KR101150158B1 - 터치 스크린 일체형 표시 장치 - Google Patents

터치 스크린 일체형 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 스크린 패널을 박막 제조 공정을 통해 유기 발광 표시 패널과 일체형으로 형성하기 때문에 터치 스크린 패널을 별도로 형성하기 위한 기판이 필요하지 않아 표시 장치 상부에 터치 스크린 패널을 접착하여 형성하는 일반적인 터치 스크린 표시 장치보다 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 제조 공정을 줄일 수 있어 제조 원가를 감소시킬 수 있다.
박막, 터치 스크린, 유기 발광 표시 장치, 일체형, 압전 소자

Description

터치 스크린 일체형 표시 장치{Display device unified touch screen}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터치 스크린 패널을 박막 제조 공정을 통해 유기 발광 표시 패널과 일체형으로 형성하기 때문에 표시 장치의 전체적인 두께를 줄일 수 있고, 일반적인 표시 장치 상부에 터치 스크린 패널을 접착하기 위한 제조 공정을 줄일 수 있어 제조 원가를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린은 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사용자의 손 또는 스타일러스 펜 등의 물체를 접촉시키면 그 위치를 파악하여 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있는 표시 장치를 나타낸다.
터치 스크린은 그 인식 방식에 따라 저항성 터치 스크린 패널, 표면파 터치 스크린 패널, 전기 용량성 터치 스크린 패널 등으로 나눌 수 있다.
먼저, 저항성 터치 스크린 패널은 전기적으로 도체이면서 저항성이 있는 얇은 금속성 계층으로 쌓여 있으므로 접촉에 의해 전류 변화를 일으키면 제어기가 접 촉이 일어난 좌표를 인식한다. 저항성 터치 스크린 패널은 투명도가 75% 정도에 불과하며, 코팅된 계층이 날카로운 물체 등으로 인해 상처가 생길 수 있는 단점이 있는 반면에, 상대적으로 저가이면서 먼지나 물과 같은 외부 요소들에 의해 영향을 받지 않는 장점이 있다.
표면파 터치 스크린 패널은 터치 스크린 패널 위로 지나가는 초음파를 사용하는 방식이다. 표면파 터치 스크린 패널이 접촉되었을 때 일부 초음파가 흡수되는데, 초음파 내의 이러한 변화가 접촉 위치를 기록하고, 처리를 위해 제어기에 이 정보를 보내는 방식으로 상대적으로 가장 진보된 형태이지만, 외부 요소들에 의해 손상을 쉽게 입을 수 있는 단점이 있다.
전기 용량성 터치 스크린 패널은 전하를 저장하는 재료로 코팅되어 전기 용량성 터치 스크린 패널이 접촉되면, 적은 량의 전하가 접촉지점으로 이끌리어 전기 용량성 터치 스크린 패널의 각 모퉁이에 위치한 회로들이 전하를 측정하여, 처리를 위해 이 정보를 제어기로 보낸다. 전기 용량성 터치 스크린 패널은 손가락이나 철필 등을 사용할 수 있는 저항성이나 표면파 터치 스크린 패널과는 달리 반드시 손가락으로 접촉해야만 하는 단점이 있습니다. 전기 용량성 터치 스크린은 외부 요소들에 의해 영향을 받지 않으며, 높은 투명도가 있다.
상기한 터치 스크린 패널 중 저항성 터치 스크린 패널은 투명한 2개의 기판 사이에 저항 성분을 갖는 투명 전극을 일정 간격 이격해서 서로 대향 하도록 각각 형성한다. 여기서, 투명 전극에 전류를 흘려주면 저항 성분에 의해 각각의 투명 전극에 전압이 걸린다. 손으로 접촉하게 되면 두 투명 전극이 접촉하게 되어 두 투명 전극의 저항 성분 때문에 저항의 병렬 접속과 같은 형태가 된다. 저항값의 변화가 일어나게 되면 두 투명 전극에 흐르는 전류에 의하여 전압의 변화가 발생하고, 이러한 전압의 변화 정도에 따라 접촉된 위치를 알 수 있다.
