KR101747264B1 - 표시 장치와 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 성막 방지층을 이용하여 마스크를 사용하지 않고 유무기 복합막의 패터닝을 수행하고 남은 성막 방지층으로 패드부를 보호하는 표시 장치와 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 하부기판, 하부기판의 표시영역 상에 배치되는 화소들, 하부기판의 비표시영역 상에 배치되는 패드들, 화소들 상에 배치되는 봉지층, 및 패드들 상에 단일 분자층으로 배치되는 성막 방지층을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 하부기판의 비표시영역 상에 패드들을 형성하고, 표시영역 상에 화소들을 형성하는 단계 및 패드들 상에 단일 분자층으로 성막 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예는 표시 장치와 그의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(liquid crystal display), 플라즈마표시장치(plasma display panel), 유기발광표시장치(organic light emitting display device)와 같은 여러 가지 평판표시장치가 활용되고 있다.
표시장치는 표시패널 및 데이터 구동부를 구비한다. 표시패널은 표시영역과 비표시영역을 포함한다. 표시영역은 데이터 라인들, 게이트 라인들, 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부에 형성되어 게이트 라인들에 게이트 신호들이 공급될 때 데이터 라인들의 데이터전압들을 공급받는 다수의 화소들을 포함한다. 화소들은 데이터전압들에 따라 소정의 밝기로 발광하며, 표시영역의 상부에는 화소들을 산소와 수분으로부터 보호하기 위한 봉지층이 형성될 수 있다. 비표시영역은 표시영역의 주변에 형성된다.
데이터 구동부는 복수의 소스 드라이브 집적회로(이하 "IC"라 칭함)들을 포함할 수 있다. 소스 드라이브 IC들 각각은 구동 칩으로 제작될 수 있다. 소스 드라이브 IC들 각각은 연성필름 상에 실장될 수 있다. 소스 연성필름들 각각은 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package) 또는 칩 온 필름(chip on film, COF)으로 구현될 수 있으며, 휘어지거나 구부러질 수 있다.
연성필름들 각각은 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film, ACF)을 이용하여 비표시영역 상에 형성된 패드들에 부착될 수 있다. 패드들은 데이터라인들과 전기적으로 연결되므로, 소스 드라이브 IC들은 데이터 라인들과 연결될 수 있다.
한편, 이방성 도전 필름을 패드들에 부착할 때, 패드들 상에 봉지층이 형성되어 있는 경우 이방성 도전 필름을 부착할 수 없다. 따라서, 봉지층을 형성할 때 마스크를 이용하여 봉지층이 발광층 상에만 형성되고, 패드들 상에 형성되지 않도록 패터닝한다.
또는, 마스크를 이용하지 않는 경우 패드들이 형성된 영역을 제외하고 에칭 보호층(Etch Protection Layer, EPL)을 형성한 다음 드라이에칭을 통해 패드들을 오픈시키거나, 패드들이 형성된 곳에 레이저 제거(laser ablation) 작업을 하여 패드들을 오픈시킬 수 있다.
즉, 마스크를 이용하는 경우 마스크 공정 추가로 비용이 증가되고, 마스크를 이용하지 않는 경우에도 에칭 보호층을 형성하기 위한 비용이 추가되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 성막 방지층을 이용하여 마스크를 사용하지 않고 유무기 복합막의 패터닝을 수행함으로서 비용을 절감할 수 있는 표시 장치와 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 하부기판, 하부기판의 표시영역 상에 배치되는 화소들, 하부기판의 비표시영역 상에 배치되는 패드들, 화소들 상에 배치되는 봉지층, 및 패드들 상에 단일 분자층으로 배치되는 성막 방지층을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 하부기판의 비표시영역 상에 패드들을 형성하고, 표시영역 상에 화소들을 형성하는 단계 및 패드들 상에 단일 분자층으로 성막 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 패드들 상에 성막 방지층을 형성하여, 봉지층이 형성되지 않도록 한다. 이로 인해, 패드들 상에 형성된 봉지층을 제거하기 위한 별도의 마스크를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 마스크 비용 및 마스크를 이용하여 패터닝 공정을 하기 위한 비용을 절약할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 패드들 상에 성막 방지층이 잔존한다. 이로 인해, 공정 중 수분 및 산소가 패드들 상에 침투하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 스크라이빙 과정을 거쳐도 표시패널의 테두리 부분에 형성된 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막 적층 구조가 뒤틀리거나 벗겨지지 않아 산소 및 수분이 표시패널의 테두리 부분으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 패드들의 전기적 연결을 위해 보호층이 형성되지 않도록 패드들 상에 성막 방지층을 형성하여 알루미늄 산화물(AlOx) 등으로 구성된 무기막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 알루미늄 산화물 등을 이용하여 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)을 수행하는 반도체 장비 및 장치의 제조 방법에서 알루미늄 산화물 등으로 구성된 무기막이 형성되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 원자층 증착법을 이용한 집적 회로 및 반도체 공정 중 프리커서(Precursor)가 성막 방지층 상에 형성되지 않도록 압력을 조절한다. 또한, 프리커서 또는 반응 물질의 제거를 위한 퍼지 공정에서는 증착이 일어난 물질들을 제거하기 위해 프리커서를 형성할 때의 압력보다 강한 압력으로 퍼지 공정을 수행한다. 이에 따라, 원자층 증착법을 이용한 집적 회로 및 반도체 공정을 수행할 때 회로상의 전기적 연결을 위해 보호층이 형성되는 것을 방지하기 위한 마스크를 사용할 필요가 없어 공정 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시패널, 게이트 구동부, 소스 드라이브 IC, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 봉지층, 패드들, 및 성막 방지층을 보여주는 평면도.
