KR20190007981A - 터치 센서를 가지는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박형화 및 경량화가 가능한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 표시 장치에서는 발광 소자를 덮도록 배치되는 봉지부 상에 제1 및 제2 블랙층을 가지는 블랙매트릭스가 배치되며, 제1 블랙층은 다수의 터치 전극들과 전기적으로 접속되며 터치 전극과 중첩되는 컬러 필터들 사이에 배치되며, 제2 블랙층은 상기 제1 블랙층과 다른 평면 상에 배치되며, 상기 다수의 터치 전극들과 비중첩되는 상기 컬러 필터들 사이에 배치된다. 이에 따라, 본 발명은 제1 블랙층을 블랙매트릭스뿐만 아니라 터치 전극으로 사용할 수 있어 빛샘 방지 및 개구율을 향상시킬 수 있으며, 봉지부 상부에 터치 센서가 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 절감할 수 있다.

Description

터치 센서를 가지는 표시 장치{DISPLAY DEVICE WITH A TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 가지는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 공정 단순화 및 비용을 절감할 수 있는 터치 센서를 가지는 표시 장치에 관한 것이다.
터치 스크린은 표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 즉, 터치 스크린은 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환하며, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 스크린은 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
이와 같은 터치 스크린은 일반적으로 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널과 같은 표시 패널의 전면에 접착제를 통해 부착되는 경우가 많다. 이 경우, 터치 스크린이 별도로 제작되어 표시 패널의 전면에 부착되므로, 부착 공정의 추가로 공정이 복잡해지며 비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 공정 단순화 및 비용을 절감할 수 있는 터치 센서를 가지는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 표시 장치에서는 발광 소자를 덮도록 배치되는 봉지부 상에 제1 및 제2 블랙층을 가지는 블랙매트릭스가 배치되며, 제1 블랙층은 다수의 터치 전극들과 전기적으로 접속되며 터치 전극과 중첩되는 컬러 필터들 사이에 배치되며, 제2 블랙층은 상기 제1 블랙층과 다른 평면 상에 배치되며, 상기 다수의 터치 전극들과 비중첩되는 상기 컬러 필터들 사이에 배치된다. 이에 따라, 본 발명은 제1 블랙층이 블랙매트릭스뿐만 아니라 터치 전극으로 사용할 수 있어 빛샘 방지 및 개구율을 향상시킬 수 있으며, 봉지부 상부에 터치 센서가 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에서는 컬러 필터들 각각의 적어도 일측면에 구비된 오목부가 서로 맞닿아 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들 사이에 컬러 홀이 마련된다. 이러한 컬러홀 및 터치 컨택홀을 통해 제2 터치 전극과 접속되는 제2 브릿지와, 컬러홀 상에 배치되는 제2 블랙층의 선폭을, 최대 컬러홀의 선폭으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 제2 블랙층 및 제2 브릿지의 선폭을 최소 4㎛로 형성할 수 있어 개구율이 향상된다. 또한, 본 발명에서는 블랙매트릭스의 제1 블랙층을 라우팅 라인과 동일 마스크 공정으로, 블랙매트릭스의 제2 블랙층을 제2 브릿지와 동일 마스크 공정으로 형성하므로, 별도의 블랙매트릭스 형성을 위한 마스크 공정을 삭제할 수 있어 공정이 단순화된다. 뿐만 아니라, 종래 표시 장치는 접착제를 통해 터치 스크린이 유기 발광 표시 장치에 부착되는 반면에, 본 발명에 따른 표시 장치는 봉지부 상에 터치 전극들이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에서 선 "Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 "A"영역을 확대한 평면도이다.
도 5는 도 4에서 "Ⅱ-Ⅱ'", "Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 컬러 필터들의 다양한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 도 5에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 발광 소자(120)를 포함하는 다수의 서브 화소들(PXL)을 통해 영상을 표시하고, 도 2에 도시된 터치 전극들(152e,154e)을 통해 사용자의 터치에 의한 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm; 터치 센서)의 변화량 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 센싱한다.
