KR20080023853A - 가요성 표시 장치의 제조 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

가요성 표시 장치의 제조 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20080023853A
KR20080023853A KR1020060087934A KR20060087934A KR20080023853A KR 20080023853 A KR20080023853 A KR 20080023853A KR 1020060087934 A KR1020060087934 A KR 1020060087934A KR 20060087934 A KR20060087934 A KR 20060087934A KR 20080023853 A KR20080023853 A KR 20080023853A
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    • G02F1/133305—Flexible substrates, e.g. plastics, organic film

Abstract

본 발명은 가요성 표시 장치의 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치는 지지체 본체, 상기 지지체 본체의 표면에 위치하며, 복수의 홈이 형성되어 있으며, 가요성 모기판을 거치하는 거치대, 상기 지지체 본체를 관통하여 상기 홈과 연통하고 있으며, 한 쪽 끝은 외부와 연통되는 진공로, 그리고 상기 진공로와 외부를 연통시키는 니플부를 포함한다.
가요성, 척, 진공, 플렉서블, 정전기

Description

가요성 표시 장치의 제조 장치 및 이의 제조 방법{APPARATUS OF MANUFACTURING FLEXIBLE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 가요성 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도.
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 가요성 표시 장치를 제조하는 공정을 차례로 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치를 도시하는 배치도.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시한 가요성 액정 표시 장치를 각각 Ⅷa-Ⅷa 및Ⅷb-Ⅷb 선을 따라 잘라 도시한 단면도.
도 9, 도 11, 도 13 및 도 15는 도 7, 도 8a 및 도 8b에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 각각 Ⅹa-Ⅹa 및 Ⅹb-Ⅹb 선을 따라 자른 단면도.
도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 각각 ⅩⅡa-ⅩⅡa 및 ⅩⅡb-ⅩⅡb 선을 따라 자른 단면도.
도 14a 및 도 14b는 도 13에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 각각 ⅩⅣa-ⅩⅣa 및 ⅩⅣb-ⅩⅣb 선을 따라 자른 단면도.
도 16a 및 도 16b는 도 15에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 각각 ⅩⅤa-ⅩⅤa 및 ⅩⅤb-ⅩⅤb 선을 따라 자른 단면도.
도 17a 내지 도 17d는 공통 전극 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법을 설명하는 단면도.
<도면 부호의 설명>
10: 가요성 모기판 15: 박막 패턴
50: 지지체 51: 거치대
52: 홈 53: 진공로
54: 니플부 55: 마개
60: 가이드부 62: 고정핀
70: 커넥터 71: 다리
72: 몸체 73: 연결관
80: 진공 흡착 장치 90: 정전 발생 장치
100: 박막 트랜지스터 표시판
110, 210: 플라스틱 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
133a, 133b: 유지 전극 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체 161, 163, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
200: 색필터 표시판 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 공통 전극
본 발명은 가요성 표시 장치의 제조 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 대표적인 것이 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극(애노드)과 전자 주입 전극(캐소드)과 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하며, 애노드에서 주입되는 정공과 캐소드에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 소멸하면서 빛을 내는 자 기 발광형 표시 장치이다.
그런데, 이러한 표시 장치는 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하기 때문에 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다. 따라서 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 가요성(flexible)인 플라스틱 기판을 사용하는 표시 장치가 개발되고 있다.
그런데 플라스틱의 경우 열을 가할 경우 휘거나 늘어나는 성질이 있어 그 위에 전극이나 신호선 등의 박막 패턴을 제대로 형성하기 어렵다. 이를 해결하기 위하여 플라스틱 기판을 유리 지지체에 접착시킨 상태에서 박막 패턴을 형성한 다음 플라스틱 기판을 유리 지지체로부터 떼어내는 방법이 제시되었다. 이러한 방법은 플라스틱 기판을 접착제를 이용하여 유리 지지체에 접착한다. 그러나 접착제를 이용하여 플라스틱 기판을 고정하게 되면 접착제로 인한 불량이 발생할 염려가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가요성 표시 장치의 제조에 있어서, 가요성 기판의 휨현상을 방지하면서 안정적으로 공정을 진행하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치는 지지체 본체,상기 지지체 본체의 표면에 위치하며, 복수의 홈이 형성되어 있으며, 가요성 모기판을 거치하는 거치대, 상기 지지체 본체를 관통하여 상기 홈과 연통하고 있으며, 한 쪽 끝은 외부와 연통되는 진공로, 그리고 상기 진공로와 외부를 연통시키는 니플부를 포함한다.
