KR20200045382A - 플렉서블 표시장치 - Google Patents

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배연경
유세종
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 명세서는 표시장치를 개시한다. 상기 표시장치는 접힘 영영 및 비접힘 영역을 포함하고, 상기 접힘 영역에는 내구성 향상 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예로 상기 표시장치는, 소정의 축을 따라 접힐 수 있는 하나 이상의 제1 영역 및 상기 제1 영역에 인접한 제2 영역을 구비한 베이스 층; 상기 베이스 층의 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들이 존재하지 않고, 그 대신 해당 공간을 채운 충진 층을 포함한다.

Description

플렉서블 표시장치{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 플렉서블 표시장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 유기발광 소자의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치 등이 각광받고 있다.
유기발광 소자는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 일반적인 유기발광 표시장치는 기판에 화소구동 회로와 유기발광 소자가 형성된 구조를 갖고, 유기발광 소자에서 방출된 빛이 기판 또는 배리어층을 통과하면서 화상을 표시하게 된다.
유기발광 표시장치는 별도의 광원장치 없이 구현되기 때문에, 플렉서블(flexible), 벤더블(bendable), 폴더블(foldable) 표시장치로 구현되기에 용이하다. 이때, 플라스틱, 박막 금속(metal foil) 등의 플렉서블 재료가 유기발광 표시장치의 기판으로 사용된다.
최근에는, 다양한 형태로 변형될 수 있는 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있으며, 그에 따라 유기발광 표시장치를 폴더블 혹은 롤러블 표시장치로 구현하는 연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나 종래의 폴더블 혹은 롤러블 표시장치는 구조/재료적인 특성과 한계로 인하여 개선할 부분이 여전히 많이 존재하고 있다.
본 명세서는 플렉서블 표시장치의 접힘 구조 및 그에 사용되는 내구성 향상 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 표시장치가 제공된다. 상기 표시장치는 접힘 영영 및 비접힘 영역을 포함하고, 상기 접힘 영역에는 내구성 향상 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예로 상기 표시장치는, 소정의 축을 따라 접힐 수 있는 하나 이상의 제1 영역 및 상기 제1 영역에 인접한 제2 영역을 구비한 베이스 층; 상기 베이스 층의 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은, 상기 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들이 존재하지 않고, 그 대신 해당 공간을 채운 충진 층을 포함한다.
타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들은, 폴더블 표시장치의 접힘 부분에서 발생하는 불량을 최소화하는 안정적인 구조를 제공할 수 있다. 더 나아가, 본 명세서의 실시예들은, 폴더블/롤러블 표시장치의 구조적 견고성을 강화하는 내구성 강화 구조를 제공할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 전자장치에 포함될 수 있는 예시적인 플렉서블 표시장치를 도시한다.
도 2a 내지 2c는 본 명세서의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 평면도이다.
도 3은 도 2c의 1-1' 선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 2c의 2-2' 선을 따른 단면도이다.
도 5a 및 5b는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 평면도 및 단면도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 전자장치에 포함될 수 있는 예시적인 플렉서블 표시장치를 도시한다.
상기 플렉서블(flexible) 표시장치는 가요성(flexibility)이 부여된 표시장치를 의미하는 것으로, 접을 수 있는(foldable) 표시장치, 구부릴 수 있는(bendable) 표시장치, 말수있는(rollable) 표시장치 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 표시장치(100)는 적어도 하나의 표시 영역(active area)을 포함할 수 있다. 예컨대, 폴더블 표시장치는 굴곡 선(bending line)을 기준으로 좌우 (또는 상하)로 구분되는 다수의 표시 영역을 가질 수 있다. 상기 표시 영역에는 픽셀들의 어레이(array)가 형성된다. 하나 이상의 비표시 영역(inactive area)이 상기 표시 영역의 주위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은, 표시 영역의 하나 이상의 측면에 인접할 수 있다. 도 1에서, 상기 비표시 영역은 사각형 형태의 표시 영역을 둘러싸고 있다. 그러나, 표시 영역의 형태 및 표시 영역에 인접한 비표시 영역의 형태/배치는 도 1에 도시된 예에 한정되지 않는다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역은, 상기 표시장치(100)를 탑재한 전자장치의 디자인에 적합한 형태일 수 있다. 상기 표시 영역의 예시적 형태는 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이다.
