 컬럼 스페이서와, 상기 제2 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제2 컬럼 스페이서를 포함하되, 상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이와 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이가 서로 다르다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제1 차광 영역을 포함하는 제1 화소부 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판과, 상기 제1 및 제2 차광 영역에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층과, 상기 제1 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제1 컬럼 스페이서와, 상기 제2 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된 제2 컬럼 스페이서를 포함하는 제1 표시 기판과, 상기 제1 표시 기판과 대향하는 제2 표시 기판과, 상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하되, 상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이와 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이가 서로 다르다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법은, 제1 차광 영역을 포함하는 제1 화소부 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판을 제공하는 단계와, 상기 제1 및 제2 차광 영역에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상에 블랙 매트릭스 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 제1 차광 영역에 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되도록 제1 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제2 차광 영역에 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되도록 제2 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이와 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이가 서로 다르다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다.
도 4는 제1 변형예에 따른 표시 기판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 III-III’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제2 변형예에 따른 표시 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예 및 제3 변형예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9a 내지 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 기판의 제조 과정을 공정별로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 제3 변형예에 따른 표시 기판의 제조 과정을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 표시 기판, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 기판의 제조 방법을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판 및 이를 포함하는 표시 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이고, 도 3은 도 1의 II-II’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 기판에 포함된 기판(10)에는 제1 화소부(501) 및 이와 이웃하는 제2 화소부(502)가 정의된다. 제1 화소부(501)는 제1 차광 영역(511) 및 제1 화소 영역(521)을 포함하고, 제2 화소부(502)는 제2 차광 영역(512) 및 제2 화소 영역(522)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 차광 영역(511, 512)은 표시 기판 하부에 배치되는 백라이트 어셈블리(미도시)의 광원(미도시)으로부터 출사된 빛이 표시 기판의 외부로 통과되는 것을 방지하는 영역으로 이해될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 화소 영역(521, 522)은 백라이트 어셈블리의 광원으로부터 출사된 빛이 통과하는 영역으로 이해될 수 있다.
기판(10)은 소다석회유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 또는 플라스틱 따위로 이루어질 수 있다.
기판(10) 상에는 게이트 신호를 전달하는 게이트 배선(22, 24)이 형성되어 있다. 게이트 배선(22, 24)은 일 방향, 예를 들어 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22)과, 게이트선(22)으로부터 돌출되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(24)을 포함한다. 게이트 전극(24)은 후술하는 소스 전극(64) 및 드레인 전극(66)과 함께 박막 트랜지스터의 삼단자를 구성한다.
기판(10) 상에는 게이트 배선(22, 24)과 나란히 스토리지 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 스토리지 배선은 제1 방향, 예를 들어 가로 방향으로 배열된 스토리지선과, 스토리지선으로부터 분지되어 데이터선 하부에 제2 방향, 예를 들어 세로 방향으로 돌출된 스토리지 전극을 포함할 수 있다. 스토리지 전극의 폭은 데이터선의 폭보다 넓게 형성함으로써, 데이터선 주변에 빛샘 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 스토리지 전극은 광차단막의 역할을 할 수 있다. 스토리지 배선에는 일정한 전압, 예를 들어 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 스토리지 전극과 화소전극(82)이 중첩되고 이들 사이에 유전층으로서 게이트 절연층(30)이 개재되어, 스토리지 커패시터가 형성된다.
게이트 배선(22, 24) 및 스토리지 배선은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(Al, AlNd, AlCu 등) 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(Mo, MoN, MoNb 등) 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한 게이트 배선(22, 24) 및 스토리지 배선은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24) 및 스토리지 배선의 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 있다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 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 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(22, 24) 및 스토리지 배선은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트 배선(22, 24), 스토리지 배선 및 이들이 형성되지 않은 기판(10) 상에는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연 물질, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 물질, 폴리이미드와 같은 유기 절연 물질로 이루어진 게이트 절연층(30)이 형성되어, 게이트 배선(22, 24) 및 스토리지 배선을 덮고 있다.
게이트 절연층(30) 상에는 반도체층(42)이 형성되어 있다. 반도체층(42)은 게이트 전극(24)에 대응하여 게이트 절연층(30) 상에 형성된다. 반도체층(42)은 비정질 실리콘(amorphous Silicon: 이하, a-Si)으로 이루어 질 수 있다. 또는 상기 반도체층(42)은 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn) 중 적어도 하나 이상을 원소로 포함하는 산화물 반도체(oxide semiconductor)로 이루어 질 수 있다. 상기 산화물 반도체에는 기타 금속 원소가 도핑되어 추가될 수도 있다. 예를 들어, 상기 반도체층(42)은 갈륨, 인듐, 아연이 모두 포함된 GaInZnO 산화물 반도체로 형성되거나 하프늄, 인듐, 아연이 모두 포함된 HfInZnO로 형성될 수 있다. 또는 인듐 및 주석을 포함하는 InSnO, 주석 및 아연을 포함하는 SnZnO이거나 각각에 다른 금속 원소가 도핑된 형태일 수 있다.
