KR101739348B1

KR101739348B1 - 유기 발광장치와 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101739348B1
Application number: KR1020110072991A
Authority: KR
Inventors: 신희선; 김현호; 이상진; 조성필; 노상순; 김현진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2017-05-24
Also published as: KR20130011673A

Abstract

본 발명은 두께를 줄이고 제조 비용을 감소시킬 수 있는 정전용량 방식의 터치 센서(Touch Sensor)를 포함하는 유기 발광장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 인가되는 구동 전류에 따라 발광하는 OLED(organic light emitting diode) 및 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치에 있어서, 게이트 라인, 데이터 라인, 발광 신호 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성된 백 플랜 기판; 상기 백 플랜 기판 상부 중 TFT(thin film transistor) 영역에 형성된 구동 TFT; 상기 백 플랜 기판 상부 중 표시 영역에 형성된 OLED; 및 상기 백 플랜 기판 상에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된 터치 전극 및 구동 전극으로 구성된 터치 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광장치와 이의 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}

본 발명은 유기 발광장치에 관한 것으로, 구체적으로 두께를 줄이고 제조 비용을 감소시킬 수 있는 정전용량 방식의 터치 센서(Touch Sensor)를 포함하는 유기 발광장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근에 들어 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 평판 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.

이에 따라, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 유기 발광장치(Organic Light Emitting Device)에 대한 관심이 증대되고 있다.

이하에서는, 도면을 참조로 종래 기술에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기 발광장치에 대해서 설명하기로 한다. 참고로, 이하 본 명세서에서는 '능동 매트릭스 방식의 유기 발광장치'를 간략하게 '유기 발광장치'로 칭하도록 한다.

최근에 들어, 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 센서(터치 스크린)가 적용되고 있고, 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 점차 확대되고 있다.

이러한, 터치 센서는 표시 패널과 결합되는 구조에 따라 표시 패널의 셀 내에 내화되는 인-셀 방식, 표시 패널 상부에 형성되는 온-셀 방식 및 표시 패널의 외부에 터치 스크린이 결합되는 애드-온 방식으로 구분될 수 있다.

도 1은 표시 패널 외부에 터치 센서가 구비된 종래 기술에 따른 유기 발광장치의 구조를 간략히 나타내는 도면이다. 도 1에서는 복수의 픽셀 중 하나의 픽셀을 도시하고 있다.

도 1에서는 터치 센서(30)가 표시 패널(10)의 하부에 배치된 것으로 도시하고 있으나, 표시 패널(10)은 바텀 이미션(bottom emission) 방식으로 화상을 표시하므로 실제로 터치 센서(30)는 표시 패널(10) 상부에 배치되게 된다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 유기 발광장치는 입력된 영상 신호에 따라 화상을 표시하는 표시 패널(10)과 상기 표시 패널(10) 상부에 배치되어 사용자의 터치를 감지하는 터치 센서(30, 터치 스크린)을 포함한다.

표시 패널(10)에 형성된 복수의 픽셀 각각은 TFT(Thin Film Transistor), OLED(Organic Light Emitting Diode) 및 스토리지 커패시터(미도시)를 포함한다.

TFT는 백 플랜 글라스(11) 상에 형성된 액티브층(12), 소스(13), 드레인(14), 게이트 절연층(15) 및 게이트(16)로 구성된다.

TFT를 덮도록 백 플랜 글라스(11)의 전면에 층간 절연층(17, ILD: inter layer dielectric) 및 보호층(18, PAS)이 순차적으로 형성된다.

층간 절연층(17) 및 보호층(18)의 일부 영역이 식각되어 소스(13)의 상면을 노출시키는 컨택홀 및 드레인(14)의 상면을 노출시키는 컨택홀이 형성되고, 상기 각각의 컨택홀 내에 메탈 컨택이 형성되어 있다.

보호층(18)의 상면에는 화상이 표시되는 표시 영역 즉, 개구부를 정의하는 뱅크(19)가 형성되어 있다.

보호층(18)의 상면 중에서 TFT가 형성된 영역을 제외한 표시 영역 상에 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 투명 전도성 물질로 애노드(anode) 전극(21)이 형성되고, 상기 애노드 전극(21)은 드레인(14)과 접속된 메탈 컨택과 접속된다.

