KR102413525B1 - 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치센서를 포함하는 OLED에 관한 것으로, 특히 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 터치센서를 포함하는 OLED에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED의 인캡기판 상부로 하부전극과 상부전극 그리고 하부전극과 상부전극 사이로 개재되는 색제어층을 포함하는 터치센서를 구비함으로써, 터치센서를 포함하는 OLED를 제공할 수 있으면서도, 터치패널을 이루기 위한 별도의 기판을 생략할 수 있으며, 터치패널을 OLED에 부착하기 위한 별도의 접착층 또한 생략할 수 있어, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있게 된다.
또한, 터치패널을 부착하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 공정시간 및 공정 비용 또한 감소시킬 수 있어, 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
또한, 유기발광층을 각 서브영역 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
본 발명의 특징은 OLED의 인캡기판 상부로 하부전극과 상부전극 그리고 하부전극과 상부전극 사이로 개재되는 색제어층을 포함하는 터치센서를 구비함으로써, 터치센서를 포함하는 OLED를 제공할 수 있으면서도, 터치패널을 이루기 위한 별도의 기판을 생략할 수 있으며, 터치패널을 OLED에 부착하기 위한 별도의 접착층 또한 생략할 수 있어, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있게 된다.
또한, 터치패널을 부착하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 공정시간 및 공정 비용 또한 감소시킬 수 있어, 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
또한, 유기발광층을 각 서브영역 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
Description
본 발명은 터치센서를 포함하는 OLED에 관한 것으로, 특히 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 터치센서를 포함하는 OLED에 관한 것이다.
최근 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 경량 및 박형의 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광표시장치(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광표시장치(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 최근들어 별도의 입력장치를 사용하지 않고, 사람의 손이나 별도의 터치 수단을 이용하여 표시화면 상에 표시된 아이콘 또는 키보드를 선택하면 해당 아이콘 또는 자판이 선택되어 정보를 입력할 수 있는 터치패널이 OLED에 부착되는 터치패널 부착형 OLED에 대한 요구가 증가되고 있다.
도 1a 및 도 1b는 터치패널의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 터치패널(10)은 제 1 터치전극(13)이 위치하는 제 1 기판(1)과, 제 2 터치전극(17)이 위치하는 제 2 기판(2) 사이로 유전체층(15)이 개재되어, 제 1 및 제 2 터치전극(13, 17)이 유전체층(15)을 사이에 두고 중첩하여 상호 정전용량(mutual capacitance)을 형성하는 캐패시터가 구성된다.
이때, 도 1b에 도시한 바와 같이, 손가락 또는 펜(미도시)과 같은 소정의 입력 수단으로 어느 한 지점에 접촉하게 되면, 제 1 터치전극(13)과 제 2 터치전극(17) 사이의 상호 정전용량이 변화되며 이에 따라 접촉된 위치 좌표를 찾을 수 있다.
이와 같은 터치패널(10)은 OLED의 외면에 부착되는 것이 일반적인데, 터치패널(10)을 OLED의 외면에 부착하는 경우 터치패널(10)을 부착하기 위한 별도의 접착층(미도시)을 필요로 하게 되고 부착하기 위한 공정이 요구되므로 공정시간 및 공정 비용이 증가한다.
또한, 터치패널(10)이 부착됨에 따라, OLED의 두께 또한 증가하게 되므로, 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 OLED를 구현하기 어려워지게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경량 및 박형의 터치센서를 포함하는 OLED를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 유기발광층을 각 서브영역 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지며, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 내지 제 3 서브화소를 포함하는 기판과, 상기 제 1 내지 제 3 서브화소 별로 각각 구비되는 구동 박막트랜지스터 및 발광다이오드와, 상기 구동 박막트랜지스터 및 상기 발광다이오드를 덮어 가리는 인캡기판과, 상기 인캡기판 상부로 위치하는 터치센서를 포함하며, 상기 터치센서는 상기 인캡기판 상부로 위치하는 하부전극과, 기 제 1 서브화소에 대응하여 상기 하부전극 상부로 위치하는 제 1 색제어층과, 상기 제 2 서브화소에 대응하여 상기 하부전극 상부로 위치하는 제 2 색제어층과, 상기 제 3 서브화소에 대응하여 상기 하부전극 상부로 위치하는 제 3 색제어층과, 상기 제 1 내지 제 3 색제어층 상부로 위치하는 상부전극을 포함하며, 상기 제 1 내지 제 3 색제어층은 각각 서로 상이한 두께를 갖는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 적색 서브화소의 상기 제 1 색제어층은 제 1 두께를 가지며, 상기 녹색 서브화소의 상기 제 2 색제어층은 제 1 두께에 비해 얇은 제 2 두께를 가지며, 상기 청색 서브화소의 상기 제 3 색제어층은 제 2 두께에 비해 얇은 제 3 두께를 갖는다.
이때, 상기 하부전극과 상기 상부전극의 두께는 동일한 터치센서를 포함하며, 상기 발광다이오드로부터 백색광이 발광되며, 상기 제 1 서브화소는 적색 서브화소이며, 상기 제 1 색제어층의 두께는 상기 백색광을 적색광으로 변환시키는 두께이며, 상기 제 2 서브화소는 녹색 서브화소이며, 상기 제 2 색제어층의 두께는 상기 백색광을 녹색광으로 변환시키는 두께이며, 상기 제 3 서브화소는 청색 서브화소이며, 상기 제 3 색제어층의 두께는 상기 백색광을 청색광으로 변환시키는 두께인 터치센서를 포함한다.
