KR101493087B1 - 플렉서블 표시장치의 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 표시장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

플렉서블 표시장치의 제조 방법이 개시된다.
본발명은 금속 재질로 이루어진 기판의 양각형 패턴을 제거하여 패턴 불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기판의 표면 거칠기를 향상시켜 이후에 형성될 구동 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 패턴 불량의 방지에 의해 수율이 현저히 향상될 수 있다.
플렉서블, 표시장치, 금속, 기판, 연마, 패턴 불량

Description

플렉서블 표시장치의 제조 방법{Method of manufacturing flexible display device}
본 발명은 플렉서블 표시장치에 관한 것으로, 특히 플렉서블 표시장치의 제조 방법에 관한 것이다.
기존의 CRT(Cathode-Ray Tube)를 대신해 경박 단소의 평판 표시장치(flat panel display device)가 활발하게 연구되고 상용화되고 있다.
이러한 평판 표시장치는 플렉서블하게 구부릴 수 있는 플렉서블 표시장치로의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
플렉서블 표시장치로는 전기영동 표시장치(electrophoretic display device)와 더불어 기존 평판 표시장치로 사용된 액정표시장치(liquid crystal display device) 및 유기발광 표시장치(organic electroluminescence display device)가 연구되고 있다.
플렉서블 표시장치는 기존의 평탄 표시장치의 장점인 경박단소뿐만 아니라 플렉서블이 가능하여 그 응용 범위 내지는 적용 범위가 급격히 증가되고 있다.
전기영동 표시장치는 전기영동 표시패널을 포함하고, 액정표시장치는 액정표 시패널을 포함하며, 유기발광 표시장치는 유기발광 표시패널을 포함한다.
각 표시패널은 구동 기판과 표시 기판을 포함한다.
각 표시패널의구동 기판에는 매트릭스로 배열된 각 화소에 구동 소자가 형성된다. 각 구동 소자는 각 화소의 데이터 신호의 공급을 제어한다. 구동 소자는 적어도 박막트랜지스터를 포함한다.
표시 기판에는 전기영동 표시패널, 액정표시패널 및 유기발광 표시패널에 따라 그 구조가 상이한 표시 소자가 형성된다.
전기영동 표시패널의 표시 소자는 다수의 마이크로 캡슐들을 포함하는 잉크층과 공통전극을 포함한다.
액정표시패널의 표시 소자는 다수의 액정들을 포함하는 액정층, 적색, 녹색 및 청색을 표시하기 위한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 공통전극을 포함한다.
유기발광 표시패널의 표시 소자는 유기발광 다이오드를 포함한다. 유기발광다이오드는 구동 기판에 형성될 수도 있다.
한편, 구동 기판의 베이스 기판으로 플라스틱 재질, 유리 재질 또는 금속 재질이 사용되고 있다.
이 중에서 금속 재질로 이루어진 베이스 기판(1)은 가공 공정이나 이송 중에 외부의 물리적인 스크래치(scratch)에 의해 도 1에 도시한 바와 같이, 음각형 패턴(3)이나 양각형 패턴(5)가 형성된다.
이와 같이 음각형 패턴(3)이나 양각형 패턴(5)이 형성된 베이스 기판 상에 구동 소자(7)를 형성하는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 소자(7) 또한 베이 스 기판(1)과 동일하게 양각형 패턴이 발생된다. 이때 음각형 패턴은 구동 소자를 구성하는 절연물질을 두껍게 형성함으로써 해소된다.
이와 같은 구동 소자(7)의 양각형 패턴으로 인해 도 3에 도시한 바와 같이, 패널 불량(9), 즉 라인 단선이나 라인 쇼트가 발생된다.
