KR20130043944A - 박막 트랜지스터 배열 기판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버퍼층을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 (liquid crystal display)용 박막 트랜지스터 배열 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 배열 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버퍼층을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 (liquid crystal display, 이하 LCD)용 박막 트랜지스터 (이하 TFT와 혼용) 배열 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 LCD 패널의 분해 사시도이다. 도 1과 같은 투명 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 그에 맞는 TFT가 요구된다. Low Temperature Polycrystalline Silicon(LTPS)-TFT, 비정질 실리콘(a-Si)-TFT, Organic-TFT(OTFT), Oxide-TFT 중에 LTPS-TFT는 공정 비용이 높고 대면적 성형성이 좋지 않고, (a-Si)-TFT와 Organic-TFT는 소자 구동 시 안정적이지 못하다는 단점이 있다. 반면에 Oxide-TFT의 경우 공정 가격이 저렴하고 전자이동도가 높고 투명하기 때문에 투면 플렉시블 디스플레이용 소자로서 적당하다.
인듐-갈륨-아연-산소 (Indium-gallium-zinc-oxide, 이하 IGZO)는 3.37eV의 밴드갭을 가지는 산화아연(ZnO)에 인듐과 갈륨을 도펀트로 첨가한 것으로서 투명 전극으로 많이 사용된다. 특히, 투명 플렉시블 디스플레이의 경우, 주로 플라스틱 기판을 사용하기 때문에 TFT 제작 시 공정온도가 높지 않아야 하는데, IGZO는 저온공정의 Oxide-TFT에서 반도체로 쓰이는 대표적인 물질이다.
IGZO는 민감하기 때문에 Top-Gate 구조의 TFT로 사용하기 위해서는 기판에 버퍼층을 코팅한 후에 사용해야 하는 단점이 있다. 그리고 실제 디스플레이용 필름에서는 수분이나 산소의 투과를 방지하는 배리어층이 필수적으로 포함된다. 즉, 배리어 코팅층에 버퍼층이 다시 존재함으로써 전체 필름의 두께가 두꺼워지고, 이는 곧 투과도의 감소로 이어지게 된다.
또한, 제조 공정의 측면에서도 배리어층과 버퍼층을 각각 형성하는 것은 공정 효율의 저하를 초래한다.
본 발명의 목적은 버퍼층이 생략된 박막 트랜지스터 배열 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 버퍼층을 생략에 의한 전체 필름의 두께 감소에 의한 광투과도가 향상된 박막 트랜지스터 배열 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조 공정에 있어서, 버퍼층 형성 과정을 생략하여, 공정 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 구체예로서 박막 트랜지스터 배열 기판은, 기판; 상기 기판 상에 형성된 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 형성된 박막 트랜지스터 소자를 포함하는 것이다.
상기 박막 트랜지스터 소자는 인듐-갈륨-아연-산소 화합물 소자일 수 있다.
상기 배리어층은 무기 금속류를 포함하는 것일 수 있다.
상기 배리어층의 두께는 90 ㎚ ~ 110 ㎚일 수 있다.
상기 배리어층은 다층구조일 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 배열 기판은 두께가 95 ㎛ ~ 105 ㎛일 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 배열 기판은 두께 550 ㎚에서 광투과도가 90 % 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서의 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법은, (a) 버퍼층을 포함하지 않는 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 배리어층에 박막 트랜지스터 소자를 형성하여 박막 트랜지스터 배열 기판을 제조하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 박막 트랜지스터 소자는 인듐-갈륨-아연-산소 화합물 소자인 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법일 수 있다.
단계 (c)는 220 ℃ ~ 250 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명은, 버퍼층을 생략함으로써, 박막 트랜지스터 배열 기판의 두께가 감소하고, 그 결과 광투과도가 향상된 박막 트랜지스터 배열 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 버퍼층을 생략한 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법을 제공함으로써 공정 효율 향상 및 제조 비용 감소 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 LCD 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 박막 트랜지스터 배열 기판을 간략히 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판의 주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 배열 기판의 파장에 따른 광투과도 그래프이다.
도 2는 본 발명의 박막 트랜지스터 배열 기판을 간략히 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판의 주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 배열 기판의 파장에 따른 광투과도 그래프이다.
이하, 본 발명의 구체예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구체예로서 박막 트랜지스터 배열 기판은, 기판; 상기 기판 상에 형성된 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 형성된 박막 트랜지스터 소자를 포함한다. 본 발명은 기판 상에 버퍼층을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 버퍼층은 원래 민감한 박막 트랜지스터 소자를 보호하는 역할을 하는데, 상기 배리어층이 그 역할까지 수행하는 것이다.
도 2는 본 발명의 박막 트랜지스터 배열 기판을 간략히 도시한 단면도이다.
