KR20180042515A - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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KR20180042515A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 디스플레이 장치는 보강기판 및 보강기판 상에 배치되고 화상을 표시하는 디스플레이층을 포함한다. 보강기판은 패터닝(patterning)된 플렉서블 영역(flexible region)을 포함하는 제1보강층 및 제1보강층 상에 배치되고 유연성(flexibility)을 가지는 제1기판을 포함한다. 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 제1기판의 탄성 계수보다 크다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조방법{Display device and method for manufacturing the same}
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 강도(stiffness)가 향상되면서도 유연성(flexibility)을 가지는 디스플레이 장치 및 이를 용이하게 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대전화나 전자 태블릿(tablet)과 같은 소형 휴대 장치에서도 큰 화면에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이에 따라, 평소에는 화면을 접을 수 있게 하여 휴대 공간을 줄이고, 사용시 화면을 펼쳐서 화상을 구현할 수 있는 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
플렉서블 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는, 기판 및 디스플레이부의 두께를 기존의 장치보다 얇게 제조하여 유연성을 확보해야 한다.
그러나 상기와 같이 두께가 감소한 디스플레이 장치의 경우, 외부에서의 작은 충격에 의해서도 디스플레이부가 압축 및 변형되어 손상되는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 이와 같은 문제를 방지하기 위해 기판의 강도(stiffness)를 강하게 하면, 디스플레이 장치 전체의 유연성(flexibility)이 저하되는 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로써, 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하며, 기판의 탄성 계수보다 큰 탄성계수를 가지는 보강층을 포함하여, 플렉서블 영역에서 유연성을 확보하면서도 전체적으로 강도를 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치를 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 디스플레이 장치는 보강기판 및 보강기판 상에 배치되고 화상을 표시하는 디스플레이층을 포함한다. 보강기판은 패터닝(patterning)된 플렉서블 영역(flexible region)을 포함하는 제1보강층 및 제1보강층 상에 배치되고 유연성(flexibility)을 가지는 제1기판을 포함한다. 이 때 제1보강층의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 제1기판의 탄성 계수보다 크다.
상기 제1기판은 상기 제1보강층의 적어도 세 면을 둘러쌀 수 있다.
상기 제1보강층의 하면은 상기 제1기판에 의해 둘러싸이지 않을 수 있다.
상기 제1보강층의 탄성 계수는 10GPa 이상인, 디스플레이 장치.
상기 제1보강층은 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 전도성 물질은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag), 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 패터닝된 플렉서블 영역의 패턴 폭(pattern width)은 약 120㎛ 이하일 수 있다.
상기 패터닝된 플렉서블 영역에서, 상기 제1보강층은 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴들을 포함할 수 있다.
상기 제1보강층은 복수 개의 플렉서블 영역을 포함할 수 있다.
상기 패터닝된 플렉서블 영역에서, 상기 제1보강층은 지지부 및 상기 지지부로부터 돌출된 볼록부를 포함할 수 있다.
상기 제1기판은 상기 플렉서블 영역의 패터닝된 공간을 채울 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 보강기판 상에 배치된 제1배리어층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1배리어층 상에 배치되고 유연성을 가지는 제2기판 및 상기 제2기판 상에 배치된 제2배리어층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1기판 아래에 배치되고 유연성을 가지는 제2기판 및 상기 제2기판 상에 배치된 제2배리어층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하며 적어도 세 면이 제2기판에 둘러싸인 제2보강층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2보강층의 탄성 계수는 상기 제2기판의 탄성 계수보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 디스플레이 장치의 제조방법은 캐리어기판 상에 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하는 제1보강층을 형성하는 단계, 상기 제1보강층 상에, 유연성을 가지는 제1기판을 형성하는 단계 및 상기 제1기판 상에, 화상을 표시하는 디스플레이층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1보강층의 탄성 계수는 상기 제1기판의 탄성 계수보다 크다.
일 실시예에 디스플레이 장치의 제조방법은 상기 디스플레이층을 형성하는 단계 전에, 상기 제1기판 상에 제1배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 디스플레이 장치의 제조방법은 상기 제1배리어층을 형성하는 단계 이후, 상기 제1배리어층 상에 유연성을 가지는 제2기판을 형성하는 단계 및 상기 제2기판 상에 제2배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 디스플레이 장치의 제조방법은 상기 제1보강층을 형성하는 단계 전에, 상기 캐리어기판 상에 유연성을 가지는 제2기판을 형성하는 단계 및 상기 제2기판 상에 제2배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 디스플레이 장치의 제조방법은, 상기 제2기판을 형성하는 단계 전에, 상기 캐리어기판 상에 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하는 제2보강층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제2보강층의 탄성 계수는 상기 제2기판의 탄성 계수보다 클 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플렉서블 영역(FR)에서 유연성을 확보하면서도 전체적으로 인장강도를 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래기술과 도 1의 디스플레이 장치의 효과를 비교한 단면도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치를 접었을 때를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4c는 제1보강층의 다양한 실시예들을 나타낸 디스플레이 장치의 저면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 6 내지 도 9는 각각 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 10은 도 1의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 1의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 12a 및 도 12b는 도 6의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 13a 및 도 13b는 도 7의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 14a 내지 도 14c는 도 8의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 15a 내지 도 15c는 도 9의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 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 사용된다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 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.
이하의 실시예에서 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, 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.
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.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 보강기판(RS) 및 보강기판(RS) 상에 배치되고 화상을 표시하는 디스플레이층(D)을 포함한다. 보강기판(RS)은 패터닝(patterning)된 플렉서블 영역(flexible region, FR)을 포함하는 제1보강층(20) 및 제1보강층(20) 상에 배치되고 유연성(flexibility)을 가지는 제1기판(10)을 포함한다. 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 제1기판(10)의 탄성 계수보다 크다.
도 1을 참조하면, 제1기판(10) 및 제1보강층(20)을 포함하는 보강기판(RS)은 디스플레이층(D)을 지지하는 역할을 수행한다. 제1기판(10)은 유연성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 예컨대 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 제1기판(10)은 수 내지 수십 마이크로미터(㎛)의 두께를 가질 수 있다.