본 발명은 베이스 기판을 연마하여 양각형 패턴을 제거함으로써, 패널 불량을 방지하고 베이스 표면의 거칠기를 향상시킬 수 있는 플렉서블 표시장치의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 플렉서블 표시장치의 제조 방법은, 외부로 돌출된 양각형 패턴 및/또는 내부로 파인 음각형 패턴을 갖는 베이스 기판의 전면을 연마하는 단계; 구동 기판을 완성하기 위해 상기 베이스 기판 상에 구동 소자를 형성하는 단계; 상기 표시 소자를 갖는 표시 기판을 마련하는 단계; 상기 표시 기판을 상기 구동 기판에 합착하는 단계; 및 상기 베이스 기판의 두께를 최소화하기 위해 상기 베이스 기판의 배면을 식각하는 단계를 포함하고, 상기 제1 베이스 기판은 상기 양각형 패턴을 포함하여 0.1㎛ 내지 100㎛의 범위로 연마된다.
본발명은 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)을 제거하여 패턴 불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제1 베이스 기판(11)의 표면 거칠기를 향상시켜 이후 에 형성될 구동 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 패턴 불량의 방지에 의해 수율이 현저히 향상될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 구동 기판을 제조하기 위한 제1 베이스 기판(11)이 마련된다. 제1 베이스 기판(11)은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 금속 물질은 스테인레스(stainless steel) 재질, 철(Fe) 재질, 알루미늄(Al) 합금 재질, 마그네슘(Mg) 합금 재질 중 어느 하나일 수 있다.
이하의 설명에서는 제1 베이스 기판(11)이 스테인레스 재질로 이루진 것으로 한정하지만, 이에 한정되지는 않는다.
금속 재질로 이루어진 제1 베이스 기판(11)은 제1 베이스 기판(11)의 가공 공정이나 이송 중에 물리적인 스크래치 등에 의해 음각형 패턴(51)이나 양각형 패턴(53)이 발생될 수 있다. 음각형 패턴(51)은 스크래치에 의해 내부로 파인 홈 형상을 가지고, 양각형 패턴(53)은 내부로 파인 홈 형상에 의해 밀려 상부로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
통상적으로 제1 베이스 기판(11)에 발생된 양각형 패턴(53)은 그 높이, 즉 제1 베이스 기판(11)의 표면으로부터 돌출된 끝단 사이의 거리가 대략 20㎛를 넘지 않는다.
도 1a에서는 제1 베이스 기판(11)의 전면에만 음각형 패턴(51)이나 양각형 패턴(53)이 발생되는 것으로 도시하고 있지만, 제1 베이스 기판(11)의 배면에도 음 각형 패턴(51)이나 양각형 패턴(53)이 발생될 수 있다. 하지만, 제1 베이스 기판(11)의 배면에 발생된 음각형 패턴(51)이나 양각형 패턴(53)은 후술할 백 에칭(back etching)에 의해 제1 베이스 기판(11)의 배면이 식각됨에 따라 자연스럽게 제거될 수 있다.
본 발명은 제1 베이스 기판(11)의 전면에 발생된 양각형 패턴(53) 또는 음각형 패턴(51)을 연마(polishing) 공정을 이용하여 제거할 수 있다.
연마 공정은 물리적 연마(mechanical polishing), 화학적 연마(chemical polishing), 물리화학적 연마(chemical mechanical polishing) 및 전해 연마(electro polishing) 중 어느 하나로 수행될 수 있다.
이 중에서, 장비 비용이나 그 성능을 고려하고 본 발명의 목적에 비추어 볼 때, 물리적 연마가 가장 바람직하다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 연마 패드(23)가 부착된 제1 플레이트(21)와, 제1 플레이트(21)에 대향되고 제1 베이스 기판(11)을 부착시키기 위한 흡착 부재(27)가 부착된 제2 플레이트(25)와, 제1 플레이트(21) 주변에 배치되어 제1 플레이트(21)의 연마 패드(23)에 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급원(29)을 포함한다.
제1 베이스 기판(11)은 제1 플레이트(21)의 흡착 부재(27)에 의해 제1 플레이트(21)에 고정된다. 흡착 부재(27)는 고무 재질로 이루어질 수 있다.
제1 플레이트(21)는 제2 플레이트(25)에 비해 수 배의 사이즈를 가질 수 있다.
