KR20130033942A - 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시 형태에 따르면, 표시 장치를 제조하는 방법이 개시된다. 지지 기판 상에 필름 재료층이 형성된다. 필름층을 형성하기 위해 제1 온도로 상기 필름 재료층에 대한 제1 가열 공정과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역에 대한 제2 가열 공정이 행해진다. 상기 제1 영역은 상기 필름층의 중앙부에 구비된다. 상기 제1 영역에 표시층을 형성하고 상기 제2 영역의 적어도 일부에 주변 회로부를 형성한다. 필름층 중 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도로 상기 필름층의 적어도 일부에 대해 제3 가열 공정이 행해진다. 또한, 상기 필름층은 상기 지지 기판으로부터 박리된다.

Description

표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 출원은 2011년 9월 27일 출원된 일본 특허 출원 제2011-211661호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 명세서에서 설명되는 실시 형태는 일반적으로 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 일반적으로, 액정 표시 소자 및 전계 발광 소자(EL 소자) 등의 표시 소자를 이용하는 표시 장치에서는, 경량화 및 대형화에 추가적으로 장기간의 신뢰성, 형상의 고자유도 및 곡면 표시가 가능한 것 등에 대한 높은 수준의 요구가 있어 왔다. 따라서, 표시 장치에 이용하는 기판으로서, 무겁고 깨지기 쉽고 대면적화가 곤란한 유리 기판 대신에 투명 플라스틱 등의 필름층이 주목을 받고 있다. 롤 투 롤 프로세스(role to role process)에 기초한 플라스틱을 이용하는 디스플레이를 형성하는 것도 가능하지만, 비용을 고려하면, 유리 기판 등의 지지 기판 상에 필름층을 구비하고, 필름층 상에 회로 및 표시층을 형성하고, 그 후 필름층을 지지 기판으로부터 박리하여 표시 장치를 형성하는 방법이 있다.
일 실시 형태에 따르면, 표시 장치를 제조하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 지지 기판 상에 필름 재료층을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 방법은 필름층을 형성하기 위해 제1 온도에서 상기 필름 재료층을 가열하는 제1 가열 공정을 포함할 수 있다. 상기 공정은 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 가열하는 제2 가열 공정을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 필름층의 중앙부에 구비된다. 상기 방법은 상기 제1 영역의 일부에 표시층을 형성하는 공정과 상기 제2 영역의 적어도 일부에 주변 회로부를 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 방법은 필름층 중 표시층이 형성된 범위 이외의 적어도 일부를 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 가열하는 제3 가열 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 지지 기판으로부터 상기 필름층을 박리하는 공정을 포함할 수 있다.
실시 형태는, 회로 및 표시층을 형성할 때는 지지 기판으로부터 필름층을 박리하는 것이 어렵고, 회로 및 표시층을 형성한 뒤에는 지지 기판으로부터 필름층을 박리하는 것이 쉬운 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 실시 형태에 따른 표시 장치의 상면도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시 형태에 따른 표시 장치의 일부 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 6은 레이저의 에너지 밀도와 하중 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 자외선을 조사하기 전 및 후의 TFT의 전류-전압 특성을 도시하는 도면이다.
이하, 다양한 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도면은 개략적 또는 개념적인 것이며, 각 부분의 두께와 폭 사이의 관계, 부분간의 크기의 비율 등은 반드시 실제의 것과 동일하지 않다. 또한, 동일한 부분의 경우에도, 도면 중에 치수와 비율이 서로 다르게 도시되는 경우도 있다.
본원의 명세서와 도면에서, 도면에 관해 전술한 것과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 적절히 생략한다.
도 1은 실시 형태에 따른 표시 장치(400)의 상면도를 도시한다. 도 2a는 도 1에서의 표시 장치(400)의 A-A선을 따라 취한 단면을 도시하고, 즉, 후술하는 제1 영역의 단면을 도시하고, 도 2b는 표시 장치(400)의 B-B선을 따라 취한 단면을 도시하고, 즉, 후술하는 제2 영역의 단면을 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 표시 장치(400)는 일 주면(one major surface)을 갖는다. 표시 장치(400)의 일 주면은 그 중앙부에 구비된 제1 영역(310)과, 제1 영역(310)을 둘러싸는 제2 영역(320)을 갖는다. 제1 영역(310)의 단부 측면은 표시 장치(400)의 일 주면의 단부 측면보다 내측에 구비되는 것으로 한다. 도 1에서는 제1 영역(310)과 제2 영역(320) 사이의 경계는 파선을 이용하여 도시한다.
