KR101074798B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR101074798B1
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Abstract

사용자의 터치를 감지하는 터치 패널 기능을 용이하게 구현하도록, 본 발명은 기판, 상기 기판상에 형성되는 표시부, 상기 표시부와 대향하도록 배치되는 밀봉 기판, 상기 밀봉 기판과 인접하도록 배치된 편광층, 상기 밀봉 기판과 상기 편광층 사이에 형성되고 상기 밀봉 기판의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 광기능층 및 상기 밀봉 기판 내부로 상기 광이 진행할 수 있도록 상기 밀봉 기판의 측면으로 광을 입사하는 광원을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 사용자의 터치를 감지하는 터치 패널 기능을 용이하게 구현할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
근래의 디스플레이 장치는 다양한 소비자의 욕구를 충족하기 위하여 터치 패널 기능을 적용하는 경우가 많다. 터치 패널 기능을 적용하게 되면 디스플레이 기능만 하던 디스플레이 장치의 패널 표면에 사용자의 손가락이나 펜 등을 접촉하여 입력 장치의 기능도 할 수 있게 된다.
디스플레이 장치는 사용자의 터치를 감지하기 위하여 다양한 방식을 이용하는데 사용자의 터치로 인한 압력의 변화를 감지하는 압력 방식, 터치로 인하여 변화한 전계를 감지하는 전계 방식, 터치로 인하여 변화한 저항을 감지하는 저항막 방식 및 광을 이용하는 방식등을 이용한다.
이 중 광을 이용하는 방식은 제조 공정의 편의성과 디스플레이 장치의 내구성 등의 측면에서 우수하다. 광을 이용하는 방식은 디스플레이 장치의 내부에 설치된 광원을 이용하는 내광 방식과 외부로부터 입사된 광원을 이용하는 외광 방식이 있다.
내광 방식은 디스플레이 장치에 포함된 각 부화소들에서 발생한 가시광선이 사용자의 터치 시 반사되고, 그 반사된 광을 통하여 사용자의 터치를 감지하는 방식이다. 이러한 내광 방식은 광의 간섭이 심하여 터치의 정밀도가 감소하는 문제점이 있다.
외광 방식은 태양광과 같은 외광이 디스플레이 장치의 내부로 입사되는 경우 사용자의 터치에 의하여 디스플레이 장치의 내부로 입사되는 외광의 변화량이 달라지고, 이러한 변화된 외광량을 통하여 터치를 감지하는 방식이다. 이러한 외광 방식은 외부 환경의 조건에 따라 입사되는 광량이 달라져 사용자의 터치를 감지하는 능력을 향상하는데 한계가 있다.
본 발명은 사용자의 터치를 감지하는 터치 패널 기능을 용이하게 구현할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 기판, 상기 기판상에 형성되는 표시부, 상기 표시부와 대향하도록 배치되는 밀봉 기판, 상기 밀봉 기판과 인접하도록 배치된 편광층, 상기 밀봉 기판과 상기 편광층 사이에 형성되고 상기 밀봉 기판의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 광기능층 및 상기 밀봉 기판 내부로 상기 광이 진행할 수 있도록 상기 밀봉 기판의 측면으로 광을 입사하는 광원을 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 밀봉 기판은 상기 표시부 상부에 상기 표시부와 이격되도록 배치되고, 상기 광기능층은 상기 밀봉 기판상에 배치되고, 상기 편광층은 상기 광기능층 상에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 편광층은 상기 밀봉 기판과 상기 표시부 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판 상에 배치되는 포토 센서를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 광원에서 발생하여 상기 밀봉 기판의 내부를 진행한 상기 광을 받아들이도록 상기 밀봉 기판의 측면에 배치되는 수광부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 광원은 상기 밀봉 기판의 일 측면에 배치되고, 상기 수광부는 상기 밀봉 기판의 측면 중 상기 광원이 배치되는 측면의 마주보는 측면에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 표시부는 유기 발광 소자를 구비할 수 있다.
본 발명에 관한 디스플레이 장치는 외부의 환경에 관계없이 사용자의 터치를 용이하게 감지하는 터치 패널 기능을 구현할 수 있다.
또한 광원에서 입사된 광의 손실을 방지하여 광원을 이용한 사용자의 터치 감지 능력을 향상할 수 있다.
