KR20200082738A - 터치 센서를 포함한 표시 장치 및 이의 불량 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 어레이 구성을 변경하여 불량 검출 패턴을 구성한 터치 센서를 포함한 표시 장치 및 이의 불량 검출 방법에 관한 것으로, 어레이가 구성된 외측에서 불량을 측정하기 용이하다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 어레이 구성을 변경하여 불량을 검출할 수 있는 센싱 패턴을 구성한 터치 센서를 포함한 표시 장치 및 이의 불량 검출 방법에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 표시 장치의 예로, 자발광 소자를 포함한 발광 표시 장치 등이 각광받고 있다. 이 발광 표시 장치는 자발광 소자를 구비함으로써 별도의 광원 유닛을 생략할 수 있어, 소비전력이 낮고, 고속의 응답 속도, 높은 발광 효율, 높은 휘도 및 광시야각을 가진다.
또한, 자발광 소자를 포함한 발광 표시 장치는 유연성 및 탄성을 가지는 유기 박막을 주로 이용하여 형성되므로 플렉서블 표시 장치로 구현하기 용이하다. 그리고, 플렉서블 표시 장치는 사용자의 터치 동작에 반응하도록 터치 센서를 상부측에 포함시킬 수 있다.
한편, 플렉서블 표시 장치는 유연성을 위해 각 층들의 두께가 얇아야 한다. 이 경우, 터치 센서와 하부 금속 패턴이 중첩되는 부분에서 발생되는 기생 캐패시턴스가 터치 센성의 터치 센싱 인식에 오류를 일으킬 수 있으므로, 제품의 출시 전 이러한 기생 캐패시턴스를 관리할 필요가 있다.
그러나, 현재까지 알려진 터치 센서를 포함한 표시 장치에는 서로 중첩한 터치 센서와 하부 금속 패턴간의 기생 캐패시턴스를 판별하는 수단이 구비되어 있지 않다. 이로 인해 특히 플렉서블 표시 장치에서, 터치 인식의 오류가 문제되는 경우가 다발한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 특히 어레이 구성을 변경하여 불량 센싱 패턴을 구성한 터치 센서를 포함한 표시 장치 및 이의 불량 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 터치 센서를 포함한 표시 장치는 특정 센싱 패턴을 구비하여 터치 센서와 제 2 전극 사이의 캐패시턴스를 비표시 영역의 노출된 일부에서 측정함으로써 패널 단계에서 불량 여부를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치는 복수개의 서브 화소를 갖는 액티브 영역과 상기 액티브 영역을 둘러싼 비표시 영역을 갖는 기판과, 상기 서브 화소에 구비된 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 각각 접속된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 차례로 형성된 발광층 및 제 2 전극을 포함한 발광 소자와, 상기 발광 소자를 덮는 적어도 하나의 유기 봉지막 및 적어도 하나의 무기 봉지막을 포함한 봉지 스택과, 상기 봉지 스택 상에 상기 액티브 영역을 지나는 복수개의 터치 전극을 포함한 터치 센서 및 상기 터치 전극들 중 적어도 어느 하나로부터 상기 비표시 영역으로 연장된 제 1 센싱 패턴을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 센싱 패턴 주변에 상기 제 1 전극과 동일층의 제 2 센싱 패턴을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 봉지막이 상기 제 1 센싱 패턴과 제 2 센싱 패턴 사이에 개재될 수 있다.
상기 제 2 센싱 패턴은 상기 무기 봉지막으로부터 노출될 수 있다.
상기 제 2 센싱 패턴은 상기 제 2 전극과 접속될 수 있다.
상기 비표시 영역에, 상기 박막 트랜지스터를 이루는 전극 중 적어도 하나와 동일층에 상기 제 2 센싱 패턴과 접속되는 연결 금속을 더 포함할 수 있다.
상기 비표시 영역에 상기 액티브 영역을 둘러싸는 형상의 댐 패턴을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 액티브 영역과 상기 댐 패턴 사이에 터치 라우팅 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 댐 패턴은 상기 연결 금속과 중첩할 수 있다.
상기 터치 센서를 보호하는 보호하는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 보호막은 상기 비표시 영역의 일부에서, 상기 제 1 센싱 패턴 및 제 2 센싱 패턴을 노출시킬 수 있다.
상기 보호막은 유기보호막과 무기 보호막을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치의 불량 검출 방법은 상술한 표시 장치를 마련하는 단계와, 상기 제 1 센싱 패턴과 상기 비표시 영역에 위치한 상기 제 2 전극과의 연결부와의 사이의 캐패시턴스를 측정하여 상기 터치 센서와 상기 제 2 전극 사이의 기생 캐패시턴스를 검출하는 단계와, 상기 기생 캐패시턴스를 소정 값과 비교하여 상기 표시 장치의 불량을 판단하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치의 불량 검출 방법은 상기 제 1 센싱 패턴과 제 2 센싱 패턴 사이의 캐패시턴스를 측정하여 상기 터치 센서와 상기 제 2 전극 사이의 기생 캐패시턴스를 검출할 수 있다.
본 발명의 터치 센서를 포함한 표시 장치 및 이의 불량 검출 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 제 2 전극과 터치 센서간의 캐패시턴스를 액티브 영역의 구조의 변경없이 비표시 영역의 일측에서 검출할 수 있다.
둘째, 터치 센서의 터치 전극과 일체형의 제 1 센싱 패턴과 제 2 전극과 전기적 연결을 갖는 제 2 센싱 패턴을 비표시 영역의 일부에 구비하여, 검출 단자를 갖는 인쇄회로기판을 거치지 않고 불량 검출이 가능하다. 이는 표시 패널과 인쇄회로기판을 결합시킨 표시 모듈이 아닌 단위 패널 수준 혹은 각 단위 패널 단위로 커팅하지 않고 복수개의 단위 패널이 나뉘어지지 않은 상태의 원기판 상에서도 불량 검출이 가능함을 의미하고, 모듈 구성의 손실을 방지함으로써, 수율을 개선할 수 있다.
셋째, 모듈 공정 후의 검출시에 대비하여, 본 발명의 표시 장치는 일차적으로 표시 패널 단위에서 불량 검출이 진행되어 있어, 표시 장치의 신뢰성이 개선된다. 즉, 구동부가 연결되지 않은 패널 단계에서 불량을 검출하여, 이상이 있는 패널의 사전 검출이 가능하다.
넷째, 터치 센서와 제 2 전극 사이에 기생 캐패시턴스를 단위 패널의 비표시 영역에서 직접적으로 패턴 사이의 기기를 통해 측정하는 것으로, 정확도가 높고 불량 측정의 신뢰성이 개선될 수 있다.
