KR102385339B1 - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 및 상기 캐리어 기판 위에 상기 희생층의 윗면과 측면을 덮는 보호 배리어층을 형성하는 단계, 상기 보호 배리어층 위에 박막 트랜지스터층을 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터층이 형성된 상기 캐리어 기판 위에 마스크를 정렬하여 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 드러내는 단계, 상기 마스크로 가려지지 않고 드러난 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 제거하여 배리어층을 형성하는 단계, 그리고 상기 희생층을 통해 상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 표시 장치는 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함한다. 예를 들어 유기 발광 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다. 전기장 생성 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받을 수 있고, 전기 광학 활성층은 이러한 데이터 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
예를 들어 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED)는 자체 발광형으로 별도의 광원이 필요 없으므로 소비전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 응답 속도, 시야각 및 대비비(contrast ratio)도 우수하다.
표시 장치는 적색 화소, 청색 화소, 녹색 화소 및 백색 화소 등의 복수의 화소(pixel)를 포함하며, 이들 화소를 조합하여 풀 컬러(full color)를 표현할 수 있다. 각 화소는 박막 트랜지스터 및 이에 연결되어 있는 적어도 하나의 전기장 생성 전극을 포함한다.
표시 장치가 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하는 경우 그 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다. 따라서 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 유연성이 있는 적어도 하나의 플렉서블 기판을 표시판의 기판으로 사용하는 표시 장치가 개발되고 있다. 플렉서블 기판은 폴리이미드 등의 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
플렉서블 기판은 그 두께가 매우 얇고 잘 휘어지는 특성 때문에 표시 장치의 제조 공정에 투입되는 경우 쉽게 손상될 수 있다. 따라서 플렉서블 기판은 캐리어 기판에 부착된 상태로 박막 트랜지스터 공정 등을 거치고, 이후에 캐리어 기판이 플렉서블 기판으로부터 분리된다. 이때 표시 장치의 제조 과정에서 캐리어 기판을 제조된 표시 장치로부터 쉽게 분리하기 위한 희생층을 사용할 수 있다.
그러나, 플렉서블 기판의 코팅 공정이나 캐리어 기판과 플렉서블 기판을 합착한 후 열을 가하는 공정이 추가되어 제조 시간 및 제조 비용이 증가할 수 있다. 또한 열 공정에서 캐리어 기판과 플렉서블 기판 사이의 열팽창 계수 차이로 인하여 플렉서블 기판이 변형될 수도 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 장치의 제조 공정에서 투입되는 플렉서블 기판의 수를 최소화하거나 제거하여 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고 재료비를 절감하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 표시 장치의 제조 공정에서 사용된 캐리어 기판을 분리하기 위한 희생층이 캐리어 기판의 분리 공정 이전에 손상되는 것을 막는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 캐리어 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 및 상기 캐리어 기판 위에 상기 희생층의 윗면과 측면을 덮는 보호 배리어층을 형성하는 단계, 상기 보호 배리어층 위에 박막 트랜지스터층을 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터층이 형성된 상기 캐리어 기판 위에 마스크를 정렬하여 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 드러내는 단계, 상기 마스크로 가려지지 않고 드러난 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 제거하여 배리어층을 형성하는 단계, 그리고 상기 희생층을 통해 상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계를 포함한다.
상기 희생층은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 그리고 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호 배리어층은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호 배리어층의 가장자리 부분은 상기 희생층의 가장자리 부분의 측면 및 상기 캐리어 기판의 윗면을 덮는 부분을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터층 위에 봉지부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분은 상기 봉지부와 중첩하지 않는 부분을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터층과 상기 봉지부 사이에 위치하는 발광 소자층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 봉지부는 상기 발광 소자층을 밀봉할 수 있다.
상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계는 상기 희생층에 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계는 상기 희생층을 식각제로 식각하여 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 희생층을 형성하는 단계는 상기 캐리어 기판 위에 금속 또는 그래핀을 스퍼터링하여 적층하는 단계, 그리고 상기 적층된 금속 또는 그래핀을 산화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 희생층의 두께는 대략 3000 Å 이하일 수 있다.
상기 마스크는 섀도우 마스크를 포함할 수 있다.
상기 캐리어 기판이 분리된 후 상기 배리어층의 아랫면에 하부 기판을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하부 기판은 유연성을 가질 수 있다.