제1보강층(20)은 제1기판(10) 아래에 배치된다. 제1보강층(20)은 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하는데, 이에 대하여는 후술한다.
일 실시예에 따르면, 제1기판(10)은 제1보강층(20)의 적어도 세 면을 둘러쌀 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 제1보강층(20)의 상면 및 양 옆면을 제1기판(10)이 둘러싸고 있다. 즉 제1보강층(20)의 상면 및 양 옆면과 제1기판(10)은 서로 직접 접할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)의 하면은 제1기판(10)에 의해 둘러싸이지 않을 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 제1보강층(20)의 하면을 제외한 나머지 면들만이 제1기판(10)에 의해 둘러싸일 수 있으며, 디스플레이 장치를 아래에서 바라볼 때 제1보강층(20)의 하면은 노출될 수 있다. 즉 제1보강층(20)은 제1기판(10) 내부에 완전히 삽입되지 않을 수 있다.
도 2는 종래기술과 도 1의 디스플레이 장치의 효과를 비교한 단면도이다. 도 2의 (a)는 제1보강층(20)을 포함하지 않는 종래의 디스플레이 장치를 나타낸다. 종래 디스플레이 장치의 경우, 기판(11)은 탄성 계수가 작다. 이러한 디스플레이 장치에 펜 또는 공(Ball, B)과 같은 물체가 떨어져 충격을 주는 경우, 디스플레이층(D)의 상면은 압축력을 받게 되고, 하면은 인장력을 받아 아래쪽으로 휘어지게 된다. 이 때 디스플레이층(D)을 지지하는 기판(11)은 유연성을 가지므로, 디스플레이층(D)이 휘어지는 것을 막지 못하고 같이 휘어지게 된다. 따라서 디스플레이층(D)의 아랫면이 휘면서 갈라져 손상되어 크랙(DC)이 발생한다. 예컨대 디스플레이층(D)이 유기발광표시장치인 경우, 이러한 크랙(DC)은 박막트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)의 게이트 절연막과 같은 무기막에서 발생하거나, 박막봉지층(TFE; Thin Film Encapsulaition)의 무기막에서도 발생할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
도 2의 (b)는 보강기판(RS)을 포함하는 본 발명을 나타낸다. 보강기판(RS) 내에 배치된 제1보강층(20)의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 제1기판(10)의 탄성 계수보다 크다. 탄성 계수는 재료의 강도(stiffness)를 나타내는 값으로, 외부의 인장 응력을 인장 변형도로 나눈 값을 의미한다. 탄성 계수가 클수록, 외부의 응력에 의해 형태가 변하는 정도가 작다. 즉 제1기판(10)에 비해 제1보강층(20)의 탄성 계수가 크므로, 제1보강층(20)은 제1기판(10)보다 상대적으로 더 단단한 물질로 구성된다. 따라서 제1보강층(20)으로 인해, 보강기판(RS) 전체의 강도가 강해진다. 이러한 보강기판(RS)을 포함하는 디스플레이 장치에 펜 또는 공(Ball, B)과 같은 물체가 떨어져 충격을 주는 경우, 비록 제1기판(10)이 유연성 있는 물질로 이루어지더라도, 제1보강층(20)이 있음으로 인해 디스플레이층(D) 전체가 휘어지는 현상이 방지된다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다.
제1기판(10)이 예컨대 폴리이미드(PI)와 같은 플라스틱을 포함하는 경우, 약 3GPa의 탄성 계수를 가지게 되며, 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다. 만약 제1보강층(20)의 탄성계수가 10GPa보다 작은 경우, 일반적으로 디스플레이 장치에 가해지는 충격을 보강기판이 완화시키기 어려울 수 있으며, 따라서 디스플레이층이 파손될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 별도로 EMI 차폐 필름(Electro-Magnetic Interference Shielding Film)을 배치할 필요없이 EMI 차폐 기능을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1보강층(20)은 전도성 금속을 포함할 수 있고, 상기 전도성 금속은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은(Ag)의 탄성계수는 각각 약 200GPa, 116GPa, 83GPa 로 약 100GPa 단위의 탄성계수를 가지게 되는데, 이와 같은 경우 제1보강층(20)을 0.1㎛ 이상의 두께를 가지도록 하여 보강기판(RS)의 강도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1보강층(20)은 전도성 유연막을 포함할 수 있고, 상기 전도성 유연막은 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 카본나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)과 같은 탄소 기반의 물질은 약 1000GPa 단위의 탄성계수를 가져, 금속의 탄성계수보다 큰 값을 가진다. 즉 카본나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)은 금속보다 더 강도가 강하므로, 금속의 경우보다 두께를 더 얇게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)은 무기물을 포함할 수 있고, 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다. 이 때 상기 무기물은 비전도성인 실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)는 증착 조건에 따라 100GPa 이상의 탄성 계수를 가질 수 있어, 보강기판(RS)의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치를 접었을 때를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 디스플레이 장치 내의 제1보강층(20)은 플렉서블 영역(FR)을 포함한다. 특히 도 3은, 도 1의 디스플레이 장치가 y축과 평행한 접이축(Folding Axis, FA)을 중심으로 접힌, 폴더블(foldable) 디스플레이 장치를 예시하고 있다. 이 때 디스플레이 장치는 플렉서블 영역(FR)에서 R만큼의 곡률반경을 가진다.
제1보강층(20)이 패터닝된 영역은 디스플레이 장치 전체의 플렉서블 영역(FR)이 되고, 제1보강층(20)이 패터닝되지 않은 영역은 보강 영역(Reinforced Region, RR)이 된다. 플렉서블 영역(FR)은, 형태가 고정되지 않고 접히거나 구부러지는 등의 변화가 가능한 영역을 의미한다. 반대로 보강 영역(RR)은 형태가 고정된 영역을 의미한다. 여기서 '고정된다', '접힌다', '구부러진다', '변화가 가능하다'등의 용어는 플렉서블 영역(FR)과 보강 영역(RR)에서의 상대적인 정도의 차이를 의미한다. 즉, 제1보강층(20)의 보강 영역(RR) 역시 연성을 가질 수 있다.
