KR101930383B1 - 유기발광장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하부 구성 요소, 상부 구성 요소, 및 상기 하부 구성 요소와 상부 구성 요소를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어지고, 상기 하부 구성 요소는 상기 접착층과 마주하는 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 포함하여 이루어지고, 상기 상부 구성요소는 상기 접착층과 마주하는 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 유기발광장치는 종래에 비하여 접착층의 개수를 줄어들어 그만큼 두께가 줄어들고 곡률반경이 작아져 플렉시블 장치 구현이 가능하게 된다.

Description

유기발광장치 및 그 제조방법{Organic Light Emitting Device and Method of manufacturing the same}
본 발명은 유기발광장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치 센서를 구비하고 있는 유기발광장치에 관한 것이다.
평판표시장치로서 현재까지는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)가 널리 이용되었지만, 액정표시장치는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기 및 명암비 등에서 기술적 한계가 있다. 이에, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기 및 명암비 등에서 상대적으로 우수한 유기발광장치(Organic Light Emitting Device)에 대한 관심이 증대되고 있다.
유기발광장치는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode) 사이에 발광층이 형성된 구조를 가지며, 음극에서 발생된 전자 및 양극에서 발생된 정공이 발광층 내부로 주입되면 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성되고, 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 일으킴으로써 화상을 표시하는 표시장치이다.
이와 같은 유기발광장치는 그 입력 수단으로서 마우스나 키보드가 일반적이지만, 네비게이션(navigation), 휴대폰, 또는 PDA 등의 제품에서는 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 센서가 많이 적용되고 있다.
이하, 도면을 참조로 종래의 터치 센서가 구비된 유기발광장치에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 유기발광장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 유기발광장치는, 하부 기판(10), 소자층(20), 배리어(Barrier)층(30), 편광 필름(40), 터치 센서(50), 상부 기판(60), 및 접착층(70)을 포함하여 이루어진다.
상기 하부 기판(10)은 유리가 주로 이용되지만, 구부리거나 휠 수 있는 플렉시블(flexible) 유기발광장치 구현을 위해서는 투명한 플라스틱이 이용된다.
상기 소자층(20)은 상기 하부 기판(10) 상에 형성되어 화상을 표시하는 유기발광장치의 주기능을 수행하는 층으로서, 일반적으로 박막 트랜지스터(Thin film transistor) 및 발광소자(emitting component)로 이루어진다.
상기 배리어층(30)은 상기 소자층(20) 상에 형성되어 외부의 수분이나 습기가 상기 소자층(20)으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 편광 필름(40)은 상기 배리어층(30) 상에 형성되어 외부광의 반사를 방지하는 역할을 한다. 즉, 외부광이 상기 상부 기판(60)을 통해 유기발광장치의 내부로 입사되면, 입사된 외부광이 상기 소자층(20) 내에 형성된 다수의 전극 또는 배선에서 반사될 수 있고, 그 경우 사용자가 화상을 시청하는데 장애가 될 수 있다. 따라서, 상기 편광 필름(40)을 유기발광장치에 적용함으로써, 외부광의 반사가 상기 편광 필름(40)에 의해 방지되도록 한 것이다. 이와 같은 기능을 수행하는 편광 필름(40)은 주로 원편광판으로 이루어진다.
상기 터치 센서(50)는 상기 편광 필름(40) 상에 형성되어 있다. 상기 터치 센서(50)는 X축 방향에서의 터치 위치를 감지하기 위한 제1 터치 센서(50a) 및 Y축 방향에서의 터치 위치를 감지하기 위한 제2 터치 센서(50b)로 이루어진다. 이와 같은 제1 터치 센서(50a) 및 제2 터치 센서(50b) 각각은 베이스 필름 상에 소정 패턴으로 형성된 터치 전극을 구비하고 있다.
상기 상부 기판(60)은 유기발광장치의 맨 윗면에 형성되어 유기발광장치를 보호하는 역할을 한다.
상기 접착층(70a, 70b, 70c, 70d)은 제1 접착층(70a), 제2 접착층(70b), 제3 접착층(70c), 및 제4 접착층(70d)으로 이루어진다. 상기 제1 접착층(70a)은 상기 편광 필름(40)을 상기 배리어층(30)에 접착시키는 역할을 하고, 상기 제2 접착층(70b)은 상기 제1 터치 센서(50a)를 상기 편광 필름(40)에 접착시키는 역할을 하고, 상기 제3 접착층(70c)은 상기 제2 터치 센서(50b)를 상기 제1 터치 센서(50a)에 접착시키는 역할을 하고, 상기 제4 접착층(70d)은 상기 상부 기판(60)을 상기 제2 터치 센서(50b)에 접착시키는 역할을 한다. 즉, 상기 편광 필름(40), 제1 터치 센서(50a), 제2 터치 센서(50b), 및 상부 기판(60)은 각각 별도의 분리된 구성품으로 제조되기 때문에, 그와 같이 분리되어 제조된 구성품을 별도의 접착제를 통해 접착하는 공정이 요구되는 것이다.
