KR20080112793A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20080112793A
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Abstract

표시 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 표시 장치는 서로 마주보는 제1 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 위치하는 접합층, 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 기판과 상기 접합층 사이에 개재되는 버퍼층을 포함한다. 상기 버퍼층은 상기 접합층 보다 낮은 열전도도를 갖는다. 상기 표시 장치의 제조 방법은 제1 및 제2 기판으로부터 선택된 적어도 하나의 기판 상부에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 상부에 상기 버퍼층 보다 높은 열전도도를 갖는 접합층을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 기판을 마주보도록 배치하는 단계 및 상기 제1 및 제2 기판을 접합하는 단계를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에서 제2 기판의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 서로 다른 실시예에 따라서 도 1의 표시 장치 내부를 확대하여 도시한 분리 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 접합층 및 버퍼층의 내부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 도 7a 내지 도 7d의 'A', 'B', 'C' 및 'D' 부분에 대한 확대도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 참조 번호의 설명*
100 -- 제1 기판 200 -- 제2 기판
300 -- 광학층 400 -- 접합층
401 -- 결합제 402 -- 충전제
403 -- 바인더 410 -- 버퍼층
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 전기적 신호를 이용하여 영상을 표시한다. 표시 장치는 다양한 종류가 개발되었고, 최근에는 얇고 평평한 화면을 제공하는 평판 표시 장치(FPD)가 널리 보급되고 있다. 대표적인 평판 표시 장치로는 컴퓨터 모니터로 널리 사용되는 액정 표시 장치(LCD), 대형 디지털 TV로 널리 사용되는 플라즈마 표시 장치(PDP), 휴대 전화에 사용되는 유기 전계 발광 표시 장치(OLED)가 있다.
평판 표시 장치는 전기적 신호를 전달하기 위한 금속 배선이 형성되는 어레이 기판과 상기 어레이 기판과 마주하는 대향 기판을 포함한다. 또한, 평판 표시 장치는 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재되는 광학층을 포함한다. 예컨대, 액정 표시 장치에 있어서 상기 광학층은 액정이 배열된 액정층이 된다. 또한, 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서 상기 광학층은 유기 박막으로 이루어진 발광층이 된다. 상기 어레이 기판과 대향 기판은 상호간에 접합된다. 상기 접합 과정에서 상기 광학층은 외부로부터 보호되도록 상기 어레이 기판과 대향 기판 사이에서 봉지된다. 만약 상기한 봉지가 적절하게 이루어지지 않고 상기 광학층이 외부로부터 밀폐되지 않는다면, 상기 광학층으로 수분이 침투하여 표시 장치의 화질이 저 하된다.
위와 같이, 평판 표시 장치는 상기 광학층을 밀폐시키는 접합 과정을 포함하므로 제조 비용이 증가된다.
본 발명의 목적은 제조 비용이 감소되는 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 제2 기판, 접합층, 버퍼층을 포함한다. 상기 제1 기판은 화소 영역이 정의된다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 마주본다. 상기 접합층은 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 상기 제1 및 제2 기판을 접합한다. 상기 버퍼층은 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 기판과 상기 접합층 사이에 개재되며, 상기 접합층 보다 낮은 열전도도를 갖는다.
상기 접합층 및 상기 버퍼층은 결합제 및 충전제를 포함한다. 또한, 상기 접합층의 충전제는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 상기 버퍼층의 충전제는 50 - 90%의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 화소 영역이 정의된 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 및 제2 기판 중 선택된 적어도 하나의 기판 상부에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 상부에 상기 버퍼층 보다 높은 열전도도를 갖는 접합층을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 기판을 마주보도록 배치하는 단계 및 상기 제1 및 제2 기판을 접합하는 단 계를 포함한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서 설명된 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공된 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치에서 제2 기판의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 제1 기판(100), 제2 기판(200), 광학층(300), 접합층(400) 및 버퍼층(410)이 구비된다. 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보도록 상하로 배치된다. 광학층(300)은 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에 개재된다. 접합층(400) 및 버퍼층(410)은 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에 개재되며, 그 내부에 광학층(300)을 포함한다.
