KR20200080889A - 플렉서블 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 형상으로 제작될 수 있는 표시장치에 관한 것으로, 표시영역 및 패드영역을 포함하는 플렉서블 기판; 상기 패드영역에 구비되어 벤딩영역을 형성하는 복수의 관통홀; 상기 표시영역에 형성된 표시소자; 및 상기 벤딩영역의 관통홀 사이에 배치되어 상기 표시소자와 접속되는 복수의 신호배선으로 구성된다.

Description

플렉서블 표시장치 및 그 제조방법{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}
본 발명은 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 다양한 형상이 가능한 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치 및 유기전계발광 표시장치와 같은 평판표시장치는 TV와 같은 대면적의 표시장치로도 사용되지만, 핸드폰과 같은 이동통신기기에도 사용되고 있다.
한편, 기술의 발전에 따라 현재 웨어러블 컴퓨터(wearable computer)에 대한 개발이 가속화되고 있다. 이러한 웨어러블 컴퓨터는 옷이나 시계, 안경, 액세서리처럼 자연스럽게 몸에 착용하고 다닐 수 있는 컴퓨터를 의미한다. 따라서, 웨어러블 컴퓨터는 적용되는 대상에 따라 다양한 형상으로 형성되며, 이러한 웨어러블 컴퓨터에 구비되는 표시장치도 웨어러블 컴퓨터의 형상과 같이 다양한 형상으로 형성되어야만 한다.
그러나, 현재에는 공정상 및 가공상 등의 문제로 인해 웨어러블 컴퓨터에 적용될 수 있는 다양한 형상의 표시장치의 제작에 어려움이 많았다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 캐리어기판상에 폴리이미드용액을 도포하고 패터닝함으로써 다양한 형상이 가능한 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 벤딩영역의 플렉서블기판에 복수의 관통홀을 형성하고 관통홀 사이에 신호배선을 형성함으로써, 일부 영역을 배면으로 접음으로써 베젤을 최소화할 수 있는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 표시장치는 표시영역 및 패드영역을 포함하는 플렉서블 기판; 상기 패드영역에 구비되어 벤딩영역을 형성하는 복수의 관통홀; 상기 표시영역에 형성된 표시소자; 및 상기 벤딩영역의 관통홀 사이에 배치되어 상기 표시소자와 접속되는 복수의 신호배선으로 구성된다.
상기 플렉서블기판은 라운드를 포함하는 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 벤딩영역은 플렉서블기판의 배면으로 접힌다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치는 캐리어기판상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 전면에 폴리이미드 용액을 도포하여 폴리이미드막을 형성하는 단계; 상기 폴리이미드막을 패터닝하여, 표시영역과 더미영역 및 상기 더미영역에 형성된 복수의 관통홀을 포함하는 플렉서블기판을 형성하는 단계; 상기 표시영역에 표시소자를 형성하고 더미영역의 관통홀 사이에 복수의 신호배선을 형성하는 단계; 및 상기 플렉서블기판을 캐리어기판으로부터 박리하는 단계로 구성된다.
본 발명에서는 캐리어기판상에 폴리이미드용액을 도포하고 패터닝하고 패터닝된 플렉서블 기판상에 표시소자를 형성하므로 다양한 표시장치를 제작할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 벤딩영역의 플렉서블기판에 복수의 관통홀을 형성하고 관통홀 사이에 신호배선을 형성하여 표시장치 일부 영역을 배면으로 접음으로써 표시장치의 베젤을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 5a-도 5d는 발명에 따른 표시장치의 제조방법을 나타내는 평면도이다.
도 6a-도 6d는 발명에 따른 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 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 언급한 '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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 플렉서블 표시장치를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 다양한 형상으로 형성될 수 있는 플렉서블 표시장치를 제공한다.
다양한 형상의 표시장치를 제작하기 위한 가장 중요한 구성품은 기판이다. 표시장치의 내부에 형성되는 각종 전극이나 배선 등은 미세한 크기로 형성되므로, 표시장치의 형상에 크게 영향을 미치지 못한다. 또한, 절연층이나 보호층과 같은 각종 층은 인쇄나 사진식각방법(photolithograph process)로 형성되므로, 사용되는 포토마스크의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 액정표시장치나 유기전계발광 표시장치에 사용되는 편광판도 원하는 형상으로 용이하게 재단하여 사용할 수 있다.