애노드 전극(21) 상에는 인가된 전류에 의해 발광하는 발광층(22)이 형성되고, 상기 발광층(22) 상에 캐소드(cathode) 전극(23)이 형성되어 있다.

상기 애노드 전극(21), 발광층(22) 및 캐소드 전극(23)으로 OLED가 구성되고, TFT의 스위칭에 의해 OLED에 전류가 공급됨으로써 발광하게 된다. 복수의 픽셀에 형성된 OLED의 발광에 의해 화상을 표시하게 된다.

이러한, TFT 및 OLED 상부에는 봉지 글라스(24)가 형성되어 OLED를 습기와 같은 외부 요인으로부터 봉지하게 된다.

한편, 터치 센서(30, 터치 스크린)는 터치 글라스(31)와, 상기 터치 글라스(31)의 일면에 형성된 센싱 전극(32) 및 상기 터치 글라스(31)의 타면에 형성된 구동 전극(33)을 포함한다.

이러한, 터치 센서(30)는 제1 접착층(25)에 의해 표시 패널(10)과 합착된다. 또한, 터치 센서(30)의 상측(도 1에서는 하측에 도시 됨)에는 제2 접착층(35)이 형성되고, 제2 접착층(35)에 의해 커버 글라스(34)가 터치 센서(30) 합착되게 된다.

상술한 표시 패널(10) 및 터치 센서(30)를 포함하는 종래 기술에 따른 유기 발광장치는 표시 패널(10)과 터치 센서(30)를 각각 별도로 형성한 후, 제1 접착층(25)을 이용하여 표시 패널(10)과 터치 센서(30)를 합착함으로 인해 두께 및 무게가 증가하고, 제조 효율이 낮은 단점이 있다.

또한, 터치 글라스(31)를 사이에 두고 센싱 전극(32)과 구동 전극(33)을 형성하여야 하고, 터치 센서(30)를 보호하기 위한 커버 글라스(34)를 제2 접착층(35)을 이용하여 합착시켜야 한다. 이로 인해, 제조 공정이 복잡하고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 제조 효율을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 두께를 줄이는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 무게를 줄이는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 제조 비용을 절감시키는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 인가되는 구동 전류에 따라 발광하는 OLED(organic light emitting diode) 및 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치에 있어서, 게이트 라인, 데이터 라인, 발광 신호 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성된 백 플랜 기판; 상기 백 플랜 기판 상부 중 TFT(thin film transistor) 영역에 형성된 구동 TFT; 상기 백 플랜 기판 상부 중 표시 영역에 형성된 OLED; 및 상기 백 플랜 기판 상에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된 터치 전극 및 구동 전극으로 구성된 터치 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 상기 터치 전극이 상기 OLED의 발광에 의해 화상이 표시되는 개구부들 사이에 제1 방향으로 형성되고, 상기 구동 전극이 상기 개구부들과 중첩되도록 제2 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 상기 터치 전극과 중첩되도록 상기 버퍼층 상부에 형성된 커패시터 메탈층;을 더 포함하고, 상기 터치 전극, 상기 버퍼층 및 상기 커패시터 메탈층으로 스토리지 커패시터가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법은 인가되는 구동 전류에 따라 발광하는 OLED(organic light emitting diode) 및 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 제조방법에 있어서, 게이트 라인, 데이터 라인, 발광 신호 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성된 백 플랜 기판을 마련하는 단계; 상기 백 플랜 기판 상부 중 TFT 영역에 터치 전극을 형성하는 단계; 상기 터치 전극을 덮도록 상기 백 플랜 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상부 중 표시 영역에 상기 터치 전극과 교차하도록 구동 전극을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 액티브, 소스, 드레인, 게이트 절연층을 형성하고, 상기 게이트 절연층 상에 액티브와 중첩되도록 게이트를 형성하여 구동 TFT를 구성하는 단계; 및 상기 백 플랜 기판 상부 중 표시 영역에 애노드 전극 및 발광층을 순차적으로 형성하고, 상기 발광층의 상부 및 상기 백 플랜 기판의 전면에 캐소드 전극을 형성하여 OLED를 구성하는 단계;를 포함하고, 상기 버퍼층을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된 터치 전극 및 구동 전극으로 상기 터치 센서를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치와 이의 제조방법은 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 패널의 셀에 내재화시켜 유기 발광장치의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치와 이의 제조방법은 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 패널의 셀에 내재화시켜 유기 발광장치의 두께를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치와 이의 제조방법은 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 패널의 셀에 내재화시켜 유기 발광장치의 무게를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치와 이의 제조방법은 정전 용량 방식의 터치 센서를 표시 패널의 셀에 내재화시켜 유기 발광장치의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.

