KR102512717B1 - 커버 윈도우, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치 - Google Patents

커버 윈도우, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 고분자 재질로 이루어진 제1 층, 상기 제1 층의 제1 면 상에 배치되고, 제1 금속의 산화물로 이루어진 제2 층 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 중간 영역을 포함하고, 상기 중간 영역은, 상기 제1 금속의 산화물과, 상기 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 상기 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물과 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물은 조성비가 서로 상이한 커버 윈도우를 개시한다.

Description

커버 윈도우, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치{Cover window, manufacturing method thereof and display apparatus comprising the same}
본 발명은 커버 윈도우, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 관심이 높아짐에 따라 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한 플렉서블 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는 종래의 글라스재 기판이 아닌 수지 등과 같은 재질의 플렉서블 기판을 이용한다.
한편, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 전면(前面)에 위치한 윈도우를 구비하여, 디스플레이 패널을 보호할 수 있다. 그러나 플렉서블 디스플레이 장치의 경우는, 디스플레이 장치가 휘어짐에 따라 윈도우 역시 휘어져야 하기에 플렉서블 특성을 갖는 윈도우를 이용하여야 하나, 이러한 플렉서블 특성을 갖는 윈도우는 외부로부터의 충격 등에 의해 쉽게 손상되거나 표면에 스크래치가 쉽게 발생하는 등 내구성이 좋지 않은 문제가 있다. 또한, 이를 보완하기 위해 플렉서블 특성을 갖는 윈도우 표면에 하드 코팅층을 형성하면, 윈도우의 플렉서블 특성이 저하되고, 윈도우와 하드 코팅층 계면에서 하드 코팅층이 박리되거나 하드 코팅층에 크랙 등의 손상이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 플렉서블 특성을 유지하면서도 내구성이 우수한 커버 윈도우, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 고분자 재질로 이루어진 제1 층, 상기 제1 층의 제1 면 상에 배치되고, 제1 금속의 산화물로 이루어진 제2 층 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 중간 영역을 포함하고, 상기 중간 영역은, 상기 제1 금속의 산화물과, 상기 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 상기 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물과 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물은 조성비가 서로 상이한 커버 윈도우를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물은, 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물 보다 산소 조성비가 클 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간 영역은 제1 지점과, 상기 제1 지점보다 상기 제1 층에 근접한 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 갈수록 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 지점에서 상기 제1 지점으로 갈수록, 상기 제1 금속의 양은 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 금속은 타이타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 구리, 인듐, 주석 및 텅스텐 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 층 상의 유기층과, 상기 유기층 상의 제2 금속의 산화물을 포함하는 제3 층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 층의 굴절율은 상기 중간 영역의 굴절율보다 클 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 고분자 재질로 제1 층을 형성하는 단계, 제1 층의 제1 면 상에 제1 금속으로 시드층을 형성하는 단계, 상기 시드층 상에 상기 제1 금속의 산화물을 증착하여 제2 층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 층 상에서 전자 빔을 조사하여 상기 시드층을 가열하는 단계를 포함하고, 가열된 상기 시드층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층과 반응하여 중간 영역을 형성하며, 상기 중간 영역은 상기 제1 금속의 산화물 및, 상기 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 상기 제1 금속을 포함하고, 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 조성비는 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속 산화물의 조성비와 상이하게 형성되는 커버 윈도우의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는, 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비보다 작게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간 영역은 제1 지점과, 상기 제1 지점보다 상기 제1 층에 근접한 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 갈수록 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 지점에서 상기 제1 지점으로 갈수록, 상기 제1 금속의 양은 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 금속층은 3Å 내지 250Å 두께로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 층은 10㎚ 내지 100㎚의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 디스플레이 소자들을 갖는 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 상기와 같은 커버 윈도우들 중 어느 하나를 구비하며, 상기 제1 면과 반대면인 상기 제1 층의 제2 면이 상기 디스플레이 패널을 향하는 플렉서블 디스플레이 장치를 개시한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 플렉서블 특성을 유지하면서도 내구성이 우수한 커버 윈도우 및 이를 구비하는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2은 도 1의 커버 윈도우의 변형 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 커버 윈도우의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 플렉서블 디스플레이 장치의 표시부와 박막 봉지층의 일 예를 개략적으로 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. 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.
