KR102558965B1 - 신축성 표시 장치 및 신축성 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

신축성 표시 장치 및 신축성 표시 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판; 상기 기판의 상기 화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 화소부; 상기 기판의 상기 비화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 뱅크부; 및 상기 화소부를 커버하는 봉지층을 포함하고, 상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고, 상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.

Description

신축성 표시 장치 및 신축성 표시 장치 제조 방법{STRETCHABLE DISPLY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 신축성 표시 장치 및 신축성 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
신축성 있고 유연한 전자 장치는 비틀림, 접힘, 굽힘, 압축 및 비평면 표면 특성으로 인해 차세대 웨어러블, 지능형 및 통합 전자 시스템으로 기대되고 있다. 최근 상용화된 접이식 전자 장치를 넘어 급성장하는 디스플레이 시장 수요의 패러다임은 초탄성 신축성 장치로 이동하고 있다. 이러한 신축성 장치에 대한 시장 예측은 에너지, 의료 및 군사 부문 애플리케이션에 대하여 2023년까지 미화 7 억 6,300 만 달러에 달한다.
이러한 수요를 충족시키기 위해 가혹한 변형을 견딜 수 있는 새로운 구성(예: 메쉬, 사문석, 물결 모양, 종이 접기 및 키리가미)을 가진 장치들이 개발되고 있다. 다만, 단순한 구부리거나 구르는 것에 비해 디스플레이를 늘리면 전면과 후면에 10배 더 많은 기계적 스트레스가 가해지고 쉽게 전기적 및 기계적 고장을 일으킬 수 있는데 이러한 기계적 스트레스를 견딜 수 있는 장치의 개발은 아직 요원하다.
본 발명은 수분 침투 방지 효과가 뛰어나고 가요성이 우수한 필름 구조체를 포함하는 스트레칭 가능한 가요성 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판; 상기 기판의 상기 화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 화소부; 상기 기판의 상기 비화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 뱅크부; 및 상기 화소부를 커버하는 봉지층을 포함하고, 상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고, 상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뱅크부는 복수 개의 상기 화소부 사이에 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 봉지층은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고, 상기 봉지층에 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 화소부를 커버하는, 신축성 표시 장치 가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뱅크부는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량이 극성 작용기 함량보다 많은 제2형 고분자를 포함하고, 상기 뱅크부 내 상기 무기 화합물 함량은 상기 봉지층 내 무기 화합물 함량보다 낮은, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 C=O 결합을 포함하고, 상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 C=O 결합과 반응하여 상기 기판 내에서 확산 및 반응함으로써 상기 기판 내에 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 에테르(-O-) 결합을 포함하고, 상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 에테르(-O-) 결합과 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 하이드록시(-OH) 작용기를 포함하고, 상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 하이드록시(-OH) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 아민(-NH2) 작용기를 포함하고, 상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 아민(-NH2) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 싸이올(-SH) 작용기를 포함하고, 상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 싸이올(-SH) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판을 제공하는 제1 단계; 상기 기판의 상기 비화소 영역의 적어도 일부에 뱅크부를 제공하는 제2 단계; 상기 기판의 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물을 침투시키는 제3 단계; 상기 기판의 상기 화소 영역 상에 화소부를 제공하는 제4 단계; 상기 화소부를 커버하는 봉지층을 제공하는 제5 단계; 및 상기 봉지층 상에 무기 화합물을 침투시키는 제6 단계를 포함하고, 상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고, 상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공되는, 신축성 표시 장치 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1형 고분자는 상기 극성 작용기 함량이 고분자는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량보다 크고, 상기 뱅크부에 제공된 제2형 고분자는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량이 상기 극성 작용기 함량보다 크고, 상기 제2형 고분자 사이에 제공된 상기 무기 화합물의 함량은 상기 제1형 고분자 사이에 제공된 상기 무기 화합물의 함량보다 낮은, 신축성 표시 장치 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 가요성 및 수분 침투 방지 효과가 우수한 필름 구조체를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있고, 표시 장치는 반복하여 스트레칭하여도 봉지층 박리 및 수분 침투 등의 문제가 없는 우수한 내구성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판의 화소부가 제공된 영역이 선택적으로 무기 화합물 침투에 의해 수분 차단성을 갖게 됨으로써, 기판을 통한 화소부로의 수분 침투를 막을 수 있다. 동시에 수분 차단성을 갖는 영역은 기판과 일체로 제공되기 때문에 장치가 스트레칭되어도 수분 차단성을 갖는 영역이 박리될 염려가 없다. 추가로, 수분 차단성을 갖는 영역은 신축성이 상대적으로 작기 때문에 표시 장치가 스트레칭되는 때 기판 상에 제공된 화소부 및 화소부를 커버하는 봉지층이 파손되는 것을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 표시 장치의 내부 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 A1 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 표시 장치 제조 방법의 각 단계를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 '상면'과 '하면'는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 설명하기 위하여 상대적인 개념으로 사용된 것이다. 따라서, '상면'과 '하면'은 특정한 방향, 위치 또는 구성 요소를 지칭하는 것이 아니고 서로 호환될 수 있다. 예를 들어, '상면'이 '하면'이라고 해석될 수도 있고 '하면'이 '상면'으로 해석될 수도 있다. 따라서, '상면'을 '제1'이라고 표현하고 '하면'을 '제2'라고 표현할 수도 있고, '하면'을 '제1'로 표현하고 '상면’을 '제2'라고 표현할 수도 있다. 그러나, 하나의 실시예 내에서는 '상면'과 '하면'이 혼용되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에는 무기 화합물이 침투된 고분자층을 포함하는 봉지층이 제공되고, 이에 따라 가요성 및 수분 침투 방지 능력이 우수하다. 이에 따라, 내구성이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다. 이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1에 따른 표시 장치의 내부 구조를 나타낸 평면도이다.
