KR102293124B1 - 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 적어도 하나 이상의 패턴층이 형성된 제1 패널과 제2 패널을 각각 준비하는 단계와, 제1 패널과 제2 패널을 접합하는 단계와, 접합된 패널을 셀 단위의 분할 패널로 절단하는 단계와, 분할 패널을 면취 가공하는 단계 및 면취 가공된 분할 패널을 화학 강화하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법을 제공한다.

Description

표시 장치 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 내구성 및 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
근래에 가장 대표적으로 사용되는 표시 장치로는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD) 및 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display; OLED) 등이 있다.
액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다. 이와 다르게, 유기 발광 표시 장치는 자발광 특성을 갖고 별도의 광원을 필요로 하지 않으며, 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자가 형성된 표시 패널을 통해 영상을 표시한다.
최근에는 표시 장치가 대형화되고 있을 뿐만 아니라, 시청자의 몰입도 및 긴장감을 높여주기 위해 곡면형(curved)으로도 개발되고 있다. 커브드 표시 장치는 평면형 액정 표시 패널에 외력을 가하여 일정한 곡률을 갖도록 제작되고 있다.
일반적으로 표시 장치의 어레이 패널, 터치스크린 패널, 커버 윈도우 등은 유리로 이루어지는데, 표시 장치 제조 과정에서 원장 패널을 단위 셀 별로 절단하고, 절단된 셀 패널을 적용하고자 하는 곳의 형상에 맞게 형상 가공하게 된다. 이때 유리 패널의 절단면은 절단에 의해 수 많은 미세 크랙이 발생하게 된다.
또한, 표시 장치가 커브드 표시 장치일 경우, 평판 패널을 고속 회전하는 휠과 마찰시킴으로써 패널에 곡면을 형성하게 되는데, 주로 유리로 이루어진 패널이 휠과 마찰하게 되면서 표면에 미세한 마이크로 크랙(Micro Crack), 즉 유리 표면에 수직인 방향으로 연장되는 결함(Flaw)이 더 발생하게 된다.
이와 같이 표시 장치 제조 공정 중 미세 크랙이 발생하게 되면서, 표시 패널의 내구성 및 신뢰성 면에서 문제가 발생하게 되므로, 표시 장치의 제조 공정에서 패널에 발생한 미세한 크랙들을 제어할 수 있는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여, 화학 강화 공정을 통해 내구성 및 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 상에 적어도 하나 이상의 패턴층이 형성된 제1 패널과 제2 패널을 각각 준비하는 단계; 상기 제1 패널과 상기 제2 패널을 접합하는 단계; 접합된 패널을 셀 단위의 분할 패널로 절단하는 단계; 상기 분할 패널을 면취 가공하는 단계; 및 상기 면취 가공된 분할 패널을 화학 강화하는 단계;를 포함하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.
상기 분할 패널은 서로 접합된 제1 분할 패널과 제2 분할 패널을 포함하되, 상기 제1 분할 패널은 상기 제2 분할 패널에 의해 커버되는 커버 영역과, 상기 커버 영역을 제외한 노출 영역을 포함할 수 있다.
상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널 상부에는 패드 전극이 형성될 수 있다.
상기 면취 가공 단계 전 적어도 상기 제1 분할 패널의 상기 노출 영역을 덮도록 제1 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보호막 코팅 단계에서 상기 제1 보호막은 상기 노출 영역과 인접한 상기 제2 분할 패널의 적어도 일부를 덮도록 연장될 수 있다.
상기 면취 가공 단계에서 상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널 단부가 면취 가공될 수 있다.
상기 화학 강화 단계 전, 상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널의 상기 면취 가공된 부분를 제외한 부분에 제2 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 화학 강화 단계는 상기 분할 패널을 식각액(etchant)에 침지시켜 화학 강화시키는 힐링(healing) 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 패널 및 상기 제2 패널은 서로 동일한 곡률을 갖도록 절곡(Curved)될 수 있다.