다섯째, 등전위가 인가되는 제 2 전극의 패턴 안정성을 위해 제 2 전극 하측에, 다른 전극과 동일층에서 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속된 전극 패턴을 직접적으로 제 2 센싱 패턴으로 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 A 영역 확대도
도 3은 본 발명의 표시 장치의 액티브 영역의 단면도
도 4는 도 1의 I~I' 선상의 단면도
도 5는 본 발명의 표시 장치의 일 실시예에 따른 터치 센서와 제 1 센싱 패턴의 구성을 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 터치 패드를 나타낸 단면도
도 7은 플렉서블 표시 장치에서 펜 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프
도 8은 플렉서블 표시 장치에서 핑거 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프
도 2는 도 1의 A 영역 확대도
도 3은 본 발명의 표시 장치의 액티브 영역의 단면도
도 4는 도 1의 I~I' 선상의 단면도
도 5는 본 발명의 표시 장치의 일 실시예에 따른 터치 센서와 제 1 센싱 패턴의 구성을 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 터치 패드를 나타낸 단면도
도 7은 플렉서블 표시 장치에서 펜 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프
도 8은 플렉서블 표시 장치에서 핑거 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 A 영역 확대도이다. 도 3은 본 발명의 표시 장치의 액티브 영역의 단면도이며, 도 4는 도 1의 I~I' 선상의 단면도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 표시 장치의 일 실시예에 따른 터치 센서와 제 1 센싱 패턴의 구성을 나타낸 평면도이다.
이하에서 설명하는 본 발명의 표시 장치는 기판과, 상기 기판 상의 어레이 구성 및 터치 센서를 포함한 것을 기본 구성으로 한다. 구동부가 구비되지 않고, 기판 상의 어레이 및 센서 구성만을 갖는다는 점에서 표시 패널(단위 패널)이라고도 할 수 있다. 본 발명의 표시 장치는 이러한 기본 구성에서 불량을 검출할 수 있는 것으로, 신호 전송 필름이나 인쇄회로 기판 등의 구동부에 연결되지 않은 상태로도 불량의 센싱이 가능한 구조이다. 본 발명의 표시 장치는, 표시 패널에 부가적으로 구동부가 연결된 상태 혹은 구동부와 연결되고, 외관을 보호하기 위해 케이스를 포함하는 상태로 확장 가능하다.
도 1 내지 도 4와 같이, 본 발명의 표시 장치는 복수개의 서브 화소를 갖는 액티브 영역(AA: 도 1의 점선 내의 영역)과 상기 액티브 영역(AA)을 둘러싼 비표시 영역을 갖는 기판(111)과, 상기 서브 화소에 구비된 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터(130)와, 상기 박막 트랜지스터(130)와 각각 접속된 제 1 전극(122), 상기 제 1 전극(122) 상에 차례로 형성된 발광층(124) 및 제 2 전극(126)을 포함한 발광 소자(120)와, 상기 발광 소자를 덮는 적어도 하나의 유기 봉지막(144) 및 적어도 하나의 무기 봉지막(142, 146)을 포함한 봉지 스택(140)과, 상기 봉지 스택(140) 상에 상기 액티브 영역(AA)을 지나는 복수개의 터치 전극(152, 154)을 포함한 터치 센서(150) 및 상기 터치 전극들(152, 154) 중 적어도 어느 하나로부터 상기 비표시 영역으로 연장된 제 1 센싱 패턴(215)을 포함한다.
본 발명의 표시 장치는 비표시 영역의 구성에 특징을 갖는 것이다.
터치 전극들(152, 154)과 일체형으로 형성된 제 1 센싱 패턴(215)과 중첩되어 있는 제 2 전극(126) 사이의 캐패시턴스를 검출하기 위해, 제 2 전극(126)과 전기적 연결부를 갖고 봉지 스택(140) 상의 제 2 센싱 패턴(232)을 제 1 센싱 패턴(215)의 주변에 구비한다.
먼저, 표시 장치에서 제 1 센싱 패턴(215)과 제 2 전극(126)간의 캐패시턴스 측정이 중요한 의의를 설명한다.
액티브 영역(AA)에 구비되는 복수개의 서브 화소들에는 각각 발광 소자가 구비되는데, 이 중 제 1 전극(122)은 서브 화소별로 나뉘어 패터닝되어 있으며, 이에는 박막 트랜지스터(130)가 연결되어 전기적 신호를 각 서브 화소별로 나누어 인가받을 수 있다. 반면, 제 2 전극(126)은 도 1과 같이, 적어도 액티브 영역(AA)을 덮도록 일체형으로 형성되는 것으로 이에는 공통 전압 및 접지 전압의 일정한 상전압 신호가 인가된다.
제 2 전극(126)은 비표시 영역으로 일부 돌출되어 하부에 배치된 전원 라인(238)과 접속되어 전기적 신호를 인가받을 수 있다. 즉, 제 2 전극(126)은 액티브 영역(AA)보다는 큰 면적으로 일체형으로 형성된다. 이 경우, 상기 전원 라인(238) 및 연결 금속(236)은 동일층에 형성되며, 서로 전기적인 연결을 가질 수 있으며, 상기 연결 금속(236)은 제 1 보조 센싱 패턴(222)을 통해 비표시 영역(AA)으로 연장된 제 2 전극(126)과 접속된다. 상기 연결 금속 (236) 및 전원 라인(238) 등은 도시된 바와 같이, 소스/드레인 전극(136, 138)과 동일층에 위치할 수도 있고, 게이트 전극(132)과 동일층에 위치할 수도 있다. 그 밖의 연결 금속(236)은 액티브 영역 내에 구비되는 여러 형태의 배선과 동일층이며, 기능을 위해 제 1 보조 센싱 패턴(222) 및 제 2 센싱 패턴(232)의 사이에 위치하며, 각각을 중첩하도록 하여 다른 층간 구조를 갖고 평면적 이격을 갖는 두 패턴들이 전기적인 접속(CT)을 갖도록 한다.
이러한 제 2 전극(126)은 도 1과 같이, 액티브 영역(AA)을 전체적으로 덮도록 구비되기 때문에, 상부에 위치하는 터치 센서(TS)의 터치 전극들과의 중첩이 필연적으로 발생한다.
터치 센서(TS)는 서로 교차하는 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154) 사이의 상호 캐패시턴스(mutual capacitance)의 변화를 센싱하여 터치 여부를 검출하는 것으로, 만일 하측에 위치하는 제 2 전극(126)과 제 1 또는 제 2 터치 전극(152, 154) 사이의 기생 캐패시턴스 값이 크다면, 상호 캐패시턴스와 기생 캐패시턴스에서 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)이 공통 노드로 작용하기 때문에, 터치 센서(TS)에서 검출된 상호 캐패시턴스의 값이 줄어들며, 이로 인해 터치 검출의 정확도가 떨어지는 문제점을 야기할 수 있다.
