KR20160145898A - 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조 및 제조 공정이 단순화된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 위하여, 지지 기판 상에 연속적으로 형성된 패턴들 및 패턴들 사이에 형성된 홈을 갖는 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 화상 구현을 위한 디스플레이부를 형성하는 단계, 희생층을 수분에 의해 용해시켜 제거하는 단계, 및 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법{Flexible display apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 구조 및 제조 공정이 단순화된 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 제조방법에는, 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 기판을 사용함으로써 제조 단가가 상승되고, 지지 기판으로부터 이러한 플라스틱 기판을 분리할 때 사용하는 레이저로 인해 디스플레이부의 발광 소자 등이 손상된다는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 구조 및 제조 공정이 단순화된 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, 지지 기판 상에 연속적으로 형성된 패턴들 및 패턴들 사이에 형성된 홈을 갖는 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 화상 구현을 위한 디스플레이부를 형성하는 단계, 희생층을 수분에 의해 용해시켜 제거하는 단계, 및 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계에 있어서, 희생층은 몰리브덴(Mo) 및 산소를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계에 있어서, 패턴들은 다각형, 원형 또는 타원형으로 연속적으로 형성된 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 디스플레이부를 형성하는 단계는, 희생층 상에 무기물을 포함하는 배리어층을 형성하는 단계, 배리어층 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계 및 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 발광 소자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배리어층을 형성하는 단계에 있어서, 배리어층의 적어도 일부는 희생층에 형성된 홈을 통해 지지 기판과 접할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계는 배리어층과 지지 기판을 분리하는 단계일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 희생층은 배리어층과 접하는 상면 및 지지 기판과 접하는 하면을 갖고, 배리어층은 희생층과 접하는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 측의 제2 면을 가지며, 지지 기판으로부터 분리된 배리어층의 제1 면은 희생층의 상면을 따라 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배리어층의 제1 면은 돌출부와 인입부가 연속적으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계 후에, 배리어층의 제1 면 상에 보호 필름을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배리어층의 돌출부는 보호 필름에 접촉할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배리어층의 제1 면과 보호 필름 사이에 인입부에 의한 이격 공간이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 배리어층의 인입부에는 희생층이 일부 잔존할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 돌출부와 인입부가 연속적으로 형성된 제1 면 및 제1 면과 반대되는 측의 제2 면을 갖는, 배리어층, 상기 배리어층의 제2 면 상에 배치되는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되는 유기발광소자를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 인입부의 적어도 일부에 몰리브덴(Mo)과 산소를 포함하는 물질이 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배리어층의 제1 면 상에 보호 필름이 더 배치되고, 상기 보호 필름은 상기 돌출부와 접촉할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배리어층의 제1 면과 상기 보호 필름 사이에 상기 인입부에 의한 이격 공간을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배리어층은 무기물을 포함할 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, 구조 및 제조 공정이 단순화된 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 장치의 제조공정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 희생층의 패턴의 실시예들을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 플렉서블 디스플레이 장치의 제조공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 도 7의 플렉서블 디스플레이 장치의 Ⅷ부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
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.
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.
한편, 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. 또한, 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.
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 1 및 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이고, 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 희생층의 패턴의 실시예들을 개략적으로 도시하는 평면도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법은 먼저, 지지 기판(10)을 준비한다. 지지 기판(10)은 본 발명의 디스플레이 장치를 제조하는 과정에서 지지체 역할을 할 수 있도록 경성(rigid) 소재로 이루어 질 수 있으며, 예컨대 글라스(glass), 금속, 무기 재료(ceramic) 등으로 형성될 수 있다.
그 후 지지 기판(10) 상에 희생층(20)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 희생층(20)은 디스플레이 장치와 지지 기판(10)을 용이하게 분리하는 역할을 한다. 희생층(20)은 금속 산화물을 포함할 수 있고, 특히 수분에 의해 용해되는 물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 희생층(20)은 몰리브덴(Mo)과 산소(O)를 포함하는 화합물일 수 있으며, 즉 몰리브덴 산화물로써 MoOx의 화합물 구조를 가질 수 있다.