도 1은 표시 패널 상부에 터치 센서가 구비된 종래 기술에 따른 유기 발광장치의 구조를 간략히 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 터치 센서 구조를 나타내는 도면.
도 4 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 '상에 또는 상부에' 및 '아래에 또는 하부에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치와 이의 제조방법을 설명함에 있어서, 구조물들 간의 상/하 관계는 제조과정과 제조가 완료된 이후 서로 상이할 수 있다.

도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 픽셀에 형성된 OLED를 발광시키기 위한 구동회로부 및 터치 센서를 구동시키기 위한 터치 구동부를 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 터치 센서 구조를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치는 광을 하부로 방출하는 바텀 이미션(Bottom emission) 방식이며, 도 2에서는 본 발명의 유기 발광장치의 전체 픽셀 중에서 하나의 픽셀을 예로서 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치(100)는 백 플랜 기판(111) 상에 복수의 픽셀이 형성되고, 사용자의 터치 위치를 검출하는 터치 센서가 셀 내에 내장된다.

상기 복수의 픽셀 각각은 영상 신호에 따라 인가된 전류에 의해 발광하는 OLED; 상기 OLED에 전류를 공급하기 위한 복수의 TFT; 및 스토리지 커패시터(Ctc)를 포함한다.

상기 도 2에서는 복수의 TFT 중에서 스위칭 TFT들은 도시하고 있지 않으며, OLED에 공급되는 전류를 스위칭 하는 구동 TFT만을 도시하고 있다. 여기서, 구동 TFT는 백 플랜 기판(111) 상에서 TFT 영역에 형성되고, OLED는 표시 영역 즉, 개구부에 형성된다.

백 플랜 기판(111)은 투명 재질의 유기 기판 또는 플렉서블 한 플라스틱 기판이 적용될 수 있다. 도 2에 도시되어 있지 않지만, 백 플랜 기판(111)에는 게이트 라인, EM 라인(발광 신호 라인), 데이터 라인, 구동 전원 라인(VDD), 기준 전원 라인이 형성되어 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 터치 센서는 정전 용량 방식의 터치 센서로써, 버퍼층(132)을 사이에 두고 형성된 터치 전극(131)과 구동 전극(133)으로 구성된다.

터치 전극(131)은 백 플랜 기판(111) 상의 TFT 영역에 형성되고, 상기 터치 전극(131)을 덮도록 버퍼층(132)이 형성되어 있다. 이때, 버퍼층(132)은 무기물, 일 예로서 SiO₂, 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.

여기서, 터치 전극(131)은 인듐틴옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질 또는 불투명 메탈 물질로 형성될 수 있다.

구동 전극(133)은 버퍼층(132) 상의 표시 영역에 형성된다. 이때, 구동 전극(133)은 OLED에서 발생된 광이 출사되는 면에 위치하게 되므로, 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.

도 3을 참조하면, 터치 전극(131)과 구동 전극(133)은 버퍼층(132)을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된다. 터치 전극(131)은 개구부들 사이에서 Y축 방향으로 형성되고, 구동 전극(133)은 개구부와 중첩되도록 X축 방향으로 형성될 수 있다.

이러한, 터치 전극(131)은 버퍼층(132)을 관통하도록 형성된 패드 컨택(134)을 통해 표시 패널외부에 형성된 터치 패드부(미도시)와 연결된다. 또한, 구동 전극(133)도 미 도시된 패드 컨택을 통해 표시 패널외부에 형성된 터치 패드부(미도시)와 연결된다.