상기 니플부 입구에 회동 가능하도록 부착되어 선택적으로 개폐 동작하는 마개를 더 포함할 수 있다.
상기 지지체 본체를 고정하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
외부의 진공 흡착 장치와 연결되어 있으며, 상기 니플부와 탈착 가능한 커넥터를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터는 상기 가이드부 위에 미끄럼 이동하도록 부착되어 있을 수 있다.
상기 가이드부에 상기 지지체 본체를 고정시키는 복수의 고정핀을 더 포함할 수 있다.
상기 홈은 단면이 V형일 수 있다.
상기 홈은 평면이 격자 형태로 형성되어 있을 수 있다.
상기 지지체 본체는 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 방법은 가요성 모기판의 한 면에 정전력을 인가하는 단계, 상기 가요성 모기판을 지지체에 거치하는 단계, 상기 가요성 모기판을 진공으로 흡착하여 상기 지지체에 부착하는 단계, 그리고상기 가요성 모기판 위에 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 진공 흡착 단계는, 외부의 진공 흡착 장치와 상기 지지체를 관통하는 진공로를 연결하는 단계, 상기 진공 흡착 장치를 이용하여 상기 진공로를 진공 상태로 만드는 단계, 그리고 상기 진공 흡착 장치와 상기 지지체를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가요성 모기판은 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 가요성 모기판은, 유기막, 상기 유기막의 양면에 형성되어 있는 하부 도포막, 상기 하부 도포막 위에 형성되어 있는 장벽층, 그리고 상기 장벽층 위에 형성되어 있는 경성 도포막을 포함할 수 있다.
상기 유기막은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethylene ether phthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰(polyether sulfonate), 폴리이미드(polyimide) 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질일 수 있다.
상기 하부 도포막 및 상기 경성 도포막은 아크릴 수지를 포함할 수 있다.
상기 장벽층은 SiO2 또는 Al2O3 를 포함할 수 있다.
상기 지지체는 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 박막 패턴은 비정질 규소 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 박막 패턴은 유기 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
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 경우뿐 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.
먼저, 본 발명에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 가요성 표시 장치의 제조 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치는 지지체 본체(50), 지지체 본체(50)를 고정하는 가이드부(60) 및 외부의 진공 흡착 장치(80)와 지지체 본체(50)를 연결하는 커넥터(connector)(70)를 포함한다.
지지체 본체(50)는 가요성 모기판(10)을 고정시켜 표시 장치의 후속 공정 중에 발생할 수 있는 기판(10)의 휨 현상을 방지한다. 따라서 지지체 본체(50)는 가요성 모기판(10)을 충분히 고정시키도록 가요성 모기판(10)보다 큰 크기를 갖는다. 지지체 본체(50)는 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
지지체 본체(50) 상부 표면에는 거치대(51)가 구비된다. 거치대(51)는 가요성 모기판(10)이 직접적으로 거치되는 부분으로 지지체 본체(50) 상부 표면에 가요 성 모기판(10) 크기에 상응한다.
거치대(51)에는 복수의 홈(52)이 형성되어 있다. 홈(52)의 전체 평면 모양은 격자 형이며, 단면 모양은 V자 형태이다.
가요성 모기판(10)은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethylene ether phthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰산(polyether sulfonate), 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate)에서 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진 유기막을 포함한다. 플라스틱 기판(110)은 이러한 유기막의 양면에 차례로 형성되어 있는 아크릴계 수지 등의 하부 도포막(under-coating)(도시하지 않음), SiO2 또는 Al2O3 등의 장벽층(barrier)(도시하지 않음) 및 아크릴계 수지 등의 경성 도포막(hard-coating)(도시하지 않음) 따위를 더 포함할 수 있다. 이러한 층이나 막들은 플라스틱 기판(110)의 물리적 화학적 손상을 방지한다.
지지체 본체(50)의 내부에는 본체(50)를 관통하는 진공로(53)가 형성되어 있다. 진공로(53)는 각 홈(52)과 물리적으로 연통되어 있다. 진공로(53)의 한 쪽 끝은 외부와 연통되는 니플부(54)를 이룬다.
니플부(54)는 회동 가능하도록 부착되어 선택적으로 개폐 동작하는 마개(55)를 구비한다.
가이드부(60)는 지지체 본체(50) 및 커넥터(70)를 고정한다. 더욱 상세하게 설명하면, 가이드부(60)는 제1 영역(A) 및 제1 영역(A) 보다 높이가 낮은 제2 영역(B)으로 이루어 진다. 제1 영역(A)의 상부에는 지지체 본체(50)가 배치되며, 제2 영역(B)의 상부에는 커넥터(70)가 배치된다.
