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KR102244758B1 - 표시 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR102244758B1
KR102244758B1 KR1020140146351A KR20140146351A KR102244758B1 KR 102244758 B1 KR102244758 B1 KR 102244758B1 KR 1020140146351 A KR1020140146351 A KR 1020140146351A KR 20140146351 A KR20140146351 A KR 20140146351A KR 102244758 B1 KR102244758 B1 KR 102244758B1
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KR
South Korea
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substrate
plasmon color
electrode
layer
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KR1020140146351A
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손정하
이주형
여윤종
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 패널은 제1 기판, 제2 기판, 액정층, 박막 트랜지스터, 플라즈몬 컬러 필터 및 화소 전극을 포함한다. 상기 제1 기판은 복수의 화소 영역들을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 제1 기판 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체 패턴, 상기 반도체 패턴과 중첩하며 서로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 컬러 필터는 상기 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하고, 상기 게이트 전극과 동일한 층에 형성되어 공통 전압이 인가되며, 광을 투과시키는 복수의 홀들을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 플라즈몬 컬러 필터와 중첩하며, 상기 드레인 전극과 연결되어 계조 전압이 인가된다. 따라서, 플라즈몬 컬러 필터 및 상기 게이트 패턴을 동일한 물질로서 형성할 수 있어 공정을 단순화 시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈몬 컬러 필터를 공통 전극으로 적용할 수 있으며, 공통 전극을 별도로 형성함에 따라 공정이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

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 투과율이 향상되고, 공정이 단순화된 표시 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 대면적이 용이하고 박형 및 경량화가 가능한 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)가 표시 장치로서 널리 이용되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이로는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED) 등이 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2 색성 및 광 산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
액정 표시 장치(LCD)는 화소 전극이 형성된 어레이 기판과 공통 전극이 형성된 컬러 필터 기판 사이에 액정층을 배치하고, 화소 전극과 공통 전극 사이에서 발생되는 전계에 따라 변화하는 액정층의 배향에 의해 각 화소 별로 광의 투과율을 조절함으로써 영상을 표시할 수 있는 표시 장치이다.
근래 들어, 종래의 액정 표시 장치의 낮은 측면 시인성 문제를 해결하기 위하여, PVA(patterned vertical alignment) 모드, IPS(in-plane switching) 모드 등을 갖는 액정 표시 장치가 개발되었다. 그렇지만 PVA 모드를 갖는 액정 표시 장치의 경우에는 잔상이 발생하는 문제가 있고, 측면 시야각의 증가에 한계를 가지며, IPS 모드를 갖는 액정 표시 장치는 표시되는 영상의 휘도가 낮은 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 측면 시인성과 휘도를 모두 증가시킬 수 있는 PLS(plane to line switching) 모드를 갖는 액정 표시 장치가 개발되었다.
종래의PLS 모드를 갖는 액정 표시 장치는 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극 및 상기 화소 전극과 중첩하는 공통 전극을 포함한다. 상기 게이트 전극은 낮은 저항값이 요구되나, 화소의 비표시 영역(non-display area)에 배치되어 높은 투과율이 요구되지 않는다. 다만, 상기 공통 전극은 상기 게이트 전극과 달리 표시 영역(display area) 내에 배치되어 전도도와 투과율이 요구되어, 상기 공통 전극 및 상기 게이트 전극은 동일한 물질로 형성되기 어렵다.
또한, 상기 컬러 필터 기판은 컬러 필터를 포함하며, 광이 어레이 기판, 액정층 및 컬러 필터 기판을 거쳐 투과하며, 상기 광의 투과율은 약 5% 미만이다. 이때, 광이 상기 컬러 필터를 투과할 때, 전체 광량에 대하여 약 15% 정도 감소한다. 이러한 컬러 필터를 제거하여 공정을 간소화하고, 투과율을 향상시키기 위하여, 플라즈몬 공명 현상을 이용한 플라즈몬 컬러 필터(plasmonic color filter; PCF)가 개발되었다. 다만, 이러한 플라즈몬 컬러 필터는 별도의 공정으로 형성되어 공정 비용이 증가한다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 투과율이 향상된 표시 패널을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 공정이 단순화된 상기 표시 패널을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널은 제1 기판, 제2 기판, 액정층, 박막 트랜지스터, 플라즈몬 컬러 필터 및 화소 전극을 포함한다. 상기 제1 기판은 복수의 화소 영역들을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 제1 기판 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체 패턴, 상기 반도체 패턴과 중첩하며 서로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 컬러 필터는 상기 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하고, 상기 게이트 전극과 동일한 층에 형성되어 공통 전압이 인가되며, 광을 투과시키는 복수의 홀들을 포함한다. 상기 화소 전극은 상기 플라즈몬 컬러 필터와 중첩하며, 상기 드레인 전극과 연결되어 계조 전압이 인가된다.
