KR102518132B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 표시장치는 디스플레이부, 광센싱부 및 상기 디스플레이부와 상기 광센싱부 사이에 위치하는 연결부를 포함하는 기판을 포함하고, 상기 연결부는 절곡되어, 상기 광센싱부는 상기 디스플레이부와 중첩된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광센서를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 종종 광센서를 포함한다. 예를 들어, 광센서는 디바이스를 둘러싼 환경 내의 광량을 감지하거나 지문 등을 감지하기 위해 사용될 수 있다.
일반적인 디스플레이 장치에서, 광센서는 디바이스 전면을 따라서 디스플레이의 활성 디스플레이 영역으로부터 벗어나게 배치된다. 따라서 광센서를 수용하기 위해서 일반적인 디바이스들의 활성 디스플레이 영역의 상단, 바닥, 또는 측면에 추가적인 공간이 제공된다.
따라서, 광센서를 디스플레이 화소 내에 배치하는 것이 고려되고 있으나, 광센서를 디스플레이 화소 내에 함께 배치하면 커플링 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 화소부와 센서부 간의 커플링 현상을 방지할 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 디스플레이부, 광센싱부 및 상기 디스플레이부와 상기 광센싱부 사이에 위치하는 연결부를 포함하는 기판; 상기 디스플레이부에 배치되는 화소 트랜지스터; 상기 광센싱부에 배치되는 광센서 트랜지스터; 및 상기 연결부에 배치되고, 화소 트랜지스터와 광센서 트랜지스터에 각각 구동신호를 공급하는 구동IC를 포함하고, 상기 연결부는 절곡되고, 상기 광센싱부는 상기 연결부의 절곡에 의해 디스플레이부와 중첩된다.
상기 디스플레이부, 상기 연결부 및 상기 광센싱부는 상기 기판의 일면 상에 위치한다.
상기 연결부는 상기 디스플레이부 및 상기 광센싱부 보다 더 작은 폭을 갖는다.
상기 화소 트랜지스터는 상기 광센서 트랜지스터와 서로 다른 물질로 이루어진 채널층을 갖는다.
상기 광센서 트랜지스터는 상기 화소 트랜지스터의 채널층 보다 빛에 민감한 물질로 이루어진 채널층을 갖는다.
상기 광센서 트랜지스터는 광센서 구동 트랜지스터와 광센서 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 광센서 스위칭 트랜지스터는 산화물 반도체 및 다결정질 실리콘 중 하나로 이루어진 채널층을 포함한다.
상기 광센서 구동 트랜지스터는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 포함한다.
상기 화소 트랜지스터는 다결정질 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 갖는다.
상기 광센서 트랜지스터는 상기 화소 트랜지스터와 수직으로 어긋나게 배치된다.
상기 디스플레이부에 배치되고, 광센서 트랜지스터와 연결되는 유기발광소자를 더 포함하고, 상기 유기발광소자는 반사형 화소 전극을 포함한다.
상기 광센서 트랜지스터는 광센서 구동 트랜지스터와 광센서 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 광센서 구동 트랜지스터는 상기 화소 전극과 중첩되지 않는다.
상기 화소 트랜지스터 및 광센서 트랜지스터는 탑 게이트 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 디스플레이부, 광센싱부 및 상기 디스플레이부와 상기 광센싱부 사이에 위치하는 연결부를 포함하는 기판; 상기 디스플레이부에 배치되는 화소 트랜지스터; 상기 광센싱부에 배치되는 광센서 트랜지스터; 상기 연결부에 배치되고, 화소 트랜지스터와 광센서 트랜지스터에 각각 구동신호를 공급하는 구동IC; 상기 디스플레이부에 배치되고, 상기 화소 트랜지스터에 제1 연결 라인으로 연결된 화소 게이트 구동부; 및 상기 광센싱부에 배치되고, 상기 광센서 트랜지스터에 연결된 제2 연결 라인으로 연결된 광센서 게이트 구동부를 포함한다.
상기 연결부는 절곡되고, 상기 광센싱부는 상기 연결부의 절곡에 의해 디스플레이부와 중첩된다.