또한 본 발명에 관한 디스플레이 장치는 디스플레이 장치의 밀봉 기판의 내부로 광이 이동하도록 하여 터치 기능을 위한 별도의 패널을 필요로 하지 않아서 터치 패널 기능이 구비된 디스플레이 장치를 박막으로 형성하는 것이 용이하다.
또한 밀봉 기판과 편광층의 접촉을 방지하여 터치로 인한 충격으로 인한 밀봉 기판과 편광층의 손상을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 A의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 실시예의 디스플레이 장치(1000)는 기판(1100), 표시부(1200), 밀봉 기판(1300), 편광층(1400), 광기능층(1500) 및 광원(1800)을 포함한다.
기판(1100)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(1100)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재질로 형성할 수도 있다. 이 때 기판(1100)을 형성하는 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰 로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
한편 금속으로 기판(1100)을 형성할 수 있는데, 금속으로 기판(1100)을 형성할 경우 기판(1100)은 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 기판(1100)은 금속 포일로 형성할 수도 있다.
기판(1100)상에 표시부(1200)가 형성된다. 표시부(1200)는 가시 광선을 구현할 수 있도록 형성되는데 유기 발광 소자, 액정 소자, 전자 방출 소자 등 다양한 형태의 소자를 사용할 수 있다.
기판(1100)과 대향하여 표시부(1200)를 봉지하도록 밀봉 기판(1300)이 배치된다. 기판(1100)과 밀봉 기판(1300)은 실런트(1150)에 의하여 접합된다. 실런트(1150)를 형성하기 위하여 글라스 프릿을 사용할 수 있다. 그 외에 실런트(1150)의 재료로는 유기물, 무기물, 유기물과 무기물의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
밀봉 기판(1300)은 외부의 수분이나 산소 등으로부터 표시부(1200)를 보호하고 광원(1800)에서 발생한 광이 진행하도록 투명한 재질로 형성된다. 이를 위해 밀봉 기판(1300)은 글라스, 플라스틱 또는 유기물과 무기물의 복수의 중첩된 구조를 이용하여 형성할 수 있다.
밀봉 기판(1300)의 측면에는 광원(1800)이 배치된다. 광원(1800)은 밀봉 기판의 내부로 광을 입사한다. 입사하는 광의 효율 측면에서 광원(1800)은 LED램프를 구비하는 것이 바람직하다. 광원(1800)에서 밀봉 기판(1300)의 내부로 입사된 광원은 밀봉 기판(1300)의 내부를 진행하고, 사용자의 터치를 감지하는 데 사용된다. 구체적인 내용은 후술한다.
밀봉 기판(1300)의 상부에 편광층(1400)이 형성된다. 편광층(1400)은 필름 형태로 형성될 수 있다. 디스플레이 장치(1000)는 외부의 조명이나 태양광등으로 인하여 콘트라스트가 감소한다. 특히 표시부(1200)에 유기 발광층이 구비된 경우, 외부에서 입사되는 광의 반사가 심하여 디스플레이 장치(1000)의 콘트라스트가 현저하게 감소한다.
이를 해결하기 위하여 표시부(1200)상부에 편광층(1400)이 사용되는데 편광층(1400)은 외부에서 입사된 광이 반사되는 것을 방지하여 디스플레이 장치(1000)의 콘트라스트를 향상한다. 편광층(1400)은 외광의 반사를 방지하기 위하여 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 일정한 패턴의 그리드층과 광의 상을 변환하는 1/4파장층을 구비한 형태로 형성할 수 있다.
편광층(1400)과 밀봉 기판(1300)사이에는 광기능층(1500)이 형성된다. 광기능층(1500)은 밀봉 기판(1300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는다.
광원(1800)에서 입사된 광은 밀봉 기판(1300)내부에서 전반사를 하면서 진행하면 광의 손실이 작다. 밀봉 기판(1300)상에 배치된 광기능층(1500)은 밀봉 기판(1300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지므로 밀봉 기판(1300)내부에서 광이 전반사가 용이하게 일어나도록 한다.
또한 편광층(1400)과 밀봉 기판(1300)사이에 광기능층(1400)이 있으므로 사 용자의 터치 시 광기능층(1500)은 충격에 대한 완충 기능을 하여 밀봉 기판(1300)의 손상을 방지할 수 있다.
