KR100879728B1 - 플렉시블 기판의 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유연한 기판을 세정하기 위한 새로운 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 플렉시블 기판의 세정 방법은 플렉시블 기판을 넣고 플렉시블 기판의 양쪽 주면 상에 각각 위치하는 회전식 제1 롤러를 이용해 플렉시블 기판의 양쪽 주면에 부착된 불순물을 점착력을 이용하여 떼어내는 단계와, 제1 롤러에 비해 상대적으로 큰 점착력을 가진 회전식 제2 롤러를 이용하여 제1 롤러로부터 제2 롤러로 불순물을 전사시켜 제거하는 단계를 포함한다.

플렉시블 기판, 세정, 플렉시블 소자, 플렉시블 디스플레이

Description

플렉시블 기판의 세정 방법{Method for cleaning flexible substrate}

본 발명은 플렉시블 기판의 세정 방법에 관한 것으로, 특히 플렉시블(flexible) 기판을 이용한 플렉시블 소자의 제작 공정 적용에 앞서 점착식 클리닝 롤러 및/또는 습식 클리닝 공정을 이용해 플렉시블 기판을 효과적으로 세정하는 플렉시블 기판의 세정 방법에 관한 것이다.

현대 산업사회가 고도의 정보화시대로 발전함에 따라서 각종의 장치로부터 다양한 정보를 시각화하여 인간에게 전달하는 디스플레이 산업의 중요성이 증대되고 있으며, 이러한 추세는 앞으로 상당 기간 지속할 것이라 예측되고 있다. 정보화의 심화 및 보편화, 대중화에 따라서 인간의 정보에 대한 욕구도 커지게 되었으며, 정보 전달의 매체(man-machine interface)인 디스플레이 분야에서는 장소, 시간에 구애됨이 없이 인간의 시각적인 감각을 만족시키며 자연에 가까운 색, 자연에 가까운 정교함을 표현하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다.

일반적으로 디스플레이는 TV, 모니터, 휴대폰에 이르기까지 널리 사용되고 있으나 기술의 발전에 따라 가볍고 표시 면적이 넓고 해상도가 우수하며 표시 속도가 빠른 디스플레이가 더욱 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하여 디스플레이 장치의 대형화 및 디스플레이 장치를 구성하는 유리 기판의 밀도 및 유리 기판의 두께를 감소시키려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 노력은 공정성, 신뢰성 확보 측면에서 많은 문제점을 야기하고 있어 기술적으로 한계에 직면하고 있다. 또한 휴대성을 용이하게 하기 위한 디스플레이 장치의 크기 축소는 대화면의 디스플레이를 원하는 소비자의 욕구에 상충하는 문제점이 있다. 따라서 유연성, 경량화 및 휴대성이 우수한 특성을 동시에 만족시키기 위해서는 디스플레이 장치의 배선 및 소자를 플렉시블 기판상에 형성하는 플렉시블 디스플레이의 필요성이 증대하고 있다.

그런데 플렉시블 기판은 표면에 정전기를 띠고 있을 뿐 아니라 표면 정전기로 인해 기판 제조 공정시, 혹은 보관 및 이송시 표면 전체에 미세한 먼지가 흡착되어 있어 플렉시블 기판상에 화상 구현을 위한 소자를 형성하기 위해서는 소자 제작을 위한 공정 적용에 앞서 플렉시블 기판의 적절한 세정 작업이 선행되어야 한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 플렉시블 디스플레이 등의 플렉시블 소자의 양산 설비 하에서 플렉시블 기판의 양면에 흡착된 불순물을 효과적으로 제거하여 플렉시블 소자의 공정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플렉시블 기판의 세정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 플렉시블 디스플레이 등의 플렉시블 소자의 제작 공정의 적용에 앞서 플렉시블 기판의 양면에 흡착되어 있는 불순물을 효과적으로 제거할 수 있으며, TV 화면 등과 같은 대면적 플렉시블 기판의 세정에 적합한 플렉시블 기판의 세정 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 플렉시블 기판을 넣고 플렉시블 기판의 양쪽 주면 상에 각각 위치하는 회전식 제1 롤러를 이용해 플렉시블 기판의 양쪽 주면에 부착된 불순물을 점착력을 이용하여 떼어내는 단계; 및 제1 롤러에 비해 상대적으로 큰 점착력을 가진 회전식 제2 롤러를 이용하여 제1 롤러로부터 제2 롤러로 불순물을 전사시켜 제거하는 단계를 포함하되,상기 불순물을 떼어내는 단계 및 상기 불순물을 전사하여 제거하는 단계는 불활성 분위기 또는 진공 분위기 하에서 수행되는 플렉시블 기판의 세정 방법을 제공한다.

