WO2011122744A1 - Ｉｔｏ 필름 패터닝 방법, 가요성 표시장치 제조 방법 및 가요성 표시장치 - Google Patents

Ｉｔｏ 필름 패터닝 방법, 가요성 표시장치 제조 방법 및 가요성 표시장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of patterning an ITO film on a plastic substrate using a laser, to a method of manufacturing a flexible display device using ITO as an electrode, and to a flexible display device using ITO as an electrode, and more particularly to A method using a short pulse laser to pattern an ITO film without damaging the plastic substrate, a flexible display device manufacturing method using the ITO film patterning method, and a flexible display device manufacturing method
  • the present invention relates to a sex display device.
  • the flexible display has adopted the printing method in the production process by using the plastic substrate, and ultimately, the roll to roll manufacturing method can be applied, which can lower the production cost and expect high productivity. There is an advantage.
  • OLED organic light emitting display
  • LCD flexible liquid crystal display
  • EPD flexible electrophoretic display
  • ITO films have high conductivity and have excellent transparency in the visible and infrared regions, and thus are widely used as transparent electrodes in display devices, photovoltaic devices, and various optical industries.
  • a patterning method using a laser is mainly used for patterning the ITO film.
  • the ITO film is used. It is desirable to pattern only the bay, but problems have arisen such that the laser is absorbed by the plastic substrate and the plastic substrate is damaged.
  • An object of the present invention for solving the above problems is that by using a high repetition rate ultra-short pulse laser of IR wavelength low absorption into the plastic may not damage the plastic substrate and high-precision patterning at high speed for the ITO film
  • the present invention provides a method of patterning an ITO film that can be performed, a method of manufacturing a flexible display device using the ITO film patterning method, and a flexible display device manufactured using the method of manufacturing the flexible display device.
  • a method of manufacturing a flexible display device may include preparing a plastic substrate on which a plurality of pixels are defined; Forming an ITO film on the plastic substrate; Mounting the plastic substrate on a drive stage of a laser system; Generating an ultra-short pulsed laser using the laser system; And forming a transparent electrode on each pixel on a plastic substrate by irradiating and patterning the ultra-short pulse laser to the ITO film while performing the relative movement of the driving stage and the ultra-short pulse laser. It includes.
  • the flexible display device includes a plastic substrate on which a plurality of pixels are defined; And a transparent electrode formed for each pixel of the plastic substrate to drive the pixel, the transparent electrode formed of ITO as a material; It is configured to include, the transparent electrode a plurality of grooves providing flexibility is formed using a laser.
  • the ITO film patterning method according to the present invention having the above configuration has the advantage of efficiently patterning the ITO film on the plastic substrate by using a high repetition rate ultrashort pulse laser in the infrared wavelength range, and absorbing the plastic material. It has the advantage of processing only the ITO film cleanly without damaging the plastic substrate by using the low infrared wavelength range, and it has high repetition rate of 100 [kHz], and high-speed high-precision patterning of 5 [m / s] or more is possible. There is an advantage that can be applied to the actual industry.
  • the flexible display device manufacturing method according to the present invention having the above configuration has the advantage of efficiently patterning the ITO film on the plastic substrate using a high repetition rate ultrashort pulse laser in the infrared wavelength region, By using wavelengths in the infrared range where the absorbance is low, the ITO film can be processed cleanly without damaging the plastic substrate. Since it has a high repetition rate of 100 [kHz], a high speed of 5 [m / s] or more is achieved. High-precision patterning is possible, which has the advantage of being applicable to actual industry.
  • the flexible display device having the configuration as described above has an advantage of further improving the degree of flexibility, which is an advantage of the flexible display device.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of a laser system used to perform an ITO film patterning method and a method of manufacturing a flexible display device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the ITO film patterning method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a flexible display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an optical microscope and confocal micrograph of a flexible ITO film on a plastic substrate patterned using an ultra-short pulse laser in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a microscopic picture of an ITO film processed at various pulse energies of an ultrashort pulse laser according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a microscopic picture of an ITO film processed at various scan rates of ultrashort pulsed laser in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of a laser system used to perform the ITO film patterning method according to the present invention.
  • a laser system used to perform the ITO film patterning method according to the present invention includes a driving stage 101, a laser light source 102, a beam transmission system 103, a beam splitter 104, and a light collector 105. ) And a CCD camera 106.
