KR102667076B1 - 플라스틱 기판, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

플라스틱 기판, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 상부 영역과 하부 영역을 포함하는 베이스와, 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 어느 하나에 배열된 자성입자를 포함하는 플라스틱 기판과 이를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 플라스틱 기판은 높은 경도와 강성을 가져 백 플레이트 없이 표시장치를 구성할 수 있다. 따라서, 두께 및 무게가 감소하고 우수한 유연성을 갖는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

플라스틱 기판, 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법{Plastic substrate, Display device including the same, Method of fabricating the display device}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 경도 및 강성을 갖는 플라스틱 기판 및 이를 포함하여 경량화 및 박형화 가능한 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting display device: OLED) 등과 같은 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
예를 들어, 액정표시장치는 액정분자를 포함하는 액정층을 사이에 두고 합착된 상부 기판과 하부 기판을 포함하는 액정 패널을 필수 구성 요소로 포함하며, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정층이 구동되어 영상을 표시한다.
또한, 유기발광표시장치는 유기발광층을 사이에 두고 마주하는 양극과 음극을 포함하는 발광다이오드를 필수 구성 요소로 포함하며, 이러한 발광다이오드는 기판 상에 형성된다. 유기발광표시장치에서는, 양극과 음극 각각으로부터 주입된 정공과 전자가 유기발광층에서 결합하여 발광함으로써, 영상을 표시하게 된다.
한편, 최근에는 플라스틱 기판과 같은 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치에 대한 요구가 증가하고 있다. 플렉서블 표시장치는 접힌 상태로 휴대가 가능하고 펼쳐진 상태에서 영상을 표시하기 때문에, 대화면 표시가 가능하면서 휴대가 용이한 장점을 갖는다.
그러나 이러한 플렉서블 표시장치를 제조하는데 있어, 유연한 특성을 갖도록 하기 위해 이용되는 플라스틱 기판은 강성이 낮기 때문에 유리기판을 처리 대상으로 하는 종래의 표시장치용 제조장비에 적용되기 어렵다.
이러한 문제를 극복하기 위해 플라스틱 기판을 유리기판과 같은 캐리어 기판(carrier substrate)의 일면에 부착하여 공정을 진행하고, 공정이 완료된 후 캐리어 기판으로부터 플라스틱 기판을 탈착(release)시키고 플라스틱 기판의 보호 및 지지를 위한 백 플레이트(또는 백 필름)을 플라스틱 기판 배면에 부착시켜 표시장치를 제조한다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 레이저 빔 투과가 가능한 유리재질의 캐리어 기판(10) 상에 어블레이션층(ablation layer, 30)을 형성 한다. 예를 들어, 상기 어블레이션층(30)은 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어질 수 있다.
다음, 상기 레이저 어블레이션층(30) 위로 고분자 물질, 예를 들어 폴리이미드를 도포하여 플라스틱 기판(20)을 형성한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 플라스틱 기판(20) 상에 표시소자(40)를 형성한다.
예를 들어, 유기발광다이오드 표시장치인 경우, 상기 표시소자(40)는 박막트랜지스터와 발광다이오드를 포함할 수 있다.
다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(10)의 배면에 레이저 빔을 조사하여 상기 플라스틱 기판(20)을 상기 캐리어 기판(10)으로부터 탈착시킨다. 상기 어블레이션층(30)에 레이저 빔이 조사되면 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)으로부터 수소 기체가 배출되며 이에 의해 상기 플라스틱 기판(20)과 상기 어블레이션층(30) 간의 접착력이 약화된다. 이후, 진공 흡착 공정을 통해 상기 플라스틱 기판(20)을 분리하게 된다.
다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(50)를 상기 플라스틱 기판(20) 배면에 부착시켜 표시장치(1)를 제조한다.
상기 플라스틱 기판(20)은 강성, 즉 모듈러스 값이 작고 경도 역시 낮기 때문에, 상기 플라스틱 기판(20)의 배면을 보호하고 상기 플라스틱 기판(20)을 지지하기 위해 상기 백 플레이트(50)가 상기 플라스틱 기판(20)의 배면에 부착된다.