상기 표시 영역 내의 각 픽셀은 픽셀 회로와 연관될 수 있다. 상기 픽셀 회로는, 백플레인(backplane) 상의 하나 이상의 스위칭 트랜지스터 및 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 픽셀 회로는, 상기 비표시 영역에 위치한 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와 같은 하나 이상의 제어 회로와 통신하기 위해, 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제어 회로는, 도 1에 도시된 것처럼, 상기 비표시 영역에 TFT(thin film transistor)로 구현될 수 있다. 이러한 제어 회로는 GIP(gate-in-panel)로 지칭될 수 있다. 또한, 데이터 드라이버 IC와 같은 몇몇 부품들은, 분리된 인쇄 회로 기판에 탑재되고, FPCB(flexible printed circuit board), COF(chip-on-film), TCP(tape-carrier-package) 등과 같은 회로 필름을 이용하여 상기 비표시 영역에 배치된 연결 인터페이스(패드/범프, 핀 등)와 결합될 수 있다.
상기 플렉서블 표시장치(100)는, 다양한 신호를 생성하거나 표시 영역내의 픽셀을 구동하기 위한, 다양한 부가 요소들 포함할 수 있다. 상기 픽셀을 구동하기 위한 부가 요소는 인버터 회로, 멀티플렉서, 정전기 방전 회로(electro static discharge) 등을 포함할 수 있다. 상기 표시장치(100)는 픽셀 구동 이외의 기능과 연관된 부가 요소도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시장치(100)는 터치 감지 기능, 사용자 인증 기능(예: 지문 인식), 멀티 레벨 압력 감지 기능, 촉각 피드백(tactile feedback) 기능 등을 제공하는 부가 요소들을 포함할 수 있다. 상기 언급된 부가 요소들은 상기 비표시 영역 및/또는 상기 연결 인터페이스와 연결된 외부 회로에 위치할 수 있다.
상기 표시장치(100)의 여러 부분들은 굴곡선(BL)을 따라 구부러질 수 있다. 상기 굴곡선(BL)은 수평으로(예: 도 1의 X 방향), 수직으로(예: 도 1의 Y 방향), 또는 대각선으로 연장될 수 있다 따라서, 상기 표시장치(100)는, 요구되는 디자인에 기초하여, 수평, 수직, 대각선 방향의 조합으로 구부러질 수 있다.
언급한 대로, 상기 표시장치(100)의 하나 이상의 모서리(edge)는, 상기 굴곡선(BL)을 따라 중앙 부분(central portion)에서 멀어지도록 구부러질 수 있다. 상기 굴곡선(BL)은 상기 중앙 부분을 가로질러 연장되거나, 상기 표시장치(100)의 하나 이상의 꼭지점(corner)에서 대각선으로 연장될 수 있다. 이러한 구조는 상기 표시장치(100)가 폴더블(foldable) 표시장치가 되거나, 또는 접히는 양면에 표시가 이뤄지는 표시장치가 되도록 할 수 있다. 더 나아가 다수 개의 굴곡선(BL)이 촘촘히 존재함으로써 상기 표시장치는 적어도 일 부분을 말 수도(롤러블) 있다.
몇몇 실시예에서 플렉서블 표시장치(100)의 굴곡 부분은, 이미지를 표시할 수 있는 표시 영역을 포함할 수 있다. 이러한 표시 영역을 보조 표시 영역이라 호칭한다. 즉, 표시 영역의 적어도 일부 픽셀이 굴곡 부분에 포함되도록 굴곡선(BL)이 표시 영역 내에 놓일 수 있다.