반도체층(42) 상에는 오믹 콘택층(55, 56)이 형성되어 있다. 오믹 콘택층(55, 56)은 후술할 소스/드레인 전극(65, 66)과 반도체층(42) 사이의 접촉 특성을 개선시킬 수 있다. 여기서, 오믹 콘택층(55, 56)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘(이하, n+a-Si)으로 이루어질 수 있다. 만약, 소스/드레인 전극(65, 66)과 반도체층(42) 간의 접촉 특성이 충분히 확보된다면, 오믹 콘택층(55, 56)은 형성되지 않을 수 있다.
오믹 콘택층(55, 56) 및 게이트 절연층(30) 상에는 데이터 배선(62, 65, 66, 67)이 형성되어 있다. 데이터 배선(62, 65, 66, 67)은 예를 들어 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(62)과, 데이터선(62)으로부터 분지되어 반도체층(42)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)과, 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(24) 또는 박막 트랜지스터의 채널부를 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 반도체층(42)의 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)과, 드레인 전극(66)으로부터 연장되어, 상대적으로 넓은 면적을 갖는 드레인 전극 확장부(67)를 포함할 수 있다. 드레인 전극 확장부(67)는 후술할 화소 전극(82)과 드레인 전극(66)간의 전기적 접촉을 향상시키기 위해 형성된다.
이러한 데이터 배선(62, 65, 66, 67)은 반도체층(42) 또는 오믹 콘택층(55, 56)과 직접 접촉하여 오믹 컨택(Ohmic contact)을 형성할 수 있다. 오믹 컨택을 이루기 위하여 데이터 배선(62, 65, 66, 67)은 Ni, Co, Ti, Ag, Cu, Mo, Al, Be, Nb, Au, Fe, Se, Mn 또는 Ta 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 Ta/Al, Ta/Al, Ni/Al, Co/Al, Mo(Mo 합금)/Cu, Mo(Mo 합금)/Cu, Ti(Ti 합금)/Cu, TiN(TiN 합금)/Cu, Ta(Ta 합금)/Cu, TiOx/Cu, Al/Nd, Mo/Nb, Mn(Mn 합금)/Cu 등과 같은 이중막 또는 Ti/Al/Ti, Ta/Al/Ta, Ti/Al/TiN, Ta/Al/TaN, Ni/Al/Ni, Co/Al/Co 등과 같은 삼중막을 들 수 있다. 다만, 데이터 배선(62, 65, 66, 67)이 상술한 물질로 한정되어 형성되는 것은 아니다.
데이터 배선(62, 65, 66, 67) 및 반도체층(42)의 상부에는 보호막(71, 171)이 형성되어 있다. 이러한 보호막(71)은 예를 들어, 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어진 무기 물질 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 제1 화소부(501)에는 컬러필터 패턴(75)이 형성되어 있다. 한편, 제2 화소부(502)에도 색을 나타낼 수 있는 컬러필터 패턴이 형성되어 있음은 물론이나, 설명의 편의상 제1 화소부(501)로 한정하여 설명한다.
컬러필터 패턴(75)은 제1 화소부(501)가 특정한 색을 나타낼 수 있도록 특정한 파장대의 빛만을 통과시킨다. 즉, 컬러필터 패턴(75)은 예를 들어, 적색(R) 파장의 광을 통과시키는 적색 안료, 녹색(G) 파장의 광을 통과시키는 녹색 안료, 청색(B) 파장의 광을 통과시키는 청색 안료를 포함할 수 있다. 컬러필터 패턴(75)은 제1 화소부(501)의 제1 화소 영역(521)을 전부 커버하도록 형성될 수 있다. 이러한, 컬러필터 패턴(75)은 감광성 유기물, 예를 들어 포토 레지스트로 이루어질 수 있다. 구체적으로 본 실시예의 컬러필터 패턴(75)에 포함된 포토레지스는 빛이 조사된 부분이 경화되는 네가티브(negative)형 또는 빛이 조사되지 않는 부분이 경화되는 포지티브(positive)형 포토레지스트일 수 있다.
한편, 제1 화소부(501)의 제1 차광 영역(511)에는 컬러필터 패턴(75)과 소정간격 이격되고, 박막 트랜지스터와 이웃하여 위치하는 단차 패턴(77)이 형성되어 있다. 이때 단차 패턴(77)은 컬러필터 패턴(75)과 분리된 섬(island) 형상의 패턴일 수 있다. 단차 패턴(77)은 컬러필터 패턴(75)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 단차 패턴(77)은 네가티브 또는 포지티브 포토레지스트와 청색, 녹색 또는 적색 안료를 포함할 수 있다.
단차 패턴(77)은 후술할 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)가 소정의 단차(d1)를 갖도록 하기 위해 형성된다. 이를 위해, 단차 패턴(77)은 제1 차광 영역(511) 또는 제2 차광 영역(512)의 어느 한 영역에 형성될 수 있다. 이에 의해, 제1 차광 영역(511)과 제2 차광 영역(512)에 위치하는 절연층(73)은 단차를 가질 수 있다. 또한, 절연층(73) 상에 위치하는 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)도 단차 패턴(77)에 의해 단차(d1)를 가질 수 있다.
