KR20120066354A - 기판 및 상기 기판을 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
무기 섬유재 및 수지를 포함하는 복합재료 층, 그리고 상기 복합재료 층 위에 형성되어 있는 금속층을 포함하는 표시 장치용 기판 및 상기 기판을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
Description
기판 및 상기 기판을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 장치 및 액정 표시 장치와 같은 표시 장치는 소자가 형성되어 있는 기판(substrate)을 포함한다.
표시 장치용 기판으로, 일반적으로 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
그러나 유리 기판은 무겁고 파손되기 쉬워 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있을 뿐만 아니라 외부의 충격에 의해 손상될 수 있으므로 가요성(flexible) 표시 장치에 적용하기 어렵다.
플라스틱 기판은 플라스틱 소재로 만들어짐으로써 휴대성, 안전성 및 경량성 등 유리 기판에 비하여 많은 이점을 가질 수 있다. 또한 플라스틱 기판은 공정적인 측면에서도 증착 또는 프린팅에 의해 제작이 가능하므로 제조 비용을 낮출 수 있고 기존의 시트(sheet) 단위의 공정과 달리 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 표시 장치를 제작할 수 있으므로 대량 생산을 통한 저비용의 표시 장치를 제조할 수 있다.
그러나 플라스틱 기판은 플라스틱 소재 자체가 가지는 투습성 및 산소 투과성에 의해 열화될 수 있고, 내열성이 약하여 공정 중 고온에서 변형되어 소자의 특성에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 일 측면은 가요성 표시 장치에 적용 가능하고 내습성 및 내열성이 우수한 기판을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 기판을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 무기 섬유재 및 수지를 포함하는 복합재료 층, 그리고 상기 복합재료 층 위에 형성되어 있는 금속층을 포함하는 표시 장치용 기판을 제공한다.
상기 무기 섬유재는 탄소 섬유, 케블라 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 수지는 약 200 내지 400℃에서 열 팽창율이 약 20*10-7 [1/℃] 내지 50*10-7 [1/℃] 일 수 있다.
상기 수지는 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 복합재료 층은 약 12 MPaㆍm1/2 이상의 파괴인성(fracture toughness)을 가질 수 있다.
상기 금속층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 약 10 내지 1000㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속층은 약 10 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 기판은 상기 금속층 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 절연막은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 기판, 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 그리고 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 기판은 무기 섬유재 및 수지를 포함하는 복합재료 층, 그리고 상기 복합재료 층 위에 형성되어 있는 금속층을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 박막 트랜지스터는 다결정 규소를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 화소 전극과 마주하는 공통 전극, 그리고 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 개재되어 있는 발광층을 더 포함할 수 있고, 상기 공통 전극은 투명 전극일 수 있다.
상기 무기 섬유재는 탄소 섬유, 케블라 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 수지는 약 200 내지 400℃에서 열 팽창율이 약 20*10-7 [1/℃] 내지 50*10-7 [1/℃]일 수 있다.
상기 수지는 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 금속층 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 절연막은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
가요성 표시 장치에 적용 가능하고 내습성 및 내열성이 우수한 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치용 기판을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치용 기판에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치용 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
일 구현예에 따른 표시 장치용 기판(110)은 복합재료 층(10), 복합재료 층(10) 위에 형성되어 있는 금속층(20), 그리고 금속층(20) 위에 형성되어 있는 절연막(30)을 포함한다.
복합재료 층(10)은 표시 장치용 기판의 지지체 역할을 하며, 플렉서블 특성을 가진다.
복합재료 층(10)은 무기 섬유재(inorganic fiber material) 및 수지(resin)를 포함한다.
상기 무기 섬유재는 복합재료 층(10)의 골격을 이루며 외부로부터 가해지는 기계적인 힘을 흡수하거나 다른 층으로 전달할 수 있다. 이에 따라 외부에서 가해지는 힘에 의해 쉽게 깨지거나 부러지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 무기 섬유재는 예컨대 탄소 섬유, 케블라 섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 수지는 상기 무기 섬유재를 고정하는 동시에 외부로부터 수분 및 산소가 투과하는 방지할 수 있다.
한편 상기 수지는 기판(110)의 열 안정성을 결정하는 요소로서, 약 200 내지 400℃에서 약 20*10-7 [1/℃] 내지 50*10-7 [1/℃]의 열 팽창율을 가질 수 있다. 상기 범위의 열팽창율을 가짐으로써 기판 위에 복수의 박막을 형성하는 공정에서 열에 의해 크게 수축, 팽창되지 않아 안정적으로 소자를 형성할 수 있다.
