KR100601378B1 - 평판 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

평판 표시 장치를 제공한다. 상기 장치는 플렉시블(flexible) 기판의 적어도 하부면에 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이로써, 건식 식각 공정시 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극과 플렉시블 기판 사이에서 발생할 수 있는 아킹(arcing) 현상을 방지할 수 있다.
플렉시블(flexible) 기판, 아킹(arcing), 건식 식각

Description

평판 표시 장치{Flat Panel Display}
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 단면 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치를 제조함에 있어서, 식각 대상 물질이 형성된 플렉시블 기판이 투입된 건식 식각 장치의 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 250 ; 플렉시블 기판 110, 260 : 절연막
200 : 건식 식각 장치 220 : 하위 전극
230 : 상위 전극 240 : 플라즈마(plasma)
270 : 식각 대상 물질
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉시블(flexible) 기판의 적어도 하부면에 절연막이 형성되어 있는 평판 표시 장치에 관한 것이다.
차세대 디스플레이로 불리우는 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD), 유기 전계 발광 표시 장치(organic light-emitting display device; OLED), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel; PDP) 및 전계 방출 표시 장치(field emission display; FED) 등이 있다.
이러한 차세대 평판 표시 장치는 유리 기판을 사용하여 제작되는 경우가 일반적이다. 그러나, 미래에 요구되고 있는 두루마리 형태의 디스플레이, 전자책 등과 같은 디스플레이는 유리 기판을 가지고서는 실현하기 어렵다. 따라서, 플렉시블(flexible) 기판을 사용하여 유연한 평판 표시 장치를 구현하고자 하는 연구가 진행중이다.
특히, OLED는 플라스틱 또는 금속 등과 같은 플렉시블 기판을 이용할 수 있어 가볍고 두루마리 형태의 평판 표시 장치, 즉 플렉시블 평판 표시 장치(Flexible Flat Panel Display)를 실현할 수 있는 가능성을 가지고 있다는 점에서 커다란 관심의 대상이 되고 있다.
이러한 플렉시블 평판 표시 장치를 제작하는 여러 가지의 공정 중에는, 기판 상부에 형성된 막 등을 건식 식각(dry etching)을 이용하여 식각하는 공정이 많이 포함되어 있다. 이러한 건식 식각 공정은 건식 식각 장치 내에서 이루어지는바, 상기 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극 상에 식각 대상 물질이 형성된 플렉시블 기판이 놓여진다. 이때, 플렉시블 기판이 금속과 같은 물질로 이루어진 경우에는 높은 전압이 가해졌을 때 상기 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극과 금속으로 이루어진 플렉시블 기판 사이에서 아킹(arcing) 현상이 발생할 수 있다. 아킹 현상은 식각 대상 물질의 식각시 사용되는 높은 파워에 의해 전극이 녹거나 필링(peeling)이 일어나게 되는 현상을 말한다. 이로 인하여, 전극이 손상될 우려가 있 고 상기 플렉시블 기판 상에 파티클이 발생 할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건식 식각 공정시 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극과 플렉시블 기판 사이에서 발생할 수 있는 아킹(arcing) 현상을 방지할 수 있는 평판 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명은 평판 표시 장치를 제공한다. 상기 장치는 적어도 1 이상의 박막트랜지스터 및 디스플레이 소자가 형성되어 있는 평판 표시 장치에 있어서, 플렉시블(flexible) 기판의 적어도 하부면에 절연막이 형성되어 있다. 이로써, 건식 식각 공정시 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극과 플렉시블 기판 사이에서 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 방지할 수 있다. 상기 절연막은 상기 플렉시블 기판의 하부면 및 측면에 형성되어 있을 수 있다. 즉, 플렉시블 기판의 하부면 뿐만 아니라 좌, 우 측면 및 앞, 뒤 측면에도 형성할 수 있다.
상기 플렉시블 기판은 금속으로 이루어질 수 있으며 특히, SUS(Steel Use Stainless)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 절연막은 유기물질로 이루어진 것일 수 있으며 특히, SOG(Spin On Glass)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 절연막은 무기물질로 이루어진 것일 수 있으며, 그 중에서도 비정질 실 리콘, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화질화막으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 무기물질로 이루어질 수 있다. 상기 절연막은 화학기상증착(CVD)법 또는 물리기상증착(PVD)법에 의해 형성할 수 있다.
상기 평판 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치일 수 있으며, 상기 박막트랜지스터는 유기 박막트랜지스터 또는 나노 입자로 이루어진 박막트랜지스터일 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 단면 구조도이다.
도 1을 참조하면, 플렉시블 표시 장치를 구현하기 위하여 플렉시블 기판(100)이 구비되어 있다. 상기 플렉시블 기판(100)은 잘 휠 수 있는 유연한 기판으로서, 금속으로 이루어진 기판일 수 있다. 상기 플렉시블 기판(100)으로 사용되는 금속으로서 SUS(Steel Use Stainless)를 흔히 사용할 수 있다. SUS는 스테인레스강을 의미하며, JIS(일본공업규격)의 재료 표기 기호이다. KS(한국공업규격)에서의 재료표기인 STS와 같은 뜻이다.
