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KR20210086245A - 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20210086245A
KR20210086245A KR1020190180049A KR20190180049A KR20210086245A KR 20210086245 A KR20210086245 A KR 20210086245A KR 1020190180049 A KR1020190180049 A KR 1020190180049A KR 20190180049 A KR20190180049 A KR 20190180049A KR 20210086245 A KR20210086245 A KR 20210086245A
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KR
South Korea
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light emitting
touch
electrode
layer
film
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Application number
KR1020190180049A
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English (en)
Inventor
이지훈
김철호
김남국
이정은
최성우
이환건
문영균
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는 복수의 발광 영역이 정의된 기판, 상기 기판 상에, 상기 복수의 발광 영역에 형성되는 복수의 발광 소자, 상기 복수의 발광 소자를 덮는 제1 봉지막, 상기 복수의 발광 영역과 각각 대응하도록 상기 제1 봉지막 상에 형성되는 복수의 컬러 필터, 상기 제1 봉지막 상에 상기 복수의 컬러 필터 사이에 형성되는 복수의 브릿지 전극, 상기 제1 봉지막 상에 상기 브릿지 전극을 덮고 상기 복수의 컬러 필터를 둘러싸도록 형성된 뱅크 절연막, 상기 뱅크 절연막 상에, 상기 브릿지 전극과 오버랩어 형성된 복수의 터치 전극, 상기 복수의 컬러 필터와 뱅크 절연막을 덮고, 상기 복수의 터치 전극을 노출시키는 평탄화막을 포함하되, 상기 복수의 터치 전극 중 적어도 어느 하나는 상기 평탄화막의 측면을 따라 형성되는 터치 라인과 연결된다.

Description

터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 다양한 형태의 표시 장치가 개발되고 있다. 최근에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display; OLED)와 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
유기 발광 표시 장치를 구성하는 유기 발광 소자는 자체 발광형으로서, 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 표시 장치의 두께와 무게를 줄일 수 있다. 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낸다.
한편, 유기 발광 표시 장치는 사용자로부터 터치 기반의 입력 방식을 제공받을 수 있도록 구현된 터치표시장치를 포함할 수 있다. 이러한 터치표시장치는 터치 전극에 형성되는 커패시턴스의 변화에 기초하여 터치 입력을 감지함으로써 사용자의 입력을 검출하는 용량성 터치 센싱 방식이 널리 사용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자 상에 터치 전극 및 컬러 필터를 실장한 유기 발광 다이오드 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자 상에 터치 전극 및 컬러 필터를 실장한 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는, 복수의 발광 영역이 정의된 기판, 상기 기판 상에, 상기 복수의 발광 영역에 형성되는 복수의 발광 소자, 상기 복수의 발광 소자를 덮는 제1 봉지막, 상기 복수의 발광 영역과 각각 대응하도록 상기 제1 봉지막 상에 형성되는 복수의 컬러 필터, 상기 제1 봉지막 상에 상기 복수의 컬러 필터 사이에 형성되는 복수의 브릿지 전극, 상기 제1 봉지막 상에 상기 브릿지 전극을 덮고 상기 복수의 컬러 필터를 둘러싸도록 형성된 뱅크 절연막, 상기 뱅크 절연막 상에, 상기 브릿지 전극과 오버랩어 형성된 복수의 터치 전극, 상기 복수의 컬러 필터와 뱅크 절연막을 덮고, 상기 복수의 터치 전극을 노출시키는 평탄화막을 포함하되, 상기 복수의 터치 전극 중 적어도 어느 하나는 상기 평탄화막의 측면을 따라 형성되는 터치 라인과 연결된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 뱅크 절연막을 관통하고, 상기 복수의 터치 전극과 브릿지 전극 중 서로 수직으로 오버랩되는 터치 전극과 브릿지 전극을 연결하는 콘택을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 콘택과 상기 터치 전극은 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 터치 전극의 적어도 일부는 상기 평탄화막 상으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 터치 전극의 일부는 상기 컬러 필터와 수직으로 오버랩되도록 상기 평탄화막 상으로 연장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 브릿지 전극과 상기 컬러 필터는 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컬러 필터와 상기 브릿지 전극의 일부는 접촉할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 봉지막은, 상기 복수의 발광 소자 상에 순차적으로 형성되는 제1 무기막, 유기막 및 제2 무기막을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상의 복수의 발광 영역 내에 복수의 발광 소자를 형성하는 단계, 상기 복수의 발광 소자를 덮는 제1 봉지막을 형성하는 단계, 상기 제1 봉지막 상에 브릿지 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 봉지막 상에 상기 복수의 발광 영역에 대응하는 상기 제1 봉지막의 일부와, 상기 브릿지 전극을 노출시키는 뱅크 절연막을 형성하는 단계, 상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 상기 제1 봉지막 상에 각각 복수의 컬러 필터를 형성하는 단계, 상기 복수의 컬러 필터와 상기 뱅크 절연막을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계, 상기 뱅크 절연막 상에, 상기 브릿지 전극과 수직으로 오버랩되도록 터치 전극을 형성하는 단계, 상기 터치 전극과 상기 평탄화막을 덮는 제2 봉지막을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 평탄화막의 측면을 따라 터치 라인을 함께 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 터치 전극을 형성하는 단계는, 상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 브릿지 전극 상에 콘택을 형성하고, 상기 뱅크 절연막 상에 터치 전극을 형성하여 상기 브릿지 전극과 상기 터치 전극을 연결시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 컬러 필터를 형성하는 단계는, 상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 상기 제1 봉지막 상에 안료를 주입하여 상기 뱅크 절연막에 의해 둘러싸인 복수의 컬러 필터를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 평탄화막을 형성하는 단계는, 상기 터치 전극이 형성되는 영역을 제외하고 상기 뱅크 절연막과 상기 컬러 필터를 덮도록 투명한 유기 물질을 잉크젯 방식으로 도포하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 봉지막을 형성하는 단계는, 상기 복수의 발광 소자 상에 순차적으로 제1 무기막, 유기막 및 제2 무기막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는 CoE(Color filter on Encapsulation layer) 및 ToE(Touch on Encapsulation layer) 구조에서 복수의 터치 전극들 사이를 연결하는 브릿지 전극이 컬러 필터와 동일 평면 상에 형성된다. 따라서 브릿지 전극 및 터치 전극 모두가 컬러 필터 상에 형성되는 구조보다 두께가 감소할 수 있으며, 이를 통해 전체 표시 장치의 두께가 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치 전극과 브릿지 전극이 발광 영역들의 사이에 배치됨에 따라 터치 전극과 브릿지 전극은 일종의 블랙 매트릭스로서 기능할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 화소의 몇몇 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 터치 센서를 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다.
