KR102276997B1 - 터치 센서를 구비한 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

터치 센서를 구비한 표시 장치가 개시된다. 표시 장치는 기판과, 기판 위에 형성되며 발광색이 서로 다른 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층을 포함하는 표시부와, 표시부를 덮어 밀봉하는 밀봉부와, 밀봉부 위에 형성되며 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 인접하는 감지 전극을 구비한 터치 센서를 포함한다. 감지 전극은 기판의 면 방향을 따라 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 서로 다른 거리를 유지한다.

Description

터치 센서를 구비한 표시 장치 {DISPLAY DEVICE WITH TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 구비한 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시야각 변화에 따른 화질 저하를 억제할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치에 제공되는 터치 센서는 관찰자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 제공한다. 터치 감지 기능은 관찰자가 손가락이나 터치 펜 등을 이용하여 표시 장치의 표면에 접근하거나 접촉하면 터치 여부와 터치 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것으로, 표시 장치는 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력받고 영상을 표시할 수 있다.
정전 용량 방식(capacitive type)의 터치 센서는 복수의 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하며, 손가락과 같은 도전체가 터치 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 여부와 터치 위치 등을 파악한다. 터치 센서는 외장형(add-on) 방식으로 표시 장치에 구비되거나, 내장형(in cell, on-cell) 방식으로 표시 장치에 구비될 수 있다.
통상의 경우 복수의 감지 전극은 인듐주석산화물(indim tin oxide, ITO)과 같은 투명 도전막으로 형성된다. 투명 도전막은 광 투과성과 전기 전도성이 우수한 반면, 변형을 유발하는 외력이 가해질 때 쉽게 손상된다. 이로써 플랙서블 표시 장치를 반복적으로 휘거나 접을 때 감지 전극에 크랙이 발생할 수 있고, 이는 동작 불량으로 이어진다.
따라서 투명 도전막 대신 금속과 같은 불투명 도전 물질을 그물(mesh) 형상으로 패터닝한 메쉬형 전극이 제안되었다. 메쉬형 전극은 표시 패널에 구비된 화소들(보다 구체적으로는 발광층들)을 가리지 않도록 화소들 사이에 위치하며, 화소들 사이의 거리보다 작은 폭으로 형성된다.
유기 발광 표시 장치의 경우, 적색 화소와 녹색 화소 및 청색 화소는 광 추출 효율을 높이기 위해 미세 공진(micro cavity) 구조를 적용하고 있다. 이 경우 적색 발광층과 녹색 발광층 및 청색 발광층은 형성 높이가 서로 다르며, 그 결과 메쉬형 전극과의 거리(두께 방향에 따른 수직 거리) 또한 서로 다르다.
도 10은 발광층과 메쉬형 전극간 거리 및 시야각 변화에 따른 발광층 가림 현상을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 10에서 점들은 가로축 상의 특정 거리에서 발광층 가림 현상이 발생하는 최소 시야각을 나타낸다.
도 10을 참고하면, 발광층과 메쉬형 전극간 거리가 커질수록 작은 시야각 변화에서도 메쉬형 전극이 발광층을 가리는 현상이 나타난다. 이러한 가림 현상은 휘도 변화와 칼라 쉬프트(color shift)를 유발하며, 화면 상에 얼룩 또는 모아레(moire)로 발현되어 화질을 저하시킨다.
본 발명은 메쉬형 전극으로 이루어진 터치 센서를 구비한 표시 장치에 있어서, 시야각 변화에 따른 발광층 가림 현상을 억제하여 화질 저하를 최소화할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판과, 기판 위에 형성되며 발광색이 서로 다른 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층을 포함하는 표시부와, 표시부를 덮어 밀봉하는 밀봉부와, 밀봉부 위에 형성되며 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 인접하는 감지 전극을 구비한 터치 센서를 포함한다. 감지 전극은 기판의 면 방향을 따라 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 서로 다른 거리를 유지한다.
제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층은 기판으로부터 서로 다른 높이에 형성되어 기판의 두께 방향에 따른 터치 센서와의 수직 거리가 서로 다를 수 있다. 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층은 기판의 제1 방향을 따라 하나씩 교대로 배열될 수 있고, 감지 전극은 제1 방향을 따라 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 서로 다른 거리를 유지할 수 있다.
제3 발광층, 제2 발광층, 및 제1 발광층의 순서대로 터치 센서와의 수직 거리가 클 수 있고, 감지 전극은 제1 방향을 따라 제3 발광층, 제2 발광층, 및 제1 발광층의 순서대로 큰 거리를 유지할 수 있다. 감지 전극은 전체가 일정한 폭으로 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 감지 전극은 적어도 세 개의 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다. 감지 전극은 제1 발광층과 제2 발광층 사이에서 w1의 폭으로 형성될 수 있고, 제1 발광층과 제3 발광층 사이에서 w2의 폭으로 형성될 수 있으며, 제2 발광층과 제3 발광층 사이에서 w3의 폭으로 형성될 수 있다. 감지 전극은 w1 > w2 > w3의 조건을 만족할 수 있다.
