KR100597928B1 - 액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

신뢰성이 높고, 장치 전체적으로 유연성이 높은 액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는 가요성의 제1 기판과, 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되고, 제1 기판에 대향하는 표면에 선단부가 곡율을 갖는 형상의 요철을 갖는 얇은 유리층과, 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성된 제2 기판을 포함한다.
능동 소자, 표시부, 접착층, 대향 전극

Description

액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법{ACTIVE MATRIX TYPE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시한 도면으로서, 도 1의 (a)는 평면도, 도 1의 (b)는 도 1에 도시한 절단선 A-A'으로 절단했을 때의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자의 형성 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자의 형성 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자의 형성 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자의 형성 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자의 형성 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 전사 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 전사 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 전사 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 전사 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 11은 물리적 연마 공정 후의 얇은 유리층을 모식적으로 도시한 단면도.
도 12는 물리적 연마 공정 후에, 화학적 연마 공정을 행한 후의 얇은 유리층을 모식적으로 도시한 단면도.
도 13은 유리 기판에 물리적 연마 공정을 행하여 크랙이 남은 상태의 얇은 유리층을 모식적으로 도시한 단면도.
도 14는 유리 기판에 물리적 연마 공정을 행하여 크랙이 남은 상태의 얇은 유리층을 모식적으로 도시한 단면도.
도 15는 유리 기판에 물리적 연마 공정을 행하여 크랙이 남은 상태의 얇은 유리층을 모식적으로 도시한 단면도.
도 16은 얇은 유리층의 요철에 의한 응력의 완화를 설명하는 단면도.
도 17은 얇은 유리층의 요철에 의한 응력의 완화를 설명하는 단면도.
도 18은 얇은 유리층의 요철에 의한 응력의 완화를 설명하는 단면도.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시하는 단면도.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시한 단면도.
도 25는 통상의 유리 기판에 인가된 응력의 상태를 설명하는 단면도.
도 26은 통상의 유리 기판을 박막화하여 얇은 유리층으로 한 경우에, 얇은 유리층에 인가되는 응력의 상태를 설명하는 단면도.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 28은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 29는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법의 1공정을 도시한 단면도.
도 30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시 한 단면도.
도 31은 실란커플링제의 화학 구조식예를 도시한 도면.
도 32는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
103 : 얇은 유리층
104 : 언더코팅층
105 : 박막 트랜지스터
106 : 액정층
107 : 대향 전극
108 : 대향 기판
111 : 게이트 절연막
112 : 게이트 전극
113 : 층간 절연막
본 발명은, 액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 널리 이용되고 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치는 능동 소자의 소자 형성 프로세스 시에, 예를 들면 무알카리 유리 기판 등의 내열성이 높은 기판을 소 자 형성 기판으로서 이용하여, 이 내열성이 높은 기판을 그대로 표시 장치의 지지 기판으로서 이용하고 있다.
예를 들면, 채널 영역을 형성하는 반도체층으로서, 다결정 실리콘층을 이용한 박막 트랜지스터를 형성하는 경우에는, 각 기능막의 형성 시의 처리 온도 등을 고려하여, 하기의 순서대로 형성된다.
우선, 무알카리 유리로 이루어지는 소자 형성 기판 위에, 유리의 미량 성분이 용출되지 않도록 배리어층을 형성하고, 그 위에 비정질 실리콘층을 형성한다. 비정질 실리콘층을 다결정화하기 위해, 엑시머 레이저를 이용한 국소 단시간 가열을 행하여, 고상 또는 액상 성장에 의해 결정화시킨 후, 다결정 실리콘층의 형상 가공을 행한다. 그리고, 그 위에 게이트 절연막으로 되는 박막을 퇴적시킨 후, 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 금속막을 성막·형상 가공한다. 또한, 다결정 실리콘층에 소스·드레인 영역을 형성하기 위해, 이온 도핑법에 의해 게이트 전극을 마스크로 하여 이온의 주입을 행한 후, 활성화를 위한 열 처리 등을 행하고 있다. 이에 의해 다결정 실리콘층에 채널 영역과 소스·드레인 영역이 형성된다. 그 후, 신호선 등과 게이트선과의 층간을 취하기 위한 층간 절연막의 성막을 행한 후, 소스·드레인 영역으로의 컨택트홀을 형성하고, 금속막을 성막 후 소스·드레인 전극으로 되는 형상 가공을 행하여, 박막 트랜지스터나 배선 등이 형성되어 있다. 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 등을 형성할 때에는, 이들 능동 소자 등을 형성한 소자 형성 기판은 그대로 지지 기판으로 된다.
표시면이 곡면인 표시 장치를 작성하기 위해, 플라스틱 기판으로 대표되는, 가볍고, 가요성의 기판을 지지 기판으로 할 수 있다. 플라스틱 기판으로 대표되는 바와 같은, 가볍고, 가요성의 기판은, 예를 들면 휴대 정보 단말기 등의 표시 장치의 지지 기판으로서는 바람직하다. 그러나, 낮은 내열성이나 치수의 불안정성으로 인해, 직접 스위칭 특성이 우수한 다결정 폴리실리콘으로 이루어지는 능동 소자의 소자 형성 기판으로서, 그대로 지지 기판으로 하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 고온 프로세스 내성이 우수한 유리 등의 소자 형성 기판 위에 능동 소자를 형성한 후에, 예를 들면 플라스틱 기판과 같이 구부러질 수 있는 부드러운 지지 기판으로 옮기는 방법이 시도되고 있다. 예를 들면, 유리로 이루어지는 소자 형성 기판에 능동 소자를 형성하고, 능동 소자를 형성한 측을 중간 기판 등에 접착하며, 지지하고나서 소자 형성 기판을 에칭 등에 의해 제거하고, 능동 소자를 최종적인 지지 기판으로 전사하는 방법이다.
그러나, 내열성이 우수한 소자 형성 기판 위에 능동 소자나 그 배선 구조를 형성한 후, 예를 들면 플라스틱 기판에 이들을 전사하는 프로세스에 있어서는, 능동 소자를 형성할 때에 사용한 소자 형성 기판을 제거하는 방법에 과제가 남는다.
예를 들면, 능동 소자를 형성했을 때의 소자 형성 기판을 완전하게 제거하는 경우에는, 그 소자 형성 기판 위에 형성한 능동 소자에 손상을 주지 않도록, 소자 형성 기판을 에칭하는 것이 어렵다.
또한, 능동 소자 형성 시의 소자 형성 기판을 완전히 제거하지 않는 경우에는, 예를 들면 능동 소자가 형성된 유리로 이루어지는 지지 기판을 얇게 하고, 이 얇은 유리 기판을, 접착층을 개재하여 플렉시블 시트에 접착한 표시 장치가 본 출원인에 의해 개발되어 있다. 이 표시 장치는 표시면을 곡면으로 하기 위해 상기 플렉시블 시트를 구부리면 유리 기판이 파손되는 경우가 있어, 신뢰성에 문제가 있다.
상술한 바와 같이, 종래 내열성이 우수한 소자 형성 기판 위에 액티브 매트릭스 소자나 그 배선 구조를 형성한 후, 가볍고, 가요성의 플라스틱 기판 등에 이들을 옮기는 프로세스에서는 액티브 매트릭스 소자에 손상을 주지 않고, 신뢰성이 높고, 장치 전체적으로 유연성이 높은 표시 장치를 얻는 것이 곤란하였다.