상기 면취 가공 단계 전, 상기 제1 분할 패널과 상기 제2 분할 패널이 서로 동일한 곡률을 갖도록 상기 분할 패널을 절곡하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 화학 강화 공정을 통해 접합 패널 절단 단계, 면취 가공 단계 또는 패널 절곡 단계 시 유리 기판 내부에 발생하는 다수의 미세 크랙들을 효과적으로 제어할 수 있는 바, 내구성 및 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 패턴층이 형성된 제1 패널을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 패턴층이 형성된 제2 패널을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 분할 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 분할 패널의 노출 영역에 제1 보호막이 코팅된 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에서 제1 분할 패널의 단부가 면취 가공된 분할 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 화학 강화에 따른 유리 기판의 표면 미세구조 변화를 나타낸 것으로, 도 7a는 화학 강화 단계 이전의 유리 기판 표면 미세 구조, 도 7b는 화학 강화 단계 이후의 유리 기판 표면 미세 구조를 각각 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 화학 강화 정도에 따른 굽힘 강도(bending strength)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에서 분할 패널의 노출 영역에 제2 보호막이 코팅된 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1 내지 도 6, 도 7a, 도 7b 및 도 8을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 기판 상에 적어도 하나 이상의 패턴층이 형성된 제1 패널과 제2 패널을 각각 준비하는 단계(S11)와, 상기 제1 패널과 상기 제2 패널을 접합하는 단계(S12)와, 접합된 패널을 셀 단위의 분할 패널로 절단하는 단계(S13)와, 제1 보호막을 코팅하는 단계(S14)와, 분할 패널을 면취 가공하는 단계(S15) 및 상기 면취 가공된 분할 패널을 화학 강화하는 단계(S16)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 패턴층이 형성된 제1 패널을 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 패턴층이 형성된 제2 패널을 나타낸 개략도이다.
제1 패널과 제2 패널을 준비하는 단계(S11)에서는 기판 상에 패턴층이 형성된 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)을 각각 준비한다. 본 실시예에서 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)의 베이스에 배치되는 기판은 유리로 이루어질 수 있다.
제1 패널(PN1)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 유리 기판(SU1) 상부에 패턴층, 즉, 박막 트랜지스터 어레이층(TFT), 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)이 순차적으로 적층된 적층체일 수 있다.
제1 유리 기판(SU1)은 평판 형상을 구비한 투명한 절연 기판이다. 제1 유리 기판(SU1)의 두께는 0.5T(0.5mm) 내지 0.7T(0.7mm)로 형성될 수 있다. 다만, 제1 유리 기판(SU1)의 두께가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제조되는 패널의 종류, 유리의 구체적인 조성 등에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 즉, 0.5T(0.5mm) 내지 0.7T(0.7mm)보다 더 슬림(slim)한 패널이 요구되는 경우, 0.1T(0.1mm) 이하로도 형성될 수 있는 것이다.
박막 트랜지스터 어레이층(TFT)은 제1 유리 기판(SU1) 상에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 박막 트랜지스터(미도시)로 이루어진다.
화소 전극(PE)은 투명한 도전성 무기물인 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO)로 이루어질 수 있다.
공통 전극(CE)은 화소 전극(PE) 상에 투명한 도전성 무기물인 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO)로 이루어지며, 균일한 두께를 갖는다. 다만 공통 전극(CE)의 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 구체적인 구동 방식이나, 설계 방식에 따라 화소 전극(PE)의 하부나, 제2 패널(PN2)의 최상부에 적층될 수도 있다.
제2 패널(PN2)은 도 3에 도시된 바와 같이 제2 유리 기판(SU2) 상에 패턴층, 즉, 차광층(BM), 컬러 필터층(CF) 및 보호층(PL)이 순차적으로 적층된 적층체일 수 있다.
제2 유리 기판(SU2)은 제1 유리 기판(SU1)과 같이 평판 형상을 구비한 투명한 절연 기판이다.
차광층(BM)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러 화소들 사이에 구비되고, 각각의 컬러 화소들이 형성된 영역의 경계를 구분지음으로써 상기 컬러 화소들의 색 재현성을 향상시킨다.
컬러 필터층(CF)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 컬러 화소들로 이루어지며, 제2 유리 기판(SU2)과 차광층(BM)의 일부를 덮도록 배치된다.
