KR20080073941A - 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법 중 플라스틱 기판을 유리 기판 등 하드 기판 상에 올려놓고 TFT 어레이 공정을 진행하는 POG(plastic on glass) 기법 중 플라스틱 기판과 하드 기판과의 접착시 PDMS 등의 적절한 점착성을 갖는 물질에 경화제를 혼합한 물질을 사용하여 플라스틱 기판과 하드 기판의 접착시에는 적절한 접착력을 갖고, 탈착시에는 별다른 화학 처리없이 탈착이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것이다.
플렉서블, 플라스틱, POG, 디스플레이
Description
도1a 내지 도1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법을 나타낸다.
※도면의 주요 부분에 대한 설명※
11 : 하드 기판 12 : 고분자막
13 : 플라스틱 기판 14 : 게이트 전극
15 : 게이트 절연막 16 : 소스 및 드레인 전극
18 : 패시베이션 막
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 제조 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법 중 플라스틱 기판을 유리 기판 등 하드 기판 상에 올려놓고 TFT 어레이 공정을 진행하는 POG(plastic on glass) 기법 중 플라스틱 기판과 하드 기판과의 접착시 PDMS 등의 적절한 점착성을 갖는 물질에 경화제를 혼합한 물질을 사용하여 플라스틱 기판과 하드 기판의 접착시에는 적절한 접착력을 갖고, 탈착시에는 별다른 화학 처리없이 탈착이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것이다.
최근 위성 및 디지털 방송이 본격적으로 추진되면서 고해상도를 갖는 대형 화면 디스플레이에 대한 수요와 관심이 증가함으로써 평판디스플레이에 대한 기대와 역할이 매우 중요시되고 있다. 이와 아울러 고해상도를 가지면서도 고휘도, 고선명한 화상정보에 대한 요구가 더욱 강해지고 있고 이에 부합되는 대화면의 액정디스플레이(Liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이(Plasma display)등에 대한 연구와 투자가 활발히 이루어지고 있다.
또한 근래에는 차세대 디스플레이로서 플렉서블 디스플레이에 대한 관심들이 높아지고 있으며 속속 관련공정들이 개발되고 있다. 언제 어디서나 디스플레이를 즐길 수 있는 고객들의 욕구를 만족시키기 위해서는 가벼우면서 깨지지 않고 저소비전력이 가능한 디스플레이가 개발되어야 한다. 하지만 아직은 이러한 조건을 만족시키기 위해서는 기술적인 발전이 더 진행이 되어야만 가능한 얘기이다.
우선 디스플레이를 가볍고 얇게 만들기 위해서는 기존의 유리기판 대신에 flexible한 플라스틱 기판을 이용한 공정이 진행되어야만 한다. 현재 보편적으로 사용되고 있는 유리기판은 0.7 mm정도의 두께를 가지는 반면에 플라스틱 기판의 경우 약 0.2 mm 수준이다. 하지만 이러한 플라스틱 기판은 얇은 대신에 형태가 고정 되어 있지 않아 공정진행이 어려운 단점이 있고 150도 이상의 높은 온도에 노출이 될 경우 그 형태가 쉽게 변하는 단점도 가지고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해서 플라스틱 기판을 유리와 같은 딱딱한 재질의 기판에 접착시켜 공정을 수행하는 방법을 활용하고 있다.
종래 기술에 따른 플라스틱 기판의 제작과정을 살펴보면 일종의 양면 테이프와 같은 점착제를 사용하여 유리기판 표면과 플라스틱 기판표면에 접착하여 공정을 진행하는 방법이 알려져 있다. 그러나 양면테이프와 같이 점착성이 강하고 에천트나 유기용매에 노출이 될 경우, 화학적인 반응에 의해 녹는 단점을 가진 재료의 사용은 유용하지 않으며 공정이 완료된 후 플라스틱 기판을 탈착할 경우, 깨끗하게 점착제가 제거되지 않고 표면에 잔류하거나 과도한 힘에 의해 제작된 소자에 손상을 주는 일들이 발생하는 단점이 있다.
또 다른 방법으로는 열이나 광에 의해 경화되는 재료를 이용하는 것인데 유리기판에 우선 열 및 광경화 고분자를 도포하고 그 위에 플라스틱 기판을 라미네이션하고 열이나 광노출에 의해 경화함으로서 화학적으로 플라스틱 기판을 부착하는 방법이다. 이 방법의 경우 플라스틱 기판을 강하게 점착하는 장점은 있으나 역으로 탈착시에 어려움이 있다. 또한 온도감응형 점착제의 경우, 유리표면과 플라스틱 표면간에 서로다른 온도감응형 재료를 이용해야하는 어려움이 있고 탈착시, 별도의 온도제어기구가 요구되는 단점이 있다. 그리고 열 또는 광경화성 고분자 물질을 이용하는 경우, 화학적인 부착방법이기 때문에 물리적으로 탈착은 불가능하게 되고 궁극적으로 화학적인 용해를 통해 탈착해야하는 어려움이 있다. 이런경우, 제작된 소자가 용매에 노출이될 가능성이 있고 소자의 성능에도 영향을 주게 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 단점들을 극복할 수 있는 대안으로서 열경화가 가능한 모노머 성분과 경화제가 포함된 액상의 열경화성 고분자를 유리기판 전면 도포하여 일정시간 오븐에서 경화하여 점착성이 있는 소프트한 고분자 필름을 형성한 후 물리적으로 플라스틱 기판을 별도의 기구없이 폴리머 표면에 부착하게 된다.
