JP5525589B2 - 有機発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光表示装置に係り、特に、構成上、偏光板を省略することができ、フレキシブルで且つ視認性を改善した有機発光表示装置及びその製造方法に関する。
平板表示装置の具体的な例としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ ｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、量子ドット表示装置（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ：ＥＰＤ）などを挙げることができる。これらは共通して画像を具現する平板表示パネルを必須の構成要素としており、平板表示パネルは、固有の発光または偏光、或いは、その他の光学物質層を介して一対の透明絶縁基板を貼り合せた構成を有する。
最近、表示装置の大型化に伴い、空間の占有が少ない平面表示素子としての要求が増大しており、このような平面表示素子のうち一つとして、有機発光表示装置に関する技術が急速に発展している。
有機発光表示装置は、別途の光源を必要とせず、内部にピクセル単位で自発光の有機発光ダイオードを含んで表示がなされるもので、光源及びこれを表示パネルと組み立てるための構造物を省略できる利点がある。したがって、薄型軽量化の利点が大きいので、次世代の表示装置として考慮されている。
有機発光ダイオードは、電子注入電極（陰極）と正孔注入電極（陽極）との間に形成された有機膜に電荷を注入すると、電子と正孔が対をなした後に、消滅しながら光を発する素子である。
一方、このような有機発光表示装置に、人の手や別途の入力手段を通じてタッチ部位を認識し、これに対応して別途の情報を伝達できるタッチスクリーンを付加する要求が増加している。現在、このようなタッチスクリーンは、表示装置の外部表面に付着する形態で適用されている。
そして、タッチ感知方式によって、抵抗方式、静電容量方式、赤外線感知方式などに分類され、製造方式の容易性及びセンシング力などを勘案して、小型モデルにおいては、最近、静電容量方式が注目されている。
以下、図面を参照して、従来のタッチスクリーン付き有機発光表示装置について説明する。
図１は、従来のタッチスクリーン付き有機発光表示装置を示す断面図である。
図１のように、従来のタッチスクリーン付き有機発光表示装置は、下から順に、有機発光表示パネル１、タッチスクリーン２及びカバーウィンドウ３が積層されており、各層の間に第１、第２接着層１５，２５が備えられる。
ここで、有機発光表示パネル１は、基板と、基板上のマトリックス状の配列を有する薄膜トランジスタアレイと、薄膜トランジスタアレイの各薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードとを含み、有機発光ダイオードの上部を覆うように保護膜及び偏光層が備えられる。この場合、有機発光表示パネル１の偏光層上に第１接着層１５が対応する。そして、タッチスクリーン２とカバーウィンドウ３との間に、これらを接着する第２接着層２５が形成される。
上記のような従来のタッチスクリーン付き有機発光表示装置は、次のような問題点がある。
第一に、各々独立して有機発光表示パネルとタッチスクリーンを形成した後に、タッチスクリーンを前記有機発光表示パネルに付着する場合、有機発光表示パネルとタッチスクリーンのそれぞれのガラスが要求される。したがって、ガラスを備えることにより、硬度が高く、厚さが厚くなるため、薄膜化及びフレキシブルな形態での具現が不可能である。
第二に、有機発光表示パネルとタッチスクリーンが全て個別的なパネルの形態を有するため、これを形成するための工程が複雑であり、これによって歩留まりが低下し、価格競争力が低下する。
第三に、有機発光表示パネルの外部光視認を防止するために偏光板が備えられるが、偏光板は、約１５０μｍ以上の厚さを有し、高価であり、また、透過率を低下させる要素である。したがって、偏光板は、表示装置に用いられる場合、装置の柔軟性を低下させる構成要素であるだけでなく、コスト的に負担が大きいため、視認性の低下を防止できる他の構成への代替が要求されている。
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、構成上、偏光板を省略することができ、フレキシブルで且つ視認性を改善した有機発光表示装置及びその製造方法を提供することに、その目的がある。
上記のような目的を達成するための本発明の有機発光表示装置は、互いに対向する第１バッファ層及び第２バッファ層と、前記第１バッファ層上に複数個の画素がマトリックス状に定義され、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイと、前記各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードと、前記第２バッファ層上に、前記有機発光ダイオードと対向して形成された、互いに交差する第１、第２タッチ電極及び少なくともカラーフィルタ層を含む外部光視認防止層からなるタッチ電極アレイと、前記有機発光ダイオードと前記タッチ電極アレイとの間に形成された接着層と、前記第２バッファ層の背面に形成されたカバーガラスと、前記第１バッファ層の背面に形成されたフィルム基板とを含む。
また、同一の目的を達成するための本発明の有機発光表示装置の製造方法は、第１基板上に、第１エッチング防止膜及び第１バッファ層と、前記第１バッファ層のアクティブ領域にマトリックス状に複数個の画素を定義し、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイと、各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードとを形成するステップと、第２基板上に第２エッチング防止膜及び第２バッファ層を形成するステップと、前記第２バッファ層上に、互いに交差する第１、第２タッチ電極、少なくともカラーフィルタ層を含む外部光視認防止層を含んでなるタッチ電極アレイを形成するステップと、前記有機発光ダイオードと前記タッチ電極アレイとの間に接着層を介在して貼り合わせるステップと、前記第１基板及び第２基板を除去するステップと、前記露出された第１エッチング防止膜にフィルム基板を付着し、前記露出された第２エッチング防止膜をカバーガラスで覆うステップとを含む。
