KR101958737B1 - 연성 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

연성 기판은 연성 모기판 및 상기 연성 모기판 상의 평탄화막을 포함한다. 여기서, 상기 연성 모기판은 제 1 투명 섬유 및 제 2 투명 섬유가 교차하는 투명 직물, 및 상기 투명 직물을 코팅하여 상기 제 1 및 제 2 투명 섬유들 사이의 공간을 채우는 수지층을 포함한다. 상기 평탄화막은 경화 수축률이 20% 이하인 유기 물질을 포함한다.

Description

연성 기판 및 이의 제조방법{Flexible substrate and Method for manufacturing the same}
본 발명은 연성 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 디스플레이 패널을 통해 원하는 데이터를 표시하는 장치이다. 디스플레이 패널에 의해 표시되는 데이터는 문자, 정지 영상, 또는 동영상과 같이 다양하다. 이와 같이, 디스플레이 장치는 다양한 전자 장치에 사용되며, 적용되는 전자 장치의 유형에 따라 다양한 크기를 가질 것이 요구된다.
다양한 전자 장치에 적용되기 위해, 디스플레이 장치는 대형화, 박막화, 및/또는 휴대화될 것이 요구된다. 이와 같은 다양한 요구를 충족시키기 위해, 디스플레이 장치는 유연성을 갖을 것이 요구된다. 즉, 필요에 따라 디스플레이 장치가 접히거나, 말릴 수 있을 것이 요구된다.
최근 플렉서블 디스플레이 장치를 제조하기 위해, 유기 기판을 플라스틱 기판으로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 유리 기판에서 플라스틱 기판으로의 전환은 공정상 어려움이 따른다.
본 발명의 기술적 과제는 평탄화된 연성 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기한 연성 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 연성 기판은 연성 모기판 및 상기 연성 모기판 상의 평탄화막을 포함한다. 여기서, 상기 연성 모기판은 제 1 투명 섬유 및 제 2 투명 섬유가 교차하는 투명 직물, 및 상기 투명 직물을 코팅하여 상기 제 1 및 제 2 투명 섬유들 사이의 공간을 채우는 수지층을 포함한다. 상기 평탄화막은 경화 수축률이 20% 이하인 유기 물질을 포함한다.
상기 수지층은 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol) 수지, 페놀(phenol)-에폭시(epoxy)계 수지, 및 비스 말레 이미드(bis Male imide)-트리아진(triazin) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에테르이미드(polyetherimide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 평탄화막의 평탄도는 100㎚이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 연성 기판의 제조방법은 제1 지지 기판 상에 기판을 장착하는 단계, 상기 기판 상에 유기물질 막을 형성하는 단계, 상기 제1 지지 기판에 대향 하는 제2 지지 기판으로 상기 유기물질 막을 가압하여 평탄화하는 단계, 및 상기 유기물질 막을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유기물질 막은 20% 이하의 경화 수축률을 갖는 유기물질을 포함할 수 있다.
상기 유기물질은 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 연성 기판의 제조방법은 지지 기판 상에 기판을 장착하는 단계, 상기 기판 상에 유기물질 막을 형성하는 단계, 상기 지지 기판에 대향 하는 몰드로 상기 유기물질 막을 가압하여 평탄화하는 단계, 및 상기 유기물질 막을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 유기물질 막은 20% 이하의 경화 수축률을 갖는 유기물질을 포함할 수 있다.
상기 몰드는 평평한 표면을 갖는 평탄면 및 상기 평탄면을 둘러싸는 측벽부를 포함하되, 상기 측벽부의 높이에 따라 상기 유기물질 막의 두께가 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지 기판에 대향하는 기판 또는 몰드를 이용하여, 연성 모 기판 상의 유기물질 막을 가압하여 평탄화시켜, 상기 연성 모 기판에 스트레스를 주지 않고 용이하게 연성 기판이 제조될 수 있다. 유기 물질의 점도가 낮은 경우, 연성 모 기판 상에 유기물질을 수회 도포하여 공정 시간 및 비용이 증가할 뿐 아니라 연성 모 기판에 스트레스가 증가할 수 있다. 유기 물질의 점도가 높은 경우, 유기 물질이 연성 모 기판 상에 고루 퍼지지 않는 문제점들이 발생될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 간단한 공정으로 연성 모 기판 상에 평탄화막이 형성되어 공정 비용이 감소될 뿐 아니라, 상기 문제점들이 해결 또는 감소될 수 있다.
