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Flexible 디스플레이를 만들기 위해서는 공정 중에 TFT이 형성되는 기판의 유연성으로 인해 핸들링, 수축팽창 발생 등의 어려움이 있습니다. Roll-to-roll로 공정이 진행되면 생산성에서 유리하나 트랜지스터를 유기물로 프린팅하는 기술이나 재료 개발에 있어서 미흡한 점이 많습니다. 또한 현재 생산하고있는 라인을 그대로 이용하기 위해서는 유리기판과 같은 단단한 지지대에 플라스틱 필름을 붙여서 진행하는 방법을 선호하게 됩니다. 이때도 점･접착제가 필요하게 되는데, 공정 중에는 플라스틱 기재를 유리기판에 고정하고 있다가 에너지를 가하면 기재를 쉽게 떼어낼 수 있는 성능이 요구됩니다. 몇 가지 개발된 공정을 살펴보면 다음과 같습니다.

Surface Free Technology by Laser Annealing/Ablation(SUFTLA) 공정 모식도

가. Surface Free Technology by Laser Annealing/Ablation (SUFTLA)
기존에 사용하던 유리판에 희생층 박막을 증착하고 TFT를 형성 후 물에 녹는 접착제를 그 위에 도포하여 임시 기재를 붙입니다. 그리고 excimer laser를 이용하여 희생층 박막과 TFT층을 떼어낸 후 이것을 다시 플라스틱 기재에 영구적인 접착제를 이용하여 붙입니다. 물에 녹는 접착제가 녹으면서 임시 기재와 TFT 층이 분리됩니다(상기그림).

플렉시블 디스플레이의 Back Plane을 위한 Etching Stopper 공정 모식도

나. Etching Stopper
Etching stopper도 SUFTLA 공정과 마찬가지로 임시 기재와 접착제를 이용하여 TFT 층을 형성한 후 이를 플라스틱기재에 다시 붙이는 기본 개념을 채택합니다. 하지만, 유리기재를 없애기 위해 HF glass etching 공정이 들어가므로 임시접착제가 HF나 세정시 사용되는 물에 영향을 받지 않아야 합니다(상기그림).

플렉시블 디스플레이의 TFT 형성을 위한 Lamination / Delamination 공정도

다. Lamination/Delamination Process
플라스틱 기재에 직접 TFT를 형성하는 방법으로 lamination/delamination 공정이 있습니다. 플라스틱 기재를 유리기판에 점착제로 고정시켜 TFT 공정 진행 후 박리시키는 방식으로 박리시키는 방법은 온도변화를 이용하거나 레이저를 이용합니다. 레이저를 이용하여 박리 시킬 때는 폴리이미드와 무기막을 증착 후 그 위에 TFT 공정을 진행합니다. TFT에 영향를 주지 않는 범위 내의 후처리를 통해 적은 힘을 가해도 박리시킬 수 있는 점착제의 개발이 필요합니다(상기그림).

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가. 수지의 흡수 파장과 램프 파장 : 수지의 UV흡수 파장과 램프의 발광 파장이 다르면 수지 메이커가 요구하는 파장의 램프를 사용하면 됩니다.

핫멜트 PU 접착제는 원료로서 이소시아네이트 화합물을 사용하고, 특히 사용 시에 가열･용융하는 것이 필수이기 때문에 이소시아네이트의 증기가 비산(飛散)할 가능성이 있습니다.
국소적인 배기장치의 설치가 요구되며, 작업자도 적절한 보호 장비를 착용할 필요가 있습니다.
핫멜트 PU 접착제는 NCO기를 가진 습기 경화형 핫멜트 우레탄 폴리머가 일반적이기 때문에 세정제로는 말단 NCO기의 반응을 정지시키는 반응정지제(OH기나 NH2기를 화합물 등)가 사용됩니다.
핫멜트 PU 접착제는 무용제계 접착제로서 앞으로 용도가 더욱 확대될것으로 전망됩니다.
금후, 핫멜트 PU 접착제의 용도 확대를 위해서는 새로운 접착 시스템 및 경화 시스템의 개발이 필수적입니다.
폴리우레탄은 표면이 매우 부드러우며 마찰저항성이 양호하고, 신축성, 유연성, 굴곡성, 내약품성 등 여러 가지 장점을 가지고 있기 때문에 표면 특성을 개질하여 직물의 코팅, 도료, 접착제 등 다양한 용도로 폭넓게 사용되고 있습니다.
기존의 폴리우레탄 접착제는 유기용제에 분산된 상태로 다양한 용도로 사용되어 왔지만 근년, 환경문제로 용제와 VOC 제품에 대한 정부의 규제가 매년 강화됨에 따라 대응방안으로 비용제(non-solvent) 형태의 폴리우레탄 접착제의 개발이 시급한 과제입니다.
최근, 비용제형 폴리우레탄 접착제로는 무용제형(solvent-free) 액체 타입, 수성형(waterbone) 액체 타입, 반응성(reactive) 핫멜트형이 가장 적합한 시스템으로 개발이 진행되고 있습니다.
일반적으로 무용제형은 분자 무게가 작기 때문에 응집력이 약하므로 응집력을 강화하는 다른 기술의 병용이 필요합니다.
수성형은 폴리머 분자 무게에 영향을 받지 않으며, 용제형과 거의 같은 성능을 갖지만 친수성 성분이 사용되기 때문에 용제형에 비해 내수성과 내구성이 떨어집니다.
- 수성형 접착제의 경우, 건조과정에 따른 에너지 소비량이 용제형에 비해 많이 소요됩니다.
반응성 핫멜트형은 기능기로서 말단에 NCO기에 의해 대기 중의 습기와 반응하여 양호한 접착력을 가지며, 현재 습기 경화형 프리폴리머(prepolymer) 시스템의 핫멜트 PU 접착제가 시판되고 있습니다.
향후 전망으로는 상기 3가지 형태 중 가장 뛰어난 반응성 핫멜트 PU접착제가 이상적인 접착제로 성장할 것으로 전망되며, 용도 확대를 위해서는 접착 및 경화 시스템의 개선이 요구됩니다.

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