上記のような本発明の有機発光表示装置及びその製造方法は、次のような効果がある。
第一に、アレイ形成工程で形成されるブラックマトリックス層は、その厚さを１μｍ〜３μｍの厚さに薄く形成することができる。従来、有機発光表示装置に要求され、大きな厚さを占めていた円形偏光板あるいは線形偏光板及び位相遅延層の組合構造を省略できるので、より有機発光表示装置のフレキシブル化及び薄膜化を容易にすることができる。既存に利用される偏光板は少なくとも約１５０μｍ以上であったが、このような厚さの省略が可能であるので、透過率の向上及び厚さの低減において大きな効果がある。
第二に、マスクを必要とせず、印刷工程のみで所定領域にブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層を容易に形成することができる。
第三に、工程が容易であるだけでなく、波長別発光色の吸収機能があるので、有機発光表示装置に入射した外部光が内部の有機発光ダイオードの電極により反射されて視認される点を防止することができる。これは、実験時、偏光板を用いる構造と比較して、反射率を類似した水準に維持し、有機発光ダイオードの透過率はむしろ向上することにより、光学的効率も向上することを予想できる。
第四に、円形偏光板などを備える際に、視野角補償などのために、エッチング防止層などに光等方性が要求される有機膜を使用したが、このような要求がないので、光学補償の機能がない一般の有機膜またはフィルムの使用が可能である。したがって、高価の光学フィルムを省略してコストを節減することができる。
第五に、前記外部光視認防止層に用いられるブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層により層間絶縁膜の機能を代替することができるので、厚さの追加を要求せず、タッチ電極アレイを形成することができ、工程の追加の負担もない。
第六に、本発明の有機発光表示装置は、タッチ電極アレイが、カバーガラスの内部に含まれるインセル型であって、別途のタッチスクリーンの付着工程が要求されないので、スリム化が可能で、製造工程が単純化された表示装置の具現が可能である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の有機発光表示装置及びその製造方法を詳細に説明すると、次の通りである。
最近、有機発光表示装置は、タッチ認識の要求と共に薄膜化及びフレキシブル化の要求が急増している。そこで、薄膜トランジスタ及び有機発光アレイを第１基板に形成し、タッチ電極アレイを第２基板に形成した後に、これらを貼り合せた後、材質が硬く、厚い第１、第２基板をレーザまたはエッチング方式で除去して、薄膜化及びフレキシブル化を図る方式が紹介されている。この場合、タッチ電極アレイのパッド部は、前記有機発光アレイのパッド部と対向し、導電性ボールを通じて接続されて、タッチ電極アレイへの信号伝達及びタッチ電極アレイからの信号検出が可能である。
以下、タッチ電極アレイをカバーガラスの内側に備えたインセル（Ｉｎ ｃｅｌｌ）型の有機発光表示装置について説明する。
図２は、本発明の有機発光表示装置を示す平面図で、図３は、図２のＩ〜Ｉ’線上の断面図である。
図２及び図３のように、本発明の有機発光表示装置は、互いに異なる大きさのフィルム基板１０００とカバーガラス３０００のそれぞれの内側面に形成された有機発光アレイ１５０とタッチ電極アレイ２３０とが接着層４００により貼り合わせられている。
また、本発明の有機発光表示装置は、前記カバーガラスの下側には偏光板を省略し、偏光板の外部光視認防止機能を代替するように、タッチ電極アレイ内にブラックマトリックス層（図５の２４２参照）とカラーフィルタ層（図５の２４１参照）とからなる外部光視認防止層２４００をさらに備えたことを特徴とする。ここで、前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、有機発光表示装置に入射した外部の光が反射されて視聴者に視認されるのを防止するように、入射した反射光が出射されるのを防止する機能をする。このような構成のタッチ電極アレイは、図５以下の説明で補充する。
ここで、これらのアレイは、それぞれフィルム基板１０００やカバーガラス３０００に直接形成されるのではなく、別途のガラス素材の第１基板（図示せず）、第２基板（図示せず）を設けて、これらの基板上に形成した後、有機発光アレイ１５０とタッチ電極アレイ２３０との間の接着層により貼り合わせた（すなわち、第１、第２基板を維持した状態で貼り合わせ工程が行われる）後に、薄膜化及びフレキシブル化のためにレーザ照射またはエッチングなどの方法によって第１、第２基板を除去したものである。この場合、図２は、ガラス成分の第１、第２基板が除去されて露出されたアレイの背面側に、保護のためにフィルム基板１０００及びカバーガラス３０００を付着して対応したのを示したものである。
ここで、フィルム基板１０００上には、フィルム接着層１１００、第１エッチング防止層１２０、第１バッファ層１３０、薄膜トランジスタアレイ１４０及び有機発光アレイ１５０が順次形成され、有機発光アレイ１５０を覆うように保護層１６０が形成されている。カバーガラス３０００上には、第２エッチング防止層２１０、第２バッファ層２２０及びタッチ電極アレイ２３０が配置される。ここで、タッチ電極アレイ２３０が有機発光アレイ１５０と対向するように位置する。このとき、接着層４００によって直接接する面はそれぞれ、下部では保護層１６０であり、上部ではタッチ電極アレイ２３０である。