도 3은 도 2의 I-I`의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드들, 성막 방지 물질, 이방성 도전 필름, 및 연성 필름의 확대도.
도 5는 도 4의 성막 방지 물질의 분자 구조도.
도 6a 및 도 6b는 기존의 표시 장치와 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치들의 절단 전 봉지층, 패드들, 및 성막 방지층을 보여주는 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 성막 방지층의 원리 및 효과를 보여주는 그래프.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 변수에 따른 효과를 보여주는 그래프.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 흐름도.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 봉지층, 패드들, 및 성막 방지층을 보여주는 평면도.
도 3은 도 2의 I-I`의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드들, 성막 방지 물질, 이방성 도전 필름, 및 연성 필름의 확대도.
도 5는 도 4의 성막 방지 물질의 분자 구조도.
도 6a 및 도 6b는 기존의 표시 장치와 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치들의 절단 전 봉지층, 패드들, 및 성막 방지층을 보여주는 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 성막 방지층의 원리 및 효과를 보여주는 그래프.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 변수에 따른 효과를 보여주는 그래프.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 흐름도.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 도 1 내지 도 7를 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 7에서 설명의 편의를 위해 X축 방향은 게이트 라인과 나란한 방향이고, Y축 방향은 데이터 라인과 나란한 방향이며, Z축 방향은 표시 장치의 높이 방향인 것을 중심으로 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 또는 전기 영동 표시장치(Electrophoresis display)로도 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 표시패널(10), 게이트 구동부(20), 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(30), 연성필름(40), 회로보드(50), 및 타이밍 제어부(60)를 포함한다.
표시패널(10)은 하부기판(100)과 상부기판(190)을 포함한다. 하부기판(100)은 지지기판의 역할을 한다. 상부기판(190)은 봉지기판의 역할을 한다.
표시패널(10)은 입사되는 빛을 투과시키거나 화상을 표시한다. 표시패널(10)의 표시영역(DA)에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 형성되며, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 영역들에는 화소들이 형성될 수 있다. 표시영역(DA)의 화소들은 화상을 표시할 수 있다.
게이트 구동부(20)는 타이밍 제어부(60)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급한다. 도 1에서는 게이트 구동부(20)가 표시패널(10)의 표시영역(DA)의 일 측 바깥쪽에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 게이트 구동부(20)는 표시패널(10)의 표시영역(DA)의 양 측 바깥쪽에 GIP 방식으로 형성될 수도 있고, 또는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 표시패널(10)에 부착될 수도 있다.
소스 드라이브 IC(30)는 타이밍 제어부(60)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 소스 드라이브 IC(30)는 소스 제어신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압들로 변환하여 데이터 라인들에 공급한다. 소스 드라이브 IC(30)가 구동 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성필름(40)에 실장될 수 있다.
하부기판(100)의 일부에는 데이터 패드들과 같은 패드들이 마련된다. 연성필름(40)에는 패드들과 소스 드라이브 IC(30)를 연결하는 배선들, 패드들과 회로보드(50)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성필름(40)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 패드들과 연성필름(40)의 배선들이 연결될 수 있다.
