KR20070056598A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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최태영
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 절연되어 교차하는 제1 및 제2 신호선, 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 유기 박막 트랜지스터, 상기 유기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하며 상기 액정을 가두는 제1 밀봉재, 그리고 상기 제1 밀봉재를 둘러싸는 제2 밀봉재를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기막, 밀봉재, 접착성, 기포

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 도시한 배치도이고,
도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3: 액정층 100: 박막 트랜지스터 표시판
110, 210: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 127: 유지 축전기용 도전체
129: 게이트선의 끝 부분 131: 유지 전극선
137: 유지 전극 140: 게이트 절연막
154: 유기 반도체 160: 층간 절연막
171: 데이터선 179: 데이터선의 끝 부분
81, 82: 접촉 보조 부재 162, 163: 접촉 구멍
147: 개구부 186: 차단 부재
191: 화소 전극 193: 소스 전극
195: 드레인 전극 200: 공통 전극 표시판
300: 액정 A: 표시 영역
B: 패드 영역 Q: 유기 박막 트랜지스터
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 문자나 도형 등의 정보를 시각적으로 표시하는 소자이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 표시 장치 중 하나이다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절한다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조가 주류이다.
이러한 액정 표시 장치에서의 영상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 형성한다. 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 데이터 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다.
이러한 박막 트랜지스터 중에서, 규소(Si)와 같은 무기 반도체 대신 유기 반도체를 사용하는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
유기 박막 트랜지스터를 포함하는 표시판(이하, '유기 박막 트랜지스터 표시판'이라 함)은 유기 반도체 외에도 다양한 유기막을 포함한다. 따라서 저온에서 용액 공정(solution process)으로 제작할 수 있고 증착 공정 만으로 한계가 있는 대면적 평판 표시 장치에도 쉽게 적용할 수 있다.
또한 유기 물질의 특성상 섬유(fiber) 또는 필름(film)과 같은 형태로 만들 수 있어서 가요성 표시 장치(flexible display device)의 핵심 소자로 주목받고 있다.
그러나 유기막은 다른 물질과의 접착성(adhesion)이 불량하여 표시판과 이를 고정하는 밀봉재가 쉽게 분리될 수 있다. 또한 유기막 특성을 고려하여 밀봉재를 저온에서 형성하는 경우 밀봉재 내에 기포(bubble)가 발생할 수 있다. 이 경우 양 표시판이 분리되거나 셀 간격(cell gap)이 불균일해질 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양 표시판의 접착성을 강화하고 셀 간격을 균일하게 하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 절연되어 교차하는 제1 및 제2 신호선, 상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 유기 박막 트랜지스터, 상기 유기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하여 고정하는 제1 밀봉재, 그리고 상기 제1 밀봉재를 둘러싸는 제2 밀봉재를 포함한다.
또한, 상기 제1 기판 위에 적어도 하나의 유기막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 박막 트랜지스터는 유기 반도체 및 유기 절연막을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 반도체 및 상기 유기 절연막 중 적어도 하나는 용해성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 박막 트랜지스터는 상기 제1 신호선과 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩되어 있는 유기 반도체, 상기 게이트 전극 및 상기 유기 반도체 사이에 형성되어 있으며 유기 물질을 포함하는 게이트 절연막, 상기 제2 신호선과 연결되어 있는 소스 전극, 그리고 상기 화소 전극과 연결되어 있으며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 신호선과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 다른 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 화소 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 화소 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 ITO 또는 IZO를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 반도체 하부에 형성된 광 차단막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 반도체 위에 형성된 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재는 열 경화성 또는 광 경화성 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 복수의 박막 패턴을 포함하는 제1 표시판 및 제2 표시판을 각각 형성하는 단계, 상기 제1 표시판 위에 제1 밀봉재를 형성하는 단계, 상기 제2 표시판 위에 제2 밀봉재를 형성하는 단계, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계, 상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재를 경화하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 표시판을 형성하는 단계는 기판 위에 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 위에 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 층간 절연막 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 소스 전극, 드레인 전극 및 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 일부 중첩하는 유기 반도체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계 및 상기 유기 반도체를 형성하는 단계 중 적어도 하나는 용액 공정(solution process)으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재를 경화하는 단계는 열 처리 또는 광 조사할 수 있다.
