KR102266941B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가요성 기판, 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터 및 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 패널을 포함하며, 상기 유기 발광 표시 패널을 휘는 경우 압축 스트레스 또는 상기 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면이 상기 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터에 인가되는 유기 발광 표시 장치에 대한 것이다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 구부릴 수 있는 유기 발광 표시 장치에 대한 것이다.
디스플레이 분야는 현대 사회에 있어 다양한 정보전달의 수단으로서 급속한 발전을 가져오고 있으며, 최근에는 디스플레이의 무게와 두께 그리고 평면 발광에서 탈피하고자 많은 기술적 도전을 하고 있다.
평판 표시 장치 중 액정 표시 장치(LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는데, 액정 표시 장치는 수광형 표시 장치이므로 백라이트(backlight) 같은 별도의 광원이 필요한 단점이 있다.
최근에는 자발광형 표시 장치인 유기 발광 표시 장치(OLED)가 주목을 받고 있다. 유기 발광 표시 장치는 서로 마주하는 두 전극과 이들 전극 사이에 개재되어 있는 유기층을 포함한다. 유기 발광 장치는 애노드(anode)으로부터 주입된 정공(hole)과 캐소드(cathode)으로부터 주입된 전자(electron)가 발광층에서 만나 여기자 (exciton)를 생성하고, 여기자가 발광 소멸을 하게 되면 광이 발생하게 된다. 유기 발광 장치는 표시 장치 및 조명 장치를 포함하는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
이상과 같은 유기 발광 표시 장치는 가요성(flexibility)을 가지는 기판을 사용하여 휘는 디스플레이 장치를 구성할 수 있는데, 이 때, 유기 발광 표시 장치내의 각 층은 스트레스를 받아서 배선이 끊어지거나 특성이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휘는 동작에 의해서도 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되지 않는 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 가요성 기판, 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터 및 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 패널을 포함하며, 상기 유기 발광 표시 패널을 휘는 경우 압축 스트레스 또는 상기 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면이 상기 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터에 인가된다.
상기 인장 스트레스는 상기 가요성 기판 또는 상기 유기 발광층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널의 상부에 위치하는 제1 보호 필름; 및 상기 제1 보호 필름을 상기 유기 발광 표시 패널에 부착시키는 제1 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제1 점착층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널의 하부에 위치하는 제2 보호 필름; 및 상기 제2 보호 필름을 상기 유기 발광 표시 패널에 부착시키는 제2 점착층을 포함할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 제2 보호 필름 또는 상기 제2 점착층에 인가될 수 있다.
상기 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터는 박막 트랜지스터 형성층 내에 위치하며, 상기 박막 트랜지스터 형성층은 상기 유기 발광층의 아래에 위치할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 박막 트랜지스터 형성층의 상부에 위치하는 상기 유기 발광층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널은 상기 유기 발광층을 덮는 봉지층을 더 포함할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 봉지층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널은 상기 가요성 기판과 상기 박막 트랜지스터 형성층 사이에 위치하는 베리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 베리어층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널은 무기 물질로 형성되어 있는 무기 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 압축 스트레스 또는 상기 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 상기 중립면은 상기 무기 절연층에 인가될 수 있다.
상기 유기 발광 표시 패널은 유기 물질로 형성되어 있는 유기 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 인장 스트레스는 상기 유기 절연층에 인가될 수 있다.
이상과 같이 인장 스트레스를 받는 부분에는 유기 발광 표시 장치의 중요한 층이 위치하지 않도록 하여 휘는 동작에 의하여도 유기 발광 표시 장치의 표시 품질이 저하되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 휘는 방향에 따른 각 층의 두께를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 압축 스트레스와 인장 스트레스를 비교한 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 표시 패널(110, 115, 150, 300, 350)과 유기 발광 표시 패널의 상부에 위치하며, 제1 점착층(400)에 의하여 부착되어 있는 제1 보호 필름(500)과 하부에 위치하면, 제2 점착층(410)에 의하여 부착되어 있는 제2 보호 필름(510)을 포함한다.
유기 발광 표시 패널(110, 115, 150, 300, 350)은 가요성 기판(110), 베리어 층(115), 박막 트랜지스터 형성층(150), 유기 발광층(300) 및 봉지층(350)을 포함한다.
도 1에서 도시된 유기 발광 표시 패널의 단면은 간략하게 유기 발광 표시 패널을 도시한 것으로, 실제 단면 구조는 보다 복잡한 구조를 가질 수 있다.
