KR100805589B1 - Method of manufacturing a flat display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 투명의 지지 기판 상에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계, 플라스틱 기판 상에 보호막 및 버퍼층을 형성하는 단계, 버퍼층 상에 발광 소자를 형성하는 단계, 희생층을 레이저 빔으로 제거하여 지지 기판을 분리시키는 단계를 포함한다. 지지 기판을 분리시키는 과정에서 희생층에 의해 플라스틱 기판의 피해가 방지되고, 보호막에 의해 플라스틱 기판이 보호 및 지지되며, 버퍼층에 의해 발광 소자의 제조가 용이하고 전기적 특성이 향상된다.The present invention relates to a method of manufacturing a flat panel display device, comprising: forming a sacrificial layer on a transparent support substrate, forming a plastic substrate on the sacrificial layer, forming a protective film and a buffer layer on the plastic substrate, and a buffer layer Forming a light emitting element on the substrate; removing the sacrificial layer with a laser beam to separate the support substrate. Damage of the plastic substrate is prevented by the sacrificial layer in the process of separating the supporting substrate, the plastic substrate is protected and supported by the protective film, and the manufacturing of the light emitting device is facilitated by the buffer layer and the electrical characteristics are improved.
플라스틱 기판, 발광 소자, 지지 기판, 레이저 빔, 희생층 Plastic substrate, light emitting element, support substrate, laser beam, sacrificial layer
Description
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도. 1 is a schematic perspective view for explaining a general liquid crystal display device.
도 2는 일반적인 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도.2 is a schematic cross-sectional view illustrating a general organic light emitting display device.
도 3a 내지 도 3c는 종래 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional flat panel display.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flat panel display device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 20: 기판 11: 게이트 라인10, 20: substrate 11: gate line
12: 데이터 라인 13: 화소 영역12: data line 13: pixel area
14: 박막 트랜지스터 15: 화소 전극14
16, 23: 편광판 21: 컬러 필터16, 23: polarizer 21: color filter
22: 공동 전극 30: 액정층22: cavity electrode 30: liquid crystal layer
50: 절연 기판 51: 반도체층50: insulating substrate 51: semiconductor layer
52: 게이트 전극 53: 소스 전극52: gate electrode 53: source electrode
54: 드레인 전극 55, 57: 전극54:
56: 유전체 58: 애노드 전극56 Dielectric 58 Anode Electrode
59: 유기 박막층 60: 캐소드 전극59: organic thin film layer 60: cathode electrode
70: 봉지 기판 100, 200: 지지 기판70:
110, 202: 플라스틱 기판 120, 205: 발광 소자110 and 202:
201: 희생층 203: 보호막201: sacrificial layer 203: shield
204: 버퍼층204: buffer layer
본 발명은 평판 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱(plastic) 기판을 사용하는 평판 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a flat panel display, and more particularly, to a method for manufacturing a flat panel display using a plastic substrate.
정보통신 산업이 발달됨에 따라 표시 장치의 사용이 급증하고 있으며, 최근들어 저전력, 경량, 박형, 고해상도의 조건을 만족할 수 있는 표시 장치가 요구되고 있다. 이러한 요구에 발맞추어 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)나 유기 발광(Organic Light-emitting) 특성을 이용하는 표시 장치들이 개발되고 있다.With the development of the information and telecommunications industry, the use of display devices is rapidly increasing, and in recent years, display devices capable of satisfying low power, light weight, thin, and high resolution conditions are required. In response to these demands, display devices using liquid crystal display devices or organic light-emitting characteristics have been developed.
색 재현성이 우수하고 소비전력이 낮으며 박형으로 제작되는 박막 트랜지스 터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; TFT-LCD)는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 두 개의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 패널, 액정 패널 하부에 위치되며 광원으로 이용되는 백 라이트 및 액정 패널을 구동시키기 위한 구동부로 구성된다. Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display (TFT-LCD), which has excellent color reproducibility, low power consumption, and is made thin, is one of the most widely used flat panel display devices. It consists of a liquid crystal panel in which a liquid crystal is injected in between, a backlight positioned under the liquid crystal panel, and a driving unit for driving the liquid crystal panel.