그러나, 기판은 원하는 형상으로 재단할 수 없다. 예를 들어, 유리기판의 경우 매우 단단한 물질이므로, 이를 재단하기 위해서는 기계적인 절단수단인 절단휠 및 그라인딩장치를 사용해야 하지만, 이러한 기계적인 장치로 유리를 다양한 형상, 예를 들면 원형이나 타원, 예각을 가진 다각형상으로 형성하기란 불가능하였다. 더욱이, 표시장치는 모기판 단위로 복수개 형성된다. 따라서, 모기판의 복수의 영역 각각에 원하는 형상을 가진 각각 표시장치를 형성한 후, 표시장치가 형성된 영역을 포함하도록 사각형상으로 우선 절단하여 기판의 복수개로 분리하며, 분리된 기판을 다시 원하는 형상으로 절단해야만 한다. 따라서, 유리기판을 이용하여 원하는 형상의 표시장치를 제작하기란 불가능하였다.
또한, 플렉서블기판을 사용하는 표시장치를 제작하는 경우, 유리와 같은 캐리어기판 상에 폴리이미드계 폴리머용액을 도포하여 플렉서블기판을 형성하고 그 위에 표시소자를 형성한다. 이어서, 플렉서블기판을 캐리어기판으로부터 분리함으로써 표시장치를 완성한다. 따라서, 플렉서블기판을 이용한 표시장치의 경우에도 플렉서블기판 뿐만 아니라 캐리어기판도 절단해야만 하므로, 원하는 형상의 표시장치를 제작할 수 없었다.
더욱이, 절단장치에 의해 플렉서블기판을 절단하는 경우, 외력이 플렉서블 기판의 측단면, 즉 절단면에 인가되어 상기 측단면에 크랙이 발생할 수 있게 되며, 이 크랙이 표시장치 내부로 전파되어 표시장치가 파손되거나 크랙을 통해 공기 및 수분과 같은 이물질이 침투하여 표시장치가 열화된다.
본 발명에서는 플렉서블기판을 사용하여 다양한 형상의 표시장치를 제작한다. 특히, 본 발명에서는 기계적인 절단공정없이 플렉서블기판 및 표시장치를 원하는 형상으로 형성한다. 특히, 본 발명에서는 캐리어기판상에 폴리이미드용액을 도포한 후 원하는 형상으로 패터닝함으로써 절단공정없이 원하는 형상의 표시장치를 제작할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 특정한 표시장치에 적용되는 것이 아니라, 유기전계발광 표시장치, 액정표시장치, 전기영동 표시장치와 같은 다양한 표시장치에 적용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치(100)를 나타내는 도면이다. 이때의 표시장치는 유기전계발광 표시장치이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 폴리이미드와 같은 투명한 플라스틱물질로 이루어진 기판(110) 상에 구비된 표시영역(AA)과 패드영역(NA)으로 구성된다.
이때, 상기 기판(110)은 모서리가 라운드된 형상으로 구비되며 표시영역(AA)도 기판(110)과 동일한 모서리가 라운드된 형상으로 구성될 수 있다. 패드영역(NA)은 표시영역(AA)의 상하단 및 좌우단에 형성된다.
상기 표시영역(AA)에는 표시소자(101)가 구비된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 표시소자(101)는 복수의 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 서브화소를 포함하여 실제 영상을 구현하며, 각각의 서브화소(SPX)에는 스위칭소자인 구동 박막트랜지스터, 스위칭 박막트랜지스터, 센싱 박막트랜지스터, 보조 박막트랜지스터가 배치된다. 또한, 각각의 서브화소(SPX)에는 영상구현부가 형성되어 박막트랜지스터를 통해 외부로부터 입력되는 화상신호에 의해 실제 영상을 표시한다.