유기 발광 표시 패널의 구조를 살펴보면, 플라스틱과 같은 가요성을 가지는 기판(110)을 포함한다. 가요성 기판(110)을 구성하는 물질은 플라스틱이 대표적이지만, 가요성을 가지는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 가요성 기판(110)의 위에는 베리어 층(115)이 위치하고 있다. 베리어 층(115)은 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 이 경우 베리어 층(115)은 무기 절연층일 수 있다.
베리어 층(115)의 위에는 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터 형성층(150)이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터 형성층(150)은 도 1에서는 하나의 층으로 도시되어 있지만, 실제 복수의 층을 포함하며, 반도체층, 게이트층, 소스 및 드레인층 및 기타 절연막(게이트 절연막 및 층간 절연막)을 포함한다. 즉, 일 실시예에 의하면, 반도체층이 베리어 층(115)의 위에 형성되고, 그 위에 게이트 절연막이 형성된 후 그 위에 게이트 전극이 형성된다. 그 후 층간 절연막이 형성되고, 그 위에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된다. 층간 절연막과 게이트 절연막은 반도체층의 소스 영역과 드레인 영역은 노출시키는 접촉 구멍을 가질 수 있으며, 접촉 구멍을 통하여 소스 전극과 드레인 전극이 각각 반도체층의 소스 영역과 드레인 영역과 연결된다. 여기서 게이트 절연막과 층간 절연막은 무기 절연 물질로 형성될 수 있다.
베리어 층(115)은 가요성 기판(110)의 위에 박막 트랜지스터 형성층(150)을 형성할 때, 가요성 기판(110)을 보호하거나, 가요성 기판(110)에서 방출되는 불순물로부터 박막 트랜지스터 형성층(150; 특히 반도체층)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
박막 트랜지스터 형성층(150)의 구조는 실시예에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있으며, 화소마다 복수개의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터 형성층(150)의 위에는 유기 발광층(300)이 위치하고 있다. 유기 발광층(300)은 화소마다 하나의 유기 발광층(300)이 위치하고, 각 화소는 화소 정의막(도시하지 않음)으로 구분되어 있을 수 있다. 화소 정의막은 개구부를 가질 수 있으며, 해당 개구부에 유기 발광층(300)이 위치한다.
유기 발광층(300)은 유기 발광 물질로 형성되며, 화소 정의막도 유기 물질로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터 형성층(150)과 유기 발광층(300)의 사이에는 유기 물질로 형성된 유기 절연층(도시하지 않음)이 위치하고 있을 수 있다.
유기 발광층(300)은 외부로부터 수분 등이 제공되면 특성 저하가 발생하므로 봉지층(350)으로 외부와 차단시켜 유기 발광층(300)을 보호한다. 봉지층(350)은 유기 물질로 형성될 수 있다. 봉지층(350)은 실시예에 따라서는 다층 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 봉지층(350)은 복수의 무기막을 포함하거나, 무기막과 유기막을 포함할 수도 있다.
박막 트랜지스터 형성층(150)에서는 유기 발광층(300)으로 전류를 제공하며, 전류에 의하여 유기 발광층(300)은 빛을 방출한다. 실시예에 따라서는 유기 발광층(300)과 봉지층(350)의 사이에 공통 전극을 더 포함할 수 있으며, 이 때, 박막 트랜지스터 형성층(150)의 일 전극(화소 전극)과 공통 전극의 사이에 전류가 흐른다.
유기 발광 표시 패널의 상하에는 각각 제1 보호 필름(500)과 제2 보호 필름(510)이 형성되어 있으며, 각각 제1 점착층(400)과 제2 점착층(410)에 의하여 부착되어 있다. 제1 보호 필름(500) 및 제2 보호 필름(510)은 플라스틱을 소재로 만들어지며, 가요성 기판(110)과 마찬가지로 플렉서블한 특성을 갖는다.
여기서, 제1 보호 필름(500) 및 제2 보호 필름(510) 중 하나 이상은 편광 기능을 가질 수 있다. 여기서, 편광 기능을 갖는 보호 필름의 배치는 유기 발광 층(300)이 빛을 방출하는 방향에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 유기 발광 층(300)이 전면 발광, 즉 제1 보호 필름(500) 방향으로 빛을 방출하여 화상을 표시한다면, 제1 보호 필름(500)이 편광 기능을 갖도록 형성된다. 한편, 유기 발광 층(300)이 배면 발광, 즉 제2 보호 필름(510) 방향으로 빛을 방출하여 화상을 표시한다면, 제2 보호 필름(510)이 편광 기능을 갖도록 형성된다. 또한, 유기 발광 층(300)이가 양면 발광한다면 제1 보호 필름(500)과 제2 보호 필름(510)이 모두 편광 기능을 가질 수도 있다.
