KR20110038963A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 유리 기판에 배리어막을 형성하는 단계와, 상기 배리어막 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계와, 상기 플라스틱 기판 상에 버퍼막을 형성하는 단계와, 상기 버퍼막 상에 셀 구동 어레이를 형성하는 단계와, 상기 셀 구동 어레이 상에 이 잉크 필름을 형성하는 단계 및 상기 유리 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
E-INK, 플라스틱 기판, 유리 기판, 식각, 배리어막

Description

표시장치 및 그 제조방법 {Display Device and Manufacturing Method of The Same}
본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계방출장치(Field Emission Display Device), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD)등 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
평판표시장치는 일반적으로 제조 공정 중 발생하는 높은 열을 견딜 수 있는 유리 기판 상에서 제조 공정을 진행함으로써 형성된다. 유리는 두께를 박형화하는데 제한이 따르며, 내구성이 약한 단점이 있다. 이에 따라 유리보다 얇으며, 내구성이 강한 플라스틱을 기판으로 사용한 표시장치가 제안되었다.
플라스틱 표시장치는 내구성이 강해 쉽게 깨지지 않으며, 유연성이 있어서 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있고, 유리보다 원가가 저렴한 플라스틱을 기판으로 사용하므로 원가를 절감할 수 있는 장점들이 있다. 그러나 플라스틱 기판은 그 유연성 때문에 제조공정 중 기판의 형태가 고정되기 어려워서 표시장치의 제조공정을 정밀하게 진행하는데 어려움이 있다.
플라스틱 기판이 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 그 형태가 고정되도록 하여 플라스틱 기판을 안정적으로 지지하기 위한 제조방법이 제안되었다. 이에 따라, 유리 기판 상에 플라스틱 기판을 부착한 후 플라스틱 기판 상에 소자를 형성한 다음 유리 기판을 박리하는 방법으로 표시장치를 제조하고 있다.
플라스틱 기판으로부터 유리 기판을 박리하는 공정은 습식 식각 공정으로 수행되는데, 유리 기판의 식각에 사용되는 에천트(Etchant) 성분인 HF에 의해 플라스틱 기판에 도 1과 같은 손상이 발생한다. 플라스틱 기판의 손상으로 인해 셀 구동 어레이 형성시에 라인 불량이 발생할 수 있어 표시장치의 신뢰성 및 수율을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 유리 기판에 배리어막을 형성하는 단계와, 상기 배리어막 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계와, 상기 플라스틱 기판 상에 버퍼막을 형성하는 단계와, 상기 버퍼막 상에 셀 구동 어레이를 형성하는 단계와, 상기 셀 구동 어레이 상에 이 잉크 필름을 형성하는 단계 및 상기 유리 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 유리 기판에 배리어막을 형성하는 단계는 상기 유리 기판 상에 금속 물질, 투명 도전 물질 또는 유기 물질을 전면 증착함으로써 수행된다.
또는, 상기 플라스틱 기판의 배면에 형성되는 상기 배리어막은 상기 유리 기판 상에 금속 물질과 유기 물질이 적층된 멀티 레이어로 형성된다.
상기 금속 물질로 Mo 또는 Cr이 이용된다.
상기 투명 도전 물질로 ITO가 이용된다.
상기 유기 물질로 폴리머 계열 또는 포토 아크릴이 이용된다.
상기 배리어막의 두께는 2000Å이상이다.
상기 유리 기판을 제거하는 단계는 HF가 포함된 에천트를 이용하는 습식 식각으로 수행되고, 상기 플라스틱 기판 상에 버퍼막을 형성하는 단계는 상기 플라스 틱 기판의 상면에 무기 물질을 증착함으로써 수행된다.
본 발명에 따른 표시장치는 플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판의 상면에 형성된 버퍼막과, 상기 버퍼막 상에 형성된 셀 구동 어레이와, 상기 셀 구동 어레이 상에 형성된 이 잉크 필름 및 상기 플라스틱 기판의 배면에 형성된 배리어막을 포함한다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 플라스틱 기판의 배면에 배리어막을 형성함으로써 플라스틱 기판의 배면에 부착되었던 유리 기판을 습식 식각으로 제거할 때 에천트에 의해 플라스틱 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 플라스틱 기판의 손상을 방지함으로써 플라스틱 기판 상에 형성되는 셀 구동 어레이를 이루는 라인 불량을 방지할 수 있어 표시장치의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 배리어막으로 금속 물질, 유기 물질 또는 이들의 적층막을 이용함으로써 HF와의 반응을 현저히 낮출 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 따른 표시장치 및 그 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치는 플라스틱 기판(120)과, 플라스틱 기판(120) 상에 형성된 버퍼막(122)과, 셀 구동 어레이(130)와, 셀 구동 어레이(130) 상에 형성된 이 잉크 필름(E-INK Film; 140) 및 플라스틱 기 판(120)의 배면에 형성된 배리어막(112)을 포함한다.