보호층(PL)은 컬러 필터층(CF)과 차광층(BM)의 상부에 구비되어 제2 패널(PN2)의 상부를 평탄화시킴으로써 차광층(BM)과 컬러 화소들과의 중첩 영역에서 발생하는 단차를 감소시킨다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 제2 패널(PN2)이 도 3에 도시된 바와 같이 컬러 필터층(CF)과 차광층(BM)을 구비하여, 제1 패널(PN1)과 접합 후 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2) 사이로 액정(liguid crystal)을 주입함으로써 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
다만, 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 패널(PN1) 상부에 유기발광소자(미도시)가 더 적층되어 표시 패널을 구성하고, 제2 패널(PN2)의 제2 유리 기판(SU2)에 컬러 필터층(CF), 차광층(BM), 보호층(PL) 대신 기능층(미도시)과 투습 방지층(미도시)이 적층되어 봉지 패널을 구성함으로써, 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)의 접합을 통해 유기 발광 표시 장치를 제조할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)이 원장 크기로 형성될 수 있다. 이를 통해 전체 표시 장치 생산 공정을 단축시킬 수 있으며 표시 장치의 대량 생산이 용이하다.
제1 패널과 제2 패널을 접합하는 단계(S12)에서는 제1 패널(PN1)의 상부에 제2 패널(PN2)을 위치 및 접합시키되, 제2 유리 기판(SU2)이 최상부에 오도록 전술한 도 3 기준 제2 패널(PN2)을 뒤집어 배치시킬 수 있다.
이때, 후속 공정을 통해 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2) 사이로 액정이 주입될 수 있도록 이때, 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2) 사이를 서로 이격시켜 배치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 분할 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
접합 패널 절단 단계(S13)에서는 원장 크기의 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)이 서로 접합된 접합 패널을, 독립된 표시 장치로서 화상 표시 기능을 수행할 수 있는 단위인 셀(cell) 단위를 갖는 분할 패널들로 절단한다.
접합 패널의 절단 공정은 스크라이빙(scribing) 및 브레이킹(breaking) 공정을 포함하여 수행될 수 있으며, 구체적인 패널 절단 공정은 이미 공지된 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
절단된 분할 패널은 도 4에 도시된 바와 같이 제1 패널(PN1)로부터 절단된 제1 분할 패널(20)과, 제2 패널(PN2)로부터 절단된 제2 분할 패널(30)을 포함한다.
제1 분할 패널(20)은 제2 분할 패널(30)과 일부만이 서로 접합될 수 있다. 즉, 제1 분할 패널(20)의 일 단부는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 분할 패널(30)에 의해 가려지지 않고 노출될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 분할 패널(20)이 제2 분할 패널(30)에 의해 커버되는 영역을 커버 영역(CA)으로, 제2 분할 패널(30)에 의해 가려지지 않고 노출된 영역을 노출 영역(EA)으로 각각 정의한다.
커버 영역(CA)에 속한 제1 분할 패널(20)에는 전술한 도 2의 제1 패널(PN1)에 형성된 패턴층과 동일하게 박막 트랜지스터 어레이층(TFT), 화소 전극(PE), 공통 전극(CE)이 전술한 도 2의 제1 유리 기판(SU1)과 동일한 유리 기판에 순차적으로 적층될 수 있다.
한편, 노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(20)에는 전술한 도 2의 제1 유리 기판(SU1)과 동일한 유리 기판 상에 패드 전극(21)이 형성된다. 패드 전극(21)은 전술한 박막 트랜지스터 어레이층(TFT), 화소 전극(PE), 공통 전극(CE) 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 패드 전극(21)은 외부의 구동부(미도시)와 연결됨으로써, 표시 장치에 표시되는 화상을 구동부(미도시)를 통해 제어할 수 있다.
한편, 노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(20)의 단부는 셀 단위 절단에 의해 형성된 부분으로, 절단 작업에 의해 미세한 크랙(crack)들이 형성된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 분할 패널의 노출 영역에 제1 보호막이 코팅된 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
제1 보호막 코팅 단계(S14)에서는 제1 분할 패널(20)의 노출 영역(EA)을 전부 덮어 보호할 수 있도록 제1 보호막(40)이 코팅된다.
제1 보호막(40)은 후속될 화학 강화 단계(S16)에서 식각액(etchant)과 접촉해도 식각되지 않거나, 제1 보호막(40)이 코팅되지 않은 부분에 비해 적게 식각되는 물질로 형성된다.
