KR102432345B1 - 신축성 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 표시 장치는 복수의 제1 영역 및 복수의 제2 영역을 가지는 신축성 기판, 신축성 기판의 제1 영역 위에 형성되어 있으며, 서로 다른 색을 표시하는 복수의 주 화소, 신축성 기판의 제2 영역 위에 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 화소를 포함하고, 보조 화소는 주 화소 중 어느 한 화소와 동일한 색의 화소일 수 있다.

Description

신축성 표시 장치{STRETCHABLE DISPLAY}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 신축성 표시 장치에 관한 것이다.
신축성 표시 장치(Stretchable Display)는 실제로 패널 크기가 늘어날 수 있는 차세대 표시 장치의 일종이다. 종래의 신축성 표시 장치는 플렉서블(flexible)한 패널을 사용하여 패널의 일부를 장치 내부에 숨겼다가 필요 시 펼쳐서 사용자에게 보이는 면적을 확장시키는 구조였다. 그러나 이러한 신축성 표시 장치는 패널이 늘어나는 기술은 아니므로 필연적으로 전체 표시 장치의 두께가 두꺼워지게 된다.
미국 UIUC 대학에서 개발한 LED 발광부와 플렉서블(flexible)한 연결부로 이루어진 신축성 표시 장치는 복수개의 LED를 개별적으로 전사하여야 하므로 대면적 및 고해상도의 표시 장치에는 적용하기 어렵고, 연결부가 상당한 영역을 차지하므로 해상도가 낮으며, 연신 시 해상도가 더욱 저하되는 문제가 있다. 또한, 이러한 종래의 신축성 표시 장치를 곡면에 구현하는 경우 곡면상의 위치에 따라 연신율이 달라져 위치마다 해상도가 달라지게 된다.
본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 연신 시 해상도가 저하되지 않아 고해상도 구현이 가능한 신축성 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 표시 장치는 복수의 제1 영역 및 복수의 제2 영역을 가지는 신축성 기판, 신축성 기판의 제1 영역 위에 형성되어 있으며, 서로 다른 색을 표시하는 복수의 주 화소, 신축성 기판의 제2 영역 위에 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 화소를 포함하고, 보조 화소는 주 화소 중 어느 한 화소와 동일한 색의 화소일 수 있다.
상기 기판 위에 형성되어 있으며 기판 변형에 따라서 저항이 변화하는 감지선을 더 포함할 수 있다.
상기 감지선은 제1 방향으로 뻗은 제1 감지선, 상기 제1 감지선과 절연되어 교차하는 제2 감지선을 포함할 수 있다.
상기 감지선은 금속 나노 와이어, 탄소나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 신축성 기판은 제1 영역을 가지는 아일랜드, 제2 영역을 가지는 가로 브릿지 및 세로 브릿지를 포함할 수 있다.
상기 신축성 기판은 이웃하는 제1 영역 사이, 이웃하는 제2 영역 사이, 그리고 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하는 절개부를 가질 수 있다.
상기 신축성 기판은 제1 영역을 가지는 제1 소기판, 제2 영역을 가지는 제2 소기판을 포함할 수 있다.
상기 제1 소기판과 제2 소기판은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 소기판은 신축성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 영역은 제1 영역을 둘러쌀 수 있다.
상기 주 화소는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함할 수 있다.
상기 보조 화소는 녹색 화소를 포함할 수 있다.
상기 보조 화소는 기판의 연신 상태에 따라서 선택적으로 구동될 수 있다.
상기 신축성 기판은 제1 방향으로 신축될 수 있다.
상기 신축성 기판은 제1 방향 및 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동시에 신축될 수있다.
상기 신축과 기판 위에 접착되어 있는 터치 기판, 터치 기판 위에 형성되어 있으며, 신축성 기판 변형에 따라서 저항이 변화하는 감지선을 더 포함할 수 있다.
상기 감지선은 제1 방향으로 뻗은 제1 감지선, 제1 감지선과 절연되어 교차하는 제2 감지선을 포함할 수 있다.
상기 감지선은 금속 나노 와이어, 탄소나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화소는 트랜지스터, 트랜지스터와 연결된 발광 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서와 같이 신축성 기판에 주 화소 및 보조 화소를 형성하면, 신축성 표시 장치가 연신된 상태에서 주 화소 뿐 아니라, 보조 화소에 의해서 영상을 표시할 수 있다.
따라서, 신축성 표시 장치가 연신되더라도 해상도가 저하되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대 도시한 배치도이다.
