KR20150021815A - 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20150021815A
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고요섭
박창모
이동민
정병화
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Abstract

플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 플렉서블 기판을 공급하는 단계;와, 플렉서블 기판의 제 1 면에 탈착 처리부를 형성하는 단계;와, 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하는 단계;와, 플렉서블 기판의 제 2 면에 디스플레이부를 형성하는 단계;와, 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법{Flexible display device and the fabrication method thereof}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치(Organic light emitting display device, OLED)는 스마트 폰이나, 디지털 카메라나, 비디오 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기, 초슬림 노트북이나, 태블릿 퍼스널 컴퓨터 등의 모바일 기기용 디스플레이 장치나, 초박형 텔레비전이나, 플렉서블 디스플레이 장치 등의 전자 전기 제품에 적용할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 기판 상에 형성된 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재되는 유기 발광층을 구비한 중간층을 포함한다. 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하고, 응답 속도가 빠르다는 장점이 있다.
최근 들어서는, 보다 슬림화된 디스플레이 장치를 제조하기 위하여 연구중이다. 이중에서, 휴대하기가 용이하고, 다양한 형상의 장치에 적용할 수 있도록 플렉서블 디스플레이 장치(Flexible display device)가 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다. 이중에서, 유기 발광 디스플레이 기술을 기반으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치가 가장 유력한 디스플레이 장치로 유력시되고 있다.
슬림화된 디스플레이 장치를 제조하기 위해서는 플렉서블 기판 상에 실장되는 다양한 박막이나, 소자가 용이하게 형성가능해야 하고, 정전기 등에 의한 외부의 영향을 줄여야 한다.
본 발명의 실시예들은 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판의 분리가 용이한 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법은,
플렉서블 기판을 공급하는 단계;
상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 탈착 처리부를 형성하는 단계;
캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하는 단계;
상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 플렉서블 기판을 공급하는 단계에서는, 상기 플렉서블 기판을 롤투롤 방식으로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플렉서블 기판 상에 탈착 처리부를 형성하는 단계에서는, 상기 플렉서블 기판과 이격되게 배치된 증착부를 이용하여 상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 탈착 처리부용 원소재를 증착한다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈착 처리부용 원소재는 메탈 옥사이드나, 메탈이나, 메탈 합금 중에서 선택된 어느 하나이다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈착 처리부는 상기 플렉서블 기판의 제 1 면의 전체 영역에 걸쳐서 증착된다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하기 이전에는, 상기 플렉서블 기판을 상기 캐리어 기판과 대응되는 크기로 컷팅하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 개별적인 단위 디스플레이 장치가 복수개 형성되는 크기를 가진다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하는 단계에서는, 라미네이션 공법으로 상기 캐리어 기판과 플렉서블 기판을 서로 부착한다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착한 이후에는, 결합된 캐리어 기판과 플렉서블 기판을 열처리하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플렉서블 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계에서는, 상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 유기 발광 소자와, 상기 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 커버하는 엔캡슐레이션을 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 단계에서는, 상기 탈착 처리부가 형성된 플렉서블 기판과, 캐리어 기판 사이의 경계부에 컷팅 나이프를 삽입하여 상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리한다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리한 이후에는, 상기 플렉서블 기판을 개별적인 단위 디스플레이 장치로 컷팅하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치는,
플렉서블 기판;
상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 형성된 탈착 처리부; 및
상기 제 1 면과 반대되는 상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 형성된 디스플레이부;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈착 처리부는 메탈 옥사이드나, 메탈이나, 메탈 합금 중에서 선택된 어느 하나이다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈착 처리부는 상기 플렉서블 기판의 제 1 면의 전체 영역에 걸쳐서 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 고분자 필름이나, 박형 글래스이다.
일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이부는,
박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 유기 발광 소자; 및
상기 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 커버하는 엔캡슐레이션;을 포함한다.