제1보강층(20)은 상술한 대로 탄성 계수가 커서 잘 휘어지지 않는다. 그러나 도 1 및 도 3과 같이 제1보강층(20)을 패터닝하는 경우, 패터닝된 영역은 제1보강층 패턴(21)의 사이 공간(20PA)으로 인해 휠 수 있는 상태가 된다. 따라서 제1보강층(20)이 패터닝된 영역은 보강기판(RS)이 휠 수 있는 플렉서블 영역(FR)이 된다. 한편, 제1보강층(20)이 패터닝되지 않은 영역은 휘기 어려워, 보강기판(RS)의 강도를 향상시키는 보강 영역(RR)이 된다.
한편, 플렉서블 영역(FR)의 제1보강층(21) 역시 보강기판(RS)의 강도를 향상시키는 데 기여하게 된다. 도 2의 (b)를 다시 참조하면, 디스플레이 장치의 플렉서블 영역(FR)에 공 등의 물체가 떨어져 충격을 주더라도, 제1보강층 패턴(21)이 그 충격을 흡수하기 때문에, 디스플레이 장치 전체가 의도하지 않게 휘어져 손상되는 현상이 방지된다.
일 실시예에 따르면, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)의 패턴 폭(pattern width)은 약 120㎛ 이하일 수 있다. 다시 도 2의 (b)를 참조하면, 플렉서블 영역(FR)의 제1보강층(21)의 폭(w1) 및 패터닝된 공간(20PA)의 폭(w2)이 작을수록 플렉서블 영역(FR)의 유연성이 향상되지만, 패터닝시 더 정밀한 공정이 요구된다. 일반적으로 디스플레이 장치에 충격을 가하는 실험시, 디스플레이 장치에 접촉하는 펜(pen)의 폭은 약 0.12mm, 즉 120㎛ 이상이며, 공의 폭은 약 0.80mm, 즉 800㎛ 이상이다. 따라서 패터닝된 플렉서블 영역(FR)의 패턴 폭, 즉 제1보강층(21)의 폭(w1) 및 패터닝된 공간(20PA)의 폭(w2)이 약 120㎛보다 작으면, 보강기판(RS)은 이러한 펜 드랍(pen drop)에 의한 충격을 흡수할 수 있으면서도 유연한 성질을 가지게 된다.
상기와 같은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하며 제1기판(10)의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 가지는 제1보강층(20)을 포함함으로써, 플렉서블 영역(FR)에서 유연성을 확보하면서도 전체적으로 강도를 향상시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4c는 제1보강층의 다양한 실시예들을 나타낸 디스플레이 장치의 저면도들이다.
일 실시예에 따르면, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)에서, 제1보강층(20)은 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴들을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 4a를 참조하면, 플렉서블 영역(FR) 내의 제1보강층(21)은 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴들을 가지며, 보강 영역(RR) 내의 제1보강층(22)은 하나의 큰 직사각형 형태로 배치되어 있다.
도 4a에서는 플렉서블 영역(FR)이 디스플레이 장치의 중앙부에 하나 형성되어 있다. 상기와 같은 디스플레이 장치는 y축과 평행한 접이축(FA)을 중심으로 접히게 된다. 이 때 접힌 영역은 플렉서블 영역(FR)에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)은 복수 개의 플렉서블 영역을 포함할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 예시적으로 3개의 플렉서블 영역(FR1, FR2, FR3)을 포함하는 디스플레이 장치가 도시되어 있다. 즉 제1보강층(20)은 제1접이축(FA1), 제2접이축(FA2), 제3접이축(FA3)을 중심으로 접히는 제1플렉서블 영역(FR1), 제2플렉서블 영역(FR2), 제3플렉서블 영역(FR3)에서 각각 패터닝될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 도 3과는 달리 복수 개의 영역에서 접힐 수 있게 된다.
일 실시예에 따르면, 플렉서블 영역(FR)은 디스플레이 장치의 전 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 도 4c를 참조하면, 제1보강층(20)은 디스플레이 장치의 전체 영역에 걸쳐 패터닝되어, 작은 사각형 형태의 제1보강층 패턴(21)이 행렬(matrix) 형태로 디스플레이 장치의 저면에 노출되도록 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 디스플레이 장치는 y축과 평행한 접이축(FAy) 및 x축과 평행한 접이축(FAx)을 중심으로 접힐 수 있는 상태가 된다. 즉 이와 같은 경우 디스플레이 장치를 가로로도, 세로로도 접을 수 있게 된다.
도 4a 내지 도 4c에서는 플렉서블 영역(FR) 내의 제1보강층(21)의 형태가 일정한 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1보강층(21)의 패턴의 폭은 제1플렉서블 영역(FR1) 및 제2플렉서블 영역(FR2)에서 각각 달라, 다른 곡률반경을 가질 수 있다. 또한, 디스플레이 장치가 접히는 접이축(FA)은 직사각형 형태의 디스플레이 장치의 가장자리와 평행하지 않을 수도 있는 등, 제1보강층(20)의 패터닝 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
일 실시예에 따르면, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)에서, 제1보강층(20)은 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴(21)들을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 패턴(21)들의 폭, 높이 및/또는 모양은 서로 다를 수 있다.
도 5a를 참조하면, 플렉서블 영역(FR) 내의 제1보강층의 패턴(21)들의 높이가 디스플레이 장치의 중앙부로 갈수록 작아지며, 제1보강층의 패턴(21)들의 폭 역시 각각 다른 형태가 도시되어 있다. 이는 예시적인 것으로, 사용자가 원하는 곡률반경 및 내충격(impact　resistance)에 따라 플렉서블 영역(FR) 내의 제1보강층의 패턴(21)의 폭 및 패터닝된 공간(20PA)의 폭, 높이, 모양 등이 조절될 수 있다.
