KR20110043374A - 플라스틱 기판을 이용한 표시장치 제조 방법 - Google Patents

플라스틱 기판을 이용한 표시장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 캐리어 기판 상에 다수의 개구를 갖는 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계와; 상기 접합력 강화 패턴 위로 상기 캐리어 기판 전면에 액상의 플라스틱을 도포하고 열처리하여 플라스틱 기판을 형성하는 단계와; 상기 플라스틱 기판 상에 화상 구현을 위한 다수의 구성요소를 형성하는 단계와; 절단 휠을 이용하여 직선 형태로 압력을 가하는 절단공정을 진행함으로써 절단면에 대해 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판이 들뜸이 발생되도록 하는 단계와; 상기 절단면에 들뜸이 발생한 부분의 상기 플라스틱 기판을 밀착 고정수단을 이용하여 밀착 고정시킨 상태에서 일측으로 힘을 가하여 상기 캐리어 기판으로부터 탈착시키는 단계를 포함하는 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
전기영동, EPD, 표시장치, 플라스틱, 플렉서블, 탈착, 레이저빔

Description

플라스틱 기판을 이용한 표시장치 제조 방법{Methode of fabricating display device using flexible plastic substrate}
본 발명은 표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고가의 레이저 빔 조사장치 사용없이 플렉서블한 플라스틱 기판을 캐리어 기판으로부터 용이하게 탈착되도록 하는 전기영동 표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치 및 유기전계 표시장치가 주류를 이루어 왔다. 그러나, 최근 급속도로 다양화되는 소비자의 욕구를 충족시키기 위해 다양한 형태의 표시장치를 선보이고 있는 상황이다.
특히, 정보 이용 환경의 고도화 및 휴대화에 힘입어 경량, 박형, 고효율 및 천연색의 동영상을 구현하는 데 박차를 가하고 있다. 이러한 일환으로 종이와 기존 표시장치의 장점만을 취합한 전기영동 표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다.
전기영동 표시장치는 휴대의 용이성을 장점으로 하는 차세대의 표시장치로 각광받고 있으며, 액정표시장치와 달리 편광판, 백라이트 유닛, 액정층 등을 필요로 하지 않으므로 제조 단가를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 전기영동 표시장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 전기영동 표시장치의 구동 원리를 설명하기 위해 그 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 종래의 전기영동 표시장치(1)는 제 1 및 제 2 기판(11, 36)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(11, 36) 사이에 개재된 잉크층(57)을 포함한다. 상기 잉크층(57)은 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료(59)와 블랙 안료(61)가 채워진 다수의 캡슐(63)을 포함한다.
한편, 상기 제 1 기판(11)에는 다수의 박막트랜지스터(미도시)에 연결된 다수의 화소전극(28)이 화소영역(미도시) 별로 형성되고 있다. 즉, 상기 다수의 화소전극(28)은 선택적으로 (+)전압 또는 (-)전압을 각각 인가받는다. 이때, 상기 화이트 안료(59)와 블랙 안료(61)를 포함한 캡슐(63)의 크기가 일정하지 않을 경우, 선택적으로 일정 크기의 캡슐(63) 만을 선별하여 사용할 수 있다.
전술한 잉크층(57)에 (+) 극성 또는 (-) 극성을 띄는 전압을 인가하게 되면, 캡슐(63) 내부의 하전된 화이트 안료 및 블랙 안료(59, 61)는 반대 극성 쪽으로 끌려가게 된다. 즉, 상기 블랙 안료(61)가 상측으로 이동하면 블랙을 표시하게 되고, 상기 화이트 안료(59)가 상측으로 이동하게 되면 화이트를 표시하게 되는 원리를 이용한 것이다.
이러한 구성을 갖는 전기영동 표시장치(1)는 자연광이나 실내광을 포함하는 외부광을 광원으로 이용하고, 박막트랜지스터(Tr)에 의해 (+)극성 또는 (-)극성을 선택적으로 인가받는 화소전극(28)이 캡슐(63) 내부에 채워진 다수의 화이트 안료(59)와 블랙 안료(61)의 위치 변화를 유도하여 화상 또는 텍스트를 구현하게 된다.
전술한 구성을 갖는 전기영동 표시장치(1)는 크게 2가지의 공정을 진행함으로써 제조할 수 있다. 첫 번째 공정은 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 화소전극(28)이 구성된 어레이 기판(11)을 완성하는 어레이 공정이며, 두 번째 공정은 상기 어레이 기판(11)에 전기영동 필름(60)을 부착함으로써 표시장치(1)를 완성하는 필름 라미네이팅 공정이다.