제1 영역(310)에는 표시층(311) 및 화소 회로부(312)가 구비된다. 표시층(311)은 예를 들면, 액정층, 유기 전계 발광층(OLEDE 층) 등이다. 제2 영역의 적어도 일부에는 주변 회로부(321) 및 실장부(322)(도 4c 내지 도 4d에 도시한다)가 구비된다. 주변 회로부(321)는 표시층(311)을 구동하기 위한 회로이다. 또한, 실장부(322)는 표시 장치에 접속 가능한 중계 기판(relay substrate)이 접속되는 부분이다.
여기에서, 표시 장치(400)는 액티브 매트릭스형의 표시 장치이다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 영역(310)에는 필름 기판(110)과, 필름 기판(110) 위에 형성된 화소용 TFT(박막 트랜지스터, thin film transistor)(310T)와, 화소용 TFT(310T) 상에 패시베이션막(180)과 컬러 필터(190)를 사이에 두고 구비된 표시층(311)이 구비된다. 화소용 TFT(310T)는 화소 회로부(312)의 일부이며, 표시층(311)을 구동하기 위한 스위칭 소자로서 기능한다.
여기에서, 표시층(311)으로 유기 전계 발광층을 이용한다. 필름 기판(110)의 표시층(311)과 대향하는 주면(major surface)과 반대측의 주면에는 편광판(100)이 구비된다. 필름층(110)과 화소용 TFT(310T)의 사이에는 언더코트층(undercoat layer)(120)이 구비된다. 표시층(311) 상에는 표시층(311)에 수분 등의 침입을 방지하는 밀봉 막(240)이 구비된다. 밀봉 막(240) 위에는 접착층(250)을 사이에 두고 배리어 막(260)이 구비된다. 배리어 막(260)은 표시층(311)에 수분 등의 침입을 방지하면서 동시에 지지 부재로서의 기능을 갖는다.
여기에서, 화소용 TFT(310T)는 보텀 게이트형의 박막 트랜지스터를 이용하고, 언더코트층(120)의 일부에 구비된 게이트 전극(130)과, 게이트 전극(130)을 덮는 게이트 절연막(140)과, 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 게이트 전극(130)과 대향하는 반도체층(150)과, 반도체층(150)의 일부에 구비된 채널 보호막(160)과, 채널 보호막(160)으로 이루어지는 반도체층(150)과 접속되는 소스 전극(170S) 및 드레인 전극(170D)을 갖는다. 반도체층(150)으로서 산화물 반도체 및 실리콘 반도체를 이용할 수 있다. 산화물 반도체로서 예를 들면, 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 이용할 수 있다. 구체적으로는 산화물 반도체로서, 인듐 갈륨 아연 산화물을 이용할 수 있다. 화소용 TFT(310T)는 도시되지 않은 신호선 및 주사선과 함께 화소 회로부(310)를 형성한다.
패시베이션막(180)은 절연성의 재료로 형성된다. 컬러 필터(190)는 특정한 파장의 광을 투과하고, 예를 들면, 적색의 광을 투과하는 부분, 녹색의 광을 투과하는 부분, 청색의 광을 투과하는 부분을 갖는다. 패시베이션막(180) 및 컬러 필터(190)에는 드레인 전극(170D)의 일부를 덮는 개구가 구비된다.
표시층(311)은 컬러 필터(190) 위에 구비된 양극(200, anode)과, 양극(200) 위에 구비된 뱅크(210)와, 뱅크(210) 위에 구비된 발광층(220)과, 발광층(220) 위에 구비된 음극(230, cathode)을 갖는다. 양극(200)은 패시베이션막(180) 및 컬러 필터(190)의 개구를 통하여 드레인 전극(170D)과 접속된다. 뱅크(210)는 적어도 화소용 TFT(310T) 위에 구비되고, 그 일부에 개구를 갖는다. 발광층(220) 및 음극(230)은 뱅크(210)와 뱅크(210)로부터 노출되는 양극(200) 위에 구비된다. 발광층(220)은 뱅크(210)의 개구를 통하여 양극(200)과 접촉한다. 즉, 뱅크(210)의 개구에는 양극(200), 발광층(220) 및 음극(230)이 적층되어 있다. 표시층(311)에 전압을 인가하면, 유기 전계 발광층으로부터 광이 방출된다.
