KR101993389B1 - 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 코팅액을 이용한 코팅 공정으로 희생층을 형성하는 공정; 상기 희생층 상에 플렉시블 기판을 부착하는 공정; 상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정; 및 상기 플렉시블 기판으로부터 상기 지지 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정은 상기 지지 기판의 주변부에 얼라인 마크를 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명은 지지 기판의 주변부에 얼라인 마크를 형성함으로써 지지 기판 상에 형성되는 희생층으로 인해서 마스크 얼라인 공정이 어려워지는 종래의 문제가 해소될 수 있고, 특히, 코팅액을 이용한 코팅 공정으로 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 희생층을 형성함으로써 공정이 단순해지고 비용도 절감되는 장점이 있다.

Description

플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법{Method of manufacturing Flexible Display Device}
본 발명은 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플렉시블한 기판을 유리 기판 상에 부착한 상태에서 각종 소자 형성 공정을 수행하고 소자 형성 공정이 완료된 후 상기 유리 기판을 분리하여 플렉시블 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
플렉시블 디스플레이 장치는 종이처럼 구부리거나 감을 수 있기 때문에 휴대성 및 보관성 등의 이점으로 차세대 디스플레이 장치로서 꾸준한 연구가 진행되고 있다.
이와 같은 플렉시블 디스플레이 장치는 플렉시블한 기판 상에 여러 구성 요소들을 형성하여 제조되므로, 그를 위해서 플렉시블한 기판이 여러 공정 장비들로 이송되어 로딩 및 언로딩이 반복적으로 수행되게 된다.
그런데, 그 특성상 플렉시블한 기판을 일반적인 이송기구를 이용하여 이송하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 운반 등의 편의를 위해서 플렉시블한 기판을 견고한 유리 기판 상에 부착한 상태에서 각종 공정을 수행하고 공정이 완료된 후 상기 유리 기판을 분리함으로써, 최종적으로 플렉시블 디스플레이 장치를 제조하는 방법이 제안되었다.
이하에서는, 종래 유리 기판을 이용한 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 플렉시블 디스플레이 장치의 제조공정을 도시한 개략적인 공정도이다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 유리 기판(10) 상에 희생층(20)을 형성한다.
상기 희생층(20)은 상기 유리 기판(10)과 후술하는 플렉시블 기판(도 1b의 도변부호 30 참조) 사이를 접착시키는 역할을 함과 더불어 소자 형성 공정을 완료한 이후에 레이저 조사에 의해서 상기 유리 기판(10)을 플렉시블 기판으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 한다.
이와 같은 희생층(20)은 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진다.
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 상기 희생층(20) 상에 플렉시블 기판(30)을 부착한다.
상기 플렉시블 기판(30)은 주로 폴리이미드를 이용한다.
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 플렉시블 기판(30) 상에 OLED 등과 같은 소자층(40)을 형성한다.
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 상기 유리 기판(10)의 하면에 레이저를 조사한다. 그리하면, 상기 희생층(20)을 구성하는 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)에서 수소가스(H2)가 발생하면서 그 접착력이 떨어지게 된다.
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 플렉시블 기판(30)으로부터 상기 유리 기판(10)을 분리하여, 플렉시블 기판(30) 상에 소자층(40)이 형성된 소정의 플렉시블 디스플레이 장치의 제조를 완성한다.
그러나, 이와 같은 종래의 플렉시블 디스플레이 장치는 상기 희생층(20)으로 인해서 상기 소자층(40) 형성 공정시 마스크 얼라인 공정이 용이하지 않게 되는 문제가 있다. 이하 구체적으로 설명하기로 한다.
전술한 도 1c 공정에서 상기 소자층(40)을 형성하기 위해서는 상기 플렉시블 기판(30) 상에 수많은 패터닝 공정을 반복 수행하게 되며, 이와 같은 패터닝 공정은 상기 플렉시블 기판(30) 상에 형성된 얼라인 마크를 이용한 정밀한 마스크 얼라인 공정이 선행된 상태에서 수행하게 된다.
