KR20150055375A - 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 형성 방법을 변경하여 디스플레이의 투과도를 향상시킨 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 투명 디스플레이의 제조 방법은, 승화용 기판 상에 저항 금속을 형성하는 단계;와, 상기 저항 금속 상에, 유기물층을 형성하는 단계;와, 상기 유기물층 상에, 금속층을 형성하는 단계;와, 상기 승화용 기판과, 수용 기판을 정렬시키는 단계;와, 상기 저항 금속에 전압을 인가하여 줄히팅시켜, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

투명 디스플레이 및 이의 제조 방법 {Transparent Display and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로 특히, 형성 방법을 변경하여 디스플레이의 투과도를 향상시킨 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라, 전기적 정보신호를 시각적으로 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다. 이에, 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Display Device)에 대해 박형화, 경량화 및 저소비전력화 등의 성능을 개발시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
이 같은 평판표시장치의 대표적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro Luminescence Display device: ELD), 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display device: EWD) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display device: OLED) 등을 들 수 있다.
이와 같은 평판표시장치들은 공통적으로, 영상을 구현하기 위한 평판표시패널을 필수적으로 포함한다. 평판표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질을 사이에 둔 한 쌍의 기판이 대면 합착된 구조이다.
이 중 유기 발광 표시 장치는 자체 발광형 소자인 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode)를 이용하여 화상을 표시하는 장치이다.
한편, 최근에는 이러한 평판표시장치를 단순히 화상을 표시하는 수단으로만 이용하는 것이 아닌, 화상 표시 외에 투명한 상태를 유지하여 설치면 이면이 보이게 하는 투명 디스플레이로의 적용이 눈에 띄고 있다.
투명 디스플레이는 여러 평판표시장치의 형태로 구현이 가능할 것이나, 그 중 유기 발광 표시 장치는 자발광 소자로 별도의 광원 유닛이 요구되지 않아, 다른 표시 장치 대비 박막형으로 구현이 용이하다.
그러나, 이러한 유기 발광 표시 장치 내부에도 픽셀의 선택적 구동을 위한 박막 트랜지스터 어레이가 요구되고, 유기 발광 다이오드의 양극 및 음극의 존재로 투과도가 떨어져, 투과도 향상이 투명 디스플레이의 큰 이슈로 제기되고 있다.
일반적인 유기 발광 표시 장치를 투명 디스플레이로 적용시 다음과 같은 문제점이 있다.
별도 광원 유닛은 요구되지 않으나, 유기 발광 표시 장치 내부에도 픽셀의 선택적 구동을 위한 박막 트랜지스터 어레이가 설치되고, 유기 발광 다이오드 내의 특정 색상의 발광층이나 양극 및 음극의 금속 성분으로 투과도가 떨어져, 투과도의 향상이 투명 디스플레이의 큰 이슈로 제기되고 있다.
또한, 박막 트랜지스터 어레이나 양극/음극 등에 투명 전극이 일부 사용되나, 모든 배선을 투명 전극으로 이용하기에는 배선 저항이 증가하는 점에서, 금속 배선의 이용이 필수적인 부분이 있어, 모든 전극을 투명 전극으로 대체하는 방법도 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 형성 방법을 변경하여 디스플레이의 투과도를 향상시킨 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명 디스플레이의 제조 방법은, 승화용 기판 상에 저항 금속을 형성하는 단계;와, 상기 저항 금속 상에, 유기물층을 형성하는 단계;와, 상기 유기물층 상에, 금속층을 형성하는 단계;와, 상기 승화용 기판과, 수용 기판을 정렬시키는 단계;와, 상기 저항 금속에 전압을 인가하여 줄히팅시켜, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 수용 기판은, 서로 교차하는 복수개의 제 1 배선 및 제 2 배선을 통해 픽셀이 정의되며, 각 픽셀은 투명부와 발광부로 나뉘어진다.
그리고, 상기 저항 금속은 상기 발광부에 대응하여 형성될 수 있다. 혹은, 상기 저항 금속은 상기 제 1 배선 또는 제 2 배선에 대응하여 더 형성될 수 있다. 또는, 상기 저항 금속은 상기 제 1 배선 및 제 2 배선에 대응하여 더 형성될 수도 있다.
