KR20210078931A - 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210078931A
KR20210078931A KR1020190170894A KR20190170894A KR20210078931A KR 20210078931 A KR20210078931 A KR 20210078931A KR 1020190170894 A KR1020190170894 A KR 1020190170894A KR 20190170894 A KR20190170894 A KR 20190170894A KR 20210078931 A KR20210078931 A KR 20210078931A
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신영섭
김병후
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 외부광의 반사를 방지할 수 있는 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 봉지 유닛 상에 배치되는 터치 전극들과 중첩되는 블랙층과, 블랙층의 적어도 일측에 배치되며 상기 발광 소자에서 생성되는 광에 의해 차광 또는 투과 모드로 구동되는 광가변층을 가지는 반사방지막을 구비함으로써 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있어 고가의 편광판을 제거할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치{TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 외부광의 반사를 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
터치 센서는 표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 즉, 터치 센서는 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환하며, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 센서는 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
최근에는 터치 센서를 이루는 터치 전극이 발광 소자 또는 액정 소자 등과 같은 표시 소자를 포함하는 표시 패널 상에 배치되는 터치 디스플레이 장치에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다.
그러나, 터치 디스플레이 장치의 상부에 터치 전극이 배치됨으로써, 터치 전극에 의해 외부광이 반사되므로 외부 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 편광판을 이용하게 되면 외부광 반사는 최소화할 수 있지만, 투과율이 저하될 뿐만 아니라, 고가의 편광판으로 인해 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 외부광의 반사를 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치 디스플레이 장치는 봉지 유닛 상에 배치되는 터치 전극들과 중첩되는 블랙층과, 블랙층의 적어도 일측에 배치되며 발광 소자에서 생성되는 광에 의해 차광 또는 투과 모드로 구동되는 광가변층을 가지는 반사방지막을 구비함으로써 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있어 고가의 편광판을 제거할 수 있다.
본 발명은 발광 소자에서 생성되는 광에 의해 차광 또는 투과 모드로 구동되는 광가변층을 가지는 반사방지막을 구비한다. 이러한 발광 소자의 발광(투과 모드)시, 광가변층의 투과도가 증가되므로, 발광 소자에서 생성된 내부광 중 중 정면으로 진행하는 내부광뿐만 아니라 광가변층으로 진행하는 내부광도 외부로 출사될 수 있다. 이에 따라, 측면 시야각에서의 휘도 감소 및 시야각에 따른 색좌표 변동을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 발광 소자의 비발광(차광 모드)시, 광가변층의 투과도가 감소되므로, 블랙층과 함께 광가변층은 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 별도의 광학 필름(예, 편광판)없이도 외부 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 고가의 편광판이 제거됨으로써 투과율, 휘도 및 수명이 향상되며 박형화 및 저소비전력을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 디스플레이 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에서 선"I-I'"를 따라 절취한 터치 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 반사 방지막의 제1 실시 예를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 반사 방지막의 제2 실시 예를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4에서 선"Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 터치 디스플레이장치를 나타내는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 반사 방지막을 구비하는 터치 디스플레이 장치의 다른 실시 예들을 나타내는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 터치 디스플레이 장치의 투과 모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 터치 디스플레이 장치의 차광 모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 커버기판을 구비하는 본 발명에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 기판(111) 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 서브 화소들(SP)과, 다수의 서브 화소들(SP) 상에 배치된 봉지 유닛(140)와, 봉지 유닛(140) 상에 배치된 상호 정전 용량(Cm)을 구비한다.
이 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 디스플레이 기간 동안 발광 소자(120)를 포함하는 다수의 서브 화소들(SP)을 통해 영상을 표시한다. 그리고, 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 터치 기간 동안 사용자의 터치에 의한 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm; 터치 센서)의 변화량 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 센싱한다.
이러한 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치의 액티브 영역에 배치되는 각 서브 화소(SP)들은 화소 구동 회로와, 화소 구동 회로와 접속되는 발광 소자(120)를 구비한다.
