KR101097324B1 - 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법이 개시된다. 회로패턴이 형성된 제1 기판에 제2 기판이 적층되는 다층기판을 제공하는 단계, 제2 기판에 레이저 빔을 조사함으로써 제2 기판의 일부를 제거하는 단계를 포함하되, 레이저 빔은 제2 기판에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법은, 절단면에 대하여 레이저 빔을 경사지게 조사함으로써 레이저 빔에 의한 회로패턴의 손상을 줄일 수 있다.

레이저, 커팅, 절단

Description

레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법{Method for Laser Cutting And Manufacturing Method for Organic Light Emitting Device}

본 발명은, 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔을 경사지게 조사하는 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 레이저 커팅 방식은 짧은 파장(short pulse)의 레이저 빔을 이용하여 V형 홈(grooving)을 형성한 뒤 절단하는 방법으로 수행된다. 짧은 파장(short pulse)의 레이저는 긴 파장(long pulse) 레이저 보다 순간적으로 높은 펄스 에너지를 가공물에 주기 때문에 가공과정에서 제품에 형성된 회로패턴에 열적인 손상을 상대적으로 적게 준다.

그러나 짧은 파장(short pulse)의 레이저를 이용한 커팅 공정 또한 여전히 회로패턴의 단락 현상 등의 데미지를 미칠 수 있으며, 이로 인해 레이저 커팅 공정 후 완성되는 제품에 불량이 발생하게 된다. 그 이유는 짧은 파장(short pulse)의 레이저빔을 조사하여 절단 홈(Grooving)을 만들 때 레이저 빔의 대부분 에너지는 홈(Grooving)형성과 절단 과정에서 사용되고 소실되나, 절단 재료에 따라 일부가 투과되어 절단 주변부의 회로패턴 또는 전극에 열적인 손상을 미치기 때문이다.

본 발명은 절단면에 대하여 레이저 빔을 경사지게 조사함으로써 절단 공정에서 회로패턴에 투과되어 전달되는 레이저 빔의 에너지를 줄일 수 있는 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 회로패턴이 형성된 제1 기판에 제2 기판이 적층되는 다층기판을 제공하는 단계, 제2 기판에 레이저 빔을 조사함으로써 제2 기판의 일부를 제거하는 단계를 포함하되, 레이저 빔은 제2 기판에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유기 발광부 및 회로패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계, 기판에 밀봉기판을 접합하는 단계, 밀봉기판에 레이저 빔을 조사함으로써 밀봉기판의 일부를 제거하는 단계를 포함하되, 레이저 빔은 밀봉기판에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법이 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면 절단면에 대하여 레이저 빔을 경사지게 조사함으로써 레이저 빔에 의한 회로패턴의 손상을 줄일 수 있다.

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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 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, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법을 나타낸 단면도이고, 도 3 내지 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법을 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 회로패턴(13)이 형성된 제1 기판(11), 그리고 제1 기판에 적층된 제2 기판(12)으로 이루어진 다층기판(10)이 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 기판(11)은 유기 발광 소자(OLED)를 제조하기 위한 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS) 기판이 될 수 있으며, 유기 발광부(14)와 회로패턴(13)은 제1 기판 위에 형성될 수 있다. 여기에서 회로패턴은 후술하는 공정에서 개방되어 외부와 연결되며 전기적 신호를 전달하는 역할을 한다. 유기 발광부는 회로패턴에 의해 전달되는 신호에 의해 제어되며 각 화소에 따라 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광한다. 그리고 제2 기판(12)은 제1 기판(11)에 유기 발광부(14) 및 회로패턴(13)이 형성된 다음, 유기 발광부 및 회로패턴을 커버하여 외부로부터 보호하기 위해 적층되는 것으로, 유리(Glass)기판이 될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에서 제2 기판(12)은 유기 발광 소자의 밀봉기판이 될 수 있다.

도 2를 참조하며 본 발명의 일 실시예에 따른 다층기판(10)을 보다 구체적으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 화소 전극(60) 위에 유기 발광층이 패터닝되어 AM(Active Matrix) 방식의 유기 발광 소자가 형성될 수 있는 다층 기판(10)의 구조가 개시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 다층 기판은 글래스(Glass, 51) 위에 버퍼 절연막(52)을 적층하고 그 위에 활성층(Active layer, 53)을 형성한 뒤, 활성층을 게이트 절연막(54)으로 커버하는 구조가 될 수 있다. 활성층은 a-si의 증착 후 결정화 공정을 거쳐 Poly-si 구조를 나타낼 수 있다.

