KR20170080887A - 표시장치 및 표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치 및 표시장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어가 흑색의 쉘에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 바인더 내부에 응집된 차광패턴을 이루는 차광막을 포함하는 표시장치 및 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어가 흑색의 쉘에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 바인더 내부에서 응집되어 셀프 패터닝(self-patterning) 방법을 통해 패턴 형상을 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자는 흑색을 띄는 쉘에 의해 차광성을 가지면서도 금속재질로 이루어지는 코어를 통해 셀프 패터닝 방법을 통해 손쉽게 패턴 형상을 구현할 수 있으며, 미세 선폭의 패턴 형상을 구현할 수 있다.
또한, 쉘이 고내열, 고저항의 특성을 가지므로, 우수한 차광성능을 구현할 수 있으며, 또한, 바인더 자체도 고내열성 특성을 가지므로, 이러한 차광막 입자가 바인더 내부에 분산되어 위치함에 따라, 차광막 입자를 포함하는 바인더는 더욱 고내열성 특성 또한 갖게 된다.

Description

표시장치 및 표시장치의 제조방법{display device and method of fabricating display device}

본 발명은 표시장치 및 표시장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어가 흑색의 쉘에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 바인더 내부에 응집된 차광패턴을 이루는 차광막을 포함하는 표시장치 및 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

최근에 각광받고 있는 디스플레이들은 화상의 콘트라스트비를 증가시키기 위하여, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 각 화소영역 간에 흑색의 차광막 (black matrix : BM)을 형성하는 구조를 지니고 있다.

차광막에는 카본(carbon) 블랙을 많이 사용하는데, 차광막에 사용되는 카본 블랙은 분산불량에 의한 차광성이 낮으며, 이를 해소하고자 카본 블랙을 많이 함유할 경우에는 광경화 불량 등으로 인하여 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의한 제조가 힘들어지는 문제점을 갖는다.

게다가, 카본 블랙은 고온에서 쉽게 산화되어 차광성이 낮아지는 특성이 있어, 500℃ 이상의 고온 열처리 공정이 필수적으로 포함되는 박막트랜지스터가 구비된 어레이기판 상에는 적용이 어렵다.

또한, 차광막의 재료로 제안된 바 있는 흑색 티탄(titan)은 350℃ 부근의 고온에서 백색의 산화티탄으로 변화해 버리기 때문에 내열성이 요구되는 차광막의 재료로는 적합하지 않다.

이에 내열성이 우수한 흑색 티타니아(titania)가 제안되었으나, 카본 블랙보다도 차광성이 나빠서 이 역시 적용하기가 어렵다.

특히, 최근 고해상도로 갈수록 차광막 또한 미세 선폭을 요구하게 되는데, 포토리소그라피 공정을 통해 차광막을 형성하는 경우, 10um 이하의 선폭을 갖도록 형성하기 매우 어려운 실정이며, 고가의 노광장비로 인하여 초기 투자비용이 증가하게 되고, 고해상도의 마스크가 요구되는 등 공정비용이 과다해지는 단점을 야기하게 된다.

뿐만 아니라, 패턴을 형성할 때마다 노광, 노광 후 베이크, 현상, 현상 후 베이크, 식각공정, 세정공정 등 복잡한 공정을 수행해야만 하기 때문에 공정 시간이 오래 걸리고, 다수의 포토공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차광성능 및 내열성이 우수한 차광막을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 미세 패턴이 가능한 차광막을 제공하는 것을 제 2 목적으로 하며, 또한, 차광막 형성공정을 단순화하는 것을 제 3 목적으로 한다.

이를 통해, 공정의 효율성을 향상시키는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화소영역 별로 위치하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 포함하는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 상부 또는 상기 제 2 기판의 하부에 위치하는 적(R), 녹(B), 청(B)색의 컬러필터와, 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 상부 또는 하부에 위치하는 차광막을 포함하며, 상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 표시장치를 제공한다.

또한, 본원발명은 각각 발광영역과 비발광영역으로 나뉘어 정의되는 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하며, 상기 다수의 화소영역을 정의하는 차광 패턴과, 상기 다수의 차광패턴 사이에 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하며, 상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자를 갖는 표시장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상부로 위치하며, 금속물질로 이루어지는 코어(core)가 흑색의 쉘(shell)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 차광막과, 상기 차광막 상부로 위치하는 버퍼층과, 상기 차광패턴에 대응하여 상기 각 화소영역 별로 상기 버퍼층 상부로 위치하는 구동 박막트랜지스터와, 상기 구동 박막트랜지스터에 연결되며, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 표시장치를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어가 흑색의 쉘에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 바인더 내부에서 응집되어 셀프 패터닝(self-patterning) 방법을 통해 패턴 형상을 이루도록 함으로써, 셀프 패터닝 방법을 통해 손쉽게 패턴 형상을 구현할 수 있으며, 미세 선폭의 패턴 형상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 쉘이 고내열, 고저항의 특성을 가지므로, 우수한 차광성능을 구현할 수 있으며, 또한, 바인더 자체도 고내열성 특성을 가지므로, 차광막 입자를 포함하는 바인더는 더욱 고내열성 특성을 갖는 효과가 있다.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자를 개략적으로 도시한 도면.
도 1b는 도 1a의 TEM(transmission electron microscope) 사진.
도 2a ~ 2e는 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자를 이용한 셀프 패터닝 방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 차광막의 셀프 패터닝 방법을 통해 패턴 형상을 구현한 모습을 나타낸 SEM(scanning electron microscope) 사진.
도 3b는 도 3a의 차광막의 차광패턴의 표면을 나타낸 사진.
도 3c는 차광막의 투과패턴의 표면을 나타낸 사진.
도 4는 투과패턴의 투과율을 측정한 실험결과.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6a ~ 6f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터층을 포함하는 제 2 기판의 제조 단계별 공정 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

본원발명은 화소영역 별로 위치하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 포함하는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 상부 또는 상기 제 2 기판의 하부에 위치하는 적(R), 녹(B), 청(B)색의 컬러필터와, 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 상부 또는 하부에 위치하는 차광막을 포함하며, 상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 표시장치를 제공한다.

