KR102136790B1 - 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 플렉서블 기판;과, 플렉서블 기판 상에 형성된 디스플레이부;와, 디스플레이부를 커버하며, 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막이 적층된 박막 봉지층;을 포함하되, 유기막과 무기막의 계면에는 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법{Flexible display device and the fabrication method thereof}
본 발명은 박막 봉지층의 크랙이나 박리를 줄인 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)를 구비한 유기 발광 디스플레이 장치(Organic light emitting display device, OLED)는 스마트 폰이나, 디지털 카메라나, 캠코더나, 휴대 정보 단말기나, 초슬림 노트북이나, 태블릿 퍼스널 컴퓨터 등의 모바일 기기용 디스플레이 장치나, 초박형 텔레비전 등의 전자 전기 제품에 이용할 수 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재되는 중간층을 구비한 유기 발광 소자를 포함한다. 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하고, 응답 속도가 빠르다는 장점이 있다.
최근 들어서는, 보다 슬림화된 디스플레이 장치를 제조하기 위하여 연구중이다. 이중에서, 휴대하기가 용이하고, 다양한 형상의 장치에 적용할 수 있도록 플렉서블 디스플레이 장치(Flexible display device)가 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다. 이중에서, 유기 발광 디스플레이 기술을 기반으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치가 가장 유력한 디스플레이 장치로 유력시되고 있다.
플렉서블 디스플레이 장치는 유기 발광 소자를 커버하기 위하여 박막 봉지층을 구비하고 있다. 박막 봉지층은 무기막의 두께가 증가하게 되면, 배리어 특성은 우수하나, 응력이 증가하게 되어서 박리 현상이 발생하게 된다. 또한, 플렉서블 디스플레이 장치는 벤딩시에 유기막과 무기막의 계면에 응력이 집중하게 되어서 크랙 및 박리 현상이 발생하게 된다.
본 발명의 실시예들은 박막 봉지층을 구성하는 유기막과 무기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소를 분포하여서 크랙 및 박리 현상을 줄인 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 플렉서블 디스플레이 장치는,
플렉서블 기판;
상기 플렉서블 기판 상에 형성된 디스플레이부;
상기 디스플레이부를 커버하며, 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막이 적층된 박막 봉지층;을 포함하되,
상기 유기막과 무기막의 계면에는 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄소 농도는 상기 유기막으로부터 무기막으로 갈수록 감소하도록 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기막과 무기막의 계면에서의 탄소 농도는 15 내지 70％ 이다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄소 농도의 변화되는 값과 비례하여 영률의 기울기가 변화된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiOxNy, SiOx, SiNx, AlOx, SiCx 중 선택된 어느 하나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 경사 계면 화학 증착 공정에 의하여 탄소 함량이 변화되게 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 상기 무기막을 형성하기 위한 복수의 반응 가스에 하이드로 카본가스를 적용하여 상기 하이드로 카본가스의 유량을 점진적으로 변화시켜서 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiOxNy를 포함하며, 상기 SiOxNy막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4, N2O, 및, NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며, 상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며, 상기 CH4를 점진적으로 변화시켜서 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiOx를 포함하며, 상기 SiOx막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4 및 N2O를 포함하며, 상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며, 상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiNx를 포함하며, 상기 SiNx막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며, 상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며, 상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiOx/SiNx이나, SiNx/SiOx으로 된 복합층을 포함하며, 상기 SiOx/SiNx막이나, SiNx/SiOx막으로 된 복합층을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4, N2O, 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며, 상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며, 상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 제조하는 방법은,
디스플레이부가 형성된 기판을 진공 챔버 속에 위치시키는 단계; 및
상기 챔버 내에 전원을 인가하여, 상기 디스플레이부를 커버하는 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막이 적층되는 박막 봉지층을 증착시키는 단계;를 포함하되,
상기 유기막과 무기막의 계면에는 상기 진공 챔버 내로 주입되어서 상기 무기막을 형성시키기 위한 복수의 반응 가스 내의 탄소 함량이 농도 기울기를 가지고 증착된다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄소 농도는 유기막으로부터 무기막으로 갈수록 감소한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기막과 무기막 계면에서의 탄소 농도는 15 내지 70％로 변화된다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 SiOxNy, SiOx, SiNx, AlOx, SiCx 중 선택된 어느 하나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기막은 상기 무기막을 형성하기 위한 복수의 반응 가스에 하이드로 카본가스를 적용하여 반응 가스간의 반응 시간이나 반응량을 조절하는 것에 의하여 하이드로 카본가스의 유량을 점진적으로 변화켜서 형성된다.
이상과 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법은 박막 봉지층을 구성하는 유기막과 무기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포함에 따라서 유기막과 무기막의 계면에서의 응력 집중을 방지하게 된다. 따라서, 박막 봉지층의 크랙 및 박리 현상을 줄이고, 결과적으로, 유연성(Flexibility)를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치가 펴진 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 플렉서블 디스플레이 장치가 휜 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 플렉서블 디스플레이 장치의 일 서브 픽셀을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 유기 발광 소자를 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1의 플렉서블 디스플레이 패널이 진공 챔버 내에 위치한 상태를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기막과 무기막의 탄소 함량의 변화를 도시한 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 패널을 도시한 구성도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 패널을 도시한 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이 장치와, 이의 제조 방법의 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(100)가 펴진 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 플렉서블 디스플레이 장치(100)가 휜 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 화상을 표시하는 플렉서블 디스플레이 패널(110)과, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(110)이 설치되는 플렉서블 홀더(120)를 포함한다. 상기 플렉서블 디스플레이 패널(110)은화면을 구현하기 위한 디스플레이부가 형성된 플렉서블 기판 뿐만 아니라, 터치 스크린(Touch screen), 편광판 등 다양한 필름을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 유기 발광 디스플레이 장치를 예를 들어 설명하나, 액정 디스플레이 장치(Liquid crystal display device)나, 전계 방출 디스플레이 장치(Field emission display device)나, 전자 종이 디스플레이 장치(Electronic paper display device) 등 다른 플렉서블 디스플레이 장치에도 적용가능하다.