바람직하게, 전술한 플렉시블 기판의 세정 방법은 제전 설비를 이용하여 플렉시블 기판의 정전기를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에서는, 제1 회전 드럼에 감겨 있는 플렉시블 기판을 제1 회전 드럼과 제2 회전 드럼 사이에 물린 후 플렉시블 기판을 풀면서 플렉시블 기판 상에 세정 용액을 뿌려 플렉시블 기판을 세정하는 단계를 포함하는 플렉시블 기판의 세정 방법을 제공한다.

바람직하게, 전술한 플렉시블 기판의 세정 방법은 플렉시블 기판에 뿌려진 세정 용액을 공기 또는 질소를 이용하여 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 소자를 구현하기 위해 적용되는 세정 방법은 기존의 반도체 및 디스플레이 장치의 양산 설비의 변경 없이 적용할 수 있을 뿐 아니라 공정의 신뢰성 및 양산성을 확보할 수 있는 상업적 응용성이 지극히 높다. 따라서 플렉시블 소자의 제조 공정시 수율 향상에 기여할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 해당 업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 충분히 이해하도록 하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 방법이 채용된 플렉시블 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 연속공정의 개략도이다. 본 실시예에서는 플렉시블 소자로서 플렉시블 디스플레이를 예를 들어 그 제조 방법을 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 제조 방법은 산업적 저가격화를 실현하기 위하여 원료 롤(10)로부터 풀리는 플렉시블 기판(21)을 플렉시블 디스플레이 제작을 위한 연속공정(roll-to-roll process)(12)을 거쳐 플렉시블 디스플레이 완제품(14)으로 생산하는 일련의 제조공정을 포함하며, 이때 연속공정(12)의 적용에 앞서 플렉시블 기판(21)을 본 발명의 세정 장치를 이용하여 효과적으로 세정(A)하는 공정을 포함하는 것을 주된 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 세정 공정(A)은 플렉시블 기판의 제조 공정시, 운반 및 보관시 플렉시블 기판(21)의 양쪽 주면에 부착된 불순물을 효과적으로 제거함으로써 이후에 진행되는 연속공정(12)에서 제작되는 플렉시블 소자의 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 필수 공정이다. 전술한 세정 공정(A)은 연속공정(12) 적용 전에 1차적으로 수행되고 필요에 따라 연속공정(12) 중이나 연속공정(12)가 완료된 후에 추가적으로 수행될 수 있다.

전술한 플렉시블 디스플레이를 플렉시블 AMOLED(active matrix organic light emitting diode)라고 하면, 연속공정(12)은 TFT 또는 OTFT 형성을 위한 잉크젯 공정 또는 리소그래피 공정과, 금속, ITO, 카본 등의 도전체 형성을 위한 공정 과, 유기 또는 폴리머 층 형성을 위한 그라비어(gravure) 또는 옵셋(offset) 레이저 프린팅 공정과, 보호층 형성을 위한 인캡슐레이션(encapsulation) 공정 등을 포함하게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 플렉시블 기판의 세정 장치는 플렉시블 기판(21)의 양면에 부착된 오염물을 클리닝하는 복수의 제1 롤러(22), 및 복수의 제1 롤러(22)에 부착된 오염물을 전사는 제2 롤러(23)를 포함한다.

플렉시블 기판(21)은 원료 롤에서 풀린 플렉시블 기판이나 하나 또는 수 개수의 플렉시블 소자 제작을 위한 시트상의 플렉시블 기판을 포함한다. 플렉시블 기판(21)으로는 메탈호일(metal foil), 박형 유리, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있지만, 특히 다른 소재에 비해 무게가 가볍고 가공이 용이하여 형태 제작에 제약이 거의 없는 플라스틱 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 박형 유리는 보통 두께 700㎛의 유리를 두께 50~200㎛로 박형화한 소재이며, 메탈호일로는 절연체가 코팅된 스테인리스 스틸(stainless steel)을 사용할 수 있다. 한편, 플렉시블 기판(21)은 표면 정전기로 인해 기판 제조 공정시, 또는 보관 및 이송시 먼지, 원하지 않는 미세 입자 등의 불순물이 부착되어 있어 플렉시블 소자 제작을 위한 연속공정 적용에 앞서 표면 세정을 위한 작업이 요구된다.

