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KR102068093B1 - 플렉서블 표시장치 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 표시장치 제조 방법 Download PDF

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KR102068093B1
KR102068093B1 KR1020130133009A KR20130133009A KR102068093B1 KR 102068093 B1 KR102068093 B1 KR 102068093B1 KR 1020130133009 A KR1020130133009 A KR 1020130133009A KR 20130133009 A KR20130133009 A KR 20130133009A KR 102068093 B1 KR102068093 B1 KR 102068093B1
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유용우
이승현
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 플렉서블 표시장치 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 지지 기판 상에 배리어층 및 박리층으로 이루어진 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층을 사이에 두고 상기 지지 기판 상에 제 1 기판을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 소자층을 형성하는 단계; 상기 소자층 상에 제 2 기판을 형성하는 단계; 및 상기 지지 기판의 배면에서 상기 희생층으로 레이저를 조사하여 상기 지지 기판을 상기 제 1 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하고, 상기 배리어층은 박리층 보다 수소 함량이 높은 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 희생층을 이중막 또는 삼중막으로 형성하여 수소 함량을 높이고, 레이저에 반응성이 우수하게 형성하고, 지지 기판 박리 공정에서 이물이 있더라도 높은 신뢰성을 갖는 플렉서블 표시장치를 형성할 수 있다.

Description

플렉서블 표시장치 제조 방법{Method for manufacturing flexible display device}
본 발명은 플렉서블 표시장치 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지지 기판으로부터 플렉서블 기판 박리 공정에서 불량을 감소시키고, 신뢰성을 향상시키는 플렉서블 표시장치 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD,Electric Paper Display), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다. 이들은 공통적으로 영상을 구현하는 평판표시패널을 필수적인 구성요소로 하는데, 평판 표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질층을 사이에 두고 대면 합착된 한 쌍의 기판을 포함하여 이루어진다.
또한, 최근에는 표시장치 개발이 활발하게 이루어짐에 따라 기존 디자인과는 차별화된 다양성이 요구되며, 미적 기능을 강화할 수 있고, 사용상의 다기능을 부여할 수 있는 표시장치가 논의 중에 있다. 종래 표시장치는 일반적으로 유리 등의 기판을 사용한 평판형태의 패널을 포함하여, 디자인의 다양성 확보가 어렵다. 또한, 평판형태의 패널은 주 시청영역에서 중앙영역까지의 거리와 양측 영역까지의 거리가 서로 달라 거리감의 편차가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 플라스틱 등과 같은 유연성 있는 기판을 사용하여 플렉서블(flexible) 표시장치가 개발되었고, 종래 평판표시장치와 비교하여 다양한 디자인 변형이 가능해졌다. 플렉서블 표시장치는 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 그리고 책, 신문, 잡지 등의 인쇄매체를 대체하고 있는 차세대 표시장치로 기대되고 있다.
이러한 표시장치는 미적기능강화, 박형화 및 경량화가 진행됨에 따라, 소재의 다양성이 요구되며, 다양한 플렉서블(flexible) 기판이 적용되고 사용된다. 예를들면, 상기 플렉서블 기판에는 박막 금속 시트 및 플라스틱 등이 사용될 수 있다. 상기 플렉서블 기판은 잘 휘어지는 특성 때문에 유리 또는 석영기판을 대상으로 설계된 기존의 표시장치용 제조장비에 적용하기 어려우며, 일례로 트랙(track) 장비나 로봇(robot)에 의한 이송 또는 카세트(cassette)로의 수납이 어려운 제약이 있다.
따라서, 소자들을 형성하기 전에 지지 기판 상에 플렉서블 기판이 접착되어 형성된다. 상기 지지 기판은 플렉서블 기판 상에 소자들이 형성되는 동안 상기 플렉서블 기판을 지지한다. 상기 소자들을 형성한 후, 상기 지지 기판을 상기 플렉서블 기판으로부터 박리한다.
상기 플렉서블 기판과 지지 기판은 희생층을 사이에 두고 접착되며, 상기 지지 기판의 배면에서 레이저를 조사하여 상기 희생층을 가공함으로써 상기 플렉서블 기판과 지지 기판을 박리되도록 한다. 이때, 상기 지지 기판의 배면에 이물 등으로 인해, 레이저 조사로 상기 희생층이 충분히 가공되지 못하는 문제점이 있다.