상기 표시장치(100)가 유기전계발광 표시장치인 경우 상기 영상구현부는 유기발광층을 포함하며, 상기 표시장치(100)가 액정표시장치인 경우 상기 영상구현부는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 표시장치(100)가 전기영동 표시장치인 경우 상기 영상구현부는 전기영동을 포함한다. 이와 같이, 본 발명의 표시장치(100)는 특정 종류의 표시장치에 한정되는 것이 아니라 다양한 표시장치에 적용될 수 있을 것이다.
패드영역(NA)의 상단에는 벤딩영역(B)이 형성된다. 상기 벤딩영역(B)은 라운드된 직사각형상으로부터 상단측으로 연장된 영역에 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 패드영역(NA)의 어떠한 위치에도 형성될 수 있다. 상기 벤딩영역(B)에는 복수의 신호배선(148)이 형성되며, 벤딩영역(B)의 단부에는 복수의 FPC(Flexible Printed Circuit)가 부착될 수 있다. 이때, 각각의 FPC에는 데이터구동부가 실장되어 외부의 타이밍제어부로부터 입력되는 데이터제어신호가 상기 신호배선(148)을 통해 표시영역(AA)으로 공급된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 벤딩영역(B)의 상단에는 복수의 패드가 형성되어 FPC가 벤딩영역(B)에 부착될 때 FPC의 회로배선이 상기 패드와 전기적으로 접속된다.
상기 벤딩영역(B)은 기판(110)의 배면측으로 접혀, 상기 FPC가 기판(110)의 배면에 고정된다. 이와 같이, 기판(110)이 접혀져 FPC가 기판(110)의 배면에 고정됨에 따라, 패드영역(NA)의 면적이 감소하게 되므로 표시장치의 외곽을 형성하는 베젤을 감소시킬 수 있게 된다.
상기 벤딩영역(B)에는 복수의 관통홀(162)이 복수개 형성된다. 상기 관통홀(162)은 상하방향, 즉 표시영역(AA)에서 벤딩영역(B)의 끝단까지 연장되는 직사각형상으로 기판(110)을 완전히 관통하여 형성되며, 벤딩영역(B)의 좌우측 방향을 따라 설정 거리 이격되어 배치된다.
상기 벤딩영역(B)의 관통홀(162)은 기판(110)이 용이하게 접히도록 하는 접힘선의 역할을 한다. 일반적으로 기판(110)의 플렉서블과 접힘(folding)은 그 의미가 다르다. 플렉서블은 설정된 곡률로 기판(110)이 휘어짐을 의미하지만, 접힘은 기판의 반대면으로 완전히 구부러지는 것을 의미한다. 따라서, 접힘의 곡률이 플렉서블의 곡률보다 훨씬 크다.
폴리이미드계 플라스틱물질로 이루어진 기판(110)은 잘 휘어지지만, 설정된 곡률 이상으로 휘어지지는 않는다. 물론, 강제로 설정된 곡률 이상으로 휘어지게 할 수는 있지만, 이 경우 휘어지는 영역에 강한 응력이 작용하여 해당 영역이 파손되는 문제가 발생한다. 따라서, 기판(110)을 배면측으로 접기 위해서는 기판(110)의 재질을 변경하거나 접힘에 의한 응력을 흡수하거나 차단하는 별도의 구성물을 접히는 영역에 형성해야만 한다.
반면에, 본 발명에서는 벤딩부(B)에 복수의 관통홀(162)을 형성함으로써, 기판(110)의 재질을 변경하거나 별도의 구성물을 추가하지 않고 해당 영역을 원활하게 접을 수 있게 된다. 즉, 벤딩영역이 접힐 때, 복수의 관통홀(162)은 의해 벤딩영역(B)의 기판(110)에 인가되는 인장응력(또는 압축응력)이 감소된다. 따라서, 상기 기판(110)을 설정된 곡률 이상으로 휘어지게 할 수 있게 되므로, 상기 기판(110)이 벤딩영역(B)을 기판(110)의 배면측으로 접을 수 있게 된다.
한편, 벤딩영역(B)의 관통홀(162)의 사이에는 신호배선(148)이 배치되어 복수의 패드를 표시영역(AA)이 표시소자(110)와 연결되며, 상기 신호배선(148)을 통해 데이터구동부로부터 출력되는 각종 제어신호를 표시영역(AA)의 표시소자(110)로 전달할 수 있게 된다.