최근의 표시 장치는 점차 이용분야가 확대되어 전형적인 텔레비전이나 노트북, 모니터, 핸드폰이나 이북 외에도 여러 형태의 가전이나 자동차의 내부의 미러, 계기판, 네비게이션, 앞유리 등에 적용될 수 있다. 그리고, 형상 면에서도 다양한 형태로의 적용에 대한 요구가 있다. 예를 들어, 특정의 가전이나 가구 등에 부착되어 곡률이 요구되는 플렉서블 표시 장치 외에도 폴더블, 벤더블, 롤러블 등의 다양한 형태로 표시 장치를 구부리거나 접고 혹은 마는 형태로의 변형이 요구되기도 한다.
이러한 플렉서블 표시 장치는 유연성을 확보하기 위해 각 층의 두께가 점차 얇아져야 하는데, 이 경우, 제 2 전극(126)과 터치 센서(TS) 사이의 두께 역시 늘릴 수 없는 실정이다. 따라서, 제 2 전극(126)과 터치 센서(TS)의 터치 전극 사이의 기생 캐패시턴스는 중첩 면적과 그 사이의 유전체로 결정되는데, 위와 같이, 유전체의 두께가 줄어드는 상황에서는 보다 제 2전극(126)과 터치 센서(150)의 기생 캐패시턴스의 관리가 필요하다.
본 발명의 표시 장치는 터치 센서(TS)를 이루는 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154) 중 적어도 어느 하나에서 연장된 패턴을 제 1 센싱 패턴(도 5의 215 참조)으로 이용하고, 제 2 전극(126)에 대해서는 발광 소자에서 이용되는 패턴은 그대로 두고, 상기 제 2 전극(126)과 전기적 연결을 갖는 전극 연결부를 비표시 영역측으로 구비하여, 제 2 전극(126)과 동일 전위를 갖는 구성의 제 2 센싱 패턴(232)을 다른 위치에 구비하여, 발광 소자의 전기적 안정성과 함께, 불량 검출의 편이성을 동시에 꾀한 것이다.
한편, 상기 제 2 센싱 패턴(232) 및 이와 전기적 연결을 갖는 제 1 보조 센싱 패턴(222)은 발광 소자(120)를 이루는 제 1 전극(122)과 동일층에서 서브 화소에 발광 소자 내의 구성인 제 1 전극(122)과는 분리된 섬상의 패턴으로 형성한다. 그리고, 비표시 영역(AA) 중 외부에 돌출되어 있는 상기 제 2 센싱 패턴(232)은 봉지 스택(140) 외측에 위치하여, 측정기기에서 직접적인 접속이 가능하게 한다.
상기 제 2 센싱 패턴(232)은 제 1 전극(122)과 동일층이지만 평면 상 봉지 스택(140) 외측에서 봉지 스택(140)으로부터 노출되어 있다. 제 1 전극(122) 물질은 예를 들어, ITO 등의 투명 전극을 포함할 수 있고, 이 경우, 제 2 전극(126)과 제 1 보조 센싱 패턴(222)을 제 2 전극 접속홀(CTA)에서 접속한 후, 기판(111)의 외곽까지 제 1 전극 물질이 덮게 되면, 투명 전극에 의해 면저항이 커지므로, 기판(111)의 외곽에서 노출되는 제 2 센싱 패턴(232)과 제 1 보조 센싱 패턴(222) 사이에 소스/드레인 전극(136, 138)과 동일층의 연결 금속(236)과 복수개의 제 1 접속부(CT: CT1, CT2)를 구비한다. 상기 하부 절연막(118, 116)에 의해 층간 구조를 갖는 제 1 보조 센싱 패턴(222)과 직접적으로 연결 금속(236) 상부와 접속하는 제 2 센싱 패턴(232) 사이의 브릿지로 기능하는 연결 금속(236)은 제 1 전극(122)과 동일층의 섬상의 복수개의 접속 패턴(242)를 구비하여, 접속 영역의 저항을 낮춘다.
상기 소스/드레인 전극(136, 138)의 저저항의 금속으로 이루어져 제 2 센싱 패턴(232) 자체의 면저항을 낮추어 검출의 신뢰성을 높인다.
제 1 센싱 패턴(215)은 봉지 스택(140) 상측에 위치하여 외부에 노출되어 있고, 제 2센싱 패턴(232)은 봉지 스택(140)보다 좀 더 연장되어 외측에 더 형성되어 평면적으로 봉지 스택(140)으로부터 돌출되어 있다. 따라서, 직접적으로 외부에서 관찰되며 노출되어 있는 제 1, 제 2 센싱 패턴(215, 232)은 측정기기로부터 그 사이의 캐패시턴스 측정이 가능하다.
봉지 스택(140)은 예를 들어, 적어도 하나의 유기 봉지막(144)과 적어도 하나의 무기 봉지막(142, 146)을 포함하는데, 이물에 대한 커버 능력이 좋지만 수분에 취약한 유기 봉지막(144)은 무기 봉지막(142, 146) 안쪽에 위치시키고, 무기 봉지막(142, 146)만이 기판(111)의 가장 자리 영역에 대응하도록 위치시킨다. 단, 무기 봉지막(142, 146)은 기판(111)의 에지 라인 끝까지 맞춰 형성하지 않는데, 이는 기판(111)의 외곽에서 레이저 조사에 의해 단위 패널로 절단하기 위한 레이저 트리밍 라인을 피해 형성하기 위함이다. 도 4와 같이, 무기 봉지막(142, 146)은 기판(111)의 에지 라인보다 안쪽에 위치한다.
그리고, 상기 제 2 센싱 패턴(232)은 무기 봉지막(142, 146) 외측에 위치하도록 노출시키며, 이를 위해 기판(111)의 에지 라인에 맞춰 형성할 수 있는데, 반드시 기판(111)의 에지 라인에 맞추는 것이 아니다. 예를 들어, 기판(111)이 표시 장치의 이용 형태에 따라 에지부의 벤딩 영역을 포함하여 고정시키는 경우 벤딩 부위에서 봉지 스택을 구비하지 않을 수 있으므로, 이 경우에는 구비된 봉지 스택 외측에 제 2 센싱 패턴(232)을 구비하기만 하면 된다.
한편, 상기 비표시 영역에 상기 액티브 영역(NA)을 둘러싸는 형상의 댐 패턴(D1, D2)을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 댐 패턴(D1, D2)은 상기 유기 봉지막(144)이 기판(111)의 외곽까지 침범되지 않도록 하고 무기 봉지막(142, 146) 안쪽 영역에 위치시키기 위해 유기 봉지막(144) 형성 전 구비되는 패턴으로, 어레이 형성 공정에서 형성된, 평탄화막(118), 뱅크(128) 및 스페이서(129)와 동일 물질로 형성한다.