일 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 상에 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인들, 상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인들을 포함하며, 상기 화소 영역들은 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에 의하여 정의되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터는 상기 화소 영역들에 각각 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 인접한 플라즈몬 컬러 필터들은 서로 다른 파장의 광을 투과할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈몬 컬러 필터들은 적색 플라즈몬 컬러 필터, 녹색 플라즈몬 컬러 필터 및 청색 플라즈몬 컬러 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 220nm 내지 230nm의 직경을 가지며, 서로 500nm 내지 600nm의 이격 거리로 서로 이격될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 175nm 내지 185nm의 직경을 가지며, 서로 400nm 내지 500nm의 이격 거리로 서로 이격될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 150nm 내지 160nm의 직경을 가지며, 서로 250nm 내지 350nm의 이격 거리로 서로 이격될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈몬 컬러 필터들의 하부면에 배치된 제1 LiF 층 및 상기 플라즈몬 컬러 필터들의 상부면에 배치된 제2 LiF 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 LiF 층 및 상기 제2 LiF 층은 1nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화소 전극은 슬릿 패턴을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터들을 커버하는 게이트 절연층 및 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하는 패시베이션층을 포함하며, 상기 화소 전극은 상기 패시베이션층 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 박막 트랜지스터와 중첩하는 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법에 따르면, 제1 기판 상에 금속층을 형성한다. 상기 금속층 상에 포토레지스트층을 형성한다. 상기 포토레지스트층을 현상하여 포토 패턴을 형성한다. 상기 포토 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 게이트 전극 및 광을 투과시키는 복수의 홀들을 포함하는 플라즈몬 컬러 필터를 형성한다. 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다. 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터와 중첩하는 화소 전극을 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 상에, 복수의 게이트 라인들, 복수의 데이터 라인들이 형성되며, 상기 게이트 라인들은 제1 방향으로 연장되고, 상기 데이터 라인들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 복수의 화소 영역들이 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에 의하여 정의되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터는 상기 화소 영역들에 각각 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층을 상기 제1 기판 상에 형성하기 전에, 제1 LiF 층을 형성할 수 있다. 상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 제2 LiF 층을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 LiF 층 및 상기 제2 LiF 층은 1nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터를 커버하는 게이트 절연층을 형성할 수 있다. 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하는 패시베이션층을 형성할 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 패시베이션층 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 기판 상에 상기 박막 트랜지스터와 중첩하는 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 상기 제1 기판에 대향하도록 상기 제2 기판을 배치할 수 있다. 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 상에 액정을 주입하여 액정층을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 플라즈몬 컬러 필터 및 상기 게이트 패턴을 동일한 물질로서 형성할 수 있어 공정을 단순화 시킬 수 있다. 또한, 상기 플라즈몬 컬러 필터를 공통 전극으로 적용할 수 있으며, 공통 전극을 별도로 형성함에 따라 공정이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 4는 도 1의 제1 화소 내지 제3 화소의 플라즈몬 컬러 필터들의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 플라즈몬 컬러 필터의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6f는 일 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다. 도 2는 도 1의 제1 화소의 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 도 4는 도 1의 제1 화소 내지 제3 화소의 플라즈몬 컬러 필터들의 평면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 플라즈몬 컬러 필터의 단면도이다.
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)은 상기 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, 상기 화소는 직사각형 형상, V자 형상 및 Z 자 형상 등을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 패널은 제1 기판(100), 제2 기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
상기 제1 기판(100) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 플라즈몬 컬러 필터(PCF), 게이트 절연층(110), 데이터 라인(DL), 패시베이션층(120) 및 화소 전극(PE)을 포함한다.
