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KR102427672B1 - 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102427672B1
KR102427672B1 KR1020150113370A KR20150113370A KR102427672B1 KR 102427672 B1 KR102427672 B1 KR 102427672B1 KR 1020150113370 A KR1020150113370 A KR 1020150113370A KR 20150113370 A KR20150113370 A KR 20150113370A KR 102427672 B1 KR102427672 B1 KR 102427672B1
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layer
sacrificial metal
organic material
display device
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Abstract

본 발명은 제조과정에서 발생하는 열이나 크랙에 의한 디스플레이부의 손상이 최소화된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 위하여, 지지 기판 상에 금속 물질을 포함하는 희생 금속층을 형성하는 단계, 상기 희생 금속층 상에 유기물을 포함하는 배리어층을 형성하는 단계, 상기 희생 금속층을 산소에 노출시켜 희생 산화금속층을 형성하는 단계, 상기 배리어층 상에 디스플레이부를 형성하는 단계 및 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.

Description

플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법{Flexible display apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제조과정에서 발생하는 열이나 크랙에 의한 디스플레이부의 손상이 최소화된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로 유기발광 디스플레이 장치는 기판 상에 박막트랜지스터 및 유기발광소자들을 형성하고, 유기발광소자들이 스스로 빛을 발광하여 작동한다. 이러한 유기발광 디스플레이 장치는 휴대폰 등과 같은 소형 제품의 디스플레이부로 사용되기도 하고, 텔레비전 등과 같은 대형 제품의 디스플레이부로 사용되기도 한다.
유기발광 디스플레이 장치 중에서도, 최근 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 관심이 높아짐에 따라 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 플렉서블 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는 종래의 글라스재 기판이 아닌 합성 수지 등과 같은 재질의 플렉서블 기판을 이용한다. 이러한 플렉서블 기판은 플렉서블 특성을 갖기에, 제조공정 등에서 핸들링이 용이하지 않다는 문제점을 갖는다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 충분한 강성(rigidity)을 갖는 지지기판 상에 플렉서블 기판을 형성하여 여러 공정을 거친 후, 플렉서블 기판을 지지기판으로부터 분리하는 과정을 거친다.
그러나 이러한 종래의 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법에는, 지지기판으로부터 플렉서블 기판 박리 시 열이나 크랙에 의해 디스플레이부가 손상되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 제조과정에서 발생하는 열이나 크랙에 의한 디스플레이부의 손상이 최소화된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 지지 기판 상에 금속 물질을 포함하는 희생 금속층을 형성하는 단계, 상기 희생 금속층 상에 유기물을 포함하는 배리어층을 형성하는 단계, 상기 희생 금속층을 산소에 노출시켜 희생 산화금속층을 형성하는 단계, 상기 배리어층 상에 디스플레이부를 형성하는 단계 및 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 유기물은 점도가 1cP 초과 100 cP 이하인 저점도 물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 유기물은 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층은 10 ㎚ 이상 1㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 희생 금속층은 몰리브덴(Mo)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층은 상기 유기물 및 용제(solvent)를 포함하고, 상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계와 동시에 수행되는, 상기 배리어층에서 상기 용제를 증발시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층은 상기 유기물 및 가교제를 포함하고, 상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계와 동시에 수행되는, 상기 배리어층을 열에 노출시켜 상기 배리어층을 가교(cross-linked)시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계는, 상기 희생 산화금속층에 레이저를 조사하여 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계는, 상기 희생 산화금속층을 물로 용해시켜 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계는 상기 배리어층을 형성하는 단계 후에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 저점도 유기물을 포함하는 배리어층 및 상기 배리어층 상에 배치되며, 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 발광 소자를 포함하는, 디스플레이부를 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 유기물은 점도가 1cP 초과 100 cP 이하인 저점도 물질일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 유기물은 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층은 10 ㎚ 이상 1㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 배리어층의 상기 디스플레이부가 배치된 면의 반대 면 상에 배치되는 보호 필름을 더 구비할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조과정에서 발생하는 열이나 크랙에 의한 디스플레이부의 손상이 최소화된 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 4는 도 3의 디스플레이부 구조를 확대하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
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.
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 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
한편, 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. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
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.
