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KR20200108267A - 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 - Google Patents

기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 Download PDF

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KR20200108267A
KR20200108267A KR1020200114113A KR20200114113A KR20200108267A KR 20200108267 A KR20200108267 A KR 20200108267A KR 1020200114113 A KR1020200114113 A KR 1020200114113A KR 20200114113 A KR20200114113 A KR 20200114113A KR 20200108267 A KR20200108267 A KR 20200108267A
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KR
South Korea
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laser beam
layer
substrate
oscillation unit
wavelength band
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성태현
이현구
김영구
오정일
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 절단 시 불량 발생이 억제되면서도 기판을 정확하게 절단할 수 있는 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 위하여, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부와 단펄스(short pulse) 레이저빔 발진부가 인접하여 고정된, 통합(integrated) 레이저빔 발진부와, 기판이 배치될 수 있는 스테이지와, 상기 레이저빔 발진부에서 발진된 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 영역에 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 직후 단펄스 레이저빔이 조사되도록 상기 레이저빔 발진부와 상기 스테이지 중 적어도 어느 하나를 이송하는 이송부를 구비하는, 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 제공한다.

Description

기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법{Substrate cutting apparatus and method for manufacturing display apparatus using the same}
본 발명의 실시예들은 디스플레이 장치 제조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치를 제조할 시, 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계를 거치고 이후 기판을 절단하는 과정을 거치게 된다. 특히 소형 디스플레이 장치들을 제조할 시, 하나의 기판 상에 복수개의 디스플레이부들을 형성한 후 기판의 디스플레이부들 사이의 부분을 절단함으로써 복수개의 디스플레이 장치들을 동시에 형성하게 된다.
그러나 종래의 기판 절단장치나 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 기판을 절단하는 과정에서 기판이 손상되어 결과적으로 불량 디스플레이 장치가 생산되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 절단 시 불량 발생이 억제되면서도 기판을 정확하게 절단할 수 있는 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부와 단펄스(short pulse) 레이저빔 발진부가 인접하여 고정된, 통합(integrated) 레이저빔 발진부와, 기판이 배치될 수 있는 스테이지와, 상기 레이저빔 발진부에서 발진된 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 영역에 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 직후 단펄스 레이저빔이 조사되도록 상기 레이저빔 발진부와 상기 스테이지 중 적어도 어느 하나를 이송하는 이송부를 구비하는, 기판 절단장치가 제공된다.
상기 적외선 파장대역 레이저빔 발진부는 탄산가스 레이저빔 발진부를 포함할 수 있다.
상기 단펄스 레이저빔 발진부는 펨토초 레이저빔 발진부 또는 피코초 레이저빔 발진부를 포함할 수 있다.
상기 스테이지는 제1층 내지 제3층을 포함하는 적층체인 기판을 지지하며, 제1층과 제3층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고 제1층과 제3층 사이의 제2층은 폴리이미드를 포함할 수 있다.
이때, 상기 적외선 파장대역 레이저빔 발진부는 제1층과 제3층 중 어느 한 층에 입사하여 절단하고, 상기 단펄스 레이저빔 발진부는 제1층과 상기 제3층 중 다른 한 층 및 제2층에 입사하여 절단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 기판 상에 디스플레이소자를 형성하는 단계와, 기판에 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계를 포함하며, 상기 절단하는 단계는, 기판에 적외선 파장대역 레이저빔을 조사하는 단계와, 기판의 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 영역에 적외선 파장대역 레이저빔이 조사된 직후 단펄스(short pulse) 레이저빔을 조사하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치 제조방법이 제공된다.
상기 절단하는 단계는, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부와 단펄스 레이저빔 발진부가 인접하여 고정된 통합(integrated) 레이저빔 발진부를 이용하는 단계일 수 있다.
상기 적외선 파장대역 레이저빔을 조사하는 단계는, 탄산가스 레이저빔을 조사하는 단계일 수 있다.
상기 단펄스 레이저빔을 조사하는 단계는, 펨토초 레이저빔 또는 피코초 레이저빔을 조사하는 단계일 수 있다.
