KR101164525B1 - 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법 - Google Patents

플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제1언와인더와, 제2플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제2언와인더와, 제1플렉서블기판에 형성된 상판과 제2플렉서블기판에 형성된 하판을 합착하는 합착장치와, 제1플렉서블기판이 제1언와인더로부터 합착장치로 이동하는 동안 제1플렉서블기판의 일면에 배향막을 도포하는 제1배향막형성장치와, 제2플렉서블기판이 제2언와인더로부터 합착장치로 이동하는 동안 제2플렉서블기판의 상부면에 배향막을 도포하는 제2배향막형성장치와 실 디스펜스 장치와 스페이서 형성 장치와, 제1플렉서블기판과 제2플렉서블기판이 합착장치로 반입되기 직전에, 합착장치 내에서 또는 합착장치로부터 반출 직후에 제1플렉서블기판 또는 제2플렉서블기판 중 어느 하나 이상을 절단하는 절단장치를 포함하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템을 제공한다.
본 발명의 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법은 롤투롤 또는 롤투시트 방식을 도입함으로써 플렉서블 디스플레이의 생산성을 획기적을 향상시킬 수 있다.

Description

플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법{Flexible liquid crystal display manufacturing system and method for fabricating flexible display}
본 발명은 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및플렉서블 디스플레이 제조방법에 관한 것으로, 롤투롤(roll to roll), 롤투시트(roll to sheet) 방식의 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법에 관한 것이다.
플렉서블 디스플레이(Flexible display)는 플라스틱 등 휠 수 있는 기판에 만들어진 평판 디스플레이로, 우수한 표시특성을 그대로 가지면서 접거나 구부리거나 두루마리 형태로 변형이 가능하기 때문에 현재의 평판 디스플레이 시장의 차세대 기술로 전세계적인 관심이 증대되고 있다.
플렉서블 디스플레이란 기존의 디스플레이 특성의 손실없이 종이와 같이 수 센티미터 이내로 휘거나, 구부리거나, 말 수 있는 얇고 유연한 기판을 사용하여 제조된 디스플레이이며, 기존의 유리기판 등을 사용하여 딱딱한 디스플레이와는 달리 가볍고, 얇고, 내충격성이 강하며, 구부림을 자유롭게 할 수 있는 디스플레이이다. 플렉서블 디스플레이는 용도 및 기능으로 깨지지 않는(rugged) 디스플레이, 굽혀지는(bending) 디스플레이, 두루마리가 가능한(rollable) 디스플레이로 구별할 수 있다. 가볍고, 견고하며, 구부림이 가능한 디스플레이는 DMB, WiBro, PDA 등 휴대화되고 있는 고품위 모바일용으로 적용될 수 있으며, 향후 두루마리형 디스플레이로 발전될 전망이다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이의 제조공정 흐름도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 유리기판을 사용해 액정 디스플레이를 구현하기 위해서는 통상 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 칼라필러(Color filter) 기판으로 나누어 셀공정을 진행하게 된다. 즉, TFT 기판에 TFT 어레이(array) 공정(S20)을 진행하여 액정 디스플레이의 스위칭 내지 구동소자인 TFT를 형성하고, TFT 기판에 배향막을 코팅 및 러빙하고(S21), 클리닝(S22), 액정 디스펜스 공정(S23)을 거친다. 한편, 다른 하나의 유리기판에는 칼라필터를 형성하고(S10), 배향막 코팅 및 러빙(S11), 클리닝(S12), 실 디스펜스(S13), 쇼트 디스펜스(S14) 및 스페이서 산포 공정(S15)을 거친다. 이후 양 기판(상판과 하판)을 합착(S30)한 후 실런드(sealant)의 경화공정(S31)을 거쳐 개개의 액정 셀로 분리하는 셀 스크라이브 및 브레이크 공정(S32)을 거쳐 최종 검수 후 편광판 부착 공정(S33)을 거치게 된다.