이를 위해 본 실시예의 플렉시블 기판의 세정 장치는 플렉시블 기판(21)의 양면에 부착된 오염물을 제거하기 위하여 플렉시블 기판(21)의 상부측에 한 세트의 점착식 클리닝용 제1 및 제2 롤러(22, 23)를 설치하고 플렉시블 기판(21)의 하부측에 또 다른 세트의 점착식 클리닝용 제1 및 제2 롤러(22, 23)를 설치하는 것을 주된 특징으로 한다.

제1 롤러(22) 및 제2 롤러(23)의 간격은 플렉시블 기판(21)과의 밀착을 위하여 공기압으로 조절되며, 이때 공기압은 플렉시블 기판(21)의 손상을 방지하면서 적절하게 밀착할 수 있는 정도의 압력 즉, 0.1 ~ 10㎏/㎠ 정도인 것이 바람직하다.

전술한 플렉시블 기판의 세정 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저 양면 세정을 위하여 플렉시블 기판(21)의 상하 양면에서 동일한 방향으로 회전하는 복수의 제1 롤러들(22) 사이에 플렉시블 기판(21)을 삽입한다. 이때 제1 롤러(22)의 점착 강도는 ASTM(american society for testing and materials) 3350 측정법에 의한 박리 강도(peel strength, N/100㎜)로 정의하며, 세정의 신뢰성 및 공정성을 고려할 때, 제1 롤러(22)의 점착 강도는 0.2~10 N/100㎜ 정도가 적당하다. 플렉시블 기판(21)의 표면에 부착된 미세 불순물은 제1 롤러(22)를 지나면서 제1 롤러(22)의 점착제에 부착된다. 제1 롤러(22)에 부착된 미세 불순물은 제1 롤러(22)의 점착 강도보다 강한 0.3~100 N/100㎜의 점착 강도를 가진 제2 롤러(23)와 접촉하면서 제2 롤러(23)에 전사되는 방법으로 제거된다.

제1 롤러(22), 제2 롤러(23) 및 플렉시블 기판(21) 사이의 간격은 공기압을 이용해 조절하며, 이때 이용되는 공기압은 플렉시블 기판(21)의 크기 및 사용 목적에 따라 차이가 있으나 0.1 ~ 10㎏/㎠ 정도가 적당하다.

플렉시블 기판(21)의 상하에 배치되는 제1 및 제2 롤러의 개수는 사용된 플 렉시블 기판(21)의 크기 및 세정 요구 정도에 따라 조절될 수 있으며, 통상적으로 제1 롤러(22)는 상하 각 2~6개, 제2 롤러(23)는 상하 각 1~5개의 롤러를 적용한다. 경우에 따라서는 플렉시블 기판(21)의 하부측의 제1 롤러(22)를 점착성이 없는 롤러 혹은 고정화된 지지판으로 대체해 사용할 수 있다. 전술한 본 발명의 롤러를 이용한 플렉시블 기판의 세정 장치는 클리닝 성능의 향상을 위해서 불활성 분위기 혹은 진공 상에서 진행될 수 있다.

한편, 본 실시예의 플렉시블 기판의 세정 장치는 플렉시블 기판(21)의 정전기를 제거하기 위해 제1 롤러(22)의 전단 혹은 후단에 설치되는 제전바(anti-static bar) 혹은 중성 용액을 이용한 제전 설비를 추가로 구비할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 장치의 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 플렉시블 기판의 세정 장치는 챔버(30), 제1 회전 드럼(31), 제2 회전 드럼(32), 챔버(30)에 연결되는 세정액 분사구(33), 챔버(30)에 연결되는 유입구(34), 및 챔버(30)에 연결되는 회수구(35)를 포함한다.

챔버(30)는 세정 공정을 상압, 불활성 분위기, 진공 분위기 중 어느 하나의 분위기로 조정하기 위한 장치이다. 제1 회전 드럼(31)은 플렉시블 기판이 감겨 있는 원료 롤이다. 제2 회전 드럼(32)은 제1 회전 드럼(31)과의 사이에 플렉시블 기판(36)을 걸기 위한 장치이다.

