KR20200136547A - 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20200136547A
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김선호
이선희
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 기판 상의 표시층을 덮는 박막봉지층으로서, 발광부를 덮는 제1유기막과, 비발광부를 덮으며 제1유기막과는 이격된 제2유기막 및, 제1유기막과 상기 제2유기막 사이에 배치되는 제1무기막을 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제조방법{Display apparatus and the manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예들은 디스플레이 장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
예컨대, 유기 발광 표시 장치와 같은 디스플레이 장치는 유연하게 변형되는 특성을 갖출 수 있으며, 따라서 휴대의 편의성을 위해 이를 폴딩 가능한 구조로 만들 수 있다.
한편, 디스플레이 장치는 외부로부터 수분이나 산소 등의 침투를 차단시키기 위해 박막봉지층을 포함할 수 있다. 일반적으로 박막봉지층은 무기막과 유기막이 적어도 한 층씩 적층된 구성을 가질 수 있다. 상기 수분과 산소의 침투를 차단하는 역할은 주로 상기 무기막이 수행하고, 상기 유기막은 무기막의 응력을 해소해주면서 무기막 상에 있을 수 있는 미세 입자를 덮어주는 역할을 주로 한다.
그런데, 이러한 디스플레이 장치를 계속 폴딩 및 언폴딩하며 사용하다 보면, 폴딩부에 응력이 반복적으로 가해지면서 크랙이 발생할 수 있으며, 이 크랙이 점차 전파되면 결국 정상적인 작동이 안 될 정도로 제품에 손상을 입힐 수 있다. 특히, 박막봉지층의 무기막에서 크랙이 시작되는 경우가 빈발하고 있어서 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들은 이러한 박막봉지층에서의 크랙의 발생과 전파를 억제할 수 있도록 개선된 디스플레이 장치와 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판과, 복수의 발광부 및 상기 각 발광부를 주변의 비발광부를 구비하여 상기 기판 상에 배치된 표시층 및, 상기 표시층을 덮는 박막봉지층을 포함하며, 상기 박막봉지층은, 상기 발광부를 덮는 제1유기막과, 상기 비발광부를 덮으며 상기 제1유기막과는 이격된 제2유기막 및, 상기 제1유기막과 상기 제2유기막 사이에 배치되는 제1무기막을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기 제1유기막과 상기 제2유기막 및 상기 제1무기막은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 어느 하나는 상기 표시층에 더 가까우면서 상기 제1무기막에 의해 덮이는 내측 유기막이 되고, 다른 하나는 상기 표시층에서 상대적으로 더 먼 외측 유기막이 되며, 상기 제1무기막은 상기 내측 유기막의 유무에 따라 상기 내측 유기막이 있는 부위는 돌출되고 없는 부위는 오목한 주름 패턴을 가질 수 있다.
상기 제1유기막이 상기 내측 유기막이 되고, 상기 제2유기막이 상기 외측 유기막이 될 수 있다.
상기 제2유기막이 상기 내측 유기막이 되고, 상기 제1유기막이 상기 외측 유기막이 될 수 있다.
상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 따라 섬 형태의 다수 개로 분리될 수도 있고, 상기 주름 패턴을 넘어서 하나로 연결될 수도 있다.
상기 박막봉지층의 최외곽층으로 제2무기막이 더 구비될 수 있다.
상기 제1무기막과 상기 제2무기막이 직접 컨택하는 영역이 있을 수 있다.
상기 박막봉지층에 상기 표시층과 직접 접하는 층으로 가스차단막이 더 구비될 수 있다.
상기 가스차단막은 유기막과 무기막 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 가스차단막은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 기판 상에 복수의 발광부 및 상기 각 발광부를 주변의 비발광부를 구비한 표시층을 형성하는 단계 및, 상기 표시층을 덮는 박막봉지층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 박막봉지층을 형성하는 단계는, 상기 발광부를 덮는 제1유기막을 형성하는 단계와, 상기 비발광부를 덮으며 상기 제1유기막과는 이격된 제2유기막을 형성하는 단계 및, 상기 제1유기막과 상기 제2유기막 사이에 제1무기막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제1유기막과 상기 제2유기막 및 상기 제1무기막을 서로 다른 층에 배치할 수 있다.
상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 어느 하나를 상기 표시층에 더 가까운 내측 유기막으로 형성하고, 상기 제1무기막으로 상기 내측 유기막 위에서 상기 표시층 전체를 덮어서 상기 내측 유기막이 있는 부위는 돌출되고 없는 부위는 오목한 주름 패턴이 생기도록 하며, 상기 제1무기막 위의 상기 오목한 부위에 상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 나머지 하나를 외측 유기막으로 형성할 수 있다.