한편, 이러한 전기영동 표시장치는 저소비전력 및 경량 박형의 특징을 감안하여 주로 전자책 또는 전자 종이로 주로 이용 저소비전력실정이며, 특히 전자 종이로 이용 전력경우 휴대의 용이성을 위한 유연성이 요구 저소있다.
따라서, 최근에는 상기 전기영동 표시장치는 유연성을 극대화하기 위해 10㎛ 내지 200㎛ 정도의 두께를 갖는 플라스틱 재질의 기판을 베이스로 하여 제품화되고 있다. 이렇게 유연성이 뛰어난 플라스틱 재질의 기판을 이용하여 전기영동 표시장치를 제조하는 경우, 플라스틱 기판의 유연한 성질로 인해 단위 공정라인 간의 이용 및 스테이지 상에서 평탄한 상태를 유지하기 어려운 문제 등이 발생함으로써 휨 발생이 작고 스테이지 상에서 평탄한 상태를 유지할 수 있는 별도의 캐리어 기판을 별도로 구비하여 상기 캐리어 기판에 플라스틱 기판을 접착시킨 후, 추후 공정에서 상기 캐리어 기판을 제거하여 유연성이 뛰어난 전기영동 표시장치를 완성하고 있다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 전기영동 표시장치용 어레이 기판을 제조하는 공정 일부에 대한 공정 단면도이다.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 레이저 빔 투과가 가능한 유리재질의 캐리어 기판(5) 상에 레이저 빔 조사에 의해 수소 기체를 발생시켜 플라스틱 재질의 기판과 탈착이 가능하도록 하는 특징을 갖는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하여 레이저 어블레이션층(7)을 형성한다.
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 어블레이션층(7) 위로 액체상태의 플라스틱을 코팅하고 연속하여 열처리함으로써 플라스틱 기판(11)을 형성한다.
다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 플라스틱 기판(11) 위로 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 배선(미도시, 19)과, 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr) 및 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(22)과 연결된 화소전극(28)을 형성한다. 이때 상기 박막트랜지스터(Tr)와 화소전극(28)을 형성하는 단계를 진행함으로써 전기영동 표시장치용 어레이 기판이 완성된다.
이후, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 캐리어 기판(5)의 배면으로 레이저 빔 조사장치(99)를 통해 레이저 빔(LB)을 조사하여 상기 어블레이션층(7)을 이루는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)으로부터 수소(H) 기체가 배출되도록 함으로서 상기 캐리어 기판(5)으로부터 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 플라스틱 기판(11) 을 탈착시킨다.
이후, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 캐리어 기판(5)으로부터 탈착 처리된 플라스틱 기판(11)에 대해 상기 박막트랜지스터(Tr) 상부로 전기영동 잉크층 및 공통전극을 포함하는 전기영동 필름(미도시)을 라미네이팅 공정을 진행하여 부착하는 단계와 상기 전기영동 필름(미도시) 상부에 보호필름(미도시)을 부착하는 단계를 더욱 진행함으로써 전기영동 표시장치를 완성하고 있다.
하지만, 전술한 바와 같은 단계를 진행하여 완성되는 종래의 전기영동 표시장치는 캐리어 기판(5)으로부터 플라스틱 기판(11)을 탈착하는 단계를 진행 시 고가의 레이저 빔(LB) 조사장치(99)를 이용함으로써 제조 비용의 상승을 초래하고 있으며, 캐리어 기판(5) 전면에 레이저 빔(LB) 조사를 실시하는 시간이 플라스틱 기판(11)의 면적 크기에 따라 달라지지만 10분 내지 30분 정도가 소요됨으로써 상대적으로 단위 시간당 제조 생산성이 저하되고 있다.