보호막(71), 컬러필터 패턴(75) 및 단차 패턴(77) 상에는 절연층(73)이 형성된다. 이때, 절연층(73)은 제1 및 제2 화소부(501, 502)의 전면을 커버할 수 있다. 즉, 제1 화소부(501)의 제1 화소 영역(521) 및 제1 차광 영역(511)과 제2 화소부(502)의 제1 화소 영역(522) 및 제1 차광 영역(512)에 절연층(73)이 형성된다. 절연층(73)은 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 형성될 수 있다. 즉, 절연층(73)은 포지티브(positive)형 또는 네가티브(negative)형 포토레지스트로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 하부에 단차 패턴(77)이 형성되어 이와 중첩되는 절연층(73)의 상부 표면의 높이(h5)는 하부에 단차 패턴(77)이 형성되어 있지 않은 절연층(73)의 상부 표면의 높이(h6)보다 높다. 즉, 제1 차광 영역(511)에 단차 패턴(77)이 형성되어 있는 경우, 이와 중첩되는 절연층(73)의 상부 표면의 높이(h5)는 단차 패턴(77)이 형성되어 있지 않은 절연층(73)의 상부 표면의 높이(h6)보다 높다. 이에 의해, 제1 차광 영역(511)과 제2 차광 영역(512)에 위치하는 절연층(73)의 상부 표면은 단차를 갖는다.
절연층(73) 상에는 블랙 매트릭스 패턴층(91)이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스 패턴층(91)은 제1 화소부(501)의 제1 차광 영역(511) 및 제2 화소부(502)의 제2 차광 영역(512)에 형성되어 있다. 블랙 매트릭스 패턴층(91)은 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 및 게이트 배선(22, 24)과 중첩되어 위치할 수 있다. 블랙 매트릭스 패턴층(91)은 네가티브 또는 포지티브 포토레지스트와 검은색 안료를 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스 패턴층(91)은 표시 기판 하부의 광원(미도시)에서 출사된 빛이 기판의 외부로 통과되는 것을 방지한다. 또한, 외부광이 화소부로 입사되는 것을 방지한다.
블랙 매트릭스 패턴층(91)에는 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출된 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)가 형성되어 있다. 여기서, 설명의 편의상, 제1 컬럼 스페이서(93)는 제1 차광 영역(511)에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출된 것이고, 제2 컬럼 스페이서(95)는 제2 차광 영역(512)에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출된 것이라 한다.
제1 컬럼 스페이서(93)는 단차 패턴(77)과 중첩되고 절연층(73) 상에 위치할 수 있다. 즉, 제1 컬럼 스페이서(93)는 단차 패턴(77)과 중첩되는 절연층(73)의 상부 표면 상에 위치할 수 있다. 한편, 제2 컬럼 스페이서(95)는 단차 패턴(77)과 중첩되지 않는 절연층(73)의 상부 표면 상에 위치할 수 있다. 이에 의해, 제1 컬럼 스페이서(93)의 상부 표면의 높이(h1)가 제2 컬럼 스페이서(95)의 상부 표면의 높이(h2)보다 높다. 이때, 제1 컬럼 스페이서(93)와 제2 컬럼 스페이서(95) 간의 단차(d1)는 단차 패턴(77)과 중첩되는 절연층(73)의 상부 표면과 단차 패턴(77)과 중첩되지 않는 절연층(73)의 상부 표면 간의 단차와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 절연층(73) 하부의 단차 패턴(77)에 의해 제1 컬럼 스페이서(93)와 제2 컬럼 스페이서(95)가 수직 방향으로 동일한 길이를 갖더라도, 제1 컬럼 스페이서(93)와 제2 컬럼 스페이서(95)간에 단차(d1)가 형성될 수 있다. 한편, 제1 컬럼 스페이서(93)와 상기 제2 컬럼 스페이서(95) 간의 단차(d1)는 0.5㎛ 내지 0.7㎛일 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
제1 컬럼 스페이서(93)는 후술할 제2 표시 기판(200과 접촉할 수 있다. 즉, 제1 컬럼 스페이서(93)는 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)사이의 거리를 일정하게 유지한다. 제1 컬럼 스페이서(93)는 탄성을 가질 수 있어 외부 힘에 대해 압축되었다가 다시 원 상태로 복귀할 수 있다.
제2 컬럼 스페이서(95)는 후술할 제2 표시 기판(200)과 이격되어 있으며, 제1 컬럼 스페이서(93)에 일정 값 이상의 외부힘이 가해졌을 때 제2 표시 기판(200)과 맞닿을 수 있다. 이에 의해, 제1 컬럼 스페이서(93)에 가해진 외부 힘을 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 컬럼 스페이서(95)는 제1 컬럼 스페이서(93)가 외부힘에 의해 파손될 가능성을 방지할 수 있다. 한편, 제2 컬럼 스페이서(95)가 더욱 효과적으로 외부힘을 분산시킬 수 있도록, 제2 컬럼 스페이서(95)의 폭(W2)이 제1 컬럼 스페이서(93)의 폭(W1)보다 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 배선(22, 24)의 연장 방향과 나란한 제2 컬럼 스페이서(95)의 폭(W2)이 제1 컬럼 스페이서(93)의 폭(W1)보다 넓을 수 있다.
