KR101214574B1 - 레이저로 처리된 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

레이저로 처리된 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101214574B1
KR101214574B1 KR1020110092074A KR20110092074A KR101214574B1 KR 101214574 B1 KR101214574 B1 KR 101214574B1 KR 1020110092074 A KR1020110092074 A KR 1020110092074A KR 20110092074 A KR20110092074 A KR 20110092074A KR 101214574 B1 KR101214574 B1 KR 101214574B1
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crystals
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박진우
이승호
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

도전층의 조직 결함을 검사하기 위해 레이저로 처리한 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법을 제공한다. 플렉서블 디스플레이는, i) 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판, ii) 플렉서블 기판 위에 위치하는 제1 도전층, iii) 제1 도전층 위에 위치한 발광층, 및 iv) 발광층 위에 위치하는 제2 도전층을 포함한다. 플렉서블 디스플레이는, i) 화상 표시 영역, 및 ii) 화상 표시 영역을 둘러싸는 화상 비표시 영역을 포함한다. 제1 도전층은 복수의 결정들을 포함하는 광투과형 산화물로 형성되며, 화상 비표시 영역에 대응하는 제1 도전층은 복수의 결정들의 경계에 대응하는 선형 무늬를 포함한다.

Description

레이저로 처리된 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법 {FLEXIBLE DISPLAY TREATED BY LASER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 도전층의 조직 결함을 검사하기 위해 레이저로 처리한 플렉서블 디스플레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 휴대용으로 사용하는 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)의 수요가 크게 증가하고 있다. 액정표시패널(liquid crystal display, LCD) 또는 유기발광표시장치(organic light emission display, OLED) 등은 휴대용 평판 디스플레이로서 사용되고 있다.
한편, 옷에 부착할 수 있거나 말아서 사용할 수 있도록 하여 그 휴대성을 더욱 강화한 플렉서블 디스플레이에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 전술한 방법처럼 플렉서블 디스플레이를 사용하기 위해서는 플렉서블 디스플레이를 접거나 굽혀도 서로 잘 붙어 있어야 한다. 근본적으로, 기판의 결정 조직에 결함이 존재하는 경우, 플렉서블 디스플레이를 접거나 굽히면 결함이 발생활 수 있다. 따라서 플렉서블 디스플레이를 제조하는 중에 내부 결정 조직에 결함이 존재하는지 확인할 필요가 있다.
예를 들면, 일본공개특허 제2011003456호는 비정질과 결정질이 혼합된 플렉서블 디스플레이를 개시하고 있다. 일본공개특허 제2011003456호에 개시된 플렉서블 디스플레이는 전술한 구조로 인하여 우수한 가요성을 가지지만 실제로 제조시 결정질이 형성되었는지 여부를 확인하기 어렵다. 만약, 플렉서블 디스플레이에 결정질이 존재하지 않고 비정질만 존재하는 경우, 플렉서블 디스플레이의 박리 강도가 약하여 실제 사용시에 플렉서블 디스플레이의 품질 저하를 야기할 수 있다.
레이저로 도전층의 조직 결함을 검사한 플렉서블 디스플레이를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, i) 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판, ii) 플렉서블 기판 위에 위치하는 제1 도전층, iii) 제1 도전층 위에 위치한 발광층, 및 iv) 발광층 위에 위치하는 제2 도전층을 포함한다. 플렉서블 디스플레이는, i) 화상 표시 영역, 및 ii) 화상 표시 영역을 둘러싸는 화상 비표시 영역을 포함한다. 제1 도전층은 복수의 결정들을 포함하는 광투과형 산화물로 형성되며, 화상 비표시 영역에 대응하는 제1 도전층은 복수의 결정들의 경계에 대응하는 선형 무늬를 포함한다.
선형 무늬는 400배 이상의 배율로 확대하여 식별 가능할 수 있다. 복수의 결정들의 경계의 평균 깊이는 70nm 내지 80nm일 수 있다. 경계의 양측에 위치한 결정들은 플렉서블 기판에서 멀어질수록 그 이격 거리가 점차 커질 수 있다. 결정들 중 하나 이상의 결정은 플렉서블 기판의 판면에 수직인 방향과 3° 내지 8°의 각도를 이룰 수 있다.