또한, 레이저 빔(LB) 조사에 의해 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하를 초래하거나 또는 게이트 및 데이터 배선(미도시, 19)이 단선을 초래하는 등의 불량을 야기시킴으로써 제품 생산 수율이 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 고가의 레이저 빔 조사장치 사용없이 캐리어 기판으로부터 플라스틱 기판을 탈착시켜 제조 비용을 저 감시키고, 단위 시간당 제조 시간을 단축시키며, 레이저 빔 조사에 의해 야기되는 불량을 방지하여 제품의 생산 수율을 향상시킬 수 있는 킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법은, 캐리어 기판 상에 다수의 개구를 갖는 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계와; 상기 접합력 강화 패턴 위로 상기 캐리어 기판 전면에 액상의 플라스틱을 도포하고 열처리하여 플라스틱 기판을 형성하는 단계와; 상기 플라스틱 기판 상에 화상 구현을 위한 다수의 구성요소를 형성하는 단계와; 절단 휠을 이용하여 직선 형태로 압력을 가하는 절단공정을 진행함으로써 절단면에 대해 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판이 들뜸이 발생되도록 하는 단계와; 상기 절단면에 들뜸이 발생한 부분의 상기 플라스틱 기판을 밀착 고정수단을 이용하여 밀착 고정시킨 상태에서 일측으로 힘을 가하여 상기 캐리어 기판으로부터 탈착시키는 단계를 포함한다.
상기 접합력 강화 패턴은, 상기 캐리어 기판상에 표시영역 외측으로 상기 캐리어 기판을 테두리하는 "ㅁ"자 형태, 다수의 이격하는 스트라이프 형태, 격자 형태 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성하는 것이 특징이며, 상기 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐리어 기판 상에 금속물질 또는 무기절연물질을 증착하여 접합력 강화층을 형성하는 단계와; 상기 접합력 강화층을 패터닝함으로써 개구 를 갖는 상기 "ㅁ"자 형태, 스트라이프 형태, 격자형태를 갖도록 하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 금속물질은 몰리브덴(Mo), 몰리텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 구리(Cu), 몰리티타늄(MoTi), 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-갈륨-징크-옥사이드(IGZO) 중 어느 하나이며, 상기 무기절연물질은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 인 것이 특징이다.
또한, 상기 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐리어 기판 상에 플라스틱과 캐리어 기판과의 접합력을 강화시키는 액체 상태의 접합 개선제를 시린지, 붓, 롤러 중 어느 하나의 수단을 이용하여 상기 "ㅁ"자 형태, 스트라이프 형태, 격자형태를 갖도록 도포하거나, 또는 상기 캐리어 기판 상에 플라스틱과 캐리어 기판과의 접합력을 강화시키는 액체 상태의 접합 개선제를 희석하여 분무기를 이용하여 상기 캐리어 기판 전면에 미세한 개구를 갖도록 분무하는 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
또한, 상기 플라스틱 기판 상에 화상 구현을 위한 다수의 구성요소를 형성하는 단계는, 상기 플라스틱 기판 상에 서로 교차하여 다수의 각 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과 상기 다수의 각 화소영역 내에 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되며 순차 적층된 형태로 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 위로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구성된 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역 별로 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 화소전극 위로 상기 표시영역에 대응하여 전기영동 필름을 부착하는 단계와; 상기 전기영동 필름 위로 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층을 덮으며 상기 전기영동 필름 전면에 보호시트를 부착하는 단계를 포함하며, 상기 전기영동 필름은, 상기 화소전극과 접촉하는 점착층과, 그 상부로 순차 적층된 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료와 블랙 안료가 채워진 다수의 캡슐로 이루어진 잉크층과, 투명한 공통전극과, 베이스 필름으로 구성된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법은 레이저 빔 조사장치를 통한 레이저 빔의 조사없이 캐리어 기판으로부터 플라스틱 기판을 탈착시킴으로서 고가의 레이저 빔 조사장치를 필요로 하지 않으므로 초기 시설 투자 비용 삭제에 의한 제품의 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
또한, 레이저 빔 조사에 의한 박막트랜지스터의 특성 저하 및 배선의 단선이 발생하는 등의 불량을 원천적으로 방지할 수 있으므로 수율을 향상시키는 효과가 있다.
절단공정 진행 후 바로 수초 이내로 캐리어 기판으로부터 탈착하게 됨으로서 단위 시간당 탈착시간이 종래대비 수십 배 단축됨으로서 단위 시간당 제품 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 전기영동 표시장치의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
<제 1 실시예>
도 3a 내지 3k는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 표시장치의 제조 단계별 공정 단면도이다. 설명의 편의를 위해서 각 화소영역 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다. 이때 모든 각 화소영역 내에는 박막트랜지스터가 형성되지만 도면에 있어서는 하나의 화소영역에 대해서만 박막트랜지스터를 도시하였다.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 캐리어 기판(101) 예를들면 유리재질의 기판 상에 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo), 몰리텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 구리(Cu), 몰리티타늄(MoTi), 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-갈륨-징크-옥사이드(IGZO) 중 어느 하나 또는 절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 전면에 증착함으로서 접합 강화층(103)을 형성한다.