그리고 그 위에 게이트 전극(55)을 형성하고 그 위에 층간 절연막(56)을 적층한 뒤, 드레인(Drain) 전극(57)과 소스(Source) 전극(58)을 형성하도록 되어 있다. 이러한 드레인 전극(57)과 소스 전극(58)은 층간 절연막을 관통하여 활성층과 접촉되며, 패시베이션막(59)에 의해 커버된다. 여기에서 드레인 전극은 패시베이션막 위에 형성되는 화소 전극(60)과 연결되어 박막 트랜지스터(TFT)의 출력 전압을 전달한다.

그리고 화소 정의막(61)은 화소 전극이 개방되도록 기판 상부에 형성되는데, 이 개방된 화소 전극(60) 위에 유기 발광층(62)이 패터닝될 수 있다. 유기 발광층이 패터닝 된 후, 유기 발광층 위에 화소 전극과 교차하는 방향으로 제2 전극(63)을 형성함으로써 화소 전극과 제2 전극의 전압차에 의해 빛을 발하는 유기 발광부(14)가 완성될 수 있다.

그리고 전술한 유기 발광부(14)와 전기적으로 연결되어 외부의 전기적 제어신호를 전달하는 회로패턴(13)이 형성되는데, 회로패턴은 개방되어 외부 단자와 연결되는 패드부 역할을 수행한다.

그리고 유기 발광부(14)와 회로패턴을 커버하여 보호하는 밀봉기판(encapsulation, 64)이 그 위에 적층됨으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 다층기판(10)이 준비될 수 있다. 밀봉기판(64)은 습기와 산소로부터 유기 발광부를 보 호하는 역할을 한다. 이러한 밀봉기판은 회로패턴이 외부와 전기적으로 연결되기 위하여 개방되어야 하기 때문에, 유기 발광부 이외에 영역에서 일부 제거되어야 한다. 이를 위해 레이저 빔(20)을 밀봉기판(64)에 조사하여 절단함으로써 회로패턴이 개방되고, 회로패턴은 유기 발광 소자의 패드부로서 외부의 전기적 신호 전달할 수 있게 된다.

상기에서는 유기 발광 소자의 제조를 위한 다층 기판(10)을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 제1 기판에 회로패턴이 형성되고 그 위에 제2 기판이 형성된 다층기판 구조에서 회로패턴에 상응하는 위치에서 부분적으로 제2 기판이 제거될 수 있는 방법으로 폭넓게 적용될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 다층기판 구조에서 레이저 커팅 방법으로 회로패턴이 손상을 받지 않고 제2 기판이 제거될 수 있는 방법 및 그 원리를 설명한다.

제2 기판의 절단을 위해 레이저 빔(20)을 조사하는 공정에서, 높은 에너지의 레이저 빔은 제2 기판뿐만 아니라 제1 기판의 회로패턴(13)에도 영향을 미치게 된다. 제2 기판(12)에 레이저 빔(20)을 조사하여 절단을 위한 홈(Grooving)을 만들 때 제1 기판 위에 형성된 회로패턴(13)에서는 회로 단락이 일어나는 문제가 발생하기도 한다. 그 이유는 레이저 빔을 조사하여 제2 기판에 절단을 위한 홈(Grooving)을 만들 때 레이저 빔의 에너지는 홈 형성 시 대부분 사용되어 소실되나 제2 기판의 재질에 따라 레이저 빔의 일부가 투과되기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 기판(12)에 레이저 빔(20)을 조사함으로써 상기 제2 기판을 절단하는 공정에서, 회로패턴(13)에 데미지를 줄이기 위하여 레이저 빔(20)을 상기 제2 기판(12)에 경사지게 조사한다. 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 비스듬히 경사지게 조사함으로써 회로패턴(13)에 전달되는 레이저 빔의 에너지량 줄일 수 있으며, 회로패턴에서의 레이저 빔의 면적을 키워 단위면적당 조사되는 에너지를 줄일 수 있다.