상기 디스플레이소자를 형성하는 단계는, 제1층과 제3층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고 제1층과 제3층 사이에 개재된 제2층은 폴리이미드를 포함하는 제1층 내지 제3층을 포함하는 적층체인 기판 상에 디스플레이소자를 형성하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 적외선 파장대역 레이저빔을 조사하는 단계는, 기판의 제1층과 제3층 중 어느 한 층에 적외선 파장대역 레이저빔을 조사하여 절단하는 단계이고, 상기 단펄스 레이저빔을 조사하는 단계는, 기판의 제1층과 제3층 중 다른 한 층 및 제2층에 단펄스 레이저빔을 조사하는 단계일 수 있다.
한편, 상기 디스플레이소자를 형성하는 단계는 기판 상의 복수개의 디스플레이영역들에 디스플레이소자를 형성하는 단계이고, 상기 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계는, 기판의 복수개의 디스플레이영역들 사이의 부분에 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 절단 시 불량 발생이 억제되면서도 기판을 정확하게 절단할 수 있는 기판 절단장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단장치를 이용해 기판을 절단하는 것을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 절단장치를 이용해 기판을 절단하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단장치를 이용해 기판을 절단하는 것을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 절단장치는 레이저빔 발진부(110), 스테이지(120) 및 이송부(미도시)를 구비한다.
레이저빔 발진부(110)는 제1레이저빔 발진부인 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와, 제2레이저빔 발진부인 단펄스(short pulse) 레이저빔 발진부(112)가 인접하여 고정된, 통합(integrated) 레이저빔 발진부이다. 여기서 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 인접하여 고정되었다는 것은, 도 1에 도시된 것과 같이 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 서로 접촉하도록 위치하는 경우를 의미할 수도 있고, 이와 달리 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 서로 이격되어 있더라도 서로 인접하여 위치하며 그 사이의 거리가 고정되어 있는 것을 의미할 수도 있다.
스테이지(120)에는 가공대상물인 기판(210)이 배치될 수 있다. 이 기판(210)에는 예컨대 복수개의 디스플레이부(220)들이 형성되어 있을 수 있다. 디스플레이부(220)들은 유기발광 디스플레이부들일 수도 있고 액정 디스플레이부들일 수도 있다. 도 1 등에는 도시되지 않았으나 스테이지(120) 상에서의 기판(210)의 위치가 변하지 않도록 클램프(미도시) 등으로 기판(210)을 스테이지(120) 상에 고정할 수도 있다.
이송부는 레이저빔 발진부(110)와 스테이지(120) 중 적어도 어느 하나를 이송할 수 있다. 구체적으로 이송부는, 제1레이저빔 발진부(111)에서 발진된 제1레이저빔인 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 영역에 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 직후 제2레이저빔 발진부(112)에서 발진된 제2레이저빔인 단펄스 레이저빔(112')이 조사되도록, 레이저빔 발진부(110)와 스테이지(120) 중 적어도 어느 하나를 이송할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 것과 같은 상황의 경우, 레이저빔 발진부(110)의 위치가 고정된 상태에서 이송부가 스테이지(120)를 -X 방향으로 이송할 수 있다. 이 경우 스테이지(120) 상의 기판(210)은 -X 방향으로 이송되면서, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111) 하부를 먼저 지나고 이어 단펄스 레이저빔 발진부(112) 하부를 지나게 된다. 이에 따라 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 발진되는 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 기판(210)의 디스플레이부(220)들 사이에 먼저 조사되고, 이어 기판(210)의 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 부분에 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 발진된 단펄스 레이저빔(112')이 조사된다. 물론 이송부는 스테이지(120)를 -X 방향으로만 이송할 수 있는 것이 아니라, +X 방향, -Y 방향 및/또는 +Y 방향으로 이송할 수도 있고 스테이지(120)를 회전시키는 등, 그 위치를 조정할 수 있다.
