KR20050069097A - 광자기 표시 장치 및 이의 형성 방법 - Google Patents

광자기 표시 장치 및 이의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 입자(magnetic particle)가 자기장에 따라 일렬로 배향되는 성질을 이용하여 이를 표시 장치에 구현한 새로운 형태의 광자기(opto-magnetic) 표시 장치에 관한 것으로, 광자기 표시 장치는 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 매트릭스상으로 형성된 복수개의 자기 트랜지스터와, 상기 복수개의 자기 트랜지스터들에 각각 전기적으로 연결된 복수개의 화소 전극 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 자기 입자들로 이루어진 자기 입자층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

광자기 표시 장치 및 이의 형성 방법{Opto-magnetic Display Device and Method for Manufacturing of the same}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 특히, 자기 입자(magnetic particle)가 자기장에 따라 일렬로 배향되는 성질을 이용하여 이를 표시 장치에 구현한 광자기(opto-magnetic) 표시 장치 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치의 평면도이며, 도 2는 I~I' 선상의 구조 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 종래의 액정 표시 장치는 크게, TFT 어레이가 형성되는 하부 기판(10)과, 칼라 필터 어레이가 형성되는 상부 기판(20) 및 상하부 기판(10, 20) 사이에 충진되는 액정층(25)으로 이루어진다.
도 1과 같이, 하부 기판(10)에는 게이트 전극(11a)이 돌출되어 형성된 게이트 라인(11)과, 이와 수직으로 교차하며 소오스/드레인 전극(12a, 12b)이 형성되는 데이터 라인(12)과, 상기 게이트 라인(11) 및 데이터 라인(12)으로 정의되는 화소 영역에 화소 전극(13)을 구비하여 형성된다. 여기서, 상기 게이트 전극(11a) 상부에는 채널 영역이 정의된 반도체층(14)이 형성되며, 상기 반도체층(14)의 채널 영역 양측과 연결되는 소오스/드레인 전극(12a, 12b)이 형성된다.
그리고, 도 2와 같이, 상기 게이트 전극(11a) 및 게이트 라인(11)을 포함한 하부 기판(10) 전면에 게이트 절연막(15)을 형성시켜, 상기 반도체층(14)과 게이트 전극(11a)을 절연시킨다.
또한, 상기 소오스/드레인 전극(12a, 12b) 및 데이터 라인(12)을 포함한 하부 기판(10) 전면에 보호막(16)을 형성시키고, 상기 드레인 전극(12b)의 소정 부분이 노출되도록 접속홀을 형성하여, 이어 형성되는 화소 전극(13)과 상기 드레인 전극(12b)이 전기적으로 연결되도록 한다.
여기서, 상기 게이트 절연막(15)과 상기 보호막(16)의 성분은 SiOx, SiNx 등의 무기 절연막 또는 포토 아크릴(PhotoAcryl) 또는 BCB(BenzoCycloButene), 폴리아미드(Polyamide) 화합물 등의 유전율이 낮은 유기 절연막 모두 형성 가능하다.
상기 상부 기판(20)에는 상기 화소 이외의 영역을 가리는 블랙 매트릭스(21)과, 상기 화소 전극(13)에 대응되는 칼라 필터층(22)과, 상기 칼라 필터층(22)을 포함한 상부 기판(20)에 전면에 형성된 공통 전극(23)을 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 액정 표시 장치는 액정의 배열에 의해 빛이 투과 또는 차단되어 표시가 이루어지는 표시 장치로 상하부 기판 사이에 액정층을 형성하여야 한다. 그런데, 이러한 액정층의 형성은 주입 등의 방법으로 이루어지는데, 적지 않은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 공정을 제어하는 데 곤란한 점이 있다.
또한, 액정 분자는 온도에 민감하여 이상 온도(일정 온도 이하나 이상)의 상태일 때, 상온에서와 같은 배열이 이루어지지 않아 이상 온도에서 액정 표시 장치를 정상 구동되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 자기 입자(magnetic particle)가 자기장에 따라 일렬로 배향되는 성질을 이용하여 이를 표시 장치에 구현한 새로운 형태의 광자기(opto-magnetic) 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광자기 표시 장치는 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 매트릭스상으로 형성된 복수개의 자기 트랜지스터와, 상기 복수개의 자기 트랜지스터들에 각각 전기적으로 연결된 복수개의 화소 전극 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 자기 입자들로 이루어진 자기 입자층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 자기 트랜지스터는 전도성 자기 물질로 이루어진 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층의 양측에 형성되며, 전도성 자기 물질로 이루어진 소오스/드레인 전극을 포함하여 이루어진다.