도 2a 내지 2c는 본 명세서의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 평면도이다.
이하에서는, 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)를 일 예로 하여 본 명세서의 실시예에 따른 플렉서블 표시장치 및 그 표시 영역을 설명한다. 상기 플렉서블 표시장치(100)는, 굴곡선(BL)을 따라 배치된 내구성 향상 구조를 갖는다. 상기 내구성 향상 구조를 통해 예시된 유기발광 표시장치는 접을 수 있는(폴더블), 혹은 말 수 있는(롤러블) 표시장치에 더 적합하게 사용될 수 있다.
종래의 폴더블 혹은 롤러블 표시장치는 구조/재료적인 특성과 한계로 인하여 개선할 부분이 많이 존재하였다. 대표적으로, 폴더블 혹은 롤러블 표시장치의 두께가 얇을수록 굽혀지는 곡률은 증가하지만, 굴곡 부분에 있는 무기막 또는 금속성 소자에 손상(크랙 등)이 생기고 전파되는 현상이 발견되었다. 또한 그 대응책으로 굴곡 부분을 패터닝하면 표시장치의 강성이 약해지는 문제가 있었다. 따라서, 일정 두께 이하로 표시장치를 구현하여 최대한의 유연성을 확보하는 데에는 큰 어려움이 있었다.
이에 본 명세서의 발명자들은, 폴더블 혹은 롤러블 표시장치의 접힘 반지름을 더 작게 할 수 있고, 동시에 그로 인한 강성의 저하를 예방하는 내구성 향상 구조를 고안하였다. 상기 내구성 향상 구조는 접힘 영역(B)을 따라 마련된 식각(etched) 부분과 상기 식각 부분을 채우는 충진 층을 포함할 수 있다.
먼저, 도 2a를 참고하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치의 평면도를 볼 수 있다. 도 2a는 도 1의 플렉서블 표시장치에서 상하 부분을 일부 생략한 도면과 동일하다.
표시장치(100)의 표시 영역(A/A)에는 베이스 층과, 그 위에 마련된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층(절연 층, 평탄화 층 등)들이 배치될 수 있다. 상기 표시 영역(A/A) 상에는 박막트랜지스터(102, 104, 106, 108), 유기발광소자(112, 114, 116) 및 각종 기능 층(layer)이 위치하고 있다. 박막 트랜지스터는 상기 베이스 층(101)의 일 면(제1 면)에 배치된다. 상기 베이스 층(101)이 플라스틱으로 이루어진 경우, 플라스틱 필름 또는 플라스틱 기판으로 지칭될 수 있다. 유기발광 다이오드는 상기 박막 트랜지스터 상에 배치된다. 상기 유기발광 다이오드는, 베이스 층(101) 상에 구현된 픽셀 회로 및 제어 회로, 상기 베이스 층(101) 상의 연결 인터페이스와 연결된 외부의 다른 구동회로에 의해 제어된다. 상기 유기발광 다이오드는 특정 색상(예: red, green, blue)의 광을 방출하는 유기발광물질 층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 유기발광물질 층은 백색 광(본질적으로는 여러 색상의 광의 조합)을 방출할 수 있는 적층 구조를 가질 수 있다.
또 표시장치(100)의 비표시 영역(I/A)에는 베이스 층 위에 마련된 제어 회로(예: GIP 등) 블록(block)과 관련 소자, 각종 신호 배선 등이 배치될 수 있다.
