KR20060024128A - 플라스틱 기판을 이용한 플렉서블 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

플라스틱 기판을 이용한 플렉서블 표시 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 기판을 이용하는 플렉서블 표시 장치에 있어서 플라스틱 기판의 각 모퉁이를 컷팅함으로써, 스핀 코팅시 포토레지스트 등의 막형성물질이 모퉁이에 집중 형성되는 것을 방지하여 플라스틱 기판의 모퉁이에 발생하는 빌드-업 현상을 개선시키는 효과를 발휘할 수 있다.
플라스틱 기판, 빌드-업(build-up) 현상, 모따기

Description

플라스틱 기판을 이용한 플렉서블 표시 장치 및 그 제조 방법{Flexible display using plastic substrate and manufacturing method thereof}
도 1은 플라스틱 기판을 스핀(spin)하는 경우에 빌드-업(build-up) 현상이 발생하는 원리를 보여주고,
도 2는 유리 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 경우, (a)는 유리 기판에 에지 연마(edge grinding)를 수행하지 않은 경우 기판의 모퉁이에 빌드-업이 발생된 상태를, (b)는 유리 기판에 에지 연마(edge grinding)를 수행한 경우 빌드-업이 제거된 상태를 보여주고,
도 3은 빌드-업 현상을 제거하기 위하여 플라스틱 기판의 모퉁이를 변형시킨 다양한 형태를 보여주고,
도 4는 박막 트랜지스터 표시판의 배치도를 보여주고,
도 5는 도 4의 VII-VII' 선을 따라 자른 단면도를 보여주고,
도 6 내지 도 12는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 보여주고,
도 13 내지 도 16은 컬러 필터 표시판의 제조 방법을 보여주고,
도 17은 유기 발광 표시 소자의 배치도를 보여주고,
도 18은 도 17의 XX-XX' 선을 따라 자른 단면도를 보여주고,
도 19 내지 27은 유기 발광 표시 소자의 제조 방법을 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1:컷팅위치 2:모따기부
110,210:플라스틱 기판 111a, 111b, 211a, 211b:기판 보호막
124:게이트 전극 140:층간절연막
150:진성 반도체층 160:불순물 반도체층
173:소스 전극 175:드레인 전극
220:블랙 매트릭스 230:컬러 필터
270:공통 전극 70:유기 발광층
803:격벽 901:화소 전극
본 발명은 플렉서블 표시 장치(flexible display)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 기판을 이용하는 플렉서블 표시 장치의 에지부에서 발생할 수 있는 빌드-업(build-up) 현상을 개선시킨 플렉서블 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인터넷이 보편화되고 소통되는 정보의 양이 폭발적으로 증가하면서 미래에는 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 '유비쿼터스 디스플레이(ubiquitous display)'의 환경이 창출될 것이며, 그에 따라 정보를 출력하는 매개체인 노트북, 전자수첩 및 PDA 등과 같은 휴대용 디스플레이의 역할이 중요하게 되었다. 이러한 유비쿼터 스 디스플레이 환경을 구현하기 위해서는 원하는 때와 장소에서 정보를 바로 접할 수 있도록 디스플레이의 휴대성이 요구됨과 동시에, 각종 멀티미디어 정보를 표시하기 위한 대화면 특성도 요구된다. 따라서, 이러한 휴대성 및 대화면 특성을 동시에 만족시키기 위해서는, 디스플레이에 유연성을 부여하여 디스플레이로서의 기능을 할 때에는 펼쳐서 이용할 수 있고 휴대시에는 접어서 보관할 수 있는 형태의 디스플레이가 개발될 필요성이 있다.
현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 대표적인 형태가 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 소자이다.
액정 표시 장치는, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 형태가 주류이다.
또한, 유기 발광 표시 소자는 정공 주입 전극(애노드)과 전자 주입 전극(캐소드)과 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층으로 이루어져 있으며, 애노드에서 주입되는 정공과 캐소드에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 소멸하면서 빛을 내는 자발광형 표시 장치이다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 소자에서 사용되는 유리 기판은 중량이 크고 외부의 작은 충격에 의해서 쉽게 파손되기 때문에 휴대성 및 대화면 표시 특성에 한계가 있다.
