KR20210086143A - 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210086143A
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electrodes
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이선희
김민주
원상혁
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 센서부에 지문 센서를 배치하여 제품 비용을 저감하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 액티브 영역에 배치되고 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이부, 디스플레이 상에 배치되고 복수의 픽셀을 밀봉하는 봉지부, 및 봉지부 상의 액티브 영역에 배치되는 터치 센서와 지문 센서를 포함하는 터치-지문 융합 센서부를 포함한다. 터치-지문 융합 센서부는 봉지부 상의 지문 센서 영역에 배치되는 복수의 제1 지문 센서 전극, 제1 지문 센서 전극 상의 제1 터치 절연층, 제1 터치 절연층 상의 지문 센서 영역에 복수의 제1 지문 센서 전극과 교차하는 구조로 배치되는 복수의 제2 지문 센서 전극, 제2 지문 센서 전극 상의 제2 터치 절연층, 및 제2 터치 절연층 상에 배치되는 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 포함한다. 제1 지문 센서 전극, 제2 지문 센서 전극, 제1 및 제2 터치 전극은 비발광 영역과 오버랩한다.

Description

터치 디스플레이 장치{TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치 센서부에 지문 센서를 배치하여 제품 비용을 저감하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이의 화면 상에서 사용자의 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰, 태블릿 등과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이 장치에 적용된다.
터치 센서는 터치 패널 형태로 제작되어 디스플레이 패널 상에 터치 패널을 부착하는 방식이 일반적이었으나, 디스플레이 장치의 단순화와 제조 비용 저감을 위해 디스플레이 패널 내에 터치 센서를 내장하는 방식으로 발전하고 있다.
터치 센서를 내장한 디스플레이 장치는 제품 비용을 저감하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 터치 센서부에 지문 센서를 배치하여 제품 비용을 저감하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 액티브 영역에 배치되고 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이부, 디스플레이 상에 배치되고 복수의 픽셀을 밀봉하는 봉지부, 및 봉지부 상의 액티브 영역에 배치되는 터치 센서와 지문 센서를 포함하는 터치-지문 융합 센서부를 포함한다. 터치-지문 융합 센서부는 봉지부 상의 지문 센서 영역에 배치되는 복수의 제1 지문 센서 전극, 제1 지문 센서 전극 상의 제1 터치 절연층, 제1 터치 절연층 상의 지문 센서 영역에 복수의 제1 지문 센서 전극과 교차하는 구조로 배치되는 복수의 제2 지문 센서 전극, 제2 지문 센서 전극 상의 제2 터치 절연층, 및 제2 터치 절연층 상에 배치되는 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 포함한다. 제1 지문 센서 전극, 제2 지문 센서 전극, 제1 및 제2 터치 전극은 비발광 영역과 오버랩한다.
터치-지문 융합 센서부는 터치 버퍼막 상에 배치되고, 제1 및 제2 터치 절연층을 관통하는 컨택홀을 통해 인접한 제1 터치 전극을 연결하는 제1 브릿지 전극과, 제2 터치 절연층 상에 배치되고 인접한 상기 제2 터치 전극들을 연결하는 제2 브릿지 전극을 더 포함하고, 제1 및 제2 브릿지 전극은 비발광 영역과 오버랩한다.
터치-지문 융합 센서부는 액티브 영역에서 복수의 제1 지문 센서 전극과 개별적으로 접속되고, 상기 비발광 영역을 따라 베젤 영역으로 연장되는 복수의 제1 지문 라우팅 라인과, 액티브 영영에서 복수의 제2 지문 센서 전극과 개별적으로 접속되고, 제1 지문 라우팅 라인과 오버랩하지 않는 비발광 영역을 따라 베젤 영역으로 연장되는 복수의 제2 라우팅 라인을 더 포함한다.
터치-지문 융합 센서부는 제1 및 제2 터치 절연층 중 어느 하나의 절연층 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 터치 전극과 절연되는 메쉬 타입의 더미 패턴을 더 포함하고, 제1 및 제2 터치 전극 각각은 링 패턴 구조를 갖는다. 더미 패턴은 제1 및 제2 터치 전극 각각의 링 패턴 내부에 비발광 영역과 오버랩하게 배치되며, 인접한 터치 전극의 내부 영역에 배치되는 인접한 더미 패턴과는 절연되게 배치된다.
더미 패턴은 제1 지문 센서 전극, 제2 지문 센서 전극, 제1 지문 라우팅 라인, 제2 지문 라우팅 라인과 오버랩없이 절연된다.
복수의 제1 지문 센서 전극은 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 등간격으로 배치되고, 복수의 제2 지문 센서 전극은 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 등간격으로 배치된다.
