KR102015400B1 - 캐리어 기판의 박리 장치, 캐리어 기판의 박리 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐리어 기판이 부착된 표시 장치가 위치하는 스테이지; 상기 스테이지를 향하여 광을 조사하는 광원부; 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 광을 조사하도록 상기 광원부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 캐리어 기판의 박리 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 캐리어 기판의 박리 장치, 캐리어 기판의 박리 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 표시 장치는 휴대성과 대화면의 특성을 가질 수 있는 박형의 평판 표시 장치로 대체되는 추세이다. 평판 표시 장치 중에서도, 자발광형 표시 장치인 유기 또는 무기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지므로 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다. 또한, 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 표시 장치는 무기 발광 표시 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 컬러 영상의 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 유기 발광 디스플레이 장치는 유연성이 우수한 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블하게 구현할 수 있다.
다만, 플라스틱 기판은 유연성이 크므로, 플라스틱 기판은 평판 표시 장치 제조 공정 중에 지지되어야 한다. 따라서, 글라스(Glass) 재질로 형성된 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성한 후, 평판 표시 장치 제조 공정을 진행한 다음, 레이저를 조사하여 캐리어 기판을 탈착한다.
한편, 캐리어 기판의 탈착를 위해 레이저를 조사할 때, 레이저의 에너지가 너무 센 경우는 캐리어 기판과 플라스틱 기판 사이의 계면에 그을음 등이 발생되고, 이는 후속공정 설비들을 오염시킬 수 있다. 반면에, 레이저의 에너지가 너무 약한 경우는 캐리어 기판의 미탈착이 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 불량은 캐리어 기판을 탈착한 후에 확인할 수 밖에 없는 바, 평판 표시 장치 제조 공정의 불량율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 캐리어 기판을 정상 탈착할 수 있는 캐리어 기판의 박리 장치, 캐리어 기판의 박리 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐리어 기판이 부착된 표시 장치가 위치하는 스테이지; 상기 스테이지를 향하여 광을 조사하는 광원부; 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 광을 조사하도록 상기 광원부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 캐리어 기판의 박리 장치를 제공한다.
상기 측정부는 상기 광원부로부터 조사된 입사광 및 상기 입사광이 상기 캐리어 기판을 투과한 투과광을 수광하며 상기 스테이지 상에 배치된 수광부; 및 상기 입사광 및 상기 투과광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 계산부; 를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 광의 에너지 밀도를 결정하는 결정부; 및 상기 결정부에 의해 결정된 에너지 밀도를 갖는 광을 조사하도록 상기 광원부를 제어하는 광원 제어부; 를 포함한다.
상기 제어부는 상기 캐리어 기판의 투과율에 반비례하도록 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 에너지 밀도가 매칭된 테이블이 저장된 저장부; 를 더 포함하고, 상기 결정부는 상기 저장부에 저장된 상기 테이블을 통해 결정한다.
상기 스테이지와 상기 광원부를 상대적으로 이동시키는 이송부; 를 더 포함한다.
상기 광원부는 최초 광을 라인 형태의 광으로 변형하는 광학계; 를 더 포함한다.
상기 광은 상기 캐리어 기판 측으로 입사된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이지 상에 캐리어 기판이 부착된 표시 장치를 위치시키는 단계; 광원부가 제1광을 조사하여 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 단계; 제어부가 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 제2광을 결정하는 단계; 및 상기 광원부가 상기 제2광을 조사하여 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계; 를 포함하는, 캐리어 기판의 박리 방법을 제공한다.
상기 스테이지와 상기 광원부는 상대적으로 이동한다.
상기 표시 장치를 위치시키는 단계 이전에, 상기 스테이지가 제1위치 일 때 상기 제1광을 수광부가 수광하는 단계; 를 더 포함하며, 상기 투과율을 측정하는 단계는, 상기 스테이지가 상기 제1위치일 때 상기 제1광이 상기 캐리어 기판을 투과한 제3광을 상기 수광부가 수광하는 단계; 및 상기 제1광 및 상기 제3광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 단계; 를 포함한다.
상기 캐리어 기판을 박리하는 단계는, 상기 스테이지가 상기 제1위치로부터 상기 제1방향으로 이동하면서 상기 제2광을 조사하여 캐리어 기판을 박리하는 단계이다.
상기 제2광을 결정하는 단계는, 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 제2광의 에너지 밀도를 결정하는 단계이다.
상기 제2광은 상기 캐리어 기판과 상기 표시 장치의 계면에 조사된다.
상기 제1광 또는 상기 제2광은 상기 캐리어 기판 측에서 입사된다.
