KR102130215B1 - 투명 발광소자 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 하나의 발광소자; 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 메탈메쉬 패턴을 포함한다.

Description

투명 발광소자 디스플레이{TRANSPARENT LIGHT EMITTING DEVICE DISPLAY}
본 출원은 2017년 9월 26일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0124169호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 투명 발광소자 디스플레이에 관한 것이다.
최근 우리나라는 첨단 ICT 기술과 LED 기술의 융합을 통해 화려한 간판뿐만 아니라 공원 및 도심지 내에 다양한 경관 조명을 연출하여 도시민에게 정보 및 볼거리를 제공하고 있다. 특히, 투명 전극 소재를 사용한 투명 LED 디스플레이는 글래스(Glass)와 글래스(Glass) 사이에 LED를 적용한 것으로써, 전선이 보이지 않아 고급스러운 연출이 가능한 장점이 있다. 이로 인해 호텔, 백화점 등의 실내 인테리어에 활용되고 있으며, 건물 외벽의 미디어 파사드 구현에 있어 그 중요성이 커지고 있다.
투명하면서도 전기가 흘러 터치스크린 등에 사용되는 투명 전극은 스마트기기가 보급되면서 그 수요가 폭발적으로 늘어났으며, 그 중 가장 많이 사용하는 투명 전극은 인듐과 주석의 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide) 이다. 그러나, ITO 투명 전극 소재의 주원료인 인듐은 전 세계적으로 매장량이 많지 않고, 중국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으며 생산비용이 고가이다. 또한, 저항값이 높고 일정하게 적용되지 않아 표출되는 LED 불빛이 원하는 휘도를 발현하지 못할 뿐만 아니라 일정하지 않다는 단점을 갖고 있다. 이로 인해 ITO를 활용한 투명 LED는 고성능 저비용의 투명 전극 소재로 활용하기에는 한계가 있다.
투명 전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 차세대 신소재로 주목받고 있는 투명 전극 소재로는 메탈메쉬(Metal Mesh), 나노 와이어(Ag Nanowire), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자, 그래핀(Graphene) 등이 있다. 그 중 메탈메쉬는 ITO를 대체한 물질의 85%를 차지하는 신소재로서 저비용 고전도도를 갖고 있어 그 활용도 측면에서 시장이 확대되고 있다.
메탈메쉬를 활용한 투명 LED 디스플레이는 기존 투명 디스플레이보다 전도성이 매우 우수하고, 유지보수가 용이하며, 자원절약, 환경오염방지를 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조원가 절감으로 경제적이다. 또한, 다양한 용도로 확대 적용이 가능하여 새로운 투명 전극 소재로서 다양한 제품에 적용 및 활용에 가능성을 갖고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0033169호
본 출원은 메탈메쉬 패턴을 이용한 투명 발광소자 디스플레이를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 2개의 발광소자; 및
상기 투명 기판 상에 구비되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고,
상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비되며,
상기 적어도 2개의 발광소자는 상기 신호전극 배선부와 직렬 연결되고,
상기 메탈메쉬 패턴은 상기 직렬 연결방향에 평행한 평행배선과 상기 평행배선과 수직인 수직배선으로 구성되고,
하기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 하기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율은 1.5 내지 10인 것인 투명 발광소자 디스플레이를 제공한다.
[수학식 1]
단위면적당 수직배선의 폐쇄율(%) = (W1 / P1) × 100
[수학식 2]
단위면적당 평행배선의 폐쇄율(%) = (W2 / P2) × 100
상기 수학식 1 및 2에서,
W1은 수직배선의 선폭이고, P1은 수직배선의 피치이며, W2는 평행배선의 선폭이고, P2는 평행배선의 피치이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 수직배선과 평행배선의 선폭, 피치 등이 조절된 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비됨으로써, 공통전극 배선부의 넓이를 최대화하여 저항을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 전류방향에 수직한 수직배선의 폐쇄율을 감소시킴으로써 저항 손실 없이 메탈메쉬 패턴의 개구율을 높일 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 전극 배선을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 실시예 1에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 실시예 2에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 실시예 3에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 비교예 1에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 비교예 2에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 7은 본 출원의 비교예 3에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 8은 본 출원의 비교예 4에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
투명 LED 디스플레이는 정보제공 서비스 및 경관연출 등을 통하여 도시민에게 다양한 볼거리를 제공하고 있으며 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있다. 지금까지 투명전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
보다 구체적으로, 종래의 투명 LED 디스플레이를 구현함에 있어서, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)을 도입하여 투명 전극 배선을 형성하였다. 그러나, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)은 저항이 높기 때문에, LED 구동개수에 제한이 있어 투명 LED 디스플레이를 대면적화하는데 한계가 있다. 또한, 저항을 낮추기 위하여, 상기 Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물의 두께를 높이게 되면, 투명 LED 디스플레이의 투과율이 떨어지는 문제가 있다.
