KR20160056465A - 표시 장치, 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
표시 장치, 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 표시 장치, 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 표시부와, 상기 표시부 상에 형성된 무기층을 포함하고, 상기 무기층의 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하이다.
Description
본 발명의 실시예들은 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 표시 장치, 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
이동성을 기반으로 하는 전자 기기가 폭 넓게 사용되고 있다. 이동용 전자 기기로는 모바일 폰과 같은 소형 전자 기기 이외에도 최근 들어 태블릿 PC가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이동형 전자 기기는 다양한 기능을 지원하기 위하여, 이미지 또는 영상과 같은 시각 정보를 사용자에게 제공하기 위하여 표시 장치를 포함한다. 최근, 표시 장치를 구동하기 위한 기타 부품들이 소형화됨에 따라, 표시 장치가 전자 기기에서 차지하는 비중이 점차 증가하고 있는 추세이며, 평평한 상태에서 소정의 각도를 갖도록 구부릴 수 있는 구조도 개발되고 있다.
본 발명의 실시예들은 표시 장치, 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 표시부와, 상기 표시부 상에 형성된 무기층을 포함하고, 상기 무기층의 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하인 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 굴절율은 1.8 이상 내지 1.88 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 450nm에서의 상기 무기층의 투과율은 90%이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 스트레스는 -200MPa이상 내지 200MPa 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층 중 Si-N의 결합율(Bond ratio)은 60%이상이고, Si-H의 결합율(Bond ratio)는 30%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 챔버와, 상기 챔버에 혼합가스를 분사하는 샤워헤드와, 상기 혼합가스로 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성부와, 상기 샤워헤드와 대향하도록 설치되어 기판이 안착되는 서셉터와, 상기 플라즈마 생성부에 전기적으로 연결되는 전원부를 포함하고, 상기 전원부에서 상기 플라즈마 생성부로 공급하는 전류의 주파수는 27MHz 이상 내지 42MHz 이하인 표시 장치의 제조 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판의 온도는 100도 이하로 유지될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 혼합가스 중 실란(Silane)의 분압비는 30% 이상 내지 80%이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 기판 상에 표시부를 형성하는 단계와, 상기 표시부가 형성된 기판을 챔버 내부의 서셉터에 안착한 후 얼라인하는 단계와, 샤워헤드를 통하여 플라즈마화된 혼합가스를 상기 표시부 상에 분사하여 상기 표시부 상에 무기층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 샤워헤드는 상기 혼합가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성부를 구비하고, 상기 플라즈마 생성부에 공급되는 전원의 전류의 주파수는 27MHz 이상 내지 42MHz 이하인 표시 장치의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 혼합가스 중 실란(Silane)의 분압비는 30% 이상 내지 80% 이내일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판의 온도는 100도이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 성막 속도는 0.45㎛/min 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 굴절율은 1.8 이상 내지 1.88 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 450nm에서의 상기 무기층의 투과율은 90%이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층의 스트레스트는 -200MPa이상 내지 200MPa 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층 중 Si-N의 결합율(Bond ratio)은 60%이상이고, Si-H의 결합율(Bond ratio)는 30%이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층 상에 유기층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 무기층을 형성하는 단계와 상기 유기층을 형성하는 단계는 교번하여 반복적으로 수행될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법은 수분 침투를 최소화하는 무기층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치의 플라즈마 전위차를 기존 장비와 비교한 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치로 제조된 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무기층의 투습도 특성을 보여주는 그래프이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치의 플라즈마 전위차를 기존 장비와 비교한 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치로 제조된 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무기층의 투습도 특성을 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 장치를 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치의 플라즈마 전위차를 기존 장비와 비교한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 표시 장치의 제조 장치(100)는 챔버(111), 샤워헤드(120), 플라즈마 생성부(131), 전원부(132), 서셉터(140), 구동부(150), 가스공급부(161), 클리닝부(162), 마스크(171), 마스크고정부(172), 비전부(191), 배기부(180) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
챔버(111)는 내부에 공간이 형성될 수 있으며, 기판(210)이 장입되거나 인출되도록 개구부(111a)를 구비할 수 있다. 이때, 개구부(111a)에는 게이트밸브(112)가 설치되어 개구부(111a)를 개폐할 수 있다.
