KR20200022944A - 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이를 포함하는 투명 발광소자 디스플레이 - Google Patents

투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이를 포함하는 투명 발광소자 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부; 상기 투명 기판 상에 구비되고, 상기 발광소자 패드부에 각각 연결되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항은 상기 수학식 1을 만족한다.

Description

투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이를 포함하는 투명 발광소자 디스플레이{ELECTRODE SUBSTRATE FOR TRANSPARENT LIGHT EMITTING DEVICE DISPLAY AND TRANSPARENT LIGHT EMITTING DEVICE DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 출원은 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판 및 이를 포함하는 투명 발광소자 디스플레이에 관한 것이다.
최근 우리나라는 첨단 ICT 기술과 LED 기술의 융합을 통해 화려한 간판뿐만 아니라 공원 및 도심지 내에 다양한 경관 조명을 연출하여 도시민에게 정보 및 볼거리를 제공하고 있다. 특히, 투명 전극 소재를 사용한 투명 LED 디스플레이는 글래스(Glass)와 글래스(Glass) 사이에 LED를 적용한 것으로써, 전선이 보이지 않아 고급스러운 연출이 가능한 장점이 있다. 이로 인해 호텔, 백화점 등의 실내 인테리어에 활용되고 있으며, 건물 외벽의 미디어 파사드 구현에 있어 그 중요성이 커지고 있다.
투명하면서도 전기가 흘러 터치스크린 등에 사용되는 투명 전극은 스마트기기가 보급되면서 그 수요가 폭발적으로 늘어났으며, 그 중 가장 많이 사용하는 투명 전극은 인듐과 주석의 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide) 이다. 그러나, ITO 투명 전극 소재의 주원료인 인듐은 전 세계적으로 매장량이 많지 않고, 중국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으며 생산비용이 고가이다. 또한, 저항값이 높고 일정하게 적용되지 않아 표출되는 LED 불빛이 원하는 휘도를 발현하지 못할 뿐만 아니라 일정하지 않다는 단점을 갖고 있다. 이로 인해 ITO를 활용한 투명 LED는 고성능 저비용의 투명전극 소재로 활용하기에는 한계가 있다.
투명 전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 차세대 신소재로 주목받고 있는 투명 전극 소재로는 메탈메쉬(Metal Mesh), 나노 와이어(Ag Nanowire), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자, 그래핀(Graphene) 등이 있다. 그 중 메탈메쉬는 ITO를 대체한 물질의 85%를 차지하는 신소재로서 저비용 고전도도를 갖고 있어 그 활용도 측면에서 시장이 확대되고 있다.
메탈메쉬를 활용한 투명 LED 디스플레이는 기존 투명 디스플레이보다 전도성이 매우 우수하고, 유지보수가 용이하며, 자원절약, 환경오염방지를 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조원가 절감으로 경제적이다. 또한, 다양한 용도로 확대 적용이 가능하여 새로운 투명전극 소재로서 다양한 제품에 적용 및 활용에 가능성을 갖고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0033169호
본 출원은 메탈메쉬 패턴을 이용한 투명 발광소자 디스플레이를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부;
상기 투명 기판 상에 구비되고, 상기 발광소자 패드부에 각각 연결되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고,
상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하며,
상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항은 하기 수학식 1을 만족하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 제공한다.
[수학식 1]
R < (200 / N) - 0.4
상기 수학식 1에서,
R은 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항(Ω)이고,
N 및 M은 1 이상의 자연수이다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 포함하는 투명 발광소자 디스플레이를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비됨으로써, 공통전극 배선부의 넓이를 최대화하여 저항을 낮출 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 전극 패드부를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 종래기술에 따른 메탈메쉬 패턴을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
본 출원에 있어서, "투명"은 가시광선 영역(400 내지 700nm)에서 약 80% 이상의 투과율 특성을 갖는 것을 의미하기로 한다.
