KR102576396B1 - 유기발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 유기발광 표시장치를 개시한다. 상기 유기발광 표시장치는 일 면에 위치한 블랙 매트릭스(black matrix), 반투과성 물질로 구성되며 상기 블랙 매트릭스가 있는 영역 및 상기 블랙 매트릭스가 없는 영역의 두께를 균일하게 하는 오버코팅(overcoating) 층, 및 상기 오버코팅 층 상에 위치한 터치 전극 층을 포함하는 제1 기판; 일 면에 유기발광소자가 있으며, 상기 제1 기판과 대향하여 합착된 제2 기판을 포함한다.

Description

유기발광 표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 유기발광 표시장치 및 그 구조에 관한 것이다. 보다 상세하게는 접힘(folding)이 가능할 정도로 얇은 두께를 갖는 유기발광 표시장치 및 그 구조에 관한 것이다.
TV, 휴대전화, 테블릿PC, 노트북 등의 전자제품에는 다양한 종류의 표시장치(display device)가 이용되고 있다. 표시장치의 예로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD), 유기발광 표시장치(Organic Emitting Display Device, OLED), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device, PDP), 양자점 표시장치(Quantum Dot Display Device), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device, FED), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device, EPD) 등이 있으며, 최근에는 유기발광 표시장치가 각광받고 있다. 유기발광 표시장치는 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자인 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함하여 이루어져, 종이와 같이 박막화가 가능하다. 유기발광 다이오드는 박막 트랜지스터와 접속된 애노드(Anode), 발광층(Emission Layer) 및 캐소드(Cathode)를 포함한다. 그리고, 애노드와 캐소드에 전압을 인가하면 정공과 전자가 발광층 내에서 재결합하여 엑시톤(Exciton)을 형성하고, 엑시톤이 기저상태로 떨어지며 발광한다.
한편, 표시장치가 장착된 전자제품에 제어신호를 입력하는 방법으로 터치패널을 이용하는 방법이 널리 이용되고 있다. 터치 패널은 표시장치에 대한 화면 터치나 제스쳐(gesture) 등과 같은 사용자의 터치 입력을 감지하는 장치로서, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 표시장치를 비롯하여 공공 시설의 표시장치와 스마트 TV 등의 대형 표시장치에 널리 활용되고 있다.
표시장치에 터치패널을 장착하는 방법으로는, 상판 부착형(add-on type), 상판 일체형(on-cell type), 터치 센서 내장형(integrated type 또는 in-cell type) 등이 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 센서가 형성된 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치 센서를 직접 형성하는 방식이다. 터치 센서 내장형은 표시장치의 내부에 터치 센서를 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.
일반적인 표시장치에서는 상부 기판 상에 터치 스크린 패널을 부착하는 방식으로 터치 스크린을 구현한다. 이러한 표시장치에서 터치 스크린 패널은 별도로 제작되어 표시장치의 외면에 부착되기 때문에 표시장치의 전체 두께가 증가되고, 증가된 두께로 인해 화상의 시인성이 저하될 우려가 있다는 단점이 있다.
최근에는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 터치 패널과 표시 패널을 일체화하여 제조하는 인-셀(In-Cell) 방식의 터치 센서 내장형 터치 패널에 관심이 집중되고 있다.
본 명세서의 목적은 유기발광 표시장치를 제공하는 데 있다. 보다 구체적으로 본 명세서는 투과율이 상향되어 발광 효율이 개선된 유기발광 표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 명세서의 또 다른 목적은 접힘(folding)이 가능한 박형 표시장치를 제공하는 데 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 유기발광 표시장치가 제공된다. 상기 유기발광 표시장치는 일 면에 위치한 블랙 매트릭스(black matrix), 반투과성 물질로 구성되며 상기 블랙 매트릭스가 있는 영역 및 상기 블랙 매트릭스가 없는 영역의 두께를 균일하게 하는 오버코팅(overcoating) 층, 및 상기 오버코팅 층 상에 위치한 터치 전극 층을 포함하는 제1 기판; 일 면에 유기발광소자가 있으며, 상기 제1 기판과 대향하여 합착된 제2 기판을 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따라 터치 기판이 제공된다. 상기 터치 기판은 플렉서블 필름; 상기 플렉서블 필름의 표면에, 서브 픽셀들 사이의 뱅크(bank)와 대응하는 블랙 매트릭스(black matrix); 상기 플렉서블 필름의 표면 중에서 상기 블랙 매트릭스가 있는 영역 및 상기 블랙 매트릭스가 없는 영역을 덮어 상기 플렉서블 필름의 상기 표면을 평탄화하는 오버코팅(overcoating) 층; 상기 오버코팅 층 상에 있는 터치 전극 및 배선을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 원형 편광판을 사용했을 때에 비하여 투과율이 상향되어 발광 효율이 개선될 수 있다. 이에 따라 본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 더 적은 전력을 소비한다.
