KR101279257B1 - 가요성 표시장치용 기판 - Google Patents

가요성 표시장치용 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가요성 표시장치의 제조 공정의 안정성을 확보할 수 있도록 한 가요성 표시장치용 기판에 관한 것이다.
이 가요성 표시장치용 기판은 비가요성 기판과; 상기 비가요성 기판과 제1 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 일면에 점착되며, 비점착면 상에 소자들과 배선이 형성되는 제1 가요성 기판과; 상기 비가요성 기판과 제2 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 타면에 점착되는 제2 가요성 기판을 구비하고, 상기 제1 점착제가 상기 제1 가요성 기판에 점착되는 점착력은 상기 제2 점착제가 상기 제2 가요성 기판에 점착되는 점착력에 비해 약하게 이루어진다.

Description

가요성 표시장치용 기판 {Substrate for Flexible Display}
도 1은 본 발명에 따른 가요성 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 2는 점착 반송 공정후 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판을 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 A영역 및 B 영역을 확대하여 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판의 효과를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
23, 25 : 점착제 21, 21a, 21b : 비가요성 기판
27, 29, 27a, 27b, 29a, 29b : 가요성 기판
30, 34, 50, 54 : 점착층
32, 52 : 중간 기재
본 발명은 가요성 표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 가요성 표시장치의 제조 공정의 안정성을 확보할 수 있도록 한 가요성 표시장치용 기판에 관한 것이다.
최근 표시장치 시장은 대면적이 용이하고 박형이고 경량화가 가능한 평판 디스플레이(Flat Panel Display:이하 "FPD"라 함) 위주로 급속히 변화하고 있다.
이러한 FPD에는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 유기 발광 표시장치(OLED:Organic Electro Luminescence Display)등이 있다. 그러나 기존의 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기발광 표시장치 등은 유리 기판을 사용하기 때문에 유연성이 없으므로 응용과 용도에 한계가 있다.
따라서 최근 기존의 유연성이 없는 유리기판 대신에 플라스틱등과 같이 유연성 있는 재료의 기판을 사용하여 구부러질 수 있게 제조된 가요성(flexible) 표시장치가 차세대 표시장치로 급부상중이다.
가요성 표시장치의 기판은 형태가 고정되어 있지 않고 유연하기 때문에 그 유연한 기판 상에서 표시장치의 각 배선을 정밀하게 형성하기 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 가요성 표지장치의 제조 공정은 점착 반송 공정을 도입한다.
점착 반송공정은 플라스틱과 같은 가요성 기판상에서 표시장치의 각 배선을 형성하는 공정을 진행하기 전에 가요성 기판을 유리와 같은 비가요성(rigid)기판에 점착하여 각 배선을 형성하기 위한 장비쪽으로 반송하는 공정이다. 비가요성 기판은 형태가 고정되어 있기 때문에 가요성 기판을 지지해 줄 수 있으므로 비가요성 기판에 점착된 가요성 기판 상에서는 표시장치의 각 배선을 정밀하게 형성할 수 있게 된다.
상술한 가요성 기판 및 비가요성 기판은 부착 및 박리가 가능한 점착제를 통해 점착된다. 표시장치의 제조공정이 완료되면 상기 점착제 및 비가요성 기판은 가요성 기판으로부터 박리됨으로써 가요성 표시장치가 제조된다.
최근에는 가요성 표시장치의 제조 공정의 안정성을 확보할 수 있는 가요성 표시장치용 기판에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 가요성 표시장치의 제조 공정의 안정성을 확보할 수 있도록 한 가요성 표시장치용 기판을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 비가요성 기판과; 상기 비가요성 기판과 제1 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 일면에 점착되며, 비점착면 상에 소자들과 배선이 형성되는 제1 가요성 기판 과; 상기 비가요성 기판과 제2 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 타면에 점착되는 제2 가요성 기판을 구비하고, 상기 제1 점착제가 상기 제1 가요성 기판에 점착되는 점착력은 상기 제2 점착제가 상기 제2 가요성 기판에 점착되는 점착력에 비해 약하게 이루어진다.
