KR101560772B1 - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

표시장치는 섬유강화플라스틱 기판 및 상기 섬유강화플라스틱 기판 위에 형성되는 컬러필터층을 포함하는 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터를 포함한다.

FRP, 섬유강화플라스틱, PES, 폴리에테르술폰, 가요성

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가요성 표시장치에 있어서 컬러필터로 평탄화된 기판을 이용한 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래 정보화 사회의 발전에 따라 다양한 표시장치에 대한 요구가 증대되면서 액정표시장치(liquid crystal display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 등의 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 표시장치 중 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.

액정표시장치는 투명한 두 기판 사이에 액정층이 형성된 형태로, 상기 액정층을 구동하여 화소별로 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

또한, 상기한 액정표시장치는 평판표시장치이기는 하나 가요성(flexible)이 없어 그 쓰임새에 한계가 있는 바, 다양한 분야에서 사용될 수 있도록 가요성 액정표시장치에 대한 요구 또한 증가하고 있는 추세이다.

그러나, 일반 플라스틱 기판을 이용하여 액정표시장치를 제조함에 있어서 기판을 선정하는 것 자체가 박막트랜지스터공정/컬러필터공정/액정형성공정/모듈공정 등의 모든 공정의 방향을 결정짓는 중요한 요소이기 때문에, 기판의 특성을 기준으로 후속 공정의 공정성을 고려하여 신중히 선정되어야만 한다.

이러한 선정의 기준이 되는 기판 특성 중에는 온도팽창계수 및 복굴절의 특성이 가장 중요한 바, 기판의 온도팽창계수가 크면, 공정 중에 기판의 신축/팽창이 과도하여 이후 오배열이나 캐리어의 휨 등의 공정문제를 야기시키고, 복굴절이 크면 액정이 정상 구동되더라도 복굴절때문에 빛샘현상이 발생하여 표시품질이 저하된다. 그러나, 현 기술 수준에서 낮은 온도팽창계수와 낮은 복굴절율을 모두 갖는 플라스틱 기판은 거의 없다고 해도 과언이 아니다.

따라서, 낮은 온도팽창계수와 낮은 복굴절율을 가지는 기판의 개발이 필요한 실정이며, 이러한 기판을 이용하면서도 적은 공정 횟수로 제조가 가능한 표시장치에 대한 요구 또한 절실한 실정이다.

본 발명은 낮은 온도팽창계수와 낮은 굴절율을 가지는 기판을 제공하고, 상기 기판을 이용하여 최소한의 공정으로 표시장치를 제조하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 기판을 이용하여 광경로가 짧은 표시장치를 제공함으로써 휘도가 높은 고품질의 표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는, 섬유강화플라스틱 기판 및 상기 섬유강화플라스틱 기판 위에 형성되는 컬러필터층을 포함하는 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터를 포함한다.

여기서, 상기 컬러필터층의 두께는 1.4㎛ 내지 6㎛이며, 감광성 유기물질로 이루어질 수 있다.

상기 컬러필터층 상에는 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물로 이루어진 차단층이 형성될 수 있으며, 상기 차단층 상에는 박막트랜지스터가 형성된다. 상기 차단층은 박막트랜지스터 공정 중에 컬러필터층으로부터 불순물이 확산되지 않도록 차단하기 위한 것이다. 상기 박막트랜지스터 상에는 보호층이 형성되어 있으며, 상기 보호층 상에는 상기 보호층에 형성된 콘택홀을 통해 화소전극이 상기 박막트랜지스터와 연결되어 있다.

이때, 상기 제2 기판은 폴리에테르술폰 기판이거나, 평탄화 유기물로 상면을 평탄화한 섬유강화플라스틱 기판일 수 있다. 상기 제2 기판이 상기 폴리에테르술폰 기판인 경우 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물로 이루어진 차단층이 형성될 수 있다. 상기 제2 기판 상에는 상기 화소전극과 함께 전계를 형성하는 공통전극이 형성되어 있다.

본 발명은 상기한 표시장치를 제조하는 방법을 포함한다. 본 발명에 따른 표시장치는 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 각각 준비하여 제조한다. 여기서, 상기 제1 기판은 섬유강화플라스틱 기판을 준비하고 상기 섬유강화플 라스틱 기판 위에 상기 섬유강화플라스틱 기판을 평탄화하는 컬러필터층을 형성하여 준비한다.

