KR102000152B1 - 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자 - Google Patents

표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102000152B1
KR102000152B1 KR1020120157813A KR20120157813A KR102000152B1 KR 102000152 B1 KR102000152 B1 KR 102000152B1 KR 1020120157813 A KR1020120157813 A KR 1020120157813A KR 20120157813 A KR20120157813 A KR 20120157813A KR 102000152 B1 KR102000152 B1 KR 102000152B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
aqueous solution
flake
flakes
orbital
Prior art date
Application number
KR1020120157813A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140087468A (ko
Inventor
박종현
남보애
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020120157813A priority Critical patent/KR102000152B1/ko
Priority to CN201310704069.8A priority patent/CN103915126B/zh
Priority to US14/136,512 priority patent/US10162385B2/en
Publication of KR20140087468A publication Critical patent/KR20140087468A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102000152B1 publication Critical patent/KR102000152B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1643—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being associated to a digitizer, e.g. laptops that can be used as penpads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1652—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being flexible, e.g. mimicking a sheet of paper, or rollable
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/38—Cold-cathode tubes
    • H01J17/48—Cold-cathode tubes with more than one cathode or anode, e.g. sequence-discharge tube, counting tube, dekatron
    • H01J17/49—Display panels, e.g. with crossed electrodes, e.g. making use of direct current
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 제조공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있는 도전물질에 관한 것으로, 플레이크 형태로 분포되는 다수의 그래핀을 포함하는 그래핀 수용액; 및 상기 그래핀 수용액에 혼합되, 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이의 공간에 배치되어 상기 플레이크와 플레이크 사이에 가교(cross linking)를 형성하는 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머로 구성되며, 상기 가교는 상기 그래핀의 p-오비탈과 상기 도전성 모노머의 방향족 벤젠고리의 p-오비탈 사이에 형성되어 상기 플레이크와 플레이크를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자{CONDUCTING MATERIAL, METHOD OF FABRICATING ELECTRODE, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시소자용 도전물질과 전극형성방법에 관한 것으로, 특히 그래핀을 이용한 전기전도도가 좋고 연성 표시소자에 적용할 수 있는 표시소자용 도전물질과 전극형성방법 및 이를 구비한 표시소자에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시소자들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시소자는 액정표시소자, 전계방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이패널 및 유기전계발광 표시소자 등이있다.
이러한 평판표시소자들 중 플라즈마 디스플레이는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 애정표시소자는 반도체 공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한, 액정표시소자는 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학 소자들에 의해광 손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.
이에 비하여, 유기전계발광 표시소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광 표시소자와 유기전계발광 표시소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기전계발광 표시소자는 유기전계발광 표시소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R(Red), G(Green), B(Blue)의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기전계발광 표시소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 현재 활발하게 연구되고 있다.
이러한 유기전계발광 표시소자에서는 캐소드와 애노드 사이에 유기발광층이 배치되며, 상기 애노드으로부터 전자가 유기발광층으로 주입되고 캐소드로부터는 정공이 유기발광층으로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부로 발산하게 된다. 이때, 캐소드는 일함수(work function)가 낮은 금속으로 이루어지고 애노드는 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oixde)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 구조의 유기전계발광 표시소자는 다음과 같은 문제가 있다. 애노드로 사용되는 ITO는 금속산화물로서, 저항이 크기 때문에 신호가 지연되는 문제가 있었다. 더욱이, 근래 휠 수 있는 연성 유기전계발광 표시소자에 대한 수요가 크게 증가하고 있는데, 상기와 같은 ITO는 연성 표시소자의 전극으로 적합하지 않다는 문제도 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 제조비용이 절감되고 제조공정이 단순화된 도전물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도전물질은 플레이크를 포함하는 액상 그래핀; 및 상기 그래핀에 혼합되어 플레이크 사이에 가교(crossing linking)를 형성하는 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머로 구성된다. 이때, 상기 도전성 모노머는 PTCDA(Perylene-2,3,4,10-tetracarboxylic dianhydride), NTCDA(1,4,5,8-Naphthalene tetracarboxylic dianhydride) 또는 PTCA(3,4,9,10-Perylene Tatracarboxylic acid)로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 도전물질 형성방법은 흑연을 산화하여 액상 산화그래핀을 형성하는 단계; 산화그래핀을 환원하는 단계; 및 상기 환원된 그래핀에 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머를 혼합하여 그래핀의 플레이크 사이에 가교를 형성하는 단계로 구성된다.
