KR20110106539A - 플렉서블 평판표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블 평판표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 평판표시장치의 휨 발생 시 표시성능의 불량이 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 플렉서블 평판표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 플렉서블 평판표시장치의 소자층이 플렉서블 평판표시장치의 중립면에 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 플렉서블 평판표시장치의 소자층 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으며, 소자층으로 인장응력과 압축응력이 발생하여도, 이는 최소한으로 발생하게 됨으로써, 변형이 매우 작게 일어나게 한다.
이를 통해, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 향상시키게 되는 효과가 있다.

Description

플렉서블 평판표시장치{Flexible flat panel display device}
본 발명은 플렉서블 평판표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 평판표시장치의 휨 발생 시 표시성능의 불량이 발생하는 문제점을 해소할 수 있는 플렉서블 평판표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다.
이에 부응하여 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 보유한 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)가 소개되어 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.
구체적인 예로 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED), 전기영동표시장치(electrophoretic display device : EPD) 등을 들 수 있다.
또한, 최근에는 플라스틱(plastic) 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한, 플렉서블 평판표시장치는 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 그리고 책, 신문, 잡지 등의 인쇄매체를 대체하고 있는 차세대 표시장치로 기대되고 있다.
플렉서블 평판표시장치로는 플라스틱 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 도 1에 도시된 바와 같이 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 유기전계발광소자와 전기영동표시장치가 급부상중이다.
한편, 이러한 플렉서블 평판표시장치는 휨 발생 시에도 표시성능을 그대로 유지해야 함에도 불구하고, 휨의 정도에 따라 표시성능의 불량이 발생하는 문제점을 야기하게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 플렉서블 평판표시장치는 플렉서블 기판 상에 다수의 박막층 및 전기적 소자들이 형성되는데, 플렉서블 평판표시장치의 휨이 크게 발생할 경우, 휨에 의한 스트레스가 박막층 및 전기적 소자에 전달되어 박막층에 크랙(crack)을 발생시키거나, 전기적 소자의 특성을 악화시키게 되는 것이다.
이는, 도 2a ~ 2b를 참조하면 확인할 수 있는데, 도 2a는 휨 정도에 따라 박막층의 크랙밀도를 나타낸 그래프이며, 도 2b는 기판의 변형률(strain)에 따라 전기적 소자의 특성을 나타낸 그래프이다.
설명에 앞서, 도 2a는 PET(polyethylene terephthalate) 재질의 필름 상에 산화실리콘(SiO2)의 박막층이 형성된 경우와 PEN 재질의 필름 상에 산화실리콘의 박막층이 형성된 경우의 필름의 휨 정도에 따라 박막층의 크랙 밀도(crack density)를 나타난 시뮬레이션하여 나타낸 결과이다.
도 2a를 보면 알 수 있듯이, 필름의 휨 정도(bending radius)가 커질수록 박막층의 크랙 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 2b를 보면 기판의 휨에 의해, 기판에 인장력(tension)이 가해져 기판의 변형률(strain)이 변화하는 과정에서, 전기적 소자의 리크(leak)전류 값이 특정 변형률값에서 크게 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 리크전류 값이 커질 경우, 소자의 성능이 저하되며 화상에 플리커나 잔상을 발생시키게 된다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우, 휨에 의한 스트레스(stress)가 누적되어, 도 3에 도시한 바와 같이 박막층에 크랙이 발생하거나, 박막층의 박리현상이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점들은 플렉서블 평판표시장치가 대면적화됨에 따라 더욱 심화되며, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 저하시키는 문제점을 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플렉서블 표시장치의 휨 발생시, 박막층 및 전기적 소자가 손상되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 및 제 2 플레이트와; 상기 제 1 및 제 2 플레이트 사이에서 휨에 의해 변형률(strain)이 실질적으로 영(zero)이 되는 위치인 중립면(neutral plane)에 위치하는 소자층을 포함하는 플렉서블 평판표시장치을 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 플레이트는 플라스틱(plastic) 재질이며, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 서로 동일한 두께를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 50㎛ 이하의 두께를 갖는다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 서로 다른 탄성율을 가지며, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 서로 다른 두께를 갖는다.