도 3은 도 2의 기판 및 화소를 도시한 배치도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라서 기판이 연신된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 6은 도 5의 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 발명이 없는 한 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, "~ 상에" 또는 "~ 위에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 표시 장치에 대하여 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대 도시한 배치도이고, 도 3은 도 2의 기판 및 화소를 도시한 배치도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 신축성 표시 장치(1000)는 화소 영역(LA1)과 주변 영역(LA2)을 가지는 기판(100), 화소 영역(LA1)에 위치하는 복수의 화소(PX), 주변 영역(LA2)에 위치하며 복수의 화소와 신호선으로 연결되어 있는 구동부(500)를 포함한다.
구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 기판(100)은 신축 가능한 기판으로, 실리콘 엘라스토머(silicon elastomer), 폴리우레탄(polyurethane)등의 고분자 물질을 포함할 수있다.
기판(100)은 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)으로 절개된 복수의 절개부(OL)를 가지고, 대부분이 절개부로 둘러싸인 복수의 아일랜드(island)(IL1) 및 복수의 브릿지(bridge)(IL2)를 포함한다.
절개부(OL)는 이웃하는 아일랜드(IL1) 사이, 이웃하는 브릿지(IL21, IL22) 사이, 아일랜드(IL1)와 브릿지(IL21, IL22) 사이에 위치하며, 아일랜드(IL1) 및 브릿지(IL21, IL22)는 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다.
브릿지(IL21, IL22)는 제1 방향(X)으로 이웃하는 아일랜드(IL1) 사이에 위치하는 세로 브릿지(IL21)와 제2 방향(Y)으로 이웃하는 아일랜드(IL1) 및 세로 브릿지(IL21) 사이에 위치하는 가로 브릿지(IL22)를 포함한다.
기판(100)이 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)으로 연신될 때 아일랜드(IL1) 및 브릿지(IL21, IL22) 사이에 위치하는 절개부(OL)의 폭이 늘거나 줄어들면서 기판(100)이 늘어나거나 줄어들 수 있다. 따라서, 기판(100)이 연신되더라도 아일랜드(IL1) 및 브릿지(IL21, IL22)의 형상은 거의 변형되지 않아, 아일랜드(IL1) 및 브릿지(IL21, IL22) 위에 위치하는 화소의 형태가 변형되지 않을 수 있다.
화소는 아일랜드(IL1) 위에 위치하는 주 화소부(PA)와 브릿지(IL21, IL22) 위에 위치하는 보조 화소부(PB)를 포함한다.
각 화소는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 고분자 발광 다이오드(polymer light emitting diode, PLED), 양자점(quantum dot, QD), 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등의 발광 소자(LD)와 이들과 연결되어 발광 소자(LD)를 제어하기 위한 복수의 트랜지스터(Q)를 포함한다.
각 화소는 발광 소자에 따라서 적색, 녹색 및 청색 중 어느 한 컬러를 구현할 수 있다. 주 화소부(PA)는 적색, 녹색 및 청색을 각각 구현하는 적색 화소(PA1), 녹색 화소(PA2) 및 청색 화소(PA3)를 포함할 수 있으며, 필요에 따라서 백색 화소(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 그리고 보조 화소부(PB)는 주 화소부(PA)의 어느 한 화소와 동일한 컬러를 구현하는 화소일 수 있으며, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 중 어느 하나일 수 있다. 보조 화소부(PB)의 화소는 녹색 화소(PB1)인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예의 화소들은 복수의 화소 그룹(G1)을 이룰 수 있다. 화소 그룹(G1)은 아일랜드(IL1)에 위치하는 하나의 주 화소부(PA)와 가로 브릿지(IL22)에 위치하는 하나의 보조 화소부(PB)의 화소들을 포함하거나, 아일랜드(IL1)에 위치하는 하나의 주 화소부(PA)와 세로 브릿지(IL21)에 위치하는 하나의 보조 화소부(PB)의 화소들을 포함할 수 있다. 복수의 화소 그룹(G1)은 행렬을 이루도록 배열될 수 있다.
기판(100) 위에는 화소를 구동하기 위한 복수의 신호선(121, 122, 171, 172) 및 기판(100)의 변형율을 측정하기 위한 감지선(600)이 형성되어 있다.
신호선은 화소의 트랜지스터(Q)와 연결되는 게이트선(121, 122), 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)일 수 있으며, 화소에 포함되는 트랜지스터(Q)에 따라서 이들 이 외의 신호선을 더 포함할 수 있다.