상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 사용자의 필요에 따라 펼쳐진 상태나 휘어진 상태 등 다양한 상태에서 화상을 감상할 수 있다.
도 3은 도 1의 플렉서블 디스플레이 패널(110)의 일 서브 픽셀을 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 유기 발광 소자(OLED)를 도시한 것이다.
여기서, 서브 픽셀들은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 발광 소자(OLED)를 가진다. 상기 박막 트랜지스터는 반드시 도 3의 구조로만 가능한 것은 아니며, 그 수와 구조는 다양하게 변형가능하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(110)에는 플렉서블 기판(111)이 마련되어 있다. 상기 플렉서블 기판(111)은 유연성을 가지는 절연성 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 플렉서블 기판(111)은 폴리이미드(Polyimide, PI)나, 폴리 카보네이트(Polycarbonate, PC)나, 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, PES)이나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)나, 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN)나, 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR)나, 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등의 고분자 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 대안으로는, 상기 플렉서블 기판(111)은 휘어질 수 있는 두께를 가지는 유리로 형성될 수 있다.
상기 플렉서블 기판(111)은 투명하거나, 반투명하거나, 불투명할 수 있다.
상기 플렉서블 기판(111) 상에는 배리어막(112)이 형성되어 있다. 상기 배리어막(112)은 상기 플렉서블 기판(111)의 상부면을 전체적으로 커버하고 있다. 상기 배리어막(112)은 무기막이나, 유기막을 포함한다.
이를테면, 상기 배리어막(112)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy), 알루미늄 옥사이드(AlOx), 알루미늄나이트라이드(AlOxNy) 등의 무기물이나, 아크릴, 폴리이미드, 폴리에스테르 등의 유기물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 상기 배리어막(112)은 단일막으로 형성되거나, 다층막으로 형성될 수 있다.
상기 배리어막(112)은 산소와 수분을 차단하는 역할을 수행하고, 상기 플렉서블 기판(111)을 통한 수분이나 불순물의 확산을 방지하고, 플렉서블 기판(111)의 상부에 평탄한 면을 제공한다.
상기 배리어막(112) 상에는 박막 트랜지스터(Thin film transistor, TFT)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 탑 게이트(Top gate) 방식의 박막 트랜지스터를 예시하나, 바텀 게이트(Botton gate) 방식 등 다른 구조의 박막 트랜지스터가 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 배리어막(112) 상에는 반도체 활성층(113)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(113)에는 N형이나, P형 불순물 이온을 도핑하는 것에 의하여 소스 영역(114)과, 드레인 영역(115)이 형성되어 있다. 상기 소스 영역(114)과, 드레인 영역(115) 사이의 영역은 불순물이 도핑되지 않는 채널 영역(116)이다.
상기 반도체 활성층(113)은 폴리 실리콘으로 형성될 경우에는 아몰퍼스 실리콘을 형성하고, 이를 결정화시키는 것에 의하여 폴리 실리콘으로 변화시킬 수 있다.
아몰퍼스 실리콘의 결정화 방법으로는 RTA(Rapid thermal annealing)법, SPC(Solid phase crystallzation)법, ELA(Eximer laser annealing)법, MIC(Metal induced crystallization)법, MILC(Metal induced lateral crystallization)법, SLS(Sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 플렉서블 기판(111)을 적용하기 위해서는 고온의 가열 공정이 요구되지 않는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 저온 폴리 실리콘(Low temperature poly-silicon, LTPS) 공정에 의한 결정화시, 상기 반도체 활성층(113)의 활성화를 위하여 레이저를 단시간 조사하여 진행함으로써, 상기 플렉서블 기판(111)이 고온, 예컨대, 450℃ 이상의 온도에서 노출되는 시간을 최소화시키게 된다.
대안으로는, 상기 반도체 활성층(113)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다.
예컨대, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf)과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
상기 반도체 활성층(113) 상에는 게이터 절연막(117)이 증착되어 있다. 상기 게이트 절연막(117)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함하며, 이들이 단일층으로 형성되거나, 복층으로 형성된 구조이다.
상기 게이트 절연막(117) 상의 소정 영역에는 게이트 전극(118)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(118)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나, 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W 와 같은 합금을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극(118) 상에는 층간 절연막(119)이 형성되어 있다. 상기 층간 절연막(119)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기막 등으로 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막(119) 상에는 소스 전극(120)과, 드레인 전극(121)이 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 게이트 절연막(117) 및 층간 절연막(119)에는 이들을 선택적으로 제거하는 것에 의하여 콘택 홀이 형성되고, 콘택 홀을 통하여 소스 영역(114)에 대하여 소스 전극(120)이 전기적으로 연결되고, 드레인 영역(115)에 대하여 드레인 전극(121)이 전기적으로 연결되어 있다.
상기 소스 전극(120)과, 드레인 전극(121) 상에는 패시베이션막(122)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(122)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물과 같은 무기막이나, 또한, 유기막으로 형성시킬 수 있다.
상기 패시베이션막(122) 상에는 평탄화막(123)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막(123)은 아크릴(acryl), 폴리이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기막을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터의 상부에는 유기 발광 소자(OLED)가 형성되어 있다.