이상과 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법은 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판의 탈착이 용이하므로 제조 공정이 단순해지고, 제조 비용이 절담된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 디스플레이 장치의 일 서브 픽셀을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 소자를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치가 제조되는 과정을 순차적으로 도시한 단면도로서,
도 3a는 본 발명의 플렉서블 기판이 공급되는 상태를 도시한 구성도이다.
도 3b는 도 3a의 플렉서블 기판에 탈착 처리부를 형성하는 상태를 도시한 구성도이다.
도 3c는 도 3b의 플렉서블 기판 상에 탈착 처리부가 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 3d는 도 3c의 플렉서블 기판이 캐리어 기판 상에 부착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3e는 도 3d의 플렉서블 기판 상에 디스플레이부가 형성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3f는 도 3e의 플렉서블 기판과 캐리어 기판을 분리하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 3g는 도 3f의 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판이 분리된 이후의 상태를 도시한 단면도이다.
도 3h는 도 3g의 플렉서블 기판을 셀 컷한 이후의 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치를 제조하기 위한 과정을 순차적으로 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법의 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(100)의 서브 픽셀의 일 예를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 유기 발광 소자(OLED)를 도시한 것이다.
여기서, 서브 픽셀들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 발광 소자(OLED)를 가진다. 상기 박막 트랜지스터는 반드시 도 1의 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형가능하다.
상기 유기 발광 디스플레이 장치(100)는 플렉서블 디스플레이 장치에 적용되는 것을 일 예로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 유기 발광 디스플레이 장치(100)에는 플렉서블 기판(101)이 마련되어 있다. 상기 플렉서블 기판(101)은 유연성을 가지는 절연성 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 플렉서블 기판(101)은 박형의 글래스 기판일 수 있다. 글래스의 두께가 0.2 밀리미터 이하로 제조되면, 유연성을 가지는 기판으로서 이용가능하다.
대안으로는 상기 플렉서블 기판(101)은 폴리이미드(Polyimide, PI)나, 폴리 카보네이트(Polycarbonate, PC)나, 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, PES)이나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)나, 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN)나, 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR)나, 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등의 고분자 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 플렉서블 기판(101)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다.
상기 플렉서블 기판(101) 상에는 배리어층(102)이 형성되어 있다. 상기 배리어층(102)은 상기 플렉서블 기판(101)의 상부면을 전체적으로 커버하고 있다. 상기 배리어층(102)은 무기막이나, 유기막을 포함한다. 이를테면, 상기 배리어층(102)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄 옥사이드(AlO), 알루미늄나이트라이드(AlON) 등의 무기물이나, 아크릴, 폴리이미드, 폴리에스테르 등의 유기물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 상기 배리어층(102)은 단일막으로 형성되거나, 다층막으로 적층될 수 있다.
상기 배리어층(102)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하고, 상기 플렉서블 기판(101)을 통한 수분이나 불순물의 확산을 방지하고, 플렉서블 기판(101)의 상부에 평탄한 면을 제공한다.
상기 배리어층(102) 상에는 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 탑 게이트(Top gate) 방식의 박막 트랜지스터를 예시하나, 바텀 게이트(Botton gate) 방식 등 다른 구조의 박막 트랜지스터가 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 배리어층(102) 상에는 반도체 활성층(103)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(103)은 폴리 실리콘으로 형성될 경우에는 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 이를 결정화시키는 것에 의하여 폴리 실리콘으로 변화시킬 수 있다.
