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KR20120042151A - 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20120042151A
KR20120042151A KR1020100103675A KR20100103675A KR20120042151A KR 20120042151 A KR20120042151 A KR 20120042151A KR 1020100103675 A KR1020100103675 A KR 1020100103675A KR 20100103675 A KR20100103675 A KR 20100103675A KR 20120042151 A KR20120042151 A KR 20120042151A
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KR
South Korea
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substrate
flexible substrate
base substrate
flexible
display device
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KR1020100103675A
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김승훈
민훈기
진동언
서상준
안성국
김영구
김형식
김영지
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Publication date
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Abstract

플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 디스플레이 소자가 형성된 제 1 플렉서블 기판을 준비하는 단계;와, 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 형성되는 제 2 플렉서블 기판과, 제 2 플렉서블 기판 상에 형성된 배리어층을 가지는 봉지부를 형성하는 단계;와, 디스플레이 소자의 상부에 상기 봉지부를 결합하는 단계;와, 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 인가하여서, 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판과의 서로 다른 열팽창 계수값 차이를 이용하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 것으로서, 열팽창 계수가 서로 다른 합착된 베이스 기판과, 플렉서블 기판에 가열된 용액을 적용해 분리가능하므로, 공정이 용이하다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법{Method of manufacturing flexible display apparatus}
본 발명은 봉지부의 베이스 기판의 분리가 용이한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치(Organic light emitting display device)는 디지털 카메라나, 비디오 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기나, 스마트 폰 등의 모바일 기기용 디스플레이 장치로 각광받고 있다.
최근 들어서는 모바일 기기용 디스플레이 장치는 휴대하기가 용이하고, 다양한 형상의 장치에 적용할 수 있도록 플렉서블 디스플레이 장치(Flexible display device)가 차세대 디스플레이 장치로 연구 개발중이다. 이중에서, 유기 발광 디스플레이 기술을 기반으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치가 가장 유력한 디스플레이 장치로 유력시되고 있다.
유기 발광 디스플레이 기술을 적용한 플렉서블 디스플레이 장치는 유기 발광 디스플레이에 이용되는 유기 소재가 산소 및 수분에 노출될 경우 수명이 급격하게 감소할 수 있으므로, 유기 소재를 포함하는 디스플레이 소자를 봉지해야 한다.
본 발명은 봉지부의 베이스 기판의 분리시에 열팽창 계수 차이를 이용하여 봉지 공정이 용이한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법은,
디스플레이 소자가 형성된 제 1 플렉서블 기판을 준비하는 단계;
베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 형성되는 제 2 플렉서블 기판과, 상기 제 2 플렉서블 기판 상에 형성된 배리어층을 가지는 봉지부를 형성하는 단계;
상기 디스플레이 소자의 상부에 상기 봉지부를 결합하는 단계; 및
상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 인가하여서, 상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판과의 서로 다른 열팽창 계수값 차이를 이용하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 봉지부를 형성하는 단계에서는,
상기 베이스 기판은 제 1 열팽창 계수값을 가지는 후막형 기판이고,
상기 제 2 플렉서블 기판의 제 2 열팽창 계수값은 상기 제 1 열팽창 계수값보다 크며, 상기 베이스 기판보다 두께가 얇은 유연성을 가지는 박막형 기판이다
게다가, 상기 베이스 기판은 글래스를 포함한다.
더욱이, 상기 제 2 플렉서블 기판은 폴리 카보네이트, 폴리 에테르 설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 유리섬유 강화플라스틱중 어느 하나를 포함한다
아울러, 상기 베이스 기판 상에 상기 제 2 플렉서블 기판용 고분자 소재를 코팅하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판을 형성한다.
나아가, 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계에서는,
상기 용액은 상온보다 큰 온도를 가지는 물을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법은,
제 1 플렉서블 기판 상에 제 1 배리어층을 형성하는 단계;
상기 제 1 배리어층 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계;
베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 형성되는 제 2 플렉서블 기판과, 상기 제 2 플렉서블 기판 상에 형성된 제 2 배리어층을 가지는 봉지부를 형성하는 단계;
상기 봉지부를 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 단계; 및
상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 인가하여서, 상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판과의 서로 다른 열팽창 계수값 차이를 이용하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대한 베이스 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 봉지부를 형성하는 단계에서는,
상기 봉지부는 상기 디스플레이 소자와 별도로 제조되어서, 상기 디스플레이 소자에 결합한다.