투명 LED 디스플레이는 정보제공 서비스 및 경관연출 등을 통하여 도시민에게 다양한 볼거리를 제공하고 있으며 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있다. 지금까지 투명 전극 소재로서 ITO가 가장 많은 비중을 차지하며 사용되어 온 것은 사실이나, 경제성, 제한적 성능 등 한계로 인하여 새로운 소재를 활용한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
보다 구체적으로, 종래의 투명 LED 디스플레이를 구현함에 있어서, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)을 도입하여 투명 전극 배선을 형성하였다. 그러나, Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물(ITO, IZO 등)은 저항이 높기 때문에, LED 구동개수에 제한이 있어 투명 LED 디스플레이를 대면적화하는데 한계가 있다. 또한, 저항을 낮추기 위하여, 상기 Ag 나노와이어나 투명 금속 산화물의 두께를 높이게 되면, 투명 LED 디스플레이의 투과율이 떨어지는 문제가 있다.
이에 본 출원에서는 저항 특성, 시인성 등이 우수한 투명 발광소자 디스플레이를 제공하기 위하여, 투명 발광소자 디스플레이의 투명 전극 배선에 메탈메쉬 패턴을 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판은, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부; 상기 투명 기판 상에 구비되고, 상기 발광소자 패드부에 각각 연결되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하며, 상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항은 상기 수학식 1을 만족한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광소자 패드부는 솔더(solder)를 이용하여 발광소자가 실장되는 위치에 구비되는 구성으로서, 상기 발광소자 패드부 각각은 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 적어도 4개의 전극 패드부들 사이의 적어도 일부 영역에는, 후술하는 도 2 및 도 3과 같이 상기 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않을 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광소자 패드부는 투명 기판 상에 행렬로서 (M행 × N열) 개가 구비될 수 있고, 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부는 상기 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있고, 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다. 따라서, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 신호전극 배선부, 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부는 각각 N개 구비될 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부와 상기 제1 행과는 다른 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부는 서로 연결되지 않을 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제2 공통전극 배선부와 상기 제1 행과는 다른 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제2 공통전극 배선부는 서로 연결되지 않을 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 신호전극 배선부와 상기 제1 행과는 다른 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 신호전극 배선부는 서로 연결되지 않을 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부 각각은 서로 연결되지 않을 수 있다. 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부 중 어느 2개가 서로 연결되는 경우에는 전기적 쇼트가 발생할 수 있다.
상기 제1 공통전극 배선부 및 제2 공통전극 배선부는 발광소자가 구동할 수 있는 충분한 전류량을 제공해주며, 발광소자의 색 신호를 보내는 것은 낮은 전류만으로도 신호를 보낼 수 있기 때문에 신호전극 배선부와 직렬 연결될 수 있다.
상기 발광소자 패드부의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 발광소자 패드부의 개수는 전극의 저항과 관련이 있으며, 전극이 충분히 저저항이고 디스플레이의 면적이 클수록 발광소자 패드부의 개수는 늘어날 수 있다. 동일 면적에 발광소자 패드부의 개수가 늘어나면 해상도가 높아지고, 동일 간격으로 발광소자 패드부의 개수가 늘어나면 디스플레이의 면적이 커져서 전력 공급부의 전선 라인이 감소할 수 있으므로, 상기 발광소자 패드부의 개수는 투명 발광소자 디스플레이의 용도 등을 고려하여, 당업자가 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 상기 N 및 M은 각각 1 이상의 자연수일 수 있고, 1 내지 400의 자연수일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 신호전극 배선부는 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부 사이에 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부일 수 있다. 또한, 상기 제1 공통전극 배선부는 (-) 공통전극 배선부이고, 상기 제2 공통전극 배선부는 (+) 공통전극 배선부일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부 사이로 신호전극 배선부가 지나가는 구조로 채널이 형성되어, 각각의 발광소자 패드부마다 따로 전극 배선이 나오지 않고, 상기 (+) 공통전극 배선부와 (-) 공통전극 배선부에 공통전극으로서 연결될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광소자 패드부 각각은 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부로 구성될 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광소자 패드부 각각은 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결하는 4개의 전극 패드부로 구성될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 4개의 전극 패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함할 수 있다. 상기 2개의 신호전극 패드부는 발광소자의 신호 인-아웃(In-out) 패드부로서 각각 신호전극 배선부의 말단에 구비될 수 있고, 제1 공통전극 패드부 및 제2 공통전극 패드부는 각각 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부의 말단에 구비될 수 있다. 상기 말단은 그 상부에 발광소자가 구비되어, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 발광소자가 전기적으로 연결되는 영역을 의미한다.