한편, 터치 전극(131) Y축 방향으로 형성되면 구동 전극(133)은 X축 방향으로 형성되고, 반대로 터치 전극(131)이 X축 방향으로 형성되는 경우에는 구동 전극(133)은 Y축 방향으로 형성될 수 있다. 이러한, 터치 전극(131) 및 구동 전극(133)은 표시 패널의 끝단에서 소정 개수씩 공통으로 연결되어 터치 패드부(미도시)와 접속되게 된다.

도 2에서는 터치 전극(131)이 화상이 표시되는 화면에 가까운 쪽에 형성되고, 구동 전극(133)이 터치 전극(131)의 상부 쪽에 형성된 것으로 도시하고 있으나 이는 본 발명의 일 예를 나타낸 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 터치 전극(131)과 구동 전극(133)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.

한편, 구동 TFT는 액티브(112), 소스(113), 드레인(114), 게이트 절연층(115) 및 게이트(116)를 포함하여 구성된다.

버퍼층(132) 상의 TFT 영역에 액티브(112), 소스(113), 드레인(114)이 형성된다. 이때, 소스(113) 드레인(114)은 액티브(112)의 반도체층에 P형 또는 N형의 불순물이 도핑되어 형성된다.

한편, 버퍼층(132) 상에서 구동 TFT의 드레인(114)과 터치 센서의 구동 전극(133) 사이에는 커패시터 메탈층(120)이 형성되어 있다.

이때, 커패시터 메탈층(120)은 구동 TFT를 형성하는 공정 중에 액티브 (112)와 같이 형성되며, 반도체층에 P형 또는 N형의 불순물을 10¹⁴ ~ 10¹⁵[㎤] 농도로 도핑하여 형성된다.

상기 커패시터 메탈층(120)은 버퍼층(132)을 사이에 두고 터치 전극(131)과 중첩되도록 형성된다. 이와 같은, 버퍼층(132)을 사이에 두고 커패시터 메탈층(120)과 터치 전극(131)이 형성되어 스토리지 커패시터(Ctc)가 구성되게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치(100)에서는 스토리지 커패시터를 형성함에 있어서, 터치 센서를 형성하기 위한 터치 전극(131)과 버퍼층(132)을 이용한다. 또한, 커패시터 메탈층(120)은 구동 TFT의 액티브(122)와 동일 레이어 상에 함께 형성함으로 스토리지 커패시터의 형성에 따른 두께를 줄이고 제조 효율도 높일 수 있는 장점이 있다.

구동 TFT의 액티브(112), 소스(113), 드레인(114)과, 커패시터 메탈층(120) 및 터치 센서의 구동 전극(133)을 덮도록 게이트 절연층(115)이 형성된다.

게이트 절연층(115) 상에는 액티브(112)와 중첩되도록 구동 TFT의 게이트(116)가 형성되고, 게이트(116) 및 게이트 절연층(115)을 덮도록 층간 절연층(117, ILD: inter layer dielectric) 및 보호층(118, PAS)이 순차적으로 형성된다.

여기서, 상기 보호층(118, 또는 평탄막)은 백 플랜 기판(111) 상에 형성된 복수의 TFT들 및 컨택들을 덮도록 3um 내외의 두께로 형성되어 백 플랜 기판(111)을 평탄화 시킨다.

층간 절연층(117) 중에서 소스(113)와 중첩되는 영역이 식각되어 소스(113)의 상면을 노출시키는 제1 컨택 홀이 형성된다. 제1 컨택 홀 내에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)와 같은 메탈 물질이 매립되어 소스(113)를 데이터 라인과 연결시키는 제1 컨택(contact)이 형성된다.

또한, 층간 절연층(117) 중에서 드레인(114)과 중첩되는 영역이 식각되어 드레인(114)의 상면을 노출시키는 제2 컨택 홀이 형성된다. 제2 컨택 홀 내에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)와 같은 메탈 물질이 매립되어 드레인(114)을 OLED의 애노드 전극(121)과 연결시키는 제2 컨택이 형성된다.

제1 컨택을 통해 구동 TFT의 소스(113)에 OLED의 구동전류가 공급되게 된다. 구동 TFT의 게이트(116)에 전압이 인가되어 구동 TFT가 턴-온되면, 구동전류가 드레인(114)으로 인가되고, 제2 컨택을 경유하여 구동전류가 OLED의 애노드 전극(121)에 공급되게 된다.

