KR100740309B1 - 휘어질 수 있는 풀 칼라 유기 발광 디스플레이 및 그제조방법 - Google Patents

휘어질 수 있는 풀 칼라 유기 발광 디스플레이 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 풀 칼라 디스플레이는 휘어질 수 있는 실리콘 기판, 상기 실리콘 웨이퍼 기판 위에 형성된 반사판, 상기 반사판 위에 형성된 제1 투명 전극, 상기 제1 투명 전극 위에 형성된 청색 파장 또는 청색 파장과 청색 이외의 파장들 중 적어도 하나이상이 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층, 상기 유기발광층 위에 형성된 제2 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 위에 형성된 투명 보호막으로 구성된 유기발광소자; 및 휘어질 수 있는 투명 기판, 상기 투명 기판 위에 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나가 순차적으로 적층된 칼라필터부, 상기 각 칼라필터 사이에 형성되어 상기 각 칼라필터로 통과하는 광을 차단하는 블랙 포토레지스트 및 상기 각 칼라필터 위에 형성되어 상기 유기발광소자에서 발광되는 광을 산란, 확산 및 색변환하는 광여기확산층을 포함하는 봉지기판; 상기 봉지기판 및 상기 유기발광소자를 대응되는 화소에 상응하도록 결합하는 실런트를 포함한다. 여기서, 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이는 쉽게 휘어질 수 있을 뿐 아니라 광의 색순도 및 광이용 효율을 향상시킬 수 있다.
디스플레이

Description

휘어질 수 있는 풀 칼라 유기 발광 디스플레이 및 그 제조방법{The flexible full-color display and its manufacturing method}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도
도 3a ~3b은 본 발명의 일 실시 예에 따른 봉지기판의 제작공정을 나타낸 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제작공정을 나타낸 개념도
도 5는 종래 패시브매트릭스 유기발광소자를 나타낸 개념도
도 6은 종래 액티브매트릭스 유기발광소자를 나타낸 개념도
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 봉지기판
11 : 투명 기판 12 : 적색(Red) 칼라필터
13 : 녹색(Green) 칼라필터 14 : 청색(Blue) 칼라필터
15 : 블랙 포토레지스트 16 : 광여기확산층
2 : 유기발광소자
21 : 실리콘 웨이퍼 기판 22 : 반사판
23 : 제1 투명 전극 24 : 유기발광층
25 : 제2 투명 전극
26 : 보호막 27 : 박막트랜지스터
3 : 패시브 매트릭스 유기발광소자
31 : 기판 32 : 양극
33 : 유기발광층 34 : 음극
4 : 액티브 매트릭스 유기발광소자
41 : 기판 42 : 스위칭소자
43 : 절연막 44 : 양극
45 : 유기발광층 46 : 음극
5 : 봉지기판 제조과정
51 : 필터 형성단계 52 : 광여기확산층 형성단계
6 : 유기발광소자 형성과정
61 : 절연층 형성단계 62 : 반사판 형성단계
63 : 유기발광소자 형성단계 64 : 보호막 형성단계
7 : 결합과정
71 : 실런트
8 : 연마과정
81 : 임시기판 82 : 그라인더
9 : 시트형성과정
91 : 플라스틱 수지 시트
10 : 풀 칼라 디스플레이
본 발명은 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 유기발광소자의 기판으로 휘어질 수 있는 매우 얇은 실리콘 웨이퍼를 사용하고 상기 유기발광소자의 봉지 기판은 유기발광소자의 화소에 대응되는 위치에 광여기확산층을 형성하여 광의 색순도와 그 광이용 효율을 향상시키기 위하여 개발된 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 유기발광소자의 기판은 투명하면서 수분 및 산소 등의 침투가 낮고, 온도 변화에 민감하지 않으면서 세척하기 쉬운 유리 기판을 주로 사용해 왔으나 상기 유리 기판은 깨지기 쉬운 단점을 가지고 있으며 평면이 아닌 옷에 장착한 디스플레이(wearable display), 두루마리 디스플레이(rolling display) 등의 플렉시블 디스플레이(flexible display)를 제작하는데 있어서는 많은 제약이 따른다.