전술한 유리기판을 사용한 액정 디스플레이는 시트투시트(sheet to sheet) 방식에 의해 액정 디스플레이를 제조하는 것이며, 현재, 종래의 유기기판을 플렉서블 기판으로 대체하는 시도는 대부분은 시트투시트 방식에 집중되어 있다. 즉, 하나의 플렉서블 시트에 TFT 어레이를 형성하고, 다른 하나의 시트에 칼라필터를 형성하여 이를 합착하는 것으로서, 이는 생산성이 크게 떨어지며 플렉서블 소재의 장점을 살리지 못하는 문제점이 존재한다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 플렉서블 액정 디스플레이의 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 롤투롤(roll to roll) 또는 롤투시트(roll to sheet) 방식의 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제1언와인더; 제2플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제2언와인더; 상기 제1플렉서블기판에 형성된 상판과 상기 제2플렉서블기판에 형성된 하판을 합착하는 합착장치; 상기 제1플렉서블기판이 상기 제1언와인더로부터 상기 합착장치로 이동하는 동안 상기 제1플렉서블기판의 일면에 배향막을 도포하는 제1배향막형성장치; 상기 제2플렉서블기판이 상기 제2언와인더로부터 상기 합착장치로 이동하는 동안 상기 제2플렉서블기판의 상부면에 배향막을 도포하는 제2배향막형성장치와 실 디스펜스 장치와 스페이서 형성 장치; 및 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 반입되기 직전에, 상기 합착장치 내에서 또는 상기 합착장치로부터 반출 직후에 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판 중 어느 하나 이상을 절단하는 절단장치를 포함하고; 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 이송되는 도중에 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 위치고정을 위한 웹가이더를 하나 이상 포함하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템을 제공한다.
또한, 상기 합착장치는 진공합착장치인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합착장치는 상기 절단장치에 의해 절단된 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판을 지지 및 이송하는 정전척(ESC)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 이송되는 도중에 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 장력유지를 위한 로드셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 지지 및 이송을 위한 롤러는 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 에지부에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판의 얼라인마크 간 간격(D1)과 상기 하판의 얼라인마크 간 간격(D2)이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 D1이 D2보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 제1언와인더로부터 연속적으로 공급되는 제1플렉서블기판의 일면에 제1배향막을 형성하여 상판을 형성하는 단계; 제2언와인더로부터 연속적으로 공급되는 제2플렉서블기판의 상부면에 제2배향막을 형성하는 단계; 상기 제2플렉서블기판의 상부면에 실 디스펜스 또는 쇼트 디스펜스를 하는 단계; 상기 제2플렉서블기판 상부면에 스페이서를 형성하여 하판을 형성하는 단계; 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 합착장치에 반입되기 직전 또는 상기 합착장치 내에서 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판 중 어느 하나를 절단하는 단계; 및 상기 상판의 제1얼라인마크와 상기 하판의 제2얼라인마크를 정렬하여 상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계를 포함하고; 상기 제1플렉서블기판에 형성된 이웃하는 상기 상판의 얼라인마크 간 간격(D1)과 상기 제2플렉서블기판에 형성된 이웃하는 상기 하판의 얼라인마크 간 간격(D2)이 동일한 플렉서블 디스플레이 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 복수 개의 상판과 각각의 상기 상판 사이에 얼라인마크가 형성되어 있으며, 이웃하는 상기 상판의 얼라인마크 간 간격이 D1인 웹형태의 제1플렉서블기판을 이송시키는 단계; 복수 개의 하판과 각각의 상기 하판 사이에 얼라인마크가 형성되어 있으며, 이웃하는 상기 하판의 얼라인마크 간 간격이 D2(D1≠D2)인 웹형태의 제2플렉서블기판을 이송시키는 단계; 및 상기 상판의 얼라인마크와 상기 하판의 얼라인마크를 정렬하여 상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제1플렉서블기판의 일면에 배향막을 형성하기 이전에 상기 제1플렉서블기판의 일면에 칼라필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2플렉서블기판 상부면에 제2배향막을 형성하기 이전에 상기 제2플렉서블기판 상부면에 TFT 어레이를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2플렉서블기판 상부면에 TFT 어레이를 형성하기 이전에 상기 제2플렉서블기판 상부면에 칼라필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 이송을 위한 롤러는 상기 제1플렉서블기판의 상판 공정영역과 제2플렉서블기판의 하판 공정영역을 벗어난 에지부에서 상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판의 에지부는 상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판의 위치제어를 위한 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판과 상기 하판의 합착은 진공합착인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 D1은 D2보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판과 상기 하판을 합착하기 이전 또는 이후에 상기 제1플렉서블기판을 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계 이전에 상기 제2플렉서블기판을 이송시키면서, 상기 제2플렉서블기판 상부면에 제2배향막을 형성하는 단계; 상기 제2배향막이 형성된 제2플렉서블기판 상부면에 실 디스펜스와 액정 디스펜스를 하는 단계; 및 상기 제2플렉서블기판 상부면에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 플렉서블 액정 디스플레이 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법은 롤투롤 또는 롤투시트 방식으로 플렉서블 액정 디스플레이를 제조함으로써 플렉서블 디스플레이의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.