상기 저항 금속을 형성한 후, 상기 저항 금속이 형성되지 않은 승화용 기판에 격벽을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 격벽은 역테이퍼로 하여, 30°이하의 테이퍼를 갖도록 형성할 수 있다. 이 때의, 상기 격벽은 PI(Polyimide), PA(Polyamide), PR(photo resist) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 격벽은 1㎛ 내지 10㎛의 두께로 형성할 수 있다.
한편, 상기 저항 금속은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 100Å 내지 5000Å의 두께로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 금속층은 반투과성 금속을 500Å 내지 10000Å의 두께로 하여 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 반투과성 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 또는 이들의 합금일 수 있다.
또한, 상기 금속층은 투명 금속을 100Å 내지 1000Å의 두께로 하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 투명 금속은 마그네슘(Mg)/은(Ag)의 적층으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계는 온도를 70℃ 내지 200℃로 한 열 증발(thermal evaporation) 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기물층 형성 후, 상기 금속층 형성 전, 상기 저항 금속 상에 상기 제 1, 제 2 배선의 형성 부위에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
경우에 따라서는, 상기 유기물층 형성 후, 상기 금속층 형성 전, 상기 저항 금속 상에, 상기 제 1, 제 2 배선의 형성 부위에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하고, 상기 발광부에 대응하여 해당 발광부에 발광 색상에 대응하는 컬러 필터를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계에서, 상기 승화용 기판과 상기 수용 기판 사이는 2㎛ 내지 5㎛의 간극을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사 후, 상기 승화용 기판을 상기 수용 기판으로부터 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 방법에 의해 투명 디스플레이가 형성될 수 있으며, 일예로, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투명 디스플레이는, 서로 교차하는 픽셀을 정의하는 복수개의 제 1 배선 및 제 2 배선을 포함하며, 각 픽셀은 투명부와 발광부로 나뉘어진 기판;과, 상기 발광부에 형성된 박막 트랜지스터;와, 상기 박막 트랜지스터와 접속되며, 상기 발광부에만 형성된 양극, 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층에만 대응되어, 승화 기판으로부터 유기층 및 금속층을 줄 히팅하여 전사시켜, 형성된 음극 및 유기 캐핑층을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 투명 디스플레이의 제조에 있어서, 승화용 기판을 이용하여, 저항 금속에 전압을 인가하여 유기물층과 함께 금속층을 전사를 하여, 투명부를 배제하여 발광부에만 음극의 형성이 가능하여, 투명부에 전극 형성을 생략할 수 있어, 투과도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 투과도만을 고려하여 음극을 투명 전극으로 하여, 투명부와 발광부에 모두 형성하는 경우, 발광부에서 microcavity 특성을 이용하지 못하는 면이 있었는데, 본 발명에서는 발광부에 이용되는 음극은 반사투과성 금속으로 형성하며 투명부에서는 음극 형성을 하지 않은 것으로, 투과도 향상과 microcavity 특성을 함께 이용할 수 있는 것이다.
셋째, 열전사를 위한 MS 기판 상에 금속층 하부에 유기물층을 더 형성하여, 저항 금속에 전압 인가시, 열전사가 유기물층과 금속층의 층상 그대로 수용 기판 상에 이루어지게 하며, 금속층의 음극 이용과 함께, 유기물층의 유기 캐핑층 이용이 가능하여, 별도의 OLED 보호를 위한 캐핑층의 형성 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 공정 단순화 및 공정 부담을 줄여 비용 절감에 큰 효과가 있다.
넷째, MS 기판 상에 역테이퍼 상의 격벽을 적용하여 수용 기판측으로 전사가 거의 수직하게 이루어져, 전사 과정만으로 음극을 원하는 형상으로 패터닝이 가능하다.
