KR102133363B1 - 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법은, 밀봉 기능이 우수한 재료와 벤딩에 강한 밀봉 재료를 봉지재로써, 이용함으로써 봉지재의 두께를 감소하고 유기발광소자로 외부 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있고, 두께 감소에 따른 스트레스 감소, 공정시간 및 이물 발생 가능성을 현저히 줄일 수 있는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 플렉서블 필름 상에 유기발광소자를 형성하는 단계; 제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계는, 상기 플렉서블 필름의 제1 벤딩 영역을 개방하며 상기 제1 보호층을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 및 상기 제1 벤딩 영역 상에 상기 제2 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조방법의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
이러한 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기 발광 표시장치(Organic light emitting display device, OLED), 양자점 표시장치(Quantum Display Device), 전기 영동 표시 장치(Electrophoresis Display Device) 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)가 가장 주목 받는 디스플레이 장치였지만, 상기 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 명암비(contrast ratio) 및 시야각 등에 단점이 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 디스플레이 장치에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 디스플레이 장치 중 하나인 유기발광 디스플레이 장치는 자체 발광형이기 때문에 상기 액정표시장치에 비해 시야각과 명암비 등이 우수하며 백라이트(backlight)가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류 저 전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르다는 장점이 있으며, 특히 제조 비용 측면에서도 유리한 장점을 가지고 있다.
이러한 유기발광 디스플레이 장치의 제조공정에는 액정표시장치나 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel; PDP)과는 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 공정이 공정의 전부라고 할 수 있기 때문에 제조공정이 매우 단순하다. 또한, 각 화소 마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 가지는 능동 매트릭스(active matrix)방식으로 유기발광 디스플레이 장치를 구동하게 되면, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비 전력, 고정세 및 대형화가 가능한 장점을 가진다.
한편 평판 표시 장치는 대개 고정된 형태로 이용 가능하지만, 최근 전자책이나 전자 종이와 같은, 플렉서블(flexible)한 형태로도 그 이용이 고려되고 있다. 이와 같이, 잡거나 말더라도 손상되지 않도록 플렉서블한 상태로 표시가 가능한 표시 장치를 플렉서블 디스플레이(flexible display)라 한다.
그런데, 플렉서블 디스플레이는 기판 자체가 유연성을 갖는 재료이며, 매우 얇다. 따라서, 기판 상에 표시를 위해 요구되는 배선 및 표시 전극 등의 형성 공정에서, 가해지는 열로 기판이 특정 방향으로 변형을 일으킬 수 있어, 이를 방지하도록 별도의 지지 기판 상에 기판을 부착시켜 증착 공정 등의 형성 공정을 진행한다.
종래 기술에 따른 플렉서블 디스플레이 유기발광소자를 습기와 같은 외부 요인으로부터 보호하기 위한 봉지재를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 디스플레이(10)의 봉지재의 구조를 간략히 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 플렉서블 디스플레이(10)는 플렉서블 필름(20) 상부에 형성된 유기발광소자(30) 그리고 상기 유기발광소자(30)를 밀봉하는 봉지재(40)를 포함한다.
일반적으로 봉지재(40)는 금속 캡을 이용하고 있으나, 금속 캡을 이용한 방법은 공정이 복잡하고 플렉서블 디스플레이에 적용할 수 없었다. 그리하여 유/무기 박막 보호막(Passivation)과 베리어 필름(Barrier Film)이 적용된 하이브리드(Hybrid) 방식을 적용한 봉지재를 이용함으로써, 플렉서블 디스플레이에 적용되고 있다.
상기 유/무기 박막으로 에폭시(Epoxy)와 실리콘 나이트라이드(SiNx) 재료를 사용하고 있으며, 베리어 필름(Barrier Film)역시 규소(Si)계열의 무기막과 프라이머(Primer) 유기막이 사용되고 있다.
그러나 이러한 재료를 사용한 봉지재((40)는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 상분 수분 투습 방지를 위한 다층의 페시베이션층을 형성 함으로써, 두께 증가에 의한 스트레스(Stress), 다층의 페시베이션층을 형성하는데 있어서 공정시간이 증가하는 문제 및 이물 발생 가능성이 높은 문제.