본 발명에 따른 표시 장치(DD)는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소들을 포함할 수 있으며, 표시 영역(DA)에서는 영상이 출력될 수 있다. 표시 영역(DA)은 직선의 변을 포함하는 닫친 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 영역(DA)은 둥근 모서리를 갖는 직사각 형상으로 제공될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 일측에 배치될 수 있다. 도 1에 따르면, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 위쪽 및 아래쪽에만 배치되나, 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)의 배치 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 필요에 따라서는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)의 배치를 달리 구성할 수 있다.
표시 영역(DA)은 복수의 화소부(PXL)가 제공되어 영상이 표시되는 영역이다. 표시 영역(DA)은 기판(SUB)의 형상에 대응하는 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)은 기판(SUB)의 형상과 마찬가지로 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 영역(DA)이 직선으로 이루어진 변을 갖는 경우, 상기 각 형상의 모서리 중 적어도 일부는 곡선으로 이루어질 수 있다.
화소부(PXL)는 기판(SUB)의 표시 영역(DA) 상에 제공된다. 각 화소부(PXL)는 영상을 표시하는 최소 단위로서 복수 개로 제공될 수 있다. 화소부(PXL)는 백색광 및/또는 컬러광을 출사할 수 있다. 각 화소부(PXL)는 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 시안, 마젠타, 옐로우 등의 색을 출사할 수 있다.
화소부(PXL)는 유기 발광층을 포함하는 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발명의 개념이 유지되는 한도 내에서 액정 소자, 전기 영동 소자, 전기 습윤 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 비표시 영역(NDA)은 그 일부로부터 돌출된 부가 영역을 더 포함할 수 있다. 부가 영역은 비표시 영역(NDA)을 이루는 변들로부터 돌출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 부가 영역에는 기판(SUB)의 단변들 중 하나에 대응하는 변으로부터 돌출된 것을 개시하였다. 그러나, 부가 영역은 장변들 중 하나의 변으로부터 돌출될 수 있으며, 또는 네 변들 중 두 변 이상으로부터 돌출된 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 부가 영역에는 데이터 구동부가 제공되거나 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구성 요소가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 표시 장치는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있으며, 가요성을 가지는 부분에서 접힐 수 있다. 즉, 표시 장치는 가요성을 가지며 일 방향으로 접힌 벤딩부(bent area)과 벤딩부의 적어도 일측에 제공되며 접히지 않고 편평한 플랫 영역(flat area)을 포함할 수 있다. 플랫 영역은 가요성을 가지거나 가지지 않을 수 있다.
기판(SUB)은 대략적으로 사각형 형상, 그 중에서도 직사각을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(SUB)은 제1 방향(DR1)으로 서로 평행한 한 쌍의 단변들과 제2 방향(DR2)으로 서로 평행한 한 쌍의 장변들을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 기판(SUB)의 변들은 하나의 단변부터 순차적으로 연결된 네 변을 제1 변(S1) 내지 제4 변(S4)으로 지칭한다.
그러나, 기판(SUB)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 기판(SUB)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(SUB)이 직선으로 이루어진 변을 갖는 경우, 상기 각 형상의 모서리 중 적어도 일부는 곡선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)이 직사각 형상을 가질 때, 서로 인접한 직선 변들이 만나는 부분이 소정 곡률을 가지는 곡선으로 대체될 수 있다. 즉, 직사각 형상의 꼭지점 부분은 서로 인접한 그 양단이 서로 인접한 두 직선 변들에 연결되고 소정의 곡률을 갖는 곡선 변으로 이루어질 수 있다. 상기 곡률은 위치에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률은 곡선이 시작되는 위치 및 곡선의 길이 등에 따라 변경될 수 있다.
배선부(LP)는 데이터 배선들(DL)을 포함하며, 구동부와 화소부(PXL)를 연결한다. 데이터 배선들(DL)은 화소부(PXL)와 구동부를 연결할 수 있으며, 이를 위해 화소부(PXL)로부터 대략적으로 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 데이터 배선들(DL)은 부가 영역의 제2 방향(DR2)의 단부인 패드 영역까지 연장될 수 있으며, 단부에는 컨택 전극들이 제공될 수 있다. 화소부(PXL)는 배선들에 연결된 컨택 전극들을 통해 칩 온 필름 등으로 구현된 구동부에 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 확대 단면도이다.
먼저, 표시 장치를 지지하기 위하여 기판(SUB)이 제공된다. 기판(SUB)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 따라서, 기판(SUB)의 비표시 영역에 제공되는 벤딩부뿐만 아니라, 기판(SUB)의 다른 영역도 휘거나 접힐 수 있다. 예컨대, 화소부(PXL)가 제공되는 표시 영역이 휘거나 접힐 수 있다. 아울러, 기판(SUB)은 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
기판(SUB)은 제1형 고분자를 포함한다. 제1형 고분자는 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 고분자를 의미한다. 이때, 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 제1형 고분자는 분자 내 -C-C-, -C=C-, CF2-CF2- 등의 기능기의 양이 상술한 극성 작용기의 양보다 적을 수 있다. 상술한 제1형 고분자는 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 나일론 6(Nylon 6)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 화소 영역(SUB_P)과 비화소 영역(SUB_NP)을 포함한다. 화소 영역(SUB_P)은 화소부(PXL)가 제공된 영역을 의미할 수 있으며, 비화소 영역(SUB_NP)은 뱅크부(BNK)가 제공된 영역을 의미할 수 있다. 다만, 기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)과 화소부(PXL)가 평면 상에서 반드시 일치하는 것은 아니며, 화소 영역(SUB_P)의 평면 상 크기가 화소부(PXL)의 평면 상 크기보다 클 수도 있다. 또한, 비화소 영역(SUB_NP) 역시 비화소 영역(SUB_NP)과 뱅크부(BNK)가 평면 상에서 반드시 일치하는 것은 아니다.
기판(SUB)은 또한 제1형 고분자 사이에 무기 화합물이 침투된 층을 포함한다. 이때 무기 화합물은 제1형 고분자의 극성 작용기에 의해 고정될 수 있다. 구체적으로 고분자 사슬 상의 극성 작용기와 무기 화합물 사이에는 공유결합, 수소 결합, 쌍극자 결합 등의 결합력이 제공될 수 있다.