다섯째, 편광판 생략을 위해 컬러 필터와 블랙 매트릭스층을 유기 발광 소자 상측에 형성하는 경우, MS 기판 상에 유기물층과 금속층 사이에 컬러 필터와 블랙 매트릭스층을 함께 적용하여, 유기물층-> 컬러 필터 및 블랙 매트릭스층-> 금속층의 층상 전사가 가능하다. 이 경우, 별도의 편광판 부착 공정없이, 빛샘 방지 및 개구율 개선이 함께 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 투명 디스플레이의 픽셀 구조를 나타낸 평면도
도 2a는 본 발명의 투명 디스플레이의 일 서브 픽셀의 평면도
도 2b는 도 2a의 I~I' 선상의 단면도
도 3a는 본 발명의 투명 디스플레이의 뱅크 및 유기 발광층 형성시를 나타낸 평면도
도 3b는 본 발명의 음극 및 유기물층 형성시에 이용되는 MS 기판의 전사 영역을 나타낸 평면도
도 3c는 본 발명의 전사 후, 투명 디스플레이의 상측을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 음극 및 유기물층 형성시 이용되는 MS 기판을 나타낸 단면도
도 5는 도 4의 MS 기판을 이용한 음극 및 유기 캐핑층 형성을 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 투명 디스플레이의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3c의 Ⅱ~Ⅱ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상을 나타낸 단면도
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 3c의 Ⅲ~Ⅲ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상을 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 투명 디스플레이 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 투명 디스플레이의 픽셀 구조를 나타낸 평면도이며, 도 2a는 본 발명의 투명 디스플레이의 일 서브 픽셀의 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 I~I' 선상의 단면도이다.
도 1 내지 도 2b와 같이, 본 발명의 투명 디스플레이는 WRGB 형이며, 한 서브 픽셀 내에 투명부(W)와 발광부(R 혹은 G 혹은 B)가 함께 구비되며, 투명부를 통해 투과도가 확보되고, 발광부를 통해서는 영상의 구현이 이루어진다. 하나의 픽셀은 3개의 서브 픽셀을 포함하며, 각각의 서브 픽셀은 투명부와 소정 색상(R, G, B)의 발광부를 포함한다.
여기서, 투명부는 장치의 투과도를 좌우하는 것으로 그 영역 비중은 각 서브 픽셀의 50% 이상이 되도록 하며, 발광부의 영역 비중은 각 서브 픽셀의 약 30%가 되도록 하고, 서브 픽셀을 구분하는 주변 영역에는 게이트 라인, 데이터 라인 및/또는 구동 전원 라인(VDD), 기준 전원 라인 등이 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 라인과 데이터 라인은 서로 교차 방향으로 형성되며, 교차된 영역 내에 서브 픽셀이 정의된다.
또한, 상기 발광부 영역 내에 구동 TFT가 형성되며, 상기 구동 TFT를 커버하도록 유기 발광 다이오드의 양극 및 음극이 형성된다. 상기 유기 발광 다이오드의 양극은 상기 구동 TFT와 접속되어 신호를 인가받으며, 상기 음극은 양극과의 사이에 유기물 발광층을 개재하여 배치된다.
일반적인 유기 발광 표시 장치에 있어서, 양극과 음극과의 사이의 발광층 외의 공통층, 예를 들어, 정공 주입층 및/또는 정공 수송층이나 전자 수송층 및/또는 전자 주입층과 음극은 전 영역에 걸쳐 형성하는 방법이 이용되었다.
그러나, 투과 디스플레이에 있어서, 투명부에 음극을 형성하는 경우, 반투과성의 음극이 투명부에 잔류되는 경우, 투명부의 투과도를 저하시키는 문제가 있었다. 투과도를 해결하는 대안으로 투명 음극이 제안되기도 하였지만, 발광부에서 음극에서의 micro cavity 특성을 유지하기 위하여는 반투과성 음극 재질이 적어도 발광부에서는 요구되었고, 이를 위해 FMM(Fine Metal Mask)를 2회 사용하여, 반투과성 음극과 투과성 음극을 2회 증착하는 방법이 논의되었다. 그러나, 이 경우, 공정 시간 및 비용의 부담 외에도 마스크 사용 수 증가에 따른 수율 저하가 문제되며, 음극을 이루는 투명 전극 역시 완전한 투과율을 얻기는 어려웠고, 투명부에 음극이 없는 경우 대비하여 10~20%의 투과도 저하를 일으키는 요인이 되었다.
