KR20200092049A - 섬유형 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유형 발광소자에 관한 것으로, 상기 섬유형 발광소자는 데이터 라인과 상기 데이터 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부들을 구비하는 데이터 섬유 및 스캔 라인과 상기 스캔 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부들을 구비하는 스캔 섬유를 포함하며, 상기 데이터 섬유와 상기 스캔 섬유는 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조되고, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부와 상기 도전성 접착부가 대면하는 단위소자들이 각각 형성되는 것으로, 상기 데이터 라인과 상기 스캔 라인에 전압이 인가되는 경우 상기 단위소자들이 광을 방출하는 것일 수 있다.

Description

섬유형 발광소자 및 그 제조방법{Fibrous light emitting device and manufacturing method of the same}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 구체적으로는 섬유형 발광소자에 관한 것이다.
최근 나노 재료 기술이 발전함에 따라, 전자 기기의 경박단소화가 가능해졌으며, 이에 따라 휴대가 간편하고 변형이 가능한 웨어러블 기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 웨어러블 기기란 어떤 특정 형태의 단말기가 아니라 일상적으로 몸에 걸치고 다닐 수 있는 형태로 설계된 정보 기기로, 웨어러블 디바이스를 의미한다.
웨어러블 디바이스 중에서도 웨어러블 디스플레이는 신체에 착용할 수 있는 디스플레이로서, 디스플레이와 직물 형태가 융합된 웨어러블 디스플레이는 시각정보를 직물 형태에 표현한다는 점에서 관심이 증대하고 있다. 웨어러블 디스플레이의 경우 센서 웨어러블 플레이 기술 중에서도 의복처럼 입을 수 있는 디스플레이의 경우, 기존 직물을 기판으로 이용하여 직물 상에 디스플레이가 부착된 직물형 디스플레이 기술로서 제조될 수 있으나, 이는 유연성의 한계가 있을 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유연성이 매우 뛰어나며 매트릭스 어드레싱이 가능한 섬유형 발광소자를 제공하여, 웨어러블 디스플레이를 구현하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 섬유형 발광소자를 제공한다. 상기 섬유형 발광소자는 데이터 라인과 상기 데이터 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부들을 구비하는 데이터 섬유 및 스캔 라인과 상기 스캔 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부들을 구비하는 스캔 섬유를 포함하며, 상기 데이터 섬유와 상기 스캔 섬유는 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조되고, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부와 상기 도전성 접착부가 대면하는 단위소자들이 각각 형성되는 것으로, 상기 데이터 라인과 상기 스캔 라인에 전압이 인가되는 경우 상기 단위소자들이 광을 방출하는 것일 수 있다.
상기 데이터 섬유는 상기 데이터 라인 상에 배치되고 다수의 개구부들을 구비하는 절연층을 더 포함하고, 상기 발광부들은 상기 개구부들 내에 각각 배치될 수 있다.
상기 데이터 섬유는 상기 발광부들 상에 배치된 상대 전극을 더 포함하고, 상기 상대 전극은 상기 도전성 접착부에 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 데이터 섬유는 상기 상대 전극 상에 패시베이션층 및 상기 상대 전극에 전기적으로 접속하는 도전성 패드를 더 포함하고, 상기 도전성 패드는 상기 도전성 접착부에 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 데이터 섬유는 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 데이터 기판을 더 포함하고, 상기 데이터 라인은 상기 데이터 기판 상에 배치되어 상기 데이터 기판의 연장 방향을 따라 연장되고, 상기 스캔 섬유는 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 스캔 기판을 더 포함하고, 상기 스캔 라인은 상기 스캔 기판 상에 배치되어 상기 스캔 기판의 연장 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 데이터 기판은 광투과 기판이고, 데이터 라인은 광투과 전극일 수 있다.