샤워헤드(120)는 챔버(111)의 내부에 배치될 수 있다. 이때, 샤워헤드(120)는 내부에 공간이 형성되는 샤워헤드바디부(121)와, 샤워헤드바디부(121) 내부에 배치되는 베플부(122)를 포함할 수 있다.
샤워헤드바디부(121)는 적어도 한 개 이상의 분사홀(121a)이 형성될 수 있다. 이때, 샤워헤드바디부(121)는 가스공급부(161)와 연결되어 가스공급부(161)에서 공급되는 혼합가스를 내부에서 혼합하여 분사홀(121a)을 통하여 챔버(111) 내부로 분사할 수 있다.
베플부(122)는 샤워헤드바디부(121) 내부의 공간을 구획할 수 있다. 이때, 베플부(122)는 가스공급부(161)에서 공급되는 혼합가스를 분사홀(121a)로 균일한 압력을 형성하여 공급할 수 있다.
상기와 같은 혼합가스는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 혼합가스는 반응가스 및 비활성가스를 포함할 수 있다. 이때, 반응가스는 SiH4와 같은 실란(Silane) 등과 같은 실리콘 전구체를 포함하고, 비활성가스는 헬륨가스(He) 등을 포함할 수 있다. 특히 비활성가스는 퍼지가스 또는 캐리어 가스로 사용될 수 있다.
상기와 같은 반응가스와 비활성가스는 개별적으로 샤워헤드바디부(121)로 공급될 수 있다. 이때, 반응가스와 비활성가스는 샤워헤드바디부(121) 내부에서 혼합된 후 챔버(111) 내부로 분사될 수 있다. 또한, 반응가스와 비활성가스는 샤워헤드바디부(121)로부터 개별적으로 챔버(111) 내부로 분사되어 챔버(111) 내부에서 혼합되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 반응가스와 비활성가스가 샤워헤드바디부(121)에서 홉합되어 챔버(111) 내부로 분사되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
플라즈마 생성부(131)는 챔버(111) 내부에 설치되어 혼합가스를 플라즈마화할 수 있다. 이때, 일 실시예로써 플라즈마 생성부(131)는 샤워헤드(120)에 설치되는 전극 형태일 수 있다. 또한, 플라즈마 생성부(131)는 서셉터(140)와 챔버(111) 외벽에 전위차를 형성하거나 샤워헤드(120)와 서셉터(140) 사이에 전위차를 형성할 수 있다. 이때, 플라즈마 생성부(131)는 서셉터(140)와 챔버(111)에 각각 연결되거나 샤워헤드(120)와 서셉터(140)에 각각 연결되는 케이블 형태일 수 있다.
상기와 같은 플라즈마 생성부(131)는 상기에 한정되는 것은 아니며 혼합가스를 플라즈마화할 수 있는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 플라즈마 생성부(131)가 샤워헤드(120)에 설치되는 전극 형태인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
전원부(132)는 플라즈마 생성부(131)에 전류를 공급할 수 있다. 이때, 전원부(132)는 고주파 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 상기와 같은 전원부(132)에서 플라즈마 생성부(131)로 공급되는 전류의 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들면, 전원부(132)에서 플라즈마 생성부(131)로 공급하는 전류의 주파수는 27MHz이상 내지 42MHz이하일 수 있다.
한편, 서셉터(140)는 기판(210)이 안착되도록 형성될 수 있다. 이때, 서셉터(140)에는 기판(210)의 온도를 조절하도록 온도조절유닛(142)을 구비할 수 있다. 이때, 온도조절유닛(142)은 냉각유닛(미도시) 및 히터유닛(미도시) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
서셉터(140)는 기판(210)을 선형 운동시키는 리프터(141)를 구비할 수 있다. 이때, 리프터(141)는 기판(210)을 선형 운동시킴으로써 기판(210)과 마스크(171) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
상기와 같은 서셉터(140)는 구동부(150)와 연결되어 선형 운동할 수 있다. 이때, 일 실시예로써 구동부(150)는 서셉터(140)에 연결되는 실린더를 구비할 수 있다. 다른 실시예로써 구동부(150)는 서셉터(140)에 연결되는 볼스크류와, 볼스크류를 회전시키는 모터를 구비할 수 있다. 상기와 같은 구동부(150)는 상기에 한정되는 것은 아니며 서셉터(140)와 연결되어 서셉터(140)를 선형 운동시키는 모든 장치 및 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 구동부(150)가 실린더를 구비하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
가스공급부(161)는 샤워헤드(120)로 반응가스와 비활성가스를 공급할 수 있다. 이때, 가스공급부(161)는 반응가스와 비활성가스를 각각 샤워헤드(120)에 공급할 수 있다. 특히 가스공급부(161)는 표시 장치의 제조 공정에 대응되도록 반응가스와 비활성가스 중 적어도 하나를 공급할 수 있다.