상기 신호배선(148)은 고전위 전압을 인가하는 Vdd배선, 구동전압을 인가하는 Vdata배선, 기준전압을 인가하는 Vref배선, 저전위 전압을 인가하는 Vss배선일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 I-I'선 단면도로서, 본 발명에 따른 표시소자(110)의 서브화소의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다. 이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(100)를 좀 더 자세히 설명한다. 이때, 도면에서는 유기전계발광 표시장치를 예를 들어 설명하지만, 본 발명이 유기전계발광 표시장치에 한정되는 것이 아니라 액정표시장치나 전기영동 표시장치에도 적용될 수 있을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 위에는 광차단층(111)이 형성되며, 상기 광차단층(light shielding layer;111)이 형성된 제1기판(110) 전체에 걸쳐(즉, 표시영역(AA) 및 더미영역(NA) 전체에 걸쳐) 버퍼층(122)이 형성된다. 상기 버터층(122) 위에는 구동 박막트랜지스터가 배치된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 표시영역(AA)에는 스위칭 박막트랜지스터와, 센싱 박막트랜지스터 및 보조박막트랜지스터 등의 박막트랜지스터가 형성될 수 있다.
상기 기판(110)으로는 폴리이미드(polyimide)계와 같이 투명하고 플렉서블(flexible)한 플라스틱물질을 사용할 수도 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 투명하고 플렉서블한 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수도 있다.
광차단층(111)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등과 같은 금속으로 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광차단층(111)은 구동 박막트랜지스터로 입력되는 광을 차단하여, 광전효과에 의해 구동 박막트랜지스터에 오프전류(off current)가 발생하는 것을 방지한다.
상기 버퍼층(122)은 무기층으로 이루어진 단일층 또는 무기층과 유기층으로 이루어진 복수의 층으로 구성될 수 있다. 이때, 무기층으로는 SiOx나 SiNx와 같은 무기물을 사용할 수 있고 유기층으로는 포토아크릴과 같은 유기물을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구동 박막트랜지스터는 표시영역(AA)에 형성된 복수의 화소영역 각각에 배치된다. 상기 구동 박막트랜지스터는 상기 버퍼층(122) 위에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112)이 형성된 제1기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(124)과, 상기 게이트절연층(124) 위에 형성된 게이트전극(114)과, 상기 게이트전극(114)을 덮도록 제1기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 층간절연층(126)과, 상기 층간절연층(126)에 형성된 컨택홀을 통해 각각 반도체층(112)과 접촉하는 소스전극(116) 및 드레인전극(117)으로 구성된다.
상기 반도체층(112)은 결정질 실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 형성할 수 있으며, 이때 상기 산화물반도체층은 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 소스전극(116) 및 드레인전극(117)이 상기 도핑층과 접촉한다. 또한, 상기 반도체층(112)은 비정질실리콘(amorphous silicon) 또는 유기반도체물질로 구성될 수도 있다.
상기 게이트전극(114)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등과 같은 금속으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 게이트절연층(124)은 SiOx나 SiNx와 같은 무기물로 이루어진 단일층 또는 SiOx과 SiNx의 2층 구조의 무기층으로 이루어질 수 있다. 도면에서는 상기 게이트절연층(124)이 제1기판(110) 전체에 걸쳐 형성되지만, 상기 게이트전극(114)의 하부에만 형성될 수도 있다. 또한, 층간절연층(126)은 SiOx과 SiNx와 같은 무기물로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 소스전극(116) 및 드레인전극(117)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도면 및 상술한 설명에서는 구동 박막트랜지스터가 특정 구조로 구성되지만, 본 발명의 구동 박막트랜지스터가 도시된 구조에 한정되는 것이 아니라, 현재 알려진 모든 구조의 박막트랜지스터가 적용될 수 있다.
상기 구동 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(111) 전체에 걸쳐 보호층(128)이 형성된다. 상기 보호층(128)은 무기물로 이루어진 단일층, 무기물과 유기물로 이루어진 복수의 층으로 구성될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(128) 위에는 유기물로 이루어진 평탄화층이 형성될 수도 있다.