복수의 제1 지문 라우팅 라인 각각은 인접한 제1 지문 라우팅 라인과 액티브 영역에서 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 이격되면서 배치되고, 복수의 제2 지문 라우팅 라인 각각은 인접한 제2 지문 라우팅 라인과 액티브 영역에서 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 이격되면서 배치된다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치-지문 융합 센서부에 터치 센서의 더미 패턴 대신 지문 센서 전극을 배치함으로써 추가적인 지문 인식 센서 부품이 필요하지 않으므로 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있고 부품 비용을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 지문 센서 전극과 지문 라우팅 라인을 터치 전극의 터치 패턴과 같이 각 픽셀의 비발광 영역과 오버랩하게 배치함으로써 시인성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서의 확대 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서에서 도 4에 도시된 일점 쇄선 I-I'를 따른 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 센서에서 도 4에 도시된 일점 쇄선 III-III'를 따른 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널의 단면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서의 평면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서를 층별로 분리한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 터치 디스플레이 패널(10)과, 터치 디스플레이 패널(10)과 접속된 구동부(20, 30, 50)를 포함하는 회로 필름(40)을 구비한다.
터치 디스플레이 패널(10)은 영상 표시 및 터치 센싱 기능을 갖는 액티브 영역(AA)과, 액티브 영역(AA)의 외측부에 위치하는 베젤 영역(BZ)을 포함한다. 액티브 영역(AA)은 표시 영역이나 픽셀 매트릭스 영역 또는 터치 센싱 영역으로 표현될 수 있다. 베젤 영역(BZ)은 비액티브 영역이나 비표시 영역 또는 터치 비센싱 영역으로 표현될 수 있다. 터치 디스플레이 패널(10)은 영상 표시 기능을 갖는 디스플레이부(DP), 디스플레이부(DP) 상에 발광 소자층(200)을 밀봉하도록 배치되는 봉지부(Encapsulation layer)(300), 봉지부(300) 상에 배치되고 터치 센싱 기능 및 지문 센싱 기능을 갖는 터치-지문 융합 센서부(400)를 포함한다. 또한, 터치 디스플레이 패널(10)은 터치-지문 융합 센서부(400) 상에 부착되는 광학 필름(600), 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)(700), 커버 기판(800)을 더 포함할 수 있고, 보호 필름 등을 더 포함할 수 있다. 광학 필름(600)은 투과율 제어 필름 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 구동부(20), 터치 구동부(30), 지문 센서 구동부(50)가 실장된 회로 필름(40)은 이방성 도전 필름을 통해 패널(10)의 패드 영역과 접속된다. 디스플레이 구동부(20)는 디스플레이부(DP)를 구동한다. 터치 구동부(30)는 터치-지문 융합 센서부(400)의 터치 센서를 구동하고 터치 센서부를 통해 사용자의 터치를 센싱한다. 지문 센서 구동(50)는 터치-지문 융합 센서부(400)의 지문 센서를 구동하고 지문 센서를 통해 사용자의 지문을 센싱한다. 회로 필름(40)은 COF(Chip On Film), FPC(Flexible Printed Circuit), FFC(Flexible Flat Cable) 중 어느 하나일 수 있다.
디스플레이부(DP)는 복수의 TFT(Thin Film Transistor)를 포함하는 회로 소자층(100)과, 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 소자층(200)이 적층된 구조를 갖는 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 발광 소자는 픽셀별로 적색광, 녹색광, 청색광을 각각 방출하거나 백색광을 방출할 수 있다.
봉지부(300)는 회로 소자층(100) 상의 발광 소자층(200)을 밀봉하여 외부로부터의 수분 및 산소의 침투를 차단하고 파티클의 유입 및 유동을 차단하여 발광 소자층(200)을 보호한다.
터치-지문 융합 센서부(300)는 사용자의 터치를 커패시턴스 방식으로 센싱하는 터치 센서와, 사용자의 지문을 커패시턴스 방식으로 센싱하는 지문 센서를 포함한다.
터치 센서는 사용자의 터치에 의한 제1 및 제2 터치 전극 간의 커패시턴스 변화량이 반영된 신호를 터치 구동부(30)에 제공하는 뮤추얼 커패시턴스(Mutual Capacitance) 방식을 이용한다. 지문센서도 사용자의 지문에 의한 제1 및 제2 지문 센서 전극 간의 커패시턴스 변화량이 반영된 신호를 지문 구동부(50)에 제공하는 뮤추얼 커패시턴스 방식을 이용한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 터치 센서는 동일층에 서로 동일 간격으로 마주하여 커패시턴스를 형성하는 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2)을 포함하고, 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2) 각각은 마름모와 같은 다각형의 외곽부를 구성하는 링 패턴으로 구성될 수 있다. 상하로 인접한 제2 터치 전극(TE2)은 동일층에 형성되는 제2 브릿지 전극(BE2)을 통해 접속된다. 좌우로 인접한 제1 터치 전극(TE1)은 제2 브릿지 전극(BE2)과 교차하며 다른 층에 형성되는 제1 브릿지 전극(BE1)과, 컨택부(CT)를 통해 접속된다.