第１バッファ層１３０及び第２バッファ層２２０は、それぞれアクティブ領域とデッド領域が定義されており、タッチ電極アレイ２３０、有機発光アレイ１５０及びパッド部を除外した薄膜トランジスタアレイ１４０内の薄膜トランジスタは、前記アクティブ領域内に形成される。そして、デッド領域のうち一部にタッチ電極パッド部２３５０及び薄膜トランジスタアレイのパッド部が定義される。
ここで、第１エッチング防止層１２０及び第２エッチング防止層２１０は、レーザ照射やエッチング工程において、第１、第２基板のガラス素材の他に、内部のアレイの損傷を防止するために備えられる層である。場合によって、前記第１、第２基板の除去時に、下部に位置した第１、第２バッファ層１３０，２２０の損傷がない水準に維持されれば、第１及び／又は第２エッチング防止層１２０，２１０は省略されてもよい。
そして、第１バッファ層１３０及び第２バッファ層２２０は、それぞれ酸化膜（ＳｉＯ２）または窒化膜（ＳｉＮｘ）のような無機膜を同一種類で連続して積層したり、または互いに異なる無機膜を交互に積層してなされる。第１、第２バッファ層１３０，２２０は、前記第１基板上に前記第２基板を貼り合わせる以後の工程で、有機発光アレイ１５０へ水分や外気が透湿することを防止するバリアとして機能するようにする。
そして、タッチ電極アレイ２３０と共にタッチパッド部２３５０が第２バッファ層２２０の同一面に形成される。
タッチパッド部２３５０は、接着層４００による上下貼り合わせ過程で、導電性ボール４５５を含むシール材４５０によって薄膜トランジスタアレイ１４０のパッド部に接続される。接着層４００は、透湿を防止する機能を有し、有機発光アレイ１５０を覆う保護層１６０と直接対面して接し、保護層１６０が有する機能に加えて、有機発光アレイ１５０へ外気が入るのを防止し、水分透湿をより確実に防ぐ。
ここで、前記パッド部を含む薄膜トランジスタアレイ１４０は、タッチ電極アレイ２３０より一側が突出するように形成される。これは、突出した部分に、前記タッチ電極アレイ及び薄膜トランジスタアレイと有機発光アレイを共に駆動するための信号を伝達するＩＣ５００を備えるためである。図示してはいないが、ＩＣ５００と薄膜トランジスタアレイ駆動パッド、ダミーパッドは、ＩＣ５００と第１バッファ層１３０に形成された配線（図示せず）によって接続される。そして、ＩＣ５００は、ＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）（図示せず）とボンディングされて接続され、ＦＰＣＢに備えられたコントローラ（図示せず）により制御され得る。前記ダミーパッドは、アクティブ領域の外郭のデッド領域のうち前記タッチパッド部と対応する領域に、ゲートラインまたはデータラインをなす金属と同一層に形成するものである。
タッチパッド部２３５０は、第２バッファ層２２０上に形成され、第１バッファ層１３０が第２バッファ層２２０に比べて相対的に突出した部分と隣接した辺の両外郭に形成される。そして、これらのタッチパッド部２３５０において、両外郭のうち一つは、タッチ電極アレイのうちＸ軸方向の第１電極の電圧印加または検出のための複数個のパッド電極に区分されて形成され、残り一つは、Ｙ軸方向の第２電極の電圧印加または検出のための複数個のパッド電極に区分されて形成される。
タッチパッド部２３５０と接続される導電性ボール４５５は、薄膜トランジスタアレイ１４０の外郭側に形成されたダミー電極（図示せず）に電気的に接続される。
ここで、実際の工程時に、接着層４００とシール４５０は、それぞれ互いに領域を区分して塗布して形成する。
図３のように、本発明の有機発光表示装置は、フィルム基板１０００と、フィルム基板１０００上に順次形成された第１エッチング防止膜１２０及び第１バッファ層１３０と、第１バッファ層１３０上にマトリックス状に画素が定義され、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイ１４０と、前記各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光アレイ１５０と、パッド部を除外した薄膜トランジスタアレイ１４０及び有機発光アレイ１５０を覆う保護層１６０と、保護層１６０との間に接着層４００を介在して接着されたタッチ電極アレイ２３０と、タッチ電極アレイ２３０上に順次形成された第２バッファ層２２０及び第２エッチング防止膜２１０と、第２エッチング防止膜２１０の上側に位置するカバーガラス３０００とを含んでなる。
ここで、カバーガラス３０００は、第２エッチング防止膜２１０との間に別途の接着層を介在して付着してもよく、又は、機構的な方法あるいはその他の方法を使用して、第２エッチング防止膜２１０の上側に載せるだけでもよい。このようなカバーガラス３０００は、使用者の直接的なタッチ動作から内部のアレイの損傷が生じるのを防止し、保護する機能をする。
このような本発明の有機発光表示装置においては、約０．７ｍｍ程度で、表示装置において最も大きい厚さを有するガラス基板の使用を、完成された装置において省略して薄膜化が可能であり、薄膜トランジスタアレイ１４０、有機発光アレイ１５０及びタッチ電極アレイ２３０などを支持する機能を有する基板として、プラスチック絶縁性フィルムであるフィルム基板１０００を用いることにより、撓ませたり曲げることができる柔軟性のある表示装置の具現が可能である。
また、薄膜トランジスタアレイ１４０、有機発光アレイ１５０及びタッチ電極アレイ２３０などのアレイ形成工程時には、直接フィルム基板上に形成する場合、蒸着、パターニングなどのための装備から加わる熱などの条件で、フィルム基板の熱膨張が生じるため、工程が正常に行われることができない。そのため、これを防止するために、薄膜トランジスタアレイ１４０の形成前とタッチ電極アレイ２３０の形成前に、その下部にそれぞれエッチング防止膜１２０，２１０とバッファ層１３０，２２０をガラス基板上に形成した後、実質的に、アレイの形成は、ガラス基板を蒸着またはパターニング装備にローディングしてなされる。
一方、薄膜トランジスタアレイ１４０は、互いに交差して画素を定義するゲートラインとデータライン、及び前記ゲートラインとデータラインの交差部に形成された薄膜トランジスタを含んで形成され、薄膜トランジスタアレイ１４０のパッド部は、前記ゲートライン及びデータラインの形成工程でパッド部金属を形成する。