이에 따라, 본 발명의 투명 디스플레이는 투명부에는 전혀 음극을 형성하지 않고, 발광부에만 음극을 형성하는 방법을 통해 투명부에서 금속 및 투명 전극의 사용을 배제하여 순수 투과율을 높이는 안이 이용된다.
여기서, 투명부(W)는 발광층 없이 디스플레이의 상하로 광이 투사되며, 상기 발광부는 발광층 상의 음극 상부로 광이 발산된다.
한편, 본 발명의 투명 디스플레이에 있어서, 상기 투명부는 유기 발광 다이오드가 형성되지 않는 것으로, 투명부에는 유기 발광 다이오드의 양극 및 음극 혹은 박막 트랜지스터 어레이의 배선 모두 부재하는 영역이다.
따라서, 본 발명의 투명 디스플레이에 있어서, 오직 발광부에만 반투과성 음극이 존재한다. 반투과성 음극을 구비하는 이유는 micro cavity 특성을 위해서이며, 이러한 반투과 음극을 적용시 발광층에서 발광된 광이 상기 반투과 음극을 통과하는 외에, 일부 광이 반투과성 음극에서 반사되어 재이용되어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2b를 참조하며, 본 발명의 투명 디스플레이의 단면 구성을 살펴보면 다음과 같다.
기판(100) 상의 상기 발광부측에는 구동 TFT가 형성되며, 이러한 구동 TFT는, 발광부의 소정 영역에, 양측이 도핑되어 각각 소오스 영역(121)과 드레인 영역(122)으로 정의된 반도체층(120)과, 상기 반도체층(120) 상부를 덮으며 기판(100) 상에 형성된 게이트 절연막(105)과, 상기 게이트 절연막(105) 상에 상기 반도체층(120) 상부에 대응 위치하는 게이트 전극(124) 및 상기 게이트 전극(124)을 덮으며 상기 게이트 절연막(105) 상에 위치한 층간 절연막(110)과, 상기 반도체층(120)의 소오스 영역(121) 및 드레인 전극(122)과 접속되며 상기 층간 절연막(110) 상에 형성된 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 반도체층(120)의 중앙 영역, 즉, 소오스 영역(121)과 드레인 영역(122) 사이는 채널 영역(123)이며, 그 상부에 대응하여 게이트 전극(124)이 형성된다. 또한, 상기 소오스 전극(125) 및 드레인 전극(126)은 상기 층간 절연막(110)과 게이트 절연막(105)을 관통하여 각각 반도체층(120)의 소오스 영역(121)과 드레인 영역(122)과 접속된다.
한편, 구동 TFT는 탑 게이트 방식이며, 다결정 실리콘의 반도체층을 이용하여 형성하였지만, 이에 한정된 것은 아니다. 바텀 게이트 방식으로도 변경될 수 있으며, 비결정 실리콘의 반도체층을 이용할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 소오스/드레인 전극과 반도체층의 접속 관계를 변경할 수도 있다.
또한, 상기 구동 TFT 상부를 덮으며, 평탄화막(115)이 형성되며, 상기 평탄화막(115)을 관통하여 상기 드레인 전극(126)과 접속된 화소 전극(130)이 형성되며, 상기 화소 전극(130) 상에, 양극(135), 유기 발광층을 포함한 OLED 유기층(140) 및 음극(150)과 유기캐핑층(160)의 적층을 형성한다.