화소 구동 회로는 도 2에 도시된 바와 같이 스위칭 트랜지터(T1), 구동 트랜지스터(T2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 한편, 본 발명에서는 화소 구동 회로가 2개의 트랜지스터(T)와 1개의 커패시터(C)를 구비하는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 3개 이상의 트랜지스터(T)와 1개 이상의 커패시터(C)를 구비하는 3T1C구조 또는 3T2C구조의 화소 구동 회로를 이용할 수도 있다.
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)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류를 공급하여 발광 소자(120)가 발광을 유지하게 한다.
이를 위해, 구동 트랜지스터(T2)는 도 3에 도시된 바와 같이 버퍼층(112) 상에 배치되는 반도체층(134)과, 게이트 절연막(102)을 사이에 두고 반도체층(134)과 중첩되는 게이트 전극(132)과, 층간 절연막(114) 상에 형성되어 반도체층(134)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(136,138)을 구비한다.
반도체층(134)은 비정질 반도체 물질, 다결정 반도체 물질 및 산화물 반도체 물질 중 적어도 어느 하나로 형성된다. 이 반도체층(134)은 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역를 구비한다. 채널 영역은 게이트 절연막(102)을 사이에 두고 게이트 전극(132)과 중첩되어 소스 및 드레인 전극(136,138) 사이의 채널영역을 형성한다. 소스 영역은 층간 절연막(114)을 관통하는 소스 컨택홀을 통해 소스 전극(136)과 전기적으로 접속된다. 드레인 영역은 층간 절연막(114)을 관통하는 드레인 컨택홀을 통해 드레인 전극(138)과 전기적으로 접속된다.
게이트 전극(132)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이 게이트 전극(132)은 게이트 절연막(102)을 사이에 두고 반도체층(134)의 채널 영역과 중첩된다. 이 때, 게이트 절연막(102)은 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 전극(132)과 동일 선폭으로 형성되어 액티브층(134)의 측면을 노출시키도록 형성되거나, 게이트 전극(132)보다 넓은 선폭으로 형성되어 액티브층(134)의 측면을 덮도록 형성된다.
소스 및 드레인 전극(136,138)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 소스 전극(136)은 게이트 절연막(102) 및 층간 절연막(114)을 관통하거나 층간 절연막(114)만을 관통하는 소스 컨택홀을 통해 노출된 반도체층(134)의 소스 영역과 접속된다. 드레인 전극(138)은 소스 전극(136)과 마주하며, 게이트 절연막(102) 및 층간 절연막(114)을 관통하거나 층간 절연막(114)만을 관통하는 드레인 컨택홀을 통해 반도체층(134)의 드레인 영역과 접속된다.
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 구동 트랜지스터(T2) 상에 배치되는 보호막(108) 및 평탄화층(118)을 관통하는 화소 컨택홀(116)을 통해 노출된 구동 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(138)과 전기적으로 접속된다. 각 서브 화소의 애노드 전극(122)은 뱅크(128)에 의해 노출되도록 형성된다. 이러한 뱅크(128)는 인접한 서브 화소 간 광 간섭을 방지하도록 불투명 재질(예를 들어, 블랙)로 형성될 수도 있다. 이 경우, 뱅크(128)는 칼라 안료, 유기 블랙 및 카본 중 적어도 어느 하나로 이루어진 차광재질을 포함한다.
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 생성층을 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 필터에 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.
봉지 유닛(140)은 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자(120)로 외부의 수분이나 산소가 침투되는 것을 차단한다.
이를 위해, 봉지 유닛(140)은 적어도 1층의 무기 봉지층(142,146)과, 적어도 1층의 유기 봉지층(144)을 구비한다. 본 발명에서는 제1 무기 봉지층(142), 유기 봉지층(144) 및 제2 무기 봉지층(146)이 순차적으로 적층된 봉지 유닛(140)의 구조를 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 무기 봉지층(142)은 캐소드 전극(126)이 형성된 기판(111) 상에 형성된다. 제2 무기 봉지층(146)은 유기 봉지층(144)이 형성된 기판(111) 상에 형성되며, 제1 무기 봉지층(142)과 함께 유기 봉지층(144)의 상부면, 하부면 및 측면을 둘러싸도록 형성된다.
