KR20080069742A - 플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블디스플레이 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블디스플레이 제조 방법 Download PDF

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KR20080069742A
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flexible
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이선욱
김성진
전형일
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 단위 셀 사이즈 등을 고려하여 플렉서블 기판의 단위 셀 사이의 간격을 결정하고, 플렉서블 기판을 2차에 걸쳐 절단하여 단위 셀 사이가 충분한 간격으로 이격되도록 한다. 따라서, 플렉서블 기판의 팽창으로 인한 단위 셀의 리프팅 현상을 방지할 수 있고, 마스크와의 미스얼라인을 방지할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있다.
플렉서블 기판, 팽창률, 더미 영역, 2회 절단

Description

플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이 제조 방법{Method of cutting a flexible substrate and method of manufacturing a flexible display using the same}
도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 기판의 절단 방법을 설명하기 위한 사시도.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 기판의 절단 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 디스플레이 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 캐리어 기판 200 : 접착층
300 : 플렉서블 기판 410 : 제 1 그루브
420 : 제 2 그루브 430 : 더미 영역
본 발명은 플렉서블 디스플레이 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이 제조 방법에 관한 것이다.
최근 기술의 발달과 인터넷의 보편화 및 소통되는 정보의 양이 폭발적으로 늘어남에 따라 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 디스플레이 (ubiquitous display) 환경이 창출되고 있다. 따라서, 정보를 제공하는 매개체인 표시 장치의 역할이 보다 중요시되고, 그 사용 범위도 더욱 광범위해지고 있는 실정이다.
유비쿼터스 디스플레이 환경을 구현하기 위해서는 표시 장치의 휴대성을 향상시킴과 동시에 각종 멀티미디어 정보의 표시가 가능하면서 가볍고, 또한 표시 면적이 넓고, 해상도가 우수하며, 표시 속도가 빠른 표시 장치의 특성이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 표시 장치의 배선 및 소자를 플라스틱 기판 또는 금속 포일(foil)등의 플렉서블(flexible) 기판 상에 형성하는 플렉서블 디스플레이의 필요성이 대두되고 있다. 플렉서블 디스플레이는 궁극적으로 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 플렉서블 디스플레이를 생산하기 위해서는 생산 단계의 모든 공정에서 플렉서블 기판을 적용하기 위한 전용 설비가 개발되어야 할 뿐만 아니라 많은 투자비용이 요구되는 문제점을 갖는다.
따라서, 접착제가 도포된 유리 기판 등의 캐리어 기판에 플렉서블 기판을 부착시켜 현재 액정 표시 장치의 양산 설비에 적용하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 플렉서블 기판은 열 팽창율 및 수축율(shrinkage)이 유리 기판보다 큰데, 이는 플렉서블 기판의 크기가 대형화 될수록 더욱 증가하게 된다. 따라서, 표시 장치를 제조하기 위한 노광 공정을 비롯한 모든 공정에서 수반되는 열이 플렉서블 기판에 가해지게 되면 플렉서블 기판이 팽창하여 휨이 발생하게 되고 동시에 마스크와의 미스얼라인이 발생하게 된다.
이러한 문제의 발생을 방지하기 위해 플렉서블 기판을 캐리어 기판에 부착한 후 플렉서블 기판을 소정 사이즈의 단위 셀로 절단하게 된다. 즉, 후속 공정을 진행하기 이전에 플렉서블 기판을 절단하게 되는데, 단위 셀들을 1회의 절단으로 확정하게 된다. 그러나, 셀 사이의 간격, 즉 절단 폭이 예를들어 100㎛ 정도로 매우 좁게 플렉서블 기판을 절단하기 때문에 고온 공정시 플라스틱 기판의 팽창에 의해 인접한 셀들이 서로 부딪혀 캐리어 기판으로부터 떨어지는 리프팅 현상이 발생하게 되고, 미스얼라인 문제가 계속하여 잔존하기 때문에 수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 플렉서블 기판의 팽창에 의해 발생되는 문제점을 해결하기 위한 플렉서블 기판 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플렉서블 기판을 소정 사이즈의 단위 셀로 절단할 때 2회의 절단으로 단위 셀 사이가 충분히 이격되도록 함으로써 플렉서블 기판의 팽창에 의해 발생되는 문제점을 해결할 수 있는 플렉서블 기판의 절단 방법 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 기판 절단 방법은 캐리어 기판 상에 접착층을 형성한 후 플렉서블 기판을 부착하는 단계; 상기 플렉서블 기판을 복수의 단위 셀로 절단하기 위해 상기 단위 셀 사이의 상기 플렉서블 기판을 소정 폭을 갖도록 2회 절단하여 더미 영역을 형성하는 단계; 및 상기 더미 영역을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 접착층은 저온에서 접착력이 떨어지는 접착제를 포함하는 물질로 형성한다.