둘째, 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 없고, 벤딩(Bending)시 크랙(Crack)이 발생하여 수분이 투습되는 경로가 발생하는 문제.
셋째, 하부 유기물과의 굴절율 차이가 낮아서 광특성이 저하되는 문제 및 마이크로 캐비티(microcavity) 효과가 저감되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법은, 상분 수분 투습 방지를 위한 다층의 페시베이션층을 형성 함으로써 나타나는 두께 증가에 의한 스트레스(Stress), 공정시간 및 이물 발생 가능성이 높은 문제를 해결한 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법을 제공한다.
또한 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 없는 문제와 벤딩(Bending)시 크랙(Crack)이 발생하여 수분이 투습되는 경로가 발생하는 문제를 해결한 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법을 제공한다.
또한 하부 유기물과의 굴절율 차이가 낮아서 광특성이 저하되는 문제 및 마이크로 캐비티(microcavity) 효과가 저감되는 문제를 해결한 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법도 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 플렉서블 필름 상에 유기발광소자를 형성하는 단계; 제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계는, 상기 플렉서블 필름의 제1 벤딩 영역을 개방하며 상기 제1 보호층을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 및 상기 제1 벤딩 영역 상에 상기 제2 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 제2 보호층에 버퍼층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 버퍼층의 제2 벤딩 영역을 개방하며 상기 제1 보호층과 동일 물질인 제3 보호층을 형성하는 단계; 및 상기 제3 보호층 및 상기 제2 벤딩 영역에 상기 제2 보호층과 동일 물질인 제4 보호층는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 버퍼층에 상기 제2 보호층과 동일 물질인 제4 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 제1 보호층은 Si계열의 무기막인 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 제2 보호층은 투명한 금속산화물인 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층의 외부면을 모두 덮는 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법은, 상기 플렉서블 필름은 폴리이미드(polyimide )인 플렉서블 디스플레이 제조방법.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 유기발광소자가 형성된 플렉서블 필름; 상기 유기발광소자를 밀봉하는 제1 및 제2 보호층;을 포함하고, 상기 플렉서블 필름은 제1 벤딩 영역을 포함하고, 상기 제1 보호층은 상기 제1 벤딩 영역을 개방하며 배치되고, 상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층 및 상기 제1 벤딩 영역 상에 배치되는 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 제2 보호층에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 버퍼층의 제2 벤딩 영역을 개방하며 배치되고 상기 제1 보호층과 동일 물질인 제3 보호층; 및 상기 제3 보호층 및 상기 제2 벤딩 영역에 배치되고 상기 제2 보호층과 동일 물질인 제4 보호층;을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 버퍼층에 형성되고 상기 제2 보호층과 동일 물질인 제4 보호층을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 제1 보호층은 Si계열의 무기막인 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 제2 보호층은 투명한 금속산화물인 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층의 외부면을 모두 덮는 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이는, 상기 플렉서블 필름은 폴리이미드(polyimide )인 플렉서블 디스플레이.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조 방법은, 밀봉 기능이 우수한 재료와 벤딩에 강한 밀봉 재료를 봉지재로써, 이용함으로써 봉지재의 두께를 감소하고 유기발광소자로 외부 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있고, 두께 감소에 따른 스트레스 감소, 공정시간 및 이물 발생 가능성을 현저히 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 디스플레이의 봉지재의 구조를 간략히 나타내는 도면.
도 2는 유기발광소자의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 하나의 화소에 대한 등가 회로도로써, 능동 매트릭스 방식에 대한 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제1 단계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제2 단계를 설명하기 위한 도면.
도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제3 단계를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 스텝 커버리지를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제4 단계를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제5 단계를 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제6 단계를 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제 7단계를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제5 단계를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제6 단계를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제7 단계를 설명하기 위한 도면.
도면 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제8 단계를 설명하기 위한 도면.