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.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 단면도들이고, 그 중 도 5는 도 4의 디스플레이부 구조를 확대하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 지지 기판(10) 상에 희생 금속층(20)을 형성하는 단계 거친 후, 희생 금속층(20) 상에 유기물을 포함하는 배리어층(100)을 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 지지 기판(10)은 충분한 강성(rigidity)을 갖는 글라스재, 금속재 등, 다양한 재료로 형성된 것일 수 있다. 본 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치는 플렉서블한 특성을 갖기에, 지지 기판(10)이 배리어층(100) 상에 후술할 각종 층들이 형성되는 동안 플렉서블 디스플레이 장치를 지지해주는 역할을 한다.
이러한 지지 기판(10) 상에 희생 금속층(20)을 형성할 수 있다. 희생 금속층(20)은 지지 기판(10) 상에 증착법 또는 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 희생 금속층(20)은 금속 물질을 포함할 수 있으며, 지지 기판(10)과의 접착력 및 박리 공정에서 박리력 등을 고려하여, 예컨대 몰리브덴(Mo)으로 형성할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 후속 공정에서 제거되어, 디스플레이부(200)(200)를 지지 기판(10)으로부터 분리시키는 기능을 한다.
희생 금속층(20) 상에는 배리어층(100)을 형성할 수 있는데, 배리어층(100)은 유기물을 포함할 수 있다. 유기물은 점도가 낮은 저점도 유기물을 이용할 수 있으며, 따라서 저점도의 유기물을 이용하여 얇게 형성할 수 있다. 배리어층(100)은 수십 ㎚ 부터 수 ㎛ 까지의 두께로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 10 ㎚ 이상 1 ㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 배리어층(100)은 증착법, 스퍼터링 또는 스핀 코팅 등 해당 기술분야에 알려진 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
이와 같이 박형으로 유기 배리어층(100)을 형성하기 위해서는, 배리어층(100)을 형성하는 유기물의 점도가 1cP 초과 100 cP 이하일 수 있다. 물의 점도인 1cP를 기준으로 점도가 없는 물보다는 약간 점성이 있지만, 100cP 이상이 되면 유기물이 일정 이상의 점성을 갖기 때문에 지지 기판(10) 상에 상술한 것과 같은 두께로 배리어층(100)을 형성하기 용이하지 않다.
배리어층(100)은 상술한 것과 같이 저점도의 유기물로 형성될 수 있고, 저점도의 유기물 중에서도 예컨대 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열로 형성할 수 있다. 이러한 배리어층(100)은 후속 공정으로 디스플레이부(200) 등을 형성하거나, 디스플레이부(200)를 형성한 후 이를 지지 기판(10)으로부터 박리하는 과정에서 고온에 노출된다. 따라서 상술한 것과 같이 배리어층(100)은 저점도의 유기물임과 동시에 고온에도 잘 견딜 수 있어야 한다. 상술한 물질들은 고온에도 강한 특성을 나타내면서 저점도로 형성할 수 있어, 본 실시예의 배리어층(100)을 형성할 수 있다.
한편 배리어층(100)에는 유기물 이외에 일 실시예로서 용제(solvent) 또는 다른 실시예로서 가교제를 포함할 수 있다. 배리어층(100)이 용제를 포함하는 경우 용제를 증발시키는 과정을 통해 배리어층(100)이 경화될 수 있다.
도 2를 참조하면, 지지 기판(10) 상에 희생 금속층(20)과 배리어층(100)을 형성한 후, 챔버(30) 내에서 후속 처리 공정을 거칠 수 있다. 챔버 내부에는 산소(O2) 분위기를 조성하여 희생 산화금속층(20')을 형성할 수 있다. 즉 희생 금속층(20)을 산소에 노출시켜 금속이 산소와 결합하게 함으로써 금속산화물을 형성할 수 있다. 금속산화물은 다양한 금속의 산화물일 수 있으며, 예컨대 산화몰리브덴(MoOx)일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 챔버 내부에서 열처리를 동시에 수행할 수 있다. 이는 배리어층(100)이 가교제를 포함하는 경우에, 배리어층(100)을 열에 노출시켜 유기물과 가교제가 가교(cross-linked)되도록 할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 배리어층(100)을 경화시킬 수 있다. 또한 챔버 내에서 산소와 열을 동시에 가함으로써, 희생 금속막을 희생 산화금속층(20')으로 형성함과 동시에 유기막을 가교시킬 수 있어, 공정 시간이 단축되고 공정이 단순화되는 이점이 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 배리어층(100) 상에 디스플레이부(200)를 형성하는 단계를 거칠 수 있다. 디스플레이부(200)은 버퍼층(201) 상에 배치되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 커패시터(CAP)를 포함하며, 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되는 발광 소자(240)를 포함할 수 있다. 발광 소자(240)는 액정 발광 소자일 수도 있고, 유기 발광 소자일 수도 있으며, 본 실시예에서는 유기 발광 소자를 구비한 경우를 개시한다.