또는 도 1에 도시된 것과 같은 상황의 경우, 스테이지(120)의 위치가 고정된 상태에서 이송부가 레이저빔 발진부(110)를 +X 방향으로 이송할 수도 있다. 이 경우 레이저빔 발진부(110)는 +X 방향으로 이송되면서, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)가 기판(210)의 상부를 먼저 지나고 이어 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 기판(210의 상부를 지나게 된다. 이에 따라 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 발진되는 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 기판(210)의 디스플레이부(220)들 사이에 먼저 조사되고, 이어 기판(210)의 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 부분에 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 발진된 단펄스 레이저빔(112')이 조사된다. 물론 이송부는 레이저빔 발진부(110)를 +X 방향으로만 이송할 수 있는 것이 아니라, -X 방향, +Y 방향 및/또는 -Y 방향으로 이송할 수도 있고 레이저빔 발진부(110)를 회전시키는 등, 그 위치를 조정할 수 있다.
물론 경우에 따라서는 이송부가 레이저빔 발진부(110)를 이송하는 제1이송부와 스테이지(120)를 이송하는 제2이송부를 구비하고, 제1이송부는 레이저빔 발진부(110)를 +X 방향으로 이송하고 제2이송부는 스테이지(120)를 -X 방향으로 이송하도록 할 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이와 같은 본 실시예에 따른 기판 절단장치에 따르면, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)가 일단 기판(210) 상에 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 조사하여 기판(210)의 일부분을 제거하고, 이후 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 기판(210)의 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 영역에 단펄스 레이저빔(112')을 조사하여 기판(210)의 해당 부분을 제거함으로써, 결과적으로 기판(210)이 효과적으로 절단되도록 할 수 있다.
특히, 기판(210)이 단일 물질로 이루어진 경우가 아니라 상이한 물질로 형성된 다층구조일 경우라 하더라도, 이와 같은 인접하여 배치된 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와 단펄스 레이저빔 발진부(112)를 갖는 통합 레이저빔 발진부(110)를 이용함으로써, 그러한 다층구조의 기판이라 하더라도 절단이 효율적이면서도 정확하게 이루어지도록 할 수 있다. 예컨대 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 다층구조의 기판의 일 층을 제거하고, 이후 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 다층구조의 기판의 상기 일 층 외의 다른 층을 제거함으로써, 다층구조의 기판을 효율적이면서도 정확하게 절단할 수 있다.
적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)는 대략 15㎲ 펄스의 대략 9㎛ 내지 10㎛의 파장의 레이저빔을 방출할 수 있는 탄산가스 레이저빔 발진부를 포함할 수 있다. 단펄스 레이저빔 발진부(112)는 750fs 펄스의 대략 1030nm 파장의 레이저빔을 방출할 수 있는 펨토초 레이저빔 발진부 또는 10ps 펄스의 대략 515nm 파장의 레이저빔을 방출할 수 있는 피코초 레이저빔 발진부를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 절단장치를 이용해 기판을 절단하는 과정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다. 스테이지(120)가 지지하는 기판(210)은 도 3 및 도 3에 도시된 것과 같이 제1층(211) 내지 제3층(213)을 포함하는 적층체일 수 있다. 이때, 제1층(211)과 제3층(213)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고, 제1층(211)과 제3층(213) 사이의 제2층(212)은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 이 경우, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 기판(210)의 제1층(211)과 제3층(213) 중 일 층을 제거하고, 이후 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 제1층(211)과 제3층(213) 중 다른 한 층과 제2층(212)을 제거함으로써, 기판(210)을 절단할 수 있다.
예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거하고, 이후 도 3에 도시된 것과 같이 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 제2층(212)과 제1층(211)을 제거함으로써, 기판(210)을 절단할 수 있다.