상기 배리어층의 가장자리는 상기 희생층의 윗면 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 위치하는 적어도 하나의 배리어층, 상기 배리어층 위에 위치하는 박막 트랜지스터층, 그리고 상기 배리어층과 상기 하부 기판 사이에 위치하는 잔여 희생층을 포함하고, 상기 잔여 희생층은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 그리고 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나 및/또는 이들의 환원 물질을 포함한다.
상기 배리어층은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터층 위에 위치하는 발광 소자층, 그리고 상기 발광 소자층 위에 위치하는 봉지부를 더 포함할 수 있다.
상기 배리어층의 가장자리는 상기 봉지부의 가장자리에 정렬되어 있거나 상기 봉지부의 가장자리보다 외곽에 위치할 수 있다.
상기 잔여 희생층은 MoO2 및/또는 MoO3을 포함할 수 있다.
상기 하부 기판은 유연성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치의 제조 공정에서 투입되는 플렉서블 기판의 수를 최소화하거나 제거하여 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고 재료비를 절감할 수 있다.
표시 장치의 제조 공정에서 사용된 캐리어 기판을 분리하기 위한 희생층이 캐리어 기판의 분리 공정 이전에 손상되는 것을 막아 캐리어 기판이 제조 공정 중간에 분리되는 것을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 2 내지 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 여러 공정을 차례대로 도시한 공정 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 표시판(display panel)(도시하지 않음)을 포함하며, 표시판은 평면 구조로 볼 때 영상을 표시할 수 있는 표시 영역(display area)과 표시 영역 주변에 위치하는 주변 영역(peripheral area)을 포함할 수 있다. 표시 영역에는 복수의 화소(PX) 및 화소(PX)와 연결되어 구동 신호를 전달하는 복수의 표시 신호선(도시하지 않음)이 위치한다.
표시 신호선은 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 신호선(도시하지 않음) 및 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트 신호선과 데이터선은 서로 교차하며 뻗을 수 있다. 표시 신호선은 주변 영역으로 연장되어 패드부(도시하지 않음)를 형성할 수 있다.
복수의 화소(PX)는 대략 행렬 형태로 배열되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 각 화소(PX)는 게이트선 및 데이터선과 연결된 적어도 하나의 스위칭 소자(도시하지 않음) 및 이에 연결된 화소 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 표시판에 집적되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자일 수 있다. 화소(PX)가 포함하는 적어도 하나의 스위칭 소자는 게이트선이 전달하는 게이트 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 데이터선이 전달하는 데이터 신호를 선택적으로 화소 전극에 전달할 수 있다.
색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)는 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으며, 이들 기본색의 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등의 삼원색 또는 사원색을 들 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 하부 기판(110)을 포함한다. 하부 기판(110)은 유리, 플라스틱 등을 포함할 수 있다. 플렉서블 표시 장치의 경우 하부 기판(110)은 필름 형태일 수 있고 유연성(flexibility)을 가질 수 있다. 이 경우 하부 기판(110)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES) 또는 폴리이미드(PI) 등의 다양한 플라스틱, 금속 박막 또는 초박형 유리 등을 포함할 수 있다.
하부 기판(110) 위에는 적어도 하나의 배리어층(barrier layer)(30a)이 위치한다. 배리어층(30a)은 외부로부터의 불순물이 하부 기판(110)을 통과해 상부로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 배리어층(30a)은 무기막 및 유기막 중 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 예를 들어 배리어층(30a)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하부 기판(110)과 배리어층(30a) 사이에는 잔여 희생층(20a)이 위치할 수 있다. 잔여 희생층(20a)은 무기 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 잔여 희생층(20a)이 몰리브덴을 포함하는 경우 잔여 희생층(20a)은 MoO2 및/또는 MoO3을 포함할 수 있다. 또한 잔여 희생층(20a)은 상기한 금속 산화물, 산화 그래핀 등의 물질의 환원 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo) 등의 금속, 그래핀 등을 포함할 수도 있다.
잔여 희생층(20a)은 없을 수도 있다.
도시하지 않았으나 하부 기판(110)과 잔여 희생층(20a) 사이에는 접착층이 더 위치할 수 있다.
배리어층(30a) 위에는 배리어층(111)이 위치할 수 있다. 배리어층(111)은 배리어층(30a)과 같이 외부로부터의 불순물이 하부 기판(110)을 통과해 상부로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 배리어층(111)은 무기막 및 유기막 중 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 예를 들어 배리어층(111)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 배리어층(111)은 생략될 수도 있다.