그러나, 이상과 같은 종래의 유기발광장치는 다음과 같은 단점이 있다.
종래의 경우, 분리되어 제조되는 구성품이 많기 때문에 상기 제1 접착층(70a), 제2 접착층(70b), 제3 접착층(70c), 및 제4 접착층(70d)과 같은 많은 접착층이 요구되는 단점이 있다.
구체적으로, 접착층이 많아짐에 따라 그만큼 유기발광장치의 두께가 두꺼워져 박형의 유기발광장치 구현이 어려워진다. 또한, 유기발광장치의 두께가 두꺼워짐으로써 유기발광장치의 곡률반경이 커지게 되고 그에 따라 유기발광장치를 휘거나 구부리는 것이 어려워 플렉시블 장치 구현에 제약이 있게 된다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 접착층의 개수를 최소화할 수 있는 유기발광장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 하부 구성 요소, 상부 구성 요소, 및 상기 하부 구성 요소와 상부 구성 요소를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어지고, 상기 하부 구성 요소는 상기 접착층과 마주하는 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 포함하여 이루어지고, 상기 상부 구성요소는 상기 접착층과 마주하는 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 제1 유리 기판 상에 제1 희생층을 적층하고 상기 제1 희생층 상에 하부 구성요소를 형성하는 공정; 제2 유리 기판 상에 제2 희생층을 적층하고 상기 제2 희생층 상에 상부 구성요소를 형성하는 공정; 상기 하부 구성요소와 상부 구성요소가 서로 마주하도록 배치하면서 접착층을 통해 상기 하부 구성요소 및 상부 구성요소를 접착하는 공정; 및 상기 하부 구성요소로부터 상기 제1 유리 기판을 분리하고 상기 상부 구성요소로부터 상기 제2 유리 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 하부 구성요소를 형성하는 공정은 상기 제1 희생층 상에 하부 기판을 부착한 후 상기 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 적층하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 상부 구성요소를 형성하는 공정은 상기 제2 희생층 상에 상부 기판을 부착한 후 상기 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 적층하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광장치의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 유기발광장치는 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 적층함과 더불어 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 적층함으로써, 종래에 비하여 접착층의 개수를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유기발광장치는 그 두께가 줄어들고 곡률반경이 작아져 플렉시블 장치 구현이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 유기발광장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I라인의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접하는 화소 사이에서 빛샘을 방지하기 위한 접착층 설정 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 제조 공정 단면도이다.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면 또는 바로 하면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 기술되는 '적층'이라는 용어는 특정 구성요소가 화학적기상증착법(CVD) 또는 물리적기상증착법(PVD)과 같은 기상증착법에 의해서 층을 이루거나 또는 용액형태로 코팅되어 층을 이루는 것 등과 같이 별도의 접착제를 이용하지 않고 층을 이루는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치는, 하부 구성요소(101), 상부 구성요소(201), 및 상기 하부 구성요소(101)와 상부 구성요소(201)를 접착하기 위한 접착층(300)을 포함하여 이루어진다.
상기 하부 구성요소(101)는 하부 기판(100), 하부 배리어층(Barrier layer)(110), 박막 트랜지스터층(Thin film transistor layer)(120), 발광소자층(Emitting component layer)(130), 패시베이션층(Passivation layer)(140), 및 하면 보강층(150)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 하부 기판(100)은 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱, 예로서, 폴리이미드가 이용될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 유리가 이용될 수도 있다. 폴리이미드를 상기 하부 기판(100)의 재료로 이용할 경우에는, 상기 하부 기판(100) 상에서 고온의 증착 공정이 이루어짐을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 폴리이미드가 이용될 수 있다.
