KR20040078906A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

플라스틱기판을 사용한 액정표시장치에 있어서, 화면 사이즈의 대면적화와 함께, 고선명화, 고개구율화, 고신뢰성 등이 필요해지고 있다. 또한, 생산성의 향상과 저비용화도 필요해지고 있다. 본 발명에서는, 대향기판(가요성 기판) 상에 실리콘 타깃을 사용하는 고주파 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막을 적어도 1층 갖는 보호막(123)을 설치하고, 밀봉재(112)를 묘화하여, 대향기판 상에 액정재료(114)의 적하를 진공에서 행한 후, 화소전극(111) 및 원주형 스페이서(115)가 설치된 가요성기판(110)과 접착된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들면, 박막트랜지스터(이하, TFT라 함)로 구성된 회로를 갖는 액정표시패널로 대표되는 전기광학장치 및 그와 같은 전기광학장치를 부품으로서 탑재한 전자기기에 관한 것이다.
최근, 절연표면을 갖는 기판 상에 형성된 반도체 박막(두께 수∼수백nm 정도)을 사용하여 TFT를 구성하는 기술이 주목되고 있다. TFT는 IC나 전기광학장치와 같은 전자디바이스에 널리 응용되고, 특히 화상표시장치의 스위칭소자로서 개발이 급진되고 있다.
종래부터, 화상표시장치로서 액정표시장치가 알려져 있다. 패시브형 액정표시장치에 비해 고선명한 화상을 얻을 수 있으므로 액티브 매트릭스형 액정표시장치 많이 사용되고 있다. 액티브 매트릭스형 액정표시장치에서는, 매트릭스형으로 배치된 화소전극을 구동함으로써, 화면상에 화상패턴이 형성된다. 자세하게는, 선택된 화소전극과 그 화소전극에 대응하는 대향전극과의 사이에 전압이 인가됨으로써, 화소전극과 대향전극과의 사이에 배치된 액정층의 광학변조가 행해져, 이 광학변조가 표시패턴으로서 관찰자에게 인식된다.
이러한 액티브 매트릭스형 전기광학장치의 용도는 넓어지고 있고, 화면 사이즈의 대면적화와 함께, 고선명화, 고개구율화 및 고신뢰성의 요구가 높아지고 있다. 또한, 동시에 생산성의 향상이나 저비용화의 요구도 높아지고 있다.
또한, 본 출원인은, 액정의 적하를 USP 4,691,995에 개시한다.
본 발명의 목적은, 효율적으로 액정재료를 사용하고 가요성을 갖는 신뢰성이 높은 액정표시장치를 제공하는데 있다.
패널사이즈가 대형화함에 따라, 사용하는 재료의 비용이 증가된다. 특히 화소전극과 대향전극과의 사이에 배치되는 액정재료는 고가이다.
또한 본 발명은, 예를 들면, 기판 사이즈가, 320mm×400mm, 370mm×470mm, 550mm×650mm, 600mm×720mm, 680mm×880mm, 1000mm×1200mm, 1100mm×1250mm 또는 1150mm×1300mm와 같은 대면적기판에 대하여, 효율적으로 액정표시장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은, 기판 사이즈가, 1500mm×1800mm, 1800mm×2000mm, 2000mm×2100mm, 2200mm×2600mm 또는 2600mm×3100mm와 같은 대면적기판을 사용하여 양산에 적합한 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
또한, 액정을 밀봉하기 위해, 밀봉재묘화, 대향기판의 접착, 분단, 액정주입, 액정주입구의 밀봉 등의 복잡한 공정이 필요하다. 특히 패널사이즈가 대형이되면, 모세관 현상을 사용하여 액정주입을 행하고, 밀봉재로 둘러싸인 영역(적어도 화소부를 포함함)에 액정을 충전하는 것이 곤란해진다.
또한, 2장의 기판을 접착하여, 분단을 하고, 분단면에 형성되어 있는 액정주입구로부터 액정재료를 주입하는 것이 되지만, 액정주입구로부터 화소영역까지 연장되어 있는 액정재료의 통로가 되는 부분에도 액정이 충전된다. 또한, 구동회로부를 화소부와 동일기판에 설치한 경우, 화소부영역 뿐만 아니라 구동회로부와 겹치는 부분에도 액정을 충전하는 경우가 있다. 이와 같이 표시부가 되는 영역 이외의 여분의 부분에도 액정재료가 충전되어 버린다.
또한, 액정주입구로부터 화소영역까지 연장되어 있는 액정재료의 통로에도, 특히 액정주입구 부근은, 패널의 다른 부분에 비해 매우 많은 액정이 통과하는 부분이 되어, 주입시에 마찰이 생겨 배향막 표면이 변화되고, 결과적으로 액정의 배향이 흐트러지게 할 우려도 있다.
또한, 액정표시장치를 이용한 애플리케이션은 여러가지의 것이 기대되고 있지만, 특히 휴대기기에의 이용이 주목되고 있다. 현재, 유리기판이나 석영기판이 많이 사용되고 있지만, 깨어지기 쉽고, 무겁다는 결점이 있다. 또한, 대량생산을 행하는 데에 있어서, 유리기판이나 석영기판은 대형화가 곤란하고, 적합하지 않다. 그 때문에, 가요성을 갖는 기판, 대표적으로는 플렉시블 플라스틱 필름을 기판으로서 액정표시장치를 형성하는 것이 시도되고 있다.
그렇지만, 플라스틱 필름은, 유리기판에 비해, 수분이나 알칼리 금속 등의 불순물에 대하여 블로킹효과가 약하고, 액정표시장치로서의 신뢰성이 낮아져 버린다. 그 때문에, 플라스틱 필름을 사용한 고성능의 액정표시장치는 아직 실현되어 있지 않다.
도 1은 실시형태 1을 나타낸 도면,
도 2는 실시형태 2를 나타낸 도면,
도 3은 실시형태 2를 나타낸 도면,
도 4는 실시형태 2를 나타낸 도면,
도 5는 질화실리콘막 중의 C, N, O, H 농도를 나타낸 SIMS 측정결과도,
도 6은 질화실리콘막 중의 Ar 농도를 나타낸 SIMS 측정결과도,
도 7은 실시예 1에서 설명된 액티브매트릭스형 액정표시장치의 단면 구조도,
도 8은 실시예 2에서 설명된 액정모듈의 평면도,
도 9는 실시예 3에서 설명된 박리프로세스 공정도,
도 10은 실시예 4에서 설명된 카드형 반도체장치를 나타낸 도면,
도 11은 실시예 4에서 설명된 리더/라이터를 나타낸 도면,
도 12는 실시예 5에서 설명된 유기 TFT의 제조공정도,
도 13은 실시예 6에서 설명된 전자기기의 일 예시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 제 1 기판 111 : 화소전극
115 : 원주형 스페이서 120 : 제 2 기판
122 : 대향전극 123 : 보호막
본 발명에서는, 대향기판(제 1 가요성기판) 상에 보호막을 설치하고, 밀봉재를 묘화하여, 대향기판 상에 액정재료의 적하를 진공에서 행한 후, 화소전극 및 원주형 스페이서가 설치된 제 2 가요성기판과 상기 대향기판을 접착하여 제조된 액정표시장치를 제공한다. 그 한쌍의 기판은, 감압하에서 함께 접착하여 원주형 스페이서에 의해 평탄하게 이격시키는 것이 바람직하다.
아울러, 밀봉재는, 디스펜서장치 또는 잉크젯 장치에 의해 묘화되어도 된다. 또한, 밀봉재는, 감압하에서 또는 대기압의 불활성 분위기에서 묘화되어도 된다. 용매를 밀봉재에 첨가하여 점도를 제어하는 경우에, 거의 휘발성이 없는 용매를 사용하여 감압하에서 적하중에 밀봉재가 변화되거나 경화하는 것을 막는 것이 바람직하다.
또한, 폐쇄 패턴으로 밀봉재가 묘화되어 화소부를 둘러싼다. 이 밀봉재로 둘러싸인 스페이스는, 액정재료로 채워진다.
화소부가 설치된 기판에 밀봉재묘화와 액정적하와의 양쪽을 행해도 된다. 또한, 가요성기판 상에 보호막을 설치하고, 화소전극 상, 즉 (감압하에서) 화소부 상에만 액정재료의 적하를 진공으로 행한 후, 밀봉재가 설치된 대향기판과 접착해도 된다.
또한, 본 발명에서의 보호막으로서는, 실리콘을 타깃으로 한 고주파 스퍼터링법에 의해 막형성되는 질화실리콘막의 단층막, 또는 산화실리콘막과의 적층막으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 실리콘타깃을 사용하여 RF 스퍼터링법에 의해 얻어지는 치밀한 질화실리콘막은, 나트륨, 리튬, 마그네슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속이 TFT(폴리실리콘 TFT, 비결정질 실리콘 TFT, 유기 TFT 등)를 오염하여 임계치전압의 변동 등을 효과적으로 막고, 또한, 수분이나 산소에 대하여 매우 높은 블로킹효과를 갖는다. 또한, 블로킹효과를 높이기 위해, 질화실리콘막 중에서의 산소 및 수소함유량은 10원자% 이하, 바람직하게는 1원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.
구체적인 스퍼터링 조건은, 질소가스 또는 질소와 희가스의 혼합가스를 사용하고, 압력을 0.1∼1.5Pa, 주파수를 13MHz∼40MHz, 전력을 5∼20W/cm2, 기판온도를 실온∼350℃, 실리콘타깃(1∼10Ωcm)과 기판과의 거리를 40mm∼200mm, 배압을 1×10-3Pa 이하로 한다. 더욱이 기판 이면에 희가스를 살포하여도 된다. 예를 들면, 유량비를 Ar:N2=20sccm:20sccm으로 하고, 압력을 0.8Pa, 주파수를 13.56MHz, 전력을 16.5W/cm2, 기판온도를 200℃, 실리콘타깃과 기판과의 거리를 60mm, 배압을 3×10-5Pa로서 얻어진 치밀한 질화실리콘막은, 식각속도(LAL500을 사용하여 20℃로 식각하였을 때의 식각속도를 말한다. 이하, 동일)가 9nm 이하(바람직하게는, 0.5∼3.5nm 이하)로 느리고, 수소농도가 1×1021atoms/cm-3이하(바람직하게는, 5×1020atoms/cm-3이하)로 낮다는 특징을 가지고 있다. 이때, 여기서 사용된 "LAL500"이란, 하시모토 케미칼 KK 제조 "LAL500 SA버퍼드산"으로, NH4HF2(7.13%)와 NH4F(15.4%)의 수용액이다.