또한, 상기 투명 기판 상에는 적어도 하나의 캐패시터 패드부를 추가로 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 캐패시터 패드부는 2개 포함할 수 있다.
상기 캐패시터 패드부는 캐패시터가 부착되는 패드로서, 상기 캐패시터는 발광소자에 공급하는 전류를 안정적이게 하는 역할을 수행할 수 있다.
하기 도 2 및 도 3은 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 전극 패드부를 개략적으로 나타낸 도이다. 도 2 및 도 3은 각각 4개의 전극 패드부와 2개의 캐패시터 패드부를 갖는 경우를 나타낸 도이다.
보다 구체적으로, 도 2 및 도 3의 A는 (+) 공통전극 배선부를 나타낸 것이고, B는 (-) 공통전극 배선부를 나타낸 것이며, C는 신호전극 배선부를 나타낸 것이다. 또한, 도 2 및 도 3의 전극 패드부 1 및 2는 발광소자의 신호 인-아웃(In-out) 패드부로서 신호전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이고, 전극 패드부 3은 발광소자의 (+) 패드부로서 (+) 공통전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이며, 전극 패드부 4는 발광소자의 (-) 패드부로서 (-) 공통전극 배선부의 말단에 연결되도록 구비되는 전극 패드부이다. 또한, 캐패시터 패드부 5는 캐패시터(capacitor) (+) 패드부이고, 캐패시터 패드부 6은 캐패시터(capacitor) (-) 패드부이다.
상기 A, B 및 C는 메탈메쉬 패턴을 포함하고, 상기 전극 패드부 1 내지 4 각각의 사이에는 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않는다. 또한, 상기 전극 패드부 1 내지 4, 및 캐패시터 패드부 5 및 6은 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부는 솔더 공정에 의하여 발광소자에 의해 가려지는 부분이므로, 메탈메쉬 패턴을 포함하지 않고, 각각의 패드부 전체 영역이 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부 간의 간격은 각각 독립적으로 0.1mm 내지 1mm 일 수 있다. 상기와 같은 간격을 가짐으로써, 추후 발광소자 형성을 위한 솔더 페이스트의 스크린프린팅시 공차를 고려하여 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니며, 사각형 형태일 수 있다. 또한, 상기 전극 패드부 및 캐패시터 패드부의 크기는 0.1mm2 내지 1mm2 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 4개의 전극 패드부는 1개의 발광소자와 접합될 수 있다. 즉, 본 출원의 일 실시상태에서, 투명 기판 상에 다수의 발광소자가 구비되는 경우에, 각각의 발광소자는 4개의 전극 패드부와 접합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 모두 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 포함할 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭이 동일하다는 것은 선폭의 표준편차가 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하인 것을 의미한다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선고가 동일하다는 것은 선고의 표준편차가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하인 것을 의미한다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 피치가 동일하다는 것은 피치의 표준편차가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하인 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 또한, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적을 기준으로, 투명 기판 상에 구비되는 FPCB 패드부 영역과 발광소자 패드부 영역을 제외한 면적의 80% 이상의 면적의 영역에 구비될 수 있고, 99.5% 이하의 면적에 구비될 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 FPCB 패드부 영역은 외부 전원을 인가하는 FPCB 패드부를 포함하고, 그 면적은 FPCB 패드부의 전체 면적 이상, FPCB 패드부의 전체 면적의 3배 이하일 수 있다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 발광소자 패드부 영역은 전술한 전극 패드부를 포함하고, 그 면적은 전극 패드부 전체 면적의 1.5배 이상, 전극 패드부 전체 면적의 3배 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
(P - W)2 / P2 ≥ 0.8