상기 하부 배리어층(110)은 상기 하부 기판(100)의 일면, 구체적으로, 상기 접착층(300)과 마주하는 하부 기판(100)의 상면에 적층되어 있다. 상기 하부 배리어층(110)은 외부의 수분이나 습기가 상기 발광소자층(130)으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 함과 더불어 고온의 증착 공정 중에 상기 하부 기판(100)에 포함된 성분들이 상기 박막 트랜지스터층(120) 쪽으로 확산되는 것을 차단하는 역할도 수행한다. 이와 같은 하부 배리어층(110)은 CVD법 등을 이용하여 적층되는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
상기 박막 트랜지스터층(120)은 상기 하부 배리어층(110) 상에 적층되어 있다. 상기 박막 트랜지스터층(120)은 게이트 배선, 데이터 배선 및 전원 배선 등과 같은 다수의 배선들, 상기 다수의 배선들과 연결되는 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 배선들 및 박막 트랜지스터의 전극들의 조합에 의해서 커패시터가 형성될 수 있다. 이와 같은 박막 트랜지스터층(120)을 구성하는 배선들 및 박막 트랜지스터는 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
상기 발광소자층(130)은 상기 박막 트랜지스터층(120) 상에 적층되어 있다. 상기 발광소자층(130)은 뱅크층(131), 하부 전극(132), 유기발광층(133) 및 상부 전극(134)을 포함하여 이루어진다.
상기 뱅크층(131)은 상기 박막 트랜지스터층(120) 상에 적층되어 있으며, 특히 화소 영역 이외의 영역에 적층되어 있다. 즉, 화상을 표시하는 화소 영역은 상기 뱅크층(131)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 뱅크층(131)은 유기절연물질, 예를 들면 폴리이미드(polyimide), 포토아크릴(Photo acryl), 또는 벤조사이클로부텐(BCB)으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 하부 전극(132)은 상기 박막 트랜지스터층(120) 상에 적층되어 있으며, 특히, 상기 뱅크층(131)에 의해 둘러싸인 화소 영역에 형성되어 있다. 즉, 상기 하부 전극(132)은 복수 개의 화소 영역 각각에 서로 절연된 상태로 패턴형성되어 있다. 이와 같은 하부 전극(132)은 상기 박막 트랜지스터층(120)에 구비된 구동 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다.
상기 유기발광층(133)은 상기 하부 전극(132) 상에 적층되어 있다. 상기 유기발광층(133)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 차례로 적층된 구조로 형성될 수 있다. 다만, 상기 발광층을 제외하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 이상의 층은 생략이 가능하다. 또한, 상기 유기발광층(133)은 상기 다수의 층들의 조합 이외에도 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다. 본 발명에 따른 유기발광장치는 후술하는 바와 같이 컬러 필터층을 별도로 포함하고 있기 때문에, 각각의 화소 내에서 유색의 광을 방출할 필요가 없고 따라서 각각의 화소 내의 유기발광층(133)은 화이트 색상의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 유기발광층(133)에서 적색, 녹색, 및 청색의 광을 화소 별로 구분하여 방출하도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 유기발광층(133)의 층 구조 및 구성물질 등은 당업계에 공지된 다양한 구조 및 재료로 변경될 수 있다.
상기 상부 전극(134)은 상기 유기발광층(133) 상에 적층되어 있다. 이와 같은 상부 전극(134)은 공통 전극으로 기능할 수 있고, 그에 따라, 상기 유기발광층(133) 뿐만 아니라 상기 뱅크층(131) 상에도 형성될 수 있다.
상기 패시베이션층(140)은 상기 발광소자층(130) 상에, 보다 구체적으로는, 상기 상부 전극(134) 상에 적층되어 상기 발광소자층(130)을 보호하는 역할을 한다.
상기 하면 보강층(150)은 상기 하부 기판(100)의 타면, 구체적으로, 상기 하부 기판(100)의 하면에 형성되어 있다. 이와 같은 하면 보강층(150)은 최종 제품의 기계적 특성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 하부 기판(100)의 타면에 코팅 공정으로 적층될 수도 있고 필름 형태로 접착될 수도 있다. 다만, 접착공정을 최소화하기 위해서는 상기 하부 기판(100)의 타면에 코팅 공정으로 상기 하면 보광층(150)을 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 유기발광장치의 두께 최소화를 위해서 상기 하면 보강층(150)을 생략하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 하부 구성요소(101)를 구성하는 하부 배리어층(110), 박막 트랜지스터층(120), 발광소자층(130) 및 패시베이션층(140)은 모두 별도의 접착층 없이 하부 기판(100)의 일면에 차례로 적층되어 있다. 따라서, 접착층에 의해서 하부 구성요소(101)의 두께가 두꺼워지거나 공정이 복잡해지는 문제는 발생하지 않는다.
상기 상부 구성요소(201)는 상부 기판(200), 상부 배리어층(210), 터치 센서(220), 차광층(230), 컬러 필터층(240), 및 반사 방지층(250)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 상부 기판(200)은 전술한 하부 기판(100)과 유사하게 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱, 예로서, 폴리이미드가 이용될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 유리가 이용될 수도 있다.
