KR20150034829A - 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판, 이의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 플렉시블 정보 표시 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판에 있어서, 상기 지지기판 상에 형성된 다수의 미세 돌기가 형성된 코팅층 및 상기 코팅층 상에 형성되고 상기 지지기판과 반데르 발스 결합하는 임시 점착/탈착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자용 지지기판, 이의 제조 방법, 이를 사용하여 플렉시블 정보 표시 소자를 제조하는 방법 및 플렉시블 정보 표시 소자를 제공함으로써, 플렉시블 평판 정보 표시 소자의 장치 투자비의 절감 및 수율 향상에 의하여 가격 경쟁력을 제고시키고, 고해상도의 디스플레이 소자를 경제적으로 제조하는 것이 가능한 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판, 이의 제조 방법, 이를 이용한 플렉시블 정보 표시 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 지지기판으로부터 플렉시블 소자를 분리할 때 플렉시블 기판의 변형이나 플렉시블 소자의 손상없이 분리가 용이한 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판, 이의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 플렉시블 정보 표시 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 평판 정보 표시 소자로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel, PDP), 능동형 유기 전계 발광표시장치(Active Matrix Organic Light Emitting Display: AM OLED) 등이 사용되고 있다.
이러한, 대부분의 평판 정보 표시 소자는 빛을 투과시키며, 전기적 절연 특성이 우수한 유리 기판의 표면에 제조되고 있으나, 유리 기판은 기계적으로 취약하여 외부 충격이나 휨 응력 등에 의하여 쉽게 파손되기 때문에, 깨지기 어려운 평판 표시 소자(unbreakable 또는 rugged information display), 또는 휘거나 접혀지는 플렉시블 정보 표시 소자(flexible information display)에 적용이 곤란하다. 깨지기 어렵거나, 유연성이 있는 플렉시블 평판 정보 표시 소자는 스마트 전화기(Smart Mobile Phone)를 비롯한 다양한 휴대용 전자 장치의 정보 표시 소자로서 그의 적용이 기대되고 있다.
기존의 유리 기판을 대체하여 플렉시블 평판 정보 표시 소자의 기판 재료로서는 두께가 100㎛ 이하로 얇아서 휨성(bendable)이 우수한 얇은 유리 기판(thin glass sheet), 쉽게 휘어지며 외부 충격에 의해 손상되지 않는 유연 플라스틱 기판, 그리고 두께 100㎛ 이하의 얇은 금속 포일(foil)등을 적용하기 위한 노력이 있었다.
그러나, 상기 기판들의 얇은 두께와 유연성이 세정 공정, 박막 증착 공정, 패터닝 공정 등과 같이 평판 정보 표시 소자를 제조하는데 포함되는 다양한 제조 공정 과정에서 기판이 휘거나 접혀져서, 공정에 사용되는 마스크간의 정밀한 정렬을 곤란하게 하거나, 박막 증착의 두께 불균일성을 유발하는 문제점이 있다.
이렇게 기판 재료가 공정 과정 중에 휘거나 접혀지는 문제점을 해결하기 위해서, 기존에 평판 정보 표시 소자의 제조에 사용되어 왔던 견고한 유리 기판의 표면에 플렉시블 기판 액상 재료를 코팅한 후 경화 과정을 거쳐 플렉시블 기판을 형성/부착하거나, 또는 기 제조된 플렉시블 기판을 가압 롤 등으로 지지 기판에 부착(laminating)시켜, 플렉시블 기판이 지지 유리 기판에 임시로 점착된 상태에서 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 공정을 수행하고, 공정이 완료되면 플렉시블 정보 표시 소자를 유리 지지 기판으로부터 탈착시켜 플렉시블 정보 표시 소자를 제조하는 방법인 임시 점착/탈착법에 의한 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 공정이 제안되고 있다.
현재까지 제안된 임시 점착/탈착법에 의한 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 공정으로는 샤프사의 SUFTLA(Surface Free Technology by Laser Annealing)법, 필립스사의 EPLaR(Elictronics on Plastic by Laser Release) 등이 있고, 이외에 대만 ITRI에서 FlexUP(Flexible Univesal Plane) 법이 제안되어 있다.
샤프사에서 제공하는 SUFTLA 공정은 다음과 같다. 먼저 유리 지지 기판 상에 a-Si층과 SiO2층을 형성하고 그 상부에 평판 표시 소자 화소를 구동하기 위한 TFT 어레이를 제조한다. 이어서 TFT 어레이(array) 최상부에 수용성 점착제 층을 형성하여, 제 1 플라스틱 기판에 고착하고, XeCl 레이저를 사용하여 하부 유리 지지 기판을 통하여 a-Si층의 밑면을 조사, 가열하여 TFT 어레이층을 하부 유리 지지 기판으로부터 분리시킨다. 이때, 상기 a-Si층에는 수소가 포함되어 있어, 레이저 조사에 의하여 발생된 수소 가스가 유리기판과 TFT 어레이층을 물리적으로 박리되도록 하는데 기여를 한다. 이 후, 영구 점착제를 이용하여 제 2 플라스틱 기판을 TFT 어레이의 밑면에 라미네이트하여 접착한 후, 수용성 점착제를 선택적으로 용해시켜 상기 TFT 어레이를 제 1 플라스틱 기판으로부터 분리시킨다.
상기 박리 공정에서는 a-Si 박막의 두께 변화 및 물리 화학적 특성 변화 및 과 레이져 빔의 에너지 밀도의 변화가 대면적 소자에서 박리 특성 불균일성을 유발하는 문제점이 있다. 또한, 전사 공정이 2번 사용되기 때문에 제조 공정의 비용이 높고, 공정 수율 또한 낮게 되는 문제점이 예상된다. 그리고, 표시 소자의 화소를 구성하는 TFT 층 및 캐패시터는 높이가 서로 다른 기하학적 형상을 갖고 있는데, 이것이 라미네이션 과정에서 유연 기판과 균일한 점착을 방해하여, TFT 어레이의 손상 및 소자내의 잔류 응력을 유발 시켜 소자의 수명을 저하시키는 문제점이 있다.
필립스사에서 제공하는 EPLaR 공정은 유리 지지 기판의 표면에 점착층을 코팅하고, 점착층 표면에 유연 폴리머 기판을 점착시키거나 형성시킨 후, 평판 표시 소자의 화소를 구동하기 위한 TFT 어레이 및 화소를 유연 기판의 표면에 형성한다. TFT 및 평판 표시 소자의 화소 형성 공정이 완료된 후, 레이저를 이용하여 유리 지지 기판의 하부로부터 점착층을 가열하여, 제조된 플렉시블 정보 표시 소자를 유리 지지 기판으로 분리하는 방법을 제공하고 있다. 즉 레이져로 점착층을 선택적으로 조사하여 점착층의 점착력을 감소시켜, 플렉시블 정보 표시 소자가 유리 지지 기판으로부터 쉽게 분리될 수 있도록 하는 것이다. 이 발명에서, 추가적인 탈착 방법으로 점착제를 점착성이 열화되는 온도까지 가열하거나, 점착층을 용매에 침적시켜 선택적으로 용해하거나, 단순하게 기계적인 힘을 가하여 탈착하는 등의 다양한 방법도 제공한다.
ITRI의 FlexUP 방법은 상기의 EPLaR 공정과 같이 유리 지지 기판의 표면에 점착층을 형성하는 방법을 사용하고 있으나, 점착층이 정보 표시 소자의 제조 공정이 진행되는 동안에는 유연 기판을 유리 지지 기판에 견고하게 고정하는 특성을 유지하고, 제조 공정이 완료되면 점착층 점착 강도가 감소하여, 외부에서 탈착 응력을 인가하지 않아도 자체의 응력에 의하여 자동 탈착되거나, 외부의 작은 탈착력의 인가에 의해서도 쉽게 탈착되는 특성을 가지는 점착 재료를 제공하고 있다.
상기의 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법으로 제공된 임시 점착/탈착 방법에서 샤프사의 SUFTLA법은 공정단계가 복잡하고, 수율이 낮은 문제점이 있으며, 필립스사의 EPLaR 공정은 레이져 탈착 공정의 적정 작업 조건 범위가 매우 민감하게 영향을 받는 단점이 있고, ITRI의 FlexUP법은 적용 가능온도가 낮은 문제점이 있다. 따라서, 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 경제적으로 생산하기 위해서는 이러한 현안을 해결할 수 있는 새로운 공정의 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기 임시 점착/탈착 공정을 이용하여 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 제조할 때 발생하는 상기의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 상기 표시 소자가 형성된 유연 플렉시블 기판을 지지 기판으로부터 분리할 때 정보 표시 소자 기판의 변형이나 소자의 손상 없이 분리가 용이한 임시 점착/탈착층을 구비한 지지 기판을 제공하여, 제조 공정시 유연 기판의 크기 변화를 최소화하여 공정의 정밀도를 향상시켜 고해상도 정보 표시 소자를 제조 가능하게 하고, 유리 지지 기판으로부터 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 탈착할 때 소자의 변형 및 손상을 최소화 하여, 고해상도 플렉시블 정보 표시 소자를 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는
플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판에 있어서,
상기 지지기판 상에 형성된 다수의 미세 돌기가 형성된 코팅층 및
상기 코팅층 상에 형성되고 상기 지지기판과 기계적 인터로킹(mechanical interlocking)과 반데르 발스 결합이 주요 접합 기구인 물질로 형성된 임시 점착/탈착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자용 지지기판을 제공한다.
또한, 본 발명은
플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법에 있어서,
ⅰ) 지지 기판 표면에 다수의 미세 돌기 구조를 구비하는 코팅층을 형성하는 단계 및
ⅱ) 상기 코팅층 상에 상기 코팅층의 표면 전하에 반대 전하를 띤 폴리머 전해질(polyelectrolyte) 재료 또는 판상 무기물 재료를 정전기적 인력을 활용하여 반데르 발스 결합하는 임시 점착/탈착층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
플렉시블 정보 표시 소자에 있어서,
제1표면 상에 다수의 미세 돌기 구조가 형성된 플렉시블 기판,
상기 플렉시블 기판의 제2표면 상에 형성된 TFT 소자부,
상기 TFT 소자부 상에 형성된 디스플레이 소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은
플렉시블 정보 표시 소자 제조 방법에 있어서,
제17항의 단계들을 진행하고,
상기 지지기판 상에 플렉시블 기판을 형성하고,
상기 플렉시블 기판 상에 TFT를 포함하는 디스플레이 소자부를 형성하고,
상기 디스플레이 소자부 형성 후 상기 지지기판과 상기 플렉시블 기판을 물리적으로 분리하는 것을 포함하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층 (hierarchy) 구조이다.
상기 코팅층은 ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질로 형성된다.
상기 미세 돌기는 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2 이상의 형태가 혼합된 것이다.
상기 미세 돌기는 크기는 1nm 내지 1㎛이다.
상기 임시 점착/탈착층의 두께는 0.1nm 내지 1000nm이다.
상기 임시 점착/탈착층은 판상 무기물 재료이다.
