KR20200030160A - 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치는, 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들을 생성하기 위한 광원들을 포함하는 레이저 빔 생성부; 상기 레이저 빔들을 기초로, 출력 광을 생성하기 위한 광학부; 및 패널 기판이 전면에 형성된 캐리어 기판이 배치되기 위한 적어도 하나의 스테이지를 포함하는 스테이지부를 포함하고, 상기 광학부는, 상기 레이저 빔들을 혼합하여, 서로 직교하는 2개의 선-편광성(Linear-Polarization)을 갖는 혼합 레이저 빔들을 생성하는 혼합기들; 및 상기 혼합 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광을 생성하는 광 성형기를 포함할 수 있다.

Description

레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법{LASER ABLATION APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용한 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 유연성이 우수한 플라스틱 기판을 이용하여 플렉서블하게 구현할 수 있다.
다만, 플렉서블 기판은 유연성이 크므로, 플렉서블 기판은 평판 표시 장치 제조 공정 중에 지지되어야 한다. 따라서, 글라스(glass) 등의 재질로 형성된 캐리어 기판 상에 플렉서블 기판을 형성한 후, 평판 표시 장치 제조 공정을 진행한 다음 캐리어 기판을 제거한다.
캐리어 기판은 다양한 방법에 의해 제거될 수 있으며, 그 중 레이저를 이용한 레이저 리프트 오프(lift-off) 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 고체 레이저를 이용한 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치는, 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들을 생성하기 위한 광원들을 포함하는 레이저 빔 생성부; 상기 레이저 빔들을 기초로, 출력 광을 생성하기 위한 광학부; 및 패널 기판이 전면에 형성된 캐리어 기판이 배치되기 위한 적어도 하나의 스테이지를 포함하는 스테이지부를 포함하고, 상기 광학부는, 상기 레이저 빔들을 혼합하여, 서로 직교하는 2개의 선-편광성(Linear-Polarization)을 갖는 혼합 레이저 빔들을 생성하는 혼합기들; 및 상기 혼합 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광을 생성하는 광 성형기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이지부는, 상기 캐리어 기판이 각각 배치되기 위한 복수의 스테이지들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이지부는, 상기 복수의 스테이지들을 레이저 입사 영역으로 제1 이동 가이드를 따라 이동시키기 위한 이동부를 더 포함하고, 상기 복수의 스테이지들은, 상기 출력 광이 입사되는 동안, 상기 레이저 입사 영역 내에서, 제2 이동 가이드를 따라 이동하고, 상기 제1 이동 가이드는, 제1 방향을 따라 연장되고, 상기 제2 이동 가이드는, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 스테이지를 외부로부터 밀봉시키기 위한 챔버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 성형기는, 상기 혼합 레이저 빔들을 균질화하기 위한 호모지나이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력 광은, 상기 캐리어 기판의 배면으로 입사될 수 있다.
또한, 상기 패널 기판은, 폴리아미드(Polyamide) 또는 폴리이미드(Polyimide) 성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원들은, 이테르븀: 이트륨 알루미늄 가닛(Ytterbium: Yttrium Aluminium Garnet;Yb: YAG) 성분을 포함하는 서드 하모닉(third harmonic) 레이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔들의 파장은, 270nm 이상 410nm 이하의 범위에 속할 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 생성부는, 짝수개의 광원들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 생성부는, 4개의 광원들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 패널 기판이 캐리어 기판의 전면에 형성되는 단계; 표시 소자층, 박막 봉지층 및 상부 보호층이 상기 패널 기판의 전면에 형성되는 단계; 상기 캐리어 기판이 스테이지에 뒤집어진 채로 배치되는 단계; 광학부에 의해, 출력 광이 캐리어 기판의 배면으로 입사되는 단계; 및 상기 패널 기판이 상기 캐리어 기판으로부터 박리되는 단계를 포함하고, 상기 입사되는 단계는, 레이저 빔 생성부에 의해, 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들이 생성되는 단계; 및 상기 광학부에 의해, 상기 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광이 생성되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학부는, 상기 레이저 빔들을 혼합하여, 서로 직교하는 2개의 선-편광성(Line-Polarization)을 갖는 혼합 레이저 빔들을 생성하는 혼합기들; 및 상기 혼합 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광을 생성하는 광 성형기를 포함할 수 있다.