상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질이다.
상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 이다.
상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물이다.
상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]으로 이루어진다.
상기 자기 입자들은 상기 자기 트랜지스터들에 흐르는 전류의 주 스핀 방향에 의해 제어받아 배향된다.
상기 자기 트랜지스터들은 구동 회로로부터 전기적 신호를 인가받아 동작한다.
상기 제 2 기판 상에 각각 비화소 영역과 화소 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스 및 칼라 필터층을 더 포함하여 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 자기 표시 장치는 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판와, 상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는, 전도성 자기 물질로 이루어진 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 부위에 형성된 복수개의 자기 트랜지스터와, 상기 복수개의 자기 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 각 화소 영역에 형성된 복수개의 화소 전극과, 상기 제 2 기판 상에 비화소 영역과 상기 화소 영역에 각각 형성된 블랙 매트릭스 및 칼라 필터 어레이 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 자기 입자들로 이루어진 자기 입자층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 자기 트랜지스터는 상기 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층의 양측에 각각 형성되며, 상기 데이터 라인으로부터 돌출된 소오스 전극 및 이와 소정 간격 이격된 소오스/드레인 전극을 포함하여 이루어진다.
상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질이다.
상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 이다.
상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물이다.
상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]으로 이루어진다.
상기 자기 입자들은 상기 자기 트랜지스터들에 흐르는 전류의 주 스핀 방향에 의해 제어받아 배향된다.
상기 자기 트랜지스터들은 구동 회로로부터 전기적 신호를 인가받아 동작한다.
또한 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 자기 표시 장치의 형성 방법은 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 제 1 기판 상에 전도성 자기 물질의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 포함한 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 증착하는 단계와, 상기 게이트 전극 상부의 소정 부위에 대응되어 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층의 양측에 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상의 형성된 화소 전극을 완전히 오버랩하고, 상기 반도체층 상부의 일부분과 접하며, 서로 소정 간격 이격하는 전도성 자기 물질의 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 자기 물질을 포함한 자기 입자층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
그리고, 상기 제 2 기판 상에 비화소 영역에 대응하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계 및 화소 영역에 대응하여 칼라 필터층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질이다.
상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 이다.
상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물이다.
상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 광자기 표시 장치 및 이의 형성 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 겔 상태로 제조한 투명 유기 물질을 나타낸 사진이며, 도 4는 도 3의 투명 유기 물질의 입자 분포를 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 예를 들어, BCB 또는 아크릴 등의 투명 유기 물질을 겔 상태로 제조하면, 일정한 형태로 용융된 모습을 관찰할 수 있다.
이러한 겔은 다음의 특성이 있다.
금속 알콕사이드 전구(前驅)(metal alkoxide precursor) 물질의 응축/가수 분해 작용으로 생성한다.
또한, 겔(gel)은 99%의 수분으로 이루어지며, 유리 섬유(fiber glass)에 비해 38배 강한 절연 특성을 가지며, 유리보다 1000배 밀도가 낮다.
겔 상태의 투명 유기 물질은 도 4와 같이, 투명 유기 물질 내의 여러 입자(40)가 결정질로 서로 뭉쳐져 있다.
도 5는 도 4에 자기 입자를 첨가한 후 자기장을 인가하였을 때, 자기 입자의 배열을 나타낸 도면이다.
도 5와 같이, 이러한 겔(gel) 상태의 투명 유기 물질 내에는 자기 입자(magneto particle)(50)를 일렬로 배향하여 자기 입자층을 형성한다. 일정한 방향의 자기장을 인가한 상태에서 상기 겔 상태의 투명 유기 물질 내에 자기 입자(50)를 섞게 되면 자기 입자는 상기 자기장에 따라 배향된다.
즉, 일정 온도, 압력, 시간에서 일정한 방향의 자기장을 걸어주어 자기 입자가 자력을 띠게 하고, 0° 혹은 90°양방향 배열을 하게 자장을 변화시키면 입자를 분산(dispersion)시킨다.
도 6은 자기입자의 방향 제어를 나타낸 도면이다.
도 5에서와 같이, 자기장 인가에 의해 자성을 띤 자기 입자(50a)는 도 6과 같이, 소정 방향에서 인가하는 전계 인가에 반응하여 방향 전환을 한다. 도시된 도면은 일반적인 액정 표시 장치의 액정층을 대체하여 자기 입자층이 형성되었을 때, 하부 기판에서 상부 기판으로 향하는 전기장에 반응하는 자기 입자(50b)를 나타낸 것이다.
