KR101171189B1 - 더미 글래스 기판과 표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 더미 글래스 기판과 이를 이용한 표시장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 더미 글래스 기판은 플라스틱 절연기판을 지지하며, 그루브가 형성되어 있는 응력완화면을 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 표시장치의 제조에 있어 플라스틱 절연기판의 변형을 감소시킬 수 있다.

Description

더미 글래스 기판과 표시장치의 제조방법{DUMMY GLASS SUBSTRATE AND MAKING METHOD OF DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 더미 글래스 기판의 사시도이고,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 더미 글래스 기판을 이용한 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고,
도 3은 표시장치의 제조 시 플라스틱 절연기판의 변형을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 더미 글래스 기판의 사시도이고,
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 제3실시예 내지 제5실시예에 따른 더미 글래스 기판의 평면도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 더미 글래스 기판 21 : 그루브
110 : 접착제 120 : 플라스틱 절연기판
130 : 박막트랜지스터
본 발명은, 더미 글래스 기판과 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그루브가 형성되어 있는 응력완화면을 가지는 더미 글래스 기판과 이를 이용한 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정표시장치와 유기전계발광장치(OLED)와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 많이 사용되고 있다.
액정표시장치는 박막트랜지스터가 형성되어 있는 제1 기판과 제1기판에 대향배치되어 있는 제2기판, 그리고 이들 사이에 액정층이 위치하고 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛이 위치할 수 있다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정층의 배열상태에 따라 투과량이 조절된다.
액정표시장치는 이외에 표시영역에 화면을 형성하기 위해서, 박막트랜지스터 기판에 형성되어 있는 게이트선과 데이터선에 구동신호를 인가하는 구동회로를 포함한다. 구동회로는 게이트 구동칩 및 데이터 구동칩, 그리고 타이밍 컨트롤러(timing controller)와 구동전압 발생부 등이 형성되어 있는 인쇄기판 등을 포함한다.
유기전계발광장치는 유기발광층을 포함하는데, 유기발광층은 화소전극과 공통전극으로부터 정공과 전자를 공급받으며 정공과 전자의 결합을 통해 빛을 발광한다. 유기전계발광장치는 시야각이 우수하면 별도의 백라이트 유닛이 필요하지 않은 장점이 있다.
최근 평판표시장치의 경량화, 박형화를 위해 종래의 유리 절연기판을 대신한 플라스틱 절연기판의 적용이 활발해지고 있다. 플라스틱 절연기판은 얇을 뿐 아니라 열에 의해 변형되는 문제가 있어 더미 글래스 기판, SUS판, 플라스틱 기판 등을 지지체로 사용한다.
이 중 SUS판은 얇게 가공하더라도 무겁기 때문에 스핀 코팅과 같은 공정에 적용하는데 문제가 있다. 플라스틱 기판의 경우 지지체로 사용되기 위해서는 상당한 두께가 요구되며 고온 공정시 불편한 문제가 있다.
더미 글래스 기판은 열에 강하고 평평하며 여러 케미칼에 강한 특성을 가지고 있다. 플라스틱 절연기판을 더미 글래스 기판에 부착된 상태에서 표시소자의 형성시 고온공정과 저온공정이 반복된다.
그런데 플라스틱 절연기판과 더미 글래스 기판의 상이한 열팽창계수(CTE, coefficient of thermal expansion)로 인한 바이메탈 효과로 인해 플라스틱 절연기판이 변형되는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 표시장치의 제조에 있어 플라스틱 절연기판의 변형을 감소시킬 수 있는 더미 글래스 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플라스틱 절연기판의 변형이 감소되는 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적은 플라스틱 절연기판을 지지하는 더미 글래스 기판에 있어서, 상기 더미 글래스 기판은 그루브가 형성되어 있는 응력완화면을 갖는 더미 글래스 기판에 의하여 달성될 수 있다.
상기 그루브는 상기 응력완화면 전면에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 그루브의 깊이는 상기 더미 글래스 기판 두께의 0.1% 내지 25%인 것이 바람직하다.
상기 그루브의 폭은 5㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
상기 그루브는 복수의 폐루프 형상으로 마련된 것이 바람직하다.