도 6은 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다.
도 7은 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성 요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성 요소 "상에 있다.", "연결된다.", 또는 "결합된다."고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성 요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성 요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 다양한 실시예들의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
"아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는 타이밍 제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30), 전원 공급부(40), 표시 패널(50) 및 터치 회로부(80) 등을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(10)는 외부로부터 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 수신할 수 있다. 영상 신호(RGB)는 복수의 계조 데이터를 포함할 수 있다. 제어 신호(CS)는 예를 들어, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 및 메인 클럭 신호를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(10)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 표시 패널(50)의 동작 조건에 적합하도록 처리하여, 영상 데이터(DATA), 게이트 구동 제어 신호(CONT1), 데이터 구동 제어 신호(CONT2) 등을 생성 및 출력할 수 있다.
게이트 구동부(20)는 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 게이트 구동부(20)는 타이밍 제어부(10)로부터 출력되는 게이트 구동 제어 신호(CONT1)에 기초하여, 게이트 신호들을 생성할 수 있다. 게이트 구동부(20)는 생성된 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
데이터 구동부(30)는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 데이터 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 출력되는 영상 데이터(DATA) 및 데이터 구동 제어 신호(CONT2)에 기초하여, 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 데이터 구동부(30)는 생성된 데이터 신호들을 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
타이밍 제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30) 및 전원 공급부(40)는 각각 별개의 집적 회로(Integrated Circuit; IC)로 구성되거나 적어도 일부가 통합된 집적 회로로 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(30) 및 전원 공급부(40) 중 적어도 하나가 타이밍 제어부(10)와 통합된 집적 회로로 구성될 수 있다.
표시 패널(50)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 화소(PX)들이 배치되는 영역으로, 활성 영역(Active Area)으로 명명될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 테두리를 따라 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 패널(50) 상에서 표시 영역(DA)을 제외한 나머지 영역을 포괄적으로 의미할 수 있으며, 비활성 영역(Non-Active Area)으로 명명될 수 있다.
비표시 영역(NDA)에는 화소(PX)를 구동하기 위한 구동부로써, 예를 들어 게이트 구동부(20)가 마련될 수 있다. 게이트 구동부(20)는 비표시 영역(NDA)에서, 표시 영역(DA)의 일측 또는 양측에 인접하게 배치될 수 있다. 게이트 구동부(20)는 도 1에 도시된 것과 같이 표시 패널(50)의 비표시 영역(NDA)에 게이트 인 패널 방식으로 형성될 수 있다. 그러나 다른 실시 예에서, 게이트 구동부(20)는 구동 칩으로 제작되어 연성 필름 등에 실장되고, TAB(Tape Automated Bonding) 방식으로 비표시 영역(NDA)에 부착될 수 있다.
비표시 영역(NDA)에는 패드 영역(PA)이 정의될 수 있다. 패드 영역(PA)에는 복수의 패드(미도시)들이 마련될 수 있다. 패드들은 절연층에 의해 덮이지 않고 표시 패널(50)의 외부로 노출되어, 데이터 구동부(30) 및 회로 보드(70) 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
표시 패널(50)은 화소(PX)들로 전기적 신호를 공급하기 위한 배선들을 포함할 수 있다. 배선들은 예를 들어, 게이트 라인들(GL1~GLn), 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 전원 라인들(PL1, PL2)을 포함할 수 있다.
표시 패널(50)에는 복수의 화소(PX)(또는, 서브 화소로 명명됨)들이 배치된다. 화소(PX)들은 예를 들어, 표시 패널(50) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
각각의 화소(PX)는 대응되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 화소(PX)들은 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 공급되는 게이트 신호 및 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
각각의 화소(PX)는 제1 내지 제3 색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다른 실시 예에서, 각각의 화소(PX)는 시안, 마젠타 및 옐로우 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 화소(PX)들은 4개 이상의 색들 중 어느 하나를 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린, 블루 및 화이트 중 어느 하나의 색을 표시할 수도 있다.
표시 패널(50)에는 제1 및 제2 터치 전극들이 형성될 수 있다. 제1 터치 전극들은 제2 터치 전극들과 교차되도록 형성될 수 있다. 제1 터치 전극들과 제2 터치 전극들의 교차부들 각각에 터치 센서들이 형성될 수 있다. 이하에서 본 발명의 실시예들에 구현된 터치 센서들은 상호 용량(mutual capacitance) 방식으로 구현된 것으로 설명하였으나 이는 예시적인 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2 터치 전극에 대한 자세한 설명은 도 4를 이용하여 후술한다.
연성 필름(60)은 일단이 표시 패널(50)의 패드 영역(PA)에 부착되고 타단이 회로 보드(70)에 부착되어, 표시 패널(50)과 회로 보드(70)를 전기적으로 연결할 수 있다. 연성 필름(60)은 패드 영역(PA)에 형성된 패드들과 회로 보드(70)의 배선들을 전기적으로 연결하기 위한 복수의 배선들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 연성 필름(60)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film; ACF)을 통해 패드들 상에 부착될 수 있다.
데이터 구동부(30)가 구동 칩으로 제작되는 경우, 데이터 구동부(30)는 COF(Chip On Film) 또는 COP(Chip On Plastic) 방식으로 연성 필름(60)에 실장될 수 있다. 데이터 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 수신되는 영상 데이터(DATA) 및 데이터 구동 제어 신호(CONT2)에 기초하여 데이터 신호를 생성하고, 연결된 패드를 통해 데이터 라인들(DL1~DLm)로 출력할 수 있다.
회로 보드(70)에는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 회로 보드(70)는 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board)일 수 있으나, 회로 보드(70)의 종류가 이로써 한정되지는 않는다.