또한, 각각 발광영역과 비발광영역으로 나뉘어 정의되는 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하며, 상기 다수의 화소영역을 정의하는 차광 패턴과, 상기 다수의 차광패턴 사이에 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하며, 상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자를 갖는 표시장치를 제공한다.

또한, 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상부로 위치하며, 금속물질로 이루어지는 코어(core)가 흑색의 쉘(shell)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 차광막과, 상기 차광막 상부로 위치하는 버퍼층과, 상기 차광패턴에 대응하여 상기 각 화소영역 별로 상기 버퍼층 상부로 위치하는 구동 박막트랜지스터와, 상기 구동 박막트랜지스터에 연결되며, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과, 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 표시장치를 제공한다.

이때, 상기 화소영역의 경계에 대응하여, 상기 코어와 상기 쉘로 이뤄지는 상기 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광격벽이 위치하며, 상기 차광격벽으로 둘러싸인 영역 내부에 상기 제 1 전극 상부로 상기 유기발광층이 위치하며, 상기 차광패턴은 상기 화소영역의 경계에 대응하여 위치하며, 상기 투과패턴은 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터에 대응되어 위치한다.

그리고, 상기 화소전극과 이격되어 배치되는 공통전극과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 액정층을 더 구비하며, 상기 화소전극과 전기적으로 연결되는 유기전계발광소자를 더 포함하고, 상기 유기전계발광소자는 다수의 유기물층이 적층되어 있으며, 백색광을 발광하고, 상기 제 1 기판과 상기 컬러필터 사이 또는 상기 제 2 기판과 상기 컬러필터 사이에 위치한다.

또한, 상기 코어는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 금속물질로 이루어지거나, 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리듐(Gd), 몰리브덴(Mo), MM'₂O₄, 및 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, 0 < x ≤3, 0 < y ≤5)로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 자성물질로 이루어지거나, CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 자성합금으로 이루어지며, 상기 쉘은 티탄블랙(titan black), 락탄블랙(lactam black), CuMnOx, Cu(Cr, Mn)xOy, Cu(Cr, Fe)xOy, (Fe, Mn)(Fe, Mn)xOy, TiNxOy의 그룹에서 적어도 하나 선택된다.

그리고, 상기 코어는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 상기 차광막 입자는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 상기 바인더는 실록산(siloxane) 또는 실세스퀴옥산(silsesquioxane)의 그룹에서 적어도 하나 선택되며, 열경화성 가교제를 포함한다.

이때, 상기 버퍼층은 무기절연물질의 질화실리콘(SiNx)이나 산화실리콘(SiO2) 중 선택된 하나로 이루어진다.

또한, 본 발명은 a) 금속물질로 이루어지는 코어(core)가 흑색의 쉘(shell)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 포함된 바인더를 기판 상에 도포하는 단계와, b) 상기 기판의 배면으로 자성마스크를 위치시켜, 상기 다수의 차광막 입자를 상기 자성마스크 상부에 대응하여 상기 기판 상에서 위치시키는 단계와, c) 상기 자성마스크를 제거한 뒤, 상기 차광막 입자가 포함된 바인더로 자외선 또는 열을 조사하여, 상기 차광막 입자를 응집시켜 차광막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 차광막은 상기 차광막 입자로 이루어지는 차광패턴과, 상기 바인더로만 이루어지는 투과패턴을 포함하는 표시장치 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 c) 단계 전에, 상기 기판 상에 화소영역 별로 적, 녹, 청색의 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 차광패턴은 상기 화소영역의 경계에 대응하여 위치하며, 상기 투과패턴은 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 상부로 위치하며, 상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 a) 단계 전에, 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 차광패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 상부를 포함하는 화소영역의 비발광영역에 대응하여 위치하며, 상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 유기발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하며, 상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 상부로, 상기 차광패턴에 대응하여 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극 상부로 유기발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 구동 박막트랜지스터 상부로 뱅크를 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 뱅크 내측으로 상기 유기발광층이 위치하며, 상기 구동 박막트랜지스터 상부로 상기 코어와 상기 쉘로 이뤄지는 상기 차광막 입자가 포함된 바인더로 이루어지는 차광격벽을 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 차광격벽의 내측으로 상기 유기발광층이 위치한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 1b는 도 1a의 TEM(transmission electron microscope) 사진이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자(100)는 금속물질로 이루어지는 코어(core : 110)가 흑색의 쉘(shell : 120)에 감싸져 이루어진다.

이때, 코어(110)는 금속물질(metal material), 자성물질(magnetic material), 또는 자성합금(magnetic alloy)으로 이루어질 수 있는데, 금속물질로는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.

그리고, 자성물질로는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리듐(Gd), 몰리브덴(Mo), MM'₂O₄, 및 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, 0 < x ≤3, 0 < y ≤5)로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.

또한 자성합금으로는 CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 구성된 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.

그리고, 코어(110)를 감싸는 쉘(120)은 티탄블랙(titan black), 락탄블랙(lactam black), CuMnOx, Cu(Cr, Mn)xOy, Cu(Cr, Fe)xOy, (Fe, Mn)(Fe, Mn)xOy, TiNxOy의 그룹에서 하나 또는 둘 이상으로 선택되는 것이 바람직하다.

여기서, 코어(110)는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 차광막 입자(100)의 전체적인 크기는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 갖는다.

이러한 차광막 입자(100)는 바인더(130) 내부에 분산되어 위치하는데, 바인더(130)는 고저항, 고내열성을 갖는 실록산(siloxane) 또는 실세스퀴옥산(silsesquioxane)의 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.

바인더(130) 내부에는 열경화성 가교제(140)가 함유되어 있다.

