KR20140044109A - 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다. 개시된 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법은 캐리어 기판에 연성 기판이 형성된 기판 조립체를 준비하는 단계와, 준비된 기판 조립체 복수개를 가열로 내에 다단으로 장착하는 단계와, 가열로 내에 다단으로 적층된 각각의 기판 조립체에 대해 수평 방향으로 열풍을 불어서 열처리하는 단계와, 열처리된 기판 조립체의 연성 기판 위에 디스플레이부를 형성하는 단계 및, 연성 기판과 캐리어 기판을 분리시키는 단계를 포함한다. 이러한 제조방식에 따르면 캐리어 기판과 연성 기판의 분리 후에도 연성 기판이 휘어지는 현상을 억제할 수 있게 되므로 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있게 되며, 그에 따라 생산성을 향상시킬 수 있고 핸들링 과정에서 생길 수 있는 제품 손상의 위험도 줄일 수 있다.

Description

플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법 {A flexible display device manufacturing method}
본 발명은 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 기판의 휨 변형을 방지할 수 있는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치와 같은 디스플레이 장치는 구동 특성상 박형화 및 플랙시블화가 가능하여 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
최근에는, 유연한 연성 기판 위에 디스플레이부를 형성하는 플렉시블 디스플레이 장치가 각광을 받고 있는 추세이다.
이러한 플렉시블 디스플레이 장치를 제조할 때에는 통상 단단한 캐리어 기판 위에 폴리이미드와 같은 연성 소재를 도포하여 연성 기판을 형성하고, 그 연성 기판 위에 디스플레이부를 형성한 다음, 나중에 캐리어 기판과 연성 기판을 분리해내는 식으로 제조를 진행한다.
그런데, 이와 같이 캐리어 기판과 연성 기판을 분리해내고 나면, 얇은 연성 기판이 압축 응력을 받아서 평평하게 펴지지 못하고 휘어지는 경우가 빈발한다. 이렇게 되면 후속 공정에서 제품을 취급하는데 어려움이 따르게 되므로, 이에 대한 해결방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 캐리어 기판과 연성 기판의 분리 후에도 연성 기판이 휘어지는 현상을 억제할 수 있도록 개선된 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법은 캐리어 기판에 연성 기판이 형성된 기판 조립체를 준비하는 단계; 상기 준비된 기판 조립체 복수개를 가열로 내에 다단으로 장착하는 단계; 상기 가열로 내에 상기 다단으로 적층된 각각의 기판 조립체에 대해 수평 방향으로 열풍을 불어서 열처리하는 단계; 상기 열처리된 기판 조립체의 상기 연성 기판 위에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및, 상기 연성 기판과 상기 캐리어 기판을 분리시키는 단계;를 포함한다.
상기 열처리하는 단계에서, 상기 열풍은 각 단에 적층된 상기 기판 조립체의 연성 기판 평면을 따라 층류를 형성하며 지나갈 수 있다.
상기 열처리하는 단계에서, 상기 열풍의 온도를 단계적으로 상승시킬 수 있다.
상기 열풍의 온도는 150℃ 미만의 제1단계와, 150℃ 이상 300℃ 미만의 제2단계 및, 300℃ 이상의 제3단계를 따라 단계적으로 상승될 수 있다.
상기 연성 기판은 폴리이미드 재질을 포함할 수 있고, 상기 캐리어 기판은 글라스 재질을 포함할 수 있다.
연성 기판과 캐리어 기판의 분리 후, 상기 연성 기판을 재가열하는 후처리 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 후처리 단계는, 상기 연성 기판에 직접 열원을 접촉시키는 직접가열단계와, 상기 연성 기판을 일정 시간 고온 분위기 하에 두는 간접가열단계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 직접가열단계에서는 50~150℃로 가열된 열판 위에 상기 연성 기판을 1~10분간 올려놓을 수 있다.