이후, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 접합 강화층(도 3b의 103)에 대해 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상, 식각, 포토 레지스트의 스트립(strip) 등의 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 다수의 개구부(op)를 갖는 접합력 강화 패턴(105)을 이루도록 한다. 이때, 상기 마스크 공정을 통한 패터닝 후 유리재질의 상기 캐리어 기판(101) 상에 남게 되는 상기 접합력 강화 패턴(105)은 도 4a 내지 도 4c(본 발명에 따른 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 표시장치의 접합력 강화 패턴의 평면 형태를 도시한 도면)에 도시한 바와 같이 다양한 형태를 이룰 수 있다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 상기 접합력 강화 패턴(105)은 상기 캐리어 기판(101) 상에 그 평면 형태가 표시영역(DA)의 외측으로 비표시영역에 상기 표시영역(DA)을 테두리하는 형태로 형성될 수도 있으며, 도 4b에 도시한 바와 같이, 다수의 이격하는 바(bar) 형태를 가져 스트라이프(strip) 타입으로 형성될 수 도 있다. 또한, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 접합력 강화 패턴(105)은 상기 캐리어 기판(101) 전면에 격자 형태로 형성될 수도 있으며, 도면에 제시된 것 이외에 다양한 형태를 가질 수 있다.
이러한 다양한 형태를 갖는 상기 접합력 강화 패턴(105)은 추후 형성되는 플라스틱 기판(도 3c의 110)과의 접합력을 향상시켜 상기 플라스틱 기판(도 3c의 110)이 상기 캐리어 기판의 표면에 각 단위 공정 진행시 탈착됨없이 부착된 상태를 유지하도록 하는 역할을 하는 것이 특징이다.
유기재질로 이루어진 캐리어 기판(101)의 표면은 매우 평탄한 구조를 가지므로 플라스틱 기판(도 3c의 110)과의 접합력이 비교적 약해 상기 유리재질의 캐리어 기판(101) 상에 상기 접합력 강화 패턴(105)을 형성하지 않는 경우, 단위 공정 진 행 시 부분적으로 탈착이 이루어져 패터닝 불량 또는 상기 플라스틱 기판의 찢김 등의 불량 등을 초래한다.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에서는 유기재질로 이루어진 상기 캐리어 기판(101) 보다 거친 표면을 가져 상기 유리재질의 캐리어 기판보다 플라스틱 기판(도 3c의 110)과의 접합력이 우수한 금속물질 또는 절연물질로 이루어 접합력 강화 패턴(105)을 상기 캐리어 기판(101) 상에 부분적으로 형성함으로서 전술한 문제를 해결한 것이다.
다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 개구(op)를 가져 상기 캐리어 기판(101)을 부분적으로 노출 시키는 상기 접합력 강화 패턴(105) 위로 전면에 액체 상태의 플라스틱을 도포하여 플라스틱층(미도시)을 형성하고, 열처리를 실시함으로서 상기 플라스틱층(미도시)을 경화시켜 플라스틱 기판(110)을 이루도록 한다. 이때, 상기 플라스틱 기판(110)은 그 두께가 10㎛ 내지 100㎛ 정도가 되는 것이 특징이다.
다음, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 플라스틱 기판(110) 위로 제 1 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 티타늄 합금을 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성한 후, 이를 패터닝함으로써 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성하고, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(113)을 형성하고, 상기 스토리지 영역(StgA)에는 제 1 스토리지 전극(115)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 스토리지 전극(115)은 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 공통배선(미 도시)을 형성함으로써 상기 공통배선 (미도시)의 일부로 이루어지거나, 또는 전단 게이트 배선(미도시) 자체로 이루어질 수도 있다. 도면에서는 공통배선(미도시)이 형성됨으로써 상기 공통배선(미도시) 일부가 제 1 스토리지 전극(115)을 형성함을 일례로 보이고 있다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 플라스틱 기판(110) 전면에 상기 게이트 배선 및 게이트 전극(미도시, 113)의 하부에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로서 버퍼층(미도시)을 더욱 형성할 수도 있다. 상기 버퍼층(미도시)은 상기 플라스틱 기판(110)과, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(113) 및 제 1 스토리지 전극(115) 사이에 개재됨으로서 상기 플라스틱 기판(110)과 금속재질의 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(113) 및 제 1 스토리지 전극(115)과의 접합특성을 향상시키는 역할을 한다.
