KR100350321B1 - 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자 재생장치 및 이를이용한 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법 - Google Patents

불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자 재생장치 및 이를이용한 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판 위에 유기박막 금속 및 보호막을 증착하여 제조하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자의 생산공정에서 발생되는 불량 유기 패널을 검출하여 박막 트랜지스터 어레이 기판 위의 적층막을 제거하여 기판을 재 사용하기 위한 장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 디스플레이 가격에서 많은 비중을 차지하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 소정 공정을 거쳐 재생 가능토록 함으로써 능동 유기 디스플레이 소자의 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.

Description

불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자 재생장치 및 이를 이용한 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법 {An apparatus for recycling the bad OELD and a method of producing OELD using the apparatus}
본 발명은 유기 박막을 이용한 평판 디스플레이의 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불량 유기 패널의 적층막을 제거하기 위한 장치 및 박막 트랜지스터 어레이 기판을 재 사용하여 유기 디스플레이 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기(organic) 박막(thin layer)을 이용한 평판(flat panel)디스플레이(display)는 구동 방식에 따라 능동형(active)과 수동형(passive)이 있다. 수동형 유기 일렉트로-루미네센스 소자(organic electro-luminescence device: 이하 OELD라 칭함)는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 유리기판(glass substrate)(10) 위의 투명 전극(transparent electrode, Indium Tin Oxide: 이하 ITO라 함)(20)이 형성된 기판 위에 적층된 정공 전달 층(hole transport layer(31), 방사층(emit layer)(32) 및 전자 전달 층(electron transport layer)(33)의 다수 유기 박막층과 그 위에 형성된 금속 전극층(metal electrode)(40) 및 보호막(passivation)(50)으로 이루어져 투명전극(20)에 양전원(plus)과 전극층(40)에 음전원(minus)을 인가할 때 발생되는 빛을 이용하는 것이다.
고화질의 동영상을 재현하기 위해서는 소자내에 구동 회로를 포함한 능동형 구동 방식이 적합하다. 이러한 능동형 유기 박막 디스플레이는 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 1의 수동형 유기 디스플레이 소자와 유사하나 각 셀(cell)의 스위칭(switching)이나 발광(lighting)을 제어하기 위한 구동회로인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하 TFT라 칭함)(60)가 포함되어 이루어진다. TFT 어레이(array)가 제작된 판을 기판으로 사용하고 그 위에 유기 박막을 증착하여 디스플레이로 구동하는 방식이다.
이러한 능동형 또는 수동형 유기 디스플레이 소자는 패널(panel)에 유기 박막, 금속 및 보호막을 증착하는 과정에서 불량이 생길 수 있다. 현재의 제조 공정에서는 이러한 불량 유기 패널을 폐기 처리하고 있다. 따라서, 제조 원가의 상승요인이 되고 있다. 특히 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 공정은 매우 복잡하고 제조비가 많이 드는 것이므로 디스플레이 소자의 원가에서 매우 많은 부분을 차지하고 있어 이를 개선하기 위한 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 능동 유기 디스플레이 소자의 제조 원가를 절감하기 위한 불량 유기 패널 재생장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 불량의 원인에 따라 적층막 제거 공정을 달리 할 수 있는 불량 유기 패널 재생장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유기 패널의 적층막 제거 공정중 박막트랜지스터의 게이트 절연막이 대전되어 파괴되는 것을 방지할 수 있는 불량 유기 패널 재생장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 종래에 유기 박막, 금속 및 보호막 증착 공정에서 불량 처리된 제품을 재사용 가능한 패널로 재생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법의 다른 특징은 능동형 또는 수동형 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법에 있어서; 불량 유기 일렉트로-루미네센스 패널(panel)을 검출하는 과정과, 검출된 불량 패널을 분리 이송하는 과정과, 이송된 불량 패널에서 유기 박막과 금속박막 및 보호막으로 이루어진 적층막 중 적어도 어느 하나의 막을 제거하는 과정과, 적층막이 제거된 상기 기판 위에 다수의 유기 박막을 형성하는 과정과, 상기 유기박막 위에 금속 전극막을 형성하는 과정과, 금속 전극막 위에 보호막을 증착하는 과정을 포함하여 이루어지는 점이다.
