KR102386848B1 - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표시장치 제조방법은 발광영역들 및 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는 표시기판을 제공하는 단계, 표시기판 상에 비 발광영역에 중첩하고 발광영역들을 노출시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 및 표시기판 상에 발광영역들에 각각 중첩하는 컬러패턴들을 형성하는 단계를 포함하고, 컬러패턴들은 용액(solution) 공정을 통해 형성된다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 표시품질이 향상된 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시장치는 표시기판 및 다양한 기능성 필름들을 포함할 수 있다. 기능성 필름들은 외부광이 표시장치로부터 반사되는 비율을 저하시켜 표시장치의 야외 시인성을 향상시킨다.
동일한 표시기판에 대하여 기능성 필름 수가 증가함에 따라 표시장치의 두께는 증가한다. 기능성 필름 수가 증가함에 따라 야외 시인성은 향상되나 표시장치의 유연성이 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 시인성이 향상되고 유연한 표시장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 공정 비용이 절감되고 공정 시간이 감소된 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 표시장치는 발광영역들 및 상기 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는 표시기판을 제공하는 단계, 상기 표시기판 상에 상기 비 발광영역에 중첩하고 상기 발광영역들을 노출시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 및 상기 표시기판 상에 상기 발광영역들에 각각 중첩하는 컬러패턴들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 컬러패턴들은 용액 공정을 통해 형성성된다.
상기 용액 공정은 잉크젯(ink-jet) 공정일 수 있고, 상기 블랙 매트릭스는 포토 공정(photo-lithography)을 통해 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는, 상기 표시기판 상에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 상기 감광층 상에 선택적으로 광을 조사하는 단계, 상기 감광층을 경화(bake)시키는 단계, 및 상기 블랙 매트릭스가 형성되도록 감광층을 현상(develop)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는, 상기 표시기판에 플라즈마(plasma)를 제공하여 상기 블랙 매트릭스를 표면 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 컬러패턴들을 형성하는 단계는, 복수의 컬러 용액층들이 형성되도록 상기 블랙 매트릭스에 의해 노출된 복수의 영역들 각각에 컬러 용액을 제공하는 단계, 상기 컬러패턴들이 형성되도록 상기 복수의 컬러 용액층들을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 컬러 용액층들은 열에 의해 건조될 수 있다. 이때, 상기 열의 온도는 약 150도 이하일 수 있다.
상기 컬러패턴들 각각의 두께는 상기 컬러 용액층들 각각의 두께 보다 클 수 있다.
상기 발광영역들 중 인접한 발광영역들에 각각 중첩하는 컬러 용액층들은 서로 다른 컬러를 가질 수 있다.
상기 표시기판은, 상기 발광영역들에 각각 배치된 복수의 유기발광소자, 및 상기 복수의 유기발광소자를 밀봉하는 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은 상기 유기발광소자 상에 무기 물질을 증착하여 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스 및 상기 컬러패턴들은 상기 봉지층 상에 직접 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 복수의 발광영역들 및 상기 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는 표시기판, 및 상기 표시기판 상에 배치되고, 상기 비 발광영역에 중첩하는 블랙 매트릭스 및 상기 블랙 매트릭스와 동일한 층상에 배치되고, 상기 발광영역들에 중첩하는 컬러패턴들을 포함하는 컬러필터층을 포함하고, 상기 컬러패턴들 중 어느 하나의 컬러패턴의 두께는 상기 블랙 매트릭스 중 상기 어느 하나의 컬러패턴을 에워싸는 부분의 두께보다 작다.
상기 표시기판은, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 발광영역들을 정의하는 복수의 유기발광소자, 및 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 복수의 유기발광소자를 밀봉하는 박막 봉지층을 포함하고, 상기 컬러필터층은 상기 박막 봉지층 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 박막 봉지층은 1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 컬러필터층 상에 배치되고, 상부에 평탄면을 제공하는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법은 발광영역들 및 상기 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는 표시기판을 제공하는 단계, 상기 표시기판 상에 상기 비 발광영역에 중첩하고 상기 발광영역들을 노출시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 및 상기 표시기판 상에 상기 발광영역들에 각각 중첩하는 컬러패턴들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 컬러패턴은 상기 블랙 매트릭스와 다른 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스는, 상기 표시기판 상에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 상기 감광층 상에 선택적으로 광을 조사하는 단계, 상기 감광층을 경화(bake)시키는 단계, 및 상기 블랙 매트릭스가 형성되도록 감광층을 현상(develop)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 컬러패턴들을 형성하는 단계는, 복수의 컬러 용액층이 형성되도록 상기 블랙 매트릭스에 의해 노출된 복수의 영역 각각에 컬러 용액을 제공하는 단계, 상기 컬러패턴들이 형성되도록 상기 복수의 컬러 용액층을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 발명에 따른 표시장치 제조방법은 블랙 매트릭스와 컬러패턴을 다른 공정을 통해 형성한다. 블랙 매트릭스는 포토 공정을 통해 형성되고, 컬러패턴은 잉크젯 공정을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수 회의 포토 공정이 생략될 수 있어 공정 시간이나 비용이 절감되고, 포토 공정에 따른 표시기판의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치는 블랙 매트릭스 및 블랙 매트릭스보다 두께가 낮은 컬러패턴을 포함하는 컬러필터층을 포함한다. 컬러필터층은 표시기판에 직접 형성된다. 이에 따라, 표시장치의 두께는 감소되고, 폴더블 표시장치에 유리한 유연성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 일부를 도시한 등가 회로도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일부들을 각각 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터층의 일 부분을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일 부분을 간략히 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판의 일부를 도시한 등가 회로도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 표시장치(DS)에 대해 살펴본다.