다음, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(113), 제 1 스토리지 전극(115) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(120)을 형성한다.
이후, 연속하여 상기 게이트 절연막(120) 위로 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 연속하여 증착함으로써 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 실시함으로써 패터닝하여 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 전극(113)에 대응하여 액티브층(125a)과 그 상부로 불순물 비정질 실리콘 패턴(125b)을 형성한다.
다음, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(125a)과 불순물 비정질 실리콘패턴(도 3e의 125b)과 상기 게이트 절연막(120) 위로 제 2 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 티타늄 합금, 알루미늄 합금(AlNd) 중 어느 하나를 증착하여 전면에 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.
다음, 상기 제 2 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(129)을 형성한다. 또한 동시에 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에는 상기 불순물 비정질 실리콘패턴(도 3e의 125b) 위에서 서로 이격하는 형태로 소스 및 드레인 전극(130, 132)을 형성하며, 스토리지 영역(StgA)에는 상기 드레인 전극(132)과 연결된 제 2 스토리지 전극(134)을 형성한다. 이때 상기 소스 전극(130)은 상기 데이터 배선(129)과 연결되도록 한다.
이후, 드라이 에칭을 진행함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(130, 132) 사이의 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 3e의 125b)을 제거함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(130, 132) 사이로 상기 액티브층(125a)이 노출되도록 하고, 상기 액티브층(125a) 상부로 각각 소스 및 드레인 전극(130, 132)과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(125c)을 형성한다. 이때, 상기 액티브층(125a)과 그 상부에서 서로 이격하는 오믹콘택층(125b)은 반도체층(125)을 이룬다.
한편, 전술한 반도체층(125)과 소스 및 드레인 전극(130, 132)의 형성 단계는 각각 서로 다른 2회의 마스크 공정을 통해 이루어짐을 보이고 있지만, 변형예로서 도면으로 나타내지 않았지만, 상기 게이트 절연막(120) 위로 순수 및 불순물 비 정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝하기 전에 상기 불순물 비정질 실리콘층 위로 상기 제 2 금속층(미도시)을 형성한 상태에서 회절노광 또는 하프톤 노광 기법을 이용한 마스크 공정을 진행함으로써 서로 다른 두께를 갖는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하는 것을 특징으로 하는 1회의 마스크 공정을 통해 상기 반도체층(125)과 소스 및 드레인 전극(130, 132)을 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 데이터 배선(129) 하부에는 상기 반도체층(125)을 이루는 동일한 물질로써 반도체 패턴(미도시)이 형성되게 된다.
상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(113)과 게이트 절연막(120)과 반도체층(125)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(130, 132)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
다음, 도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(129)과 소스 및 드레인 전극(130, 132)과 제 2 스토리지 전극(134) 전면에 유기절연물질 예를들면 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)을 도포하여 그 표면이 평탄한 상태를 갖는 제 1 보호층(140)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 보호층(140)을 형성하기 전, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 제 2 보호층(미도시)을 우선적으로 형성하고, 연속하여 상기 제 1 보호층(140)을 형성할 수도 있다.
이후, 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(132)을 노출시키는 드레인 콘택홀(142)을 형성한다. 이때, 변형예로써 유기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140) 위로 무기절연물질을 증착함으로써 제 3 보호층(미도시)을 더욱 형성할 수도 있으며, 이 경우 드레인 콘택홀(142) 형성을 위한 패터닝 공정은 상기 제 3 보호층(미도시)을 형성 후 진행하게 된다.
이렇게 유기절연물질로 제 1 보호층(140) 이외에 제 2 및 제 3 보호층(미도시)을 형성하는 이유는 박막트랜지스터(Tr)의 특성 향상 및 추후 형성될 화소전극(도 3h의 150)과의 접합력을 강화시키기 위해서이다. 유기절연물질과 도전성 물질과의 접합력은 유기절연물질과 무기절연물질간의 접합력과 무기절연물질과 도전성 물질간의 접합력보다 약하기 때문에 유기절연물질과 도전성 물질 사이에 무기절연물질층을 개재함으로써 접합특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 소스 및 드레인 전극(130, 132) 사이로 노출되는 액티브층(125a)은 그 표면이 유기절연물질과 접촉시에 그 계면 특성이 좋지 않게 되므로 특성 저하가 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위해 계면 특성이 우수한 무기절연물질을 개재함으로써 특성 향상을 도모하기 위함이다.