기판(SUB) 내 무기 화합물 침투는 화소 영역(SUB_P)에 선택적으로 수행되어 화소 영역(SUB_P)에는 제1형 고분자 사이에 무기 화합물이 제공된다. 이때, 선택적으로 화소 영역(SUB_P)에 무기 화합물이 제공된다는 것은 기판(SUB)의 비화소 영역(SUB_NP)에 무기 화합물이 전혀 제공되지 않음을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 선택적으로 화소 영역(SUB_P)에 무기 화합물이 제공된다는 것은 비화소 영역(SUB_NP)에 제공된 무기 화합물의 함량은 화소 영역(SUB_P)에 제공된 무기 화합물의 함량보다 현저히 적은 것을 의미할 수 있다.
기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)에 무기 화합물이 침투한 형태에 대하여 더 살펴보면, 무기 화합물은 기판(SUB)의 두께 방향으로 일부에만 제공될 수 있다. 구체적으로, 도면에서 확인할 수 있듯이 무기 화합물과 제1형 고분자가 결합되어 형성하는 기판 침투층(SUB_D)은 기판(SUB)의 단면에서 보았을 때, 화소부(PXL)가 제공된 기판(SUB) 상면으로부터 일정 깊이까지만 제공되고 기판(SUB)의 배면에는 제공되지 않을 수 있다. 기판 침투층(SUB_D)의 두께는 제1형 고분자의 종류, 무기 화합물의 종류 등에 따라 달라질 수 있다.
기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)에 제공된 기판 침투층(SUB_D)이 기판(SUB) 상면으로부터 일정 깊이까지 제공됨에 따라, 기판(SUB) 배면을 통해 화소부(PXL)로 수분이 침투하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 기판 침투층(SUB_D)이 기판(SUB) 전체의 일부로서 분리 불가능하게 제공됨에 따라, 가요성을 갖는 기판(SUB)이 스트레칭되어도 기판 침투층(SUB_D)이 박리될 우려가 없다. 특히, 기판 침투층(SUB_D)이 제공되어 무기 화합물 함량이 높은 화소 영역(SUB_P)은 기판 침투층(SUB_D)이 제공되지 않아 무기 화합물 함량이 낮은 비화소 영역(SUB_NP)에 비해 신축성이 상대적으로 적기 때문에 기판(SUB)이 스트레칭되는 과정에서 기판(SUB)위에 제공된 화소부(PXL)가 과도하게 스트레칭되어 파손되는 것을 막을 수 있다. 즉, 기판(SUB) 스트레칭으로 인한 응력이 비화소 영역(SUB_NP)으로 분산됨에 따라, 화소 영역(SUB_P) 상에 제공된 화소부(PXL) 파손이 방지될 수 있다.
기판(SUB) 상에는 화소부(PXL)가 제공된다. 화소부(PXL)는 트랜지스터 및 발광부를 포함할 수 있으며, 인가되는 신호에 따라 빛을 방출할 수 있다.
화소부(PXL)에는 먼저 액티브 패턴(ACT)이 제공될 수 있다. 액티브 패턴(ACT)은 반도체 소재로 형성된다. 액티브 패턴(ACT)은 각각 소스 영역, 드레인 영역, 및 소스 영역과 드레인 영역 사이에 제공된 채널 영역을 포함할 수 있다. 액티브 패턴(ACT)은 폴리 실리콘, 아몰퍼스 실리콘, 산화물 반도체 등으로 이루어진 반도체 패턴일 수 있다. 채널 영역는 불순물로 도핑되지 않은 반도체 패턴으로서, 진성 반도체일 수 있다. 소스 영역 및 드레인 영역은 불순물이 도핑된 반도체 패턴일 수 있다. 불순물로는 n형 불순물, p형 불순물, 기타 금속과 같은 불순물이 사용될 수 있다.
액티브 패턴(ACT) 상에는 제1 패시베이션층(PSV1)이 제공된다. 제1 패시베이션층(PSV1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있으며 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등의 무기 절연 물질이 이용될 수 있다. 유기 재료는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질일 수 있다.
제1 패시베이션층(PSV1) 상에는 게이트 전극(GE)이 제공된다. 게이트 전극(GE)은 액티브 패턴(ACT)의 채널 영역에 대응되는 영역을 커버하도록 형성된다.
게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GE)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 전극(GE)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들 및 합금들 중 2 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도시하지는 않았으나 게이트 배선들을 비롯한 다른 배선들이 게이트 전극(GE)과 동일한 층에 동일한 재료로 제공될 수 있다. 여기서, 게이트 배선들과 같은 다른 배선들은 각 화소부(PXL) 내의 트랜지스터의 일부, 예를 들어 게이트 전극(GE)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
게이트 전극(GE) 및 커패시터 하부 전극(LE) 상에는 제2 패시베이션층(PSV2)이 제공된다. 제2 패시베이션층(PSV2)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다. 제2 패시베이션층(PSV2) 상에는 제3 패시베이션층(PSV3)이 제공된다. 제3 패시베이션층(PSV3)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 패시베이션층(PSV1)과 제2 패시베이션층(PSV2) 사이에는 커패시터 하부 전극이 제공될 수 있고 제2 패시베이션층(PSV2)과 제3 패시베이션층(PSV) 사이에는 커패시터 상부 전극이 제공될 수 있다.
제3 패시베이션층(PSV3) 상에는 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)이 제공된다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 제3 패시베이션층(PSV3), 제2 패시베이션층(PSV2) 및 제1 패시베이션층(PSV1)에 형성된 컨택 홀을 통해 액티브 패턴(ACT)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 접촉한다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu)와 같은 금속 중 적어도 하나, 또는 금속들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들 및 합금들 중 2 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 도시하지는 않았으나 데이터 배선들이나 제1 전원 배선들이 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)과 동일한 층에 동일한 재료로 제공될 수 있다. 여기서, 데이터 배선들이나 제1 전원 배선들은 직접 또는 간접적으로 각 화소부(PXL) 내의 트랜지스터의 일부, 예를 들어 소스 전극(SE) 및/또는 드레인 전극(DE)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 상에는 제4 패시베이션층(PSV4)이 제공될 수 있다. 제4 패시베이션층(PSV4)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 무기 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등이 이용될 수 있다. 제4 패시베이션층(PSV4)은 실시예에 따라 생략될 수 있다.