본 발명은 소자 형성 기판으로서 유리 기판을 이용한 경우에도 신뢰성이 높고, 장치 전체적으로 유연성이 높은 액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는 가요성의 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되고, 상기 제1 기판에 대향하는 표면에 선단부가 곡율을 갖는 형상의 요철을 갖는 얇은 유리층과, 상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성된 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제2 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는 가요성의 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과, 상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판을 포함하고, 상기 얇은 유리층 중 적어도 상기 능동 소자에 대응하는 영역의 두께는 그 밖의 영역의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제3 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는 가요성의 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과, 상기 접착층과 상기 얇은 유리층과의 사이에 설치되어 상기 접착층측의 상기 얇은 유리층의 표면에 압축 응력을 제공하는 압축 응력 인가층과, 상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제4 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는 가요성의 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과, 상기 접착층과 상기 얇은 유리층과의 사이에 설치되고, 수산기를 갖는 화합물의 침입을 방지하는 수산기 침입 방지층과, 상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 상기 표시부 위에 설치되는 대향 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제5 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치는, 가요성의 제1 기판과, 상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과, 상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와, 상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와, 상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판과, 상기 접착층 내에 설치된 그물코 구조의 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제6 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법은, 유리를 포함하는 소자 형성 기판에 화소마다 능동 소자를 형성하는 소자 형성 공정과, 소자 형성 공정 후에, 소자 형성 기판을 물리적 연마하고, 그 후에 화학적 연마하여 박막화하는 연마 공정과, 접착층을 개재하여 연마한 소자 형성 기판의 면을 플라스틱 기판에 접착하는 접착 공정과, 소자 형성 기판과 대향 기판을 대향시켜, 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제7 형태에 따른 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법은, 유리를 포함하는 소자 형성 기판에 화소마다 능동 소자를 형성하는 소자 형성 공정과, 소자 형성 공정 후에, 소자 형성 기판을 연마하여 박막화하는 연마 공정과, 연마 공정 후에, 소자 형성 기판의 선팽창 계수보다도 큰 선팽창 계수를 갖는 압축 응력 인가층을 소자 형성 기판의 연마한 측의 면에 형성하고, 그 후에 냉각하는 공정과, 접착층을 개재하여 소자 형성 기판의 압축 응력 인가층이 형성된 면에 플라스틱 기판을 접착하는 접착 공정과, 소자 형성 기판과 대향 기판을 대향시켜, 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부를 형성하는 공정을 포함 하는 것을 특징으로 한다.
<발명의 실시 형태>
본 발명의 일 실시 형태는 유리 기판을 소자 형성 기판으로서 이용하여 능동 소자를 형성한 후에, 이 유리 기판을 박막화하고, 그 후 접착층을 개재하여 플라스틱 기판 등의 구부러질 수 있는 부드러운 지지 기판에 접착한 구조를 갖는 액티브 매트릭스형 표시 장치에 대하여, 표시 장치 전체적으로 유연성 및 강도를 향상시키는 수단을 제공하는 것이다.
예를 들면, 수십 ㎛ 정도로 박막화된 유리 기판(얇은 유리층)은 그 기계적 성질은 그 유리가 갖는 제반 물성으로부터 일탈하지는 않는다. 그리고, 부드러움이나 굽힘 강도에 대해서는, 표면 등에 존재하는 크랙에 기인하여 진전하는 취성 파괴에 관한 Griffith의 이론에 지배되어 있고, 표면에 크랙이 존재하지 않는 이상적인 표면 상태에 대하여, 크랙의 존재에 의해 굽힘 강도 등의 물성값은 약 1/10 이하로 저감한다. 따라서, 이 얇은 유리층 표면에 존재하는 크랙의 진전을 방지하는 구조를 액티브 매트릭스형 표시 장치에 도입함으로써, 장치 전체적으로 유연성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는, 이 얇은 유리층의 접착층 표면에 존재하는 크랙의 진전을 방지하는 수단으로서, 다음과 같은 수단을 이용하고 있다.
첫째, 얇은 유리층의 플라스틱 기판과의 접착면을, 얇은 유리층 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하의 완만한 요철을 갖는 파상의 형상으로 하는 것이다. 이것은, 우선 유리 기판을 물리적 연마한 후에, 유리 기판 표면을 화학적 연마함으로 써, 요철 선단부의 형상을 샤프 형상으로부터 곡율을 갖는 형상으로 한다. 또한, 상기 화학 연마에 의해 크랙 샤프부도 둔화가 가능하다. 그 후, 유리 기판을 연마하여 형성한 얇은 유리층의 접착면 전체를 파상으로 함으로써, 크랙으로의 인장 응력의 일극 집중을 방지하게 된다.
둘째, 얇은 유리층의 능동 소자 및 배선으로 이루어지는 액티브 매트릭스를 구성하는 요소에 대응하는 영역을 두껍게, 그 밖의 영역을 얇게 하는 것이다. 이것은, 유리 기판에 능동 소자를 형성하면, 액티브 매트릭스를 구성하는 요소를 형성한 영역은 비교적 잔류 응력이 크고, 강도가 약해지기 때문에, 그 영역을 두껍게 하여 강도를 갖게 하는 것이다.
셋째, 얇은 유리층의 플라스틱 기판과 접착한 측의 면에서, 면 내에 압축 응력을 가하는 것이다. 일반적으로, 유리의 크랙은 크랙 선단부에 인장 응력이 인가된 경우에 진전한다. 또한, 통상 유리 기판의 표면은 크랙의 진전을 방지하기 위해 압축 응력을 인가하도록 가공되어 있다. 그러나, 얇은 유리층은 소자 형성 기판을 연마하여 형성하기 때문에, 유리 내부의 인장 응력이 인가된 영역이 노출되어 있어, 크랙이 진전하기 쉽다. 이 때문에, 얇은 유리층의 연마면에, 초기 상태로 압축 응력을 인가하면, 얇은 유리층의 연마면에 인장 응력이 인가되도록, 액티브 매트릭스형 표시 장치 전체를 구부린 경우에도, 크랙의 진전을 방지하는 것이 가능하게 된다. 압축 응력의 인가 방법으로는 유리보다도 선팽창 계수가 큰 재료를 이용하여, 얇은 유리층의 연마한 면에 압축 응력 인가층을 형성하고, 이것을 냉각하여 얇은 유리층의 면 내에 압축 응력을 인가하는 것이다.
넷째, 얇은 유리층의 플라스틱 기판과 접착한 측의 면에, 수분으로 대표되는 수산기를 갖는 분자의 침입을 차단하는 수산기 침입 방지층을 형성하는 것이다. 유리의 크랙 진전에 대해서는, 수산기가 그 크랙 진전을 조장하는 것이 알려져 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 액티브 매트릭스형 표시 장치의 얇은 유리층이 소자 형성 기판을 연마하여 형성되어 있고, 미리 인가한 압축 응력이 없어지기 때문에, 크랙 진전을 방지하는 층을 얇은 유리층과 접착층 사이에 형성함으로써, 얇은 유리의 크랙 진전을 방지하는 것이 가능해진다.
다섯째, 접착층 내에 그물코 구조의 보강 부재를 형성하는 것이다. 이 보강 부재는 능동 소자를 형성한 영역 바로 아래의 접착층 내에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 비교적 잔류 응력이 커도 강도적으로 약해지는, 능동 소자가 형성된 영역의 얇은 유리층을 보강하는 것이 가능해지고, 유리층의 강도 향상에 크게 공헌한다.
