KR102147843B1 - 플렉시블 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 가요성 기판과 디스플레이부 사이의 임의의 층에 그 디스플레이부로의 가스 침투를 막기 위한 다공성층이 형성된 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 유연하게 변형 가능한 플렉시블 유기 발광 표시 장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 플렉시블 디스플레이 장치는 폴리이미드와 같은 가요성 기판에 디스플레이부를 형성하여 유연성을 부가한 장치로서, 휴대 시 그 형태를 변형시켜 부피를 줄일 수 있는 매우 편리한 장점을 가지고 있다.
본 발명의 실시예들은 플렉시블 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 가요성 기판과, 상기 가요성 기판 상에 형성된 배리어층과, 상기 배리어층 상에 형성된 디스플레이부 및, 상기 디스플레이부를 덮어주는 봉지층을 포함하며, 상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 다공성층이 형성된 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
상기 다공성층의 재질은 LiF를 포함할 수 있다.
상기 다공성층은 상기 가요성 기판과 상기 배리어막 사이에 형성될 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 배리어막은 복수개가 교대로 적층되며, 상기 다공성층은 상기 복수개의 가요성 기판과 배리어막 중에서 상기 디스플레이부에 가장 인접한 가요성 기판과 배리어막 사이에 형성될 수 있다.
상기 다공성층은 상기 배리어막과 상기 디스플레이부 사이에 형성될 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 배리어막은 복수개가 교대로 적층되며, 상기 다공성층은 상기 디스플레이부에 가장 인접한 배리어막과 상기 디스플레이부 사이에 형성될 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 AlOx층이 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 캐리어 기판 상에 가요성 기판을 형성하는 단계; 상기 가요성 기판 위에 배리어층을 형성하는 단계; 상기 배리어층 위에 디스플레이부를 형성하는 단계; 상기 디스플레이부를 봉지층으로 덮는 단계; 및, 상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 다공성층을 형성하는 단계;를 포함하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법을 개시한다.
상기 다공성층의 재질은 LiF를 포함할 수 있다.
상기 다공성층을 상기 가요성 기판과 상기 배리어막 사이에 형성할 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 배리어막을 복수개 교대로 적층하며, 상기 다공성층을 상기 복수개의 가요성 기판과 배리어막 중에서 상기 디스플레이부에 가장 인접한 가요성 기판과 배리어막 사이에 형성할 수 있다.
상기 다공성층을 상기 배리어막과 상기 디스플레이부 사이에 형성할 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 배리어막을 복수개 교대로 적층하며, 상기 다공성층을 상기 디스플레이부에 가장 인접한 배리어막과 상기 디스플레이부 사이에 형성할 수 있다.
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 AlOx층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 유기 발광 표시 장치 및 제조방법에 의하면 다공성층에 의한 가스 침투 방지 기능 강화로 디스플레이부 손상의 위험을 크게 줄일 수 있으며, 따라서 제품의 수명과 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플렉시블 유기 발광 표시 장치에서 디스플레이부를 확대한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플렉시블 유기 발광 표시 장치에서 디스플레이부를 확대한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유기 발광 표시 장치를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예의 플렉시블 유기 발광 표시 장치는, 폴리이미드 재질의 가요성 기판(110)과, 배리어층(130), 박막트랜지스터(미도시)와 발광층(미도시) 등이 포함된 디스플레이부(140), 그리고 유기막(151)과 무기막(152)이 교대로 배치된 박막 봉지층(150)이 적층된 구조로 이루어져 있다. 즉, 두껍고 단단한 글라스 기판을 대신하여 유연한 가요성 기판(110)과 박막 봉지층(150)으로 디스플레이부(140)를 밀봉하는 구조를 구현하고 있다. 따라서, 이 플렉시블 유기 발광 표시 장치는 유연하게 변형이 가능하다.
그리고, 상기 가요성 기판(110)과 배리어층(130) 사이에는 다공성층(120)이 형성되어 있다. 상기 다공성층(120)은 LiF 재질로 이루어질 수 있으며 증착이나 도포를 통해 상기 가요성 기판(110)과 배리어층(130) 사이에 형성할 수 있다. 이 다공성층(120)이 제조 공정 중 발생한 가스가 디스플레이부(140)로 침투하지 못하도록 막아주는 역할을 하게 된다. 즉, 유기 발광 표시 장치의 디스플레이부(140)에 포함된 발광층은 특히 산소와 같은 가스와의 접촉에 취약하여 가스 침투가 발생할 경우 바로 손상을 입을 수 있다. 그렇게 되면 손상 영역의 발광이 제대로 이루어지지 않게 되므로, 결국 전체 제품이 불량품이 된다. 그러나, 본 구성과 같이 가요성 기판(110)과 디스플레이부(140) 사이에 다공성층(120)을 형성해두면, 가스가 침투해도 이 다공성층(120)에 포집되기 때문에, 디스플레이부(140)를 안전하게 지킬 수 있게 된다. 이와 같이 디스플레이부(140)를 손상시킬 수 있는 가스는 주로 가요성 기판(110) 위에 배리어층(130)을 형성할 때 발생될 수 있다. 즉, 배리어층(130)은 화학기상증착에 의해 형성되는데 이때 가요성 기판(110)이 플라즈마에 의해 손상되면서 가스가 발생한다. 물론, 이 가스가 디스플레이부(140)로 침투하지 않으면 별 문제가 없지만, 만일 디스플레이부(140) 안으로 침투하게 되면 상기와 같이 발광층이 손상되어 불량 화소가 발생하게 된다. 따라서, 상기 다공성층(120)을 중간에 마련해서 내부로의 가스 확산을 차단해주는 것이다.