여기서, 상기 화소 전극(130)과 양극(135)은 하나의 단일층으로 형성할 수도 있으며, 이 경우, 단일층의 양극은 투명 전극 성분으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 OLED 유기층(140)에는 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 순서로 형성하며, 이들 층 모두 발광부에 대응되어, 상기 화소 전극(130) 상에만 형성할 수 있고, 경우에 따라서, 유기 발광층을 제외한 나머지를 공통층의 형태로, 투명부(W)에까지 공통으로 형성할 수도 있다. 도시된 형태는 발광부에 한해 OLED 유기층(140)을 형성한 예를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 투명 디스플레이의 뱅크 및 유기 발광층 형성시를 나타낸 평면도이며, 도 3b는 본 발명의 음극 및 유기물층 형성시에 이용되는 MS 기판의 전사 영역을 나타낸 평면도이고, 도 3c는 본 발명의 전사 후, 투명 디스플레이의 상측을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 음극 및 유기물층 형성시 이용되는 MS 기판을 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 MS 기판을 이용한 음극 및 유기물층 형성을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 투명 디스플레이의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3a 내지 도 6과 같이, 본 발명의 투명 디스플레이의 제조시, TFT 어레이를 형성(S10)한 TFT 어레이 기판(1000)을 준비한 후, 각 서브 픽셀에 양극을 형성한다(S11). 여기서, TFT 어레이 기판(1000)은 전사 물질을 공급받는 점에서, 수용 기판이라고도 한다. 상기 TFT 어레이 기판(1000)은 상술한 도 2b의 양극(135) 이하의 구성을 참조한다.
이어, 각 서브 픽셀의 주변부에 뱅크(180)를 형성한다(S12). 여기서, 서브 픽셀 내는 도 3a와 같이, 발광부와 투명부가 나뉘어져 있으며, 투과도 향상을 위해 투과부의 면적을 서브 픽셀의 50% 이상이 되도록 한다. 그리고, 도시되어 있지는 않지만, 상기 뱅크(180) 형성 영역 하부의 TFT 어레이 기판(1000)에는 서로 교차하는 제 1 배선(예를 들어, 게이트 라인) 및 제 2 배선(예를 들어, 데이터 라인)이 형성되어 있다.
이어, 상기 각 서브 픽셀의 발광부에 OLED 유기층(140)을 형성한다(S13). 상기 OLED 유기층(140)은 중앙층에 유기 발광층(145: 145a, 145b, 145c)을 포함하며, 그 하부에는 정공 주입층, 정공 수송층을, 그 상부에는 전자 수송층 및 전자 주입층을 형성한다.
한편, 상기 OLED 유기층(140)은 증착(evaporation) 방식으로 형성될 수도 있고, 혹은 후술하는 MS 기판을 이용하여 전사 과정을 포함한 승화(sublimation) 방식으로도 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유기 발광층을 제외한 OLED 유기층(140)의 나머지 층들은 발광부와 투명부를 구분하지 않고, TFT 어레이 기판(1000)에 공통적으로 형성할 수도 있고, 혹은 선택적으로 발광부에만 형성할 수도 있다.
그리고, 승화 방식에 이용되는 MS(Micro sublimation) 기판은 도 3b, 도 4 및 도 6과 같이, 다음의 공정을 거쳐 전사 패터닝을 위한 패턴들이 형성된다.
MS 기판(200)은 승화 공정 후 TFT 어레이 기판(1000)으로부터 분리되어지는 것은, 이는 매 승화 공정시 세정 후 재사용될 수 있다. 또한, 이에 이용되는 기판(200)은 글래스(glass) 기판일 수 있다. 그리고, 이는 승화 공정에 이용된다는 면에서 승화용 기판이라고도 한다.
먼저, MS 기판(200) 상에 저항 금속(210)을 형성한다(S20).
여기서, 상기 저항 금속(210)은 상기 TFT 어레이 기판(1000) 측의 발광부에 대응하여 형성된다. 혹은, 도시된 바와 같이, 상기 저항 금속(210)은 상기 제 1 배선 또는 제 2 배선과 같이, 서브 픽셀을 정의하는 배선 영역에 대응하여서도 더 형성될 수 있다.
한편, 상기 저항 금속(210)은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 비단 이에 한정된 것은 아니며, 전압 인가시 열을 발생하며, 그 상부의 물질을 인접되어 있는 수용 기판측으로 전사될 수 있는 성질의 금속으로 형성된다. 또한, 그 두께는 100Å 내지 10000Å일 수 있으며, 전사하고자 하는 상부층의 두께 및 인가되는 전압 및 전류 조건과, 이에 따라 정해지는 파워에 따라 가변될 수 있다. 그리고, 상기 저항 금속(210)은 일종의 노광 및 현상 공정에 의해 상기 MS 기판(200) 상에 패터닝되는 것으로, 전사하고자 하는 수용 기판의 발광부 및 배선 영역에 상응한 영역에 패턴이 남겨지도록 노광에 이용되는 마스크를 준비한다.