상기 제1유기막을 상기 내측 유기막으로 형성하고, 상기 제2유기막을 상기 외측 유기막으로 형성할 수 있다.
상기 제2유기막을 상기 내측 유기막으로 형성하고, 상기 제1유기막을 상기 외측 유기막으로 형성할 수 있다.
상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 따라 섬 형태의 다수 개로 분리될 수도 있고, 상기 주름 패턴을 넘어서 하나로 연결될 수도 있다.
상기 박막봉지층의 최외곽층으로 제2무기막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1무기막과 상기 제2무기막이 직접 컨택하는 영역이 있을 수 있다.
상기 박막봉지층에 상기 표시층과 직접 접하는 층으로 가스차단막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가스차단막은 유기막과 무기막 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 가스차단막은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치와 그 제조방법에 의하면, 폴딩과 언폴딩 동작을 반복해도 박막봉지층에서 크랙이 발생하고 전파되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있게 되며, 따라서 제품의 품질을 안정화시킬 수 있게 된다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 폴딩 상태를 묘사한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 한 화소 내부 구조를 보인 평면도 및 단면도이다.
도 4a는 도 3b에 도시된 박막봉지층의 세부 구조를 도시한 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 박막봉지층에서 유기막들의 배치 관계를 보인 평면도이다.
도 4c는 도 4b에 도시된 유기막 배치의 변형 가능한 구조를 보인 평면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4a에 도시된 박막봉지층의 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막봉지층의 구조를 도시한 단면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 박막봉지층에서 유기막들의 배치 관계를 보인 평면도이다.
도 6c는 도 6b에 도시된 유기막 배치의 변형 가능한 구조를 보인 평면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
각 구성요소의 설명에 있어서, 상에 또는 하에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상과 하는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상 및 하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 그 디스플레이 장치의 폴딩 상태를 도시한 것이다.
상기 디스플레이 장치는 유연하게 휘어질 수 있는 디스플레이 패널(100)을 구비하고 있다. 상기 디스플레이 패널(100)은 일반적으로 유연한 가요성 기판(110) 위에 화상을 구현하기 위한 다수의 화소(Px)들을 구비한 표시층(120)과, 그 표시층(120)을 덮어서 보호해주는 박막봉지층(130) 등이 적층된 구조로 이루어져 있으며, 단단한 글라스 기판 대신에 유연한 가요성 기판(110)을 사용하기 때문에 그 유연성이 허용하는 범위 내에서 자유롭게 접고 펴기를 할 수 있다. 따라서, 폴딩 상태에서는 도 2a와 같이 표시층(120)이 바깥으로 가는 아웃-폴딩이나, 도 2b와 같이 표시층(120)이 안쪽으로 가는 인-폴딩으로 접어둘 수가 있다. 그리고, 이 디스플레이 패널(100)은 케이스(미도시)에 의해 폴딩과 언폴딩이 가능하게 지지될 수 있다.
그런데, 상기한 폴딩과 언폴딩을 수행할 때마다 구부러졌다 펴졌다를 반복하는 디스플레이 패널(100)의 폴딩부에는 압축응력과 인장응력이 작용하게 된다. 즉, 도 2a나 도 2b와 같은 폴딩 상태가 되면, 폴딩부의 내측면에는 압축응력이 작용하고, 외곽면에는 인장응력이 작용한다. 이와 같이 서로 다른 방향의 응력이 반복적으로 작용하다 보면 응력이 작용하는 부근에 크랙이 발생하여 전파되기가 쉬워진다. 특히, 전술한 바와 같이 박막봉지층(130) 안의 무기막(133,134:도 4a 참조)에서 크랙이 시작되는 경우가 빈발하고 있어서 이에 대한 대책이 요구되고 있다
이러한 문제를 해소하기 위해 본 실시예에서는 도 3a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 박막봉지층(130)을 형성한다. 도 3b는 표시층(120)의 화소(Px) 구조를 먼저 설명하기 위해 박막봉지층(130)을 간소화해서 도시한 것이고, 도 4a 및 도 4b는 박막봉지층(130)의 세부 구조를 보이는 대신 화소(Px)의 구조를 간략하게 도시한 것이다.
먼저, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 박막봉지층(130)이 덮고 있는 표시층(120)의 한 화소(Px) 구조를 살펴보기로 한다. 도 3a는 한 화소(Px)의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도이다. 도 3a는 화소(Px)에 구비된 박막트랜지스터(T1~T7)와 커패시터(Cst)의 배치 구조를 보인 것이고, 도 3b가 박막트랜지스터(T1~T7)와 커패시터(Cst) 상의 발광부(122)와 박막봉지층(130)까지 볼 수 있도록 도시한 것이다.