상기 섬유강화플라스틱 기판은 유리섬유와 같은 섬유를 수지에 함침하여 예비 기판을 만들고, 편평한 표면을 가지는 프레스 플레이트로 상기 예비 기판을 압착한 후, 상기 예비 기판을 열을 이용하여 경화하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 압착과 경화는 하나의 공정에서 함께 수행될 수 있다.

상기 컬러필터층은 포토리소그래피 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 컬러필터층 상에는 박막트랜지스터를 형성할 수 있으며, 상기 박막트랜지스터를 형성하기 전에 상기 박막트랜지스터 공정 중에 상기 컬러필터층으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위한 차단층을 더 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 투명한 가요성 기판으로 섬유강화플라스틱 기판을 제공하는 바, 섬유강화플라스틱 기판의 경우 복굴절율이 낮고 온도팽창계수가 낮아 표시장치의 기판으로 매우 적합하다. 따라서, 섬유강화플라스틱 기판은 복수 개의 층을 형성하는 경우에도 오배열이 0~1㎛ 정도로 극히 작다.

또한, 섬유강화플라스틱 기판이 가지는 단차를 극복하기 위해 컬러필터층을 섬유강화플라스틱 기판 위에 곧바로 형성하여 평탄화층으로서뿐만 아니라 컬러필터층으로서 기능하게 함으로써, 기판 상에 별도의 컬러필터층을 형성하는 공정을 생략할 수 있는 장점이 있다. 이 경우, 평탄화 유기막과 컬러필터층이 동시에 존재할 때와 비교하여 기판의 제조 공정이 매우 단순해진다. 또한, 평탄화 유기막층이 없 으므로 광투과 경로가 짧아지게 되어 광투과도 및 휘도가 높아진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명한다. 본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 그와는 달리, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하도록 의도된 것이다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다.

어떤 막(층)이 다른 막(층)의 '상에' 형성되어(위치하고) 있다는 것은, 두 막(층)이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 막(층) 사이에 다른 막(층)이 존재하는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 제1 실시예에서는 상기 표시장치의 실시예로서 액정표시장치를 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 표시장치(100)은 화상을 나타내는 복수 개의 화소로 구성되나 설명의 편의상 하나의 화소만을 나타내었다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2a는 상기 도 1에 도시된 기판의 II-II' 선에 따른 단면을 나타낸 것이며, 도 2b는 상기 도 1에 도시된 기판의 II-II" 선의 연장선에 따른 단면을 나타낸 것으로 복 수 개의 화소를 나타내었다.

이때, 실제의 표시장치에는 복수 개의 게이트라인(111)과 복수 개의 데이터라인(112)이 교차하여 복수 개의 화소가 존재하지만 설명을 간단히 하기 위해 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(110)과, 상기 제1 기판(110)에 대향하는 제2 기판(130)을 포함하여 형성된다. 상기 두 기판 사이에는 액정층(150)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 실시예에는 액정층(150)이 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 기판을 형성할 수 있는 다른 물질, 예를 들어 전기영동층, 전기습윤층, 또는 유기발광층 등이 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 기판(110)은 가요성 절연기판으로서 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastid : FRP) 기판(101)을 포함하여 구성된다. 상기 섬유강화플라스틱 기판(101) 위에는 상기 섬유강화플라스틱 기판(101)의 표면을 평탄화하고 투과되는 빛의 색을 조절하기 위한 컬러필터층(103)이 형성되어 있다.

여기서 실질적으로 상기 컬러필터층(103)은 유기물질로 이루어진 유기막층에 해당되기는 하나, 유기막층이 무색의 투명한 물질로 이루어진 것임에 비해, 붉은색(R), 초록색(G), 푸른색(B)을 띠고 있는 감광성 유기물질이라는 의미로 컬러필터층(103)으로 별도로 지칭한다. 상기 컬러필터층(103)은 상기 기판을 투과하는 빛이 색을 띠도록 하는 역할을 한다. 즉, 도면에 도시한 바와 같이 각 화소마다 R, G, B 중 어느 한 색을 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 각 화소가 나타내는 화상 의 색이 결정된다.

상기 컬러필터층(103) 상에는 상기 컬러필터층(103)이나 외부로부터의 가스나 이물질이 상부에 형성될 박막트랜지스터(T)에 혼입되는 것을 차단하기 위한 제1 차단층(114)이 형성되어 있다. 상기 제1 차단층(114)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어져 있다.