이 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)은 외부의 수분이나 산소가 발광 스택(124)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)은 저온 분위기에서 증착되므로, 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)의 증착 공정시 고온 분위기에 취약한 발광 스택(124)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)은 보호막(108)보다 두꺼운 두께로 형성되어 외부 충격에 취약하므로 벤딩 영역(BA)에 배치되지 않도록 형성된다.
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 제1 무기 봉지층(142)이 형성된 기판(111) 상에 PCL, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 비감광성 유기 절연 재질 또는 포토아크릴과 같은 감광성 유기 절연 재질로 형성된다. 이러한 유기 봉지층(144)은 비액티브 영역(NA)을 제외한 액티브 영역(AA)에 배치된다. 이 때, 댐(106)은 유기 봉지층(144)이 비액티브 영역(NA)으로 확산되는 것을 차단하도록 기판(111) 또는 보호막(108) 상에 배치된다.
이와 같은, 봉지 유닛(140)의 액티브 영역(AA)에는 터치 절연막(156)을 사이에 두고 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)이 교차되게 배치된다. 이 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 터치 절연막(156) 상에서 제1 방향인 Y 방향을 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 터치 절연막(156) 상에 배치되어 별도의 컨택홀 없이 제1 터치 전극(152e)과 전기적으로 접속된다. 이 제1 브릿지(152b)는 뱅크(128)와 중첩되도록 배치되므로 제1 브릿지(152b)에 의해 개구율이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
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 터치 절연막(156) 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.
제2 브릿지(154b)는 터치 버퍼층(148) 상에 형성되며 터치 절연막(156)을 관통하는 터치 컨택홀(150)을 통해 제2 터치 전극(154e)과 전기적으로 접속된다. 이 제2 브릿지(154b)는 제1 브릿지(152b)와 마찬가지로 뱅크(128)와 중첩되도록 배치되므로 제2 브릿지(154b)에 의해 개구율이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3에서는 제2 브릿지(154b)가 터치 버퍼층(148) 상에서 터치 버퍼층(148)과 접촉하는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b) 중 적어도 어느 하나가 터치 버퍼층(148) 상에서 터치 버퍼층(148)과 접촉하고, 제2 브릿지(154b)는 터치 절연막(156) 상에 배치될 수도 있다.
또한, 도 2에서는 제1 브릿지(152b), 제2 브릿지(154b), 제1 터치 전극(152e) 및 제2 터치 전극(154e)이 플레이트 형상으로 형성되는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 제1 브릿지(152b), 제2 브릿지(154b), 제1 터치 전극(152e) 및 제2 터치 전극(154e) 중 적어도 어느 하나는 도 4에 도시된 바와 같이 메쉬 형태로 형성된다. 메쉬 형태의 터치 전극들(152e,154e)은 각 서브 화소의 비발광 영역(NEA)에 배치되는 뱅크(128)와 대응되며, 메쉬 형태의 터치 전극들(152e,154e) 사이의 개구 영역은 각 서브 화소(SP)의 발광 영역과 대응된다. 터치 전극들(152e,154e)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막과, 그 투명 도전막의 상부 또는 하부에 메쉬 형태로 형성된 메쉬 금속막으로 이루어진다. 이외에도 터치 전극(152e,154e)은 투명 도전막없이 메쉬 금속막으로만 이루어질 수 있다. 여기서, 메쉬 금속막은 투명 도전막보다 전도성이 좋은 Ti, Al, Mo, MoTi, Cu, Ta 및 ITO 중 적어도 한 층의 도전층을 이용하여 메쉬 형태로 형성된다. 예를 들어, 메쉬 금속막은 Ti/Al/Ti, MoTi/Cu/MoTi 또는 Ti/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 자체의 저항과 커패시턴스가 감소되어 RC 시정수가 감소되어 터치 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 각각의 메쉬 금속막의 선폭이 매우 얇아 메쉬 금속막으로 인해 개구율 및 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 터치 전극(152e,154e)이 배치되는 액티브 영역(AA)의 적어도 일측에는 비액티브 영역(NA)이 배치된다.