회로 보드(70)는 집적 회로 형태로 실장된 타이밍 제어부(10) 및 전원 공급부(40)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 타이밍 제어부(10)와 전원 공급부(40)가 별개의 구성 요소인 것으로 도시되지만, 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다. 즉, 다양한 실시 예에서, 전원 공급부(40)는 타이밍 제어부(10)와 일체로 형성되거나 타이밍 제어부(10)가 전원 공급부(40)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
터치 회로부(80)는 터치 구동부(81)와 터치 제어부(82)를 포함할 수 있다. 터치 회로부(80)는 표시 패널(50)의 터치 동작을 구현하기 위하여 표시 패널(50)과 연결된 터치 라인들을 통해 터치 신호의 스캔을 위한 구동 펄스를 표시 패널(50)에 공급하고, 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 센싱하여 터치 유무 및/또는 터치좌표를 센싱할 수 있다.
구체적으로, 터치 구동부(81)는 터치 신호의 스캔을 위한 구동 펄스를 표시 패널(50)에 공급하고, 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 센싱할 수 있다.
터치 제어부(82)는 터치 구동부(81)로부터 구동 펄스가 출력될 때 또는 차지 변화량을 수신하기 위한 터치 라인 선택 신호를 생성할 수 있다. 터치 제어부(82)는 터치 구동부(81)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성할 수 있다. 또한 터치 제어부(82)는 터치 구동부(81)로부터 터치 센서들의 차지 변화량을 수신하여 터치 좌표를 산출하고 터치 좌표의 정보를 호스트 시스템으로 제공할 수 있다.
터치 회로부(80)는 하나 또는 둘 이상의 부품, 예를 들어 집적 회로로 구현될 수 있으며 표시 장치(1)의 구동 회로와는 별도로 구현될 수도 있다. 또는 터치 회로부(80)의 전체 또는 일부는 표시 장치(1)의 구동 회로 또는 그 내부 회로 중 하나 이상과 통합될 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 화소(PX)의 몇몇 실시예를 나타낸 회로도이다. 도 2는 i번째 게이트 라인(GLi)과 j번째 데이터 라인(DLj)에 연결되는 화소(PXij)를 예로써 도시한다.
도 3을 참조하면, 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(ST), 구동 트랜지스터(DT), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광 소자(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(ST)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 j번째 데이터 라인(DLj)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)의 게이트 전극은 i번째 게이트 라인(GLi)과 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 i번째 게이트 라인(GLi)으로 게이트 온 레벨의 게이트 신호가 인가될 때 턴 온되어, j번째 데이터 라인(DLj)으로 인가되는 데이터 신호를 제1 노드(N1)로 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 발광 소자(LD)의 애노드 전극에 연결될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 전압에 따라 구동 트랜지스터(DT)는 고전위 구동 전압(ELVDD)과 저전위 구동 전압(ELVSS) 사이에 구동 전류가 흐르도록 동작한다.
구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 고전위 구동 전압(ELVDD)을 제공받도록 구성되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 발광 소자(LD)의 제1 전극(예를 들어, 애노드 전극)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)는 제1 노드(N1)를 통해 게이트 온 레벨의 전압이 인가될 때 턴 온되고, 게이트 전극에 제공되는 전압에 대응하여 발광 소자(LD)를 흐르는 구동 전류의 양을 제어할 수 있다.
발광 소자(LD)는 구동 전류에 대응하는 광을 출력한다. 발광 소자(LD)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색에 대응하는 광을 출력할 수 있다. 발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED), 또는 마이크로 내지 나노 스케일 범위의 크기를 가지는 초소형 무기 발광 다이오드일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는, 발광 소자(LD)가 유기 발광 다이오드로 구성되는 실시예를 설명한다.
본 발명의 다양한 실시예들에서 화소(PX)들의 구조가 도 2에 도시된 것으로 제한되지 않는다. 실시예에 따라, 화소(PX)들은 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 보상하거나, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압 및/또는 발광 소자(LD)의 애노드 전극의 전압을 초기화하기 위한 적어도 하나의 소자를 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT)가 NMOS 트랜지스터인 예가 도시되지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)를 구성하는 트랜지스터들 중 적어도 일부 또는 전부는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT) 각각은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS) 박막 트랜지스터, 산화물 박막 트랜지스터 또는 저온 폴리 옥사이드(Low Temperature Polycrystalline Oxide; LTPO) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 터치 센서를 도시하는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치가 제1 방향(Y)으로 나란히 배열된 제1 터치 전극(TE)과 제2 방향(X)으로 나란히 배열된 제2 터치 전극(RE)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극(TE)과 제2 터치 전극(RE)의 교차 지점에는 터치 센서에 해당하는 상호 용량이 형성될 수 있다.
제1 방향(Y)으로 서로 연결된 제1 터치 전극들(TE) 중 가장자리에 배치된 제1 터치 전극(TE)은 제1 터치 라인(TL)과 연결될 수 있다. 제1 터치 라인(TL)은 비표시 영역(NDA)에 위치한 패드(PAD)를 통해 터치 구동부(81)에 연결되고, 제1 터치 전극(TE)들은 제1 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동부(81)로부터 구동 펄스를 입력받을 수 있다.
제2 방향(X)으로 서로 연결된 제2 터치 전극(RE) 중 가장자리에 배치된 제2 터치 전극(RE)들은 제2 터치 라인(RL)과 연결될 수 있다. 제2 터치 라인(RL)은 패드(PAD)를 통해 터치 구동부(81)에 연결되고, 제2 터치 전극(RE)들은 제1 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동부(81)로부터 구동 펄스를 입력받을 수 있다.
제1 방향(Y)으로 나란히 배열된 제1 터치 전극(TE)들은 브릿지 전극(BE)을 통해 서로 연결될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1 터치 전극(TE)들은 컨택홀(CH)을 통해 브릿지 전극(BE)과 연결될 수 있다.
