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KR101097344B1 - 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR101097344B1
KR101097344B1 KR1020100021017A KR20100021017A KR101097344B1 KR 101097344 B1 KR101097344 B1 KR 101097344B1 KR 1020100021017 A KR1020100021017 A KR 1020100021017A KR 20100021017 A KR20100021017 A KR 20100021017A KR 101097344 B1 KR101097344 B1 KR 101097344B1
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cutting
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Abstract

박막 트랜지스터 등을 구비한 디스플레이부의 커팅(cutting)이 용이한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 함몰부들이 형성된 제1 기판을 구비하는 단계; 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계; 상기 각각의 제1 플라스틱 필름상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 각각의 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계; 상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계; 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계; 및 상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법{Method of manufacturing flexible display apparatus}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막 트랜지스터 등을 구비한 디스플레이부의 커팅(cutting)이 용이한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)를 구비한 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display device) 및 유기 발광 디스플레이 장치(organic light emitting display device) 등은 현재 디지털 카메라나 비디오 카메라 또는 휴대정보단말기(PDA)나 휴대전화 등의 모바일 기기용 디스플레이로 그 시장을 확대하고 있다.
이러한 모바일 기기용으로는 얇고, 가볍고 더 나아가 깨지지 않는 특성이 요구된다. 얇고 가볍게 제작하기 위해, 제조 시 얇은 글라스재 기판을 사용하는 방법 외에, 기존의 글라스재 기판을 사용해 제작한 후 이 글라스재 기판을 기계적 또는 화학적 방법으로 얇게 만드는 방법이 도입되었다. 그러나 이러한 공정은 복잡할 뿐만 아니라 잘 깨질 수 있어 실사용이 어렵다는 문제점이 있었다.
또한 이러한 모바일 기기들은 휴대하기 쉽고, 다양한 형상의 디스플레이 장치에 적용되기 위해, 곡면 구현이 가능한 플렉서블한 특성이 요구된다. 그러나 기존의 글라스재 기판은 플렉서블 특성을 구현하기가 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 플라스틱재 기판 위에 형성하려는 시도가 있었다. 플라스틱은 0.2㎜ 정도의 두께로 형성하더라도 잘 깨지지 않고, 또한 비중이 글라스보다 작아 기존 글라스재 기판과 비교했을 때 중량을 1/5 이하로 경감시킬 수 있고, 곡면 구현이 가능하다는 장점이 있다.
그러나 이러한 플라스틱재 기판 위에 박막 트랜지스터와 디스플레이 소자를 형성하는 과정에서 플라스틱재 기판을 얇게 제작할 경우, 기판상에 박막 트랜지스터와 디스플레이 소자를 순차적으로 형성하는 과정에서, 플라스틱재 기판의 플렉서블한 특성 때문에 기판이 기판상에 형성된 하중을 지탱하기 어려워 핸들링하기 곤란한 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 글래스재 기판상에 플라스틱재 기판을 얇게 형성하고 그 위에 박막 트랜지스터와 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이부를 형성한 후, 플라스틱재 기판으로부터 글래스재 기판을 분리시키는 방법이 연구되고 있다. 이 경우, 일반적으로 대면적의 기판상에 복수 개의 디스플레이부를 형성한 후, 이를 패널(panel) 단위로 커팅(cutting)하는 방법이 사용되었다. 그런데, 이 경우 글래스재 기판과 플라스틱재 기판의 두 개의 기판을 커팅(cutting)하여야 하기 때문에, 기판의 커팅(cutting)이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 디스플레이부의 패널(panel) 별 커팅(cutting) 공정을 용이하게 수행할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 복수 개의 함몰부들이 형성된 제1 기판을 구비하는 단계; 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계; 상기 각각의 제1 플라스틱 필름상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 각각의 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계; 상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계; 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계; 및 상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는, 상기 제1 기판상에서 상기 플라스틱 필름이 형성되지 아니한 영역을 커팅(cutting) 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는, 상기 각각의 함몰부들의 테두리를 따라 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는, 상기 제1 기판을 패널(panel)별로 커팅(cutting) 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 함몰부 내에 별도의 디스플레이 패널(panel)이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판상에 전체적으로 상기 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계; 및 상기 제1 플라스틱 필름 중 상기 제1 함몰부 상부로 돌출된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계는, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 방법으로 상기 각각의 함몰부에 상기 제1 플라스틱 필름을 충진할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계는, 상기 제1 기판에 레이저를 조사하여 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 플라스틱 필름은 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계 이후, 상기 제1 기판 및 제1 플라스틱 필름상에 제1 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 소자는 유기 발광 소자(OLED: organic light emitting diode)를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계는, 박막 봉지(thin film encapsulation) 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계는, 복수 개의 제2 함몰부들이 형성된 제2 기판을 구비하고, 상기 각각의 제2 함몰부 내에 제2 플라스틱 필름을 형성하여, 봉지 부재를 형성하는 단계; 및 상기 봉지 부재를 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 봉지 부재는 상기 디스플레이 소자와 별도로 제조되어, 상기 디스플레이 소자와 결합할 수 있다.