또 다른 방법(한국특허공개 2005-0105592)으로 온도에 따른 탈착을 진행하는 경우, 유리기판에 부착되어있는 부분과 플라스틱 기판에 부착되어 있는 부분에 서로 다른 온도를 제어할 필요가 있고, 별도의 가열, 냉각기구가 필요하게 된다. 또한 본 방법은 별도의 플라스틱 기판을 필요로 하며 양면에 서로 다른 재질의 점착제를 가공해야 하는 어려움이 있다. 따라서 별도의 모재와 기구들이 요구되고 온도에 따른 점착도를 조절할 수 있는 변수들이 제한되어 활용 유용성에 한계가 있다.
본 발명은 액상의 열경화성 고분자 활용을 통해 경화 후에도 소프트한 물성을 가지면서 유리기판과 플라스틱 기판에 물리적으로 쉽게 부착될 뿐만 아니라 공정이 완료된 후 별도의 탈착 기구없이 약한 힘으로 탈착이 가능한 새로운 플라스틱 기판의 탈부착 방법을 이용한 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 소프트한 막을 형성할 수 있는 재료성분 및 경화조건을 조합하여 부착 세기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 코팅조건에 따라 두께 역시 쉽게 조절이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플라스틱 기판의 탈부착 과정에서 플라스틱 기판 위에 형성된 소자의 성능노화를 최소화할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법은, 하드기판 상에 열경화성 모노머와 경화제가 혼합된 점착액을 코팅하는 단계; 상기 하드기판 상에 코팅된 점착액을 경화하여 고분자막을 형성하는 단계; 상기 고분자막 상에 플라스틱 기판을 적층하는 단계; 상기 플라스틱 기판 상에 TFT 어레이를 형성하는 단계; 및 상기 TFT 어레이가 형성된 플라스틱 기판을 상기 하드기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 공정을 적용함으로서 별도의 부, 탈착 기구와 소자의 성능노화없이 손쉽게 플라스틱 공정을 진행함으로서 소자를 효율적으로 제작하기 위한 획기적인 방법으로 적용될 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도1a 내지 도1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치 제 조방법을 나타낸다.
도1a에 도시된 유리 등 열이나 화학 처리시에도 변형이 거의 없는 하드 재질의 기판(11)을 준비한다. 하드 기판(11)의 재질은 열이나 화학 처리에 영향이 거의 없는 재질이라면 유리, 석영, Si 웨이퍼, 서스 기판 등 모든 종류의 기판이 사용될 수 있다.
도1b와 같이 하드 기판(11)에 열경화성 모노머와 경화제가 혼합된 점착액을 코팅하고, 상기 점착액을 경화하여 고분자막(12) 형성한다. 경화 공정에 의해 상기 열경화성 모노머는 고분자막(12)이 된다.
점착액을 코팅할 시에는 푸어링(pouring), 스핀코팅(spin coating) 등의 방법을 통해 실시예에 따라 형성되는 고분자막(12)의 두께를 조절할 수 있다.
상기 점착액에는 열경화성 모노머와 경화제가 포함되어 있기 때문에, 시간과 가해지는 열의 온도를 조절함으로써 경화시킬 수 있다.
상기 열경화성 모노머로는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PU(polyurethane)를 사용할 수 있다.
경화제로는 다우코닝 사에서 제조되는 실록산 계열의 경화제를 사용할 수 있다.
상기 열경화성 모노머와 경화제는 경화후에 형성되는 고분자막(12)이 적절한 표면점착성을 갖도록 그 비율을 적절히 조절하여야 한다. 즉, 경화된 고분자막(12)이 너무 하드한 물성을 가지게 되면 점착성 저하 현상이 발생하고 반대로 너무 소프트한 경우는 강한 부착력으로 인해 탈착 시 어려움이 있게 된다. 따라서 경화 후 고분자막(12)의 적절한 강도와 표면 접착력의 최적화가 요구된다. 열경화성 모노머에 대한 상기 경화제의 비율은 5-20 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 경화 공정은 상기 코팅된 점착액을 약 60도에서 약 2시간 동안 열경화시키는 것이 바람직하다.
그리고 나서, 도1c와 같이 고분자막(12) 상에 플라스틱 기판(13)을 적층한다. 플라스틱 기판(13)이 디스플레이의 하판을 구성하게 된다.
상기 고분자막(12) 상에 플라스틱 기판(13)을 적층하기 전에 상기 고분자막(12)을 상기 플라스틱 기판(13)과 동일한 크기로 절단하는 것이 바람직하다.