또한, 얼라인마크 간 간격 조정 내지 절단장치를 도입함으로써 롤투롤 또는 롤투시트 방식에서의 합착 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이의 제조공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 액정 디스플레이의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블기판의 이송방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 롤투롤 또는 롤투시트 방식으로 플렉서블 디스플레이 제조시의 플렉서블기판의 위치 제어를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레이 제조시 얼라인마크의 위치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 액정 디스플레이의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1언와인더(unwinder, 102)는 롤 형태로 감긴 제1플렉서블기판(flexible substrate, 100)을 연속적으로 공급하는 역할을 한다. 제1플렉서블기판(100)은 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate), PC(polycarbonate), COC(cycloolefin copolymer) 또는 폴리이미드(polyimide) 등으로 이루어질 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1플렉서블기판(100)의 장력은 이송 작업 및 이후의 원활한 공정 진행을 위해 일정한 수준으로 유지될 필요가 있다. 로드셀(loadcell, 104)은 제1플렉서블기판(100)의 장력을 측정하고 조절하는 역할을 하며 제1플렉서블기판(100)의 이송방향을 따라 하나 이상 설치될 수 있다. 제1플렉서블기판(100)은 이동(이송) 중 좌우로 위치가 변하는 현상(뱀처럼 구불구불하게 이동)이 발생할 수 있는데, 웹가이더(web guider, 106)는 제1플렉서블기판(100)의 위치를 일정하게 조정하는 역할을 수행하며 제1플렉서블기판(100)의 이송방향을 따라 하나 이상 설치될 수 있다
먼저, 제1플렉서블기판(100)에 칼라필터(108)를 형성하는 공정을 수행한다(S100). 그러나, 칼라필러(108) 등이 기(이미) 형성된 제1플렉서블기판(100)을 이용하는 경우에는 칼라필터(108) 형성 공정은 생략될 수 있다. 칼라필터(108)의 형성은 통상의 칼라필터 형성 공정이면 제한없이 이용할 수 있다. 그 밖에도 공통전극(도시하지 않음)과 블랙 매트릭스(black matrix) 등을 더 형성할 수도 있다.
다음, 제1배향막형성장치(도시하지 않음)에 의해 제1플렉서블기판(100)의 일면에 제1배향막(110)을 형성한다(S102). 제1배향막(110)은 유기 배향막, 무기 배향막 또는 금속 배향막일 수 있다. 유기 배향막은 스핀코팅, 인쇄코팅 방법 등으로 유기 고분자막을 형성한 후 경화시켜 형성할 수 있으며 러빙(rubbing) 공정을 거칠 수 있다. 유기 배향막의 일례를 들면 폴리이미드(polyimide) 배향막을 들 수 있다. 무기 배향막은 SiO, SiO2 등의 산화물을 이용한 것으로 산화물 등을 경사로 증착하는 사방증착법에 의해 형성할 수 있다. 그 밖에 금(Au), 백금(Pt) 등의 금속물질을 이용한 금속 배향막도 가능하다.
전술한 칼라필터(108), 제1제1배향막(110) 등은 제1플렉서블기판(100)의 상부면 또는 하부면 중 어느 하나의 면에 형성할 수 있다.
제2언와인더(202)는 롤 형태로 감긴 제2플렉서블기판(200)을 연속적으로 공급하는 역할을 하며, 전술한 바와 같이 제2플렉서블기판(200)의 장력 조절을 위한 로드셀(204), 제2플렉서블기판(200)의 위치 조절을 위한 웹가이더(206)가 제2플렉서블기판(200)의 이송방향을 따라 하나 이상 설치될 수 있다. 제2플렉서블기판(200)은 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate), PC(polycarbonate), COC(cycloolefin copolymer) 또는 폴리이미드 등의 재질로 이루어질 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1플렉서블기판(100)과 동일한 재질일 수도 서로 다른 재질일 수도 있다.
먼저, 제2플렉서블기판(200)의 상부면에 통상의 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 형성 공정을 통해 TFT 어레이(208)를 형성한다(S200). TFT 어레이가 기 형성된 제2플렉서블기판(200)인 경우에는 TFT 어레이 형성 공정은 생략될 수 있다. 또한, 액티브 매트릭스(active matrix)가 아닌 패시브 매트릭스(passive matrix) 액정 디스플레이인 경우에는 TFT 어레이 대신 투명전극 패턴을 형성할 수도 있다.
다음, 제2배향막형성장치(도시하지 않음)에 의해 제2배향막(210)을 형성한다(S202). 제2배향막(210)의 종류 및 형성방법에 대해서는 전술한 제1배향막(110)과 같으며, 제2배향막형성장치는 제1배향막형성장치를 겸할 수도 있다.