또한, 챔버에 의해, 상기 스테이지가 외부로부터 밀봉되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 하부 보호층이 상기 패널 기판의 배면에 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원들은, 이테르븀: 이트륨 알루미늄 가닛(Ytterbium-Doped: Yttrium Aluminium Garnet;Yb: YAG) 성분을 포함하는 서드 하모닉(third harmonic) 레이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력 광은, 상기 캐리어 기판의 배면으로 입사될 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔 생성부는, 4개의 광원들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 레이저를 이용한 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법은 성능 및 가동률을 향상시키고, 유지 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 성형기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 기판 및 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9는 레이저의 파장에 따른 패널 기판 및 캐리어 기판의 광 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치(10)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 박리 장치(10)는 레이저 빔 생성부(100), 광학부(200), 스테이지부(300) 및 챔버(400)를 포함할 수 있다.
레이저 빔 생성부(100)는 레이저 빔들(LSR)을 생성할 수 있다. 예컨대, 레이저 빔 생성부(100)는 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들(LSR)을 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 레이저 빔들(LSR)은 짝수 개일 수 있다. 레이저 빔 생성부(100)는 레이저 빔들(LSR)을 광학부(200)로 공급할 수 있다.
광학부(200)는 레이저 빔들(LSR)을 공급받을 수 있다. 광학부(200)는 레이저 빔들(LSR)을 기초로, 출력 광(LSRL)을 생성할 수 있다. 예컨대, 출력 광은 장축 길이 및 단축 길이를 갖는 선 형상(또는, 직사각형 형상)을 가질 수 있다. 광학부(200)는 출력 광(LSRL)을 스테이지부(300)로 공급할 수 있다. 여기서, 장축 길이는 선 길이를 의미하고, 단축 길이는 선 폭을 의미할 수 있다.
스테이지부(300)는 적어도 하나의 스테이지를 포함할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 5에서 설명된다.
챔버(400)는 공정을 진행하기 위한 환경을 제공할 수 있다. 예컨대, 챔버(400)는 스테이지부(300)가 배치될 수 있는 공간을 제공하며, 고정에 따른 진공 환경, 외기 차단 등의 환경을 제공할 수 있다. 즉, 챔버(400)는 스테이지부(300)에 포함된 적어도 하나의 스테이지들을 외부로부터 밀봉시킬 수 있다.
구체적으로, 챔버(400)는 고출력 자외선광 방사로 인하여 생성되는 오존(Ozone) 기체가 외부로 방출되는 것을 방지하기 위하여, 적어도 하나의 스테이지들을 외부로부터 밀봉시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치(10)를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이저 빔 생성부(100)는 제1 광원(110), 제2 광원(120), 제3 광원(130) 및 제4 광원(140)을 포함할 수 있다.
제1 광원(110)은 제1 레이저 빔(LSR1)을 생성하고, 제2 광원(120)은 제2 레이저 빔(LSR2)을 생성하고, 제3 광원(130)은 제3 레이저 빔(LSR3)을 생성하고, 제4 광원(140)은 제4 레이저 빔(LSR4)을 생성할 수 있다.
예컨대, 제1 광원(110), 제2 광원(120), 제3 광원(130) 및 제4 광원(140) 각각은 고체 레이저를 이용하여, 제1 내지 제4 레이저 빔들(LSR1, LSR2, LSR3, LSR4)을 각각 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 내지 제4 광원들(110, 120, 130, 140)은, 이테르븀: 이트륨 알루미늄 가닛(Ytterbium: Yttrium Aluminium Garnet; Yb: YAG) 성분을 포함하는 서드 하모닉(third harmonic) 레이저를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 내지 제4 광원들(110, 120, 130, 140)은, 네오디뮴: 이트륨 알루미늄 가닛(Neodymium: Yttrium Aluminium Garnet; Nd: YAG) 성분을 포함하는 서드 하모닉(third harmonic) 레이저를 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제4 레이저 빔들(LSR1, LSR2, LSR3, LSR4) 각각은 1개의 선-편광성(Linear-Polarization)을 가질 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제4 레이저 빔들(LSR1, LSR2, LSR3, LSR4)이 선-편광성을 갖는 이유는 다음과 같다. 고체 레이저에 의해 생성된 최초 레이저는 1000nm 이상의 파장을 가질 수 있다. 이때, 원하는 파장의 레이저 빔을 얻기 위하여, 하모닉 제너레이션(harmonic generation) 방식이 사용되어, 최초 레이저의 파장은 1/n(n은 자연수) 배로 변경될 수 있다.