여기서, 상기 봉지 부재를 형성하는 단계는, 상기 제2 기판 및 제2 플라스틱 필름상에 제2 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 배리어층을 형성하는 단계는, 80℃ ~ 400℃ 사이의 고온 증착 공정을 통해 상기 제2 배리어층을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제2 배리어층은 광 경화성 물질을 포함하여, 상기 광 경화성 물질이 광 경화되면서 상기 봉지 부재가 상기 디스플레이 소자 상부에 결합할 수 있다.
여기서, 상기 제2 배리어층은 점착성 물질을 포함하여, 상기 점착성의 제2 배리어층에 의해 상기 봉지 부재가 상기 디스플레이 소자 상부에 결합할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 동시에 커팅(cutting) 할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계 이후, 상기 제2 기판을 상기 제2 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 기판을 상기 제2 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계는, 상기 제2 기판에 레이저를 조사하여 수행될 수 있다.
다른 측면에 따른 본 발명은, 복수 개의 함몰부들이 형성된 제1 기판을 구비하는 단계; 상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계; 상기 각각의 제1 플라스틱 필름상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 각각의 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계; 상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계; 레이저를 조사하여 상기 제1 플라스틱 필름 및 그 상부에 형성된 상기 박막 트랜지스터와 디스플레이 소자를 상기 제1 기판으로부터 패널별로 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 각각의 함몰부 내에 별도의 디스플레이 패널(panel)이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에 따르면, 디스플레이부의 패널(panel) 별 커팅(cutting) 공정을 용이하게 수행하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치로써, 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치로써, 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
먼저, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 복수 개의 함몰부(101a)가 형성된 제1 기판(101)을 구비한다.
상세히, 하지만 디스플레이 장치의 제작시, 하나의 기판상에 여러 개의 패널(panel)이 동시에 형성되기 때문에, 봉지 공정이 완료된 후 플라스틱 필름으로부터 기판을 분리하기 전에 각각의 패널을 분리하기 위한 커팅(cutting) 공정이 필요하게 된다. 이와 같은 공정에서는 기판 위에 고분자로 형성된 플라스틱 필름이 코팅된 상태이기 때문에, 기존의 글라스 기판을 커팅할 때 사용하는 다이아몬드 휠(diamond wheel) 만을 이용해 커팅할 경우, 플라스틱 필름이 찢어지거나 TFT 또는 배선 등이 파손되는 경우가 발생하였다. 이를 해결하기 위하여, 레이저를 이용해 1차로 플라스틱 필름을 커팅하고, 다시 다이아몬드 휠(diamond wheel)을 이용해 기판을 2차로 커팅하는 방안이 제시되었다. 그러나, 이러한 공정을 진행하기 위해서는 기존에 사용되지 않던 레이저 설비가 추가로 필요하기 때문에, 제조 원가를 상승시키는 원인이 될 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에서는, 제1 기판(101)에 각 패널 영역별로 함몰부(101a)를 형성한 후, 상기 함몰부(101a)에 플라스틱 필름, 박막 트랜지스터 및 디스플레이 소자들을 형성함으로써, 커팅 영역에는 플라스틱 필름이 형성되지 아니하도록 하여, 플라스틱 필름을 커팅하지 않도록 하는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 제1 기판(101)은 후술할 분리단계에서 레이저빔이 통과될 수 있는 투광성 기판인 것이 바람직하다. 또한, 그 기계적 강도가 충분하여 그 상부에 다양한 소자 또는 층들이 형성될 경우에도 그 변형이 없는 재질로 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 이러한 재질로서 글라스재 기판을 사용하였으나, 상기의 특성을 갖는 재질이라면 글라스재 기판에 제한되지 않고 다양한 종류의 제1 기판(101)이 이용될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 기판(101)의 상기 복수 개의 함몰부(101a)들에 제1 플라스틱 필름(111)을 형성한다. 이를 위하여, 다음의 두 가지 방법을 예시할 수 있다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅(spin coating) 방식 또는 슬롯 다이(slot die) 방식 등을 사용하여 상기 제1 기판(101) 상에 전체적으로 제1 플라스틱 필름(111)을 형성한 후, 제1 기판(101)의 상부면보다 돌출되어 있는 부분을 깎아내는 방법을 사용하여, 제1 기판(101)의 함몰부(101a)들에 제1 플라스틱 필름(111)을 형성할 수 있다.