상기 임시 점착/탈착층은 수용액 내에서 양의 전하 또는 음의 전하를 띠는 것을 특징으로 하는 폴리머 전해질 재료이다.
상기 임시 점착/탈착층 상부에 추가로 보조층을 구비한다.
상기 보조층은 판상 무기물 재료 또는 폴리머 전해질 재료이다.
상기 판상 무기물 재료는 탄소 계열 재료 또는 결정질 실리케이트이다.
상기 탄소 계열 재료는 산화 그래핀이다.
상기 결정질 실리케이트는 카올리나이트(Kaolinite), 서텐타인(serpentine), 딕카이트(dickite), 탈크(talc), 버미큐라이트(vermiculite), 몬모릴로나이트(montmorillonite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질이다.
상기 폴리머 전해질 재료는 수용액 내에서 이온화되어 양전하로 하전되는 것으로, PSS(poly(styrene sulfonate)), PEI(poly(ethylene imine)), PAA(poly(allyl amine)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)), PNIPAM(poly(N-isopropyl acrylamide), CS(Chitosan), PMA(poly(methacrylic acid)), PVS(poly(vinyl sulfate)), PAA(poly(amic acid)) 및 PAH(poly(allylamine))로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이거나, 또는 수용액 내에서 이온화되어 음전하로 하전되는 것으로, NaPSS(Sodium poly(styrene sulfonate)), PVS(poly(vinly sulfonate acid)), 및 PCBS(Poly(1-[p-(3′-carboxy-4′-hydroxyphenylazo) benzenesulfonamido]-1,2-ethandiyl)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이다.
상기 판상 무기물 재료는 Mg가 첨가된 산화 그래핀 재료를 추가로 포함한다.
본 발명에서 제공하는 제조 공정에 의하면 첫째 제조 장비의 투자비가 획기적으로 절감된다. 즉 기계적인 방법으로 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 유리 지지 기판으로부터 탈착시키기 때문에, 레이져와 같이 장비 가격이 높고 유지 관리비가 높은 설비를 사용할 필요가 없어지기 때문이다.
둘째 본 발명에서 제공하는 제조 공정에 의하면 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 결함의 발생 최소화하여 지지 유리 기판으로부터 탈착시키는 것이 가능하기 때문에 제조 공정의 수율이 향상되고, 이에 따라 제조 공정의 경제성이 제고될 것이다.
또한, 본 발명에서 제공하는 제조 공정에 의하면 유리 지지 기판의 표면에 형성된 플렉시블 기판의 평행 방향 변형을 최소화하기 때문에 마스크의 정렬이 용이하고, 이에 따라 정밀하고, 고해상도의 플렉시블 평판 정보 표시 소자를 제조하는 것이 가능하게 된다.
따라서 본 발명에서 제공하는 임시 점착/탈착층의 재료 및 제조 공정은 플렉시블 평판 정보 표시 소자의 장치 투자비의 절감 및 수율 향상에 의하여 가격 경쟁력을 제고시키고, 고해상도의 디스플레이 소자를 경제적으로 제조하는 것이 가능한 방법을 제공하게 된다.
도 1은 지지 기판의 표면에 형성된 코팅층의 일예로 사용된 ITO 박막의 표면 미세 돌기 구조를 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 2는 기계적 인터로킹(mechanical interlocking)되어 있는 플렉시블 기판과 미세돌기층을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 미세 돌기가 형성된 기판 표면에 임시 접착된 후 탈착된 플렉시블 기판의 표면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 나타낸 사진이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에서 제공하는 표면 요철 형상의 모식도를 나타낸 도면들로서, 도 4a는 판상, 도 4b는 주상, 도 4c는 반구형, 도 4d는 역반구형, 도 4e는 피라미드형, 도 4f는 불규칙 형상을 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 임시 점착/탈착층의 전단 점착 강도와 인장 점착 강도를 모식적으로 각각 나타낸 도면이다.
도 6은 직사각형인 물체에 전단력 (F)를 인가하여 전단 변형시킬 때, 전단 변형량(δ)을 나타내는 개략도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지기판 상에 임시 점착/탈착층을 형성하는 방법을 모식적으로 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 정보 표시 소자를 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1의 공정에 의하여 산화 그래핀이 코팅된 ITO 표면의 전자 현미경 사진이다.
도 10a는 본 발명의 실시예 1에 따른 ITO가 코팅된 유리 지지 기판 표면에 산화 그래핀 임시 점착/탈착층의 상부에 임시로 점착된 폴리이미드 기판의 외곽 부분을 날카로운 칼로 "ㄱ"자 형태로 절단한 후, 그의 형상을 나타낸 것이고, 도 10b는 비교예 1에 의한 임시 점착/탈착층으로 산화 그래핀층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다.
도 11은 필 테스트(peel test) 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 산화 그래핀이 임시 점착/탈착층으로 ITO가 코팅된 경우의 필테스트(peel test) 결과이고, 도 12b는 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과이다.
도 13a는 본 발명의 실시예 2에 따른 공정에 의하여 형성된 임시 점착/탈착층을 필 테스트(peel test) 장치를 이용하여 인장 점착 강도를 측정한 그래프이고, 도 13b는 비교를 위하여 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 비교예 2에 따른 임시 점착/탈착층으로 몬모릴로나이트층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다.
도 2는 기계적 인터로킹(mechanical interlocking)되어 있는 플렉시블 기판과 미세돌기층을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 미세 돌기가 형성된 기판 표면에 임시 접착된 후 탈착된 플렉시블 기판의 표면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 나타낸 사진이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에서 제공하는 표면 요철 형상의 모식도를 나타낸 도면들로서, 도 4a는 판상, 도 4b는 주상, 도 4c는 반구형, 도 4d는 역반구형, 도 4e는 피라미드형, 도 4f는 불규칙 형상을 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 임시 점착/탈착층의 전단 점착 강도와 인장 점착 강도를 모식적으로 각각 나타낸 도면이다.
도 6은 직사각형인 물체에 전단력 (F)를 인가하여 전단 변형시킬 때, 전단 변형량(δ)을 나타내는 개략도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지기판 상에 임시 점착/탈착층을 형성하는 방법을 모식적으로 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 정보 표시 소자를 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1의 공정에 의하여 산화 그래핀이 코팅된 ITO 표면의 전자 현미경 사진이다.
도 10a는 본 발명의 실시예 1에 따른 ITO가 코팅된 유리 지지 기판 표면에 산화 그래핀 임시 점착/탈착층의 상부에 임시로 점착된 폴리이미드 기판의 외곽 부분을 날카로운 칼로 "ㄱ"자 형태로 절단한 후, 그의 형상을 나타낸 것이고, 도 10b는 비교예 1에 의한 임시 점착/탈착층으로 산화 그래핀층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다.
도 11은 필 테스트(peel test) 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 산화 그래핀이 임시 점착/탈착층으로 ITO가 코팅된 경우의 필테스트(peel test) 결과이고, 도 12b는 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과이다.
도 13a는 본 발명의 실시예 2에 따른 공정에 의하여 형성된 임시 점착/탈착층을 필 테스트(peel test) 장치를 이용하여 인장 점착 강도를 측정한 그래프이고, 도 13b는 비교를 위하여 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 비교예 2에 따른 임시 점착/탈착층으로 몬모릴로나이트층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
임시 점착/탈착법을 이용한 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 공정에서, 지지 기판과 플렉시블 기판을 점착시키는 임시 점착/탈착층은 1) 각 공정 단계에서 플렉시블 기판을 견고하게 지지 기판에 고정하여 다양한 온도 및 공정 분위기에서 플렉시블 기판의 크기 변화를 최소화시키고, 응력에 의하여 벤딩되지 않도록 하여야 하며, 2) 진공 및 고온 공정에서 분해되거나 열화되어 점착력이 열화되지 않아야 하고, 3) TFT 공정을 포함한 표시 소자 제조 공정이 완료되고 난 후, 표시 소자를 분리할 때에는 TFT 및 화소가 손상되지 않는 응력에서 지지 기판으로부터 용이하게 분리되는 특성을 가져야 한다.
상기 임시 점착/탈착층의 요구조건에서 1)의 조건인 지지 기판과의 견고한 점착 특성 및 3)의 조건인 용이한 분리 특성은 상호 모순되는 특성이기 때문에, 이러한 요구 조건을 동시에 만족하는 특성을 가진 임시 점착/탈착층 재료를 제공하는 것이 일반적으로 매우 곤란하다.
그러나, 본 발명의 연구자들은 임시 점착/탈착층의 두께 및 재료의 특성을 적절하게 조절할 경우, 이들 모순되는 요구 조건을 동시에 만족하는 임시 점착/탈착층을 제공하는 것이 가능하다는 것을 많은 연구를 통하여 발견하게 되었고, 이를 기반으로 본 임시 점착/탈착 재료 및 제조 공정을 제공하게 되었다.
일반적으로 점착층의 점착 강도는 전단(shear) 점착 강도와 인장(tensile) 점착 강도의 두 성분으로 구성되어 있다. 전단 점착 강도는 점착되어 있는 두 물체에 전단 응력이 인가되었을 때, 점착층이 전단 응력에 견딜 수 있는 응력을 의미하고, 인장 점착 강도는 점착층에 수직한 방향으로 응력이 인가되었을 경우, 점착층이 지지할 수 있는 최대 수직 응력을 의미한다.
본 발명에서는 나노 또는 마이크론 크기의 다수의 미세 돌기가 표면에 형성된 코팅층(102)을 지지 기판(100) 상에 형성하여, 임시 점착/탈착층(104)과 표면 미세 돌기가 기계적 인터로킹 기구(mechanical interlocking mechanism)에 의하여 전단 점착 강도를 효과적으로 증대하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용하는 미세 돌기를 구비하는 코팅층(102)은 그 형상이 자연적으로 발생하는 불규칙한 형상일 수도 있고, 인공적으로 제작된 규칙적인 형상일 수도 있다.
도 1은 지지 기판(100)의 표면에 형성된 코팅층의 일예로 사용된 ITO 박막의 표면 미세 돌기 구조를 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 1에서 볼 수 있듯이 수십 nm 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 수 ㎛ 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조를 형성하고 있음을 알 수 있다.
이와 같은 미세 돌기의 표면에 형성된 매우 얇은 두께의 임시 점착/탈착층(104)은 이들 미세 돌기와 기계적 인터로킹 현상을 발생시키게 되고, 이는 궁극적으로 지지 기판(100) 표면에 형성된 플렉시블 기판이 횡방향으로 수축/팽창되는 현상을 효과적으로 구속하게 되는 결과를 발휘하게 되는 것이다.
도 2는 이러한 기계적 인터로킹 되어 있는 플렉시블 기판과 미세돌기층을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 기계적 인터로킹이 발생하는 경우, 플렉시블 기판(200) 재료 및 임시 점착/탈착층(104)이 평면상에서만 점착되는 것이 아니라, 요철이 형성된 돌기 사이로 플렉시블 기판(200) 재료 및 임시 점착/탈착층(104)이 유입되어 점착된다. 이에 따라, 플렉시블 기판(200)이 팽창 또는 수축할 경우 유입된 재료가 기판 재료의 수평 방향의 변형을 방해하여 플렉시블 기판의 횡방향 수축/팽창 현상을 더욱 효과적으로 구속하게 되는 것이다.