상기 제1 점착제는 상기 제1 가요성 기판에 제1 점착력으로 점착되는 제1 점착층과; 상기 비가요성 기판에 상기 제1 점착력보다 강한 제2 점착력으로 점착되는 제2 점착층과; 제1 및 상기 제2 점착층 사이에서 상기 제1 및 제2 점착층을 지지하는 제1 중간기재를 포함한다.
상기 제2 점착제는 상기 제2 가요성 기판에 상기 제1 점착력보다 강한 제3 점착력으로 점착되는 제3 점착층과; 상기 비가요성 기판에 상기 제3 점착력보다 강한 제4 점착력으로 점착되는 제4 점착층과; 제3 및 상기 제4 점착층 사이에서 상기 제3 및 제4 점착층을 지지하는 제2 중간기재를 포함한다.
상기 제1 및 제2 중간기재는 동일한 두께의 동일한 물질로 이루어진다.
상기 제1 및 제2 중간기재를 이루는 물질은 폴리 이미드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 가요성 기판은 메탈 호일로 형성되고, 상기 제2 가요성 기판은 플라스틱 기판으로 형성된다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하기 로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가요성 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 2는 점착 반송 공정후 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면 가요성 표시장치의 제조 공정은 크게 점착 반송공정(S1), 표시장치 제조 공정(S2) 및 박리 공정(S3)으로 나뉜다.
점착 반송 공정(S1)은 공정을 진행하기 위한 가요성(flexible) 기판에 표시장치의 제조 공정(S2)을 지탱하는 지지력을 부여해주기 위해 비가요성(rigid) 기판을 점착제를 통해 점착하여 후속 공정 장비쪽으로 반송하는 공정이다.
본 발명에 따른 점착 반송 공정(S1)은 제1 가요성 기판을 비가요성 기판의 일면에 점착하는 공정과 제2 가요성 기판을 비가요성 기판의 타면에 점착하는 공정으로 구분된다.
도 2를 결부하여 설명하면, 제1 가요성 기판(27)은 그 상부에서 표시장치의 소자 및 각종 배선 어레이가 형성되는 기판이며, 제1 점착제(23)를 통해 비가요성 기판(21)의 일면에 점착된다.
제2 가요성 기판(29)은 표시장치의 제조 공정(S3) 중 발생하는 공정열에 의해 제1 점착제(23)를 통해 점착된 제1 가요성 기판(27) 및 비가요성 기판(21)이 휘어지는 현상을 방지하기 위한 기판으로서, 제2 점착제(25)를 통해 비가요성 기판(21)의 타면에 점착된다. 제2 가요성 기판(29)이 제1 점착제(23)를 통해 점착된 제1 가요성 기판(27) 및 비가요성 기판(21)이 휘어지는 현상을 방지하는 방법에 대 한 상세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.
비가요성 기판(21)은 주로 유리로 이루어진다.
제1 및 제2 가요성 기판(27, 29)은 폴리 에테르 술폰(Polyethersulfone)등을 포함하는 플라스틱 및 스테인레스(SUS : Stainless Steel) 등을 포함하는 메탈 호일(Metal foil)로 이루어진다. 제1 점착제(23)에 점착되는 제1 가요성 기판(27) 및 제2 점착제(25)에 점착되는 제2 가요성 기판(29)은 동일한 열팽창 계수를 가지는 플라스틱으로 이루어지거나 동일한 열팽창 계수를 가지는 메탈 호일로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서는 가요성 표시장치 제조 공정의 안정성을 위해 제1 가요성 기판(27)으로는 메탈 호일을, 제2 가요성 기판(29)으로는 플라스틱을 이용한다.
표시장치의 소자 및 배선이 형성되는 제1 가요성 기판(27)으로 메탈 호일을 이용하는 이유는 플라스틱이 열에 약하기 때문이다. 열에 약한 플라스틱을 제1 가요성 기판(27)으로 이용하면, 표시장치의 소자 및 배선을 형성하기 위한 공정열에 의해 제1 가요성 기판(27)이 변형될 수 있으므로 표시장치의 소자 및 배선이 올바르게 형성되지 못하는 문제가 있다. 이러한 문제 이외에도 플라스틱은 수분과 화학물질에 취약한 단점이 있다. 반면 메탈 호일은 열에 강하고, 수분 및 화학 물질에 강하여 메탈 호일 기판 상에서는 표시장치의 소자 및 배선 형성 공정(S2)을 안정적으로 진행할 수 있으므로 제1 가요성 기판(27)으로 메탈 호일을 적용하는 것이 바람직하다.
