KR20220042888A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 표시 패널을 개시한다. 상기 표시 패널은, 제1 영역에 배치된 제1 픽셀들; 상기 제1 영역으로 둘러싸인 제2 영역에 배치된 제2 픽셀들; 상기 제1 영역에 배치된 제1 터치 감지부; 상기 제2 영역에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도로 배치된 제2 터치 감지부를 포함할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 또한 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치, 유기발광 디스플레이 장치, 또는 퀀텀닷 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 그 요구에 맞추어 활용되고 있다.
또한, 디스플레이 장치는, 사용자에게 보다 다양한 응용 기능을 제공하기 위하여, 터치센서 등을 이용한 입력 장치와, 카메라/근접센서 등의 광학 장치를 탑재하고 있다. 하지만 광학 장치와의 결합으로 인해, 디스플레이 장치의 디자인이 어려워지는 문제점이 있다. 특히, 카메라 및 근접센서 등은 빛의 출입을 위해 외부로 노출될 수밖에 없기 때문에, 표시 패널의 표시 영역이 줄어들 수 밖에 없는 문제점이 있다.
이에 따라, 종래에는, 디스플레이 장치는, 광학장치의 설치 및 노출을 위해 큰 베젤을 갖는 디자인으로 설계되거나, 표시 패널이 노치 형태로 잘려나가는 디자인으로 설계되거나, 광학장치가 표시 영역의 일부분에 홀 형태로 노출되는 디자인으로 설계되어왔다. 하지만, 카메라로 인하여 화면 크기가 여전히 제한되어 풀 스크린 디스플레이(Full-screen display)를 구현하기 어렵다.
풀 스크린 디스플레이를 구현하기 위하여, 표시 패널의 화면 내에 저해상도 픽셀들이 배치된 배치된 촬상 영역을 마련하고, 표시 패널의 아래에 촬상 영역과 대향하는 위치에 카메라 및/또는 각종 센서를 배치하는 방안이 제안되고 있다. 그러나 촬상 영역에 픽셀이 배치됨므로 인해 광 투과율이 낮아져 카메라 및/또는 각종 센서의 성능이 저하되는 문제가 있다. 그렇다고 촬상 영역에 일부 소자들을 생략하거나 줄여서 배치하면 각종 성능의 저하를 피하기 어렵다. 이에 본 명세서는 광학 장치를 향해 효과적으로 광을 투과시킬 수 있으면서도 기본 성능의 저하가 없는 표시 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 표시 패널을 개시한다. 상기 표시 패널은, 제1 영역에 배치된 제1 픽셀들; 상기 제1 영역으로 둘러싸인 제2 영역에 배치된 제2 픽셀들; 상기 제1 영역에 배치된 제1 터치 감지부; 상기 제2 영역에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도로 배치된 제2 터치 감지부를 포함할 수 있다. 상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상호 정전용량 방식의 터치 감지부이고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 터치 입력 시 발생하는 커패시턴스는 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 상기 제2 영역은 카메라 모듈과 중첩되고, 상기 제2 영역에 배치된 제2 픽셀들의 밀도는 상기 제1 영역에 배치된 제1 픽셀들의 밀도보다 낮을 수 있다. 상기 제2 영역은 상기 제2 픽셀들 사이에 배치된 투광 영역을 포함하고, 상기 투광 영역에는 상기 제2 터치 감지부가 배치되지 않을 수 있다.
상기 제1 픽셀들 및 제2 픽셀들 상부의 봉지 층을 더 포함하고, 상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상기 봉지 층의 상면에 배치될 수 있다.
상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는, 선(line) 형상을 갖는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 각각 포함하고, 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 및 제1 터치 전극의 선 폭보다 넓을 수 있다. 일 예로 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 상기 제1 터치 전극의 선 폭보다 1.2 내지 2배 넓을 수 있다. 다른 예로 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 3 마이크로미터(um) 내지 24 마이크로미터(um)일 수 있다.