물론 단펄스 레이저빔 발진부(112)만을 이용해 기판(210)을 절단하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 단펄스 레이저빔 발진부(112)만을 이용하여 단펄스 레이저빔을 제1층(211) 내지 제3층(213)을 갖는 기판(210)에 조사할 경우, 단펄스 레이저빔이 제3층(213)을 제거하는 과정에서 단펄스 레이저빔의 일부가 제3층(213)이 완전히 제거되기 전에 제3층(213)을 통과하여 제2층(212)에 도달하게 된다. 이에 따라 제3층(213)이 완전히 제거되기 전에 제2층(212)이 제거되기 시작하고, 이때 제2층(212)이 제거되는 과정에서 흄(fume)이 발생하게 되며, 이 흄은 제2층(212)과 제3층(213) 사이의 계면 등에 존재하면서 기판(210)을 오염시키는 등의 불량을 야기할 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 기판 절단장치의 경우 먼저 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거하는바, 제3층(213)이 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트는 이러한 적외선 파장대역 레이저빔의 흡수율이 매우 높다. 따라서 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거할 시, 적외선 파장대역 레이저빔은 대부분이 제3층(213)에 흡수되고 제2층(212)에 도달하지 않게 된다. 따라서 제3층(213)을 제거하는 과정에서 그 제거가 완료되기 전에 제2층(212)이 먼저 제거되기 시작하는 것을 효과적으로 방지하거나 최소화할 수 있으며, 이에 따라 흄의 발생 역시 방지하거나 최소화할 수 있다.
그리고 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 기판(210)의 제2층(212)을 제거할 시에는 발생하는 흄이 제3층(213)의 제거된 부분 등을 통해 외부로 배출되도록 함으로써, 그 흄에 의해 불량이 발생하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
이와 같이 적외선 파장대역 레이저빔으로 제3층(213)을 제거한 후, 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 레이저빔을 이용해 제2층(212)과 제1층(211)을 제거함으로써, 효율적이고 정확하게 기판(210)을 절단할 수 있다.
한편, 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(112)만을 이용해 기판(210)을 절단하는 것을 고려할 수도 있다. 그러나 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(112)만을 이용하여 적외선 파장대역 레이저빔을 제1층(211) 내지 제3층(213)을 갖는 기판(210)에 조사할 경우, 적외선 파장대역 레이저빔으로는 폴리이미드를 포함하는 제2층(212)을 신속하고 효과적으로 제거하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 이는 기판 절단의 효율성과 속도를 저하시키는 요인이 된다.
그러나 본 실시예에 따른 기판 절단장치의 경우 제3층(213)을 제거한 후 단펄스 레이저빔 발진부(112)를 통해 단펄스 레이저빔으로 제2층(212) 및 제1층(211)을 제거하는바, 단펄스 레이저빔은 제2층(212)의 폴리이미드의 흡수율이 높아 제2층(212) 등을 신속하게 제거할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 기판 절단장치에 의해 절단되는 기판(210)은 도 3에 도시된 것과 같이 제1층(211) 내지 제3층(213)을 포함하고, 제1층(211)과 제3층(213)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하며, 제1층(211)과 제3층(213) 사이의 제2층(212)은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 이 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제3층(213)은 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 의해 제거되는바, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 대한 흡수율이 높기에 효과적으로 제거될 수 있다.
다만 제1층(211)의 경우에는 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 아닌 단펄스 레이저빔 발진부(112)에서 방출되는 단펄스 레이저빔(112')에 의해 제거되는바, 그 제거효율이 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 의한 제거효율보다 낮을 수 있다. 따라서 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 단펄스 레이저빔 발진부(112)에 의해 제거되는 제1층(211)의 두께가 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에 의해 제거되는 제3층(213)의 두께보다 얇도록 할 수도 있다.
이 경우 도 1 내지 도 3에서는 제1층(211)보다 두꺼운 제3층(213) 상에 디스플레이부(220)가 형성되고 통합 레이저빔 발진부(110)의 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 적외선 파장대역 레이저빔이 제3층(213) 상에 도달하는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1층(211) 상에 디스플레이부(220)가 형성되고, 통합 레이저빔 발진부(110)의 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 적외선 파장대역 레이저빔이 제3층(213) 상에 도달하도록 할 수도 있다. 이 경우 기판(210) 상의 디스플레이부(220)는 도 1에 도시된 것과 달리 스테이지(120) 방향을 향하도록 위치하게 될 수 있다.