예를 들어, 상기 백 플레이트(50)는 PET와 같은 물질로 이루어지고 상기 플라스틱 기판(20)보다 큰 두께를 갖는다.
따라서, 표시장치(1)의 두께가 증가하고 유연성(flexibility)이 감소하는 문제가 발생한다.
본 발명은, 플라스틱 기판의 낮은 강성 및 경도와 이를 포함하는 표시장치의 두께 증가 및 유연성 감소 문제를 해결하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상부 영역과 하부 영역을 포함하는 베이스와, 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 어느 하나에 배열된 자성입자를 포함하는 플라스틱 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 하나의 플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판 상부에 위치하는 발광다이오드와, 상기 플라스틱 기판과 상기 발광다이오드 사이에 위치하고 상기 발광다이오드에 연결되는 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판에 위치하는 화소전극과, 상기 제 1 및 제 2 기판 중 어느 하나에 위치하는 공통전극과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나는 전술한 플라스틱 기판인 표시장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 캐리어 기판 상에 어블레이션층을 형성하는 단계와, 상기 어블레이션층 상에 고분자 물질과 자성입자를 포함하는 기판물질층을 형성하는 단계와, 상기 캐리어 기판 하부에 전자석 플레이트를 배치하고 상기 기판물질층을 경화시켜 플라스틱 기판을 형성하는 단계와, 상기 플라스틱 기판 상에 표시소자를 형성하는 단계와, 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판을 분리하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 플라스틱 기판은, 베이스 내 일측에 배열된 자성입자를 포함하며, 높은 강성 및 경도를 갖는다.
따라서, 표시장치를 지지하기 위한 백 플레이트를 생략할 수 있고 이에 따라 표시장치의 두께 및 무게가 감소하고 유연성이 향상된다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 플라스틱 기판을 이용한 표시장치의 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라스틱 기판의 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b 각각은 자성입자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 기판을 이용한 표시장치 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명은, 상부 영역과 하부 영역을 포함하는 베이스와, 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 어느 하나에 배열된 자성입자를 포함하는 플라스틱 기판을 제공한다.
본 발명의 플라스틱 기판에 있어서, 상기 자성입자는 산화철(Fe2O3), 니켈(Ni), 코발트(Co), 코발트-니켈합금(Co-Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 플라스틱 기판에 있어서, 상기 자성입자는 자성물질과 무기물질 중 어느 하나로 이루어지는 코어와 상기 코어를 감싸고 상기 자성물질과 상기 무기물질 중 다른 하나로 이루어지는 쉘을 포함한다.
본 발명의 플라스틱 기판에 있어서, 상기 자성입자는 상기 하부 영역에 위치하고, 상기 상부 영역에서 상기 하부 영역 방향으로 갈수록 상기 자성입자의 밀도가 증가한다.
본 발명의 플라스틱 기판에 있어서, 상기 자성입자는 상기 베이스에 대하여 5~20%의 중량비를 갖는다.
다른 관점에서, 본 발명은, 전술한 하나의 플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판 상부에 위치하는 발광다이오드와, 상기 플라스틱 기판과 상기 발광다이오드 사이에 위치하고 상기 발광다이오드에 연결되는 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공한다.
또 다른 관점에서, 본 발명은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판에 위치하는 화소전극과, 상기 제 1 및 제 2 기판 중 어느 하나에 위치하는 공통전극과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나는 전술한 플라스틱 기판인 표시장치를 제공한다.
