KR20140006306A - 플렉서블 디스플레이의 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

대면적 기판의 탈착이 용이한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은 지지 기판 상에 압전 효과를 일으키는 기판 분리층을 형성하는 단계, 기판 분리층 상에 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 플라스틱 기판 상에 회로 소자를 형성하는 단계, 및 기판 분리층에 전압을 인가하여 기판 분리층의 수축 및 팽창을 유도하고, 이를 통해 지지 기판과 플라스틱 기판을 분리시키는 단계를 포함한다. 이와 같이, 지지 기판과 플라스틱 기판의 탈착 공정을 위해 전기적 신호에 의해 수축 및 팽창이 가능한 압전 재료층을 적용함으로써, 고가의 레이저 장비가 필요없이 간단하게 대면적 기판을 균일하게 분리시킬 수 있으며, 대면적 기판의 탈착시 발생할 수 있는 기계적인 손상도 방지할 수 있다.

Description

플렉서블 디스플레이의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING FLEXIBLE DISPLAY}
본 발명은 플렉서블 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회로 소자들의 제조 공정 시에 필요한 플라스틱 기판과 지지 기판의 부착 및 탈착 공정을 필요로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 및 구동 기술의 비약적인 발전으로 기존의 TV 시장이 액정표시장치(LCD) 및 플라즈마 표시장치(PDP)를 이용한 평판 TV 시장으로 이동한 후, 새로운 방식의 대면적 평판 디스플레이 기술의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 기술 중에서는 자체 발광 방식으로 동작하는 OLED 기술을 이용한 TV 및 디스플레이 시장이 가장 관심을 받고 있고, 모바일 제품은 출시되고 있고, TV는 곧 양산 예정이다. 이러한 디스플레이 구동 방식의 변화와 더불어 최근 많은 관심을 받고 있는 새로운 형태의 디스플레이는 플렉서블 및 투명 디스플레이가 많은 관심을 받고 있는데, 이 중에서 플렉서블 디스플레이의 경우에는 유리 기판을 사용하지 않기 때문에 가볍고, 쉽게 깨지지 않으며, 원하는 형태로 구부릴 수 있는 등의 많은 장점을 갖고 있다. 또한 디지털 방송과 인터넷의 빠른 기술 개발 속도로 인하여 언제 어디서나 누구나 원하는 영상 정보를 볼 수 있는 휴대용 기기들에 대한 관심이 높아지고 있고, 지상파 및 위성 방송에 따른 휴대용 기기 서비스가 시작되어, 어디서나 영상 및 데이터 정보를 쉽게 사용할 수 있는 정보 서비스 환경이 형성되고 있다. 이러한 경우에도 또한 초박형, 경량 및 말아서 휴대할 수 있는 플렉서블 디스플레이 기술이 반드시 필요하게 된다.
이러한 플렉서블 디스플레이 구현을 위해서는 플렉서블 기판, 구동 소자, 표시 소자, 박막 봉지 등의 구성요소들이 반드시 필요하다. 이러한 구성 요소들 중에서 플렉서블 기판의 경우에는 금속 박막 기판과 얇은 유리 기판 등도 사용되어 지고 있으나, 대부분은 플라스틱 재료를 이용한 플렉서블 기판을 많이 사용하고 있다. 하지만 이러한 플라스틱 기판의 경우에는 온도에 따른 열팽창 정도가 커서, 소자 공정 시에 가해지는 열에 의해 발생하는 플라스틱 기판의 치수 변화로 인하여 미세 패턴의 불일치가 발생하여 공정 불량이 발생하게 된다. 이러한 열에 의한 수축 및 팽창을 방지하기 위해서, 프리 히팅(pre-heating)을 진행하거나, 또는 열팽창이 적은 유리 기판 등에 부착하여 공정을 진행한 후, 공정이 끝나면 플라스틱 기판을 탈착시킨 후, 후공정을 진행한다. 최근에는 전자의 프리 히팅 방법보다는 후자의 공정 후 기판 탈착의 방법이 더 많이 개발되고 있는 실정이다. 이러한 공정 시에 발생하는 치수 변화를 줄이기 위한 노력은 기판 소재의 개발 측면에서도 많이 개발되고는 있지만, 기판의 가격을 고려해볼 때, 플라스틱 기판의 탈부착에 의한 공정이 더욱더 각광을 받을 것으로 예상되고, 이러한 기판 탈착 기술의 대면적 적용 및 용이성 등의 개발이 반드시 필요한 실정이다.
기존의 기판 탈착 기술로, 첫째, 기판 핸들링 방법으로 글라스 캐리어(glass carrier)에 플렉서블 기판을 접착 필름이나 점착제 등으로 고정시킨 후, 공정을 진행하는 기술이 있으나, 사용된 점착제나 접착 필름이 고온에서 안정성이 취약하여 150℃ 이상에서의 사용이 어려운 문제가 있다. 둘째, EPLaR(Electronics on Plastic by Laser Release) 공정으로, 고온 안정한 폴리이미드(polyimide)계 용액 물질을 유리 기판 상에 코팅한 후, 공정을 진행시키고, 최후에 레이저를 이용하여 유리 기판으로부터 플라스틱 기판을 탈착시키는 기술이다. 셋째, 트랜스퍼(transfer) 방법을 이용한 공정 방식으로, 유리 기판 위에 희생층 박막을 증착한 후, 소자 제작 공정을 진행하고, 공정 완료 후 유리에서 소자를 탈착하여 플라스틱 기판에 다시 접착시켜 공정을 완료하는 기술이다. 그러나, 이 방법은 소자 탁찰 전에 필요로 하는 보호막이 추가로 필요하고, 공정 스텝이 늘어남에 의한 공정 가격 상승이 단점이며, 또한 기판의 접착 분리시에 발생하는 불량과 유리 기판의 재활용 문제가 해결해야 할 부분이다.
