KR20110068169A - 플렉서블 표시장치의 제조방법 - Google Patents

플렉서블 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유효표시영역이 확장되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 플렉서블 표시장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르는 플렉서블 표시장치의 제조방법은 표시영역과 상기 표시영역을 에워싸는 비표시 영역을 구비하는 플렉서블 기판을 준비하는 단계; 상기 플렉서블 기판의 일면 상에 박막트랜지스터(TFT) 어레이, 표시소자를 순차적으로 형성하는 단계; 상기 표시소자가 외부환경으로부터 보호되도록 상기 표시소자가 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 및상기 플렉서블 기판의 표시영역과 비표시 영역의 경계면의 적어도 하나를 벤딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉서블 표시장치의 제조방법{METHOD OF FABRICATING FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 플렉서블 표시장치(flexible display) 제조방법에 관한 것으로, 특히 비표시 부분을 벤딩하여 유효표시영역이 확장되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 플렉서블 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하, "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광장치(Electroluminescence Device) 등이 있다.
PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. TFT LCD(Thin Film Transistor LCD)는 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시소자이지만 시야각이 좁고 응답속도가 낮은 문제점이 있다. 전계발광장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광다이오드 표시장치와 유기발광다이오드 표시장치로 대별되며, 이 중 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함) 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
그러나, 기존의 LCD, PDP, OLED 등은 유리기판을 사용하기 때문에 유연성이 떨어져 그 사용과 응용에 한계가 있었다. 따라서, 최근에는 표시장치의 응용성을 높이기 위해 유리기판 대신 플라스틱, 호일, 금속 등의 유연성 있는 재료의 기판을 사용하여 구부러질 수 있게 제조된 플렉서블 표시장치가 차세대 표시장치로 활발히 개발되고 있다.
일반적으로 플렉서블 표시장치의 경우, 유효영역(표시영역) 외에도 외곽 실 라인(seal line) 및 회로 콘택부를 갖게 되기 때문에 표시장치의 실제 크기는 표시영역과 비표시영역을 동시에 갖게 된다.
도 1은 일반적인 플렉서블 표시장치의 표시영역과 비표시 영역을 개념적으로 보여주는 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플렉서블 표시장치의 기판(1) 상에는 발광영역인 표시영역(10)과, 표시영역(10)을 보호하기 위해 표시영역 상부에 형성되는 패시베이션막에 의해 형성되는 패시베이션 영역(12)과, 표시영역을 구동시키기 위한 구동회로와 전기적 접촉을 위한 콘택영역들(15)이 형성된다.
이와 같이 종래의 플렉서블 표시장치는 비표시 영역인 패시베이션 영역(12)과 콘택영역들(15)에 의해 일종의 데드 존(dead zone)이 발생할 수 밖에 없었다. 데드 존은 화면이 표시될 수 없는 영역이므로 그 영역이 크면 클수록 표시영역이 상대적으로 축소되도록 보여 표시장치의 상품가치는 떨어질 수 밖에 없으며, 표시장치의 효율성도 저하될 수 밖에 없으므로, 이러한 데드 존을 줄이는 것에 대한 필요성이 대두되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 표시장치 전면의 데드 존을 축소시킴으로써 유효표시영역의 비율을 높인 플렉서블 표시장치의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 제조방법은 표시영역과 상기 표시영역을 에워싸는 비표시 영역을 구비하는 플렉서블 기판을 준비하는 단계; 상기 플렉서블 기판의 일면 상에 박막트랜지스터(TFT) 어레이, 표시소자를 순차적으로 형성하는 단계; 상기 표시소자가 외부환경으로부터 보호되도록 상기 표시소자가 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 및상기 플렉서블 기판의 표시영역과 비표시 영역의 경계면의 적어도 하나를 벤딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서 플렉서블 기판은 고분자 플락스틱 기판 또는 금속 기판으로 구성할 수 있다.
또한, 벤딩 단계 전에, 상기 표시영영과 비표시 영역의 경계면에 대응하는 상기 플렉서블 기판의 타면을 부분적으로 에칭하는 단계를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
또한, 에칭은 상기 플렉서블 기판의 영역에 에칭액을 접촉시킴으로써 수행할 수 있다.