열경화성 가교제(140)는 상온에서 액상을 유지할 수 있는 특성의 에폭시수지, 아크릴계 다관능성 단량체, 멜라민 수지 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자(100)는 흑색을 띄는 쉘(120)에 의해 차광성을 가지면서도 금속재질로 이루어지는 코어(110)를 통해 셀프 패터닝(self-patterning)방법을 통해 손쉽게 패턴 형상을 구현할 수 있으며, 미세 선폭의 패턴 형상을 구현할 수 있다.

또한, 쉘(120)이 고내열, 고저항의 특성을 가지므로, 우수한 차광성능을 구현할 수 있으며, 또한, 바인더(130) 자체도 고내열성 특성을 가지므로, 이러한 차광막 입자(100)가 바인더(130) 내부에 분산되어 위치함에 따라, 차광막 입자(100)를 포함하는 바인더(130)는 더욱 고내열성 특성 또한 갖게 된다.

이후, 본 발명의 차광막 입자(100)의 셀프 패터닝 방법에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 2a ~ 2e는 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자를 이용한 셀프 패터닝 방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(151) 상부로 차광막 입자(100)가 포함된 바인더(130)를 도포한다.

여기서, 차광막 입자(100)가 포함된 바인더(130)를 기판(151) 상에 도포하는 공정은 다양한 코팅 방법이 사용될 수 있는데, 스핀코팅(spin-coating)법, 슬릿코팅(slit-coating)법, 닥터블레이드(doctor blade)법, 스핀-슬릿 코팅(spin and slit coating)법, 롤투롤 코팅(roll to roll)법, 또는 캐스트 코팅(cast coating)법 등이 사용될 수 있다.

이때, 기판(151)이 유연한 TAC나 COP로 이루어질 경우, 기판(151) 상에 차광막 입자(100)가 포함된 바인더(130)가 균일하게 도포되도록 하기 위하여, 슬릿 코팅법이나 롤투롤 코팅법을 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 기판(151)의 배면으로 패턴을 형성하고자 하는 영역에 대응하여, 자성마스크(153)를 위치시킨다.

자성마스크(153)의 자력에 의해, 도 2c에 도시한 바와 같이 바인더(130) 내부에 분산되어 있던 차광막 입자(100)는 자성마스크(153) 상부에 대응하여 기판(151) 상에 위치하게 된다.

다음으로 도 2d에 도시한 바와 같이, 기판(151)의 배면으로부터 자성마스크(도 2c의 153)를 제거한 후, 차광막 입자(100)의 경화공정을 진행한다.

이때, 기판(151)의 배면으로부터 자성마스크(도 2c의 153)를 제거하면, 차광막 입자(100)의 코어(110)가 금속물질로 이루어질 경우 금속물질은 상자성을 가지므로, 차광막 입자(100)는 자성성질을 잃게 된다.

그리고, 차광막 입자(100)의 코어(110)가 자성물질 또는 자성합금으로 이루어질 경우에는 기판(151)의 배면으로부터 자성마스크(도 2c의 153)를 삭제하더라도, 차광막 입자(100)는 그대로 자성 성질을 유지하게 된다.

경화공정은 자성마스크(도 2c의 153) 상부에 대응하여 위치하던 차광막 입자(100)를 응집시키는 공정으로, 차광막 입자(100)를 포함하는 바인더(130)에 자외선을 조사하는 UV경화 또는 열을 조사하는 열 경화로 진행될 수 있다.

경화공정이 완료되면, 도 2e에 도시한 바와 같이 차광막 입자(100)는 바인더(130) 내부에서 차광막 입자(100)가 응집되어 패턴 형상을 이루게 된다.

이러한 차광막 입자(100)의 셀프 패터닝 방법은 자성마스크(도 2c의 153)의 면적에 대응하여 차광막 입자(100)에 의한 패턴 형상을 형성할 수 있어, 10um 이하의 미세 선폭을 갖는 패턴 형상을 손쉽게 형성할 수 있다.

또한, 포토리소그라피 공정에 비해 초기 투자비용이 전혀 필요로 하지 않아 공정비용을 절감할 수 있으며, 또한 패턴 형상을 자성마스크(도 2c의 153)의 자력을 이용하여 매우 손쉽게 형성할 수 있어, 노광, 현상 등의 다수의 공정을 진행해야 했던 포토리소그라피 공정에 비해 공정시간을 매우 짧게 단축할 수 있으며, 공정의 효율성 자체를 향상시키게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자(100)는 흑색을 띄는 쉘(120)에 의해 차광성을 가지면서도 금속재질로 이루어지는 코어(110)를 통해 셀프 패터닝(self-patterning)방법을 통해 손쉽게 패턴 형상을 구현할 수 있으며, 미세 선폭의 패턴 형상을 구현할 수 있다.

또한, 쉘(120)이 고내열, 고저항의 특성을 가지므로, 우수한 차광성능을 구현할 수 있으며, 또한, 바인더(130) 자체도 고내열성 특성을 가지므로, 이러한 차광막 입자(100)가 바인더(130) 내부에 분산되어 위치함에 따라, 차광막 입자(100)를 포함하는 바인더(130)는 더욱 고내열성 특성 또한 갖게 된다.

아래 [표 1]은 본 발명의 실시예에 따른 차광막 입자(100)의 셀프 패터닝 방법을 통해 형성된 차광막의 기본 물성을 나타낸 결과이다.

항목	Sample 1
저항(residtivity)(Ω.cm)	2.0 * 1012
투과율(transmittance)(OD)	3.4
반사율(reflectance)(%)	5.9
두께(thickness)(nm)	700
열분석법(승온+등온@150 ~ 350℃)(wt%)	0.9
선폭(㎛)	5

[표 1]에서 Sample 1 은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 바인더 내부에서 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성된 차광막으로, 셀프 패터닝(self-patterning)방법을 통해 형성하였다.

[표 1]을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 차광막은 2.0 *10¹²의 저항을 가지므로, 이는 티탄블랙을 차광막으로 사용하는 경우의 저항 값인 >10¹²과 큰 차이를 갖지 않는 것을 확인할 수 있다.

또한, 투과율과 반사율, 두께, 열분석법 모두 티탄블랙을 차광막으로 사용하는 경우와 크게 차이가 나지 않는다.