제2 영역(320)은 필름 기판(110)과, 필름 기판(110) 위에 구비된 주변 회로용 TFT(320T)를 포함한다. 주변 회로용 TFT(320T) 위에는 패시베이션막(180)이 구비된다. 주변 회로용 TFT(320T)는 도시되지 않은 신호선 및 주사선과 함께 주변 회로부(322)를 형성한다.
주변 회로용 TFT(320T)는 여기에서, 보텀 게이트형의 박막 트랜지스터이고, 언더코트층(120)의 일부에 구비된 게이트 전극(130)과, 게이트 전극(130)을 덮는 게이트 절연막(140)과, 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 게이트 전극(130)과 대향하는 반도체층(150)과, 반도체층(150)의 일부에 구비된 채널 보호막(160)과, 채널 보호막(160)으로부터 반도체층(150)과 접속된 소스 전극(170S) 및 드레인 전극(170D)을 포함한다. 주변 회로용 TFT(320T)는 도시되지 않은 배선과 함께 구동 회로를 형성한다. 산화물 반도체로서 예를 들면, 아몰포스 인듐 갈륨 아연 산화물(a-IGZO) 등의 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 이용할 수 있다.
표시 장치(400)로서 액티브 매트릭스 형이 이용되었지만, 패시브 형의 표시 장치를 이용할 수도 있다. 또한, 화소용 TFT(310T) 및 주변 회로용 TFT(320T)는 보텀 게이트 형이 이용되었지만, 톱 게이트 형이 이용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서는 화소용 TFT 311T 및 주변 회로용 TFT(320T)로서 톱 게이트형의 구성을 예시했지만, 보텀 게이트형의 구성을 이용할 수도 있다. 컬러 필터(190)는 필요에 따라 구비된다.
필름층(110)로서는 폴리이미드계 수지를 이용한다. 폴리이미드를 이용한 필름층(110)은 내열성을 갖고, 선형 열팽창 계수가 작기 때문에, 가열에 의한 치수변화가 생기기 어렵다. 폴리이미드계 수지로서는 폴리아미드 이미드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드에스테르, 폴리에테르 이미드, 폴리실록산 이미드 등, 그 구조중에 이미드 기를 갖는 폴리머가 포함될 수 있다. 폴리이미드계 수지는 디아민과 산무수물(acid anhydride)을 용매의 존재 하에서 반응시켜서 폴리아믹 산 중합체를 생성하고, 폴리아믹 산 중합체를 탈수를 통해 폐환하게 한다(ring closure)(이미드화).
언더코트층(120), 게이트 절연막(140) 및 채널 보호막(160)으로서 절연성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 산화 실리콘, 질화 실리콘 등을 이용할 수 있다.
게이트 전극(130), 소스 전극(170S) 및 드레인 전극(170D)으로서는 도전성의 금속을 이용할 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극(130)으로서 몰리브덴 텅스텐(MoW), 몰리브덴 탄탈(MoTa), 텅스텐(W)과 같은 고융점 금속을 이용할 수 있다. 예를 들면, 소스 전극(140S)과 드레인 전극(140D)으로서, 도전성의 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면, 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti) 및 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo)의 적층 막, 및 인듐 텅스텐 산화물(ITO) 등을 이용할 수 있다.
패시베이션막(180)으로서 절연성의 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 테트라에톡시 실란 등을 이용할 수 있다.
컬러 필터(190)로서 소정의 파장의 광을 투과하는 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색 각각의 색의 광을 투과하고, 다른 색의 가시광을 흡수하는 안료를 이용할 수 있다.
음극(200)으로서 도전성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 산화 인듐 주석(ITO) 등의 금속을 이용할 수 있다. 뱅크(210)로서 절연성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 감광성 아크릴수지 등의 수지 재료를 이용할 수 있다. 발광층(220)으로서는 하층의 컬러 필터(190)에 의해 투과되는 광과 동일한 색을 방출하는 발광 재료를, 호스트 재료에 분산시키는 재료가 이용될 수 있다. 이와 달리, 적색 광을 방출하는 발광 재료, 녹색 광을 방출하는 발광 재료 및 청색 광을 방출하는 발광 재료를 포함하는 호스트 재료를 이용할 수 있다.
양극(230)으로서 광 투과성이며 전기 도전성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 알루미늄(Al) 등의 금속을 이용할 수 있다.