플라스틱 기판(120)은 공지의 플라스틱 기판이다. 그 예로는 폴리 에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리 카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리 이미드(poly imide: PI) 등이 있다.
버퍼막(122)은 셀 구동 어레이(130)를 형성하는 공정 중에 사용되는 스트립퍼(striper), 에천트(etchant) 등의 화학물질 또는 식각 가스 등이 플라스틱 기판(120)에 침투하여 플라스틱 기판(120)이 변형되는 현상을 막아준다. 버퍼막(122)은 플라스틱 기판(120)의 상면에 실리콘 질화막 등의 무기 물질로 형성된다.
셀 구동 어레이(130)는 하나의 단위 셀로 이루어지고, 하나의 셀은 다수의 서브 화소로 이루어진다. 하나의 서브 화소는 도 3에 도시된 바와 같이 버퍼막(122) 상에 형성된 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극(129)을 포함한다.
박막 트랜지스터는 이 잉크 필름(E-INK Film; 140)을 구동하기 위한 것으로, 버퍼막(122) 상에 형성되어 게이트 라인(미도시)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(미도시)의 데이터 신호가 화소 전극(129)에 충전되어 유지되게 한다.
이를 위하여 박막 트랜지스터는 버퍼막(122) 상에 형성되고 게이트 라인으로부터 연장되는 게이트 전극(124), 게이트 절연막(125)을 사이에 두고 게이트 전극(124)과 중첩되는 반도체 패턴(126), 반도체 패턴(126)과 접촉하고 데이터 라인 으로부터 연장된 소스 전극(127a) 및 반도체 패턴(126)과 접촉하고 화소 전극(129)에 접속된 드레인 전극(127b)을 포함한다.
화소 전극(129)은 박막 트랜지스터를 보호하는 보호막(128)을 관통하여 드레인 전극(127b)을 노출시키는 콘택홀을 통해 드레인 전극(127b)과 전기적으로 접촉된다.
이 잉크 필름(140)은 화소 전극(129)과 상부 전극(미도시) 사이에 형성되는 전계에 의해 필름 내의 안료입자들의 배열 상태를 전기적으로 제어하여 소정의 화상을 구현하기 위한 것이다. 이를 위해 이 잉크 필름(140)은 베이스 필름(미도시)과, 베이스 필름 상에 형성된 상부 전극(미도시), 캡슐화된 안료입자(미도시) 및 용매 역할을 하는 고분자 물질(미도시)을 포함한다.
배리어막(112)은 플라스틱 기판(120) 상에 셀 구동 어레이(130)를 정밀하게 형성하기 위해 플라스틱 기판(120)의 배면에 부착되었던 유리 기판(미도시)을 습식 식각으로 제거할 때 에천트에 의해 플라스틱 기판(120)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 배리어막(112)은 플라스틱 기판(120)의 배면에 형성되며 구체적으로는 플라스틱 기판(120)과 제거된 유리 기판(미도시) 사이에 형성된다.
본 발명에 따른 배리어막(112)은 유리 기판의 식각 공정에서 사용되는 에천트와 반응하지 않는 물질로 형성된다. 예를 들어 배리어막(112)은 유리 기판 식각 공정에서 사용되는 HF를 포함하는 에천트와 반응하지 않는 Mo, Cr과 같은 금속 물질, ITO와 같은 투명 도전 물질 또는 폴리머 계열, 포토 아크릴(Photo Acryl)과 같은 유기 물질로 형성되거나, 이들이 적층된 멀티 레이어(multi-layer)로 형성될 수 있다.
