KR20110043375A - 전기영동 표시장치 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제 1 및 제 2 캐리어기판 상에 각각 플렉서블한 제1 및 제2 베이스기판을 형성하고 상기 제 1 및 제 2 베이스기판상에 박막트랜지스터 형성공정을 진행하여 제 1 및 제 2박막트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판상에 제 1 및 제 2 전기영동 필름을 부착하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 캐리어기판이 외측으로 노출되도록 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판을 합착하는 단계와; 합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판의 가장자리를 실링하는 단계와; 상기 제 1 캐리어기판을 밀폐하는 제 1 식각방지필름을 상기 제 1 캐리어기판 상에 부착하는 단계와; 상기 제 2 캐리어기판을 식각하여 제 2 베이스기판을 노출시키는 단계와; 노출되는 상기 제 2 베이스기판 상에 제 2 보호시트를 부착하는 단계와; 상기 제 1 식각방지필름을 제거함으로서 상기 제 1 캐리어 기판을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 캐리어기판을 식각하여 제 1 베이스기판을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 베이스기판 상에 제 1 보호시트를 부착하는 단계와; 합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 패널단위로 절단하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 분리하는 단계를 포함하는 전기영동 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 전기영동 표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고가의 레이저 빔 조사장치 사용없이 플렉서블한 플라스틱 기판을 캐리어 기판으로부터 용이하게 탈착되도록 하며, 나아가 드라이브 IC와 FPC(flexible printed circuit board) 부착을 용이하도록 한 것을 특징으로 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 있 는 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 3가지의 공정을 진행함으로써 제조할 수 있다. 첫 번째 공정은 박막트랜지스터(Tr) 및 이와 연결된 화소전극(28)이 구성된 어레이 기판(11)을 완성하는 어레이 공정이며, 두 번째 공정은 상기 어레이 기판(11)에 전기영동 필름(60)을 부착하는 라미네이팅 공정이며, 세 번째는 상기 어레이 기판에 구비된 게이트 및 데이터 패드전극과 접촉하도록 구동 IC와, 상기 구동 IC와 연결되는 FPC를 부착하는 모듈 공정이다.
한편, 이러한 3가지의 공정을 통해 완성되는 전기영동 표시장치는 저소비전력 및 경량 박형의 특징을 감안하여 주로 전자책 또는 전자 종이로 주로 이용되고 있는 실정이며, 특히 전자 종이로 이용되는 경우 휴대의 용이성을 위한 유연성이 요구되고 있다.
따라서, 최근에는 상기 전기영동 표시장치는 유연성을 극대화하기 위해 수 십㎛ 정도의 두께를 갖는 플라스틱 재질의 기판을 베이스로 하여 제품화되고 있다. 이렇게 유연성(flexibility)이 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 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 제조비용의 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.
더욱이, 상기 레이저 빔 조사를 통한 상기 플라스틱 기판의 탈착은 레이저 빔 조사에 의해 전기영동 필름 내의 잉크층이 파괴되는 것을 방지하기 위해 상기 전기영동 필름을 상기 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 상태의 플라스틱 기판상에 부착하는 라미네이팅 공정을 진행하기 전에 진행하고 있는데, 이 경우, 플라 스틱 기판의 유연한 특성에 의해 핸들링이 어려워 모듈 공정 진행에 어려움이 있다. 따라서 이를 방지하기 위해서 플라스틱 기판을 탈착한 후 별도의 보조 지지기판을 부착하여 진행하고 있으며, 이로 인해 제조비용이 상승하고 공정 추가로 인해 단위 시간당 제품 생산성이 저하되고 있는 실정이다.