상기 수학식 2에서, P는 메탈메쉬 패턴의 피치이고, W는 메탈메쉬 패턴의 선폭이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 당 기술분야의 패턴 형태가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 팔각형 중 하나 이상의 형태를 포함하는 다각형 패턴을 포함할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴은 직선, 곡선, 또는 직선이나 곡선으로 이루어진 폐곡선을 포함할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴은 발광소자가 구비되는 영역을 제외한 투명 기판 상부면의 유효화면부 전체 영역에 구비될 수 있으므로, 허용되는 최대한의 배선영역을 확보할 수 있고, 이에 따라 투명 발광소자 디스플레이의 저항 특성을 개선할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴의 면저항은 0.1 Ω/sq 이하일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 일 수 있고, 100㎛ 내지 600㎛ 일 수 있으며, 100㎛ 내지 300㎛ 일 수 있으나, 이는 당업자가 원하는 투과율 및 전도도에 따라 조절할 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 금속 및 금속 합금 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 메탈메쉬 패턴은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선고는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 메탈메쉬 패턴의 전도도 및 형성 공정의 경제성 측면에서 3㎛ 이상일 수 있고, 20㎛ 이하일 수 있으며, 10㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 메탈메쉬 패턴의 선고는 3㎛ 내지 20㎛ 일 수 있고, 3㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 50㎛ 이하일 수 있고, 25㎛ 이하일 수 있으며, 20㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭이 작을수록 투과율과 배선 인지성 측면에서 유리할 수 있으나 저항 감소를 야기할 수 있고, 이 때 메탈메쉬 패턴의 선고를 높이면 상기 저항 감소를 개선할 수 있다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
상기 메탈메쉬 패턴의 개구율, 즉 패턴에 의하여 덮여지지 않는 면적 비율은 70% 이상일 수 있고, 85% 이상일 수 있으며, 95% 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 선폭, 선고 및 피치가 동일한 메탈메쉬 패턴을 적용함으로써 배선의 인지성을 낮출 수 있다. 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴의 선폭, 피치 또는 선고가 동일하지 않은 경우에는, 배선부의 인지성이 증가할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않은 단선부에 의하여 서로 분리될 수 있다. 상기 단선부는 메탈메쉬 패턴 중 그 일부가 단선되어 전기적 연결을 서로 단절시키는 영역을 의미한다. 상기 단선부의 폭은 이격된 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부 간의 최인접 말단간의 거리를 의미할 수 있다. 상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하일 수 있고, 60㎛ 이하일 수 있으며, 40㎛ 이하일 수 있고, 30㎛ 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 단선부의 폭은 5㎛ 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴을 하기 도 4에 개략적으로 나타내었고, 종래기술에 따른 메탈메쉬 패턴을 하기 도 5에 개략적으로 나타내었다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 메탈메쉬 패턴의 선폭(80), 선고(90) 및 피치(100)를 하기 도 6에 개략적으로 나타내었다. 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭, 선고 및 피치는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예컨대, SEM 단면을 관찰하고 측정하는 방법, 비접촉 표면형상 측정기(Optical Profiler)로 측정하는 방법, 촉침식 표면 단차 측정기(알파스텝 또는 Surfacer Profiler)로 측정하는 방법 등을 이용할 수 있다. 또한, 마이크로미터나 두께 게이지로 측정이 가능하다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 각각 분리하는 단선부의 폭을 최소화함으로써, 배선의 인지성을 낮출 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴 상에 흑화층 패턴을 추가로 포함할 수 있다. 상기 흑화층 패턴은 상기 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면 모두에 구비될 수 있다. 상기 흑화층 패턴은 크롬 계열, 셀레늄 계열, 구리 설파이드 계열, 산화구리 계열, 질화구리 계열, 황화동 계열, 알루미늄산질화물 계열, 구리산질화물 계열 등의 물질을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 흑화층 패턴은 메탈메쉬 패턴의 상부면 및 측면에 전술한 물질을 습식코팅(wet coating)하여 형성하거나, 알루미늄산질화물 계열, 구리산질화물 계열 등의 물질을 30nm 내지 70nm로 스퍼터링 공정으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 발광소자 패드부의 표면에는 전술한 흑화층 패턴이 구비되지 않을 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 독립적인 인쇄공정으로 형성할 수도 있고, 1회의 인쇄공정에 의하여 동시에 형성할 수도 있다. 