광학층(300)은 표시 장치에 따라 다양한 종류로 구비된다. 예컨대, 액정 표시 장치에서 광학층(300)은 액정을 포함하는 액정층이 될 수 있고, 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서 광학층(300)은 유기 박막으로 이루어진 발광층이 될 수 있다. 또한, 플라즈마 표시 장치에서 광학층(300)은 네온이나 크세논과 같은 방전 가스를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 버퍼층(410)은 제2 기판(200)의 가장 자리를 따라 형성되며, 폐루프를 형성한다. 접합층(400)은 버퍼층(410) 상부에 위치한다. 접합층(400) 및 버퍼층(410)은 평면상에서 서로 오버랩된다. 버퍼층(410)은 접합층(400)에 비하여 낮은 열전도도를 갖는다. 버퍼층(410)은 표시 장치의 제조 공정 중에 접합층(400)에서 발생된 열이 제2 기판(200)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. 버퍼층(410) 및 접합층(400)에 대한 상세한 설명은 후술할 표시 장치의 제조 방법에 관한 실시예를 살펴보면서 설명한다.
한편, 도 2에 도시된 것과 상이하게, 버퍼층(410)이 제1 기판(100)에 형성될 수 있다. 이 경우, 버퍼층(410)은 표시 장치의 제조 공정 중에 접합층(400)에서 발생된 열이 제1 기판(100)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 서로 다른 실시예에 따라서 도 1의 표시 장치 내부를 확대하여 도시한 분리 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 제1 기판(100)상에는 복수의 금속 배선이 형성된다. 상기 금속 배선은 제1 라인(110) 및 제2 라인(120)을 포함한다. 제1 및 제2 라인(110,120)은 상호간에 절연된 상태로 교차하며, 이들이 교차하며 구분되는 영역에 따라 복수의 화소 영역들이 정의된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 금속 배선들이 가로와 세로로 신장하며, 이들에 의하여 정의된 상기 화소 영역들이 매트릭스 형상으로 배열된다. 위와 같이, 제1 기판(100)은 화소 영역들 어레이를 갖는 어레이 기판이 된다.
각 화소 영역(PA)에는 제1 전극(130)과 박막 트랜지스터(140)가 구비된다. 박막 트랜지스터(140)는 제1 라인(110)에 연결된 제어 전극, 제2 라인(120)에 연결된 입력 전극 및 상기 입력 전극과 대향되어 제1 전극(130)에 연결된 출력 전극을 포함한다. 제2 기판(200)에는 제1 전극(130)과 마주보는 제2 전극(210)이 형성된다. 본 실시예의 표시 장치는 액정을 사용하는 액정 표시 장치로, 제1 및 제2 기판(100,200)의 사이의 광학층(300)에는 액정(310)이 배열된다.
액정 표시 장치의 동작시, 제1 라인(110)을 따라 전송되는 신호에 의해 박막 트랜지스터(140)가 턴 온 되며, 제2 라인(120)을 따라 전송되는 신호에 의해 제1 전극(130)에 영상 정보에 대응되는 데이터 전압이 인가된다. 또한 제2 전극(210)에는 일정한 공통 전압이 인가되며, 상기 데이터 전압과 공통 전압의 차이에 따라, 액정(310)에 전기장이 작용한다. 상기 전기장에 따라, 액정(310)의 배열 상태가 달라지며, 액정(310)의 배열 상태에 따라 액정(310)을 통과하는 광에 대한 투과율이 달라진다. 액정 표시 장치는 상기 전기장을 이용하여 액정(310)의 배열 상태를 제어하면서 대응하는 영상을 표시한다. 한편, 액정(310)은 발광체가 아니므로 영상을 표시하기 위해 액정(310)에 광이 제공된다. 상기 광은 제1 기판(100)의 하부에 별도 구비되는 백라이트 유닛(미도시)에서 제공된다.
도 3b를 참조하면, 제1 기판(100)상에는 제1 및 제2 라인(110,120)을 포함하는 복수의 금속 배선이 형성된다. 상기 금속 배선들은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역들을 정의하며, 제1 기판(100)은 어레이 기판이 된다. 이에 대해, 제2 기판(200)은 상기 금속 배선들이 형성된 어레이 기판을 커버하는 커버 기판이 된다. 각 화소 영역(PA)에는 제1 전극(130)과 박막 트랜지스터(140)가 구비된다. 본 실시예의 표시 장치는 유기 발광층을 갖는 유기 전계 발광 표시 장치로, 제1 기판(100) 상부에는 광학층(300)으로서 발광층(320)이 배치된다. 발광층(320)은 유기 박막으로 이루어지며, 제1 내지 제3 발광층(321,322,323)을 포함한다. 발광층(320)의 상부에는 제2 전극(210)이 배치된다.