도 3b를 보면, 각 화소(Px)는 화상을 구현하기 위한 발광이 일어나는 발광부(122)와, 각 발광부(122)를 둘러싸고 있는 비발광부(121)를 포함하고 있다.
우선 기판(110)은 휘어지고 구부러지며 접거나 돌돌 말 수 있는 플렉서블 재료로 형성된다. 기판(110)을 형성하는 플렉서블 소재는 초박형 유리, 금속 또는 플라스틱일 수 있다. 기판(110)이 플라스틱을 포함하는 경우, 기판(110)은 폴리이미드(PI)를 함유할 수 있다. 다른 예로서 기판(110)은 다른 종류의 플라스틱 재질을 함유할 수 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면서 표시층(120)의 화소(Px) 내부 구조를 살펴보기로 한다. 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 보상 박막트랜지스터(T3), 제1초기화 박막트랜지스터(T4), 동작제어 박막트랜지스터(T5), 발광제어 박막트랜지스터(T6) 및 제2초기화 박막트랜지스터(T7)는, 반도체층(1130)을 따라 배치된다. 반도체층(1130)은 도 3b에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에 위치하며, 반도체층(1130)의 아래에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드와 같은 무기물을 포함하는 버퍼층(2111)이 형성된다.
반도체층(1130)의 일부 영역들은, 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 보상 박막트랜지스터(T3), 제1초기화 박막트랜지스터(T4), 동작제어 박막트랜지스터(T5), 발광제어 박막트랜지스터(T6) 및 제2초기화 박막트랜지스터(T7)의 반도체층들에 해당한다. 바꾸어 말하면, 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 보상 박막트랜지스터(T3), 제1초기화 박막트랜지스터(T4), 동작제어 박막트랜지스터(T5), 발광제어 박막트랜지스터(T6) 및 제2초기화 박막트랜지스터(T7)의 반도체층들은 서로 연결되며 다양한 형상으로 굴곡진 것으로 이해할 수 있다. 도 3b에는 반도체층(1130) 중 일부 영역에 해당하는 구동 박막트랜지스터(T1)의 구동 반도체층(1130a), 보상 박막트랜지스터(T3)의 보상 반도체층(1130c), 및 발광제어 박막트랜지스터(T6) 의 발광제어 반도체층(1130f)을 도시한다.
반도체층(1130)은 채널영역 및 채널영역 양측의 소스영역 및 드레인영역을 포함하는데, 소스영역 및 드레인영역은 해당하는 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극으로 이해될 수 있다. 이하는 편의상, 소스영역 및 드레인영역을 각각 소스전극 및 드레인전극으로 부른다.
구동 박막트랜지스터(T1)는 구동 채널영역에 중첩하는 구동 게이트전극(G1) 및 구동 채널영역 양측의 구동 소스전극(S1) 및 구동 드레인전극(D1)을 포함한다. 구동 게이트전극(G1)과 중첩하는 구동 채널영역은 오메가 형상과 같이 절곡된 형상을 가짐으로써 좁은 공간 내에 긴 채널길이를 형성할 수 있다. 구동 채널영역의 길이가 긴 경우 게이트 전압의 구동 범위(driving range)가 넓어지게 되어 유기발광다이오드(OLED)에서 방출되는 빛의 계조를 보다 정교하게 제어할 수 있으며, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(T2)는 스위칭 채널영역에 중첩하는 스위칭 게이트전극(G2) 및 스위칭 채널영역 양측의 스위칭 소스전극(S2) 및 스위칭 드레인전극(D2)을 포함한다. 스위칭 드레인전극(D2)은 구동 소스전극(S1)과 연결될 수 있다.
보상 박막트랜지스터(T3)는 듀얼 박막트랜지스터로, 2개의 보상 채널영역에 중첩하는 보상 게이트전극(G3)들을 구비할 수 있으며, 양 측에 배치된 보상 소스전극(S3) 및 보상 드레인전극(D3)을 포함할 수 있다. 보상 박막트랜지스터(T3)는 후술할 노드연결선(1174)을 통해 구동 박막트랜지스터(T1)의 구동 게이트전극(G1)과 연결될 수 있다.
제1초기화 박막트랜지스터(T4)는 듀얼 박막트랜지스터로, 2개의 제1초기화 채널영역에 중첩하는 제1초기화 게이트전극(G4)을 구비하며, 양측에 배치된 제1초기화 소스전극(S4) 및 제1초기화 드레인전극(D4)을 포함할 수 있다.
동작제어 박막트랜지스터(T5)는 동작제어 채널영역에 중첩하는 동작제어 게이트전극(G5) 및 양측에 위치하는 동작제어 소스전극(S5) 및 동작제어 드레인전극(D5)을 포함할 수 있다. 동작제어 드레인전극(D5)은 구동 소스전극(S1)과 연결될 수 있다.