이에 따라, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 서로 동일한 선폭, 피치 및 선고를 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에서는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성하기 위하여, 인쇄법을 이용함으로써 투명 기판 상에 선폭이 얇으며 정밀한 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴을 형성할 수 있다. 상기 인쇄법으로는 특별히 한정되지 않으며, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소　인쇄, 잉크젯　인쇄, 나노 임프린트 등의 인쇄법이 사용될 수 있으며, 이들 중 １종 이상의 복합방법이 사용될 수도 있다. 상기 인쇄법은 롤 대 롤(roll to roll) 방법, 롤 대 평판(roll to plate), 평판 대 롤(plate to roll) 또는 평판 대 평판(plate to plate) 방법을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에서는 정밀한 메탈메쉬 패턴을 구현하기 위해서 리버스 오프셋 인쇄법을 응용할 수 있다. 이를 위하여, 본 출원에서는 블랭킷이라 부르는 실리콘계 고무 위에 에칭시 레지스트 역할을 수행할 수 있는 잉크를 전면적에 걸쳐 코팅한 후 이를 1차 클리쉐라 부르는 패턴이 새겨져 있는 요판을 통하여 필요 없는 부분을 제거하고 2차로 블랭킷에 남아 있는 인쇄 패턴을 메탈 등이 증착되어 있는 필름 혹은 유리와 같은 기재에 전사한 후 이를 소성 및 에칭공정을 거쳐 원하는 패턴을 형성하는 방법을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 이용하는 경우 메탈 증착된 기재를 이용함에 따라 전 영역에서의 선고의 균일성이 확보됨에 따라 두께 방향의 저항을 균일하게 유지할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 이외에도 본 출원에서는 앞서 구술한 리버스 오프셋 프린팅 방법을 이용하여 전도성 잉크를 직접 인쇄한 후 소성함으로써 원하는 패턴을 형성하는 직접 인쇄방식을 포함할 수 있다. 이 때 패턴의 선고는 누르는 인압에 의하여 평탄화되며, 전도도의 부여는 금속 나노 입자의 상호 표면융착으로 인한 연결을 목적으로 하는 열소성 공정이나 혹은 마이크로웨이브 소성 공정 / 레이저 부분 소성 공정 등으로 부여할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 포토 리소그래피 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 투명 기판 상부에 금속이 도금되거나, 금속박이 합지된 상부에 내산성을 갖는 레지스트 패턴을 노광 및 현상하는 단계, 에칭공정을 통해 상기 금속을 식각하는 단계, 및 상기 레지스트 패턴을 박리하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부에서, 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부의 피치와 하나의 열을 구성하는 발광소자 패드부의 피치가 서로 동일할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에서 인접한 발광소자 패드부 간의 간격, 상기 하나의 열을 구성하는 발광소자 패드부에서 인접한 발광소자 패드부 간의 간격 등은 사용되는 발광소자 및 사용자가 원하는 해상도를 고려하여 변경될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기판 상에 접착층을 추가로 포함하고, 상기 발광소자 패드부, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 상기 접착층 내부에 매립된 형태로 구비될 수 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광소자 패드부, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 상기 투명 기판 상에서 투명 기판과 접하여 구비될 수 있고, 투명 기판 상에 접착층을 추가로 포함함으로써, 상기 발광소자 패드부, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부가 상기 접착층 내부에 매립된 형태로 구비될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착층은 굴절율이 1.45 내지 1.55 일 수 있고, 70℃ 이상의 온도에서 유동성을 가질 수 있다. 또한, 상기 접착층은 열경화형 접착제 조성물 또는 UV 경화형 접착제 조성물을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접착층은 실란변성 에폭시 수지, 비스페놀 A형 페녹시 수지, 개시제 및 실란 커플링제를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 접착층은 전술한 접착제 조성물을 이용하고, 콤마 코팅, 슬롯다이 코팅 등의 방법으로 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 매립된 구조의 전극의 제조방법은, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 구비된 접착층 및 상기 접착층 상에 구비된 금속층을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 상기 금속층을 패터닝하여, 상기 발광소자 패드부, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 형성하는 단계; 및 상기 구조체를 70℃ 내지 100℃의 온도로 열처리하여, 상기 발광소자 패드부, 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 상기 접착층 내부로 매립시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항은 하기 수학식 1을 만족한다.