게이트선(121, 122)은 제1 방향(X)으로 뻗어 있으며, 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)은 게이트선(121, 122)과 절연되어 교차하며 제2 방향(Y)으로 뻗어 있을 수 있다.
이웃하는 아일랜드(IL1) 사이에는 절개부(OL)가 위치하여 게이트선(121, 122)은 절개부(OL)를 우회하여 가로 브릿지(IL22)를 지나가도록 굽어져 형성되고, 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)은 절개부(OL)를 우회하여 세로 브릿지(IL21)를 지나가도록 굽어져 형성되어 이웃하는 아일랜드(IL)의 화소들과 연결될 수 있다.
게이트선(121, 122)은 이웃하는 주 화소부(PA)의 화소(PA1, PA2, PA3)와 주 화소부(PA) 사이에 위치하며 가로 브릿지(IL22)에 위치하는 보조 화소부(PB)의 화소(PB1)를 연결하는 제1 게이트선(121), 이웃하는 주 화소부(PA)의 화소(PA1, PA2, PA3)와 주 화소부(PA) 사이에 위치하며 세로 브릿지(IL21)에 위치하는 보조 화소부(PB)의 화소(PB2)를 연결하는 제2 게이트선(122)을 포함할 수 있으며, 제1 게이트선(121) 및 제2 게이트선(122)이 반복하여 배치될 수 있다.
감지선(602, 604)은 기판(100)의 변형율을 측정하기 위한 것으로 기판(100) 위에 신호선(121, 122, 171, 172)과 절연되도록 형성되어 있다. 기판(100) 변형에 따라서 감지선(602, 604) 또한 변형되며, 이로 인해서 감지선(602, 604)의 저항이 변화한다. 감지선(602, 604))은 저항 감지 센서(48)(도 1참조)와 연결되어 있으며, 저항 감지 센서(48)는 감지선(602, 604)의 저항을 측정한다.
감지선(602, 604)은 전도성 나노 물질, 금속 나노 와이어(metal nano wire), 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 고분자, 금속 나노 섬유(metal nano fiber), 그래핀(graphene)를 적어도 하나 이상 포함하는 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
감지선(602, 604)은 매트릭스 형상으로 배치될 수 있으며, 제1 방향(X)으로 형성된 제1 감지선(602), 제2 방향(Y)으로 형성되며 제1 감지선(602)과 절연되어 교차하는 제2 감지선(604)을 포함한다. 감지선(602, 604)은 게이트선(121, 122), 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)과 같이 절개부를 우회하여 브릿지(IL21, IL22)를 지나가도록 굽어질 수 있다.
감지선(602, 604)은 제1 감지선(602) 및 제2 감지선(604)이 교차하여 매트릭스 형상을 이루므로, 기판(100)이 변형된 부분에 위치하는 화소의 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 즉, 저항이 변화한 제1 감지선(602)과 제2 감지선(604)의 교차점으로부터 위치를 알 수 있다.
감지선(602, 604)은 한 화소 열 및 한 화소 행 마다 형성된 것을 도시하였으나, 필요에 따라서 복수의 화소 열 및 복수의 화소 행 마다 형성할 수 있다.
한편, 도 2의 감지선(602, 604) 및 신호선(121, 122, 171, 172)들은 도 1에 도시한 구동부(500)와 연결될 수 있다. 구동부(500)는 별도의 구동 칩으로 신축성 기판(100) 위에 장착되거나, 화소의 트랜지스터들과 함께 기판(100) 위에 구동 회로를 집적할 수 있다.
도 1을 참조하면, 구동부(500)는 데이터 구동부(55), 저항 감지 센서(48) 및 이미지 프로세서(57)를 포함할 수 있다.
이미지 프로세서(57)는 외부로부터 영상 데이터를 수신하고, 이를 이미지 프로세싱하여 데이터 구동부(55)로 전달한다. 이미지 프로세서(57)로부터 데이터 구동부(55)로 출력되는 영상 데이터는 주 화소부의 화소들에 대응하는 영상 데이터이거나, 주 화소부 및 부 화소부의 화소들에 대응하는 영상 데이일 수 있다.
데이터 구동부(55)는 이미지 프로세서(57)로부터 영상 데이터를 수신하며, 이를 데이터 신호로 변환한다. 그리고 변환된 데이터 신호를 복수의 데이터선(171)으로 출력한다.