이를 위해, 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 기판(111) 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 서브 화소들(PXL)과, 다수의 서브 화소들(PXL) 상에 배치된 봉지부(140)와, 봉지부(140) 상에 배치된 상호 정전 용량(Cm)을 구비한다.
다수의 서브 화소들(PXL) 각각은 화소 구동 회로와, 화소 구동 회로와 접속되는 발광 소자(120)를 구비한다.
화소 구동 회로는 스위칭 트랜지터(T1), 구동 트랜지스터(T2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(Cst) 및 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다.
구동 트랜지스터(T2)는 그 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 응답하여 고전압(VDD) 공급 라인으로부터 발광 소자(120)로 공급되는 전류를 제어함으로써 발광 소자(120)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 구동 트랜지스터(T2,130)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류를 공급하여 발광 소자(120)가 발광을 유지하게 한다.
이러한 구동 박막트랜지스터(T2,130)는 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 전극(132)과, 액티브층(134)과, 소스 및 드레인 전극(136,138)을 구비한다. 게이트 전극(132)은 게이트 절연막(118)을 사이에 두고 액티브층(134)과 중첩된다. 소스 및 드레인 전극(136,138)은 층간 절연막(114) 상에 형성되어 액티브층(134)과 접촉한다. 액티브층(134)은 버퍼층(112) 상에 비정질 반도체 물질, 다결정 반도체 물질 및 산화물 반도체 물질 중 적어도 어느 하나로 형성된다. 여기서, 버퍼층(112)은 액티브층(134)과 기판(111) 사이에 배치되어 기판(111)으로부터의 불순물이 액티브층(134)으로 유입되는 것을 차단한다. 층간 절연막(114)은 소스 및 드레인 전극(136,138)과, 게이트 전극(132) 사이에 배치되어 이들을 전기적으로 절연한다.
발광 소자(120)는 애노드 전극(122)과, 애노드 전극(122) 상에 형성되는 적어도 하나의 발광 스택(124)과, 발광 스택(124) 위에 형성된 캐소드 전극(126)을 구비한다.
애노드 전극(122)은 보호막(116)을 관통하는 화소 컨택홀을 통해 노출된 구동 박막트랜지스터(T2,130)의 드레인 전극(138)과 전기적으로 접속된다. 여기서, 보호막(116)은 소스 및 드레인 전극(136,138)과, 발광 소자(120) 사이에 무기 절연 물질 및/또는 유기 절연 물질로 형성된다.
적어도 하나의 발광 스택(124)은 뱅크(128)에 의해 마련된 발광 영역의 애노드 전극(122) 상에 형성된다. 적어도 하나의 발광 스택(124)은 애노드 전극(122) 상에 정공 관련층, 유기 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성된다. 이외에도 발광 스택(124)은 전하 생성층(Charge Generation Layer; CGL)을 사이에 두고 대향하는 제1 및 제2 발광 스택들을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제1 및 제2 발광 스택 중 어느 하나의 유기 발광층은 청색광을 생성하고, 제1 및 제2 발광 스택 중 나머지 하나의 유기 발광층은 노란색-녹색광을 생성함으로써 제1 및 제2 발광 스택을 통해 백색광이 생성된다. 이 발광스택(124)에서 생성된 백색광은 발광 스택(124) 상부 또는 하부에 위치하는 컬러 필터(도시하지 않음)에 입사되므로 컬러 영상을 구현할 수 있다. 이외에도 별도의 컬러 필터 없이 각 발광 스택(124)에서 각 서브 화소에 해당하는 컬러광을 생성하여 컬러 영상을 구현할 수도 있다. 즉, 적색(R) 서브 화소의 발광 스택(124)은 적색광을, 녹색(G) 서브 화소의 발광 스택(124)은 녹색광을, 청색(B) 서브 화소의 발광 스택(124)은 청색광을 생성할 수도 있다.