배리어층(111) 위에는 복수의 반도체(154)가 위치한다. 반도체(154)는 채널 영역(152)과 채널 영역(152)의 양 옆에 위치하며 도핑되어 형성된 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)을 포함할 수 있다. 반도체(154)는 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어질 수 있는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 게이트 신호선(도시하지 않음) 및 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트 도전체(gate conductor)가 위치한다. 게이트 전극(124)은 반도체(154)의 일부, 특히 채널 영역(152)과 중첩할 수 있다.
게이트 절연막(140) 및 게이트 도전체 위에는 제1 보호막(180a)이 위치한다. 제1 보호막(180a) 및 게이트 절연막(140)은 반도체(154)의 소스 영역(153)을 드러내는 접촉 구멍(183), 그리고 드레인 영역(155)을 드러내는 접촉 구멍(185)을 포함할 수 있다.
제1 보호막(180a) 위에는 복수의 데이터선(171), 복수의 입력 전극(173) 및 복수의 출력 전극(175)을 포함하는 복수의 데이터 도전체(data conductor)가 위치한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주사 신호선과 교차할 수 있다. 입력 전극(173)은 데이터선(171)과 연결되어 있다. 출력 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있다. 입력 전극(173)과 출력 전극(175)은 반도체(154) 위에서 마주한다.
입력 전극(173) 및 출력 전극(175)은 각각 접촉 구멍(183, 185)을 통해 반도체(154)의 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(124), 입력 전극(173) 및 출력 전극(175)은 반도체(154)와 함께 구동 박막 트랜지스터(Qd)를 이룬다. 그러나 구동 박막 트랜지스터(Qd)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니고 다양하게 바뀔 수도 있다.
데이터 도전체 위에는 제2 보호막(180b)이 위치할 수 있다. 제2 보호막(180b)은 질화규소 또는 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있다. 제2 보호막(180b)은 출력 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185b)을 가질 수 있다.
편의상, 배리어층(111)부터 제2 보호막(180b)까지의 층을 함께 박막 트랜지스터층(TFL)이라 한다.
제2 보호막(180b) 위에는 복수의 화소 전극(191)이 위치한다.
각 화소(PX)의 화소 전극(191)은 제2 보호막(180b)의 접촉 구멍(185b)을 통해 출력 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극(191)은 반투과성 도전 물질 또는 반사성 도전 물질을 포함할 수 있다.
제2 보호막(180b) 위에는 화소 정의막(격벽이라고도 함)(360)이 위치할 수 있다. 화소 정의막(360)은 화소 전극(191)을 드러내는 복수의 개구부를 가진다. 화소 전극(191)을 드러내는 화소 정의막(360)의 개구부는 각 화소(PX)에서 빛이 방출되는 단위 표시 영역을 정의할 수 있다. 화소 정의막(360)은 생략될 수도 있다.
화소 정의막(360) 및 화소 전극(191) 위에는 발광 부재(370)가 위치한다. 발광 부재(370)는 차례대로 적층된 제1 유기 공통층(371), 복수의 발광층(373), 그리고 제2 유기 공통층(375)을 포함할 수 있다.
제1 유기 공통층(371)은 예를 들어 차례대로 적층된 정공 주입층(hole injecting layer) 및 정공 수송층(hole transport layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 유기 공통층(371)은 화소(PX)가 배치되어 있는 표시 영역 전면에 걸쳐 형성될 수도 있고 각 화소(PX) 영역에만 형성될 수도 있다.
발광층(373)은 각각 대응하는 화소(PX)의 화소 전극(191) 위에 위치할 수 있다. 발광층(373)은 적색, 녹색 및 청색 등의 기본색의 빛을 고유하게 내는 유기 물질로 만들어질 수도 있고, 서로 다른 색의 빛을 내는 복수의 유기 물질층이 적층된 구조를 가질 수도 있다.
제2 유기 공통층(375)은 예를 들어 차례대로 적층된 전자 수송층(electron transport layer) 및 전자 주입층(electron injecting layer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 유기 공통층(375)은 화소(PX)가 배치되어 있는 표시 영역 전면에 걸쳐 형성될 수도 있고 각 화소(PX) 영역에만 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 유기 공통층(371, 375)은 발광층(373)의 발광 효율을 향상하기 위한 것으로서 제1 및 제2 유기 공통층(371, 375) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
발광 부재(370) 위에는 공통 전압을 전달하는 대향 전극(270)이 위치한다. 대향 전극(270)은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 대향 전극(270)은 투명한 도전성 물질로 이루어지거나 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속을 얇게 적층하여 형성함으로써 광 투과성을 가지도록 할 수 있다.