아몰퍼스 실리콘의 결정화 방법으로는 RTA(Rapid thermal annealing)법, SPC(Solid phase crystallzation)법, ELA(Eximer laser annealing)법, MIC(Metal induced crystallization)법, MILC(Metal induced lateral crystallization)법, SLS(Sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 본 실시예에 따른 플렉서블 기판(101)을 적용하기 위해서는 고온의 가열 공정이 요구되지 않는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 저온 폴리 실리콘(Low temperature poly-silicon, LTPS) 공정에 의한 결정화시, 상기 반도체 활성층(103)의 활성화를 위하여 레이저를 단시간 조사하여 진행함으로써, 상기 플렉서블 기판(101)이 고온, 예컨대, 450℃ 이상의 온도에서 노출되는 시간을 최소화시키게 된다. 이에 따라, 고분자 소재를 적용한 플렉서블 기판(101)을 적용하여 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
상기 반도체 활성층(103)에는 N형이나, P형 불순물 이온을 도핑하는 것에 의하여 소스 영역(104)과, 드레인 영역(105)이 형성되어 있다. 상기 소스 영역(104)과, 드레인 영역(105) 사이의 영역은 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(106)이다.
대안으로는, 상기 반도체 활성층(103)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
예컨대, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf)과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
상기 반도체 활성층(130) 상에는 게이터 절연막(107)이 증착되어 있다. 상기 게이트 절연막(107)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함하며, 이들이 단일층이나, 다층으로 적층된 구조이다.
상기 게이트 절연막(107) 상의 소정 영역에는 게이트 전극(108)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(108)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다. 상기 게이트 전극(108)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나, 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W 와 같은 합금을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극(108) 상에는 층간 절연막(109)이 형성되어 있다. 상기 층간 절연막(109)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기막 등으로 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막(109) 상에는 소스 전극(110)과, 드레인 전극(111)이 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 게이트 절연막(107) 및 층간 절연막(109)에는 이들을 선택적으로 제거하는 것에 의하여 콘택 홀이 형성되고, 콘택 홀을 통하여 소스 영역(104)에 대하여 소스 전극(110)이 전기적으로 연결되고, 드레인 영역(105)에 대하여 드레인 전극(111)이 전기적으로 연결되어 있다.
상기 소스 전극(110)과, 드레인 전극(111) 상에는 패시베이션막(112)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(112)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물과 같은 무기막이나, 유기막으로 형성시킬 수 있다.
상기 패시베이션막(112) 상에는 평탄화막(113)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막(113)은 아크릴(acryl), 폴리이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기막을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터의 상부에는 유기 발광 소자(OLED)가 형성되어 있다.
상기 유기 발광 소자를 형성하기 위하여, 소스 전극(110)이나 드레인 전극(111)중 어느 한 전극에 콘택 홀을 통하여 픽셀 전극과 대응되는 제 1 전극(115)이 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제 1 전극(115)은 유기 발광 소자에 구비되는 전극들 중에서 애노우드로 기능하는 것으로서, 다양한 도전성 소재로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(115)은 목적에 따라 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
이를테면, 상기 제 1 전극(115)은 투명 전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 포함할 수 있으며, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 이후에 그 상부에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 형성할 수 있다.
상기 평탄화막(113) 상에는 유기 발광 소자의 제 1 전극(115)의 가장자리를 덮도록 픽셀 정의막(Pixel define layer, PDL, 114)이 형성되어 있다. 상기 픽셀 정의막(114)은 상기 제 1 전극(115)의 가장자리를 둘러싸는 것에 의하여 각 서브 픽셀의 발광 영역을 정의한다.
상기 픽셀 정의막(114)은 유기물이나, 무기물로 형성하게 된다.
이를테면, 상기 픽셀 정의막(114)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 벤조사이클로부텐, 아크릴 수지, 페놀 수지 등과 같은 유기물이나, SiNx와 같은 무기물로 형성가능하다. 상기 픽셀 정의막(114)은 단일막으로 형성되거나, 다중막으로 구성될 수 있는등 다양한 변형이 가능하다.
상기 제 1 전극(115) 상에는 상기 픽셀 정의막(114)의 일부를 식각하는 것에 의하여 노출되는 부분에 중간층(116)이 형성되어 있다. 상기 중간층(116)은 증착 공정에 의하여 형성시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층(116)은 각 서브 픽셀, 즉, 패터닝된 제 1 전극(115)에만 대응되도록 패터닝된 것으로 도시되어 있으나, 이것은 서브 픽셀의 구성을 설명하기 위하여 편의상 도시한 것이며, 다양한 실시예가 가능하다.