회로보드(50)는 연성필름(40)들에 부착될 수 있다. 회로보드(50)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로보드(50)에는 타이밍 제어부(60)가 실장될 수 있다. 회로보드(50)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 제어부(60)는 외부의 시스템 보드(미도시)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력받는다. 타이밍 제어부(60)는 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(20)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 소스 드라이브 IC(30)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 타이밍 제어부(60)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(20)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 드라이브 IC(30)들에 공급한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 결부하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 정면도이다. 도 2에서는 표시영역(DA), 비표시영역(NDA), 패드영역(PAD), 패드(200)들, 및 성막 방지층(300)을 나타내었다.
표시영역(DA)은 화상이 표시되는 영역을 나타낸다. 표시영역(DA)에는 화소가 형성되어 있다. 화소에 대한 자세한 설명은 도 3을 참고하여 후술하기로 한다.
비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)의 외곽에 형성되어 있다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)내에 배치되는 화소들에 게이트 전압 및 데이터 전압을 공급하는 패드(200)들을 포함할 수 있다.
패드(200)들이 형성되는 영역인 패드영역(PAD)은 비표시영역(NDA) 중 일부 영역에 형성된다. 도 2에서는 패드영역(PAD)이 비표시영역(NDA) 중 하부 면에 형성된 경우를 도시하고 있다. 패드(200)들은 하부기판(100)의 패드영역(PAD) 상에 형성된다. 도 2에서 도시한 패드(200)들은 데이터 전압을 표시영역(DA)에 공급한다.
성막 방지층(300)은 패드(200)들의 상부에 형성된다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치에서 성막 방지층(300)은 패드(200)들의 상부와, 패드 영역(PAD)에 형성될 수 있다. 성막 방지층(300)은 무기 보호막 또는 유무기 복합막이 패드(200)들의 상부에 형성되는 것을 방지할 수 있다.
무기 보호막 또는 유무기 복합막은 외부 환경, 특히 수분 및 산소 등으로부터 소자를 보호하기 위해 형성한다. 하지만, 외부의 회로부 등과 전기적으로 연결되어야 하는 패드(200)들은 무기 보호막이 또는 유무기 복합막이 형성되지 않은 상태, 즉 오픈되어 있어야 한다.
기존에는 무기 보호막 또는 유무기 복합막 오픈을 위해 마스크를 사용하였으나, 본 발명의 실시예는 마스크를 사용하지 않고 성막 방지층(300)을 이용하여 성막 방지층(300) 위에 무기 보호막 또는 유무기 복합막이 형성되지 않게 할 수 있다.
이에 따라, 무기막 장치 중에 마스크를 사용하지 못하는 장치에서도 패드(200)들을 전기적으로 연결할 수 있는 상태로 제작할 수 있으며, 마스크를 사용할 수 있는 장치라도 마스크를 사용하지 않고 패드(200)들을 전기적으로 연결할 수 있는 상태로 제작하면 마스크 비용 및 관리 비용을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 3은 도 2에서 I-I`의 단면도를 도시하였다. 도 3에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치가 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 또는 전기 영동 표시장치(Electrophoresis display)로도 구현될 수 있다. 도 3에서는 표시영역(DA)의 일부와 패드영역(PAD)을 도시하였다.
표시영역(DA)에는 화소(P)들이 형성된다. 도 3에서는 화소(P)들 중 1개의 단면을 나타냈다. 도 3과 같이, 화소(P)는 뱅크(154)들에 사이로 노출된 애노드전극(151)과 그 애노드전극(151)상에 마련된 유기발광층(153)과 그 애노드전극(151)에 드레인전극(114)이 접속되는 박막트랜지스터(110)를 포함하는 영역을 나타낸다. 박막트랜지스터(110)들 각각은 반도체층(111), 게이트전극(112), 소스전극(113) 및 드레인전극(114)을 포함한다.
하부기판(100) 상에는 반도체층(111)들이 마련된다. 하부기판(100)과 반도체층(111)들 사이에 버퍼막(미도시)이 마련될 수 있다. 반도체층(111)들 상에는 층간절연막(120)이 마련될 수 있다. 층간절연막(120) 상에는 게이트전극(112)들이 마련될 수 있다. 게이트전극(112)들 상에는 게이트절연막(130)이 마련될 수 있다. 게이트절연막(130) 상에는 소스전극(113)들 및 드레인전극(114)들이 마련될 수 있다. 소스전극(113)들 및 드레인전극(114)들 각각은 층간절연막(120)과 게이트절연막(130)을 관통하는 콘택홀을 통해 반도체층(111)에 접속될 수 있다.
평탄화막(140)은 뱅크(154)들에 의해 구획되는 화소(P)들을 평탄하게 배열하기 위해 박막트랜지스터층(110)상에 마련된다.