도 3을 참조하면, 각 터치 전극(TE1, TE2)의 링 패턴에 의해 둘러싸인 내측에는 시인성 개선을 위해 메쉬 형태의 더미 패턴(DM)이 배치될 수 있다. 더미 패턴(DM)은 터치 전극(TE1, TE2)과 다른 층에 배치되어 플로팅되고 터치 전극(TE1, TE2)과 절연될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 더미 패턴(DM) 대신 등간격으로 이격된 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)과, 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)과 교차하며 등간격으로 이격된 복수의 제2 지문 센서 전극(FE2)을 포함하는 지문 센서가, 터치 전극(TE1, TE2)과 다른 층에 배치될 수 있다. 지문 센서는 패널(10)의 표면에 위치하는 지문의 융선(ridge) 및 골(valley)에 따라 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1) 및 복수의 제2 지문 센서 전극(FE2) 간의 뮤추얼 커패시턴스(Mutual Capacitance)가 변화하는 신호를 지문 센서 구동부(50)에 제공한다.
메쉬 형태의 더미 패턴(DM)은 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE1)이 각각 배치되는 각 터치 전극 영역마다 분리되어 배치되므로, 인접한 터치 전극 내에 배치된 더미 패턴(DM)과 절연된다.
반면, 제1 지문 센서 전극(FE1)은 적어도 2개의 제1 터치 전극(TE1, TE2)이 배치되는 영역에 연장되어 배치될 수 있다. 제1 터치 전극(TE1) 내에 배치된 제1 지문 센서 전극(FE1)은 제1 방향으로 인접한 제2 터치 전극(TE2) 내에 배치되도록 연장된다. 제1 터치 전극(TE1) 내에 배치된 제2 지문 센서 전극(FE2)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 인접한 제2 터치 전극(TE2) 내에 배치되도록 연장된다.
도 5를 참조하면, 제1 브릿지 전극(BE1)을 포함하는 브릿지 전극층에 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)이 서로 평행하게 배치되고, 그 위에 제1 터치 절연층(420)이 배치된다. 제1 터치 절연층(420) 상에 복수의 제2 지문 센서 전극(FE2)이 서로 평행하고, 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)과 교차하는 구조로 배치되며, 그 위에 제2 터치 절연층(430)이 배치된다. 제2 터치 절연층(430) 상에 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2) 및 제2 브릿지 전극(BE2)이 배치된다.
터치-지문 융합 센서부에 구성되는 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2), 제1 및 제2 브릿지 전극(BE1, BE2), 더미 패턴(DM), 제1 및 제2 지문 센서 전극(FE1, FE2)는 모두 액티브 영역(AA)에 위치하는 픽셀들의 비발광 영역과 오버랩하므로 픽셀 개구율 저하를 방지한다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 센서 및 지문 센서에서 도 4에 도시된 일점 쇄선 I-I'를 따른 단면도이다. 도 7은 일 실시예에 따른 터치 센서에서 도 3에 도시된 일점 쇄선 III-III'를 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 봉지부(300) 상에 터치 버퍼층(410)과 제1 터치 절연층(420) 사이에 제1 브릿지 전극(BE1) 및 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)을 포함하는 브릿지 전극층이 배치된다. 제1 및 제2 터치 절연층(420, 430) 사이에 복수의 제2 지문 센서 전극(FE2)이 배치된다. 제2 터치 절연층(430) 및 터치 보호층(440) 사이에 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2), 제2 브릿지 전극(BE2)을 포함하는 센서 전극층이 배치된다. 한편, 더미 패턴(DM)은 도 7과 같이 터치 버퍼층(410) 상에 위치하는 브릿지 전극층에 배치될 수 있고, 이와 달리 제1 터치 절연층(420) 상에 위치하는 제2 지문 센서 전극(FE2)과 동일 층에 배치될 수 있다.
제1 지문 센서 전극들(FE1) 및 제2 지문 센서 전극들(FE2)은 더미 패턴(DM)과 오버랩하지 않게 배치될 수 있다. 다시 말하여, 제1 지문 센서 전극들(FE1) 및 제2 지문 센서 전극들(FE2)은 더미 패턴(DM)이 형성되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
제1 터치 전극(TE1)은 제1 및 제2 터치 절연층(420, 430)을 관통하는 컨택홀(431)에 의해 제1 브릿지 전극(BE1)과 접속하는 컨택부(CT)를 갖는다. 인접한 제1 터치 전극(TE1)은 컨택부(CT) 및 제1 브릿지 전극(BE1)을 통해 연결된다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 8를 참조하면, 디스플레이 장치는 복수의 TFT(120)를 포함하는 회로 소자층(100)과, 회로 소자층(100) 상에 배치된 복수의 발광 소자(210)를 포함하는 발광 소자층(200)과, 발광 소자층(200)을 밀봉하도록 회로 소자층(100) 상에 배치된 봉지부(300)와, 봉지부(300) 상에 배치된 터치 센서 및 지문 센서를 포함하는 터치-지문 융합 센서부(400)를 포함한다.