상기와 같은 도전물질은 액정표시소자, 유기전계발광 표시소자, 전기영동 표시소자와 같은 다양한 표시소자의 투명전극으로 사용되거나 터치패널의 전극으로 사용될 수 있다.
본 발명에서는 산화 환원공정에 의해 플레이크형태의 다수의그래핀을 포함하는 그래핀 수용액을 형성한 후, 도전성 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머를 혼합하여 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이에 가교가 형성된 그래핀 수용액을 형성하게 된다. 이러한 그래핀 수용액은 도포에 의해 기판상에 그래핀층을 형성할 수 있게 되므로, 종래 사용하던 CVD성장법에 비해 고가의 진공장비나 고온의 공정이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있고 생산효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 도전물질 형성방법을 나타내는 플로우챠트.
도 2a는 이상적인 그래핀의 구조를 나타내는 도면.
도 2b는 산화 환원공정을 거친 그래핀의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 도전성 모노머가 혼합된 그래핀의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 도전물질이 적용된 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 도전물질이 적용된 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 종래 사용하던 ITO와 같은 금속산화물 대신 그래핀(graphene)를 사용하여 전극을 형성한다. 그래핀은 탄소원자가 한층의 벌집형태로 구성된 2차원 물질로서, 2004년에 발견된 이래 박형이면서 전기전도도와 열전도율이 높고 유연한 물질이라는 특성으로 인해 많은 연구가 되고 있다.
이러한 그래핀은 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 현재 스카치테입법과 같은 기계적 방법이나 CVD(Chemical Vapor Deposition)성장법과 같은 화화적방법이 알려져 있다.
스카치테입법은 최초의 그래핀은 형성한 방법으로서 흑연 플레이크(graphite flake), 일반적인 스카치테입, SiO2 웨이퍼를 준비한 후, 플레이크를 스카치테입에 올린 후 수 차례 접었다 폈다를 반복한다. 이후, 테입을 SiO2 웨이퍼에 올린 후 플레이크 자국이 남아있는 부분을 문질러 준 후, 한 층의 그래핀부터 다층의 그래핀이 형성된다. 그러나, 상기한 스카치테입법에 의해 제조된 그래핀은 크기와 형태를 제어할 수 없기 때문에 소자로의 응용에 어려움이 있었다.
CVD성장법은 Ni, Cu, Pt 등과 같은 탄소를 잘 흡착하는 전이금속을 촉매층으로 준비한 후 1,000℃ 이상의 고온에서 CH4, H2, Ar 등의 혼합가스를 주입하면, 고온에서 주입된 혼합가스에서 탄소가 촉매층과 반응하며, 이를 급랭시키면 촉매로부터 탄소가 떨어져 나오면서 표면에 그래핀이 성장된다. 이후, 식각용액을 활용해 촉매층이나 지지층을 제거하게 되면 그래핀을 분리하여 원하는 기판에 전사할 수 있게 된다.
그러나, 이러한 CVD성장법은 진공상태로 진행되므로, 고가의 진공장비가 필요하게 되고 고온에서 공정이 진행되므로 제조비용이 증가하는 문제가 있었다. 더욱이 진공챔버내에서 공정이 진행되므로, 대면적의 기판에 그래핀을 형성하기 위해서는 진공챔버 자체가 대형으로 되야만 하기 때문에, 실질적으로 대형의 기판이 그래핀을 형성하기에는 적합하지 않았다.
본 발명에서는 상기와 같은 기계적 방법이나 CVD성장법이 아닌 새로운 방법으로 그래핀을 형성한다. 특히, 본 발명에서는 공정이 단순화되어 저가로 그래핀의 형성이 가능하며, 대면적의 그래핀 제작이 가능하게 된다.