제1 도전층은 기판 위에 위치하는 복수의 비결정들을 더 포함하고, 복수의 비결정들의 위에 복수의 결정들이 위치할 수 있다. 선형 무늬는 제1 도전층을 레이저 주사하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는 제1 도전층 위에 위치하면서 상호 이격된 복수의 마스크층들을 더 포함하고, 복수의 마스크층들 사이로 노출된 제1 도전층에 선형 무늬가 존재할 수 있다. 제1 도전층은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 산화아연(ZnO) 및 산화은(AgO)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, i) 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판을 제공하는 단계, ii) 플렉서블 기판 위에 제1 도전층을 상온 증착하는 단계, iii) 제1 도전층에 레이저를 주사하여 선형 무늬를 형성하는 단계, iv) 제1 도전층 위에 발광층을 제공하는 단계, 및 v) 발광층 위에 제2 도전층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
선형 무늬를 형성하는 단계에서, 레이저의 에너지 플럭스는 0.39mJ/mm2s 내지 0.66mJ/mm2s일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은 제1 도전층을 상온 증착하는 단계와 선형 무늬를 형성하는 단계 사이에 제1 도전층 위에 상호 이격된 복수의 마스크층들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 선형 무늬를 형성하는 단계에서, 복수의 마스크층들 사이로 노출된 제1 도전층에 레이저를 조사할 수 있다.
선형 무늬를 형성하는 단계에서, 레이저의 에너지 플럭스는 1.06mJ/mm2s 내지 2.28mJ/mm2s일 수 있다. 제1 도전층을 상온 증착하는 단계에서, 제1 도전층을 65℃ 내지 75℃에서 증착할 수 있다.
레이저를 이용하여 플렉서블 디스플레이에 포함된 도전층의 조직 결함 여부를 검사할 수 있다. 그 결과, 플렉서블 디스플레이를 출시하기 전에 플렉서블 디스플레이의 불량 여부를 사전에 확인할 수 있으므로, 플렉서블 디스플레이의 품질을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 제1 도전층의 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 3은 도 2의 제1 도전층의 개략적인 부분 측면도이다.
도 4는 도 1의 플렉서블 디스플레이의 개략적인 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 레이저 주사 단계의 개략적인 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실험예에서 사용한 레이저 주사 장치의 사진이다.
도 8 및 도 9는 각각 실험예 및 비교예 에 따라 제조한 ITO의 투과전자현미경 사진이다.
도 10 및 도 11은 각각 실험예 및 비교예 에 따라 레이저 주사한 ITO의 확대 표면 사진이다.
도 12는 실험예 및 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 실험 결과의 그래프이다.
도 13 및 도 14는 각각 실험예 및 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 실험에 따른 표면 사진이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 인용부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술 문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
어느 부분이 다른 부분의 “위에” 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 “바로 위에” 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
“아래”, “위” 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 “아래”에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 “위”에 있는 것으로 설명된다. 따라서 “아래”라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
사시도 등을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나 거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(100)의 개략적인 사시도이다. 도 1의 확대원에는 플렉서블 디스플레이(100)의 에지부를 확대하여 나타낸다. 도 1의 확대원에 도시한 플렉서블 디스플레이(100)의 에지부의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 플렉서블 디스플레이(100)는 화상 표시 영역(D) 및 화상 비표시 영역(ND)를 포함한다. 화상 비표시 영역(ND)은 화상 표시 영역(D)을 둘러싸면서 존재한다. 화상 표시 영역(D)에는 화상이 표시되는 반면에 화상 비표시 영역(ND)에는 화상이 표시되지 않는다. 예를 들면, 화상 표시 영역(D)에는 발광층(30)이 존재하므로, 화상이 디스플레이될 수 있다. 반면에, 화상 비표시 영역(ND)에는 발광층(30)을 구동하기 위한 회로 등이 포함될 수 있으므로, 화상이 디스플레이되지 않는다.
좀더 구체적으로, 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 플렉서블 디스플레이(100)는 플렉서블 기판(10), 제1 도전층(20), 발광층(30), 제2 도전층(40) 및 구동 회로(미도시) 등을 포함한다. 이외에, 플렉서블 디스플레이(100)는 필요에 따라 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 플렉서블 기판(10)과 제1 도전층(20)의 사이에 방습층(moisture barrier)이 더 포함될 수 있다.