상기 중간층(116)은 저분자 유기물이나, 고분자 유기물로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중간층(116)이 저분자 유기물을 사용할 경우, 상기 제 1 전극(115)의 표면으로부터 정공 주입층(Hole injection layer, HIL, 118), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL, 119), 발광층(Emissive layer, EML, 120), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL, 121), 전자 주입층(Electron injection layer, EIL, 122) 등이 단일층이나, 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 저분자 유기물은 진공 증착법으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 중간층(116)이 고분자 유기물을 사용할 경우, 정공 수송층(HTL) 및 발광층(EML)을 구비할 수 있다. 상기 고분자 유기물은 스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법 등으로 형성하는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 중간층(116) 상에는 유기 발광 소자의 커먼 전극과 대응되는 제 2 전극(117)을 형성하게 된다. 상기 제 2 전극(117)은 제 1 전극(115)과 마찬가지로 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성할 수 있다.
상기 제 1 전극(115)과, 제 2 전극(117)은 중간층(116)에 의하여 서로 절연되어 있다. 상기 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)에 전압이 인가되면, 상기 중간층(116)에서 가시광이 발광하여 사용자가 인식할 수 있는 화상이 구현된다.
상기 제 2 전극(117)은 제 1 전극(115)과 마찬가지로 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(117)이 투명 전극으로 사용될 경우, 일 함수가 작은 금속, 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물이 중간층(116) 상에 증착된 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 형성된 전극을 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(117)이 반사형 전극으로 사용될 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
한편, 상기 제 1 전극(116)은 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성시에 각 서브 픽셀의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(117)은 투명 전극이나, 반사형 전극을 디스플레이 영역 전체에 전면 증착하여 형성될 수 있다. 대안으로는, 상기 제 2 전극(117)은 반드시 전면 증착될 필요는 없으며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 제 1 전극(115)과, 제 2 전극(117)은 서로 위치가 반대로 적층될 수 있음은 물론이다.
유기 발광 소자의 상부에는 엔캡슐레이션(Encapsulation, 130)이 형성되어 있다. 상기 엔캡슐레이션(130)은 외부의 수분이나 산소 등으로부터 중간층(116) 및 다른 박막을 보호하기 위하여 형성되는 것이다.
상기 엔캡슐레이션(130)은 유기막이나, 무기막이 각각 적어도 한 층 이상 적층된 구조이다. 예컨대, 상기 엔캡슐레이션(130)은 에폭시, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트 등과 같은 적어도 하나의 유기막(131)(132)과, 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트 라이드(SiNx), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 티타늄 옥사이드(TiO2), 지르코늄 옥사이드(ZrOx), 징크 옥사이드(ZnO) 등과 같은 적어도 하나의 무기막(133)(134)(135)이 적층된 구조이다. 상기 엔캡슐레이션(130)은 유기막(131)(132)이 적어도 1층이고, 무기막(133)(134)(135)이 적어도 2층의 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 엔캡슐레이션(130)중 외부로 노출된 최상층(135)은 유기 발광 소자에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기막으로 형성시키는 것이 바람직하다.
여기서, 플렉서블 기판(101)의 배면에는 탈착 처리부(141)가 형성되어 있다.
상기 유기 발광 디스플레이 장치(100)와 같은 플렉서블한 디스플레이 장치를 제조하기 위해서는 캐리어 기판(carrier substrate)을 이용하게 된다. 즉, 캐리어 기판 상에 박형의 기판을 부착하고, 상기 기판 상에 디스플레이부를 형성하게 된다. 일련의 패턴화 공정을 진행 후에는 캐리어 기판으로부터 박형의 기판을 분리해야 한다.
