KR102005484B1 - 입체형 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

입체형 표시 장치는, 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부를 포함하며 다면체로 구성되고 일면에 복수의 화소가 형성되는 가요성 기판과, 복수의 평탄부에 대응하여 가요성 기판의 일면에 위치하는 복수의 강성 기판과, 복수의 화소로 주사 신호를 공급하는 주사 구동부와, 복수의 화소로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함한다.

Description

입체형 표시 장치 및 이의 제조 방법 {CUBIC DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 기재는 입체형 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가요성 기판을 이용한 입체형 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 표시 장치의 재료와 구동 기술 및 공정 기술 등이 발달하면서 표시 장치의 박형화가 이루어지고 있다. 또한, 가요성 기판을 이용하여 표시면을 구부리거나 접을 수 있는 입체형 표시 장치에 대한 연구도 활발하게 진행 중이다.
가요성 기판은 일반적으로 폴리이미드(polyimide)와 같은 플라스틱 필름으로 형성된다. 그런데 이러한 가요성 기판은 수분 침투에 취약하므로 표시 특성과 사용 수명 관점에서 장기적인 신뢰성이 저하된다.
본 기재는 표시 품질을 높이고 사용 수명을 늘려 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 입체형 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 기재의 일 실시예에 따른 입체형 표시 장치는 ⅰ) 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부를 포함하며 다면체로 구성되고, 일면에 복수의 화소가 형성되는 가요성 기판과, ⅱ) 복수의 평탄부에 대응하여 가요성 기판의 일면에 위치하는 복수의 강성 기판과, ⅲ) 복수의 화소로 주사 신호를 공급하는 주사 구동부와, ⅳ) 복수의 화소로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함한다.
복수의 평탄부와 복수의 굽힘부는 다면체의 전개도 형태로 제작되고, 가요성 기판은 복수의 굽힘부의 구부러짐에 의해 다면체로 구성될 수 있다. 가요성 기판은 복수의 평탄부 각각의 적어도 일측 가장자리에 형성된 접합부를 포함하며, 접합부는 복수의 평탄부 중 어느 한 평탄부의 내측에 중첩되어 고정될 수 있다.
복수의 화소는 다면체의 내측을 향한 가요성 기판의 일면에 위치하며, 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부에 걸쳐 연속으로 배치될 수 있다. 복수의 화소 각각은 투명한 화소 전극과, 화소 전극 상에 형성된 유기 발광층과, 유기 발광층 상에 형성된 반사형 공통 전극을 포함하며, 가요성 기판을 향해 빛을 방출할 수 있다.
가요성 기판과 복수의 화소 사이에 베리어층이 위치하고, 복수의 화소 위로 박막 봉지층이 위치할 수 있다. 박막 봉지층은 주사 구동부와 데이터 구동부 중 어느 하나를 덮을 수 있다. 주사 구동부와 데이터 구동부는 다면체의 내측을 향한 가요성 기판의 일면에 위치하며, 복수의 평탄부 중 적어도 하나의 평탄부에 주사 신호와 데이터 신호를 공급할 수 있다.
주사 구동부와 데이터 구동부 중 어느 하나는 접합부 상에 위치하고, 다른 하나는 복수의 평탄부 중 일부의 평탄부 상에 위치하거나 복수의 굽힘부 중 일부의 굽힘부 상에 위치할 수 있다. 다른 한편으로, 주사 구동부와 데이터 구동부는 접합부 상에 위치하며, 강성 기판은 주사 구동부 및 데이터 구동부가 형성된 접합부에 대응하여 가요성 기판의 일면에 위치할 수 있다.
주사 구동부와 데이터 구동부는 서로 나란하게 위치할 수 있다. 주사 구동부와 복수의 화소 사이에 제1 방향을 따라 형성된 복수의 제1 주사 신호선과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성된 복수의 제2 주사 신호선이 위치하고, 데이터 구동부와 복수의 화소 사이에 제1 방향을 따라 형성된 복수의 데이터 신호선이 위치할 수 있다.
복수의 제1 주사 신호선과 복수의 제2 주사 신호선 사이에 절연막이 위치하고, 복수의 제2 주사 신호선 각각은 절연막에 형성된 비아 홀을 통해 복수의 제1 주사 신호선 각각에 전기적으로 연결될 수 있다.