상기 유기 발광 소자를 형성하기 위하여, 소스 전극(120)이나 드레인 전극(121)중 어느 한 전극에 콘택 홀을 통하여 픽셀 전극과 대응되는 제 1 전극(125)이 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제 1 전극(125)은 유기 발광 소자(OLED)에 구비되는 전극들 중에서 애노우드로 기능하는 것으로서, 다양한 도전성 소재로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(125)은 목적에 따라 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
이를테면, 상기 제 1 전극(125)은 투명 전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 포함할 수 있으며, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 이후에 상기 반사막의 상부에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등을 형성할 수 있다.
상기 평탄화막(123) 상에는 유기 발광 소자의 제 1 전극(125)의 가장자리를 덮도록 픽셀 정의막(Pixel define layer, PDL, 124)이 형성되어 있다. 상기 픽셀 정의막(124)은 상기 제 1 전극(125)의 가장자리를 둘러싸는 것에 의하여 각 서브 픽셀의 발광 영역을 정의한다.
상기 픽셀 정의막(124)은 유기물이나, 무기물로 형성하게 된다.
이를테면, 상기 픽셀 정의막(124)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 벤조사이클로부텐, 아크릴 수지, 페놀 수지 등과 같은 유기물이나, SiNx와 같은 무기물로 형성가능하다. 상기 픽셀 정의막(124)은 단일막으로 형성되거나, 다중막으로 구성될 수 있는등 다양한 변형이 가능하다.
상기 제 1 전극(125) 상에는 상기 픽셀 정의막(124)의 일부를 식각하는 것에 의하여 노출되는 부분에 중간층(126)이 형성되어 있다. 상기 중간층(126)은 증착 공정에 의하여 형성시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층(126)은 각 서브 픽셀, 즉, 패터닝된 제 1 전극(125)에만 대응되도록 패터닝된 것으로 도시되어 있으나, 이것은 서브 픽셀의 구성을 설명하기 위하여 편의상 도시한 것이며, 다양한 실시예가 가능하다.
상기 중간층(126)은 저분자 유기물이나, 고분자 유기물로 이루어질 수 있다.
이를테면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중간층(126)은 발광층(Emissive layer, 130)을 구비하고, 그 외에 정공 주입층(Hole injection layer, HIL, 128), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL, 129), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL, 131), 전자 주입층(Electron injection layer, EIL, 132)중 적어도 어느 하나를 더 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 상기 중간층(126)이 유기 발광층을 구비하고, 기타 다양한 기능층을 더 구비할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 중간층(126) 상에는 유기 발광 소자의 커먼 전극과 대응되는 제 2 전극(127)을 형성하게 된다. 상기 제 2 전극(127)은 제 1 전극(125)과 마찬가지로 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성할 수 있다.
상기 제 1 전극(125)과, 제 2 전극(127)은 중간층(126)에 의하여 서로 절연되어 있다. 상기 제 1 전극(125) 및 제 2 전극(127)에 전압이 인가되면, 상기 중간층(126)에서 가시광이 발광하여 사용자가 인식할 수 있는 화상이 구현된다.
상기 제 2 전극(127)은 제 1 전극(125)과 마찬가지로 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(127)이 투명 전극으로 사용될 경우, 일 함수가 작은 금속, 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물이 중간층(126) 상에 증착된 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 형성된 전극을 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(127)이 반사형 전극으로 사용될 경우, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
한편, 상기 제 1 전극(126)은 투명 전극이나, 반사형 전극으로 형성시에 각 서브 픽셀의 개구 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극(127)은 투명 전극이나, 반사형 전극을 디스플레이 영역 전체에 전면 증착하여 형성될 수 있다. 대안으로는, 상기 제 2 전극(127)은 전면 증착시키는 대신에 다양한 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 제 1 전극(125)과, 제 2 전극(127)은 위치가 서로 반대로 하여 적층될 수 있음은 물론이다.
상기 제 2 전극(127) 상에는 유기 발광 소자(OLED)를 보호하기 위한 캡핑층(Capping layer, 133)이 더 형성될 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 상부에는 박막 봉지층(140)이 형성되어 있다. 상기 박막 봉지층(140)은 외부의 수분이나 산소 등으로부터 중간층(126) 및 다른 박막을 보호하기 위하여 형성되는 것이다.
상기 박막 봉지층(140)은 무기막(141)과, 유기막(142)이 각각 적어도 한 층 이상 적층된 구조이다. 예컨대, 상기 무기막(141)은 제 1 무기막(143), 제 2 무기막(144), 제 3 무기막(145), 및 제 4 무기막(146)을 포함한다. 상기 유기막(142)은 제 1 유기막(147) 및 제 2 유기막(148)을 포함한다. 상기 유기 발광 소자(OLED)와 상기 제 1 무기막(143) 사이에는 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(149)이 더 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층(140)은 상기 유기 발광 소자(OLED)와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(149), 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(143), 제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(147), 제 1 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)를 포함하는 제 2 무기막(144), 제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(148), 제 2 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)를 포함하는 제 3 무기막(145), 제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(146) 순으로 적층되어 있다.
상기 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(149)은 상기 제 1 무기막(143)의 증착시 발생되는 강한 플라즈마로부터 캡핑층(133)을 포함한 유기 발광층(130)을 보호하기 위한 버퍼층이다. 상기 할로겐화 금속막(149)은 증발기(Evaporator)를 이용하여 증착시킨다.
상기 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(143)은 스퍼터링 방식으로 증착시킨다.
상기 할로겐화 금속막(149)/제 1 무기막(143)은 H2O나 O2와 같은 가스의 분배(Distribution) 역할을 하여 애버리징 효과(Averaging effect)를 구현할 수 있다.
제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(147)은 하부 층의 평탄화 및 입자 커버리지(Coverage) 역할을 한다.