또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅과 같은 드롭(drop) 방식으로 제1 기판(101)에서 함몰부(101a)가 형성된 영역에만 제1 필라스틱 필름(111)을 충진하여, 제1 기판(101)의 함몰부(101a)들에 제1 플라스틱 필름(111)을 형성할 수도 있다.
이와 같은 방법들에 의하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(101)의 함몰부(101a)가 제1 플라스틱 필름(111)으로 채워지는 것이다.
여기서, 제1 플라스틱 필름(111)은 종래 글라스재 기판에 비하여 비중이 작아 가볍고, 잘 깨지지 않으며 곡면 구현이 가능한 특성을 가진 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1 플라스틱 필름(111)은 두께가 얇을수록 가볍고 박막의 디스플레이 실현에 유리하지만, 플라스틱 필름상에 형성된 층들과 소자들이 후술할 분리 단계에서 제1 기판(101)을 분리한 이후에도 제1 플라스틱 필름(111)에 의해 그 하중이 유지될 수 있을 정도의 두께는 확보하여야 한다. 이러한 제1 플라스틱 필름(111)의 두께는 5∼100㎛ 정도의 두께가 바람직한데, 5㎛ 이하의 두께에서는 제1 기판(101)을 분리할 경우 제1 플라스틱 필름(111) 만으로 그 위에 형성된 층들과 소자들의 형상을 안정적으로 유지하기가 어렵고, 100㎛이상의 두께는 본 발명에 따른 박형의 유기 발광 소자를 구현하는 데 적합하지 않기 때문이다.
여기서, 상기 제1 플라스틱 필름(111)은 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 등으로 형성될 수 있다. 폴리이미드는 기계적 강도가 우수하며 최대 공정 가능 온도가 약 450℃로 다른 고분자 재료에 비하여 내열성이 우수하기 때문에, 폴리이미드 기판상에 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자를 형성하는 공정 과정에 일정한 가열 과정이 진행되더라도 각 소자들과 층들의 하중에 의해 처지지 않고 플렉서블 디스플레이 기판의 역할을 안정적으로 수행할 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기판(101)의 제1 플라스틱 필름(111) 상부에 제1 배리어층(112)을 형성한 후, 제1 배리어층(112)의 상부에 박막 트랜지스터(TFT: thin film transitor)를 형성한다. 도 4에서는 박막 트랜지스터의 일 예로서 탑 게이트(top gate) 방식의 박막 트랜지스터가 구비된 경우를 도시하고 있다. 그러나 바텀 게이트(bottom gate) 방식 등 다른 구조의 박막 트랜지스터가 구비될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 편의상 도 4에 도시된 형태의 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된 경우에 대해 설명한다.
먼저, 제1 플라스틱 필름(111) 상부에는 제1 배리어층(112)이 형성된다. 제1 배리어층(112)은 SiOx, SiNx, SiON, AlO, AlON 등의 무기물로 이루어질 수 있으며, 또는 아크릴 또는 폴리이미드 등의 유기물로 이루어질 수도 있다. 또는 유기물과 무기물이 교대로 적층될 수도 있다. 이 제1 배리어층(112)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하는 동시에, 제1 플라스틱 필름(111)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나 결정화 시 열의 전달 속도를 조절함으로써 반도체의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 탑 게이트형 박막 트랜지스터가 구비될 경우, 제1 배리어층(112) 상에 반도체층(121), 게이트 절연막(113), 게이트 전극(122), 층간 절연막(114), 콘택홀(124), 소스 전극과 드레인 전극(123) 및 보호막(도 5의 115 참조)이 차례로 형성된다.