상기 제2 터치 전극은, 제1 선 폭을 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 선 폭보다 넓은 제2 선 폭을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 터치 감지부는, 상기 제1 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치하고, 상기 제2 터치 감지부는, 상기 제2 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들은, 표시 영역 손실없이 광학 장치를 탑재한 표시 장치를 제공할 수 있다. 더 구체적으로, 본 명세서의 실시예들은, 촬상 영역에서 광 투과율을 높이면서도 터치 감지 성능의 저하를 억제할 수 있다. 이에 본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는 심미감과 기능성이 향상될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개념도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 표시 패널 및 광학 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 디스플레이 영역의 픽셀 배치를 보여 주는 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 촬상 영역의 픽셀과 투광 영역을 보여 주는 도면이고, 도 5는 도 4의 A 부분 확대도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 감지부를 나타낸 평면도이고, 도 7은 상기 터치 감지부의 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 디스플레이 영역의 터치 감지부를 나타낸 도면이고, 도 9a 및 9b는 촬상 영역의 터치 감지부를 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 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 언급된 '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. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 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. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개념도이고, 도 2는 상기 표시 장치에 포함된 표시 패널 및 광학 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 3은 디스플레이 영역의 픽셀 배치를 보여 주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)의 일 면은 전체가 표시 영역으로 구성될 수 있다. 표시 영역은 제1 영역(DA)과 제2 영역(CA)을 포함할 수 있다. 이때 제1 영역(DA)과 제2 영역(CA)은 모두 영상을 출력하지만 해상도가 상이할 수 있다. 예시적으로 제2 영역(CA)에 배치된 복수 개의 제2 픽셀의 해상도는 제1 영역(DA)에 배치된 복수 개의 제1 픽셀의 해상도보다 낮을 수 있다. 제2 영역(CA)에 배치된 복수 개의 제2 픽셀의 해상도가 낮아지는 만큼 제2 영역(CA)에 배치된 센서(41, 42)에 충분한 광량을 주입할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2 영역(CA)이 충분한 광 투과율을 갖거나 적절한 노이즈 보상 알고리즘이 구현될 수 있다면 제1 영역(DA)의 해상도와 제2 영역(CA)의 해상도는 동일할 수도 있다.
제2 영역(CA)은 센서(41, 42)가 배치된 영역일 수 있다. 제2 영역(CA)은 각종 센서와 중첩되는 영역이므로 영상의 대부분을 출력하는 제1 영역(DA)보다 면적이 작을 수 있다. 센서(41, 42)는 이미지 센서, 근접 센서, 조도 센서, 제스처 센서, 모션 센서, 지문 인식 센서 및 생체 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적으로 제1 센서(41)는 조도 센서일 수 있고 제2 센서(42)는 이미지 또는 동영상을 촬영하는 이미지 센서일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
제2 영역(CA)은 광의 입사가 필요한 위치에 배치될 수 있다. 예시적으로 제2 영역(CA)은 디스플레이 영역의 상단 좌측 또는 상단 우측에 배치될 수도 있고, 디스플레이 영역의 상단에 전체적으로 배치될 수도 있고, 그 폭은 다양하게 변형될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제2 영역(CA)은 디스플레이 영역의 중앙에 배치되거나 하단부에 배치될 수도 있다. 이하에서는 제1 영역(DA)은 디스플레이 영역으로 설명하고 제2 영역(CA)은 촬상 영역으로 지칭될 수 있다.
디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA)은 픽셀 데이터가 기입되는 픽셀들이 배치된 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 촬상 영역(CA)의 단위 면적당 픽셀 수(Pixels Per Inch, PPI)는 충분한 광 투과율을 확보하기 위하여 디스플레이 영역(DA)의 PPI 보다 낮을 수 있다.
디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA)이 모두 픽셀들을 포함하기 때문에 입력 영상은 디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA) 상에서 재현될 수 있다. 디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA)의 픽셀들 각각은 영상의 컬러 구현을 위하여 컬러가 다른 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 서브 픽셀들은 적색(Red, 이하 “R 서브 픽셀”이라 함), 녹색(Green, 이하 “G 서브 픽셀”이라 함), 및 청색(Blue, 이하 “B 서브 픽셀”이라 함)을 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나 픽셀들(P) 각각은 백색 서브 픽셀(이하 “W 서브 픽셀”이라 함)을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 픽셀 회로와, 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
표시 패널은 X 축 방향의 폭, Y축 방향의 길이, 그리고 Z축 방향의 두께를 갖는다. 표시 패널은 기판(10) 상에 배치된 회로 층(12)과, 상기 회로 층(12) 상에 배치된 발광소자 층(14)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자 층(14) 상에 편광 층(18)이 배치되고, 상기 편광 층(18) 위에 커버 글래스(20)가 배치될 수 있다.