표시장치(DS)는 서로 교차하는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 평면 형상을 가진다. 표시장치(DS)는 상측 방향(DR3, 이하, 제3 방향)을 따라 순차적으로 적층된 표시기판(DP), 컬러필터층(CFL), 및 보호층(PTL)을 포함한다.
표시기판(DP)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시한다. 본 실시예에서, 표시기판(DP)은 제3 방향(DR3)을 향하여 영상이 표시되는 표시면이 구비된다.
표시기판(DP)은 다양한 표시패널일 수 있다. 예를 들어, 표시기판(DP)은 액정 표시패널(Liquid crystal display panel), 유기발광표시패널(organic light emitting display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), 또는 일렉트로웨팅 표시패널(electrowetting display panel)등이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표시기판(DP)은 유연하고, 박형화가 용이한 플렉서블 표시패널이 선택될 수 있다. 본 명세서에서 표시기판(DP)은 유기발광표시패널을 기준으로 설명한다.
표시기판(DP)은 표시층(DPL) 및 박막 봉지층(TFE)을 포함한다. 표시층(DPL)은 복수의 화소들(미도시)를 포함한다. 복수의 화소들은 전기적 신호를 인가 받아 영상을 생성한다.
도 3에는 복수의 화소들 중 i 번째 게이트 라인(GLi)과 j 번째 데이터 라인(DLj)에 연결된 일 화소(PX(i,j))를 예시적으로 도시하였다. 복수의 화소들 각각은 화소(PX(i,j))와 동일한 구조를 가질 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 화소(PX(i,j))의 구성이나 배열은 변경될 수 있다.
도 3을 참조하면, 화소(PX(i,j))는 i 번째 게이트 라인(GLi)으로부터 게이트 신호를 수신하고, j 번째 데이터 라인(DLj)으로부터 데이터 신호를 수신한다. 또한, 화소(PX(i,j))는 전원 라인(KL)으로부터 제1 전원전압(ELVDD)을 수신한다. 화소(PX(i,j))는 제1 박막 소자(TFT1), 제2 박막 소자(TFT2), 커패시터(Cap), 및 유기발광소자(OLED)를 포함한다.
제1 박막 소자(TFT1)는 i번째 게이트 라인(GLi)에 인가된 게이트 신호에 응답하여 j번째 데이터 라인(DLj)에 인가된 데이터 신호를 출력한다. 커패시터(Cap)는 상기 제1 박막 소자(TFT1)로부터 수신한 상기 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.
제2 박막 소자(TFT2)는 유기발광소자(OLED)에 연결된다. 제2 박막 소자(TFT2)는 커패시터(Cap)에 저장된 전하량에 대응하여 유기발광소자(OLED)에 흐르는 구동전류를 제어한다.
유기발광소자(OLED)는 제2 박막 소자(TFT2)에 연결된 제1 전극(미 도시) 및 제2 전원전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전극(미 도시)을 포함한다. 제2 전원전압(ELVSS)은 제1 전원전압(ELVDD)보다 낮은 레벨을 갖는다.
또한, 유기발광소자(OLED)는 적어도 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 유기발광층을 포함한다. 상기 유기발광소자(OLED)는 상기 제2 박막 소자(TFT2)의 턴-온 구간 동안 발광한다.
박막 봉지층(TFE)은 복수의 화소들을 밀봉한다. 박막 봉지층(TFE)은 무기막으로 구성되거나, 무기막/유기막이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 영상이 외부에서 시인되도록 대체로 투명한 특성을 가진다.
컬러필터층(CFL)은 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러패턴들(CP)을 포함한다. 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러패턴들(CP)은 동일한 층상에 배치된다. 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러패턴들(CP)은 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 배치되어 박막 봉지층(TFE)의 상면과 접촉한다.