또한, 벤딩은 상기 플렉서블 기판의 하부에 평편한 플레이트를 지지하는 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
또한, 상기 표시소자는 액정표시소자(LCD), 전계발광소자(EL), 유기 발광다이오드 소자 중의 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 플렉서블 표시장치의 제조방법에 의하면, 벤딩에 의해 패시베이션 영역 및 콘택영역이 정면에서 측면 또는 후면으로 감춰지므로 전체 표시장치 대비 유효표시영역의 크기가 증가되는 것과 같은 시각적인 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 제조방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표시장치 제조방법은 기판을 준비하는 단계(S100)과, 기판 상에 박막트랜지스터 어레이를 형성하는 단계(S110)와, 제 1 전극을 형성하는 단계(S120)와, 정공 주입층과 정공 수송층을 포함하는 정공관련층을 형성하는 단계(S130)와, 유기발광층을 형성하는 단계(S140)와, 전자 수송층과 전자주입층을 포함하는 전자관련층을 형성하는 단계(S150)와, 제 2 전극을 형성하는 단계(S160)와, 패시베이션막을 형성하는 공정(S170)과, 벤딩할 기판의 저면을 부분적으로 에칭하는 단계(S180)와, 기판을 벤딩하는 단계(S120)를 포함한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조로 본 발명의 플렉서블 표시장치 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 플렉서블 기판 상에 형성된 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 OLED를 보호하기 위해 플렉서블 기판의 전체 구조상에 형성되는 패시배이션막을 도시한 단면도이며, 도 5는 플렉서블 기판의 벤딩을 위해 플렉서블 기판의 하부가 부분적으로 식각된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6은 플렉서블 기판을 벤딩한 후의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 플렉서블 기판(100) 상에 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT) 어레이(110)가 형성된다. 플렉서블 기판(100)으로는 플라스틱 및 금속계열의 기판이 사용된다. 구체적으로, 플라스틱 기판으로서는 고온에 잘 견딜 수 있도록 내열성이 우수한 재료인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아카릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyehterimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PET, polyethylenenapthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이 트(PET, polyehtyleneterepthalate) 등과 같은 고분자 플락스틱이 이용되며, 금속 기판으로서는 알루미늄, 구리 등이 사용될 수 있다. 한편, TFT 어레이(110)의 구성은 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 게이트라인(GL), 데이터라인(DL), 스위칭 TFT(ST), 구동 TFT(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 전원전압 공급배선(Vdd) 및 그라운드 전원 공급배선(Vss) 등을 포함하도록 형성된다. 또한, TFT들(ST,DT)은 N 타입 MOSFET으로 구현되거나 또는, 도 9b와 같이 P 타입 MOSFET으로 구현될 수 있다. 도 9a 내지 도 9c에 도시된 화소의 등가회로는 2개의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 이루어진 것의 일례로서, 본 발명의 TFT 어레이 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, TFT 어레이(110)가 형성된 플렉서블 기판(100) 상에 제 1 전극(121)이 형성된다. 제 1 전극(121)은 도시되지 않은 버퍼층, 오버코트층 및 보호막 등을 관통하여 구동 TFT(DT)의 일측 전극에 접촉한다. 제 1 전극(121)은 구동 TFT(DT)와의 접속 구조에 따라 반사막을 갖는 애노드전극, 또는 캐소드전극일 수 있다. 도 9a를 예로 들어 설명하면, 제 1 전극(121)은 구동 TFT(DT)의 소스전극(S)에 접속되는 애노드전극이고, 도 9b를 예로 들어 설명하면, 제 1 전극(121)은 구동 TFT(DT)의 드레인전극(D)에 접속되는 애노드전극이며, 도 9c를 예로들어 설명하면, 제 1 전극(121)은 구동 TFT(DT)의 드레인전극(D)에 접속되는 캐소드전극이다. 이하에서는, 제 1 전극(121)이 반사막을 갖는 애노드전극이라 가정한다. 제1 전극(121)은 ITO 또는 IZO 등의 산화물을 포함하는 투명 도전체로서, 불투명 금속 재질을 갖는 반사막 상에서 화소 단위로 패터닝된다. 제 1 전극(121)은 구동 TFT(DT)를 경유하여 공급되는 정공을 후술할 정공관련층(HIL, HTL)을 경유하여 유기발광층에 인가한다.
제 1 전극(121)이 형성된 후에는 정공 주입층과 정공 수송층을 포함하는 정공관련층(123), 유기발광층(125) 및 전자수송층과 전자 주입층을 포함하는 전자 관련층(127)이 열 증착(thermal evaporation) 공정으로 제 1 전극(121) 상에 순차적으로 증착된다. 정공 관련층(123), 유기발광층(125) 및 전자 관련층(127)은 OLED의 유기화합물층을 구성한다.
다음으로, 전자 관련층(127)이 형성된 플렉서블 기판(100)의 전면 상에 제 2 전극(129)이 형성된다. 제 2 전극(129)은 캐소드 전극으로서 금속 재질의 단층 구조로 형성될 수 있으며 또한, 유전층들 사이에 협지된 제 1 및 제 2 층의 금속층을 포함하여 다층 구조로 형성될 수도 있다. 제 2 전극(129)은 Vss 공급배선을 통해 인가되는 전자를 유기화합물층에 인가한다. 제 1 전극(121), 정공 관련층(123), 유기발광층(125), 전자 관련층(127) 및 제 2 전극(129)은 OLED(120)를 구성한다.
도 4를 참조하면, 플렉서블 기판(100) 상에 형성된 OLED(120)를 보호하기 위한 패시베이션막(130)이 형성된다. 패시베이션막(130)은 OLED(120)에 의해 정의되는 표시영역보다 넓은 면적을 갖도록 형성된다. 패시베이션막(130)은 벤조사이클로부탄(BCB, benzocyclobutane), 아크릴계 유기화합물, 플루오르폴리아릴에테르(FPAE, fluoropolyarrylether), 사이토프(cytop) 및 퍼플루오르사이클로부탄(PFCB, perfluorocyclobutane)으로부터 선택되는 유기 절연막을 포함한다.