그리고 특히 선폭은 티탄블랙을 차광막으로 사용하는 경우에는 10㎛ 이하의 선폭을 구현하기 어려운 실정이나, 본 발명의 실시예에 따른 차광막은 5㎛의 선폭까지 구현할 수 있다.

즉, 위의 [표 1]을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 차광막은 기존의 티탄블랙을 차광막으로 사용하던 경우와 대비하여, 유사한 물성 특성을 가지면서도 미세 선폭의 패턴 형상을 구현할 수 있다.

	경화(cure)조건(@오븐(oven))	Wt% Loss
Sample 1	250℃,60m	2.693%
	350℃,60m	0.895%
Sample 2	250℃,60m	3.619%
	350℃,60m	0.999%

위의 [표 2]는 본 발명의 실시예에 따른 차광막의 내열성을 비교한 실험결과로, Sample 1은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 바인더 내부에서 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성된 차광막으로, 셀프 패터닝(self-patterning)방법을 통해 형성하였다.

그리고, Sample 2는 Cu2O로 이루어지는 흑색입자에 카본블랙이 함유된 차광막을 나타낸다.

위의 [표 2]를 살펴보면, Sample 1이 Sample 2에 비해 내열성이 더욱 뛰어난 것을 확인할 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 차광막이 고내열의 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 차광막은 고내열, 고저항의 특성을 가지므로, 우수한 차광성능을 구현할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 차광막의 셀프 패터닝 방법을 통해 패턴 형상을 구현한 모습을 나타낸 SEM(scanning electron microscope) 사진이며, 도 3b는 도 3a의 차광막의 차광패턴의 표면을 나타낸 사진이며, 도 3c는 차광막의 투과패턴의 표면을 나타낸 사진이다.

그리고, 도 4는 투과패턴의 투과율을 측정한 실험결과이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차광막은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 바인더 내부에서 응집되어 셀프 패터닝 방법을 통해 패턴 형상을 이루게 되는데, 이때 차광막 입자는 바인더 내부에서 명확하게 바인더와 구분되어 패턴 형상을 이루는 것을 확인할 수 있다.

이를 통해, 차광막은 차광막 입자가 응집된 차광패턴과 바인더로 이루어지는 투과패턴으로 나뉘어 정의되게 된다.

이때, 바인더로 이루어지는 투과패턴은 높은 투과율을 갖는데, 투과패턴의 투과율은 도 4를 참조하면 확인할 수 있다.

도 4의 Sample 3은 평탄화막으로 가장 널리 사용되는 포토아크릴의 투과율을 나타낸 것이며, Sample 4는 본 발명의 실시예에 따른 차광막의 투과패턴의 투과율을 나타낸다.

도 4의 그래프를 참조하면, Sample 4와 Sample 3의 투과율이 전 파장대에서 모두 일치하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차광막의 투과패턴은 포토아크릴과 유사한 투과율을 가짐을 확인할 수 있으며, 특히 380 ~ 780nm의 파장대에서는 투과율이 99.12%로 매우 높은 투과율을 갖는 것을 확인할 수 있다.

- 제 1 실시예 -

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이때, 박막트랜지스터(DTr)는 각 화소영역(1P, 2P, 3P) 별로 형성되지만 도면에 있어서는, 설명의 편의를 위하여 하나의 화소영역(1P)에 대해서만 도시하도록 하였다. 그리고, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(1P, 2P, 3P) 내에 박막트랜지스터(DTr)가 구비되는 영역을 스위칭영역(TrA)이라 정의하였다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 하부의 제 1 기판(221)과, 상부의 제 2 기판(222) 그리고 제 1 및 제 2 기판(221, 222) 사이의 액정층(226)을 포함한다.

이때, 제 1 기판(221)과 제 2 기판(222)은 유리기판, 얇은 플렉시블(flexibility) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판에 해당될 수 있다. 이때, 플렉시블(flexibility) 기판은 폴리 에테르 술폰(Polyethersulfone:PES), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate:PEN), 폴리 이미드(polyimide:PI), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리 카보네이트(polycarbonate:PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

이러한 제 1 기판(221)의 내측면 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)과 교차하여 다수의 화소영역(1P, 2P, 3P)을 정의하는 데이터배선(224)이 구성되어 있다.

그리고, 다수의 각 화소영역(1P, 2P, 3P)의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(224)의 교차지점의 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는데, 박막트랜지스터(DTr)는 게이트전극(223), 게이트절연막(225), 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(226a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(226b)으로 이루어지는 반도체층(226), 소스 및 드레인전극(228, 229)으로 이루어진다.

여기서, 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(226)이 순수 및 불순물의 비정질 실리콘으로 이루어지는 보텀 게이트(bottom gate) 타입을 예로서 보이고 있으나, 이의 변형예로서 반도체층이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

그리고 데이터배선(224)과 소스 및 드레인전극(228, 229) 상부에는 보호층(231)이 구비되고 있으며, 보호층(231) 상부의 각 화소영역(1P, 2P, 3P) 별로, 화소전극(235)이 형성된다.

이때, 화소전극(235)은 보호층(231)에 형성된 드레인콘택홀(233)을 통해 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(229)과 전기적으로 연결되게 된다.

그리고, 제 1 기판(221)과 마주보는 제 2 기판(222)에는 컬러필터층(237)이 형성되는데, 컬러필터층(237)은 각 화소영역(1P, 2P, 3P) 마다 순차 반복하여 형성되는 적, 녹, 청색 컬러필터(237a, 237b, 237c)를 포함한다.

컬러필터층(237) 상부로 차광막(200)이 위치하는데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차광막(200)은 제 1 기판(221)의 게이트배선(미도시) 및 데이터배선(224)과 박막트랜지스터(DTr)에 대응되는 차광패턴(210)과, 차광패턴(210) 사이의 이격된 사이영역으로 투과패턴(220)이 형성된다.

이때, 차광패턴(210)은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성되며, 투과패턴(220)은 차광막 입자(100)가 분산되어 있는 바인더(130)로 이루어진다.