캐소드 전극(126)은 발광 스택(124)을 사이에 두고 애노드 전극(122)과 대향하도록 형성되며 저전압(VSS) 공급 라인과 접속된다.
봉지부(140)는 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자(120)로 외부의 수분이나 산소가 침투되는 것을 차단한다. 이를 위해, 봉지부(140)는 다수의 무기 봉지층들(142,146)과, 다수의 무기 봉지층들(142,146) 사이에 배치되는 유기 봉지층(144)을 구비하며, 무기 봉지층(146)이 최상층에 배치되도록 한다. 이 때, 봉지부(140)는 적어도 2층의 무기 봉지층(142,146)과 적어도 1층의 유기 봉지층(144)을 구비한다. 본 발명에서는 제1 및 제2 무기 봉지층들(142,146) 사이에 유기 봉지층(144)이 배치되는 봉지부(140)의 구조를 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 무기 봉지층(142)는 발광 소자(120)와 가장 인접하도록 캐소드 전극(126)이 형성된 기판(111) 상에 형성된다. 이러한 제1 무기 봉지층(142)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 무기 봉지층(142)이 저온 분위기에서 증착되므로, 제1 무기 봉지층(142)의 증착 공정시 고온 분위기에 취약한 발광 스택(124)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유기 봉지층(144)은 유기 발광 표시 장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 이 유기 봉지층(144)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 유기 절연 재질로 형성된다.
제 2 무기 봉지층(146)은 유기 봉지층(144)의 상부면 및 측면과, 유기 봉지층(144)에 의해 노출된 제1 무기 봉지층(142)의 상부면을 덮도록 형성된다. 이에 따라, 제2 무기 봉지층(146)은 외부의 수분이나 산소가 제1 무기 봉지층(142) 및 유기 봉지층(144)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 이러한 제2 무기 봉지층(146)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 무기 절연 재질로 형성된다.
봉지부(140) 상에는 컬러 필터(192) 및 터치 절연막(158)을 사이에 두고 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)이 교차되게 배치된다. 이러한 터치 센싱 라인(154)과 터치 구동 라인(152)의 교차부에는 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm)이 형성된다. 이에 따라, 상호 정전 용량(Cm)은 터치 구동 라인(152)에 공급되는 터치 구동 펄스에 의해 전하를 충전하고, 충전된 전하를 터치 센싱 라인(154)으로 방전함으로써 터치 센서의 역할을 하게 된다.
터치 구동 라인(152)은 다수의 제1 터치 전극들(152e)과, 다수의 제1 터치 전극들(152e) 사이를 전기적으로 연결하는 제1 브릿지들(152b)을 구비한다.
다수의 제1 터치 전극들(152e)은 제2 무기 봉지층(146) 상에서 제1 방향인 Y방향을 따라 일정한 간격으로 이격된다. 이러한 다수의 제1 터치 전극들(152e) 각각은 제1 브릿지(152b)를 통해 인접한 제1 터치 전극(152e)과 전기적으로 연결된다.
제1 브릿지(152b)는 제1 터치 전극(152e)과 동일 평면인 제2 무기 봉지층(146) 상에 배치되어 별도의 컨택홀 없이 제1 터치 전극(152e)과 전기적으로 접속된다.
터치 센싱 라인(154)은 다수의 제2 터치 전극들(154e)과, 다수의 제2 터치 전극들(154e) 사이를 전기적으로 연결하는 제2 브릿지들(154b)을 구비한다.
다수의 제2 터치 전극들(154e)은 제2 무기 봉지층(146) 상에서 제2 방향인 X방향을 따라 일정한 간격으로 이격된다. 이러한 다수의 제2 터치 전극들(154e) 각각은 제2 브릿지(154b)를 통해 인접한 제2 터치 전극(154e)과 전기적으로 연결된다.
이 제2 터치 전극(154e)과 함께 제1 터치 전극(152e) 및 제1 브릿지(152b) 각각은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전층으로 형성된다.