클리닝부(162)는 샤워헤드(120)와 연결되어 클리닝가스를 공급할 수 있다. 이때, 클리닝가스는 헬륨(He) 등과 같은 비활성가스일 수 있다. 또한, 클리닝부(162)는 클리닝가스를 플라즈마화하는 원격플라즈마장치(RPS, Remote plasma system)를 구비할 수 있다. 상기와 같은 원격플라즈마장치는 일반적인 원격플라즈마장치와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
마스크(171)는 서셉터(140)와 샤워헤드(120) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 마스크(171)에는 혼합가스가 통과하는 적어도 한 개 이상의 패턴부(171a)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 패턴부(171a)는 혼합가스에 의하여 증착되는 부분을 특정할 수 있다. 예를 들면, 복수개의 표시 장치(미도시)를 제조하는 경우 각 패턴부(171a)는 각 표시부(D)에 대응되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로써 하나의 표시 장치를 제조하는 경우 기판(210) 상의 표시부(D)에 대응되도록 하나의 패턴부(171a)가 형성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 마스크(171)는 마스크고정부(172)에 안착될 수 있다. 이때, 마스크고정부(172)는 마스크(171)가 안착되도록 브라켓 형태, 클램프 형태 등으로 형성될 수 있다. 또한, 마스크고정부(172)는 다양한 방향으로 움직이도록 형성될 수 있다.
비전부(191)는 챔버(111) 외부에 배치될 수 있다. 이때, 비전부(191)는 마스크(171)와 기판(210)를 촬영할 수 있다. 이때, 비전부(191)에서 촬영된 영상은 별도로 구비된 상기 제어부로 전송될 수 있다.
배기부(180)는 챔버(111) 내부의 기체를 외부로 배출시킬 수 있다. 이때, 배기부(180)는 챔버(111)와 연결된 배기관(181)과 배기관(181)에 설치된 펌프(182)를 구비할 수 있다.
상기 제어부는 전원부(132), 서셉터(140), 구동부(150), 가스공급부(161), 클리닝부(162), 마스크고정부(172), 비전부(191) 및 배기부(180)와 전기적으로 연결되어 전원부(132), 서셉터(140), 구동부(150), 가스공급부(161), 클리닝부(162), 마스크고정부(172), 비전부(191) 및 배기부(180)를 각각 제어할 수 있다.
상기 제어부는 퍼스널 컴퓨터, 노트북, 휴대용 단말기, 휴대폰 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기의 경우 이외에도 회로기판 등의 형태일 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기에 한정되는 것은 아니며 표시 장치의 제조 장치(100)의 작동을 제어할 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 표시 장치의 제조 장치(100)를 통하여 상기 표시 장치를 제조하는 방법을 살펴보면, 우선 표시부(D)가 형성된 기판(210)을 로봇암 등을 통하여 챔버(111) 내부로 공급할 수 있다. 이때, 배기부(180)는 챔버(111) 내부의 압력을 대기압 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 게이트밸브(112)는 개구부(111a)를 개방할 수 있다. 리프터(141)가 상승하여 기판(210)을 지지할 수 있다.
기판(210)의 장입이 완료되면, 마스크(171)가 외부로부터 챔버(111) 내부로 장입될 수 있다. 이후 마스크(171)는 마스크고정부(172)에 안착될 수 있다.
기판(210) 및 마스크(171)가 챔버(111) 내부로 장입되면, 배기부(180)는 챔버(111) 내부의 압력을 진공과 유사한 저압상태로 유지시킬 수 있다. 이때, 비전부(191)는 기판(210)과 마스크(171)의 위치를 촬영하여 상기 제어부로 전송할 수 있다. 특히 비전부(191)는 기판(210)과 마스크(171)에 각각 형성된 얼라인 마크를 촬영하여 상기 제어부로 전송할 수 있다.