상기 화소 게이트 구동부 및 상기 광센서 게이트 구동부는 상기 구동 IC에 연결된다.
상기 화소 게이트 구동부는 화소 게이트 구동 트랜지스터를 포함하고, 상기 광센서 게이트 구동부는 광센서 게이트 구동 트랜지스터를 포함한다.
상기 게이트 구동 트랜지스터 및 센싱 구동 트랜지스터는 다결정질 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 갖는다.
본 발명에 따른 표시 장치는 표시장치의 제조 단가를 낮추면서 화소부와 센서부 간의 커플링 현상을 방지할 수 있는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 펼친 상태의 평면도이다,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 펼친 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 접은 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부의 화소의 구동회로도이다.
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광센싱부의 화소 구동회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광센싱부의 구동 트랜지스터의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜지스터의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 펼친 상태의 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)"등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 전개한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 전개한 상태의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 접은 상태의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 기판(110) 및 구동 IC(IC Chip)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판(110)은 플렉시블 표시 패널일 수 있다.
기판(110)은 디스플레이부(DA), 디스플레이부(DA)로부터 연장된 연결부(CA) 및 연결부(CA)으로부터 연장된 광센싱부(SA)를 포함한다.
연결부(CA)는 폴딩선(FL)을 기준으로 접힐 수 있다.
디스플레이부(DA), 연결부(CA) 및 광센싱부(SA)는 설명의 편의상 구분된 영역으로 실제로 기판(110)의 일면 상에 위치한다.
설명의 편의상 기판(110)은 화상이 표시되는 영역의 면을 일면, 그 반대면을 배면이라 한다. 또한, 디스플레이부(DA), 연결부(CA) 및 광센싱부(SA)가 배열되는 방향의 너비를 길이, 이들의 배열 방향과 수직인 방향의 너비를 폭이라 한다.
연결부(CA)는 폴딩선(FL)을 기준으로 기판은 화상이 표시되는 영역을 기준으로 바깥쪽으로 접히게 된다.
이와 같이, 연결부(CA)가 접히게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 광센싱부(SA)는 디스플레이부(DA)와 적어도 일부가 중첩된다.
광센싱부(SA)의 면적은 디스플레이부(DA)의 면적과 서로 상이할 수 있다.
기판(110)의 디스플레이부(DA)에는 화소 트랜지스터, 유기 발광 다이오드 및 화소 게이트 구동부(GD), 각종 연결 라인들이 배치된다.
연결 라인은 복수의 게이트 라인과 데이터 라인을 포함하며, 게이트 라인은 화소 게이트 구동부(GD)에 연결되고, 데이터 라인은 연결부(CA)로 연장되어 구동IC에 연결된다.
화소 게이트 구동부(GD)는 게이트 신호들을 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다.
화소 게이트 라인들과 데이터 라인들은 서로 교차한다.
교차 영역에 각각의 화소들이 배치되고, 각 화소는 화소 회로를 포함한다.
화소를 구동하기 위한 화소회로는 복수개의 화소 트랜지스터와 유기발광 다이오드로 이루어진다.
화소회로의 구동에 관하여는 추후에 설명하기로 한다.
광센싱부(SA)는 광센서 트랜지스터, 광센서 게이트 구동부(SD) 및 각종 연결 라인들이 배치된다.
연결 라인은 센싱 구동라인과 리드아웃 라인을 포함한다.
센싱 구동라인은 광센서 게이트 구동부(SD)에 연결되고, 리드아웃 라인은 연결부(CA)로 연장되어 구동 IC에 연결된다.
연결부(CA)는 구동 IC를 포함하고, 상기 화소 게이트 구동부(GD), 화소 트랜지스터를 연결하는 각종 배선들의 단부에 연결되는 패드 단자(44) 및 상기 광센싱 게이트 구동부(SG), 광센서 트랜지스터를 연결하는 각종 배선들의 단부에 연결되는 패드 단자(45)를 포함한다.