이에 본 출원에서는 저항 특성, 시인성 등이 우수한 투명 발광소자 디스플레이를 제공하기 위하여, 투명 발광소자 디스플레이의 투명 전극 배선에 메탈메쉬 패턴을 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기 메탈메쉬 패턴에서는 투과율을 높이기 위하여 메탈메쉬 패턴의 선폭을 높이거나 피치를 증가시키는 방법을 이용할 수 있다. 그러나, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭을 높이거나 피치를 증가시키는 경우에는 저항이 상승하는 문제점이 발생할 수 있다. 이에, 본 출원에서는 전류방향에 수직한 배선의 폐쇄율을 감소시킴으로써, 저항의 손실 없이 메탈메쉬 패턴의 개구율을 높이고자 하였다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 2개의 발광소자; 및 상기 투명 기판 상에 구비되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비되며, 상기 적어도 2개의 발광소자는 상기 신호전극 배선부와 직렬 연결되고, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 직렬 연결방향에 평행한 평행배선과 상기 평행배선과 수직인 수직배선으로 구성되고, 상기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 상기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율은 1.5 내지 10 이다.
본 출원에 있어서, 상기 직렬 연결방향에 평행한 평행배선은 상기 직렬 연결방향에 완전히 평행한 배선만을 의미하는 것은 아니고, 그 편차가 ±2° 이내인 경우도 포함할 수 있다. 또한, 상기 평행배선과 수직인 수직배선은 상기 평행배선과 완전히 수직한 배선만을 의미하는 것은 아니고, 그 편차가 ±5° 이내인 경우도 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 직렬 연결방향에 평행한 평행배선만이 저항에 관여하므로, 메탈메쉬 패턴의 저항 손실 없이 개구율을 높일 수 있다.
상기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 상기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율이 1.5 미만인 경우에는 투과율 개선 또는 저항 개선의 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 상기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율이 10을 초과하는 경우에는, 단락 취약성이 증가하거나 패턴 구현능을 벗어날 수 있고, 패턴이 시인되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 상기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율은 1.5 내지 6인 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 평행배선의 선폭은 수직배선의 선폭보다 크거나 동일할 수 있다. 또한, 하기 수학식 3으로 표시되는 단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율은 5% 내지 30%일 수 있다.
[수학식 3]
단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율 = {(P2 ×W1 + P1 × W2 - W1 × W2) / (P1 × P2)} × 100
상기 수학식 3에서, W1, W2, P1 및 P2는 상기 수학식 1 및 2에서의 정의와 동일하다.
상기 수학식 3으로 표시되는 단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율이 5% 미만인 경우에는 LED가 구동하지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 30%를 초과하는 경우에는 투과율이 감소하여 투명 전극의 역할을 수행할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 수학식 3으로 표시되는 단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율은 5% 내지 20%인 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기판과 발광소자 각각의 사이에, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자를 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부가 구비될 수 있다. 이 때, 상기 적어도 4개의 전극 패드부들 사이의 적어도 일부 영역에는, 하기 도 1과 같이 상기 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않을 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광소자는 투명 기판 상에 2개 이상 구비될 수 있고, 상기 2개 이상의 발광소자는 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다. 상기 발광소자의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 발광소자의 개수는 전극의 저항과 관련이 있으며, 전극이 충분히 저저항이고 디스플레이의 면적이 클수록 발광소자의 개수는 늘어날 수 있다. 동일 면적에 발광소자의 개수가 늘어나면 해상도가 높아지고, 동일 간격으로 발광소자의 개수가 늘어나면 디스플레이의 면적이 커져서 전력 공급부의 전선 라인이 감소할 수 있으므로, 상기 발광소자의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 2개 이상의 발광소자는 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있고, 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부와 병렬 연결될 수 있다. 상기 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부는 발광소자가 구동할 수 있는 충분한 전류량을 제공해주며, 발광소자의 색 신호를 보내는 것은 낮은 전류만으로도 신호를 보낼 수 있기 때문에 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다. 만약 모든 발광소자의 구동 및 신호를 위해 본 출원과 같은 구조가 아니라 전원 공급부에 각각의 전극으로 병렬로 연결되어 있다면 발광소자의 배치 거리에 따라 저항값을 맞추기 위해 각각 전극폭을 모두 다르게 해야 하며(가장 먼 발광소자에 연결되는 전극 폭이 가장 큼), 다수의 발광소자가 구비되는 특성상 전극 배치 영역의 공간적 제약으로 저저항의 전극을 구성하기 어렵다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 신호전극 배선부는 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부 사이에 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부일 수 있다. 