상기 플렉시블 기판(100) 하부면에 절연막(110)이 형성되어 있다. 상기 절연막(110)은 후속 공정인 건식 식각 공정 중에 발생할 수 있는 아킹(arcing) 현상을 방지하기 위하여 형성한 막이다. 도 1에서는 플렉시블 기판(100) 하부면에 상기 절연막(110)이 형성된 것을 예시하였으나 이에 한하지 않고, 상기 플렉시블 기판 (100)의 하부면을 비롯하여 좌, 우 측면 및 앞, 뒤 측면에도 형성할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 플렉시블 기판(100)의 모든 면에 절연막을 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 플렉시블 기판(100) 상에 형성되는 절연막은 후술할 버퍼층의 역할을 담당할 수 있다.
상기 절연막(110)은 유기물질을 이용하여 형성할 수 있다. 특히, SOG(Spin On Glass)를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 SOG는 반도체, 평판 표시 장치 분야에서 많이 사용하고 있는 물질로서, 코팅(coating)과 베이킹(baking)의 공정으로 이루어진다. 상기 SOG는 간단한 공정으로 막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 절연막(110)은 무기물질을 이용하여 형성할 수 있다. 특히, 비정질 실리콘, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화질화막 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 무기물질을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 무기물질을 이용한 절연막(110)은 증착에 의하여 형성할 수 있다. 증착 방법으로서 여러가지 방법을 이용할 수 있으며, 화학기상증착(CVD)법 또는 물리기상증착(PVD)법에 의해 형성할 수 있다.
화학기상증착법은 화학 반응을 통하여 원하는 물질의 박막을 얻는 방법으로서, 상기 무기 절연막을 형성하는데 이용할 수 있다.
물리기상증착법은 원하는 박막 물질의 기판이나 덩어리에 에너지를 가하여 운동 에너지를 가지는 해당 물질이 물리적으로 분리되어 다른 기판에 쌓이게 하여 박막층이 만들어지게 하는 방법으로써, 스퍼터링과 진공 증착으로 나눌 수 있다.
상기 절연막(110)이 형성된 플렉시블 기판(100) 상에 버퍼층(120)이 형성되 어 있다. 상기 버퍼층(120)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다.
상기 버퍼층(120) 상에 반도체층(130)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(130)은 비정질 실리콘막 또는 비정질 실리콘막을 결정화한 다결정 실리콘막일 수 있다. 상기 반도체층(130) 상에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막(140)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다.
상기 게이트 절연막(140) 상에 상기 반도체층(130)과 중첩하는 게이트 전극(145)이 형성되고, 상기 게이트 전극(145) 및 상기 반도체층(130) 상에 제 1 층간절연막(150)이 형성되어 있다. 상기 제 1 층간절연막(150) 내에 상기 반도체층(130)의 양 단부들을 각각 노출시키는 콘택홀들이 형성된다. 형성된 콘택홀들을 통하여 상기 노출된 반도체층(130)의 양 단부들에 각각 접하는 소오스 전극(160)과 드레인 전극(165)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(1300), 상기 게이트 전극(145), 상기 소오스 전극(160) 및 상기 드레인 전극(165)은 박막트랜지스터를 형성한다.
상기 박막트랜지스터로서 상술한 무기 박막트랜지스터 뿐만 아니라, 유기 박막트랜지스터(OTFT: Organic TFT) 또는 나노(nano) 입자로 이루어진 박막트랜지스터를 사용할 수 있다. 상기 유기 박막트랜지스터는 반도체층이 유기막으로 이루어진 박막트랜지스터를 의미하고, 상기 반도체층을 비롯한 모든 구성요소가 유기물로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 OTFT를 표시 장치에 적용할 경우, 유기물의 특성인 유연성(flexibility)으로 인해 무기 박막트랜지스터로는 구현하기 힘든 두 루마리 표시 장치, 전자책 등에 적용할 수 있다. 상기 나노 입자로 이루어진 박막트랜지스터라 함은 반도체층이 나노(10억 분의 1m) 입자로 이루어진 박막트랜지스터를 의미하고, 탄소나노튜브를 이용한 박막트랜지스터를 사용할 수 있다.
상기 소오스/드레인 전극들(160, 165) 상에 제 2 층간절연막(170)이 형성되어 있다. 상기 제 2 층간절연막(170)은 패시베이션막, 평탄화막 또는 이들의 이중층일 수 있다. 상기 패시베이션막은 기체 및 수분을 효과적으로 차단할 수 있는 막으로 실리콘 질화막인 것이 바람직하다. 상기 평탄화막은 하부 단차를 완화할 수 있는 막으로 BCB(benzocyclobutene)막, 폴리이미드막 또는 폴리아크릴막일 수 있다.