도 1은 연성 모 기판의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 2c는 연성 모 기판의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 3은 도 2a 내지 2c의 제조방법에 의해 제조된 연성 모 기판의 확대된 단면도이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다.
도 5a는 도 4b의 A1의 확대도이다.
도 5b는 도 4e의 A2의 확대도이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 연성 기판의 제조 방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다.
도 8은 도 7b의 B1의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 액정 표시 장치를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 유기 전계 발광 디스플레이 소자(Organic Electroluminescence Display Device)의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 전기습윤 디스플레이(Electrowetting Display) 소자의 개략적인 단면도이다.
이하, 도 1, 2a, 2b, 2c, 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법에 사용되는 연성 모 기판(flexible mother substrate)이 설명된다. 도 1은 연성 모 기판의 개략적인 단면도이고, 도 2a 내지 2c는 연성 모 기판의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이고, 도 3은 도 2a 내지 도 2c의 제조방법에 의해 제조된 연성 모 기판의 확대된 단면도이다.
도 1을 참조하면, 연성 모 기판(120)은 투명한 기판으로서, 플렉서블할 수 있다. 예를 들면, 상기 연성 모 기판(120)은 외력에 의해 접히거나 말릴 수 있는 필름일 수 있다.
상기 연성 모 기판(120)은 그 내부에 투명 섬유를 포함할 수 있다. 상기 투명 섬유는 유리 섬유 등을 의미할 수 있으며, 이와 같은 투명 섬유를 직조함으로써 투명 직물이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 직물은 유리 필라멘트(glass filament)를 가닥(strand)으로 꼬아서 만든 방적사(yarn)를 직조한 것일 수 있다. 직조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 평직, 능직, 주자직, 후레이직, 및 모사직 등의 방식일 수 있다. 상기 연성 모 기판(120)은 유리 섬유(fiber), 유리 섬유를 이용한 방적사(yarn), 또는 직물을 투명 수지에 침지시켜 제조될 수 있다. 상기 연성 모 기판(120)은 얇은 막, 섬유를 직조한 직물, 또는 섬유 또는 얇은 막을 적층한 구조일 수 있다.
상기 연성 모 기판(120)은 유기물 수지를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 유기물 수지는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol) 수지, 페놀(phenol)-에폭시(epoxy)계 수지, 및 비스 말레 이미드(bis Male imide)-트리아진(triazin) 수지 등과 같은 열경화 수지나, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 또는 폴리에테르이미드(polyetherimide) 등과 같은 열가소성 수지일 수 있다.
이하, 투명 섬유를 이용하여 형성된 투명 직물을 포함하는 연성 모 기판(120)이 설명된다.
도 1 및 2a를 참조하면, 상기 연성 모 기판(120)은 연성 기판을 형성하기 위한 기본 구조를 제공할 수 있다. 상기 연성 기판은 외력에 의해 변형될 수 있으나, 일정한 외력에 대해서 상기 연성 기판의 구조를 지지할 수 있어야 한다.
상기 연성 기판의 광학적 특성과 기계적 특성을 모두 구비하기 위하여 상기 연성 모 기판(120)은 투명 섬유를 직조한 투명 직물(200)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기계적 특성이란 열 치수 안정성(thermal dimension stability)을 의미한다. 플라스틱과 같은 재질은 열팽창 계수(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)가 크기 때문에, 이와 같은 재질만으로 형성된 연성 기판의 안정성은 저하될 수 있다. 그러나, 유리 섬유와 같은 투명 섬유를 이용하여 연성 모 기판(120)을 형성함으로써, 연성 기판의 열팽창 계수가 작아질 수 있다. 다시 말해, 유리 섬유의 열팽창 계수가 상대적으로 작기 때문에 유리 섬유의 밀도가 높아지면 연성 기판의 열팽창 계수가 작아질 수 있다. 이로써, 연성 기판의 안정성이 향상될 수 있다. 이때, 유리 섬유를 직물 형태로 직조하여 연성 기판의 네 방향의 열팽창 계수들이 같도록 조절될 수 있다. 이와 같은 연성 모 기판(120)은 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic)이라 한다.
이하, 연성 모 기판(120)의 제조 방법이 설명된다.