또한, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계 후에 130℃ 이하의 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기 반도체를 형성하는 단계 후에 차단 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 도시한 배치도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 또한, 액정 표시 장치는 영상을 표시하기 위한 표시 영역(A)과 외부 구동 회로와 연결하기 위한 패드 영역(B)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 데이터선(171) 및 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 있다. 각 데이터선(171)은 옆으로 돌출한 복수의 돌출부(projection)(173)와 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로판(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 데이터선(171)과 거의 나란하게 뻗는다. 각 유지 전극선(131)은 두 데이터선(171) 사이에 위치하며 두 데이터선(171) 중 왼쪽에 가깝다. 유지 전극선(131)은 옆으로 확장된 유지 전극(storage electrode)(137)을 포함한다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
데이터선(171) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등의 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등의 은 계열의 금속, 금(Au)과 금 합금 등의 금 계열 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등의 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등의 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 데이터선(121) 및 유지 전극선(131)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질로 만들어진다. 그러나 데이터선(171) 및 유지 전극선(131)은 여러 가지 다양한 금속과 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 유지 전극선(131)은 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30 내지 80도 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
데이터선(171) 및 유지 전극선(131) 위에는 층간 절연막(interlayer insulating layer)(160)이 형성되어 있다. 층간 절연막(160)은 무기 절연물 또는 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 무기 절연물의 예로는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2)를 들 수 있다. 층간 절연막(160)의 두께는 약 2,000Å 내지 4㎛일 수 있다.
층간 절연막(160)은 데이터선(171)의 돌출부(173) 및 끝 부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(163, 162)을 가진다.
층간 절연막(160) 위에는 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(127)가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 데이터선(171) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로판(flecxible printed circuit)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 축전기용 도전체(127)는 게이트선(121)과 분리되어 있으며, 유지 전극(137)과 중첩한다.
게이트선(121) 및 유지 축전기용 도전체(127)의 측면 또한 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30 내지 약 80도인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 축전기용 도전체(127) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140)은 유기 물질 또는 무기 물질로 만들어진다. 이러한 유기 물질의 예로는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)계 화합물, 폴리플루오란(polyfluorane)계 화합물, 파릴렌(parylene), 말레이미드스티렌(maleimide-styrene), 폴리비닐페놀(Polyvinylalcohol, PVA) 및 모디파이드 시아노에틸풀루란(Modified Cyanoethylpullulan, m-CEP) 등의 용해성 고분자 화합물을 들 수 있으며, 무기 물질의 예로는 옥타데실트리클로로실란(octadecyl trichloro silane, OTS)로 표면처리된 산화규소 따위를 들 수 있다.
게이트 절연막(140)은 데이터선(171)의 끝 부분(179) 부근에는 존재하지 않는다. 이는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 위에 형성된 층간 절연막(160)과 게이트 절연막(140)이 접착성(adhesion) 불량으로 분리되는 것을 방지하는 한편, 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외로 회로가 효과적으로 연결되도록 절연막의 두께를 줄이기 위함이다.
게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(141), 데이터선(171)의 돌출부(173)를 드러내는 복수의 접촉 구멍(143) 그리고 유지 축전기용 도전체(127)를 드러내는 복수의 접촉 구멍(147)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 소스 전극(193), 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 IZO 또는 ITO 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있으며, 그 두께는 약 300 내지 800Å일 수 있다.
소스 전극(193)은 접촉 구멍(143)을 통하여 데이터선(171)과 연결되어 있으며 게이트 전극(124) 위로 뻗어 있다.
화소 전극(191)은 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(193)과 마주하는 부분(195)(이하, '드레인 전극'이라 함)을 포함하며, 접촉 구멍(147)을 통하여 유지 축전기용 도전체(127)와 연결되어 있다. 드레인 전극(195)과 소스 전극(193)의 마주하는 두 변은 서로 나란하며 구불구불하게 사행(蛇行)한다. 화소 전극(191)은 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩하여 개구율(aperture ratio)을 높인다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(141, 162)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 각각 연결된다.
소스 전극(193), 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81, 82)는 IZO 또는 ITO 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있으며, 그 두께는 약 1,000 내지 3,000Å일 수 있다.
소스 전극(193), 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81, 82) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30 내지 80도 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
소스 전극(193), 화소 전극(191) 및 게이트 절연막(140) 위에는 격벽(361)이 형성되어 있다.
격벽(361)에는 복수의 개구부(184)가 형성되어 있다. 개구부(184)는 게이트 전극(124) 상부의 게이트 절연막(140) 위에 위치하며, 소스 전극(193)과 드레인 전극(195)의 일부와 그 사이의 게이트 절연막(140)을 드러낸다.