회로 소자층(100)은 베이스 기판(110) 상에 배치된 복수의 TFT(120)를 포함하고, 복수의 TFT(120)는 액티브 영역(AA)의 각 픽셀에 포함되며, 베젤 영역(BZ)에 배치되는 게이트 구동부 등과 같은 구동 회로를 더 구성할 수 있다. 회로 소자층(100)은 복수의 TFT(120)와 접속된 복수의 배선, 스토리지 커패시터 등을 더 포함하지만, 도 8에서는 각 픽셀에서 발광 소자(210)와 접속된 구동 TFT(120)를 대표적으로 나타낸다.
베이스 기판(110)은 플라스틱 기판 또는 유리 기판을 포함할 수 있다. 플라스틱 기판은 플렉서블 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판(110)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 중 적어도 어느 하나의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
베이스 기판(110)과 복수의 TFT(120) 사이에는 버퍼층(112)이 배치될 수 있다. 버퍼층(112)은 베이스 기판(110)을 통해 TFT(120)의 반도체층(122)에 수소와 같은 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 버퍼층(112)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 버퍼층(112)은 실리콘 산화물(SiOx)이나 알루미늄 산화물(Al2O3)과 같은 산화물계 절연 물질을 포함할 수 있다. 한편, 베이스 기판(110)과 버퍼층(112) 사이에는 이물질 유입을 차단할 수 있는 배리어층이 더 배치될 수 있다. 버퍼층(112), 배리어층은 액티브 영역(AA) 및 베젤 영역(BZ)에 배치된다.
복수의 TFT(120)는 반도체층(122), 게이트 절연층(114), 게이트 전극(124), 층간 절연층(116), 제1 전극(126) 및 제2 전극(128)을 포함하고, 제1 전극(126) 및 제2 전극(128) 중 어느 하나는 소스 전극으로, 다른 하나는 드레인 전극일 수 있다.
TFT(120)의 게이트 전극(124), 제1 전극(126) 및 제2 전극(128)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 네오듐(Nd), 텅스텐(W) 중 어느 하나의 금속 물질 또는 적어도 2개의 합금을 포함하는 단일층 구조 또는 복수층 구조로 형성될 수 있다.
반도체층(122)은 비정질 반도체 물질, 다결정 반도체 물질 및 산화물 반도체 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 한편, 각 픽셀(P)에 속하는 복수의 TFT 중 구동 TFT(120)은 다결정 반도체층을 포함하고, 다른 TFT들은 산화물 반도체층을 포함할 수 있다.
게이트 절연층(114), 층간 절연층(116) 각각은 산화물계 및 질화물계 절연 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단일층 또는 복수층 구조로 형성될 수 있다. 게이트 절연층(114), 층간 절연층(116)은 액티브 영역(AA) 및 베젤 영역(BZ)에 배치될 수 있다.
게이트 전극(124)은 반도체층(122)을 덮는 게이트 절연층(114) 상에서 반도체층(122)과 오버랩하도록 배치된다. 게이트 전극(124)을 덮는 층간 절연층(116) 상에 형성된 제1 전극(126) 및 제2 전극(128)은 층간 절연층(116) 및 게이트 절연층(114)에 형성된 컨택홀들(125, 127)을 통해 반도체층(122)과 접속된다.
버퍼층(112)과 반도체층(122) 사이에는 반도체층(122)과 오버랩하여 반도체층(122)에 외부광이 입사되는 것을 차단하는 광 차폐층이 더 배치될 수 있다. 광 차폐층은 도전 물질로 형성되어 반도체층(122)과 상하부에서 오버랩하는 이중 게이트 전극 중 하부 게이트 전극의 역할을 더 할 수 있다.
회로 소자층(100)은 TFT(120)를 커버하면서 발광 소자층(200)에 평탄 표면을 제공하는 평탄화층(118)을 더 포함하고, TFT(120)와 평탄화층(118) 사이에 적어도 하나의 절연층이 더 배치될 수 있다. 평탄화층(118)은 TFT(120)의 제2 전극(128)을 노출시키는 컨택홀(129)을 갖는다. 평탄화층(118)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있고, 그 유기 절연 물질은 상술한 유기 절연 물질들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 평탄화층(118)은 액티브 영역(AA)에 배치되고 액티브 영역(AA)과 인접한 베젤 영역(BZ1~BZ4)의 일부 영역으로 연장되어 배치될 수 있다. 또한, 패드 영역을 포함하는 하부 베젤 영역(BZ1~BZ4) 중 일부 영역(BZ4)이 벤딩되는 경우, 평탄화층(118)은 벤딩 베젤 영역에 배선들과 오버랩하도록 더 배치되어 배선들에 인가되는 벤딩 스트레스를 저감하고 단선 불량을 방지할 수 있다.
평탄화층(118) 상에 발광 소자(210), 뱅크(250)를 포함하는 발광 소자층(200)이 형성된다. 발광 소자층(200)은 뱅크(250) 상에 배치되는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 발광 소자층(200)은 액티브 영역(AA) 영역에 배치되고, 베젤 영역(BZ)의 일부 영역까지 뱅크(250)가 연장되어 배치될 수 있다.