도 1은 상기와 같이 구성되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view of a thin film transistor liquid crystal display device configured as described above.
액정 패널은 대향하도록 배치된 두 개의 기판(10 및 20)과, 두 개의 기판(10 및 20) 사이에 개재된 액정층(30)으로 이루어지며, 기판(10)에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)에 의해 화소 영역(13)이 정의된다. The liquid crystal panel is composed of two
게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 교차되는 부분의 기판(10)에는 각 화소로 공급되는 신호를 제어하는 박막 트랜지스터(14) 및 박막 트랜지스터(14)와 연결된 화소 전극(15)이 형성되고, 기판(20)에는 컬러 필터(21) 및 공통 전극(22)이 형성된다. 또한, 기판(10 및 20)의 배면에는 편광판(16 및 23)이 각각 형성되며, 편광판(16)의 하부에는 광원으로서 백 라이트(도시안됨)가 배치된다.A
상기와 같이 구성된 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 외부로부터 게이트 라인(11)을 통해 주사 신호가 입력되면 박막 트랜지스터(14)의 반도체층에 채널이 형성된다. 그리고 이 채널을 통해 데이터 라인(12)으로부터 소스 및 드레인 전극을 통해 입력된 데이터 신호가 화소 전극(15)으로 인가된다. 따라서 화소 전극(15)과 공통 전극(22)에 인가된 전압에 의해 해당 화소의 액정층(30)이 구동한다. 이 때 화소 전극(15)으로 인가되는 데이터 신호는 박막 트랜지스터(14)와 화소 전극(15) 사이에 형성된 스토리지 캐패시터(도시안됨)에 의해 다음 주사 신호가 입력될 때까지 유지된다. In the thin film transistor liquid crystal display configured as described above, a channel is formed in the semiconductor layer of the
한편, 유기 발광 표시 장치는 자체발광 특성을 갖는 차세대 표시 장치로서, 액정 표시 장치에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답속도, 소비전력 등의 측면에서 우수한 특성을 가지며, 백라이트가 필요하지 않아 경량 및 박형으로 제작이 가능하다. On the other hand, the organic light emitting diode display is a next-generation display device having self-luminous characteristics, and has excellent characteristics in terms of viewing angle, contrast, response speed, power consumption, and the like, compared to the liquid crystal display, and requires no backlight, thereby making it lightweight and It can be made thin.
유기 발광 표시 장치는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하며 매트릭스 형태의 화소를 구성하는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식과, 각 화소의 동작이 스위치 역할을 하는 박막 트랜지스터에 의해 제어되는 액티브 매트릭스(active matrix) 방식으로 구분된다. In the organic light emitting diode display, a passive matrix method in which scan lines and signal lines intersect to form pixels in a matrix form, and an operation of each pixel is controlled by a thin film transistor that serves as a switch. It is divided into an active matrix method.
도 2는 액티브 매트릭스 방식으로 구성된 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode display configured in an active matrix manner.