상기 미세 돌기를 가진 코팅층(102)은 상기 도 1에 나타낸 것과 같이 ITO와 같은 산화물 박막을 증착하는 과정에서 자연적으로 형성되는 불규칙 미세 돌기를 활용하는 것이 가능하다. 이 ITO 돌기 구조는 본 발명자의 연구 결과에 의하면, 매우 효과적인 기계적 인터로킹 효과를 나타내어 플렉시블 기판(200)의 횡방향 팽창 및 수축을 매우 효과적으로 구속하는 것으로 나타난다.
상기 다수의 미세돌기를 구비하는 코팅층(102)으로는, 예를 들면, ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, NiO 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서 제공하는 미세 돌기는 상기 재료들에서 자연적으로 형성되는 형상 및 크기에 국한되지 않고 플렉시블 기판(200) 및 임시 점착/탈착층(104)과의 기계적 인터로킹 현상을 효과적으로 발휘할 수 있는 구조이면 사용이 가능하다.
도 3은 임시 접착된 후 탈착된 플렉시블 기판의 표면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 미세 돌기 구조 형상이 임시 접착 후, 탈착된 플렉시블 기판(200) 표면으로 전사되어, 플렉시블 기판(200) 표면에 도 3과 같은 돌기 구조의 역형상을 형성하게 된다.
한편 미세 돌기 구조물을 보유한 탈착된 플렉시블 기판(200) 표면의 돌기는 가시 광선을 산란시켜, 가시광 투과도를 저하시키고 헤이즈(haze)를 발생시킬 가능성이 있다. 플렉시블 기판(200)은 플렉시블 정보 표시 소자의 모드에 따라서 가시 광선 투과도를 필요로 하기 때문에, 이와 같은 경우에는 플렉시블 기판(200)의 가시 광선 투과도를 구현하기 위해서 본 발명에서는 미세 돌기의 크기 및 형상에 대해서 적절한 범위를 제공한다. 본 발명자들의 연구 결과에 의하면, 상기 미세 돌기 구조의 요철은 그의 높이 및 폭의 크기가 1nm 내지 1㎛ 범위인 것이 바람직하고, 그 범위가 10nm 내지 100nm 범위인 것이 더욱 바람직하다.
미세 돌기의 형상은 판형, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 불규칙 형상, 또한 이들 형상의 조합등으로 기계적 인터로킹 현상을 유도할 수 있는 어느 형상이라도 사용하는 것이 가능하다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에서 제공하는 표면 요철 형상의 모식도를 나타낸 도면들로서, 도 4a는 판상, 도 4b는 주상, 도 4c는 반구형, 도 4d는 역반구형, 도 4e는 피라미드형, 도 4f는 불규칙 형상을 나타낸 것이다. 상기의 요철 형상은 본 발명에서 하나의 예로서 나타낸 것으로써, 기계적 인터로킹 현상을 효과적으로 발휘하기 위해서는 이들 표면 요철 형상을 다양하게 변화시킨 형상을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 표면 요철 형상의 크기와 형상을 가지는 박막 재료라면, 어느 것이라도 사용이 가능하다.
본 발명에서는 상기 미세돌기 구조에 의하여 지지기판(100)과 플렉시블 기판(200) 사이의 전단 점착 강도를 최대화할 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 플레시블 기판(200) 상에 플렉시블 소자를 형성한 후 지지기판(100)과 탈착이 가능하여야 하므로, 탈착이 용이하도록 인장 점착 강도를 제어하도록 상기 미세 돌기 구조 상에 상기 지지기판(100)과 반데르 발스 결합을 할 수 있는 임시 점착/탈착층(104)을 형성한다.
본 발명에서는 상기 지지기판(100)으로 유리, 석영 등을 사용하나, 딱딱하고, 추후 공정에서 플렉시블 기판(200)을 지지할 수 있는 견고한 재질이면 무방하다.
또한, 임시 점착/탈착층(104)으로는 두께가 0.1nm 내지 10nm 정도인 판상 무기물 재료 또는 두께가 1nm 내지 10nm인 폴리머 전해질 재료를 형성할 수 있다.
상기 판상 무기물 재료로는 판상 재료의 폭과 두께 비율(aspect ratio)이 100 이상인 판상 재료로서 그의 두께가 0.1nm 내지 10nm이고, 폭은 0.1㎛ 내지 1000㎛이면 무난하나, 더욱 바람직하게는 그 두께가 0.1nm 내지 1nm이고, 폭은 0.1㎛ 내지 10㎛이면 효과적이다.
상기 판상 무기물 재료로서 사용 가능한 재료는 탄소 원자가 2차원적으로 배열되어 층상 구조를 가지는 그래핀(graphene)과 산화 그래핀(graphene oxide)등을 포함하는 탄소 계열의 재료와 결정질 실리케이트 (crystalline silicate) 재료를 포함한다.
그래핀과 산화 그래핀은 탄소 원자가 sp2 결합에 의하여 2차원으로 배열되어 있기 때문에 얇은 판상 구조를 갖고 있는데, 그의 두께는 통상적으로 0.3nm정도이다. 그러나, 그래핀은 소수성(hydrophobic) 특성을 갖고 있어 이를 대면적 디바이스 소자에 코팅하는 단계가 복잡하고, 생산성이 낮아서, 대면적, 저가 점착층 형성 공정이 요구되는 공정 단계에 적용하는 데는 한계가 있다. 따라서, 본 발명에서는 그래핀 재료와 유사한 물리적 특성 및 두께를 가지나, 수용액 내에 분산성이 우수하여 수용액 공정이 가능한 산화 그래핀으로 이루어진 박편(thin sheet)을 이용하여 제작된 점착층을 제공한다.
구체적으로, 산화 그래핀은 그래핀의 기저면에 에폭사이드기(epoxide ligand)와 페놀릭 수산화기(hydroxyl ligand)를 포함하여 친수성(hydrophilic)을 가지며, 측면에는 카르복실기(carboxyl ligand)가 부착되어 있어 수용액내에서 (-) 전하를 띠고 있기 때문에 우수한 분산성을 갖는 재료이다. 본 출원의 발명자들은 상기 산화 그래핀으로 이루어진 박편을 포함하는 본 발명의 점착층은 적절하게 처리된 유리 기판의 표면과 유연 기판 재료로 사용되는 폴리머 기판 특히 폴리이미드(polyimide)와우수한 점착 강도를 가질 뿐만 아니라 생산성 및 경제성이 우수한 효과가 있음을 확인하였다.
상기 산화 그래핀 또는 환원된 산화 그래핀 박편은, 예를 들어, 허머(Hummer)법(W. S. Hummers and R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc., 1958, 80, 1339) 등과 같이, 흑연(graphite)을 과망간산칼륨(KMnO4)과 진한 황산(H2SO4)으로 산화시키고 얻어진 산화 흑연(graphite oxide)을 인터칼레이션(intercalation)과 박리(exfoliation) 과정을 통해 제조할 수 있다. 흑연의 산화, 산화된 흑연의 인터칼레이션 및 박리 방법은 허머법 이외에 다양한 방법들이 제공되고 있는 바, 용액 내에 균일하게 분산되어 있는 산화 그래핀 박편이라면 어느 방법에 의해서 제조된 것이라도 사용이 가능하다.
이 때, 상기 산화 그래핀으로 이루어진 박편은 1 내지 10개의 그래핀층으로 구성될 수 있고, 상세하게는 1 내지 5개의 그래핀층으로 구성될 수 있으나, 더욱 상세하게는 1 내지 2개의 산화 그래핀층으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 산화 그래핀 판상 재료는 Mg를 소량 포함할 수 있다. 이러한 이유는 상기 산화 그래핀 판상 재료를 사용하는 경우에는 표면이 (-) 전하를 가지기 때문에 일반적으로 사용되는 지지기판이 유리기판인 경우에는 유리기판의 표면이 (-) 전하를 띠므로, 판상 무기물 재료를 지지기판 상에 직접 형성할 수 없기 때문에 다음에 설명하는 바와 같이, 산화 그래핀 판상 재료에 Mg를 소량 포함하므로써 산화 그래핀이 (+) 전하를 띠도록 하여 지지기판과 점착이 잘 이루어지도록 하기 위한 것이다.
결정질 실리케이트 재료는 Si-O 사면체가 평면으로 배열된 시트(sheet)와 Al-O-OH 육면체가 평면으로 배열된 시트가 1:1 또는 2:1로 샌드위치 되어 접합되어 있는 카올린(Kaolin) 그룹과 스멕타이트(smectite) 그룹으로 구성되어 있다. 카올린 그룹에는 카올리나이트 (Kaolinite), 서펜타인(serpentine), 딕카이트(dickite) 등이 있고, 스멕타이트 그룹에는 탈크(talc), 버미큐라이트(vermiculite), 몬모릴로나이트(montmorillonite)등의 재료가 있다. 이들 재료는 통상적으로 층상 재료가 적층되어 있는 구조를 가지는데, 각층의 두께가 1nm 정도이고, 그의 폭은 0.1nm에서 10nm 정도를 가지는 것이 일반적이다.
이 스멕타이트 그룹의 재료들은 통상적으로 수용액내에서 표면에 (-)전하를 띠는 것이 일반적인데, 본 출원의 발명자들은 상기 스멕타이트 계열의 결정질 실리케이트 박편을 포함하는 본 발명의 점착층은 적절하게 처리된 유리 기판의 표면과 유연 기판 재료로 사용되는 폴리머 기판 특히 폴리이미드(polyimide)와 우수한 점착 강도를 가질 뿐만 아니라 생산성 및 경제성이 우수한 효과가 있음을 확인하였다.
또한, 상기 폴리머 전해질 재료로는 이온화되어 양전하로 하전되는 것이면 한정되지 아니하나, 상세하게는 PSS(poly(styrene sulfonate)), PEI(poly(ethylene imine)), PAA(poly(allyl amine)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)), PNIPAM(poly(N-isopropyl acrylamide), CS(Chitosan),PMA(poly(methacrylic acid)), PVS(poly(vinyl sulfate)), PAA(poly(amic acid)) 및PAH(poly(allylamine))로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이거나, 또는 수용액 내에서 이온화되어 음전하로 하전되는 것이면 한정되지 아니하나, 상세하게는 NaPSS(Sodium poly(styrene sulfonate)), PVS(poly(vinly sulfonate acid)), 및 PCBS(Poly(1-[p-(3′-carboxy-4′-hydroxyphenylazo) benzenesulfonamido]-1,2-ethandiyl)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 반데르 발스 결합을 하는 임시 점착/탈착층(104)은 두께를 조절함으로써 전단 점착 강도를 조절할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 임시 점착/탈착층의 전단 점착 강도와 인장 점착 강도를 모식적으로 각각 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 임시 점착/탈착층(104)의 전단 점착 강도는 지지 기판(100)으로 사용되는 지지 기판(100)과 플렉시블 기판(200)이 임시 점착/탈착층(104)에 평행한 방향으로 서로 다른 정도로 팽창 또는 수축할 때, 플렉시블 기판(200)의 수평 방향 변형을 구속할 수 있는 능력을 나타내는 것이다. 상기 임시 점착/탈착층(104)의 전단 점착 강도가 낮으면, 열팽창 계수가 큰 플렉시블 기판(200)이 온도가 상승함에 따라 팽창되는 것을 구속할 수 없기 때문에, 플렉시블 기판의 크기 변화가 발생하거나, 지지 기판으로부터 탈착되는 현상이 발생하여 포토 공정에서 마스크의 정렬 오차(misalignment)를 발생시키게 된다.