각 화소(PX)의 화소 전극(191), 발광 부재(370) 및 대향 전극(270)은 발광 소자를 이루며, 화소 전극(191) 및 대향 전극(270) 중 하나가 캐소드(cathode)가 되고 나머지 하나가 애노드(anode)가 된다.
편의상, 화소 정의막(360) 및 화소 전극(191)부터 대향 전극(270)까지의 층을 함께 발광 소자층(EL)이라 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 발광 부재(370)로부터의 빛을 위쪽으로 발출하여 영상을 표시하는 전면 발광 방식(top emission type)일 수 있다.
대향 전극(270) 위에는 봉지부(encapsulating portion)(380)가 위치한다. 봉지부(380)는 발광 소자층(EL), 즉 발광 부재(370) 및 대향 전극(270)을 밀봉(encapsulation)하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
봉지부(380)는 복수의 봉지층(encapsulating thin film layers)(380_1, 380_2, 380_3, ... 380_n)을 포함할 수 있다. 봉지층(380_1, 380_2, 380_3, ... 380_n)은 적어도 하나의 무기층 및 적어도 하나의 유기층을 포함하며, 유기층과 무기층은 교대로 적층될 수 있다. 유기층은 유기 물질을 포함하며 평탄화 특성을 가질 수 있다. 무기층은 산화 알루미늄(AlOx), 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx) 등의 무기 물질을 포함할 수 있다.
도 2에서 봉지층(380_1, 380_2, 380_3, ... 380_n) 중 가장 아래에 위치하는 봉지층(380_1)은 무기층일 수도 있고 유기층일 수도 있다. 봉지층(380_1, 380_2, 380_3, ... 380_n)에서 가장 위에 위치하는 봉지층(380_n)도 무기층일 수도 있고 유기층일 수도 있다. 가장 위에 위치하는 봉지층(380_n)은 무기층인 경우에는 봉지부(380)에 대한 투습을 더욱 잘 차단할 수 있다.
배리어층(30a)의 가장자리는 봉지부(380)의 가장자리보다 외곽에 위치하거나 봉지부(380)의 가장자리와 실질적으로 정렬되어 있을 수 있다.
봉지부(380) 위에는 복수의 패턴이 위치할 수 있다. 복수의 패턴은 예를 들어 외부로부터의 터치를 감지할 수 있는 터치 전극(410)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 유기 발광 표시 장치를 표시 장치의 한 예로서 설명하였으나 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 이에 한정되지 않고 액정 표시 장치 등 다양한 표시 장치일 수 있으며, 이 경우 박막 트랜지스터층(TFL)의 구조 및 발광 소자층(EL)은 각 표시 장치에 맞게 다르게 구성될 수도 있다.
그러면 도 1과 함께 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 여러 공정을 차례대로 도시한 공정 단면도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 캐리어 기판(10)을 마련한다. 캐리어 기판(10)은 단단하며 내열성이 높은 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어 캐리어 기판(10)은 석영 유리 또는 내열 유리 등을 포함할 수 있다. 캐리어 기판(10)의 내열 온도는 박막 트랜지스터의 제조 공정에서의 최고 온도보다 높을 수 있다. 캐리어 기판(10)의 레이저 투과율은 50% 이상일 수 있다.
이이서, 캐리어 기판(10) 위에 희생층(20)을 형성한다. 희생층(20)은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 산화 그래핀 등을 포함할 수 있다. 예를 들어 희생층(20)은 캐리어 기판(10) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 몰리브덴(Mo) 등의 금속, 그래핀 등을 적층한 후 산화시켜 형성될 수 있다. 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 스퍼터링으로 적층할 때 아르곤 기체(Ar) 및 산소 기체(O2)가 사용될 수 있다. 이때 아르곤 기체(Ar) 및 산소 기체(O2)의 부피비는 대략 1:2일 수 있고, 스퍼터링 세팅 온도는 대략 150도 이상일 수 있으며, 실제 스퍼터링 챔버 안의 온도는 대략 80도 이상일 수 있다. 그러나 희생층(20) 형성을 위한 스퍼터링의 조건이 이에 한정되는 것은 아니다.