상기 제어부는 상기와 같은 영상을 근거로 마스크(171)와 기판(210)의 얼라인 여부를 판별한 후 기판(210)과 마스크(171)의 위치가 어긋난 것으로 판단되면, 리프터(141) 또는 마스크고정부(172)를 제어하여 기판(210) 또는 마스크(171)의 위치를 조정할 수 있다.
상기와 같은 조정이 완료된 후 기판(210)과 마스크(171)의 위치가 정렬된 것으로 판단되면, 상기 제어부는 가스공급부(161)를 통하여 반응가스와 비활성가스를 공급할 수 있다. 이때, 퍼지가스를 먼저 분사한 후 반응가스와 캐리어가스를 공급하여 플라즈마 생성부(131)를 통하여 플라즈마화할 수 있다.
상기와 같이 플라즈마화된 반응가스와 캐리어가스는 샤워헤드(120)를 통하여 기판(210)으로 분사될 수 있다. 이때, 상기 제어부는 전원부(132)를 통하여 플라즈마 생성부(131)에 인가되는 전류의 주파수를 27MHz이상 내지 42MHz이하가 되도록 조절할 수 있다. 또한, 서셉터(140)는 기판(210)의 온도를 100도 이하로 유지시킬 수 있다. 또한, 혼합가스 중 실란의 분압비는 30%이상 내지 80%이하의 범위일 수 있다. 이때, 혼합가스 중 실란의 분압비가 30% 미만인 경우 실란의 이온화 반응종의 생성이 작아 성막 속도가 떨어질 수 있으며, 실란의 분압비가 80%를 초과하는 경우 실란의 이온화 반응종의 생성이 너무 많아 오히려 증착 효율이 저하될 수 있다.
한편, 상기와 같이 기판(210)의 온도를 100도 이하로 유지시킨 상태에서 플라즈마를 사용하여 박막을 형성하는 경우에는 플라즈마 발생으로 인한 하전된 입자의 전위차로 인해 표시부(D) 상의 유기물질로 형성된 부분이 손상을 입을 수 있다. 또한, 기판(210)의 온도를 100도 이하로 유지시킨 상태에서 상기의 공정을 수행 시 실란의 라디컬(Radical) 형성을 극대화히기 위하여 수소(H2)가스를 사용하여 실란의 분해를 촉진시킬 수 있다. 그러나 수소가스를 사용하는 경우 수소가스로 인한 사이드효과(Side effect)가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예들에서는 수소가스를 사용하지 않고 기판(210)의 온도를 100도 이하로 유지시킨 상태에서 상기의 공정을 수행함으로써 사이드효과를 방지할 수 있다.
구체적으로 상기와 같이 전류의 주파수를 유지시키는 상태에서 증착하는 경우 표시부(D) 상에 무기층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 무기층의 성막 속도는 0.45㎛/min 이상일 수 있다. 이 결과는 본 실시예에 따른 성막 속도가 기존의 성막 속도보다 2배 이상 증가한 것이다.
예를 들면, 플라즈마 밀도가 증가하는 경우 입자간 충돌이 많아짐으로써 성막 속도가 빨라질 수 있다. 이때, 플라즈마 밀도는 전류의 주파수의 제곱에 비례할 수 있다. 뿐만 아니라 플라즈마 생성부(131)의 전극 간 전류 밀도는 전류의 주파수의 제곱에 비례할 수 있다.
상기와 같은 경우 전류의 주파수가 커지는 경우 플라즈마 밀도 및 전류 밀도가 커질 수 있다. 이때, 플라즈마 밀도가 커지는 경우 성막 속도가 상승하게 되고, 전류 밀도가 전류 밀도가 커지는 경우 플라즈마가 형성하는 전위차는 작아지게 되면서 플라즈마에 의한 표시부(D)의 손상을 방지할 수 있다.