유기 전계 발광 표시 장치의 동작시, 제1 전극(130)으로부터 정공이 주입되고 제2 전극(210)으로부터 전자가 주입된다. 상기 전자와 정공은 발광층(320)에서 재결합하며, 상기 재결합시 유기 발광(organo-luminescent)에 의한 광이 발생한다. 제1 내지 제3 발광층(321,322,323)은 그 재질이 상이하며 각각 서로 다른 컬러광을 발생한다. 예컨대, 제1 발광층(321)은 적색광을 발생하고, 제2 발광층(322)은 녹색광을 발생하고, 제3 발광층(323)은 청색광을 발생한다. 유기 전계 발광 표시 장치는 상기 서로 다른 삼색광의 조합으로 다양한 컬러를 갖는 영상을 표시한다.
이상에서 표시 장치의 내부 구조를 살펴보았다. 도 3a 및 도 3b에서 표시 장치가 액정 표시 장치이거나 유기 전계 발광 표시 장치인 경우를 예로써 설명하였지만, 기타 다른 표시 장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 무기물 박막 전계 발광 표시 장치나 플라즈마 표시 장치 등이 포함될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 접합층 및 버퍼층의 내부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 접합층(400) 및 버퍼층(410)은 그 구성 물질이 동일하다. 즉, 접합층(400)은 결합제(401)와 충전제(402)를 포함하고, 마찬가지로 버퍼층(410)도 결합제(401)와 충전제(402)를 포함한다. 그러나, 접합층(400)에서 결합제(401)와 충전제(402)간 중량비는 버퍼층(410)에서 결합제(401)와 충전제(402)간 중량비와 서로 상이하다.
접합층(400)에서 충전제(402)의 중량비는 버퍼층(410)에서 충전제(402)의 중량비보다 작고, 접합층(400)에서 결합제(401)의 중량비는 버퍼층(410)에서 결합제(401)의 중량비보다 크다. 예컨대, 접합층(400)과 버퍼층(410)의 중량이 동일하다면, 접합층(400)에 포함된 충전제(402)의 양은 버퍼층(410)에 포함된 충전제(402)의 양보다 작다.
결합제(401)는 프리트 분말(frit powder)로부터 형성된다. 상기 프리트 분말은 유리 성분의 접착용 물질이며, 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 산화납(PbO), 티탄산납(PbTiO3), 산화알루미늄(Al2O3)등과 같은 여러가지 무기물을 포함한다. 결합제(401)는 상기 프리트 분말이 레이저 등을 조사받아 녹은 후 굳어진 것으로, 이하에서는 상기 프리트 분말이 굳어진 것을 "프리트"라고 명명한다.
충전제(402)는 이산화규소(SiO2) 계열의 결정상으로 구성되며, 열팽창 계수와 열전도도가 낮다. 이러한 물성을 갖는 것으로서, 충전제(402)는 코디어라이트(cordierite), 유크립타이트(eucryptite) 및 스포두멘(spodumene) 중 적어도 하나를 포함한다.
결합제(401)는 접착성의 상기 프리트를 포함하여 제1 및 제2 기판(100,200)을 결합하는 역할을 수행한다. 상기 프리트는 수분 투과율과 산소 투과율이 매우 낮기 때문에, 상기 프리트를 포함하는 층은 수분 및 산소로부터 광학층(300)을 보호한다. 또한, 상기 프리트는 진공 실장이 가능할 정도의 내구성을 지니고 있으며, 상기 프리트를 포함하는 층을 진공하에서 형성하는 경우 산소 및 수분의 침투를 최 소화할 수 있다. 이에 비해, 충전제(402)는 접착성을 가지지 않기 때문에, 제1 및 제2 기판(100,200)을 결합하는 작용을 수행하지 않는다. 충전제(402)는 접합층(400)과 버퍼층(410)에서의 중량비가 상이하며, 그에 따라 접합층(400)과 버퍼층(410)의 물성이 달라진다. 구체적으로, 충전제(402)는 접합층(400)에서 보다 버퍼층(410)에 보다 많은 양이 포함되며, 그에 따라 버퍼층(410)은 접합층(400)에 비하여 낮은 열전도도를 갖게 된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 충전제(402)의 입자들은 접합층(400) 내에서 상호간에 이격되어 있으며, 그 사이의 공간은 결합제(401)에 의해 채워진다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 버퍼층(410)은 상당한 양의 충전제(402)를 갖는다. 버퍼층(410)은 상당한 기공을 갖는 포러스(porus)한 구조로서, 버퍼층(410)에서 충전제(402)의 입자들은 복수개씩 뭉쳐져 있다.