가이드부(60)의 제1 영역(A) 상부에는 복수의 고정핀(62)가 구비되어 지지체 본체(50)가 움직이는 것을 방지한다.
커넥터(70)는 가이드부(60)의 제2 영역(B) 상부에 고정되어 있는 복수의 다리(71), 다리(71) 위에 위치하는 몸체(72) 및 몸체(72)에서 지지체 본체(50)를 향하여 연장 형성된 복수의 연결관(73)을 포함한다.
몸체(72)는 다리(71) 위를 미끄럼 이동하도록 부착되어 있다. 각 연결관(73)의 개수는 니플부(54) 개수와 동일하며, 연결관(73) 각각은 지지체 본체(50)의 니플부(54)에 상응하는 형상을 갖는다. 따라서 몸체(72)가 다리(71) 위를 미끄럼 이동함에 따라 연결관(73)는 니플부(54)에 탈착할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 가이드부(60)는 높이가 서로 다른 제1 및 제2 영역(A, B)을 가지므로 지지체 본체(50)의 니플부(54) 위치와 커넥터(70)의 연결관(73) 위치를 맞출 수 있다.
한편, 커넥터(70)의 한 쪽 부분에는 압축기 등의 진공 흡착 장치(80)가 연결되어 있다.
이제 도 3 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 가요성 표시 장치의 제조 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 가요성 표시 장치 를 제조하는 공정의 일부를 차례로 도시하는 단면도이다.
먼저 도 3을 참고하면, 플라스틱 등의 가요성 모기판(10)의 한 면에 정전 발생 장치(90)를 이용하여 정전력을 인가한다.
그 후 도 4와 같이 가요성 모기판(10)을 가이드부(60) 위에 놓여진 지지체 본체(50)의 거치대(51)에 거치한다. 이 때 가요성 모기판(10) 중 정전력이 인가된 면이 지지체 거치대(50)의 거치대(51)에 접촉하도록 한다.
그 후 진공 흡착 장치(80)에 연결된 커넥터(70)의 몸체(72)를 지지체 본체(50) 쪽을 향하여 미끄럼 이동시킨다. 그러면 연결관(73)와 니플부(54)를 연결되고, 니플부(54)의 입구를 막고 있던 마개(55)는 위로 회동한다. 따라서 커넥터(70)를 통하여 진공 흡착 장치(80)와 진공로(53)가 연통된다.
이어서 진공 흡착 장치(80)를 작동시켜 진공로(53) 내부 및 진공로(53)와 연결된 홈(52)을 진공 상태로 만들어 가요성 모기판(10)을 지지체 본체(50)의 거치대에 압착한다.
그 후 도 5와 같이 커넥터(70)의 몸체(72)를 지지체 본체(50)의 반대 방향으로 미끄럼 이동시키면 니플부(54)의 마개(55)는 다시 아래로 회동하고, 니플부(54)의 입구는 막힌다. 따라서 진공로(53) 및 홈(52) 내부의 진공 상태가 안정적으로 유지된다.
마지막으로 도 6과 같이 가이드부(60)로부터 지지체 본체(50)를 분리하고 가요성 모기판(10) 위에 박막 패턴(15)을 형성한다. 이때 가요성 모기판(10)은 지지체 본체(50)에 단단하게 결합되어 있으므로 휘거나 늘어나지 않는다. 또한 지지 체(50)와 가요성 모기판(10) 사이에 접착제를 사용하지 않으므로 접착제로 인한 불량을 방지할 수 있다.
일단 지지체 본체(50)의 진공로(53) 및 홈(52) 내부를 진공 상태로 만든 후에는 진공 흡착 장치(80)와 다시 연결할 필요가 없으므로, 가요성 모기판(10) 위에 박막 패턴(15)을 형성하는 동안 진공 흡착 장치(80)와 독립적으로 가요성 표시 장치의 후속 공정을 진행할 수 있다. 또한 가요성 모기판(10) 위에 정전력을 인가한 후에 지지체 본체(50) 위에 진공 흡착하므로, 가요성 모기판(10)과 지지체 본체(50) 사이의 부착력이 더욱 향상된다.
박막 패턴(15)을 형성한 후에는 가요성 모기판(10)을 지지체 본체(50)로부터 분리하고 박막 패턴이 형성된 또 다른 가요성 기판(도시하지 않음)과 결합하여 가요성 표시 장치를 제조한다.