상기 제1 차단층(114) 상에는 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(111)과 데이터라인(112)이 형성되어 있다. 상기 게이트라인(111)과 데이터라인(112)의 교차 영역에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며 상기 화소영역 내에는 상기 박막트랜지스터(T)에 연결되어 제2 기판(130)의 공통전극(135)과 함께 전계를 형성함으로써 액정을 구동시키는 화소전극(127)이 형성되어 있다.

상기 박막트랜지스터(T)는 게이트라인(111)에 연결된 게이트전극(113), 데이터라인(112)에 연결된 소스전극(121) 및 상기 화소전극(127)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(113)과 소스/드레인전극(121, 123)의 절연을 위한 게이트절연막(115) 및 상기 게이트전극(113)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소스전극(121)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브층(117) 및 오믹콘택층(119)을 포함한다.

상기 박막트랜지스터(T) 상에는 보호층(125)이 형성되어 있으며 상기 보호층(125)에는 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(129)이 형성되어 화소전극(127)이 상기 콘택홀(129)을 통해 드레인전극(123)과 연결된다.

상기 제2 기판(130)은 가요성 절연기판으로서 섬유강화플라스틱 기판(131)을 포함하여 구성된다. 상기 섬유강화플라스틱 기판(131) 위에는 섬유강화플라스틱 기판(131)의 표면을 평탄화하기 위한 평탄화 유기막층(133)이 형성되어 있다.

상기 평탄화 유기막층(133) 상에는 상기 화소전극(127)과 함께 전계를 형성하는 공통전극(137)이 형성되어 있다. 상기 평탄화 유기막층(133)과 상기 공통전극(137) 사이에는 평탄화 유기막층(133) 또는 외부로부터의 기체나 이물질의 혼입을 방지하기 위한 제2 차단층(135)이 형성되어 있다. 상기 제2 차단층(135)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어져 있다.

상기한 본 실시예에 있어서의 두 기판(110, 130)은 모두 가요성을 나타내는 섬유강화플라스틱 기판(101, 131)을 포함한다. 가요성 기판으로 섬유강화플라스틱을 사용하는 이유는 일반 플라스틱의 경우 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)와 복굴절률이 높아 기판으로 적절치 않은 경우가 많기 때문이다. 열팽창계수가 큰 경우에는 공정 중에 기판의 신축/팽창이 과도하여 오배치나 휨 등의 공정문제를 일으키며, 복굴절율이 크면 액정이 정상구동되더라도 빛샘현상을 일으키기 때문에 표시품질이 저하된다. 따라서, 유리 섬유(fiber) 또는 유리 섬유를 이용한 방적사(yarn)나 직물(cloth)를 에폭시 수지와 같은 유기물 수지에 함침하여 제조하는 섬유강화플라스틱(FRP; fiber reinforced plastic)을 기판의 재료로 사용하는 것이다.

표 1은 섬유강화플라스틱 기판을 사용하였을 경우의 오배열 정도의 결과를 나타낸 것으로, 7인치 크기의 섬유강화플라스틱 기판 상에 박막트랜지스터 소자를 형성한 경우의 값이다. 여기서, 제1 층간 오배열 정도는 기판 상에 게이트전극층과 액티브층 사이의 오배열 정도를 나타낸 것이고, 제2 층간 오배열 정도는 게이트전극층과 소스/드레인전극층과의 오배열 정도를 나타낸 것이다

[표 1]

	관측점	제1 층간 오배열 정도(㎛)		제2 층간 오배열 정도(㎛)
		상하	좌우	상하	좌우
실시예1	1	0	0	0	0
	2	0	0	0	0
	3	0	0	0	0
	4	0	0	0	0
실시예 2	1	0	0	0	0
	2	0	0	0	0
	3	0	0	0	0
	4	0	0	0	0
실시예 3	1	0	0	0	0
	2	1	0	1	0
	3	1	0	2	0
	4	0	0	0	0
실시예 4	1	0	0	0	0
	2	0	0	1	1
	3	1	-1	1	0
	4	0	-1	1	0
실시예 5	1	0	0	0	0
	2	0	0	0	0
	3	0	0	0	0
	4	0	0	0	0

상기한 표와 같이 섬유강화플라스틱 기판은 복수 개의 층을 형성하는 경우에도 오배열이 0~1㎛ 정도로 극히 작아 액정표시장치용 기판으로 매우 적합하다. 참고로, 기존의 폴리에테르술폰 기판의 경우에는 동일 조건에서 오배열이 약 30㎛ 정도에 해당한다.