그리고, 이러한 차광막(200) 상부로 투명 도전성물질의 공통전극(238)이 구비되어 있다.

이때, 도시하지는 않았지만 제 1 기판(221)과 제 2 기판(222) 사이로 충진되는 액정층(226)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(221, 222)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern : 미도시)이 형성된다.

그리고, 액정층(226)의 배향을 조절하기 위해 액정층(226)을 사이에 두고 대면하는 제 1 기판(221)과 제 2 기판(222)에 각각 액정층(226)을 향하는 표면이 각각 소정 방향으로 러빙(rubbing)된 배향막(미도시)이 개재되어 액정분자의 초기배열상태와 배향 방향을 균일하게 정렬한다.

이러한 액정표시장치는 게이트구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 게이트배선(미도시) 별로 선택된 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터배선(224)을 통해서 해당 화소전극(235)으로 전달되고, 이에 따른 화소전극(235)과 공통전극(238) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 컬러필터층(237) 상부로 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어지는 차광막(200)을 구비함으로써, 차광막(200)의 차광패턴(210)을 통해 박막트랜지스터(DTr) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(224)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비표시영역을 가려 빛샘이 발생하는 것을 방지하게 된다.

또한 각 화소영역(1P, 2P, 3P)으로부터 발광된 광의 혼색을 방지하게 된다.

특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 차광막(200)의 차광패턴(210)을 미세 선폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 차광막(200) 자체가 고내열, 고저항의 특성을 가지므로 우수한 차광성능을 구현할 수 있다.

또한, 차광막(200)이 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어짐에 따라, 차광막(200) 전체적으로 평탄한 표면을 갖게 되어, 평탄화를 위한 평탄화층을 삭제할 수 있다.

도 6a ~ 6f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터층을 포함하는 제 2 기판의 제조 단계별 공정 단면도이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(222)상에 적(R), 녹(B), 청(B)색 중의 한 가지, 예를 들면 적색 레지스트(resist)를 스핀코팅(spin coating), 바 코팅(bar coatinhg)등의 코팅방법을 통하여 전면에 코팅함으로써 적색 컬러필터층(미도시)을 형성한 후, 이를 빛의 투과영역 및 차단영역을 갖는 마스크(미도시)를 통해 노광하고, 현상함으로써, 소정간격을 가지며 서로 이격하는 다수의 적색 컬러필터(237a)를 제 1 화소영역(1P)에 대응하여 형성한다.

여기서 액정표시장치는 통상적으로 적(R), 녹(G), 청(B)색이 순차 반복적으로 배열되는 패턴 형태를 이루므로, 녹색 및 청색 컬러필터(도 5의 237b, 237c)가 형성되어야 하는 제 2 및 제 3 화소영역(2P, 3P)에 대해서는 적색 컬러필터층(미도시)이 현상되어 제거된다.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 녹색 레지스트를 적색 컬러필터(237a)가 형성된 제 2 기판(222) 상의 전면에 도포하여, 녹색 컬러필터층(미도시)을 형성하고, 적색 컬러필터(237a)를 형성한 방법과 동일하게 진행하여, 적색 컬러필터(237a)과 이웃한 다수의 제 2 화소영역(2P)에 대응하여 녹색 컬러필터(237b)를 형성하고, 연속하여 청색 레지스트에 대해서도 동일하게 진행하여, 녹색 컬러필터(237b)과 이웃한 다수의 제 3 화소영역(3P)에 대응하여 청색 컬러필터(237c)를 형성함으로써 적(R), 녹(B), 청(B)색 컬러필터(237a, 237b, 237c)를 갖는 컬러필터층(143)을 형성한다.

다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, 컬러필터층(237) 상부로 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 포함된 바인더(130)를 스핀코팅(spin coating), 바 코팅(bar coatinhg)등의 코팅방법을 통하여 전면에 코팅한다.

다음으로 도 6d에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(222)의 배면으로 제 1 내지 제 3 화소영역(1P, 2P, 3P)의 경계에 대응하여 자성마스크(153)를 위치시켜, 자성마스크(153)의 자력을 통해 바인더(130) 내부에 분산되어 있던 차광막 입자(100)를 자성마스크(153) 상부에 대응하여 위치하도록 한다.

다음으로 도 6e에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(222)의 배면으로부터 자성마스크(153)를 제거한 후, 차광막 입자(100)의 경화공정을 진행하여, 차광막 입자(100)를 응집시켜 패턴 형상을 이루도록 함으로써, 컬러필터층(237) 상부로 차광막 입자(100)에 의한 차광패턴(210)과 차광패턴(210) 사이의 이격된 사이영역의 바인더(130)로 이루어지는 투과패턴(220)을 포함하는 차광막(200)을 형성하게 된다.

이후, 도 6f에 도시한 바와 같이, 차광막(200) 상부로 공통전극(238)을 형성함으로써, 이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제 2 기판(222)을 완성하게 된다.

- 제 2 실시예 -

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광소자의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

이때, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 각 화소영역(P) 별로 형성되지만 도면에 있어서는, 설명의 편의를 위하여 하나의 화소영역(P)에 대해서만 도시하도록 하였다.

그리고 설명의 편의를 위하여, 실질적으로 화상을 구현하는 영역을 발광영역(EA)이라 정의하며, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 각종 배선들이 형성되는 영역을 비발광영역(NEA)이라 정의하도록 하겠다.

그리고, 설명에 앞서 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED는 상부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광층(321)이 형성되는 발광다이오드(E)가 형성된 기판(301)이 인캡기판(302)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

즉, 기판(301) 상의 다수의 화소영역(P)의 비발광영역(NEA)에는 반도체층(303)이 형성되는데, 반도체층(303)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(303a) 그리고 액티브영역(303a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(303b, 303c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(303) 상부로는 게이트절연막(305)이 형성되어 있다.

