KR20160046978A - 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

투명 표시 장치는 컬러 입자들이 내부에 분산된 폴리머 기판, 폴리머 기판 상에 배치되는 화소 회로, 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 상기 표시층을 커버하며 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함한다. 컬러 입자와 폴리머 기판의 색 가산에 의해 투과도가 향상될 수 있다.

Description

투명 표시 장치 및 이의 제조 방법{TRANSPARENT DISPLAY DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 투명 기판을 포함하는 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 투과성 또는 투명성을 갖는 투명 표시 장치에 대한 개발이 지속되고 있다. 상기 투명 표시 장치의 경우 투과성 또는 투명성을 갖는 베이스 기판을 사용할 수 있다. 상기 베이스 기판으로서 투명 수지 기판을 사용하는 경우 접거나 휨이 가능한 플렉시블 표시 장치를 동시에 구현할 수 있다.
그러나, 상기 투명 수지 기판의 경우 수지 물질 또는 고분자 물질의 화학적 결합 특성 또는 화학 구조 변성 등에 의해 상기 투과성 또는 투명성 특징이 저하되거나, 소자 공정 시 내구성, 내열성 등의 기계적 특성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 과제는 우수한 투과성 및 기계적 특성을 갖는 투명 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 우수한 투과성 및 기계적 특성을 갖는 투명 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치는 컬러 입자들이 내부에 분산된 폴리머 기판, 상기 폴리머 기판 상에 배치되는 화소 회로, 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 상기 표시층을 커버하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 폴리머 기판은 상기 컬러 입자의 색상과 다른 색상의 유색 폴리머 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러 입자와 상기 유색 폴리머 물질의 상기 색상들이 가산되어, 상기 폴리머 기판은 투명성을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러 입자는 청색이며, 상기 유색 폴리머 물질은 황색일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유색 폴리머 물질은 폴리이미드 계열 물질을 포함할 수 있다. 상기 폴리이미드 계열 물질에 포함된 이미드 질소들 및 카르보닐기의 분자간 상호 작용에 의해 전하 이동 복합체(charge transfer complex)가 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 인접하는 상기 이미드 질소들 사이에 비치환 방향족 고리를 포함하는 연결 작용기가 결합될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러 입자는 분산 입자, 및 상기 분산 입자를 코팅하거나 상기 분산 입자에 병합된 컬러층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 분산 입자는 실리카 나노 입자 또는 금속 산화물 나노입자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러층은 안트라퀴논(anthraquinone) 계열, 아조(azo) 계열, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 계열, 인디고(indigo) 계열 또는 퀴노프탈론(quinophthalone) 계열의 청색 염료 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러 입자는 상기 폴리머 기판 내부에 단독으로 분산된 청색 염료 분자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 청색 염료 분자는 상기 유색 폴리머 물질의 전구체와 함께 중합되어 상기 유색 폴리머 물질에 일체로 병합될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치는 화소 영역 및 투과 영역으로 구분되며 컬러 입자들이 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역에 걸쳐 분산된 투명 플렉시블 기판, 상기 투명 플렉시블 기판 상에 배치되는 배리어막, 상기 화소 영역의 상기 배리어막 부분 상에 선택적으로 배치되는 화소 회로, 상기 배리어막 상에 배치되며 상기 화소 회로를 적어도 부분적으로 커버하는 회로 절연막, 상기 회로 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로를 커버하는 비아 절연막, 상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 상기 표시층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 투명 플렉시블 기판은 유색 폴리머 물질을 포함하며, 상기 컬러 입자는 청색 염료를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 컬러 입자는 상기 청색 염료가 코팅되거나 혼입된 분산 입자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 비아 절연막은 상기 화소 영역 상에만 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 투명 표시 장치는 상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 제1 전극 상면을 노출시키는 화소 정의막을 더 포함할 수 있다. 상기 화소 정의막 및 상기 비아 절연막의 측벽에 의해 상기 투과 영역 상에서 투과창이 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 회로 절연막은 상기 배리어막 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연막 및 층간 절연막을 포함할 수 있다. 상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역 상에서 공통으로 연장되며, 상기 투과창에 의해 상기 층간 절연막 상면이 노출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배리어 절연막, 상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 실리콘 계열 무기 물질을 포함하며, 상기 비아 절연막은 유기 고분자 물질을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 캐리어 기판 상에 청색 염료가 분산된 전구체 조성물을 도포한다. 상기 전구체 조성물을 열 경화시켜 상기 캐리어 기판 상에 유색 폴리머 물질을 포함하는 투명 기판을 형성한다. 상기 투명 기판 상에 화소 회로를 형성한다. 상기 화소 회로를 커버하는 절연 구조물을 형성한다. 상기 절연 구조물 상에 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 표시 구조물을 형성한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 디아민(diamine) 및 디무수물(dianhydride)을 유기 용매에 용해시켜 상기 전구체 조성물을 제조할 수 있다. 상기 청색 염료를 나노 입자를 분산매로 사용하여 상기 전구체 조성물과 함께 혼합할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치에 있어서, 예를 들면, 황색을 갖는 유색 폴리머 기판을 상기 투명 표시 장치의 베이스 기판으로 사용할 수 있다. 상기 유색 폴리머 기판은 상대적으로 내열성, 내구성이 우수하므로 상기 투명 표시 장치의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유색 폴리머 기판 내부에 청색 염료를 내장시킴으로써, 청색 및 황색의 색 부가 작용에 의해 상기 베이스 기판의 투명도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 투과성 및 기계적 특성이 동시에 향상된 투명 표시 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12 내지 도 14는 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서는 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 투명 표시 장치는 기판(110), 기판(110) 상에 형성된 백-플레인(Back Plane) 구조물, 상기 백-플레인 구조물 상에 적층되는 표시 구조물을 포함할 수 있다.