상기 회로 층(12)은 데이터 라인들, 게이트 라인들, 전원 라인들 등의 배선들 및 그에 연결된 픽셀 회로, 게이트 라인들에 연결된 게이트 구동부 등을 포함할 수 있다. 상기 회로 층(12)은 TFT(Thin Film Transistor)로 구현된 트랜지스터와 커패시터 등의 회로 소자를 포함할 수 있다. 상기 회로 층(12)의 배선과 회로 소자들은 복수의 절연 층들과, 절연 층을 사이에 두고 분리된 둘 이상의 금속 층, 그리고 반도체 물질을 포함한 액티브 층으로 구현될 수 있다.
상기 발광소자 층(14)은 픽셀 회로에 의해 구동되는 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자는 유기발광 다이오드(OLED)로 구현될 수 있다. 상기 OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기물 층을 포함할 수 있다. 상기 유기물 층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 OLED의 애노드와 캐소드에 전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하여 발광층(EML)에서 가시광이 방출될 수 있다. 상기 발광소자 층(14)은 적색, 녹색 및 청색의 파장을 선택적으로 투과시키는 픽셀들 상에 배치되고, 컬러 필터 어레이를 더 포함할 수도 있다.
상기 발광소자 층(14)은 봉지 층(encapsulation layer)에 의해 덮일 수 있다. 상기 봉지 층은 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단하고, 유기막은 무기막의 표면을 평탄화할 수 있다. 유기막과 무기막이 여러 겹으로 적층되면, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로가 길어져 발광소자 층(14)에 영향을 주는 수분/산소의 침투가 효과적으로 차단될 수 있다.
상기 발광소자 층(14) 또는 상기 봉지 층 상에 편광 층(18)이 접착될 수 있다. 상기 편광 층(18)은 표시 장치의 야외 시인성을 개선할 수 있다. 상기 편광 층(18)은 표시 패널의 표면으로부터 반사되는 빛을 줄이고, 상기 회로 층(12)의 금속으로부터 반사되는 빛을 차단하여 픽셀들의 밝기를 향상시킬 수 있다. 상기 편광 층(18)은 선편광판(18)과 위상지연필름이 접합된 편광판(18) 또는 원편광판(18)으로 구현될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 표시 화면 아래에 배치된 광학 센서를 포함할 수 있다. 상기 광학 센서는 촬영 모드에서 외부 이미지를 촬상하여 사진 또는 동영상 이미지 데이터를 출력할 수 있다. 상기 광학 센서는 촬상 영역(CA)에 대응되어 그 아래에 위치할 수 있다. 이때 상기 광학 센서의 렌즈(30)는 촬상 영역(CA)과 대향할 수 있다. 외부 광은 촬상 영역(CA)을 통해 광학 센서의 렌즈에 입사되고, 렌즈(30)는 이미지 센서에 광을 집광할 수 있다. 한편. 광 투과율을 확보하기 위하여 촬상 영역(CA)의 해상도가 줄어든 경우에는, 촬상 영역(CA)에서 픽셀들의 휘도와 색좌표를 보상하기 위한 화질 보상 알고리즘이 적용될 수 있다.
본 명세서의 실시예들는 촬상 영역(CA)에도 픽셀들이 배치되기 때문에 광학 센서로 인한 표시 영역이 제한 없이 풀 스크린 디스플레이(Full-screen display)를 구현할 수 있다.
디스플레이 영역(DA)은 도 3의 예와 같이, 매트릭스 형태로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들 각각은 삼원색의 R, G, B 서브 픽셀이 하나의 픽셀로 구성된 리얼 타입 픽셀로 구현될 수 있다. 픽셀들 각각은 도면에서 생략된 W 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 또한, 서브 픽셀 렌더링 알고리즘을 이용하여 두 개의 서브 픽셀이 하나의 픽셀로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(PIX1)은 R 및 G 서브 픽셀들로 구성되고, 제2 픽셀(PIX2)은 B 및 G 서브 픽셀들로 구성될 수 있다. 픽셀들(PIX1, PIX2) 각각에서 부족한 컬러 표현은 이웃한 픽셀들 간에 해당 컬러 데이터들의 평균값으로 보상될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 촬상 영역을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 촬상 영역(CA)은 소정 거리(D1)만큼 이격된 픽셀 그룹(PG)과, 이웃한 픽셀 그룹(PG) 사이에 배치된 투광 영역(AG)을 포함할 수 있다. 상기 투광 영역(AG)은 픽셀들 사이에 배치될 수 있다. 이때 투광 영역(AG)을 통해 외부 광이 광학 센서의 렌즈로 더 많이 제공될 수 있다. 투광 영역(AG)의 형상은 원형으로 예시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 투광 영역(AG)은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태로 설계될 수 있다.