이하에, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명한다. 도 1의 (a) 내지 도 1의 (b)는 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시한 도면이고, 도 1의 (a)는 평면도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시한 절단선 A-A'의 단면도이다. 도 2 내지 도 6은 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 능동 소자를 형성하는 공정을 도시한 단면도이고, 도 7∼도 10은 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 전사 공정을 도시한 단면도이다. 또, 도 1의 (a)에서는 표시 장치 중 2×2의 소자, 도 1의 (b), 도 7∼도 10에서는 2개의 소자, 도 2∼도 6에서는 하나의 소자만을 도시하고 있지만, 실제는 이들의 소자가 다수, 2차원 어레이 형상으로 배치되어 있다.
본 실시예에서는 유리 기판을 소자 형성 기판으로서 이용하여 능동 소자를 형성하고, 소자 형성 기판을 물리적 연마하며, 그 후에 화학적 연마하여 박막화함으로써, 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하의 크기의 요철을 갖는 얇은 유리층으로 하여, 액티브 매트릭스형 표시 장치를 형성한다. 즉, 물리적 연마에 의해 얇은 유리층의 표면에 발생한 연마 형상을, 화학적 연마에 의해 샤프 형상으로부터 곡율을 갖는 형상으로 함으로써, 강도를 향상시키는 것이다. 여기서, 요철의 크기란 볼록부의 선단으로부터 오목부의 바닥까지의 최대 거리를 의미한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치는, 도 1의 (a), 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 플라스틱 기판(101)과, 플라스틱 기판(101) 위에 접착층(102)을 개재하여 형성되는 얇은 유리층(103)과, 얇은 유리층(103) 위에 형성되는 언더코팅층(104)과, 언더코팅층(104) 위에 화소마다 형성되는 박막 트랜지스터(능동 소자 : 105)와, 얇은 유리층(103) 위에 형성되어 박막 트랜지스터(105)에 의해 구동되어 화소마다 표시 가능한 액정층(표시부 : 106)과 액정층(106) 위에 대향 전극(107)을 형성한 대향 기판(108)을 갖는다. 얇은 유리층(103)의 플라스틱 기판(101)에 대향하는 측의 면은 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하의 요철을 갖는다.
또한, 능동 소자(105)는 섬 형상으로 형성되는 활성층(110)과, 그 위에 전면에 형성되는 게이트 절연막(111)과, 게이트 절연막(111) 위의 활성층(110)에 대응 하는 영역에 형성되는 게이트 전극(112)과, 그 위에 전면에 형성되는 층간 절연막(113)과, 게이트 절연막(111) 및 층간 절연막(113)에 개구된 컨택트홀을 통하여 활성층(110)과 접속하는 소스·드레인 전극(114)을 갖는다. 소스·드레인 전극(114)의 한쪽은 화소 전극(115)에 접속된다.
이어서, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의, 능동 소자의 제조 방법을 도 2∼도 6을 이용하여 설명한다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 충분히 세정한 무알카리 유리 기판(소자 형성 기판 : 201) 위에 실란 등의 원료를 이용한 플라즈마 여기 화학 기상 퇴적법(PECVD 법) 등을 이용하여, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등으로 언더코팅층(104)을 퇴적시킨다. 언더코팅층(104)은 유리 기판(201)으로부터의 미량 알칼리 성분 용출 등을 방지할 수 있다.
활성층(110)을 형성한다. PECVD법 등을 이용하여 비정질형의 실리콘막을 성장시킨 후, KrF 등을 이용한 엑시머 레이저를 조사하여 순간적으로 용융 후 결정화시켜 다결정화한다. 그리고, 불소계 가스에 의한 반응성 이온 에칭법(RIE 법) 등을 이용한 이방성 에칭법에 의해, 다결정 실리콘층의 소자 분리를 행하여, 활성층(110)을 형성한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 플라즈마 여기 화학 기상 퇴적법(PECVD 법) 등을 이용하여, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막에 의해 게이트 절연막(111)을, 활성층(110)을 피복하도록 성막한다.
이어서 게이트 전극(112)을 형성한다. 스퍼터링법 등을 이용하여, Mo, W, Ta, 또는 그 합금 등 금속막을 게이트 절연막(111) 위에 퇴적시킨다. 이 금속막 위에 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그래피법을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하며, 예를 들면 용제에 침지시켜 선택적으로 레지스트 패턴이 없는 부분의 금속막을 제거하는 방법을 이용함으로써, 활성층(110)에 대응한 형상으로 게이트 전극(112)을, 소정의 형상으로 게이트선군(202)을 가공한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 활성층(110)의 후술하는 소스·드레인 전극과 컨택트하는 영역에 접합면을 형성하기 위해, 불순물 도입을 행한다. 본 실시예에서는, 불순물로서 인(P)을 이용한다. 이 때, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(112)을 마스크로 하여, 이온 도핑법에 의해 이온 농도가 1022㎝-3 정도가 되도록 도입하고, 이 도입된 P를 활성화시키기 위해 열 처리를 행한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상압 화학 기상 퇴적법(APCVD법)에 의해 층간 절연막(113)으로 되는 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막을, 게이트 전극(112)이나 게이트선군(202)을 피복하도록 성막한다. 그 후, 층간 절연막(113) 및 게이트 절연막(111)을 개재하여 소스·드레인 전극과 활성층(110)과의 컨택트를 행하기 위한관통 홀 형성을, 포토에칭 프로세스를 이용하여 행한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(113) 위에 관통 홀을 통하여 활성층(110)과 접속하도록, Mo, Ta, W, Al, Ni 등의 금속, 또는 그 합금이나 적층막 등을, 예를 들면 스퍼터링법 등을 이용하여 퇴적시킨 후, 게이트 전극 형성시와 마찬가지로 포토에칭 프로세스를 이용하여, 소스·드레인 전극(114)과 신호선군(203)의 형성을 행한다. 소스·드레인 전극(114)의 한쪽은 화소 전극(115)과 접속된다.
이 일련의 박막 트랜지스터 및 배선 형성 프로세스에서는, 예를 들면 500℃ 이상의 열 공정이 존재하지만, 본 실시예에서는 소자 형성 기판은 비정질 박막 트랜지스터나 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제조할 때에 널리 이용되고 있는 무알카리 유리 기판과 그 기판 두께를 사용하기 때문에, 문제없이 제조 가능해진다. 또한, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제조할 때에 종래의 제조 방법이 채용 가능해진다.
이어서, 능동 소자를 형성한 후의 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법을, 도 7∼도 10을 이용하여 설명한다. 도 7∼도 10에서는 박막 트랜지스터의 상세 내용은 생략하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터(105)를 형성한 유리 기판(201)의 표면에, 자외선광을 조사하면 접착력이 약해지는 내불산성이 우수한 접착제를 간극없이 표면 도포하여 가착층(204)으로 하고, 이 가착층(204)을 사이에 두고 유리 기판(201)과 대향하는 위치에, 접착면측을 유기 재료와의 접착성을 좋게 하기 위해 코팅한 내불산성이 우수한 불소계 수지 시트 등으로 이루어지는 중간 기판(205)을 배치한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 유리 기판(201)면측으로부터 연마제를 이용하여 물리적으로 연마하고, 0.1㎜ 정도의 두께까지 연마제의 거칠기를 조정하면서 연마함으로써, 유리 기판(201)을 얇은 유리층(103)으로 한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 물리적인 연마 후, 이들 전체를 불산계의 용제에 침지시켜 화학적 연마하고, 얇은 유리층(103)을 약 30㎛ 정도의 두께까지 용해시킨다. 이 때, 얇은 유리층(103)이 얇아진 후에는, 예를 들면 암모늄 등을 첨가한 불산계 용액으로서, 에칭 레이트를 조정하는 것이 바람직하다.