본 발명에 따른 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 재생장치의 구성은 불량 판정된 유기 패널(organic panel)을 적재하는 카세트와, 상기 카세트내의 유기 패널을 적층막 제거 공정에 투입하기 위해 이송하는 대기압 로봇(robot)과, 상기 대기압 로봇에 의해 제공되는 불량 유기 패널을 임시 적재하는 로드-락 쳄버(load-lock chamber)와, 상기 로드락 쳄버상의 유기패널을 적층막 제거 공정에서 이송하는 기판 이송용 로봇과, 상기 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 보호막을 제거하는 보호막 제거 장치와, 상기 보호막 제거장치에 의해 보호막이 제거되어 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 금속을 제거하는 금속막 제거장치와, 상기 금속막 제거장치에 의해 금속막이 제거되어 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 다수 유기박막을 제거하는 유기막 제거장치를 포함하여 구성되는 점이다.
도 1은 수동형 OELD의 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 능동형 OELD의 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시에 따른 OLED 재생장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 다른 실시에 따른 OLED 재생장치의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 OELD 제조방법을 나타낸 흐름도,
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 각 과정에 따라 변화되는 유기패널의 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 재생장치 및 이를 이용한 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법을 설명하기로 한다.
능동형 유기 박막을 이용한 평판 디스플레이 제조 공정에서 발생되는 불량은 여러 가지 원인이 있을 수 있다. 규정이상의 입자, 막의 불 균일 그리고 핀홀(pin hole) 등이 불량의 원인이 될 수 있다. 이때 사용되는 박막 트랜지스터 어레이는모두 양품 검사를 거쳐 투입되기 때문에 불량의 원인은 유기 박막 증착, 금속 증착, 그리고 보호막 증착 등의 원인이므로 불량의 원인층을 제거하면 기판을 다시 사용할 수 있다. 박막 트랜지스터 어레이 기관은 저전력 및 소형화를 위해 구동 회로를 포함하는 경우도 있다. 저온 폴리 시리콘 박막 트랜지스터 어레이를 사용하는 경우 디스플레이 가격에서 차지하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 비중이 매우 높다.
불량 유기 디스플레이에서 양품의 박막 트랜지스터 어레이 기관을 얻기까지는 몇 가지 분리된 공정이 필요하다. 제거해야 할 물질이 보호막, 금속 그리고 유기박막 등이다. 또한 각각의 두께가 다르므로 제거 시간도 조절해야 한다. 제거방법은 화학약품을 사용하는 습식방법과 가스만을 사용하는 건식 방법이 있다. 또한 두 가지 방식을 혼용한 증기방식도 있다. 이들 방식 중 환경이나 공정 집적화를 위해서는 건식 방식이 유리하나 공정 단가 및 작업상태에 따라 습식방법을 피할 수 없을 때도 있다. 특히 서로 다른 제거 기술이 요구되는 물질의 특성을 고려하여야 한다. 이를 해결하기 위해 습식과 건식 공정을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이를 구현하는 방법은 제조 회사별 특성에 따라 상이하나 제조용 장비의 개념은 본 발명이 제시하는 형태가 될 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에 따른 OLED 재생장치의 구성도이다. 건식 방법에 의해 증착막을 제거할 수 있는 장치를 나타낸 것이다. 불량원인정보를 가지고 있는 유기 디스플레이 소자용 카세트1(110)과, 상기 카세트1(110)내의 유기 패널을 적층막 제거 공정에 투입하기 위해 이송하는 대기압 로봇(robot)(120)과, 상기 대기압 로봇(120)에 의해 제공되는 불량 유기 패널을 임시 적재하는 로드-락 쳄버(load-lock chamber)(130)와, 상기 로드락 쳄버(130)상의 유기패널을 적층막 제거 공정에서 이송하는 기판 이송용 로봇(150)과, 상기 기판 이송용 로봇(150)에 의해 제공된 유기 패널의 보호막을 제거하는 보호막 제거장치(160)와, 상기 보호막 제거장치(160)에 의해 보호막이 제거되어 기판 이송용 로봇(150)에 의해 제공된 유기 패널의 금속을 제거하는 금속막 제거장치(140)와, 상기 금속막 제거장치(140)에 의해 금속막이 제거되어 기판 이송용 로봇(150)에 의해 제공된 유기 패널의 다수 유기박막을 제거하는 유기막 제거장치(170)를 포함하여 이루어진다.