구동 IC는 패드 단자(44)와 연결되어 화소 게이트 구동부(GD), 화소 트랜지스터에 화상을 표시하기 위한 제어신호를 공급하고 패드 단자(45)와 연결되어 광센싱 게이트 구동부(SG), 광센서 트랜지스터에 광센싱을 위한 제어신호를 공급한다. 또한, 구동 IC는 광센서 트랜지스터에서 출력된 광전류를 입력받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부의 화소의 구동회로도이다.
상세하게는, 도 1에 도시된 게이트 라인들과 데이터 라인들이 서로 교차하는 교차지점에 형성되는 화소(PX)의 등가 회로도이다.
도 4를 참조하면, 화소(PX)는 제 1 트랜지스터(TR1), 제 2 트랜지스터(TR2), 커패시터(Cap) 및 유기 발광 소자(EL)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 화소(PX)에 두 개의 트랜지스터와 하나의 커패시터를 구비하고 있는 2Tr-1Cap 구조의 능동형 유기 발광 표시 장치를 예시하고 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 표시장치는 하나의 화소에 셋 이상의 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 포함할 수 있으며, 별도의 배선을 더 포함하는 다양한 구조를 가질 수 있다.
제 1 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 제어 전극, 데이터 라인(DLj)에 연결된 입력 전극 및 출력 전극을 포함할 수 있다. 제 1 트랜지스터(TR1)는 화소 게이트 구동부로부터 게이트 라인(GLi)에 인가된 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(DLj)에 흐르는 데이터 신호를 구동 IC에 출력할 수 있다.
커패시터(Cap)는 제 1 트랜지스터(TR1)에 연결된 제 1 커패시터 전극 및 제 1 전원 전압(ELVDD)을 수신하는 제 2 커패시터 전극을 포함할 수 있다. 커패시터(Cap)는 제 1 트랜지스터(TR1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압과 제 1 전원 전압(ELVDD)의 차이에 대응하는 전하량을 충전할 수 있다.
제 2 트랜지스터(TR2)는 제 1 트랜지스터(TR1)의 출력 전극 및 커패시터(Cap)의 제 1 커패시터 전극에 연결된 제어 전극, 제 1 전원 전압(ELVDD)을 수신하는 입력 전극 및 출력 전극을 포함할 수 있다. 제 2 트랜지스터(TR2)의 출력 전극은 유기 발광 소자(EL)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제 2 트랜지스터(TR2)는 커패시터(Cap)에 저장된 전하량에 대응하여 유기 발광 소자(EL)에 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다. 커패시터(Cap)에 충전된 전하량에 따라 제 2 트랜지스터(TR2)의 턴-온 시간이 결정될 수 있다. 실질적으로 제 2 트랜지스터(TR2)의 출력 전극은 유기 발광 소자(EL)에 제 1 전원 전압(ELVDD)보다 낮은 레벨의 전압을 공급할 수 있다.
유기 발광 소자(EL)는 제 2 트랜지스터(TR2)에 연결되고, 제 2 전원 전압(ELVSS)을 수신한다. 유기 발광 소자(EL)는 제 2 트랜지스터(TR2)의 턴-온 구간 동안 발광할 수 있다.
제1 트랜지스터(TR1)는 화소 스위칭 트랜지스터이고, 제 2 트랜지스터(TR2)는 화소 구동 트랜지스터이다.
즉, 화소 트랜지스터(D-TR)는 화소 스위칭 트랜지스터와 화소 구동 트랜지스터를 포함한다.
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(110) 위에 화소 트랜지스터(D-TR)가 형성된다. 기판(110)은 유연성 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 유연성 재료로 플라스틱 물질이 있다. 구체적으로, 기판(110)은 캡톤(kapton), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR) 및 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic; FRP) 등으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로 만들어질 수 있다.