상기 도전성 접착부는 도전성 입자를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 섬유형 발광소자의 제조방법을 제공한다. 상기 섬유형 발광소자의 제조방법은 데이터 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부들을 구비하는 데이터 섬유를 준비하는 단계 스캔 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부들을 구비하는 스캔 섬유를 준비하는 단계 및 상기 데이터 섬유와 상기 스캔 섬유는 일방을 경사로 하고 타방을 위사로 하여 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조하되, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부와 상기 도전성 접착부가 대면하는 단위소자들을 각각 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터 섬유를 준비하는 단계는 데이터 기판 상에 상기 데이터 기판의 연장 방향을 따라 연장되는 상기 데이터 라인을 형성하는 단계, 상기 데이터 라인 상에 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층의 일부 영역을 식각하여 서로 이격되어 배치된 다수의 개구부들을 형성하는 단계, 상기 다수의 개구부들 내에 각각 발광부들을 형성하는 단계 및 상기 절연층 상에 상대 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터 섬유를 준비하는 단계는 상기 상대 전극 상에 패시베이션층을 형성하는 단계, 상기 패시베이션층을 관통하는 컨택홀을 통해 상기 상대 전극의 일부 영역을 노출시키는 단계 및 상기 패시베이션층 상에 도전성 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것으로, 상기 도전성 패드는 상기 스캔 라인과 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 스캔 섬유를 준비하는 단계는 스캔 기판 상에 상기 스캔 기판의 연장 방향을 따라 연장되는 상기 스캔 라인을 형성하는 단계, 상기 스캔 라인 상에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막의 일부 영역을 식각하여 서로 이격되어 배치된 다수의 개구 영역들을 형성하는 단계 및 상기 다수의 개구 영역들 내에 각각 도전성 접착부들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것으로, 상기 도전성 접착부는 상기 스캔 라인과 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명이 제공하는 섬유형 발광소자를 이용하는 경우, 선택적으로 매트릭스 어드레싱이 가능할 수 있다. 또한, 섬유형 발광소자 내의 단위소자는 수명 안정성을 확보할 수 있다. 나아가, 섬유형 발광소자 내의 각각의 발광부는 섬유 내에서 픽셀을 형성할 수 있으므로, 본 발명에 따른 섬유형 발광소자는 픽셀화된 형태로 제공되는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위소자를 나타낸 것으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′라인을 따라 절취한 섬유형 발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위소자를 나타낸 것으로, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′라인을 따라 절취한 섬유형 발광소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위소자를 나타낸 것으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′라인을 따라 절취한 섬유형 발광소자의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "위치"하여 있다거나 "연결"되어 있다거나 "배치"되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 위치하여 있거나, 연결되어 있거나 또는 배치되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자를 나타내는 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자는 데이터 섬유(100a, 100b, 100c, 100d, 이하 100으로 칭함) 및 스캔 섬유(200a, 200b, 200c, 200d, 이하 200으로 칭함)를 포함하는 것일 수 있다.
섬유형 발광소자는 직물 형태로 형성될 수 있다. 자세하게는, 데이터 섬유(100)와 스캔 섬유(200)는 일방을 경사로 하고 타방을 위사로 하여 번갈아 가며 직조되는 것일 수 있다.
직물은 데이터 섬유(100)와 스캔 섬유(200) 사이에 교차하는 지점인 교차점을 가지며, 교차점의 배열을 구비하는 형태로 형성될 수 있다. 교차점의 배열은 제1 교차형과 제2 교차형이 번갈아 가며 이루어질 수 있다. 제1 교차형은 데이터 섬유(100) 상에 스캔 섬유(200)가 위치하여 교차되는 형태일 수 있다. 제2 교차형은 상부 및 하부에 위치하는 섬유가 반대로 위치하여 교차되는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서 제1 교차형의 교차점 내에 복수의 단위소자(A)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위소자를 나타낸 것으로, 각각 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′라인 및 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′라인을 따라 절취한 섬유형 발광소자의 단면도이다. 상기 단위소자는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 교차형에 형성되는 단위소자(A)에 한하여 설명한다.
<데이터 섬유>
데이터 섬유(100)의 구조는 최하부에 데이터 기판(110)이 배치되는 것으로, 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 일차원 형상일 수 있다.