즉, 상기와 같이 기판(210)의 온도가 100도 이하인 경우 성막 속도는 기판(210)의 온도에 영향을 받지 않으며, 성막 속도에 영향을 주는 것은 플라즈마의 임피던스일 수 있다. 이때, 성막 속도는 플라즈마의 임피던스에 반비례할 수 있으며, 플라즈마의 임피던스를 최소화하는 경우 성막속도를 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 플라즈마의 전위차를 1/2이하로 감속시킴으로써 플라즈마 임피던스를 최소화하고, 플라즈마 임피던스의 최소화를 통하여 기존의 공법과 비교하여 성막 속도를 2배 이상 향상시킬 수 있다.
특히 도 2를 살펴보면, 전원부(132)의 파워가 증가함에 따라서 플라즈마 전위차는 기존에 비하여 1/2로 감소함을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 플라즈마 전위차는 기존에 비하여 전원부(132)의 파워가 증가함에 따라서 플라즈마 전위차의 증가하는 속도가 현저히 낮을 수 있다. 이때, 전원부(132)의 파워는 전류의 주파수를 변화시킴에 따라서 증가할 수 있다. 따라서 전류의 주파수를 변화시킴으로써 전원부(132)의 파워를 증대시키고, 이를 통하여 플라즈마 전위차를 낮게 형성하면서 전류 밀도를 증가시킬 수 있다. 특히 본 발명의 실시예들은 기존의 공법과 비교하여 동일한 파워 조건에서 플라즈마 전위차가 낮음으로 인하여 기존 공법의 전류 밀도보다 더 높은 전류 밀도를 형성할 수 있으므로 이온 활성종이 더 많이 형성되어 성막 속도가 기존에 비하여 2배 이상 증가할 수 있다.
한편, 하기의 [표 1]에서 확인할 수 있듯이 표시 장치의 제조 장치(100) 및 표시 장치의 제조 방법을 통하여 제조된 상기 무기층은 기존의 장치 및 기존의 방법으로 형성된 무기층보다 더 조밀하게 형성될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 실시예들은 수소를 사용하지 않음으로써 규소(Si)와 수소(H) 사이의 결합율은 기존의 33.35%에서 25.71%로 낮출 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 실시예들은 실란 가스를 분해하여 이온 활성종을 기존보다 더 많이 생성함으로써 규소(Si)와 질소(N)의 결합율을 기존의 55.53%에서 62.28%로 증가시킬 수 있다. 이때, 기존의 공법은 13.56MHz를 이용한 플라즈마 화학기상증착법을 사용하고, 본 발명은 27MHz를 사용한 결과이다.
| 결합 | 결합율(%) | |
| 기존 | 본발명 | |
| Si-N | 55.53 | 62.28 |
| Si-H | 33.35 | 25.71 |
| N-H | 11.12 | 12.01 |
특히 상기와 같은 상기 무기층은 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하일 수 있다. 따라서 상기 무기층은 기존의 무기막과 비교하여 수증기투과율이 약 10배이상 저하될 수 있다.
상기와 같은 공정을 통하여 상기 무기층을 형성한 후 상기 무기층 상에 유기층(미도시)을 형성할 수 있다. 이후 상기 유기층 상에 다시 상기 무기층을 형성하고, 상기 무기층 상에 다시 상기 유기층을 형성하는 것도 가능하다. 이때, 상기 무기층과 상기 유기층은 서로 교번하여 반복하여 적층될 수 있다.
따라서 표시 장치의 제조 장치(100) 및 표시 장치의 제조 방법은 저온에서 상기 무기층을 기존의 장치 및 방법과 비교하여 2배 이상 빠른 속도로 성막하는 것이 가능하다. 또한, 표시 장치의 제조 장치(100) 및 표시 장치의 제조 방법은 외부의 수분으로부터 상기 무기층 내부의 표시부(D)를 보호할 수 있으므로 표시 장치(200)의 수명을 증대시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 표시 장치의 제조 장치로 제조된 표시 장치의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 무기층의 투습도 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 표시 장치(200)는 기판(210) 및 표시부(미표기)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(200)는 상기 표시부의 상부에 형성되는 박막 봉지층(E) 또는 봉지 기판(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 봉지 기판은 일반적인 디스플레이 장치에 사용되는 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 표시 장치(200)가 박막 봉지층(E)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
기판(210) 상에 상기 표시부가 형성될 수 있다. 이때, 상기 표시부는 박막 트랜지스터(TFT)가 구비되고, 이들을 덮도록 패시베이션막(270)이 형성되며, 이 패시베이션막(270) 상에 유기 발광 소자(280)가 형성될 수 있다.