캐리어 기판으로부터 박형의 기판의 분리 공정은 다양한 방식이 존재한다.
첫 번째 방식은 캐리어 기판의 중앙에 탈착 처리부를 형성하고, 외곽부에는 탈착 처리부를 형성하지 않는 방식이다.
박형의 기판을 캐리어 기판 상에 부착하고, 열처리를 진행하게 되면, 탈착 처리된 영역은 기계적으로 접촉된 상태가 되고, 탈착 처리되지 않은 외곽 영역은 공유 결합한 상태가 된다. 공유 결합된 영역은 박형의 기판 상에 디스플레이부를 패턴시에 가스 및 화학 물질으로부터 중앙부를 보호해준다.
탈착 처리된 영역을 형성시, 외곽부는 탈착 처리되지 않도록 마스크를 이용한 외곽부의 마스킹 공정이 필요하다. 디스플레이부의 패턴 공정 이후에는 탈착 영역의 경계를 컷팅하여서 박형의 기판을 캐리어 기판으로부터 분리하게 된다.
그러나, 상기한 제조 공법은 캐리어 기판 상에 탈착 물질을 형성시켜야 하므로, 설비, 공간, 시간면에서 비효율적이다. 게다가, 캐리어 기판의 외곽을 컷팅해야 하므로, 캐리어 기판의 재활용이 불가능하다.
두 번째 방식은 캐리어 기판의 전면에 걸쳐서 탈착 처리후 박형의 기판을 부착하는 방식이다.
첫 번째 방식과는 달리, 캐리어 기판의 전면에 걸쳐서 탈착 처리부를 형성하게 되므로, 외곽부의 마스킹 공정 등이 요구되지 않는다. 외곽부에서 박형의 기판과의 공유 결합된 영역이 존재하지 않으므로, 디스플레이부를 형성시 가스와 화학 물질로부터 탈착 처리 영역을 보호할 수 있도록 탈착 영역 표면과 박형의 기판과의 흡착력은 첫 번째 방식보다 더 커야 한다. 디스플레이부의 패턴 공정 이후에는 컷팅 없이 박형의 기판을 캐리어 기판으로부터 분리하게 된다.
그러나, 상기한 제조 공법은 박형의 기판을 분리한 이후에 캐리어 기판의 에지부에 디스플레이부의 패턴 물질이 그대로 남아 있고, 캐리어 기판과 박형의 기판 사이에 컷팅 나이프 인입에 의하여 경계부에서의 박막의 손상이 발생한다. 이 상태의 캐리어 기판을 그대로 사용할 경우에는 박형의 기판과 캐리어 기판의 계면 불균일로 인하여 디스플레이 공정을 진행할 수 없다. 따라서, 캐리어 기판의 재활용을 위하여 캐리어 기판 상의 탈착 물질을 제거해야 하는 추가적인 공정이 요구된다.
게다가, 첫 번째 방식 및 두 번째 방식은 캐리어 기판으로부터 박형의 기판의 탈착 후의 공정, 예컨대, 엔캡슐레이션, 셀 컷팅, 모듈 공정 등의 공정시에 박형의 기판이 스테이지나 플레이트로부터 부착되었다 떨어지면서 발생하는 정전기로 인하여 박형의 기판상의 디스플레이 패턴의 손상을 야기한다.
본 실시예에 있어서, 박형의 기판(101)의 일면에 탈착 처리부(141)을 형성하고, 박형의 기판(101)을 캐리어 기판 상에 부착하고, 박형의 기판(101) 상에 디스플레이부를 형성하는 것에 의하여 제조 공정을 단순화시키고, 제조 비용을 절감하고, 디스플레이 장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(300)가 제조되는 과정을 순차적으로 도시한 것이며, 도 4는 도 3a 내지 3h의 유기 발광 디스플레이 장치(300)가 제조되는 과정을 도시한 순서도이다.