상기 보호층(128) 위에는 유기발광소자(E)가 형성되어 상기 보호층(128)에 형성된 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(117)과 전기적으로 접속된다.
상기 유기발광소자(E)는 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(117)과 접속되는 제1전극(132)과, 상기 제1전극(132) 위에 형성된 유기발광층(134)과, 상기 유기발광층(134) 위에 형성된 제2전극(136)으로 구성된다.
상기 제1전극(132)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속이나 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 이루어져 박막트랜지스터의 드레인전극(117)과 접속되어 외부로부터 화상신호가 인가된다. 이때, 상기 제1전극(132)은 반사막으로 작용하여, 유기발광층(134)에서 발광된 광을 상부방향(즉, 제1기판(111)의 반대방향)으로 반사할 수 있다. 또한, 상기 제1전극(132)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 구성될 수도 있다.
상기 제2전극(136)은 ITO나 IZO와 같은 투명한 금속산화물로 구성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제2전극(136)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속이나 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2전극(136)은 반사막으로 작용하여, 유기발광층(154)에서 발광된 광을 하부방향(즉, 제1기판(111)의 방향)으로 반사할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치가 유기발광층(134)에서 발광된 광이 하부방향, 즉 제1기판(110)측으로 출력되는 하부발광 표시장치인 경우 상기 제1전극(132)은 투명한 금속산화물로 구성되고 제2전극(136)은 광을 반사하는 금속이나 금속화합물로 구성되며, 유기전계발광 표시장치가 유기발광층(134)에서 발광된 광이 상부방향으로 출력되는 상부발광 표시장치인 경우, 상기 제1전극(132)이 반사막의 역할을 하는 금속이나 금속화합물로 구성되고 제2전극(136)이 투명한 금속산화물로 구성된다.
상기 유기발광층(134)은 R, G, B화소에 형성되어 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층일 수 있으며, 표시장치 전체에 걸쳐 형성되어 백색광을 발광하는 백색 유기발광층일 수 있다. 유기발광층(134)이 백색 유기발광층인 경우, R, G, B 화소의 백색 유기발광층의 상부 영역에는 R, G, B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 백색 유기발광층은 R, G, B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R, G, B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기발광층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 유기발광층은 유기발광물질이 아닌 무기발광물질, 예를 들면 퀀텀닷(quantum dot) 등을 구성된 무기발광층일 수 있다.
유기발광층(134)에는 발광층뿐만 아니라 발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층 등이 형성될 수도 있다.
상기 보호층(128) 위의 화소의 경계영역에는 뱅크층(bank layer;130)이 형성된다. 상기 뱅크층(130)은 일종의 격벽으로서, 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 각각 출력되는 다른 컬러의 광이 서로 혼합되어 출력되는 것을 방지할 수 있다.
도면에서는 상기 뱅크층(130)의 일부가 제1전극(132) 위에 형성되지만, 상기 뱅크층(130)이 평탄화층(128) 위에만 형성되고 제1전극(132)이 상기 뱅크층(130)의 측면 위로 연장되어 형성될 수도 있다. 이와 같이, 제1전극(132)을 뱅크층(130)의 측면위에 연장하는 경우, 뱅크층(130)과 보호층(128)의 경계의 모서리영역에도 제1전극(132)이 형성되므로, 이 영역의 유기발광층(134)에도 신호가 인가되어 모서리 영역에서도 발광이 일어나, 이 영역에서도 화상이 구현될 수 있게 된다. 따라서, 화소내의 화상이 표시되지 않는 비표시영역을 최소화할 수 있게 된다.
상기 발광소자(E)와 뱅크층(130)의 상부에는 봉지층(152)이 형성된다. 상기 봉지층(152)은 SiNx와 SiX 등의 무기층로 구성된 단층으로 구성될 수도 있지만, 무기층 및 포토아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌,폴리아릴레이트 등과 같은 유기층의 이중으로 층으로 구성될 수도 있고 무기층/유기층/무기층의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 봉지층(152) 위에는 투명한 접착제(도면표시하지 않음)에 의해 보호필름(150)이 부착된다. 상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 접착제로서 광경화성 수지 또는 열경화성수지를 사용할 수도 있으며, 이 경우 접착제에 자외선과 같은 광 또는 열을 인가함으로써 경화시킨다.