상기 상부 배리어층(210)은 상기 상부 기판(200)의 일면, 구체적으로, 상기 접착층(300)과 마주하는 상부 기판(200)의 하면에 적층되어 있다. 상기 상부 배리어층(210)은 전술한 하부 배리어층(110)와 유사하게 외부의 수분이나 습기가 유기발광장치 내부로 침투하는 것을 방지함과 더불어 고온의 공정 중에 상기 상부 기판(200)에 포함된 성분들이 상기 터치 센서(220) 쪽으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 수행한다. 이와 같은 상부 배리어층(210)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
상기 터치 센서(220)는 상기 상부 배리어층(210) 상에 적층되어 있다. 종래의 터치 센서는 별도의 유리 또는 플라스틱 기판을 베이스로 하여 그 위에 소정 패턴의 터치 전극을 형성하여 제조하게 되며, 따라서, 종래의 터치 센서는 별도의 분리 제조된 구성품이므로 접착제를 통해서 소정의 구성요소에 접착되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명에 따른 터치 센서(220)는 별도의 유리 또는 플라스틱 기판을 구비하지 않게 되고, 상기 상부 배리어층(210)을 베이스로 하여 그 위에 소정 패턴의 터치 전극을 적층하여 제조된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 터치 센서(220) 형성을 위한 별도의 접착제가 필요 없고, 그에 따라 유기발광장치의 두께감소 및 공정 단순화의 장점이 있다.
이와 같이 터치 센서(220)는 상기 상부 배리어층(210) 상에 적층된 터치 전극을 포함하여 이루어지며, 따라서, 종래와 같이 X축 방향의 터치 위치를 감지하는 제1 터치 전극과 Y축 방향의 터치 위치를 감지하는 제2 터치 전극이 서로 별도의 층에 형성되는 구조를 적용하는 것보다는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극이 서로 동일한 층에 형성되는 구조를 적용하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극이 서로 동일한 층에 형성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 보여주는 도면으로서, 도 3a는 터치 센서의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I라인의 단면도이다.
도 3a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 제1 터치 전극(221), 제2 터치 전극(223), 및 브릿지(bridge) 전극(225)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 터치 전극(221)은 복수 개가 가로 방향 및 세로 방향으로 소정 간격을 가지면서 이격되어 있다. 상기 제1 터치 전극(221)은 도시된 바와 같이 마름모 구조로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 또한, 세로 방향으로 이격되어 있는 2개의 제1 터치 전극(221)들은 상기 브릿지 전극(225)을 통해서 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제1 터치 전극(221)과 브릿지 전극(225)의 조합에 의해서 전기적으로 연결되면서 세로 방향으로 길게 연장되는 전극 구조가 이루어진다. 여기서, 상기 브릿지 전극(225)은 상기 제1 터치 전극(221)과 제2 터치 전극(223) 사이의 쇼트를 방지하면서 상기 제1 터치 전극(221)을 세로 방향으로 연결하는 역할을 하는 것이다. 상기 브릿지 전극(225)의 구조는 후술하는 도 3b에 따른 단면구조를 참조하면 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 제2 터치 전극(223)은 가로 방향으로 길게 연장된 전극 구조로 이루어진다. 구체적으로, 상기 제2 터치 전극(223)은 상기 제1 터치 전극(221)들 사이 공간에 형성된 마름모 구조(223a) 및 상기 마름모 구조(223a)를 연결하면서 상기 브릿지 전극(225)과 오버랩되도록 형성되는 연결 구조(223b)로 이루어진다. 상기 마름모 구조(223a) 및 연결 구조(223b)는 일체(one body)로 형성된다. 상기 마름모 구조(223a)는 상기 제1 터치 전극(221)의 형상에 대응하는 형상으로 변경될 수 있다.
이와 같이 상기 제1 터치 전극(221)과 브릿지 전극(225)의 조합에 의해서 세로 방향으로 길게 연장되는 전극 구조가 이루어지고 상기 제2 터치 전극(223)에 의해서 가로 방향으로 길게 연장되는 전극 구조가 이루어짐으로써, 사용자의 터치 위치를 X축 방향 및 Y축 방향에서 감지할 수 있게 된다.
도 3b에서 알 수 있듯이, 상부 배리어층(210) 상에는 복수 개의 제1 터치 전극(221)이 이격되어 있고, 서로 이격되어 있는 2개의 제1 터치 전극(221) 사이에는 제2 터치 전극(223)을 구성하는 연결 구조(223b)가 형성되어 있다. 즉, 제1 터치 전극(221)과 제2 터치 전극(223)은 상기 상부 배리어층(210) 상에 함께 패턴 형성되어 있다.
상기 제2 터치 전극(223)을 구성하는 연결 구조(223b) 상에는 절연층(222)이 형성되어 있어, 상기 절연층(222)에 의해서 제1 터치 전극(221)과 제2 터치 전극(223)이 절연된다.