감지 전극은 제1 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지할 수 있다. 다른 한편으로, 감지 전극은 제1 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 두 개의 발광층 가운데 터치 센서와의 수직 거리가 작은 어느 하나의 발광층에 더 가깝게 위치할 수 있다.
제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 같은 색의 발광층들이 나란히 배열될 수 있고, 감지 전극은 제1 전극들 사이와 제2 전극들 사이 및 제3 전극들 사이에서 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다.
감지 전극은 제1 발광층들 사이에서 w11의 폭으로 형성될 수 있고, 제2 발광층들 사이에서 w12의 폭으로 형성될 수 있으며, 제3 발광층들 사이에서 w13의 폭으로 형성될 수 있다. 감지 전극은 w11 > w12 > w13의 조건을 만족할 수 있다. 감지 전극은 제2 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지할 수 있다.
밀봉부는 적어도 두 개의 무기막과 적어도 하나의 유기막의 적층 구조로 이루어질 수 있으며, 유기막은 평탄화층으로 기능하여 밀봉부 아래의 단차를 제거할 수 있다.
감지 전극은, 복수의 제1 감지 셀과 복수의 제1 연결 패턴을 포함하는 제1 감지 전극과, 복수의 제2 감지 셀과 복수의 제2 연결 패턴을 포함하며 제1 감지 전극과 교차하는 제2 감지 전극을 포함할 수 있다. 복수의 제1 감지 셀과 복수의 제2 감지 셀은 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층 각각을 둘러싸는 그물 형상으로 이루어질 수 있다.
감지 전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 은 나노와이어(Ag nanowire), 카본 나노튜브(carbon nanotube)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판과, 기판 위에 형성되며 발광색이 서로 다른 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층을 포함하는 표시부와, 표시부를 덮어 밀봉하는 밀봉부와, 밀봉부 위에 형성되며 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층과 인접하는 감지 전극을 구비한 터치 센서를 포함한다. 감지 전극은 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층 주위에서 서로 다른 폭으로 형성된다.
제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층은 기판으로부터 서로 다른 높이에 형성되어 기판의 두께 방향에 따른 터치 센서와의 수직 거리가 서로 다를 수 있다.
제3 발광층, 제2 발광층, 및 제1 발광층의 순서대로 터치 센서와의 수직 거리가 클 수 있다. 감지 전극은 제3 발광층 주위에서 가장 작은 폭으로 형성될 수 있고, 제1 발광층 주위에서 가장 큰 폭으로 형성될 수 있다.
감지 전극은 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지할 수 있다. 다른 한편으로, 감지 전극은 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 두 개의 발광층 가운데 터치 센서와의 수직 거리가 작은 어느 하나의 발광층에 더 가깝게 위치할 수 있다.
터치 센서는 시야각 변화에 따른 특정 발광층의 가림 현상을 줄여 휘도 변화와 칼라 쉬프트 현상을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시예의 표시 장치는 얼룩 또는 모아레 등으로 발현되는 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 유기 발광 표시 장치 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시한 유기 발광 다이오드의 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 터치 센서의 평면도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 6은 도 5에 도시한 터치 센서 중 제1 연결 패턴과 제2 연결 패턴의 교차 부위를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 5의 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이다.
도 10은 발광층과 메쉬형 전극간 거리 및 시야각 변화에 따른 발광층 가림 현상을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 "~위에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것이므로, 본 발명은 도시한 바로 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 제1 실시예의 표시 장치(100)는 기판(10)과, 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)를 포함하는 표시부(20)와, 표시부(20)를 덮어 밀봉하는 밀봉부(30)와, 밀봉부(30) 위에 형성되는 터치 센서(40) 및 커버 윈도우(60)를 포함한다.
표시 장치(100)는 편광판(50)을 더 포함할 수 있다. 편광판(50)은 터치 센서(40) 위에 형성되거나 터치 센서(40) 아래에 형성될 수 있다. 도 1에서는 편광판(50)이 터치 센서(40)와 커버 윈도우(60) 사이에 형성된 경우를 예로 들어 도시하였다.
터치 센서(40)는 감지 전극(41, 42)을 포함한다. 감지 전극(41, 42)은 각 화소(PX1, PX2, PX3)에 인접하여 일 방향을 따라 뻗은 부분(제1 부분)을 포함하고, 나아가 제1 부분과 교차하도록 형성되어 제1 부분과 함께 각 화소(PX1, PX2, PX3)를 둘러싸는 부분(제2 부분)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 전극(41, 42)은 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)를 둘러싸는 그물(mesh) 형상으로 이루어질 수 있다.