한편, 상기 가요성 기판(110)은 유리전이온도가 500℃ 이상인 내열성 폴리이미드로 구성될 수 있다. 이 가요성 기판(110)이 기존의 일반적인 글라스기판을 대신하는 매우 유연한 박막 기판이 되는 것이다.
상기 배리어층(130)은 외부로부터의 수분의 침투를 막는 방습성을 가진 층으로서, 예컨대 SiO/SiN의 다층막으로 구성될 수 있다. 이것은 SiO와 SiN을 다층으로 적층한 것으로, 투습율(water vapor transmission rate)이 10-3 g/㎡·day 이하인 특성을 갖는다. 디스플레이부(140)는 가스 뿐 아니라 수분 침투에도 매우 취약하므로, 상기 다공성층(120)이 가스를 포집하고, 배리어층(130)은 수분을 차단하는 역할을 하는 것이다.
상기 디스플레이부(140)는 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터(141)와 EL소자(142)를 구비하며, 상기 EL소자(142)안에 특히 가스와의 접촉에 취약한 발광층(142b)이 구비되어 있다. 좀 더 자세히 살펴보면, 배리어층(130)과 인접한 버퍼층(141a) 상부에 반도체 활성층(141f)이 형성되어 있고, 이 활성층(141f)은 N형 또는 P형 불순물이 고농도로 도핑된 소스 및 드레인 영역을 갖는다. 이 활성층(141f)을 산화물 반도체로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf) 과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면 반도체 활성층(212)은 G-I-Z-O[(In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수)을 포함할 수 있다. 활성층(141f)의 상부에는 게이트 절연막(141b)을 개재하여 게이트 전극(141g)이 형성되어 있다. 게이트 전극(141g)의 상부에는 소스 전극(141h)과 드레인 전극(141i)이 형성되어 있다. 게이트 전극(141g)과 소스전극(141h) 및 드레인 전극(141i)의 사이에는 층간 절연막(141c)이 구비되어 있고, 소스전극(141h) 및 드레인 전극(141i)과 EL소자(142)의 애노드 전극(142a) 사이에는 패시베이션막(141d)이 개재되어 있다.
상기 애노드 전극(142a)의 상부로는 아크릴 등에 의해 절연성 평탄화막(141e)이 형성되어 있고, 이 평탄화막(141e)에 소정의 개구부(142d)를 형성한 후, EL 소자(142)를 형성한다.
상기 EL 소자(142)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, 박막트랜지스터(141)의 드레인 전극(141i)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 애노드 전극(142a)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 캐소드 전극(142c), 및 이 두 전극(142a)(142c)의 사이에 배치되어 발광하는 발광층(142b)으로 구성된다.
이 발광층(142b)과 인접하여 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 적층될 수도 있다.
참고로 이 발광층(142b)은 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 화소들이 모여서 하나의 단위 픽셀을 이루도록 각 화소마다 분리돼서 형성될 수 있다. 또는, 화소의 위치에 관계없이 전체 화소 영역에 걸쳐서 공통으로 발광층이 형성될 수도 있다. 이때, 발광층은 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.
바로 이 발광층(142b)이 가스와의 접촉에 매우 취약한 특성이 있으며, 따라서, 디스플레이부(140) 안으로 가스가 들어오게 되면 유기 발광 표시 장치의 화상 구현 특성이 금방 열화되는 문제가 생길 수 있다.
상기 디스플레이부(140) 위에 형성되는 박막 봉지층(150)은 디스플레이부(140)를 덮어서 보호해주는 층으로, 유기막(151)과 무기막(152)이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
상기와 같은 구조의 플렉시블 유기 발광 표시 장치는 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 글라스 재질의 캐리어 기판(160)을 준비하고 그 위에 박막층들을 형성한다.
먼저, 캐리어 기판(160) 위에 폴리이미드 재질의 가요성 기판(110)을 형성하고, 그 위에 전술한 LiF 재질의 다공성층(120)을 형성한다.
이어서, 도 3b와 같이 배리어층(130), 디스플레이부(140) 및 박막 봉지층(150)을 차례로 형성한다.
이와 같은 과정으로 적층 구조가 만들어지면, 도 3c와 같이 캐리어 기판(160)을 분리한다.