한편 본 명세서의 실시예에 의하면, 유기발광 표시장치에 사용되는 필름의 수가 줄어들어, 표시장치의 두께가 감소된다. 이로써 접힘(folding)이 가능한 박형 표시장치를 구현할 수 있다. 또한 본 명세서의 실시예에 의하면, 유기발광 표시장치에 사용되는 필름의 수가 줄어들어, 표시장치의 제조 비용도 절감된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 단면도이다.
도 2a는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광소자 층의 단면도이며, 도 2b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 층의 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치센서 내장형 유기발광 표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 터치센서 내장형 유기발광 표시장치의 단면도이다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 “표시장치”로 지칭될 수도 있는 “유기발광 표시장치”는 유기발광 다이오드 패널 및 그러한 유기발광 다이오드 패널을 채용한 표시장치에 대한 일반 용어로서 사용된다. 일반적으로, 유기발광 표시장치의 2개의 상이한 타입으로, 백색 유기발광 타입 및 RGB 유기발광 타입이 있다. 백색 유기발광 타입에서, 화소의 각각의 서브 픽셀들은 백색 광을 발광하도록 구성되고, 컬러 필터들의 세트가 대응하는 서브 픽셀에서 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 생성하도록 백색 광을 필터링하는데 사용된다. 또한, 백색 유기발광 타입은 백색 광을 생성하기 위한 서브 픽셀을 형성하기 위해 컬러 필터 없이 구성된 서브 픽셀을 포함할 수도 있다. RGB 유기발광 타입에서, 각각의 서브 픽셀에서의 유기발광층은 지정된 색의 광을 발광하도록 구성된다. 예를 들어, 하나의 픽셀은 적색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 적색 서브 픽셀, 녹색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 녹색 서브 픽셀, 및 청색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 청색 서브 픽셀을 포함한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양한 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 또는 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 단면도이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 터치센서 내장형 (in-cell type) 표시장치일 수 있다. 유기발광 표시장치는, 터치 층(160)을 포함하는 상부 기판(120b)과 유기발광소자 층(140)을 포함하는 하부 기판(120a)으로 구성될 수 있으며, 상기 하부 기판(120a)과 상기 상부 기판(120b)은 접착 층(170)을 통해 합착된다.
상기 하부 기판(120a)과 상기 상부 기판(120b)은 절연 물질로 형성되며, 유기발광 표시장치의 다양한 구성요소들을 지지한다. 상기 하부 기판(120a)과 상기 상부 기판(120b)은 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 하부 기판(120a)과 상부 기판(120b)은, 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프 탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리 카보네이트 (poly carbonate), 폴리 아릴레이트 (poly arylate), 폴리에테르 이미드 (polyether imide), 폴리에테르 술폰산 (polyether sulfonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등에서 선택된 하나 이상의 유기 물질로 이루어진 플라스틱 필름일 수 있다.
한편, 하부 기판(210)이 플렉서빌리티를 갖는 물질로 형성되는 경우에, 하부 기판(210)을 지지하기 위한 백 플레이트(back plate)가 사용될 수도 있다.
하부 기판(120a)과 유기발광소자 층(140) 사이에는 버퍼층(130)이 구비된다. 버퍼층(130)은 유기발광소자 층(140)와 하부 기판(120a)의 접착력을 향상시키고, 하부 기판(120a)에서 발생하는 수분 또는 불순물이 유기발광소자 층(140)에 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기와 같은 버퍼층(130)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질의 단일층으로 형성되거나, 산화실리콘(SiO2)과 질화실리콘(SiNx)의 이중층 구조로 형성될 수도 있다.