또한, 상기 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막의 비유전률은 7.02∼9.3, 굴절률은 1.91∼2.13, 내부응력은 4.17×108dyn/cm2, 식각속도는 0.77∼1.31nm/min이다. 또한, 내부응력은, 압축응력인지 인장응력인지로 수치의 양음의 부호가 변하지만, 여기서는 절대값만을 취급한다. 또한, 상기 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막의 RBS에 의해 얻어지는 Si 농도는 37.3atomic%, N 농도는 55.9 atomic%이다. 또한, 상기 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막의 SIMS에 의한 수소농도는 4×1020atoms/cm-3, 산소농도는 8×1020atoms/cm-3, 탄소농도는, 1×1019atoms/cm-3이다. 또한, 상기 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막은 가시광역에서 80% 이상의 투과율을 가지고 있다. 질화실리콘막(막두께 130nm)의 SIMS 측정결과를 도 5에 나타낸다.
또한, 질화실리콘막(막두께 30nm)과 산화실리콘막(막두께 20nm)을 적층하고, SIMS 측정을 행한 결과를 도 6에 나타낸다. 이 질화실리콘막은, 아르곤 농도가 1×1020∼1×1021cm-3이다. 이때, 표 1에, 상기 산화실리콘막과 상기 질화실리콘막의 대표적인 막형성조건의 일례를 나타낸다.
[표 1]
이와 같이 보호막은, 아르곤이나 질소 등의 불활성기체를 많이 막중에 첨가함으로써, 수분 등의 불순물 침입을 효과적으로 막을 수 있다.
본 발명에서 개시된 구성 중 하나는, 제 1 가요성기판과, 제 2 가요성기판과, 상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판으로 이루어지는 한쌍의 기판 사이에 삽입된 액정을 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 가요성 기판 또는 상기 제 2 가요성 기판 상에 무기절연막과, 상기 한쌍의 기판 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 구비하고, 상기 한쌍의 기판은 폐쇄 패턴으로 묘화된 밀봉재로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치이다.
상기 구성에 있어서, 아르곤 농도가 1×1020∼1×1021cm-3의 질화실리콘막인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구성에 있어서, 상기 무기절연막은 수소농도가 1×1021cm-3이하의 질화실리콘막인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구성에 있어서, 상기 무기절연막은 수소농도가 1×1021cm-3이하, 또한, 산소농도가 5×1018∼5×1021cm-3의 질화실리콘막인 것을 특징으로 한다.
또한, 보호막을 질화실리콘막과 산화실리콘막과의 다층막으로서 해도 된다. 다른 발명의 구성은, 제 1 가요성기판과, 제 2 가요성기판과, 상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판으로 이루어지는 한쌍의 기판 사이에 삽입된 액정을 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 가요성기판 또는 상기 제 2 가요성기판 상에 질화실리콘막과 산화실리콘막과의 다층막으로 이루어진 무기절연막과, 상기 한쌍의 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 갖고, 상기 한쌍의 기판은 폐쇄 패턴으로 묘화된 밀봉재로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치이다.
상기 구성에 있어서, 아르곤 농도가 1×1020∼1×1021cm-3의 질화실리콘막인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 가요성기판, 즉, 필름형 플라스틱기판으로서는, 예를 들면, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET), 폴리(에텔술폰)(PES), 폴리(에틸렌나프탈레이트)(PEN), 폴리카보네이트(PC), 나일론, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(PSF), 폴리(에테르이미드)(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리(부틸렌테레프탈레이트)(PBT), 폴리프로필렌, 폴리(프로필렌 설파이드(sulfide)), 폴리(페닐렌설파이드), 폴리(에틸렌옥사이드), 폴리(프탈아미드), 폴리이미드 등의 유기수지로 이루어진 플라스틱기판이 바람직하다. 또한, 플라스틱기판(극성기가 붙은 노르보르넨수지로 이루어진 JSR에 제조된 ARTON)을 사용해도 된다.
또한, 액정의 적하는, 디스펜서장치 또는 잉크젯장치를 사용하면 된다. 폐쇄 밀봉패턴 내에 정밀도 좋게, 적하량을 안정시키는 것이 중요하다. 이때, 잉크젯법은, 화소전극에 향하여 미량의 액정을 복수적 분사(또는 적하)로 행하는 것이다. 잉크젯법을 사용함으로써, 토출회수, 또는 토출포인트의 수등으로 미량의 액정양을 자유롭게 조절할 수 있다.
또한, 액정의 적하(또는 분사)는, 불순물이 혼입하지 않도록 감압 하에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 액정의 적하(또는 분사)를 행하고 있는 동안, 기판을 가열하여 액정의 탈기를 행함과 동시에 액정을 저점도화시킨다. 또한, 필요하면 액정의, 적하 후에 스핀을 행하여 막두께의 균일화를 도모해도 된다. 또한, 그 가요성 기판은, 기판을 접착할 때에 기포가 액정에 들어가지 않도록 감압 하에서 대향기판에 접착하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성을 얻기 위한 발명의 구성 중 하나는, 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판으로 이루어진 한쌍의 기판 사이에 삽입된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 상에 고주파 스퍼터링법에 의해 무기절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판 상에 대향전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에, 상기 한쌍의 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한원주형 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판 상에 밀봉재를 묘화하여 가고정하는 공정과, 상기 제 2 기판 상에서의 상기 밀봉재에 둘러싸인 영역에 액정재료를 감압 하에 적하하는 공정과, 상기 액정재료를 감압 하에 가열 탈기하는 공정과, 감압 하에 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접착하는 공정과, 상기 밀봉재를 고정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이다.
또한, 밀봉재가 설치된 소자기판과 접착하는 경우에, 다른 발명의 구성은, 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판으로 이루어지는 한쌍의 기판 사이에 삽입된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판 상에 고주파 스퍼터링법에 의해 무기절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 제 2 기판 상에 대향전극을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에, 상기 한쌍의 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에 밀봉재를 묘화하여 가고정하는 공정과, 상기 제 1 기판 상에서의 상기 밀봉재에 둘러싸인 영역에 액정재료를 감압 하에 적하하는 공정과, 상기 액정재료를 감압 하에 가열탈기하는 공정과, 감압 하에 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접착하는 공정과, 상기 밀봉재를 고정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법이다.
상기 제조방법에 관한 각 구성에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판은 플라스틱기판이다. 또한, 상기 각 구성에 있어서, 상기 무기절연막은 실리콘을 타깃으로 한 고주파 스퍼터링법에 의해 형성된 질화실리콘막인 것을 특징으로한다. 상기 무기절연막은, 터보분자펌프 또는 크라이오 펌프를 사용하여 배압을 1×10-3Pa 이하로 하고, 단결정 실리콘타깃을 N2가스 또는 N2와 희가스와의 혼합가스로 스퍼터링하여 형성된 질화실리콘막인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 필요한 부분에만 필요한 양의 액정이 적하되기 때문에, 재료의 손실이 없어진다. 또한, 밀봉패턴은 폐루프로 하기 때문에, 액정주입구 및 통로의 밀봉패턴은 불필요하게 된다. 따라서, 액정주입시에 생기는 불량(예를 들면, 배향불량 등)이 없어진다.
또한, 액정을 적하할 수만 있으면, 액정재료는 특별히 한정되지 않는다. 액정재료를 광경화재료나 열경화재료 등으로 혼합시켜, 적하 후에 한쌍의 기판 사이의 접착강도를 높여도 된다.
액정의 배향모드로서는, 액정분자의 배열이 빛의 입사로부터 출사로 향하여 90°트위스트 배향한 TN 모드를 사용하는 경우가 많다. TN 모드의 액정표시장치를 제조하는 경우에는, 양기판에 배향막을 형성하여, 러빙처리 등을 행한 후, 기판의 러빙방향이 직교하도록 접착시킨다.
또한, 밀봉재로서는, 액정과 접촉해도 액정에 용해하지 않는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 액정과 접촉하고 화소부를 둘러싸는 제 1 밀봉재는, 제 2 밀봉재에 의해 둘러싸여 있다. 감압 하에서 기판들을 접착하는 경우에, 제 1 밀봉재와 제 2 밀봉재 사이의 스페이스는, 예를 들면 수지와 같은 액정 외에 충전재로 채우는 것이 바람직하다.
또한, 액정을 양 기판에 적하(또는 분사)한 후, 기포가 액정에 들어가지 않도록 한쌍의 기판을 함께 접착해도 된다.
또한, 한쌍의 기판 간격은, 수지로 이루어지는 원주형 스페이서를 형성하거나, 밀봉재에 충전재를 포함하게 함으로써 유지되어도 된다. 상기 원주형 스페이서는, 아크릴, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 에폭시의 적어도 하나를 주성분으로 하는 유기수지재료, 또는 산화실리콘, 질화실리콘, 산화질화실리콘 중 어느 일종의 재료, 혹은 이들 적층막으로 이루어진 무기재료인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는, 기판끼리를 접착한 후, 각 소자로 분단을 행하게 된다.
또한, 본 발명에서, 하나의 액정표시장치가 하나의 기판으로 제조된 경우에, 미리 분단된 대향기판을 상기 기판에 접착함으로써, 분단공정을 생략할 수 있다. 종래에는, 액정주입구를 에지 표면에 설치하기 위해, 기판들을 접착하여 분단을 한 후에 그 에지 표면에 액정주입구를 형성하였다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 상기 한쌍의 기판을 접착하는 공정은, 불활성분위기로 한 대기압 하, 혹은 감압 하에 행해지는 것을 특징으로 하고 있다. 공정단축을 위해, 감압 하에 액정을 복수적 분사하고, 그대로 감압 하에 대기에 노출되지 않고 한쌍의 기판을 접착하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 상기 "감압 하"란, 1×102∼2×104Pa의 불활성분위기 중, 혹은 1∼5×104Pa의 진공 중인 것을 특징으로 한다.
"감압 하(진공중이라고도 부름)"란, 대기압보다도 낮은 압력 하인 것을 나타내고, 질소, 희가스 그 밖의 불활성가스로 충전된 분위기에서는 1×102∼2×104Pa(바람직하게는, 5×102∼5×103Pa)라고 하여도 된다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 액정적하의 조건, 액정재료를 적절히 설정함으로써, 상기 액정재료를 간헐적으로 부착시킬 수 있다. 또한, 상기 액정재료를 연속적으로 부착시킬 수도 있다.
또한, 상기 각 구성에 있어서, 상기 액정을 적하할 때, 상기 기판을 실온(대표적으로는, 20℃)∼200℃(단, 플라스틱기판 자체가 변질하지 않은 범위내)로 가열해도 된다. 가열함으로써 액정재료의 탈기를 행한다.