상기 표시장치(100)의 베이스 층은 제1 영역(B)과 제2 영역(C)으로 구분될 수 있다. 상기 제1 영역(B)은, 소정의 축(BL)을 따라 접힐 수 있도록 마련된 영역이다. 상기 제1 영역(B)은 표시장치에 하나 또는 그 이상 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제2 영역(C)은 상기 제1 영역(B)에 인접한 영역으로서, 제 1 영역(B)에 비해 구부러짐의 정도가 적은 부분이다. 폴더블 표시장치의 경우 상기 제2 영역(C)은 실질적으로 굽혀지지 않는 부분이다. 즉, 상기 제2 영역(C)은 동종의 표시장치와 상응하게 형성된 영역이고, 상기 제1 영역(B)은 상기 제2 영역(C)들 사이에 있는 접힘 가능 영역이다. 여기서 상기 제1 영역(B)과 제2 영역(C)은, 도면 같이, 표시 영역(A/A)뿐만 아니라 비표시 영역(I/A)에까지 걸쳐 정의될 수 있다. 따라서 상기 제1 영역(B) 및 제2 영역(C)은 표시 영역(A/A) 및 그 양 측단의 비표시 영역(I/A)까지 포함할 수 있다.
상기 제1 영역(B)은 표시장치의 변형(접힘, 말림) 시에 실제로 굴곡되는 부분이므로 스트레스(응력)를 크게 받는다. 따라서, 상기 제1 영역(B)에는 여러 가지 스트레스 저감 구조가 적용된다. 이를 위해서, 상기 제2 영역(C)에 적층된 구성 요소 중 적어도 일부는, 상기 제1 영역(B)에 존재하지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 영역(B)에는 박막 트랜지스터, 유기발광 다이오드 및/또는 관련된 기능 층(예: 버퍼 층, 절연 층, 평탄화 층 등)들이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(B)에는, 굴곡을 더 용이하게 하기 위해, 최소한의 층(layer) 들만이 배치될 수 있다. 일 예로 상기 접힘 영역(B)에는, 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및/또는 제어 회로부와 연관된 기능 층들이 모두 제거되고 베이스 층만 남겨질 수 있다. 상기 기능 층들은 일련의 식각(etching) 공정을 통하여 제거될 수 있다. 또한 상기 기능 층들이 제거된 빈 공간은 충진 층으로 채워질 수 있다. 상기 충진 층은 상기 제1 영역(B)에 가해지는 응력을 견디기에 충분한 탄성력을 가질 수 있다. 이와 같이 표시장치의 일 면에 일종의 슬릿(slit)을 형성하고, 그 사이를 탄성력이 있는 물질로 채우면, 변형 응력이 상기 슬릿에 집중되어 타 부분의 손상이 최소화된다. 동시에, 패터닝되어 얇아진 부분이 충진 층에 의해 보강됨으로써 표시장치 전체 강성이 커질 수 있다. 이와 같은 접힘 부분의 내구성 강화 구조를 통해, 양방향(inward/outward) 접힘이 가능한 표시장치도 더 용이하게 구현될 수 있다.
상기 제1 영역(B)은, 도 2a와 같이, 접힘 축(BL)과 나란한 스트라이프(stripe) 형태일 수 있다. 또 다르게는, 상기 제1 영역(B)은, 도 2b와 같이, 서로 다른 2 방향의 접힘 축(BL1, BL2)과 나란한 메쉬(mesh) 형태일 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(B)은 서로 다른 둘 이상의 방향으로 연장될 수도 있다. 이때 제2 영역은 더 많은 개수의 조각으로 나뉠 수 있다.
상기 제1 영역(B)의 개수와 간격(pitch)은, 플렉서블 표시장치의 접힘 특성을 감안하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 롤러블 표시장치는 한 부분만 접히는 폴더블 표시장치보다 더 많은 개수의 제1 영역(B)이 마련될 수 있다. 또한 같은 롤러블 표시장치라도 요구되는 곡률 반지름이 더 작다면, 더 좁은 간격으로 제1 영역이 배치될 수 있다.
상기 제1 영역(B)의 폭(width)은 접힘 곡률 반지름(folding radius)와 상관 관계가 있으므로 이를 기반하여 정해질 수 있다. 또한 상기 제1 영역(B)의 폭이 너무 크면 시인성에 문제가 생길 수 있기 때문에, 상기 제1 영역(B)의 폭은 사용자의 시인성에 영향을 주지 않는 수준으로 정해질 수 있다.