そして、有機発光アレイ１５０は、少なくとも前記画素に形成された第１電極と、これと離隔した上部層に形成された第２電極と、前記第１、第２電極の層間に形成された有機発光層とを含む。ここで、前記第１電極は、前記薄膜トランジスタのドレーン電極と接続されることができる。
また、第１エッチング防止膜１２０及び第２エッチング防止膜２１０は、例えば、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）またはフォトアクリル（ｐｈｏｔｏ ａｃｒｙｌ）などであってもよい。
第１、第２エッチング防止膜１２０，２１０は、略１μｍ〜２０μｍの範囲の厚さに形成する。
そして、第１バッファ層１３０及び第２バッファ層２２０は、有機発光アレイに備えられた有機膜に酸素や水分の浸透が発生するのを防止するために備えられたもので、一種の下部から入る外気または水分の透湿を防止するバリアとして機能するものである。第１バッファ層１３０及び第２バッファ層２２０は、複数層の無機膜で形成する。例えば、前記複数層の無機膜は、ＳｉＮｘまたはＳｉＯ２の連続積層または交互積層により形成することができる。実験上、第１、第２バッファ層１３０，２２０を、２層以上で約５０００Å〜６５００Åの厚さに積層するとき、外気または水分の浸透が防止されるのを確認することができた。第１、第２バッファ層１３０，２２０のそれぞれの総厚さは１μｍ以下にして、タッチスクリーン一体型表示装置の厚さを増加させないようにする。
以下、本発明のタッチ電極アレイの具体的な構成について説明すると、次の通りである。
図４は、図２のＡ部分を拡大した平面図で、図５は、本発明の第１実施例に係る図４のＩＩ〜ＩＩ’線上の断面図である。
図４及び図５のように、本発明の第１実施例に係るタッチ電極アレイ２３０は、互いに交差する形状の第１タッチ電極及び第２タッチ電極と、前記第１及び第２タッチ電極にそれぞれ信号を伝達するタッチパッド２３５１ｂ（タッチパッド部２３５０に備えられる）とを含む。タッチパッド２３５１ｂは、前記薄膜トランジスタアレイのデッド領域に形成されるダミーパッド（図示せず）と接続され得る。図３には、前記ダミーパッドを含むように薄膜トランジスタアレイ１４０が示されており、前記タッチパッド、第１、第２タッチ電極２３３１，２３３２を含むようにして一つの層上でタッチ電極層が示されているが、これらの層は、各電極別に分けてパターニングされている。
ここで、前記第１タッチ電極は、第１方向に配置され、島状の第１電極パターン２３３１と、第１電極パターン２３３１と異なる層に隣接した第１電極パターン２３３１を電気的に連結する金属ブリッジ２３１とを含んでなり、前記第２タッチ電極は、第１方向と交差する方向に配置され、第１電極パターン２３３１と同一形状の第２電極パターン２３３２と、第２電極パターン２３３２と一体型で、隣接した第２電極パターン同士を連結する連結パターン２３３２ｃとからなることができる。
ここで、第１電極パターン２３３１、第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃは同一の透明電極であって、第１層に形成され、金属ブリッジ２３１は、第１層との間に、第１層間絶縁膜２３２を介在した第２層に形成され、前記第１層間絶縁膜は、金属ブリッジ２３１と第２電極パターンのオーバーラップ部位に対応してコンタクトホール２３２ａを備えることができる。
図５においては、第１層が第１層間絶縁膜２３２の表面に該当し、第２層が第２バッファ層２２０に該当する。これは、順序上、金属ブリッジ２３１が第２バッファ層２２０上に先に形成され、次いで、コンタクトホール２３２ａを備えた第１層間絶縁膜２３２を形成した後、第１電極パターン２３３１、第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃを形成した例を示すが、これに限定されるものではない。場合によって、金属ブリッジ２３１と第１、第２電極パターン２３３１，２３３２及び連結パターン２３３２ｃの形成順序を変更してもよい。
そして、第１、第２電極パターン２３３１，２３３２及び連結パターン２３３２ｃを含む第１層間絶縁膜２３２上に、ブラックマトリックス層２４２及びカラーフィルタ層２４１からなる外部光視認防止層２４００が形成される。
ここで、ブラックマトリックス層２４２は、光を吸収し、透過を遮断するものであって、タッチ電極アレイ２３０に対向する薄膜トランジスタアレイ及び有機発光ダイオードの複数個の画素それぞれのエッジに対応して形成されることが好ましい。
そして、カラーフィルタ層２４１をなす赤色顔料層Ｒ、緑色顔料層Ｇ及び青色顔料層Ｂは、各該当の画素に、前記有機発光ダイオードの発光層が発光する発光色と同一の光を透過させる顔料層を対応させる。例えば、有機発光ダイオードの発光層が赤色発光層である画素に対しては赤色顔料層Ｒが対応して形成され、緑色発光層である画素に対しては緑色顔料層Ｇが対応して形成され、青色発光層である画素に対しては青色顔料層Ｂが対応して形成される。
一方、図４には、タッチパッド部２３５０内のタッチパッド２３５１ｂの周辺部に、第１層間絶縁膜２３２が露出された点が示されている。これは、電極及び透明電極などを積層して備えたタッチパッド２３５１ｂに比べて低い段差を有することを意味する。このような領域別の高さの差は、相対的にタッチパッド２３５１ｂに該当する領域を高くして、ボンディング過程で導電性ボール４５５が押されてタッチパッド２３５１ｂと導電性ボール４５５との間がよく接触されるようにするためである。
図６は、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの工程図である。
図６のように、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイ２３０の実際のアレイ形成工程は、第２基板２００上に第２エッチング防止膜２１０及び第２バッファ層２２０を順次形成した後に、第２バッファ層２２０上に行われる。