게이트절연막(305) 상부로는 반도체층(303)의 액티브영역(303a)에 대응하여 게이트전극(307)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(307)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 층간절연막(309a)이 형성되어 있으며, 이때 층간절연막(309a)과 그 하부의 게이트절연막(305)은 액티브영역(303a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(303b, 303c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(316)을 구비한다.　

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(316)을 포함하는 층간절연막(309a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(316)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(303b, 303c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(310a, 310b)이 형성되어 있다.

그리고 소스 및 드레인전극(310a, 310b) 상부로 드레인전극(310b)을 노출시키는 드레인콘택홀(308)을 갖는 보호층(309b)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인전극(310a, 310b)과 이들 전극(310a, 310b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(303b, 303c)을 포함하는 반도체층(303)과 반도체층(303) 상부에 형성된 게이트절연막(305) 및 게이트전극(307)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

그리고, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(304)이 형성되어 있다.

또한 도면상에 도시하지는 않았지만 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(310b)과 연결되며 보호층(309b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역인 발광영역(EA)에, 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(321)이 형성되어 있다.

제 1 전극(321) 상부로 차광막(300)이 위치하는데, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차광막(300)은 각 화소영역(P)의 경계부에 대응하여 위치하는 차광패턴(210)과, 차광패턴(210) 사이의 이격된 사이영역인 발광영역(EA)에 대응하여 투과패턴(220)이 형성된다.

이때, 차광패턴(210)은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성되며, 투과패턴(220)은 차광막 입자(100)가 분산되어 있는 바인더(130)로 이루어진다.

이러한 차광막(300)을 통해, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(304)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비발광영역(NEA)을 가려 빛샘이 발생하는 것을 방지하게 된다.

차광막(300)의 차광패턴(210)을 통해 제 1 전극(321)은 각 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성된다.

이러한 차광막(300) 상부로 백색광을 발광하는 유기발광층(323)이 형성된다.

유기발광층(323)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

그리고, 유기발광층(323)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(325)이 형성되어 있다.

이때, 제 2 전극(315)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조이다.

제 1 전극(321)과 유기발광층(323) 그리고 제 2 전극(325)은 발광다이오드(E)를 이룬다.

따라서, 유기발광층(323)에서 발광된 빛은 제 2 전극(325)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.

이러한 OLED는 선택된 신호에 따라 제 1 전극(321)과 제 2 전극(325)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(321)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(325)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(323)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 2 전극(325)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(302)이 구비되고 있다.

여기서, 기판(301)과 인캡기판(302)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 기판(301)과 인캡기판(302)은 합착되어 패널상태를 유지하게 된다.

이때, 서로 이격하는 기판(301)과 인캡기판(302) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다.

한편, 전술한 제 2 실시예에 따른 OLED는 기판(301)과 마주하며 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(302)이 구비된 것을 설명 및 도시하였으나, 변형예로서 인캡기판(302)은 점착층(미도시)을 포함하는 필름 형태로 기판(301)의 최상층에 구비된 제 2 전극(325)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 또 다른 변형예로서 제 2 전극(325) 상부로 유기절연막 또는 무기절연막이 더욱 구비되어 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 유기절연막 또는 무기절연막은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 인캡기판(302)은 생략할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED는 제 1 전극(321) 상부로 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어지는 차광막(300)을 구비함으로써, 차광막(300)의 차광패턴(210)을 통해 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(304)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비표시영역(NEA)을 가려 빛샘이 발생하는 것을 방지하게 된다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED는 차광막(300)의 차광패턴(210)을 미세 선폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 차광막(300) 자체가 고내열, 고저항의 특성을 가지므로 우수한 차광성능을 구현할 수 있다.

또한, 차광막(300)이 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어짐에 따라, 차광막(300) 전체적으로 평탄한 표면을 갖게 되어, 평탄화를 위한 평탄화층을 삭제할 수 있다.

따라서, 차광막(300) 상부로 유기발광층(323)과 제 2 전극(325)을 형성하는 과정에서, 평탄한 표면의 차광막(300)에 의해 유기발광층(323)과 제 2 전극(325)을 보다 손쉽게 형성할 수 있으며, 또한 유기발광층(323)과 제 2 전극(325)이 단차를 갖지 않도록 형성할 수 있어, 유기발광층(323)이 단차에 의해 발광효율에 차이가 발생하거나, 제 2 전극(325)이 단차에 의해 단선 불량 등에 의한 구동불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

- 제 3 실시예 -

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 및 제 2 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 3 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

이하 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광층(423)이 형성되는 발광다이오드(E)가 형성된 기판(401)이 인캡기판(402)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(401) 상에는 차광막(400)이 위치하는데, 차광막(400)은 기판(401) 상의 화소영역(P)의 비발광영역(NEA)에 대응하는 차광패턴(210)과, 화소영역(P)의 발광영역(EA)에 대응하는 투과패턴(220)으로 이루어진다.

이때, 차광패턴(210)은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성되며, 투과패턴(220)은 차광막 입자(110)가 분산되어 있는 바인더(130)로 이루어진다.

차광막(400)의 차광패턴(210)은 외부광으로부터 반도체층(403)의 액티브영역(403a)을 보호하는 역할을 하게 된다.

그리고 차광막(400)의 상부로 전면에 버퍼층(404)이 형성되는데, 이때 버퍼층(404)은 무기절연물질의 질화실리콘(SiNx)이나 산화실리콘(SiO2)으로 이루어질 수 있다.

차광패턴(210)에 대응하여 버퍼층(404)의 상부로 소스 및 드레인전극(410a, 410b)과 이들 전극(410a, 410b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(403b, 403c)과, 소스 및 드레인영역(403b, 403c) 사이의 액티브영역(403a)을 포함하는 반도체층(403)과 반도체층(403) 상부에 형성된 게이트절연막(405) 및 게이트전극(407)을 포함하는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.

그리고, 게이트절연막(405) 상부로는 일방향으로 연장하는 게이트배선(미도시)이 형성되어 있으며, 소스 및 드레인전극(410a, 410b) 상부로는 층간절연막(409a)이 형성되어 있으며, 층간절연막(409a)은 소스 및 드레인영역(403b, 403c)을 노출하는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(416)을 포함한다.