이에 플렉시블 디스플레이(flexible display)를 제작하기 위해 PET, PC, PES 등의 유기고분자수지로 이루어진 휘어질 수 있는 플라스틱 기판을 사용하는 것에 대한 연구가 진행되고 있으나 상기 PET, PC, PES 등의 고분자수지로 이루어진 플라스틱 기판들은 휘어질 수 있는 장점이 있는 반면에, 높은 투습도(약 1 ~ 102g/m2.day)를 가지고 있어서 유기발광소자의 수명에 막대한 영향을 주는 단점을 가지고 있어 기판 위에 다른 보호막(SiOx, SixNy 등)을 적층해야 하는 공정이 추가 되기도 한다. 또한 상기 PET, PC, PES 등의 고분자로 이루어진 플라스틱 기판들은 낮은 경도와 내식성에 의하여 세정하기가 까다로우며 유리 전이 온도(PET:Tg=130℃, PC:Tg=150℃, PES:Tg=220℃)가 유리 기판(Tg=600??)에 비해 현저히 낮기 때문에 유기물 혹은 금속 등의 증착 공정 시 변형이 일어나는 문제점이 생긴다. 또한, 상기 PET, PC, PES 등의 고분자로 이루어진 플라스틱 기판들의 열전도도가 유리 기판에 비해 매우 낮아(약 8배 정도) 유기발광소자의 구동 시 소자에서 발생하는 열의 확산이 용이하지 않아 유기 발광 물질의 열에 의한 퇴화를 진행시켜 유기발광소자의 수명에 치명적인 영향을 주는 문제점을 가지고 있다.
상술한 유기발광소자는 일반적으로 패시브매트릭스(Passive Matrix : PM) 구동 방식과 액티브매트릭스(Active Matrix : AM) 구동 방식으로 구분된다. 도 5와 도 6은 종래의 패시브매트릭스 유기발광소자와 액티브매트릭스 유기발광소자를 나타낸 개념도이다. 패시브매트릭스 유기발광소자(3)의 구조는 기판(31) 위에 일함수가 높은 투명한 양극(32)이 형성되고, 상기 투명한 양극(32) 위에 유기발광층(33)이 형성되고, 상기 유기발광층(33) 위에 일함수가 낮은 금속으로 음극(34)이 형성되어 있다. 액티브매트릭스 유기발광소자(4)의 구조는 기판(41) 위에 화소 하나에 전압을 인가하는 별도의 스위칭소자(42)를 형성하고, 상기 스위칭소자(42)를 보호하는 절연막(43)이 형성되고, 상기 절연막(43) 위에 투명한 양극(44), 유기발광층(45), 음극(46)이 형성되어 있다. 상기 스위칭소자(42)는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 가장 널리 쓰인다.
패시브매트릭스 유기발광소자의 경우 구조 및 공정이 단순하여 가격 및 투자 비용이 저렴하다는 장점이 있지만, 고해상도 및 대면적화가 어렵고 소비 전력이 높은 편이어서 1 ~ 2"급 크기의 소형 디스플레이에 국한되어 있다. 2"급 이상의 디스플레이의 경우에는 유기발광소자의 선명한 화질과 낮은 소비 전력을 이루기 위해서는 액티브매트릭스 구동방식을 사용함이 바람직하다.
그러나, 이와 같이 구성되는 유기발광소자는 일반적으로 유기발광층에서 발생한 빛이 기판 쪽으로 나오는 후면발광(bottom emission) 방식을 취하게 되는데, 이런 경우 액티브매트릭스 유기발광소자는 스위칭소자(TFT)가 형성된 부분은 투과하지 못하게 되어 실질적으로 발광되는 면적인 개구율이 상당히 저하된다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 상기와 같은 개구율이 저하되는 문제는 고해상도를 구현할수록 더욱 심각해지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 플렉시블 디스플레이를 제작하기 위하여 매우 얇은 실리콘 웨이퍼를 휘어질 수 있는 기판으로 제작할 수 있도록 하여 완벽한 수분/산소 보호막 역할(투습도 : <10-7g/m2.day) 및 세정이 용이하고, 유리 전이 온도가 높으며, 열전도도가 높은 특성들을 효과적으로 이용하도록 하는데 있다.
또한 유기발광소자에 구비된 박막트랜지스터를 통하여 고해상도, 저 소비전력의 디스플레이를 제공하는데 있다.
또 매우 우수한 색순도와 발광효율을 갖는 풀 칼라 디스플레이 및 이의 제 조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 풀 칼라 디스플레이는 휘어질 수 있는 실리콘 웨이퍼 기판, 상기 실리콘 웨이퍼 기판 위에 형성된 반사판, 상기 반사판 위에 형성된 제1 투명 전극, 상기 제1 투명 전극 위에 형성된 청색 파장 또는 청색 파장과 청색 이외의 파장들 중 적어도 하나 이상이 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층, 상기 유기발광층 위에 형성된 제2 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 위에 형성된 투명 보호막으로 구성된 유기발광소자; 휘어질 수 잇는 투명 기판, 상기 투명 기판 위에 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나가 순차적으로 적층된 칼라필터부, 상기 각 칼라필터 사이에 형성되어 상기 각 칼라필터로 통과하는 광을 차단하는 블랙 포토레지스트 및 상기 각 칼라필터 위에 형성되어 상기 유기발광소자에서 발광되는 광을 산란, 확산 및 색변환하는 광여기확산층을 포함하는 봉지기판; 및 상기 봉지기판 및 상기 유기발광소자를 대응되는 화소에 상응하도록 결합하는 실런트를 포함할 수 있다.