희생층(20)의 두께는 대략 3000 Å 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음 도 3을 참조하면, 희생층(20) 및 캐리어 기판(10) 위에 희생층(20)을 덮는 보호 배리어층(30)을 형성한다. 보호 배리어층(30)은 희생층(20)의 윗면과 측면을 모두 덮어 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다. 보호 배리어층(111)은 무기 물질 및 유기 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 보호 배리어층(111)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 등을 포함할 수 있다.
희생층(20)은 이후 박막 트랜지스터층(TFL) 등의 제조 공정에서 사용되는 기체 또는 액체의 식각제(etchant), 플라즈마 기체 등의 불순물과 접촉하게 되면 희생층(20)이 환원될 위험이 높다. 특히 물(H2O) 및 수소 기체(H2)와 같이 수소(H)를 포함한 물질, 산에 기반한 식각제(acid-based etchant) 등의 불순물이 희생층(20)에 접촉할 경우 희생층(20)이 환원되어 손상되고, 이에 따라 희생층(20) 아래의 캐리어 기판(10)이 분리될 위험이 높다. 그러나 본 발명의 한 실시예와 같이 희생층(20)을 보호 배리어층(30)으로 덮은 후 후속 공정을 진행하면 희생층(20)이 물(H2O) 및 수소 기체(H2)와 같이 수소(H)를 포함한 물질, 산에 기반한 식각제(acid-based etchant) 등의 불순물과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 캐리어 기판(10)을 분리하는 단계 이전의 제조 공정에서 희생층(20)이 손상되어 캐리어 기판(10)이 미리 분리되는 것을 막을 수 있다.
다음 도 4를 참조하면, 보호 배리어층(30) 위에 복수의 박막을 적층하여 박막 트랜지스터층(TFL)을 형성한다. 박막 트랜지스터층(TFL)은 복수의 박막 트랜지스터 및 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 예를 들어 앞에서 설명한 도 1을 참조하면, 박막 트랜지스터층(TFL)은 아래로부터 차례로 위치하는 배리어층(111), 복수의 반도체(154), 게이트 절연막(140), 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 도전체, 제1 보호막(180a), 복수의 데이터선(171), 복수의 입력 전극(173) 및 복수의 출력 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체, 그리고 제2 보호막(180b)을 포함할 수 있다. 이들 예시적인 구성 요소에 대해서는 앞에서 자세히 설명하였으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
다음 도 5를 참조하면, 박막 트랜지스터층(TFL) 위에 발광 소자층(EL)을 형성할 수 있다. 예를 들어 도 1을 참조하면, 발광 소자층(EL)은 아래로부터 차례대로 위치하는 복수의 화소 전극(191), 화소 정의막(360), 발광 부재(370), 그리고 대향 전극(270)을 포함할 수 있다. 이들 예시적인 구성 요소에 대해서는 앞에서 자세히 설명하였으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 발광 소자층(EL)을 형성하는 단계는 생략될 수도 있고, 다른 종류의 표시 장치의 경우 다른 공정이 추가될 수도 있다.
이어서, 발광 소자층(EL) 위에 봉지부(380)를 형성할 수 있다. 봉지부(380)는 유기 물질층과 무기 물질층을 교대로 적층하여 형성할 수 있다. 봉지부(380)의 구체적인 예에 대한 설명은 앞에서 하였으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 봉지부(380) 형성 단계는 생략될 수도 있고, 다른 종류의 표시 장치의 경우 다른 공정이 추가될 수도 있다.
다음 도 6을 참조하면, 박막 트랜지스터층(TFL) 등이 형성된 캐리어 기판(10) 위에 마스크(500)를 정렬하여 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)을 드러낸다. 마스크(500)는 캐리어 기판(10)과 일정 거리를 두고 이격되어 있을 수 있으며, 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)을 드러내는 개구부를 포함할 수 있다.
마스크(500)로 가려지지 않는 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)은 캐리어 기판(10)의 가장자리를 따라 형성된 부분일 수 있으며, 희생층(20)의 가장자리 부분의 측면 및 캐리어 기판(10)의 윗면을 덮는 부분을 포함할 수 있다. 여기서 희생층(20)의 가장자리 부분의 측면은 캐리어 기판(10)의 윗면과 연결되는 부분의 표면을 의미할 수 있다.