이러한 희생층(20)은 다양한 패턴을 갖도록 형성될 수 있는데, 희생층(20)의 다양한 패턴들은 도 2a 내지 도 2e에 도시되어 있다. 도 2a 내지 도 2e에 도시된 희생층(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)은 직선 또는 곡선으로 연속적으로 형성된 패턴들을 가지며, 패턴들 사이에 홈(20a´, 20b´, 20c´, 20d´, 20e´)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에서는 도 2a와 같이 사각형의 패턴들이 연속적으로 형성되도록 희생층(20a)을 형성할 수 있고, 희생층(20a) 패턴 사이에 가로 방향(X축 방향) 및 세로 방향(Y축 방향)으로 홈(20a´)이 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 도 2b와 같이 마름모꼴의 패턴들이 대각선 방향으로 연속적으로 배치되도록 희생층(20b)을 형성할 수 있고, 희생층(20b) 패턴 사이에 대각선 방향으로 홈(20b´)이 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로, 도 2c와 같이 삼각형 패턴들이 연속적으로 배치되도록 희생층(20c)을 형성할 수 있고, 희생층(20c) 패턴 사이에 홈(20c´)이 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로, 도 2d와 같이 원형의 패턴들이 연속적으로 형성되도록 희생층(20d)을 형성할 수 있고, 희생층(20d) 패턴 사이에 홈(20d´)이 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로, 도 2e와 같이 사각형, 구체적으로 평행사변형 형상의 패턴들이 연속적으로 형성되도록 희생층(20e)을 형성할 수 있고, 희생층(20e) 패턴 사이에 홈(20e´)이 형성될 수 있다. 이와 같이 도 2a 내지 도 2e에서 다양한 패턴으로 패터닝된 희생층(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)을 도시했으나, 이는 예시일 뿐 패턴 사이에 홈이 형성될 수 있는 형태이면 어떠한 형상이든 가능하다.
이어서 도 3을 참조하면, 패터닝된 희생층(20a) 상에 화상 구현을 위한 디스플레이부(200)를 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 디스플레이부(200)는 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)에 전기적으로 연결되는 발광 소자를 포함할 수 있는데, 이러한 발광 소자는 액정 소자일 수도 있고, 유기 발광 소자일 수도 있다. 본 실시예에서는 유기 발광 소자를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치를 개시한다. 디스플레이부(200)의 상세한 구조에 대하여는 도 6의 설명에서 자세히 후술한다.
디스플레이부(200)를 형성한 후에는, 디스플레이부(200) 상에 봉지부(300)를 형성할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 봉지부(300)는 하나 이상의 무기막과 유기막이 적층된 다층구조일 수 있다. 이러한 봉지부(300)는 디스플레이부(200)를 외부로부터 밀봉하여 수분이나 산소에 의해 디스플레이부(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그 후 도 4를 참조하면, 식각액(30)을 이용하여 패터닝된 희생층(20a)을 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 식각액(30)을 이용하여 패터닝된 희생층(20a)을 제거하는 단계는, 구체적으로 수분에 의해 희생층(20a)을 용해시키는 단계일 수 있다. 전술한 것과 같이 희생층(20a)은 수분에 의한 용해성을 갖는 몰리브덴 산화물로 형성되므로, 희생층(20a)에 수분을 주입하여 희생층(20a)을 용해시킬 수 있다. 다른 실시예로 물이 담긴 수조에 희생층(20a)을 디핑(dipping)시켜 희생층(20a)을 제거할 수도 있으며, 이외에 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있다. 희생층(20a)을 용해시키는 과정에서, 패터닝된 희생층(20a) 사이로 식각액(30)이 침투할 수 있는 경로가 늘어나기 때문에 희생층(20a)을 효율적으로 제거할 수 있다.