상기한 저항성 터치 스크린 패널을 좀더 상세하게 설명하면, 터치 스크린 패널은 표시 장치 상부에 구비된 제 1 기판과, 제 1 기판과 소정의 간격만큼 이격되어 구비되는 제 2 기판과, 제 1 및 제 2 기판의 마주보는 각각의 면에 형성되는 제 1 및 제 2 투명 전극과, 제 1 투명 전극 상부에 형성된 도트 스페이서를 포함한다. 또한, 터치 스크린의 제 1 기판은 표시 장치로부터 제공되는 소정의 화상이 투과될 수 있도록 투명한 물질로 이루어지고, 제 2 기판은 폴리 카보네이트(poly carbonate) 등의 광학적 등방성의 굴절율을 갖는 물질로 이루어진 광학 필름을 사용한다.
상기한 바와 같이 종래 기술에 따른 표시 장치의 하측으로부터 제공되는 광원 또는 외부로부터 입사되는 광원이 표시 장치의 상부 기판 및 터치 스크린의 제 1 기판을 각각 투과해야 하기 때문에 광의 손실이 발생하고, 표시 장치와 터치 스크린에 각각 투명한 기판을 사용함으로써 제품의 전체적인 두께가 증가하며, 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 박막 제조 공정을 통해 형성된 터치 스크린 패널을 표시 장치와 일체화하여 표시 장치의 전체 두께를 감소시키고, 제조원가를 줄일 수 있는 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합하여 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하여 화상을 표시하는 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 패널; 및 상기 유기 발광 표시 패널의 상부에 박막 제조 공정을 통해 형성된 터치 스크린 패널을 포함하고, 상기 터치 스크린 패널은 상기 유기 발광 표시 패널 상부에 접촉하여 형성된 절연막; 상기 절연막 상부에 형성되어 외부 압력을 인식하는 압전박막; 및 상기 절연막과 상기 압전박막 사이에 형성된 하부 도전막을 포함한다.
또한, 상기 터치 스크린 패널은 상기 압전박막 상부에 형성된 보호막을 더 포함하고,
상기 터치 스크린 패널은 상기 압전박막 상부에 형성된 상부 도전막을 더 포함하고,
상기 터치 스크린 패널은 상기 상부 도전막 상부에 형성된 보호막을 더 포함하고,
상기 하부 도전막은 상기 유기 발광 표시 패널의 외측 네 변에 각각 형성된다.
본 발명은 박막 제조 공정을 통해 형성된 터치 스크린 패널을 표시 장치와 일체화하여 표시 장치의 전체 두께를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 터치 스크린 패널을 유기 발광 표시 패널을 접합하기 위한 별도의 제조 공정이 필요하지 않기 때문에, 제조 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명은 표시 장치와 터치 스크린 패널의 좌표를 일치시키기 위한 맵핑 작업이 필요하지 않아 사용자가 사용하기에 간편한 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시되고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되기 위해 제공되는 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 압전 소자를 포함하는 터치 스크린 패널(10)과, 투명 기판(21)의 일면에 형성되는 적어도 하나의 유기 발광소자 및 투명 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 표시 패널(20)을 포함한다. 여기서 터치 스크린 패널(10)은 저항성 터치 스크린 패널 방식을 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 표면파 터치 스크린 패널, 전기 용량성 터치 스크린 패널 등 필요에 따라 다양한 방식의 터치 스크린 패널을 사용할 수 있다.
터치 스크린 패널(10)은 유기 발광 표시 패널(20) 상부에 박막 공정을 통해 형성되며, 유기 발광 표시 패널(20) 상부에 형성된 절연막(11)과, 절연막(11) 상부에 형성된 하부 도전막(12)과, 하부 도전막(12) 상부에 형성되어 외부 압력을 인식하는 압전박막(13)과, 압전박막(13) 상부에 형성된 상부 도전막(14)과, 상부 도전막(14) 상부에 형성된 보호막(15)을 포함한다. 여기서 압전박막(13)이 외부 압력을 인식하여 변화된 전압 값들을 하부 도전막(12)으로부터 전달받아 연산 처리하여 외부 압력이 인가된 좌표를 결정하는 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.