그래핀은 다양한 용도로 사용할 수 있다. 예를 들면, 초고속트랜지스터나 광검출기 등의 다양한 용도로 사용할 수 있다. 본 발명에서는 그래핀을 액정표시소자나 유기전계발광 표시소자, 터치패널 등의 투명전극으로 형성한다. 특히, 그래핀은 연성을 갖고 있기 때문에, 연성 표시소자의 전극으로서 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 그래핀 수용액을 형성하여, 형성된 그래핀 수용액을 도포함으로써 대면적 기판상에 전극을 형성할 수 있게 된다. 이를 위해, 본 발명에서는 그래핀 수용액에 그래핀을 플레이크를 형성한 후, 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이를 전기적으로 연결함으로써 전체적으로 전기가 도통하는 그래핀층을 형성하여 전극을 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른 그래핀 형성방법을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 강산이나 산화제 등에 의해 흑연을 산화하여 하이드록시기, 에폭사이드기, 카르복실기, 락톨기 등의 탄소에 산소기능기를 함유하는 산화그래핀(graphite oxide) 수용액을 형성한다(S101). 산화흑연은 강한 친수성을 갖기 때문에, 물분자가 산화흑연의 층과 층 사이로 용이하게 침투하게 되며, 이러한 물분자로 침투로 인해 층과 층 사이의 간격이 증가하게 되어 장시간의 교반이나 초음파 분쇄기를 이용하면 하나의 층을 쉽게 박리시킬 수 있게 된다.
이어서, 산화그래핀 수용액을 황화수소, 하이드라진, 하이드로퀴논, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 알루미늄분발과 같은 환원제 등으로 환원하여 그래핀 수용액을 형성한다(S102). 일반적으로 산화흑연은 수산기와 에폭시기, 카르복실기 등과 결합한 형태로 존재하기 때문에 그래핀 고유의 성질을 대부분 상실하게 되므로, 결합된 산화그래핀을 다시 환원시켜 산소를 포함한 작용기를 제거해 주면 다시 그래핀의 특성을 갖게 된다.
그 후, 환원된 그래핀 수용액에 도전성 모노머를 혼합하여 상기 환원된 그래핀과 결합시킨다(S103).
도 2a에 도시된 바와 같이, 이상적인 그래핀은 육각형의 벌집형태로 배치된 이차원 구조로 형성된다. 그러나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 산원과 환원과정을 거치는 경우, 그래핀은 이상적인 벌집형태로 형성되는 것이 아니라 플레이크(flake)형태로 형성된다. 즉, 그래핀이 국부적으로 형성되어 플레이크를 형성하며, 플레이크와 플레이크 사이에 공간이 발생하게 되는데, 이러한 빈 공간은 그래핀을 전극으로 형성하는 경우 저항이 증가하게 되어 전극의 도전율을 저하시키는 원인이 된다.
도전성 모노머를 혼합하면, 도 3에 도시된 바와 같이 그래핀 수용액의 플레이크와 플레이크 사이에 가교(cross linking)를 형성한다. 이때, 도전성 모노머로는 방향족벤젠고리(aromatic benzene ring)을 갖는 도전성 모노머로서, PTCDA(Perylene-2,3,4,10-tetracarboxylic dianhydride), NTCDA(1,4,5,8-Naphthalene tetracarboxylic dianhydride), PTCA(3,4,9,10-Perylene Tatracarboxylic acid) 등이 사용될 수 있다.
하기 화학식 1,2,3은 각각 상기 PTCDA, NTCDA, PTCA의 화학구조식을 나타낸다.
Figure 112012109527955-pat00001
Figure 112012109527955-pat00002
Figure 112012109527955-pat00003
상기와 같은 도전성 모노머를 플레이크형태의 그래핀 수용액에 혼합하면, 그래핀을 구성하고 있는 탄소의 최외각 전자 4개 중 3개는 sp2 혼성 오비탈(sp2 hybrid orbitals)을 형성하여 강한 공유결합인 σ결합을 형성한다. 남은 1개의 전자, 즉 탄소의 나머지 최외각 전자 1개는 p-오비탈을 형성하며 이 p-오비탈이 도전성 모노머의 p-오비탈과 π-π결합을 형성하여 그래핀의 플레이크들 사이에 가교를 형성하여 전체적인 저항이 감소하게 된다.
상기와 같이 구성된 그래핀 수용액을 기판상에 도포하고 식각하여 원하는 형태의 전극을 형성한다(S104).