제 1 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)를 포함하는 제 2 무기막(144)은 메인 배리어층으로 역할을 한다. 상기 제 2 무기막(144)은 H2O나 O2의 투습을 방지한다. 상기 제 2 무기막(144)은 화학기상장치(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방식으로 증착한다.
제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(148)은 하부 층의 평탄화 및 입자 커버리지 역할을 한다.
제 2 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)를 포함하는 제 3 무기막(145)은 배리어 기능을 수행하는 것으로서, H2O나 O2의 투습을 방지한다. 상기 제 3 무기막(145)은 화학기상장치 방식으로 증착한다.
제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(146)은 스퍼터링 방식으로 증착한다.
한편, 상기 무기막(141)은 알루미늄 옥사이드(AlOx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy) 뿐만 아니라, 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 카바이드(SiCx), 실리콘 티타늄 옥사이드(TiOx), 지르코늄 옥사이드(ZrOx), 징크 옥사이드(ZnO) 중에서 적어도 어느 하나를 선택될 수 있다.
상기 유기막(142)은 에폭시(Epoxy), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate) 중에서 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다.
상기 박막 봉지층(140)은 무기막(141)이 적어도 2층의 구조를 가지고, 유기막(142)이 적어도 1층의 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 박막 봉지층(140)중 외부로 노출되는 최상층(146)은 유기 발광 소자(OLED)에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기막으로 형성시키는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 2 무기막(144)이나, 제 4 무기막(145)은 배리어층으로 역할을 충실히 하기 위하여 박막 봉지층(140)의 다른 무기막(143)(146)보다 상대적으로 두껍게 형성시킨다.
상기 제 2 무기막(144)이나, 제 4 무기막(145)은 두께가 두꺼워질수록 배리어층으로서의 기능은 좋아진다. 그러나, 그 반대로 스트레스(Stress)는 증가하게 된다. 통상적으로 스트레스는 무기막의 두께가 증가할수록 이에 비례하여 증가하게 된다. 이에 따라, 적층된 박막의 경계에서 박리 현상이 발생하게 된다.
게다가, 무기막과 유기막의 계면에서의 급격한 조성 변화, 예컨대, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서의 조성이 급격하게 변화하게 되면, 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)를 벤딩시에 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 응력이 집중하게 된다. 이에 따라, 적층된 박막의 경계에서 크랙 및 박리 현상이 발생하게 된다.
본 실시예에 있어서, 유기막과 무기막의 계면에서의 급격한 조성 변화를 줄이기 위하여, 유기막과 무기막 사이에는 농도 기울기(concentration gradient)를 가지는 탄소가 분포되어서 경사 계면(Gradient boundary)를 가진다.
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 제 1 유기막(147)과, 제 2 무기막(144)을 예를 들어 설명하기로 하지만, 상기 제 2 유기막(148)과 제 3 무기막(145)이 적층된 것과 같이 유기막과 무기막이 서로 적층된 경우라면 어느 하나에 한정되지 않고 동일하게 적용가능하다.
상기 박막 밀봉층(140)을 구성하는 복수의 박막중 주요 배리어층으로서 역할을 하는 제 2 무기막(144)은 제 1 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)를 포함한다.
상기 제 2 무기막(144)은 상기 제 1 유기막(147) 상에 증착된다. 이때, 상기 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144) 사이에는 탄소가 농도 기울기를 가지고 변화한다.
상기 제 2 무기막(144)을 상기 제 1 유기막(147) 상에 증착시, 제 2 무기막(144)을 형성하기 위하여 주입된 반응 가스 간의 반응 동안에 탄소 함량이 점진적(gradual)으로 변화된다. 즉, 상기 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서의 급격한 조성 변화를 방지하기 위하여, 탄소 함량은 제 1 유기막(147)으로부터 제 2 무기막(144)으로 갈수록 점진적으로 감소한다.
이처럼, 상기 제 1 유기막((147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 탄소가 농도 구배를 가짐에 따라서, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서의 조성 변화가 비교적 완만해지게 된다. 이에 따라, 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)를 벤딩시, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 응력 집중을 방지하게 되고, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)이 접하는 부분에서 크랙 및 박리 현상을 방지할 수 있다.
상기한 구성을 가지는 제 2 무기막(144)은 저온에서 경사계면 화학기상장치 의 증착공정에 의하여 상기 제 1 유기막(147) 상에 형성가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 무기막(144)을 형성하기 위한 박막 증착 장치(500)이다.
상기 박막 증착 장치(500)에는 챔버(510)가 마련되어 있다. 상기 챔버(510)는 외부 환경과 반응 공간을 격리하는 소정의 공간을 제공한다. 상기 챔버(510)의 일측에는 상기 챔버(510)의 외부로부터 챔버(510) 내부로 기판(111)을 이송하는 이송 장치(미도시)가 출입할 수 있는 문(530)이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 문(530)의 위치나, 크기는 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
상기 챔버(510)의 상부 측에는 가스 주입부(540)가 배치되어 있고, 상기 챔버(510)의 하부 측에는 가스 배출부(550)가 상기 가스 주입부(540)에 대향하여 배치되어 있다.
상기 가스 주입부(540)는 가스 주입구(541)와, 상기 가스 주입구(541)에 연결된 샤워 헤드(542)를 구비한다. 증착용 원소재인 반응 가스는 챔버(510)의 외부로부터 가스 주입구(541)를 통하여 챔버(510) 내부로 주입되고, 주입된 가스는 샤워 헤드(520)를 통하여 성막 영역(A))으로 균일하게 분사된다.