한편, 가요성 모기판(10)은 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등의 기판으로 사용될 수 있는데 액정 표시 장치인 경우에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 8a 및 도 8b는 각각 도 7의 액정 표시 장치를 Ⅷa-Ⅷa 및 Ⅷb-Ⅷb 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 내지 도 8b를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 사이에 들어있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
가요성 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지고 있다. 한 쪽 유지 전극(133b)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크 롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀), 다결정 규소(polysilicon) 또는 유기 반도체 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154)에 배치되어 있다.
반도체(151, 154)와 저항성 접촉 부재(161, 163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80°정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거 나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다. 각 드레인 전극(175)은 면적이 넓은 한 쪽 끝 부분(177)과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있다. 넓은 끝 부분(177)은 유지 전극선(131)의 확장부(137)와 중첩하며, 막대형 끝 부분은 J자형으로 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 반도체(151)가 유기 반도체인 경우 박막 트랜지스터는 유기 박막 트랜지스터가 된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80°정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165)는 그 아래의 반도체(151, 154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 너비가 데이터선(171)의 너비보다 작지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151, 154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151, 154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric conctant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(151) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수 의 접촉 구멍(181), 유지 전극(133b) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 유지 전극(133a) 자유단의 직선 부분을 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적ㅇ전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 "유지 축전기(storage capacitor)"라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대 쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다.
다음으로 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
가요성 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191)과 마주하는 복수의 개구 영역을 정의하는 한편, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막아 준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)로 둘러싸인 개구 영역 내에 거의 다 들어가도록 배치되어 있다. 색필터(230)는 화소 전극(190)을 따라 세로 방향으로 길게 뻗어 띠(stripe)를 이룰 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)를 보호하고 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하며 평탄면을 제공한다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO나 IZO 등 투명한 도전 도전체로 만들어지는 것이 바람직하다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면 위에는 액정층(3)을 배향하기 위한 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 하나 이상의 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
그러면, 도 7 내지 도 8b에 도시한 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판(100)을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 9 내지 도 16b 및 도 7 내지 도 8b를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 9, 도 11, 도 13 및 도 15은 도 7 내지 도 8b에 도시한 액정 표시 장치 중 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도로서 그 순서에 따라 나열한 것이고, 도 10a, 도 10b, 도 12a, 도 12b, 도 14a, 도 14b, 도 16a 및 도 16b는 도 9, 도 11, 도 13 및 도 15에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅹa-Ⅹa, Ⅹb-Ⅹb, ⅩⅡa-ⅩⅡa, ⅩⅡb-ⅩⅡb, ⅩⅣa-ⅩⅣa, ⅩⅣb-ⅩⅣb, ⅩⅥa-ⅩⅥa 및 ⅩⅥb-ⅩⅥb 선에 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 9 내지 도 10b를 참조하면, 앞서 설명한 도 3 내지 도 6과 같이지지체 본체(50)의 거치대(51) 위에 가요성 기판(110)을 부착한 후, 기판(110) 위의 금속막을 스퍼터링(sputtering) 따위로 차례로 적층하고 사진 식각하여 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 유지 전극(133a, 133b)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.
도 11 내지 도 12b를 참조하면, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소 층(intrinsic amorphous silicon)(150), 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)(160)의 삼층막을 연속하여 적층한 다음, 위의 두 층을 패터닝하여 복수의 선형 불순물 반도체(164) 및 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 진성 반도체(151)을 형성한다.
다음 도 13 내지 도 14b를 참조하면, 금속막을 스퍼터링 따위로 적층한 다음, 사진 식각하여 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175)을 형성한다.
이어, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(164) 부분을 제거함으로써 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161)와 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(151) 부분을 노출한다. 노출된 진성 반도체(151) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 15 내지 도 16b를 참조하면, 화학 기상 증착 따위로 무기 절연물을 적층하거나, 감광성 유기 절연물을 도포하여 보호막(180)을 형성한다. 그런 후 보호막(180)과 게이트 절연막(140)을 식각하여 접촉 구멍(181, 182, 183a, 183b, 185)을 형성한다.
마지막으로 도 7 내지 도 8b를 참조하면, ITO 또는 IZO 막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(191)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 이외에도 배향막(도시하지 않음)을 형성하는 공정이 추가될 수 있다.