여기서, 풀 칼라 디스플레이의 상기 실리콘 웨이퍼 기판에 박막트랜지스터(TFT)가 구비될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풀 칼라 디스플레이 제조 방법은 (a) 봉지기판 제조과정 - 여기서, 상기 봉지기판 제조과정은 (a-1) 휘어질 수 있는 투명 기판 위에 블랙 포토레지스트를 일정한 패턴으로 형성하는 단계; (a-2) 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나를 순차적으로 적층하는 칼라필터부 형성단계; 및 (a-3) 상기 각 칼라필터 위에 광여기확산물질을 투명한 포토레지스트를 이용하여 적층하는 광여기확산층 형성단계를 포함한다-; (b) 유기발광소자 형성과정 - 여기서, 상기 유기발광소자 형성과정은 (b-1) 휘어질 수 있는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 반사율이 좋은 금속을 이용하여 반사판을 형성하는 반사판 형성단계; (b-2) 상기 반사판 위에 투명한 제1 전극을 형성하고 상기 제1 전극 위에 청색 파장 또는 청색 파장과 청색 이외의 파장들 중 적어도 어느 하나가 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층을 형성하며 상기 유기발광층 위에 투명한 제2 전극을 형성하는 유기발광소자 형성단계; 및 (b-3) 상기 제2 전극 위에 투명 보호막을 형성하는 보호막 형성단계를 포함한다-;(c) 상기 봉지기판과 상기 유기발광소자를 대응되는 화소에 일치하게 실런트를 이용하여 결합하여 풀 칼라 디스플레이를 형성하는 결합과정; 및 (d) 상기 결합된 풀 칼라 디스플레이의 상기 실리콘 웨이퍼 기판을 그라인더를 이용하여 얇게 가공하는 연마과정을 포함할 수 있다.
여기서, 풀 칼라 디스플레이 제조방법은 상기 (d)과정인 연마과정 이후 상기 실리콘 웨이퍼 기판에 플라스틱 시트를 접착하는 시트형성과정을 더 포함할 수 있다.
이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현 할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도로서, 일반적으로 실리콘 웨이퍼는 단결정의 구조로 인하여 낮은 투습도(<10-7g/m2.day)를 가지며, 완벽한 수분/산소 보호막 역할을 하는 특성이 있으며 또한 상기 실리콘 웨이퍼는 종래의 PET, PC, PES 등의 고분자로 이루어진 플라스틱 기판들에 비해 전공정에서 다루기 쉽고, 유리 전이 온도와 열전도도가 높은 특성을 가지고 있어서 유기발광소자의 장수명화와 고 발광효율 등에 매우 적합한 특성을 갖는다. 이에 이러한 실리콘 웨이퍼를 기판으로 활용하는 본 발명에 따른 풀 칼라 디스플레이의 구조는 휘어질 수 있는 투명 기판(11)과, 상기 투명 기판(11)의 위에는 인접한 적색(Red) 칼라필터(12), 녹색(Green) 칼라필터(13) 또는 청색(Blue) 칼리필터(14)중 적어도 하나가 순차적으로 적층되며- 여기서, 도 1에서는 도시되지는 않았으나 순차적으로 적층된 칼라필터들을 통칭하여 '칼라필터부'라 한다- 이러한 각 칼라필터들(12, 13, 14) 사이에는 각 칼라필터로 통과하는 광을 서로 차단하는 블랙 포토레지스트(15)가 형성되며, 상기 각 칼라필터(12, 13, 14) 위에는 광여기물질과 확산물질이 혼합되어 유기발광소자에서 발광된 광을 산란, 확산 및 색변환하는 광여기확산층(16)이 형성되는 봉지기판(1)과;
매우 얇고 휘어질 수 있는 실리콘 웨이퍼 기판(21)과, 상기 실리콘 웨이퍼 기판(21) 위에 형성되는 반사판(22)과, 상기 반사판(22) 위에 형성되는 투명한 제1 전극(23)과, 상기 투명한 제1 전극(23) 위에 형성되는 청색 파장 혹은 청색 파장과 청색 이외의 파장이 적어도 하나가 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층(24)과, 상기 유기발광층(24)의 위에 형성되는 투명한 제2 전극(25)과, 상기 투명한 제2 전극(25) 위에 형성되는 투명한 보호막(26)으로 구성되는 유기발광소자(2)로 구성된다. 여기서, 제1 전극(23)과 제2 전극(25)은 서로 반대되는 극성을 가짐은 자연의 법칙에 비추어 자명하다 할 것이다.
