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KR101276750B1 - 플렉시블 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

플렉시블 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101276750B1
KR101276750B1 KR1020080122371A KR20080122371A KR101276750B1 KR 101276750 B1 KR101276750 B1 KR 101276750B1 KR 1020080122371 A KR1020080122371 A KR 1020080122371A KR 20080122371 A KR20080122371 A KR 20080122371A KR 101276750 B1 KR101276750 B1 KR 101276750B1
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량, 박형화가 가능하고, 유동성을 가지는 플렉시블 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 플렉시블 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드 상의 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점별로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 일대일 연결된 화소 전극과; 상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 하부로, 상기 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스 하부로 상기 화소 영역별로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과; 상기 컬러필터층의 하부 전면에 형성된 공통 전극과; 상기 버퍼층과 제 1 기판의 사이 공간에 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉시블 액정표시장치 및 그 제조방법{Flexible Liquid Crystal Display Device and the method for fabricating thereof}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량, 박형화가 가능하고, 유동성을 가지는 플렉시블 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점진적으로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), VFD(Vacuum Fluorescent Display), ELD(Electro Luminescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이러한 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 바, 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 액정표시장치(1)는 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(5, 10)의 이격된 사이 공간에 개재된 액정층(15)과, 상기 제 1 기판(5)과 이격된 배면에 위치하는 백라이트 유닛(90)을 포함한다. 이 때, 상기 제 1 및 제 2 기판(5, 10)과 액정층(15)을 포함하여 액정 패널(30)이라 한다. 상기 제 1 및 제 2 기판(5, 10)은 투명한 유리 기판이 주로 이용된다.
상기 제 1 기판(5)은 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 수직 교 차하여 정의하는 화소 영역(P)과 박막 트랜지스터(T)가 형성되는 스위칭 영역(S)으로 구분된다. 상기 제 1 기판(5) 상에는 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선이 형성된다.
상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점 별로는 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(T)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(25), 게이트 절연막(45), 반도체층(42)과 소스 및 드레인 전극(32, 34)을 포함할 수 있다. 이 때, 반도체층(42)은 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(T)의 상부로는 드레인 전극(34)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(55)이 형성된다. 상기 보호막(55)의 상부로는 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(34)과 개별적으로 연결된 화소 전극(70)이 화소 영역(P)별로 형성된다.
상기 화소 전극(70)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 2 기판(10)의 하부 면에는 제 1 기판(5) 상의 게이트 및 데이터 배선과, 박막 트랜지스터(T)를 차폐하는 블랙 매트릭스(12)가 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(12)의 하부로는 블랙 매트릭스(12)를 경계로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(16a, 16b, 16c)를 포함하는 컬러필터층(16)이 형성된다. 또한, 상기 컬러필터층(16)의 하부 전면으로는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 이루어진 공통 전극(80)이 형성된다.
이 때, 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(70)과 공통 전극(80)의 상부 및 하부면 각각에는 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 더 형성될 수 있다.
전술한 액정표시장치(1)는 박막 트랜지스터(T)가 개별적으로 연결된 화소 전극(70)을 제 1 전극으로, 제 2 기판(10)의 전면에 형성된 공통 전극(80)을 제 2 전극으로 이용하게 된다. 이러한 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(T)를 이용하여 선택적으로 해당 화소 영역별로 위치하는 화소 전극 및 공통 전극 간의 수직 전계를 이용하여 액정층(30)에 개재된 액정을 선택적으로 구동하는 것을 통해 백라이트 유닛으로부터 발광되는 빛의 투과량을 조절할 수 있게 된다. 이러한 액정층의 구동에 의한 온/오프에 컬러필터층을 통과하는 빛을 통해 원하는 영상을 구현하게 된다.
특히, 상기 백라이트 유닛(90)의 광원으로는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL), 외부 전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 및 발광 다이오드(Light-Emitting Diode: LED) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
이 때, 상기 백라이트 유닛(90)의 광원에 따라 구성요소가 달라질 수는 있으나, 기본적으로 백라이트 유닛(90)은 반사판(미도시)과 광학부재(미도시)를 포함한다.