또한, 액정표시장치에는, 크게 나누어 패시브형(단순매트릭스형)과 액티브형(액티브 매트릭스형)의 두 가지가 있고, 어느 쪽에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 액티브형 액정표시장치로 하는 경우, 스위칭소자로서 사용하는 TFT로서는, 특별히 한정되지 않고, 결정구조를 갖는 반도체막을 활성층으로 하는 폴리실리콘 TFT, 비정질구조를 갖는 반도체막을 활성층으로 하는 비결정질 TFT 또는 유기반도체막을 활성층으로 하는 유기 TFT를 사용할 수 있다. 또한, 비결정질 구조와 결정질 구조(단결정 및 다결정을 포함함) 사이의 중간구조를 갖고, 자유롭게 통전하며 안정된 제 3 상태를 갖고, 오더와 격자 왜곡이 짧은 범위인 결정영역을 갖는 세미 비결정질 반도체막(마이크로결정 반도체막이라고도 함)을 TFT용 활성층으로서사용할 수 있다.
또한, TFT 구조에 관계없이 본 발명을 적용하는 것이 가능하고, 예를 들면, 톱게이트형 TFT나, 보톰게이트형(역스태거형) TFT 또는 순스태거형 TFT를 사용할 수 있다. 본 발명은, 특히 액티브형 액정표시장치에 유용하고, 실리콘을 타깃으로 한 고주파 스퍼터링법에 의해 막형성되는 질화실리콘막의 단층막, 또는 산화실리콘막과의 적층막을 보호막으로 사용함으로써 TFT의 열화를 억제하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 액정재료를 효율적으로 사용하고 가요성을 갖는 신뢰성이 높은 액정표시장치는, 대량 생산이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
[실시형태 1]
대향기판이 되는 제 2 기판(120)과, 미리 TFT(도시하지 않음)가 설치되는 제 1 기판(110)을 준비한다. 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(120)으로서는 가요성기판이고, 투광성을 가지고 있는 기판이면 특별히 한정되지 않지만, 대표적으로는 플라스틱기판을 사용한다. TFT로서는, 폴리실리콘을 활성층으로 하는 TFT(폴리실리콘 TFT라 부름), 비결정질 실리콘을 활성층으로 하는 TFT(비결정질 실리콘 TFT라고도 부름), 유기반도체 재료를 활성층으로 하는 TFT(유기 TFT라고도 부름) 중 어느 하나를 사용하면 된다.
플라스틱기판은, 경량, 얇다는 장점을 가지고 있는 한편, 수분 등을 블록하는 효과가 약하기 때문에, 본 발명에서는 플라스틱기판의 편면 또는 양면에 보호막을 형성한다. 여기서는, 편면측에만 스퍼터링법으로 질화실리콘막을 형성한다. 실리콘타깃을 사용한 RF 스퍼터링법에 의해 얻어지는 치밀한 질화실리콘막은, 나트륨, 리튬, 마그네슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속이 TFT를 오염하여 임계치전압의 변동 등을 효과적으로 막고, 또한, 수분이나 산소에 대하여 매우 높은 블로킹효과를 갖는다. 또한, 블로킹효과를 높이기 위해, 질화실리콘막 중에서의 산소 및 수소함유량은 10원자% 이하, 바람직하게는 1원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.
구체적인 스퍼터링 조건은, 질소가스 또는 질소와 희가스의 혼합가스를 사용하고, 압력을 0.1∼1.5Pa, 주파수를 13MHz∼40MHz, 전력을 5∼20W/cm2, 기판온도를 실온∼350℃, 실리콘타깃(1∼10cm)과 기판과의 거리를 40mm∼200mm, 배압을 1×1013Pa 이하로 한다. 더욱이 기판 이면에 가열된 희가스를 흡착해도 된다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 대향기판이 되는 제 2 기판(120)에 보호막(123)을 형성하여, 제 1 기판(110)에도 보호막(113)을 형성한다. 제 1 기판에는 TFT 등을 도시하고 있지 않지만, TFT의 하지절연막, 층간절연막 또는 보호막으로서 상기 질화실리콘막을 적어도 설치하면 된다.
이어서, 제 2 기판(120) 상에 투명도전막으로 이루어지는 대향전극(122)을 형성한다. 또한, 제 1 기판(110) 상에는 투명도전막으로 이루어지는 화소전극(111)을 형성한다. 더욱이, 제 1 기판(110) 상에 양기판 간격을 유지하기 위한 절연물로 이루어진 원주형 스페이서(115)를 형성한다(도 1b). 또한, 양쪽의 기판에는, 배향막(도시하지 않음)을 형성하여, 러빙처리를 행하여 놓는다.
이어서, 제 2 기판(120) 상에 밀봉재(112)를 묘화한다. 밀봉재(112)로서는, 아크릴계 광경화수지나 아크릴계 열경화수지를 사용하면 된다. 밀봉재(112)로서는 충전재(직경 6㎛∼24㎛)를 포함하고, 또한, 점도 40∼400Pa·s의 것을 사용한다. 이때, 후에 접하는 액정에 용해하지 않은 밀봉재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이 밀봉재(112)는 폐루프로 되어 표시영역을 둘러싸고 있다. 여기서 밀봉재의 가소성을 행한다(도 1c).
이어서, 밀봉재(112)에 둘러싸인 영역에 액정(113)을 액정 디스펜서(118)에 의해 감압 하에 적하한다(도 1d). 액정(113)으로서는, 적하가능한 점도를 갖는 공지의 액정재료를 사용하면 된다. 액정디스펜서에 의해 낭비없이 필요한 양만의 액정(113)을 밀봉재(112)에 둘러싸인 영역에 보유할 수 있다. 또한, 잉크젯법을 사용하여 액정을 적하할 수 있다.
이어서, 감압 하에 가열을 행하여 액정의 탈기를 행한다(도 1e).
이어서, 화소부가 설치된 제 1 기판(110)과, 대향전극(122)이나 배향막이 설치된 제 2 기판(120)을 기포가 들어가지 않도록 감압 하에 접착시킨다(도 1f).
이어서, 자외선조사나 열처리를 행하여, 밀봉재(112)를 경화시킨다(도 1g). 이때, 자외선조사에 부가하여, 열처리를 행해도 된다.
감압 하에서 기판들을 접착하는 경우에, 감압은 점점 대기압으로 되돌아간다. 또한, 감압은, 그 한쌍의 기판이 압력하에 있는 상태에서 점점 대기압으로 되돌아간다. 이와는 달리, 감압 하에서 그 한 쌍의 기판을 접착한 후, 밀봉재를 그한쌍의 기판이 압력하에 있는 상태에서 자외선 조사 또는 열처리로 경화할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 한쌍의 기판 사이에 액정이 삽입된다. 본 실시형태에서는, 감압 하에 액정적하, 가열탈기, 접착의 공정을 연속하여 행한다. 더욱이 밀봉재의 묘화도 감압 하에 행해도 된다.
[실시형태 2]
이후, TFT 기판측에 밀봉재묘화, 액정적하를 행하는 예를 설명한다.
우선, 실시형태 1과 마찬가지로, 대향기판이 되는 제 2 기판(220)과, 미리 TFT(도시하지 않음)가 설치되는 제 1 기판(210)을 준비한다. 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)으로서는 가요성기판으로, 투광성을 가지고 있는 기판이면 특히 한정되지 않지만, 대표적으로는 플라스틱기판을 사용한다.
이어서, 실시형태 1과 마찬가지로 하여, 대향기판이 되는 제 2 기판(220)에 보호막(213)을 형성하고, 제 1 기판(210)에도 보호막(223)을 형성한다(도 2a). 제 1 기판에는 TFT 등을 도시하고 있지 않지만, TFT의 하지절연막, 층간절연막, 또는 보호막으로서 상기 질화실리콘막을 적어도 설치한다.
이어서, 제 1 기판(210) 상에는 투명도전막으로 이루어진 화소전극(211)을 형성한다. 더욱이 제 1 기판(210) 상에는 기판 간격을 유지하기 위한 절연물로 이루어진 원주형 스페이서(215)를 형성한다. 또한, 제 2 기판(220) 상에 투명도전막으로 이루어진 대향전극(222)을 형성한다(도 2b). 또한, 양쪽의 기판에는, 배향막(도시하지 않는다)를 형성하여, 러빙처리를 행하여 놓는다.
이어서, 제 1 기판(210) 상에 밀봉재(212)를 묘화한다. 밀봉재(212)로서는, 아크릴계 광경화수지나 아크릴계 열경화수지를 사용하면 된다. 밀봉재(212)로서는 충전재(직경 6㎛∼24㎛)를 포함하고, 또한, 점도 40∼400Pa·s의 것을 사용한다. 이때, 후에 접하는 액정에 용해하지 않은 밀봉재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이 밀봉재(212)는 폐루프가 되어 표시영역을 둘러싸고 있다. 이때, 밀봉재를 프리베이킹(pre-bake)한다(도 2c).
이어서, 밀봉재(212)로 둘러싸인 영역에 액정(213)을 액정 디스펜서(218)에 의해 감압 하에 적하한다(도 2d). 액정(213)으로서는, 적하가능한 점도를 갖는 공지의 액정재료를 사용하면 된다. 액정디스펜서에 의해 낭비없이 필요한 양만의 액정(213)을 밀봉재(212)로 둘러싸인 영역에 보유할 수 있다. 또한, 잉크젯법을 사용하여 액정의 적하를 행해도 된다.
또한, 도 3은 하나의 기판으로부터 4장의 패널을 제조하는 예를 나타낸다. 도 3a는, 액정디스펜서(318)에 의한 액정층 형성의 도중의 단면도를 나타내고 있고, 밀봉재(312)로 둘러싸인 화소부(311)를 덮도록 액정재료(314)를 액정디스펜서(318)로부터 적하, 또는 토출시키고 있다. 액정디스펜서(318)를 이동시켜도 되고, 액정디스펜서(318)를 고정하여, 기판을 이동시킴으로써 액정층을 형성해도 된다. 또한, 복수의 액정디스펜서(318)를 설치하여 한번에 액정을 적하해도 된다.
또한, 도 3b는 사시도를 나타낸다. 도 3b에 나타낸 것처럼, 밀봉재(312)로둘러싸인 영역에만 선택적으로 액정재료(314)를 적하 또는 분사시키고 있다.
또한, 도 3a의 점선으로 둘러싸인 부분(319)을 확대한 단면도가 도 3c이다. 액정재료는, 도 3c에 나타낸 바와 같이 적하된다.
