KR20200029081A - 표시 장치 - Google Patents

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복승룡
유선미
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 배면에 위치하며 개구를 포함하는 보호 시트, 상기 개구 내에 위치하는 센서, 그리고 상기 표시 패널 내에 위치하며 상기 개구와 중첩하는 패턴을 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 발달과 함께, 휴대폰에는 통화 및 문자 메시지 외의 다양한 기능이 포함되고 있다. 또한, 인터넷 접속을 통하여 웹 서핑이 가능하고, 다양한 애플리케이션이 동작할 수 있는 스마트폰 형태의 휴대폰의 사용이 일반화되었다.
다양한 애플리케이션은 사용자에 의한 입력 정보를 통하여 동작할 뿐만 아니라 휴대폰에 내장되어 있는 센서로부터의 신호를 이용하여 동작하기도 한다. 특히, 보안을 위하여 사용자가 누구인지를 식별할 수 있는 센서도 휴대폰에 내장되고 있는 추세이다.
실시예들은 표시 패널의 배면에 센서 부착 시 정밀도 및 편의성을 개선할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 배면에 위치하며 개구를 포함하는 보호 시트, 상기 개구 내에 위치하는 센서, 그리고 상기 표시 패널 내에 위치하며 상기 개구와 중첩하는 패턴을 포함한다.
상기 표시 패널은 기판 및 상기 기판 위에 위치하는 버퍼층을 포함할 수 있고, 상기 패턴은 상기 기판과 상기 버퍼층 사이에 위치할 수 있다.
상기 패턴은 상기 센서의 주변에 위치하는 정렬 패턴을 포함할 수 있다.
상기 정렬 패턴은 적어도 하나의 정렬 마크를 포함할 수 있다.
상기 정렬 마크는 상기 개구의 코너에 위치할 수 있다.
상기 패턴은 복수의 검사 라인을 포함하는 검사 패턴을 포함할 수 있다.
상기 복수의 검사 라인은 상기 센서와 중첩하는 검사 라인과 상기 센서와 중첩하지 않는 검사 라인을 포함할 수 있다.
상기 복수의 검사 라인은 상기 센서의 적어도 한 변과 나란한 검사 라인을 포함할 수 있다.
상기 패턴은 차광 패턴을 포함할 수 있다. 상기 차광 패턴은 상기 정렬 패턴과 중첩하지 않을 수 있다.
상기 차광 패턴은 상기 센서의 적어도 일측에 위치하는 적어도 하나의 광차단층을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 버퍼층 위에 위치하는 트랜지스터, 그리고 상기 기판과 상기 버퍼층 사이에 위치하며 상기 트랜지스터의 반도체층과 중첩하는 광차단층을 더 포함할 수 있다. 상기 패턴은 상기 광차단층과 동일 층으로서 위치할 수 있다.
상기 패턴 및 상기 광차단층은 동일 물질로 이루어질 수 있고, 상기 동일 물질은 금속 또는 금속 합금을 포함하는 도전성 물질일 수 있다.
상기 센서는 지문 감지 센서일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 보호 시트, 그리고 상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 센서를 포함한다. 상기 보호 시트는 상기 보호 시트를 관통하여 형성된 개구를 포함하고, 상기 센서는 상기 개구 내에 위치하고, 상기 표시 패널은 상기 개구와 중첩하는 패턴을 포함한다.
상기 표시 패널은 기판을 포함할 수 있고, 상기 기판은 상기 표시 패널의 정면을 향하는 제1 면과 상기 표시 패널의 상기 배면을 향하는 제2 면을 포함할 수 있고, 상기 패턴은 상기 기판의 상기 제1 면 위에 위치할 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 그리고 상기 기판과 상기 트랜지스터 사이에 위치하는 광차단층을 더 포함할 수 있다. 상기 패턴은 상기 광차단층과 동일 물질로 이루어질 수 있고 동일 층으로서 위치할 수 있다.
상기 패턴은 개구를 포함할 수 있고, 상기 광차단층은 상기 개구 내에 위치할 수 있다.
상기 패턴은 상기 센서의 주변에 위치하는 적어도 하나의 정렬 마크를 포함하는 정렬 패턴을 포함할 수 있다.
상기 패턴은 상기 센서와 중첩하는 검사 라인과 중첩하지 않는 검사 라인을 포함하는 검사 패턴을 포함할 수 있다.
상기 패턴은 상기 정렬 패턴과 중첩하지 않게 상기 센서의 적어도 일측에 위치하는 적어도 하나의 광차단층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 보호 시트, 그리고 상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 센서를 포함한다. 상기 보호 시트는 상기 보호 시트를 관통하여 형성된 개구를 포함하고, 상기 센서는 상기 개구 내에 위치하고, 상기 표시 패널은 상기 개구와 중첩하며 상기 센서의 부착 영역 주변에 위치하는 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 표시 패널의 전극과 동일층 및 동일 물질로 이루어진다.