그리고, 상기 하부전극은 제 1 방향을 따라 배열되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수의 제 1 하부전극면과, 상기 다수의 제 1 하부전극면 사이로 위치하는 다수의 제 2 하부전극면을 포함하며, 상기 상부전극은 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 배열되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수의 제 1 상부전극면과, 상기 다수의 제 1 상부전극면 사이로 위치하는 다수의 제 2 상부전극면을 포함하며, 상기 다수의 제 2하부전극면은 상기 다수의 제 1 하부전극면으로부터 전기적으로 분리되며, 상기 다수의 제 2상부전극면은 상기 다수의 제 1 상부전극면으로부터 전기적으로 분리되는 터치센서를 포함한다.
이때, 상기 다수의 제 1 하부전극면은 상기 제 2 방향을 따라 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제 2 방향을 따라 배치되는 상기 다수의 제 1 하부전극면은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 다수의 제 1 상부전극면은 상기 제 1 방향을 따라 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제 1 방향을 따라 배치되는 상기 다수의 제 1 상부전극면은 서로 전기적으로 분리된 터치센서를 포함하며, 상기 제 2 하부전극면 및 제 2 상부전극면 부전극면은 접지되는 터치센서를 포함한다.
그리고, 상기 발광다이오드는 상기 제 1 내지 제 3 서브화소 별로 위치하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 터치센서를 포함하며, 상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 반도체층 상부로 위치하는 게이트절연막, 상기 게이트절연막 상부로 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상부로 위치하는 제 1 층간절연막, 상기 제 1 층간절연막 상부로 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 소스 및 드레인전극 상부로 위치하는 보호층 상부로 위치하는 터치센서를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 인캡기판 상부로 하부전극과 상부전극 그리고 하부전극과 상부전극 사이로 개재되는 색제어층을 포함하는 터치센서를 구비함으로써, 터치센서를 포함하는 OLED를 제공할 수 있으면서도, 터치패널을 이루기 위한 별도의 기판을 생략할 수 있으며, 터치패널을 OLED에 부착하기 위한 별도의 접착층 또한 생략할 수 있어, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치패널을 부착하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 공정시간 및 공정 비용 또한 감소시킬 수 있어, 공정의 효율성 또한 향상시키는 효과가 있다.
또한, 유기발광층을 각 서브영역 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 터치패널의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 다수의 서브화소와 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5의 색제어층의 두께에 따른 광의 파장을 측정한 실험결과 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 다수의 서브화소와 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5의 색제어층의 두께에 따른 광의 파장을 측정한 실험결과 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 다수의 서브화소와 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도이다.
설명에 앞서, 도 2는 설명의 편의를 위하여 기판 상에 구비되는 다수의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)와 터치센서(150)의 상, 하부전극(145, 135)의 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)만을 도시하였다.
도시한 바와 같이, 기판(101, 도 4 참조) 상에는 매트릭스 방식으로 다수의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)가 배열되는데, 적, 녹, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 하나의 단위 화소(P, 도 4 참조)를 이루게 된다.
이러한 다수의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 상부로는 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)을 포함하는 터치센서(150)가 위치하는데, 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)은 뮤추얼(mutual) 정전용량 방식으로 제 1 하부전극면(131)은 구동펄스에 의해 생성된 감지신호가 유도되는 감지전극 또는 Rx전극이라 호칭될 수 있으며, 구동펄스가 입력되는 제 1 상부전극면(141)은 구동전극 또는 Tx전극이라 호칭될 수 있다.
이러한 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)은 서로 상이한 방향으로 연장되는데, 제 1 하부전극면(131)은 제 1 방향(Y, 도 3a 참조)으로 연장되며, 제 1 상부전극면(141)은 제 1 방향(Y, 도 3a 참조)과 수직한 제 2 방향(X, 도 3a 참조)으로 연장된다.
이와 같이, 제 1 방향(Y, 도 3a 참조)으로 배치된 복수의 제 1 하부전극면(131)과 제 2 방향(X, 도 3a 참조)으로 배치된 복수의 제 1 상부전극면(141)은 손가락 또는 터치펜 등과 같은 입력장치의 접촉을 통해 X축 및 Y축의 좌표를 산출하여 터치 위치를 센싱하게 된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)을 포함하는 터치센서(150)는 OLED의 구동 박막트랜지스터(DTr, 도 4 참조)와 발광다이오드(E, 도 4 참조)가 구비되는 기판(101, 도 4 참조)을 인캡슐레이션하는 인캡기판(120, 도 3a 참조) 상부로 위치하게 되는데, 이때 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)을 포함하는 상, 하부전극(145, 135)을 통해 본 발명의 OLED는 적색, 녹색, 청색의 컬러 또한 구현할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 터치센서(150)가 컬러필터의 역할까지 동시에 구현하는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 별도의 터치패널(도 1의 10)을 구비하지 않아도 되므로, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있게 된다.
