KR20060042303A - 가요성 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

가요성 액정 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20060042303A
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김상일
홍왕수
이우재
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삼성전자주식회사
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Abstract

제1 기판을 지지체에 부착하는 단계, 상기 제1 기판을 반절단(half cutting)하여 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 어셈블리하는 단계 및 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 영역의 기판을 제거하는 단계를 포함하는 가요성 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
플라스틱 기판, 가요성 액정 표시 장치, 컷팅

Description

가요성 액정 표시 장치의 제조 방법{Method for manufacturing flexible liquid crystal display}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 평면도이고,
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이고,
도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a 및 도 13a는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 배치도이고,
도 8, 도 9b, 도 10b, 도 11b, 도 12b 및 도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 것으로, 도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a 및 도 13a의 IX-IX'선, X-X'선, XI XI'선, XII XII'선 및 XIII XIII'선을 따라 자른 단면도이고,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 보여주는 단면도이고,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따라 액정 표시 장치로부터 지지체를 제거하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 16은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 17은 도 16의 XVI-XVI'선을 따라 자른 단면도이고,
도 18 내지 도 23은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 단면도이고,
도 24는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 보여주는 단면도이고,
도 25는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 액정 표시 장치로부터 지지체를 제거하는 단계를 보여주는 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21:배향막 40,80:지지체
70:절단부 50,90:접착 테이프
100:박막 트랜지스터 표시판 110:하부 기판
121:게이트선 124:게이트 전극
129:게이트 패드 140:게이트 절연막
151:반도체층 181,182,185:접촉구
190:화소 전극 200:컬러 필터 표시판
210:상부 기판 220:블랙 매트릭스
230:컬러 필터 250:오버코트층
270:공통 전극 300:액정층
본 발명은 가요성 액정 표시 장치(flexible liquid crystal display)의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라스틱 기판을 포함하는 가요성 액정 표시 장치의 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 유연성을 부여하여 디스플레이로서의 기능을 할 때에는 펼쳐서 이용할 수 있고 휴대시에는 접어서 보관할 수 있는 형태의 디스플레이가 개발될 필요성이 있다.
현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 대표적인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 형태가 주류이다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치는 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하기 때문에 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다.
따라서, 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 플렉서블(flexible) 특성을 가지는 플라스틱 기판을 이용하는 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
기존의 유리 기판 대신 유연성이 있는 플라스틱 기판을 이용하는 경우, 휴대성, 안전성 및 경량성 등에서 기존의 유리 기판에 비하여 많은 이점들을 가질 수 있다. 또한, 공정적인 측면에서도, 플라스틱 기판은 증착 또는 프린팅에 의해 제작이 가능하므로 제조 비용을 낮출 수 있고, 기존의 시트(sheet) 단위의 공정과 달리 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있으므로 대량 생산을 통한 저비용의 표시 장치를 제조할 수 있다.
그러나, 플라스틱 기판은 유리 기판과 컷팅하는 방식이 다르기 때문에 기존의 공정을 그대로 이용할 수 없는 한계가 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는, 도 1에서 보는 바와 같이, 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 표시판(100), 컬러 필터를 포함하는 제2 표시판(200) 및 상기 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(도시하지 않음)으로 이루어지는데, 상기 제1 표시판(100)은 상기 제2 표시판(200)과 대향하는 영역 외부에 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)를 더 포함하기 때문에 제2 표시판(200)보다 더 크게 형성되어야 한다.
이에 따라, 유리 기판을 포함하는 기존의 액정 표시 장치의 경우, 제1 표시판과 제2 표시판을 어셈블리(assembly)한 다음, 제1 표시판을 먼저 컷팅하고 상하를 뒤집어 상기 제1 표시판의 컷팅 위치보다 더 안쪽의 위치에 제2 표시판을 컷팅 하였다. 즉, 유리 기판을 포함하는 액정 표시 장치의 경우, 제1 표시판과 제2 표시판에 각각 다른 위치에 컷팅할 수 있었다.
그러나, 플라스틱 기판을 이용하는 경우, 어셈블리된 제1 표시판 및 제2 표시판을 한번에 컷팅하여야 하기 때문에, 제1 표시판과 제2 표시판에 각각 다른 위치에 컷팅할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 플라스틱 기판의 컷팅 방법을 개선한 가요성 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제1 기판을 지지체에 부착하는 단계, 상기 제1 기판을 반절단(half cutting)하여 박막 패턴이 형성되는 제1 영역과 박막 패턴이 형성되지 않는 제2 영역으로 분리하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 어셈블리하는 단계 및 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 영역을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 기판을 반절단하는 단계 전 또는 후에 상기 제1 영역에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 블랙 매트릭스 위에 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 컬러 필터 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설 명하는 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.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 14에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 가요성 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100), 컬러 필터 표시판(200) 및 상기 양 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)으로 이루어져 있다.