이와 같이 희생층(20a)을 수분에 의해 용해시킨 후에는, 디스플레이부(200)를 지지 기판(10)으로부터 분리하는 단계를 거칠 수 있다. 희생층(20a)으로부터 분리된 디스플레이부(200)의 하면은 희생층(20a)의 패턴을 따라 굴곡을 갖도록 형성될 수 있다.
종래에는 지지 기판(10)과 디스플레이부(200)를 분리하기 위해서 주로 레이저 리프트 오프(LLO)를 이용하였다. 이와 같이 레이저 장치를 이용하여 레이저 스캔을 실시 후 탈착하는 것은 비용적으로 매우 손실이 심하며, 레이저장치의 유지 관리 비용으로 인해 최종 제품의 제조비용이 증가하게 된다. 또한, 레이저장치의 레이저빔의 전면 조사를 위한 레이저 스캔 시간이 길어 생산성이 저하되며, 레이저 스캔으로 인해 일부의 표시장치 구성요소에 대해 손상이 발생하여 제품 제조 수율이 저감되는 문제점이 있었다. 또한 레이저 스캔을 위해서는 플렉서블 기판, 예컨대 PI 기판을 형성해야 하므로 제품의 제조원가가 상승되고, 이러한 플렉서블 기판의 두께에 의해 가요성(flexibility)가 저하되는 등의 문제점이 있었다.
따라서 본 실시예에 의한 플렉서블 디스플레이 장치는 레이저 장치를 이용하지 않고, 수분에 의해 용해되는 수용성 희생층(20a)을 형성하고 또한 희생층(20a)을 패턴화 하여 패턴들 사이에 홈이 형성되도록 함으로써 수분이 접촉하는 면적을 증가시켜 희생층(20a)을 용이하게 용해시킬 수 있다. 또한 레이저 장치를 이용하지 않아, 플렉서블 기판을 구비하지 않아도 되므로 제조원가를 낮출 수 있고, 디스플레이 장치 전체의 두께를 감소시켜 제품의 가요성(flexibility)을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 이하 도 6에서는 디스플레이부(200)의 구조에 대하여 자세히 설명한다.
디스플레이부(200)를 형성하기 위해서는 먼저, 희생층(20a) 상에 무기물을 포함하는 배리어층(201)을 형성하는 단계를 거친다. 이러한 배리어층(201)은 디스플레이부(200)에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)나 유기발광소자(240) 등으로 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 이러한 배리어층(201)은 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다.
이러한 배리어층(201)은 패터닝된 희생층(20a) 상에 직접 배치되어, 희생층(20a)으로부터 분리된 후에는 도 6에 도시된 것과 같이 희생층(20a)의 패턴의 상면을 따라 굴곡을 갖도록 형성될 수 있다. 도면에서는 희생층(20a)과 직접적으로 접촉한 배리어층(201)의 하면에 굴곡을 갖는 요철 패턴이 형성되고, 후술할 반도체층(202)이 위치하는 배리어층(201)의 상면은 평탄한 것으로 도시되어 있으나, 희생층(20a)이 갖는 패턴의 크기에 따라 배리어층(201) 전체가 희생층(20a)의 패턴을 따라 굴곡을 갖도록 형성될 수도 있다. 이 경우는 평탄화된 면 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하기 위해 배리어층(201) 상에 또 다른 배리어층 등이 더 형성될 수도 있다.
한편 희생층(20a)은 상면과 하면을 가질 수 있는데, 상면은 배리어층(201)과 접하는 면을 의미하고, 하면은 지지 기판(10)과 접하는 면을 의미할 수 있다. 배리어층(201)은 희생층(20a)의 상면과 접하는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 측의 제2 면을 가질 수 있다. 이때 희생층(20a)의 상면과 접하는 배리어층(201)의 제1 면은 희생층(20a)의 상면을 따라 형성될 수 있다. 따라서 도 6과 같이 디스플레이부(200)가 지지 기판(10)으로부터 분리된 후에도, 배리어층(201)의 제1 면은 희생층(20a)의 상면을 따라 굴곡을 갖는 요철 형태로 형성될 수 있다.