이러한 기존의 기술들은 대면적 공정 적용 시, 레이져 스캔에 의한 공정 속도 및 균일도 등의 문제가 발생할 수 있고, 고가의 레이져 스캔 장비를 사용해야 하는 단점도 갖고 있다. 또한, 레이저 조사에 의한 국부적인 가열문제를 궁극적으로 해결해야 하는 점도 단점으로 생각될 수 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 플렉서블 디스플레이를 제조함에 있어 대면적 플라스틱 기판과 지지 기판을 저렴한 제조 비용으로 보다 용이하게 부착 및 탈착시킬 수 있는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 지지 기판 상에 압전 효과를 일으키는 기판 분리층을 형성하는 단계, 상기 기판 분리층 상에 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 상기 플라스틱 기판 상에 회로 소자를 형성하는 단계, 및 상기 기판 분리층에 전압을 인가하여 상기 기판 분리층의 수축 및 팽창을 유도하고, 이를 통해 상기 지지 기판과 상기 플라스틱 기판을 분리시키는 단계를 포함한다.
상기 기판 분리층을 형성하는 단계는, 상기 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계, 상기 하부 전극 상에 압전 재료층을 형성하는 단계, 및 상기 압전 재료층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압전 재료층은 티탄산 지르코산연(PZT), 티탄산 바륨(BaTiO3), 티탄산연(PbTiO3), 티탄산리튬(LiTiO3), 니오브산리튬(LiTiO3) 및 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 금속 전극, 산화물 전극 및 고분자 전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상부 전극은 상기 플라스틱 기판의 부착을 위해 점착성 재료로 형성될 수 있다.
상기 상부 전극 상에 점착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 플렉서블 디스플레이의 제조 방법에 따르면, 지지 기판과 플라스틱 기판의 탈착 공정을 위해 전기적 신호에 의해 수축 및 팽창이 가능한 압전 재료층을 적용함으로써, 기존의 대면적 탈착 공정에 적합하지 않은 레이저 조사 공정을 배제하고, 고가의 레이저 장비가 필요없이 간단하게 대면적 기판을 균일하게 분리시킬 수 있으며, 대면적 기판의 탈착시 발생할 수 있는 기계적인 손상도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 플렉서블 디스플레이의 제조 과정을 나타낸 공정도들이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 플렉서블 디스플레이의 제조 과정을 나타낸 공정도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법에 따르면, 우선, 지지 기판(100) 상에 압전 효과를 일으키는 기판 분리층(200)을 형성한다(S100).
지지 기판(100)은 플렉서블 디스플레이의 제조 공정 시에 가해지는 열에 의해 플라스틱 기판의 열 변형을 방지하기 위한 것으로써, 플라스틱 기판에 비하여 열에 의한 팽창 및 수축이 적은 재료가 사용된다. 예를 들어, 지지 기판(100)은 유리 기판으로 형성된다.
기판 분리층(200)은 압전 효과를 이용하여 회로 소자가 형성된 플라시틱 기판과 지지 기판(100)을 분리시키는 기능을 수행하기 위한 것으로써, 지지 기판(100)의 일면 상에 형성된다.
기판 분리층(200)의 형성을 위해, 우선, 지지 기판(100) 상에 압전재료용 하부 전극(210)을 형성한다. 하부 전극(210)은 압전 재료층(220)에 전기를 가하기 위한 것으로써, 지지 기판(100)의 일면 상에 전체적으로 증착된다. 하부 전극(210)은 예를 들어, 금속 전극, 산화물 전극, 고분자 전극 등 도전성을 갖는 다양한 재질이 사용될 수 있다.
다음으로, 하부 전극(210) 상에 압전 재료층(220)을 형성한다. 압전 재료층(220)은 하부 전극(210) 및 상부 전극(230)의 전압 인가에 의해 실질적으로 압전 효과를 일으키는 부분으로, 예를 들어, 티탄산 지르코산연(PZT), 티탄산 바륨(BaTiO3), 티탄산연(PbTiO3), 티탄산리튬(LiTiO3), 니오브산리튬(LiTiO3) 및 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 등의 재질이 사용될 수 있으며, 이 외에도, 압전 효과를 일으킬 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있다. 특히, 압전 재료층(220)은 플라스틱 기판과 지지 기판(100)간의 분리력을 높이기 위하여, 압전상수 d31(전압인계방향과 수축/팽창 방향이 수직) 값이 큰 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 압전 재료층(220)을 형성함에 있어, 하부 전극(210)에 전압을 인가하기 위하여 하부 전극(210)의 적어도 일부가 노출되도록 압전 재료층(220)을 형성할 수 있다.