제1 플레이트(21)를 모터(미도시)에 의해 회전될 수 있다. 제2 플레이트(25)는 모터(미도시)에 의해 상하좌우로 이동되는 한편 회전될 수 있다. 제2 플레이트(25)는 이동과 회전이 동시에 진행될 수 있다.
연마제 공급원(29)은 세륨(Se)을 포함한 연마제를 제1 플레이트(21)의 연마 패드(23)에 공급한다.
연마 패드(23)는 세륨(Se)으로 이루어질 수 있다.
연마제 공급원(29)은 제2 플레이트(25)의 양측 주변에 적어도 2개 이상 배치될 수 있다. 연마제 공급원(29)은 제2 플레이트(25)와 연동되어 이동될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(25)가 좌측으로 이동되면 연마제 공급원(29)도 좌측으로 이동되고, 제2 플레이트(25)가 우측으로 이동되면 연마제 공급원(29)도 우측으로 이동될 수 있다.
이와 같이 구성된 연마 장치를 이용한 연마 공정은 다음과 같다.
먼저, 제1 베이스 기판(11)을 제2 플레이트(25)의 흡착 부재(27)에 부착 및 고정한다. 이때, 제1 베이스 기판(11)는 배면이 제2 플레이트(25)의 흡착 부재(27)에 면접촉되고 전면이 제1 플레이트(21)의 연마 패드(23)와 마주보도록 배치될 수 있다.
연마 공정에 의해 제1 베이스 기판(11)의 전 영역이 균일하게 연마되어야 하므로, 제1 베이스 기판(11)과 제1 프레이트의 연마 패드(23)는 균일한 간격이 유지되도록 제1 및 제2 플레이트(25)가 조절될 수 있다.
제2 플레이트(25)에 제1 베이스 기판(11)이 고정된 후, 연마제 공급원(29)에 의해 세륨을 포함하는 연마제가 제1 플레이트(21)의 연마 패드(23)로 공급된다.
세륨을 포함하는 연마제가 공급됨과 동시에 또는 그 후에, 제2 플레이트(25)는 하부 방향으로 이동되어, 제2 플레이트(25)에 고정된 제1 베이스 기판(11)의 표면이 연마 패드(23)에 접촉될 수 있다.
제2 플레이트(25)에 고정된 제1 베이스 기판(11)의 표면이 연마 패드(23)에 접촉되도록 설정된 후, 제1 플레이트(21)는 회전되고, 제2 플레이트(25)는 좌우로 이동되는 동시에 회전될 수 있다.
이와 같이, 제2 플레이트(25)가 좌우로 이동되는 동시에 회전됨에 따라, 제1 플레이트(21)에 접촉된 연마 패드(23)에 의해 제1 베이스 기판(11)의 표면에 연마된다.
이때, 제1 베이스 기판(11)에 발생된 양각형 패턴(53)을 해소해야 하므로, 제1 베이스 기판(11)은 양각형 패턴(53)을 포함하여 대략 0.1㎛ 내지 100㎛의 범위로 연마될 수 있다. 이에 따라, 제1 베이스 기판(11)에 발생된 양각형 패턴(53)과 함께 제1 베이스 기판(11)의 표면으로부터 소정 두께, 예컨대 0㎛ 내지 70㎛의 범위가 제거될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 제1 베이스 기판(11)의 표면을 연마하여 양각형 패턴(53)을 제거하여 이후에 형성될 구동 소자의 패턴 불량을 원천적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라 제1 베이스 기판(11)의 표면으로부터 소정 두께를 제거함으로써 제1 베이스 기판(11)의 표면 거칠기(roughness)를 향상시킬 수 있다.
실험에 의하면, 본 발명의 연마 공정에 의해 제1 베이스 기판(11)의 표면 거 칠기는 대략 4nm 내지 5nm의 범위로서, 매우 우수하다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연마 공정에 의해 제1 베이스 기판(11)이 연마된 후의 평면 이미지(a)와 거칠기 이미지(b)로부터, 양각형 패턴(53)이 제거되었을 뿐만 아니라 표면 거칠기가 마치 거울과 같은 정도도 매우 우수함을 알 수 있다.