한편, 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 화상 비표시 영역(ND)에는 발광층(30) 및 제2 도전층(40)이 존재하지 않을 수 있다. 화상 비표시 영역(ND)에는 화상이 디스플레이되지 않으므로, 발광층(30)이 존재할 필요가 없다. 또한, 화상 비표시 영역(ND)에 제2 도전층(40)이 존재하는 경우, 제1 도전층(20)과 접하여 쇼트가 발생할 수 있으므로, 제2 도전층(40)은 화상 비표시 영역(ND)에 존재하지 않는다.
플렉서블 기판(10)은 휘는 특성을 가지며, 고분자 수지를 포함하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 고분자 수지로서 PMMA(polymethyl methacrylate, 폴리메틸 메타크릴레이트) 또는 PET(polyethylene terephtalate, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등을 사용할 수 있다. 플렉서블 디스플레이(100)는 플렉서블 기판(10)으로 인해 잘 휘어지는 특성을 가진다. 따라서 플렉서블 디스플레이(100)를 말아서 휴대할 수 있다.
제1 도전층(20)은 플렉서블 기판(10) 위에 위치한다. 제1 도전층(20)은 플렉서블 기판(10)을 통해 화상을 외부에서 볼 수 있도록 광을 투과시키는 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 제조된다. 즉, 제1 도전층(20)은 광투과형 산화물로 형성된다. 제1 도전층(20)의 소재로는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 산화아연(ZnO) 또는 산화은(AgO) 등의 산화물을 사용할 수 있다. 이러한 소재들은 모두 광을 투과하는 특성을 가지므로, 플렉서블 디스플레이(100)에 사용하기에 적합하다. 후속 공정을 통하여 제1 도전층(20)을 패터닝 및 에칭함으로써 제1 도전층(20)을 전극으로 사용할 수 있다.
발광층(30)은 제1 도전층(20) 위에 위치한다. 발광층(30)은 유기물로 제조될 수 있다. 예를 들면, 발광층(30)은 전자 수송층(electron transport layer, ETL)(미도시), 광발산층(emisson layer, EML) (미도시) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)(미도시)을 포함할 수 있다. 전자 수송층을 통과한 전자와 정공 수송층을 통과한 정공이 광발산층에서 재결합하면서 에너지 레벨이 내려간 만큼의 광이 발산된다. 전자와 정공의 재결합 과정 중에 엑시톤(exiton)이 생성되고, 엑시톤에 의해 광이 발산된다. 발광층(30)의 구조 및 작동 원리는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 셍략한다.
한편, 제2 도전층(40)은 발광층(30) 위에 위치한다. 제2 도전층(40)은 도전성이 우수한 금속 소재로 제조될 수 있다. 제2 도전층(40)은 불투명 소재로 제조될 수 있지만, 필요에 따라 투명 소재로 제조될 수도 있다. 제2 도전층(40)은 패터닝 및 에칭되어 전극으로 사용된다. 따라서 제2 도전층(40)은 발광층(30)의 구동에 필요한 전류를 발광층(30)에 공급할 수 있다.
도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 화상 비표시 영역(ND)에 대응하는 제1 도전층(20)은 선형 무늬(201)를 포함한다. 여기서, 선형 무늬(201)는 제1 도전층(20)을 레이저로 처리함으로써 생성된다. 도 1의 확대원에는 편의상 설명을 위해 선형 무늬(201)를 육안으로 식별 가능한 것으로 도시하였지만, 제1 도전층(20)을 400배 이상의 배율로 확대해야 식별할 수 있다. 따라서 제1 도전층(20)을 400배 이상의 배율로 확대하는 경우, 제1 도전층(20)에 형성된 선형 무늬(201)를 관찰할 수 있다.