또한, 상기 제1 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 전극 배선을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부 사이로 신호전극 배선부가 지나가는 구조로 채널이 형성되어, 각각의 발광소자마다 따로 전극 배선이 나오지 않고, 상기 (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부에 공통전극으로서 연결될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기판과 발광소자 각각의 사이에, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자를 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부가 구비될 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 기판과 발광소자 각각의 사이에, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자를 연결하는 4개의 전극 패드부가 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 4개의 전극 패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함할 수 있다. 상기 2개의 신호전극 패드부는 발광소자의 신호 인-아웃(In-out) 패드부로서 각각 신호전극 배선부의 말단에 구비될 수 있고, 제1 공통전극 패드부 및 제2 공통전극 패드부는 각각 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부의 말단에 구비될 수 있다. 상기 말단은 그 상부에 발광소자가 구비되어, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자가 전기적으로 연결되는 영역을 의미한다.
또한, 상기 투명 기판 상에는 적어도 하나의 캐패시터 패드부를 추가로 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 캐패시터 패드부는 2개 포함할 수 있다.
상기 캐패시터 패드부는 캐패시터가 부착되는 패드로서, 상기 캐패시터는 발광소자에 공급하는 전류를 안정적이게 하는 역할을 수행할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이의 전극 패드부들을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다. 도 1은 4개의 전극 패드부와 2개의 캐패시터 패드부를 갖는 경우를 나타낸 도이다.
보다 구체적으로, 도 1의 제1 공통전극 배선부(30)은 (+) 공통전극 배선부일 수 있고, 제2 공통전극 배선부(40)은 (-) 공통전극 배선부일 수 있다. 또한, 도 1의 신호전극 패드부(90)는 발광소자의 신호 인-아웃(In-out) 패드부로서 신호전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이고, 제1 공통전극 패드부(70)은 발광소자의 (+) 패드부로서 (+) 공통전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이며, 제2 공통전극 패드부(80)은 발광소자의 (-) 패드부로서 (-) 공통전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이다. 또한, 캐패시터 패드부(100)는 캐패시터(capacitor) (+) 패드부와 캐패시터(capacitor) (-) 패드부를 포함할 수 있다.
상기 제1 공통전극 패드부, 제2 공통전극 패드부, 신호전극 패드부 및 캐패시터 패드부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 공통전극 패드부, 제2 공통전극 패드부, 신호전극 패드부 용접되는 발광소자에 의해 가려지는 부분이므로, 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부 간의 간격은 각각 독립적으로 0.1mm 내지 1mm 일 수 있다. 상기와 같은 간격을 가짐으로써, 추후 발광소자 형성을 위한 솔더 페이스트의 스크린프린팅시 공차를 고려하여 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니며, 사각형 형태일 수 있다. 또한, 상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부의 크기는 각각 독립적으로 0.1mm2 내지 1mm2 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 4개의 전극 패드부는 1개의 발광소자와 접합될 수 있다. 즉, 본 출원의 일 실시상태에서, 투명 기판 상에 다수의 발광소자가 구비되는 경우에, 각각의 발광소자는 4개의 전극 패드부와 접합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적을 기준으로, 투명 기판 상에 구비되는 FPCB 패드부 영역과 발광소자 패드부 영역을 제외한 면적의 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 FPCB 패드부 영역은 외부 전원을 인가하는 FPCB 패드부를 포함하고, 그 면적은 FPCB 패드부의 전체 면적 이상, FPCB 패드부의 전체 면적의 3배 이하일 수 있다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 발광소자 패드부 영역은 전술한 전극 패드부를 포함하고, 그 면적은 전극 패드부 전체 면적의 1.5배 이상, 전극 패드부 전체 면적의 3배 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 사각형 패턴을 포함할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있으므로, 허용되는 최대한의 배선영역을 확보할 수 있고, 이에 따라 투명 발광소자 디스플레이의 저항 특성을 개선할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴의 면저항은 0.1 Ω/sq 이하일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 일 수 있고, 100㎛ 내지 600㎛ 일 수 있으며, 100㎛ 내지 300㎛ 일 수 있으나, 이는 당업자가 원하는 투과율 및 전도도에 따라 조절할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 금속 및 금속 합금 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 