그래핀 수용액의 도포는 스핀코팅, 롤코팅, 딥코팅, 스크린코팅과 같은 다양한 방법에 의해 이루어질 수도 있다. 스핀코팅은 기판을 일정 속도로 회전하는 회전판에 배치시킨 후, 회전하는 기판 상에 그래핀 수용액을 적하하여 적하된 그래핀 수용액이 퍼져 기판 전체에 도포되도록 한다. 또한, 롤코팅은 롤러의 표면에 그래핀 수용액을 도포한 후, 롤러를 기판에 접촉한 상태에서 상기 롤러를 진행하여 롤러 표면의 그래핀을 기판상에 전사함으로써 이루어진다.
딥코팅은 그래핀 수용액을 용기에 채운 후, 기판을 용기에 넣어 적심으로서 기판에 그래핀 수용액을 도포한다. 또한, 스크린코팅은 기판 상에 개구영역이 형성된 스크린을 배치한 후, 그 위에 그래핀을 배치하고 스퀴즈 등에 의해 상기 그래핀에 압력을 인가하여 개구영역을 통해 상기 그래핀 수용액이 배출되도록 함으로써 기판 위에 그래핀을 도포할 수 있게 된다.
이러한 그래핀의 도포방법은 상기와 같은 특정 방법에 한정되는 것이 아니라, 다양한 방법을 이용할 수 있게 된다.
상기와 같이 기판상에 도포된 그래핀층을 소성한 후, 사진식각방법 등과 같은 패터닝법에 의해 원하는 형상으로 패터닝함으로써 전극을 형성할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 산화 환원공정에 의해 플레이크 형태로 그래핀이 분포된 그래핀 수용액을 형성한 후, 도전성 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머를 혼합하여 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이에 가교가 형성된 그래핀 수용액을 형성하게 된다.
이러한 그래핀 수용액은 도포에 의해 기판상에 그래핀층을 형성할 수 있게 되므로, 종래 사용하던 CVD성장법에 비해 고가의 진공장비나 고온의 공정이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있고 생산효율을 향상시킬 수 있게 된다.
그래핀은 다양한 용도로 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 이러한 그래핀을 주로 표시소자나 터치패널의 전극으로 사용한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 그래핀은 도전성 모노머가 혼합되어 플레이크 사이에 가교가 형성되어 전체적으로 전기적으로 도통되어 저항이 매우 낮기 때문에, 표시소자의 전극으로 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 그래핀은 연성을 갖고 있기 때문에, 연성표시소자의 전극을 형성하는 유용한 재료가 될 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 형성된 그래핀이 실제로 적용된 표시소자에 대하여 설명한다. 본 발명의 그래핀은 모든 표시소자의 전극으로 이용될 수 있지만, 이하에는 특정 표시소자를 예를 들어 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 그래핀이 적용된 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 일반적으로 유기전계발광 표시소자는 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광하는 R,G,B의 복수의 화소로 이루어져 있지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 서로 인접하는 표시영역의 최외각 화소 및 외곽영역만을 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자(101)는 복수의 화소영역이 형성되어 실제 화상을 구현하는 표시영역과 표시영역의 외곽에 형성되어 외부로부터 인가되는 신호를 표시영역 내에 전달하는 배선 및 패드가 형성되는 외곽영역으로 이루어진다.
플라스틱과 같은 연성 무질로 이루어진 기판(110)에는 버퍼층(122)이 형성되고, 버퍼층(122) 위의 표시영역에는 구동박막트랜지스터가 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동박막트랜지스터는 R,G,B화소영역에 각각 형성되며, 상기 버퍼층(122) 위에 R,G,B 화소영역에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112)이 형성된 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층(123)과, 상기 제1절연층(123) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111)을 덮도록 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 제2절연층(124)과, 상기 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 반도체층(112)과 접촉하는 소스전극(114) 및 드레인전극(115)으로 구성된다.
버퍼층(122)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 반도체층(112)은 결정질 실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명산화물반도체로 형성할 수 있으며, 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 소스전극(114) 및 드레인전극(115)이 상기 도핑층과 접촉한다.
상기 게이트전극(111)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)은 SiO2나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO2 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스전극(114) 및 드레인전극(115)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 있다.