실시예들에 따르면, 센서가 부착되는 영역 부근에 패턴을 형성함으로써 센서의 부착 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 센서의 정밀 부착 여부를 쉽게 검증할 수 있으며, 센서 주변으로 외광이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 그러한 패턴을 형성함에 있어 추가 공정을 요하지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 배면 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 정면 사시도이다.
도 4는 사용자가 손가락을 지문 감지 영역에 터치한 경우를 도시한다.
도 5는 도 2에서 A 영역의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 6은 센서를 부착하기 전의 상태를 나타낸 평면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 도 2에서 A 영역의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 몇몇 화소의 배치도이다.
도 11은 도 10에서 XI-XI'선을 따라 취한 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예들에 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, 여기서 설명하는 실시예들로 한정되지 않는다.
명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다. 도면에서 여러 층 및 영역의 두께나 크기는 이들의 배치와 상대적 위치를 명확하게 나타내기 위해 확대하거나 축소하여 도시되어 있을 수 있다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서에서 "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
명세서에서 "중첩"한다고 한 때, 다른 특별한 언급이 없으면 "평면상" 중첩하는 것을 의미한다.
이제, 실시예들에 따른 표시 장치에 대하여 도면들을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 표시 장치로서 유기 발광 표시 장치를 예로 들어 설명할지라도, 본 발명은 유기 발광 표시 장치로 제한되지 않으며, 액정 표시 장치 같은 다른 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 단면도이다.
표시 장치(1)는 표시 패널(100), 보호 시트(150), 윈도우(200), 편광층(250), 그리고 센서(10)를 포함한다. 표시 장치(1)는 윈도우(200)를 편광층(250)에 부착하기 위한 점착층(40), 보호 시트(150)을 표시 패널(100)에 부착하기 위한 점착층(50), 그리고 센서(10)를 표시 패널(100)에 부착하기 위한 점착층(60)을 더 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(100)은 기판 및 그 위에 형성된 화소 회로들과 발광 소자들을 포함할 수 있고, 이들을 덮어 외부로부터 수분 등의 침투를 방지할 수 있는 봉지층을 더 포함할 수 있다. 하나의 화소는 화소 회로와 발광 소자를 각각 하나씩 포함할 수 있다. 기판은 유리 또는 플라스틱 같은 재료로 형성된 투명한 절연 기판일 수 있다.
화소 회로는 외부로부터 인가되는 신호에 기초하여 발광 소자로 소정의 전류를 공급하는 부분으로 기판 위에 위치한다. 발광 소자는 화소 회로 위에 위치하며, 발광층을 포함한다. 발광 소자에는 화소 회로가 공급하는 전류가 흐르며, 전류의 크기에 따라서 발광층이 방출하는 광의 휘도가 변함으로써 계조를 표현할 수 있다.
표시 패널(100)의 정면(front side)에는 편광층(250)과 윈도우(200)가 위치한다. 윈도우(200)와 편광층(250) 사이에는 이들을 부착시키는 점착층(40)이 위치할 수 있다. 편광층(250)은 외광 반사를 줄여 대비비와 시인성을 높일 수 있다. 편광층(250)은 생략될 수도 있다. 윈도우(200)는 표시 패널(100)의 정면을 보호하는 역할을 한다. 윈도우(200)에는 눈부심 방지층(antiglare layer), 지문 방지층(anti-fingerprint layer) 등의 기능층(functional layer)이 코팅되어 있다. 점착층(40)은 OCA(optically clear adhesive), OCR(optically clear resin) 등과 같이 광학적으로 투명한 점착제나 레진(resin)이 사용될 수 있다.
표시 장치(1)는 표시 패널(100)의 내부 또는 표시 패널(100)의 정면에 터치를 감지할 수 있는 터치 센서층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 표시 패널(100) 내에 터치를 감지할 수 있는 감지 전극을 더 형성하거나, 터치 전극이 형성된 기판을 표시 패널(100)과 편광층(250)의 사이에 배치할 수 있다.
표시 패널(100)의 배면(rear side)에는 개구(155)를 가지는 보호 시트(150)가 위치한다. 보호 시트(150)의 개구(155)는 보호 시트(150)를 관통하여 형성되어 있으며, 이로 인해 개구(155)에 대응하는 표시 패널(100)의 배면 영역이 노출될 수 있다. 표시 패널(100)과 보호 시트(150) 사이에는 이들의 부착을 위한 점착층(50)이 위치할 수 있다. 보호 시트(150)는 표시 패널(100)에서 블랙을 표시할 때 보다 검게 보이도록 하기 위하여 블랙을 띄는 블랙층을 포함할 수 있다. 또한, 보호 시트(150)는 표시 패널(100)의 배면이 손상되는 것을 방지하기 위하여 쿠션층이나 엠보싱층을 포함할 수 있다. 보호 시트(150)는 차폐층, 방열층 등 적어도 하나의 기능층을 포함할 수 있다.