다음으로, 압전 재료층(220) 상에 상부 전극(230)을 형성한다. 상부 전극(230)은 하부 전극(210)과 함께 압전 재료층(220)에 전압을 인가하기 위한 것으로써, 압전 재료층(220)의 상부에 전체적으로 증착된다. 상부 전극(230)은 예를 들어, 하부 전극(210)과 마찬가지로, 금속 전극, 산화물 전극, 고분자 전극 등 도전성을 갖는 다양한 재질이 사용될 수 있다. 한편, 상부 전극(230)은 플라스틱 기판의 부착을 위해 점착성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 기판 분리층(200)을 지지 기판(100) 상에 형성한 후, 기판 분리층(200) 상에 플라스틱 기판(300)을 부착한다(S110). 플라스틱 기판(300)은 플렉서블 디스플레이의 베이스가 되는 기판으로, 연성을 갖는 다양한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판(300)은 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PAR(polyarylate), PSF(polysulfone), COC(ciclic-olefin copolymer), PI(polyimide), PI-플루오로(fluoro)계 고분자 화합물, PEI(polyetherimide), 에폭시 레진(epoxy resin) 등의 재질로 형성될 수 있다.
기판 분리층(200) 상에 플라스틱 기판(300)을 부착함에 있어, 기판 분리층(200)을 구성하는 상부 전극(230)이 점착성을 갖는 재질로 형성된 경우는 상부 전극(230)에 플라스틱 기판(300)을 부착할 수 있다. 그러나, 상부 전극(230)이 점착성을 갖지 않을 경우에는, 상부 전극(230) 상에 플라스틱 기판(300)과의 점착을 위한 점착층을 형성하는 공정을 추가할 수 있다.
이후, 플라스틱 기판(300) 상에 회로 소자(310)를 형성한다(S120). 회로 소자(310)는 디스플레이를 구현하기 위한 구동 소자 및 표시 소자 등을 포함하는 층으로써, 고온의 박막 제조 공정을 통해 형성된다. 회로 소자(310)의 형성 시, 플라스틱 기판(300)이 열변형에 강한 지지 기판(100)에 의해 지지되어 있으므로, 고온 공정에 의한 제조 불량을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 플라스틱 기판(300) 상에 회로 소자(310)를 형성한 후, 기판 분리층(200)에 전압을 인가하여 기판 분리층(200)의 수축 및 팽창을 유도하고, 이를 통해 지지 기판(100)과 플라스틱 기판(300)을 분리시킨다(S130). 구체적으로, 기판 분리층(200)의 하부 전극(210)과 상부 전극(230)에 전압을 인가하면 압전 효과에 의해 압전 재료층(220)의 수축 및 팽창이 유도되며, 이러한 압전 재료층(220)의 수축 및 팽창을 통해 물리적 결합력이 떨어지면, 적은 물리적 힘을 통해서도 손쉽게 지지 기판(100)과 플라스틱 기판(300)을 서로 분리시킬 수 있다.
이와 같이, 대면적 기판의 탈착 공정에 전기적 신호에 의해 수축 및 팽창이 가능한 압전 재료층을 적용함으로써, 기존의 대면적 탈착 공정에 적합하지 않은 레이저 조사 공정을 배제하고, 고가의 레이저 장비가 필요없이 간단하게 대면적 기판을 균일하게 분리시킬 수 있으며, 대면적 기판의 탈착시 발생할 수 있는 기계적인 손상도 방지할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 지지 기판 200 : 기판 분리층
210 : 하부 전극 220 : 압전 재료층
230 : 상부 전극 300 : 플라스틱 기판
310 : 회로 소자

Claims (6)

  1. 지지 기판 상에 압전 효과를 일으키는 기판 분리층을 형성하는 단계;
    상기 기판 분리층 상에 플라스틱 기판을 부착하는 단계;
    상기 플라스틱 기판 상에 회로 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 기판 분리층에 전압을 인가하여 상기 기판 분리층의 수축 및 팽창을 유도하고, 이를 통해 상기 지지 기판과 상기 플라스틱 기판을 분리시키는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 분리층을 형성하는 단계는,
    상기 지지 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 상에 압전 재료층을 형성하는 단계; 및
    상기 압전 재료층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압전 재료층은 티탄산 지르코산연(PZT), 티탄산 바륨(BaTiO3), 티탄산연(PbTiO3), 티탄산리튬(LiTiO3), 니오브산리튬(LiTiO3) 및 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 금속 전극, 산화물 전극 및 고분자 전극 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상부 전극은 상기 플라스틱 기판의 부착을 위해 점착성 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 상부 전극 상에 점착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.

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