상기 제2광은 라인 형태의 광이며, 상기 제2광의 폭은 상기 표시 장치의 폭 보다 크거나 같다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계; 상기 플라스틱 기판 상에 유기 발광 표시 소자를 형성하여 표시 장치를 제조하는 단계; 스테이지 상에 상기 캐리어 기판이 부착된 상기 표시 장치를 위치시키는 단계; 광원부가 제1광을 조사하여 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 단계; 제어부가 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 제2광을 결정하는 단계; 및 상기 광원부가 상기 제2광을 조사하여 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계; 를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
상기 스테이지와 상기 광원부는 상대적으로 이동한다.
상기 표시 장치를 위치시키는 단계 이전에, 상기 스테이지가 제1위치 일 때 상기 제1광을 수광부가 수광하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 투과율을 측정하는 단계는, 상기 스테이지가 상기 제1위치일 때 상기 제1광이 상기 캐리어 기판을 투과한 제3광을 상기 수광부가 수광하는 단계; 및 상기 제1광 및 상기 제3광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 단계; 를 포함한다.
상기 캐리어 기판을 박리하는 단계는, 상기 스테이지가 상기 제1위치로부터 상기 제1방향으로 이동하면서 상기 제2광을 조사하여 캐리어 기판을 박리하는 단계이다.
상기 제2광을 결정하는 단계는, 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 제2광의 에너지 밀도를 결정하는 단계이다.
상기 제2광은 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판의 계면에 조사된다.
상기 표시 장치를 제조하는 단계는, 상기 유기 발광 소자를 밀봉하는 밀봉 필름를 형성하고, 상기 밀봉 필름 상에 보호 필름을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐리어 기판의 투과율에 대응하여 정상 탈착이 가능한 광을 결정함으로써, 캐리어 기판의 탈착 불량률을 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 기판의 박리(ablation) 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6는 도 5의 제어부 및 측정부를 보다 상세히 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 7은 캐리어 기판의 투과율과 캐리어 기판의 정상 탈착 가능한 광의 에너지 밀도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10 는 도 5의 캐리어 기판 박리 장치를 사용하여 캐리어 기판을 박리하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 11 및 도 12은 도 1 내지 도 3에 이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 기판의 박리(ablation) 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6는 도 5의 제어부 및 측정부를 보다 상세히 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 7은 캐리어 기판의 투과율과 캐리어 기판의 정상 탈착 가능한 광의 에너지 밀도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10 는 도 5의 캐리어 기판 박리 장치를 사용하여 캐리어 기판을 박리하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 11 및 도 12은 도 1 내지 도 3에 이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 보다 상세하게 설명한다.
이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 각 구성요소의 설명에 있어서, 제1 및 제2등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용한 것이며, 구성 요소들이 이러한 용어에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 각 구성요소의 설명에 있어서 위에, 상에, 아래에, 하에 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 다른 구성 요소를 개재하여 있는 것도 포함하며, 상하의 기준으 도면을 기준으로 설명한다.
본 명세서 전반적으로 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 식별 부호를 사용한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(1)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4에서는 표시 장치(1)에 포함된 하나의 박막 트랜지스터(TFT) 및 하나의 유기 발광 소자(OLED) 만을 도시하였으나, 표시 장치(1)에는 이러한 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자가 복수개 배열되어 있다. 또한, 표시 장치(1)는 도시되지 않은 커패시터, 복수의 배선 등을 더 포함한다.
먼저, 캐리어 기판(100)을 준비한다. 캐리어 기판(100)은 본 발명의 표시 장치(1)를 제조하는 과정에서 지지체 역할을 할 수 있도록 경성(rigid) 소재로 된다. 캐리어 기판(100)은 이 후 탈착 공정에서 광의 투과가 가능해야 하므로 투명한 재료를 사용한다. 예컨대, 캐리어 기판(100)은 SiO2를 주성분으로 하는 유리(glass)로 이루어질 수 있다. 이 외에도 캐리어 기판(100)은 붕규산 유리(borosilicate glass), 용융 실리카 유리(fused silica glass) 및 석영유리(quartz glass) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 캐리어 기판(100) 상에 표시 장치(1)를 형성한다. 표시 장치는 하부 기판과 하부 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이(TFT array), 및 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다. 한편, 표시 장치(1)는 유기 발광 소자(OLED)를 밀봉하는 밀봉 필름(30)을 더 포함한다. 이하에서는 캐리어 기판(100) 상에 표시 장치(1)를 형성하는 과정을 상세히 설명한다.