이때, 도 3c에서, 도면부호 320는 역스태거형 TFT, 도면부호 321은 화소전극, 도면부호 322는 원주형 스페이서, 도면부호 323은 배향막, 도면부호 324는 보호막(여기서는 RF 스퍼터링법에 의한 질화실리콘막)을 각각 나타내고 있다. 화소부(311)는, 매트릭스형으로 배치된 화소전극과, 그 화소전극과 접속되어 있는 스위칭소자, 여기서는 역스태거형 TFT와, 보유용량(도시하지 않음)으로 구성되어 있다.
이어서, 감압 하에 가열을 행하여 액정의 탈기를 행한다(도 2e). 가열을 행하여 액정층을 저점도화시켜 막두께를 균일하게 한다.
이어서, 화소부가 설치된 제 1 기판(210)과, 대향전극(222)이나 배향막이 설치된 제 2 기판(220)을 기포가 액정에 들어가지 않도록 감압 하에 접착된다(도 2f).
또한, 도 4a 및 도 4b는, 접착할 때 또는 접착 후에 자외선조사나 열처리가 가능한 접착장치의 예를 나타낸다.
도 4에서, 도면부호 41은 제 1 기판지지대, 도면부호 42는 제 2 기판지지대, 도면부호 44는 윈도우, 도면부호 48은 하측정반, 도면부호 49는 광원이다.
하측정반(48)은 가열히터가 내장되어 있고, 밀봉재를 경화시킨다. 또한, 제 2 기판지지대에는 윈도우(44)가 설치되어 있고, 광원(49)으로부터의 자외광 등을통과시키게 되어 있다. 여기서는 도시하고 있지 않지만 윈도우(44)를 통해서 기판의 위치얼라인먼트를 행한다. 또한, 대향기판이 되는 제 2 기판(31)은 미리, 원하는 사이즈로 절단해 놓고, 다이(42)에 진공척 등으로 고정해 놓는다. 도 4a는 접착 전의 상태를 나타내고 있다.
접착시에는, 제 1 기판지지대와 제 2 기판지지대을 하강시킨 후, 압력을 걸어 제 1 기판(35)과 제 2 기판(31)을 접착하고, 그대로 자외광을 조사함으로써 경화시킨다. 접착한 후의 상태를 도 4b에 나타낸다.
이어서, 자외선조사나 열처리를 행하여, 밀봉재(212)를 경화시킨다(도 2g). 이때, 자외선조사에 부가하여, 열처리를 행해도 된다.
감압 하에서 기판들을 접착하는 경우에, 감압은 점점 대기압으로 되돌아간다. 또한, 감압은, 그 한쌍의 기판이 압력하에 있는 상태에서 점점 대기압으로 되돌아간다. 이와는 달리, 감압 하에서 그 한 쌍의 기판을 접착한 후, 밀봉재를 그 한쌍의 기판이 압력하에 있는 상태에서 자외선 조사 또는 열처리로 경화할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 한쌍의 기판 사이에 액정이 삽입된다. 본 실시형태에서는, 감압 하에 액정적하, 가열탈기, 접착의 공정을 연속하여 행한다. 더욱이 밀봉재의 묘화도 감압 하에 행해도 된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 1장의 기판으로부터 4개의 패널을 제조하는 경우, 접착한 후, 스크라이버장치, 롤절단기 또는 브레이커장치 등의 절단장치를 사용하여 제 1 기판을 절단한다. 이렇게 해서, 1장의 기판으로부터 4개의 패널을제조할 수 있다.
이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 대하여, 이하에 나타낸 실시예들로서 더욱 상세한 설명을 행한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 도 7을 사용하여, 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조공정을 이하에 나타낸다.
최초에, 투광성을 갖는 기판(600)을 사용하여 액티브 매트릭스기판을 제조한다. 기판 사이즈로서는, 600mm×720mm, 680mm×880mm, 1000mm×1200mm, 1100mm×1250mm, 1150mm×1300mm, 1500mm×1800mm, 1800mm×2000mm, 2000mm×2100mm, 2200mm×2600mm, 또는 2600mm×3100mm와 같은 대면적기판을 사용하여, 제조비용을 삭감하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 기판으로서, 코닝사의 #7059 유리나 #1737 유리 등으로 대표되는 바륨붕규산 유리나 알루미늄 붕규산 유리 등의 유리기판을 사용할 수 있다. 또 다른 기판으로서, 석영기판, 플라스틱기판 등의 투광성기판을 사용하는 것도 할 수 있다.
우선, 스퍼터링법을 사용하여 절연표면을 갖는 기판(600) 상에 도전층을 기판 전체면에 형성한 후, 제 1 포토리소그래피 공정을 행하고, 레지스트 마스크를 형성하며, 식각에 의해 불필요한 부분을 제거하여 배선 및 전극(게이트전극, 저장용량배선 및 단자 등)을 형성한다. 이때, 필요하면, 기판(600) 상에 하지절연막을 형성한다.
상기한 배선 및 전극의 재료로서는, Ti, Ta, W, Mo, Cr, Nd로부터 선택된 원소, 상기 원소를 성분으로 하는 합금, 또는 상기 원소를 성분으로 하는 질화물로 형성한다. 더욱이, Ti, Ta, W, Mo, Cr, Nd로부터 선택된 원소, 상기 원소를 성분으로 하는 합금, 또는 상기 원소를 성분으로 하는 질화물로부터 복수로 선택하고, 그것을 적층할 수 있다.
또한, 화면 사이즈가 대화면화하면 각각의 배선의 길이가 증가하여, 배선저항이 높아지는 문제가 발생하고, 소비전력의 증대를 야기한다. 따라서, 배선저항을 하강시켜, 저소비전력을 실현하기 위해, 상기한 배선 및 전극의 재료로서는, Cu, Al, Ag, Au, Cr, Fe, Ni, Pt 또는 이것들의 합금을 사용할 수도 있다.
다음에, PCVD법에 의해 게이트 절연막을 전체면에 막형성한다. 게이트 절연막은 질화실리콘막과 산화실리콘막의 적층을 사용하고, 막두께를 50∼200nm로 하여, 바람직하게는 150nm의 두께로 형성한다. 한편, 게이트 절연막은 적층에 한정되는 것이 아니라 산화실리콘막, 질화실리콘막, 산화질화실리콘막, 산화탄탈막 등의 절연막을 사용할 수 있다.
다음에, 게이트 절연막 상에, 50∼200nm 바람직하게는 nm의 막두께로 제 1 비정질 반도체막을, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 전체면에 막형성한다. 대표적으로는 비정질실리콘(a-Si)막을 100nm의 막두께로 형성한다. 이때, 대면적기판에 막형성할 때, 챔버도 대형화하기 위해 챔버 내를 진공으로 하면 처리시간이 걸려, 막형성가스도 대량으로 필요해지기 때문에, 대기압으로 선형의 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 비정질실리콘(a-Si)막의 막형성을 행하여 다른 저비용화를 도모해도 된다.
다음에, 일도전형(n형 또는 p형)의 불순물원소를 함유하는 제 2 비정질 반도체막을 20∼80nm의 두께로 막형성한다. 일도전형(n형 또는 p형)을 부여하는 불순물원소를 포함하는 제 2 비정질 반도체막은, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 전체면에 막형성한다. 본 실시예에서는 인이 첨가된 실리콘타깃을 사용하여 n형 불순물원소를 함유하는 제 2 비정질 반도체막을 형성한다.
다음에, 제 2 포토리소그래피공정에 의해 레지스트 마스크를 형성하고, 식각에 의해 불필요한 부분을 제거하여 섬 형상의 제 1 비정질 반도체막 및 섬 형상의 제 2 비정질 반도체막을 형성한다. 이 때의 식각방법으로서 습식식각 또는 건식식각을 사용한다.
다음에, 섬 형상의 제 2 비정질 반도체막을 덮는 도전층을 스퍼터링법으로 형성한 후, 제 3 포토리소그래피공정을 행하고, 레지스트 마스크를 형성하며, 식각에 의해 불필요한 부분을 제거하여 배선 및 전극(소스배선, 드레인전극, 저장용량전극 등)을 형성한다. 상기한 배선 및 전극의 재료로서는, Al, Ti, Ta, W, Mo, Cr, Nd, Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pt로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 성분으로 하는 합금으로 형성한다. 또한, Ag, Au, Cu 또는 Pd 등의 금속으로 이루어진 초미립자(입경 5∼10nm)를 응집시키지 않고 고농도로 분산된 독립분산 초미립자 분산액을 사용하여, 잉크젯법으로 상기한 배선 및 전극을 형성해도 된다. 잉크젯법으로 상기한 배선 및 전극을 형성하면, 포토리소그래피공정이 불필요하게 되어, 다른 저비용화가 실현된다.
다음에, 제 4 포토리소그래피공정에 의해 레지스트 마스크를 형성하고, 식각에 의해 불필요한 부분을 제거하여 소스배선, 드레인전극, 용량전극을 형성한다. 이때의 식각방법으로서 습식식각 또는 건식식각을 사용한다. 이 단계에서 게이트 절연막과 동일재료로 이루어진 절연막을 유전체로 하는 저장용량이 형성된다. 그리고, 소스배선, 드레인전극을 마스크로 하여 자기 정합적으로 제 2 비정질 반도체막의 일부를 제거하고, 더욱이 제 1 비정질 반도체막의 일부를 박막화한다. 박막화된 영역은 TFT의 채널형성영역이 된다.
다음에, 플라즈마 CVD법에 의해 150nm 두께의 질화실리콘막으로 이루어지는 제 1 보호막과, 150nm 두께의 산화질화실리콘막으로 이루어지는 제 1 층간절연막을 전체면에 막형성한다. 이때, 대면적기판에 막형성할 때, 챔버도 대형화하기 때문에챔버 내를 진공으로 하면 처리시간이 걸려, 막형성가스도 대량으로 필요하게 되기 때문에, 대기압으로 선형의 플라즈마 CVD장치를 사용하여 질화실리콘막으로 이루어진 보호막의 막형성을 행하여 다른 저비용화를 도모해도 된다.이 후, 수소화를 행하여, 채널식각형 TFT가 제조된다.
이때, 본 실시예에서는 TFT 구조로서 채널식각형으로 한 예를 나타냈지만, TFT 구조는 특별히 한정되지 않고, 채널스토퍼형 TFT, 톱게이트형 TFT, 혹은 순스태거형 TFT로 해도 된다.