기판(110)은 상기 투명 표시 장치의 백-플레인 기판 혹은 베이스 기판으로 제공될 수 있다. 기판(110)으로서 투명 절연 기판을 사용할 수 있으며, 예를 들면 투명성 및 소정의 유연성을 갖는 폴리머 재질의 기판을 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 표시 장치는 투명 플렉시블 표시 장치로서 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판(110)으로서 유색 폴리머 기판을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 유색 폴리머 기판은 황색(yellow)을 갖는 폴리이미드 계열 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 폴리이미드 계열 물질에 포함된 이미드 단위의 이미드 질소들 사이에 입체 장애(steric hindrance)가 상대적으로 작은 연결 작용기가 결합될 수 있다. 상기 연결 작용기의 예로서 예를 들면 치환기를 포함하지 않는(비치환) 벤젠과 같은 방향족 기를 들 수 있다.
상기 이미드 질소들 및 상기 연결 작용기는 함께 전자 도너(donor) 단위로 기능할 수 있다. 한편, 상기 이미드 단위에 포함되며, 상기 이미드 질소와 인접한 카르보닐(carbonyl)기는 상대적으로 전자 밀도가 낮으므로 전자 억셉터(acceptor) 단위로 기능할 수 있다.
이 경우, 상기 전자 도너 단위 및 상기 전자 억셉터 단위의 분자간 상호 작용으로 인해 인접하는 고분자 사슬 간에 전하 이동 복합체(charge transfer complex: CTC)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 기판(110)의 내열성 및 기계적 특성이 향상될 수 있다. 상기 전하 이동 복합체는 가시광선 영역의 파장, 예를 들면 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 흡수할 수 있으며, 이에 따라, 기판(110)은 예를 들면, 황색을 갖는 유색 폴리머 기판으로 변환될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판(110) 내에는 컬러 입자들(115)이 내장될 수 있다. 예를 들면, 컬러 입자(colored particle)(115)는 분산 입자(114) 및 분산 입자(114)에 코팅 혹은 혼입된 컬러층(colored layer)(112)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 분산 입자(114)는 예를 들면 액상의 고분자 조성물 내에서 분산성이 우수한 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자의 예로서 실리카, 또는 알루미나와 같은 금속 산화물을 포함하는 무기 나노 입자를 들 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자로서 실리카를 사용할 수 있다.
컬러층(112)은 분산 입자(114) 표면에 코팅될 수 있다. 다공성 실리카와 같이, 분산 입자(114)가 다공성 구조를 갖는 경우 컬러층(112)은 분산 입자(114)의 기공 내부에 혼입되어 실질적으로 분산 입자(114)와 병합될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 컬러층(112)은 기판(110)과 다른 색상, 예를 들면 유색 폴리머 기판으로 제공되는 기판(110)과 색 보정이 가능한 색상을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 기판(110)이 황색 폴리머 기판을 포함하는 경우, 컬러층(112)은 청색을 가질 수 있다. 예를 들면, 컬러층(112)은 안트라퀴논(anthraquinone) 계열, 아조(azo) 계열, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 계열, 인디고(indigo) 계열, 퀴노프탈론(quinophthalone) 계열 등의 청색 염료 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
컬러 입자들(115)은 기판(110) 내에 실질적으로 균일하게 분산될 수 있다. 이에 따라, 황색 폴리머 기판인 기판(110)과 청색을 갖는 컬러 입자들(115)이 광학적으로 가산 혼합되어 기판(110)은 실질적으로 전체적으로 백색 혹은 투명한 기판으로 변환될 수 있다.
기판(110) 상에는 화소 회로 및 절연 구조물을 포함하는 상기 백-플레인 구조물이 배치될 수 있다. 상기 화소 회로는 예를 들면, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 및 배선 구조물을 포함할 수 있다. 상기 절연 구조물은 예를 들면, 기판(110) 상에 순차적으로 적층되는 배리어막(120), 게이트 절연막(126), 층간 절연막(136) 및 비아(via) 절연막(146)을 포함할 수 있다.
기판(110) 상에는 배리어막(120)이 형성될 수 있다. 배리어막(120)에 의해 기판(110) 및 기판(110) 상에 형성된 구조물 사이의 불순물 또는 수분의 확산이 차단될 수 있다. 배리어막(120)은 예를 들면, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 교대로 반복 적층된 구조를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어막(120) 상에 버퍼막이 추가로 형성될 수 있다. 상기 버퍼막은 예를 들면, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 구조를 가질 수 있다.
배리어막(120) 상에는 액티브 패턴이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 액티브 패턴은 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)을 포함할 수 있다.
상기 액티브 패턴은 폴리실리콘과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 액티브 패턴(122)의 양 단부에는 p형 혹은 n형 불순물을 포함하는 소스 영역 및 드레인 영역이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 액티브 패턴은 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), 아연-주석 산화물(Zinc Tin Oxide: ZTO), 또는 인듐-주석-아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO)을 포함할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 액티브 패턴들(122, 124)은 실질적으로 동일한 레벨 혹은 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
게이트 절연막(126)은 배리어막(120) 상에 형성되어 상기 액티브 패턴들을 커버할 수 있다. 게이트 절연막(126)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 게이트 절연막(126)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 적층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(126) 상에는 게이트 전극이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 게이트 전극은 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)은 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)와 각각 실질적으로 중첩될 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극들(132, 134)은 실질적으로 동일한 레벨 혹은 동일한 평면 상에 배치될 수 있다
상기 게이트 전극은 알루미늄(Al), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc) 등과 같은 금속 물질, 상기 금속들의 합금 또는 상기 금속들의 질화물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극은 저저항화를 위해, 예를 들면 알루미늄과 몰리브덴이 적층된 Al/Mo 구조 혹은 티타늄과 구리가 적층된 Ti/Cu 구조를 가질 수 있다.
층간 절연막(136)은 게이트 절연막(126) 상에 형성되어 게이트 전극들(132, 134)을 커버할 수 있다. 층간 절연막(136)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 층간 절연막(136)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 적층 구조를 가질 수도 있다.
소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 관통하여 제1 액티브 패턴(122)과 접촉할 수 있다. 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질, 상기 금속들의 합금 또는 상기 금속들의 질화물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 예를 들면, Al 층 및 Mo 층과 같은 서로 다른 2개 이상의 금속층이 적층된 구조를 가질 수도 있다.