기판(10)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등의 절연성 기판이거나 스테인리스 강 등의 금속 기판일 수 있다. 또한, 기판(10)은 휘어지는 플라스틱 필름으로 형성될 수 있으며, 이 경우 표시 장치(100)는 쉽게 휘거나 접을 수 있는 플랙서블(flexible) 특성을 가질 수 있다. 기판(10) 위에는 도시하지 않은 버퍼층이 형성되어 기판(10)을 통한 불순물의 침투를 방지한다.
표시부(20)는 버퍼층 위에 형성되며, 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수의 화소(PX1, PX2, PX3)를 포함한다. 표시 장치(100)는 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 도 2는 유기 발광 표시 장치 화소의 등가 회로도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 각 화소는 스위칭 박막 트랜지스터(T1), 구동 박막 트랜지스터(T2), 스토리지 커패시터(Cst), 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)를 포함한다. 또한, 각 화소는 스캔 신호를 전달하는 스캔선(21)과, 데이터 신호를 전달하는 데이터선(22), 및 구동 전압(ELVDD)을 전달하는 구동 전압선(23)에 연결된다.
스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 제어 단자와 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. 제어 단자는 스캔선(21)에 연결되고, 입력 단자는 데이터선(22)에 연결되며, 출력 단자는 구동 박막 트랜지스터(T2)에 연결된다. 스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 스캔선(21)에 인가되는 스캔 신호에 응답하여 데이터선(22)에 인가된 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(T2)에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터(T2) 또한 제어 단자와 입력 단자 및 출력 단자를 포함한다. 제어 단자는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)에 연결되고, 입력 단자는 구동 전압선(23)에 연결되며, 출력 단자는 유기 발광 다이오드(OLED)에 연결된다. 구동 박막 트랜지스터(T2)는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(Id)를 흘린다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(T2)의 제어 단자와 입력 단자 사이에서 이들에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(T2)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)가 턴 오프(turn off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 박막 트랜지스터(T2)의 출력 단자에 연결는 애노드와, 공통 전압(ELVSS)에 연결되는 캐소드와, 애노드와 캐소드 사이에 형성되는 유기 발광층을 포함한다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 박막 트랜지스터(T2)의 출력 전류에 따라 세기를 달리하여 발광한다. 표시부(20)의 화소 구성은 전술한 예로 한정되지 않으며, 필요에 따라 별도의 박막 트랜지스터와 커패시터가 추가될 수 있다.
표시부(20)는 풀-칼라를 표현하기 위해 발광색이 서로 다른 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)를 포함한다. 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3) 각각은 적색 화소와 녹색 화소 및 청색 화소일 수 있다. 도 3은 도 2에 도시한 유기 발광 다이오드의 확대 단면도이다.
도 3을 참고하면, 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3) 각각은 애노드(24)와 유기 발광층(25) 및 캐소드(26)를 포함한다. 애노드(24)는 화소 전극으로서 해당 화소의 구동 박막 트랜지스터와 연결된다. 캐소드(26)는 공통 전극으로서 화소별 구분 없이 표시부(20) 전체에 형성된다. 유기 발광층(25)은 발광층(251, 252, 253)을 포함하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 가운데 적어도 하나를 더 포함한다.
정공 주입층과 정공 수송층은 애노드(24)와 발광층(251, 252, 253) 사이에 형성되고, 전자 수송층과 전자 주입층은 발광층(251, 252, 253)과 캐소드(26) 사이에 형성된다. 도 3에서는 유기 발광층(25)이 정공 주입층(254), 발광층(251, 252, 253), 전자 수송층(255), 및 전자 주입층(256)으로 구성되는 경우를 예로 들어 도시하였다.
제1 화소(PX1)의 발광층(제1 발광층(251))과 제2 화소(PX2)의 발광층(제2 발광층(252)) 및 제3 화소(PX3)의 발광층(제3 발광층(253)) 각각은 적색 발광층과 녹색 발광층 및 청색 발광층일 수 있다.
표시 장치(100)가 전면 발광형인 경우 애노드(24)는 반사막으로 형성되고, 캐소드(26)는 반투명막으로 형성된다. 반사막은 Au, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Ni, Nd, Ir, Cr 등을 포함할 수 있다. 반투명막은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 등을 포함하는 금속 박막으로 형성될 수 있고, 반투명막 위에 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), ZnO, In2O3 등의 투명막이 형성될 수 있다.
발광층(251, 252, 253)에서 방출된 빛은 애노드(24)에서 반사되고, 캐소드(26)를 투과해 외부로 방출된다. 이때 캐소드(26)가 반투명막으로 형성됨에 따라, 캐소드(26)에 도달한 빛의 일부는 다시 애노드(24)로 반사된다. 이로써 발광층(251, 252, 253)의 빛은 애노드(24)와 캐소드(26) 사이에서 강한 공진을 일으키며, 이는 광 추출 효율의 향상으로 이어진다.
