KR20150125151A - 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 기능이 향상된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 위하여, 본 발명의 일 관점에 따르면, 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제1플렉서블 기판, 제1플렉서블 기판 상에 제1플렉서블 기판을 덮도록 배치되는 제1배리어층, 제1배리어층 상에 배치되고 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제2플렉서블 기판 및 상기 제2플렉서블 기판 상에 배치되는 유기발광소자를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법{Flexible display apparatus and manufacturing the same}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방열 기능이 향상된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 관심이 높아짐에 따라 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 플렉서블 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는 종래의 글라스재 기판이 아닌 합성 수지 등과 같은 재질의 플렉서블 기판을 이용한다. 이러한 플렉서블 기판은 플렉서블 특성을 갖기에, 제조공정 등에서 핸들링이 용이하지 않다는 문제점을 갖는다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 충분한 강성(rigidity)을 갖는 지지기판 상에 플렉서블 기판을 형성하여 여러 공정을 거친 후, 플렉서블 기판을 지지기판으로부터 분리하는 과정을 거친다.
그러나 이러한 종래의 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에는, 플라스틱과 같은 재질의 플렉서블 기판이 글라스재의 기판에 비하여 열전도율이 낮아 별도로 방열시트를 부착해야 된다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 방열 기능이 향상된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제1플렉서블 기판, 제1플렉서블 기판 상에 제1플렉서블 기판을 덮도록 배치되는 제1배리어층, 제1배리어층 상에 배치되고 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제2플렉서블 기판 및 상기 제2플렉서블 기판 상에 배치되는 유기발광소자를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 제1배리어층은 상기 제1플렉서블 기판의 상기 상면 및 상기 측면을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 제2플렉서블 기판 상에 상기 제2플렉서블 기판을 덮도록 배치되는 제2배리어층을 더 포함하고, 상기 유기발광소자는 상기 제2배리어층 상에 배치될 수 있다.
상기 제2배리어층은 상기 제2플렉서블 기판의 기판의 상기 상면 및 상기 측면을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 제2배리어층의 적어도 일부는 상기 제1플렉서블 기판의 측면을 덮는 제1배리어층을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 제1플렉서블 기판 및 상기 제2플렉서블 기판은 탄소를 60% 이상 포함할 수 있다.
상기 제1배리어층 및 상기 제2배리어층은 무기물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 지지 기판 상에 제1고분자막을 도포하는 단계, 제1고분자막을 탄화시키는 단계, 탄화된 제1고분자막 상에 제1배리어층을 형성하는 단계 및 제1배리어층 상에 유기발광소자를 형성하는 단계를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 제1배리어층을 형성하는 단계는, 탄화된 제1고분자막을 덮어 적어도 일부분이 탄화된 제1고분자막의 외측에서 지지 기판 상에 접촉하도록 제1배리어층을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제1배리어층을 형성하는 단계와 상기 유기발광소자를 형성하는 단계 사이에, 제1배리어층 상에 제2고분자막을 도포하는 단계, 제2고분자막을 탄화시키는 단계 및 탄화된 제2고분자막 상에 제2배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유기발광소자를 형성하는 단계는, 제2배리어층 상에 유기발광소자를 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제1배리어층을 형성하는 단계 및 상기 제2배리어층을 형성하는 단계는, 제1배리어층을 무기물로 형성하는 단계일 수 있다.
상기 제1고분자막을 탄화시키는 단계 및 제2고분자막을 탄화시키는 단계는, 제1고분자막 및 제2고분자막을 300℃ 내지 4000℃에서 탄화시키는 단계일 수 있다.
상기 제1고분자막을 탄화시키는 단계 및 상기 제2고분자막을 탄화시키는 단계는, 제1고분자막 및 제2고분자막에 탄소 비율이 60% 이상 포함되도록 탄화시키는 단계일 수 있다.