소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 각각 제1 액티브 패턴(122)의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 각각 접촉될 수 있다.
상술한 제1 액티브 패턴(122), 게이트 절연막(126), 제1 게이트 전극(132), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)에 의해 상기 박막 트랜지스터가 정의될 수 있다. 또한, 제2 액티브 패턴(124), 게이트 절연막(126) 및 제2 게이트 전극(134)에 의해 커패시터가 정의될 수 있다.
상기 배선 구조물은 데이터 라인 및 스캔 라인을 포함할 수 있다. 복수의 상기 데이터 라인들 및 상기 스캔 라인들이 서로 교차할 수 있으며, 상기 데이터 라인 및 상기 스캔 라인의 교차부마다 각 화소가 정의될 수 있다. 예를 들면, 상기 데이터 라인은 소스 전극(142)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 스캔 라인은 제1 게이트 전극(132)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배선 구조물은 상기 데이터 라인과 평행하게 배치되는 전원 라인을 더 포함할 수 있다. 상기 커패시터는 상기 전원 라인 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
비아 절연막(146)은 층간 절연막(136) 상에 형성되어 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 커버할 수 있다. 비아 절연막(146)은 실질적으로 평탄화 층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 비아 절연막(146)은 폴리이미드, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
비아 절연막(146) 상에는 상기 표시 구조물이 적층될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 표시 구조물은 비아 절연막(146) 상에 순차적으로 적층되는 제1 전극(150), 표시층(160) 및 제2 전극(170)을 포함할 수 있다.
제1 전극(150)은 비아 절연막(146) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(150)은 비아 절연막(146)을 관통하여 드레인 전극(144)과 접촉 혹은 전기적으로 연결되는 비아부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(150)은 화소 전극으로 제공되며, 각 화소 마다 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(150)은 상기 투명 표시 장치의 양극(anode)으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(150)은 반사 전극으로 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(150)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 표시 장치는 제2 전극(170) 방향으로 화상이 구현되는 전면 발광형(top emission type)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(150)은 일함수가 높은 투명 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 전극(150)은 인듐 주석 화합물(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 아연 화합물(Indium Zinc Oxide: IZO), 아연 산화물 또는 인듐 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(150)은 상기 투명 도전성 물질 및 상기 금속을 포함하는 복층 구조를 가질 수도 있다.
화소 정의막(155)은 비아 절연막(146) 상에 배치되어, 제1 전극(150)의 주변부를 커버할 수 있다. 화소 정의막(155)은 폴리이미드 수지 또는 아크릴 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(155)에 의해 커버되지 않은 제1 전극(150)의 면적이 실질적으로 각 화소의 발광 영역의 면적에 해당될 수 있다.
표시층(160)은 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 상에 배치될 수 있다. 표시층(160)은 적색 화소(Pr), 녹색 화소(Pg) 및 청색 화소(Pb)마다 독립적으로 패터닝되어 각 화소별로 다른 색광들을 발생시키는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광층은 정공 및 전자에 의해 여기되는 호스트(host) 물질, 및 에너지의 흡수 및 방출을 통해 발광효율을 증가시키는 도펀트(dopant) 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시층(160)은 제1 전극(150) 및 상기 유기 발광층 사이에 배치되는 정공 수송층(hole transport layer: HTL)을 더 포함할 수 있다. 또한, 표시층(160)은 제2 전극(170) 및 상기 유기 발광층 사이에 배치되는 전자 수송층(electron transport layer: ETL)을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 수송층은 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(TPD), N,N-디-1-나프틸-N,N-디페닐-1,1-비페닐-4,4-디아민(NPD), N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 정공 수송 물질을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층은 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 2-(4-비페닐릴)-5-(4-터트-부틸페닐-1,3,4-옥시디아졸(PBD), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-알루미늄(BAlq), 바쏘쿠프로인(BCP), 트리아졸(TAZ), 페닐퀴노잘린(phenylquinozaline) 등의 전자 수송 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시층(160) 상술한 유기 발광층 대신 액정층을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 투명 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)로 제공될 수 있다.
표시층(160)은 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 표시층(160)은 화소 정의막(155)의 측벽에 의해 한정되어 각 화소마다 독립적으로 배치될 수도 있다.
제2 전극(170)은 화소 정의막(155) 및 표시층(160) 상에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극(170)은 복수의 화소들에 공통적으로 배치되는 공통 전극으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 전극(170)은 제1 전극(150)과 대향하며 상기 투명 표시 장치의 음극(cathode)로 제공될 수 있다.
제2 전극(170)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 일 함수가 낮은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 포함할 수 있다.
제2 전극(170) 상에는 상기 표시 구조물을 보호하기 위한 봉지층(encapsulation layer)(180)이 배치될 수 있다. 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극(170) 및 봉지층(180) 사이에 캡핑층이 더 배치될 수도 있다. 상기 캡핑층은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등과 같은 유기 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 물질을 포함할 수도 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 투명 표시 장치는 기판의 조성을 제외하고는 도 1에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략하며, 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 2를 참조하면, 상기 투명 표시 장치의 기판(110a)은 예를 들어, 청색 염료 분자(116)가 폴리이미드 고분자 매트릭스에 일체로 병합된 구조를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 청색 염료 분자(116)는 상기 폴리이미드 고분자 매트릭스를 포함하는 기판(110a) 내에 실질적으로 균일하게 분산될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 청색 염료 분자(116)는 폴리이미드 전구체들과 함께 중합 혹은 축합되어 함께 상기 폴리이미드 고분자 매트릭스를 형성할 수 있다.
이에 따라, 상술한 바와 같이 실질적으로 황색을 갖는 유색 폴리머 기판과 청색 염료 분자(116) 사이의 색 가산 혹은 색 보정 작용에 의해 실질적으로 백색 혹은 투명한 기판(110a)이 제조될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 캐리어 기판(100) 상에 기판(110)을 형성할 수 있다.