강한 공진을 유발하는 애노드(24)와 캐소드(26) 사이의 거리는 발광층(251, 252, 253)이 내는 빛의 파장에 따라 달라진다. 따라서 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)에서 유기 발광층(25)은 서로 다른 두께로 형성되어 발광층(251, 252, 253)의 색상별로 애노드(24)와 캐소드(26) 사이의 거리를 최적화한다. 예를 들어, 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)의 순서대로 유기 발광층(25)이 두껍게 형성되어 애노드(24)와 캐소드(26) 사이의 거리를 크게 할 수 있다.
캐소드(26) 위에 캡핑층(27)이 형성될 수 있다. 캡핑층(27)은 유기 발광 다이오드(OLED)를 보호하며, 굴절률 매칭에 의해 광 효율을 최적화하는 기능을 한다. 캡핑층(27)은 α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, 또는 CuPc 등의 유기물을 포함할 수 있다.
캡핑층(27) 위에 차단층(28)이 형성될 수 있다. 차단층(28)은 LiF, MgF2, CaF2 등의 무기물을 포함할 수 있고, 밀봉부(30)의 무기막을 형성하는 과정에서 사용되는 플라즈마에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)가 손상되는 것을 방지한다. 차단층(28)은 캡핑층(27)과 마찬가지로 굴절률 매칭에 의해 광 효율을 최적화하는 기능을 가질 수 있다. 차단층(28)은 핀 홀 구조를 가지는 LiF로 형성될 수 있다.
도 1과 도 3을 참고하면, 차단층(28) 위에 표시부(20)를 덮어 밀봉하는 밀봉부(30)가 형성된다. 밀봉부(30)는 무기막과 유기막의 적층 구조로 이루어진 박막 봉지(film encapsulation)로 구성될 수 있다. 도 1에서는 밀봉부(30)가 제1 무기막(31), 제1 유기막(32), 제2 무기막(33), 제2 유기막(34), 제3 무기막(35)으로 구성된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 밀봉부(30)는 도시한 구조로 한정되지 않는다.
무기막들(31, 33, 35)은 수분과 산소 침투를 억제하는 기능을 하고, 유기막들(32, 34)은 무기막들(31, 33, 35)의 스트레스를 완화시키며 무기막들(31, 33, 35)의 미세 크랙 및 핀 홀 등을 채우는 기능을 한다. 무기막들(31, 33, 35)은 Al2O3, SiNx 등을 포함할 수 있고, 스퍼터링 또는 화학기상증착법 등으로 형성될 수 있다. 유기막들(32, 34)은 무기막들(31, 33, 35)보다 큰 두께로 형성되며, 밀봉부(30) 아래 화소들의 단차를 없애는 평탄화층으로 기능한다. 유기막들(32, 34)은 에폭시, 아크릴레이트, 및 우레탄아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.
밀봉부(30)는 전술한 박막 봉지 대신 봉지 기판(도시하지 않음)으로 이루어질 수도 있다. 봉지 기판은 기판(10)과 같은 소재로 제작될 수 있고, 실런트(도시하지 않음)에 의해 기판(10)에 일체로 고정된다. 실런트는 표시 영역 바깥의 비표시 영역에서 액자 모양으로 형성되며, 실런트의 내측 공간에 충진재(도시하지 않음)가 형성될 수 있다.
밀봉부(30) 위에 터치 센서(40)가 형성될 수 있다. 터치 센서(40)는 발광층들(251, 252, 253)의 빛을 가리지 않도록 발광층들(251, 252, 253) 사이에 대응하여 형성된다. 터치 센서(40)는 제1 내지 제3 발광층(251, 252, 253) 각각을 둘러싸는 그물 형상의 감지 전극(41, 42)을 포함할 수 있다. 감지 전극(41, 42)은 Ag, Al, Cu, Cr, Ni 등과 같은 저저항 금속을 포함하거나, 은 나노와이어(Ag nanowire), 카본 나노튜브(carbon nanotube, CNT) 같은 나노 도전 물질을 포함할 수 있다.
전술한 감지 전극(41, 42)은 투명 도전막으로 형성된 감지 전극 대비 저항이 낮으므로 RC 지연(RC delay)을 줄일 수 있다. 또한, 연성이 우수하여 휨과 같은 반복적인 변형에도 쉽게 크랙이 발생하지 않는다. 따라서 메쉬 형상의 감지 전극(41, 42)은 플랙서블 표시 장치에 유리하다.