평탄화막(140)상에는 애노드전극(151)들, 유기발광층(153)들, 캐소드전극(152), 및 뱅크(154)들이 마련된다. 애노드전극(151)들과 유기발광층(153)들은 표시영역(DA)에 마련될 수 있으며, 캐소드전극(152), 및 뱅크(154)들은 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)에 마련될 수 있다.
애노드전극(151)들 각각은 평탄화막(140)을 관통하는 콘택홀을 통해 드레인전극(114)에 접속된다.
표시영역(DA)에서 뱅크(154)들 사이로 노출된 애노드전극(151)들 상에는 유기발광층(153)들이 마련된다. 뱅크(154)들 각각의 높이는 유기발광층(153)들 각각의 높이보다 높기 때문에, 유기발광층(153)들은 뱅크(154)들에 의해 구획된다. 즉, 유기발광층(153)들 각각은 뱅크(154)들 사이에 배치된다.
캐소드전극(152)은 표시영역(DA)에서 유기발광층(153)들과 뱅크(154)들을 덮도록 유기발광층(153)들과 뱅크(154)들 상에 마련된다.
캐소드전극(152) 상에는 봉지층(170)이 형성된다. 봉지층(170)은 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 봉지층(170)은 제1 무기막(171), 유기막(172) 및 제2 무기막(173)을 포함한다.
제1 무기막(171)은 캐소드전극(152)을 덮도록 캐소드전극(152)상에 마련된다. 유기막(172)은 수분 및 산소가 제1 무기막(171)을 뚫고 유기발광층(153)과 캐소드전극(152)에 투입되는 것을 방지하기 위해 제1 무기막(171)상에 마련된다. 제2 무기막(173)은 유기막(172)을 덮도록 유기막(172)상에 마련된다
제1 및 제2 무기막들(171, 173) 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 무기막들(171, 173) 각각은 SiNx, SiO2, Al2O3, TiO2로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드(200), 성막 방지 물질(300), 이방성 도전 필름(400), 및 연성 필름(40)의 확대도이다.
패드(200)들은 하부기판(100)의 일부 영역에 마련된다. 패드(200)들은 게이트 제어 신호를 게이트 구동부에 공급하는 게이트 패드들, 데이터 전압을 데이터 라인들에 공급하는 데이터 패드들, 또는 전원 전압을 전원 라인에 공급하는 전원 패드들일 수 있다. 패드(200)들은 도 3 및 도 4와 같이 하부 기판(100)의 패드 영역(PAD) 상에 배치된다. 패드(200)들은 하부 기판(100) 상에 형성된 게이트절연막(130) 상에 배치될 수 있다. 패드(200)들은 게이트절연막(130)을 뚫고 하부 기판(100) 상에 형성된 전도성 라인과 연결된 상태로 배치될 수 있다.
성막 방지 물질(310)은 성막 방지층(300)을 형성하는 물질이다. 성막 방지 물질(310)은 패드(200)들의 상부와, 패드영역(PAD)의 상부에 배치된다. 성막 방지 물질(310)은 인접한 물질의 친화도에 따라 분자 스스로 정렬되어 배치되는 자가조립 단분자막(self assembled monolayer, SAM)일 수 있다. 이 경우, 성막 방지층(300)의 두께는 성막 방지 물질(310) 분자 1개의 길이와 같을 수 있다.
이방성 도전 필름(antisotropic conducting film, ACF)(400)은 연성 필름(40)이 패드(200)와 연결될 수 있도록 한다. 이방성 도전 필름(400)은 전기적 전도성이 큰 복수의 도전 볼(401)들을 가지고 있다. 도전 볼(401)은 성막 방지 물질(310) 사이에 형성되거나, 성막 방지층(300)을 관통하여 형성될 수 있다. 따라서 성막 방지층(300)이 형성된 경우에도 패드(200)와 연성필름(40)이 도전 볼(401)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
연성필름(40)은 이방성 도전 필름(400)을 이용하여 패드(200)들 상에 부착된다. 연성필름(40)에는 패드(200)들과 소스 드라이브 IC를 연결하는 배선들, 패드(200)들과 회로보드의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성필름(40)에 형성된 배선들을 통해 패드(200)들은 소스 드라이브 IC 또는 회로보드와 연결될 수 있다. 또는, 연성필름(40)은 칩 온 필름(chip on film, COF) 방식으로 소스 드라이브 IC를 실장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 성막 방지 물질(310)의 구조도이다. 성막 방지 물질(310)은 머리부(311), 체인(312), 및 꼬리부(313)를 포함한다.