다음, 제2배향막(210)이 형성된 제2플렉서블기판의 상부면에 실 디스펜스(seal dispense) 장치(도시하지 않음)에 의해 실 디스펜스 공정(S204), 쇼트 디스펜스(short dispense) 장치(도시하지 않음)에 의해 쇼트 디스펜스 공정(S206) 및 액정 디스펜스 장치(도시하지 않음)에 의해 액정 디스펜스 공정(S208)을 수행한다. 상술한 디스펜스 공정 중 쇼트 디스펜스 공정은 생략될 수 있다. 아울러, 실 디스펜스 공정(S204), 쇼트 디스펜스 공정(S206) 및 액정 디스펜스 공정(S208)의 공정 순서는 변경될 수도 있다. 또한, 액정 디스펜스 공정(S208)을 합착 전에 수행하는 것으로 도시되어 있으나 액정 디스펜스 공정(S208)을 수행하지 않고 진공합착 이후에 액정주입공정으로 대신할 수도 있다.
실 디스펜스 공정(S204)은 제1플렉서블기판(100)과 제2플렉서블기판(200)이 합착될 때 액정이 담기는 틀을 제공하는 실재(sealant, 212)를 형성하는 공정이다. 실재는 무기 실재 또는 유기 실재를 사용할 수 있다. 유기 실재로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 이소시아네이트 수지 등을 사용한 실재를 사용할 수 있으며, 1액성 타입, 2액성 타입 모두 가능하다. 또한 열경화형은 물론 자외선 경화형 실재, 열경화형과 자외선 경화형의 혼합형태의 실재도 사용할 수 있다. 실 디스펜스 공정(S204)은 통상의 디스펜스 장비를 사용하여 수행될 수 있으며 실 디스펜스 공정이라고 하였으나 스크린인쇄 등의 방법에 의해서도 실재(212)를 형성할 수 있다.
쇼트 디스펜스 공정(S206)은 TFT 기판(하판)의 공통전극 인가 전압단자와 칼라필터 기판(상판)의 공통전극 사이의 전기적인 접촉을 형성하여, TFT 기판을 통하여 칼라필터 기판의 공통전극에 전압이 인가될 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 쇼트(214)는 쇼트 디스펜스 장치를 이용하여 실 패턴 외부에 도트 형태로 설치될 수 있다. 쇼트(214)는 실버(Ag), 알루미늄(Al) 등을 포함하는 도전성 페이스트를 사용할 수도 있으며, 실재와 동일하거나 서로 다른 경화제를 포함할 수 있다. 쇼트 디스펜스 공정(S206)은 통상의 디스펜스 장비를 사용하여 수행될 수 있다.
액정 디스펜스 공정(S208)은 액정적하공정(ODF; One-drop-filling-process)에 의해 수행될 수 있다. 액정적하공정을 위해서는 실재(212)는 밀봉패턴을 형성한다. 다만, 액정적하공정이 아닌 액정주입공정인 경우 실재(212)는 밀봉패턴이 아닌 주입구를 포함하는 패턴으로 형성된다. 액정적하공정에 의하는 경우 실재(212)는 자외선 경화형, 또는 열경화와 자외선 경화 병용형을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 스페이서(spacer) 형성장치(도시하지 않음)를 이용하여 스페이서(216)를 형성한다(S210). 액정층의 두께는 액정 디스플레이에서의 표시 특성, 예를 들어 응답속도, 콘트라스트, 시야각, 색조 등과 밀접한 관계가 있기 때문에 정밀하고 균일하게 제어해야 할 필요가 있다. 스페이서(216)는 상판과 하판 사이의 간격, 즉 액정층의 두께를 일정하게 유지시켜 주는 역할을 한다. 스페이서(216)는 글래스 스페이서 또는 플라스틱 스페이서 등 스페이서를 산포하여 형성되는 스페이서는 물론 감광성 수지 조성물을 코팅하고 노광, 현상 및 베이킹을 거쳐 형성되는 포토스페이서일 수도 있다.
다음, 합착장치(300)에 의해 제1플렉서블기판(100)과 제2플렉서블기판(200)에 각각 형성된 상판과 하판을 얼라인하여 합착하고(S300), 실재 등의 경화 공정(S302)을 수행한 후, 각각의 액정셀별로 절단하여(S304)하고 편광판 부착 등의 공정을 거친다. 물론, 편광판을 부착한 후 액정셀별로 절단하는 공정을 거칠 수도 있다. 액정주입 공정으로 액정을 주입하는 경우에는 합착 후 액정을 주입하고 실재의 주입구를 밀봉하는 공정이 수행된다. 한편, 액정적하공정에 의하는 경우 합착장치(300)는 진공 상태에서 상판과 하판을 합착하는 진공합착장치이다.
