KR101363827B1 - 플렉서블 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 플렉서블 표시장치는 플렉서블기판; 상기 플렉서블기판 상에 형성되는 다수의 구동소자와; 상기 구동소자와 상기 플렉서블기판 사이에 형성되며, 상기 구동소자를 보호하는 버퍼층을 포함하고, 상기 플렉서블기판은 표면처리된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플렉서블 표시장치 제조방법은 플렉서블기판의 표면을 표면처리하는 단계; 상기 표면처리된 플렉서블기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 구동소자를 형성하는 단계를 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 플렉서블기판을 표면처리함으로써 플렉서블기판은 버퍼층을 형성할 수 있는 유/무기물질에 친수특성을 갖을 수 있다. 버퍼층을 형성할 수 있는 유/무기물질을 상기 플렉서블기판에 안정적이면서 균일하게 형성할 수 있다.
그리고 플렉서블기판과 구동소자 사이에 구동소자를 보호할 수 있는 버퍼층을 안정적으로 형성함으로써 플렉서블기판의 기계적 특성을 확보하면서 구부릴 수 있는 신뢰성이 확보된 플렉서블 표시장치를 구현할 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 단면도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조방법을 도시한 공정도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 플렉서블 표시장치 5 : 구동소자
10 : 플렉서블기판 20 : 게이트전극
30 : 게이트절연막 40 : 채널층
50a/50b : 소스/드레인전극 60 : 보호막
100 : 버퍼층
본 발명은 플렉서블 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자소자 분야에서의 기술방향은 가볍고, 얇으며, 내충격성이 우수한 플렉서블 기판 위에서의 소자제작의 필요성이 점차 대두되고 있다.
그래서 액정표시장치, 유기전계발광표시장치 등의 플렉서블기판으로 형성하는 플렉서블 표시장치의 연구가 가속화되어 진행되고 있으며, 스마트 카드, 착용컴퓨터, 전자종이 등이 기본적으로 플렉서블기판을 사용함으로 상기 플렉서블기판 위에 트랜지스터를 용이하게 제작할 수 있는 가능성의 핵심 중추에 플렉서블 전자소자기술이 자리잡고 있다.
종래의 플렉서블 표시장치는 유연특성을 갖는 플렉서블기판과, 상기 플렉서블 기판 상에 다수의 유/무기패턴들이 적층된 다층구조를 갖는 박막트랜지스터 등을 구비한다.
상기 플렉서블 표시장치는 스위칭기능을 하는 상기 박막트랜지스터를 구동시켜 영상을 표시할 수 있다. 상기 박막트랜지스터를 형성하기 위해서는 다수의 공정을 거치게 된다.
이와 같이, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 공정에 상기 플렉서블기판을 적용하기 위해서는 상기 플렉서블기판 상에 형성되는 유/무기 박막과의 높은 접착력, 충분한 기계적 특성 등을 만족시켜야 한다. 즉, 상기 플렉서블기판이 표시소자용 기판으로 사용되기 위해서는 표시소자 제조시 요구되는 특성을 만족시켜야 한다. 또한, 상기 플렉서블 표시장치 제조 후 상기 박막트랜지스터의 안정성이 중요한 요인이 된다.
상기 플렉서블기판은 유리기판과는 다르게 산소, 수분 등을 통과시키는 단점 이 있다. 즉, 상기 플렉서블기판과 같은 고분자필름 등은 산소, 수분 등을 통과시킨다. 상기 산소, 수분 등은 상기 박막트랜지스터 열화에 치명적인 영향을 미치게 된다.
그리고 종이와 같은 구부림이 가능한 표시장치를 실현하기 위해서는 상기 플렉서블기판의 기계적 특성을 고려해야 된다. 상기 플렉서블기판 상에 형성되는 다층구조를 갖는 상기 박막트랜지스터는 상기 플렉서블기판을 벤딩시켰을 때, 다층구조의 박막은 균열 및 층간 박리되는 현상이 발생할 수 있다.
다시 말해, 상기 플렉서블기판은 유연특성을 갖고 있기 때문에 벤딩될 수 있다. 박막트랜지스터 등은 상기 플렉서블기판의 유동특성으로 인해 제공되는 인장력에 박막패턴 등이 손상될 수 있다.