또한, 유기발광층(113, 도 4 참조)을 각 서브영역(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 개략적으로 도시한 평면도로, 도 3a는 하부전극을 개략적으로 도시하였으며, 도 3b는 상부전극을 개략적으로 도시하였다.
먼저 도 3a에 도시한 바와 같이, 인캡기판(120) 상부로는 제 1 방향(Y)을 따라 평행하게 이격 배치되는 다수의 제 1 하부전극면(131)이 구비되며, 다수의 제 1 하부전극면(131)은 다수개가 제 1 방향(Y)에 수직한 제 2 방향(X)을 따라 평행하게 이격 배치된다.
그리고, 다수의 제 1 하부전극면(131)의 이격된 사이영역으로 다수의 제 2 하부전극면(133)이 위치하여, 다수의 제 1 하부전극면(131)과 다수의 제 2 하부전극면(133)은 하부전극(135)을 이루게 된다.
그리고 도 3b에 도시한 바와 같이, 하부전극(135) 상부로는 색제어층(210a, 210b, 210c, 도 4 참조)을 사이에 두고, 제 2 방향(X)을 따라 평행하게 이격 배치되는 다수의 제 1 상부전극면(141)이 구비되는데, 다수의 제 1 상부전극면(141) 또한 다수개가 제 1 방향(Y)을 따라 평행하게 이격 배치된다. 그리고, 다수의 제 1 상부전극면(141)의 이격된 사이영역으로 다수의 제 2 상부전극면(143)이 위치한다.
다수의 제 1 상부전극면(141)과 다수의 제 2 상부전극면(143)은 상부전극(145)을 이루게 된다.
여기서, 제 1 하부전극면(131)은 제 1 상부전극면(141)과 함께 사용자의 터치 입력 유무에 따른 정전용량의 변화량, 즉 터치 센싱 신호를 센싱하게 되는데, 다수의 제 1 하부전극면(131)은 제 1 연결부(137)를 통해 서로 전기적으로 연결되며, 다수의 제 1 상부전극면(141) 또한 제 2 연결부(147)를 통해 서로 전기적으로 연결된다.
따라서, 제 1 방향(Y)을 따라 제 1 연결부(137)를 통해 연결되는 다수의 제 1 하부전극면(131)으로는 각각 제 1 연결배선(139)이 연결되어 제 1 연결배선(139)을 통해 신호가 인가되게 되며, 또한 제 2 방향(X)을 따라 제 2 연결부(147)를 통해 연결되는 다수의 제 1 상부전극면(141)으로도 각각 제 2 연결배선(149)이 연결되어 제 2 연결배선(149)을 통해 각각 신호가 인가되게 된다.
이때 제 1 연결부(137)는 제 1 하부전극면(131)의 배열 방향을 따라 제 1 방향(Y)을 따라 형성되며, 제 2 연결부(147)는 제 1 상부전극면(141)의 배열 방향을 따라 제 2 방향(X)을 따라 형성된다.
한편, 하부전극(135)의 제 2 하부전극면(133)들은 제 1 하부전극면(131)들과 전기적으로 분리되며, 상부전극(145)의 제 2 상부전극면(143)들 또한 제 1 상부전극면(141)들과 전기적으로 분리되어, 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)들은 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)들로부터 전기적으로 플로팅된다.
이때, 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)들은 전기적으로 접지(ground)될 수 있다.
이러한 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)들은 실질적으로 터치 센싱 신호를 센싱하는데 기여하지 않고, 터치센서(도 2의 150)가 컬러필터의 역할을 할 때 하부전극(135)과 상부전극(145)이 모든 서브화소(도 2의 R-SP, B-SP, G-SP)에 대응되어 위치할 수 있도록 하게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
상술한 바와 같이, 터치센서(도 2의 150)는 정전기를 띈 물체가 터치센서(도 2의 150)에 접촉될 때, 접촉점에서 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141) 사이의 뮤추얼 커패시턴스가 변화되는 현상을 감지함으로써, 터치 센싱 신호를 감지하게 된다.
한편, 본 발명의 터치센서(도 2의 150)는 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)을 통해 터치센서(도 2의 150)의 두께를 얇게 형성하더라도, 리트랜스미션 현상이 발생하지 않게 된다.
즉, 본 발명의 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)은 컬러필터를 구현하는데 중요한 구성요소로 작용함과 동시에, 터치센서(도 2의 150)에 있어서도 리트랜스미션 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 구성요로로 작용하게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 터치센서(도 2의 150)의 두께가 얇아지게 되면, 정전기를 띈 물체(예: 손가락, 터치 펜)과 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141) 사이의 간격은 줄어 들 수 있는데, 이 경우, 정전기를 띈 물체는 접촉점 이외의 다른 부분에서 기생 커패시턴스를 발생시킬 수 있으며, 기생 커패시턴스는 접촉점 이외의 다른 부분에서 뮤추얼 커패시턴스를 변화시키는 리트랜스미션 현상을 유발할 수 있다.