격벽(361)은 용액 공정이 가능한 감광성 유기 물질로 만들어지며, 그 두께는 약 5,000Å 내지 4㎛ 일 수 있다.
격벽(361)의 개구부(184)에는 복수의 섬형 유기 반도체(154)가 형성되어 있다. 유기 반도체(154)는 게이트 전극(124) 상부에서 소스 전극(193) 및 드레인 전극(195)과 접하며, 그 높이가 격벽(361)보다 낮아서 격벽(361)으로 완전히 갇혀 있다. 이와 같이 유기 반도체(154)가 둑(361)에 의해 완전히 갇혀 측면이 노출되지 않으므로 후속 공정에서 유기 반도체(154)의 측면으로 화학액 따위가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
유기 반도체(154)는 공액계(conjugated system)와 같이 전자를 쉽게 이동시킬 수 있는 구조를 가진 올리고머(oligomer) 또는 중합체(polymer)로 이루어질 수 있다. 유기 반도체(154)는 저분자 화합물 또는 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 화합물로 이루어질 수 있으며, 용해성이 낮은 저분자 화합물을 용액 공정에 적용하기 위하여 저분자 공액계 화합물에 친수성(hydrophilic) 또는 소수성(hydrophobic) 작용기를 결합시킨 유도체를 이용하여 형성할 수도 있다.
유기 반도체(154)는 테트라센(tetracene) 또는 펜타센(pentacene)의 치환기를 포함하는 유도체를 포함할 수 있다. 유기 반도체(154)는 또한 티오펜 링(thiophene ring)의 2, 5 위치에서 연결된 4 내지 8개의 티오펜을 포함하는 올리고티오펜(oligothiophene)을 포함할 수 있다.
유기 반도체(154)는 폴리티닐렌비닐렌(polythienylenevinylene), 폴리-3-헥실티오펜(poly-3-hexylthiophene), 폴리티오펜(polythiophene), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 금속화 프탈로시아닌(metallized phthalocyanine) 또는 그의 할로겐화 유도체를 포함할 수 있다.
유기 반도체(154)는 또한 페릴렌테트라카르복실산 이무수물(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA), 나프탈렌테트라카르복실산 이무수물(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA) 또는 이들의 이미드(imide) 유도체를 포함할 수 있다. 유기 반도체(154)는 페릴렌(perylene) 또는 코로넨(coronene)과 그들의 치환기를 포함하는 유도체를 포함할 수도 있다.
유기 반도체(154)는 잉크젯 인쇄 방법(inkjet printing)으로 형성될 수 있다. 그러나 유기 반도체(154)는 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating) 따위의 다른 용액 공정(solution process) 또는 증착(deposition) 등의 방법으로 형성될 수도 있다. 이 경우 격벽(361)은 생략할 수 있다.
유기 반도체의 두께는 약 300 내지 3,000Å일 수 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(193) 및 하나의 드레인 전극(195)은 유기 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(193)과 드레인 전극(195) 사이의 유기 반도체(154)에 형성된다.
화소 전극(191)은 박막 트랜지스터(Q)에서 데이터 전압을 인가 받아 공통 전압을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함 으로써 두 전극 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
유기 반도체(154) 위에는 차단 부재(186)가 형성되어 있다. 차단 부재(186)는 유기 반도체(154)를 외부의 열, 플라스마 또는 화학 물질로부터 보호하기 위한 것으로, 파릴렌(parylene), 불소계 탄화수소 화합물 또는 폴리비닐알코올계 화합물 따위로 만들어지며, 외부의 열, 플라스마 또는 화학 물질로부터 유기 반도체(154)를 보호한다.
차단 부재(186)를 포함한 기판 전면에는 보호막(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 보호막은 유기 반도체(154)를 포함한 박막 트랜지스터를 보호하며, 경우에 따라 생략할 수 있다.
보호막 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다. 배향막(11)은 표시 영역(A)에 형성되어 있으며 폴리이미드 따위의 절연 물질로 만들어질 수 있다.
그 다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향하는 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하고 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박 막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 어느 한 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색 필터(230) 위에는 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전체로 만들어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270) 위에는 배향막(21)이 도포되어 있다. 배향막(21)은 표시 영역(A)에 형성되어 있으며 폴리이미드 따위의 절연 물질로 만들어질 수 있다.
표시판(100, 200)은 밀봉재(310, 320)에 의해 접착 고정되어 있다. 밀봉재(310, 320)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 게이트 절연막(140)과 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 접하고 있다.