이는 상기 플렉서블기판을 벤딩할 때, 상기 플렉서블기판에서 내부스트레스가 발생하기 때문이다. 상기 유기물과 상기 무기물의 복합층으로 이루어진 박막트랜지스터에서는 상기 플렉서블기판 면에 증착된 박막패턴 및 적층구조를 갖는 박막패턴 사이에서 접착 및 결합불량이 발생할 수 있기 때문이다.
이와 같이, 상기 유연특성을 갖는 플렉서블기판을 벤딩시키게 되면, 상기 박막트랜지스터에는 인장력(strain)이 제공되고, 상기 인장력은 상기 박막패턴에 크랙을 발생시켜 결국 플렉서블 표시장치의 품질저하를 야기시킬 수 있다.
본 발명은 플렉서블기판과 구동소자 사이에 버퍼층을 안정적으로 형성하여 상기 구동소자를 보호할 수 있는 플렉서블 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 플렉서블기판 표면에 유/무기막에 대해 친수성질을 갖도록 표면처리하여 상기 플렉서블기판 계면에 버퍼층을 안정적으로 형성할 수 있는 플렉서블 표시장치 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 플렉서블 표시장치는 플렉서블기판; 상기 플렉서블기판 상에 형성되는 다수의 구동소자와; 상기 구동소자와 상기 플렉서블기판 사이에 형성되며, 상기 구동소자를 보호하는 버퍼층을 포함하고, 상기 플렉서블기판은 표면처리된 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 플렉서블 표시장치 제조방법은 플렉서블기판의 표면을 표면처리하는 단계; 상기 표면처리된 플렉서블기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 구동소자를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 표시장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 플렉서블기판, 구동소자, 버퍼층의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 플렉서블기판, 구동소자, 버퍼층 및 기타 구조물들이 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성 되는 것으로 언급되는 경우에는 플렉서블기판, 구동소자, 버퍼층 및 기타 구조물들이 직접 플렉서블기판, 구동소자, 버퍼층 및 기타 구조물들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 플렉서블기판, 구동소자, 버퍼층 및 기타 구조물들이 플렉서블 표시장치 상에 추가로 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 플렉서블 표시장치(1)는 플렉서블기판(10)과, 상기 플렉서블기판(10) 상에 형성되는 구동소자(5)와, 상기 플렉서블기판(10)과 상기 구동소자(5) 사이에 형성되어 상기 구동소자(5)를 보호하는 버퍼층(100)을 포함한다.
상기 플렉서블기판(10)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱 재질, 메탈(metal) 재질로 형성할 수 있다. 상기 플렉서블기판(10)은 플렉서블 표시장치(1)의 성능, 신뢰성, 가격을 결정하는데 중요한 부품이다.
상기 플렉서블기판(10) 상에 상기 구동소자(5)가 형성되는 면은 유기물 또는 무기물에 친수특성을 갖도록 표면처리되어 있다. 상기 플렉서블기판(10)이 유기물 및 무기물에 친수처리된 면을 제1면으로 정의하고, 상기 제1면의 설명은 상기 버퍼층(100)과 같이 설명한다.
상기 구동소자(5)는 스위칭기능을 하기 위해 다수의 박막패턴이 적층된 다층구조를 하고 있다. 상기 구동소자(5)는 박막트랜지스터를 실시예로써 설명한다.
상기 구동소자(5)는 게이트전극(20), 게이트절연막(30), 채널층(40), 소스/드레인전극(50) 등이 적층된 다층구조로 형성할 수 있다. 상기 구동소자(5) 상에는 상기 구동소자(5)를 보호하기 위한 보호막(60)을 더 형성할 수 있다.
상기 게이트전극(20)은 게이트전압을 인가하여 상기 채널층(40)에 채널을 형성할 수 있도록 한다. 즉, 상기 게이트전극(20)에 게이트전압을 인가하여 상기 구동소자(5)를 구동시킬 수 있게 된다.
상기 게이트절연막(30)은 상기 게이트전극(20)이 형성된 상기 플렉서블기판(10) 전면에 형성할 수 있다.
상기 게이트절연막(30) 상에는 채널층(40)이 형성된다. 상기 채널층(40)은 상기 게이트전극(20)이 대응되는 영역에 커버되도록 형성된다. 상기 채널층(40)은 상기 게이트전극(20)에 인가되는 게이트전압을 인가받아 채널을 형성할 수 있다. 상기 채널층(40)은 비정질실리콘 등을 포함하는 반도체물질로 형성할 수 있다.