다음, 도 3h에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 보호층(140)(또는 변형예의 경우 제 3 보호층(미도시)) 위로 투명 도전성 물질 예를들어 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO) 및 인듐-틴-징크-옥사이드(ITZO) 중 하나를 증착함으로써 도전성 물질층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 도전성 물질층(미도시)을 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 내에는 상기 드레인 콘택홀(142)을 통해 상기 드레인 전극(132)과 접촉하는 화소전극(150) 을 형성한다.
다음, 도 3i에 도시한 바와 같이, 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 화소전극(150) 위로 상기 표시영역(DA)에 대응하여 투명하고 유연한 특성을 갖는 재질 예를들면 PET로 이루어진 베이스 필름(160)과, 그 하부로 투명 도전성 물질로 전면에 형성된 공통전극(163)과, 그 하부로 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료(166)와 블랙 안료(168)가 채워진 다수의 캡슐(170)을 포함하는 잉크층(173)과, 그 하부로 제 1 점착층(175)을 포함하는 전기영동 필름(177)을 상기 잉크층(173)이 상기 공통전극(163)과 상기 화소전극(150) 사이에 위치하며 상기 제 1 점착층(175)과 상기 화소전극(150)이 접촉되도록 부착한다.
다음, 도 3j와 도 3k에 도시한 바와 같이, 상기 전기영동 필름(177)이 부착된 상태에서 상기 비표시영역을 따라 절단 휠(185)을 포함하는 스크라이브 장치(미도시)를 통해 절단공정을 진행하게 되면, 상기 절단 휠(197)에 의해 절단된 절단면에 있어서 상기 플라스틱 기판(110)과 유리재질의 캐리어 기판(101)이 직접 접촉하며 부착된 부분에 대해서는 자연적으로 접합력이 비교적 약하여 절단 공정 시 절단 휠(197) 등에 의해 가해진 외력에 의해 절단면에서 들뜸이 발생하게 된다. 이러한 상태에서 상기 캐리어 기판(101)을 고정시킨 후 상기 들뜸이 발생한 부분의 상기 플라스틱 기판(110)을 진공 흡착하거나 또는 클램프 등의 기구(미도시) 등을 이용하여 클램프 사이에 상기 플라스틱 기판(110)의 끝단이 위치하여 꽉 지지된 상태에서 상기 캐리어 기판(110)의 외측으로 서서히 힘을 가하면 상기 캐리어 기판(110)으로부터 상기 플라스틱 기판(110)이 탈착되게 된다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캐리어 기판(101)으로부터의 플라스틱 기판(110)과의 탈착은 실질적으로 수초 내지 십 수초간 진행되므로 종래의 레이저 빔 조사를 통한 플라스틱 기판의 탈착 대비 수십 배 빠른 진행이 이루어지므로 단위 시간당 제조 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이러한 캐리어 기판(101)으로부터의 플라스틱 기판(110)의 탈착공정은 본 발명의 제 1 실시예의 경우 전기영동 필름(177)을 부착한 후 진행됨을 일례로 보이고 있지만, 상기 전기영동 필름(177)을 부착하기 전에 진행할 수도 있다.
또한, 상기 전기영동 필름(177)을 부착한 후에는 상기 전기영동 필름(177) 상에 각 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 반복되는 형태로 컬러필터층(180)을 형성하고, 상기 컬러필터층(180) 위로 상기 컬러필터층(180)의 보호를 위한 보호필름(182)을 부착함으로써 풀컬러 화상 표시가 가능한 전기영동 표시장치를 완성할 수도 있다.