상기 샤워 헤드(520)는 하부 표면에 동일하게 이격되어 있는 복수의 분사 홀(543)을 구비하며, 상기 분사 홀(543)들은 가스를 성막 영역(A)으로 균일하게 분배함으로써, 기판(111) 상에 증착되는 제 2 무기막(144)의 균일성을 향상시킨다. 상기 샤워 헤드(542)의 분사 홀(543)들이 반드시 동일한 간격으로 이격되지 않아도 적용될 수 있으며, 또한, 샤워 헤드(542)를 구비하지 않아도 적용될 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 샤워헤드(520)는 플라즈마용 한쪽 전극으로 구획하기 위하여 접지되어 있다.
상기 가스 주입부(540)에 대향되는 위치인 챔버(510)의 하부에는 가스 배출부(550)가 배치되어 있다. 상기 가스 배출부(550)는 가스를 챔버(510) 외부로 배기시키는 배기구(551)와, 상기 배기구(551)에 연결되어 상기 챔버(510) 내부에 소정의 진공도를 유지하는 진공 펌프(552)를 포함한다.
상기와 같이, 챔버(510)의 상하부에 서로 대향 배치된 가스 주입부(540)와, 가스 배출부(550)의 위치로 인하여, 상기 챔버(510)의 내부에는 챔버(510)의 상부로부터 챔버(510)의 하부로의 미세한 기류가 형성된다.
본 실시예에 있어서, 상기 가스 주입부(540)와, 가스 배출부(550)가 서로 대향하여 배치되는 구조라면, 이들의 위치는 다양하게 배치될 수 있으며, 이때, 상기 챔버(510)의 내부에 형성되는 미세한 기류는 이들이 대향하는 방향으로 형성될 것이다.
상기 가스 주입부(540)와, 가스 배출부(550) 사이에는 기판(111)이 안착되는 서셉터(susceptor, 561) 및 오픈 마스크(562)를 포함하는 성막부(560)가 배치된다. 상기 서셉터(561) 상에 배치된 기판(111) 상에는 공급된 반응 가스들이 반응하여 제 2 무기막(144)이 형성된다. 본 실시예에 있어서, 상기 기판(111) 상에 균일한 증착 등을 위하여 기판(111)의 외곽부에 오픈 마스크(562)가 설치될 경우에는 상기 오픈 마스크(562)의 내측에 박막이 형성되고, 상기 박막이 형성된 영역이 성막 영역(A)이 된다.
상기 기판(111)이 안착되는 서셉터(561)는 기판(111)에 열 에너지를 공급하는 히이터(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 플라즈마 방전의 다른 한쪽 전극으로 구획하기 위하여 RF 전원(570)에 연결되어 있다.
상기 서셉터(561)의 하부에 배치된 승강부(563)는 기판(111)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있으므로, 가스 주입부(540)와 기판(111) 사이의 공간을 조절하여 반응 가스가 반응하는 공간을 조절할 수 있다.
상기 성막부(560)는 가스 주입부(540)와, 가스 배출부(550)의 대향하는 방향에 수직으로 배치되는 것이 박막층의 균일한 증착을 위하여 바람직하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 있어서, 상기 성막부(560)가 가스 주입부(540)와, 가스 배출부(550)의 대향되는 방향에 수직으로 배치될 경우, 상기 샤워 헤드(542)에서 분사된 가스는 기판(111) 상에 균일하게 분사되고, 기판(111) 상에 분사된 가스의 일부는 반응에 참여하여 기판(111) 상에 증착되며, 증착되지 않은 가스는 챔버(510)의 하부에 배치된 배기구(551)를 통하여 챔버(510) 외부로 배출된다.
상기와 같은 박막 증착 장치(500)를 이용하여 상기 기판(111) 상에는 소망하는 영역에 제 2 무기막(144)과 같은 박막을 증착시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 박막 증착 장치(500)를 이용한 박막을 형성시키는 방법은 다음과 같다.
먼저, 진공 펌프(미도시)에 의하여 챔버(510) 내부를 진공 배기한다. 문(530)을 통하여 기판(111)을 챔버(510) 내부로 반입하여서, 상기 서셉터(561) 상에 적재한다.
다음으로, 히이터(미도시)에 의하여 서셉터(561)에 열을 가하여 상기 기판(111)을 소정의 온도로 가열한다. 이때, 상기 가스 주입구(541)로부터 챔버(510) 내에 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 미도시)와 같은 제어 장치에 의하여 소정의 유량으로 제어된 반응 가스를 도입하게 된다.
여기서, 반응 가스는 상기 기판(111) 상에 형성되는 막의 종류에 따라 다르다. 본 실시예의 경우, 상기 기판(111) 상에 제 1 유기막(147)이 형성된 이후에, 상기 제 1 유기막(147) 상에 제 2 무기막(144)을 형성시키기 위한 것이다. 따라서, 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy) 막을 형성시키는 경우이다.
상기 실리콘 옥시나이트라이드 막을 형성하는 경우, 제 1 반응 가스로 SiH4를, 제 2 반응 가스로 N2O를, 제 3 반응 가스로 NH3과 N2 중에서 어느 하나를 주입하게 된다. 또한, 상기 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 탄소의 농도 구배를 위하여 하이드로 카본가스를 제 4 반응 가스로 이용하게 된다. 하이드로 카본가스는 CH4를 포함한다.
상기 제 1 내지 제 4 반응 가스는 샤워 헤드(142) 내부의 중공 구조를 거쳐서 분사 홀(143)을 통하여 상기 기판(111)을 향하여 균등하게 분출된다.
다음으로, RF 전원(570)에 의하여 소정의 전원을 인가하고, 상기 기판(111)의 표면 근방에 플라즈마 반응장을 형성한다. 플라즈마 반응장에서의 화학 반응에 의하여 상기 기판(111) 상에 소망하는 제 2 무기막(144)을 증착하게 된다. 최후에, 상기 챔버(510) 내부를 불활성 가스 등에 의하여 퍼지한다. 이후, 상기 기판(111)을 성막 처리한 후, 클리닝 처리를 수행한다.