이에 따라, 노출 영역(EA) 상에 위치하는 패드 전극(21)이 후속할 화학 강화 단계에서 식각액으로부터 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 보호막(40)은 도 5에 도시된 바와 같이 노출 영역(EA)과 인접한 제2 분할 패널(30)의 단부 일부를 덮도록 연장될 수 있다. 이에 따라 제1 보호막(40)이 제1 분할 패널(20)과 제2 분할 패널(30)이 합착되는 부분을 덮어 보호할 수 있으므로, 후속할 화학 강화 단계에서 식각액에 의해 분할 패널 내부에 위치한 박막 트랜지스터 어레이층, 컬러 필터층 및 기타 전극층들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 5에 도시되지는 않았으나, 제1 보호막(40)은 노출 영역(EA)과 인접한 제2 분할 패널(30)의 전부를 덮도록 형성될 수도 있고, 제2 분할 패널(30)의 상부면 일부를 더 덮도록 형성될 수도 있다. 이와 같이 제1 보호막(40)이 연장 형성됨으로써, 본 실시예의 표시 장치가 액정 표시 장치일 경우 제1 분할 패널(20)과 제2 분할 패널(30) 사이 액정이 주입될 공간으로 식각액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(40)은 금속산화물, 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘산 질화물등으로 형성될 수 있다. 제1 보호막(40)이 금속산화물일 경우, 산화하프늄, 산화지르코늄, 산화탄탈륨, 산화알루미늄을 포함할 수 있다. 제1 보호막(40)이 탄화물일 경우, 비정질탄소박막(Amorphous Carbon Layer, ACL)을 포함할 수 있다.
제1 보호막(40)은 화학적기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 또는 물리적기상증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)에 의해 코팅될 수도 있고, 침지법(dipping), 분무법(spraying), 인쇄법(printing) 등에 의해 코팅 용제를 분할 패널에 도포시킨 후 자외선(Ultra Violet, UV) 또는 열을 조사하여 경화시킴으로써 코팅될 수도 있다.
다만, 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 보호막(40)의 소재 및 구체적인 코팅 방법은 소재의 물성, 식각액과의 관계, 후속 공정과의 관계 등을 종합적으로 고려하여 다양하게 적용될 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에서 제1 분할 패널의 단부가 면취 가공된 분할 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
면취 가공 단계(S15)에서는 노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(PN1) 단부의 상부 및 하부 모서리가 도 6에 도시된 바와 같이 각각 면취 가공(chamfering)될 수 있다. 면취 가공은 공지된 연삭 휠(grinding wheel)을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 면취 가공이 이루어진 영역이 도 6에 도시된 바와 같이 면취 영역(SA)으로 구분된다. 즉, 면취 영역(SA)은 노출 영역(EA)에 포함되는 영역이되, 패드 전극(21)이 형성되지 않은 제1 분할 패널(PN1) 최단부 영역이다.
노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(20)의 단부는 셀 단위 절단에 의해 형성된 부분이므로, 특히 면취 영역(SA)에 속한 최단부 모서리가 불규칙한 형상으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는 면취 가공을 통해 도 6에 도시된 바와 같이 면취 영역(SA) 내 제1 분할 패널(PN1) 최단부를 매끄럽게 연마한다.
이때, 제1 보호막(40) 중, 면취 영역(SA)을 덮어 보호하고 있던 부분은 면취 작업에 의해 제거될 수 있다.
한편, 노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(PN1)의 면취된 형상은 반드시 도 6에 도시된 바와 같은 형상으로 형성되는 것은 아니며, 제1 분할 패널(PN1) 단부면형상의 불균일 정도, 후속 공정과의 관계 등을 고려하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
화학 강화 단계(S16)에서는 식각액에 도 6에 도시된 바와 같이 면취 가공이 완료된 분할 패널의 일부 또는 전부를 침지(dipping)하여 화학 강화 공정을 수행한다. 본 발명의 제1 실시예에에서는 적어도 분할 패널 중 전술한 면취 단계(S15)를 거쳐 면취된 영역(SA) 노출 영역(EA)을 식각액에 침지한다.
이에 따라, 전술한 접합 패널 절단 과정에서 노출 영역(EA)에 속한 제1 분할 패널(PN1)내 유리 기판에 발생되었던 미세 크랙들을 제거할 수 있으며, 식각액에 침지된 부분의 표면에 블런트(Blunt)가 형성되어 유리 기판 내부에 가해지는 응력을 감소시킴으로써 유리 기판의 강도(strength), 연신율(elongation) 등의 전반적 물성을 강화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 강화 공정은 유리 표면을 균일하게 식각하여 표면에 존재하는 미세한 크랙들을 제거할 수 있는 공정으로, 절단면과 면취된 부분의 미세한 크랙들을 제거하여 유리의 물성을 회복시키므로 이를 힐링(healing) 공정이라고도 한다.