캐리어 기판(100)은 상기 투명 표시 장치의 제조 공정이 진행되는 동안 기판(110)의 지지체 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 캐리어 기판(100)으로서 유리 기판 혹은 금속 기판을 사용할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 캐리어 기판(100) 상에 폴리이미드 전구체를 포함하는 전구체 조성물을 예를 들면, 스핀 코팅(spin coating) 공정에 의해 도포하여 코팅막을 형성할 수 있다.
상기 폴리이미드 전구체는 디아민(diamine) 및 디무수물(dianhydride)을 포함할 수 있다. 상기 전구체 조성물은 상기 폴리이미드 전구체를 유기 용매에 용해시켜 제조될 수 있다. 상기 유기 용매는 비제한적인 예로서, N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-Pyrrolidone: NMP), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라하이드로퓨란(THF), 트리에틸아민(TEA), 에틸아세테이트(ethylacetate), 디메틸설폭사이드(DMSO) 또는 에틸렌글리콜 계열 에테르 용매를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 디무수물로서 테트라 카르복실산 디안하이드라이드(tetra carboxylic acid dianhydride)를 사용할 수 있으며. 상기 디아민으로서 디아닐린(dianiline)을 사용할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 컬러 입자(115)를 상기 전구체 조성물에 혼합 및 교반하여 고르게 분산시킬 수 있다.
컬러 입자(115)는 예를 들면, 실리카 나노 입자와 같은 분산 입자(114)를 액상의 청색 염료에 침지시킨 후, 세척 공정, 건조 공정 등을 통해 수득될 수 있다. 이에 따라, 분산 입자(114) 상에 컬러층(112)이 코팅된 컬러 입자(115)를 수득할 수 있다. 상기 청색 염료는 안트라퀴논 계열, 아조 계열, 프탈로시아닌 계열, 인디고 계열, 퀴노프탈론 계열 등의 청색 염료 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 분산 입자(114)가 다공성 구조를 갖는 경우 컬러층(112)은 분산 입자(114)의 기공 내부에 혼입되어 실질적으로 분산 입자(114)와 병합될 수 있다.
상기 코팅막 형성 후, 열 경화 공정을 수행할 수 있다. 상기 열 경화 공정에 의해 상기 유기 용매가 증발하면서 중합 반응이 진행될 수 있다. 상기 중합 반응에 의해, 상기 디무수물 및 상기 디아민이 결합하여 폴리아믹산 구조가 형성될 수 있다. 이후, 추가적으로 열처리가 진행되면서, 상기 폴리아믹산 구조에 포함된 아미드(amide)의 질소원자가 카르복실기의 탄소원자를 공격함으로써 이미드화 반응이 진행될 수 있다. 상기 이미드화 반응에 의해 폴리이미드 구조가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 디아민으로서 디아닐린을 사용하는 경우, 폴리이미드 사슬 내의 인접하는 이미드 질소들 사이에 벤젠 고리가 게재되어 전자 도너 단위가 형성될 수 있다. 상기 전자 도너 단위 및 예를 들면, 카르복실기를 포함하는 전자 억셉터 단위의 분자내 상호 작용(intermolecular interaction)에 의해 상기 폴리이미드 사슬들이 분자간 상호작용(intramolecular interaction)으로 결합한 전하 이동 복합체가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 전하 이동 복합체가 형성됨에 따라 기판(110)의 내열성 및 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 전하 이동 복합체는 가시 광선 영역의 파장을 흡수하므로 폴리이미드를 포함하는 예를 들면, 황색의 유색 폴리머 기판이 형성될 수 있다.
상기 열 경화 공정에 의해 컬러 입자들(115)은 상기 유색 폴리머 기판 내에 실질적으로 고르게 분포되어 고정될 수 있다. 이에 따라, 예를 들면, 청색을 갖는 컬러 입자들(115) 및 황색을 갖는 상기 유색 폴리머 기판의 색 가산 작용에 의해 실질적으로 백색 혹은 투명성을 갖는 기판(110)이 형성될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 청색 염료 분자들(116)이 상기 유색 폴리머 기판 내에 균일하게 분포될 수도 있다.
이 경우, 상기 전구체 조성물 내에 상술한 청색 염료를 미리 분산시켜 고르게 혼합할 수 있다. 상기 열 경화 공정에 의해 청색 염료의 응집, 브릿징(bridging), 고정화 현상 등이 유도되어 청색 염료 분자들(116)이 상기 유색 폴리머 기판 내에 균일하게 분포될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 청색 염료 분자(116)는 분자 내에 비닐(vinyl)기와 같은 가교 반응 가능한 말단 작용기를 포함할 수 있다. 이 경우, 청색 염료 분자(116)는 상기 열 경화 공정 시 중합 반응에 참여할 수 있으며, 이에 따라 상기 폴리이미드 구조 혹은 상기 폴리이미드 사슬 내에 반복 단위로서 병합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(110) 상에 화소 회로 및 절연 구조물을 포함하는 백-플레인 구조물을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판(110) 상에 배리어막(120)을 형성할 수 있다. 배리어막(120)은 예를 들면, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 반복 증착하여 형성될 수 있다.
배리어막(120) 상에는 제1 및 제2 액티브 패턴(122, 124)이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 배리어막(120) 상에 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘을 사용하여 반도체 층을 형성한 후, 상기 반도체 층을 패터닝하여 제1 및 제2 액티브 패턴(122, 124)을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 반도체 층 형성 후, 저온 폴리실리콘(Low Temperature Polycrystalline silicon: LTPS) 공정 또는 레이저 결정화 공정과 같은 결정화 공정을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 기판(110)은 내열성 및 내구성이 우수한 전하 이동 복합체 구조의 유색 폴리머 기판을 포함하므로, 상기 결정화 공정에서도 소정의 플렉시블 특성 및 기계적 특성이 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 반도체층은 IGZO, ZTO, ITZO 등과 같은 산화물 반도체를 사용하여 형성될 수도 있다.
배리어막(120) 상에 액티브 패턴들(122, 124)을 덮는 게이트 절연막(126)을 형성하고, 게이트 절연막(126) 상에 게이트 전극(132, 134)을 형성할 수 있다.