따라서, 근래에 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 플렉서블(flexible)한 특성을 가지는 플라스틱 기판을 이용한 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 소 자가 개발되고 있다.
플라스틱 기판을 이용한 상기 표시 장치는 기존의 유리 기판 대신 유연성이 있는 플라스틱을 이용함으로써, 기존의 유리 기판에 비하여 휴대성 및 안전성 측면에서 많은 이점들을 가질 수 있다. 또한, 공정적인 측면에서도, 플라스틱 기판은 증착 또는 프린팅에 의해 제작이 가능하므로 제조 비용을 낮출 수 있고, 기존의 시트(sheet) 단위의 공정과 달리 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있으므로 대량 생산을 통한 저비용의 표시 장치를 제조할 수 있다.
그러나, 이러한 플라스틱 기판은 유리에 비하여 전이 온도(transition temperature)가 낮으며 온도 변화에 따른 팽창율이 높기 때문에 그 위에 적층되는 층들이 파괴되거나 변형될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 기판 자체가 플렉서블하기 때문에 기존의 유리 기판에 적용하였던 공정들을 동일하게 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
그러한 공정상 문제점 중 하나가 스핀 코팅(spin coating)시 기판 모퉁이에서 발생하는 빌드-업(build-up) 현상이다. 빌드-업(build-up) 현상이란, 도 1에서 보는 바와 같이, 소정 방향(1)으로의 회전에 의한 스핀 코팅시 작용하는 원심력 및 용액의 표면적을 최소화하려는 표면 장력으로 인하여, 기판 모퉁이에 포토레지스트를 비롯한 막형성물질들이 높게 형성되는 것을 말한다. 즉, 스핀 코팅시 포토레지스트 등의 막형성물질들이 기판의 경계면을 따라 흘러가다 모퉁이에서 더욱 두껍게 쌓이는 현상이다.
이러한 빌드-업 현상은 이후의 공정에서 다양한 불량을 일으키는 원인이 된 다. 예컨대, 기판의 각 모퉁이에 포토레지스트가 두껍게 형성되는 경우, 상기 모퉁이에 상대적으로 노광량이 부족하여 현상(develop)이 불충분하게 되고, 이는 결국 모퉁이에서의 금속층의 식각이 불완전하게 되는 결과를 초래한다. 빌드-업 현상에 의해 금속층이 식각되지 않은 경우, 이러한 금속층을 제거하기 위하여 별도로 페리-샷(peri-shot)을 이용하여 최대한 노광을 하는 방법도 있지만, 모퉁이에 두껍게 형성된 물질은 완전히 제거되지 않는다. 불완전하게 제거된 금속층은 이후에 형성되는 층들의 불량 원인이 된다.
이러한 빌드-업 현상은 유리 기판을 사용하는 공정에서도 발생할 수는 있다.
도 2의 (a)는 스핀 코팅에 의해 유리 기판 상에 포토레지스트를 도포한 경우에 발생하는 빌드-업 현상을 보여준다. 그러나, 유리 기판을 사용하는 공정에서는, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 유리 기판에 에지 연마(edge grinding)를 수행하여 에지부에 굴곡을 형성하고 그에 따라 그 위에 도포되는 포토레지스트 용액이 경계면을 타고 흘러 내려와 빌드-업 현상을 최소화할 수 있다. 따라서, 유리 기판을 사용하는 공정에서는 빌드-업 현상이 문제되지 않는다.
그러나, 유리 기판 대신 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는, 여러 층의 플라스틱을 적층하여 사용하며, 또한 플라스틱 자체의 특성상 플라스틱 기판의 외각부에 유리 기판과 동일한 처리를 하는 것이 곤란하기 때문에, 빌드-업 현상을 효과적으로 제거하기 위한 별도의 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명은 스핀 코팅시 포토레지스트 등의 막형성물질이 모퉁이에 집중 형성되는 빌드-업 현상을 개선할 수 있는 플렉서블 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는, 플라스틱 기판을 사용하는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 소자 등의 플렉시블 표시 장치에서, 플라스틱 기판 상에 수행되는 모든 스핀 코팅 공정에서 발생할 수 있는 빌드-업 현상을 제거하기 위하여, 플라스틱 기판의 모퉁이를 컷팅(cutting)하는 단계를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법 및 상기 컷팅에 의해 모따기되어진 플라스틱 기판을 포함하는 플렉서블 표시 장치를 제공한다.