이어, 상기 저항 금속(210)을 형성한 후, 상기 저항 금속(210)이 형성되지 않은 MS 기판(200) 상에 격벽(215)을 형성(S21)할 수 있다. 이러한 격벽(215)의 형성은 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있으며, 생략될 수도 있는 공정이다.
그런데, 상기 격벽(215)을 적용시는 승화 과정에서, 수용 기판측의 전사 물질이 코팅되는 데 있어, 직진성을 확보할 수 있어, 패턴의 신뢰성이 향상됨을 기대할 수 있다.
여기서, 상기 격벽(215)은 역테이퍼 형상이며, 30°이하의 각도의 taper를 갖게 하여, 형성한다. 이는, 승화 과정에서, 저항 금속(210) 이하의 폭으로 수용 기판에 전사가 이루어지게 하기 위함이다.
또한, 상기 격벽은 PI(Polyimide), PA(Polyamide), PR(photo resist) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그 성분이 PR 성분일 경우, 네거티브 PR을 이용하여, 격벽을 패턴화할 때, 역테이퍼 형상이 되게 한다. 또한, 상기 격벽은 1㎛ 내지 10㎛의 두께로 형성할 수 있다.
이어, 상기 저항 금속(210) 상에, 유기물층(160a)을 예를 들어, 열 기화 증착 방식으로 형성한다(S22). 여기서, 상기 유기물층(160a)은 전사 이후, 수용 기판에서, 일종의 유기 캐핑층(organic capping layer)으로 이용되는 것으로, 저항 금속(210)의 고압을 인가하여 약 70~200℃의 열 기화(thermal evaporation) 방식으로 상기 저항 금속(210) 상에 증착이 가능한 재료에서 선택되어진다. 예를 들어, 유기 발광 소자의 OLED 유기층의 공통층 재료에서 선택할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 100Å 내지 5000Å의 두께로 형성할 수 있다.
이어, 상기 유기물층(160a) 상에, 금속층(150a)을 형성한다(S23). 여기서, 금속층(150a)의 성분은 유기물층(160a)과 함께 수용 기판 상에 층상으로 바로 전사가 되어야 하므로, MS 기판에서의 스텝 커버리지 특성은 좋지 않다. 그리고, 이를 위해 상기 금속층(150a)의 열 기화(thermal evaporation) 방식으로 상기 유기물층(160a) 상에 증착한다.
상기 금속층(150a)은 반투과성 금속을 500Å 내지 10000Å의 두께로 하여 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 반투과성 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 또는 이들의 합금일 수 있다. 혹은 상기 금속층은 투명 금속을 100Å 내지 1000Å의 두께로 하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 투명 금속은 마그네슘(Mg)/은(Ag)의 적층으로 이루어질 수 있다.
이어, 도 5와 같이, 각 기판에서, S1 과정과, S2 과정을 거친 상기 MS 기판(200)과, TFT 어레이 기판(1000)을 정렬시킨 후, 약 2㎛ 내지 5㎛의 간극을 갖는 수준으로 합착에 가깝게 대향시킨다(S30).
이어, 상기 저항 금속(210)에 전압을 인가하여, 저항 금속(210)에 전류가 흐르게 하여 줄히팅(Joule Heating)시켜(S31), 상기 유기물층(160a) 및 금속층(150a)을 상기 TFT 어레이 기판(1000) 상에 전사시킨다(S32).
여기서, S3 과정은 상기 MS 기판(200)과 TFT 어레이 기판(1000)이 대향된 상태에서 이루어지는 것이다.
그리고, 상기 유기물층(160a) 및 금속층(150a)을 상기 TFT 어레이 기판(1000) 상에 전사과정을 거쳐 음극(150) 및 유기 캐핑층(160)을 형성한 후에는, 상기 MS 기판(200)을 상기 TFT 어레이 기판(1000)으로부터 분리시킨다(S4).
