KR102076519B1 - 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 플렉서블 표시장치는, 일면에 다수의 홈을 포함하는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판과 대향하여 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 중립면에 형성되는 소자층을 포함하고, 상기 중립면은 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 휨에 의한 변형률(ε)이 최소인 영역인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법은, 플렉서블 기판에 홈을 형성함으로써, 소자층이 중립면(neutral zone)에 위치하도록 형성하고, 휨응력(bending stress)으로 인한 소자층의 열화 현상을 개선하여, 전기적 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.

Description

플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법{Flexible display device and manufacturing method thereof}
본 발명은 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플렉서블 기판의 홈을 형성하여 휨 발생 시 표시성능의 불량이 발생하는 문제점을 해소하고, 신뢰성을 향상시키는 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것입니다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD,Electric Paper Display), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다. 이들은 공통적으로 영상을 구현하는 평판표시패널을 필수적인 구성요소로 하는데, 평판 표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질층을 사이에 두고 대면 합착된 한 쌍의 기판을 포함하여 이루어진다.
또한, 최근에는 표시장치 개발이 활발하게 이루어짐에 따라 기존 디자인과는 차별화된 다양성이 요구되며, 미적 기능을 강화할 수 있고, 사용상의 다기능을 부여할 수 있는 표시장치가 논의 중에 있다. 종래 표시장치는 일반적으로 유리 등의 기판을 사용한 평판형태의 패널을 포함하여, 디자인의 다양성 확보가 어렵다. 또한, 평판형태의 패널은 주 시청영역에서 중앙영역까지의 거리와 양측 영역까지의 거리가 서로 달라 거리감의 편차가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 플라스틱 등과 같은 유연성 있는 재료를 사용하여 플렉서블(flexible) 표시장치가 개발되었고, 종래 평판표시장치와 비교하여 다양한 디자인 변형이 가능해졌다. 플렉서블 표시장치는 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 그리고 책, 신문, 잡지 등의 인쇄매체를 대체하고 있는 차세대 표시장치로 기대되고 있다.
한편, 이러한 플렉서블 표시장치는 휨 발생 시에도 표시성능을 그대로 유지해야 하는데, 휨의 정도에 따라 표시성능의 불량이 발생하는 문제점이 발생한다.
보다 자세하게는, 플렉서블 표시장치는 플렉서블 기판 상에 다수의 박막층 및 전기적 소자들이 형성된다. 상기 박막층 및 전기적 소자들은 무기 물질이 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 플렉서블 표시장치의 휨이 크게 발생할 경우, 휨에 의한 스트레스가 상기 박막층 및 전기적 소자들에 전달된다. 상기 박막층 및 전기적 소자에 휨에 의한 스트레스가 전달되면, 박막층에 크랙(crack)이 발생되거나 열화 현상이 발생하여 전기적 소자의 특성을 약화시킨다.
본 발명은 플렉서블 기판에 홈을 형성함으로써, 소자층이 중립면(neutral zone)에 위치하도록 형성하는 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소자층이 중립면에 위치하도록 형성함으로써, 휨응력(bending stress)으로 인한 소자층의 열화 현상을 개선하고, 전기적 소자의 특성 저하를 방지하는 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 플렉서블 표시장치는, 일면에 다수의 홈을 포함하는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판과 대향하여 배치되는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 중립면에 형성되는 소자층을 포함하고, 상기 중립면은 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 휨에 의한 변형률(ε)이 최소인 영역인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 플렉서블 표시장치 제조 방법은, 베이스 기판 상에 제 1 기판을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 소자층을 형성하는 단계; 상기 소자층 상에 제 2 기판을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리하는 단계; 및 상기 제 1 기판의 배면에 다수의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법은, 플렉서블 기판에 홈을 형성함으로써, 소자층이 중립면(neutral zone)에 위치하도록 형성하는 제 1 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법은, 소자층이 중립면에 위치하도록 형성함으로써, 휨응력(bending stress)으로 인한 소자층의 열화 현상을 개선하고, 전기적 소자의 특성 저하를 방지하는 제 2 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 표시장치를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 배면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 표시장치를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래 플렉서블 표시장치와 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 실험결과를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 표시장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 소자층(100)을 사이에 두고 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 형성된다. 상기 제 1 기판(110)은 플렉서블 기판이다. 상기 제 1 기판(110)은 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 기판(120)도 플렉서블 기판으로 형성될 수 있다.