발광제어 박막트랜지스터(T6)는 발광제어 채널영역에 중첩하는 발광제어 게이트전극(G6), 및 양측에 위치하는 발광제어 소스전극(S6) 및 발광제어 드레인전극(D6)을 포함할 수 있다. 발광제어 소스전극(S6)은 구동 드레인전극(D1)과 연결될 수 있다.
제2초기화 박막트랜지스터(T7)는 제2초기화 채널영역에 중첩하는 제2초기화 게이트전극(G7), 및 양측에 위치하는 제2초기화 소스전극(S7) 및 제2초기화 드레인전극(D7)을 포함할 수 있다.
전술한 박막트랜지스터들은 신호라인(SWL, SIL, EL, DL), 초기화전압라인(VL) 및 구동전압라인(PL)에 연결될 수 있다.
전술한 반도체층(1130) 상에는 게이트 절연층(2141, 도 7b 참조)이 배치되고, 게이트 절연층(2141) 상에는 스캔라인(SWL), 이전 스캔라인(SIL), 발광제어라인(EL), 및 구동 게이트전극(G1)이 배치될 수 있다. 게이트 절연층(2141)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드와 같은 무기물을 포함할 수 있다. 스캔라인(SWL), 이전 스캔라인(SIL), 발광제어라인(EL), 및 구동 게이트전극(G1)은, 몰리브데늄(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금과 같은 금속을 포함할 수 있다.
스캔라인(SWL)은 x방향을 따라 연장될 수 있다. 스캔라인(SWL)의 일 영역들은 스위칭 및 보상 게이트전극(G2, G3)에 해당할 수 있다. 예컨대, 스캔라인(SWL) 중 스위칭 및 보상 박막트랜지스터(T2, T3)의 채널영역들과 중첩하는 영역이 각각 스위칭 및 보상 게이트전극(G2, G3)일 수 있다.
이전 스캔라인(SIL)은 x방향을 따라 연장되되, 일부 영역들은 각각 제1 및 제2초기화 게이트전극(G4, G7)에 해당할 수 있다. 예컨대, 이전 스캔라인(SIL) 중 제1 및 제2초기화 구동 박막트랜지스터(T4, T7)의 채널영역들과 중첩하는 영역이 각각 제1 및 제2초기화 게이트전극(G4, G7)일 수 있다.
발광제어라인(EL)은 x방향을 따라 연장된다. 발광제어라인(EL)의 일 영역들은 각각 동작제어 및 발광제어 게이트전극(G5, G6)에 해당할 수 있다. 예컨대, 발광제어라인(EL) 중 동작제어 및 발광제어 구동박막트랜지스터(T6, T7)의 채널영역들과 중첩하는 영역이 각각 동작제어 및 발광제어 게이트전극(G5, G6)일 수 있다.
구동 게이트전극(G1)은 아일랜드 타입의 전극으로, 노드연결선(1174)을 통해 보상 박막트랜지스터(T3)와 연결될 수 있다.
전술한 스캔라인(SWL), 이전 스캔라인(SIL), 발광제어라인(EL), 및 구동 게이트전극(G1) 상에는 무기물을 포함하는 제1층간절연층(2143, 도 7b)을 사이에 두고 초기화전압라인(VL), 및 전극전압라인(HL)이 배치될 수 있다.
초기화전압라인(VL)은 x방향으로 연장된다. 초기화전압라인(VL)은 초기화연결선(1173)을 통해 제1 및 제2초기화 구동 박막트랜지스터(T4, T7)에 연결될 수 있다.
초기화전압라인(VL)은 제1층간절연층(2143) 상에 배치될 수도 있으며, 평탄화 절연층(2180) 상에 화소전극(210)과 동일한 물질로 배치될 수도 있다.
전극전압라인(HL)은 도 3a에 도시된 바와 같이 데이터라인(DL) 및 구동전압라인(PL)과 교차하도록 x방향을 따라 연장될 수 있다. 전극전압라인(HL)의 일부는 구동 게이트전극(G1)의 적어도 일부를 커버하며, 구동 게이트전극(G1)과 함께 스토리지 커패시터(Cst)를 형성할 수 있다. 예컨대, 구동 게이트전극(G1)은 스토리지 커패시터(Cst)의 제1스토리지 축전판(Cst1)이 되고 전극전압라인(HL)의 일부는 스토리지 커패시터(Cst)의 제2스토리지 축전판(Cst2)이 될 수 있다.