도 1에서는 보호 시트(150)가 표시 패널(100)의 배면에만 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 보호 시트(150)는 표시 패널(100)의 측면까지 연장되어 표시 패널(100)의 측면을 보호할 수도 있다.
보호 시트(150)의 개구(155) 내에는 센서(10)가 위치한다. 개구(155)는 보호 시트(150)를 도려낸 부분에 해당하고, 보호 시트(150)는 개구(155)에 대응하는 영역이 제거되어 있는 것으로 이해될 수 있다. 개구(155)는 보호 시트(150)를 표시 패널(100)에 부착한 후 형성될 수 있고, 개구(155)가 형성된 보호 시트1150)를 표시 패널(100)에 부착할 수도 있다. 점착층(50)에서 개구(155)와 중첩하는 부분은 도시된 것과 같이 제거될 수 있고, 이와 달리 남아있을 수도 있다.
센서(10)는 표시 패널(100)의 정면에서 표시 장치(1)에 접촉하거나 근접하는 사용자의 손가락 지문을 감지하는 지문 감지 센서일 수 있다. 보호 시트(150)의 개구(155)에 센서(10)가 위치하는 것은 표시 패널(100)의 정면에서의 사용자의 지문을 보호 시트(150)의 간섭 없이 감지하기 위함이다.
센서(10)는 OCA, OCR 등과 같은 점착제로 형성된 점착층(60)이나 양면 테이프에 의해 표시 패널(100)의 배면에 부착될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 센서(10)는 그 측면을 감싸는 레진에 의해 표시 패널(100)에 고정될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 배면 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 정면 사시도이다. 도 2 및 도 3은 표시 장치(1)가 휴대폰이나 스마트폰에서 사용되는 표시 장치(1)인 경우를 도시한다.
도 2를 참고하면, 표시 장치(1)의 배면에는 전체적으로 보호 시트(150)가 위치하고, 보호 시트(150)의 개구(155) 내에 센서(10)가 위치한다.
도 3을 참고하면, 표시 장치(1)의 정면에는 영상이 표시되는 표시 영역(display area)(DA)(화면에 해당함)이 대부분의 영역을 차지하고, 나머지 영역은 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(non-display area)(NA)이 치지한다. 실시예에 따라서는 표시 영역(DA)이 표시 장치(1)의 정면을 전부 덮을 수 있고, 표시 영역(DA)이 측면 또는 배면 일부에 위치할 수도 있다.
표시 영역(DA)에는 지문을 감지할 수 있는 영역(15)(이하, 지문 감지 영역(15)이라고 함)이 존재한다. 지문 감지 영역(15)은 센서(10)가 위치하는 영역에 대응할 수 있다. 도 2 및 도 3은 표시 장치(1)에서 센서(10)가 배면에 위치하는 영역, 즉 지문 감지 영역(15)이 표시 영역(DA) 내에 위치하며, 표시 영역(DA) 중 하단부에 위치하는 실시예를 도시하고 있다. 하지만, 지문 감지 영역(15)은 표시 영역(DA)의 다른 부분에 위치할 수 있다. 지문 감지 영역(15)은 표시 장치(1)가 사용되는 전자 장치의 사용 상태에 따라서 다양한 위치에 제공될 수 있으며, 둘 이상의 위치에 제공될 수도 있다.
도 4는 사용자가 손가락을 지문 감지 영역(15)에 터치한 경우를 도시한다.
사용자가 지문 감지 영역(15)을 손가락으로 터치하면 표시 패널(100)의 배면에 위치하는 센서(10)가 손가락의 지문을 감지한다. 센서(10)와 손가락 사이에는 윈도우(200), 편광층(250) 및 표시 패널(100)이 위치한다. 센서(10)는 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)에 위치하는 화소(좀더 엄밀하게는 발광층)에서 방출되어 손가락에 의해 반사된 후 윈도우(200), 편광층(250) 및 표시 패널(100)을 거쳐 센서(10)로 전달되는 광을 수집 및 처리하는 방식으로 지문을 감지할 수 있다. 손가락 지문의 감지는 카메라 등으로 화상을 촬영하는 방식과 달리 손가락의 몇몇 부분을 감지함에 의하여 손가락 지문 패턴을 파악할 수 있으므로, 본 실시예와 같이 센서(10)의 일부 영역이 표시 패널(100)의 화소 등으로 가려지더라도 감지할 수 있다. 실시예에 따라서는, 손가락 지문을 감지하기 위한 광원으로 화소와 다른 발광부가 사용될 수도 있다.
이하에서는 센서(10)가 부착된 주변 영역에 대해 도 5 및 도 6을 참고하여 설명한다.