또 다른 관점에서, 본 발명은, 캐리어 기판 상에 어블레이션층을 형성하는 단계와, 상기 어블레이션층 상에 고분자 물질과 자성입자를 포함하는 기판물질층을 형성하는 단계와, 상기 캐리어 기판 하부에 전자석 플레이트를 배치하고 상기 기판물질층을 경화시켜 플라스틱 기판을 형성하는 단계와, 상기 플라스틱 기판 상에 표시소자를 형성하는 단계와, 상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판을 분리하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 자성입자는 산화철(Fe2O3), 니켈(Ni), 코발트(Co), 코발트-니켈합금(Co-Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 자성입자는 자성물질과 무기물질 중 어느 하나로 이루어지는 코어와 상기 코어를 감싸고 상기 자성물질과 상기 무기물질 중 다른 하나로 이루어지는 쉘을 포함한다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 자성입자는 상기 하부 영역에 위치하고, 상기 상부 영역에서 상기 하부 영역 방향으로 갈수록 상기 자성입자의 밀도가 증가한다.
본 발명에 따른 표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 자성입자는 상기 고분자 물질에 대하여 5~20%의 중량비를 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라스틱 기판의 개략적인 단면도이고, 도 3a 및 도 3b 각각은 자성입자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라스틱 기판(100)은 베이스(110)와 상기 베이스(110)의 제 1 영역에 위치하는 자성입자(magnetic particle, 120)를 포함한다.
상기 베이스(110)는 고분자로 이루어진다. 예를 들어, 상기 베이스(110)는 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.
상기 자성입자(120)는 상기 베이스(110) 내에서 일측으로 치우쳐 배열된다. 즉, 상기 베이스(110)의 하부영역인 제 1 영역에 상기 자성입자(120)가 배열되고, 사익 베이스(110)의 상부영역인 제 2 영역에는 상기 자성입자(120)가 존재하지 않는다.
상기 자성입자(120)는 산화철(Fe2O3), 니켈(Ni), 코발트(Co), 코발트-니켈합금(Co-Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 상기 자성입자(120)는 자성물질만으로 이루어지는 대략 구 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 3b를 참조하면, 상기 자성입자(120)는 코어(122)와 상기 코어(122)를 감싸는 쉘(124)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 코어(122)와 상기 쉘(124) 중 어느 하나는 자성물질로 이루어지고, 상기 코어(122)와 상기 쉘(124) 중 다른 하나는 산화실리콘과 같은 무기물질로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 상기 코어(122)가 자성물질로 이루어지고 상기 쉘(124)이 무기물질로 이루어지거나, 상기 코어(122)가 무기물질로 이루어지고 상기 쉘(124)이 자성물질로 이루어질 수 있다.
도 3a에서와 같이 상기 자성입자(120)가 자성물질만으로 이루어지는 경우 플라스틱 기판(100)의 색상이 변하고 투과율이 감소하며, 도 3b에서와 같이 자성입자(120)가 무기물질, 즉 투명한 비자성 무기물질로 이루어지는 코어(122) 또는 쉘(124)을 포함하는 경우 플라스틱 기판(100)의 색상 변화 및 투과율 감소 문제가 완화될 수 있다.
예를 들어, 플라스틱 기판(100)의 색상 쉬프트 및 투과율 감소 문제가 큰 경우, 표시장치의 제조 공정에서 얼라인 키 인식에 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 플라스틱 기판(100)이 무기물질의 코어(122) 또는 쉘(124)을 포함하는 자성입자(120)를 포함하는 경우, 이와 같은 문제를 방지할 수 있다.
또한, 자성입자(120)가 무기물질로 이루어지는 코어(122) 또는 쉘(124)을 포함하는 경우, 플라스틱 기판(100)의 경도가 더 향상된다.
즉, 폴리이미드와 같은 고분자만으로 이루어지는 종래 플라스틱 기판과 달리, 본 발명의 플라스틱 기판(100)은 자성 입자(120)를 포함하며, 이에 의해 플라스틱 기판(110)의 강성, 즉 모듈러스 값이 증가하고 하부면 경도가 향상된다.
상기 자성입자(120)는 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 영역 방향으로 갈수록 밀도가 증가할 수 있다. 즉, 상기 플라스틱 기판(100)의 하부 표면 측에 자성입자(120)가 조밀하게 배열되어, 플라스틱 기판(100)의 표면 경도를 더 높일 수 있다.