광기능층(1500)은 밀봉 기판(1300)의 굴절율보다 작은 다양한 소재를 이용할 수 있다. 구체적으로 광기능층(1500)은 공기층으로 형성하는 것이 바람직하다. 낮은 굴절율을 갖는 공기층으로 인하여 밀봉 기판(1300)내부에서 광이 전반사율이 높아져 광효율이 향상된다. 또한 공기층은 탄성이 높아 밀봉 기판(1300)과 편광층(1400)간의 완충기능이 향상된다.
또한 이와 같은 이유로 인하여 광기능층(1500)을 진공층으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 도 3은 도 1의 디스플레이 장치(1000)의 일부분을 도시하였다. 도 3을 참조하면 광원(1800)에서 발생한 광(L1)은 밀봉 기판(1300)의 내부로 진행한다. 이때 밀봉 기판(1300)과 편광층(1400)사이에는 밀봉 기판(1300)의 굴절율보다 작은 값을 갖는 광기능층(1500)이 배치되므로 밀봉 기판(1300)내부에서 광의 전반사를 용이하도록 한다. 이를 통하여 광원(1800)에서 밀봉 기판(1300)내부로 입사된 광(L1)의 손실을 방지한다.
사용자가 밀봉 기판(1300)상부의 편광층(1400)을 터치하게 되면 편광층(1400)은 밀봉 기판(1300)과 접하게 되고, 밀봉 기판(1300)내부를 진행하던 광(L1)은 밀봉 기판(1300)내부로 전반사하며 진행하지 못하고 기판(1100)방향으로 반사된다. 이 때 기판(1100)에 배치된 포토 센서(1600)는 반사된 광을 감지하게 되 고, 이를 통하여 사용자의 터치를 인지하게 된다.
이 때 밀봉 기판(1300)을 통하여 진행하던 광이 사용자의 터치 전에 밀봉 기판(1300)의 외부로 취출되면 밀봉 기판(1300)내부를 진행하는 광의 양이 줄어들고, 사용자의 터치 시 포토 센서(1600)방향으로 반사되는 광의 양도 감소하여, 결과적으로 사용자의 터치를 인지하는 특성이 감소한다.
그러나 본 발명은 밀봉 기판(1300)과 편광층(1400)사이에 광기능층(1500)을 배치하여 밀봉 기판(1300)내부에서 광이 외부로 손실되는 것을 방지하여 광효율을 향상할 수 있다. 결과적으로 사용자의 터치 감지의 정밀성을 용이하게 향상할 수 있다.
포토 센서(1600)는 표시부(1200)주변에 배치된다. 포토 센서(1600)는 반사된 광을 감지하는 다양한 형태일 수 있다.
도 3에 도시된 표시부(1200)들은 각각의 가시 광선을 발광하는 한 개의 부화소 일 수 있고, 또한 그 이상의 개수의 부화소들을 포함할 수도 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1000)는 다양한 형태의 표시부(1200)를 포함할 수 있는데 그 예로서 유기 발광 소자를 구비한 표시부(1200)를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 1의 표시부(1200)의 구체적인 예들을 도시한 단면도로서 유기 발광 소자를 구비한 표시부(1200)를 도시하고 있다.
한편 유기 발광 소자를 구비하는 표시부(1200)는 구체적으로 수동 구동형 (PM type: passive matrix type)유기 발광 소자와 능동 구동형(AM type: active matrix type)유기 발광 소자를 포함할 수 있는데, 도 4는 수동 구동형 유기 발광 소자를 구비하는 표시부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면 기판(1100)상에 유기 발광 소자(1215)가 형성된다. 구체적으로 기판(1100)상에 제1 전극(1211)이 소정의 스트라이프 패턴으로 형성되어 있고, 이 제1 전극(1211) 상에 이를 구획하도록 내부 절연막(1216)이 형성되어 있다. 그리고 내부 절연막(1216) 상에는 중간층(1213) 및 제2 전극(1212)의 패터닝을 위해, 제1 전극(1211)에 직교하도록 형성된 세퍼레이터(1217)가 형성되어 있다. 이 세퍼레이터(1217)에 의해, 중간층(1213) 및 제2 전극(1212)은 제1 전극(1211)에 교차하도록 패터닝된다. 경우에 따라서 세퍼레이터(1217) 없이 중간층(1213) 및 제2 전극(1212)을 패터닝할 수도 있다. 제1 전극(211)과 제2 전극(212)은 각각 애노드 전극 및 캐소드 전극이다. 물론 제1 전극(211)과 제2 전극(212)은 각각 캐소드 전극 및 애노드 전극일 수도 있다.