종래의 경우 상기 플렉시블 기판(30)의 아래에 수소화 비정질 실리콘으로 이루어진 희생층(20)이 형성되어 있는데, 이와 같은 상태에서 상기 마스크 얼라인 공정을 수행하게 되면, 상기 희생층(20)의 영향으로 광투과도 및 반사도가 떨어져 상기 플렉시블 기판(30) 상에 형성된 얼라인 마크의 인식이 어려워지는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 얼라인 마크의 인식이 용이한 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 코팅액을 이용한 코팅 공정으로 희생층을 형성하는 공정; 상기 희생층 상에 플렉시블 기판을 부착하는 공정; 상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정; 및 상기 플렉시블 기판으로부터 상기 지지 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정은 상기 지지 기판의 주변부에 얼라인 마크를 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 종래와 같이 플렉시블 기판 상에 얼라인 마크를 형성하는 것이 아니라 지지 기판의 주변부에 얼라인 마크를 형성함으로써, 지지 기판 상에 형성되는 희생층으로 인해서 마스크 얼라인 공정이 어려워지는 종래의 문제가 해소될 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 코팅액을 이용한 코팅 공정으로 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 희생층을 형성함으로써 공정이 단순해지고 비용도 절감되는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 플렉시블 디스플레이 장치의 제조공정을 도시한 개략적인 공정도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치의 제조공정을 도시한 개략적인 공정도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치의 제조공정을 도시한 개략적인 공정도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 지지 기판(100) 상에 희생층(200)을 형성한다.
상기 지지 기판(100)은 유리 기판을 이용할 수 있다.
상기 희생층(200)은 상기 지지 기판(100)과 후술하는 플렉시블 기판(도 2b의 도변부호 300 참조) 사이를 접착시키는 역할을 함과 더불어 소자 형성 공정을 완료한 후에는 레이저 조사 등에 의해서 상기 지지 기판(100)을 플렉시블 기판으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 해야 한다.
따라서, 상기 희생층(200)은 소자 형성 공정 중에 상기 지지 기판(100)과 플렉시블 기판 사이에 접착력을 유지할 수 있어야 하고, 고온의 소자 형성 공정에 견딜 수 있도록 내열특성이 우수해야 하고, 또한, 레이저 조사 등에 의해서 그 접착력이 용이하게 떨어지는 특성을 가지고 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 희생층(200)은 상기 지지 기판(100)의 일면 전체에 형성되지 않는다. 구체적으로, 상기 희생층(200)은 상기 지지 기판(100)의 주변부에는 형성되지 않고 상기 지지 기판(100)의 중심부에 형성된다. 상기 희생층(200)이 형성되지 않는 상기 지지 기판(100)의 주변부에는 후술하는 바와 같이 얼라인 마크(도 2d의 도면부호 500 참조)가 형성된다.
상기 희생층(200)은 CVD법 등을 이용하여 상기 지지 기판(100)의 일면 전체에 소정의 재료층, 예를 들어 종래와 같은 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)층을 증착한 후 포토리소그라피법을 이용하여 패터닝하여 형성될 수도 있지만, 이와 같은 CVD법 및 포토리소그라피법을 이용할 경우 공정이 복잡해지고 비용이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 상기 희생층(200)은 코팅액을 이용한 코팅 공정을 통해 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 희생층(200)은 소정의 희생층용 물질을 포함하고 있는 코팅액을 준비한 후, 상기 코팅액을 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 또는 스프레이 코팅(spray coating) 공정과 같은 코팅공정을 이용하여 상기 지지 기판(100)의 일면 전체에 코팅하고, EBR(Edge-Bead Removal) 공정과 같은 간단한 패터닝 공정으로 상기 지지 기판(100)의 주변부에 형성된 코팅액을 제거하고, 그리고, 남겨진 코탱액을 경화하는 공정을 통해서 제조될 수 있다.
상기 경화 공정은 열경화 공정을 이용할 수 있지만, 경우에 따라서 UV경화 공정을 이용할 수도 있다. 상기 열경화 공정은 대략 300℃ 이상의 고온의 오븐(Oven)에서 수행할 수 있다.