또한, 레이저 빔(LB) 조사를 통한 플라스틱 탈착 공정 진행에 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 저감시키고, 단위 시간당 제조 시간을 단축시키며, 레이저 빔 조사에 의해 야기되는 불량을 방지하여 제품의 생산 수율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기영동 표시장치의 제조 방법은, 제 1 및 제 2 캐리어기판 상에 각각 플렉서블한 제1 및 제2 베이스기판을 형 성하고 상기 제 1 및 제 2 베이스기판상에 박막트랜지스터 형성공정을 진행하여 제 1 및 제 2박막트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판상에 제 1 및 제 2 전기영동 필름을 부착하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 캐리어기판이 외측으로 노출되도록 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판을 합착하는 단계와; 합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판의 가장자리를 실링하는 단계와; 상기 제 1 캐리어기판을 밀폐하는 제 1 식각방지필름을 상기 제 1 캐리어기판 상에 부착하는 단계와; 상기 제 2 캐리어기판을 식각하여 제 2 베이스기판을 노출시키는 단계와; 노출되는 상기 제 2 베이스기판 상에 제 2 보호시트를 부착하는 단계와; 상기 제 1 식각방지필름을 제거함으로서 상기 제 1 캐리어 기판을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 캐리어기판을 식각하여 제 1 베이스기판을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 베이스기판 상에 제 1 보호시트를 부착하는 단계와; 합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 패널단위로 절단하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 분리하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 각 제 1 및 제 2 베이스 기판 상에 상기 게이트 및 데이터 배선의 일끝단과 연결되도록 구동 IC를 부착하는 단계와; 상기 구동 IC와 접촉하도록 FPC(flexible printed circuit)를 부착하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 캐리어 기판을 식각하기 전에 상기 제 2 보호시트 상부에 제 2 식각방지필름을 부착하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 패널단위로 절단하는 공정을 진행하기 전에 상기 제 2 식각방지필 름과 상기 실링을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 전기영동 필름은 각각, 점착층과, 그 상부로 순차 적층된 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료와 블랙 안료가 채워진 다수의 캡슐로 이루어진 잉크층과, 투명한 공통전극과, 베이스 필름으로 구성된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 전기영동 필름 위로 각각 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판은 각각 유리재질 또는 금속재질로 이루어지며, 유리재질의 경우 상기 식각액은 HF이며, 금속재질인 경우 상기 식각액은 FeCl2인 것이 특징이다.
또한, 상기 베이스기판은 슬릿 코팅장치, 바(bar) 코팅장치, 스핀 코팅장치 중 어느 하나를 이용하여 도포가능한 유기막으로 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 보호시트는 상기 제 1 및 제 2 베이스기판의 지지가 가능하도록 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판의 식각은 식각액이 담긴 수조에 담구는 디핑법 또는 식각액을 노즐을 이용하여 스프레이 하는 스프레이법에 의해 진행되는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 전기영동 표시장치의 제조 방법은 레이저 빔 조사장치를 통 한 레이저 빔의 조사없이 캐리어 기판으로부터 플라스틱 재질의 베이스 기판을 탈착시킴으로서 고가의 레이저 빔 조사장치를 필요로 하지 않으므로 초기 시설 투자비용 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.
모듈 공정 진행 시 별도의 지지기판을 필요로 하지 않는 바, 종래대비 공정 삭제를 통해 단위 시간당 생산성을 향상시키며 제조비용을 저감시키는 효과가 있다.
다수의 어레이 패턴 및 전기영동 필름이 부착된 원판 단위의 모기판을 2매 부착하여 식각을 통한 캐리어 기판의 제거 공정 및 패널 상태에서의 절단공정을 진행함으로써 식각 공정 및 절단 공정에서의 단위 시간당 처리시간을 단축시키는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판을 이용한 전기영동 표시장치의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3a 내지 3i는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 재질의 베이스 기판이 구비된 전기영동 표시장치의 제조 단계별 공정 평면도이며, 도 4a 내지 4n은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 재질의 베이스 기판이 구비 된 전기영동 표시장치의 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해서 각 화소영역(P) 내에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다. 이때, 모든 각 화소영역(P) 내에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되지만 도면에 있어서는 하나의 화소영역(P)에 대해서만 박막트랜지스터를 도시하였다.