이때, 이러한 컬러필터층(180)을 형성하여 풀컬러의 화상 표시가 가능한 전기영동 표시장치의 제조에 있어서 상기 플라스틱 기판(110)의 탈착은 상기 컬러필터층(180)과 보호필름(182)을 부착 한 후 진행될 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예는 플라스틱 기판과 유리재질의 캐리어 기판과의 접합특성을 향상시키는 접합 개선제를 이용한 것이 특징이며, 플라스틱 기판 상에 게이트 배선과 데이터 배선과 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하여 어레이 기판을 완성하는 단계와, 전기영동 필름을 부착하여 전기영동 표시장치를 완성하는 단계 및 풀컬러 화상 표시가 가능하도록 컬러필터층을 형성하는 단계와 탈착하는 단계는 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 이러한 단계에 대한 설명은 생략하고, 제 1 실시예와 차이가 있는 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계를 위주로 설명명의 제이때, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 100을 더하여 도면 부호를 부여하였다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기영동 장치의 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 유리재질의 캐리어 기판(201) 상에 유리재질과 플라스틱 재질간의 접합력을 향상시키는 접합 개선제를 시린지(298)를 통해 디스펜싱하거나 또는 붓(미도시)이나 롤러(미도시) 등을 이용하여 상기 캐리어 기판(201)과 접촉한 상태에서 드로잉함으로써 도 4a 내지 도 4c에 도시된 다수의 개구를 갖는 접합력 강화 패턴의 형태와 동일한 형상으로 접합 개선제 패턴(205)을 형성한다.
또는, 도 6(본 발명에 따른 전기영동 표시장치의 캐리어 기판에 접합력 개선제를 분무기(294)를 이용하여 분무함으로서 접합력 개선제층을 형성하는 것을 도시한 도면)에 도시한 바와 같이, 상기 접합 개선제를 그 원액 또는 묽게 희석시킨 희석용액을 분무기(294)를 통해 상기 캐리어 기판(201)의 전면에 분무하여 다수의 미세한 개구를 갖는 접합 개선제층(미도시)을 형성한다. 이러한 접합 개선제층(미도시)은 접합 개선제의 희석 정도 및 분무량에 따라 유리재질의 캐리어 기판(201)과 플라스틱 기판(미도시) 간의 접합력이 조절될 수 있는 것이 특징이다.
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 접합 개선제 패턴(205) 또는 상기 접합 개선제층(미도시) 위로 상기 캐리어 기판(201) 전면에 액체 상태의 플라스틱을 도포함으로써 플라스틱층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 접합 개선제 패턴(205)이 형성된 부분에 대해서는 플라스틱 기판(도 5b의 210)과의 접합력이 강화되어 강한 접합이 이루어지고, 상기 접합 개선제 패턴(205)이 형성되지 않은 개구(op)에 대해서는 약한 접합이 이루어지게 된다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 접합 개선제가 분무됨으로써 캐리어 기판(201) 전면에 미세한 개구를 가지며 접합 개선제층(미도시)이 형성된 경우는, 상기 접합 개선제층(미도시)과 플라스틱 기판(미도시)간의 접합이 유리재질의 상기 캐리어 기판(201)과 플라스틱 기판(미도시)간의 직접 접촉이 이루어진 것보다는 강한 접합 상태를 가지나, 접합 개선제 패턴(도 5b의 205)이 형성된 부분보다는 약한 접합 상태를 가지며 상기 캐리어 기판(201)에 대해 플라스틱 기판(미도시)의 접합이 이루어지게 된다.
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 플라스틱 기판(210) 상에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(미도시, 229)과 공통배선(미도시)을 형성하고, 연속하여 각 화소영역(P)에 박막트랜지스터(Tr)와 화소전극(250)을 형성한다.
이후, 상기 화소전극(250) 위로 베이스 필름(260)과, 공통전극(263)과, 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료(266)와 블랙 안료(268)가 채워진 다수 의 캡슐(270)을 포함하는 잉크층(273)과, 제 1 점착층(275)을 포함하는 전기영동 필름(277)을 상기 제 1 점착층(275)과 상기 화소전극(250)이 접촉하도록 부착한다.
이후, 풀컬러 표시를 위한 전기영동 표시장치를 형성하는 경우, 상기 전기영동 필름(277) 위로 각 화소영역(P)에 대응하여 순차적으로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 반복되는 형태로 컬러필터층(280)을 형성하고, 상기 컬러필터층(280) 위로 상기 컬러필터층(280)의 보호를 위한 보호필름(282)을 부착함으로써 완성할 수 있다. 이때, 상기 플라스틱 기판(210)의 탈착은 상기 컬러필터층(280)과 보호필름(282)을 부착 한 후 진행될 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 전기영동 표시장치를 일례로 보이고 있지만, 캐리어 기판을 매개로 하여 플렉서블한 플라스틱 기판이 사용되는 모든 표시장치 예를들면 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자에 대해서도 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성하고 공정상 필요시 되는 특정 단계에서 상기 플라스틱 기판을 레이저 빔 조사 장치를 이용하지 않고 상기 캐리어 기판으로부터 탈착시키는 제조방법은 확대 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이며, 나아가 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 1은 전기영동 표시장치의 구동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 전기영동 표시장치용 어레이 기판을 제조하는 공정 일부에 대한 공정 단면도.