블랙 매트릭스(BM)는 차광 물질로 구성될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 블랙 매트릭스(BM)에 입사되는 광을 흡수한다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)는 대체로 블랙 계열의 컬러를 가질 수 있다.
컬러패턴들(CP)은 적어도 두 개의 서로 다른 컬러를 가진 컬러패턴들을 포함한다. 본 실시예에서, 컬러패턴들(CP)은 각각이 서로 다른 컬러들을 가진 제1 컬러패턴(CP-R), 제2 컬러패턴(CP-G), 및 제3 컬러패턴(CP-B)을 포함한다.
컬러패턴들(CP) 중 인접하는 컬러패턴들은 서로 다른 컬러를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 서로 다른 컬러들을 가진 제1 컬러패턴(CP-R), 제2 컬러패턴(CP-G), 및 제3 컬러패턴(CP-B)은 제1 방향(DR1)을 따라 순차적으로 배열되어 서로 인접한다.
한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 컬러패턴들(CP)은 네 개 이상의 컬러를 가질 수도 있고, 인접하는 컬러패턴들 중 일부는 서로 동일한 컬러를 가질 수도 있다. 본 발명에 따른 컬러필터층(CFL)은 다양한 실시예를 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
보호층(PTL)은 컬러필터층(CFL) 상에 배치되어 컬러필터층(CFL)을 보호한다. 보호층(PTL)은 제3 방향(D3)을 향해 정의되는 상부에 평탄면을 제공한다. 평탄면은 표시장치(DP)의 전면에 대응된다. 한편, 이는 예시적으로 기재된 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 있어서, 보호층(PTL)은 생략될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일부들을 각각 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터층의 일 부분을 도시한 평면도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 제1 박막 소자(TFT1) 및 커패시터(Cap)가 포함된 영역의 단면도이고, 도 4b는 도 3에 도시된 제2 박막 소자(TFT2) 및 유기발광소자(OLED)가 포함된 영역의 단면도이다.
이하, 도 4a 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 표시장치(DS)의 층구조에 대하여 구체적으로 살펴본다. 한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 표시층(DPL)은 베이스층(SUB), 제1 박막 소자(TFT1), 제2 박막 소자(TFT2), 커패시터(Cap), 및 유기발광소자(OLED)를 포함한다. 베이스층(SUB)은 유리 기판, 금속 기판, 및 플렉서블한 플라스틱 기판을 포함한다.
베이스층(SUB) 상에 제1 박막 소자(TFT1)의 반도체 패턴(AL1, 이하 제1 반도체 패턴), 제2 박막 소자(TFT2)의 반도체 패턴(AL2, 이하 제2 반도체 패턴), 및 제1 절연층(10)이 배치된다. 제1 절연층(10)은 제1 반도체 패턴(AL1)과 제2 반도체 패턴(AL2)을 커버한다. 한편, 제1 절연층(10) 상에는 커패시터(Cap)의 제1 전극(CE1)이 배치될 수 있다.
제1 절연층(10) 상에 제1 박막 소자(TFT1)의 제어 전극(GE1, 이하, 제1 제어 전극), 제2 박막 소자(TFT2)의 제어 전극(GE2, 이하, 제2 제어 전극), 및 제2 절연층(20)이 배치된다. 제2 절연층(20)은 제1 제어 전극(GE1)과 제2 제어 전극(GE2)을 커버한다.
제1 절연층(10) 및 제2 절연층(20) 각각은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다. 제1 절연층(10) 및 제2 절연층(20) 각각은 복수의 박막들을 포함할 수 있다.
제2 절연층(20) 상에 제1 박막 소자(TFT1)의 입력 전극(SE1, 이하, 제1 입력 전극)과 출력 전극(DE1, 이하, 제1 출력 전극), 제2 박막 소자(TFT2)의 입력 전극(SE2, 이하, 제2 입력 전극)과 출력 전극(DE2, 이하, 제2 출력 전극), 및 제3 절연층(30)이 배치된다.
한편, 제2 절연층(20) 상에는 커패시터(Cap)의 제2 전극(CE2)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(30)은 제1 입력 전극(SE1), 제1 출력 전극(DE1), 제2 입력 전극(SE2), 제2 출력 전극(DE2), 및 제2 전극(CE2)을 커버한다.
제1 입력 전극(SE1) 및 제1 출력 전극(DE1)은 제2 절연층(20) 및 제3 절연층(30)을 관통하는 제1 관통홀(CH1) 및 제2 관통홀(CH2)을 통해 제1 반도체 패턴(AL1)에 각각 연결된다. 동일한 방식으로, 제2 입력 전극(SE2) 및 제2 출력 전극(DE2)은 제2 절연층(20) 및 제3 절연층(30)을 관통하는 제3 관통홀(CH3) 및 제4 관통홀(CH4)을 통해 제2 반도체 패턴(AL2)에 각각 연결된다.