상기 소자층(100)은 다수의 박막층 및 전기적 소자들이 형성된다. 보다 자세하게는, 게이트 전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 유기발광다이오드표시장치, 액정표시장치 및 전기영동표시장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
플렉서블 표시장치가 유기발광다이오드표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터와 유기전계발광다이오드를 포함하는 소자층(100)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다. 또한, 플렉서블 표시장치가 액정표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 박막 트랜지스터, 액정층, 컬러필터층을 포함하는 소자층(100)과, 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다. 또한, 플렉서블 표시장치가 전기영동표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 소자층(100)과, 캡슐층을 포함하는 전기영동필름으로 이루어진 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치는 모두 포함할 수 있다.
상기 소자층(100)은 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 사이의 중립면(neutral plane)에 형성된다. 중립면이란, 플렉서블 표시장치의 중간부에서 길이의 변화가 없는 면을 말한다. 보다 자세하게는, 중립면은 어떠한 재료가 인장응력 또는 압축응력의 변형력을 받게 될 때, 실질적으로 인장도 압축도 이루어지지 않아 변형률이 영(zero)가 되는 영역이다. 즉, 중립면은 휨에 의한 변형률(ε)이 최소인 영역으로, 바람직하게는 휨에 의한 변형률(ε)은 실질적으로 영(zero)인 영역이다.
플렉서블 표시장치의 휨이 크게 발생할 경우, 휨에 의한 스트레스가 소자층(100)의 박막층 및 전기적 소자들에 전달된다. 휨에 의한 스트레스가 전달되면, 상기 소자층(100)에 크랙(crack)이 발생되거나 열화 현상이 발생하여, 전기적 소자의 특성을 약화시킨다. 이때, 상기 소자층(100)이 중립면에 형성되면, 플렉서블 표시장치에 휨이 발생하여도, 소자층(100)이 형성된 중립면은 변형률이 실질적으로 영(zero)이 된다.
즉, 플렉서블 표시장치가 휨에 의해 제 1 기판(110)에는 압축응력이 발생하고, 제 2 기판(120)에는 인장응력이 발생하나, 소자층(100)은 중립면에 위치함으로써, 실질적으로 인장도 압축도 일어나지 않는다. 이로 인해, 소자층(100)에 발생하는 크랙 발생을 방지하고, 박막 트랜지스터와 같은 전기적 소자의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소자층(100)에 형성된 다수의 박막층의 박리현상이 발생하는 것도 방지할 수 있다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 동일 물질로 형성되거나, 동일한 탄성율을 갖도록 형성되는 경우, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 동일할 때, 상기 소자층(100)이 중립면에 형성된다. 반면에, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 상이할 경우, 소자층(100)이 중립면에 형성될 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 상이하더라도 소자층(100)이 중립면에서 형성될 수 있도록 제 1 기판(110)은 다수의 홈(200)을 포함한다. 상기 다수의 홈(200)은 제 1 기판(110)의 배면에 형성된다. 보다 자세하게는, 제 1 기판(110)은 다수의 홈(200)이 형성되는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함한다. 상기 제 2 면은 상기 소자층(100)과 접하도록 형성되는 면이며, 상기 제 1 면은 외부로 노출되는 면이다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)는 상기 제 2 기판의 두께(d2)와 동일하도록 형성된다. 제 1 기판(110)의 홈(200)이 형성된 영역은 상기 홈(200)에 의해 인접한 영역으로 압축응력 또는 인장응력이 전달되지 않는다. 따라서, 휨에 의한 인장응력 또는 압축응력이 적용되는 제 1 기판(110) 영역의 두께와 제 2 기판(120)의 두께를 동일하도록 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 최초에 상이하게 형성된다 하더라도, 홈(200)을 적절한 깊이로 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성될 수 있다. 또한, 소자층(100)이 중립면에 형성됨으로써, 박막층의 크랙 발생 또는 전기적 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.
따라서, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 탄성율이 동일하거나, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 동일 물질로 형성되는 경우에는, 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)는 상기 제 2 기판의 두께(d2)와 동일하도록 형성된다. 하지만, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 다른 물질로 형성되고, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 탄성율이 서로 상이한 경우, 상기 d1과 d2는 상이하게 형성된다. 상기 d1과 d2는 하기 [식 1]에 의해 정해진다.
[식 1]
Figure 112013074962231-pat00001
상기 [식 1]에서 ε은 플렉서블 표시장치의 변형률을 나타낸다. R은 플렉서블 표시장치의 휨에 따른 곡률 반경이다. η은 d1/d2을 나타내며 χ는 y1/y2를 나타낸다. 상기 y1은 제 1 기판(110)의 탄성율이며, y2는 제 2 기판(120)의 탄성율이다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 형성하는 물질에 따라 탄성율이 정해지며, 상기 제 2 기판(120)의 두께(d2)에 따라 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)가 결정될 수 있다. 상기 d1은 휨에 의한 변형률인 ε이 최소가 되도록 결정된다. 바람직하게는, 상기 d1은 상기 ε가 실질적으로 영(zero)이 되도록 결정될 수 있다.