이때, 기판(210)은 유리 재질을 사용할 수 있는 데, 반드시 이에 한정되지 않으며, 플라스틱재를 사용할 수도 있으며, SUS, Ti과 같은 금속재를 사용할 수도 있다. 또한, 기판(210)는 폴리이미드(PI, Polyimide)를 사용할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 기판(210)이 유리 재질로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
기판(210)의 상면에는 유기화합물 및/또는 무기화합물로 이루어진 버퍼층(220)이 더 형성되는 데, SiOx(x≥1), SiNx(x≥1)로 형성될 수 있다.
이 버퍼층(220) 상에 소정의 패턴으로 배열된 활성층(230)이 형성된 후, 활성층(230)이 게이트 절연층(240)에 의해 매립된다. 활성층(230)은 소스 영역(231)과 드레인 영역(233)을 갖고, 그 사이에 채널 영역(232)을 더 포함한다.
이러한 활성층(230)은 다양한 물질을 함유하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 활성층(230)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 다른 예로서 활성층(230)은 산화물 반도체를 함유할 수 있다. 또 다른 예로서, 활성층(230)은 유기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 활성층(230)이 비정질 실리콘으로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
이러한 활성층(230)은 버퍼층(220) 상에 비정질 실리콘막을 형성한 후, 이를 결정화하여 다결정질 실리콘막으로 형성하고, 이 다결정질 실리콘막을 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 활성층(230)은 구동 TFT(미도시), 스위칭 TFT(미도시) 등 TFT 종류에 따라, 그 소스 영역(231) 및 드레인 영역(233)이 불순물에 의해 도핑된다.
게이트 절연층(240)의 상면에는 활성층(230)과 대응되는 게이트 전극(250)과 이를 매립하는 층간 절연층(260)이 형성된다.
그리고, 층간 절연층(260)과 게이트 절연층(240)에 콘택홀(H1)을 형성한 후, 층간 절연층(260) 상에 소스 전극(271) 및 드레인 전극(272)을 각각 소스 영역(231) 및 드레인 영역(233)에 콘택되도록 형성한다.
이렇게 형성된 상기 박막 트랜지스터의 상부로는 패시베이션막(270)이 형성되고, 이 패시베이션막(270) 상부에 유기 발광 소자(280, OLED)의 화소 전극(281)이 형성된다. 이 화소 전극(281)은 패시베이션막(270)에 형성된 비아 홀(H2)에 의해 TFT의 드레인 전극(272)에 콘택된다. 상기 패시베이션막(270)은 무기물 및/또는 유기물, 단층 또는 2개층 이상으로 형성될 수 있는 데, 하부 막의 굴곡에 관계없이 상면이 평탄하게 되도록 평탄화막으로 형성될 수도 있는 반면, 하부에 위치한 막의 굴곡을 따라 굴곡이 가도록 형성될 수 있다. 그리고, 이 패시베이션막(270)은, 공진 효과를 달성할 수 있도록 투명 절연체로 형성되는 것이 바람직하다.
패시베이션막(270) 상에 화소 전극(281)을 형성한 후에는 이 화소 전극(281) 및 패시베이션막(270)을 덮도록 화소 정의막(290)이 유기물 및/또는 무기물에 의해 형성되고, 화소 전극(281)이 노출되도록 개구된다.
그리고, 적어도 상기 화소 전극(281) 상에 중간층(282) 및 대향 전극(283)이 형성된다.
화소 전극(281)은 애노드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(283)은 캐소오드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극(281)과 대향 전극(283)의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
화소 전극(281)과 대향 전극(283)은 상기 중간층(282)에 의해 서로 절연되어 있으며, 중간층(282)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 유기 발광층에서 발광이 이뤄지도록 한다.
중간층(282)은 유기 발광층을 구비할 수 있다. 선택적인 다른 예로서, 중간층(282)은 유기 발광층(organic emission layer)을 구비하고, 그 외에 정공 주입층(HIL:hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer) 및 전자 주입층(electron injection layer) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.