도 2a를 다시 참조하면, 가로 방향의 제1 투명 섬유(211)와 세로 방향의 제2 투명 섬유(212)를 직조하여 투명 직물(200)이 형성될 수 있다. 상기 투명 섬유들(211, 212)은 유리 섬유일 수 있다. 상기 투명 직물(200)은 투명 재질로 형성되어 빛을 투과시킬 수 있는 광학적 특성을 가질 수 있다. 상기 투명 직물(200)의 광학적 특성 및 기계적 특성을 고려하여, 상기 제1 투명 섬유(211)와 상기 제2 투명 섬유(212)의 간격이 조절될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 투명 직물(200)이 액상 수지(LR)에 침지될 수 있다. 상기 액상 수지(LR)는 폴리머 수지일 수 있으며, 용기(BK)에 액상으로 보관될 수 있다. 이때, 상기 투명 직물(200)을 상기 용기(BK) 내에 완전히 담근 후, 꺼내어 연성 모 기판(120)이 형성될 수 있다.
도 2c 및 도 3을 참조하면, 상기 투명 직물(200)은 수지층(220)으로 코팅될 수 있다. 상기 수지층(220)이 경화되어 연성 모 기판(120)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 수지층(220)은 빛을 투과시키는 투명 재질의 수지로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 수지층(220)은 유기물 수지를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 유기물 수지는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol) 수지, 페놀(phenol)-에폭시(epoxy)계 수지, 및 비스 말레 이미드(bis Male imide)-트리아진(triazin) 수지 등과 같은 열경화 수지나, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 또는 폴리에테르이미드(polyetherimide) 등과 같은 열가소성 수지일 수 있다.
또한, 상기 수지층(220)은 상기 투명 직물(200)을 전체적으로 코팅함으로써, 상기 투명 섬유들(211, 212) 사이에 존재할 수 있다. 다시 말해, 상기 투명 직물(200)을 이루는 상기 투명 섬유들(211, 212) 사이의 공간을 상기 수지층(220)이 채워, 상기 연성 모 기판(120)은 필요한 기계적 특성을 얻을 수 있다.
상기 연성 모 기판(120)의 표면은 큰 조도(roughness)를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 연성 모 기판(120)의 표면은 상기 투명 섬유들(211, 212)에 의해 형성된 프로파일을 가질 수 있다. 상기 연성 모 기판(120)에 있어서, 상기 투명 섬유들(211, 212)이 존재하는 부분은 그렇지 않은 부분보다 상대적으로 볼록할 수 있다. 즉, 상기 연성 모 기판(120)은 상기 투명 섬유들(211, 212)로 인해 굴곡진 표면(wavy surface)을 가질 수 있다. 상기 수지층(220)에 의해 상기 투명 섬유들(211, 212) 사이의 공간이 메워지더라도, 상기 투명 섬유들(211, 212) 사이의 공간은 상대적으로 오목할 수 있다.
도 4a 내지 4f를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법이 설명된다. 도 4a 내지 4f는 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 제1 지지 기판(100) 상에 앞서 설명된 연성 모 기판(flexible mother substrate)(120)이 배치될 수 있다.
상기 제1 지지 기판(100)은 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 지지 기판(100)은 유리 기판일 수 있다. 또는, 상기 제1 지지 기판(100)은 불투명한 기판일 수 있다. 상기 제1 지지 기판(100)은 평평한 표면을 가질 수 있으며, 상기 연성 모 기판(120)이 평탄도를 유지할 수 있도록 상기 연성 모 기판(120)을 지지할 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 연성 모 기판(120) 사이에 희생층이 개재될 수 있다. 상기 희생층에 의해, 후속 공정에서 상기 연성 모 기판(120)은 상기 제1 지지 기판(100)으로 부터 용이하게 분리될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 연성 모 기판(120) 상에 유기 물질을 도포하여 유기 물질막(130)이 형성될 수 있다.
상기 유기 물질은 경화된 후, 투명하거나 불투명할 수 있다. 투명도는 사용되는 소자의 종류에 따라 선택될 수 있다. 상기 유기 물질은 광에 의해 경화될 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 물질은 HDDA(1,6-hexanediol-diacrylate), 노볼락 수지(Novolak resin) 및 HEBDM(bis(hydroxyethyl)bisphenol-A dimethacrylate) 와 같은 광경화 수지일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기물질은 약 20% 이하의 광경화 수축률을 갖는 물질일 수 있다. 상기 유기물질의 경화는 상기 유기물질을 단량체(monomer)로 하여 상기 단량체들이 중합(polymerization)되면서 일어난다. 이때, 결합 길이(bond length)가 긴 약한 결합(weak bonding)들이 강하고 짧은 결합(strong bonding)을 형성하면서 경화된 막이 수축하게 된다. 상기 경화 수축률은 상기 유기 물질의 작용기(functionality)와 단량체의 분자량(monomer weight)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 유기물질은 2(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트(2(2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate) 및 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 유기 물질은 열에 의해 경화되는 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 유기 물질은 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아세테이트(acetate), 및/또는 폴리이미드일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기물질은 약 20% 이하의 열경화 수축률을 갖는 물질일 수 있다.
