KR20120074695A - 투명 전극이 패터닝된 유리 기판 - Google Patents

투명 전극이 패터닝된 유리 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 전극이 패터닝된 유리 기판에 관한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유리 기판은 상면에 형성되는 트렌치와 상기 트렌치에 투명 전극 물질이 도포되어 형성되는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 투명 전극은 유리 기판 본체의 상면에 금속막을 증착하는 금속막 증착 단계와, 상기 금속막의 상면에 포토레지스트층을 코팅하여 형성하는 포토레지스트층 코팅 단계와, 상기 포토레지스트층에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 노광과 현상을 하는 노광 및 현상 단계와, 상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 금속막과 상기 유리 기판 본체를 식각하여 상기 유리 기판 본체에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 트렌치를 형성하는 유리 기판 본체 식각 단계와, 상기 유리 기판 본체의 상면에서 상기 금속막을 제거하는 금속막 제거 단계 및 상기 트렌치에 투명 전극 물질을 분사하여 투명 전극을 형성하는 단계에 의하여 형성될 수 있다.

Description

투명 전극이 패터닝된 유리 기판{Glass Substrate comprising Transparent Electrode Pattern}
본 발명은 투명 전극이 패터닝된 유리 기판에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel) 및 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device)와 같은 디스플레이 장치, 태양전지 또는 터치패널 소자에 형성되는 투명 전극부는 유기 기판 위에 투명 전극(Indium Tin Oxide등)층을 증착 또는 코팅하고, 포토리소그라피 공정으로 패터닝하여 형성되는 투명 전극을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 투명 전극부는 투명 전극의 상부에 화소 형성을 위하여 절연막 구조체가 추가로 형성된다. 상기 투명 전극부는 포토리소그라피 및 절연막 구조체 형성 공정 중에 발생되는 투명 전극의 손상(damage)으로 인하여, 초기 증착 및 코팅 직후 대비 전기적 특성과 기계적 특성등이 저하될 수 있다.
본 발명은 형성되는 투명 전극의 특성 저하가 방지되는 유리 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 투명 전극 사이의 전기적 절연을 위한 별도의 절연막이 필요하지 않는 유리 기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유리 기판은 상면에 형성되는 트렌치와 상기 트렌치에 투명 전극 물질이 도포되어 형성되는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 전극은 유리 기판 본체의 상면에 금속막을 증착하는 금속막 증착 단계와, 상기 금속막의 상면에 포토레지스트층을 코팅하여 형성하는 포토레지스트층 코팅 단계와, 상기 포토레지스트층에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 노광과 현상을 하는 노광 및 현상 단계와, 상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 금속막과 상기 유리 기판 본체를 식각하여 상기 유리 기판 본체에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 트렌치를 형성하는 유리 기판 본체 식각 단계와, 상기 유리 기판 본체의 상면에서 상기 금속막을 제거하는 금속막 제거 단계 및 상기 트렌치에 투명 전극 물질을 분사하여 투명 전극을 형성하는 단계에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 유리 기판 본체 식각 단계에서는 상기 금속막과 상기 유리 기판 본체는 동시에 또는 순차적으로 식각될 수 있다.
또한, 상기 금속막은 크롬 금속층이며, 두께가 500Å 내지 3000Å으로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 유리 기판 본체는 상기 트렌치와, 상기 트렌치 사이에 형성되는 격벽을 포함하며, 상기 트렌치는 적어도 상기 투명 전극의 폭과 동일한 폭과, 적어도 상기 투명 전극의 두께와 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 이때, 상기 트렌치는 상기 격벽의 상면이 상기 투명 전극의 상면보다 높게 되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 투명 전극은 산화 인듐 주석, 산화 인듐 아연, 산화 주석, 산화 아연 및 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜:폴리(소디움 스타이렌 술포네이드) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유리 기판은 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 표시 장치 또는 유기 전계 발광 표시 장치의 기판으로 사용될 수 있다.