상기 제2배리어층을 형성하는 단계는, 탄화된 제2고분자막을 덮어 적어도 일부분이 탄화된 제2고분자막의 외측에서 제1배리어층 상에 접촉하도록 제2배리어층을 형성하는 단계일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 기능이 향상된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 디스플레이 장치의 일부 적층 구조를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
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 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플렉서블 디스플레이 장치의 일부 적층 구조를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는 제1플렉서블 기판(100-1), 제1배리어층(102), 제2플렉서블 기판(100-2), 제2배리어층(104) 및 유기발광소자(200)를 구비한다.
제1플렉서블 기판(100-1)은 플렉서블 특성을 갖는 것으로, 일반적으로 일정 두께를 갖는 판상일 수 있다. 다시 말해 제1플렉서블 기판(100-1)은 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 가질 수 있다. 판상 형태인 제1플렉서블 기판(100-1)의 측면에 대응하는 두께는 예컨대 10nm 내지 500㎛으로 다양한 두께를 가질 수 있다.
제1플렉서블 기판(100-1)은 내열성 및 내구성이 우수하며 플렉서블 특성을 갖도록, 예컨대 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재, PBO, PBI, POD(Polyoxadiazole), 폴리트라이졸(Polytriazole), PAN(Polyacylonitirile) 등과 같은 고분자 재료 등이 탄화되어 형성된 것일 수 있다. 따라서 제1플렉서블 기판(100-1)은 탄소를 포함하며, 바람직하게는 탄소 성분의 비율이 60% 이상이 되도록 형성할 수 있다. 이러한 제1플렉서블 기판(100-1)은 복수개의 화소들이 배치되는 디스플레이영역과, 이 디스플레이영역을 감싸는 주변영역을 가질 수 있다.
한편, 제1플렉서블 기판(100-1) 상에는 제1플렉서블 기판(100-1)을 덮도록 제1배리어층(102)이 배치될 수 있다. 이러한 제1배리어층(102)은 무기막으로 형성될 수 있는데, 예컨대 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.
이러한 제1배리어층(102)은 도 1에 도시된 것과 같이, 제1플렉서블 기판(100-1)의 상면 및 측면을 덮도록 배치될 수 있다. 제1배리어층(102)은 탄소를 포함하는 제1플렉서블 기판(100-1)이 플렉서블한 특성을 유지하게 할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조과정에서, 탄화되어 형성된 제1플렉서블 기판(100-1)은 지지기판과 접착력이 약해지는데, 이 경우 지지기판과 제1플렉서블 기판(100-1)과의 접착을 유지하게 하기 위해 제1배리어층(102)의 적어도 일부분이 제1플렉서블 기판(100-1)의 외측에서 지지기판 상에 접촉하도록 할 수 있다. 따라서 제1배리어층(102)은 제1플렉서블 기판(100-1)의 상면을 덮는 것뿐만 아니라 또한 측면을 덮도록 배치될 수 있다.
한편, 제1배리어층(102) 상에는 제2플렉서블 기판(100-2)이 배치될 수 있다. 제2플렉서블 기판(100-2)은 플렉서블 특성을 갖는 것으로, 전술한 제1플렉서블 기판(100-1)과 마찬가지로 일반적으로 일정 두께를 갖는 판상일 수 있다. 다시 말해 제2플렉서블 기판(100-2)은 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 가질 수 있다. 판상 형태인 제1플렉서블 기판(100-1)의 측면에 대응하는 두께는 예컨대 10nm 내지 500㎛으로 다양한 두께를 가질 수 있다.
제2플렉서블 기판(100-2)은, 제1플렉서블 기판(100-1)과 마찬가지로, 내열성 및 내구성이 우수하며 플렉서블 특성을 갖도록, 예컨대 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재, PBO, PBI, POD(Polyoxadiazole), 폴리트리아졸(Polytriazole), PAN(Polyacylonitirile) 등과 같은 고분자 재료 등이 탄화되어 형성된 것일 수 있다. 따라서 제1플렉서블 기판(100-1)은 탄소를 포함하며, 바람직하게는 탄소 성분의 비율이 60% 이상이 되도록 형성할 수 있다.