이러한 전단 점착 강도는 임시 점착/탈착층(104)을 구성하는 재료의 전단 탄성 계수(shear modulus) (G) 및 임시 점착/탈착층(104)의 두께(h)에 의하여 아래의 식에 나타낸 것과 같은 관계를 갖는다. 즉, 도 6에 도식적으로 나타낸 바와 같이 직사각형인 물체에 전단력 (F)를 인가하여 전단 변형시킬 때, 전단 강도 τ는 다음 식으로 주어진다.
[식]
τ = G δ/h
상기 식에서 보면, 상기 임시 점착/탈착층(104)의 전단 강도가 임시 점착/탈착층(104)의 두께 (h)에 반비례하여 증가하는 것을 알 수 있다. 이것은 임시 점착/탈착층(104)의 두께가 감소할수록, 일정 전단 변형(δ)량에 의하여 유도되는 전단 변형률(δ/h)의 값이 증가하기 때문이다.
따라서, 임시 점착/탈착층(104)의 전단 강도를 증가시켜, 플렉시블 기판(200)의 구속을 효과적으로 하기 위해서는 임시 점착/탈착층(104)의 두께를 감소시켜야 하는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 임시 점착/탈착층(104)의 두께를 10㎛에서 10nm로 감소시킬 경우, 동일한 온도 변화에 대해서 점착층의 전단 변형률이 1,000배 가량 증가하기 때문에, 매우 견고하게 플렉시블 기판 재료의 변형을 효과적으로 구속하는 것이 가능하다.
이렇게 형성된 임시 점착/탈착층(104)의 인장 점착 강도(도 5b 참조)는 점착층 인장 강도 및 파단 연신률에 의하여 영향을 받게 되고, 임시 점착/탈착층(104)의 인장 강도가 증가할수록, 파단 연신률이 증가할수록 연성 기판을 지지 기판으로부터 탈착하는 것이 어렵게 된다.
따라서 본 발명에서는 임시 점착/탈착층(104)의 인장 점착 강도를 적절하게 제어하여 플렉시블 정보 표시 소자를 지지 기판(100)으로부터 탈착하는 과정에서 손상되지 않도록 하여 한다. 특히 지지 기판 표면의 요철에 의한 기계적 인터로킹 효과에 의하여 전단 점착 강도가 개선되는 경우, 임시 점착/탈착층과의 접촉 면적이 평면 지지 기판 대비 증가하기 때문에, 인장 점착 강도가 적절하게 제어되지 않으면, 플렉시블 소자의 분리 과정에서 소자의 손상이 발생하게 된다.
이를 위하여, 본 발명에서는 인장 점착 강도를 지지 기판/코팅층/(임시 점착/탈착층)/플렉시블 기판 계면의 반데르 발스 결합에 의하여 제어되도록 설계하여 플렉시블 정보 표시 소자가 지지 기판(100)으로부터 쉽게 탈착되도록 구성하는 방법을 제공한다.
즉, 상기 임시 점착/탈착층(104)을 상기 지지기판(100)과 반데르 발스 결합을 할 수 있는 물질로 형성함으로써 탈착이 용이하도록 한다.
그렇기 때문에, 본 발명에서는 상기 지지기판(100)과 상기 임시 점착/탈착층(104)은 두께를 극도로 얇으며 기계적 인터로킹 효과가 구현되도록 하는 요철을 가진 지지 기판을 제공하여 전단 점착 강도를 증가시켜 플렉시블 기판의 열팽창에 의한 크기 변화를 효과적으로 구속하며, 반데르 발스 결합에 의하여 인장 점착 강도를 조절함으로써 공정 후 임시 점착/탈착층이 쉽게 탈착되도록 구성된다.
이를 위하여, 임시 점착/탈착층(104)은 임시 점착/탈착층(104)의 전단 점착 강도를 증가시켜 연성 기판의 평면 방향 변형을 효과적으로 구속하기 위해서, 본 발명에서는 임시 점착/탈착층(104)의 두께는 0.1nm 내지 1000nm로 한다.
임시 점착/탈착층(104)의 두께가 0.1nm 미만일 경우에는, 임시 점착/탈착층(104)을 균일한 두께로 형성하는 것이 곤란하여 대면적에 걸쳐 균일한 점착/탈착 강도를 얻기가 곤란하고, 임시 점착/탈착층(104)의 두께가 1000nm 이상으로 증가되면 상기 식에서 설명하는 바와 같이 점착층의 전단 점착 강도가 감소하여 평면 방향의 변형을 구속하는 성능이 떨어지기 때문이다,
본 발명에서 제공하는 임시 점착/탈착층(104)은 두께가 0.3nm 내지 100nm의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 그의 두께가 0.3nm 내지 10nm 범위일 경우 더욱 효과적이다. 이와 같이 두께가 얇은 임시 점착/탈착층(104)은 전단 점착 강도가 높아서 연성 기판의 평면 방향 변형을 효과적으로 구속하게 되고, 이에 따라 TFT 및 화소 제조 공정의 안정성과 수율을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 임시 점착/탈착층(104)과 코팅층(102) 사이 또는 상기 임시 점착/탈착층(104) 상부에 보조층(도시하지 않음)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 보조층 재료는 수용액 내에서 (+) 전하는 또는 (-) 전하를 띠는 판상 무기물 재료 또는 폴리머 전해질 재료를 사용한다.
상기 임시 점착/탈착층(104)이 판상 무기물 재료를 사용하는 경우, 상기 보조층 재료는 반대 전하를 띠는 폴리머 전해질 재료를 사용하고, 상기 임시 점착/탈착층(104)이 폴리머 전해질 재료를 사용하는 경우에는 상기 보조층 재료로는 반대 전하를 띠는 판상 무기물 재료를 사용한다.
상기 보조층을 추가로 구비하는 이유는, 임시 점착/탈착층(104)의 전단 점착 강도 및 인장 점착 강도를 필요에 따라서 제어할 필요가 있는데, 이들 보조층을 이용하여 임시 점착/탈착층(104)의 기계적/물리적/화학적 성질을 추가적으로 제어하는 것이다
상기 보조층 재료로 사용되는 판상 무기물 재료와 폴리머 전해질 재료는 앞에서 열거한 임시 점착/탈착층(104)의 재료의 조합으로 사용되며, 형성하는 두께 역시 동일하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 총 두께가 앞서 언급한 1000nm를 넘지 않는 범위 내에서 상기 임시 점착/탈착층(104)과 보조층의 층 구조를 2번 이상 다수 반복하여 형성할 수도 있다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판의 제조 방법을 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한다.
구체적으로, 본 발명의 지지기판 제조 공정은
ⅰ) 지지 기판(100) 표면에 다수의 미세 돌기 구조를 구비하는 코팅층(102)을 형성하는 단계 및 ⅱ) 상기 코팅층(102) 상에 상기 코팅층(102)의 표면 전하에 반대 전하를 띤 폴리머 전해질(polyelectrolyte) 재료 또는 판상 무기물 재료를 정전기적 인력을 활용하여 임시 점착/탈착층(104)을 형성하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 상기 ⅰ) 단계 이후, 상기 코팅층(102) 표면을 음의 전하 또는 양의 전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 그리고, 상기 ii)의 공정을 1회 이상 반복하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 지지 기판(100) 표면의 미세 돌기를 구비하는 코팅층(102)은 다양한 방법을 통하여 형성하는 것이 가능하다. 먼저 ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, NiO등과 같이 산화물 박막층을 형성하는 경우, 이들 박막을 형성하는데 사용되는 통상적인 박막 형성방법인 플라즈마 스퍼터링법(plasma sputtering method), 전자빔 증착법(electron evaporation method), 레이저 증착법(laser evaporation method), 화학 증착법(chemical vapor deposition method)등의 방법을 적용하여 이들 코팅 공정에서 자연적으로 발생하는 표면 미세 돌기 구조를 활용한다. 이 경우 코팅층의 두께는 10nm에서 1000nm의 범위를 가지는 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 25nm에서 150nm의 범위를 가지는 것이 효과적이고, 경제적이다.
표면 미세 돌기를 형성하는 또 다른 방법으로는 나노 임프린트 (Nanoimprint)법등에 의한 전사법을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면 SiO2 졸-겔법에 의하여 지지 기판(100) 표면에 얇은 코팅층(102)을 형성하고, 구현하고자 하는 미세 돌기의 역형상을 가진 다이(die)를 코팅 막의 표면에 압력을 가하여 다이의 역형상이 전사되도록 하는 방법이다. 이때 다이의 돌기 형상은 도 4a 내지 도 4f에 모식적으로 나타낸 인공적으로 제조된 형상일 수도 있고, 자연 구조물을 전사하여 얻어진 임의의 형상을 다이의 형상으로 사용하는 것도 가능하다. 나노 임프린트에 의하여 형성된 미세 돌기 구조물은 고온의 열처리 과정을 거쳐 강도 및 화학적 안정성을 부여하는 처리를 하는 것이 바람직한데, SiO2 졸-겔 코팅의 경우에는 500℃ 이상의 온도에서 열처리를 하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 미세 돌기를 구비한 코팅층(102) 상에 임시 점착/탈착층(104)을 수용액내의 정전기적 인력을 이용하여 형성한다.
이를 위해서, 지지 기판(100) 상에 형성된 미세 돌기를 구비한 코팅층(102)을 하전시키는 것이 필요한데, 이를 위해서 피라나 용액(piranha solution) 처리, 또는 플라즈마(plasma) 처리를 한다.
피라나 용액은 농축 황산과 30% 과산화수소 용액을 3:1 내지 7:1 범위로 혼합된 강한 산화제 용액이어서, 지지 기판(100) 상에 형성된 코팅층(102)의 표면에 수산기(OH기)를 형성시켜 수용액내에서 코팅층(102) 표면이 음의 전하 전하를 띠도록 한다. 이와 유사하게 지지 기판(100) 상에 형성된 코팅층(102) 표면을 O2 플라즈마 처리하면, 이 또한 역시 재료 표면에 수산기 형성을 촉진시켜 수용액 내에서 재료 표면이 음의 전하를 띠도록 하는 역할을 하게 된다.