前述したように、第２バッファ層２２０は、１μｍ以下の複数個の無機膜の積層体であり、アレイ形成時に加わる熱、エッチング液などにより損傷することがあるので、直接第２バッファ層２２０上にアレイ形成工程を行うのではなく、ガラス成分の第２基板２００上にアレイ形成工程を行う。
ここで、第２エッチング防止膜２１０は、タッチ電極アレイ２３０と有機発光アレイ１５０の貼り合わせ過程を行った後、両基板のガラス成分の第１基板（図示せず）、第２基板２００を除去する時に、エッチング液を利用したり、レーザ照射を行う過程で、第１、第２バッファ層１３０，２２０及びその上部のアレイに損傷が生じるのを防止するために備えられる。前述したように、第１、第２エッチング防止膜１２０，２１０は、それぞれエッチング液やレーザ照射に耐性がある有機膜成分であってもよい。しかし、このような第１、第２エッチング防止膜１２０，２１０は、その厚さが２０μｍ以下であるので、装置の厚さを増加させたり、柔軟性を低下させたりすることはない。
一方、ブラックマトリックス層２４２とカラーフィルタ層２４１とからなる外部光視認防止層２４００は、他の形態でも形成できる。
以下、外部光視認防止層の他の形態を適用したタッチ電極アレイの他の実施例について説明する。
図７Ａ乃至図７Ｅは、本発明の有機発光表示装置の他の実施例に係るタッチ電極アレイを示す断面図である。
図７Ａは、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの第２実施例に関するもので、第１実施例と比較して、第１電極パターン２３３１、第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃを含む第１層間絶縁膜２３２の上部に、第２層間絶縁膜２３４及び第１電極パターン２３３１、第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃを覆う共通透明電極パターン２３５ａ，２３５ｂをさらに含む。
ここで、第１電極パターン２３３１は、第１共通透明電極パターン２３５ａにより覆われ、互いに一体型の第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃは、第２共通透明電極パターン２３５ｂにより覆われる。
そして、ブラックマトリックス層３４２及びカラーフィルタ層３４１からなる外部光視認防止層３４００は、共通透明電極パターン２３５ａを含む第２層間絶縁膜２３４上に形成される。
ここで、共通透明電極パターン２３５ａは、図３のように、タッチ電極アレイ２３０が接着層４００を介在して有機発光アレイ１５０を覆う保護膜１６０と接する時、下側の有機発光アレイ１５０あるいは薄膜トランジスタアレイ１４０側から出る信号がタッチ電極アレイ２３０内の駆動に影響を与えるのを遮蔽するために備えられる。共通透明電極パターン２３５ａは、フローティング状態であり、外部からの電圧の印加なしに、その内側の第１タッチ電極及び第２タッチ電極の駆動の安定化を図る。
図７Ｂは、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの第３実施例に関するもので、第２実施例と比較して、第２層間絶縁膜２３４の代わりに、ブラックマトリックス層２４２及びカラーフィルタ層２４１からなる視認防止層２４００が形成されている。この場合、第２層間絶縁膜２３４の省略が可能であるので、第２実施例と比較して工程上の節減効果を得ることができる。
図７Ｃは、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの第４実施例に関するもので、第２実施例と比較して、第１層間絶縁膜２３２の代わりに、ブラックマトリックス層４４２及びカラーフィルタ層４４１からなる視認防止層４４００が形成されている。この場合、第１層間絶縁膜２３２の省略が可能であるので、第３実施例と類似した工程上の節減効果を得ることができる。
図７Ｄは、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの第５実施例に関するもので、第２実施例と比較して、第１層間絶縁膜２３２の代わりに、赤色顔料Ｒ、緑色顔料Ｇ及び青色顔料Ｂを含むカラーフィルタ層５４１を形成する。
このような第５実施例は、カラーフィルタ層５４１にコンタクトホール２３２ａを形成して、コンタクトホール２３２ａを通じて金属ブリッジ２３１と接続された第１電極パターン２３３１と、第１電極パターン２３３１と離隔され、第１電極パターン２３３１の進行方向と交差する方向に同一形状の第２電極パターン２３３２と、これと一体型の連結パターン２３３２ｃとをカラーフィルタ層５４１上に形成する。そして、貼り合わせ時に対向する有機発光アレイ及び薄膜トランジスタアレイの画素の外郭に対応して、ブラックマトリックス層５４２を、カラーフィルタ層５４１を含む第１電極パターン２３３１、第２電極パターン２３３２及び連結パターン２３３２ｃの透明電極層上に形成する。このような第５実施例も第２実施例と比較して、第１層間絶縁膜の省略が可能である。
そして、互いに異なる層に形成されたブラックマトリックス層５４２及びカラーフィルタ層５４１が共に外部光視認防止層５４００として機能する。
図７Ｅは、本発明の有機発光表示装置のタッチ電極アレイの第６実施例に関するもので、第２実施例と比較して、金属ブリッジ２３１の下部に、ブラックマトリックス層６４２及びカラーフィルタ層６４１からなる外部光視認防止層６４００を形成している。
一方、本発明の有機発光表示装置において、タッチ電極アレイの形成中にブラックマトリックス層とカラーフィルタ層で外部光視認防止層を形成した理由は、次の通りである。
アレイ形成工程で形成されるブラックマトリックス層は、その厚さを１μｍ〜３μｍの厚さに薄く形成することができ、また、マスクを必要とせず、印刷工程のみで容易に所定領域に形成することができる。したがって、工程が容易であるだけでなく、波長別発光色の吸収機能があるので、有機発光表示装置に入射した外部光が内部の有機発光ダイオードの電極により反射されて視認される点を防止することができる。また、従来、有機発光表示装置に要求され、大きな厚さを占めていた円形偏光板あるいは線形偏光板及び位相遅延層の組合構造を省略できるので、より有機発光表示装置のフレキシブル化及び薄膜化を容易にすることができる。既存の偏光板は少なくとも約１５０μｍ以上であったが、このような厚さの省略が可能であるので、透過率の向上及び厚さの低減において大きな効果がある。