이에 따라, 본발명은 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)을 제거하여 패턴 불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제1 베이스 기판(11)의 표면 거칠기를 향상시켜 이후에 형성될 구동 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 패턴 불량의 방지에 의해 수율이 현저히 향상될 수 있다.
본 발명의 연마를 위한 공정 조건은 다음과 같다.
연마 시간은 10분 내지 60분의 범위를 가지고, 제1 플레이트(21)의 회전 속도는 10rpm 내지 150rpm의 범위를 가지고, 제2 플레이트(25)에 가해지는 압력은 10kgf/cm2 내지 150kgf/cm2의 범위를 가지고, 제2 플레이트(25)의 회전 속도는 1rpm 내지 50rpm의 범위를 가질 수 있다.
따라서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 베이스 기판(11)에 발생된 양각형 패턴(53)이나 음각형 패턴(51)이 제거될 수 있다. 즉, 0.1㎛ 이상, 바람직하게 20㎛로 연마되는 경우, 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)이 제거되고, 20㎛ 이상으로 연마되는 경우, 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)이 제거되는 한편 음각형 패턴(51)은 일부 제거될 수 있다. 대략 100㎛로 연마되는 경우, 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)이나 음각형 패턴(51) 모두가 제거될 수 있다.
이와 같이, 제1 베이스 기판(11)에 발생된 양각형 패턴(53)이나 음각형 패턴(51)이 연마 공정에 의해 제거된 후, 제1 베이스 기판(11) 상에 구동 소자(13)를 형성한다. 구동 소자(13)는 적어도 박막트랜지스터를 포함한다. 이러한 구동 소자(13)를 형성하는 공정은 이미 널리 공지된 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
양각형 패턴(53)이나 음각형 패턴(51)이 제거된 제1 베이스 기판(11) 상에 구동 소자(13)가 형성됨에 따라, 종래에 제1 베이스 기판(11)의 양각형 패턴(53)이나 음각형 패턴(51)에 의해 제1 베이스 기판(11) 상에 형성된 구동 소자의 패턴 불량이 제거될 수 있다.
따라서, 본 발명은 제1 베이스 기판(11) 상에 형성된 구동 소자(13)의 패턴에 불량이 발생되지 않게 된다.
이와 같이, 제1 베이스 기판(11) 상에 구동 소자(13)를 형성함으로써, 구동 기판(10)이 완성될 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 제2 베이스 기판(15) 상에 표시 소자(17)를 형성하여, 표시 기판(20)이 완성될 수 있다. 제2 베이스 기판(15)은 전기영동 표시패널인 경우에는 필름 재질일 수 있고, 액정표시패널이나 유기발광 표시패널인 경우에는 유리 재질일 수 있다.
표시 기판(20)에는 전기영동 표시패널, 액정표시패널 및 유기발광 표시패널에 따라 그 구조가 상이한 표시 소자(17)가 형성된다.
전기영동 표시패널의 표시 소자(17)는 다수의 마이크로 캡슐들을 포함하는 잉크층과 공통전극을 포함한다.
액정표시패널의 표시 소자(17)는 다수의 액정들을 포함하는 액정층, 적색, 녹색 및 청색을 표시하기 위한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 공통전극을 포함한다.
유기발광 표시패널의 표시 소자(17)는 유기발광 다이오드를 포함한다. 유기발광다이오드는 구동 기판(10)에 형성될 수도 있다.
표시 기판(20)은 이미 각 표시패널, 즉 전기영동 표시패널, 액정표시패널 및 유기발광 표시패널의 공정에서 이미 널리 공지된 바 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 구동 기판(10)과 표시 기판(20)이 실런트를 이용하여 합착된다.