상기 절연층(222) 상에는 브릿지 전극(225)이 형성되어 있다. 상기 브릿지 전극(225)은 서로 이격되어 있는 2개의 제1 터치 전극(221)과 각각 연결됨으로써, 상기 2개의 제1 터치 전극(221) 사이를 전기적으로 연결시킨다.
이상 설명한 도 3a 및 도 3b에 따른 터치 센서는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서에 해당하는 것으로서, 본 발명에 따른 터치 센서가 도 3a 및 도 3b에 따른 구조로 한정되는 것은 아니고, 본 발명에 따른 터치 센서는 별도의 베이스를 요하지 않으면서 상부 배리어층(210) 상에 적층하여 형성할 수 있는 당업계에 공지된 다양한 터치 센서를 포함한다. 예로서, 본 발명에 따른 터치 센서는 적외선 주사 방식의 터치 센서, 또는 초음파 표면 탄성 방식의 터치 센서 등을 이용할 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 차광층(230)은 상기 터치 센서(220) 상에 적층되어 있다. 상기 차광층(230)은 화소 영역 이외의 영역으로 광이 누출되는 것을 차단하는 역할을 하는 것으로서, 전술한 뱅크층(131)과 오버랩되도록 형성된다.
상기 컬러 필터층(240)은 상기 터치 센서(220) 상에 적층되어 있으며, 특히, 상기 차광층(230) 사이의 화소 영역에 형성되어 있다. 상기 컬러 필터층(240)은 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 컬러 필터를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 컬러 필터층(240)은 유기발광장치의 풀 컬러 구현에 기여하는 역할을 한다. 또한, 상기 컬러 필터층(240)은 상기 차광층(230)과 함께 외부광의 반사를 줄임으로써 종래와 같이 외부광의 반사를 방지하기 위한 편광 필름을 사용하지 않도록 하여 유기발광장치의 두께를 줄이는데 기여할 수 있다. 이에 대해서 구체적으로 설명하면, 우선, 외부광이 유기발광장치 내부로 입사될 경우 상기 차광층(230)에서 외부광을 흡수하기 때문에 외부광의 반사가 줄어들게 된다. 또한, 외부광이 유기발광장치 내부로 입사될 때 상기 컬러 필터층(240)에서 특정 파장범위(예로서, 적색, 녹색, 또는 청색)의 광을 제외한 광의 투과를 차단하기 때문에 그만큼 외부광의 반사가 줄어들 수 있다. 또한, 예로서, 적색의 컬러 필터층(240)을 투과한 후 상기 하부 구성요소(101)에서 반사되면서 녹색 또는 청색의 컬러 필터층(240)으로 굴절되는 광도 그 진행이 차단되므로 그만큼 외부광의 반사가 줄어들게 된다.
한편, 도 2의 확대도에서 알 수 있듯이, 상기 터치 센서(220) 상에, 구체적으로는, 상기 터치 센서(220)와 상기 차광층(230) 사이 및 상기 터치 센서(220)와 상기 컬러 필터층(240) 사이에 평탄화층(225)이 추가로 적층될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 상기 터치 센서(220)는 소정 패턴의 터치 전극들로 이루어지므로, 상기 터치 센서(220)는 그 구조상 단차를 가질 수 있다. 따라서, 단차가 형성된 터치 센서(220) 상에 상기 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)을 적층하기가 용이하지 않을 수 있고, 이와 같은 단차로 인한 문제를 해결하기 위해서 상기 평탄화층(225)이 추가로 형성될 수 있다. 다만, 상기 평탄화층(225)은 생략할 수 있다.
상기 반사 방지층(250)은 상기 상부 기판(200)의 타면, 구체적으로, 상기 상부 기판(200)의 상면에 형성되어 있다. 이와 같은 반사 방지층(250)은 외부광의 반사를 방지하기 위한 역할을 하는 것이다. 전술한 바와 같이, 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)에 의해서 유기발광장치 내부로 진입한 외부광의 반사가 줄어들게 되지만, 상기 반사 방지층(250)을 추가로 형성함으로써 유기발광장치의 표면에서 반사되는 외부광을 추가로 차단할 수 있게 된다. 이와 같은 반사 방지층(250)은 당업계에 공지된 반사 방지 코팅 공정을 이용하여 상기 상부 기판(200)의 타면에 적층될 수 있지만, 경우에 따라서 필름 형태로 접착될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상부 구성요소(201)를 구성하는 상부 배리어층(210), 터치 센서(220), 차광층(230), 및 컬러 필터층(240)은 모두 별도의 접착층 없이 상부 기판(200)의 일면에 차례로 적층되어 있다. 따라서, 접착층에 의해서 상부 구성요소(201)의 두께가 두꺼워지거나 공정이 복잡해지는 문제는 발생하지 않는다.