도 4에 도시된 형태는 가장 안쪽에 위치한 제 1 댐 패턴(D1)은 뱅크 물질층(128a) 및 스페이서(129)의 적층으로 형성하였고, 제 1 댐 패턴(D1)보다 바깥쪽의 제 2 댐 패턴(D2)은 하부에 평탄화막(118)을 패터닝할 때, 동일층의 평탄화막 물질층(118a)을 더 남겨, 3층 구조, 즉, 평탄화막 물질층(118a), 뱅크 물질층(128a) 및 스페이서(129)의 적층으로 형성한 것이다. 이 경우, 보다 가장 자리의 제 2 댐 패턴(D2)이 더 두꺼운 두께로 형성되어, 유기 봉지막(144) 형성시 제 1 댐 패턴(D1)을 넘은 유기 봉지막 성분이 일부 있더라도 더 높은 제 2 댐 패턴(D2)에 의해 차단될 수 있다.
경우에 따라 평탄화막 물질층(118a)이나 뱅크 물질층(128a)의 단일층의 제 3 댐 패턴(D3)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 댐 패턴(D1, D2, D3)은 평면적으로 액티브 영역(AA)을 둘러싸는 폐고리를 형상일 수도 혹은 일부에 일부에 개구부가 있을 수 있다. 복수개의 댐 패턴이 있을 때, 개구부는 서로 다른 위치에 있게 하여, 특정 부위로 유기 봉지막 물질이 빠져나가지 않게 한다.
상기 제 1 댐 패턴(D1)의 안쪽에는 보호가 필요한 전원 인가 라인들(238), 접속 패턴(242), 터치 라우팅 배선(156)이 구비되어 외기에 노출되지 않고 봉지 스택(140)에 의해 보호되도록 한다.
상기 연결 금속(236)은 상기 댐 패턴(D1, D2, D3)과 중첩되도록 하여, 절연막 상에 있는 제 1 보조 센싱 패턴(128)과 연결 금속(236) 상에 직접적으로 접속된 제 2 센싱 패턴(232) 사이를 연결 금속(236)이 지나가도록 한다.
한편, 상기 액티브 영역(AA)과 상기 댐 패턴(D1, D2, D3) 사이에 터치 라우팅 배선(156)이 위치할 수 있다. 터치 라우팅 배선(156) 상부에 터치 전극들(152, 154)이 배치되는 것으로, 터치 라우팅 배선(156)과 터치 전극들(152, 154)은 그 사이에 개재된 터치 절연막(158)을 관통하는 전기적 접속을 일부 가질 수도 있다.
액티브 영역에 위치하는 터치 전극들(152, 154)과 동일층에 제 1 센싱 패턴(215)이 위치할 수 있다
상기 터치 라우팅 배선(156)은 복수개의 터치 전극(152, 154)을 포함하는 터치 센서와 함께, 봉지 스택(140)의 상부에 위치하며, 터치 전극들(152, 154)과 연결되어 터치 구동 신호들이 전달된다.
도 1의 제 1 보조 센싱 패턴(222), 제 2 센싱 패턴(232) 및 연결 금속(236)은 상하가 반전된 'U'자형의 형상으로 나타나 있지만 이에 한정되지는 않는다. 각 패턴이 전기적인 연결을 가질 수 있다면 다른 형상, 예를 들어, 도 2와 같은 섬상으로도 변경 가능하다.
한편, 도 1에는 제 1 센싱 패턴(215)이 제 2 센싱 패턴(232) 사이에 있는 것으로 나타나 있는데, 평면적으로 제 2 센싱 패턴(232)은 제 1 센싱 패턴(215)보다 더 외측에 있을 수 있다.
한편, 기판(101)의 일측은 상대적으로 비표시 영역이 더 연장되며 액티브 영역(AA)에 구비된 복수개의 배선들과 연결된 패드 전극(미도시)을 구비하고, 상기 패드 전극과 구동회로기판(300)이 접속되어 각 배선에는 신호들이 인가될 수 있다. 여기서, 패드 전극이 형성된 영역은 패드부(PAD)라 한다.
패드부(PAD)의 패드 전극과 액티브 영역의 배선들과 연결된 링크 배선들(미도시)이 더 포함될 수 있다. 링크 배선들과 상기 연결 금속(236)은 동일층일 수 있으며, 이들은 서로 이격되도록 배치된다.
기판(111)은 크게 중앙에 액티브 영역(AA: 점선 내부의 영역)과 그 외부의 비액티브 영역으로 구분된다. 도시된 기판(111)은 직사각형 형상으로, 외곽이 네 변을 갖는데, 이 중 한 변에 상당한 부분이 상대적으로 큰 폭을 갖는 비액티브 영역(AA 영역 외측)을 가지며, 큰 폭을 갖는 비액티브 영역의 패드부(PAD)에 단일의 인쇄 회로기판(300)이 접속된다.
여기서, 기판(111)의 형상은 직사각형에 한하지 않으며, 다각형 혹은 원형으로도 변형 가능하나, 도시된 바는 일반적으로 제조되는 표시 장치의 형태를 따른 것이다. 기판(111)의 형상의 관계없이 본 발명의 터치 센서를 갖는 표시 장치는 동일한 변에 상기 인쇄 회로 기판(300)을 구비하게 되면 박막 트랜지스터 어레이의 패드와 터치 센서의 패드를 동일한 기판(111)의 변에 위치시킴으로써, 박막 트랜지스터 어레이 및 터치 센서의 신호 인가를 위한 패드 전극들과 이와 인쇄회로기판(300)간의 접속을 일원화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판(111)은 투명한 글래스 기판, 투명한 플라스틱 기판, 불투명한 플라스틱 기판 혹은 반사성의 금속 기판 중 어느 하나일 수 있다. 그리고, 기판(111)은 그 두께를 조절하거나 재질을 통해 연성 가능한 성질을 가질 수 있다.
상기 기판(111) 상에 각각 구비되어 있는 터치 전극(152, 154)의 수 및 스캔 라인 및 데이터 라인 등의 배선 수에 대응되어 각각 복수개 구비되며, 이들 터치 패드 및 어레이 패드(DP)들은 기판(111)의 동일 변에 위치하며, 또한, 각각 복수층 구조를 가질 때 적어도 일층이 동일한 평면에 위치하기 때문에, 서로 중첩없이 이격하며 평행하게 배치된다.