따라서, 접촉점 이외의 다른 부분에서 터치 신호가 발생되거나, 다른 부분에서 발생된 터치 신호가 접촉점의 터치 신호와 서로 상쇄되어 터치를 인식하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
여기서, 리트랜스미션 현상은 정전기를 띈 물체와 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141) 사이의 거리를 멀게하면 해결될 수 있지만, 정전기를 띈 물체와 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141) 사이의 거리를 멀게 하기 위해서는 터치센서(도 2의 150)의 두께를 증가시켜야 하는 문제점을 야기하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 터치센서(도 2의 150)는 하부전극(135)의 제 1 하부전극면(131)에 인접하여 위치하는 제 2 하부전극면(133)과, 상부전극(145)의 제 1 상부전극면(141)에 인접하여 위치하는 제 2 상부전극면(143)은 정전기를 띈 물체와 제 1 하부전극면(131) 사이의 기생 캐패시턴스 및 정전기를 띈 물체와 제 1 상부전극면(141) 사이의 기생 캐패시턴스를 감소시키는 역할을 하게 된다.
커패시턴스는 서로 대향하는 2개의 도전체 사이의 거리에 반비례하고, 도전체의 면적에 비례한다. 따라서, 하부전극(135) 및 상부전극(145)의 각 제 2 하부전극면(133) 및 제 2 상부전극면(143)은 제 1 하부전극면(131) 및 제 1 상부전극면(141)에 의해 형성되는 터치 감지부와 전기적으로 분리되므로, 상, 하부전극(145, 135)의 유효 센싱 전극면의 면적을 감소시키게 된다.
따라서, 정전기를 띈 물체와 제 1 하부전극면(131) 사이의 기생 커패시턴스 및 정전기를 띈 물체와 제 1 상부전극면(141) 사이의 기생 커패시턴스는 각각 감소될 수 있으며, 리트랜스미션 현상은 잘 발생되지 않을 수 있다.
여기서 도면상으로는 상, 하부전극(145, 135)의 제 1 내지 제 2 상, 하부전극면(141, 143, 131, 133)이 마름모형상으로 도시되어 있지만, 제 1 내지 제 2 상, 하부전극면(141, 143, 131, 133)이 이러한 형상에 한정되는 것이 아니라 삼각형, 정사각형, 직사각형 및 원형과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상, 하부전극(145, 135)의 개수 및 크기는 OLED의 해상도 및 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 상, 하부전극(145, 135)을 포함하는 터치센서(도 2의 150)는 OLED의 인캡기판(120) 상부로 위치하여, 터치센서(도 2의 150)의 역할을 구현함과 동시에 컬러필터의 역할까지 함께 구현할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 터치센서(도 2의 150)는 터치패널(도 1의 10)을 이루기 위한 별도의 기판(도 1의 1, 2)을 생략할 수 있으며, 터치패널(도 1의 10)을 OLED에 부착하기 위한 별도의 접착층 또한 생략할 수 있어, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있게 된다.
또한, 터치패널(도 1의 10)을 부착하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 공정시간 및 공정 비용 또한 감소시킬 수 있어, 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
또한, 유기발광층(113, 도 4 참조)을 각 서브영역(도 2의 R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5의 색제어층의 두께에 따른 광의 파장을 측정한 실험결과 그래프이다.
설명에 앞서, 도 4는 설명의 편의를 위하여 적, 녹, 청색의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)로 이루어지는 하나의 단위 화소(P)를 도시하였으며, 터치센서(150)의 구성을 보다 명확하게 개시될 수 있도록 제 1 하부전극면(131)과 제 2 하부전극면(133) 사이의 영역과, 제 1 상부전극면(141)과 제 2 상부전극면(143) 사이의 영역에 해당하는 하나의 단위 화소(P)를 개략적으로 도시하였다.
또한, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 각 적, 녹, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하나, 도면의 간결함을 위하여 적색 서브화소(B-SP)에만 도시하였다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 포함하는 OLED는 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 어레이기판(101)과 어레이기판(101)과 마주보는 인캡기판(120)으로 구성되며, 어레이기판(101)과 인캡기판(120) 서로 합착됨으로써, OLED를 이룬다.
이때, 인캡기판(120) 상으로는 터치센서(150)가 구비된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(101) 상에는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시) 그리고 전원배선(미도시)이 배치되어 각각의 서브화소를 정의한다.
다수의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 적색 서브화소(R-SP)와 녹색 서브화소(G-SP) 그리고 청색 서브화소(B-SP)로 이루어지며, 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)는 1개의 단위 화소(P)를 이루게 된다.
여기서, 어레이기판(101) 상의 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 스위칭영역(TrA) 상에는 반도체층(103)이 위치하는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 위치한다.
게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(미도시)이 구비된다.
또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)을 포함하는 상부로는 층간절연막(109a)이 위치하며, 이때 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)이 구비된다.
다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(117a, 117b)이 구비되어 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(117a, 117b)과 두 전극(117a, 117b) 사이로 노출된 층간절연막(109a) 상부로 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(117b)을 노출하는 드레인콘택홀(118)을 갖는 보호층(109b)이 위치한다.
이때, 소스 및 드레인 전극(117a, 117b)과 이들 전극(117a, 117b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는데, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로 이루어진다.
그리고, 스위칭 박막트랜지스터(STr) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층 또는 산화물반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 보텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구비될 수도 있다.
이때, 반도체층(103)이 산화물반도체층으로 이루어질 경우 반도체층(103) 하부로 차광층(미도시)이 더욱 위치할 수 있으며, 차광층(미도시)과 반도체층(103) 사이로 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다.