도 2c는 도 2a의 X2 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 전술한 것처럼 제2 영역(C)에는 표시 영역의 픽셀(R, G, B) 및 비표시 영역의 제어 회로(예: GIP)가 포함될 수 있다.
상기 제1 영역(B)은, 제1 영역(B)을 사이에 두고 제2 영역(C)에 배치된 픽셀(R, G, B) 사이를 연결하는 전기적 도선(108)을 포함하고 있다. 상기 도선(108)은 표시장치의 구부러짐 또는 접힘 시에 가해지는 응력(stress)을 저감시키는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도선은 도 2c에 도시된 형상 외에도 물결 형상, 사각파 형상, 톱니파 형상 등 응력 분산에 적합한 형상으로 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2c의 특정 부분을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2c의 1-1' 선을 따른 단면도이다. 도시된 유기발광 표시장치(100)는 내구성 강화 구조를 포함하고 있다.
상기 유기발광 표시장치(100)는 베이스 층(101) 상에 박막트랜지스터(102, 104, 106, 108), 유기발광소자(112, 114, 116) 및 각종 기능 층(layer)이 위치하고 있다.
상기 베이스 층(101)은 유기발광 표시장치(100)의 다양한 구성요소들을 지지한다. 베이스 층(101)은 투명한 절연 물질, 예를 들어 유리, 플라스틱 등과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 기판(어레이 기판)은, 그 위에 형성된 소자 및 기능 층, 예를 들어 스위칭 TFT, 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT, 구동 TFT와 연결된 유기발광소자, 보호막 등을 포함하는 개념으로 지칭되기도 한다.
버퍼 층(buffer layer)이 베이스 층(101) 상에 위치할 수 있다. 상기 버퍼 층(MB, AB)은 베이스 층(101) 또는 하부의 층들에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 보호하기 위한 기능 층이다. 상기 버퍼 층은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다.
상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 위에 박막트랜지스터가 놓인다. 박막트랜지스터는 반도체 층(102), 게이트 절연막(103), 게이트 전극(104), 층간 절연막(105), 소스 및 드레인 전극(106, 108)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 반도체 층(102)은 상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 상에 위치한다. 반도체 층(102)은 폴리 실리콘(p-Si)으로 만들어질 수 있으며, 이 경우 소정의 영역이 불순물로 도핑될 수도 있다. 또한, 반도체 층(102)은 아몰포스 실리콘(a-Si)으로 만들어질 수도 있고, 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 만들어질 수도 있다. 나아가 반도체 층(102)은 산화물(oxide)로 만들어질 수도 있다. 게이트 절연막(103)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 무기물로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 게이트 전극(104)은 다양한 도전성 물질, 예컨대, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(105)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 층간 절연막(105)과 게이트 절연막(103)의 선택적 제거로 소스 및 드레인 영역이 노출되는 컨택 홀(contact hole)이 형성될 수 있다.
소스 및 드레인 전극(106, 108)은 층간 절연막(105) 상에 전극용 물질로 단일층 또는 다층의 형상으로 형성된다.
평탄화 층(107)이 박막트랜지스터 상에 위치할 수 있다. 평탄화 층(107)은 박막트랜지스터를 보호하고 그 상부를 평탄화한다. 평탄화 층(107)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 등과 같은 유기 절연막, 또는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연막으로 형성될 수도 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
유기발광소자는 제1 전극(112), 유기발광 층(114), 제2 전극(116)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 즉, 유기발광소자는 평탄화 층(107) 상에 형성된 제1 전극(112), 제1 전극(112) 상에 위치한 유기발광 층(114) 및 유기발광 층(114) 상에 위치한 제2 전극(116)으로 구성될 수 있다.