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. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
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 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우(10)는, 제1 층(11), 제1 층(11) 상에 배치된 제2 층(13) 및 제1 층(11)과 제2 층(13) 사이의 중간 영역(15)을 포함한다.
제1 층(11)과 중간 영역(15)은 화학적 반응에 의해 서로 결합되어 있다. 따라서, 제1 층(11)과 중간 영역(15)은 물리적인 경계를 가지지 않는바, 이하에서는 설명의 편의상, 제1 층(11)을 이루는 고분자 재질로만 이루어진 영역을 제1 층(11)으로 지칭하기로 한다.
마찬가지로, 제2 층(13)과 중간 영역(15)도 화학적 반응에 의해 서로 결합되어 있는바, 이들 사이에는 물리적인 계면이 형성되지 않는다. 그러므로, 이하에서는 설명의 편의상 제2 층(13)을 이루는 재질로만 이루어진 영역을 제2 층(13)으로 지칭하고, 상기 제1 층(11)과 제2 층(13) 사이의 영역을 중간 영역(15)으로 지칭하기로 한다.
제1 층(11)은 커버 윈도우(10)의 전체적인 외형을 이루는 것으로서, 투광성과 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 층(11)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등의 고분자 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 층(11)은 예컨대 500㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
제2 층(13)은 제1 금속 산화물로 이루어져 우수한 내구성 및 투광성을 가질 수 있다. 제2 층(13)은 제1 층(11)의 제1 면 상에 배치되어, 제1 층(11)의 제1 면이 외부로 노출되는 것을 방지하고, 제1 층(11)이 충격 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 제2 층(13)은 예컨대 100㎚ 이하의 두께를 가질 수 있다.
제2 층(13)을 이루는 제1 금속 산화물은, 타이타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 구리, 인듐, 주석 및 텅스텐 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 금속의 산화물일 수 있다. 한편, 제2 층(13)은 제1 금속 산화물 대신 상기 제1 금속들의 질화물로 형성될 수도 있다.
중간 영역(15)은 제1 층(11) 및 제2 층(13)과 연속적으로 형성될 수 있다. 중간 영역(15)은 제1 층(11) 및 제2 층(13)을 형성하는 재질의 조성 및/또는 성분이 변화하는 영역으로써, 이에 따라 중간 영역(15)은 제1 층(11) 및 제2 층(13)과 물리적인 경계를 가지지 않고, 제1 층(11)과 제2 층(13)을 일체화시킬 수 있다.
중간 영역(15)은 제2 층(13)을 이루는 제1 금속 산화물(이하, '제1 금속 산화물(1)' 이라 한다.)과 동일한 조성을 가지는 제1 금속 산화물(이하, '제2 금속 산화물(2) 이라 한다.)을 포함할 수 있다. 따라서, 중간 영역(15)과 제2 층(13)은 연속상을 이룰 수 있다.
다만, 제1 금속 산화물(1)과 제1 금속 산화물(2)은 산소의 조성비가 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 산화물(1)이 TiO2인 경우, 제1 금속 산화물(2)은 TiOx(x<2)일 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이, Ti로 형성되는 시드층(도 3의 16)이 제2 층(13)으로부터 확산된 산소와 결합하여 중간 영역(15)을 형성하므로, 중간 영역(15)에 포함되는 제1 금속 산화물(2)은 제1 금속 산화물(1) 보다 산소의 조성비가 작게 형성될 수 있다.
한편, 제1 금속 산화물(2)은 제1 금속 산화물(1)보다 산소의 조성비가 작으므로, 중간 영역(15)의 굴절율은 제2 층(13)의 굴절율보다 작게 된다. 따라서, 커버 윈도우(1)가 플렉서블 디스플레이 장치에 장착될 경우 플렉서블 디스플레이 장치로부터 발생하는 광의 출광 효율이 향상될 수 있다.