보호층(109b) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(117b)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 위치한다.
제 1 전극(111)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 금속 산화물 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 제 1 전극(111)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는데, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
즉, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별 경계부로 하여 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.
그리고 뱅크(119)를 포함하는 제 1 전극(111)의 상부로는 백색광을 발광하는 유기발광층(113)이 위치하며, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
여기서, 백색광을 발광하는 유기발광층(113)은 한가지 색을 발광하게 되므로, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝되지 않고 단위 화소(P) 전면에 형성된다.
이러한 백색광을 발광하는 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
이때, 유기발광층(113)의 발광 효율을 향상시키기 위해 형성되는 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer) 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer) 또한 본 발명의 실시예에 따른 특성 상 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝될 필요없이 단위 화소(P) 전면에 형성되고 있는 것이 특징이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 유기발광층(113)의 이러한 구성에 의해 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝되어 형성되는 종래의 적, 녹, 청색을 발광하는 유기발광층 대비 쉐도우 마스크를 이용한 패터닝 공정이 1회 내지 5회 줄어들게 됨으로써 패터닝 오차를 최소화 할 수 있는 동시에, 불량률을 최소화할 수 있는 장점을 갖게 된다.
제 2 전극(115)은 일함수 값이 비교적 작은 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제 2 전극(115)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질인 Ag 등으로 이루어지는 제 1 금속과 Mg 등으로 이루어지는 제 2 금속이 일정 비율로 구성된 합금의 단일층 또는 이들의 다수 층으로 구성될 수 있다.
이러한 OLED는 선택된 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 광이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 유기발광층(113)으로부터 발광된 광이 제 2 전극(115)을 통해 외부로 출력되는 상부 발광방식(bottom emission type)으로, 이때, 제1 전극(111)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 반사층(도시하지 않음)을 더 포함한다. 일예로, 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 형성될 수 있으며, 제2 전극(115)은 ITO/APC/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 제 2 전극(115)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(115)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
제2 전극(115) 상에는 캡핑층(capping layer : 미도시)이 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 인캡기판(120)이 형성되어, OLED는 인캡기판(120)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
인캡기판(120)은 외부 산소 및 수분이 OLED 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름을 적어도 2장 적층하여 사용하는데, 이때, 2장의 무기보호필름 사이에는 무기보호필름의 내충격성을 보완하기 위한 유기보호필름이 개재되는 것이 바람직하다.
이러한 유기보호필름과 무기보호필름이 교대로 반복하여 적층된 구조에서는 유기보호필름의 측면을 통해서 수분 및 산소가 침투하는 것을 막아주어야 하기 때문에 무기보호필름이 유기보호필름을 완전히 감싸는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, OLED는 외부로부터 수분 및 산소가 OLED 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 인캡기판(120)의 상부로 터치센서(150)가 위치하는데, 터치센서(150)는 하부전극(135)과 상부전극(145)이 서로 마주보도록 일정간격 이격되어 위치하며, 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이로는 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 다른 두께를 갖는 색제어층(210a, 210b, 210c)이 구비된다.
색제어층(210a, 210b, 210c) 은 유기물이나 질화물 또는 산화물로 형성될 수 있다. 색제어층(210a, 210b, 210c) 은 유기발광층(113)으로부터 발광되는 광을 투과시킬 수 있도록 투명한 물질로 형성되는데, 예를 들어, 색제어층(210a, 210b, 210c)이 유기물인 경우, 폴리이미드, 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로뷰텐(BCB) 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 또한, 색제어층(210a, 210b, 210c)이 질화물인 경우, 색제어층(210a, 210b, 210c)은 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 형성될 수 있다.
또한, 색제어층(210a, 210b, 210c)이 산화물인 경우, 색제어층(210a, 210b, 210c)은 산화 몰리브덴(MoO3), 실리콘 산화물(SiO2), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 주석 아연 산화물(ITZO) 등으로 형성될 수 있다.
여기서, 인캡기판(120) 상부로 위치하는 하부전극(135)은 다수의 제 1 하부전극면(131)이 일정간격 이격되어 위치하며, 제 1 하부전극면(131)의 이격된 사이영역으로 제 2 하부전극면(133)이 위치하게 된다.
그리고, 이러한 하부전극(135)과 색제어층(210a, 210b, 210c)을 사이에 두고 위치하는 상부전극(145) 또한 다수의 제 1 상부전극면(141)이 일정간격 이격되어 위치하며, 제 1 상부전극면(141)의 이격된 사이영역으로 제 2 상부전극면(143)이 위치하게 된다.
이러한 하부전극(135)과 상부전극(145)은 수백Å 이하의 두께의 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 몰리브덴(Mo) 또는 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 합금 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있는데, 이러한 하부전극(135)과 상부전극(145)은 모두 동일한 두께를 갖도록 형성된다. 즉, 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133)으로 이루어지는 하부전극(135)과 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143)으로 이루어지는 상부전극(145)의 두께가 실질적으로 동일하면, 특정 파장 대역의 광에 대한 투과율이 증가될 수 있다.
따라서, 하부전극(135)과 상부전극(145)에 의해 OLED의 다수의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)로부터 발광된 광의 시인성 및 투과율이 크게 저하되지 않는다.