제1 전극(112)은 컨택 홀을 통해 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극(108)과 전기적으로 연결된다. 유기발광 표시장치(100)가 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 이러한 제1 전극(112)은 반사율이 높은 불투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(112)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
뱅크(110)는 발광 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 이에 따라, 뱅크(110)는 발광 영역과 대응되는 제1 전극(112)을 노출시키는 뱅크 홀을 가진다. 뱅크(110)는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 또는 이미드계 수지와 같은 유기 절연물질로 만들어질 수 있다.
유기발광 층(114)이 뱅크(110)에 의해 노출된 제1 전극(112) 상에 위치한다. 유기발광 층(114)은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 정공수송층, 정공주입층 등을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 층은, 하나의 빛을 발광하는 단일 발광층 구조로 구성될 수도 있고, 복수 개의 발광층으로 구성되어 백색 광을 발광하는 구조로 구성될 수도 있다.
제2 전극(116)이 유기발광층(114) 상에 위치한다. 유기발광 표시장치(100)가 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 제2 전극(116)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Induim Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투명한 도전 물질로 형성됨으로써 유기발광 층(114)에서 생성된 광을 제2 전극(116) 상부로 방출시킨다.
봉지 층(120)이 제2 전극(116) 상에 위치한다. 상기 봉지 층(120)은, 발광 재료와 전극 재료의 산화를 방지하기 위하여, 외부로부터의 산소 및 수분 침투를 막는다. 유기발광소자가 수분이나 산소에 노출되면, 발광 영역이 축소되는 화소 수축(pixel shrinkage) 현상이 나타나거나, 발광 영역 내 흑점(dark spot)이 생길 수 있다. 상기 보호 층(passivation layer) 및/또는 상기 봉지 층(encapsulation layer)은 유리, 금속, 산화 알루미늄(AlOx) 또는 실리콘(Si) 계열 물질로 이루어진 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단하는 역할을 하고, 유기막은 무기막의 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 봉지 층을 여러 겹의 박막 층으로 형성하는 이유는, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로를 길고 복잡하게 하여, 유기발광소자까지 수분/산소의 침투를 어렵게 만들려는 것이다. 상기 봉지 층(120)은 제 1 영역에서 끊어질 수 있다. 상기 봉지 층(120)은 수분 침투를 막기 위한 무기막을 포함하기 때문에, 굴곡 부분인 제1 영역(B)에는 상기 봉지 층(120)이 최소로 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 봉지 층은 상기 제1 영역(B)의 적어도 일부를 덮지 않는다.
사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 층이 상기 봉지 층(120) 상면에 마련될 수 있다. 필요하다면, 터치 감지 전극 및/또는 터치 입력 감지와 연관된 다른 부품이 구비된 독립된 층이 상기 표시장치(100) 내부에 마련될 수 있다. 상기 터치 감지 전극(예: 터치 구동/감지 전극)은 인듐 주석 산화물, 그래핀(graphene)과 같은 탄소 기반 물질, 탄소 나노튜브, 전도성 고분자, 다양한 전도성/비전도성 물질의 혼합물로 만들어진 하이브리드 물질 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 금속 메쉬(metal mesh), 예컨대, 알루미늄 메쉬, 은 메쉬 등이 상기 터치 감지 전극으로 사용될 수 있다.