또한, 도 2와 같이, 상기 기판(111)의 액티브 영역 상에 매트릭스 상으로 서브 화소(SP)들에 배열되며, 상기 서브 화소들을 구분하도록 서로 교차하여 서브 화소를 정의하는 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL)이 구비되며, 상기 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL)의 각각의 교차부에 화소 구동 회로와 상기 화소 구동 회로 중 하나의 박막 트랜지스터와 접속되는 발광 소자가 구비된다.
층상으로 살펴보면, 본 발명의 터치 센서를 갖는 유기 발광 표시 장치는 도 2 및 도 3과 같이, 액티브 영역의 상기 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL)을 포함한 화소 구동 회로와 발광 소자(120)를 덮으며, 봉지 스택(140)이 구비되며, 상기 봉지 스택(140) 상에 서로 교차하도록 배열되는 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)이 구비된다.
터치 기간 동안 제 1, 제 2 터치 전극들(152, 154)을 통해 사용자의 손가락 혹은 펜 등의 별도의 물체에 의한 터치에 의한 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm)의 변화량 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 센싱한다.
그리고, 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 표시 기간 동안 단위 화소를 통해 영상을 표시한다. 단위 화소는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(SP)로 구성되거나, 도시된 바와 같은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브 화소(SP)로 구성된다. 혹은 단위 화소는 백색을 표현할 수 있는 다른 색상의 서브 픽셀들의 조합으로 이루어질 수도 있다.
제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)은 봉지 스택(140) 상부에 배치되며, 서로 인접한 부위에 상호 정전 용량(Cm)을 발생시킨다. 경우에 따라, 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154) 중 가장 하측에 위치한 제 2 브릿지(154b)와 상기 무기 봉지막(146) 사이에 추가로 버퍼층을 더 구비할 수도 있다. 본 발명의 유기 발광 표시 장치에서 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)은 별도의 기재나 기판을 구비하지 않고, 봉지 스택(140) 상에 별도의 접착층없이 바로 연속되어 배치된다. 즉, 기판(111) 상에 터치 패드(TP) 및 어레이 패드(DP)를 제외하여 봉지 스택(140)이 덮을 때, 봉지 스택(140) 상에 공정의 연속성을 갖고, 터치 검출을 위해 상기 상호 정전 용량(Cm)을 발생시키는 서로 교차하는 제 1, 제2 터치 전극(152, 154)을 구비되는 것이다.
한편, 다수의 서브 화소들(SP) 각각은 도 2의 하단에서 표현된 화소 구동 회로와, 화소 구동 회로와 접속되는 발광 소자(120)를 구비한다. 경우에 따라, 상기 발광 소자(120)는 R, G, B 서브 화소 혹은 R, G, B, W 서브 화소를 유닛으로 하는 단위 화소 단위마다 구비될 수 있다.
그리고, 화소 구동 회로는 스위칭 박막 트랜지스터(T1, 도 3에 미도시, T2과 동일 형상일 수 있음), 구동 박막 트랜지스터(T2) 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 구비한다.
스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(Cst) 및 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다.
구동 박막 트랜지스터(T2)는 그 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 응답하여 고전위 전원(VDD) 라인으로부터 발광 소자(120)로 공급되는 전류(I)을 제어함으로써 발광 소자(120)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 발광 소자(120)가 발광을 유지하게 한다.
이러한 구동 박막트랜지스터(T2, 130)는 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 전극(132)과, 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 게이트 전극(132)과 중첩되는 반도체층(134)과, 층간 절연막(114) 상에 형성되어 반도체층(134)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(136,138)을 구비한다.
발광 소자(120)는 기판(111)의 액티브 영역에 배치되며, 제 1 전극(122)과, 제 1 전극(122) 상에 형성되는 발광스택(124)과, 발광스택(124) 위에 형성된 제 2 전극(126)을 구비한다.
제 1 전극(122)은 평탄화막(118)을 관통하는 화소 컨택홀(148)을 통해 노출된 구동 박막트랜지스터(130)의 드레인 전극(138)과 전기적으로 접속된다. 발광 스택(124)은 뱅크(128)에 의해 마련된 발광 영역의 제 1 전극(122) 상에 형성된다. 발광스택(124)은 제 1 전극(122) 상에 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층 순으로 또는 그의 역순으로 적층되어 형성된다. 제 2 전극(126)은 발광스택(124)을 사이에 두고 제 1 전극(122)과 대향하도록 형성된다.
봉지 스택(140)은 발광 소자(120)로 외부의 수분이나 산소가 침투되는 것을 차단한다. 이를 위해, 봉지 스택(140)은 다수의 무기 봉지막들(142, 146)과, 다수의 무기 봉지막들(142,146) 사이에 배치되는 유기 봉지막(144)을 구비하며, 무기 봉지막(146)이 최상층에 배치되도록 한다. 이 때, 무기 봉지막들(142, 146)과 유기 봉지막(144) 봉지 스택(140)은 서로 교번하는 구성이며, 봉지 스택(140)으로 적어도 2층의 무기 봉지막(142,146)과 적어도 1층의 유기 봉지막(144)을 구비한다. 본 발명에서는 가장 기본적인 구조로, 제1 및 제2 무기 봉지막들(142,146) 사이에 유기 봉지막(144)이 배치되는 봉지 스택(140)의 구조를 예로 들어 설명하기로 한다. 봉지 스택(140)은 도시된 기본구조에 더하여 무기 봉지막과 유기 봉지막을 한 쌍으로 하는 페어 유닛(pair unit)이 일층 이상 더 구비될 수도 있다.
제 1 무기 봉지막(142)은 발광 소자(120)와 가장 인접하도록 제 2 전극(126)이 형성된 기판(111) 상에 형성된다. 이러한 제1 무기 봉지막(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 봉지막(142)이 저온 분위기에서 증착되므로, 제1 무기 봉지막(142) 증착 공정시 고온 분위기에 취약한 발광 스택(124)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유기 봉지막(144)은 유기 발광 표시 장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 이 유기 봉지막(144)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 유기 절연 재질로 형성된다.
제 2 무기 봉지막(146)은 유기 봉지막(144)이 형성된 기판(111) 상에 유기 봉지막(144)의 상부면 및 측면을 덮도록 형성되며, 이에 따라, 제2 무기 봉지막(146)은 외부의 수분이나 산소가 유기 봉지막(144)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 이러한 제2 무기 봉지막(146)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 무기 절연 재질로 형성된다. 제 1, 제 2 무기 봉지막(142, 146)은 동일 재료로 이루어질 수 있으며, 각각이 복수층일 수도 있다.
봉지 스택(140)에서 두께를 대부분 차지하는 것은 유기 봉지막(144)은 대략 단일 무기 봉지막(142, 146)의 5배 내지 20배 가까운 두께를 차지할 수 있다.