즉, 홈(200)을 형성하여, 상기 ε가 실질적으로 영(zero)이 되도록 상기 제 2 기판(120)의 두께(d2)에 대해 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 홈(200)까지의 거리(d1)를 형성함으로써, 소자층(100)은 중립면에 형성될 수 있다. 따라서, 소자층(100)이 실질적으로 인장도 압축도 이루어지지 않도록 형성될 수 있으며, 소자층(100)에 형성된 박막층이나 전기적 소자가 손상되지 않는다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 배면을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 제 1 기판(110)의 배면인 제 1 면에 형성되는 홈(200)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 2a를 참조하면, 제 1 기판(110)의 배면에 형성되는 다수의 홈(200a)은 제 1 방향과 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 제 1 방향과 제 2 방향으로 연장되어 격자 형태로 배열될 수 있다.
상기 홈(200a)은 격자 패턴의 형태로 형성됨으로써, 휨에 의한 응력(stress)이 사방으로 분산되도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제 1 기판(110)의 홈(200a)이 형성된 영역은 휨에 의한 응력(stress)이 인접한 영역에 영향을 주지 않는다. 따라서, 도 1과 같이 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 홈(200)까지의 거리(d1)를 제 2 기판(120)의 두께(d2)와 대비하여 조절함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성되도록 할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제 1 기판(110)의 배면에 형성되는 다수의 홈(200b)은 제 2 방향으로만 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 제 2 방향으로만 연장되어 일직선 형태로 배열될 수 있다. 이때, 상기 홈(200b)에 의해 휨에 의한 응력(stress)이 제 2 방향으로 분산되도록 형성될 수 있다.
또한, 도 2c를 참조하면, 제 1 기판(110)의 배면에 형성되는 다수의 홈(200c)은 제 1 방향으로만 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 제 1 방향으로만 연장되어 일직선 형태로 배열될 수 있다. 이때, 상기 홈(200c)에 의해 휨에 의한 응력(stress)이 제 1 방향으로 분산되도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 방향으로만 형성되는 홈(200c)과 제 2 방향으로만 형성되는 홈(200b)은 굽힘 응력(bending stress)의 방향에 따라 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 표시장치를 도시한 도면이다. 본 발명의 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 표시장치는 소자층(100)이 중립면에서 형성될 수 있도록 제 2 기판(220)의 배면에 다수의 홈(300)을 포함한다. 보다 자세하게는, 제 2 기판(220)은 다수의 홈(300)이 형성되는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함한다. 상기 제 2 면은 상기 소자층(100)과 접하도록 형성되는 면이며, 상기 제 1 면은 외부로 노출되는 면이다.
이때, 상기 소자층(100)이 중립면에서 형성될 수 있도록 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)는 상기 제 2 기판(220)의 제 2 면으로부터 상기 제 2 기판의 제 1 면에 형성된 홈(300)까지의 거리(d2)와 동일하도록 형성된다. 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(220)의 홈(200,300)이 형성된 영역은 상기 홈(200,300)에 의해 인접한 영역으로 압축응력 또는 인장응력이 전달되지 않는다. 따라서, 휨에 의한 인장응력 또는 압축응력이 적용되는 제 1 기판(110)의 홈이 형성되지 않은 영역의 두께와 제 2 기판(220)의 홈이 형성되지 않은 영역의 두께를 동일하도록 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성되도록 할 수 있다.
제 1 기판(110)과 제 2 기판(220)의 두께가 최초 두께와 상관없이, 홈(200,300)을 적절한 깊이로 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성될 수 있다. 또한, 소자층(100)이 중립면에 형성됨으로써, 박막층의 크랙 발생 또는 전기적 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 제조 방법을 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 점착제를 통해 플렉서블 기판인 제 1 기판(110)을 부착하여 형성한다. 플렉서블 기판은 잘 휘어지는 특성 때문에 유리 또는 석영기판을 대상으로 설계된 기존의 표시장치용 제조장비에 적용하기 어려우며, 일례로 트랙(track) 장비나 로봇(robot)에 의한 이송 또는 카세트(cassette)로의 수납이 어려운 제약이 있다. 따라서, 소자들을 형성하기 전에 플렉서블 기판을 지지하는 베이스 기판(10) 상에 제 1 기판(110)을 형성한다.