저항 감지 센서(48)는 신축성 기판(100)의 감지선(602, 604)과 연결되어 감지선(602)의 저항값을 측정하고, 데이터 구동부(55) 또는 이미지 프로세서(57)에 측정된 저항값을 전달한다. 또한, 저항 감지 센서(57)는 표시 장치 내에서 저항값이 변화된 화소의 위치 정보를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라서 기판이 연신된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4에서는 기판(100)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 연신된 상태로, 연신에 의해서 절개부(OL)의 폭이 증가할 수 있다..
도 2에서와 같이 연신되지 않은 상태 일 경우, 저항 감지 센서로부터 구동부 또는 이미지 프로세서에 전달되는 저항값은 일정 수준 이하를 유지한다. 이처럼, 데이터 구동부 또는 이미지 프로세서에 전달되는 저항값이 일정 수준 이하일 경우, 데이터 구동부 및 이미지 프로세서는 화소 그룹의 주 화소부의 화소만 구동하도록 데이터 신호 또는 영상 데이터를 생성한다. 이때, 부 화소부의 화소는 블랙 계조의 데이터 신호가 인가될 수 있다.
반면, 도 4에서와 같이 연신되지 않은 상태일 경우, 기판(100)과 함께 감지선도 연신되므로, 감지선의 저항값은 증가할 수 있다. 이처럼, 연신에 의해서 감지선의 저항값이 증가하여, 데이터 구동부 또는 이미지 프로세서로 전달되는 저항값이 기 설정된 저항값을 초과할 경우, 데이터 구동부 또는 이미지 프로세서는 저항값이 초과된 감지선들의 교차점과 인접한 화소 그룹의 위치 정보를 획득한다. 그리고 데이터 구동부 또는 이미지 프로세서는 저항값이 초과한 감지선의 위치와 인접하게 위치하는 화소 그룹의 주 화소부 및 부 화소부가 함께 구동 될 수 있도록 데이터 신호 또는 영상 데이터를 생성한다.
이때, 저항 감지 센서로부터 데이터 구동부로 저항값이 전달될 경우, 데이터 구동부는 이미지 프로세서로부터 전달되는 영상 데이터를 디더링(dithering) 또는 업스케일링(upscaling)하여 주 화소부의 화소 및 부 화소부의 화소에 인가되는 디지털 신호를 생성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 한 실시예에서는 기판이 연신될 때 변화되는 저항값으로부터 기판의 변형 정도 및 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
그리고, 연신으로 인해서 표시 장치의 해상도가 감소할 수 있으나, 본 발명에서와 같이 감지선으로부터 변형된 부분의 위치를 파악하고, 변형된 부분에 위치하는 보조 화소부를 구동함으로써 표시 장치의 해상도를 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는 기 설명한 표시 장치의 한 화소의 층간 구조에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
표시 장치는 유기 발광 표시 장치를 예로 들어 설명하며, 한 화소가 구동 트랜지스터와 스위칭 트랜지스터를 가지는 화소를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서 적어도 하나 이상의 보상 트랜지스터 및 초기화 트랜지스터 들을 더 포함할 수 있다. 트랜지스터의 수가 증가하면 이들과 연결된 신호선의 수가 증가할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있는 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
신호선은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 게이트선(gate line)(121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(data line)(171), 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(driving voltage line)(172)을 포함한다. 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(171)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있으나, 행 방향 또는 열 방향으로 뻗거나 그물 모양으로 형성될 수 있다.
한 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(Qs), 구동 트랜지스터(driving transitor)(Qd), 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 소자(organic light emitting element)(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(Qs)는 제어 단자(control terminal), 입력 단자(input terminal) 및 출력 단자(output terminal)를 가지는데, 제어 단자는 게이트선(121)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(Qd)에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs)는 게이트선(121)으로부터 받은 주사 신호에 응답하여 데이터선(171)으로부터 받은 데이터 신호를 구동 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 트랜지스터(Qd) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 트랜지스터(Qs)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(172)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 소자(LD)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(Qd)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(ILD)를 흘린다.
축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결되어 있다. 이 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 소자(LD)는 예를 들면 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)로서, 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드(anode)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(ILD)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 유기 발광 소자(LD)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있으며, 유기 발광 표시 장치는 이들 색의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다.
스위칭 트랜지스터(Qs) 및 구동 트랜지스터(Qd)는 n-채널 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)이지만, 이들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 트랜지스터(Qs, Qd), 축전기(Cst) 및 유기 발광 소자(LD)의 연결 관계가 바뀔 수 있다.
도 6은 도 5의 유기 발광 표시 장치의 한 화소의 단면도이다.