상기 제1 기판(100)은 투명한 절연기판이다. 예를 들어, 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 영상을 표시하는 복수의 화소 영역을 갖는다. 상기 화소 영역은 복수의 열과 복수의 행을 가진 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소 영역은 상기 게이트 라인들(GL) 및 상기 데이터 라인들(DL)에 의해 정의될 수 있다.
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)에 연결될 수 있다. 상기 스위칭 소자는 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 기판(100) 상에 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다.
상기 제1 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 제1 기판(100) 상에 배치되어, 상기 게이트 라인을 커버한다. 상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 패턴을 절연한다.
상기 게이트 절연층(110) 상에 반도체 패턴(SM)을 형성한다. 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 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)과 중첩하고, 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 형성한다.
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 제1 기판(100) 상에 복수의 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)이 배치된다.
인접하는 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 인접한 데이터 라인들(DL) 사이에 배치될 수 있다.
상기 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 상기 액정층(300)을 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다.
상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 및 상기 게이트 패턴을 동일한 물질로서 1회의 증착 및 식각을 통하여 형성할 수 있어 공정을 단순화 시킬 수 있다. 또한, 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 형성함으로써, 마스크를 이용한 컬러 필터들의 형성 공정을 제거할 수 있어, 공정 비용을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 층에 형성되며, 공통 전압이 인가된다. 따라서, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 공통 전극으로서 역할을 할 수 있다.
따라서, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 공통 전극으로 적용할 수 있으며, 공통 전극을 별도로 형성함에 따른 공정 증가를 방지할 수 있다.
상기 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 상기 화소 영역들에 각각 배치된다. 상기 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 서로 인접한 화소 영역들이 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 따라서, 인접한 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 서로 다른 파장의 광을 투과할 수 있다.
예를 들어, 상기 플라즈몬 컬러 필터들(PCF)은 적색 플라즈몬 컬러 필터(red PCF), 녹색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF), 및 청색 플라즈몬 컬러 필터(blue PCF)를 포함할 수 있다.
상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 광을 투과시키는 복수의 홀들(H) 및 금속 패턴(P)을 포함한다. 상기 홀들의 직경 내지 간격 등을 조절하여 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 통과한 광이 서로 다른 파장의 광을 투과할 수 있다.
구체적으로, 특정 직경 및특정 간격을 가지는 홀들(H) 및 금속 패턴(P)을 포함하는 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)을 형성하는 경우, 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링되면서 특정 파장의 광만 투과시키고 나머지 파장은 모두 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 직경 및 특정 간격에 따라 상기 홀들(H)은 선택적으로 적색, 녹색 또는 청색의 특정 파장의 광만 투과시킬 수 있다.
표면 플라즈몬 공명 현상이란 나노 크기의 홀들(H) 및 상기 금속 패턴(P)을 포함하는 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)에 광이 입사하는 경우, 특정 파장의 광과 금속 표면의 자유 전자가 공명을 일으켜 특정 파장의 광을 형성하는 것이다. 따라서, 표면 플라즈몬을 형성할 수 있는 특정 파장의 광만이 상기 홀들(H)을 투과할 수 있으며, 나머지 파장의 광들은 반사될 수 있다.
예를 들어, 상기 홀들(H)은 원형, 사각형, 삼각형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 화소(P1)는 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터(red PCF)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 화소(P2)는 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 화소(P3)는 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터(blue PCF)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 화소(P1)와 상기 제2 화소(P2)는 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 제2 화소(P2)와 상기 제3 화소(P3)는 서로 인접하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터(red PCF)의 상기 홀들(H)은 각각 220nm 내지 230nm의 직경(d1)을 가지며, 서로 500nm 내지 600nm의 이격 거리(l1)로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터(red PCF)는 627nm의 파장을 가지는 적색 광을 투과시킬 수있다. 따라서, 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터(red PCF)는 적색을 표시할 수 있다.
예를 들어, 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF)의 상기 홀들(H)은 각각 175nm 내지 185nm의 직경(d2)을 가지며, 서로 400nm 내지 500nm의 이격 거리(l2)로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF)는 538nm의 파장을 가지는 녹색 광을 투과시킬 수 있다. 따라서, 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF)는 녹색을 표시할 수 있다.