최초 레이저의 파장이 1/n(n은 자연수) 배로 변경되면, 결과적으로 얻어지는 레이저 빔은 선-편광성을 가질 수 있다. 선-편광성을 갖는 레이저 빔은 별도의 가간섭성(coherence)이 제거되지 않은 레이저 빔일 수 있다. 이러한 선-편광성을 갖는 레이저 빔을 생성하는 광원을 복수개 사용하는 레이저 박리 장치는, 박리 후 패널 기판 등에 간섭 무늬를 남길 수 있다.
제1 광원(110)은 제1 레이저 빔(LSR1)을 광학부(200)로 공급할 수 있다. 제2 광원(120)은 제2 레이저 빔(LSR2)을 광학부(200)로 공급할 수 있다. 제3 광원(130)은 제3 레이저 빔(LSR3)을 광학부(200)로 공급할 수 있다. 제4 광원(140)은 제4 레이저 빔(LSR4)을 광학부(200)로 공급할 수 있다.
광학부(200)는 제1 혼합기(210), 제2 혼합기(220) 및 광 성형기(230)를 포함할 수 있다.
제1 혼합기(210)는 제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2)을 공급받을 수 있다. 제2 혼합기(220)는 제3 레이저 빔(LSR3) 및 제4 레이저 빔(LSR4)을 공급받을 수 있다. 제1 혼합기(210)는 제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2)을 기초로, 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1)을 생성할 수 있다. 제2 혼합기(220)는 제3 레이저 빔(LSR3) 및 제4 레이저 빔(LSR4)을 기초로, 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 생성할 수 있다.
제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2) 각각은 서로 직교하는 2개의 선-편광선을 가질 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 3에서 설명된다.
실시예에 따라, 제1 혼합기(210) 및 제2 혼합기(220) 각각은 위상 지연기(Phase retarder), 편광자(Polarizer), 렌즈(Lens) 및 거울(Mirror) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 혼합기(210)는 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1)을 광 성형기(230)로 공급할 수 있다. 제2 혼합기(220)는 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 광 성형기(230)로 공급할 수 있다.
광 성형기(230)는 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 기초로, 출력 광(LSRL)을 생성할 수 있다. 광 성형기(230)는 출력 광(LSRL)을 스테이지부(300)로 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합기를 나타내는 도면이다.
설명의 편의를 위하여, 도 3에서는 제1 혼합기(210)가 대표적으로 도시된다. 아래에서 설명되는 제1 혼합기(210)에 대한 내용은 도 2에 도시된 제2 혼합기(220)에 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 혼합기(210)는 제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2)을 공급받을 수 있다.
제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2) 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 1개의 선-편광성을 가질 수 있다.
이때, 실시예에 따라, 제1 혼합기(210)는 제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2) 중 어느 하나의 편광 방향을 90도 회전시키고, 제1 레이저 빔(LSR1) 및 제2 레이저 빔(LSR2)을 혼합할 수 있다.
따라서, 제1 혼합기(210)는 서로 직교하는 2개의 선-편광성을 갖는 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 성형기(230)를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광 성형기(230)는 텔레스코프 렌즈 세트(telescope lens set; 231), 실린더 렌즈(cylindrical lens; 232), 빔 트랜스퍼 시스템(beam transfer system; 233), 호모지나이저(homogenizer; 234), 및 집광부(235)를 포함할 수 있다.