이러한 자기 입자(50)는 액정 분자의 형상과 같이, 침상(needle)이나 판상(plate)의 형상을 가지며, 예를 들어, NdFeB의 물질을 이용한다. 상기 자기 입자(50)는 겔 상태의 투명 유기 물질 내에 분산되어 움직임의 제어가 용이하다.
도 7은 자기장 인가시 자기 입자의 배열을 나타낸 사진이다.
도 7은, 침상의 자기 입자가 비스듬한 방향을 층상을 이루며 배열된 모습을 가리킨다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 자기 입자들과 겔 상태의 투명 유기 물질로 이루어진 자기 입자층의 구동에 의해 화상을 표시하는 광자기 표시 장치에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 광자기 표시 장치의 일 화소를 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 자기 트랜지스터를 나타낸 구조 단면도이다.
도 8 및 도 9와 같이, 본 발명의 광자기 표시 장치의 자기 트랜지스터는 전도성 자기 물질로 이루어진 게이트 전극(61a)과, 상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층(64)과, 상기 반도체층(64)의 양측에 형성되며, 전도성 자기 물질로 이루어진 소오스/드레인 전극(62a, 62b)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 게이트 전극(61a)과, 소오스/드레인 전극(62a, 62b)을 이루는 상기 전도성 자기 물질은 Ni, Fe, Co 등의 강자기(ferromagnetic) 물질이나, [(Zn, Mn, Be)Se] 등의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물을 이용할 수 있다.
상기 전도성 자기 물질로 이루어진 게이트 전극(61a) 및 소오스/드레인 전극(62a, 62b)으로 인해 상기 자기 트랜지스터는 외부에서 공급되는 전기적 신호에 의해 도 9의 화살표 방향과 같이, 일정한 방향으로 주 스핀 방향(majority spin direction)을 가진 전류가 흐르게 된다. 이 때, 상기 자기 트랜지스터는 이와 연결된 게이트 라인 및 데이터 라인을 통해 외부의 드라이버로부터 공급된 전기적 신호를 인가받는다.
이와 같이, 상기 자기 트랜지스터 구동시 일정한 방향으로 주 스핀 방향(majority spin direction)에 정해진 전류가 흐르게 되면, 이에 의해 자기 입자들이 일정한 방향으로 배열되게 할 수 있다. 이와 같은 원리에 의해 상기 자기 트랜지스터를 온/오프시키며 자기 입자들을 배향할 수 있다. 이 때, 상기 자기 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극(63)에도 이러한 주 스핀 방향을 갖는 전류가 흐르게 되어 상기 자기 트랜지스터 및 화소 전극(63) 상부에 위치한 자기 입자들을 제어할 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 자시 트랜지스터의 구동에 의해 상기 자기 입자들의 배향에 따라 광을 투과 및 차단할 수 있어 화상의 임의적인 표시가 가능하게 된다.
도 10a 내지 도 10d는 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 자기 트랜지스터 어레이 기판의 형성 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 광자기 표시 장치의 제 1 기판(60), 즉, 자기 트랜지스터 어레이 기판의 형성 방법은 먼저, 도 10a와 같이, 제 1 기판(60) 상에 전도성 자기 물질을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 게이트 라인(도 8의 61 참고) 및 이에 소정 형상으로 돌출된 게이트 전극(61a)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(61a)을 포함한 제 1 기판(60) 전면에 게이트 절연막(65)을 증착한다.
이어, 반도체층 물질을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극(61a) 상부의 소정 부위에 대응하여 반도체층 물질을 남겨 반도체층(64)을 형성한다.
도 10b와 같이, 상기 반도체층(64)을 포함한 게이트 절연막(65) 전면에 투명 전극 물질을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 상기 반도체층(64)의 양측과 소정 부분 오버랩되는 화소 전극(63)을 형성한다.
도 10c와 같이, 상기 화소 전극(63)을 포함한 게이트 절연막(65) 전면에 전도성 자기 물질을 전면 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 데이터 라인(도 8의 62 참고) 및 상기 데이터 라인(62)에서 소정 형상으로 돌출된 소오스 전극(62a) 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(62b)을 형성한다. 이 때, 상기 소오스/드레인 전극(62a, 62b)은 상기 반도체층(64) 상에 형성된 화소 전극(63)을 완전히 오버랩하고, 상기 반도체층(64) 상부의 일부분과 접하며, 서로 소정 간격 이격하는 형상으로 패터닝하여 형성한다.