도 2는 유기발광소자의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 하나의 화소에 대한 등가 회로도로써, 능동 매트릭스 방식에 대한 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제1 단계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제2 단계를 설명하기 위한 도면.
도 6는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제3 단계를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 스텝 커버리지를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제4 단계를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제5 단계를 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제6 단계를 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제 7단계를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제5 단계를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제6 단계를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제7 단계를 설명하기 위한 도면.
도면 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법인 제8 단계를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 디스플레이 및 이의 제조방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 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 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법을 설명하기에 앞서서, 봉지재에 의하여 보호되는 유기발광 소자를 구체적으로 살펴본다.
도 2는 유기발광소자의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하여 유기발광소자(300)를 구체적으로 살펴본다.
플렉서블 필름(200) 상에 형성된 어레이는 유기발광소자(300)와 박막 트랜지스터를 포함하는 화소를 포함할 수 있다.
상기 유기발광소자(300)는 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 유기물로 이루어질 수 있다.
유기발광소자(300)는 진공 증착법, 레이저 열 전사법, 스크린 프린팅법, 잉크젯프린팅법, 줄히팅전사법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
유기발광소자(300)는 화소전극인 양극(anode)(310)과 공통전극인 음극(cathode)(320) 사이에 형성된 유기 화합물층(330, 340, 350, 360, 370)을 구비한다.
이때, 상기 유기 화합물층(330, 340, 350, 360, 370)은 정공주입층(hole injection layer)(330), 정공수송층(hole transport layer)(340), 발광층(emission layer)(350), 전자수송층(electron transport layer)(360) 및 전자주입층(electron injection layer)(370)을 포함한다.
정공주입층(330)은 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
정공수송층(340)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD(N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4', 4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(350)은 적색, 녹색, 청색 및 백색을 발광하는 물질을 포함할 수 있으며, 인광 또는 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다. 발광층(350)이 적색을 발광하는 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 발광층(350)이 녹색을 발광하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
발광층(350)이 청색을 발광하는 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸 벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전자수송층(360)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전자주입층(370)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
유기 화합물층(330, 340, 350, 360, 370) 상에는 상부전극이 형성된다. 상부전극은 캐소드전극(310) 또는 애노드전극(320)으로 선택될 수 있다.
상부전극이 캐소드전극(310)으로 선택된 경우, 이는 일함수가 낮은 금속들로 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다.
상기 캐소드전극(310) 또는 애노드전극(320)에 구동전압이 인가되면 상기 정공수송층(340)을 통과한 정공과 상기 전자수송층(360)을 통과한 전자가 발광층(350)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(350)이 가시광선을 발산하게 된다.
어레이는 유기발광소자(300)를 가지는 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 그 화소들을 데이터전압과 스캔전압으로 선택적으로 제어함으로써 화상을 표시한다.
이와 같은 상기 어레이는 수동 매트릭스(passive matrix) 방식 또는 스위칭소자로써 TFT를 이용하는 능동 매트릭스(active matrix) 방식으로 나뉘어진다.
이 중 상기 능동 매트릭스 방식은 능동소자인 TFT를 선택적으로 턴-온(turn on)시켜 화소를 선택하고 스토리지 커패시터(storage capacitor)에 유지되는 전압으로 화소의 발광을 유지한다.
도 3은 하나의 화소에 대한 등가 회로도로써, 능동 매트릭스 방식에 대한 등가 회로도를 나타내고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 화소는 유기발광다이오드(OLED), 서로 교차하는 데이터라인(DL)과 게이트라인(GL), 스위칭 TFT(SW), 구동 TFT(DR) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비할 수 있다.
이때, 상기 스위칭 TFT(SW)는 게이트라인(GL)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 턴-온됨으로써 자신의 소오스전극과 드레인전극 사이의 전류패스를 도통시킨다.
상기 스위칭 TFT(SW)의 온-타임기간 동안 데이터라인(DL)으로부터의 데이터전압은 스위칭 TFT(SW)의 소오스전극과 드레인전극을 경유하여 구동 TFT(DR)의 게이트전극과 스토리지 커패시터(Cst)에 인가된다.