도 4에서는 텔레스코프 렌즈 세트(231), 실린더 렌즈(232), 빔 트랜스퍼 시스템(233), 호모지나이저(234)가 렌즈로 구현된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 텔레스코프 렌즈 세트(231), 실린더 렌즈(232), 빔 트랜스퍼 시스템(233), 호모지나이저(234)는 렌즈 및 거울 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
텔레스코프 렌즈 세트(231)는 공급받은 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 확산시킬 수 있다. 이때, 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)은 원 형상(circle shape)을 가질 수 있다. 도 4에서는 텔레스코프 렌즈 세트(231)가 1개의 렌즈를 가지고 있는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 텔레스코프 렌즈 세트(231)는 2 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다.
실린더 렌즈(232)는 텔레스코프 렌즈 세트(231)로부터 입력된 광을 조정할 수 있다. 예컨대, 실린더 렌즈(232)는 입력된 광의 광폭을 더 좁아지도록 조정할 수 있다.
빔 트랜스퍼 시스템(233)은 실린더 렌즈(232)로부터 입력된 광을 조정할 수 있다. 예컨대, 빔 트랜스퍼 시스템(233)은 입력된 광을 회전시킴으로써, 광폭 방향을 회전시킬 수 있다.
호모지나이저(234)는 확산된 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 균질화 시킬 수 있다.
실시예에 따라, 빔 트랜스퍼 시스템(233) 및 호모지나이저(234)는 톱니형 렌트(saw tooth lens) 또는 미러 타입 광 도파로(light guide made of mirrors)를 포함할 수 있다. 또한, 호모지나이저(232)는 플라이아이 렌즈(Fly's eye lens)를 포함할 수 있다.
집광부(235)는 균질화된 제1 혼합 레이저 빔(CLSR1) 및 제2 혼합 레이저 빔(CLSR2)을 요구되는 형상으로 집속할 수 있다. 결과적으로, 집광부(235)는 출력 광(LSRL)을 생성할 수 있다. 이때, 출력 광(LSRL)은 장축 길이(D1) 및 단축 길이(D2)를 갖는 선 형상(line shape)을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지부(300)를 나타내는 도면이다. 도 5에서, 본 발명의 실시예에 따른 스테이지부(300)의 평면도가 도시된다.
도 5에서는 2개의 스테이지들을 갖는 스테이지부(300)가 대표적으로 도시된다. 아래에서 설명되는 내용은 적절히 변형되어, 1개의 스테이지를 갖는 스테이지부에도 적용될 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 5에서는 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2)의 전면에 배치된 캐리어 기판 및 표시 장치는 생략된다.
도 5를 참조하면, 스테이지부(300)는 제1 이동 가이드(MG1), 제2 이동 가이드(MG2), 이동부(MU)들, 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2)를 포함할 수 있다.
제1 이동 가이드(MG1)는 스테이지부(300)의 바닥면 상에 배치될 수 있다. 제1 이동 가이드(MG1)는 제1 방향(DR1)을 따라 연장될 수 있다. 제1 이동 가이드(MG1)는 제1 방향(DR1)과 상이한 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.
이동부(MU)들은 제1 이동 가이드(MG1) 상에 배치될 수 있다. 이동부(MU)들은 제1 이동 가이드(MG1)를 따라 이동할 수 있다.
도 5에서는 4개의 이동부(MU)들이 각 모서리마다 배치된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 이동부(MU)의 숫자는 다양하게 설계될 수 있다.
서로 마주보는 이동부(MU)들은 제2 이동 가이드(MG2)를 통해 서로 결합될 수 있다. 제2 이동 가이드(MG2)는 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 제2 이동 가이드(MG2)는 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다.
제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2)는 제2 이동 가이드(MG2) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2)는 이동부(MU) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 스테이지(STG1)는 스테이지부(300)의 일측에 배치되고, 제2 스테이지(STG2)는 타측에 배치될 수 있다. 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2)는 제2 이동 가이드(MG2)를 따라 이동할 수 있다.
구체적인 스테이지부(300)의 동작은 아래에서 설명된다.
먼저, 제1 스테이지(STG1) 양측의 이동부(MU)들은, 제1 스테이지(STG1)가 레이저 영역(AL) 내에 위치되도록, 제1 이동 가이드(MG1)를 따라 이동할 수 있다.