강성 기판은 다면체의 바깥을 향한 가요성 기판의 일면에 위치하며, 가요성 기판과 강성 기판 사이에 투명 접합층이 형성될 수 있다. 본 기재의 일 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 제조 방법은, 강성 기판을 배치하는 단계와, 강성 기판 위에 투명 접합층과 가요성 기판을 형성하는 단계와, 가요성 기판 위에 복수의 화소와 주사 구동부 및 데이터 구동부를 형성하는 단계와, 강성 기판과 가요성 기판을 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부 및 복수의 접합부를 포함하는 다면체의 전개도 형태로 절단하는 단계와, 강성 기판의 일부를 제거하여 복수의 평탄부의 외면에 강성 기판을 잔류시키는 단계와, 가요성 기판을 구부리고 접어 다면체를 구성하는 단계를 포함한다.
가요성 기판 위에 복수의 화소를 형성하는 단계에서, 강성 기판과 가요성 기판은 다면체의 전개도를 복수개 포함하는 크기로 형성될 수 있다. 복수의 화소와 주사 구동부 및 데이터 구동부는 가요성 기판이 다면체를 구성할 때 다면체의 내측을 향하는 일면에 형성될 수 있다.
복수의 화소는 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부에 걸쳐 연속으로 배치될 수 있다. 가요성 기판과 복수의 화소 사이에 베리어층이 형성되고, 복수의 화소 위로 박막 봉지층이 형성될 수 있다.
주사 구동부와 데이터 구동부 중 어느 하나는 복수의 접합부 중 일부의 접합부 상에 위치하고, 다른 하나는 복수의 평탄부 중 일부의 평탄부 상에 위치하거나 복수의 굽힘부 중 일부의 굽힘부 상에 위치할 수 있다.
다른 한편으로, 주사 구동부와 데이터 구동부는 복수의 접합부 중 일부의 접합부 상에서 나란히 위치하고, 강성 기판의 일부를 제거하는 단계에서 복수의 평탄부 및 일부의 접합부의 외면에 강성 기판을 잔류시킬 수 있다. 다면체를 구성하는 단계에서 접합부는 평탄부의 내측으로 접힌 후 평탄부에 접합될 수 있다.
강성 기판은 수분 침투가 거의 없으므로 구동 회로부와 유기 발광 다이오드로 외부 수분이 침투하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서 입체형 표시 장치는 구동 회로부와 유기 발광 다이오드의 특성 변화를 최소화하여 표시 품질을 높이고 사용 수명을 늘릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 가요성 기판이 펼쳐진 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 기준으로 절개한 입체형 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 가요성 기판의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시한 입체형 표시 장치의 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 3에 도시한 입체형 표시 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 11은 도 10에 도시한 제3 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시한 제4 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 10에 도시한 제4 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 10에 도시한 제5 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 15는 도 10에 도시한 제6 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “상에” 또는 “위에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, “~ 상에” 또는 “~ 위에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 가요성 기판이 펼쳐진 상태를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 기준으로 절개한 입체형 표시 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 입체형 표시 장치(100)는 다면체 형태로 이루어진다. 예를 들어, 입체형 표시 장치(100)는 사면체, 육면체, 팔면체, 다각형 기둥, 다각형 뿔 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 도 1에서는 육면체 형태로 이루어진 입체형 표시 장치(100)를 예로 들어 도시하였다.
입체형 표시 장치(100)는 가요성 기판(10)과, 가요성 기판(10)에 형성된 복수의 화소와 주사 구동부(20a~20c) 및 데이터 구동부(30a~30c)를 포함한다. 가요성 기판(10)은 폴리이미드 등의 플라스틱 소재로 형성될 수 있으며, 외력에 의해 쉽게 휘어지는 성질을 지니므로 구부러지거나 접혀 다면체 형태를 이룰 수 있다. 가요성 기판(10)은 복수의 평탄부(11a~11f)와 복수의 굽힘부(12)를 포함한다.
평탄부(11a~11f)와 굽힘부(12)는 다면체의 전개도 형태로 제작될 수 있다. 즉 가요성 기판(10)은 복수의 평탄부(11a~11f)와, 일 방향을 따라 이웃한 두 개의 평탄부 사이에 하나의 굽힘부(12)(최초에는 평탄한 상태)가 위치하는 전개도 형태로 평탄하게 제작될 수 있다(도 2 및 도 3 참조). 그리고 가요성 기판(10)은 이후 굽힘부(12)의 구부러짐에 의해 복수의 평탄부(11a~11f)가 서로간 일정한 각도를 가지도록 변형되어 다면체로 구성된다.