밀봉 막(240)으로서는 광 투과성이며 절연성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 등의 산화물, 실리콘 질화물 등의 질화물, 및 파릴렌 등의 유기막 및 이들의 적층 막을 이용할 수 있다. 접착층(250)으로는 광 투과성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 열경화성 수지와 광경화성 수지를 이용할 수 있다. 배리어 막(260)으로는 광 투과성의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들면 플라스틱계 재료에 밀봉 막재료를 코팅한 재료를 이용할 수 있다.
후술하는 지지 기판(90)은 화소 회로부(312) 및 주변 회로부(321), 및 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때 필름층(110)을 지지할 수 있는 강도를 갖고, 필름층(110)보다 높은 내열성을 갖는다. 지지 기판(90)은 투명한 것이 바람직하다. 지지 기판(90)으로는 예를 들면 유리 기판을 이용할 수 있다.
필름층(110)이 내열성이 낮기 때문에, 필름층(110)을 이용한 표시 장치는 저온에서 제조할 필요가 있다. 산화물 반도체를 이용한 박막 트랜지스터는 저온에서 제작해도 충분한 특성을 발휘할 수 있다. 특히, IGZO는 구동 전류가 높고 소자 사이 변동이 작고, 소자 사이에 특성을 균일하게 할 수 있고, 또한 이동도가 비교적 높은 아몰퍼스 막이다.
유기 전계 발광층이 콘트라스트가 높고, 경사 방향으로부터 좋은 가시 특성을 갖기 때문에, 곡면 표시가 가능한 표시 장치의 표시층(311)에 이용할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c, 도 4a 내지 도 4d는 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다. 도 5a 내지 도 5c는 실시 형태에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 평면도이다. 도 5a 내지 도5c에 나타내는 제조 방법의 각 공정은 도 4a 내지 도4c에 나타내는 제조 방법의 각 공정에 대응한다.
본 실시 형태에서는 지지 기판(90) 위에 필름층(110)을 형성하고, 필름층(110) 상로 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311), 및 실장부(322)를 형성한 뒤에 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 박리하여, 곡면 표시가 가능한 표시 장치(400)를 제조한다.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같은 지지 기판(90) 위에 필름층(110)을 형성하는 공정에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 필름층(110)의 재료로서 폴리이미드를 이용한다.
지지 기판(90) 위에, 필름 재료층(111)으로서 폴리아믹 산용액을 도포한 뒤에 지지 기판(90)을 건조하고, 필름 재료층(111)을 형성한다(도 3b).
필름 재료층(111)을 열처리함으로써 폴리아미드 산을 이미드화하고, 지지 기판(90) 위에 폴리이미드로 이루어지는 필름층(110)을 형성한다(제1 가열 공정, 도 3c).
열처리로는 예를 들면 램프 어닐링, 핫플레이트(hot plate), 오븐(oven) 등을 사용한 가열 방법을 이용할 수 있다.
제1 가열 공정에서의 필름 재료층(111)의 온도를 T1로 설정한다. T1은 필름 재료층을 필름층(110)으로 설정할 수 있는 온도를 초과하는 온도일 수 있다. 예를 들면, T1을 200℃ 이상 500℃이하로 설정할 수 있다. 필름 재료층(111)에 200℃ 이상 500℃ 범위의 열을 가하는 것에 의해, 폴리이미드 수지제의 필름층(110)을 형성할 수 있다.
지지 기판(90)은 필름 재료층(111)을 형성할 때의 지지체로서의 기능을 갖는다.
다음으로, 필름층(110)의 중앙부에 구비된 제1 영역(310)을 둘러싸는 제2 영역(320)의 적어도 일부를, 제1 가열 공정보다 높은 온도에서 가열 한다(제2 가열 공정, 도 4a 및 도 5a). 제1 영역(310)에는 후에 화소 회로부(312) 및 표시층(311)이 형성된다. 제2 영역(320)에는 후에 주변 회로부(321) 및 실장부(322)가 형성된다. 제2 가열 공정에서의 가열 방법으로서는 예를 들면 필름층(110)에 가시광, 적외선, 자외선, 마이크로파, 밀리미터파, 전자선 및 방사선을 조사하거나, 쥴(joule) 열로 조사하는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 필름층(110)에 레이저를 조사하고, 할로겐 램프로 필름층을 가열하는 방법이 있다. 도 4a는 필름층(110)이 레이저(1)로 조사된 경우를 도시한다.