절연 기판(50) 상에 반도체층(51), 게이트 전극(52), 소스 및 드레인 전극(53 및 54)으로 구성된 박막 트랜지스터(T)가 형성된다. 박막 트랜지스터(T)의 소스 전극(53)에는 전극(55), 유전체(56) 및 전극(57)이 적층된 구조의 스토리지 캐패시터(CST)가 연결되고, 드레인 전극(54)에는 애노드 전극(58), 유기 박막층(59) 및 캐소드 전극(60)이 적층된 구조의 발광 소자(E)가 연결된다. 그리고 전체 상부에는 상기와 같이 구성된 유기 발광 표시 장치를 보호하기 위한 봉지 기판(70)이 실런트(도시안됨)에 의해 기판(50)에 접착된다.The thin film transistor T including the
상기와 같이 구성된 유기 발광 표시 장치는 애노드 전극(58)과 캐소드 전극(60)에 소정의 전압이 인가되면 애노드 전극(58)을 통해 주입되는 정공과 캐소드 전극(60)을 통해 주입되는 전자가 유기 박막층(59)에서 재결합하게 되고, 이 과정에서 발생되는 에너지 차이에 의해 빛을 방출한다. In the organic light emitting diode display configured as described above, when a predetermined voltage is applied to the
상기와 같이 구성되는 표시 장치들은 대개 유리 기판이나 석영 기판에 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 형성된다. 그러므로 유리 기판의 중량으로 인해 핸드폰이나 PDA와 같은 개인용 휴대 단말기의 무게를 감소시키기 데 한계가 있으며, 유리 기판의 특성상 작은 충격에 의해서도 쉽게 파손되는 문제가 있다.The display devices configured as described above are usually formed through a photolithography process on a glass substrate or a quartz substrate. Therefore, due to the weight of the glass substrate has a limit to reduce the weight of a personal portable terminal such as a mobile phone or PDA, there is a problem that is easily broken by a small impact on the characteristics of the glass substrate.
이에 따라 근래에 들어 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 구부림이 가능한 플라스틱(plastic) 기판을 이용하는 기술이 개발되고 있다. 그러나 플라스틱 기판은 유리 기판에 비해 전이온도가 낮으며, 가볍고 쉽게 구부러지기 때문에 제조 공정의 진행이 어려운 단점이 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판은 유리 기판에 비해 팽창율이 높기 때문에 고온에서 국부적인 팽창율의 차이가 발생하여 형성된 층이 파손될 수 있으며, 쉽게 구부러지기 때문에 소자의 형성 및 기판의 운송이 어렵다.Accordingly, in recent years, a technology using a plastic substrate that is light in weight, strong in impact and bendable has been developed. However, the plastic substrate has a lower transition temperature than the glass substrate, and is light and easily bent, so that the progress of the manufacturing process is difficult. For example, since plastic substrates have a higher expansion ratio than glass substrates, a difference in local expansion ratios may occur at high temperatures, and thus, the formed layer may be broken, and because the plastic substrate is easily bent, it is difficult to form the device and transport the substrate.
그래서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 지지 기판을 이용하는 기술이 개발되었다.Thus, a technique using a support substrate has been developed to solve this problem.
도 3a 내지 도 3c는 지지 기판을 이용하는 종래 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.3A to 3C are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional flat panel display using a support substrate.
유리 기판과 같은 투명한 지지 기판(100) 상에 도 3a에 도시된 바와 같이 플라스틱 기판(110)을 형성한 후 플라스틱 기판(110) 상에 도 3b에 도시된 바와 같이 발광 소자(120)를 형성한다. 그리고 지지 기판(100)의 배면에서 도 3c에 도시된 바와 같이 레이저(Laser) 빔을 조사하여 지지 기판(100)을 발광 소자(120)가 형성된 플라스틱 기판(110)으로부터 분리시킨다.After forming the
그런데 이와 같은 종래의 방법은 용융 온도(Tg)가 300℃ 정도로 낮은 플라스틱 기판이 노출된 상태에서 발광 소자가 제조되기 때문에 공정 온도가 제한된다. 또한, 지지 기판을 플라스틱 기판으로부터 분리시키는 과정에서 레이저 빔에 의해 플라스틱 기판의 표면이 녹아 가스가 방출되며, 플라스틱 기판의 표면에 피해 (damage)가 발생되어 발광 소자의 전기적 특성 저하가 초래된다. However, such a conventional method is limited in process temperature because the light emitting device is manufactured in a state in which the plastic substrate having a low melting temperature (Tg) of about 300 ° C. is exposed. In addition, in the process of separating the support substrate from the plastic substrate, the surface of the plastic substrate is melted by the laser beam to emit gas, and damage occurs to the surface of the plastic substrate, resulting in deterioration of electrical characteristics of the light emitting device.