또는, 제1층(211) 상에 디스플레이부(220)가 형성되고, 제3층(213)이 스테이지(120) 방향을 향하도록 기판(210)이 스테이지(120) 상에 안착되며, 통합 레이저빔 발진부(110)는 스테이지(120) 하방에 위치하여 통합 레이저빔 발진부(110)의 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)에서 방출되는 적외선 파장대역 레이저빔이 스테이지(120)를 통과해서 기판(210)의 제3층(213) 상에 조사되도록 할 수도 있다. 이 경우 스테이지(120)는 투광성 재질을 포함할 수 있다.
지금까지 기판 절단장치에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다.
본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 기판(210) 상에 디스플레이소자를 형성하여 디스플레이부(220)를 형성하는 단계를 거친 후, 기판(210)에 레이저빔을 조사하여 기판(210)을 절단하는 단계를 거칠 수 있다. 이때 이 절단하는 단계는, 기판(210)에 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 조사하는 단계와, 기판(210)의 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 영역에 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 직후 단펄스 레이저빔(112')을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법에 따르면, 일단 기판(210) 상에 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 조사하여 기판(210)의 일부분을 제거하고, 이후 기판(210)의 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 조사된 영역에 단펄스 레이저빔(112')을 조사하여 기판(210)의 해당 부분을 제거함으로써, 결과적으로 기판(210)이 효과적으로 절단되도록 하여, 디스플레이 장치 제조 수율을 획기적으로 높일 수 있다.
특히, 기판(210)이 단일 물질로 이루어진 경우가 아니라 상이한 물질로 형성된 다층구조일 경우라 하더라도, 이와 같이 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 조사한 직후 단펄스 레이저빔(112')을 조사함으로써, 그러한 다층구조의 기판이라 하더라도 절단이 효율적이면서도 정확하게 이루어지도록 할 수 있다. 예컨대 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 이용해 다층구조의 기판의 일 층을 제거하고, 이후 단펄스 레이저빔(112')을 이용해 다층구조의 기판의 상기 일 층 외의 다른 층을 제거함으로써, 다층구조의 기판을 효율적이면서도 정확하게 절단할 수 있다.
적외선 파장대역 레이저빔(111')으로는 탄산가스 레이저빔 발진부를 이용한 대략 15㎲ 펄스의 대략 9㎛ 내지 10㎛의 파장의 탄산가스 레이저빔을 이용할 수 있다. 단펄스 레이저빔(112')으로는 펨토초 레이저빔 발진부를 이용한 750fs 펄스의 대략 1030nm 파장의 레이저빔 또는 피코초 레이저빔 발진부를 이용한 10ps 펄스의 대략 515nm 파장의 레이저빔을 방출할 수 있는 피코초 레이저빔을 이용할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우, 절단하는 단계는, 도 1에 도시된 것과 같이 적외선 파장대역 레이저빔 발진부(111)와 단펄스 레이저빔 발진부(112)가 인접하여 고정된 통합 레이저빔 발진부(110)를 이용하는 단계일 수 있다.
한편, 디스플레이소자를 형성하는 단계는, 제1층(211)과 제3층(213)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고 제1층(211)과 제3층(213) 사이에 개재된 제2층(212)은 폴리이미드를 포함하는 제1층(211) 내지 제3층(213)을 포함하는 적층체인 기판(210) 상에 디스플레이소자를 형성하는 단계일 수 있다. 이 경우 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 조사하는 단계는, 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 기판(210)의 제1층(211)과 제3층(213) 중 어느 한 층에 조사하여 제거하는 단계이고, 단펄스 레이저빔(112')을 조사하는 단계는, 단펄스 레이저빔(112')을 기판(210)의 제1층(211)과 제3층(213) 중 다른 한 층과 제2층(212)에 조사하여 제거하는 단계일 수 있다.