제2 가열 공정으로서 레이저 조사를 행할 경우에는, 예를 들면, Nd, Tm, Ho를 도프한 YAG, YVO4, YLF, YAlO3로 나타내지는 결정을 사용한 고체 레이저, 엑시머 레이저, CO2 레이저, 아르곤 레이저, 또는 반도체 레이저를 이용할 수 있다. 예를 들면 크세논 염소(XeCl) 엑시머 레이저를 이용할 수 있다.
제2 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도는 제1 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도보다 높게 형성된다. 제2 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도를 T2로 설정한다. T1과 T2 사이에 T1 <T2의 관계가 있다. 구체적으로는 제2 가열 공정으로서 레이저를 이용할 경우 레이저의 파장, 펄스 폭, 레이저를 반복 조사할 때의 주파수 등의 조건에 의해 T2를 조정할 수 있다.
예를 들면, 제1 가열 공정을 핫플레이트와 오븐에 의해 행하여 T1을 350℃로 설정한다. 제2 가열 공정에서 XeCl 엑시머 레이저를 이용하고, 레이저의 에너지를 160mJ/㎠, 중심 파장을 308nm, 반복 주파수를 300Hz, 펄스 폭을 29나노초로 설정하는 경우, T2를 1000℃ 이상으로 설정할 수 있다.
제2 가열 공정에 의해, 가열된 부분(320L)에서의 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착성이 높아진다. 제2 가열 공정에 의해 가열되지 않은 부분에는 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착력은 그대로 유지된다.
계속하여, 필름층(110) 상에 있는 제1 영역(310)에 화소 회로부(312)를 형성하고, 제2 영역에 주변 회로부(321)를 형성한다. 그 후, 제1 영역(310)에 표시층(311)을 형성하고, 제2 영역에 실장부(322)를 구비한다(도 4b 및 도 5b).
제2 영역(320)에서, 제2 가열 공정에 의해 가열된 범위의 적어도 일부를 가열한다(제3 가열 공정, 도 4c 및 도 5c). 제3 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도는 제2 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도보다 높게 형성된다. 제3 가열 공정에서의 필름층(110)의 온도를 T3로 설정한다. T2와 T3 사이는 T2 <T3의 관계가 있다. 제3 가열 공정에서의 가열 방법으로서는 예를 들면 필름층(110)에 대하여 가시광, 적외선, 자외선, 마이크로파, 밀리미터파, 전자선 및 방사선을 조사하거나, 쥴 열로 가열하는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 필름층(110)을 레이저로 조사하고, 필름층을 할로겐 램프로 가열하는 방법이 있다.
도 4c에서는 레이저(2)로 필름층(110)을 조사했을 경우를 나타내고 있다. 제3 가열 공정으로서 레이저 조사를 행할 경우에는, 예를 들면, Nd, Tm, Ho를 도프한 YAG, YVO4, YLF, YAlO3로 나타내지는 결정을 사용한 고체 레이저, 엑시머 레이저, CO2 레이저, 아르곤 레이저, 또는 반도체 레이저를 이용할 수 있다. 제3 가열 공정으로서 레이저를 이용할 경우, 레이저의 파장, 펄스 폭, 레이저를 반복 조사할 때의 주파수 등의 조건에 의해 T3을 조정할 수 있다. 예를 들면 크세논 염소(XeCl) 엑시머 레이저를 이용할 수 있다. XeCl 엑시머 레이저를 이용할 경우, 에너지를 180mJ/㎠, 중심 파장을 308nm, 반복 주파수를 300Hz, 펄스 폭을 29나노초로 설정할 수 있다.
여기에서, 제3 가열 공정에 의해 가열되는 부분(320M)은 주변 회로부(321) 및 실장부(322)가 구비된 부분으로 정의된다. 제3 가열 공정에 가열되는 부분(320M)은 제2 가열 공정에 의해 가열되는 부분(320L)보다 넓거나 좁을 수 있다.
제3 가열 공정에 의해 지지 기판(90)과 필름층(110)에 높은 에너지가 가해지므로, 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 박리할 수 있다. 예를 들면 제3 가열 공정을 레이저 조사로 행할 경우, 지지 기판(90)측으로부터 레이저(2)가 조사됨으로써 조사된 부분의 지지 기판(90)으로부터, 조사된 부분의 필름층(110)을 박리한다. 제3 가열 공정은 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 적어도 일부에 공극(airspace)을 형성하는 것을 포함한다. 레이저로 조사된 부분 이외의 부분에 대해, 필름층(110)은 지지 기판(90)으로부터 기계적으로 박리된다(도 4d).