최근에는 제 1 및 제 2 기판(5, 10)을 유동성이 있는 플라스틱이나 금속 재질을 이용하여 플렉시블 액정표시장치를 제작하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 전술한 광원, 반사판 및 광학부재를 포함하는 백라이트 유닛(90)은 유리나 몰드물과 같이 견고한 재질로 이루어지는 데 따른 유동성의 제약으로 플렉시블 액정표시장치를 제작하는 데 어려움이 따르고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 백라이트 유닛 대신 유동성이 자유로운 유기발광 다이오드의 사용으로 플렉시블 액정표시장치를 제작하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 액정표시장치의 광원으로 유기발광 다이오드를 사용하는 것을 통해 경량, 박형화를 달성하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉시블 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드 상의 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점별로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 일대일 연결된 화소 전극과; 상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 하부로, 상기 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스 하부로 상기 화소 영역별로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과; 상기 컬러필터층의 하부 전면에 형성된 공통 전극과; 상기 버퍼층과 제 1 기판의 사이 공간에 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제 1 기판은 플라스틱이나 금속 및 금속 호일 중에서 선택될 수 있다. 상기 금속 및 금속 호일로는 철, 철 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 중에서 각각 선택된다.
또한, 상기 제 2 기판은 플라스틱 재질이 이용된다. 상기 플라스틱 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌술폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택된다.
상기 버퍼층은 산화 실리콘과 질화 실리콘을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성되거나, 상기 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층의 구조 중에서 선택될 수 있다.
상기 유기발광 다이오드는 상기 제 1 기판 상의 화상을 구현하는 표시 영역의 전면으로 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 수동 매트릭스 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유기발광 다이오드는 상기 제 1 기판 상의 화소 영역별로 패턴된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상의 유기 발광층과, 상기 유기 발광층의 상부 표시 영역의 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 능동 매트릭스 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 유기 발광층은 화이트 빛을 발광하는 것을 특징으로 한다. 상기 유기발광 다이오드는 인버터와 연결된다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉시블 액정표시장치는 제 1 기판 상에 유기발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 유기발광 다이오드 상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상에 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점별로 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터와 일대일 연결된 화소 전극을 형성하는 단계와; 제 2 기판의 하부로 상기 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스의 하부로 상기 화소 영역별로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층의 하부 전면으로 공통 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판의 이격된 사이로 액정을 개재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제 1 기판은 플라스틱이나 금속 및 금속 호일 중에서 선택될 수 있다. 상기 금속 및 금속 호일로는 철, 철 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 중에서 각각 선택된다.
또한, 상기 제 2 기판은 플라스틱 재질이 이용될 수 있다. 상기 플라스틱 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌술폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈 레이트을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택될 수 있다.
상기 버퍼층은 산화 실리콘과 질화 실리콘을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성되거나, 상기 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층의 구조 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 유기발광 다이오드는 상기 제 1 기판 상의 화상을 구현하는 표시 영역의 전면으로 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 수동 매트릭스 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유기발광 다이오드는 상기 제 1 기판 상의 화소 영역별로 패턴된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상의 유기 발광층과, 상기 유기 발광층의 상부 표시 영역의 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하는 능동 매트릭스 방식으로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 유기 발광층은 화이트 빛을 발광하는 유기 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 첫째, 수동 또는 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드를 광원으로 이용하는 것을 통해 플렉시블 액정표시장치를 구현할 수 있다.
둘째, 유기발광 다이오드와 어레이 소자를 동일한 기판에 일체형으로 형성하는 것을 통해 경량, 박형에 적극적으로 대응해 나갈 수 있다.
--- 제 1 실시예 ---
본 발명의 제 1 실시예는 수동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드를 광원으로 적용하는 것을 통해 경량, 박형에 유리하고 유동이 자유로운 플렉시블 액정표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치(101)는 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)을 포함하는 제 1 기판(105)과, 상기 제 1 기판(105) 상에 차례로 적층 형성된 유기발광 다이오드(E), 버퍼층(120) 및 어레이 소자(A)와, 상기 제 1 기판(105)과 대향 합착된 제 2 기판(110)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(105, 110)의 사이 공간에 개재된 액정층(115)을 포함한다. 이 때, 상기 제 1 및 제 2 기판(105, 110)과 액정층(115)을 포함하여 액정 패널(130)이라 한다.
이 때, 상기 유기발광 다이오드(E)는 수동 매트릭스 방식으로 제작된다. 이러한 수동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드(E)는 제 1 기판(105) 상의 화상을 구현하는 표시 영역(AA)의 전면에 순차적으로 대응 형성된 제 1 전극(180), 유기 발광층(182) 및 제 2 전극(184)을 포함할 수 있다. 이러한 유기발광 다이오드(E) 는 인버터(미도시)로부터의 구동 신호에 의해 선택적으로 온/오프(on/off)된다.