이때 상기 봉지기판(1)에 형성되는 휘어질 수 있는 투명 기판(11)은 매우 얇은 실리콘 웨이퍼나 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리메틸펜텐, 폴리스틸렌초산 셀룰로오스, 폴리프로필렌, AS 수지, 투명 ABS 수지, 폴리부타디엔, 아이오노머, 폴리설폰, 폴리부텐, 경질염화비닐수지, EVA 수지, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰 등의 플라스틱 수지로 제작된다. 상기 휘어질 수 있는 투명 기판(11)은 상기 상술한 대로 실리콘 웨이퍼에 비해 높은 투습도와 낮은 유리 전이 온도, 낮은 열전도도의 문제점을 가지고 있지만, 봉지기판(1)으로 사용 시 낮은 유리 전이 온도와 낮은 열전도도는 공정상에 있어서 문제가 되지 않으며 상대적으로 높은 투습도는 재료 원가적인 측면과 그 성능을 비교하여 고려되어야 할 것이다.
또한 본 발명은 풀 칼라 디스플레이를 제작하기 위하여 단색 발광의 유기발광소자(2)와 봉지기판(1)에 형성된 각 칼라필터 위에 형성된 광여기확산층(16)을 이용하여 높은 색순도와 발광효율을 가질 수 있다. 또한, 매우 우수 상기 실리콘 웨이퍼 기판(21)은 박막트랜지스터(27; TFT)가 형성되도록 하는 액티브매트릭스 방식으로 제작하여 고해상도, 저 소비전력을 실현하도록 하는 실시예 또한 제시하였다.
삭제
또한 실리콘 웨이퍼 기판(21)과 실리콘 웨이퍼 기판(21) 위에 형성된 투명한 제1 전극(23) 사이에 반사판(22)을 삽입한 전면발광 구조를 가지도록 하여 개구율을 높여 디스플레이의 광효율을 높일 수 있는 전면 발광 구조를 가지도록 하였다.
또한 이때 상기 반사판(22)과 투명한 제1 전극(23) 사이에 반사판(22)과 투명한 제1 전극(23)의 접착력을 높이기 위하여 SiOx, SixNy 등의 절연막이 삽입될 수도 있다.
본 발명에서 상기 광여기확산층(16)은 상기 유기발광층(24)으로부터 발광된 광(청색 파장 혹은 청색 파장과 청색 이외의 파장이 적어도 하나가 혼합된 파장을 가지고 있음)의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고, 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하는 것으로서, 상기 광원에서 발광된 빛을 여기 및 증폭 시키는 광 여기 물질과, 상기 광원에서 발광된 빛을 산란 및 확산시키는 확산 물질이 균일하게 혼합된 투명한 시트 형태로서 상기 시트는 고분자수지제의 얇은 판상의 것(필름)이다. 그 외에 물질이나 입자의 균일한 확산이나 시트의 성형성을 좋게 하기 위해 침전 방지제, 기포 방지제, 바인더 등이 광여기확산층(16)의 제조시에 첨가된다.