한편, 제2플렉서블 기판(100-2) 상에는 제2플렉서블 기판(100-2)의 상면 및 측면을 덮도록 제2배리어층(104)이 배치될 수 있다. 이러한 제2배리어층(104)은 제1배리어층(102)과 마찬가지로, 무기막으로 형성될 수 있는데, 예컨대 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.
이러한 제2배리어층(104)은 도 1에 도시된 것과 같이, 제2플렉서블 기판(100-2)의 상면 및 측면을 덮도록 배치될 수 있다. 제2배리어층(104)은 탄소를 포함하는 제2플렉서블 기판(100-2)이 플렉서블한 특성을 유지하게 할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조과정에서, 제1플렉서블 기판(100-1)과 제2플렉서블 기판(100-2)이 용이하게 접착되도록 하기 위해, 제2배리어층(104)의 적어도 일부분이 제2플렉서블 기판(100-2)의 외측에서 제1배리어층(102) 상에 접촉하도록 할 수 있다. 따라서 제2배리어층(104)은 제2플렉서블 기판(100-2)의 상면을 덮는 것뿐만 아니라 또한 측면을 덮도록 배치될 수 있다.
한편, 제2배리어층(104) 상에는 박막트랜지스터층(190)이 배치될 수 있다. 이러한 박막트랜지스터층(190)에는 박막트랜지스터뿐 아니라 커패시터, 배선부 등의 다양한 소자들이 배치될 수 있다. 또한 박막트랜지스터층(190) 상에는 유기발광소자(200)가 배치될 수 있다. 이러한 유기발광소자(200)는 화소전극(210), 발광층을 포함하는 중간층(220) 및 대향전극(230)을 구비할 수 있다. 박막트랜지스터층(190) 및 유기발광소자(200)의 일반적인 구조에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는 전술한 것과 같이, 제1플렉서블 기판(100-1), 제2플렉서블 기판(100-2), 제1플렉서블 기판(100-1)과 제2플렉서블 기판(100-2) 사이에 개재된 제1배리어층(102), 제2플렉서블 기판(100-2) 상에 배치된 제2배리어층(104), 제2배리어층(104) 상에 배치된 박막트랜지스터층(190) 및 박막트랜지스터층(190) 상에 배치된 유기발광소자(200)를 구비한다.
제2배리어층(104) 상에 배치된 박막트랜지스터(TFT)는 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 반도체층(120), 게이트전극(140), 소스전극(162) 및 드레인전극(160)을 포함한다. 이하 박막트랜지스터(TFT)의 일반적인 구성을 자세히 설명한다.
제2플렉서블 기판(100-2) 상에는 제2플렉서블 기판(100-2)의 면을 평탄화하기 위해 또는 반도체층(120)으로 불순물 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성된 버퍼층(110)이 배치되고, 이 버퍼층(110) 상에 반도체층(120)이 위치하도록 할 수 있다. 이러한 버퍼층은 제2배리어층(104)과 일체(一體)로 배치될 수도 있고, 버퍼층이 별도로 배치되지 않고 제2배리어층(104) 자체가 버퍼층의 역할을 할 수도 있다.
반도체층(120)의 상부에는 게이트전극(140)이 배치되는데, 이 게이트전극(140)에 인가되는 신호에 따라 소스전극(162) 및 드레인전극(160)이 전기적으로 소통된다. 게이트전극(140)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
이때 반도체층(120)과 게이트전극(140)과의 절연성을 확보하기 위하여, 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성되는 게이트절연막(130)이 반도체층(120)과 게이트전극(140) 사이에 개재될 수 있다.
게이트전극(140)의 상부에는 층간절연막(150)이 배치될 수 있는데, 이는 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다.