상기 보호필름(150)은 전계발광 표시장치를 봉지하기 위한 봉지캡(encapsulation cap)으로서, PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등을 사용할 수 있다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도로서, 벤딩영역(B)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 패드영역(NA)의 기판(110)에는 복수의 관통홀(162)이 형성되며, 상기 기판(110) 전체에 걸쳐 버퍼층(122), 게이트절연층(124) 및 층간절연층(126)이 형성된다.
상기 관통홀(162) 사이의 층간절연층(126) 위에는 복수의 신호배선(148)이 배치된다. 상기 복수의 신호배선(148)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등과 같은 금속으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 신호배선(148)은 표시영역(AA)에 형성된 박막트랜지스터의 소스전극(116) 및 드레인전극(117)과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
또한, 상기 신호배선(148)은 관통홀(162) 사이의 게이트절연층(124) 위에 형성될 수 있다. 이때, 상기 신호배선(148)은 박막트랜지스터의 게이트전극(114)과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 신호배선(148)은 관통홀(162) 사이의 기판(110) 위에 형성될 수 있다. 이때, 상기 신호배선(148)은 광차단층(111)과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
상기 신호배선(148) 위에는 보호층(128) 및 봉지층(152)이 형성되고, 그 위에 접착제에 의해 보호필름(150)이 부착된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 벤딩영역(B)에는 신호배선(148) 및 각종 절연층만이 형성되므로, 벤딩영역(B)의 구성중에서 가장 굽힘성(flexibility)이 나쁘다. 그러나, 본 발명에서는 상기 벤딩영역(B)의 신호배선(148) 사이의 기판(110)에 관통홀(162)을 형성하므로, 기판(110)의 인장응력이나 압축응력을 감소시킬 수 있게 되어 벤딩영역(B)의 기판(110)의 굽힘성을 향상시킬 수 있게 되며, 그 결과 벤딩영역(B)에서 표시장치(100)를 원하는 정도로 접을 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 표시장치(100)의 제조방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 우선 캐리어기판을 준비한 후(S101). 그 위에 희생층을 형성한다(S102).
상기 캐리어기판은 백플레이트(back plate)로서, 플렉서블 기판이 부착되어 플렉서블 기판을 반송하거나 표시장치의 제조공정이 진행될 때 플렉서블 기판을 편평하게 유지한다. 상기 캐리어기판은 유리 또는 금속 등으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
희생층은 캐리어기판상에 배치된 플렉서블 기판을 박리하기 위한 것으로, 비정질실리콘으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그 후, 상기 희생층 위에 폴리이미드(PI)용액을 전면 도포한다(S103). 이때, 상기 폴리이미드용액의 도포는 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리이미드는 스핀코팅(spin coating), 스크린코팅(screen coating), 롤코팅(roll coating), 적하(dispensing) 등과 같은 다양한 방법에 의해 코팅할 수 있다.
이어서, 도포된 폴리이미드를 경화한 후, 원하는 형상으로 패터닝하여 플렉서블기판을 형성한다(S104). 폴리이미드의 패터닝은 습식식각 및 건식식각의 노광공정에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 캐리어기판에 도포된 폴리이미드막 상에 포토레지스트를 적층하고 현상하여 원하는 형상의 포토레지스트패턴을 형성한 후, 식각액에 의해 노출된 폴리이미드막을 식각하여 원하는 형상의 플렉서블 기판을 형성할 수 있다.
또한, 캐리어기판에 도포된 폴리이미드막 상에 포토레지스트를 적층하고 현상하여 원하는 형상의 포토레지스트패턴을 형성한 후, 식각가스에 의해 노출된 폴리이미드막을 식각하여 원하는 형상의 플렉서블 기판을 형성할 수 있다.
그리고, 감광성 폴리이미드로 폴이미이드막을 형성하고, 광을 조사하고 감광성 폴리이미드막을 직접 현상함으로써 원하는 형상의 플렉서블 기판을 형성할 수도 있다.