제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)는 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출되어 형성된 것으로, 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)는 블랙 매트릭스 패턴층(91)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)은 네가티브 또는 포지티브 포토레지스트와 검은색 안료를 포함할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 화소 영역(521, 522)의 절연층(73) 상에는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 콘택홀(79)을 통하여 드레인 전극 확장부(67)와 전기적으로 연결된다. 여기서 화소 전극(82)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전체 또는 알루미늄 등의 반사성 도전체로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상술한 제1 실시예의 변형 실시예(이하, ‘제1 변형예’라 한다.)에 따른 표시기판을 설명한다. 도 4는 제1 변형예에 따른 표시 기판의 평면도이고, 도 5는 도 4의 III-III’선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다. 설명의 편의상, 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 변형예에 따른 표시 기판에 포함된 기판에는 제1 화소부(501) 및 이와 이웃하는 제2 화소부(502)가 정의된다. 제1 화소부(501)는 제1 차광 영역(511) 및 제1 화소 영역(521)을 포함하고, 제2 화소부(502)는 제2 차광 영역(512) 및 제2 화소 영역(522)를 포함한다.
한편, 제1 변형예에 따른 표시 기판은 제1 차광 영역(511)에 형성된 제1 컬럼 스페이서(111)와 제2 차광 영역(512)에 형성된 제2 컬럼 스페이서(112)를 포함한다.
제1 컬럼 스페이서(111)는 제1 차광 영역(511)에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된다. 또한, 제2 컬럼 스페이서(112)는 제2 차광 영역(512)에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출된다.
한편, 제1 컬럼 스페이서(111)의 폭은 게이트 배선(22, 24)의 연장 방향과 나란한 제1 화소부(501)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제1 컬럼 스페이서(111)는 제1 차광 영역(511)의 특정 영역에 형성되는 것이 아니라, 실질적으로 제1 차광 영역(511)의 전면에 형성될 수 있다. 또한, 제2 컬럼 스페이서(112)의 폭은 게이트 배선(22, 24)의 연장 방향과 나란한 제2 화소부(502)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제2 컬럼 스페이서(112)는 제2 차광 영역(512)의 특정 영역에 형성되는 것이 아니라, 실질적으로 제2 차광 영역(512)의 전면에 형성될 수 있다.
한편, 제1 컬럼 스페이서(111)의 상부 표면의 높이(h3)는 제2 컬럼 스페이서(112)의 상부 표면의 높이(h4)보다 높게 형성될 수 있다. 이때, 1 컬럼 스페이서(111)와 상기 제2 컬럼 스페이서(112) 간의 단차(d3)는 0.5㎛ 내지 0.7㎛일 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다. 한편, 제1 컬럼 스페이서(111)의 상부 표면의 높이가 제2 컬럼 스페이서(112)의 상부 표면의 높이보다 높게 형성되므로, 제1 컬럼 스페이서(111)가 후술할 제2 표시 기판(200과 접촉할 수 있다. 즉, 제1 컬럼 스페이서(111)는 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)사이의 거리를 일정하게 유지한다. 제1 컬럼 스페이서(111)는 탄성을 가질 수 있어 외부 힘에 대해 압축되었다가 다시 원 상태로 복귀할 수 있다.
제2 컬럼 스페이서(112)는 후술할 제2 표시 기판(200과 이격되어 있으며, 제1 컬럼 스페이서(111)에 일정 값 이상의 외부힘이 가해졌을 때 제2 표시 기판(200)과 맞닿을 수 있다. 이에 의해, 제1 컬럼 스페이서(111)에 가해진 외부 힘을 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 컬럼 스페이서(112)는 제1 컬럼 스페이서(111)가 외부 힘에 의해 파손될 가능성을 방지할 수 있다.
제1 및 제2 컬럼 스페이서(111, 112)는 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되어 형성된 것으로, 제1 및 제2 컬럼 스페이서(111, 112)는 블랙 매트릭스 패턴층과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 컬럼 스페이서(111,112)은 네가티브 또는 포지티브 포토레지스트와 검은색 안료를 포함할 수 있다.
한편, 제1 컬럼 스페이서(111)가 형성되어 있는 제1 화소부(501)는 청색, 녹색 및 적색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 또한, 제2 컬럼 스페이서(112)가 형성되어 있는 제2 화소부(502)는 청색, 녹색 및 적색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 이때, 제1 화소부(501)와 제2 화소부(502)는 서로 다른 색을 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 화소부(501)가 청색을 표시하면, 제2 화소부(502)는 녹색 또는 적색을 표시할 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 단면도를 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시 기판(100), 제2 표시 기판(200) 및 액정층(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 표시 기판(100)은 제1 실시예에 따른 표시 기판(100)과 실질적으로 동일한 것이므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