게이트 절연막(126)은 예를 들면, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 단독으로 혹은 교대로 증착하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 도전막을 게이트 절연막(126) 상에 형성하고, 상기 제1 도전막을 예를 들면, 사진 식각 공정을 통해 식각하여 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)을 형성할 수 있다. 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)은 게이트 절연막(126)을 사이에 두고 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)와 각각 실질적으로 중첩되도록 패터닝될 수 있다.
상기 제1 도전막은 금속, 상기 금속의 합금 또는 상기 금속의 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 도전막은 복수의 금속층을 적층하여 형성될 수도 있다.
게이트 전극들(132, 134)은 스캔 라인과 실질적으로 동시에 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극들(132, 134) 및 상기 스캔 라인은 상기 제1 도전막으로부터 동일한 식각 공정을 통해 형성되며, 상기 스캔 라인은 제1 게이트 전극(132)과 일체로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 게이트 전극(132)을 이온 주입 마스크로 사용하여 제1 액티브 패턴(122)에 불순물을 주입함으로써, 제1 액티브 패턴(122)의 양 단부에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성할 수 있다. 상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이의 제1 액티브 패턴(122) 부분은 제1 게이트 전극(132)과 실질적으로 중첩되어 채널 영역으로 기능할 수 있다.
게이트 절연막(126) 상에 게이트 전극들(132, 134)을 덮는 층간 절연막(136)을 형성하고, 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 관통하여 제1 액티브 패턴(122)과 접촉하는 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 부분적으로 식각하여 제1 액티브 패턴(122)을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 이후, 층간 절연막(136) 상에 상기 콘택 홀들을 매립하는 제2 도전막을 형성하고, 상기 제2 도전막을 사진 식각 공정을 통해 패터닝하여 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 상기 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 접촉할 수 있다. 소스 전극(142)은 데이터 라인과 일체로 연결되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 소스 전극(142), 드레인 전극(144) 및 상기 데이터 라인은 상기 제2 도전막으로부터 동일한 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.
층간 절연막(136)은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물을 증착하여 형성될 수 있다. 상기 제2 도전막은 금속, 상기 금속의 합금 또는 상기 금속의 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제2 도전막은 복수의 금속층을 적층하여 형성될 수도 있다.
상술한 공정에 의해 기판(110) 상에는 소스 전극(142), 드레인 전극(144), 게이트 전극(132), 게이트 절연막(126) 및 제1 액티브 패턴(122)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성되며, 제2 액티브 패턴(124), 게이트 절연막(126) 및 제2 게이트 전극(134)에 의해 정의되는 커패시터가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 박막 트랜지스터, 상기 커패시터 등을 포함하는 상기 화소 회로가 형성될 수 있다.
이후, 층간 절연막(136) 상에 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 커버하는 비아 절연막(146)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 비아 절연막(146)은 폴리이미드, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르와 같은 투명 유기 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 비아 절연막(146)은 충분한 두께로 형성되어 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.
상술한, 배리어막(120), 상기 반도체층, 상기 제1 및 제2 도전막, 게이트 절연막(126), 층간 절연막(136) 및 비아 절연막(146)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition: PECVD) 공정, 고밀도 플라즈마-화학 기상 증착(high density plasma-chemical vapor deposition: HDP-CVD) 공정, 열 증착 공정, 진공 증착 공정, 스핀 코팅(Spin Coating) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD) 공정 또는 프린팅(printing) 공정 중 적어도 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 백-플레인 구조물 상에 표시 구조물을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극(150)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 비아 절연막(146)을 부분적으로 식각하여 드레인 전극(144)을 노출시키는 비아 홀을 형성할 수 있다. 이후, 비아 절연막(146) 및 노출된 드레인 전극(144) 상에 상기 비아 홀을 채우는 제3 도전막을 형성하고, 이를 패터닝하여 제1 전극(150)을 형성할 수 있다.
상기 제3 도전막은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 사용하여, 열 증착 공정, 진공 증착 공정, 스퍼터링 공정, ALD 공정, CVD 공정, 프린팅 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제3 도전막은 ITO, IZO, 아연 산화물 또는 인듐 산화물과 같은 투명 도전성 물질을 사용하여 형성될 수도 있다.
이후, 비아 절연막(146) 상에 화소 정의막(155)을 형성할 수 있다. 화소 정의막(155)은 제1 전극(150)의 주변부를 커버할 수 있다. 화소 정의막(155)은 예를 들면, 폴리이미드 수지 또는 아크릴 수지와 같은 감광성유기물질을도포한후, 노광 및 현상 공정을 통해 형성될 수 있다.
화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 상에 표시층(160)을 형성할 수 있다.
표시층(160)은 예를 들면, 적색, 녹색 또는 청색 발광을 위한 유기 발광 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 표시층(160)은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소가 형성될 영역을 노출시키는 개구부를 포함하는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask: FMM)를 사용하여 스핀 코팅 공정, 롤 프린팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 각 화소별로 상기 유기 발광 물질을 포함하는 유기 발광층이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 유기 발광층 형성 전에 상술한 정공 수송 물질을 사용하여 정공 수송층을 더 형성할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광층 상에 상술한 전자 수송 물질을 사용하여 전자 수송층을 더 형성할 수 있다. 상기 정공 수송층 및 상기 전자 수송층은 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 표면들을 따라 컨포멀하게 형성되어 복수의 화소들에 공통으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 상기 정공 수송층 및 상기 전자 수송층은 상기 유기 발광층과 유사한 공정을 통해 각 화소별로 패터닝될 수도 있다.
표시층(160) 상에는 예를 들면, Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 일 함수가 낮은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 증착하여 제2 전극(170)을 형성할 수 있다. 제2 전극(170)은 복수의 화소들을 동시에 노출시키는 개구부를 포함하는 마스크를 사용하여 상기 금속 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다.