먼저, 캐리어 기판(100) 상에 플라스틱 기판(10)을 형성한다. 플라스틱 기판(10)은 종래 글라스재 기판에 비하여 비중이 작아 가볍고, 곡면 구현이 가능한 특성을 가진 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 플라스틱 기판(10)은 LTPS(Low temperature poly silicon) 제조 공정과 같이 고온의 공정을 견디기 위해 내열성이 우수한 동시에 필름 형태로 가공하였을 때 유연성이 있는 폴리이미드(polyimide)로 형성될 수 있다. 플라스틱 기판(10)은 캐리어 기판(100) 상에 폴리이미드 용액을 스핀 코팅(spin coating) 방식한 후 경화하여 형성하거나, 필름 타입의 폴리이미드 기판을 접착 물질로 캐리어 기판에 부착하거나, 라미네이션하는 방법으로 형성할 수도 있다.
한편, 캐리어 기판(100)은 플라스틱 기판(10)보다 그 넓이가 큰 것을 특징으로 한다. 예컨대, 캐리어 기판(100)은 플라스틱 기판(10)의 전면과 중첩되며, 플라스틱 기판(10)의 적어도 일 변에 대하여 돌출될 수 있다. 그래야만, 이 후 본 발명에 의한 캐리어 기판의 박리 장치(200)를 이용하여 캐리어 기판(100)을 박리할 때, 스테이지(210)를 이동하지 않고도 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정할 수 있다.
플라스틱 기판(10) 상면에는 평활성을 주고 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(11)이 형성될 수 있다. 버퍼층(11)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 사용하여 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
버퍼층(11) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 유기 발광 소자(OLED)에 전기적으로 연결되어 유기 발광 소자(OLED)를 구동한다. 도 2는 일 예로, 박막 트랜지스터(TFT)가 탑 게이트 방식(top gate type)이고, 활성층(12), 게이트 전극(14) 및 소스/드레인전극(161, 162)을 순차적으로 포함하는 것을 도시하나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 바텀 게이트 방식(bottom gate type) 등의 다양한 방식의 박막 트랜지스터가 채용될 수 있다.
활성층(12)은 버퍼층(11) 상에 형성된다. 활성층(12)은 비정질 실리콘, 결정질 실리콘, 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 아연(Zn), 하프늄(Hf) 등을 포함하는 산화물 반도체, 또는 유기물 반도체 등의 재료로 형성될 수 있다. 활성층(12)은 소스 전극(161) 및 드레인(162) 전극이 각각 접촉하는 소스 영역(121) 및 드레인 영역(122)과 그 사이의 채널 영역(123)을 포함한다. 필요에 따라, 활성층(12)의 가장자리의 소스 영역(121) 및 드레인 영역(122)에 불순물을 도핑할 수도 있다
게이트 절연막(13)은 활성층(12) 상에 형성되며, SiO2, SiNx 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(13) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(14)이 형성된다. 게이트 전극(14)은 박막 트랜지스터의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(14)의 상부로는 층간 절연막(15)이 형성되고, 컨택홀을 통하여 소스 전극 및 드레인 전극(161, 162)이 각각 활성층(12)의 소스 영역(121) 및 드레인 영역(122)에 접하도록 형성된다. 이렇게 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 패시베이션막(17)으로 덮여 보호된다.
패시베이션막(17)은 무기 물질 및/또는 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 무기 물질로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, barium strontium titanate (BST), or lead zirconate titanate (PZT) 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 물질로는 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 패시베이션막(17)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
패시베이션막(17) 상부에는 유기 발광 소자(OLED)가 구비된다.
유기 발광 소자(OLED)는 패시베이션막(17) 상에 형성된 제1전극(21), 이에 대향되는 제2전극(22) 및 그 사이에 개재되는 중간층(23)을 포함한다. 표시 장치(1)는 발광 방향에 따라 배면 발광 타입(bottom emission type), 전면 발광 타입(top emission type) 및 양면 발광 타입(dual emission type) 등으로 구별되는데, 배면 발광 타입에서는 제1전극(21)이 광투과 전극으로 구비되고 제2전극(22)은 반사 전극으로 구비된다. 전면 발광 타입에서는 제1전극(21)이 반사 전극으로 구비되고 제2전극(22)이 반투과 전극으로 구비된다.
제1전극(21)이 양극으로 기능하는 경우, 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등을 포함할 수 있다. 제1전극(21)은 각 화소에 대응하는 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 또한 제1전극(21)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(162)과 연결되어 전류을 인가받을 수 있다.
한편, 제1전극(21) 상에는 이를 덮는 절연물인 화소 정의막(19)(pixel define layer:PDL)이 형성된다. 화소 정의막(19) 상에 소정의 개구부를 형성한 후, 이 개구부로 한정된 영역에 후술할 중간층(23)이 형성된다.
제2전극(22)이 음극으로 기능하는 경우 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등으로 형성할 수 있다. 있다. 제2전극(22)은 화상이 구현되는 발광 영역 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 제2전극(22)은 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 전원을 인가 받을 수 있다.