도 5는 도 2에서 A 영역의 일 실시예를 나타낸 평면도이고, 도 6은 센서(10)를 부착하기 전의 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참고하면, 센서(10)가 부착된 주변 영역이 도시된다. 표시 패널(100)에 센서(10)의 부착을 위해, 보호 시트(150)에는 개구(155)가 형성되어 있고, 개구(155) 내에 센서(10)가 위치한다. 센서(10)는 대략 직사각형의 평면 형상을 가질 수 있지만, 다른 형상을 가질 수도 있다. 개구(155)는 대략 직사각형일 수 있지만, 다른 형상을 가질 수도 있다.
개구(155) 내에는 또한 패턴(30)이 위치한다. 패턴(30)은 표시 패널(100) 내에 개구(155)와 중첩하게 위치할 수 있다. 패턴(30)은 표시 패널(100) 내에 형성되는 층과 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 패턴(30)은 표시 패널(100) 내에 형성되는 광차단층과 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있으며, 이 경우 패턴(30)을 형성하기 위한 추가 공정이나 마스크의 사용을 요하지 않는다. 광차단층에 대해서는 후술한다.
패턴(30)은 정렬 패턴(31), 검사 패턴(32) 및 차광 패턴(33) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정렬 패턴(31)은 센서(10)를 정확한 위치에 부착하기 위해 센서(10)를 정렬하는데 사용될 수 있다. 정렬 패턴(31)은 센서(10)의 부착 시 센서(10)가 제 위치에 정밀하게 정렬될 수 있도록 카메라 같은 검출 수단에 의해 인식될 수 있다. 정렬 패턴(31)은 센서(10)의 주변에 위치할 수 있다.
정렬 패턴(31)은 하나 이상의 정렬 마크(AM)를 포함할 수 있다. 예컨대, 정렬 마크(AM)는 개구(155)의 네 코너에 각각 하나씩 위치할 수 있다. 이와 달리, 정렬 마크(AM)는 개구(155)의 네 코너 중 두 코너에 각각 하나씩 위치할 수도 있다. 정렬 마크(AM)는 센서(10)와 중첩하지 않게 센서(10)의 주변에 위치하지만, 적어도 일부분이 센서(10)와 중첩할 수도 있다. 각각의 정렬 마크(AM)는 십자형 평면 형상을 가질 수 있다.
검사 패턴(32)은 센서(10)가 제 위치에 부착되었는지를 검사하는데 사용될 수 있다. 검사 패턴(32)은 복수의 검사 라인(IL)을 포함할 수 있다. 검사 패턴(32)은 센서(10)의 네 변과 각각 나란한 복수의 검사 라인(IL)을 포함할 수 있다. 도 5와 함께 도 6을 참고하면, 검사 라인들(IL) 중 일부는 센서(10)와 중첩하지 않고, 일부는 센서(10)와 중첩한다. 다시 말해, 검사 패턴(32)은 센서(10)가 부착되는 영역에도 위치하는 검사 라인들(IL)을 포함한다. 이와 같이 검사 패턴(32)을 형성하면, 비전 검사(vision inspection) 등에 의해 센서(10)와 중첩하지 않는 라인의 개수를 파악하는 것만으로 센서(10)가 정확하게 부착되었는지를 쉽게 파악할 수 있다.
예컨대, 센서(10)의 부착 후 센서(10)의 좌측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 1개이고, 센서(10)의 우측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 3개이면, 센서(10)는 좌측으로 치우치게 부착된 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 센서(10)의 좌측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 2개이고, 센서(10)의 우측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 2개이면, 센서(10)는 좌측이나 우측으로 치우치지 않게 부착된 것으로 판단할 수 있다. 유사하게, 센서(10)의 상측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 2개이고, 센서(10)의 하측에 보이는 검사 라인(IL)의 개수가 2개이면, 센서(10)는 상측이나 하측으로 치우치지 않게 부착된 것으로 판단할 수 있다.
차광 패턴(33)은 개구(155)에서 센서(10)와 정렬 패턴(31)이 위치하지 않은 영역에 위치할 수 있다. 개구(155)는 보호 시트(150)가 제거된 영역이므로, 개구(155)를 통해 표시 패널(100)로 광이 유입될 수 있다. 개구(155)에서 센서(10)가 위치하는 영역은 센서(10)에 의해 광이 차단될 수 있지만, 구현예에 따라 센서(10) 주위로 유입되는 광으로 인해 표시 장치(1)를 정면에서 볼 때 표시 영역(DA)에서 센서(10) 주위가 다르게, 예컨대 얼룩으로 시인될 수 있다. 차광 패턴(33)을 센서(10) 주위에 형성하여 개구(155)를 통한 광의 유입을 최소화함으로써 이와 같은 문제를 개선할 수 있다.