이 때, 상기 1 전극(180)은 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)과 같은 비교적 일함수가 낮은 금속 물질 그룹, 상기 제 2 전극(184)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중에서 각각 선택될 수 있다. 상기 제 1 전극(180)을 일함수가 낮은 금속으로 사용하는 것은 제 1 전극(180)과 유기 발광층(182) 사이에 형성되는 장벽을 낮춤으로써 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도를 확보하기 위함이다.
즉, 상기 제 1 전극(180)은 불투명한 도전성 물질로 이루어진 캐소드 전극, 제 2 전극(184)은 투명한 도전성 물질로 이루어진 애노드 전극의 기능을 하도록 설계함으로써, 유기 발광층(182) 내의 전자-전공 쌍의 재결합에 의해 방출되는 빛이 제 2 기판(110)으로 향하는 상부 발광식 구조로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유기 발광층(182)은 화이트 빛을 발광하는 유기 물질로 형성하는 것을 통해 제 2 기판(110) 방향의 전면으로 면광원을 방출하도록 설계한 것을 특징으로 한다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 유기발광 다이오드(E)는 비표시 영역(NAA)의 가장자리를 따라 사각테 형태로 형성된 씰링층(미도시)에 의해 덮여진다. 상기 씰링층은 투명한 재질의 씰런트나 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 중에서 선택될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 기판(105)은 플라스틱이나 금속 및 금속 호일 등과 같이 휘어질 수 있는 재질 중에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 제 2 기판(110)은 유연하면서 빛이 투과될 수 있는 플라스틱 재질을 이용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 제 1 및 제 2 기판(105, 110)을 플라스틱 재질로 사용할 경우에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephehalate: PET), 폴리에틸렌술폰(polyethersulphone: PES), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthelate: PEN) 등을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택될 수 있다.
이러한 플라스틱 재질을 제 1 및 제 2 기판(105, 110)으로 사용할 시에는 흡습, 산화 등의 외부 환경에 대한 신뢰성을 확보할 수 있도록 여러층이 적층된 형태로 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 기판(105)의 재질로 사용되는 금속 및 금속 호일로는 철, 철 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 등이 있다. 또한, 상기 유기발광 다이오드(E)의 상부로는 버퍼층(120)을 형성한다.
상기 버퍼층(120)은 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성될 수 있다. 또한, 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층으로 형성할 수도 있다.
이러한 버퍼층(120)의 상부로는 수직 교차하는 게이트 및 데이터 배선(미도시)을 형성하고, 상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점 별로는 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(T)를 형성한다.
상기 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(125), 게이트 절연막(145), 반도체층(140)과 소스 및 드레인 전극(132, 134)을 포함할 수 있다. 이 때, 반도체 층(140)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층으로 형성할 수 있다. 또한, 반도체층(140)은 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층이 차례로 적층된 이중층으로 형성할 수도 있다.
상기 박막 트랜지스터(T)의 상부로는 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(155)을 형성한다. 상기 보호막(155)의 상부로는 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(134)과 개별적으로 연결된 화소 전극(170)을 화소 영역(P)별로 형성한다.
상기 화소 전극(170)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택될 수 있다. 이 때, 게이트 배선 및 데이터 배선, 박막 트랜지스터(T), 보호막(155) 및 화소 전극(170)을 포함하여 어레이 소자(A)라 한다.
한편, 상기 제 2 기판(110)의 하부 면에는 제 1 기판(105)의 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터(T)를 차폐하는 블랙 매트릭스(112)를 형성한다. 상기 블랙 매트릭스(112)의 하부로는 블랙 매트릭스(112)를 경계로 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)를 포함하는 컬러필터층(116)을 형성한다. 또한, 상기 컬러필터층(116)의 하부 전면으로는 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 공통 전극(175)을 형성한다.
이 때, 도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(170)과 공통 전극(175)의 상부 및 하부면에 각각 대응하여 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 더 형성될 수 있다.
전술한 구성은 제 1 기판(105)의 상부로 유기발광 다이오드(E)와 어레이 소자(A)를 일체형으로 형성하는 것을 통해 경량, 박형에 유리하고 유동이 자유로운 플렉시블 액정표시장치(101)를 제공할 수 있는 효과가 있다.