예를 들어, 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터(blue PCF)의 상기 홀들(H)은 각각 150nm 내지 160nm의 직경(d3)을 가지며, 서로 250nm 내지 350nm의 이격 거리(l3)로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터(blue PCF)는 436nm의 파장을 가지는 청색 광을 투과시킬 수 있다. 따라서, 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터(green PCF)는 청색을 표시할 수 있다.
상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)의 광학적 특성을 향상시키기 위하여, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)의 하부면 및 상부면에 LiF를 증착하여 제1 LiF 층 및 제2 LiF 층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 LiF 층 및 상기 제2 LiF 층은 1nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 패턴 및 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 상 배치될 수 있다.
상기 게이트 절연층(110)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 절연층(110)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
상기 패시베이션층(120)은 상기 데이터 패턴이 배치된 상기 게이트 절연층(110) 상에 배치되어, 상기 데이터 라인을 커버한다. 상기 패시베이션층(120)은 상기 데이터 패턴을 절연한다.
상기 패시베이션층(120)은 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 배치된다. 상기 패시베이션층(120)은 상기 제1 기판(100)의 전 면적에 배치될 수 있다.
상기 패시베이션층(120)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 패시베이션층(120)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(pixel electrode, PE)은 상기 패시베이션층(120) 상에 배치된다.
상기 화소 전극(PE)은 콘택홀(contact hole, CH)을 통하여, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(de)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(PE)에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)을 통하여 계조 전압(grayscale voltage)이 인가된다.
상기 화소 전극(PE)은 화소 영역 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 전극(PE)은 인접하는 데이터 라인들 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 화소 전극(PE)은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 징크 옥사이드(IZO), 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO)와 같은 투명 도전체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 화소 전극(PE)은 슬릿 패턴을 가질 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)와 중첩하여 형성된다. 따라서, 공통 전압이 인가되는 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)와 계조 전압이 인가되는 상기 화소 전극(PE)에 의하여, 상기 액정층(300) 내에 프린지 필드(fringe field)를 형성한다. 따라서, 상기 표시 패널이 PLS 모드로 동작할 수있다.
상기 제2 기판(200)은 투명한 절연기판이다. 예를 들어, 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 기판(200) 상에 배치되어, 광을 차단할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 화소의 비표시 영역(non-display area)에 대응되어 형성되어, 외부로부터 제공되는 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩할 수 있다.
예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 투과율이 낮은 금속 물질 또는 감광성 유기 물질을 포함하는 블랙 물질로 형성될 수있다.
예를 들어, 상기 금속 물질은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐 또는 이들의 합금을 포함할 수있다.
예를 들어, 상기 블랙 물질은 카본 블랙, 유/무기 안료, 또는 유색(R, G, B) 혼합 안료 등의 착색제를 포함함으로써 블랙을 나타낼 수 있다.
상기 액정층(300)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 사이에 배치된다.
상기 액정층(300)은 액정 분자(liquid crystal molecule)를 포함할 수 있다. 상기 액정층(300)은 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 및 상기 화소 전극(PE) 사이에 인가되는 전계에 의하여 액정 분자의 배열을 조절하여 상기 화소의 광 투과율이 조절된다.
도시 하지는 않았으나, 상기 표시 패널은 상기 액정층(300)의 상기 액정 분자들을 배향하기 위한 배향막(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 배향막은 상기 액정층(300)의 상기 액정 분자들을 프리 틸트(pre-tilt)시키기 위한 것이다.
도 6a 내지 도 6f는 일 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 금속 물질을 증착하여, 게이트 패턴 및 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 형성하기 위한 금속층(ML)을 형성한다.
예를 들어, 상기 금속 물질은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
상기 금속층(ML) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트층(PR)을 형성한다.
예를 들어, 상기 포토레지스트 물질은 감 광성 유기 물질(photosensitive organic material)을 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 포토레지스트층(PR)을 패터닝하여 포토 패턴(PT)을 형성할 수 있다.