먼저, 본 실시예에 따른 가요성 액정 표시 장치를 이루는 컬러 필터 표시판(200)에 대하여, 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
상부 기판(210)은 양면 접착 테이프(90)의 한쪽 면에 부착되어 있고, 상기 양면 접착 테이프(90)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(80)가 부착되어 있다. 즉, 유리 지지체(80), 접착 테이프(90) 및 상부 기판(210)이 순차적으로 형성되어 있다.
상기 상부 기판(210)은 반절단(half-cutting)되어 절단부(70)를 중심으로 제 1 영역(210a)과 제2 영역(210b)으로 분리되어 있다. 반절단(half-cutting)이란, 상부 기판(210) 하부의 유리 지지체(80)는 절단되지 않고 상부 기판(210)만 절단된 상태를 말한다. 절단된 상부 기판(210)은 접착 테이프(90)에 의해 부착되어 있기 때문에 제1 영역(210a) 및 제2 영역(210b) 모두 제거되지 않고 유리 지지체(80)에 부착되어 있다. 상기 제1 영역(210a)은 이후 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되는 표시 영역이고, 상기 제2 영역(210b)은 상기 표시 영역을 제외한 부분으로 이후 박막 트랜지스터 표시판과 어셈블리(assembly)하는 경우 박막 트랜지스터 표시판의 게이트 구동부 및 데이터 구동부가 장착되는 영역에 대응하는 영역이다.
상기 상부 기판(210)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
상기 상부 기판(210)의 상부에는 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 상기 블랙 매트릭스(220)는 약 2 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있다. 상기 블랙 매트릭스(220)의 상부에는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 교대로 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 서로 이웃하는 블랙 매트릭스의 가장자리 부분까지 형성되어 있다.
상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 위에는 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 평탄화하기 위한 평탄화막(250)이 형성되어 있고, 상기 평탄화막(250) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 가요성 액정 표시 장치의 구성 중 컬러 필터 표시판(200)의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 플라스틱으로 이루어진 상부 기판(210)을 준비한다. 상기 상부 기판(210)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산 또는 폴리이미드에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진다. 상부 기판(210)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
그 다음, 상기 상부 기판(210)의 한쪽 면에 양면 접착 테이프(90)의 한쪽 면을 부착하고, 상기 양면 접착 테이프(90)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(80)를 부착함으로써, 유리 지지체(80), 접착 테이프(90) 및 상부 기판(210)이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 형성한다.
그 다음, 상부 기판(210)을 컷팅기를 이용하여 반절단(half cutting)한다. 반절단(half cutting)이란, 상부 기판(210) 하부의 유리 지지체(80)는 절단하지 않고 상부 기판(210)만 절단한 상태를 말한다. 이로써, 상부 기판(210)은 절단부(70)를 중심으로 제1 영역(210a)과 제2 영역(210b)으로 분리된다. 이 경우, 도 3에서 보는 바와 같이, 상부 기판(210)은 접착 테이프(90)에 의해 부착되어 있기 때문에 제1 영역(210a) 및 제2 영역(210b) 모두 제거되지 않고 유리 지지체(80)에 부착된 상태로 이후 공정이 수행되어진다.
상기 제1 영역(210a)은 이후 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극 등이 형성되어지는 표시 영역이고, 상기 제2 영역(210b)은 상기 표시 영역을 제외한 영역으로 이후 박막 트랜지스터 표시판과 어셈블리(assembly)하는 경우 박막 트랜지스터 표시판 상에 구동부가 형성되는 위치에 대응하는 영역이다.
그 다음, 도 4에서 보는 바와 같이, 상부 기판(210)의 제1 영역(210a) 상에 카본 블랙(carbon black), 산화철, 크롬(Cr)-철(Fe)-니켈(Ni) 산화물 등의 불투명 금속으로 이루어진 블랙 매트릭스 층(220)을 형성한다. 상기 블랙 매트릭스 층(220)은 바람직하게는 2 내지 4㎛의 두께로 형성한다.