제2 브릿지(154b)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 터치 절연막(158) 상에 형성되며 컬러 필터(192)를 관통하는 컬러홀(194) 및 터치 절연막(158)을 관통하는 터치 컨택홀(150)을 통해 노출된 제2 터치 전극(154e)과 전기적으로 접속된다. 이 제2 브릿지(154b)는 제1 브릿지(152b)와 마찬가지로 뱅크(128)와 중첩되도록 배치되므로 제1 및 제2 브릿지(152b,154b)에 의해 개구율이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 제2 브릿지(154b)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 서브 화소들 각각의 발광 영역을 노출시키는 슬릿(156)을 구비한다. 이 슬릿(156)이 제2 브릿지에서 차지하는 면적만큼 제2 브릿지(154b)의 면적이 줄어든다. 이에 따라, 제2 브릿지(154b)에 의한 외부광 반사를 줄일 수 있으므로, 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 터치 전극(152e,154e) 및 브릿지(152b,154b)를 구비하는 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 비액티브(베젤) 영역에 배치되는 라우팅 라인(160) 및 터치 패드(170)를 통해 터치 구동부(도시하지 않음)와 연결된다.
라우팅 라인(160)은 터치 구동부에서 생성된 터치 구동 펄스를 터치 패드(170)를 통해 터치 구동 라인(152)에 전송하고, 터치 센싱 라인(154)으로부터의 터치 신호를 터치 패드(170)에 전송한다.
이를 위해, 라우팅 라인(160)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 각각과 터치 패드(170) 사이에서 이들(152e,154e,170)과 접속되도록 배치된다. 제1 터치 전극(152e)과 접속된 라우팅 라인(160)은 도 2에 도시된 바와 같이 액티브 영역의 상측 및 하측 중 적어도 어느 한 측으로 신장되어 터치 패드(170)와 접속된다. 제2 터치 전극(154e)과 접속된 라우팅 라인(160)은 액티브 영역의 좌측 및 우측 중 적어도 어느 한 측으로 신장되어 터치 패드(170)와 접속된다. 한편, 라우팅 라인(160)의 배치는 도 2의 구조에 한정되지 않고, 표시 장치의 설계사항에 따라 다양하게 변경 가능하다.
이러한 라우팅 라인(160)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 블랙층(196)과 동일 재질로 봉지부(140)의 측면과 접촉하면서 봉지부(140)의 측면을 덮도록 형성된다.
한편, 라우팅 라인(160)은 제1 블랙층(196)과 동일 재질을 이용하여 단층 구조로 이루어지거나, 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 라우팅 라인(160)이 제1 블랙층(196), 제1 및 제2 브릿지(152b,154b) 중 적어도 2개와 동일 재질을 이용하여 다층 구조로 형성되면, 라우팅 라인(160)의 자체 저항을 줄일 수 있다. 또한, 다층 구조의 라우팅 라인(160) 중 어느 하나의 라우팅 라인에 단선이 발생되더라도, 나머지 라우팅 라인을 통해 터치 구동 펄스 및 터치 신호 각각을 전송할 수 있어 신뢰성이 향상된다.
터치 패드(170)는 외부로 노출되도록 형성됨으로써 터치 구동부(도시하지 않음)가 실장된 신호 전송 필름과 접속된다. 이 터치 패드(170)는 데이터 라인, 게이트 라인, 저전압 공급 라인 및 고전압 공급 라인 중 적어도 어느 하나와 접속된 표시 패드와 함께 기판(111)의 일측 및 타측 영역 중 적어도 어느 한 영역에 배치되거나, 터치 패드(170) 및 표시 패드가 서로 다른 비액티브 영역에 배치될 수 있다.