터치 센서(40) 위에 표시부(20)와 터치 센서(40)를 보호하는 커버 윈도우(60)가 형성된다. 표시부(20)와 커버 윈도우(60) 사이에 외광 반사를 줄이는 편광판(50)이 위치할 수 있다. 도 1은 편광판(50)이 터치 센서(40)와 커버 윈도우(60) 사이에 위치하는 예를 도시하며, 부호 70은 편광판(50)과 커버 윈도우(60)를 접합시키는 점착층을 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시한 터치 센서의 평면도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 감지 전극은 제1 방향(x축 방향)과 나란하게 형성되는 복수의 제1 감지 전극(41)과, 제2 방향(y축 방향)과 나란하게 형성되는 복수의 제2 감지 전극(42)을 포함한다. 제1 방향과 제2 방향은 교차한다. 복수의 제1 감지 전극(41)은 제1 인출선(43)에 의해 패드부(45)와 연결되고, 복수의 제2 감지 전극(42)은 제2 인출선(44)에 의해 패드부(45)와 연결된다.
제1 감지 전극(41)은 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 제1 감지 셀(411)과, 이웃한 두 개의 제1 감지 셀(411)을 연결하는 복수의 제1 연결 패턴(412)으로 구성될 수 있다. 제2 감지 전극(42)은 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 제2 감지 셀(421)과, 이웃한 두 개의 제2 감지 셀(421)을 연결하는 복수의 제2 연결 패턴(422)으로 구성될 수 있다. 제1 감지 셀(411)과 제2 감지 셀(421)은 서로 접하거나 중첩되지 않도록 서로간 거리를 두고 형성된다.
제1 감지 셀(411)과 제2 감지 셀(421)은 마름모 형상일 수 있고, 제1 연결 패턴(412)과 제2 연결 패턴(422)은 복수의 라인으로 구성될 수 있다. 그러나 감지 셀(411, 421)과 연결 패턴(412, 422)의 형상은 도시한 예로 한정되지 않으며 다양하게 변형 가능하다. 제1 감지 셀(411)과 제2 감지 셀(421)은 제1 내지 제3 발광층(251, 252, 253) 각각을 둘러싸는 그물 형상으로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 인출선(43, 44)과 연결된 터치 제어부(도시하지 않음)는 제1 감지 전극(41)과 제2 감지 전극(42) 중 적어도 하나에 감지 입력 신호를 입력하고 감지 출력 신호를 수신하여 터치 위치를 감지할 수 있다. 터치 위치 감지 방식으로는 자가 캡(self-capacitance) 방식과 상호 캡(mutual capacitance) 방식 등이 있다. 터치 제어부는 사용자의 터치에 따른 제1 감지 전극(41) 및/또는 제2 감지 전극(42)의 정전 용량 변화를 감지하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 터치 센서 중 제1 연결 패턴과 제2 연결 패턴의 교차 부위를 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 6을 참고하면, 밀봉부(30) 위에 제1 감지 전극(41)이 형성되고, 제1 절연막(46)이 밀봉부(30) 전체면에 형성되거나 제1 연결 패턴(412) 위에 부분적으로 형성된다. 이후 제2 감지 전극(42)이 형성되고, 제2 절연막(47)이 밀봉부(30) 전체에 형성된다. 제1 연결 패턴(412)과 제2 연결 패턴(422)은 제1 절연막(46)에 의해 상호 절연되며, 제1 감지 전극(41)과 제2 감지 전극(42) 전체는 제2 절연막(47)으로 덮여 보호된다. 제1 및 제2 절연막은 SiNx를 포함할 수 있다.
도 7은 도 5의 부분 확대도로서, 제1 내지 제3 발광층(251, 252, 253)과 제1 감지 셀(411)을 확대하여 나타내었다. 제2 감지 셀(421)은 제1 감지 셀(411)과 같은 형상으로 이루어지므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참고하면, 제1 내지 제3 발광층들(251, 252, 253)은 화소 배열에 대응하여 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된다. 제1 방향을 따라 다른 색의 발광층들이 교대로 형성되고, 제2 방향을 따라 같은 색의 발광층들이 나란히 형성된다.
도 7에서는 제1 방향을 따라 제3 발광층(253), 제2 발광층(252), 및 제1 발광층(251)이 순서대로 배열된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 발광층들의 배열 순서는 도시한 예로 한정되지 않는다. 또한, 도 7에서는 제1 내지 제3 발광층(251, 252, 253)이 모두 같은 크기로 형성된 경우를 도시하였으나, 발광 효율에 따라 특정 발광층이 다른 발광층보다 크게 형성될 수 있다.
제1 감지 전극(41)은 전체가 일정한 폭으로 형성되며, 기판(10)의 면 방향을 따라 제1 발광층(251), 제2 발광층(252), 및 제3 발광층(253)과 서로 다른 거리를 유지한다. 구체적으로, 제1 감지 전극(41)은 다른 색의 발광층들이 교대로 배열되는 제1 방향을 따라 제1 발광층(251), 제2 발광층(252), 및 제3 발광층(253)과 서로 다른 거리를 유지한다.