배리어층(201) 상에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 커패시터(CAP)가 형성될 수 있고, 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되는 유기발광소자(240)가 위치할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 반도체층(202), 게이트전극(204), 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)을 포함한다. 이하 박막 트랜지스터(TFT)의 일반적인 구성을 자세히 설명한다.
먼저 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되는 면을 평탄화하기 위해 또는 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(202)으로 불순물 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 상술한 것과 같이 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성된 배리어층(201)이 배치되고, 이 배리어층(201) 상에 반도체층(202)을 형성할 수 있다.
반도체층(202)의 상부에는 게이트전극(204)이 형성되는데, 이 게이트전극(204)에 인가되는 신호에 따라 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 전기적으로 소통된다. 게이트전극(204)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(202)과 게이트전극(204)과의 절연성을 확보하기 위하여, 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성되는 게이트절연막(203)이 반도체층(202)과 게이트전극(204) 사이에 개재될 수 있다.
게이트전극(204)의 상부에는 층간절연막(205)이 형성될 수 있는데, 이는 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다.
층간절연막(205)의 상부에는 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 형성된다. 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)은 층간절연막(205)과 게이트절연막(203)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층(202)에 각각 전기적으로 연결된다. 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)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.
한편 도면에는 도시되지 않았으나, 이러한 구조의 박막 트랜지스터(TFT)의 보호를 위해 박막 트랜지스터(TFT)를 덮는 보호막(미도시)이 배치될 수 있다. 보호막은 예컨대 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다.
한편, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 제1 절연막(207)이 형성될 수 있다. 이 경우 제1 절연막(207)은 평탄화막일 수도 있고 보호막일 수도 있다. 이러한 제1 절연막(207)은 박막 트랜지스터(TFT) 상부에 유기발광소자가 배치되는 경우 박막 트랜지스터(TFT) 의 상면을 대체로 평탄화하게 하고, 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 소자들을 보호하는 역할을 한다. 이러한 제1 절연막(207) 은 예컨대 아크릴계 유기물 또는 BCB(Benzocyclobutene) 등으로 형성될 수 있다. 이때, 배리어층(201), 게이트절연막(203), 층간절연막(205) 및 제1 절연막(207)은 디스플레이부(200)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
한편, 제1 절연막(207)을 형성한 후, 제2 절연막(208)이 형성될 수 있다. 이 경우 제2 절연막(208)은 화소정의막일 수 있다. 제2 절연막(208)은 상술한 제1 절연막(207) 상에 위치할 수 있으며, 개구를 가질 수 있다. 이러한 제2 절연막(208)은 화소 영역을 정의하는 역할을 한다.
이러한 제2 절연막(208)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, 제2 절연막(208) 상에는 유기발광소자(240)가 형성될 수 있다. 유기발광소자(240)는 화소전극(210), 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하는 중간층(220) 및 대향전극(230)을 포함할 수 있다.
구체적으로는 제2 절연막(208)을 형성하기 전에, 제1 절연막(207)을 형성한 후 제1 절연막(207) 상에 화소전극(210)을 형성할 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.
화소전극(210)을 형성한 후에는 화소전극(210)의 가장자리를 덮도록 제2 절연막(208)을 형성할 수 있다. 이러한 제2 절연막(208)에 의해 정의된 화소영역에는 중간층(220)이 형성될 수 있다. 이러한 중간층(220)은 전기적 신호에 의해 빛을 발광하는 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하며, 발광층(EML)을 이외에도 발광층(EML)과 화소전극(210) 사이에 배치되는 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer) 및 발광층(EML)과 대향전극(230) 사이에 배치되는 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.