본 발명의 유리 기판은 유리 기판에 투명 전극을 형성하는 과정에서 투명 전극의 형성 후에 식각 과정 등을 진행하지 않으므로 투명 전극의 특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 투명 전극 사이에 존재하는 격벽이 절연막의 역할을 하게 되므로, 투명 전극 간의 절연을 위하여 별도의 절연막을 형성할 필요가 없게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 프린팅 방법에 의하여 유리 기판에 직접 투명 전극을 형성하게 되므로 투명 전극용 물질의 소요량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극을 포함하는 유리 기판의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극 형성 방법에 대한 플로우 챠트이다.
이하에서 실시예와 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 유리 기판에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 투명 전극을 포함하는 유리 기판에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 투명 전극을 포함하는 유리 기판에 대한 부분 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판(10) 유리 기판(10)은, 도 1을 참조하면, 유리 기판 본체(20)과 투명 전극(30)을 포함하여 형성된다.
상기 유리 기판(10)은 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 또는 플라즈마 표시 장치의 베이스 패널로 이용될 수 있다. 따라서, 상기 유리 기판(10)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 추가적으로 투명 전극(30)과 유리 기판 본체(20)의 상부에 표시 장치를 구현하는데 필요한 다양한 구성이 형성될 수 있다.
상기 유리 기판 본체(20)는 트렌치(22)와 격벽(24)을 포함하여 형성된다. 상기 유리 기판 본체(20)는 판상으로 형성되며, 사용되는 표시 장치의 사양에 따라 일정한 두께와 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 유리 기판 본체(20)는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 또는 플라즈마 표시 장치에 사용되는 일반적인 유리로 형성될 수 있다. 또한, 상기 유리 기판 본체(20)는 유리 기판(10)이 표시 장치에서 사용되는 위치에 따라 투명한 유리 또는 불투명한 유리로 형성될 수 있다.
상기 트렌치(22)는 유리 기판 본체(20)의 상면에 소정 깊이와 폭을 갖도록 형성된다. 상기 트렌치(22)는 적어도 투명 전극(30)의 폭에 동일한 폭으로 형성되며, 투명 전극(30)의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 트렌치(22)는 적어도 투명 전극(30)의 두께와 동일한 깊이로 형성되며, 바람직하게는 투명 전극(30)의 두께보다 큰 깊이를 갖도록 형성된다. 상기 트렌치(22)는 유리 기판(10)에서 요구되는 투명 전극(30)의 배열에 따라 일 방향 또는 일 방향 및 그 수직 방향으로 형성될 수 있다. 상기 트렌치(22)는 식각 과정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 격벽(24)은 트렌치(22) 사이에 위치하게 된다. 상기 격벽(24)은 트렌치(22)의 형성에 따라 형성되므로 유리 기판 본체(20)의 일부가 잔존하여 형성된다. 상기 격벽(24)은 투명 전극(30) 사이에 위치하게 되므로 전기적인 절연막으로서 작용하게 된다. 또한, 상기 트렌치(22)는 투명 전극(30)의 두께보다 큰 깊이를 갖도록 형성되는 경우에, 격벽(24)의 상면은 투명 전극(30)의 상면보다 높게 위치하게 된다. 따라서, 상기 격벽(24)은 보다 효율적으로 투명 전극(30)이 인접하는 투명 전극(30)과 전기적으로 절연되도록 한다.
상기 투명 전극(30)은 트렌치(22) 내부에 형성되며 트렌치(22)의 폭과 대응되는 폭을 갖도록 형성된다. 상기 투명 전극(30)은 유리 기판 본체(20)의 상면으로 돌출되지 않도록 형성된다. 따라서, 상기 투명 전극(30)은 격벽(24)에 의하여 공간적으로 분리되며, 인접한 투명 전극(30)과 전기적으로 절연된다.