중간층(1213)은 유기 발광층을 구비하고 제1 전극(1211)과 제2 전극(1212)으로부터 전압이 인가되면 유기 발광층이 가시 광선을 발광하게 된다. 중간층(1213)의 유기 발광층이 저분자 유기물로 형성되는 경우 유기 발광층을 중심으로 애노드 전극의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer: HIL) 등이 적층되고, 캐소드 전극 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등이 적층되도록 형성된다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 중간층(1213)은 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl- benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 포함할 수 있다.
한편, 중간층(1213)의 유기 발광층이 고분자 유기물로 형성되는 경우에는 유기 발광층을 중심으로 애노드 전극의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL)만이 포함될 수 있다. 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 형성되며, 유기 발광층은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 컬러 패턴을 형성할 수 있다.
도 5는 능동 구동형 유기 발광 소자를 구비하는 표시부(1200)를 설명하기 위한 단면도이다. 도 5는 설명의 편의를 위하여 표시부(1200)의 한 개의 부화소만을 도시하고 있다.
도 5를 참조하면 기판(1100)의 상부에 평활한 면을 형성하고, 기판(1100)상부로 불순 원소가 침투하는 것을 차단하기 위하여, 기판(1100)의 상부에 버퍼층(1221)을 형성한다. 버퍼층(1221)은 SiO2 및/또는 SiNx 등으로 형성할 수 있다.
버퍼층(1221)상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 이 박막 트랜지스터(TFT)는 각 부화소별로 적어도 하나씩 형성되는 데, 이 중 하나는 유기 발광 소자(1235)에 전기적으로 연결되어 구동 회로부 역할을 한다.
구체적으로 버퍼층(1221)상에 소정 패턴의 활성층(1222)이 형성된다. 활성층(1222)은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기 반도체나 유기 반도체로 형성될 수 있고 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함한다.
소스 및 드레인 영역은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 형성한 활성층(1222)에 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다. 3족 원소인 붕소(B)등으로 도핑하면 p-type, 5족 원소인 질소(N)등으로 도핑하면 n-type 반도체를 형성할 수 있다.
활성층(1222)의 상부에는 게이트 절연막(1223)이 형성되고, 게이트 절연막(1223)상부의 소정 영역에는 게이트 전극(1224)이 형성된다. 게이트 절연막(1223)은 활성층(1222)과 게이트 전극(1224)을 절연하기 위한 것으로 유기물 또는 SiNx, SiO2같은 무기물로 형성할 수 있다.
게이트 전극(1224)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, 또는 Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 금속 또는 금속의 합금으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않고 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 평탄성, 전기 저항 및 가공성 등을 고려하여 다양한 재료를 사용할 수 있다. 게이트 전극(1224)은 TFT 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(1224)의 상부로는 컨택홀을 구비하는 층간 절연막(1225)이 형성된다. 컨택홀을 통해 소스 전극(1226) 및 드레인 전극(1227)이 각각 활성층(1222)의 소스 및 드레인 영역에 접하도록 형성한다. 소스 전극(1226) 및 드레인 전극(1227)을 이루는 물질은 Au, Pd, Pt, Ni, Rh, Ru, Ir, Os 외에도, Al, Mo, Al:Nd 합금, MoW 합금 등과 같은 2 종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있으 며 이에 한정되지는 않는다.
이렇게 형성된 TFT들은 패시베이션층(1228)으로 덮여 보호된다. 패시베이션층(1228)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있는데 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 패시베이션층(1228)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
드레인 전극(1227)을 노출하도록 패시베이션층(1228)에 비아홀을 형성하고, 유기 발광 소자(1235)를 형성한다. 유기 발광 소자(1235)는 제1 전극(1231), 중간층(1233) 및 제2 전극(1232)을 포함한다. 비아홀을 통하여 제1 전극(1231)은 드레인 전극(1227)과 전기적으로 연결된다.
그리고 나서 제1 전극(1231)을 덮도록 절연물로 화소 정의막(1229)(pixel define layer)을 형성한다. 화소 정의막(1229)에 소정의 개구를 형성하여 제1 전 극(1231)이 노출되도록 한다. 노출된 제1 전극(1231)상에 중간층(1233)을 형성한다. 그리고, 전체 화소들을 모두 덮도록 제2 전극(1232)을 형성한다.