여기서, 통상적으로 터치센서(150)의 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133) 및 제 1 및 2 상부전극면(141, 143)은 하나의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 비해 크게 형성됨에 따라, 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)로 이루어지는 하나의 단위 화소(P) 만을 도시한 도 4에서는 적색 서브화소(R-SP) 상부로 위치하는 제 1 하부전극면(131)과 제 2 상부전극면(143) 그리고 녹색 및 청색 서브화소(G-SP, B-SP) 상부로 위치하는 제 2 하부전극면(133)과 제 1 상부전극면(141) 만을 도시하였다.
이와 같이, 터치센서(150)의 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133)으로 이루어지는 하부전극(135)과 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143)으로 이루어지는 상부전극(145) 사이의 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 색제어층(210a, 210b, 210c)을 위치시킴으로써, 하부전극(135)과 색제어층(210a, 210b, 210c) 그리고 상부전극(145)을 투과하는 광은 특정 컬러의 파장을 갖게 되는데, 색제어층(210a, 210b, 210c)의 두께에 따라 원하는 파장의 컬러를 구현할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 하부전극(135) 상부로 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 두께가 조절된 색제어층(210a, 210b, 210c)을 위치시킴으로써, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 적색, 녹색, 청색광이 발광되도록 할 수 있다.
여기서, 도 5의 색제어층(210a, 210b, 210c)의 두께에 따른 광의 투과 파장대를 분석한 실험결과 그래프로, 설명에 앞서, 그래프의 x 축은 투과되는 광의 파장 대역을 나타내고, y 축은 입사된 광의 투과율을 나타낸다.
여기서, 1200Å의 두께를 갖는 색제어층(210a, 210b, 210c)을 투과하는 광은 A로 표시하였으며, 900Å의 두께를 갖는 색제어층(210a, 210b, 210c)을 투과하는 광은 B로 표시하였으며, 700Å의 두께를 갖는 색제어층(210a, 210b, 210c)을 투과하는 광은 C 로 표시하였다.
도 5를 참조하면, 색제어층(210a, 210b, 210c)의 두께가 1200Å인 경우 적색을 표시하는 630nm 파장에서 피크치를 가지며, 900Å인 경우 녹색을 표시하는 530nm 파장대에서 피크치를 가지며, 700Å인 경우 청색을 표시하는 450nm파장대에서 피크치를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 터치센서(150)의 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이로 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 두께가 조절된 색제어층(210a, 210b, 210c)이 개재되도록 함으로써, 유기발광층(113)으로부터 발광된 백색광이 터치센서(150)를 투과하는 과정에서, 적색, 녹색, 청색광으로 변환되게 되는 것이다.
즉, 적색 서브화소(R-SP)에 대응하는 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133) 사이로 제 1 두께를 갖는 색제어층(210a)을 위치시키고, 녹색 서브화소(G-SP)에 대응하는 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143) 사이로 제 1 두께에 비해 좁은 제 2 두께를 갖는 색제어층(210b)을 위치시킨다. 그리고 청색 서브화소(B-SP)에 대응하는 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143) 사이로 제 2 두께 보다 좁은 제 3 두께를 갖는 색제어층(210c)을 위치시키는 것이다.
따라서, 유기발광층(113)으로부터 발광된 백색광은 터치센서(150)를 투과하는 과정에서, 적색 서브화소(R-SP)에서는 적색광으로 변환되어 발광하게 되며, 녹색 서브화소(G-SP)에서는 녹색광으로 변환되어 발광하게 되며, 청색 서브화소(B-SP)에서는 청색광으로 변환되어 발광하게 되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 별도의 컬러필터 없이도 풀컬러를 구현할 수 있는 것이다.
또한, 하부전극(135)과 상부전극(145) 그리고 하부전극(135) 및 상부전극(145) 사이로 개재되는 색제어층(210a, 210b, 210c)은 마이크로 캐비티(micro cavity) 효과를 통해, 터치센서(150)로 입사되는 광 중 특정한 파장의 광에 대한 투과율을 최대화하게 된다.
여기서, 마이크로 캐비티(micro cavity) 효과란, 거울과 거울 사이에서 반사되는 광이 상쇄되거나 보강 간섭됨에 따라 일정한 파장의 광만이 유지되고 나머지 파장의 광은 상쇄하여, 특정 파장의 광의 세기를 증가시키거나, 특정 파장의 광의 세기를 감소시키게 된다.
따라서 터치센서(150)로 입사되는 백색광은 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이에서 반복적으로 반사되어, 특정 파장에 대한 보강 간섭이 일어나게 된다. 따라서, 하부전극(135)과 색제어층(210a, 210b, 210c) 그리고 상부전극(145)을 포함하는 터치센서(150)는 특정 파장의 광에 대한 투과율을 최대화할 수 있게 된다.
이러한 마이크로 캐비티 효과를 구현하기 위해서는 원하는 피크 색 파장에 대응하는 공진 파장을 갖도록 적색, 녹색, 청색 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이, 또는 하부전극(135) 및 상부전극(145)과 색제어층(210a, 210b, 210c) 사이의 마이크로 캐비티 깊이(depth) 또는 거리(length)를 구성하게 된다.
(수식 1)
nd = (2m-1)λ(m=0, 1, 2, ...)