중간 영역(15)은 제1 층(11)을 이루는 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 제1 금속을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 층(11)이 -OCH2CH2OCOC6H4CO-의 구조가 반복되는 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET)로 형성되고, 후술하는 바와 같이 시드층(도 3의 16)이 제1 층 상에 형성된 후, 시드층(도 3의 16)이 가열되면, 시드층(도 3의 16)과 인접한 제1 층(11)에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET)의 상기 구조가 일부 끊어지게 되며, 산소는 댕글링 본드를 가질 수 있다. 이때, 시드층(도 3의 16)을 형성하는 제1 금속은 상기 산소의 댕글링 본드와 결합할 수 있다. 따라서, 제1 층(11)과 중간 영역(15)은 물리적인 경계 없이 연속적으로 형성될 수 있다.
한편, 중간 영역(15)은 임의의 제1 지점(P1)과, 제1 지점(P1)보다 제1 층(11)에 근접한 제2 지점(P2)을 포함할 수 있으며, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에서 중간 영역(15)을 이루는 물질은 조성 또는 함량이 변화할 수 있다. 구체적으로, 제1 지점(P1)에서 제2 지점(P2)으로 갈수록 제1 금속 산화물(2)의 산소 조성비는 점차 감소하며, 반대로 제1 지점(P1)에서 제2 지점(P2)으로 갈수록, 제1 금속의 양은 증가할 수 있다.
이와 같이, 제1 층(11)과 제2 층(13) 사이에 중간 영역(15)이 형성되고, 중간 영역(15) 내에서 중간 영역(15)을 이루는 물질의 조성 또는 함량이 점진적으로 변하며, 중간 영역(15)이 제1 층(11) 및 제2 층(13)과 연속적으로 형성됨에 따라, 서로 다른 재질로 형성된 제1 층(11)과 제2 층(13)은 일체화 될 수 있다. 따라서, 제2 층(13)은 우수한 접합력을 가지고 제1 층(11)에 부착된 상태를 유지할 수 있고, 이에 의해 커버 윈도우(10)의 반복적인 굽힘 운동시에도, 보호층의 역할을 수행하는 제2 층(13)에 박리 등이 일어나는 것이 방지된다.
도 2은 도 1의 커버 윈도우의 변형 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 커버 윈도우(20)는, 제1 층(11), 제1 층(11) 상에 배치된 제2 층(13) 및 제1 층(11)과 제2 층(13) 사이의 중간 영역(15)을 포함하며, 제2 층(13) 상에 유기층(17)과 제3 층(19)을 더 포함할 수 있다.
제1 층(11), 중간 영역(15) 및 제2 층(13)은 도 1에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
먼저, 제3 층(19)은 제2 금속의 산화물로 형성될 수 있다. 제2 금속은 타이타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 구리, 인듐, 주석 및 텅스텐 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제2 금속의 산화물은 제2 층(13)을 이루는 제1 금속 산화물(1)과 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(17)은 제2 층(13)과 제3 층(19) 사이에 개재되어, 제2 층(13) 및 제3 층(19)에 발생한 스트레스를 완화시킬 수 있다. 따라서, 커버 윈도우(20)의 가요성이 더욱 향상되고, 커버 윈도우(20)의 반복적인 굽힘 운동시에 제2 층(13)과 제3 층(19)에 크랙 등의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
유기층(17)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 커버 윈도우의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 방법은, 고분자 재질로 제1 층(11)을 형성하는 단계, 제1 층(11)의 제1 면 상에 제1 금속으로 시드층(16)을 형성하는 단계, 시드층(16) 상에 제1 금속의 산화물을 증착하여 제2 층(13)을 형성하는 단계 및 제2 층(13) 상에서 전자 빔(E.B.)을 조사하여 시드층(16)을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 층(11)은 금속층과의 접합력을 향상시키기 위해, 표면 처리할 수 있다. 표면 처리는 Plasma treatment, UV-O3 treatment 등에 의할 수 있다.
제1 금속은 산화반응이 우수한 재질일 수 있다. 예를 들어, 제1 금속은 타이타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 구리, 인듐, 주석, 텅스텐 등일 수 있다. 시드층(16)은 스퍼터링법, 기상증착법 등에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 시드층(16)은 무전해도금법 등에 의해서도 형성될 수 있다.