제4 패시베이션층(PSV4) 상에는 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다. 제4 패시베이션층(PSV4)이 생략되는 경우, 제1 절연층(INS1)은 제3 패시베이션층(PSV3) 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(SUB) 상에는 적어도 하나의 화소부(PXL)가 제공된다. 각 화소는 제1 절연층(INS1)과 제2 절연층(INS2) 사이에 제공되는 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 절연층(INS2) 상에 제공되는 제2 전극(EL2)을 가질 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2) 중 적어도 하나에는 금속층이 제공될 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 각각 애노드와 캐쏘드일 수 있다.
제1 전극(EL1)은, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금 등의 금속막 및/또는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 전극(EL1)은 한 종의 금속으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 두 종 이상의 금속, 예를 들어, Ag와 Mg의 합금으로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(EL1)은 기판(SUB)의 하부 방향으로 영상을 제공하고자 하는 경우, 투명 도전성막으로 형성될 수 있으며, 기판(SUB)의 상부 방향으로 영상을 제공하고자 하는 경우, 금속 반사막 및/또는 투명 도전막으로 형성될 수 있다.
제1 전극(EL1) 등이 형성된 기판(SUB) 상에는 각 화소부(PXL)에 대응하도록 화소부(PXL) 영역을 구획하는 제2 절연층(INS2)이 제공된다. 제2 절연층(INS2)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수 있다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있다. 제2 절연층(INS2)은 제1 전극(EL1)의 상면을 노출하며 화소부(PXL)의 둘레를 따라 기판(SUB)으로부터 돌출된다.
제2 절연층(INS2)에 의해 둘러싸인 화소부(PXL) 영역에는 유기 발광층(OL) 이 제공될 수 있다.
유기 발광층(OL)은 저분자 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 저분자 물질로는 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 포함할 수 있다. 이러한 물질들은 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다. 고분자 물질로는 PEDOT, PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등을 포함할 수 있다.
유기 발광층(OL)은 단일층으로 제공될 수 있으나, 다양한 기능층을 포함하는 다중층으로 제공될 수 있다. 유기 발광층(OL)이 다중층으로 제공되는 경우, 홀 주입층(Hole Injection Layer), 홀 수송층(Hole Transport Layer), 발광층(Emission Layer), 전자 수송층(Electron Transport Layer), 전자 주입층(Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이러한 유기 발광층(OL)은 증착(evaporation), 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄방법, 레이저열전사방법(LITI; Laser induced thermal imaging) 등으로 형성할 수 있다.
물론 유기 발광층(OL)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다. 그리고 유기 발광층(OL)의 적어도 일부는 복수 개의 제1 전극(EL1)들에 걸쳐서 일체로 형성될 수 있으며, 복수 개의 제1 전극(EL1)들 각각에 대응하도록 개별적으로 제공될 수도 있다.
유기 발광층(OL) 상에는 제2 전극(EL2)이 제공된다. 제2 전극(EL2)은 화소부(PXL)마다 제공될 수도 있으나, 표시 영역(DA)의 대부분을 커버하도록 제공될 수 있으며 복수 개의 화소부(PXL)에 의해 공유될 수 있다.
제2 전극(EL2)은 실시예에 따라 애노드나 캐소드 중 하나로 사용될 수 있으며, 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우 제2 전극(EL2)은 캐소드로, 제1 전극(EL1)이 캐소드인 경우 제2 전극(EL2)은 애노드로 사용될 수 있다.
제2 전극(EL2)은, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 등의 금속막 및/또는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성막으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 전극(EL2)은 금속 박막을 포함하는 이중막 이상의 다중막으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, ITO/Ag/ITO 의 삼중막으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)은 기판(SUB)의 하부 방향으로 영상을 제공하고자 하는 경우, 금속 반사막 및/또는 투명 도전성막으로 형성될 수 있으며, 기판(SUB)의 상부 방향으로 영상을 제공하고자 하는 경우, 또는 투명 도전막으로 형성될 수 있다.
제2 전극(EL2) 상에는 봉지층(SL)이 제공된다.
봉지층(SL)은 제2 전극(EL2)을 비롯한 화소부(PXL)의 상면 및 측면을 커버하는 형태로 제공되며, 단일 층으로 제공될 수 있다. 봉지층(SL)이 제공됨에 따라 외부로부터 화소부(PXL)로 수분이 침투하는 것을 막을 수 있다.
봉지층(SL)은 상술한 수분 침투 방지 기능을 나타내기 위해 사슬 상에 극성 작용기를 포함하는 제1형 고분자, 및 제1형 고분자의 두께 방향으로 침투된 무기 화합물을 포함한다. 제1형 고분자를 포함하는 봉지층(SL) 내에 무기 화합물이 침투한 영역을 봉지층 침투층(SL_D)이라고 지칭할 수 있는데, 봉지층 침투층(SL_D)은 봉지층(SL)의 두께 방향으로 봉지층(SL) 표면으로부터 안쪽 적어도 일부까지 제공될 수 있다. 봉지층 침투층(SL_D)의 두께는 봉지층(SL)의 두께 이하일 수 있다.