표시장치가 반사형 모델인 경우 배리어막(112)은 Mo, Cr과 같은 금속 물질로 형성되고, 표시장치가 투과형 모델인 경우 배리어막(112)은 ITO와 같은 투명 도전 물질로 형성된다. 배리어막(112)의 두께가 얇으면 플라스틱 기판(120)이 손상될 수 있으므로 배리어막(112)의 두께는 2000Å이상으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법을 도 4a 내지 4e를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 유리 기판(110)의 전면에 배리어막(112)을 형성한다. 배리어막(112)은 이후 수행되는 유리 기판(110)의 식각 공정에서 사용되는 에천트와 반응하지 않는 물질을 유리 기판(110) 상에 증착함으로써 형성된다. 예를 들어 배리어막(112)은 유리 기판(110) 식각 공정에서 사용되는 HF를 포함하는 에천트와 반응하지 않는 Mo, Cr과 같은 금속 물질, ITO와 같은 투명 도전 물질 또는 폴리머 계열, 포토 아크릴(Photo Acryl)과 같은 유기 물질로 형성되거나, 이들이 적층된 멀티 레이어(multi-layer)로 형성될 수 있다.
표시장치가 반사형 모델인 경우 배리어막(112)으로 Mo, Cr과 같은 금속 물질을 증착함으로써 형성하고, 표시장치가 투과형 모델인 경우 배리어막(112)으로 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착함으로써 형성한다. 배리어막(112)의 두께가 얇으면 유리 기판(110)의 식각 공정시 플라스틱 기판(미도시)이 손상될 수 있으므로 배리어막(112)의 두께는 2000Å이상으로 한다.
도 4b를 참조하면, 배리어막(112) 상에 플라스틱 기판(120)을 형성한다. 플 라스틱 기판(120)은 대면적의 모기판으로 공지의 플라스틱 기판을 이용하여 형성할 수 있다. 플라스탁 기판(120)으로는 폴리 에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리 카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리 이미드(poly imide: PI) 등을 이용하여 형성할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 플라스틱 기판(120)의 상면에 버퍼막(122)을 형성한 후 버퍼막(122) 상에 셀 구동 어레이(130)를 형성한다. 버퍼막(122)은 셀 구동 어레이(130)를 형성하는 공정 중에 사용되는 스트립퍼(striper), 에천트(etchant) 등의 화학물질 또는 식각 가스 등이 플라스틱 기판(120)에 침투하여 플라스틱 기판(120)이 변형되는 것을 막아준다. 버퍼막(122)은 플라스틱 기판(120)의 상면에 실리콘 질화막 등의 무기물을 전면 증착함으로써 형성된다.
셀 구동 어레이(130)는 다수의 단위 셀로 이루어지고, 하나의 셀은 다수의 서브 화소로 이루어진다. 하나의 서브 화소는 버퍼막(122) 상에 형성된 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 구체적으로 아래와 같이 형성되는데, 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 버퍼막(122) 상에 도전 물질을 증착하고, 도전물질 패터닝함으로써 게이트 전극(124)을 형성하고, 게이트 전극(124)이 형성된 버퍼막(122) 전면에 게이트 절연막(125)을 형성한다. 게이트 절연막(125) 상에 게이트 전극(124)과 중첩되는 반도체 패턴(126)을 형성한다. 이후, 반도체 패턴(126)이 형성된 게이트 절연 막(125) 상에 도전물질을 증착하고 패터닝함으로써 반도체 패턴(126)과 접촉하는 소스 전극(127a) 및 드레인 전극(127b)을 형성하여 박막 트랜지스터를 완성한다.
다음으로, 플라스틱 기판(120) 전면에 박막 트랜지스터를 보호하는 보호막(128)을 증착한 후 드레인 전극(127b)을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 보호막(128)을 관통하는 콘택홀을 통해 드레인 전극(127b)에 전기적으로 접촉되는 화소전극(129)을 형성함으로써 셀 구동 어레이(130)를 형성한다.
도 4d를 참조하면, 셀 구동 어레이(130) 상에 이 잉크 필름(140)을 형성한다. 이 잉크 필름(140)은 셀 구동 어레이(130)의 화소 전극(129)과 상부 전극(미도시) 사이에 형성되는 전계에 의해 필름 내의 안료입자들의 배열 상태를 전기적으로 제어하여 소정의 화상을 구현하기 위한 것이다. 이 잉크 필름(140)은 베이스 필름(미도시) 상에 상부 전극(미도시)과, 캡슐화된 안료입자(미도시) 및 용매 역할을 하는 고분자 물질(미도시)을 형성함으로써 형성된다.