얇은 유리층의 요철은, 얇은 유리층 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 요철의 크기가 50분의 1 미만이면, 경면과 거의 동등한 상태로 되어도 되며, 응력 완화의 효과를 기대할 수 없다. 또한, 요철의 크기가 2분의 1보다 크면, 유리의 내부 응력이 오목부에 집중한다. 특히, 얇은 유리층(103)의 요철의 크기를 20분의 1이상, 2분의 1이하로 함으로써, 얇은 유리층(103)과 접착층과의 접촉 면적이 확대되고, 양호한 접착 특성을 얻는 것도 가능해진다.
얇은 유리층(103)의 두께는 강도를 유지하기 위해 약 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하며, 무게를 가볍게 유지하기 위해 약 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 얇은 유리층(103)의 요철을, 얇은 유리층(103) 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하 정도로 하기 위해서는 물리적 연마를 행할 때에, 지석(砥石) 등의 연마제의 입경(거칠기)을 형성하는 요철의 크기와 동일한 정도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 얇은 유리층(103)의 두께를 약 50㎛로 하고, 두께의 약 10분의 1의 요철을 형성하는 경우에는, 약 5㎛의 입경의 지석을 사용함으로써, 상정하는 요철을 형성할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 충분히 세정한 후, 얇은 유리층(103)의 에칭한 면에 밀착성이 우수한 접착제를 이용하여, 접착층(102)을 전면에 형성한다. 이 접착층(102)을 사이에 둔 대향측에, 진공 라미네이트 기술을 이용하여, 0.1㎜ 정도의 두께의 폴리에테르 술폰(PES(Polyether-sulfone)) 필름을 플라스틱 기판(101)으로서 접착한다.
그 후, 중간 기판(205)측으로부터 자외선광을 조사하고, 가착층(204)의 접착력을 약하게 하는 처리를 실시한다. 그리고, 중간 기판(205)을 천천히 박리해 가고, 층간 절연막(113) 등 박막 트랜지스터(105)의 표면을 노출시킨다. 이 때, 가착층(204)의 성분 잔여가 발생하기 때문에, 이것을 이소프로판올 등의 유기 세정법을 이용하여 제거하고, 세정면을 노출시킨다. 본 실시예에서는 층간 절연막(113)이 노출되는 구성으로 했지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 박막 트랜지스터(105)와 가착층(204) 사이에, 박막 트랜지스터(105) 등의 보호를 위해, 예를 들면 노볼락계 수지 등의 보호층을 형성해도 된다. 보호층을 형성함으로써, 가착층(204)의 재료 등에 대하여 선택의 여지가 넓어지게 된다.
이 후, 완성된 액티브 매트릭스 기판과, 대향 전극(107)을 형성한 대향 기판(108)을 조합하여 셀을 형성하고, 액정을 주입하여 액정층(106)으로서 밀봉하여, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 완성한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법에서의 유리 기판의 연마 공정에 대하여 상세히 설명한다.
본 실시예에서는 유리 기판의 연마 공정에서는 물리적 연마 공정과 화학적 연마 공정이 병용된다. 도 11에 물리적 연마 공정 후의 얇은 유리층(103)을, 도 12에 물리적 연마 공정 후에 화학적 연마 공정을 행한 후의 얇은 유리층(103)을 모식적으로 도시한다. 도 11의 하측이 연마면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 물리적 연마 공정 후의 얇은 유리층(103)의 연마면은 물리적 연마를 행할 때에 이용한 연마재에 의해 형성된 많은 예각인 크랙(301) 등이 존재하고 있다. 통상, 유리의 연마시에는, 연마면의 평탄성을 좋게 하기 위해, 예를 들면 #500 내지 #1000, #3000로 한 바와 같이, 보다 정밀한 연마재를 이용하여, 완성하게 된다. 그러나, 얇은 유리층의 연마에 많은 시간을 할애하여 물리적 연마를 행하는 것은 생산성을 저하시킨다. 또한, 박막 트랜지스터를 형성한 이면의 크랙이나 흠집 상태 확인은 어려우므로, 예를 들면 유리의 강도를 저하시키는 크랙이 되는 흠집을 남기기 쉽다.
그래서, 본 실시예에서는 도 11에 도시한 바와 같은 상태에서 화학적 연마를 행함으로써, 도 12에 도시한 바와 같이 예리한 선단이 없고, 얇은 유리층(103) 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하 정도의 요철(302)을 갖는 파상 구조를 형성할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 물리적 연마에 많은 시간을 할애하지 않고, 강도가 큰 얇은 유리층을 형성 가능하게 된다.
여기서, 유리 기판을 물리적으로 연마하여 크랙이 남은 얇은 유리층으로 한 경우의 모식도를 도 13∼도 15에 도시한다. 도 13∼도 15에서, 하측이 얇은 유리층(103)의 연마면이다. 이 때, 예를 들면 얇은 유리층(103)의 연마 시의 흠집 잔여나 그 후의 제조 공정에 의한 흠집 등에 의해 발생한 크랙(301)이, 도 13에 도시한 바와 같이 존재한 경우, 이 크랙(301)에 의한 얇은 유리층(103)의 강도 저하가 우려된다.
도 14의 실선 화살표로 나타내는 방향으로, 얇은 유리층(103)을 포함하는 표시 장치 전체(도시하지 않음)를 구부린 경우에는, 얇은 유리층(103)의 연마면에 압축 응력이 인가되고, 연마면과 반대측 면에는 인장 응력이 인가된다. 그리고, 크랙(301)에는 파선 화살표 방향의 압축 응력이 인가되기 때문에, 크랙(301)의 진전은 볼 수 없다.
그러나, 도 15의 실선 화살표로 나타내는 방향으로, 얇은 유리층(103)을 포함하는 표시 장치 전체(도시하지 않음)를 구부린 경우에는, 얇은 유리층(103)의 연마면에는 인장 응력이 인가되고, 연마면과 반대측의 면에 압축 응력이 인가된다. 그리고, 크랙(31) 선단부에 파선 화살표 방향의 인장 응력이 집중하게 된다. 이것은, 얇은 유리층의 연마면이 평탄성이 우수하고, 또한 크랙의 수가 적은데, 즉 양호한 제조 상태일 수록, 그 소수의 크랙 선단부에 응력이 집중되어, 용이하게 유리에 파손을 초래하게 된다.
한편, 본 실시예에 의한 얇은 유리층 연마면에서의 파상 구조를 채용한 경우에는, 얇은 유리층을 포함하는 표시 장치 전체를 어느 한 방향으로 구부렸다고 해도, 충분한 화학적 연마에 의해 곡율을 갖는 오목부 구조로 되어 있기 때문에, 선단 형상의 예리한 크랙이 없기 때문에, 깨어질 가능성이 낮다.
또한, 연마면의 볼록부와 오목부가 각각 역방향으로 응력을 완화시키는 방향으로 기능한다.
즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 얇은 유리층(103)의 요철을 갖는 연마면 전 체에 인장 응력이 기능하는 실선 화살표 방향으로 표시 장치 전체(도시하지 않음)를 구부린 경우에는, 볼록부에 인장 응력이 오목부에 압축 응력이 인가된다. 그리고, 도 17에 도시한 바와 같이, 얇은 유리층의 요철을 갖는 연마면 전체에 압축 응력이 기능하는 실선 화살표 방향으로 표시 장치 전체(도시하지 않음)를 구부린 경우에는 볼록부에 압축 응력이, 오목부에 인장 응력이 인가된다. 따라서, 전체적으로 응력을 완화시킬 수 있다.
또한, 도 18에 모식적으로 도시한 바와 같이, 얇은 유리층(103)에 물리적 연마 공정과 화학적 연마 공정을 행하여 요철을 갖는 형상으로 한 후에, 제조시 등의 흠집에 의한 크랙(301)이 발생했다고 해도, 그 크랙(301)의 선단부에 집중하는 응력은 하나의 요철(화살표로 나타내는 범위)로 한정되게 된다. 따라서, 그 응력은 종래예와 비교하여, 대폭 저감됨으로써 얇은 유리층(103)의 파괴 강도는 대폭 증가하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 플라스틱 기판으로서 PES 필름을 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 밖의 플라스틱 기판 등이라도 대응 가능하다. 예를 들면, 약 0.1㎜ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 필름(PET)이라도 되며, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN), 폴리카보네이트(PC), 시클로올레핀폴리머 등의 폴리올레핀계 수지, 아크릴 수지, 액정 폴리머, 무기 재료를 혼합한 강화 플라스틱, 폴리이미드 등이라도 형성 가능하다.
(제2 실시예)
이어서, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 도 19는 본 실시예의 액 티브 매트릭스형 표시 장치를 도시하는 단면도이다. 도 20∼도 23은 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법을 도시한 단면도이다. 또, 도 19에서는 2개의 소자, 도 20∼도 23에서는 하나의 소자만을 도시하고 있지만, 실제는 이들의 소자가 다수, 2차원 어레이 형상으로 배치되어 있다. 본 실시예에 대해서는, 제1 실시예와 서로 다른 점만 설명하고, 마찬가지의 부분은 생략한다.
본 실시예에서는, 유리 기판을 소자 형성 기판으로서 이용하여 액티브 매트릭스 소자를 형성하고, 소자 형성 기판을 박막화하여 얇은 유리층으로 하지만, 그 때에 얇은 유리층 중 적어도 능동 소자에 대응하는 영역을 두껍게, 그 밖의 영역을 얇게 하여, 액티브 매트릭스형 표시 장치를 형성한다. 소자 형성 기판 위에 능동 소자를 형성한 액티브 매트릭스 기판에서는, 예를 들면 박막 트랜지스터를 능동 소자로서 이용한 경우, 박막 트랜지스터부에는 다층의 박막이 퇴적하고 있다. 그 때문에, 얇은 유리층의 박막 트랜지스터가 형성된 영역에서는 소자나 배선 등의 구조물이 없는, 예를 들면 화소 영역 등과 비교하여, 국소적으로 큰 응력이 인가되어 있다고 생각된다. 이 때문에, 강도 보강 등 기계적인 성질의 관점으로부터, 박막 트랜지스터부나 배선부 등은, 얇은 유리층의 두께가, 다른 부분과 비교하여 두꺼운 것이 바람직하다. 또한, 박막 트랜지스터부의 활성층 등의 화학적 안정성을 유지하기 위해서도, 수분 등의 블록층으로 되는 얇은 유리층은 비교적 두꺼운 것이 바람직하게 된다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치는, 도 19에 도시한 바와 같이 제1 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치와 거의 동일하지만, 요철부가 각각 박막 트 랜지스터(105) 및 배선에 대응하는 영역의 얇은 유리층(401)에서는 두껍게, 그 밖의 영역의 얇은 유리층(402)에서는 얇게 한 점이 제1 실시예와 서로 다르다.
이어서, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법을, 도 20 내지 도 23을 이용하여 설명한다. 능동 소자의 제조 방법은 제1 실시예과 같이 행하면 되므로, 생략한다.
도 20에 도시한 바와 같이, 박막 트랜지스터(105)를 형성한 유리 기판(201)의 이면에, 예를 들면 노볼락 수지로 이루어지는 포지티브형 레지스트(403)를 막 두께 5㎛ 정도로 골고루 도포한다. 그리고, 유리 기판(201)의 박막 트랜지스터(105)를 형성한 측으로부터, 포지티브형 레지스트(403)를 패터닝할 수 있을 정도의 광량으로 노광을 행한다.
도 21에 도시한 바와 같이, 현상법에 의해 박막 트랜지스터(105)나 배선 등(도시하지 않음)을 마스크로 하여, 이들에 의해 차광된 부분의 레지스트(403)만을 남긴 패턴을 형성한다. 이 때, 레지스트(403)의 베이킹 온도는 100℃ 정도의 비교적 저온으로 하고, 나중에 불산계 용액에 함침시킬 때에 용해, 또는 박리할 정도의 조건이면 된다.
도 22에 도시한 바와 같이, 유리 기판(201)의 레지스트 패턴(403)을 형성하지 않은 측의 면에, 자외선광을 조사하면 접착력이 약해지는 내불산성이 우수한 접착제를 간극없이 표면 도포하여 가착층(204)으로 하고, 이 가착층(204)을 사이에 두고 유리 기판(201)과 대향하는 위치에 접착면측을 유기 재료와 접착성을 좋게 하기 위해 코팅한 내불산성이 우수한 불소계 수지 시트 등으로 이루어지는 중간 기판(205)을 배치한다. 그리고, 이들 전체를 불산계 용제에 침지시켜, 유리 기판(201)을 약 30㎛ 정도의 두께로 될 때까지 용해시키고, 얇은 유리층(103)으로 한다. 여기서, 유리 기판(201)이 얇게 된 후에는, 예를 들면 암모늄 등을 첨가한 불산계 용액으로 하고, 에칭 레이트를 조정한 것이 바람직하다. 이 때, 패턴 형성된 레지스트(403)에 대해서는, 충분한 내불산성이 없기 때문에, 불산계 용제에 함침시켰을 때에 잠시 후, 박리하게 된다. 이에 의해, 얇은 유리층(103) 중, 박막 트랜지스터(105)에 대응하는 영역이 얇은 유리층(401)이 50㎛ 정도로 두껍고, 그 밖의 영역의 얇은 유리층(402)이 25㎛ 정도로 얇아진다.
도 23에 도시한 바와 같이, 충분히 세정한 후, 얇은 유리층(103)을 에칭한 면에 밀착성이 우수한 접착제를 이용하여, 접착층(102)을 전면에 형성한다. 이 접착층(102)을 사이에 둔 대향측에 진공 라미네이트 기술을 이용하여, 0.1㎜ 정도 두께의 폴리에테르 술폰(PES) 필름을 플라스틱 기판(101)으로서 접착한다.
그 후, 제1 실시예와 같이 함으로써, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 완성한다.