마스크(500)로 가려지지 않는 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)은 봉지부(380)로 덮이지 않고 봉지부(380)와 중첩하지 않는 부분을 포함할 수 있다. 마스크(500)는 봉지부(380)를 덮을 수 있다. 마스크(500)의 가장자리는 봉지부(380)의 가장자리와 실질적으로 정렬되어 있을 수도 있다.
다음, 마스크(500)에 의해 가려지지 않은 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)을 제거한다. 이때 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)은 건식 식각(dry etching) 등의 방법으로 제거될 수 있다. 건식 식각용 기체는 종래에 알려진 다양한 기체를 사용할 수 있으며 마스크(500)에 의해 가려지지 않은 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)을 건식 식각하여 제거할 수 있다.
마스크(500)는 개구부를 가지는 섀도우 마스크(shadow mask)일 수 있으며, 마스크(500)로 가려진 부분에는 건식 식각용 기체가 도달하지 않도록 가릴 수 있다.
다음 도 7을 참조하면, 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)이 제거되어 배리어층(30a)이 형성된다. 배리어층(30a)의 가장자리는 봉지부(380)의 가장자리보다 외곽에 위치하거나 봉지부(380)의 가장자리와 실질적으로 정렬되어 있을 수 있다. 또한 배리어층(30a)의 가장자리는 희생층(20)의 윗면 상에 위치할 수 있다.
이어서, 희생층(20)을 통해 캐리어 기판(10)을 배리어층(30a)으로부터 분리시킨다. 이때 희생층(20)에 손상이 가해질 수 있으며, 그 손상 방법에 따라 캐리어 기판(10)의 분리 방법은 여러 가지가 있을 수 있다.
예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 희생층(20)에 레이저 장치(600)로부터의 레이저(LB)를 조사하여 캐리어 기판(10)을 탈착시킬 수 있다. 레이저(LB)는 캐리어 기판(10)을 투과하여 희생층(20)에 조사된다. 레이저(LB)의 소스는 예를 들어 308nm 파장의 엑시머 레이저, 343nm 파장의 Yb:YAG 레이저, 355nm 파장의 Nd:YAG 레이저, 532nm 파장의 그린 레이저 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 엑시머 레이저의 경우 캐리어 기판(10)과 박막 트랜지스터층(TFL)에 손상을 가하지 않으며 단파장의 고에너지를 출력하므로 단시간에 희생층(20)을 제거할 수 있다.
분리된 캐리어 기판(10)의 윗면에는 희생층(20)의 일부가 남아있을 수 있고, 배리어층(30a)의 아랫면에도 희생층(20)의 일부가 남아있을 수 있다. 배리어층(30a)의 아랫면에 남은 희생층(20)을 잔여 희생층(20a)이라 한다. 잔여 희생층(20a)은 희생층(20)을 구성하는 물질 및/또는 그 환원된 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 희생층(20)이 산화몰리브덴(MoOx)을 포함한 경우, 잔여 희생층(20a)은 MoO2 및/또는 MoO3을 포함할 수 있다.
잔여 희생층(20a)은 이후 단계에서 제거될 수도 있고 남아 있을 수도 있다.
캐리어 기판(10)을 분리시키는 방법으로 레이저 이외의 방법을 사용할 수도 있다.
예를 들어 도 8을 참조하면, 보호 배리어층(30)의 가장자리 부분(35)의 제거로 인해 드러난 희생층(20)을 세정 또는 식각하여 캐리어 기판(10)을 분리할 수도 있다. 희생층(20)을 세정 또는 식각하는 식각제(etchant)는 희생층(20)을 구성하는 물질을 녹이거나 환원시킬 수 있다. 예를 들어 식각제는 물(H2O), 불화수소(HF) 등의 산에 기반한 식각제 등을 포함할 수 있다. 이때에도 분리된 캐리어 기판(10)의 윗면에는 희생층(20)의 일부가 남아있을 수 있고, 배리어층(30a)의 아랫면에도 희생층(20)의 일부가 남아있을 수 있다. 배리어층(30a)의 아랫면에 남은 희생층(20)을 잔여 희생층(20a)이라 한다.