봉지층(SL)은 제1형 고분자를 포함할 수 있다. 제1형 고분자는 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 고분자를 의미한다. 이때, 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 제1형 고분자는 분자 내 -C-C-, -C=C-, CF2-CF2- 등의 기능기의 양이 상술한 극성 작용기의 양보다 적을 수 있다. 상술한 제1형 고분자는 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 나일론 6(Nylon 6)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
봉지층(SL)은 필름 구조를 가질 수 있다. 봉지층(SL)은 광학적으로 투명하여 화소부(PXL)로부터 출사되는 빛을 반사하거나 왜곡하지 않으면서도, 화소부(PXL)로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
봉지층(SL)은 여러 층으로 구성되는 종래 기술의 TFE(Thin Film Encapsulation)와 달리, 단일 층으로 제공될 수 있다. 종래 기술에 따르면, 화소부(PXL)로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위해 제공되는 TFE는 유기층과 무기층이 교번적으로 적층된 복층 형태로 제공되곤 하였다. 그러나, 이러한 복층의 TFE는 유연성이 상대적으로 떨어진다는 단점이 있다. 따라서, 가요성 표시 장치에 적용하였을 때 반복되는 굽힘과 접힘에 따라 발생되는 스트레스로 TFE가 파손될 우려가 있다. 파손된 TFE로는 수분이 침투할 수 있다.
봉지층(SL)은 이에 비하여 단일 층으로 제공되기 때문에 가요성이 뛰어나고, 이에 따라 반복되는 굽힘과 접힘, 인장(Stretching)에도 파손될 우려가 없다. 또한, 봉지층(SL)은 단일층으로 제공되기 때문에 복층으로 제공되는 봉지층 또는 TFE보다 화소부(PXL)로부터 출사되는 빛이 손실 또는 왜곡없이 투과될 수 있다.
봉지층(SL)은 도면에서 확인할 수 있듯이, 화소부(PXL)의 측면, 상면을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라 기판 침투층(SUB_D)과 함께 봉지층(SL)은 화소부(PXL)로 수분 또는 산소가 침투하는 것을 완전히 차단할 수 있다. 또한, 봉지층(SL)은 기판 침투층(SUB_D)과 유사하게 제1형 고분자 및 제1형 고분자에 사이에 침투한 무기 화합물을 포함하는 구조를 갖는데, 이러한 구조의 봉지층(SL)은 신축성이 있고, 휘거나 늘어나더라도 파손되지 않고 수밀성 및 기밀성을 유지할 수 있다.
봉지층(SL)은 기판(SUB) 상에서 화소부(PXL)를 커버하도록 선택적으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 기판(SUB) 상에 복수 개의 화소부(PXL)가 제공되는 경우, 봉지층(SL)은 화소부(PXL)가 제공된 영역에 대응되게 선택적으로 제공되고, 화소부(PXL)가 제공되지 않은 영역에는 봉지층(SL)도 제공되지 않을 수 있다. 이와 같이 봉지층(SL)이 기판(SUB)의 일부 영역에만 제공됨에 따라 화소부(PXL)가 제공된 영역에서 기판(SUB)의 외부 스트레스에 따른 인장-수축이 억제될 수 있다. 이에 따라 외부 스트레스에 의한 화소부(PXL) 파손 또는 봉지층(SL) 파손이 방지될 수 있다. 이에 대한 더 자세한 내용은 후술하고자 한다.
봉지층(SL)의 측면에는 봉지층(SL)과 접하도록 뱅크부(BNK)가 제공된다.
뱅크부(BNK)는 봉지층(SL)의 측면에 제공되며, 기판(SUB)의 비화소 영역(SUB_NP) 상에 제공된다. 뱅크부(BNK)는 고분자를 포함하여 가요성을 갖는데, 구체적으로 뱅크부(BNK)는 제2형 고분자를 포함할 수 있다. 제2형 고분자는 -C-C-, -C=C-, CF2-CF2-, 또는 -SiO- 등의 기능기의 함량이 극성 작용기 함량보다 많은 고분자일 수 있다. 여기에서 극성 작용기란 앞서 검토한 것과 같이 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
뱅크부(BNK)에 포함되는 제2형 고분자는 예를 들어 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)(poly(p-phenylene)), 폴리(p-페닐렌 바이닐렌)(poly(p-phenylene vinylene)), 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리테라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) (PTFE), 폴리(바이닐 플루오라이드)(poly(vinyl fluoride)), 폴리(퍼플루오로알콕시 알케인)(poly(perfluoroalkoxy alkane) (PFA)), 폴리다이메틸실록산 (polydimethylsiloxane)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 이들 고분자 화합물에 대하여 무기 화합물 침투를 시도할 경우, 무기 화합물은 제2형 고분자 사이로 침투하지 않고 제2형 고분자를 포함하는 뱅크부(BNK) 표면에 증착될 수 있다.
뱅크부(BNK)로 무기 화합물 침투가 이루어지지 않기 때문에, 뱅크부(BNK)는 기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)에 선택적으로 기판 침투층(SUB_D)을 형성하기 위한 마스크(mask)로 기능할 수 있다.
이상에서는 기판 침투층(SUB_D) 및 봉지층 침투층(SL_D)을 포함하는 표시 장치의 구조에 대하여 살펴보았다. 앞서 검토한 것과 같이 기판 침투층(SUB_D)과 봉지층 침투층(SL_D)은 제1형 고분자 및 제1형 고분자 사이에 제공된 무기 화합물을 포함한다는 점에서 구조가 유사하다. 이하에서는 기판 침투층(SUB_D)을 중심으로 이러한 구조에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 4는 도 3의 A1 영역을 확대 도시한 단면도이다.
이하에서는 A1 영역에 위치한 기판(SUB)에 대하여 설명하지만, 기판(SUB)에 관한 기술적 사항은 봉지층(SL)에도 적용될 수 있다. 다만, 기판(SUB)과 봉지층(SL)을 제공함에 있어서 통상의 기술자는 발명의 범위 내에서 구체적 제공 형태, 화학적 조성 등을 독립적으로 조정할 수 있다.
