KR100853769B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는 고분자 유기물 재료로 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 제 1 기판의 배면상에 형성되는 제 1 절연층과, 제 1 기판의 배면과 제 1 절연층 사이에 형성된 시트 글래스와, 제 1 절연층상에 형성되는 유기발광소자와, 유기발광소자 전면에 형성되는 제 2 절연층과, 제 2 절연층상에 형성되는 보호층과, 제 1 기판상에 형성되는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 형성되는 보호막과, 상기 박막트랜지스터의 소정부분에 연결되면서 상기 보호막상에 형성되어 있는 화소전극과, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되는 액정을 포함하여 이루어지며, 제 1 기판과 제 2 기판은 편광기능이 부가되어 있는 것을 특징으로 한다.
유기발광다이오드

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display and manufacturing method of the same}
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 구조단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조단면도.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
201a : 제 1 기판 201b : 제 2 기판
202 : 제 1 절연층 203 : 양극 전극
204 : 유기 박막층 205 : 음극 전극
206 : 제 2 절연층 207 : 보호층
208 : 박막트랜지스터 209 : 보호막
210 : 화소전극
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 별도의 광원을 필요로 하는 수광 소자이며 밝기, 콘트라스트, 시야각 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 활발히 전개되고 있다. 저전압구동, 자기발광, 경량 박형, 광시야각 그리고 빠른 응답속도 등의 장점을 가진 유기 전계발광현상(Electroluminescent, EL) 에 대한 연구가 그 예이다.
유기물질의 전계발광현상은 1965년에 단결정 안트라센(Anthracene)에서 최초로 발견되었지만 제한된 크기, 단결정 성장의 어려움 및 매우 높은 전압(∼1000V) 때문에 20여년간 발전하지 못하였으나 최근 박막 두께가 1000Å에 불과하고 10V 정도의 낮은 전압에서 구동될 수 있는 소자가 개발되었다.
일반적으로 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)의 구조는 음극층, 유기박막층, 양극층의 구조를 가지고 있고, 유기박막은 전자수송층(Electron Transport Layer), 정공수송층(Hole Transport Layer), 유기발광층(Emitting Layer)으로 구성되어 있으며 때로는 전자주입층(Electron Injection Layer)과 정공주입층(Hole Injection Layer)을 구성할 수 있다.
형광물질의 전기적 에너지에 의한 발광이라는 개념에서 무기 EL 화합물과 유사하지만 발광 매커니즘의 중심인 여기(Excite)현상 측면에서는 다소 차이가 있다. 무기 EL은 전자(Electron)가 높은 전압에 의해 가속 충돌하여 발생하는 에너지에 의해 발광이 일어나는 반면 유기 EL은 양극과 음극에서 주입된 정공과 전자의 재결합에 의해 발광이 일어나게 된다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시장치를 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 구조단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 두 장의 절연기판(101, 101a)을 대향시켜 그 사이에 액정(111)을 봉입한 것으로, 한 장의 절연기판(101)에는 색상을 표현하기 위한 적, 청, 녹색의 칼라필터층(102)이 형성되고, 다른 한장의 절연기판(101a)에 형성된 화소전극을 제외한 부분으로 빛의 투과를 차단하기 위한 블랙매트릭스(103)가 매트릭스 형태로 형성된다.
그리고, 칼라필터층(102)과 블랙매트릭스(103)에 걸쳐 공통전극(105)이 형성되며, 상기 공통전극(105)을 형성하기 전에 평탄화막(Over coat)(104)을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 절연기판(101)에 대응하는 다른 한 장의 절연기판(101a)에는 게이트라인으로부터 연장되는 게이트전극(106)과, 상기 게이트전극(106)을 포함한 절연기판(101a)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(106)과 대응되게 상기 게이트 전극(106)을 감싸는 형태로 상기 게이트 절연막(114)상에 형성되는 반도체층(115)과, 상기 반도체층(115)의 양단에는 일정한 간격을 갖고 상기 게이트라인과 교차 배치되는 데이터라인으로부터 연장되는 소스전극(107)과 드레인전극(108)으로 구성되는 박막트랜지스터가 형성된다.
그리고, 드레인전극(108)과 비아홀을 통해 연결되는 화소전극(116)이 형성되며 하판의 배면에는 백라이트(112)가 구비된다.
또한, 상기 두 장의 절연기판(101,101a) 사이에는 셀갭(Cell gap)을 유지하도록 스페이서(Spacer)(109)가 산포되어 있다.
또한, 상기 두 장의 절연기판(101,101a) 사이의 가장자리에는 씨일재(110)가 형성되어 두 기판을 합착하고 있다.