기판 위에 포토레지스트 또는 유기막 등을 도포하는 경우 일반적으로 스핀 코팅 공정이 수행된다. 이러한 스핀 코팅 공정에서는 흔히 사각형의 기판 모퉁이에 막형성물질이 두껍게 형성되는 빌드-업 현상이 발생한다. 이러한 빌드-업 현상은, 상술한 바와 같이 원심력과 표면장력에 의한 것으로, 구체적으로는 이 부분에서의 좁은 각도에 의해 각 면을 따라 흐르던 막형성물질이 모퉁이에 집중되기 때문에 발생하는 것이다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 각 모퉁이를 컷팅하여 모따기되어진 플라스틱 기판을 이용함으로써 막형성물질이 모퉁이에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
막형성물질의 집중을 완화시킬 수 있다면, 기판의 모퉁이를 어떠한 형상으로 컷팅하여도 무관하다.
가장 이상적인 형상은, 기판 자체를 원형으로 컷팅하여 모퉁이를 제거하는 것이다. 이 경우, 도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 스핀 코팅시 원심력 방향과 외각 면의 법선 방향이 일치하기 때문에 용액이 어느 한 쪽으로 집중되는 현상 없이 고르게 퍼지게 된다.
다른 방법으로는, 기판을 다각형으로 컷팅하는 것이다. 이 경우, 기판에 다수의 모퉁이가 형성됨으로써 막형성물질이 하나의 모퉁이에 집중되는 것을 완화시킬 수 있다.
다만, 플라스틱 기판을 원형 또는 다각형으로 형성하는데 있어서는 공정상 현실적인 제약이 따른다.
또 다른 방법으로는, 기판에 모따기되어진 부분을 포함하는 것이다. 여기서, 모따기되어진 부분이란, 도 3의 (b) 및 (c)에서 보는 바와 같이, 플라스틱 기판의 각 모퉁이를 컷팅(1)하여 형성되는 부분(2)을 말한다. 상기 모따기되어진 부분의 형상은 특히 한정되지는 않으나, 모따기에 의하여 기판 상에 새로이 형성되는 모퉁이의 내각이 90도보다 큰 각도를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3의 (b)와 같이 기판의 네 모퉁이를 컷팅하여 각 모따기되어진 부분마다 약 135도의 내각을 가지는 두 개 모퉁이를 가지도록 형성되거나, 또는 도 3의 (c)와 같이 곡선으로 모따기되어지도록 형성하는 것이 바람직하다.
이 경우, 컷팅 전 하나의 모퉁이가 컷팅 후 두 개의 모퉁이로 나뉘어지면서 한 부분에 집중되는 막형성물질의 양이 감소하여 결국 빌드-업 현상을 완화시킬 수 있다.
또한, 이 경우, 모따기되어진 모퉁이부의 각도가 90도보다 커지기 때문에, 90도인 직사각형 모퉁이보다 스핀 코팅시 막형성물질이 외부로 잘 빠져나갈 수 있는 이점도 있다.
이는 공정상 어떠한 제약 없이, 기판을 준비하는 초기 공정에서 기판의 각 모퉁이를 한 번씩 컷팅함으로써 용이하게 빌드-업 현상을 완화시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판 또는 유기 발광 표시 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 표시판의 기판으로서 플라스틱 기판을 이용하는 경우에 대하여 도 4 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 4는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 5은 도 4의 VII-VII' 선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 플라스틱 기판(110)을 준비한다. 상기 플라스틱 기판(110)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지며, 2 이상의 층을 중첩하여 형성한다.