각 제거장치(140, 160, 170)는 플라즈마(plasma)상태의 혼합 가스(gas)를 사용하는 경우가 많고, 전자빔(electron beam)이나 자외선(Ultra violet ray)/오존(O3) 또는 화학약품을 증기상태로 변환시킨 가스를 사용하는 경우도 있다.
각 제거장치에 의한 제거공정은 유기패널의 불량 원인에 따라 달라질 수 있다. 보호막만 제거할 경우, 보호막과 금속막만 제거할 경우, 유기박막을 제거할 경우에 따라 작업경로가 달라진다. 유기박막 증착 중 발생된 불량품은 유기박막제거장치에서만 공정을 행한 후 카세트2(180)로 나온다. 만약 보호막까지 증착된 상태에서 불량이 발견되면 3가지 공정 모두를 거치게 된다. 경우에 따라 표면 처리기기(도 4에 도시됨)가 부착될 경우도 있다. 원래 증착을 행할 때 자외선/오존 등의 처리를 거쳐 유기 박막등이 증착되었기 때문에 계면에 원래의 상태와 다른 물질이 있을 수 있으며 이를 제거하기 위해 설치하는 장치이다.
도 4는 본 발명에 다른 실시에 따른 OLED 재생장치의 구성도로서, 도 3의 건식제거 방식의 재생장치와 달리, 습식공정과 건식 공정을 혼용할 수 있는 경우의 장치이다. 습식공정은 화학약품을 사용하여 불량 패널의 적층막을 제거하는 방식을 사용하는 것으로서, 진공이 필요없기 때문에 대기압용 로봇을 사용하고, 건식 공정용 기기는 기판 이송시 대기압으로 한다. 보호막의 제거장치(240)는 습식으로 행하고 유기 박막의 제거장치(270)는 건식으로 행할 때 가능한 구성이다. 상압 및 진공용 기기가 집적화 되어 있어 작업 능률이 떨어질 가능성도 있으나, 습식 공정과 건식 공정을 집적화 하여 불량품 재생의 공정을 일괄 처리할 수 있다는 장점도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 OELD 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
유기 박막 디스플레이 소자의 제조 공정에서 불량 유기 패널을 검출한다. 불량의 원인은 여러 가지가 있을 수 있다. 규정 이상의 입자, 막의 불균일 그리고 핀홀(pin hole) 등이 불량의 원인이 될 수 있다.(S1 과정)
불량으로 검출된 패널을 재생 장치로 분리하여 이송시킨다.(S2 과정)
이하에서는 도 2의 능동형 유기 디스플레이 소자를 예로 설명하기로 한다. 먼저 이송된 불량 패널의 보호막(50)을 제거한다.(S3 과정) 도 6a는 보호막이 제거된 상태를 나타내고 있다.
보호막이 제거된 상태에서 금속전극 제거장치로 패널을 이송하여 도 6b와 같이 금속전극막(40)을 제거한다.(S4 과정)
금속전극막(40)을 제거한 상태에서 다수의 유기박막(31, 32, 33)을 제거하여도 6c에 도시된 바와 같이, 기판(유리+TFT+ITO)만이 남게된다.(S5 과정) 상기 제거과정(S3, S4, S5)에 의해 전하가 대전(충전, pileup)됨에 따라 TFT의 게이트 절연막이 파괴되는 것을 방지하기 위해, 적층막 제거과정 중 대전된 전하를 방전(discharge)하는 과정이 포함된다.