상기 구동박막트랜지스터가 형성된 기판(110)에는 제3절연층(126)이 형성된다. 상기 제3절연층(126)은 SiO2와 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제3절연층(126) 위에는 기판(110)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 외곽영역에는 구동박막트랜지스터의 게이터전극(111)에 주사신호를 인가하는 게이트패드와 화소전극에 신호를 인가하는 데이터패드가 형성된다.
표시영역내의 화소영역에 각각 형성되는 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)의 상부 제3절연층(126)에는 컨택홀(129)이 형성되어, 상기 제3절연층(126) 위에 형성되는 화소전극(120)이 상기 컨택홀(129)을 통해 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 전기적으로 접속된다.
표시영역내의 상기 제3절연층(126) 위의 각 화소영역의 경계에는 뱅크층(128)이 형성된다. 상기 뱅크층(128)은 일종의 격벽으로서, 각 화소영역을 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(128)은 컨택홀(129)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부에 불량이 발생하는 것을 방지한다.
표시영역에는 화소전극(120)이 형성된다. 상기 화소전극(120)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 이루어지고 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 접속되어 외부로부터 화상신호가 인가된다.
유기발광부(125)는 뱅크층(128) 사이의 화소전극(120) 위에 형성된다. 상기 유기발광부(125)는 각각 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기발광부(125)에는 유기발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 형성될 수도 있을 것이다.
또한, 유기발광층은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 백색 유기발광층의 하부, 예를 들어 절연층(124) 위의 R,G,B 서브화소영역에는 각각 R,G,B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 이러한 백색 유기발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 표시영역의 유기발광부(125) 위에는 공통전극(130)이 형성된다. 상기 공통전극(130)은 도전성 모노머가 혼합된 그래핀으로 이루어진다. 이때, 전극은 그래핀 수용액을 도포하고 소성한 후, 패터닝함으로써 형성된다. 상기 그래핀은 종래 사용되던 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 산화금속물질에 비해 도전성이 좋기 때문에, 대형 유기전계발광 표시소자를 제작했을 때 저항에 의한 신호지연을 방지할 수 있게 된다. 또한, 그래핀으로 형성된 공통전극(130)은 ITO나 IZO이 비해 연성이 강하기 때문에, 완성된 유기전계발광 표시소자를 사용자가 사용할 때 표시소자를 구부리는 등의 충격을 가했을 때 충격에 의해 공통전극(130)의 파손이 발생하지 않게 된다.
이때, 상기 공통전극(130)이 유기발광부(125)의 캐소드이고 화소전극(120)이 애노드로서, 공통전극(130)과 화소전극(120)에 전압이 인가되면, 상기 공통전극(130)으로부터 전자가 유기발광부(125)로 주입되고 화소전극(120)으로부터는 정공이 유기발광부(125)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 공통전극(130)의 상부방향)로 출사하게 된다.
외곽영역과 표시영역의 제3절연층(126) 상부, 공통전극(130)과 뱅크층(128) 상부에는 기판(110) 전체에 걸쳐서 제1보호층(passivation layer;141)이 형성된다. 상기 제1보호층(141)은 SiO2나 SiNx와 같은 무기물질로 형성된다.
또한, 상기 제1보호층(141) 위에는 폴리머 등의 유기물질로 이루어진 유기층(143)이 형성되고 그 위에 SiO2나 SiNx와 같은 무기물질로 이루어진 제2보호층(144)이 형성된다.
상기 제2보호층(144) 위에는 접착제가 도포되어 접착층(146)이 형성되며, 그 위에 보호필름(148)이 배치되어, 상기 접착층(146)에 의해 보호필름(148)이 부착된다.
상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(146)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 또한, 상기 접착제로서 광경화성 수지를 사용할 수도 있으며, 이 경우 접착층에 자외선과 같은 광을 조사함으로써 접착층(146)을 경화시킨다.
상기 접착층(146)은 기판(110) 및 보호필름(148)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 146의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.
상기 보호필름(148)은 접착층(146)을 봉지하기 위한 봉지캡(encapsulation cap)으로서, PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수 있다.
상기 보호필름(148) 상부에는 편광판(150)이 부착된다. 상기 편광판(152)은 유기전계발광 표시소자로부터 발광된 광은 투과하고 외부로부터 입사되는 광은 반사하지 않도록 하여, 화질을 향상시킨다.