기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 하는 것으로, 이러한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(120)은 질화규소(SiNx)막, 산화규소(SiO2)막, 산질화규소(SiOxNy)막 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 그러나, 버퍼층(120)은 반드시 필요한 것은 아니며, 기판(110)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
버퍼층(120) 상에 구동 반도체층(132)이 배치된다. 구동 반도체층(132)은 다결정 규소막 및 산화물 반도체 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 산화물 반도체 물질은 금속 산화물 반도체로서, 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속의 산화물 또는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속과 이들의 산화물의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체 물질 은 산화 아연(ZnO), 아연-주석 산화물(ZTO), 아연-인듐 산화물(ZIO), 인듐 산화물(InO), 티타늄 산화물(TiO), 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-아연-주석 산화물(IZTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구동 반도체층(132) 위에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 테트라에톡시실란(TetraEthylOrthoSilicate, TEOS), 질화 규소(SiNx) 및 산화 규소(SiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에 게이트 전극(145)을 포함하는 게이트 배선이 배치된다. 게이트 배선은 게이트 라인(151), 제1 축전판(158) 및 그 밖의 배선을 더 포함한다. 그리고 게이트 전극(145)은 반도체층(131, 132)의 적어도 일부, 특히 채널 영역과 중첩되도록 배치된다.
게이트 전극(145)과 제1 축전판(158)은 동일한 층에 배치되며, 실질적으로 동일한 금속으로 만들어진다. 게이트 전극(145)과 제1 축전판(158)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140) 상에 게이트 전극(145)을 덮는 층간 절연막(160)이 배치된다. 층간 절연막(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로, 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 또는 테트라에톡시실란(TEOS) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
층간 절연막(160) 상에 소스 전극(176) 및 드레인 전극(177)을 포함하는 데이터 배선이 배치된다. 데이터 배선은 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 제2 축전판(178) 및 그 밖에 배선을 더 포함한다. 그리고 소스 전극(176) 및 드레인 전극(177)은 게이트 절연막(140) 및 층간 절연막(160)에 형성된 접촉 구멍을 통하여 반도체층(131, 132)의 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 연결된다.
전술한 트랜지스터는 화소의 구동 트랜지스터를 설명하였으나, 스위칭 트랜지스터 및 게이트 구동 트랜지스터도 모두 이와 동일한 구조로 형성될 수 있다.
그러나, 이러한 박막트랜지스터의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변형 가능하다.
또한, 축전 소자(80)는 층간 절연막(160)을 사이에 두고 배치된 제1 축전판(158)과 제2 축전판(178)을 포함한다.
구동 박막트랜지스터는 선택된 화소 내의 유기발광소자(210)의 발광층(212)을 발광시키기 위한 구동 전원을 화소 전극(211)에 인가한다. 구동 게이트 전극(145)은 제1 축전판(158)과 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 제2 축전판(178)은 각각 공통 전원 라인(172)과 연결된다. 구동 드레인 전극(177)은 컨택홀을 통해 유기발광소자(210)의 화소 전극(211)과 연결된다.
층간 절연막(160) 상에 배치된 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 소스 전극(176) 및 드레인 전극(177), 제2 축전판(178) 등과 같이 동일층으로 패턴된 데이터 배선을 덮는 평탄화막(165)이 배치된다.
평탄화막(165)은 그 위에 형성될 유기발광소자(210)의 발광 효율을 높이기 위해, 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다.
평탄화막(165) 상에 유기발광소자(210)의 화소 전극(211)이 배치된다. 화소 전극(211)은 평탄화막(165)에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극(177)과 연결된다.
평탄화막(165) 상에 화소 전극(211)의 적어도 일부를 드러내어 화소 영역을 정의하는 화소정의막(190)이 배치된다. 화소 전극(211)은 화소정의막(190)의 화소 영역에 대응하도록 배치된다.
화소 영역 내의 화소 전극(211) 상에 발광층(212)이 배치되고, 화소정의막(190) 및 발광층(212) 상에 공통 전극(213)이 배치된다. 발광층(212)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어진다. 화소 전극(211)과 발광층(212) 사이에 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL) 및 정공 수송층(Hole Transporting Layer, HTL) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있고, 발광층(212)과 공통 전극(213) 사이에 전자 수송층(Electron Transporting Layer, ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다.
화소 전극(211) 및 공통 전극(213)은 투과형 전극, 반투과형 전극 및 반사형 전극 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
투과형 전극 형성을 위하여 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO)이 사용될 수 있다. 투명한 도전성 산화물(TCO)로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등이 있다.