상기 더미 영역의 폭은 상기 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 상기 단위 셀의 사이즈를 고려하여 그 폭이 결정된다.
상기 더미 영역은 상기 플렉서블 기판을 저온으로 냉각시켜 상기 접착제의 접착력을 떨어뜨린 후 제거한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 디스플레이 제조 방법은 제 1 및 제 2 캐리어 기판 상에 각각 접착층을 형성한 후 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 각각 부착하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 복수의 단위 셀로 절단하기 위해 상기 단위 셀 사이의 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 2회 절단하여 더미 영역을 형성하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판상의 상기 더미 영역을 제거하는 단계; 상기 제 1 플렉서블 기판의 상기 단위 셀들 상에 제 1 구조물들을 형성하고, 상기 제 2 플렉서블 기판의 상기 단위 셀들 상에 제 2 구조물들을 형성하는 단계; 상기 제 1 플렉서블 기판상에 액정을 적하한 후 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 합착하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판으로부터 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 구조물들은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함한다.
상기 제 2 구조물들은 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1(a) 내지 도 1(d) 및 도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 기판의 절단 방법을 설명하기 위해 공정 순으로 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 1(a) 및 도 2(a)를 참조하면, 캐리어 기판(100) 상면에 접착층(200)을 균일한 두께로 형성한 후 플렉서블 기판(300)을 부착한다. 여기서, 캐리어 기판(100)은 실리콘 기판 및 유리 기판을 포함하는 다양한 경성(rigid) 기판을 이용할 수 있 으나, 바람직하게는 유리 기판을 이용한다. 또한, 캐리어 기판(100)은 플렉서블 기판(300)과 동일하거나 큰 사이즈를 갖도록 한다. 접착층(200)은 자연 고무계 접착제, 아크릴 접착제, 합성 고무계 접착제, 실리콘계 접착제등을 코팅 또는 프린팅 방법 등의 방법으로 형성하거나 셀로판 테이프 등의 양면 테이프를 이용하여 형성한다. 이때, 접착층(200)은 저온 접착제가 포함되는 물질을 이용하여 형성한다. 저온 접착제는 저온, 예를들어 0℃ 이하의 온도에서는 접착력이 떨어지는 특성을 갖는다. 또한, 플렉서블 기판(300)은 플라스틱 기판 및 금속 포일(foil) 등을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 플라스틱 기판을 이용한다. 플라스틱 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate) 등으로 구성된다. 한편, 캐리어 기판(100)과 플렉서블 기판(300)을 접착층(200)을 이용하여 접착할 경우 이들 사이에 기포가 발생되지 않도록 해야 한다. 이는 캐리어 기판(100)과 플렉서블 기판(300) 사이에 기포가 존재할 경우 표시 장치 제조 공정중의 예를들어 150℃ 이상에서의 공정시 접착제(200)의 접착력이 약화되어 캐리어 기판(100)과 플렉서블 기판(300)이 서로 들떠 분리되는 문제점이 발생하기 때문이다. 따라서, 캐리어 기판(100)과 플렉서블 기판(300)을 부착할 때 진공을 형성하여 공정을 진행하거나 열 또는 압력을 이용하여 기포를 제거한다.
도 1(b) 및 도 2(b)를 참조하면, 플렉서블 기판(300)을 소정 사이즈의 단위 셀 크기로 절단하기 위해 플렉서블 기판(300)을 가로 방향 및 세로 방향으로 1차 절단하여 소정의 제 1 그루브(groove)(410)를 형성한다. 이때, 플렉서블 기판(300) 하부의 접착층(200)도 절단되어 모체 기판(100)이 노출되도록 하며, 레이저를 이용 하여 절단한다. 여기서, 플렉서블 기판(300)은 일 예로서 약 300㎜×400㎜의 사이즈를 갖고, 단위 셀은 70㎜×80㎜의 사이즈를 갖는다.