유기 박막을 제거하는 과정에서 기판, 명확히는 ITO(20)의 표면이 최초 상태와 다르게 될 수도 있다. 즉, ITO와 유기 박막의 원할한 적층을 위해 처리되었던 표면을 원상태로 돌리기 위한 세정 및 표면처리과정이 수행된다.(S6 과정)
이상의 과정에서 다수의 적층막(31, 32, 33, 40, 50)이 제거된 상기 기판을 원래의 제조 공정으로 이송시켜 도 6b와 같이 다수의 유기 박막을 형성한다.(S7 과정)
다수의 유기 박막이 적층된 패널 위에 도 6a와 같이 금속전극막을 형성한다.(S8 과정)
금속 전극 위에 보호막을 증착하여 유기 일렉트로 루미네센스 소자의 제조가 완료된다.(S9 과정)
이와 같이 종래에 유기 박막, 금속 및 보호막 증착 과정에서 불량 처리되었던 제품을 재사용 가능한 박막 트랜지스터 어레이 패널로 재생하므로써 유기 디스플레이 소자의 생산에 필요한 비용을 줄이게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 디스플레이 가격에서 많은 비중을 차지함에도 불구하고 유기 디스플레이 소자의 제조시 불량이 발생될 때, 폐기 처리하였던 박막 트랜지스터 어레이를 재생하여 사용하므로써 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (12)

  1. 폴리 실리콘 박막트랜지스터(thin film transistor) 어레이(array) 기판(substrate)이나 투명 전극이 형성된 유리기판 위에 유기 박막과 금속전극 및 보호막을 증착하여 제조하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자(organic electro-luminescence device)의 제조방법에 있어서;
    불량 유기 일렉트로-루미네센스 패널(panel)을 검출하는 과정과,
    검출된 불량 패널을 분리 이송하는 과정과,
    이송된 불량 패널의 유기 박막과 금속박막 및 보호막으로 이루어진 적층막 중 적어도 어느 하나의 막을 제거하는 과정과,
    적층막이 제거된 상기 기판 위에 다수의 유기 박막을 형성하는 과정과,
    상기 유기박막 위에 금속 전극막을 형성하는 과정과,
    금속 전극막 위에 보호막을 증착하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자(organic electro-luminescence device)의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서; 상기 적층막의 제거과정은,
    화학약품을 사용하여 다수의 적층막을 제거하는 습식식각 공정인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서; 상기 적층막 제거과정은,
    가스(gas)를 사용하여 다수의 적층막을 제거하는 건식식각 공정인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서; 상기 가스(gas)는
    플라즈마 상태의 혼합가스인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서; 상기 가스(gas)는
    화학약품을 증기 상태로 만든 기체인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서; 상기 적층막 제거과정은,
    제거 대상층에 따라 습식식각 공정과 건식식각 공정을 혼용하여 적층막을 제거하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서; 상기 적층막 제거과정은,
    적층막 제거 공정중 대전된 전하를 방전시키기 위한 과정이 부가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서; 상기 적층막 제거과정은,
    불량 원인에 따라 공정순서를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로-루미네센스 소자의 제조방법.
  11. 불량 판정된 유기 패널(organic panel)의 불량원인 정보를 가지고 있는 카세트와,
    상기 카세트내의 유기 패널을 적층막 제거 공정에 투입하기 위해 이송하는 대기압 로봇(robot)과,
    상기 대기압 로봇에 의해 제공되는 불량 유기 패널을 임시 적재하는 로드-락 쳄버(load-lock chamber)와,
    상기 로드락 쳄버상의 유기패널을 적층막 제거 공정에서 이송하는 기판 이송용 로봇과,
    상기 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 보호막을 제거하는 보호막 제거 장치와,
    상기 보호막 제거장치에 의해 보호막이 제거되어 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 금속을 제거하는 금속막 제거장치와,
    상기 금속막 제거장치에 의해 금속막이 제거되어 기판 이송용 로봇에 의해 제공된 유기 패널의 다수 유기박막을 제거하는 유기막 제거장치를 포함하여 구성되는 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자(organic electro-luminescence device)의 재생장치.
  12. 제 11 항에 있어서;
    상기 유기막 제거장치에 의해 유기막이 제거된 박막트랜지스터 기판의 계면에 포함된 물질을 제거하기 위한 세정 및 표면처리장치가 부가된 것을 특징으로 하는 불량 유기 일렉트로-루미네센스 소자(organic electro-luminescence device)의 재생장치.
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