  • a workpiece that is, a plastic substrate 201 having an ITO film 202 formed on one surface thereof, is seated.
  • the laser light source 102 uses a femtosecond laser having a specification of 1030 [nm], 6 [W], 250 [fs], 100 [kHz] or a picosecond laser. Or femtosecond fiber lasers or picosecond fiber lasers.
  • the laser light source 102 is any one selected from among femtosecond laser, picosecond laser, femtosecond fiber laser, and picosecond fiber laser, but the present invention is not limited thereto. 102 may be various examples without departing from the gist of the present invention.
  • the pulse laser generated from the laser light source 101 is incident to the beam transmission system 103.
  • the beam transmission system 103 has optical systems and devices for controlling the pulse laser.
  • the pulsed laser beam passing through the beam transmission system 103 is incident to the beam splitter 104.
  • the beam splitter 104 reflects the incident pulse laser to the light collector 105, and transmits visible light so that the CCD camera 106 can check the processing state of the ITO film 201.
  • the condenser 105 collects the pulsed laser beam incident from the beam splitter 104 and irradiates the ultra-short pulsed laser to the ITO film 201 which is the workpiece.
  • the ITO film 201 is patterned by the movement of the driving stage 101 provided with the ITO film 202. That is, the ITO film 202 patterning is performed by irradiating the ITO film 202 with a pulsed laser to selectively remove the ITO film 202. Therefore, when the driving stage 101 is moved to a desired shape while continuously irradiating a pulsed laser, a pattern having a desired shape is formed on the ITO film 202 which is the workpiece.
  • the ITO film 202 can be patterned into a desired shape. That is, the path of the pulse laser due to the rotation of the scanner mirror included in the scanner may be changed to pattern at a high speed through relative movement with the ITO film 202 on the driving stage 101.
  • Figure 2 shows a flow chart for explaining the ITO film patterning method in a preferred embodiment of the present invention.
  • the flexible ITO film patterning method of the plastic substrate using the ultra-short pulse laser uses an infrared laser. That is, the ITO film 202 can be accurately and cleanly patterned using an ultra-short pulse laser having an infrared wavelength so as not to damage the plastic substrate 201 having high absorption in the ultraviolet wavelength region.
  • high-speed processing is possible at a scanning speed of 1 [m / s] or more by using a high repetition rate ultra short pulse laser of 100 [kHz] or more.
  • a high repetition rate ultra short pulse laser of 100 [kHz] or more.
  • an ultra short pulse laser or an ultra short fiber laser having a repetition rate of 100 [kHz] may be used.
  • the plastic substrate 201 having the ITO film 202 formed on one surface thereof is mounted on the driving stage 101 of the laser system.
  • a pulse laser is generated using the laser light source 102 of the laser system.
  • the pulsed laser generated by the laser light source 102 is focused through the condenser 105 to irradiate the film (S200).
  • the irradiation of the pulse laser is an ITO film on the plastic substrate 201 seated on the drive stage 101, the pulse laser transmitted by the beam transmission system 103, the beam distributor 104 and the condenser 105 ( 202).
  • a method of performing relative movement of the driving stage 101 and the pulse laser a method of moving the driving stage 101, a method of scanning the pulse laser, and a method of simultaneously moving the driving stage 101 and the pulse laser may be performed.
  • Various examples are possible without departing from the gist of the present invention.
  • a plastic substrate 201 in which a plurality of pixels are defined is prepared.
  • an ITO film 202 is formed on the plastic substrate 201.
  • the plastic substrate 201 is mounted on the drive stage 101 of the laser system.
  • an ultrashort pulse laser is generated using the laser light source 102 of the laser system.
  • the ultrashort pulsed laser generated by the laser light source 102 is focused through the condenser 105 to irradiate the ITO film 202.
  • a transparent electrode (see 302 in FIG. 4) is formed in each pixel on the plastic substrate 101.
  • the irradiation of the pulse laser is an ITO film on the plastic substrate 201 seated on the drive stage 101, the pulse laser transmitted by the beam transmission system 103, the beam distributor 104 and the condenser 105 ( 202).