커버 층(140)이 상기 봉지 층(120) 상에 마련될 수 있다. 상기 커버층(140)은 상기 표시장치(100)를 보호하기 위해 사용될 수 있으며 일 예로 커버 글래스(cover glass)일 수 있다. 한편, 표시 특성(예: 외부 광 반사, 색 정확도, 휘도 등)을 제어하기 위해 편광 층이 상기 커버 층(140)에 일체화될 수도 있다. (예: coated-pol)
상기 폴더블 표시장치(100)의 특정 부분에서의 강도 및/또는 견고성을 증가시키기 위해, 하나 이상의 지지 층(180)이 상기 베이스 층(101)의 하부에 제공될 수 있다. 상기 지지 층(180)은, 상기 베이스 층(101)의 양면 중 유기발광소자가 있는 면(제1 면)의 반대편 면(제2 면)에 부착된다. 상기 지지 층(180)은 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰산(polyether sulfonate), 폴리이미드(polyimide) 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 기타 적합한 폴리머의 조합으로 구성된 박형 플라스틱 필름으로 만들어질 수 있다. 상기 지지 층(180)의 형성에 사용될 수 있는 다른 적합한 물질은 박형 유리, 유전체로 차폐된 금속 호일(metal foil), 다층 폴리머, 나노 파티클 또는 마이크로 파티클과 조합된 고분자 물질이 포함된 고분자 필름 등일 수 있다. 상기 봉지층(120)와 커버 층(140) 사이, 그리고, 상기 베이스 층(101)과 지지 층(180) 사이에는 접착 층이 놓일 수 있다. 상기 접착 층은 열 경화형 또는 자연 경화형의 접착제일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 층은 OCA, B-PSA(Barrier pressure sensitive adhesive)와 같은 물질로 구성될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 유기발광 표시장치(100)는, 소정의 축을 따라 접힐 수 있는 하나 이상의 제1 영역(B) 및 상기 제1 영역(B)에 인접한 제2 영역(C)을 구비한 베이스 층(101); 상기 베이스 층의 제2 영역(C)에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들을 포함한다. 이때 상기 제1 영역(B)은, 상기 제2 영역(C)에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들이 존재하지 않고, 그 대신 해당 공간을 채운 충진 층(130)을 포함한다.
상기 제1 영역(B)은, 상기 제2 영역(C)의 박막 트랜지스터 및 유기발광 소자와 연관된 기능 층들이 식각된 영역일 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(B)은, 더 잘 굽혀질 수 있도록 그 두께가 최소화된 영역이며, 크랙 발생/전파의 원인이 되는 물질들을 미리 제거한 영역이다. 또한 상기 제1 영역(B)은, 상기 제거된 층(물질)들이 있었던 공간이 탄성 물질로 채워져서, 패터닝으로 인한 강성 약화가 보완된 영역이기도 하다.
상기 제2 영역(C)은 표시 영역 및 그 양 측단의 비표시 영역까지 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 영역(C)은 그 양 측단 중 적어도 일 단에 제어 회로(예: GIP) 블록을 포함할 수 있다. 상기 봉지 층(120)은 도 3과 같이 상기 제2 영역(C)에서 단절될 수 있다 즉, 상기 봉지 층(120)은 상기 제2 영역의 전부 또는 일부를 덮지 않도록 구비될 수 있다.
상기 충진 층(130)은 상기 제1 영역(B)에 가해지는 응력을 견디기에 충분한 탄성력을 가진 물질로서, 폴리이미드 등의 고분자 화합물(polymer), 레진(resin) 등일 수 있다. 이때 상기 충진 층(130)은 2 내지 15 MPa의 탄성 계수(elastic modulus)를 가질 수 있다.
또한 상기 충진 층(130)은 액체, 졸(so;) 또는 젤(gel) 상태의 물질일 수도 있다. 이 경우에, 상기 충진 층(130)은 화학적으로 안정적인 불활성 물질로 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 상기 충진 층(130)은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: PDMS), 액체 흡착제(getter) 등의 물질로 구성될 수 있다. 상기 PDMS로 이루어진 충진 층(130)은 약 13~14 MPa 탄성율 및 50~1000 cps의 점도(viscosity)를 가질 수 있다. 한편 상기 충진 층(130)은 광 투과율이 90% 이상이 되도록 구비되어 시인성 저하를 최소화할 수 있다. 더 나아가 상기 충진 층(130)은 액정을 포함하여 편광판(polarizer)의 역할도 함께 수행할 수 있다. 이 경우에 표시장치의 전체 두께를 더 얇게 할 수 있어 폴더블/롤러블 특성이 향상된다.