제2 표시 기판(200)은 절연 기판(210)과 절연 기판(210) 상에 형성된 공통 전극(250)을 포함할 수 있다. 여기서, 공통 전극(250)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: 이하 ITO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 이하 IZO)등과 같은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
액정층(300)은 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200) 사이에 개재된다. 화소 전극(82)과 공통 전극(250) 사이의 전압차에 의해 투과율이 조절된다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 표시 기판(100)은 상부 표면의 높이가 서로 다른 제1 및 제2 컬럼 스페이서(93, 95)를 포함한다. 이와 같이, 서로 다른 이중의 컬럼 스페이서(93, 95)를 사용하면, 단일의 컬럼 스페이서를 사용하는 것보다 컬럼 스페이서(93, 95)의 수를 상대적으로 많이 늘릴 수 있어 액정 마진(margin)이 증가될 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 어느 한 부분에 액정이 부족하여 빛샘 현상이 발생하는 AUA(active unfilled area) 불량을 방지할 수 있다. 또한, 액정이 필요 이상으로 과다하게 채워져 발생되는 중력 불량을 방지할 수 있다
한편, 제1 컬럼 스페이서(93)가 제2 표시 기판(200)과 접촉하고, 제2 컬럼 스페이서(95)는 제2 표시 기판(200)과 소정 간격(d2) 이격되어 있다. 이때, 제2 컬럼 스페이서(95)와 제2 표시 기판(200) 간의 소정 간격(d2)은 제1 컬럼 스페이서(93)와 제2 컬럼 스페이서(95) 간의 단차(도 3의 ‘d1’참조)와 실절적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 제2 컬럼 스페이서(95)와 제2 표시 기판(200) 간의 이격 거리(d2)는 0.5㎛ 내지 0.7㎛일 수 있다. 제2 컬럼 스페이서(93)와 제2 표시 기판(200) 사이의 이격 거리(d2)가 0.5㎛보다 작으면 액정 마진이 충분히 확보되지 않아 상술한 AUA 불량이 쉽게 발생될 수 있다. 한편, 제2 표시 기판(200) 사이의 이격 거리(d2)가 0.7㎛보다 크면 제1 컬럼 스페이서(93)에 가해지는 외부 힘을 분산시키지 못해 제1 컬럼 스페이서(93)가 파손될 가능성이 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예의 변형 실시예(이하, ‘제2 변형예’라 한다.)에 따른 표시 장치를 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 변형예에 따른 표시 장치의 단면도를 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 제2 실시예 및 제1 변형예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 제2 변형예에 따른 표시 장치는 제1 표시 기판(100), 제2 표시 기판(200) 및 액정층(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 표시 기판(200) 및 액정층(300)은 제2 실시예에 따른 제2 표시 기판(200) 및 액정층(300)과 실질적으로 동일한 것이므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제1 표시 기판(100)은 제1 변형예에 따른 제1 표시 기판(100)과 동일한 것이므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 표시 기판(100)에 포함된 제1 컬럼 스페이서(111)는 제2 표시 기판(200)과 접촉하고, 제2 컬럼 스페이서(112)는 제2 표시 기판(200)과 소정 간격(d2) 이격되어 있다. 이때, 제2 컬럼 스페이서(112)와 제2 표시 기판(200) 간의 소정 간격(d4)은 제1 컬럼 스페이서(111)와 제2 컬럼 스페이서(112) 간의 단차(도 5의 ‘d3’참조)와 실절적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 제2 컬럼 스페이서(112)와 제2 표시 기판(200) 간의 이격 거리(d2)는 0.5㎛ 내지 0.7㎛일 수 있다. 제2 컬럼 스페이서(112)와 제2 표시 기판(200) 사이의 이격 거리(d4)가 0.5㎛보다 작으면 액정 마진이 충분히 확보되지 않아 상술한 AUA 불량이 쉽게 발생될 수 있다. 한편, 제2 표시 기판(200) 사이의 이격 거리(d4)가 0.7㎛보다 크면 제1 컬럼 스페이서(111)에 가해지는 외부 힘을 분산시키지 못해 제1 컬럼 스페이서(111)가 파손될 가능성이 있다.
다음으로, 도 1, 도3 및 도 8 내지 도10을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9a 내지 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 기판의 제조 과정을 공정별로 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 이하에서는 상기 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략하거나 간략화한다.
먼저, 도 1, 도 8 및 도 9a를 참조하면, 제1 차광 영역(511)을 포함하는 제1 화소부(501) 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역(512)을 포함하는 제2 화소부(502)가 정의된 기판(10)을 제공한다(S1010).
계속해서, 상기 기판(10) 상에 게이트 배선(22, 24), 게이트 절연층(30), 반도체층(42) 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 및 보호막(71)을 순차적으로 형성한다. 이에 의해, 기판(10) 상의 제1 및 제2 차광 영역(511, 512)에는 박막 트랜지스터가 형성된다.
계속해서, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 박막 트랜지스터가 형성된 기판(10) 상에 단차 패턴(77)을 형성한다. 이를 위해, 먼저 박막 트랜지스터가 형성된 기판(10) 상에 컬러 포토레지스트층(76)을 형성한다. 이때, 컬러 포토레지스트층(76)은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 회전 코팅법등을 이용하여 형성될 수 있다. 컬러 포토레지스트층(76)은 적색, 녹색 또는 청색의 안료를 포함할 수 있다. 또한, 컬러 포토레지스트층(76)은 예를 들어, 네가티브(negative) 또는 포지티브(positive)형 포토레지스트를 포함할 수 있다.