데이터 기판(110)은 광투과 기판일 수 있으며, 그 재료는 유연한 소재를 이용한 것일 수 있다. 일 예로서, 유기 중합체일 수 있다. 자세하게는, PEN(Polyethylene naphthalate), PET(Polyethylene terephthalate), PI(Polyimide) 및 PU(Polyurethane) 중 어느 하나일 수 있으나, 데이터 기판(110)의 소재는 이에 제한되지 않는다.
데이터 라인(120)은 데이터 기판(110) 상에 배치되어 연장되는 것일 수 있다. 도 2에서 도시된 바와 같이, I-I' 절단면에 따른 데이터 라인(120)의 가로 폭은 데이터 기판(110)의 가로 폭보다 좁은 것일 수 있다.
데이터 라인(120)은 섬유형 발광소자의 단위소자 내에서 전극 역할을 수행하는 것으로, 데이터 기판(110)의 연장 방향을 따라 연장되는 것일 수 있다.
데이터 라인(120)은 광투과 전극일 수 있으며, 그 재료로는 금속, 금속 산화물 또는 도전성 폴리머로 구성되는 것일 수 있다. 일 예로서, 데이터 라인(120)는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(Graphene) 및 금속 물질 중 어느 하나일 수 있다. 금속 물질은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au) 및 은(Ag) 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 데이터 라인(120)의 재료는 이에 제한되지 않는다.
절연층(130)은 데이터 라인(120) 상에 배치되는 것으로, 도 2에서 도시된 바와 같이, I-I' 절단면에 따른 데이터 라인(120)의 가로 폭이 데이터 기판(110)의 가로 폭보다 좁은 경우, 데이터 라인(120)의 측면이 절연층(130)에 의해 덮이는 구조일 수 있다.
또한, 절연층(130)은 개구부(X)를 갖는 것일 수 있다. 개구부(X)는 절연층의 일부 영역을 식각하여 형성되는 것일 수 있다. 따라서 절연층(130)을 위에서 바라보았을 때, 개구부(X)에 해당하는 영역만큼 속이 빈 형상일 수 있다. 개구부(X)는 발광부(140)를 정의하는 것으로, 발광부(140)들은 상기 개구부(X)들 내에 각각 배치되는 것일 수 있다.
나아가, 절연층(130)은 다수의 개구부(X)들을 구비하는 것일 수 있다. 도 1을 참조하면, 발광부를 정의하는 개구부(X)들은 절연층(130) 내에서 데이터 기판(110) 또는 데이터 라인(120)을 따라 서로 이격되어 일정한 간격을 유지하며 일렬로 형성되며, 어레이 형태로 형성되는 것일 수 있다.
따라서, 절연층(130)은 발광부(140)의 측면을 밀봉하여 각각의 발광부(140)를 둘러싸는 형태로, 발광부를 차폐하여 외부로부터 차단하여 수명 안정성을 확보하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 외부의 수분과 산소로부터 발광부를 차폐할 수 있다. 더욱이, I-I' 절단면에 따른 데이터 라인(120)의 가로 폭이 데이터 기판(110)의 가로폭 보다 좁아 데이터 기판(110)의 가장자리 중에서 일부 영역이 절연층(130)에 의해 덮이는 구조에서, 발광부를 외부로부터 차폐하기가 더욱 용이할 수 있다.
절연층(130)을 형성하는 재료로는 절연 물질을 이용할 수 있다. 절연 물질의 일 예로서, 유기 물질을 이용할 수 있다. 유기 물질로는 폴리스티렌(polystylene), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드(polyamide), 폴리이마이드(polyimide), 폴리아릴에테르(polyarylether), 헤테로사이클릭 폴리머(heterocyclic polymer), 파릴렌(parylene), 불소계 고분자, 에폭시 수지(epoxy resin), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 실록세인계 수지(siloxane series resin) 및 실란 수지(silane) 중 하나를 이용할 수 있다. 그러나, 절연층(130)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니다.