제3 절연층(30) 상에는 유기발광소자(OLED) 및 화소 정의막(PDL)이 배치된다. 화소 정의막(PDL)은 제3 절연층(30) 중 유기발광소자(OLED)와 중첩하는 영역을 노출시킨다. 화소 정의막(PDL)은 실질적으로 발광 영역을 정의한다.
유기발광소자(OLED)는 애노드 전극(AE), 발광패턴(EML), 캐소드 전극(CE), 캐소드 전극(AE)과 발광패턴(EML) 사이에 정의된 정공 수송 영역(CL1, 또는 제1 공통층), 및 발광패턴(EML)과 애노드 전극(CE) 사이에 정의된 전자 수송 영역(CL2, 또는 제2 공통층)을 포함한다.
애노드 전극(AE)은 제3 절연층(30) 상에 배치된다. 애노드 전극(AE)은 복수로 구비되어 각각 복수의 발광 영역들에 중첩하도록 배치된다. 화소 정의막(PDL)은 애노드 전극(AE) 상에 배치되고, 애노드 전극(AE)의 적어도 일부를 노출시킨다. 한편, 애노드 전극(AE)은 제3 절연층(30)에 정의된 제5 관통홀(CH5)을 통해 제2 출력 전극(DE2)에 연결된다.
정공 수송 영역(CL1)은 애노드 전극(AE) 상에 배치되어 애노드 전극(AE) 및 화소 정의막(PDL)을 커버한다. 정공 수송 영역(CL1)은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 단일층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
발광패턴(EML)은 정공 수송 영역(CL1) 상에 배치된다. 발광패턴(EML)은 복수로 구비되어 발광영역들 각각에 중첩한다. 발광패턴(EML)은 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다. 발광패턴(EML)은 하나의 컬러를 가진 광을 생성하거나, 적어도 둘 이상의 컬러가 혼합된 광을 생성할 수 있다.
전자 수송 영역(CL2)은 발광패턴(EML) 상에 배치되어 발광패턴(EML) 및 정공 수송 영역(CL1)을 커버한다. 전자 수송 영역(CL2)은 전자 수송 물질 및 전자 주입 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 전자 수송 영역(CL2)은 전자 수송 물질을 포함하는 전자 수송층이거나, 전자 수송 물질 및 전자 주입 물질을 포함하는 전자 주입/수송 단일층일 수 있다.
캐소드 전극(CE)은 전자 수송 영역(CL2) 상에 배치되어 애노드 전극(AE)과 대향한다. 캐소드 전극(CE)은 전자 주입이 용이하도록 낮은 일함수를 가진 물질로 구성될 수 있다.
캐소드 전극(CE) 및 애노드 전극(AE)은 발광 방식에 따라 다른 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 표시장치가 전면 발광형인 경우 캐소드 전극(CE)은 투과형 전극이고, 애노드 전극(AE)은 반사형 전극일 수 있다.
또는, 예를 들어, 본 발명에 따른 표시장치가 배면 발광형인 경우 캐소드 전극(CE)은 반사형 전극이고, 애노드 전극(AE)은 투과형 전극일 수 있다. 본 발명에 따른 표시장치는 다양한 구조의 유기발광소자를 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
캐소드 전극(CE) 상에 박막 봉지층(TFE)이 배치된다. 박막 봉지층(TFE)은 캐소드 전극(CE) 전면을 커버하여 유기발광소자(OLED)를 밀봉한다.
박막 봉지층(TFE)은 1 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 표시기판(DP)은 박막 봉지층(TFE)을 포함함으로써, 박형 표시장치를 구현할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 복수의 무기막들을 포함할 수 있다. 무기막들 각각은 실리콘 나이트라이드 및 실리콘 옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 박막 봉지층(TFE)은 무기막들 사이에 배치된 또 다른 기능층을 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)는 비 발광영역에 중첩하고, 컬러패턴들(CP)은 발광영역들 각각에 중첩한다. 블랙 매트릭스(BM)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 평면상에서 격자형상을 가질 수 있다.
블랙 매트릭스(BM)에는 발광영역들(LA)에 대응하는 복수의 영역을 각각 노출시키는 복수의 개구부가 정의된다. 복수의 개구부에는 컬러패턴들(CP)이 충진된다.
블랙 매트릭스(BM)는 광 흡수율이 높은 유기물질을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 예를 들어, 검정색 안료 또는 검정색 염료를 포함할 수 있다.
컬러패턴들(CP)은 발광영역들(LA)에 대응하는 영역에 각각 배치된다. 이에 따라, 컬러패턴들(CP)은 매트릭스 형상으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
컬러패턴들(CP) 각각은 서로 다른 컬러를 가질 수 있다. 컬러패턴들(CP) 중 인접하는 컬러패턴들 각각은 서로 다른 컬러를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 배열된 제1 컬러패턴(CP-R)은 레드, 제2 컬러패턴(CP-G)은 그린, 및 제3 컬러패턴(CP-B)은 블루 컬러를 가질 수 있다.