발광 소자(210)는 TFT(120)와 접속된 제1 전극(220), 발광 스택(230), 제2 전극(240)을 포함한다. 제1 전극(220) 및 제2 전극(240) 중 어느 하나는 애노드 전극이고 다른 하나는 캐소드 전극일 수 있다. 제1 전극(220)은 각 픽셀(P)마다 독립적으로 분리 배치되고, 제2 전극(240)은 복수의 픽셀(P)에 공통으로 배치되고 뱅크(250) 및 스페이서의 표면을 따라 연결되는 공통 전극일 수 있다.
제1 전극(220)은 평탄화층(118) 상에 배치되고 그 평탄화층(118)을 관통하는 컨택홀(129)을 통해 TFT(120)의 제2 전극(128)과 접속된다. 제1 전극(220)은 반사율이 높은 복수의 도전층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(220)은 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄(Al)과 ITO(Indium Tin Oxide)의 적층 구조(ITO/Al/ITO), 또는 APC 및 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있다. APC는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu)의 합금이다.
제1 전극(220)이 형성된 평탄화층(118) 상에 제1 전극(220)을 노출하는 개구부를 갖고 제1 전극(220)의 단부를 덮는 뱅크(250)가 배치된다. 뱅크(250)의 개구부는 발광 영역으로 정의되고, 뱅크(250)가 배치되는 영역은 비발광 영역으로 정의될 수 있다. 발광 영역을 둘러싸는 뱅크(250)는 단일층 또는 이중층 구조로 형성될 수 있다. 뱅크(250) 상에는 뱅크(250)의 개구부 보다 넓은 개구부를 갖는 스페이서가 더 배치될 수 있다. 스페이서는 발광 스택(230) 중 발광층(234) 형성시 증착 마스크를 지지할 수 있다. 뱅크(250) 및 스페이서는 상술한 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 뱅크(250)는 차광 물질을 포함하여 인접한 픽셀간의 빛샘을 차단하고 외부광 반사를 억제할 수 있다.
발광 스택(230)은 정공 제어층(232), 발광층(234), 전자 제어층(236) 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성될 수 있다. 정공 제어층(232) 및 전자 제어층(236)은 복수의 픽셀(P)에 공통으로 형성되는 공통층이고, 발광층(234)은 각 픽셀(P)의 발광 영역에 독립적으로 형성될 수 있다. 정공 제어층(232)은 정공 주입층, 정공 수송층 중 적어도 정공 수송층을 포함할 수 있고, 전자 제어층(236)은 전자 수송층, 전자 주입층 중 적어도 전자 수송층을 포함할 수 있다. 발광층(234)은 적색광, 녹색광, 청색광 중 어느 하나를 생성할 수 있고 증착 마스크인 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask; FMM)의 개구부를 통해 해당 픽셀(P)의 발광 영역에 형성될 수 있다. 제1 전극(220)과 오버랩하는 발광층(234)은 뱅크(250)의 단부와 오버랩하게 배치될 수 있다.
한편, 발광 스택(230)은 전하 생성층을 사이에 두고 오버랩하는 복수의 발광 스택을 포함하여 백색광을 생성할 수 있고, 복수의 발광 스택은 복수의 픽셀(P)에 공통으로 형성된 공통층으로 형성될 수 있다. 발광 스택(230)으로부터의 백색광이 방출되는 광 경로 상에는 백색광을 이용하여 적색광, 녹색광, 청색광을 각각 방출하는 컬러 필터층이 더 배치될 수 있다. 컬러 필터층은 각 픽셀(P)의 발광 영역과 오버랩하는 컬러 필터와 비발광 영역과 오버랩하는 블랙 매트릭스를 포함하고, 터치-지문 융합 센서부(400)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 컬러 필터 및 블랙 매트릭스는 외부광을 흡수할 수 있으므로 외부광 반사율을 억제하고 외부 시인성을 향상시킬 수 있다.
제2 전극(240)은 발광 스택(230) 상에 배치되고 뱅크(250) 및 스페이서 상에도 배치되어 복수의 픽셀(P)에 공통으로 형성되는 공통 전극으로 불릴 수 있다. 제2 전극(240)은 광 투과율이 높은 도전 물질 또는 반투과 도전 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(240)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 제2 전극(240)은 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금과 같은 반투과 금속 물질로 형성될 수 있다. 제2 전극(240) 상에는 캡핑층(Cappig layer)이 더 배치되어 발광 소자(210)의 광 공진 및 발광 효율을 높일 수 있다. 제2 전극(240)은 액티브 영역(AA)의 전체 영역에 배치되고 베젤 영역(BZ)으로 연장되어 그 베젤 영역(BZ)에서 다른 층에 배치되는 전원 공급 배선과 접속될 수 있다.
회로 소자층(100) 상에 발광 소자층(200)을 밀봉하는 봉지부(300)가 배치되어 발광 소자층(200)으로 수분이나 산소의 침투를 방지하고 이물질의 유입이나 유동을 방지할 수 있다. 봉지부(300)는 n개(n은 2이상의 정수)의 무기 봉지층(310, 330)과, n-1개의 유기 봉지층(320)이 교번 배치된 적층 구조를 갖을 수 있다. 무기 봉지층(310, 330)은 외부로부터 수분이나 산소 침투를 방지할 수 있다. 유기 봉지층(320)은 이물질 유입이나 유동을 방지하고, 디스플레이 패널의 벤딩시 각 층들간의 응력을 완충시키는 역할을 할 수 있다.