더욱이, 상기 베이스 기판은 제 1 열팽창 계수값을 가지는 후막형 기판이고,
상기 제 2 플렉서블 기판의 제 2 열팡창 계수값은 상기 제 1 열팽창 계수값보다 크며, 상기 베이스 기판보다 두께가 얇은 유연성을 가지는 박막형 기판이다.
또한, 상기 제 1 플렉서블 기판의 하부에는 이를 지지하는 추가적인 베이스 기판이 더 형성된다.
아울러, 상기 추가적인 베이스 기판은 상기 봉지부의 베이스 기판과 동일한 소재이며,
상기 제 1 플렉서블 기판은 상기 제 2 플렉서블 기판과 동일한 소재이다.
게다가, 상기 추가적인 베이스 기판은 상기 가열된 용액속에 담궈거나,
상기 추가적인 베이스 기판과 제 1 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 분사하는 것에 의하여 상기 제 1 플렉서블 기판으로부터 분리된다.
이상과 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 열팽창 계수가 서로 다른 합착된 베이스 기판과, 플렉서블 기판에 가열된 용액을 적용해 분리가능하므로, 공정이 용이하다.
둘째, 적용 용액으로서 물을 사용하므로, 비용 절감 및 안전성 향상으로 인하여 제조 원가 감소와, 생산성 증가를 얻을 수 있다.
셋째, 오염원을 방출하지 않으므로, 친환경적이다.
넷째, 유기 발광 소자에 직접적으로 봉지 공정을 수행하지 않으므로, 무기막 증착시 플라즈마에 의하여 유기 발광 소자가 열화될 위험성이 감소하다.
다섯째, 고온에서도 견딜 수 있는 플렉서블 기판 상에 무기막을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 결합하기 이전의 상태를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 베이스 기판이 분리된 상태를 도시한 단면도,
도 3 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 제조하기 위한 과정을 순차적으로 도시한 것으로서,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 베이스 기판 상에 제 1 플렉서블 기판과, 제 1 배리어층이 형성된 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 제 1 배리어층 상에 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간 절연막, 콘택홀, 소오스 전극과 드레인 전극, 및 보호막이 형성된 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 5는 도 4의 소오스 전극과 드레이 전극의 일 전극에 제 1 전극이 연결된 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 6은 도 5의 제 1 전극 상에 픽셀 정의막을 형성한 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 7은 도 6의 제 1 전극 상에 제 2 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조한 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 8은 도 7의 유기 발광 소자 상에 봉지될 봉지부가 형성된 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 9는 도 8의 유기 발광 소자에 대하여 봉지부를 합착하는 상태를 도시한 단면도,
도 10은 도 9의 제 1 베이스 기판 및 제 2 베이스 기판을 분리하는 상태를 도시한 단면도,
도 11은 도 10의 제 1 베이스 기판 및 제 2 베이스 기판이 분리된 이후의 상태를 도시한 단면도,
도 12는 도 2의 변형 예를 도시한 단면도,
도 13은 도 11의 변형 예를 도시한 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(100)가 결합되기 이전의 상태를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 결합된 플렉서블 디스플레이 장치(100)의 베이스 기판을 제거하는 상태를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 플렉서블 기판(101) 상에는 제 1 배리어층(102)이 형성된다. 상기 제 1 플렉서블 기판(101)은 유연성을 가져서 휘어질 수 있는 소재, 예컨대, 플라스틱 필름과 같은 고분자 소재로 형성될 수 있다. 상기 제 1 배리어층(102)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행한다. 상기 제 1 배리어층(102)의 상부에는 박막 트랜지스터(TFT, 103)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(103)의 상부에는 유기 발광 소자(OLED, 104)가 형성된다.
상기 제 1 플렉서블 기판(101) 상에 제 1 배리어층(102), 박막 트랜지스터(103), 유기 발광 소자(104)를 형성하는 것과는 별도로 봉지부(160)를 마련한다.