이러한 플렉서블한 플라스틱의 베이스 기판이 구비된 전기영동 표시장치의 제조는 단위 시간당 생산성 향상을 위해 전기영동 표시장치의 크기보다 수배 내지 수십배 더 큰 면적을 갖는 캐리어 기판 및 이의 전면에 형성되는 모 베이스 기판을 이용하여 제조되고 있으며, 본 발명의 실시예에 있어서는 최종적으로 하나의 모 베이스 기판에 대해 2개의 전기영동 표시장치가 제조되는 것을 일례로 보이고 있지만, 캐리어 기판 및 모 베이스 기판 크기 및 전기영동 표시장치의 사이즈에 따라 하나의 모 베이스 기판을 통해 2개 내지 수십 개의 전기영동 표시장치가 제조될 수도 있다.
우선, 도 3a 및 도 4a에 도시한 바와 같이, 캐리어 기판(101) 예를들면 금속재질 또는 유리재질로 이루어진 기판 상에 액체 상태의 고분자 물질 예를들면 폴리이미드, 실리카 레진, 아크릴 중 어느 하나를 코팅 장치(미도시) 예를들면 스핀 코팅장치, 슬릿 코팅장치, 바(bar) 코팅장치 중 어느 하나를 이용하여 전면에 도포함으로써 고분자 물질층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 고분자물질층(미도시)이 형성된 캐리어 기판(101)에 대해 열처리를 실시하여 상기 고분자 물질층(미도시)을 경화시킴으로써 매우 유연한 특성을 갖는 베이스 기판(110)을 이루도록 한다. 이때, 상기 베이스 기판(110)은 매우 뛰어난 유연한 특성을 갖도록 하기 위해 그 두께가 3㎛ 내지 50㎛ 정도가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 베이스 기판(110) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2)또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 버퍼층(미도시)을 형성한다. 상기 버퍼층(미도시)은 상기 베이스 기판(110)과, 추후 형성될 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(113)과의 접합특성을 향상시키기 위해 형성하는 것으로 생략될 수 있으며, 본 발명의 실시예의 경우 생략한 것을 일례로 보기고 있다.
다음, 도 3b 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 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 형성한다.
이후, 상기 제 1 금속층(미도시)을 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상, 식각, 포토레지스트의 스트립(strip) 등의 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 표시영역에 있어서 상기 버퍼층 상에 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성하고, 상기 표시영역(DA) 외측의 비표시영역에 위치하는 패드부(미도시)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)의 일끝단 연결된 게이트 패드전극(미도시)을 형성한다. 또한 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(113)을 형 성하고, 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(미도시)을 형성함으로써 상기 공통배선(미도시)의 일부로 이루어지거나, 또는 전단 게이트 배선(미도시) 자체로 이루어지는 것이 특징이다. 도면에서는 공통배선(미도시)이 형성됨으로써 상기 공통배선(미도시) 일부가 상기 제 1 스토리지 전극(115)을 이루는 것을 일례로 보이고 있다.
다음, 상기 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(113), 제 1 스토리지 전극(115) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2)또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 상기 베이스 기판(110) 전면에 게이트 절연막(120)을 형성한다.
다음, 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(미도시)을 형성한다.