구동 트랜지스터와 스위칭 트랜지스터의 대부분의 층간 구성은 동일하므로, 도 6에서는 도 5의 구동 트랜지스터(Qd) 및 유기 발광 소자(LD)을 중심으로 적층 순서에 따라 상세히 설명한다. 이하에서는 구동 트랜지스터(Qd)를 트랜지스터라 한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유기 발광 표시 장치는 기판(100)을 포함하고, 기판(100) 위에는 버퍼층(120)이 형성되어 있다.
기판(100)은 도 2 및 도 3에 도시한 신축성 기판일 수 있다. 버퍼층(120)은 질화 규소(SiNx)의 단일막 또는 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiO2)가 적층된 이중막 구조로 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 불순물 또는 수분과 같이 불필요한 성분의 침투를 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
버퍼층(120) 위에는 다결정 규소로 이루어진 반도체(135)가 형성되어 있다.
반도체(135)는 채널 영역(1355), 채널 영역(1355)의 양측에 각각 형성된 소스 영역(1353) 및 드레인 영역(1357)로 구분된다. 반도체의 채널 영역(1355)은 불순물이 도핑되지 않은 다결정 규소, 즉 진성 반도체(intrinsic semiconductor)이다. 소스 영역(1353) 및 드레인 영역(1357)은 도전성 불순물이 도핑된 다결정 규소, 즉 불순물 반도체(impurity semiconductor)이다. 소스 영역(1353), 드레인 영역(1357)에 도핑되는 불순물은 p형 불순물 및 n형 불순물 중 어느 하나 일 수 있다.
반도체(135) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 복수층일 수 있다.
반도체(135) 위에는 게이트 전극(155)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(155)은 채널 영역(1355)과 중첩한다
게이트 전극(155)은 Al, Ti, Mo, Cu, Ni 또는 이들의 합금과 같이 저저항 물질 또는 부식이 강한 물질을 단층 또는 복수층으로 형성할 수 있다.
게이트 전극(155) 위에는 제1 층간 절연막(160)이 형성된다. 제1 층간 절연막(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소 또는 산화 규소 등으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
제1 층간 절연막(160)과 게이트 절연막(140)에는 소스 영역(1353)과 드레인 영역(1357)을 각각 노출하는 소스 접촉 구멍(66)과 드레인 접촉 구멍(67)을 갖는다.
제1 층간 절연막(160) 위에는 제1 감지선(602), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)은 접촉 구멍(66)을 통해서 소스 영역(1353)과 연결되어 있고, 드레인 전극(175)은 접촉 구멍(67)을 통해서 드레인 영역(1357)과 연결되어 있다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 Al, Ti, Mo, Cu, Ni 또는 이들의 합금과 같이 저저항 물질 또는 부식이 강한 물질을 단층 또는 복수층으로 형성할 수 있다. 예를 들어, Ti/Cu/Ti, Ti/Ag/Ti, Mo/Al/Mo의 삼중층일 수 있다.
제1 감지선(602)은 전도성 나노 물질, 금속 나노 와이어(metal nano wire), 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 고분자, 금속 나노 섬유(metal nano fiber), 그래핀(graphene)를 적어도 하나 이상 포함하는 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(155), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 각각 도 5의 제어 전극, 입력 전극 및 출력 전극으로, 반도체(135)와 함께 트랜지스터를 이룬다. 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(135)에 형성된다.
소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 위에는 제2 층간 절연막(180)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(180)은 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(85)을 포함한다.
제2 층간 절연막(180)은 제1 층간 절연막과 마찬가지로 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소 또는 산화 규소 등으로 단층 또는 복수층으로 형성할 수 있으며, 저유전율 유기 물질로 이루어질 수 있다.
제2 층간 절연막(180) 위에는 제2 감지선(604) 및 제1 전극(710)이 형성되어 있다.
제2 감지선(604)은 제1 감지선(602)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서는 제1 층간 절연막 위에 제1 감지선(602)을 형성하고, 제2 층간 절연막(180) 위에 제2 감지선(604)을 형성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 게이트선 또는 데이터선과 동일한 층에 형성될 수 있으며, 별도의 층간 절연막을 더 형성하고, 제1 감지선 또는 제2 감지선을 형성할 수 있다.
제1 전극(710)은 접촉 구멍(85)을 통해서 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되며, 제1 전극(710)은 도 5의 유기 발광 소자의 애노드 전극일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서는 제1 전극(710)과 드레인 전극(175) 사이에 층간 절연막을 형성하였으나, 제1 전극(710)은 드레인 전극(175)과 동일한 층에 형성할 수 있으며, 드레인 전극(175)과 일체형일 수 있다.