이때, 상기 구동 TFT(DR)는 자신의 게이트전극에 인가되는 데이터전압에 따라 상기 유기발광다이오드(OLED)에흐르는 전류를 제어한다. 그리고, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터전압과 저전위 전원전압(VSS) 사이의 전압을 저장한 후, 한 프레임 기간 동안 일정하게 유지시킨다.
<제 1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법>
도 4 내지 도 6 그리고 도 9 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 위한 도면으로써, 도 4는 제1 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 제2 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6는 제3 단계를, 도 9는 제4 단계를, 도 10은 제5 단계를, 도 11은 제6 단계를, 도 12는 제 7단계를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 7 및 도 8은 스텝 커버리지를 설명하기 위한 도면이다.
이하 도 4 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 유기발광소자의 봉지 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이(100)는 유기발광소자(300)가 형성된 플렉서블 필름(200), 상기 유기발광소자(300)를 밀봉하는 제1 및 제2 보호층(410, 420)을 포함할 수 있다.
제1 단계
도 4는 플렉서블 필름(200)상에 유기발광소자(300)를 형성하는 단계로써, 유기발광소자(300)에 관한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
상기 플렉서블 필름(200)은 투명한 플라스틱 필름일 수 있으며, 연성을 부여하며 복원력이 우수한 재료 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Ployethylene Terephthalate, PET), 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리 이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈 레이트(Polyethylene Naphthalate,PEN), COC(Cyclic olefin Copolymer), 아크릴(Acryl) 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 경우에 따라서, SUS(Steel Use Stainless)와 같은 얇은 금속 호일을 이용할 수도 있다.
상기 플렉서블 필름(200)은 연성을 가지므로, 상기 플렉서블 필름(200) 상이 유기발광소자(300)를 형성하기 보다는 지지기판(미도시)을 이용하여, 상기 지지기판상에 플렉서블 필름(200) 및 봉지재(400) 등을 형성한 후, 상기 지지기판을 상기 플렉서블 필름(200)으로부터 분리하는 공정이 진행된다.
상기 지지 기판은 유리 기판과 같이 투명하며, 일정한 두께를 유지하여 상대적으로 이후에 형성될 플렉서블 필름(200)을 지지할 수 있을 정도의 경도를 갖는 재료에서 선택하는 것이 바람직하다.
상기 플렉서블 필름(200)과 지지기판을 분리하기 위하여 상기 플렉서블 필름(200)과 상기 지지기판 사이에 희생층을 형성하고, 상기 지지기판 상에 특정 파장대의 레이저를 조사하여 상기 희생층을 연소시키면서, 상기 지지기판을 상기 플렉서블 필름(200)과 분리할 수 있다.
2 단계
도 5는 플렉서블 필름(200)과 유기발광소자(300) 상에 제1 보호층(410)을 형성하는 단계이다.
상기 플렉서블 필름(200)은 벤딩 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 보호층(410)은 상기 플렉서블 필름(200) 상의 벤딩 영역(Bending)을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 보호층(410)은 상기 유기발광소자(300)를 밀봉하되, 상기 벤딩 영역에 대응되는 영역은 개방된 상태로 상기 플렉서블 필름(200) 상에 형성될 수 있다.
벤딩 영역은 상기 플렉서블 필름(200) 상에서 두 군대로 표시되어 있다.
상기 플렉서블 필름(200)의 양쪽을 아랫 방향 또는 위 방향으로 구부리는 경우, 벤딩이 집중되는 영역을 벤딩 영역을 정의하였다.
상기 벤딩 영역은 상기 플렉서블 필름(200)을 구부리는 경우 벤딩이 되는 영역으로써, 상기 플렉서블 필름(200)의 양측에 마련될 수 있다.
한편 상기 제1 보호층은 Si 계열의 무기물일 수 있고 구체적으로 무기물인 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 옥시 나이트라이드 (SiON)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또는 실리콘 나이트라이드(SiNx), 옥시 나이트라이드 (SiON), 티타늄산화물(TiOx), 실리콘산화물(SiOx), 및 지르코늄산화물(ZrOx) 중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어 질 수 있다.