이 터치 패드(170)는 기판(111)과 봉지부(140) 사이에 배치되는 버퍼층(112), 층간 절연막(114), 보호막(116) 중 적어도 어느 하나의 절연막 상에 배치되어 그 절연막과 접촉된다. 예를 들어, 터치 패드(170) 및 표시 패드는 층간 절연막(114) 상에 배치된다.
터치 패드(170)는 제1 패드 전극(161)과, 제1 패드 전극(161) 상에 배치되는 제2 패드 전극(163)으로 이루어진다.
제1 패드 전극(161)은 라우팅 라인(160)으로부터 패드 영역으로 신장되어 라우팅 라인(160)과 전기적으로 접속된다. 이 제1 패드 전극(161)은 라우팅 라인(160)과 동일 재질을 이용하여 라우팅 라인(160)과 동일 마스크 공정으로 형성된다.
제2 패드 전극(163)은 제1 패드 전극(161)의 상부면 및 측면을 덮도록 형성되어 제1 패드 전극(161)과 전기적으로 접속된다. 이 제2 패드 전극(163)은 터치 절연막(158)에 의해 외부로 노출되므로 내산성 및 내식성이 강한 투명 도전층으로 이루어진다. 이에 따라, 제2 패드 전극(163)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 동일 재질을 이용하여 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 동일 마스크 공정으로 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치의 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과, 제1 및 제2 브릿지들(152b,154b) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이 사용자의 터치 면적을 고려하여 다수의 서브 화소 영역과 대응되는 크기로 형성된다.
이에 따라, 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과, 제1 및 제2 브릿지들(152b,154b) 각각은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 컬러 필터(192) 및 블랙 매트릭스(190)와 중첩된다.
블랙매트릭스(190)는 뱅크(128)와 대응되는 영역에 배치된다. 이러한 블랙매트릭스(190)는 서로 다른 평면 상에 배치되어 메쉬 형태를 이루는 제1 및 제2 블랙층(196,198)을 구비한다.
다수의 제1 블랙층(196)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 중첩되는 컬러 필터들(192) 사이에 배치된다. 즉, 제1 블랙층(196)은 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과 중첩되는 다수의 서브 화소 영역을 구분함과 아울러 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과 중첩되는 서브 화소들 간 광간섭과 빛샘을 방지한다.
이 제1 블랙층(196)은 라우팅 라인(160)과 동일 평면(즉, 봉지부(140)) 상에 라우팅 라인(160)과 동일 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 블랙층(196)은 제2 무기 봉지층(146) 상에 Al, Ti, Cu, Mo와 같은 전도성이 좋은 불투명 도전층으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 블랙층(196) 및 라우팅 라인(160)은 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo가 적층된 3층 구조로 이루어진다.
이러한 제1 블랙층(196)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b) 상부 또는 하부에 배치되어 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b) 각각과 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 투명 도전층으로 이루어진 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b) 자체의 저항과 커패시턴스는 제1 블랙층(196)에 의해 감소되어 RC 시정수가 감소되므로, 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
제2 블랙층(198)은 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 사이로 노출되는 컬러 필터들(192) 사이에 배치된다. 즉, 제2 블랙층(198)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 비중첩되는 컬러 필터들(192) 사이에 배치된다. 이에 따라, 제2 블랙층(196)은 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과 비중첩되는 다수의 서브 화소 영역을 구분함과 아울러 제1 및 제2 터치 전극들(152e,154e)과 비중첩되는 서브 화소들 간 광간섭과 빛샘을 방지한다.
이 제2 블랙층(198)은 제2 브릿지(154b)와 동일 평면(즉, 터치 절연막(158)) 상에 제2 브릿지(154b)와 동일 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제2 블랙층(198)은 터치 절연막(158) 상에 Al, Ti, Cu, Mo와 같은 전도성이 좋은 불투명 도전층으로 이루어진다. 예를 들어, 제2 블랙층(198) 및 제2 브릿지(154)는 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo가 적층된 3층 구조로 이루어진다.