제1 방향에 따른 제1 발광층(251)과 제1 감지 전극(41)간 거리(d1)는 제1 방향에 따른 제3 발광층(253)과 제1 감지 전극(41)간 거리(d2)보다 작다. 즉 제1 감지 전극(41)은 제1 발광층(251)과 가깝게 위치하나, 제3 발광층(253)과는 멀리 위치한다. 제1 발광층(251)과 제1 감지 전극(41)간 거리(d1)는 제1 발광층(251)의 좌측과 우측에서 같을 수 있고, 제3 발광층(253)과 제1 감지 전극(41)간 거리(d2)는 제3 발광층(253)의 좌측과 우측에서 같을 수 있다.
제1 방향에 따른 제2 발광층(252)과 제1 감지 전극(41)간 거리는 제2 발광층(252)의 좌측과 우측에서 서로 다를 수 있다. 제2 발광층(252)의 일측에서 제2 발광층(252)과 제1 감지 전극(41)간 거리는 d1과 같을 수 있고, 제2 발광층(252)의 다른 일측에서 제2 발광층(252)과 제1 감지 전극(41)간 거리는 d2와 같을 수 있다.
제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 및 제3 발광층(253)은 서로 다른 높이에 형성(도 3 참조)되므로, 터치 센서(40)에 대한 거리(수직 거리)가 모두 상이하다. 제1 감지 전극(41)은 수직 거리가 가장 큰 제3 발광층(253)에 대해 제1 방향을 따라 가장 멀리 위치하고, 수직 거리가 가장 작은 제1 발광층(251)에 대해 제1 방향을 따라 가장 가깝게 위치한다.
따라서 터치 센서(40)는 시야각 변화에 따른 제3 발광층(253)의 가림 현상을 크게 줄여 얼룩 또는 모아레 불량을 유발하는 휘도 변화와 칼라 쉬프트 현상을 억제할 수 있다. 더욱이 제3 발광층(253)(청색 발광층)은 사람 눈의 구조상 적색과 녹색에 비해 상대적으로 인지가 어려운 색이므로, 전술한 구조의 터치 센서(40)는 제3 발광층(253)의 인지율을 높이는데 효과적이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 개략도로서, 제1 내지 제3 발광층과 제1 감지 셀을 확대하여 나타내었다. 제2 실시예의 표시 장치 중 터치 센서를 제외한 나머지 구성은 모두 제1 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 도시하지 않은 제2 감지 셀은 제1 감지 셀과 같은 형상으로 이루어진다.
도 8을 참고하면, 제1 감지 전극(41)은 적어도 세 개의 서로 다른 폭으로 형성되며, 제1 방향(x축 방향) 및 제2 방향(y축 방향)을 따라 제1 발광층(251), 제2 발광층(252), 및 제3 발광층(253)과 서로 다른 거리를 유지한다.
제1 감지 전극(41)은 제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 사이에서 가장 큰 폭(w1)으로 형성될 수 있고, 제1 발광층(251)과 제3 발광층(253) 사이에서 중간 폭(w2)으로 형성될 수 있으며, 제2 발광층(252)과 제3 발광층(253) 사이에서 가장 작은 폭(w3)으로 형성될 수 있다. 이때 제1 감지 전극(41)은 제1 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지할 수 있다.
이러한 제1 감지 전극(41)의 폭 변화로 인해 제1 내지 제3 발광층(251, 252, 253) 각각은 좌측과 우측에서 측정되는 제1 감지 전극(41)간 거리가 서로 다르게 된다.
제1 발광층(251)은 좌측에서 제1 감지 전극(41)과 d1의 간격을 유지하고, 우측에서 제1 감지 전극(41)과 d2의 간격을 유지한다. 제2 발광층(252)은 좌측에서 제1 감지 전극(41)과 d3의 간격을 유지하고, 우측에서 제1 감지 전극(41)과 d1의 간격을 유지한다. 제3 발광층은 좌측에서 제1 감지 전극과 d2의 간격을 유지하고, 우측에서 제1 감지 전극과 d3의 간격을 유지한다. d1, d2, d3은 d3 > d2 > d1의 조건을 만족한다.
또한, 제1 감지 전극(41)은 제1 발광층들(251) 사이에서 가장 큰 폭(w11)으로 형성될 수 있고, 제2 발광층들(252) 사이에서 중간 폭(w12)으로 형성될 수 있으며, 제3 발광층들(253) 사이에서 가장 작은 폭(w13)으로 형성될 수 있다. w11은 w1과 같을 수 있고, w12는 w2와 같을 수 있으며, w13은 w3과 같을 수 있다. 이때 제1 감지 전극(41)은 제2 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지한다.