상기 제1 보호층(410)은 수분이 유기발광소자(200)로 침투하는 것을 차단하여 상기 유기발광소자(200)의 수명을 연장할 수 있다. 그러나 상기 제1 보호층(410)은 벤딩 영역에는 형성되지 않는다.
이는 상기 제1 보호층(410)이 구부러지는 경우 크랙이 형성될 위험이 크고, 크랙이 형성되는 경우 크랙 사이로 수분과 공기가 침투하여 상기 유기발광소자(200)을 손상시키기 때문이다.
3 단계
도 6은 플렉서블 필름(200) 상에 제2 보호층(420)을 형성하는 단계이다.
상기 제2 보호층(420)은 상기 제1 보호층(410) 및 상기 벤딩 영역 상에 배치되어 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 제1 보호층(410)의 외부면과 상기 벤딩 영역 상에 모두 형성됨으로써, 상기 유기발광소자(300)를 완전히 밀봉할 수 있다.
상기 제2 보호층은 투명한 금속산화물일 수 있고, 구체적으로 무기물로써 알루미늄산화물(AlOx), ZnOx, ZrOx 및 TiOx 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알루미늄산화물(AlOx)는 다음과 같은 장점을 가진다.
첫째, 유연성이 높아 벤딩 시 크랙이 발생될 가능성이 매우 낮다.
둘째, 스텝 커버리지(Step Coverage)가 우수하다. 도 7 및 도 8을 참조하여 스텝 커버리지를 설명하면, 도 7과 같이 A 라는 구성에 스텝 커버리지가 좋지 않은 B 라는 구성을 덮는 경우, 상기 B 구성의 폭은 일정하지 못하다. 그러나 도 8과 같이 A 라는 구성에 스텝 커버리지가 우수한 C라는 구성을 형성하는 경우, 상기 C의 폭은 일정하면서, 단차를 가진 A 라는 구성의 표면을 정밀하게 매워 줄 수 있다. 따라서 상기 제2 보호층(420)은 상기 제1 보호층(410)의 외부면 뿐만 아니라, 상기 제1 보호층(410)이 형성되지 않은 벤딩 영역에도 정밀하게 형성될 수 있다.
또한 상기 제2 보호층(420)의 우수한 스텝 커버리지 성질로 인하여 구성과 구성 사이의 빈 공간이 형성되지 않도록 하기 때문에 공정 과정 중 빈 공간에 형성된 이물에 의한 화질 문제와 유기발광소자(300)의 손상 문제를 방지할 수 있다.
셋째, 또한 제2 보호층(420)은 증착하는데 시간이 적게 걸려 공정 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
넷째, 제2 보호층(420)은 매우 얇은 두께만으로도 밀봉 기능을 잘 수행하므로, 봉지재(400)의 전체 두께를 감소시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 보호층(410, 420)은 스퍼터링법과 같은 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD)법을 이용하거나 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법을 이용하여 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 원자층증착(Atomic Layer Deposition, ALD)법으로 형성할 경우에는 일반적인 CVD법이나 플라즈마 강화 CVD(PECVD)법으로 형성할 경우보다 더 치밀한 막을 형성할 수가 있다.
4 단계
도 9는 플렉서블 필름(200)에 형성된 제2 보호층(420)상에 버퍼층(500)을 형성하는 단계이다.
상기 버퍼층(500)은 유기물로 이루어질 수 있고, 상기 제2 보호층(420)의 상부면에 형성되면서, 평탄화하는 역할을 할 수 있다.
도면상으로 상기 버퍼층(500)이 상기 제2 보호층(420)의 상부면에만 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 버퍼층(500)이 상기 제2 보호층(420)을 밀봉하도록 형성될 수 있다.
5 단계
도 10은 버퍼층(500) 상에 제4 보호층(440)을 형성하는 단계이다.
상기 제4 보호층(440)은 상비 버퍼층(500)을 밀봉하는 형태로 형성될 수 있다.