버퍼층(130)을 사이에 두고 하부 기판(120a) 상에 유기발광소자 층(140)이 형성된다. 유기발광소자 층(140)는 박막 트랜지스터, 유기발광 다이오드 등이 배열된다.
유기발광소자 층(140) 상에는 보호막(150)이 형성된다. 보호막(150)은 산화 알루미늄(AlOx), 산질화 실리콘(SiON), 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질 또는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene), 포토 아크릴(photo acryl) 등과 같은 유기 절연 물질의 단일 층으로 형성되거나, 무기 절연 물질과 유기 절연 물질이 교대로 적층된 구조일 수도 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 하부 기판(120a)의 일 측면에는 드라이브 IC가 형성되고, 드라이브 IC는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 연결된다. 인쇄회로기판에는 유기발광소자를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 제공하는 타이밍 제어부와 구동 전압을 제공하는 전원 공급부 등이 구비된다. 상기와 같은, 인쇄회로기판의 신호는 드라이브 IC를 통해 유기발광소자 층(120a)에 인가된다. 특히, 인쇄회로기판에는 터치 층(160)의 구동을 위한 터치 컨트롤러를 포함하는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)이 일체형으로 형성될 수 있다. 연성 인쇄회로기판은 이방성 도전 페이스트(Anisotropy Conductive Paste; ACP), 이방성도전필름(Anisotropic Conductive Film; ACF) 등을 통해 터치 층(160)와 전기적으로 연결된다.
보호막(150) 상에는 상부 기판(120b) 상에 형성된 터치 층(160)이 접착 층(170)을 통해 대향 합착된다.
터치 층(160) 상에 접착 층(170)이 형성된다. 그리고, 접착 층(170)이 보호막(150) 상에 부착되어 상부 기판(120b)과 하부 기판(120a)이 대향 합착된다.
도시하지는 않았으나, 터치 층(160)와 유기발광소자 층(140)는 이방성 도전 페이스트(Anisotropy Conductive Paste; ACP)을 통해 전기적으로 연결된다. 이방성 도전 페이스트는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속이 코팅된 도전 볼(Ball)이 실런트에 분산된 구조이다.
상기와 같은 이방성 도전 페이스트는 터치 층(160)의 패드부와 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 연결시킨다. 그리고, 패드부는 터치 층(160)의 X 전극(161a)과 Y 전극(161b)의 라우팅 배선과 접속된다.
일반적으로, 터치 층(160)의 구동을 위한 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)은 유기발광소자 층(130)의 구동을 위한 인쇄 회로 기판(PCB)과 별개로 형성된다. 그러나, 본 발명은 유기발광소자 층(130)의 구동을 위한 인쇄 회로 기판(PCB)에 터치 층(160)의 구동을 위한 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 일체형으로 형성하고, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)과 터치 층(160)를 이방성 도전 페이스트를 이용하여 접속시킨다.
따라서, 본 발명의 터치 패널 내장형 유기발광 다이오드 표시장치는 터치 층(160)의 구동을 위한 연성 인쇄 회로 기판과 유기발광소자 층(140)의 구동을 위한 인쇄 회로 기판을 일체화하여, 제조 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 터치 층(160)가 형성된 상부 기판(120b)의 일 면에는 탑 커버(180)가 부착될 수 있다. 탑 커버(180)는 투과율이 높고 유연성을 갖는 아크릴 수지 (polymethly methacrylate; PMMA), 폴리우레탄 (polyurethane; PU), 아크릴 (acryl), 사이클로 올레핀 폴리머 (cyclo olefin polymer; COP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide) 등과 같은 물질로 형성된다.
또한, 도시하지는 않았으나, 하부 기판(120a)의 배면에도 아크릴 수지 (polymethly methacrylate; PMMA), 폴리우레탄 (polyurethane; PU), 아크릴 (acryl), 사이클로 올레핀 폴리머 (cyclo olefin polymer; COP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리이미드 (polyimide) 등과 같은 물질로 형성된 바텀 커버가 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 유기발광소자 층(140) 및 터치 층(160)가 각각 하부 기판(120a) 및 상부 기판(120b)에 형성되어, 터치 패널 내장형 유기발광 다이오드 표시장치가 유연성을 갖는다. 특히, 플렉서블 기판은 일반적인 리지드 기판에 비해 두께가 얇아, 표시장치의 박형화가 가능하다.