폴리이미드(PI)의 단일 플라스틱 기판(비교예)과, 본 발명의 플라스틱 기판(실험예)의 모듈러스 값과 경도(연필경도)를 측정하여 아래 표1에 기재하였다. 이때, 실험예의 플라스틱 기판은 Fe2O3의 코어와 SiO2의 쉘 구성의 자성입자(10wt%)를 포함한다.
[표1]
따라서, 본 발명의 플라스틱 기판(100)은 종래 플라스틱 기판에 부착되는 백 플레이트(도 1d의 50) 없이 표시장치를 이룰 수 있으며, 이에 따라 표시장치의 두께가 감소한다. 또한, 백 플레이트의 생략에 의해 표시장치의 유연성(flexibility)이 향상된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 기판을 이용한 표시장치 제조 공정을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 투과가 가능한 유리재질의 캐리어 기판(130) 상에 어블레이션층(ablation layer, 140)을 형성 한다. 예를 들어, 상기 어블레이션층(140)은 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어질 수 있다.
다음, 상기 레이저 어블레이션층(140) 위로 고분자 물질, 예를 들어 폴리이미드와 자성입자(120)가 혼합된 용액을 도포하여 기판물질층(101)을 형성한다. 상기 자성입자(120)는 상기 고분자 물질에 대하여 약 5~20wt%로 첨가될 수 있다. 이때, 상기 자성입자(120)는 기판물질층(101) 내에서 균일하게 또는 무질서하게 배열된 상태이다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판물질층(도 4a의 101)이 형성된 캐리어 기판(130)을 전자석 플레이트(electromagnet plate, 150) 상에 배치하고 상기 기판물질층(101)에 대한 경화(curing) 공정을 진행한다. 이에 따라, 상기 자성입자(120)는 상기 기판물질층(101) 내에서 아래쪽으로 배열되며, 고분자 물질의 베이스(110)와 상기 베이스(110)의 하부영역에 배열된 자성입자(120)를 포함하는 플라스틱 기판(100)이 얻어진다.
상기 자성입자(120)는 베이스(110)의 고분자 물질보다 큰 비중을 갖고 베이스(110)가 경화된 상태이기 때문에, 경화 공정 후 상기 전자석 플레이트(130)를 제거하더라도 상기 자성입자(120)의 위치는 변하지 않는다.
한편, 상기 자성입자(120)는 베이스(110)의 고분자 물질보다 큰 비중을 갖더라도, 상기 기판물질층(101)의 점도가 높기 때문에 상기 전자석 플레이트(150) 없이는 상기 자성입자(120)의 배열을 얻을 수 없다.
다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 전자석 플레이트(도 6b의 150)을 제거하고, 상기 플라스틱 기판(100) 상에 표시소자(160)을 형성한다.
예를 들어, 상기 표시소자(160)는 박막트랜지스터와 발광다이오드를 포함할 수 있다.
다음, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(130)의 배면에 레이저 빔을 조사하여 상기 플라스틱 기판(100)을 상기 캐리어 기판(130)으로부터 탈착시켜 표시장치를 얻는다.
상기 어블레이션층(140)에 레이저 빔이 조사되면 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)으로부터 수소 기체가 배출되며 이에 의해 상기 플라스틱 기판(100)과 상기 어블레이션층(130) 간의 접착력이 약화된다. 이후, 진공 흡착 공정을 통해 상기 플라스틱 기판(20)을 분리할 수 있다.
이때, 상기 자성입자(120)에 의해 레이저가 더욱 차단되므로, 레이저 과조사에 의한 표시소자(160)의 손상이 최소화되거나 방지된다.
전술한 바와 같이, 자성입자(120)가 일측에 배열된 플라스틱 기판(100)은 높은 강성과 경도를 갖기 때문에, 본 발명의 플라스틱 기판(100)은 백 플레이트(도 1d의 50) 없이 표시소자(160)를 충분히 지지할 수 있다.
예를 들어, 표시장치의 배면과 측면을 덮는 프레임(또는 케이스)가 구비되는 경우, 백 플레이트가 생략되기 때문에, 프레임(또는 케이스)는 플라스틱 기판(100)과 접촉하거나 직접 마주하게 된다.