도 5는 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는 기판(100), 트랜지스터(110), 게이트 절연막(120), 패시베이션막(130), 오버코트막(140), 발광 소자(150), 제1 뱅크 절연막(155) 제1 봉지막(160), 평탄화막(170), 제2 뱅크 절연막(180), 컬러 필터(190) 및 제2 봉지막(220)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 표시 패널(50)의 베이스 기재로서, 투광성 기판일 수 있다. 기판(100)은 유리 또는 강화 유리를 포함하는 경성 기판(rigid substrate) 또는 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 폴리이미드(Polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 등의 플라스틱 재료로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
회로 소자층은 기판(100) 상에 형성되며, 화소(PX)를 구성하는 회로 소자들(예를 들어, 트랜지스터(110) 및 커패시터 등) 및 배선들을 포함할 수 있다.
도시되지는 않았지만 몇몇 실시예에서 기판(100)과 트랜지스터(110) 사이에는 외부광을 차단하는 광 차단층이나 기판으로부터 불순물 및 수분을 차단하는 버퍼층이 더 형성될 수도 있다.
기판(100) 상에 트랜지스터(110)가 형성될 수 있다. 트랜지스터(110)는 게이트 전극(111), 액티브 패턴(112), 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(111)은 액티브 패턴(112)의 채널이 형성되는 부분 대응하도록 배치될 수 있다. 게이트 전극(111)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 형성된다. 또한, 게이트 전극(111)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층일 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극(111)은 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴 또는 몰리브덴/알루미늄의 2중층일 수 있다.
액티브 패턴(112)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다. 실리콘계 반도체 물질로는 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 또는 다결정 실리콘(Polycrystalline Silicon)이 이용될 수 있다. 산화물계 반도체 물질로는 4원계 금속 산화물인 인듐 주석 갈륨 아연 산화물(InSnGaZnO), 3원계 금속 산화물인 인듐 갈륨 아연 산화물(InGaZnO), 인듐 주석 아연 산화물(InSnZnO), 인듐 알루미늄 아연 산화물(InAlZnO), 주석 갈륨 아연 산화물(SnGaZnO), 알루미늄 갈륨 아연 산화물(AlGaZnO), 주석 알루미늄 아연 산화물(SnAlZnO), 2원계 금속 산화물인 인듐 아연 산화물(InZnO), 주석 아연 산화물(SnZnO), 알루미늄 아연 산화물(AlZnO), 아연 마그네슘 산화물(ZnMgO), 주석 마그네슘 산화물(SnMgO), 인듐 마그네슘 산화물(InMgO), 인듐 갈륨 산화물(InGaO), 인듐 산화물(InO), 주석 산화물(SnO), 아연 산화물(ZnO) 등이 이용될 수 있다.
게이트 전극(111)과 액티브 패턴(112) 사이에 게이트 절연막(120)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(120)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다. 도 5에 도시된 것과 달리, 게이트 절연막(120)은 기판(100)의 전면을 덮지 않고 게이트 전극(111)과 액티브 패턴(112)이 중첩되는 영역에만 형성될 수도 있다.
게이트 절연막(120) 상에는 층간 절연막(115)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(115)은 게이트 절연막(120), 액브 패턴(112) 및 게이트 전극(111) 등을 덮도록 형성될 수 있다. 층간 절연막(115)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다.
다양한 실시예에서, 층간 절연막(115)은 다중막으로 구성될 수 있고, 다중막의 층간 절연막(115)들 사이에 도전막들이 더 형성될 수 있다. 층간 절연막(ILD)들 사이에 형성되는 도전막들은, 예를 들어 트랜지스터(110)의 보조 게이트 전극, 스토리지 커패시터(Cst)의 상부 전극 등과 같은 회로 소자의 전극들 및 구동 라인들을 더 포함할 수 있다.
액티브 패턴(112)과 연결되도록 소스 전극(113)과 드레인 전극(114)이 형성될 수 있다. 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)은 층간 절연막(115) 상에 소정 간격 이격되어 배치된다. 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)은 층간 절연막(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 액티브 패턴(112)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 연결될 수 있다.
소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)이 다중막일 경우에는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴의 2중막, 티타늄/알루미늄/티타늄, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 또는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴/몰리브덴의 3중막으로 이루어질 수 있다.
소스 전극(113), 드레인 전극(114), 게이트 전극(111) 및 이들에 대응되는 액티브 패턴(112)은 트랜지스터(110)를 구성할 수 있다. 트랜지스터(110)는 예를 들어, 구동 트랜지스터(DT) 또는 스위칭 트랜지스터(ST)일 수 있다. 도 5에서는, 드레인 전극(114)이 발광 소자(150)의 제1 전극(151)에 연결되는 구동 트랜지스터(DT)가 예로써 도시되었다.
패시베이션막(130)은 층간 절연막(115) 상에 형성될 수 있다. 패시베이션막(130)은 층간 절연막(115), 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)을 덮도록 형성될 수 있다.
패시베이션막(130)은 트랜지스터(110)을 보호하기 위한 절연막일 수 있다. 패시베이션막(130)은 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중막일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
패시베이션막(130) 상에 오버코트막(140)이 형성될 수 있다. 오버코트막(140)은 특히 트랜지스터(110) 등으로 인한 하부 구조의 단차를 완화시키기 위한 평탄화막일 수 있다. 오버코트막(140)은 예를 들어 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate) 등의 유기물로 구성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 뱅크 절연막(155)은 오버코트막(140) 상에 형성될 수 있다. 제1 뱅크 절연막(155)은 화소(PX)의 발광 영역(EA)를 정의하는 화소 정의막일 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 뱅크 절연막(155)은 기판(100) 상에 형성된 복수 개의 제1 전극(151)을 노출시키는 복수의 발광 영역(EA)을 정의할 수 있다.
제1 뱅크 절연막(155)은 제1 전극(151)의 일부 영역, 예를 들어 중심부를 노출하되, 나머지 영역, 예를 들어 가장자리를 커버하도록 형성될 수 있다. 노출된 제1 전극(151)의 면적은, 충분한 개구율을 확보할 수 있도록, 가능한 최대치로 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 제1 뱅크 절연막(155)에 의해 커버되지 않은 제1 전극(151)의 노출 영역이 화소(PX)의 발광 영역(EA)으로 정의될 수 있다. 발광 영역(EA)에서 제1 전극(151), 발광층(152) 및 제2 전극(153)은 직접 접촉되도록 적층될 수 있다.