상기 봉지부(160)는 베이스 기판(161)을 포함한다. 상기 베이스 기판(161)은 글래스와 같은 후막형 기판이다. 상기 베이스 기판(161)의 두께는 0.5 밀리미터 정도이다. 상기 베이스 기판(161) 상에는 제 2 플렉서블 기판(162)이 형성된다. 상기 제 2 플렉서블 기판(162)은 상기 제 1 플렉서블 기판(101)처럼 플라스틱 필름과 같은 고분자 소재로 형성될 수 있다.
상기 제 2 플렉서블 기판(162)은 상기 베이스 기판(161)에 비하여 상대적으로 박막형 기판으로서, 상기 제 2 플렉서블 기판(162)의 두께는 10 내지 100 마이크로미터 정도이다. 상기 제 2 플렉서블 기판(162) 상에는 제 2 배리어층(163)이 형성된다.
상기와 같은 구성을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 상기 제 2 배리어층(163)이 상기 유기 발광 소자(104)에 대하여 대향되는 방향으로 상기 봉지부(160)를 배치한 후, 화살표로 도시한 바와 같이 봉지부(160)를 유기 발광 소자(104) 상에 합착하게 된다.
합착한 이후에는 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)를 소정 온도로 가열된 용액(201)이 저장된 바스(200) 내로 담궈게 된다. 상기 용액(201)은 물을 이용할 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)가 바스(bath, 200) 내에 담궈지면, 후막형 베이스 기판(161)과, 박막형 제 2 플렉서블 기판(162)은 서로 다른 열팽창 계수값의 차이로 인하여 베이스 기판(161)과 제 2 플렉서블 기판(162) 사이의 박리가 시작되고, 박리된 공간 사이로 상기 용액(201)이 침투하는 과정을 반복하여서 상기 제 2 플렉서블 기판(162)에 대하여 베이스 기판(161)의 분리가 가능하다.
대안으로는, 도 12에 도시된 것처럼, 도 2의 용액(201)을 저장한 바스(200) 대신에 노즐(1200)과 같은 분사 수단을 이용하는 것에 의하여 상기 베이스 기판(161)과, 제 2 플렉서블 기판(162) 사이에 용액(120)을 분사하여 상기 제2 플렉서블 기판(162)에 대하여 베이스 기판(161)의 분리가 가능하는등 분리하는 방식은 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
이하, 후막형 베이스 기판이 박막형 플렉서블 기판으로부터 분리되는 과정을 포함한 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(1100)의 제조 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(1100)를 제조하기 위한 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 제 1 베이스 기판(301)이 마련된다. 상기 제 1 베이스 기판(301) 상에는 제 1 플렉서블 기판(302)이 형성되고, 상기 제 1 플렉서블 기판(302) 상에는 제 1 배리어층(303)이 형성된다.
상기 제 1 베이스 기판(301)은 레이저 빔이 통과될 수 있는 투광성 기판인 것이 바람직하다. 상기 제 1 베이스 기판(301)은 소망하는 기계적 강도를 가지며, 그 상부에 다양한 소자나 박막 층들이 형성될 경우에도 휨과 같은 변형이 없는 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 상기 제 1 베이스 기판(301)은 소다 라임 글래스(Soda lime glass)와 같은 글래스 기판이나, 상기한 특성을 가지는 소재라면 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제 1 베이스 기판(301)의 두께는 0.5 밀리미터 정도로서, 상기 제 1 베이스 기판(301)은 후막형 기판이다.
상기 제 1 플렉서블 기판(302)은 상기 제 1 베이스 기판(301)에 비하여 비중이 작아 가볍고, 잘 깨지지 않으며, 휘어질 수 있는 특성을 가진 플라스틱 필름과 같은 고분자 소재로 형성될 수 있다. 상기 제 1 플렉서블 기판(302)은 두께가 얇을수록 가볍고 박막의 디스플레이 실현에 유리하지만, 상기 제 1 플렉서블 기판(302) 상에 형성되는 소자와 박막층이 후술할 분리 단계에서 제 1 베이스 기판(301)과의 분리된 이후에도 제 1 플렉서블 기판(302)에 의하여 하중이 유지될 수 있을 정도의 두께는 확보하여야 한다.