머리부(311)는 패드(200)들의 상부 표면에 접착된다. 머리부(311)는 패드(200)들의 상부 표면에 형성되어 있는 전도성 금속과 용이하게 접착할 수 있는 티올, 실란 또는 포스폰산으로 이루어진다.
체인(312)은 머리부(311)의 일 측에서 연장된다. 체인(312)은 탄화수소를 주재료로 이루어진다. 체인(312)을 형성하는 탄화수소의 반응을 조절하여 길이를 조절하면 성막 방지 물질(310)의 길이를 조절할 수 있다. 성막 방지층(300)은 성막 방지 물질(310) 분자 하나로 층을 이루므로, 체인(312)의 길이를 조절하여 성막 방지층(300)의 두께를 조절할 수 있다.
꼬리부(313)는 체인(312)의 일 측 끝단에 연결된다. 꼬리부(313)는 머리부(311)의 반대측에 형성되어, 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173)이 패드(200)들 상에 형성되는 것을 방지한다. 이를 위해 꼬리부(313)는 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173)과 반응하지 않는 메틸기로 이루어진다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 패드(200)들 상에 성막 방지층(300)을 형성하여, 봉지층(170)이 형성되지 않도록 한다. 이로 인해, 패드(200)들 상에 형성된 봉지층(170)을 제거하기 위한 별도의 마스크를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 마스크 비용 및 마스크를 이용하여 패터닝 공정을 하기 위한 비용을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는 패드(200)들 상에 성막 방지층(300)이 잔존한다. 이로 인해, 공정 중 수분 및 산소가 패드(200)들 상에 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 6a 및 도 6b를 바탕으로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기로 한다. 도 6a 및 도 6b에서는 표시영역(DA), 비표시영역(NDA), 패드영역(PAD), 패드(200)들, 및 성막 방지층(300)을 나타내었다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역(DA)에는 화소들이 형성된다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시영역(DA), 화소, 비표시영역(NDA), 패드영역(PAD), 패드(200)들에 대한 설명은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 성막 방지층(300)은 패드(200)들의 패드 영역(PAD)에 한정되어 형성되지 않고, 비표시영역(NDA)의 전체를 덮도록 배치될 수 있다. 이러한 경우 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173)은 표시영역(DA)에만 형성되고, 비표시영역(NDA)에는 형성되지 않는다. 이에 따라 봉지층(170)은 표시패널(10) 별로 분리 형성된다.
기존의 표시 장치는 도 6a와 같이 성막 방지층(300)을 비표시영역(NDA)에 형성하지 않아, 봉지층(170)이 복수의 표시패널(10)들에 단일하게 배치된다. 이에 따라, 봉지층(170)을 배치한 후 표시패널(10) 별로 자르는 스크라이빙(scribing, S) 과정에서 단일하게 배치된 봉지층(170)을 자르게 된다. 이 과정에서 각각의 표시패널(10)의 테두리 부분에 형성된 봉지층(170)을 구성하는 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173) 적층 구조가 뒤틀리거나 봉지층(170)이 벗겨질 수 있다. 봉지층(170)의 적층 구조가 뒤틀리거나 벗겨진 표시패널(10)은 산소 및 수분이 테두리 부분을 통해 침투할 수 있다.
반면에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는 성막 방지층(300)이 비표시영역(NDA) 전체에 형성되어 있어, 비표시영역(NDA)에 봉지층(170)이 형성되지 않는다. 즉, 봉지층(170)이 표시패널(10) 별로 분리 형성되고 도 6b와 같이 스크라이빙(S)을 수행하는 단면에는 봉지층(170)이 형성되어 있지 않다. 따라서, 표시패널(10)에 형성된 봉지층(170) 내부의 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173) 적층 구조가 뒤틀리거나 벗겨지지 않아 산소 및 수분이 표시패널(10)의 테두리 부분으로 침투하지 못한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 성막 방지층(300)의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예에 대한 성막 방지층(300)과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 성막 방지층(300)의 원리 및 효과는 도 7의 결과 그래프를 통해 확인할 수 있다.