더욱이, 유기발광소자 층(140)의 구동을 위한 인쇄회로기판에 터치 층(160)의 구동을 위한 터치 컨트롤러를 포함하는 연성 인쇄회로기판이 형성되고, 연성 인쇄회로기판이 이방성 도전 페이스트를 통해 터치 층(160)와 전기적으로 연결됨으로써, 터치 층(160)의 구동을 위한 연성 인쇄회로기판과 유기발광소자 층(140)의 구동을 위한 인쇄 회로 기판을 일체화하여, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 2a는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광소자 층의 단면도이며, 도 2b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 층의 단면도이다.
도 2a를 참조하여 보면, 하부 기판(120a)과 유기발광소자 층(140) 사이에는 버퍼층(130)이 구비된다. 버퍼층(130)은 유기발광소자 층(140)와 하부 기판(120a)의 접착력을 향상시키고, 하부 기판(120a)에서 발생하는 수분 또는 불순물이 유기발광소자 층(140)에 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기와 같은 버퍼층(130)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질의 단일층으로 형성되거나, 산화실리콘(SiO2)과 질화실리콘(SiNx)의 이중층 구조로 형성될 수도 있다.
버퍼층(130)을 사이에 두고 하부 기판(120a) 상에 유기발광소자 층(140)이 형성된다. 유기발광소자 층(140)는 도 2a와 같이, 게이트 전극(140a), 게이트 절연막(141), 반도체층(142), 소스 전극(143a) 및 드레인 전극(143b)을 포함하는 박막 트랜지스터 및 제 1 전극(145), 유기발광층(147) 및 제 2 전극(148)을 포함하는 유기발광 다이오드를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 버퍼층(130) 상에 게이트 전극(140a)이 형성되고, 게이트 전극(140a)을 덮도록 게이트 절연막(141)이 형성된다. 게이트 절연막(141) 상에는 게이트 전극(140a)과 중첩되도록 반도체층(142)이 형성된다. 반도체층(142) 상에는 서로 이격된 소스 전극(143a)과 드레인 전극(143b)이 형성된다.
상기와 같은 박막 트랜지스터를 덮도록 아크릴계 수지 등과 같은 평탄화막(144)이 형성된다. 평탄화막(144)은 박막트랜지스터가 형성된 하부 기판(120a)을 평탄화시키기 위한 것이다. 도시하지는 않았으나, 게이트 절연막(141)과 평탄화막(144) 사이에 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기막(미도시)이 형성되어 게이트 절연막(141), 소스, 드레인 전극(143a, 143b) 각각과 평탄화막(144)의 계면 안정성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 평탄화막(144) 상에는 드레인 전극(143b)과 접속되는 제 1 전극(145), 제 1 전극(145)의 일부 영역을 노출시키는 뱅크 절연막(146), 노출된 제 1 전극(145) 상에 형성된 유기발광층(147) 및 유기발광층(147) 상의 제 2 전극(148)이 형성된다. 뱅크 절연막(146)은 유기발광소자 층의 발광 영역을 정의하며, 비 발광 영역의 빛샘을 방지한다.
도 2b를 참조하여 보면, 보호막(150) 상에는 상부 기판(120b) 상에 형성된 터치 층(160)이 접착 층(170)을 통해 대향 합착된다.
도 2b와 같이, 상부 기판(120b) 상에 형성된 터치 층(160)는 제 1 절연막(162a)을 사이에 두고 교차하는 복수개의 X 전극(161a), Y 전극(161b) 및 Y 전극(161b)을 덮도록 형성된 제 2 절연막(162b)을 포함한다.
터치 층(160)의 X 전극(161a)과 Y 전극(161b)은 라우팅 배선에 의해 패드부에 접속된다. 이 때, 패드부는 전압 인가 패드 또는 전압 검출 패드이다. 상기와 같은 터치 층(160)는 X 전극(161a)에 구동 전압이 인가되고, Y 전극(161b)은 터치 여부에 따라 변화된 전압 강하를 감지하는 상호 정전 용량 방식(mutual capacitive type)으로 구동될 수 있다. 경우에 따라, 터치 층(160)는 상부 기판(120b) 상에 형성된 브리지 전극, 브리지 전극을 덮도록 형성된 제 1 절연막, 제 1 절연막 상에 형성되어 브리지 전극을 통해 전기적으로 연결되는 X 전극, X 전극과 동일층에 형성된 Y 전극 및 X, Y 전극을 덮도록 형성된 제 2 절연막을 포함하여 이루어질 수도 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치센서 내장형 유기발광 표시장치의 단면도이다.