반도체층(121)은 폴리 실리콘으로 형성될 수 있으며, 이 경우 소정 영역이 불순물로 도핑될 수도 있다. 물론 반도체층(121)은 폴리 실리콘이 아닌 아모포스 실리콘으로 형성될 수도 있고, 나아가 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 형성될 수도 있다.
반도체층(121)이 폴리 실리콘으로 형성될 경우 아모포스 실리콘을 형성하고 이를 결정화시켜 폴리 실리콘으로 변화시키는데, 이러한 결정화 방법으로는 RTA(Lapid Thermal Annealing)공정, SPC법(Solid Phase Crystallzation), ELA법(Excimer Laser Annealing), MIC(Metal Induced Crystallization), MILC법(Metal Induced Lateral Crystallization) 또는 SLS법(Sequential Lateral Solidification) 등 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 본 발명에 따른 플라스틱 필름을 사용하기 위해서는 고온의 가열 공정이 요구되지 않는 방법을 이용함이 바람직하다. 종래 반도체를 활성화시키는 과정에서 고온의 공정이 지속됨에 따라 기판의 온도가 400∼500℃까지 상승하여 플라스틱 필름을 사용할 수 없었던 문제가 있었으나, 최근 플라스틱 필름의 내열성을 향상시켜 저온 폴리실리콘(LTPS; low temperature poly-silicon) 공정을 300℃ 이상에서도 진행 가능하게 되었다. 그리하여 본 실시예에서와 같이 플라스틱 필름, 바람직하게는 폴리이미드 기판을 사용하여 박막 트랜지스터를 형성할 수 있게 되었다.
반도체층(121)과 게이트 전극(122) 사이를 절연하기 위해 그 사이에 게이트 절연막(113)이 형성된다. 이 게이트 절연막(113)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 물론 이 외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다.
게이트 전극(122)은 다양한 도전성 물질로 형성할 수 있다. 예컨대 Mg, Al, Ni, Cr, Mo, W, MoW 또는 Au 등의 물질로 형성할 수 있으며, 이 경우에도 단일층 뿐만 아니라 복수층의 형상으로 형성할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
층간 절연막(114)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 물론 이 외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 상기 층간 절연막(114)과 게이트 절연막(113)을 선택적으로 제거하여 소스 및 드레인 영역이 노출되는 콘택홀(124)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 콘택홀(124)이 매립되도록 층간 절연막(114) 상에 전술한 게이트 전극(122)용 물질로, 단일층 또는 복수층의 형상으로 소스 전극 및 드레인 전극(123)을 형성한다.
소스 전극 및 드레인 전극(123)의 상부에는 보호막(패시베이션층 및/또는 평탄화막)(도 5의 115 참조)이 구비되어 하부의 박막 트랜지스터를 보호하고 평탄화시킨다. 이 보호막(도 5의 115 참조)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(benzocyclobutene) 또는 아크릴(acryl) 등과 같은 유기물, 또는 SiNx와 같은 무기물로 형성될 수도 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
다음으로, 박막 트랜지스터(TFT) 상부에 디스플레이 소자가 형성된다. 본 명세서에서는 디스플레이 소자로써 유기 발광 소자(OLED: organic light emitting diode)를 예시하고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 다양한 디스플레이 소자가 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.
박막 트랜지스터(TFT) 상부에 유기 발광 소자(OLED)를 형성하기 위하여 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 소스 전극 또는 드레인 전극의 일 전극에 콘택홀(130)을 형성하여 제1 전극(131)에 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
여기서, 제1 전극(131)은 후에 유기 발광 소자에 구비되는 전극들 중 일 전극으로서 기능하는 것으로, 다양한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이 제1 전극(131)은 후에 형성될 유기 발광 소자에 따라 투명 전극으로서 형성될 수도 있고 반사형 전극으로서 형성될 수도 있다. 투명 전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전극(131) 상에 제1 전극(131)의 적어도 일부가 노출되도록 절연성 물질로 패터닝 된 화소 정의막(116)을 형성하며, 이어서 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전극(131)의 노출된 부분에 발광층을 포함하는 중간층(132)을 형성하고, 이 중간층(132)을 중심으로 제1 전극(131)에 대향하도록 제2 전극(133)을 형성함으로써 유기 발광 소자(OLED)를 제조할 수 있다.