다시 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)는 비 발광영역(NDA)에 배치된 제1 박막 소자(TFT1), 커패시터(Cap), 및 제2 박막 소자(TFT2)에 중첩한다. 또한, 컬러패턴들(CP) 각각은 발광영역(LA)에 배치된 유기발광소자(OLED)에 중첩할 수 있다.
한편, 컬러패턴들(CP) 각각의 두께는 블랙 매트릭스(BM)의 두께와 다를 수 있다. 예를 들어, 도 4b를 참조하면, 어느 하나의 컬러패턴(CP-G)이 두께(THCP)는 블랙 매트릭스(BM)의 두께(THBM)보다 작다.
본 발명에 따른 컬러패턴들(CP)은 용액 공정을 통해 형성된다. 컬러패턴들(CP)은 액상으로 제공된 후 건조되면서 수분이 제거되고, 이에 따라 컬러패턴들(CP) 각각의 두께는 인접한 블랙 매트릭스(BM)의 두께보다 작을 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.
다시 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 보호층(PTL)은 컬러필터층(CFL) 상에 배치되어 컬러패턴들(CP)과 블랙 매트릭스(BM)를 커버한다. 보호층(PTL)은 컬러필터층(CFL)을 보호하고 상부에 평탄면을 제공한다.
상술한 바와 같이, 컬러패턴들(CP)과 블랙 매트릭스(BM) 각각의 두께가 서로 다르므로, 컬러필터층(CFL)은 다소 불균일한 상면을 형성할 수 있다. 보호층(PTL)은 컬러필터층(CFL)에 의해 형성될 수 있는 불 균일한 표면을 개선한다. 이에 따라, 사용자는 컬러필터층(CFL)의 표면에 상관없이 균일한 평탄면에 표시된 영상을 시인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 일 부분을 간략히 도시한 단면도이다. 도 6에는 본 발명의 용이한 설명을 위해 표시장치(DS)를 하나의 발광영역(LA2)을 기준으로 일부 구성들을 생략하여 도시하였다.
예를 들어, 도 6의 유기발광소자(OLED)는 실질적으로 유기발광층(EML: 도 4b 참조)에 해당된다. 한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
도 6에는 표시장치(DS)에 나타날 수 있는 광 경로들을 간단히 도시하였다. 도 6에 도시된 것과 같이, 표시장치(DS)는 적어도 세 개의 광들의 영향을 받는다.
내부광(L-EL)은 표시장치(DS)는 내부에서 생성되어 제3 방향(DR3)을 향하여 외부로 방출된다. 외부 광(L-IN)은 표시장치(DS)에 입사되고, 반사광(L-RF)은 외부 광(L-IN) 중 표시장치(DS)로부터 반사되어 출사된다.
유기발광소자(OLED)는 소정의 컬러를 가진 내부광(L-EL)을 생성하여 외부로 방출한다. 이때, 유기발광소자(OLED)가 생성하는 내부광(L-EL)의 컬러는 해당 유기발광소자(OLED)에 중첩하는 컬러패턴이 가진 컬러와 실질적으로 동일할 수 있다.
예를 들어, 유기발광소자(OLED)는 그린 컬러의 광(L-EL)을 방출하고, 컬러패턴(CP-G)은 광(L-EL)의 그린 컬러와 실질적으로 동일한 그린 컬러를 가질 수 있다. 한편, 내부광(L-EL)은 박막 봉지층(TFE), 컬러필터층(CFL), 및 보호층(PTL)을 통과하면서 박막 봉지층(TFE), 컬러필터층(CFL), 및 보호층(PTL)에 의해 부분적으로 흡수될 수 있다.
외부 광(L-IN)은 가시 광일 수 있다. 외부 광(L-IN) 중 제1 부분 광(La)은 보호층(PTL)의 표면으로부터 그대로 반사될 수 있다. 표면으로부터 반사되지 않고 보호층(PTL) 내부로 진입하더라도, 이 중 제2 부분 광(Lb)은 보호층(PTL)에 의해 흡수될 수 있다.
외부 광(L-IN) 중 제3 부분 광(Lc)은 컬러패턴(CP-G)을 통과하여 유기발광소자(OLED)에 입사될 수 있다. 이때, 제3 부분 광(Lc)은 컬러패턴(CP-G)을 통과한 광 중 박막 봉지층(TFE)에 일부가 흡수되어 소멸된 광일 수 있다.
가시 광은 일반적으로 약 550㎚ 내지 약 750㎚의 레드 파장 영역, 약 480㎚ 내지 약 550㎚의 그린 파장 영역, 및 약 350㎚ 내지 약 480㎚의 블루 파장 영역으로 구분될 수 있다.