따라서, 상기 유기 물질은 광 경화 또는 열 경화될 수 있다.
상기 유기 물질은 액체 상태로 제공될 수 있다. 상기 유기 물질은 용매에 희석되어 제공될 수 있다. 상기 유기 물질막(130)은 스핀(spin), 슬릿(slit), 스프레이(spray), 및/또는 잉크젯(ink-jet) 코팅과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 상기 유기 물질막(130)은 상기 연성 모 기판(120)의 오목한 영역을 채울 수 있을 정도의 두께를 가질 수 있다. 경우에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 유기 물질막(130)이 상기 연성 모 기판(120)의 표면 프로파일을 따라 평평하지 않게 도포될 수 있다.
상기 유기 물질의 점도 및 도포량은 상기 유기 물질막(130)의 두께에 영향을 줄 수 있다. 즉, 상기 유기 물질의 점도가 클수록 상기 연성 모 기판(120)의 표면은 더욱 고르게 평탄화되나, 점도로 인하여 상기 유기물질 막(130)은 두꺼워질 수 있다. 그러나, 상기 유기물질 막(130)의 두께가 두꺼울 경우, 상기 유기물질 막(130)의 스트레스로 인하여 상기 연성 모 기판(120)이 휘는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 반영하여, 상기 유기물질 막(130)의 두께가 조절될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 유기 물질막(130)에 대해 소프트 베이크 공정이 수행될 수 있다. 상기 소프트 베이크 공정에 의해 상기 유기 물질막(130) 내에 존재할 수 있는 용매가 제거될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 표면에 탈착층(150)이 형성된 제2 지지 기판(140)이 준비될 수 있다. 상기 제2 지지 기판(140)은 평평한 표면을 갖는 것으로서, 자외선(ultra violet: UV)과 같은 광을 투과시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 지지 기판(140)은 열을 전달할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 지지 기판(140)은 유리 기판일 수 있다.
상기 탈착층(150)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 상기 탈착층(150)은 레이저 등에 의해 제거될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 탈착층(150)은 상기 유기 물질막(130)을 제거하기 위한 애블레이션 파워(ablation power) 보다 낮은 파워에 의해 제거되는 물질로 형성될 수 있다. 다시 말해, 레이저 빔을 이용하여 상기 탈착층(150)을 제거할 때, 상기 유기 물질막(130)은 제거되지 않을 수 있다.
도 4c 내지 4e를 참조하면, 합착 공정이 수행되어, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 상기 유기 물질막(130)과 상기 탈착층(150)이 서로 마주하도록 합착될 수 있다. 이때, 상기 합착 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있으며, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 서로 마주보는 방향으로 가압될 수 있다.
상기 합착 공정은 롤러(roller), 및 에어 쿠션(air cushion)과 같은 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 이로써, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140) 사이에 존재할 수 있는 기포들이 제거될 수 있다. 또한, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)이 서로 가압되어, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140) 사이의 상기 유기 물질막(130)이 평탄화될 수 있다. 즉, 상기 유기 물질막(130)은 상기 지지 기판들(100, 140) 사이에서 유동하여 상기 탈착층(150)과 접하는 면이 평탄해질 수 있다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 유기 물질막(130)을 구성하는 유기 물질의 점도에 의해 상기 유기 물질막(130)이 불균일하게 도포되더라도, 상기 합착 공정에 의해, 상기 탈착층(150)과 접하는 상기 유기 물질막(130)의 표면이 평탄화될 수 있다. 여기서, 상기 유기 물질막(130)의 평탄도는 100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
이후, 하드 베이크 공정에 의해 상기 유기 물질막(130)을 경화시켜 평탄화막(135)이 형성될 수 있다. 상기 하드 베이크 공정에 의해 상기 평탄화막(135)은 자체적인 강성을 가질 수 있다. 필요에 따라, 상기 하드 베이크 공정 중, 상기 유기 물질막(130)의 평탄도 향상을 위해, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 서로 가압될 수 있다.
앞서, 소프트 베이크 공정 및 하드 베이크 공정이 사용되었으나, 상기 베이크 공정 외에 광 경화 공정이 선택적으로 또는 병행적으로 사용될 수 있다. 이때, 유기 물질은 경화 공정에 따라 선택될 수 있다.