구체적으로, 접합층(400)에서 충전제(402)는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 버퍼층(410)에서 충전제(402)는 30%보다 큰 중량비를 갖는다. 바람직하게는, 버퍼층(410)의 충전제(402)는 50 - 90%의 중량비를 갖는 것이 좋다. 충전제(402)는 버퍼층(410)에 상대적으로 많은 양이 포함되면서 버퍼층(410)의 열전도도를 낮추는 역할을 한다. 버퍼층(410) 및 접합층(400)에 대한 상세한 설명은 후술할 표시 장치의 제조 방법에 관한 실시예를 살펴보면서 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 기판(100), 제2 기판(200), 광학층(300), 접합층(400) 및 버퍼층(410)이 구비된다. 제1 및 제2 기판(100,200)은 서로 마주보며, 광학 층(300)은 제1 및 제2 기판(100,200) 사이에 개재된다. 광학층(300)은 표시 장치의 종류에 따라, 액정을 갖는 액정층이나 유기 박막을 갖는 발광층이 될 수 있다. 접합층(400)은 광학층(300)을 둘러싸도록 제1 및 제2 기판(100,200)의 가장자리를 따라 형성된다. 버퍼층(410)은 제1 및 제2 버퍼층(410a,410b)을 포함한다. 제1 버퍼층(410a)은 제1 기판(100)과 접합층(400) 사이에 배치되며, 제2 버퍼층(410b)은 제2 기판(200)과 접합층(400) 사이에 배치된다.
제1 및 제2 버퍼층(410a,410b)은 접합층(400)에 비하여 낮은 열전도도를 갖는다. 제1 버퍼층(410a)은 표시 장치의 제조 공정 중에 접합층(400)에서 발생된 열이 제1 기판(100)으로 직접 전달되는 것을 방지하고, 제2 버퍼층(410b)은 표시 장치의 제조 공정 중에 접합층(400)에서 발생된 열이 제2 기판(200)으로 직접 전달되는 것을 방지한다.
접합층(400), 제1 및 제2 버퍼층(410a,410b)은 결합제 및 충전제를 포함한다. 상기 결합제 및 충전제의 성분 및 중량비는 앞서 살핀 실시예에서와 동일하다. 예컨대, 상기 결합제는 프리트를 포함하며, 접합층(400)의 충전제는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 제1 및 제2 버퍼층(410a,410b)의 충전제는 30%보다 큰 중량비를 갖는다. 구체적으로, 제1 버퍼층(410a)에서 충전제가 차지하는 중량비를 제1 중량비라 하고, 제2 버퍼층(410b)에서 충전제가 차지하는 중량비를 제2 중량비라 하면, 제1 및 제2 중량비는 모두 30%보다 크다. 상기 30%보다 큰 조건하에서, 제1 및 제2 중량비는 서로 동일하게 되거나 상이하게 되도록 조절될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 기판(100,200)이 동일한 성분과 물성을 갖는다면, 제1 및 제2 중량비는 동일하게 설정됨이 바람직하다. 상기 충전제가 차지하는 중량비가 클수록 해당 버퍼층의 열전도도가 낮아지면서 접합층(400)으로부터의 열전달 차단 효과가 크다. 즉, 제1 및 제2 기판(100,200)이 동일한 물성을 갖는다면, 제1 버퍼층(410a)에서 제1 기판(100)으로의 열전달을 차단해야할 필요성의 정도와 제2 버퍼층(410b)에서 제2 기판(200)으로의 열전달을 차단해야할 필요성의 정도가 동일하다. 따라서, 이 경우에는 제1 및 제2 중량비를 동일하게 설정하여 제1 및 제2 버퍼층(410a,410b)에서 동일한 정도로 열전달이 차단될 수 있게 함이 바람직하다.
동일한 이유로, 제1 및 제2 기판(100,200)이 서로 상이한 성분과 물성을 갖는다면, 제1 및 제2 중량비는 서로 상이하게 조절됨이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 기판(100), 제2 기판(200), 광학층(300), 접합층(400) 및 버퍼층(410)이 구비된다. 제1 및 제2 기판(100,200)은 광학층(300)을 사이에 두고 서로 마주본다. 접합층(400)은 광학층(300)을 둘러싸도록 제1 및 제2 기판(100,200)의 자리를 따라 형성된다. 버퍼층(410)은 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)을 포함한다. 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)은 제2 기판(200)과 접합층(400) 사이에 배치된다.
제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)은 접합층(400)에 비하여 낮은 열전도도를 갖는다. 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)은 상호 작용하여 표시 장치의 제조 공정 중에 접합층(400)에서 발생된 열이 제2 기판(200)으로 직접 전달되는 것을 방지한다. 버퍼층(410)이 단일층으로 구성되어 상기 열 전달을 차단하기에 충분하지 않은 경우, 본 실시예와 같이 이중층으로 구성된다. 필요한 경우, 상기 열 전달 차단 효과를 증가시키기 위해서 버퍼층(410)은 삼중층 이상의 다중층으로 구성될 수 있다.
