KR101934026B1 - 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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윤창진
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Abstract

본 발명은 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법{ELECTRODE OR WIRING COMPRISING AMORPHOUS METAL LAYER, FLEXIBLE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장은 대면적이 용이하고 경량화가 가능한 평판 디스플레이 위주로 급속히 변화하고 있다. 이러한 평판 디스플레이에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Electro Luminescence Display; OLED) 등이 있다. 이 평판 디스플레이는 다수의 박막을 지지하는 지지체로 유리 기판을 이용한다. 유리기판은 그 두께를 박형화하는데 한계가 있고, 박형화하더라도 내구성 및 유연성이 없어 쉽게 깨지는 문제점이 있다.
이로 인하여 최근에는 유연 디스플레이로 구현하기 위하여 내구성 및 유연성이 없는 유리 기판 대신에 플라스틱 또는 금속 호일 등과 같이 얇으면서 내구성이 강한 재료를 기판으로 사용하는 유연 디스플레이가 대두되고 있다.
이로 인하여 상기 평판 디스플레이의 기존 유리 기판을 대신하여 유연한 고분자 기판이나, 얇은 금속막 기판위에 회로 및 발광물질을 박막형태로 입히는 유연 디스플레이가 대두되고 있다.
그러나 이와 같은 경우 일정이상 디바이스가 구부러질 경우 박막의 기계적 한계로 인하여 제한적 유연성을 제공하며, 완전 유연한 영상 인터페이스 구현에도 한계가 있다. 또한, 이러한 디스플레이의 제한적 유연성은 디스플레이를 포함하는 전자 디바이스의 휴대성 및 착용성을 떨어뜨려, 언제 어디서나 정보를 제공받는데 한계가 있다.
상기와 같이 고분자 기판 이외에도 유기 발광층 및 유기 불활성화층 등 유기 재료를 사용하여 유연 디스플레이를 구현하려 하였다. 그러나 유기 재료의 전기 전도성은 금속 배선만큼 높지 않기 때문에 디스플레이의 금속 배선을 유기 재료로 치환하는 것은 쉽지 않았다.
또한, 금속 배선의 파단변형 한계는 약 1%이기 때문에 디스플레이 패널이 구부러지면 금속 배선은 파손되거나 절단될 가능성이 높아. 이에 실리콘 질화물을 아직 이용하고 있는 다른 부품이 있지만, 이것도 균열이 발생할 가능성이 있다.
따라서 금속 배선만큼 우수한 전기 전도성을 유지하면서 휨 또는 구부림에 의한 배선의 파손이나 절단이 발생하지 않는 굴곡 가능한 유연 디스플레이 소자들이 필요한 실정이다.
일본공개특허 제2010-152004호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비정질 금속층 및 결정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 급냉 등의 극한 온도변화 없이 용이하게 제조된 비정질 금속을 이용하여 유연 디스플레이 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 결정질 금속층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속층은 2종 이상 금속의 합금인 비정질 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 2종 이상 금속은 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속은 FeZr, CuZr, CoTi, NiTi, FeNbAl, LaAlCu, Al-Sc, ZrTiCuNiBe, AuSi, TiCoPdZr 및 MgZnCa에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 비정질 금속층 및 결정질 금속층이 적층된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 코어 쉘 구조이며,
상기 코어와 쉘은 각각 비정질 금속층 및 결정질 금속층에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 비정질 금속층의 두께는 1 내지 500㎚이고,
상기 결정질 금속층의 두께는 1 내지 300㎚일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극은 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인에서 선택되고,
상기 배선은 데이터 라인, 스캔 라인, 소스 라인 및 드레인 라인에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자 제조방법은 기판 상에 비정질 금속층을 코팅하여 전극 또는 배선을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속층은 2종 이상 금속을 동시에 증착하여 비정질 금속이 형성되면서 비정질 금속층이 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속층은 2종 이상 금속을 혼합용융시켜 비정질 금속이 형성한 후 상기 비정질 금속을 코팅한 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 2종 이상 금속은 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 증착은 0.001 내지 700Torr 압력하에 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 유연 디스플레이 소자는 결정질 금속층이 더 코팅된 전극 또는 배선을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유연 디스플레이 소자는 유연하고 스트레쳐블한 특성을 갖는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 유연 디스플레이 소자는 초기저항이 낮고, 장기적으로 구부림, 늘림 등의 외력에 의한 물리적 특성이 저감되지 않는다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 유연 디스플레이 소자의 제조방법은 복잡한 공정이 필요하지 않은 비정질 금속을 제조하여 비정질 금속층을 용이하게 형성할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 등가회로 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 디스플레이 소자의 저항변화 값과 실험 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 디스플레이 소자의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 디스플레이 소자가 수직형 박막 트랜지스터로 적용된 단면도 모식도이다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기존에는 유연 디스플레이를 구현하기 위하여 소자들의 유연한 금속을 대체하여 유기 재료를 사용하는 방법을 사용하였으나, 이는 금속재료만큼의 전기전도성을 갖기 어려운 문제점이 있었다. 이에 유기재료의 사용보다 금속재료를 계속 사용하거나 혼합하여 사용하게 되었으나, 금속재료는 파단변형 한계가 낮아 파손되거나 절단되어 균열이 발생할 가능성이 높아 이를 대체할만한 물질이 필요한 실정이었다.