그 다음, 상기 블랙 매트릭스 층(220) 위에 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 포토레지스트를 형성한다. 이 경우, 바람직하게는 네가티브 포토레지스트를 이용한다. 이어서, 패터닝된 마스크를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 포토레지스트를 노광한 후 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크를 통해 노광된 네가티브 포토레지스트 부분은 후술할 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트 부분은 현상 공정 을 통해 제거된다. 다음으로, 2.38% TMAH 용액을 이용하여 네가티브 포토레지스트를 현상하여 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴을 형성한다. 즉, 노광된 네가티브 포토레지스트 부분은 포토레지스트 패턴이 되고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트 부분은 제거되어 빈 공간으로 남게된다. 그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 블랙 매트릭스 층(220)을 패터닝한다.
이어서, 도 5에서 보는 바와 같이, 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 블랙 매트릭스(220) 사이에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 순차적으로 형성한다. 이 때, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 서로 이웃하는 블랙 매트릭스의 가장자리 부분까지 형성한다.
이어, 이후에 형성되는 ITO막과의 접착력을 향상시키기 위하여 블랙 매트릭스(220) 및 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 표면에 자외선 및 적외선을 조사하여 표면 처리를 실시한다. 이 때, 적외선 표면 처리에서는 자외선 표면 처리를 실시하기 전에 예열하는 과정이며, 이 때 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 내에 잔류하는 수분 및 기체 성분이 제거된다. 또한, 자외선 표면 처리는 고농도의 오존(O3) 분자를 자외선 챔버에 주입시켜 이루어지며, 이 때 주입된 오존의 산소 원자 또는 분자는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 또는 블랙 매트릭스(220)의 표면에 잔류하는 유기물을 분해하게 된다.
그 다음, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 평 탄화하기 위하여 예컨대 아크릴계 물질로 이루어진 평탄화막(250)을 형성한다.
그 다음, 도 7에서 보는 바와 같이, 평탄화막(250) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)을 형성하여 컬러 필터 표시판을 완성한다. 이 때, 공통 전극(270)은 500 내지 2500Å의 두께로 형성한다.
그 다음, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이루는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여, 도 13a 및 도 13b를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 상기 컬러 필터 표시판(200)과 마찬가지로, 하부 기판(110)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드에서 선택된 적어도 하나의 플라스틱 물질로 이루어져 있다.
상기 하부 기판(110)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
상기 하부 기판(110)은 양면 접착 테이프(50)의 한쪽 면에 부착되어 있고, 상기 양면 접착 테이프(50)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(40)가 부착되어 있다. 이로써, 도 8에서 보는 바와 같이, 유리 지지체(40), 접착 테이프(50) 및 하부 기판(110)이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 이룬다.
하부 기판(110) 위에는 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 또한 각 게이트선(121)의 다른 일부는 아래 방향으로 돌출하여 복수의 확장부(projection)(127)를 이루며, 게이트선(121)의 한 끝 부분인 게이트 패드부(129)에는 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al-alloy) 등의 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag) 또는 은 합금(Ag-alloy) 등의 은 계열의 금속, 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu-alloy) 등의 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금(Mo-alloy) 등의 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 이루어진다. 또한, 상기 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막을 포함할 수도 있다. 그 중, 하부막은 게이트선(121)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al-alloy) 등의 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag) 또는 은 합금(Ag-alloy) 등의 은 계열의 금속, 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu-alloy) 등의 구리 계열의 금속으로 이루어질 수 있다. 또 다른 상부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 예컨대 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo-alloy), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등으로 이루어질 수 있다. 상기 하부막과 상부막의 조합의 예로는, 알루미늄-크롬(Al-Cr) 이중층 또는 알루미늄-몰리브덴(Al-Mo) 이중층을 들 수 있다.
게이트선(121)의 측면은 하부 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.
상기 게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly-silicon) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한 선형 반도체(151)는 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 이루어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 하부 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.
저항 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치되어 있다. 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성되어 있다.
유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)는 몰리브덴(Mo) 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 따위의 내화학성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 저항이 낮은 상부막과 접촉 특성이 좋은 하부막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다. 각 데이터선(171)의 끝부분인 데이터 패드부(179)는 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151), 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데 이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 표면의 프로파일을 부드럽게 하여 데이터선(171)의 단선을 방지한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2) 따위의 무기물로 이루어진 하부 보호막(801)이 형성되어 있고, 그 위에는 평탄화 특성이 우수한 유기물로 이루어진 상부 보호막(802)이 형성되어 있다. 하부 보호막(801)과 상부 보호막(802) 중 하나는 생략될 수 있다.
하부 및 상부 보호막(801, 802)에는 데이터 패드부(179), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)를 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(182, 185, 187)가 형성되어 있으며, 하부 및 상부 보호막(801, 802) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트 패드부(129)를 노출시키는 복수의 접촉구(181)가 형성되어 있다.