상기 간접가열단계에서는 50~150℃로 유지되는 오븐 안에 상기 연성 기판을 1~5분간 둘 수 있다.
상기 후처리 단계는 상기 캐리어 기판과 상기 연성 기판의 분리 후에 상기 연성 기판의 휨이 확인된 경우 선별적으로 진행할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법에 따르면 캐리어 기판과 연성 기판의 분리 후에도 연성 기판이 휘어지는 현상을 억제할 수 있게 되므로 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있게 되며, 그에 따라 생산성을 향상시킬 수 있고 핸들링 과정에서 생길 수 있는 제품 손상의 위험도 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 플렉시블 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 장치의 제조 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조되는 플렉시블 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예의 플렉시블 디스플레이 장치는, 폴리이미드 재질의 연성 기판(11)과, 화상을 구현하는 디스플레이부(20), 상기 디스플레이부(20)를 밀봉시키는 봉지 기판(30)이 순차 적층된 구조로 이루어져 있다. 즉, 기존의 두껍고 단단한 글라스 기판을 대신하여 극히 얇은 폴리이미드 재질의 연성 기판(11)과 박막으로 이루어진 봉지 기판(30)으로 디스플레이부(20)를 밀봉하는 플렉시블 구조를 구현하고 있다.
따라서, 두꺼운 글라스 기판으로 디스플레이부(20)를 상하로 둘러싸는 기존의 전형적인 구조에 비해 유연성이 상당히 증가하게 되며, 화면이 휘어진 상태에서의 디스플레이도 가능해지게 된다.
그런데, 이러한 연성 기판(11)은 그 유연한 특성 때문에 핸들링이 쉽지 않으므로, 제조 중에는 글라스 재질의 단단한 캐리어 기판(12)과 기판 조립체(10)를 형성하게 하여 함께 이송시키고, 나중에 봉지 기판(30)까지 다 형성한 후 서로 분리시킨다.
상기 디스플레이부(20)는 박막트랜지스터(미도시)와 발광층(미도시) 등을 포함하여 화상을 구현하는 유닛으로, 여기서는 디스플레이부(20)로 간략히 나타내기로 한다.
그리고, 상기 봉지 기판(30)은 외부로부터의 수분의 침투를 막는 방습성을 가진 층으로서 예컨대 SiO/SiN의 다층막과 투명 폴리이미드가 적층된 박막층으로 구성될 수 있으며, 박막층이므로 그 두께가 1~10㎛에 불과하다.
상기와 같은 구조의 플렉시블 디스플레이 장치는 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
우선, 글라스 재질의 캐리어 기판(12)을 준비하여 그 위에 연성 기판(11)이 형성되도록 폴리이미드를 도포한다. 그러면, 도 2a에 도시된 바와 같이 캐리어 기판(12) 위에 연성 기판(11)이 붙어있는 기판 조립체(10)가 형성된다.