제1 도전층(20)이 결정들을 포함하는 경우, 제1 도전층(20)의 박리 강도가 크게 향상된다. 따라서 플렉서블 디스플레이(100)를 말아서 사용해 플렉서블 디스플레이(100)에 인장력을 가하더라도 제1 도전층(20)이 잘 파손되지 않아 플렉서블 디스플레이(100)의 내구성을 잘 유지시킬 수 있다. 제1 도전층(20)을 형성한 경우, 제1 도전층(20)이 실제로 결정들을 포함하는지 여부를 확인하기 위하여 화상 비표시 영역(ND)에 대응하는 제1 도전층(20)에 레이저를 주사한다. 화상 표시 영역(D)에 대응하는 제1 도전층(20)에는 화상이 표시되므로, 여기에 레이저를 주사하면 화상 표시시에 결함이 발생할 수 있다. 따라서 화상 표시 영역(D)에 대응하는 제1 도전층(20)에는 레이저를 주사하지 않는다. 제1 도전층(20)이 결정들을 포함하는 경우, 제1 도전층(20)에는 선형 무늬(201)가 형성된다. 따라서 제1 도전층(20)의 결정 포함 여부를 쉽게 확인할 수 있다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 통하여 레이저로 처리한 제1 도전층(20)에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 제1 도전층(20)을 개략적으로 부분 확대하여 나타낸다. 도 2의 제1 도전층(20)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(20)은 비결정들(203) 및 결정들(205)을 포함한다. 플렉서블 기판(10) 위에 비결정들(203)이 위치하고, 비결정들(203) 위에는 결정들(205)이 위치한다. 비결정들(203)은 플렉서블 기판(10)에 대한 결합력이 강하므로, 플렉서블 기판(10)으로부터 잘 떨어지지 않는다. 또한, 결정들(205)로 인하여 제1 도전층(20)은 높은 편평도를 가지므로, 제1 도전층(20)에는 크랙 개시점이 거의 존재하지 않는다. 따라서 제1 도전층(20)은 플렉서블 기판(10)에 대해 높은 박리 강도를 가진다.
한편, 비결정들(203) 위에서 수지상정 형태로 성장한 결정들(205)은 레이저 주사에 의해 그 경계가 갈라져 있다. 레이저 주사에 의해 비교적 결함들이 많이 존재하는 결정들(205)의 경계부터 파괴된다. 그 결과, 결정들(205)의 사이가 벌어지면서 그 경계를 따라 선형 무늬(201)(도 1에 도시)가 형성된다. 한편, 비결정(203)에 레이저를 주사한 경우, 비결정들(203)은 손상되어 없어지므로, 전술한 선형 무늬(201)(도 1에 도시)가 나타나지 않는다. 즉, 비결정들(203)은 원자간에 결합 에너지가 높으므로, 레이저 주사에 의해 증발되어 없어진다. 전술한 바와 같이 레이저 주사에 의한 차이에 의해 결정들(205)의 존재 여부를 쉽게 확인할 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 도전층(20)의 측면을 개략적으로 나타낸다. 도 3의 제1 도전층(20)의 측면은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 도전층(20)의 측면은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(20)에 레이저를 주사하는 경우, 상호 이웃하는 결정들(2051, 2053)은 각각 +y축 방향 및 y축 방향을 따라 벌어진다. 즉, 경계의 양측에 위치한 결정들(2051, 2053)은 플렉서블 기판(10)에서 멀어질수록 그 이격 거리가 점차 커진다. 따라서 레이저 주사에 의해 상호 이웃하는 결정들(2051, 2053)의 이격 거리가 커지면서 외부에서 그 경계가 선형 무늬(201)(도 1에 도시)로서 관찰된다. 상호 이웃하는 결정들(2051, 2053)의 이격 거리가 크지 않은 경우, 외부에서 선형 무늬가 관찰되지 않는다.
여기서, 경계의 평균 깊이(dm)는 70nm 내지 80nm일 수 있다. 경계의 평균 깊이(dm)가 너무 작은 경우, 선형 무늬가 잘 관찰되지 않는다. 또한, 경계의 평균 깊이(dm)가 너무 큰 경우, 선형 무늬가 아닌 면적을 가진 결함이 육안으로 관찰된다.
한편, 결정(2051)은 플렉서블 기판(10)의 판면(101)에 수직인 방향, 즉 z축 방향과 3° 내지 8°의 각도(θ)를 이룬다. 결정(2051)과 z축 방향과의 각도가 너무 작은 경우, 선형 무늬가 잘 관찰되지 않는다. 또한, 결정(2051)과 z축 방향과의 각도가 너무 큰 경우, 선형 무늬가 아닌 면적을 가진 결함이 육안으로 관찰된다. 따라서 각도(θ)는 전술한 범위로 조절된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 플렉서블 디스플레이(200)는 마스크층(207)을 제외하고는 도 1의 플렉서블 디스플레이(100)와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(20) 위에 상호 이격된 복수의 마스크층들(207)이 존재한다. 선형 무늬(201)는 복수의 마스크층들(207) 사이로 노출된 제1 도전층(20)에 존재한다. 제1 도전층(20)을 패터닝 및 에칭하여 전극을 형성하기 위해 복수의 마스크층들(207)을 사용할 수 있다. 선형 무늬(201) 주변의 마스크층들(207)은 화상 비표시 영역(ND)에 해당되어 전극으로 사용되지 않을 수 있으므로, 경우에 따라 제거하지 않고 그냥 둘 수 있다. 이 경우, 마스크층들(207)이 잔존하는 상태에서 복수의 마스크층들(207) 사이로 노출된 제1 도전층(20)에 레이저를 주사하여 선형 무늬(201)를 형성할 수 있다.