한편 디스플레이부(200)는 복수개의 화소들로 형성될 수 있다. 복수개의 화소들은 각각 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되어 발광 여부나 발광 정도 등이 제어되고, 이를 통해 디스플레이부(200)가 외부로 이미지를 디스플레이할 수 있다. 도 4에서는 디스플레이부(200)에 포함된 단일 화소 구조의 단면을 개략적으로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 디스플레이부(200)는 대체적으로 적층 순서대로 형성될 수 있다. 먼저 배리어층(100) 상에는 배리어층(100)의 면을 평탄화하기 위해 또는 박막트랜지스터(TFT)의 반도체층(202)으로 불순물 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성된 버퍼층(201)이 형성되고, 이 버퍼층(201) 상에 반도체층(202)을 패터닝할 수 있다.
반도체층(202)의 상부에는 게이트전극(204)이 형성되는데, 이 게이트전극(204)에 인가되는 신호에 따라 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 전기적으로 소통된다. 게이트전극(204)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.
이때 반도체층(202)과 게이트전극(204)과의 절연성을 확보하기 위하여, 실리콘옥사이드 및/또는 실리콘나이트라이드 등으로 형성되는 게이트절연막(203)이 반도체층(202)과 게이트전극(204) 사이에 개재될 수 있다.
게이트전극(204)의 상부에는 층간절연막(205)이 형성될 수 있는데, 이는 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층으로 형성되거나 또는 다층으로 형성될 수 있다.
층간절연막(205)의 상부에는 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)이 형성된다. 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)은 층간절연막(205)과 게이트절연막(203)에 형성되는 컨택홀을 통하여 반도체층(202)에 각각 전기적으로 연결된다. 소스전극(206s) 및 드레인전극(206d)은 도전성 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.
한편, 배리어층(100) 상에 평탄화막(207)이 형성될 수 있다. 이러한 평탄화막(207)은 박막트랜지스터(TFT) 상부에 유기 발광 소자가 배치되는 경우 박막트랜지스터(TFT) 의 상면을 대체로 평탄화하게 하고, 박막트랜지스터(TFT) 및 각종 소자들을 보호하는 역할을 한다. 이러한 평탄화막(207)은 예컨대 아크릴계 유기물 또는 BCB(Benzocyclobutene) 등으로 형성될 수도 있다.
평탄화막(207) 하부에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 소자들을 보호하는 보호막(미도시)가 더 형성될 수도 있다. 보호막은 예컨대 실리콘옥사이드 또는 실리콘나이트라이드 등의 물질로 단층 또는 다층구조로 형성될 수 있다.
이때, 버퍼층(201), 게이트절연막(203), 층간절연막(205)은 배리어층(100)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
한편, 평탄화막(207) 상에는 화소 전극(210)이 패터닝될 수 있다. 화소 전극(210)은 평탄화막(207)에 형성된 비아홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 소스전극(206s) 또는 드레인전극(206d)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 박막트랜지스터(TFT) 상부에는 화소정의막(208)이 배치될 수 있다. 화소정의막(208)은 상술한 평탄화막(207) 상에 위치할 수 있으며, 화소 전극(210)의 중앙부를 노출키는 개구를 가질 수 있다. 이러한 화소정의막(208)은 화소영역을 정의하는 역할을 한다.
이러한 화소정의막(208)은 예컨대 유기 절연막으로 구비될 수 있다. 그러한 유기 절연막으로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 아크릴계 고분자, 폴리스티렌(PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
한편, 화소정의막(208) 상에는 유기 발광 소자(240)가 형성될 수 있다. 유기 발광 소자(240)는 화소 전극(210), 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하는 중간층(220) 및 대향 전극(230)을 포함할 수 있다.
화소 전극(210)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 투명 전극 또는 반투명 전극으로 형성될 때에는 예컨대 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO로 형성될 수 있다. 반사형 전극으로 형성될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO 또는 AZO로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
화소정의막(208)에 의해 정의된 화소영역에는 중간층(220)이 각각 형성될 수 있다. 이러한 중간층(220)은 전기적 신호에 의해 빛을 발광하는 발광층(EML: Emission Layer)을 포함하며, 발광층(EML)을 이외에도 발광층(EML)과 화소 전극(210) 사이에 배치되는 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer) 및 발광층(EML)과 대향 전극(230) 사이에 배치되는 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다. 물론 중간층(220)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 구조를 가질 수도 있음은 물론이다.