그리고는, 이렇게 형성된 기판 조립체(10) 여러 개를 도 2b에 도시된 바와 같은 가열로(100) 내에 다단으로 적층시킨다. 이 가열로(100) 안에는 열풍기(110)에 의해 가열된 열풍(H)이 순환된다. 즉, 열풍기(110)에서 나온 열풍(H)이 열풍분사관(120)과 열풍유입관(130)을 통해 분사되고 유입되면서 순환하게 되며, 이때 열풍(H)이 각 단에 적층된 기판 조립체(10)의 평면 위를 층류를 형성하면서 지나가게 된다. 따라서, 각 단에 있는 개별 기판 조립체(10)에도 부위별로 균일한 열처리가 이루어지고, 각 단별로도 균일한 열처리가 진행될 수 있다. 만일, 이러한 층류가 아니라 대류가 일어나는 상태가 되면 개별 기판 조립체(10)의 부위별로도 균일한 열처리가 잘 이루어지지 않을 수 있고, 또한 적층된 단의 위치마다 가열되는 정도에 편차가 커지게 된다. 그러나, 본 방식과 같이 각 단에 위치된 기판 조립체(10) 마다 열풍(H)의 층류가 형성되게 하여 가열하면, 상기한 바와 같이 개별 기판 조립체(10)에도 부위별로 균일한 열처리가 이루어지고, 각 단별로도 균일한 열처리가 진행될 수 있다. 이렇게 가열로(100)에서의 열처리를 수행하게 되면, 각 기판 조립체(10)에서의 연성 기판(11)의 열팽창 계수도 부위별로도 균일해지고, 각 단에 위치된 여러 연성 기판(11)들 간의 열팽창 계수 편차도 줄어들게 된다. 따라서, 균일한 열처리에 의해 내부 응력이 감소하여 나중에 캐리어 기판(12)을 떼어낸 후에도 연성 기판(11)이 휘어지는 현상이 줄어들게 되며, 또 전체적으로 모든 기판 조립체(10)의 연성 기판(11)이 거의 유사한 열팽창계수를 갖게 되므로 나중에 휨이 잘 생기지 않도록 분리 작업 조건을 설정하는 데에도 유리해진다.
이때, 갑자기 너무 높은 온도의 열풍의 분사하면 폴리이미드 재질의 연성 기판(11)에 기포가 생길 수도 있으므로, 열풍의 온도를 단계적으로 상승시키는 것이 좋다. 예컨대, 먼저 150℃ 미만 온도의 열풍을 불어서 폴리이미드 도포 시 함유된 용매가 증발되게 하고(제1단계 가열), 이후 150℃ 이상 300℃ 미만 온도의 열풍을 불어서 폴리이미드가 완전히 건조되게 하며(제2단계 가열), 마지막으로 300℃ 이상 온도의 열풍을 불어서 폴리이미드가 열안정화되며 균일한 열팽창계수를 갖게 하는(제3단계 가열) 식으로 열풍 온도를 조절하는 것이 바람직하다.
이와 같이 열처리를 마친 후에는, 도 2c에 도시된 바와 같이 연성 기판(11) 위에 디스플레이부(20)를 형성한다.
그리고, 계속해서 도 2d와 같이 디스플레이부(20) 위에 봉지 기판(30)을 형성하여 디스플레이부(120)를 밀봉시킨다.
이어서, 도 2e와 같이 캐리어 기판(12)과 연성 기판(11)을 분리하게 되는데, 예컨대 캐리어 기판(12) 측에서 전면(全面)에 걸쳐 자외선 레이저광을 조사하면, 글라스 재질인 캐리어 기판(12)과 폴리이미드 재질인 연성 기판(11) 사이의 경계면에서는 두 층 간의 열분해에 의해 분리가 일어나게 된다. 따라서, 도면과 같이 캐리어 기판(12)은 분리되며, 연성 기판(11)이 베이스 기판으로 남게 된다. 이때, 전술한 열처리에 의해 연성 기판(11)의 내부 응력이 제거된 상태이고 부위별, 개체별 열팽창계수가 균일해진 상태이므로, 캐리어 기판(12)을 떼어낸 후에 연성 기판(11)이 응력 때문에 휘어지는 현상이 대폭 줄어들게 된다. 또한, 열처리된 모든 기판 조립체(10)의 상태가 균일해졌기 때문에 원활한 분리 작업이 진행되도록 자외선 레이저광의 조사 조건을 설정하기도 용이해진다.
그런데, 이와 같은 열풍 열처리를 거쳤다하더라도, 캐리어 기판(12)을 떼어낸 후 약간의 휨이 생길 수 있다. 그 휨 정도가 이후의 공정에서 연성 기판(11)을 핸들링하는데 문제가 없는 정도면 괜찮지만, 그 정도를 벗어난 경우에는 추가적인 후처리 단계를 진행한다.
상기 후처리 단계는, 연성 기판(11)에 직접 열원을 접촉시키는 직접가열단계와, 연성 기판(11)을 일정 시간 고온 분위기 하에 두는 간접가열단계 중 어느 하나를 선택해서 진행할 수 있다.