이제, 도 7 내지 도 8b에 도시한 액정 표시 장치에서 공통 전극 표시판(200)을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 17a 내지 도 17d를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 17a를 참고하면, 지지체 본체(50)의 거치대(53) 위에 진공 흡착으로 가요성 기판(210)을 부착한다. 그런 후 가요성 기판(210) 위에 차광 특성이 우수한 물질을 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 차광 부재(220)를 형성한다.
이어서 도 17b와 같이, 가요성 기판(210) 위에 감광성 조성물을 도포하여 서로 다른 세 가지 색상을 나타내는 복수의 색필터(230)를 형성한다.
그 후 도 17c와 같이, 색필터(230) 위에 덮개막(250)을 형성하고, 도 17d와 같이 덮개막(250) 위에 공통 전극(270)을 적층한다.
그 다음, 이상과 같이 제조된 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)을 결합한다. 그 후 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에 액정을 주입한다. 이때 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)의 결합 전에 액정을 하강시켜 액정을 주입할 수도 있다.
마지막으로 제조하고자 하는 표시 장치의 크기에 따라 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 이에 부착되어 있는 지지체 본체(50)를 제거한다. 그 후 결합되어 있는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 공통 전극 표시판(200)을 제조하고자 하는 표시 장치의 크기에 따라 절단하여 분리할 수도 있다.
도 3 내지 도 6에 도시한 방법에서 박막 패턴(15)은 유기 반도체를 포함하는 유기 박막 트랜지스터(organic thin film transistor)를 포함할 수도 있다.
또한 도 3 내지 도 6에 도시한 방법은 액정 표시 장치뿐만 아니라 유기 발광 표시 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가요성 표시 장치의 공정에 있어서 한번의 진공 흡착만으로 기판과 지지체의 부착을 안정적으로 유지하여 가요성 기판의 휨 현상을 방지하면서, 진공 흡착 장치와 독립적으로 공정을 진행할 수 있다.

Claims (19)

  1. 지지체 본체,
    상기 지지체 본체의 표면에 위치하며, 복수의 홈이 형성되어 있으며, 가요성 모기판을 거치하는 거치대,
    상기 지지체 본체를 관통하여 상기 홈과 연통하고 있으며, 한 쪽 끝은 외부와 연통되는 진공로, 그리고
    상기 진공로와 외부를 연통시키는 니플부,
    를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 니플부 입구에 회동 가능하도록 부착되어 선택적으로 개폐 동작하는 마개를 더 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 지지체 본체를 고정하는 가이드부를 더 포함하는 제조 장치.
  4. 제3항에서,
    외부의 진공 흡착 장치와 연결되어 있으며, 상기 니플부와 탈착 가능한 커넥터를 더 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 커넥터는 상기 가이드부 위에 미끄럼 이동하도록 부착되어 있는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 가이드부에 상기 지지체 본체를 고정시키는 복수의 고정핀을 더 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 홈은 단면이 V형인 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 홈은 평면이 격자 형태로 형성되어 있는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 지지체 본체는 알루미늄을 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 장치.
  10. 가요성 모기판의 한 면에 정전력을 인가하는 단계,
    상기 가요성 모기판을 지지체에 거치하는 단계,
    상기 가요성 모기판을 진공으로 흡착하여 상기 지지체에 부착하는 단계, 그리고
    상기 가요성 모기판 위에 박막 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 진공 흡착 단계는,
    외부의 진공 흡착 장치와 상기 지지체를 관통하는 진공로를 연결하는 단계,
    상기 진공 흡착 장치를 이용하여 상기 진공로를 진공 상태로 만드는 단계, 그리고
    상기 진공 흡착 장치와 상기 지지체를 분리하는 단계
    를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제10항에서,
    상기 가요성 모기판은 플라스틱을 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제10항에서,
    상기 가요성 모기판은,
    유기막,
    상기 유기막의 양면에 형성되어 있는 하부 도포막,
    상기 하부 도포막 위에 형성되어 있는 장벽층, 그리고
    상기 장벽층 위에 형성되어 있는 경성 도포막
    을 포함하는
    가요성 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 유기막은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(polyethylene ether phthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰(polyether sulfonate), 폴리이미드(polyimide) 및 폴리아크릴레이트(polyacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질인 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 하부 도포막 및 상기 경성 도포막은 아크릴 수지를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 장벽층은 SiO2 또는 Al2O3 를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제10항에서,
    상기 지지체는 알루미늄을 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제10항에서,
    상기 박막 패턴은 비정질 규소 박막 트랜지스터를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제10항에서,
    상기 박막 패턴은 유기 박막 트랜지스터를 포함하는 가요성 표시 장치의 제조 방법.
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