상기 유기발광 표시장치는 도 1 내지 도 2에서 설명한 것과 동일한 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉, 하부 기판(120a), 유기발광층(147), 상부 기판(120b), 터치 전극(161) 등은 도 1 내지 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
봉지(encapsulation) 층(149)이 유기발광층(147) 상에 위치한다. 이때, 봉지 층(149)은 유리, 금속, 산화 알루미늄(AlOx) 또는 실리콘(Si) 계열 물질로 이루어진 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 봉지 층(149)은, 발광 재료와 전극 재료의 산화를 방지하기 위하여, 외부으로부터의 산소 및 수분 침투를 막는다. 유기발광소자가 수분이나 산소에 노출되면, 발광 영역이 축소되는 화소 수축(pixel shrinkage) 현상이 나타나거나, 발광 영역 내 흑점(dark spot)이 생길 수 있다.
접착층(170)이 봉지 층(149) 상에 위치할 수 있다. 접착층(170)은 열 경화형 또는 자연 경화형의 접착제일 수 있다. 예를 들어, 접착층(170)은 B-PSA (Barrier pressure sensitive adhesive)와 같은 물질로 구성될 수 있다.
접착층(170) 상에는 배리어(barrier) 필름이 위치할 수 있다. 배리어 필름은 유기발광소자를 포함하는 기판 전체를 봉지한다. 배리어 필름은 위상차 필름 또는 광등방성 필름일 수 있다. 배리어 필름이 광등방성 성질을 가지면, 배리어 필름에 입사된 입사된 광을 위상지연 없이 그대로 투과시킨다. 또한, 배리어 필름의 상부 또는 하부면에는 유기막 또는 무기막이 더 위치할 수 있다. 이때, 무기막은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiOx)을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 등의 폴리머 재질의 물질을 포함할 수 있다. 배리어 필름의 상부 또는 하부면에 형성되는 유기막 또는 무기막은 외부의 수분이나 산소의 침투를 차단하는 역할을 한다. 배리어 필름은, 롤러(roller) 부착 방식이나, 진공 합착 방식으로 적층(lamination)될 수 있다.
상기 유기발광 표시장치는 상부 기판(120b)의 상면에 위치한 편광필름(190)을 더 포함할 수 있다. 상기 편광필름(190)은 외부 입사광의 반사를 제거하여 표시장치의 시인성을 향상시키는 용도로 사용되며, 일 예로 선형 편광판과 λ/4 위상차 필름으로 구성될 수 있다. 이 경우, 외부에서 입사된 빛이 선형 편광판과 λ/4 위상차 필름을 지나면서 원형 편광 상태로 되고, 표시 패널에서 출사된 빛의 편광축이 외부에서 입사된 빛의 편광축과 수직이 되어 서로 상쇄됨으로서, 외광이 차단되어 시인성이 좋아지게 된다. 한편 상기 편광필름(190)은 원형 편광판(circular polarizer)으로 구성될 수도 있다.
도 3과 같은 유기발광 표시장치는, 라미네이션(lamination) 공정으로 적층된 편광필름(190), 배리어 필름 및 필름 형태의 터치 층(120b)을 포함할 수 있다. 이와 같이 3 종류의 필름을 사용하게 되면, 상기 필름들의 두께 합은 200 마이크로미터(um) 이상이 될 수 있다. 더구나, 상기 필름들 각각은 두께를 줄이기가 어려워, 도 3과 같은 구조는 폴더블(foldable) 표시장치에 적용하기 어렵다. 표시장치가 두꺼울수록 접힘(folding) 시에 받는 스트레스(stress)가 상승하기 때문이다. 때문에, 폴더블(foldable) 표시장치를 구현하기 위해서는 박형 구조가 필수적이며, 도 3과 같은 구조는 더 얇은 구조로 변경될 필요가 있다.
뿐만 아니라, 원형 편광판(circular polarizer)의 투과율은 45% 이하로서, 유기발광 표시장치의 효율을 저하시키는 하나의 원인이 되므로, 이에 대한 개선도 필요하다.