제1플렉서블기판(100)과 제2플렉서블기판(200)이 합착장치(300)로 반입되기 직전에, 합착장치(300) 내에서 또는 합착장치(300)로부터 반출 직후에 제1플렉서블기판(100) 또는 제2플렉서블기판(200) 중 어느 하나 이상을 절단하는 절단장치(web cutter, 도시하지 않음)가 존재한다. 또한, 제1플렉서블기판(100) 및 제2플렉서블기판(200)의 이송방향을 따라 다수 개의 롤러(R100, R102, R104, R106, R108, R110, R112, R200, R202, R204, R206, R208, R210, R212 등)가 존재할 수 있으며, 그 중 일부는 모터에 의해 구동되는 구동롤러일 수 있다.
상술한 바와 같이, 롤투롤 공정에서는 상판 또는 제1플렉서블기판(100)에는 제1배향막(110) 형성 공정만을 진행하고 하판에서 그 나머지 액정셀 형성공정을 진행하는 것이 바람직하다. 디스펜스 공정은 중력방향(글라스 기판의 디스펜스 공정과 동일하게)으로 해야 하므로 상판의 상부면에 디스펜스 공정을 한 후 합착 전에 기판면의 방향을 뒤집어야 하므로 장치가 복잡하고 셀 제조라인에 설치가 쉽지 않다. 즉, 셀 제조라인을 1층은 하판 공정장비를 설치하고, 2층은 상판 공정장비를 설치해야 한다. 또는 2층 장비로 구성해야 하므로 팹(Fab)의 천장 높이가 높아지고 보수가 용이하지 않다. 그러나 롤투시트 공정으로 진행하는 경우 제1플렉서블기판의 상부면에 디스펜스 공정을 하고(상판을 형성하고) 합착 전에 제1플렉서블기판 또는 제2플렉서블기판 중 어느 하나를 절단한 후 제1플렉서블기판의 상부면과 하판을 합착하면 되므로 제1플렉서블기판의 상부면에 실 디스펜스, 쇼트 디스펜스, 액정 디스펜스 등의 공정을 진행할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블기판의 이송방법을 설명하기 위한 개념도이다. 설명의 편의상 제2플렉서블기판을 기준으로 설명하나 제1플렉서블기판에도 동일하게 적용될 수 있다. 한편, 이하에서 설명하는 플렉서블 기판의 이송방법 및 합착방법 등은 플렉서블 액정 디스플레이, 듀얼플레이트 방식의 유기전계발광 디스플레이 등의 디스플레이는 물론 플렉서블 기판을 사용하는 모든 공정(장치, 소자)에 적용될 수 있으나 편의상 주로 액정 디스플레이를 기준으로 설명하도록 한다.
도 4를 참조하여 설명하면, 제2언와인더(202)로부터 공급되는 제2플렉서블기판(200)의 상부면에는 TFT 어레이(또는 패시브 매트릭스의 경우 전극패턴) 등이 형성되는 하판 공정영역(2002)이 존재한다. 본 발명에서 하판 공정영역은 TFT 어레이, 배향막, 실재(sealant), 액정, 스페이서 등이 존재하는 영역을 나타내는 의미로 사용한다. 하판 공정영역에는 상술한 각종 공정이 진행되므로 이러한 공정 진행시의 오염 및 기 형성된 패턴 또는 공정층(실재, 배향막 등)의 보호를 위해 롤러(R1, R2, R3, R4, R5, R6)는 그 직경이 작은 중심부와 그 직경이 보다 큰 에지부로 이루어진 아령 형태일 수 있다. 즉, 하판 공정영역(2002)이 존재하는 제2플렉서블기판(200)의 중심부(A)에서는 롤러(R1 등)가 제2플렉서블기판(200)과 접촉하지 않고 제2플렉서블기판(200)의 에지부(B)에서만 접촉하도록 할 수 있으며, 보다 바람직하게는 얼라인마크(2004)가 존재하는 영역 바깥쪽에서 접촉하도록 할 수 있다. 한편, 에지부(B)에는 제2플렉서블기판(200)의 절단(cutting) 후 장력유지 및 위치제어 등을 위한 관통홀(2006)이 형성될 수 있다.
한편, 제2플렉서블기판(200)의 하부면에는 TFT 어레이(또는 패시브 매트릭스의 경우 전극패턴) 등이 형성되는 하판 공정영역(2002)이 존재하지 않으므로 롤러의 형태가 상술한 아령 형태보다는 그 직경이 일정한 원통형 롤러인 것이 제2플렉서블기판(200)의 지지 및 이송 등에 유리할 수 있다. 즉, R3, R4, R6는 아령형 롤러, R1, R2, R5, R7은 원통형 롤러인 것이 바람직하다.
도 5는 롤투롤 또는 롤투시트 방식으로 플렉서블 디스플레이 제조시 플렉서블기판의 위치 제어를 설명하기 위한 개념도이다. 제1플렉서블기판과 제2플렉서블기판의 위치 제어는 동일하므로 편의상 제2플렉서블기판을 기준으로 설명한다.