상기 봉지 스택(140)은 충분히 외부로부터 수분 침투를 방지하고 내부 파티클의 유동 및 내부 파티클의 영향을 방지하도록 그 총 두께는 6㎛ 내지 30㎛으로 형성하는 것이 바람직하다. 표시 장치에 이용되는 곡률이 클수록 그 두께는 얇아질 수 있다.
한편, 상기 봉지 스택(140)은 적어도 액티브 영역은 덮도록 하며, 따라서 비액티브 영역에 측부가 위치한다. 그리고, 비액티브 영역의 측부에 노출되는 것은 외기의 침투를 효과적으로 막도록 무기 봉지막에 한하도록 한다. 즉, 유기 봉지막(144)은 그 상하의 무기 봉지막(142, 146)보다 액티브 영역(AA)에 가깝게 안쪽 영역에 위치하며, 상측의 제 2 무기 봉지막(146)은 상기 유기 봉지막(144)의 상부와 측부를 함께 덮으며, 상대적으로 유기 봉지막(144)보다 돌출되어 있는 제 1 무기 봉지막(142)과 측면에서 만나도록 유기 봉지막(144) 대비 연장하여 형성한다.
이러한 봉지 스택(140) 상에는, 제 1 터치 전극(152)과 제 2 터치 전극(154)이 배치된다.
한편, 도 3의 단면도에서 설명하지 않은 게이트 절연막(112)은 일종의 버퍼층으로 기판(111) 상의 불순물이 상부의 박막 트랜지스터 어레이로 침투하지 않도록 방지하는 기능을 할 수 있다. 경우에 따라 게이트 절연막(112)과 기판(111) 사이에 버퍼층을 더 구비할 수도 있다.
또한, 도 4의 터치 센서 내의 가장 상부 측의 터치 전극(154) 상부에는 유기막(261) 및 무기막(262) 성분의 보호막을 더 구비할 수 있다.
상기 유기막(261)보다 무기막(262)을 보다 외측에 위치시킬 수 있으며, 상기 무기막(262) 외측으로 제 1 센싱 패턴(215)의 일부가 노출되도록 할 수 있다. 제 1 센싱 패턴(215)의 노출 면적은 측정 기기가 탐지할 수 있는 영역이면 되므로, 비표시 영역의 외곽에 가까운 일부에만 노출이 이루어질 수 있다.
이를 위해 상기 무기막(262)은 상기 봉지 스택(140)의 무기 봉지막들(142, 146)의 안쪽에 형성하는 것이 투습 경로를 방지하기 위해 바람직하다. 상기 유기막(261)은 유기 봉지막(144)과 동일 재료로 형성하며, 무기막(262)은 무기 봉지막(142, 146)과 동일 재료로 형성할 수 있다.
경우에 따라 유기막(261) 및 무기막(262)의 적층의 보호막은 단일 무기 보호막으로 형성될 수도 있고, 경우에 따라 보다 복수적층이 이루어질 수도 있다. 그 밖의 경우에 상기 터치 센서(TS) 상부를 커버 윈도우에 의해 바로 덮을 수도 있다. 상기 커버 윈도우는 경우에 따라 외곽 영역(비표시 영역)의 시인을 방지하도록 차폐층을 더 포함할 수 있다. 경우에 따라 커버 윈도우는 액티브 영역 내에 광 제어 패턴(louver pattern) 등을 포함하여 특정 시야각에 대해 잘 시인되고, 그 외에는 차단하도록 시야각 특성을 조절할 수도 있다.
도 4, 도 5를 참조하여 터치 센서 내의 배치를 살펴본다.
도 4 및 도 5와 같이, 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)이 봉지 스택(140) 상에 형성된다.
제 1 터치 전극(152, 154)은 서로 교차하는 방향으로 배열되며, 어느 하나가 터치 구동 라인으로, 다른 하나가 터치 센싱 라인으로 기능한다.
상기 제 1 터치 전극(152)은 Y 방향으로 배열되는 복수개의 제 1 터치 패턴(152e) 및 인접한 제 1 터치 패턴(152e)을 일체로 연결하는 제 1 브릿지(152b)를 포함하고, 상기 제 2 터치 전극(154)은 X 방향으로 이격한 복수개의 제 2 터치 패턴(154e) 및 인접한 제 2 터치 패턴(154e)을 다른 층에서 전기적으로 연결하여 주는 제 2 브릿지(154b)를 포함한다.
상기 제 1 터치 패턴(152e) 및 제 2 터치 패턴(154e)은 동일층이다. 그리고, 상기 제 2 브릿지(154b)와 제 1, 제 2 터치 패턴(152e, 154e)은 터치 절연막(158)을 사이에 두고 있다.
상기 제 2 브릿지(154b)는 상기 제 1 터치 전극(152)과 제 2 터치 전극(154)의 교차부에서, 터치 절연막(158)을 개재하여 상기 제 1 터치 패턴(152e) 및 제 2 터치 패턴(154e)과 다른 층에 위치하며, 상기 터치 절연막(158)에 구비된 터치 접속 홀(150)을 통해 제 2 터치 패턴(154e)과 접속된다.
상기 제 1 브릿지(152b)는 상기 제 1 터치 패턴(152e)과 일체형일 수 있다.
여기서, 상기 터치 패드들(TP)은 각각 복수층의 터치 패드 전극을 포함하며, 상기 터치 라우팅 배선들(156)은, 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)의 형성시 함께 형성되며, 도 3과 같이, 상기 제 2 브릿지(154b)와 동일층에 위치할 수 있다. 도 5의 예는 가로 방향으로 배치된 제 2 터치 전극(154)이 제 2 터치 패턴(154e)과 다른 층의 제 2 브릿지(154b)를 갖는 예를 나타내었지만, 세로 방향에서 제 1 터치 패턴(152e)과 다른 층으로 제 1 브릿지(152b)를 구비하는 형태를 적용할 수도 있다.
또한, 도 3의 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)의 구조에서 제 1, 제 2 터치 패턴(152e, 154e)의 하측에 다른 층의 제 2 브릿지(154b)가 배치된 형태를 나타내었지만, 이에 한하지 않으며, 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)과 제 2 브릿지(154b)의 층을 서로 바꾼 구성도 가능할 것이다.
그리고, 상기 제 1, 제 2 터치 패턴(152e, 154e)은 도시된 바와 같이, 단층에 한하지 않으며, 경우에 따라 RC 딜레이 방지와 터치 감도 향상을 위해, 다각형 형태로 일정 면적을 갖는 투명한 전극 성분의 터치 패턴에, 금속 성분으로 이루어지며 그물 망의 메쉬 패턴(mesh pattern)을 적층 형태로도 적용할 수 있다. 이 경우, 메쉬 패턴은 상기 투명한 전극 성분의 터치 패턴에 하부 또는 상부에 터치 패턴과 접할 수 있으며, 터치 패턴에 접하며, 경우에 따라 투명한 전극 상하부에 메쉬 패턴이 함께 배치될 수도 있다. 혹은 메쉬 패턴 상하에 일정 면적의 투명 전극 성분이 위치하여 터치 패턴을 이룰 수도 있다.