본 발명의 제1 실시예에서 식각액은 불산(HF) 수용액에 불화 암모늄, 무기산, 유기산, 기타 염들을 혼합하여 제조될 수 있으며, 식각액 내 불산은 탈이온수에서 H+ 양이온과 F- 음이온으로 해리되어 존재한다. 식각액에 침지된 유리 기판은 해리된 불산과 접촉하여 용해, 식각되게 된다.
불화 암모늄은 유리의 식각 정도를 제어해줌으로써 블런트의 모양을 개선할 수 있게 해준다. 즉, 불화 암모늄에서의 암모늄 이온은 유리 표면에 교착되며 pH 조절해준다. 불화 암모늄은 유리의 급속한 식각을 제어해주는 버퍼(buffer) 역할을 수행한다.
무기산은 pH를 조절함으로써 유리의 블런트 형성 속도를 적절히 증감해주는 역할을 한다. 즉, pH가 낮아지면 유리의 해리가 촉진되어 블런트 형성 속도가 빨라지며, pH가 높아지면 상대적으로 유리의 해리가 억제되어 유리의 형성 속도가 느려진다.
이러한 무기산은 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 설파민산(SO3HNH2), 과염소산(HClO4), 크롬산(HCrO4), 아황산(H2SO3) 및 아질산(HNO2)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
유기산은 유리 블런트 형성시 등방성을 증가시키며, 유리의 용해도를 증가시켜 처리 용량을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 유기산은 유리가 등방 식각되어 반원형태의 균일한 블런트가 형성되도록 한다. 또한, 유기산은 유리의 용해 정도를 증가시켜 동일한 시간 대비 더 많은 양의 유리를 화학 강화할 수 있다.
상기 유기산은 카르복시산(carboxylic acid), 디카르복시산(dicarboxylic acid), 트리카르복시산(tricarboxlic acid), 테트라카르복시산(tetracarboxylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
다만, 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 식각액 내 불산 및 기타 산, 염들의 종류 및 조성비는 화학 강화 공정 시간, 유리 기판의 종류 등에 따라 다양하게 설계될 수 있는 것이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 화학 강화에 따른 유리 기판의 표면 미세구조 변화를 나타낸 것으로, 도 7a는 화학 강화 단계 이전의 유리 기판 표면 미세 구조, 도 7b는 화학 강화 단계 이후의 유리 기판 표면 미세 구조를 각각 나타낸 것이다.
한편, 도 7a와 도 7b를 참고하면, 화학 강화 단계를 거치기 전의 유리 기판 표면은 도 7a와 같은 일반적인 미세 구조를 나타내나, 화학 강화 단계를 거친 후, 유리 기판의 표면은 도 7b와 같이 표면에 다수의 블런트가 형성된 미세 구조를 나타냄을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 일반적인 표시 장치 제조 방법과 달리 화학 강화 공정을 통해 유리 기판 표면을 식각함으로써 유리 기판 표면이 다수의 블런트를 포함하는 미세 구조를 나타내며, 블런트의 제어를 통해 분할 패널의 굽힘 응력, 연신율 등의 물성을 회복시킬 수 있으므로, 표시 장치의 내구성 및 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제조할 수 있다.
화학 강화 공정이 완료되면, 노출 영역(EA)에 남아있는 제1 보호막(40)을 박리하고 접합 기판을 세척한 후, 후속 모듈(module) 공정을 통해 표시 장치를 제조할 수 있다. 예를 들어 표시 장치가 액정 표시 장치인 경우에는 후속 공정을 통해 편광판(polarizer), 탭 IC(TAB IC) 및 구동부를 부착하고, 백라이트 유닛(back light unit, BLU)을 조립하여 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법 중, 15 인치 크기의 접합 패널의 화학 강화 정도에 따른 굽힘 강도(bending strength)의 변화를 나타낸 그래프이다.