한편, 하나의 단위 화소(P)는 복수의 부화소(R,G,B)로 이루어지는데, 복수의 부화소(R,G,B)는 다양한 색의 빛을 방출할 수 있다. 예를 들면 복수의 부화소(R,G,B)는 각각 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 부화소(R,G,B)를 구비할 수 있고, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 빛을 방출하는 부화소(미표기)를 구비할 수 있다.
한편, 상기와 같은 박막 봉지층(E)은 복수의 무기층들을 포함하거나, 무기층 및 유기층을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(E)의 상기 유기층은 고분자로 형성되며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나로 형성되는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 유기층은 폴리아크릴레이트로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 디아크릴레이트계 모노머와 트리아크릴레이트계 모노머를 포함하는 모노머 조성물이 고분자화된 것을 포함할 수 있다. 상기 모노머 조성물에 모노아크릴레이트계 모노머가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 모노머 조성물에 TPO와 같은 공지의 광개시제가 더욱 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 봉지층(E)의 상기 무기층은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 구체적으로, 상기 무기층은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
박막 봉지층(E) 중 외부로 노출된 최상층은 유기 발광 소자(280)에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기층으로 형성될 수 있다.
박막 봉지층(E)은 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조 및 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 포함할 수도 있다.
박막 봉지층(E)은 유기 발광 소자(280, OLED)의 상부로부터 순차적으로 제 1 무기층, 제 1 유기층, 제 2 무기층을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 유기 발광 소자(280, OLED)의 상부로부터 순차적으로 제 1 무기층, 제 1 유기층, 제 2 무기층, 제 2 유기층, 제 3 무기층을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 박막 봉지층(E)은 상기 유기 발광 소자(280, OLED)의 상부로부터 순차적으로 제 1 무기층, 제 1 유기층, 제 2 무기층, 상기 제 2 유기층, 제 3 무기층, 제 3 유기층, 제 4 무기층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자(280, OLED)와 제 1 무기층 사이에 LiF를 포함하는 할로겐화 금속층이 추가로 포함될 수 있다. 상기 할로겐화 금속층은 제 1 무기층을 스퍼터링 방식으로 형성할 때 상기 유기 발광 소자(280, OLED)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제 1 유기층은 제 2 무기층 보다 면적이 좁게 할 수 있으며, 상기 제 2 유기층도 제 3 무기층 보다 면적이 좁을 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 박막 봉지층(E)가 제1 무기층(U1), 제1 유기층(O1) 및 제2 무기층(U2)을 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 무기층(U1)과 제2 무기층(U2)은 상기 도 1 및 도 2에서 설명한 표시 장치의 제조 장치(100) 및 표시 장치의 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이때, 제1 무기층(U1)과 제2 무기층(U2)은 서로 동일 또는 유사하므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 무기층(U1)을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같이 형성된 제1 무기층(U1)은 상기에서 설명한 바와 같이 수증기투과율이 5X10-5 g/m2day 이하일 수 있다. 따라서 표시 장치(200)는 기존의 표시 장치에 비하여 수증기투과율이 작음으로써 외부의 수분으로부터 표시부(D)를 효과적으로 보호할 수 있다.
제1 무기층(U1)은 굴절율이 1.8이상 내지 1.88이하일 수 있다. 또한, 제1 무기층(U1)은 450nm에서의 무기층 투과율이 90%이상일 수 있다. 따라서 표시 장치(200)는 기존의 표시 장치와 비교하여 투과율이나 굴절율이 거의 유사함으로써 기존의 표시 장치와 동일한 영상을 구현할 수 있다.
한편, 제1 무기층(U1)은 상기의 경우 이외에도 스트레스는 -200MPa이상 내지 200MPa 이하일 수 있다. 따라서 표시 장치(200)는 기존의 표시 장치와 비교하여 유사한 스트레스를 가짐으로써 기존의 표시 장치와 동일한 강도의 구현이 가능하다.