이 경우, 주사하는 레이저의 에너지 플럭스를 1.06mJ/mm2s 내지 2.28mJ/mm2s로 조절할 수 있다. 레이저의 에너지 플럭스가 너무 적은 경우, 제1 도전층(20)에 선형 무늬가 형성되지 않는다. 또한, 레이저의 에너지 플럭스가 너무 큰 경우, 제1 도전층(20)에 면적을 가지는 결함이 형성된다. 따라서 레이저의 에너지 플럭스를 전술한 범위로 조절하여 제1 도전층(20)에 선형 무늬를 형성할 수 있다.
한편, 도 4에는 도시하지 않았지만, 기판(10)이 z축을 향하는 면에 마스크층을 형성한 후, +z축 방향으로 기판(10)을 향해 레이저를 주사하여 제1 도전층(20)에 선형 무늬(201)을 형성할 수도 있다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 통하여 전술한 도 1 내지 도 4의 플렉서블 디스플레이(100, 200)(도 1 및 도 4에 도시)의 제조 방법을 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 도 1의 플렉서블 디스플레이(100)의 개략적인 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5의 플렉서블 디스플레이(100)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 플렉서블 디스플레이(100)의 제조 방법을 다른 형태로 변형할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 플렉서블 디스플레이(100)의 제조 방법은, i) 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판을 제공하는 단계(S10), ii) 플렉서블 기판 위에 제1 도전층을 상온 증착하는 단계(S20), iii) 제1 도전층에 레이저를 주사하는 단계(S30), iv) 제1 도전층 위에 발광층을 제공하는 단계(S40), 및 v) 발광층 위에 제2 도전층을 제공하는 단계(S50)를 포함한다. 이외에, 플렉서블 디스플레이(100)의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
먼저, 단계(S10)에서는 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판을 제공한다. 플렉서블 기판은 휘어지는 특성을 가지도록 고분자 수지를 사용하여 제조한다. 휘어지는 특성만 가진다면 어떠한 유형의 고분자 수지를 사용해도 무방하다.
단계(S20)에서는 플렉서블 기판 위에 제1 도전층을 상온 증착한다. 플렉서블 기판이 열에 약한 고분자 수지로 제조되므로, 고온에서 제1 도전층을 플렉서블 기판 위에 증착할 수 없다. 따라서 상온에서 제1 도전층을 플렉서블 기판 위에 증착한다. 이 경우, 제1 도전층을 65℃ 내지 75℃에서 플렉서블 기판 위에 증착시킬 수 있다. 제1 도전층의 증착 온도가 너무 높은 경우, 고온에 취약한 플렉서블 기판이 손상될 수 있다. 또한, 제1 도전층의 증착 온도가 너무 낮은 경우, 제1 도전층이 플렉서블 기판 위에 잘 증착되지 않을 수 있다. 따라서 제1 도전층의 증착 온도를 전술한 범위로 조절한다. 한편, 예를 들면, 상온 증착시 스퍼터링 출력은 30W 내지 50W로 조절하고, 작동 압력은 약 0.5psi로 조절할 수 있다.
제1 도전층을 상온 증착하는 경우, 제1 도전층의 두께가 100nm 이하이면 제1 도전층을 비정질로 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 도전층의 두께가 150nm이고, 출력이 50W이며, 작동압력이 5.6×103torr이고, 증착 온도를 35℃ 미만으로 조절하는 경우, 제1 도전층을 비정질로 제조할 수 있다. 반대로 동일한 조건하에서 증착 온도를 75℃ 이상으로 하는 경우, 제1 도전층을 결정질로 형성할 수 있다.