발광부(140)은 데이터 라인(120) 상에 형성되며, 절연층(130) 내에 배치되는것으로, 그 구조는 도시된 바와 같이, 유기물층들의 다층박막구조로 이루어질 수 있다. 그러나, 발광부(140)의 구조는 단층으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 단위소자가 정구조를 채택하여 데이터 라인(120)이 양극 역할을 수행하는 경우, 발광부(140)의 구조는 정공주입층(141), 정공수송층(142), 발광층(143), 전자수송층(144), 전자주입층(145)이 순차대로 적층되는 것일 수 있다. 필요에 따라, 일부가 생략되어 적층되는 구조일 수 있고, 각 유기물층을 이루는 구체적인 조성은 이미 공지되어 있는 재료를 이용할 수 있으며, 전자 및 정공이 용이하게 주입되고 수송될 수 있도록 전극의 일함수와 유기물층의 에너지 준위에 따라 유기물층을 구성하는 재료를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 단위소자가 역구조를 채택하여 데이터 라인(120)이 음극 역할을 수행하는 경우, 발광부(140)의 구조는 전자주입층(141), 전자수송층(142), 발광층(143), 정공수송층(144), 정공주입층(145)이 순차대로 적층되는 것일 수 있다. 필요에 따라, 일부가 생략되어 적층되는 구조일 수 있으며, 각 유기물층을 이루는 구체적인 조성은 이미 공지되어 있는 재료를 이용할 수 있다.
상대 전극(150)은 발광부(140)들 상에 형성되는 것일 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 상대 전극(150)은 절연층(140) 상에 형성되는 것일 수 있다. 도시되지 않았으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상대 전극(150)은 절연층(140)의 개구부(X) 내에 형성되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 단위소자가 정구조를 채택하여 데이터 라인(120)이 양극 역할을 수행하고 상대 전극(150)이 음극 역할을 수행하는 경우, 데이터 라인(120)으로부터 주입된 정공과 상대 전극(150)으로부터 주입된 전자는 발광층(143)으로 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라 단위소자가 역구조를 채택하여 데이터 라인(120)이 음극 역할을 수행하고 상대 전극(150)이 양극 역할을 수행하는 경우, 데이터 라인(120)으로부터 전자가 주입되고, 상대 전극(150)으로부터 정공이 주입될 수 있다.
상대 전극(150)의 재료로는 금속, 금속 산화물 또는 도전성 폴리머로 구성되는 것일 수 있다. 일 예로서, 전극 재료는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(Graphene) 및 금속 물질 중 어느 하나일 수 있다. 금속 물질은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au) 및 은(Ag) 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 전극의 재료는 이에 제한되지 않는다.
패시베이션층(160)은 절연층(130)의 전면(全面) 및 상대 전극(150) 상에 배치되는 것일 수 있다. 따라서, 도 2에서 도시된 바와 같이, I-I' 절단면에 따른 상대 전극(150)의 가로 폭이 절연층(130)의 가로 폭보다 좁은 경우, 상대 전극(150)의 측면이 패시베이션층(160)에 의해 덮이는 구조일 수 있다.
이에 따라, 패시베이션층(160)은 상대 전극(150)과 더불어 발광부(140)를 차폐하고 외부로부터 충분히 차단하여, 각각의 단위소자의 수명 안정성을 확보할 수 있는 역할을 수행하는 것일 수 있다. 더욱이, I-I' 절단면에 따른 상대 전극(150)의 가로 폭이 절연층(130)의 가로 폭보다 좁아 상대 전극(150)의 측면이 패시베이션층(160)에 의해 덮이는 구조에서, 발광부(140)가 외부로부터 차폐하기에 더욱 용이할 수 있다.
또한, 패시베이션층(160)의 형태는 상대 전극(150)을 노출시키는 것일 수 있다. 일 예로서, 도 2 및 도 3에 따라, 패시베이션층(160)은 패시베이션층(160)을 관통하는 컨택홀을 구비하는 것일 수 있으며, 컨택홀의 패시베이션층(160)의 일부 영역을 식각하여 형성하는 것일 수 있다. 컨택홀을 형성함으로써, 상대 전극(150)의 일부 영역을 노출시키는 것일 수 있다. 따라서, 패시베이션층(160)의 하부에 컨택홀을 구비함으로써 노출된 상대 전극(150)과 상부에 배치된 소자의 일 구성요소가 전기적으로 접속되는 것일 수 있다.