투광 영역(AG)은 최소한의 광 손실로 빛이 입사될 수 있도록 광 투과율이 높은 투명한 매질들을 포함할 수 있다. 일 예로 투광 영역(AG)은 금속 배선이나 픽셀들을 포함하지 않고 투명한 절연 재료들로 이루어질 수 있다. 이때, 픽셀의 배선(TS)들은 투광 영역(AG)의 외측에 배치될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 투광 영역(AG)내의 일부 영역에는 금속 전극 물질이 잔존할 수도 있다. 이와 같은 설계를 통해 투광 영역을 통해 센서에 입사하는 광량이 증가될 수 있으며, 촬상 영역(CA)의 광 투과율은 투광 영역(AG)이 클수록 높아질 수 있다.
픽셀 그룹(PG)은 하나 또는 두 개의 픽셀을 포함할 수 있다. 그리고 상기 픽셀들 각각은 두 개 내지 네 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 그룹 내의 1 픽셀은 R, G, B 서브 픽셀을 모두 포함하거나, 또는 R, G, B 중 두 개의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 구현예에 따라서 1 픽셀은 W 서브픽셀을 더 포함할 수도 있다.
투광 영역(AG) 간의 거리(D3)는 픽셀 그룹(PG) 간의 간격(pitch, D1) 보다 작을 수 있다. 서브 픽셀들 간의 간격(D2)은 픽셀 그룹(PG) 간의 간격(D1) 보다 작을 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 감지부를 나타낸 평면도이고, 도 7은 상기 터치 감지부의 단면도이다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 외부로부터의 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 감지부(TS)를 구비할 수 있다. 특히, 상기 표시 장치(100)는 디스플레이 영역(DA) 내부에 마련된 촬상 영역(CA)를 고려하여 설계된 터치 감지부(TS)를 포함할 수 있다. 상기 터치 감지부(TS)는 터치 전극(TE), 브릿지(BR), 라우팅 배선 등을 포함할 수 있다. 상기 터치 전극(TE)은, 면 전극, 선 전극 및/또는 그 것들의 혼합일 수 있다. 상기 터치 전극(TE)이 선(line) 전극일 경우, 상기 감지부는 전체적으로 메쉬(mesh) 형상을 이룰 수 있다.
일 예로, 상기 터치 감지부(TS)가 뮤추얼 정전 용량 방식일 경우, 터치 전극(TE)은 구동 전극(Tx)과 센싱 전극(Rx)으로 구분될 수 있다. 구동 전극(Tx)은 복수의 채널을 가지며 각각의 채널은 비화소 영역에서 채널 별로 라우팅될 수 있다. 센싱 전극(Rx)은 복수의 채널을 가지며 각각의 채널은 비화소 영역에서 채널 별로 라우팅될 수 있다. 구동 전극(Tx)과 센싱 전극(Rx)이 교차하는 영역에는 브릿지(BR)가 형성될 수 있다.
상기 터치 감지부(TS)는 별개의 패널로 구비되거나, 또는 봉지 층(16) 상에 직접 형성될 수 있다. 또는, 터치 버퍼층(171)이 봉지 층(16) 상에 마련되고, 그 위에 터치 전극(TE) 및 브릿지(BR)가 배치될 수 있다. 터치 버퍼층(171)은 무기 절연막으로 형성될 수 있다. 터치 전극(TE)은, 알루미늄(Al), 티나늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 내식성 및 내산성이 강하고 전도성이 좋은 금속을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 터치 전극(TE) 상에는 터치 보호막(172)이 배치될 수 있다. 상기 터치 보호막(172)은 유기 절연막 또는 무기 절연막으로 형성될 수 있다.