시드층(16)은 3Å 내지 250Å의 두께로 형성될 수 있다. 시드층(16)은 후술하는 바와 같이, 제1 층(11) 및 제2 층(13)과 연속적으로 이루어지는 중간 영역(15)을 형성하는데, 시드층(16)의 두께가 3Å 보다 얇으면, 중간 영역(15)의 형성이 어렵고, 이에 따라 제1 층(11)과 제2 층(13)을 접합시키기 위한 충분한 결합력을 제공하기 어려울 수 있다.
반면에, 시드층(16)의 두께가 250Å 보다 두꺼우면, 중간 영역(15)의 형성 이후에도 중간 영역(15) 내에 금속층이 잔존할 수 있다. 이와 같이, 금속층이 잔존하게 되면 중간 영역(15) 내에 불연속적인 상(phase)이 존재하게 되어, 커버 윈도우의 반복적인 굽힘 운동시 잔존하는 금속층과의 계면에서 들뜸 현상이 나타날 수 있고, 금속층에 균열 등이 발생할 수 있다.
제2 층(13)은 제1 금속의 산화물을 증착하여 형성할 수 있다. 제2 층(13)은 스퍼터링법, 기상증착법, 이온 플레이팅법, 원자층 증착법 등에 의해 형성될 수 있다.
제2 층(13)은 10㎚ 내지 100㎚의 두께로 형성될 수 있다. 제2 층(13)의 두께가 10㎚ 보다 얇으면, 제2 층(13)이 충분한 내구성을 가지기 어려워 제1 층(11)의 보호하는 보호층의 역할을 수행하기 어려울 수 있다. 반면, 제2 층(13)의 두께가 100㎚ 보다 두꺼우면, 커버 윈도우의 플렉서블 특성이 감소할 수 있다.
제2 층(13)을 형성한 다음에는 제2 층(13) 상에서 전자 빔(E.B.)을 조사한다. 전자 빔(E.B.)은 제2 층(13)을 관통하여 시드층(16)을 가열하게 된다. 구체적으로, 전자 빔(E.B.)에 의해 제1 금속 내의 전자들이 자극을 받게 되고, 이로 인해 격자 진동(lattice vibration)이 발생하여 시드층(16)이 가열되게 된다. 시드층(16)의 가열로 격자 진동(lattice vibration)은 가속화되고, 그 결과 시드층(16)과 제1 층(11) 및 제2 층(13)간의 계면들은 어닐링(annealing)된다. 조사되는 전자 빔(B.E.)의 세기는 제1 층(11)의 두께 시드층(16)을 재질 등을 고려하여 설정될 수 있다.
어닐링(annealing)에 의해 시드층(16)과 제1 층(11)의 계면 및 시드층(16)과 제2 층(12)의 계면에서는 화학반응이 일어나게 되어, 상기 계면들이 사라지고, 시드층(16)은 제1 층(11) 및 제2 층(12)과 연속적으로 이루어지는 중간 영역(15)을 형성하게 된다.
예를 들어, 시드층(16)을 Ti으로 형성하고, 제2 층(13)을 TiO2로 형성한 경우, 전자 빔(E.B.)의 조사에 의해 제2 층(13) 내의 산소가 확산하여 시드층(16)의 Ti와 결합하게 된다. 따라서, 중간 영역(15)은 제1 금속 산화물(2)을 포함하게 되며, 제2 층(13)과 연속상을 이룰 수 있다. 다만, 제1 금속 산화물(2)은 제1 금속 산화물(1) 보다 산소의 조성비가 작게 되고, 이에 의해 중간 영역(15)의 굴절율은 제2 층(13)의 굴절율보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 제1 층(11)을 이루는 고분자 재질은 가열에 의해 고분자 사슬의 일부 끊어져 댕글링 본드를 가지는 산소가 노출되며, 상기 산소의 댕글링 본드에는 시드층(16)의 Ti가 금속 결합될 수 있다. 따라서, 제1 층(11)과 중간 영역(15)은 물리적인 경계 없이 연속적으로 형성될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 층(13) 상에는 유기층(17)과 제3 층(19)이 더 형성될 수 있다.