다음 도 1을 참조하면, 잔여 희생층(20a) 또는 배리어층(30a)의 아랫면에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES) 또는 폴리이미드(PI) 등의 다양한 플라스틱, 금속 박막 또는 초박형 유리 등을 포함하는 하부 기판(110)을 부착하여 표시 장치를 완성한다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면 캐리어 기판(10)을 분리하기 위한 희생층(20)이 표시 장치의 제조 공정 중 손상되지 않도록 보호 배리어층(30)이 덮고 있으므로 캐리어 기판(10)이 표시 장치의 제조 공정 중간에 분리되는 것을 막을 수 있다.
또한 플렉서블 표시 장치의 제조를 위해 제조 공정에 투입되는 폴리이미드 필름(PI) 등의 플렉서블 기판의 수를 최소화하거나 사용하지 않아도 되므로 표시 장치의 제조 공정을 단순화하고 재료비를 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 캐리어 기판
20: 희생층
20a: 잔여 희생층
30: 보호 배리어층
30a, 111: 배리어층
110: 하부 기판
140: 게이트 절연막
154: 반도체
171: 데이터선
180a, 180b: 보호막
191: 화소 전극
270: 대향 전극
360: 화소 정의막
380: 봉지부
410: 터치 전극
500: 마스크

Claims (20)

  1. 캐리어 기판 위에 희생층을 형성하는 단계,
    상기 희생층 및 상기 캐리어 기판 위에 상기 희생층의 윗면과 측면을 덮는 보호 배리어층을 형성하는 단계,
    상기 보호 배리어층 위에 박막 트랜지스터층을 형성하는 단계,
    상기 박막 트랜지스터층이 형성된 상기 캐리어 기판 위에 마스크를 정렬하여 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 드러내는 단계,
    상기 마스크로 가려지지 않고 드러난 상기 보호 배리어층의 가장자리 부분을 제거하여 배리어층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 희생층을 통해 상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 희생층은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 그리고 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 보호 배리어층은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 보호 배리어층의 가장자리 부분은 상기 희생층의 가장자리 부분의 측면 및 상기 캐리어 기판의 윗면을 덮는 부분을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 박막 트랜지스터층 위에 봉지부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보호 배리어층의 가장자리 부분은 상기 봉지부와 중첩하지 않는 부분을 포함하는
    표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 박막 트랜지스터층과 상기 봉지부 사이에 위치하는 발광 소자층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 봉지부는 상기 발광 소자층을 밀봉하는
    표시 장치의 제조 방법.
  7. 제2항에서,
    상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계는 상기 희생층에 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제2항에서,
    상기 캐리어 기판을 상기 배리어층으로부터 분리하는 단계는 상기 희생층을 식각제로 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제2항에서,
    상기 희생층을 형성하는 단계는
    상기 캐리어 기판 위에 금속 또는 그래핀을 스퍼터링하여 적층하는 단계, 그리고
    상기 적층된 금속 또는 그래핀을 산화시키는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제2항에서,
    상기 희생층의 두께는 3000 Å 이하인 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제1항에서,
    상기 마스크는 섀도우 마스크를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에서,
    상기 캐리어 기판이 분리된 후 상기 배리어층의 아랫면에 하부 기판을 부착하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 하부 기판은 유연성을 가지는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에서,
    상기 배리어층의 가장자리는 상기 희생층의 윗면 상에 위치하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 하부 기판,
    상기 하부 기판 위에 위치하는 적어도 하나의 배리어층,
    상기 배리어층 위에 위치하는 박막 트랜지스터층, 그리고
    상기 배리어층과 상기 하부 기판 사이에 위치하는 잔여 희생층
    을 포함하고,
    상기 잔여 희생층은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 그리고 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 배리어층은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiOxNy) 중 적어도 하나를 포함하며 상기 잔여 희생층과 접촉하는
    표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 잔여 희생층은 산화몰리브덴(MoOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx) 등의 금속 산화물, 그리고 산화 그래핀(graphene oxide) 중 적어도 하나의 환원 물질을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 박막 트랜지스터층 위에 위치하는 발광 소자층, 그리고
    상기 발광 소자층 위에 위치하는 봉지부
    를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 배리어층의 가장자리는 상기 봉지부의 가장자리에 정렬되어 있거나 상기 봉지부의 가장자리보다 외곽에 위치하는 표시 장치.
  19. 제15항에서,
    상기 잔여 희생층은 MoO2 및 MoO3 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  20. 제15항에서,
    상기 하부 기판은 유연성을 가지는 표시 장치.
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