도 10d와 같이, 상기 소오스/드레인 전극(62a, 62b)을 포함한 전면에 보호막(75)을 전면 증착한다.
이어, 도시되지 않았지만, 상기 보호막(75)을 선택적으로 제거하여 게이트 라인(61) 및 데이터 라인(62)의 각 패드를 노출시키도록 한다.
도 11은 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 본 발명의 광자기 표시 장치를 나타낸 구조 단면도이다.
도 11에서는, 본 발명의 광자기 표시 장치는 노멀리 블랙(Normally Black) 방식으로, 전류를 자기 트랜지스터에 흐르게 하였을 때 이에 의해 구동되는 자기 입자들인 누운 상태로 배향됨을 알 수 있다.
도 11과 같이, 본 발명의 광자기 표시 장치는 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판(60, 80)과, 상기 제 1 기판(60) 상에 매트릭스상으로 형성된 복수개의 자기 트랜지스터와, 상기 복수개의 자기 트랜지스터들에 각각 전기적으로 연결된 복수개의 화소 전극(63) 및 상기 제 1, 제 2 기판(60, 80) 사이의 자기 입자(50)들로 이루어진 자기 입자층(100)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 자기 입자층(100)은 겔 상태의 투명 유기 물질 내에 NdFeB와 같은 자기 입자(50)를 첨가하여 소정의 전자기적 신호에 의해 일정한 방향으로 배향이 이루어지는 층이다.
도 8 및 도 11을 통해 본 발명의 광자기 표시 장치를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
즉, 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판(60, 80)과, 상기 제 1 기판(60) 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는, 전도성 자기 물질로 이루어진 복수개의 게이트 라인(61) 및 데이터 라인(62)과, 상기 각 게이트 라인(61)과 데이터 라인(62)의 교차 부위에 형성된 복수개의 자기 트랜지스터와, 상기 복수개의 자기 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 각 화소 영역에 형성된 복수개의 화소 전극(63)과, 상기 제 2 기판(80) 상에 비화소 영역과 상기 화소 영역에 각각 형성된 블랙 매트릭스(81) 및 칼라 필터 어레이(82) 및 상기 제 1, 제 2 기판(60, 80) 사이의 자기 입자(50)들로 이루어진 자기 입자층(100)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 자기 트랜지스터는 상술한 바와 같이, 전도성 자기 물질로 이루어진 게이트 전극(61a)과, 상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층(64)과, 상기 반도체층(64)의 양측에 형성되며, 전도성 자기 물질로 이루어진 소오스/드레인 전극(62a, 62b)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 게이트 전극(61a)과, 소오스/드레인 전극(62a, 62b)을 이루는 상기 전도성 자기 물질은 Ni, Fe, Co 등의 강자기(ferromagnetic) 물질이나, [(Zn, Mn, Be)Se] 등의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물을 이용할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 도 11에 도시된 노멀리 블랙(Normally Black) 방식과 다른 노멀리 화이트(Normally White) 방식에서는, 전류를 자기 트랜지스터에 흐르게 하였을 때 이에 의해 구동되는 자기 입자들인 서 있는 상태로 배향되는 구조를 나타낸다.
여기서, 상기 게이트 절연막(65)과 상기 보호막(66)의 성분은 SiOx, SiNx 등의 무기 절연막 또는 포토 아크릴(PhotoAcryl) 또는 BCB(BenzoCycloButene), 폴리아미드(Polyamide) 화합물 등의 유전율이 낮은 유기 절연막 모두 형성 가능하다.
이와 같이 형성된 본 발명의 광자기 표시 장치는 자기 트랜지스터의 구동에 의해 자기 입자의 배향을 조절하여 화상의 표시가 가능한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 광자기 표시 장치 및 이의 형성 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 투명 겔 상태의 유기 물질 내에 자기 입자를 첨가하여 자기 입자층을 형성하고, 이를 자기 트랜지스터의 의해 배향시킴으로써, 빛의 광학 이방성을 조절할 수 있어, 화상 표시가 가능하게 할 수 있다.
둘째, 자기 트랜지스터를 이루는 각 전극 물질을 전도성 자기 물질을 사용함으로써, 상기 자기 트랜지스터 및 이와 전기적으로 연결된 화소 전극에 흐르는 전류의 주 스핀 방향(spin direction)을 조절함으로써, 자기입자를 원하는 방향으로 제어할 수 있다.