이어서, RF 스퍼터링법으로 제 2 보호막(619)을 형성한다. 이 제 2 보호막(619)은, 터보분자펌프 또는 크라이오 펌프를 사용하여 배압을 1×10-3Pa 이하로 하고, 단결정 실리콘타깃을 N2가스 또는 N2와 희가스와의 혼합가스로 스퍼터링하여 제조되는 질화실리콘막이다. 이 치밀한 질화실리콘막은, 나트륨, 리튬, 마그네슘 등의 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속이 TFT를 오염하여 임계치전압의 변동 등을 효과적으로 막고, 또한, 수분이나 산소에 대하여 매우 높은 블로킹효과를 갖는다. 또한, 블로킹효과를 높이기 위해, 질화실리콘막 중에서의 산소 및 수소함유량은 10원자% 이하, 바람직하게는 1원자% 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 제 5 포토리소그래피공정을 행하고, 레지스트 마스크를 형성하여, 그 후 건식식각공정에 의해, 드레인전극이나 저장용량전극에 도달하는 콘택홀을 형성한다. 또한, 동시에 게이트배선과 단자부를 전기적으로 접속하기 위한 콘택홀(도시하지 않음)을 단자 부분에 형성하고, 게이트배선과 단자부를 전기적으로 접속하는 금속배선(도시하지 않는다)을 형성해도 된다. 또한, 동시에 소스배선에 도달하는 콘택홀(도시하지 않는다)을 형성하고, 소스배선으로부터 인출하기 위한 금속배선을 형성해도 된다. 이들 금속배선을 형성한 후에 ITO 등의 화소전극을 형성해도 되고, ITO 등의 화소전극을 형성한 후에 이들 금속배선을 형성해도 된다.
다음에, ITO(산화인듐산화주석합금), 산화인듐산화아연합금(In2O3-ZnO), 산화아연(ZnO) 등의 투명전극막을 110nm의 두께로 막형성한다. 그 후, 제 6 포토리소그래피공정과 식각공정을 행함으로써, 화소전극(601)을 형성한다.
상술한 것처럼, 화소부에서는, 6회의 포토리소그래피공정에 의해, 소스배선과, 역스태거형의 화소부의 TFT 및 저장용량과, 단자부로 구성된 액티브 매트릭스기판을 제조할 수 있다.
이어서, 액티브 매트릭스기판 상에 배향막(623)을 형성하여 러빙처리를 행한다. 이때, 본 실시예에서는 배향막(623)을 형성하기 전에, 아크릴수지막 등의 유기수지막을 패터닝함으로써 기판 간격을 유지하기 위한 원주형 스페이서(602)를 원하는 위치에 형성하였다. 또한, 원주형 스페이서 대신에, 구형 스페이서를 기판 전체면에 산포해도 된다.
이어서, 대향기판을 준비한다. 이 대향기판에는, 착색층, 차광층이 각 화소에 대응하여 배치된 컬러필터(620)가 설치된다. 또한, 이 컬러필터와 차광층을 덮는 평탄화막을 설치하고 있다. 이어서, 평탄화막 상에 투명도전막으로 이루어지는 대향전극(621)을 화소부와 겹치는 위치에 형성하고, 대향기판의 전체면에 배향막(622)을 형성하여, 러빙처리를 시행한다.
그리고, 실시예 2에 따르면, 액티브 매트릭스기판의 화소부를 둘러싸도록 밀봉재를 디스펜서장치 또는 잉크젯장치로 묘화한 후, 감압 하에 밀봉재에 둘러싸인 영역에 액정을 적하한다. 이어서, 대기에 노출되지 않고, 감압 하에 액티브 매트릭스기판과 대향기판을 밀봉재(607)로 접착된다. 밀봉재(607)에는 충전재(도시하지 않음)가 혼입되어 있고, 이 충전재와 원주형 스페이서(602)에 의해 균일한 간격을 가져 2장의 기판이 접착된다. 액정을 적하하는 방법을 사용함으로써 제조프로세스에서 사용하는 액정의 양을 삭감할 수 있어, 특히, 대면적기판을 사용하는 경우에 대폭적인 비용감소를 실현할 수 있다.
이와 같이 하여 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 완성된다. 그리고, 필요하면, 액티브 매트릭스기판 또는 대향기판을 원하는 형상으로 분단한다. 더욱이, 공지의 기술을 사용하여 편광판(603)이나 컬러필터 등의 광학필름을 적절히 설치한다. 그리고, 공지의 기술을 사용하여 FPC를 부착한다.
이상의 공정에 의해 얻어진 액정모듈에, 백라이트(604), 도광판(605)을 설치하고, 커버(606)로 덮으면, 도 6에 그 단면도의 일부를 나타낸 바와 같은 액티브 매트릭스형 액정표시장치(투과형)가 완성된다. 이때, 커버와 액정모듈은 접착제나 유기수지를 사용하여 고정한다. 또한, 액티브 매트릭스 액정표시장치가 투과형이기 때문에, 편광판(603)은, 액티브 매트릭스기판과 대향기판의 양쪽에 부착한다.
또한, 본 실시예는 투과형 액티브 매트릭스 액정표시장치의 예를 나타냈지만, 이것에 특별히 한정되지 않고, 반사형이나 반투과형 액정표시장치도 제조할 수 있다. 반사형 액정표시장치를 얻는 경우는, 화소전극으로서 광반사율이 높은 금속막, 대표적으로는 알루미늄 또는 은을 주성분으로 하는 재료막, 또는 그것들의 적층막 등을 사용하면 된다.
또한, 본 실시예는 실시예 1 또는 실시예 2와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에 따른 액정모듈의 평면도를 도 8a에 나타냄과 아울러, 실시예 1과 다른 액정모듈의 평면도를 도 8b에 나타낸다.
본 실시예 1에 의해 얻어지는 비정질 반도체막으로 활성층을 형성한 TFT는, 전계효과 이동도가 작고 1cm2/Vsec 정도 밖에 얻어지고 있지 않다. 그 때문에, 화상표시를 행하기 위한 구동회로는 IC칩으로 형성되고, TAB(Tape Automated Bonding) 방식이나 COG(Chip On glass) 방식으로 실장하게 된다.
도 8a에서, 도면부호 701은, 액티브 매트릭스기판, 706은 대향기판, 704는화소부, 707은 밀봉재, 705는 FPC이다. 이때, 감압 하에 액정을 디스펜서장치 또는 잉크젯장치에 의해 적하시켜, 한 쌍의 기판(701, 706)을 밀봉재(707)로 접착한다.
본 실시예 1에 의해 얻어지는 TFT는, 전계효과 이동도는 작지만, 대면적기판을 사용하여 양산하는 경우, 저온프로세스로 제조프로세스에 드는 비용을 감소할 수 있다. 감압 하에 액정을 디스펜서장치 또는 잉크젯장치에 의해 적하시켜, 한 쌍의 기판을 접착하는 본 발명에 의해, 기판 사이즈에 관계없이 한 쌍의 기판 사이에 액정을 삽입시킬 수 있게 되기 때문에, 20인치∼80인치의 대화면을 갖는 액정패널을 구비한 표시장치를 제조할 수 있다.
또한, 공지의 결정화처리를 행하여 비정질 반도체막을 결정화시켜 결정구조를 갖는 반도체막, 대표적으로는 폴리실리콘막으로 활성층을 구성한 경우, 전계 효과이동도가 높은 TFT를 얻을 수 있기 때문에, 화소부뿐만 아니라, CMOS 회로를 갖는 구동회로도 동일기판 상에 제조할 수 있다. 또한, 구동회로에 가하여 CPU 등도 동일기판 상에 제조할 수 있다.
폴리실리콘막으로 이루어진 활성층을 갖는 TFT를 사용한 경우, 도 8b와 같은 액정모듈을 제조할 수 있다.
도 8b에서, 도면부호 711은 액티브 매트릭스기판, 716은 대향기판, 712는 소스신호선 구동회로, 713은 게이트 신호선 구동회로, 714는 화소부, 717은 제 1 밀봉재, 715는 FPC이다. 이때, 감압 하에 액정을 디스펜서장치 또는 잉크젯장치에 의해 적하시켜, 한 쌍의 기판(711, 716)을 제 1 밀봉재(717) 및 제 2 밀봉재로 접착한다. 구동회로부(712, 713)에는 액정은 불필요하기 때문에, 화소부(714)에만 액정을 보유하고, 제 2 밀봉재(718)는 패널 전체의 보강을 위해 설치된다.
또한, 본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2 또는 실시예 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예 3)
실시예 1, 실시예 2에서는 가요성기판인 플라스틱기판 상에 직접 스위칭소자를 형성한 액티브 매트릭스기판을 제조한 예를 나타냈지만, 본 실시예에서는 유리기판으로부터 소자를 박리하여 가요성기판에 전사하는 예를 나타낸다.
도 9a에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(10) 상에 금속막(11)을 형성한다. 이때, 제 1 기판은 후의 박리공정에 견딜 수 있는 강성을 가지고 있으면 되고, 예를 들면 유리기판, 석영기판, 세라믹기판, 실리콘기판, 금속기판 또는 스테인레스기판을 사용할 수 있다. 금속막으로서는, W, Ti, Ta, Mo, Nd, Ni, Co, Zr, Zn, Ru, Rh, Pd, Os, Ir로부터 선택된 원소 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물재료로 이루어진 단층, 혹은 이것들의 적층을 사용할 수 있다. 금속막의 제조방법으로서 예를 들면, 금속의 타깃을 사용하는 스퍼터링법에 의해 형성하면 된다. 이때 금속막의 막두께는, 10nm∼200nm, 바람직하게는 50nm∼75nm가 되도록 형성하면 된다.
금속막 대신에, 상기 금속이 질화된(예를 들면, 질화텅스텐이나 질화몰리브덴) 막을 사용해도 상관없다. 또한 금속막 대신에 상기 금속의 합금(예를 들면, W와 Mo와의 합금:WxMo1-x)막을 사용해도 된다. 이 경우, 막형성실 내에 제 1 금속(W) 및 제 2 금속(Mo) 등의 복수의 타깃을 사용하거나, 제 1 금속(W)과 제 2 금속(Mo)과의 합금의 타깃를 사용한 스퍼터링법에 의해 형성하면 된다. 또한, 금속막에 질소나 산소를 첨가해도 된다. 첨가하는 방법으로서 예를 들면, 금속막에 질소나 산소를 이온주입하거나, 막형성실을 질소나 산소분위기에서 스퍼터링법에 의해 형성하거나 하면 되고, 이때 타깃으로서 질화금속을 사용해도 된다.
스퍼터링법을 사용하여 금속막을 형성하는 경우, 기판의 주연부의 막두께가 불균일하게 될 때가 있다. 그 때문에, 건식식각에 의해 주연부의 막을 제거하는 것이 바람직하지만, 그 때, 제 1 기판이 식각되지 않기 때문에, 제 1 기판(10)과 금속막(11)과의 사이에 질화산화실리콘막, 산화질화실리콘막 등의 질소를 갖는 절연막을 100nm 정도 형성하여도 된다.