이에 비하여 아르곤과 같이 불활성 가스 플라즈마 처리를 하면 코팅층(102) 표면의 산소 이온이 선택적으로 스퍼터링되어 제거되고, 이에 따라 양의 전하를 띠게 하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 지지 기판(100) 상의 미세 돌기가 구비된 코팅층(102) 재료 중의 일부 산화물 코팅 재료들은 별도의 처리 없이도 수용액에 침적하였을 경우, 자체적으로 표면이 하전되는 특성을 가진다. 예를 들면 MgO, ZnO, Al2O3, La2O3 등과 같은 재료는 수용액에 침적하였을 경우, 표면에 양의 전하를 띠고, ZrO2, SiO2, SnO2, NiO등은 표면에 음의 전하를 띠게 된다. 수용액내에서 재료의 표면이 자발적으로 하전되는 현상은 재료의 화학적 특성에 의하여 좌우되는 데, 이러한 재료가 지지 기판의 표면에 미세 돌기를 구비된 코팅층(102)이면 상기 표면 처리하는 단계는 생략이 가능하다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층(102) 상에 임시 점착/탈착층(104)을 형성하는 방법을 모식적으로 도시한 도면들이다.
상기와 같이 지지 기판(100) 상에 형성된 코팅층(102) 표면을 하전시키고 난 후, 코팅층(102)의 표면과는 반대 전하를 띠고 있는 재료가 용해되어 있는 용액 내에 지지 기판(100)을 침적시키면, 코팅층(102) 표면에 반대 전하를 가진 물질이 정전기적 인력에 의하여 이끌려 코팅되어 임시 점착/탈착층(104)이 형성된다.
예를 들면 피라나 용액 처리에 의하여 수산기의 형성으로 음의 전하로 하전된 지지 기판을 수용액 내에서 양의 전하로 하전되는 PAH(poly(allylamine hydrochloride)) 폴리머 전해질(polyelectrolyte) 용액 내에 침적시키면, 양의 전하를 띤 PAH가 정전기적 인력에 의하여 음의 전하를 띤 지지 기판 표면으로 끌려와 코팅된다. PAH의 코팅이 진행됨에 따라 지지 기판상의 코팅층(102)의 (-) 표면 전하는 차폐되고, 궁극적으로는 지지 기판상의 코팅층(102) 표면을 (+) 전하로 덮게 되고(전하 역전: charge inversion) 되는데, 이 단계에 이르면 코팅층(102) 표면의 PAH와 용액내의 PAH간에 정전기적 반발력에 의하여 더 이상 코팅이 진행되지 않게 된다. 즉, 임시 점착/탈착층(104)의 두께가 일정 두께까지 증가한 후, 그 이상 증가하지 않는 "자율 제어"되는 특성을 갖게 된다. 이와 같이 표면 전하 역전현상을 모식적으로 나타내면 도 7a와 같다. 통상적으로 이와 같은 코팅 공정에 의하여 형성된 임시 점착/탈착층(104)의 두께는 0.1nm 내지 10nm의 범위를 가지는 것이 일반적인데, 이는 코팅 용액의 이온 세기(ionic strength), 폴리머 전해질의 종류 및 분자량등에 의하여 영향을 받는다.
이와 같이 정전기력에 의하여 코팅층(102)의 표면에 하나의 임시 접착/탈착층(104)이 코팅되어 있는 현상을 모식적으로 나타내면 도 7a와 같다. 이와 같이 정전기력에 의하여 코팅이 진행된 임시 점착/탈착층(104)은 정전기력이 작용되는 두께까지 코팅이 진행되기 때문에 본 발명에서 제공하는 매우 얇은 두께의 임시 점착/탈착층(104)을 형성시키는데 매우 적합하다. 통상적으로 이와 같은 임시 점착/탈착층(104)의 두께는 표면 전하 및 재료의 특성에 의하여 주로 좌우되는데, 본 발명자들의 연구 결과에 의하면 0.1nm 내지 10nm의 두께까지 형성하는 것으로 확인되었다.
한편, 상기 폴리머 전해질 재료는 수용액 내에서 이온화되어 양전하로 하전되는 것이면 한정되지 아니하나, 상세하게는 PSS(poly(styrene sulfonate)), PEI(poly(ethylene imine)), PAA(poly(allyl amine)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)), PNIPAM(poly(N-isopropyl acrylamide), CS(Chitosan),PMA(poly(methacrylic acid)), PVS(poly(vinyl sulfate)), PAA(poly(amic acid)) 및 PAH(poly(allylamine))로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
유사한 접근 방법으로 코팅층(102) 표면을 아르곤 플라즈마 처리를 통하여 양의 표면 전하를 형성시킨 후, 이를 음의 전하를 띠고 있는 판상 구조의 무기 산화물 재료, 예를 들어, 산화 그래핀이 분산되어 있는 용액내에 침적시키면, 산화 그래핀이 상기 코팅층 표면에 일정 두께로 코팅된다. 산화 그래핀층은 코팅된 산화 그래핀층의 음의 전하와 용액내의 산화 그래핀 사이의 정전기적 반발력에 의하여 일정 두께를 갖도록 두께가 자율적으로 정밀하게 제어된다.
이때, 판상 무기물 재료로는 탄소 계열 재료 또는 결정질 실리케이트를 사용하며, 탄소 계열 재료는 산화 그래핀을 사용하고, 이 경우 음의 전하를 띠는 Na-첨가 몬모릴로나이트(montmorillonite)와 같은 층상 실리케이트 재료 또는 수용액내에서 음의 전하로 하전되는 폴리머 전해질 재료도 동일한 방법으로 코팅층으로 형성하는 것이 가능하다. 음의 전하를 띠는 판상 무기물 재료가 코팅된 지지 기판을 모식적으로 나타내면 도 7b와 같다.
상기 폴리머 전해질 재료는 수용액 내에서 이온화되어 음전하로 하전되는 것이면 한정되지 아니하나, 상세하게는 NaPSS(Sodium poly(styrene sulfonate)), PVS(poly(vinly sulfonate acid)), 및 PCBS(Poly(1-[p-(3′-carboxy-4′-hydroxyphenylazo) benzenesulfonamido]-1,2-ethandiyl)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
상기 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같은 방법으로 형성된 하나의 층으로 이루어진 단일 점착층을 임시 점착/탈착층(104)으로 활용하는 것이 가능하다
또한 상기 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같은 방법으로 형성된 첫번째 임시 점착/탈착층(104)의 표면에 반대 전하를 띤 판상 무기물 또는 폴리머 전해질(polyelectrolyte) 재료를 추가로 코팅하여 판상 무기물/폴리머 전해질 또는 폴리머 전해질/층상 무기물이 이중층(bi-layer)을 이루는 점착층을 임시 점착/탈착층(104)으로 사용하는 것이 가능하다. 또한 상기 과정을 반복하여 하나 또는 그 이상 이중층으로 이루어진 임시 점착/탈착층(104)을 사용하는 것이 가능하다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 도 7a에 도시된 과정으로 코팅되어 표면이 양전하를 띠는 PAH 폴리머 전해질로 코팅된 코팅층(102) 표면은 다시 음의 전하를 띠는 산화 그래핀 현탁액에 침적하여 산화 그래핀을 코팅한다. 이를 모식적으로 나타내면 도 7c와 같다. 도 7a와 도 7c의 과정을 반복하여 다수의 이중층으로 구성된 임시 점착/탈착층(104)을 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 정전기적 인력을 이용하는 코팅 방법은 양전하를 띠는 폴리머 재료와, 음전하를 띠는 산화 그래핀 간의 정전기적 인력을 이용하는 것을 의미한다. 이 방법에 의하면, 정전기적 인력에 의해 음전하로 하전된 산화 그래핀이 폴리머에 의해 양전하로 하전된 기재 표면으로 끌려와서 코팅면을 이루기 때문에, 상기 산화 그래핀이 폴리머 유기물층 표면까지 도달하는데 필요한 시간을 조절하면, 판상 무기물 재료 및 폴리머 전해질의 코팅 두께 및 코팅 면적 비율을 제어하는 것이 가능하다.
또 다른 하나의 구체적인 예에서 상기 도 7b 과정으로 코팅되어 표면이 음의 전하를 가진 산화 그래핀으로 코팅된 코팅층(102)의 표면은 다시 양의 전하를 가진 폴리머 전해질 재료를 이용하여 이중층을 형성하는 것이 가능한데, 이를 도 7d에 모식적으로 나타내었다. 도 7b와 7d의 과정을 반복하여 다수의 이중층으로 구성된 임시 점착/탈착층(104)을 형성하는 것이 가능하다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 이중층은, Na-첨가 몬모릴로나이트/양의 전하를 띠는 폴리머 전해질로 이루어진 것을 적용하는 것이 가능하다. 양의 전하를 띠는 전해질 재료는 수용액 내에서 이온화되어 양전하로 하전되는 것이면 한정되지 아니하나, 상세하게는 PSS(poly(styrene sulfonate)), PEI(poly(ethylene imine)), PAA(poly(allyl amine)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)), PNIPAM(poly(N-isopropyl acrylamide), CS(Chitosan),PMA(poly(methacrylic acid)), PVS(poly(vinyl sulfate)), PAA(poly(amic acid)) 및 PAH(poly(allylamine))로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 폴리머 임시 점착/탈착층(104)은 폴리머를 구성하는 모노머 또는 올리고머 유기물을 분자 상태로 증발시킨 후, 지지 기판의 표면 또는 판상 무기물 재료가 코팅되어 있는 지지기판의 표면에 응축시키고 중합시켜 형성할 수 있다. 상기 분자 상태로의 증발 방법은 한정되지는 아니하고, 플래시 증발법(flash evaporation) 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 폴리머 임시 점착/탈착층(104)은 폴리머가 용해된 용액을 지지 기판의 표면 또는 판상 무기물 재료 가 코팅되어 있는 지지기판의 표면에 인쇄하고 건조하여 형성할 수 있다.
폴리머 용액을 인쇄하는 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 테이블 코팅(table coater method), 닥터 블레이드 코팅법(doctor blade coating), 침적 코팅 (dip coating), 바코팅, 스크린 코팅, 잉크제트 프린팅(inkjet printing)등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
또 다른 구체적 예에서, 상기 폴리머 임시 점착/탈착층(102)은 폴리머 전해질 재료가 용해된 용액을 지지 기판 표면 또는 판상 무기물 재료가 코팅되어 있는 지지 기판 표면에 스프레이 코팅(spray coating)법을 이용하여 형성할 수 있다.
이상의 방법으로 사용하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판의 제조를 완료한다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 정보 표시 소자를 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 방법으로 형성된 임시 점착/탈착층이 형성된 지지기판 상에 플렉시블 기판을 형성한다.
플렉시블 기판(200)은 임시 점착/탈착층의 표면에 플렉시블 기판(200)을 구성하는 모노머, 올리고머, 폴리머 재료를 코팅한 후, 이를 열 경화, UV 경화, 자연 건조 경화등의 방법으로 형성할 수 있다. 상기 모노머 또는 올리고머, 폴리머의 코팅 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 테이블 코팅(table coater method), 닥터 블레이드 코팅법(doctor blade coating), 침적 코팅 (dip coating) 또는 바코팅 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 스크린 코팅, 잉크제트 프린팅(inkjet printing) 등의 방법도 사용될 수 있다.