도 4는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 터치센서 내장형 유기발광 표시장치의 단면도이다.
상기 터치센서 내장형(in-cell type) 유기발광 표시장치는, 원형 편광판 (circular polarizer)을 사용하지 않는 대신, 반투과성 물질로 구성된 오버코팅 층(overcoating layer)를 적용한다. 구체적으로, 도 4를 참조하여 보면, 상기 유기발광 표시장치는, 상부 기판(터치 기판)의 일 면에 위치한 블랙 매트릭스(210), 상기 블랙 매트릭스가 있는 영역 및 상기 블랙 매트릭스가 없는 영역 상에 형성된 오버코팅 층(220), 상기 오버코팅 층 상에 위치한 터치 전극(161) 층을 포함한다.
상부 기판(제1 기판)은 절연 물질로 형성되며, 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(120b)은, 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프 탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리 카보네이트 (poly carbonate), 폴리 아릴레이트 (poly arylate), 폴리에테르 이미드 (polyether imide), 폴리에테르 술폰산 (polyether sulfonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등에서 선택된 하나 이상의 유기 물질로 이루어진 플라스틱 필름일 수 있다. 상기 제1 기판(120b)은, 투과율 85% 이상의 고내열성 투명 플라스틱 필름일 수 있다.
블랙 매트릭스(210)는 각 화소(pixel) 영역의 경계에 대응하여 위치하며, 특정 화소에서 발광된 빛이 인접 화소 영역으로 새어나기는 것을 방지한다. 즉, 블랙 매트릭스(210)는 각 화소 영역의 경계에서 색이 혼색되는 것을 방지한다. 블랙 매트릭스(210)는 크롬(Cr) 또는 다른 불투명한 금속으로 형성될 수도 있고, 수지로 형성될 수도 있다. 블랙 매트릭스(210)는 유기발광소자 층의 뱅크(bank)와 마주보고 위치할 수 있다. 이때 블랙 매트릭스(210)는 뱅크의 폭보다 작게 만들어질 수 있다. 뱅크는 서브 화소(sub pixel) 사이를 격리하는 구조물이다.
오버코팅 층(220)은, 기판(120b) 및 블랙 매트릭스(210)의 상부를 평탄화 한다. 상기 오버코팅 층(220)은 가시광의 투과율을 일정 비율로 감소시키는 물질(반투과성 물질)로 구성된다. 상기 오버코팅 층(220)은 원형 편광판 보다 높은 투과율을 갖도록 만들어진다. 일 예로 상기 오버코팅 층(220)이 45%~80%의 투과율을 가짐으로써, 유기발광 표시장치의 발광효율이 개선되는 효과가 나타날 수 있다. 표시장치의 특성에 따라 상기 오버코팅 층(220)은 60%~70%의 투과율을 갖도록 구성될 수도 있다. 상기 오버코팅 층(220)은, 가시광 전체 파장 대역에서 동일한 수준의 투과율을 갖도록 만들어질 수 있으며, 다르게는 파장 대역 별로 다른 수준의 투과율을 갖도록 만들어질 수 있다.
상기 오버코팅 층(220)은, 아크릴(acryl), 폴리이미드(PI) 등의 고분자 화합물(polymer)에 유기 염료(organic dye)가 균일하게(homogeneous) 용해된 물질로 구성될 수 있다. 상기 고분자 화합물은 섭씨 250도 이상의 내열성을 갖는다.
상기 유기성 염료는, 블랙 다이(black dye), Amidoschwarz, Sodium 1-[1-Hydroxynaphthylazo]-6-nitro-2-naphthol-4-sulfonate, triisocyanato- (2,2';6',6''-terpyridyl-4,4',4''-tricarboxylato)ruthenium(II)tris(tetra-butylammonium) 중에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 블랙 다이(black dye)는 폴리피리딜(polypyridyl) 리간드(tcterpy: 4,4',4''-tricarboxy-2,2': 6',2''-terpyridine)에 한 개의 수소(monoprotonated) 만이 금속산화물에 흡착할 수 있는 구조로써, 분자간 수소 결합을 감소시켜 금속 산화물 표면에서의 염료 간 응집(aggregation)이 감소되도록 만든 염료이다. 블랙 다이(black dye)는 N3 염료보다 MLCT 영역에서의 몰 흡광계수(molar extinction coefficient)가 낮고 염료의 흡착량이 작지만 더 좋은 광-전기 변환효율을 나타내며, 장파장(red shift)의 광 흡수 능력이 우수하다.