제1 뱅크 절연막(155)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
오버코트막(140) 상에 발광 소자(150)가 형성될 수 있다. 발광 소자(150)는 제1 전극(151), 발광층(152) 및 제2 전극(153)을 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 전극(151)은 애노드 전극이고 제2 전극(153)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 전극(151) 및 제2 전극(153)은 중 적어도 하나는 투과형 전극이고 적어도 다른 하나는 반사형 전극일 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 것과 같이 발광 소자(150)가 상면 발광형인 경우, 제1 전극(151)은 반사형 전극이고, 제2 전극(153)은 투과형 전극일 수 있다.
제1 전극(151)은 오버코트막(140) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(151)은 오버코트막(140)과 패시베이션막(130)을 관통하는 비아홀을 통해 트랜지스터(110)의 드레인 전극(114)과 연결될 수 있다.
제1 전극(151)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 등의 투명 도전 물질로 구성될 수 있다. 제1 전극(151)이 반사형 전극일 때, 제1 전극(151)은 반사층을 포함할 수 있다. 반사층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 반사층은 APC(은/팔라듐/구리 합금)로 구성될 수 있다.
제1 전극(151)과 제2 전극(153) 사이에는 발광층(152)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 발광층(152)은 제1 뱅크 절연막(155)이 발광 영역(EA) 내에 형성한 트렌치를 채우도록 형성될 수 있다.
발광층(152)은 광 생성층을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광층(152)은 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 유기 발광층, 및 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)을 포함할 수 있다. 정공 수송층은 제1 전극(151)으로부터 주입된 정공을 유기 발광층으로 원활하게 전달하는 역할을 한다. 유기 발광층은 인광 또는 형광 물질을 포함하는 유기물질로 형성될 수 있다. 전자 수송층은 제2 전극(153)으로부터 주입된 전자를 유기 발광층으로 원활하게 전달하는 역할을 한다. 발광층(152)은 정공 수송층, 유기발광층, 전자 수송층 이외에, 정공 주입층(Hole Injection Layer; HIL), 정공 저지층(Hole Blocking Layer; HBL), 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL) 및 전자 저지층(Electron Blocking Layer; EBL)을 더 포함할 수 있다.
발광층(152)은 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조(tandem structure)로 형성될 수 있다. 이 경우, 스택들 각각이 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층을 포함할 수 있다. 발광층(152)이 2 스택 이상의 탠덤 구조로 형성되는 경우, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다. 전하 생성층은 하부 스택과 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층과 n형 전하 생성층 상에 형성되어 상부 스택과 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 하부 스택으로 전자(electron)를 주입해주고, p형 전하 생성층은 상부 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. n형 전하 생성층은 전자수송능력이 있는 유기 호스트 물질에 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 또는 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 또는 라듐(Ra)과 같은 알칼리 토금속이 도핑된 유기층일 수 있다. p형 전하 생성층은 정공 수송 능력이 있는 유기 호스트 물질에 도펀트가 도핑된 유기층일 수 있다.
광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 화이트일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(152)의 광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 레드, 그린, 마젠타, 시안, 옐로 중 어느 하나일 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 발광층(152)은 발광 영역(EA) 내에 형성되는 것에 그치지 않고 제1 뱅크 절연막(155)의 상면 및 오버코트층(OC)의 상면을 덮도록 연장될 수도 있다.
제2 전극(153)은 발광층(152) 상에 형성된다. 제2 전극(153)은 발광층(152)을 커버하도록 형성될 수 있다. 제2 전극(153)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 금속 물질(Transparent Conductive Material; TCO) 또는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 및 이들의 합금과 같은 반투과 금속 물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(153)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 미세 공진(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
제2 전극(153) 상에 제1 봉지막(160)이 형성될 수 있다. 제1 봉지막(160)은 발광 소자(150)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 봉지막(160)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 제1 봉지막(160)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
제1 봉지막(160)은 제1 뱅크 절연막(155)과 오버코트막(140)의 측면을 덮고, 패시베이션막(130)과 댐(210)의 상면을 덮도록 연장될 수 있다.
제1 봉지막(160) 상에 브릿지 전극(BE), 컨택홀(CH), 터치 전극(TE), 제2 뱅크 절연막(180) 및 컬러 필터(190)가 형성될 수 있다.
컬러 필터(190)는 제1 봉지막(160) 상에 발광 소자(150)와 대응하여 형성될 수 있다. 따라서 컬러 필터(190)는 기판(100) 상에 정의된 발광 영역(EA)에 대응되도록 제1 봉지막(160) 상에 복수개 형성될 수 있다. 컬러 필터(190)는 제2 뱅크 절연막(180)에 의하여 둘러싸일 수 있다.
컬러 필터(190)는 발광 소자(150)로부터 출사된 광을 투과시키고, 예를 들어 적색광, 녹색광 및 청색광 중 어느 하나를 선택적으로 투과시킬 수 있다.
컬러 필터(190)는 제2 뱅크 절연막(180)의 측벽과 제1 봉지막(160)의 상면에 의해 정의된 트렌치에 안료를 채움으로써 형성될 수 있다.
구체적으로, 컬러 필터(190)는 상기 트렌치에 예를 들어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 안료를 잉크젯 방식으로 채우고 이를 경화함으로써 형성될 수 있다. 또는 컬러 필터(190)는 백색의 서브 픽셀을 형성하기 위해 상기 트렌치에 투명한 유기물질을 잉크젯 방식으로 채우고 이를 경화함으로써 형성된 것일 수 있다. 도 5에 도시된 서로 이웃한 복수의 컬러 필터(190, 191)는 동일한 잉크젯 방식으로 형성된 것일 수 있다.
제1 봉지막(160) 상에 브릿지 전극(BE)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(BE)은 제1 봉지막(160) 상에 복수의 컬러 필터들(190, 191) 사이에 형성될 수 있다. 브릿지 전극(BE)과 컬러 필터(190)는 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 브릿지 전극(BE)은 제1 방향(도 4의 Y)으로 나란히 배열된 터치 전극(TE) 사이를 연결할 수 있다.