이후, 노광시 빛이 차단되는 차단부(610)와 빛이 통과하는 개구부(620)를 포함하는 제1 마스크(600)를 이용하여 기판(10) 상의 컬러 포토레지스트층(76)에 대해 노광 공정을 수행한다. 이때, 제1 마스크(600)의 개구부(620)를 통과한 빛은 컬러 포토레지스트층(76)의 일부 영역(76-1)에 닿고 상기 영역 이외의 컬러 포토레지스트층(76)의 영역(76-2)에는 빛이 닿지 못한다. 만약, 컬러 포토레지스트층(76)이 네가티브(negative)형 포토레지스트를 포함한다고 가정하면, 빛이 닿은 컬러 포토레지스트층(76)의 일부 영역(76-1)은 경화되나, 빛이 닿지 않은 컬러 포토레지스트층(76)의 나머지 영역(76-2)은 경화되지 못한다. 이러한 노광 공정 후에 컬러 포토레지스트층(76)에 대한 현상 공정을 수행하면, 컬러 포토레지스트층(76) 중에서 경화된 일부 영역(76-1)은 현상 공정에서 잔류하게 되어 단차 패턴(77)으로 형성되고, 컬러 포토레지스트층(76) 중에서 경화되지 않은 나머지 영역(76-2)은 현상 공정에서 제거된다. 참고로, 제1 화소부(501)의 제1 화소 영역(521)에는 단차 패턴(77)과 동시에 컬러필터 패턴(75)이 형성될 수 있다.
계속 해서, 도 10을 참조하면, 도 9b의 결과물 상에 절연층(73)을 형성한다(S1020). 절연충(73)은 예를 들어, 화학 기상 증착법(CVD) 또는 회전 코팅법등을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 절연층(73)은 네가티브형 또는 포지티브형 포토레지스트등으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
계속해서, 도 10을 참조하면, 절연층(73) 상에 블랙 매트릭스 패턴층(91)과 제1 및 제2 컬럼 스페이서를 형성한다(S1030, S1040). 이를 위해, 먼저 절연층(73) 상에 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)을 형성한다. 이때, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 회전 코팅법등을 이용하여 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)은 검정색 안료를 포함할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)은 예를 들어, 네가티브(negative) 또는 포지티브(positive)형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)이 네가티브(negative)형 포토레지스트를 포함하는 것으로 가정한다.
이후, 노광시 빛의 통과량을 조절할 수 있는 제2 마스크(700)를 사용하여 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)에 대해 노광 공정을 수행한다. 이때, 제2 마스크(700)는 빛의 통과량이 상대적으로 가장 적은 제1 마스크 영역(710)과 빛의 통과량이 제1 마스크 영역(710)에 비하여 상대적으로 많은 제2 마스크 영역(720)과 빛의 통과량이 가장 많은 개구 영역(730)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 마스크 영역(710)과 제2 마스크 영역(720)은 각각 빛이 통과하는 개구부(711, 721)와 빛이 통과하지 못하는 차단부(712, 722)를 포함한다. 여기서, 제1 영역(90-1)은 제1 및 제2 차광 영역(511, 512)의 게이트 배선(22, 24) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67)과 중첩되는 영역일 수 있다. 제2 영역(90-2)은 제2 차광 영역(512) 중에서 게이트 배선(22, 24) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67)과 중첩되지 않는 영역일 수 있다. 제3 영역(90-3)은 제1 차광 영역(511)에 형성된 단차 패턴(77)과 중첩되는 영역일 수 있다. 즉, 제1 영역(90-1)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91)이 형성될 영역이고, 제2 영역(90-2)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제2 컬럼 스페이서(95)가 형성될 영역이고, 제3 영역(90-3)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제1 컬럼 스페이서(93)가 형성될 영역이다.
한편, 제2 마스크(700)의 제1 마스크 영역(710)을 통과한 빛은 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)의 제1 영역(90-1)에 조사된다. 또한, 제2 마스크(700)의 제2 마스크 영역(720)을 통과한 빛은 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)의 제2 영역(90-2)에 조사된다. 또한, 제2 마스크의 개구 영역(730)을 통과한 빛은 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)의 제3 영역(90-3)에 조사된다.
이때, 빛이 가장 많이 닿은 제3 영역(90-3)의 경화도가 가장 크게 될 것이다. 제2 영역(90-2)의 경화도는 제3 영역(90-3)의 경화도 보다는 작아질 것이다. 마지막으로, 제1 영역(90-1)의 경화도는 가장 작아질 것이다. 이러한 노광 공정 후에, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)에 대해 현상 공정을 수행하면, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90) 중에서, 제3 영역(90-3)은 가장 많이 잔류하게 된다. 한편, 제2 영역(90-2)의 일부는 제거되며, 제1 영역(90-1)은 가장 많이 제거될 것이다. 이에 의해, 제1 영역(90-1)은 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로 형성되고, 제2 영역(90-2)은 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제2 컬럼 스페이서(95)로 형성되고, 제3 영역(90-3)은 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제1 컬럼 스페이서(93)로 형성된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 상부 표면 및 단차(d1)를 갖는 제1 컬럼 스페이서(93)과 제2 컬럼 스페이서(95)를 포함하는 표시 기판이 형성된다. 이때, 제1 컬럼 스페이서(93)과 제2 컬럼 스페이서(95)는 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)이 포지티브(positive)형 포토레지스트일 경우, 노광량이 가장 많은 제3 영역은 블랙 매트릭스 패턴층으로 형성될 것이고, 노광량이 다음으로 많은 제2 영역은 블랙 매트릭스 패턴층 및 제2 컬럼 스페이서로 형성될 것이고, 노광량이 상대적으로 가장 적은 제1 영역은 블랙 매트릭스 패턴층 및 제1 컬럼 스페이서로 형성될 것이다.
다음으로, 도 4, 도 5, 도 8 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예의 변형 실시예(이하, ‘제3 변형예’라 한다.)를 설명한다. 도 11은 본 발명의 제3 변형예에 따른 표시 기판의 제조 과정을 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 이하에서는 상기 제1 변형예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략하거나 간략화한다.