이에 본 발명에서는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 제공한 유연 디스플레이 소자를 사용함에 따라 유연하고 스트레쳐블한 특성을 가지고, 장기적으로 구부림, 늘림 등의 외력을 가하여도 물리적 특성의 저감을 방지할 수 있는 유연 디스플레이 소자를 제공하고자 한다. 특히, 본 발명의 비정질 금속층에 포함되는 비정질 금속은 기존의 용융된 금속을 극한 온도차를 주어 급냉각을 통하여 제조되는 복잡한 공정이 제공되는 것과 달리 원자크기가 3족이상 차이나는 2종 이상의 금속을 동시증착 또는 혼합용융하여 합금함으로써 용이하게 비정질 금속이 제공될 수 있도록 제조하였다.
본 발명을 구체적으로 설명하면,
본 발명에 따른 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 비정질 금속층은 비정질 금속을 포함하고, 상기 비정질 금속은 액체와 같이 흐트러진 원자 배열을 갖는 것이다. 이와 같이 유연 디스플레이 소자에 비정질 금속을 포함하는 비정질 금속층이 포함된 전극 또는 배선을 제공함으로써 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 유연성과 스트레쳐블한 특성이 부여될 수 있다. 이에 따라 구부림, 늘림 등의 외력을 가하여도 유연 디스플레이 소자의 열화가 적고, 장기적으로도 물리적 특성 저감이 방지되어 우수한 물성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속은 2종 이상 금속의 합금일 수 있다. 상기 금속은 주기율표 상 1 내지 17족 내에 있는 비금속을 제외한 금속일 수 있고, 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이 후 금속 및 준금속 등에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 2종 이상 금속은 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다. 또한, 3종 이상의 금속은 2종 이상의 금속이 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다. 상기와 같은 원자번호 차이가 나면 원자크기의 차이에 의해 상이한 2종 이상의 금속 간에 혼합용융 또는 동시증착 시 용이하게 비정질 금속이 제조될 수 있고, 금속들이 균일하게 비정질화될 수 있어 바람직하다.
기존의 비정질 금속은 극한 온도차로 급냉각하여 비정질화됨으로써 높은 온도에 취약하여 높은 온도에서는 결정금속으로 돌아가는 확률이 높은 문제점이 있었다. 이와 달리 본 발명의 비정질 금속은 상술한 바와 같이 3족 이상의 원자번호의 차이가 나는 2종 이상의 금속을 혼합용융 또는 동시증착 함으로써 용이하게 비정질 금속이 제조될 뿐만 아니라 높은 온도에서도 결정화되지 않는 조성으로 균질하게 비정질화가 가능하다. 이에 따라 유연 디스플레이의 구동 중 발생되는 열에 의하여 변형이 발생되지 않고, 장기적으로도 우수한 물성 지속성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속은 구체적인 예를 들어, FeZr, CuZr, CoTi, NiTi, FeNbAl, LaAlCu, Al-Sc, ZrTiCuNiBe, AuSi, TiCoPdZr 및 MgZnCa등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상술한 바와 같은 비정질 금속을 포함하는 비정질 금속층이 포함된 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자는 외력을 가하여 늘릴 경우 우수한 유연하고, 스트레쳐블하여 전도도의 변화없이 높은 전도성이 유지될 뿐만 아니라 파괴되거나 절단되는 등의 균열이 발생하지 않아 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자는 결정질 금속층을 더 포함하는 전극 또는 배선을 포함할 수 있다. 구체적으로는 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층과 결정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함할 수 있다.