제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 및 제3 발광층(253) 각각은 제2 방향을 따라 제1 감지 전극(41)과 d11, d12, d13의 간격을 유지한다. d11, d12, d13은 d13 > d12 > d11의 조건을 만족한다.
이와 같이 제1 감지 전극(41)은 터치 센서(40)와의 수직 거리가 가장 큰 제3 발광층(253)에 대해 제3 발광층(253) 주변에서 가장 얇은 폭으로 형성됨과 동시에 제3 발광층(253)으로부터 가장 멀리 위치한다. 또한, 제1 감지 전극(41)은 터치 센서(40)와의 수직 거리가 가장 작은 제1 발광층(251)에 대해 제1 발광층(251) 주변에서 가장 큰 폭으로 형성됨과 동시에 제1 발광층(251)과 가장 가깝게 위치한다.
따라서 제2 실시예의 터치 센서 또한 시야각 변화에 따른 제3 발광층(253)의 가림 현상을 크게 줄여 휘도 변화와 칼라 쉬프트 현상을 억제할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 개략도로서, 제1 내지 제3 발광층과 제1 감지 셀을 확대하여 나타내었다. 제3 실시예의 표시 장치는 제1 감지 전극(41)이 제1 방향(x축 방향)을 따라 이웃한 두 개의 발광층 가운데 터치 센서(40)와의 수직 거리가 작은 어느 하나를 향해 치우쳐 위치하는 것을 제외하고 전술한 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다.
도 9를 참고하면, 제1 감지 전극(41)은 제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 사이에서 가장 큰 폭(w1)으로 형성될 수 있고, 제1 발광층(251)과 제3 발광층(253) 사이에서 중간 폭(w2)으로 형성될 수 있으며, 제2 발광층(252)과 제3 발광층(253) 사이에서 가장 작은 폭(w3)으로 형성될 수 있다.
이때 제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 사이의 제1 감지 전극(41)은 제2 발광층(252)보다 제1 발광층(251)에 더 가깝게 위치한다. 즉 제1 감지 전극(41)은 제1 발광층(251)과 제2 발광층(252) 가운데 터치 센서(40)와의 수직 거리가 더 작은 제1 발광층(251)에 더 가깝게 위치한다.
마찬가지로 제1 발광층(251)과 제3 발광층(253) 사이의 제1 감지 전극(41)은 제3 발광층(253)보다 제1 발광층(251)에 더 가깝게 위치하고, 제2 발광층(252)과 제3 발광층(253) 사이의 제1 감지 전극(41)은 제3 발광층(253)보다 제2 발광층(252)에 더 가깝게 위치한다. 즉 제1 감지 전극(41)은 터치 센서(40)와의 수직 거리가 큰 발광층일수록 제1 방향을 따라 더 멀리 형성된다.
제1 발광층(251)은 좌측에서 제1 감지 전극(41)과 d1의 간격을 유지할 수 있고, 우측에서 제1 감지 전극(41)과 d2의 간격을 유지할 수 있다. 제2 발광층(252)은 좌측에서 제1 감지 전극(41)과 d2의 간격을 유지할 수 있고, 우측에서 제1 감지 전극(41)과 d3의 간격을 유지할 수 있다. 제3 발광층(253)은 좌측에서 제1 감지 전극(41)과 d4의 간격을 유지할 수 있고, 우측에서 제1 감지 전극(41)과 d5의 간격을 유지할 수 있다. d1, d2, d3, d4, d5는 d5 > d4 > d3 > d2 > d1의 조건을 만족할 수 있다.
또한, 제1 감지 전극(41)은 제1 발광층들(251) 사이에서 가장 큰 폭(w11)으로 형성될 수 있고, 제2 발광층들(252) 사이에서 중간 폭(w12)으로 형성될 수 있으며, 제3 발광층들(253) 사이에서 가장 작은 폭(w13)으로 형성될 수 있다. w11은 w1과 같을 수 있고, w12는 w2와 같을 수 있으며, w13은 w3과 같을 수 있다. 이때 제1 감지 전극(41)은 제2 방향(y축 방향)을 따라 이웃한 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지한다.
이와 같이 제1 감지 전극(41)은 터치 센서(40)와의 수직 거리가 가장 큰 제3 발광층(253)에 대해 제3 발광층(253) 주변에서 가장 얇은 폭으로 형성됨과 동시에 제3 발광층(253)으로부터 가장 멀리 위치한다. 따라서 제3 실시예의 터치 센서 또한 시야각 변화에 따른 제3 발광층(253)의 가림 현상을 크게 줄여 휘도 변화와 칼라 쉬프트 현상을 억제할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 표시 장치 10; 기판
PX1, PX2, PX3: 제1 화소, 제2 화소, 제3 화소
20: 표시부 21: 스캔선
22: 데이터선 23: 구동 전압선
24: 애노드 25: 유기 발광층
251, 252, 253: 제1 발광층, 제2 발광층, 제3 발광층
26: 캐소드 27: 캡핑층
28: 차단층 30: 밀봉부
31, 33, 35: 제1 무기막, 제2 무기막, 제3 무기막
32, 34: 제1 유기막, 제2 유기막
40: 터치 센서 41: 제1 감지 전극
42: 제2 감지 전극 50: 편광판
60: 커버 윈도우 70: 점착층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 형성되며, 발광색이 서로 다른 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층을 포함하는 표시부;
    상기 표시부를 덮어 밀봉하는 밀봉부; 및
    상기 밀봉부 위에 형성되며, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층과 인접하는 감지 전극을 구비한 터치 센서
    를 포함하고,
    상기 감지 전극은 상기 기판의 면 방향을 따라 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층과 서로 다른 거리를 유지하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층은 상기 기판으로부터 서로 다른 높이에 형성되어 상기 기판의 두께 방향에 따른 상기 터치 센서와의 수직 거리가 서로 상이한 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층은 상기 기판의 제1 방향을 따라 하나씩 교대로 배열되고,
    상기 감지 전극은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층과 서로 다른 거리를 유지하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층의 순서대로 상기 터치 센서와의 수직 거리가 크고,
    상기 감지 전극은 상기 제1 방향을 따라 상기 제3 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층의 순서대로 큰 거리를 유지하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감지 전극은 전체가 일정한 폭으로 형성되는 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 감지 전극은 적어도 세 개의 서로 다른 폭으로 형성되는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층 사이에서 w1의 폭으로 형성되고, 상기 제1 발광층과 상기 제3 발광층 사이에서 w2의 폭으로 형성되며, 상기 제2 발광층과 상기 제3 발광층 사이에서 w3의 폭으로 형성되고, w1 > w2 > w3의 조건을 만족하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 제1 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 상기 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지하는 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 제1 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 상기 두 개의 발광층 가운데 상기 터치 센서와의 수직 거리가 작은 어느 하나의 발광층에 더 가깝게 위치하는 표시 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 같은 색의 발광층들이 나란히 배열되고,
    상기 감지 전극은 상기 제1 발광층들 사이와 상기 제2 발광층들 사이 및 상기 제3 발광층들 사이에서 서로 다른 폭으로 형성되는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 제1 발광층들 사이에서 w11의 폭으로 형성되고, 상기 제2 발광층들 사이에서 w12의 폭으로 형성되며, 상기 제3 발광층들 사이에서 w13의 폭으로 형성되고, w11 > w12 > w13의 조건을 만족하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 제2 방향을 따라 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 상기 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지하는 표시 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 밀봉부는 적어도 두 개의 무기막과 적어도 하나의 유기막의 적층 구조로 이루어지며,
    상기 유기막은 평탄화층으로 기능하여 상기 밀봉부 아래의 단차를 제거하는 표시 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지 전극은,
    복수의 제1 감지 셀과 복수의 제1 연결 패턴을 포함하는 제1 감지 전극; 및
    복수의 제2 감지 셀과 복수의 제2 연결 패턴을 포함하며, 상기 제1 감지 전극과 교차하는 제2 감지 전극
    을 포함하고,
    상기 복수의 제1 감지 셀과 상기 복수의 제2 감지 셀은 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층 각각을 둘러싸는 그물 형상으로 이루어지는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 감지 전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 은 나노와이어(Ag nanowire), 카본 나노튜브(carbon nanotube)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  16. 기판;
    상기 기판 위에 형성되며, 발광색이 서로 다른 제1 발광층, 제2 발광층, 및 제3 발광층을 포함하는 표시부;
    상기 표시부를 덮어 밀봉하는 밀봉부; 및
    상기 밀봉부 위에 형성되며, 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층과 인접하는 감지 전극을 구비한 터치 센서
    를 포함하고,
    상기 감지 전극은 상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층 주위에서 서로 다른 폭으로 형성되는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제3 발광층은 상기 기판으로부터 서로 다른 높이에 형성되어 상기 기판의 두께 방향에 따른 상기 터치 센서와의 수직 거리가 서로 상이한 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3 발광층, 상기 제2 발광층, 및 상기 제1 발광층의 순서대로 상기 터치 센서와의 수직 거리가 크고,
    상기 감지 전극은 상기 제3 발광층 주위에서 가장 작은 폭으로 형성되며, 상기 제1 발광층 주위에서 가장 큰 폭으로 형성되는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 감지 전극은 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 상기 두 개의 발광층과 같은 거리를 유지하는 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 감지 전극은 이웃한 두 개의 발광층 사이에서 상기 두 개의 발광층 가운데 상기 터치 센서와의 수직 거리가 작은 어느 하나의 발광층에 더 가깝게 위치하는 표시 장치.
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