이로 인해, 희생층의 미가공 영역에서 지지 기판 박리 시 플렉서블 기판과 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 소자들에 손상이 발생한다. 즉, 이물 등으로 인해 희생층에 미가공되는 영역이 발생하며, 이러한 미가공 영역에서 플렉서블 기판 및 소자들에 손상이 발생하거나, 휘점 또는 흑점이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 희생층을 이중막 또는 삼중막으로 형성함으로써, 수소 함량이 높은 희생층을 증착하고, 지지 기판의 박리를 용이하게 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 레이저에 반응성이 우수한 희생층을 가짐으로써, 지지 기판 박리 공정에서 이물이 있더라도 높은 신뢰성을 갖는 플렉서블 표시장치 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 지지 기판 상에 배리어층 및 박리층으로 이루어진 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층을 사이에 두고 상기 지지 기판 상에 제 1 기판을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 소자층을 형성하는 단계; 상기 소자층 상에 제 2 기판을 형성하는 단계; 및 상기 지지 기판의 배면에서 상기 희생층으로 레이저를 조사하여 상기 지지 기판을 상기 제 1 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하고, 상기 배리어층은 박리층 보다 수소 함량이 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 희생층을 이중막 또는 삼중막으로 형성함으로써, 수소 함량이 높은 희생층을 증착하고, 지지 기판의 박리를 용이하게 하는 제 1 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 레이저에 반응성이 우수한 희생층을 가짐으로써, 지지 기판 박리 공정에서 이물이 있더라도 높은 신뢰성을 갖는 제 2 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법은 지지 기판(10) 상에 희생층(100)을 형성한다. 상기 희생층(100)은 저압 CVD 또는 플라즈마 CVD 등 CVD에 의해 성막하여 형성할 수 있다. 상기 지지 기판(10)은 빛이 투과할 수 있는 투광성을 갖는 것을 사용한다. 예를 들면, 상기 지지 기판(10)은 유리 또는 석영재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 추후 소자가 형성되는 공정에서 플렉서블 기판을 지지할 수 있으면 족하다.
상기 희생층(100)은 조사되는 빛을 흡수하고, 상기 희생층(100)의 내부 또는 상기 희생층(100)의 계면에서 결합력이 감소되거나 소멸될 수 있다. 이로 인해, 상기 희생층(100)의 상하부에 형성된 층을 박리되게 할 수 있다. 바람직하게는, 빛의 조사에 의해, 상기 희생층(100)으로부터 기체가 방출되고 박리될 수 있다. 상기 희생층(100)에 함유되어 있던 성분이 기체가 되어 방출되어, 상기 희생층(100)에 내압이 발생하고, 상기 내압은 상기 희생층(100)의 상하층을 박리하는 힘이 된다.
이때, 상기 기체는 수소일 수 있다. 즉, 상기 희생층(100)에 함유된 수소가 기체화되어, 상기 희생층(100)의 박리를 촉진할 수 있다. 이때, 상기 희생층(100)에 포함된 수소의 함량이 많을수록 굴절율과 밀도(density)가 낮아지며, 다공성(porous)한 막이 된다. 또한, 상기 희생층(100)의 수소 함량이 커짐에 따라 추후 상기 희생층(100)을 이용하여 박리하는 공정에서 이물이 있더라도 박리 공정에서 발생하는 불량을 감소할 수 있다.
따라서, 상기 희생층(100)은 수소 함량을 높이기 위해 2중막 또는 3중막으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 희생층(100)은 제 1 배리어층(101), 박리층(102) 및 제 2 배리어층(103)이 적층되어 형성될 수 있다. 도면에는 상기 희생층(100)이 3중막으로 도시되어 있지만, 상기 제 1 배리어층(101) 또는 제 2 배리어층(103)은 생략될 수 있으며, 박리층(102) 및 하나의 배리어층이 적층된 2중막으로 형성될 수도 있다.