도 4f를 참조하면, 제거 공정이 수행되어, 상기 탈착층(150)이 제거될 수 있다. 상기 제거 공정은 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 제거 공정에 의해 상기 탈착층(150)이 선택적으로 제거되어 상기 제2 지지 기판(140)이 분리될 수 있다. 이로써, 상기 제1 지지 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 상기 연성 모 기판(120) 및 상기 평탄화막(135)을 포함하는 연성 기판(180)이 형성될 수 있다.
상기 연성 기판(180)은 상기 평탄화막(135)을 적어도 일면에 포함할 수 있다. 상기 평탄화막(135) 상에 공정들이 수행되어 박막 트랜지스터 및/또는 화소 전극과 같은 소자들이 형성될 수 있다. 필요에 따라, 도 4a 내지 4f의 공정은 상기 연성 기판(180)의 나머지 면에도 진행될 수 있다.
도 6a 내지 6c를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법이 설명된다. 도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판의 제조방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다. 앞서 설명된 내용과 동일한 내용은 생략 또는 간략하게 설명된다.
도 6a를 참조하면, 도 4d의 결과물 상에 베리어층(160)이 형성될 수 있다. 이로써, 표면 상에 탈착층(150) 및 상기 베리어층(160)이 순차적으로 형성된 제2 지지 기판(140)이 준비될 수 있다. 상기 제2 지지 기판(140)은 평평한 표면을 갖는 것으로서, 자외선(ultra violet: UV)과 같은 광을 투과시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 지지 기판(140)은 열을 전달할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 지지 기판(140)은 유리 기판일 수 있다.
상기 탈착층(150)은 무기물 및/또는 유기물로 이루어질 수 있다. 상기 탈착층(150)은 레이저 등에 의해 제거될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 탈착층(150)은 상기 베리어층(160)을 제거하기 위한 애블레이션 파워(ablation power) 보다 낮은 에너지에 의해 제거될 수 있다.
상기 베리어층(160)은 높은 광 투과율을 갖되, 낮은 투습율을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 베리어층(160)은 실리콘 질화물과 같은 무기물로 형성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c의 공정이 다시 수행되어, 표면 상에 연성 모 기판(120) 및 유기 물질막(130)이 순차적으로 형성된 제1 지지 기판(100)이 준비될 수 있다. 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 동시에 또는 순차적으로 준비될 수 있다. 이때, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)의 제작 순서는 바뀔 수 있다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 합착 공정이 수행되어, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 상기 유기 물질막(130)과 상기 베리어층(160)이 서로 마주하도록 합착될 수 있다. 이때, 상기 합착 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있으며, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)은 서로 가압될 수 있다.
상기 합착 공정은 롤러(roller), 및 에어 쿠션(air cushion)과 같은 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 이로써, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140) 사이에 존재할 수 있는 기포들이 제거될 수 있다. 또한, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140)이 서로 가압되어, 상기 제1 지지 기판(100)과 상기 제2 지지 기판(140) 사이의 상기 유기 물질막(130)이 평탄화될 수 있다. 즉, 상기 유기 물질막(130)은 상기 지지 기판들(100, 140) 사이에서 유동하여 상기 베리어층(160)과 접하는 면이 평탄해질 수 있다. 따라서, 상기 유기 물질막(130)을 구성하는 유기 물질의 점도에 의해 상기 유기 물질막(130)이 불균일하게 도포되더라도, 상기 합착 공정에 의해 상기 유기 물질막(130)이 평탄화될 수 있다.
이후, 하드 베이크 공정에 의해 상기 유기 물질막(130)을 경화시켜 평탄화막(135)이 형성될 수 있다. 상기 하드 베이크 공정에 의해 상기 평탄화막(135)은 자체적인 강성을 가질 수 있다.
앞서, 소프트 베이크 공정 및 하드 베이크 공정이 사용되었으나, 상기 베이크 공정 외에 광 경화 공정이 선택적으로 또는 병행적으로 사용될 수 있다. 이때, 유기 물질은 상기 경화 공정에 따라 선택될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 제거 공정이 수행되어, 상기 탈착층(150)이 제거될 수 있다. 상기 제거 공정은 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 제거 공정에 의해 상기 탈착층(150)이 선택적으로 제거되어 상기 제2 지지 기판(140)이 분리될 수 있다. 이로써, 연성 기판(185)은 상기 제1 지지 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 상기 연성 모 기판(120), 상기 평탄화막(135), 및 상기 베리어층(160)을 포함할 수 있다.
