KR20080073942A - 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱 또는 메탈 포일 등의 플렉서블 기판에 TFT, OLED, LCD, 전기영동(electrophoretic)용 소자들을 적층하기 전에 유무기 재료로 구성된 하드한 버퍼 조각들을 패터닝하고, 그 버퍼 조각들 위에 TFT, OLED, LCD, 전기영동용 소자들을 적층함으로써, 플렉서블 기판 상에 직접 공정을 수행함으로써 발생하던 문제점들을 극복할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
플렉서블, 디스플레이, 버퍼층, 버퍼 조각

Description

플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조 방법{Flexible display device and manufacturing method thereof}
도1a 및 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 평면도를 나타낸다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 평면도를 나타낸다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 평면도를 나타낸다.
※도면의 주요 부분에 대한 설명※
11 : 플렉서블 기판 12 : 픽셀
13,14,15 : 버퍼 조각들
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 플라스틱 또는 메탈 포일 등의 플렉서블 기판에 TFT, OLED, LCD, 전기영동(electrophoretic)용 소자들을 적층하기 전에 유무기 재료로 구성된 하드한 버퍼 조각들을 패터닝하고, 그 버퍼 조각들 위에 TFT, OLED, LCD, 전기영동용 소자들을 적층함으로써, 플렉서블 기판 상에 직접 공정을 수행함으로써 발생하던 문제점들을 극복할 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 위성 및 디지털 방송이 본격적으로 추진되면서 고해상도를 갖는 대형 화면 디스플레이에 대한 수요와 관심이 증가함으로서 평판디스플레이에 대한 기대와 역할이 매우 중요시되고 있다. 이와 아울러 고해상도를 가지면서도 고휘도, 고선명한 화상정보에 대한 요구가 더욱 강해지고 있고 이에 부합되는 대화면의 액정디스플레이(Liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이(Plasma display), 유기발광다이오드(OLED) 등이 경쟁하고 있다.
또한 근래에는 차세대 디스플레이로서 플렉서블(flexible) 디스플레이가 주목을 받고 있는데, 이는 기존의 유리 기판을 대체하여 플라스틱이나 메탈 포일 등과 같이 플렉서블 기판을 사용하여 디스플레이를 구현하는 것으로, 얇고 가벼우면서도 형태의 변형이 가능하여 언제 어디서나 사용할 수 있는 장점이 있어 꿈의 디스플레이로 불리고 있다.
종래의 기술에 따르면 플렉서블 디스플레이는 일반적으로 플라스틱이나 메탈 포일(metal foil)에 직접 소자를 형성하거나 플라스틱 위에 경우 산소나 수분의 침투를 막고 소자의 신뢰성을 향상시키기 위해 무기층이나 유기층 또는 복수의 유무기 복합층을 두어 이를 투과 방지막으로 사용한다. 또한 메탈 포일의 경우는 기판의 평탄 정도가 떨어져 별도의 유기 평탄막을 사용하는 경우도 있다.
그러나 상기의 기판위에 TFT와 OLED, LCD, 전기영동(electrophoretic)방식의 디스플레이 표시모드를 형성했을 시에 물리적 변형을 가해지는 경우 인장력이나 압축력에 의해 소자를 구성하는 각종 막의 두께나 스트레스에 의한 물성 등의 변화로 소자 특성이 변하거나 심하게는 소자의 파손이 발생하기 쉽다. 이로 인해 플렉서블 디스플레이의 화소간 균일성(uniformity)가 떨어지거나 죽은 화소가 생기는 문제점이 있다.
물리적 변형에도 견딜 수 있고, 플렉서블한 성질을 유지하는 디스플레이 장치 및 제조방법이 요구된다.
본 발명은 종래의 플렉서블 디스플레이 장치 구현시에 발생하던 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 플렉서블 기판 상에 패터닝 된 하드한 무기,유기,유무기 재료가 다수 적층된 버퍼 조각들을 형성하고, 그 위에 디스플레이 소자들을 형성함으로써 종래 플렉서블 장치에 비해 균일성과 신뢰성이 개선된 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치는, 투명한 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 다수의 버퍼 조각들; 및 상기 버퍼 조각들 상에 형성되며, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법은, 투명 플렉서블 기판에 다수의 버퍼 조각들을 형성하는 단계; 및 상기 다수의 버퍼 조각들 위에 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 층을 형성하는 단계를 포함한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1a 및 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도를 나타낸다.
도1a를 참조하면, 플라스틱 또는 메탈 포일 등의 플렉서블 기판(11)에 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 및 드레인 전극, 반도체층 등을 적층하기 전에, 한 픽셀(12)을 구성하는 RGB 서브 픽셀 각각에 해당하는 하드한 버퍼 조각들(13)을 패터닝한다.
이 때 플렉서블 기판(11)으로는 PES(polyethersulfone) 또는 PC(polycarbonate)를 사용할 수 있다.
또한, 플렉서블 기판(11)은 산소나 수분의 침투 방지를 위한 배리어 코팅막이나 평탄막 등의 기능성 막이 이미 형성된 기판을 사용할 수 있다.
상기 기판(11) 위에 CVD, PVD, 스핀코팅, 스크린 인쇄법 등으로 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 재료 또는 아크릴 등의 유기 재료 또는 유무기 재료가 다수 적층되어진 단단한 버퍼층을 수 nm 내지 수 mm 두께로 성막한다. 버퍼층은 실시예에 따라 단일 무기 재료층으로 구성될 수도 있고, 단일 유기 재료층도 될 수 있으며, 무기 재료와 유기 재료가 번갈아 가면 적층된 층일 수도 있다.