구동전압라인(PL) 및 제2스토리지 축전판(Cst2)은 구동전압라인(PL)과 전기적으로 연결된다. 이와 관련하여, 도 3a는 전극전압라인(HL)이 전극전압라인(HL) 상에 배치된 구동전압라인(PL)과 콘택홀(1158)을 통해 접속된 것을 도시한다. 전극전압라인(HL)은 구동전압라인(PL)과 동일한 전압 레벨(정전압, 예 +5V)을 가질 수 있다. 전극전압라인(HL)은 일종의 횡방향 구동전압라인으로 이해할 수 있다.
구동전압라인(PL)은 y방향을 따라 연장되고, 구동전압라인(PL)과 전기적으로 연결된 전극전압라인(HL)은 y방향에 교차하는 x방향을 따라 연장되므로, 표시영역에서 복수의 구동전압라인(PL)들과 전극전압라인(HL)들은 그물 구조(mesh structure)를 이룰 수 있다.
제2스토리지 축전판(Cst2) 및 전극전압라인(HL) 상에는 무기물을 포함하는 제2층간절연층(2150)을 사이에 두고 데이터라인(DL), 구동전압라인(PL), 초기화연결선(1173), 및 노드연결선(1174)이 배치될 수 있다. 데이터라인(DL), 구동전압라인(PL), 초기화연결선(1173), 및 노드연결선(1174)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하며, 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 구동전압라인(PL) 및 데이터라인(DL) 등은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
데이터라인(DL)은 y방향으로 연장되며, 콘택홀(1154)을 통해 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 스위칭 소스전극(S2)에 접속될 수 있다. 데이터라인(DL)의 일부는 스위칭 소스전극으로 이해될 수 있다.
구동전압라인(PL)은 y방향으로 연장되며, 전술한 바와 같이 콘택홀(1158)을 통해 전극전압라인(HL)에 접속된다. 또한, 콘택홀(1155)을 통해 동작제어 박막트랜지스터(T5)에 연결될 수 있다. 구동전압라인(PL)은 콘택홀(1155)을 통해 동작제어 드레인전극(D5)에 접속될 수 있다.
초기화연결선(1173)의 일단은 콘택홀(1152)을 통해 제1 및 제2초기화 박막트랜지스터(T4, T7)에 연결되고, 타단은 콘택홀(1151)을 통해 전술한 초기화전압라인(VL)과 연결될 수 있다.
노드연결선(1174)의 일단은 콘택홀(1156)을 통해 보상 드레인전극(D3)에 연결되고, 타단은 콘택홀(1157)을 통해 구동 게이트전극(G1)에 접속할 수 있다.
데이터라인(DL), 구동전압라인(PL), 초기화연결선(1173), 및 노드연결선(1174) 상에는 유기절연물을 포함하는 평탄화 절연층(2180)이 위치하며, 평탄화 절연층(2180) 상에는 화소전극(210)이 배치된다.
도 3b를 참조하면, 화소전극(210)의 가장자리는 평탄화 절연층(2180) 상의 화소정의막(2190)으로 커버되며, 화소전극(210)의 중앙영역은 화소정의막(2190)의 개구를 통해 노출될 수 있다. 화소전극(210)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr) 또는 이들의 화합물을 포함하는 반사막을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로, 화소전극(210)은 전술한 반사막의 위/아래에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막을 더 포함할 수 있다. 개구를 통해 노출된 화소전극(210) 상에는 중간층(220)이 배치된다.
중간층(220)은 화소정의막(2190)의 개구를 통해 노출된 화소전극(210) 상의 발광층(222)을 포함한다. 발광층(222)은 소정의 색상의 빛을 방출하는 고분자 또는 저분자 유기물을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 중간층(220)은 도 3b에 도시된 바와 같이 발광층(222)의 아래에 배치된 제1기능층(221) 및/또는 발광층(222)의 위에 배치된 제2기능층(223)을 포함할 수 있다.
제1기능층(221)은 단층 또는 다층일 수 있다. 예컨대 제1기능층(221)이 고분자 물질로 형성되는 경우, 제1기능층(221)은 단층구조인 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer)으로서, 폴리에틸렌 디히드록시티오펜(PEDOT: poly-(3,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나 폴리아닐린(PANI: polyaniline)으로 형성할 수 있다. 제1기능층(221)이 저분자 물질로 형성되는 경우, 제1기능층(221)은 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer)과 홀 수송층(HTL)을 포함할 수 있다.
제2기능층(223)은 반드시 구비되는 것은 아니다. 예컨대, 제1기능층(221)과 발광층(222)을 고분자 물질로 형성하는 경우, 유기발광다이오드(OLED)의 특성이 우수해지도록 하기 위해, 제2기능층(223)을 형성하는 것이 바람직하다. 제2기능층(223)은 단층 또는 다층일 수 있다. 제2기능층(223)은 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer) 및/또는 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer)을 포함할 수 있다.