이와 같이 금속막의 형성방법을 적절히 설정함으로써, 박리공정을 제어할 수 있어, 프로세스 마진이 넓어진다. 즉, 예를 들면, 금속의 합금을 사용한 경우, 합금의 각 금속의 조성비를 제어함으로써, 박리공정을 제어할 수 있다. 구체적으로는, 박리하기 위한 가열온도의 제어나, 가열처리의 필요와 불필요까지도 제어할 수 있다.
그 후, 금속막(11) 상에 피박리층(12)을 형성한다. 이 피박리층은 실리콘을 갖는 산화막과 반도체막을 갖고, 비접촉형 IC인 경우에는 안테나를 구비하여도 된다. 금속막이나 기판으로부터의 불순물이나 쓰레기의 침입을 막기 위해, 피박리층(12), 특히 반도체막으로부터 하면에 질화실리콘(SiN)막, 질화산화실리콘막(SiNO)이나 산화질화실리콘막(SiON) 등의 질소를 갖는 절연막을 하지막으로서 설치하면 바람직하다.
실리콘을 갖는 산화막은, 스퍼터링법이나 CVD법에 의해 산화실리콘, 산화질화실리콘 등을 형성하여도 된다. 이때 실리콘을 갖는 산화막의 막두께는, 금속막의 약 2배 이상인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 실리콘타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해, 산화실리콘막을 150nm∼200nm의 막두께로서 형성한다.
이 실리콘을 갖는 산화막을 형성할 때에, 금속막 상에 해당 금속을 갖는 산화물(금속산화물)(13)이 형성된다. 또한 금속산화물은, 황산, 염산 혹은 질산을 갖는 수용액, 황산, 염산 혹은 질산과 과산화 수소수를 혼동시킨 수용액 또는 오존수로 처리함으로써 금속막 표면에 형성되는 얇은 금속산화물을 사용할 수 있다. 또 다른 방법으로서는, 산소분위기 중에서의 플라즈마처리나, 산소함유 분위기 중에서 자외선조사함으로써 오존을 발생시켜 산화처리를 행해도 되며, 클린오븐을 사용하여 200∼350℃ 정도로 가열하여 형성해도 된다.
금속산화물의 막두께는, 0.1nm∼1㎛, 바람직하게는 0.1nm∼100nm, 더 바람직하게는 0.1nm∼5nm가 되도록 형성한다.
이때 반도체막과 금속막과의 사이에 설치된 실리콘을 갖는 산화막이나 하지막등을 합쳐서 "절연막"이라 표기한다. 즉, 금속막과, 금속산화물과, 절연막과, 반도체막이 적층된 상태, 요컨대 절연막의 한쪽의 면에 반도체막이 설치되고, 다른쪽의 면에 금속산화물및 금속막이 설치되는 구조로 되어 있어도 된다.
또한 반도체막에 소정의 제조공정을 시행하고, 반도체소자, 예를 들면 박막트랜지스터(TFT), 유기 TFT, 박막다이오드 등을 형성한다. 이들 반도체소자가 박막집적회로의 CPU나 메모리 등을 구성한다. 그리고 반도체소자를 보호하기 위해, 반도체소자 상에 DLC 혹은 질화탄소(CN) 등의 탄소를 갖는 보호막, 또는 질화실리콘(SiN) 혹은 질화산화실리콘막(SiNO)이나 산화질화실리콘막(SiON) 등의 질소를 갖는 보호막을 설치하면 바람직하다.
이상과 같은 피박리층(12)을 형성 후, 구체적으로는 금속산화물형성 후에 적절히 가열처리를 행하고, 금속산화물을 결정화시킨다. 예를 들면, 금속막에 W(텅스텐)을 사용하는 경우, 400℃ 이상으로 가열처리를 행하면, WO2또는 WO3의 금속산화물이 결정상태가 된다. 또한 피박리층(12)이 갖는 반도체막을 형성 후에 가열을 행하면, 반도체막의 수소를 확산시킬 수 있다. 이 수소에 의해 금속산화물의 가수에 변화가 발생하는 경우가 생각된다. 이러한 가열처리는, 선택되는 금속막에 의해 온도나 필요 여부를 결정하면 된다. 따라서, 박리를 용이하게 행하기 위해, 필요에 따라서 금속산화물을 결정화해 두면 된다.
더욱이 가열처리는, 반도체소자의 제조와 겸용시켜 공정수를 감소시켜도 된다. 예를 들면, 결정성 반도체막을 형성하는 경우의 가열로나 레이저조사를 사용하여 가열처리를 행할 수 있다.
이어서, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 피박리층(12)을 제 2 기판(14)을 제 1 접착제 15로 부착한다. 또, 제 2 기판(14)은 제 1 기판(10)보다도 강성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 접착제(15)로서는 박리가능한 접착제, 예를 들면 자외선에 의해 박리하는 자외선 박리형, 열에 의해 박리하는 열박리형 혹은 물에 의해 박리하는 수용성의 접착제, 또는 양면테이프 등을 사용할 수 있다.
그리고, 금속막(11)이 설치되는 제 1 기판(10)을, 물리적수단을 사용하여 박리한다(도 9c). 도면은 모식도이기 때문에 기재하지 않았지만, 제 1 기판은, 결정화된 금속산화물의 내부 및/또는 경계 박리로 박리된다. 따라서, 피박리층(12)을 제 1 기판(10)에서 박리할 수 있다.
이때 박리를 용이하게 하기 위해, 기판의 일부를 절단하고, 금속막과 금속산화물의 절단면에서의 계면 부근을 절단기 등으로 흠을 내어도 된다.
이어서 도 9d에 나타낸 바와 같이, 박리한 피박리층(12)을, 제 2 접착제(16)에 의해 전사체가 되는 제 3 기판(예를 들면, 라벨)(17)에 부착한다. 제 2 접착제(15)로서는, 자외선 경화수지, 구체적으로는 에폭시 수지계 접착제 혹은 수지첨가제 등의 접착제 또는 양면테이프 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 3 기판이 접착성을 갖는 경우는, 제 2 접착제는 필요하지 않다.
제 3 기판 재료로서는, 종이 또는 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리(에테르술폰) 등의 플라스틱재료 등의 가요성을 갖는 기판(필름기판)을 사용할 수 있다. 또한, 코팅 등에 의해, 필름기판 표면의 요철을 감소시키거나, 경성, 내성과 안정성을 높여도 된다.
이어서, 제 1 접착제(15)를 제거하고, 제 2 기판(14)을 박리한다(도 9e). 구체적으로는, 제 1 접착제를 박리하기 위해서 자외선조사를 조사하거나, 가열하거나, 물로 씻거나 하여도 된다.
이때, 제 1 접착제의 제거와 제 2 접착제의 경화는, 하나의 공정으로 하여도 도 된다. 예를 들면, 제 1 접착제와 제 2 접착제를, 각각 열박리형 수지와 열경화형 수지, 또는 자외선 박리형 수지와 자외선 경화형 수지를 사용하는 경우, 한번의가열이나 자외선조사에 의해 제거와 경화를 할 수 있다. 이때, 실시자가, 제 3 기판의 투광성 등을 고려하여 적절히 접착제를 선택한다.
이상과 같이 하여 가요성 기판 상에 박막집적회로가 완성된다. 본 실시예에 의해, 유리기판 상에 형성한 전기 특성이 높은 스위칭소자를 박리하여, 플라스틱기판에 전사한 액티브 매트릭스기판이 완성된다.
또한, 금속산화물(13)은, 박막집적회로로부터 모두 제거되어 있는 경우, 또는 일부 혹은 대부분이 피박리층 하면에 잔류하고 있는 경우가 있다. 이때, 금속산화물이 잔류하고 있는 경우는, 식각 등에 의해 제거해도 된다. 이때, 실리콘을 갖는 산화막을 제거해도 상관없다.
이후의 공정은, 실시형태 1 또는 실시형태 2에 따라서 액정표시장치를 제조할 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 절연표면을 갖는 기판(대표적으로는, 유리기판 또는 석영기판)상에 CPU나 메모리를 포함하는 피박리층을 형성하고, 실시예 3의 박리전사기술을 사용하여 플라스틱기판에 전사한 예를 도 10a-도 10c를 참조하여 설명한다.
도 10a에서, 도면부호 1001은 중앙처리부(CPU 라고도 불린다), 1002는 제어부, 1003은 연산부, 1004는 기억부(메모리라고도 불린다), 1005는 입력부, 1006는 출력부(표시부 등)이다.
연산부(1003)와 제어부(1002)를 구비한 것이 중앙처리부(1001)이고, 연산부(1003)는, 가산 및 감산의 산술연산이나 AND, OR, NOT 등의 논리연산을 행하는 산술논리연산부(arithmetic logic unit, ALU), 연산의 데이터나 결과를 일시 저장하는 여러 가지의 레지스터, 입력되는 "1"의 개수를 카운트하는 카운터 등으로 이루어져 있다. 연산부(1003)를 구성하는 회로, 예를 들면, AND회로, OR회로, NOT회로, 버퍼회로, 또는 레지스터회로 등은 TFT로 구성할 수 있어, 높은 전계 효과 이동도를 얻기 때문에, 연속발진형의 레이저광을 사용하여 결정화를 한 반도체막을 TFT의 활성층으로서 제조하여도 된다.
우선, 기판 상에 스퍼터링법으로 텅스텐막과 산화실리콘막을 형성하고, 그 위에 하지절연막(산화실리콘막, 질화실리콘막 또는 산화질화실리콘막)을 형성하고, 그 위에 비결정질 실리콘막을 형성한다. 이때, 텅스텐막과 산화실리콘막의 계면에 형성된 산화텅스텐층을 사용하여 후의 공정에서 박리를 행한다.