제1 전극(1231), 제2 전극(1232)은 각각 애노드 전극, 캐소드 전극의 극성을 갖도록 한다. 물론 제1 전극(1231), 제2 전극(1232)의 극성은 바뀔 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(1000)는 표시부(1200)의 가시 광선을 이용하거나 태양광과 같은 외부광을 이용하지 않고 별도의 광원(1800)을 이용하므로 외부의 환경에 의하여 영향을 받지 않고 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
이 때 광기능층(1400)을 이용하여 밀봉 기판(1300)내부로 광이 손실되지 않고 진행하도록 하여 터치 인지 능력을 향상한 디스플레이 장치(1000)를 구현할 수 있다.
또한 본 실시예의 디스플레이 장치(1000)는 표시부(1200)를 봉지하는 밀봉 기판(1300)의 측면에서 광원(1800)을 이용하여 광을 입사하는 구조이므로 별도의 패널이 없이 터치 패널 기능을 구비하는 박막의 디스플레이 장치(1000)를 용이하게 구현할 수 있다.
또한 밀봉 기판(1300)과 편광층(1400)사이에 배치된 광기능층(1500)으로 인하여 사용자의 터치로 인한 충격을 완충하여 밀봉 기판(1300) 및 편광층(1400)이 손상되는 것을 방지한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 6의 B를 도시한 확대 단면도이다. 도 8은 도 6의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면 본 실시예의 디스플레이 장치(2000)는 기판(2100), 표시부(2200), 밀봉 기판(2300), 편광층(2400), 광기능층(2500) 및 광원(2800)을 포함한다.
기판(2100)상에 표시부(2200)가 형성된다. 표시부(2200)는 가시 광선을 구현할 수 있도록 형성되는데 유기 발광 소자, 액정 소자, 전자 방출 소자 등 다양한 형태의 소자를 사용할 수 있다.
기판(2100)과 대향하여 표시부(2200)를 봉지하도록 밀봉 기판(2300)이 배치된다. 기판(2100)과 밀봉 기판(2300)은 실런트(2150)에 의하여 접합된다.
밀봉 기판(2300)의 측면에는 광원(2800)이 배치된다. 밀봉 기판(2300)의 하부, 즉 밀봉 기판(2300)과 표시부(2200)사이에 편광층(2400)이 형성된다.
편광층(2400)과 밀봉 기판(2300)사이에는 광기능층(2500)이 형성된다. 광기능층(2500)은 밀봉 기판(2300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는다. 광원(2800)에서 입사된 광은 밀봉 기판(2300)내부에서 전반사를 하면서 진행하면 광의 손실이 작다. 밀봉 기판(2300)상에 배치된 광기능층(2500)은 밀봉 기판(1300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지므로 밀봉 기판(2300)내부에서 광이 전반사가 용이하게 일어나도록 한다.
또한 편광층(2400)과 밀봉 기판(2300)사이에 광기능층(2400)이 있으므로 사용자의 터치 시 광기능층(2500)은 충격에 대한 완충 기능을 한다. 이를 통하여 밀봉 기판(2300)과 편광층(2400)이 접촉하여 발생하는 충격으로 인한 밀봉 기판(2300) 및 편광층(2400)의 손상을 방지할 수 있다.
도 8은 도 6의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 도 8은 도 6의 디스플레이 장치(2000)의 일부분을 도시하였다. 도 8을 참조하면 광원(2800)에서 발생한 광(L1)은 밀봉 기판(2300)의 내부로 진행한다. 이때 밀봉 기판(2300)과 편광층(2400)사이에는 밀봉 기판(2300)의 굴절율보다 작은 값을 갖는 광기능층(2500)이 배치되므로 밀봉 기판(2300)내부에서 광의 전반사를 용이하도록 한다. 이를 통하여 광원(2800)에서 밀봉 기판(2300)내부로 입사된 광(L1)의 손실을 방지한다.
사용자가 밀봉 기판(2300)상부를 터치하게 되면 밀봉 기판(2300)내부를 진행하던 광(L1)은 사용자의 터치로 인하여 기판(2100)방향으로 반사된다. 이 때 기판(2100)에 배치된 포토 센서(2600)는 반사된 광을 감지하게 되고, 이를 통하여 사용자의 터치를 인지하게 된다.