브릿지 전극(BE)은 예를 들어 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또는 브릿지 전극(BE)은 Ti, Al, Mo, MoTi, Cu, Ta 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 브릿지 전극(BE)은 발광 영역(EA)과 오버랩되지 않을 수 있다. 즉, 브릿지 전극(BE)은 발광 소자(150)와 수직으로 오버랩되지 않을 수 있다. 따라서 발광 소자(150)는 브릿지 전극(BE)에 의해 개구율이 영향을 받지 않을 수 있다.
컨택홀(CH)은 브릿지 전극(BE)과 터치 전극(TE) 사이를 연결할 수 있다. 컨택홀(CH)은 제2 뱅크 절연막(180)을 관통하여 형성될 수 있다. 후술하는 것과 같이, 컨택홀(CH)은 터치 전극(TE)과 일체로서 형성될 수 있다.
제2 뱅크 절연막(180)은 컬러 필터(190)를 둘러싸도록 제1 봉지막(160) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제2 뱅크 절연막(180)은 제1 봉지막(160) 상에 형성된 복수의 컬러 필터들(190)을 구획하도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 둘러싸이는 트렌치가 형성되고, 그 트렌치 내에 컬러 필터(CF)가 형성될 수 있다. 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 형성되는 트렌치는 발광 영역(EA)과 정렬되어 수직으로 중첩될 수 있다.
제2 뱅크 절연막(180)은 브릿지 전극(BE)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 노출된 브릿지 전극(BE)의 상면은 컨택홀(CH)과 접촉할 수 있다.
또한 제2 뱅크 절연막(180)은 브릿지 전극(BE)과 컨택홀(CH) 주위를 둘러쌀 수 있다. 즉 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 서로 인접한 복수의 전극들(BE) 또는 복수의 콘택들(CT) 사이가 절연될 수 있다.
제2 뱅크 절연막(180)은 예를 들어 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5에 도시된 것과 같이, 제2 뱅크 절연막(180)과 컬러 필터(190)와의 접촉면은 테이퍼진(tapered) 형상을 가질 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 접촉면은 직사각형 또는 역테이퍼진 모양을 가질 수도 있다.
제2 뱅크 절연막(180)을 덮도록 평탄화막(170)이 형성될 수 있다. 평탄화막(170)은 제2 뱅크 절연막(180)의 상면뿐만 아니라 제1 봉지막(160)의 측면까지 덮을 수 있다. 평탄화막(170)은 패시베이션막(130) 상에 형성된 댐(210)에 의해 패드(PAD) 영역을 덮지 않도록 차단될 수 있다.
평탄화막(170)은 발광 소자(150)가 형성된 발광 영역(EA)을 덮을 수 있다. 따라서 평탄화막(170)은 빛을 투과시킬 수 있도록 투과율이 높은 투명 유기물 또는 투명 무기물을 포함할 수 있다.
평탄화막(170)을 형성하는 공정에서, 평탄화막(170)은 제2 뱅크 절연막(180) 상에 액상의 유기 물질 또는 무기 물질을 잉크젯 방식으로 도포하여 형성될 수 있다. 이 때 컨택홀(CH) 및 터치 전극이 평성될 수 있도록 평탄화막(170)은 브릿지 전극(BE)의 상면의 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다.
도 5에서 댐(210)이 단일 댐 구조를 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 댐(210)은 패시베이션막(130) 상에 소정 간격 이격되어 형성된 둘 이상의 구조물을 포함할 수도 있다.
제2 뱅크 절연막(180) 상에, 제1 터치 전극(TE)이 형성될 수 있다. 제1 터치 전극(TE)은 브릿지 전극(BE)과 수직으로 오버랩되도록 형성될 수 있다. 제1 터치 전극(TE)은 브릿지 전극(BE)과 컨택홀(CH)을 통해 연결될 수 있다. 후술하는 것과 같이, 제1 터치 전극(TE)은 컨택홀(CH)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(TE)은 컨택홀(CH)과 동일 공정에서 형성될 수 있다.
제1 터치 전극(TE)은 평탄화막(170) 상으로 연장될 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(TE)의 적어도 일부는 평탄화막(170) 상으로 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 제1 터치 전극(TE)은 브릿지 전극(BE)과 함께 복수의 컬러 필터들(190, 191) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(TE)과 브릿지 전극(BE)들은 기판(100)에 정의된 발광 영역(EA) 사이에 배치될 수 있다.
상술한 것과 같이 컬러 필터(190)가 잉크젯 방식으로 형성되는 경우, 컬러 필터(190)는 약 2 내지 3 μm의 두께를 가져 서브 픽셀 간 혼색을 효과적으로 방지할 필요가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 제1 터치 전극(TE)과 브릿지 전극(BE)이 발광 영역(EA)들 사이에 배치됨에 따라 제1 터치 전극(TE)과 브릿지 전극(BE)은 일종의 블랙 매트릭스로서 기능할 수 있다.
제1 터치 전극(TE)은 제1 봉지막(160)의 측면을 덮고 있는 평탄화막(170) 상으로 연장될 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(TE)은 평탄화막(170)의 측면 상으로 연장될 수 있다. 평탄화막(170)의 측면으로 연장된 제1 터치 전극(TE)은 터치 라인(TL)을 형성할 수 있다. 터치 라인(TL)은 댐(210)을 넘어 비표시 영역(NDA) 상으로 연장되어 패드(PAD)와 연결될 수 있다.
터치 전극(TE)과 평탄화막(170)을 덮도록 제2 봉지막(220)이 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 제2 봉지막(220)은 무기막(221)과 유기막(222)을 포함할 수 있다.
무기막(221)은 예를 들어 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
유기막(222)은 예를 들어 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5에 도시된 것과 같이, 제2 봉지막(220)이 패드(PAD) 및 터치 라인(TL)의 일부를 노출시킬 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 제2 봉지막(220)이 패드(PAD)를 덮도록 형성될 수도 있다.
도 5에 도시되지는 않았지만 제2 봉지막(220) 상에 편광막 및 OTF(OLED Transmittance Controllable Film: 휘도 향상 필름) 등이 더 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치는, 제1 봉지막(160) 상에 컬러 필터(190) 및 터치 전극(TE)이 형성된 CoE(Color filter on Encapsulation layer) 및 ToE(Touch on Encapsulation layer) 구조를 갖는다.