상부 보호막(802) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로 부터 데이터 전압을 인가 받고 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190) 사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자들을 재배열 시킨다.
또한 화소 전극(190)과 공통 전극은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)[이를 전단 게이트선(previous gate line)이라 함]의 중첩 등으로 이루어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 하부 및 상부 보호막(801, 802) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다.
화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉구(181, 182)를 통하여 게이트 패드부(129) 및 데이터 패드부(179)와 각각 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트 패드부(129) 및 데이터 패드부(179)와 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보 호하는 역할을 한다. 게이트선(121)에 주사 신호를 인가하는 게이트 구동부(도시하지 않음)가 표시판 위에 집적된 경우 접촉 부재(81)는 게이트 패드부(129)와 게이트 구동부를 연결하는 연결 부재의 역할을 할 수 있으며 경우에 따라 생략될 수도 있다.
이하, 도 8 내지 도 13b를 참조하여 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판(100)의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a 및 도 13a는 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 배치도이고, 도 9b, 도 10b, 도 11b, 도 12b 및 도 13b는 각각 도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a 및 도 13a에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 IXb-IXb' 선, Xb-Xb' 선, XIb-XIb'선, XIIb-XIIb' 선 및 XIIIb-XIIIb' 선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 플라스틱으로 이루어진 하부 기판(110)을 준비한다. 상기 상부 기판(110)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산 또는 폴리이미드에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진다. 하부 기판(110)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
그 다음, 도 9a 및 도 9b에서 보는 바와 같이, 투명한 유리 따위로 만들어진 지지체(40) 위에 폴리이미드 계열의 접착 테이프(50)를 사용하여 하부 기판(110)을 접착한 후, 하부 기판(110) 위에 금속막을 스퍼터링(sputtering) 따위로 차례로 적층하고 사진 식각하여 복수의 게이트 전극(124)과 복수의 확장부(127)를 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
그 다음, 도 10a 및 도 10b에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon)(150), 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)(160)의 삼층막을 연속하여 적층한 다음, 위의 두 층을 패터닝하여 복수의 선형의 불순물 반도체(164) 및 복수의 선형 진성 반도체(151)를 형성한다.
그 다음, 도 11a 및 도 11b에서 보는 바와 같이, 금속막을 스퍼터링 따위로 적층한 다음, 사진 식각하여 복수의 소스 전극(173)을 각각 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(177)를 형성한다.
이어, 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(164) 부분을 제거함으로써 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161)와 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(151) 부분을 노출시킨다. 노출된 진성 반도체(151) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O2) 플라스마를 뒤이 어 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 12a 및 도 12b에서 보는 바와 같이, 무기물질로 이루어진 하부 보호막(801)을 화학 기상 증착 따위로 적층하고, 감광성 유기물로 이루어진 상부 보호막(802)을 도포한다. 이어서, 노광 마스크(도시하지 않음)를 통하여 상부 보호막(802)에 빛을 조사한 후 현상하여 하부 보호막(801)을 노출시킨 후 건식 식각 방법으로 하부 보호막(801)의 노출된 부분과 그 아래의 게이트 절연막(140) 부분을 제거하여 접촉구(181, 182, 185, 187)를 형성한다.
마지막으로 도 13a 및 도 13b에서 보는 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 이외에도 배향막(도시하지 않음)을 형성하는 공정이 추가될 수 있다.
그 다음, 이상과 같은 방법으로 제조된 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)을 어셈블리(assembly)한다. 액정 주입은 상기 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)의 합착 전에 액정을 하강시키는 드롭(drop) 방식으로 수행할 수도 있고, 또는 상기 양 표시판(100, 200)을 합착한 후 모세관 현상과 압력차를 이용해서 주입할 수도 있다.
도 14는 어셈블리 및 액정 주입 공정이 완료된 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 14에서 보는 바와 같이, 박막 트랜지스터(100) 및 컬러 필터 표시판(200)은 대향하고 있으며 그 사이에 액정층(300)이 개재되어 있다. 또한, 상기 박 막 트랜지스터 표시판(100)과 컬러 필터 표시판(200)의 내측에는 각각 배향막(11, 12)이 형성되어 있다.
상기 어셈블리 후에는 약 150℃의 온도에서 핫프레스(hot press) 공정을 추가로 수행한다. 이 경우, 상기 플라스틱으로 이루어진 하부 기판(110) 및 상부 기판(210)은 유리 등으로 이루어진 지지체(40, 50)에 의해 고정되어 있기 때문에 기판이 팽창하거나 휘어지는 것과 같은 변형은 발생하지 않는다.