상기 포토 패턴(PT)은 나노 임프린트 공정(nano imprint process) 또는 포토리쏘그라피 공정(photolithography process)을 통하여 상기 포토레지스트층(PR)을 패터닝하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 나노 임프린트 공정에 의하는 경우, 원하는 패턴의 역상을 가진 임프린트를 이용하여 상기 포토레지스트층(PR)을 패터닝하여 상기 포토 패턴(PT)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 포토리쏘그라피 공정에 의하는 경우, 광을 투과시키는 제1 방향(D1)으로 연장된 직사각형 형상의 복수의 투과부를 포함하는 제1 마스크를 이용하여, 상기 포토레지스트층(PR)를 노광한 후, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향으로 연장된 직사각형 형상의 복수의 투과부를 포함하는 제2 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층(PR)을 반복적으로 노광한다. 이후, 중첩하여 노광된 영역을 현상하여 제거할 수 있다. 따라서, 상기 포토레지스트층(PR)을 패터닝하여 상기 포토 패턴(PT)을 형성할 수 있다.
도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 금속층(ML)을 상기 제1 기판(100) 상에 형성하기 전에, 제1 LiF 층(L1)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 LiF 층(L1)은 1nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 상기 포토 패턴(PT)을 마스크로 하여, 상기 금속층(ML)을 식각하여, 게이트 전극(GE) 및 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 형성한다.
상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)는 광을 투과시키는 복수의 홀들(H) 및 금속 패턴(P)을 포함한다. 상기 홀들의 직경 내지 간격 등을 조절하여 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 통과한 광이 서로 다른 파장의 광을 투과할 수 있다.
예를 들어, 상기 홀들(H)은 원형, 사각형, 삼각형 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 5, 및 도 6c를 참조하면, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 형성한 후, 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 상에 제2 LiF 층(L2)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 LiF 층(L2)은 1nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)를 커버하는 게이트 절연층(110)을 형성한다.
상기 게이트 절연층(110)은 무기 절연 물질을 증착하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 무기 절연 물질은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연층(110) 상에 반도체 패턴(SM)이 형성될 수 있다. 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 전극(SE)과 중첩할 수 있다.
상기 반도체 패턴(SM) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 패턴을 형성할 수 있다. 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 형성한다.
예를 들어, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM) 및 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 상에 형성되며, 이들과 중첩할 수 있다.
상기 게이트 전극(GE), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 반도체 패턴(SM)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 구성한다.
도 6e를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 게이트 절연층(110) 상에 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)을 커버하는 패시베이션층(120)을 형성한다.
상기 패시베이션층(120)은 무기 절연 물질을 증착하여 형성할 수있다. 예를 들어, 무기 절연 물질은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
도 6f를 참조하면, 상기 패시베이션층(120) 상에 화소 전극(PE)을 형성한다.
예를 들어, 상기 화소 전극(PE)은 슬릿 패턴을 가질 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 드레인 전극(DE)과 콘택홀(CH)을 통하여 전기적으로 연결된다. 상기 패시베이션층(120)의 일부를 제거하여, 상기 드레인 전극(DE)을 노출하는 상기 콘택홀을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 노출된 드레인 전극(DE)과 상기 화소 전극(PE)이 전기적으로 연결되어, 상기 화소 전극(PE)에 계조 전압이 인가될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)와 중첩하여 형성될 수 있다. 따라서, 공통 전압이 인가되는 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF)와 계조 전압이 인가되는 상기 화소 전극(PE)에 의하여, 상기 액정층(300) 내에 프린지 필드(fringe field)를 형성한다. 따라서, 상기 표시 패널이 PLS 모드로 동작할 수 있다.
도 3, 도 6a 내지 도 6f를 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 기판(200) 상에 되어, 광을 차단할 수 있다.
상기 제2 기판(200)은 투명한 절연기판이다. 예를 들어, 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 화소의 비표시 영역(non-display area)에 대응되어 형성되어, 외부로부터 제공되는 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩할 수 있다.
예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 투과율이 낮은 금속 물질 또는 감광성 유기 물질을 포함하는 블랙 물질로 형성될 수있다.
예를 들어, 상기 금속 물질은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐 또는 이들의 합금을 포함할 수있다.
예를 들어, 상기 블랙 물질은 카본 블랙, 유/무기 안료, 또는 유색(R, G, B) 혼합 안료 등의 착색제를 포함함으로써 블랙을 나타낼 수 있다.
상기 제1 기판(100)에 대향하도록 상기 제2 기판(200)을 배치할 수 있다.
상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 상에 액정을 주입하여 상기 액정층(300)을 형성할 수 있다.