본 실시예에서 원료 롤인 제1 회전 드럼(31)에서 풀린 플렉시블 기판(36)을 플렉시블 소자 제작을 위한 연속공정으로 공급하거나 제1 회전 드럼(31)에서 풀린 플렉시블 기판(36)을 또 다른 회전 드럼(미도시)에 다시 감기 위하여, 챔버(30) 내 에 제1 회전 드럼(31)과 제2 회전 드럼(32) 사이에 플렉시블 기판(36)을 물린 다음, 챔버(30)에 연결된 세정액 분사구(33)를 통해 제1 회전 드럼(31)과 제2 회전 드럼(32) 사이에 세정 용액을 뿌려주면서 플렉시블 기판(36)을 세정할 수 있다. 이때 사용되는 세정 용매의 회수 및 세정된 기판의 건조를 위해 챔버(30)에 연결된 유입구(34)를 통해 공기 혹은 질소 등을 불어넣는다. 세정 용액의 회수를 위해 챔버(30) 내로 유입된 공기 또는 질소는 용매와 함께 용매 회수구(35)로 유출된다. 플렉시블 기판의 특성 및 용도에 따라서 세정 용액을 뿌려주는 세정액 분사구(34)의 개수는 대략 1에서 10개 정도로 설치될 수 있다.

전술한 세정 용액으로는 중성 세제, 이소프로필 알코올, 메탄올, 아세톤, 에탄올, 부탄올, 프로판올, 물 중에서 선택되는 하나 이상의 혼합물이 이용될 수 있다.

본 실시예에 따른 세정 방법은 롤에 감긴 블렉시블 기판 형태뿐 아니라 시트(sheet) 형태의 플렉시블 기판에도 적용될 수 있다. 본 세정 방법은 불활성 분위기 혹은 진공 상에서 진행되면 세정 효과를 더욱 높일 수 있다.

전술한 본 발명의 플렉시블 기판의 세정 방법은 플렉시블 기판의 양쪽 또는 한쪽 표면을 효과적으로 단시간에 세정할 수 있을 뿐 아니라 대면적 크기를 갖는 유연한 디스플레이를 제조하는 데에도 유용하다. 특히, 전술한 두 실시예의 세정 장치를 조합하여 이용하면 연속공정 적용 전이나 적용 중 또는 적용 후에 플렉시블 기판 및/또는 플렉시블 소자를 효과적으로 세정할 수 있고, 따라서 별도의 세정 작업이 요구되지 않는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 방법이 적용된 플렉시블 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 연속공정의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 장치의 개략도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 기판의 세정 장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21, 36: 플렉시블 기판

22: 제1 롤러

23: 제2 롤러

30: 챔버

31, 32: 회전 드럼

33: 세정액 주입구

34: 유입구

35: 회수구

Claims (6)

1. 플렉시블 기판을 넣고 상기 플렉시블 기판의 양쪽 주면 상에 각각 위치하는 회전식 제1 롤러를 이용해 상기 플렉시블 기판의 상기 양쪽 주면에 부착된 불순물을 점착력을 이용하여 떼어내는 단계; 및

   상기 제1 롤러에 비해 상대적으로 큰 점착력을 가진 회전식 제2 롤러를 이용하여 상기 제1 롤러로부터 상기 제2 롤러로 상기 불순물을 전사시켜 제거하는 단계를 포함하되,

   상기 불순물을 떼어내는 단계 및 상기 불순물을 전사하여 제거하는 단계는 불활성 분위기 또는 진공 분위기 하에서 수행되는 플렉시블 기판의 세정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 간격은 공기압으로 조절되며, 상기 공기압은 0.1 ~ 10㎏/㎠인 플렉시블 기판의 세정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 롤러의 점착 강도는 0.2~10N/100㎜인 플렉시블 기판의 세정 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2 롤러의 점착 강도는 0.3~100N/100㎜인 플렉시블 기판의 세정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   제전 설비를 이용하여 상기 플렉시블 기판의 정전기를 제거하는 단계를 더 포함하는 플렉시블 기판의 세정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 플렉시블 소자는 화상표시소자를 포함하는 플렉시블 기판의 세정 방법.

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