대향전극(230)은 중간층(220)을 사이에 두고 화소전극(210)과 마주보도록 배치된다. 대향전극(230)은 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 대향전극(230)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등을 포함하는 (반)투명층을 포함할 수 있다. 또는, 대향전극(230)은 전술한 물질을 포함하는 (반)투명층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3과 같은 층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 대향전극(230) 상에 표시층(120)를 덮어서 밀봉하는 박막봉지막(130)이 형성된다.
이제, 이 박막봉지층(130)의 구조를 도 4a 및 도 4b를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
여기서는 박막봉지층(130)을 이루는 층들을 위주로 설명하기 위해 그 아래 표시층(120)의 화소(Px) 구조는 간소화해서 도시했으며, 상기한 유기 발광층에 의해 발광이 일어나는 부위가 발광부(122)이고, 화소정의막(2190)이 발광부(122)를 둘러싸서 발광영역을 구획해주는 부위가 비발광부(121)라고 보면 된다.
일단, 박막봉지층(130)은 외부의 산소 및 수분이 표시층(120)으로 침투하는것을 차단해주는 역할을 하며 복수의 유기막(131)(132)과 복수의 무기막(133)(134)이 적층된 층으로 이루어질 수 있다. 일반적으로 수분과 산소의 침투를 차단하는 역할은 주로 상기 무기막(133)(134)이 수행하고, 상기 유기막(131)(132)은 무기막의 응력을 해소해주는 역할을 주로 한다. 그리고, 표시층(120)과 접하는 안쪽에 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 소재의 가스차단막(135)도 구비되는데 이것은 박막봉지층(130)의 베이스층으로서 평탄도를 확보하는 역할과 함께, 표시층(120) 내부에서 발생한 가스가 밖으로 배출되지 않도록 막아주는 역할을 한다.
상기 유기막(131)(132)으로는, 상기 발광부(122) 위를 덮고 있는 제1유기막(131)과, 상기 비발광부(121) 위를 덮고 있는 제2유기막(132)이 구비된다. 즉, 각 유기막(131)(132)이 표시층(120) 전면 위를 덮는 것이 아니라, 제1유기막(131)은 발광부(122)를, 제2유기막(132)은 비발광부(121)를 서로 다른 층에서 덮고 있는 것이다. 이것을 평면 상에서 보면 도 4b와 같은 상태가 되며, 평면 상 일부 오버랩되는 영역은 있지만 제1,2유기막(131)(132)은 서로 다른 층으로 분리되어 있다.
상기 제1,2유기막(131)(132)의 소재로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 등이 포함될 수 있다.
그리고, 제1유기막(131)과 제2유기막(132) 사이에 실제 수분과 산소의 침투를 막는 역할의 제1무기막(133)이 개재되어 있다. 그런데, 이 제1무기막(133)은 제1유기막(131) 위에 형성되기 때문에, 제1유기막(131)이 있는 부위와 없는 부위의 단차 굴곡을 따라서 주름(wrinkle) 패턴으로 형성된다. 즉, 제1유기막(131)이 있는 부위인 발광부(122) 위에는 돌출된 모양이 되고, 제1유기막(131)이 없는 비발광부(121) 위에는 오목한 형태가 된다. 그리고 오목한 부위를 상기 제2유기막(132)이 메우는 모양이 된다.
이와 같이 제1무기막(133)이 주름 패턴이 되면 디스플레이 장치의 폴딩 시 필요한 유연성이 매우 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 평평하게 펴져 있는 경우에 비해 이렇게 주름 패턴이 있으면 압축과 연신에 대해 그 주름이 펴지거나 좁혀지면서 응력을 흡수할 수 있는 여지가 많아지게 되며, 또한 주름 사이마다 연성 재질인 제1,2유기막(131)(132)이 채워져 있는 구조이기 때문에 폴딩 응력을 더 원활하게 흡수할 수 있게 된다.
박막봉지층(13)의 최외곽층으로는 제2무기막(134)이 배치되며, 제1무기막(133)과 제2유기막(132) 전체를 다 덮어준다. 따라서, 제2무기막(134)은 제2유기막(132)과도 직접 접촉하고, 제1무기막(133)과도 부분적으로 직접 접촉한다. 이렇게 무기막들(133)(134)끼리 부분적으로라도 직접 접하게 되면 접합력이 좋아지기 때문에 제2무기막(134)을 두껍게 형성하지 않아도 견고한 무기막 배리어가 형성될 수 있다. 제2무기막(134)을 얇게 형성할 수 있다는 것은 유연성을 확보하는데 유리한 추가적인 요인이 된다.