도 5b는 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 일 실시예에 따르면, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)에서, 제1보강층(21)은 지지부(21B) 및 지지부(21B)로부터 돌출된 볼록부(21P)를 포함할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴들을 포함하는 도 1 및 도 4의 실시예들과는 달리, 제1보강층(20)은 패턴들이 서로 이어져 있는 판 형태일 수 있다. 이 때, 플렉서블 영역(FR)에서 제1보강층(21)은 요철(凹凸) 형태를 가진다. 패터닝된 플렉서블 영역(FR)에서의 제1보강층(21)은 두께가 얇기 때문에, 강도가 크지 않아 휠 수 있다. 이를 위해서는 볼록부(21P)의 두께(hp)가 지지부(21B)의 두께(hb)보다 큰 것이 바람직하다. 한편, 도 5b와 같이 일체로 형성된 제1보강층(20)의 경우에도 도 4와 비슷하게 다양한 모양의 패터닝이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 제1기판(10)은 플렉서블 영역(FR)의 패터닝된 공간(20PA)을 채울 수 있다. 도 1 및 도 5b를 다시 참조하면, 제1보강층(20)이 패터닝된 공간(20PA), 즉 플렉서블 영역(FR) 내의 제1보강층(21) 사이의 공간(20PA)을 제1기판(10)이 채운다. 상기와 같은 구조를 취하게 되면, 제1기판(10)과 제1보강층(20)이 서로 맞물려 있는 형태가 되므로, 제1기판(10)과 제1보강층(20) 사이의 부착력이 강해진다.
도 6 내지 도 9는 각각 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치는 보강기판(RS) 상에 배치된 제1배리어층(31)을 더 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 보강기판(RS) 상에, 즉 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)이 배치된다. 제1기판(10)은 유연성을 가지는 소재를 사용하므로, 유리 기판에 비하여 수분이나 산소를 쉽게 투과시킨다. 이에 따라, 수분이나 산소에 취약한 디스플레이층(D)을 열화시켜 디스플레이층(D)의 수명이 저하된다. 제1배리어층(31)은, 디스플레이층(D)과 제1기판(10) 사이에 배치됨으로써, 제1기판(10)의 하부에서 디스플레이층(D)으로 침투하는 수분 또는 산소 등을 차단하는 역할을 수행한다.
제1배리어층(31)은 각각 금속 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등과 같은 무기 재료로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1배리어층(31)은 단일막 또는 다층막으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1배리어층(31) 상에 배치되고 유연성을 가지는 제2기판(40) 및 제2기판(40) 상에 배치된 제2배리어층(32)을 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1배리어층(31) 상에 제2기판(40)이, 제2기판(40) 상에 제2배리어층(32)이, 제2배리어층(32) 상에 디스플레이층(D)이 각각 배치된다. 제2기판(40)은 유연성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 예컨대 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2기판(40)은 수 내지 수십 마이크로미터(㎛)의 두께를 가질 수 있으며, 제1기판(10)과 제2기판(40)은 같은 물질을 포함할 수 있다.
제2기판(40) 상에는 제2배리어층(32)이 배치된다. 제2기판(40)은 유연성을 가지는 소재를 사용하는바, 유리 기판에 비하여 수분이나 산소를 쉽게 투과시킨다. 이에 따라, 수분이나 산소에 취약한 디스플레이층(D)을 열화시켜 디스플레이층(D)의 수명이 저하된다. 제2배리어층(32)은, 디스플레이층(D)과 제2기판(40) 사이에 배치됨으로써, 제2기판(40)의 하부에서 디스플레이층(D)으로 침투하는 수분 또는 산소 등을 차단하는 역할을 수행한다. 제2배리어층(32)은 각각 금속 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등과 같은 무기 재료로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2배리어층(32)은 단일막 또는 다층막으로 구성될 수 있으며, 제2배리어층(32)은 제1배리어층(31)과 같은 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1기판(10) 아래에 배치되고 유연성을 가지는 제2기판(40) 및 제2기판(40) 상에 배치된 제2배리어층(32)을 더 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2배리어층(32)이 보강기판(RS)의 아래에, 제2기판(40)이 제2배리어층(32)의 아래에 각각 배치된다. 이 때 제1보강층(20)은 제1기판(10) 및 제2배리어층(32)에 둘러싸인 상태가 된다.
도 7 및 도 8의 실시예와 같이 디스플레이 장치가 두 개의 배리어층(31, 32)을 포함하는 경우, 한 개의 배리어층을 가지는 디스플레이 장치에 비해 디스플레이층(D)으로 침투하는 수분 또는 산소를 더 잘 차단하게 되어, 디스플레이층(D)의 신뢰성이 향상된다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하며 적어도 세 면이 제2기판(40)에 둘러싸인 제2보강층(50)을 더 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1보강층(20) 및 제2보강층(50)이 각각 제1기판(10) 및 제2기판(40)의 아래에 배치된다. 제2보강층(50)은 적어도 세 면이 제2기판(40)에 둘러싸일 수 있고, 특히 제2보강층(50)의 하면은 제2기판(40)에 의해 둘러싸이지 않을 수 있다. 즉 제2보강층(50)은 제2기판(40) 내부에 완전히 삽입되지 않을 수 있다.
이 때 제2보강층(50)의 탄성 계수는 제2기판(40)의 탄성 계수보다 크다. 즉 제2기판(40)에 비해 제2보강층(50)은 더 단단한 물질로 구성된다. 제2보강층(50)으로 인해, 디스플레이 장치 전체의 강도가 강해진다.
일 실시예에 따르면 제2보강층(50)은 전도성 금속을 포함할 수 있고, 상기 전도성 금속은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제2보강층(50)은 전도성 유연막을 포함할 수 있고, 상기 전도성 유연막은 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 카본나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)과 같은 탄소 기반의 물질은 약 1000GPa 단위의 탄성계수를 가져, 금속의 탄성계수보다 큰 값을 가진다. 즉 카본나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)은 금속보다 더 강도가 강하므로, 금속의 경우보다 두께를 더 얇게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2보강층(50)은 무기물을 포함할 수 있고, 이 때 제2보강층(50)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다. 이 때 상기 무기물은 비전도성인 실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
제2보강층(50)은 상술한 대로 탄성 계수가 커서 잘 휘어지지 않는다. 그러나 도 9와 같이 제2보강층(50)을 패터닝하는 경우, 패터닝된 영역은 제2보강층 패턴(51)의 사이 공간(50PA)으로 인해 휠 수 있는 상태가 된다. 따라서 제2보강층(50)이 패터닝된 영역은 플렉서블 영역(FR)이 된다. 한편, 패터닝되지 않은 제2보강층(52)이 배치된 영역은 보강 영역(RR)이 된다.