먼저, 도 4, 도 8 및 도 11을 참조하면, 제1 차광 영역(511)을 포함하는 제1 화소부(501) 및 이와 이웃하고 제2 차광 영역(512)을 포함하는 제2 화소부(502)가 정의된 기판(10)을 제공한다(S1010).
계속해서, 상기 기판(10) 상에 게이트 배선(22, 24), 게이트 절연층(30), 반도체층(42) 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 및 보호막(71)을 순차적으로 형성한다. 이에 의해, 기판(10) 상의 제1 및 제2 차광 영역(511, 512)에는 박막 트랜지스터가 형성된다.
계속 해서, 도 11을 참조하면, 기판(10) 상에 절연층(73)을 형성한다(S1020). 절연충(73)은 예를 들어, 화학 기상 증착법(CVD) 또는 회전 코팅법등을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 절연층(73)은 네가티브형 또는 포지티브형 포토레지스트등으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
계속해서, 도 11을 참조하면, 절연층(73) 상에 블랙 매트릭스 패턴층(91)과 제1 및 제2 컬럼 스페이서를 형성한다(S1030, S1040). 이를 위해, 먼저 절연층(73) 상에 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)을 형성한다. 이때, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 회전 코팅법등을 이용하여 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)은 검정색 안료를 포함할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)은 예를 들어, 네가티브(negative) 또는 포지티브(positive)형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)이 네가티브(negative)형 포토레지스트를 포함하는 것으로 가정한다.
이후, 노광시 빛의 통과량을 조절할 수 있는 제3 마스크(800)를 사용하여 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)에 대해 노광 공정을 수행한다. 이때, 제3 마스크(800)는 빛의 통과량이 상대적으로 가장 적은 제1 마스크 영역(810)과 빛의 통과량이 제1 마스크 영역(810)에 비하여 상대적으로 많은 제2 마스크 영역(820)과 빛의 통과량이 가장 많은 개구 영역(830)을 포함할 수 있다. 한편, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110) 중에서 제1 마스크 영역(810)과 중첩되는 영역을 제1 영역(110-1)이라 하고, 제2 마스크 영역(820)과 중첩되는 영역을 제2 영역(110-2)이라 하고, 개구 영역(830)과 중첩되는 영역을 제3 영역(110-3)이라 한다. 여기서, 제1 영역(110-1)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91)이 형성될 영역이고, 제2 영역(110-2)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제2 컬럼 스페이서(112)가 형성될 영역이고, 제3 영역(110-3)은 이후에 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제1 컬럼 스페이서(111)가 형성될 영역이다.
한편, 제3 마스크(800)를 이용한 노광 공정 후에, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(110)에 대해 현상 공정을 수행할 경우, 제3 영역(110-1)이 가장 많이 잔류하게 된다. 다음으로, 제2 영역(110-2)의 일부는 제거되며, 제3 영역(110-3)은 가장 많이 제거될 것이다.
이에 의해, 제1 영역(110-1)은 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로 형성되고, 제2 영역(110-2)은 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제2 컬럼 스페이서(112)로 형성되고, 제3 영역(110-3)은 블랙 매트릭스 패턴층(91) 및 제1 컬럼 스페이서(111)로 형성된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 다른 상부 표면 및 단차(d3)를 갖는 제1 컬럼 스페이서(111)과 제2 컬럼 스페이서(112)를 포함하는 표시 기판이 형성된다. 이때, 제1 컬럼 스페이서(111)과 제2 컬럼 스페이서(112)는 블랙 매트릭스 패턴층(91)으로부터 돌출된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층(90)이 포지티브(positive)형 포토레지스트일 경우, 노광량이 가장 많은 제3 영역은 블랙 매트릭스 패턴층으로 형성될 것이고, 노광량이 다음으로 많은 제2 영역은 블랙 매트릭스 패턴층 및 제2 컬럼 스페이서로 형성될 것이고, 노광량이 상대적으로 가장 적은 제1 영역은 블랙 매트릭스 패턴층 및 제1 컬럼 스페이서로 형성될 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 22: 게이트 선
24: 게이트 전극 30: 게이트 절연층
42: 반도체층 55, 56: 오믹 콘택층
62: 데이터선 65: 소스 전극
66: 드레인 전극 71: 보호막
73: 절연층 82: 화소 전극
93, 111: 제1 컬럼 스페이서 95, 112: 제2 컬럼 스페이서

Claims (28)

  1. 제1 차광 영역 및 제1 화소 영역을 포함하는 제1 화소부 및 상기 제1 화소부와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판;
    상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 화소 영역에 형성된 컬러필터 패턴;
    상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 차광 영역에 형성되며 상기 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 단차 패턴;
    상기 컬러필터 패턴 및 상기 단차 패턴 상에 형성되고 상기 제1 차광 영역, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 차광 영역에 형성된 절연층;
    상기 절연층 상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층;
    상기 제1 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되고, 상기 단차 패턴과 중첩하며, 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제1 컬럼 스페이서; 및
    상기 제2 차광 영역에 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되고, 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제2 컬럼 스페이서를 포함하되,
    상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이는 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이보다 높고,