  • a method of performing relative movement of the driving stage 101 and the pulse laser a method of moving the driving stage 101, a method of scanning the pulse laser, and a method of simultaneously moving the driving stage 101 and the pulse laser may be performed.
  • Various examples will be possible without departing from the gist of the present invention.
  • the method of manufacturing the flexible display device according to the present invention as described above can be widely applied to the field of the flexible display device, and as described above, it is also used to form the transparent electrodes so as to be separated from each pixel.
  • Various applications are possible without departing from the gist of the present invention, for example, by contributing to further increase the flexibility of the flexible display device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the flexible liquid crystal display according to the present invention.
  • a flexible liquid crystal display is illustrated as an example in FIG. 4, this is for ease of description of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is a flexible organic light emitting display, a flexible plasma display, and a flexible display.
  • the electrophoretic display device may be applied to various flexible display devices without departing from the gist of the present invention.
  • a flexible liquid crystal display includes a plastic substrate on which a plurality of pixels are defined; A transparent electrode formed for each pixel of the plastic substrate to drive a pixel and formed of ITO as a material; And a common electrode formed to be spaced apart from the transparent electrode of the pixel and the liquid crystal layer to drive the liquid crystal layer together with the transparent electrode. It is configured to include, the transparent electrode is a plurality of grooves that provide flexibility is formed using a laser.
  • a plurality of grooves formed for each of the gaps and the transparent electrodes of the pixels are formed by using an ultra-short pulse laser.
  • the flexible liquid crystal display according to the present invention has a plurality of grooves formed in each common electrode, the degree of flexibility, which is an advantage of the flexible display device, is further improved.
  • the ITO film patterning method according to the present invention has been applied to the manufacture of a flexible display device as an example, but this is for ease of description of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • Patterning of an ITO layer formed on a plastic substrate such as applied in the process of patterning an electrode made of ITO material in the manufacture of a solar cell having a characteristic of being flexible on the substrate.
  • Patterning of an ITO layer formed on a plastic substrate such as applied in the process of patterning an electrode made of ITO material in the manufacture of a solar cell having a characteristic of being flexible on the substrate.
  • FIG. 5 is an optical microscope and a confocal micrograph of an ITO film on a plastic substrate patterned using an ultrashort pulse laser according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the plastic substrate may be processed using a femtosecond laser, which is one of the ultra-short pulse lasers, in the processing conditions of scanning speed of 1 [m / s], pulse energy of 2.33 [uJ], and focal length of 100 [mm]. It can be seen that the pattern can be formed on the ITO film without damage. In addition, it can be seen that femtosecond laser pulses are capable of clean and precise processing without burrs around the processing edges due to heat effects.
  • FIG. 6 is a microscopic picture of an ITO film processed at various pulse energies of an ultrashort pulse laser according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the scan speed is fixed to 2 [m / s] in FIG. 1, and the pulse energies of the femtosecond laser, which is one of the ultrashort pulse lasers, are 2.35 [ ⁇ J], 4.26 [ ⁇ J], and 7.81 [ ⁇ J], respectively. , 10.7 [ ⁇ J] and 20.5 [ ⁇ J] were irradiated to form an ITO film pattern having a space of 50 [um].
  • the threshold at which the ITO film is processed is 2.35 [ ⁇ J] as in FIG. 6 (a), and the threshold of the plastic substrate is 20.5 [ ⁇ J] as in FIG. 6 (e). In this manner, a desired type of ITO film patterning is possible between a pulse value of 2.35 [ ⁇ J] where the ITO film is processed and a threshold value of 20.5 [ ⁇ J] of the plastic substrate.
  • FIG. 7 is a microscopic picture of an ITO film processed at various scan rates of ultrashort pulsed laser in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • the pulse energy is fixed to 5.1 [uJ] in FIG. 1, and the scan speeds of the femtosecond laser, which is one of the ultra short pulse lasers, are 1 [m / s], 2 [m / s], 3 [m / s], 5 [m / s] and 7 [m / s] to form an ITO film pattern with a 50um interval.
  • the scan widths of 16 [ ⁇ m], 20 [ ⁇ m] and 23 [ ⁇ m] were obtained at 1 [m / s], 2 [m / s] and 3 [m / s], respectively.
  • the pulse energy is ITO film patterning at 5.1 [ ⁇ J].