ToE 구조에서, 복수의 터치 전극들 사이를 연결하는 브릿지 전극(BE)은 컬러 필터(190)와 제1 봉지막(160) 상의 동일 평면 상에 형성된다. 따라서 브릿지 전극 및 터치 전극 모두가 컬러 필터 상에 형성되는 구조보다 두께가 감소할 수 있으며, 이를 통해 전체 표시 장치의 두께가 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다. 앞서 실시에와 유사한 점의 설명은 생략하고 다른 점을 중심으로 기술한다.
도 6을 참조하면, 앞서 도 5를 이용하여 설명한 표시 장치와 제1 터치 전극(TE) 및 브릿지 전극(BE)의 형상이 다른 실시예가 도시된다.
본 실시예에서, 브릿지 전극(BE)은 컬러 필터(190)와 접촉하도록 제1 봉지막(160) 상에서 연장될 수 있다. 또한 제1 터치 전극(TE)의 일부는 컬러 필터(190)와 수직으로 오버랩될 수 있다. 따라서 브릿지 전극(BE)과 제1 터치 전극(TE)의 일부는 발광 영역(EA) 내로 연장될 수 있다.
상술한 것과 같이 제1 터치 전극(TE)과 브릿지 전극(BE)은 발광 영역(EA) 사이에 배치되어 서브 픽셀 간의 혼색을 방지하는 블랙 매트릭스로 기능한다. 따라서 제1 터치 전극(TE)과 브릿지 전극(BE)이 발광 영역(EA) 내로 연장되는 경우, 컬러 필터(190, 191) 사이의 블랙 매트릭스의 크기가 커지고, 서브 픽셀들 사이의 혼색을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 7은 도 4의 I-I'를 절단하여 도시한 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 화소 구조이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실시예에 따른 표시 장치는 제1 봉지막(320)과 제2 봉지막(330)의 형태가 앞서 설명한 실시예의 그것과는 다르다.
구체적으로, 제1 봉지막(320)은 제1 무기막(321), 유기막(322) 및 제2 무기막(323)의 다중막을 포함할 수 있다.
제1 봉지막(320)은 제2 전극(153) 상에 형성될 수 있다. 제1 봉지막(320)은 제1 뱅크 절연막(155)과 오버코트막(140)의 측면을 덮고, 패시베이션막(130)과 댐(210)의 상면을 덮도록 연장될 수 있다.
도 7의 실시예에서, 제1 봉지막(320)은 제1 무기막(321), 유기막(322) 및 제2 무기막(323)의 3중 구조를 포함하여 발광 소자(150)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 봉지막(320)은 둘 이상의 유기막이 무기막과 교번하여 적층되는 다층막의 구조를 가질 수도 있다.
한편, 제1 봉지막(320)이 둘 이상의 무기막을 통해 발광 소자(150) 상에 형성됨에 따라, 제2 봉지막(330)은 추가적인 무기막을 포함하지 않을 수 있다. 따라서 제2 봉지막(330)은 평탄화막(170)과 그 하부의 구조를 감싸는 오버코트의 구조를 가질 수 있다.
도 7에서 제2 봉지막(330)은 댐(210)까지 연장되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 봉지막(330)은 패드(PAD)와 이와 연결된 터치 라인(TL)을 덮도록 형성될 수도 있다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 8을 참조하면, 기판(100) 상에 트랜지스터(110), 패시베이션막(130) 및 오버코트막(140)을 차례로 형성한다.
구체적으로, 기판(100) 상에 액티브 패턴(112)이 형성되고, 액티브 패턴(112)에 p형 또는 n형의 불순물이 도핑되어 소스 영역 및 드레인 영역이 형성되고, 소스 영역과 드레인 영역에 각각 소스 전극(113)과 드레인 전극(114)이 연결될 수 있다.
액티브 패턴(112) 상에는 게이트 절연막(120)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(111) 및 액티브 패턴(112)이에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(120) 상에 게이트 전극(111)과 층간 절연막(115)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(120)과 층간 절연막(115)을 관통하도록 소스 전극(113)과 드레인 전극(114)이 형성되어 액티브 패턴(112)과 연결될 수 있다.
패시베이션막(130)을 덮도록 오버코트막(140)이 형성될 수 있다. 오버코트막(140)은 예를 들어 유기물을 증착하여 형성될 수 있으며, 구체적으로 스핀 코팅 등을 통해 유기 물질을 증착하고 베이킹함으로써 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 드레인 전극(114)을 노출하도록 오버코트막(140)을 관통하는 트렌치를 형성한다.
도 9를 참조하면, 오버코트막(140) 상에 발광 소자(150)를 형성한다.
발광 소자를 형성하는 것은, 오버코트막(140) 상에 제1 전극(151)을 형성하고, 발광 영역(EA)를 둘러싸는 제1 뱅크 절연막(155)을 형성하고, 발광층(152)과 제1 전극(153)을 차례로 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서 발광층(152)의 일부는 잉크젯 방식으로 발광 물질을 도포하여 형성하는 것을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 제2 전극(153) 상에 제1 봉지막(160)과 브릿지 전극(BE)을 차례로 형성한다. 은 제1 뱅크 절연막(155)과 오버코트막(140)의 측면을 덮고, 패시베이션막(130)과 댐(210)의 상면을 덮도록 연장될 수 있다.
제1 봉지막(160)은 예를 들어, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나의 물질을 증착하는 것에 의해 형성될 수 있다.
제1 봉지막(160) 상에 브릿지 전극(BE)을 형성한다. 브릿지 전극(BE)은 발광 소자(150)가 형성된 발광 영역(EA) 사이에 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 브릿지 전극(BE) 상에 제2 뱅크 절연막(180)을 형성한다. 제2 뱅크 절연막(180)을 형성하는 것은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 물질을 증착하는 것을 포함할 수 있다.
그 후 제2 뱅크 절연막(180)의 일부를 제거하여 발광 영역(EA) 내의 제1 봉지막(160)의 상면과 브릿지 전극(BE)의 상면을 노출시킨다.