상기 박막 트랜지스터 소자는 인듐-갈륨-아연-산소 화합물 (IGZO) 소자일 수 있다. 특히, 상기 IGZO는 투명 전극 물질로 많이 사용되는데, 매우 민감하기 때문에 이를 보호하는 층을 필요로 한다. 그러므로 본 발명은 특히 박막 트랜지스터 소자가 IGZO와 같이 민감한 소재에 더욱 바람직하다.
상기 배리어층은 SiNx, SiOx 등의 무기 금속류를 포함하는 것일 수 있다. 상기 무기 금속류는 일반적으로 버퍼층의 성분이기도 하다.
상기 배리어층의 두께는 90 ㎚ ~ 110 ㎚일 수 있다. 상기 범위에서 배리어층 고유의 역할로서 수분 및 산소의 투과를 방지하고, 버퍼층의 역할로서 박막 트랜지스터 소자를 보호하는 동시에 광투과성의 확보가 가능하다.
상기 배리어층은 SiNx/SiOx 하이브리드 형태와 같은 다층구조일 수 있다. 플렉시블 디스플레이에서 필수적인 휘어짐 과정에서 다층 구조로서 기판과 베리어층의 모듈러스 차이가 점진적으로 변하는 구조를 가짐으로서 크랙 발생을 방지할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 배열 기판은 두께가 95 ㎛ ~ 105 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 LDC-TFT 배열 기판으로서 요구되는 광투과도 확보가 가능하다. 상기 LDC-TFT 배열 기판으로서 요구되는 광투과도는, 두께 550 ㎚에서 광투과도가 90 % 이상이다.
본 발명의 다른 관점에서의 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법은, (a) 버퍼층을 포함하지 않는 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 배리어층에 박막 트랜지스터 소자를 형성하여 박막 트랜지스터 배열 기판을 제조하는 단계를 포함한다. 기판 자체에 버퍼층을 포함하지 않음에도 불구하고 별도의 버퍼층을 형성하지 않고, 배리어층만을 형성하고 이에 박막 트랜지스터를 형성하는 것이 특징이다.
단계 (c)는 220 ℃ ~ 250 ℃에서 수행되는 것일 수 있다. 특히, 기판으로 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는 상기 범위의 저온 범위에서 제조 공정이 수행되어야 한다.
이렇게 형성된 박막 트랜지스터 배열 기판을 칼라 필터 기판과 마주하도록 박막 트랜지스터 배열 기판과 칼라 필터 기판을 합착하고 그 사이에 액정 물질을 주입하여 액정층을 형성함으로써, LCD용 패널을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
버퍼층을 포함하지 않는 100 ㎛ 두께의 플렉시블 디스플레이용 기판을 준비하고, 이에 SiNx/SiOx 하이브리드 다층구조의 배리어층을 두께가 100 ㎚가 되도록 스퍼터링법으로 형성하였다. 상기 배리어층 상에 박막 트랜지스터 소자를 형성하여 박막 트랜지스터 배열 기판을 완성하였다.
도 3은 이렇게 제조된 기판의 주사현미경 사진이다. 도 3에서 보듯이, 완성된 박막 트랜지스터 배열 기판은 그 두께가 100 ㎛이다.
도 4는 제조된 박막 트랜지스터 배열 기판의 파장에 따른 광투과도이다. 도 4에서 보듯이, UV-Visible Spectroscopy를 이용하여 가시광선 영역의 파장대 (400 ㎚ ~ 800 ㎚) 중 550 ㎚에서의 광투과도가 90 % 이상이다.
1: 기판
2: 배리어층
3: 박막 트랜지스터 소자층
4: 박막 트랜지스터 소자
11: 백라이트
12: 수직편광필터
13: 후면유리판
14: 액정층
15: 컬러필터
16: 전면유리판
17: 수평편광필터
18: 화면
19: 트랜지스터 소자
2: 배리어층
3: 박막 트랜지스터 소자층
4: 박막 트랜지스터 소자
11: 백라이트
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13: 후면유리판
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15: 컬러필터
16: 전면유리판
17: 수평편광필터
18: 화면
19: 트랜지스터 소자
Claims (10)
- 기판;
상기 기판 상에 형성된 배리어층; 및
상기 배리어층 상에 형성된 박막 트랜지스터 소자;
를 포함하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 소자는 인듐-갈륨-아연-산소 화합물 소자인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 무기 금속류를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층의 두께는 90 ㎚ ~ 110 ㎚인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 다층구조인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 배열 기판은 두께가 95 ㎛ ~ 105 ㎛인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 배열 기판은 두께 550 ㎚에서 광투과도가 90 % 이상인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판.
- (a) 버퍼층을 포함하지 않는 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 배리어층에 박막 트랜지스터 소자를 형성하여 박막 트랜지스터 배열 기판을 제조하는 단계;
를 포함하는 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 소자는 인듐-갈륨-아연-산소 화합물 소자인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 단계 (c)는 220 ℃ ~ 250 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 배열 기판의 제조방법.
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