층간절연막(150)의 상부에는 소스전극(162) 및 드레인전극(160)이 배치된다. 소스전극(162) 및 드레인전극(160)은 층간절연막(150)과 게이트절연막(130)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층(120)에 각각 전기적으로 연결된다. 소스전극(162) 및 드레인전극(160)은 도전성 등을 고려하여 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
이러한 구조의 박막트랜지스터(TFT)의 보호를 위해 또는 박막트랜지스터(TFT)의 상부를 평탄화하게 하기 위해 박막트랜지스터(TFT)를 덮는 보호막(170)이 배치될 수 있다. 보호막(170)은 예컨대 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다. 도 2에는 보호막(170)이 단층으로 도시되어 있으나 다층구조를 가질 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
한편, 도 2에는 도시되어 있지 않으나, 제2플렉서블 기판(100-2)의 상에 박막트랜지스터(TFT)를 덮는 보호막(170)의 상면을 대체로 평탄화하게 하기 위한 평탄화막으로서 제2절연막이 배치될 수 있다. 이 경우 평탄화막은 보호막(170)과 같이 박막트랜지스터(TFT)를 보호하는 역할을 할 수도 있다.
이러한 보호막(170)과 평탄화막은 예컨대 아크릴계 유기물 또는 BCB(Benzocyclobutene) 등으로 형성될 수 있다. 이때 도 2에 도시된 것과 같이, 게이트절연막(130), 층간절연막(150), 보호막(170) 및 평탄화막은 플렉서블 기판(100-1, 100-2)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
한편, 박막트랜지스터(TFT) 상부에는 화소정의막(180)이 배치될 수 있다. 화소정의막(180)은 상술한 보호막(170) 또는 평탄화막 상에 위치할 수 있으며, 개구를 가질 수 있다. 이러한 화소정의막(180)은 플렉서블 기판(100-1, 100-2) 상에 화소영역을 정의하는 역할을 한다.
이러한 화소정의막(180)은 예컨대 유기 절연막으로 구비될 수 있다. 그러한 유기 절연막으로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 아크릴계 고분자, 폴리스티렌(PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
한편, 화소정의막(180) 상에는 유기발광소자(200)가 배치될 수 있다. 유기발광소자(200)는 화소전극(210), 발광층을 포함하는 중간층(220) 및 대향전극(230)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 화소전극(210)은 화소정의막(180) 상에 배치될 수 있다. 이 경우 보호막(170)에는 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(162) 및 드레인전극(160) 중 적어도 어느 하나를 노출시키는 개구부가 존재하며, 이 개구부를 통해 화소전극(210)은 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(162) 및 드레인전극(160) 중 어느 하나와 컨택하여 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
화소전극(210) 은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. (반)투명 전극으로 형성될 때에는 예컨대 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO로 형성될 수 있다. 반사형 전극으로 형성될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
화소정의막(180)에 의해 정의된 화소영역에는 발광층을 포함하는 중간층(220)이 배치될 수 있다. 유기발광소자(200)의 중간층(220)은 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하며, 발광층을 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) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 물론 중간층(220)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다.
이러한 중간층(220)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있다.
중간층(220)이 저분자 유기물일 경우, 발광층(EML)을 중심으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL), 홀 주입층(hole injection layer: HIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등이 적층될 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층 될 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N'-디(나프탈렌-1-일)-N(N'-Di(naphthalene-1-yl)-N), N'-디페닐-벤지딘(N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯하여 다양하게 적용 가능하다.
중간층(220)이 고분자 유기물일 경우, 중간층(220) 외에 홀 수송층(HTL)이 포함될 수 있다. 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용할 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등의 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 또한, 중간층(220)과 화소전극(210) 및 대향전극(230) 사이에는 무기 재료가 더 구비될 수도 있다.
이때 홀 수송층(HTL), 홀 주입층(HIL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)은 기판 전면(全面)에 일체(一體)로 형성될 수 있고, 발광층만 잉크젯 프린팅 공정으로 화소별로 형성될 수 있다. 이 경우에도 홀 수송층(HTL), 홀 주입층(HIL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)등이 개구 내에도 위치할 수 있다.