도 5는 본 발명의 그래핀이 적용된 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 이때의 액정표시소자는 터치패널이 적용된 액정표시소자이다. 통상적으로 터치패널은 구동소자와 터치센서가 모두 표시소자 외부에 형성되는 온-셀방식과 구동소자와 터치센서가 모두 표시소자 내부에 형성되는 인-셀방식이 존재하지만, 도면의 터치패널은 터치센서가 표시소자의 내부에 내장되고 구동전극은 표시소자 외부에 형성되는 하이브리드 구조이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1기판(210)에는 센서전극(228) 및 박막트랜지스터가 형성된다. 상기 박막트랜지스터는 제1기판(210)위에 형성된 게이트전극(211)과, 상기 게이트전극(211)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(222)과, 상기 게이트절연층(222) 위에 형성된 반도체층(212)과, 상기 반도체층(212)위에 형성된 소스전극(214) 및 드레인전극(215)으로 이루어진다.
상기 박막트랜지스터 위에는 제1기판(210) 전체에 걸쳐 보호층(224)이 형성된다. 상기 보호층(224) 위에는 일정 폭을 갖는 띠형상의 공통전극(226) 및 화소전극(227)이 서로 평행하게 배치되어 제1기판(210)의 표면과 횡전계가 공통전극(226) 및 화소전극(227) 사이에 형성된다. 이때, 상기 화소전극(227)은 보호층(224)에 형성된 컨택홀(225)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(215)과 전기적으로 접속되어 외부로부터 화상신호가 상기 박막트랜지스터를 통해 화소전극(227)에 인가된다.
상기 공통전극(226)과 화소전극(227)은 도전성 모노머가 혼합된 그래핀으로 이루어진다. 이때, 공통전극(226)과 화소전극(227)은 그래핀 수용액을 도포하고 소성한 후, 패터닝함으로써 형성된다. 상기 그래핀은 도전성이 좋기 때문에, 대형 유기전계발광 표시소자를 제작했을 때 저항에 의한 신호지연을 방지할 수 있게 된다. 또한, 그래핀으로 형성된 공통전극(226)과 화소전극(227)은 연성이 좋기 때문에, 완성된 액정표시소자를 사용자가 사용할 때 표시소자를 구부리는 등의 충격을 가했을 때 충격에 의해 공통전극(226)과 화소전극(227)의 파손이 발생하지 않게 된다.
제2기판(230) 내측에는 블랙매트릭스(234)와 컬러필터층(236)이 형성된다. 상기 블랙매트릭스(234)는 Cr이나 CrOx로 이루어진 것으로, 표시소자의 게이트라인과 데이터라인 형성영역, 박막트랜지스터 형성영역과 같이 화상비표시영역으로 광이 투과하는 것을 차단하여 화질이 저하되는 것을 방지한다. 컬러필터층(236)은 R,G,B 컬러필터층으로 이루어져 실제 화상을 구현한다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(236) 위에는 컬러필터층(236)을 보호하고 표면을 편평하게 하기 위한 오버코터층(overcoat layer)가 형성될 수도 있다.
제2기판(230) 외측에는 구동전극(238)이 형성된다. 상기 구동전극(238)은 도전성 모노머가 혼합된 그래핀으로 이루어져 제2기판(230)의 외측면에 설정 폭을 띠형상으로 복수개 형성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2기판(230)의 외측, 즉 구동전극(238) 위에는 투명한 접착물질(Optical Clear Adhesive)가 도포되고 그 위에 보호 유리나 보호필름이 부착된다. 또한, 제1기판(210)과 제2기판(230) 사이에는 은도트(Ag dot)가 형성되어 은도트를 통해 상기 구동전극(238)에 일정한 전류를 공급한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 도전성 모노머가 혼합된 그래핀으로 투명전극을 형성하며, 이러한 투명전극은 액정표시소자, 유기전계발광 표시소자 등과 같은 각종 표시소자의 전극으로 형성되며, 터치패널과 같은 기능성 패널의 전극으로도 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 플레이크 형태로 분포되는 다수의 그래핀을 포함하는 그래핀 수용액; 및
    상기 그래핀 수용액에 혼합되, 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이의 공간에 배치되어 상기 플레이크와 플레이크 사이에 가교(cross linking)를 형성하는 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머로 구성되며,
    상기 가교는 상기 그래핀의 p-오비탈과 상기 도전성 모노머의 방향족 벤젠고리의 p-오비탈 사이에 형성되어 상기 플레이크와 플레이크를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 도전물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 모노머는 PTCDA(Perylene-2,3,4,10-tetracarboxylic dianhydride), NTCDA(1,4,5,8-Naphthalene tetracarboxylic dianhydride) 또는 PTCA(3,4,9,10-Perylene Tatracarboxylic acid)인 것을 특징으로 하는 도전물질.