[수학식 1]
R < (200 / N) - 0.4
상기 수학식 1에서,
R은 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항(Ω)이고,
N은 1 이상의 자연수이다.
선저항(R)은 전극 폭(D)에 비례하고 전극 길이(L)에 반비례한다. 또한, 전극 길이(L)는 LED 개수(N)가 얼마의 피치(P)로 있는가에 결정될 수 있다. 본 출원에서의 디스플레이의 전극 폭(D)은 LED 피치(P)의 n배이며(n은 0.1 내지 1의 상수) LED의 가로 피치와 세로 피치가 동일하므로, R ∝ D/L의 수식으로 표현될 수 있고, 이는 R ∝ (nP/NP)의 수식으로 표현될 수 있으며, 최종적으로 R ∝ (n/N)의 수식의 관계를 가질 수 있다. 즉, 선저항은 LED 개수를 변수로 가지는 반비례 관계가 성립할 수 있고, 이를 토대로 당업자의 전극 설계 및 LED 개수 설정 값에 따라 본 발명자는 상기 수학식 1을 도출하였다.
상기 선저항은 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 말단부에 구비된 FPCB 패드부와 하나의 행의 마지막 발광소자 패드부 간의 선저항을 측정할 수 있다. 또한, 상기 선저항을 측정하는 장치는 당 기술분야에 알려진 장치를 이용할 수 있고, 예컨대 상기 선저항을 측정하는 장치는 Fluke社(사)의 289 TRUE RMS MULTIMETER를 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 선저항이 수학식 1을 만족하는 경우에, 투명 발광소자 디스플레이의 해상도, 휘도 등을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자 소자에 통상적으로 사용되는 투명 기판이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 투명 기판은 유리; 우레탄 수지; 폴리이미드 수지; 폴리에스테르수지; (메타)아크릴레이트계 고분자 수지; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 등으로 이루어진 것이 될 수 있다. 또한, 상기 투명 기재는 PET(Polyethylene terephthalate), COP(cyclic olefin polymer), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfone), PC(polycarbonate), 아세틸 셀룰로이드와 같은 가시광 투과율 80% 이상의 필름일 수 있다. 상기 투명기재의 두께는 25㎛ 내지 250㎛일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원의 일 실시상태는, 상기 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 포함하는 투명 발광소자 디스플레이를 제공한다.
상기 투명 발광소자 디스플레이는 상기 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판의 발광소자 패드부 상에 솔더가 구비되고, 상기 솔더 상에 발광소자가 구비되는 구조일 수 있다. 상기 투명 발광소자 디스플레이의 제조방법은, 본 출원에 따른 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 이용한 것을 제외하고는, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1~4 및 비교예 1~4>
투명 필름(TEIJIN社 Polyester Film Q65HA)에 Cu을 도금한 원단과 DFR(Dry Film Resist, Asahi Chemical Industry의 SPG-152)을 라미네이션하였다.
그 후, 패턴 마스크를 대고 노광을 진행한 후 현상하여 원하는 DFR 패턴을 남겼다. 그 후 Cu 에칭을 하고 DFR 박리를 하여 원하는 Cu 배선 패턴을 제작하였다. 상기 Cu 배선 패턴은 하기 도 1의 구조로 형성하였다.
실시예와 비교예의 선저항을 다르게 하기 위하여 상기 실시예의 Cu 배선 패턴의 선폭은 24㎛, 비교예의 Cu 배선 패턴의 선폭은 16㎛으로 하였다. 피치는 300㎛, 선고는 8㎛, 단선부의 폭은 60㎛으로 동일하다.
실시예 및 비교예 각각의 전극 폭은 각각의 LED 간격의 0.5배이며 전극 길이, LED 간격, LED 개수는 하기 표 1과 같다.