기판(SUB)은 제1형 고분자(POL1)로 형성된 고분자층을 포함한다. 기판(SUB)의 고분자층은 복수 개의 제1형 고분자(POL1)의 사슬이 서로 엮이거나 중합되어 형성된 층일 수 있다. 복수 개의 제1형 고분자(POL1)는 사슬 상에 극성 작용기를 포함한다. 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
제1형 고분자(POL1)의 극성 작용기는 분자 내 C=O 결합을 포함할 수 있다. C=O 결합은 기판(SUB)에 침투한 무기 화합물(IP)과 반응하여 무기 화합물이 기판(SUB) 내에서 보다 빠르고 널리 확산된 후, 반응할 수 있도록 한다. 예를 들어, 무기 화합물(IP)은 트리메틸알루미늄 상태로 기판(SUB)에 침투된 후 C=O 결합과 반응하여 빠르게 확산될 수 있다. 또한, 제공된 트리메틸알루미늄은 추가로 도입된 수분 또는 오존 등과 반응할 수 있다. 따라서, 기판(SUB) 내 기판 침투층(SUB_D)을 형성하기 위하여 수분/오존의 순차적 주입 반복을 수행할 수 있다. 무기 화합물(IP)은 산화 알루미늄 형태로 고분자층 내에 고정될 수 있다. 무기 화합물(IP)이 이렇게 기판(SUB) 내 제1형 고분자(POL1) 사이에 고정됨에 따라 무기 화합물(IP)을 포함하는 기판 침투층(SUB_D)이 형성될 수 있다.
제1형 고분자(POL1)의 극성 작용기는 하이드록시(-OH) 작용기, 아민(-NH2) 작용기, 싸이올(-SH) 작용기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 화합물 전구체와 반응할 수 있는데 무기 화합물 전구체는 이들 작용기에 루이스 산으로 기능하여 전자를 공여하고 산화될 수 있다. 이에 따라 무기 화합물 전구체와 하이드록시(-OH) 작용기, 아민(-NH2) 작용기, 싸이올(-SH) 작용기 사이에는 강한 정전기적 인력이 작용하고 이에 따라 무기 화합물 전구체가 기판(SUB) 내로 더 빠르게 널리 확산될 수 있다.
기판(SUB)을 제1형 고분자(POL1)가 아니라 다른 고분자, 예를 들어 제2형 고분자로 구성하는 경우 앞서 검토한 것과 같이 무기 화합물(IP)이 기판(SUB) 내부로 침투하여 기판 침투층(SUB_D)이 형성되지 않을 수 있다. 이 경우 무기 화합물(IP)은 기판(SUB) 표면에 증착되며, 기판(SUB) 표면에 제공된 무기 화합물(IP)의 층은 반복되는 기계적 스트레스로 인해 박리될 수 있다.
기판 침투층(SUB_D)에 대하여 더 자세히 살펴보면, 기판 침투층(SUB_D)은 제1형 고분자(POL1) 사이 사이에 무기 화합물(IP)이 고정된 형태를 가질 수 있다. 이때 제1형 고분자(POL1) 사이에 제공된 무기 화합물(IP)은 제1형 고분자(POL1) 상의 극성 작용기에 의해 고정된다. 구체적으로 제1형 고분자(POL1)의 사슬 상 극성 작용기와 무기 화합물(IP) 사이에는 공유결합, 수소 결합, 쌍극자 결합 등의 결합력이 제공될 수 있다. 기판 침투층(SUB_D) 내에서 극성 작용기와 무기 화합물(IP)이 결합함에 따라 기판 침투층(SUB_D)은 기판(SUB)과 일체로서 제공될 수 있다.
기판 침투층(SUB_D)에서 제1형 고분자(POL1) 사이사이에 무기 화합물(IP)이 제공되어 수분 침투가 방지된다. 구체적으로 제1형 고분자(POL1) 사이에 제공된 무기 화합물(IP)은 제1형 고분자(POL) 사이의 빈 공간을 없애고, 이에 따라 물 분자가 제1형 고분자(POL1) 사이를 빠져나와 화소부로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 기판 침투층(SUB_D)은 10-6 g m-2 day-1 이하의 WVTR(water vapor transmission rate)을 나타낼 수 있다. 기판 침투층(SUB_D)이 상술한 범위의 낮은 WVTR 수치를 나타냄에 따라 표시 장치 수명이 대폭 향상되어 습도가 높은 환경에서도 10,000 시간 이상 안정적으로 구동될 수 있다.
기판 침투층(SUB_D)의 두께는 약 10nm 내지 약 500nm일 수 있다. 기판 침투층(SUB_D)의 두께는 기판(SUB)의 두께를 고려하여 결정할 수 있다. 기판 침투층(SUB_D)의 두께는 아울러, 고분자층의 조성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1형 고분자(POL)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 나일론 6(Nylon 6)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있는데, 이때 제1형 고분자(POL1)의 종류에 따라 무기 화합물(IP)의 상기 기판(SUB) 침투 깊이가 달라진다. 이는 제1형 고분자(POL1)의 종류에 따라 무기 화합물(IP)과의 화학적 상호 작용 양상이 달라질 수 있기 때문이다. 아울러, 제1형 고분자(POL1)의 종류에 따라 기판 침투층(SUB_D)의 수분 침투 방지 성능이 다르기 때문에 제1형 고분자(POL1)의 종류에 따라서 필요로 하는 기판 침투층(SUB_D)의 두께가 달라질 수 있다. 따라서 제1형 고분자(POL1)의 종류를 고려하여 정교하게 기판 침투층(SUB_D) 형성 공정을 설계하는 것이 필요하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5를 참고하면, 기판(SUB) 상에 복수 개의 화소부(PXL)가 제공되며 각각의 화소부(PXL)는 봉지층(SL)에 의해 커버된다. 봉지층(SL)은 개별 화소부(PXL)를 커버하며, 서로 인접한 두 화소부(PXL) 사이에는 뱅크부(BNK)가 제공된다. 또한, 화소부(PXL)가 제공된 영역에는 기판 침투층(SUB_D)이 제공된다. 기판 침투층(SUB_D)은 뱅크부가 제공된 영역 상에는 제공되지 않는다.