본 실시예의 디스플레이 장치(2000)는 밀봉 기판(2300)과 편광층(2400)사이에 광기능층(2500)을 배치하여 밀봉 기판(2300)내부에서 광이 외부로 손실되는 것을 방지하여 광효율을 향상할 수 있다. 결과적으로 사용자의 터치 감지의 정밀성을 용이하게 향상할 수 있다.
포토 센서(2600)는 표시부(2200)주변에 배치된다. 포토 센서(2600)는 반사된 광을 감지하는 다양한 형태일 수 있다.
도 8에 도시된 표시부(2200)들은 각각의 가시 광선을 발광하는 한 개의 부화소 일 수 있고, 또한 그 이상의 개수의 부화소들을 포함할 수도 있다. 도시하지 않았으나 본 실시예의 디스플레이 장치(2000)의 표시부(2200)는 도 4 및 도 5에 도시된 유기 발광 소자를 구비할 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(2000)는 표시부(2200)의 가시 광선을 이용하거나 태양광과 같은 외부광을 이용하지 않고 별도의 광원(2800)을 이용하므로 외부의 환경에 의하여 영향을 받지 않고 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
이 때 광기능층(2400)을 이용하여 밀봉 기판(2300)내부로 광이 손실되지 않고 진행하도록 하여 터치 인지 능력을 향상한 디스플레이 장치(2000)를 구현할 수 있다.
또한 본 실시예의 디스플레이 장치(2000)는 표시부(2200)를 봉지하는 밀봉 기판(2300)의 측면에서 광원(2800)을 이용하여 광을 입사하는 구조이므로 별도의 패널이 없이 터치 패널 기능을 구비하는 박막의 디스플레이 장치(2000)를 용이하게 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 10은 도 9의 C를 도시한 확대 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면 본 실시예의 디스플레이 장치(3000)는 기판(3100), 표시부(3200), 밀봉 기판(3300), 편광층(3400), 광기능층(3500), 광원(3800) 및 수광부(3900)를 포함한다.
기판(3100)상에 표시부(3200)가 형성된다. 표시부(3200)는 가시 광선을 구현할 수 있도록 형성되는데 유기 발광 소자, 액정 소자, 전자 방출 소자 등 다양한 형태의 소자를 사용할 수 있다.
기판(3100)과 대향하여 표시부(3200)를 봉지하도록 밀봉 기판(3300)이 배치된다. 기판(3100)과 밀봉 기판(3300)은 실런트(3150)에 의하여 접합된다.
밀봉 기판(3300)은 외부의 수분이나 산소 등으로부터 표시부(1200)를 보호 하고 광원(3800)에서 발생한 광이 진행하도록 투명한 재질로 형성된다. 이를 위해 밀봉 기판(3300)은 글라스, 플라스틱 또는 유기물과 무기물의 복수의 중첩된 구조를 이용하여 형성할 수 있다.
밀봉 기판(3300)의 측면에는 광원(3800)이 배치된다. 광원(3800)은 밀봉 기판의 내부로 광을 입사한다. 입사하는 광의 효율 측면에서 광원(3800)은 LED램프를 구비하는 것이 바람직하다. 광원(3800)에서 밀봉 기판(3300)의 내부로 입사된 광원은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하고, 사용자의 터치를 감지하는 데 사용된다.
밀봉 기판(3300)의 측면 중 광원(3800)이 배치된 측면의 반대쪽 측면에는 수광부(3900)가 배치된다. 수광부(3900)는 광을 받아들이면 이를 감지한다. 이를 위하여 수광부(3900)는 광을 감지하는 포토 트랜지스터 또는 포토 다이오드 등의 구성을 갖는다.
광원(3800)에서 밀봉 기판(3300)의 내부로 입사된 광은 수광부(3900)로 향하도록 한다. 이를 위하여 광원(3800)과 수광부(3900)는 마주보도록 배치한다. 광원(3800)에서 입사된 광은 사용자의 터치 시 수광부(3900)로의 진행이 방해 받고, 그 때 수광부(3900)에는 광이 도달하지 않아 사용자의 터치를 용이하게 감지할 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
밀봉 기판(3300)의 상부에 편광층(3400)이 형성된다. 편광층(3400)은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.