본 발명의 상기 광여기확산층(16)에서 사용될 수 있는 광여기물질은 크게 무기 형광물질, 유기 형광 물질, 유기 안료, 나노 물질 등을 포함한다. 대표적인 광 여기 무기 형광 물질은 가넷계(Gd) 물질에 Y3Al5O12 (YAG)에 세륨(cerium)을 도핑(doping)한 형광체로 구성된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 무기 형광 물질로는 구체적으로 (Y1 -x- yGdxCey)3(Al1 - zGaz)5O12; (Gd1 - xCex)Sc2Al5O12;(단,x+y≤1;0≤x≤1;0≤y≤1;0≤z≤1) SrB4O7:Sm2 +; SrGa2S4:Eu2 +; BaMg2Al16O27:Eu2 +; (Sr,Mg,Ca,Ba,Zn)2P2O7:Eu,Mn; (Ca,Sr,Ba,Mg)5(PO4)3(Cl,F,OH):Eu,Mn; (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+; (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+,Mn2+; (Sr,Ba,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn; (Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu2+; (Sr,Ca)10(PO4)6.nB2O3:Eu2 +;(단,0<n<1) Sr4Al14O25:Eu; 3.5MgO.0.5MgF2.GeO2:Mn4+; ZnS:Cu,Al; ZnS:Ag,Al; CaS:Ce; SrS:Ce; SrS:Eu; MgS:Eu; CaS:Eu; (Y,Tb,Lu,La,Gd)3(Al,Sc,Ga,In)5O12:Ce,Pr,Sm; BaAl8O13:Eu; 2SrO.0.84P2O5.0.16B2O3:Eu; Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu; Ba3MgSi2O8:Eu2 +; Sr4Al14O25:Eu2 +; (Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+; (Y,Gd,Lu,Sc,La)BO3:Ce3 +,Tb3 +; (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2 +; (Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+; (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu2 +; (Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)x(Al,Ga,In)yO12:Ce3+;(단,2.8≤x≤3;4.9≤y≤5.1) (Ca,Sr,Ba)8(Mg,Zn)(SiO4)4(Cl,F)2:Eu2+,Mn2+; (Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3 +,Bi3 +; (Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu3 +,Bi3 +; SrY2S4:Eu2 +; CaLa2S4:Ce3 +; (Ca,Sr)S:Eu2+; (Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2 +,Mn2 +; ZnCdS 등과 이들로부터 선택된 2이상의 혼합물이다. 광 여기 물질에서 발광하는 주 파장은 상기에서 기술한 여기 물질에 따라 다르다. 가넷계(garnet composition)에 의존하는 Ce3+ 발광은 광 효율의 감소없이 녹색 (~ 540 nm; YAG:Ga,Ce)에서 적색 (~ 600 nm; YAG:Gd,Ce)까지 다양하게 발광 시킬 수 있다. 또한, 심적색을 발광시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 SrB4O7:Sm2+ 이다. Sm2+는 주로 적색의 파장을 나타내는데 기여한다. 특히 상기와 같은 심적색 무기 형광체는 600 nm 이하의 가시광 영역 전체를 흡수를 하여 심적색 즉, 650 nm 이상의 파장을 갖고 발광을 한다. 녹색을 발광 시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 SrGa2S4:Eu2+ 이다. 상기와 같은 녹색 무기 형광체는 500 nm 이하의 광을 흡수하여 535 nm의 주 파장을 방출한다. 청색을 발광 시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 BaMg2Al16O27:Eu2+ 이다. 상기와 같은 청색 무기 형광체는 430 nm 이하의 광을 흡수하여 450 nm의 주 파장을 방출한다.
유기물 형광 물질도 청색, 녹색, 적색을 발광 시킬 수 있다. 예를 들면 (4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)디페닐(DPVBi), 비스(스티릴)아민(DSA)계 등이 청색을 발광하는 대표적인 유기물질이고, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄 (III)(Alq3), 큐마린 6, 10-(2-벤조티아조릴)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1 H ,5 H ,11 H -[1]벤조피라노[6,7,8- ij ]- 퀴놀리진-11-온(C545T) 및 퀴나크리돈 등은 녹색을 발광하는 대표적인 유기물질이다. 또한, 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐)-4H-피란(DCM2), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJT), 4-(디시아노메틸렌)-2-터셔리부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJTB) 등이 적색을 내는 대표적인 유기 물질이다.
본 발명의 상기 광여기확산층(16)에서 사용가능한 유기 안료로는 아조계로는 불용성 아조안료, 아조레이크 안료, 축합 아조안료 및 금속염 아조안료를 등이 있으며, 프탈로시아닌계로는 구리 프탈로시아닌, 할로겐화 구리 프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌 및 구리 프탈로시아닌 레이크 안료로 구성되며, 염료 레이크 안료로는 산성연료 레이크 및 염기성염료 레이크 안료 등이 있으며, 축합다환 안료로는 안트라퀴논, 티오인디고, 퍼릴렌, 프리논, 퀴나크리돈, 다이옥사진, 이소인도리논, 이소인도린, 퀴나프탈론 등이며, 기타 안료로는 니트로소 안료, 알리자린, 금속착염 아조메틴, 아닐린 블랙, 알칼리 블루 및 화광 형광이 등이 있다.
나노 메탈 및 복합 재료의 양자 점(quantum dot) 등의 재료로는 나노 크기의 금속이나 나노 복합 재료가 사용되는데, 나노 금속으로는 백금, 금, 은 , 니켈, 마 그네슘, 팔라듐 등등이 이용되고, 나노 복합 재료는 카드늄 설파이드 (CdS), 카드늄 셀레나이드 (CdSe), 진크 설파이드 (ZnS), 진크 셀레나니드 (ZnSe), 인듐 포스파이트 (InP), 티타늄 옥사이드 (TiO2), 진크 옥사이드 (ZnO), 틴 옥사이드 (SnO), 실리콘 옥사이드 (SiO2), 마그네슘 옥사이드 (MgO) 등이다.