제2플렉서블기판(200)에는 에지포지션컨트롤(EPC: Edge Position Control)을 위한 라인 트레이서(line tracer, 270)가 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있다. 라인 트레이서(270)가 존재하는 경우 상기 라인 트레이서(270)를 기준으로 위치감지센서(280)가 제2플렉서블기판(200)의 위치를 감지할 수 있으며, 라인 트레이서(270)가 존재하지 않는 경우에는 제2플렉서블기판의 에지면(200a)을 기준으로 위치 측정 및 조정이 가능하다. 위치감지센서(280)는 초음파 센서 또는 적외선 센서일 수 있다. 전술한 관통홀(도 4의 2006)이 라인 트레이서 역할을 수행할 수도 있고 별도의 라인 트레이서를 형성할 수도 있다. 또한, 위치감지센서(280)에 의해 제2플렉서블기판(200)의 위치를 감지하고 이를 바탕으로 웹가이더(도 2의 206)는 제2플렉서블기판(200)의 위치 제어를 수행할 수 있다.
도 6은 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레이 제조시 얼라인마크의 위치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 상술한 제조공정을 통해 제1플렉서블기판(100)의 일면(하부면)에는 칼라필터 등이 형성된 상판(150, 152)이 차례로 형성되어 존재하고, 제2플렉서블기판(200)의 상부면에는 하판(250, 252)이 차례로 형성되어 존재하며, 상판(150, 152)과 하판(250, 252)을 얼라인하기 위한 얼라인마크(160, 162, 260, 262)가 각각의 상판(상판 공정영역)과 하판(하판 공정영역) 가장자리에 2개 이상, 바람직하게는 4개 형성된다. 본 발명에서 상판은 전술한 상판 공정영역을 포함하여 합착시 부착되는 시트를 의미하는 용어로, 하판은 전술한 하판 공정영역을 포함하여 합착시 부착되는 시트를 의미하는 용어로 사용한다.
그런데, 제1플렉서블기판(100)과 제2플렉서블기판(200)이 연속적으로 공급되는 롤투롤 방식에서는 서로 이웃하는 상판의 얼라인마크 간 간격(D1)과 서로 이웃하는 하판의 얼라인마크 간 간격(D2)이 동일할 경우 합착 공정에서 얼라인 에러가 발생하면 그 이후의 모든 패널(상판, 하판)이 불량 처리가 되어야 하고 이는 공정단가를 크게 상승시키는 요인이 될 수 있다. 또한, 얼라인이 정상적으로 이루어진 경우에도 제1상판(150)과 제1하판(250)을 정렬(얼라인)하여 합착한 후 이어지는 제2상판(152)과 제2하판(252)를 정렬하기 위해서는 D1과 D2가 같기 때문에 제2상판의 얼라인마크(162)는 제1플렉서블기판(100)의 변형으로 인해 도면의 우측으로 치우침이 발생하고 이는 비젼 얼라인 방식에서 수직이 아닌 사선방향으로 합착을 해야 하는 문제점이 발생한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 상술한 제조공정을 통해 제1플렉서블기판(100)의 일면(하부면)에는 칼라필터 등을 포함하는 상판(150, 152)이 차례로 형성되어 존재하고, 제2플렉서블기판(200)의 상부면에는 하판(250, 252)이 차례로 형성되어 존재하며, 상판(150, 152)과 하판(250, 252)을 얼라인하기 위한 얼라인마크(160, 162, 260, 262)가 각각의 상판과 하판의 가장자리에 2개 이상, 바람직하게는 4개 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 방식의 플렉서블 액정 디스플레이 제조방법에서는 서로 이웃하는 상판(150과 152)의 얼라인마크 간 간격(D1)과 서로 이웃하는 하판(250과 252)의 얼라인마크 간 간격(D2)은 서로 다르게 구성되며 바람직하게는 D1이 D2보다 크게 형성되나 D2가 D1보다 더 크게 형성될 수도 있다.