상기 제1,2무기막(133, 134)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물(SiON)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은 구조의 박막봉지층(130)은 도 5a 내지 도 5e와 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 도 5a와 같이 표시층(120) 위에 HMDSO(Hexamethyldisiloxane) 소재의 가스차단막(135)을 형성한다. 즉, 원료 가스인 HMDSO와, 반응 가스인 N2나 N2O를 사용하여 플라즈마 화학기상증착(PECVD)으로 가스차단막(135)을 형성하는데, 이때, N2를 반응 가스로 사용하면 HMDSO가 무기막 성질을 갖게 되고, N2O를 반응 가스로 사용하면 HMDSO가 유기막 성질을 갖게 된다. 가스차단막(135)은 유기막과 무기막 중 어느 성질의 것으로 형성되어도 무방하며, 두 경우 다 일반적인 모노머에 비해 자체 가스 발생도 적고 가스를 차단하는 능력도 우수하다.
이어서, 도 5b와 같이 발광부(122) 위에 제1유기막(131)을 형성한다. 물론, 비발광부(121) 위에는 제1유기막(131)이 없는 상태가 된다.
이 상태에서 도 5c와 같이 제1무기막(133)을 형성하면, 제1무기막(133)은 제1유기막(131)의 유무에 따른 굴곡을 그대로 따라가면서 주름 패턴을 만들게 된다.
그리고, 도 5d와 같이 주름 패턴의 홈에 해당하는 비발광부(121) 위에 제2유기막(132)을 형성한다. 그러면, 제1무기막(133)의 주름 사이를 제1,2유기막(131)(132)이 채우고 있는, 유연성 확보 측면에서 매우 유리한 박막봉지층(130)이 만들어지게 된다.
마지막으로 도 5e와 같이 최외곽층으로 제2무기막(134)을 덮으면 박막봉지층(130)이 완성된다.
이와 같이 제조된 디스플레이 장치를 보관 또는 운반할 때에는 도 2a나 도 2b와 같이 접어두게 되며, 이에 따라 폴딩부의 박막봉지층(130)에 큰 응력이 가해지지만, 상기와 같이 제1무기막(133) 주름 사이를 제1,2유기막(131)(132)이 채우는 유연한 구조로 박막봉지층(130)이 형성되어 있기 때문에, 폴딩을 반복해도 크랙이 발생하기 어렵고, 발생하더라도 전파되기가 어려워서 제품의 큰 손상으로 이어지지는 않는다.
실험에 의하면, 일반적으로 평평한 무기막들만 갖는 박막봉지층의 경우에는 약 6만회 정도의 폴딩 반복 후 크랙이 발생했지만, 본 실시예와 같은 주름 패턴의 무기막을 갖는 박막봉지층의 경우에는 40만회의 반복 폴딩 실험 후에도 크랙이 발생되지 않는 것으로 나타났다.
그러므로, 폴딩과 언폴딩을 반복해도 박막봉지층(130)에서의 크랙 발생 및 전파와 같은 문제가 충분히 억제되므로, 매우 안정적인 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 제2유기막(132) 끼리 주름 패턴을 따라 섬 형태로 서로 떨어져 있는 경우를 예시하였는데, 제2유기막(132)을 잉크 액적을 떨어뜨리는 방식으로 형성하면, 경화 전에 리플로우(reflow)가 발생해서 서로 연결될 수가 있다. 즉, 도 4c에 도시된 바와 같이 제2유기막(132)이 주름 패턴의 굴곡을 넘어서 서로 연결되는 구조가 될 수도 있다. 본 경우에도 마찬가지로 제1무기막(133) 주름 사이를 제1,2유기막(131)(132)이 채우는 구조는 같으므로 크랙 방지 효과는 동일하게 유지된다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예를 보인 것이다. 전술한 실시예에서는 발광부(122)를 덮는 제1유기막(131)이 표시층(120)에 가까운 내측 유기막이 되고, 비발광부(121)을 덮는 제2유기막(132)이 바깥 쪽에 있는 외측 유기막이 되는 경우를 예시하였는데, 도 6a 및 도 6b와 같이 이를 반대로 구성할 수도 있다.
즉, 제2유기막(133)을 내측 유기막으로 먼저 형성하고, 제1유기막(131)을 외측 유기막으로 제1무기막(133) 위에 형성하는 것이다. 그래도, 마찬가지로 제1무기막(133)은 내측 유기막인 제2유기막(132)의 유무에 따른 굴곡에 의해 주름 패턴으로 형성되며, 그 주름 사이마다 제1,2유기막(131)(132)이 채워지는 구조가 된다.