그 다음, 도 15에서 보는 바와 같이, 상기 액정 표시 장치에서 양 기판(110, 210)을 지지하고 있는 지지체(40, 80)를 제거한다. 이는 접착 테이프(50, 90)의 접착력을 제거하여 액정 표시 장치로부터 지지체(40, 80)를 저절로 분리시키는 방법을 이용하는데, 이 경우 지지체(40, 80)를 분리하는 방법으로는 예컨대 온도를 조절하는 방법, 접착력을 제거할 수 있는 용매(solvent)를 사용하는 방법 또는 자외선(UV)을 조사하는 방법 등이 있다. 이 중에서도, 0℃ 이하의 온도에서 처리하는 경우, 상기 접착 테이프(50, 90)의 접착력이 약해지면서 지지체(40, 80)로부터 액정 표시 장치가 분리된다.
이 경우, 어셈블리 전에 반절단된 컬러 필터 표시판(200)의 제2 영역(210b) 또한 액정 표시 장치와 분리된다.
따라서, 도 15 및 도 1에서 보는 바와 같이, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 게이트 패드부(129)를 포함하는 게이트 구동부(400) 및 데이터 패드부(179)를 포함하는 데이터 구동부(500)의 상부는 컬러 필터 표시판(200)으로 덮이지 않고 노출된다.
이와 같이, 본 발명에서는, 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)을 어셈블리하기 전에, 컬러 필터 표시판(200)의 소정 영역을 반절단(half-cutting)하여 박막 패턴이 형성되는 제1 영역(210a)과 박막 트랜지스터 표시판(100)의 구동부에 대응하는 제2 영역(210b)을 분리함으로써, 이후에 지지체(40, 80)로부터 플라스틱 기판(110, 210)을 제거할 때 별도의 추가 공정 없이 상기 제2 영역(210b)을 제거할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 도 16 내지 도 25를 참조하여, 플라스틱 기판과 함께 유기 박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor)를 이용하는 가요성 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 가요성 액정 표시 장치를 이루는 컬러 필터 표시판(200)에 대하여, 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
플라스틱으로 이루어진 상부 기판(210)은 양면 접착 테이프(50)의 한쪽 면에 부착되어 있고, 상기 양면 접착 테이프(50)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(40)가 부착되어 있다. 즉, 유리 지지체(40), 접착 테이프(50) 및 상부 기판(210)이 순차적으로 형성되어 있다.
상기 상부 기판(210)은 반절단(half-cutting)되어 절단부(70)를 중심으로 제1 영역(210a)과 제2 영역(210b)으로 분리되어 있다. 반절단(half-cutting)이란, 상부 기판(210) 하부의 유리 지지체(80)는 절단되지 않고 상부 기판(210)만 절단되어 있는 상태를 말한다. 절단된 상부 기판(210)은 접착 테이프(90)에 의해 부착되어 있기 때문에 제1 영역(210a) 및 제2 영역(210b) 모두 제거되지 않고 유리 지지체(80)에 부착되어 있다. 상기 제1 영역(210a)은 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되는 표시 영역이고, 상기 제2 영역(210b)은 표시 영역을 제외한 부분으로 이후 박막 트랜지스터 표시판(100)과 어셈블리(assembly)하는 경우 박막 트랜지스터 표시판(100)의 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)가 장착되는 영역에 대응하는 영역이다.
상기 상부 기판(210)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)이 더 형성되어 있을 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
상기 상부 기판(210)의 상부에는 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 상기 블랙 매트릭스(220)는 약 2 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있다. 상기 블랙 매트릭스(220)의 상부에는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 교대로 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 서로 이웃하는 블랙 매트릭스의 가장자리 부분까지 형성되어 있다.
상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 위에는 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 평탄화하기 위한 평탄화막(250)이 형성되어 있고, 상기 평탄화막(250) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 가요성 액정 표시 장치의 구성 중 컬러 필터 표시판(200)의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 플라스틱으로 이루어진 상부 기판(210)을 준비한다. 상기 상부 기판(210)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰산 또는 폴리이미드에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진다. 상부 기판(210)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
그 다음, 상기 상부 기판(210)의 한쪽 면을 양면 접착 테이프(90)의 한쪽 면에 부착하고, 상기 양면 접착 테이프(90)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(80)를 부착함으로써, 유리 지지체(80), 접착 테이프(90) 및 상부 기판(210)이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 형성한다.