상기 투명 전극(30)은 산화 인듐 주석(Indium Tin Oxide: ITO), 산화 인듐 아연(Indium Zinc Oxide; IZO), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 중에서 선택되는 어느 하나의 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 투명 전극(30)은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene);PEDOT): 폴리(소디움스타이렌술포네이드)(poly(sodium, styrene sulfonate);PSS)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 투명 전극(30)은 트렌치(22)에 투명 전극 물질이 잉크젯 프린팅 방법으로 분사되어 형성된다. 따라서, 상기 투명 전극(30)은 별도의 패터닝 과정 또는 식각 과정이 없이 형성된다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판에 투명 전극을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판에 투명 전극을 형성하는 방법에 대한 플로우 챠트이다. 도 3은 도 2의 공정도의 각 단계를 나타내는 공정도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유리 기판에 투명 전극을 형성하는 방법은, 도 2와 도 3을 참조하면, 금속막 증착 단계(S10), 포토레지스트층 코팅단계(S20), 노광 및 현상 단계(S30), 유리 기판 본체 식각 단계(S40), 금속막 제거 단계(S50) 및 투명 전극 인쇄 단계(S60)를 포함하여 형성된다.
상기 금속막 증착 단계(S10)는 유리 기판 본체(20a)의 상면에 금속막(40a)을 증착하는 단계이다. 상기 금속막(40a)은 유리 기판 본체(20a)에서 투명 전극(30)이 형성되는 영역에 전체적으로 형성된다. 상기 금속막(40a)은 크롬, 몰리브데늄, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 금속막(40a)은 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition; CVD), 물리 기상 증착 방법(Physical　Vapor　Deposition; PVD)과 같은 방법에 의하여 형성될 수 있다.

상기 금속막(40a)은 500Å내지 3000Å의 두께로 형성된다. 상기 금속막(40a)은 두께가 너무 얇으면 유리 기판 본체(20a)의 식각 과정에서 트렌치(22)가 형성되지 않아야 되는 부분에 위치하는 금속막(40a) 부분이 제거되어 트렌치(22)가 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 금속막(40a)은 두께가 너무 두꺼우면 유리 기판 본체(20a)의 식각 과정에서 배선 형성이 원활하지 않아 배선의 크기를 제어하기 어려우며, 최종적인 금속막(40a) 제거에 시간이 많이 소요될 수 있다. 상기 금속막(40a)은 바람직하게는 1500Å정도의 두께로 형성된다.
상기 포토레지스트층 코팅 단계(S20)는 금속막(40a)의 상면에 포토레지스트층(50a)을 코팅하여 형성하는 단계이다. 상기 포토레지스트층(50a)은 반도체 공정에서 일반적으로 사용되는 포토레지스트층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트층 코팅 단계는 반도체 공정에서 진행되는 일반적인 공정으로 진행될 수 있다.
상기 노광 및 현상 단계(S30)는 포토레지스트층(50a)에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 노광과 현상을 진행하는 단계이다. 먼저, 상기 포토레지스트층(50a)은 상면에 포토 마스크(60)가 배치되고 광이 조사되어 선택적으로 노광된다. 상기 포토 마스크(60)는 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴을 갖도록 형성된다. 따라서, 상기 포토 마스크(60)는 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 포토레지스트층(50a)에 노광이 진행되도록 한다. 상기 포토레지스트층(50a)의 노광은 반도체 공정에서 사용되는 일반적인 공정으로 진행될 수 있다.
다음으로 상기 포토레지스트층(50a)은 현상이 진행되어 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트층(50a)의 현상은 습식 공정으로 진행될 수 있으며, 반도체 공정에서 진행되는 일반적인 현상 공정으로 진행될 수 있다.