상기 유기성 염료는 또한 Red Dye, Blue Dye, Green Dye를 적절한 비율로 혼합하여 가시광 영역의 파장을 균일하게 흡수하는 방법으로 오버코팅 층을 제조할 수 있다. 이는 Black Dye를 사용하여 제조한 오버코팅 층과 유사한 방식으로, 유기성 염료의 종류만 달리하는 방법이다.
유기성 염료의 함량은 유기성 염료의 종류에 따라 달라질 수 있다. 이는 각 유기성 염료의 흡광 계수가 다르고, 오버코팅 층을 제조하기 위한 재료의 용해도가 유기성 염료의 종류에 따라 다른 것에 기인한다. 유기성 염료의 함량은 오버코팅 층의 가시광영역 투과율이 45%~90%가 되도록 함량을 조절하되, 유기성 염료가 균일하게 용해될 수 있는 정도까지로 조절한다.한편, 상기 오버코팅 층(220)은, 아크릴(acryl), 폴리이미드(PI) 등의 고분자 화합물(polymer)에 흑연, 탄소나노파티클, 탄소나노튜브 등의 파티클 형태의 물질을 분산시킨 형태로 만들어질 수도 있다. 상기와 같은 파티클은 고분자 화합물에 용해되지 않기 때문이다. 상기 오버코팅 층에 적용되는 흑연, 탄소나노파티클, 탄소나노튜브 등의 파티클 형태의 물질은 균일하게 분산되어 있는 것이 바람직하다. 그렇지 않을 경우, 패널 제작 후 얼룩, 무라(mura) 등의 이상이 발생할 수 있다. 상기 파티클은 분산도 5이하의 균일한 분산도를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 오버코팅 층(220) 상에는 터치 전극(161) 및 관련 배선이 배치된다. 터치 전극(구동 전극 및/또는 감지 전극)은 ITO 등으로 만들어진 투명 전극일 수 있다. 터치 전극(161)은 ACF(Anisotropic Conductive Film), ACP(Anisotropic Conductive Paste) 등을 통해 하부 기판 상의 패드와 연결된다. 터치 전극을 구동하는 구동 회로(touch driver-IC)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)에 탑재되고, 상기 패드와 연결된다. 상기 터치 구동 회로는 다른 구동 회로와 함께 하나의 FPCB에 탑재될 수 있다.
블랙 매트릭스, 반투과성 오버코팅 층, 터치 전극을 포함하는 제1 기판(120b)은, 유기발광소자가 위치한 제2 기판(120a)과 합착된다. 이때 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착시키는 접착 층(230)이 사용될 수 있다. 상기 접착 층(230)은 상기 제1 기판의 터치 전극 층과 상기 제2 기판의 유기발광소자 층 (또는 봉지 층) 사이에 위치한다. 상기 접착 층(230)은 접착제(adhesive)로 구성될 수 있다. adhesive는 상태의 변화가 없이 점착을 할 수 있는 물질일 수 있고, 이 경우 상태의 변화가 없으므로 재사용/재점착이 가능하다. 상기 제1 기판(120b)과 접착 층(230)이 봉지 층 역할을 할 수도 있다.
제2 기판(120a)은 절연 물질로 형성되며, 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기판(120a)은, 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프 탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리 카보네이트 (poly carbonate), 폴리 아릴레이트 (poly arylate), 폴리에테르 이미드 (polyether imide), 폴리에테르 술폰산 (polyether sulfonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등에서 선택된 하나 이상의 유기 물질로 이루어진 플라스틱 필름일 수 있다.
제1 기판(120b)과 제2 기판(120a)은 지지 기판(예: 유리 기판) 위에 제작될 수 있으며, 제1 기판(120b)과 제2 기판(120a)이 합착되고, 회로기판 등이 연결된 후에 지지 기판은 제거(release)된다.