패시베이션층(160)의 재료로는 절연 물질을 이용할 수 있다. 절연 물질은 유기 절연 물질이거나 무기 절연 물질일 수 있다. 유기 절연 물질의 일 예로서, 폴리이미드, 아크릴을 이용할 수 있다. 또한, 무기 절연 물질의 일 예로서, SiNx, SiO2를 이용할 수 있다. 또한, 패시베이션층의 재료는 이에 제한되는 것이 아니다.
도전성 패드(170)는 패시베이션층(160) 상에 배치되는 것일 수 있다. 패시베이션층(160)은 상대 전극(150)을 노출시키는 형상을 가짐으로써, 패시베이션층(160)과 상대 전극(150)이 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 패시베이션층(160)을 관통하는 컨택홀을 통해 상대 전극(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 도전성 패드(170)는 도전성을 갖는 물질로 구성되는 것일 수 있다.
상기 데이터 섬유(100)의 데이터 라인(120)과 상대 전극(150)에 전류가 흐르는 경우, 데이터 라인(120)과 상대 전극(150)은 양 전극의 역할을 수행하여 정공과 전자를 발광층(1430)에 주입시킬 수 있다. 전자 및 정공은 데이터 섬유(100)의 발광층(143)에서 재조합되어 여기자를 형성하고, 여기자는 바닥상태로 전이하면서 광을 방출하는 것일 수 있다. 따라서, 데이터 섬유(100)는 스캔 섬유(200)와 접합되지 않아도, 데이터 섬유(200)는 데이터 라인(120)과 상대 전극(150)에 별도로 전압이 인가됨으로써 단독적으로 발광소자로서 역할을 수행할 수 있다.
또한, 데이터 섬유(100)에 형성되는 복수의 단위소자는 절연층(130)에 의해 각각 격리되는 형태를 가질 수 있으며, 각각의 단위소자는 픽셀을 형성하는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자는 픽셀화된 형태로서 단위소자를 제공하는 것일 수 있다.
<스캔 섬유>
스캔 섬유(200)의 구조는 최상부에 스캔 기판(210)이 배치되며, 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 것으로 일차원 형상일 수 있다.
스캔 기판(210)은 유연한 소재를 이용한 것일 수 있으며, 이는 유기 중합체일 수 있다. 일 예로서, PEN(Polyethylene naphthalate), PET(Polyethylene terephthalate), PI(Polyimide) 및 PU(Polyurethane) 중 어느 하나일 수 있으나, 데이터 기판의 소재는 이에 제한되지 않는다.
스캔 라인(220)은 스캔 기판(210) 상에 배치되며, 스캔 기판(210) 상에 배치되어 스캔 기판(210)의 연장 방향을 따라 연장되는 것일 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, Ⅱ-Ⅱ' 절단면에 따른 스캔 라인(220)의 가로 폭은 스캔 기판(210)의 가로 폭보다 좁은 것일 수 있다.
스캔 라인(210)은 어드레싱 전극 역할을 수행하는 것으로, 데이터 섬유와 스캔 섬유에 외부로부터 전압을 가해주는 경우, 양 섬유가 전기적으로 접속되어 양 섬유의 교차점에 존재하는 발광부에 전압이 인가되는 것일 수 있다.
스캔 라인(210)의 재료로는 유연하며 전도성을 갖는 소재를 이용할 수 있다. 금속, 금속 산화물 또는 도전성 폴리머로 구성되는 것일 수 있다. 일 예로서, 전극 재료는 ITO(Indium tin oxide). 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(Graphene) 및 금속 물질 중 어느 하나일 수 있다. 금속 물질은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au) 및 은(Ag) 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 전극의 재료는 이에 제한되지 않는다.