반투과형 전극 및 반사형 전극 형성을 위하여 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 구리(Cu)와 같은 금속 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 이때, 반투과형 전극과 반사형 전극은 두께로 결정된다. 일반적으로, 반투과형 전극은 약 200nm 이하의 두께를 가지며, 반사형 전극은 300nm 이상의 두께를 가진다. 반투과형 전극은 두께가 얇아질수록 빛의 투과율이 높아지지만 저항이 커지고, 두께가 두꺼워질수록 빛의 투과율이 낮아진다.
또한, 반투과형 및 반사형 전극은 금속 또는 금속의 합금으로 된 금속층과 금속층상에 적층된 투명 도전성 산화물(TCO)층을 포함하는 다층구조로 형성될 수 있다.
공통 전극(213) 상에 봉지층(250)이 배치된다. 봉지층(250)은 하나 이상의 무기막 및 하나 이상의 유기막을 포함한다. 또한, 봉지층(250)은 무기막과 유기막이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 이때, 무기막이 최하부에 배치된다.
박막의 밀도가 치밀하게 형성된 무기막이 주로 수분 또는 산소의 침투를 억제한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광센싱부의 화소 구동회로도이다.
광센싱 화소(Px2)는 광센서 트랜지스터를 포함하고, 광센서 트랜지스터는 입사광을 감지하기 위한 광센서 구동 트랜지스터(10)와 상기 광센서 구동 트랜지스터(10)로부터 광센싱 신호를 출력하기 위한 광센서 스위치 트랜지스터(22)를 포함할 수 있다. 광센서 스위치 트랜지스터(22)의 게이트는 게이트 라인(Gate)에 연결되어 있다. 또한, 광센서 구동 트랜지스터(10)는 도 7에 도시된 구조의 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다. 이러한 광센서 구동 트랜지스터(10)는 광센서 스위치 트랜지스터(22)와 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 스위치 트랜지스터(22)의 드레인은 광센서 구동 트랜지스터(10)의 소스와 연결될 수 있다. 그리고, 광센서 스위치 트랜지스터(22)의 소스는 광센싱 라인(Sensing)에 연결되며, 광센서 구동 트랜지스터(10)의 드레인은 구동 전압 라인(Vdd)에 연결되고, 광센서 구동 트랜지스터(10)의 게이트는 리셋 라인(Reset)에 연결될 수 있다.
이러한 구조에서, 게이트 라인(Gate)을 통해 광센서 스위치 트랜지스터(22)에 게이트 전압이 인가되면, 광센서 스위치 트랜지스터(22)가 ON 상태가 된다. 그러면, 광센싱 화소에서는 광센서 구동 트랜지스터(10)의 소스로부터 광센싱 라인(Sensing)으로 전류가 흐르게 된다. 이때, 광센서 구동 트랜지스터(10)로부터 광센싱 라인(Sensing)으로 흐르는 전류의 양은 광센서 구동 트랜지스터(10)에 입사하는 빛의 세기에 따라 변화하게 된다. 따라서, 구동 IC가 광센싱 라인(Sensing)을 통해 흐르는 전류의 양을 측정하면 광센서 구동 트랜지스터(10)에 입사하는 빛의 세기를 계산할 수 있다. 광센싱 신호를 출력하기 위해 광센서 스위치 트랜지스터(22)가 ON 상태에 있는 동안에는, 광센서 구동 트랜지스터(10)의 게이트에는 문턱전압보다 낮은 전압이 인가된다. 반면, 광센서 게이트 구동부에 의해 광센서 스위치 트랜지스터(22)에 게이트 전압이 인가되지 않는 동안에는, 광센서 스위치 트랜지스터(22)가 OFF 상태가 되므로 광센싱 라인(Sensing)에 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 광센서 스위치 트랜지스터(22)의 제어를 통해 광센싱 신호를 출력할 수 있으며, 광센싱 신호의 크기로부터 광센서 구동 트랜지스터(10)에 빛이 입사하는지 여부 및 빛의 세기를 알 수 있다. 광센서 구동 트랜지스터(10)에서 한번 광을 측정한 후, 다음의 측정을 위해 광센서 구동 트랜지스터(10)의 게이트에는 리셋 라인(Reset)을 통해 양의 게이트 전압이 인가될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광센싱부의 광센서 트랜지스터의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 광센서 트랜지스터는 도 5의 화소 트랜지스터와 동일한 구조를 갖는다. 동일한 기판의 일면 상에 화소 트랜지스터 및 광센서 트랜지스터를 제조하기 때문에 동일한 구조의 트랜지스터를 형성하는 것이 효율적이다.