차광 패턴(33)은 복수의 광차단층(LB)을 포함할 수 있다. 예컨대, 광차단층(LB)은 센서(10)의 좌측, 우측, 상측 및 하측에 각각 하나씩 위치할 수 있다. 정렬 마크(AM) 및 검사 라인(IL)이 인식될 수 있도록, 광차단층(LB)은 정렬 마크(AM) 및 검사 라인(IL)과 이격되게 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8은 각각 도 2에서 A 영역의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 7을 참고하면, 정렬 마크(AM)의 형상에 있어서 도 5의 실시예와 차이가 있다. 즉, 정렬 마크(AM)는 갈고리 괄호(『』) 형상일 수 있다. 정렬 마크(AM)는 이 외에도, 다각형, 원형, 타원형, 문자 모양 등의 다양을 형상을 가질 수 있으며, 검출 수단에 의해 인식될 수 있는 형상이라면 무방하다.
도 8을 참고하면, 정렬 마크(AM)는 도 7의 실시예와 같이, 갈고리 괄호 형상이지만, 좀더 크게 형성되어 있다. 이 경우, 개구(155)에서 센서(10)가 위치하는 영역 대부분에 정렬 마크들(AM)이 위치하고, 이러한 정렬 마크들(AM)에 의해 표시 패널(100)로 광이 유입되는 것을 차단될 수 있다. 따라서 도 8의 실시예에서는 패턴(30)이 전술한 차광 패턴(33)을 포함하지 않는다.
이하에서는 도 9, 도 10 및 도 11을 참고하여 일 실시예에 따른 표시 장치(1)에 대해 표시 영역(DA)의 화소를 중심으로 설명한다. 표시 장치의 다른 구성요소들과의 관계를 설명하기 위해, 특별한 언급이 없더라도 다른 도면들을 또한 참고한다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 등가 회로도이고, 도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 몇몇 화소의 배치도이고, 도 11은 도 10에서 XI-XI'선을 따라 취한 단면도이다. 도 10에 도시되는 화소들은 보호 시트(150)의 개구(155)와 중첩하는 영역에 위치하는 화소들일 수 있다.
도 9를 참고하면, 일 실시예에 따른 표시 장치에서 표시 영역(DA)에 위치하는 화소(PX)는 표시 신호선들(151, 152, 153, 158, 171, 172, 192)에 연결되어 있는 트랜지스터들(T1-T7), 유지 축전기(Cst), 그리고 발광 소자(EL)를 포함한다.
트랜지스터들(T1-T7)은 구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6) 및 바이패스 트랜지스터(T7)를 포함할 수 있다.
표시 신호선들(151, 152, 153, 158, 171, 172, 192)은 스캔선(151), 전단 스캔선(152), 발광 제어선(153), 바이패스 제어선(158), 데이터선(171), 구동 전압선(172), 그리고 초기화 전압선(192)을 포함할 수 있다.
전단 스캔선(152)은 초기화 트랜지스터(T4)에 전단 스캔 신호(Sn-1)를 전달하며, 발광 제어선(153)은 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)에 발광 제어 신호(EM)를 전달하고, 바이패스 제어선(158)은 바이패스 트랜지스터(T7)에 바이패스 신호(BP)를 전달한다.
데이터선(171)은 데이터 신호(Dm)를 인가받을 수 있고, 구동 전압선(172) 및 초기화 전압선(192)은 각각 구동 전압(ELVDD) 및 초기화 전압(Vint)을 인가받을 수 있다. 초기화 전압(Vint)은 구동 트랜지스터(T1)를 초기화한다.
각각의 트랜지스터(T1-T7)는 게이트 전극(G1-G7), 소스 전극(S1-S7) 및 드레인 전극(D1-D7)을 포함하고, 유지 축전기(Cst)는 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)을 포함한다. 이들 트랜지스터(T1-T7) 및 유지 축전기(Cst)의 전극들은 도 9에 도시된 것과 같이 연결되어 있을 수 있다. 유기 발광 다이오드일 수 있는 발광 소자(EL)의 애노드는 발광 제어 트랜지스터(T6)를 경유하여 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)과 연결되어 있고, 발광 소자(EL)의 캐소드는 공통 전압(ELVSS)을 전달하는 공통 전압선(741)과 연결되어 있다.
화소(PX)의 회로 구조는 도 9에 도시된 것에 제한되지 않고, 트랜지스터의 개수와 축전기의 개수, 그리고 이들 간의 연결은 다양하게 변형 가능하다.
도 10을 참고하면, 예컨대 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 포함하는 화소 영역이 도시된다. 표시 패널(100)에는 이와 같은 화소들(R, G, B)이 반복적으로 배열되어 있을 수 있다.
스캔 신호(Sn), 전단 스캔 신호(Sn-1), 발광 제어 신호(EM) 및 바이패스 신호(BP)를 각각 전달하는 스캔선(151), 전단 스캔선(152), 발광 제어선(153) 및 바이패스 제어선(158)이 대략 제1 방향(x)으로 뻗어 있다. 바이패스 제어선(158)은 전단 스캔선(152)과 동일할 수 있다. 데이터 신호(Dm) 및 구동 전압(ELVDD)을 각각 전달하는 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)은 대략 제2 방향(y)으로 뻗어 있다. 초기화 전압(Vint)을 전달하는 초기화 전압선(192)은 대략 제1 방향(x)과 평행한 부분(192a)과 경사진 부분(192b)이 교대로 뻗어 있다.