또한, 상기 희생층(200)은 소정의 희생층용 물질을 포함하고 있는 코팅액을 준비한 후, 상기 코팅액을 슬릿 코팅(slit coating)과 같은 패터닝 가능한 코팅 공정을 이용하여 코팅한 후 경화하는 공정을 통해 제조될 수도 있다. 상기 슬릿 코팅을 이용할 경우 전술한 스핀 코팅 등을 이용하는 경우에 비하여 EBR 공정이 생략될 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 코팅 공정을 이용하여 상기 희생층(200)을 제조하게 되면 전술한 CVD법 및 포토리소그라피법을 이용할 경우 비하여 공정이 단순해지고 비용도 절감되는 장점이 있다.
한편, 이와 같은 코팅 공정을 통해서 상기 희생층(200)을 제조하기 위해서는, 전술한 바와 같은 접착력 및 내열성 등의 특성을 구비하면서도 코팅액과 같은 액상의 재료로 준비가능한 물질을 상기 희생층(200)의 재료로 이용해야 한다.
이와 같은 특성을 구비한 희생층(200)의 재료로는 실록산계 화합물을 이용할 수 있다.
우선, 상기 실록산계 화합물로는 Si(OR)4를 이용할 수 있다.
상기 Si(OR)4의 화합물에서 R은 수소, 알킬기, 또는 알콜시기이다. 만약, 상기 R이 메틸기(CH3)인 경우 상기 실록산계 화합물은 TMOS(Tetra Methoxy Silane)이 되고, 상기 R이 에틸기(CH2CH3)인 경우 상기 실록산계 화합물은 TEOS(Tetra Ethoxy Silane)이 되고, 상기 R이 프로필기(CH2CH2CH3)인 경우 상기 실록산계 화합물은 TPOS(Tetra Propyl Silane)이 된다.
또한, 상기 실록산계 화합물로는 Si(OR1)2(R2)2, 또는 Si(OR1)3(R2)를 이용할 수 있다.
상기 Si(OR1)2(R2)2, 또는 Si(OR1)3(R2)의 화합물들에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 또는 알콜시기이다. 이 화합물들의 예로는 디메틸실록산(Dimethyl Siloxane), 또는 디에틸실록산(Diethyl Siloxane) 등을 들 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 실록산계 화합물은 그에 대한 용해도가 우수한 알콜을 용제로 하여 코팅액을 구성할 수 있으며, 경우에 따라서, 알콜 대신에 다른 유기 용제가 코팅액의 용제로서 사용될 수도 있고, 알콜과 다른 유기 용제의 혼합용제가 코팅액의 용제로서 사용될 수도 있다.
상기 코팅액은 전술한 실록산계 화합물 중 어느 하나의 화합물을 포함할 수도 있지만, 경우에 따라서, 2종 이상의 실록산계 화합물을 포함할 수도 있다.
이와 같은 코팅액을 이용하여 형성된 상기 희생층(200)은 10 ~ 5000Å, 바람직하게는 100 ~ 2000Å의 두께로 형성한다.
상기 희생층(200)의 두께가 10Å 미만일 경우 상기 지지 기판(100)과 후술하는 플렉시블 기판(도 2b의 도변부호 300 참조) 사이의 접착력이 떨어질 수 있고, 상기 희생층(200)의 두께가 5000Å 초과일 경우 상기 지지 기판(100)을 후술하는 플렉시블 기판(도 2b의 도변부호 300 참조)으로부터 분리하는 공정이 용이하지 않을 수 있다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 희생층(200) 상에 플렉시블 기판(300)을 부착한다.
상기 플렉시블 기판(300)은 폴리이미드(Polyimide)를 이용할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 다양한 고분자 필름 재료가 상기 플렉시블 기판(300)으로 이용될 수 있다.
특히, 상기 플렉시블 기판(300)은 그 위에 고온의 증착 공정을 통한 소자층이 형성됨을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 재료가 이용된다.
상기 플렉시블 기판(300)의 부착 공정은 상기 희생층(200) 상에 폴리이미드와 같은 고분자 필름을 위치시킨 후 고온의 노(furnace)에서 가열하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 플렉시블 기판(300) 상에 소자층(400)을 형성한다.
상기 소자층(400)은 본 발명의 플렉시블 디스플레이 장치가 적용될 수 있는 다양한 디스플레이 소자에 대응하도록 형성된다.
예로서, 상기 소자층(400)은 유기발광소자(Organic Light Emitting Device: OLED), 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이 소자로 이루어질 수 있다.