비액티브 영역(NA)은 기판(111)을 구부리거나 접을 수 있는 벤딩 영역(BA)을 포함한다. 이 벤딩 영역(BA)에는 그 벤딩 영역(BA)이 쉽게 벤딩되도록 크랙 방지층(186)이 배치된다.
크랙 방지층(186)은 터치 보조 라인(108) 및 제1 패드 연결 전극(172) 상에 무기 절연막보다 변형률이 크며 내충격성이 강한 유기 절연 재질로 이루어진다. 예를 들어, 크랙 방지층(186)은 평탄화층(118) 및 뱅크(128) 중 적어도 어느 하나와 함께 형성되므로, 크랙 방지층(186)은 평탄화층(118) 및 뱅크(128) 중 적어도 어느 하나와 동일 재질로 동일 평면 상에 배치된다. 이 유기 절연 재질로 이루어진 크랙 방지층(186)은 무기 절연물질보다 변형률이 높아 기판(111)이 벤딩되면서 발생되는 벤딩 스트레스를 완화시킨다. 이에 따라, 크랙 방지층(186)은 벤딩 영역(BA)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있어 액티브 영역(AA)으로 크랙이 전파되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 비액티브 영역(NA)에는 데이터 라인(DL), 스캔 라인(SL), 저전압(VSS) 공급 라인 및 고전압(VDD) 공급 라인 중 적어도 어느 하나와 접속된 표시 패드(104)와, 라우팅 라인(160)과 접속되는 터치 패드(170)가 배치된다. 이 표시 패드(104) 및 터치 패드(170)는 기판(111)의 일측 및 타측 영역 중 적어도 어느 한 영역에 배치되는 비액티브 영역(NA)에 배치되거나, 터치 패드(170) 및 표시 패드(104)가 서로 다른 비액티브 영역(NA)에 배치될 수 있다. 한편, 터치 패드(170) 및 표시 패드(104)는 도 2의 구조에 한정되지 않고, 표시 장치의 설계사항에 따라 다양하게 변경 가능하다.
터치 패드(170) 및 표시 패드(104)는 발광 소자(120) 하부에 배치되는 절연막 상에 배치된다. 예를 들어, 터치 패드(170)는 표시 패드(104)와 함께 층간 절연막(114) 상에 배치된다. 이 터치 패드(170) 및 표시 패드(104)는 터치 보호막(158)에 의해 노출되도록 형성된다. 이에 따라, 터치 패드(170)는 터치 구동 회로(도시하지 않음)가 실장된 신호 전송 필름과 접속되며, 표시 패드(104)는 스캔 구동부 및 데이터 구동부 중 적어도 어느 하나가 실장된 신호 전송 필름과 접속된다. 한편, 터치 구동 회로는 데이터 구동부 및 타이밍 컨트롤러 중 어느 하나에 내장될 수도 있다.
이러한 터치 패드(170)는 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 패드 전극(172,174)으로 이루어진다.
제1 패드 전극(172)은 소스 및 드레인 전극(136,138)과 동일 재질로, 소스 및 드레인 전극(136,138)과 동일 평면 상에 배치될 수도 있다. 이 제1 패드 전극(172)으로부터 신장된 터치 보조 라인(108)은 터치 절연막(156) 및 터치 버퍼막(148)을 관통하는 제1 패드 컨택홀(178)을 통해 노출되어 라우팅 라인(160)과 접속된다. 여기서, 터치 보조 라인(108)은 벤딩 영역(BA)에서 지그재그 형태로 배치되거나, 중심이 빈 다수개의 다각형 구조, 원형 구조 또는 이들의 혼합 구조가 서로 연결되어 일렬로 배치된다. 이에 따라, 벤딩 영역(BA)의 곡률로 인한 외력에도 터치 보조 라인(108)의 손상을 최소화할 수 있다.