이하 도 3 및 도 4을 참조하며, 그 원리를 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이 제2 기판(12)의 절단 부위에 비스듬히 조사된 레이저 빔(20)의 일부는, 제2 기판을 투과한 후에도 제1 기판(11)의 회로패턴(13)에 경사지게 조사된다. 레이저 빔은 제2 기판에 초점된 위치(F)를 지나면서 에너지의 집적도가 감소하며 퍼지게 된다. 그리고 레이저 빔의 퍼짐 각에 의해 제1 기판의 회로패턴에서는 레이저 빔 면적이 증가하여 레이저 빔에 의한 단위면적당 에너지가 줄어들게 된다.　

레이저 빔(20)의 비스듬한 입사로 제2 기판을 통과한 레이저 빔의 면적이 기울어진 각도에 상응하여 증가하고, 그에 따라 단위면적당 에너지량이 감소하게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 기판에 조사되는 레이저 빔이 경사진 각도만큼 회로패턴(13)에서의 투영면적이 커지기 때문에 단위면적당 에너지가 줄어들게 되고, 회로패턴이 레이저 빔에 의해 받는 영향이 감소될 수 있다.

또한 레이저 빔(20)이 제2 기판에 수직이 아닌 일정한 각도를 가지고 진입함으로써 가공이 일어나는 위치, 즉 레이저 빔이 초점된 위치(F)로부터 회로패턴(13)까지의 거리를 증가시킨다. 이에 따라 제2 기판(12)에서는 레이저 빔(20)의 에너지가 흡수되는 양이 증가한다. 결국 제2 기판을 투과하여 회로패턴에 도달하는 레이저 빔의 에너지를 그에 상응하여 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 레이저 빔(20)은 일방향으로 완전 편광되어 조사된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기판에 초점되어 조사되는 레이저 빔은 지면(紙面)방향으로 100% 편광된 빛이다. 그리고 레이저 빔은 절단 가공을 위해 초점되는 위치(F)를 지난 후, 복굴절 현상에 의해 도 3과 같이 양방향으로 편광되어 제2 기판(12) 내부를 통과한다. 레이저 빔이 초점되는 절단 가공 위치(F)에서는 미세한 가공 구멍(crater)이 형성되고, 그곳에 집중된 레이저 빔은 반사와 산란을 하게 되고, 복굴절 현상에 의해 일부는 편광 방향이 바뀌게 된다.

본 실시예에서 레이저 빔(20)은 초점 위치(F)를 지나 약 50% 대 50% 의 비율로 각각 다른 방향으로 편광된다. 도 4에서 도시된 바와 같이 일부는 지면(紙面)방향으로 편광된 빛이고, 나머지 일부는 지면과 수직한 방향으로 편광된 빛이다.