이때, 상기 제 1 플레이트는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질이며, 상기 제 2 플레이트는 플라스틱(plastic) 재질이며, 상기 제 2 플레이트의 두께가 상기 제 1 플레이트의 두께보다 큰 두께를 가지며, 상기 제 1 플레이트는 100㎛ 이하의 두께를 갖는다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 플레이트의 두께의 비는 약 0.01 ~ 0.5이며, 상기 중립면의 위치는 다음의 식
Figure pat00001
에 의해 결정되는 최소 범위 내에 위치한다.
이때, 상기 플렉서블 평판표시장치는 유기전계발광소자 또는 전기영동표시장치 중 선택된 하나이며, 상기 제 1 플레이트는 제 1 기판이며, 상기 제 2 플레이트는 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판이며, 상기 소자층은 구동 박막트랜지스터 및 유기전계 발광다이오드이다.
그리고, 상기 제 1 플레이트는 제 1 기판이며, 상기 제 2 플레이트는 전기영동필름이며, 상기 소자층은 구동 박막트랜지스터이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 플렉서블 평판표시장치의 소자층이 플렉서블 평판표시장치의 중립면에 위치하도록 함으로써, 플렉서블 평판표시장치의 소자층 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있는 효과가 있으며, 소자층으로 인장응력과 압축응력이 발생하여도, 이는 최소한으로 발생하게 됨으로써, 변형이 매우 작게 일어나게 하는 효과가 있다.
이를 통해, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 1은 플렉서블 평판표시장치의 예시도.
도 2a는 휨 정도에 따라 박막층의 크랙밀도를 나타낸 그래프.
도 2b는 기판의 변형률(strain)에 따라 전기적 소자의 특성을 나타낸 그래프.
도 3은 박막층에 크랙이 발생된 사진.
도 4a는 플렉서블 평판표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4b는 플렉서블 평판표시장치의 휨 발생 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 최소 휨 정도가 발생하는 소자층의 두께를 나타낸 시뮬레이션 그래프.
도 6은 제 1 및 제 2 플레이트가 서로 다른 탄성율을 갖는 플렉서블 평판표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EPD를 도시한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 플렉서블 평판표시장치인 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 크게 제 1 기판과, 제 1 기판 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광다이오드(E)를 포함하는 소자층 그리고 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판으로 구성된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 전기영동표시장치(이하, EPD라 함) 또한 제 1 기판과 제 1 기판 상에 형성된 구동 박막트랜지스터를 포함하는 소자층 그리고 캡슐층을 포함하는 전기영동필름으로 구성된다.
즉, 플렉서블 평판표시장치는 도 4a에 도시한 바와 같이 크게 소자층(300a)을 사이에 두고 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)로 이루어진다고 정의할 수 있는데, 여기서, 제 1 플레이트(100a)는 OLED와 EPD의 제 1 기판을 나타내며, 제 2 플레이트(200a)는 OLED의 제 2 기판을, EPD에서는 전기영동필름을 나타낸다.
이러한, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)는 소자층(300a)의 상, 하 양측에 구비되어 소자층(300a)을 보호하는 역할을 한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치는 제 1 및 제 2 플레이트가 서로 동일한 탄성율을 가질 경우, 도 4a에 도시한 바와 같이 제 1 플레이트(100a)와 제 2 플레이트(200a)의 두께(d1=d2)가 동일하게 형성하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치는 종이처럼 휘어지고 접혀도 소자층(200)의 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있다.
따라서, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 향상시키게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, OLED의 제 2 플레이트(200a)인 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판과 EPD의 제 2 플레이트(200a)인 전기영동필름은 플라스틱 재질과 유사한 탄성율을 갖는다.
이에, 제 1 플레이트(100a)를 플라스틱 재질로 형성할 경우, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)는 서로 동일한 탄성율을 갖게 된다. 이때, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)를 서로 동일한 두께(d1=d2)를 갖도록 형성함으로써, 플렉서블 평판표시장치가 하중을 받으면 플렉서블 평판표시장치의 제 1 플레이트(100a)로는 압축응력(compression stress)이 발생하고 제 2 플레이트(200a)로는 인장응력(tension stress)이 발생하게 된다.
이때, 플렉서블 평판표시장치의 중간부에서는 길이의 변화가 없는 면이 존재하게 되고, 이와 같은 면을 중립면(neutral surface)이라 한다.
중립면이란, 어떠한 재료가 인장응력 또는 압축응력의 변형력을 받게 되면 어느 정도 늘어나거나 어느 정도 줄어들게 되는데, 중립면에서는 실질적으로 인장도 압축도 이루어지지 않기 때문에 실질적으로 변형률(strain)이 영(zero)이 되는 영역이다.
여기서, 변형률은 원래의 길이 또는 부피에 대한 변화된 길이 또는 부피의 양의 비를 나타낸 것으로, 중립면에서는 변화가 실질적으로 일어나지 않기 때문에, 변형률이 실질적으로 영(zero)이 되는 것이다.
따라서, 플렉서블 평판표시장치의 휨이 발생하여도 중립면의 변형률은 영(zero)을 유지하게 된다.
즉, 도 4b에 도시한 바와 같이, 플렉서블 평판표시장치에 휨이 발생할 경우 제 1 플레이트(100a)는 압축응력이 발생되고, 제 2 플레이트(200a)는 인장응력이 발생하나, 제 1 플레이트(100a)와 제 2 플레이트(200a)의 사이에 위치하는 소자층(300a)이 중립면에 위치함으로써, 소자층(300a)에는 실질적으로 인장도 압축도 일어나지 않는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치의 소자층(300a)을 이러한 중립면에 위치하도록 함으로써, 플렉서블 평판표시장치의 휨이 발생하여도 소자층(300a)으로는 인장응력과 압축응력이 발생하지 않는다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치는 소자층(300a)의 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 것이다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층(300a)으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으므로, 소자층(300a)의 박막층에 크랙이 발생하거나 박막층의 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제 1 플레이트(100a)가 플라스틱 재질로 이루어질 경우, 제 1 플레이트(100a)의 두께(d1)는 50㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하며, 이때, 제 1 플레이트(100a)가 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 이루어질 경우 제 1 플레이트(100a)의 두께(d1)는 100㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
이는, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)가 동일한 탄성율을 갖는 물질로 이루어질 경우, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)가 동일한 두께(d1=d2)로 형성됨에 따라, 플렉서블 평판표시장치의 전체적인 두께가 두꺼워 질 수 있기 때문이다.
한편, 플렉서블 평판표시장치의 경우 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)가 서로 다른 탄성율을 갖는 재질로 이루어질 경우, 이들 각각의 탄성률과 두께가 일률적이 않아 플렉서블 평판표시장치의 중립면을 찾는 것이 쉽지 않다.
여기서, 제 1 및 제 2 플레이트(100a, 200a)가 서로 다른 탄성율
Figure pat00002
을 갖는 플렉서블 평판표시장치 내의 중립면과 소자층의 위치 관계에 관해 아래 식(1)을 통해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
Figure pat00003
.................식(1)
여기서,
Figure pat00004
는 플렉서블 평판표시장치의 표면에서의 변형률을 나타내며, R은 플렉서블 평판표시장치의 휨에 따른 반경을 나타내며,
Figure pat00005
는 제 1 플레이트의 두께를
Figure pat00006
는 제 2 플레이트의 두께를 나타낸다.
그리고,
Figure pat00007
는
Figure pat00008
를 나타내며,
Figure pat00009
는
Figure pat00010
을 나타내며, 이때,
Figure pat00011
는 제 1 플레이트의 탄성률이며,
Figure pat00012
는 제 2 플레이트의 탄성률을 나타낸다.
위의 식(1)의 변형률(
Figure pat00013
)이 영(zero)이 되는 제 1 플레이트와 제 2 플레이트의 두께를 결정하면, 제 1 및 제 2 플레이트 사이에 중립면을 구현할 수 있다.
즉, 제 1 플레이트가 플라스틱 재질로 이루어지며 제 2 플레이트는 스테인리스 스틸 재질로 이루어지거나, 또는 제 1 플레이트와 제 2 플레이트가 이와 반대로 서로 다른 탄성율을 갖는 물질로 이루어질 경우, 식(1)의 변형률(
Figure pat00014
)이 영(zero) 되는 제 1 플레이트와 제 2 플레이트의 두께를 결정하여, 플렉서블 평판표시장치 내에서 소자층이 위치하는 영역이 중립면을 이루도록 할 수 있는 것이다.
이때, 제 1 및 제 2 플레이트는 서로 다른 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
이에 대해 도 5의 그래프를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5의 그래프는 위의 식(1)에 의거하여, 최소 휨 정도가 발생하는 소자층의 두께를 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
휨 정도가 최소인 영역이 실질적으로 인장도 압축도 이루어지지 않는 중립면과 대응되는 영역이다.
그래프에서, 플라스틱 재질의 제 1 플레이트(
Figure pat00015
)를 50㎛로 고정한 상태에서, 각각 제 2 플레이트(
Figure pat00016
)의 두께에 따른 휨 정도를 나타내었다.
그래프를 참조하면, 제 2 플레이트(
Figure pat00017
)의 두께가 4 ~ 12㎛ 일 경우, 휨 정도가 최소화되었음을 알 수 있다.
즉, 플라스틱 재질의 제 1 플레이트(
Figure pat00018
)가 50㎛의 두께를 가질 경우, 제 1 플레이트(
Figure pat00019
)와 서로 다른 탄성율을 갖는 제 2 플레이트(
Figure pat00020
)의 두께는 4 ~ 12㎛의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 위의 시뮬레이션결과를 토대로, 제 1 플레이트(
Figure pat00021
)를 4 ~ 12㎛의 두께를 갖는 스테인리스 스틸 재질을 사용할 경우에는, 제 1 플레이트(
Figure pat00022
)와 다른 탄성율을 갖는 플라스틱 재질의 제 2 플레이트(
Figure pat00023
)는 50㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 휨 정도가 최소화되는 중립면을 구현할 수 있다.
즉, 제 1 플레이트가 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 경우, 도 6에 도시한 바와 같이 플라스틱 재질의 제 2 플레이트(200b)의 두께(d2')가 제 1 플레이트(100b)의 두께(d1')에 비해 두껍게 형성되도록 하는 것이다.
따라서, 소자층(300b)은 제 1 및 제 2 플레이트(100b, 200b)의 중립면에 위치하게 된다.
이에, 플렉서블 평판표시장치에 휨이 발생할 경우 제 1 플레이트(100b)는 압축응력이 발생되고, 제 2 플레이트(200b)는 인장응력이 발생하나, 제 1 플레이트(100b)와 제 2 플레이트(200b)의 사이에 위치하는 소자층(300b)이 중립면에 위치함으로써, 소자층(300b)에는 실질적으로 인장도 압축도 일어나지 않는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치의 소자층(300b)을 이러한 중립면에 위치하도록 함으로써, 플렉서블 평판표시장치의 휨이 발생하여도 소자층(300b)으로는 인장응력과 압축응력이 발생하지 않는다. 결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치는 소자층(300b)의 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 것이다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층(300b)으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으므로, 소자층(300b)의 박막층에 크랙이 발생하거나 박막층의 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제 1 플레이트(100b)가 플라스틱 재질로 이루어질 경우, 제 1 플레이트(100b)의 두께(d1')는 50㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 플레이트(100b)가 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 경우 제 1 플레이트(100b)의 두께(d1')는 100㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하며, 이때 제 1 및 제 2 플레이트(100b, 200b)의 두께의 비(d1'/d2')는 약 0.01 ~ 0.5의 범위 내에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 평판표시장치의 소자층(300b)이 플렉서블 평판표시장치의 중립면에 위치하도록 함으로써, 플렉서블 평판표시장치의 소자층(300b) 박막층에 크랙이 발생하거나 전기적 소자(=구동 박막트랜지스터)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있다.
또한, 플렉서블 평판표시장치에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층(300b)으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으므로, 소자층(300b)의 박막층에 크랙이 발생하거나 박막층의 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 소자층(300b)으로 인장응력과 압축응력이 발생하여도, 이는 최소한으로 발생하게 됨으로써, 변형이 매우 작게 일어나게 한다.
이를 통해, 플렉서블 평판표시장치의 수명 및 신뢰도를 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다.
설명에 앞서, OLED(400)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명의 OLED(400)는 하부 발광방식이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(400)는 제 1 플레이트(100)인 제 1 기판(401)과, 제 1 기판(401) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)를 포함하는 소자층(300) 그리고 제 1 기판(401)과 마주하며 인캡슐레이션을 위한 제 2 플레이트(200)인 제 2 기판(430)으로 구성된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 먼저 제 1 플레이트(100)인 제 1 기판(401)은 유연한 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 플라스틱, 스테인리스 스틸 재질 등으로 구성될 수 있다. 일예로, 본 발명의 OLED(400)는 제 1 기판(401)을 플라스틱 재질을 사용하여, 유리보다 가볍고 경량인 동시에 유연한 특성을 지니고 있다.
여기서, 제 1 기판(401)은 50㎛이하의 두께(D1)로 이루어진다.
이러한, 제 1 기판(401) 상에는 소자층(300)이 형성되는데, 소자층(300)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)로 이루어진다. 즉, 제 1 기판(401) 상에는 반도체층(403)이 형성되는데, 반도체층(403)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(403a) 그리고 액티브영역(403a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(403b, 403c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(403) 상부로는 게이트절연막(405)이 형성되어 있다.
게이트절연막(405) 상부로는 반도체층(403)의 액티브영역(403a)에 대응하여 게이트전극(407)이 형성되어 있다.
또한, 게이트전극(407) 상부 전면에 제 1 층간절연막(409a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(409a)과 그 하부의 게이트절연막(405)은 액티브영역(403a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(403b, 403c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(416)을 구비한다.
다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(416)을 포함하는 제 1 층간절연막(409a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(416)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(403b, 403c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(410a, 410b)이 형성되어 있다.
이때, 소스 및 드레인전극(410a, 410b)과 이들 전극(410a, 410b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(403b, 403c)을 포함하는 반도체층(403)과 반도체층(403) 상부에 형성된 게이트절연막(405) 및 게이트전극(407)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.
여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(403)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(410a, 410b) 상부로 드레인전극(410b)을 노출시키는 드레인콘택홀(417)을 갖는 제 2 층간절연막(409b)이 형성되어 있다.
또한, 제 2 층간절연막(409b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(411)과 유기발광층(443) 그리고 제 2 전극(415)이 순차적으로 형성되어 있다.
제 1 전극(411)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(410b)과 연결되며, 제 1 전극(411)은 각 화소영역(P)별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(411) 사이의 비화소영역(NA)에는 뱅크(bank : 419)가 위치한다.
즉, 뱅크(419)는 기판(401) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(419)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(411)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.
이와 같은 경우에, 제 1 전극(411)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 2 전극(415)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 제 1 전극(411)에 비해 일함수 값이 낮은 도전성 물질로 이루어지며, 제 2 전극(415)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착하여 사용한다.
그리고, 유기발광층(413)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
이러한 OLED(400)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(411)과 제 2 전극(415)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(411)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(415)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(413)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(411)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(400)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
그리고 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 보호층(420)이 형성되어, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)를 보호하게 된다.
이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진 소자층(300) 상부에는 제 2 플레이트(200)인 제 2 기판(430)이 위치하는데, 본 발명의 제 2 기판(430) 또한 플라스틱 재질로 이루어져, 제 1 기판(401)과 제 2 기판(430)은 서로 동일한 탄성율을 갖도록 한다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(400)의 제 1 및 제 2 기판(401, 430)은 앞서 전술한 바와 같이 서로 동일한 두께(D1=D2)를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 제 1 및 제 2 기판(401, 430) 사이에는 중립면이 존재하게 되며, 이의 중립면에 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진 소자층(300)이 위치하도록 함으로써, OLED(400)의 휨이 발생하여도 소자층(300)으로는 인장응력과 압축응력이 발생하지 않는다.
이로 인하여, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(400)는 소자층(300)의 박막층에 크랙이 발생하거나 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있다.
또한, OLED(400)에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층(300)으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으므로, 소자층(300)의 박막층에 크랙이 발생하거나 박막층의 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 OLED(400)는 제 1 기판(401)과 제 2 기판(430)을 모두 플라스틱 재질로 이루어지도록 함으로써 제 1 기판(401)과 제 2 기판(430)이 서로 동일한 두께(D1=D2)를 갖도록 하였으나, 이는 일예로써 제 1 기판(401)과 제 2 기판(430)이 서로 다른 재질로 이루어지도록 한 후, 제 1 기판(401)과 제 2 기판(430)을 위의 식(1)에 의거하여 두께를 결정함으로써, 위와 같은 동일한 효과를 갖도록 할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EPD를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, EPD(500)는 제 1 플레이트(100)인 제 1 기판(501)과 제 1 기판(501) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 캡슐(522)을 포함하는 제 2 플레이트(200)인 전기영동필름(540)으로 구성된다.
여기서, 제 1 플레이트(100)인 제 1 기판(501)은 유연한 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 플라스틱, 스테인리스 스틸 재질 등으로 구성될 수 있는데, 본 발명의 EPD(500)는 제 1 기판(501)을 스테인리스 스틸 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제 1 기판(501)은 100㎛이하의 두께(D1')로 이루어진다.
이러한 제 1 기판(501) 상에는 소자층(300)인 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있으며 구동 박막트랜지스터(DTr) 상부에는 보호층(513)이 형성되어 있다. 보호층(513) 상부에는 화소전극(517)이 형성되어 있으며 화소전극(517)은 보호층(513)에 형성된 컨택홀(515)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)와 접촉한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 스테인리스 재질로 구성된 제 1 기판(501) 상에는 게이트전극(503)과 게이트절연층(505), 반도체층(507) 그리고 소스 및 드레인전극(509, 511)을 포함하는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성된다.
그리고, 반도체층(507)은 순수비정질실리콘(a-si:H)으로 이루어진 액티브층(507a)과 불순물을 포함하는 비정질실리콘(n+ a-si:H)으로 이루어진 오믹콘택층(507b)으로 이루어진다.
또한, 구동 박막트랜지스터(DTr) 상부에는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(511)의 일부를 노출시키는 콘택홀(515)을 갖는 보호층(513)이 형성되어 있다.
그리고, 보호층(513) 상부에는 각 화소영역 별로 콘택홀(515)을 통해 드레인전극(511)과 접촉하는 화소전극(517)이 형성된다.
이러한 소자층(300)의 상부에는 제 2 플레이트(200)인 전기영동필름(540)이 위치하는데, 전기영동필름(540)은 제 1 기판(501)과 마주보는 제 2 기판(530)과 공통전극(526) 그리고 하전 염료 입자(524)를 포함하는 캡슐(522)과 캡슐(522)의 상하에 위치하는 상하부 보호막(528a, 528b)으로 구성된다.
이때, 캡슐(522)은 폴리머로 이루어진 필름(520) 내에 마이크로 캡슐화된 잉크캡슐이 분산 함유된 형태이며, 필름(520)은 각 캡슐(522)의 위치를 고정시킴과 동시에 전기적, 물리적 구분을 위한 가교제 역할을 한다.
그리고 캡슐(522) 내에는 양(+) 또는 음(-)의 전하를 띠는 하전입자(524)들이 분산되어 있는데, 하전입자(524)는 일예로 양전하를 띠는 백색의 안료입자일 수 있으며, 음전하를 띠는 흑색 안료입자일 수 있다.
이때, 캡슐(522)을 대신하여 하전입자(524)를 화소별로 구분시키는 격벽 형태도 가능하다.
그리고, 상하부 보호막(528a, 528b)은 구형의 캡슐(522)의 유동을 차단함과 아울러 캡슐(522)을 보호하는 역할을 한다.
여기서, 본 발명의 전기영동필름(540)은 제 1 기판(501)과 다른 탄성율을 가짐으로써, 전기영동필름(540)의 두께(D2')는 제 1 기판(501)의 두께(D1')에 비해 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는데, 이때, 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540)의 두께의 비(D1'/D2')는 약 0.01 ~ 0.5의 범위 내에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540) 사이의 중립면에 소자층(300)인 구동 박막트랜지스터(DTr)를 위치하도록 함으로써, EPD(500)의 휨이 발생하여도 소자층(300)인 구동 박막트랜지스터(DTr)로는 인장응력과 압축응력이 발생하지 않음으로써, 본 발명의 실시예에 따른 EPD(500)는 소자층(300)의 박막층에 크랙이 발생하거나 구동 박막트랜지스터(DTr)의 특성이 저하되는 것을 방지하여, 표시성능을 그대로 유지할 수 있다.
또한, EPD(500)에 계속적으로 휨이 발생할 경우에도, 휨에 의한 스트레스(stress)가 소자층으로 누적되는 것 또한 최소화 할 수 있으므로, 소자층(300)의 박막층에 크랙이 발생하거나 박막층의 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 EPD(500)는 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540)이 서로 다른 탄성율을 갖는 재질로 이루어지도록 함으로써, 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540)이 서로 다른 두께(D1'< D2')를 갖도록 하였으나, 이는 일예로써 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540)이 서로 동일한 재질로 이루어지도록 한 후, 제 1 기판(501)과 전기영동필름(540)의 두께(D1'= D2')를 서로 동일하게 함으로서, 위와 같은 동일한 효과를 갖도록 할 수도 있다.
100a : 제 1 플레이트, 200b : 제 2 플레이트
300a : 소자층

Claims (12)

  1. 제 1 및 제 2 플레이트와;
    상기 제 1 및 제 2 플레이트 사이에서 휨에 의해 변형률(strain)이 실질적으로 영(zero)이 되는 위치인 중립면(neutral plane)에 위치하는 소자층
    을 포함하는 플렉서블 평판표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플레이트는 플라스틱(plastic) 재질이며, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 서로 동일한 두께를 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플레이트는 50㎛ 이하의 두께를 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플레이트는 서로 다른 탄성율을 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 서로 다른 두께를 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질이며, 상기 제 2 플레이트는 플라스틱(plastic) 재질이며, 상기 제 2 플레이트의 두께가 상기 제 1 플레이트의 두께보다 큰 두께를 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는 100㎛ 이하의 두께를 갖는 플렉서블 평판표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 플레이트의 두께의 비는 약 0.01 ~ 0.5인 플렉서블 평판표시장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 중립면의 위치는 다음의 식
    Figure pat00024

    에 의해 결정되는 최소 범위 내에 위치하는 플렉서블 평판표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 평판표시장치는 유기전계발광소자 또는 전기영동표시장치 중 선택된 하나인 플렉서블 평판표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는 제 1 기판이며, 상기 제 2 플레이트는 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판이며, 상기 소자층은 구동 박막트랜지스터 및 유기전계 발광다이오드인 플렉서블 평판표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는 제 1 기판이며, 상기 제 2 플레이트는 전기영동필름이며, 상기 소자층은 구동 박막트랜지스터인 플렉서블 평판표시장치.
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