상기 유리 기판 본체 식각 단계(S40)는 포토레지스트층(50)을 마스크로 하여 금속막(40a)과 유리 기판 본체(20)를 식각하여 유리 기판 본체(20)에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 트렌치(22)를 형성하는 단계이다. 상기 금속막(40a)은 포토레지스트층(50)과 동일한 패턴을 갖도록 식각된다. 따라서, 상기 식각된 금속막(40)은 투명 전극 패턴과 동일한 패턴을 가지게 된다. 또한, 상기 유리 기판 본체(20a)는 금속막(40)과 동일하게 투명 전극 패턴과 동일한 패턴을 가지도록 소정 깊이로 식각된다. 따라서, 상기 유리 기판 본체(20)는 트렌치(22)가 형성되면서 트렌치(22) 사이에 잔존하는 격벽(24)이 형성된다. 상기 트렌치(22)는 적어도 투명 전극(30)의 폭에 동일한 폭으로 형성되며, 투명 전극(30)의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 트렌치(22)는 적어도 투명 전극(30)의 두께와 동일한 깊이로 형성되며, 바람직하게는 투명 전극(30)의 두께보다 큰 깊이를 갖도록 형성된다. 따라서, 상기 격벽(24)의 상면은 투명 전극(30)의 상면과 동일 평면을 이루거나, 투명 전극(30)의 상면보다 높게 되도록 형성된다.
상기 유리 기판 본체 식각 단계(S40)에서 금속막(40a)은 금속막이 크롬 금속막일 경우 세륨암모늄나이트레이트와 질산을 포함하는 혼합용액을 식각액으로 이용하며, 금속막이 알루미늄 또는 몰리브데늄 금속막일경우에는 인산, 질산, 초산의 혼합용액을 식각액으로 이용하여 식각하고, 유리 기판 본체(20a)는 불산과 질산 및 아세트산으로 이루어진 용액을 식각액으로 이용하여 식각하게 된다. 상기 식각 용액은 식각의 효율성을 위하여 바람직하게는 20℃ 내지 40℃의 온도를 유지하게 된다. 상기 유리 기판 본체(20a)는 식각 용액에 침지되어 습식 식각 방식에 의하여 식각된다.
상기 금속막 제거 단계(S50)는 유리 기판 본체(20)의 상면에서 금속막(40)을 제거하는 단계이다. 상기 금속막(40)은 금속을 선택적으로 제거할 수 있는 용액, 예를 들면 크롬 금속막의 경우에는 세륨암모늄나이트레이트와 질산을 포함하는 혼합용액을 식각액으로 이용하며, 금속막이 알루미늄 또는 몰리브데늄 금속막일경우에는 인산, 질산, 초산의 혼합용액을 식각액으로 이용하여 제거하게 된다. 따라서, 상기 유리 기판 본체(20)는 상면에서 금속막(40)이 제거되고, 상면에 투명 전극(30) 패턴에 대응되는 패턴으로 트렌치(22)만 잔존하게 된다.
상기 투명 전극 인쇄 단계(S60)는 트렌치(22)에 투명 전극 물질을 분사하여 투명 전극(30)을 형성하는 단계이다. 상기 투명 전극(30)은 유리 기판(10)이 사용되는 장치에서 요구되는 패턴을 가지도록 형성된다. 상기 투명 전극 인쇄 단계는 바람직하게는 잉크젯 방식으로 진행될 수 있다. 상기 투명 전극 물질은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜):폴리(소디움스타이렌 술포네이드)(PEDOT:PSS)용액 또는 ITO 희석액, IZO 희석액, 산화 주석 희석액, 산화 아연 희석액이 사용될 수 있다.