유기층(17)은 일 예로, flash evaporator 등과 같은 기화기에 의해 유기물을 기화시킨 후 이를 분무하여 형성할 수 있으며, 제3 층(19)은 제2 층(13)과 동일한 방법에 의해 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 플렉서블 디스플레이 장치의 표시부와 박막 봉지층의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 기판(110)과 기판(110) 상의 표시부(200), 표시부(200)를 밀봉하는 박막 봉지층(300)을 구비한 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널 상에 배치된 기능층(400)과 커버 윈도우(10)를 포함할 수 있다.
기판(110)은 가요성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등으로 이루어질 수 있다.
플렉서블 디스플레이 장치(100)가 화상이 기판(110) 방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(110)은 투명한 재질로 형성되어야 한다. 그러나, 플렉서블 디스플레이 장치(100)가 화상이 박막 봉지층(300) 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우는, 기판(110)은 투명한 재질로 형성될 필요가 없으며, 기판(110)은 가요성을 갖는 불투명한 금속으로 형성될 수 있다. 금속으로 기판(110)을 형성할 경우 기판(110)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 금속 포일로 형성될 수도 있다.
기판(110) 상에는 표시부(200)가 위치할 수 있다. 표시부(200)는 일 예로, 박막 트랜지스터(200a)와 유기발광소자(200b)를 구비할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 표시부(200)는 다양한 종류의 표시 소자를 구비할 수 있다. 이하에서는 도 6을 참조하여 표시부(200)를 보다 자세히 설명한다.
기판(110) 상에는 버퍼층(212)이 형성될 수 있다. 버퍼층(212)은 기판(110)을 통한 불순 원소의 침투를 방지하며 기판(110) 상부에 평탄한 면을 제공한다. 버퍼층(212)은 예를 들어, 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(200a)는 활성층(221), 게이트 전극(222), 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)을 포함할 수 있다.
활성층(221)은 실리콘과 같은 무기질 반도체나, 유기 반도체에 의해 형성될 수 있다. 또한, 활성층(221)은 소스 영역, 드레인 영역과 이들 사이의 채널 영역을 갖는다. 예를 들어, 비정질 실리콘을 사용하여 활성층(221)을 형성하는 경우 비정질 실리콘층을 기판(110) 전면에 형성한 후 이를 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝한 후 가장자리의 소스 영역 및 드레인 영역에 불순물을 도핑하여 소스 영역, 드레인 영역 및 그 사이의 채널 영역을 포함하는 활성층(221)을 형성할 수 있다.
활성층(221) 상에는 게이트 절연막(213)이 형성된다. 게이트 절연막(213)은 활성층(221)과 게이트 전극(222)을 절연하기 위한 것으로 SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성할 수 있다.
게이트 절연막(213) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(222)이 형성된다. 게이트 전극(222)은 박막 트랜지스터(200a)의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 게이트 전극(222)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo를 함유할 수 있고, Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계 조건을 고려하여 다양한 재질로 형성할 수 있다.
게이트 전극(222) 상에 형성되는 층간 절연막(214)은 게이트 전극(222)과 소스 전극(223) 및 게이트 전극(222)과 드레인 전극(224) 사이의 절연을 위한 것으로, SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성할 수 있다.
층간 절연막(214)상에는 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)이 형성된다. 구체적으로, 층간 절연막(214) 및 게이트 절연막(213)은 활성층(221)의 소스 영역 및 드레인 영역을 노출하도록 형성되고, 이러한 활성층(221)의 노출된 소스 영역 및 드레인 영역과 접하도록 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)이 형성된다.
소스 전극(223)과 드레인 전극(224)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
한편, 도 6은 활성층(221)과, 게이트 전극(222)과, 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)을 순차적으로 포함하는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(200a)를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 게이트 전극(222)이 활성층(221)의 하부에 배치될 수도 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터(200a)는 유기발광소자(200b)에 전기적으로 연결되어 유기발광소자(200b)를 구동하기 위한 신호를 유기발광소자(200b)에 인가한다. 박막 트랜지스터(200a)는 평탄화막(215)으로 덮여 보호될 수 있다.