단계(S30)에서는 제1 도전층에 레이저를 주사하여 선형 무늬를 형성한다. 제1 도전층에 레이저를 주사하여 선형 무늬가 형성되는지 여부를 관찰함으로써 제1 도전층에 결정이 존재하는지 확인할 수 있다. 따라서 선형 무늬에 의해 제1 도전층의 박리 강도를 확인하지 않고 바로 플렉서블 디스플레이에 사용하기에 적합한지 여부를 확인할 수 있다. 한편, 단계(S30)는 제1 도전층을 패터닝 및 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 도전층을 패터닝 및 에칭하여 제1 도전층을 전극 형태로 제조할 수 있다.
도 6은 도 5의 단계(S30)를 좀더 상세하게 설명하기 위하여 레이저 주사 단계를 좀더 개략적으로 나타낸다. 도 6의 레이저 주사 단계는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다양한 방향에서 레이저를 주사할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(20)이 형성된 플렉서블 기판(10)을 향하여 레이저를 주사할 수 있다. 즉, 레이저 주사 장치(60)를 이용하여 플렉서블 기판(10)에 레이저를 주사하여 제1 도전층(20)을 변형시킬 수 있다. 레이저 주사 장치(60)의 상세 구조는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다. 예를 들면, 레이저 주사 장치(60)를 사용하여 Nd:YAG 펄스 레이저를 조사할 수 있다. 여기서, 주사하는 레이저의 에너지 플럭스를 0.39mJ/mm2s 내지 0.66mJ/mm2s로 조절할 수 있다. 레이저의 에너지 플럭스가 너무 적은 경우, 제1 도전층(20)에 선형 무늬가 형성되지 않는다. 또한, 레이저의 에너지 플럭스가 너무 큰 경우, 제1 도전층(20)에 면적을 가지는 결함이 형성된다. 따라서 레이저의 에너지 플럭스를 전술한 범위로 조절하여 제1 도전층(20)에 선형 무늬를 형성할 수 있다. 레이저 주사 조건은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
한편, 도 5에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(200)(도 4에 도시)를 제조하기 위하여 단계(S20) 및 단계(S30) 사이에 제1 도전층 위에 상호 이격된 복수의 마스크층들을 형성하는 단계를 더 포함시킬 수도 있다. 이 경우, 복수의 마스크층들 사이로 노출된 제1 도전층에 레이저를 조사하여 선형 무늬를 형성할 수 있다.
다시 도 5로 되돌아가면, 단계(S40)에서는 제1 도전층 위에 발광층을 제공할 수 있다. 즉, 인쇄 공정 등을 이용하여 전자 수송층, 광발산층 및 정공 수송층 등을 포함하는 발광층을 제1 도전층 위에 제조할 수 있다. 발광층의 제조 공정은 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
다음으로, 단계(S50)에서는 발광층 위에 제2 도전층을 제공한다. 제2 도전층은 상온 증착 또는 라미네이션(lamination) 등의 방법을 통하여 발광층 위에 형성될 수 있다. 제2 도전층의 소재로서 전도성이 우수한 불투명 금속을 을 사용할 수 있다. 전술한 과정들을 통하여 플렉서블 디스플레이를 제조할 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
도 7은 본 발명의 실험예에서 사용한 레이저 주사 장치의 부분적인 사진이다. 레이저 주사 장치로는 Nd:YAG 펄스 레이저 장치를 사용하였다. 레이저 주사 장치는 감쇠기(attenuator)(미도시), 아이솔레이터(isolator) 및 공진기(resonator)를 포함한다. 도 7의 좌측에는 아이솔레이터를 나타내고, 도 7의 우측에는 공진기를 나타낸다. 감쇠기, 아이솔레이터 및 공진기가 차례로 연결되어 레이저 주사 장치를 형성한다.
먼저, 감쇠기를 이용하여 레이저의 밀도를 조절하였다. 감쇠기의 좌측에는 에너지 미터(energy meter)를 부착하여 최종 레이저 에너지를 측정하였다. 그리고, 아이솔레이터를 이용하여 레이저의 역주행을 차단하였다. 또한, 아이솔레이터의 전방에 부착된 컨트롤러(controller)를 이용하여 공진기에서 발생하는 에너지 밀도를 조절하였다. 또한, 공진기에서는 레이저를 생성하였다. 생성된 레이저의 파장은 1064nm이었고, 주파수는 10hZ이었다. 레이저 조사시간은 6ns이었으며, 레이저 조사반경(r)은 9.0mm이었다. 레이저 장치의 구체적인 구조 및 작동 내용은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
188㎛의 두께를 가지는 PET로 된 기판 위에 ITO를 150nm 두께로 상온 증착하였다. 그리고 ITO의 표면 온도를 상온 내지 50℃로 유지하면서 1.25초 동안 레이저를 주사하였다. PET의 유리화 온도가 100℃ 내지 125℃인 것을 고려하여 ITO의 표면 온도를 최대 80℃까지만 상승시킬 수 있었다. 즉, 기판의 온도가 너무 높지 않도록 조절하였다. 한편, 전술한 에너지 미터를 사용하여 레이저 에너지를 측정하였고, 그 값은 170mJ이었다.