이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연성 기판의 제조 방법이 설명된다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 연성 기판의 제조 방법을 나타낸 개략적인 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 도 4a 및 4b의 공정들이 수행되어, 제1 지지 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 연성 모 기판(120) 및 유기 물질막(130)이 형성될 수 있다. 필요한 경우, 상기 유기 물질막(130)은 프리 베이크될 수 있다.
상기 유기 물질막(130)을 평탄화하기 위한 몰드(50)가 준비된다. 상기 몰드(50)는 평평한 표면을 갖는 평탄면(51)과 상기 평탄면(51)을 둘러싸는 측벽부(52)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 몰드(50)는 상기 평탄면(51)과 상기 측벽부(52)에 의해 일측이 개방된 박스(box) 형태일 수 있다. 이때, 상기 평탄면(51)은 이후 공정에서 조사되는 자외선(ultra violet: UV)과 같은 광을 투과시킬 수 있는 재질 또는 열을 전달시킬 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 평탄면(51)은 유리 기판과 같이 투명한 재질로 형성될 수 있다.
상기 평탄면(51)을 둘러싸는 상기 측벽부(52)는 상기 유기 물질막(130)의 두께를 조절할 수 있다. 즉, 유기 물질의 도포량과 상기 측벽부(52)의 높이에 따라 상기 유기 물질막(130)의 두께가 조절될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 상기 유기 물질막(130)은 상기 몰드(50)로 압착되어 평탄화될 수 있다. 상기 유기 물질막(130)은 유기 물질의 점도로 인해 상기 연성 모 기판(120) 상에 골고루 도포되지 않을 수 있다. 반면, 낮은 점도의 유기 물질이 사용될 경우, 상기 연성 모 기판(120)은 수회에 걸쳐 도포되어야 한다. 이와 같이, 도포 공정이 수회 반복되면 코팅막 자체 스트레스로 인해 상기 연성 모 기판(120)이 휘는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 연성 모 기판(120) 상에 적당한 점도를 갖는 유기 물질을 도포하고, 상기 몰드(50)를 이용하여 압착함으로써, 상기 유기 물질막(130)이 평탄화될 수 있다.
경화 공정에 의해 상기 유기 물질막(130)을 경화시켜 평탄화막(138)이 형성될 수 있다. 상기 유기 물질막(130)은 액상의 유기 물질을 도포한 것으로서, 자체적으로 강성을 지니지 않기 때문에 상기 경화 공정이 수행된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화막(138)의 표면은 상기 평탄면(51)의 표면 프로파일을 따라 평평해 질 수 있다.
상기 경화 공정은 UV 또는 열처리 공정일 수 있다. 이때, 상기 경화 공정은 UV 조사 및 열처리 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 유기 물질막(130)이 광 경화성 수지로 형성되면 가시광선 또는 UV의 조사가 수행될 수 있고, 열 경화 수지로 형성되면 열처리가 수행될 수 있다. 또한, 상기 유기 물질막(130)을 구성하는 유기물질의 종류에 따라 열처리 및 UV 조사가 병행될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 상기 몰드(50)가 상기 제1 지지 기판(100)으로 부터 분리될 수 있다. 이로써, 연성 기판(188)은 상기 제1 지지 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 상기 연성 모 기판(120) 및 상기 평탄화막(138)을 포함할 수 있다.
이상에서, 상기 연성 기판(188)의 일면에 상기 평탄화막(138)이 형성되었으나, 상기 평탄화막(138)은 상기 연성 기판(188)의 이면에도 형성될 수 있다. 따라서, 필요에 따라 상기 도 7a 내지 도 7c의 공정은 상기 연성 기판(188)의 나머지 면에도 수행될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 디스플레이 장치가 설명된다. 도 9는 액정 표시 장치를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 액정 표시 장치는 어레이 기판(300), 상기 어레이 기판(300)과 마주하는 대향기판(390), 상기 어레이 기판(300)과 상기 대향기판(390) 사이에 개재된 액정층(350), 및 상기 어레이 기판(300) 상에 형성된 어레이층(330)을 포함할 수 있다. 상기 어레이 기판(300) 및/또는 상기 대향 기판(390)은 앞서 설명된 도 4f, 6c, 또는 7c의 연성 기판일 수 있다. 이때, 상기 어레이 기판(300)과 상기 대향 기판(390)에 있어서, 평탄화막(180, 185, 188)이 형성된 면들이 서로 대향할 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 어레이층(330)은 상기 어레이 기판(300) 상에서 서로 교차하여 신장된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인은 도 4f, 6c, 및 도 7c의 연성 기판 상에 도전 물질의 증착 공정 및 패터닝 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 의해 상기 어레이 기판(300) 상에 화소영역(미도시)이 정의되고, 상기 화소영역에 대응하여 화소가 구비될 수 있다.