또한 기 형성된 플렉시블 기판(200)을 상기 임시 점착/탈착층(104)의 표면에 라미네이션 방법으로 부착시키는 방법을 사용하는 것이 가능하다. 플렉시블 기판(200)을 지지 기판(100)의 표면에 접착시키는 방법은 라미네이션 방법으로 이루어질 수 있는데, 플렉시블 기판(200)의 라미네이션은 평판형 플렉시블 기판을 지지 기판(100)에 기계적 압력을 인가함으로써 이루어질 수 있다. 또 다른 구체적인 예에서, 상기 라미네이션은 실린더 기재에 기계적 압력을 인가함으로써 이루어질 수 있다.
상기 플렉시블 기판(200)은 최종 플렉시블 소자에서 플렉시블 기판 역할을 하며, 잘 깨지지 않으며 곡면 구현이 가능한 특성을 가지고 있다. 상기 플렉시블 기판(200) 상부에 TFT 소자 및 정보 표시 소자가 형성된다. 상기 플렉시블 기판(200)은 두께가 얇을수록 가볍고 곡면 구현이 용이하나, 그 상부에 형성된 층들과 소자들이 후술하는 지지기판(100)과의 분리 과정에서 지지기판(100)을 분리한 후에도 플렉시블 기판(200)에 의해 그 상기 층들과 소자들이 유지될 수 있을 정도의 두께는 확보하여야 하므로, 상기 플렉시블 기판(200)의 두께는 5㎛ 내지 100㎛가 적당하고, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 30㎛ 범위를 가지는 것이 적절하다.
상기 플렉시블 기판(200)의 예로는 고온에서도 특성이 변하지 않는 고온용 유기막을 사용하고, 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 파릴렌, 폴리에틸렌, 나프탈렌(PEN), 폴레에테르술폰(PES), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리아세틸, 미라르(mylar) 기타 플라스틱 재료가 사용될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 용도에 맞는다면 이외의 공지의 폴리머 기판도 사용할 수 있다. 이 중, 폴리이미드는 기계적 특성이 우수하고, 내열성이 우수하므로 추후 플라스틱 막 상에 소자를 형성하는 경우, 고온 공정에서도 열적 안정성이 있어, a-Si의 저온 결정화 처리(Low Temperature Poly Silicon) 및 활성화 열처리공정(activation heat treatment) 공정 시에도 열적인 안정성이 유지된다는 장점이 있다.
도 8c를 참조하면, 플렉시블 기판(200) 상에 플렉시블 기판(200)을 통하여 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여 보호막(passivation layer; 202)을 형성하여 추후 플렉시블 소자 제조 공정시 별도의 전처리 공정 없이 표준 공정을 적용할 수 있다. 보호막(202)으로는 무기물층만을 사용하거나 무기물층과 폴리머층의 복합층을 사용할 수 있다.
무기물층으로는 메탈 옥사이드(metal oxide), 메탈 나이트라이드(metal nitride), 메탈 카바이드(metal carbide), 메탈 옥시나이트라이드(metal oxynitride) 및 이들의 화합물이 사용될 수 있다. 메탈 옥사이드로는 SiO2, 알루미나, 티타니아, 인듐 옥사이드(Indium Oxide), 틴 옥사이드(Tin Oxide), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide), 및 이들의 화합물이 사용될 수 있다. 메탈 나이트라이드로는 알루미늄 나이트라이드(aluminium nitride), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride) 및 이들의 화합물이 사용될 수 있다. 메탈 카바이드로는 실리콘 카바이드가 사용될 수 있으며, 메탈 옥시나이트라이드로는 실리콘 옥시나이트라이드가 사용될 수 있다. 무기물층으로는 이 밖에도 실리콘 등 수분 및 산소의 침투를 차단할 수 있는 어떠한 무기물도 사용할 수 있다.
한편, 이러한 무기물층은 증착에 의해 성막될 수 있는데, 이렇게 무기물층을 증착할 경우에는 무기물층에 구비되어 있는 공극이 그대로 자라나게 되는 한계가 있다. 따라서, 이러한 공극이 같은 위치에서 계속하여 성장하는 것을 방지하기 위하여, 무기물층 외에 별도로 폴리머층을 더 구비할 수 있다.
이 폴리머층은 유기 폴리머(organic polymer), 무기 폴리머(inorganic polymer), 유기금속 폴리머(organometallic polymer), 및 하이브리드 유기/무기 폴리머(hybrid organic/inorganic polymer) 등이 사용될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 상기 보호막(202)은 PECVD 법 등의 공지의 증착법으로 형성한다. 도 8d를 참조하면, 상기 보호막(202)을 형성한 후 보호막(202) 상에 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함)소자를 포함하는 전자 소자를 형성한다. TFT 소자로서는 폴리 실리콘 TFT, a-실리콘 TFT, a-산화물 TFT, 유기 TFT 등을 형성할 수 있다.
산화물 TFT를 사용하는 경우, a-IGZO (amorphous In-Ga-Zn Oxide), a-IZO (amorphous In-Ga Oxide), a-IZTO (amorphous In-Zn-Sn Oixde)등을 포함하는 다양한 산화물 반도체 재료를 사용하는 것이 가능하고, 유기 TFT를 사용하는 경우, 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질을 사용할 수 있다.
폴리 실리콘 TFT를 사용하는 경우에는, 반도체층으로는 비정질 실리콘층을 결정화하여 폴리실리콘 반도체층으로 하며, RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, SPC(Solid Phase Crystallization)법, ELA(Eximer Laser Annealing)법, MIC(Metal Induced Crystallization)법, MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)법, SGS(Super Grained Silicone)법, SLS(Sequential Lateral Solidification)법, JIC(Joul Heating Crystallization)법 등으로 결정화공정을 진행할 수 있으며, 하부 기판이 플라스틱 기판으로 형성되어 있기 때문에 공정 온도가 제한되므로 저온결정화법(Low Temperature Polysilicone; LTPS)에 의하여 폴리실리콘을 형성하는 것이 바람직하다.
폴리 실리콘 TFT를 제조하기 위하여, 먼저, 보호막(202) 상에 비정질 실리콘을 도포한다. 이어서, 앞서 언급한 하나의 결정화법으로 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화한다. 결정화 이전 비정질 실리콘을 패턴하거나 결정화 이후 폴리 실리콘을 패턴하여 섬 모양의 반도체층 패턴(204)을 형성한다.
그 상부에 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막(206)을 도포한다. 게이트 절연막(206)으로는 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 또는 이들의 복합층을 사용할 수 있다. 이어서, 게이트 절연막(206) 상에 게이트 전극 물질을 도포한 후 패터닝하여 게이트 전극(208)을 형성한다. 게이트 전극 물질은 통상의 게이트 전극 물질을 사용한다. 예를 들어, Mg, Al, Cu, Ni, Cr, Mo, W, MoW 또는 Au 등의 물질을 사용하며, 이들의 단일층 또는 이들의 복수의 층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(208)을 형성한 후 층간 절연막(210)을 형성한다. 층간 절연막(210)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 층간 절연막(210)을 형성한 후 층간 절연막(210) 중 반도체층(204)의 소스/드레인 영역(s, d)에 해당하는 부분을 패턴하여 소스/드레인 영역(s, d)을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 그리고 나서, 그 상부에 소스/드레인 전극 물질을 도포한 후 패턴하여, 소스/드레인 전극(212s, 212d)을 형성한다.
이상의 공정으로 TFT 소자를 완성한다. 본 설명에서는 탑 게이트형 TFT에 대하여 설명하였으나, 게이트 전극이 반도체층 하부에 위치하는 바텀 게이트형 TFT도 적용할 수 있으며, 표준 공정을 적용하였으나, 당업자 수준에서 공지의 기술을 바탕으로 하여 공정 순서의 변경 또는 공정 조건의 변경은 가능하다.
TFT 소자 상부에 다양한 전자 소자들이 형성될 수 있으나, 이하에서는 편의상 유기전계 발광소자(OLED)에 대하여 설명한다. 소스/드레인 전극(212s, 212d)을 형성한 후 그 상부에 보호막(passivation layer; 214) 및/또는 평탄화막(planarization layer; 216)을 형성한다. 보호막(214)과 평탄화막(216)은 BCB 또는 아크릴 등과 같은 유기물, 또는 SiNx, 실리콘옥사이드 등과 같은 무기물로 형성될 수 있고, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있으며 공정 조건에 따라 다양한 변경이 가능하다.
포토리소그래피 공정으로 보호막(214) 및/또는 평탄화막(216)을 패턴하여 비아홀을 형성한다.
도 8e를 참조하면, 상기 보호막(214) 또는 평탄화막(216) 상에 상기 TFT의 소스 또는 드레인 전극(212s, 212d)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(300)을 형성한다. 제 1 전극(300)은 디스플레이 소자에 구비되는 전극들 중 하나의 전극으로서 사용되는 것으로, 반사성 전극 또는 투과성 전극을 사용할 수 있다.
투과성 전극으로는 투명 전도성 산화물(TCO)로서, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 사용하거나, 또는 금속 박막으로서 Ag, Mg, Ca, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물을 얇은 두께로 형성하여 광을 투과할 수 있다.
반사형 전극으로서는, Ag, Mg, Ca, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물을 일정 두께 이상 형성하여 사용하거나, 또는 상기 금속막을 반사막으로 하여 그 상부에 투명 전도성 산화막, 즉, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 형성하는 다층 구조로 형성하여 사용할 수 있다.
제 1 전극(300)은 애노드 전극 또는 캐소드 전극일 수 있다.
상기 제 1 전극(300)은 통상적인 성막 방법으로 스퍼터링, 기상증착법 등으로 형성할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 상기 제 1 전극(300) 상에 제 1 전극(300)의 일부가 노출되도록 절연성 물질로 패터닝된 화소 정의막(302)을 형성한다. 화소 정의막(302)은 아크릴 수지, 폴리이미드 등 유기 절연물질 또는 무기 절연 물질을 사용한다.
화소 정의막(302)을 형성한 후 기판 전면에 걸쳐 제 1 중간층(304, 306)을 형성한다. 제 1 중간층(304, 306)으로는 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 형성하거나, 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 형성한다. 정공 주입층 및/또는 정공 수송층과 전자 주입층 및/또는 전자 수송층은 표준 공정에 의하여 형성하며, 공정 조건에 따라 당업자 수준에서 변경할 수 있다.
상기 정공주입층으로는 CuPc(cupper phthalocyanine), TNATA, TCTA, TDAPB, TDATA, PANI(polyaniline) 또는 PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene) 등을 사용할 수 있고, 상기 정공수송층으로는 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD,MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine ) 또는 PVK 등을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층으로는 PBD, TAZ, spiro-PBD와 같은 고분자재료 또는 Alq3, BAlq, SAlq와 같은 저분자재료를 사용할 수 있고, 상기 전자주입층으로는Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminum), LiF(Lithium Fluoride), 갈륨 혼합물(Ga complex), PBD를 사용하여 형성할 수 있다.
이어서, 발광층(308)을 형성한다. 상기 발광층(308)은 R, G, B별로 각각 형성하며, 인광 또는 형광 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, R 발광층, G 발광층 및 B 발광층 모두 인광 물질 또는 형광 물질을 사용하거나, 인광 물질과 형광 물질의 조합을 사용할 수 있다.