도 3a를 참조하면, 먼저 플렉서블 기판(301)을 공급하게 된다.(S10)
상기 플렉서블 기판(301)은 개별적인 단위 유기 발광 디스플레이 장치를 복수개 형성할 수 있는 마더 기판(mother substrate)인 것이 제조 효율을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
상기 플렉서블 기판(301)은 롤투롤(Roll-to-roll) 방식으로 공급된다. 상기 플렉서블 기판(301)은 일측에 배치된 제 1 롤러(301)로부터 연속적으로 풀리고, 타측에 배치된 제 2 롤러(302)로 감겨질 수 있다.
상기 플렉서블 기판(301)은 유연성을 가지는 절연성 소재, 예컨대, 0.25 밀리미터 이하의 박형의 글래스 기판을 포함한다. 대안으로는, 상기 플렉서블 기판(301)은 폴리이미드(Polyimide, PI)나, 폴리 카보네이트(Polycarbonate, PC)나, 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, PES)이나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)나, 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN)나, 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR)나, 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등을 포함하는 박막의 고분자 소재일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 플렉서블 기판(301) 상에는 탈착 처리부(304)를 형성하게 된다.(S20)
상기 탈착 처리부(304)를 형성하기 위하여, 롤투롤 방식으로 공급되는 플렉서블 기판(301)의 하부에는 증착부(305)가 설치된다. 상기 증착부(305)는 탈착 처리부용 원소재를 타겟(306)으로 하여 플라즈마를 발생시켜서 성막 입자를 상기 플렉서블 기판(301)의 일면에 증착시킬 수 있다. 상기 탈착 처리부(304)를 형성시키는 분위기는 진공 분위기가 바람직하다.
상기 탈착 처리부(304)를 형성하기 위한 탈착 처리부용 원소재로는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탈착 처리부(304)가 도전성 막으로 이루어지면, 추후 기술될 캐리어 기판(도 3d의 308)으로부터 플렉서블 기판(301)을 분리하기가 용이하다.
플렉서블 기판(301)의 후공정시 발생하는 정전기가 도전성 막으로 이루어지는 탈착 처리부(304)으로 인하여 상기 플렉서블 기판(301)의 전체 영역으로 퍼지게 되므로, 상기 플렉서블 기판(301) 상에 형성되는 디스플레이 패턴의 정전기에 대한 손상을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 탈착 처리부(304)는 별도의 정전기를 방지하는 수단이 필요없이 그 자체가 정전기 방지막으로 이용할 수 있다.
상기 탈착 처리부용 원소재로는 메탈 옥사이드, 이를테면, AZO(Aluminum zinc oxide), ITO(Indium tin oxide), IZO(Indium zinc oxide) 등으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질을 이용할 수 있다. 대안으로는 탈착 처리부용 원소재로는 메탈이나, 메탈 합금, 예컨대, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti)이나, 이들의 합금을 이용할 수 있다.
상기 탈착 처리부(301)는 상기 플렉서블 기판(301) 일면의 전체 영역에 걸쳐서 형성될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 플렉서블 기판(301) 상에 탈착 처리부(304)가 형성된 다음에는 상기 플렉서블 기판(301)을 소망하는 크기로 컷팅하게 된다.(S40)
상기 플렉서블 기판(301)은 롤투롤 방식으로 감겨져 있으므로, 대량의 디스플레이 장치(100)를 제조하기 적당하다. 따라서, 캐리어 기판(도 3d의 308) 상에 플렉서블 기판(301)을 부착하기 이전에 상기 플렉서블 기판(301)을 캐리어 기판(도 3d의 308)과 대응되는 크기로 컷팅하게 된다. 이때, 상기 플렉서블 기판(301)의 크기는 캐리어 기판(308)의 크기보다 동일하거나, 작은 크기를 가지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 플렉서블 기판(301)의 제 1 면(307)에는 탈착 처리부(304)가 형성되며, 상기 플렉서블 기판(301)은 소망하는 크기로 절단하게 된다. 이때, 상기 플렉서블 기판(301)은 전술한 바와 같이 개별적인 단위 유기 발광 디스플레이 장치(100)를 복수개 형성될 수 있는 크기를 가진다.