편광층(3400)과 밀봉 기판(3300)사이에는 광기능층(3500)이 형성된다. 광기능층(3500)은 밀봉 기판(3300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는다. 광기능 층(3500)의 구성등은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.
밀봉 기판(3300)상에 배치된 광기능층(3500)은 밀봉 기판(3300)의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지므로 밀봉 기판(3300)내부에서 광이 전반사가 용이하게 일어나도록 한다.
또한 편광층(3400)과 밀봉 기판(3300)사이에 광기능층(3400)이 있으므로 사용자의 터치 시 광기능층(3500)은 충격에 대한 완충 기능을 하여 밀봉 기판(3300)의 손상을 방지할 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 9의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 사용자의 터치가 없을 때 디스플레이 장치(3000)를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면 광원(3800)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부로 진행한다. 이때 밀봉 기판(3300)과 편광층(3400)사이에는 밀봉 기판(3300)의 굴절율보다 작은 굴절율값을 갖는 광기능층(3500)이 배치되므로 밀봉 기판(3300)내부에서 진행하는 광의 전반사가 용이하도록 한다. 이를 통하여 광원(3800)에서 밀봉 기판(3300)내부로 입사된 광은 밀봉 기판(3300)외부로 취출되는 손실 없이 광원(3800)과 마주보도록 배치된 수광부(3900)에 도달한다. 즉 사용자의 터치가 없으면 수광부(3900)에는 연속적으로 광원(3800)에서 발생한 광이 입사된다.
도 12는 사용자의 터치 시 디스플레이 장치(3000)를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면 사용자가 밀봉 기판(3300)상부의 편광층(3400)을 터치하여 편광 층(3400)은 밀봉 기판(3300)과 접하게 되고, 밀봉 기판(3300)내부를 진행하던 광은 수광부(3900)로 진행하지 못하고 기판(3100)방향으로 반사된다. 사용자의 터치 유무에 따라 수광부(3900)에 광이 입사되거나 입사되지 않으므로 수광부(3900)에 입사되는 광의 유무를 통하여 사용자의 터치를 용이하게 감지할 수 있다.
이 때 복수의 광원(3800)과 수광부(3900)를 배치하면 사용자의 터치 위치를 정밀하게 감지할 수 있다.
도 13은 도 9의 디스플레이 장치의 밀봉 기판, 광원 및 수광부의 구체적인 구성의 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 13을 참조하면 광원(3800)은 제1 광원들(3810) 및 제2 광원들(3820)을 포함하고, 수광부(3900)는 제1 수광부들(3910) 및 제2 수광부들(3920)을 포함한다.
제1 광원들(3810)들은 도 13에서 밀봉 기판(3300)의 좌측 세로 변에 소정의 간격으로 배치된 제1 광원A(3810A), 제1 광원B(3810B), 제1 광원C(3810C), 제1 광원D(3810D) 및 제1 광원E(3810E)를 포함한다. 이에 대응하도록 제1 수광부들(3910)은 밀봉 기판(3300)의 우측 세로 변에 소정의 간격으로 배치된 제1 수광부A(3910A), 제1 수광부B(3910B), 제1 수광부C(3910C), 제1 수광부D(3910D) 및 제1 수광부E(3910E)를 포함한다.
제1 광원A(3810A)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제1 수광부A(3910A)로 입사되고, 제1 광원B(3810B)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제1 수광부B(3910B)로 입사되고, 제1 광원C(3810C)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제1 수광부C(3910C)로 입사되고, 제1 광원 D(3810D)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제1 수광부D(3910D)로 입사되고, 제1 광원E(3810E)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제1 수광부E(3910E)로 입사된다.
제2 광원들(3820)들은 도 13에서 밀봉 기판(3300)의 상측 가로 변에 소정의 간격으로 배치된 제2 광원A(3820A), 제2 광원B(3820B), 제2 광원C(3820C), 제2 광원D(3820D), 제2 광원E(3820E) 및 제2 광원F(3820F)을 포함한다. 이에 대응하도록 제2 수광부들(3920)은 밀봉 기판(3300)의 하측 가로 변에 소정의 간격으로 배치된 제2 수광부A(3920A), 제2 수광부B(3920B), 제2 수광부C(3920C), 제2 수광부D(3920D), 제2 수광부E(3920E) 및 제2 수광부F(3920F)를 포함한다.