터치 전극(TE)은 촬상 영역(CA)에도 배치될 수 있다. 만약 촬상 영역(CA)에 터치 전극(TE)이 배치되지 않는다면, 상호 정전용량 형성에 문제가 발생되어 그 부분에서는 터치 정확도가 저감된다. 반대로 촬상 영역(CA)에 터치 전극(TE)이 촘촘히 배치된다면, 터치 정확도는 보장되지만 광학 센서(30)에서 입사되는 광량이 줄어들 수 있다. 이에 본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 도 7과 같이 촬상 영역(CA)에서의 터치 전극(TE)의 간격(pitch)는 디스플레이 영역(DA) 보다 상대적으로 더 낮게 구성될 수 있다. 예를 들면, 촬상 영역(CA)의 터치 전극(TE)의 피치는 디스플레이 영역(DA)의 터치 전극(TE)의 피치보다 2배 낮을 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 디스플레이 영역의 터치 감지부를 나타낸 도면이고, 도 9a 및 9b는 촬상 영역의 터치 감지부를 나타낸 도면이다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 형태로 배치된 터치 감지부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 표시 장치는 표시 영역 곳곳의 특성을 고려하여 배치된 터치 감지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 표시 패널은 제1 영역(예: 디스플레이 영역(DA))에 배치된 제1 터치 감지부; 제2 영역(예: 촬상 영역(CA)에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도(또는 피치)로 배치된 제2 터치 감지부를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 영역(DA)에는 제1 픽셀들이 배치되고, 상기 제1 영역(DA)으로 둘러싸인 제2 영역(CA)에는 제2 픽셀들이 배치된다. 터치 감지부의 배치 밀도와 마찬가지로, 상기 제2 영역(CA)에 배치된 제2 픽셀들의 밀도는 상기 제1 영역(DA)에 배치된 제1 픽셀들의 밀도보다 낮을 수 있다. 이와 같은 배치에서 상기 제2 영역(CA)은 광 투과율이 상기 제1 영역(DA)보다 높으므로, 광학 센서(예: 카메라 모듈)는 상기 제2 영역(CA)과 중첩(대응)될 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 패널의 단면 구조는 도 8b 및/또는 9b와 같다. 단 상기 표시 패널의 구조는 이에 한정되지 않는다. 상기 표시 패널은 회로 층(12), 발광소자 층(14), 봉지 층(16), 터치 감지부(), 편광 층(18) 커버 층(20) 등이 기판(10) 상에 적층된 구조일 수 있다. 기판(10)은 제1 PI 기판 및 제2 PI 기판 및 그 사이에 배치된 무기막(IPD)을 포함할 수 있다. 상기 무기막(IPD)은 제2 기판 하부로부터의 수분 침투를 차단할 수 있다.
회로 층(12)은 데이터 라인들, 게이트 라인들, 전원 라인들 등의 배선들 및 그에 연결된 픽셀 회로, 게이트 라인들에 연결된 게이트 구동부 등을 포함할 수 있다. 상기 회로 층(12)은 TFT(Thin Film Transistor)로 구현된 트랜지스터와 커패시터 등의 회로 소자를 포함할 수 있다. 상기 회로 층(12)의 배선과 회로 소자들은 복수의 절연 층들과, 절연 층을 사이에 두고 분리된 금속 층, 그리고 반도체 물질을 포함한 액티브 층으로 구현될 수 있다. 상기 회로 층(12)의 상부는 평탄화 층으로 덮이고, 평탄화 층에 마련된 홀(hole)을 통해 회로 소자(예: TFT)와 발광소자 층의 발광 소자(예: OLDE)가 연결될 수 있다.
발광소자 층(14)은 픽셀 회로에 의해 구동되는 발광 소자(예: OLDE)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자는 애노드 전극, 캐소드 전극(146) 및 두 전극 사이의 유기물 층(144)으로 구현될 수 있다. 상기 발광 소자의 애노드 전극은 평탄화 층 상에 형성될 수 있다. 상기 애노드 전극은 투명 또는 반투명 전극 물질로 이루어질 수 있다. 상기 애노드 전극은 평탄화 층을 관통하는 컨택 홀을 통해 스위치 소자 또는 구동 소자로 이용되는 TFT의 전극에 연결될 수 있다. 상기 애노드 전극은 각 서브 픽셀 별로 형성(패터닝)된다.
애노드 상부의 발광 영역을 제외한 부분은 뱅크(148)로 덮인다. 이때 상기 뱅크(148)는 애노드 전극의 일부를 덮을 수도 있다. 하지만, 필요에 따라서는 도 9b와 같이 발광 소자가 배치되지 않은 영역에 뱅크(148)가 없을 수 있다. 이러한 구조는 투광 영역(AG)의 광 투과도를 더 향상시키기 위해 선택될 수 있다.