기판 침투층(SUB_D) 및 봉지층(SL)이 제공된 화소 영역(SUB_P)과 이들이 제공되지 않은 비화소 영역(SUB_NP)은 신축성이 서로 다르다. 구체적으로, 기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)에서의 신축성은 비화소 영역(SUB_NP)에서의 신축성보다 작을 수 있다. 이는 화소 영역(SUB_P)에 제공된 기판 침투층(SUB_D)과 봉지층(SL)의 상대적으로 리지드(rigid)한 성질에 기인하는 것일 수 있다. 기판 침투층(SUB_D)과 봉지층(SL)은 제1형 고분자 사이에 무기 화합물이 결합되어 제1형 고분자의 연신이 억제될 수 있다.
따라서, 표시 장치에 외력이 가해졌을 때, 기판(SUB)의 화소 영역(SUB_P)은 덜 변형되고, 비화소 영역(SUB_NP)은 상대적으로 더 많이 변형될 수 있다. 비화소 영역(SUB_NP)의 경우 유연한 기판(SUB)과 제2형 고분자를 포함하여 유연한 뱅크부(BNK)만 제공되므로 변형에 의해 파손될 우려가 없다. 또한, 화소 영역(SUB_P)의 경우 상대적으로 기판(SUB)의 변형이 억제되므로, 기판(SUB) 상에 적층된 화소부(PXL)가 인장 또는 수축에 의해 파손될 우려가 없다.
도면에서 화소부(PXL)는 반드시 하나의 화소 유닛을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 화소부(PXL)는 적색 빛을 발광하는 화소 유닛, 파란색 빛을 발광하는 화소 유닛, 녹색 빛을 발광하는 화소 유닛이 각각 하나씩 모여 형성하는 하나의 화소 유닛 집합체를 의미할 수도 있다. 또는 다른 실시예에서는 화소부(PXL)는 적색 빛을 발광하는 화소 유닛, 파란색 빛을 발광하는 화소 유닛, 녹색 빛을 발광하는 화소 유닛 중 어느 하나를 의미할 수도 있다. 화소부(PXL)의 제공 형태는 표시 장치의 크기, 해상도, 용도 등을 고려하여 결정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구조에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 표시 장치 제조 방법에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7은 표시 장치 제조 방법의 각 단계를 나타낸 단면도이다.
도 6과 도 7을 참고하면, 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판을 제공하는 제1 단계(S100); 상기 기판의 상기 비화소 영역의 적어도 일부에 뱅크부를 제공하는 제2 단계(S200); 상기 기판의 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물을 침투시키는 제3 단계(S300); 상기 기판의 상기 화소 영역 상에 화소부를 제공하는 제4 단계(S400); 상기 화소부를 커버하는 봉지층을 제공하는 제5 단계(S500); 및 상기 봉지층 상에 무기 화합물을 침투시키는 제6 단계(S600)를 포함하는 신축성 표시 장치 제조 방법이 제공된다. 이때 상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고, 상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공될 수 있다.
먼저 제1 단계(S100)에 따르면 기판을 제공한다. 기판은 표시 장치의 기판 및 공정 수행을 위해 기판에 제공되는 부가 구성요소를 포함하는 의미일 수 있다. 제1 단계(S100)에서 기판은 반응 공정이 수행되는 챔버 등에 제공될 수 있다. 기판을 제공하는 방법은 기판의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 흡착, 컨베이어 방식 등 다양한 방법을 이용하여 기판을 챔버 내에 제공할 수 있다.
다음으로, 제2 단계(S200)에 따르면 기판의 비화소 영역 상에 뱅크부를 제공한다. 뱅크부는 제2형 고분자를 포함할 수 있으며, 잉크젯 프린팅, 플라즈마 폴리머 또는 iCVD 등의 방법을 이용하여 제공될 수 있다. 잉크젯 프린팅은 상압에서 공정이 가능하고 마스크가 필요 없으며 제조 단가가 낮다는 장점이 있다. 플라즈마 폴리머(plasma polymerization)와 iCVD(initiated chemical vapor deposition)은 기상 증착법으로 마스크를 이용하여 선택영역에 증착을 수행한다. 다만, 뱅크부를 제공하는 방법은 상술한 방법 외에도 다양할 수 있다.
제2 단계(S200) 수행 후 기판의 비화소 영역은 뱅크부에 의해 커버되고 화소 영역은 노출될 수 있다.
다음으로, 기판의 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물을 침투시키는 제3 단계(S300)가 수행된다.
제3 단계(S300)에서 기판의 화소 영역 내에 무기 화합물을 침투시켜 기판 침투층을 제조한다. 무기 화합물 침투는 무기 화합물 전구체 가스를 기판이 제공된 챔버 내에 공급함으로써 수행될 수 있다. 이때 무기 화합물을 침투시키는 공정은 약 50℃ 내지 약 120℃에서 수행될 수 있다. 다만, 공정 수행 온도는 기판을 구성하는 제1형 고분자의 종류에 따라 다르게 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1형 고분자가 PET(Polyethylene terephthalate)인 경우, 상대적으로 무기 화합물의 확산이 용이하기 때문에 상대적으로 낮은 온도인 50 ℃ 내지 100℃에서 기판 침투층 형성 공정을 수행할 수 있다.
제3 단계(S300)에서 무기 화합물을 무기 화합물 전구체 형태로 기판 내부에 제공하고, 기판 내부에서 무기 화합물이 제1형 고분자의 C=O 결합과 반응하도록 함으로써, 무기 화합물과 제1형 고분자 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 산화물 형태의 무기 화합물은 제1형 고분자의 극성 작용기와 강하게 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 기체 상태의 무기 화합물 전구체에서 고체 상태의 산화물로 변환된 이후에는 고분자 사슬 사이를 빠져나가기가 어려워 제1형 고분자를 포함하는 기판과 무기 화합물이 일체로 제공될 수 있다.