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 격벽(215)을 형성 의의에 대해 설명한다. 유기물층(160a) 및 금속층(150a)은 각각 열 기화 증착 방식에 의해 형성될 수 있는데, 이 과정에서 격벽(215) 상에도 유기물층(160a) 및 금속층(150a)의 증착이 이루어질 수 있다. 그런데, 격벽(215) 하부에는 저항 금속이 존재하지 않아, 저항 금속에 전압을 인가하더라도, 격벽(215) 부위의 유기물층(160a) 및 금속층(150a)은 수용 기판인 TFT 어레이 기판측으로 전사되지 않아, MS 기판(200) 측에 남게 되어, 실질적으로 TFT 어레이 기판(1000) 상에 음극(150)의 패터닝이 가능하게 할 수 있다. 즉, 격벽(215) 부위에서 음극(150)의 패턴이 이어지지 않고 끊기게 되어, 상술한 승화 공정에 의한 전사 방식으로 원하는 영역의 음극(150) 패터닝이 가능한 것이다.
또한, 금속 전사를 위해 이용되는 유기물층(160a)은 TFT 어레이 기판(1000)에서 제거되지 않고, 남아 유기 캐핑층(160)으로 기능하게 되어, 별도의 캐핑층(160) 형성에 소요되는 공정 부담을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이어, 다른 실시예에 따른 투명 디스플레이의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3c의 Ⅱ~Ⅱ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상을 나타낸 단면도이다.
도 7a 및 도 7b와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 디스플레이의 제조 방법에 있어서는, MS 기판(200)의 유기물층(160a) 상에 블랙 매트릭스층(220)을 더 형성하고, 이어 상기 블랙 매트릭스층(220)을 덮으며 상기 금속층(150a)을 형성한 것이다. 여기서, 유기물층(160a) 전의 저항 금속(210)의 형성 과정은 앞서 서술한 바와 같다.
여기서, 상기 블랙 매트릭스층(220)은 노광 및 현상을 통해 포토 공정을 형성되거나 혹은 인쇄 공정으로 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스층(220)을 포토 공정으로 형성하는 경우, 유기층(160a)은 포토 공정에서 데미지를 받지 않는 재료에서 선택한다.
여기서, 상기 MS 기판(200) 상에는 블랙 매트릭스층(220)이 TFT 어레이 기판(1000)의 배선 영역에 대응되어 형성되는 것이며, 격벽의 형성은 생략될 수 있다.
이 경우, 수용 기판이 TFT 어레이 기판(1000)의 뱅크(180)의 높이 조절로 인접한 서브 픽셀간 음극(150)의 패터닝을 가능하게 할 수 있다. 즉, 뱅크(180)의 테이퍼측에 금속층(150a)의 승화가 이루어지지 않아, 음극(150)의 패터닝을 가능하게 할 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 승화 과정을 거친 후, 상기 TFT 어레이 기판(100)에는 층상으로 아래에서부터 차례로, 음극(150), 블랙 매트릭스층(210) 및 유기 캐핑층(160)이 형성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 3c의 Ⅲ~Ⅲ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상을 나타낸 단면도이다.
도 8a 및 도 8b와 같이, 경우에 따라서는, 상기 유기물층(160a) 형성 후, MS 기판(200)의 유기물층(160a) 상에 블랙 매트릭스층(220)을 더 형성하고, 이어 상기 발광부에 대응하여 해당 발광부에 발광 색상에 대응하는 컬러 필터(230: 230a, 230b, 230c)를 형성한 후, 그 상부에, 블랙 매트릭스층(220) 및 컬러 필터(230)을 덮으며 상기 금속층(150a)을 형성한 것이다. 여기서, 유기물층(160a) 전의 저항 금속(210)의 형성 과정은 앞서 서술한 바와 같다.
여기서, 상기 블랙 매트릭스층(220)은 노광 및 현상을 통해 포토 공정을 형성되거나 혹은 인쇄 공정으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 MS 기판(200) 상에는 블랙 매트릭스층(220)이 TFT 어레이 기판(1000)의 배선 영역에 대응되어 형성되는 것이며, 격벽의 형성은 생략될 수 있다.