레이저 영역(AL)은 출력 광(LSRL)이 입사되는 영역일 수 있다.
도 4에 설명된 바와 같이, 실시예에 따라, 출력 광(LSRL)은 장축 길이(D1) 및 단축 길이(D2)를 갖는 선 형상을 가질 수 있다.
제1 스테이지(STG1)가 레이저 영역(AL)내에 위치되면, 출력 광(LSRL)이 제1 스테이지(STG1) 상에 배치된 캐리어 기판(CST, 도 6 참조)의 배면으로 입사될 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 7에서 설명된다.
출력 광(LSRL)이 입사되는 동안, 제1 스테이지(STG1)는 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 출력 광(LSRL)은 제1 스테이지(STG1) 상에 배치된 캐리어 기판(CST, 도 6 참조)의 배면에 고르게 입사될 수 있다. 결과적으로, 패널 기판(PST, 도 6 참조)은 캐리어 기판(CST, 도 6 참조)으로부터 박리될 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 8a 내지 도 8c에서 설명된다.
제1 스테이지(STG1)에 대한 박리가 진행되는 동안, 제2 스테이지(STG2) 상에 또 다른 캐리어 기판이 배치될 수 있다.
제1 스테이지(STG1)에 대한 박리가 종료되면, 제1 스테이지(STG1)의 양측의 이동부(MU)들은 제1 스테이지(STG1)가 레이저 영역(AL) 밖에 위치되도록, 제1 이동 가이드(MG1)를 따라 이동할 수 있다. 그리고 제2 스테이지(STG2) 양측의 이동부(MU)들은, 제2 스테이지(STG2)가 레이저 영역(AL) 내에 위치되도록, 제1 이동 가이드(MG1)를 따라 이동할 수 있다.
제2 스테이지(STG2)에 대한 박리가 진행되는 동안, 제1 스테이지(STG1) 상에 새로운 캐리어 기판이 배치될 수 있다.
상기 동작은 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2) 각각에 대하여 번갈아 반복적으로 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고체 레이저를 이용한 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법은 가동률을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 기판(CST) 및 표시 장치(DP)를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 표시 장치(DP)는 패널 기판(PST), 표시 소자층(DEL) 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
먼저, 캐리어 기판(CST)이 제공될 수 있다. 캐리어 기판(CST)은 본 발명의 표시 장치(DP)를 제조하는 과정에서 지지체 역할을 할 수 있도록 경성(rigid) 소재로 구성된다. 캐리어 기판(CST)은 이후 탈착 공정에서 광의 투과가 가능해야 하므로 투명한 재료를 사용한다. 예컨대, 캐리어 기판(CST)은 SiO2를 주성분으로 하는 유리(glass)로 이루어질 수 있다. 이 외에도 캐리어 기판(CST)은 붕규산 유리(borosilicate glass), 용융 실리카 유리(fused silica glass) 및 석영유리(quartz glass) 중 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)의 전면에 형성되어, 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 패널 기판(PST)은 플렉서블 기판일 수 있다.
패널 기판(PST)은 종래 글라스재 기판에 비하여 비중이 작아 가볍고, 곡면 구현이 가능한 특성을 가진 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 패널 기판(PST)은 LTPS(Low temperature poly silicon) 제조 공정과 같이 고온의 공정을 견디기 위해 내열성이 우수한 동시에 필름 형태로 가공하였을 때 유연성이 있는 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)로 형성될 수 있다. 패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST) 상에 폴리아미드 또는 폴리이미드 용액을 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 코팅한 후 경화하여 형성하거나, 필름 타입의 폴리아미드 또는 폴리이미드 기판을 접착 물질로 캐리어 기판에 부착하거나, 라미네이션하는 방법으로 형성될 수 있다.
표시 소자층(DEL)은 패널 기판(PST)의 전면에 형성되어, 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 표시 소자층(DEL)은 발광 소자 및 이를 구동하기 위한 회로 소자 등을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자는 유기 발광 소자일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자는 유기 발광 소자 외에 액정 표시 소자, 전기 영동 표시 소자 등 다양한 표시 소자일 수도 있다.