제2 전극(170) 상에는 봉지층(180)을 형성할 수 있다. 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 증착하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 전극(170) 및 봉지층(180) 사이에 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등과 같은 유기 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 물질을 증착하여 캡핑층을 더 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 기판(110)으로부터 캐리어 기판(100)을 분리시킬 수 있다. 예를 들면, 기판(110)의 저부로 레이저를 조사하여 캐리어 기판(100)을 박리시킬 수 있다. 또한, 상기 레이저 조사 없이 캐리어 기판(100)에 기계적 장력을 가하여 박리시킬 수도 있다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7의 투명 표시 장치는 투과 영역이 추가적으로 도시된 것을 제외하고는 도 1에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략되며, 도 1에서와 유사한 참조부호가 사용된다.
도 7을 참조하면, 상기 투명 표시 장치는 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 포함할 수 있다.
화소 영역(PA)에는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소들이 예를 들면 교대로 배치되며, 투과 영역(TA)은 상기 화소들의 측부와 인접하며 연장될 수 있다.
도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 기판(200)은 예를 들면, 황색을 갖는 유색 폴리머 기판을 포함하며, 컬러층(212)이 코팅되거나 병합된 분산입자(214)를 포함하는 청색의 컬러 입자들(215)이 상기 유색 폴리머 기판에 균일하게 분포할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 청색 염료 분자가 상기 유색 폴리머 기판 내부에 균일하게 분포될 수도 있다.
화소 영역(PA)의 기판 부분에는 화소 회로 및 절연 구조물이 배치될 수 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 상기 화소 회로는 박막 트랜지스터, 커패시터 및 배선 구조물을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 제1 액티브 패턴(222), 게이트 절연막(226), 제1 게이트 전극(232) 및 소스 전극(242) 및 드레인 전극(244)을 포함할 수 있다. 상기 커패시터는 제2 액티브 패턴(224), 게이트 절연막(226) 및 제2 게이트 전극(234)을 포함할 수 있다.
상기 절연 구조물은 기판(210)으로부터 순차적으로 적층된 배리어막(220), 게이트 절연막(226), 층간 절연막(236) 및 비아 절연막(246)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 구조물 중 배리어막(220), 게이트 절연막(226) 및 층간 절연막(236)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)에 공통으로 제공될 수 있다. 상기 절연 구조물 중 비아 절연막(246)은 투과 영역(TA) 상에서 실질적으로 제거될 수 있다. 따라서, 비아 절연막(246)은 실질적으로 화소 영역(PA) 상에서만 존재할 수 있다.
비아 절연막(246) 상에는 표시 구조물이 적층될 수 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 상기 표시 구조물은 비아 절연막(246) 상에 순차적으로 적층된 제1 전극(260), 표시층(260) 및 제2 전극(270)을 포함할 수 있다. 또한, 화소 정의막(255)이 화소 영역(PA) 상에 선택적으로 배치되어, 제1 전극(250)을 적어도 부분적으로 노출시킬 수 있다.
투과 영역(TA) 상에는 투과창(290)이 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 투과창(290)에 의해 층간 절연막(236)의 상면이 노출될 수 있다. 이 경우, 투과창(290)은 화소 정의막(255) 및 비아 절연막(246)의 측벽들, 및 층간 절연막(236)의 상기 상면에 의해 정의될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전극(270)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 상에 공통적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 전극(270)은 표시층(260) 및 화소 정의막(255)의 표면들, 투과창(290)의 측벽 및 저면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 투과 영역(TA) 상의 제2 전극(270) 부분은 화소 영역(PA) 상의 제2 전극(270) 부분 보다 작은 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)에서의 투과도 혹은 투명도가 향상될 수 있다.
봉지층(280)은 제2 전극(270) 상에 배치되어 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 공통적으로 커버할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 컬러입자(215)에 의해 실질적으로 기판(210)이 투명성을 가지므로, 투과 영역(TA)에서 배리어막(220), 게이트 절연막(226) 및 층간 절연막(236)이 제거되지 않더라도 상기 투명 표시 장치의 소정의 투과도 또는 투명도를 확보할 수 있다.
도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8에 도시된 투명 표시 장치는 투과 영역의 구조를 제외하고는 도 7에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략되며, 도 7에서와 동일하거나 유사한 참조부호가 사용된다.
도 8을 참조하면, 상기 투명 표시 장치는 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 포함하며, 투과 영역(TA) 상에는 투과창(290a)이 형성될 수 있다. 투과창(290a)은 도 7을 참조로 설명한 바와 같이, 화소 정의막(255) 및 비아 절연막(246)의 측벽들, 및 층간 절연막(236)의 상면에 의해 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극(275)은 실질적으로 화소 영역(PA)에만 선택적으로 배치되며, 투과 영역(TA) 까지는 연장되지 않을 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)에서의 투과도 또는 투명도가 보다 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 투과 영역(TA) 상의 층간 절연막(236) 상에는 증착 조절막(248)이 배치될 수 있다. 증착 조절막(248)은 비발광 특성을 가지면서 금속과 같은 도전성 물질에 대한 친화도 및/또는 접착력이 표시층(260)에 포함된 물질보다 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 증착 조절막(248)은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4,4'-디아민, N(디페닐-4-일)9,9-디메틸-N-(4(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극(270)은 증착 조절막(248)이 형성되지 않은 투과창(290a)의 측벽 상에도 형성될 수 있다.
봉지층(285)은 제2 전극(275) 및 증착 조절막(248)을 커버하며, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)에 공통으로 배치될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
예를 들면, 도 9 내지 도 11은 도 7에 도시된 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 한편, 도 3 내지 도 6을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 공정 및/또는 재료들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 공정들과 실질적으로 동일하거나 유사한 공정들을 수행할 수 있다.
이에 따라, 캐리어 기판(200) 상에 예를 들면, 컬러층(212) 및 분산입자(214)를 포함하는 컬러 입자(215)가 분포된 기판(210)을 형성할 수 있다.
기판(210)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)으로 구분될 수 있다. 기판(210)의 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 상에 공통적으로 배리어막(220), 게이트 절연막(226), 층간 절연막(236) 및 비아 절연막(246)을 포함하는 절연막 구조물이 형성될 수 있다.