제1 보호 필름(500) 및 제2 보호 필름(510) 중 어느 하나만 편광 기능을 갖는다면, 다른 하나는 편광 기능은 없어도 물성이 실질적으로 동일한 물질로 형성된다. 여기서, 물성이 실질적으로 동일하다는 것은 동일한 물질은 아니지만 실제 매우 흡사한 물성을 갖는 것을 말한다. 또한, 제1 보호 필름(500) 및 제2 보호 필름(510)이 모두 편광 기능을 갖지 않을 수도 있음은 물론이다.
그리고 제1 점착층(400) 및 제2 점착층(410)도 역시 서로 동일한 물성을 갖는다. 제1 점착층(400) 및 제2 점착층(410)는 제1 보호 필름(500), 제2 보호 필름(510), 가요성 기판(110), 및 봉지층(350) 등과 비교하여 상대적으로 부드럽고 무르며 연한 성질을 가질 수 있다.
도 1과 같은 구조의 유기 발광 표시 장치를 일 방향으로 휘면 일 부분은 압축 스트레스를 인가받고, 다른 부분은 인장 스트레스를 받으며, 그 사이에는 중립면이 존재한다. 중립면은 압력 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루어 별도의 스트레스를 받지 않는 부분이다.
그런데, 무기 물질의 경우에는 압축 스트레스에 대한 대항력은 크지만, 인장 스트레스에 대한 대항력은 작다. 즉, 무기 물질로 이루어진 층에 인장 스트레스가 인가되면, 사이사이에 무기 물질에 크랙이 발생한다. 이에 반하여 무기 물질로 이루어진 층에 압축 스트레스가 인가되면, 무기 물질로 이루어진 층에는 큰 문제가 발생하지 않는다. 한편, 유기 물질의 경우에는 무기 물질과 달리 인장 스트레스에 대한 대항력이 상대적으로 크다. 이는 유기 물질의 특성상 인장 스트레스가 발생하더라도 유기 물질이 어느 정도 연장되면서 막의 특성이 저하되지 않는다. 박막 트랜지스터에 포함되는 반도체층도 무기 물질에 준하는 특성을 가진다.
이러한 점에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서는 무기 물질을 포함하는 층 또는 반도체층을 포함하는 층이 인장 스트레스를 받지 않도록 하고, 압축 스트레스나 중립면에 위치하도록 한다. 그 대신, 인장 스트레스를 받는 층은 유기 물질로 이루어진 층이나, 기판, 필름 그리고 점착층 층 등으로 구성한다. 압축 스트레스는 무기 물질의 층이나 유기 물질의 층이 일정 수준의 대항력이 있어 압축 스트레스를 받는 것은 인장 스트레스를 고려한 후 고려한다.
본 실시예에서는 무기 물질을 포함하는 대표적인 층으로는 박막 트랜지스터 형성층(150)이 있다. 그러므로 박막 트랜지스터 형성층(150)은 압축 스트레스나 중립면에 위치하도록 한다. 이 때, 유기 발광층(300)은 유기 물질로 형성되어 있으므로, 인장 스트레스를 받을 수도 있고, 압축 스트레스를 받을 수도 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3의 실시예를 통하여 휘는 방향에 따른 특성을 살펴본다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 휘는 방향에 따른 각 층의 두께를 도시한 단면도이다.
일반적으로 가요성의 유기 발광 표시 장치는 도 2와 같은 방향과 도 3과 같은 방향 모두로 휘겠지만, 보다 많이 사용하는 방향을 가지거나, 곡면형으로 휜 상태를 유지하는 경우 휘는 방향에 따라서 각각 나누어 살펴본다.
먼저, 도 2와 같이 가요성 기판(110)이 상부를 향하여 돌출되면서 휘는 경우를 살펴본다.
도 2와 같이 휘는 경우에는 유기 발광 표시 장치에서 상부에 위치하는 층은 인장 스트레스를 받으며, 하부에 위치하는 층은 압축 스트레스를 받는다. 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면은 도 2에서 점선으로 도시하고 있다.