도 1(c) 및 도 2(c)를 참조하면, 플렉서블 기판(300)을 가로 방향 및 세로 방향으로 2차 절단하여 소정의 제 2 그루브(420)을 형성한다. 이때, 제 1 그루브(410)와 제 2 그루브(420) 사이의 폭, 즉 더미 영역(430)은 폭이 약 2㎜ 정도가 되도록 하며, 레이저를 이용하여 절단한다. 한편, 제 1 및 제 2 그루브(410 및 420) 사이의 폭은 2㎜로 한정되는 것이 아니라, 플렉서블 기판(300)의 팽창률, 단위 셀의 사이즈, 그리고 공정 온도 등에 의해 결정된다.
도 1(d) 및 도 2(d)를 참조하면, 플렉서블 기판(300)을 0℃ 정도의 온도로 냉각시켜 접착층(200)의 접착력이 떨어지게 한 후 제 1 그루브(410) 및 제 2 그루브(420)에 의해 확정된 더미 영역(430)을 제거한다. 이에 따라, 단위 셀들이 약 2㎜ 정도로 이격되게 된다. 이후 플렉서블 기판(300)의 온도를 다시 상승시켜 접착층(200)이 접착력을 유지하도록 한다.
상기한 바와 같이 단위 셀을 정의하기 위한 플렉서블 기판(300)의 절단 공정을 두번 실시한 후 단위 셀 사이의 더미 영역을 제거하여 단위 셀 사이가 충분한 간격으로 이격되도록 한다. 이렇게 하면, 후속 공정시 고온 공정에서 단위 셀의 플렉서블 기판(300)이 팽창되더라도, 단위 셀들이 리프트 오프되지 않게 되고, 마스크 작업시의 미스얼라인이 방지된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플렉서블 기판의 절단 방법을 포함한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 공정 흐름도이다.
S110 : 제 1 캐리어 기판 상부에 저온 접착제가 포함된 제 1 접착층을 균일한 두께로 형성한 후 그 상부에 제 1 플렉서블 기판을 적층하여 부착한다. 이때, 제 1 플렉서블 기판을 제 1 캐리어 기판에 부착할 때 이들 사이에 기포가 발생되지 않도록 하여 후속 고온 공정에서 접착층의 접착력이 약화되어 제 1 캐리어 기판과 제 1 플라스틱 기판이 들뜨는 문제가 발생되지 않도록 해야 한다. 이를 위해 진공을 형성하여 공정을 진행하거나 열 또는 압력을 이용하여 기포를 제거한다.
S120 : 소정 사이즈의 단위 셀을 확정하기 위해 제 1 플렉서블 기판을 절단한다. 이때, 상술한 바와 같이 단위 셀 사이즈로 제 1 플렉서블 기판을 절단할 때 단위 셀들 사이가 충분한 간격으로 이격되도록 2회의 절단 공정으로 더미 영역을 형성한다. 단위 셀들이 서로 이격되는 폭, 즉 더미 영역의 폭은 제 1 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 단위 셀 사이즈 등을 고려하여 충분하게 설정한다.
S130 : 제 1 플렉서블 기판을 냉각시켜 제 1 접착층의 접착력을 약화시킨 후 더미 영역을 제거하여 충분한 간격으로 이격된 복수의 단위 셀을 형성한다. 이후 제 1 플렉서블 기판의 온도를 다시 상승시켜 제 1 접착층이 접착력을 유지할 수 있도록 한다.
S140 : 제 1 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극등을 형성한다. 이에 따라 제 1 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 박막 트랜지스터 기판이 제작된다.
S210 : 제 2 캐리어 기판 상부에 저온 접착제가 포함한 제 2 접착층을 균일한 두께로 형성한 후 그 상부에 제 2 플렉서블 기판을 적층하여 부착한다. 이때, 제 2 플라스틱 기판을 제 2 캐리어 기판에 부착할 때 기포가 발생되지 않도록 하여 후속 고온 공정에서 제 2 접착층의 접착력이 약화되어 제 2 캐리어 기판과 제 2 플라스틱 기판이 들뜨는 문제가 발생되지 않도록 해야 한다. 이를 위해 진공을 형성하여 공정을 진행하거나 열 또는 압력을 이용하여 기포를 제거한다.