이때, 상기 제 2 무기막(144)을 증착시, 상기 제 1 내지 제 4 반응 가스는 반응 시간이나, 반응량을 점진적으로 변화시킨다. 특히, 제 4 반응 가스의 유량의 변화를 주게 된다. 즉, 상기 제 1 유기막(147)으로부터 제 2 무기막(144)으로 갈수록 탄소 농도가 점진적으로 감소하도록 유량을 조절한다.
이에 따라, 상기 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144) 사이에는 농도 기울기를 가지는 탄소의 분포가 가능하다.
도 6은 본 출원인의 실험에 따른 탄소 함량을 나타낸 그래프이다.
여기서, X 축은 제 1 유기막(147)과, 제 2 무기막(144)이 적층된 것을 수직 방향으로 절개한 것으로서, ① 영역은 제 2 무기막(144)이 형성된 영역이고, ② 영역은 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면이며, ③ 영역은 제 1 유기막(147)이 형성된 영역이다. Y축은 영률(E, Young's modulus)을 나타낸 것이다.
그래프를 참조하면, 탄소의 함량은 제 1 유기막(147)이 형성된 영역(③)으로부터 제 2 무기막(144)이 형성된 영역(①)로 갈수록(B→A)감소하게 된다.
상기 제 1 유기막(147)이 형성된 영역(③)은 탄소 함량이 70 내지 100％를 가지게 된다. 반면에, 상기 제 2 무기막(144)이 형성된 영역(①)은 탄소 함량이 0 내지 15％를 가지게 된다. 상기 제 2 무기막(144)이 형성된 영역(①)이 탄소를 포함하는 것은 상기 박막 밀봉층(140)를 형성시키는 공정이 연속적인 진공 챔버에서 수행되는데, 제 1 유기막(147)과 같은 박막을 증착시 발생된 플라즈마의 일부가 불가피하게 제 2 무기막(144)에 포함되기 때문이다. 이상적으로는 제 2 무기막(144)이 형성된 영역(①)은 탄소 함량이 0％이 될 것이다.
상기 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면(② 영역)에서는 반응 가스로서 CH4를 포함시켜서 CH4의 유량을 점진적으로 변화시키는 것에 의하여 탄소 함량은 15 내지 70％를 가지게 된다. 상기 ② 영역에서의 탄소 함량은 제 1 유기막(147)으로부터 제 2 무기막(144)으로 갈수록 감소하게 된다. 이처럼, CH4를 서서히 줄이는 것에 의하여 음(-)의 농도 기울기를 가지도록 탄소의 함량을 조절하게 되면, 이에 비례하여 영율의 기울기도 점진적으로 변화하게 된다.
이에 따라, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면(② 영역)에서의 급격한 영율 변화가 줄어들게 되어서, 상기 플렉서블 디스플레이 장치(100)의 벤딩시에 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면(② 영역)에서의 응력 집중을 방지하게 된다. 따라서, 크랙 및 박리 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 통상적인 무기막과 유기막의 계면에서 탄소의 농도 구배를 가지지 않는 박막 밀봉층과, 본원의 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 탄소의 농도 구배를 가지는 박막 밀봉층(150)을 비교시, 둘 다 동일한 무기막의 두께를 가지므로, 배리어층으로서 기능은 동일하다. 그 대신에, 본원의 경우, 제 1 유기막(147)과 제 2 무기막(144)의 계면에서 탄소의 농도 구배를 가지므로, 급격한 영율 변화가 없게 되어서 기계적 특성은 향상된다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 무기막과 유기막의 계면에서 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된 플렉서블 디스플레이 패널(710 내지 1010)의 변형예이다.
도 7을 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(710)은 플렉서블 기판(711) 상에 디스플레이부(720)가 형성되어 있다. 상기 디스플레이부(720)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 전극과, 유기 발광층을 구비한 중간층과, 제 2 전극을 포함하는 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다. 상기 디스플레이부(720) 상에는 캡핑층(733)이 형성되어 있다.
상기 디스플레이부(720) 상에는 박막 봉지층(740)이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층(740)은 상기 디스플레이부(720)와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(749), 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(743), 제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(747), 제 1 실리콘 옥사이드(SiOx)를 포함하는 제 2 무기막(744), 제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(748), 제 2 실리콘 옥사이드(SiOx)를 포함하는 제 3 무기막(745), 제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(746) 순으로 적층되어 있다.
이때, 상기 제 1 유기막(747)과 제 2 무기막(744)의 계면과, 상기 제 2 유기막(748)과 제 3 무기막(745)의 계면에는 상기 제 2 무기막(744) 및 제 3 무기막(745)을 형성시 이용되는 반응가스 SiH4 및 N2O에 하이드로 카본가스인 CH4를 추가하고, 이들의 반응 시간이나, 반응량을 조절하는 것에 의하여 CH4의 유량을 점진적으로 변화시키게 된다.
이에 따라, 상기 제 1 유기막(747)과 제 2 무기막(744)의 계면과, 상기 제 2 유기막(748)과 제 3 무기막(745)의 계면에서는 제 1 유기막(747) 및 제 2 유기막(748)으로부터 제 2 무기막(744) 및 제 3 무기막(745)으로 각각 갈수록 탄소 함량이 줄어드는 농도 기울기를 가지게 된다.
도 8을 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(810)은 플렉서블 기판(811) 상에 디스플레이부(820)가 형성되어 있다. 상기 디스플레이부(820) 상에는 캡핑층(833)이 형성되어 있다.