이와 같이, D1을 D2보다 크게 구성하면 제1상판(150)과 제1하판(250)을 합착한 후 제1플렉서블기판(100)에는 합착된 패널과 미합착 패널의 경계부에서 굴곡진 부분(C)이 생성되고 이는 제2상판(152)과 제2하판(252)의 얼라인시 사선 방향으로 얼라인할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 제1상판(150)과 제1하판(250)의 얼라인 에러가 발생하더라도 이후의 모든 패널(상판, 하판)을 불량 처리하지 않아도 된다. D1이 D2보다 크기 때문에 제1상판(150)과 제1하판(250)의 얼라인 에러가 발생했다 하더라도 제2상판(152)의 위치를 조절하여 제2하판(252)과 얼라인하는 것이 가능하기 때문이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤투롤 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 서로 이웃하는 상판(150과 152, 152와 154 등)의 얼라인마크 간 간격이 서로 이웃하는 하판(250과 252, 252와 254 등)의 얼라인마크 간 간격보다 크게 형성된 경우를 나타낸 것이며, 제1플렉서블기판(100)의 일면(하부면)에는 칼라필터, 배향막 등이 형성된 상판(150, 152, 154, 156)이 차례로 형성되어 합착장치(300)에 반입되고, 제2플렉서블기판(200)의 상부면에는 하판(250, 252, 254, 256)이 차례로 형성되어 합착장치(300)에 반입된다. 합착장치(300)는 진공합착장치인 것이 바람직하다.
제1상판(150)과 제1하판(250)을 합착하고 그 다음에 이어지는 제2상판(152)과 제2하판(252)를 합착할 경우 얼라인마크 간 간격 차이로 인해 제1플렉서블기판(100)의 상판 간 경계면은 변형이 발생하게 된다. 제1플렉서블기판(100)의 변형부를 그대로 둘 수도 있으나 차후 공정에서 문제되는 것을 방지하기 위해 절단장치(300)로 제1플렉서블기판(100)을 컷팅할 수 있고(도 8(A)), 제2플렉서블기판(200)도 동시에 컷팅할 수 있다(도 8(B)). 절단장치(350)는 합착장치(300)의 내부에 존재할 수도, 합착장치(300)의 외부에 존재할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다.
제1플렉서블기판(100)의 일면(하부면)에는 칼라필터, 배향막 등이 형성된 상판이 차례로 형성되어 있으나 설명의 편의상 하나의 상판(150)만을 도시하였다. 전술한 바와 같이 상판(150)은 상판 공정영역(1002)을 포함하여 하판과 합착하는 시트를 의미한다. 상기 상판(150)을 포함하여 복수 개의 상판이 차례로 형성된 제1플렉서블기판(100)과 복수 개의 하판이 차례로 형성된 제2플렉서블기판(200)은 합착장치(300)에 반입되고 제1플렉서블기판(100)은 절단장치(350)에 의해 절단된다. 상기 절단 전 또는 절단 후에 상판 공정영역(1002)이 존재하는 제1플렉서블기판(100)의 일면 측에서는 미캐니컬 척(mechanical chuck) 또는 버큠 척(vacuum chuck)(360)에 의해 상판(150)을 지지 내지 고정할 수 있으며, 진공에서 상판의 흡착을 유지하기 위해 정전척(electrostatic chuck, 370)이 상판(150)을 지지하여 하판과 합착하기 위해 이동시킬 수 있다. 즉, 정전척(370)은 상판 공정영역(1002)이 존재하지 않는 면에 정전기적 인력으로 상판(150)을 부착한 후 상판 공정영역(1002)이 하판(250)의 상부면을 향하도록 이동시킨 후 정렬하여 합착하게 된다. 하판(250) 또한 미캐니컬 척 또는 버큠 척(380)에 의해 지지 내지 고정될 수 있다.
절단장치(350)는 합착장치(300)의 내부에 위치할 수도 있고, 절단장치(350)의 외부(좌측)에 위치하여 제1플렉서블기판(100)이 합착장치(300)로 반입되기 전에 절단할 수도 있다. 롤투시트 방식에서는 합착 전에 상판(또는 하판)이 포함된 제1플렉서블기판(또는 제2플렉서블기판)을 절단하기 때문에 서로 이웃하는 상판의 얼라인마크 간 간격과 서로 이웃하는 하판(250과 252)의 얼라인마크 간 간격이 같아도 크게 문제되지 않으므로 상기 간격이 같을 수도 서로 다를 수도 있다.
정전척(370)은 상판(150)을 부착하여 하판(250)의 상부면 위로 이동시키며, 상판(150)과 하판(250)을 정렬하여 부착한 후 하판(150)으로부터 탈착하게 된다. 제2플렉서블기판(200)의 하부면에는 미캐니컬 척, 버큠 척 또는 정전척(380)이 위치하여 제2플렉서블기판(200) 내지 하판(250)을 지지, 고정할 수 있다.