한편, 실험예에 따라 제조한 ITO에 대해 박리 실험을 실시하였다. 레이저 에너지 밀도를 고정시킨 후 시간을 점차 늘리면서 ITO의 박리 강도를 측정하였다. 레이저 주사 시간을 늘릴 때마다 실험을 멈추고 광학현미경으로 ITO의 표면 박리 정도를 관찰하였다.
비교예
188㎛의 두께를 가지는 PET로 된 기판 위에 ITO를 150nm 두께로 상온 증착하였다. 그리고 ITO의 표면 온도를 50℃로 유지하면서 2.2초 동안 레이저를 주사하였다. 전술한 에너지 미터를 사용하여 레이저 에너지를 측정하였고, 그 값은 100mJ이었다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예와 동일하였다.
실험결과
조직사진 관찰결과
도 8은 실험예에 따라 제조한 ITO의 투과전자현미경 사진을 나타내고, 도 9는 비교예에 따라 제조한 ITO의 투과전자현미경 사진을 나타낸다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실험예에 따라 제조한 ITO에서는 결정들이 관찰되었다. 따라서 실험예에서는 결정질의 ITO가 형성된 것을 확인하였다. 한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 비교예에 따라 제조한 ITO에서는 비결정들이 관찰되었다. 따라서 비교예에서는 비정질의 ITO가 형성된 것을 확인하였다.
레이저 주사 실험 결과
도 10은 실험예에 따라 제조한 ITO를 레이저 주사한 경우, ITO의 확대 표면 사진을 나타내고, 도 11은 비교예에 따라 ITO를 레이저 주사한 경우, ITO의 확대 표면 사진을 나타낸다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실험예에서는 결정립계를 따라 형성된 복수의 선형 무늬들이 관찰되었다. 도 10의 사진 중앙의 갈색면은 PET 기판에 해당하였다. 따라서 결정질의 ITO에 레이저를 주사하는 경우, 선형 무늬가 형성됨을 알 수 있었다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 실험예와는 달리 일정한 면적을 가지는 결함이 관찰되었다. 즉, 비결정들이 레이저에 의해 파괴되면서 일정한 면적을 가지는 결함이 생성되었다. 도 11의 사진 중앙의 갈색면은 PET 기판에 해당하였다. 그 결과, ITO의 결정질 형성 여부를 레이저 조사를 통하여 간단하게 확인할 수 있었다.
박리 실험 결과
도 12는 실험예 및 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 12에서 사각형은 실험예를 나타내고, 삼각형은 비교예를 나타낸다.
실험예 및 비교예에 따라 제조한 ITO를 양쪽으로 잡아당겨서 ITO의 박리면적을 측정하였다. 즉, ITO의 전체 면적 중에서 ITO가 박리된 면적을 측정하였다. 도 12에 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, ITO의 박리 면적이 일정한 경우, 전체 주사 에너지가 클수록 ITO의 박리 강도가 큰 것으로 나타났다.
도 12에 도시한 바와 같이, 전체 주사 에너지가 증가함에 따라 실험예 및 비교예 각각에서의 박리 면적은 모두 증가하였다. 그러나 실험예의 경우 비교예에 비해 에너지 밀도가 약 5배 높아야 ITO에서 박리가 발생하기 시작하였다. 따라서 실험예에 따라 제조한 ITO의 박리 강도가 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 강도보다 훨씬 컸으며, 이로써 동일한 면적의 ITO 박리를 위해서는 실험예가 비교예에 비해 훨씬 많은 에너지를 필요로 하였다. 즉, 전체 주사 에너지의 증가에 따라 실험예의 결정질 ITO보다 비교예의 비정질 ITO가 더 빨리 박리된다는 것을 알 수 있었다.