도 12를 참조하면, 발광 영역 내에 컬러 필터(190)를 형성하고, 컬러 필터(190)와 제2 뱅크 절연막(180)을 덮도록 평탄화막(170)을 형성한다.
컬러 필터(190)는 발광 영역(EA)의 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 정의된 트렌치 내에 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 안료를 잉크젯 방식으로 채우고 이를 경화함으로써 형성될 수 있다. 또는, 백색 서브 픽셀을 형성하고자 하는 경우, 상기 트렌치에 투명한 유기물질을 잉크젯 방식으로 채우고 이를 경화할 수도 있다.
평탄화막(170) 또한 컬러 필터(190)와 제2 뱅크 절연막(180) 상에 투명한 유기 물질을 잉크젯 방식으로 도포함으로써 형성될 수 있다. 평탄화막(170)은 제2 뱅크 절연막(180)과 제1 봉지막(160)의 측면을 덮고 패드(PAD)에는 이르지 않도록 댐(210)에 의해 차단될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 터치 전극(TE)과 컨택홀(CH)을 형성한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 터치 전극(TE)과 컨택홀(CH)은 일체로 형성될 수 있다. 제2 뱅크 절연막(180)에 의해 정의된 트렌치에 금속물질을 증착하여 컨택홀(CH)을 형성하고, 증착을 계속하여 컨택홀(CH)의 상면을 덮고 평탄화막(170) 상으로 돌출되는 제1 터치 전극(TE)을 형성할 수 있다.
제1 터치 전극(TE)은 평탄화막(170)의 측면으로 연장되도록 형성되어 패드(PAD)와 연결되는 터치 라인(TL)을 구성할 수 있다. 즉, 터치 라인(TL)과 제1 터치 전극(TE)은 일체로 형성되될 수 있다.
이어서 도 5를 다시 참조하면, 제1 터치 전극(TE)과 평탄화막(170)을 덮도록 제2 봉지막(220)이 형성될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기판 110: 트랜지스터
120: 게이트 절연막 130: 패시베이션막
140: 오버코트막 150: 발광 소자
160: 제1 봉지막 170: 평탄화막
180: 뱅크 절연막 190: 컬러 필터
TE: 터치 전극 CT: 콘택
BE: 브릿지 전극

Claims (16)

  1. 복수의 발광 영역이 정의된 기판;
    상기 기판 상에, 상기 복수의 발광 영역에 형성되는 복수의 발광 소자;
    상기 복수의 발광 소자를 덮는 제1 봉지막;
    상기 복수의 발광 영역과 각각 대응하도록 상기 제1 봉지막 상에 형성되는 복수의 컬러 필터;
    상기 제1 봉지막 상에 상기 복수의 컬러 필터 사이에 형성되는 복수의 브릿지 전극;
    상기 제1 봉지막 상에 상기 브릿지 전극을 덮고 상기 복수의 컬러 필터를 둘러싸도록 형성된 뱅크 절연막;
    상기 뱅크 절연막 상에, 상기 브릿지 전극과 오버랩어 형성된 복수의 터치 전극;
    상기 복수의 컬러 필터와 뱅크 절연막을 덮고, 상기 복수의 터치 전극을 노출시키는 평탄화막을 포함하되,
    상기 복수의 터치 전극 중 적어도 어느 하나는 상기 평탄화막의 측면을 따라 형성되는 터치 라인과 연결되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 뱅크 절연막을 관통하고,
    상기 복수의 터치 전극과 브릿지 전극 중 서로 수직으로 오버랩되는 터치 전극과 브릿지 전극을 연결하는 콘택을 더 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 콘택과 상기 터치 전극은 일체로 형성되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 전극의 적어도 일부는 상기 평탄화막 상으로 돌출되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 터치 전극의 일부는 상기 컬러 필터와 수직으로 오버랩되도록 상기 평탄화막 상으로 연장되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 브릿지 전극과 상기 컬러 필터는 동일 평면 상에 형성되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터와 상기 브릿지 전극의 일부는 접촉하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 봉지막은,
    상기 복수의 발광 소자 상에 순차적으로 형성되는 제1 무기막, 유기막 및 제2 무기막을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
  9. 기판 상의 복수의 발광 영역 내에 복수의 발광 소자를 형성하는 단계;
    상기 복수의 발광 소자를 덮는 제1 봉지막을 형성하는 단계;
    상기 제1 봉지막 상에 브릿지 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 봉지막 상에 상기 복수의 발광 영역에 대응하는 상기 제1 봉지막의 일부와, 상기 브릿지 전극을 노출시키는 뱅크 절연막을 형성하는 단계;
    상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 상기 제1 봉지막 상에 각각 복수의 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 복수의 컬러 필터와 상기 뱅크 절연막을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 뱅크 절연막 상에, 상기 브릿지 전극과 수직으로 오버랩되도록 터치 전극을 형성하는 단계;
    상기 터치 전극과 상기 평탄화막을 덮는 제2 봉지막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 평탄화막의 측면을 따라 터치 라인을 함께 형성하는 것을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 터치 전극을 형성하는 단계는,
    상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 브릿지 전극 상에 콘택을 형성하고,
    상기 뱅크 절연막 상에 터치 전극을 형성하여 상기 브릿지 전극과 상기 터치 전극을 연결시키는 것을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 콘택과 상기 터치 전극은 일체로 형성되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 컬러 필터를 형성하는 단계는,
    상기 뱅크 절연막에 의해 노출된 상기 제1 봉지막 상에 안료를 주입하여 상기 뱅크 절연막에 의해 둘러싸인 복수의 컬러 필터를 형성하는 것을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 평탄화막을 형성하는 단계는,
    상기 터치 전극이 형성되는 영역을 제외하고 상기 뱅크 절연막과 상기 컬러 필터를 덮도록 투명한 유기 물질을 잉크젯 방식으로 도포하는 것을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 브릿지 전극과 상기 컬러 필터는 동일 평면 상에 형성되는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 컬러 필터와 상기 브릿지 전극의 일부는 접촉하는,
    터치 센서를 포함하는, 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 봉지막을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 발광 소자 상에 순차적으로 제1 무기막, 유기막 및 제2 무기막을 형성하는 것을 포함하는,
    터치 센서를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
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