상기 각 폐루프의 크기는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm 인 것이 바람직하다.
상기 그루브의 형상은 사각형 형상 및 육각형 형상 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 그루브의 단면은 사각형 형상 및 V자 형상 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 그루브가 형성되어 있는 응력완화면(stress relaxation surface)을 갖는 더미 글래스 기판을 마련하는 단계와; 상기 더미 글래스 기판의 상기 응력완화면에 플라스틱 절연기판의 일면을 접착시키는 단계; 상기 플라스틱 절연기판의 타면에 표시소자를 형성하는 단계와; 상기 더미 글래스 기판과 상기 플라스틱 절연기판을 분리하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 접착은 상기 더미 글래스 기판의 상기 응력완화면과 상기 플라스틱 절연기판의 일면 중 적어도 어느 한 쪽에 접착제를 도포하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 접착제는 저온탈착형인 것이 바람직하다.
상기 그루브는 상기 응력완화면 전면에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 그루브의 깊이는 상기 더미 글래스 기판 두께의 0.1% 내지 25%인 것이 바람직하다.
상기 그루브의 폭은 5㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
상기 그루브는 복수의 폐루프 형상으로 마련된 것이 바람직하다.
상기 각 폐루프의 크기는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm 인 것이 바람직하다.
상기 그루브의 형상은 사각형 형상 및 육각형 형상 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 그루브의 단면은 사각형 형상 및 V자 형상 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 표시소자는 박막트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
도 1 을 참조하여 본발명의 제1실시예에 따른 더미 글래스 기판을 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 더미 글래스 기판의 사시도이다.
더미 글래스 기판(10)은 사각판 형상으로서 두께(d1)는 0.7 내지 1.1mm정도일 수 있다. 더미 글래스 기판(10)의 일면인 응력완화면(20, stress relaxation surface)에는 그루브(21)가 형성되어 있다.
그루브(21)는 응력완화면(20)의 전체에 걸쳐 가로방향과 세로방향으로 연장되어 있으면서 응력완화면(20)을 복수의 정사각형 구역으로 구획하고 있다. 그루브(21)의 단면은 직사각형 형상으로 그 깊이(d2)는 더미 글래스 기판(10)의 두께(d1)의 0.1% 내지 25%일 수 있다. 그루브(21)의 깊이(d2)가 더미 글리스 기판(10)의 두께(d1)의 0.1%이하이면 응력완화 효과가 미미하고 제조공정이 까다로우며 그루브(21)의 깊이(d2)가 더미글래스 기판(10)의 두께(d1)의 25%이상이면 더미 글래스 기판(10)의 강도를 저하시킬 수 있다. 서로 평행한 그루브(21) 사이의 간격(d4)은 0.1mm 내지 10mm일 수 있다.
그루브(21)의 폭(d3)은 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 그루브(21)의 폭(d3)이 5㎛이하이면 응력완화 효과가 미미하다. 그루브(21)의 폭(d3)이 50㎛이상이면 표시장치의 제조 시에 세척수와 에칭액과 같은 공정 유체가 그루브(21) 사이로 침투하는 문제와 플라스틱 절연기판과의 접착이 불량해지는 문제가 있다.
그루브(21)는 더미글래스 기판(10)의 사진 식각이나 레이저 가공등을 통하여 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c 그리고 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 더미글래스 기판을 이용한 표시장치의 제조방법을 설명한다. 실시예에서는 플라스틱 절연기판 상에 비정질 실리콘 박막트랜지스터를 제조하는 예를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조, 유기반도체 박막트랜지스터의 제조, 컬러필터의 제조 등에 적용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 더미 글래스 기판을 이용한 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 표시장치의 제조시 플라스틱 절연기판의 변형을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2a와 같이 더미글래스 기판(10)의 응력완화면(20) 상에 접착제(110)를 이용하여 플라스틱 절연기판(120)을 부착한다.
접착제(110)는 소정의 온도 이하에서는 접착력을 상실하는 저온탈착형일 수 있다. 더미글래스 기판(10)과 플라스틱 절연기판(120)의 접착은 플라스틱 절연기판(120)의 일면에 접착제(110)를 도포한 후 더미글래스 기판(10)에 부착하는 방법으로 수행될 수 있다.