보호층(118) 상에는 표시 영역을 정의하는 뱅크(119)가 형성된다.

여기서, 상기 뱅크(119)는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지로 형성될 수 있다.

상기 뱅크(119)에 의해 정의된 표시 영역 내에는 구동 TFT를 통해 인가된 구동 전류에 의해 발광하는 OLED가 형성된다.

보호층(118) 중에서 제2 컨택과 중첩되는 영역이 식각되어 제2 컨택의 상면을 노출시키는 제3 컨택 홀이 형성된다.

보호층(118)의 상부면 중에서 표시 영역 및 제3 컨택 홀 내에 투명 전도성 물질로 애노드 전극(121)이 형성된다. 이때, 애노드 전극(121)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로 형성될 수 있다.

애노드 전극(121) 상에는 유기 물질이 도포되어 발광층(122)이 형성되고, 백 플랜 기판(111)의 전면에 캐소드 전극(123)이 형성된다. 이와 같이, 애노드 전극(121), 발광층(122) 및 캐소드 전극(123)이 순차적으로 형성되어 OLED를 구성하게 된다.

여기서, OLED는 복수의 픽셀 각각에 형성되며, 풀 컬러 영상을 표시하기 위해 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue)의 색광을 발광하거나, 자외선(UV) 또는 백색광을 발광할 수 있다.

한편, 도 2에 구체적으로 도시되어 있지 않지만, OLED는 애노드 전극(121), 발광층(122) 및 캐소드 전극(123) 이외에 정공 주입층 및 전자 주입층을 포함한다.

캐소드 전극(123)에서 발생된 전자 및 애노드 전극(121)에서 발생된 정공이 발광층(122) 내부로 주입되면, 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성된다. 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 고유의 색광을 발생시킴으로써 컬러 화상을 표시하게 된다.

뱅크(119) 및 OLED 상부에는 봉지 글라스(124)가 형성되어 OLED를 습기와 같은 외부 요인으로부터 봉지하게 된다.

여기서, 봉지 글라스(124)는 OLED를 외부 습기 및 이물질로부터 보호하기 위한 것으로, 글라스 재질뿐만 아니라 박막 필름 봉지제(TFE: Thin Film Encapsulation)로도 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, OLED를 보호할 수 있는 물질이면 봉지 글라스(124)의 역할을 대체할 수 있다.

상술한 구성을 포함하는 본 발명의 유기 발광장치는 바텀 이미션(Bottom Emission) 방식의 AMOLED 패널(Panel)에 정전용량 방식의 터치 센서(Touch Sensor)를 내재화 시켰다.

이를 통해, 터치 센서를 형성하기 위한 별도의 터치 글라스를 제거하여 종래 기술 대비 두께가 감소된 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기 발광장치는 터치 센서를 표시 패널의 셀 내에 내재화시켜 터치 센서의 형성에 따른 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

본 발명의 터치 센서는 OLED의 구조와 상관없이 모든 바텀 이미션 방식의 유기 발광장치에 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치(100)에서는 터치 센서를 형성하기 위한 터치 전극(131)과 버퍼층(132)을 이용하여 스토리지 커패시터의 제1 전극 및 절연층을 형성하고, TFT의 액티브(122)와 함께 형성된 커패시터 메탈층(120)을 이용하여 스토리지 커패시터의 제2 전극을 형성한다. 이를 통해, 스토리지 커패시터를 형성하기 위한 별도의 레이어 및 제조공정을 생략시켜 유기 발광장치의 두께를 줄이고 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

도 4 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 백 플랜 기판(111) 상에 터치 전극(131)을 형성한다. 이때, 터치 전극(131)은 백 플랜 기판(111)의 전체 면적 중에서 개구부 이외의 영역 일 예로서, TFT 영역에 형성된다.

이러한, 터치 전극(131)은 인듐틴옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질 또는 불투명 메탈 물질로 형성될 수 있다.

여기서, 백 플랜 기판(111)은 투명 재질의 유기 기판 또는 플렉서블 한 플라스틱 기판이 적용될 수 있다. 도 4에 도시되어 있지 않지만, 백 플랜 기판(111)에는 게이트 라인, EM 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인(VDD), 기준 전원 라인이 형성되어 있다.