다음, 상기 액티브층(125a)과 불순물 비정질 실리콘패턴(미도시)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 표시영역에 있어서 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(129)을 형성하고, 상기 표시영역 외측에 위치하는 상기 패드부에는 상기 데이터 배선(129)의 일끝단과 연결된 데이터 패드전극(미도시)을 형성한다. 또한, 동시에 각 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에는 상기 불순물 비정질 실리콘패턴(미도시) 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(미도시)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(125b)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 비정질 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 포토레지 스트 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 이중층 구조의 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, 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)과 상기 게이트 패드전극(미도시) 및 데이터 패드전극(미도시)을 각각 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(미도시) 및 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 형성한다. 이때, 변형예로써 유기절연물질로 이루어진 상기 제 1 보호층(140) 위로 무기 절연물질을 증착함으로써 제 3 보호층(미도시)을 더욱 형성할 수도 있으며, 이 경우 상기 드레인 콘택홀(미도시)과 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(미도시) 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(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, 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 형성하고, 상기 패드부(미도시)에 있어서는 각각 상기 게이트 패드 콘택 홀(미도시)을 통해 상기 게이트 패드전극(미도시)과 접촉하는 게이트 보조 패드전극(미도시)과 상기 데이터 패드 콘택홀(미도시)을 통해 상기 데이터 패드전극(미도시)과 접촉하는 데이터 보조 패드전극(미도시)을 형성한다.
이때, 상기 화소전극(150)은 상기 제 1 스토리지 전극(134)과 중첩하도록 형성함으로서 서로 중첩하는 상기 제 1 스토리지 전극(134)과 화소전극(150) 및 이들 두 전극(134, 150) 사이에 개재된 제 1 보호층(140)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다.
한편, 이후에는 설명의 편의를 위해 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막트랜지스터(Tr)과 스토리지 커패시터(StgC)와 화소전극(150)을 통칭하여 어레이 소자(152)라 칭한다.
다음, 도 3c 및 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 화소전극(150) 위로 상기 표시영역에 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 전사장치(미도시)를 이용하여 라미네이팅 공정을 진행함으로서 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.
이때, 상기 전기영동 필름(177)은 표시영역에 대응하여 부착됨으로써 상기 패드부는 노출된 상태를 이루게 된다. 이때, 상기 전기영동 필름(177)은 그 두께가 200㎛ 내지 500㎛정도가 되는 것이 특징이다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 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(미도시)을 형성하고, 상기 컬러필터층(미도시) 위로 상기 컬러필터층(미도시)의 보호를 위한 컬러층 보호필름(미도시)을 부착함으로써 풀컬러 화상 표시가 가능하도록 할 수도 있다.
다음, 도 3d 및 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 기판(110) 상에 어레이 소자(152)와 전기영동 필름(177)이 구비된 캐리어 기판(101) 2매(이하 설명의 편의를 위해 상기 2 매의 캐리어 기판을 각각 제 1 캐리어 기판(101a) 및 제 2 캐리어 기판(101b)이라 칭하며, 상기 제 1 캐리어 기판(101a)에 구성된 구성요소에 대해서는 "제 1"을 부가하여 칭하며, 상기 제 2 캐리어 기판(101b)에 구성된 구성요소에 대해서도 " 제 2"를 부가하여 칭함)를 제 1 및 제 2 전기영동 필름(177a, 177b)이 서로 마주하도록 위치시킨 상태에서 정렬시킨다.
다음, 도 3d 및 도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 캐리어 기판(101b)의 배면에 식각 방지를 위한 제 2 식각 방지 필름(193b)을 부착하고, 상기 제 1, 제 2 전기영동 필름(177a, 177b)을 서로 밀착시킨 상태에서 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판(101a, 101b)의 측면 및 배면의 소정폭을 포함하여 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)간의 이격영역에 대해 실링패턴(191)을 형성함으로써 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판(101a, 10b1)이 부착된 상태의 패널(103)을 이루도록 한다. 이 때 상기 실링패턴(191)은 식각액에 영향을 받지 않는 물질로 이루어지는 것이 특징이며, 상기 실리패턴(191)은 테이핑 방식으로 점착층을 포함하는 테이프(미도시)로서 대체될 수도 있다.
한편, 상기 컬러필터층(미도시)이 형성된 경우는 상기 컬러층 보호필름(미도시)이 서로 밀착되도록 한 후, 상기 실링패턴(191)이 형성되도록 하여 패널을 형성한다.