접합층(400), 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)은 결합제 및 충전제를 포함한다. 상기 결합제는 프리트를 포함하며, 접합층(400)의 충전제는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)의 충전제는 30%보다 큰 중량비를 갖는다. 앞서 제1 및 제2 접합층(410a,410b)에서의 제1 및 제2 중량비의 경우와 마찬가지로, 제3 및 제4 버퍼층(410c,410d)에서 충전제가 차지하는 중량비는 서로 동일하거나 상이하게 설정될 수 있다. 예컨대, 접합층(400)에 인접한 제3 버퍼층(410c)이 제2 기판(200)에 인접한 제4 버퍼층(410d)에 비하여 보다 많은 양의 충전제를 포함할 수 있다.
이하, 위와 같은 구조를 갖는 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 하기의 제조 방법은 도 1을 참조하여 설명한 실시예에 관한 것이나, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 실시예에 대해서도 유사하게 적용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이고, 도 8a 내지 도 8d는 각각 도 7a 내지 도 7d의 'A', 'B', 'C' 및 'D' 부분에 대한 확대도들이다.
도 7a를 참조하면, 제1 기판(도 7e의 참조 번호 100 참조) 및 제2 기판(200)이 준비된다. 제1 기판(100)은 화소 영역이 정의된 어레이 기판이며, 제2 기판(200)은 커버 기판이다. 제1 기판(100)의 준비 과정은 반복적인 노광, 현상, 식각 공정을 포함한다. 상기한 준비 과정을 통하여, 제1 기판(100) 상부에는 화소 영 역들을 정의하는 금속 배선들이 형성된다. 또한, 각 화소 영역에는 박막 트랜지스터와 제1 전극이 구비되고, 그 상부에 발광층 및 제2 전극이 배치된다.
제2 기판(200) 상부에는 제1 디스펜서(10)가 이격되게 배치된다. 제1 디스펜서(10)는 제2 기판(200)의 가장자리 영역을 따라 이동한다. 상기 이동시 제1 디스펜서(10)를 통하여 제2 기판(200) 상부에 버퍼 물질(420)이 도포된다. 상기 도포가 완료되면, 버퍼 물질(420)은 제2 기판(200)의 가장자리에서 폐루프를 이루게 된다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 버퍼 물질(420)은 결합제(401), 충전제(402) 및 바인더(403)를 포함한다. 결합제(401)는 유리 성분의 접착용 물질인 프리트(frit)를 포함한다. 상기 프리트는 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 산화납(PbO), 티탄산납(PbTiO3), 산화알루미늄(Al2O3)등과 같은 여러가지 무기물을 더 포함한다. 충전제(402)는 코디어라이트(cordierite), 유크립타이트(eucryptite) 및 스포두멘(spodumene) 중 적어도 하나를 포함한다. 바인더(403)는 액상의 유기물로 결합제(401) 및 충전제(402)를 혼합하는 매개체가 된다.
버퍼 물질(420)을 준비함에 있어서, 먼저 결합제(401) 및 충전제(402)가 상호간에 적정 중량비를 갖도록 혼합된다. 예컨대, 충전제(402)는 30%보다 큰 중량비, 바람직하게는 50 - 90%의 중량비를 갖도록 혼합된다. 이 후, 결합제(401)와 충전제(402)의 혼합물이 바인더(403)에 혼합된다. 바인더(403)는 후속 공정에서 증발되기 때문에, 그 중량비는 크게 중요하지 않으며 결합제(401) 및 충전제(402)를 혼합하는데 필요한 정도로만 사용된다.
도 7b를 참조하면, 제2 기판(200)에 대한 건조 및 소성 공정이 진행된다. 상기 건조 공정은 200℃ 이하에서 진행되고, 상기 소성 공정은 400 - 500℃ 범위에서 진행된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 건조 및 소성이 진행되면서 액상의 바인더(403)가 증발되며, 결합제(401) 상호간의 결합이 강화된다.
상기 건조 및 소성의 결과로 제2 기판(200) 상부에 버퍼층(410)이 형성된다. 버퍼층(410)에 있어서, 결합제(401) 및 충전제(402)의 중량비는 버퍼 물질(420)의 준비 단계에서 결합제(401) 및 충전제(402)의 중량비와 실질적으로 동일하다.