도 7에는 중간층(132)이 각 부화소, 즉 패터닝 된 각 제1 전극(131)에만 대응되도록 패터닝 된 것으로 도시되어 있으나 이는 부화소의 구성을 설명하기 위해 편의상 그와 같이 도시한 것이며, 중간층(132)은 인접한 부화소의 중간층(132)과 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다. 또한 중간층(132) 중 일부의 층은 각 부화소별로 형성되고, 다른 층은 인접한 부화소의 중간층(132)과 일체로 형성될 수도 있는 등 그 다양한 변형이 가능하다.
중간층(132)은 저분자 또는 고분자 유기물로 구비될 수 있다. 저분자 유기물을 사용할 경우 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(HTL: hole transport layer), 유기 발광층(EML: emissive layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer), 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기물은 마스크들을 이용한 진공증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기물의 경우에는 대개 정공 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 정공 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
제2 전극(133)도 제1 전극(131)과 마찬가지로 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명 전극으로 사용될 때는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로 이루어진 층과, 이 층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 형성된 보조 전극이나 버스 전극 라인을 구비할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
다음으로, 상기 디스플레이 소자, 상세하게는 유기 발광 소자(OLED)를 봉지(encapsulation)한다. 이와 같이 유기 발광 소자를 봉지하기 위하여 일반적인 박막 봉지(thin film encapsulation) 방법을 사용할 수 있다. 이와 같은 박막 봉지 방법은 기 공지된 기술이므로 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또는, 도 8에 도시된 바와 같이, 별도의 봉지 부재(150)를 별도로 구비할 수도 있다.
상세히, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에서는, 봉지 부재(150)를 별도로 제조하고, 이 봉지 부재(150)를 유기 발광 소자(OLED)의 상부에 결합한 후, 봉지 부재(150)의 제2 기판(151)을 분리할 수 있다.
즉, 일반적인 박막 봉지 방법에서는 봉지 공정이 유기 발광 소자(OLED) 제조 공정의 마지막 공정으로 유기 발광 소자(OLED) 위에 직접 수행되기 때문에, 유기 발광 소자(OLED)의 열화를 고려하여 공정 온도가 80℃를 넘을 수 없으며, 무기막 증착시 플라즈마에 의한 직접적인 유기 발광 소자(OLED)의 열화도 고려해야 하는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판, 플라스틱 필름 및 배리어층으로 구성된 봉지 부재를 별도로 형성하고, 봉지 부재를 유기 발광 소자(OLED)에 결합한 상태에서 기판을 분리시키는 방법을 적용함으로써, 유기 발광 소자(OLED)의 봉지(encapsulation)가 용이해지는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 봉지 부재(150)를 구비하기 위하여, 제2 기판(151) 상에 제2 플라스틱 필름(152) 및 제2 배리어층(153)을 차례로 형성한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a 및 도 2b에서 기술한 바와 같은, 복수 개의 함몰부가 형성된 제2 기판(151)을 구비한 후, 제2 기판(151)의 상기 복수 개의 함몰부들에 제2 플라스틱 필름(152)을 형성한다. 그리고, 제2 기판(151)의 제2 플라스틱 필름(152) 상부에 제2 배리어층(153)을 형성한다. 이와 같이 제2 기판(151)의 함몰부들에 제2 플라스틱 필름(152)을 형성하는 방법에 관하여서는, 도 2a 및 도 2b에서 상세히 설명하였으므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
여기서, 제2 기판(151)으로는 상술한 제1 기판(101)과 동일한 글라스재 기판을 사용할 수 있다. 또한, 제2 플라스틱 필름(152)으로는 상술한 제1 플라스틱 필름(111)처럼, 종래 글라스재 기판에 비하여 비중이 작아 가볍고, 잘 깨지지 않으며 곡면 구현이 가능한 특성을 가진 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 플라스틱 필름(152)의 두께는 10∼100㎛ 정도의 두께가 바람직하다. 여기서, 상기 제2 플라스틱 필름(152)은 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 등으로 형성될 수 있다.