박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DEL)의 전면에 형성되어, 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DEL)을 밀봉할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 박막(thin film) 또는 다층막(multi-layer) 형태일 수 있다. 예를 들어, 박막 봉지층(TFE)은 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 박막 봉지층(TFE)은 저융점 유리(low melting glass)로 이루어진 막을 포함할 수 있다.
표시 장치(DP)는 패널 기판(PST), 표시 소자층(DEL) 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
상부 보호층(UPL)은 박막 봉지층(TFE)의 전면에 형성되어, 배치될 수 있다.
표시 장치(DP)가 완성되면, 표시 장치(DP)의 패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)으로부터 박리될 수 있다.
상부 보호층(UPL)은 패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 박리되는 동안, 박막 봉지층(TFE)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상부 보호층(UPL)은 패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 박리된 후에 제거될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치의 동작을 나타내는 도면이다. 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 박리 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7에서, 본 발명의 실시예에 따른 스테이지부(300)의 단면도가 도시된다.
도 7 및 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 캐리어 기판(CST)은 스테이지(STG) 상에 제공될 수 있다. 도 7에 도시된 스테이지(STG)는 도 5에 도시된 제1 스테이지(STG1) 및 제2 스테이지(STG2) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
예컨대, 캐리어 기판(CST)은 전면이 아래를 향하고, 배면이 위를 향하도록 뒤집어진 채로 스테이지(STG) 상에 배치될 수 있다. 즉, 표시 장치(DP)의 전면에 형성된 상부 보호층(UPL)이 스테이지(STG)에 접촉되도록, 캐리어 기판(CST)은 스테이지(STG) 상에 배치될 수 있다.
패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 박리되기 위하여, 소정의 에너지 밀도(energy density)를 갖는 출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사될 수 있다.
출력 광(LSRL)이 캐리어 기판(CST)의 전면으로 입사되는 경우, 표시 장치(DP)의 표시 소자층(DEL)이 파괴될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사된다.
실시예에 따라, 출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사될 수 있다.
출력 광(LSRL)이 입사되는 동안, 스테이지(STG)는 제2 이동 가이드(MG2)를 따라 이동할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 스테이지(STG)가 제2 방향(DR2)으로 이동되는 동안, 접촉 영역(AA)을 상세하게 나타낸다.
패널 기판(PST) 중 캐리어 기판(CST)과 접촉된 부분은 출력 광(LSRL)으로부터 소정의 에너지 밀도를 가진 광을 흡수할 수 있다.
흡수된 에너지가 특정 레벨을 넘어서면, 패널 기판(PST)을 구성하는 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)의 결합 고리가 끊어질 수 있다.
상기 결합 고리들이 끊어지면, 열 증발(thermal evaporation), 플라즈마 파열(bursting plasma) 또는 음파(sonic wave)가 발생할 수 있다. 패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)과 접촉되는 면으로부터 광 침투 깊이(DTH)만큼 소실될 수 있다.
실시예에 따라, 패널 기판(PST)의 두께는 광 침투 깊이(DTH)보다 크게 설계될 수 있다.
광 침투 깊이(DTH)는 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
DTH=L/(4*π*k).
DTH는 광 침투 깊이를 나타내고, L은 광의 파장을 나타내고, k는 재료의 광 흡수 계수를 나타낸다.
따라서, 패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)으로부터 박리(ablation)될 수 있다.
도 9는 레이저의 파장에 따른 패널 기판 및 캐리어 기판의 광 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 캐리어 기판(CST)의 광 투과율은, 레이저의 파장이 270nm 이하인 구간에서 10% 이하이고, 270nm부터 410nm까지 구간에서 점차 증가하며, 410nm 이상인 구간에서 90% 이상이다.
패널 기판(PST)의 광 투과율은 레이저의 파장이 410nm 이하인 구간에서 실질적으로 0%이고, 410nm 초과인 구간 점차 증가한다.
패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 효율적으로 박리되기 위하여, 레이저의 파장은 270nm 이상 410nm 이하의 범위에 속하는 값으로 선택될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(DP)를 나타내는 도면이다.
도 10은 패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 박리된 이후의 표시 장치(DP)를 도시한다.