도 3d를 참조하면, 캐리어 기판(308) 상에 플렉서블 기판(301)을 부착하게 된다.(S40)
상기 플렉서블 기판(301)의 제 1 면(307)과 캐리어 기판(308)이 서로 마주하도록 상기 캐리어 기판(308) 상에 플렉서블 기판(301)을 부착시킨다. 상기 플렉서블 기판(301)은 유연성을 가지므로, 소정의 열을 가할 경우에는 휘거나 늘어지는 성질이 있다. 이에 따라, 상기 플렉서블 기판(301) 상에 각종 전극이나, 도전성 배선 등의 박막 패턴을 정밀하게 형성하기 어렵다. 이에 따라, 강성(rigidity)을 가지는 기판, 예컨대, 후막형의 글래스 기판을 캐리어 기판(308)으로 이용하게 된다.
상기 플렉서블 기판(301)을 부착시키는 방식은 여러 가지 방식이 있으나, 라미네이션 방식이 바람직하다. 소정의 열과 압력을 가지는 복수의 롤러 사이를 통과하면서, 상기 캐리어 기판(308) 상에 플렉서블 기판(301)이 부착되므로, 상기 플렉서블 기판(301)과 캐리어 기판(308) 사이에 별도의 접착제가 요구되지 않는다
이어서, 상기 플렉서블 기판(301)이 부착된 캐리어 기판(308)을 열처리하게 된다.(S50)
열처리하는 이유는 라미네이션시 상기 플렉서블 기판(301)과 캐리어 기판(308) 사이에 발생되는 기포를 제거하고, 정위치에서 위치 정렬을 용이하게 하기 위해서이다. 가해지는 온도는 대략 300 내지 450℃ 이다.
대안으로는, 상기 라미네이션 공정에서 상기 플렉서블 기판(301)과 캐리어 기판(308)이 통과하는 복수의 롤러에 직접적으로 상기 소망하는 온도를 인가할 수도 있을 것이다.
도 3e를 참조하면, 상기 플렉서블 기판(301) 상에 디스플레이부(309)를 형성하게 된다.(S60)
탈착 처리부(304)가 형성된 플렉서블 기판(301)의 제 1 면(307)과 반대되는 상기 플렉서블 기판(301)의 제 2 면(308)에는 적어도 하나의 디스플레이부(309)가 형성된다.
상기 디스플레이부(309)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 유기 발광 소자와, 이들 사이에 절연을 위하여 개재되는 복수의 절연막과, 상기 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 커버하는 엔캡슐레이션을 포함한다. 상기 엔캡슐레이션은 상기 캐리어 기판(308)으로부터 플렉서블 기판(301)의 분리후 형성시킬 수도 있다.
또한, 상기 플렉서블 기판(301)은 제조 효율을 향상시키기 위하여 개별적인 단위 유기 발광 디스플레이 장치를 복수개 형성할 수 있는 크기이므로, 상기 플렉서블 기판(301) 상에는 복수의 디스플레이부(309)가 패턴화된다.
도 3f를 참조하면, 상기 캐리어 기판(308)으로부터 플렉서블 기판(301)을 분리하게 된다.(S70)
상기 캐리어 기판(308)과 탈착 처리부(304)가 형성된 플렉서블 기판(301) 사이의 경계부(310)에는 컷팅 나이프(311)를 삽입하게 된다. 상기 컷팅 나이프(311)에 의하여 상기 캐리어 기판(308)으로부터 탈착 처리부(304)가 형성된 플렉서블 기판(301)으로 분리하게 된다. 이때, 보다 원할한 분리를 위하여 진공 흡착 패드를 이용할 수도 있을 것이다.