상기 디스플레이부(820) 상에는 박막 봉지층(840)이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층(840)은 상기 디스플레이부(820)와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(749), 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(843), 제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(847), 제 1 실리콘 나이트라이드(SiNx)를 포함하는 제 2 무기막(844), 제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(848), 제 2 실리콘 나이트라이드(SiNx)를 포함하는 제 3 무기막(845), 제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(846) 순으로 적층되어 있다.
이때, 상기 제 2 무기막(844)과 제 3 무기막(845)을 상기 제 1 유기막(847)과 제 2 유기막(848) 상에 각각 증착시, 제 2 무기막(844)과 제 3 무기막(845)을 형성하기 위한 반응 가스인 SiH4 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나에 하이드로 카본가스인 CH4를 추가하여 CH4의 유량을 점진적으로 변화시키게 된다.
이에 따라, 상기 제 1 유기막(847)과 제 2 무기막(844)의 계면과, 상기 제 2 유기막(848)과 제 3 무기막(845)의 계면에서는 제 1 유기막(847) 및 제 2 유기막(848)으로부터 제 2 무기막(844) 및 제 3 무기막(845)으로 각각 갈수록 탄소 함량이 점진적으로 감소하게 된다.
도 9를 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(910)은 플렉서블 기판(911) 상에 디스플레이부(920)가 형성되어 있다. 상기 디스플레이부(920) 상에는 캡핑층(933)이 형성되어 있다.
상기 디스플레이부(720) 상에는 박막 봉지층(940)이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층(940)은 상기 디스플레이부(920)와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(949), 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(943), 제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(947), 제 1 실리콘 옥사이드/제 1 실리콘 나이트라이드((SiOx/SiNx)의 복합층 구조를 포함하는 제 2 무기막(944), 제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(948), 제 2 실리콘 옥사이드/제 2 실리콘 나이트라이드(SiOx/SiNx)의 복합층 구조를 포함하는 제 3 무기막(945), 제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(946) 순으로 적층되어 있다.
이때, 상기 제 1 유기막(947)과 제 2 무기막(944)의 계면과, 상기 제 2 유기막(948)과 제 3 무기막(945)의 계면에는 상기 제 2 무기막(944) 및 제 3 무기막(945)을 형성시 이용되는 반응가스 SiH4, N2O 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나에 하이드로 카본가스인 CH4를 추가하여 반응 시간이나, 반응량을 조절하는 것에 의하여 CH4의 유량을 점진적으로 변화시키게 된다.
이에 따라, 상기 제 1 유기막(947)과 제 2 무기막(944)의 계면과, 상기 제 2 유기막(948)과 제 3 무기막(945)의 계면에서는 제 1 유기막(947) 및 제 2 유기막(948)으로부터 제 2 무기막(944) 및 제 3 무기막(945)으로 각각 갈수록 탄소 함량이 줄어드는 농도 기울기를 가지게 된다.
도 10을 참조하면, 상기 플렉서블 디스플레이 패널(1010)은 플렉서블 기판(1011) 상에 전술한 디스플레이부(1020)가 형성되어 있다. 상기 디스플레이부(1020) 상에는 캡핑층(1033)이 형성되어 있다.
상기 디스플레이부(1020) 상에는 박막 봉지층(1040)이 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 박막 봉지층(1040)은 상기 디스플레이부(1020)와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 리튬 플루오라이드(LiF)를 포함하는 할로겐화 금속막(1049), 제 1 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 1 무기막(1043), 제 1 모노머를 포함하는 제 1 유기막(1047), 제 1 실리콘 나이트라이드/제 1 실리콘 옥사이드(SiNx/SiOx)의 복합층 구조를 포함하는 제 2 무기막(1044), 제 2 모노머를 포함하는 제 2 유기막(1048), 제 2 실리콘 나이트라이드/제 2 실리콘 옥사이드(SiNx/SiOx)의 복합층 구조를 포함하는 제 3 무기막(1045), 제 2 알루미늄 옥사이드(AlOx)를 포함하는 제 4 무기막(1046) 순으로 적층되어 있다.
이때, 상기 제 2 무기막(1044)과 제 3 무기막(1045)을 상기 제 1 유기막(1047)과 제 2 유기막(1048) 상에 각각 증착시, 제 2 무기막(1044)과 제 3 무기막(1045)을 형성하기 위한 반응 가스인 SiH4, N2O 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나에 하이드로 카본가스인 CH4를 추가하여 CH4의 유량을 점진적으로 변화시키게 된다.
이에 따라, 상기 제 1 유기막(1047)과 제 2 무기막(1044)의 계면과, 상기 제 2 유기막(1048)과 제 3 무기막(1045)의 계면에서는 제 1 유기막(8107) 및 제 2 유기막(1048)으로부터 제 2 무기막(1044) 및 제 3 무기막(1045)으로 각각 갈수록 탄소 함량이 점진적으로 감소하게 된다.
이상과 같이, 박막 봉지층은 무기막과 유기막의 계면에서 탄소의 함량이 점진적으로 변화하는 구조를 가지므로, 플렉서블 디스플레이 장치는 무기막과 유기막의 계면에서의 급격한 조성의 변화를 줄일 수가 있어서 응력 집중을 방지하고, 크랙 및 박리 현상을 줄일 수 있다. 결과적으로, 플렉서블 디스플레이 장치의 유연성(Flexibilty)를 증가시킬 수 있다.