발광층을 포함하는 중간층(220)을 덮으며 화소전극(210)에 대향하는 대향전극(230)이 플렉서블 기판(100-1, 100-2) 전면(全面)에 걸쳐서 배치될 수 있다. 대향전극(230)은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
대향전극(230)이 (반)투명 전극으로 형성될 때에는 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층과 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 (반)투명 도전층을 가질 수 있다. 대향전극(230)이 반사형 전극으로 형성될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 대향전극(230)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는, 제1플렉서블 기판(100-1), 제1배리어층(102), 제2플렉서블 기판(100-2), 제2배리어층(104) 및 유기발광소자(200)를 구비한다. 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 구조에 대하여 제2배리어층(104)을 제외한 나머지 구성은 모두 전술한 도 1 및 도 2의 것과 동일한바, 이는 생략하고 설명한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 제2플렉서블 기판(100-2)의 상면 및 측면을 덮도록 제2배리어층(104)을 배치 수 있다. 이때 제2배리어층(104)의 적어도 일부는 제1플렉서블 기판(100-1)의 측면을 덮는 제1배리어층(102)을 덮도록 배치될 수 있다. 이와 같이 제2배리어층(104)의 적어도 일부가 제1플렉서블 기판(100-1)의 측면을 덮는 제1배리어층(102)을 덮도록 배치됨에 따라, 탄화되어 형성된 제1플렉서블 기판(100-1)과 제2플렉서블 기판(100-2) 간의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는 고분자를 탄화시킨 플렉서블 기판(100-1, 100-2)을 사용함에 따라 기존의 플라스틱 소재를 이용한 기판에 비해 내열성을 확보하고, 이를 통해 제품 생산 설비의 추가 투자를 하지 않고 기존의 글래스 기판의 설비를 혼용할 수 있게 되어 제조 단가를 낮추는 등 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한, 고분자 소재를 탄화시키면 지지기판과 플렉서블 기판 사이 계면의 접착력이 낮아져 레이저 탈착 없이도 플렉서블 기판을 탈착 할 수 있게 된다. 그리고 특히, 본 발명의 일 실시예에 같은 탄소가 포함된 기판을 사용할 경우에 플라스틱 소재에 비해 우수한 열전도율을 나타내므로, 방열을 위해 모듈공정에서 사용하던 고가의 방열 시트를 대체하여 공정 단순화 및 원가 절감에 기여 할 수 있다.
지금까지는 플렉서블 디스플레이 장치에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 플렉서블 디스플레이 장치를 제조하는 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 지지기판 상에 제1고분자막(100-1')을 도포하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 제1고분자막은 예컨대 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재, PBO, PBI, POD(Polyoxadiazole), 폴리트라이졸(Polytriazole), PAN(Polyacylonitirile) 등과 같은 고분자 재료로 형성할 수 있다.
그 후 도 5를 참조하면, 지지기판 상에 도포된 제1고분자막을 탄화(graphitization)시키는 단계를 거칠 수 있다. 즉, 제1고분자막을 탄화시켜 제1플렉서블 기판(100-1)을 형성하는 것을 의미한다. 제1고분자막을 탄화시키는 적정 온도는 바람직하게는 300℃ 내지 4000℃일 수 있다. 이는 제1고분자막을 300℃ 이하의 온도에서 탄화시키면 탄화가 덜 진행될 수 있고, 4000℃ 이상의 온도에서 탄화시키면 고분자 재료가 전부 탄화될 수 있기 때문이다. 이와 같이 탄화된 제1고분자막은 탄소의 비율이 60%이상 포함되도록 형성할 수 있다.
이처럼 제1고분자막을 탄화시켜 제1플렉서블 기판(100-1)을 형성할 수 있는데, 이러한 제1플렉서블 기판(100-1)은 플렉서블 특성을 갖는 것으로, 일반적으로 일정 두께를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 다시 말해 제1플렉서블 기판(100-1)은 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 가질 수 있고, 이러한 제1플렉서블 기판(100-1)의 두께는 예컨대 10nm 내지 500㎛로 형성될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 제1고분자막(100-1')이 탄화되어 형성된 제1플렉서블 기판(100-1) 상에 제1배리어층(102)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 제1배리어층(102)은 무기막으로 형성될 수 있는데, 예컨대 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.