상술한 바와 같이, 컬러패턴(CP-G)은 그린 컬러를 가지므로, 컬러패턴(CP-G)은 그린 파장을 가진 광만을 통과시킨다. 이에 따라, 외부 광(L-IN) 중 제3 부분 광(Lc)은 그린 컬러의 파장을 가진다. 유기발광소자(OLED)에 제3 부분 광(Lc) 중 적어도 일부는 반사되어 제4 부분 광(Ld)을 형성한다.
제4 부분 광(Ld)은 다시 박막 봉지층(TFE), 컬러패턴(CP-G), 및 보호층(PTL)을 통해 외부로 방출되고, 반사광(L-RF)으로 시인된다. 즉, 제4 부분 광(Ld)은 유기발광소자(OLED)로부터 반사된 직후의 광이고, 반사광(L-RF)은 박막 봉지층(TFE), 컬러패턴(CP-G), 및 보호층(PTL)을 거쳐 외부로 방출된 광일 수 있다. 이때, 제4 부분 광(Ld)은 박막 봉지층(TFE), 컬러패턴(CP-G), 및 보호층(PTL)에 의해 부분적으로 흡수될 수 있다.
이에 따라, 반사광(L-RF)은 제4 부분 광(Ld)보다 낮은 세기(intensity)를 가질 수 있다. 또한, 반사광(L-RF)은 외부광(L-IN)에 비해 약 15% 이하의 세기(intensity)를 가질 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 표시장치는 컬러필터층(CFL)을 더 포함함으로써, 외부광 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.
한편, 편광필름 또는 위상차 필름과 같은 광학필름은 내부광(L-EL)을 굴절시키거나 반사시켜 일반적으로 표시장치의 광효율을 저하시킬 수 있다. 본 발명에 따른 표시장치(DS)는 광학필름을 생략하여 광효율을 향상시키면서도 컬러필터층(CFL)을 포함함으로써 외부광 반사율을 저하시켜 결과적으로 시인성이 향상된 표시장치(DS)를 제공할 수 있다.
한편, 광학필름은 일반적으로 필름 형태로 제공되므로, 소정의 두께 이상의 두께를 가진다. 또한, 광학필름을 표시장치에 적용시키기 위해서는 접착층이 추가적으로 필요할 수 있다. 이에 따라, 표시장치의 두께가 증가되어 표시장치의 유연성에 영향을 미칠 수 있다.
이와 달리, 컬러필터층은 표시기판(DPL) 상에 직접 배치되고, 패터닝 공정 등을 통해 형성될 수 있어 광학 필름의 두께보다 낮은 두께를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면 하나의 컬러필터층(CFL)을 포함함으로써 광학필름을 제거할 수 있어 표시장치(DS)의 두께를 감소시킬 수 있다.
일반적으로 두께가 감소되면 유연성이 증가한다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 박형 표시장치를 구현할 수 있고, 자유자재로 구부리거나 접을 수 있는 폴더블 표시장치를 용이하게 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다. 도 8a 내지 도 8h는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다. 이하, 도 7 내지 도 8h를 참조하여 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 대해 설명한다.
도 7 및 도 8a에 도시된 것과 같이, 표시장치 제조방법은 표시기판을 제공하는 단계(S100) 및 컬러필터층을 형성하는 단계(S200)를 포함한다. 용이한 설명을 위해 표시기판(DP)은 일부 구성들만 포함되도록 도시되었다.
도 7, 도 8b, 및 도 8c를 참조하면, 표시기판에 블랙 매트릭스를 형성(S210)한다. 블랙 매트릭스(BM)는 다양한 공정을 통해 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 블랙 매트릭스(BM)는 포토 공정을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)의 패턴 정밀도 및 안정성이 향상되어 추후 공정에서 격벽으로서의 역할을 할 수 있다.
먼저, 박막 봉지층(TFE) 상에 감광물질을 도포하여 감광막(PS)을 형성한다. 이후, 감광막(PS) 상에 복수의 투과영역들(TA) 및 차광영역(SA)이 구비된 마스크(MSK)를 배치시키고, 감광막(PS)을 패터닝하여 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다.
광(LS)은 마스크(MSK)를 통해 선택적으로 투과되어 감광막(PS)에 입사된다. 본 실시예에서, 감광막(PS)은 포지티브형(positive type)일 수 있다. 이에 따라, 감광막(PS) 중 투과영역들(TA)에 대응하는 영역은 광(LS)에 의해 가교된다. 이후, 현상액을 이용한 현상(develop)공정을 통해 차광영역(SA)에 대응하는 영역은 제거되고, 가교된 부분은 잔존하여 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다.