도 2에서는 6개의 평탄부(11a~11f)가 굽힘부(12)를 사이에 두고 T자 모양으로 배열된 가요성 기판(10)을 예로 들어 도시하였다. 가요성 기판(10)에서 평탄부(11a~11f)의 개수 및 평탄부(11a~11f)와 굽힘부(12)의 전개도 형태는 도 2에 도시한 예로 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.
가요성 기판(10)의 일면에는 복수의 평탄부(11a~11f)와 복수의 굽힘부(12)에 걸쳐 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 유기 발광 다이오드가 연속으로 형성된다. 도 3에서는 복수의 박막 트랜지스터를 하나의 박막 트랜지스터층(16)으로 개략화하여 도시하였고, 복수의 유기 발광 다이오드를 하나의 유기 발광 다이오드층(17)으로 개략화하여 도시하였다.
입체형 표시 장치(100)에서 하나의 화소는 적어도 2개의 박막 트랜지스터(스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터)와 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 구동 회로부와, 구동 트랜지스터와 연결된 유기 발광 다이오드(L1)를 포함한다.
유기 발광 다이오드(L1)는 가요성 기판(10)의 일면에 형성된 화소 전극(171)과, 화소 전극(171) 상에 형성된 유기 발광층(172)과, 유기 발광층(172) 상에 형성된 공통 전극(173)을 포함한다. 화소 전극(171)과 공통 전극(173)으로부터 주입된 정공과 전자가 유기 발광층(172)에서 결합하여 여기자(exciton)를 생성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광이 이루어진다.
이때 화소 전극(171)은 빛을 투과하는 투명한 도전막으로 형성되고, 공통 전극(173)은 빛을 반사하는 금속막으로 형성된다. 이로써 유기 발광층(172)에서 생성된 빛은 공통 전극(173)에 의해 반사되고, 화소 전극(171)과 가요성 기판(10)을 투과하여 가요성 기판(10)의 외측으로 방출된다. 즉 입체형 표시 장치(100)는 다면체의 외부를 향해 빛을 방출하여 소정의 이미지를 표시할 수 있다.
이와 같이 복수의 평탄부(11a~11f)와 복수의 굽힘부(12)에 걸쳐 복수의 화소가 연속으로 배치된다. 따라서 입체형 표시 장치(100)는 평탄부(11a~11f)뿐만 아니라 굽힘부(12)에서도 이미지를 표시할 수 있으므로 다면체의 비발광 영역을 최소화할 수 있으며, 복수의 평탄부(11a~11f)와 복수의 굽힘부(12) 전체에서 연결된 하나의 이미지를 표시할 수 있다.
가요성 기판(10)과 박막 트랜지스터층(16) 사이에는 베리어층(15)이 위치한다. 베리어층(15)은 실리콘산화물과 실리콘질화물의 적층막으로 형성될 수 있으며, 가요성 기판(10)에 포함된 이물질 등이 박막 트랜지스터층(16)으로 확산되는 것을 억제하는 기능을 한다. 그리고 유기 발광 다이오드층(17) 위로 박막 봉지층(18)이 위치한다.
박막 봉지층(18)은 적어도 하나의 유기막과 적어도 하나의 무기막이 하나씩 교대로 적층된 구성으로 이루어질 수 있다. 유기막은 고분자로 형성되며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌, 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나로 형성되는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 무기막은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 예를 들어, 무기막은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 박막 봉지층(18) 가운데 외부로 노출된 최상층은 유기 발광 다이오드층(17)에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기막으로 형성될 수 있다.
가요성 기판(10)은 평탄부(11a~11f)의 적어도 일측 가장자리에 형성된 접합부(13)를 포함한다. 접합부(13)는 다면체를 구성할 때 평탄부(11a~11f)에 중첩되어 부착되는 영역으로서 화소를 구비하지 않으며, 평탄부(11a~11f)의 내측에 중첩되어 다면체 밖에서 보이지 않는다. 따라서 가요성 기판(10)은 접합부(13)를 이용하여 복수의 평탄부(11a~11f)를 고정시킴으로써 일체화된 다면체를 구성할 수 있다. 평탄부(11a~11f)와 접합부(13) 사이에도 굽힘부(12)가 위치한다.
주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)는 가요성 기판(10)의 내면에 형성되어 다면체의 내부를 향하는 면에 위치한다. 또한, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c) 중 적어도 하나는 접합부(13) 상에 형성되어 평탄부(11a~11f)의 내측에 중첩되어 위치할 수 있다. 접합부(13) 상에 형성된 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c) 중 적어도 하나는 다면체의 외부에서 관찰되지 않으므로 다면체의 비발광 영역을 최소화할 수 있다.