그러나, 섬유강화플라스틱 기판은 상기한 바와 같은 훌륭한 물성에도 불구하고 유리 섬유나 유리 섬유 등의 방적사를 유기물 수지에 함침하여 제조하기 때문에, 섬유가 뭉치거나 겹치는 구간은 단차가 발생한다. 도 3는 섬유강화플라스틱 기판의 단차를 나타낸 사진이며, 도 4 는 평균 두께를 0으로 놓았을 때 섬유강화플라 스틱 기판의 일부분의 두께 편차를 나타낸 그래프이다. 도 4 를 참조하면, 일부 영역에서는 약 7~8000옹스트롬 정도의 두께 편차가 있음을 확인할 수 있다.

상기 두께의 차이에 기인한 단차는 기판 상에 소자를 형성하는 등의 후속 공정을 거치고 난 최종적인 표시불량이나 박막트랜지스터의 특성 불량 등의 불량을 일으킨다. 따라서 본 발명에서는 상기 섬유강화플라스틱의 단차를 유기막층으로 덮음으로써 평탄화하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유기막층은 두께 편차를 최소화할 수 있도록 단차의 2배 이상인 약 1.4㎛ 이상의 값을 갖는 것이 바람직하다.

도 5는 도 4의 섬유강화플라스틱 기판 상에 유기막층을 형성한 경우의 표면의 두께 편차를 나타낸 것이다. 도면을 참조하면 두께 편차가 500옹스트롬에도 미치지 않는, 매우 평탄한 유기막층이 형성되었음을 확인할 수 있다. 유기막층을 형성한 경우 유기막층의 상부가 편평해지기 때문에 섬유강화플라스틱 기판의 표면을 평탄화하는 효과가 있다.

본 실시예에 있어서, 제1 기판은 기판을 평탄화하기 위한 평탄화층을 컬러필터로 형성할 수 있다. 상기 컬러필터층은 섬유강화플라스틱 기판의 평탄화층으로서뿐만 아니라 컬러필터층으로서 기능한다. 따라서, 이후 공정에서 기판에 별도의 컬러필터층을 형성하는 공정이 생략될 수 있다. 컬러필터층 형성 공정이 생략됨으로써, 평탄화 유기막과 컬러필터층이 동시에 존재할 때와 비교하여 기판의 제조 공정이 매우 단순해진다. 또한, 평탄화 유기막층이 없으므로 광투과 경로가 짧아지게 되어 광투과도 및 휘도가 높아진다.

상기 컬러필터층은 섬유강화플라스틱 기판의 표면에 덮여 상기 기판의 거친 표면을 보상시킬 정도의 두께를 가져야 하므로 유기막과 유사하게 1.4㎛의 두께 이상이 바람직하다. 그보다 낮은 두께를 갖는 경우에는 기판 표면의 단차를 극복할 수 없는 문제점이 있다. 또한 상기 컬러필터층은 6㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직한 하다. 이는 지나치게 두꺼워질 경우 광투과율이 현저히 낮아지고 색재현성이 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.

컬러필터층으로 쓰일 수 있는 물질로는 아크릴 화합물, 벤젠 사이클로 부탄(BCB) 또는 폴리이미드(polyimide) 등을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 감광성 아크릴 화합물 등의 유기물질을 사용한다. 컬러필터층에 감광성 유기물이 쓰이는 이유는 포토리소그래피를 이용하여 컬러필터를 패터닝할 수 있기 때문이다. 그러나, 컬러필터 재료가 감광성 있는 것에 한정되는 것은 아니며, 감광성이 없더라도 잉크젯이나 인쇄의 방법으로 컬러필터층을 형성할 수 있다면 본 컬러필터층의 재료로서 사용할 수 있음은 물론이다. 유기막층에는 아크릴 화합물, 벤젠 사이클로 부탄(BCB) 또는 폴리이미드(polyimide) 등이 사용될 수 있다.