그 다음, 절단기 등을 이용하여 도 6의 점선(1)과 같이 네 모퉁이를 컷팅(cutting)한다. 상기 컷팅에 의해 각 모퉁이는 90도보다 큰 각도를 가지는 모퉁이(3)를 포함하도록 모따기되어진다.
이어서, 도 7에서 보는 바와 같이, 컷팅된 플라스틱 기판(110)의 하부 및 상부에 스퍼터링(sputtering) 따위로 질화규소(SiNx) 또는 금속 산화물 등을 증착하여 기판 보호막(111a, 111b)을 형성한다. 상기 기판 보호막(111a, 111b)은 플라스틱 기판(110)의 상부 및 하부에 형성되어, 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 막아 이후 형성될 박막 트랜지스터의 특성을 유지시키는 배리어(barrier)로서 기능을 한다. 특히, 기판(110)의 하부에 형성된 기판 보호막(111a)은 박막 트랜지스터에 형성되는 여러 막들에 의해 발생하는 스트레스를 기판의 반대측에서 지지하는 역할을 하는 것으로, 기판이 휘지 않고 평평한 상태로 유지하는 기능을 한다.
그 다음, 상기 기판 보호막(111b) 상에 스퍼터링(sputtering) 따위로 금속막을 적층한다. 바람직하게는, 상기 금속막은 다른 재료로 이루어진 하부 금속막 및 상부 금속막의 이중층으로 구성될 수 있으며, 이 경우 상부 금속막은 Al-Nd 합 금 등 알루미늄 계열 금속으로 이루어지며, 2,500Å 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. Al-Nd 스퍼터링 표적은 2atm%의 Nd를 포함하는 것이 좋다.
상기 금속막 상에 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 포토레지스트를 형성한다.
그 다음, 패터닝된 마스크를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 포토레지스트를 노광한 후 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크를 통해 노광되지 않은 포토레지스트 부분은 후술할 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광된 포토레지스트 부분은 현상 공정을 통해 제거된다.
다음으로, 0.05%의 KOH 용액을 이용하여 포토레지스트를 현상하여 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴을 형성한다. 즉, 노광되지 않은 포토레지스트 부분은 포토레지스트 패턴이 되고, 노광된 포토레지스트 부분은 제거되어 빈 공간으로 남게된다.
상기 포토레지스트 패턴으로 금속막을 식각한 후, 포토레지스토 패턴을 제거한다.
상기와 같이 기판의 각 모퉁이가 컷팅되어진 기판을 이용하는 경우, 스핀 코팅으로 형성된 포토레지스트의 뭉침이 두 부분으로 나뉘어져 빌드-업 현상이 개선된다. 또한, 도 6에서 보는 바와 같이 모따기되어진 부분의 모퉁이(3)의 각도가 90도에서 약 135도 정도로 커지기 때문에, 스핀시 포토레지스트가 기판 외부로 잘 빠져나갈 수 있다. 그 결과, 빌드-업 현상이 현저하게 개선되어 금속층이 깨끗하게 식각되어진다.
상기 패터닝에 의해, 도 8에서 보는 바와 같이, 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)이 형성된다.
그 다음, 도 9에서 보는 바와 같이, 그 위에 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon) 및 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)의 삼층막을 연속하여 적층하고, 불순물 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진식각하여 복수의 불순물 반도체(160)를 포함하는 진성 반도체(150)를 형성한다. 게이트 절연막(140)의 재료로는 질화규소(SiNx)가 좋으며 적층 온도는 250-500℃, 두께는 2,000-5,000Å 정도인 것이 바람직하다.
그 다음, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금 또는 크롬(Cr)으로 이루어진 금속막을 스퍼터링 따위로 형성한다. 상기 금속막은 약 3000-3200Å 정도의 두께를 가지며, 스퍼터링 온도는 150℃ 정도가 바람직하다.
상기 금속막을 패터닝하여, 도 10에서 보는 바와 같이, 복수의 소스 전극(173)을 각각 포함하는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 형성한다.
