KR101375047B1 - 표시장치 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명을 이루기 위한 수단으로 표시장치 제조방법은 기판 상에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 커버하는 게이트절연막을 기판 전면에 형성하는 단계; 상기 게이트전연막 상에 나노파우더를 용해시키며 약산을 포함하는 분산용액을 분산시키는 단계; 상기 분산용액을 기화시켜 나노파우더로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 소스/드레인전극을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 표시장치 제조방법은 약산을 포함하는 분산용액를 사용하여 나노파우더의 표면에 산화막을 억제함으로써 산화막을 제저하기 위한 공정을 실시할 필요가 없게되어 공정의 단순화를 도모할 수 있고, 상기 산화막 제거를 위한 공정 장비 및 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 산화막 억제로 인해 나노파우더는 그래인바운더리에서 발생되는 스캐터링을 최소화할 수 있게 된다.
Description
도 1은 종래의 액정표시장치의 박막트랜지스터를 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 표시장치 제조방법을 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 분산용액을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 나노파우더의 결합을 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 표시장치 5 : 박막트랜지스터
10 : 기판 20 : 게이트전극
30 : 게이트절연막 40 : 반도체층
50a/50b : 소스/드레인전극 100 : 분산용액
120 : 분산용매 130 : 나노파우더
125 : 약산 200 : 그래인
250 : 그래인바운더리
본 발명은 표시장치 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제품들이 소형화, 고집적화됨에 따라 새로운 기능을 향상시키기 위해 패턴(pattern)을 형성하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
특히, 대면적 기판 및 플렉서블 기판이 요구됨에 따라 박막트랜지스터에서 무기질의 비정질실리콘, 폴리실리콘을 대체하여 나노와이어, 나노파티클을 포함하는 나노파우더를 용해시킨 용해재료로 반도체층, 금속배선을 형성하는 기술이 발전하고 있다.
상기 나노파우더를 용해시킨 반도체재료는 솔루션 공정을 통해 저가이면서 단순한 공정이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 박막트랜지스터를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(501)는 상기 액정표시장치(501)를 구동시킬 수 있는 박막트랜지스터(505)가 형성되어 있다.
상기 박막트랜지스터(505)는 기판(510) 상에 형성된 게이트전극(520)과, 상기 기판(510) 전면에 형성되는 게이트절연막(530)과 상기 게이트절연막(530) 상에 형성되며 상기 게이트전극(520)에 대응되는 위치에 배치되는 반도체층(540)과, 상기 반도체층(540)의 일부에 중첩되며, 소정간격 이격되어 형성되는 소스/드레인전극(550a/550b)을 포함한다.
도시하지 않았지만 상기 박막트랜지스터(505)에 보호막, 화소전극 등을 형성하여 어레이기판을 형성할 수 있고, 상기 어레이기판과 컬러필터 등을 갖는 기판을 합착시키고 액정을 주입하여 액정으로 광투과량을 조절하여 영상을 표시하는 액정 표시장치(501)를 형성할 수 있다.
상기 게이트전극(520)은 인가되는 게이트전압으로 상기 반도체층(540)의 채널을 형성하게 된다.
상기 반도체층(540)은 채널을 형성하여 상기 소스전극(550a)으로 인가되는 데이터전압을 상기 드레인전극(550b)으로 공급하게 된다.
여기서 나노와이어 및 나노파티클을 포함하는 나노파우더를 용해물질에 용해시켜 상기 반도체층(540)을 형성할 수 있다.
상기 반도체층(540)을 형성할 수 있는 반도체물질 등은 물질특성으로 인해 상기 반도체층(540)의 표면에 산화막(600)이 형성될 수 있다.
상기 반도체층(540)은 나노크기의 물질로 형성되기 때문에 높은 표면에너지를 갖는다. 따라서 상기 나노와이어 및 나노파티클은 서로 응집하려는 특성을 갖고 있다.