이를 위하여, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)의 두께는 10 내지 100 마이크로미터 정도인 박막형 기판이다. 상기 제 1 플렉서블 기판(302)의 두께가 10 마이크로미터 이하일 경우, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에 대하여 제 1 베이스 기판(301)이 분리시에 그 위에 형성된 박막층과 소자들의 형상을 안정적으로 유지하기 어렵다. 상기 제 1 플렉서블 기판(302)의 두께가 100 마이크로미터 이상일 경우, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)은 본 발명에 따른 박형의 플렉서블 디스플레이 장치를 구현하는데 바람직하지 않다.
여기서, 박막형 제 1 플렉서블 기판(302)은 후막형 제 1 베이스 기판(301)과 비교할 때, 열팽창 계수(Coefficient of thermal expansion, CTE, 단위:ppm/℃)가 다른 소재, 예컨대, 고분자 소재로 제조된다. 대표적인 고분자 소재로는 폴리 카보네이트(Polycarbonate, 이하, PC), 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, 이하, PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, 이하, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, 이하, PEN), 폴리이미드(Polyimide, 이하, PI), 폴리아릴레이트(Polyarylate, 이하, PAR), 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, 이하, FRP) 등을 들 수 있다.
상기 제 1 플렉서블 기판(302)은 제 1 베이스 기판(301)과 비교시에 열팽창 계수값이 서로 다르므로, 후술될 분리 단계에서, 이들간의 열팽창 계수값이 다른 점을 이용하여 서로 분리할 수 있다.
상기 제 1 플렉서블 기판(302) 상부에는 제 1 배리어층(303)이 형성된다. 상기 제 1 배리어층(303)은 SiOx, SiNx, SiON, AlO, AlON 등의 무기물로 이루어질 수 있으며, 또는 아크릴 또는 폴리이미드 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 또는 유기물과 무기물이 교대로 적층될 수 있다. 상기 제 1 배리어층(303)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하는 동시에, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달 속도를 조절함으로써, 반도체의 결정화가 잘 이루어질 수 있는 역할을 수행한다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 배리어층(302)의 상부에는 박막 트랜지스터(304)를 형성한다. 본 실시예의 박막 트랜지스터(304)는 탑 게이트(Top gate) 방식의 박막 트랜지스터를 예시하나, 바텀 게이터(Bottom gate) 방식등 다른 구조의 박막 트랜지스터가 구비될 수 있음은 물론이다.
본 실시예처럼, 탑 게이트형 박막 트랜지스터(304)일 경우, 상기 제 1 배리어층(303) 상에는 반도체층(308), 게이트 절연막(305), 게이트 전극(309), 층간 절연막(306), 콘택홀(311), 소오스 전극과 드레인 전극(310), 및 보호막(도 5의 315)이 차례로 형성된다.
상기 반도체층(308)은 폴리 실리콘으로 형성될 수 있으며, 이 경우 소정 영역이 불순물로 도핑될 수 있다. 대안으로는 상기 반도체층(308)은 폴리 실리콘이 아닌 아몰포스 실리콘으로 형성될 수 있고, 나아가 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 반도체층(308)이 폴리 실리콘으로 형성될 경우, 아몰포스 실리콘을 형성하고 이를 결정화시켜 폴리 실리콘으로 변화시키는데, 결정화 방법으로는 RTA(Rapid thermal annealing)공정, SPC법(Solid phase crystallzation), ELA법(Excimer laser annealing), MIC(Metal induced crystallization), MILC법(Metal induced lateral crystallization) 또는 SLS법(Sequential lateral solidification) 등 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 본 발명에 따른 제 1 플렉서블 기판(302)을 적용하기 위해서는 고온의 가열 공정이 요구되지 않는 방법을 이용함이 바람직하다.
종래 반도체를 활성화시키는 과정에서 고온의 공정이 지속됨에 따라 기판의 온도가 400?500℃까지 상승하여 플라스틱 필름과 같은 플렉서블 기판을 적용할 수 없었던 문제가 있었으나, 저온 폴리 실리콘(Low temperature poly-silicon, LTPS) 공정에 의한 결정화시 반도체층(308)의 활성화를 레이저를 단시간 조사하여 진행함으로써, 제 1 플렉서블 기판(302)이 300℃ 이상의 고온에 노출되는 시간을 제거하여 전공정을 300℃ 이하에서 진행 가능하다. 이에 따라, 본 실시예에서와 같이 플라스틱 필름을 적용한 제 1 플렉서블 기판(302)을 적용하여 박막 트랜지스터(304)를 형성할 수 있다.