따라서, 백 플레이트에 의한 표시장치의 제조 원가 상승 및 두께 증가의 문제를 해결할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 표시장치(200)은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250)과, 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250) 사이에 개재되며 액정분자(262)를 포함하는 액정층(260)을 포함한다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치(200)는 액정표시장치이다.
상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250) 중 적어도 하나는 고분자 물질로 이루어지는 베이스(도 2의 110)과 상기 베이스(110) 내의 일 영역에 배열된 자성입자(도 2의 120)을 포함하여 높은 강성과 경도를 가질 수 있다.
상기 제 1 플라스틱 기판(210) 상에는 제 1 버퍼층(220)이 형성되고, 상기 제 1 버퍼층(220) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 상기 제 1 버퍼층(220)은 생략될 수 있다.
상기 제 1 버퍼층(220) 상에는 게이트 전극(222)이 형성되고, 상기 게이트 전극(222)을 덮으며 게이트 절연막(224)이 형성된다. 또한, 상기 버퍼층(220) 상에는 상기 게이트 전극(222)과 연결되는 게이트 배선(미도시)이 형성된다.
상기 게이트 절연막(224) 상에는 반도체층(226)이 상기 게이트 전극(222)에 대응하여 형성된다. 상기 반도체층(226)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 반도체층(226)은 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
상기 반도체층(226) 상에는 서로 이격하는 소스 전극(230)과 드레인 전극(232)이 형성된다. 또한, 상기 소스 전극(230)과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된다.
상기 게이트 전극(222), 상기 반도체층(226), 상기 소스 전극(230) 및 상기 드레인 전극(232)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.
상기 박막트랜지스터(Tr) 상에는, 상기 드레인 전극(232)을 노출하는 드레인 콘택홀(236)을 갖는 보호층(234)이 형성된다.
상기 보호층(234) 상에는, 상기 드레인 콘택홀(236)을 통해 상기 드레인 전극(232)에 연결되는 화소 전극(240)과, 상기 화소 전극(240)과 교대로 배열되는 공통 전극(242)이 형성된다.
상기 제 2 플라스틱 기판(250) 상에는 제 2 버퍼층(252)이 형성되며, 상기 제 2 버퍼층(252) 상에는 상기 박막트랜지스터(Tr), 상기 게이트 배선, 상기 데이터 배선 등 비표시영역을 가리는 블랙매트릭스(254)가 형성된다. 또한, 화소영역에 대응하여 컬러필터층(256)이 형성된다. 상기 제 2 버퍼층(252)과 상기 블랙매트릭스(254)는 생략될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250)은 액정층(260)을 사이에 두고 합착되며, 상기 화소 전극(240)과 상기 공통 전극(242) 사이에서 발생되는 전계에 의해 상기 액정층(260)의 액정분자(262)가 구동된다. 한편, 상기 공통 전극(242) 상기 제 2 플라스틱 기판(250)에 형성될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 상기 액정층(260)과 접하여 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250) 각각의 상부에는 배향막이 형성될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250) 각각의 외측에는 서로 수직한 투과축을 갖는 편광판이 부착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 플라스틱 기판(210)의 하부에는 백라이트 유닛이 배치되어 상기 제 1 기판(210)을 향해 빛을 공급한다.
예를 들어, 상기 백라이트 유닛은 상기 제 1 플라스틱 기판(210) 하부에 위치하는 도광판과, 상기 도광판의 적어도 일측에 위치하는 광원과, 상기 도광판의 배면에 위치하는 반사판과, 상기 도광판과 상기 제 1 플라스틱 기판(210) 사이에 위치하는 광학시트를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치(200)에서, 상기 제 1 및 제 2 플라스틱 기판(210, 250) 각각은 고분자 물질로 이루어지는 베이스(도 2의 110)과 상기 베이스(110) 내의 일 영역에 배열된 자성입자(도 2의 120)을 포함하여 높은 강성과 경도를 갖기 때문에, 백 플레이트(도 1d의 50) 없이 표시장치(200)의 구성 요소를 지지하며 표시장치(200)를 구성할 수 있다.