도 2의 실시예에 따르면, 중립면은 제1 보호 필름(500) 중에 위치하고 있다. 도 2의 실시예에 따르면, 제1 보호 필름(500)만 인장 스트레스를 받으며, 그 외의 층은 모두 압축 스트레스를 받는다. 제1 보호 필름(500)은 필름이므로 인장 스트레스에 대한 대항력이 충분하므로 수만회 이상 구부리더라도 표시 품질에는 저하가 발생하지 않는다.
도 2의 실시예와 달리 중립면이 제1 점착층(400), 봉지층(350) 및 유기 발광층(300)에 위치하는 경우에도 인장 스트레스에 대항력이 있어 표시 품질의 저하가 발생하지 않는다.
하지만, 중립면이 박막 트랜지스터 형성층(150)까지 위치하는 경우에는 박막 트랜지스터 형성층(150)에 있는 무기 절연막 등의 층에 크랙이 발생하여 표시 품질에 문제가 발생하고, 또한, 박막 트랜지스터의 특성도 변하는 문제가 발생한다.
그러므로 도 2와 같이 상부를 향하여 돌출되면서 휘는 경우에는 중립면이 박막 트랜지스터 형성층(150)보다는 위에 위치할 수 있다.
이상과 같이 상부를 향하여 휘는 경우에는 중립면의 위치가 정해지게 되는데, 중립면의 위치는 각 층의 두께 및 재료에 따라 변경될 수 있다. 각 층의 재료가 일정하다는 전제하에는 각 층의 두께를 조절하여 중립면의 위치를 조정할 수 있으며, 상부를 향하여 휘는 경우에는 박막 트랜지스터 형성층(150)보다 상부에 위치하는 층의 두께를 증가시켜 중립면이 보다 상부에 위치하도록 할 수 있다. 일반적으로 유기 발광 패널은 정해진 두께 및 물질로 형성되므로, 제1 점착층(400)과 제1 보호 필름(500) 중 적어도 하나의 두께를 증가시켜 중립면이 보다 상부에 위치하도록 할 수 있다.
또한, 중립면의 위치는 유기 발광 표시 장치를 휘는 정도에 따라서도 변하므로 유기 발광 표시 장치가 사용자에 의하여 휘는 정도도 고려하여 중립면의 위치를 설정할 수 있다.
한편, 도 3과 같이 가요성 기판(110)이 하부를 향하여 돌출되면서 휘는 경우를 살펴본다.
도 3과 같이 휘는 경우에는 유기 발광 표시 장치에서 상부에 위치하는 층은 압축 스트레스를 받으며, 하부에 위치하는 층은 인장 스트레스를 받는다. 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면은 도 3에서 점선으로 도시하고 있다.
도 3의 실시예에 따르면, 중립면은 제2 보호 필름(510) 중에 위치하고 있다. 도 3의 실시예에 따르면, 제2 보호 필름(510)만 인장 스트레스를 받으며, 그 외의 층은 모두 압축 스트레스를 받는다. 제2 보호 필름(510)은 필름이므로 인장 스트레스에 대한 대항력이 충분하므로 수만회 이상 구부리더라도 표시 품질에는 저하가 발생하지 않는다.
도 3의 실시예와 달리 중립면이 제2 점착층(410), 가요성 기판(110) 및 베리어 층(115)에 위치하는 경우에도 인장 스트레스에 대항력이 있어 표시 품질의 저하가 발생하지 않는다.
하지만, 중립면이 박막 트랜지스터 형성층(150)까지 위치하는 경우에는 박막 트랜지스터 형성층(150)에 있는 무기 절연막 등의 층에 크랙이 발생하여 표시 품질에 문제가 발생하고, 또한, 박막 트랜지스터의 특성도 변하는 문제가 발생한다.
그러므로 도 3와 같이 하부를 향하여 돌출되면서 휘는 경우에는 중립면이 박막 트랜지스터 형성층(150)보다는 아래에 위치할 수 있다.