제2 광원A(3820A)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부A(3920A)로 입사되고, 제2 광원B(3820B)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부B(3920B)로 입사되고, 제2 광원C(3820C)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부C(3920C)로 입사되고, 제2 광원D(3820D)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부D(3920D)로 입사되고, 제2 광원E(3820E)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부E(3920E)로 입사되고, 제2 광원F(3820F)에서 발생한 광은 밀봉 기판(3300)의 내부를 진행하여 제2 수광부F(3920F)로 입사된다.
이와 같이 매트릭스 형태로 배열된 제1 광원들(3810), 제2 광원들(3820), 제1 수광부(3910) 및 제2 수광부(3920)들을 통하여 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있다. 즉 사용자의 터치 시 제1 광원들(3810), 제2 광원들(3820)에서 발생한 광의 진행이 방해 받고, 이로 인하여 제1 수광부들(3910)들과 제2 수광부들(3920) 중에 광이 입사되지 않는 수광부가 존재하므로, 이러한 수광부의 정보를 수집하여 사용자의 터치 위치를 용이하게 판단할 수 있다. 일하 수광부의 정보를 전기적 신호를 변환하여 감지하도록 수광부의 일단에 회로를 구성할 수도 있다.
도시하지 않았으나 본 실시예의 디스플레이 장치(3000)는 도 4, 도 5 및 도 7의 구조를 적용할 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(3000)는 표시부(3200)의 가시 광선을 이용하거나 태양광과 같은 외부광을 이용하지 않고 별도의 광원(3800)을 이용하므로 외부의 환경에 의하여 영향을 받지 않고 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
이 때 광기능층(3400)을 이용하여 밀봉 기판(3300)내부로 광이 손실되지 않고 진행하도록 하여 터치 인지 능력을 향상한 디스플레이 장치(3000)를 구현할 수 있다.
또한 본 실시예의 디스플레이 장치(3000)는 별도의 패널이 없이 터치 패널 기능을 구비하는 박막의 디스플레이 장치(3000)를 용이하게 구현할 수 있다.
또한 밀봉 기판(3300)과 편광층(3400)사이에 배치된 광기능층(3500)으로 인하여 사용자의 터치로 인한 충격을 완충하여 밀봉 기판(3300)이 손상되는 것을 방지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 A를 도시한 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 표시부의 구체적인 예들을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 B를 도시한 확대 단면도이다.
도 8은 도 6의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 디스플레이 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 9의 C를 도시한 확대 단면도이다.
도 11 및 도 12는 도 9의 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 도 9의 디스플레이 장치의 밀봉 기판, 광원 및 수광부를 구성을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1000, 2000, 3000: 디스플레이 장치 1100, 2100, 3100: 기판
1150, 2150, 3150: 실런트 1200, 2200, 3200: 표시부
1300, 2300, 3300: 밀봉 기판 1400, 2400, 3400: 편광층
1500, 2500, 3500: 광기능층 3900: 수광부
330, 2330: 수광부

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성되는 표시부;
    상기 표시부와 대향하도록 배치되는 밀봉 기판;
    상기 밀봉 기판의 면 중 상기 표시부를 향하는 면의 반대면을 향하도록 배치된 편광층;
    상기 밀봉 기판과 상기 편광층 사이에 형성되고 상기 밀봉 기판의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 광기능층; 및
    상기 밀봉 기판 내부로 상기 광이 진행할 수 있도록 상기 밀봉 기판의 측면으로 광을 입사하는 광원을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밀봉 기판은 상기 표시부 상부에 상기 표시부와 이격되도록 배치되고, 상기 광기능층은 상기 밀봉 기판상에 배치되고, 상기 편광층은 상기 광기능층 상에 배치되는 디스플레이 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 편광층은 상기 밀봉 기판과 상기 표시부 사이에 배치되는 디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되는 포토 센서를 더 구비하는 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 광원에서 발생하여 상기 밀봉 기판의 내부를 진행한 상기 광을 받아들이도록 상기 밀봉 기판의 측면에 배치되는 수광부를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 밀봉 기판의 일 측면에 배치되고, 상기 수광부는 상기 밀봉 기판의 측면 중 상기 광원이 배치되는 측면의 마주보는 측면에 배치되는 디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 유기 발광 소자를 구비하는 디스플레이 장치.
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