また、円形偏光板などを備える際に、視野角補償などのために、エッチング防止層などに光等方性が要求される有機膜を使用したが、このような要求がないので、光学補償の機能がない一般の有機膜またはフィルムの使用が可能である。したがって、高価な光学フィルムを省略してコストを節減することができる。
また、前記外部光視認防止層に用いられるブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層が層間絶縁膜の機能を代替することができるので、厚さの追加を要求せず、タッチ電極アレイを形成することができ、工程の追加の負担もない。
一方、上述した実施例の他に、図８のような変形例も可能である。
図８は、本発明の有機発光表示装置の変形例を示す断面図である。
図８による変形例は、第５実施例と比較して、ブラックマトリックス層７０１を、対向する第１バッファ層１３０及び薄膜トランジスタアレイ１４０上に形成する有機発光アレイ１５０の各画素を区分するバンクの代わりに形成している。この場合、外部光視認防止のために別途にブラックマトリックス層をさらに備えるのではなく、バンクの部位にブラックマトリックス層７０１を配置することにより、工程をより単純化できるという利点がある。
この場合には、外部光視認防止機能を有するために、ブラックマトリックス層７０１は薄膜トランジスタアレイ１４０上に、カラーフィルタ層５４１はタッチ電極アレイ２３０内に形成する。
ここで、説明していない符号７０３は有機発光アレイ１５０の第２電極を示し、７０２（７０２ａ，７０２ｂ，７０２ｃ）は各画素に備えられた発光層を示す。
この場合、有機発光ダイオードの残りの第１電極は、薄膜トランジスタアレイ１４０の上部に形成されることができる。
図９は、本発明の有機発光表示装置と視認性を比較するための比較例を示す。
図９の比較例は、図３の構造と比較して、偏光板２０００をカバーガラス３０００の内側にさらに付加し、タッチ電極アレイ２３０において外部光視認防止層が省略された構造である。その他の図３と同一の符号に対しては、同一の構成であるので具体的な説明は省略する。
図３と図９の構造に対して、それぞれ反射率、透過率をシミュレーションして計算した値と、外部光の条件３２００００ｃｄでの反射率と、有機発光ダイオードの透過率５００ｎiｔとした時に、実際に透過される透過率を実測した値とを表１に示した。
表１を検討して見ると、シミュレーションにおいて、それぞれ開口率が１０％とするとき、比較例は、開口率と関係なく、偏光板の特性のみによって反射率と透過率がそれぞれ０％と４０％に決定されることがわかる。また、本発明においては、カラーフィルタ層が対応する部位での反射率によって決定されるもので、（１０％＊１／３）である約３．３％に該当する。そして、本発明のシミュレーションにおいて、透過率は、各カラーフィルタ層が該当の色相の発光層と対応したもので、約９０％の量を透過させることがわかる。
上記のシミュレーション値は、理想的な値であり、実測では若干異なる値を示す。
すなわち、外部光を３２００００ｃｄの条件とするとき、比較例は、反射量が２０７７７ｃｄで、シミュレーションされた０％よりは大きい６．５％であることがわかり、本発明も２６７５５ｃｄで、外部光に対して８．４％で、上記のシミュレーションの３．３％よりは若干上回る値を示すことがわかる。これは、タッチ電極アレイの他に、実際に他の層から反射する現象によって互いに異なる値を有するものであり、全て１０％以下で、視聴者が外部光を視認する水準ではないことがわかり、比較例と本発明は全て実測値を見ると、外部光視認が防止された水準であることがわかる。
また、比較例及び本発明の実測透過率は、有機発光ダイオードの輝度を５００ｎｉｔの条件下で実験したものである。すなわち、タッチ電極アレイの下部の有機発光ダイオードから出る輝度を５００ｎｉｔとするとき、比較例は、光の吸収機能が大きい偏光板を備えて、測定データが１９０ｎｉｔで、約３８％の透過効率を有することがわかり、本発明は、透過機能が良いカラーフィルタ層を利用して、測定データが４４０ｎｉｔで、約８８％の透過効率を有することがわかる。
すなわち、本発明と比較例は、類似した水準の反射率を有し、透過率は、本発明の場合が遥かに向上したことをシミュレーション及び実測を通じて確認することができた。
以下、本発明の有機発光表示装置の製造方法は、図２乃至図６を参照して説明される。
まず、第１基板（図示せず）上に、第１エッチング防止膜１２０及び第１バッファ層１３０と、第１バッファ層１３０のアクティブ領域にマトリックス状に複数個の画素を定義し、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイ１４０と、各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードを有する有機発光アレイ１５０とを形成する。
そして、有機発光アレイ１５０を覆うように保護膜１６０を形成する。このような保護膜１６０は、場合によって省略してもよい。
そして、第２基板２００上に第２エッチング防止膜２１０及び第２バッファ層２２０を形成する。
次に、第２バッファ層２２０上に、互いに交差する第１、第２タッチ電極、ブラックマトリックス２４２及びカラーフィルタ層２４１からなるタッチ電極アレイ２３０を形成する。このようなタッチ電極アレイ２３０の形成時に、デッド領域の一部に複数個のタッチパッド２３５１ｂを含むタッチパッド部２３５０が形成される。このようなタッチ電極アレイ２３０の具体的な形成及びその多様な実施例は、図５及び図７Ａ乃至図７Ｅと図８を参照する。