이 경우, 수용 기판이 TFT 어레이 기판(1000)의 뱅크(180)의 높이 조절로 인접한 서브 픽셀간 음극(150)의 패터닝을 가능하게 할 수 있다. 즉, 뱅크(180)의 테이퍼측에 금속층(150a)의 승화가 이루어지지 않아, 음극(150)의 패터닝을 가능하게 할 수 있다.
한편, 도 8a 및 도 8b에서 설명한 블랙 매트릭스층(220)과 컬러 필터(230)를 함께 음극(150)과 형성시키는 경우는, 외광에 의한 빛샘을 방지하기 위한 것이며, 경우에 따라, 투명 디스플레이의 최외측에 부착되는 편광판의 생략이 가능하게 한다.
또한, 상기 컬러 필터(230)는 TFT 어레이 기판(1000)의 발광부에 형성하는 발광층과 동일 색상의 광을 필터링하는 컬러 필터가 이용될 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기판 135: 양극
140: OLED 유기층 145: 유기 발광층
150: 음극 160: 유기 캐핑층
200: MS 기판 210: 저항 금속
215: 격벽 220: 블랙 매트릭스층
230: 컬러 필터 1000: TFT 어레이 기판

Claims (22)

  1. 승화용 기판 상에 저항 금속을 형성하는 단계;
    상기 저항 금속 상에, 유기물층을 형성하는 단계;
    상기 유기물층 상에, 금속층을 형성하는 단계;
    상기 승화용 기판과, 수용 기판을 정렬시키는 단계;
    상기 저항 금속에 전압을 인가하여 줄히팅시켜, 상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 기판은, 서로 교차하는 복수개의 제 1 배선 및 제 2 배선을 통해 픽셀이 정의되며, 각 픽셀은 투명부와 발광부로 나뉘어진 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저항 금속은 상기 발광부에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 저항 금속은 상기 제 1 배선 또는 제 2 배선에 대응하여 더 형성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 저항 금속은 상기 제 1 배선 및 제 2 배선에 대응하여 더 형성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 금속을 형성한 후, 상기 저항 금속이 형성되지 않은 승화용 기판에 격벽을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 격벽은 역테이퍼로 하여, 30°이하의 테이퍼를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 격벽은 PI(Polyimide), PA(Polyamide), PR(photo resist) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 격벽은 1㎛ 내지 10㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 금속은 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 유기물층은 100Å 내지 5000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 금속층은 반투과성 금속을 500Å 내지 10000Å의 두께로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 반투과성 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 금속층은 투명 금속을 100Å 내지 1000Å의 두께로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 투명 금속은 마그네슘(Mg)/은(Ag)의 적층인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계는 온도를 70℃ 내지 200℃로 한 열 증발(thermal evaporation) 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  17. 제 2항에 있어서,
    상기 유기물층 형성 후, 상기 금속층 형성 전,
    상기 저항 금속 상에 상기 제 1, 제 2 배선의 형성 부위에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  18. 제 2항에 있어서,
    상기 유기물층 형성 후, 상기 금속층 형성 전,
    상기 저항 금속 상에, 상기 제 1, 제 2 배선의 형성 부위에 대응하여 블랙 매트릭스층을 형성하고, 상기 발광부에 대응하여 해당 발광부에 발광 색상에 대응하는 컬러 필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사시키는 단계에서, 상기 승화용 기판과 상기 수용 기판 사이는 2㎛ 내지 5㎛의 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 유기물층 및 금속층을 상기 수용 기판 상에 전사 후, 상기 승화용 기판을 상기 수용 기판으로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이의 제조 방법.
  21. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 투명 디스플레이의 제조 방법으로 이루어진 투명 디스플레이.
  22. 서로 교차하는 픽셀을 정의하는 복수개의 제 1 배선 및 제 2 배선을 포함하며, 각 픽셀은 투명부와 발광부로 나뉘어진 기판;
    상기 발광부에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 접속되며, 상기 발광부에만 형성된 양극, 유기 발광층; 및
    상기 유기 발광층에만 대응되어, 승화 기판으로부터 유기층 및 금속층을 줄 히팅하여 전사시켜, 형성된 음극 및 유기 캐핑층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 투명 디스플레이.
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