이어, 데이터선(171), 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(160) 부분을 제거함으로써 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(150) 부분을 노출시킨다. 노출된 진성 반도체(150) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O2) 플라스마를 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 11에서 보는 바와 같이, 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막을 코팅한 후, 광마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상한다. 그 후 애싱 공정 등 식각 단계를 통하여 복수의 접촉구(182, 185, 189)를 형성한다. 상기 복수의 접촉구(182, 185, 189)는 건식 식각으로 형성하며, 게이트 절연막(140)과 보호막(180)에 대하여 실질적으로 동일한 식각비를 가지는 식각 조건에서 실시한다.
다음, 마지막으로 도 12에서 보는 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 각각 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(901)과 복수의 접촉 보조 부재(906, 908)를 형성한다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 액정 표시 장치에서 컬러 필터(CF) 표시판의 기판으로서 플라스틱 기판을 이용하는 경우에 대하여 도 6 및 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
먼저, 플라스틱 기판(210)을 준비한다. 상기 플라스틱 기판(210)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지며, 2 이상의 층을 중첩하여 형성한다.
그 다음, 절단기 등을 이용하여 도 6의 점선(1)과 같이 네 모퉁이를 컷팅(cutting)한다. 상기 컷팅에 의해 기판(210)의 각 모퉁이는 90도보다 큰 각도를 가지는 모퉁이(3)를 포함하도록 모따기되어진다.
이어서, 도 13에서 보는 바와 같이, 컷팅된 플라스틱 기판(210)의 상부 및 하부에 스퍼터링(sputtering) 따위로 질화규소(SiNx) 또는 금속 산화물 등을 증착하여 기판 보호막(211a, 211b)을 형성한다. 상기 기판 보호막(211a, 211b)은 플라스틱 기판(210)의 상부 및 하부에 형성되어, 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 막아 이후에 형성될 컬러 필터의 특성을 유지시키는 배리어(barrier)로서 기능을 한다. 특히, 기판(210)의 하부에 형성된 기판 보호막(211a)은 상부에 형성되는 여러 막들에 의해 발생하는 스트레스를 기판의 반대측에서 지지하는 역할을 하여, 기판이 휘지 않고 평평한 상태로 유지시키는 기능을 한다.
그 다음, 상기 기판 보호막(211b) 위에 카본 블랙, 산화철, 크롬-철-니켈산화물 등의 불투명 금속으로 이루어진 블랙 매트릭스 층(220)을 형성한다. 상기 블랙 매트릭스 층(220)은 바람직하게는 2 내지 4㎛의 두께로 형성한다.
그 다음, 상기 블랙 매트릭스 층 위에 스핀 코팅 방법으로 포토레지스트를 형성한다. 이 경우, 바람직하게는 네가티브 포토레지스트를 이용한다.
이어서, 패터닝된 마스크를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 포토레지스트를 노광한 후 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크를 통해 노광된 네가티브 포토레지스트 부분은 후술한 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트 부분은 현상 공정을 통해 제거된다.
다음으로, 2.38% TMAH 용액을 이용하여 네가티브 포토레지스트를 현상하여 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴을 형성한다. 즉, 노광된 네가티브 포토레지 스트 부분은 포토레지스트 패턴이 되고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트 부분은 제거되어 빈 공간으로 남게 된다.
상기 포토레지스트를 이용하여, 도 14에서 보는 바와 같이, 블랙 매트릭스 층(220)을 패터닝한다.
상기와 같이 각 모퉁이가 컷팅되어진 기판을 이용함으로써, 스핀 코팅으로 형성된 포토레지스트의 뭉침이 두 부분으로 나뉘어져 빌드-업 현상이 개선된다. 또한, 모따기되어진 부분의 모퉁이(3)의 내각이 90도에서 약 135도 정도로 커지기 때문에 포토레지스트가 기판 외부로 잘 빠져나갈 수 있다. 이 경우, 빌드-업 현상이 현저하게 개선되어 금속층이 깨끗하게 식각되어진다.
그 다음, 도 15에서 보는 바와 같이, 소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 블랙 매트릭스(220) 사이에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 차례로 형성한다. 이 때, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 서로 이웃하는 블랙 매트릭스의 가장자리 부분까지 형성한다.