도 7은 알루미늄 산화물(Al2O3)에 대한 성막 방지 특성을 측정하기 위해 접촉각(contact angle)을 측정하는 실험의 결과 그래프이다. 접촉각이 작아질수록 표면에 알루미늄 산화물이 증착되는 것을 나타낸다. 공정 사이클(cycle)이 지속될수록 접촉각이 작아지게 된다. 반대로, 접촉각이 클수록 성막 방지 효과가 지속되는 것이다. 실험 결과에 따르면, 머리부(311)의 종류가 인산(Phosphonic Acid)인 ODPA가 머리부의 종류가 실란(Silane)인 ODTS보다 성막 방지 효과가 우수하다. 또한, 체인(312)이 18개의 탄소로 형성된 ODPA가 체인(312)이 12개의 탄소로 형성된 DDPA보다 성막 방지 효과가 우수하다.
(제조방법)
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대해 도 12 및 도 13a 내지 도 13d를 결부하여 설명하기로 한다.
우선, 하부기판(100)의 비표시영역(NDA) 상에 패드(200)들을 형성한다. 도 13a와 같이, 비표시영역(NDA)에 패드(200)들을 형성하기 전 하부기판(100) 상에 박막트랜지스터(110)들, 층간절연막(120), 및 게이트절연막(130)을 형성할 수 있다. 패드(200)들을 형성하기 전, 형성한 후, 또는 동시에 박막트랜지스터(110)상에 애노드전극(151)들 및 뱅크(154)들을 형성할 수 있다. (도 12의 S101)
두 번째로, 도 13b와 같이 패드(200)들 상에 단일 분자층으로 성막 방지층(300)을 형성한다. 성막 방지층(300)을 형성하기 위해, 성막 방지 물질(310)을 패드영역(PAD) 상에 디핑하거나, 성막 방지 물질(310)을 패드(200)들 상에 스탬핑할 수 있다. 이후, 성막 방지 물질(310)을 건조시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 성막 방지층(300)이 패드(200) 상부 및 패드영역(PAD)상에만 형성되도록 성막 방지 물질(310)을 패드영역(PAD) 상에 디핑하거나, 성막 방지 물질(310)을 패드(200)들 상에 스탬핑할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 제조하기 위해서는 성막 방지층(300)이 비표시영역(NDA)을 덮도록 형성하기 위해 성막 방지 물질(310)을 비표시영역(NDA) 전체에 분사할 수 있다. 즉, 성막 방지층(300)은 마스크를 이용하지 않고 원하는 영역에 형성될 수 있으므로, 마스크를 이용함에 따른 공정 비용 증가를 줄일 수 있다. (도 12의 S102)
세 번째로, 도 13c와 같이 유기발광층(153) 및 캐소드전극(152)를 형성한다. 표시영역(DA)에서 뱅크(154)들 사이로 노출된 애노드전극(151)들 상에 유기발광층(153)들이 형성된다. 캐소드전극(152)은 표시영역(DA)에서 유기발광층(153)들과 뱅크(154)들을 덮도록 유기발광층(153)들과 뱅크(154)들 상에 형성된다. (도 12의 S103)
네 번째로, 도 13c와 같이 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막(171, 172, 173)을 덮는다. 우선, 표시영역(DA)의 캐소드전극(152)과 비표시영역(NDA)의 뱅크(154)상에 제1 무기막(171)을 형성한다. 이후, 표시영역(DA)의 제1 무기막(171) 상에 수분 및 산소가 제1 무기막(171)을 뚫고 유기발광층(153)과 캐소드전극(152)에 투입되는 것을 방지하기 위해 유기막(142)을 형성한다. 유기막(172) 상에는 제2 무기막(173)이 형성된다. 제2 무기막(173)은 제1 무기막(171)과 유기막(172)을 덮을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 따른 봉지층(170)을 형성하기 위한 공법은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)이다. 원자층 증착법은 표시패널(100)상에 화학적 반응을 통해 증착될 수 있는 프리커서(precursor)를 원자 단위로 증착될 수 있도록 뿌린 후, 화학적 반응을 통해 원자 단위로 증착되지 않은 나머지 프리커서, 즉 물리적으로 표시패널 상에 부착되어 있는 프리커서들을 퍼지 과정을 통해 제거한다. 이후, 반응 물질(reactant)를 뿌려 원자 단위로 표시패널(100)상에 봉지층(170)을 형성할 수 있다. 원자 단위로 증착되지 않고 남아 있는 물질들은 다시 퍼지 과정을 통해 제거한다.
성막 방지층(300) 상에 무기 보호막 또는 유무기 복합막이 마스크를 사용하지 않고도 형성되지 않는 요인으로는 성막 방지층(300)의 물질 종류, 두께, 프리커서의 화학적 증착이 일어날 수 있는 압력, 반응 물질을 반응시킨 후 물리적 증착이 일어난 물질들을 제거하기 위한 퍼지 공정의 압력이 있다.