따라서, 화소 트랜지스터는 도 5에 예시한 게이트가 반도체 층 상에 형성되는 탑 게이트 구조인 경우, 광센서 트랜지스터의 구조도 동일하게 탑 게이트 구조를 채택하여 제작을 용이하게 할 수 있다.
탑 게이트 구조가 채택된 광센서 트랜지스터는 연결부의 절곡에 의해 구동 반도체층(133) 아래로 게이트가 배치되는 구조를 갖게 된다. 이러한 구조에 관하여는 추후에 설명하기로 한다.
이러한 광센서 트랜지스터의 구조를 살펴보면, 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120) 상에 반도체층(133)이 배치된다.
광센서 트랜지스터의 구동 반도체층(133)은 산화물 반도체로 형성된다.
산화물 반도체는 빛에 민감한 특성을 가지므로, 산화물 반도체를 채널층에 채택하는 경우, 반도체 트랜지스터는 입사광의 파장이나 광량에 따라 문턱 전압 및 드레인 전류가 변하게 된다.
구동 반도체층(133) 위에 게이트 절연막(140)이 배치된다.
층간 절연막(160) 상에 소스 전극(176) 및 드레인 전극(177)을 포함하는 데이터 배선이 배치된다.
층간 절연막(160) 상에 평탄화막(165)과 봉지층(250)이 차례로 적층될 수 있다. 반도체층을 제외한 기판(110), 버퍼층(120), 게이트 절연막(140), 소스 전극(176), 드레인 전극(177) 및 봉지층(250)은 동일한 도면부호로서 전술한 구성요소와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
기판(도 3의 110)의 연결부(CA)가 벤딩되어, 광센싱부(SA)가 디스플레이부(DA)와 중첩된다.
표시장치는 연결부(CA)의 벤딩에 의해, 광센싱부(SA)의 기판의 배면과 디스플레이부(DA)의 기판의 배면이 마주보도록 적층된 구조를 갖는다.
광센서 구동 트랜지스터(SD-TR)는 디스플레이부(DA)에 배치된 유기발광 소자의 반사형 화소 전극과는 수직방향으로 어긋나게 위치하여야 한다. 즉, 광센서 구동 트랜지스터(SD-TR)는 상기 화소 전극과 중첩되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 광센서 구동 트랜지스터(SD-TR)와 화소 구동 트랜지스터(D-TR)가 동일 구조로서 동일 기판상에 동시에 형성될 수 있음을 설명하였다. 동일 기판 상에 형성되는 화소 게이트 구동 트랜지스터와, 광센서 구동 트랜지스터도 동일한 구조로서 동시에 형성될 수 있다.
또한, 화소 게이트 구동 트랜지스터와, 광센서 게이트 구동 트랜지스터도, 다결정 규소막, 및 IGZO(Indium-Galuim-Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)와 같은 산화물 반도체 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜지스터의 단면도이다.
도 9에 예시된 트랜지스터의 구조는 본 발명의 일실시예에 포함되는 화소 트랜지스터, 광센서 트랜지스터, 게이트 구동 트랜지스터 및 센싱 구동 트랜지스터에 적용할 수 있다. 다만 이와 같은 구조를 모두 동일하게 채택하는 경우에도, 광센서 트랜지스터의 반도체층은 산화물 반도체로 한다.
이외의 화소 트랜지스터, 게이트 구동 트랜지스터 및 센싱 구동 트랜지스터의 반도체층은 다결정 규소막 또는 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.