이러한 구조를 갖는 액정표시장치(100)는 상기 공통전극(137)에 액정구동시 기준이 되는 공통전압을 공급하고, 상기 박막트랜지스터(T)의 게이트라인(111)으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인(112)으로부터의 화소신호를 화소전극(127)에 공급함으로써 구동된다. 이 결과 공통전극(137)과 화소전극(127) 사이에는 전계가 형성되며, 상기 전계에 의해 액정층(150)의 액정분자가 회전하게 되어 투광량을 변화시킴으로써 화상을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(100')를 나타낸 단면도이 다. 제2 실시예에서는 상술한 실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 상술한 실시예에 따른다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하여 설명하도록 한다.

도면을 참조하면, 제1 기판(110)은 섬유강화플라스틱 기판(101)과, 상기 섬유강화플라스틱 기판(101) 위에 형성된 평탄화 컬러필터층(103)과, 상기 평탄화 컬러필터층(103) 상에 형성된 박막트랜지스터(T)를 포함하여 구성된다. 상기 박막트랜지스터(T)에는 제2 기판(130) 상의 공통전극(237)과 함께 전계를 형성하는 화소전극(127)이 전기적으로 연결된다.

제2 기판(230)은 폴리에테르술폰 기판(231)을 포함한다. 상기 폴리에테르술폰 기판(231) 상에는 공통전극(237)이 형성되어 있다.

이때, 상기 컬러필터층(103)과 박막트랜지스터(T) 사이와 폴리에테르술폰 기판(231)과 공통전극(237) 사이에는 불순물의 혼입을 막기 위한 제1 차단층 및 제2 차단층(114, 235)이 형성되어 있다. 상기 폴리에테르술폰 기판(231)은 평탄도가 높을 뿐만 아니라 복굴절율이 매우 작고, 투과도가 높아 액정표시장치의 기판으로 사용할 수 있다. 다만, 열팽창 계수가 높아 고온의 공정이 필요한 박막트랜지스터 공정보다는 본 실시예에서처럼 상대적으로 고온의 공정이 필요하지 않은 제2 기판(230)에 상기한 폴리에테르술폰 기판(231)을 사용할 수 있다.

실제로, 제1 기판(110)에 컬러필터층(103)과 박막트랜지스터(T) 및 화소전극(127)를 형성하는 공정은 복수 회의 증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 식각 등 고온과 저온을 오가는 다양한 공정들이 필요하지만, 제2 기판(230)에는 박막트랜지스터의 많은 박막을 형성하는 공정이 모두 생략되기 때문에 열이력이 작다. 따라서 제2 기판(230)에 폴리에테르술폰 기판(231)을 사용하여도 표시품질에 영향이 없다. 또한, 컬러필터층(103)을 제1 기판(110)에 형성함으로써 제1 기판(110)과 제2 기판(230) 사이의 얼라인이 용이하기 때문에 열팽창계수가 크더라도 공정상 문제는 없다.

또한 제1 실시예와 달리 제2 기판(230) 상에 유기막층을 제거함으로써 기판의 두께가 감소하고, 유기막층 자체가 갖는 휘도 감소 효과를 제거할 수 있기 때문에, 제1 실시예에 비해 상대적으로 휘도가 증가할 수 있다.

상기 실시예에서는 투명 기판으로 폴리에테르술폰 기판을 사용하였다. 그러나, 상기 기판 이외에도 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 기판이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate) 기판과 같은 플라스틱기판 또한 사용이 가능하다. 또한, 표면에 요철이 형성되어 평탄화가 필요한 투명 기판이라면 다른 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 도 7a 내지 도 7f를 참조하여, 상기한 실시예의 액정표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 섬유강화플라스틱 기판(101) 위에 평탄화 컬러필터층(103)을 형성하는 제1 기판(110)을 준비하는 단계와, 상기 제1 기판(110)에 대향하는 제2 기판(130, 230)을 준비하는 단계 및 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(130, 230) 사이에 액정층(150)을 형성하는 단계를 포함한다.

먼저 제1 기판(110)을 준비하는 단계부터 설명하면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 먼저 섬유강화플라스틱 기판(101) 위에 컬러필터층(103)를 형성한 기판을 준비한다.