  3. 흑연을 산화하는 단계;
    산화된 흑연의 층을 박리하여 산화그래핀 수용액을 형성하는 단계;
    상기 산화그래핀 수용액을 환원하여 플레이크 형태의 다수의 그래핀을 포함하는 그래핀 수용액을 형성하는 단계; 및
    상기 환원된 그래핀 수용액에 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머를 혼합하여 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이에 가교(cross linking)를 형성하는 단계로 구성되며,
    상기 가교는 상기 그래핀의 p-오비탈과 상기 도전성 모노머의 방향족 벤젠고리의 p-오비탈 사이에 형성되어 상기 플레이크와 플레이크를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 도전물질 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도전성 모노머는 PTCDA(Perylene-2,3,4,10-tetracarboxylic dianhydride), NTCDA(1,4,5,8-Naphthalene tetracarboxylic dianhydride) 또는 PTCA(3,4,9,10-Perylene Tatracarboxylic acid)인 것을 특징으로 하는 도전물질 형성방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 산화그래핀을 환원하는 단계는 황화수소, 하이드라진, 하이드로퀴논, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 알루미늄분발로 이루어진 일군으로부터 선택된 산화제를 사용하여 산화그래핀을 환원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전물질 형성방법.
  6. 화상을 구현하는 표시패널; 및
    상기 표시패널에 형성된 투명전극으로 구성되며,
    상기 투명전극은 플레이크 형태로 분포되는 다수의 그래핀을 포함하는 그래핀 수용액 및 상기 그래핀 수용액에 혼합되어 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이의 공간에 배치되어 상기 플레이크와 플레이크 사이에 가교(cross linking)를 형성하는 방향족 벤젠고리를 포함하는 도전성 모노머로 이루어지며,
    상기 가교는 상기 그래핀의 p-오비탈과 상기 도전성 모노머의 방향족 벤젠고리의 p-오비탈 사이에 형성되어 상기 플레이크와 플레이크를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표시패널은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, 전기영동 표시패널, 플라즈마 표시패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  8. 제6항에 있어서, 투명한 터치전극을 포함하는 터치패널을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 터치패널의 터치전극은 플레이크 형태로 배치되는 다수의 그래핀을 포함하는 그래핀 수용액 및 상기 그래핀의 플레이크와 플레이크 사이의 공간에 배치되고 방향족 벤젠고리를 포함하여 상기 방향족 벤젠고리의 p-오비탈이 상기 그래핀의 오비탈과 가교를 형성하는 도전성 모노머로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시소자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 그래핀의 플레이트들은 평면상에 배치되어, 상기 가교에 의해 평면에서 수평으로 연결되는 것을 특징으로 하는 도전물질.
  11. 제1항에 있어서, 상기 그래핀을 구성하는 탄소의 최외각 전자 1개가 도전성 모노머의 방향족 벤젠고리의 p-오비탈과 π-π결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 도전물질.