그러나 상기와 같은 종래 액정 표시 장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 별도의 광원을 필요로 하는 수광 소자이기 때문에 백라이트(Backlight)라는 장치가 요구되며 백라이트에서 소비되는 전력은 액정표시장치에 공급되는 전력의 상당부분을 차지할 뿐만 아니라 액정표시장치의 구성에 있어서, 백라이트는 액정표시장치의 경박단소에 장애가 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 유기 발광다이오드를 액정표시장치의 백라이트로 이용함으로써 액정표시장치의 두께를 줄임과 함께 액정표시장치의 기판으로 고분자 유기물을 사용함으로써 기존 액정표시장치의 단점 중 하나인 깨짐의 위험을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는 고분자 유기물 재료로 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 제 1 기판의 배면상에 형성되는 제 1 절연층과, 상기 제 1 기판의 배면과 상기 제 1 절연층 사이에 형성된 시트 글래스와, 상기 제 1 절연층상에 형성되는 유기발광소자와, 상기 유기발광소자 전면에 형성되는 제 2 절연층과, 상기 제 2 절연층상에 형성되는 보호층과, 상기 제 1 기판상에 형성되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 형성되는 보호막과, 상기 박막트랜지스터의 소정부분에 연결되면서 상기 보호막상에 형성되는 화소전극과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되는 액정을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판은 편광기능이 부가되어 있는 것을 특징으로 한다. 그 제조방법은 고분자 유기물 재료로 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판의 배면상에 소정 두께의 시트 글래스를 형성시키는 단계와, 상기 시트 글래스 상에 제 1 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 절연층상에 유기발광소자를 형성하는 단계와, 상기 유기발광소자 전면에 제 2 절연층을 형성하는 단계와, 상기 2 절연층상에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터의 소정부분에 연결되도록 상기 보호막상에 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 작용은 상기 제 1 기판 및 제 2 기판이 유기물질로 이루어져 종래 액정표시장치의 단점인 깨짐의 위험이 없으며, 유기발광소자를 백라이트 대용으로 사용하기 때문에 액정표시장치의 경박단소 및 전력의 효율화를 꾀할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 기판(201a, 201b)을 대향시켜 그 사이에 액정(208)을 봉입한 구조로서, 제 1 기판(201a)의 배면상에 제 1 절연층(202)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 절연층(202) 상에 인듐주석산화막(Indium Tin Oxide, ITO) 재질의 양극(anode) 전극(203)이 형성되어 있으며 상기 양극 전극(203)상에는 유기 박막층(204)이 형성되어 있다. 상기 유기 박막층(204)은 도면에 도시하지 않았지만 정공수송층, 유기 발광층, 전자수송층으로 이루어져 있다. 상기 유기 박막층(204)상에는 마그네슘(Mg) 또는 리튬(Li) 재질의 음극(cathode) 전극(205)이 형성되어 있다. 상기 음극 전극(205)상에는 제 2 절연층(206)이 형성되어 있고, 상기 제 2 절연층(206)상에는 보호층(207)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 기판(201a)은 PES(Polyethersurfate), PC(Polycarbonate)와 같은 고분자 유기물 재료로서 유연성이 있어 기존 유리기판의 단점인 깨짐의 위험을 방지할 수 있다. 또한 상기 제 1 기판(201a) 및 제 2 기판(201b)은 고분자 유기물의 분자배열을 이용하여 편광 기능이 부가되어 있다.
또한, 상기 제 1 기판(201a)의 배면상에는 제 1 절연층(202)이 형성되기 전에 소정 두께의 시트 글래스(Sheet glass)를 형성시켜 고분자기판에 정형성을 부여할 수 있다.
한편, 제 1 기판(201a)의 상부에는 일련의 공정을 통해 게이트전극(208a), 게이트절연막(208b), 반도체층(208c), 소소/드레인전극(208d,208e)으로 이루어진 박막트랜지스터(208)가 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(208)의 드레인전극(208e)의 표면이 소정부분 노출되도록 비아홀을 갖고 상기 제 1 기판(201a) 전면에 보호막(209)이 적층되어 있다. 그리고 상기 비아홀을 통해 상기 드레인전극(208e)과 연결되도록 상기 보호막(209)상의 소정부위에는 화소전극(210)이 형성되어 있다.
한편, 상기 제 2 기판(201b)상에는 색표현을 구현하기 위한 칼라필터층(도시하지 않음)과, 제 1 기판(201a)의 박막트랜지스터(208)로의 빛의 투과를 막기 위한 블랙매트릭스층(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(201a)의 배면상에 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 재질의 제 1 절연층(202)을 형성시킨다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연층(202) 상에 ITO 박막을 스퍼터링(Sputtering)공정을 이용하여 증착하고, 상기 ITO 박막을 패터닝하여 양극 전극(anode)(203)을 형성시킨다.