메탈메쉬 패턴은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선고는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 메탈메쉬 패턴의 전도도 및 형성 공정의 경제성 측면에서 1㎛ 이상일 수 있고, 20㎛ 이하일 수 있으며, 10㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴의 선고는 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있고, 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 50㎛ 이하일 수 있고, 40㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭이 작을수록 투과율과 배선 인지성 측면에서 유리할 수 있으나 저항 감소를 야기할 수 있고, 이 때 메탈메쉬 패턴의 선고를 높이면 상기 저항 감소를 개선할 수 있다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 면적 비율은 70% 이상일 수 있고, 85% 이상일 수 있으며, 95% 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 개구율은 투명 기판의 상부면적을 기준으로 메탈메쉬 패턴에 의하여 덮여지지 않는 면적 비율을 의미할 수 있고, 상기 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율은 투명 기판의 상부면적을 기준으로 메탈메쉬 패턴에 의하여 덮여지는 면적 비율을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않은 단선부에 의하여 서로 분리될 수 있다. 상기 단선부는 메탈메쉬 패턴 중 그 일부가 단선되어 전기적 연결을 서로 단절시키는 영역을 의미한다. 상기 단선부의 폭은 이격된 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부 간의 최인접 말단간의 거리를 의미할 수 있다. 상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하일 수 있고, 60㎛ 이하일 수 있으며, 40㎛ 이하일 수 있고, 30㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 단선부의 폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭(110), 선고(120) 및 피치(130)를 하기 도 9에 개략적으로 나타내었다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, SEM 단면을 관찰하고 측정하는 방법, 비접촉 표면형상 측정기(Optical Profiler)로 측정하는 방법, 촉침식 표면 단차 측정기(알파스텝 또는 Surfacer Profiler)로 측정하는 방법 등을 이용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 독립적인 인쇄공정으로 형성할 수도 있고, 1회의 인쇄공정에 의하여 동시에 형성할 수도 있다. 이에 따라, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 서로 동일한 선고를 가질 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선고가 동일하다는 것은 선고의 표준편차가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하인 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에서는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성하기 위하여, 인쇄법을 이용함으로써 투명 기판 상에 선폭이 얇으며 정밀한 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성할 수 있다. 상기 인쇄법으로는 특별히 한정되지 않으며, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소　인쇄, 잉크젯　인쇄, 나노 임프린트 등의 인쇄법이 사용될 수 있으며, 이들 중 １종 이상의 복합방법이 사용될 수도 있다. 상기 인쇄법은 롤 대 롤(roll to roll) 방법, 롤 대 평판(roll to plate), 평판 대 롤(plate to roll) 또는 평판 대 평판(plate to plate) 방법을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에서는 정밀한 메탈메쉬 패턴을 구현하기 위해서 리버스 오프셋 인쇄법을 응용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 출원에서는 블랭킷이라 부르는 실리콘계 고무 위에 에칭시 레지스트 역할을 수행할 수 있는 잉크를 전면적에 걸쳐 코팅한 후 이를 1차 클리쉐라 부르는 패턴이 새겨져 있는 요판을 통하여 필요 없는 부분을 제거하고 2차로 블랭킷에 남아 있는 인쇄 패턴을 메탈 등이 증착되어 있는 필름 혹은 유리와 같은 기재에 전사한 후 이를 소성 및 에칭공정을 거쳐 원하는 패턴을 형성하는 방법을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 이용하는 경우 메탈 증착된 기재를 이용함에 따라 전 영역에서의 선고의 균일성이 확보됨에 따라 두께 방향의 저항을 균일하게 유지할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 이외에도 본 출원에서는 앞서 구술한 리버스 오프셋 프린팅 방법을 이용하여 전도성 잉크를 직접 인쇄한 후 소성함으로써 원하는 패턴을 형성하는 직접 인쇄방식을 포함할 수 있다. 이 때 패턴의 선고는 누르는 인압에 의하여 평탄화되며, 전도도의 부여는 금속 나노 입자의 상호 표면융착으로 인한 연결을 목적으로 하는 열소성 공정이나 혹은 마이크로웨이브 소성 공정 / 레이저 부분 소성 공정 등으로 부여할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 투명 기판은 당 기술분야에 알려진 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 이용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 투명 기판 상에 구비되는 발광소자는 당 기술분야에 알려진 재료 및 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
투명 필름(SKC社 Polyester Film V7200)에 Cu을 도금한 원단과 DFR(Dry Film Resist, Asahi Chemical Industry의 SPG-152)을 라미네이션하였다. 그 후, 패턴 마스크를 대고 노광을 진행한 후 현상하여 원하는 DFR 패턴을 남겼다. 그 후 Cu 에칭을 하고 DFR 박리를 하여 원하는 Cu 배선 패턴을 제작하였다.