도 2에서는 주사 구동부(20a~20c)가 복수의 평탄부(11a~11f) 중 일부의 평탄부(11a~11c) 상에 위치하고, 데이터 구동부(30a~30c)가 복수의 접합부(13) 중 일부의 평탄부(11a~11c)와 인접한 세 개의 접합부(13) 상에 위치하는 경우를 예로 들어 도시하였다. 도 2에서 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 주사 구동부(20a~20c) 및 데이터 구동부(30a~30c)의 개수와 설치 위치는 도시한 예로 한정되지 않으며, 다양하게 변할 수 있다.
주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30~30c)는 복수의 신호선을 통해 복수의 화소와 연결되어 복수의 화소로 주사 신호와 데이터 신호를 각각 공급할 수 있다.
다른 한편으로, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)는 복수의 화소로 주사 신호와 데이터 신호를 무선으로 공급할 수 있다. 이를 위해 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c) 및 복수의 화소들에 적절한 단거리 무선 통신 기술이 적용될 수 있다. 이 경우 복수의 신호선을 생략할 수 있으므로 공간적인 제약이 감소되고, 신호선에 의한 다면체의 비발광 영역 확대를 막을 수 있다.
도 4는 도 2에 도시한 가요성 기판의 부분 확대도이다.
도 2와 도 4를 참고하면, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)는 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부의 접합부(13)에 데이터 구동부(30a~30c)가 위치하고, 일부의 접합부(13)와 이웃한 일부의 평탄부(11a~11c)에서 주사 구동부(20a~20c)가 데이터 구동부(30a~30c)와 나란하게 위치할 수 있다.
이 경우 가요성 기판(10)의 일측 가장자리에 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)를 근접 배치할 수 있으므로, 복수의 평탄부(11a~11f)와 복수의 굽힘부(12) 중 주사 구동부(20a~20c)가 형성된 부분을 제외한 나머지 영역 전체로 복수의 화소를 연속으로 형성할 수 있다. 따라서 입체형 표시 장치(100)는 다면체에서 연결된 하나의 이미지를 표시할 수 있다.
일반적으로 주사 신호선과 데이터 신호선은 서로 직교하므로 주사 구동부와 데이터 구동부는 서로 수직인 방향으로 배치된다. 그런데 본 실시예의 입체형 표시 장치(100)에서는 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)가 나란하게 위치하므로 신호선의 방향을 조절할 필요가 있다.
도 4를 참고하면, 가요성 기판(10)의 일면에는 데이터 구동부(30b)와 연결되고 제1 방향을 따라 형성된 복수의 데이터 신호선(D1~D9)과, 주사 구동부(20b)와 연결되고 제1 방향을 따라 형성된 복수의 제1 주사 신호선(SV1~SV9)과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성된 복수의 제2 주사 신호선(S1~S9)이 형성될 수 있다. 복수의 제1 주사 신호선(SV1~SV9) 각각은 복수의 제2 주사 신호선(S1~S9) 각각에 전기적으로 연결되며, 제2 주사 신호선(S1~S9)과 데이터 신호선(D1~D9)이 교차하는 영역마다 하나의 화소가 위치한다.
복수의 데이터 신호선(D1~D9)과 복수의 제1 주사 신호선(SV1~SV9)은 제1 배선층에 형성되고, 복수의 제2 주사 신호선(S1~S9)은 제2 배선층에 형성된다. 그리고 제1 배선층과 제2 배선층 사이에 절연막(19)이 위치한다. 복수의 제1 주사 신호선(SV1~SV9) 및 이에 대응하는 복수의 제2 주사 신호선(S1~S9) 각각이 교차하는 위치에서 절연막(19)에 비아 홀(CH1~CH9)이 형성되고, 비아 홀(CH1~CH9)에 도전 물질이 채워져 제1 주사 신호선(SV1~SV9)과 이에 대응하는 제2 주사 신호선(S1~S9)이 전기적으로 연결된다.
따라서 주사 구동부(20b)에서 생성된 주사 신호는 복수의 제2 주사 신호선(S1~S9)을 통해 제2 방향을 따라 복수의 화소들로 전달되고, 데이터 구동부(30b)에서 생성된 데이터 신호는 복수의 데이터 신호선(D1~D9)을 통해 제1 방향을 따라 복수의 화소들로 전달된다. 또한, 가요성 기판(10)의 일면에는 각 화소에 화소 전압을 전달하기 위하여 전원전압 배선(ELVDD)이 형성된다.
