KR20150062668A - 희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법 - Google Patents

희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법 Download PDF

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forming
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Abstract

본 발명은 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료는 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 및 플렉서블 기판과 접착력을 부여하는 접착 촉진제를 포함할 수 있다.

Description

희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법{MATERIAL FOR SACRIFICIAL LAYER AND METHOD FOR PREPARING FLEXIBLE DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이의 용도가 급속도로 확대되면서 종이처럼 말거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이에 대한 개발이 집중되고 있다.
플렉서블 디스플레이는 종래의 유리 기판을 플렉서블한 플라스틱 기판으로 대체하여 구현될 수 있다. 그러나, 플라스틱 기판 상에서 표시소자를 형성하기 위한 소자 공정을 직접 형성하기가 어렵기 대문에 지지 기판 또는 캐리어 기판을 이용하여 표시소자를 형성하게 된다. 즉, 플렉서블 디스플레이를 형성하기 위해, 먼저 지지 기판 또는 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성하고, 플라스틱 기판 상에 소자 공정을 진행한 후 캐리어 기판으로부터 플라스틱 기판을 분리하기 위한 탈착 공정을 실시하여, 플렉서블 디스플레이를 제조할 수 있다.
이때, 지지 기판 또는 캐리어 기판과 플라스틱 기판은 그 사이에 개재된 희생층에 의해 소자 공정 동안 서로 접착되어 있을 수 있다. 일반적으로, 탈착 공정은 표시소자 공정의 완료 후에 희생층으로 레이저를 조사하여 계면간의 접착력을 약화시켜 지지 기판 또는 캐리어 기판으로부터 플라스틱 기판을 분리한다.
하지만, 이 경우, 레이저에 의해 표시소자에 데미지가 가해질 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하면서, 레이저 조사 없이 지지 기판 또는 캐리어 기판과 플라스틱 기판을 분리할 수 있는 희생층 재료 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법의 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 플렉서블 디스플레이 제조 과정에서 별도의 레이저 조사 등을 거치지 않고 기계적으로 희생층을 플렉서블 기판에서 탈리시킬 수 있는 희생층 재료를 제공하고, 이를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 및 플렉서블 기판과 접착력을 부여하는 접착 촉진제를 포함할 수 있다.
Figure pat00001
(1)
상기 식에서, R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR1')(OR2')(OR3')기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, 상기 R1', R2' 및 R3'는 각각 R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 및 반응성 글리시독시기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, R4는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 또는 수소일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법은 기판 상에 상기 희생층 재료로 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 상에 플렉서블 기판을 형성하는 단계, 상기 플렉서블 기판 상에 표시 소자를 형성하는 단계, 및 상기 표시 소자를 포함하는 플렉서블 기판을 상기 희생층으로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
플렉서블 디스플레이의 제조 공정 후 희생층으로부터 디스플레이를 분리할 때, 별도의 레이저 조사 없이 진행할 수 있어 레이저로 인한 표시소자의 데미지를 방지할 수 있다. 또한, 레이저 조사 공정을 배제할 수 있어 공정 효율성이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 공정을 단계별로 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 및 플렉서블 기판과 접착력을 부여하는 접착 촉진제를 포함할 수 있다.
Figure pat00002
(1)
상기 식에서, R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR1')(OR2')(OR3')기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, 상기 R1', R2' 및 R3'는 각각 R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 및 반응성 글리시독시기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, R4는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 또는 수소일 수 있다.
기존 희생층은 기판 상에 순차적으로 형성되는 a-Si:H2를 포함하는 비정질 실리콘막, 실리콘 질화막(SiNx) 등을 사용해왔다. 이러한 희생층은 표시소자 제조 후 플렉서블 기판과 분리하기 위하여, 배면에서 레이저를 조사하여 탈수소화 반응이 발생하여 플렉서블 기판과 희생층이 분리하게 된다.
폴리실록산 조성물은 기본적으로 내열성, 내광성 및 내산화성이 우수하여, 표시 소자의 제조 공정 상 열, 빛, 화학 물질 등에 대한 내성이 높은 물질이다. 다만, 그 자체로는 플렉서블 기판과의 결합력을 가질 수 없어, 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층으로는 고려되지 않았고, 코팅제 등으로 사용되어왔다.
본 발명은 플렉서블 기판과 접착력을 부여하는 접착 촉진제를 폴리실록산과 함께 사용함으로써, 표시 소자를 제조하는 공정에 사용이 가능한 희생층 재료를 제공한다.
상기 접착 촉진제는 아미노기, 에폭시기, 히드록시기, 설퍼기 및 이미드기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 실란, 실란 커플링제 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 실란은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
Figure pat00003
(2)