따라서, 표시장치(200)의 제조 원가가 절감되고 두께 및 중량이 감소한 경량, 박형의 표시장치(200)를 제공할 수 있다. 또한, 백 플레이트의 생략에 의해 표시장치(200)의 유연성(flexibility)이 향상된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 표시장치(300)은 플라스틱 기판(310)과, 상기 플라스틱 기판(310) 상에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 상기 플라스틱 기판(310) 상부에 위치하며 상기 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 발광다이오드(D)를 포함한다. 즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치(300)는 발광다이오드 표시장치이다.
상기 플라스틱 기판(310)은 코어시트를 포함하는 코어층과 코어층의 하부 및 상부에 부착된 기재시트를 포함한다.
상기 플라스틱 기판(310)은 고분자 물질로 이루어지는 베이스(도 2의 110)과 상기 베이스(110) 내의 일 영역에 배열된 자성입자(도 2의 120)을 포함하여 높은 강성과 경도를 가질 수 있다.
상기 플라스틱 기판(310) 상에는 버퍼층(320)이 형성되고, 상기 버퍼층(320) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 상기 버퍼층(320)은 생략될 수 있다.
상기 버퍼층(320) 상에는 반도체층(322)이 형성된다. 상기 반도체층(322)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층(322)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 상기 반도체층(322) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음) 이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(322)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(322)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(322)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(322)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(322) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(324)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(324)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(324) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(330)이 반도체층(322)의 중앙에 대응하여 형성된다.
도 6에서는, 게이트 절연막(324)이 플라스틱 기판(310) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(324)은 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.
상기 게이트 전극(330) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(332)이 형성된다. 층간 절연막(332)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
상기 층간 절연막(332)은 상기 반도체층(322)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(334, 336)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(334, 336)은 게이트 전극(330)의 양측에 게이트 전극(330)과 이격되어 위치한다.
여기서, 제 1 및 제 2 콘택홀(334, 336)은 게이트 절연막(324) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(324)이 게이트 전극(330)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제 1 및 제 2 콘택홀(334, 336)은 층간 절연막(332) 내에만 형성될 수도 있다.
상기 층간 절연막(332) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(340)과 드레인 전극(342)이 형성된다.
소스 전극(340)과 드레인 전극(342)은 상기 게이트 전극(330)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(334, 336)을 통해 상기 반도체층(322)의 양측과 접촉한다.
상기 반도체층(322)과, 상기 게이트전극(330), 상기 소스 전극(340), 상기 드레인전극(342)은 상기 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 반도체층(320)의 상부에 상기 게이트 전극(330), 상기 소스 전극(342) 및 상기 드레인 전극(344)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 상기 데이터 배선 또는 상기 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr)의 상기 드레인 전극(342)을 노출하는 드레인 콘택홀(352)을 갖는 보호층(350)이 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
상기 보호층(350) 상에는 상기 드레인 콘택홀(352)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 상기 드레인 전극(342)에 연결되는 제 1 전극(360)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 상기 제 1 전극(360)은 애노드(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(360)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 전극(360)의 상부 또는 하부에는 반사전극 또는 반사층이 형성되어 광 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 상기 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 전극(360)은 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 보호층(350) 상에는 상기 제 1 전극(360)의 가장자리를 덮는 뱅크층(366)이 형성된다. 상기 뱅크층(366)은 상기 화소영역에 대응하여 상기 제 1 전극(360)의 중앙을 노출한다.
상기 제 1 전극(360) 상에는 발광층(362)이 형성된다. 상기 발광층(362)은 발광물질로 이루어지는 발광물질층(emitting material layer)의 단일층 구조일 수 있다. 또한, 발광 효율을 높이기 위해, 상기 발광층(362)은 상기 제 1 전극(360) 상에 순차 적층되는 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광물질층, 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 발광물질층은 양자점과 같은 무기발광물질, 또는 유기발광물질을 포함할 수 있다.