이후, 터치 전극(131)을 덮도록 백 플랜 기판(111) 상부에 버퍼층(132)을 형성한다.

이때, 버퍼층(132)은 무기물, 일 예로서 SiO₂, 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께로 형성된다.

이후, 터치 전극(131)과 중첩되는 버퍼층(132)의 일부 영역을 식각하여 터치 전극(131)을 표시 패널 외부에 형성된 터치 패드와 연결하기 위한 패드 컨택 홀(a)을 형성한다.

이어서, 도 5를 참조하면, 버퍼층(132) 상에 구동 전극(133)을 형성한다. 이때, 구동 전극(133)은 버퍼층(132) 상의 표시 영역에 형성된다. 구동 전극(133)은 OLED에서 발생된 광이 출사되는 면에 위치하게 되므로, 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.

상기, 터치 전극(131), 버퍼층(132) 및 구동 전극(133)을 형성하여 사용자의 터치 검출을 위한 정전 용량 방식의 터치 센서를 구성하게 된다.

한편, 상기 패드 컨택 홀(a) 내부 및 버퍼층(132) 상에 전도성 물질로 패드 컨택(134)을 형성한다. 터치 전극(131)은 버퍼층(132)을 관통하도록 형성된 패드 컨택(134)을 통해 표시 패널외부에 형성된 터치 패드부(미도시)와 연결된다. 또한, 구동 전극(133)도 미 도시된 패드 컨택을 통해 표시 패널외부에 형성된 터치 패드부(미도시)와 연결된다.

터치 전극(131)과 구동 전극(133)은 버퍼층(132)을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된다. 터치 전극(131)은 개구부들 사이에서 Y축 방향으로 형성되고, 구동 전극(133)은 개구부와 중첩되도록 X축 방향으로 형성될 수 있다.

터치 전극(131) Y축 방향으로 형성되면 구동 전극(133)은 X축 방향으로 형성되고, 반대로 터치 전극(131)이 X축 방향으로 형성되는 경우에는 구동 전극(133)은 Y축 방향으로 형성될 수 있다. 이러한, 터치 전극(131) 및 구동 전극(133)은 표시 패널의 끝단에서 소정 개수씩 공통으로 연결되어 터치 패드부(미도시)와 접속되게 된다.

이어서, 도 6을 참조하면, 버퍼층(132) 상의 TFT 영역에 액티브(112), 소스(113), 드레인(114)을 형성한다. 이때, 소스(113) 드레인(114)은 액티브(112)의 반도체층에 P형 또는 N형의 불순물이 도핑되어 형성된다.

한편, 버퍼층(132) 상에서 구동 TFT의 드레인(114)과 터치 센서의 구동 전극(133) 사이에는 커패시터 메탈층(120)이 형성된다.

이어서, 도 7을 참조하면, 구동 TFT의 액티브(112), 소스(113), 드레인(114)과, 커패시터 메탈층(120) 및 터치 센서의 구동 전극(133)을 덮도록 게이트 절연층(115)을 형성한다.

이후, 게이트 절연층(115) 상에 메탈 물질을 도포한 후, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 액티브(112)와 중첩되는 영역에 구동 TFT의 게이트(116)를 형성한다.

이어서, 도 8을 참조하면, 게이트(116) 및 게이트 절연층(115)을 덮도록 층간 절연층(117, ILD: inter layer dielectric) 및 보호층(118, PAS)을 순차적으로 형성한다.

한편, 층간 절연층(117) 중에서 소스(113)와 중첩되는 영역을 식각하여 소스(113)의 상면을 노출시키는 제1 컨택 홀을 형성한다.

이후, 제1 컨택 홀 내에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)와 같은 메탈 물질을 매립하여 소스(113)를 데이터 라인과 연결시키는 제1 컨택(contact)을 형성한다.

그리고, 층간 절연층(117) 중에서 드레인(114)과 중첩되는 영역을 식각하여 드레인(114)의 상면을 노출시키는 제2 컨택 홀을 형성한다.

이후, 제2 컨택 홀 내에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)와 같은 메탈 물질을 매립하여 드레인(114)을 OLED의 애노드 전극(121)과 연결시키는 제2 컨택을 형성한다.