100...플렉서블 디스플레이 장치 110...플렉서블 디스플레이 패널
111...플렉서블 기판 133...캡핑층
140...박막 봉지층 141...무기막
142...유기막 143...제 1 무기막
144...제 2 무기막 145...제 3 무기막
146...제 4 무기막 147...제 1 유기막
148...제 2 유기막 149...할로겐화 금속막

Claims (27)

  1. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 형성된 디스플레이부; 및
    상기 디스플레이부를 커버하며, 적어도 하나의 유기막이 적어도 둘의 무기막 사이에 배치된 적층된 박막 봉지층;을 포함하되,
    상기 유기막과 무기막의 계면에는 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포되고,
    상기 탄소 농도는 상기 유기막으로부터 무기막으로 갈수록 감소하도록 형성된 플렉서블 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막과 무기막의 계면에서의 탄소 농도는 15 내지 70％ 인 플렉서블 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 농도의 변화되는 값과 비례하여 영률의 기울기가 변화되는 플렉서블 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOxNy, SiOx, SiNx, AlOx, SiCx 중 선택된 어느 하나를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기막은 단일층 구조를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기막은 복층 구조를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기막은 경사 계면 화학 증착 공정에 의하여 탄소 함량이 변화되게 형성된 플렉서블 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무기막은 상기 무기막을 형성하기 위한 복수의 반응 가스에 하이드로 카본가스를 적용하여 상기 하이드로 카본가스의 유량을 점진적으로 변화시켜서 형성된 플렉서블 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOxNy를 포함하며,
    상기 SiOxNy막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4, N2O, 및, NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며,
    상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며,
    상기 CH4를 점진적으로 변화시켜서 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된 플렉서블 디스플레이 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOx를 포함하며,
    상기 SiOx막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4 및 N2O를 포함하며,
    상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며,
    상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된 플렉서블 디스플레이 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiNx를 포함하며,
    상기 SiNx막을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며,
    상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며,
    상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된 플렉서블 디스플레이 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOx/SiNx이나, SiNx/SiOx으로 된 복합층을 포함하며,
    상기 SiOx/SiNx막이나, SiNx/SiOx막으로 된 복합층을 형성하기 위한 반응 가스는 SiH4, N2O, 및 NH3과 N2 중에서 어느 하나를 포함하며,
    상기 하이드로 카본가스는 CH4를 포함하며,
    상기 CH4를 점진적으로 변화시켜 상기 무기막과 유기막의 계면에 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포된 플렉서블 디스플레이 장치.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은,
    상기 디스플레이부와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 LiF막, 제 1 AlOx막, 제 1 유기막, 제 1 SiOxNy막, 제 2 유기막, 제 2 SiOxNy막, 제 2 AlOx막 순으로 적층된 플렉서블 디스플레이 장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은,
    상기 디스플레이부와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 LiF막, 제 1 AlOx막, 제 1 유기막, 제 1 SiOx막, 제 2 유기막, 제 2 SiOx막, 제 2 AlOx막 순으로 적층된 플렉서블 디스플레이 장치.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은,
    상기 디스플레이부와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 LiF막, 제 1 AlOx막, 제 1 유기막, 제 1 SiNx막, 제 2 유기막, 제 2 SiNx막, 제 2 AlOx막 순으로 적층된 플렉서블 디스플레이 장치.
  17. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은,
    상기 디스플레이부와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 LiF막, 제 1 AlOx막, 제 1 유기막, 제 1 SiOx/SiNx막, 제 2 유기막, 제 2 SiOx/SiNx막, 제 2 AlOx막 순으로 적층된 플렉서블 디스플레이 장치.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은,
    상기 디스플레이부와 대향되는 부분으로부터 멀어지는 방향으로 LiF막, 제 1 AlOx막, 제 1 유기막, 제 1 SiNx/SiOx막, 제 2 유기막, 제 2 SiNx/SiOx막, 제 2 AlOx막 순으로 적층된 플렉서블 디스플레이 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기막이 형성된 영역에서의 탄소 농도는 0 내지 15％인 플렉서블 디스플레이 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막이 형성된 영역에서의 탄소 농도는 70 내지 100%인 플렉서블 디스플레이 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 전극과, 유기 발광층을 구비한 중간층과, 제 2 전극을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  22. 디스플레이부가 형성된 기판을 진공 챔버 속에 위치시키는 단계; 및
    상기 챔버 내에 전원을 인가하여, 상기 디스플레이부를 커버하는 적어도 하나의 유기막이 적어도 둘의 무기막 사이에 배치된 박막 봉지층을 증착시키는 단계;를 포함하되,
    상기 유기막과 무기막의 계면에는 상기 진공 챔버 내로 주입되어서 상기 무기막을 형성시키기 위한 복수의 반응 가스 내의 탄소 함량이 농도 기울기를 가지고,
    상기 탄소 농도는 상기 유기막으로부터 무기막으로 갈수록 감소하도록 증착되는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  23. 삭제
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 유기막과 무기막 계면에서의 탄소 농도는 15 내지 70％로 변화되는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 무기막은 SiOxNy, SiOx, SiNx, AlOx, SiCx 중 선택된 어느 하나를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 무기막은 상기 무기막을 형성하기 위한 복수의 반응 가스에 하이드로 카본가스를 적용하여 반응 가스간의 반응 시간이나 반응량을 조절하는 것에 의하여 하이드로 카본가스의 유량을 점진적으로 변화켜서 형성되는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법.
  27. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 형성된 디스플레이부; 및
    상기 디스플레이부를 커버하며, 적어도 하나의 유기막이 적어도 둘의 무기막 사이에 배치된 박막 봉지층;을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 유기막의 영률은 상기 적어도 둘의 무기막의 영률 보다 작고,
    상기 적어도 하나의 유기막과 상기 적어도 둘의 무기막의 계면에는 농도 기울기를 가지는 탄소가 분포하며,
    상기 탄소 농도는 상기 유기막으로부터 상기 무기막으로 갈수록 감소하도록 형성된 플렉서블 디스플레이 장치.
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