이러한 터치 보조 라인(108)과 접속된 라우팅 라인(160)은 터치 전극들(152e,154e) 각각으로부터 연장되어 봉지 유닛(140)의 측면을 따라 형성된다. 이 때, 라우팅 라인(160)은 적어도 하나의 댐(106)을 가로지르도록 배치된다. 라우팅 라인(160)는 터치 전극(152e,154e)과 동일 재질로 터치 절연막(156) 상에 형성된다. 이 라우팅 라인(160)의 적어도 일부는 반사 방지막(180)과 중첩됨으로써 라우팅 라인(160)에 의해 외부광이 반사되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 라우팅 라인(160) 중 액티브 영역(AA)과 인접한 라우팅 라인(160)의 시작단은 반사 방지막(180)과 중첩된다.
제2 패드 전극(174)은 라우팅 라인(160)과 동일 재질로, 터치 절연막(156) 상에 배치된다. 이 제2 패드 전극(174)은 터치 절연막(156) 및 터치 버퍼막(148)을 관통하는 제2 패드 컨택홀(176)을 통해 노출된 제1 패드 전극(162)과 접속된다. 제2 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 및 제1 패드 컨택홀(178)과 함께 형성된다. 즉, 제2 패드 컨택홀(176), 터치 컨택홀(150) 및 제1 패드 컨택홀(178)은 동일 마스크 공정으로 동시에 형성된다.
이러한 터치 패드(170)가 배치되는 비액티브 영역(NA)을 제외한 액티브 영역(AA)에는 터치 보호막(158)이 배치된다. 터치 보호막(158)은 터치 전극(152e,154e) 및 브릿지(152b,154b)를 포함하는 터치 센서를 덮도록 형성되어 터치 센서가 외부의 수분 등에 의해 부식되는 것을 방지한다. 이 터치 보호막(158)은 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 재질로 형성된다. 이러한 터치 보호막(158)은 기판(111) 상에 무기 절연 재질을 전면 증착된 후, 레이저 트리밍(Laser Trimming) 공정을 통해 비액티브 영역(NA)에 증착된 무기 절연 재질을 제거함으로써 액티브 영역(AA)에 선택적으로 배치된다. 즉, 터치 보호막(158)은 반사 방지막(180)이 형성된 후, 레이저 트리밍 공정에 의해 비액티브 영역(NA)에서 제거된다. 이 때, 반사 방지막(180)이 비액티브 영역(NA)에 형성되어 있다면, 비액티브 영역(NA)에 형성된 반사 방지막(180)도 레이저 트리밍 공정에 의해 제거되므로, 반사 방지막(180) 및 터치 보호막(158)은 비액티브 영역(NA)에 형성되지 않을 수도 있다.
이외에도 터치 보호막(158)은 별도의 마스크 공정을 통해 형성될 수도 있다.
터치 보호막(158) 상에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 반사 방지막(180)이 배치된다. 반사 방지막(180)은 액티브 영역(AA)에 배치되거나, 액티브 영역(AA)뿐만 아니라 비액티브 영역(NA)에도 배치될 수도 있다. 비액티브 영역(NA)에 배치되는 라우팅 라인(160) 및 터치 패드(170) 등은 베젤 등의 기구물 또는 반사 방지막(180)에 의해 차광될 수도 있다.
반사 방지막(180)은 발광 소자(120)의 발광 영역을 노출시키는 개구된 형태로 형성된다. 이러한 반사 방지막(180)은 블랙층(182)과, 광가변층(184)을 구비한다.
블랙층(182)은 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 각각보다 넓은 선폭으로 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 각각과 중첩되도록 형성된다. 이러한 블랙층(182)은 블랙 나노 입자, 바인더 및 감광제를 포함한다. 블랙 나노 입자로는 카본 블랙 계열, 금속 산화물 계열 및 유기 계열 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 금속 산화물 계열로는 TiNxOy 또는 CuMnFeOx가 이용되며, 유기 계열로는 Lactam Black 또는 Perylene Black이 이용된다.
광가변층(184)은 블랙층(182)과 발광 영역 사이에서 배치된다. 광가변층(184)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 서브 화소(SP)의 발광 영역과 동일한 형상으로 발광 영역을 둘러싸도록 배치되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 각 서브 화소(SP)의 발광 영역의 적어도 일측을 둘러싸도록 배치된다.