다음은 본 발명의 투명 전극 형성 방법에 대한 보다 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
<실시예 1>
실시예 1은 먼저 300Χ400㎜인 유리 기판 본체(20)에 금속막(Cr: 1,500Å)을 증착하였다. 상기 금속막의 상면에 포토레지스트층을 형성하고, 노광 및 현상을 수행하여 포토레지스트층에 소정의 미세 패턴을 형성하였다. 상기 포토레지스트층이 형성된 유리 기판 본체(20)를 세륨암모늄나이트레이트 10중량부, 과염소산 1중량부, 질산 5중량부, 지방족 코르복실산 10중량부 및 물 74중량부로 구성된 식각 용액에 침지하여 습식 에칭을 수행한 후, 포토레지스트 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하여 금속막에 소정의 미세 패턴을 형성하였다. 상기 금속막이 형성된 유리기판을 불산 1중량부, 질산 30중량부, 아세트산 5중량부 및 물 64중량부로 구성된 식각 용액에 침지하여 습식 에칭을 수행하여 유리 기판 본체(20)를 식각하여 트렌치(22)를 형성하였다. 이때, 상기 식각 용액은 온도를 30℃로 유지하였다. 상기 트렌치가 형성된 유리기판을 세륨암모늄나이트레이트 10중량부, 과염소산 1중량부, 질산 5중량부, 지방족 코르복실산 10중량부 및 물 74중량부로 구성된 식각 용액에 침지하여 금속막을 제거하였다. 상기 유리 기판 본체(20)의 트렌치(22)에 투명 전극 물질인 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜):폴리(스타이렌술포네이드)(PEDOT:PSS, Clevios P AI 4083) 85중량부, 글리세롤 5중량부, 물 10중량부로 구성된 용액을 0.45㎛ 실린지 필터로 필터링한 후 잉크젯 프린팅하여 투명 전극을 형성하였다.
<실시예 2>
실시예 2는 투명 전극 물질로 ITO희석액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 상기 ITO희석액은 ITO용액(스미토모금속광산, DX-420)을 점도가 10mPa?s가 유지되도록 사이클로헥사논 30중량부, 메틸에틸케톤 60중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 10중량부로 이루어진 혼합 용매로 희석시켜 제조하여 사용하였다.
상기 실시예 1과 실시예 2에 의하여 형성된 투명 전극은 균일한 폭과 깊이를 가지도록 형성되었으며, 유리 기판 본체(20)의 상면으로 돌출되지 않도록 형성되었다. 또한, 상기 투명 전극은 유리 기판 본체(20)의 트렌치(22)에 형성되므로 별도의 절연막이 없는 상태에서도 서로 인접한 투명 전극과 서로 전기적으로 절연되고 있었다. 또한, 상기 투명 전극은 유리 기판 본체(20)의 트렌치(22)에 형성되므로 유리 기판 본체(20)과 양호한 접착력을 가지고 있었다.
10: 유리 기판
20: 유리 기판 본체 22: 트렌치
24: 격벽 30: 투명 전극

Claims (8)

  1. 상면에 형성되는 트렌치와 상기 트렌치에 투명 전극 물질이 도포되어 형성되는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은
    유리 기판 본체의 상면에 금속막을 증착하는 금속막 증착 단계와,
    상기 금속막의 상면에 포토레지스트층을 코팅하여 형성하는 포토레지스트층 코팅 단계와,
    상기 포토레지스트층에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 노광과 현상을 실시하는 노광 및 현상 단계와,
    상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 금속막과 상기 유리 기판 본체를 식각하여 상기 유리 기판 본체에 투명 전극 패턴에 대응되는 패턴으로 트렌치를 형성하는 유리 기판 본체 식각 단계와,
    상기 유리 기판 본체의 상면에서 상기 금속막을 제거하는 금속막 제거 단계 및
    상기 트렌치에 투명 전극 물질을 분사하여 투명 전극을 형성하는 단계에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 기판 본체 식각 단계에서 상기 금속막과 상기 유리 기판 본체는 동시에 또는 순차적으로 식각되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속막은 크롬 금속층이며, 두께가 500Å 내지 3000Å인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 기판 본체는 상기 트렌치와, 상기 트렌치 사이에 형성되는 격벽을 포함하며,
    상기 트렌치는 적어도 상기 투명 전극의 폭과 동일한 폭과, 적어도 상기 투명 전극의 두께와 동일한 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 격벽의 상면이 상기 투명 전극의 상면보다 높게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은 산화 인듐 주석, 산화 인듐 아연, 산화 주석, 산화 아연 및 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜:폴리(소디움 스타이렌 술포네이드) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  8. 제 1 항에 있어서
    상기 유리 기판은 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 표시 장치 또는 유기 전계 발광 표시 장치의 베이스 기판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
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