상기 식에서, R5, R6, R7 및 R8은 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴, 아미노기, 에폭시기, 히드록시기, 설퍼기, C1-C6 알콕시기 및 이미드기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이다.
상기 접착 촉진제는 플렉서블 기판과 화학적 결합을 통하여 결합력을 제공할 수 있다. 이로 인하여 플렉서블 기판 상에 표시 소자를 형성하는 공정 동안 비가요성 기판 상에 플렉서블 기판이 부착될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 화학적 결합은 표시 소자의 제조 공정을 거치는 동안 일부가 끊어져서 전체 결합력이 감소하게 된다. 이를 통하여, 표시 소자 제조 공정 후 별도의 레이저 조사 없이 기계적으로 플렉서블 디스플레이를 탈리시킬 수 있다.
기계적으로 탈리할 수 있는 정도는 플렉서블 기판과 희생층의 접착력이 30 내지 60 gf/inch 범위인 것을 들 수 있다. 상기 범위에서 표시 소자 제조 공정 완료까지 접착력을 유지하고, 별도의 레이저 공정 없이 기계적으로 탈리할 수 있다.
이를 위하여, 상기 폴리실록산과 접착 촉진제는 중량비로 90 : 10 내지 99 : 1의 범위로 혼합될 수 있다.
플렉서블 디스플레이의 제조방법
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 공정을 보여주기 위한 개략적인 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 제조방법은 기판(100) 상에 상기에서 설명한 희생층 재료로 희생층(110)을 형성하는 단계, 희생층(110) 상에 플렉서블 기판(120)을 형성하는 단계, 플렉서블 기판(120) 상에 표시 소자(130)를 형성하는 단계, 및 표시 소자(130)를 포함하는 플렉서블 기판(120)을 희생층(110)으로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
기판(100)은 지지 기판 또는 캐리어 기판으로 불리우며, 비가요성 재질로 이루어질 수 있다. 플렉서블 기판이 공정 중에 변형되는 것을 방지함으로써 원활한 공정 작업이 진행될 수 있도록 할 수 있다.
이러한 기판(100)은 예를 들어 유리 기판 또는 금속 기판을 사용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
희생층(110)은 표시 소자 공정 중 기판(100) 상에 플렉서블 기판(120)을 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 희생층은 표시 소자 제조 공정 동안 결합력을 유지하되, 표시 소자 제조 공정 이후 기계적 탈리가 가능한 결합력을 가질 수 있다.
희생층(110)은 상기 설명한 희생층 재료를 기판(100) 상에 코팅 또는 증착하여 형성할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 다만, 공정 시간이나 난이도 면에서 코팅 공정을 통해 형성하는 것이 가능할 경우에는 코팅 공정으로 진행할 수 있다. 희생층(110)은 500 nm 내지 5 ㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다. 상기 범위 내에서 플렉서블 기판(120)을 기판(100) 상에 고정하는 역할을 수행하면서, 변형이나 공정 불량을 야기하지 않을 수 있다.
희생층(110)은 표시 소자 제조 공정 후, 기존 접착층에 비해 낮은 결합력을 가지므로, 플렉서블 기판(120)의 탈착 시 희생층(110)의 일부가 플렉서블 기판(120) 상에 잔존하는 것을 방지할 수 있다.
플렉서블 기판(120)은 표시 소자(130)를 지지하는 역할을 한다. 이때, 플렉서블 기판(120)은 폴리이미드 수지를 일반적으로 사용하지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
플렉서블 기판(120)은 폴리이미드 수지를 희생층(110) 상에 코팅하여 형성할 수도 있지만, 폴리이미드 전구체인 폴리아믹산(PAA)을 희생층(110) 상에 코팅한 후 열처리를 통하여 폴리이미드 필름을 형성할 수도 있다. 이 경우, 희생층(110) 재료 중 접착 촉진제와 화학적 결합을 형성할 수 있다.
플렉서블 기판(120) 상에 표시 소자(130)를 형성한다. 표시 소자(130)는 전자종이 표시소자, 유기발광 다이오드(OLED) 표시소자, 액정표시소자 및 전기영동필름 중 어느 하나일 수 있다. 표시 소자(130)가 액티브 매트릭스형일 경우, 표시 소자 제조 공정은 표시 소자(130)를 형성하기 전에 플렉서블 기판(120) 상에 박막트랜지스터를 포함한 구동소자를 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 표시 소자(130)를 형성하는 단계는 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층으로 결정화시키는 단계, 상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층 상에 구동층을 형성하는 단계, 및 상기 액티브층 및 구동층 상에 표시층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 플렉서블 기판(120) 상에 a-Si:Ar을 포함하는 비정질 실리콘층을 형성한 다음, 엑시머 레이저를 조사하여 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층으로 결정화시킨다. 이어서, 폴리실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성할 수 있다.
상기 a-Si:Ar을 포함하는 비정질 실리콘층 형성 시, SiH4와 Ar의 비는 예를 들어, 1 : 50으로 설정할 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하기 전에 저온 탈수소화 공정을 진행할 수도 있다.
상기 저온 탈수소화 공정은 350℃ 내지 500℃ 범위에서 진행될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
상기 구동층은 박막 트랜지스터 공정을 진행하여 하나 또는 그 이상의 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.
박막 트랜지스터 공정은 일반적으로 사용되는 공정들을 사용할 수 있고, 탑 게이트(top gate) 방식, 바텀 게이트(bottom gate) 방식 등 그 형태에 제한을 두지 않으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
표시층은 표시 모드에 따라 전자종이, 유기발광 다이오드(OLED), 액정 및 전기영동필름 중 어느 하나를 부착할 수 있다.
표시 소자를 형성하는 단계에서, 열, 레이저 조사, 식각액 등에 의해 희생층(110)과 플렉서블 기판(120) 사이의 결합력이 감소된다. 이러한 감소된 결합력으로 인하여 별도의 레이저 조사 공정이 없이 기계적인 분리 작업이 가능하다. 이 때, 플렉서블 기판(120)과 희생층(110)의 접착력은 30 내지 60 gf/inch 범위일 수 있다.
플렉서블 기판(120)의 분리는 진공 흡착판을 이용할 수 있으나, 종래 희생층 대비 약한 물리적인 힘을 요구하므로, 상대적으로 표시 소자의 손상을 최소화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판
110: 희생층
120: 플렉서블 기판
130: 표시 소자