결정화방법으로서는, 비결정질 실리콘막에 촉매가 되는 금속원소를 첨가한 후, 가열하여 폴리실리콘막을 얻은 후에 펄스발진형의 레이저광을 조사한 폴리실리콘막을 얻는 방법을 사용해도 되고, 비결정질 실리콘막에 연속발진형의 레이저광을 조사하여 폴리실리콘막을 얻는 방법을 사용해도 되며, 비결정질 실리콘막을 가열하여 폴리실리콘막을 얻은 후에 연속발진형의 레이저광을 조사하여 폴리실리콘막을 얻는 방법을 사용해도 되고, 비결정질 실리콘막에 촉매가 되는 금속원소를 첨가한 후, 가열하여 폴리실리콘막을 얻은 후에 연속발진형의 레이저광을 조사하여 폴리실리콘막을 얻는 방법을 사용해도 된다. 이때, 연속발진형의 레이저광을 사용하는 경우, 레이저빔의 주사방향은, 연산부(1003), 제어부(1002) 또는 기억부(1004)를 구성하는 TFT의 채널길이방향을 따르는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(1002)는, 기억부(1004)에 저장된 명령을 실행하여, 전체의 동작을 제어하는 역할을 담당하고 있다. 제어부(1002)는, 프로그램 카운터, 명령레지스터, 제어신호생성부로 이루어진다. 또한, 제어부(1002)도 TFT로 구성할 수 있어, 결정화를 한 반도체막을 TFT의 활성층으로서 형성할 수 있다.
또한, 기억부(1004)는, 계산을 하기 위한 데이터와 명령을 저장하는 장소이고, CPU에서 빈번하게 실행되는 데이터나 프로그램이 저장되어 있다. 기억부(1004)는, 주 메모리, 어드레스 레지스터, 데이터 레지스터로 이루어진다. 또한, 주 메모리에 추가하여 캐쉬 메모리를 사용해도 된다. 이것들의 메모리는, SRAM, DRAM, 플래시 메모리 등으로 형성하여도 된다. 또한, 기억부(1004)도, TFT로 구성하는 경우에는, 결정화를 한 반도체막을 TFT의 활성층으로서 형성할 수 있다.
또한, 입력부(1005)는, 외부로부터 데이터나 프로그램을 수신하는 장치이다. 또한, 출력부(1006)는 결과를 표시하기 위한 장치, 대표적으로는 표시장치이다.
이렇게 해서 얻어진 CPU(단자전극, 인출 배선을 포함한다)를 포함하는 피박리층을 기판으로부터 박리하여, 플라스틱기판에 전사한다.
또한, CPU뿐만 아니라, 전류회로, 표시부 및 구동회로부도 함께 형성할 수 있고, 예를 들면 비접촉형 박막집적회로를 갖는 카드를 제조할 수 있다.
도 10b는 비접촉형 박막집적회로도이다.
도 10b에는, 비접촉형 박막집적회로의 구체적인 구성의 평면도를 나타낸다. 표시부와, 안테나(31)와, 전류회로(32)와, CPU(33)나 메모리(34) 등을 포함하는 집적회로부(35)를 갖고, 안테나는 전류회로를 통해 IC에 접속되어 있다.전류회로(32)는, 예를 들면 다이오드와, 용량을 갖는 구성이면 되고, 안테나가 수신하는 교류주파를 직류로 변환하는 기능을 갖는다. 또한, 안테나(31)는, 집적회로와 동일 공정으로 형성할 수도 있다.
이때, 비접촉형 IC의 특징은, 코일형으로 감긴 안테나의 전자유도작용(전자유도방식), 상호유도작용(전자결합방식) 또는 정전기에 의한 유도작용(정전결합방식)에 의해 전력이 공급되는 점이다. 이 안테나의 권 수를 제어함으로써, 수신된 주파수의 높이를 선택할 수 있다.
주파수는, 원격형으로는 마이크로파, 근방형 및 근접형으로는 13.56MHz, 밀착형으로는 4.91MHz가 일반적으로 사용되고 있지만, 주파수를 높여 파장을 짧게 함으로써 안테나의 권 수를 작게 할 수 있다.
또한, 비접촉형 박막집적회로는, 접촉형 박막집적회로와 비교하면, 리더/라이터에 접촉하지 않고, 비접촉으로 전원공급 및 정보통신을 행하기 위해서, 파손하지 않고, 높은 내구성을 가지고, 정전기 등에 의한 에러의 걱정이 없다. 또한, 리더/라이터 자체의 구성은 복잡해지지 않아, 박막집적회로를 리더/라이터에 꽂으면좋기 때문에, 취급이 용이하다.
비접촉형 집적회로는, CPU와, 메모리와, I/O 포트와, 코프프로세서를 갖고, 패스(path)를 통해 데이터 교환을 한다. 또한, IC는 RF(무선)인터페이스와, 비접촉 인터페이스를 갖는다. 그리고, 판독수단인 리더/라이터는, 비접촉 인터페이스와, 인터페이스회로를 갖고, IC를 리더/라이터에 꽂아, 각 비접촉 인터페이스사이에서 통신이나 전파에 의해 정보전달교환이 행하여진다. 그리고, 리더/라이터의 인터페이스회로에 의해 호스트컴퓨터와 정보전달 및 교환을 한다. 물론, 호스트컴퓨터가 리더/라이터의 기능을 가져도 상관없다.
도 10c는 도 10b에 대응하는 플라스틱카드로 한 경우의 외관도이다. 도 10c에서, 도면부호 1010은 플라스틱카드 본체, 1011은 반사형 액정 표시부, 1012는 기억부, 1013은 CPU이다. 인증카드로 한 경우에는, 경량이고, 플렉시블 카드로 할 수 있다. 그리고, 인증카드가 불필요해진 경우에는 간단히 절단 및 세분화하는 것이 가능하고, 기억부에 있는 정보를 완전히 판독불능 또는 위조복제를 방지할 수 있다.
또한, 도 11a 내지 도 11c는 카드의 정보를 판독하는 여러 가지 형태의 예를 나타낸다. 도 11a에 나타낸 것과 같은 리더/라이터(70)의 센서부(71)에, 박막집적회로를 내장한 카드(72)를 꽂는다.
또한, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 개인이 소유하는 휴대정보단말, 예를 들면 휴대전화기(80)에 리더를 탑재시켜, 본체의 일부에 설치된 센서부(81)에 박막집적회로를 내장한 카드(82)를 꽂아, 표시부(83)에 정보를 표시시킨다.
또한, 도 11c에 나타낸 바와 같이, 개인이 소유하는 휴대가능한 리더(90)의 센서부(91)를 박막집적회로를 내장한 카드(92)를 꽂고, 표시부(93)에 정보를 표시시킨다.
본 실시예에서는 비접촉형 리더/라이터에 관해서 설명하였지만, 표시부에 정보를 표시시킬 수 있으면 접촉형을 사용할 수 있다. 또한, 비접촉형 또는 접촉형 박막집적회로를 내장한 카드 자체에 표시부를 설치하여, 정보를 표시시켜도 된다.
또한, 도 10d는 복수의 액정표시부를 갖는 정보휴대단말의 예이다.
도 10d에 나타낸 장치는, 절곡 가동부(1023)에 의해 접어서, 명함사이즈로 할 수 있다. 플라스틱(1020)이 본체로 되어 있기 때문에 경량이고, 이 장치는 좌측표시부(1021)와 우측표시부(1022)를 갖는다. 또한, 플라스틱(1020)에 CPU 등의 집적회로를 설치해도 된다.
또한, 본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2, 실시예 1, 실시예 2 또는 실시예 3과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 유기재료를 사용하여 형성하는 유기 TFT의 제조방법을, 도 12a 내지 도 12f를 참조하여 설명한다.
도 12a에 나타낸 바와 같이, 절연표면을 갖는 기판(901)을 준비한다. 이 기판(901)은 적어도 가요성과 투광성을 갖는 것이어도 되고, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET), 폴리(에틸렌나프탈레이트)(PEN), 폴리(에테르술폰)(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드 등으로부터 선택되고, 본 실시예에서는 플라스틱기판을 사용하였다. 이때, 기판(901)의 실용적인 두께는 10∼200mm이다.
그리고, 기판(901)상에 장벽층(902)을 형성한다. 이 장벽층(902)은, 고주파 스퍼터링법으로 형성된 수소를 포함하지 않은 질화실리콘이나 그 질화실리콘과 산화실리콘막과의 다층막으로 형성하여도 된다. 이 장벽층은 외부환경으로부터 TFT내로 침입하는 수증기나 유기물가스의 장벽층이 되어, 유기반도체 재료 등이 수증기나 유기물가스에 의해 열화하는 것을 막을 수 있다.
그리고, 장벽층(902)상에, TFT의 게이트전극(903)으로서 기능하는 제 1 도전막을, 도전성 페이스트를 사용하여 형성한다. 도전성 페이스트로서는, 도전성 카본페이스트, 도전성 은 페이스트, 도전성 구리 페이스트, 도전성 니켈 등을 사용하여, 스크린 인쇄법, 롤코팅법(roll-coating) 또는 잉크젯법으로 소정의 패턴으로 형성한다. 제 1 도전막을 도전성 페이스트로 소정의 패턴으로 형성한 후, 레벨링(leveling), 건조후, 100∼200℃로 경화시킨다.
이어서, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 게이트전극(903)상에 게이트절연막(904)으로서 기능하는 제 1 절연막을 형성한다. 이때, 제 1 절연막은, 롤코팅법이나 스프레이법 등을 사용하여, 아크릴수지, 폴리이미드수지, 폴리아미드수지, 페녹시 수지, 비방향족 다관능성 이소시아네이트(isocyanate), 멜라민수지를 첨가한 것으로 형성한다. 또한, 게이트절연막의 막두께는, 게이트전압을 고려하면 100-200nm 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
그 후, 도 12c에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(904)에 소스전극(905a) 또는 드레인전극(905b)으로서 기능하는 제 2 도전막을 형성한다. 이 제 2 도전막의 재료로서는, 많은 유기 반도체재료가 전하를 수송하는 재료가 캐리어로서 정공을 수송하는 p형 반도체이므로 그 반도체층과 오믹접촉을 하기 위해서 일함수가 큰 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 금이나 백금, 크롬, 팔라듐, 알루미늄, 인듐, 몰리브덴 또는 니켈 등의 금속 또는 합금재료를 포함하는 도전성 페이스트를 인쇄법 또는 롤코팅법을 사용하여 형성한다.
그리고, 도 12d에 나타낸 바와 같이, 소스전극(905a) 또는 드레인전극(905b)상에 뱅크(906)로서 설치되는 제 2 절연막을 형성한다. 이때, 제 2 절연막은 유기 반도체막을 주입하기 위해, 게이트전극 윗쪽에 개구부가 형성되도록 스크린 인쇄법을 사용하여, 아크릴수지, 폴리이미드수지, 폴리아미드수지, 페녹시 수지, 비방향족 다관능성 이소시아네이트, 멜라민수지를 첨가한 것으로 형성한다. 또한, 뱅크를 형성 후에 소스전극 및 드레인전극을 형성해도 상관없다.