기계적으로 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하기 위해 예를 들면 박리 장치 등을 이용할 수 있다.
제2 가열 공정에 의해 필름층(110)의 제2 영역(320)의 온도를 선택적으로 상승시킴으로써, 필름층(110)과 지지 기판(90) 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 밀착력 향상에 대한 몇몇 모델이 고려될 수 있지만, 필름층(110) 온도를 상승시키면 필름층(110) 내의 이미드화가 더 진행되고, 이에 따라 생긴 수분을 지지 기판(90) 측에 보내는 효과가 밀착력을 향상시키는 것으로 예상된다.
제2 영역(320)의 적어도 일부의 밀착력을 향상시키고, 후에 화소 회로부(312), 주변 회로부(320), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때, 필름층(110)이 지지 기판(90)으로부터 박리하기 어려워진다. 따라서, 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성하기 쉬워지므로, 표시 장치(400)의 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때 열이 가해지기 때문에, 필름층(110)이 지지 기판(90)으로부터 박리되면, 필름층(110)의 치수가 변화할 가능성이 있다.
필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성하기 위해 기존의 유리 기판 상의 프로세스와 같은 방법을 행할 수 있다. 즉, 유리 기판에 액티브 매트릭스 방식의 표시 장치를 형성하는 것과 마찬가지로 하여 필름층(110) 상에 이들 부와 표시층을 형성하는 것이 가능하다.
제2 가열 공정에서, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착력을 향상시킨 부분에 대해 기계적으로 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하려 하면, 필름층(110)에 주름, 신장 및 파열 등의 박리 불량이 일어난다. 이 부분에 레이저가 조사됨으로써, 필름층(110)이 지지 기판(90)으로부터 부유하게 되어 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 박리할 수 있다. 레이저의 에너지는 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 부유할 수 있는 정도를 초과하여 설정될 수 있다.
온도를 가한 상태에서 실장부가 압착되어 구비되기 때문에, 이에 의해 필름층(110)과 지지 기판(90) 사이의 밀착력이 더 향상되는 경우가 있기 때문에, 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하기 위해 제2 영역(320)의 일부 또는 전부를 레이저로 조사할 수 있지만, 특히 실장부(322)가 구비된 부분에 레이저를 조사하는 것이 바람직하다.
제1 영역(310)의 화소 회로부(312) 및 표시층(311)은 레이저 조사로 인해 특성 변동을 일으킬 가능성이 있다. 특히, 화소 회로부(312)에 구비되는 화소 TFT(310T)에 산화물 반도체를 이용할 경우 및 표시층(311)으로서 유기 전계 발광층(220)을 이용할 경우, 가열 및 레이저에 의해 인가된 에너지에 의해 표시 장치(400)의 표시 품질이 떨어질 가능성이 있다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 제1 영역(310)에서는 제2 공정을 행하지 않아 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착력을 향상시키지 않기 때문에, 레이저 조사에 의하여가 아니라 기계적인 박리에 의해 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 박리할 수 있다.
지지 기판(90)의 투습성(moisture permeability)은 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 박리성에 영향을 준다. 필름 재료층(111)에 포함되는 유기 용제는 필름 재료층(111)을 건조하고 이미드화할 때 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 계면에 집중된다. 또한, 이미드화에 의해 생성되는 물 분자는 지지 기판(90)과 폴리이미드 필름층(110) 사이의 계면에 집중된다. 이에 의해, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착이 억제된다. 따라서, 후에 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때, 필름층(110)은 지지 기판(90)으로부터 용이하게 박리될 수 있다.
여기에서, 지지 기판(90)의 투습성이 크면, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 계면에 존재하는 물 분자 및 유기 용제가 외측으로 통과되어, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 밀착성이 너무 높으면, 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311), 및 실장부(322)를 형성한 후 필름층(110)을 지지 기판(90)으로부터 박리할 때 박리가 곤란해진다. 반대로, 지지 기판(90)의 투습성이 작으면, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 계면에 물 분자 및 유기 용제가 유지되기 때문에, 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때 필름층(110)이 지지 기판(90)으로부터 부유할 가능성이 있다. 따라서, 지지 기판(90)의 투습성에 따라 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 밀착성을 조절할 수 있다.