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리실록산, 및 플렉서블 기판과 접착력을 부여하는 접착 촉진제를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료:
    Figure pat00004
    (1)
    상기 식에서, R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴, 반응성 글리시독시기 및 OSi(OR1')(OR2')(OR3')기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, 상기 R1', R2' 및 R3'는 각각 R1, R2 및 R3는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 및 반응성 글리시독시기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이고, R4는 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴 또는 수소이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착 촉진제는 아미노기, 에폭시기, 히드록시기, 설퍼기 및 이미드기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 실란, 실란 커플링제 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실란은 하기 화학식 2로 표시되는 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료:
    Figure pat00005
    (2)
    상기 식에서, R5, R6, R7 및 R8은 C1-C20 알킬, C1-C20 아릴, 아미노기, 에폭시기, 히드록시기, 설퍼기, C1-C6 알콕시기 및 이미드기로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 하나이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리실록산과 접착 촉진제는 중량비로 90 : 10 내지 99 : 1의 범위로 포함되는 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    표시 소자 형성 공정 후 플렉서블 기판과의 접착력이 30 내지 60 gf/inch 범위인 플렉서블 디스플레이 제조용 희생층 재료.
  6. 기판 상에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 희생층 재료로 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 플렉서블 기판을 형성하는 단계;
    상기 플렉서블 기판 상에 표시 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 표시 소자를 포함하는 플렉서블 기판을 상기 희생층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표시 소자를 형성하는 단계는,
    비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
    상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층으로 결정화시키는 단계;
    상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층 상에 구동층을 형성하는 단계; 및
    상기 액티브층 및 구동층 상에 표시층을 형성하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와 상기 폴리실리콘층으로 결정화시키는 단계 사이에 저온 탈수소화 공정을 진행하는 단계를 추가로 포함하는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저온 탈수소화 공정은 350℃ 내지 500℃ 범위에서 진행되는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 표시층에는 유기발광 다이오드(OLED) 또는 전기영동필름이 부착되는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 기판은 비가요성 기판인 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판을 상기 희생층으로부터 분리하는 단계는 기계적 방식으로 이루어지는 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판을 상기 희생층으로부터 분리하는 단계에서 상기 플렉서블 기판과 상기 희생층의 접착력은 30 내지 60 gf/inch 범위인 플렉서블 디스플레이의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102013534B1 (ko) * 2018-12-24 2019-08-22 에스케이씨코오롱피아이 주식회사 디스플레이 기판 제조용 폴리아믹산 조성물 및 이를 이용하여 디스플레이용 기판을 제조하는 방법
WO2020138743A1 (ko) * 2018-12-24 2020-07-02 에스케이씨코오롱피아이 주식회사 디스플레이 기판 제조용 폴리아믹산 조성물 및 이를 이용하여 디스플레이용 기판을 제조하는 방법

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