또한, 하부 도전막(12)은 유기 발광 표시 패널(20)의 외측 네 변에 각각 형성할 수 있고, 보호막(15)은 인캡 레이어(encap layer)로 형성한다.
여기서, 압전박막(13)은 티탄산바륨 결정, 인산이수소암모늄 결정, 타르타르산 에틸렌디아민 결정, 수정, 전기석, 로셀염, 또는 이들의 화합물 등을 사용하여 형성할 수 있다. 일반적으로 압전박막(piezo film)은 분자 또는 결정 단위로 한 방향으로 전하가 정렬된 물질로 물리적 변형이 일어날 경우 수십 내지 수천 볼트에 이르는 고전압을 발생시키는 특징이 있다. 이와 같이 외부 압력에 의해 전압이 발 생하는 경우를 압전효과라고 한다.
터치 스크린 패널(10)의 압전박막(13)에 스타일러스 펜이나 손가락 등의 입력수단에 의해 물리적 외부 압력이 가해지는 경우 압전박막(13)에서 전계가 발생함에 따라 압전효과에 의해 압력이 가해지는 영역에는 전압이 발생하고, 이와 같이 발생한 전압은 하부 도전막(12)을 통해 제어부에 입력되어 압력이 인가된 좌표를 결정한다.
한편, 유기 발광 표시 패널(20)은 투명 기판(21)과, 투명 기판(21) 상부에 형성된 버퍼층(22)과, 버퍼층(22) 상부에 형성된 투명 박막 트랜지스터(23)와, 투명 박막 트랜지스터(23) 상부에 형성되며, 투명 박막 트랜지스터(23)의 소스 및 드레인 전극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 제 1 투명 전극층(24)과, 제 1 투명 전극층(24) 상부에 형성되며, 제 1 투명 전극층(24)을 부분적으로 노출시키는 개구부가 형성된 화소 정의막(25)과, 화소 정의막(25)의 일부 영역 및 개구부 상부에 형성된 발광층(26)과, 발광층(26) 상부에 형성된 제 2 투명 전극층(27)을 포함한다. 여기서, 투명 박막 트랜지스터(23)는 버퍼층(22) 상부에 소정 패턴으로 형성된 투명 반도체층(31)과, 투명 반도체층(31) 상부에 형성된 게이트 절연층(32)과, 게이트 절연층(32) 상부에 형성되며, 투명 반도체층(31)과 대응되도록 패턴으로 형성된 게이트 전극(33)과, 게이트 전극(33) 상부에 형성된 층간 절연층(34)과, 게이트 절연층(32) 및 층간 절연층(34)에 형성된 콘택홀을 통해 투명 반도체층(31)에 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극(35)과, 소스 및 드레인 전극(35) 상부에 형성된 평탄화층(36)을 포함한다.
여기서, 투명 기판(21)은 플렉서블 표시 장치를 구현하기 위해 플라스틱, 실리콘 또는 합성수지와 같은 절연성 물질로 형성된다. 버퍼층(22)은 질화막, 산화막 등 모든 투명 절연성 물질로 형성될 수 있다. 투명 반도체층(31)은 밴드갭이 3.0eV 이상인 광대역 반도체(wide band gap) 물질로 형성되는데, 예를 들어, ZnO, ZnSnO, GaSnO, GaN, SiC 중 선택된 어느 하나의 도전성 금속 물질로 형성된다. 게이트 전극(33)은 투명 반도체층(31)의 채널 영역의 상부에 소정의 패턴으로 형성되며, 투명성을 갖는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ICO(Indium Cesium Oxide), 반투명 메탈 등으로 형성된다. 층간 절연층(34)은 게이트 절연층(32)과 동일한 물질로 형성된다. 소스 및 드레인 전극(35)은 전도성과 투명성이 모두 좋은 금속, 예를 들어 ITO, IZO, ITZO, ICO, 반투명 메탈 등으로 형성된다. 평탄화층(36)은 질화막, 산화막 등 투명 절연성 재료로 형성될 수 있으며, 평탄화층(36)의 일부 영역을 식각하여 형성된 비아홀이 형성된다. 제 1 투명 전극층(24)은 평탄화층(36)에 형성된 비아홀을 통해 소스 및 드레인 전극(35) 중 어느 하나와 전기적으로 연결된다. 제 1 투명 전극층(24)은 전도성과 투명성이 모두 양호한 금속, 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 반투명 메탈 등으로 형성될 수 있다. 화소 정의막(25)은 제 1 투명 전극층(24)을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함한다. 발광층(26)은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이러한 발광층(26)은 제 1 투명 전극층(24)과 제 2 투명 전극층(27)으로부터 주입된 정공 및 전자가 결합하면서 발광한다. 제 2 투명 전극층(27)은 제 1 투명 전극층(24)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기한 유기 발광 표시 패널(20)은 일반적인 유기 발광 표시 장치의 동작과 동일하므로 여기서는 이의 상세한 동작 설명은 생략한다.