여기서, 메쉬 패턴은 Al, Ti, Cu, Mo 중 적어도 어느 하나를 이용하거나 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금을 이용할 수 있으며, 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전막을 이용할 수 있다. 상기 메쉬 패턴은 선폭을 매우 얇게 하면 그 투명 전극 상에 위치하여도, 개구율이 떨어지거나 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 터치 라우팅 배선(156)은 상기 제 1, 제 2 터치 패턴(152e, 154e)와 다른 층인 금속 성분의 제 2 브릿지(154b)와 동일층에 형성되거나 혹은 메쉬 패턴을 구비시 메쉬 배선의 터치 패턴과 동일층에 구비할 수 있다.
그리고, 구체적으로 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보면, 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154) 형성 후 완성된 터치 패드(TP) 내의 터치 패드 전극(170)은 표시 패드(DP) 내의 어레이 패드 전극과 나란히 위치함을 알 수 있다.
상기 터치 패드 전극(170)은 층간 절연막(114) 상에 데이터 라인과 동일층의 제 1 터치 패드 패턴(168)과, 봉지 스택(140) 상부에 위치한 상기 터치 라우팅 배선(156)에서 연장된 제 2 터치 패드 패턴(172) 및 제 1, 제 2 터치 패드 패턴(152e, 154e)와 동일층의 제 3 터치 패드 패턴(174)의 적층으로 이루어질 수 있다. 경우에 구비된 터치 패드 패턴의 일부는 생략되어 단일층 혹은 이중층으로 터치 패드 전극(170)이 이루어질 수도 있다.
또한, 도 5에 CA 영역으로 표시된 부위가 봉지 스택(140)이 배치되는 부위로, 도시된 예는 터치 패드(TP) 및 어레이 패드(DP)의 부위에 상기 봉지 스택(140)이 노출되며, 또한, 터치 센서(도 3의 TS)의 제 1, 제 2 터치 전극(152, 154)와 연결된 제 1 센싱 패턴(215)은 봉지 스택(140) 상부의 에지에서 노출되어 있으며, 제 1 전극(122)과 동일층의 제 2 센싱 패턴(232)은 봉지 스택(140) 외곽에서 노출되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 노출되어 있는 제 1, 제 2 센싱 패턴(215, 232)에 측정 기기의 양단을 연결하여 그 사이의 캐패시턴스를 측정한다.
상기 제 1 센싱 패턴(215)은 터치 전극(152, 154)에 연결되어 있고, 제 2 센싱 패턴(232)은 제 2 전극(126)과 전기적 연결을 갖는 것으로, 액티브 영역(AA)에서 서로 중첩되어 있기 때문에, 외곽에서 직접적인 측정 기기를 통해 상기 제 1 센싱 패턴(215)과 제 2 센싱 패턴(232) 사이의 캐패시턴스를 측정하여 상기 터치 센서(TS)와 상기 제 2 전극(126) 사이의 기생 캐패시턴스(Cp)를 검출할 수 있다.
도 7은 플렉서블 표시 장치에서 펜 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7과 같이, 플렉서블 표시 장치의 화면 크기가 6.4인치에서, 13.3 인치로 점차 커질수록 측정되는 기생 캐패시턴스 값은 점차 커지는 경향을 보인다. 이는 표시 장치 내 구비되는 배선 수의 증가로 저항이 커지는 것이 원인으로 파악된다.
터치 검출 인식의 오류를 방지하기 위해 대략 1nF 이하의 기생 캐패시턴스 값으로 관리하는 것을 목표로 하고 있다.
발광 소자의 캐소드 전극인 제 2 전극(126)과 봉지 스택(140) 상에 위치하는 터치 센서 내의 터치 전극(152, 154) 중 가장 두께를 차지하는 것이 봉지 스택(140) 내의 유기 봉지막(144)으로 제 2 전극(126)과 터치 전극(152, 154)간의 위치하는 유전체 중 상기 유기 봉지막(144)의 자체의 유전율(M1=2.8)이 상기 기생 캐패시턴스(Cp)를 결정하는데 가장 크게 좌우된다. 실험에서는 상기 유기 봉지막(144)의 유전율 2.8로 하였으며, 펜 터치를 적용하였을 때 각각 유기 봉지막(144)의 두께를 6.5㎛, 10㎛로 달리하며, 기생 캐패시턴스(Cp)의 변화를 검출한 것이다.
이 경우, 유기 봉지막(144)의 두께가 6.5㎛인 경우, 6.4인치 모델을 제외하고는 그보다 큰 크기에서는 기준 기생 캐패시턴스 값보다 크게 나타났다.
반면, 유기 봉지막(144)의 두께를 10㎛로 한 경우, 가장 큰 모델인 13.3인치의 경우를 제외하고는 보다 기준 기생 캐패시턴스 값 이하로 나타났다.
즉, 플렉서블 표시 장치라도 터치 인식 오류를 방지하기 위해서 봉지 스택 내 유기 봉지막의 두께가 10㎛이상으로 관리되어야 함을 알 수 있다.
도 8은 플렉서블 표시 장치에서 핑거 터치에 대해 각 인치별 기생 캐패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8과 같이, 플렉서블 표시 장치의 화면 크기가 6.4인치에서, 13.3 인치로 점차 커질수록 측정되는 기생 캐패시턴스 값은 점차 커지는 경향을 보인다. 이는 표시 장치 내 구비되는 배선 수의 증가로 저항이 커지는 것이 원인으로 파악된다.
앞에서 설명한 펜 터치와 마찬가지로, 터치 검출 인식의 오류를 방지하기 위해 대략 1nF 를 기준 기생 캐패시턴스의 값으로 하여 서로 다른 화면 크기를 갖는 표시 장치의 모델들에서 기생 캐패시턴스를 측정하였다.
각각 M1은 유전율 2.8인 재료로 유기 봉지막을 사용한 것이고, M2는 유전율 3.2인 재료를 유기 봉지막으로 사용하였으며, 핑거 터치시의 기생 캐패시턴스를 검출한 것이다.
이 경우, 유기 봉지막(144)의 두께가 10㎛으로 한 경우, 유전율인 작은 경우 보다 기생 캐패시턴스가 낮아지지만, 거의 전 모델에서 기준 기생 캐패시턴스 값보다 낮게 나타남을 확인할 수 있었다.