상기와 같은 제1전극(21)과 제2전극(22)은 그 극성이 서로 반대가 되어도 무방하다.
중간층(23)은 빛을 발광하는 유기 발광층을 포함하며, 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 유기 발광층이 저분자 유기물로 형성된 저분자 유기층인 경우에는 유기 발광층을 중심으로 제1전극(21)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer:HIL)등이 적층되고, 제2전극(22)의 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 등이 적층된다. 물론, 이들 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 외에도 다양한 층들이 필요에 따라 적층되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 유기 발광 소자(OLED)가 풀 컬러 유기 발광 소자(OLED)일 경우, 유기 발광층은 적색 부화소, 녹색 부화소 및 청색 부화소에 따라 각각 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다.
한편, 유기 발광층은 백색광을 방출할 수 있도록 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 다층 구조를 갖거나, 적색 발광 물질, 녹색 발광 물질 및 청색 발광 물질을 포함한 단일층 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 유기 발광층을 구비한 유기 발광 소자(OLED)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터를 추가로 구비함으로써, 풀 컬러를 방출할 수 있다.
한편, 유기 발광 소자(OLED)는 밀봉 필름(30)에 의해 밀봉되어 외부의 수분 및 공기 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 밀봉 필름(30)은 박막(thin film) 형태일 수 있는데, 예를 들어, 실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)와 같은 무기물로 이루어진 막과 에폭시, 폴리이미드와 같은 유기물로 이루어진 막이 교대로 성막된 구조를 취할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 밀봉 필름(30)은 저융점 유리 (low melting galss)로 이루어진 막을 포함할 수 있다.
다음으로, 밀봉 필름(30) 상에 상부 보호 필름(40)을 형성한다. 상부 보호 필름(40)은 캐리어 기판(1000을 탈착하는 공정 동안 밀봉 필름(30)이 손상되는 것을 방지한다. 상부 보호 필름(40)은 캐리어 기판(100)을 탈착한 후에 제거된다.
이와 같이 표시 장치(1)가 완성되면, 캐리어 기판(100)을 표시 장치(1)로부터 탈착한다. 캐리어 기판(100)의 탈착은 캐리어 기판(100)을 박리하는 단계 및 박리된 캐리어 기판(100)을 제거하는 단계로 이루어진다.
캐리어 기판(100)을 박리하는 단계는, 소정의 에너지 밀도(energy density; mJ/cm-2)를 갖는 광을 캐리어 기판(100)과 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 기판(10)의 계면에 조사한다. 그러면 폴리이미드 고분자가 소정의 에너지 밀도를 가진 광을 흡수함으로써, 고분자 사슬 간의 결합이 깨어지면서 박리(ablation)된다. 이에 의해 플라스틱 기판(10)과 캐리어 기판(100)의 계면에는 박리층(101)이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 캐리어 기판(100)의 탈착시 과탈착 및 미탈착으로 일어나는 불량을 해소하기 위한 캐리어 기판의 박리 장치(200) 및 이러한 캐리어 기판의 박리 장치(200)를 이용한 캐리어 기판의 박리 방법을 개시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 기판의 박리(ablation) 장치(200)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6는 도 5의 제어부(240) 및 측정부(220)를 보다 상세히 나타낸 블록 다이어그램이다. 도 7은 캐리어 기판의 투과율과 캐리어 기판의 정상 탈착 가능한 광의 에너지 밀도의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 8 내지 도 10 는 도 5의 캐리어 기판 박리 장치(200)를 사용하여 캐리어 기판(100)을 박리하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 기판의 박리 장치(200)는 캐리어 기판(100)이 부착된 표시 장치(1)가 위치하는 스테이지(210), 스테이지(210)를 향해 광을 조사하는 광원부(230), 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정하는 측정부(220) 및 측정된 캐리어 기판(100)의 투과율에 따라 캐리어 기판(100)을 박리하기 위한 광을 조사하도록 광원부(230)를 제어하는 제어부(240)를 포함한다. 한편, 이러한 캐리어 기판의 박리 장치(200)는 챔버(미도시) 안에 배치되어 외기로부터 차단된다.
스테이지(210)는 평평한 상면을 포함하며, 스테이지(210)의 상면에는 캐리어 기판(100)이 부착된 표시 장치(1)가 위치한다. 이 때, 캐리어 기판(100)이 광원부(230)를 향하고, 표시 장치(1)의 상부 보호 필름(40)이 스테이지(210)를 향하도록 표시 장치(1)를 위치한다.
