KR20080030155A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20080030155A KR1020060095862A KR20060095862A KR20080030155A KR 20080030155 A KR20080030155 A KR 20080030155A KR 1020060095862 A KR1020060095862 A KR 1020060095862A KR 20060095862 A KR20060095862 A KR 20060095862A KR 20080030155 A KR20080030155 A KR 20080030155A
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김영민
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신성식
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 기판, 그 위에 제1 방향으로 형성되어 있으며 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 기판 위에 제1 방향으로 형성되어 있으며, 공통 전극을 포함하는 공통 전극선, 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 게이트선과 공통 전극선 사이에 형성되어 있는 데이터 부재, 게이트선과 공통 전극을 사이에 두고 서로 이웃하는 데이터 부재를 서로 연결하고 있으며 게이트 전극과 일부 중첩하는 소스 전극을 포함하는 연결 부재, 소스 전극과 마주하며, 게이트 전극과 일부 중첩하는 드레인 전극을 포함하고 공통 전극과 중첩하는 화소 전극, 소스 전극 및 드레인 전극과 일부 중첩하는 유기 반도체, 그리고 공통 전극과 화소 전극 사이에 존재하는 전기 발색 광학 활성층을 포함한다. 본 발명에 따르면 두 개의 신호선을 한번의 사진 식각 공정으로 형성하고 게이트 절연체, 유기 반도체 등을 잉크젯 인쇄 방법 따위의 용액 공정으로 형성함으로써 박막 트랜지스터 표시판 형성시 소요되는 사진 식각의 횟수를 줄일 수 있어 유기 박막 트랜지스터의 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 표시 영역에 복수쌍의 전기장 생성 전극을 두고, 그 사이에 전기 발색광학 활성층을 두어 화상을 표시함으로써 저전력으로 표시 장치의 해상도를 향상시킬 수 있다.
마스크, 잉크젯, 전기발색층

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 배치도이고,
도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 도 3의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 6은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 7은 도 5의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
※도면 부호의 설명※
110: 절연 기판 121a: 공통 전극선
121b: 게이트선 124a: 공통 전극
124b: 게이트 전극 140: 층간 절연막
146: 게이트 절연체 154: 유기 반도체
171: 데이터 부재 179: 데이터 부재의 끝 부분
81a, 81b, 82: 접촉 보조 부재
141, 142, 147a, 147b: 접촉 구멍
144, 148: 개구부 191: 화소 전극
193: 소스 전극 195: 드레인 전극
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인터넷이 보편화되고 소통되는 정보의 양이 폭발적으로 증가하면서 미래에는 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 디스플레이(ubiquitous display)의 환경이 창출될 것이며, 그에 따라 정보를 출력하는 매개체인 노트북, 전자수첩 및 PDA 등과 같은 휴대용 디스플레이의 역할이 중요하게 되었다. 이러한 유비쿼터스 디스플레이 환경을 구현하기 위해서는 원하는 때와 장소에서 정보를 바로 접할 수 있도록 디스플레이의 휴대성이 요구됨과 동시에 각종 멀티미디어 정보를 표시하기 위한 대화면 특성도 요구된다. 따라서, 이러한 휴대성 및 대화면 특성을 동시에 만족시키기 위해서는, 디스플레이에 가요성 및 전력의 저소비 특성을 부여할 필요 성이 있다.
따라서, 근래에는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, OTFT)와 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display)와 같은 평판 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
평판 표시 장치에서는 스위칭 소자로서 삼단자 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 사용하며, 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 신호를 전달하는 데이터선(data line)이 평판 표시 장치에 구비된다.
박막 트랜지스터에는 비정질 또는 다결정 실리콘은 반도체로 이용하는 무기 박막 트랜지스터와 유기 물질을 반도체로 이용하는 유기 박막 트랜지스터가 있다.
이중 유기 박막 트랜지스터 표시 장치의 경우 잉크젯 인쇄(inkjet printing)와 같은 용액 공정(solution process)으로 제작 가능하다. 그러나 유기 반도체는 무기 반도체보다 전계 효과 이동도(field effect mobility) 및 안정성(stability)이 낮다. 따라서 유기 박막 트랜지스터는 무기 박막 트랜지스터와는 다른 구조 및 제조 방법을 사용하며 그 제조에 소요되는 공정 수가 증가함으로 인하여 제조 비용이 증가할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서 제조 공정이 단순한 유기 박막 트랜지스터 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 제1 방향으로 형성되어 있으며 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 기판 위에 상기 제1 방향으로 형성되어 있으며, 공통 전극을 포함하는 공통 전극선, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 상기 게이트선과 상기 공통 전극선 사이에 형성되어 있는 데이터 부재, 상기 게이트선과 상기 공통 전극을 사이에 두고 서로 이웃하는 상기 데이터 부재를 서로 연결하고 있으며 상기 게이트 전극과 일부 중첩하는 소스 전극을 포함하는 연결 부재, 상기 소스 전극과 마주하며, 상기 게이트 전극과 일부 중첩하는 드레인 전극을 포함하고 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 일부 중첩하는 유기 반도체, 그리고 상기 공통 전극과 상기 화소 전극 사이에 존재하는 전기 발색 광학 활성층을 포함한다.
상기 게이트선과 상기 공통 전극선 및 상기 데이터 부재는 동일한 층에 형성되어 있을 수 있다.
상기 게이트선과 상기 공통 전극선 및 상기 데이터 부재 위에 형성되어 있으며, 복수의 제1 및 제2 개구부와 복수의 접촉 구멍을 갖는 층간 절연막을 더 포함하며, 상기 연결 부재는 상기 접촉 구멍을 통하여 상기 서로 이웃하는 데이터 부재를 연결할 수 있다.
상기 제1 개구부는 상기 게이트선 위에 형성되어 있으며, 상기 제2 개구부는 상기 공통 전극선 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 개구부에 형성되어 있는 게이트 절연체를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 반도체 위에 존재하는 상기 소스 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 보호 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 전기 발색 광학 활성층은 차례로 형성된 제1 전기 발색층, 전해질층 및 제2 전기 발색층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전기 발색층 및 상기 제2 전기 발색층은 환원 발색 물질과 산화 발색 물질을 포함할 수 있다.
상기 환원 발색 물질은 전자를 얻을 때 발색이 되는 물질로서 WO3, MoO3 및 TiO3 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 산화 착색 물질은 전자를 잃을 때 발색이 되는 물질로서 V2O5, IrO2, Nb2O5 및 NiO 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전기 변색층은 PEDOT(poly elyene dioxty thiospnene), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophenen, PT) 등의 전도성 고분자로 이루어 질 수 있으며, 비올로겐(viologen), 안트라퀴논(anthraquinone), 페노사이아진(phenothiazine) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트선과 상기 공통 전극선은 상기 서로 이웃하는 한 쌍의 데이터 부재 사이에 존재하며, 서로 평행한 구조를 가질 수 있다.
기판 위에 게이트선, 공통 전극선 및 상기 게이트선과 상기 공통 전극선 사이에 존재하는 데이터 부재를 형성하는 단계, 상기 게이트선을 노출하는 제1 개구부, 상기 공통 전극선을 노출하는 제2 개구부 및 상기 데이터 부재를 노출하는 접 촉 구멍을 가지는 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 제1 개구부에 게이트 절연체를 형성하는 단계, 상기 제2 개구부에 전기 발색 광학 활성층을 형성하는 단계, 상기 접촉 구멍을 통해 상기 데이터 부재와 연결되며 상기 게이트 절연체의 일부와 중첩하는 소스 전극을 포함하는 연결부재 및 상기 게이트 절연체의 다른 일부와 중첩하는 드레인 전극을 포함하고 상기 전기 발색 광학 활성층과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 게이트 절연체 위에 유기 반도체를 형성한다.
상기 게이트 절연체, 상기 전기 발색 광학 활성층 및 상기 유기 반도체는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성할 수 있다.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 소정의 간격만큼 이격되어 서로 마주할 수 있다.
상기 연결 부재 및 상기 화소 전극 형성 단계 후에 상기 유기 반도체를 덮는 보호 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 포 함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
유리, 실리콘(silicone) 또는 플라스틱(plastic) 따위로 만들어진 절연 기판(substrate)(110) 위에 복수의 공통 전극선(121a), 게이트선(121b) 및 복수의 데이터 부재(171)가 형성되어 있다.
게이트선(121b)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 게이트선(121b)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(124b)을 포함하며, 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129b)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(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(121b)이 연장되어 게이트 구동 회로와 직접 연결될 수 있다.
공통 전극선(121a)은 공통 전압을 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 공통 전극선(121a)은 위로 돌출한 복수의 공통 전극(124a)을 포함하고, 게이트선(121b)과 쌍을 이루어 하나의 화소행을 정의한다.
데이터 부재(171)는 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 있다. 데이터 부재(171)는 복수개가 일렬로 배열되어 있으며, 하나의 쌍을 이루는 공통 전극선(121a)과 게이트선(121b) 사이마다 하나씩 배치되어 있다. 데이터 부재(171)는 최상단에 위치하는 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
공통 전극선(121a)과 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171)는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 금(Ag)이나 금 합금 등 금 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.
공통 전극선(121a)과 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171)는 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30 ° 내지 80°°도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
공통 전극선(121a)과 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171) 위에는 층간 절연막(140)이 형성되어 있다. 층간 절연막(140)은 무기 절연물 또는 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 유기 물질의 예로는 폴리아크릴(polyacryl)계 화합물, 폴리스티렌(polystyrene)계 화합물, 벤조시클로부탄(benzocyclobutane, BCB) 따위의 용해성 고분자 화합물을 들 수 있고, 무기 물질의 예로는 질화규소 및 산화규소를 들 수 있다.
층간 절연막(140)에는 게이트 전극(124b)과 공통 전극(124a)을 각각 드러내는 복수의 제1 개구부(144) 및 복수의 제2 개구부(148)가 형성되어 있고, 공통 전극선(121a)의 끝부분(129a)과 게이트선(121b)의 끝 부분(129b)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(143, 141)이 형성되어 있다. 그리고 층간 절연막(140)에는 데이터 부재(171)의 양단을 드러내는 복수의 접촉 구멍(147a, 147b) 및 최상단 데이터 부재(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(142)이 각각 형성되어 있다.
층간 절연막(140)의 제1 개구부(144)에는 게이트 절연체(146)가 형성되어 있다. 게이트 절연체(146)는 게이트 전극(124b)을 덮는다. 제1 개구부(144)의 측벽은 둑(bank)의 역할을 하며, 제1 개구부(144)는 게이트 절연체(146)의 표면이 평탄해질 수 있도록 충분한 넓이를 가진다.
게이트 절연체(146)는 유기 물질 또는 무기 물질로 만들어질 수 있으며, 이러한 유기 물질의 예로는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)계 화합물, 폴리플루오란(polyfluorane)계 화합물, 파릴렌(parylene) 등의 용해성 고분자 화합물을 들 수 있으며, 무기 물질의 예로는 옥타데실트리클로로실란(octadecyl trichloro silane, OTS)로 표면처리된 산화규소 따위를 들 수 있다.
그리고 제2 개구부(148)에는 제1 전기 변색층(electrochromic coloration layer)(371), 전해질층(electrolyte layer)(372) 및 제2 전기 변색층(373)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)은 환원 발색 물질과 산화 발색 물질을 포함한다.
환원 발색 물질은 전자를 얻을 때 발색이 되는 물질로서, 대표적으로 텅스텐 산화물(WO3)이 주로 연구되고 있는데 MoO3 및 TiO3 등의 무기 금속 산화물을 포함한다.
반면, 산화 착색 물질은 전자를 잃을 때 발색이 되는 물질로서 V2O5, IrO2, Nb2O5 및 NiO 등의 무기 금속 산화물을 포함한다.
이 밖에도 제1 및 제2 전기 변색층(371, 372)은 PEDOT(poly elyene dioxty thiospnene), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 폴리 아닐린(polyaniline) 및 폴리티오펜(polythiophenen, PT) 등의 전도성 고분자로 이루어 질 수 있으며, 비올로겐(viologen), 안트라퀴논(anthraquinone) 및 페노사이아진(phenothiazine) 등의 유기 변색 물질을 포함한다.
층간 절연막(140) 및 제2 전기 변색층(373) 위에는 복수의 연결 부재(192), 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 있다.
연결 부재(192)는 공통 전극선(121a)과 게이트선(121b)을 건너 접촉 구멍(147a, 147b)을 통하여 이웃하는 두 데이터 부재(171) 사이를 연결한다. 이에 따라 데이터 신호가 데이터 부재(171)와 연결 부재(192)를 통하여 아래로 전달된다.
연결 부재(192)는 게이트 절연체(146) 위에서 게이트 전극(124b)과 일부 중첩하는 부분(이하 '소스 전극'이라 한다)(193)을 포함한다. 소스 전극(193)은 연결 부재(192)와 일체로 형성되어 있고, 연결 부재(192)로부터 오른쪽으로 돌출되어 있다.
화소 전극(191)은 게이트 전극(124b)을 중심으로 소스 전극(193)과 마주하는 부분(이하 '드레인 전극'이라 함)(195)을 포함한다. 소스 전극(193)과 드레인 전극(195)의 마주하는 두 변은 서로 나란하다.
접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)는 접촉 구멍(141, 143, 142)을 통하여 각각 공통 전극선(121a)의 끝 부분(129a), 게이트선(121b)의 끝 부분(129b) 및 데이터 부재(171)의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)는 공통 전극선(121a)의 끝 부분(129a), 게이트선(121b)의 끝 부분(129b) 및 데이터 부재(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
그리고 소스 전극(193), 드레인 전극(195) 및 게이트 절연체(146) 위에는 복수의 섬형 유기 반도체(organic semiconductor island)(154)가 형성되어 있다. 유기 반도체(154)는 그 높이가 층간 절연막(140)의 제1 개구부(144)보다 낮아서 개구부(144) 내에 완전히 갇혀 있다.
유기 반도체(154)는 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 화합물이나 저분자 화합물을 포함할 수 있으며, 잉크젯 인쇄 방법(inkjet printing)으로 형성된다.
유기 반도체(154)가 층간 절연막(140)의 제1 개구부(144)에 의해 완전히 갇혀 측면이 노출되지 않으므로 후속 공정에서 유기 반도체(154)의 측면으로 화학액 따위가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 유기 반도체(154)는 폴리티닐렌비닐렌(polythienylenevinylene), 폴 리-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.
하나의 게이트 전극(124b), 하나의 소스 전극(193) 및 하나의 드레인 전극(195)은 유기 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(193)과 드레인 전극(195) 사이의 유기 반도체(154)에 형성된다.
그리고 하나의 공통 전극(124a)에 기준 전압이 인가되고, 화소 전극(191)에 박막 트랜지스터로부터 데이터 전압이 인가될 경우, 산화 및 환원 반응에 의해 공통 전극(124a)과 화소 전극(191) 사이에 전류가 흐른다. 이때, 전해질층(372) 내에 존재하는 이온이 그 극성과 반대되는 공통 전극(124a) 또는 화소 전극(191)으로 이동함에 따라 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)이 발색하여 화상을 표시한다.
이때, 공통 전극(124a)과 화소 전극(191) 사이에 인가되는 전압에 따라 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)의 발색 정도가 달라지며, 공통 전극(124a)과 화소 전극(191) 사이의 전계 방향에 의해 가역적으로 색이 변한다. 이러한 특성을 갖는 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)은 자연광 흡수를 이용하므로 소비 전력이 적다. 유기 반도체(154) 위에는 보호 부재(186)가 형성되어 있다. 보호 부재(186)는 불소계 탄화수소 화합물 또는 폴리비닐알코올계 화합물 따위로 만들어지며, 외부의 열, 플라스마 또는 화학 물질로부터 유기 반도체(154)를 보호한다.
그러면 도 1 및 도 2에 도시한 유기 박막 트랜지스터를 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 8을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 중간 단계에서의 배치도이고, 도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 6은 도 5의 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7은 도 5의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저, 기판(110) 위에 스퍼터링(sputtering) 따위의 방법으로 도전층을 적층하고 이를 사진 식각하여, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 공통 전극선(121a), 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171)를 형성한다.
이와 같이, 본 발명에서는 공통 전극선(121a), 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171)를 하나의 마스크로 형성함으로써 박막 트랜지스터 표시판 형성시 소요되는 사진 식각의 횟수를 줄일 수 있다.
그런 다음, 기판(110), 공통 전극선(121a), 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171) 위에 층간 절연막(140)을 도포하고, 층간 절연막(140) 위에 광마스크(40) 를 정렬한다.
광마스크(40)는 투명한 기판(41)과 그 위의 불투명한 광차단층(42)을 포함하며, 차광 영역(BA), 투과 영역(TA) 및 반투과 영역(SA)으로 나누어진다.
광차단층(42)은 차광 영역(BA) 전체에 존재하며, 투과 영역(TA)에는 전혀 없고, 반투과 영역(SA)에서는 소정 간격의 슬릿(slit)을 이루는 복수의 부분을 포함한다.
이러한 광마스크(40)를 통하여 층간 절연막(140) 위에 빛을 조사한 후 현상하면, 일정 강도 이상의 빛에 노출된 층간 절연막(140) 부분이 없어지는데, 차광 영역(BA)과 마주보는 부분은 그대로 남고, 투과 영역(TA)과 마주보는 부분은 모두 없어지고, 반투과 영역(SA)과 마주보는 부분은 윗 부분이 없어져 두께가 줄어든다.
이에 따라, 층간 절연막(140)은 제1 개구부(144), 제2 개구부(148) 및 접촉 구멍(141, 142, 143, 147a, 147b)을 갖게 된다. 이때, 제1 개구부(144)는 투과 영역(TA) 및 반투과 영역(SA)과 마주한 부분에 존재하며, 제1 및 제2 오목부(144a, 144b)로 이루어진다. 여기서, 제2 오목부(144b)는 투과 영역(TA) 및 반투과 영역(SA)과 마주하는 부분에 존재하며, 제1 오목부(144a)는 투과 영역(TA)과 마주하는 부분에 존재한다. 그리고 제1 오목부(144a)의 넓이는 제2 오목부(144b)의 넓이보다 좁다. 따라서 제1 개구부(144)는 계단형 측벽을 가진다.
그러나 제1 개구부(144)의 측벽은 단일한 기울기의 경사면으로 형성될 수도 있다.
도면에서 빗금친 부분은 현상 후 없어지는 층간 절연막(140) 부분을 나타낸 다.
이어, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 개구부(144) 내에 노즐(50)을 이용하여 제1 용액(5)을 적하하는 잉크젯 인쇄 방법 따위로 게이트 절연체(146)를 형성한다. 여기서, 제1 용액(5)은 폴리이미드계 화합물 등의 용해성 고분자 화합물로 이루어진 유기 물질 또는 산화규소(SiOx) 따위의 무기 물질로 이루어 질 수 있다.
그리고 제2 개구부(148) 내에 노즐(50)을 이용하여 제2 용액(6)을 적하하는 잉크젯 인쇄 방법으로 제1 전기 변색층(371), 전해질층(372), 제2 전기 변색층(373)을 차례로 형성한다. 여기서, 제2 용액(6)은 환원 발색 물질 및 산화 발색 물질 중 어느 하나의 물질과 전해질로 이루어 질 수 있다.
제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)은 환원 발색 물질 또는 산화 발색 물질을 포함한다.
환원 발색 물질은 전자를 얻을 때 발색이 되는 물질로서, WO3, MoO3 및 TiO3 등의 무기 금속 산화물을 포함하며, 산화 착색 물질은 전자를 잃을 때 발색이 되는 물질로서 V2O5, IrO2, Nb2O5 및 NiO 등의 무기 금속 산화물을 포함한다.
이 밖에도 제1 및 제2 전기 변색층(371, 372)은 PEDOT(poly elyene dioxty thiospnene), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophenen, PT) 등의 전도성 고분자로 이루어 질 수 있으며, 비올로겐(viologen), 안트라퀴논(anthraquinone), 페노사이아진(phenothiazine) 등의 유 기 변색 물질을 포함한다.
이와 같이, 게이트 절연체(146), 유기 반도체(154), 제1 전기 발색층(371), 전해질층(372) 및 제2 전기 발색층(373) 등을 잉크젯 인쇄 방법 따위로 형성함으로써 박막 트랜지스터 표시판 형성시 소요되는 사진 식각의 횟수를 줄일 수 있으므로 공정이 단순해져 원가를 절감할 수 있다.
그 다음, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(140), 게이트 절연체(146) 및 제2 전기 변색층(373) 위에 ITO 따위의 도전체를 스퍼터링으로 형성한 후 사진 식각하여 소스 전극(193)을 포함하는 연결 부재(192), 드레인 전극(195)을 포함하는 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(81a, 81b, 82)를 형성한다.
이어, 제1 개구부(144)의 제2 오목부(144b) 내에 잉크젯 인쇄 방식을 이용하여 유기 반도체(154)를 형성한다. 이때, 유기 반도체(154)는 소스 전극(193), 드레인 전극(195) 및 게이트 절연체(146) 위에 존재하며, 제1 개구부(144) 내에 갇혀있다.
이에 따라, 게이트 전극(124b), 소스 전극(193), 드레인 전극(195) 및 유기반도체(154)로 이루어진 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)가 형성된다.
그리고 공통 전극(124a)과 화소 전극(191)으로 구성된 전기장 생성 전극 및 그 사이에 들어있는 전기 발색 광학 활성층(370)이 형성된다. 여기서, 전기장 생성 전극(124a, 191)에 전압이 인가됨에 따라 발생하는 산화, 환원 반응에 의해 전해질층(372)의 이온이 그 극성과 반대되는 전극(124a, 191)으로 이동함으로써 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)이 발색한다.
두 전기장 생성 전극(124a, 191) 사이에 인가되는 전압에 따라 산화 및 환원 정도가 다른데, 이 산화 및 환원 정도에 따라 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)의 발색 정도가 달라지며, 공통 전극(124a)과 화소 전극(191) 사이의 전계 방향에 의해 가역적으로 색이 변한다. 이러한 특성을 갖는 제1 및 제2 전기 변색층(371, 373)은 자연광 흡수를 이용하므로 소비 전력이 적다. 이와 같이, 표시 영역(display area)에 존재하는 전기장 생성 전극(124a, 191)에 전압을 인가함으로써 발생하는 전기적 산화, 환원 반응에 의해 광 특성이 변하는 전기 발색 표시 장치(electrochromic display)를 구현함으로써 저소비 전력 표시 장치를 구현할 수 있다.
다음, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유기 반도체(154) 위에 잉크젯 인쇄 방법 따위로 보호 부재(186)를 형성한다. 여기서, 보호 부재(186)는 불소계 탄화수소 화합물 또는 폴리비닐알코올계 화합물 따위로 만들어지며, 외부의 열, 플라스마 또는 화학 물질로부터 유기 반도체(154)를 보호한다.
상술한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 유기 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 단계에서 소요되는 마스크는, 공통 전극선(121a), 게이트선(121b) 및 데이터 부재(171)를 형성하기 위한 제1 마스크, 층간 절연막(140)의 제1 및 제2 개구부(144, 148) 및 접촉 구멍(141, 142, 143, 147a, 147b)을 형성하기 위한 제2 마스크, 연결 부재(192) 및 화소 전극(191)을 형성하기 위한 제3 마스크가 필요하여, 총 3매의 마스크만으로 유기 박막 트랜지스터 표시판을 제조할 수 있다.
이와 같이 박막 트랜지스터 표시판의 제조 공정을 단순화함으로써 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
두 개의 신호선을 한번의 사진 식각 공정으로 형성하고 게이트 절연체, 유기 반도체 등을 잉크젯 인쇄 방법 따위의 용액 공정으로 형성함으로써 박막 트랜지스터 표시판 형성시 소요되는 사진 식각의 횟수를 줄일 수 있다. 따라서 유기 박막 트랜지스터의 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 표시 영역에 복수쌍의 전기장 생성 전극을 두고, 그 사이에 전기 발색광학 활성층을 두어 화상을 표시함으로써 저전력으로 표시 장치의 해상도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 제1 방향으로 형성되어 있으며 게이트 전극을 포함하는 게이트선,
    상기 기판 위에 상기 제1 방향으로 형성되어 있으며, 공통 전극을 포함하는 공통 전극선,
    상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 상기 게이트선과 상기 공통 전극선 사이에 형성되어 있는 데이터 부재,
    상기 게이트선과 상기 공통 전극을 사이에 두고 서로 이웃하는 상기 데이터 부재를 서로 연결하고 있으며 상기 게이트 전극과 일부 중첩하는 소스 전극을 포함하는 연결 부재,
    상기 소스 전극과 마주하며, 상기 게이트 전극과 일부 중첩하는 드레인 전극을 포함하고 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 일부 중첩하는 유기 반도체, 그리고
    상기 공통 전극과 상기 화소 전극 사이에 존재하는 전기 발색 광학 활성층
    을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트선과 상기 공통 전극선 및 상기 데이터 부재는 동일한 층에 형성 되어 있는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트선과 상기 공통 전극선 및 상기 데이터 부재 위에 형성되어 있으며, 복수의 제1 및 제2 개구부와 복수의 접촉 구멍을 갖는 층간 절연막을 더 포함하며,
    상기 연결 부재는 상기 접촉 구멍을 통하여 상기 서로 이웃하는 데이터 부재를 연결하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 개구부는 상기 게이트선 위에 형성되어 있으며, 상기 제2 개구부는 상기 공통 전극선 위에 형성되어 있는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 개구부에 형성되어 있는 게이트 절연체를 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  6. 제1항에서,
    상기 유기 반도체 위에 존재하는 상기 소스 및 드레인 전극 위에 형성되어 있는 보호 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전기 발색 광학 활성층은 차례로 형성된 제1 전기 발색층, 전해질층 및 제2 전기 발색층을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전기 발색층 및 상기 제2 전기 발색층은 환원 발색 물질과 산화 발색 물질을 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 환원 발색 물질은 전자를 얻을 때 발색이 되는 물질로서 WO3, MoO3 및 TiO3 중의 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 산화 착색 물질은 전자를 잃을 때 발색이 되는 물질로서 V2O5, IrO2, Nb2O5 및 NiO 중의 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 전기 변색층은 PEDOT(poly elyene dioxty thiospnene), 폴리 피롤(polypyrrole, PPy), 폴리 아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophenen, PT) 등의 전도성 고분자로 이루어 질 수 있으며, 비올로겐(viologen), 안트라퀴논(anthraquinone), 페노사이아진(phenothiazine) 중의 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 게이트선과 상기 공통 전극선은 상기 서로 이웃하는 한 쌍의 데이터 부재 사이에 존재하며, 서로 평행한 구조를 갖는 표시 장치.
  13. 기판 위에 게이트선, 공통 전극선 및 상기 게이트선과 상기 공통 전극선 사이에 존재하는 데이터 부재를 형성하는 단계,
    상기 게이트선을 노출하는 제1 개구부, 상기 공통 전극선을 노출하는 제2 개구부 및 상기 데이터 부재를 노출하는 접촉 구멍을 가지는 층간 절연막을 형성하는 단계,
    상기 제1 개구부에 게이트 절연체를 형성하는 단계,
    상기 제2 개구부에 전기 발색 광학 활성층을 형성하는 단계,
    상기 접촉 구멍을 통해 상기 데이터 부재와 연결되며 상기 게이트 절연체의 일부와 중첩하는 소스 전극을 포함하는 연결부재 및 상기 게이트 절연체의 다른 일부와 중첩하는 드레인 전극을 포함하고 상기 전기 발색 광학 활성층과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계
    상기 게이트 절연체 위에 유기 반도체를 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 게이트 절연체, 상기 전기 발색 광학 활성층 및 상기 유기 반도체는 잉크젯 인쇄 방법으로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 소정의 간격만큼 이격되어 서로 마주하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에서,
    상기 연결 부재 및 상기 화소 전극 형성 단계 후에 상기 유기 반도체를 덮는 보호 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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