봉지부(300)는 상하부 무기 봉지층(310, 330) 사이에 유기 봉지층(320)이 배치된 적층 구조를 갖는다. 복수의 무기 봉지층(310, 330)은 액티브 영역(AA)에 배치되고 베젤 영역(BZ)으로 연장 배치될 수 있다. 무기 봉지층(310, 330)은 유기 봉지층(320)의 상면, 하면 및 측면을 모두 감싸는 구조로 형성되고, 유기 봉지층(320)과 오버랩하지 않는 베젤 영역의 외곽부에서 서로 접촉한다.
복수의 무기 봉지층(310, 330)은 저온 공정이 가능한 무기 절연 물질로 형성되고, 유기 봉지층(320)은 저온 공정이 가능한 유기 절연 물질로 형성된다. 무기 절연 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 옥시질화물, 알루미늄 산화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 상술한 유기 절연 물질들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
터치-지문 융합 센서부(400)는 봉지부(300)의 상에 차례로 적층되는 터치 버퍼층(410), 브릿지 금속층, 제1 터치 절연층(420), 제2 지문 센서층, 제2 터치 절연층(430), 센서 금속층, 터치 보호층(440)을 포함한다. 터치 버퍼층(410)은 생략될 수 있다.
터치-지문 융합 센서부(400)를 구성하는 각 금속층은 내식성 및 내산성이 강하고 전도성이 좋은 불투명 금속 재질로 단층 또는 복층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 터치-지문 융합 센서부(400)의 각 금속층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 네오듐(Nd), 텅스텐(W) 및 이들의 합금을 적어도 하나 이상 포함하는 단층 또는 복층 구조로 형성될 수 있다. 터치-지문 융합 센서부(400)의 각 금속층은 Ti/Al/Ti, Mo/Al/Mo, MoTi/Cu/MoTi, 또는 Ti/Al/Mo와 같이 3개 금속층의 적층 구조로 형성될 수 있다.
터치 버퍼층(410), 제1 터치 절연층(420), 제2 터치 절연층(430), 터치 보호층(440)은 저온 공정이 가능한 절연 물질로 형성될 수 있다. 터치 버퍼층(410)과 제2 터치 절연층(430)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 센서 금속층을 보호하는 터치 보호층(440)은 평탄 표면을 제공하고 저온 공정이 가능한 아크릴계, 폴리이미드계, 실록산계 중 어느 하나인 광경화성 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
터치 버퍼층(410)과 제1 터치 절연층(420) 사이에 위치하는 브릿지 금속층은 액티브 영역 중 비발광 영역에 배치되는 복수의 브릿지 전극(BE1)과, 복수의 제1 지문 센서 전극(FE1)을 포함한다.
제1 및 제2 터치 절연층(420, 430) 사이에 위치하는 금속층은 액티브 영역 중 비발광 영역에 배치되는 복수의 제2 지문 센서 전극(FE2)을 포함한다.
제2 터치 절연층(430)과 터치 보호층(440) 사이에 위치하는 센서 금속층은 액티브 영역(AA) 중 비발광 영역에 배치되는 복수의 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2), 브릿지 전극(BE2)을 포함한다. 제1 터치 전극(TE1)은 제1 및 제2 터치 절연층(420, 430)을 관통하는 컨택홀(431)을 통해 제1 브릿지 전극(BE1)과 접속하는 컨택부(CT)를 갖는다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치-지문 융합 센서부의 평면도이다.
도 9를 참조하면, 터치-지문 융합 센서부는 액티브 영역(AA)에 제1 방향(X축 방향, 가로 방향)으로 배열되면서 전기적으로 연결된 복수의 제1 터치 전극들(TE1)이 접속되어 구성된 복수의 제1 터치 전극(TE1) 채널과, 제2 방향(Y축 방향, 세로 방향)으로 배열된 복수의 제2 터치 전극들(TE2)이 접속되어 구성된 복수의 제2 터치 전극(TE2) 채널을 포함한다.
각 제1 터치 전극(TE1) 채널에서 제1 방향(X)으로 배열된 제1 터치 전극들(TE1) 각각은 제1 브릿지 전극(BE1)을 통해 인접한 제1 터치 전극(TE1)과 접속된다. 각 제2 터치 전극 채널(TE2)에서 제2 방향(Y)으로 배열된 제2 터치 전극들(TE2) 각각은 제2 브릿지 전극(BE2)을 통해 인접한 제2 터치 전극(TE2)과 접속된다. 제1 터치 전극(TE1)은 송신(Tx) 전극으로, 제2 터치 전극(TE2)는 수신(Rx) 전극으로 불릴 수 있다. 제1 터치 전극 채널(TX1~TXn)은 송신 채널로, 제2 터치 전극 채널(RX1~RXm)은 수신 채널 또는 리드아웃 채널로 불릴 수 있다.