상기 베이스 기판(10)은 유리 또는 석영재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판(110)은 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제 1 기판(110) 상에 소자층(100)을 형성한다. 또한, 상기 소자층(100) 상에 제 2 기판(120)을 형성한다. 상기 소자층(100)은 다수의 박막층 및 전기적 소자들로 이루어진다. 보다 자세하게는, 게이트 전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함한다.
상기 소자층(100) 상에 형성되는 제 2 기판(120)은 플렉서블 기판으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 기판(110)과 같이, 상기 제 2 기판은(120) 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 유기발광다이오드표시장치, 액정표시장치 및 전기영동표시장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치는 모두 포함할 수 있다.
플렉서블 표시장치가 유기발광다이오드표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터와 유기전계발광다이오드를 포함하는 소자층(100)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다. 또한, 액정표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 박막 트랜지스터, 액정층, 컬러필터층을 포함하는 소자층(100)과, 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다. 또한, 전기영동표시장치인 경우, 제 1 기판(110)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 소자층(100)과, 캡슐층을 포함하는 전기영동필름으로 이루어진 제 2 기판(120)으로 구성될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 베이스 기판(10)과 제 1 기판(110)의 분리 공정을 진행한다. 상기 제 1 기판(110)을 베이스 기판(10)과 분리하기 위해 상기 베이스 기판(10) 배면에 레이저빔을 스캔할 수 있다. 이때, 제 1 기판(110)과 베이스 기판(10) 사이의 점착력이 약화되어 두 개의 기판이 분리된다. 다만, 베이스 기판(10)과 제 1 기판(110)의 분리 공정은 이에 한정되지 않고, 베이스 기판(10)을 제 1 기판(110)으로부터 분리할 수 있는 모든 공정을 사용할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 베이스 기판(10)에서 분리된 제 1 기판(110)의 배면에 홈(200)을 형성한다. 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 동일 물질로 형성되거나, 동일한 탄성율을 갖도록 형성되는 경우, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 동일할 때, 상기 소자층(100)이 중립면에 형성된다. 반면에, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 상이할 경우, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)에 대해 홈(200) 형성 공정이 필요하다.
따라서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 상이하더라도 소자층(100)이 중립면에서 형성될 수 있도록 제 1 기판(110)의 배면에 다수의 홈(200)을 형성한다. 보다 자세하게는, 제 1 기판(110)은 다수의 홈(200)이 형성되는 배면인 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함한다. 상기 제 2 면은 상기 소자층(100)과 접하도록 형성되는 면이며, 상기 제 1 면은 외부로 노출되는 면이다.
상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)가 상기 제 2 기판의 두께(d2)와 동일하도록 상기 홈(200)의 깊이를 형성한다. 제 1 기판(110)의 홈(200)이 형성된 영역은 상기 홈(200)에 의해 인접한 영역으로 압축응력 또는 인장응력이 전달되지 않는다. 따라서, 휨에 의한 인장응력 또는 압축응력이 적용되는 제 1 기판(110) 홈이 형성되지 않은 영역의 두께와 제 2 기판(120)의 두께를 동일하도록 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 두께가 최초에 상이하게 형성된다 하더라도, 홈(200)을 적절한 깊이로 형성함으로써, 소자층(100)이 중립면에 형성될 수 있다. 또한, 소자층(100)이 중립면에 형성됨으로써, 박막층의 크랙 발생 또는 전기적 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.
상기 홈(200)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 제 1 기판(110)의 배면에 형성되는 다수의 홈(200)은 일방향과 상기 일방향과 수직한 다른 일방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 서로 수직한 제 1 방향과 제 2 방향으로 연장되어 격자 형태로 배열될 수 있다.
또한, 상기 홈(200)은 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향 중 어느 한 방향으로만 연장되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 홈(200)은 일방향으로만 연장되어 일직선 형태로 배열될 수 있다. 이로써, 상기 홈(200)은 휨에 의한 응력(stress)이 분산되도록 할 수 있으며, 제 1 기판(110)의 홈(200)이 형성된 영역은 휨에 의한 응력(stress)이 인접한 영역에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 다른 물질로 형성되고, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)의 탄성율이 서로 상이한 경우에는, 상기 d1과 d2는 상이하게 형성된다. 상기 d1과 d2는 하기 [식 1]에 의해 정해진다.