상기 실시예 1의 Cu 배선 패턴의 형태는 하기 도 2에 나타내었다.
상기 실시예 1의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛이고, 수직배선의 피치는 400㎛, 선폭은 20㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선 및 수직배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 실시예 2>
하기 도 3에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
상기 실시예 2의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛이고, 수직배선의 피치는 400㎛, 선폭은 20㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선 및 수직배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 실시예 3>
하기 도 4에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
상기 실시예 3의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 32㎛이고, 수직배선의 피치는 200㎛, 선폭은 8㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선 및 수직배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 실시예 4>
실시예 1에서 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치를 100㎛, 선폭을 25㎛로 적용하고, 수직배선의 피치를 300㎛, 선폭을 25㎛로 적용하며, 평행배선 및 수직배선의 선고를 8㎛로 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 실시예 5>
실시예 1에서 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치를 100㎛, 선폭을 25㎛로 적용하고, 수직배선의 피치를 600㎛, 선폭을 25㎛로 적용하며, 평행배선 및 수직배선의 선고를 8㎛로 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 실시예 6>
실시예 1에서 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치를 200㎛, 선폭을 25㎛로 적용하고, 수직배선의 피치를 600㎛, 선폭을 25㎛로 적용하며, 평행배선 및 수직배선의 선고를 8㎛로 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 비교예 1>
하기 도 5에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
상기 비교예 1의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛이고, 수직배선의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선 및 수직배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 비교예 2>
하기 도 6에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
상기 비교예 2의 Cu 배선 패턴의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 선고는 2㎛ 이다.
< 비교예 3>
하기 도 7에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 비교예 3의 Cu 배선 패턴은 수직배선이 존재하지 않고, 평행배선으로만 이루어진 패턴이다.
상기 비교예 3의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 20㎛이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 비교예 4>
하기 도 8에 나타낸 Cu 배선 패턴의 형태를 갖는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
상기 비교예 4의 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치는 200㎛, 선폭은 8㎛이고, 수직배선의 피치는 200㎛, 선폭은 32㎛ 이다. 또한, 상기 Cu 배선 패턴의 평행배선 및 수직배선의 선고는 2㎛ 이다.
< 비교예 5>
비교예 1에서 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치를 100㎛, 선폭을 25㎛로 적용하고, 수직배선의 피치를 100㎛, 선폭을 25㎛로 적용하며, 평행배선 및 수직배선의 선고를 8㎛로 적용한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일하게 수행하였다.
< 비교예 6>
비교예 1에서 Cu 배선 패턴의 평행배선의 피치를 300㎛, 선폭을 25㎛로 적용하고, 수직배선의 피치를 300㎛, 선폭을 25㎛로 적용하며, 평행배선 및 수직배선의 선고를 8㎛로 적용한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일하게 수행하였다.
< 실험예 1>
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4의 Cu 배선 패턴의 폐쇄율, 채널저항 및 단락 취약성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
하기 Cu 배선 패턴의 폐쇄율은 상기 수학식 1 ~ 3으로 계산하였고, 채널저항은 채널길이 17mm, 채널폭 1.2mm인 채널의 양 끝단 저항을 측정한 선저항값이다. 또한, 하기 단락 취약성은 이물 등의 유입에 의해 배선이 단락될 경우 그 배선 전체가 전기적으로 단락되는 경우에는 NG, 일부 배선이 단락되어도 전기적 경로가 우회가능한 경우에는 OK로 표시하였다.
[표 1]
Figure 112018094030537-pat00001
A: 단위면적당 평행배선의 폐쇄율
B: 단위면적당 수직배선의 폐쇄율
< 실험예 2>
상기 실시예 4 ~ 5 및 비교예 5의 Cu 배선 패턴의 폐쇄율, 채널저항 및 전극 투과율을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
하기 Cu 배선 패턴의 폐쇄율은 상기 수학식 1 ~ 3으로 계산하였고, 채널저항은 채널길이 660mm, 채널폭 12mm인 채널의 양 끝단 저항을 측정한 선저항값이다. 하기 투과율은 Nippon Denshoku 사 COH-400 장비를 사용하여 LED 패드부를 피해서 메탈메쉬 패턴부의 투과율을 측정하였다.