보호막(230)은 스캔 라인(220) 상에 배치되는 것일 수 있다. 따라서, 도 3에서 도시된 바와 같이, Ⅱ-Ⅱ' 절단면에 따른 스캔 라인(220)의 가로 폭이 스캔 기판(210)의 가로 폭보다 좁은 경우, 스캔 라인(220)의 측면이 보호막(230)에 의해 덮여지는 구조일 수 있다.
보호막(230)은 보호막(230)을 관통하는 개구 영역을 구비하는 것일 수 있다. 개구 영역은 보호막(230)의 일부 영역을 식각함으로써 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 도전성 접착부(240)들은 상기 개구 영역들 내에 각각 배치되는 것일 수 있다.
나아가, 보호막(230)은 다수의 개구 영역들을 구비하는 것일 수 있다. 도 1을 참조하면, 개구 영역들은 보호막(230) 내에서 섬유 기판(210) 또는 섬유 라인(220)을 따라 서로 이격되어 일정한 간격을 유지하며 일렬로 형성되며, 어레이 형태로 형성되는 것일 수 있다.
보호막(230)의 재료로는 절연 물질을 이용할 수 있다. 절연 물질은 유기 절연 물질이거나 무기 절연 물질일 수 있다. 유기 절연 물질의 일 예로서, 폴리이미드, 아크릴을 이용할 수 있다. 또한, 무기 절연 물질의 일 예로서, SiNx, SiO2를 이용할 수 있다. 또한, 보호막(230)의 재료는 이에 제한되는 것이 아니다.
도전성 접착부(240)는 스캔 라인(240) 상에 배치되는 것으로, 보호막(230)을 관통하여 형성된 개구 영역 내에 형성될 수 있다. 도전성 접착부(240)는 보호막(230)의 개구 영역보다 돌출된 형상을 가질 수 있다.
일 예로서, 도전성 접착부(240)는 도전성 접착제를 포함하는 것일 수 있다. 도전성 접착제는 스캔 라인(240)의 표면 상에 불연속적인 아일랜드 형상으로 배치되어 형성되는 것일 수 있다. 즉, 스캔 라인(240) 상에 일정한 간격의 돌출된 형상을 제공하여 스캔 라인(240)의 표면에 거칠기가 형성되고, 표면적이 증가하여 접착력을 향상시키는 것일 수 있다.
따라서, 도전성 접착부(240)는 스캔 라인(220) 표면의 조면화를 통해 상기 표면의 거칠기(roughening)를 향상시키는 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 보호막(230)의 개구 영역보다 돌출된 형상을 가짐으로써, 이와 접합하는 구조와의 우수한 접착력을 도모하는 것일 수 있다.
도전성 접착제는 도전성 및 접착성을 갖는 재료이면 충분하다. 일 예로서, 폴리머 기재와 도전성 입자를 포함하는 것일 수 있으며, 폴리머 기재로는 열가소성수지(thermoplastics) 또는 열경화성수지(thermosets)를 이용할 수 있으며, 도전성 입자의 재료로는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Nickel), 카본(Carbon) 도전성 접착제 등을 이용할 수 있다. 도전성 접착제는 이에 한정되는 것이 아니며, 이미 공지되어 있는 재료를 이용할 수 있다. 또한, 도전성 접착제는 도전성 입자의 크기를 조절하여 거칠기의 정도를 제어할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위소자를 나타낸 것으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′라인을 따라 절취한 섬유형 발광소자의 단면도이다. 상기의 일 실시예에 따른 단위소자를 이루는 구성요소와 동일한 구조 및 이에 대한 형성 방법에 관한 반복적인 설명은 생략한다. 도 4는 상기 도 2 및 도 3과 비교하여, 상대 전극(150)과 도전성 패드(170)가 연결되는 구조 및 방법이 상이한 것일 수 있다.
구체적으로, 패시베이션층(160)은 단위소자 별로 몰딩되는 것일 수 있다. 이는 스탬핑법을 이용하는 것일 수 있다. 이 때, 상대 전극(150)의 가장자리가 일부 노출되도록 몰딩할 수 있다. 이에 따라, 상대 전극(150)의 일 측면이 패시베이션층의 일 측면보다 옆으로 더 돌출된 구조를 가질 수 있다.