이러한 수지로는 예컨대 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
복합재료 층(10)은 약 12 MPaㆍm1/2 이상의 파괴인성(fracture toughness)을 가질 수 있다. 여기서 파괴인성은 복합재료 층(10)에 균열이 발생하였을 경우 파괴되지 않고 견디는 정도를 말하는 것으로, 일반적으로 유리가 약 0.85 MPaㆍm1/2 정도의 파괴인성을 가지는 것과 비교하여 상기 복합재료 층(10)의 파괴인성은 높다. 복합재료 층(10)이 상기 범위의 파괴인성을 가짐으로써 외부 충격 및 적절한 수준의 하중에 견딜 수 있으며 플렉서블 특성을 가질 수 있다.
금속층(20)은 외부로부터 수분 및 산소가 투과하는 것을 방지하여 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
금속층(20)은 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
금속층(20)은 약 10 내지 1000㎛의 두께를 가질 수 있으며, 그 중에서 약 10 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있다.
절연막(30)은 금속층(20)과 상부에 형성될 소자 사이에 절연하는 역할을 할 뿐만 아니라, 기판 위에 결정질 반도체를 형성하기 위하여 레이저를 조사하는 경우 레이저 열에 의해 기판이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
절연막(30)은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
절연막(30)은 경우에 따라 생략할 수 있다.
상기 복합재료 층(10), 금속층(20) 및 절연막(30)을 포함하는 기판(110)은 유리 기판과 비교하여 외부의 충격에 강하고 플렉서블한 특성을 가질 수 있으므로 내구성이 높을 수 있다. 또한 유리 기판은 다량의 알칼리 성분을 포함하여 공정 중 또는 공정 후 상기 알칼리 성분이 소자 쪽으로 이동하여 소자 열화를 일으킬 수 있는데 반해, 상술한 구현예에 따른 기판은 알칼리 성분을 포함하지 않으므로 소자 열화를 방지할 수 있다.
또한 전술한 기판은 두께에 관계없이 플렉서블 특성을 가질 수 있으므로, 약 0.1mm 내외의 얇은 두께로 형성하여 박형 표시 장치를 구현할 수도 있고 약 0.5mm 정도의 비교적 두꺼운 두께로 형성하여 내구성이 높은 표시 장치를 구현할 수도 있다.
그러면 도 2를 참고하여 상기 복합재료 층(110)을 기판으로 사용한 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
일 구현예에 따른 표시 장치는 상술한 기판(110)을 포함한다.
기판(110)은 전술한 바와 같이 복합재료 층(10), 복합재료 층(10) 위에 형성되어 있는 금속층(20), 그리고 금속층(20) 위에 형성되어 있는 절연막(30)을 포함한다.
기판(110) 위에는 다결정 규소층(154)이 형성되어 있다. 다결정 규소층(154)은 결정화된 규소로 만들어질 수 있으며, 도핑되지 않은 채널 영역(154a)과 불순물이 도핑되어 있는 소스 영역(154b) 및 드레인 영역(154c)을 포함한다.
다결정 규소층(154) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 기판(110) 전면에 형성되어 있으며, 산화규소 또는 질화규소 따위로 만들어질 수 있다. 게이트 절연막(140)은 소스 영역(154b) 및 드레인 영역(154c)을 각각 드러내는 접촉 구멍을 가진다.
게이트 절연막(140) 위에는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)은 다결정 규소층(154)의 채널 영역(154a)과 중첩하게 위치한다.
게이트 전극(124) 위에는 패시베이션 막(180)이 형성되어 있다. 패시베이션 막(180)은 소스 영역(154b) 및 드레인 영역(154c)을 각각 드러내는 접촉 구멍을 가진다.
패시베이션 막(180) 위에는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)은 패시베이션 막(180) 및 게이트 절연막(140)에 형성된 접촉 구멍을 통하여 다결정 규소층(154)의 소스 영역(154b)과 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)은 패시베이션 막(180) 및 게이트 절연막(140)에 형성된 접촉 구멍을 통하여 다결정 규소층(154)의 드레인 영역(154c)과 연결되어 있다.
다결정 규소층(154), 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이룬다.
박막 트랜지스터 위에는 화소 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 화소 전극은 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.
상기 표시 장치가 유기 발광 장치인 경우, 상기 화소 전극과 마주하는 공통 전극(도시하지 않음), 그리고 화소 전극과 공통 전극 사이에 개재되어 있는 발광층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
이 때 전술한 바와 같이 기판(110)은 복합재료 층(10) 및 금속층(20)을 포함하여 투광성이 크지 않으므로 기판(110)의 반대측, 즉 공통 전극 측으로 빛을 보내는 전면 발광(top emission) 구조일 수 있다. 이 경우 공통 전극은 투명 전극일 수 있다.
이하 상기 표시 장치의 제조 방법에 대하여 도 2를 참고하여 설명한다.