상기 접착층(300)은 상기 하부 구성요소(101) 및 상부 구성요소(201) 사이, 보다 구체적으로는, 상기 하부 구성요소(101)를 구성하는 패시베이션층(140)과 상기 상부 구성요소(201)를 구성하는 컬러 필터층(240) 사이에 형성되어 상기 하부 구성요소(101)와 상부 구성요소(201)를 접착하는 역할을 한다.
이와 같은 접착층(300)은 양면 테이프와 같이 필름 구조물을 이용하여 형성할 수도 있고, 씰런트와 같은 액상 접착물질을 코팅한 후 경화하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 접착층(300)의 두께가 두꺼워지면 그만큼 유기발광장치의 두께가 두꺼워지고 또한 그와 더불어 인접하는 화소 사이에서 빛샘이 발생할 수 있으므로, 상기 접착층(300)의 두께는 전체 유기발광장치의 두께 및 빛샘 방지를 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 빛샘 방지를 고려하여 접착층(300)의 두께를 설정하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 인접하는 화소 사이에서 빛샘을 방지하기 위한 접착층 설정 방법을 보여주는 도면이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 하부 구성요소(도 2의 도면부호 101)를 구성하는 뱅크층(131)과 상부 구성요소(도 2의 도면부호 201)를 구성하는 차광층(230)은 서로 오버랩되도록 형성된다. 이때, 인접하는 화소 사이에서 빛샘이 방지되는, 즉, 하나의 화소에서 방출된 광이 인접하는 화소로 진입하지 않도록 하는 최대 시야각을 θ라고 하면 하기와 같은 수학식 1 내지 수학식 3이 성립된다.
Figure 112012089384616-pat00001
Figure 112012089384616-pat00002
Figure 112012089384616-pat00003
위의 수학식 1 내지 수학식 3에서, A는 뱅크층(131)의 폭이고, B는 차광층(230)의 폭이고, T는 뱅크층(131)과 차광층(230) 사이의 거리이다.
위의 수학식 3에서 알 수 있듯이, 뱅크층(131)과 차광층(230) 사이의 거리(T)는 최대 시야각(θ)이 설정되면 뱅크층(131)의 폭(A)과 차광층(230)의 폭(b)에 의해 결정됨을 알 수 있다. 예를 들어, 상기 최대 시야각(θ)을 60°로 설정하면, 뱅크층(131)과 차광층(230) 사이의 거리(T)는 약 (A + B)/3.464가 된다.
여기서, 도 2를 참조하면, 뱅크층(131)과 차광층(230) 사이에는 컬러 필터층(240), 접착층(300), 패시베이션층(Passivation layer)(140) 및 상부 전극(134)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 뱅크층(131)과 차광층(230) 사이의 거리(T)가 결정된 경우, 그 거리(T)에서 상기 접착층(300)을 제외한 층들의 두께를 고려할 경우 상기 접착층(300)의 두께를 결정할 수 있게 되며, 이와 같은 방식으로 인접하는 화소 사이에서 빛샘이 방지되도록 상기 접착층(300)의 두께를 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 단면도로서, 이는 상부 구성요소(201)를 구성하는 터치 센서(220), 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)의 형성 위치가 변경된 것을 제외하고 전술한 도 2에 따른 유기발광장치와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하에서는 동일한 구성에 대한 반복설명은 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5에서 알 수 있듯이, 상부 배리어층(210) 상에, 보다 구체적으로, 상기 상부 배리어층(210)의 하면에 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)이 적층되어 있다. 상기 차광층(230)은 화소 영역 이외의 영역에 형성되고, 상기 컬러 필터층(240)은 화소 영역에 형성된다.
그리고, 상기 컬러 필터층(240) 상에는 터치 센서(220)가 적층되어 있다. 여기서, 도 5의 확대도에서 알 수 있듯이, 상기 컬러 필터층(240) 상에, 구체적으로는, 상기 컬러 필터층(240)과 상기 터치 센서(220) 사이에 평탄화층(225)이 추가로 적층될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해서, 전술한 실시예와 달리, 접착층(300)은 하부 구성요소(101)를 구성하는 패시베이션층(140)과 상부 구성요소(201)를 구성하는 터치 센서(220) 사이에 형성된다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치의 개략적인 제조 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 유기발광장치의 제조 공정에 관한 것이다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 제1 유리 기판(1) 상에 하부 구성요소(101)를 형성한다.