그리고 양방향으로 각각 편광된 레이저 빔 중 일부는 제2 기판(12)의 하면(A)에서 반사되어 회로패턴(13)에 도달하지 못하게 된다. 가공에 사용되고 남은 레이저 빔 에너지 중 일부는 제2 기판의 하면(A)에서 반사됨으로써 회로패턴에 가해지는 에너지량이 감소되는 효과가 있다. 그리고 반사되는 레이저 빔의 비율은 처음 조사되는 레이저 빛의 입사각(θ₁) 및 굴절각(θ₂), 그리고 제2 기판(12)의 굴절율 등에 따라 변화될 수 있다. 즉 반사와 굴절에 관한 스넬의 법칙에 따라 레이저 빔의 입사각, 굴절각, 그리고 반사되는 레이저 빔의 비율이 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양방향으로 편광된 상기 레이저 빔의 일부가 제2 기판의 하면(A)에서 충분히 반사될 수 있도록 하기 위하여, 레이저 빔의 굴절각(θ₂)이 브루스터 각을 만족하도록 하였다. 주어진 조건에서 굴절각(θ₂)이 브루스터 각을 만족함에 따라 지면에 수직인 방향으로 편광된 레이저 빔은 도 3과 같이 제2 기판(12)의 하면(A)에서 모두 반사될 수 있다. 이에 따라 대략 50%의 에너지를 반사시켜 회로패턴에 도달하는 에너지를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 기판의 굴절율은 대략 1.5이고, 공기의 굴절율은 1, 제2 기판에서 초점된 가공 위치(F)는 제2 기판의 상면에서 약 300~500㎛의 거리가 될 수 있다. 그리고 레이저 빔의 파장은 pm 레벨 수준에서 대부분 동일한 효과를 나타낸다. 이러한 조건에서 레이저 빔의 입사각(θ₁)을 약 30~40°로 조절하면, 레이저 빔은 초점 위치(F)를 지나 굴절각(θ₂) 약 52~62°로 굴절되게 된다. 이러한 굴절각이 주어진 조건 하에서 브루스터 각을 만족하는 경우, 굴절된 레이저 빔 중 지면(紙面)과 수직한 상태로 편광되어 있는, s-편광(s-polarized) 상태의 레이저 빔(22)은 브루스터 법칙에 따라 모두 반사되게 된다. 이와 같은 편광 특성으로 본 발명의 일 실시예에서는 회로패턴에 도달되는 레이저 빔(21)의 에너지를 50% 이상 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 100% 일방향으로 완전 편광된 레이저 빔의 입사각(θ₁)을 브루스터 각에 만족하도록 조절하면, 제2 기판에 조사되는 레이저 빔(20)은 반사되지 않고 모두 절단 가공에 사용될 수 있다. 반사되는 에너지량 이 없으므로 절단 가공 시간을 줄일 수 있어, 회로패턴에 영향을 미치는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기판의 절단공정에서 레이저 빔(20)을 경사지게 비스듬히 조사함으써 회로패턴(13)에 도달하는 단위 면적당 에너지를 줄임과 동시에 회로패턴에 전달되는 에너지를 최대한 반사시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 완전 편광된 레이저 빔의 입사각을 브루스터 법칙을 만족하도록 조절함으로써 가공의 효율성도 높일 수 있는 효과가 있다. 전술한 구성에 의해 OLED 또는 LCD 패널과 같은 합착 다층기판을 커팅하는 경우에 상판을 투과한 일부 에너지가 하판의 회로패턴, 패드전극 등에 미치는 데미지(damage)를 최소화할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법 및 유기 발광 소자의 제조방법을 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법의 다층기판을 나타낸 단면도.

도 3 및 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법를 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 다층기판 11: 제1 기판

12: 제2 기판 13: 회로패턴

14: 유기 발광부

20: 레이저 빔 21: 투과 레이저 빔

22: 반사 레이저 빔

51: 글래스 52: 버퍼 절연막

53: 활성층 54: 게이트 절연막

55: 게이트 전극 56: 층간 절연막

57: 드레인 전극 58: 소스 전극

59: 패시베이션막 60: 화소 전극

61: 화소 정의막 62: 유기 발광층

63: 제2 전극 64: 밀봉기판

Claims (12)

1. 회로패턴이 형성된 제1 기판에 제2 기판이 적층되는 다층기판을 제공하는 단계; 및

   상기 제2 기판에 레이저 빔을 조사함으로써 상기 제2 기판의 일부를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 레이저 빔은 일방향으로 완전 편광되어 상기 제2 기판에 경사지게 조사되며 상기 제2기판 내에서 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 레이저 빔은 상기 제2 기판 내에서 상기 초점이 형성된 위치에서 복굴절 현상에 의해 양방향으로 편광되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
3. 제2항에 있어서,

   양방향으로 편광된 상기 레이저 빔의 일부는 상기 제2 기판의 하면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 레이저 빔의 굴절각은 브루스터(Brester) 각을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제2 기판을 투과한 레이저 빔은 상기 제1 기판의 회로패턴에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
6. 제2항에 있어서,

   상기 레이저 빔의 입사각은 브루스터(Brester) 각을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅 방법.
7. 유기 발광부 및 회로패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계;

   상기 기판에 밀봉기판을 접합하는 단계; 및

   상기 밀봉기판에 레이저 빔을 조사함으로써 상기 밀봉기판의 일부를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 레이저 빔은 일방향으로 완전 편광되어 상기 밀봉기판에 경사지게 조사되며 상기 밀봉기판 내에서 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 레이저 빔은 상기 밀봉기판 내에서 상기 초점이 형성된 위치에서 복굴절 현상에 의해 양방향으로 편광되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,

   양방향으로 편광된 상기 레이저 빔의 일부는 상기 밀봉기판의 하면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 레이저 빔의 굴절각은 브루스터(Brester) 각을 만족하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 밀봉기판을 투과한 레이저 빔은 상기 기판의 회로패턴에 경사지게 조사되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 레이저 빔의 입사각은 브루스터(Brester) 각을 만족하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.

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