이 때, 도전성 패드(170)는 패시베이션층(160)의 상부 표면을 따라서 패시베이션층(160)의 측면까지 형성될 수 있다. 이에 따라, 패시베이션층(160)의 측면에 형성된 도전성 패드(170)와 돌출된 상대 전극(150)이 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성 패드(170)는 쉐도우 마스크를 이용하여 증착시키는 방법을 이용할 수 있다.
이는 패시베이션층(160)을 관통하는 구조인 컨택홀을 따로 구비하지 않고도 구성요소간 전기적 연결을 가능하게 할 수 있어, 제조공정이 용이할 수 있다.
<섬유형 발광소자>
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자의 단위소자의 구조는 데이터 섬유(100) 상에 스캔 섬유(200)가 배치되어 합체되는 구조일 수 있다. 일 예로서, 데이터 섬유(100)의 발광부(140)와 스캔 섬유(200)의 도전성 접착부(240)가 일체로서 합체되는 것일 수 있다. 자세하게는, 발광부 어레이 중 하나의 발광부와 도전성 접착부 어레이 중 하나의 도전성 접착부가 일체로서 합체되는 형태일 수 있다.
또한, 상기 발광부(140)와 도전성 접착부(250)는 데이터 섬유(100)와 스캔 섬유(200)의 교차점에 배치되는 것일 수 있다. 구체적으로, 데이터 섬유(100) 중에서도 도전성 패드(170)와 스캔 섬유(200)중에서도 도전성 접착부(240)가 대면하여 접착하는 것일 수 있다. 도전성 접착부(240)는 우수한 접착력을 제공함으로써, 데이터 섬유(100)와 스캔 섬유(200)의 컨택 가능성을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자는 동작 가능성 측면에서 우수한 신뢰성을 제공할 수 있다.
나아가, 단위소자는 발광부(140)의 상하부에 데이터 라인(120)과 스캔 라인(220)을 구비하는 것일 수 있다.
상기 데이터 라인(120)은 상대 전극(150)과 단위소자 내에서 양 전극의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상대 전극(150)은 패시베이션층(160)의 컨택홀을 통해 도전성 패드(170)와 전기적으로 접속할 수 있다. 한편, 스캔 라인(220)은 어드레싱 역할을 수행할 수 있으며, 보호막(230)의 개구 영역을 통해 도전성 접착부(240)와 전기적으로 접속할 수 있다.
따라서, 단위소자는 도전성 패드(170)와 도전성 접착부(240)가 대면하여 형성되는 것이므로, 도전성 패드(170)는 도전성 접착부(240)에 전기적으로 접속할 수 있으며, 이에 따라, 상대 전극(150)이 도전성 접착부(240) 전기적으로 접속할 수 있다.
그 결과, 데이터 라인(120)과 스캔 라인(220)에 전압이 인가되는 경우, 단위소자의 양 전극에 전압이 걸려, 단위소자 내에서 전자 및 정공이 주입되어 발광층(143)에서 여기자를 형성하고 여기자는 바닥상태로 전이하면서 광을 방출하는 것일 수 있다.
이 때, 데이터 기판(110) 및 데이터 라인(120)이 각각 광투과 기판, 광투과 전극인 경우, 발광되어 형성된 빛이 외부로 방출되는 방향은 데이터 기판(110) 방향일 수 있다. 반면, 상대 전극(150), 도전성 패드(170), 도전성 접착부(240), 스캔 라인(220) 및 스캔 기판(210)이 모두 광투과 소재를 이용한 경우, 빛이 외부로 방출되는 방향은 스캔 기판(210) 방향일 수 있다. 나아가, 데이터 기판(110), 데이터 라인(120). 상대 전극(150), 도전성 패드(170), 도전성 접착부(240), 스캔 라인(220) 및 스캔 기판(210)이 모두 광투과 소재를 이용한 경우, 빛이 외부로 방출되는 방향은 데이터 기판(110) 및 스캔 기판(210) 방향으로 이루어져, 양 방향으로 빛이 방출될 수 있다.