발광층(EML)을 포함하는 중간층(220)을 덮으며 화소 전극(210)에 대향하는 대향 전극(230)이 배리어층(100) 전면(全面)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 대향 전극(230)은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
대향 전극(230)이 투명 전극 또는 반투명 전극으로 형성될 때에는 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층과 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 도전층 또는 반투명 도전층을 가질 수 있다. 대향 전극(230)이 반사형 전극으로 형성될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 대향 전극(230)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
도 5를 참조하면, 배리어층(100) 상에 디스플레이부(200)를 형성한 후, 지지 기판(10)으로부터 배리어층(100)을 분리시키는 단계를 거칠 수 있다. 즉 지지 기판(10)으로부터 배리어층(100)과 배리어층(100) 상에 형성된 디스플레이부(200)를 지지 기판(10)으로부터 분리시킬 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 디스플레이부(200) 상에 편광판, 터치 스크린 패널(TSP) 등이 더 형성될 수도 있다. 디스플레이부(200)를 지지 기판(10)으로부터 분리시키는 과정에서 디스플레이부(200)가 손상되지 않도록 방지하는 캐리어 필름이 디스플레이부(200) 상에 형성될 수 있다.
지지 기판(10)으로부터 디스플레이부(200)를 분리시키기 위해서, 희생 산화금속층(20')을 수분에 의해 용해시켜 제거할 수 있다. 본 실시예에 따른 희생 산화금속층(20')이 산화몰리브덴(MoOx)를 포함하는 경우, 경우 희생 산화금속층(20')은 수분에 용해되는 성질을 갖는다. 따라서 희생 산화금속층(20')을 수분에 용해시키므로써 배리어층(100)에 잔존하는 희생 산화금속층(20')을 완전하게 제거할 수 있다.
한편 다른 실시예로, 지지 기판(10)으로부터 디스플레이부(200)를 분리시키기 위해서는 지지 기판(10) 측에서 디스플레이부(200) 방향으로 희생 산화금속층(20')에 레이저를 조사하여 희생 산화금속층(20')을 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 경우에 따라 희생 산화금속층(20')이 완벽하게 제거되지 않고 일부는 배리어층(100)에 잔존할 수도 있다. 이러한 경우 배리어층(100)에 잔존하는 희생 산화금속층(20')을 수분에 용해시키므로써 완전하게 제거할 수 있다.
종래에는 희생층에 레이저를 조사하여 지지 기판으로부터 디스플레이부를 분리시켰다. 이 과정에서 희생층에 크랙이 발생하고, 크랙은 디스플레이부 하부의 무기막까지 전파되어 소자의 열화를 발생시킨다. 또한 희생층에 레이저를 조사할 경우 레이저에 의한 열 전파로 상부 플라스틱층에 열변형이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법에서는, 희생 금속층(20)과 디스플레이부(200) 사이에 유기물로 형성된 배리어층(100)을 형성하여, 박리 과정에서 희생 산화금속층(20')에 레이저를 조사하는 동안 희생 산화금속층(20')에 발생한 크랙이 디스플레이부(200) 하부의 무기막에 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한 유기물로 형성된 배리어층(100)은 디스플레이부(200)를 하부에서 지지해주는 역할을 할 수 있다. 아울러 유기물로 형성된 배리어층(100)은 저점도이고 열에 강한 유기물을 사용하여 형성하므로 박형으로 형성할 수 있고, 종래의 두꺼운 플렉서블 기판을 사용하지 않아 플렉서블 디스플레이 장치의 가요성(flexibility)를 향상시킬 수 있다.
지지 기판(10)으로부터 분리된 디스플레이부(200)는, 유기 배리어층(100) 상에 디스플레이부(200)가 형성된 형상을 갖는다. 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 후속 공정으로 지지 기판(10)으로부터 분리된 배리어층(100)의 일 면에는 보호 필름(300, 도 6참조)이 부착될 수 있다. 보호 필름(300)은 디스플레이부(200)가 지지 기판(10)으로부터 분리된 후에 진행되는 공정에서 디스플레이부(200)의 하면을 보호하고, 배리어층(100)과 더불어 디스플레이부(200)를 지지하는 기능을 할 수 있다.