상기 소스/드레인전극(50a, 50b)은 상기 채널층(40)을 사이에 두고 소정영역 중첩되도록 형성할 수 있다. 상기 소스전극(50a)으로 공급되는 데이터전압은 상기 채널층(40)에서 형성된 채널을 통해 상기 드레인전극(50b)으로 전달된다.
상기 구동소자(5)를 보호하는 보호막(60)이 상기 플렉서블기판(10) 전면에 형성될 수 있다.
상기 보호막(60)에는 콘택홀이 형성되어 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극(50b)에 화소전극(70)이 연결된다.
한편, 상기 플렉서블기판(10) 상에 형성된 상기 구동소자(5)는 안정성이 고려되어야 한다. 이러한 상기 구동소자(5)의 안정성을 확보하기 위해 버퍼층(100)이 상기 구동소자(5)와 상기 플렉서블기판(10) 사이에 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)과 구동소자(5) 사이에 형성할 수 있으며, 유기막 또는 무기막으로 단일막으로 형성할 수 있으며, 상기 유기막과 무기막이 적층된 복수층으로 형성할 수 있다.
상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)의 표면에 형성된다. 상기 플렉서블기판(10)의 표면은 공정시 대기 중에 노출되면 수분 및 오염물질이 상기 표면에 흡착될 수 있다. 그래서 상기 수분 등의 오염물질이 흡착된 표면은 상기 버퍼층(100)으로 형성할 수 있는 유/무기막과의 계면접촉 효율을 저하시키는 것을 방지하기 위해 상기 플렉서블(10)의 표면을 표면처리할 수 있다.
따라서 표면처리된 상기 플렉서블기판(10)의 표면은 상기 버퍼층(100) 물질인 유/무기물질에 대해 친수성질을 갖는 계면상태를 갖도록 표면처리하여 상기 버퍼층(100)을 균일하게 형성할 수 있다.
상기 버퍼층(100)은 상기 구동소자(5)를 상기 플렉서블기판(10)의 벤딩에 따른 인장력 및 습기로부터 보호할 수 있다.
상기 버퍼층(100)은 상기 구동소자(5)와 상기 플렉서블기판(10) 사이에 마련되어 상기 구동소자(5)로 투습되는 수분, 산소 등의 오염물질을 등을 차단할 수 있다. 상기 버퍼층(100)은 습기로부터 상기 구동소자(5)를 보호하여 상기 구동소자(5)의 열화를 방지할 수 있다.
따라서 상기 플렉서블기판(10)은 습기 및 산소 등을 투과시키는 경향이 있어서, 상기 버퍼층(100)을 상기 구동소자(5)와 플렉서블기판(10) 상에 형성하여 상기 오염물질 통과를 차단시켜 상기 구동소자(5)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)을 벤딩시켰을 때 상기 구 동소자(5)에 제공되는 인장력 등을 저감시킬 수 있다.
상기 플렉서블기판(10)을 벤딩시킬 때, 상기 플렉서블기판(10)에서 내부스트레스가 발생될 수 있다. 이때, 상기 버퍼층(100)은 상기 유기/무기물의 복합층으로 이루어진 구동소자(5)에 상기 스트레스가 전달되어 상기 플렉서블기판(10) 면에 증착된 박막패턴 및 적층구조를 갖는 박막패턴 사이에서 접착 및 결합불량이 발생하는 것을 최소화시킬 있다.
다시 말해 상기 플렉서블기판(10)을 표면처리함에 따라 친수성질을 갖게되어 상기 버퍼층(100)은 균일하게 형성될 수 있다. 따라서 상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)에 제공되는 스트레스를 완화시켜 줄 수 있다. 상기 버퍼층(100)은 인장력 등을 완화시켜 상기 구동소자(5)의 박막패턴에 제공되는 벤딩스트레스(즉, 인장력)를 완화시켜 상기 박막패턴의 박리 또는 크랙발생을 최소화시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 플렉서블기판(10)과 상기 구동소자(5) 사이에 상기 구동소자(5)를 보호할 수 있는 버퍼층(100)을 안정적으로 형성함으로써 플렉서블기판(10)의 기계적 특성을 확보하면서 구부릴 수 있는 신뢰성이 확보된 플렉서블 표시장치를 구현할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조방법을 도시한 공정도이다. 여기서 상기 플렉서블 표시장치의 구동소자는 도 1을 인용하여 설명한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 플렉서블 표시장치(1)를 형성하기 위해서는 유연특성을 갖는 플렉서블기판(10)을 마련한다.