도 13은 실험예에 따라 제조한 ITO의 박리 실험에 따른 표면 사진을 나타내고, 도 14는 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 실험에 따른 표면 사진을 나타낸다.
도 13 및 도 14에 각각 도시한 바와 같이, 실험예에 따라 제조한 ITO는 비교예에 따라 제조한 ITO에 비해 박리 정도가 훨씬 적었다. 좀더 구체적으로, 도 13 및 도 14에서 화살표 및 원으로 표시한 박리가 발생한 띠 부분의 수로부터 이를 알 수 있다.
도 13에 나타낸 띠의 수는 도 14에 나타낸 띠의 수보다 훨씬 적었다. 따라서 실험예에 따라 제조한 ITO의 박리 강도가 비교예에 따라 제조한 ITO의 박리 강도보다 훨씬 우수하다는 것을 알 수 있었다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10. 플렉서블 기판
20, 40. 도전층
30. 발광층
60. 레이저 주사 장치
100. 플렉서블 디스플레이
101. 판면
201. 선형 무늬
203. 비결정
205, 2051, 2053. 결정
207. 마스크층
D. 화상 표시 영역
ND. 화상 비표시 영역

Claims (14)

  1. 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판,
    상기 플렉서블 기판 위에 위치하는 제1 도전층,
    상기 제1 도전층 위에 위치한 발광층, 및
    상기 발광층 위에 위치하는 제2 도전층
    을 포함하는 플렉서블 디스플레이로서,
    상기 플렉서블 디스플레이는,
    화상 표시 영역, 및
    상기 화상 표시 영역을 둘러싸는 화상 비표시 영역
    을 포함하고,
    상기 제1 도전층은 복수의 결정들을 포함하는 광투과형 산화물로 형성되며, 상기 화상 비표시 영역에 대응하는 상기 제1 도전층은 상기 복수의 결정들의 경계에 대응하는 선형 무늬를 포함하는 플렉서블 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선형 무늬는 400배 이상의 배율로 확대하여 식별 가능한 플렉서블 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 결정들의 경계의 평균 깊이는 70nm 내지 80nm인 플렉서블 디스플레이.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 경계의 양측에 위치한 결정들은 상기 플렉서블 기판에서 멀어질수록 그 이격 거리가 점차 커지는 플렉서블 디스플레이.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결정들 중 하나 이상의 결정은 상기 플렉서블 기판의 판면에 수직인 방향과 3° 내지 8°의 각도를 이루는 플렉서블 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 상기 기판 위에 위치하는 복수의 비결정들을 더 포함하고, 상기 복수의 비결정들의 위에 상기 복수의 결정들이 위치하는 플렉서블 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선형 무늬는 상기 제1 도전층을 레이저 주사하여 형성한 플렉서블 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층 위에 위치하면서 상호 이격된 복수의 마스크층들을 더 포함하고, 상기 복수의 마스크층들 사이로 노출된 상기 제1 도전층에 상기 선형 무늬가 존재하는 플렉서블 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 산화아연(ZnO) 및 산화은(AgO)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산화물을 포함하는 플렉서블 디스플레이.
  10. 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판을 제공하는 단계,
    상기 플렉서블 기판 위에 제1 도전층을 상온 증착하는 단계,
    상기 제1 도전층에 레이저를 주사하여 선형 무늬를 형성하는 단계,
    상기 제1 도전층 위에 발광층을 제공하는 단계, 및
    상기 발광층 위에 제2 도전층을 제공하는 단계
    를 포함하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선형 무늬를 형성하는 단계에서, 상기 레이저의 에너지 플럭스는 0.39mJ/mm2s 내지 0.66mJ/mm2s인 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 도전층을 상온 증착하는 단계와 상기 선형 무늬를 형성하는 단계 사이에 상기 제1 도전층 위에 상호 이격된 복수의 마스크층들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 선형 무늬를 형성하는 단계에서, 상기 복수의 마스크층들 사이로 노출된 상기 제1 도전층에 상기 레이저를 조사하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선형 무늬를 형성하는 단계에서, 상기 레이저의 에너지 플럭스는 1.06mJ/mm2s 내지 2.28mJ/mm2s인 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 도전층을 상온 증착하는 단계에서, 상기 제1 도전층을 65℃ 내지 75℃에서 증착하는 플렉서블 디스플레이의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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