도 3g를 참조하면, 상기 캐리어 기판(308)으로부터 상기 플렉서블 기판(301)을 분리하게 되면, 상기 플렉서블 기판(301)의 제 1 면(307)에는 탈착 처리부(304)가 형성되고, 상기 제 1 면(307)과 반대되는 제 2 면(308)에는 복수의 디스플레이부(309)가 형성된다.
도 3h를 참조하면, 상기 플렉서블 기판(301)은 컷팅 휠에 의하여 개별적인 디스플레이 장치(300)로 분리된다.(S80)
각각의 개별적인 디스플레이 장치(300)는 플렉서블 기판(301)의 제 1 면(307)에 탈착 처리부(304)가 형성되어 있다.
상기와 같은 과정을 통하여 제조된 유기 발광 디스플레이 장치(300)는 상기 캐리어 기판(308)에 탈착재가 형성되지 않으므로, 상기 캐리어 기판(308)을 재활용하기 위한 탈착재 제거 공정이 요구되지 않는다.
게다가, 상기 플렉서블 기판(301)에 탈착 처리부(304)가 형성되므로, 후공정시에 발생하는 정전지로 인한 손상을 최대한 억제할 수 있다.
300...유기 발광 디스플레이 장치 301...플렉서블 기판
304...탈착 처리부 305...증착부
306...탈착 처리부용 원소재 307...제 1 면
308...캐리어 309...제 2 면
310...경계부 311...컷팅 나이프

Claims (17)

  1. 플렉서블 기판을 공급하는 단계;
    상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 탈착 처리부를 형성하는 단계;
    캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하는 단계;
    상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    플렉서블 기판을 공급하는 단계에서는,
    상기 플렉서블 기판을 롤투롤 방식으로 공급하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판 상에 탈착 처리부를 형성하는 단계에서는,
    상기 플렉서블 기판과 이격되게 배치된 증착부를 이용하여 상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 탈착 처리부용 원소재를 증착하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탈착 처리부용 원소재는 메탈 옥사이드나, 메탈이나, 메탈 합금 중에서 선택된 어느 하나인 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 탈착 처리부는 상기 플렉서블 기판의 제 1 면의 전체 영역에 걸쳐서 증착되는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하기 이전에는,
    상기 플렉서블 기판을 상기 캐리어 기판과 대응되는 크기로 컷팅하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 개별적인 단위 디스플레이 장치가 복수개 형성되는 크기를 가지는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착하는 단계에서는,
    라미네이션 공법으로 상기 캐리어 기판과 플렉서블 기판을 서로 부착하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 부착한 이후에는,
    결합된 캐리어 기판과 플렉서블 기판을 열처리하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계에서는,
    상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 유기 발광 소자와, 상기 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 커버하는 엔캡슐레이션을 형성하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 단계에서는,
    상기 탈착 처리부가 형성된 플렉서블 기판과, 캐리어 기판 사이의 경계부에 컷팅 나이프를 삽입하여 상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판으로부터 플렉서블 기판을 분리한 이후에는,
    상기 플렉서블 기판을 개별적인 단위 디스플레이 장치로 컷팅하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판의 제 1 면에 형성된 탈착 처리부; 및
    상기 제 1 면과 반대되는 상기 플렉서블 기판의 제 2 면에 형성된 디스플레이부;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탈착 처리부는 메탈 옥사이드나, 메탈이나, 메탈 합금 중에서 선택된 어느 하나인 플렉서블 디스플레이 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탈착 처리부는 상기 플렉서블 기판의 제 1 면의 전체 영역에 걸쳐서 형성된 플렉서블 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 고분자 필름이나, 박형 글래스인 플렉서블 디스플레이 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 유기 발광 소자; 및
    상기 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 커버하는 엔캡슐레이션;을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
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