그리고, 소스 및 드레인전극(410a, 410b) 상부로 드레인전극(410b)을 노출시키는 드레인콘택홀(408)을 갖는 보호층(409b)이 형성되어 있다.

그리고, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(410b)과 연결되며 보호층(409b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역인 발광영역(EA)에, 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(421)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(421)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(421) 사이에는 뱅크(bank : 419)가 위치한다.

즉, 제 1 전극(421)은 뱅크(419)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　

그리고 제 1 전극(421)의 상부에 유기발광층(423)이 형성되어 있다.

유기발광층(423)은 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하거나, 백(W)색을 표현하게 된다.

그리고, 유기발광층(413)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(425)이 형성되어 있다.

따라서, 유기발광층(423)에서 발광된 빛은 제 1 전극(425)을 향해 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr) 하부로 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어지는 차광막(400)을 구비함으로써, 차광막(400)의 차광패턴(210)을 통해 외부광으로부터 반도체층(403)의 액티브영역(403a)을 보호할 수 있다.

특히, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED는 차광막(400)의 차광패턴(210)을 미세 선폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 차광막(400) 자체가 고내열, 고저항의 특성을 가지므로 우수한 차광성능을 구현할 수 있다.

또한, 차광막(400)이 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어짐에 따라, 차광막(400) 전체적으로 평탄한 표면을 갖게 되는데, 이를 통해, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 OLED는 차광막(400) 상부로 위치하는 버퍼층(404)을 얇은 두께를 갖는 무기절연물질을 사용하여 형성할 수 있다.

즉, 버퍼층(404)은 차광막(400)과 구동 박막트랜지스터(DTr) 사이의 전기적인 간섭만을 차폐하면 되므로, 광차단패턴(미도시)의 단차를 없애기 위해 두꺼운 유기절연물질로 형성하던 기존에 비해 얇은 두께를 갖도록 형성할 수 있다.

- 제 4 실시예 -

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 내지 제 3 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 4 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

이하 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광층(523)이 형성되는 발광다이오드(E)가 형성된 기판(501)이 인캡기판(502)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(501) 상에는 차광막(500)이 위치하는데, 차광막(500)은 기판(501) 상의 화소영역(P)의 비발광영역(NEA)에 대응하는 차광패턴(210)과, 화소영역(P)의 발광영역(EA)에 대응하는 투과패턴(220)으로 이루어진다.

이때, 차광패턴(210)은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(100)가 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성되며, 투과패턴(220)은 차광막 입자(110)가 분산되어 있는 바인더(130)로 이루어진다.

차광막(500)의 차광패턴(210)은 외부광으로부터 반도체층(503)의 액티브영역(503a)을 보호하는 역할을 하게 된다.

그리고 차광막(500)의 상부로 전면에 버퍼층(522)이 형성되는데, 이때 버퍼층(522)은 무기절연물질의 질화실리콘(SiNx)이나 산화실리콘(SiO2)으로 이루어질 수 있다.

차광패턴(210)에 대응하여 버퍼층(522)의 상부로 소스 및 드레인전극(510a, 510b)과 이들 전극(510a, 510b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(503b, 503c)과 소스 및 드레인영역(503b, 503c) 사이의 액티브영역(503a)을 포함하는 반도체층(503)과 반도체층(503) 상부에 형성된 게이트절연막(505) 및 게이트전극(507)을 포함하는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.

그리고, 게이트절연막(505) 상부로는 일방향으로 연장하는 게이트배선(미도시)이 형성되어 있으며, 소스 및 드레인전극(510a, 510b) 상부로는 층간절연막(509a)이 형성되어 있으며, 층간절연막(509a)은 소스 및 드레인영역(503b, 503c)을 노출하는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(516)을 포함한다.

그리고, 소스 및 드레인전극(510a, 510b) 상부로 드레인전극(510b)을 노출시키는 드레인콘택홀(508)을 갖는 보호층(509b)이 형성되어 있다.

그리고, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(504)이 형성되어 있다.

구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(510b)과 연결되며 보호층(509b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역인 발광영역(EA)에, 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(521)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(521)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(521) 사이에는 차광격벽(530)이 위치한다.

즉, 제 1 전극(521)은 차광격벽(530)을 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　

이때, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차광격벽(530)은 금속물질 또는 자성 및 반자성물질로 이루어지는 코어(110)가 흑색의 쉘(120)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자(110)가 바인더(130) 내부에서 응집되어 패턴 형상을 이뤄 형성된다.

그리고 제 1 전극(521)의 상부에 유기발광층(523)이 형성되어 있다.

유기발광층(523)은 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하거나, 백(W)색을 표현하게 된다.

그리고, 유기발광층(523)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(525)이 형성되어 있다.

따라서, 유기발광층(523)에서 발광된 빛은 제 1 전극(521)을 향해 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr) 하부로 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어지는 차광막(500)을 구비함으로써, 차광막(500)의 차광패턴(210)을 통해 외부광으로부터 반도체층(503)의 액티브영역(503a)을 보호할 수 있다.

특히, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED는 차광막(500)의 차광패턴(210)을 미세 선폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 차광막(500) 자체가 고내열, 고저항의 특성을 가지므로 우수한 차광성능을 구현할 수 있다.

또한, 차광막(500)이 차광패턴(210)과 투과패턴(220)으로 이루어짐에 따라, 차광막(500) 전체적으로 평탄한 표면을 갖게 되는데, 이를 통해, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 OLED는 차광막(500) 상부로 위치하는 버퍼층(522)을 얇은 두께를 갖는 무기절연물질을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 제 1 전극(521) 상부로 차광격벽(530)을 구비함으로써, 차광격벽(530)을 통해 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(504)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비표시영역(NEA)을 가려 빛샘이 발생하는 것을 방지하게 된다.