다음, 도 3d 및 도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 식각 방지 필름(193b)과 상기 실링패턴(191)에 의해 가려지지 않는 상기 제 1 캐리어 기판(101a)의 배면이 노출된 상태의 상기 패널(103)을 식각액이 담겨진 수조(192) 등에 담구어 디핑법에 의한 식각을 진행하거나, 또는 상기 노출된 제 1 캐리어 기판(도 4e의 101a)의 배면에 대해 노즐(미도시) 등을 통해 스프레이 함으로써 상기 제 1 캐리어 기판(도 4e의 101a)을 식각시켜 제거시킴으로서 제 1 베이스 기판(110a)을 노출시킨다. 이때, 상기 실링패턴(191)과 중첩되는 상기 제 1 캐리어 기판(도 4e의 101a)의 테두리부에 대해서는 상기 실링패턴(191)에 의해 식각이 방지됨으로써 제 1 캐리어 기판 패턴(105a)이 남아있게 된다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판(101a, 101b)이 유리재질인 경우 상기 식각액은 HF이며, 금속재질인 경우 상기 식각액은 FeCl2인 것이 특징이다.
다음, 도 3e 및 도 4g에 도시한 바와 같이, 상기 실링패턴(191) 외측으로 노출된 상기 제 1 베이스 기판(110a)의 배면에 대해 상기 각 제 1 전기영동 필 름(177a)에 대응하여 상기 제 1 어레이 소자(152a)와 동일하거나 이보다 큰 면적을 가져 상기 제 1 어레이 소자(152a)와 완전 중첩하며 각각 분리된 형태로 100㎛ 내지 500㎛ 정도의 두께를 갖는 제 1 보호시트(195a)를 부착한다.
다음, 도 3e 및 도 4h에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 베이스 기판(110a)에 대응하여 제 1 보호시트(195a)가 부착된 상태에서 상기 제 1 보호시트(195a) 위에 제 1 식각 방지 필름(193a)을 부착하고, 상기 제 2 캐리어 기판(110b)의 배면에 부착되어 있던 제 2 식각 방지 필름(도 4f의 193b)을 제거한다. 한편, 상기 제 1 보호시트(195a)와 상기 제 1 베이스 기판(110a)은 식각액에 반응하지 않으므로 상기 제 1 식각 방지 필름(193a) 부착 공정은 생략될 수도 있다.
이후, 도 3e 및 도 4i에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 식각 방지 필름(도 4f의 193b)이 제거됨으로써 상기 실링패턴(191) 외부로 노출된 상기 제 2 캐리어 기판(101b)에 대해 식각액을 이용한 상기 디핑법 또는 스프레이 법에 의한 식각을 진행하여 제거함으로써 상기 제 2 베이스 기판(110b)을 노출시킨다. 이때 상기 제 2 캐리어 기판(101b)의 경우도 그 테두리부에 대해서는 상기 실링패턴(191)에 의해 식각이 방지됨으로써 상기 제 2 베이스 기판(110b)의 배면의 테두리를 따라서 제 2 캐리어 기판 패턴(105b)이 남아 있게 된다.
다음, 도 3e 및 도 4j에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 베이스 기판(110b)의 배면에 상기 각 제 2 전기영동 필름(177b)에 대응하여 상기 제 2 어레이 소자(152b)와 동일하거나 이보다 큰 면적을 가져 상기 제 2 어레이 소자(152b)와 완전 중첩하며 각각 분리된 형태로 100㎛ 내지 500㎛ 정도의 두께를 갖는 제 2 보호 시트(195b)를 부착한다.