구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6), 바이패스 트랜지스터(T7), 유지 축전기(Cst), 그리고 발광 소자(EL)는 도 10에 지시된 위치에 형성되어 있을 수 있다.
발광 소자(EL)는 화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)을 포함한다. 보상 트랜지스터(T3)와 초기화 트랜지스터(T4)는 누설 전류를 차단하기 위해 듀얼 게이트(dual gate) 구조를 가질 수 있다.
구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6) 및 바이패스 트랜지스터(T7)의 각각의 채널(channel)은 하나의 반도체층(130)에 위치하고 있다. 반도체층(130)은 다양한 형상으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
이와 같은 소자들의 위치 및 배열은 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참고하여 몇몇 트랜지스터(T1, T2, T6) 및 유지 축전기(Cst)를 중심으로 표시 영역(DA)의 단면 구조에 대해 설명한다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 표시 패널(100)은 기판(110) 및 그 위에 형성된 층들 및 소자들을 포함한다. 기판(110)은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등의 폴리머로 이루어진 연성 기판일 수 있다. 기판(110)은 반도체 특성을 열화시키는 불순물이 확산되는 것을 방지하고 수분 등의 침투를 방지하기 위한 배리어층을 포함할 수 있다. 기판(110)은 유리 등으로 이루어진 경성 기판일 수 있다. 기판(110)의 평평한 두 면 중 한 면(도 11에서 하부면)은 표시 패널(100)의 배면에 해당할 수 있다.
기판(110) 위에는 광차단층(37) 및 패턴(30)이 위치한다. 광차단층(37)은 반도체층(130)에 외부 광이 도달하는 것을 막아 반도체층(130)의 특성 저하를 막을 수 있다. 광차단층(37)에 의해 트랜지스터, 특히 전류 특성이 중요한 구동 트랜지스터(T1)의 누설 전류를 제어할 수 있다. 광차단층(37)은 구동 트랜지스터(T1)의 채널인 구동 채널(131a)과 중첩할 수 있다. 광차단층(37)은 차단할 파장대의 광을 투과시키지 않는 재료를 포함할 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 합금 등의 도전성 물질로 만들어질 수 있다. 광차단층(37)은 구동 전압선(172)과 전기적으로 연결되어 구동 전압(ELVDD)을 인가받거나, 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(D2)과 전기적으로 연결되어 데이터 신호(Dm)를 인가받을 수 있다. 즉, 광차단층(37)은 표시 패널(100)에서 특정 전압을 인가받는 전극으로서 기능할 수 있다. 이 경우, 구동 트랜지스터(T1)의 전압-전류 특성 그래프 중 포화 영역에서 전류 변화율이 작아져서 전류 구동 트랜지스터로서의 특성을 향상시킬 수 있다. 광차단층(37)은 화소(PX)의 다른 트랜지스터 또는 신호선과 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 플로팅 상태일 수도 있다.
패턴(30)은 전술한 바와 같이, 정렬 패턴(31), 검사 패턴(32) 또는 차광 패턴(33)을 포함한다. 광차단층(37)과 분리될 수 있도록, 패턴(30)은 광차단층(37)이 위치하는 영역에 대응하면서 그보다 큰 개구(35)를 포함할 수 있고, 광차단층(37)은 개구(35) 내에 위치할 수 있다. 도시된 패턴(30)은 정렬 패턴(31)이나 차광 패턴(33)의 일부일 수 있다. 광차단층(37)과 패턴(30)은 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 광차단층(37)과 패턴(30)은 기판(110) 위에 도전성 물질을 적층한 후 패터닝하여 함께 형성될 수 있다. 따라서 센서(10)를 위한 패턴(30)의 형성을 위해 공정을 추가하거나 별도의 마스크를 사용할 필요가 없다.
광차단층(37) 및 패턴(30) 위에는 버퍼층(120)이 위치한다. 버퍼층(120)은 반도체층(130)을 형성하는 과정에서 기판(110)으로부터 반도체층(130)으로 확산될 수 있는 불순물을 차단하고 기판(110)이 받는 스트레스를 줄이는 역할을 할 수 있다. 버퍼층(120)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연을 포함할 수 있다. 광차단층(37) 및 패턴(30)은 버퍼층(120) 위에 위치할 수도 있고, 이 경우, 광차단층(37) 및 패턴(30) 위에는 이들을 덮는 절연층이 위치할 수 있다.
버퍼층(120) 위에는 구동 채널(131a), 스위칭 채널(131b), 발광 제어 채널(131f) 등을 포함하는 반도체층(130)이 위치한다. 반도체층(130)은 다결정 규소, 산화물 반도체, 또는 비정질 규소를 포함할 수 있다.