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 플라스틱 기판 상의 ITO 필름의 패터닝 방법과, ITO를 전극으로 사용하는 가요성 표시장치의 제조 방법과, ITO를 전극으로 사용하는 가요성 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극초단 펄스 레이저를 이용하여 플라스틱 기판에는 손상을 주지 않고 ITO 필름을 패터닝 하는 방법과, 이와 같은 ITO 필름 패터닝 방법을 이용한 가요성 표시장치 제조 방법과, 이와 같은 가요성 표시장치 제조 방법을 이용해 제조된 가요성 표시장치에 관한 것이다.

Description

ＩＴＯ 필름 패터닝 방법, 가요성 표시장치 제조 방법 및 가요성 표시장치
본 발명은 레이저를 이용한 플라스틱 기판 상의 ITO 필름의 패터닝 방법과, ITO를 전극으로 사용하는 가요성 표시장치의 제조 방법과, ITO를 전극으로 사용하는 가요성 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극초단 펄스 레이저를 이용하여 플라스틱 기판에는 손상을 주지 않고 ITO 필름을 패터닝 하는 방법과, 이와 같은 ITO 필름 패터닝 방법을 이용한 가요성 표시장치 제조 방법과, 이와 같은 가요성 표시장치 제조 방법을 이용해 제조된 가요성 표시장치에 관한 것이다.
기존에는 유리 기판을 기초로 한 유연성이 없는 표시장치의 개발이 왕성했지만, 최근에는 플라스틱 기판을 기초로 하여 구부릴 수 있는 가요성 표시장치의 개발이 활발해지고 있다.
가요성 표시장치는 플라스틱 기판을 사용함으로써 생산 과정에서 인쇄법을 채택하게 됐고, 궁극적으로는 롤 투 롤(roll to roll) 제조 공법의 적용이 가능해져서 생산 비용을 낮출 수 있고 높은 생산성을 기대할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 최근에는 전 세계적으로 대표적인 기업체들에 의해서 가요성 유기전계발광 표시장치(OLED), 가요성 액정 표시장치(LCD) 및 가요성 전기영동 표시장치(EPD) 등의 개발이 활발히 진행되고 있다.
그리고, ITO(Indium Tin Oxide) 필름은 높은 전도성을 가지고 가시광이나 적외선 영역에서 매우 우수한 투명도를 가지고 있어 표시장치, 광전지 소자 및 다양한 광산업 분야에 투명 전극으로써 폭넓게 활용되고 있다.
상기와 같은 ITO 필름이 가요성 표시장치의 투명전극으로 사용되는 경우에는 ITO 필름을 패터닝하는데 있어서 레이저를 이용한 패터닝 방법이 주로 이용되고 있는데, 이와 같이 레이저를 이용하여 ITO 필름을 패터닝할 시에는 ITO 필름만을 정확히 패터닝하는 것이 바람직하지만 레이저가 플라스틱 기판에 흡수되어 플라스틱 기판이 손상되는 등의 문제가 발생하여 왔다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 플라스틱으로의 흡수도가 낮은 IR 파장의 고반복률 극초단 펄스 레이저를 사용함으로써 플라스틱 기판에 손상을 주지 않을 수 있고 ITO 필름에 대하여 고속으로 고정밀 패터닝을 수행할 수 있는 ITO 필름을 패터닝하는 방법과, 이와 같은 ITO 필름 패터닝 방법을 이용한 가요성 표시장치 제조 방법과, 이와 같은 가요성 표시장치 제조 방법을 이용하여 제조된 가요성 표시장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 필름 패터닝 방법은, 일면에 ITO 필름이 형성된 플라스틱 기판을 레이저 시스템의 구동 스테이지 상에 안착시키는 단계; 상기 레이저 시스템을 이용해 극초단 펄스 레이저를 발생시키는 단계; 및 상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 ITO 필름 패턴을 형성하는 단계; 를 포함한다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 표시장치 제조 방법은, 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판을 준비하는 단계; 상기 플라스틱 기판 상에 ITO 필름을 형성하는 단계; 상기 플라스틱 기판을 레이저 시스템의 구동 스테이지 상에 안착시키는 단계; 상기 레이저 시스템을 이용해 극초단 펄스 레이저를 발생시키는 단계; 및 상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 패터닝함으로써 플라스틱 기판 상의 각 화소에 투명전극을 형성하는 단계; 를 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 가요성 표시장치는, 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판; 및 상기 플라스틱 기판의 각 화소마다 형성되어 화소를 구동하며, ITO를 재료로 하여 형성된 투명전극; 을 포함하여 구성되며, 상기 투명전극에는 유연성을 제공하는 다수의 홈이 레이저를 이용하여 형성된다.