또한, 유기 봉지막(144)의 두께를 6.5㎛로 한 경우에도, 가장 큰 모델인 13.3인치의 경우를 제외하고는 보다 기준 기생 캐패시턴스 값 이하로 나타났다.
즉, 도 7과 도 8의 실험은 동일한 플렉서블 표시 장치라도 터치 인식의 오류가 펜 터치에서 좀 더 미세하게 관리되어야 함을 의미한다.
그리고, 봉지 스택 내 유기 봉지막의 두께를 두껍게 하고, 그 유전율 값을 저유전율로 할 때, 기생 캐패시턴스를 기준 값 이하로 낮추어 터치 인식의 오류를 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 표시 장치 및 이를 이용하여 불량 검출 방법은 도 1 내지 도 6의 구조에서, 외곽에서 노출되는 터치 전극과 일체형의 제 1 센싱 패턴(215) 및 제 2 전극(126)과의 전기적 연결을 제 2 센싱 패턴(232)에 직접 측정 기기를 통해 기생 캐패시턴스를 측정할 수 있어, 불량 검출이 용이하며, 모듈 공정의 적용 전에 표시 패널 단위에서의 불량 여부를 판별할 수 있다.
본 발명의 터치 센서를 구비한 표시 장치는 제 2 전극과 터치 센서간의 캐패시턴스를 액티브 영역의 구조의 변경없이 비표시 영역의 일측에서 검출할 수 있다.
그리고, 터치 센서의 터치 전극과 일체형의 제 1 센싱 패턴과 제 2 전극과 전기적 연결을 갖는 제 2 센싱 패턴을 비표시 영역의 일부에 구비하여, 검출 단자를 갖는 인쇄회로기판을 거치지 않고 불량 검출이 가능하다. 이는 표시 패널과 인쇄회로기판을 결합시킨 표시 모듈이 아닌 단위 패널 수준 혹은 각 단위 패널 단위로 커팅하지 않고 복수개의 단위 패널이 나뉘어지지 않은 상태의 원기판 상에서도 불량 검출이 가능함을 의미하고, 모듈 구성의 손실을 방지함으로써, 수율을 개선할 수 있다.
또한, 모듈 공정 후의 검출시에 대비하여, 본 발명의 표시 장치는 일차적으로 표시 패널 단위에서 불량 검출이 진행되어 있어, 표시 장치의 신뢰성이 개선된다. 즉, 구동부가 연결되지 않은 패널 단계에서 불량을 검출하여, 이상이 있는 패널의 사전 검출이 가능하다.
터치 센서와 제 2 전극 사이에 기생 캐패시턴스를 단위 패널의 비표시 영역에서 직접적으로 패턴 사이의 기기를 통해 측정하는 것으로, 정확도가 높고 불량 측정의 신뢰성이 개선될 수 있다.
등전위가 인가되는 제 2 전극의 패턴 안정성을 위해 제 2 전극 하측에, 다른 전극과 동일층에서 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속된 전극 패턴을 직접적으로 제 2 센싱 패턴으로 이용할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
111: 기판 112: 게이트 절연막
120: 발광 소자 122: 제 1 전극
124: 발광층 126: 제 2 전극
130: 박막 트랜지스터 140: 봉지 스택
142: 제 1 무기 봉지막 144: 유기 봉지막
146: 제 2 무기 봉지막 TS: 터치 센서
152, 154: 터치 전극 156: 터치 라우팅 배선
215: 제 1 센싱 패턴 222: 제 1 보조 센싱 패턴
232: 제2 센싱 패턴 236: 연결 금속
261: 유기막 262: 무기막
120: 발광 소자 122: 제 1 전극
124: 발광층 126: 제 2 전극
130: 박막 트랜지스터 140: 봉지 스택
142: 제 1 무기 봉지막 144: 유기 봉지막
146: 제 2 무기 봉지막 TS: 터치 센서
152, 154: 터치 전극 156: 터치 라우팅 배선
215: 제 1 센싱 패턴 222: 제 1 보조 센싱 패턴
232: 제2 센싱 패턴 236: 연결 금속
261: 유기막 262: 무기막
Claims (14)
- 복수개의 서브 화소를 갖는 액티브 영역과 상기 액티브 영역을 둘러싼 비표시 영역을 갖는 기판;
상기 서브 화소에 구비된 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터와 각각 접속된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 차례로 형성된 발광층 및 제 2 전극을 포함한 발광 소자;
상기 발광 소자를 덮는 적어도 하나의 유기 봉지막 및 적어도 하나의 무기 봉지막을 포함한 봉지 스택;
상기 봉지 스택 상에 상기 액티브 영역을 지나는 복수개의 터치 전극을 포함한 터치 센서; 및
비표시 영역에 위치하며 적어도 어느 하나가 상기 봉지 스택의 끝단부보다 외곽 방향으로 더 돌출된 제 1 센싱 패턴 및 제 2 센싱 패턴을 포함한 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 센싱 패턴은 상기 터치 전극들 중 적어도 어느 하나로부터 상기 비표시 영역으로 연장된 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 센싱 패턴은 상기 제 1 센싱 패턴 주변에 상기 제 1 전극과 동일층으로 이루어진 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 무기 봉지막이 상기 제 1 센싱 패턴과 제 2 센싱 패턴 사이에 개재된 표시 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제 2 센싱 패턴은 상기 무기 봉지막으로부터 노출된 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 센싱 패턴은 상기 제 2 전극과 접속된 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 비표시 영역에, 상기 박막 트랜지스터를 이루는 전극 중 적어도 하나와 동일층에 상기 제 2 센싱 패턴과 접속되는 연결 금속을 더 포함한 표시 장치. - 제 7항에 있어서,
상기 비표시 영역에 상기 액티브 영역을 둘러싸는 형상의 댐 패턴을 적어도 하나 포함한 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 액티브 영역과 상기 댐 패턴 사이에 터치 라우팅 배선을 더 포함한 표시 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 댐 패턴은 상기 연결 금속과 중첩한 표시 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 터치 센서를 보호하는 보호하는 보호막을 더 포함한 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 보호막은 상기 비표시 영역의 일부에서, 상기 제 1 센싱 패턴 및 제 2 센싱 패턴을 노출시키는 표시 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 보호막은 유기보호막과 무기 보호막을 포함하는 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 표시 장치를 마련하는 단계;
상기 제 1 센싱 패턴과 상기 비표시 영역에 위치한 상기 제 2 전극과의 연결부와의 사이의 캐패시턴스를 측정하여 상기 터치 센서와 상기 제 2 전극 사이의 기생 캐패시턴스를 검출하는 단계;
상기 기생 캐패시턴스를 소정 값과 비교하여 상기 표시 장치의 불량을 판단하는 단계를 포함하여 표시 장치의 불량 검출 방법.
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