또한, 제1 무기층(U1)은 Si-N의 결합율(Bond ratio)은 60%이상이고, Si-H의 결합율(Bond ratio)는 30%이하일 수 있다. 이때, 상기와 같은 Si-N의 결합율이 60%이상이 됨으로써 제1 무기층(U1)은 기존의 표시 장치의 무기층보다 조밀하게 형성될 수 있다. 따라서 표시 장치(200)는 상기에서 설명한 바와 같이 기존의 표시 장치보다 투습성이 향상될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치의 제조 장치
111: 챔버
112: 게이트밸브
120: 샤워헤드
121: 샤워헤드바디부
122: 베플부
131: 플라즈마 생성부
132: 전원부
140: 서셉터
141: 리프터
142: 온도조절유닛
150: 구동부
161: 가스공급부
162: 클리닝부
171: 마스크
172: 마스크고정부
180: 배기부
181: 배기관
182: 펌프
191: 비전부
200: 표시 장치
210: 기판
220: 버퍼층
230: 활성층
231: 소스 영역
232: 채널 영역
233: 드레인 영역
240: 게이트 절연층
250: 게이트 전극
260: 층간 절연층
270: 패시베이션막
271: 소스 전극
272: 드레인 전극
280: 유기 발광 소자
281: 화소 전극
282: 중간층
283: 대향 전극
290: 화소 정의막
111: 챔버
112: 게이트밸브
120: 샤워헤드
121: 샤워헤드바디부
122: 베플부
131: 플라즈마 생성부
132: 전원부
140: 서셉터
141: 리프터
142: 온도조절유닛
150: 구동부
161: 가스공급부
162: 클리닝부
171: 마스크
172: 마스크고정부
180: 배기부
181: 배기관
182: 펌프
191: 비전부
200: 표시 장치
210: 기판
220: 버퍼층
230: 활성층
231: 소스 영역
232: 채널 영역
233: 드레인 영역
240: 게이트 절연층
250: 게이트 전극
260: 층간 절연층
270: 패시베이션막
271: 소스 전극
272: 드레인 전극
280: 유기 발광 소자
281: 화소 전극
282: 중간층
283: 대향 전극
290: 화소 정의막
Claims (19)
- 기판;
상기 기판 상에 형성된 표시부;
상기 표시부 상에 형성된 무기층;을 포함하고,
상기 무기층의 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하인 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기층의 굴절율은 1.8 이상 내지 1.88 이하인 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
450nm에서의 상기 무기층의 투과율은 90%이상인 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기층의 스트레스는 -200MPa이상 내지 200MPa 이하인 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기층 중 Si-N의 결합율(Bond ratio)은 60%이상이고, Si-H의 결합율(Bond ratio)는 30%이하인 표시 장치. - 챔버;
상기 챔버에 혼합가스를 분사하는 샤워헤드;
상기 혼합가스로 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성부;
상기 샤워헤드와 대향하도록 설치되어 기판이 안착되는 서셉터; 및
상기 플라즈마 생성부에 전기적으로 연결되는 전원부;를 포함하고,
상기 전원부에서 상기 플라즈마 생성부로 공급하는 전류의 주파수는 27MHz 이상 내지 42MHz 이하인 표시 장치의 제조 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 기판의 온도는 100도 이하로 유지되는 표시 장치의 제조 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 혼합가스 중 실란(Silane)의 분압비는 30% 이상 내지 80%이하인 표시 장치의 제조 장치. - 기판 상에 표시부를 형성하는 단계;
상기 표시부가 형성된 기판을 챔버 내부의 서셉터에 안착한 후 얼라인하는 단계; 및
샤워헤드를 통하여 플라즈마화된 혼합가스를 상기 표시부 상에 분사하여 상기 표시부 상에 무기층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 샤워헤드는 상기 혼합가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성부를 구비하고, 상기 플라즈마 생성부에 공급되는 전원의 전류의 주파수는 27MHz 이상 내지 42MHz 이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층의 수증기투과율(WVTR, Water vapor transmission rate)은 5X10-5 g/m2day 이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 혼합가스 중 실란(Silane)의 분압비는 30% 이상 내지 80% 이내인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 기판의 온도는 100도이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층의 성막 속도는 0.45㎛/min 이상인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층의 굴절율은 1.8 이상 내지 1.88 이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
450nm에서의 상기 무기층의 투과율은 90%이상인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층의 스트레스트는 -200MPa이상 내지 200MPa 이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층 중 Si-N의 결합율(Bond ratio)은 60%이상이고, Si-H의 결합율(Bond ratio)는 30%이하인 표시 장치의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 무기층 상에 유기층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 무기층을 형성하는 단계와 상기 유기층을 형성하는 단계는 교번하여 반복적으로 수행되는 표시 장치의 제조 방법.
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