탄소 섬유, 케블라 섬유 등의 무기 섬유재와 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지 등의 유기 수지를 포함하는 수지 용액을 소정의 틀에 넣어 성형하여 복합재료 층(10)을 형성한다.
이어서 복합재료 층(10) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 등의 금속을 적층하여 금속층(20)을 형성한다.
이어서 금속층(20) 위에 산화규소 또는 질화규소 등을 화학기상증착 등의 방법으로 형성하여 절연막(30)을 형성한다.
상기와 같이 복합재료 층(10), 금속층(20) 및 절연막(30)을 포함하는 기판은 유리판과 같은 별도의 캐리어 없이 그대로 공정을 수행할 수 있다. 따라서 고분자 기판을 사용하는 경우 공정 중 고분자 기판이 휘어지는 것을 방지하기 위해 유리판 캐리어를 사용하는 경우와 비교하여 공정을 용이하게 수행할 수 있고 공정 후 유리판으로부터 고분자 기판을 분리할 때 정전기 발생을 방지할 수 있다.
이어서 기판(110) 위에 비정질 규소층(도시하지 않음)을 적층한 후 패터닝한다. 이어서 패터닝된 비정질 규소층에 레이저를 조사하여 다결정 규소층(154)을 형성한다.
다결정 규소층(154)의 채널 영역(154a)을 제외한 영역에 p형 또는 n형 불순물을 도핑하여 소스 영역(154b) 및 드레인 영역(154c)을 형성한다.
이어서 기판 전면에 게이트 절연막(140)을 적층한다.
이어서 게이트 절연막(140) 위에 다결정 규소층(154)의 채널 영역(154a)과 중첩되는 위치에 게이트 전극(124)을 형성한다.
이어서 게이트 전극(124)을 포함한 기판 전면에 패시베이션 막(180)을 적층한 후, 패시베이션 막(180) 및 게이트 절연막(140)을 사진 식각하여 소스 영역(154b) 및 드레인 영역(154c)을 드러내는 접촉 구멍을 형성한다.
이어서 패시베이션 막(180) 위에 도전막을 적층한 후 패터닝하여 소스 영역(154b)과 연결되는 소스 전극(173) 및 드레인 영역(154c)과 연결되는 드레인 전극(175)을 형성한다.
이어서 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(도시하지 않음)을 형성한다.
또한 표시 장치가 유기 발광 장치인 경우, 화소 전극 위에 유기 발광층 및 공통 전극을 차례로 적층할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 기판 10: 복합재료 층
20: 금속층 30: 절연막
154: 다결정 반도체층 140: 게이트 절연막
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 패시베이션 막
20: 금속층 30: 절연막
154: 다결정 반도체층 140: 게이트 절연막
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 패시베이션 막
Claims (19)
- 무기 섬유재 및 수지를 포함하는 복합재료 층, 그리고
상기 복합재료 층 위에 형성되어 있는 금속층
을 포함하는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 무기 섬유재는 탄소 섬유, 케블라 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 수지는 200 내지 400℃에서 열 팽창율이 20*10-7 [1/℃] 내지 50*10-7 [1/℃]인 표시 장치용 기판.
- 제3항에서,
상기 수지는 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 복합재료 층은 12 MPaㆍm1/2 이상의 파괴인성(fracture toughness)을 가지는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 금속층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 금속층은 10 내지 1000㎛의 두께를 가지는 표시 장치용 기판.
- 제7항에서,
상기 금속층은 10 내지 50㎛의 두께를 가지는 표시 장치용 기판.
- 제1항에서,
상기 금속층 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함하는 표시 장치용 기판.
- 제9항에서,
상기 절연막은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치용 기판.
- 기판,
상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 그리고
상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극
을 포함하고,
상기 기판은
무기 섬유재 및 수지를 포함하는 복합재료 층, 그리고
상기 복합재료 층 위에 형성되어 있는 금속층
을 포함하는 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 박막 트랜지스터는 다결정 규소를 포함하는 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 화소 전극과 마주하는 공통 전극, 그리고
상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 개재되어 있는 발광층
을 더 포함하고,
상기 공통 전극은 투명 전극인 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 무기 섬유재는 탄소 섬유, 케블라 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 수지는 200 내지 400℃에서 열 팽창율이 20*10-7 [1/℃] 내지 50*10-7 [1/℃]인 표시 장치.
- 제15항에서,
상기 수지는 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 노볼락 수지, 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 금속층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
- 제11항에서,
상기 기판은 상기 금속층 위에 형성되어 있는 절연막을 더 포함하는 표시 장치.
- 제18항에서,
상기 절연막은 산화규소, 질화규소 또는 이들의 조합을 포함하는 표시 장치.
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