본 발명의 광여기확산층(16)에 사용되는 확산 물질은 크게 투명확산제와 백색 확산제로 나뉜다. 투명 확산제로는 아크릴수지, 스틸렌수지, 실리콘 수지 등의 유기 투명 확산제와 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 등의 무기 투명 확산제가 있으며, 백색 확산제로는 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BASO4), 탄산칼슘(CaSO4), 탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 클레이 등을 포함한 무기산화물 등이 대표적인 확산물질이다.
상기 광 여기물질과 확산물질의 기저물질인 고분자수지는 에폭시 계, 우레탄 계, 아크릴 계, PET 계, 폴리염화비닐 계, 폴리에스테르 계, 폴리카르보네이트 계, 비닐 계, 메타크릴산 에스테르 계, 폴리아미드 계, 합성 라바 계, 폴리스틸렌 계, CBS,폴리메틸메타크릴레이트, 불소수지 계, 폴리에틸렌 계, 폴리프로필렌 계, ABS 계, 페라 수지 계 등이 있다. 더불어, 앞서도 설명한 바와 같이, 상기 광 여기물질, 확산물질, 수지 등을 이용하여 필름을 제조할 때 필름막을 균일하게 만듦과 동시에 광 여기물질, 확산물질 등이 침전하지 않게 하기 위하여 침전 방지제, 기포가 발생하지 않도록 하기 위하여 기포 방지제, 바인더 등을 포함 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도이며, 도 3a ~ 3b은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제작공정을 나타낸 개념도로서, 동 도면을 참고로 설명하면, 휘어질 수 있는 기판 위에 블랙 포토레지스트(Black Photoresist)로 일정한 패턴을 형성한 후 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나를 순차적으로 적층하는 필터 형성단계(51)와,
상기 각 칼라필터(12,13,14) 상면에 광여기확산물질을 투명한 포토레지스트를 이용하여 순차적으로 입하는 광여기확산(16)층 형성단계(52)를 포함하는 봉지기판 제조과정(5)과; 실리콘 웨이퍼 기판(21) 위에 반사율이 좋은 금속을 이용하여 반사판을 형성하는 반사판 형성단계(62)와, 상기 반사판(22) 위에 투명한 제1 전극(23)을 형성하고 상기 투명한 제1 전극(23) 위에 유기발광층(24)을 형성하며 상기 유기발광층 위에 투명한 제2 전극(25)을 형성하는 유기발광소자 형성단계(63)와; 상기 투명한 제2 전극(25) 위에 투명 보호막을 형성하는 보호막 형성단계(64)를 포함하는 유기발광소자 형성과정(6)과; 여기서, 반사판(22) 형성단계(62)전에 실리콘 웨이퍼 기판(21) 위에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계(61)가 더 포함될 수 있다.
상기 봉지기판과 유기발광소자를 대응되는 화소에 일치하게 결합하여 풀 칼라 디스플레이를 형성하는 결합과정(7)과;
상기 결합된 풀 칼라 디스플레이의 실리콘 웨이퍼 기판(21)을 그라인더(82)를 이용하여 얇게 가공하는 연마과정(8)을 통하여 본 발명에 따른 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이를 제작할 수 있다.
도면 3a를 참고로 하여 봉지기판(1) 제조과정(5)을 보다 상세하게 설명하면 휘어질 수 있는 투명 기판(11) 위에 블랙 포토레지스트(15)를 사용하여 유기발광소자(2)의 화소 위치에 대응되는 일정한 패턴(pattern)을 형성시키고 상기 패턴에 적색, 녹색 또는 청색의 칼라필터 기능을 갖는 칼라필터들(12,13,14)로 노광하여 일일정하게 배열시킨다.
또한 도3a의 하단의 도면은 광여기확산층(16)이 형성된 것을 나타내었으나 상기 광확산층(16)은 상기 칼라필터(12, 13)를 형성한 기판 상면에 광 여기물질과 확산물질을 포함한 투명 포토레지스트를 이용하여 스핀코팅, 스크린 프린팅 등의 방법을 이용하여 균일하게 도포하고 그 후 핫플레이트(hot plate)나 오븐을 이용하여 프리 베이크(pre bake)를 하며 상기 프리 베이크를 한 봉지 기판(1)을 상기 칼라 필터(12, 13)와 동일한 포토 마스크를 사용하여 정렬한 후 노광하여 현상액에 일정시간 동안 현상을 시킴으로 형성된다.