S220 : 소정 사이즈의 단위 셀을 확정하기 위해 제 2 플렉서블 기판을 절단한다. 이때, 상술한 바와 같이 단위 셀 사이즈로 제 2 플렉서블 기판을 절단할 때 단위 셀들 사이가 충분한 간격으로 이격되도록 2회의 절단 공정으로 더미 영역을 형성한다. 단위 셀들이 서로 이격되는 폭, 즉 더미 영역의 폭은 제 2 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 단위 셀 사이즈 등을 고려하여 충분하게 설정한다.
S230 : 제 2 플렉서블 기판을 냉각시켜 제 2 접착층의 접착력을 약화시킨 후 더미 영역을 제거하여 충분한 간격으로 이격된 복수의 단위 셀을 형성한다. 이후 제 2 플렉서블 기판의 온도를 다시 상승시켜 제 2 접착층이 접착력을 유지할 수 있도록 한다.
S240 : 제 2 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 오버코트막 및 공통 전극 등을 형성한다. 이에 따라 제 2 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 컬러 필터 기판이 제작된다.
S310 : 제 1 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 형성된 박막 트랜지스터 기판 또는 제 2 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 형성된 컬러 필터 기판중 어느 하나의 기판상에 실런트(salant)를 형성한 후 적하 방식으로 액정층을 형성한다.
S320 : 두 기판을 대향되도록 배치한 후 자외선등을 조사하여 실런트를 경화시켜 두 기판이 합착되도록 한다.
S330 : 제 1 및 제 2 플렉서블 기판이 부착되어 있는 제 1 및 제 2 캐리어 기판을 접착층을 녹이는 유기 용매에 함침시켜 제 1 및 제 2 캐리어 기판을 제 1 및 제 2 플렉서블 기판으로부터 분리한다. 이에 따라 플렉서블 디스플레이 패널의 제조가 완료된다.
한편, 상기 실시 예에서는 제 1 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하고, 제 2 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 오버코트막 및 공통 전극을 형성하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 실시 예가 가능하다. 예를들어 제 1 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 오버코트막 및 화소 전극을 형성하고, 제 2 플렉서블 기판의 단위 셀 상에 공통 전극을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 액정층 형성 방법도 적하 방식 뿐만 아니라 주입 방식도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 단위 셀 사이즈 등을 고려하여 플렉서블 기판의 단위 셀 사이의 간격을 결정하고, 플렉서블 기판을 2차에 걸쳐 절단하여 단위 셀 사이가 충분한 간격으로 이격되도록 한다. 따라서, 플렉서블 기판의 팽창으로 인한 단위 셀의 리프팅 현상을 방지할 수 있고, 마스크와의 미스얼라인을 방지할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 캐리어 기판 상에 접착층을 형성한 후 플렉서블 기판을 부착하는 단계;
    상기 플렉서블 기판을 복수의 단위 셀로 절단하기 위해 상기 단위 셀 사이의 상기 플렉서블 기판을 소정 폭을 갖도록 2회 절단하여 더미 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 더미 영역을 제거하는 단계를 포함하는 플렉서블 기판의 절단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층은 저온에서 접착력이 떨어지는 접착제를 포함하는 물질로 형성하는 플렉서블 기판의 절단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 더미 영역의 폭은 상기 플렉서블 기판의 팽창률, 공정 온도 및 상기 단위 셀의 사이즈를 고려하여 결정되는 플렉서블 기판의 절단 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 에 있어서, 상기 더미 영역은 상기 플렉서블 기판을 저온으로 냉각시켜 상기 접착층의 접착력을 떨어뜨린 후 제거하는 플렉서블 기판의 절 단 방법.
  5. 제 1 및 제 2 캐리어 기판 상에 각각 접착층을 형성한 후 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 각각 부착하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 복수의 단위 셀로 절단하기 위해 상기 단위 셀 사이의 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 2회 절단하여 더미 영역을 형성하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판상의 상기 더미 영역을 제거하는 단계;
    상기 제 1 플렉서블 기판의 상기 단위 셀들 상에 제 1 구조물들을 형성하고, 상기 제 2 플렉서블 기판의 상기 단위 셀들 상에 제 2 구조물들을 형성하는 단계;
    상기 제 1 플렉서블 기판상에 액정을 적하한 후 상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판을 합착하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 플렉서블 기판으로부터 상기 제 1 및 제 2 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 구조물들은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 구조물들은 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극을 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조 방법.
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KR101508544B1 (ko) * 2008-12-18 2015-04-08 엘지디스플레이 주식회사 플렉서블 표시장치의 제조 방법

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