제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2) 각각은 사각 링 패턴으로 형성되고, 베젤 영역과 인접하게 위치하는 외곽 터치 전극(TE1, TE2)은 삼각 링 패턴으로 형성될 수 있다. 이외에도 터치 전극(TE1, TE2)은 다른 다양한 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
터치-지문 융합 센서부의 베젤 영역(BZ)에는 액티브 영역(AA)의 터치 전극들(TE1, TE2)과 채널별로 접속된 복수의 터치 라우팅 라인(TTX, TRX)가 배치될 수 있다.
액티브 영역(AA)에 배치된 복수의 제1 터치 전극(TE1) 채널의 일측단은 좌측 베젤 영역(BZ)에 배치된 복수의 제1 터치 라우팅 라인(TTX)과 접속되고, 복수의 제1 터치 라우팅 라인(TTX)은 좌측 베젤 영역(BZ) 및 하측 베젤 영역(BZ)을 경유하여 하측 베젤 영역에 배치된 터치 패드들(TPD)을 통해 터치 구동부(30)와 접속될 수 있다.
액티브 영역(AA)에 배치된 복수의 제2 터치 전극(TE2) 채널의 일측단은 상측 베젤 영역(BZ)에 배치된 제2 터치 라우팅 라인(TRX)과 접속되고, 제2 터치 라우팅 라인들(TRX)은 우측 베젤 영역(BZ) 및 하측 베젤 영역(BZ)을 경유하여 하측 베젤 영역에 배치된 터치 패드들(TPD)을 통해 터치 구동부(30)와 접속될 수 있다.
제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2) 각각의 내측 영역에는 메쉬 타입의 더미 패턴(DM)이 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2)과 절연되어 배치된다. 더미 패턴(DM)은 지문 센서 영역(FSA)에 배치되는 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18), 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28)과 오버랩하지 않게 배치된다. 더미 패턴(DM)은 액티브 영역(AA)에서 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18)과 개별적으로 접속되어 베젤 영역(BZ)으로 연장되는 복수의 제1 지문 라우팅 라인(FTX1~FTX8)과 오버랩하지 않는다. 더미 패턴(DM)은 액티브 영역(AA)에서 복수의 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28)과 개별적으로 접속되어 베젤 영역(BZ)으로 연장되는 복수의 제2 지문 라우팅 라인(FRX1~FRX8)과 오버랩하지 않는다.
지문 센서 영역(FSA)에는 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18)과, 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28)이 교차 구조로 배치된다. 지문 센서 영역(FSA)은 적어도 하나의 터치 전극 영역에 배치될 수 있고 복수의 터치 전극 영역으로 확장될 수 있다. 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18)은 지문 센서 영역(FSA)에서 픽셀의 비발광 영역과 오버랩하며, 적어도 한 픽셀의 발광 영역을 사이에 둔 등간격으로 배치될 수 있다. 복수의 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28)은 지문 센서 영역(FSA)에서 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18)와 교차하는 구조이고, 픽셀의 비발광 영역과 오버랩하며 적어도 한 픽셀의 발광 영역을 사이에 둔 등간격으로 배치될 수 있다.
액티브 영역(AA)에서 지문 센서 영역(FSA)의 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18)과 개별적으로 접속된 복수의 제1 지문 라우팅 라인(FTX1~FTX8)은 픽셀의 비발광 영역을 따라 배치되고 하부 베젤 영역(BZ)으로 연장되며, 하부 베젤 영역(BZ)에 배치된 제1 베젤 라우팅 라인들(FTX) 및 지문 패드들(FPD)과 개별적으로 접속된다. 복수의 제1 지문 라우팅 라인(FTX1~FTX8)은 적어도 한 픽셀의 발광 영역을 사이에 둔 등간격으로 배치될 수 있다. 액티브 영역(AA)에서 지문 센서 영역(FSA)의 복수의 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28)과 개별적으로 접속된 복수의 제2 지문 라우팅 라인(FRX1~FRX8)은 픽셀의 비발광 영역을 따라 배치되고 하부 베젤 영역(BZ)으로 연장되며, 하부 베젤 영역(BZ)에 배치된 제2 베젤 라우팅 라인들(FRX) 및 지문 패드들(FPD)과 개별적으로 접속된다. 복수의 제2 지문 라우팅 라인(FRX1~FRX8)은 적어도 한 픽셀의 발광 영역을 사이에 둔 등간격으로 배치될 수 있다.
액티브 영역(AA)에서 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2)과 다른 층에 배치되는 복수의 제1 지문 센서 전극(FE11~FE18), 제2 지문 센서 전극(FE21~FE28), 복수의 제1 지문 라우팅 라인(FTX1~FTX8)과, 복수의 제2 지문 라우팅 라인(FRX1~FRX8)은 더미 패턴(DM)이 형성되지 않은 비발광 영역에 배치된다.