도 7c를 참조하면, 제2 기판(200) 상부에는 제2 디스펜서(20)가 이격되게 배치된다. 제2 디스펜서(20)는 버퍼층(410)을 따라 이동하면서, 버퍼층(410)의 상부에 접합 물질(430)을 도포한다. 상기 도포가 완료되면, 접합 물질(430)은 버퍼층(410)과 평면상에서 오버랩되면서 폐루프를 이루게 된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 접합 물질(430)은 결합제(401), 충전제(402) 및 바인더(403)를 포함한다. 접합 물질(430)에 포함된 결합제(401), 충전제(402) 및 바인더(403)는 버퍼 물질(420)에 포함된 것과 실질적으로 동일하다. 즉, 결합제(401)는 프리트(frit)를 포함하고, 충전제(402)는 코디어라이트(cordierite), 유크립타이트(eucryptite) 및 스포두멘(spodumene) 중 적어도 하나를 포함하며, 바인더(403)는 액상의 유기물이다.
접합 물질(430)을 준비하는 과정은 버퍼 물질(420)을 준비하는 과정과 실질적으로 동일하다. 즉, 결합제(401) 및 충전제(402)가 적정 중량비로 혼합되며, 이 혼합물이 바인더(403)에 혼합된다. 상기 결합제(401) 및 충전제(402)의 혼합물에 있어서, 결합제(401)는 70% 이상의 중량비를 갖고 충전제(402)는 30% 이하의 중량비를 갖는다.
도 7d를 참조하면, 제2 기판(200)에 대한 건조 및 소성 공정이 진행된다. 상기 건조 공정은 200℃ 이하에서 진행되고, 상기 소성 공정은 400 - 500℃ 범위에서 진행된다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 건조 및 소성이 진행되면서 액상의 바인더(403)가 증발되며, 결합제(401) 상호간의 결합이 강화된다. 상기 건조 및 소성의 결과로 버퍼층(410) 상부에 접합층(400)이 형성된다. 접합층(400)에 있어서, 결합제(401) 및 충전제(402)의 중량비는 접합 물질(430)의 준비 단계에서 결합제(401) 및 충전제(402)의 중량비와 실질적으로 동일하다.
도 8b 및 도 8d를 비교하면, 결합제(401)의 중량비가 큰 접합층(400)에서는 결합제(401)가 대체로 전체적으로 연결되어 있다. 이에 비하여, 결합제(401)의 중량비가 작은 버퍼층(410)에서는 결합제(401)가 상호간에 일부 분리되어 있다.
도 7e를 참조하면, 제1 및 제2 기판(100,200)이 서로 마주보도록 배치되며, 제2 기판(200)의 상부에 마스크(30)가 배치된다. 마스크(30)는 투명한 절연층(31)및 불투명한 금속층(32)을 포함한다. 절연층(31)은 투명성의 석영(quartz) 또는 소다라임(sodalime) 재질로 형성되고, 금속층(32)은 불투명성의 구리 재질로 형성된다. 금속층(32)은 개구부(33)를 가지며, 마스크(30)은 개구부(33)가 접합층(400) 및 버퍼층(410)과 대응되게 배치된다.
도 7f를 참조하면, 마스크(30)의 상부로부터 레이저(40)가 조사된다. 레이저(40)는 개구부(33)가 형성되지 않은 영역에서는 진행이 차단되며, 개구부(33)를 통하여 제2 기판(200)으로 입사된다. 그 결과, 레이저(40)는 버퍼층(410) 및 접합층(400)으로 진행하여 버퍼층(410) 및 접합층(400)에 포함된 결합제(401)에 흡수된다. 레이저(40)는 충전제(402)에 흡수되지는 않는다. 결합제(401)에 포함된 프리트는 레이저(40)를 흡수하여 열에 의해 유동성을 갖는다. 상기 유동성의 프리트는 제1 및 제2 기판(100,200)으로 유동한다. 이러한 상태에서, 해당 영역에 대한 레이저(40)의 조사가 완료되면 상기 유동성의 프리트가 경화되고, 이로써 제1 및 제2 기판(100,200)이 접합된다. 한편, 버퍼층(410)은 레이저(40)가 조사된 영역에서 접합층(400)으로부터 발생된 열이 제2 기판(200)에 직접 전달되는 것을 차단한다.
만약, 버퍼층(410)이 없다면, 접합층(400)은 제2 기판(200)에 인접한다. 이 경우, 레이저(40)가 조사된 영역의 접합층(400)에서 발생된 열이 제2 기판(200)에 직접 전달된다. 레이저(40)는 제2 기판(200)의 가장자리를 따라 이동하면서 조사되기 때문에, 일단 레이저(40)이 조사가 완료되면 해당 영역은 급속하게 냉각된다. 따라서, 버퍼층(410)이 없다면 제2 기판(200) 중 접합층(400)에 인접하는 영역에서는, 레이저가 이동하면서 조사될 때 순간적으로 온도가 상승하였다가 하강한다. 그 결과, 제2 기판(200)이 순간적으로 팽창하였다가 수축하면서 파손될 수 있다.