기존의 무기막 공정에서는 가해지는 압력과 가한 시간을 곱한 노출도(exposure)을 공정의 기준 조건으로 삼았다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 성막 방지층(300)은 노출도 중 가해지는 압력에 대한 요인이 더욱 중요하다는 것을 실험 과정을 통해 알 수 있었다.
도 8은 프리커서의 압력 별로 성막 방지 효과를 측정한 결과 그래프이다. 도 8에서 나타난 TMA 압력은 알루미늄 산화물 무기막층을 형성하기 위해 프리커서를 표시패널(100) 상에 뿌리는 압력이다. 패드(200)들 상에 형성된 성막 방지층(300)이 프리커서가 증착하는 것을 방지할 수 있지만, 프리커서를 높은 압력으로 증착하면 성막 방지층(300)상에도 프리커서가 형성되고, 프리커서 상에 반응 물질이 형성되어 결과적으로 봉지층(170)이 형성되지 않아야 할 곳에 봉지층(170)이 형성되는 문제가 발생한다. 따라서, 프리커서가 성막 방지층(300) 상에 형성되지 않는 압력으로 프리커서를 형성하는 것이 바람직하다.
도 9는 증착이 일어난 물질들을 제거하기 위한 퍼지 공정의 압력 별로 성막 방지 효과를 측정한 결과 그래프이다. 퍼지 공정은 아르곤 등 불활성 가스를 이용하여 수행한다. 퍼지 공정을 높은 압력으로 수행할수록 잔존하는 프리커서 및 반응 물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 도 10 및 도 11은 프리커서 형성 시 압력과, 퍼지 공정 시 압력에 따른 성막 방지 효율을 종합적으로 나타낸 그래프이다. (도 12의 S104)
다섯 번째로, 도 13d와 같이 패드(200)들 각각을 연성필름(40)과 연결한다. 연성필름(40)은 칩 온 필름(chip on film, COF)일 수 있다. 패드(200)들 각각은 성막 방지층(300)이 상부에 배치된 상태에서 연성필름(40)과 연결된다. 연성필름(40)을 연결하기 위해 이방성 도전 필름(400)을 이용하여 전기적으로 연결한다. 성막 방지층(300)은 패드(200)들 상에서 100㎚ 이하로 잔존한다. 이방성 도전 필름(400) 내에 있는 도전 볼(401)이 성막 방지층(300)의 일부를 관통하여 배치되기 때문에, 성막 방지층(300)이 사이에 배치된 상태에서 패드(200)들은 연성필름(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. (도 12의 S105)
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 패드들 상에 성막 방지층을 형성하여, 봉지층이 형성되지 않도록 한다. 이로 인해, 패드들 상에 형성된 봉지층을 제거하기 위한 별도의 마스크를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 마스크 비용 및 마스크를 이용하여 패터닝 공정을 하기 위한 비용을 절약할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 패드들 상에 성막 방지층이 잔존한다. 이로 인해, 공정 중 수분 및 산소가 패드들 상에 침투하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 스크라이빙 과정을 거쳐도 표시패널의 테두리 부분에 형성된 제1 무기막, 유기막, 및 제2 무기막 적층 구조가 뒤틀리거나 벗겨지지 않아 산소 및 수분이 표시패널의 테두리 부분으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 패드들의 전기적 연결을 위해 보호층이 형성되지 않도록 패드들 상에 성막 방지층을 형성하여 알루미늄 산화물(AlOx) 등으로 구성된 무기막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 알루미늄 산화물 등을 이용하여 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)을 수행하는 반도체 장비 및 장치의 제조 방법에서 알루미늄 산화물 등으로 구성된 무기막이 형성되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 원자층 증착법을 이용한 집적 회로 및 반도체 공정 중 프리커서(Precursor)가 성막 방지층 상에 형성되지 않도록 압력을 조절한다. 또한, 프리커서 또는 반응 물질의 제거를 위한 퍼지 공정에서는 증착이 일어난 물질들을 제거하기 위해 프리커서를 형성할 때의 압력보다 강한 압력으로 퍼지 공정을 수행한다. 이에 따라, 원자층 증착법을 이용한 집적 회로 및 반도체 공정을 수행할 때 회로상의 전기적 연결을 위해 보호층이 형성되는 것을 방지하기 위한 마스크를 사용할 필요가 없어 공정 비용을 절감할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 20: 게이트 구동부
30: 소스 드라이브 IC 40: 연성필름
50: 회로보드 60: 타이밍 제어부
100: 하부기판 110: 박막트랜지스터
111: 반도체층 112: 게이트전극
113: 소스전극 114: 드레인전극
120: 층간절연막 130: 게이트절연막