상기 제4 보호층(440)은 제2 보호층(420)과 마찬가지로 무기물로서, 알루미늄산화물(AlOx)일 수 있다. 따라서 상기 제4 보호층(440)은 벤딩 시 크랙이 형성되지 않는 장점을 가지므로, 유기발광소자(300)로 외부 물질이 투입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 제4 보호층(440)은 두께가 매우 얇게 형성할 수 있기 때문에, 종래의 봉지재로써, 유기물 및 무기물을 혼합한 봉지재보다 더 얇은 두께의 봉지재(400)을 형성하는데 도움을 준다.
6 및 7 단계
도 11은 상기 제4 보호층(440) 상부면에 점착층(600)을 형성하는 단계이고, 도 12는 상기 점착층(600) 상부에 베리어 필름(700)을 형성하는 단계이다.
상기 점착층(600)은 상기 베리어 필름(700)과 상기 제4 보호층(440)을 고정시킬 수 있다.
이상 전술한 제1 내지 제4 보호층(410, 420, 440), 버퍼층(500), 점착층(600) 그리고 베리어 필름(700)은 봉지재(400)로써, 유기발광소자(300)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
특히 상기 외부 물질이 유기발광소자(300)로 침투하는 것을 방지하는데 탁월한 효과를 가진 제1 보호층(410)과 크랙에 강한 제2 보호층(420)을 유기발광소자(300)을 보호하는 물질로 함께 사용함으로써, 상기 유기발광소자(300)의 보호 역할을 극대화할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(100)에서 봉지재(400)의 제조 방법을 설명한다.
<제 2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법>
제2 실시예는 제 1 실시예에서 설명한 1 내지 4단계가 동일하다. 따라서 5 단계부터 설명을 한다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로써, 도 13은 제5 단계를 위한 도면이고, 도 14는 제6 단계를, 도면 15는 제7 단계를, 도면 16은 제 8단계를 설명하기 위한 도면이다.
5 단계
도 13은 버퍼층(500) 상에 제3 보호층(430)을 형성하는 단계이다.
상기 제3 보호층(430)은 상비 버퍼층(500) 상에 벤딩 영역(Bending) 영역을 개방한 상태로 형성될 수 있다.
상기 벤딩 영역은 도 5에서 설명한 벤딩 영역과 동일한 것으로써, 플렉서블 디스플레이를 구부리는 경우, 벤딩되거나 벤딩이 집중되는 영역이다.
다만 도 5에서 설명한 벤딩 영역과는 다른 위치가 될 수 있고, 이는 플렉서블 디스플레이(100)의 형상과 폭 그리고 면적에 따라서 달라질 수 있다.
도 5의 벤딩 영역과 도 13의 벤딩 영역을 구분하기 위하여 필요한 경우 도 5의 벤딩 영역을 제1 벤딩 영역으로 지칭하고 도 13의 벤딩 영역을 제2 벤딩 영역을 지칭한다.
상기 제3 보호층(430)은 제1 보호층(410)과 마찬가지의 무기물로서, 실리콘 나이트라이드(SiNx)일 수 있다.
또는 실리콘 나이트라이드(SiNx), 티타늄산화물(TiOx), 실리콘산화물(SiOx), 및 지르코늄산화물(ZrOx) 중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물로 이루어 질 수 있다.
상기 제3 보호층(430)은 밀봉의 효과는 우수하나 구부러지는 경우, 크랙이 형성될 가능성이 크므로, 벤딩 영역을 제외하고 버퍼층(500) 상에 형성될 수 있다.
물론 상기 제3 보호층(430)이 상기 버퍼층(500) 상부면 외에, 제2 보호층(420)을 모두 덮는 형태로 형성될 수 있다.
제 6단계
도 14는 제3 보호층(430)을 밀봉하는 제4 보호층(440)을 형성하는 단계이다.
상기 제4 보호층(440)은 상기 제3 보호층(430)의 외부 표면뿐만 아니라, 제2 보호층(420)의 외부 표면에도 형성되면서, 플렉서블 필름(200)을 제외한 상기 제4 보호층(440) 아래에 형성된 모든 구성을 함께 밀봉할 수 있다.