이러한 제1배리어층(102)은 도 6에 도시된 것과 같이, 제1플렉서블 기판(100-1)의 상면 및 측면을 덮도록 형성할 수 있다. 제1배리어층(102)은 탄소를 포함하는 제1플렉서블 기판(100-1)이 플렉서블한 특성을 유지하게 할 수 있다. 또한 제1고분자막(100-1')이 탄화되어 형성된 제1플렉서블 기판(100-1)은 탄화되기 전에 제1고분자막(100-1')에 비해 지지기판과 접착력이 약해지는데, 이 경우 지지기판과 제1플렉서블 기판(100-1)과의 접착을 유지하게 하기 위해 제1배리어층(102)의 적어도 일부분이 제1플렉서블 기판(100-1)의 외측에서 지지기판 상에 접촉하도록 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1배리어층(102) 상에 제2고분자막(100-2')을 도포하는 단계를 거칠 수 있다. 제2고분자막(100-2')은 제1고분자막(100-1')과 마찬가지로 예컨대 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재, PBO, PBI, POD(Polyoxadiazole), 폴리트라이졸(Polytriazole), PAN(Polyacylonitirile) 등과 같은 고분자 재료로 형성할 수 있다.
그 후 도 8에 도시된 것과 같이, 제2고분자막을 탄화시키는 단계를 거칠 수 있다. 이는 제2고분자막을 탄화시켜 제2플렉서블 기판(100-2)을 형성하는 것을 의미한다. 전술한 제1고분자막을 탄화시키는 공정과 마찬가지로, 제2고분자막은 바람직하게는 300℃ 내지 4000℃ 에서 탄화시킬 수 있다. 이와 같이 탄화된 제2고분자막은 탄소의 비율이 60%이상 포함되도록 형성할 수 있다.
이처럼 제2고분자막을 탄화시켜 제2플렉서블 기판(100-2)을 형성할 수 있는데, 이러한 제2플렉서블 기판(100-2)은 플렉서블 특성을 갖는 것으로, 일반적으로 일정 두께를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 다시 말해 제2플렉서블 기판(100-2)은 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 가질 수 있고, 이러한 제2플렉서블 기판(100-2)의 두께는 예컨대 10nm 내지 500㎛로 형성될 수 있다.
한편, 도 9를 참조하면, 제2플렉서블 기판(100-2) 상에 제2배리어층(104)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 제2배리어층(104)은 제1배리어층(102)과 마찬가지로, 무기막으로 형성될 수 있는데, 예컨대 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.
이러한 제2배리어층(104)은 도 9에 도시된 것과 같이, 제2플렉서블 기판(100-2)의 상면 및 측면을 덮도록 형성할 수 있다. 제2배리어층(104)은 탄소를 포함하는 제2플렉서블 기판(100-2)이 플렉서블한 특성을 유지하게 할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조과정에서, 제1플렉서블 기판(100-1)과 제2플렉서블 기판(100-2)이 용이하게 접착되도록 하기 위해 제2배리어층(104)의 적어도 일부분이 제2플렉서블 기판(100-2)의 외측에서 제1배리어층(102) 상에 접촉하도록 할 수 있다.
나아가 도 10에 도시된 것과 같이, 제2배리어층(104) 상에는 박막트랜지스터층(190)이 형성될 수 있다. 이러한 박막트랜지스터층(190)에는 박막트랜지스터뿐 아니라 커패시터, 배선부 등의 다양한 소자들이 형성될 수 있다. 또한 박막트랜지스터층(190) 상에는 유기발광소자(200)가 형성될 수 있다. 도 10에서는 이러한 박막트랜지스터층(190)과 유기발광소자(200)의 세부적인 구조에 대하여 도시하지 않았기에, 앞서 설명한 도 2를 참조하여 설명한다. 아울러 박막트랜지스터층(190)과 유기발광소자(200)를 형성함에 있어서, 재료는 전술한 것과 동일한 바 재료에 대해 일부 생략하고 설명한다.