이어서, 제1 베이스 기판(11)의 두께가 대략 0.05mm 내지 0.3mm의 범위가 되도록 제1 베이스 기판(11)의 배면을 플라즈마 공정을 이용한 건식 식각을 수행한다.
이와 같이, 제1 베이스 기판(11)의 두께가 매우 얇아짐에 따라, 플렉서블 성능을 극대화하여 플렉서블 표시장치로의 적용 가능성을 증가시킬 수 있다.
또한, 제1 베이스 기판(11)의 배면이 식각됨에 따라, 제1 베이스 기판(11)의 배면에 발생된 양각 불량이나 음각 불량이 제거될 수 있다.
이에 따라, 도 4e에 도시한 바와 같이, 플렉서블이 가능한 표시패널(40)이 제조될 수 있다.
도 1은 금속 재질의 베이스 기판에 발생된 양각형 패턴과 음각형 패턴을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 베이스 기판에 기인한 구동 소자의 불량을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 구동 소자의 패턴 불량을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a의 베이스 기판의 연마를 위한 연마 장치를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 6은 도 4a의 베이스 기판의 연마에 의한 측정된 표면 이미지를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 구동 기판 11: 제1 베이스 기판
13: 구동 소자 15: 표시 소자
17: 제2 베이스 기판 20: 표시 기판
21: 제1 플레이트 23: 연마 패드
25: 제2 플레이트 27: 흡착 부재
29: 연마제 공급원 40: 표시패널
51: 음각형 패턴 53: 양각형 패턴

Claims (9)

  1. 외부로 돌출된 양각형 패턴 및/또는 내부로 파인 음각형 패턴을 갖는 제1 베이스 기판의 전면을 연마하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판 상에 구동 소자를 형성하여 구동 기판을 형성하는 단계;
    제2 베이스 기판 상에 표시 소자를 형성하여 표시 기판을 형성하는 단계;
    상기 표시 기판을 상기 구동 기판에 합착하는 단계; 및
    상기 제1 베이스 기판의 두께를 최소화하기 위해 상기 제1 베이스 기판의 배면을 플라즈마 공정으로 건식 식각하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 베이스 기판은 상기 양각형 패턴을 포함하여 0.1㎛ 내지 100㎛의 범위로 연마되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판의 두께가 0.05mm 내지 0.3mm의 범위로 되도록 상기 제1 베이스 기판의 배면이 식각되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연마는 물리적 연마, 화학적 연마, 물리화학적 연마 및 전해 연마 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판은 상기 연마에 의해, 상기 제1 베이스 기판이 연마되기 전의 표면으로부터 0㎛ 내지 70㎛의 범위가 제거되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연마를 수행하기 위한 연마 장치는,
    세륨으로 이루어진 연마 패드를 갖는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트에 대향되고 상기 제1 베이스 기판을 고정하기 위한 흡착 부재를 갖는 제2 플레이트; 및
    상기 연마 패드에 세륨을 포함하는 연마제를 공급하기 위한 연마제 공급원을 포함하고,
    상기 연마 장치를 이용한 연마 공정은,
    상기 제1 베이스 기판 상기 제2 플레이트의 흡작 부재에 고정하는 단계;
    상기 연마제 공급원으로부터 상기 연마 패드에 연마제를 공급하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판이 상기 연마 패드에 접촉되도록 상기 제2 플레이트를 하부 방향으로 이동하는 단계; 및
    상기 제1 플레이트를 회전시키고, 상기 제2 플레이트를 이동 및 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연마 장치의 공정 조건은,
    10분 내지 60분의 범위를 갖는 연마 시간을 가지고,
    10rpm 내지 150rpm의 범위를 갖는 상기 제1 플레이트의 회전 속도, 10kgf/cm2 내지 150kgf/cm2의 범위를 갖는 상기 제2 플레이트에 가해지는 압력 및 1rpm 내지 50rpm의 범위를 갖는 상기 제2 플레이트의 회전 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각 단계에 의해 표시패널이 제조되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 표시패널은 전기영동 표시패널, 액정표시패널 및 유기발광 표시패널 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
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