상기 하부 구성요소(101)를 구성하는 하부 기판(100)으로서 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱을 이용하게 되면 제조 공정 중에 반복수행되는 이송 공정 등의 작업이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 작업의 용이성 등을 고려하여, 제1 유리 기판(1) 상에 하부 구성요소(101)를 형성하는 것이고, 이와 같은 제1 유리 기판(1)은 후술하는 공정에서 상기 하부 구성요소(101)로부터 분리된다.
한편, 상기 제1 유리 기판(1) 상에는 제1 희생층(1a)을 적층하고, 상기 제1 희생층(1a) 상에 상기 하부 구성요소(101)를 형성하게 된다. 상기 제1 희생층(1a)은 상기 제1 유리 기판(1) 상에 상기 하부 구성요소(101)를 고정하는 역할을 하며 특히 후속 레이저 분리 공정에서 상기 제1 유리 기판(1)이 상기 하부 구성요소(101)로부터 용이하게 분리될 수 있도록 한다. 이와 같은 제1 희생층(1a)은 CVD 공정을 이용하여 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성할 수 있다.
만약, 상기 하부 기판(100)으로서 유리 기판을 이용하게 되면 상기 제1 유리 기판(1) 및 제1 희생층(1a)은 별도로 필요하지 않게 된다.
상기 하부 구성요소(101)를 형성하는 공정을 구체적으로 설명하면, 상기 제1 희생층(1a) 상에 하부 기판(100)을 부착하고, 상기 하부 기판(100) 상에 하부 배리어층(110)을 적층하고, 상기 하부 배리어층(110) 상에 박막 트랜지스터층(120)을 적층하고, 상기 박막 트랜지스터층(120) 상에 뱅크층(131), 하부 전극(132), 유기발광층(133) 및 상부 전극(134)을 포함하는 발광소자층(130)을 적층하고, 상기 발광소자층(130) 상에 패시베이션층(140)을 적층한다.
이상과 같은 하부 구성요소(101)의 형성 공정은 화학적 기상증착법(CVD) 또는 물리적 기상증착법(PVD) 또는 코팅법 등을 이용한 박막 적층 공정으로 이루어지거나 또는 상기 박막 적층 공정과 포토리소그라피와 같은 패터닝 공정의 조합으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 제2 유리 기판(2) 상에 상부 구성요소(201)를 형성한다.
상기 상부 구성요소(201)를 구성하는 상부 기판(200)으로서 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱을 이용할 경우 상기 제2 유리 기판(2)이 적용되며, 상기 상부 기판(200)으로서 유리 기판을 이용하게 되면 상기 제2 유리 기판(2)은 별도로 필요하지 않게 된다.
상기 제2 유리 기판(2) 상에는 제2 희생층(2a)을 적층하고, 상기 제2 희생층(2a) 상에 상기 상부 구성요소(201)를 형성하게 된다. 상기 제2 희생층(2a)은 전술한 제1 희생층(1a)과 마찬가지로 CVD 공정을 이용하여 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성할 수 있다.
상기 상부 구성요소(201)를 형성하는 공정을 구체적으로 설명하면, 상기 제2 희생층(2a) 상에 상부 기판(200)을 부착하고, 상기 상부 기판(200) 상에 상부 배리어층(210)을 적층하고, 상기 상부 배리어층(210) 상에 터치 센서(220)를 적층하고, 상기 터치 센서(220) 상에 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)를 적층한다.
여기서, 도시하지는 않았지만, 상기 상부 배리어층(210) 상에 차광층(230) 및 컬러 필터층(240)를 적층하고, 상기 컬러 필터층(240) 상에 터치 센서(220)를 적층하게 되면, 최종적으로 전술한 도 5에 따른 유기발광장치가 제조될 것이다.
이상과 같은 상부 구성요소(201)의 형성 공정은 화학적 기상증착법(CVD) 또는 물리적 기상증착법(PVD) 또는 코팅법 등을 이용한 박막 적층 공정으로 이루어지거나 또는 상기 박막 적층 공정과 포토리소그라피와 같은 패터닝 공정의 조합으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 상기 하부 구성요소(101) 및 상부 구성요소(201)를 서로 마주하도록 배치하면서 접착층(300)을 통해 상기 하부 구성요소(101) 및 상부 구성요소(201)를 접착한다.
이 공정은 상기 하부 구성요소(101) 및 상부 구성요소(201) 중 어느 하나에 양면 테이프와 같이 필름 구조물을 부착하거나 또는 씰런트와 같은 액상 접착물질을 코팅한 후 상기 하부 구성요소(101) 및 상부 구성요소(201)를 접착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 유리 기판(1) 및 제2 유리 기판(2)을 분리한다.