플라스틱 절연기판(120)은 폴리카본(polycarbon), 폴리 이미드(polyimide) , 폴리에테르술폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등으로 만들어질 수 있다.
플라스틱 절연기판(120)의 두께는 0.05mm내지 0.2mm일 수 있다. 플라스틱 절연기판(120)을 사용할 경우 공정온도가 플라스틱 절연기판(120)의 열적 허용범위인 150 내지 200℃ 내로 유지해야 한다.
부착 상태에서 그루브(21)에 의해 더미글래스 기판(10)과 플라스틱 절연기판(120)은 부분적으로 접하지 않는 포인트가 생긴다.
이후 도 2b와 같이 플라스틱 절연기판(120) 상에 게이트 배선(131), 게이트 절연막(132), 반도체층(133), 저항접촉층(134)을 형성한다. 여기서 게이트 절연막(132), 반도체층(133), 저항접촉층(134)의 3중층은 화학기상증착(CVD)을 이용하여 연속으로 형성된다.
이와 같은 3중층 형성은 상당한 고온에서 이루어지며 플라스틱 절연기판(120)은 이 과정에서 변형될 수 있다. 플라스틱 절연기판(120)이 변형되면 박막트랜지스터와 같은 표시소자에 불량이 발생하며, 박막이 플라스틱 절연기판(120)에서 분리(lifting)되는 불량도 발생할 수 있다.
플라스틱 절연기판(120)의 변형을 도 3을 참조하여 설명한다.
열이 가해지면 더미글래스 기판(10)과 플라스틱 절연기판(120)이 모두 팽창된다. 그런데 플라스틱 절연기판(120)의 열팽창계수가 더미글래스 기판(10)의 열팽창계수보다 크기 때문에 플라스틱 절연기판(120)은 중앙부가 상부를 향하도록 변형된다. 플라스틱 절연기판(120)의 열팽창계수는 더미글래스 기판(10)의 열팽창계수의 10배 내지 30배일 수 있다. 이러한 팽창은 공정온도가 130℃이상일 경우 크게 문제된다.
한편 냉각과정에서는 더미글래스 기판(10)과 플라스틱 절연기판(120)이 모두 수축한다. 이 과정에서 플라스틱 절연기판(120)에 수분이나 공기가 침투하여 플라스틱 절연기판(120)의 수축을 더욱 촉진시킨다. 이에 따라 플라스틱 절연기판(120) 은 중앙부가 하부를 향하도록 변형되며, 이 때의 변형 정도는 중앙부와 양 단 사이에는 높이 차이(l)로 정의할 수 있다.
플라스틱 절연기판(120)이 변형되면 표시소자를 정밀하게 형성하기 어려우며, 팽창과 수축을 거치면서 플라스틱 절연기판(120) 상에 형성된 박막이 분리될 수도 있다.
플라스틱 절연기판(120)의 변형은 더미글래스 기판(10)과 플라스틱 절연기판(120) 간의 바이메탈 효과(bimetal effect)에 기인한다. 본 실시예에 따르면 플라스틱 절연기판(120)과 더미글래스 기판(10)은 그루브(21)에 의해 부분적으로 분리되어 있다. 그루브(21)는 팽창과 수축과정에서 더미글래스 기판(10)에 가해지는 스트레스를 완화해주어 더미글래스 기판(10)의 변형을 감소시킨다. 더미글래스 기판(10)의 변형 감소에 따라 응력완화면(20)에 부착되어 있는 플라스틱 절연기판(120)의 변형 역시 감소된다.
이후 도 2c와 같이 반도체층(133), 저항접촉층(134)을 패터닝하고 소스 전극(135)와 드레인 전극(136)을 형성하면 박막트랜지스터(130)가 완성된다.
이후 박막트랜지스터 상에 화소전극, 유기 발광층, 공통전극을 형성하여 유기전계발광장치를 제조하거나, 화소전극을 형성한 후 다른 기판과 접합하여 액정표시장치를 제조할 수도 있다.