도 10을 참조하면, 박리된 캐리어 기판(CST)은 탈착될 수 있다.
이후, 하부 보호층(LPL)이 패널 기판(PST)의 배면에 형성되어, 배치될 수 있다. 하부 보호층(LPL)은 상부 보호층(UPL)과 마찬가지로, 표시 장치(DP)가 손상되는 것을 방지하고, 물류 이동이 용이하도록 표시 장치(DP)를 지지하는 역할을 할 수 있다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 먼저, 캐리어 기판(CST)이 제공될 수 있다.
캐리어 기판(CST)은 본 발명의 표시 장치(DP)를 제조하는 과정에서 지지체 역할을 할 수 있도록 경성(rigid) 소재로 구성 된다.
패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)의 전면에 형성될 수 있다(S100). 실시예에 따라, 패널 기판(PST)은 플렉서블 기판일 수 있다.
표시 소자층(DEL), 박막 봉지층(TFE) 및 상부 보호층(UPL)은 패널 기판(PST)의 전면에 차례로 형성될 수 있다(S200).
도시되지 않았으나, 표시 소자층(DEL)은 발광 소자 및 이를 구동하기 위한 회로 소자 등을 포함할 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DEL)을 밀봉할 수 있다.
상부 보호층(UPL)은 패널 기판(PST)이 캐리어 기판(CST)으로부터 박리되는 동안, 박막 봉지층(TFE)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
캐리어 기판(CST)은 스테이지(STG)에 배치될 수 있다(S300).
예컨대, 캐리어 기판(CST)은 전면이 아래를 향하고, 배면이 위를 향하도록 뒤집어진 채로 스테이지(STG) 상에 배치될 수 있다. 즉, 표시 장치(DP)의 전면에 형성된 상부 보호층(UPL)이 스테이지(STG)에 접촉되도록, 캐리어 기판(CST)은 스테이지(STG) 상에 배치될 수 있다.
스테이지(STG)는 챔버(400)에 의해 밀봉될 수 있다(S400).
챔버(400)는 박리 결과에 따라 생성되는 오존(Ozone) 기체가 외부로 방출되는 것을 방지하기 위하여, 적어도 하나의 스테이지들을 외부로부터 밀봉시킬 수 있다.
출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사될 수 있다(S500).
출력 광(LSRL)이 캐리어 기판(CST)의 전면으로 입사되는 경우, 표시 장치(DP)의 표시 소자층(DEL)이 파괴될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사된다.
실시예에 따라, 출력 광(LSRL)은 캐리어 기판(CST)의 배면으로 입사될 수 있다.
패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)으로부터 박리될 수 있다(S600).
패널 기판(PST) 중 캐리어 기판(CST)과 접촉된 부분은 출력 광(LSRL)으로부터 소정의 에너지 밀도를 가진 광을 흡수할 수 있다.
흡수된 에너지가 특정 레벨을 넘어서면, 패널 기판(PST)을 구성하는 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)의 결합 고리가 끊어질 수 있다.
상기 결합 고리들이 끊어지면, 열 증발(thermal evaporation), 플라즈마 파열(bursting plasma) 또는 음파(sonic wave)가 발생할 수 있다. 패널 기판(PST)은 캐리어 기판(CST)과 접촉되는 면으로부터 광 침투 깊이(DTH)만큼 소실될 수 있다.
하부 보호층(LPL)은 패널 기판(PST)의 배면에 형성될 수 있다(S700).
하부 보호층(LPL)은 상부 보호층(UPL)과 마찬가지로, 표시 장치(DP)가 손상되는 것을 방지하고, 물류 이동이 용이하도록 표시 장치(DP)를 지지하는 역할을 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 11에 도시된 단계 S500을 상세하게 나타낸다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 레이저 빔들(LSR)이 생성될 수 있다(S510). 레이저 빔 생성부(100)는 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들(LSR)을 생성할 수 있다.