그런데, 상기 나노파우더의 높은 표면에너지가 상기 산화막(600)과의 결합으로 상기 높은 표면에너지가 상기 산화막(600)을 형성하는데 소비되어 상기 나노파우더 간의 응집력이 저하될 수 있다. 즉, 상기 산화막(600) 등은 이물질 등이 형성되기 용이한 그래인바운더리를 형성시킬 수 있다.
따라서 상기 산화막(600)은 상기 나노파우더에 그래인바운더리 형성을 증가시킬 수 있다. 상기 산화막(600)은 상기 그래인바운더리를 형성시켜 채널의 전자이동도를 저하시킬 수 있다.
또한 상기 산화막(600)은 반도체층(540)과 상기 소스/드레인전극(550a/550b) 의 접합(junction)을 방해하여 상기 박막트랜지스터(505)의 스위칭기능을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
상기 산화막(600)을 제거하기 위한 고가의 장비로 고온열처리, 고가의 약품으로 산처리 등 가혹한 상태에서 표면처리 공정을 실시하게 되고 상기 공정들은 액정표시장치(501)의 제조방법 및 제조비용을 상승시키는 원인이 된다.
본 발명은 나노파우더를 용해시킬 수 있는 분산용매에 약산을 첨가하여 약산을 이용함으로써 나노파우더 또는 이를 용해시키는 용해물질 자체의 산화막 생성을 최소화시켜 비용절감과 공정의 단순화시킬 수 있는 표시장치 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 이루기 하기 위한 수단으로 표시장치 제조방법은 기판 상에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 커버하는 게이트절연막을 기판 전면에 형성하는 단계; 상기 게이트전연막 상에 나노파우더를 용해시키며 약산을 포함하는 분산용액을 분산시키는 단계; 상기 분산용액을 기화시켜 나노파우더로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 소스/드레인전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치 제조 방법에 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, 분산용액, 약산, 나노파우더의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 분산용액, 약산, 나노파우더 및 기타 구조물들이 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 분산용액, 약산, 나노파우더 및 기타 구조물들이 직접 분산용액, 약산, 나노파우더 및 기타 구조물들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 분산용액, 약산, 나노파우더 및 기타 구조물들이 기판 상에 추가로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 표시장치 제조방법을 도시한 도면이다.
여기서 표시장치(1)는 액정표시장치를 실시예로 설명하며, 설명의 편의를 위해 상기 액정표시장치에 형성되는 박막트랜지스터(5)를 도시하여 설명한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 게이트전극(20)을 형성한다. 상기 게이트전극(20)을 커버하는 게이트절연막(30)을 기판(10) 전면에 형성한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트절연막(30) 상에 상기 게이트전극(20)에 대응되는 위치에 반도체층을 배치시켜 형성한다.
상기 반도체층을 형성하기 위해 분산용액(100)을 마련한다. 상기 분산용 액(100)은 노즐을 통해서 상기 게이트절연막(30) 상에 분산시키게 된다.
상기 분산용액(100)은 분산용매(120)에 나노파우더(130)를 용해시켜 형성할 수 있다.
상기 나노파우더(130)는 나노와이어 또는 구형상의 나노파티클일 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 나노와이어를 도시하여 설명한다.
상기 나노파우더(130)는 반도체물질인 ZnO, InSe, Cdsd, GaN, Si 등으로 마련할 수 있다. 그리고 상기 나노파우더(130)는 금속물질인 Ag, Cu 등으로 마련할 수 있다.
상기 분산용액(100)의 실시예를 설명하기 위해서 상기 분산용액(100)으로 반도체층(40)을 형성하는 것을 실시예로 설명한다.
상기 분산용매(120)는 에틸렌 글리콜(Ethylen Glycol)과, 에탄올(EtOH)과, 약산으로 마련할 수 있다. 상기 약산은 상기 나노파우더(130)의 표면 상에 형성되어 산화막이 형성되는 것을 방지하게 된다. 상기 나노파우더(130)가 용해되는 분산용매(120)는 추후 도 3a 및 도 3b에서 상세히 설명한다.