다시 도 2를 참고하면, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)는 평탄부(11a~11f)마다 하나씩 구비되지 않고 적어도 하나의 평탄부(11a~11f)를 관할하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시한 6개의 평탄부(11a~11f)를 제1 평탄부 내지 제6 평탄부(11a~11f)로 명칭하면, 제1 평탄부(11a)와 제2 평탄부(11b) 및 제3 평탄부(11c) 각각에 제1 주사 구동부(20a)와 제2 주사 구동부(20b) 및 제3 주사 구동부(20c)가 위치한다. 그리고 제1 평탄부 내지 제3 평탄부(11a~11c)와 이웃한 3개의 접합부(13) 각각에 제1 데이터 구동부(30a)와 제2 데이터 구동부(30b) 및 제3 데이터 구동부(30c)가 위치한다.
제1 주사 구동부(20a)와 제1 데이터 구동부(30a)는 제1 평탄부(11a)에 형성된 화소들에 신호를 공급하고, 제3 주사 구동부(20c)와 제3 데이터 구동부(30c)는 제3 평탄부(11c)에 형성된 화소들에 신호를 공급한다. 그리고 제2 평탄부(11b)의 신호선들은 제4 평탄부(11d)와 제5 평탄부(11e) 및 제6 평탄부(11f)까지 연장 형성된다. 따라서 제2 주사 구동부(20b)와 제2 데이터 구동부(30b)는 제2 평탄부(11b)와 제4 평탄부 내지 제6 평탄부(11d, 11e, 11f)에 위치하는 화소들에 신호를 공급한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 입체형 표시 장치(100)는 복수의 평탄부(11a~11f)에 대응하여 위치하는 복수의 강성 기판(40)을 포함한다. 강성 기판(40)은 각 평탄부(11a~11f)의 외측에 위치하며, 투명한 유리 소재로 형성될 수 있다. 가요성 기판(10)과 강성 기판(40) 사이에는 투명 접합층(41)이 위치한다. 강성 기판(40)의 크기는 평탄부(11a~11f)의 크기와 같을 수 있다.
가요성 기판(10)은 두께가 얇기 때문에 가요성 기판(10) 위에 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1)를 형성할 경우, 제조 과정에서 가해지는 열과 압력에 의해 휘거나 변형될 수 있다. 또한, 가요성 기판(10)은 수분 침투에 취약하므로 내면에 베리어층(15)을 형성하여도 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1)로 외부의 수분이 침투하여 특성이 열화될 수 있다.
강성 기판(40)은 입체형 표시 장치(100)의 제조 초기 단계에서 가요성 기판(10)보다 큰 면적을 갖는 일체형 기판으로 제작된다. 그리고 이러한 강성 기판(40) 위에 가요성 기판(10)이 고정된 후 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1)의 제조 공정에 투입된다. 제조 공정에서 가요성 기판(10)은 강성 기판(40)에 의해 지지되어 평탄한 상태를 유지하므로, 제조 공정에서 발생할 수 있는 휘어짐이나 변형을 방지할 수 있다.
강성 기판(40)은 가요성 기판(10) 위에 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1)가 형성된 이후 복수의 굽힘부(12)에 대응하는 부위가 선택적으로 제거되어 평탄부(11a~11f)의 외면에 잔류한다. 강성 기판(40)을 절단 및 제거하는 과정에서 레이저 절단 장치가 사용될 수 있다.
강성 기판(40)은 수분 침투가 거의 없으므로 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1) 및 주사 구동부(20a~20c)로 외부 수분이 침투하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서 입체형 표시 장치(100)는 구동 회로부와 유기 발광 다이오드(L1) 및 주사 구동부(20a~20c)의 특성 변화를 최소화하여 표시 품질을 높이고 사용 수명을 늘릴 수 있다.