또한, 필름층(110)에 이용되는 폴리이미드는 어느 정도의 투습성을 갖고 있기 때문에, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이 계면의 수분량이 시간 경과에 따라 변할 가능성이 있다. 또한, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 표면 자유에너지, 주위 온도 및 주위 습도 등의 외부 요인에 의해 계면의 수분량이 변동하기 때문에, 계면의 수분량의 제어가 어렵고, 일정한 강도로 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하는 것이 어렵다. 따라서, 필름층(110)과 지지 기판(90) 사이의 박리성(또는 밀착성)을 제어하는 것이 어렵다.
그러나, 본 실시 형태에 따르면, 제1 영역(310)과 제2 영역(320)의 밀착력을 변경할 수 있기 때문에, 표시 장치에 상관없이 일정한 강도로 지지 기판(90)으로부터의 필름층(110)의 박리를 행할 수 있고, 이는 양산성을 우수하게 한다.
특히, 제2 가열 공정에 의해 가열되는 부분이 제1 영역(310)을 둘러싸는 형상이면, 제1 영역(310)의 주변부의 밀착성이 향상된다. 따라서, 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311), 및 실장부(322)를 형성하기 위한 웨트 공정에서, 주위 분위기에 포함되는 액체 및 가스가 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이에 들어갈 가능성을 줄일 수 있고, 지지 기판(90)과 필름층(110) 사이의 수분량이 변화하기 어려워진다. 제1 영역(310)을 둘러싸는 형상으로는 제1 영역(310)이 대략 사각 형상이면 액연 형상(frame-like), 제1 영역(310)이 대략 원형이면 고리 형상일 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성할 때, 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)을 박리하기 어렵고, 필름층(110) 상에 화소 회로부(312), 주변 회로부(321), 표시층(311) 및 실장부(322)를 형성한 뒤에는 지지 기판(90)으로부터 필름층(110)의 박리가 용이한 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
(실시예)
제2 가열 공정에 의한 지지 기판과 필름층 사이의 밀착력의 평가를 행했으므로 이하와 같이 설명한다.
유리 기판(막 두께 700μm) 상에 도포되어 형성된 폴리이미드 필름(10μm)에 상부 지지 기판으로서 PEN 기판을 접착하고, 레이저 조사에 의한 밀착성 및 폴리이미드의 상태에 대한 평가를 행하였다. 레이저로서 XeCl 엑시머 레이저(중심 파장 308nm)를 이용하고, 유리 기판을 통하여 폴리이미드 계면에 레이저를 조사했다. XeCl 레이저를 펄스화하고, 빔(beam)을 라인 형상 200mm×0.4mm로 형성했다.
도 6은 제2 가열 공정으로서 레이저 조사를 이용했을 경우의 레이저의 에너지 밀도 De와, 지지 기판으로부터 필름층을 박리하는데 필요한 하중 Fa 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 종축에 레이저의 에너지 밀도 De를 나타내고, 횡축에 지지 기판으로부터 필름층을 박리하는데 필요한 하중 Fa를 나타낸다.
레이저의 에너지 밀도 De를 100mJ/㎠내지 300mJ/㎠의 범위에서 레이저 조사를 행한 결과, 180mJ/㎠이상의 범위에서 폴리이미드 필름과 유리 기판 사이에 공간이 형성되는 것이 확인되었다. 따라서, 레이저의 에너지 밀도 De를 180mJ/㎠이상으로 증가시키면, 폴리이미드가 부유하는 것을 알았다. 또한, 160mJ/㎠의 밀도에서는, 폴리이미드층 자신의 외관의 변화가 없지만, 박리 시험을 행한 결과, 밀착력이 실질적으로 향상되고, 에너지 밀도 De보다 작은 영역에서는 외관의 변화 및 박리 강도의 변화 모두가 없는 것을 알았다. 밀착력을 도시했지만, 폴리이미드가 부유하기 직전에 밀착력이 향상되는 것을 알았다. 이는 T2>T1을 나타내고, 필름층의 이미드화가 진행한 결과로 예상된다. 즉, 제1 가열 공정의 에너지보다 높은 에너지를 부여하는 제2 가열 공정을 행함으로써, 필름층과 지지 기판 사이의 밀착성이 향상된다. 또한, 이 표시 장치에 대하여, 제1 영역에 자외(UV)광을 조사하기 전의 곡선(401)과 조사한 후의 곡선(402)의, 화소용 TFT의 전류-전압 특성을 도 7에 나타낸다. 도 7의 횡축은 게이트 전압, 종축은 드레인 전류를 나타낸다. 제1 영역에 자외광이 조사되면, 화소용 TFT의 전류-전압 특성이 마이너스 측으로 시프트된다. 즉, 제2 가열 공정 및 제3 가열 공정을 제1 영역에서 행하면, 화소용 TFT에 대해 원하는 특성이 얻어지지 않고, 표시 장치의 표시 품질이 나빠질 경우가 있다.