한편, 스테이지(210)는 이송부(244)를 통해 광원부(230)를 기준으로 적어도 일방향(D1)으로 이동할 수 있고, 이에 의해 광(LB)은 표시 장치(1)의 일 방향을 따라 연속적으로 조사될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이송부(244)가 스테이지(210)와 광원부(230)를 상대적으로 이동시키는 것이면 된다. 따라서, 광원부(230)가 스테이지(210)를 기준으로 일 방향(+D1)의 반대방향(-D1)으로 이동할 수 있다.
광원부(230)는 스테이지(210) 상의 캐리어 기판(100) 및 표시 장치(1)로 광(LB)을 조사한다. 여기서 광(LB)은 유도 방출에 의해 증폭된 광인 레이저일 수 있으며, 예컨대, 자외선 레이저, 가시광 레이저, 적외선 레이저 등일 수 있다. 바람직하게는, 광(LB)은 약 308nm의 파장을 가지는 엑시머 레이저일 수 있다. 왜냐하면, 엑시머 레이저는 유리에 대한 투과율이 높고, 폴리이미드를 박리하는데 용이하기 때문이다. 광원부(230)는 아크 램프(arc lamp), LED(Light emitting device)와 같은 광원(미도시)과, 광원에서 발생된 최초 광을 라인 빔 형태의 광으로 변환하는 광학계(미도시)를 포함한다.
광원부(230)에서는 적어도 제1광(LB1) 및 제2광(LB2)을 조사할 수 있다. 제1광(LB1)은 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정하기 위한 광이며, 제2광(LB2)은 제1광(LB1)에 의해 측정된 캐리어 기판(100)의 투과율에 대응한 에너지 밀도(energy density)를 가진 광이다. 즉, 제2광(LB2)은 제1광(LB1)의 측정 결과를 피드백(feed back)받은 광이다.
제1광(LB1)은 라인 빔(line beam) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 수광부(221)의 위치에 대응하여 포인트 형태를 가질 수도 있다. 제1광(LB1)은 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정하기 위한 광이므로 특별히 정해진 에너지 밀도를 가지는 것은 아니다.
측정부(220)는 상기 제1광(LB1)을 수광하여 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정한다. 측정부(220)는 수광부(221)를 포함한다. 수광부(221)는 광원부(230)로부터 조사된 제1광(LB1) 및 제1광(LB1)이 캐리어 기판(100)을 투과한 제3광(LB3)을 수광한다. 여기서 제3광(LB3)은 투과광이다. 수광부(221)는 일 예로, 광량을 측정하고, 이를 전기신호로 변환할 수 있는 광 센서(Photo sensor)일 수 있다. 수광부(221)는 스테이지(210) 상에 배치될 수 있는데, 바람직하게는 캐리어 기판(100)이 부착된 표시 장치(1)가 스테이지(210) 상에 위치하였을 때, 캐리어 기판(100)이 돌출된 영역과 중첩되는 영역에 수광부(221)가 배치될 수 있다. 그래야, 도 8 및 도 9에서 스테이지(210) 위치를 바꾸지 않고도 캐리어 기판(100)의 투과율을 측정할 수 있다. 한편, 수광부의 개수 및 형태는 도시된 바에 한정되지 않는다.
한편, 측정부(220)는 수광부(221)로부터 얻은 제1광(LB1)과 제3광(LB3)을 통해 캐리어 기판(100)의 투과율을 계산하는 계산부(222)를 더 포함할 수 있다.
광 투과율은 캐리어 기판(100)에 입사된 광이 투과된 분율(%)로서, 투과광의 강도를 입사광의 강도로 나눈 비율로 정의된다. 여기서 광의 강도는 광이 가지는 에너지(J)를 의미할 수 있다. 광 투과율의 정의 및 광 투과율을 측정하는 방법은 이미 다양하게 공지되어 있으므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
제어부(240)는 측정부(220)로부터 얻은 광 투과율을 바탕으로 제2광(LB2)을 결정한다. 상세히, 제어부(240)는 결정부(241)를 포함하며, 결정부(241)는 캐리어 기판(100)의 투과율에 따라 캐리어 기판(100)의 박리가 가능한 광의 에너지 밀도(energy density)를 결정한다. 캐리어 기판(100)의 투과율이 높을수록 캐리어 기판(100)의 정상 탈착이 가능한 에너지 밀도는 상대적으로 낮고, 캐리어 기판(100)의 투과율이 낮을수록 캐리어 기판(100)의 정상 탈착이 가능한 에너지 밀도는 상대적으로 높다. 이러한, 캐리어 기판(1000의 투과율과 캐리어 기판(100)의 박리가 가능한 광의 에너지 밀도 사이의 반비례 관계에 관한 데이터는 저장부(242)에 저장되어 있다. 예컨대 저장부(242)에는 캐리어 기판(100)의 투과율에 따른 광의 에너지 밀도가 일대일로 매칭되어 테이블로 저장되어 있을 수 있다.