기판(210)의 화소 영역(PA) 상에는 화소 회로에 포함되는 제1 및 제2 액티브 패턴들(222, 224), 제1 및 제2 게이트 전극들(224, 234), 소스 전극(242), 드레인 전극(244)이 형성될 수 있다.
화소 영역(PA)의 비아 절연막(246) 부분 상에는 예를 들면, 드레인 전극(244)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(250)이 형성되며, 제1 전극(250)의 주변부를 커버하여 제1 전극(250)을 노출시키는 화소 정의막(255)이 형성될 수 있다.
화소 정의막(225)은 예를 들면, 노광 및 현상 공정에 의해 패터닝될 수 있으며, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)의 경계를 형성할 수 있다. 이에 따라, 화소 정의막(225)에 의해 화소 영역(PA)에서는 제1 전극(250)의 상면이 노출되며, 투과 영역(TA)에서는 비아 절연막(246)의 상면이 노출될 수 있다.
도 10을 참조하면, 투과 영역(TA) 상의 비아 절연막(246) 부분을 제거하여 투과창(290)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 투과 영역(TA)을 선택적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 마스크를 사용하여 비아 절연막(246)을 부분적으로 제거할 수 있다. 비아 절연막(246)은 화소 정의막(255)과 실질적으로 동일하거나 유사한 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비아 절연막(246)은 감광성을갖는아크릴계수지물질을포함할수있다.
따라서, 비아 절연막(246)은 화소 정의막(255) 형성을 위한 상기 노광 및 현상 공정과 실질적으로 동일하거나 유사한 공정을 통해 부분적으로 제거될 수 있다. 그러므로, 별도의 추가적인 식각 공정의 수행 없이 용이하게 투과창(290)을 형성할 수 있다.
투과창(290)에 의해 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 사이에는 단차가 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 전극(250) 및 화소 정의막(255) 상에 표시층(260)을 형성하고, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 상에 공통적으로, 연속적으로 제2 전극(270)을 형성할 수 있다.
표시층(260)은 화소 영역(PA)을 선택적으로 노출시키는 파인 메탈 마스크를 사용하여 발광 물질을 프린팅 혹은 증착함으로써 형성될 수 있다. 제2 전극(270)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 공통으로 노출시키는 오픈 마스크를 사용하여 금속 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 전극(270)은 표시층(260) 및 화소 정의막(255)의 표면들, 및 투과창(290)의 측벽 및 저면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 사이의 상기 단차에 의해 제2 전극(270)은 투과 영역(TA)에서 상대적으로 얇게 증착될 수 있다.
제2 전극(270) 상에는 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 상에 공통적으로, 연속적으로 봉지층(280)을 형성할 수 있다.
이후, 도 6을 참조로 설명한 바와 같이, 캐리어 기판(200)을 기판(210)으로부터 분리시킴으로써 상기 투명 표시 장치를 제조할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 화소 정의막(255)과 실질적으로 동일하거나 유사한 유기 물질을 포함하는 비아 절연층(246)을 투과 영역(TA)에서 선택적으로 제거하여 투과창(290)을 형성할 수 있다. 한편, 실질적으로 컬러 입자 또는 청색 염료 입자에 의해 투명도가 강화된 기판(210)을 이용해 소정의 투과도를 확보하고, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물과 같은 무기 물질을 포함하는 절연막들은 투과 영역(TA)에서 별도의 식각 공정을 수행하지 않고 잔류시킬 수 있다. 이에 따라, 공정 시간, 비용 등을 감소시키면서 투과도가 향상된 투명 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 12 내지 도 14는 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
예를 들면, 도 12 내지 도 14는 도 8에 도시된 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 한편, 도 3 내지 도 6, 또는 도 9 내지 도 11을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 공정 및/또는 재료들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 도 9 및 도 10을 참조로 설명한 공정들과 실질적으로 동일하거나 유사한 공정을 수행할 수 있다.
이에 따라, 컬러 입자 또는 예를 들면, 청색 염료 분자에 의해 색보정되어 투명성을 갖는 기판(210) 상에 화소 회로 및 절연 구조물을 형성할 수 있다. 화소 영역(PA) 상에 제1 전극(250)을 형성하고, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)의 경계를 정의하는 화소 정의막(255)을 형성할 수 있다.
이후, 투과 영역(TA) 상의 비아 절연층(246) 부분을 제거하여 투과창(290a)을 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 투과창(290a)에 의해 노출된 층간 절연막(236) 상면 상에 증착 조절막(248)을 형성할 수 있다. 증착 조절막(248)은 예를 들면, 투과 영역(TA)을 선택적으로 노출시키는 파인 메탈 마스크를 사용하여 증착 조절 물질을 프린팅 혹은 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 증착 조절 물질은 비발광 특성을 가지면서 금속과 같은 도전성 물질에 대한 친화도 및/또는 접착력이 표시층(260)에 포함된 발광 물질보다 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 증착 조절 물질은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4,4'-디아민, N(디페닐-4-일)9,9-디메틸-N-(4(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 화소 정의막(255) 및 제1 전극(250) 상에 표시층(260)을 형성하고, 표시층(260) 및 화소 정의막(255) 상애 제2 전극(275)을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극(275) 형성을 위한 금속 물질의 스퍼터링 공정 등의 증착 공정 수행시, 상기 금속 물질에 대한 친화도 혹은 접착력이 떨어지는 증착 조절막(248)에 의해 제2 전극(275)은 실질적으로 화소 영역(PA)에만 선택적으로 형성될 수 있다.
도 14에서는 제2 전극(275)이 화소 영역(PA)에만 형성되는 것으로 도시되었으나, 제2 전극(275)은 증착 조절막(248)에 의해 투과 영역(TA)에서는 매우 얇은 두께로 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 투과 영역(TA)에서 제2 전극(275)이 선택적으로 제거되거나 얇은 두께로 형성되어, 투과 영역(TA)에서의 투과도가 더욱 향상될 수 있다.