그 후, 형성된 플렉서블기판 상의 표시영역에 표시소자를 형성한다(S105). 상기 표시소자는 일반적인 포토리소그래피공정에 의해 형성되며, 도 2에 도시된 구조의 유기전계발광 표시소자로 구성될 수 있다. 또한, 상기 플렉서블 기판상에 액정표시소자 및 전기영동 표시소자를 형성할 수도 있다.
이어서, 표시소자가 형성된 플렉서블 기판을 캐리어기판으로부터 박리함으로써 플렉서블 표시장치를 완성한다(S106). 플렉서블기판의 박리는 플렉서블기판의 희생층에 레이저를 조사함으로써 이루어질 수 있다. 레이저가 조사됨에 따라 희생층에는 수소가 발생하며, 이 수소에 의해 희생층이 접착력이 저하되어 플렉서블기판이 캐리어기판으로부터 박리된다.
도 5a-도 5d는 본 발명에 따른 표시장치의 실제 제조방법을 나타내는 평면도이고 도 6a-도 6d는 본 발명에 따른 표시장치의 실제 제조방법을 나타내는 단면도로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제조방법에 대해 더욱 자세히 설명한다.
우선, 도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 캐리어기판(180)을 준비한 후, 상기 캐리어기판(180) 전면에 걸쳐 희생층(185)을 형성한다. 상기 캐리어기판(180)은 유리 또는 금속판로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 물질로 구성될 수 있다. 희생층(185)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 비정질실리콘을 적층함으로써 형성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 상기 희생층(185) 전면에 폴리이미드용액을 스핀코팅(spin coating), 스크린코팅(screen coating), 롤코팅(roll coating), 적하(dispensing) 등과 같은 다양한 방법에 의해 도포하여 폴리이미드막(110a)을 형성한다.
그 후, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 폴리이미드막(110a)을 노광공정에 의해 패터닝하고 경화하여 상기 희생층(185) 위에 플렉서블기판(110)을 형성한다.
이때, 플렉서블기판(110)은 모서리가 라운딩된 사각형상으로 이루어질 수 있다. 폴리이미드막(110a)의 패터닝은 노광공정에 의해 이루어지며, 상기 노광공정에 사용되는 포토마스크는 다양한 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 상기 포토마스크의 투과영역(또는 차단영역)을 라운드된 사각형상으로 구성함으로써, 모서리가 라운드된 사각형상의 플렉서블기판(110)을 형성할 수 있다.
폴리이미드막(110a)이 부착된 캐리어기판(180)을 절단 및 그라인딩하여 표시장치를 라운드된 사각형상으로 형성하는 경우, 절단장치와 같은 기계적인 절삭공구를 사용해야만 하므로, 모서리가 라운드된 형상을 형성하기가 대단히 어려웠으며 라운드형상으로 가공하는 경우에도 완전한 곡선을 가진 라운드를 형성하기란 불가능하였다.
반면에, 본 발명에서는 포토마스크를 재단함으로써 원하는 형상의 플렉서블 기판(110)을 형성하므로, 완벽한 라운드형상 등을 용이하게 만들 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 폴리이미드막(110a)의 노광공정에 의해 플렉서블기판(110)의 벤딩영역에 미세한 폭을 가진 복수의 관통홀(162)을 형성하여 벤딩영역(B)을 형성한다. 이러한 미세한 폭의 관통홀(162)은 기계적인 절단공정에 의해서는 제작이 불가능하지만, 본 발명에서는 포토마스크에 관통홀에 대응하는 미세한 폭의 투과영역(또는 차단영역)을 용이하게 제작할 수 있으므로, 원하는 폭의 관통홀(162)을 제작할 수 있게 된다.
한편, 도면에서는 플렉서블기판(110)이 단순히 모서리가 라운드된 사각형상을 형성되어 있지만, 본 발명에서는 다양한 형상의 플렉서블기판(110)의 제작이 가능하다. 예를 들어, 원형상이나 타원형상, 링형상 등과 같은 다양한 형상의 플렉서블기판(110)도 제작할 수 있게 된다.