특히, 수동 매트릭스 방식으로 유기발광 다이오드(E)를 제작할 경우, 열증발 증착법을 이용한 증착 공정으로 제 1 기판(105)의 표시 영역(AA)에 대응된 전면으로 형성하면 되므로 제작 공정이 용이해지는 장점이 있다. 나아가 대면적화에 적극적으로 대응해 나갈 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 제 1 기판(105) 상에 광원의 역할을 하는 유기발광 다이오드(E)와 어레이 소자(A)를 일체로 형성하는 것을 통해 반사판 및 광학부재 등의 사용이 필요 없게 되므로 그 부피는 대폭 축소될 수 있다. 나아가, 제 1 기판(105) 상에 유기발광 다이오드(E)와 어레이 소자(A)를 일체로 형성하는 것을 통해 경량, 박형에 적극적으로 대응해 나갈 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치의 제조방법을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 4b의 공정 단계를 나타낸 공정 평면도이다.
도 3a 및 도 4a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(105) 상에 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)을 정의하는 단계를 진행한다. 상기 표시 영역(AA)은 게이트 배선과 데이터 배선이 수직 교차하여 정의되는 화소 영역(도 2의 P)과, 박막 트랜지스터(도 2의 T)가 형성되는 스위칭 영역(도 2의 S)을 포함한다.
이 때, 상기 제 1 기판(105)은 플라스틱, 금속 및 금속 호일 등과 같이 휘어질 수 있는 재질 중에서 선택될 수 있다. 특히, 상기 제 1 기판(105)을 플라스틱 재질로 사용할 경우에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephehalate: PET), 폴리에틸렌술폰(polyethersulphone: PES), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthelate: PEN) 등을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택될 수 있다.
이러한 플라스틱 재질을 제 1 기판(105)으로 사용할 시에는 흡습, 산화 등의 외부 환경에 대한 신뢰성을 확보할 수 있도록 여러층이 적층된 형태로 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 기판(105)의 재질로 사용되는 금속 및 금속 호일로는 철, 철 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 등이 있다.
상기 제 1 기판(105) 상의 표시 영역(AA)의 전면으로는 분말 형태의 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)과 같은 비교적 일함수가 낮은 금속 물질 그룹 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 증착하여 제 1 전극(180)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 1 전극(180)이 형성된 제 1 기판(105) 상의 표시 영역(AA)에 대응하여 화이트 빛을 방출하는 유기 물질을 증착하여 유기 발광층(180) 을 형성한다. 상기 유기 발광층(182)이 형성된 제 1 기판(105) 상의 표시 영역(AA)에 대응하여 분말 형태의 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 전극(184)을 형성한다. 제 1 전극(180), 유기 발광층(182) 및 제 2 전극(184)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.
이 때, 상기 제 1 전극(180), 유기 발광층(182) 및 제 2 전극(184)을 포함하는 유기발광 다이오드(E)는 동일한 챔버내에서 열증발 증착법을 이용하거나, 스핀 코팅법을 이용하는 것을 통해 형성될 수 있다.
도 3b 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 유기발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(105)의 비표시 영역(NAA)과, 표시 영역(AA)에 대응된 유기발광 다이오드의 끝단 가장자리를 덮는 씰링층(135)을 형성한다. 상기 씰링층(135)은 투명한 재질의 씰런트나 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 중에서 선택될 수 있다.
다음으로, 상기 유기발광 다이오드(E)와 씰링층(135)이 형성된 제 1 기판(105)의 상부 표시 영역(AA)에 대응된 전면으로 버퍼층(120)을 형성한다. 상기 버퍼층(120)은 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성될 수 있다. 또한, 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층으로 형성할 수도 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 유기발광 다이오드(E)의 상측 표면으로는 접착층을 바르고 라미레이션 방식을 이용하여 플라스틱으로 이루어진 버퍼층(미도시)을 접착하는 방식이 적용될 수도 있다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼층(120)이 형성된 제 1 기판(105)의 상부로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점별로 위치하는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상부로 드레인 전극(도 2의 134)을 노출하는 드레인 콘택홀(도 4의 DCH)을 포함하는 보호막(도 4의 155)과, 상기 보호막 상부로 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 연결된 화소 전극(도 4의 170)을 포함하는 어레이 소자(A)를 형성한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 플라스틱이나 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 이루어진 제 2 기판(110)을 준비하는 단계를 진행한다. 다음으로, 상기 제 2 기판(110)의 하부면에 제 1 기판(105)에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스(112)를 형성하는 단계를 진행한다.