[표 2]
Figure 112018094030537-pat00002
A: 단위면적당 평행배선의 폐쇄율
B: 단위면적당 수직배선의 폐쇄율
< 실험예 3>
상기 실시예 6 및 비교예 6의 Cu 배선 패턴의 폐쇄율, 채널저항 및 LED 점등을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.
하기 Cu 배선 패턴의 폐쇄율은 상기 수학식 1 ~ 3으로 계산하였고, 채널저항은 채널길이 660mm, 채널폭 12mm인 채널의 양 끝단 저항을 측정한 선저항값이다. 또한, 하기 LED 점등은 직렬 연결된 마지막 LED의 점등 여부를 기준으로 하였고, 직렬 연결된 마직막 LED가 점등되면 OK, 점등이 되지 않으면 NG로 표시하였다.
[표 3]
Figure 112018094030537-pat00003
A: 단위면적당 평행배선의 폐쇄율
B: 단위면적당 수직배선의 폐쇄율
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 수직배선과 평행배선의 선폭, 피치 등이 조절된 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비됨으로써, 공통전극 배선부의 넓이를 최대화하여 저항을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 전류방향에 수직한 수직배선의 폐쇄율을 감소시킴으로써 저항 손실 없이 메탈메쉬 패턴의 개구율을 높일 수 있는 특징이 있다.
10: 평행배선
20: 수직배선
30: 제1 공통전극 배선부
40: 제2 공통전극 배선부
50: 신호전극 배선부
60: 단선부
70: 제1 공통전극 패드부
80: 제2 공통전극 패드부
90: 신호전극 패드부
100: 캐패시터 패드부
110: 메탈메쉬 패턴의 선폭
120: 메탈메쉬 패턴의 선고
130: 메탈메쉬 패턴의 피치
140: 투명 기판
150: 메탈메쉬 패턴

Claims (12)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 구비되는 적어도 2개의 발광소자; 및
    상기 투명 기판 상에 구비되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비되며,
    상기 적어도 2개의 발광소자는 상기 신호전극 배선부와 직렬 연결되고,
    상기 메탈메쉬 패턴은 상기 직렬 연결방향에 평행한 평행배선과 상기 평행배선과 수직인 수직배선으로 구성되고,
    하기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 하기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율은 1.5 내지 10 이며,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않은 단선부에 의하여 서로 분리되는 것인 투명 발광소자 디스플레이:
    [수학식 1]
    단위면적당 수직배선의 폐쇄율(%) = (W1 / P1) × 100
    [수학식 2]
    단위면적당 평행배선의 폐쇄율(%) = (W2 / P2) × 100
    상기 수학식 1 및 2에서,
    W1은 수직배선의 선폭이고, P1은 수직배선의 피치이며, W2는 평행배선의 선폭이고, P2는 평행배선의 피치이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 수학식 1로 표시되는 단위면적당 수직배선의 폐쇄율에 대한 상기 수학식 2로 표시되는 단위면적당 평행배선의 폐쇄율의 비율이 1.5 내지 6인 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 평행배선의 선폭은 수직배선의 선폭보다 크거나 동일한 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  4. 청구항 1에 있어서, 하기 수학식 3으로 표시되는 단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율은 5% 내지 30%인 것인 투명 발광소자 디스플레이:
    [수학식 3]
    단위면적당 메탈메쉬 패턴의 폐쇄율 = {(P2 × W1 + P1 × W2 - W1 × W2) / (P1 × P2)} × 100
    상기 수학식 3에서, W1, W2, P1 및 P2는 청구항 1에서의 정의와 동일하다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기판과 발광소자 각각의 사이에, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자를 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부가 구비되고,
    상기 적어도 4개의 전극 패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 신호전극 배선부는 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부 사이에 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 50㎛ 이하이고, 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 이며, 선고는 1㎛ 이상인 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하인 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 전극 패드부의 크기는 각각 독립적으로 0.1mm2 내지 1mm2 인 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 적어도 4개의 전극 패드부 간의 간격은 각각 독립적으로 0.1mm 내지 1mm인 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기판 상에 적어도 하나의 캐패시터 패드부를 추가로 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이.
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