상기 충진 층(130)은 액체, 졸(so;) 또는 젤(gel)인 경우에, 도 5a 및 5b에 도시된 보조 구조물(190)이 더 구비될 수 있다. 상기 보조 구조물(190)은 표시장치가 접히거나 말릴 때 충진 층의 형태(높이, 분포도 등)을 일정하게 유지하기 위해 마련된다. 즉, 상기 보조 구조물(190)은 뱅크가 오픈된 개구 영역(EA)을 제외한 부분에 위치하여 충진 층의 지나친 유동을 제어한다. 상기 보조 구조물(190)은 뱅크(110)의 상부에 저온 포토 아크릴(PAC) 등의 재료로 형성될 수 있다.
한편, 상기 충진 층(130)은, 도 3과 같이, 상기 제1 영역(B)뿐만 아니라 상기 제2 영역(C)의 상부도 덮을 수 있다.
도 4는 도 2c의 2-2' 선을 따른 단면도이다. 도 4에는 박막 트랜지스터가 도시되지 않았으나, 특정 실시 예에 따라서는 해당 부분에 박막 트랜지스터가 위치할 수도 있다. 도 4에 도시된 각종 기능 층들은 도 3에서 설명한 것과 동일하다.
도 4에 도시된 부분은 제1 영역(B)을 사이에 두고 제2 영역(C)에 배치된 픽셀(R, G, B) 사이를 연결하는 전기적 도선(108)을 포함하고 있다. 상기 도선(108)은 표시장치의 구부러짐 또는 접힘 시에 가해지는 응력(stress)을 저감시키는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도선은 도 2c에 도시된 다이아몬드 형상 외에도 물결 형상, 삼각파 형상, 사각파 형상 등 응력 분산에 적합한 형상으로 구현될 수 있다.
상기 도선(108)은 박막 트랜지스터의 소스 또는 드레인 전극과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 이때 상기 도선(108)은 상기 소스 또는 드레인 전극의 형성 공정에서 동시에 만들어질 수 있다.
상기 표시장치(100)는 접힘 영역에 형성된 내구성 향상 구조를 포함함으로써, 접힘 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 소정의 축을 따라 접힐 수 있는 하나 이상의 제1 영역 및 상기 제1 영역에 인접한 제2 영역을 구비한 베이스 층;
    상기 베이스 층의 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들;을 포함하고,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역에 적층된 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들이 존재하지 않고, 그 대신 해당 공간을 채운 충진 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 충진 층은 상기 제1 영역에 가해지는 응력을 견디기에 충분한 탄성력을 가진 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 충진 층은 50 내지 200 MPa의 탄성 계수를 갖는 물질인 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 충진 층은 상기 제2 영역의 상부에도 있는 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역의 박막 트랜지스터, 유기발광 소자 및 기능 층들이 식각된 영역인, 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 표시 영역 및 그 양 측단의 비표시 영역까지 포함하는 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 그 양 측단의 제어 회로 블록을 포함한 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역은, 상기 제1 영역을 사이에 두고 이격된 제2 영역들에 있는 픽셀 사이를 연결하는 도선을 포함한 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 도선은, 상기 제1 영역의 구부러짐 또는 접힘 시에 가해지는 스트레스를 저감하는 형상을 갖는 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 서로 다른 두 방향으로 연장된 표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 충진 층은 액체 졸(sol) 또는 젤(gel) 상태의 물질인 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 충진 층은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)으로 구성된 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 충진 층은, 13 내지 14 MPa의 탄성율 및 50 내지 1000 cps의 점도를 갖는 표시장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 충진 층은 액정을 더 포함하는 표시장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 기능 층들의 최상 층은 뱅크이고,
    상기 뱅크의 상부에는 상기 충진 층의 유동을 제어하는 보조 구조물이 구비된 표시장치.
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