상기 반도체층(308)과 게이트 전극(309) 사이를 절연하기 위해 그 사이에 게이트 절연막(305)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(305)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 게이트 전극(309)은 다양한 도전성 소재로 형성할 수 있다. 이를테면, 상기 게이트 전극(309)은 Mg, Al, Ni, Cr, Mo, W, MoW 또는 Au 등의 소재로 형성할 수 있으며, 이 경우에도 단일층 뿐만 아니라 복수층의 형상으로 형성할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
상기 층간 절연막(306)은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드 등과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 물론 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수 있다. 상기 층간 절연막(306)과 게이트 절연막(305)을 선택적으로 제거하여 소오스 및 드레인 영역이 노출되는 콘택홀(311)을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 콘택홀(311)이 매립되도록 층간 절연막(306) 상에 상기 게이트 전극(309)용 소재로 단일층 또는 복수층의 형상으로 소오스 및 드레인 전극(310)을 형성한다.
상기 소오스 및 드레인 전극(310)의 상부에는 보호막(패시베이션층 및/또는 평탄화막)(도 5의 315)이 구비되어 하부의 박막 트랜지스터(304)를 보호하고 평탄화시킨다. 상기 보호막(도 5의 315)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 등과 같은 유기물, 또는 SiNx와 같은 무기물로 형성될 수 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
다음으로, 상기 박막 트랜지스터(304)) 상부에 디스플레이 소자(도 7의 319)가 형성된다. 본 실시예에서는 유기 발광 소자(OLED: organic light emitting diode)를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 않고, 다양한 디스플레이 소자가 적용가능하다.
도 5를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(304) 상부에 유기 발광 소자(도 7의 319)를 형성하기 위하여 소오스 전극 또는 드레인 전극(310)의 일 전극에 콘택홀(316)을 통하여 제 1 전극(317)이 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
상기 제 1 전극(317)은 유기 발광 소자에 구비되는 전극들 중 일 전극으로서 기능하는 것으로, 다양한 도전성 소재로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(317)은 이후 형성될 유기 발광 소자(도 7의 319)에 따라 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(317)이 투명 전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 구비할 수 있으며, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극(317) 상에 상기 제 1 전극(317)의 적어도 일부가 노출되도록 절연성 소재로 패터닝시킨 픽셀 정의막(318)을 형성한다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극(317)의 노출된 부분에 발광층을 포함하는 중간층(320)을 형성하고, 상기 중간층(320)을 중심으로 상기 제 1 전극(317)에 대향하도록 제 2 전극(321)을 형성함으로써 유기 발광 소자(319)를 제조할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 중간층(320)이 각 서브 픽셀, 즉, 패터닝된 각 제 1 전극(317)에만 대응되도록 패터닝된 것으로 도시되어 있으나, 이는 서브 픽셀의 구성을 설명하기 위해 편의상 이와 같이 도시한 것이며, 상기 중간층(320)은 인접한 서브 픽셀의 중간층(320)과 일체로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 중간층(320) 중 일부의 층은 각 서브 픽셀별로 형성되고, 다른 층은 인접한 서브 픽셀의 중간층(320)과 일체로 형성될 수 있는 등 그 다양한 변형이 가능하다.
상기 중간층(320)은 저분자 또는 고분자 유기물로 구비될 수 있다.
저분자 유기물을 사용할 경우, 정공 주입층(Hole injection layer, HIL), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL), 유기 발광층(Emissive layer, EML), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL), 전자 주입층(Electron injection layer, EIL) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다.
저분자 유기물을 사용할 경우, 사용 가능한 유기 재료는 구리 프탈로시아닌(Copper phthalocyanine, CuPc), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine, NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기물은 마스크들을 이용한 진공 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기물의 경우에는 대개 정공 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 상기 정공 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(321)은 상기 제 1 전극(317)과 마찬가지로 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 상기 제 2 전극(321)이 투명 전극으로 사용될 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로 이루어진 층과, 이 층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 형성된 보조 전극이나 버스 전극 라인을 구비할 수 있다. 상기 제 2 전극(321)이 반사형 전극으로 사용될 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 봉지부(800)를 별도로 준비한다.