상기 제1 기판(120b)과 상기 제2 기판(120a)의 합착으로 제작된 표시장치는, 도 3의 표시장치에 비해 더 얇다. 즉, 편광판이 없기(Pol-less) 때문에, 도 4의 유기발광 표시장치는 그 두께(제1 기판, 제2 기판 및 접착 층의 두께 합)가 100 마이크로미터(um) 이하일 수 있다. 또한 상기 제1 기판(120b)과 상기 오버코팅 층(220)의 두께 합이 15 마이크로미터(um) 이하가 되도록 제작될 수 있다. 이에 상기 유기발광 표시장치는 2.5R 이하의 곡률로 접힘(folding)이 가능하다. 상기 표시장치의 상부 기판(120b)은 편광판(편광 필름) 없이 외부 커버와 직접 부착될 수 있다.
이와 같은 유기발광 표시장치는 원형 편광판을 사용했을 때에 비하여 투과율이 상향되어 발광 효율이 개선됨은 물론이고, 표시장치의 소비전력도 저감된다. 또한 상기 실시예에 의하면, 유기발광 표시장치에 사용되는 필름의 수가 줄어들어, 표시장치의 두께가 감소된다. 이는 접힘(folding)이 가능한 박형 표시장치를 구현할 수 있는 기초가 된다. 한편, 상기 실시예에 의하면, 유기발광 표시장치에 사용되는 필름의 수가 줄어들어, 표시장치의 제조 비용이 절감된다. 이와 더불어 터치 구동 회로(touch D-IC)를 타 구동 회로와 함께 FPCB에 일체화하면 가격 경쟁력을 더 높일 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
120a, 120b: 기판
210: 블랙 매트릭스
220: 오버코팅 층
230: 접착 층
161: 터치 전극

Claims (16)

  1. 접힘(folding)이 가능한 터치 센서 내장형 유기발광 표시장치에 있어서,
    접힘이 가능한 제1 기판;
    상기 제1 기판을 지지하는 백 플레이트(back plate);
    상기 제1 기판 상에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 위치하는 유기발광층 및 상기 유기발광층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하는 유기발광소자 층;
    상기 유기발광소자 층 상에 위치하는 봉지층;
    상기 봉지층 상에 위치하고, 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 층;
    상기 터치 층 상에 위치하는 블랙 매트릭스;
    상기 터치 전극과 연결되는 인쇄 회로 기판; 및
    상기 제1 전극의 적어도 일부에 중첩하고, 상기 제1 전극의 일부 영역을 노출시키는 뱅크 절연막을 포함하는, 유기발광 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스와 대응하도록 배치되는, 유기발광 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    적어도 일부가 상기 블랙 매트릭스와 중첩하여 배치되는 오버코팅(overcoating) 층을 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 오버코팅 층의 적어도 일부는 상기 블랙 매트릭스와 직접 접촉하는, 유기발광 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 오버코팅 층은 서로 인접하는 상기 블랙 매트릭스들 사이에 더 배치되는, 유기발광 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광층은 서로 인접하는 상기 블랙 매트릭스들 사이의 영역에 대응하도록 배치되는, 유기발광 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기발광층의 적어도 일부는 상기 서로 인접하는 상기 블랙 매트릭스들의 적어도 일부와 중첩하는, 유기발광 표시장치.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 표시장치는 편광판을 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 봉지층과 상기 터치 층 사이에 배치되는 접착층을 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 오버코팅 층은, 고분자 화합물(polymer)에 유기 염료(organic dye)가 균일하게 용해된 물질로 구성된 유기발광 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 유기 염료는, 블랙 다이(Black Dye)인 유기발광 표시장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 고분자 화합물은 섭씨 250도 이상의 내열성을 갖는 유기발광 표시장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 표시장치는 적색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 적색 서브 픽셀, 녹색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 녹색 서브 픽셀 및 청색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 청색 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 적색 서브 픽셀, 상기 녹색 서브 픽셀 및 상기 청색 서브 픽셀 각각에 대응하는 컬러 필터를 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 표시장치는 각각 백색 광을 발광하는 유기발광층을 갖는 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 적색 서브 픽셀에 대응하여 배치된 적색 광을 생성하는 적색 컬러 필터, 상기 녹색 서브 픽셀에 대응하여 배치된 적색 광을 생성하는 녹색 컬러 필터, 상기 청색 서브 픽셀에 대응하여 배치된 청색 광을 생성하는 청색 컬러 필터를 더 포함하는, 유기발광 표시장치.
  16. 삭제
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