이상, 구체예를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 이들의 구체예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 기술 분야의 당업자가 공지의 기술로부터 특정 구성을 적절히 선택하는 것에 의해 본 발명을 유사하게 실시할 수 있다. 이러한 실시는 본 발명과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 구체예의 임의의 2개 이상의 요소를 기술적으로 가능한 범위에서 조합될 수 있고, 본 발명의 요지를 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 기술 사상의 범주에서, 당업자라면, 각종의 변경예 및 수정예를 이해할 수 있고, 이러한 변경예 및 수정예에 대하여도 본 발명의 범위에 포함된다고 이해된다.
몇 개의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 단지 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다. 본 명세서에서 설명된 신규 실시 형태는 다른 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 또한 본 발명의 기술 사상 내에서 다양한 생략, 치환 및 변경을 행할 수 있다. 본 발명의 범위나 기술 사상에 포함되면, 첨부된 특허청구범위 및 그 균등물은 이들 실시 형태 및 그 변형을 포함하려는 것이다.

Claims (20)

  1. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    지지 기판 상에 필름 재료층을 형성하는 공정과,
    상기 필름 재료층을 제1 온도로 가열하여 필름층을 형성하는 제1 가열 공정과,
    상기 필름층의 중앙부에 구비된 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열하는 제2 가열 공정과,
    상기 제1 영역의 일부에 표시층을 형성하고, 상기 제2 영역의 적어도 일부에 주변 회로부를 형성하는 공정과,
    상기 필름층 중 상기 표시층이 형성된 범위 이외의 적어도 일부를 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도로 가열하는 제3 가열 공정과,
    상기 지지 기판으로부터 상기 필름층을 박리하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 공정에서의 상기 필름층의 온도는 상기 제1 가열 공정에서의 상기 필름층의 온도보다 높은, 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3 가열 공정에서의 상기 필름층의 온도는 상기 제1 가열 공정에서의 상기 필름층의 온도보다 높은, 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 가열 공정은 상기 필름층을 레이저로 조사하거나 상기 필름층을 할로겐 램프로 가열하여 행해지는, 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3 가열 공정은 상기 필름층을 레이저로 조사하거나 상기 필름층을 할로겐 램프로 가열하여 행해지는, 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 가열 공정은 램프 어닐링, 핫플레이트 및 오븐 중 하나를 이용하여 행해지는, 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 필름층은 폴리이미드를 함유하는 재료로 형성되는, 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 표시층을 형성하고 상기 주변 회로부를 형성하는 공정은 박막 트랜지스터를 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 표시층을 형성하고 상기 주변 회로부를 형성하는 공정은 반도체층을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 반도체층은 산화물 반도체를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 반도체층은 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 표시층을 형성하는 공정은 액정층을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 표시층을 형성하는 공정은 유기 전계 발광층을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 가열 공정에서의 상기 필름 재료층의 온도는 200℃ 이상 500℃ 이하인, 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 가열 공정에서의 상기 필름층의 온도는 1000℃ 이상인, 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 지지 기판은 유리 기판인, 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제3 가열 공정은 상기 필름층을 180mJ/㎠ 이상의 에너지를 가진 레이저로 조사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 가열 공정은 상기 필름층을 160mJ/㎠ 이상 180mJ/㎠ 미만의 에너지를 가진 레이저로 조사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 가열 공정은, 폴리아믹 산을 탈수를 통한 폐환 반응(ring closure reaction)을 일으키게 하는, 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제3 가열 공정은 상기 지지 기판과 상기 필름층 사이의 적어도 일부에 공극(airspace)을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
KR1020120057590A 2011-09-27 2012-05-30 표시 장치의 제조 방법 KR101311678B1 (ko)

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