지금까지는 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법으로 제조된 플렉서블 디스플레이 장치 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치는 보호 필름(300), 보호 필름(300) 상에 배치되는 유기물을 포함하는 배리어층(100) 및 배리어층(100) 상에 배치된 디스플레이부(200)를 구비한다.
보호 필름(300)은 전술한 제조 방법의 설명과 같이, 배리어층(100) 및 디스플레이부(200)가 지지 기판(10)으로부터 분리된 후 배리어층(100)에 부착된다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 배리어층(100)과 보호 필름(300) 사이에는 접착층이 배치될 수 있다. 보호 필름(300)은 디스플레이부(200)의 하면을 보호하고, 배리어층(100)과 더불어 디스플레이부(200)를 지지하는 기능을 할 수 있다.
이러한 보호 필름(300)은 플라스틱 필름 또는 금속 포일로 형성될 수 있다. 보호 필름(300)이 플라스틱 필름으로 선택된 경우, 플라스틱 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르술폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리우레탄(PU) 및 폴리이미드(PI) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이와 달리, 보호 필름(300)이 금속 포일로 선택된 경우, 금속 포일은 스테인리스 스틸(STS)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
보호 필름(300) 상에는 배리어층(100)이 배치될 수 있는데, 배리어층(100)은 저점도 유기물을 포함할 수 있다. 배리어층(100)이 저점도 유기물을 포함함에 따라, 배리어층(100)을 박형으로 구비하는 것이 가능하다. 배리어층(100)은 수십 ㎚ 부터 수 ㎛까지의 두께로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 10 ㎚ 이상 1 ㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상술한 것과 같이 배리어층(100)은 저점도 유기물을 포함할 수 있고, 따라서 배리어층(100)을 형성하는 유기물의 점도는 1cP 초과 100 cP 이하일 수 있다. 물의 점도인 1cP를 기준으로 점도가 없는 물보다는 약간 점성이 있지만, 100cP 이상이 되면 유기물이 일정 이상의 점성을 갖기 때문에 지지 기판(10) 상에 박형으로 배리어층(100)을 형성하기 용이하지 않다.
배리어층(100)은 상술한 것과 같이 저점도의 유기물을 포함할 수 있고, 저점도의 유기물 중에서도 예컨대 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열을 포함할 수 있다. 이러한 배리어층(100)은 디스플레이부(200) 등을 형성하거나, 디스플레이부(200)를 형성한 후 이를 지지 기판(10)으로부터 박리하는 제조 과정에서 고온에 노출된다. 따라서 배리어층(100)은 저점도의 유기물임과 동시에 고온에도 잘 견딜 수 있어야 한다. 상술한 물질들은 고온에도 강한 특성을 나타내면서 저점도로 형성하기에 적합하여, 본 실시예의 배리어층(100)을 형성할 수 있다.
한편, 디스플레이부(200)는 박막 트랜지스터(TFT) 및 커패시터(CAP)를 비롯한 각종 소자들이 배치되고, 박막 트랜지스터(TFT)에 전기적으로 연결된 유기 발광 소자(240)가 위치할 수 있다. 디스플레이부(200)를 이루는 화소 구조에 대하여는 전술한 도 4의 설명과 동일한 바, 중복되는 내용은 도 4의 설명을 원용한다.
디스플레이부(200)는 배리어층(100) 상에 버퍼층(201), 게이트절연막(203), 층간절연막(205) 등과 같은 공통층이 배리어층(100)의 전면(全面)에 배치될 수 있고, 채널영역, 소스컨택영역 및 드레인컨택영역을 포함하는 패터닝된 반도체층(202)이 배치될 수 있다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는 패터닝된 반도체층(202)과 함께 게이트전극(204), 소스전극(206s) 및 드레인 전극(206d)을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 박막 트랜지스터(TFT)를 덮으며 그 상면이 대략 평탄한 평탄화막(207)이 배리어층(100)의 전면에 배치될 수 있다. 이러한 평탄화막(207) 상에는 패터닝된 화소 전극(210), 배리어층(100)의 전면에 대략 대응하는 대향 전극(230), 그리고 화소 전극(210)과 대향 전극(230) 사이에 개재되며 발광층을 포함하는 다층 구조의 중간층(220)을 포함하는, 유기 발광 소자(OLED)가 위치 할 수 있다. 물론 중간층(220)은 도시된 것과 달리 일부 층은 배리어층(100)의 전면에 대략 대응하는 공통층일 수 있고, 다른 일부 층은 화소 전극(210)에 대응하도록 패터닝된 패턴층일 수 있다. 화소 전극(210)은 비아홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)에 전기적으로 연결될 수 있다. 물론 화소 전극(210)의 가장자리를 덮으며 각 화소영역을 정의하는 개구를 갖는 화소정의막(208)이 배리어층(100)의 전면에 대략 대응하도록 평탄화막(207) 상에 배치될 수 있다.