도 9에서는 제1보강층(20)이 패터닝된 영역(FR)과 제2보강층(50)이 패터닝된 영역이 평면상 중첩되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제1보강층(20)이 패터닝된 영역과 제2보강층(50)이 패터닝된 영역은 서로 다른 위치에 있을 수 있다. 한편, 제1보강층(20)의 두께 및 패터닝된 모양과 제2보강층(50)의 두께 및 패터닝된 모양 역시 서로 다를 수 있다. 도시하지는 않았으나, 예컨대 제1보강층(20)은 패터닝된 플렉서블 영역(FR) 및 보강 영역(RR)을 가지고, 제2보강층(50)은 제1보강층(20)과 대응되는 위치에 플렉서블 영역(FR)만을 가지는 경우, 디스플레이 장치 전체의 플렉서블 특징은 유지되면서도 플렉서블 영역(FR)의 강도가 향상될 수 있다.
도 10은 도 1의 A부분을 확대한 단면도이다. 디스플레이층(D)은 화상을 표시하는 역할을 수행한다. 디스플레이층(D)은 예를 들어 유기발광표시장치(OLED, organic light emission device), 액정표시장치(LCD: Liquid crystal display), 전기영동표시장치(EPD: Electrophoretic display) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 제한 되는 것은 아니다. 이하에서는 디스플레이층(D)이 유기발광표시장치인 경우를 예시적으로 설명한다.
일 실시예에 따르면 디스플레이층(D)은, 제1기판(10) 상에 배치된 화소전극(82), 화소전극(82) 상에 배치되고, 화소전극(82)의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 가지는 화소정의막(84), 화소전극(82) 상에 배치되고, 유기발광층을 포함하는 중간층(86) 및 중간층(86) 상에 배치된 대향전극(88)을 포함하는 유기발광표시장치를 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1기판(10) 상에 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물을 포함하는 버퍼층(62)이 배치될 수 있다. 이러한 버퍼층(62)은 제1기판(10)의 상면의 평활성을 높이거나 제1기판(10) 등으로부터의 불순물이 박막트랜지스터(70)의 활성층(64)으로 침투하는 것을 방지하거나 최소화하는 역할을 할 수 있다. 도시하진 않았지만, 제1기판(10)과 버퍼층(62) 사이에는 제1배리어층(31)이 더 배치될 수 있다. 경우에 따라 버퍼층(62)은 생략될 수도 있다.
제1기판(10) 상에는, 박막트랜지스터(70)가 배치될 수 있으며, 박막트랜지스터(70)는 화소전극(82)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 박막트랜지스터(70)는 비정질실리콘, 다결정실리콘, 산화물반도체 또는 유기반도체물질 등의 반도체 물질을 포함하는 활성층(64), 활성층(64)과 절연된 게이트 전극(70G), 활성층(64)과 각각 전기적으로 연결된 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D)을 포함할 수 있다. 활성층(64)의 상부에는 게이트 전극(70G)이 배치되는데, 이 게이트 전극(70G)에 인가되는 신호에 따라 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D)이 전기적으로 소통된다. 게이트 전극(70G)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.
활성층(64)과 게이트 전극(70G)의 절연성을 확보하기 위해, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 제1절연층(66)이 활성층(64)과 게이트 전극(70G) 사이에 배치될 수 있다. 아울러 게이트 전극(70G)의 상부에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 제2절연층(68)이 배치될 수 있으며, 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D)은 제2절연층(68) 상에 배치될 수 있다. 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D)은 제2절연층(68)과 제1절연층(66)에 형성되는 컨택홀을 통하여 활성층(64)에 각각 전기적으로 연결된다.
박막트랜지스터(70) 상에는 박막트랜지스터(70)를 덮는 제3절연층(72)이 배치될 수 있다. 제3절연층(72)은 화소전극(82)이 평탄하게 형성될 수 있도록 평탄한 상면을 가질 수 있다. 이러한 제3절연층(72)은 예컨대 아크릴, BCB(Benzocyclobutene), 폴리이미드(polyimide) 또는 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다. 도 10에서는 제3절연층(72)이 단층으로 도시되어 있으나, 제3절연층(72)은 다층일 수도 있다.
제3절연층(72)은 박막트랜지스터(70)의 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D) 중 어느 하나를 노출시키는 비아홀을 포함하며, 화소전극(82)은 비아홀을 통해 소스 전극(70S) 및 드레인 전극(70D) 중 어느 하나와 컨택하여 박막트랜지스터(70)와 전기적으로 연결된다. 도 10에서는 예시적으로 화소전극(82)이 드레인 전극(70D)과 연결되어 있다.
제3절연층(72) 상에는 화소전극(82), 화소전극(82) 상에 배치되며 유기발광층을 포함하는 중간층(86) 및 대향전극(88)을 포함하는 유기발광소자(OLED)가 배치된다.
화소전극(82)은 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 화소전극(82)이 반사형 전극으로 형성될 때에는 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막의 상부 및/또는 하부에 배치된 투명 전도층을 포함할 수 있다. 투명 전도층은 인듐주석산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐아연산화물(IZO; Indium Zinc Oxide), 아연산화물(ZnO), 산듐산화물(In2O3: indium oxide), 인듐갈륨산화물(IGO; Indium Gallium Oxide), 및 알루미늄-아연산화물(AZO; Al-doped ZnO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 화소전극(82)은 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층으로 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
제3절연층(72) 상에는 화소전극(82)의 가장자리 영역을 덮는 화소정의막(84)이 배치될 수 있다. 화소정의막(84)은 적어도 화소전극(82)의 일부를 노출시키는 개구를 가지며 화소를 정의하는 역할을 한다. 이와 같은 화소정의막(84)은 예컨대 폴리이미드(PI; polyimide) 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다. 화소정의막(84)은 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
화소정의막(84)에 의해 노출된 화소전극(82) 상에는 중간층(86)이 배치된다. 중간층(86)은 유기발광층(EML: Emission Layer)을 포함하며, 이외에 정공주입층(HIL: Hole Injection Layer), 정공수송층(HTL: Hole Transport Layer), 유기발광층(EML: Emission Layer), 전자수송층(ETL: Electron Transport Layer) 및/또는 전자주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등의 기능층을 더 포함할 수 있다.