기판(110) 상에 버퍼층(120)이 위치한다. 버퍼층(120)은 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 하프늄(HfO3), 산화 이트륨(Y2O3) 등의 절연성 산화물을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 후에 적층될 반도체에 절연 기판(110)으로부터의 불순물이 유입되는 것을 막아 반도체를 보호하고 반도체의 계면 특성을 향상시킬 수 있다.
버퍼층(120) 위에는 반도체(CH), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 위치한다. 반도체(CH)는 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다.
반도체(CH) 위에는 절연층(142)이 위치한다. 절연층(142)은 소스 전극(133) 또는 드레인 전극(135)과 실질적으로 중첩하지 않을 수 있다.
절연층(142)은 단일막 또는 이중막 이상의 다중막일 수 있다.
절연층(142)이 단일막인 경우, 절연층(142)은 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 하프늄(HfO3), 산화 이트륨(Y2O3) 등의 절연성 산화물을 포함할 수 있다. 절연층(142)은 반도체(134)의 계면 특성을 향상시키고 반도체(134)에 불순물이 침투하는 것을 막을 수 있다.
절연층(142)이 다중막일 경우, 절연층(142)은 도 9에 도시한 바와 같이 하부막(142a) 및 상부막(142b)을 포함할 수 있다. 하부막(142a)은 산화 실리콘(SiOx), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 하프늄(HfO3), 산화 이트륨(Y2O3) 등의 절연성 산화물을 포함하여 반도체(134)의 계면 특성을 향상시키고 반도체(134)에 불순물이 침투하는 것을 막을 수 있다. 상부막(142b)은 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx) 등의 다양한 절연 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 절연층(142)은 산화 알루미늄(AlOx)의 하부막과 산화 실리콘(SiOx)의 상부막을 포함할 수 있다. 절연층(142) 위에는 게이트 전극(154)이 위치한다.
게이트 전극(154), 소스 전극(133), 드레인 전극(135), 그리고 버퍼층(120) 위에는 보호막(passivation layer)(160)이 위치한다. 보호막(161)은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다. 보호막(161)은 소스 전극(133)을 드러내는 접촉 구멍(163) 및 드레인 전극(135)을 드러내는 접촉 구멍(165)을 포함할 수 있다.
보호막(161) 위에는 데이터 입력 전극(173) 및 데이터 출력 전극(175)이 위치할 수 있다. 데이터 입력 전극(173)은 보호막(161)의 접촉 구멍(163)을 통해 박막 트랜지스터(Q)의 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결되고, 데이터 출력 전극(175)은 보호막(161)의 접촉 구멍(165)을 통해 박막 트랜지스터(Q)의 드레인 전극(135)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 펼친 상태의 평면도이다.
도 10의 표시장치는, 도 1을 참조하여 전술한 플렉시블 표시 패널과 같이, 기판(110) 및 구동 IC를 포함한다.
기판(110)은 디스플레이부(DA), 디스플레이부(DA)로부터 연장된 연결부(CA) 및 연결부(CA)으로부터 연장된 광센싱부(SA)를 포함한다.
연결부(CA)는 폴딩선(FL)을 기준으로 접힐 수 있다. 기판이 용이하게 접히도록 기판(110)은 폴딩선에 대응하는 배면에 형성된 홈(30)을 가질 수 있다.
도면에서 홈의 단면은 직사각형으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않으며, 상기 홈은 탄성체로 채워질 수도 있다.