출력 광(LSRL)이 생성될 수 있다(S520). 광학부(200)는 레이저 빔들(LSR)을 기초로, 출력 광(LSRL)을 생성할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 고체 레이저를 이용한 레이저 박리 장치 및 표시 장치의 제조 방법은 성능 및 가동률을 향상시키고, 유지 비용을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 레이저 박리 장치
100: 레이저 빔 생성부
200: 광학부
210: 제1 혼합기
220: 제2 혼합기
230: 광 성형기
300: 스테이지부
400: 챔버

Claims (19)

  1. 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들을 생성하기 위한 광원들을 포함하는 레이저 빔 생성부;
    상기 레이저 빔들을 기초로, 출력 광을 생성하기 위한 광학부; 및
    패널 기판이 전면에 형성된 캐리어 기판이 배치되기 위한 적어도 하나의 스테이지를 포함하는 스테이지부를 포함하고,
    상기 광학부는,
    상기 레이저 빔들을 혼합하여, 서로 직교하는 2개의 선-편광성(Linear-Polarization)을 갖는 혼합 레이저 빔들을 생성하는 혼합기들; 및
    상기 혼합 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광을 생성하는 광 성형기를 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지부는, 상기 캐리어 기판이 각각 배치되기 위한 복수의 스테이지들을 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이지부는,
    상기 복수의 스테이지들을 레이저 입사 영역으로 제1 이동 가이드를 따라 이동시키기 위한 이동부를 더 포함하고,
    상기 복수의 스테이지들은, 상기 출력 광이 입사되는 동안, 상기 레이저 입사 영역 내에서, 제2 이동 가이드를 따라 이동하고,
    상기 제1 이동 가이드는, 제1 방향을 따라 연장되고,
    상기 제2 이동 가이드는, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 연장되는,
    레이저 박리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스테이지를 외부로부터 밀봉시키기 위한 챔버를 더 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 성형기는,
    상기 혼합 레이저 빔들을 균질화하기 위한 호모지나이저를 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력 광은, 상기 캐리어 기판의 배면으로 입사되는,
    레이저 박리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출력 광은 선 형상을 갖는,
    레이저 박리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패널 기판은, 폴리아미드(Polyamide) 또는 폴리이미드(Polyimide) 성분을 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원들은, 이테르븀: 이트륨 알루미늄 가닛(Ytterbium: Yttrium Aluminium Garnet;Yb: YAG) 성분을 포함하는 레이저를 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔들의 파장은, 270nm 이상 410nm 이하의 범위에 속하는,
    레이저 박리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔 생성부는, 짝수개의 광원들을 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 빔 생성부는, 4개의 광원들을 포함하는,
    레이저 박리 장치.
  13. 패널 기판이 캐리어 기판의 전면에 형성되는 단계;
    표시 소자층, 박막 봉지층 및 상부 보호층이 상기 패널 기판의 전면에 형성되는 단계;
    상기 캐리어 기판이 스테이지에 뒤집어진 채로 배치되는 단계;
    광학부에 의해, 출력 광이 캐리어 기판의 배면으로 입사되는 단계; 및
    상기 패널 기판이 상기 캐리어 기판으로부터 박리되는 단계를 포함하고,
    상기 입사되는 단계는,
    레이저 빔 생성부에 의해, 고체 레이저(Solid State Laser)를 이용하여 레이저 빔들이 생성되는 단계; 및
    상기 광학부에 의해, 상기 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광이 생성되는 단계를 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학부는,
    상기 레이저 빔들을 혼합하여, 서로 직교하는 2개의 선-편광성(Line-Polarization)을 갖는 혼합 레이저 빔들을 생성하는 혼합기들; 및
    상기 혼합 레이저 빔들을 기초로, 상기 출력 광을 생성하는 광 성형기를 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    챔버에 의해, 상기 스테이지가 외부로부터 밀봉되는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    하부 보호층이 상기 패널 기판의 배면에 형성되는 단계를 더 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 빔 생성부는, 이테르븀:이트륨 알루미늄 가닛(Ytterbium-Doped: Yttrium Aluminium Garnet;Yb: YAG) 성분을 포함하는 레이저를 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 출력 광은, 상기 캐리어 기판의 배면으로 법선 방향을 따라 입사되는,
    표시 장치의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 빔 생성부는, 4개의 광원들을 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
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