제1 전극(710)위에는 화소 정의막(190)이 형성되어 있다.
화소 정의막(190)은 제1 전극(710)을 노출하는 개구부(95)를 가진다. 화소 정의막(190)은 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지와 실리카 계열의 무기물 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
화소 정의막(190)의 개구부(95)에는 유기 발광층(720)이 형성되어 있다.
유기 발광층(720)은 발광층과 정공 수송층(hole-injection layer, HIL), 정공 수송층(hole-transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron-transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron-injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 복수층으로 형성된다.
유기 발광층(720)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 애노드 전극인 제1 전극(710) 위에 위치하고 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
화소 정의막(190) 및 유기 발광층(720) 위에는 제2 전극(730)이 형성된다.
제2 전극(730)은 유기 발광 소자의 캐소드 전극이 된다. 따라서 제1 전극(710), 유기 발광층(720) 및 제2 전극(730)은 유기 발광 소자(LD)를 이룬다.
유기 발광 소자(LD)가 빛을 방출하는 방향에 따라서 유기 발광 표시 장치는 전면 표시형, 배면 표시형 및 양면 표시형 중 어느 한 구조를 가질 수 있다.
전면 표시형일 경우 제1 전극(710)은 반사막으로 형성하고 제2 전극(730)은 반투과막 또는 투과막으로 형성한다. 반면, 배면 표시형일 경우 제1 전극(710)은 반투과막으로 형성하고 제2 전극(730)은 반사막으로 형성한다. 그리고 양면 표시형일 경우 제1 전극(710) 및 제2 전극(730)은 투명막 또는 반투과막으로 형성한다.
반사막 및 반투과막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 사용하여 만들어진다. 반사막과 반투과막은 두께로 결정되며, 반투과막은 200nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 두께가 얇아질수록 빛의 투과율이 높아지나, 너무 얇으면 저항이 증가한다.
투명막은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(indium oxide) 등의 물질로 이루어진다.
제2 전극 위에는 봉지 부재(260)가 형성되어 있다.
봉지 부재(260)는 적어도 하나 이상의 유기층과 무기층을 포함할 수 있으며, 상호 교번하여 적층 형성될 수 있다.
유기층은 고분자로 형성되며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나로 형성되는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유기층은 폴리아크릴레이트로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 디아크릴레이트계 모노머와 트리아크릴레이트계 모노머를 포함하는 모노머 조성물이 고분자화된 것을 포함한다. 상기 모노머 조성물에 모노아크릴레이트계 모노머가 더 포함될 수 있다. 또한, 모노머 조성물에 TPO와 같은 공지의 광개시제가 더욱 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무기층은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 구체적으로, 상기 무기층은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
봉지 부재 중 외부로 노출된 최상층은 유기발광소자에 대한 투습을 방지하기 위하여 무기층으로 형성될 수 있다.
상기 제2 전극과 봉지 부재 사이에는 LiF를 포함하는 할로겐화 금속층이 추가로 포함될 수 있다. 할로겐화 금속층은 제1 무기층을 스퍼터링 방식 또는 플라즈마 증착 방식으로 형성할 때 하부막을 손상하는 것을 방지할 수 있다.
유기층은 무기층보다 면적이 좁게 형성되어, 무기층이 유기층을 완 전히 덮도록 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 7의 표시 장치는 대부분 도 1의 표시 장치와 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판(102), 기판(102) 위에 위치하는 복수의 화소, 복수의 화소를 연결하는 신호선(121, 171, 172)을 포함한다.
기판(102)은 제1 소기판(LL1), 제1 소기판(LL1)에 비해서 상대적으로 신축성이 우수한 제2 소기판(LL2)을 포함한다. 제1 소기판(LL1)은 대략 사각형을 이루고, 일정한 간격으로 이격되어 행렬을 이루어 배치되어 있다. 제2 소기판(LL2)은 이웃하는 제1 소기판(LL1) 사이에 위치하며, 이웃하는 제1 소기판(LL1)을 연결한다.
기판(102)은 제1 소기판(LL1)을 형성한 후, 용액 공정 등을 이용하여 제1 소기판(LL1) 사이를 연결하도록 제2 소기판(LL2)을 형성할 수 있다.
제1 소기판(LL1)은 폴리 이미드(poly imide)를 포함할 수 있으며, 제2 소기판(LL2)은 엘라스토머 또는 폴리 우레탄과 같이 신축성 물질을 포함할 수 있다.