각 화소는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)(미도시) 및 화소전극(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 TFT의 게이트 전극은 대응하는 하나의 게이트 라인에 연결되고, 상기 TFT의 소오스 전극은 대응하는 하나의 데이터 라인에 연결되며, 상기 TFT의 드레인 전극은 상기 화소전극과 연결될 수 있다.
상기 대향기판(390)은 상기 다수의 화소에 각각 대응하여 구비되는 RGB 색화소 및 상기 RGB 색화소 상에 형성되어 상기 화소 전극과 마주보는 공통전극(미도시)을 구비할 수 있다.
상기 액정층(350)은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해서 특정 방향으로 배열됨으로써, 외부 광원으로부터 제공되는 광의 투과도를 조절할 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 디스플레이 소자가 설명된다. 도 10은 유기 전계 발광 디스플레이 소자(Organic Electroluminescence Display Device)의 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 유기 전계 발광 디스플레이 소자는 연성 기판(400), 화소 전극(460), 유기물층(470), 및 상부 전극(480)을 포함할 수 있다. 상기 화소 전극(460), 상기 유기물층(470), 및 상기 상부 전극(480)은 상기 연성 기판(400) 상에 순차적으로 적층될 수 있다. 상기 연성 기판(400)은 앞서 설명된 도 4f, 6c, 또는 7c의 연성 기판일 수 있다. 이때, 상기 연성 기판(400)에 있어서, 평탄화막(180, 185, 188)이 형성된 면 상에 상기 화소 전극(460), 상기 유기물층(470), 및 상기 상부 전극(480)이 적층될 수 있다.
상기 화소 전극(460)과 상기 상부 전극(480)은 투명 또는 불투명 도전막일 수 있다. 상기 화소 전극(460)은 상기 유기물층(470)으로 정공을 제공하고, 상기 상부 전극(480)은 상기 유기물층(470)으로 전자를 제공할 수 있다. 반대로, 상기 화소 전극(460)이 상기 유기물층(470)으로 전자를 제공하고, 상기 상부 전극(480)이 상기 유기물층(470)으로 정공을 제공할 수 있다. 상기 유기물층(470)은 단층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 상기 정공과 상기 전자는 상기 유기물층(470)에서 결합하여 외부로 빛을 발산할 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 연성 기판(400) 상에 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 연성 기판(400)과 상기 화소 전극(460) 사이에, 상기 박막 트랜지스터를 덮는 절연층이 더 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 박막 트랜지스터는 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 트랜지스터에 의해, 개별적으로 화소가 선택되고, 상기 구동 트랜지스터에 의해 상기 화소가 구동될 수 있다.
부가적으로, 봉지 구조체가 더 구비될 수 있다. 상기 봉지 구조체는 상기 연성 기판(400)에 대향하고, 상기 화소 전극(460), 상기 유기물층(470), 및 상기 상부 전극(480)을 보호할 수 있다.
도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 연성 기판을 포함하는 디스플레이 소자가 설명된다. 도 11은 전기습윤 디스플레이(Electrowetting Display) 소자의 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 전기습윤 디스플레이 소자는 서로 대향하는 제1 기판(500)과 제2 기판(590), 및 상기 제1 기판(500)과 상기 제2 기판(590) 사이의 유체층(560)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(500)과 상기 제2 기판(590) 중 적어도 어느 하나는 도 4f, 6c, 또는 7c의 연성 기판일 수 있다. 이때, 상기 제1 기판(500)과 상기 제2 기판(590)에 있어서, 평탄화막(180, 185, 188)이 형성된 면들이 서로 대향할 수 있다.
상기 제1 기판(500) 상에 화소 격벽(pixel wall)(520)이 배치된다. 상기 화소 격벽(520)에 의해 화소 영역(PA)이 정의될 수 있다. 상기 화소 격벽(520)은 유기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 광 경화 물질일 수 있다. 상기 화소 격벽(520)은 상기 제2 기판(590)을 향하는 탑면을 포함할 수 있다. 상기 탑면은 친수 처리된 면(hydrophilic treated surface)일 수 있다.