도 2를 참조하면, 박막트랜지스터(TFT)는 플렉서블 기판(100-1, 100-2) 상에 플렉서블 기판(100-1, 100-2)의 면을 평탄화하기 위해 또는 반도체층(120)으로 불순물 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등으로 버퍼층(110)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 그 후 버퍼층(110) 상에 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 반도체층(120)을 패터닝하는 단계를 거칠 수 있다.
반도체층(120)의 상부에는 반도체층(120)과 게이트전극(140)과의 절연성을 확보하기 위하여, 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 게이트절연막(130)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 그 후 게이트절연막(130) 상에 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 게이트전극(140)을 패터닝하는 단계를 거칠 수 있다. 이 게이트전극(140)에 인가되는 신호에 따라 소스전극(162) 및 드레인전극(160)이 전기적으로 소통된다.
게이트전극(140)의 상부에는 층간절연막(150)이 형성될 수 있는데, 이는 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다.
층간절연막(150)의 상부에는 소스전극(162) 및 드레인전극(160)이 형성될 수있다. 소스전극(162) 및 드레인전극(160)은 층간절연막(150)과 게이트절연막(130)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층(120)에 각각 전기적으로 연결된다.
한편, 제2플렉서블 기판(100-2) 상에 보호막(170)이 형성될 수 있다. 이 경우 보호막(170)은 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
이러한 구조의 박막트랜지스터(TFT)의 보호를 위해, 도 2에는 도시되어 있지 않으나, 박막트랜지스터(TFT)를 덮는 평탄화막(미도시)이 더 형성될 수 있다. 평탄화막(미도시)은 예컨대 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다. 이러한 평탄화막(미도시)은 단층 또는 다층구조를 가질 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
이때 도2 에 도시된 것과 같이, 게이트절연막(130), 층간절연막(150), 보호막(미도시), 보호막(170)은 플렉서블 기판(100-1, 100-2)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
한편, 보호막(170) 또는 평탄화막(미도시) 상에는 유기발광소자(200)가 형성될 수 있다. 유기발광소자(200)는 화소전극(210), 발광층을 포함하는 중간층(220) 및 대향전극(230) 순으로 형성될 수 있다.
화소전극(210)은 보호막(170) 또는 평탄화막(미도시) 상에 배치될 수 있다. 이 경우 보호막(170)에는 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(162) 및 드레인전극(160) 중 적어도 어느 하나를 노출시키는 개구부가 존재하며, 화소전극(210)은 이 개구부를 통해 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극(162) 및 드레인전극(160) 중 어느 하나와 컨택하여 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 화소전극(210) 은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
한편, 박막트랜지스터(TFT) 상부에는 화소정의막(180)이 형성될 수 있다. 화소정의막(180)은 상술한 보호막(170) 상에 형성할 있으며, 화소전극(210)의 중앙부를 노출하는 개구를 갖도록 패터닝하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 화소정의막(180)의 개구를 통해 플렉서블 기판(100-1, 100-2)의 디스플레이영역 상에 화소영역을 정의할 수 있다.
화소정의막(180)에 의해 정의된 화소영역에는 발광층을 포함하는 중간층(220)이 배치될 수 있다. 유기발광소자(200)의 중간층(220)은 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하며, 발광층을 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) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 물론 중간층(220)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다.