발광층(EML)을 포함하는 중간층(220)을 덮으며 화소전극(210)에 대향하는 대향전극(230)이 전면(全面)에 걸쳐서 형성될 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.
한편, 디스플레이부(200) 상에는 디스플레이부(200)를 외부로부터 밀봉하도록 봉지부(300)가 더 형성될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 봉지부(300)는 하나 이상의 무기막과 유기막이 적층된 다층구조일 수 있다. 무기막과 유기막은 서로 교번하여 적층될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 8은 도 7의 플렉서블 디스플레이 장치의 Ⅷ부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 배리어층(201)의 제1 면 상에 보호 필름(400)을 더 부착할 수 있다. 보호 필름(400)은 플렉서블한 특성을 가지며, 예컨대 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재로 형성될 수 있다. 보호 필름(400)은 디스플레이부(200)를 외부로부터 보호 하는 역할을 하며, 경우에 따라서는 추후에 제거될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 배리어층(201)의 제1 면은 돌출부(201a)와 인입부(201b)가 연속적으로 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(201a)와 인입부(201b)는 희생층(20a)의 패턴에 기인한 것일 수 있다. 즉 희생층(20a)의 패턴이 존재했던 부분은 인입부(201b)가 되고, 희생층(20a)의 패턴이 존재하지 않는 홈 부분은 돌출부(201a)가 된다. 배리어층(201)의 돌출부(201a)는 보호 필름(400)에 직접 접촉하도록 형성될 수 있다. 배리어층(201)의 제1 면과 보호 필름(400) 사이에 인입부(201b)에 의한 이격 공간이 형성될 수 있다.
한편 경우에 따라서, 배리어층(201)의 인입부(201b)에는 희생층(20a)의 일부가 잔존할 수 있다. 본 실시예에 따른 희생층(20a)이 수용성 물질로 형성되기는 하나, 배리어층(201)의 인입부(201b) 내측에 형성된 희생층(20a)은 완벽히 제거되지 않을 수 있다.
지금까지는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 통해 제조된 플렉서블 디스플레이 장치 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 설명한다.
보호 필름(400) 상에는 디스플레이부(200)가 배치될 수 있다. 보호 필름(400)은 제조 방법의 설명에서 전술한 것과 같이 디스플레이부(200)가 지지 기판(10)으로부터 분리된 후 부착 된다. 보호 필름(400)은 디스플레이부(200)를 외부로부터 보호 하는 역할을 하며, 경우에 따라서는 추후에 제거될 수도 있다.
디스플레이부(200)는 배리어층(201)을 구비할 수 있다. 이러한 배리어층(201)은 디스플레이부(200)에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)나 유기발광소자(240) 등으로 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 배리어층(201)은 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 무기물을 포함할 수 있다. 배리어층(201)은 보호 필름(400)에 접하는 제1 면과 제1 면의 반대되는 측의 제2 면을 가질 수 있으며, 배리어층(201)의 제1 면은 굴곡을 갖는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
후술할 반도체층(202)이 위치하는 배리어층(201)의 제2 면은 평탄한 것으로 도시되어 있으나, 희생층(20a)이 갖는 패턴의 크기에 따라 배리어층(201) 전체가 희생층(20a)의 패턴을 따라 굴곡을 갖는 형상일 수 있다. 이 경우는 평탄화된 면 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하기 위해 배리어층(201) 상에 또 다른 배리어층 등이 더 배치될 수도 있다.
배리어층(201) 상에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 커패시터(CAP)가 형성될 수 있고, 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되는 유기발광소자(240)가 위치할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 반도체층(202), 게이트전극(204), 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)을 포함한다. 이하 박막 트랜지스터(TFT)의 일반적인 구성을 설명함에 있어서, 중복되는 내용은 전술한 제조 방법의 설명을 원용한다.
박막 트랜지스터(TFT)가 형성되는 면을 평탄화하기 위해 또는 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(202)으로 불순물 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 배리어층(201)이 배치되고, 이 배리어층(201) 상에 반도체층(202)이 배치될 수 있다.