물론 중간층(86)의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다. 그리고 중간층(86)은 복수 개의 화소전극(82)들에 걸쳐서 일체인 층을 포함할 수도 있고, 복수 개의 화소전극(82)들 각각에 대응하도록 패터닝된 층을 포함할 수도 있다.
중간층(86) 상에는 대향전극(88)이 배치된다. 대향전극(88)은 화소전극(82)과는 달리 복수의 화소들에 걸쳐 일체(一體)로 형성될 수 있다.
대향전극(88)은 (반)투명 전극으로 형성될 수 있다. 대향전극(88)이 (반)투명 전극으로 형성될 때에는 은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 구리(Cu), 플루오린화 리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오린화 리튬/알루미늄(LiF/Al), 마그네슘-은 합금(MgAg), 칼슘-은 합금(CaAg)에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 수 내지 수십 nm의 두께를 갖는 박막 형태로 형성될 수 있다. 대향전극(88)의 구성 및 재료는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
대향전극(88) 상부에는 박막봉지층(90)이 배치될 수 있다. 박막봉지층(90)은 유기발광소자(OLED)가 외부의 공기나 이물질에 노출되지 않도록 유기발광소자(OLED)를 밀봉하는 역할을 수행하며, 매우 얇은 두께를 가지므로 벤딩(bending) 또는 폴딩(folding) 등이 가능한 플렉서블 디스플레이 장치의 밀봉(encapsulation) 수단으로 이용될 수 있다.
박막봉지층(90)은 대향전극(110) 상에 순차적으로 배치된 제1무기막(91), 유기막(92) 및 제2무기막(93)을 포함할 수 있다. 제1무기막(91)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등을 포함할 수 있다. 이러한 제1무기막(91)은 그 하부의 구조물을 따라 형성되기에, 도 10에 도시된 것과 같이 그 상면이 평탄하지 않을 수 있다. 유기막(92)은 이러한 제1무기막(91)을 덮으며 평탄한 상면을 형성할 수 있다. 유기막(92)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 헥사메틸디실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 제2무기막(93)은 유기막(92)을 덮으며, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등을 포함할 수 있다. 도 10에서는 예시적으로 박막봉지층(90)이 하나의 유기막(92)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 박막봉지층(90)은 여러 층의 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수 있다.
박막트랜지스터 및 박막봉지층을 포함하는 종래의 플렉서블 유기발광표시장치는, 두께가 얇아 강도가 낮으므로, 외부의 충격에 의해 박막봉지층의 무기막 및 박막트랜지스터의 무기막에서 크랙(도 2, DC)이 생기는 문제가 있었다. 이러한 경우, 화소의 온/오프(on/off)를 조절할 수 없거나 유기발광층이 누출되어, 화소전극에 신호가 인가되어도 중간층에서 빛을 내지 못하는 문제가 발생한다.
이와 달리 상술한 보강기판(RS)을 포함하는 본 발명의 디스플레이 장치에 펜 또는 공(Ball, B)과 같은 물체가 떨어져 충격을 주는 경우, 제1보강층(20)이 있음으로 인해 디스플레이층(D) 전체가 휘어지는 현상이 방지되어, 특히 박막트랜지스터(70) 주변의 무기막인 제1절연층(66), 제2절연층(68) 및 박막봉지층(90)의 무기막(91, 93)에서 크랙 발생이 줄어들게 된다.
도 11a 내지 도 11c는 도 1의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은, 캐리어기판(C) 상에 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하는 제1보강층(20)을 형성하는 단계, 제1보강층(20) 상에, 유연성을 가지는 제1기판(10)을 형성하는 단계 및 제1기판(10) 상에 화상을 표시하는 디스플레이층(D)을 형성하는 단계를 포함하며, 제1보강층(20)의 탄성 계수는 제1기판(10)의 탄성 계수보다 크다.
도 11a를 참조하면, 캐리어기판(C) 상에 제1보강층(20)이 형성된다. 캐리어기판(C)은 추후 제조되는 디스플레이 장치를 지지하는 역할을 수행한다. 제1보강층(20)은 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함한다. 제1보강층(20)은 예컨대 캐리어기판(C) 상에 제1보강층(20)을 전체적으로 증착한 후에, 마스크(미도시)를 이용한 에칭(etching) 공정을 통해 패터닝될 수 있다.
제1보강층(20)은 도 1과 같이 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴(21)들을 포함하도록 패터닝될 수도 있으나, 도 5b와 같이 지지부(21B)와 볼록부(21P)를 가지는 형태로 패터닝될 수도 있다.
제1보강층(20)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 물질은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag), 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1보강층(20)이 전도성 물질을 포함하는 경우, 별도로 EMI 차폐 필름(Electro-Magnetic Interference Shielding Film)을 배치할 필요없이 EMI 차폐가 가능하다. 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수는 추후 형성될 제1기판(10)의 탄성 계수보다 크다.
일 실시예에 따르면, 제1보강층(20)은 무기물을 포함할 수 있고, 이 때 제1보강층(20)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다. 이 때 상기 무기물은 비전도성인 실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 패터닝된 제1보강층(20) 상에 유연성을 가지는 제1기판(10)이 형성된다. 제1보강층(20) 및 캐리어기판(C) 상에, 유기물 전구체 및 유기 용매를 혼합한 유기 수지를 도포한 후 경화시켜 제1기판(10)을 형성한다. 예컨대 유기 수지는 폴리이미드(polyimide)의 전구체(precursor)인 폴리아믹산(polyamic acid)을 포함하는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있다. 폴리이미드 수지에 열을 가하면 열적 이미드화(thermal imidization) 반응에 의해 폴리아믹산이 내부 공중합하여, 최종적으로 폴리이미드(polyimide)를 형성하게 된다.
유기 수지의 두께는, 제1기판(10)의 필요 두께에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 한편, 캐리어기판(C)은 제1기판(10)의 원재료가 되는 유기 수지 등과 화학적으로 반응하지 않는 유리(glass) 소재의 평판일 수 있다.