예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거하고, 이후 도 3에 도시된 것과 같이 단펄스 레이저빔(112')을 이용해 제2층(212)과 제1층(211)을 제거함으로써, 기판(210)을 절단하여 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
물론 단펄스 레이저빔(112')만을 이용해 기판(210)을 절단하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 단펄스 레이저빔(112')만을 이용하여 이를 제1층(211) 내지 제3층(213)을 갖는 기판(210)에 조사할 경우, 단펄스 레이저빔(112')이 제3층(213)을 제거하는 과정에서 단펄스 레이저빔(112')의 일부가 제3층(213)이 완전히 제거되기 전에 제3층(213)을 통과하여 제2층(212)에 도달하게 된다. 이에 따라 제3층(213)이 완전히 제거되기 전에 제2층(212)이 제거되기 시작하고, 이때 제2층(212)이 제거되는 과정에서 흄(fume)이 발생하게 되며, 이 흄은 제2층(212)과 제3층(213) 사이의 계면 등에 존재하면서 기판(210)을 오염시키는 등의 불량을 야기할 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우 먼저 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거하는바, 제3층(213)이 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트는 이러한 적외선 파장대역 레이저빔(111')의 흡수율이 매우 높다. 따라서 적외선 파장대역 레이저빔(111')을 이용해 기판(210)의 제3층(213)을 제거할 시, 적외선 파장대역 레이저빔(111')은 대부분이 제3층(213)에 흡수되고 제2층(212)에 도달하지 않게 된다. 따라서 제3층(213)을 제거하는 과정에서 그 제거가 완료되기 전에 제2층(212)이 먼저 제거되기 시작하는 것을 효과적으로 방지하거나 최소화할 수 있으며, 이에 따라 흄의 발생 역시 방지하거나 최소화할 수 있다.
그리고 단펄스 레이저빔(112')을 이용해 기판(210)의 제2층(212)을 제거할 시에는 발생하는 흄이 제3층(213)의 제거된 부분 등을 통해 외부로 배출되도록 함으로써, 그 흄에 의해 불량이 발생하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
이와 같이 적외선 파장대역 레이저빔(111')으로 제3층(213)을 제거한 후, 단펄스 레이저빔(112')을 이용해 제2층(212)과 제1층(211)을 제거함으로써, 효율적이고 정확하게 기판(210)을 절단할 수 있다.
한편, 적외선 파장대역 레이저빔(112')만을 이용해 기판(210)을 절단하는 것을 고려할 수도 있다. 그러나 적외선 파장대역 레이저빔(112')만을 이용하여 이를 제1층(211) 내지 제3층(213)을 갖는 기판(210)에 조사할 경우, 적외선 파장대역 레이저빔(112')으로는 폴리이미드를 포함하는 제2층(212)을 신속하고 효과적으로 제거하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 이는 기판 절단의 효율성과 속도를 저하시키는 요인이 된다.
그러나 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법의 경우 제3층(213)을 제거한 후 단펄스 레이저빔(112')으로 제2층(212) 및 제1층(211)을 제거하는바, 단펄스 레이저빔(112')은 제2층(212)의 폴리이미드의 흡수율이 높아 제2층(212) 등을 신속하게 제거할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법에서 사용하는 기판(210)은 도 3에 도시된 것과 같이 제1층(211) 내지 제3층(213)을 포함하고, 제1층(211)과 제3층(213)은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하며, 제1층(211)과 제3층(213) 사이의 제2층(212)은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 이 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제3층(213)은 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 의해 제거되는바, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 대한 흡수율이 높기에 효과적으로 제거될 수 있다.
다만 제1층(211)의 경우에는 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 아닌 단펄스 레이저빔(112')에 의해 제거되는바, 그 제거효율이 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 의한 제거효율보다 낮을 수 있다. 따라서 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 단펄스 레이저빔(112')에 의해 제거되는 제1층(211)의 두께가 적외선 파장대역 레이저빔(111')에 의해 제거되는 제3층(213)의 두께보다 얇도록 할 수도 있다.
이 경우 도 1 내지 도 3에서는 제1층(211)보다 두꺼운 제3층(213) 상에 디스플레이소자를 포함하는 디스플레이부(220)를 형성하고 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 제3층(213) 상에 도달하는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1층(211) 상에 디스플레이소자를 포함하는 디스플레이부(220)가 형성되고, 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 제3층(213) 상에 도달하도록 할 수도 있다. 이 경우 기판(210) 상의 디스플레이부(220)는 도 1에 도시된 것과 달리 스테이지(120) 방향을 향하도록 위치하게 될 수 있다.