한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명에 따른 감광막(PS)은 네가티브형(negative type)일 수도 있다. 이때, 블랙 매트릭스는 블랙 매트릭스 형상에 대응되는 투과영역들이 정의된 마스크를 통해 형성될 수 있다.
한편, 도 8d에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 표시장치 제조방법은 플라즈마 처리 공정을 더 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)에 플라즈마(PL) 처리를 진행하여 블랙 매트릭스를 표면 처리할 수 있다.
이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)의 열적 안정성이 높아져 이후 용액 공정으로 진행되는 컬러패턴 형성 공정에서 컬러 용액을 안정적으로 가두어둘 수 있다. 또한, 컬러 용액과의 접착력을 향상시켜 컬러패턴들을 안정적으로 형성시킬 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 플라즈마 처리 공정은 생략될 수도 있다.
도 7, 도 8e 내지 도 8h를 참조하면, 표시기판에 컬러패턴을 형성(S220)한다. 컬러패턴(CP)은 포토 공정 외의 다양한 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 드롭 공정(dropping) 또는 잉크젯 공정(ink-jetting)과 같은 용액(solution) 공정 통해 형성될 수 있다. 또는, 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 염색법, 프린팅(printting) 공정, 또는 전기 증착법을 통해 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 잉크젯 공정을 통해 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)을 형성하는 과정을 예시적으로 설명한다. 한편, 본 실시예에서, 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 박막 봉지층(TFE) 상에 직접 형성된다.
도 8e에 도시된 것과 같이, 블랙 매트릭스(BM)에 의해 노출된 영역들 각각에 컬러 용액을 제공한다. 블랙 매트릭스(BM)는 잉크젯 공정에서 컬러 용액을 가두는 댐 역할을 한다.
예를 들어, 제1 노즐(LZ-R)은 제1 컬러용액(LQ-R)을 제1 개구부(BM-OP1)에 제공한다. 제2 노즐(LZ-G)은 제2 컬러용액(LQ-G)을 제2 개구부(BM-OP2)에 제공한다. 제3 노즐(LZ-B)은 제3 컬러용액(LQ-B)을 제3 개구부(BM-OP3)에 제공한다.
본 실시예에서, 제1 내지 제3 컬러용액들(LQ-R, LQ-G, LQ-B) 각각은 서로 다른 컬러를 가진다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)에 의해 노출된 영역들 각각에는 서로 구별되는 제1 내지 제3 노즐들(LZ-R, LZ-G, LZ-B)이 제공된다.
한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시기판(DP)에는 동일한 컬러의 컬러용액들이 제공될 수 있고, 이에 따라, 하나의 노즐이 이용될 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법은 4 개 이상의 노즐이 제공될 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
이후, 도 8f 및 도 8g에 도시된 것과 같이, 블랙 매트릭스(BM)가 형성하는 개구부들 각각에 충진된 복수의 컬러 용액층(LQ-R, LQ-G, LQ-B)을 건조시켜 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)을 형성한다. 도 8f에는 컬러 용액층에 열(HT)을 제공하여 경화시키는 공정을 도시하였다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명에 따른 건조 공정은 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
건조 공정은 약 150도(℃) 이하의 온도 하에서 진행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 약 100도(℃)의 열로 복수의 컬러 용액층(LQ-R, LQ-G, LQ-B)을 건조 및 경화시켜 형성될 수 있다. 이에 따라, 건조 공정 동안 유기발광소자들(OLED)의 손상을 방지할 수 있어 공정상의 안정성이 향상된다.
복수의 컬러 용액층(LQ-R, LQ-G, LQ-B)은 경화되면서 용액층 내에 포함된 수분 등이 제거될 수 있다. 이에 따라, 복수의 컬러 용액층(LQ-R, LQ-G, LQ-B)은 경화 전 후의 두께가 달라질 수 있다. 구체적으로, 복수의 컬러 용액층(LQ-R, LQ-G, LQ-B) 각각의 두께는 대응되는 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B) 각각의 두께보다 클 수 있다.
또한, 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B) 각각의 두께(THCP)는 블랙 매트릭스(BM) 중 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)에 인접한 부분의 두께(THBM)보다 작을 수 있다. 본 발명에 따른 블랙 매트릭스(BM)와 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 서로 다른 공정을 통해 형성되고, 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 잉크젯 공정을 통해 형성되므로, 블랙 매트릭스(BM)와 컬러패턴들(CP-R, CP-G, CP-B)은 실질적으로 다른 두께를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치 제조방법은 블랙 매트릭스를 포토 공정을 통해 형성하고, 컬러패턴들을 포토공정과 다른 잉크젯 공정을 통해 형성한다. 이에 따라, 포토 공정에서 요구되는 고온에서 진행되는 프리 베이크(pre-bake) 공정이나 현상액에 의해 노출되는 현상(develop)공정, 및 이후 진행되는 포스트 베이크(post-bake) 공정이 생략될 수 있다.