次に、有機発光アレイ１５０を覆う保護膜１６０とタッチ電極アレイ２３０との間に接着層４００を介在して貼り合わせる。この過程で、タッチパッド部２３５０にも導電性ボール４５５を含むシール４５０を塗布し、貼り合わせ過程で、導電性ボール４５５が、第２バッファ層２２０上のタッチパッド部２３５０と、第１バッファ層１３０の上部に位置する薄膜トランジスタアレイ１４０のダミーパッドとの間でボンディングされるようにする。
次に、レーザ照射またはエッチング液を適用して前記第１基板及び第２基板２００を除去する。
次に、前記露出された第１エッチング防止膜１２０に接着層１１００を介在してフィルム基板１０００を付着し、前記露出された第２エッチング防止膜２１０をカバーガラス３０００により覆う。ここで、第２エッチング防止膜２１０とカバーガラス３０００との間にも接着層が介在されてもよい。
本発明の有機発光表示装置は、最近、注目を集めている装置の柔軟化および薄膜化のために、コストと厚さにおいて大きな部分を占める偏光板を省略し、これを、薄い厚さで、タッチ電極アレイの形成工程で同一の外部光視認防止機能を有する層を形成したことに意味がある。これによって、ウルトラスリム化が可能な有機発光表示装置が具現される。
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明白であるだろう。
１２０ 第１エッチング防止膜
１３０ 第１バッファ層
１４０ 薄膜トランジスタアレイ
１５０ 有機発光アレイ
１６０ 保護層
２００ 第２基板
２１０ 第２エッチング防止膜
２２０ 第２バッファ層
２３０ タッチ電極アレイ
２３１ 金属ブリッジ
２３２ 第１層間絶縁膜
２３２ａ コンタクトホール
２３３１ 第１電極パターン
２３３２ 第２電極パターン
２３３２ｃ 連結パターン
２３３４ 第２層間絶縁膜
２３５ａ，２３５ｂ 共通透明電極パターン
１０００ フィルム基板
１１００ 接着層
２３５０ タッチパッド部
２３５１ｂ タッチパッド
３０００ カバーガラス
１３０ 第１バッファ層
１４０ 薄膜トランジスタアレイ
１５０ 有機発光アレイ
１６０ 保護層
２００ 第２基板
２１０ 第２エッチング防止膜
２２０ 第２バッファ層
２３０ タッチ電極アレイ
２３１ 金属ブリッジ
２３２ 第１層間絶縁膜
２３２ａ コンタクトホール
２３３１ 第１電極パターン
２３３２ 第２電極パターン
２３３２ｃ 連結パターン
２３３４ 第２層間絶縁膜
２３５ａ，２３５ｂ 共通透明電極パターン
１０００ フィルム基板
１１００ 接着層
２３５０ タッチパッド部
２３５１ｂ タッチパッド
３０００ カバーガラス
Claims (31)
- 互いに対向する第１バッファ層及び第２バッファ層と、
前記第１バッファ層上に複数個の画素がマトリックス状に定義され、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイと、
前記各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードと、
前記第２バッファ層上に、前記有機発光ダイオードと対向して形成され、互いに交差する第１、第２タッチ電極及び少なくともカラーフィルタ層を含む外部光視認防止層からなるタッチ電極アレイと、
前記有機発光ダイオードと前記タッチ電極アレイとの間に形成された接着層と、
前記第２バッファ層の背面に形成されたカバーガラスと、
前記第１バッファ層の背面に形成されたフィルム基板と、
を含む、有機発光表示装置。 - 前記外部光視認防止層は、ブラックマトリックス層をさらに含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第１タッチ電極及び第２タッチ電極の上部に位置する
ことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第１タッチ電極及び第２タッチ電極の下部に位置する
ことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタ層は、同一層上に位置する
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層とカラーフィルタ層は、互いに異なる層上に位置する
ことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。 - 前記第１バッファ層及び第２バッファ層は、複数個の無機膜の積層体である
ことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。 - 前記第１バッファ層の背面と前記フィルム基板との間、前記第２バッファ層の背面と前記カバーガラスとの間には、それぞれの第１、第２エッチング防止膜がさらに形成されるたことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。
- 前記第１エッチング防止膜及び第２エッチング防止膜は、ポリイミドまたはフォトアクリルである
ことを特徴とする、請求項８に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層は、前記複数個の画素それぞれのエッジに対応して形成される
ことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。 - 前記有機発光ダイオードは、各画素のエッジに対応して形成されたブラックマトリックスからなるバンクを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。 - 前記第１タッチ電極は、第１方向に配置され、島状の第１電極パターンと、前記第１電極パターンと他の層に隣接した第１電極パターンを電気的に連結する金属ブリッジと、を含んでなり、
前記第２タッチ電極は、第１方向と交差する方向に配置され、前記第１電極パターンと同一形状の第２電極パターンと、前記第２電極パターンと一体型で、隣接した第２電極パターン同士を連結する連結パターンと、からなる
ことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光表示装置。 - 前記第１電極パターン、第２電極パターン及び連結パターンは、同一の透明電極であって、第１層に形成され、