또한, 입체형 표시 장치(100)는 강성 기판(40)에 의해 수분 침투가 차단되므로 베리어층(15)을 생략하거나 얇게 형성할 수 있으며, 일체로 접합된 다면체 구조로 인해 유기 발광 다이오드층(17)이 밀봉되므로 박막 봉지층(18)을 생략하거나 얇게 형성할 수 있다. 이와 같이 입체형 표시 장치(100)는 표시 특성과 수명 관점에서 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 상기에서는 주사 구동부(20a~20c)가 강성 기판(40)이 부착된 평탄부(11a~11c)에 위치하는 경우를 설명하였으나, 주사 구동부(20a~20c)는 평탄부(11a~11c) 이외에 굽힘부(12) 또는 접합부(13)에 위치할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도로서, 가요성 기판이 펼쳐진 상태의 확대 단면을 나타낸다. 제2 실시예의 입체형 표시 장치는 주사 구동부(20a~20c)의 위치를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
도 5를 참고하면, 제2 실시예에서 주사 구동부(20a~20c)는 평탄부(11a~11c)와 접합부(13) 사이의 굽힘부(12)에 위치한다. 도 2의 경우 평탄부(11a~11c) 중 주사 구동부(20a~20c)가 위치하는 영역에서는 이미지를 표시할 수 없으나, 도 5의 경우에는 평탄부(11a~11c) 전체에서 이미지를 표시할 수 있다. 따라서 다면체의 비발광 영역을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도로서, 가요성 기판이 펼쳐진 상태의 확대 단면을 나타낸다. 제3 실시예의 입체형 표시 장치는 주사 구동부(20a~20c)의 위치를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
도 6을 참고하면, 제3 실시예에서 주사 구동부(20a~20c)는 데이터 구동부(30a~30c)와 함께 접합부(13)에 위치한다. 접합부(13)에 고정된 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)는 평탄부(11a~11c)의 내측에 중첩되어 다면체 밖에서 보이지 않는다. 제3 실시예의 경우에도 평탄부(11a~11c) 전체에서 이미지를 표시하여 다면체의 비발광 영역을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 확대 단면도로서, 가요성 기판이 펼쳐진 상태의 확대 단면을 나타낸다. 제4 실시예의 입체형 표시 장치는 접합부(13)에 대응하는 가요성 기판(10)의 일면에 강성 기판(40)이 위치하는 것을 제외하고 전술한 제3 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
도 7을 참고하면, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)가 장착된 접합부(13)의 외측에 강성 기판(40)이 추가로 위치하며, 접합부(13)와 강성 기판(40) 사이에 투명 접합층(41)이 형성된다. 접합부(13)에 부착된 강성 기판(40)이 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)로 외부 수분이 침투하는 것을 차단하므로, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)의 특성 변화를 최소화할 수 있다.
전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 입체형 표시 장치에서 박막 봉지층(18)은 주사 구동부(20a~20c) 위에도 형성될 수 있다. 즉 박막 봉지층(18)은 유기 발광 다이오드층(17)과 더불어 주사 구동부(20a~20c)까지 덮을 수 있도록 박막 트랜지스터층(16)보다 넓게 형성될 수 있다. 이 경우 주사 구동부(20a~20c)에 대한 투습 방지 효과를 높일 수 있다. 도 3과 도 5 내지 도 7에서 주사 구동부(20a~20c)를 덮는 박막 봉지층(18) 부위를 점선으로 도시하였다.
전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 입체형 표시 장치에서 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
도 8은 도 1에 도시한 입체형 표시 장치의 화소 회로를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 3에 도시한 입체형 표시 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 8과 도 9를 참고하면, 화소는 유기 발광 다이오드(L1)와 구동 회로부(T1, T2, C1)를 포함한다. 유기 발광 다이오드(L1)는 화소 전극(171)과 유기 발광층(172) 및 공통 전극(173)을 포함한다. 구동 회로부(T1, T2, C1)는 적어도 2개의 박막 트랜지스터(스위칭 트랜지스터(T1) 및 구동 트랜지스터(T2))와 적어도 하나의 캐패시터(C1)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 제2 주사 신호선(S1)과 데이터 신호선(D1)에 연결되고, 제2 주사 신호선(S1)에 입력되는 스위칭 전압에 따라 데이터 신호선(D1)에서 입력되는 데이터 전압을 구동 트랜지스터(T2)로 전송한다. 캐패시터(C1)는 스위칭 트랜지스터(T1)와 전원전압 배선(ELVDD)에 연결되며, 스위칭 트랜지스터(T1)로부터 전송받은 전압과 전원전압 배선(ELVDD)에 공급되는 전압의 차이에 해당하는 전압을 저장한다.