상기 소자층(400)이 유기발광소자로 이루어진 경우, 상기 소자층(400)은 박막 트랜지스터, 커패시터, 양극, 발광층, 및 음극을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 발광층은 정공주입층, 정공수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함하여 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
상기 소자층(400)이 액정표시소자로 이루어진 경우, 상기 소자층(400)은 박막 트랜지스터, 화소 전극, 및 공통 전극을 포함하여 이루어질 수도 있고, 차광층 및 컬러필터층을 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 소자층(400)을 구성하는 유기발광소자 또는 액정표시소자 등은 당업계에 공지된 다양한 제조 방법에 따라 당업계에 공지된 다양한 구조로 형성될 수 있다.
한편, 상기 소자층(400)을 형성함에 있어서, 상기 지지 기판(100)의 주변부, 보다 구체적으로는, 상기 희생층(200) 및 플렉시블 기판(300)이 형성되지 않은 상기 지지 기판(100)의 주변부에 얼라인 마크(500)을 형성한다. 따라서, 상기 얼라인 마크(500)을 이용하여 상기 소자층(400) 형성 공정 시에 마스크 얼라인 공정을 수행하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 얼라인 마크가 상기 플렉시블 기판(300) 상에 형성되는 것이 아니라 상기 지지 기판(100) 상에 형성되므로, 마스크 얼라인 공정시 상기 희생층(200)에 의한 광투과도 및 반사도 저하 문제가 발생하지 않아 마스크 얼라인 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 지지 기판(100)의 하면에 레이저를 조사한다.
이와 같이 레이저를 조사하게 되면, 상기 희생층(200)과 상기 플렉시블 기판(300) 사이의 결합력이 떨어지게 되어, 이후 플렉시블 기판(300)으로부터 상기 지지 기판(100)을 용이하게 분리할 수 있게 된다.
상기 레이저를 조사하는 공정은 532nm 파장의 레이저, 308nm 파장의 레이저, KrF 레이저, ArF 레이저 등을 이용할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 발명은 종래의 희생층 재료인 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)과 유사하게 Si계 화합물을 희생층(200) 재료로 이용하기 때문에, 종래와 동일 또는 유사한 레이저 광원을 이용할 수 있다.
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 플렉시블 기판(300)으로부터 상기 지지 기판(100)을 분리함으로써, 플렉시블 기판(300) 상에 소자층(400)이 형성되어 이루어진 소정의 플렉시블 디스플레이장치의 제조를 완성한다.
상기 플렉시블 기판(300)으로부터 상기 지지 기판(100)을 분리하는 공정은 지그(jig) 등을 이용하는 것과 같은 기계적인 방법을 이용하여 수행할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
100: 지지 기판 200: 희생층
300: 플렉시블 기판 400: 소자층
500: 얼라인 마크

Claims (8)

  1. 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 코팅액을 이용한 코팅 공정으로 희생층을 형성하는 공정;
    상기 희생층 상에 플렉시블 기판을 부착하는 공정;
    상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정; 및
    상기 플렉시블 기판으로부터 상기 지지 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    이때, 상기 플렉시블 기판 상에 소자층을 형성하는 공정은 상기 희생층의 영향으로 얼라인 마크의 인식이 어려운 문제를 해결하기 위해 상기 지지 기판의 주변부에 얼라인 마크를 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희생층은 실록산계 화합물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실록산계 화합물은 Si(OR)4, Si(OR1)2(R2)2, 또는 Si(OR1)3(R2)[여기서, 상기 R, R1, 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 또는 알콜시기이다]를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 희생층은 10 ~ 5000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하는 공정은 상기 코팅액을 준비하고, 상기 코팅액을 상기 지지 기판의 일면 전체에 코팅하고, 상기 지지 기판의 주변부에 형성된 코팅액을 제거하고, 그리고 남겨진 코팅액을 경화하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하는 공정은 상기 코팅액을 준비하고, 상기 코팅액을 상기 지지 기판의 주변부를 제외한 중심부에 패턴 형성하고, 그리고 패턴 형성한 코팅액을 경화하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소자층은 유기발광소자(Organic Light Emitting Device: OLED) 또는 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판으로부터 상기 지지 기판을 분리하는 공정은 상기 지지 기판의 하면에 레이저를 조사하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
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