이때, 차광격벽(530)은 차광막 입자(110)가 분산된 바인더(130)를 제 1 전극(521) 상부로 코팅한 후, 자성마스크(도 6d의 153)를 이용하여 차광막 입자(110)를 응집시켜 차광패턴(210)과 바인더(130)의 투과패턴(220)으로 나뉘어 형성한 뒤, 투과패턴(220)에 대응되는 바인더(130)를 제거함으로써 형성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : 차광막 입자(110 : 코어, 120 : 쉘)
130 : 바인더
140 : 열경화성 가교제

Claims (19)

1. 화소영역 별로 위치하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 포함하는 제 1 기판과;
   상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판과;
   상기 제 1 기판의 상부 또는 상기 제 2 기판의 하부에 위치하는 적(R), 녹(B), 청(B)색의 컬러필터와;
   상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 상부 또는 하부에 위치하는 차광막을 포함하며, 상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 표시장치.
   
2. 각각 발광영역과 비발광영역으로 나뉘어 정의되는 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과;
   상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과;
   상기 제 1 전극 상부로 위치하며, 상기 다수의 화소영역을 정의하는 차광 패턴과;
   상기 다수의 차광패턴 사이에 위치하는 유기발광층과;
   상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극
   을 포함하며,
   상기 차광패턴은 금속물질로 이루어지는 코어(core)와 흑색의 쉘(shell)로 구성되는 다수의 차광막 입자를 갖는 표시장치.
   
3. 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과;
   상기 제 1 기판 상부로 위치하며, 금속물질로 이루어지는 코어(core)가 흑색의 쉘(shell)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광패턴과 상기 바인더로 이루어지는 투과패턴을 포함하는 차광막과;
   상기 차광막 상부로 위치하는 버퍼층과;
   상기 차광패턴에 대응하여 상기 각 화소영역 별로 상기 버퍼층 상부로 위치하는 구동 박막트랜지스터와;
   상기 구동 박막트랜지스터에 연결되며, 상기 각 화소영역 별로 구비되는 제 1 전극과;
   상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층과;
   상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극
   을 포함하는 표시장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 화소영역의 경계에 대응하여, 상기 코어와 상기 쉘로 이뤄지는 상기 차광막 입자가 분산된 바인더로 이루어지는 차광격벽이 위치하며,
   상기 차광격벽으로 둘러싸인 영역 내부에 상기 제 1 전극 상부로 상기 유기발광층이 위치하는 표시장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 차광패턴은 상기 화소영역의 경계에 대응하여 위치하며, 상기 투과패턴은 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터에 대응되어 위치하는 표시장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 화소전극과 이격되어 배치되는 공통전극과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 액정층을 더 구비하는 표시장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 화소전극과 전기적으로 연결되는 유기전계발광소자를 더 포함하고,
   상기 유기전계발광소자는 다수의 유기물층이 적층되어 있으며, 백색광을 발광하고, 상기 제 1 기판과 상기 컬러필터 사이 또는 상기 제 2 기판과 상기 컬러필터 사이에 위치하는 표시장치.
   
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
   상기 코어는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 금속물질로 이루어지거나,
   코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리듐(Gd), 몰리브덴(Mo), MM'₂O₄, 및 MxOy (M 및 M'는 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, 0 < x ≤3, 0 < y ≤5)로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 자성물질로 이루어지거나,
   CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 구성된 그룹에서 적어도 하나 선택되는 자성합금으로 이루어지는 표시장치.
   
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
   상기 쉘은 티탄블랙(titan black), 락탄블랙(lactam black), CuMnOx, Cu(Cr, Mn)xOy, Cu(Cr, Fe)xOy, (Fe, Mn)(Fe, Mn)xOy, TiNxOy의 그룹에서 적어도 하나 선택되는 표시장치.
   
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 코어는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 상기 차광막 입자는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 갖는 표시장치.
    
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 바인더는 실록산(siloxane) 또는 실세스퀴옥산(silsesquioxane)의 그룹에서 적어도 하나 선택되며, 열경화성 가교제를 포함하는 표시장치.
    
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 무기절연물질의 질화실리콘(SiNx)이나 산화실리콘(SiO2) 중 선택된 하나로 이루어지는 표시장치.
    
13. a) 금속물질로 이루어지는 코어(core)가 흑색의 쉘(shell)에 의해 감싸진 다수의 차광막 입자가 포함된 바인더를 기판 상에 도포하는 단계와;
    b) 상기 기판의 배면으로 자성마스크를 위치시켜, 상기 다수의 차광막 입자를 상기 자성마스크 상부에 대응하여 상기 기판 상에서 위치시키는 단계와;
    c) 상기 자성마스크를 제거한 뒤, 상기 차광막 입자가 포함된 바인더로 자외선 또는 열을 조사하여, 상기 차광막 입자를 응집시켜 차광막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 차광막은 상기 차광막 입자로 이루어지는 차광패턴과, 상기 바인더로만 이루어지는 투과패턴을 포함하는 표시장치 제조방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 c) 단계 전에, 상기 기판 상에 화소영역 별로 적, 녹, 청색의 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 차광패턴은 상기 화소영역의 경계에 대응하여 위치하며, 상기 투과패턴은 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 상부로 위치하는 표시장치 제조방법.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
    
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 a) 단계 전에, 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와
    상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 차광패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 상부를 포함하는 화소영역의 비발광영역에 대응하여 위치하며,
    상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 유기발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
    
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후, 상기 차광막 상부로 버퍼층을 형성하는 단계와;
    상기 버퍼층 상부로, 상기 차광패턴에 대응하여 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극 상부로 유기발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계
    를 포함하는 표시장치 제조방법.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동 박막트랜지스터 상부로 뱅크를 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 뱅크 내측으로 상기 유기발광층이 위치하는 표시장치 제조방법.
    
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동 박막트랜지스터 상부로 상기 코어와 상기 쉘로 이뤄지는 상기 차광막 입자가 포함된 바인더로 이루어지는 차광격벽을 형성하는 단계를 더욱 포함하며,
    상기 차광격벽의 내측으로 상기 유기발광층이 위치하는 표시장치 제조방법.

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