제3 단계(S300)에서 침투되는 무기 화합물은 Al2O3, TiO2, HfO, SiO2, SiN 등 일반적으로 원자층 증착법으로 제조할 수 있는 모든 금속 산화물 또는 금속 질화물, 금속 산화/질화물일 수 있다. 다만, 제3 단계(S300)에서 침투되는 무기 화합물은 제1형 고분자 및 제2형 고분자의 유리전이온도 보다 낮은 온도에서 증착 가능한 물질일 수 있다. 무기 화합물의 증착 온도가 제1형 고분자 및 제2형 고분자의 유리전이온도 보다 높을 경우, 무기 화합물 침투를 수행하는 과정에서 고분자가 변형될 수 있다. 이 경우 고분자로 구성된 기판부, 뱅크부가 변형될 수 있기 때문에 표시 장치의 전체적인 구조적 안정성이 저하될 수 있다.
제3 단계(S300)에서 무기 화합물은 뱅크부로는 침투하지 않는다. 이는 앞서 검토한 것과 같이 뱅크부는 제2형 고분자로 형성되고, 제2형 고분자는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량이 상기 극성 작용기 함량보다 많기 때문이다. -C-C-, -C=C-, CF2-CF2-, 또는 -SiO- 등의 기능기는 무기 화합물 전구체와 반응하기 어렵다. 따라서, 무기 화합물은 뱅크부가 제공되어 있는 기판의 비화소 영역으로도 침투하지 않는다. 이에 따라, 제3 단계(S300) 수행 후에는 기판의 화소 영역에만 선택적으로 무기 화합물이 침투될 수 있다.
다음으로, 제4 단계(S400)에 따르면, 기판부 상에 화소부를 제공한다. 화소부는 기판부의 화소 영역 상에 제공된다. 화소부는 앞서 검토한 것과 같이 트랜지스터 및 OLED 등의 발광 부재를 포함할 수 있다. 이들은 증착, 엣칭 등 종래에 사용되는 공정을 이용하여 제공될 수 있다.
다음으로, 제5 단계(S500) 및 제6 단계(S600)에 따르면 화소부를 커버하도록 봉지층을 제공하고, 봉지층 상에 무기 화합물을 침투시켜 봉지층 침투층을 제조한다. 봉지층은 뱅크부와 유사하게 잉크젯 프린팅, 플라즈마 폴리머 또는 iCVD 등의 방법을 이용하여 제공될 수 있다. 봉지층은 화소부를 커버하도록 제공될 수 있으며, 뱅크부 상에는 제공되지 않을 수 있다. 봉지층 내 무기 화합물을 침투시키는 공정은 기판부에 무기 화합물을 침투시키는 공정과 유사하게 진행될 수 있다. 이때 앞서 서술한 것과 같이 상대적으로 낮은 온도인 50 ℃ 내지 100℃에서 무기 화합물 침투 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 화소부가 유기 발광층을 포함하는 경우에도 봉지층 제조 공정 중 화소부가 열화될 우려가 없다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (12)

  1. 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판;
    상기 기판의 상기 화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 화소부;
    상기 기판의 상기 비화소 영역 상에 제공되는 적어도 1개 이상의 뱅크부; 및
    상기 화소부를 커버하는 봉지층을 포함하고,
    상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고,
    상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공되고,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 신축성 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 뱅크부는 복수 개의 상기 화소부 사이에 제공되는, 신축성 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고,
    상기 봉지층에 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 화소부를 커버하는, 신축성 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 뱅크부는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량이 극성 작용기 함량보다 많은 제2형 고분자를 포함하고,
    상기 뱅크부 내 상기 무기 화합물 함량은 상기 봉지층 내 무기 화합물 함량보다 낮은, 신축성 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 C=O 결합을 포함하고,
    상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 C=O 결합과 반응하여 상기 기판 내에서 확산 및 반응함으로써 상기 기판 내에 제공되는, 신축성 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 에테르(-O-) 결합을 포함하고,
    상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 에테르(-O-) 결합과 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 하이드록시(-OH) 작용기를 포함하고,
    상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 하이드록시(-OH) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 아민(-NH2) 작용기를 포함하고,
    상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 아민(-NH2) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 분자 내 싸이올(-SH) 작용기를 포함하고,
    상기 무기 화합물은 무기 화합물 전구체 형태로 상기 기판 내부에 침투된 후 상기 싸이올(-SH) 작용기와 반응하여 상기 기판 내 확산 및 반응함으로써 제공되는, 신축성 표시 장치.
  11. 화소 영역과 비화소 영역을 포함하는 신축성을 갖는 기판을 제공하는 제1 단계;
    상기 기판의 상기 비화소 영역의 적어도 일부에 뱅크부를 제공하는 제2 단계;
    상기 기판의 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물을 침투시키는 제3 단계;
    상기 기판의 상기 화소 영역 상에 화소부를 제공하는 제4 단계;
    상기 화소부를 커버하는 봉지층을 제공하는 제5 단계; 및
    상기 봉지층 상에 무기 화합물을 침투시키는 제6 단계를 포함하고,
    상기 기판은 사슬 상에 극성 작용기가 제공된 제1형 고분자를 포함하고,
    상기 기판의 상기 비화소 영역과 상기 화소 영역 중 상기 화소 영역에 선택적으로 무기 화합물이 침투되어 상기 제1형 고분자의 사슬 상의 상기 극성 작용기와 결합함으로써, 상기 무기 화합물과 상기 제1형 고분자의 결합체가 상기 기판의 상기 화소 영역에 제공되고,
    상기 제1형 고분자의 상기 극성 작용기는 -O-(ether), -C(O)O-(ester), -C(O)NH-(amide), -OC(O)O-(carbonate), -OH(alcohol), -SH(thiol), -NH2(amine), -NHC(O)NH-(urea), -OC(O)NH-(urethane), 및 -C(O)NH-C(O)-(imide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 신축성 표시 장치 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1형 고분자는 상기 극성 작용기 함량이 고분자는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량보다 크고,
    상기 뱅크부에 제공된 제2형 고분자는 -C-C-, -C=C-, -CF2-CF2-, 또는 -SiO-의 기능기 함량이 상기 극성 작용기 함량보다 크고,
    상기 제2형 고분자 사이에 제공된 상기 무기 화합물의 함량은 상기 제1형 고분자 사이에 제공된 상기 무기 화합물의 함량보다 낮은, 신축성 표시 장치 제조 방법.
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