본 실시예에서는 레지스트로 보호된 부분에 대해서는, 유리 기판의 에칭 시에, 그 레지스트가 존재하기 때문에 에칭 개시가 지연되어, 레지스트로 보호된 박막 트랜지스터 소자부나 배선 구조부 등에 대응하는 영역이 두께를 갖는 얇은 유리층이 자기 정합적으로 형성 가능해진다. 또한, 레지스트에 의해 형성되는 얇은 유리층의 볼록부와 오목부는 유리 기판의 에칭의 초기 상태로 형성되기 때문에, 유리 기판의 에칭이 진행됨에 따라, 그 경계는 완만히 변화해 가기 때문에, 박막 트랜지 스터부나 배선부를 주기로 한 완만한 파상 구조를 형성할 수 있게 된다. 이 때문에, 제1 실시예에서 기재한 바와 같은, 얇은 유리층이 요철을 갖는 효과는 본 실시예에서도 얻을 수 있다. 본 실시예에서, 얇은 유리층의 두꺼운 영역은 단면 형상이 각이 둥글게 된 정방형이나 장방형, 사다리꼴 등이라도 된다. 또한, 볼록부의 크기는 소자부나 배선 구조부와 완전히 동일한 사이즈가 아니라도 되며, 다소 큰 경우나 작은 경우도 있을 수 있다.
본 실시예에서는, 레지스트의 소프트 베이킹에 의한 선택성을 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 레지스트의 잔사 등이 문제가 되는 경우에는 패턴을 형성한 레지스트에 대하여, 어느 정도 내불산성이 있는 140℃ 정도의 하드 베이킹을 행한다. 그리고, 레지스트에의 영향을 저감시킬 수 있는 암모늄 등을 첨가한 불산계 용액을 이용하여, 한번 유리 기판을 수십 ㎛정도 에칭한 후, 이 레지스트를 박리한 후, 유리 기판의 에칭을 행함으로써 마찬가지의 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 박막 트랜지스터부, 및 신호선이나 게이트선의 배선부를 형성한 후에, 이들이 형성되지 않은 측의 면으로부터 노광했기 때문에, 이들 모두 포함하는 부분의 얇은 유리층을 두껍게 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 액티브 매트릭스형 표시 장치에 있어서, 신호선 방향으로 보다 유연성을 갖게 하는 구조가 필요한 경우에는 신호선 바로 아래의 얇은 유리층이 두꺼우면, 그 유연성을 저해하게 된다. 따라서, 신호선 형성 전에 유리 기판 이면에의 레지스트 패턴 형성을 행하고, 그 후에 신호선 형성을 행하는 것도 가능하다. 마 찬가지로 함으로써, 능동 소자에만 대응하는 영역의 얇은 유리층을 두껍게 형성하는 것도 가능하다. 또한, 얇은 유리층을 두껍게 하는 영역의 두께와, 얇은 유리층이 얇은 영역의 두께는, 이들 두께의 차가 두꺼운 영역의 두께의 약 50분의 1 이상, 2분의 1 이하인 것이 바람직하다. 이 이유는, 제1 실시예와 마찬가지의 이유이다.
또한, 파상 형상의 주기성이나, 표시 장치의 특성에 대응하여, 이면 패턴 형성 시에 통상의 포토에칭 프로세스와 마찬가지로 마스크를 이용한 노광을 행하고, 임의의 패턴 형성을 행해도 된다. 제1 실시예에 기재한, 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하의 요철을 갖는 얇은 유리층을 형성하는 프로세스로서, 통상의 포토에칭 프로세스와 마찬가지로 마스크를 이용한 레지스트의 노광을 행하여, 얇은 유리층의 요철 형성을 행해도 된다.
(제3 실시예)
이어서, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다. 도 24는 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시하는 단면도이다. 도 27 내지 도 29는 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 단면도이다. 또, 도 24, 도 26 내지 도 29에서는 2개의 소자만을 나타내고 있지만, 실제는 이들 소자가 다수, 2차원 어레이 형상으로 배치되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터의 상세 내용은 생략하고 있다. 본 실시예에 대해서는, 제1 실시예와 상이한 점만 설명하고, 동일한 부분은 생략한다.
본 실시예에서는, 유리 기판을 소자 형성 기판으로서 이용하여 능동 소자를 형성하고, 소자 형성 기판을 박막화하여 얇은 유리층으로 한 후, 유리보다도 선팽창 계수가 큰 재료를 이용하여, 얇은 유리층이 연마된 면에 압축 응력 인가층을 형성하고, 이것을 냉각하여 얇은 유리층의 표면에 압축 응력을 인가하는 것이다.
대부분의 유리 기판(201)은, 그 강도를 올리기 위해 도 25에 도시한 바와 같이 양측의 표면에, 압축 응력이 인가되도록 처리되어 있다. 이것은, 유리 기판의 파괴로 연결되는 크랙 진전이, 크랙 선단부로 인장 응력이 인가되는 것이 원인이기 때문이다. 통상 액티브 매트릭스형 표시 장치에 이용되는 무알카리 유리 기판에 대해서도, 상기한 압축 응력이 양면에 인가되어 있다. 유리 기판에 박막 트랜지스터 등을 형성하고 박막화하여 얇은 유리층으로 한 경우, 도 26에 도시한 바와 같이, 얇은 유리층(103)의 박막 트랜지스터(105)를 형성한 측의 면에는, 압축 응력이 인가되어 있는 상태로 되어 있다. 그러나, 얇은 유리층(103)의 박막 트랜지스터(105)를 형성하지 않은 측의 면은 박막화됨으로써, 인장 응력이 인가된다. 따라서, 크랭크가 있는 경우에는, 초기 상태로부터 인장 응력이 가해지게 되며, 또한 표시 장치 전체를 구부리는 것에 의해 인장 응력이 가해지기 때문에, 크랙 선단부에 큰 인장 응력이 용이하게 인가되게 된다.
따라서, 얇은 유리층으로 한 후에, 박막 트랜지스터를 형성한 면과는 반대측의 얇은 유리층 표면에, 압축 응력 인가층을 형성함으로써, 얇은 유리층의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 얇은 유리층과 플라스틱 기판을 접착하는 접착층에 의해 다소의 압축 응력을 인가하는 것도 가능하지만, 강력한 압축 응력을 인가하지는 못한다. 본 실시예의 구성으로 함으로써, 접착층으로서, 예를 들면 에폭시계의 접 착제 등의 부드러운 재료를 이용한 경우라도, 접착층에서 응력이 완화되지 않고, 얇은 유리층에 압축 응력을 제공할 수 있다. 이 때, 압축 응력 인가층에 대해서는 유리 기판보다도 선팽창 계수가 큰 것, 그리고 압축 응력 인가층을 형성한 후에 냉각 처리하고, 압축 응력 인가층의 수축에 의해 얇은 유리층에 압축 응력을 인가하는 것이 중요해진다.
이어서, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법을, 도 27∼도 29를 이용하여 설명한다. 능동 소자의 제조 방법은, 제1 실시예와 마찬가지로 행하면 되므로, 생략한다. 본 실시예에서는, 반사형 액정 표시 장치로 하고, 압축 응력 인가층과 반사층을 중첩시킨 경우를 나타낸다.
도 27에 도시한 바와 같이, 유리 기판(201)의 박막 트랜지스터(105)를 형성한 측의 면에, 자외선광을 조사하면 접착력이 약해지는 내불산성이 우수한 접착제를 간극없이 표면 도포하여 가착층(204)으로 하고, 이 가착층(204)을 사이에 두고 유리 기판(201)과 대향하는 위치에, 접착면측을 유기 재료와 접착성을 좋게 하기 위해 코팅한 내불산성이 우수한 불소계 수지 시트 등으로 이루어지는 중간 기판(205)을 배치한다.