본 발명의 목적은 플라스틱 기판의 피해를 방지할 수 있는 평판 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a flat panel display device that can prevent damage to the plastic substrate.
본 발명의 다른 목적은 발광 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 평판 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flat panel display device capable of improving electrical characteristics of a light emitting device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법은 투명의 지지 기판 상에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계, 상기 플라스틱 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 상에 발광 소자를 형성하는 단계, 상기 희생층을 레이저 빔으로 제거하여 상기 지지 기판을 분리시키는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flat panel display device, the method including: forming a sacrificial layer on a transparent support substrate, forming a plastic substrate on the sacrificial layer, and forming a plastic substrate on the plastic substrate. Forming a buffer layer on the buffer layer, forming a light emitting device on the buffer layer, and removing the sacrificial layer with a laser beam to separate the support substrate.
상기 희생층은 레이저 빔으로 제거될 수 있는 실리콘 산화막 등과 같은 무기물로 형성하고, 상기 버퍼층은 실리콘 질화막 등과 같은 절연막으로 형성한다.The sacrificial layer is formed of an inorganic material such as a silicon oxide film that can be removed by a laser beam, and the buffer layer is formed of an insulating film such as a silicon nitride film.
상기 플라스틱 기판은 PES(polyether sulfone), PET(poly ethylene tetraphthalate), PEN(poly ethylene naphthalate), PI(poly imide), PC(poly carbonate) 등으로 이루어진 필름 형태로 형성한다.The plastic substrate is formed in the form of a film made of polyether sulfone (PES), polyethylene tetraphthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polycarbonate (PC), and the like.
또한, 상기 버퍼층을 형성하기 전에 상기 플라스틱 기판 상에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 보호막은 Al2O3와 같은 금속 산화막으로 형성한다.The method may further include forming a protective film on the plastic substrate before forming the buffer layer, wherein the protective film is formed of a metal oxide film such as Al 2 O 3 .
상기 희생층을 제거하기 위해 상기 레이저 빔을 상기 지지 기판의 배면을 통해 조사하며, 상기 레이저 빔으로는 308㎚의 파장을 갖는 XeCl 엑시머 레이저 빔을 사용한다.The laser beam is irradiated through the back surface of the supporting substrate to remove the sacrificial layer, and an XeCl excimer laser beam having a wavelength of 308 nm is used as the laser beam.
상기 지지 기판을 상기 플라스틱 기판으로부터 분리시킨 후 잔류된 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 잔류된 희생층은 산 용액 등을 이용한 습식 식각으로 제거한다.The method may further include removing the sacrificial layer remaining after the support substrate is separated from the plastic substrate, and the remaining sacrificial layer is removed by wet etching using an acid solution or the like.
그러면 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. no.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flat panel display device according to the present invention.