상기 플렉서블기판(10)의 표면은 습기나 오염물질 등이 흡착등으로 인한 막의 접촉효율을 저하와, 상기 플렉서블기판(10) 물리적 변형에 따른 인장력 등을 완화시켜 줄 수 있는 버퍼층(100)을 상기 구동소자(5)와 상기 플렉서블기판(10) 사이에 형성한다.
상기 버퍼층(100)을 상기 플렉서블기판(10) 상에 형성하기 위해서 상기 플렉서블기판(10)의 계면을 표면처리하는 공정을 수행하게 된다. 상기 플렉서블기판(10)의 표면을 표면처리하는 단계는 상기 버퍼층(100)과 상기 플렉서블기판(10)의 표면과의 접촉효율을 증가시키는 공정이다.
상기 표면처리는 상기 플렉서블기판(10)의 표면에 수분 및 오염물질 등이 흡착되면 상기 표면 상에 형성되는 적층물질과 상기 플렉서블기판(10) 상의 계면에 계면접촉 효율이 저하되어 막 찢김 등의 현상을 최소화할 수 있다.
그래서 상기 플렉서블기판(10) 표면에 상기 적층물질과 친수특성을 갖도록 표면처리하여 상기 표면과 상기 적층물질 간에 계면활성도를 향상시켜 상기 버퍼층(100)을 상기 표면에 균일하게 형성할 수 있게 된다.
여기서 상기 표면처리는 상기 적층물질과의 계면특성을 고려하여 H2, HF, N2 등의 가스를 이용한 플라즈마처리를 할 수 있다.
이와 같이, 상기 플렉서블기판(10) 표면에 표면처리함으로써 상기 표면은 상기 버퍼층(100)을 형성할 수 있는 유/무기물질에 친수특성을 갖도록 할 수 있다.
따라서 상기 버퍼층(100)을 형성할 수 있는 유/무기물질을 상기 플렉서블기 판 표면에 안정적이면서 균일하게 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 적층물질에 대해 친수처리된 상기 표면에 상기 적층물질을 도포하여 버퍼층(100)을 형성한다. 상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)의 수분흡착 및 침투를 최소화할 수 있다. 또한 추후에 상기 버퍼층(100) 상에 형성되는 구동소자(5)를 인장력으로부터 보호할 수 있게 된다.
상기 버퍼층(100)은 유기막 또는 무기막 등의 단일막으로 형성할 수 있으며, 상기 유기막 및 상기 무기막을 복수막으로 형성할 수 있다. 또한 상기 버퍼층(100)은 상기 플렉서블기판(10)의 광투과도 등을 손상시키지 않으면서 상기 구동소자(5) 형성면의 청결도, 인접층과의 계면 특성 등을 고려하여 형성할 수 있다.
예를 들면 상기 유기막은 상기 플렉서블기판(10)을 접거나 휘었을 경우가 추후에 형성되는 구동소자(5) 등에 작용하는 인장력을 완화시켜 상기 구동소자(5)를 보호하게 된다. 그리고 상기 무기막은 상기 유기막에 비해 수분차단 효율이 높아 상기 플렉서블기판(10) 상에 형성되는 구동소자(5)에 수분침투를 최소화시켜 줄 수 있다.
이와 같이, 상기 버퍼층(100)은 플렉서블 표시장치(1) 내부에 침투하는 오염물질 등을 차단하여 구동소자(5)의 열화 등을 방지할 수 있게 된다
또한 상기 플렉서블기판(10)은 고온에 노출되었을 때 팽창 및 수축하게 되는데 이때 상기 플렉서블기판(10)의 변화률을 치수안정성이라 한다. 상기 플렉서블기판(10)은 열처리 온도에 의존성을 보이지만 시간에 따라서도 의존성을 보인다.
그래서 상기 플렉서블기판(10)의 열이력과 인접층과의 열적 거동의 차이를 최소할 수 있는 열 안정화공정을 더 실시하여 상기 플렉서블기판(10)의 열적 안정성을 확보할 수 있게 된다.