다음으로, 상기 블랙 매트릭스(112)가 형성된 제 2 기판(110)의 하부로는 블랙 매트릭스(112)를 경계로 제 1 기판(110)의 화소 영역별로 일대일 대응되도록 패턴된 적(R) 서브 컬러필터(116a), 녹(G) 서브 컬러필터(116b) 및 청(B) 서브 컬러필터(116c)를 형성한다. 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(116a, 116b, 116c)를 포함하여 컬러필터층(116)이라 한다.
상기 컬러필터층(116)이 형성된 제 2 기판(110)의 하부 전면으로는 인듐-틴- 옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 공통 전극(175)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 2 기판(110) 하부면의 비표시 영역(NAA)을 따라 씰런트를 도포하여 씰패턴(190)을 형성하고, 제 1 기판(105)과 대향하도록 위치 정렬한 상태에서 압력을 가한 후, 씰패턴(190)에 자외선을 조사 및 경화하여 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110)을 합착하는 단계를 진행한다.
다음으로, 상기 제 1 및 제 2 기판(105, 110)의 이격된 사이 공간으로 액정층(115)을 주입하는 단계를 진행한다. 이 때, 상기 제 1 및 제 2 기판(105, 110)의 합착 단계와 액정층(115)의 주입 단계의 공정 순서는 뒤바뀔 수 있다.
이상으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치를 제작할 수 있다.
--- 제 2 실시예 ---
본 발명의 제 2 실시예는 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드를 광원으로 적용하는 것을 통해 경량, 박형에 유리하고 유동이 자유로운 플렉시블 액정표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도로, 제 1 실시예와의 중복 설명은 생략하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치(201)는 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)을 포함하는 제 1 기판(205)과, 상기 제 1 기판(205) 상에 차례로 적층 형성된 유기발광 다이오드(E), 버퍼층(220) 및 어레이 소자(A)와, 상기 제 1 기판(205)과 대향 합착된 제 2 기판(210)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(205, 210)의 사이 공간에 개재된 액정층(215)을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 기판(205, 210)과 액정층(215)을 포함하여 액정 패널(230)이라 한다.
이 때, 본 발명의 제 2 실시예에서는 유기발광 다이오드(E)를 능동 매트릭스 방식으로 제작한 것을 특징으로 한다. 이러한 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드(E)는 제 1 기판(205) 상의 화소 영역(P)별로 패턴된 제 1 전극(280)과, 상기 제 1 전극(280)과 대응되는 면적으로 차례로 적층 형성된 유기 발광층(282) 및 제 2 전극(284)을 포함한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시에와 마찬가지로, 제 1 기판(205) 상에 광원의 역할을 하는 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드(E)와 어레이 소자(A)를 일체로 형성하는 것을 반사판 및 광학부재 등의 사용이 필요 없게 되므로 그 부피를 대폭 축소할 수 있게 된다. 나아가, 제 1 기판(205) 상에 유기발광 다이오드(E)와 어레이 소자(A)를 일체로 형성하는 것을 통해 경량, 박형에 적극적으로 대응해 나갈 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이 오드를 보다 상세히 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분된 제 1 기판(205) 상의 표시 영역(AA)에는 수직 교차하는 스캔 라인 및 데이터 라인(미도시)과, 상기 스캔 라인 및 데이터 라인의 교차지점별로 형성된 구동 트랜지스터(Td)가 형성된다. 상기 구동 트랜지스터(Td)는 화소 영역(P)별로 형성된 유기발광 다이오드(E)와 개별적으로 연결된다.
또한, 스캔 라인의 일 끝단에 위치하는 게이트 패드부(GP)에는 스캔 패드(152)와, 스캔 패드(152)를 노출하는 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 스캔 패드(152)와 연결된 스캔 패드전극(154)이 형성되고, 데이터 라인의 일 끝단에 위치하는 데이터 패드부(DP)에는 데이터 패드(162)와, 데이터 패드(162)를 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 데이터 패드(162)와 연결된 데이터 패드전극(164)이 형성된다. 상기 게이트 및 데이터 패드부(GP, DP)는 비표시 영역(NAA)에 포함된다.
한편, 상기 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(225), 게이트 절연막(245), 반도체층(240)과 소스 및 드레인 전극(232, 234)을 포함할 수 있다. 이 때, 반도체층(240)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층으로 형성할 수 있다. 또한, 반도체층(240)은 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층이 차례로 적층된 이중층으로 형성할 수도 있다.