절단장치 등과 같은 기계적인 절삭공구에 의해 캐리어기판과 플렉서블기판을 함께 절단하여 원형상이나 타원형상, 링형상 등과 같은 다양한 형상으로 플렉서블기판을 형성하는 것은 불가능하다. 또한, 레이저와 같은 광학적인 기구에 의해 캐리어기판과 플렉서블기판을 함께 절단하여 원형상이나 타원형상, 링형상 등과 같은 다양한 형상으로 플렉서블기판을 형성하는 것도 역시 불가능하다.
그러나, 본 발명에서는 노광공정에서 사용되는 포토마스크를 다양한 형상으로 재단함으로써 상기와 같은 다양한 형상의 플렉서블기판을 용이하게 제작할 수 있게 된다.
상기와 같이, 플렉서블기판(110)을 형성한 후, 도 5c 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 플렉서블기판(110)의 표시영역(AA)에 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 유기전계발광 표시소자(101)를 형성하고 패드영역(NA)의 관통홀(162) 사이에 도 3에 도시된 바와 같은 각종 신호배선(148)을 형성한다.
이때, 상기 플렉서블기판(110)의 표시영역(AA)에 액정표시소자 또는 전기영동 표시소자와 같은 다양한 구조의 표시소자를 형성할 수도 있다.
이어서, 도 5d 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 희생층(185)에 레이저를 조사하여 상기 표시소자(101)가 형성된 플렉서블기판(110)을 캐리어기판(180)으로부터 박리하여 표시장치를 완성한다.
도면에 도시하지 않았지만, 상기 박리된 플렉서블기판(110)의 패드영역(NA)에는 데이터구동부가 실장된 FPC가 부착되며, 벤딩영역(B)을 따라 패드영역(NA)이 접혀 표시장치의 일부가 플렉서블기판(110)의 배면에 위치한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 캐리어기판상에 폴리이미드 용액을 도포하고 노광공정에 의해 패터닝함으로써, 플렉서블기판(110)에 복수의 관통홀을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 플렉서블 표시장치에 복수의 관통홀을 포함하는 벤딩영역을 형성하여 접혀진 부분을 플렉서블 표시장치에 배면에 배치할 수 있게 되므로, 표시장치의 베젤을 감소시킬 수 있게 된다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100 : 표시장치 101 : 표시소자
110 : 플렉서블기판 148 : 신호배선
162 : 관통홀 180 : 캐리어기판
185 : 희생층 B : 벤딩영역

Claims (10)

  1. 표시영역 및 패드영역을 포함하는 플렉서블 기판;
    상기 패드영역에 구비되어 벤딩영역을 형성하는 복수의 관통홀;
    상기 표시영역에 형성된 표시소자; 및
    상기 벤딩영역의 관통홀 사이에 배치되어 상기 표시소자와 접속되는 복수의 신호배선으로 구성된 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블기판은 라운드를 포함하는 형상으로 구성된 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 벤딩영역은 플렉서블기판의 배면으로 접히는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표시소자는 유기전계발광 표시소자, 액정표시소자, 전기영동 표시소자를 포함하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 기판은 폴리이미드계 플라스틱 물질로 구성된 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 벤딩영역에서 접혀진 영역은 플렉서블 기판 배면에 배치되는 표시장치.
  7. 캐리어기판상에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 전면에 폴리이미드 용액을 도포하여 폴리이미드막을 형성하는 단계;
    상기 폴리이미드막을 패터닝하여, 표시영역과 더미영역 및 상기 더미영역에 형성된 복수의 관통홀을 포함하는 플렉서블기판을 형성하는 단계;
    상기 표시영역에 표시소자를 형성하고 더미영역의 관통홀 사이에 복수의 신호배선을 형성하는 단계; 및
    상기 플렉서블기판을 캐리어기판으로부터 박리하는 단계로 구성된 표시장치 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리이미드막을 패터닝하는 단계는 포토마스크를 이용한 노광공정에 의해 폴리이미드를 원하는 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 플렉서블기판을 박리하는 단계는 희생층에 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 표시소자를 형성하는 단계는 유기전계발광 표시소자, 액정표시소자, 전기영동 표시소자를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
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