또한 제2 가요성 기판(29)으로 플라스틱을 이용하는 이유는 제1 및 제2 가요성 기판(27, 29)을 동일한 메탈 호일을 이용하는 경우 가요성 표시장치용 기판이 너무 무거워지고, 양면의 메탈 호일로 인한 정전기 발생으로 인하여 가요성 표시장치의 제조 공정이 불안정할 수 있기 때문이다.
표시 장치의 제조 공정(S2)은 제1 가요성 기판(27)상에서 표시장치의 소자 및 신호 배선을 형성하는 등 일반적인 표시 장치를 제조하는 공정과 동일한 공정이다. 이러한 표시 장치의 제조 공정(S2)을 통해 액정표시장치 또는 유기발광표시장치등 다양한 표시장치의 제조 공정이 진행될 수 있다.
박리 공정(S3)은 표시장치의 제조 공정(S2) 후 점착제들(23, 25)로부터 제1 및 제2 가요성 기판(27, 29) 및 비가요성 기판(21)을 박리하는 공정이다.
상술한 가요성 표시장치의 제조 공정은 점착 반송 공정(S1) 및 박리 공정(S3)만 추가될 뿐 일반적인 표시장치의 제조 공정을 그대로 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 A영역 및 B 영역을 확대하여 도시한 것으로서 가요성 표시장치용 기판의 점착제를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 제1 가요성 기판(27) 및 비가요성 기판(21)을 점착하는 제1 점착제(23)는 제1 가요성 기판(27)에 제1 점착력으로 점착되는 제1 점착층(34), 비가요성 기판(21)에 제2 점착력으로 점착되는 제2 점착층(30) 및, 제1 및 제2 점착층(34, 30) 사이에서 상기 제1 및 제2 점착층(34, 30)을 지지하는 제1 중간기재(32)로 구성된다.
도 3b를 참조하면, 제2 점착제(25)는 제2 가요성 기판(29)에 제3 점착력으로 점착되는 제3 점착층(50), 비가요성 기판(21)에 제4 점착력으로 점착되는 제4 점착 층(54) 및, 제3 및 제4 점착층(50, 54) 사이에서 상기 제3 및 제4 점착층(50, 54)을 지지하는 제2 중간기재(52)로 구성된다.
비가요성 기판(21)의 일면을 점착시키는 제2 점착력은 제1 가요성 기판(27)을 점착시키는 제1 점착력보다 강한것을 특징으로 한다(즉, 제2 점착력 > 제1 점착력). 비가요성 기판(21)의 타면을 점착시키는 제4 점착력은 제2 가요성 기판(29)을 점착시키는 제3 점착력보다 강한것을 특징으로 한다(즉, 제4 점착력 > 제3 점착력).
제2 점착력이 제1 점착력보다 강하게 형성되고, 제4 점착력이 제3 점착력보다 강하게 형성되는 이유는 박리 공정(S3)에서 가요성 기판(21) 및 비가요성 기판(27, 29)을 단계적으로 박리시키기 위해서이다. 이하에서는 단계적인 박리공정과 점착력에 대해 상세히 설명하기로 하자.
박리공정은 제1 내지 제4 점착력의 대소관계에 의해 제1 가요성 기판 및 제2 가요성 기판(27, 29)의 박리 공정 -> 비가요성 기판(21)의 박리 공정의 순서로 이루어진다.
제1 및 제2 가요성 기판(27, 29)은 비가요성 기판(21)에 비해 상대적으로 약하므로 이들(27, 29)이 손상되지 않도록 용이하게 박리시키기 위해서는 제1 및 제2 가요성 기판(27, 29)을 점착하는 제1 및 제3 점착력이 비가요성 기판(21)을 점착하는 제2 및 제4 점착력에 비해 약하게 형성되는 것이 바람직하다(즉, 제2 및 제4 점착력 > 제1 및 제3 점착력).
이와 같은 제1 내지 제4 점착층(34, 30, 50, 54)은 실리콘에 솔벤트를 혼합 하여 형성할 수 있다. 제1 내지 제4 점착력은 상기 실리콘 및 솔벤트의 함량비를 조절하거나, 제1 내지 제4 점착층(34, 30, 50, 54)의 두께를 조절하여 다양하게 형성할 수 있다.