접합 패널을 식각액에 침지시킨 후, 식각 정도에 따라 굽힘 강도가 얼마나 변화되는지를 나타낸 결과는 도 8과 같다. 유리 기판은 식각액에 의해 표면이 약 50 마이크로미터 가량 식각될 때 까지는 굽힘 강도가 크게 증가하였으나, 50 마이크로미터 이상 식각된 경우 일정한 굽힘 강도로 수렴하는 양상을 나타내었다.
즉, 표면으로부터 약 50 마이크로미터 깊이 까지는 식각액에 의해 유리 기판 표면이 점진적으로 용해, 식각되면서 표면에 존재하던 미세 크랙들이 점차 제거됨으로써 유리 기판 내부 응력이 감소, 굽힘 강도의 증가를 나타낸 것임을 알 수 있다.
또한, 표면으로부터 약 50마이크로미터 이상이 식각되면, 미세 크랙들이 형성된 깊이 이상으로 식각이 진행되면서, 유리 기판의 굽힘 강도가 본래 소재의 일정한 굽힘 강도를 나타내도록 수렴하는 양상을 나타냄을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 표시 장치의 제조 공정으로 화학 강화 공정을 추가하여 접합된 패널의 물성을 회복시킬 수 있으므로, 내구성 및 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제조할 수 있다.
또한, 화학 강화 공정 중 식각이 필요한 부위를 제외한 부분을 제1 보호막으로 덮어 보호함으로써, 화학 강화 공정의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참고하여 본 발명의 2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성 및 제조 방법에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 제1 패널과 제2 패널 준비 단계(S21), 패널 접합 단계(S22), 접합 기판 절단 단계(S23) 면취 가공 단계(S24), 제2 보호막 코팅 단계(S25) 및 화학 강화 단계(S26)를 포함하여 수행된다. 제2 실시예는 전술한 제1 실시예의 제1 보호막 코팅 단계(S14)가 존재하지 않으며, 대신 면취 가공 단계(S24) 이후 제2 보호막 코팅 단계(S25)가 추가된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에서 분할 패널의 노출 영역에 제2 보호막이 코팅된 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
제2 보호막 코팅 단계(S25)에서는 도 10에 도시된 바와 같이 제2 보호막(50)이 면취 영역(SA)을 제외한 노출 영역(EA)에 제2 보호막(50)이 코팅된다. 제2 보호막(50)은 면취 영역(SA)의 면취가 완료된 후, 노출 영역(EA) 내 패드 전극(21)을 전부 덮어 보호한다. 이를 통해, 후속 화학 강화 단계(S26)에서 식각액에 의해 패드 전극(21)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 보호막(50)은 실리콘 질화물, 실리콘산 질화물 또는 고분자 중합체 등으로 형성될 수 있다. 제2 보호막(50)이 고분자 중합체일 경우, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등을 포함하되 간편하게 탈부착 가능하도록 테이프 형상을 구비할 수 있다.
한편, 도 10을 다시 참조하면, 제2 보호막(50)이 노출 영역(EA) 중 패드 전극(21)을 제외한 나머지 부분에 코팅되지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에서는 노출 영역(EA) 중, 제2 보호막(50)이 코팅되지 않은 부분을 커버하면서, 노출 영역(EA)과 인접한 제2 분할 패널(30)측 단부의 적어도 일부까지 커버하는 보강막(51)이 더 코팅될 수 있다.
보강막(51) 또한 제2 보호막(50)과 동일하게 실리콘 질화물, 실리콘산 질화물 또는 고분자 중합체 등으로 형성될 수 있다. 한편, 보강막(51)이 고분자 중합체일 경우, 에폭시(Epoxy) 소재를 포함하여, 화학 공정이 종료된 후 후속 공정으로 약 60˚C 가량의 세척액으로 세척할 경우 제1 분할 패널(20)로부터 제2 보호막(50)과 보강막(51)을 용이하게 박리할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 전술한 제1 실시예와 달리 면취 공정 이후에 제2 보호막(50)과 에폭시 소재의 보강막(51)을 코팅하여도, 화학 공정 중의 패드 전극(21), 박막 트랜지스터 어레이층, 다수의 전극층, 컬러 필터층 등의 예기치 못한 손상을 방지할 수 있으며, 화학 공정 종료 후 제2 보호막(50)과 보강막(51)을 용이하게 박리해낼 수 있다.