100...제1플렉서블기판 102...제1언와인더
104, 204...로드셀 106, 206...웹가이더
108...칼라필터 110...제1배향막
150, 152...상판 160, 162...상판 얼라인마크
200...제2플렉서블기판 202...제2언와인더
208...TFT 어레이 210...제2배향막
212...실재 214...쇼트
216...스페이서 250, 252...하판
260, 262...하판 얼라인마크 300...합착장치
350...절단장치 370...진공척(ESC)

Claims (20)

  1. 제1플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제1언와인더;
    제2플렉서블기판을 연속적으로 공급하는 제2언와인더;
    상기 제1플렉서블기판에 형성된 상판과 상기 제2플렉서블기판에 형성된 하판을 합착하는 합착장치;
    상기 제1플렉서블기판이 상기 제1언와인더로부터 상기 합착장치로 이동하는 동안 상기 제1플렉서블기판의 일면에 배향막을 도포하는 제1배향막형성장치;
    상기 제2플렉서블기판이 상기 제2언와인더로부터 상기 합착장치로 이동하는 동안 상기 제2플렉서블기판의 상부면에 배향막을 도포하는 제2배향막형성장치와 실 디스펜스 장치와 스페이서 형성 장치; 및
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 반입되기 직전에, 상기 합착장치 내에서 또는 상기 합착장치로부터 반출 직후에 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판 중 어느 하나 이상을 절단하는 절단장치를 포함하고;
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 이송되는 도중에 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 위치고정을 위한 웹가이더를 하나 이상 포함하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합착장치는 진공합착장치인 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합착장치는 상기 절단장치에 의해 절단된 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판을 지지 및 이송하는 정전척(ESC)을 더 포함하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 상기 합착장치로 이송되는 도중에 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 장력유지를 위한 로드셀을 하나 이상 포함하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 지지 및 이송을 위한 롤러는 상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 에지부에 접촉하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상판의 얼라인마크 간 간격(D1)과 상기 하판의 얼라인마크 간 간격(D2)이 서로 다른 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 D1이 D2보다 큰 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템.
  9. 제1언와인더로부터 연속적으로 공급되는 제1플렉서블기판의 일면에 제1배향막을 형성하여 상판을 형성하는 단계;
    제2언와인더로부터 연속적으로 공급되는 제2플렉서블기판의 상부면에 제2배향막을 형성하는 단계;
    상기 제2플렉서블기판의 상부면에 실 디스펜스 또는 쇼트 디스펜스를 하는 단계;
    상기 제2플렉서블기판 상부면에 스페이서를 형성하여 하판을 형성하는 단계;
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판이 합착장치에 반입되기 직전 또는 상기 합착장치 내에서 상기 제1플렉서블기판 또는 상기 제2플렉서블기판 중 어느 하나를 절단하는 단계; 및
    상기 상판의 제1얼라인마크와 상기 하판의 제2얼라인마크를 정렬하여 상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계를 포함하고;
    상기 제1플렉서블기판에 형성된 이웃하는 상기 상판의 얼라인마크 간 간격(D1)과 상기 제2플렉서블기판에 형성된 이웃하는 상기 하판의 얼라인마크 간 간격(D2)이 동일한 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  10. 복수 개의 상판과 각각의 상기 상판 사이에 얼라인마크가 형성되어 있으며, 이웃하는 상기 상판의 얼라인마크 간 간격이 D1인 웹형태의 제1플렉서블기판을 이송시키는 단계;
    복수 개의 하판과 각각의 상기 하판 사이에 얼라인마크가 형성되어 있으며, 이웃하는 상기 하판의 얼라인마크 간 간격이 D2(D1≠D2)인 웹형태의 제2플렉서블기판을 이송시키는 단계; 및
    상기 상판의 얼라인마크와 상기 하판의 얼라인마크를 정렬하여 상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계;
    를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1플렉서블기판의 일면에 배향막을 형성하기 이전에 상기 제1플렉서블기판의 일면에 칼라필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2플렉서블기판 상부면에 제2배향막을 형성하기 이전에 상기 제2플렉서블기판 상부면에 TFT 어레이를 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2플렉서블기판 상부면에 TFT 어레이를 형성하기 이전에 상기 제2플렉서블기판 상부면에 칼라필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1플렉서블기판과 상기 제2플렉서블기판의 이송을 위한 롤러는 상기 제1플렉서블기판의 상판 공정영역과 제2플렉서블기판의 하판 공정영역을 벗어난 에지부에서 상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판과 접촉하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판의 에지부는 상기 제1플렉서블기판 및 제2플렉서블기판의 위치제어를 위한 관통홀이 형성된 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판의 합착은 진공합착인 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 D1은 D2보다 큰 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판을 합착하기 이전 또는 이후에 상기 제1플렉서블기판을 절단하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판을 합착하는 단계 이전에 상기 제2플렉서블기판을 이송시키면서, 상기 제2플렉서블기판 상부면에 제2배향막을 형성하는 단계; 상기 제2배향막이 형성된 제2플렉서블기판 상부면에 실 디스펜스와 액정 디스펜스를 하는 단계; 및 상기 제2플렉서블기판 상부면에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
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