상기 봉지부(800)는 제 2 베이스 기판(801)이 마련되고, 상기 제 2 베이스 기판(801) 상에 제 2 플렉서블 기판(802)이 형성되고, 상기 제 2 플렉서블 기판(802) 상에 제 2 배리어층(803)이 형성된다.
상기 제 2 베이스 기판(801)은 상기 제 1 베이스 기판(301)과 동일한 소재로 된 글래스 기판이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제 2 베이스 기판(801)은 일정한 수준의 강도를 가지며 잘 휘어지지 않는 후막형 기판이다. 상기 제 2 베이스 기판(801)의 두께는 0.5 밀리미터 정도이다.
상기 제 2 플렉서블 기판(802)은 상기 제 1 플렉서블 기판(302)과 실질적으로 동일한 소재로 된 플락스틱 필름과 같은 고분자 소재로 이루어진다. 상기 제 2 플렉서블 기판(802)은 휨이 자유로운 박막형 기판이다. 상기 제 2 플렉서블 기판(802)의 두께는 10 내지 100 마이크로미터 정도이다. 상기 제 2 플렉서블 기판(802)은 상기 제 2 베이스 기판(801) 상에 고분자 용액을 코팅하여서 고분자 막을 형성하게 된다.
이때, 제 2 베이스 기판(801)과, 제 2 플렉서블 기판(802)의 열팽창 계수값은 서로 다르다. 즉, 상기 후막형 제 2 베이스 기판(801)의 열팽창 계수보다 상기 박막형 제 2 플렉서블 기판(802)의 열팽창 계수가 더 크다.
이를테면, 상기 제 2 베이스 기판(801)의 소재로 사용되는 글래스의 열팽창 계수는 8 ppm/℃ 인데 반하여, 상기 제 2 플렉서블 기판(802)의 소재로 사용되는 고분자 소재, 이를테면, 폴리 카보네이트(PC)는 90 ppm/℃ 이고, 폴리 에테르 설폰(PES)는 60 ppm/℃ 이고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 30 ppm/℃ 이고, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)는 20 ppm/℃ 이고, 폴리이미드(PI)는 50 ppm/℃ 이고, 폴리아릴레이트(PAR)는 53 ppm/℃ 이고, 유리섬유 강화플라스틱(FRP)는 14ppm/℃ 이다. 이처럼, 상기 제 2 베이스 기판(801)에 비하여 상기 제 2 플렉서블 기판(802)은 대략 2배 이상 큰 열팽창 계수를 가지나, 상기 제 2 베이스 기판(801)과 제 2 플렉서블 기판(802)이 서로 다른 열팽창 계수값을 가지면 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기 봉지부(800)로 제 2 플렉서블 기판(802)을 이용할 경우, 상기 제 2 플렉서블 기판(802)이 플라스틱 필름과 같은 고분자 소재로 이루어지므로, 이의 수분 투과율(Water vapor transmission rate, WVTR)은 10?1000 g/m2/day 이며, 산소 투과율(Oxygen transmission rate, OTR)은 4?1500 cc/m2/day 로서, 유기 발광 소자(319)의 장수명화를 위해서 필요한 10-6 g/m2/day 이하의 수분 투과율과, 1×10-3 ? 1×10-5 cc/m2/day 사이의 산소 투과율에 적합하지 않으므로, 상기 제 2 플렉서블 기판(802) 상에는 제 2 배리어층(803)이 요구된다.