도 3a 내지 3k는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 장치의 제조 단계별 공정 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 전기영동 표시장치에 있어 캐리어 기판 상에 형성되는 접합력 강화 패턴의 평면 형태를 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 장치의 제조 단계별 공정 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 표시장치의 캐리어 기판에 접합력 개선제를 이용하여 분무기를 이용하여 접합력 강화층을 형성하는 것을 도시한 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 캐리어 기판 105 : 접합력 강화 패턴
110 : 플라스틱 기판 113 : 게이트 전극
115 : 제 1 스토리지 전극 120 : 게이트 절연막
125 : 반도체층 125a : 액티브층
125c : 오믹 콘택층 129 : 데이터 배선
130 : 소스 전극 132 : 드레인 전극
134 : 제 2 스토리지 전극 140 : 제 1 보호층
142 : 드레인 콘택홀 150 : 화소전극
160 : 베이스 필름 163 : 공통전극
166 : 화이트 안료 168 : 블랙안료
170 : 캡슐 173 : 잉크층
175 : 제 1 점착층 177 : 전기영동 필름

Claims (9)

  1. 캐리어 기판 상에 다수의 개구를 갖는 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 접합력 강화 패턴 위로 상기 캐리어 기판 전면에 액상의 플라스틱을 도포하고 열처리하여 플라스틱 기판을 형성하는 단계와;
    상기 플라스틱 기판 상에 화상 구현을 위한 다수의 구성요소를 형성하는 단계와;
    절단 휠을 이용하여 직선 형태로 압력을 가하는 절단공정을 진행함으로써 절단면에 대해 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판이 들뜸이 발생되도록 하는 단계와;
    상기 절단면에 들뜸이 발생한 부분의 상기 플라스틱 기판을 밀착 고정수단을 이용하여 밀착 고정시킨 상태에서 일측으로 힘을 가하여 상기 캐리어 기판으로부터 탈착시키는 단계
    를 포함하는 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합력 강화 패턴은, 상기 캐리어 기판상에 표시영역 외측으로 상기 캐리어 기판을 테두리하는 "ㅁ"자 형태, 다수의 이격하는 스트라이프 형태, 격자 형태 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성하는 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판 을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 캐리어 기판 상에 금속물질 또는 무기절연물질을 증착하여 접합력 강화층을 형성하는 단계와;
    상기 접합력 강화층을 패터닝함으로써 개구를 갖는 상기 "ㅁ"자 형태, 스트라이프 형태, 격자형태를 갖도록 하는 단계
    를 포함하는 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속물질은 몰리브덴(Mo), 몰리텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 구리(Cu), 몰리티타늄(MoTi), 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-갈륨-징크-옥사이드(IGZO) 중 어느 하나이며,
    상기 무기절연물질은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 인 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 캐리어 기판 상에 플라스틱과 캐리어 기판과의 접합력을 강화시키는 액체 상태의 접합 개선제를 시린지, 붓, 롤러 중 어느 하나의 수단을 이용하여 상기 "ㅁ"자 형태, 스트라이프 형태, 격자형태를 갖도록 도포하는 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 접합력 강화 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 캐리어 기판 상에 플라스틱과 캐리어 기판과의 접합력을 강화시키는 액체 상태의 접합 개선제를 희석하여 분무기를 이용하여 상기 캐리어 기판 전면에 미세한 개구를 갖도록 분무하는 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기판 상에 화상 구현을 위한 다수의 구성요소를 형성하는 단계는,
    상기 플라스틱 기판 상에 서로 교차하여 다수의 각 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선 및 데이터 배선과 상기 다수의 각 화소영역 내에 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선과 연결되며 순차 적층된 형태로 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 위로 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 구성된 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역 별로 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소전극 위로 상기 표시영역에 대응하여 전기영동 필름을 부착하는 단계와;
    상기 전기영동 필름 위로 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층을 덮으며 상기 전기영동 필름 전면에 보호시트를 부착하는 단계
    를 포함하는 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기영동 필름은,
    상기 화소전극과 접촉하는 점착층과, 그 상부로 순차 적층된 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료와 블랙 안료가 채워진 다수의 캡슐로 이루어진 잉크층과, 투명한 공통전극과, 베이스 필름으로 구성된 것이 특징인 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 방법.
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