기판(110)의 디스플레이부(DA), 연결부(CA) 및 광센싱부(SA)는 설명의 편의상 구분된 영역으로 실제로 단일 기판(110) 상에 위치한다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 광센서 구동 트랜지스터
22 : 광센서 스위치 트랜지스터
110 : 기판

Claims (20)

  1. 디스플레이부, 광센싱부 및 상기 디스플레이부와 상기 광센싱부 사이에 위치하는 연결부를 포함하는 기판;
    상기 디스플레이부에 배치되는 화소 트랜지스터;
    상기 광센싱부에 배치되는 광센서 트랜지스터;
    상기 연결부에 배치되고, 상기 화소 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터에 각각 구동신호를 공급하는 구동IC; 및
    상기 디스플레이부에 배치되는 유기발광소자
    를 포함하고,
    상기 연결부는 절곡되고, 상기 연결부의 절곡에 의해 상기 광센싱부는 디스플레이부와 중첩되며,
    상기 광센서 트랜지스터는 광센서 구동 트랜지스터들 및 광센서 스위칭 트랜지스터들을 포함하고,
    상기 유기발광소자는 화소 전극을 포함하며,
    상기 연결부의 절곡에 의해 상기 디스플레이부와 중첩하는 상기 광센서 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나는 상기 화소 전극과 중첩하지 않는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부, 상기 연결부 및 상기 광센싱부는 상기 기판의 일면 상에 위치하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 디스플레이부 및 상기 광센싱부 보다 더 작은 폭을 갖는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터는 상기 광센서 트랜지스터와 서로 다른 물질로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터는 상기 화소 트랜지스터의 채널층 보다 빛에 민감한 물질로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광센서 스위칭 트랜지스터는 산화물 반도체 및 다결정질 실리콘 중 하나로 이루어진 채널층을 포함하고,
    상기 광센서 구동 트랜지스터는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 포함하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터는 다결정질 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터는 상기 화소 트랜지스터와 수직으로 어긋나게 배치되는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 반사형 화소 전극을 포함하고,
    상기 디스플레이부와 중첩하는 상기 광센서 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나는 상기 반사형 화소 전극과 중첩하지 않는 표시장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터 및 광센서 트랜지스터는 탑 게이트 구조를 갖는 표시장치.
  12. 디스플레이부, 광센싱부 및 상기 디스플레이부와 상기 광센싱부 사이에 위치하는 연결부를 포함하는 기판;
    상기 디스플레이부에 배치되는 화소 트랜지스터;
    상기 광센싱부에 배치되는 광센서 트랜지스터;
    상기 디스플레이부에 배치되고, 상기 화소 트랜지스터에 제1 연결 라인으로 연결된 화소 게이트 구동부;
    상기 광센싱부에 배치되고, 상기 광센서 트랜지스터에 연결된 제2 연결 라인으로 연결된 광센서 게이트 구동부; 및
    상기 디스플레이부에 배치되는 유기발광소자
    를 포함하고,
    상기 연결부는 절곡되고, 상기 연결부의 절곡에 의해 상기 광센싱부는 디스플레이부와 중첩되며,
    상기 광센서 트랜지스터는 광센서 구동 트랜지스터들 및 광센서 스위칭 트랜지스터들을 포함하고,
    상기 유기발광소자는 화소 전극을 포함하며,
    상기 연결부의 절곡에 의해 상기 디스플레이부와 중첩하는 상기 광센서 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나는 상기 화소 전극과 중첩하지 않는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결부에 배치되고, 상기 화소 트랜지스터와 상기 광센서 트랜지스터에 각각 구동신호를 공급하는 구동IC
    를 더 포함하고,
    상기 화소 게이트 구동부 및 상기 광센서 게이트 구동부는 상기 구동 IC에 연결되는 표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 화소 게이트 구동부는 화소 게이트 구동 트랜지스터를 포함하고,
    상기 광센서 게이트 구동부는 광센서 게이트 구동 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터 및 상기 광센서 트랜지스터는 다결정질 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터는 상기 광센서 트랜지스터와 서로 다른 물질로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 광센서 스위칭 트랜지스터는 산화물 반도체 및 다결정질 실리콘 중 하나로 이루어진 채널층을 포함하고,
    상기 광센서 구동 트랜지스터는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 포함하는 표시장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 화소 트랜지스터는 다결정질 실리콘 또는 산화물 반도체로 이루어진 채널층을 갖는 표시장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 광센서 트랜지스터는 상기 화소 트랜지스터와 수직으로 어긋나게 배치되는 표시장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 반사형 화소 전극을 포함하며,
    상기 디스플레이부와 중첩하는 상기 광센서 구동 트랜지스터들 중 적어도 하나는 상기 반사형 화소 전극과 중첩되지 않는 표시장치.
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