[발명의 효과]
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법은, 플라스틱 기판 상의 ITO 필름을 적외선 파장 영역의 고반복률 극초단 펄스 레이저를 이용하여 효율적으로 패터닝 할 수 있는 장점이 있으며, 플라스틱 물질에 흡수도가 낮은 적외선 영역대의 파장을 사용함으로써 플라스틱 기판에 손상을 주지 않고 ITO 필름만을 깨끗하게 가공할 수 있는 장점이 있으며, 100[kHz]의 높은 반복률을 가지기 때문에 5[m/s] 이상의 고속 고정밀 패터닝이 가능하여 실제 산업체 적용이 가능한 장점이 있다.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 가요성 표시장치 제조 방법은, 플라스틱 기판 상의 ITO 필름을 적외선 파장 영역의 고반복률 극초단 펄스 레이저를 이용하여 효율적으로 패터닝할 수 있는 장점이 있으며, 플라스틱 물질에 흡수도가 낮은 적외선 영역대의 파장을 사용함으로써 플라스틱 기판에 손상을 주지 않고 ITO 필름만을 깨끗하게 가공할 수 있는 장점이 있으며, 100[kHz]의 높은 반복률을 가지기 때문에 5[m/s] 이상의 고속 고정밀 패터닝이 가능하여 실제 산업체 적용이 가능한 장점이 있다.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 가요성 표시장치는 투명전극에 레이저로 형성된 다수의 홈이 형성되므로 가요성 표시장치의 장점인 가요성의 정도가 더욱 향상되게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 필름 패터닝 방법 및 가요성 표시장치 제조 방법을 수행하는데 이용되는 레이저 시스템의 일 예를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 필름 패터닝 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 표시장치 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 표시장치의 일 예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저를 이용하여 패터닝한 플라스틱 기판 상의 플렉시블 ITO 필름의 광학 현미경 및 공초점 현미경 측정사진.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저의 다양한 펄스 에너지에서 가공한 ITO 필름의 현미경 측정 사진.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저의 다양한 스캔 속도에서 가공한 ITO 필름의 현미경 측정 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 필름 패터닝 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법에 대하여 설명하기에 앞서 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법을 수행하는데 이용되는 레이저 시스템의 구성 및, 각 구성 요소의 기능에 대하여 먼저 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법을 수행하는데 이용되는 레이저 시스템의 일 예를 도시하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법을 수행하는데 이용되는 레이저 시스템은 구동 스테이지(101), 레이저 광원(102), 빔 전송계(103), 빔 분배기(104), 집광기(105) 및 CCD 카메라(106)를 포함하여 구성된다.
상기 구동 스테이지(101) 상에는 피가공체, 즉 일면에 ITO 필름(202)이 형성된 플라스틱 기판(201)이 안착된다.
일 실시예로서, 상기 레이저 광원(102)은 1030[nm], 6[W], 250[fs], 100[kHz]의 사양을 가지는 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 사용하거나 피코초 레이저(picosecond laser) 또는 펨토초 광섬유 레이저 또는 피코초 광섬유 레이저를 사용함이 바람직하다. 본 발명을 설명함에 있어서 상기 레이저 광원(102)은 펨토초 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 광섬유 레이저, 피코초 광섬유 레이저 중에 선택된 어느 하나인 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니면, 상기 레이저 광원(102)의 종류는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능할 것이다.
상기 레이저 광원(101)으로부터 발생되는 펄스 레이저는 빔 전송계(103)로 입사된다. 상기 빔 전송계(103)는 펄스 레이저의 광학계와 제어를 위한 장치들을 가진다.
상기 빔 전송계(103)를 통과한 펄스 레이저는 빔 분배기(104)로 입사된다. 상기 빔 분배기(104)는 입사되는 펄스 레이저를 반사하여 집광기(105)에 입사시키고, CCD 카메라(106)가 ITO 필름(201)의 가공 상태를 확인할 수 있도록 가시광은 투과시킨다.