광가변층(184)은 도 6에 도시된 바와 같이 블랙층(182)의 선폭(W1)보다 작은 선폭(W2)으로 형성된다. 광가변층(184)의 선폭은 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 각각의 일측단과 뱅크(128)의 일측단 사이의 풀백(Pullback)거리(d) 이하로 형성된다. 이 때, 풀백거리(d)는 터치 디스플레이 장치를 사용하는 사용자의 최대 측면 시야각에 영향을 주지 않도록 설계되는 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 및 뱅크(128)의 배치 거리이다. 예를 들어, 풀백 거리(d)는 정면 시야각을 기준으로 측면 시야각이 커질수록 증가하며, 발광 스택(124)의 상부면으로부터 반사방지막(180)의 하부면까지의 거리인 셀갭(Cg)의 0.3~0.7배로 설정된다.
이러한 광가변층(184)의 선폭(W2)과 블랙층(182)의 선폭(W1)의 합은 블랙 수지로 형성되는 뱅크(128)의 폭과 동일하다.
광가변층(184)은 발광 소자(120)로부터 생성된 내부광(가시광)의 입사유무에 따라 광가변층(184) 내의 유기 분자 구조가 변해 투명도가 달라진다. 즉, 광가변층(184)은 발광 소자(120)로부터 생성된 내부광이 입사되지 않으면 불투명, 즉 블랙을 유지한다. 그리고, 광가변층(184)은 발광 소자(120)로부터 생성된 내부광이 입사되면 투명으로 가변된다.
광가변층(184)은 디아릴에텐 유도체(diarylethene derivatives), 디하이드로피리딘(dihydropyridine), 스피로피란 (spiropyran), 스피로나프톡사진 염료(spironaphthoxazine dye), 푸릴 풀기드 유도체(furyl fulgide derivatives) 및 아조벤젠 (azobenzene derivatives) 중 적어도 어느하나를 이용하여 단층 또는 다층 구조로 형성된다.
광가변층(184)은 도 6에 도시된 바와 같이 전 서브 화소(SP)에서 동일 재질로 형성되거나, 도 7a 또는 도 7b에 도시된 바와 같이 각 서브 화소(SP)별로 서로 다른 재질로 형성된다. 이러한 광가변층(184)은 블랙층(182)과 다른 재질로 형성되므로, 블랙층(182)의 헝성되기 전 또는 후에 형성된다.
도 6에 도시된 발광 소자(120)의 발광 스택(124)은 각 서브 화소(SP)별로 형성되어 각 서브 화소(SP)에 해당하는 컬러광을 생성한다. 즉, 적색(R) 서브 화소의 발광 소자(120)은 적색광을, 녹색(G) 서브 화소의 발광 소자(120)은 녹색광을, 청색(B) 서브 화소의 발광 소자(120)는 청색광을 생성한다. 이 때, 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장은 서로 다르므로, 광가변층(184)은 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장에 모두 반응하는 재질로 형성된다. 따라서, 광가변층(184)은 적색광, 녹색광 및 청색광 각각의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다.
도 7a에 도시된 발광 소자(120)의 발광 스택(124)은 도 5에 도시된 발광 소자(120)의 발광 스택과 마찬가지로 각 서브 화소에 해당하는 컬러광을 생성한다. 광가변층(184)은 각 서브 화소에서 생성되는 컬러광의 파장에 따라 서로 다른 재질로 형성된다. 따라서, 적색(R) 발광 스택(124)과 블랙층(182) 사이에 배치되는 적색광가변층(184r)은 녹색광 및 청색광에 반응하지 않고 적색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다. 녹색(R) 발광 스택(124)과 블랙층(182) 사이에 배치되는 녹색광가변층(184g)은 적색광 및 청색광에 반응하지 않고 녹색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다. 청색(B) 발광 스택(124)과 블랙층(182) 사이에 배치되는 청색광가변층(184b)은 적색광 및 녹색광에 반응하지 않고 청색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다.