상술한 대로, 상기 뱅크(148)는 발광 영역(또는 개구 영역)을 정의하는 패턴으로서, 픽셀 사이의 경계를 정하는 픽셀 정의막으로 기능한다. 상기 뱅크(148) 상에는 스페이서(spacer)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서는 유기 화합물(144)의 증착 공정에서 FMM(Fine Metal Mask)가 애노드 전극과 접촉되지 않도록 FMM과 애노드 전극 사이의 갭(gap)을 확보할 수 있다. 상기 뱅크(148)와 스페이서는 동일한 유기 절연 재료로 일체화될 수 있다.
상기 뱅크에 의해 정의된 각 픽셀들의 발광 영역에는 유기물 층(144)이 형성될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제2 전극층인 캐소드 전극(146)은 뱅크, 스페이서 및 유기물 층(144)을 덮도록 표시 패널의 전면에 형성될 수 있다. 상기 캐소드 전극(146)은 그 하부의 금속 층들 중 어느 하나로 형성된 기저 전원(VSS) 라인에 연결될 수 있다.
캡핑 층이 상기 캐소드 전극(146)을 덮을 수 있다. 상기 캡핑 층은 캐소드 전극(146)을 무기 절연재료로 형성되어 공기(air)와 캡핑 층 상에 도포되는 유기 절연재료의 아웃 개싱(out gassing)의 침투를 차단하여 캐소드 전극(146)을 보호할 수 있다.
상기 캐소드 전극 또는 캡핑 층 위에는 봉지 층(16)이 위치할 수 있다. 상기 봉지 층(16)은 제1 무기막(161), 유기막(162), 제2 무기막(163)이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 이때 상기 제1 무기막(161)이 캡핑 층을 덮고, 상기 제1 무기막(161) 상에 유기막(162)이 형성될 수 있다. 유기막(162)은 유기 절연 재료를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 무기막(163)이 유기막(162) 상에 형성될 수 있다.
편광 층(18)은 상기 봉지 층(16) 상에 배치되어 표시 장치의 야외 시인성을 개선할 수 있다. 편광 층(18)은 표시 패널의 표면으로부터 반사되는 빛을 줄이고, 상기 회로 층(12)의 금속으로부터 반사되는 빛을 차단하여 픽셀들의 밝기를 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치에 적용되는 터치 감지부는 표시 패널에 일체화 될 수 있다. 일 예로서 상기 표시 패널은 상기 제1 픽셀들 및 제2 픽셀들 상부의 봉지 층(16)을 더 포함하고, 상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상기 봉지 층(16)의 상면에 배치될 수 있다. 즉, 도 8b와 같이 상기 제1 터치 감지부에 포함된 제1 터치 전극(TE1)은 봉지 층(16) 상면에 직접 배치될 수 있다. 마찬가지로 도 9b와 같이 상기 제2 터치 감지부에 포함된 제2 터치 전극(TE2)은 봉지 층(16) 상면에 직접 배치될 수 있다. 이때 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)은 절연 및/또는 접착력 강화를 위해 버퍼 층(171) 상에 형성될 수도 있다. 상기 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)은 유기 절연막 또는 무기 절연막으로 이루어진 터치 보호막(172)에 덮일 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 패널의 평면 구조는 도 8a 및/또는 9a와 같다. 다만 상기 표시 패널의 평면 구조는 이에 한정되지 않는다. 상기 표시 패널은 영역 별로 상이한 터치 감지부 배치 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 표시 패널은 디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA)에 터치 감지부를 서로 다르게 배치할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 촬상 영역(CA)은 기판 하부의 광학 센서로 최대한의 입사 광을 제공하여야 하므로, 배치 밀도를 디스플레이 영역(DA)에 비해 줄인다. 즉, 터치 전극 사이의 간격을 더 멀게 배치하는 설계를 채택한다. 본 발명의 발명자들은, 이러한 차등 설계를 통해 촬상 영역의 투과율을 확보할 수는 있지만, 트레이드 오프(trade-off)로 터치 전극간의 커패시턴스가 감소되어 터치 감지 성능이 저하되는 문제점을 인식하였다. 이에 발명자들은 촬상 영역의 투과율이 증진하면서도 터치 감지 성능을 균일하게 확보하는 구조를 고안하였다. 상기 구조는, 디스플레이 영역(DA)과 촬상 영역(CA)에 배치되는 터치 전극 형상을 서로 다르게 구비함으로써 구현될 수 있다.