포토 공정의 포스트 베이크 공정의 경우, 약 220도(℃) 이상의 고온에서 수십 분간 표시기판이 노출된다. 이와 달리, 본 발명에 따른 표시장치 제조방법은 약 100도(℃) 이하의 경화 공정 외에 다른 고온 공정은 요구되지 않아 유기층이 고온에 의해 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치 제조방법은 컬러패턴들을 형성하기 위해 별도의 현상 공정이나, 현상 공정 전에 시행되는 소프트 베이킹나 하드 베이킹을 포함하는 열 경화 공정이 추가로 요구되지 않아 공정 시간이나 비용이 절감될 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스 형성을 위한 한 번의 포토 공정만 진행되므로, 복수 회 포토 공정에 따른 표시기판(DP)의 손상이 감소될 수 있어 신뢰성이 향상된다.
한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 도시되지 않았으나, 컬러패턴(CP)은 포토 공정과 다른 염색법 또는 전기증착법에 의해 형성될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
이후, 도 8h에 도시된 것과 같이, 컬러필터층(CFL) 상에 보호층(PTL)을 형성한다. 보호층(PTL)은 절연 물질을 컬러필터층(CFL) 상에 증착하여 형성한다. 보호층(PTL)은 컬러필터층(CFL)에 형성된 불균일한 상면을 커버하고, 균일한 평탄면을 상부에 제공하도록 소정의 두께 이상의 두께를 가질 수 있다.
이상 실시 예를 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. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DS: 표시장치 DPL: 표시기판
CFL: 컬러필터층 PTL: 보호층
BM: 블랙 매트릭스 CP: 컬러패턴들

Claims (16)

  1. 복수의 발광영역들 및 상기 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는 베이스층, 상기 베이스층 상에 형성된 유기발광소자, 및 상기 유기발광소자를 커버하는 봉지층이 형성된 표시기판을 제공하는 단계;
    상기 봉지층과 접촉하고, 상기 비 발광영역에 중첩하고, 상기 발광영역들을 노출시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 및
    상기 봉지층과 접촉하고, 상기 발광영역들에 각각 중첩하는 복수의 컬러패턴들을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 컬러패턴들은 용액 공정을 통해 형성되고,
    상기 봉지층에서부터 상기 컬러패턴들 각각의 두께는, 상기 봉지층에서부터 상기 블랙 매트릭스까지의 두께보다 작게 형성되는 표시장치 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 용액 공정은 잉크젯(ink-jet) 공정인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 포토(photolithography) 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는,
    상기 봉지층 상에 감광물질을 도포하여 감광층을 형성하는 단계;
    마스크를 이용하여 상기 감광층 상에 선택적으로 광을 조사하는 단계;
    상기 감광층을 경화(bake)시키는 단계; 및
    상기 블랙 매트릭스가 형성되도록 감광층을 현상(develop)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는,
    상기 봉지층에 플라즈마(plasma)를 제공하여 상기 블랙 매트릭스를 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러패턴들을 형성하는 단계는,
    복수의 컬러 용액층들이 형성되도록 상기 블랙 매트릭스에 의해 노출된 복수의 영역 각각에 컬러 용액을 제공하는 단계;
    상기 컬러패턴들이 형성되도록 상기 컬러 용액층들을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 컬러 용액층들은 열에 의해 건조되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 열의 온도는 150도(℃) 이하인 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 컬러패턴들 각각의 두께는 상기 컬러 용액층들 각각의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 발광영역들 중 인접한 발광영역들에 각각 중첩하는 컬러 용액층들은 서로 다른 컬러를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 유기발광소자 상에 무기 물질을 증착하여 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치 제조방법.
  12. 삭제
  13. 복수의 발광영역들 및 상기 발광영역들에 인접한 비 발광영역으로 구분되는베이스층, 상기 베이스층 상에 형성된 유기발광소자, 및 상기 유기발광소자를 커버하는 봉지층을 포함하는 표시기판; 및
    상기 봉지층 상에 직접 배치되고 상기 비 발광영역에 중첩하는 블랙 매트릭스, 및 상기 봉지층 상에 직접 배치되고 상기 발광영역들에 중첩하는 복수의 컬러패턴들을 포함하는 컬러필터층을 포함하고,
    상기 봉지층에서부터 상기 컬러패턴들 중 어느 하나의 컬러패턴의 두께는, 상기 봉지층에서부터 상기 블랙 매트릭스 중 상기 어느 하나의 컬러패턴을 에워싸는 부분의 두께보다 작은 표시장치.
  14. 삭제
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 봉지층은 1㎛ 내지 10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 컬러필터층 상에 배치되고, 상부에 평탄면을 제공하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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