도 7b에 도시된 발광 소자의 발광 스택(124)은 다수의 서브 화소들이 서로 공유하도록 동일 재질로 형성되어 백색광을 생성한다. 이러한 발광 소자(120)와 반사 방지막(180) 사이에는 컬러 필터(192)가 형성된다. 즉, 적색(R) 서브 화소(SP)의 발광 소자(120)와 반사 방지막(180) 사이에는 적색(R) 컬러 필터(192)가 형성되고, 녹색(G) 서브 화소(SP)의 발광 소자(120)와 반사 방지막(180) 사이에는 녹색(G) 컬러 필터(192)가 형성되고, 청색(B) 서브 화소(SP)의 발광 소자(120)와 반사 방지막(180) 사이에는 청색(B) 컬러 필터(192)가 형성된다. 이 때, 발광 소자(120)에서 생성된 백색광은 적색 컬러 필터(192)를 통과하여 적색광으로 변환되고, 발광 소자(120)에서 생성된 백색광은 녹색 컬러 필터(192)를 통과하여 녹색광으로 변환되고, 발광 소자(120)에서 생성된 백색광은 청색 컬러 필터(192)를 통과하여 청색광으로 변환된다. 이러한 적색광, 녹색광 및 청색광은 파장이 서로 다르므로, 광가변층(184)은 컬러광의 파장에 따라 재질을 선택한다. 따라서, 적색(R) 컬러 필터(192)와 중첩되는 적색광가변층(184r)은 녹색광 및 청색광에 반응하지 않고 적색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다. 녹색(R) 컬러 필터(192)와 중첩되는 서브 화소(SP)와 대응되는 녹색광가변층(184g)은 적색광 및 청색광에 반응하지 않고 녹색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다. 청색(B) 컬러 필터(192)와 중첩되는 청색광가변층(184b)은 적색광 및 녹색광에 반응하지 않고 청색광의 파장에 반응하여 투명으로 가변된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 광가변층(184)의 투과 모드를 설명하기 위한 도면이다.
발광 소자(120)의 구동(투과 모드)시, 발광 소자(120)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 내부광을 생성하게 되며, 그 내부광이 반사방지막(180)에 입사되면, 광가변층(184)의 투과도가 증가하게 되어 광가변층(184)은 투명으로 가변된다. 즉, 반사방지막(180)에서 광가변층(184)을 제외한 블랙층(182)만이 불투명하므로, 반사 방지막(180)의 불투명 영역의 폭이 좁아진다. 이에 따라, 발광 소자(120)에서 생성된 내부광 중 중 정면으로 진행하는 내부광뿐만 아니라 광가변층(184)으로 진행하는 내부광도 외부로 출사될 수 있다. 이에 따라, 측면 시야각에서의 휘도 감소 및 시야각에 따른 색좌표 변동을 최소화할 수 있다.
특히, 표 1에 도시된 바와 같이 반사 방지막(180)의 전체가 블랙 재질로 이루어진 비교예의 경우, 반사 방지막(180)에 의해 발광 영역의 차광 면적이 넓어져 측면 시야각에서 휘도가 감소한다. 이에 따라, 비교예의 경우, 정면 시야각(0도) 대비 측면 시야각(30도, 45도, 60도)에서 휘도 감소폭이 커진다.
반면에, 반사 방지막(180)이 광가변층(184)을 포함하는 실시예의 경우, 광가변층(184)에 의해 발광 영역의 차광 면적이 좁아져 비교예에 비해 측면 시야각에서 휘도 감소폭이 작아짐을 알 수 있다.
시야각 비교예 실시예
0도 0% 0%
30도 24.6% 0%
45도 37.5% 12.5%
60도 49.3% 23.5%
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 광가변층의 차광 모드를 설명하기 위한 도면이다.발광 소자(120)의 미구동(차광 모드)시, 발광 소자(120)는 내부광을 생성하지 않게 되므로, 광가변층(184)의 투과도는 감소되어 광가변층(184)은 불투명으로 가변된다. 즉, 반사방지막(180)에서 블랙층(182) 뿐만 아니라 광가변층(184)도 불투명하므로, 반사 방지막(180)의 전체 영역이 불투명해진다. 이에 따라, 블랙층(182)과 함께 광가변층(184)은 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있으므로, 고가의 편광판을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 고가의 편광판이 제거됨으로써 투과율 및 휘도를 향상시킬 수 있어 소비 전력이 감소되고 수명이 향상될 뿐만 아니라 발광 효율도 20%이상 향상된다.