셋째, 일반적인 액정 표시 장치에 비교하여 꼬임 등의 현상이 일어나는 액정을 자기 입자로 대체하여 그 조절이 용이하다.
넷째, 일반적인 액정 표시 장치에 비해 편광판, 상판 전극, 오버코트층이 사용이 생략되어 공정이 단순화된다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치의 평면도
도 2는 I~I' 선상의 구조 단면도
도 3은 겔(gel) 상태로 제조한 투명 유기 물질을 나타낸 사진
도 4는 투명 유기 물질의 입자 분포를 나타낸 도면
도 5는 도 4에 자기 입자를 첨가한 후 자기장을 인가하였을 때, 자기 입자의 배열을 나타낸 도면
도 6은 자기입자의 방향 제어를 나타낸 도면
도 7은 자기장 인가시 자기 입자의 배열을 나타낸 사진
도 8은 본 발명의 광자기 표시 장치의 일 화소를 나타낸 평면도
도 9는 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 자기 트랜지스터를 나타낸 구조 단면도
도 10a 내지 도 10d는 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 자기 트랜지스터 어레이 기판의 형성 방법을 나타낸 공정 단면도
도 11은 도 8의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 대응되는 본 발명의 광자기 표시 장치를 나타낸 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
40 : 투명 유기 물질 50 : 자기 입자
60 : 하부 기판 61 : 게이트 라인
61a : 게이트 전극 62 : 데이터 라인
62a : 소오스 전극 62b : 드레인 전극
63 : 화소 전극 64 : 반도체층
65 : 게이트 절연막 75 : 보호막
80 : 상부 기판 81 : 블랙 매트릭스
82 : 칼라 필터 100 : 자기 입자층

Claims (23)

  1. 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 매트릭스상으로 형성된 복수개의 자기 트랜지스터;
    상기 복수개의 자기 트랜지스터들에 각각 전기적으로 연결된 복수개의 화소 전극; 및
    상기 제 1, 제 2 기판 사이의 자기 입자들로 이루어진 자기 입자층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자기 트랜지스터는
    전도성 자기 물질로 이루어진 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층의 양측에 형성되며, 전도성 자기 물질로 이루어진 소오스/드레인 전극을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자기 입자들은 상기 자기 트랜지스터들에 흐르는 전류의 주 스핀 방향에 의해 제어받아 배향됨을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 자기 트랜지스터들은 구동 회로로부터 전기적 신호를 인가받아 동작함을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에 각각 비화소 영역과 화소 영역에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스 및 칼라 필터층을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  10. 서로 마주보는 제 1, 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는, 전도성 자기 물질로 이루어진 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 각 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 부위에 형성된 복수개의 자기 트랜지스터;
    상기 복수개의 자기 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 각 화소 영역에 형성된 복수개의 화소 전극;
    상기 제 2 기판 상에 비화소 영역과 상기 화소 영역에 각각 형성된 블랙 매트릭스 및 칼라 필터 어레이; 및
    상기 제 1, 제 2 기판 사이의 자기 입자들로 이루어진 자기 입자층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 자기 트랜지스터는
    상기 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상부 소정 부위에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층의 양측에 각각 형성되며, 상기 데이터 라인으로부터 돌출된 소오스 전극 및 이와 소정 간격 이격된 소오스/드레인 전극을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물임을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 자기 입자들은 상기 자기 트랜지스터들에 흐르는 전류의 주 스핀 방향에 의해 제어받아 배향됨을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 자기 트랜지스터들은 구동 회로로부터 전기적 신호를 인가받아 동작함을 특징으로 하는 광자기 표시 장치.
  18. 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    제 1 기판 상에 전도성 자기 물질의 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 포함한 제 1 기판 전면에 게이트 절연막을 증착하는 단계;
    상기 게이트 전극 상부의 소정 부위에 대응되어 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층의 양측에 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상의 형성된 화소 전극을 완전히 오버랩하고, 상기 반도체층 상부의 일부분과 접하며, 서로 소정 간격 이격하는 전도성 자기 물질의 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 자기 물질을 포함한 자기 입자층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2 기판 상에
    비화소 영역에 대응하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 및
    화소 영역에 대응하여 칼라 필터층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 강자기(ferromagnetic) 물질인 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 강자기 물질은 Ni, Fe, Co 인 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 전도성 자기 물질은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물인 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물은 [(Zn, Mn, Be)Se]인 것을 특징으로 하는 광자기 표시 장치의 형성 방법.
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