이어, 이후에 형성되는 ITO막과의 접착력을 향상시키기 위하여 블랙 매트릭스(220) 및 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 표면에 자외선 및 적외선을 조사하여 표면 처리를 실시한다. 이 때, 적외선 표면 처리에서는 자외선 표면 처리를 실시하기 전에 예열하는 과정이며, 이 때 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 내에 잔류하는 수분 및 기체 성분이 제거된다. 또한, 자외선 표면 처리는 고농도의 오존(O3) 분자를 자외선 챔버에 주입시켜 이루어지며, 이 때 주입된 오존의 산소 원자 또는 분자는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 또는 블랙 매트릭스(220) 의 표면에 잔류하는 유기물을 분해하게 된다.
그 다음, 도 16에서 보는 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 및 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있는 기판의 상부에 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)을 형성하여 컬러 필터 표시판을 완성한다. 이 때, 공통 전극(270)은 500 내지 2500Å의 두께로 형성한다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 평판 표시 소자 중 하나인 유기 발광 표시 소자의 기판으로서 플라스틱 기판을 이용하는 경우에 대하여 도 17 내지 도 27를 참조하여 설명한다.
도 17은 유기 발광 표시 소자용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 18은 도 17의 XX-XX' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저, 플라스틱 기판(110)을 준비한다. 상기 플라스틱 기판(110)은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지며, 2 이상의 층을 중첩하여 형성한다.
그 다음, 절단기 등을 이용하여 도 19의 점선(1)과 같이 네 모퉁이를 컷팅 (cutting)한다. 상기 컷팅에 의해 모따기되어진 기판(110)은 90도보다 큰 각도를 가지는 모퉁이(3)를 가지게 된다.
이어서, 도 20에서 보는 바와 같이, 컷팅된 플라스틱 기판(110)의 하부 및 상부에 스퍼터링(sputtering) 따위로 질화규소(SiNx) 또는 금속 산화물 등을 증착하여 기판 보호막(111a, 111b)을 형성한다. 상기 기판 보호막(111a, 111b)은 플라스틱 기판(110)의 상부 및 하부에 형성되어, 외부로부터 산소 또는 수분들의 통과를 막아 상부에 형성될 박막 트랜지스터의 특성을 유지시키는 배리어(barrier)로서 기능을 한다. 특히, 기판의 하부에 형성된 기판 보호막(111a)은 박막 트랜지스터에 형성되는 여러 막들에 의해 발생하는 스트레스를 기판의 반대측에서 지지하는 역할을 하는 것으로, 기판이 휘지 않고 평평한 상태로 유지하는 기능을 한다.
그 다음, 상기 기판 보호막(111b) 상에 스퍼터링(sputtering) 따위로 금속막을 적층한다. 바람직하게는, 상기 금속막은 다른 재료로 이루어진 이중층으로 구성될 수 있다.
상기 금속막 상에 포토레지스트를 스핀 코팅하여 막을 형성한다.
그 다음, 패터닝된 마스크를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 포토레지스트를 노광한 후 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크를 통해 노광되지 않은 포토레지스트 부분은 후술하는 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광된 포토레지스트막 부분은 현상 공정을 통해 제거된다.
다음으로, 0.05%의 KOH 용액을 이용하여 포토레지스트를 현상하여 역테이퍼 진 형태의 포토레지스트 패턴을 형성한다. 즉, 노광되지 않은 포토레지스트 부분은 포토레지스트 패턴이 되고, 노광된 포토레지스트 부분은 제거되어 빈 공간으로 남게된다.
상기 포토레지스트 패턴으로 금속막을 식각한 후, 포토레지스트 패턴을 제거한다.
상기와 같이 각 모퉁이가 컷팅되어진 기판을 이용함으로써, 스핀 코팅시 포토레지스트의 뭉침이 모따기되어진 부분의 양 모퉁이로 나뉘어 분산되기 때문에 결국 빌드-업 현상을 개선시킬 수 있다. 또한, 모따기되어진 부분의 내부 각도가 약 135도로 커졌기 때문에, 컷팅하지 않은 기판의 모퉁이(90도)에 비하여 스핀시 포토레지스트가 기판 외부로 잘 빠져나갈 수 있다. 이 경우, 빌드-업 현상이 현저하게 개선되어 금속층이 깨끗하게 식각되어진다.