이러한 제2 블랙층(198)은 제1 터치 전극(152e)과 접속되는 제1 블랙층(196)과, 제2 터치 전극(154e)과 접속되는 제1 블랙층(196) 사이에 섬(Island)형태로 형성되어 제1 블랙층(196), 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 각각과 전기적으로 접속되지 않는다. 이에 따라, 터치 구동 라인(152)의 제1 터치 전극(152e)과, 터치 센싱 라인(154)의 제2 터치 전극(154e)이 제2 블랙층(198)에 의해 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
컬러 필터(192)는 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)이 형성된 기판(111) 상에 배치된다. 이 컬러 필터(192)는 각 서브 화소 영역에 해당하는 색을 구현한다. 이를 위해, 적색(R) 컬러 필터(192)는 적색 서브 화소 영역 상에 형성되며, 녹색(G) 컬러 필터(192)는 녹색 서브 화소 영역 상에 형성되며, 청색(B) 컬러 필터(192)는 청색 서브 화소 영역 상에 형성된다.
이러한 컬러 필터(192)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 중심부가 오목한 형태로 형성된다.
도 6a에 도시된 컬러 필터들(192) 각각은 좌우 양측면에 C형상, 부등호(<)형상 또는 대괄호( [ ) 형상의 오목부를 구비하도록 8~12면의 다각형 형태로 형성된다. 컬러 필터들(192) 양측의 오목부는 동일 형상이거나 다른 형상일 수 있다. 이 경우, 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들(192) 각각의 오목부가 서로 맞닿아 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들(192) 사이에는 제1 선폭(w1)의 컬러 홀(196)이 형성된다. 이에 따라, 컬러홀(194) 및 터치 컨택홀(150)을 통해 노출된 제2 터치 전극(154e)과 접속되는 제2 브릿지(154b)와, 컬러 홀(194)과 중첩되는 제2 블랙층(198)은 컬러 필터들(192) 각각의 양측면과 중첩되도록 제1 선폭(w1)으로 형성된다.
도 6b에 도시된 컬러 필터들(192) 각각은 일측면에 C형상, 부등호( < )형상 또는 대괄호( [ ) 형상의 오목부를 구비하도록 6~8면의 다각형 형태로 형성된다. 이 경우, 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들(192) 각각의 오목부가 서로 맞닿아 제1 선폭(w1)보다 작은 제2 선폭(w2)의 컬러 홀(194)이 형성된다. 이러한 컬러 홀(194) 및 터치 컨택홀(150)을 통해 노출된 제2 터치 전극(154e)과 접속되는 제2 브릿지(154b)와, 컬러 홀(194)과 중첩되는 제2 블랙층(198)은 컬러 필터들(192) 각각의 일측면과 중첩되도록 제1 선폭(w1)보다 작은 제2 선폭(w2)으로 형성된다. 이에 따라, 제2 브릿지(154b) 및 제2 블랙층(198)의 선폭을 도 6a의 구조보다 도 6b의 구조에서 미세하게 형성할 수 있어 개구율이 향상된다.
이와 같이, 본 발명에서는 컬러 필터들(192) 각각의 적어도 일측면에 구비된 오목부가 서로 맞닿아 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들(192) 사이에 컬러 홀(194)이 마련된다. 이러한 컬러 홀(194) 및 터치 컨택홀(150)을 통해 제2 터치 전극(154e)과 접속되는 제2 브릿지(154b)와, 컬러 홀(194) 상에 배치되는 제2 블랙층(198)의 선폭을, 최대, 컬러 홀(194)의 선폭으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 제2 블랙층(198) 및 제2 브릿지(154b)의 선폭을 최소 4㎛로 형성할 수 있어 개구율이 향상된다. 또한, 본 발명에서는 제1 및 제2 블랙층(196,198)을 가지는 블랙매트릭스(190)가 배치되며, 제1 블랙층(196)은 다수의 터치 전극들(152e,154e)과 전기적으로 접속되며 터치 전극과 중첩되는 컬러 필터들(192) 사이에 배치되며, 제2 블랙층(198)은 제1 블랙층(196)과 다른 평면 상에 배치되며, 다수의 터치 전극들(152e,154e)과 비중첩되는 컬러 필터들(192) 사이에 배치된다. 이에 따라, 본 발명은 제1 블랙층(196)이 블랙매트릭스뿐만 아니라 터치 전극(152e,154e)으로 사용할 수 있어 빛샘 방지 및 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 도 5에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은 도 3 및 도 5를 결부하여 설명하기로 한다.