상기 비정질 금속층과 결정질 금속층은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 비정질 금속층 및 결정질 금속층이 적층된 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는 비정질 금속층을 기판 상에 증착 후 상기 비정질 금속층 상에 결정질 금속층이 순차적으로 적층된 것일 수 있다. 이와 반대로 결정질 금속층을 기판 상에 증착 후 비정질 금속층이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 2층으로 적층되는 것 외에도 3층이상으로 적층될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 비정질 금속층과 결정질 금속층이 순서에 상관없이 2가지 층을 포함되도록 적층된 구성일 수 있다. 바람직하게는 비정질 금속층과 결정질 금속층이 교호 적층된 것일 수 있다. 구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같은 적층구성으로 구성될 수 있다.
또 다른 본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 코어 쉘 구조이며, 상기 코어와 쉘은 각각 비정질 금속층 및 결정질 금속층에서 선택되는 것일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 코어로 비정질 금속층을 구성할 경우 코어를 감싸는 쉘로 결정질 금속층을 구성하여 비정질 금속층을 결정질 금속층을 감싸는 구조로 구성될 수 있다. 이와 반대로 비정질 금속층과 결정질 금속층의 위치가 변경될 수 있다.
상기와 같이 비정질 금속층과 결정질 금속층이 모두 포함될 경우 비정질 금속층을 단일층으로 포함될 때보다 현저히 초기저항을 감소시킬 수 있으며, 더욱 향상된 기계적 강도 및 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 물리적 외력을 가하더라도 장기적으로 우수한 기계적 강도, 유연성 및 스트레쳐블성이 저감되지 않고 유지될 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 비정질 금속층의 두께는 1 내지 500㎚일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 300㎚일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 결정질 금속층의 두께는 1 내지 300㎚일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 300㎚일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 범위의 두께를 가질 경우 기판 또는 각각의 층간의 결착력이 높아지고, 반복적인 물리적 외력에도 적은 열화로 우수한 유연성 및 스트레쳐블한 특성이 유지될 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자는 신율을 가하였을 때, 면 저항 변화값(△Rs)은 하기 식 1과 같다.
[식 1]
Figure 112017092222863-pat00001
상기 식 1에 있어서,
상기 Rs0은 유연 디스플레이 소자에 신율을 가하지 않았을 때 면 저항 값이고, 상기 Rs40은 유연 디스플레이 소자에 신율 40%로 늘렸을 때 면 저항 값이다.
바람직하게는 면 저항 변화값(△Rs)은 250이하일 수 있다. 상기와 같은 면 저항 변화값을 가질 경우 물리적 외력에도 적은 열화를 갖고, 장기적으로도 우수한 유연성 및 스트레쳐블한 특성이 유지될 수 있어 바람직하다.
구체적으로는 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 신율 40%로 늘어나더라도 면 저항 변화값이 낮고, 우수한 스트레쳐블한 특성을 갖는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 신율 40%까지 늘렸을 때 면 저항 값은 1,500Ω/□이하 일 수 있다. 구체적으로는 100 내지 1,500Ω/□, 바람직하게는 100 내지 1,100Ω/□일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자는 상술한 바와 같은 전극 또는 배선을 포함할 수 있다. 상기 전극은 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인 등에서 선택될 수 있고, 상기 배선은 데이터 라인, 스캔 라인, 소스 라인 및 드레인 라인 등에서 선택될 수 있다. 이와 같은 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자는 우수한 유연성 및 스트레쳐블한 특성이 확보됨으로써 늘림 또는 구부림 등의 물리적 외력이 가해지더라도 저항이 낮고, 우수한 전기 전도도가 유지될 수 있어 바람직하다.
구체적으로는 도 1에 도시된 바와 같이 어드레싱 박막 트랜지스터(Addressing Thin Film Transistor, Addressing TFT), 드라이빙 박막 트랜지스터(Driving Thin Film Transistor, Driving TFT), 유기발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED)로 이루어진 OLED 디스플레이의 등가회로(a), 박막 트랜지스터의 문턱전압 보상 전기 회로망이 포함되어 있는 4개의 박막 트랜지스터와 유기발광 다이오드가 존재하는 디스플레이의 등가회로(b)에서 사용되는 전극 또는 배선에 비정질 금속층을 포함하여 제공될 수 있다.