상기 제 2 배리어층(803)은 SiOx, SiNx, SiON, AlO, AlON 등의 무기물로 이루어질 수 있으며, 또는 아크릴 또는 폴리이미드 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 또는 유기물과 무기물이 교대로 적층될 수 있다. 상기 제 2 배리어층(803)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하는 동시에, 상기 제 2 플렉서블 기판(802)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나 결정화시 열의 전달 속도를 조절함으로써 반도체의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
이때, 상기 제 2 배리어층(803)은 대략 80℃ ~ 400℃ 사이에서 이루어지는 고온 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 봉지부(800)를 별도로 제조하여 유기 발광 소자(319)에 결합함으로써, 상기 봉지부(800)가 고온 증착 공정에서 형성 가능한 제 2 배리어층(803)을 포함하도록 할 수 있다. 상기 봉지부(800)에 제 2 배리어층(803)이 구비됨으로써, 상기 유기 발광 소자(319)가 더욱 안정적으로 보호가능하다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 배리어층(803)과 유기 발광 소자(319)를 서로 대향되게 위치시킨후, 상기 유기 발광 소자(319)에 대하여 봉지부(800)를 합착한다. 상기 유기 발광 소자(319)와 밀봉부(800)를 합착하기 위하여, 레이저 빔이 활용될 수 있다. 대안으로는, 상기 제 2 배리어층(803)에 소정의 점착성을 가진 소재를 첨가하여, 유기 발광 소자(319) 상부에 봉지부(800)를 배치한 후, 이들을 서로 압착시킴으로써, 유기 발광 소자(319)에 대하여 봉지부(800)를 결합할 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에 대하여 제 1 베이스 기판(301) 및 상기 제 2 플렉서블 기판(802)에 대하여 제 2 베이스 기판(801)을 분리하기 위하여, 합착된 플렉서블 디스플레이 장치(1100)를 소정 온도로 가열된 용액(1001)이 저장된 바스(1000) 내에 담궈게 된다.
본 실시예에서는 상기 용액(1001)으로 물을 이용하고 있다. 물을 이용하는 것은 오염원을 방출하지 않아서 친환경적이고, 가열되었을 경우에도 딴 용액에 비하여 안전성이 있으며, 제조 비용이 절감되기 때문이다. 그러나, 상기 용액(1001)은 물 이외에도 다른 용액, 이를테면 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA) 등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 용액(1001)이 상온일 경우에는 상기 제 1 베이스 기판(301)과 제 1 플렉서블 기판(302) 및 제 2 베이스 기판(801)과 제 2 플렉서블 기판(802) 사이의 접착이 이미 안정화된 상태이므로, 상기 용액(1001)의 온도는 상온보다 큰 것이 바람직하다. 상기 용액(1001)이 물로 이루어질 경우에는 대략 50℃ 이상의 온도라면 서로 분리가 가능한 온도가 된다. 그러나, 상기 용액(1001)의 가열된 온도 범위는 용액(1001)의 끓는점과, 유리 전이 온도(Tg) 등에 따라 달라질 수 있는 등 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 상기 플렉서블 디스플레이 장치(1000)가 가열된 용액(1001)이 저장된 바스(1000) 내에 담궈지게 되면, 상기 제 1 베이스 기판(301)과 제 1 플렉서블 기판(302) 및 제 2 베이스 기판(801)과 제 2 플렉서블 기판(802) 사이의 접착력이 약해지고 되고, 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에 대하여 제 1 베이스 기판(301) 및 상기 제 2 플렉서블 기판(802)에 대하여 제 2 베이스 기판(801)의 박리가 시작된다.
이어서, 화살표로 표시한 바와 같이, 박리된 공간 사이로 상기 용액(1001)이 침투하는 과정을 반복하여서 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에 대하여 제 1 베이스 기판(301) 및 상기 제 2 플렉서블 기판(802)에 대하여 제 2 베이스 기판(801)의 분리가 가능하다.
대안으로는, 도 13에 도시된 것처럼, 도 10의 가열된 용액(1001)이 저장된 바스(1000) 대신에 노즐(1300)과 같은 분사 수단을 이용하여 제 1 베이스 기판(301)과 제 1 플렉서블 기판(302) 사이와, 상기 제 2 베이스 기판(801)과 제 2 플렉서블 기판(802) 사이에 용액(1310)을 분사하는 것에 의하여 상기 제 1 플렉서블 기판(302)에 대하여 제 1 베이스 기판(301) 및 상기 제 2 플렉서블 기판(802)에 대하여 제 2 베이스 기판(801)의 분리가 가능하다.
상기와 같은 과정을 통하여 상기 제 1 베이스 기판(301) 및 제 2 베이스 기판(801)의 분리시킴으로써, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 플렉서블 기판(302) 상에 박막 트랜지스터(304) 및 유기 발광 소자(319)가 구비된 플렉서블 디스플레이 장치(1100)를 얻게 된다.