또는, 제1층(211) 상에 디스플레이소자를 포함하는 디스플레이부(220)를 형성하고, 제3층(213)이 스테이지(120) 방향을 향하도록 기판(210)이 스테이지(120) 상에 안착되며, 적외선 파장대역 레이저빔(111')이 스테이지(120)를 통과해서 기판(210)의 제3층(213) 상에 조사되도록 할 수도 있다. 이 경우 스테이지(120)는 투광성 재질을 포함할 수 있다. 물론 단펄스 레이저빔(112') 역시 스테이지(120)를 통과해서 기판(210)의 제2층(212) 및 제1층(211) 상에 조사되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법은 도 1에 도시된 것과 같이 기판(210) 상의 복수개의 디스플레이영역들에 디스플레이소자를 형성하여 복수개의 디스플레이부(220)들이 형성되도록 하고, 레이저빔을 조사하여 기판(210)을 절단하는 단계는, 기판(210))의 복수개의 디스플레이부(220)들 사이의 부분에 레이저빔을 조사하여 기판(210)을 절단하는 단계일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 레이저빔 발진부 111: 적외선 파장대역 레이저빔 발진부
111': 적외선 파장대역 레이저빔 112: 단펄스 레이저빔 발진부
112': 단펄스 레이저빔 120: 스테이지
210: 기판 211: 제1층
212: 제2층 213: 제3층
220: 디스플레이부

Claims (10)

  1. 제1레이저빔 발진부와 제2레이저빔 발진부가 인접하여 고정된, 통합(integrated) 레이저빔 발진부;
    순차로 적층된 제1층 내지 제3층을 갖는 적층체인 기판이 배치될 수 있는 스테이지; 및
    상기 제1레이저빔 발진부에서 발진된 제1레이저빔이 제1층과 제3층 중 어느 한 층에 입사하여 절단하고, 제1레이저빔이 조사된 직후 상기 제2레이저빔 발진부에서 발진된 제2레이저빔이 제1층과 제3층 중 다른 한 층 및 제2층에 입사하여 절단하도록, 상기 레이저빔 발진부와 상기 스테이지 중 적어도 어느 하나를 이송하는 이송부;
    를 구비하는, 기판 절단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1레이저빔 발진부는 탄산가스 레이저빔 발진부를 포함하는, 기판 절단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2레이저빔 발진부는 펨토초 레이저빔 발진부 또는 피코초 레이저빔 발진부를 포함하는, 기판 절단장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제1층과 제3층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고 제1층과 제3층 사이의 제2층은 폴리이미드를 포함하는, 기판 절단장치.
  5. 순차로 적층된 제1층 내지 제3층을 갖는 적층체인 기판 상에 디스플레이소자를 형성하는 단계; 및
    기판에 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 절단하는 단계는,
    기판의 제1층과 제3층 중 어느 한 층에 제1레이저빔을 조사하여 절단하는 단계; 및
    제1레이저빔이 조사된 직후, 기판의 제1레이저빔이 조사된 영역의 제1층과 제3층 중 다른 한 층 및 제2층에 제2레이저빔을 조사하여 절단하는 단계;
    를 포함하는, 디스플레이 장치 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절단하는 단계는, 제1레이저빔 발진부와 제2레이저빔 발진부가 인접하여 고정된 통합(integrated) 레이저빔 발진부를 이용하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1레이저빔을 조사하는 단계는, 탄산가스 레이저빔을 조사하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2레이저빔을 조사하는 단계는, 펨토초 레이저빔 또는 피코초 레이저빔을 조사하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이소자를 형성하는 단계는, 제1층과 제3층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하고 제1층과 제3층 사이에 개재된 제2층은 폴리이미드를 포함하는 적층체인 기판 상에 디스플레이소자를 형성하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이소자를 형성하는 단계는 기판 상의 복수개의 디스플레이영역들에 디스플레이소자를 형성하는 단계이고, 상기 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계는, 기판의 복수개의 디스플레이영역들 사이의 부분에 레이저빔을 조사하여 기판을 절단하는 단계인, 디스플레이 장치 제조방법.
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