상기와 같이 액상(liquid)형태의 유기 수지를 도포하는 경우, 제1보강층(20)의 패터닝된 공간(20PA)을 유기 수지가 채우게 되므로, 추후 경화시 제1기판(10)이 제1보강층(20)의 패터닝된 공간(20PA)을 덮게 된다. 상기와 같은 구조를 취하게 되면, 제1기판(10)과 제1보강층(20)이 서로 맞물려 있는 형태가 되므로, 제1기판(10)과 제1보강층(20) 사이의 부착력이 강해진다.
도 11c를 참조하면, 이후 제1기판(10) 상에 화상을 표시하는 디스플레이층(D)을 형성한다. 디스플레이층(D)은 예컨대 도 10의 유기발광표시장치일 수 있다. 이후 캐리어기판(C)을 제거함으로써 도 1의 디스플레이 장치가 제조된다.
도 12a 및 도 12b는 도 6의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은, 디스플레이층(D)을 형성하는 단계 전에, 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 12a를 참조하면, 도 11b 및 도 11c의 단계 사이, 즉 제1보강층(20) 상에 제1기판(10)을 형성하는 단계 이후 및 디스플레이층(D)을 형성하는 단계 이전에, 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 제1배리어층(31)은 각각 금속 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등과 같은 무기 재료로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1배리어층(31)은 단일막 또는 다층막으로 구성될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 제1배리어층(31) 상에 디스플레이층(D)을 형성하고, 이후 캐리어기판(C)을 제거함으로써 도 6의 디스플레이 장치가 제조된다.
도 13a 및 도 13b는 도 7의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은, 제1배리어층(31)을 형성하는 단계 이후, 제1배리어층(31) 상에 유연성을 가지는 제2기판(40)을 형성하는 단계 및 제2기판(40) 상에 제2배리어층(32)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 13a를 참조하면, 도 12a 및 도 12b의 단계 사이, 즉 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)을 형성하는 단계 이후 및 디스플레이층(D)을 형성하는 단계 이전에, 제1배리어층(31) 상에 유연성을 가지는 제2기판(40)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
제1배리어층(31) 상에, 유기물 전구체 및 유기 용매를 혼합한 유기 수지를 도포한 후 경화시켜 제2기판(40)을 형성한다. 예컨대 유기 수지는 폴리이미드(polyimide)의 전구체(precursor)인 폴리아믹산(polyamic acid)을 포함하는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있다. 폴리이미드 수지에 열을 가하면 열적 이미드화(thermal imidization) 반응에 의해 폴리아믹산이 내부 공중합하여, 최종적으로 폴리이미드(polyimide)를 형성하게 된다.
한편, 상기와 같이 액상의 유기 수지를 경화시켜 제2기판(40)을 형성할 수도 있으나, 미리 제작된 필름(film) 형태의 제2기판(40)을 제1배리어층(31) 상에 부착할 수도 있다.
도 13b를 참조하면, 제2기판(40) 상에 제2배리어층(32)을, 제2배리어층(32) 상에 디스플레이층(D)을 형성하고, 이후 캐리어기판(C)을 제거함으로써 도 7의 디스플레이 장치가 제조된다.
도 14a 내지 도 14c는 도 8의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은, 제1보강층(20)을 형성하는 단계 전에, 캐리어기판(C) 상에 유연성을 가지는 제2기판(40)을 형성하는 단계 및 제2기판(40) 상에 제2배리어층(32)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 제1보강층(20)을 형성하는 단계(도 11a 참조) 전에, 캐리어기판(C) 상에 유연성을 가지는 제2기판(40)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
제1배리어층(31) 상에, 유기물 전구체 및 유기 용매를 혼합한 유기 수지를 도포한 후 경화시켜 제2기판(40)을 형성한다. 한편, 상기와 같이 액상의 유기 수지를 경화시켜 제2기판(40)을 형성할 수도 있으나, 미리 제작된 필름(film) 형태의 제2기판(40)을 제1배리어층(31) 상에 부착할 수도 있다.
도 14b를 참조하면, 제2기판(40) 형성 이후, 제2기판(40) 상에 제2배리어층(32)이 형성된다. 제2배리어층(32)은 각각 금속 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등과 같은 무기 재료로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2배리어층(32)은 단일막 또는 다층막으로 구성될 수 있다.
도 14c를 참조하면, 제2배리어층(32) 상에 마스크 공정을 이용하여 패터닝된 제1보강층(20)을 형성한다. 이후, 패터닝된 제1보강층(20) 상에 유연성을 가지는 제1기판(10)이 형성된다. 제1보강층(20) 및 캐리어기판(C) 상에, 유기물 전구체 및 유기 용매를 혼합한 유기 수지를 도포한 후 경화시켜 제1기판(10)을 형성할 수 있다. 이후 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)을, 제1배리어층(31) 상에 디스플레이층(D)을 형성한 후, 캐리어기판(C)을 제거함으로써 도 8의 디스플레이 장치가 제조된다.
도 15a 내지 도 15c는 도 9의 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은, 제2기판(40)을 형성하는 단계 전에, 캐리어기판(C) 상에, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하는 제2보강층(50)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 제2보강층(50)의 탄성 계수는 제2기판(40)의 탄성 계수보다 클 수 있다.
도 15a를 참조하면, 캐리어기판(C) 상에 제2보강층(50)이 형성된다. 제2보강층(50)의 탄성 계수는 추후 형성될 제2기판(40)의 탄성 계수보다 크다. 한편, 제2보강층(50)은 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함한다. 제2보강층(50)은 예컨대 캐리어기판(C) 상에 제2보강층(50)을 전체적으로 증착한 후에, 마스크(미도시)를 이용한 에칭(etching) 공정을 통해 패터닝될 수 있다. 제2보강층(50)은 도 9와 같이 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴(51)들을 포함하도록 패터닝될 수도 있으나, 도 5b의 제1보강층(20)과 비슷하게 서로 연결된 지지부와 볼록부를 가지는 형태로 패터닝될 수도 있다.
제2보강층(50)은 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 물질은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag), 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 제2보강층(50)이 전도성 물질을 포함하는 경우, 별도로 EMI 차폐 필름(Electro-Magnetic Interference Shielding Film)을 배치할 필요없이 EMI 차폐가 가능하다.