종래에는 희생층에 레이저를 조사하여 지지 기판(10)으로부터 디스플레이부(200)를 분리시켰다. 이 과정에서 희생층에 크랙이 발생하고, 크랙은 디스플레이부(200) 하부의 무기막까지 전파되어 소자의 열화를 발생시킨다. 또한 희생층에 레이저를 조사할 경우 레이저에 의한 열 전파로 상부 플라스틱층에 열변형이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 관한 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법에서는, 희생 금속층(20)과 디스플레이부(200) 사이에 유기물로 형성된 배리어층(100)을 형성하여, 박리 과정에서 희생 금속층(20)에 레이저를 조사하는 동안 희생 금속층(20)에 발생한 크랙이 디스플레이부(200) 하부의 무기막에 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한 유기물로 형성된 배리어층(100)은 디스플레이부(200)를 하부에서 지지해주는 역할을 할 수 있다. 아울러 유기물로 형성된 배리어층(100)은 저점도이고 열에 강한 유기물을 사용하여 형성하므로 박형으로 형성할 수 있고, 종래의 두꺼운 플렉서블 기판을 사용하지 않아 플렉서블 디스플레이 장치의 가요성(flexibility)를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
10: 지지 기판
20: 희생 금속층
20': 희생 산화금속층
30: 챔버
100: 배리어층
200: 디스플레이부
201: 버퍼층
202: 반도체층
203: 게이트절연막
204: 게이트전극
205: 층간절연막
206d: 및 드레인전극
206s: 소스전극
207: 평탄화막
208: 화소정의막
210: 화소 전극
220: 중간층
230: 대향 전극
240: 유기 발광 소자
300: 보호 필름

Claims (15)

  1. 지지 기판 상에 금속 물질을 포함하는 희생 금속층을 형성하는 단계;
    상기 희생 금속층 상에 유기물을 포함하는 배리어층을 형성하는 단계;
    상기 희생 금속층을 산소에 노출시켜 희생 산화금속층을 형성하는 단계;
    상기 배리어층 상에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
    상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계;
    를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기물은 점도가 1cP 초과 100 cP 이하인 저점도 물질로 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기물은 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열로 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 10 ㎚ 이상 1㎛ 이하의 두께로 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 희생 금속층은 몰리브덴(Mo)를 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 상기 유기물 및 용제(solvent)를 포함하고,
    상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계와 동시에 수행되는, 상기 배리어층에서 상기 용제를 증발시키는 단계를 더 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 상기 유기물 및 가교제를 포함하고,
    상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계와 동시에 수행되는, 상기 배리어층을 열에 노출시켜 상기 배리어층을 가교(cross-linked)시키는 단계를 더 포함하는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계는, 상기 희생 산화금속층에 레이저를 조사하여 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계는, 상기 희생 산화금속층을 물로 용해시켜 상기 배리어층을 상기 지지 기판으로부터 분리시키는 단계인, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 희생 산화금속층을 형성하는 단계는 상기 배리어층을 형성하는 단계 후에 수행되는, 플렉서블 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 점도가 1cP 초과 100 cP 이하인 유기물을 포함하는 배리어층;
    상기 배리어층 상에 배치되며, 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 발광 소자를 포함하는, 디스플레이부;
    유기 재료를 포함하고, 상기 배리어층의 상기 디스플레이부가 배치된 면의 반대 면 상에 배치되는, 보호 필름; 및
    상기 배리어층과 상기 보호 필름 사이에 개재되는, 접착층;
    을 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유기물은 이미드 계열, 아크릴 계열, 페닐린 계열 또는 실록세인 계열로 형성되는, 플렉서블 디스플레이 장치
  14. 제11항에 있어서,
    상기 배리어층은 10 ㎚ 이상 1㎛ 이하의 두께를 갖는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  15. 삭제
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