이와 같이 구현된 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 유기 발광 표시 패널(20)을 형성함과 동시에 터치 스크린 패널(10)을 형성하기 때문에 터치 스크린 패널을 형성하기 위한 기판이 필요하지 않아, 일반적인 표시 장치 상부에 터치 스크린 패널을 접착하여 형성하는 일반적인 터치 스크린 패널을 포함하는 표시 장치보다 전체적인 두께를 줄일 수 있다.
또한, 일반적인 표시 장치 상부에 터치 스크린 패널을 접착하기 위한 제조 공정을 줄일 수 있어 제조 원가를 감소시킬 수 있다.
게다가, 일반적인 표시 장치 상부에 터치 스크린 패널을 접착하는 경우 표시 장치와 터치 스크린 패널의 좌표를 일치시키기 위한 맵핑 작업을 수행하지 않기 때문에, 사용하기 간편한 장점이 있다.
또한, 상기한 실시예에서는 동적 유기 발광소자(AMOLED)를 이용한 유기 발광 표시 장치를 예를 들어 설명하였으나, LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display) 및 VFD(Vacuum Fluorescent Display)에도 응용되어 적응될 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으 로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 터치 스크린 패널 11: 절연막
12: 하부 도전막 13: 압전박막
14: 상부 도전막 15: 보호막
20: 유기 발광 표시 패널 21: 투명 기판
22: 버퍼층 23: 투명 박막 트랜지스터
24: 제 1 투명 전극 25: 화소 정의막
26: 발광층 27: 제 2 투명 전극
31: 반도체층 32: 게이트 절연층
33: 게이트 전극 34: 층간 절연층
35: 소스 및 드레인 전극 36: 평탄층

Claims (5)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상부에 형성된 투명 박막 트랜지스터;
    상기 투명 박막 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 제1 투명 전극층;
    상기 제1 투명 전극층 상부에 형성되며, 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합하여 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하여 화상을 표시하는 발광층;
    상기 발광층의 상부와 부분적으로 접촉하는 제2 투명 전극층;
    상기 제2 투명 전극층의 전면(全面) 상에 직접적으로 접촉하여 형성된 절연막;
    상기 절연막 상부에 형성되어 외부 압력을 인식하는 압전박막; 및
    상기 절연막과 상기 압전박막 사이에 형성된 하부 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막, 압전박막, 및 하부 도전막은 터치 스크린 패널을 구성하며,
    상기 하부 도전막을 통하여 상기 압전박막에서 압전효과에 의하여 발생된 전압을 수신하며, 상기 수신된 전압에 기초하여 압력이 인가된 좌표를 결정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 스크린 패널은 상기 압전박막 상부에 형성된 상부 도전막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 투명 전극층은, 상기 제1 투명 전극층 상부에 형성되어 상기 제1 투명 전극층을 부분적으로 노출시키는 개구부를 형성하는 화소 정의막의 일부 영역 상에 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기 발광 표시 패널은 상기 투명 기판, 상기 투명 박막 트랜지스터, 상기 제1 투명 전극층, 상기 발광층 및 상기 제2 투명 전극층을 구비하며,
    상기 하부 도전막은 상기 유기 발광 표시 패널의 외측 네 변에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
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