반도체층(202)의 상부에는 게이트전극(204)이 배치되는데, 이 게이트전극(204)에 인가되는 신호에 따라 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 전기적으로 소통된다. 이때 반도체층(202)과 게이트전극(204)과의 절연성을 확보하기 위하여, 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성되는 게이트절연막(203)이 반도체층(202)과 게이트전극(204) 사이에 개재될 수 있다.
게이트전극(204)의 상부에는 층간절연막(205)이 형성될 수 있고, 이러한 층간절연막(205)의 상부에는 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 배치된다. 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)은 층간절연막(205)과 게이트절연막(203)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층(202)에 각각 전기적으로 연결된다.
한편, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 제1 절연막(207)이 배치될 수 있다. 이 경우 제1 절연막(207)은 평탄화막일 수도 있고 보호막일 수도 있다. 이러한 제1 절연막(207)은 박막 트랜지스터(TFT) 상부에 유기발광소자가 배치되는 경우 박막 트랜지스터(TFT) 의 상면을 대체로 평탄화하게 하고, 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 소자들을 보호하는 역할을 한다.
한편, 제1 절연막(207)을 형성한 후, 제2 절연막(208)이 배치될 수 있다. 이 경우 제2 절연막(208)은 화소정의막일 수 있다. 제2 절연막(208)은 상술한 제1 절연막(207) 상에 위치할 수 있으며, 개구를 가질 수 있다. 이러한 제2 절연막(208)은 화소 영역을 정의하는 역할을 한다.
한편, 제2 절연막(208) 상에는 유기발광소자(240)가 형성될 수 있다. 유기발광소자(240)는 화소전극(210), 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하는 중간층(220) 및 대향전극(230)을 포함할 수 있다. 유기발광소자(240)의 자세한 설명은 전술한 내용과 중복되므로 이를 원용한다.
한편, 디스플레이부(200) 상에는 디스플레이부(200)를 외부로부터 밀봉하도록 봉지부(300)가 더 배치될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 봉지부(300)는 하나 이상의 무기막과 유기막이 적층된 다층구조일 수 있다. 무기막과 유기막은 서로 교번하여 적층될 수 있다.
한편 도 8에 도시된 것과 같이, 배리어층(201)의 제1 면은 돌출부(201a)와 인입부(201b)가 연속적으로 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(201a)와 인입부(201b)는 희생층(20a)의 패턴에 기인한 것일 수 있다. 즉 희생층(20a)의 패턴이 존재했던 부분은 인입부(201b)가 되고, 희생층(20a)의 패턴이 존재하지 않는 홈 부분은 돌출부(201a)가 된다. 배리어층(201)의 돌출부(201a)는 보호 필름(400)에 직접 접촉하도록 형성될 수 있다. 배리어층(201)의 제1 면과 보호 필름(400) 사이에 인입부(201b)에 의한 이격 공간이 형성될 수 있다.
한편 경우에 따라서, 배리어층(201)의 인입부(201b)에는 희생층(20a)의 일부가 잔존할 수 있다. 희생층(20a)은 금속 산화물을 포함할 수 있고, 특히 수분에 의해 용해되는 물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 희생층(20a)은 몰리브덴(Mo)과 산소(O)를 포함하는 화합물일 수 있으며, 즉 몰리브덴 산화물로써 MoOx의 화합물 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 희생층(20a)이 수용성 물질로 형성되기는 하나, 배리어층(201)의 인입부(201b) 내측에 형성된 희생층(20a)은 완벽히 제거되지 않을 수 있다.