이어, 상기 양극 전극(203)상에 Alq3(Tris-8-hydroxyquinolinato aluminium), BeBq(Bis-benzo-quinolinato-berellium), PPV(Poly Phenylene Vinylene) 또는 Poly alkylthiphene과 같은 유기재료를 진공증착 또는 스핀 코팅(Spin Coating)을 이용하여 증착시켜 유기 박막층(204)을 형성시킨다.
여기서, 상기 유기재료는 고체상태에서의 형광 양자수율이 커야 하고, 전자와 정공의 이동도가 높아야 하며, 진공증착시 쉽게 분해되지 않아야 하고, 균일한 박막을 형성하고 막의 구조가 안정되어야 하는 특성이 요구된다.
그리고 상기 유기박막층(204)상에는 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 또는 마그네슘과 리튬의 화합물과 같은 금속재료를 스퍼터링법을 이용하여 증착시킨 후 선택적으로 제거하여 음극 전극(cathode)(205)을 형성시킨다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 음극 전극(205)상에 제 2 절연층(206)을 형성시킨다.
이어, 수분과 산소에 의한 열화를 방지하기 위해 상기 제 2 절연층(206)상에 보호층(207)을 형성시킨다. 상기 보호층(207)은 실리콘 산화물 또는 인듐산화물 등이 이용된다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판(201a)상에 게이트전극(208a), 게이트 절연막(208b), 반도체층(208c), 소스/드레인전극(208d,208e)으로 이루어진 박막트랜지스터(208)를 일련의 공정을 통해 형성시킨다.
이어, 상기 박막트랜지스터(208)를 포함한 제 1 기판(201a)의 전면에 보호막(209)을 적층시킨다.
그리고 상기 박막트랜지스터(208)의 드레인전극(208e) 표면이 소정부분 노출되도록 상기 보호막(209)을 선택적으로 제거하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 포함한 제 1 기판(201a)의 전면에 ITO 박막과 같은 투명 도전막을 증착한 후 선택적으로 패터닝하여 상기 비아홀을 통해 상기 드레인전극(208e)과 연결되도록 상기 보호막(209)상에 화소전극(210)을 형성시킨다.
이후 도면에 도시하지 않았지만, 상기 유기 발광다이오드가 형성된 제 1 기판(201a)과, 대향되는 제 2 기판(201b)을 합착하여 액정을 봉입하면 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정은 완료된다.
한편, 상기 제 1 기판(201a)상에 액티브 영역을 형성시킨 후에 상기와 같은 제 1 기판(201a) 배면상의 유기발광다이오드를 형성하는 것도 가능하며, 액티브 영역이 형성된 제 1 기판(201a)과 제 2 기판(201b)을 합착한 다음, 유기 발광다이오드를 형성하는 것도 가능하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
유기 발광 다이오드를 백라이트로 사용하기 때문에 종래 방식의 액정표시장치에 비하여 그 두께가 현저히 얇아지며, 기판의 재질이 유기 물질이기 때문에 깨질 위험이 없으며, 기판 자체에 편광기능이 있기 때문에 편광판이 요구되지 않아 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 고분자 유기물 재료로 형성된 제 1 기판과 제 2 기판;
    상기 제 1 기판의 배면상에 형성되는 제 1 절연층;
    상기 제 1 기판의 배면과 상기 제 1 절연층 사이에 형성된 시트 글래스;
    상기 제 1 절연층상에 형성되는 유기발광소자;
    상기 유기발광소자 전면에 형성되는 제 2 절연층;
    상기 제 2 절연층상에 형성되는 보호층;
    상기 제 1 기판상에 형성되는 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 형성되는 보호막;
    상기 박막트랜지스터의 소정부분에 연결되면서 상기 보호막상에 형성되는 화소전극;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성되는 액정을 포함하여 이루어지며,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 편광기능이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 고분자 유기물 재료로는 PES(Polyethersurfate), PC(Polycarbonate)와 같은 고분자 유기물 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기 박막층은 Alq3(Tris-8-hydroxyquinolinato aluminium), BeBq(Bis-benzo-quinolinato-berellium), PPV(Poly Phenylene Vinylene) 또는 Poly alkylthiphene 중 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 삭제
  6. 고분자 유기물 재료로 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 기판의 배면상에 소정 두께의 시트 글래스를 형성하는 단계;
    상기 시트 글래스 상에 제 1 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 절연층상에 유기발광소자를 형성하는 단계;
    상기 유기발광소자 전면에 제 2 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 절연층상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터의 소정부분에 연결되도록 상기 보호막상에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 고분자 유기물 재료로는 PES(Polyethersurfate), PC(Polycarbonate)와 같은 고분자 유기물 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기 박막층은 Alq3(Tris-8-hydroxyquinolinato aluminium), BeBq(Bis-benzo-quinolinato-berellium), PPV(Poly Phenylene Vinylene) 또는 Poly alkylthiphene 중 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 삭제
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