상기 제4 보호층(440)은 제2 보호층(420)과 마찬가지로 무기물로서, 알루미늄산화물(AlOx)일 수 있다. 따라서 상기 제4 보호층(440)은 벤딩 시 크랙이 형성되지 않는 장점을 가지므로, 유기발광소자(300)로 외부 물질이 투입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 제4 보호층(440)은 두께가 매우 얇게 형성할 수 있기 때문에, 종래의 봉지재로써, 유기물 및 무기물을 혼합한 봉지재보다 더 얇은 두께의 봉지재(400)을 형성하는데 도움을 주고, 스텝 커버리지가 우수하여, 버퍼층(500) 상에서 개방된 벤딩 영역을 잘 매워 줄 수 있는 것은 앞서 살펴본 바와 같다.
제1 실시예와 비교하여, 버퍼층(500) 상부에 제3 및 제4 보호층(430, 440)을 더 형성함으로써, 봉지재(400)로서의 높은 성능을 유지하면서, 디스플레이의 플렉서블화에 적용 가능한 장점이 있다.
7 및 8 단계
도 15는 상기 제4 보호층(440) 상부면에 점착층(600)을 형성하는 단계이고, 도 16은 상기 점착층(600) 상부에 베리어 필름(700)을 형성하는 단계이다.
상기 점착층(600)은 상기 베리어 필름(700)과 상기 제4 보호층(440)을 고정시킬 수 있다.
상기 베리어 필름(700)으로 적용 가능한 유기재료층은 에폭시 혹은 아크릴 계열의 유기합성수지를 포함할 수 있다.
상기 베리어 필름(700)으로 적용 가능한 무기재료층은 SiNx, SiO2, SiOxNy, SiOxCy, SiOx, Al2O3 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 베리어 필름(700)으로써 유기재료층과 무기재료층을 교대로 2층 이상 적층 할 수 있고, 상기 베리어 필름(700)은 유기발광소자(300) 쪽으로 침투되는 수분과 산소를 차단하는 역할을 할 수 있다.
이상 전술한 제1 내지 제4 보호층(410, 420, 440), 버퍼층(500), 점착층(600) 그리고 베리어 필름(700)은 봉지재(400)로써, 유기발광소자(300)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
특히 상기 외부 물질이 유기발광소자(300)로 침투하는 것을 방지하는데 탁월한 효과를 가진 제1 보호층(410)과 크랙에 강한 제2 보호층(420)을 유기발광소자(300)을 보호하는 물질로 함께 사용함으로써, 상기 유기발광소자(300)의 보호 역할을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(100)가 가진 유리한 효과를 이하 설명한다.
첫째, 종래에는 상분 수분 투습 방지를 위하여 다층의 페시베이션층을 형성하여 두께가 증가하였으나, 실시예는 제1 보호층(410)의 두께를 유기발광소자로(300)로의 외부 물질 침투 방지에 적합한 정도로만 최소화하고, 매우 얇은 두께로 제2 보호층(420)을 형성함으로써, 두께 증가에 의한 스트레스(Stress), 공정시간 및 이물 발생 가능성을 현저히 줄일 수 있다.
둘째, 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있고, 벤딩에 약한 봉지재료와 벤딩에 강한 봉지재료가 형성되는 위치를 상술한 바와 같이 선택함으로써 벤딩 시 크랙(Crack)의 발생을 방지하고 수분이 투습되는 경로가 형성되지 않도록 한다.