상기 희생층(100)의 박리층(102)은 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층일 수 있다. 바람직하게는, 상기 박리층(102)을 증착하기 위해 실란(SiH4) 및 아르곤(Ar)을 포함하는 가스가 사용될 수 있다. 또는, 상기 박리층(102)을 증착하기 위해 실란(SiH4) 및 수소(H2)를 포함하는 가스 증착되어 형성될 수 있다. 실란(SiH4) 및 수소(H2)를 포함하는 가스를 사용하는 경우, 실란(SiH4) 및 아르곤(Ar)을 포함하는 가스를 사용하는 경우보다 수소 함량이 높은 박리층(102)을 형성할 수 있다.
상기 희생층(100)의 제 1 배리어층(101) 또는 제 2 배리어층(103)은 상기 박리층(102)보다 수소 함량이 더 높은 층으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 배리어층(101) 또는 제 2 배리어층(103)을 증착하기 위해 실란(SiH4), 수소(H2) 및 포스핀(PH3)을 포함하는 가스가 사용될 수 있다. 실란(SiH4), 수소(H2) 및 포스핀(PH3)을 포함하는 가스를 사용하여 증착하는 경우, 실란(SiH4) 및 수소(H2)를 포함하는 가스를 사용하는 경우보다 적어도 20% 이상 수소 함량이 높은 층을 형성할 수 있다.
상기 박리층(102)의 두께는 500Å 내지 1000Å으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 배리어층(101) 또는 제 2 배리어층(103)의 두께는 100Å 내지 300Å으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 배리어층(101), 박리층(102) 및 제 2 배리어층(103)은 모두 동일 챔버 내에서 형성될 수 있다. 즉, 희생층()의 제 1 배리어층(101), 박리층(102) 및 제 2 배리어층(103)은 동일 챔버 내에서 가스 종류만 변경하여 형성할 수 있으며, 제조 공정이 추가되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 희생층(100)이 형성된 지지 기판(10) 상에 플렉서블 기판인 제 1 기판(20)을 부착하여 형성한다. 플렉서블 기판은 잘 휘어지는 특성 때문에 기존의 표시장치용 제조장비에 적용하기 어려우며, 소자가 안정적으로 형성되지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 소자들을 형성하기 전에 플렉서블 기판을 지지하는 지지 기판(10) 상에 제 1 기판(20)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 기판(20)은 플렉서블 기판으로 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
이후, 상기 제 1 기판(20) 상에 소자층(30)을 형성한다. 또한, 상기 소자층(30) 상에 제 2 기판(40)을 형성한다. 상기 소자층(30)은 다수의 박막층 및 전기적 소자들로 이루어진다. 보다 자세하게는, 게이트 전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함한다.
상기 소자층(30) 상에 형성되는 제 2 기판(40)은 플렉서블 기판으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 기판(20)과 같이, 상기 제 2 기판(40)은 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 유기발광다이오드표시장치, 액정표시장치 및 전기영동표시장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치는 모두 포함할 수 있다.
플렉서블 표시장치가 유기발광다이오드표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 상기 제 1 기판(20) 상에 박막 트랜지스터와 유기전계발광다이오드를 포함하는 소자층(30)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다. 또한, 액정표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 박막 트랜지스터, 액정층, 컬러필터층을 포함하는 소자층(30)과, 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다. 또한, 전기영동표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 소자층(30)과, 캡슐층을 포함하는 전기영동필름으로 이루어진 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 지지 기판(10)과 제 1 기판(20)의 분리 공정을 진행한다. 상기 제 1 기판(20)을 지지 기판(10)과 분리하기 위해 상기 지지 기판(10) 배면에 레이저(50)를 스캔할 수 있다. 상기 지지 기판(10)은 투광성을 갖도록 형성되므로 상기 레이저(50)는 지지 기판(10)과 제 1 기판(20) 사이에 형성된 희생층(100)에 조사된다.
상기 희생층(100)은 조사되는 상기 레이저(50)에 의해 상기 희생층(100)에 함유되어 있던 성분이 기체가 되어 방출되어, 상기 희생층(100)에 내압이 발생하고, 상기 내압은 상기 희생층(100)의 상하에 형성된 지지 기판(10)과 제 1 기판(20)을 박리되도록 한다. 이때, 상기 기체는 수소이고, 상기 희생층(100)에 함유된 수소가 기체화되어, 상기 희생층(100)의 박리를 촉진할 수 있다.
상기 지지 기판(10)의 배면을 통해 상기 레이저(50)가 조사되는 바, 종래 상기 지지 기판(10) 상의 이물 등으로 인해 상기 레이저(50)로 상기 희생층(100)이 충분히 가공되지 않는 문제점이 있었다. 상기 희생층(100)에 미가공 영역이 발생하면, 상기 지지 기판(10)과 제 1 기판(20)을 분리하는 과정에서 상기 제 1 기판(20) 상에 형성된 소자층(30)의 소자들이 손상되는 등 불량이 발생하였다. 이러한 불량은 추후 완성된 플렉서블 표시장치에서 휘점 또는 흑점을 유발한다.
따라서, 본 발명은 상기 희생층(100)에 포함된 수소의 함량이 많을수록 이물이 있더라도 레이저(50)를 통한 희생층(100)의 가공이 용이함을 확인하였고, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 박리 공정에서 발생하는 불량이 감소될 수 있다. 즉, 본 발명의 희생층(100)은 수소 함량을 높이기 위해 2중막 또는 3중막으로 형성된다. 바람직하게는, 상기 희생층(100)은 제 1 배리어층(101), 박리층(102) 및 제 2 배리어층(103)이 적층되어 형성될 수 있고, 박리층(102) 및 하나의 배리어층이 적층된 2중막으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 지지 기판이 박리됨에 따라 제 1 기판(20)과 제 2 기판(40) 사이에 소자층(30)을 형성된 플렉서블 표시장치가 완성된다. 상기 제 1 기판(20) 및 제 2 기판(40)은 플렉서블 기판으로 유연한 특성을 갖는 재료로 형성된다. 또한, 상기 소자층(30)은 다수의 박막층 및 전기적 소자들로 이루어지고, 게이트 전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 유기발광다이오드표시장치, 액정표시장치 및 전기영동표시장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치는 모두 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치가 유기발광다이오드표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 상기 제 1 기판(20) 상에 박막 트랜지스터와 유기전계발광다이오드를 포함하는 소자층(30)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치가 액정표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 박막 트랜지스터, 액정층, 컬러필터층을 포함하는 소자층(30)과, 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치가 전기영동표시장치인 경우, 제 1 기판(20)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 소자층(30)과, 캡슐층을 포함하는 전기영동필름으로 이루어진 제 2 기판(40)으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 희생층을 이중막 또는 삼중막으로 형성하여 수소 함량을 높이고, 레이저에 반응성이 우수하게 형성하고, 지지 기판 박리 공정에서 이물이 있더라도 높은 신뢰성을 갖는 플렉서블 표시장치를 형성할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 지지 기판 100: 희생층
20: 제 1 기판 101: 제 1 배리어층
30: 소자층 102: 박리층
40: 제 2 기판 103: 제 2 배리어층
50: 레이저

Claims (10)

  1. 지지 기판 상에 배리어층 및 박리층으로 이루어진 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 사이에 두고 상기 지지 기판 상에 제 1 기판을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 소자층을 형성하는 단계;
    상기 소자층 상에 제 2 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 지지 기판의 배면에서 상기 희생층으로 레이저를 조사하여 상기 지지 기판을 상기 제 1 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 배리어층은 박리층 보다 수소 함량이 높은 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층은 제 1 배리어층과 제 2 배리어층 사이에 박리층이 형성된 3중막인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층은 하나의 배리어층과 하나의 박리층을 포함하는 2중막인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어층은 실란(SiH4), 수소(H2) 및 포스핀(PH3)을 포함하는 가스를 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 박리층은 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 박리층은 실란(SiH4) 및 아르곤(Ar)을 포함하는 가스가 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 박리층은 실란(SiH4) 및 수소(H2)을 포함하는 가스가 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층의 박리층은 500Å 내지 1000Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층의 배리어층은 100Å 내지 300Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층의 배리어층 및 박리층은 동일 챔버 내에서 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치 제조 방법.
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