이하에서는 도 11을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 제3 실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 실시예와 동일한 구성 및 제조 방법에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 제1 패널과 제2 패널 준비 단계(S31), 패널 접합 단계(S32), 접합 기판 절단 단계(S33), 분할 패널 절곡 단계(S34), 제1 보호막 코팅 단계(S35), 면취 가공 단계(S36) 및 화학 강화 단계(S37)를 포함하여 수행된다. 제3 실시예는 전술한 제1 실시예에 제1 보호막 코팅 전 분할 패널을 절곡하는 단계(S34)가 추가된다.
분할 패널 절곡 단계(S34)에서는 셀 단위로 분할된 다수의 분할 패널들을 각각 소정의 곡률을 갖도록 절곡(curved)한다. 절곡 단계에서는 분할 패널들의 양 측면을 지그(jig) 등으로 고정한 후 분할 패널을 절곡한다. 이에 따라, 제1 분할 패널(20)과 제2 분할 패널(30)은 한 번의 절곡 공정에 의해 서로 동일한 곡률을 갖도록 절곡될 수 있다.
한편, 분할 패널 절곡 단계(S34)에서 절곡된 절곡 분할 패널 표면에는 절곡에 의해 다수의 미세 크랙들이 형성되나, 이는 후속되는 화학 강화 단계(S37)를 통해 제거되거나 완화되므로, 최종적으로 굽힘 강도, 연신율 등이 회복된 커브드 표시 장치가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에서는 접합 패널을 셀 단위로 절단 후 분할 패널을 각각 절곡하였으나 본 발명의 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 원장 크기의 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)이 준비되는 단계에서 이미 동일한 곡률을 갖도록 절곡되거나, 원장 크기의 제1 패널(PN1)과 제2 패널(PN2)이 접합된 후, 접합된 패널을 소정의 곡률을 갖도록 절곡시켜 커브드 표시 장치를 제조할 수도 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은 절곡된 분할 패널을 이용하여 커브드 표시 장치를 제조할 경우에도, 접합 기판 절단 단계 및 분할 패널의 절곡에 의해 형성된 미세 크랙들을 화학 강화 공정 통해 한번에 제거 또는 완화시킴으로써, 내구성 및 신뢰성이 우수한 커브드 표시 장치를 제조할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
20: 제1 분할 패널 21: 전극
30: 제2 분할 패널 40: 제1 보호막
50: 제2 보호막 51: 보강막
CA: 커버 영역 EA: 노출 영역
SA: 면취 영역

Claims (10)

  1. 기판 상에 적어도 하나 이상의 패턴층이 형성된 제1 패널과 제2 패널을 각각 준비하는 단계;
    상기 제1 패널과 상기 제2 패널을 접합하는 단계;
    접합된 패널을 셀 단위의 분할 패널로 절단하는 단계;
    상기 분할 패널을 면취 가공하는 단계; 및
    상기 면취 가공된 분할 패널을 화학 강화하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 화학 강화 단계는 상기 분할 패널을 식각액(etchant)에 침지시켜 화학 강화시키는 힐링(healing) 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할 패널은 서로 접합된 제1 분할 패널과 제2 분할 패널을 포함하되, 상기 제1 분할 패널은 상기 제2 분할 패널에 의해 커버되는 커버 영역과, 상기 커버 영역을 제외한 노출 영역을 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널 상부에는 패드 전극이 형성되는 표시 장치 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 면취 가공 단계 전 적어도 상기 제1 분할 패널의 상기 노출 영역을 덮도록 제1 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 보호막 코팅 단계에서 상기 제1 보호막은 상기 노출 영역과 인접한 상기 제2 분할 패널의 적어도 일부를 덮도록 연장되는 표시 장치 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 면취 가공 단계에서 상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널 단부가 면취 가공되는 표시 장치 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화학 강화 단계 전, 상기 노출 영역에 속한 상기 제1 분할 패널의 상기 면취 가공된 부분를 제외한 부분에 제2 보호막을 코팅하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패널 및 상기 제2 패널은 서로 동일한 곡률을 갖도록 절곡(Curved)된 표시 장치 제조 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 면취 가공 단계 전, 상기 제1 분할 패널과 상기 제2 분할 패널이 서로 동일한 곡률을 갖도록 상기 분할 패널을 절곡하는 단계를 더 포함하는 표시 장치 제조 방법.
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