도 1의 표시 장치(1000)는 기판(100) 연신시 절개부(OL)의 폭이 증가하거나 줄어들면서 기판이 변형되었으나, 도 4의 표시 장치(1002)는 신축성의 제2 소기판(LL2)이 연신되거나 줄어들면서 기판이 변형된다.
복수의 화소는 주 화소부(PA)와 보조 화소부(PB)를 포함하고, 주 화소부(PA)는 제1 소기판(LL1) 위에 위치하고 보조 화소부(PB)는 제2 소기판(LL2) 위에 위치한다.
신호선들은 게이트선(121), 데이터선(171), 구동 전압선(172) 및 감지선(602, 604)을 포함할 수 있으며, 이들은 절개부(OL)를 우회하지 않아 굽어지지 않게 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 표시 장치(1002)에서 한 화소 그룹(G2)은 복수의 화소(PA1, PB2, PB3)를 가지는 하나의 주 화소부(PA)와 복수의 화소(PB1, PB2)를 가지는 보조 화소부(PB)를 포함한다.
주 화소부(PA)의 화소들은 각각 녹색 화소(PA2) 및 청색 화소(PA3)를 포함할 수 있으며, 필요에 따라서 백색 화소(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 그리고 보조 화소부(PB)는 주 화소부(PA)의 어느 한 화소와 동일한 컬러를 구현하는 화소일 수 있으며, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 중 어느 하나일 수 있다. 보조 화소부(PB)의 화소는 녹색 화소(PB1, PB2)인 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축성 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 8의 표시 장치는 대부분 도 1에 도시한 표시 장치와 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 8의 표시 장치는 기 설명한 도 1의 화소를 포함하는 표시 패널(도시하지 않음), 표시 패널 위에 부착되어 있는 터치 패널(400)을 포함한다.
터치 패널(400)은 터치 기판(401) 위에 형성되어 있는 터치 센서(410)을 포함하고, 터치 센서(410)는 다양한 방식의 터치 센서일 수 있으며, 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서일 수 있다. 터치 센서는 적어도 하나의 층에 형성되어 있는 복수의 터치 전극(도시하지 않음)을 포함한다.
터치 전극은 ITO, IZO와 같은 금속 산화물, 금속 나노 와이어, 도전성 폴리머(conductive polymer) 또는 얇은 금속층 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
터치 센서(410)가 정전 용량 방식인 경우 터치 센서의 터치 전극은 구동부로부터 감지 입력 신호를 입력 받고 접촉에 따라 변화하는 감지 출력 신호를 생성하여 구동부(430)로 내보낼 수 있다.
터치 전극이 외부 물체와 자가 감지 축전기(self-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 터치 전극은 감지 입력 신호를 입력 받은 후 소정 전하량으로 충전된 후 손가락 등의 외부 물체에 의한 접촉이 있으면 자가 감지 축전기에 충전된 소정 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호가 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호의 변화를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
서로 인접한 터치 전극 사이에 상호 감지 축전기(mutual-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 하나의 터치 전극은 구동부로부터 감지 입력 신호를 입력 받아 상호 감지 축전기는 소정 전하량으로 충전된다. 이후 손가락 등의 외부 물체에 의한 접촉이 있으면 상호 감지 축전기에 충전된 소정 전하량에 변화가 생기고 변화된 전하량은 감지 출력 신호로서 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
복수의 터치 전극은 서로 동일한 층에 위치할 수도 있고, 서로 다른 층에 위치할 수도 있다. 서로 다른 층에 위치하는 터치 전극은 하나의 기판을 중심으로 서로 다른 면에 위치할 수도 있고, 기판의 동일한 면 위의 서로 다른 층에 위치할 수도 있다.
복수의 터치 전극은 복수의 신호 배선(411) 및 패드부를 통해서 구동부(430)에 연결되어 있다. 신호 배선(411)은 입력 신호를 터치 전극에 입력하거나 출력 신호를 패드부를 통해 구동부로 출력할 수 있다. 신호 배선은 주변 영역(BA)에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 터치 영역(VA)에 위치할 수도 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 패널은 터치 기판(401) 위에 형성된 감지선(602, 604)을 더 포함할 수 있다. 즉, 기 설명한 도 2에서는 신축성 기판 위에 감지선이 트랜지스터와 함께 형성되었으나, 도 8에서와 같이 감지선은 터치 기판(401) 위에 형성될 수 있다. 이때, 감지선(602, 604)은 터치 전극과 절연되도록 형성될 수 있다.