이와 같은 유연 디스플레이 소자는 하기의 방법을 통해 제조될 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐, 기 공지된 기술이라면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다.
구체적으로 설명하면,
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자 제조방법은 기판 상에 비정질 금속층을 코팅하여 전극 또는 배선을 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 비정질 금속층은 비정질 금속을 포함하고, 상기 비정질 금속은 액체와 같이 흐트러진 원자 배열을 갖는 것이다. 이와 같이 유연 디스플레이 소자에 비정질 금속을 포함하는 비정질 금속층이 포함된 전극 또는 배선을 제공함으로써 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 유연성과 스트레쳐블한 특성이 부여될 수 있다. 이에 따라 구부림, 늘림 등의 외력을 가하여도 유연 디스플레이 소자의 물리적 특성 저감을 방지하고 우수한 물성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 기판은 비정질 금속층이 형성되기 위한 기판이며, 유연 디스플레이 소자의 유연성을 위하여 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들어, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산 및 나노셀룰로오스 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 기판의 두께는 유연성을 가지면서도, 기계적 안정성을 유지할 수 있을 정도라면 특별히 한정하진 않으나, 예를 들면 1 내지 500 ㎛, 바람직하게는 1 내지 300 ㎛, 더욱 바람직하게는 50 내지 300 ㎛일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
기존에는 유연 디스플레이를 구현하기 위하여 소자들의 유연한 고분자 기판을 사용하거나 금속을 대체하여 유기 재료를 사용하는 방법을 사용하였다. 전자의 경우 유연성에 한계가 있었고, 특히, 후자의 경우 금속재료만큼의 전기전도성을 갖기 어려운 문제점이 있었다. 이에 유기재료의 사용보다 금속재료를 계속 사용하거나 혼합하여 사용하게 되었으나, 금속재료는 파단변형 한계가 낮아 파손되거나 절단되어 균열이 발생할 가능성이 높아 이를 대체할만한 물질이 필요한 실정이었다.
이에 본 발명에서는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 제공한 유연 디스플레이 소자를 사용함에 따라 유연하고 스트레쳐블한 특성을 가져 구부림, 늘림 등의 외력을 가하여도 물리적 특성의 저감을 방지할 수 있는 유연 디스플레이 소자를 제공하고자 한다. 특히, 본 발명의 비정질 금속층에 포함되는 비정질 금속은 기존의 용융된 금속을 극한 온도차를 주어 급냉각하여 제조되는 복잡한 공정으로 제공되는 것과 달리 원자크기가 3족이상 차이나는 2종 이상의 금속을 합금함으로써 용이하게 비정질 금속이 제공될 수 있도록 제조하였다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속은 2종 이상 금속의 합금으로 제될 수 있다. 상기 금속은 주기율표 상 1 내지 17족 내에 있는 비금속을 제외한 금속일 수 있고, 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이 후 금속 및 준금속 등에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 2종 이상 금속은 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다. 또한, 3종 이상의 금속은 2종 이상의 금속이 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 것일 수 있다. 상기와 같은 원자번호 차이가 나면 원자크기의 차이에 의해 상이한 2종 이상의 금속 간에 혼합용융 또는 동시증착 시 용이하게 비정질 금속이 제조될 수 있고, 금속들이 균일하게 비정질화될 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 코팅하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅, 오프셋 프린팅, 스핀코팅(Spin Coating), 스크린프린팅 기술(Screen Printing Technique), 물리적 증착(Sputtering), 열 증착(Thermal Evaporation), 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition), 전기도금(Electrodeposition) 및 스프레이 코팅(Spray coating) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방법을 통하여 코팅될 수 있다. 바람직하게는 균일하게 코팅되고, 기판 상에 밀착력 향상을 위하여 물리적 증착(Sputtering) 방법으로 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 비정질 금속층 형성방법의 구체적인 예를 들면, 본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속층은 2종 이상 금속을 동시에 증착하여 비정질 금속이 형성되면서 비정질 금속층이 코팅되는 것일 수 있다.