제1 중간기재(32)는 제1 점착층(34) 및 제2 점착층(30) 사이에서 제1 및 제2 점착층(34, 30)을 구분함과 아울러 지지함으로써 제1 점착제(23)의 취급을 용이하게 한다. 제2 중간기재는(52)는 제3 점착층(50) 및 제4 점착층(54) 사이에서 제3 및 제4 점착층(50, 54)을 구분함과 아울러 지지함으로써 제2 점착제(25)의 취급을 용이하게 한다. 이 때 제1 및 제2 중간기재(32, 52)는 주로 폴리 이미드(Poly Imide) 필름으로 이루어진다.
상술한 바와 같은 제1 점착제(23) 및 제2 점착제(25)는 표시장치의 제조 공정(S2) 중 발생하는 공정열에 의해 변형됨으로써 제1 점착제(23) 및 제2 점착제(25)에 점착된 비가요성 기판(21)과 제1 및 제2 가요성 기판(27, 29) 또한 점착제(23, 25)의 변형방향으로 함께 변형된다. 이러한 제1 점착제(23) 및 제2 점착제(25)가 열에 의해 변형되는 주원인은 제1 및 제2 중간기재(32, 52)가 공정열에 의해 변형되는 것에 있다.
도 4는 상술한 제1 및 제2 점착제가 공정열에 의해 변형되려고 하는 현상을 이용한 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판의 효과를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4를 참조하면 제1 점착제(23a) 및 제2 점착제(25b)는 각각 공정열의 영향으로 비가요성 기판(27, 29)쪽을 향하는 F1 및 F2 방향으로 휘어지려고 한다.
공정열의 영향으로 F1 방향으로 변형하려는 제1 점착제(23a)는 이 제1 점착제(23a)에 점착된 제1 가요성 기판(27a) 및 비가요성 기판(21a)을 같은 방향으로 변형시키려 한다. 또한 공정열의 영향으로 F2 방향으로 변형하려는 제2 점착제(25b)는 이 제2 점착제(25b)에 점착된 제2 가요성 기판(29b) 및 비가요성 기판(21b)을 같은 방향으로 변형시키려 한다. 이에 따라 F1 방향으로 변형하려는 힘과 F2 방향으로 변형하려는 힘이 서로 상쇄되어 제1 점착제(23) 및 제2 점착제(25), 그리고 이들(23, 25)에 점착된 비가요성 기판(21)과, 제1 및 제2 가요성 기판(27, 29)은 휘어지지 않는다.
도 4에서 상술한 바와 같이 F1 방향으로 변형하려는 힘과 F2 방향으로 변형하려는 힘이 서로 상쇄되도록 하기 위해서는 제1 및 제2 점착제(23, 25)를 변형시키는 주원인이 되는 상기 제1 및 제2 중간기재가 동일한 두께의 동일한 물질로 이루어져야 한다.
그리고 제1 가요성 기판(27)을 점착시키는 제1 점착력은 제2 가요성 기판(29)을 점착시키는 제3 점착력보다 약하게 형성되어야 한다(즉, 제3 점착력 > 제1 점착력).
제1 점착력이 제3 점착력보다 약하게 형성되는 이유는 서로 다른 열팽창 계수를 가지는 메탈 호일 및 플라스틱이 제1 가요성 기판(27) 및 제2 가요성 기판(29)으로 적용되기 때문에 발생할 수 있는 제1 가요성 기판(27) 및 제2 가요성 기판(29)의 휨 특성차이를 점착력으로 보상하기 위해서이다.
제1 점착력 및 제3 점착력의 차이로 휨 특성을 보상하는 것에 대해 제1 가요 성 기판(27)으로 17ppm/degree의 열팽창 계수를 가지는 SUS기판을 적용하고 제2 가요성 기판(29)으로 50ppm/degree의 열팽창 계수를 가지는 PEN기판을 적용한 경우를 예로 들어 구체적으로 설명하기로 한다.