그래서 상기 플렉서블기판(10)의 열적 안정성을 확보하기 위해 상기 버퍼층(100)이 형성된 상기 플렉서블기판(10)을 소정온도에서 소정시간동안 열처리할 수 있다. 따라서 상기 열 안정화공정을 실시하여 치수안정성을 갖는 플렉서블기판(10)을 확보할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 버퍼층(100) 상에 게이트전극(20)을 형성하게 된다. 여기서 상기 게이트전극(20)와 같이 형성되는 박막패턴 등은 포토마스크 공정을 통해 형성할 수 있다.
상기 포토마스크 공정을 간략히 설명하면, 증착물질을 상기 플렉서블기판(10)에 증착하고 상기 증착물질 상에 포토레지스트를 도포한다. 그리고 상기 포토레지스트를 노광 및 현상하여, 포토레지스트패턴을 형성할 수 있다. 여기서 상기 포토레지스트패턴을 제외한 영역은 증착물질이 외부로 노출되어 상기 플렉서블기판(10) 상에 식각액을 제공하게 되면 상기 노출된 증착물질은 식각되고 포토레지스트패턴 하부에 남아있는 증착물질로 박막패턴 등을 형성할 수 있게 된다.
이와 같은 포토마스크 공정을 통해 상기 게이트전극(20)을 형성할 수 있게 된다. 상기 게이트전극(20)은 게이트라인(미도시)에 일체로 형성될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 게이트전극(20) 상에 상기 게이트전극(20)을 절연하는 게이트절연막(30)과, 상기 게이트절연막(30) 상에 채널을 형성할 수 있는 채널층(40)을 형성한다. 상기 채널층(40)은 상기 게이트전극(20)을 커버할 수 있는 영 역에 형성된다. 상기 채널층(40) 또한 포토마스크공정을 통해 형성할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 상기 채널층(40) 상에 소스/드레인전극(50a, 50b)을 형성한다. 상기 소스/드레인전극(50a, 50b)은 상기 채널층(40) 일부에 오버랩되도록 형성할 수 있다. 상기 소스전극(50a)은 데이터라인(미도시)과 일체로 형성될 수 있다.
도 2f를 참조하면, 상기 소스/드레인전극(50a, 50b)을 보호하는 보호막(60)을 상기 플렉서블기판(10) 전면에 형성하고 상기 드레인전극(50b)에 대응하는 영역에 콘택홀을 형성하여 화소전극(70)을 형성한다.
상기와 같은 공정을 통해, 상기 플렉서블기판(10)에 구동소자(5)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 플렉서블기판(10)을 표면처리함으로써 상기 플렉서블기판(10)은 상기 버퍼층(100)을 형성할 수 있는 유/무기물질에 친수특성을 갖을 수 있다. 상기 버퍼층(100)을 형성할 수 있는 유/무기물질을 상기 플렉서블기판(10)에 안정적이면서 균일하게 형성할 수 있다.
따라서 상기 플렉서블기판(10)과 상기 구동소자(5) 사이에 상기 구동소자(5)를 보호할 수 있는 버퍼층(100)을 안정적으로 형성함으로써 플렉서블기판(10)의 기계적 특성을 확보하면서 구부릴 수 있는 신뢰성이 확보된 플렉서블 표시장치(1)를 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 상기 플렉서블기판을 표면처리함으로써 플렉서블기판은 버퍼층을 형성할 수 있는 유/무기물질에 친수특성을 갖을 수 있다. 버퍼층을 형성할 수 있는 유/무기물질을 플렉서블기판에 안정적이면서 균일하게 형성할 수 있다.
따라서 플렉서블기판과 구동소자 사이에 구동소자를 보호할 수 있는 버퍼층을 안정적으로 형성함으로써 플렉서블기판의 기계적 특성을 확보하면서 구부릴 수 있는 신뢰성이 확보된 플렉서블 표시장치를 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 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 있음을 이해할 수 있을 것이다.
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- 플렉서블기판의 표면을 소정의 가스를 이용하여 플라즈마처리하는 단계;상기 플라즈마처리된 플렉서블기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;상기 버퍼층이 형성된 플렉서블기판을 열처리하여 열안정화 공정을 행하는 단계;상기 열처리된 버퍼층 상에 구동소자를 형성하는 단계를 포함하며,상기 버퍼층은 유기막 및 무기막 중 어느 하나의 단일층으로 형성되거나, 유기막과 무기막의 복수층으로 형성되며, 상기 가스는 수소 가스, 플로린계 가스, 질소가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조방법.
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