여기서, n은 색제어층(210a, 210b, 210c)의 굴절율이며, d는 색제어층(210a, 210b, 210c)과 상부전극(145) 사이의 거리, m은 상수, λ는 원하는 중심파장을 나타낸다.
설정된 마이크로 캐비티 깊이(depth)에 대응하는 파장 대역의 광은 색제어층(210a, 210b, 210c) 내에서 보강 간섭에 의해 증폭되어 외부로 투과된다. 이에 반해, 설정된 마이크로 캐비티 깊이(depth)에 대응하지 않는 파장 대역의 광들은 색제어층(210a, 210b, 210c) 내에서 상쇄 간섭에 의해 소멸되게 된다.
적색, 녹색, 청색광의 파장 대역은 서로 상이하기 때문에, 구현하고자 하는 색에 따라 서로 다른 마이크로 캐비티 깊이(depth)가 설정된다. 예를 들어, 색제어층(210a, 210b, 210c)이 유기물이고, 유기물의 굴절률을 1.5로 가정할 때, 적색광의 주 파장 대역은 약 650nm이므로, (수식 1)로부터 적색광에 대한 마이크로 캐비티 깊이(depth)는 약 217nm의 배수로 설정된다. 따라서, 적색 서브화소(R-SP)에 대응되는 색제어층(210a)의 두께는 약 217nm의 배수로 설정될 수 있다.
그리고, 녹색광의 주 파장대역은 약 550nm이므로, 녹색 서브화소(G-SP)에 대응되는 색제어층(210b)의 두께는 약 183nm의 배수로 설정될 수 있으며, 청색광의 주 파장대역은 420nm이므로, 청색 서브화소(B-SP)에 대응되는 색제어층(210c)의 두께는 약 140nm의 배수로 설정될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 별도의 컬러필터 없이도 터치센서(150)를 통해 통해 적색, 녹색, 청색광이 구현되도록 하여, 풀컬러를 구현할 수 있는 것이다.
따라서, 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 다른 색을 발광하는 유기발광층(113)을 패터닝하여 형성하지 않아도 되므로, 유기발광층(113)을 각 서브영역(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
한편, 하부전극(135)과 상부전극(145)을 통해 터치센서(150)를 구현하는 과정에서, 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이로 개재되는 색제어층(210a, 210b, 210c)의 두께가 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 다르게 형성됨에 따라, 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이로 형성되는 뮤추얼 커패시턴스 값 또한 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 다르게 형성될 수 있다.
이와 같이 뮤추얼 커패시턴스 값이 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 다르게 형성되게 되면, 접촉점의 터치 신호를 정확하게 인식하지 못하는 등의 문제가 발생될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서(150)를 포함하는 OLED는 각 제 1 및 제 2 상, 하부전극면(141, 143, 131, 133) 내에 동일한 컬러를 구현하는 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)가 동일한 개수로 위치하도록 함으로써, 색제어층(210a, 210b, 210c)의 두께에 따라 뮤추얼 커패시턴스 값이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
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전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 인캡기판(120) 상부로 하부전극(135)과 상부전극(145) 그리고 하부전극(135)과 상부전극(145) 사이로 개재되는 색제어층(210a, 210b, 210c)을 포함하는 터치센서(150)를 구비함으로써, 터치센서(150)를 포함하는 OLED를 제공할 수 있으면서도, 터치패널(도 1의 10)을 이루기 위한 별도의 기판(도 1의 1, 2)을 생략할 수 있으며, 터치패널(도 1의 10)을 OLED에 부착하기 위한 별도의 접착층(미도시) 또한 생략할 수 있어, 경량 및 박형의 OLED를 제공할 수 있게 된다.
또한, 터치패널(도 1의 10)을 부착하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 공정시간 및 공정 비용 또한 감소시킬 수 있어, 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
또한, 유기발광층(113)을 각 서브영역(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 패터닝하는 것에 의해 발생되는 오차를 최소화함으로써, 대면적화에 유리한 구조를 가지면서도, 별도의 컬러필터 없이 풀컬러를 구현할 수 있는 OLED를 제공하게 된다.
한편, 도 4의 설명에서 제 1 하부전극면(131)과 제 1 상부전극면(141)은 서로 다른 신호가 인가됨에 따라 서로 일정간격 이격되어 위치해야 하므로, 제 1 하부전극면(131)과 동일 평면으로 위치하여 접지되는 제 2 하부전극면(133)과 제 1 하부전극면(131) 또한 서로 일정간격 이격되어 위치해야 한다.
또한, 제 1 상부전극면(141)과 동일 평면으로 위치하여 접지되는 제 2 상부전극면(143) 또한 제 1 상부전극면(141)과 서로 일정간격 이격되어 위치해야 한다.