이러한, 제1 컨택을 통해 구동 TFT의 소스(113)에 OLED의 구동전류가 공급되게 된다. 구동 TFT의 게이트(116)에 전압이 인가되어 구동 TFT가 턴-온되면, 구동전류가 드레인(114)으로 인가되고, 제2 컨택을 경유하여 구동전류가 OLED의 애노드 전극(121)에 공급되게 된다.

이어서, 도 9를 참조하면, 보호층(118) 중에서 제2 컨택과 중첩되는 영역을 식각하여 제2 컨택의 상면을 노출시키는 제3 컨택 홀을 형성한다.

이후, 보호층(118)의 상부면 중에서 표시 영역 및 제3 컨택 홀 내에 투명 전도성 물질로 애노드 전극(121)을 형성한다. 이때, 애노드 전극(121)은 화상이 표시되는 면에 위치함으로, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로 형성한다.

이어서, 도 10을 참조하면, 보호층(118) 상에는 표시 영역을 정의하는 뱅크(119)를 형성한다.

여기서, 상기 뱅크(119)는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지로 형성할 수 있다.

상기 뱅크(119)에 의해 정의된 표시 영역 내에는 구동 TFT를 통해 인가된 구동 전류에 의해 발광하는 OLED가 형성되게 된다.

이어서, 도 11을 참조하면, 애노드 전극(121) 상에 유기 물질을 도포하여 OLED의 발광층(122)을 형성한다.

이후, 백 플랜 기판(111)의 전면에 캐소드 전극(123)을 형성한다.

이와 같이, 애노드 전극(121), 발광층(122) 및 캐소드 전극(123)을 순차적으로 형성하여 OLED를 구성하게 된다.

한편, 도 11에 구체적으로 도시되어 있지 않지만, OLED는 애노드 전극(121), 발광층(122) 및 캐소드 전극(123) 이외에 정공 주입층 및 전자 주입층을 포함하며, 정공 주입층 및 전자 주입층을 형성하는 제조 공정을 수행할 수 있다.

이어서, 도 12를 참조하면, 뱅크(119) 및 OLED 상부에는 봉지 글라스(124)를 합착하여 OLED를 습기와 같은 외부 요인으로부터 봉지한다.

도 4 내지 도 12의 제조 공정을 포함하는 본 발명의 유기 발광장치의 제조방법은 바텀 이미션(Bottom Emission) 방식의 AMOLED 패널(Panel)에 정전용량 방식의 터치 센서(Touch Sensor)를 내재화 시킬 수 있다.

이를 통해, 터치 센서를 형성하기 위한 별도의 터치 글라스를 제거하여 종래 기술 대비 두께가 감소된 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기 발광장치의 제조방법은 터치 센서를 표시 패널의 셀 내에 내재화시켜 터치 센서의 형성에 따른 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법을 통해 형성된 터치 센서는 OLED의 구조와 상관없이 모든 바텀 이미션 방식의 유기 발광장치에 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법은 터치 센서를 형성하기 위한 터치 전극(131)과 버퍼층(132)을 이용하여 스토리지 커패시터의 제1 전극 및 절연층을 형성하고, TFT의 액티브(122)와 함께 형성된 커패시터 메탈층(120)을 이용하여 스토리지 커패시터의 제2 전극을 형성한다. 이를 통해, 스토리지 커패시터를 형성하기 위한 별도의 레이어 및 제조공정을 생략시켜 유기 발광장치의 두께를 줄이고 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광장치의 제조방법은 터치 센서를 표시 패널의 셀 내에 내재화시켜 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 제조 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 유기 발광장치 111: 백 플랜 기판
112: 액티브 113: 소스
114: 드레인 115: 게이트 절연층
116: 게이트 117: 층간 절연층
118: 보호층 119: 뱅크
120: 커패시터 메탈층 121: 애노드 전극
122: 발광층 123: 캐소드 전극
124: 봉지 글라스 131: 터치 전극
132: 버퍼층 133: 구동 전극