평탄화막(215)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 평탄화막(215)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
평탄화막(215) 상에는 유기발광소자(200b)가 형성될 수 있다. 유기발광소자(200b)는 화소 전극(231), 중간층(232) 및 대향 전극(233)을 구비할 수 있다.
화소 전극(231)은 평탄화막(215)상에 형성되고, 평탄화막(215)에 형성된 컨택홀(230)을 통하여 드레인 전극(224)과 전기적으로 연결된다.
화소 전극(231)은 반사 전극일 수 있으며, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
화소 전극(231)과 대향되도록 배치된 대향 전극(233)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다.
따라서, 대향 전극(233)은 중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)에서 방출된 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 유기 발광층(미도시)에서 방출되는 광은 직접 또는 반사 전극으로 구성된 화소 전극(231)에 의해 반사되어, 대향 전극(233) 측으로 방출될 수 있다.
그러나, 본 실시예의 표시부(200)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 유기 발광층(미도시)에서 방출된 광이 기판(110) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 화소 전극(231)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 대향 전극(233)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 표시부(200)는 전면 및 배면 양 방향으로 광을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 화소 전극(231)상에는 절연물로 화소 정의막(216)이 형성된다. 화소 정의막(216)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 화소 정의막(216)은 화소 전극(231)의 소정의 영역을 노출하며, 노출된 영역에 유기 발광층을 포함하는 중간층(232)이 위치한다.
중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 중간층(232)은 유기 발광층(미도시) 이외에 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
대향 전극(233) 상에는 박막 봉지층(300)이 배치된다. 박막 봉지층(300)은 표시부(200)를 전체적으로 덮도록 형성되어, 외부의 습기 및 산소가 표시부(200)로 침투하는 것을 방지한다. 박막 봉지층(300)은 표시부(200)의 면적 보다 넓은 면적으로 형성되어 그 가장자리가 모두 기판(110)과 접하도록 형성될 수 있고, 이에 의해 외기의 침투를 더욱 견고히 차단할 수 있다.
박막 봉지층(300)은 적어도 하나의 유기층(330)과 적어도 하나의 무기층(320, 340)을 구비할 수 있다. 적어도 하나의 유기층(330)과 적어도 하나의 무기층(320, 340)은 서로 교번적으로 적층될 수 있다. 도 6에서는, 박막 봉지층(300)이 두 개의 무기층(320, 340)과 한 개의 유기층(330)을 포함하는 예를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 박막 봉지층(300)은 교대로 배치된 복수 개의 추가적인 무기층 및 유기층을 더 포함할 수 있으며, 무기층 및 유기층의 적층 횟수는 제한되지 않는다.
무기층(320, 340)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물(SiON)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
유기층(330)은 화소 정의막(216)에 의한 단차를 평탄화하며, 무기층(320, 340)에 발생한 스트레스를 완화시킬 수 있다. 또한, 무기층(320) 상에 파티클 등이 파티클 등이 존재하더라도 이를 평탄하게 덮을 수 있다.
무기층(320, 340)은 유기층(330) 보다 더 크게 형성될 수 있다. 유기층(330)의 가장자리 외측에서 무기층(320, 340)은 서로 접할 수 있고, 이에 의해 외부의 산소 또는 수분의 침투를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 기능층(400)은, 편광층 또는 터치스크린층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 기능층(400)은 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
편광층은 표시부(200)로부터 방출되는 빛을 편광축과 동일한 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고, 그 외의 방향으로 진동하는 빛은 흡수하거나 반사시킨다. 편광층은 서로 수직인 두 편광 성분에 λ/4만큼의 위상차를 부여하여 선편광을 원편광으로 바꾸거나 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차 필름과, 위상차 필름을 통과한 빛의 방향을 정렬하며, 서로 직교하는 두 가지 편광 성분으로 나누고 그 한 성분만을 통과시키고 다른 성분은 흡수 또는 분산시킬 수 있는 편광 필름 등을 포함할 수 있다.
터치스크린층은 제1 전극과 제2 전극이 교차 배열된 터치센서를 포함할 수 있다. 터치센서는 일 예로, 서로 교차 배열되도록 형성되는 복수의 제1전극과 복수의 제2전극에서 발생되는 정전용량의 변동을 감지하여 해당부분의 접촉 여부를 판단하는 정전용량 방식일 수 있다.