캐리어 기판(100)을 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 기판으로부터 박리하기 위해서는, 폴리이미드 고분자 사슬 간의 결합이 깨어지면서 박리(ablation)될 정도의 충분한 에너지 밀도를 가진 제2광(LB2)이 조사되어야 한다. 만약, 제2광(LB2)의 에너지 밀도가 너무 작은 경우, 캐리어 기판(100)의 미탈착이 발생한다. 미탈착이 발생한 경우 후속 공정 진행이 불가능하거나, 미탈착이 발생한 캐리어 기판(100)을 무리하게 제거하는 경우 캐리어 기판(100)이 깨지거나, 플라스틱 기판(10)이 손상되는 문제가 발생한다. 그렇다고 제2광(LB2)의 에너지 밀도가 너무 큰 경우, 캐리어 기판(100)의 과탈착이 발생한다. 과탈착이 발생한 경우 플라스틱 기판(10)에 그을음이 발생하고, 이러한 그을음으로 설비가 오염될 수 있다. 또한, 플라스틱 기판(10)의 그을음이 남아 최종 제품에서 불량을 야기할 수 있다.
그런데, 캐리어 기판(100)을 박리하기 위해 조사하는 제2광(LB2)은 캐리어 기판(100)을 투과하여 조사되므로, 실제로 광원부(230)에서 조사되는 광의 강도(에너지)와 캐리어 기판(100)과 플라스틱 기판(10)의 계면에 도달하는 광의 강도(에너지)는 캐리어 기판(100)의 투과율에 따라 달라질 수 있다. 서로 다른 캐리어 기판(100)의 투과율에 따라 정상 탈착될 수 있는 제2광(LB2)의 에너지 밀도를 실험적으로 정량화 할 수 있다. 정상 탈착이란, 미탈착과 과탈착이 일어나지 않는 상태를 의미한다. 여기서 미탈착이란, 캐리어 기판(100)이 분리된 플라스틱 기판(10)의 표면을 반사광을 이용하여 관찰한 경우 폴리이미드 잔막 상태가 균일하지 않게 관찰되는 상태를 의미한다. 또한, 여기서 과탈착이란, 캐리어 기판(100)이 분리된 플라스틱 기판(10)의 표면에서 그을음이 관찰되는 상태를 의미한다. 미탈착과 과탈착은 육안으로 확인할 수 있다.
실험적으로, 소정의 에너지 밀도를 가진 광을 플라스틱 기판(10)이 접합된 캐리어 기판(100)에 조사하여 정상 탈착되는지 여부를 관찰하였다. 그리고 반복하여 에너지 밀도 및 캐리어 기판의 종류를 변화시키면서 정상 탈착 여부를 관찰하였다. 이와 같은 실험 결과를 종합하여 얻은 캐리어 기판(100)의 투과율에 따른 캐리어 기판(100)의 정상 탈착이 가능한 제2광의 에너지 밀도는 도 6에 도시된 것과 같다. 예컨대, 캐리어 기판(100)의 투과율이 약 56% 일 때, 제2광은 약 220 mJ/cm2 내지 약 260mJ/cm2의 에너지 밀도를 가질 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예는 도 6에 도시된 값에 한정되는 것은 아니며, 캐리어 기판의 광 투과율에 따라 캐리어 기판의 박리를 위한 광의 에너지 밀도를 결정하는 구성이면, 모두 적용할 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 10를 참조하여 도 5의 캐리어 기판의 박리 장치(200)를 이용한 캐리어 기판(100)의 박리 방법을 알아 본다.
도 8을 참조하면, 스테이지(210)를 이동하여 광원부(230)로부터 조사된 광이 수광부(221)로 수광될 수 있도록 스테이지(210)를 제1위치에 오도록 한다. 스테이지(210)가 제1위치일 때, 광원부(230)가 제1광(LB1)을 조사하며, 수광부(221)는 제1광(LB1)을 수광한다. 이 때, 수광부(221)가 수광한 제1광(LB1)은 광원부(230)에서 직접 조사되는 광으로, 캐리어 기판(100) 등을 투과하지 않은 광이다. 따라서, 도 8의 단계에서는 스테이지(210) 상에 캐리어 기판(100)이 부착된 표시 장치(1)가 배치되지 않는다.