도 4e를 참조하면, 식각 공정을 통해 배리어막(112) 하부의 유리 기판(110)을 전부 제거하고, 하나의 단위 셀로 절단함으로써 표시장치를 제조한다. 유리 기판(110)의 식각 공정은 HF를 이용한 습식 식각으로 수행된다.
습식 식각은 유리 기판(110)에 HF를 포함하는 에천트를 분사하거나, HF를 포함하는 에천트가 수용된 탱크에 유리 기판(110)을 담그는 방법으로 수행된다. 유리 기판(110)의 식각 공정 중에 유리 기판(110)과 플라스틱 기판(120) 사이에 형성된 배리어막(112)이 일부 제거될 수 있다.
유리 기판(110)의 식각 공정 중 배리어막(112)이 일부 제거되더라도 종래의 플라스틱 기판에 직접 영향을 미쳤던 에천트가 플라스틱 기판 대신 배리어막(112)에 영향을 미치므로 플라스틱 기판(120)은 에천트에 의해 전혀 영향을 받지 않는다. 더욱이, 본 발명은 배리어막(112)으로 금속 물질, 유기 물질 또는 이들의 적층막을 이용함으로써 HF와의 반응을 현저히 낮출 수 있다.
이렇듯, 본 발명은 플라스틱 기판(120)의 손상을 방지함으로써 플라스틱 기판(120) 상에 형성되는 셀 구동 어레이(130)를 이루는 라인 불량을 방지할 수 있어 표시장치의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 이 잉크 필름(140)이 유리 기판(110)의 식각 공정 전에 형성되는 것으로 기술되어 있으나, 이 잉크 필름(140)은 유리 기판(110)의 식각 공정 후에 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 유리 기판(110)의 식각 공정 중에 플라스틱 기판(120) 상에 형성된 셀을 보호하기 위한 보호 필름(미도시) 부착공정을 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 기술들은 현재 바람직한 실시예를 나타내는 것이고, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 실시예의 변경 및 다른 용도는 당업자들에게는 알 수 있을 것이며, 상기 변경 및 다른 용도는 본 발명의 취지 내에 포함되거나 또는 첨부된 청구범위의 범위에 의해 정의된다.
도 1은 종래의 제조방법에 따른 플라스틱 기판의 손상을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시장치의 서브 화소 어레이를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 2에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
<<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>>
110: 유리 기판 112: 배리어막
120: 플라스틱 기판 122: 버퍼막
130: 셀 구동 어레이 140: 이 잉크 필름

Claims (10)

  1. 유리 기판에 배리어막을 형성하는 단계;
    상기 배리어막 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계;
    상기 플라스틱 기판 상에 버퍼막을 형성하는 단계;
    상기 버퍼막 상에 셀 구동 어레이를 형성하는 단계;
    상기 셀 구동 어레이 상에 이 잉크 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 유리 기판을 제거하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 기판에 배리어막을 형성하는 단계는 상기 유리 기판 상에 금속 물질, 투명 도전 물질 또는 유기 물질을 전면 증착함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 기판의 배면에 형성되는 상기 배리어막은 상기 유리 기판 상에 금속 물질과 유기 물질이 적층된 멀티 레이어로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 물질로 Mo 또는 Cr이 이용되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 투명 도전 물질로 ITO가 이용되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 유기 물질로 폴리머 계열 또는 포토 아크릴이 이용되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배리어막의 두께는 2000Å 이상인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 기판을 제거하는 단계는 HF가 포함된 에천트를 이용하는 습식 식각으로 수행되고,
    상기 플라스틱 기판 상에 버퍼막을 형성하는 단계는 상기 플라스틱 기판의 상면에 무기 물질을 증착함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  9. 플라스틱 기판;
    상기 플라스틱 기판의 상면에 형성된 버퍼막;
    상기 버퍼막 상에 형성된 셀 구동 어레이;
    상기 셀 구동 어레이 상에 형성된 이 잉크 필름; 및
    상기 플라스틱 기판의 배면에 형성된 배리어막을 포함하는 것을 특징으로 하 는 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 배리어막은 상기 플라스틱 기판의 배면에 금속 물질, 투명 도전 물질 또는 유기 물질을 이용하여 2000Å 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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KR20070042233A (ko) * 2005-10-18 2007-04-23 삼성전자주식회사 플라스틱 액정표시장치의 제조방법
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