특히, 표 2에 도시된 바와 같이 고가의 편광판을 사용하는 비교예의 경우, 외부광의 반사율이 4.9%인 반면에, 반사 방지막(180)이 광가변층(184)을 포함하는 실시예의 경우, 외부광의 반사율이 4.8%로서, 비교예에 비해 반사율이 낮아짐을 알 수 있다.
비교예 실시예
반사율 4.9% 4.8%
한편, 본 발명에 따른 블랙층(182) 및 광가변층(184)을 포함하는 반사방지막(180)이 형성된 기판(111)은 도 10에 도시된 바와 같이 접착 필름(188)을 통해 커버 기판(101)과 합착된다. 접착 필름(188)은 블랙층(184)과 커버 기판(101) 사이에 OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 OCR(Optically Clear Resin)로 형성된다. 접착 필름(188)과 반사 방지막(180) 사이에는 광학 필름(도시하지 않음)이 배치될 수도 있다. 광학 필름으로는 반투과 필름, 자외선 흡수 필름(LAF) 또는 휘도 향상 필름(OTF; Oled Transmittance Controllable Film) 등이 이용된다.
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 128 : 뱅크
140: 봉지 유닛 160 : 라우팅 라인
170 : 터치 패드 180 : 반사 방지막
182 : 블랙층 184 : 광가변층
192 : 컬러 필터

Claims (9)

  1. 기판 상에 배치되는 발광 소자와;
    상기 발광 소자 상에 배치되는 봉지 유닛과;
    상기 봉지 유닛 상에 배치되는 터치 전극들과;
    상기 터치 전극들 상에 배치되는 반사 방지막을 구비하며,
    상기 반사 방지막은
    상기 터치 전극들과 중첩되는 블랙층과;
    상기 블랙층의 적어도 일측에 배치되며 상기 발광 소자에서 생성되는 광에 의해 차광 또는 투과 모드로 구동되는 광가변층을 구비하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광가변층은
    상기 발광 소자에서 생성된 광이 입사되면 투과도가 증가하고,
    상기 발광 소자에서 생성된 광이 입사되지 않으면 투과도가 낮아지는 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광가변층의 폭은 상기 블랙층의 폭보다 좁은 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 애노드 전극을 노출시키는 뱅크를 더 구비하며,
    상기 광가변층의 폭 및 상기 블랙층의 폭의 합은 상기 뱅크의 폭과 동일한 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광가변층은 디아릴에텐 유도체(diarylethene derivatives), 디하이드로피리딘(dihydropyridine), 스피로피란 (spiropyran), 스피로나프톡사진 염료(spironaphthoxazine dye), 푸릴 풀기드 유도체(furyl fulgide derivatives) 및 아조벤젠 유도체(azobenzene derivatives) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 단층 또는 다층 구조로 형성되는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 적색광을 생성하는 적색 발광 스택을 포함하는 적색 발광 소자와, 녹색광을 생성하는 녹색 발광 스택을 포함하는 녹색 발광 소자와, 청색광을 생성하는 청색 발광 스택을 포함하는 청색 발광 소자를 구비하며,
    상기 광가변층은
    상기 적색 발광 스택과 상기 블랙층 사이에 배치되는 적색광가변층과;
    상기 녹색 발광 스택과 상기 블랙층 사이에 배치되는 녹색광가변층과;
    상기 청색 발광 스택과 상기 블랙층 사이에 배치되는 청색광가변층을 구비하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 전극과 상기 반사 방지막 사이에 배치되는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 더 구비하며,
    상기 광가변층은
    상기 적색 컬러 필터와 중첩되는 적색광가변층과;
    상기 녹색 컬러 필터와 중첩되는 녹색광가변층과;
    상기 청색 컬러 필터와 중첩되는 청색광가변층을 구비하는 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 전극과 접속되며 상기 봉지 유닛의 측면을 따라 배치되는 라우팅 라인을 더 구비하는 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 라우팅 라인의 적어도 일부는 상기 반사 방지막의 블랙층과 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
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