상기 섬유강화플라스틱 기판(101)은 유리 섬유, 방적사, 직조물 등을 에폭시와 같은 유기물 수지에 함침하여 예비 기판을 만들고, 편평한 표면을 가지는 프레스 플레이트로 상기 예비 기판을 압착한 후, 상기 예비 기판을 열을 이용하여 경화하여 준비한다. 상기 압착과 경화는 하나의 공정에서 함께 수행될 수 있다.

이때 유리 섬유를 바로 이용하는 것 보다는 방적사의 형태로 직조하여 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 섬유강화플라스틱 기판(101) 상에 컬러필터층(103)을 형성한다. 상기 컬러필터층(103)은 색을 가지는 감광성 유기물을 이용하여 포토리소그래피공정으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라 인쇄나 잉크젯 방법 등으로 형성할 수도 있다.

다음으로 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층(103)이 형성된 섬유강화플라스틱 기판(101) 상에 게이트전극(113)과 게이트라인(111)을 형성한다. 이때, 상기 게이트전극(113)과 게이트라인(111)은 제1 도전막을 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있다.

다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116)이 형성된 기판(110) 전면에 차례대로 게이트절연막(115), 비정질실리콘층, n+ 비정질실리콘층을 차례로 증착하고 포토리소그래피공정을 통해 상기 비정질실리 콘층와 n+ 비정질실리콘층을 선택적으로 패터닝하여 액티브층(117) 및 소스전극(122)과 드레인전극(123)을 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(119)을 형성한다.

그 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(117) 및 오믹-콘택층(119)이 형성된 기판 전면에 제2 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정을 이용하여 상기 제2 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 제2 도전막으로 이루어진 소스전극(121)과 드레인전극(123)을 형성한다. 이때, 상기 소스전극(122)은 실질적으로 상기 게이트라인(111)과 교차하여 해당 화소영역을 정의하는 데이터라인(117)의 일부에 해당하게 된다.

상기 액티브층(117)과 오믹콘택층(119) 및 소스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성하는 과정은 상기한 바와 같이 두 번의 포토리소그래피공정으로 형성할 수 있으나 회절마스크 등를 이용하여 한번의 포토리소그래피공정으로 형성할 수도 있다.

그리고, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(122)과 드레인전극(123)이 형성된 기판(110) 전면에 보호층(125)을 증착한 후, 포토리소그래피공정을 통해 상기 보호층(115)의 일부 영역을 제거하여 상기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(129)을 형성한다.

이후, 도 7f에 도시된 바와 같이, 투명한 도전물질을 제1 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(129)을 통해 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(127)을 형성한다.

제2 기판(130, 230)은 도시하지는 않았으나 도 7a에 도시한 것과 유사하게 섬유강화플라스틱 기판(131)을 준비하고 상기 기판(131) 위에 유기물 평탄화층(133)을 형성하여 준비하거나, 폴리에테르술폰 기판(231)으로 준비한다. 상기 준비된 섬유강화플라스틱 기판(131)이나 폴리에테르술폰 기판(231) 상에는 제2 차단층(135, 235)을 형성하며, 상기 제2 차단층(135, 235) 상에는 공통전극(237)을 형성한다.

이와 같이 준비된 제1 기판(110)과 제2기판(130, 230)은 도시하지는 않았지만 이후 대향하도록 배치되고 상기 두 기판 사이에 액정층을 형성함으로써 액정표시장치를 제조하게 된다.

결과적으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는 기판을 효과적으로 평탄화하면서도 휘도를 증가시켜 고품질의 액정표시장치를 제공한다. 또한 폴리에테르술폰 기판은 제조가 용이하고 별도의 평탄화 공정이 요구되지 않기 때문에 액정표시장치의 제조공정이 단순해지고 제조효율이 높아지며 원가 또한 절감되는 효과가 있다.

전술한 본 발명에 대한 상세한 설명은 예시 및 설명을 위한 목적으로 제공된 것이다. 이것은 본 발명을 배타적으로 혹은 본 발명을 개시된 형태로 한정하고자 의도된 것은 아니다. 상기 개시 내용을 감안하여 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예를 들어, 다른 실시예로 도시되지 않았으나, IPS(In Plane Switching) 모드의 액정표시패널인 경우에, 공통전극은 박막트랜지스터 기판에 화소전극과 동일 평면상에 형성되어 있을 수 있다. 그러나, 이러한 경우에 해당할지라도 평탄화 컬러필터층이 형성된 기판을 사용할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예를 구성함은 자명하다. 따라서, 본 명세서에 나타난 구조나 설계의 상세한 점에 있어서 어떤 한정 도 의도된 것이 아니며 본 발명의 범위는 청구항에 의해 보여질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도로, 도 2a는 상기 도 1에 도시된 기판의 II-II' 선에 따른 단면을 나타낸 것이며, 도 2b는 상기 도 1에 도시된 기판의 II-II" 선의 연장선에 따른 단면을 나타낸 것으로 복 수 개의 화소를 나타내었다.