일 실시예로서, 제1 영역(DA)에 배치된 제1 터치 감지부 및 제2 영역(CA)에 배치된 제2 터치 감지부는 상호 정전용량 방식의 터치 감지부이고, 상기 제1 영역(DA)과 상기 제2 영역(CA)에 터치 입력 시 발생하는 커패시턴스는 실질적으로 서로 동일하게 구현된다.
구체적으로, 제1 영역(DA)에 배치된 상기 제1 터치 감지부 및 제2 영역(CA)에 배치된 제2 터치 감지부는, 선(line) 형상을 갖는 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)을 각각 포함하고, 상기 제2 터치 전극(TE2)의 선 폭(W2)은 및 제1 터치 전극(TE1)의 선 폭(W1)보다 넓을 수 있다. 이는 커패시턴스는 전극의 단면적에 비례하고 전극간의 거리에 반비례하는 원리를 이용한 것으로서, 제2 영역(CA)에 전극들이 서로 멀리 떨어져서 배치됨으로 인해 줄어든 커패시턴스를 전극들의 단면적을 늘려서 보상하는 것이다.
상기 제2 터치 전극(TE2)의 선 폭(W2)은 상기 제1 터치 전극(TE1)의 선 폭(W1)보다 1.2 내지 2배 넓을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 터치 전극(TE2)의 선 폭은 3 마이크로미터(um) 내지 24 마이크로미터(um)일 수 있다.
상기 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)을 각 영역 전체적으로 메쉬(mesh) 형태로 배열될 수 있다. 상기 제1 터치 감지부(전극)는, 상기 제1 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치하고, 마찬가지로 상기 제2 터치 감지부(전극)는, 상기 제2 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치할 수 있다. 이는 터치 감지부(전극)이 발광 영역을 가리는 것을 방지하기 위함이다.
상기 제2 영역(CA)은 상기 제2 픽셀들 사이에 배치된 투광 영역을 포함할 수 있는데, 상기 투과 영역은 제2 영역(CA)의 광 투과율을 높이기 위해 마련된 영역이다. 상기 투광 영역에는 상기 제2 터치 감지부가 배치되지 않을 수 있다. 캐소드 전극은 상기 투광 영역과 대응되는 개구부(opening)를 가질 수 있다. 이러한 개구부는 뱅크(148) 상에 캐소드 전극(146)을 형성한 후 캐소드 전극(146)과 뱅크(148)를 한번에 식각하여 형성할 수 있지만, 캐소드 전극에 개구부를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예시적으로 캐소드 전극을 형성한 후 식각 공정을 이용하여 캐소드 전극에 개구부를 형성할 수도 있고, 기판(10)의 하부에서 IR 레이저를 이용하여 캐소드 전극을 제거할 수도 있다.
도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 터치 전극의 형상을 보여주는 도면이다.
도 10과 같이 촬상 영역(CA)에 배치된 제2 터치 전극(TE2)은, 제1 선 폭(X)을 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 선 폭(X)보다 넓은 제2 선 폭(5X)을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 선 폭(X)은 디스플레이 영역(DA)에 배치된 제1 터치 전극(TE1)의 선 폭과 같거나 더 클 수 있다. 그리고 상기 제2 선 폭(5X)은 제1 선 폭(X)의 5배 이하의 폭을 가질 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는, 상술된 구성을 통해 광학 센서에 충분한 광량이 유입되므로 품질이 향상되고, 촬상된 이미지 데이터의 노이즈도 줄어들 수 있다. 더불어 본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는, 촬상 영역의 터치 감지 성능도 균일하게 유지할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는, 다음과 같이 설명될 수 있다. 상기 표시 장치는, 제1 면 및 상기 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 기판; 상기 제1 면 상의 제1 영역에 배치된 복수 개의 제1 발광 소자; 상기 제1 영역으로 둘러싸인 제2 영역에 배치된 복수 개의 제2 발광 소자; 상기 제1 영역에 배치된 제1 터치 감지부; 상기 제2 영역에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도로 배치된 제2 터치 감지부; 상기 기판의 제2 면 하부에 배치된 광학 센서를 포함한다. 상기 제2 영역은 상기 복수 개의 제2 발광 소자 사이의 투광 영역이 배치되고, 상기 투광 영역에는 상기 제2 터치 감지부가 배치되지 않을 수 있다. 상기 제2 영역에 배치된 제2 발광 소자의 밀도는 상기 제1 영역에 배치된 제1 발광 소자의 밀도보다 낮을 수 있다.