반도체층(130)에서 구동 채널(131a)의 양측에는 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(136a) 및 드레인 전극(137a)이 있고, 스위칭 채널(131b)의 양측에는 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극(136b) 및 드레인 전극(137b)이 있다. 또한, 발광 제어 채널(131f)의 양측에는 발광 제어 트랜지스터(T6) 소스 전극(136f) 및 드레인 전극(137f)이 있다.
반도체층(130) 위에는 제1 절연층(141)이 위치한다. 제1 절연층(141) 위에는 스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(155b)을 포함하는 스캔선(151), 전단 스캔선(152), 발광 제어 트랜지스터(T6)의 게이트 전극(155f)을 포함하는 발광 제어선(153), 바이패스 제어선(158), 그리고 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(제1 전극)(155a)을 포함하는 제1 게이트 도전체가 위치한다.
제1 게이트 도전체 및 제1 절연층(141) 위에는 제2 절연층(142)이 위치한다. 제2 절연층(142) 위에는 유지선(storage line)(157) 및 유지선(157)에서 확장된 부분인 제2 전극(156)을 포함하는 제2 게이트 도전체가 위치한다. 제2 전극(156)은 제1 전극(155a)과 함께 유지 축전기(Cst)를 형성한다.
제1 게이트 도전체 및 제2 게이트 도전체는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 제1 절연층(141) 및 제2 절연층(142)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(142) 및 제2 게이트 도전체 위에는 무기 절연 물질 및/또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있는 제3 절연층(160)이 위치한다. 제3 절연층(160)에는 접촉 구멍들(61-67)이 형성되어 있다.
제3 절연층(160) 위에는 데이터선(171), 구동 전압선(172), 구동 연결 부재(174), 초기화 연결 부재(175) 및 화소 연결 부재(179)를 포함하는 데이터 도전체가 위치한다. 데이터선(171)은 절연층들(141, 142, 160)에 형성된 접촉 구멍(62)을 통해 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극(136b)와 연결되어 있다. 구동 연결 부재(174)는 일단이 절연층들(142, 160)에 형성된 접촉 구멍(61)을 통해 제1 전극(155a)과 연결되어 있고, 타단은 절연층들(141, 142, 160)에 형성된 접촉 구멍(63)을 통해 보상 트랜지스터(T3)의 드레인 전극 및 초기화 트랜지스터(T4)의 드레인 전극과 연결되어 있다. 초기화 연결 부재(175)는 절연층들(141, 142, 160)에 형성된 접촉 구멍(64)을 통해 초기화 트랜지스터(T4)의 소스 전극과 연결되어 있다. 화소 연결 부재(179)는 절연층들(141, 142, 160)에 형성된 접촉 구멍(66)을 통해 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극(137f)과 연결되어 있다.
데이터 도전체는 예컨대, 알루미늄(A1), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있고, 다중층일 수 있다.
데이터 도전체 및 제3 절연층(160) 위에는 유기 절연 물질을 포함할 수 있는 제4 절연층(180)이 위치하고, 제4 절연층(180) 위에는 화소 전극(191) 및 초기화 전압선(192)이 위치한다. 화소 연결 부재(179)는 제4 절연층(180)에 형성된 접촉 구멍(81)을 통해 화소 전극(191)과 연결되어 있고, 초기화 연결 부재(175)는 제4 절연층(180)에 형성된 접촉 구멍(82)을 통해 초기화 전압선(192)과 연결되어 있다.
제4 절연층(180) 위에는 화소 전극(191)과 중첩하는 개구(351)를 가진 절연층(350)이 위치한다. 절연층(350)은 화소 정의층으로 불릴 수 있다. 절연층(350)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 발광층(370)이 위치하고, 발광층(370) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 절연층(350) 위에도 위치하여 복수의 화소에 걸쳐 형성될 수 있다.
화소 전극(191)은 애노드일 수 있다. 공통 전극(270)은 캐소드일 수 있다. 화소 전극(191)은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴/알루미늄네오듐(Mo/AlNd) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 화소 전극(191)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질을 포함할 수 있고, ITO/은(Ag)/ITO 같은 다중층일 수 있다. 공통 전극(270)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 일함수가 낮은 금속으로 얇게 층을 형성함으로써 광 투과성을 가지도록 할 수 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 같은 투명 도전 물질로 형성될 수도 있다. 각 화소의 화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드일 수 있는 발광 소자(EL)를 이룬다.
공통 전극(270) 위에는 발광 소자(EL)를 보호하는 봉지층(400)이 위치할 수 있고, 봉지층(400) 위에는 외광 반사를 줄이기 위한 편광층이 위치할 수 있다. 봉지층(400)은 적어도 하나의 무기 물질층과 적어도 하나의 유기 물질층을 포함하는 박막 봉지층일 수 있다.