도 28에 도시한 바와 같이, 유리 기판(201)을, 연마제를 이용하여 0.1㎜ 두께 정도까지 연마제의 거칠기를 조정하면서 연마하여, 얇은 유리층(103)으로 한다. 그 후, 이들 전체를 불산계 용제에 함침시켜, 얇은 유리층(103)을 약 30㎛ 정도의 두께까지 용해시킨다. 이 때, 유리 기판이 얇게 된 후에는, 예를 들면 암모늄 등을 첨가한 불산계 용액으로 하고, 에칭 레이트를 조정하는 것이 바람직하다. 그 후, 충분히 세정하고나서, 얇은 유리층(103)의 박막 트랜지스터(105)를 형성하지 않은 면, 즉 에칭된 면에 알루미늄(Al)을 스퍼터법에 의해 약 100㎚ 정도 성막하여 압축 응력 인가층(501)으로 한다. 이 때, 기판 온도를 100℃ 정도로 한다.
이어서, 압축 응력 인가층(501)을 성막한 면에 밀착성이 우수한 접착제를 이용하여, 접착층(102)을 전면에 형성한다. 이 접착층(102)을 사이에 둔 대향측에 진공 라미네이트 기술을 이용하여, 0.1㎜ 정도 두께의 폴리에테르 술폰(PES) 필름을 플라스틱 기판(101)으로서 접착한다. 이 때, 약 100℃ 정도의 고온 상태에서, 접합하여 처리를 행한다.
그리고, 도 29에 도시한 바와 같이 강온 속도가 약 10℃/분 정도로 실온(예를 들면 약 23℃)까지 강온시킨다. 통상, 유리와 알루미늄은 선팽창 계수 차가 1자릿수 이상 서로 다르다. 예를 들면, 많은 유리 기판에 대해서는, 그 선팽창 계수는 10-7/℃대인데 비하여, 알루미늄의 선팽창 계수는 2×10-5/℃ 정도이다. 이 때문에, 도 29에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 압축 응력 인가층(501)은 강온 공정에서 수축하고, 얇은 유리층(103)은 그다지 수축하지 않기 때문에, 압축 응력 인가층(501)을 성막한 후의 강온 공정에서, 얇은 유리층(103)의 압축 응력 인가층 측의 면에는 압축 응력이 인가되게 된다.
그 후, 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 완성한다.
본 실시예에서는, 얇은 유리층과 플라스틱 기판과의 접착 후의 강온 공정시 에 응력 완화를 위해, 액티브 매트릭스 기판 전체가 휘는 현상이 발생할 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 예를 들면 약 1.1㎜ 두께 정도의 충분한 판두께를 갖고, 또한 표면 평활성이 우수한 유리 기판에 본 액티브 매트릭스 기판을 사이에 두어, 강온시키면 된다.
본 실시예에서는, 얇은 유리층의 접착층과 접하는 면에 압축 응력 인가층을 형성함으로써, 압축 응력이 인가되어 있지 않은 얇은 유리층 이면측에서도, 크랙을 진전시키는 인장 응력의 존재를 방지할 수 있다.
본 실시예에서는, 반사형 액정 표시 장치인 경우이므로, 압축 응력 인가층으로서 알루미늄을 이용했지만, 압축 응력 인가층의 재료는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 은, 몰리브덴, 구리, 또는 알루미늄, 은, 몰리브덴, 구리 중 어느 하나를 포함하는 합금 등 유리와 비교하여 선팽창 계수가 큰 재료이면 된다. 또한, 성막 방법으로는 스퍼터링법을 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 화학적 증착법 등을 이용해도 된다. 단, 선팽창 계수의 차에 의한 압축 응력이 얇은 유리층 표면에 인가되는 것이 필요해지기 때문에, 예를 들면 150℃ 정도의 얇은 유리층에 손상을 주지 않을 정도의 가열이 가능한 성막 방법이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는 압축 응력 인가층으로서, 광 투과성이 없는 금속 재료를 이용했지만, 투과형 액정 표시 장치와 같이, 광 투과성이 필요한 경우, 광 투과성 재료를 이용할 필요가 있다. 이 때, 얇은 유리층보다 선팽창 계수가 큰 유리 등을, 예를 들면 RF 스퍼터링법을 이용하여 성막함으로써 대응할 수 있다. 예를 들면, 소자 형성 기판으로서, 알루미노붕규산염계의 유리 재료를 이용한 경우, 압축 응력 인가 층으로서, 선팽창 계수가 큰 납 칼리소다 등의 납계 유리나, 소다석회 등의 청판 유리 등을 이용할 수 있다. 이 때, 압축 응력 인가층을 성막한 후에는 고온 프로세스나 화학적 처리가 거의 없기 때문에, 납계 유리나 청판 유리 등, 내열성이나 내약 품성에 뒤떨어지는 유리 재료를 이용해도 문제없다.
(제4 실시예)
이어서, 본 발명의 제4 실시예에 대하여 설명한다. 도 30은 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시하는 단면도이다. 도 30에서는, 2개의 소자만을 도시하고 있지만, 실제는 이들 소자가 다수, 2차원 어레이 형상으로 배치되어 있다. 또한, 능동 소자의 상세 내용은 생략하고 있다. 본 실시예에 대해서는, 제1 실시예와 상이한 점만 설명하고, 동일한 부분은 생략한다.
본 실시예는, 얇은 유리층의 플라스틱 기판과 접착하는 접착층 측의 면에 존재하는 크랙의 진전을 조장하는 수산기를 갖는 분자의 진입을 방지하여, 수산기 침입 방지층을 형성하는 것이다. 얇은 유리층의 능동 소자를 형성하는 측의 면에서는, 제1 실시예에서 기재한 바와 같이, 유리 기판측으로부터의 미량 알칼리 성분 등의 용출을 방지하기 위해, 실리콘 산화막 등의 언더코팅층을 형성하고 있다. 이것은, 얇은 유리층측으로부터 보면, 능동 소자측으로부터 침입해 오는 수산기를 갖는 분자의 침입을 방지하는 역할도 갖게 된다. 그러나, 얇은 유리층의 연마면측에서는, 표면에 존재하는 크랙으로의 수산기를 갖는 분자의 침입을 방지하는 층이 존재하지 않는다. 이 때문에, 예를 들면 공기 내의 수분이나 접착층에 포함되는 수산기를 갖는 분자가 용이하게 크랙 선단부에 침입하기 때문에, 파괴로 연결되는 크 랙의 진전을 조장하게 된다. 따라서, 얇은 유리층의 연마면에 수산기를 갖는 분자의 침입을 방지하는 층을 도입하는 것은 유리층의 강도 향상에 크게 공헌한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치는, 도 30에 도시한 바와 같이 얇은 유리층(103)에 제1 실시예와 같은 요철을 형성하지 않고, 얇은 유리층(103)과 접착층(102)과의 사이에 수산기 침입 방지층(601)을 형성한 점이, 제1 실시예와 서로 다르다.
또한, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법은, 유리 기판을 박막화하여 얇은 유리층(103)으로 한 후에, 얇은 유리층(103)에 제1 실시예와 같은 요철을 형성하지 않고, 수산기 침입 방지층(601)을 형성한 점이 제1 실시예와 서로 다르다. 수산기 침입 방지층(601)은, 디클로로하이드록시프로필트리메틸실란 등과 같은 실란커플링제를 유리의 연마면측에 도포하고, 70℃ 정도의 비교적 저온에서 1 시간정도 처리하면 된다. 본 실시예에 사용 가능한 실란커플링제의 화학 구조식 예(700)를 도 31에 도시한다.