다음으로, 플렉서블 기판(100)으로서 금속이 사용된 경우, 벤딩작업이 용이 하게 이루어지도록, 즉, 금속 플렉서블 기판이 유연성을 가질 수 있도록 플렉서블 기판(100)의 양 단부를 에칭한다. 도 5를 참조하면, 표시영역을 제외한 부분들이 벤딩될 수 있도록 플렉서블 기판(100)의 양 단부가 부분적으로 에칭되어 있다. 에칭작업은 벤딩하고자 하는 플렉서블 기판의 영역에 에칭액을 접촉시킴으로써 수행할 수 있다. 또한, 플렉서블 기판으로서 플라스틱 재질을 사용하는 경우에는 벤딩시 기판 하부를 평평한 플레이트로 지지한 상태에서 행하면 더욱 안정되게 벤딩작업을 달성할 수 있다.
다음으로, 도 7 및 8을 참조하여, 플렉서블 표시장치를 4방향 또는 2방향에서 벤딩하는 것에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 플렉서블 표시장치를 4방향에서 벤딩하는 상태를 도시한 평면도로서, (a)는 벤딩되기 전의 상태를, (b)는 벤딩을 위해 4커너가 모따기 된 상태를, (c)는 벤딩 후의 상태를 각각 도시한 평면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 4방향 벤딩의 경우에는 작업의 용이성을 위해 4코너의 모서리 부분이 모따기부(150)가 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 플라스틱 기판의 경우에는 접어서 사용될 수도 있다. 도 7의 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 벤딩 전의 구동회로 콘택영역들(140)에 해당하는 영역과 패시베이션 형성영역(130)의 일부분이 벤딩되므로 정면에서는 인식되지 않게 된다. 따라서, 시각적으로 표시영역(120)이 종래보다 크게 보이는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 플렉서블 표시장치를 2방향에서 벤딩 상태를 도시한 평면도로서, (a)는 벤딩되기 전의 상태를, (b)는 벤딩 후의 상태를 각각 도시한 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 2방향 벤딩의 경우에는 좌우의 비표시 영역이 중요시 되는 모바일 기기의 경우에 특히 적합하다. 도 8의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 표시장치의 좌우측에 있는 벤딩 전의 구동회로 콘택영역들(140)에 해당하는 영역과 패시베이션 형성영역(130)의 일부분이 벤딩되므로 정면에서는 인식되지 않게 된다. 따라서, 시각적으로 표시영역(120)이 종래보다 크게 보이는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 OLED 표시장치의 예를 들고 있으나 플렉서블 기판 상에 형성될 수 있는 액정표시장치 또는 다른 평판 표시장치에도 적용될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 플렉서블 표시장치의 표시영역과 비표시 영역을 개념적으로 보여주는 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 제조방법을 개략적으로 보여주는 흐름도.
도 3은 플렉서블 기판 상에 형성된 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 OLED를 보호하기 위해 플렉서블 기판의 전체 구조상에 형성되는 패시배이션막을 도시한 단면도.
도 5는 플렉서블 기판의 벤딩을 위해 플렉서블 기판의 하부가 부분적으로 식각된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 플렉서블 기판을 벤딩한 후의 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 플렉서블 표시장치를 4방향에서 벤딩하는 상태를 도시한 평면도로서, (a)는 벤딩되기 전의 상태를, (b)는 벤딩을 위해 4커너가 모따기 된 상태를, (c)는 벤딩 후의 상태를 각각 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 플렉서블 표시장치를 2방향에서 벤딩 상태를 도시한 평면도로서, (a)는 벤딩되기 전의 상태를, (b)는 벤딩 후의 상태를 각각 도시한 평면도.
도 9a 내지 도 9c는 OLED 화소의 등가회로도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 플렉서블 기판 110 : TFT 어레이
121: 제 1 전극 123 : 정공 관련층
125 : 유기발광층 127 : 전자 관련층
129 : 제2 전극 130 : 패시베이션 막
140 : 콘택영역

Claims (6)

  1. 표시영역과 상기 표시영역을 에워싸는 비표시 영역을 구비하는 플렉서블 기판을 준비하는 단계;
    상기 플렉서블 기판의 일면 상에 박막트랜지스터(TFT) 어레이, 표시소자를 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 표시소자가 외부환경으로부터 보호되도록 상기 표시소자가 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 플렉서블 기판의 표시영역과 비표시 영역의 경계면의 적어도 하나를 벤딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 고분자 플락스틱 기판 또는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤딩 단계 전에, 상기 표시영영과 비표시 영역의 경계면에 대응하는 상기 플렉서블 기판의 타면을 부분적으로 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에칭은 상기 플렉서블 기판의 영역에 에칭액을 접촉시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤딩은 상기 플렉서블 기판의 하부에 평편한 플레이트를 지지하는 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는 액정표시소자(LCD), 전계발광소자(EL), 유기 발광다이오드 소자 중의 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
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