도 4a를 참조하면, 유리, 석영 등과 같은 투명한 물질로 이루어지며 평탄도가 유지되는 지지 기판(200) 상에 희생층(201)을 형성한다. 희생층(201)은 레이저 빔이나 산 용액 등에 의해 쉽게 제거되는 무기물, 예를 들어, 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 형성한다.Referring to FIG. 4A, a
도 4b를 참조하면, 희생층(201) 상에 플라스틱 기판(202)을 형성한다. 플라스틱 기판(202)은 PES(polyether sulfone), PET(poly ethylene tetraphthalate), PEN(poly ethylene naphthalate), PI(poly imide), PC(poly carbonate) 등으로 형성한다. 액체 상태의 폴리머(polymer)를 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법으로 희생층(201) 상에 필름 형태로 도포한 후 일정 온도에서 경화시킨다.Referring to FIG. 4B, a
도 4c를 참조하면, 플라스틱 기판(202) 상에 버퍼층(204)을 형성한다. 버퍼층(204)은 표면의 평탄화를 이룰 수 있고 소자의 전기적 특성에 영향을 미치지 않는 절연막으로서, 실리콘 질화막(SiN) 등으로 형성한다.Referring to FIG. 4C, a
이 때 버퍼층(204)을 형성하기 전에 플라스틱 기판(202) 상에 보호막(203) 을 형성할 수 있다. 보호막(203)은 10㎛ 정도로 얇게 형성되는 플라스틱 기판(202) 을 보호 및 지지하는 동시에 베리어(barrier)층 역할을 할 수 있는 물질, 예를 들어, Al2O3와 같은 금속 산화막으로 형성한다.In this case, the
도 4d를 참조하면, 버퍼층(204) 상에 발광 소자(205)를 형성한다. 발광 소자(205)는 도 1에 도시된 액정 표시 장치나, 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치 또는 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device) 등이 될 수 있다. Referring to FIG. 4D, the
도 4e를 참조하면, 지지 기판(200)의 배면을 통해 희생층(201)으로 레이저 빔을 조사하여 지지 기판(200)을 발광 소자(205)가 형성된 플라스틱 기판(202)으로부터 분리시킨다. 이 때 무기물로 형성된 희생층(201)이 레이저 빔에 의해 일부 제거되면서 지지 기판(200)과 플라스틱 기판(202)이 분리된다. 레이저 빔으로는 엑시머 레이저 빔을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 308㎚의 파장을 갖는 XeCl 엑시머 레이저 빔을 사용한다. Referring to FIG. 4E, the laser beam is irradiated onto the
이 후 산 용액 등을 이용한 습식 식각으로 플라스틱 기판(202)의 표면에 잔류된 희생층(201)을 제거할 수 있다. Thereafter, the
상기 실시예에서, 발광 소자(205)는 전체 제조 공정중 일부의 공정만 완료된 상태일 수도 있으며, 전체 제조 공정이 모두 완료된 상태일 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치의 경우, 박막 트랜지스터(T)가 형성된 상태에서 전체 상부면에 평탄화막을 형성하는 단계, 평탄화막에 콘택홀(contact hole)을 형성한 후 콘택홀을 통해 드레인 전극(54)과 연결되는 애노드 전극(58)을 형성하는 단계, 화소를 정의하기 위해 화소 정의막(Pixel Define Layer)을 형성하는 단계까 지의 공정이 진행된 상태에서 지지 기판(200)을 발광 소자(205)가 형성된 플라스틱 기판(202)으로부터 분리시킬 수 있다. In the above embodiment, the
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the preferred embodiment of the present invention has been disclosed through the detailed description and the drawings. The terms are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 플라스틱 기판을 형성하기 전에 지지 기판 상에 레이저 빔이나 산 용액 등으로 쉽게 제거되는 무기물로 희생층을 형성함으로써 지지 기판을 플라스틱 기판으로부터 분리시키는 과정에서 가스가 발생되지 않으며 플라스틱 기판의 피해가 방지된다. 또한, 플라스틱 기판 상에 플라스틱 기판을 보호 및 지지하는 동시에 베리어층 역할을 할 수 있는 물질로 보호막을 형성하고, 보호막 상에 표면의 평탄화를 이룰 수 있는 절연막으로 버퍼층을 형성함으로써 발광 소자의 제조가 용이하고 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 발광 소자를 제조하는 과정에서 플라스틱 기판이 직접 노출되지 않기 때문에 공정 마진을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, gas is not generated in the process of separating the support substrate from the plastic substrate by forming a sacrificial layer with an inorganic material that is easily removed with a laser beam or an acid solution on the support substrate before forming the plastic substrate. Damage to the substrate is prevented. In addition, a protective film is formed of a material that can act as a barrier layer while protecting and supporting the plastic substrate on the plastic substrate, and a buffer layer is formed of an insulating film that can planarize the surface of the protective film, thereby easily manufacturing the light emitting device. And the electrical characteristics of the device can be improved. In addition, since the plastic substrate is not directly exposed in the process of manufacturing the light emitting device, it is possible to secure a process margin.
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