일 실시예에 따르면, 제2보강층(50)은 무기물을 포함할 수 있고, 이 때 제2보강층(50)의 탄성 계수는 10GPa 이상일 수 있다. 이 때 상기 무기물은 비전도성인 실리콘옥사이드(SiOx) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 패터닝된 제2보강층(50) 상에 유연성을 가지는 제2기판(40)이 형성된다. 제2보강층(50) 및 캐리어기판(C) 상에, 유기물 전구체 및 유기 용매를 혼합한 유기 수지를 도포한 후 경화시켜 제2기판(40)을 형성한다. 예컨대 유기 수지는 폴리이미드(polyimide)의 전구체(precursor)인 폴리아믹산(polyamic acid)을 포함하는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있다. 폴리이미드 수지에 열을 가하면 열적 이미드화(thermal imidization) 반응에 의해 폴리아믹산이 내부 공중합하여, 최종적으로 폴리이미드(polyimide)를 형성하게 된다.
유기 수지의 두께는, 제2기판(40)의 필요 두께에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 한편, 캐리어기판(C)은 제2기판(40)의 원재료가 되는 유기 수지 등과 화학적으로 반응하지 않는 유리(glass) 소재의 평판일 수 있다.
상기와 같이 액상(liquid)형태의 유기 수지를 도포하는 경우, 제2보강층(50)의 패터닝된 공간(50PA)을 유기 수지가 채우게 되므로, 추후 경화시 제2기판(40)이 제2보강층(50)의 패터닝된 공간(50PA) 사이를 덮게 된다. 상기와 같은 구조를 취하게 되면, 제2기판(40)과 제2보강층(50)이 서로 맞물려 있는 형태가 되므로, 제2기판(40)과 제2보강층(50) 사이의 부착력이 강해진다.
도 15c를 참조하면, 제2기판(40) 형성 이후, 제2배리어층(32)을 형성하는 단계, 제2배리어층(32) 상에 패터닝된 제1보강층(20)을 형성하는 단계, 제1보강층(20) 상에 제1기판(10)을 형성하는 단계, 제1기판(10) 상에 제1배리어층(31)을 형성하는 단계, 제1배리어층(31) 상에 디스플레이층(D)을 형성하는 단계를 차례로 수행한 후, 캐리어기판(C)을 제거함으로써 도 9의 디스플레이 장치가 제조된다.
상기와 같은 디스플레이 장치의 제조방법에 따라 제조된 디스플레이 장치는, 패터닝된 플렉서블 영역(FR)을 포함하며 제1기판(10)의 탄성 계수보다 큰 탄성 계수를 가지는 제1보강층(20)을 포함함으로써, 플렉서블 영역(FR)에서 유연성을 확보하면서도 전체적으로 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제1기판 20: 제1보강층
21B: 지지부 21P: 볼록부
31: 제1배리어층 32: 제2배리어층
40: 제2기판 50: 제2보강층
62: 버퍼층 64: 활성층
66: 제1절연층 68: 제2절연층
70: 박막트랜지스터 72: 제3절연층
82: 화소전극 84: 화소정의막
86: 중간층 88: 대향전극

Claims (20)

  1. 보강기판; 및
    상기 보강기판 상에 배치되고 화상을 표시하는 디스플레이층;을 포함하고,
    상기 보강기판은
    패터닝(patterning)된 플렉서블 영역(flexible region)을 포함하는 제1보강층; 및
    상기 제1보강층 상에 배치되고, 유연성(flexibility)을 가지는 제1기판;을 포함하며,
    상기 제1보강층의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 상기 제1기판의 탄성 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1기판은 상기 제1보강층의 적어도 세 면을 둘러싸는, 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1보강층의 하면은 상기 제1기판에 의해 둘러싸이지 않는, 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1보강층의 탄성 계수는 10GPa 이상인, 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1보강층은 전도성 물질을 포함하는, 디스플레이 장치.
  6. 제6항에 있어서, 상기 전도성 물질은 몰리브덴(Mo; Molybdenum), 티타늄(Ti; Titanium), 은(Silver; Ag), 카본나노튜브(CNT; carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패터닝된 플렉서블 영역의 패턴 폭(pattern width)은 약 120㎛ 이하인, 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝된 플렉서블 영역에서,
    상기 제1보강층은 서로 떨어져 있는 복수 개의 패턴들을 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1보강층은 복수 개의 플렉서블 영역을 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝된 플렉서블 영역에서,
    상기 제1보강층은 지지부 및 상기 지지부로부터 돌출된 볼록부를 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판은 상기 플렉서블 영역의 패터닝된 공간을 채우는, 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보강기판 상에 배치된 제1배리어층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    제1배리어층 상에 배치되고, 유연성을 가지는 제2기판; 및
    상기 제2기판 상에 배치된 제2배리어층;을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    제1기판 아래에 배치되고, 유연성을 가지는 제2기판; 및
    상기 제2기판 상에 배치된 제2배리어층;을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    패터닝된 플렉서블 영역을 포함하며, 적어도 세 면이 제2기판에 둘러싸인 제2보강층을 더 포함하고,
    상기 제2보강층의 탄성 계수는 상기 제2기판의 탄성 계수보다 큰, 디스플레이 장치.
  16. 캐리어기판 상에 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하는 제1보강층을 형성하는 단계;
    상기 제1보강층 상에, 유연성을 가지는 제1기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제1기판 상에, 화상을 표시하는 디스플레이층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1보강층의 탄성 계수는 상기 제1기판의 탄성 계수보다 큰, 디스플레이 장치의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이층을 형성하는 단계 전에,
    상기 제1기판 상에 제1배리어층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1배리어층을 형성하는 단계 이후,
    상기 제1배리어층 상에 유연성을 가지는 제2기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제2기판 상에 제2배리어층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1보강층을 형성하는 단계 전에,
    상기 캐리어기판 상에 유연성을 가지는 제2기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제2기판 상에 제2배리어층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2기판을 형성하는 단계 전에,
    상기 캐리어기판 상에, 패터닝된 플렉서블 영역을 포함하는 제2보강층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제2보강층의 탄성 계수는 상기 제2기판의 탄성 계수보다 큰, 디스플레이 장치의 제조방법.
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