발광층을 포함하는 중간층(220)을 덮으며 화소전극(210)에 대향하는 대향전극(230)이 플렉서블 기판(100-1, 100-2) 전면(全面)에 걸쳐서 배치될 수 있다. 이러한 대향전극(230)은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 물론 대향전극(230)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 지지기판(10)으로부터 탈착하는 단계를 거칠 수 있다. 고온에서 탄화된 플렉서블 기판(100-1)은 지지기판(10)과의 접촉 계면에서 접착력이 낮아져 레이저 장비 없이도 물리적으로 탈착이 가능할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는 고분자를 탄화시킨 플렉서블 기판(100-1, 100-2)을 사용함에 따라 기존의 플라스틱 소재를 이용한 기판에 비해 내열성을 확보하고, 이를 통해 제품 생산 설비의 추가 투자를 하지 않고 기존의 글래스 기판의 설비를 혼용할 수 있게 되어 제조 단가를 낮추는 등 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한, 상술한 것과 같이, 고분자 소재를 탄화시키면 지지기판과 플렉서블 기판 사이 계면의 접착력이 낮아져 레이저 탈착 없이도 플렉서블 기판을 탈착 할 수 있게 된다. 그리고 특히, 본 발명의 일 실시예에 같은 탄소가 포함된 기판을 사용할 경우에 플라스틱 소재에 비해 우수한 열전도율을 나타내므로, 방열을 위해 모듈공정에서 사용하던 고가의 방열 시트를 대체하여 공정 단순화 및 원가 절감에 기여 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
10: 지지기판
100-1: 제1플렉서블 기판
100-2: 제2플렉서블 기판
100-1': 제1고분자막
100-2': 제2고분자막
102: 제1배리어층
104: 제2배리어층
190: 박막트랜지스터층
200: 유기발광소자
210: 화소전극
220: 중간층
230: 대향전극

Claims (15)

  1. 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제1플렉서블 기판;
    제1플렉서블 기판 상에 제1플렉서블 기판을 덮도록 배치되는 제1배리어층;
    제1배리어층 상에 배치되고 탄소를 포함하며, 상면과, 상기 상면과 대향된 저면과, 상기 상면과 상기 저면을 연결하는 측면을 갖는, 제2플렉서블 기판; 및
    상기 제2플렉서블 기판 상에 배치되는 유기발광소자;
    를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1배리어층은 상기 제1플렉서블 기판의 상기 상면 및 상기 측면을 덮도록 배치되는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2플렉서블 기판 상에 상기 제2플렉서블 기판을 덮도록 배치되는 제2배리어층을 더 포함하고, 상기 유기발광소자는 상기 제2배리어층 상에 배치되는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2배리어층은 상기 제2플렉서블 기판의 기판의 상기 상면 및 상기 측면을 덮도록 배치되는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2배리어층의 적어도 일부는 상기 제1플렉서블 기판의 측면을 덮는 제1배리어층을 덮도록 배치되는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1배리어층 및 상기 제2배리어층은 무기물을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1플렉서블 기판 및 상기 제2플렉서블 기판은 탄소를 60% 이상 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  8. 지지기판 상에 제1고분자막을 도포하는 단계;
    제1고분자막을 탄화시키는 단계;
    탄화된 제1고분자막 상에 제1배리어층을 형성하는 단계; 및
    제1배리어층 상에 유기발광소자를 형성하는 단계;
    를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1배리어층을 형성하는 단계는, 탄화된 제1고분자막을 덮어 적어도 일부분이 탄화된 제1고분자막의 외측에서 지지기판 상에 접촉하도록 제1배리어층을 형성하는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1배리어층을 형성하는 단계와 상기 유기발광소자를 형성하는 단계 사이에,
    제1배리어층 상에 제2고분자막을 도포하는 단계;
    제2고분자막을 탄화시키는 단계; 및
    탄화된 제2고분자막 상에 제2배리어층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기발광소자를 형성하는 단계는, 제2배리어층 상에 유기발광소자를 형성하는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1배리어층을 형성하는 단계 및 상기 제2배리어층을 형성하는 단계는, 제1배리어층을 무기물로 형성하는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1고분자막을 탄화시키는 단계 및 제2고분자막을 탄화시키는 단계는, 제1고분자막 및 제2고분자막을 300℃ 내지 4000℃에서 탄화시키는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1고분자막을 탄화시키는 단계 및 상기 제2고분자막을 탄화시키는 단계는, 제1고분자막 및 제2고분자막에 탄소 비율이 60% 이상 포함되도록 탄화시키는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제2배리어층을 형성하는 단계는, 탄화된 제2고분자막을 덮어 적어도 일부분이 탄화된 제2고분자막의 외측에서 제1배리어층 상에 접촉하도록 제2배리어층을 형성하는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
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