종래에는 지지 기판(10)과 디스플레이부(200)를 분리하기 위해서 주로 레이저 리프트 오프(LLO)를 이용하였다. 이와 같이 레이저 장치를 이용하는 방법은 레이저장치의 유지 관리 비용으로 인해 최종 제품의 제조비용이 증가하게 된다. 또한, 레이저 스캔으로 인해 일부의 표시장치 구성요소에 대해 손상이 발생하여 제품 제조 수율이 저감되는 문제점이 있었다. 또한 레이저 스캔을 위해서는 플렉서블 기판, 예컨대 PI 기판을 형성해야 하므로 제품의 제조원가가 상승되고, 이러한 플렉서블 기판의 두께에 의해 가요성(flexibility)가 저하되는 등의 문제점이 있었다.
따라서 본 실시예에 의한 플렉서블 디스플레이 장치는 레이저 장치를 이용하지 않고, 수분에 의해 용해되는 수용성 희생층(20a)을 형성하고 또한 희생층(20a)을 패턴화 하여 패턴들 사이에 홈이 형성되도록 함으로써 수분이 접촉하는 면적을 증가시켜 희생층(20a)을 용이하게 용해시킬 수 있다. 또한 레이저 장치를 이용하지 않아, 플렉서블 기판을 구비하지 않아도 되므로 제조원가를 낮출 수 있고, 디스플레이 장치 전체의 두께를 감소시켜 제품의 가요성(flexibility)을 더욱 향상시킬 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: 지지 기판
20a, 20b, 20c, 20d, 20e: 희생층
20a', 20b', 20c', 20d', 20e': 홈
200: 디스플레이부
201a: 돌출부
201b: 인입부
201: 배리어층
210: 화소전극
220: 중간층
230: 대향전극
240: 유기발광소자
300: 봉지부
400: 보호 필름

Claims (17)

  1. 지지 기판 상에 연속적으로 형성된 패턴들 및 패턴들 사이에 형성된 홈을 갖는 희생층을 형성하는 단계;
    희생층 상에 화상 구현을 위한 디스플레이부를 형성하는 단계;
    희생층을 수분에 의해 용해시켜 제거하는 단계; 및
    디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계;
    를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하는 단계에 있어서, 희생층은 몰리브덴(Mo) 및 산소를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하는 단계에 있어서, 패턴들은 다각형, 원형 또는 타원형으로 연속적으로 형성된 형상을 갖는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부를 형성하는 단계는,
    희생층 상에 무기물을 포함하는 배리어층을 형성하는 단계;
    배리어층 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 및
    박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 발광 소자를 형성하는 단계;
    를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    배리어층을 형성하는 단계에 있어서, 배리어층의 적어도 일부는 희생층에 형성된 홈을 통해 지지 기판과 접하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계는 배리어층과 지지 기판을 분리하는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    희생층은 배리어층과 접하는 상면 및 지지 기판과 접하는 하면을 갖고, 배리어층은 희생층과 접하는 제1 면 및 제1 면과 반대되는 측의 제2 면을 가지며, 지지 기판으로부터 분리된 배리어층의 제1 면은 희생층의 상면을 따라 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    배리어층의 제1 면은 돌출부와 인입부가 연속적으로 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이부와 지지 기판을 분리하는 단계 후에, 배리어층의 제1 면 상에 보호 필름을 부착하는 단계를 더 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    배리어층의 돌출부는 보호 필름에 접촉하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    배리어층의 제1 면과 보호 필름 사이에 인입부에 의한 이격 공간이 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    배리어층의 인입부에는 희생층이 일부 잔존하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  13. 돌출부와 인입부가 연속적으로 형성된 제1 면 및 제1 면과 반대되는 측의 제2 면을 갖는, 배리어층;
    상기 배리어층의 제2 면 상에 배치되는 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되는 유기발광소자;
    를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인입부의 적어도 일부에 몰리브덴(Mo)과 산소를 포함하는 물질이 배치되는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배리어층의 제1 면 상에 보호 필름이 더 배치되고, 상기 보호 필름은 상기 돌출부와 접촉하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배리어층의 제1 면과 상기 보호 필름 사이에 상기 인입부에 의한 이격 공간을 갖는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 배리어층은 무기물을 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
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