그 다음, 상부 기판(210)을 컷팅기를 이용하여 반절단(half cutting)한다. 반절단(half cutting)이란, 상부 기판(210) 하부의 유리 지지체(80)는 절단하지 않고 상부 기판(210)만 절단되어 있는 상태를 말한다. 이로써, 상부 기판(210)은 절단부(70)를 중심으로 제1 영역(210a)과 제2 영역(210b)으로 분리된다. 이 경우, 도 3에서 보는 바와 같이, 상부 기판(210)은 접착 테이프(90)에 의해 부착되어 있기 때문에 제1 영역(210a) 및 제2 영역(210b) 모두 제거되지 않고 유리 지지체(80)에 부착된 상태로 이후 공정이 수행된다.
상기 제1 영역(210a)은 이후 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극 등이 형성되는 표시 영역이고, 상기 제2 영역(210b)은 상기 표시 영역을 제외한 영역으로 이후 박막 트랜지스터 표시판(100)과 어셈블리(assembly)하는 경우 박막 트랜지스터 표시판(100) 상에 구동부(400, 500)가 형성되는 위치에 대응하는 영역이다.
그 다음, 도 4에서 보는 바와 같이, 상부 기판(210)의 제1 영역(210a) 상에 카본 블랙(carbon black), 산화철, 크롬(Cr)-철(Fe)-니켈(Ni) 산화물 등의 불투명 금속으로 이루어진 블랙 매트릭스 층(220)을 형성한다. 상기 블랙 매트릭스 층(220)은 바람직하게는 2 내지 4㎛의 두께로 형성한다.
그 다음, 상기 블랙 매트릭스 층(220) 위에 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 포토레지스트를 형성한다. 이 경우, 바람직하게는 네가티브 포토레지스트를 이용한다. 이어서, 패터닝된 마스크를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 포토레지스트를 노광한 후 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크를 통해 노광된 네가티브 포토레지스트 부분은 후술할 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트 부분은 현상 공정을 통해 제거된다. 다음으로, 2.38% TMAH 용액을 이용하여 네가티브 포토레지스트를 현상하여 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴을 형성한다. 즉, 노광된 네가티브 포토레지스트 부분은 포토레지스트 패턴이 되고, 노광되지 않은 네가티브 포토 레지스트 부분은 제거되어 빈 공간으로 남게 된다. 그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 블랙 매트릭스 층(220)을 패터닝한다.
이어서, 도 5에서 보는 바와 같이, 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 블랙 매트릭스(220) 사이에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 순차적으로 형성한다. 이 때, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 서로 이웃하는 블랙 매트릭스(220)의 가장자리 부분까지 형성한다.
이어, 이후에 형성되는 ITO막과의 접착력을 향상시키기 위하여 블랙 매트릭스(220) 및 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 표면에 자외선 및 적외선을 조사하여 표면 처리를 실시한다. 이 때, 적외선 표면 처리에서는 자외선 표면 처리를 실시하기 전에 예열하는 과정이며, 이 때 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 내에 잔류하는 수분 및 기체 성분이 제거된다. 또한, 자외선 표면 처리는 고농도의 오존(O3) 분자를 자외선 챔버에 주입시켜 이루어지며, 이 때 주입된 오존의 산소 원자 또는 분자는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 또는 블랙 매트릭스(220)의 표면에 잔류하는 유기물을 분해하게 된다.
그 다음, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 평탄화하기 위하여 예컨대 아크릴계 물질로 이루어진 평탄화막(250)을 형성한다.
그 다음, 도 7에서 보는 바와 같이, 평탄화막(250) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)을 형성하여 컬러 필터 표시판을 완성한다. 이 때, 공통 전극(270)은 500 내지 2500Å의 두께로 형성한다.
그 다음, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치를 구성하는 유기 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 17은 상기 도 16의 XVI-XVI'선을 따라 자른 단면도이다.
하부 기판(110)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어져 있다.
상기 하부 기판(110)의 상부 및 하부에는 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNOx)로 이루어지는 기판 보호막(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다. 이러한 기판 보호막은 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 차단하여 이후 형성될 컬러 필터의 특성을 유지하는 배리어(barrier) 역할을 한다.
상기 기판(110)은 양면 접착 테이프(50)의 한쪽 면에 부착되어 있고, 상기 양면 접착 테이프(50)의 다른 한쪽 면에는 유리 지지체(40)가 부착되어 있다. 이로써, 도 17에서 보는 바와 같이, 유리 지지체(40), 접착 테이프(50) 및 하부 기판(110)이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 이룬다.
게이트 신호를 전달하는 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 위로 돌출하여 복수의 게이트 전극(124)을 이룬다.