그 후, 유기반도체막을 형성한다. 유기반도체막중, 고분자계의 재료를 사용하는 경우는, 디핑법, 캐스팅법, 바코팅법, 스핀코팅법, 스프레이법, 잉크젯법 또는 인쇄법을 적절히 사용하면 된다. 유기 반도체재료로서는, 유기 분자성 결정이나 유기 고분자 화합물재료를 사용하면 된다. 구체적인 유기분자결정은, 다환방향족화합물, 공역 2중결합계 화합물, 카로텐(carotene), 매크로환 화합물 또는 그 착체, 프탈로시아닌, 전기이동형 착체, 테트라티오풀바렌(tetrathiofulvalene)(TCNQ 착체), 유리 라디칼, 디페닐피크릴히드라질(diphenylpicrylhydrazyl), 색소 또는 단백을 들 수 있다. 또한, 구체적인 유기고분자 화합물재료는, π공역계 고분자, CT착체, 폴리비닐피리딘, 이오딘, 프탈로시아닌 금속착체 등의 고분자를 들 수 있다. 특히 골격이 공역 2중결합으로 구성되는 π공역계 고분자인, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티에닐렌, 폴리티오펜 유도체, 폴리(3헥실 티오펜)[P3HT; 폴리티오펜의 3위치에 유연한 알킬기를 도입한 폴리티오펜유도체의 알킬기가 헥실기인 고분자], 폴리(3알킬티오펜), 폴리(3도코실티오펜), 폴리파라페닐렌 유도체 또는 폴리파라페닐렌 비닐렌 유도체를 사용하면 바람직하다.
또한, 저분자계의 재료를 사용하는 유기 반도체막은, 증착법을 이용하여도된다. 예를 들면, 증착법에 의해, 티오펜 올리고마막(중합도 6)이나 펜타센막 등을 형성하여도 된다.
또한, 특히 대형기판의 경우나, 제 1 기판 및 제 2 기판이 유연성이 풍분한 경우 등은 용액을 적하는 방법에 따라 유기 반도체막을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 도 12e에 도시한 것처럼, 자연방치 또는 베이크에 의해 용매를 날려, 유기반도체막(907)을 형성한다.
이어서, 도 12f에 나타낸 것처럼, 패시베이션막(908)을 형성한다. 패시베이션막은, RF 스퍼터링법에 의해 질화실리콘막, 산화질화실리콘막이라고 하는 실리콘을 함유한 절연재료로 형성하여도 된다.
그 후, 소스전극, 드레인전극이나 게이트전극과 각 배선과는, 소자기판과 TFT의 사이에서 접촉 접속되어 반도체소자를 형성하고, 또한 실시형태 1 또는 실시형태 2에 따라서 액정재료를 적하하여, 액정표시장치(액정표시 모듈)를 완성시켜도 된다.
이상과 같이 전체를 유기화합물재료로 형성한 유기TFT는 가볍고, 가요성을 갖는 반도체장치(구체적으로는 액정표시장치)를 얻을 수 있다. 또한, 값싼 유기재료를 사용하여 형성할 수 있거나, 파기하는 재료가 매우 적기 때문에, 반도체장치의 비용을 감소할 수 있다.
특히, 본 실시예와 같은 유기 TFT는, 1매의 패널에 정보를 시각적으로 표시하는 화소부와, 각종 정보를 송수신하는 통신기능과, 정보를 기억 또는 가공하는 컴퓨터 기능 등 모두를 집적하는 시스템 온 패널에 적응하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예는 실시형태 1, 실시형태 2, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 또는 실시예 4와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예 6)
본 발명에 따른 액정표시장치를 내장함으로써 전자기기를 제조할 수 있다. 전자기기로서는, 비디오카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(헤드마운트 디스플레이), 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카오디오, 오디오 콤포넌트 등), 노트형 퍼스널컴퓨터, 게임기기, 휴대정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는, 디지털 다기능 디스크(DVD)) 등의 기록매체를 재생하여, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 그들의 전자기기의 구체예를 도 13a 내지 도 13h에 나타낸다.
도 13a는 텔레비전으로, 케이싱(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 스피커부(2004), 비디오 입력단자(2005) 등을 구비한다. 본 발명은, 표시부(2003)에 적용할 수 있다. 이때, 퍼스컴용, TV 방송수신용, 광고표시용 등의 모드 정보표시용의 텔레비전이 포함된다.
도 13b는 디지털 카메라로, 본체(2101), 표시부(2102), 화상수신부(2103), 조작 키(2104), 외부접속포트(2105), 셔터(2106) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(2102)에 적용할 수 있다.
도 13c는 랩탑 컴퓨터로, 본체(2201), 케이싱(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부접속포트(2205), 포인팅마우스(2206) 등을 포함한다. 본 발명은표시부(2203)에 적용할 수 있다.
도 13d는 모바일컴퓨터로, 본체(2301), 표시부(2302), 스위치(2303), 조작키(2304), 적외선 포트(2305) 등을 포함한다. 본 발명은 표시부(2302)에 적용할 수 있다.
도 13e는 기록매체를 구비한 휴대형 화상재생장치(구체적으로는 DVD재생장치)로, 본체(2401), 케이싱(2402), 표시부 A(2403), 표시부 B(2404), 기록매체(DVD 등) 판독부(2405), 조작키(2406), 스피커부(2407) 등을 포함한다. 표시부 A(2403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부 B(2404)는 주로 문자정보를 표시하지만, 본 발명은 표시부A, B(2403, 2404)에 적용할 수 있다. 이때, 기록매체를 구비한 화상재생장치에는 가정용 게임기기 등도 포함된다.
도 13f는 게임기기로, 본체(2501), 표시부(2505), 조작스위치(2504) 등을 포함한다.
도 13g는 비디오카메라로, 본체(2601), 표시부(2602), 케이싱(2603), 외부접속포트(2604), 리모콘 수신부(2605), 화상수신부(2606), 배터리(2607), 음성입력부(2608), 조작키(2609) 등을 포함한다. 본 발명은 표시부(2602)에 적용할 수 있다.
도 13h는 휴대전화로, 본체(2701), 케이싱(2702), 표시부(2703), 음성입력부(2704), 음성출력부(2705), 조작키(2706), 외부접속포트(2707), 안테나(2708) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(2703)에 적용할 수 있다. 이때, 표시부(2703)는, 흑색의 배경에 백색의 문자를 표시함으로써 휴대전화의 소비전류를 억제할 수 있다.
이상과 마찬가지로, 본 발명을 실시하여 얻은 표시장치는, 소위 전자기기의 표시부로서 적용하여도 된다. 이때, 본 실시예의 전자기기에는, 실시형태 1, 실시형태 2, 또는 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 하나를 사용하여 제조된 표시장치를 적용하여도 된다.
본 발명에 의해, 액정재료의 이용효율이 높고, 또한 신뢰성이 높은 플렉시블한 액정표시장치를 생산하는 것이 가능해진다.

Claims (25)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 하나 위에 고주파 스퍼터링법에 의해 무기절연막을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에 화소전극을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판 상에 대향전극을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판 상에 밀봉재를 묘화하여 가고정하는 공정과,
    상기 제 2 기판 상에서의 상기 밀봉재로 둘러싸인 영역에 액정재료를 감압 하에 적하하는 공정과,
    상기 액정재료를 감압 하에 가열탈기하는 공정과,
    감압 하에 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 함께 접착하는 공정과,
    상기 밀봉재를 고정하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 기판 및 제 2 기판 중 적어도 하나 위에 고주파 스퍼터링법에 의해 무기절연막을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에 화소전극을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 기판 상에 대향전극을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 형성하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에 밀봉재를 묘화하여 가고정하는 공정과,
    상기 제 1 기판 상에서의 상기 밀봉재로 둘러싸인 영역에 액정재료를 감압 하에 적하하는 공정과,
    상기 액정재료를 감압 하에 가열탈기하는 공정과,
    감압 하에 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 함께 접착하는 공정과,
    상기 밀봉재를 고정하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 한 개는, 플라스틱기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 한 개는, 플라스틱기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원주형 스페이서는, 아크릴, 폴리이미드, 폴리이미드아미드 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 주성분으로 하는 유기수지재료와, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산화질화실리콘 중 어느 하나의 재료와, 또는 이 재료들의 적층막으로 이루어진 무기재료로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 원주형 스페이서는, 아크릴, 폴리이미드, 폴리이미드아미드 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 주성분으로 하는 유기수지재료와, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산화질화실리콘 중 어느 하나의 재료와, 또는 이 재료들의 적층막으로 이루어진 무기재료로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 실리콘 타깃을 사용하여 고주파 스퍼터링법에 의해 형성된 질화실리콘인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 실리콘 타깃을 사용하여 고주파 스퍼터링법에 의해 형성된 질화실리콘인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 터보분자펌프 또는 크라이오 펌프를 사용하여 배압을 1×10-3Pa 이하로 하는 조건에서, 단결정 실리콘 타깃을 N2가스 또는 N2와 희가스와의 혼합가스로 스퍼터링하여 형성된 질화실리콘막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 터보분자펌프 또는 크라이오 펌프를 사용하여 배압을 1×10-3Pa 이하로 하는 조건에서, 단결정 실리콘 타깃을 N2가스 또는 N2와 희가스와의 혼합가스로 스퍼터링하여 형성된 질화실리콘막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 1 가요성기판과,
    제 2 가요성기판과,
    상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판 중 적어도 한 개 상의 무기절연막과,
    상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서와,
    상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판 사이에 형성된 액정재료를 구비하고,
    상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판은, 폐쇄 패턴으로 묘화된 밀봉재로 함께 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 아르곤 농도가 1×1020∼1×1021cm-3의 질화실리콘막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 수소농도가 1×1021cm-3이하의 질화실리콘막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 무기절연막은, 수소농도가 1×1021cm-3이하이고, 산소농도가 5×1018∼5×1021cm-3의 질화실리콘막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 1 가요성기판과,
    제 2 가요성기판과,
    상기 제 1 가요성기판과 상기 제 2 가요성기판 사이에 형성된 액정재료와,
    상기 제 1 가요성기판 및 상기 제 2 가요성기판 중 적어도 한 개 위에 질화실리콘막과 산화실리콘막의 다층막으로 형성된 무기절연막과,
    상기 제 1 가요성기판 및 상기 제 2 가요성기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 원주형 스페이서를 구비하고,
    상기 제 1 가요성기판 및 상기 제 2 가요성기판은, 폐쇄 패턴으로 묘화된 밀봉재로 함께 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 질화실리콘막은, 아르곤 농도가 1×1020∼1×1021cm-3인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는, 액티브 매트릭스형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는, 패시브형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라.
  20. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  21. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  22. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 화상재생장치.
  23. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 카내비게이션 시스템.
  24. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터.
  25. 제 11 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대정보단말.
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