전극패드부에 저온 솔더 페이스트(Solder Paste)를 스크린 프린팅한 후 각각의 LED를 솔더 페이스트(Solder Paste) 위에 실장하였다. 그 후 약 170℃의 솔더 페이스트 리플로우(Solder Paste Reflow) 공정을 거쳐 솔더 페이스트(Solder Paste)의 메탈이 전극패드부와 LED 패드부를 바인딩하여 접합시켰다.
또한, 선저항은 공통전극 말단부에 구비된 FPCB 패드부와 마지막 LED 패드부를 측정하였고, 측정 장치는 Fluke社(사)의 289 TRUE RMS MULTIMETER를 이용하였다. 또한, 하기 표 1의 LED 점등 평가는 한 행의 마지막 LED의 점등 여부를 기준으로 하였다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항이 상기 수학식 1을 만족함으로써, LED 점등에 불량이 없도록 LED 개수, LED 간격, 전극 길이 등을 설계할 수 있다.
10: 제1 공통전극 배선부
20: 제2 공통전극 배선부
30: 신호전극 배선부
40: 발광소자 패드부
50: FPCB 패드부
60: 단선부
70: 메탈메쉬 패턴
80: 메탈메쉬 패턴의 선폭
90: 메탈메쉬 패턴의 선고
100: 메탈메쉬 패턴의 피치
110: 투명 기판

Claims (17)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부;
    상기 투명 기판 상에 구비되고, 상기 발광소자 패드부에 각각 연결되는 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 포함하고,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 메탈메쉬 패턴을 포함하며,
    상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부에 연결된 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항은 하기 수학식 1을 만족하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판:
    [수학식 1]
    R < (200 / N) - 0.4
    상기 수학식 1에서,
    R은 제1 공통전극 배선부 또는 제2 공통전극 배선부의 선저항(Ω)이고,
    N 및 M은 1 이상의 자연수이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부를 구성하는 메탈메쉬 패턴은, 선폭의 표준편차가 20% 이하이고, 피치의 표준편차가 10% 이하이며, 선고의 표준편차가 10% 이하인 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 상기 투명 기판 상의 전체 면적 대비 80% 이상의 면적의 영역에 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 발광소자 패드부 각각은, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부와 전기적으로 연결하는 적어도 4개의 전극 패드부를 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 적어도 4개의 전극 패드부는 2개의 신호전극 패드부, 1개의 제1 공통전극 패드부 및 1개의 제2 공통전극 패드부를 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 발광소자 패드부 중 하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부는 상기 신호전극 배선부와 직렬 연결되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 신호전극 배선부는 제1 공통전극 배선부와 제2 공통전극 배선부 사이에 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 하기 수학식 2를 만족하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판:
    [수학식 2]
    (P - W)2 / P2 ≥ 0.8
    상기 수학식 2에서, P는 메탈메쉬 패턴의 피치이고, W는 메탈메쉬 패턴의 선폭이다.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴의 선폭은 50㎛ 이하이고, 피치는 100㎛ 내지 1,000㎛ 이며, 선고는 3㎛ 이상인 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부의 메탈메쉬 패턴은 각각 메탈메쉬 패턴이 구비되지 않은 단선부에 의하여 서로 분리되고, 상기 단선부의 폭은 80㎛ 이하인 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴은 금, 은, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 몰리브덴, 니켈 또는 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 메탈메쉬 패턴 상에 흑화층 패턴을 추가로 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부에 각각 연결되는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 패드부를 추가로 포함하는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기판 상에 행렬로 구비되는 (M행 × N열) 개의 발광소자 패드부에서,
    하나의 행을 구성하는 발광소자 패드부의 피치와 하나의 열을 구성하는 발광소자 패드부의 피치가 서로 동일한 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 기판 상에 접착층을 추가로 포함하고,
    상기 제1 공통전극 배선부, 제2 공통전극 배선부 및 신호전극 배선부는 각각 상기 접착층 내부에 매립된 형태로 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 발광소자 패드부는 상기 접착층 내부에 매립된 형태로 구비되되,
    상기 발광소자 패드부의 상부면은 접착층 상에 노출된 형태로 구비되는 것인 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판.
  17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항의 투명 발광소자 디스플레이용 전극 기판을 포함하는 투명 발광소자 디스플레이.
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