셋째, 다층 구조의 페시베이션 층을 이용하는 종래의 기술에 대비하여 제1 및 제2 보호층(410, 420) 만으로 유기발광소자(300)의 밀봉이 가능하고, 이들간의 굴절율 차이를 개선함으로써, 광특성이 저하 및 마이크로 캐비티(microcavity) 효과가 저감 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 종래의 플렉서블 디스플레이
20 플렉서블 필름
30 유기발광소자
40 봉지재
100 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이
200 플렉서블 필름
300 유기발광소자
400 봉지재
410 제1 보호층
420 제2 보호층
430 제3 보호층
440 제4 보호층
500 버퍼층
600 점착층
700 베리어 필름
20 플렉서블 필름
30 유기발광소자
40 봉지재
100 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이
200 플렉서블 필름
300 유기발광소자
400 봉지재
410 제1 보호층
420 제2 보호층
430 제3 보호층
440 제4 보호층
500 버퍼층
600 점착층
700 베리어 필름
Claims (16)
- 플렉서블 필름 상에 유기발광소자를 형성하는 단계; 및
제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 및 제2 보호층으로 상기 유기발광소자를 밀봉하는 단계에서,
상기 제1 보호층은 상기 플렉서블 필름 상의 상기 유기발광소자를 밀봉하며 상기 플렉서블 필름의 양측에 마련된 제1 벤딩 영역을 개방하고,
상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층 및 상기 제1 벤딩 영역 상에 상기 제1 보호층보다 얇은 두께로 배치되고 투명한 금속 산화물로 이루어지는 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 보호층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 제2 항에 있어서,
상기 버퍼층 상에 상기 제1 벤딩 영역에 대응한 상기 버퍼층의 제2 벤딩 영역을 개방하며 상기 제1 보호층과 동일 물질의 제3 보호층을 형성하는 단계; 및
상기 제3 보호층 및 상기 제2 벤딩 영역 상에 상기 제2 보호층과 동일 물질의 제4 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 제2 항에 있어서,
상기 버퍼층 상에 상기 제2 보호층과 동일 물질의 제4 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 보호층은 Si계열의 무기막인 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층의 외부면을 모두 덮는 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 플렉서블 필름은 폴리이미드(polyimide)인 플렉서블 디스플레이 제조방법. - 유기발광소자가 형성된 플렉서블 필름;
상기 유기발광소자를 밀봉하는 제1 및 제2 보호층;을 포함하고,
상기 제1 보호층은 상기 플렉서블 필름 상의 상기 유기발광소자를 밀봉하며 상기 플렉서블 필름의 양측에 마련된 제1 벤딩 영역을 개방하고,
상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층 및 상기 제1 벤딩 영역 상에 상기 제1 보호층보다 얇은 두께로 배치되고 투명한 금속 산화물로 이루어지는 플렉서블 디스플레이. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 보호층 상에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이. - 제10 항에 있어서,
상기 버퍼층 상에 배치되고 상기 제1 벤딩 영역에 대응한 상기 버퍼층의 제2 벤딩 영역을 개방하며 상기 제1 보호층과 동일 물질로 이루어지는 제3 보호층; 및
상기 제3 보호층 및 상기 제2 벤딩 영역 상에 배치되고 상기 제2 보호층과 동일 물질로 이루어지는 제4 보호층;을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이. - 제10 항에 있어서,
상기 버퍼층 상에 형성되고 상기 제2 보호층과 동일 물질로 이루어지는 제4 보호층을 더 포함하는 플렉서블 디스플레이. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 보호층은 Si계열의 무기막인 플렉서블 디스플레이. - 삭제
- 제9 항에 있어서,
상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층의 외부면을 모두 덮는 플렉서블 디스플레이. - 제9 항에 있어서,
상기 플렉서블 필름은 폴리이미드(polyimide )인 플렉서블 디스플레이.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005277238A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Hitachi Ltd | 薄膜トランジスタおよびそれを用いた半導体装置 |
| JP4255187B2 (ja) * | 1999-10-22 | 2009-04-15 | スタンレー電気株式会社 | 有機ｅｌ表示装置の製造方法および該方法により製造された有機ｅｌ表示装置 |
| KR101318242B1 (ko) * | 2007-01-26 | 2013-10-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 플렉서블 표시소자의 제조 방법 |
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2013
- 2013-12-27 KR KR1020130164994A patent/KR102133363B1/ko active IP Right Grant
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| KR101318242B1 (ko) * | 2007-01-26 | 2013-10-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | 플렉서블 표시소자의 제조 방법 |
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