상기 액정층(300)은 액정 분자(liquid crystal molecule)를 포함할 수 있다. 상기 액정층(300)은 상기 플라즈몬 컬러 필터(PCF) 및 상기 화소 전극(PE) 사이에 인가되는 전계에 의하여 액정 분자의 배열을 조절하여 상기 화소의 광 투과율이 조절된다.
도시 하지는 않았으나, 상기 표시 패널은 상기 액정층(300)의 상기 액정 분자들을 배향하기 위한 배향막(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 배향막은 상기 액정층(300)의 상기 액정 분자들을 프리 틸트(pre-tilt)시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널 및 이의 제조 방법 액정 표시 장치 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200: 제1, 2 기판 110: 게이트 절연층
120: 패시베이션층 300: 액정층
GL: 게이트 라인 GE: 게이트 전극
DL: 데이터 라인 SE, DE: 소스, 드레인 전극
SM: 반도체 패턴 PCF: 플라즈몬 컬러 필터
PE: 화소 전극 BM: 블랙 매트릭스

Claims (20)

  1. 복수의 화소 영역들을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층;
    상기 제1 기판 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체 패턴, 상기 반도체 패턴과 중첩하며 서로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하고, 상기 게이트 전극과 동일한 층에 형성되어 공통 전압이 인가되며, 광을 투과시키는 복수의 홀들을 포함하는 플라즈몬 컬러 필터; 및
    상기 플라즈몬 컬러 필터들과 중첩하며, 상기 드레인 전극과 연결되어 계조 전압이 인가되는 화소 전극을 포함하고,
    상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 배치되고, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터와 모두 접촉하는 게이트 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 상에 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인들; 및
    상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인들을 포함하며,
    상기 화소 영역들은 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에 의하여 정의되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터는 상기 화소 영역들에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  4. 제3항에 있어서, 인접한 플라즈몬 컬러 필터들은 서로 다른 파장의 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 플라즈몬 컬러 필터들은 적색 플라즈몬 컬러 필터, 녹색 플라즈몬 컬러 필터 및 청색 플라즈몬 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 220nm 내지 230nm의 직경을 가지며, 서로 500nm 내지 600nm의 이격 거리로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  7. 제5항에 있어서, 상기 녹색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 175nm 내지 185nm의 직경을 가지며, 서로 400nm 내지 500nm의 이격 거리로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  8. 제5항에 있어서, 상기 청색 플라즈몬 컬러 필터의 상기 홀들은 각각 150nm 내지 160nm의 직경을 가지며, 서로 250nm 내지 350nm의 이격 거리로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플라즈몬 컬러 필터의 하부면에 배치된 제1 LiF 층; 및
    상기 플라즈몬 컬러 필터의 상부면에 배치된 제2 LiF 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 LiF 층 및 상기 제2 LiF 층은 1nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  11. 제1항에 있어서, 상기 화소 전극은 슬릿 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  12. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터를 커버하는 게이트 절연층; 및
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하는 패시베이션층을 포함하며,
    상기 화소 전극은 상기 패시베이션층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판 상에 배치되며, 상기 박막 트랜지스터와 중첩하는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  14. 제1 기판 상에 금속층을 형성하는 단계;
    상기 금속층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 현상하여 포토 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 게이트 전극 및 광을 투과시키는 복수의 홀들을 포함하는 플라즈몬 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터와 중첩하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 배치되고, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터와 모두 접촉하는 게이트 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 금속층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브데늄(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 기판 상에, 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인들 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인들이 형성되며,
    복수의 화소 영역들이 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에 의하여 정의되며, 상기 플라즈몬 컬러 필터는 상기 화소 영역들에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 금속층을 상기 제1 기판 상에 형성하기 전에, 제1 LiF 층을 형성하는 단계; 및
    상기 플라즈몬 컬러 필터 상에 제2 LiF 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 LiF 층 및 상기 제2 LiF 층은 1nm 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 플라즈몬 컬러 필터를 커버하는 게이트 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하는 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 화소 전극은 상기 패시베이션층 상에 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    제2 기판 상에 상기 게이트 전극과 중첩하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 제1 기판에 대향하도록 상기 제2 기판을 배치하는 단계; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 상에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.

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