도 1 및 도 3b에 도시된 유기발광소자 형성과정(6)에 대하여 보다 상세하게 설명하면 실리콘 웨이퍼 기판(21) 위에 정의된 화소 영역에 스위칭소자인 박막트랜지스터(27)를 형성하며 상기 박막트랜지스터(27)는 활성층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극으로 구성되며, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 활성층이 구성된 통상의 공지된 기술로 제작이 가능하다. 상기 유기발광소자의 기판으로 SOI (Silicon On Insulator) 기판 또한 사용할 수 있다. 상기 준비된 기판 위에 박막트랜지스터(27)를 보호하고, 드레인 전극과 유기발광소자의 전극과의 연결을 유지시켜주는 컨택홀을 구비한 절연층을 형성한다. 이때 상기 절연층은 두께가 얇으면서 절연 특성이 좋은 SixNy, SiOx, SiON 등의 물질을 이용하여 형성한다. 또 상기 형성된 절연층 위에 반사율이 좋은 금속을 이용하여 정의된 화소 영역에 반사판(22)을 형성함으로 전면발광 구조를 갖게 하며, 개구율을 높여 유기발광소자의 광효율을 높이는 역할을 하고 또한 낮은 면저항으로 인하여 상기 반사판(22) 위에 형성되는 투명한 제1 전극(23)의 면저항을 낮춰 유기발광소자의 효율을 높이는 역할을 한다. 이때 상기 반사판(22)으로 사용하는 금속으로는 알루미늄(Al), 실버(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta) 등의 금속과 이들의 합금 등이 주로 사용된다. 그리고 상기 형성된 반사판(22) 위에 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 제조되는 투명한 제1 전극(23)을 형성한다. 이때 이러한 상기 반사판(22)과 투명한 제1 전극(23)이 형성됨으로 인해 상기 유기발광소자는 상기 반사판(22)과 투명한 제1 전극(23), 유기발광층(24) 위에 형성되는 투명한 제2 전극(25)에 의한 광학적 공진 메카니즘이 적용되어 광 효율 극대화와 발광 색상의 조절을 가능하게 한다. 상기 형성된 투명한 제1 전극(23) 위에 오픈 섀도우 마스크를 이용한 증착법이나, 잉크젯(ink-jet)을 이용한 증착법이나, 칼라 패터닝을 이용한 증착법을 사용하여 유기발광층(24)을 형성하고 위에 투명한 제2 전극(25)이 형성된다. 또한 상기 투명한 제2 전극(25)을 형성하는 단계에서 이미 형성된 유기발광층의 손상을 최소화하기 위해서 알루미늄(Al), 실버(Ag), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 등의 금속 중 선택되어진 2 이상의 금속을 적층하여 반투과 메탈 버퍼층을 삽입할 수 있다. 마지막으로 상기 형성된 투명한 제2 전극(25) 위에 유기발광소자를 보호하고 방습기능을 겸하는 한층 이상으로 이루어져 있는 보호막(26)을 형성하며 상기 보호막(26)은 NPB, Alq3 등의 유기물 혹은 SiN, SiON 등으로 된 무기물을 이용하여 형성한다.
이상의 공정으로 상기 봉지기판(1) 및 유기발광소자(2)가 제작되면 광여기확산층(16)이 형성된 봉지기판(1)과 유기발광소자(2)를 실런트(71)를 이용하여 결합한 풀 칼라 디스플레이(10)을 제작하는 결합과정(7)을 수행한다. 도 3b를 참고로 상세히 설명하면, 상기 제작된 풀 칼라 디스플레이(10)를 휘어질 수 있도록 하기 위하여 제작된 풀 칼라 디스플레이(10)를 임시 기판(81)에 부착하여 고정시키고 실리콘 웨이퍼 기판(21)을 그라인더(82)를 이용하여 얇게 절삭 연마하는 연마과정(8)을 수행하며 이때 상기 실리콘 웨이퍼 기판(21)은 수십 마이크로미터의 두께로 제작될 수가 있다. 또 상기 기계적인 공정을 이용하여 실리콘 웨이퍼 기판(21)을 얇게 한 후 풀 칼라 디스플레이(10)를 임시 기판(81)에서 탈착하면 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이 제작이 완성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 제작공정을 나타낸 개념도로서 상기 연마과정(8)은 상기 기계적인 방법에 의해 연마된 풀 칼라 디스플레이 혹은 연마되지 않은 풀 칼라 디스플레이(10)를 고정된 틀에 장착한 후, 수산화칼륨(KOH) 등을 이용하여 식각하도록 하면 수십 나노미터로 가공이 되며, 투과율이 90% 이상으로, 휘어질 수 있는 투명 기판으로 된다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 제작된 풀 칼라 디스플레이(10)의 실리콘 웨이퍼 기판에 디스플레이의 휘어지는 안정성과 유연성을 높이기 위하여 휘어질 수 있는 얇은 플라스틱 수지 시트(91)를 부착할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 매우 얇은 실리콘 웨이퍼를 사용하여 완벽한 수분/산소 보호막 역할(투습도 : <10-7g/m2.day) 및 세정이 용이하고, 유리 전이 온도 가 높으며, 열전도도가 높은 특성들을 효과적으로 이용한 다양한 곡면과 모양으로 제작되어지는 우수한 품질의 플렉시블 디스플레이를 제공하는 효과가 있다.