제2 전극(275) 및 증착 조절막(248) 상에는 봉지층(285)이 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)에 공통적으로 연속적으로 형성될 수 있다. 이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(200) 을 기판(210)으로부터 분리시켜 상기 투명 표시 장치를 제조할 수 있다.
상술한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판으로서 유색 폴리머 기판을 사용하여 내구성 및 유연성을 충족시키면서, 상기 기판 내에 예를 들면, 청색 입자, 청색 염료 분자를 혼입시켜 실질적으로 투명 기판을 구현할 수 있다. 또한, 상기 투명 기판 및 상술한 투과 영역의 구조를 결합하여 투과도가 향상된 투명 표시 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치는 투과성 및 유연성을 동시에 갖는 표시 장치에 효과적으로 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 표시 장치는 컴퓨터, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, MP3 플레이어 등의 전자 기기 뿐만 아니라, 자동차용 네비게이션 또는 헤드 업(Head up) 디스플레이 등에도 적용될 수 있다. 또한, 신체에 부착 가능한 웨어러블 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
PA: 화소 영역 TA: 투과 영역
100, 200: 캐리어 기판 110, 210: 기판
112, 212: 컬러층 114, 214: 분산 입자
115, 215: 컬러 입자 116: 청색 염료 분자
120, 220: 배리어막 122, 222: 제1 액티브 패턴
124, 224: 제2 액티브 패턴 126, 226: 게이트 절연막
132, 232: 제1 게이트 전극 134, 234: 제2 게이트 전극
136, 236: 층간 절연막 142, 242: 소스 전극
144, 244: 드레인 전극 146, 246: 비아 절연막
150, 250: 제1 전극 155, 255: 화소 정의막
160, 260: 표시층 170, 270, 275: 제2 전극
180, 280, 285: 봉지층 248: 증착 조절막
290, 290a: 투과창

Claims (20)

  1. 컬러 입자들이 내부에 분산된 폴리머 기판;
    상기 폴리머 기판 상에 배치되는 화소 회로;
    상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층; 및
    상기 표시층을 커버하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 투명 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 기판은 상기 컬러 입자의 색상과 다른 색상의 유색 폴리머 물질을 포함하는 투명 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컬러 입자와 상기 유색 폴리머 물질의 상기 색상들이 가산되어, 상기 폴리머 기판은 투명성을 갖는 투명 표시 장치
  4. 제3항에 있어서, 상기 컬러 입자는 청색이며, 상기 유색 폴리머 물질은 황색인 투명 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유색 폴리머 물질은 폴리이미드 계열 물질을 포함하며,
    상기 폴리이미드 계열 물질에 포함된 이미드 질소들 및 카르보닐기의 분자간 상호 작용에 의해 전하 이동 복합체(charge transfer complex)가 형성된 투명 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 인접하는 상기 이미드 질소들 사이에 비치환 방향족 고리를 포함하는 연결 작용기가 결합된 투명 표시 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 컬러 입자는,
    분산 입자; 및
    상기 분산 입자를 코팅하거나, 상기 분산 입자에 병합된 컬러층을 포함하는 투명 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분산 입자는 실리카 나노 입자 또는 금속 산화물 나노입자를 포함하는 투명 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 컬러층은 안트라퀴논(anthraquinone) 계열, 아조(azo) 계열, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 계열, 인디고(indigo) 계열 및 퀴노프탈론(quinophthalone) 계열의 청색 염료 물질 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 투명 표시 장치,
  10. 제3항에 있어서, 상기 컬러 입자는 상기 폴리머 기판 내부에 단독으로 분산된 청색 염료 분자를 포함하는 투명 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 청색 염료 분자는 상기 유색 폴리머 물질의 전구체와 함께 중합되어 상기 유색 폴리머 물질에 일체로 병합되는 투명 표시 장치.
  12. 화소 영역 및 투과 영역으로 구분되며, 컬러 입자들이 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역에 걸쳐 분산된 투명 플렉시블 기판;
    상기 투명 플렉시블 기판 상에 배치되는 배리어막;
    상기 화소 영역의 상기 배리어막 부분 상에 선택적으로 배치되는 화소 회로;
    상기 배리어막 상에 배치되며, 상기 화소 회로를 적어도 부분적으로 커버하는 회로 절연막;
    상기 회로 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로를 커버하는 비아 절연막;
    상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층; 및
    상기 표시층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 투명 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 투명 플렉시블 기판은 유색 폴리머 물질을 포함하며, 상기 컬러 입자는 청색 염료를 포함하는 투명 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 컬러 입자는 상기 청색 염료가 코팅되거나 혼입된 분산 입자를 포함하는 투명 표시 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 비아 절연막은 상기 화소 영역 상에만 배치되는 투명 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 제1 전극 상면을 노출시키는 화소 정의막을 더 포함하며,
    상기 화소 정의막 및 상기 비아 절연막의 측벽에 의해 상기 투과 영역 상에서 투과창이 정의되는 투명 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 회로 절연막은 상기 배리어막 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연막 및 층간 절연막을 포함하며,
    상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역 상에서 공통으로 연장되며,
    상기 투과창에 의해 상기 층간 절연막 상면이 노출되는 투명 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 배리어 절연막, 상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 실리콘 계열 무기 물질을 포함하며,
    상기 비아 절연막은 유기 고분자 물질을 포함하는 투명 표시 장치.
  19. 캐리어 기판 상에 청색 염료가 분산된 전구체 조성물을 도포하는 단계;
    상기 전구체 조성물을 열 경화시켜 상기 캐리어 기판 상에 유색 폴리머 물질을 포함하는 투명 기판을 형성하는 단계;
    상기 투명 기판 상에 화소 회로를 형성하는 단계;
    상기 화소 회로를 커버하는 절연 구조물을 형성하는 단계; 그리고
    상기 절연 구조물 상에 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 표시 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 투명 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    디아민(diamine) 및 디무수물(dianhydride)을 유기 용매에 용해시켜 상기 전구체 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 청색 염료를 나노 입자를 분산매로 사용하여 상기 전구체 조성물과 함께 혼합하는 단계를 더 포함하는 투명 표시 장치의 제조 방법.
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