또한, 적층시에는 상기 고분자막(12) 상에 상기 플라스틱 기판(13)을 올려놓고 정렬한 뒤에 적절한 압력을 가하면서 롤러로 압착하여 플라스틱 기판(13)이 고분자막(12)에 고정될 수 있도록 한다.
이때 고분자막(12)을 구성하는 재질인 PDMS 또는 PU의 소프트한 탄성과 점착성으로 인해 가벼운 롤링으로도 기포 발생 없이 플라스틱 기판(13)을 접착 가능하다. 접착된 플라스틱 기판(13) 표면에 보호필름이 덮혀 있는 경우는 보호필름을 제거하고 정해진 공정 순서에 따라 TFT 어레이 제작 공정을 진행한다.
도1d와 같이, 플라스틱 기판(13) 상에 TFT 어레이를 형성한다. TFT 어레이를 형성하는 방법은 종래에 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있으며, TFT 어레이 형성 단계에는 게이트 전극(14), 게이트 절연막(15), 소스 및 드레인 전극(16), 패시베이션 막(18)의 형성 공정이 포함된다. 도1d에는 하나의 예로서 바텀 컨택 구 조의 유기박막 트랜지스터 구조가 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 다양한 TFT 박막 구조가 형성될 수 있다.
TFT 어레이 형성시에 포함된은 노광, 현상, 세정 등의 공정 동안에, 플라스틱 기판(13)이 탈착되거나 위치가 틀어지는 현상은 전혀 발생하지 않고 초기 부착된 상태를 안정적으로 유지될 수 있다.
그리고 나서, 도1e와 같이 상기 TFT 어레이가 형성된 플라스틱 기판(13)을 을 상기 하드 기판(11)으로부터 제거한다.
플라스틱 기판(13)을 상기 하드 기판(11)으로부터 제거시에는 상기 플라스틱 기판(13)의 에지 부분부터 분리시킨 다음 나머지 부분을 분리시키는 것이 바람직하다.
이때, 플라스틱 기판(13)과 고분자막(12)은 서로 물리적으로 강한 힘으로 부착되어 있지 않기 때문에 무리한 힘을 주어 소자에 스트레스가 가해지거나, 종래 기술에서 사용된 양면테이프처럼 플라스틱 기판(13) 표면에 이물질이 남는 현상없이 쉽게 플라스틱 기판(13)을 분리하여 플렉서블 기판 상에 형성된 TFT 소자를 얻을 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 경화 후 소프트한 탄성을 가지면서 점착성이 있는 열경화성 고분자막을 이용하여 플라스틱 공정진행이 가능하도록 하드 기판에의 물리적인 탈부착 방법을 제공하고 있다.
본 발명에 따르면 접착 세기와 막의 두께를 쉽게 조절할 수 있고 물리적인 힘에 의한 부, 탈착이기 때문에 탈착을 위한 기구나 용매의 사용이 없어 제작된 소자의 성능노화를 억제할 수 있는 유용한 방법으로서 플라스틱 소자 제작에 있어 뛰어난 공정 유용성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기존방법에서 야기되었던 별도의 탈부착 기구가 요구되지 않고 강한 접착력에 의한 소자의 손상이나 이물질의 잔존현상도 제거할 수 있을 뿐만 아니라 화학적 방법에서 사용되는 유기용매 등에 노출되지 않는 클린 프로세스(clean process)를 동시에 확보할 수 있다.
또한 기존방법과 비교해서 기판 준비 과정이 단순하고 플라스틱 공정 중에도 높은 내구성을 유지할 수 있는 획기적인 방안이 된다.
따라서 본 발명은 플라스틱 소자제작 분야에 적용하여 고성능의 플라스틱 공정기술을 구현할 수 있다.
Claims (7)
- 하드기판 상에 열경화성 모노머와 경화제가 혼합된 점착액을 코팅하는 단계;상기 하드기판 상에 코팅된 점착액을 경화하여 고분자막을 형성하는 단계;상기 고분자막 상에 플라스틱 기판을 적층하는 단계;상기 플라스틱 기판 상에 TFT 어레이를 형성하는 단계; 및상기 TFT 어레이가 형성된 플라스틱 기판을 상기 하드기판으로부터 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 점착액을 경화하여 고분자막을 형성하는 단계는,상기 코팅된 점착액을 60도에서 2시간 동안 열경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 고분자막 상에 플라스틱 기판을 적층하는 단계는,적층 전에 상기 고분자막을 상기 플라스틱 기판과 동일한 크기로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 고분자막 상에 플라스틱 기판을 적층하는 단계는,상기 고분자막 상에 상기 플라스틱 기판을 올려놓고 롤러로 압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 열경화성 모노머는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PU(polyurethane)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 열경화성 모노머에 대한 상기 경화제의 비율은 5-20 중량%인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
- 제1항에 있어서,플라스틱 기판을 상기 하드기판으로부터 제거하는 단계는,상기 플라스틱 기판의 에지부분부터 상기 하드기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
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