또한 박막트랜지스터를 이용하여 고해상도와 저 소비전력의 디스플레이를 제공하는 효과가 있다.
또 소량의 적색 혹은 녹색이 첨가된 고 효율의 유기발광소자와 광여기확산층을 삽입하여 광을 여기시켜 칼라필터를 통하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)를 이끌어 낼 수 있어서 높은 색변환 효율를 가지는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 휘어질 수 있는 실리콘 웨이퍼 기판, 상기 실리콘 웨이퍼 기판 위에 형성된 반사판, 상기 반사판 위에 형성된 투명한 제1 전극, 상기 투명한 제1 전극 위에 형성된 청색 파장 또는 청색 파장과 청색 이외의 파장들 중 적어도 어느 하나가 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층, 상기 유기발광층 위에 형성된 투명한 제2 전극과 상기 투명한 제2 전극 위에 형성된 투명 보호막으로 구성된 유기발광소자;
    휘어질 수 있는 투명 기판, 상기 투명 기판 위에 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나가 순차적으로 적층된 칼라필터부, 상기 각 칼라필터 사이에 형성되어 상기 각 칼라필터로 통과하는 광을 차단하는 블랙 포토레지스트 및 상기 각 칼라필터 위에 형성되어 상기 유기발광소자에서 발광되는 광을 산란, 확산 및 색변환하는 광여기확산층을 포함하는 봉지기판; 및
    상기 봉지기판 및 상기 유기발광소자를 대응되는 화소에 상응하도록 결합하는 실런트를 포함하는 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼 기판에는 박막트랜지스터가 구비됨을 특징으로 하는 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이.
  3. (a) 봉지기판 제조과정-여기서, 상기 봉지기판 제조과ㅈ어은 (a-1) 휘어질 수 있는 투명 기판 위에 블랙 포토레지스트로 일정한 패턴을 형성하는 단계; (a-2) 적색(Red) 칼라필터, 녹색(Green) 칼라필터 또는 청색(Blue) 칼라필터 중 적어도 어느 하나를 순차적으로 적층하는 필터 형성단계; 및 (a-3) 상기 각 칼라필터 위에 광여기확산물질을 투명한 포토레지스트를 이용하여 적층하는 광여기확산층 형성단계를 포함한다-;
    (b) 유기발광소자 형성과정- 여기서, 상기 유기발광소자 형성과정은 (b-1) 휘어질 수 있는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 반사율이 좋은 금속을 이용하여 반사판을 형성하는 반사판 형성단계; (b-2) 상기 반사판 위에 투명한 제1 전극을 형성하고 상기 제1 전극 위에 청색 파장 또는 청색파장과 청색 이외의 파장들 중 적어도 어느 하나가 혼합된 파장을 갖는 광을 발광하는 유기발광층을 형성하며 상기 유기발광층 위에 투명한 제2 전극을 형성하는 유기발광소자 형성단계; 및 (b-3) 상기 제2 전극 위에 투명 보호막을 형성하는 보호막 형성단계를 포함한다-;
    (c) 상기 봉지기판과 상기 유기발광소자를 대응되는 화소에 상응하도록 실런트를 이용하여 결합하여 풀 칼라 디스플레이를 형성하는 결합과정; 및
    (d) 상기 결합된 풀 칼라 디스플레이의 상기 실리콘 웨이퍼 기판을 그라인터를 이용하여 얇게 가공하는 연마과정을 포함하는 휘어질 수 있는 풀 칼라 디스플레이 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연마과정 이후,
    상기 실리콘 웨이퍼 기판에 플라스틱 시트를 접착하는 시트 형성과정을 더 포함하는 풀 칼라 디스플레이 제조방법.
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