이와 같이 형성된 분산용액(100)을 잉크젯 방법 등으로 상기 게이트전극(20)에 대응되는 상기 게이트절연막(30) 상에 분산시킨다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 분산용액(100)이 분산된 기판(10)을 건조시킨다. 상기 건조공정을 통해 상기 분산용매(120)를 기화시키고 상기 나노파우더(130)를 상기 게이트절연막(30) 상에 남김으로써 상기 반도체층(40)을 형성할 수 있게 된다.
도 2d를 참조하면, 상기 반도체층(40) 상에 일부분을 중첩되도록 소스/드레인전극(50a/50b)을 형성하여 박막트랜지스터(5)를 형성할 수 있게 된다. 여기서 상기 소스전극(50a)과 상기 드레인전극(50b)은 소정간격 이격되도록 형성할 수 있다.
도시하지 않았지만, 상기와 같이 형성된 박막트랜지스터(5)가 다수가 정렬된 어레이기판과, 컬러필터를 구비한 컬러필터 기판을 합착하고 상기 두 기판 상에 액정을 개재하여 액정표시장치를 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 나노파우더(130)를 상기 분산용매(120)에 용해시키고, 상기 분산용매(120)에 약산을 첨가함으로써 산기 나노파우더(130)에 산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서 표시장치 제조방법은 상기 분산용액(100)으로 산화막을 제거하기 위한 공정을 실시하지 않아도 됨으로 공정의 단순화를 도모할 수 있고, 산화막 제거를 위한 공정장비 및 재료가 필요 없기 때문에 비용절감을 할 수 있는 효과가 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 분산용액을 설명하는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 나노파우더의 결합을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 분산용액(100)은 분산용매(120)에 나노파우더(130)를 용해시켜 형성할 수 있다. 여기서 상기 나노파우더(130)는 나노와이어 또는 구형상의 나노파티클일 수 있다. 여기서는 나노와이어를 실시예로 설명한다.
상기 나노파우더(130)는 반도체물질인 ZnO, InSe, Cdsd, GaN, Si 등으로 마 련할 수 있다. 그리고 상기 나노파우더(130)는 금속물질인 Ag, Cu 등으로 마련할 수 있다.
상기 분산용매(120)는 에틸렌 글리콜과, 에탄올과, 약산(125)으로 마련할 수 있다.
상기 에탄올, 에틸렌 글리콜은 상기 나노파우더(130)를 상기 분산용매(120)에서 소정의 분산도를 갖도록 분산시킬 수 있다. 상기 에틸렌 글리콜은 15-40wt%(질량 퍼센트)로 마련할 수 있다. 상기 에탄올은 15-40wt%(질량 퍼센트)로 마련할 수 있다.
상기 약산(125)은 PH1 내지 PH4에 있는 물질로 형성할 수 있다. 상기 약산(125)은 CH3COOH, H3BO3, HCOOH 등으로 마련할 수 있다.
그리고 상기 약산(125)은 낮은 산도(PH)이기 때문에 상기 분산용매(120)의 산도(PH)를 변화시키지 않으므로 상기 분산용매(120)에서 상기 나노파우더(130)의 분산안정성을 유지할 수 있다.
상기 약산(125)을 포함하는 상기 분산용매(120)는 상기 나노파우더(130)의 표면에 코팅이 될 수 있다. 즉, 상기 나노파우더의 표면에는 H+ 이온 등이 형성된다.
따라서 상기 약산(125)의 H+이온은 외부의 산화물과 반응하여 산소를 뺏어서 산화물을 환원시킬 수 있다. 또는 상기 약산(125)은 외부의 산화물을 차단하여 상기 나노파우더(130)의 표면에 산화막이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 약산(125)을 포함하는 분산용매(120)는 나노파우더(130)의 산화막 발생을 방지할 수 있게 된다.
따라서 상기 나노파우더(130)의 특징인 높은 표면에너지로 상기 나노파우더(130) 간의 결합을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 나노파우더(130)가 용해시키는 분산용매(120)를 갖는 분산용액(100)을 건조시키면 상기 분산용매(120)는 기화되고 분산되어 있던 상기 나노파우더(130)가 결합될 수 있게 된다.