301...제 1 베이스 기판 302...제 1 플렉서블 기판
303...제 1 배리어층 304...박막 트랜지스터
304...게이트 절연막 306...층간 절연막
308...반도체층 309...게이트 전극
310...소오스 및 드레인 전극 315...보호막
317...제 1 전극 318...픽셀 정의막
319...유기 발광 소자 320...중간층
800...봉지부 801....제 2 베이스 기판
802...제 2 플렉서블 기판 803...제 2 배리어층
1000..바스 1001...용액
1100...플렉서블 디스플레이 장치

Claims (20)

  1. 디스플레이 소자가 형성된 제 1 플렉서블 기판을 준비하는 단계;
    베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 형성되는 제 2 플렉서블 기판과, 상기 제 2 플렉서블 기판 상에 형성된 배리어층을 가지는 봉지부를 형성하는 단계;
    상기 디스플레이 소자의 상부에 상기 봉지부를 결합하는 단계; 및
    상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 인가하여서, 상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판과의 서로 다른 열팽창 계수값 차이를 이용하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지부를 형성하는 단계에서는,
    상기 베이스 기판은 제 1 열팽창 계수값을 가지는 후막형 기판이고,
    상기 제 2 플렉서블 기판의 제 2 열팽창 계수값은 상기 제 1 열팽창 계수값보다 크며, 상기 베이스 기판보다 두께가 얇은 유연성을 가지는 박막형 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 글래스를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 플렉서블 기판은 폴리 카보네이트, 폴리 에테르 설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 유리섬유 강화플라스틱중 어느 하나를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 상기 제 2 플렉서블 기판용 고분자 소재를 코팅하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계에서는,
    상기 용액은 상온보다 큰 온도를 가지는 물을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    결합된 제 1 플렉서블 기판과, 봉지부를 가열된 용액속에 담궈서 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 분사하여서 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 플렉서블 기판 상에 제 1 배리어층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 배리어층 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 디스플레이 소자를 형성하는 단계;
    베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 형성되는 제 2 플렉서블 기판과, 상기 제 2 플렉서블 기판 상에 형성된 제 2 배리어층을 가지는 봉지부를 형성하는 단계;
    상기 봉지부를 상기 디스플레이 소자 상부에 결합하는 단계; 및
    상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 인가하여서, 상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판과의 서로 다른 열팽창 계수값 차이를 이용하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대한 베이스 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 봉지부를 형성하는 단계에서는,
    상기 봉지부는 상기 디스플레이 소자와 별도로 제조되어서, 상기 디스플레이 소자에 결합하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 제 1 열팽창 계수값을 가지는 후막형 기판이고,
    상기 제 2 플렉서블 기판의 제 2 열팽창 계수값은 상기 제 1 열팽창 계수값보다 크며, 상기 베이스 기판보다 두께가 얇은 유연성을 가지는 박막형 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 글래스를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 플렉서블 기판은 폴리 카보네이트, 폴리 에테르 설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 유리섬유 강화플라스틱중 어느 하나를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 상기 제 2 플렉서블 기판용 고분자 소재를 코팅하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 단계에서는,
    상기 용액은 상온보다 큰 온도를 가지는 물을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    결합된 제 1 플렉서블 기판과, 봉지부를 가열된 용액속에 담궈거나,
    상기 베이스 기판과 제 2 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 분사하는 것에 의하여 상기 제 2 플렉서블 기판에 대하여 베이스 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 플렉서블 기판의 하부에는 이를 지지하는 추가적인 베이스 기판이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 추가적인 베이스 기판은 상기 봉지부의 베이스 기판과 동일한 소재이며
    상기 제 1 플렉서블 기판은 상기 제 2 플렉서블 기판과 동일한 소재인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 추가적인 베이스 기판은 상기 가열된 용액속에 담궈거나,
    상기 추가적인 베이스 기판과 제 1 플렉서블 기판 사이에 가열된 용액을 분사하는 것에 의하여 상기 제 1 플렉서블 기판으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어층 및 제 2 배리어층은,
    유기층 또는 무기층 또는 유기층과 무기층이 교대로 적층된 다층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
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