이후 일반적인 포토리소그래피의 방법으로 버퍼층을 수nm ~ 수십㎛ 간격으로 RGB 서브 픽셀 각각에 대응하는 버퍼 조각들로 패터닝한다. 포토리소그래피 외에도 오프셋 인쇄법이나 임프린트 등의 방법으로 직접 패터닝하는 방법도 사용될 수 있다.
그리고 나서, 상기 패터닝된 각 버퍼층 조각들(13) 위에 TFT, OLED, LCD, 전기영동(electrophoretic) 방식 중의 하나의 디스플레이 표시 모드로 구성된 각 RGB 서브 픽셀 소자를 형성한다. 각 버퍼층 조각들(13)에 형성되는 소자들은 디스플레이 모드에 따라, 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 및 드레인 전극, 반도체층, 전자 수송층, 발광층, 마이크로 컵 구조 등을 포함할 수 있다.
각 버퍼층 조각들(13) 사이에는 게이트 배선, 데이터 배선, 그라운드, 구동 전원과 같은 배선이 형성된다. 이들 배선은 실시예에 따라 상기의 버퍼층 조각들(13) 사이에도 형성될 수 있고 또는 버퍼층 조각들(13)의 상하에도 형성할 수 있다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도를 나타낸다.
앞선 실시예와 마찬가지로, 도2a와 같이 먼저 플라스틱 또는 메탈 포일 등의 플렉서블 기판(11)에 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 및 드레인 전극, 반도체층 등을 적층하기 전에 버퍼 조각들(14)을 패터닝한다. 다만, 버퍼 조각들(14)은 하나의 픽셀(12)에 해당하는 크기를 갖는다.
CVD, PVD, 스핀코팅, 스크린 인쇄법 등으로 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 재료 또는 아크릴 등의 유기 재료 또는 유무기 재료가 다수 적층되어진 단단한 버퍼층을 수 nm 내지 수 mm 두께로 성막한 다음, 포토리소그래피, 오프셋 인쇄법, 또는 임프린트방법으로 패터닝을 한다. 이 때 버퍼 조각들(14)의 간격은 수nm ~ 수십㎛ 간격일 수 있으며, 버퍼 조각들(14) 사이 또는 버퍼 조각들(14)의 상하에 게이트 배선, 데이터 배선, 그라운드, 구동 전원과 같은 배선을 형성할 수 있다.
그리고 나서, 도2b와 같이 버퍼 조각들(14) 상에 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 및 드레인 전극, 반도체층 등을 형성한다.
도3a 및 도3b는 본 발명 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도를 나타낸다.
앞선 실시예와 마찬가지로, 도3a와 같이 먼저 플라스틱 또는 메탈 포일 등의 플렉서블 기판(11)에 버퍼 조각들(15)을 패터닝한 다음, 도3b와 같이 각 버퍼 조각들(15) 상에 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 및 드레인 전극, 반도체층 등을 적층한다. 다만, 버퍼 조각들(15)은 하나의 픽셀 라인에 해당하는 패턴을 갖는다. 각 라인의 앞선 실시예들과 마찬가지 제조 방법이 적용될 수 있다.
상기 버퍼 조각들(15)의 간격은 수nm ~ 수십㎛로 형성할 수 있다.
도3a 및 도3b에 도시된 실시예에 의해 제조된 플렉서블 기판은 상기 라인을 따라서만 구부리거나 휠 수 있으며, 상기 라인에 수직한 방향으로는 구부리거나 휠 수 없다.
상술한 바와 같이, 플렉서블 기판상에 다수의 하드한 버퍼 조각들을 도입함으로써, 부분적으로 본다면 각 TFT 및 OLED, LCD, 전기영동 (electrophoretic)의 픽셀 소자 또는 서브 픽셀 소자 또는 픽셀 라인은 각각은 마치 유리와 같이 단단한 기판상에 형성된 것과 같게 되지만, 전체적으로 보았을 때는 플렉서블 디스플레이 제조 후 물리적 변형을 가한 경우 발생하는 인장력 또는 압축력은 완충층 사에에 집중적으로 작용하게 되어 그 힘이 버퍼 조각들 상부의 각 소자층에는 큰 영향을 미치지 못하게 된다.
이렇게 함으로써 완충층 위의 TFT 및 OLED, LCD, 전기영동 (electrophoretic)의 소자를 구성하는 각종 막의 물리적 변형에 의한 두께 및 물성의 변화를 방지하여 소자의 균일성과 신뢰성을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이는 플렉서블 기판에 패터닝된 하드판 버퍼조각들을 도입하여 그 위에 소자들을 형성함으로써, 플렉서블 디스플레이 장치 구현시 물리적 변형에 의한 TFT 및 OLED, LCD, 전기영동의 소자의 특성 변화나 파손을 방지하는 효과가 있으며, 이를 토대로 플렉서블 디스플레이의 화소간 균일성과 신뢰성을 개선하는 효과를 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 투명한 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 형성된 다수의 버퍼 조각들; 및
    상기 버퍼 조각들 상에 형성되며, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 버퍼 조각들은 각각 상기 박막 트랜지스터 층의 한 픽셀에 대응하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 버퍼 조각들은 각각 상기 박막 트랜지스터 층의 서브 픽셀에 대응하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 버퍼 조각들은 각각 상기 박막 트랜지스터 층의 한 라인의 픽셀에 대응하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명한 플렉서블 기판은 플라스틱 또는 메탈 포일(metal foil)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
  6. 투명 플렉서블 기판에 다수의 버퍼 조각들을 형성하는 단계; 및
    상기 다수의 버퍼 조각들 위에 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 버퍼 조각들을 형성하는 단계는,
    버퍼 재료층을 적층하는 단계;
    상기 버퍼 재료층을 패터닝하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼 재료층을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치 제조 방법.
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