박막트랜지스터(130) 형성 이후의 공정에서도 그루브(21)는 더미글래스 기판(10)에 가해지는 스트레스를 완화해주어 플라스틱 절연기판(120)의 변형을 감소시킨다.
제1실시예에 따른 더미 글래스 기판(10)을 이용하여 플라스틱 기판(120)의 변형 정도를 측정하였다. 사용된 더미 글래스 기판(10)의 두께(d1)는 1.1mm였으며 크기는 300mm*400mm였다. 그루브(21)의 깊이(d2)는 10㎛, 폭(d3)은 10㎛, 간격(d4)은 5mm였다. 시험은 더미 글래스 기판(10) 및 플라스틱 기판(120)에 150℃의 열을 10분간 가한 뒤 상온에서 식힌 후 변형 정도(도 3의 'l')를 측정하였다.
표 1은 실험결과를 정리한 것이다.
[표 1]
Figure 112005059633139-pat00001
표 1에서 보면 그루브가 형성되지 않은 더미 글래스 기판을 사용한 경우 2.58mm가 변형되었다. 그루브가 형성된 더미글래스 기판을 사용하였으나 플라스틱 절연기판을 그루브가 형성되진 않은 면에 부착한 경우에는 2.46mm로 별 차이가 없었다. 반면 그루브가 형성된 응력완화면에 플라스틱 절연기판을 부착한 경우에는 변형이 1.69mm로, 약 35% 감소하였음을 확인할 수 있다.
이상의 제1실시예에서 설명한 그루브는 더미 글래스 기판의 크기, 플라스틱 절연기판과의 접착력, 플라스틱 절연기판의 변형정도 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.
이하의 제2실시예 내지 제5실시예는 그루브의 다양한 형태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 더미 글래스 기판의 사시도이다.
제2실시예에 따른 더미 글래스 기판(11)의 그루브(22)는 서로 평행하게 배치되어 있으며 그 단면은 V자 형상이다. 그루브(22)는 사진식각 또는 기계적 가공을 통하여 제조될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 제3실시예 내지 제5실시예에 따른 더미 글래스 기판의 평면도이다.
도 5에 나타낸 제3실시예에 따른 더미 글래스 기판(12)의 그루브(23)는 정사각형 형상으로 규칙적으로 배치되어 있다. 그루브(23) 한변의 길이(d5)는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm이다.
도 6에 나타낸 제4실시예에 따른 더미 글래스 기판(13)의 그루브(24)는 정육각형 형상으로 규칙적으로 배치되어 있다. 그루브(24)의 크기(d6×d7)는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm이다.
도 7에 나타낸 제4실시예에 따른 더미 글래스 기판(14)의 그루브(25)는 정육각형 형상으로 벌집형태로 배치되어 있다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표시장치의 제조에 있어 플라스 틱 절연기판의 변형을 감소시킬 수 있는 더미 글래스 기판이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면 플라스틱 절연기판의 변형이 감소되는 표시장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (19)

  1. 플라스틱 절연기판을 지지하는 더미 글래스 기판에 있어서,
    상기 더미 글래스 기판은 그루브가 형성되어 있는 응력완화면을 가지고,
    상기 그루브는 복수의 폐루프 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 더미 글래스 기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 폐루프의 크기는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm 인 것을 특징을 하는 더미 글래스 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 형상은 사각형 형상 및 육각형 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미 글래스 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 단면은 사각형 형상 및 V자 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 더미 글래스 기판.
  9. 그루브가 형성되어 있는 응력완화면(stress relaxation surface)을 갖는 더미 글래스 기판을 마련하는 단계와;
    상기 더미 글래스 기판의 상기 응력완화면에 플라스틱 절연기판의 일면을 접착시키는 단계;
    상기 플라스틱 절연기판의 타면에 표시소자를 형성하는 단계와;
    상기 더미 글래스 기판과 상기 플라스틱 절연기판을 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 그루브는 복수의 폐루프 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서,
    상기 각 폐루프의 크기는 0.1mm×0.1mm 내지 10mm×10mm 인 것을 특징을 하는 표시장치의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 그루브의 형상은 사각형 형상 및 육각형 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 그루브의 단면은 사각형 형상 및 V자 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 표시소자는 박막트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
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