버퍼층(410)은 접합층(400)과 제2 기판(200) 사이에 개재되어, 제2 기판(200)의 온도가 순간적으로 상승하는 것을 방지한다. 그 결과, 제2 기판(200)의 팽창 및 수축에 의한 파손을 방지한다. 이는 버퍼층(410)에는 상당한 양의 충전제(402)가 포함되어 있기 때문이다. 즉, 충전제(402)는 열전도도가 낮기 때문에 충전제(402)의 양이 증가할수록 버퍼층(410)의 열전도도가 낮아져서, 접합층(400)에 서 제2 기판(200)으로의 열 전달을 차단할 수 있다.
제1 및 제2 기판(100,200)은 재질에 따라서 열 팽창 계수가 달라진다. 만약, 상기 열 팽창 계수가 작다면, 레이저(40)가 이동하면서 조사되더라도 순간적인 온도의 상승과 하강의 폭이 작게 되며, 팽창 및 수축에 따른 손상이 방지된다. 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서, 제1 및 제2 기판(100,200)의 재질이 달라질 수 있다.
예컨대, 제1 기판(100)은 삼성코닝에서 개발하여 E2K(eagle 2000)라는 상품명으로 유통 중인 글라스이고 제2 기판(200)은 소다라임 글라스가 될 수 있다. 상기 E2K 글라스 및 상기 소다라임 글라스는 모두 실리카(SiO2)를 주 성분으로 갖지만, 상기 E2K 글라스는 상기 소다라임 글라스에서 알칼리 금속이나 알칼리토 금속이 제거되도록 정제된 것이다. 따라서, 상기 소다라임 글라스는 부가적으로 알칼리 금속이나 알칼리토 금속 성분을 더 포함한다. 구체적으로, 소다라임 글라스는 산화나트륨(Na2O), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO)과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 산화물을 더 포함한다. 이러한 성분 차이로 상기 소다라임 글라스와 상기 E2K 글라스는 물성에 있어서도 차이난다. 예컨대, 상기 E2K 글라스는 열팽창 계수가 상기 소다라임 글라스의 1/3 정도로 낮다. 상기 E2K 글라스는 상기 소다라임 글라스에 비하여 가격이 높기 때문에, 상기 소다라임 글라스를 사용하는 경우 제품의 생산 비용을 낮출 수 있다.
이와 같이, 제조 비용을 고려한다면 상기 소다라임 글라스를 사용하는 것이 유리하다. 다만, 상기 소다라임 글라스는 상기 E2K 글라스에 비하여 열 팽창 계수가 크기 때문에, 레이저(40)가 조사될 때 급속한 팽창/수축에 의해 손상될 수 있다. 따라서, 상기 소다라임 글라스와 같이 열 팽창 계수가 큰 재질의 기판을 사용하는 경우에는, 해당 기판과 접합층(400) 사이에 버퍼층(410)을 적용하여 상기 팽창/수축에 의한 손상을 방지하면서 제조 비용을 낮출 수 있다.
어레이 기판인 제1 기판(100)에서는 금속 배선과 박막 트랜지스터 형성을 위한 여러가지 박막 공정이 진행되므로, 제1 기판(100)은 우수한 물성을 갖는 상기 E2K 글라스를 사용한다. 이에 비해, 제2 기판(200)은 제1 기판(100)을 커버하는 역할을 수행할 뿐이므로, 제조 비용을 낮출 수 있도록 버퍼층(410)을 개재한 상태로 상기 소다라임 글라스를 사용한다. 만약, 제 1 및 제2 기판(100,200)을 모두 소다라임 글라스로 사용하는 경우에는, 제1 기판(100)과 접합층(400) 사이 및 제2 기판(200)과 접합층(400) 사이에 모두 버퍼층(410)을 개재함이 바람직하다.
이하, 결합제(401) 및 충전제(402)의 중량비에 대해 보다 상세하게 설명한다.