한편, 지문 패드들(FPD) 사이에는 디스플레이부의 신호 라인들과 접속된 디스플레이 패드들(DPD)이 더 배치될 수 있다.
터치 패드들(TPD), 지문 패드들(FPD), 디스플레이 패드들(DPD)이 형성된 패드 영역에는 도 1에서 설명한 회로 필름(40)이 본딩됨으로써 회로 필름(40)에 실장된 터치 구동부(30), 지문 센서 구동부(50), 디스플레이 구동부(50)와 접속된다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치-지문 융합 센서부에 터치 센서의 더미 패턴 대신 지문 센서 전극을 배치함으로써 추가적인 지문 인식 센서 부품이 필요하지 않으므로 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있고 부품 비용을 저감할 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 지문 센서 전극과 지문 라우팅 라인을 터치 전극의 터치 패턴과 같이 각 픽셀의 비발광 영역과 오버랩하게 배치함으로써 시인성 저하를 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 터치 디스플레이 장치 DP: 디스플레이부
100: 회로 소자층 120: TFT
200: 발광 소자층 300: 봉지부
400: 터치-지문 융합 센서부 TE1, TE2: 터치 전극
BE1, BE2: 브릿지 전극 RL1, RL2: 터치 라우팅 라인
410: 터치 버퍼층 420: 제1 터치 절연층
430: 제2 터치 절연층 440: 터치 보호층
FE1, FE2: 지문 센서 전극 DM: 더미 패턴

Claims (8)

  1. 액티브 영역에 배치되고 발광 영역과 비발광 영역을 갖는 복수의 픽셀을 포함하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이 상에 배치되고 상기 복수의 픽셀을 밀봉하는 봉지부; 및
    상기 봉지부 상의 상기 액티브 영역에 배치되는 터치 센서와 지문 센서를 포함하는 터치-지문 융합 센서부를 포함하고,
    상기 터치-지문 융합 센서부는
    상기 봉지부 상의 지문 센서 영역에 배치되는 복수의 제1 지문 센서 전극,
    상기 제1 지문 센서 전극 상의 제1 터치 절연층,
    상기 제1 터치 절연층 상의 상기 지문 센서 영역에 상기 복수의 제1 지문 센서 전극과 교차하는 구조로 배치되는 복수의 제2 지문 센서 전극,
    제2 지문 센서 전극 상의 제2 터치 절연층, 및
    상기 제2 터치 절연층 상에 배치되는 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 포함하고,
    상기 제1 지문 센서 전극, 상기 제2 지문 센서 전극, 상기 제1 및 제2 터치 전극은 상기 비발광 영역과 오버랩하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치-지문 융합 센서부는
    상기 터치 버퍼막 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 터치 절연층을 관통하는 컨택홀을 통해 인접한 상기 제1 터치 전극을 연결하는 제1 브릿지 전극과,
    상기 제2 터치 절연층 상에 배치되고 인접한 상기 제2 터치 전극들을 연결하는 제2 브릿지 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 브릿지 전극은 상기 비발광 영역과 오버랩하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 액티브 영역에서 상기 복수의 제1 지문 센서 전극과 개별적으로 접속되고, 상기 비발광 영역을 따라 베젤 영역으로 연장되는 복수의 제1 지문 라우팅 라인과,
    상기 액티브 영영에서 상기 복수의 제2 지문 센서 전극과 개별적으로 접속되고, 상기 제1 지문 라우팅 라인과 오버랩하지 않는 비발광 영역을 따라 상기 베젤 영역으로 연장되는 복수의 제2 라우팅 라인을 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 터치-지문 융합 센서부는
    상기 제1 및 제2 터치 절연층 중 어느 하나의 절연층 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 터치 전극과 절연되는 메쉬 타입의 더미 패턴을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 전극 각각은 링 패턴 구조를 갖고,
    상기 더미 패턴은 상기 제1 및 제2 터치 전극 각각의 링 패턴 내부에 상기 비발광 영역과 오버랩하게 배치되며, 인접한 터치 전극의 내부 영역에 배치되는 인접한 더미 패턴과는 절연되는 터치 디스플레이 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 제1 지문 센서 전극, 상기 제2 지문 센서 전극, 상기 제1 지문 라우팅 라인, 상기 제2 지문 라우팅 라인과 오버랩없이 절연되는 터치 디스플레이 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 제1 지문 센서 전극은 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 등간격으로 배치되고,
    상기 복수의 제2 지문 센서 전극은 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 등간격으로 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 제1 지문 라우팅 라인 각각은 인접한 제1 지문 라우팅 라인과 상기 액티브 영역에서 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 이격되면서 배치되고,
    상기 복수의 제2 지문 라우팅 라인 각각은 인접한 제2 지문 라우팅 라인과 상기 액티브 영역에서 적어도 하나의 발광부를 사이에 두고 이격되면서 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제1 지문 센서 전극과 상기 복수의 제2 지문 센서 전극이 교차하는 상기 지문 센싱 영역은 상기 제1 및 제2 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극이 배치되는 영역보다 큰 크기를 갖는 터치 디스플레이 장치.
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