도 3는 섬유강화플라스틱 기판의 단차를 나타낸 사진이다.

도 4 내지 도 5는 섬유강화플라스틱의 평균 두께를 0으로 놓았을 때 섬유강화플라스틱 기판의 일부 영역의 두께 편차를 나타낸 그래프이다.

도 5는 도 5의 섬유강화플라스틱 기판 상에 유기막층을 형성한 경우의 표면의 두께 편차를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.

도 7a-8f는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

110 : 제1 기판 101, 131 : 섬유강화플라스틱 기판

103 : 컬러필터층 111 : 게이트라인

112 : 데이터라인 113 : 게이트전극

114, 135, 235 : 차단층 121 : 소스전극

123 : 드레인전극 127 : 화소전극

130, 230 : 제2 기판 137, 237 : 공통전극

Claims (15)

1. 제1 기판; 및

   상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 포함하며,

   상기 제1 기판은

   섬유강화플라스틱 기판;

   상기 섬유강화플라스틱 기판 상에 접촉되며, 컬러를 구현하는 컬러필터층;

   상기 컬러필터층 상에 형성된 박막트랜지스터; 및

   상기 컬러필터층 및 상기 박막트랜지스터 사이에 배치된 제1 차단막을 포함하며,

   상기 제2 기판은

   베이스 기판;

   상기 베이스 기판 상에 형성된 평탄화층;

   상기 평탄화층 상에 형성되는 공통 전극; 및

   상기 공통 전극 및 상기 평탄화층 사이에 형성되는 제2 차단막을 포함하며,

   상기 제2 차단막은 상기 평탄화층 또는 외부로부터의 기체나 이물질의 혼입을 방지하며,

   상기 컬러필터층의 상기 섬유강화플라스틱 기판과 접촉하는 하면의 거칠기는 상기 하면에 대향하며 상기 제1 차단막과 접촉하는 상면의 거칠기보다 큰 것을 특징으로 하는 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 기판은 폴리에테르술폰 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 기판은 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호층과 상기 보호층에 형성된 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터와 연결되며 상기 공통 전극과 함께 전계를 형성하는 화소전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1 차단막 및 제2 차단막은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 컬러필터층의 두께는 1.4㎛ 내지 6㎛인 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 컬러필터층은 감광성 유기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 베이스 기판은 섬유강화플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제1 기판을 준비하는 단계; 및

   상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 준비하는 단계를 포함하며,

   상기 제1 기판을 준비하는 단계는

   섬유강화플라스틱 기판을 준비하는 단계; 및

   상기 섬유강화플라스틱 기판 상에 접촉되어 컬러를 구현하고, 상기 섬유강화플라스틱 기판을 평탄화하는 컬러필터층, 제1 차단막, 및 박막트랜지스터를 순차적으로 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 제2 기판을 준비하는 단계는

   베이스 기판을 준비하는 단계; 및

   상기 베이스 기판 상에 평탄화층, 제2 차단막, 및 공통 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하며,

   상기 제2 차단막은 상기 평탄화층 또는 외부로부터의 기체나 이물질의 혼입을 방지하며,

   상기 컬러필터층은 상기 섬유강화플라스틱 기판과 접촉하는 하면의 거칠기가 상기 하면에 대향하며 상기 제1 차단막과 접촉하는 상면의 거칠기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 섬유강화플라스틱 기판을 준비하는 단계는

    섬유를 수지에 함침하여 예비 기판을 만드는 단계;

    편평한 표면을 가지는 프레스 플레이트로 상기 예비 기판을 압착하는 단계; 및

    상기 예비 기판을 열을 이용하여 경화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 섬유는 유리섬유인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 압착하는 단계와 경화하는 단계는 하나의 공정에서 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 컬러필터층을 형성하는 단계는 포토리소그래피 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
14. 삭제
15. 삭제

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