그러나, 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133) 사이와 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143) 사이로 위치하는 색제어층(210a, 210b, 210c)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 별로 서로 상이한 두께를 갖는 한도 내에서, 제 1 및 제 2 하부전극면(131, 133) 사이에 위치하는 색제어층(210a, 210b, 210c)과 제 1 및 제 2 상부전극면(141, 143) 사이로 위치하는 색제어층(210a, 210b, 210c)이 서로 연결되어도 무관하다. 그리고, 지금까지의 설명에서는 터치센서(150)가 뮤추얼(mutual) 방식으로 구동되는 것을 일예로 설명하였으나, 한정되지 않고, 터치센서(150)가 셀프 터치 센싱(Self Touch Sensing) 방식으로 구동될 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101, 120 : 기판, 인캡기판
103 : 반도체층(103a, 103b , 103c : 액티브영역, 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연층
107 : 게이트전극
109a, 109b : 층간절연막, 보호층
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
116 : 제 1, 2 반도체 콘택홀
117a, 117b : 소스 및 드레인전극
118 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크
131, 133 : 제 1 및 제 2 하부전극면, 135 : 하부전극
141, 143 : 제 1 및 제 2 상부전극면, 145 : 상부전극
150 : 터치센서
210a, 210b, 210c : 색제어층
R-SP, G-SP, B-SP : 적색, 녹색, 청색 서브화소
103 : 반도체층(103a, 103b , 103c : 액티브영역, 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연층
107 : 게이트전극
109a, 109b : 층간절연막, 보호층
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
116 : 제 1, 2 반도체 콘택홀
117a, 117b : 소스 및 드레인전극
118 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크
131, 133 : 제 1 및 제 2 하부전극면, 135 : 하부전극
141, 143 : 제 1 및 제 2 상부전극면, 145 : 상부전극
150 : 터치센서
210a, 210b, 210c : 색제어층
R-SP, G-SP, B-SP : 적색, 녹색, 청색 서브화소
Claims (10)
- 제 1 내지 제 3 서브화소를 포함하는 기판과, 상기 제 1 내지 제 3 서브화소 별로 각각 구비되는 구동 박막트랜지스터 및 발광다이오드와, 상기 구동 박막트랜지스터 및 상기 발광다이오드를 덮어 가리는 인캡기판을 포함하여 영상을 표시하는 패널;
상기 패널 상부에 배치되는 터치센서를 포함하며,
상기 터치센서는 상기 인캡기판 상부에 배치된 하부전극과, 상기 제 1 서브화소에 대응하는 영역의 상기 하부전극 상부에 배치되는 제 1 색제어층과, 상기 제 2 서브화소에 대응하는 영역의 상기 하부전극 상부에 배치되는 제 2 색제어층과, 상기 제 3 서브화소에 대응하는 영역의 상기 하부전극 상부에 배치되는 제 3 색제어층과, 상기 제 1 내지 제 3 색제어층 상부에 배치되는 상부전극을 포함하며,
상기 제 1 내지 제 3 색제어층은 각각 서로 상이한 두께를 갖는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부전극과 상기 상부전극의 두께는 동일한 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 백색광을 발광하며,
상기 제 1 서브화소는 적색 서브화소이며, 상기 제 1 색제어층의 두께는 상기 백색광을 적색광으로 변환시키는 두께이며,
상기 제 2 서브화소는 녹색 서브화소이며, 상기 제 2 색제어층의 두께는 상기 백색광을 녹색광으로 변환시키는 두께이며,
상기 제 3 서브화소는 청색 서브화소이며, 상기 제 3 색제어층의 두께는 상기 백색광을 청색광으로 변환시키는 두께인 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 적색 서브화소의 상기 제 1 색제어층은 제 1 두께를 가지며,
상기 녹색 서브화소의 상기 제 2 색제어층은 제 1 두께에 비해 얇은 제 2 두께를 가지며,
상기 청색 서브화소의 상기 제 3 색제어층은 제 2 두께에 비해 얇은 제 3 두께를 갖는 유기발광표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부전극은 제 1 방향을 따라 배열되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수의 제 1 하부전극면과, 상기 다수의 제 1 하부전극면 사이로 위치하는 다수의 제 2 하부전극면을 포함하며,
상기 상부전극은 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 배열되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수의 제 1 상부전극면과, 상기 다수의 제 1 상부전극면 사이로 위치하는 다수의 제 2 상부전극면을 포함하며,
상기 다수의 제 2하부전극면은 상기 다수의 제 1 하부전극면으로부터 전기적으로 분리되며,
상기 다수의 제 2상부전극면은 상기 다수의 제 1 상부전극면으로부터 전기적으로 분리되는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 다수의 제 1 하부전극면은 상기 제 2 방향을 따라 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제 2 방향을 따라 배치되는 상기 다수의 제 1 하부전극면은 서로 전기적으로 분리되며,
상기 다수의 제 1 상부전극면은 상기 제 1 방향을 따라 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제 1 방향을 따라 배치되는 상기 다수의 제 1 상부전극면은 서로 전기적으로 분리된 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 하부전극면 및 제 2 상부전극면 부전극면은 접지되는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광다이오드는 상기 제 1 내지 제 3 서브화소 별로 위치하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 제 2 전극을 포함하는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 반도체층 상부로 위치하는 게이트절연막, 상기 게이트절연막 상부로 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상부로 위치하는 제 1 층간절연막, 상기 제 1 층간절연막 상부로 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하며,
상기 제 1 전극은 상기 소스 및 드레인전극 상부로 위치하는 보호층 상부로 위치하는 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 색제어층은 각각 유기물과 질화물 및 산화물중 적어도 하나의 물질로 이루어진 터치센서를 포함하는 유기발광표시장치.
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