상기 패터닝에 의해, 도 21에서 보는 바와 같이, 제1 게이트 전극(124a)을 포함하는 게이트선(121)과 제2 게이트 전극(124b) 및 유지 전극(133)이 형성된다.
그 다음, 도 22에서 보는 바와 같이, 그 위에 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon) 및 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)의 삼층막을 연속하여 적층하고, 불순물 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진식각하여 복수의 선형 불순물 반도체(164)와 복수의 진성 반도체층(154a, 154b)을 형성한다. 게이트 절연막(140)의 재료로는 질화규소가 좋으며 적층 온도는 250-500℃, 두께는 2,000-5,000Å 정도인 것이 바람직하다.
그 다음, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금 또는 크롬으로 이루어진 금속막을 스퍼터링 따위로 형성한다. 상기 금속막은 약 3000-3200Å 정도의 두께를 가지며, 스퍼터링 온도는 150℃ 정도가 바람직하다.
상기 금속막의 상부에 감광막을 형성하고 이를 식각 마스크로 패터닝하여, 도 23에서 보는 바와 같이, 복수의 소스 전극(173a)을 각각 포함하는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175a)을 형성한다.
이어, 데이터선(171), 드레인 전극(175a)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(164) 부분을 제거함으로써 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161)와 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165a)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(151, 154b) 부분을 노출시킨다. 노출된 진성 반도체(151, 154b) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O2) 플라스마를 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 24에서 보는 바와 같이, 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막을 코팅한 후, 광마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상한다. 그 후 애싱 공정 등 식각 단계를 통하여 복수의 접촉구(181, 183)를 형성한다. 이러한 부분의 제거는 건식 식각으로 하며, 게이트 절연막(140)과 보호막(180)에 대하여 실질적으로 동일한 식각비를 가지는 식각 조건으로 실시한다.
다음, 도 25에서 보는 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 각각 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 단일층 또는 복수층의 화소 전극(901, 902)을 형성한다.
이어서, 도 26에서 보는 바와 같이, 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어져 있으며, 유기 발광 셀을 분리하기 위한 격벽(803)을 형성한다. 격벽(803) 은 화소 전극(901) 가장자리 주변을 둘러싸서 유기 발광층(70)이 채워질 영역을 한정한다. 상기 격벽(803) 위에는 보조 전극(272)을 스퍼터링 따위로 형성한 후, 상기 격벽(803)과 보조 전극(272)을 하나의 마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정으로 패터닝한다.
그 다음, 도 27에서 보는 바와 같이, 격벽(803)으로 둘러싸인 화소 전극(901) 위의 영역에 유기 발광층(70)을 형성한다. 유기 발광층(70)은 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 빛을 내는 유기 물질로 이루어지며, 적색, 녹색 및 청색 유기 발광층(70)을 순서대로 반복적으로 배치한다.
마지막으로, 상기 격벽(803), 유기 발광층(70) 및 보조 전극(272) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 공통 전극(270)을 형성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 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.
상기와 같이, 모퉁이가 모따기되어진 플라스틱 기판을 이용함으로써, 스핀 코팅시 포토레지스트 등의 막형성물질이 모퉁이에 집중 형성되는 것을 방지하여 기판 모퉁이에 발생하는 빌드-업 현상을 개선시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 플라스틱 기판을 이용하는 플렉서블 표시 장치에서,
    상기 플라스틱 기판은 모따기되어진 부분을 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  2. 제1항에서, 상기 플라스틱 기판은 모따기에 의하여 형성된 90도보다 큰 각도를 가지는 모퉁이를 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  3. 제2항에서, 상기 모퉁이는 135도의 각도를 가지는 플렉서블 표시 장치.