또 다른 본 발명의 일 양태에 따른 상기 비정질 금속층은 2종 이상 금속을 혼합용융시켜 형성된 비정질 금속을 코팅하는 것일 수 있다.
상기와 같이 비정질 금속층이 형성될 경우 기존의 용융된 금속을 극한 온도차를 주어 급냉각하여 제조되는 복잡한 공정으로 제공되는 비정질 금속과 달리 원자크기가 3족이상 차이나는 2종 이상의 금속을 합금함으로써 용이하게 비정질 금속이 제공될 수 있다. 이로써 균질하게 비정질화된 비정질 금속이 제공되어 기계적 강도가 우수하면서 유연성과 스트레쳐블한 특성을 갖는 비정질 금속층이 형성될 수 있다.
본 발명에 일 양태에 따른 상기 증착은 0.001 내지 700Torr일 수 있고, 0.001 내지 100Torr일 수 있고, 구체적으로는 바람직하게 3mTorr 내지 7mTorr 압력하에 수행되는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 3mTorr, 5mTor 또는 7mTorr 압력하에 수행될 수 있다. 또한, 상기 증착은 20 내지 300℃, 바람직하게는 20 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 20 내지 30℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 유연 디스플레이 소자의 제조방법은 상기 결정질 금속층이 더 코팅되어 형성될 수 있다. 구체적으로는 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층과 결정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선이 형성될 수 있다.
상기 비정질 금속층과 결정질 금속층은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 비정질 금속층 및 결정질 금속층을 적층시킬 수 있다. 더욱 구체적으로는 비정질 금속층을 기판 상에 코팅한 후 상기 비정질 금속층 상에 결정질 금속층을 순차적으로 적층시킬 수 있다. 이와 반대로 결정질 금속층을 기판 상에 코팅한 후 비정질 금속층을 순차적으로 적층시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 2층으로 적층시키는 것 외에도 3층이상으로 적층시킬 수 있다. 구체적인 예를 들어, 비정질 금속층과 결정질 금속층이 순서에 상관없이 2가지 층을 포함하는 적층구성으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 비정질 금속층과 결정질 금속층을 교호 적층시킬 수 있다.
또 다른 본 발명의 일 양태에 따른 상기 전극 또는 배선은 코어 쉘 구조이며, 상기 코어와 쉘은 각각 비정질 금속층 및 결정질 금속층에서 선택되는 것일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 코어로 비정질 금속층을 구성할 경우 코어를 감싸는 쉘로 결정질 금속층을 구성하여 비정질 금속층을 결정질 금속층을 감싸는 구조로 구성될 수 있다. 이와 반대로 비정질 금속층과 결정질 금속층의 위치가 변경될 수 있다.
상기와 같이 비정질 금속층과 결정질 금속층이 모두 포함될 경우 비정질 금속층을 단일층으로 포함될 때보다 현저히 초기저항을 감소시킬 수 있으며, 더욱 향상된 기계적 강도 및 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 물리적 외력을 가하더라도 장기적으로 우수한 기계적 강도, 유연성 및 스트레쳐블한 특성이 저감되지 않고 유지될 수 있어 바람직하다.
따라서 본 발명의 일 양태에 따라 상술한 바와 같이 제조된 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함함으로써 우수한 유연성 및 스트레쳐블한 특성을 갖고, 외력이 가해지더라도 장기적으로 낮은 저항값이 유지되면서 우수한 열 전도도 또는 전기전도도를 유지할 수 있다.