제2 배리어층(153)은 SiOx, SiNx, SiON, AlO, AlON 등의 무기물로 이루어질 수 있으며, 또는 아크릴 또는 폴리이미드 등의 유기물로 이루어질 수도 있다. 또는 유기물과 무기물이 교대로 적층될 수도 있다. 이 제2 배리어층(153)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하는 동시에, 제2 플라스틱 필름(152)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나 결정화 시 열의 전달 속도를 조절함으로써 반도체의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 제2 배리어층(153)은 대략 80℃ ~ 400℃ 사이에서 이루어지는 고온 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 봉지 부재(150)를 별도로 제작하여 유기 발광 소자(OLED)에 결합하도록 함으로써, 봉지 부재(150)가 고온 증착 공정에서 형성 가능한 제2 배리어층(153)을 포함하도록 할 수 있다. 그리고, 이와 같이 봉지 부재(150)에 제2 배리어층(153)이 구비됨으로써, 유기 발광 소자(OLED)가 더욱 안정적으로 보호되는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 유기 발광 소자(OLED) 상부에 봉지 부재(150)를 배치한 후, 이 둘을 합착한다. 유기 발광 소자(OLED)와 봉지 부재(150)를 합착하기 위하여, 제1 기판(101)과 제2 기판(151)을 분리(ablation)하는데 사용되는 레이저빔(도 11의 L 참조)이 활용될 수 있다. 또는, 유기 발광 소자(OLED)와 봉지 부재(150)를 합착하기 위한 다른 방법으로, 제2 배리어층(153)에 소정의 점착성을 가진 재료를 첨가하여, 유기 발광 소자(OLED) 상부에 봉지 부재(150)를 배치한 후, 이 둘을 압착시킴으로써 유기 발광 소자(OLED)와 봉지 부재(150)를 결합할 수도 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 패널(panel) 별로 커팅(cutting) 공정을 수행한다. 이때 커팅 공정은 기판(101)(151) 중 플라스틱 필름(111)(152)이 형성되지 않은 영역에서 수행된다. 즉, 제1 기판(101)에 각 패널 영역별로 함몰부(101a)를 형성한 후, 상기 함몰부(101a)에 플라스틱 필름, 박막 트랜지스터 및 디스플레이 소자들을 형성하였기 때문에, 함몰부(101a)의 가장자리를 따라 커팅을 수행하게 되면, 다이아몬드 휠(diamond wheel)로 글라스 재질의 기판(101)(151)만 커팅하여도 각각의 패널이 분리된다.
마지막으로, 도 11에 도시된 바와 같이 레이저빔(L)을 조사하여 제1 기판(101) 및 제2 기판(151)을 분리시킴으로써, 도 12에 도시된 바와 같이 제1 플라스틱 필름(111) 상에 박막 트랜지스터(TFT) 및 유기 발광 소자(OLED)가 구비된 플렉서블 디스플레이 장치를 얻게 된다. 즉, 제1 기판(101) 및 제2 기판(151)을 분리시키기 위하여 레이저빔(L)을 조사하는바, 이러한 레이저빔(L)으로는 광간섭성(coherenent)의 100nm 내지 350nm의 파장을 가진 광으로, AF, Kr, Xe 등과 할로겐 가스 F2, HCl 등을 조합한 XeCl, KrF, ArF 등을 사용할 수 있다.