상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자 상부의 봉지 층을 더 포함하고, 상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상기 봉지 층의 상면에 배치될 수 있다. 또한 상기 제1 터치 감지부는, 상기 복수 개의 제1 발광 소자 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치하고, 상기 제2 터치 감지부는, 상기 복수 개의 제2 발광 소자 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치할 수 있다.
상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는, 선(line) 형상을 갖는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 각각 포함하고, 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 및 제1 터치 전극의 선 폭보다 넓을 수 있다. 일 예로, 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 상기 제1 터치 전극의 선 폭보다 1.2 내지 2배 넓을 수 있다. 이때 상기 제2 터치 전극의 선 폭은 3 마이크로미터(um) 내지 24 마이크로미터(um)일 수 있다.
상기 제2 터치 전극는, 제1 선 폭을 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 선 폭보다 넓은 제2 선 폭을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있다. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 제1 영역에 배치된 제1 픽셀들;
    상기 제1 영역으로 둘러싸인 제2 영역에 배치된 제2 픽셀들;
    상기 제1 영역에 배치된 제1 터치 감지부;
    상기 제2 영역에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도로 배치된 제2 터치 감지부를 포함하는 표시 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 카메라 모듈과 중첩되고,
    상기 제2 영역에 배치된 제2 픽셀들의 밀도는 상기 제1 영역에 배치된 제1 픽셀들의 밀도보다 낮은 표시 패널.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 픽셀들 및 제2 픽셀들 상부의 봉지 층을 더 포함하고,
    상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상기 봉지 층의 상면에 배치된 표시 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는, 선(line) 형상을 갖는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 각각 포함하고,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 및 제1 터치 전극의 선 폭보다 넓은, 표시 패널.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 3 마이크로미터(um) 내지 24 마이크로미터(um) 인 표시 패널.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 상기 제1 터치 전극의 선 폭보다 1.2 내지 2배 넓은, 표시 패널.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극은,
    제1 선 폭을 갖는 제1 부분; 및
    상기 제1 선 폭보다 넓은 제2 선 폭을 갖는 제2 부분을 포함하는, 표시 패널.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제2 픽셀들 사이에 배치된 투광 영역을 포함하고,
    상기 투광 영역에는 상기 제2 터치 감지부가 배치되지 않은, 표시 패널.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지부는, 상기 제1 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치하고,
    상기 제2 터치 감지부는, 상기 제2 픽셀들 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치한, 표시 패널.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상호 정전용량 방식의 터치 감지부이고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 터치 입력 시 발생하는 커패시턴스는 실질적으로 서로 동일한, 표시 패널.
  11. 제1 면 및 상기 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 기판;
    상기 제1 면 상의 제1 영역에 배치된 복수 개의 제1 발광 소자;
    상기 제1 영역으로 둘러싸인 제2 영역에 배치된 복수 개의 제2 발광 소자;
    상기 제1 영역에 배치된 제1 터치 감지부;
    상기 제2 영역에 상기 제1 터치 감지부보다 작은 밀도로 배치된 제2 터치 감지부; 및
    상기 기판의 제2 면 하부에 배치된 광학 센서를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 영역에 배치된 제2 발광 소자의 밀도는 상기 제1 영역에 배치된 제1 발광 소자의 밀도보다 낮은 표시 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자 상부의 봉지 층을 더 포함하고,
    상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는 상기 봉지 층의 상면에 배치된 표시 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지부 및 제2 터치 감지부는, 선(line) 형상을 갖는 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 각각 포함하고,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 및 제1 터치 전극의 선 폭보다 넓은, 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 3 마이크로미터(um) 내지 24 마이크로미터(um) 인 표시 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극의 선 폭은 상기 제1 터치 전극의 선 폭보다 1.2 내지 2배 넓은, 표시 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극는,
    제1 선 폭을 갖는 제1 부분; 및
    상기 제1 선 폭보다 넓은 제2 선 폭을 갖는 제2 부분을 포함하는, 표시 장치.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 복수 개의 제2 발광 소자 사이의 투광 영역이 배치되고,
    상기 투광 영역에는 상기 제2 터치 감지부가 배치되지 않은, 표시 장치.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지부는, 상기 복수 개의 제1 발광 소자 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치하고,
    상기 제2 터치 감지부는, 상기 복수 개의 제2 발광 소자 사이에 있는 뱅크의 상부에 위치한, 표시 장치.
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