상기 제 2 층간절연막(170) 내에 상기 드레인 전극(165)을 노출시키는 비아홀이 형성되어 있다. 비아홀 통해 상기 노출된 드레인 전극(132)에 접속하는 제 1 전극(180)이 형성되어 있다. 상기 제 1 전극(180)은 애노드일 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 전극(180)은 투명전극일 수 있다. 상기 투명전극은 ITO (Indium Tin Oxide)막 또는 IZO (Indium Zinc Oxide)막일 수 있다.
상기 제 1 전극(180) 상에 상기 제 1 전극(180)의 적어도 일부영역을 노출시키는 개구부를 갖는 화소정의막(pixel defining layer; 185)이 형성되어 있다. 상기 개구부에 의해 유기전계발광표시장치의 발광영역이 정의된다. 상기 화소정의막(185)은 BCB(benzocyclobutene), 아크릴계 포토레지스트, 페놀계 포토레지스트, 이미드계 포토레지스트로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 노출된 제 1 전극(180) 상에 적어도 발광층을 구비하는 유기막층 패턴(190)을 형성한다. 상기 유기막층 패턴(190)은 상기 발광층의 상부 또는 하부에 위치하는 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 층을 더 구비하도록 형성될 수 있다.
상기 유기막층 패턴(190) 상에 제 2 전극(195)을 형성한다. 상기 제 2 전극은 캐소드일 수 있다. 이 경우, 상기 불순물은 인(phosphorous) 또는 비소(arsenic)일 수 있다. 상기 제 1 전극(180), 상기 유기막층 패턴(190), 상기 제 2 전극은 유기전계발광다이오드를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치를 제조함에 있어서, 식각 대상 물질이 형성된 플렉시블 기판이 투입된 건식 식각 장치의 모식도이다. 건식 식각이라 함은 이온 충격에 의한 물리적 방법이나 플라즈마 속에서 발생된 반응 물질들의 화학작용 또는, 이온, 전자, 광자 등에 의해 이루어지는 화학작용으로서 물리적 화학적 두 현상이 동시에 적용된 방법을 이용하여 식각하는 방법을 말한다.
도 2를 참조하면, 상기 건식 식각 장치(200)는 반응 이온 식각 장치(RIE:Reactive Ion Etcher)로서, 건식 식각 공정에서 사용할 수 있는 다양한 건식 식각 장치 중 하나로서 예를 든 것이다.
상기 반응 이온 식각 장치는 반응 스퍼터 또는 저압 다이오드 반응 식각 장치라고도 한다. 챔버(210) 내부에는 하위 전극(220)과 상위 전극(230)이 구비되어 있고, 상기 하위 전극(220) 및 상위 전극(230)은 상기 챔버(210) 외부에 장착된 RF발생기와 연결되어 있다. 진공펌프를 이용하여 상기 챔버(210) 내부를 진공으로 유 지한다. 상기 하위 전극(220) 상에는 절연막(260)이 형성되어 있는 금속으로 이루어진 플렉시블 기판(250)이 놓여져 있으며, 상기 플렉시블 기판(250) 상에는 건식 식각에 의한 식각 공정이 요구되는 식각 대상 물질(270)이 형성되어 있다.
마주 보고 있는 두 개의 평행판형 전극 즉, 하위 전극(220)과 상위 전극(230)에 RF파워를 인가하여 플라즈마(240)를 발생시키고, 상기 플라즈마(240) 상태에서 반응성가스를 활성화시켜 상기 식각 대상 물질(270)에 화학반응을 일으켜 휘발성물질로 만들어 식각한다. 식각 공정에 사용하는 반응성 가스로는 CF4, Ar, O2가스를 사용할 수 있다.
이때, 상기 하위 전극(220) 상에 놓여진 플렉시블 기판(250)은 SUS와 같은 금속으로 이루어졌으나, 상기 플렉시블 기판(260)의 적어도 하부면에 절연막(260)이 형성되어 있기 때문에 높은 RF파워가 가해지더라도 상기 하위 전극(220)과 금속으로 이루어진 상기 플렉시블 기판(260) 사이에 아킹(arcing) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 아킹 현상에 의해 발생할 수 있는 파티클도 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속과 같은 플렉시블 기판의 적어도 하부면에 절연막을 형성하여 줌으로써, 건식 식각 공정시 건식 식각 장치 내에 형성되어 있는 전극과 플렉시블 기판 사이에서 발생할 수 있는 아킹(arcing) 현상을 방지할 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 아킹이 발생할 때 형성될 수 있는 파티클을 방지할 수 있는 효과도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 적어도 1 이상의 박막트랜지스터 및 디스플레이 소자가 형성되어 있는 평판 표시 장치에 있어서,
    플렉시블(flexible) 기판의 적어도 하부면에 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은 상기 플렉시블 기판의 하부면 및 측면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 SUS(Steel Use Stainless)로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은 유기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연막은 SOG(Spin On Glass)로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은 무기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연막은 비정질 실리콘, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화질화막으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 무기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연막은 화학기상증착(CVD)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연막은 물리기상증착(PVD)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 평 판 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 유기 박막트랜지스터 또는 나노 입자로 이루어진 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
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