    상기 블랙 매트릭스 패턴층, 상기 제1컬럼 스페이서 및 상기 제2컬럼 스페이서는 일체로 이루어진 표시 기판.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 단차 패턴과 중첩되는 상기 제1 차광 영역의 상기 절연층의 상부 표면의 높이는 상기 제2 차광 영역의 상기 절연층의 상부 표면의 높이보다 높은 표시 기판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 단차 패턴과 중첩되는 상기 제1 차광 영역의 상기 절연층의 상부 표면과 상기 제2 차광 영역의 상기 절연층의 상부 표면의 단차와 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 단차는 동일한 표시 기판.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 컬럼 스페이서와 상기 제2 컬럼 스페이서의 단차는 0.5㎛ 내지 0.7㎛인 표시 기판.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 컬럼 스페이서의 폭이 상기 제1 컬럼 스페이서의 폭보다 넓은 표시 기판.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 단차 패턴은 상기 제1 차광 영역에 섬(island) 형상으로 위치하는 표시 기판.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 단차 패턴은 네가티브 포토레지스트를 포함하는 표시 기판.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 단차 패턴은 청색, 적색 또는 녹색의 안료를 더 포함하는 표시 기판.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1 차광 영역 및 제1 화소 영역을 포함하는 제1 화소부 및 상기 제1 화소부와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판과, 상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 화소 영역에 형성된 컬러필터 패턴과, 상기 기판 상에 형성되고 상기 제1 차광 영역에 형성되며 상기 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 단차 패턴과, 상기 컬러필터 패턴 및 상기 단차 패턴 상에 형성되고 상기 제1 차광 영역, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 차광 영역에 형성된 절연층과, 상기 절연층 상에 형성된 블랙 매트릭스 패턴층과, 상기 제1 차광 영역에 형성되고 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되고 상기 단차 패턴과 중첩하며 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제1 컬럼 스페이서와, 상기 제2 차광 영역에 형성되고 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되며 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제2 컬럼 스페이서를 포함하는 제1 표시 기판;
    상기 제1 표시 기판과 대향하는 제2 표시 기판; 및
    상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하되,
    상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이는 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이보다 높고,
    상기 블랙 매트릭스 패턴층, 상기 제1컬럼 스페이서 및 상기 제2컬럼 스페이서는 일체로 이루어진 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 컬럼 스페이서는 상기 제2 표시 기판과 접촉하고, 상기 제2 컬럼 스페이서는 상기 제2 표시 기판과 이격된 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 컬럼 스페이서와 상기 제2 표시 기판 사이의 이격 거리는 0.5㎛ 내지 0.7㎛인 표시 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제1 차광 영역 및 제1 화소 영역을 포함하는 제1 화소부 및 상기 제1 화소부와 이웃하고 제2 차광 영역을 포함하는 제2 화소부가 정의된 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 위치하고 상기 제1 화소 영역에 위치하는 컬러필터 패턴 및 상기 기판 상에 위치하고 상기 제1 차광 영역에 위치하며 상기 컬러필터 패턴과 동일한 물질로 이루어진 단차 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 차광 영역, 상기 제1 화소 영역 및 상기 제2 차광 영역에 상기 컬러필터 패턴 및 상기 단차 패턴을 덮는 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 블랙 매트릭스 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 제1 차광 영역에 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되고 상기 단차 패턴과 중첩하며 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제1 컬럼 스페이서를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 차광 영역에 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로부터 돌출되고 상기 블랙 매트릭스 패턴층과 동일한 물질로 이루어진 제2 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이는 상기 제2 컬럼 스페이서의 상부 표면의 높이보다 높고,
    상기 블랙 매트릭스 패턴층, 상기 제1컬럼 스페이서 및 상기 제2컬럼 스페이서는 일체로 이루어진 표시 기판의 제조 방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스 패턴층, 상기 제1 컬럼 스페이서 및 상기 제2 컬럼 스페이서는 동시에 형성되는 표시 기판의 제조 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스 패턴층, 상기 제1 컬럼 스페이서 및 상기 제2 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는,
    상기 절연층 상에 블랙 매트릭스 패턴 및 컬럼 스페이서 형성용층을 형성하는 단계와, 상기 형성용층을 마스크를 사용하여 노광하는 단계를 포함하되, 상기 마스크는 상기 형성용층에 노광되는 광량을 조절하는 표시 기판의 제조 방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 형성용층은 제1 내지 제3 영역을 포함하되, 상기 제1 영역 내지 제3 영역의 노광량이 서로 다른 표시 기판의 제조 방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 제3 영역의 노광량은 상기 제2 영역의 노광량보다 많고, 상기 제2 영역의 노광량은 상기 제1 영역의 노광량보다 많은 표시 기판의 제조 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 형성용층이 네가티브(negative)형 포토레지스트일 경우,
    상기 제3 영역은 상기 제1 컬럼 스페이서로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 제2 컬럼 스페이서로 형성되고, 상기 제1 영역은 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로 형성되는 표시 기판의 제조 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 형성용층이 포지티브(positive)형 포토레지스트일 경우,
    상기 제3 영역은 상기 블랙 매트릭스 패턴층으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 제2 컬럼스페이서로 형성되고, 상기 제1 영역은 상기 제1 컬럼 스페이서로 형성되는 표시 기판의 제조 방법.
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