[식 1]
Figure 112013074962231-pat00002
상기 [식 1]에서 ε은 플렉서블 표시장치의 변형률을 나타낸다. R은 플렉서블 표시장치의 휨에 따른 곡률 반경이다. η은 d1/d2을 나타내며 χ는 y1/y2를 나타낸다. 상기 y1은 제 1 기판(110)의 탄성율이며, y2는 제 2 기판(120)의 탄성율이다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)을 형성하는 물질에 따라 탄성율이 정해지며, 상기 제 2 기판(120)의 두께(d2)에 따라 상기 제 1 기판(110)의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈(200)까지의 거리(d1)가 결정될 수 있다. 상기 d1은 휨에 의한 변형률인 ε이 최소가 되도록 결정된다. 바람직하게는, 상기 d1은 상기 ε가 실질적으로 영(zero)이 되도록 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 표시장치는, 상기 제 1 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리하는 단계 이후에, 상기 제 2 기판의 배면에 다수의 홈을 형성할 수 있다. 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 탄성율이 동일하거나, 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 동일 물질로 형성되는 경우에는, 제 1 기판의 홈이 형성되지 않은 영역의 두께와 제 2 기판의 홈이 형성되지 않은 영역의 두께가 동일하도록 홈을 형성한다. 즉, 상기 제 1 기판의 배면과 다른 일면으로부터 배면의 홈까지의 거리는 상기 제 2 기판의 배면과 다른 일면으로부터 배면의 홈까지의 거리와 동일하다. 본 발명의 플렉서블 표시장치의 효과를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b는 종래 플렉서블 표시장치와 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 실험결과를 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 종래 플렉서블 표시장치의 굽힘 응력(bending stress)에 따른 박막 트랜지스터의 드레인 전류(drain current)를 측정한 결과이다. 종래 플렉서블 표시장치의 소자층이 형성되는 면의 변형률(ε)은 0.032로 3.2%일 때를 도시한 도면이다.
도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 굽힘 응력(bending stress)에 따른 박막 트랜지스터의 드레인 전류(drain current)를 측정한 결과이다. 플렉서블 표시장치의 소자층이 형성되는 면의 변형률(ε)은 0.00525로 0.525%일 때를 도시한 도면이다. 즉, 상기 변형률(ε)은 실질적으로 영(zero)임을 확인할 수 있다.
종래 플렉서블 표시장치는, 도 5a를 참조하면, 굽힘 응력이 가해짐에 따라 드레인 전류가 일정하게 유지되지 못하고, 떨어지는 결과를 보임을 알 수 있다. 반면에 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는, 도 5b를 참조하면, 굽힘 응력이 가해지더라도 드레인 전류는 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 종래 플렉서블 표시장치 드레인 전류가 일정하게 유지되지 못하고, 떨어지는 결과를 보인 굽힘응력에서도 일정하게 드레인 전류를 유지하였다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 및 그 제조 방법은, 플렉서블 기판에 홈을 형성함으로써, 소자층이 중립면(neutral zone)에 위치하도록 형성하고, 휨응력(bending stress)으로 인한 소자층의 열화 현상을 개선하여, 전기적 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 베이스 기판
100: 소자층
110: 제 1 기판
120: 제 2 기판
200: 홈

Claims (18)

  1. 일면에 다수의 홈을 포함하는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함하는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 대향하여 배치되고, 일면에 다수의 홈을 포함하는 제 1 면과 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 포함하는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 중립면에 형성되는 소자층을 포함하고,
    상기 중립면은 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 휨에 의한 변형률(ε)이 최소인 영역이며,
    상기 제 1 기판의 제 2 면으로부터 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성된 홈까지의 거리는 상기 제 2 기판의 제 2 면으로부터 상기 제2 기판의 제 1 면에 형성된 홈까지의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    휨에 의한 변형률(ε)은 영(zero)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 제 2 면은 소자층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 형성되는 다수의 홈은 일방향으로 연장되어 일직선 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 형성되는 다수의 홈은 일방향과 상기 일방향과 수직한 다른 일방향으로 연장되어 격자 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 베이스 기판 상에 제 1 기판을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 소자층을 형성하는 단계;
    상기 소자층 상에 제 2 기판을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판으로부터 상기 베이스 기판을 분리하는 단계; 및
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 각각의 배면에 다수의 홈을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 제 1 기판의 배면과 다른 일면으로부터 배면에 형성된 홈까지의 거리가 상기 제 2 기판의 배면과 다른 일면으로부터 배면에 형성된 홈까지의 거리가 동일하도록 상기 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면에 다수의 홈을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서, 휨에 의한 변형률(ε)이 최소인 영역인 중립면에 소자층이 형성되도록 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    휨에 의한 변형률(ε)은 영(zero)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판은 동일 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면에 다수의 홈을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 기판의 일방향으로 연장되어 일직선 형태로 배열되도록 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 배면에 다수의 홈을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 기판의 일방향과 상기 일방향과 수직한 다른 일방향으로 연장되어 격자 형태로 배열되도록 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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