먼저, 스위칭 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터(T2,130), 발광 소자(120) 및 봉지부(140)가 형성된 기판(111) 상에 증착 공정을 통해 불투명 도전층이 전면 증착된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정과 식각 공정에 의해 불투명 도전층이 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 제1 블랙층(196), 라우팅 라인(160) 및 제1 패드 전극(161)이 형성된다.
그런 다음, 제1 블랙층(196), 라우팅 라인(160) 및 제1 패드 전극(161)이 형성된 기판(111) 상에 투명 도전층이 전면 증착된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정과 식각 공정에 의해 투명 도전층이 패터닝됨으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e), 제1 브릿지(152b) 및 제2 패드 전극(163)이 형성된다.
그런 다음, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e), 제1 브릿지(152b) 및 제2 패드 전극(163)이 형성된 기판(111) 상에 적색 컬러 수지를 도포한 다음, 그 적색 컬러 수지를 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝함으로써 도 7c에 도시된 바와 같이 적색(R) 컬러 필터(192)가 형성된다. 그런 다음, 적색(R) 컬러 필터(192)가 형성된 기판(111) 상에 녹색 컬러 수지를 도포한 다음, 그 녹색 컬러 수지를 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝함으로써 녹색(G) 컬러 필터(192)가 형성된다. 그런 다음, 녹색 컬러 필터(192)가 형성된 기판(111) 상에 청색 컬러 수지를 도포한 다음, 그 청색 컬러 수지를 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝함으로써 청색(B) 컬러 필터(192)가 형성된다.
그런 다음, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(192)가 형성된 기판(111) 상에 무기 또는 유기 절연 물질이 증착됨으로써 도 7d에 도시된 바와 같이 터치 절연막(158)이 형성된다. 여기서, 터치 절연막(158)으로는 SiNx, SiON, 또는 SiOx와 같은 무기막, 또는 아크릴 계열, 에폭시 계열, Parylene-C, Parylene-N, Parylene-F 또는 실록산 계열의 유기막이 이용된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 터치 절연막(158)이 패터닝됨으로써 터치 컨택홀(150)이 형성된다. 터치 컨택홀(150)은 제2 터치 전극(154e)과 제2 브릿지(154b)가 중첩되는 영역에서 컬러 홀(194)과 대응된다.
그런 다음, 터치 컨택홀(150)을 가지는 터치 절연막(158) 상에 불투명 도전층이 전면 증착된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정과 식각 공정에 의해 불투명 도전층이 패터닝됨으로써 도 7e에 도시된 바와 같이 제2 브릿지(154b) 및 제2 블랙층(198)이 형성된다.