상기의 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 구성하는 데이터 섬유(100)는 데이터 라인(120) 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부(140)들을 구비하는 것일 수 있다. 이는 데이터 섬유(100)를 따라 일렬로 일정한 간격을 유지하며 배치된 것일 수 있다. 또한, 스캔 섬유(200)는 스캔 라인(220) 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부(240)들을 구비하는 것일 수 있다.
상기 데이터 섬유(100)와 상기 스캔 섬유(200)는 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조되고, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부(140)와 상기 도전성 접착부(240)가 대면하는 단위소자(도 1의 A)들이 각각 형성되는 것일 수 있다.
따라서, 상기 다수의 발광부(140)와 다수의 도전성 접착부(250)들이 각각의 섬유 내에서 형성되는 간격은 하나의 발광부(140)와 하나의 도전성 접착부(240)가 대면할 수 있도록 제어할 수 있다.
뿐만 아니라, 각각의 단위소자들은 절연 물질에 의하여 서로 격리되는 구조를 가질 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 발광소자는 독립적 및 선택적으로 어드레싱이 가능할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 (100a, 100b, 100c, 100d) : 데이터 섬유
200 (200a, 200b, 200c, 200d) : 스캔 섬유
110 : 데이터 기판
120 : 데이터 라인
130 : 절연층
140 : 발광부
150 : 상대 전극
160 : 패시베이션층
170 : 도전성 패드
210 : 스캔 전극
220 : 스캔 라인
230 : 보호막
240 : 도전성 접착부

Claims (8)

  1. 데이터 라인과 상기 데이터 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부들을 구비하는 데이터 섬유; 및
    스캔 라인과 상기 스캔 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부들을 구비하는 스캔 섬유를 포함하며,
    상기 데이터 섬유와 상기 스캔 섬유는 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조되고, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부와 상기 도전성 접착부가 대면하는 단위소자들이 각각 형성되는 것으로,
    상기 데이터 라인과 상기 스캔 라인에 전압이 인가되는 경우 상기 단위소자들이 광을 방출하는 섬유형 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 섬유는 상기 데이터 라인 상에 배치되고 다수의 개구부들을 구비하는 절연층을 더 포함하고,
    상기 발광부들은 상기 개구부들 내에 각각 배치되는 섬유형 발광소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 데이터 섬유는 상기 발광부들 상에 배치된 상대 전극을 더 포함하고, 상기 상대 전극은 상기 도전성 접착부에 전기적으로 접속하는 섬유형 발광소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 데이터 섬유는 상기 상대 전극 상에 패시베이션층; 및
    상기 상대 전극에 전기적으로 접속하는 도전성 패드를 더 포함하고,
    상기 도전성 패드는 상기 도전성 접착부에 전기적으로 접속하는 섬유형 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 섬유는 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 데이터 기판을 더 포함하고, 상기 데이터 라인은 상기 데이터 기판 상에 배치되어 상기 데이터 기판의 연장 방향을 따라 연장되고,
    상기 스캔 섬유는 라인 형태의 일 방향으로 연장되는 스캔 기판을 더 포함하고, 상기 스캔 라인은 상기 스캔 기판 상에 배치되어 상기 스캔 기판의 연장 방향을 따라 연장되는 섬유형 발광소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 데이터 기판은 광투과 기판이고, 데이터 라인은 광투과 전극인 섬유형 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 접착부는 도전성 입자를 포함하는 섬유형 발광소자.
  8. 데이터 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 발광부들을 구비하는 데이터 섬유를 준비하는 단계;
    스캔 라인 상에 서로 이격되어 배치된 다수의 도전성 접착부들을 구비하는 스캔 섬유를 준비하는 단계; 및
    상기 데이터 섬유와 상기 스캔 섬유는 일방을 경사로 하고 타방을 위사로 하여 이들 사이에 교차점들을 갖는 직물 형태로 직조하되, 상기 교차점들 중 적어도 일부의 교차점들에서 상기 발광부와 상기 도전성 접착부가 대면하는 단위소자들을 각각 형성하는 단계를 포함하는 섬유형 발광소자의 제조방법.

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