前記金属ブリッジは、前記第１層との間に、第１層間絶縁膜を介在した第２層に形成され、
前記第１層間絶縁膜は、前記金属ブリッジと前記第１電極パターンのオーバーラップ部位に対応してコンタクトホールを備える
ことを特徴とする、請求項１２に記載の有機発光表示装置。 - 前記第１電極パターン、第２電極パターン及び連結パターンを含む前記第１層間絶縁膜の上部に、第２層間絶縁膜及び前記第１電極パターン、第２電極パターン及び連結パターンを覆う共通透明電極パターンをさらに含む
ことを特徴とする、請求項１３に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第１層間絶縁膜である
ことを特徴とする、請求項１３に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第２層間絶縁膜である
ことを特徴とする、請求項１４に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層のいずれか一つは第１層間絶縁膜に含まれ、残りの一つは第２層間絶縁膜に含まれる
ことを特徴とする、請求項１６に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記金属ブリッジの下部に形成される
ことを特徴とする、請求項１３に記載の有機発光表示装置。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記共通透明電極パターン上に形成される
ことを特徴とする、請求項１４に記載の有機発光表示装置。 - 前記有機発光ダイオードは、互いに対向する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極間の層間に形成された発光層とを含んでなる
ことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光表示装置。 - 前記各画素別のカラーフィルタ層は、前記各画素別の発光層が発光する発光色と同一色相の光を透過するカラーフィルタを含む
ことを特徴とする、請求項２０に記載の有機発光表示装置。 - 第１基板上に、第１エッチング防止膜及び第１バッファ層と、前記第１バッファ層のアクティブ領域にマトリックス状に複数個の画素を定義し、各画素別に薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイと、各画素の薄膜トランジスタと接続された有機発光ダイオードとを形成するステップと、
第２基板上に第２エッチング防止膜及び第２バッファ層を形成するステップと、
前記第２バッファ層上に、互いに交差する第１、第２タッチ電極、少なくともカラーフィルタ層を含む外部光視認防止層を含んでなるタッチ電極アレイを形成するステップと、
前記有機発光ダイオードと前記タッチ電極アレイとの間に接着層を介在して貼り合わせるステップと、
前記第１基板及び第２基板を除去するステップと、
前記露出された第１エッチング防止膜にフィルム基板を付着し、前記露出された第２エッチング防止膜をカバーガラスで覆うステップと、
を含む、有機発光表示装置の製造方法。 - 前記外部光視認防止層は、ブラックマトリックス層をさらに含む
ことを特徴とする、請求項２２に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記タッチ電極アレイを形成するステップは、
前記第２バッファ層上に、金属ブリッジを形成する第１ステップと、
前記金属ブリッジを含む第２バッファ層上に、前記金属ブリッジの両端に対応してコンタクトホールを有する第１層間絶縁膜を形成する第２ステップと、
前記第１層間絶縁膜上に透明電極をパターニングして、前記コンタクトホールを通じて前記金属ブリッジと接続され、第１方向に配置された島状の第１電極パターンを形成し、前記第１電極パターンと同一形状の第２電極パターンと、前記第２電極パターンと一体型で、隣接した第２電極パターン同士を連結する連結パターンを形成する第３ステップと、を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記第１電極パターン、第２電極パターン及び連結パターンを含む前記第１層間絶縁膜上に、第２層間絶縁膜を形成する第４ステップと、
前記第２層間絶縁膜上に、前記第１電極パターン、第２電極パターン及び連結パターンを覆う共通透明電極パターンを形成する第５ステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第２ステップで形成する
ことを特徴とする、請求項２４に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第４ステップで形成する
ことを特徴とする、請求項２５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層のいずれか一つは第２ステップで形成し、残りの一つは第４ステップで形成する
ことを特徴とする、請求項２５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第１ステップの前に、前記第２バッファ層上に直接形成する
ことを特徴とする、請求項２４に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層は、前記第５ステップの後に、前記共通透明電極パターンの上部に形成される
ことを特徴とする、請求項２５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記第１基板及び第２基板を除去するステップは、前記第１基板と第２基板をエッチングしたり、レーザを照射したりして行われる
ことを特徴とする、請求項２２に記載の有機発光表示装置の製造方法。
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