상기 화소 영역(PA) 상에 화소 전극(530)이 배치될 수 있다. 상기 화소 전극(530)은 투명 도전막 또는 반사 도전막일 수 있다. 또는, 상기 화소 전극(530)은 투명 도전막과 반사 도전막을 모두 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(530) 상에 소수성 절연층(555)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 소수성 절연층(555)은 테프론과 같은 소수성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(590) 상에 공통 전극(592)이 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(592)은 상기 제1 기판(500)에 대향 하는 표면(제2 기판)에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(592)은 투명전극일 수 있다.
상기 유체층(560)은 극성 유체(565) 및 비극성 유체(561)를 포함할 수 있다. 상기 비극성 유체(561)와 상기 극성 유체(565)는 서로 섞이지 않고 경계를 이루며 상기 제1 기판(500)과 상기 제2 기판(590) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 비극성 유체(561)는 오일 계통의 물질이고, 상기 극성 유체(565)는 물과 같은 전해질 용액일 수 있다. 상기 극성 유체(565)는 이웃한 화소 영역들(PA)에 공유될 수 있으나, 상기 비극성 유체(561)는 각각의 화소 영역(PA)마다 분리되어 위치할 수 있다. 상기 비극성 유체(561)는 불투명할 수 있다. 또는, 상기 비극성 유체(561)는 자체적으로 색을 가질 수 있고, 염료 또는 안료에 의해 색을 가질 수 있다. 반면, 상기 극성 유체(565)는 투명할 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 제1 기판(500) 상에 박막 트랜지스터(미도시) 및 상기 박막 트랜지스터를 덮는 층간 절연막(미도시)이 더 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터가 시리즈로 연결되어 각각의 단위 화소를 선택할 수 있는 스위칭 어레이를 구성할 수 있다. 상기 층간 절연막은 빛을 투과시킬 수 있는 것으로서, 유기물 또는/및 무기물을 포함할 수 있고, 상기 유기물은 광 경화성 물질일 수 있다. 상기 층간 절연막은 상기 박막 트랜지스터에 의한 굴곡을 드러내지 않는 평탄화된 탑 표면을 갖는 두께로 형성될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
50 : 몰드 51 : 평탄면
52 : 측벽부 100 : 제1 지지 기판
120 : 연성 모 기판 130 : 유기 물질막
135, 138 : 평탄화막 140 : 제2 지지 기판
150 : 탈착층 160 : 베리어층
180, 185, 188 : 연성 기판 200 : 투명 직물
211 : 제1 투명 섬유 212 : 제2 투명 섬유
220 : 수지층

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 지지 기판 상에 기판을 장착하는 단계;
    상기 기판 상에 유기물질 막을 형성하는 단계;
    제2 지지 기판의 하부에 탈착층을 형성하는 단계;
    상기 탈착층의 하부에 상기 유기물질 막을 보호하기 위한 베리어층을 형성하는 단계;
    상기 제1 지지 기판에 대향 하는 상기 제2 지지 기판으로 상기 유기물질 막을 가압하여 평탄화하고, 상기 유기물질 막과 상기 베리어층을 서로 마주보도록 합착시키는 단계; 및
    상기 유기물질 막을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기물질 막을 경화시키는 단계는,
    상기 유기물질 막에 열 및 광 중 적어도 어느 하나를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기물질 막을 가압하여 평탄화하는 단계 전에,
    상기 유기물질 막에 열 또는 광을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 탈착층을 제거하여 상기 제2 지지 기판을 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기물질 막은 20% 이하의 열 경화 수축률을 갖는 유기물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기물질은 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 지지 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 지지 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  16. 제1 지지 기판 상에 기판을 장착하는 단계;
    상기 기판 상에 유기물질 막을 형성하는 단계;
    제2 지지 기판의 하부에 탈착층을 형성하는 단계;
    상기 탈착층의 하부에 상기 유기물질 막을 보호하기 위한 베리어층을 형성하는 단계;
    상기 제1 지지 기판에 대향 하는 상기 제2 지지 기판으로 상기 유기물질 막을 가압하여 평탄화하고, 상기 유기물질 막과 상기 베리어층을 서로 마주보도록 합착시키는 단계; 및
    상기 유기물질 막을 경화시키는 단계를 포함하되,
    상기 유기물질 막은 20% 이하의 열 경화 수축률을 갖는 유기물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  17. 삭제
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 유기물질 막을 경화시키는 단계는,
    상기 유기물질 막에 열 및 광 중 적어도 어느 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 유기물질은 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 기판은 섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 연성 기판의 제조방법.
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