구동 트랜지스터(T2)는 전원전압 배선(ELVDD)과 캐패시터(C1)에 연결되어 캐패시터(C1)에 저장된 전압과 문턱 전압의 차이의 제곱에 비례하는 출력 전류(IOLED)를 유기 발광 다이오드(L1)로 공급하고, 유기 발광 다이오드(L1)는 출력 전류(IOLED)에 비례하는 세기로 발광한다. 구동 트랜지스터(T2)는 게이트 전극(161)과 소스/드레인 전극(162, 163)을 포함하며, 화소 전극(171)은 구동 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(163)에 연결될 수 있다.
도 8에 나타낸 화소 회로와 도 9에 나타낸 입체형 표시 장치의 단면 구조는 하나의 예시일 뿐이며, 본 실시예의 입체형 표시 장치는 전술한 예로 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체형 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 10을 참고하면, 입체형 표시 장치의 제조 방법은 강성 기판을 배치하는 제1 단계(S10)와, 강성 기판 위에 투명 접합층과 가요성 기판을 형성하는 제2 단계(S20)와, 가요성 기판 위에 복수의 화소와 주사 구동부 및 데이터 구동부를 형성하는 제3 단계(S30)를 포함한다. 또한, 입체형 표시 장치의 제조 방법은 강성 기판과 가요성 기판을 다면체의 전개도 형태로 절단하는 제4 단계(S40)와, 강성 기판의 일부를 제거하여 평탄부의 외면에 강성 기판을 잔류시키는 제5 단계(S50)와, 가요성 기판을 구부리고 접어 다면체를 구성하는 제6 단계(S60)를 포함한다.
도 10에 도시한 제3 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11을 참고하면, 제1 단계(S10)에서 강성 기판(40)은 투명한 유리 소재로 형성되고, 제2 단계(S20)에서 가요성 기판(10)은 폴리이미드와 같은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 제3 단계(S30)에서 가요성 기판(10) 상에 복수의 화소와 주사 구동부(20b) 및 데이터 구동부(30b)가 형성된다.
복수의 화소 각각은 적어도 두 개의 박막 트랜지스터와 적어도 하나의 캐패시터 및 유기 발광 다이오드를 포함한다. 도 11에서는 복수의 박막 트랜지스터를 하나의 박막 트랜지스터층(16)으로 개략화하여 도시하였고, 복수의 유기 발광 다이오드를 하나의 유기 발광 다이오드층(17)으로 개략화하여 도시하였다.
가요성 기판(10)과 박막 트랜지스터층(16) 사이에는 실리콘산화물 또는 실리콘질화물 등의 무기물로 형성된 베리어층(15)이 위치한다. 그리고 유기 발광 다이오드층(17) 위에는 복수의 화소를 덮어 밀봉시키는 박막 봉지층(18)이 위치한다. 박막 봉지층(18)은 주사 구동부(20a~20c)까지 덮도록 형성될 수 있다. 주사 구동부(20b)와 데이터 구동부(30b)는 가요성 기판(10) 상에 직접 형성되거나, 별도의 구동 IC 칩으로 형성된 후 가요성 기판(10)에 연결 설치될 수 있다.
제3 단계(S30)에서 가요성 기판(10)은 강성 기판(40)에 의해 지지되어 평탄한 상태를 유지한다. 따라서 가요성 기판(10) 위에 복수의 화소를 형성하는 과정에서 가요성 기판(10)에 열과 압력이 가해지더라도 이로 인해 가요성 기판(10)이 휘어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 12와 도 13은 각각 도 10에 도시한 제4 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 평면도와 단면도이다.
도 12와 도 13을 참고하면, 제4 단계(S40)에서 강성 기판(40)과 가요성 기판(10)은 다면체의 전개도 형태로 절단된다. 즉 제4 단계(S40)에서 강성 기판(40)과 가요성 기판(10)은 복수의 평탄부(11a~11f)와, 이웃한 두 개의 평탄부 사이에 위치하는 굽힘부(12)(제4 단계에서는 평탄한 상태)와, 각 평탄부(11a~11f)의 적어도 일측 가장자리에 형성된 복수의 접합부(13)를 포함하도록 절단된다.
제1 단계(S10)의 강성 기판(40)과 제2 단계(S20)의 가요성 기판(10)은 다면체의 전개도를 복수개 포함하는 크기로 형성될 수 있다. 즉 제1 단계(S10)의 강성 기판(40)과 제2 단계(S20)의 가요성 기판(10)은 원장 기판의 형태로 제작되고, 제4 단계(S40)의 절단 과정을 거쳐 복수개의 전개도 형태로 분리될 수 있다.