전술한 바와 같이, 패턴(30)은 광차단층(37)과 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있지만, 표시 패널(100)의 다른 전극 또는 도전체와 동일 공정에서 동일 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 패턴(30)은 스캔선(151), 게이트 전극(155a), 제2 전극(156), 데이터선(171), 구동 전압선(172), 화소 전극(191), 공통 전극(270) 등과 같은 전극 또는 신호선과 동일 층 및 동일 물질로 이루어질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 센서
100: 표시 패널
150: 보호 시트
155: 개구
200: 윈도우
250: 편광층
30: 패턴
31: 정렬 패턴
32: 검사 패턴
33: 차광 패턴
37: 광차단층
40, 50, 60: 점착층
AM: 정렬 마크
IL: 검사 라인
LB: 광차단층

Claims (22)

  1. 표시 패널,
    상기 표시 패널의 배면에 위치하며, 개구를 포함하는 보호 시트,
    상기 개구 내에 위치하는 센서, 그리고
    상기 표시 패널 내에 위치하며, 상기 개구와 중첩하는 패턴
    을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 표시 패널은 기판 및 상기 기판 위에 위치하는 버퍼층을 포함하고,
    상기 패턴은 상기 기판과 상기 버퍼층 사이에 위치하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 패턴은 상기 센서의 주변에 위치하는 정렬 패턴을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 정렬 패턴은 적어도 하나의 정렬 마크를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 정렬 마크는 상기 개구의 코너에 위치하는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 패턴은 복수의 검사 라인을 포함하는 검사 패턴을 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 검사 라인은 상기 센서와 중첩하는 검사 라인과 상기 센서와 중첩하지 않는 검사 라인을 포함하는 표시 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 복수의 검사 라인은 상기 센서의 적어도 한 변과 나란한 검사 라인을 포함하는 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 패턴은 차광 패턴을 포함하는 표시 장치.
  10. 제3항에서,
    상기 패턴은 상기 정렬 패턴과 중첩하지 않는 차광 패턴을 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 차광 패턴은 상기 센서의 적어도 일측에 위치하는 적어도 하나의 광차단층을 포함하는 표시 장치.
  12. 제2항에서,
    상기 표시 패널은
    상기 버퍼층 위에 위치하는 트랜지스터, 그리고
    상기 기판과 상기 버퍼층 사이에 위치하며, 상기 트랜지스터의 반도체층과 중첩하는 광차단층을 더 포함하며,
    상기 패턴은 상기 광차단층과 동일 층으로서 위치하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 패턴 및 상기 광차단층은 동일 물질로 이루어지고, 상기 동일 물질은 금속 또는 금속 합금을 포함하는 도전성 물질인 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 센서는 지문 감지 센서인 표시 장치.
  15. 표시 패널,
    상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 보호 시트, 그리고
    상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 센서
    를 포함하며,
    상기 보호 시트는 상기 보호 시트를 관통하여 형성된 개구를 포함하고,
    상기 센서는 상기 개구 내에 위치하고,
    상기 표시 패널은 상기 개구와 중첩하는 패턴을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 표시 패널은 기판을 포함하고,
    상기 기판은 상기 표시 패널의 정면을 향하는 제1 면과 상기 표시 패널의 상기 배면을 향하는 제2 면을 포함하고,
    상기 패턴은 상기 기판의 상기 제1 면 위에 위치하는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 표시 패널은
    상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 그리고
    상기 기판과 상기 트랜지스터 사이에 위치하는 광차단층
    을 더 포함하며,
    상기 패턴은 상기 광차단층과 동일 물질로 이루어지고 동일 층으로서 위치하는 표시 장치.
  18. 제15항에서,
    상기 패턴은 개구를 포함하고, 상기 광차단층은 상기 개구 내에 위치하는 표시 장치.
  19. 제15항에서,
    상기 패턴은 상기 센서의 주변에 위치하는 적어도 하나의 정렬 마크를 포함하는 정렬 패턴을 포함하는 표시 장치.
  20. 제15항에서,
    상기 패턴은 상기 센서와 중첩하는 검사 라인과 중첩하지 않는 검사 라인을 포함하는 검사 패턴을 포함하는 표시 장치.
  21. 제19항에서,
    상기 패턴은 상기 정렬 패턴과 중첩하지 않게 상기 센서의 적어도 일측에 위치하는 적어도 하나의 광차단층을 포함하는 표시 장치.
  22. 표시 패널,
    상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 보호 시트, 그리고
    상기 표시 패널의 배면에 부착되어 있는 센서
    를 포함하며,
    상기 보호 시트는 상기 보호 시트를 관통하여 형성된 개구를 포함하고,
    상기 센서는 상기 개구 내에 위치하고,
    상기 표시 패널은 상기 개구와 중첩하며 상기 센서의 부착 영역 주변에 위치하는 패턴을 포함하고,
    상기 패턴은 표시 패널의 전극과 동일 층 및 동일 물질로 이루어지는 표시 장치.
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