수산기 침입 방지층(601)을 형성함으로써, 얇은 유리층(103)의 연마면측에서는 얇은 유리층(103) 최외측 표면에 위치하는 수산기 침입 방지층(601)에서, 산소 원자와 실란커플링제의 수소 원자가 수소 결합을 형성한다. 이 때문에, 수산기 침입 방지층(601)의 표면은 알킬기가 존재하게 되기 때문에, 수산기를 갖는 분자의 진입을 방지하는 것이 가능하게 된다.
수산기 침입 방지층(601)으로서는 실란커플링제를 이용할 수 있고, 바람직하게는 글리시독시프로필-트리메톡시실란이나 메탈클리록시프로필트리메톡시실란, 트 리메톡시실릴프로필-에틸렌디아민, 트리디카플루오르쿠틸트리에톡시실란으로부터 선발되는 적어도 일종을 포함하는 층을 이용할 수 있다.
또한, 수산기 침입 방지층(601)으로서는, 실란커플링제와 같은 유기계 재료뿐만 아니라, 무기계 재료도 이용할 수 있다. 예를 들면, 얇은 유리층(103)의 연마된 측의 표면에, 용매에 크실렌을 이용한 폴리실라잔을, 스핀 코팅법을 이용하여 도포하고, 그 후 대기에서 200℃에서 3 시간 정도 소성한다. 이 공정에 의해, 얇은 유리층(103)의 표면에 막 두께 100㎚ 정도의 실리콘 산화막이 형성된다. 이 실리콘 산화막은 연마된 유리 표면으로의 수분을 방지하는 층으로서 기능하는 것이 가능해진다. 또, 성막 공정에 스핀 코팅법을 이용하고 있기 때문에, 연마된 유리면의 크랙이나 흠집 등의 보호 효과도 있다.
(제5 실시예)
이어서, 본 발명의 제5 실시예에 대하여 설명한다. 도 32는 본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치를 도시하는 단면도이다. 도 32에서는, 2개의 소자만을 도시하고 있지만, 실제는 이들의 소자가 다수, 2차원 어레이 형상으로 배치되어 있다. 또한, 능동 소자의 상세 내용은 생략하고 있다. 본 실시예에 대해서는, 제1 실시예와 상이한 점만 설명하고, 동일한 부분은 생략한다.
본 실시예는 접착층(102) 내에 그물코 구조의 보강 부재(701)를 형성한 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 보강 부재(701)는 능동 소자(105)를 형성한 영역 바로 아래의 접착층(102) 내에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 비교적 잔류 응력이 커도 강도적으로 약해지는 능동 소자(105)가 형성된 영역의 얇은 유리층(103)을 보강하는 것이 가능해지고, 유리층(103)의 강도 향상에 크게 공헌한다.
본 실시예의 액티브 매트릭스형 표시 장치는 도 32에 도시한 바와 같이, 얇은 유리층(103)에 제1 실시예와 같은 요철을 형성하지 않고, 접착층(102) 내에 그물코 구조의 보강 부재(701)를 형성한 점이 제1 실시예와 서로 다르다.
또한, 상술한 각 실시예는, 그 조합에 의해 복합 효과를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제1 실시예와 제3 실시예를 조합함으로써, 제1 실시예의 연마면측을 요철로 하는 효과와 제3 실시예에 의한 수산기를 갖는 분자의 침입을 방지하는 효과에 의해, 연마된 유리층의 강도 향상이 가능하다. 여기서는, 제1 실시예와 제3 실시예와의 조합의 경우를 나타냈지만, 이 조합에 한정되는 것은 아니며, 임의의 조합이 가능하다.
또, 상술한 각 실시예에서는 표시부로서 액정층을 이용한 액정 표시 장치의 예를 나타내었지만, 본 발명은 액정 표시 장치에 한정되는 것은 아니며, 매트릭스 구동이 필요한 디바이스 전반에 물론 응용할 수 있다. 예를 들면, 유기 EL 등의 자발광 타입의 표시 장치나, 전기 영동 소자를 이용한 것, 또는 액정을 이용한 경우라도, 대향 전극을 없애고 소자 회로 영역측에 빗살형의 한쌍의 화소 전극을 형성하여 표시면 방향으로 전계를 인가하여 액정을 구동하는 방법을 적용해도 된다. 표시부로서 유기 EL을 이용한 경우에는 전류 구동형 주변 드라이버 회로나, 화소 내에 2∼6 트랜지스터에 의한 선택용 스위치와 전류 공급용 구동 트랜지스터 및 트랜지스터 특성 변동 보정 회로 등을 이용한 구성 등이 바람직하지만, 이들 회로 구 성은 종래 이용되고 있는 회로를 이용하면 된다. 또한, 능동 소자로서 박막 트랜지스터를 복수개 이용한 회로로 해도 된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 소자 형성 기판으로서 유리 기판을 이용한 경우에도 신뢰성이 높고, 장치 전체적으로 유연성이 높은 액티브 매트릭스형 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 가요성의 제1 기판과,
    상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되고, 상기 제1 기판에 대향하는 표면에 선단부가 곡율을 갖는 형상의 요철을 갖는 얇은 유리층과,
    상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와,
    상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와,
    상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성된 제2 기판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철은 상기 얇은 유리층의 두께의 50분의 1 이상, 2분의 1 이하의 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  4. 가요성의 제1 기판과,
    상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과,
    상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와,
    상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와,
    상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판
    을 포함하고,
    상기 얇은 유리층 중 적어도 상기 능동 소자에 대응하는 영역의 두께는 그 이외의 영역의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 기판은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  6. 가요성의 제1 기판과,
    상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과,
    상기 접착층과 상기 얇은 유리층과의 사이에 설치되고 상기 접착층측의 상기 얇은 유리층의 표면에 압축 응력을 제공하는 압축 응력 인가층과,
    상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와,
    상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와,
    상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압축 응력 인가층은 선팽창 계수가 상기 얇은 유리층의 선팽창 계수보다도 큰 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압축 응력 인가층은 알루미늄, 은, 몰리브덴, 구리 중 어느 하나, 또는 이들을 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 압축 응력 인가층은 납계(鉛系) 유리 또는 청판(靑板) 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기판은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 가요성의 제1 기판과,
    상기 제1 기판 위에 접착층을 개재하여 설치되는 얇은 유리층과,
    상기 얇은 유리층 위에 화소마다 설치되는 능동 소자와,
    상기 얇은 유리층 위에 설치되고 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부와,
    상기 표시부 위에 설치되고 대향 전극이 형성되는 제2 기판과,
    상기 접착층 내에 설치된 그물코 구조의 보강재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보강재는 적어도 상기 능동 소자에 대응하는 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기판은 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 유리를 포함하는 소자 형성 기판에 화소마다 능동 소자를 형성하는 소자 형성 공정과,
    상기 소자 형성 공정 후에, 상기 소자 형성 기판을 연마하여 박막화하는 연마 공정과,
    상기 연마 공정 후에, 상기 소자 형성 기판의 선팽창 계수보다도 큰 선팽창 계수를 갖는 압축 응력 인가층을 상기 소자 형성 기판의 연마한 측의 면에 형성하고, 그 후에 냉각하는 공정과,
    접착층을 개재하여, 상기 소자 형성 기판의 상기 압축 응력 인가층이 형성된 면에 플라스틱 기판을 접착하는 접착 공정과,
    상기 소자 형성 기판과 대향 기판을 대향시켜, 상기 능동 소자에 의해 구동되며 화소마다 표시 가능한 표시부를 형성하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 표시 장치의 제조 방법.
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