상기 집광기(105)는 빔 분배기(104)로부터 입사되는 펄스 레이저를 집광하여 피가공체인 ITO 필름(201)에 극초단 펄스 레이저를 조사한다.
상기 집광기(105)로부터 극초단 펄스 레이저가 ITO 필름(202)에 조사될 때, ITO 필름(202)이 구비된 구동 스테이지(101)의 이동에 의해서 ITO 필름(201)을 패터닝을 하게 된다. 즉, 상기 ITO 필름(202)에 펄스 레이저를 조사하여 ITO 필름(202)을 선택적으로 제거함으로써 ITO 필름(202) 패터닝이 이루어진다. 따라서, 펄스 레이저를 지속적으로 조사하면서 구동 스테이지(101)를 원하는 형태로 이동시키면 피가공체인 ITO 필름(202) 상에는 원하는 형태의 패턴이 형성되게 된다.
또한, 구동 스테이지(101)는 고정시킨 채로 스캐너 시스템을 이용하여 펄스 레이저 빔을 원하는 형태로 스캐닝 하는 경우에도 원하는 형태로의 ITO 필름(202) 패터닝이 가능하다. 즉, 스캐너에 포함된 스캐너 미러의 회전에 의한 펄스 레이저의 경로가 변경되어 구동 스테이지(101) 상의 ITO 필름(202)과의 상대적 이동을 통해 고속으로 패터닝할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 ITO 필름 패터닝 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 도시하였다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 극초단 펄스 레이저를 이용한 플라스틱 기판의 플렉시블 ITO 필름 패터닝 방법은 적외선 레이저를 사용한다. 즉, 자외선 파장 영역에서 흡수도가 높은 플라스틱 기판(201)에 손상을 주지 않기 위해서 적외선 파장을 가지는 극초단 펄스 레이저를 사용하여 ITO 필름(202)을 정밀하고 깨끗하게 패터닝 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 100[kHz] 이상의 고반복률 극초단 펄스 레이저를 사용하여 1[m/s] 이상의 스캔 속도로 고속 가공이 가능하다. 바람직하게는 100[kHz]의 반복률을 가지는 극초단 펄스 레이저 또는 극초단 광섬유 레이저를 사용할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 일면에 ITO 필름(202)이 형성된 플라스틱 기판(201)을 레이저 시스템의 구동 스테이지(101) 상에 안착시킨다.
다음으로, 레이저 시스템의 레이저 광원(102)을 이용하여 펄스 레이저를 발생시킨다.
다음으로, 상기 구동 스테이지(101)와 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 레이저 광원(102)에서 발생된 펄스 레이저를 집광기(105)를 통해 집광하여 필름에 조사한다(S200). 여기서, 상기 펄스 레이저의 조사는 빔 전송계(103), 빔 분배기(104) 및 집광기(105)에 의해 전송되는 펄스 레이저를 구동 스테이지(101) 상에 안착된 플라스틱 기판(201)상의 ITO 필름(202)에 조사하는 것에 의해 구현된다.
상기 구동 스테이지(101)와 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하는 방법으로는 구동 스테이지(101)를 이동시키는 방법과, 펄스 레이저를 스캐닝하는 방법과, 구동 스테이지(101)와 펄스 레이저를 동시에 이동시키는 방법 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.
이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 표시장치 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판(201)을 준비한다.
다음으로, 상기 플라스틱 기판(201) 상에 ITO 필름(202)을 형성한다.
다음으로, 상기 플라스틱 기판(201)을 레이저 시스템의 구동 스테이지(101) 상에 안착시킨다.
다음으로, 상기 레이저 시스템의 레이저 광원(102)을 이용해 극초단 펄스 레이저를 발생시킨다.
다음으로, 상기 구동 스테이지(101)와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 레이저 광원(102)에서 발생된 극초단 펄스 레이저를 집광기(105)를 통해 집광하여 상기 ITO 필름(202)에 조사하여 패터닝함으로써 플라스틱 기판(101) 상의 각 화소에 투명전극(도 4의 302 참조)을 형성한다. 여기서, 상기 펄스 레이저의 조사는 빔 전송계(103), 빔 분배기(104) 및 집광기(105)에 의해 전송되는 펄스 레이저를 구동 스테이지(101) 상에 안착된 플라스틱 기판(201)상의 ITO 필름(202)에 조사하는 것에 의해 구현된다.