도 14는 도 10에 도시한 제5 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 14를 참고하면, 제5 단계(S50)에서 강성 기판(40) 중 복수의 굽힘부(12) 및 복수의 접합부(13)에 대응하는 부위가 절단 및 제거된다. 이로써 강성 기판(40)은 복수개로 분리되고, 복수의 강성 기판(40)은 평탄부(11a~11f)의 외면에만 선택적으로 잔류한다. 제4 단계(S40)와 제5 단계(S50)의 절단 과정에서 레이저 절단 장치가 사용될 수 있으며, 제5 단계(S50)에서 투명 접합층(41)의 일부는 강성 기판(40)과 함께 제거된다.
도 15는 도 10에 도시한 제6 단계의 입체형 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 14와 도 15를 참고하면, 제5 단계(S50)에서 강성 기판(40)이 부분적으로 제거됨에 따라, 가요성 기판(10)의 굽힘부(12)는 구부러짐이 가능해지고, 접합부(13)는 평탄부(11a~11f)로부터 접혀 평탄부(11a~11f)와 중첩될 수 있다. 따라서 제6 단계(S60)에서 가요성 기판(10)은 굽힘부(12)에서 구부러지고, 접합부(13)가 접힌 후 평탄부(11a~11f)의 내면에 부착됨으로써 다면체를 구성할 수 있다. 도 15에서는 편의상 강성 기판의 도시를 생략하였다.
한편, 전술한 입체형 표시 장치의 제조 방법에서 주사 구동부(20a~20c)는 평탄부(11a~11c)에 위치하는 것으로 설명하였으나, 주사 구동부(20a~20c)는 굽힘부(12) 또는 접합부(13)에 위치할 수 있다. 또한, 주사 구동부(20a~20c)와 데이터 구동부(30a~30c)가 장착된 접합부(13)에 대응하여 가요성 기판(10)의 일면에 강성 기판(40)이 위치할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 입체형 표시 장치 10: 가요성 기판
11a~11f: 평탄부 12: 굽힘부
13: 접합부 20a~20c: 주사 구동부
30a~30c: 데이터 구동부 40, 401: 강성 기판
41: 투명 접합층

Claims (20)

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  14. 강성 기판을 배치하는 단계;
    상기 강성 기판 위에 투명 접합층과 가요성 기판을 형성하는 단계;
    상기 가요성 기판 위에 복수의 화소와 주사 구동부 및 데이터 구동부를 형성하는 단계;
    상기 강성 기판과 상기 가요성 기판을 복수의 평탄부와 복수의 굽힘부 및 복수의 접합부를 포함하는 다면체의 전개도 형태로 절단하는 단계;
    상기 복수의 굽힘부에 대응하는 부위에서 상기 강성 기판을 제거하여 상기 복수의 평탄부의 외면에 상기 강성 기판을 잔류시키는 단계; 및
    상기 가요성 기판을 구부리고 접어 상기 다면체를 구성하는 단계
    를 포함하는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가요성 기판 위에 상기 복수의 화소를 형성하는 단계에서, 상기 강성 기판과 상기 가요성 기판은 상기 다면체의 전개도를 복수개 포함하는 크기로 형성되는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소와 상기 주사 구동부 및 상기 데이터 구동부는 상기 가요성 기판이 상기 다면체를 구성할 때 상기 다면체의 내측을 향하는 일면에 형성되는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소는 상기 복수의 평탄부와 상기 복수의 굽힘부에 걸쳐 연속으로 배치되고,
    상기 가요성 기판과 상기 복수의 화소 사이에 베리어층이 형성되며,
    상기 복수의 화소 위로 박막 봉지층이 형성되는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부 중 어느 하나는 상기 복수의 접합부 중 일부의 접합부 상에 위치하고, 다른 하나는 상기 복수의 평탄부 중 일부의 평탄부 상에 위치하거나 상기 복수의 굽힘부 중 일부의 굽힘부 상에 위치하는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 주사 구동부와 상기 데이터 구동부는 상기 복수의 접합부 중 일부의 접합부 상에서 나란히 위치하고,
    상기 강성 기판의 일부를 제거하는 단계에서, 상기 복수의 평탄부 및 상기 일부의 접합부의 외면에 상기 강성 기판을 잔류시키는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 다면체를 구성하는 단계에서 상기 접합부는 상기 평탄부의 내측으로 접힌 후 상기 평탄부에 접합되는 입체형 표시 장치의 제조 방법.
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