앞서 살핀 바와 같이, 충전제(402)는 접착력을 가지지 않고, 제1 및 제2 기판(100,200)을 결합하는데 관여하지 않는다. 접합층(400)에 대해서는 충전제(402)의 중량비가 30% 이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 충전제(402)는 레이저(40)를 흡수하지 않으며, 충전제(402)의 중량비가 30% 이상이 되면 상기 프리트가 유동성을 갖고 경화하는데 필요한 온도가 높아지게 된다. 상기 온도를 높이려면, 레이저(40) 생성을 위한 전력 소모가 증가된다. 또한, 레이저(40) 조사시 이동 속도를 늦추어야 하고, 그에 따라 전체 공정이 지연될 수 있다. 이러한 문제를 방지하도록 접합층(400)은 30% 이하의 중량비를 갖는 충전제(402)를 포함하는 것이 바람직하며, 지나치게 부족하지 않도록 충전제(402)는 최소 10% 이상의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.
이에 대해, 버퍼층(410)은 적어도 접합층(400)에서 보다는 많은 양이 필요하므로 30% 중량비를 초과하는 충전제(402)를 갖는다. 충전제(402)가 50% 이상의 중량비를 가지면, 충전제(402)가 결합제(401) 보다 많은 양을 차지하게 되어 충전제(402) 사이의 공간을 상기 프리트가 채우지 못하게 된다. 상기 프리트가 채우지 못한 공간에 기공이 형성되며, 버퍼층(410)은 포러스(porous)한 구조를 갖는다.
따라서, 레이저(40)가 조사된 직후에 접합층(400)에서 제2 기판(200)으로의 열 전달이 보다 효과적으로 차단된다. 한편, 레이저(40)가 조사된 후 일정 시간이 경과된 후에는, 버퍼층(410) 내부에 접착성을 갖는 프리트가 충분하지 않더라도, 상기 기공은 접합층(400) 내부의 프리트가 레이저(40)에 의하여 유동성을 갖고 버퍼층(410)까지 확장하여 채우게 된다. 따라서, 제1 및 제2 기판(100,200) 사이의 봉지가 가능하다.
버퍼층(410)은 충전제(402)의 양이 증가하고 결합제(401)의 양이 감소할수록 열 차단 효과가 증가한다. 다만, 결합제(401)의 양이 지나치게 적으면 충전제(402)간 결합력이 지나치게 약해지므로, 버퍼층(410)은 최소한 10% 중량비의 결합제(401)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 실시예들에 따르면, 표시 장치 및 이를 제조함에 있어서 제조 비용을 크게 줄일 수 있다. 이상 예시적인 관점에서 몇 가지 실시예들을 살펴보았지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않으며 하기의 특허 청구 범위 및 이에 균등한 것들을 포함한다.

Claims (20)

  1. 화소 영역이 정의된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판 사이에서 상기 제1 및 제2 기판을 접합하는 접합층; 및
    상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나의 기판과 상기 접합층 사이에 개재되며, 상기 접합층 보다 낮은 열전도도를 갖는 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 제2 기판과 상기 접합층 사이에 개재되며, 상기 제2 기판은 소다라임 글래스인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 접합층과 평면상에서 오버랩되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접합층 및 상기 버퍼층은 결합제 및 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접합층에서 상기 충전제의 중량비는 상기 버퍼층에서 상기 충전제의 중량비보다 작은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 결합제는 프리트(frit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 충전제는 코디어라이트(cordierite), 유크립타이트(eucryptite) 및 스포두멘(spodumene) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 접합층의 충전제는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 상기 버퍼층의 충전제는 30%보다 큰 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 버퍼층의 충전제는 50 - 90%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되는 발광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 화소 영역이 정의된 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판 중 선택된 적어도 하나의 기판 상부에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층 상부에 상기 버퍼층 보다 높은 열전도도를 갖는 접합층을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판을 마주보도록 배치하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 제2 기판과 상기 접합층 사이에 개재되며, 상기 제2 기판은 소다라임 글래스인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층을 형성하는 단계는,
    상기 선택된 기판 상부에 버퍼 물질을 도포하는 단계; 및
    상기 버퍼 물질을 건조 및 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 접합층을 형성하는 단계는,
    상기 버퍼층과 평면상에서 오버랩되게 접합 물질을 도포하는 단계; 및
    상기 접합 물질을 건조 및 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 접합 물질 및 상기 버퍼 물질은 결합제, 충전제 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 접합층에서 상기 충전제의 중량비는 상기 버퍼층에서 상기 충전제의 중량비보다 작은 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 결합제는 프리트(frit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 충전제는 코디어라이트(cordierite), 유크립타이트(eucryptite) 및 스포두멘(spodumene) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 접합층의 충전제는 10 - 30%의 중량비를 갖고, 상기 버퍼층의 충전제는 30%보다 큰 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 버퍼층의 충전제는 50 - 90%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
KR1020070061692A 2007-06-22 2007-06-22 표시 장치 및 그 제조 방법 KR20080112793A (ko)

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