KR1020120157813A 2012-12-31 2012-12-31 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자 KR102000152B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157813A KR102000152B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자
CN201310704069.8A CN103915126B (zh) 2012-12-31 2013-12-19 导电材料、制造电极的方法和具有其的显示器件
US14/136,512 US10162385B2 (en) 2012-12-31 2013-12-20 Conductive material, method of fabricating electrode, and display device having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120157813A KR102000152B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140087468A KR20140087468A (ko) 2014-07-09
KR102000152B1 true KR102000152B1 (ko) 2019-07-15

Family

ID=51016831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120157813A KR102000152B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10162385B2 (ko)
KR (1) KR102000152B1 (ko)
CN (1) CN103915126B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531905B1 (ko) * 2014-01-09 2015-06-26 코닝정밀소재 주식회사 유리기판 보호패드 및 대면적 유리기판 보호패드 제조방법
KR102293981B1 (ko) 2014-10-13 2021-08-26 엘지디스플레이 주식회사 유기발광표시패널 및 그 제조방법
KR102266779B1 (ko) * 2014-12-26 2021-06-21 엘지디스플레이 주식회사 도전성 필름, 이의 제조방법 및 도전성 필름을 포함하는 표시장치
CN106773443A (zh) * 2016-04-27 2017-05-31 广州奥翼电子科技股份有限公司 一种石墨烯电子纸及石墨烯电子纸显示屏

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080279756A1 (en) 2007-05-08 2008-11-13 Aruna Zhamu Method of producing exfoliated graphite, flexible graphite, and nano-scaled graphene platelets
US20110189452A1 (en) 2009-07-31 2011-08-04 Vorbeck Materials Corp. Crosslinked Graphene and Graphite Oxide
US20120164539A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Aruna Zhamu Surface -controlled lithium ion-exchanging energy storage device
CN102650917B (zh) 2011-02-28 2015-12-16 乐金显示有限公司 包括触摸屏的液晶显示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070157873A1 (en) * 2003-09-12 2007-07-12 Hauptmann Jonas R Method of fabrication and device comprising elongated nanosize elements
JP4895482B2 (ja) * 2003-11-27 2012-03-14 富士通コンポーネント株式会社 タッチパネル及びその製造方法
CN101783275A (zh) * 2009-06-30 2010-07-21 四川虹欧显示器件有限公司 一种透明电极及包含其的等离子显示屏
US8293607B2 (en) * 2010-08-19 2012-10-23 International Business Machines Corporation Doped graphene films with reduced sheet resistance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080279756A1 (en) 2007-05-08 2008-11-13 Aruna Zhamu Method of producing exfoliated graphite, flexible graphite, and nano-scaled graphene platelets
US20110189452A1 (en) 2009-07-31 2011-08-04 Vorbeck Materials Corp. Crosslinked Graphene and Graphite Oxide
US20120164539A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Aruna Zhamu Surface -controlled lithium ion-exchanging energy storage device
CN102650917B (zh) 2011-02-28 2015-12-16 乐金显示有限公司 包括触摸屏的液晶显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103915126A (zh) 2014-07-09
US20140184948A1 (en) 2014-07-03
CN103915126B (zh) 2016-06-29
US10162385B2 (en) 2018-12-25
KR20140087468A (ko) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6490623B2 (ja) 有機電界発光表示素子及びその製造方法
US10312306B2 (en) Organic light emitting diode display device
CN104124259B (zh) 有机发光二极管显示装置及其制造方法
CN104218055B (zh) 有机发光显示装置及其制造方法
CN109309101B (zh) 显示面板及显示装置
US9379350B2 (en) Dual mode display apparatus and method of manufacturing the same
US8946699B2 (en) Display device, light-emitting device, lighting device, and electronic appliance
US20120097927A1 (en) Organic Light Emitting Diode Display
JP2008021653A (ja) 有機発光表示装置及びその製造方法
TW200843117A (en) Semiconductor device and display device
CN102544056A (zh) 有机发光显示装置及其制造方法
KR101503313B1 (ko) 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법
CN103081159B (zh) 有机发光器件及其制备方法
CN1652643A (zh) 电光装置、其制造方法以及电子设备
CN103794628A (zh) 有机发光显示装置及其制造方法
KR20090128301A (ko) 유기발광다이오드 표시소자
KR20130137455A (ko) 유기전계발광 표시소자
KR20130117112A (ko) 유기발광 디스플레이 장치의 제조방법
KR102000152B1 (ko) 표시소자용 도전물질과 전극 형성방법, 이를 구비한 표시소자
KR102100656B1 (ko) 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법
US20190181385A1 (en) Display Apparatus
US7355204B2 (en) Organic device with environmental protection structure
CN101751832B (zh) 有机发光二极管显示器
US8686443B2 (en) Organic light-emitting display device
TW201034182A (en) Display device and backplane

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant