KR20140145463A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표시장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 플렉서블(flexible) 기판, 표시패널, 및 봉지막(encapsulation film)을 포함하는 표시 모듈; 상기 표시 모듈 하부에 배치되는 하부 모듈; 상기 표시 모듈 상부에 배치되는 상부 모듈; 및 상기 표시 모듈의 상부 또는 하부에 배치되어 중립면(neutral plane, NP)의 위치를 조절하는 탄성 조절층;을 포함하며, 상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈, 상기 하부 모듈, 및 상기 상부 모듈의 탄성률보다 작다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{Display device and method for manufacturing the same}
본 발명의 실시예들은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 굽힘에 대한 내구성을 향상시키고, 구부릴 수 있는 정도를 극대화시킨 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술에 힘입어, 평판표시장치의 화면 크기는 증가하고 그 무게는 경량화되는 등 표시장치의 성능이 개선됨에 따라 평판표시장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.
이러한 평판표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display Device: FED), 전기발광 표시장치(Electroluminescence Display Device: ELD), 전기영동 표시장치(Electrophoresis Display Device: EPD), 및 유기발광표시장치 (Organic Luminesence Emitting Display Device: OLED) 등이 있다.
이러한 평판표시장치는 유연성이 있는 재료를 이용하여 형성된 기판을 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시 성능을 그래도 유지할 수 있는 플렉서블(Flexible) 표시장치가 급부상하고 있다.
그러나 플렉서블한 표시장치라도 지나치게 구부리거나 반복적으로 구부리면 박막 트랜지스터 등 표시 소자가 손상되거나 도전 배선이 단선될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 굽힘에 대한 내구성이 우수한 표시장치로서, 탄성 조절층을 부가하여 굽힘에 대해 취약한 부분에 변형이 최소화될 수 있는 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르는 표시장치는,
플렉서블(flexible) 기판, 표시패널, 및 봉지막(encapsulation film)을 포함하는 표시 모듈;
상기 표시 모듈 하부에 배치되는 하부 모듈;
상기 표시 모듈 상부에 배치되는 상부 모듈; 및
상기 표시 모듈의 상부 또는 하부에 배치되어 중립면(neutral plane, NP)의 위치를 조절하는 탄성 조절층;을 포함하며,
상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈, 상기 하부 모듈, 및 상기 상부 모듈의 탄성률보다 작다.
상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질이 합성되어 형성될 수 있다.
상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 탄성 조절층은 실리콘(silicone)계 수지 또는 아크릴(acryl)계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈의 탄성률의 10-6 배보다 작을 수 있다.
상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈의 탄성률의 1 x 10-7 배 내지 0.6 x 10-6 배 범위의 값을 가질 수 있다.
상기 탄성 조절층은 점착력을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 탄성 조절층의 두께는 상기 표시 모듈의 두께의 1 내지 3 배 범위의 값을 가질 수 있다.
상기 상부 모듈은 터치 패널, 접착층, 및 윈도우를 포함할 수 있다.
상기 상부 모듈은 상기 하부 모듈의 두께보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르는 표시장치는,
플렉서블 기판, 표시 소자, 봉지막, 및 편광판을 포함하는 표시 모듈;
상기 표시 모듈 하부에 배치되는 하부 모듈;
상기 하부 모듈과 상기 표시 모듈 사이에 배치되는 제1 탄성 조절층;
상기 표시 모듈 상부에 배치되는 상부 모듈; 및
상기 상부 모듈과 상기 표시 모듈 사이에 배치되는 제2 탄성 조절층;을 포함하며,
상기 제1 탄성 조절층 및 상기 제2 탄성 조절층은 상기 표시 모듈, 상기 하부 모듈, 및 상기 상부 모듈의 탄성률보다 작은 탄성률을 갖는다.
상기 상부 모듈은 터치 패널, 접착층, 및 윈도우를 포함할 수 있다.
상기 상부 모듈의 두께는 상기 하부 모듈의 두께보다 클 수 있다.
상기 표시 패널은 유기발광소자(OLED) 및 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르는 표시장치의 제조방법은,
글라스 기판 상에 플렉서블(flexible) 기판, 표시패널, 및 봉지막(encapsulation film)을 포함하는 표시 모듈을 형성하는 단계;
상기 표시 모듈 상부에 탄성 조절층을 형성하는 단계;
상기 탄성 조절층 상에 상부 모듈을 형성하는 단계; 및
상기 글라스 기판을 제거하는 단계를 포함하며,
상기 탄성 조절층은 상기 표시 모듈, 상기 상부 모듈, 및 상기 하부 모듈의 탄성률보다 작은 탄성률을 갖는다.
상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질을 동시 증착하여 형성할 수 있다.
상기 탄성 조절층의 탄성률은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질의 비율에 의해서 조절될 수 있다.
상기 상부 모듈은 상기 하부 모듈보다 큰 두께를 가질 수 있다.
상기 표시패널은 복수의 유기발광소자 및 복수의 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 봉지막은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다.
상술한 표시장치는 탄성 조절층을 포함하고 있어, 표시소자가 포함된 표시모듈의 변형이 최소화될 수 있도록 조절할 수 있다. 또한, 탄성 조절층의 탄성률은 그 조절이 용이하여 표시모듈의 변형 정도를 용이하게 조절할 수 있다.
이에 따라, 상술한 표시장치는 굽힘 등 변형에 대한 내구성이 향상되고 신뢰성이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2 는 표시장치가 밴딩되어 응력(stress)를 받고 있는 상황에 관하여 도시하고 있는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b은 물체에 응력(stress)이 인가되었을 때, 중립면이 형성되는 위치를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 표시장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 포함될 수 있는 표시소자의 일 실시예를 개략적으로 보이는 단면도이고, 도 9는 도 8의 F의 확대도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 의한 실시예들에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 "위", "상부" 또는 "상"에 구비된다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 또 다른 층이 존재할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(10)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(10)는 표시 모듈(200), 하부 모듈(100), 상부 모듈(300), 및 탄성 조절층(elasticity adjusting layer, 400)을 포함한다.
표시 모듈(200)은 플렉서블(flexible) 기판(21), 표시패널(22), 및 봉지막(encapsulation film, 23)을 포함한다. 또한, 표시 모듈(200)은 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 표시 모듈(200)의 탄성률은 수 백 GPa일 수 있다.
플렉서블 기판(21)은 굽힘이 가능한 것으로 플라스틱재, 금속재 등 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(21)은 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic, FRP)일 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(21)은 섬유 조직 또는/및 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 섬유 조직은 광 섬유 또는 광 섬유를 이용한 방적사나 직물로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 수지는 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 포함할 수 있다.
표시패널(22)은 문자, 도형, 또는 화상을 표시하는 패널을 구현하는 것으로, 복수의 표시소자를 포함할 수 있다. 표시소자는 액정표시소자, 유기발광표시소자, 플라즈마표시소자, 또는 전기영동표시소자 등 일 수 있다. 또한, 표시소자는 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 표시소자는 게이트 신호를 전달하는 게이트선과 데이터 신호를 전달하는 데이터선 등의 신호선, 게이트선 및 데이터선에 연결된 스위칭소자, 스위칭소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받는 화소 전극 등을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 표시소자는 단위 화소를 이룰 수 있다.
봉지막(23)은 표시패널(22)로 외부의 수분이나 산소 등 외기가 침투하는 것을 방지하기 위한 것으로, 표시패널(22)의 상면 및/또는 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 봉지막(23)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 봉지막(23)은 복수의 무기막들로 형성되거나, 복수의 무기막과 복수의 유기막이 혼합되어 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 봉지막(23)은 주석산화물(SnO)와 같은 저융점 유리(low melting glass)를 포함하는 막 구조를 취할 수 있다.
한편, 표시 모듈(200)은 상기 봉지막(23) 상부에 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 편광판은 외광반사를 줄이고 콘트라스트를 향상시키기 위한 것일 수 있다.
상부 모듈(300) 및 하부 모듈(100)은 표시 모듈(200)을 보호하기 위한 구성일 수 있다. 표시 모듈(200)의 두께는 수 내지 수십 마이크로미터(um)에 불과하므로 의도하지 않게 휘거나 접히기 쉽다. 따라서, 표시 모듈(200)만을 사용할 경우 휴대성이 오히려 나빠질 수 있으며, 쉽게 손상될 수 있다. 이에, 표시 모듈(200)에 상부 모듈(300) 및 하부 모듈(100)을 부착하여 표시 모듈(200)의 기구 강도를 향상시키고 손상을 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 모듈(300) 및/또는 하부 모듈(100)은 복수의 층으로 구성될 수 있다. 상부 모듈(300) 및 하부 모듈(100)의 탄성률은 수 십 GPa일 수 있다.
상부 모듈(300)은 표시 모듈(200)을 보호하는 것 이외에 다른 기능을 하는 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 모듈(300)은 외광 반사를 방지하기 위한 편광판(미도시), 터치 센서를 구비한 터치 패널(미도시), 최외각에 배치되는 윈도우, 및 각 구성요소 사이에 존재할 수 있는 접착층(미도시)이 포함될 수 있다. 이에 따라, 상부 모듈(300)과 하부 모듈(100)의 두께는 서로 다르게 마련될 수 있다. 예를 들어, 상부 모듈(300)의 두께가 하부 모듈(100)의 두께에 비해서 수 배 클 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 모듈(300)은 400um 내지 600um 일 수 있으며, 하부 모듈(100) 100um 내지 200um 일 수 있다.
본 실시예들에 있어서, 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200) 영역의 변형이 최소화 되도록 하기 위해 제시된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄성 조절층(400)은 표시장치(10) 내부에 형성되는 중립면(neutral plane, NP)의 위치를 조절하여 표시 모듈(200) 영역의 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200)의 탄성률보다 작은 탄성률을 가져 표시 모듈(200) 영역에 가해질 수 있는 충격을 흡수할 수 있다.
본 명세서에서, 중립면은 물체 내부에 형성되는 면으로, 물체에 밴딩이 가해질때 늘어나거나 줄어들지 않고 본래의 길이를 유지하면서 구부러지기만 하는 면을 말한다. 즉, 중립면은 실질적으로 인장이나 압축이 발생하지 않는 면, 변형(strain)이 제로(zero)인 면을 말한다.
표시 모듈(200)에 변형(strain)이 반복해서 가해지거나, 파괴강도 이상의 변형력이 가해지면 표시 모듈(200) 내부에 형성된 박막 트랜지스터와 같은 표시 소자, 배선, 또는 봉지막(23) 등이 손상될 수 있다. 이와 같은 불량을 막기 위해서 표시 모듈(200) 영역 또는 그와 인접한 영역에 중립면이 형성되도록 하여 표시 모듈(200)에 인가되는 변형이 최소화되게 할 수 있다.
탄성 조절층(400)의 역할을 보다 자세히 설명하기 위해서 도 2 내지 도 3를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2 는 표시장치(10)가 밴딩되어 응력(stress)를 받고 있는 상황에 관하여 도시하고 있는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시장치(10)는 플렉서블하여 곡률 반경(R)을 가지고 밴딩될 수 있다. 이 경우, 표시장치(10)에는 인장 응력(T) 및 압축 응력(C)에 의한 변형(strain,ε)이 발생하게 된다. 한편, 표시장치(10)의 내부 영역에는 중립면이 형성될 수 있다. 중립면의 좌표를 z0라 할 때, 중립면과의 거리(z-z0)에 따른 변형(strain,ε)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 R은 표시장치(10)의 외경 곡률 반경을 의미한다. 즉, 표시장치(10)가 받는 변형은 중립면으로부터 멀어질수록, 곡률 반경이 작을수록 커지게 된다. 또한, 상기 식은 표시장치(10)의 두께가 두꺼워질수록 중립면으로부터의 거리가 증가하게 되고, 이에 따라 표시장치(10)가 변형되는 정도가 증가하게 됨을 나타내고 있다. 따라서, 표시장치(10)의 두께를 작게 할수록 같은 곡률반경(R)에 대해서 변형이 적게 일어나게 된다. 한편, 중립면은 표시장치(10)를 이루고 있는 물질의 탄성률(elastic modulus)에 따라 형성되는 위치가 달라질 수 있다.
도 3a 및 도 3b은 물체에 응력(stress)이 인가되었을 때, 중립면이 형성되는 위치를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 물체는 크게 제1 층(31) 및 제2 층(32)로 구분될 수 있다. 제1 층(31)의 탄성률을 E1, 제2 층(32)의 탄성률을 E2라고 하자. 도 3a의 경우는 E1과 E2가 동일한 경우를 나타낸다. 이 경우, 제1 층(31)과 제2 층(32)이 변형력에 따라 변형되는 정도는 동일하기 때문에, 중립면(NP)은 물체의 두께 방향에 대해서 중간에 형성된다.
도 3b를 참조하면, 제1 층(31)과 제2 층(32)의 평균 탄성률의 관계가 E2 > E1 인 경우를 나타낸다. 이 경우, 제2 층(32)의 변형되는 정도가 크기 때문에 중립면은 물체의 두께 방향으로 중간보다 아래인 제1 층(31)에 형성되게 된다. 이와 같이, 탄성률에 따라 중립면이 형성되는 위치를 변경할 수 있게 된다.
따라서, 탄성 조절층(400)의 탄성률을 조절함에 따라 표시장치(10) 내부에 형성되는 중립면의 위치를 조절할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 표시장치(10)의 상부 모듈(300)은 하부 모듈(100)에 비해 두꺼울 수 있으며, 상부 모듈(300)에 포함되는 구성요소들은 대부분 탄성률 및 두께가 고정되어 있어 임의로 변경하기가 어려운 점이 있다.
한편, 하부 모듈(100)의 두께를 상부 모듈(300)의 두께만큼 증가시켜 중립면이 표시 모듈(200) 영역에 위치될 수 있는 방안이 있을 수 있다. 그러나, 이와 같이 하부 모듈(100)의 두께를 증가시키게 되면, 표시 장치(10)의 전체 두께가 증가되어 밴딩에 따른 변형이 더 많이 발생할 수 있다. 이는 결국 표시 장치(10)의 손상을 초래할 수 있다.
본 실시예에 있어서는 상부 모듈(300)과 하부 모듈(100)의 탄성률 및/또는 두께를 변경시키지 않으면서 중립면을 표시 모듈(200) 영역 또는 표시 모듈(200) 영역과 인접하게 위치시키기 위해서 탄성 조절층(400)을 도입한 것이다.
또한, 탄성 조절층(400)은 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200)의 상부에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200)의 하부에 배치될 수 있다. 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200)과 인접하게 배치되어 표시 모듈(200)에 가해질 수 있는 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다.
일반적으로 표시 모듈(200)에는 많은 종류의 무기막을 사용하게 된다. 예를 들면, 표시 패널에 사용되는 버퍼층 또는 표시 패널을 밀봉하는 봉지막에 사용되는 무기막 등이 있다. 이와 같은 무기막의 탄성률은 수십 내지 수백 GPa 정도이며, 이에 따라 표시 모듈(200)의 탄성률은 수십 내지 수백 GPa 정도일 수 있다. 따라서, 표시 모듈(200)은 충격이나 변형에 취약할 수 있으며, 표시 모듈(200)에 인가될 수 있는 충격을 흡수할 필요가 있다.
탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200), 상부 모듈(300) 및 하부 모듈(100)의 탄성률에 비해 매우 낮은 탄성률을 가질 수 있다. 이에 따라, 탄성 조절층(400)은 표시 모듈(200)에 인가될 수 있는 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 즉, 탄성 조절층(400)은 변형(strain)에 대한 완충작용을 하여, 표시장치(100)에 대한 응력(stress)가 표시 모듈(200)에 작용하는 것을 막는 역할할 수 있다.
일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)의 탄성률은 표시 모듈(200)의 탄성률 보다 106 배 이상 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)의 탄성률은 표시 모듈(200)의 탄성률의 1 x 10-7 배 내지 0.6 x 10-6 배 범위의 값을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)의 탄성률은 약 10 kPa 내지 150 kPa 범위의 값을 가질 수 있다.
한편, 탄성 조절층(400)의 탄성률은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질이 포함된 것 일 수 있다. 이에 따라, 탄성 조절층(400)에 포함된 물질의 비율에 따라 탄성률을 조절할 수 있다. 예를 들면, 탄성률이 50 kPa 물질과 100 kPa 물질을 1:1로 혼합하여 대략 75 kPa 정도의 탄성률을 갖는 탄성 조절층(400)을 합성할 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)은 서로 다른 탄성률을 갖는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 탄성 조절층(400)은 탄성률이 50 kPa 물질층과 100 kPa 물질층을 교번으로 적층되어 형성될 수 있다.
탄성 조절층(400)은 실리콘(silicone)계 수지 또는 아크릴(acryl)계 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 조절층(400)은 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)를 포함할 수 있다. 탄성 조절층(400)은 가시광선에 대해서 투명할 수 있다. 또한, 탄성 조절층(400)은 점착력을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 탄성 조절층(400)은 점착력을 가질 수 있으며, 탄성 조절층(400)은 접착층의 기능을 할 수 있다.
탄성 조절층(400)의 두께는 표시 모듈(200)의 두께의 1 내지 수 배 정도일 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)의 두께는 표시 모듈(200)의 두께의 1 내지 3배의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 탄성 조절층(400)의 두께는 이에 한정되지 않고, 표시 모듈(200) 영역에 중립면이 위치되거나 그와 인접하게 위치될 수 있도록 다양한 변형이 있을 수 있다.
이와 같이, 탄성 조절층(400)을 도입하여 표시장치(10)의 두께를 최소화하면서 중립면을 표시 모듈(200) 영역 또는 그와 인접하게 위치시킬 수 있다. 다시 말하면, 상부 모듈(300) 또는 하부 모듈(200)에 포함되는 개별적인 구성요소들 각각의 탄성률, 두께를 고정시키고 단지 탄성 조절층(400)의 탄성률, 두께만을 변경하여 중립면의 위치를 표시 모듈(200) 영역 또는 그와 인접하게 배치시킬 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 표시장치(11, 12, 13, 14)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 4 내지 도 7에 있어서, 도 1과 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 중복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 도 4의 표시장치(11)는 탄성 조절층(400)이 표시 모듈(200) 하부에 배치되어 있다는 점에서 도 1의 표시장치(10)와 차이가 있다. 즉, 탄성 조절층(400)은 하부 모듈(100)과 표시 모듈(200) 사이에 배치될 수 있으며, 이에 따라, 중립면이 표시 모듈(200) 영역 또는 그와 인접하게 위치될 수 있도록 조절할 수 있다.
도 5을 참조하면, 도 5의 표시장치(12)는 제1 및 제2 탄성 조절층(401, 402)이 표시 모듈(200)의 하부 및 상부에 각각 배치되어 있다는 점에서 도 1의 표시장치(10)와 차이가 있다. 즉, 제1 탄성 조절층(401)은 하부 모듈(100)과 표시 모듈(200) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 탄성 조절층(402)는 표시 모듈(200)과 상부 모듈(300) 사이에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 탄성 조절층(401, 402)는 도 1에서 설명한 탄성 조절층(400)과 동일 유사한 물성을 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 탄성 조절층(401, 402)의 탄성률은 상기 표시 모듈(200), 상기 상부 모듈(300), 및 상기 하부 모듈(100)의 탄성률에 비해 작다.
제1 탄성 조절층(401)과 제2 탄성 조절층(402)의 탄성률 및 두께는 다양한 변형이 가능할 것이다. 이에 따라, 중립면이 표시 모듈(200) 영역 또는 그와 인접하게 위치될 수 있도록 조절할 수 있다.
제1 및 제2 탄성 조절층(401, 402)가 표시 모듈(200)의 하부 및 상부에 각각 배치됨에 따라, 표시 모듈(200)에 인가될 수 있는 충격 흡수에 더 유리할 수 있다.
도 6을 참조하면, 표시장치(13)의 상부 모듈(300)에는 터치 패널(310), 접착층(330), 및 윈도우(350)가 포함되어 있다. 이 밖에 상부 모듈(300)에는 보호 필름 등 다양한 공지의 기능층들이 더 포함될 수 있다.
터치 패널(310)은 터치를 감지하는 역할을 한다. 터치 패널(310)은 복수의 전극이 포함된 터치 센서를 포함하는 터치 시트, 반사 방지 시트, 및/또는 노이즈 차단 시트 등 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 상기 터치 센서는 정전 용량의 변화를 감지하는 것일 수 있다.
접착층(320)는 상부 모듈(300)의 구성요소들을 결합시키는 기능을 수행할 수 있다. 접착층(320)은 터치 패널(310) 및 윈도우(350)을 상호 접착시킬 수 있다. 접착층(320)은 광학적 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)로 이루어질 수 있다.
윈도우(350)은 기구강도를 향상시키고, 표시장치(13)의 내부 구성을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 윈도우(350)은 광을 투과시키고 플렉서블한 것으로 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfone), PI(polyimide), PMMA(PolyMethly MethaAcrylate) 등의 물질로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 윈도우(350)는 터치 감지 기능이 더 포함될 수 있다. 이 경우, 터치 패널(310)은 생략될 수 있다.
도 7을 참조하면, 표시장치(14)는 표시 모듈(200)에 편광판(210)이 더 포함되어 있다는 점에서 도 1의 표시장치(10)와 차이가 있다.
편광판(210)은 외광 반사를 방지하기 위한 것일 수 있다. 편광판(210)은 편광층, 및 편광층을 지지하는 지지층 등 복수의 층으로 구성될 수 있다.
편광층(미도시)은 광원으로 부터 입사된 빛을 편광축과 동일한 방향의 빛으로 편광시키는 역할을 한다. 일부 실시예에서, 편광층(미도시)은 폴리비닐알코올(PVA: Poly Vinyl Alcohol) 필름에 편광자 또는/및 이색성 색소(dichroic dye)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이색성 색소는 요오드 분자 또는/및 염료 분자가 될 수 있다.
지지층(미도시)은 편광층(미도시)을 지지하여 편광층(미도시)의 기계적 강도를 보완하는 역할을 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 포함될 수 있는 표시소자의 일 실시예를 개략적으로 보이는 단면도이고, 도 9은 도 8의 F의 확대도이다.
표시장치(10, 11, 12, 13, 14)는 표시소자로 유기발광소자(OLED) 및 박막 트랜지스터(TR)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 표시패널(22)은 서로 이격된 복수의 유기발광소자(OLED) 및 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 유기발광소자(OLED) 및 박막 트랜지스터는 기판(21) 상에 형성될 수 있다. 기판(21)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(21) 상에는 버퍼층(211)이 형성될 수 있다. 버퍼층(211)은 기판(21) 상부에 평탄면을 제공하고, 기판(21)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유할 수 있다.
버퍼층(211) 상에는 박막 트랜지스터(TR)와, 커패시터(미도시)와, 유기발광소자(organic light emitting device: OLED)가 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터(TR)는 크게 활성층(212), 게이트 전극(214), 소스/드레인 전극(216, 217)을 포함할 수 있다. 유기발광소자(OLED)는 제1 전극(221), 제2 전극(222) 및 중간층(220)을 포함할 수 있다.
구체적으로 버퍼층(211)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(212)이 배치될 수 있다. 활성층(212)은 실리콘과 같은 무기 반도체 물질, 유기 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있고, p형 또는 n형의 도펀트를 주입하여 형성될 수 있다.
활성층(212) 상부에는 게이트 절연막(213)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(213)의 상부에는 활성층(212)과 대응되도록 게이트 전극(214)이 형성될 수 있다.
게이트 전극(214)을 덮도록 층간 절연막(215)이 형성되고, 층간 절연막(215) 상에 소스/드레인 전극(216, 217)이 형성되는데, 활성층(212)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극(216, 217)을 덮도록 평탄화막(218)이 형성되고, 평탄화막(218)의 상부에는 별도의 절연막이 더 형성될 수도 있다.
평탄화막(218) 상에 제1 전극(221)이 형성될 수 있다. 제1 전극(221)은 관통홀(208)을 통해서 소스/드레인 전극(216, 217)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
그리고, 제1 전극(221)을 덮도록 화소 정의막(219)이 형성될 수 있다. 이 화소 정의막(219)에 소정의 개구부를 형성한 후, 이 개구부로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(220)이 형성될 수 있다. 화소 정의막(219)은 화소 영역과 비화소 영역을 정의한다. 즉, 화소 정의막(219)의 개구부가 실질적인 화소 영역이 된다.
중간층(220)은 유기 발광층 이외에 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer)을 더 포함할 수 있다.
중간층(220) 상에 제2 전극(222)이 형성될 수 있다. 제1 전극(221)은 화소마다 패터닝될 수 있으며, 제2 전극(222)은 모든 화소에 걸쳐 공통된 전압이 인가되도록 형성될 수 있다.
도면에서는 하나의 유기발광소자(OLED)만을 도시하였으나, 표시장치(10)는 복수의 유기발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 각 유기발광소자(OLED) 마다 하나의 화소를 형성할 수 있으며, 각 화소별로 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 색을 구현할 수 있다.
그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 중간층(220)은 화소의 위치에 관계없이 평탄화막(218) 전체에 공통으로 형성될 수 있다. 이때, 유기 발광층은 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.
보호층(223)은 유기발광소자(OLED) 및 화소 정의막(219) 상에 배치될 수 있으며, 유기발광소자(OLED)를 덮어 보호하는 역할을 할 수 있다. 보호층(223)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다.
봉지막(23)은 무기막(24) 및 유기막(25)을 구비하고, 무기막(24)은 복수의 무기막(24a, 24b, 24c)을 구비하고, 유기막(25)은 복수의 유기막(25a, 25b, 25c)을 구비할 수 있다. 비록 도면에서는 무기막(24)과 유기막(25)가 교번적으로 적층된 구조를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 의한 실시예들에 따른 표시장치(10, 11, 12, 13, 14)의 제조방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 예에서는 도 1에서 개시한 표시장치(10)의 제조공정을 예시한다.
도 10a를 참조하면, 글라스(glass) 기판(110) 상에 플렉서블 기판(21)을 형성한다. 플렉서블 기판(21)은 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 및 폴리이미드 등과 같이 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 소재로 형성될 수 있다.
플라스틱을 소재로 만들어진 플렉서블 기판(21)은 열을 가할 경우 휘거나 늘어나는 성질이 있어 그 위에 각종 전극이나 도전 배선 등의 박막 패턴을 정밀하게 형성하기 어려운 점이 있다. 이에 따라, 플렉서블 기판(21)을 글라스 기판(110)에 접착시킨 상태에서 여러 박막 패턴 형성 공정을 진행할 수 있다.
다음, 플렉서블 기판(21) 상에 버퍼층(211)을 형성하고, 그 위에 박막 트랜지스터(TR)와 유기발광소자(OLED)를 형성한다. 그리고 가요성 기판(21) 상에 유기발광소자 및 박막 트랜지스터를 커버하는 봉지막(23)을 형성하여 표시 모듈(200)을 완성한다.
도 10b를 참조하면, 표시 모듈(200) 상에 탄성 조절층(400)을 형성한다. 탄성 조절층(400)은 하부 모듈(100), 표시 모듈(200), 및 상부 모듈(300)의 탄성률 및 두께에 따라 미리 정해진 탄성률 및 두께를 갖도록 형성한다.
탄성 조절층(400)의 탄성률을 조정하기 위해서, 서로 다른 탄성률을 갖는 물질을 일정 비율로 합성할 수 있다. 또는, 탄성 조절층(400)은 서로 다른 탄성률을 갖는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
탄성 조절층(400)은 잉크젯 프린팅, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)법, flash evaporation 등에 의해서 도포 또는 증착될 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)은 열 또는/및 광에 의해서 경화될 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 조절층(400)은 서로 다른 탄성률을 갖는 물질을 동시 증착하여 형성될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 상기 탄성 조절층(400) 상에 상부 모듈(300)을 형성한 후, 글라스 기판(110)을 플렉서블 기판(21)으로부터 분리시킨다.
도 10d를 참조하면, 플렉서블 기판(21) 하부에 하부 모듈(100)을 형성한다.
이와 같은 제조 방법을 통하여, 표시장치(10, 11, 12, 13, 14)는 굽힘 등 변형에 대한 내구성이 향상되고 신뢰성이 증가될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예를 살펴본다. 표 1은 하부 모듈(100), 표시 모듈(200), 상부 모듈(300)의 두께 및 전체 탄성률을 나타내며, 표 2는 탄성 조절층(400)의 탄성률을 줄여가며 밴딩 테스트를 한 결과를 나타낸 것이다. 이 때, 탄성 조절층(400)의 두께는 대략 50um 정도이다.
두께 탄성률
상부 모듈 약 600um 약 50 GPa
표시 모듈 약 20um 약 250 GPa
하부 모듈 약 100um 약 25 GPa
탄성 조절층의 탄성률 (kPa) Bendig test 결과
250 표시 모듈에 크랙 발생
200 표시 모듈에 크랙 발생
150 OK
100 OK
45 OK
24 OK
16 OK
11 OK
상기와 같이, 탄성 조절층(400)의 탄성률을 대략 10 kPa ~ 150 kPa 범위로 변경하여 밴딩 테스트를 한 경우, 표시 모듈(200)에 크랙이 발생하지 않았다. 탄성률이 200 kPa 이상인 경우, 표시 모듈(200)에 크랙이 형성됨을 확인하였다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시장치(10, 11, 12, 13, 14) 및 표시소자(1)는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10, 11, 12, 13, 14: 표시장치
100: 하부 모듈, 200: 표시 모듈, 300: 상부 모듈
400: 탄성 조절층, 401: 제1 탄성 조절층, 402: 제2 탄성 조절층
310: 터치 패널, 330: 접착층, 350: 윈도우
210: 편광판
21: 기판, 22: 표시패널, 23: 봉지막
24: 무기막, 25: 유기막
211:버퍼층, 212:활성층, 213:게이트 절연막
214:게이트 전극, 215:층간 절연막, 218:평탄화막
219:화소 정의막, 220:중간층,
221:제1 전극, 222:제2 전극, 223:보호층

Claims (20)

  1. 플렉서블(flexible) 기판, 표시패널, 및 봉지막(encapsulation film)을 포함하는 표시 모듈;
    상기 표시 모듈 하부에 배치되는 하부 모듈;
    상기 표시 모듈 상부에 배치되는 상부 모듈; 및
    상기 표시 모듈의 상부 또는 하부에 배치되어 중립면(neutral plane, NP)의 위치를 조절하는 탄성 조절층;을 포함하며,
    상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈, 상기 하부 모듈, 및 상기 상부 모듈의 탄성률보다 작은 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질이 합성된 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질층이 적층된 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층은 실리콘(silicone)계 수지 또는 아크릴(acryl)계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈의 탄성률의 106 배 보다 작은 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층의 탄성률은 상기 표시 모듈의 탄성률의 1 x 10-7 배 내지 0.6 x 10-6 배 범위의 값을 갖는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층은 점착력을 갖는 물질을 포함하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 조절층의 두께는 상기 표시 모듈의 두께의 1 내지 3 배 범위의 값을 갖는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 모듈은 터치 패널, 접착층, 및 윈도우를 포함하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 모듈은 상기 하부 모듈의 두께보다 큰 표시장치.
  11. 플렉서블 기판, 표시 소자, 봉지막, 및 편광판을 포함하는 표시 모듈;
    상기 표시 모듈 하부에 배치되는 하부 모듈;
    상기 하부 모듈과 상기 표시 모듈 사이에 배치되는 제1 탄성 조절층;
    상기 표시 모듈 상부에 배치되는 상부 모듈; 및
    상기 상부 모듈과 상기 표시 모듈 사이에 배치되는 제2 탄성 조절층;을 포함하며,
    상기 제1 탄성 조절층 및 상기 제2 탄성 조절층은 상기 표시 모듈, 상기 하부 모듈, 및 상기 상부 모듈의 탄성률보다 작은 탄성률을 갖는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상부 모듈은 터치 패널, 접착층, 및 윈도우를 포함하는 표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 상부 모듈의 두께는 상기 하부 모듈의 두께보다 큰 표시장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 표시 패널은 유기발광소자(OLED) 및 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  15. 글라스 기판 상에 플렉서블(flexible) 기판, 표시패널, 및 봉지막(encapsulation film)을 포함하는 표시 모듈을 형성하는 단계;
    상기 표시 모듈 상부에 탄성 조절층을 형성하는 단계;
    상기 탄성 조절층 상에 상부 모듈을 형성하는 단계; 및
    상기 글라스 기판을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 탄성 조절층은 상기 표시 모듈, 상기 상부 모듈, 및 상기 하부 모듈의 탄성률보다 작은 탄성률을 갖는 표시장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 탄성 조절층은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질을 동시 증착하여 형성하는 표시장치의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 탄성 조절층의 탄성률은 서로 다른 탄성률을 갖는 적어도 두 종류의 물질의 비율에 의해서 조절되는 표시장치의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 상부 모듈은 상기 하부 모듈보다 큰 두께를 갖는 표시장치의 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 표시패널은 복수의 유기발광소자 및 복수의 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치의 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 봉지막은 적어도 하나의 유기막 및 적어도 하나의 무기막을 포함하는 표시장치의 제조방법.
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