다음으로 도 9을 참조하면, 스테이지(210) 상에 캐리어 기판(100)이 부착된 표시 장치(1)를 배치한다. 이 때, 캐리어 기판(100)이 광원부(230)를 향하고 표시 장치(1)가 스테이지(210)를 향하도록 배치한다. 스테이지(210)는 도 8의 제1위치를 유지하며, 수광부(221)는 제3광(LB3)을 수광한다. 제3광(LB3)은 광원부(230)로부터 조사된 제1광(LB1)이 캐리어 기판(100)을 투과한 이후의 광을 의미한다. 도 8로부터 얻은 제1광(LB1)과 도 9로부터 얻은 제3광(LB3)을 이용하여 캐리어 기판(100)의 투과율을 계산한다.
그리고 캐리어 기판(100)의 투과율에 대응한 제2광(LB2)의 에너지 밀도를 결정하고, 광원부(230)를 제어하여 결정된 에너지 밀도를 가진 제2광(LB2)을 조사하도록 제어한다. 또한, 이송부(244)를 제어하여 스테이지(210)가 광원부(230)와 상대적으로 이동하게 한다.
이에 도 10를 참조하면, 스테이지(210)가 광원부(230)와 상대적으로 일방향(D1)으로 이동하고, 광원부(230)가 제2광(LB2)을 캐리어 기판(100)과 플라스틱 기판(10)의 계면에 조사하여 캐리어 기판(100)을 박리한다. 캐리어 기판(100)은 투명하므로 제2광(LB2)은 캐리어 기판(100)을 투과하여 폴리이미드로 이루어진 플라스틱 기판(10)의 표면까지 이르러 캐리어 기판(100)과 플라스틱 기판(10)의 계면에 박리층(101)을 형성하면서, 양 기판을 분리한다. 제2광(LB2)은 라인 빔 형태를 가지며, 제2광(LB2)의 D3 방향의 폭(W2)은 표시 장치(1)의 폭(W3) 보다 크므로 제2광(LB2)은 스캐닝 방식 한번만 지나가더라도 캐리어 기판(100) 전체를 박리할 수 있다. 제2광(LB2)은 스테이지(210)의 이동 방향(D1)과 실질적으로 수직인 것이 바람직하다.
상술한, 캐리어 기판의 박리 장치(200) 및 이를 이용한 캐리어 기판의 박리 방법을 통해, 정상 탈착이 가능한 제2광을 미리 결정하여 캐리어 기판의 박리 및 탈착 불량을 줄일 수 있다. 이로부터, 캐리어 기판의 박리 자동화가 실현될 수 있으며, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 11 및 도 12은 도 1 내지 도 3에 이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(1)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
캐리어 기판(100)의 박리가 완료되면, 도 11에 도시된 바와 같이 캐리어 기판(100)을 제거한다. 정상 탈착이 이루어 진 경우, 캐리어 기판(100)이 쉽게 떨어져 나가며 플라스틱 기판(10)의 표면의 잔막 상태가 균일하고 그을음이 남아 있지 않다.
다음으로, 도 12을 참조하면, 노출된 플라스틱 기판(10) 상에 하부 보호 필름(50)을 부착한다. 하부 보호 필름은(50) 상부 보호 필름(40)의 기능과 유사하게 플라스틱 기판(10)이 손상되는 것을 막고, 물류 이동이 용이하도록 표시 장치를 지지하는 역할을 한다. 하부 보호 필름(50) 및 상부 보호 필름(40)은 이형 필름의 일종으로 나중에 제거 된다.
이후에는 도시되지 않았으나, 플라스틱 기판(10)에 복수개의 표시 장치(1)가 형성된 경우 이를 컷팅하여 개별 표시 장치(1)로 분리할 수 있다. 또한, 상부 보호 필름(40)을 제거하고 광학 필름을 부착하며, 하부 보호 필름(50)을 제거하여 표시 장치(1)를 완성한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해하면 안될 것이다.
100: 캐리어 기판 101: 박리층
10: 플라스틱 기판 200: 캐리어 기판 박리 장치
210: 스테이지 220: 측정부
221: 수광부 222: 계산부
230: 광원부 240: 제어부
10: 플라스틱 기판 200: 캐리어 기판 박리 장치
210: 스테이지 220: 측정부
221: 수광부 222: 계산부
230: 광원부 240: 제어부
Claims (22)
- 캐리어 기판이 부착된 표시 장치가 위치하는 스테이지;
상기 스테이지를 향하여 제1광을 조사하는 광원부;
상기 캐리어 기판을 투과한 제3광과 상기 제1광을 이용하여 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 측정부; 및
상기 제1광과 상기 제3광을 이용하여 상기 측정부에서 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 에너지 밀도를 갖는 제2광을 조사하도록 상기 광원부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 캐리어 기판의 박리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 측정부는
상기 광원부로부터 조사된 입사광 및 상기 입사광이 상기 캐리어 기판을 투과한 투과광을 수광하며 상기 스테이지 상에 배치된 수광부; 및
상기 입사광 및 상기 투과광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 계산부; 를 포함하는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 제2광의 에너지 밀도를 결정하는 결정부; 및
상기 결정부에 의해 결정된 에너지 밀도를 갖는 제2광을 조사하도록 상기 광원부를 제어하는 광원 제어부;
를 포함하는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 캐리어 기판의 투과율에 반비례하도록 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 에너지 밀도가 매칭된 테이블이 저장된 저장부;
를 더 포함하고,
상기 결정부는 상기 저장부에 저장된 상기 테이블을 통해 결정하는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광원부에 대해 상기 스테이지를 이동시키는 이송부;
를 더 포함하는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광원부는 최초 광을 라인 빔 형태의 광으로 변형하는 광학계;
를 더 포함하는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2광은 상기 캐리어 기판 측으로 입사되는, 캐리어 기판의 박리 장치. - 스테이지가 제1위치 일 때 제1광을 수광부가 수광하는 단계;
상기 스테이지 상에 캐리어 기판이 부착된 표시 장치를 위치시키는 단계;
광원부가 상기 캐리어 기판에 상기 제1광을 조사하고, 상기 캐리어 기판을 투과한 제3광과 상기 제1광을 이용하여 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 단계;
제어부가 상기 제1광과 상기 제3광을 이용하여 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 에너지 밀도를 갖는 제2광을 결정하는 단계; 및
상기 광원부가 상기 제2광을 조사하여 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계;
를 포함하는, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 광원부에 대해 상기 스테이지가 이동하는, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제9항에 있어서,
상기 투과율을 측정하는 단계는,
상기 스테이지가 상기 제1위치일 때 상기 제1광이 상기 캐리어 기판을 투과한 제3광을 상기 수광부가 수광하는 단계; 및
상기 제1광 및 상기 제3광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 단계;
를 포함하는, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제9항에 있어서,
상기 캐리어 기판을 박리하는 단계는,
상기 스테이지가 상기 제1위치로부터 제1방향으로 이동하면서 상기 제2광을 조사하여 캐리어 기판을 박리하는 단계인, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2광을 결정하는 단계는,
상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 제2광의 에너지 밀도를 결정하는 단계인, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제12항에 있어서,
상기 제2광은 상기 캐리어 기판과 상기 표시 장치의 계면에 조사되는, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1광 또는 상기 제2광은 상기 캐리어 기판 측에서 입사되는, 캐리어 기판의 박리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2광은 라인 빔 형태의 광이며, 상기 제2광의 폭은 상기 표시 장치의 폭 보다 크거나 같은, 캐리어 기판의 박리 방법. - 캐리어 기판 상에 플라스틱 기판을 형성하는 단계;
상기 플라스틱 기판 상에 유기 발광 소자를 형성하여 표시 장치를 제조하는 단계;
스테이지가 제1위치 일 때 제1광을 수광부가 수광하는 단계;
스테이지 상에 상기 캐리어 기판이 부착된 상기 표시 장치를 위치시키는 단계;
광원부가 상기 캐리어 기판에 상기 제1광을 조사하고, 상기 캐리어 기판을 투과한 제3 광과 상기 제1 광을 이용하여 상기 캐리어 기판의 투과율을 측정하는 단계;
제어부가 상기 제1광과 상기 제3광을 이용하여 측정된 상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판을 박리하기 위한 에너지 밀도를 갖는 제2광을 결정하는 단계; 및
상기 광원부가 상기 제2광을 조사하여 상기 캐리어 기판을 박리하는 단계;
를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 광원부에 대해 상기 스테이지가 이동하는, 표시 장치의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 투과율을 측정하는 단계는,
상기 스테이지가 상기 제1위치일 때 상기 제1광이 상기 캐리어 기판을 투과한 제3광을 상기 수광부가 수광하는 단계; 및
상기 제1광 및 상기 제3광으로부터 상기 캐리어 기판의 투과율을 계산하는 단계;
를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 캐리어 기판을 박리하는 단계는,
상기 스테이지가 상기 제1위치로부터 제1방향으로 이동하면서 상기 제2광을 조사하여 캐리어 기판을 박리하는 단계인, 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 제2광을 결정하는 단계는,
상기 캐리어 기판의 투과율에 따라 상기 캐리어 기판의 박리가 가능한 제2광의 에너지 밀도를 결정하는 단계인, 표시 장치의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제2광은 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판의 계면에 조사되는, 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 표시 장치를 제조하는 단계는,
상기 유기 발광 소자를 밀봉하는 밀봉 필름를 형성하고, 상기 밀봉 필름 상에 보호 필름을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
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