이렇게 제조된 유기 발광 표시 장치는, 유연한 가요성 기판(110)과 박막 봉지층(150)이 디스플레이부(140)를 둘러싸고 있는 구조이므로 유연성을 지니게 되며, 또한 다공성층(120)이 내부로 침투하는 가스를 포집해주기 때문에 디스플레이부(140)를 가스의 영향으로부터 더욱 안전하게 지킬 수 있는 장점을 보유하게 된다.
한편, 상기한 실시예에서는 가요성 기판(110)과 배리어층(130)이 한 층씩 배치된 구조를 예시하였는데, 도 4에 도시된 바와 같이 가요성 기판(110)과 배리어층(130)이 복수개 교대로 배치되고, 다공성층(120)은 디스플레이부(140)과 가장 인접한 가요성 기판(110)과 배리어층(130) 사이에 배치되는 구조로 변형시킬 수도 있다.
또한, 전술한 실시예에서는 다공성층(120)이 가요성 기판(110)과 배리어층(130) 사이에 형성된 것을 예시하였는데, 반드시 그 위치에 한정되는 것은 아니며 가요성 기판(110)과 디스플레이부(140) 사이의 임의의 층에 적어도 한 층을 형성하면 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 가요성 기판(110)과 배리어층(130) 사이가 아니라 배리어층(130)과 디스플레이부(140) 사이에 다공성층(120)을 형성할 수도 있다.
그리고, 도 6과 같이 복수의 가요성 기판(110)과 배리어층(130)을 교대로 적층한 구조에서 다공성층(120)을 디스플레이부(130)에 가장 인접한 배리어층(130)과 디스플레이부(140) 사이에 형성할 수도 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 가요성 기판(110)과 디스플레이부(140) 사이에 다공성층(120)만 삽입하는 것을 예시하였는데, 도 7 내지 도 10과 같이 각 실시예 마다 AlOx층(125)을 추가로 더 형성할 수도 있다. 즉, LiF 재질의 다공성층(120)은 가스의 침투를 막는 역할을 하는데, 디스플레이부(140)의 발광층은 수분에도 매우 취약하므로, 방습 능력이 우수한 AlOx층(125)을 추가로 형성하여 가스 및 수분의 침투에 모두 대비하는 구조로 변형시킬 수도 있다.
그러므로, 이와 같은 구조의 플렉시블 유기 발광 표시 장치 및 제조방법에 의하면 다공성층에 의한 가스 침투 방지 기능 강화로 디스플레이부 손상의 위험을 크게 줄일 수 있으며, 따라서 제품의 수명과 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110:가요성 기판 120:다공성층
125:AlOx층 130:배리어층
140:디스플레이부 150:봉지층
125:AlOx층 130:배리어층
140:디스플레이부 150:봉지층
Claims (14)
- 가요성 기판;
상기 가요성 기판 상에 배치된 배리어층;
상기 배리어층 상에 배치된 디스플레이부; 및
상기 디스플레이부를 덮는 봉지층;을 포함하되,
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에는 단일층으로 된 다공성층이 배치되며,
상기 다공성층의 재질은 LiF를 포함하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 다공성층은 상기 가요성 기판과 상기 배리어층 사이에 배치된 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 배리어층은 복수개가 교대로 적층되며,
상기 다공성층은 상기 복수개의 가요성 기판과 상기 배리어층 중에서 상기 디스플레이부에 가장 인접한 가요성 기판과 배리어층 사이에 배치된 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 다공성층은 상기 배리어층과 상기 디스플레이부 사이에 배치된 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 배리어층은 복수개가 교대로 적층되며,
상기 다공성층은 상기 디스플레이부에 가장 인접한 배리어층과 상기 디스플레이부 사이에 배치된 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 AlOx층이 더 구비된 플렉시블 유기 발광 표시 장치.
- 캐리어 기판 상에 가요성 기판을 형성하는 단계;
상기 가요성 기판 위에 배리어층을 형성하는 단계;
상기 배리어층 위에 디스플레이부를 형성하는 단계;
상기 디스플레이부를 봉지층으로 덮는 단계; 및
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 단일층으로 된 다공성층을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 다공성층의 재질은 LiF를 포함하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
- 삭제
- 제 8 항에 있어서,
상기 다공성층을 상기 가요성 기판과 상기 배리어층 사이에 형성하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 배리어층을 복수개 교대로 적층하며,
상기 다공성층을 상기 복수개의 가요성 기판과 상기 배리어층 중에서 상기 디스플레이부에 가장 인접한 가요성 기판과 배리어층 사이에 형성하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 다공성층을 상기 배리어층과 상기 디스플레이부 사이에 형성하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 배리어층을 복수개 교대로 적층하며,
상기 다공성층을 상기 디스플레이부에 가장 인접한 배리어층과 상기 디스플레이부 사이에 형성하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 가요성 기판과 상기 디스플레이부 사이의 임의의 층에 AlOx층을 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉시블 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
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