상기 직접가열단계는, 도 2f에 도시된 바와 같이 가열된 열판(200) 위에 연성 기판(11)을 올려놓고 가열하여 응력을 풀어주는 것으로, 열판(200)을 약 50~150℃로 가열하여 그 위에 연성 기판(11)을 1~10분간 올려놓는다. 그러면, 휘어진 연성 기판(11)의 내부 응력이 해소되면서 평평한 상태로 펴질 수 있게 된다.
상기 간접가열단계는, 도 2g에 도시된 바와 같이, 약 50~150℃로 유지되는 오븐(300) 안에 연성 기판(11)을 1~5분간 두는 것으로, 마찬가지로 이에 따라 휘어진 연성 기판(11)의 내부 응력이 해소되면서 평평한 상태로 펴질 수 있게 된다.
이와 같은 제조방식을 통해 유연한 연성 기판(11)과 봉지기판(30)으로 둘러싸인 플렉시블 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 가열로(100)와 열판(200) 및 오븐(300) 등을 이용한 열처리를 통해 연성 기판(11)의 내부 응력을 해소시켜줌으로써, 캐리어 기판(12)을 떼어낸 후에 연성 기판(11)이 휘어지는 등의 문제를 억제시킬 수 있으며, 따라서 연성 기판(11)의 핸들링 과정에서 제품 불량이 발생할 가능성도 대폭 줄어들게 된다.
그러므로, 이상에서 설명한 제조방법을 이용하면, 캐리어 기판과 연성 기판의 분리 후에도 연성 기판이 휘어지는 현상을 억제할 수 있게 되므로 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있게 되며, 그에 따라 생산성을 향상시킬 수 있고 핸들링 과정에서 생길 수 있는 제품 손상의 위험도 줄일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
11...연성 기판 12...캐리어 기판
20...디스플레이부 30...봉지 기판
100...가열로 200...열판
300...오븐

Claims (10)

  1. 캐리어 기판에 연성 기판이 형성된 기판 조립체를 준비하는 단계;
    상기 준비된 기판 조립체 복수개를 가열로 내에 다단으로 장착하는 단계;
    상기 가열로 내에 상기 다단으로 적층된 각각의 기판 조립체에 대해 수평 방향으로 열풍을 불어서 열처리하는 단계;
    상기 열처리된 기판 조립체의 상기 연성 기판 위에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및,
    상기 연성 기판과 상기 캐리어 기판을 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계에서, 상기 열풍은 각 단에 적층된 상기 기판 조립체의 연성 기판 평면을 따라 층류를 형성하며 지나가는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계에서, 상기 열풍의 온도를 단계적으로 상승시키는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열풍의 온도가 150℃ 미만의 제1단계와, 150℃ 이상 300℃ 미만의 제2단계 및, 300℃ 이상의 제3단계를 따라 단계적으로 상승되는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성 기판은 폴리이미드 재질을 포함하며, 상기 캐리어 기판은 글라스 재질을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    연성 기판과 캐리어 기판의 분리 후, 상기 연성 기판을 재가열하는 후처리 단계를 더 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 후처리 단계는, 상기 연성 기판에 직접 열원을 접촉시키는 직접가열단계와, 상기 연성 기판을 일정 시간 고온 분위기 하에 두는 간접가열단계 중 어느 하나를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 직접가열단계에서는 50~150℃로 가열된 열판 위에 상기 연성 기판을 1~10분간 올려놓는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 간접가열단계에서는 50~150℃로 유지되는 오븐 안에 상기 연성 기판을 1~5분간 두는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 후처리 단계는 상기 캐리어 기판과 상기 연성 기판의 분리 후에 상기 연성 기판의 휨이 확인된 경우 선별적으로 진행하는 플렉시블 디스플레이 장치의 제조방법.
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