상기 구동 스테이지(101)와 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하는 방법으로는 구동 스테이지(101)를 이동시키는 방법과, 펄스 레이저를 스캐닝하는 방법과, 구동 스테이지(101)와 펄스 레이저를 동시에 이동시키는 방법 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 가요성 표시장치 제조 방법은 가요성 표시장치 분야에 널리 적용될 수 있으며, 위에서 언급한 바와 같이 투명전극이 각 화소마다 분리되도록 형성하는데도 이용되지만, 각 투명전극마다 홈을 형성하여 가요성 표시장치의 유연성을 더욱 높이는데 기여하는 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 응용이 가능하다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 4에는 본 발명에 따른 가요성 액정 표시장치의 단면도를 도시하였다.
도 4에는 가요성 액정 표시장치를 예로 하였지만 이는 본 발명의 설명의 용이함을 위한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 가요성 유기전계발광 표시장치, 가요성 플라즈마 표시장치, 및 가요성 전기영동 표시장치 등 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 가요성 표시장치에 적용될 수 있을 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성 액정 표시장치는, 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판; 상기 플라스틱 기판의 각 화소마다 형성되어 화소를 구동하며, ITO를 재료로 하여 형성된 투명전극; 및 상기 각 화소의 투명전극과 액정층을 두고 이격되도록 형성되어 투명전극과 함께 액정층을 구동하는 공통전극; 을 포함하여 구성되며, 상기 투명전극은 유연성을 제공하는 다수의 홈이 레이저를 이용하여 형성되어 있다.
그리고, 상기 각 화소의 투명전극 간의 간격 및 투명전극마다 형성된 다수의 홈은 극초단 펄스 레이저를 이용해 형성된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 가요성 액정 표시장치는 공통전극마다 다수의 홈이 형성되므로, 가요성 표시장치의 장점인 가요성의 정도가 더욱 향상되게 되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명에 따른 ITO 필름 패터닝 방법이 가요성 표시장치의 제조에 적용된 것을 그 예로 하였지만 이는 본 발명의 설명의 용이함을 위한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 플라스틱 기판 상에 형성되어 가요성(flexible)의 특징을 가지는 태양 전지(solar cell)를 제조할 시에 ITO를 재료로 한 전극을 패터닝하는 과정에서 적용되는 등, 플라스틱 기판 상에 형성되는 ITO층의 패터닝이라면 어디든지 적용될 수 있을 것이다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 효과를 증명하면 다음과 같다.
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저를 이용하여 패터닝한 플라스틱 기판 상의 ITO 필름의 광학 현미경 및 공초점 현미경 측정 사진이다.
도 5를 참조하면, 상기 도 1에서 극초단 펄스 레이저의 일종인 펨토초 레이저를 이용하여 스캔 속도 1[m/s], 펄스 에너지 2.33[uJ], 초점거리 100[mm]의 가공 조건으로 플라스틱 기판에는 손상이 없이 ITO 필름에 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 펨토초 레이저 펄스는 열 영향에 의한 가공 주변부의 Burr가 없이 깨끗하고 정밀한 가공이 가능함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저의 다양한 펄스 에너지에서 가공한 ITO 필름의 현미경 측정 사진이다.
도 6을 참조하면, 상기 도 1에서 스캔 속도를 2[m/s]로 고정하고 극초단 펄스 레이저의 일종인 펨토초 레이저의 펄스 에너지를 각각 2.35[μJ], 4.26[μJ], 7.81[μJ], 10.7[μJ]와 20.5[μJ]로 조사하여 50[um] 간격을 갖는 ITO 필름 패턴을 형성하였다. ITO 필름이 가공이 되는 임계값(threshold)은 도 6(a)에서와 같이 2.35[μJ]이며, 플라스틱 기판의 임계값은 도 6(e)에서와 같이 20.5[μJ]이다. 이와 같이 펄스 에너지가 ITO 필름이 가공되는 임계값 2.35[μJ]와 플라스틱 기판의 임계값 20.5[μJ] 사이에서 원하는 형태의 ITO 필름 패터닝이 가능하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 극초단 펄스 레이저의 다양한 스캔 속도에서 가공한 ITO 필름의 현미경 측정 사진이다.