이상과 같이 하부를 향하여 휘는 경우에는 중립면의 위치가 정해지게 되는데, 중립면의 위치는 각 층의 두께 및 재료에 따라 변경될 수 있다. 각 층의 재료가 일정하다는 전제하에는 각 층의 두께를 조절하여 중립면의 위치를 조정할 수 있으며, 하부를 향하여 휘는 경우에는 박막 트랜지스터 형성층(150)보다 하부에 위치하는 층의 두께를 증가시켜 중립면이 보다 하부에 위치하도록 할 수 있다. 일반적으로 유기 발광 패널은 정해진 두께 및 물질로 형성되므로, 제2 점착층(410)과 제2 보호 필름(510) 중 적어도 하나의 두께를 증가시켜 중립면이 보다 하부에 위치하도록 할 수 있다.
또한, 중립면의 위치는 유기 발광 표시 장치를 휘는 정도에 따라서도 변하므로 유기 발광 표시 장치가 사용자에 의하여 휘는 정도도 고려하여 중립면의 위치를 설정할 수 있다.
이하에서는 인장 스트레스와 압축 스트레스에 따른 유기 발광 표시 장치의 박막 트랜지스터 형성층(150)의 특성 변화를 실험을 통하여 살펴본다.
먼저, 도 4 내지 도 9의 실험을 살펴본다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 9의 실험은 크게 도 4 및 도 5의 실험과 도 6 및 도 7의 실험으로 나뉜다. 도 4 및 도 5는 압축 스트레스(compressive stress)에 따른 박막 트랜지스터의 특성 변화를 살펴본 실험이며, 도 6 및 도 7은 인장 스트레스(tensile stress)에 따른 박막 트랜지스터의 특성 변화를 살펴본 실험이다.
도 4 내지 도 7의 실험에서는 5mm의 곡률 반경으로 유기 발광 표시 장치를 10만번(100K)을 구부린 후 박막 트랜지스터의 특성을 실험하였으며, 여기에 사용된 박막 트랜지스터는 LTPS(low temperature poly silicon) 방식으로 제조된 다결정 반도체를 포함한다. 실험에 사용된 박막 트랜지스터의 채널의 폭과 길이의 비는 7:20(도 8 또는 도 9 참고)이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 살펴본다.
도 4 및 도 5는 가로축은 게이트 전압(Vg)이고, 세로축은 채널에 흐르는 전류를 나타내며, 도 4와 도 5는 동일한 박막 트랜지스터의 채널에서 다른 방향으로 측정한 전류값이다.
도 4 및 도 5에서는 각각 최초(initial)의 박막 트랜지스터의 특성과 함께, 10만번 구부린 경우(100k)의 박막 트랜지스터의 특성 및 10만번 구부린 후 추가적으로 전압 스트레스를 가한 경우(100k+Vsd strees)의 박막 트랜지스터의 특성이 도시되어 있다. 여기서 전압 스트레스를 가하는 경우는 실험 결과에 보다 신뢰성을 부여하기 위함이다.
도 4 및 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 약간씩은 박막 트랜지스터의 특성이 변하지만, 도 4의 -3V 이하에서는 거의 일정한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서도 가로축은 게이트 전압(Vg)이고, 세로축은 채널에 흐르는 전류를 나타내며, 도 6와 도 7은 동일한 박막 트랜지스터의 채널에서 다른 방향으로 측정한 전류값이다. 도 6은 도 4에 대응하며, 도 7은 도 5에 대응한다.
도 6 및 도 7에서는 각각 최초(initial)의 박막 트랜지스터의 특성과 함께, 10만번 구부린 후 추가적으로 전압 스트레스를 가한 경우(100k+Vsd strees)의 박막 트랜지스터의 특성이 도시되어 있다. 여기서 전압 스트레스를 가하는 경우는 실험 결과에 보다 신뢰성을 부여하기 위함이다.
도 6 및 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이 박막 트랜지스터의 특성이 변하는 것이 확인되며, 도 6에서는 전체적으로 특성이 시프트됨이 도시되어 있다.
도 4 내지 도 7의 실험 결과를 각각 도 8 및 도 9에 정리하여 표로 도시하였다. 도 8은 압축(compressive) 스트레스를 제공하는 경우로 도 4의 방향에서의 박막 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)의 차이이며, 도 9는 인장(tensile) 스트레스를 제공하는 경우고 도 6의 방향에서의 박막 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)의 차이이다.
도 8 및 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 8에서는 문턱 전압의 변화가 0.2V 정도 발생함을 확인할 수 있는데, 도 9와 같이 인장 스트레스를 받는 경우에는 약 3배에 달하는 0.6V의 변화가 발생함을 확인할 수 있다.