상기 발광층(362)이 형성된 상기 플라스틱 기판(310) 상부로 제 2 전극(364)이 형성된다. 상기 제 2 전극(364)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 캐소드(cathode)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극(364)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 전극(360), 상기 발광층(362) 및 상기 제 2 전극(364)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
도시하지 않았으나, 상기 제 2 전극(364) 상에는, 외부 수분이 상기 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다. 상기 인캡슐레이션 필름은 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 인캡슐레이션 필름 상에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판(미도시)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광판은 원형 편광판일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시장치(300)에서, 상기 플라스틱 기판(310)은 고분자 물질로 이루어지는 베이스(도 2의 110)과 상기 베이스(110) 내의 일 영역에 배열된 자성입자(도 2의 120)을 포함하여 높은 강성과 경도를 갖기 때문에, 백 플레이트(도 1d의 50) 없이 유기발광다이오드(D)를 지지하며 표시장치(300)를 구성할 수 있다.
따라서, 표시장치(300)의 제조 원가가 절감되고 두께 및 중량이 감소한 경량, 박형의 표시장치(300)를 제공할 수 있다. 또한, 백 플레이트의 생략에 의해 표시장치(300)의 유연성(flexibility)이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 210, 250, 310: 플라스틱 기판 110: 베이스
120: 자성입자 122: 코어
124: 쉘 200, 300: 표시장치

Claims (13)

  1. 상부 영역과 하부 영역을 포함하는 베이스와;
    상기 상부 영역과 상기 하부 영역 중 어느 하나에 배열된 자성입자를 포함하고,
    상기 자성입자는 자성물질로 이루어지는 코어와 상기 코어를 감싸고 무기물질로 이루어지는 쉘을 포함하는 플라스틱 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성물질은 산화철(Fe2O3), 니켈(Ni), 코발트(Co), 코발트-니켈합금(Co-Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스틱 기판.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성입자는 상기 하부 영역에 위치하고, 상기 상부 영역에서 상기 하부 영역 방향으로 갈수록 상기 자성입자의 밀도가 증가하는 플라스틱 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성입자는 상기 베이스에 대하여 5~20%의 중량비를 갖는 플라스틱 기판.
  6. 제 1 항, 제2항, 제4항, 제 5 항 중 어느 하나의 플라스틱 기판과;
    상기 플라스틱 기판 상부에 위치하는 발광다이오드와;
    상기 플라스틱 기판과 상기 발광다이오드 사이에 위치하고 상기 발광다이오드에 연결되는 박막트랜지스터
    를 포함하는 표시장치.
  7. 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판에 위치하는 화소전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 중 어느 하나에 위치하는 공통전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 기판 중 적어도 어느 하나는 제 1 항, 제2항, 제4항, 제 5 항 중 어느 하나의 플라스틱 기판인 표시장치.
  8. 캐리어 기판 상에 어블레이션층을 형성하는 단계와;
    상기 어블레이션층 상에 고분자 물질과 자성입자를 포함하는 기판물질층을 형성하는 단계와;
    상기 캐리어 기판 하부에 전자석 플레이트를 배치하고 상기 기판물질층을 경화시켜 플라스틱 기판을 형성하는 단계와;
    상기 플라스틱 기판 상에 표시소자를 형성하는 단계와;
    상기 캐리어 기판과 상기 플라스틱 기판을 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 자성입자는 자성물질로 이루어지는 코어와 상기 코어를 감싸고 무기물질로 이루어지는 쉘을 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성물질은 산화철(Fe2O3), 니켈(Ni), 코발트(Co), 코발트-니켈합금(Co-Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기판에서, 상기 자성입자는 하부 영역에 위치하고, 상부 영역에서 상기 하부 영역 방향으로 갈수록 상기 자성입자의 밀도가 증가하는 표시장치의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성입자는 상기 고분자 물질에 대하여 5~20%의 중량비를 갖는 표시장치의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물질은 산화실리콘인 플라스틱 기판.
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