게이트선(121)은 주로 비저항(resistivity)이 낮은 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO 또는 IZO와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬(Cr)/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd) 합금을 들 수 있다. 또한, 게이트선(121)은 전도성 고분자를 이용하여 형성할 수도 있다.
그리고, 게이트선(121)을 포함하는 절연 기판(110) 전면에는 질화 규소(SiNx) 등의 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 또한 드레인 전극(175)의 일단에는 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 화소 전극 연결부(176)가 형성되어 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 은(Ag) 계열 금속 또는 알루미늄(Al) 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 크롬 (Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다. 또한, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)도 전도성 고분자를 이용하여 형성 할 수도 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 위에는 유기 반도체(154)가 형성되어 있다.
유기 반도체(154)는 올리고티오펜(oligothiophene), 펜타센(pentacene), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 풀러런스(C60) 등의 저분자 재료와 폴리티오펜(polythiophene) 계열, 폴리티닐렌비닐렌(polythienylenevinylene) 등의 고분자 재료로 이루어질 수 있다.
유기 반도체(154)는 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)과 함께 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor, TFT)를 이룬다. 또한, 유기 반도체(154)는 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 물질 또는 저분자 물질이 이용하여 형성 할 수 있다. 고분자 유기 반도체는 일반적으로 용매에 잘 용해되므로 프린팅 공정에 적합하다.
유기 반도체(154) 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 화소 전극 연결부(176)의 일부분 및 데이터 패드부(179)를 각각 드러내는 복수의 접촉구(181, 182)가 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(181)를 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 다른 표시판의 공통 전극(common electrode)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정 분자들을 재배열 시킨다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터 패드부(179)와 각각 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터 패드부(179)와 외부 장치(도시하지 않음)와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.
이하, 도 16 및 도 17에 도시한 유기 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 도 18 내지 23을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 18에서 보는 바와 같이, 투명한 유리 따위로 만들어진 지지체(40) 위에 폴리이미드 계열의 접착 테이프(50)를 사용하여 하부 기판(110)을 접착한 후, 하부 기판(110) 위에 금속막을 스퍼터링(sputtering) 따위로 차례로 적층하고 사진 식각하여 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
이어서, 도 19에서 보는 바와 같이, 하부 기판(110) 위에 게이트 전극(124) 을 덮도록 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)은 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(SiNx) 등의 무기 절연물 또는 유기 절연물로 형성한다.
그 다음, 도 20에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 화소 전극 연결부(176)를 형성한다. 이는 금(Au) 등의 도전층을 진공 열 증착하거나, 전도성 고분자를 슬릿 코팅 방식으로 도포한 다음 사진 식각 방법으로 패터닝하여 형성한다.
그 다음, 도 21에 도시한 바와 같이, 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 화소 전극 연결부(176)를 포함하는 게이트 절연막(140) 위에 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 물질이나 저분자 물질을 슬릿 코팅 방식을 이용하여 도포하여 유기 반도체층(150)을 형성한다. 그리고, 유기 반도체층(150) 위에 감광액을 슬릿 코팅 방식을 이용하여 도포한 다음 노광 및 현상하여 유기 반도체층(150) 위에 유기 반도체 형성 영역을 정의하는 감광막 패턴(400)을 형성한다.
그 다음, 도 22에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(400)을 마스크로 하여 유기 반도체층(150)을 식각하여 유기 반도체(154)를 형성한다.
이어서, 도 23에서 보는 바와 같이, 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 화소 전극 연결부(176)를 포함하는 게이트 절연막(140) 위에 질화 규소와 같은 무기 절연물 또는 낮은 유전율을 가지는 유기 절연물을 적층하여 보호막(180)을 형성한다.
이어 보호막(180)을 사진 식각하여 복수의 접촉구(181, 182)를 형성한다. 접촉구(181, 182)는 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 화소 전극 연결부(176) 및 데이터 패드부(179)를 각각 드러낸다.
이어, 도 17에서 보는 바와 같이, IZO 또는 ITO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(82)를 형성한다. 이 경우, IZO의 스퍼터링 온도는 250℃ 이하인 것이 접촉 저항을 최소화하기 위해 바람직하다.
그 다음, 이상과 같은 방법으로 제조된 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)을 어셈블리(assembly)한다. 액정 주입은 상기 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)의 어셈블리 전에 액정을 하강시키는 드롭(drop) 방식으로 수행할 수도 있고, 또는 상기 양 표시판을 어셈블리한 후 모세관 현상과 압력차를 이용해서 주입할 수도 있다.