상기 제1 유리 기판(1) 및 제2 유리 기판(2)을 분리하는 공정은 레이저 조사 공정으로 이루어질 수 있다. 즉, 레이저를 조사하면 상기 제1 희생층(1a) 및 제2 희생층(2a)을 구성하는 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)에서 수소(H2) 가스가 발생하면서 상기 제1 유리 기판(1)의 접착력 및 제2 유리 기판(2)의 접착력이 떨어지게 된다.
다만, 상기 제1 유리 기판(1) 및 제2 유리 기판(2)을 분리하는 공정이 반드시 레이저 조사 공정만으로 이루어지는 것은 아니고, 당업계에 공지된 다양한 방법이 적용될 수 있다.
다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 상기 하부 기판(100)의 하면에 하면 보강층(150)을 형성하고, 상기 상부 기판(200)의 상면에 반사 방지층(250)을 형성하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광장치의 제조를 완성한다.
101: 하부 구성요소 100: 하부 기판
110: 하부 배리어층 120: 박막 트랜지스터층
130: 발광소자층 140: 패시베이션층
150: 하면 보강층 201: 상부 구성요소
200: 상부 기판 210: 상부 배리어층
220: 터치 센서 230: 차광층
240: 컬러 필터층 250: 반사 방지층

Claims (12)

  1. 하부 구성 요소, 상부 구성 요소, 및 상기 하부 구성 요소와 상부 구성 요소를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어지고,
    상기 하부 구성 요소는 상기 접착층과 마주하는 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 포함하여 이루어지고,
    상기 상부 구성요소는 상기 접착층과 마주하는 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 적층된 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 포함하여 이루어지고,
    상기 발광소자층은 상기 차광층과 오버랩되는 뱅크층을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 차광층과 뱅크층 사이의 거리(T)는 하기 수학식:
    T = (A + B)×tan(90-θ)/2
    (여기서, A는 뱅크층의 폭이고, B는 차광층의 폭이고, θ는 인접하는 화소 사이에서 빛샘이 방지되는 최대 시야각)
    을 만족하도록 설정되는 유기발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판과 상기 박막 트랜지스터층 사이에 적층된 하부 배리어층 및 상기 상부 기판과 상기 터치 센서 사이에 적층된 상부 배리어층 중 적어도 하나의 배리어층을 추가로 포함하는 유기발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 상부 기판과 상기 컬러 필터층 사이에 적층된 유기발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터층은 상기 상부 기판과 상기 터치 센서 사이에 적층된 유기발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 상부 기판의 일면 상에 절연층에 의해 서로 절연된 상태로 배치된 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함하여 이루어진 유기발광장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기판의 타면에 반사방지층이 추가로 형성된 유기발광장치.
  8. 제1 유리 기판 상에 제1 희생층을 적층하고 상기 제1 희생층 상에 하부 구성요소를 형성하는 공정;
    제2 유리 기판 상에 제2 희생층을 적층하고 상기 제2 희생층 상에 상부 구성요소를 형성하는 공정;
    상기 하부 구성요소와 상부 구성요소가 서로 마주하도록 배치하면서 접착층을 통해 상기 하부 구성요소 및 상부 구성요소를 접착하는 공정; 및
    상기 하부 구성요소로부터 상기 제1 유리 기판을 분리하고 상기 상부 구성요소로부터 상기 제2 유리 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 하부 구성요소를 형성하는 공정은 상기 제1 희생층 상에 하부 기판을 부착한 후 상기 하부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 박막 트랜지스터층, 발광소자층, 및 패시베이션층을 적층하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 상부 구성요소를 형성하는 공정은 상기 제2 희생층 상에 상부 기판을 부착한 후 상기 상부 기판의 일면 상에 별도의 접착제를 이용하지 않고 터치 센서, 차광층 및 컬러 필터층을 적층하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 발광소자층은 상기 차광층과 오버랩되는 뱅크층을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 차광층과 뱅크층 사이의 거리(T)는 하기 수학식:
    T = (A + B)×tan(90-θ)/2
    (여기서, A는 뱅크층의 폭이고, B는 차광층의 폭이고, θ는 인접하는 화소 사이에서 빛샘이 방지되는 최대 시야각)
    을 만족하도록 설정되는 유기발광장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 기판과 상기 박막 트랜지스터층 사이에 하부 배리어층을 적층하는 공정 및 상기 상부 기판과 상기 터치 센서 사이에 상부 배리어층을 적층하는 공정 중 적어도 하나의 배리어층을 적층하는 공정을 추가로 포함하는 유기발광장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 터치 센서를 적층하는 공정은 상기 상부 기판의 일면 상에 서로 절연된 상태로 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 적층하는 공정을 포함하여 이루어진 유기발광장치의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유리 기판을 분리하는 공정 이후에 상기 상부 기판의 타면에 반사방지층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 유기발광장치의 제조방법.
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