밀봉재(310, 320)는 소정의 폐각 형상의 영역을 정의하여 액정(300)을 가두는 내측 밀봉재(310)와 내측 밀봉재(310)의 둘레를 따라 형성되어 있는 외측 밀봉재(320)를 포함한다.
이와 같이 두 겹의 밀봉재(310, 320)가 표시판(100, 200)을 접착 고정함으로써 게이트 절연막(140)과 같이 유기 물질로 만들어진 하부막과 밀봉재(310, 320) 사이의 접착성을 강화하고 표시판(100, 200)이 분리되는 것을 방지한다.
밀봉재(310, 320)는 셀 간격(cell gap)과 동일한 높이를 가지며, 아크릴계 수지(acrylic resin), 에폭시계 수지(epoxy resin), 아크릴-에폭시계 수지 및 페놀 수지(phenol resin) 따위의 광 경화성 또는 열 경화성 수지를 주성분으로 하는 물질을 포함하고, 광 개시제(photo initiator), 충진재(filler) 및 각종 첨가제(additive)를 더 포함할 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 평행 또는 직교한다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
액정층(3)은 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(300)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 평행 또는 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다.
액정층(3)에는 복수의 구형 간격재(bead spacer)(도시하지 않음) 또한 산포되어 있다. 구형 간격재는 양 표시판(100, 200) 사이에서 셀 간격을 유지한다.
그러면, 도 1 내지 도 3에 도시한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
기판(110) 위에 금속층을 적층하고 이를 사진 식각하여 데이터선(171) 및 유지 전극선(131)을 형성한다.
다음, 데이터선(171) 및 유지 전극선(131) 위에 층간 절연막(160)을 도포한 후 사진 식각하여 복수의 접촉 구멍(162, 163)을 형성한다. 이 때, 층간 절연막(160)은 약 120 내지 150℃에서 형성한다. 층간 절연막(160)은 스핀 코팅 따위의 용액 공정으로 형성할 수 있다.
다음, 층간 절연막(160) 위에 금속층을 적층하고 이를 사진 식각하여 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)과 유지 축전기용 도전체(127)를 형성한다.
다음, 게이트선(121) 및 유지 축전기용 도전체(127) 위에 절연막을 도포하고 사진 식각하여 복수의 접촉 구멍(141, 147)을 포함하는 게이트 절연막(140)을 형성한다. 이 때, 게이트 절연막(140)은 용액 공정으로 형성할 수 있으며, 약 120 내지 150℃에서 형성한다.
다음, 게이트 절연막(140) 위에 ITO를 적층하고 사진 식각하여 드레인 전극(195)을 포함하는 화소 전극(191), 소스 전극(193) 및 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
다음, 화소 전극(191), 소스 전극(193) 및 접촉 보조 부재(81, 82) 위에 감광성 유기막을 도포하고 노광 및 현상하여 개구부(184)를 가지는 격벽(361)을 형성한다.
다음, 잉크젯 인쇄 방법과 같은 용액 공정을 이용하여 개구부(184)에 유기 반도체 용액을 적하한 후 건조하여 유기 반도체(154)를 형성하고, 연속적으로 유기 물질을 적하한 후 건조하여 차단 부재(184)를 형성한다.
다음, 기판 전면에 배향막(11)을 형성한다.
다음, 표시 영역(A) 주위에 밀봉재(310)를 형성한다. 밀봉재(310)는 디스펜서(dispenser)(도시하지 않음)를 사용하여 표시 영역(A)을 둘러싸도록 도포한다. 밀봉재(310)의 높이 및 폭은 디스펜서의 사출량으로 조절할 수 있으며, 이 때 밀봉재(310)의 높이는 셀 간격과 동일하게 또는 압착(press)되는 정도를 고려하여 그보 다 다소 높게 형성할 수 있다. 밀봉재(310)는 유기 물질로 만들어진 하부막에 영향을 미치지 않도록 저온에서 형성한다.
다음, 밀봉재(310)로 정의된 영역에 액정을 적하한다.
그 다음, 공통 전극 표시판(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
기판(210) 위에 불투명 금속으로 만들어진 차광 부재(220)를 형성한다. 이어서, 색 필터(230)를 형성한다. 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 따위의 안료를 포함하는 감광성 유기 물질을 도포하고 사진 공정을 통하여 형성하거나 또는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성한다.
다음, 색 필터(230)와 차광 부재(220) 전면에 ITO 또는 IZO 따위의 투명 도전막을 스퍼터링하여 공통 전극(270)을 형성하고, 그 위에 배향막(21)을 도포한다.