Claims

인가되는 구동 전류에 따라 발광하는 OLED(organic light emitting diode) 및 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치에 있어서,
게이트 라인, 데이터 라인, 발광 신호 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성된 백 플랜 기판;
상기 백 플랜 기판 상부 중 TFT(thin film transistor) 영역에 배치된 구동 TFT;
상기 백 플랜 기판 상부 중 표시 영역에 배치된 OLED;
상기 백 플랜 기판 상에 배치된 버퍼층과, 상기 버퍼층을 사이에 두고 상호 교차하도록 배치된 터치 전극 및 구동 전극으로 구성된 터치 센서; 및
상기 터치 전극과 중첩되도록 상기 버퍼층 상부에 배치된 커패시터 메탈층;을 포함하고,
상기 터치 전극, 상기 버퍼층 및 상기 커패시터 메탈층으로 스토리지 커패시터가 구성된 유기 발광장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 버퍼층의 제1 면에 접하도록 배치되고,
상기 구동 전극은 상기 버퍼층의 제2 면에 접하도록 배치된 유기 발광장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 OLED의 발광에 의해 화상이 표시되는 개구부들 사이에 제1 방향으로 배치되고,
상기 구동 전극은 상기 개구부들과 중첩되도록 제2 방향으로 배치된 유기 발광장치.
제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층을 관통하도록 마련되어 상기 터치 전극을 터치 패드와 연결시키는 패드 컨택을 포함하는 유기 발광장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 구동 TFT와 중첩되도록 배치되고,
상기 구동 전극은 상기 OLED와 중첩되도록 배치된 유기 발광장치.
제 1 항에 있어서,
상기 커패시터 메탈층은 반도체층에 P 타입 또는 N 타입의 불순물이 도핑되어 구성된 유기 발광장치.
제 1 항에 있어서,
상기 OLED 상에 배치되어 상기 OLED를 봉지하는 봉지 글라스를 더 포함하는 유기 발광장치.
인가되는 구동 전류에 따라 발광하는 OLED(organic light emitting diode) 및 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센서를 포함하는 유기 발광장치의 제조방법에 있어서,
게이트 라인, 데이터 라인, 발광 신호 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성된 백 플랜 기판을 마련하는 단계;
상기 백 플랜 기판 상부 중 TFT 영역에 터치 전극을 형성하는 단계;
상기 터치 전극을 덮도록 상기 백 플랜 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상부 중 표시 영역에 상기 터치 전극과 교차하도록 구동 전극을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 액티브, 소스, 드레인, 게이트 절연층을 형성하고, 상기 게이트 절연층 상에 액티브와 중첩되도록 게이트를 형성하여 구동 TFT를 구성하는 단계;
상기 터치 전극과 중첩되도록 상기 버퍼층 상부에 커패시터 메탈층을 형성하는 단계; 및
상기 백 플랜 기판 상부 중 표시 영역에 애노드 전극 및 발광층을 순차적으로 형성하고, 상기 발광층의 상부 및 상기 백 플랜 기판의 전면에 캐소드 전극을 형성하여 OLED를 구성하는 단계;를 포함하고,
상기 버퍼층을 사이에 두고 상호 교차하도록 형성된 터치 전극 및 구동 전극으로 상기 터치 센서를 형성하며,
상기 터치 전극, 상기 버퍼층 및 상기 커패시터 메탈층으로 스토리지 커패시터를 구성시키는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 버퍼층의 제1 면에 접하도록 형성되고,
상기 구동 전극은 상기 버퍼층의 제2 면에 접하도록 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 OLED의 발광에 의해 화상이 표시되는 개구부들 사이에 제1 방향으로 형성되고,
상기 구동 전극은 상기 개구부들과 중첩되도록 제2 방향으로 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 버퍼층을 관통하여 상기 터치 전극을 터치 패드와 연결시키는 패드 컨택을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 버퍼층은 SiO₂, 또는 SiNx 물질로, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가지도록 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 터치 전극은 상기 구동 TFT와 중첩되도록 형성되고,
상기 구동 전극은 상기 OLED와 중첩되도록 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 커패시터 메탈층은 상기 액티브를 형성 시 상기 버퍼층 상에 형성된 반도체층에 P 타입 또는 N 타입의 불순물을 10¹⁴ ~ 10¹⁵[㎤] 농도로 도핑하여 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 커패시터 메탈층은 상기 버퍼층 상에서 상기 드레인과 상기 구동 전극 사이에 형성되는 유기 발광장치의 제조방법.