이렇게 제 1 및 제 2 보호시트(195a, 195b)를 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 배면에 각각 부착하는 것은 추후 공정 진행 시 유연성이 뛰어난 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 핸들링이 용이하게 하며, 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 배면으로 UV광이 침투하는 것을 방지하며, 운송 중 또는 추후 모듈 공정 진행 시 발생할 수 있는 손상 및 스트래치 등을 방지하고, 나아가 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 말림 및 구김을 방지하는 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 지지대 역할을 하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 테두리에 제 1 및 제 2 캐리어 기판 패턴(105a, 105b)이 제거되지 않고 남아 있게 됨으로써 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 핸들링이 더욱 용이하도록 하고 있는 것이 특징이다.
다음, 도 3f, 도 3g, 도 4k 및 도 4l에 도시한 바와 같이, 상기 패널(103)에 남아있는 상기 실링패턴(191)과 상기 제 1 식각 방지 필름(193a)을 제거한다. 이후, 절단 휠(190) 등을 구비한 절단장치(미도시) 또는 레이저 커팅 장치(미도시)를 이용하여 상기 패널(103)을 상기 제 1 또는 제 2 보호시트(195a, 195b)의 테두리를 따라 절단함으로써 단위 전기영동 표시장치(107)로 분리시킨다. 이때, 상기 절단공정 진행에 있어서 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)이 서로 부착된 패널(도 4j의 103) 상태에서 진행함으로써 하나의 모 베이스 기판에 대해 절단공정을 진행하는 종래 대비 1/2로 절단 공정 시간을 단축시키는 장점이 갖는다.
한편, 상기 절단공정에 의해 상기 단위 전기영동 표시장치(107)로 분리된 상태에서도 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 배면에는 각각 제 1 및 제 2 보호시트(195a, 195b)가 부착된 상태이므로 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)의 말림 및 구김을 방지할 수 있으므로, 별도의 평탄화 공정 즉, 상기 제 1 및 제 2 베이스 기판(110a, 110b)이 스테이지 상에서 평탄한 상태를 이루도록 하는 공정을 별도로 진행할 필요가 없으므로 단위 공정시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 도면에 있어서는 상기 절단공정을 진행 전에 상기 실링패턴(도 4j의 191)을 제거하는 공정을 우선적으로 진행함으로써 상기 실링패턴(도 4j의 191)이 제거된 상태에서 상기 절단공정이 진행됨을 보이고 있지만, 상기 실링패턴(도 4j의 191)을 제거하지 않은 상태에서 상기 절단 공정을 진행할 수도 있다.
이후에는 설명의 편의를 위해 절단공정에 의해 하나의 단위 전기영동 표시장치로 분리되었으므로 패널 상태에서 명명하였던 "제 1" 및 "제 2"의 사용없이 구성요소를 칭한다.
다음, 도 3h 및 도 4m에 도시한 바와 같이, 각 단위 전기영동 표시장치(107)에 있어 본딩 공정을 진행함으로서 상기 패드부(PA)에 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결된 게이트 및 데이터 보조패드 전극(미도시)과 접촉하도록 구동 IC(183)를 부착한다.
다음, 도 3f 및 도 4n에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 기판(110) 상에 구비된 게이트 및 데이터 보조 패드전극(미도시)과 접촉된 구동 IC(183)의 타측에 대 해 FPC(193)를 부착하는 공정을 진행함으로서 최종적으로 구동 IC와 FPC까지 실장된 본 발명의 실시예에 따른 전기영동 표시장치(108)를 완성한다.
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 3i는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 장치의 제조 단계별 공정 단면도.