상술한 SUS기판 및 PEN기판을 점착하는 제1 및 제3 점착력을 70gf/in로 동일하게 형성하여 열을 가하면, 가요성 표시장치를 위해 점착한 기판들이 열팽창 계수가 작은 SUS 기판 쪽으로 휘어진다. 반면 SUS기판을 점착시키는 제1 점착력을 30gf/in로 PEN기판을 점착시키는 제3 점착력을 100gf/in으로 형성하면, 열팽창에 대한 SUS기판 휨 및 PEN기판 휨의 차이가 제1 점착력과 제3 점착력의 차이로 보상됨으로써 SUS기판 및 PEN기판이 변형되려고 하려는 힘을 상쇄시킬 수 있다.
또한 제2 점착력 및 제4 점착력은 동일한 비가요성 기판(21)을 점착하고 있으므로 동일한 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 제1 점착제를 통해 일면에 제1 가요성 기판이 점착된 비가요성 기판을 구비함으로써 일반적인 표시장치의 제조 공정을 그대로 활용할 수 있다. 이와 더불어 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 제2 점착제를 통해 비가요성 기판의 타면에 제2 가요성 기판을 점착함으로써 제1 점착제에 의해 가요성 표시장치용 기판이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 제1 점착제를 통해 일면에 제1 가요성 기판이 점착된 비가요성 기판을 구비함으로써 일반적인 표시장치의 제조 공정을 그대로 활용할 수 있다. 이와 더불어 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 제2 점착제를 통해 비가요성 기판의 타면에 제2 가요성 기판을 점착함으로써 제1 점착제에 의해 가요성 표시장치용 기판이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가요성 표시장치용 기판은 비가요성 기판 양면에 제1 및 제2 점착제를 통해 제1 및 제2 가요성 기판을 점착하여 가요성 표시장치용 기판이 휘어지는 현상을 방지할 수 있게 됨에 따라 표시장치의 소자 및 각종 배선이 올바르게 형성될 수 있게 된다.
나아가, 본 발명은 표시장치의 소자 및 각종 배선을 올바르게 형성할 수 있도록 함으로써 가요성 표시장치의 제조 공정의 안정성을 확보할 수 있고, 가요성 표시장치의 생산성을 높일 수 있다.
그리고 본 발명은 제1 점착제를 통해 점착되며 표시장치의 소자 및 배선을 형성하기 위한 제1 가요성 기판으로 메탈 호일을 이용하고 제2 점착제를 통해 점착되는 제2 가요성 기판으로 플라스틱을 이용하여 가요성 표시장치용 기판으로부터 정전기가 발생하는 현상을 막고, 가요성 표시장치용 기판의 무게를 줄임으로써 가요성 표시장치의 제조공정을 안정적으로 진행할 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 아니 라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 비가요성 기판과;
    상기 비가요성 기판과 제1 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 일면에 점착되며, 비점착면 상에 소자들과 배선이 형성되는 제1 가요성 기판과;
    상기 비가요성 기판과 제2 점착제를 사이에 두고 상기 비가요성 기판의 타면에 점착되는 제2 가요성 기판을 구비하고,
    상기 제1 점착제가 상기 제1 가요성 기판에 점착되는 점착력은 상기 제2 점착제가 상기 제2 가요성 기판에 점착되는 점착력에 비해 약하게 이루어지고,
    상기 제1 가요성 기판의 열팽창 계수는 제2 가요성 기판의 열팽창 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 점착제는
    상기 제1 가요성 기판에 제1 점착력으로 점착되는 제1 점착층과;
    상기 비가요성 기판에 상기 제1 점착력보다 강한 제2 점착력으로 점착되는 제2 점착층과;
    제1 및 상기 제2 점착층 사이에서 상기 제1 및 제2 점착층을 지지하는 제1 중간기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 점착제는
    상기 제2 가요성 기판에 상기 제1 점착력보다 강한 제3 점착력으로 점착되는 제3 점착층과;
    상기 비가요성 기판에 상기 제3 점착력보다 강한 제4 점착력으로 점착되는 제4 점착층과;
    제3 및 상기 제4 점착층 사이에서 상기 제3 및 제4 점착층을 지지하는 제2 중간기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간기재는 동일한 두께의 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간기재를 이루는 물질은 폴리 이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 점착력 및 제4 점착력은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가요성 기판은 메탈 호일로 형성되고,
    상기 제2 가요성 기판은 플라스틱 기판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치용 기판.
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