140: 평탄화막 151: 애노드전극
152: 캐소드전극 153: 유기발광층
154: 뱅크 170: 봉지층
171: 제1 무기막 172: 유기막
173: 제2 무기막 190: 상부기판
200: 패드 300: 성막 방지층
310: 성막 방지 물질 311: 머리부
312: 체인 313: 꼬리부
400: 이방성 도전 필름 401: 도전 볼
DA: 표시영역 NDA: 비표시영역
PAD: 패드영역 P: 화소
S: 스크라이빙
30: 소스 드라이브 IC 40: 연성필름
50: 회로보드 60: 타이밍 제어부
100: 하부기판 110: 박막트랜지스터
111: 반도체층 112: 게이트전극
113: 소스전극 114: 드레인전극
120: 층간절연막 130: 게이트절연막
140: 평탄화막 151: 애노드전극
152: 캐소드전극 153: 유기발광층
154: 뱅크 170: 봉지층
171: 제1 무기막 172: 유기막
173: 제2 무기막 190: 상부기판
200: 패드 300: 성막 방지층
310: 성막 방지 물질 311: 머리부
312: 체인 313: 꼬리부
400: 이방성 도전 필름 401: 도전 볼
DA: 표시영역 NDA: 비표시영역
PAD: 패드영역 P: 화소
S: 스크라이빙
Claims (10)
- 하부기판(100);
상기 하부기판(100)의 표시영역(DA) 상에 배치되는 화소(P)들;
상기 하부기판(100)의 비표시영역(NDA) 상에 배치되는 패드(200)들;
상기 화소(P)들 상에 배치되는 봉지층(170); 및
상기 패드(200)들 상에 단일 분자층으로 배치되는 성막 방지층(300)을 포함하고,
상기 성막 방지층(300)이 배치된 영역에는 상기 봉지층(170)이 배치되지 않는 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 성막 방지층(300)이 상기 패드(200)들을 덮도록 배치되는 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 성막 방지층(300)이 상기 비표시영역(NDA)을 덮도록 배치되는 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 패드(200)들 각각은 상기 성막 방지층(300) 상에 배치되는 이방성 도전 필름(400)과 전기적으로 연결되는 표시 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 성막 방지층(300)을 구성하는 성막 방지 물질(310)은,
상기 패드(200)들 표면에 접착되는 머리부(311);
상기 머리부(311)의 일 측에서 연장되는 체인(312); 및
상기 체인(312)의 일 측 끝단에 연결된 꼬리부(313)를 포함하며,
상기 머리부(311)는 티올, 실란 또는 포스폰산으로 이루어지며,
상기 꼬리부(313)는 메틸기로 이루어지는 표시 장치. - 하부기판(100)의 비표시영역(NDA) 상에 패드(200)들을 형성하고, 표시영역(DA) 상에 화소(P)들을 형성하는 단계;
상기 패드(200)들 상에 단일 분자층으로 성막 방지층(300)을 형성하는 단계; 및
상기 화소(P)들 상에 봉지층(170)을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 봉지층(170)은 상기 성막 방지층(300) 상에 형성되지 않는 표시 장치의 제조 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 성막 방지층(300)을 형성하는 단계는,
성막 방지 물질(310)을 패드영역(PAD) 상에 디핑하거나, 상기 성막 방지 물질(310)을 패드(200)들 상에 스탬핑하는 단계; 및
상기 성막 방지 물질(310)을 건조시키는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 성막 방지층(300)이 형성된 표시패널(100) 상에 마스크 없이 상기 봉지층(170)을 형성하고,
상기 봉지층(170)은 원자층 증착법을 이용하여 형성하고,
상기 원자층 증착법은,
무기물 재료를 제1 압력으로 형성하는 단계; 및
원자 단위로 증착된 무기물을 제외한 나머지 무기물 재료를 상기 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 퍼지하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 패드(200)들 각각을 연성필름(40)과 연결하는 단계를 더 포함하며, 상기 연결은 상기 성막 방지층(300)에 배치된 상태에서 이방성 도전 필름(400)을 통한 전기적 연결인 표시 장치의 제조 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 성막 방지층(300)을 형성하는 단계는,
상기 성막 방지층(300)을 상기 패드(200)들 상에서 100㎚ 이하로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
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Legal Events
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