이에 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 웨어러블 디바이스, 유연 디스플레이 등의 기술분야에 적용되어도 우수한 특성이 장기적으로 유지될 수 있어 바람직하다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
두께 300㎛의 폴리디메틸실록산(Sylgard 184,다우 코닝) 기판 상에 백금(2인치 스퍼터 타겟, 태원과학)을 증착하여 50㎚의 결정질 금속층을 형성하였다. 상기 제 1결정질 금속층 상에 FeZr(66:33wt%)타겟(태원과학) 비정질금속을 이용하여 증착하여 100㎚의 비정질 금속층을 게이트 전극이자 배선으로 형성하였다. 이후 SiO2 300nm를 Gate insulator로 스퍼터링하였으며, IZO(indium zinc oxide) 채널층을 스퍼터링하고, 게이트 전극과 동일한 방식으로 소스/드레인 전극 및 배선을 형성하였다. 상기 증착 조건은 기본 진공도: 3x10-9, 작업 진공도: 3x10-3 Torr에서 이루어지며, 비정질 금속은 40W, 결정질 금속은 10W의 전력으로 상온/Ar 분위기에서 수행하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 결정질 금속층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 비정질 금속층을 대신하여 탄탈럼층(99.9% 태원과학)을 형성한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 백금을 대신하여 금을 이용하여 결정질 금속층을 형성하고, 비정질 금속층을 대신하여 티타늄층(99.9% 태원과학)을 형성한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실험예 1] 신율에 따른 면 저항 비교.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 2, 비교예 1 및 비교예 2와 같이 제조된 전극을 신율에 따라 면 저항을 측정하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 실시예 1은 길이의 40%까지 늘려도 면 저항의 변화가 적은 것으로 물리적 외력에도 우수한 전기 전도도를 유지할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 실시예 2의 경우 실시예 1보다 초기저항값은 높았지만, 장기적으로 물리적 외력을 가하였을 때에도 우수한 전기 전도도를 유지할 수 있었다.
이에 반해, 비교예 1의 경우 길이의 20%까지 늘어났을 때 균열이 발생하여 면 저항이 증가하면서 전기 전도도를 유지하지 못하였다. 또한, 비교예 2의 경우도 길이의 10%까지 늘어났을 때 균열이 발생하다가 20%이상 늘어났을 때 파단되어 면 저항을 측정할 수 없었다. 이와 같이 비교예 1과 비교예 2는 결정질 금속층만으로 적층됨에 따라 유연성과 스트레쳐블한 특성이 발현되지 않아 늘림과 같은 외력에 의하여 균열 및 파단이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명의 유연 디스플레이 소자는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함함으로써 우수한 유연성 및 스트레쳐블한 특성을 갖고, 외력이 가해지더라도 장기적으로 낮은 저항값이 유지되면서 우수한 열 전도도 또는 전기전도도를 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법가 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 2종 이상 금속을 동시에 증착하여 형성되거나, 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 2종 이상 금속을 혼합용융시켜 형성된 비정질 금속을 포함하는 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하고,
    상기 전극 또는 배선은 코어 쉘 구조이거나, 비정질 금속층과 결정질 금속층이 교호 적층된 3층 이상의 적층구조이며,
    상기 코어가 비정질 금속층일 때, 상기 쉘이 결정질 금속층이고,
    상기 코어가 결정질 금속층일 때, 상기 쉘이 비정질 금속층인 유연 디스플레이 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비정질 금속은 FeZr, CuZr, CoTi, NiTi, FeNbAl, LaAlCu, Al-Sc, ZrTiCuNiBe, AuSi, TiCoPdZr 및 MgZnCa에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 유연 디스플레이 소자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 비정질 금속층의 두께는 1 내지 500㎚이고,
    상기 결정질 금속층의 두께는 1 내지 300㎚인 유연 디스플레이 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전극은 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인에서 선택되고,
    상기 배선은 데이터 라인, 스캔 라인, 소스 라인 및 드레인 라인에서 선택되는 유연 디스플레이 소자.
  10. 기판 상에 코어가 비정질 금속층일 때, 쉘이 결정질 금속층이고, 코어가 결정질 금속층일 때, 쉘이 비정질 금속층인 코어 쉘 구조이거나, 비정질 금속층과 결정질 금속층이 교호 적층된 3층 이상의 적층구조의 전극 또는 배선을 형성하고,
    상기 비정질 금속층은 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 2종 이상 금속을 동시에 증착하여 비정질 금속이 형성되면서 비정질 금속층이 코팅되거나, 각각 3족 이상의 원자번호 차이를 갖는 2종 이상 금속을 혼합용융시켜 비정질 금속을 형성한 후 상기 비정질 금속을 코팅한 것인 유연 디스플레이 소자 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 증착은 0.001 내지 700Torr의 압력하에 수행되는 것인 유연 디스플레이 소자 제조방법.
  15. 삭제
KR1020170121747A 2017-09-21 2017-09-21 비정질 금속층을 포함하는 전극 또는 배선을 포함하는 유연 디스플레이 소자 및 이의 제조방법 KR101934026B1 (ko)

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