도 7을 참조하면, 상기 도 1에서 펄스 에너지를 5.1[uJ]로 고정하고 극초단 펄스 레이저의 일종인 펨토초 레이저의 스캔 속도를 1[m/s], 2[m/s], 3[m/s], 5[m/s]와 7[m/s]로 가공하여 50 um 간격을 갖는 ITO 필름 패턴을 형성하였다. 스캔 속도가 1[m/s], 2[m/s], 3[m/s]에서 각각 16[μm], 20[μm], 23[μm]의 선폭을 얻었다. 펄스 에너지는 5.1[μJ]에서 ITO 필름 패터닝을 하는데 있어 스캔 속도가 5[m/s]가 되면 펄스 중첩은 90[%] 정도가 되며, 스캔 속도가 7[m/s] 이상이 되면 펄스가 중첩이 되지 않는 것을 각각 도 7의 (d)와 (e)에서 볼 수 있다. 이와 같이 펨토초 레이저를 이용하여 5.1[μJ] 펄스 에너지에서 스캔 속도 5[m/s]의 고속 ITO 필름 패터닝이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 일면에 ITO 필름이 형성된 플라스틱 기판을 레이저 시스템의 구동 스테이지 상에 안착시키는 단계;
    상기 레이저 시스템을 이용해 극초단 펄스 레이저를 발생시키는 단계; 및
    상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 ITO 필름 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하는 ITO 필름 패터닝 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 극초단 펄스 레이저는 플라스틱 기판에 흡수도가 낮은 적외선 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 ITO 필름 패터닝 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 극초단 펄스 레이저는 펨토초 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 광섬유 레이저 및 피코초 광섬유 레이저 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 ITO 필름 패터닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 ITO 필름 패턴의 선폭은 상기 극초단 펄스 레이저를 집광하는 렌즈의 배율과 펄스 에너지의 조절에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 ITO 필름 패터닝 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행함과 동시에 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 ITO 필름 패턴을 형성하는 단계에서는, 구동 스테이지를 이동시키거나 극초단 펄스 레이저를 스캐닝 하여 ITO 필름을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 ITO 필름 패터닝 방법.
  6. 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판을 준비하는 단계;
    상기 플라스틱 기판 상에 ITO 필름을 형성하는 단계;
    상기 플라스틱 기판을 레이저 시스템의 구동 스테이지 상에 안착시키는 단계;
    상기 레이저 시스템을 이용해 극초단 펄스 레이저를 발생시키는 단계; 및
    상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 패터닝함으로써 플라스틱 기판 상의 각 화소에 투명전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 극초단 펄스 레이저는 플라스틱 기판에 흡수도가 낮은 적외선 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 극초단 펄스 레이저는 펨토초 레이저, 피코초 레이저, 펨토초 광섬유 레이저 및 피코초 광섬유 레이저 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 ITO 필름 패턴의 선폭은 상기 극초단 펄스 레이저를 집광하는 렌즈의 배율과 펄스 에너지의 조절에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 패터닝함으로써 플라스틱 기판 상의 각 화소에 투명전극을 형성하는 단계에서는, 구동 스테이지를 이동시키거나 극초단 펄스 레이저를 스캐닝하여 ITO 필름을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 구동 스테이지와 극초단 펄스 레이저의 상대적인 이동을 수행하면서 상기 극초단 펄스 레이저를 상기 ITO 필름에 조사하여 패터닝함으로써 플라스틱 기판 상의 각 화소에 투명전극을 형성하는 단계에서는, 극초단 펄스 레이저를 ITO 필름에 조사하여 각 화소에 투명전극을 형성함과 동시에 각 투명전극마다 다수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치 제조 방법.
  12. 다수의 화소가 정의된 플라스틱 기판; 및
    상기 플라스틱 기판의 각 화소마다 형성되어 화소를 구동하며, ITO를 재료로 하여 형성된 투명전극;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 투명전극은 유연성을 제공하는 다수의 홈이 레이저를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치.
  13. 제12에 있어서, 상기 각 화소의 투명전극 간의 간격 및, 투명전극마다 형성된 다수의 홈은 극초단 펄스 레이저를 이용해 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 표시장치.
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