도 24는 어셈블리 및 액정 주입 공정이 완료된 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 24에서 보는 바와 같이, 박막 트랜지스터(100) 및 컬러 필터 표시판(200)은 대향하고 있으며 그 사이에 액정층(300)이 개재되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터 표시판(100)과 컬러 필터 표시판(200)의 내측에는 각각 배향막(11, 12)이 형성되어 있다.
상기 어셈블리 후에는 약 150℃의 온도에서 핫프레스(hot press) 공정을 수행한다. 이 경우, 상기 플라스틱으로 이루어진 하부 기판(110) 및 상부 기판(210)은 지지체(40, 50)에 의해 고정되어 있기 때문에 기판이 팽창하는 등의 변형 은 발생하지 않는다.
그 다음, 도 25에서 보는 바와 같이, 상기 액정 표시 장치에서 양 기판(110, 210)을 지지하고 있는 지지체(40, 80)를 제거한다. 이는 접착 테이프(50, 90)의 접착력을 제거하여 액정 표시 장치로부터 지지체(40, 80)를 저절로 분리시키는 방법을 이용하는데, 예컨대 온도를 조절하는 방법, 접착력을 제거할 수 있는 용매(solvent)를 사용하는 방법 또는 자외선(UV)을 조사하는 방법 등이 있다. 이 중에서도, 0℃ 이하의 온도에서 처리하는 경우, 상기 접착 테이프(50, 90)의 접착력이 약해지면서 지지체(40, 80)로부터 액정 표시 장치가 분리된다.
이 경우, 어셈블리 전에 반절단된 컬러 필터 표시판(200)의 제2 영역(210b) 또한 액정 표시 장치와 분리되어진다.
따라서, 도 15 및 도 1에서 보는 바와 같이, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 게이트 패드부(129)를 포함하는 게이트 구동부(400) 및 데이터 패드부(179)를 포함하는 데이터 구동부(500)의 상부는 컬러 필터 표시판(200)으로 덮이지 않고 노출된다.
이와 같이, 본 발명에서는, 컬러 필터 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)을 어셈블리하기 전에, 컬러 필터 표시판(200)의 소정 영역을 반절단(half-cutting)하여 박막 패턴이 형성되는 제1 영역(210a)과 박막 트랜지스터 표시판(100)의 구동부에 대응하는 제2 영역(210b)을 분리함으로써, 이후에 지지체(40, 80)로부터 플라스틱 기판(110, 210)을 제거할 때 별도의 추가 공정 없이 상기 제2 영역(210b)을 제거할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 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.
상기와 같이, 박막 트랜지스터 표시판 및 컬러 필터 표시판을 어셈블리하기 전에 컬러 필터 표시판의 소정 영역을 반절단함으로써, 각 지지체로부터 플라스틱 기판을 제거할 때 별도의 추가 공정 없이 박막 트랜지스터 표시판의 구동부에 대응하는 컬러 필터 표시판의 영역을 용이하게 제거할 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 기판을 지지체에 부착하는 단계,
    상기 제1 기판을 반절단(half cutting)하여 제1 영역과 제2 영역으로 분리하는 단계,
    상기 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 어셈블리하는 단계, 및
    상기 제1 기판으로부터 상기 제2 영역의 기판을 제거하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서, 상기 제1 기판은 플라스틱으로 이루어지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에서, 상기 제1 기판을 반절단하는 단계 전 또는 후에 상기 제1 영역에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 블랙 매트릭스 위에 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 컬러 필터 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에서, 상기 제2 영역은 상기 제2 표시판의 구동부와 대응하는 영역인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에서, 상기 제1 기판은 접착제에 의하여 상기 지지체에 부착되어 있고상기 제1 기판으로부터 상기 제2 영역의 기판을 제거하는 단계는 상기 접착제의 접착력을 제거하여 상기 제1 기판으로부터 상기 지지체를 분리함으로써 수행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에서, 상기 지지체는 유리로 이루어지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에서, 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 영역의 기판을 제거하는 단계는 온도를 변화시켜 수행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에서, 상기 온도는 0℃ 이하로 조절하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에서, 상기 제1 표시판으로부터 제2 영역의 기판을 제거하는 단계는 자외선(UV)을 조사하는 방법으로 수행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에서, 상기 어셈블리하는 단계 전에 상기 제2 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 마주하고 있는 드레인 전극을 형성 하는 단계 및 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에서, 상기 어셈블리하는 단계 전에 상기 제2 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 위에 유기 반도체를 형성하는 단계, 및 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에서, 상기 어셈블리하는 단계 이후에 핫프레스(Hot press)하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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