한편, 도면에는 패널(panel) 별로 커팅(cutting) 공정을 수행한 후, 레이저빔(L)을 조사하여 제1 기판(101) 및 제2 기판(151)을 분리시키는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 다시 말하면, 패널 단위로 제1 플라스틱 필름(111) 및 제2 플라스틱 필름(152)이 형성되기 때문에, 제1 플라스틱 필름(111) 및 제2 플라스틱 필름(152)에 레이저를 조사하면 제1 플라스틱 필름(111) 및 제2 플라스틱 필름(152)이 제1 기판(101) 및 제2 기판(151)으로부터 분리되도록 형성함으로써, 별도의 커팅 없이도 각 패널이 기판으로부터 분리될 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하여, 한 번의 커팅 공정만으로 기판을 패널별로 커팅할 수 있게 되어, 공정이 간단해지고 제조 수율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 유기 발광 소자(OLED)에 직접 봉지(encapsulation) 공정을 수행하지 않아도 되기 때문에, 무기막 증착시 플라즈마에 의해 유기 발광 소자(OLED)가 열화될 위험성이 감소하였다. 또한, 고온에서도 견딜 수 있는 플라스틱 필름상에 무기막을 형성하는 것이 가능해졌다. 또한, 기판을 분리시킨 후에는, 플라스틱 필름이 외부로 노출되기 때문에, 별도의 보호 필름을 구비할 필요성이 사라졌다. 나아가, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에 따르면, 얇고, 가볍고, 충격에 강하고, 곡면의 구현이 가능한 플렉서블 특성이 우수한 유기 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
101: 제1 기판 101a: 함몰부
111: 제1 플라스틱 필름 112: 제1 배리어층
113: 게이트 절연막 114: 층간 절연막
115: 보호막 116: 화소 정의막
121: 반도체층 122: 게이트 전극
123: 소스 전극과 드레인 전극 124: 콘택홀
130: 콘택홀 131: 제1 전극
132: 중간층 133: 제2 전극
150: 봉지 부재 151: 제2 기판
152: 제2 플라스틱 필름 153: 제2 배리어층

Claims (23)

  1. 복수 개의 함몰부들이 형성된 제1 기판을 구비하는 단계;
    상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계;
    상기 각각의 제1 플라스틱 필름상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 각각의 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계;
    상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계;
    상기 제1 플라스틱 필름은 커팅(cutting) 하지 아니하고, 상기 제1 기판만을 커팅(cutting) 하는 단계; 및
    상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는,
    상기 제1 기판상에서 상기 제1 플라스틱 필름이 형성되지 아니한 영역을 커팅(cutting) 하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는,
    상기 각각의 함몰부들의 테두리를 따라 상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는,
    상기 제1 기판을 패널(panel)별로 커팅(cutting) 하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 함몰부 내에 별도의 디스플레이 패널(panel)이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판상에 전체적으로 상기 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 플라스틱 필름 중 상기 제1 함몰부 상부로 돌출된 부분을 제거하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계는,
    노즐 프린팅 또는 잉크젯 프린팅 방법으로 상기 각각의 함몰부에 상기 제1 플라스틱 필름을 충진하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계는,
    상기 제1 기판에 레이저를 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 필름은 폴리이미드 또는 폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계 이후,
    상기 제1 기판 및 제1 플라스틱 필름상에 제1 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 유기 발광 소자(OLED: organic light emitting diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계는,
    박막 봉지(thin film encapsulation) 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계는,
    복수 개의 제2 함몰부들이 형성된 제2 기판을 구비하고, 상기 각각의 제2 함몰부 내에 제2 플라스틱 필름을 형성하여, 봉지 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 봉지 부재를 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 봉지 부재는 상기 디스플레이 소자와 별도로 제조되어, 상기 디스플레이 소자와 결합하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 봉지 부재를 형성하는 단계는,
    상기 제2 기판 및 제2 플라스틱 필름상에 제2 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층을 형성하는 단계는,
    80℃ ~ 400℃ 사이의 고온 증착 공정을 통해 상기 제2 배리어층을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층은 광 경화성 물질을 포함하여, 상기 광 경화성 물질이 광 경화되면서 상기 봉지 부재가 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층은 점착성 물질을 포함하여, 상기 점착성의 제2 배리어층에 의해 상기 봉지 부재가 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 커팅(cutting) 하는 단계는,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 동시에 커팅(cutting) 하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 기판을 상기 제1 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계 이후,
    상기 제2 기판을 상기 제2 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 기판을 상기 제2 플라스틱 필름으로부터 분리시키는 단계는,
    상기 제2 기판에 레이저를 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  22. 복수 개의 함몰부들이 형성된 제1 기판을 구비하는 단계;
    상기 각각의 함몰부 내에 제1 플라스틱 필름을 형성하는 단계;
    상기 각각의 제1 플라스틱 필름상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 각각의 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계;
    상기 디스플레이 소자 상부를 봉지(encapsulation) 하는 단계;
    레이저를 조사하여 상기 제1 플라스틱 필름 및 그 상부에 형성된 상기 박막 트랜지스터와 디스플레이 소자를 상기 제1 기판으로부터 패널별로 분리시키는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 각각의 함몰부 내에 별도의 디스플레이 패널(panel)이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
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