다음, 공통 전극 표시판(200)의 둘레를 따라 밀봉재(320)를 형성한다. 밀봉재(320) 또한 디스펜서(도시하지 않음)를 사용하여 형성하며, 그 높이 및 폭은 디스펜서의 사출량으로 조절할 수 있다. 이 때 밀봉재(320)의 높이는 밀봉재(310)와 동일하게 형성할 수 있다.
다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 합착(assembly)한다. 합착은 진공 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
다음, 표시판(100, 200)을 가압하여 핫 프레스(hot press) 공정을 수행한다. 이 때, 핫 프레스 공정은 표시판(100, 200)에 형성되어 있는 유기막이 손상되지 않도록 비교적 저온, 예컨대 130℃ 이하에서 수행한다.
다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이의 밀봉재 (310, 320)를 UV로 경화한다. 또한 필요한 경우 열 경화하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기와 같이, 두 겹의 밀봉재(310, 320)를 형성함으로써 복수의 유기막을 포함하는 표시판(100, 200)과 밀봉재(310, 320) 사이의 접착성을 강화할 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 밀봉재(310, 320)를 형성하는 단계와 핫 프레스 단계를 비교적 저온에서 형성하기 때문에 밀봉재 내부에 기포(bubble)를 발생시킬 수 있는데, 두 겹의 밀봉재(310, 320)로 형성함으로써 기포가 발생하더라도 다른 밀봉재로 셀 간격을 유지하는데 보완할 수 있으므로 밀봉재에 의해 셀 간격이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시예에서는 액정(300)을 박막 트랜지스터 표시판(100)에 적하하고 밀봉재(310, 320)를 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)에 각각 형성하였지만, 액정(300)을 공통 전극 표시판(200)에 적하할 수 있으며 밀봉재(310, 320)를 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200) 중 어느 하나에 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
복수의 유기막을 포함하는 표시판과 밀봉재 사이의 접착성을 강화하여 양 표 시판이 분리되는 것을 방지하고 두 겹의 밀봉재가 상호 보완하여 밀봉재 내에 형성되는 기포에 의해 셀 간격이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 절연되어 교차하는 제1 및 제2 신호선,
    상기 제1 및 제2 신호선과 연결되어 있는 유기 박막 트랜지스터,
    상기 유기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하여 고정하는 제1 밀봉재, 그리고
    상기 제1 밀봉재를 둘러싸는 제2 밀봉재
    를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 기판 위에 적어도 하나의 유기막을 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 유기 박막 트랜지스터는 유기 반도체 및 유기 절연막을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 유기 반도체 및 상기 유기 절연막 중 적어도 하나는 용해성 물질을 포함하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 유기 박막 트랜지스터는
    상기 제1 신호선과 연결되어 있는 게이트 전극,
    상기 게이트 전극과 중첩되어 있는 유기 반도체,
    상기 게이트 전극 및 상기 유기 반도체 사이에 형성되어 있으며 유기 물질을 포함하는 게이트 절연막,
    상기 제2 신호선과 연결되어 있는 소스 전극, 그리고
    상기 화소 전극과 연결되어 있으며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극
    을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 신호선과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 다른 물질을 포함하는 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 화소 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 화소 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 ITO 또는 IZO를 포함하는 표시 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 유기 반도체 하부에 형성된 광 차단막을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제5항에서,
    상기 유기 반도체 위에 형성된 차단 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재는 열 경화성 또는 광 경화성 수지를 포함하는 표시 장치.
  13. 복수의 박막 패턴을 포함하는 제1 표시판 및 제2 표시판을 각각 형성하는 단 계,
    상기 제1 표시판 위에 제1 밀봉재를 형성하는 단계,
    상기 제2 표시판 위에 제2 밀봉재를 형성하는 단계,
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계,
    상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재를 경화하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 표시판을 형성하는 단계는
    기판 위에 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 데이터선 위에 층간 절연막을 형성하는 단계,
    상기 층간 절연막 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 소스 전극, 드레인 전극 및 화소 전극을 형성하는 단계,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 일부 중첩하는 유기 반도체를 형성하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계 및 상기 유기 반도체를 형성하는 단계 중 적어도 하나는 용액 공정(solution process)으로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에서,
    상기 제1 밀봉재 및 상기 제2 밀봉재를 경화하는 단계는 열 처리 또는 광 조사하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제13항에서,
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판을 합착하는 단계 후에 130?? 이하의 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제13항에서,
    상기 유기 반도체를 형성하는 단계 후에 차단 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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