터치 패널(400)은 표시 패널 위에 접착제 등으로 접착되어 고정되며, 표시 패널이 연신되거나 변형될 때 터치 패널도 함께 연신되거나 변형될 수 있다. 따라서 표시 패널 대신 터치 패널(400)의 터치 기판(401) 위에 감지선을 형성하더라도 동일하게 기판의 연신 정도 및 변형을 용이하게 측정할 수 있다.
도 8에서는 터치 전극과 별도로 감지선(602, 604)을 형성하는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 감지선을 형성하지 않고 터치 전극을 이용하여 저항을 감지(도시하지 않음)할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널이 변형될 때, 터치 전극 및 이와 연결된 신호 배선의 저항이 변화할 수 있으므로, 터치 전극과 연결된 신호 배선에 저항 감지 센서(도시하지 않음)를 연결하면 용이하게 저항이 변화된 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에서와 같이 신축성 기판에 보조 화소를 형성하면 기판이 변형되더라도 해상도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 감지선을 이용하여 용이하게 변형 위치를 파악함으로써 보조 화소를 선택적으로 구동할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
48: 저항 감지 센서 66, 67, 85: 접촉 구멍
95: 개구부 100, 102: 기판
120: 버퍼층 121, 122: 게이트선
135: 반도체 140: 게이트 절연막
155: 게이트 전극 160: 제1 층간 절연막
171: 데이터선 172: 구동 전압선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 제2 층간 절연막 190: 화소 정의막
260: 봉지 부재 400: 표시 패널
401: 터치 기판 410: 터치 센서
411: 신호 배선 430: 구동부
500: 구동부 600: 감지선
602: 제1 감지선 604: 제2 감지선
710: 제1 전극 720: 유기 발광층
730: 제2 전극 1000, 1002: 표시 장치
1353: 소스 영역 1355: 채널 영역
1357: 드레인 영역

Claims (19)

  1. 복수의 제1 영역 및 복수의 제2 영역을 가지는 신축성 기판,
    상기 신축성 기판의 상기 제1 영역 위에 형성되어 있으며, 서로 다른 색을 표시하며, 행렬 형태로 배치되어 있는 복수의 주 화소,
    상기 신축성 기판의 상기 제2 영역 위에 형성되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 화소
    를 포함하고,
    상기 보조 화소는 상기 주 화소 중 어느 한 화소와 동일한 색의 화소이며,
    상기 보조 화소는 상기 기판의 연신 상태에 따라서 선택적으로 구동되는 신축성 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 신축성 기판의 변형에 따라서 저항이 변화하는 감지선
    을 더 포함하는 신축성 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 감지선은 제1 방향으로 뻗은 제1 감지선, 상기 제1 감지선과 절연되어 교차하는 제2 감지선을 포함하는 신축성 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 감지선은 금속 나노 와이어, 탄소나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 신축성 기판은
    상기 제1 영역을 가지는 아일랜드,
    상기 제2 영역을 가지는 가로 브릿지 및 세로 브릿지
    를 포함하는 신축성 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 신축성 기판은
    이웃하는 제1 영역 사이, 이웃하는 제2 영역 사이, 그리고 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하는 절개부를 가지는 신축성 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 신축성 기판은
    상기 제1 영역을 가지는 제1 소기판,
    상기 제2 영역을 가지는 제2 소기판
    을 포함하는 신축성 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 소기판과 상기 제2 소기판은 서로 다른 물질로 이루어지는 신축성 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 소기판은 신축성 물질로 이루어지는 신축성 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 신축성 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 주 화소는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하는 신축성 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 보조 화소는 녹색 화소를 포함하는 신축성 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에서,
    상기 신축성 기판은 제1 방향으로 신축되는 신축성 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 신축성 기판은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동시에 신축되는 신축성 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 신축성 기판 위에 접착되어 있는 터치 기판,
    상기 터치 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 신축성 기판의 변형에 따라서 저항이 변화하는 감지선
    을 더 포함하는 신축성 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 감지선은 제1 방향으로 뻗은 제1 감지선, 상기 제1 감지선과 절연되어 교차하는 제2 감지선을 포함하는 신축성 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 감지선은 금속 나노 와이어, 탄소나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함하는 신축성 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 주 화소와 상기 보조 화소는 트랜지스터, 및
    상기 트랜지스터와 연결된 발광 소자
    를 포함하는 신축성 표시 장치.
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