상기 구동 트랜지스터(Td)의 상부로는 드레인 전극(234)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(255)이 형성된다. 상기 보호막(255) 상으로는 뱅 크층(260)을 사이에 두고 화소 영역(P)별로 패턴된 유기발광 다이오드(E)가 형성된다. 상기 유기발광 다이오드(E)는 제 1 전극(280)과 유기 발광층(282)과 제 2 전극(284)을 포함한다.
이 때, 상기 1 전극(280)은 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)과 같은 비교적 일함수가 낮은 금속 물질 그룹, 상기 제 2 전극(284)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중에서 각각 선택될 수 있다. 상기 제 1 전극(280)을 일함수가 낮은 금속으로 사용하는 것은 제 1 전극(280)과 유기 발광층(282) 사이에 형성되는 장벽을 낮춤으로써 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도를 확보하기 위함이다.
즉, 상기 제 1 전극(280)은 불투명한 도전성 물질로 이루어진 캐소드 전극, 제 2 전극(284)은 투명한 도전성 물질로 이루어진 애노드 전극의 기능을 하도록 설계함으로써, 유기 발광층(282) 내의 전자-전공 쌍의 재결합에 의해 방출되는 빛이 제 2 기판(도 5의 210)으로 향하는 상부 발광식 구조로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유기 발광층(282)은 화이트 빛을 발광하는 유기 물질로 형성하는 것을 통해 제 2 기판 방향의 전면으로 선택적인 면광원을 방출하도록 설계한 것을 특징으로 한다.
특히, 전술한 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드(E)는 화소 영역(P)별로 형성된 유기발광 다이오드(E)를 선택적으로 구동하는 것이 가능하므로, 화소 영역(P)별로 위치하는 유기발광 다이오드(E)와의 개별적인 스위칭을 통해 빛의 투과율을 조절할 수 있게 된다.
그러나, 본 발명은 상기 제 1 및 제 2 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 4b의 공정 단계를 나타낸 공정 평면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉시블 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기발광 다이오드를 보다 상세히 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
105 : 제 1 기판 110 : 제 2 기판
112 : 블랙 매트릭스 115 : 액정층
116 : 컬퍼필터층 120 : 버퍼층
145 : 게이트 절연막 155 : 보호막
170 : 화소 전극 175 : 공통 전극
E : 유기발광 다이오드 T : 박막 트랜지스터

Claims (19)

  1. 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상의 유기발광 다이오드와;
    상기 유기발광 다이오드 상의 버퍼층과;
    상기 버퍼층 상에 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점별로 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 일대일 연결된 화소 전극과;
    상기 제 1 기판과 대향 합착된 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판의 하부로, 상기 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스 하부로 상기 화소 영역별로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층의 하부 전면에 형성된 공통 전극과;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 사이 공간에 개재된 액정층
    을 포함하고,
    상기 제 1 기판은 여러 층이 적층된 형태의 유연한 플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 플라스틱 재질이 이용되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌술폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 산화 실리콘과 질화 실리콘을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성되거나, 상기 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층의 구조 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 기판 상에 유기발광 다이오드를 형성하는 단계와;
    상기 유기발광 다이오드 상에 버퍼층을 형성하는 단계와;
    상기 버퍼층 상에 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 및 데이터 배선의 교차지점별로 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터와 일대일 연결된 화소 전극을 형성하는 단계와;
    제 2 기판의 하부로 상기 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터를 차폐하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스의 하부로 상기 화소 영역별로 순차적으로 패턴된 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층의 하부 전면으로 공통 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 이격된 사이로 액정을 개재하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제 1 기판은 여러 층이 적층된 형태의 유연한 플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 플라스틱 재질이 이용되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제 11 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌술폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트을 포함하는 고분자 물질 계열 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 산화 실리콘과 질화 실리콘을 포함하는 무기절연물질 그룹이나, 벤조싸이클로부텐, 포토 아크릴 및 폴리이미드를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성되거나, 상기 무기절연물질과 유기절연물질이 적층된 이중층의 구조 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드는, 상기 화소 영역별로 패턴된 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 대응되는 면적으로 차례로 적층 형성된 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하고, 구동 박막 트랜지스터와 연결되어 상기 화소 영역별로 선택적으로 구동 가능한 능동 매트릭스 방식인 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드는, 상기 화소 영역별로 패턴된 제 1 전극과 상기 제 1 전극에 대응되는 면적으로 차례로 적층 형성된 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하고, 구동 박막 트랜지스터와 연결되어 상기 화소 영역별로 선택적으로 구동 가능한 능동 매트릭스 방식인 것을 특징으로 하는 플렉시블 액정표시장치의 제조방법.
  19. 삭제
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