커버 윈도우(10)는, 도 1에서 도시하고 설명한 바와 동일할 수 있다. 또한, 플렉서블 디스플레이 장치(100)는 도 2에서 도시하고 설명한 커버 윈도우(도 2의 20)를 포함할 수도 있다.
따라서, 커버 윈도우(10)는 고분자 재질로 형성되는 제1 층, 금속 산화물로 형성된 제2 층 및 제1 층과 제2 층 사이의 중간 영역을 포함하며, 중간 영역은 제1 층 및 제2 층과 연속적으로 형성되고, 중간 영역 내에서는 중간 영역을 이루는 물질의 조성 또는 함량이 점진적으로 변함에 따라 제1 층과 제2 층은 일체화될 수 있다. 따라서, 보호층인 제2 층은 우수한 접합력을 가지고 제1 층에 부착된 상태를 유지할 수 있는바, 플렉서블 디스플레이 장치(100)의 반복적인 굽힘 운동시에도, 보호층의 역할을 수행하는 제2 층에 박리 등이 일어나는 것이 방지된다.
또한, 제2 층은 제1 층의 제1 면상에 배치되고, 커버 윈도우는 제1 면과 반대면인 제1 층의 제2 면이 디스플레이 패널을 향하도록 위치한다. 이때, 중간 영역의 굴절율은 제2 층의 굴절율보다 작게 형성되므로, 플렉서블 디스플레이 장치(100)의 출광 효율이 향상될 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 고분자 재질로 이루어진 제1 층;
    상기 제1 층의 제1 면 상에 배치되고, 제1 금속의 산화물로 이루어진 제2 층; 및
    상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 중간 영역;을 포함하고,
    상기 중간 영역은, 상기 제1 금속의 산화물과, 상기 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 상기 제1 금속을 포함하고,
    상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물은, 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물보다 산소 조성비가 큰, 커버 윈도우.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 영역은 제1 지점과, 상기 제1 지점보다 상기 제1 층에 근접한 제2 지점을 포함하고,
    상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 갈수록 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는 감소하는 커버 윈도우.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 지점에서 상기 제1 지점으로 갈수록, 상기 제1 금속의 양은 감소하는 커버 윈도우.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속은 타이타늄, 알루미늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 구리, 인듐, 주석 및 텅스텐 중 적어도 어느 하나를 포함하는 커버 윈도우.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층 상의 유기층과, 상기 유기층 상의 제2 금속의 산화물을 포함하는 제3 층을 더 포함하는 커버 윈도우.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층의 굴절율은 상기 중간 영역의 굴절율보다 큰 커버 윈도우.
  8. 고분자 재질로 제1 층을 형성하는 단계;
    제1 층의 제1 면 상에 제1 금속으로 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층 상에 상기 제1 금속의 산화물을 증착하여 제2 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 층 상에서 전자 빔을 조사하여 상기 시드층을 가열하는 단계;를 포함하고,
    가열된 상기 시드층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층과 반응하여 중간 영역을 형성하며, 상기 중간 영역은 상기 제1 금속의 산화물 및, 상기 고분자 재질에 포함된 산소의 댕글링 본드와 결합한 상기 제1 금속을 포함하고,
    상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는, 상기 제2 층을 이루는 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비보다 작게 형성되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 중간 영역은 제1 지점과, 상기 제1 지점보다 상기 제1 층에 근접한 제2 지점을 포함하고,
    상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 갈수록 상기 중간 영역에 포함된 상기 제1 금속의 산화물의 산소 조성비는 감소하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 지점에서 상기 제1 지점으로 갈수록, 상기 제1 금속의 양은 감소하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 시드층은 3Å 내지 250Å의 두께로 형성되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 층은 10㎚ 내지 100㎚의 두께로 형성되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  14. 디스플레이 소자들을 갖는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 커버 윈도우;를 구비하며,
    상기 제1 면과 반대면인 상기 제1 층의 제2 면이 상기 디스플레이 패널을 향하는 플렉서블 디스플레이 장치.
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