그러므로 박막 트랜지스터가 위치하는 부분은 인장 스트레스보다는 압축 스트레스를 받는 것이 보다 표시 품질의 변화를 줄일 수 있는 방법이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 특성을 보다 상세하게 살펴보기 위하여 유기 발광 표시 장치를 90도로 꺾는 경우의 특성 변화를 도 10 내지 도 13을 통하여 살펴본다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 이용하여 실험한 결과를 도시한 도면이다.
여기서, 90도로 유기 발광 표시 장치를 꺾는 것은 유기 발광 표시 장치의 양 끝단이 이루는 각도가 90도가 되도록 휘는 것을 의미하며, 접히는 부분이 90도로 접히는 것이 아니고 곡선으로 휘어 있고, 양 끝단이 이루는 각도만 90도인 경우를 의미한다.
이와 같이 휘는 경우에는 인장 스트레스 및 압축 스트레스는 상당하므로 도 4 내지 도 9의 실험에 비하여 보다 큰 특성 변화를 파악할 수 있다.
먼저, 도 10에서는 본 실험에 사용된 기판의 간단 구조를 도시하고 있다.
도 10의 기판에서는 가요성 기판으로는 폴리 이미드(PI)을 사용하고, 제1 및 제2 보호 필름으로는 PET() 필름을 사용한다. 폴리 이미드(PI)층으 위에는 박막 트랜지스터(TFT)가 위치하며, 이를 덮는 층도 폴리 이미드(PI)로 형성하였다. 폴리 이미드(PI)층과 제1 및 제2 보호 필름은 각각 접착제 PSA로 접착되어 있다. 하부의 제2 보호 필름은 75㎛로, 형성되고, 제2 점착층은 25㎛로 형성되고, 가요성 기판인 폴리 이미드층과 박막 트랜지스터 및 이를 덮는 폴리 이미드층은 합하여 24.8㎛이다. 그리고 상부에 위치하는 제1 점착층은 50㎛이고, 그 위의 제1 보호 필름은 23㎛이다.
이와 같은 가요성 기판을 90도로 휜 후 박막 트랜지스터의 특성 변화는 도 11 내지 도 13과 같다.
먼저, 도 11 및 도 12는 박막 트랜지스터에 인장(tensile) 스트레스가 가해지도록 90도 휜 후에 박막 트랜지스터의 특성 변화를 도시하고 있다. 도 11 및 도 12에서 가로축은 게이트 전압(Vg)이고, 세로축은 채널에 인가되는 전류이다.
도 11 및 도 12에서 "initial"은 90도로 휘기 전이며, "bending 후"는 90도로 인장 스트레스가 가해진 이후의 특성이다. 도 11 및 도 12는 서로 다른 채널 특성을 가지는 서로 다른 두 박막 트랜지스터에 대한 실험 그래프이다.
도 11 및 도 12에서 확인할 수 있는 바와 같이 인장 스트레스가 가해지는 경우에는 두 박막 트랜지스터의 특성은 전혀 다른 특성을 가지게 된다.
이에 반하여 도 13에서는 박막 트랜지스터에 압축(compressive) 스트레스가 가해지도록 90도로 휜 경우이다. 도 13에서는 가로축은 시간이고, 세로축은 박막 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)이다. 도 13에서는 도 11 및 도 12의 두 박막 트랜지스터에 대하여 그래프로 도시하였으며, 도 11의 박막 트랜지스터가 도 12의 박막 트랜지스터에 비하여 보다 높은 문턱 전압을 가진다.
도 13에서 도시하고 있는 바와 같이 압축 스트레스를 받는 경우에도 문턱 전압은 변하지만, 458시간이 지나도 문턱 전압의 변화가 0.3V 이내로 안정적인 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 상대적으로 압축 스트레스에 대해서 박막 트랜지스터는 대항력이 있음을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 14 및 도 15를 통하여 압축 스트레스와 인장 스트레스에 따른 특성을 살펴본다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 압축 스트레스와 인장 스트레스를 비교한 그래프이다.
먼저, 도 14에서는 인가되는 압력(strain)에 따른 박막 트랜지스터의 특성 변화를 수평선 상에 도시하였다.