  4. 제1항에서, 상기 플라스틱 기판은 모따기에 의하여 형성된 곡선의 모퉁이를 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  5. 제1항에서, 상기 플라스틱 기판의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 기판 보호막이 형성되는 플렉서블 표시 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에서, 상기 플라스틱 기판 상에 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 포함하는 데이터선, 상기 소스 전극과 소정 간격을 두 고 마주하고 있는 드레인 전극, 상기 데이터선과 드레인 전극 위에 형성되어 있으며 접촉구를 가지는 보호막 및 상기 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에서, 상기 플라스틱 기판 상에 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극을 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  8. 제1항 또는 제5항에서, 상기 플라스틱 기판 상에 제1 및 제2 채널부를 각각 가지는 제1 및 제2 반도체, 제1 채널부와 중첩하는 제1 게이트 전극을 가지는 게이트선, 상기 제2 채널부와 중첩하는 제2 게이트 전극, 상기 제1 및 제2 게이트 전극과 상기 제1 및 제2 반도체 사이에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 제1 반도체와 접하고 제1 소스 전극을 가지는 데이터선, 상기 제1 채널부와 접하고 상기 제2 게이트 전극과 연결되어 있는 제1 드레인 전극, 상기 제2 채널부와 접하고 제2 소스 전극을 가지는 전원 전압용 전극, 상기 제2 소스 전극과 마주하는 제2 드레인 전극, 상기 제2 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극을 드러내는 개구부를 가지는 격벽, 상기 격벽 상부에 형성되어 있는 보조 전극, 상기 화소 전극 상부의 상기 개구부에 형성되어 있는 유기 발광층, 상기 보조 전극 및 유기 발광층을 덮고 있는 공통 전극을 포함하는 플렉서블 표시 장치.
  9. 플라스틱 기판을 준비하는 단계,
    상기 플라스틱 기판의 각 모퉁이를 컷팅하는 단계, 및
    상기 플라스틱 기판 위에 다층 박막 소자를 형성하는 단계를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서, 상기 플라스틱 기판은 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 형성하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에서, 상기 플라스틱 기판은 90도보다 큰 각도를 가지는 모퉁이가 형성되도록 컷팅하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서, 상기 모퉁이는 135도로 컷팅하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제9항에서, 상기 플라스틱 기판의 모퉁이는 곡선으로 컷팅하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제9항에서, 상기 플라스틱 기판의 모퉁이를 컷팅하는 단계 후, 상기 플라스틱 기판의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 기판 보호막을 형성하는 단계를 더 포함 하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서, 상기 기판 보호막은 질화규소 또는 금속산화물로 이루어지는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제9항에서, 상기 다층 박막 소자를 형성하는 단계는 게이트선, 절연막, 반도체층 및 저항성 접촉층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 반도체층 및 저항성 접촉층을 식각하여 패터닝하는 단계, 상기 절연막 및 저항성 접촉층 위에 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 소정간격을 두고 마주하고 있는 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 데이터선 위에 상기 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 포함하는 보호막을 형성하는 단계, 및 상기 보호막 위에 상기 접촉구를 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제9항에서, 상기 다층 박막 소자를 형성하는 단계는 소정 간격으로 분리된 복수의 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 복수의 블랙 매트릭스 사이에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 차례로 형성하는 단계, 및 상기 블랙 매트릭스 및 컬러 필터 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제9항에서, 상기 다층 박막 소자를 형성하는 단계는 제1 게이트 전극을 가지는 게이트선 및 제2 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극 위에 제1 및 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 게이트선 및 제2 게이트 전극과 상기 제1 및 제2 반도체층 사이에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부에 제1 및 제2 소스 전극, 데이터선, 제1 및 제2 드레인 전극, 전원 전압용 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 소스 전극, 데이터선, 제1 및 제2 드레인 전극, 전원 전압용 전극을 덮는 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 층간 절연막 상부에 상기 제2 드레인 전극과 연결되는 화소 전극과 게이트선 및 데이터선과 각각 연결되는 접촉 보조 부재를 형성하는 단계, 상기 화소 전극을 드러내는 개구부를 격벽을 형성하는 단계, 상기 격벽 상부에 보조 전극을 형성하는 단계, 상기 격벽에 의하여 구획된 상기 화소 전극 위의 소정 영역에 유기 발광층을 형성하는 단계, 및 상기 보조 전극 및 상기 유기 발광층과 접하는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
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