이와 같이, 본 발명에서는 블랙매트릭스(190)의 제1 블랙층(196)을 라우팅 라인(160)과 동일 마스크 공정으로, 블랙매트릭스(190)의 제2 블랙층(198)을 제2 브릿지(154b)와 동일 마스크 공정으로 형성하므로, 블랙매트릭스 형성하기 위한 별도의 마스크 공정을 삭제할 수 있어 공정이 단순화된다. 뿐만 아니라, 종래 표시 장치는 접착제를 통해 터치 스크린이 유기 발광 표시 장치에 부착되는 반면에, 본 발명에 따른 표시 장치는 봉지부(140) 상에 터치 전극들(152e,154e)이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
120 : 발광 소자 130 : 트랜지스터
140 : 봉지부 150 : 터치 컨택홀
152 : 터치 구동 라인 154 : 터치 센싱 라인
160 : 라우팅 라인 158 : 터치 절연막
170 : 터치 패드 190 : 블랙매트릭스
192 : 컬러 필터 194 : 컬러홀
196,198 : 블랙층

Claims (13)

  1. 기판 상에 배치되는 발광 소자와;
    상기 발광 소자 상에 배치되는 봉지부와;
    상기 봉지부 상에서 배치되는 다수의 터치 전극들과;
    상기 터치 전극들 상에 배치되는 컬러 필터들과;
    상기 컬러 필터들 사이에 배치되는 블랙매트릭스를 구비하며,
    상기 블랙 매트릭스는
    상기 다수의 터치 전극들과 전기적으로 접속되며, 상기 다수의 터치 전극들과 중첩되는 상기 컬러 필터들 사이에 배치되는 제1 블랙층과;
    상기 제1 블랙층과 다른 평면 상에 배치되며, 상기 다수의 터치 전극들과 비중첩되는 상기 컬러 필터들 사이에 배치되는 제2 블랙층을 구비하는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 터치 전극들 중 제1 방향을 따라 배열되는 다수의 제1 터치 전극들을 서로 연결하는 제1 브릿지들과;
    상기 다수의 터치 전극들 중 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 다수의 제2 터치 전극들을 서로 연결하는 제2 브릿지들을 추가로 구비하며,
    상기 제2 블랙층은 상기 제2 브릿지와 동일 재질로 동일 평면 상에 배치되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터치 전극들 각각과 접속되는 라우팅 라인을 추가로 구비하며,
    상기 제1 블랙층은 상기 라우팅 라인과 동일 재질로 상기 봉지부 상에 배치되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터치 전극은 상기 제1 블랙층과 직접 접촉하며,
    상기 제1 및 제2 터치 전극은 상기 제2 블랙층과 비접촉하는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 각각은 일측면에 오목부를 구비하는 6면 내지 8면의 다각형 형태로 이루어지는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 상부에 배치되는 상기 제2 브릿지 및 상기 제2 블랙층은 상기 컬러 필터 각각의 일측면과 중첩되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 각각은 양측면에 오목부를 구비하는 8면 내지 12면의 다각형 형태로 이루어지는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 상부에 배치되는 상기 제2 브릿지 및 상기 제2 블랙층은 상기 컬러 필터 각각의 양측면과 중첩되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  9. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들 각각의 상기 오목부는 서로 맞닿아 상기 서로 다른 색을 구현하는 컬러 필터들 사이에 컬러 홀이 마련되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 및 상기 제2 브릿지 사이에 배치되는 터치 절연막을 추가로 구비하며,
    상기 제2 브릿지는 상기 터치 절연막을 관통하는 터치 컨택홀과, 상기 컬러 홀을 통해 노출되는 상기 제2 터치 전극과 전기적으로 접속되는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 블랙층은 메쉬형태를 이루는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판과 봉지부 사이에 배치되는 적어도 한 층의 절연막과;
    상기 라우팅 라인과 접속되는 다수의 터치 패드를 추가로 구비하며;
    상기 라우팅 라인은 상기 봉지부의 측면과 접촉하며, 상기 터치 패드는 상기 절연막과 접촉하는 터치 센서를 가지는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광 소자와 접속되는 박막트랜지스터를 추가로 구비하며,
    상기 박막트랜지스터의 액티브층과 기판 사이에 배치되는 버퍼층과;
    상기 박막트랜지스터의 게이트 전극과, 소스 및 드레인 전극 사이에 배치되는 층간 절연막과;
    상기 소스 및 드레인 전극과, 상기 발광 소자 사이에 배치되는 보호막을 더 구비하며,
    상기 적어도 한 층의 절연막은 상기 버퍼층, 층간 절연막 및 보호막 중 적어도 어느 하나인 터치 센서를 가지는 표시 장치.
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