도 14에서 양의 값은 인장 스트레스를 제공하는 경우이고, 음의 값은 압축 스트레스를 제공하는 경우이며, 0은 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면이다. 도 14에 의하면, 스트레스가 제공되면, 박막 트랜지스터의 특성이 변하기는 하지만, 허용 오차 범위내인 경우에는 그대로 사용 가능하다. (safe region) 하지만, 스트레스가 커지면, 박막 트랜지스터의 특성이 크게 변하면서 심하게는 박막 트랜지스터로 동작하지 않는다. (definitive mechanical failure) 두 영역의 사이에는 전이 영역(transition)이 존재한다.
도 14를 참고하면, 압축 스트레스의 경우가 인장 스트레스에 비하여 safe region의 크기가 큰 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 15에서는 곡률 반경에 따른 인장 스트레스와 압축 스트레스로 제공되는 압력(strain)이 도시되어 있다. 도 15에서는 가로축은 곡률 반경이며, 세로 축은 압력(strain)이다.
도 15에서는 곡률 반경이 2mm 이하이며, 인장 스트레스를 받는 경우는 측정이 되지 않아 결과치가 제시되고 있지 않다. 도 15에서는 측정값이 나오지 않은 이유는 다양할 수 있는데, 이미, 해당 층이 인장되면서 끊어졌기 때문일 수 있으며, 이에 도 15에서는 'Fail'로 도시하였다. 즉, 도 15에서는 제공되는 압력(strain)이 압축 스트레스에 비하여 인장 스트레스에서 급격하게 증가하고, 인장 스트레스로 인하여 해당 층에 결함이 발생한다. 도 15의 실험에 의하면, 인장 스트레스가 급격하게 증가하다가 곡률 반경이 2mm 이하인 경우에는 결함이 발생하여 측정값을 측정할 수 없게 되었다.
그러므로 무기 물질로 이루어지는 층 또는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 층은 인장 스트레스를 제공하지 않고 압축 스트레스를 제공하는 경우에는 유기 발광 표시 장치를 휘더라도 특성 변화가 적어 표시 품질이 저하되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 가요성 기판 115: 베리어 층
150: 박막 트랜지스터 형성층 300: 유기 발광층
350: 봉지층 400: 제1 점착층
410: 제2 점착층 500: 제1 보호 필름
510: 제2 보호 필름

Claims (18)

  1. 가요성 기판, 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터, 유기 발광층, 봉지층, 및 가장 외측에 부착되어 있는 제1 보호 필름 및 제2 보호 필름을 포함하는 유기 발광 표시 패널을 포함하며,
    상기 제1 보호 필름은 상기 유기 발광 표시 패널의 제1면에 위치하고,
    상기 제2 보호 필름은 상기 유기 발광 표시 패널의 상기 제1면의 반대측에 위치하는 제2면에 위치하며,
    상기 유기 발광 표시 패널을 휘는 경우 압축 스트레스와 인장 스트레스가 평형을 이루는 중립면이 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제2 보호 필름에 위치하여 상기 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터에는 상기 압축 스트레스가 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 가요성 기판 또는 상기 유기 발광층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 보호 필름을 상기 유기 발광 표시 패널에 부착시키는 제1 점착층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제1 점착층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제2 보호 필름을 상기 유기 발광 표시 패널에 부착시키는 제2 점착층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 제2 보호 필름 또는 상기 제2 점착층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터는 박막 트랜지스터 형성층 내에 위치하며,
    상기 박막 트랜지스터 형성층은 상기 유기 발광층과 상기 가요성 기판의 사이에 위치하는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 박막 트랜지스터 형성층의 상부에 위치하는 상기 유기 발광층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 봉지층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 유기 발광 표시 패널은 상기 가요성 기판과 상기 박막 트랜지스터의 사이에 위치하는 베리어층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 베리어층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 유기 발광 표시 패널은 무기 물질로 형성되어 있는 무기 절연층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에서,
    상기 유기 발광 표시 패널은 유기 물질로 형성되어 있는 유기 절연층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 압축 스트레스는 상기 유기 절연층에 인가되는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제1항에서,
    상기 압축 스트레스가 인가되는 상기 박막 트랜지스터로부터 상기 중립면이 위치하는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제2 보호 필름의 외측면까지의 거리는 상기 압축 스트레스가 인가되는 상기 박막 트랜지스터로부터 상기 중립면이 위치하지 않는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제2 보호 필름의 외측면까지의 거리보다 큰 유기 발광 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 중립면이 위치하는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제2 보호 필름의 두께는 상기 중립면이 위치하지 않는 상기 제1 보호 필름 또는 상기 제2 보호 필름의 두께보다 두꺼운 유기 발광 표시 장치.
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