따라서, 제1,2유기막(131)(132)의 위치를 바꿔도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 도 6b에서는 제1유기막(131) 끼리 주름 패턴을 따라 섬 형태로 서로 떨어져 있는 경우를 예시하였는데, 제1유기막(132)을 잉크 액적을 떨어뜨리는 방식으로 형성하면, 경화 전에 리플로우(reflow)가 발생해서 서로 연결될 수가 있다. 즉, 도 6c에 도시된 바와 같이 제1유기막(131)이 주픔 패턴의 굴곡을 넘어서 서로 연결되는 구조가 될 수도 있다. 본 경우 역시 제1무기막(133) 주름 사이를 제1,2유기막(131)(132)이 채우는 구조는 같으므로 크랙 방지 효과는 동일하게 유지된다.
결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치와 그 제조방법에 의하면, 폴딩과 언폴딩 동작을 반복해도 박막봉지층에서 크랙이 발생하고 전파되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있게 되며, 따라서 제품의 품질을 안정화시킬 수 있게 된다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 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 것이다.
100: 디스플레이 패널 110: 기판
120: 표시층 121: 비발광부
122: 발광부 130: 박막봉지층
131,132: 제1,2유기막 133,134: 제1,2무기막
135: 가스차단막

Claims (24)

  1. 기판과, 복수의 발광부 및 상기 각 발광부를 주변의 비발광부를 구비하여 상기 기판 상에 배치된 표시층 및, 상기 표시층을 덮는 박막봉지층을 포함하며,
    상기 박막봉지층은,
    상기 발광부를 덮는 제1유기막과,
    상기 비발광부를 덮으며 상기 제1유기막과는 이격된 제2유기막 및,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 사이에 배치되는 제1무기막을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 및 상기 제1무기막은 서로 다른 층에 배치되는 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 어느 하나는 상기 표시층에 더 가까우면서 상기 제1무기막에 의해 덮이는 내측 유기막이 되고, 다른 하나는 상기 표시층에서 상대적으로 더 먼 외측 유기막이 되며,
    상기 제1무기막은 상기 내측 유기막의 유무에 따라 상기 내측 유기막이 있는 부위는 돌출되고 없는 부위는 오목한 주름 패턴을 갖는 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1유기막이 상기 내측 유기막이 되고, 상기 제2유기막이 상기 외측 유기막이 되는 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2유기막이 상기 내측 유기막이 되고, 상기 제1유기막이 상기 외측 유기막이 되는 디스플레이 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 따라 섬 형태의 다수 개로 분리된 디스플레이 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 넘어서 하나로 연결된 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막봉지층의 최외곽층으로 제2무기막이 더 구비된 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막이 직접 컨택하는 영역이 있는 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막봉지층에 상기 표시층과 직접 접하는 층으로 가스차단막이 더 구비된 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스차단막은 유기막과 무기막 중 어느 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스차단막은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 기판 상에 복수의 발광부 및 상기 각 발광부를 주변의 비발광부를 구비한 표시층을 형성하는 단계 및, 상기 표시층을 덮는 박막봉지층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 박막봉지층을 형성하는 단계는,
    상기 발광부를 덮는 제1유기막을 형성하는 단계와,
    상기 비발광부를 덮으며 상기 제1유기막과는 이격된 제2유기막을 형성하는 단계 및,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 사이에 제1무기막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 및 상기 제1무기막을 서로 다른 층에 배치하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 어느 하나를 상기 표시층에 더 가까운 내측 유기막으로 형성하고,
    상기 제1무기막으로 상기 내측 유기막 위에서 상기 표시층 전체를 덮어서 상기 내측 유기막이 있는 부위는 돌출되고 없는 부위는 오목한 주름 패턴이 생기도록 하며,
    상기 제1무기막 위의 상기 오목한 부위에 상기 제1유기막과 상기 제2유기막 중 나머지 하나를 외측 유기막으로 형성하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1유기막을 상기 내측 유기막으로 형성하고, 상기 제2유기막을 상기 외측 유기막으로 형성하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2유기막을 상기 내측 유기막으로 형성하고, 상기 제1유기막을 상기 외측 유기막으로 형성하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 따라 섬 형태의 다수 개로 분리된 디스플레이 장치의 제조방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 외측 유기막은 상기 주름 패턴을 넘어서 하나로 연결된 디스플레이 장치의 제조방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 박막봉지층의 최외곽층으로 제2무기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막이 직접 컨택하는 영역이 있는 디스플레이 장치의 제조방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 박막봉지층에 상기 표시층과 직접 접하는 층으로 가스차단막을 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 가스차단막은 유기막과 무기막 중 어느 하나를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가스차단막은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
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