상기 발광층(308)이 형광발광층인 경우, Alq3(8-trishydroxyquinoline aluminum), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene; DSB), 디스티릴벤젠 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), DPVBi 유도체, 스파이로-DPVBi 또는 스파이로-6P(spirosexyphenyl) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기발광층(308)이 인광발광층인 경우, 호스트 물질로서 아릴아민계, 카바졸계 또는 스피로계 등의 물질, 바람직하게는 CBP(4,4 -N,N dicarbazole- biphenyl), CBP 유도체, mCP (N,N -dicarbazolyl-3,5-benzene) mCP 유도체 또는 스피로계 유도체 등을 사용할 수 있으며, 도판트 물질로서 Ir, Pt, Tb, 또는 Eu 등의 중심금속을 갖는 인광유기금속착체를 사용할 수 있으며, 상기 인광유기금속착제는 PQIr, PQIr(acac), PQ2Ir(acac), PIQIr(acac) 또는 PtOEP 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층(308)은 고정세 마스크를 사용한 진공증착법, 잉크젯 프린트법 또는 레이저 열전사법 등을 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층(308) 상에 기판 전면에 걸쳐 제 2 중간층(310, 312)을 형성한다. 제 2 중간층(310, 312)으로는 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 형성하거나, 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 형성한다. 앞서 설명한 제 1 전극(300) 상에 제 1 중간층(304, 306)으로 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 형성한 경우에는 제 2 중간층(310, 312)으로 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 형성하고, 제 1 중간층(304, 306)으로 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 형성한 경우에는 제 2 중간층(310, 312)으로 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 형성한다. 이에 더하여, 정공 억제층(hole blocking layer; HBL) 또는 전자 억제층(electron blocking layer; EBL)을 추가로 구성할 수 있다. 제 2 중간층은 제 1 중간층에서 사용되는 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
제 1 중간층(304, 306)과 제 2 중간층(310, 312)은 표준 공정에 의하여 형성하며, 공정 조건에 따라 당업자 수준에서 변경할 수 있다.
이어서, 그 상부에 제 2 전극(314)을 형성한다. 제 2 전극(314)도 제 1 전극(300)과 마찬가지로 반사형 전극 또는 투과성 전극으로 형성될 수 있다.
투과성 전극으로는 투명 전도성 산화물(TCO)로서, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 사용하거나, 또는 금속 박막으로서 Ag, Mg, Ca, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물을 얇은 두께로 형성하여 광을 투과할 수 있다.
반사형 전극으로서는, Ag, Mg, Ca, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물을 일정 두께 이상 형성하여 사용하거나, 또는 상기 금속막을 반사막으로 하여 그 상부에 투명 전도성 산화막, 즉, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 형성하는 다층 구조로 형성하여 사용할 수 있다.
제 2 전극(314)은 제 1 전극(300)이 애노드 전극인 경우에는 캐소드 전극이고, 제 1 전극(300)이 캐소드 전극인 경우에는 애노드 전극이 된다.
제 2 전극을 형성한 후 그 상부에 무기막 또는 유기막 또는 이들의 혼합막을 사용하여 보호막(316)을 형성한다.
보호막(316)을 형성한 후 디스플레이 소자를 봉지한다. 봉지 방법으로는 봉지 기판을 사용하여 봉지하거나 또는 파릴렌 등과 같은 유기막을 사용하여 디스플레이 소자 전체를 둘러싸는 형태로 봉지할 수 있다.
도 8f를 참조하면, 봉지를 완료한 후 지지기판으로부터 플렉시블 정보 표시 소자를 분리하는 공정을 진행한다. 본 발명의 임시 점착/탈착층은 전단 점착 강도는 높아서 열팽창 및 팽윤에 의한 길이 변화를 구속하는데 효과적이고, 인장 점착 강도는 낮아서 기계적인 응력을 인가하여 탈착하는 것이 가능하다. 즉 임시 점착/탈착층간, 또는 지지기판과 임시 점착/탈착층간 또는 임시 점착/탈착층과 플렉시블 기판 사이에는 반데르 발스 결합을 하고 있고, 특히 판상 무기물 재료를 이용하여 반데르 발스 결합력을 추가로 조절하기 때문에 추가적인 처리 없이 플렉시블 정보 표시 소자를 기계적으로 탈착시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에서는 플렉시블 정보 표시 소자를 탈착시 지지기판과 상기 임시 점착/탈착층 사이에서도 탈착이 일어날 수 있어, 탈착 후 상기 플렉시블 기판에서 소자가 형성되지 않은 면에는 임시 점착/탈착층이 전면에 또는 일면에 남을 수 있다.
또한, 본 발명에서는 지지기판 상에 형성된 다수의 미세 돌기를 갖는 코팅층의 표면 형상이 그대로 플렉시블 기판의 일면에 도 3과 같이 전사되어 형성되기 때문에 탈착 공정 후에 소자가 형성되어 있지 않은 플렉시블 기판의 일면에는 다수의 미세 돌기 구조가 형성된다.
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조이다.
상기 미세 돌기는 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2이상의 형태가 혼합된 형태이고 크기가 1nm 내지 1㎛, 더욱 바람직하기로는 10nm 내지 100nm이어야 한다.
이러한 이유는 이미 앞에서 언급한 바 있듯이, 이들 미세 돌기는 가시 광선을 산란시켜, 가시광 투과도를 저하시키게 되기 때문에 플렉시블 정보 표시 소자의 모드에 따라서 가시 광선 투과도를 필요로 하므로, 이와 같은 경우에는 플렉시블 기판의 가시 광선 투과도를 구현하기 위해서 본 발명에서는 미세 돌기의 크기 및 형상에 대해서 적절한 범위가 요구된다.
본 발명에서는, 도 8f에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 점착층을 구비한 롤을 플렉시블 정보 표시 소자가 형성되어 있는 기판의 표면에 접착시키고, 롤을 회전시키는 방법으로 탈착을 한다. 이 경우 롤의 직경은 플렉시블 정보 표시 소자에 과도한 벤딩 응력을 인가하지 않는 크기를 가지는 것이 바람직하고, 지지 기판의 한 변의 길이보다 원주 길이가 긴 것이 바람직하다. 또한, 롤을 이용함으로써 탈착시 플렉시블 소자가 꺽이는 것에 의한 손상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 설명한다. 다만, 하기하는 본 발명의 실시예들은 본 발명을 좀더 잘 이해하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
ITO가 코팅되어 있는 유리 지지 기판을 준비하고, 아세톤 용액에 담궈서 초음파 세척을 약 10분간 실시하여 표면의 유분등의 불순물을 제거하였다. 다음으로는 알코올 용액에 담궈 동일한 방법으로 세척한 후, 최종적으로 증류수 용액에서도 같은 방법으로 세척을 하였다. 세척된 유리 지지 기판을 산화 그래핀이 0.2 mg/㎖ 용해되어 있는 용액에 침적시키고, 10분 내지 1시간 동안 용액 내에 유지시켜, 음 전하로 하전된 산화 그래핀이 양전하로 하전되는 ITO 코팅 표면에 코팅되도록 하였다. 이때 코팅 용액이 충분하게 유리 지지 기판의 표면에 공급될 수 있도록 코팅액을 유리 기판 표면에 스프레이(spray)를 하거나, 쉐이커(shaker)를 이용하여 코팅 용액이 유리 기판 표면에 반복적으로 흐르도록 하였고, 용액내의 산화 그래핀 농도를 균일하게 하기 위해서 용액을 스터링(stirring)하였다. 산화 그래핀이 코팅된 유리 지지 기판은 다시 증류수로 충분하게 세척하여 표면에 여분으로 잔류되어 있는 산화 그래핀을 제거한 후, 180℃로 가열하여 건조하였다. 도 9는 상기 공정에 의하여 산화 그래핀이 코팅된 ITO 표면의 전자 현미경 사진이다.
건조된 산화 그래핀의 표면에 폴리이미드 용액을 테이블 코터를 이용하여 코팅하고, 이미다이제이션 (imidization) 반응을 효과적으로 유도하기 위해서 140℃, 220℃, 250℃, 300℃, 350℃, 450℃까지 순차적으로 가열한 후, 1시간 동안 유지하고, 상온까지 냉각시켰다. 이때 각 온도까지 가열하는 승온 속도는 5℃/분이었다.
이렇게 제조된 시편의 전단 접착 강도를 평가하기 위해서 본 발명에서는 얻어진 시편을 450℃까지 5℃/min의 승온 속도로 가열한 후 30분간 유지한 후, 상온까지 냉각한 후, 폴리이미드 기판의 탈착 거동을 평가하였다.
도 10a는 ITO가 코팅된 유리 지지 기판 표면에 산화 그래핀 임시 점착/탈착층의 상부에 임시로 점착된 폴리이미드 기판의 외곽 부분을 날카로운 칼로 "ㄱ"자 형태로 절단한 후, 그의 형상을 나타낸 것이다. 도 10a에서 볼 수 있듯이 폴리이미드 기판이 ITO가 코팅된 유리 기판의 표면에 그대로 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 즉 기계적 인터로킹이 폴리이미드 기판을 효과적으로 고착하여, 폴리이미드 기판과 지지 기판이 점착상태를 유지하는 것을 알 수 있다.
한편 임시 점착/탈착층이 인장 점착 강도에 미치는 영향을 도 11에 모식적으로 나타낸 것과 같은 필 테스트(peel test) 장치를 이용하여 인장 점착 강도를 측정하여 도 12a, 도 12b 및 도 12c에 나타내었다.
도 12a는 산화 그래핀이 임시 점착/탈착층으로 ITO가 코팅된 경우의 필테스트(peel test) 결과이고, 도 12b는 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과이다. 산화 그래핀이 ITO 표면에 코팅되었을 경우, 인장 접착 강도가 ITO와 약 1/3이하로 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉 산화 그래핀이 임시 점착/탈착층의 인장 접착 강도를 어느 정도 감소시켜, 제조된 플렉시블 정보 표시 소자가 지지 기판으로부터 용이하게 탈착될 수 있도록 하는 역할 또한 하는 것을 볼 수 있다.
[비교예 1]
도 10b는 도 10a의 제조 공정과 동일하나, 단지 유리 지지 기판이 ITO가 코팅되지 않은 기판에 임시 점착/탈착층으로 산화 그래핀층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다. 도 10b에서 볼 수 있듯이 절개된 폴리이미드 기판이 기판내의 응력에 의하여 말려 올라가는 현상 (roll-up)이 관찰되어, 임시 점착/탈착층이 폴리이미드 기판을 적절하게 고착하지 못하고 있는 것을 보여준다. 즉 일정 조건에 있어서는 기계적 인터로킹이 없을 경우에는 폴리이미드 기판의 팽창 과 수축에서 발생하는 응력을 임시 점착/탈착층이 적절하게 지지하지 못하는 것을 보여준다.