도 4a 내지 4n은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 플라스틱 기판이 구비된 전기영동 장치의 제조 단계별 공정 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101a, 101b : 제 1 및 제 2 캐리어 기판
103 : 패널
105a, 105b : 제 1 및 제 2 캐리어 기판 패턴
110a, 110b : 제 1 및 제 2 베이스 기판
152a, 152b : 제 1 및 제 2 어레이 소자
177a, 177b : 제 1 및 제 2 전기영동 필름
191 : 실링패턴
193a : 제 1 식각 방지 필름
Claims (10)
- 제 1 및 제 2 캐리어기판 상에 각각 플렉서블한 제1 및 제2 베이스기판을 형성하고 상기 제 1 및 제 2 베이스기판상에 박막트랜지스터 형성공정을 진행하여 제 1 및 제 2박막트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계와;상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판상에 제 1 및 제 2 전기영동 필름을 부착하는 단계와;상기 제 1 및 제 2 캐리어기판이 외측으로 노출되도록 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판을 합착하는 단계와;합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이 기판의 가장자리를 실링하는 단계와;상기 제 1 캐리어기판을 밀폐하는 제 1 식각방지필름을 상기 제 1 캐리어기판 상에 부착하는 단계와;상기 제 2 캐리어기판을 식각하여 제 2 베이스기판을 노출시키는 단계와;노출되는 상기 제 2 베이스기판 상에 제 2 보호시트를 부착하는 단계와;상기 제 1 식각방지필름을 제거함으로서 상기 제 1 캐리어 기판을 노출시키는 단계와;상기 제 1 캐리어기판을 식각하여 제 1 베이스기판을 노출시키는 단계와;상기 제 1 베이스기판 상에 제 1 보호시트를 부착하는 단계와;합착된 상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 패널단위로 절단하 는 단계와;상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 분리하는 단계를 포함하는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 각 제 1 및 제 2 베이스 기판 상에 상기 게이트 및 데이터 배선의 일끝단과 연결되도록 구동 IC를 부착하는 단계와;상기 구동 IC와 접촉하도록 FPC(flexible printed circuit)를 부착하는 단계를 포함하는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 캐리어 기판을 식각하기 전에 상기 제 2 보호시트 상부에 제 2 식각방지필름을 부착하는 단계를 포함하는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 박막트랜지스터 어레이기판을 패널단위로 절단하는 공정을 진행하기 전에 상기 제 2 식각방지필름과 상기 실링을 제거하는 단계를 포함하 는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 전기영동 필름은 각각,점착층과, 그 상부로 순차 적층된 축중합 반응을 통해 하전된 다수의 화이트 안료와 블랙 안료가 채워진 다수의 캡슐로 이루어진 잉크층과, 투명한 공통전극과, 베이스 필름으로 구성되는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 전기영동 필름 위로 각각 컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판은 각각 유리재질 또는 금속재질로 이루어지며, 유리재질의 경우 상기 식각액은 HF이며, 금속재질인 경우 상기 식각액은 FeCl2인 것이 특징인 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스기판은 슬릿 코팅장치, 바(bar) 코팅장치, 스핀 코팅장치 중 어느 하나를 이용하여 도포가능한 유기막으로 이루어지는 것이 특징인 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 보호시트는 상기 제 1 및 제 2 베이스기판의 지지가 가능하도록 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖는 것이 특징인 전기영동 표시장치의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판의 식각은 식각액이 담긴 수조에 담구는 디핑법 또는 식각액을 노즐을 이용하여 스프레이 하는 스프레이법에 의해 진행되는 것이 특징인 전기영동 표시장치의 제조 방법.
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| KR1020090100465A KR101642446B1 (ko) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | 전기영동 표시장치 제조 방법 |
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| KR (1) | KR101642446B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150031991A (ko) * | 2013-09-17 | 2015-03-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20060134934A (ko) * | 2003-11-21 | 2006-12-28 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 액티브 매트릭스 디스플레이 및 플라스틱 기판을 구비하는다른 전자 장치 |
| KR20070069783A (ko) * | 2005-12-28 | 2007-07-03 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 전기영동 디스플레이 장치 및 그 제조방법 |
| KR20070100033A (ko) * | 2006-04-06 | 2007-10-10 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 액정표시장치의 제조방법 |
| KR20080057926A (ko) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | 엘지디스플레이 주식회사 | 실 마스크 및 이를 이용한 전기 영동 표시소자의 제조 방법 |
-
2009
- 2009-10-21 KR KR1020090100465A patent/KR101642446B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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