상기 나노파우더(130)는 상기에 설명한 바와 같이, 상기 약산(125)에 의해서 산화막 발생이 억제되었기 때문에 상기 나노파우더(130)의 높은 표면에너지가 나노파우더(130) 간의 결합을 향상시키게 된다.
상기 나노파우더(130) 간의 결합으로 상기 나노파우더(130)는 그래인(Grain)을 형성할 수 있다. 상기 그래인(130)은 결정(crystal)의 최소 단위이며, 다수의 그래인이 모여 물성을 갖는 물질을 형성하게 된다. 그리고 그래인(200)과 그래인(200)이 접하는 그래인바운더리(250)를 갖고 있다.
따라서 상기 나노파우더(130)는 산화막의 형성이 억제되어 있기 때문에 그래인바운더리(250)의 형성을 최소화시킬 수 있을 것이다. 상기 그래인바운더리(250)는 그래인(200)과 그래인(200)의 경계이고, 상기 경계는 물질특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
상기 그래인바운더리(250)는 전자의 이동 등을 방해하는 배리어가 될 수 있다. 상기 그래인바운더리(250)에 의한 스캐터링이 최소화될 수 있다. 따라서 상기 나노파우더(130)로 형성되는 반도체층(40) 또는 금속층은 전자이동도가 향상될 수 있을 것이다.
이와 같이, 상기 산화막을 억제할 수 있는 약산(125)을 상기 분산용매(120)에 첨가함으로써 상기 나노파우더(130)에 산화막 형성을 억제할 수 있게 된다.
따라서 상기 산화막 억제로 인해 상기 나노파우더(130)는 상기 그래인바운더리(250)에서 발생되는 스캐터링(scattering)을 최소화할 수 있게 된다.
또한 상기 약산(125)을 포함하는 분산용액(100)를 사용하여 나노파우더(130)의 표면에 산화막을 억제함으로써 상기 산화막을 제저하기 위한 공정을 실시할 필요가 없게되어 공정의 단순화를 도모할 수 있고, 상기 산화막 제거를 위한 공정 장비 및 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 표시장치 제조방법은 약산을 포함하는 분산용액를 사용하여 나노파우더의 표면에 산화막을 억제함으로써 산화막을 제저하기 위한 공정을 실시할 필요가 없게되어 공정의 단순화를 도모할 수 있고, 상기 산화막 제거를 위한 공정 장비 및 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 산화막 억제로 인해 나노파우더는 그래인바운더리에서 발생되는 스캐터링을 최소화할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
Claims (11)
- 기판 상에 게이트전극을 형성하고 상기 게이트전극을 커버하는 게이트절연막을 기판 전면에 형성하는 단계;상기 게이트절연막 상에 에틸렌 글리콜, 에탄올 및 약산을 구비하는 분산용매와 상기 분산용매에 분산되는 나노파우더를 포함하는 분산용액을 분산시키는 단계;상기 분산용액을 기화시켜 나노파우더로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계; 및상기 반도체층 상에 소스/드레인전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 나노파우더는 와이어형상의 나노와이어, 구형상의 나노파티클인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 나노파우더는 ZnO, InSe, Cdsd, GaN, Si을 포함하는 반도체물질로 마련되는 것을 특징으로 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,그리고 상기 나노파우더는 Ag, Cu를 포함하는 금속물질로 마련되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 에탄올, 상기 에틸렌 글리콜은 상기 분산용매에서 소정의 분산도를 갖도록 상기 나노파우더를 분산시키는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 에틸렌 글리콜은 15-40wt%(질량 퍼센트)로 마련되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 에탄올은 15-40wt%(질량 퍼센트)로 마련되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 약산은 PH1 내지 PH4에 있는 물질로 마련되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 약산은 CH3COOH, H3BO3, HCOOH를 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 약산은 상기 나노파우더의 표면에 형성되어 상기 나노파우더의 산화막형성을 억제하는 H+이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
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