[실시예 2]
ITO가 코팅되어 있는 유리 지지 기판을 준비하고, 아세톤 용액에 담궈서 초음파 세척을 10분간 실시하여 표면의 유분을 제거하였다. 다음으로는 알코올 용액에 담궈 동일한 방법으로 세척한 후, 최종적으로 증류수 용액에서도 같은 방법으로 세척을 하였다.
세척된 음의 전하로 하전되는 몬모릴로나이트가 0.2mg/㎖ 용해되어 있는 용액에 유리 지지 기판을 침적시키고, 10분 내지 1시간 동안 용액 내에 유지시켜, 음 전하로 하전된 몬모릴로나이트가 양전하로 하전된 ITO 코팅 표면에 코팅되도록 하였다. 이때 코팅 용액이 충분하게 유리 기판의 표면에 공급될 수 있도록 코팅액을 유리 기판 표면에 스프레이(spray)를 하거나, 쉐이커(shaker)를 이용하여 용액이 유리 기판 표면에 반복적으로 흐르도록 하였고, 용액내의 산화 그래핀 농도를 균일하게 하기 위해서 용액을 스터링(stirring)하였다. 몬모릴로나이트가 코팅된 유리 지지 기판은 다시 증류수로 충분하게 세척하여 표면에 여분으로 잔류되어 있는 몬모릴로나이트를 제거한 후, 80℃로 가열하여 건조하였다.
건조된 임시 점착/탈착층의 표면에 폴리이미드 용액을 테이블 코터를 이용하여 코팅하고, 이미다이제이션 (imidization) 반응을 효과적으로 유도하기 위해서 140℃, 220℃, 250℃, 300℃, 350℃, 450℃까지 순차적으로 가열한 후, 1시간 동안 유지하고, 상온까지 냉각시켰다. 이때 각 온도까지 가열하는 승온 속도는 5℃/분이었다.
이렇게 제조된 시편의 전단 접착 강도를 평가하기 위해서 본 발명에서는 얻어진 시편을 450℃까지 5℃/min의 승온 속도로 가열한 후 30분간 유지한 후, 상온까지 냉각한 후, 폴리이미드 기판의 탈착 거동을 평가하였다. ITO가 코팅된 유리 지지 기판 표면에 몬모릴로나이트 임시 점착/탈착층의 상부에 임시로 점착된 폴리이미드 기판의 외곽 부분을 날카로운 칼로 "ㄱ"자 형태로 절단한 후, 그의 형상은 도 10b와 같이 유사하게 나타났다. 즉 폴리이미드 기판이 ITO가 코팅된 유리 기판의 표면에 그대로 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 즉 기계적 인터로킹이 폴리이미드 기판을 효과적으로 고착하여, 폴리이미드 기판과 지지 기판이 점착상태를 유지하는 것을 알 수 있다.
한편, 임시 점착/탈착층이 인장 점착 강도에 미치는 영향을 도 11에 모식적으로 나타낸 것과 같은 필 테스트(peel test) 장치를 이용하여 인장 점착 강도를 측정하여 도 13a 및 13b에 나타내었다. 도 13a 및 도 13b는 필링 거리(peeling displacement) 대비 점착 강도간의 관계를 나타낸 것인데, 비교를 위하여 ITO 코팅층의 표면에 폴리이미드를 직접 코팅하였을 경우 필 테스트(peel test) 결과를 도 13b에 나타내었다. 몬모릴로나이트가 ITO 표면에 코팅되었을 경우, 인장 접착 강도가 ITO와 약 1/6이하로 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉 몬모릴로나이트가 임시 점착/탈착층의 인장 접착 강도를 어느 정도 감소시켜, 제조된 플렉시블 정보 표시 소자가 지지 기판으로부터 용이하게 탈착될 수 있도록 하는 역할 또한 하는 것을 볼 수 있다.
[비교예 2]
도 14는 도 10b의 제조 공정과 동일하나, 단지 유리 지지 기판이 ITO가 코팅되지 않은 기판에 임시 점착/탈착층으로 몬모릴로나이트층을 사용한 경우, 전단 점착 강도를 비교하기 위한 실험 결과이다. 도 14에서 볼 수 있듯이 절개된 폴리이미드 기판이 기판내의 응력에 의하여 말려 올라가는 현상 (roll-up)이 관찰되어, 임시 점착/탈착층이 폴리이미드 기판을 적절하게 고착하지 못하고 있는 것을 보여준다. 즉 일정 조건에 있어서는 기계적 인터로킹이 없을 경우에는 폴리이미드 기판의 팽창과 수축에서 발생하는 응력을 임시 점착/탈착층이 적절하게 지지하지 못하는 것을 보여준다.
100 : 지지기판 102 : 코팅층
104 : 임시 점착/탈착층 200 : 플라스틱 기판
202 : 보호막
204 : 반도체층 206 : 게이트 절연막
208 : 게이트 전극 210 : 층간절연막
212s, 212d : 소스/드레인 전극
214, 216 : 보호막/평탄화막
300 : 제 1 전극 302 : 화소 정의막
304, 306, 310, 312 : 제 1 중간층, 제 2 중간층
104 : 임시 점착/탈착층 200 : 플라스틱 기판
202 : 보호막
204 : 반도체층 206 : 게이트 절연막
208 : 게이트 전극 210 : 층간절연막
212s, 212d : 소스/드레인 전극
214, 216 : 보호막/평탄화막
300 : 제 1 전극 302 : 화소 정의막
304, 306, 310, 312 : 제 1 중간층, 제 2 중간층
Claims (39)
- 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판에 있어서,
상기 지지기판 상에 형성된 다수의 미세 돌기가 형성된 코팅층 및
상기 코팅층 상에 형성되고 상기 지지기판과 기계적 인터로킹(mechanical interlocking)과 반데르 발스 결합이 주요 접합 기구인 물질로 형성된 임시 점착/탈착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 코팅층은 ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 규칙적인 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2이상의 형태가 혼합된 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 크기가 1nm 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제 5 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 크기가 10nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 임시 점착/탈착층의 두께는 0.1nm 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제1항에 있어서,
상기 임시 점착/탈착층은 용액내에서 양의 전하 또는 음의 전하를 띠는 것을 특징으로 하는 판상 무기물 재료인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제1항에 있어서,
상기 임시 점착/탈착층은 수용액 내에서 양의 전하 또는 음의 전하를 띠는 것을 특징으로 하는 폴리머 전해질 재료인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제1항에 있어서,
상기 임시 점착/탈착층 상부에 추가로 보조층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판. - 제10항에 있어서,
상기 보조층은 판상 무기물 재료 또는 폴리머 전해질 재료인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소사 제조용 지지기판. - 제8항 또는 제11항에 있어서,
상기 판상 무기물 재료는 탄소 계열 재료 또는 결정질 실리케이트인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제12항에 있어서,
상기 탄소 계열 재료는 산화 그래핀인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제12항에 있어서,
상기 결정질 실리케이트는 카올리나이트(Kaolinite), 서텐타인(serpentine), 딕카이트(dickite), 탈크(talc), 버미큐라이트(vermiculite), 몬모릴로나이트(montmorillonite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제9항 또는 제11항에 있어서,
상기 폴리머 전해질 재료는 수용액 내에서 이온화되어 양전하로 하전되는 것으로, PSS(poly(styrene sulfonate)), PEI(poly(ethylene imine)), PAA(poly(allyl amine)), PDDA(poly(diallyldimethylammonium chloride)), PNIPAM(poly(N-isopropyl acrylamide), CS(Chitosan),PMA(poly(methacrylic acid)), PVS(poly(vinyl sulfate)), PAA(poly(amic acid)) 및PAH(poly(allylamine))로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합이거나, 또는 수용액 내에서 이온화되어 음전하로 하전되는 것으로, NaPSS(Sodium poly(styrene sulfonate)), PVS(poly(vinly sulfonate acid)), 및 PCBS(Poly(1-[p-(3′-carboxy-4′-hydroxyphenylazo) benzenesulfonamido]-1,2-ethandiyl)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 제8항 또는 제11항에 있어서,
상기 판상 무기물 재료는 Mg가 첨가된 산화 그래핀 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판. - 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법에 있어서,
ⅰ) 지지 기판 표면에 다수의 미세 돌기 구조를 구비하는 코팅층을 형성하는 단계 및
ⅱ) 상기 코팅층 상에 상기 코팅층의 표면 전하에 반대 전하를 띤 폴리머 전해질(polyelectrolyte) 재료 또는 판상 무기물 재료를 정전기적 인력을 활용하여 반데르 발스 결합하는 임시 점착/탈착층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 ⅰ) 단계 이후, 상기 코팅층 표면을 음의 전하 또는 양의 전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 ii)의 공정을 1회 이상 반복하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법. - 제18항에 있어서,
상기 표면 처리는 피라나 용액 처리 또는 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 코팅층은 ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 규칙적인 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2이상의 형태가 혼합된 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지기판의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 임시 점착/탈착층은 수용액 내에서 양의 전하 또는 음의 전하를 띠는 것을 특징으로 하는 폴리머 전해질 재료인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자 제조용 지지 기판의 제조 방법. - 플렉시블 정보 표시 소자에 있어서,
제1표면 상에 다수의 미세 돌기 구조가 형성된 플렉시블 기판,
상기 플렉시블 기판의 제2표면 상에 형성된 TFT 소자부,
상기 TFT 소자부 상에 형성된 디스플레이 소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 25 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 25 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 규칙적인 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2이상의 형태가 혼합된 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 25 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 크기가 1nm 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 28 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 크기가 10nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 25 항에 있어서,
상기 플렉시블 기판은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자. - 제 25 항에 있어서,
상기 디스플레이 소자부는 유기전계발광소자를 포함하는 것인 플렉시블 정보 표시 소자. - 플렉시블 정보 표시 소자 제조 방법에 있어서,
제17항의 단계들을 진행하고,
상기 지지기판 상에 플렉시블 기판을 형성하고,
상기 플렉시블 기판 상에 TFT를 포함하는 디스플레이 소자부를 형성하고,
상기 디스플레이 소자부 형성 후 상기 지지기판과 상기 플렉시블 기판을 기계적인 힘을 인가하여 분리하는 것을 포함하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 디스플레이 소자부는 유기전계발광소자를 포함하는 것인 플렉시블 정보 표시 소자의 제조방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 ⅰ) 단계 이후, 상기 코팅층 표면을 음의 전하 또는 양의 전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 ii)의 공정을 1회 이상 반복하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 34 항에 있어서,
상기 표면 처리는 피라나 용액 처리 또는 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 31 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 나노 크기의 주상 및 판상 구조가 임의로 혼합되어 마이크로 크기의 도메인 구조를 형성하는 계층(hierarchy) 구조인 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 31 항에 있어서,
상기 코팅층은 ITO, MgO, ZnO, Al2O3, La2O3, ZrO2, SiO2, SnO2, 및 NiO로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법. - 제 31 항에 있어서,
상기 미세 돌기는 규칙적인 판상, 주상, 구형, 반구형, 피라미드형, 및 불규칙 형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2 이상의 형태가 혼합된 것을 특징으로 하는 플렉시블 정보 표시 소자의 제조 방법.
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