KR20230063963A - 표시 장치 - Google Patents

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김웅식
김정원
배동환
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Abstract

본 개시는 표시 장치에 관한 것으로, 일실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩하는 화소 개구부를 포함하는 뱅크층, 상기 화소 개구부 내에 위치하는 발광층, 상기 발광층 및 상기 뱅크층 위에 위치하는 공통 전극, 상기 공통 전극 위에 위치하는 봉지층, 상기 봉지층 위에 위치하는 감지 전극, 상기 봉지층 위에 위치하고, 상기 화소 개구부와 중첩하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층의 외측에 위치하는 제2 절연층, 및 상기 제2 절연층의 외측에 위치하는 제3 절연층을 포함하고, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층의 굴절률은 상이하다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 화면을 표시하는 장치로서, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있다. 이러한 표시 장치는 휴대 전화, 네비게이션, 디지털 사진기, 전자 북, 휴대용 게임기, 또는 각종 단말기 등과 같이 다양한 전자 기기들에 사용되고 있다.
표시 장치는 다층 구조로 이루어진다. 예를 들면, 표시 장치는 기판 위에 발광 소자, 터치 센서 등이 적층되어 있는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 발광 소자에서 발생한 광이 이러한 여러 층을 통과하여 표시 장치의 외부로 방출됨으로써 화면이 표시될 수 있다. 그러나, 발광 소자에서 발생한 광의 일부는 층간 계면에서 반사되는 등 외부로 방출되지 못하고 소멸될 수 있다. 이로 인해 표시 장치의 정면 출광 효율 및 표시 품질이 저하되는 문제점이 있다.
실시예들은 출광 효율 및 표시 품질을 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
일실시예에 의한 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩하는 화소 개구부를 포함하는 뱅크층, 상기 화소 개구부 내에 위치하는 발광층, 상기 발광층 및 상기 뱅크층 위에 위치하는 공통 전극, 상기 공통 전극 위에 위치하는 봉지층, 상기 봉지층 위에 위치하는 감지 전극, 상기 봉지층 위에 위치하고, 상기 화소 개구부와 중첩하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층의 외측에 위치하는 제2 절연층, 및 상기 제2 절연층의 외측에 위치하는 제3 절연층을 포함하고, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층의 굴절률은 상이하다.
상기 제1 절연층의 굴절률은 상기 제2 절연층의 굴절률보다 높고, 상기 제2 절연층의 굴절률은 상기 제3 절연층의 굴절률보다 높을 수 있다.
상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층을 둘러싸고, 상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층을 둘러싸고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층 사이에 위치할 수 있다.
상기 제2 절연층의 중심부가 상기 화소 개구부의 가장자리와 중첩할 수 있다.
평면상에서 상기 제1 절연층의 크기는 상기 화소 개구부의 크기보다 작을 수 있다.
상기 제1 절연층의 전체가 상기 화소 개구부와 중첩할 수 있다.
상기 제1 절연층은 상기 뱅크층과 중첩하지 않을 수 있다.
상기 제3 절연층은 상기 뱅크층과 중첩할 수 있다.
상기 제3 절연층은 상기 화소 개구부와 중첩하지 않을 수 있다.
상기 제1 절연층의 굴절률은 1.6 이상이고, 1.7 이하이고, 상기 제2 절연층의 굴절률은 1.5 이상이고, 1.6 이하이고, 상기 제3 절연층의 굴절률은 1.4 이상이고, 1.5 이하일 수 있다.
상기 제1 절연층의 두께, 상기 제2 절연층의 두께 및 상기 제3 절연층의 두께는 동일할 수 있다.
상기 제2 절연층을 형성한 후 상기 제3 절연층을 형성하고, 상기 제3 절연층을 형성한 후 상기 제1 절연층을 형성할 수 있다.
상기 제1 절연층의 가장자리와 상기 제3 절연층의 가장자리는 상기 제2 절연층 위에서 서로 중첩할 수 있다.
상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층의 중첩부에서 상기 제1 절연층이 상기 제3 절연층 위에 위치할 수 있다.
일 실시예에 의한 표시 장치는 상기 감지 전극에 연결되어 있는 감지 전극 연결부, 및 상기 감지 전극과 상기 감지 전극 연결부 사이에 위치하는 감지 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 상기 감지 절연층 위에 위치하고, 상기 제3 절연층은 상기 감지 전극 위에 위치할 수 있다.
상기 감지 절연층은 상기 제2 절연층과 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 절연층과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 제2 절연층과 상기 감지 절연층 사이에 상기 제3 절연층이 위치할 수 있다.
상기 감지 절연층의 두께는 상기 제2 절연층의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 감지 절연층 및 상기 감지 전극은 상기 제3 절연층에 의해 덮여 있을 수 있다.
실시예들에 따르면, 표시 장치의 출광 효율 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치에서 감지부를 포함하는 부분의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 표시 장치의 발광 소자에서 발생한 광의 경로를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법의 일부를 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 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 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 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. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "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.
이하에서 도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치에서 감지부를 포함하는 부분의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(100) 및 패드부(30)를 포함한다.
기판(100)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 발광 다이오드 및 트랜지스터를 포함하는 화소가 형성되어 이미지를 표시하는 영역이고, 비표시 영역(NA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 비표시 영역(NA)은 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 비표시 영역(NA)은 화소에 구동 신호를 인가하는 패드(PAD)가 형성되어 있는 패드부(30)를 포함하는 영역이다.
표시 영역(DA)에는 트랜지스터(Transistor), 발광 다이오드(light emitting diode) 등을 포함하는 복수의 화소(미도시)가 위치할 수 있다. 복수의 화소는 다양한 형태로 배열될 수 있으며, 예를 들면 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 표시 영역(DA)의 상부에는 터치를 인식할 수 있도록 복수의 감지 전극(도 2의 520, 540)을 포함하는 감지 영역(TA)이 더 위치할 수 있다.
비표시 영역(NA)에는 표시 영역(DA)에 형성된 화소에 전압, 신호 등의 구동 신호를 전달하기 위한 구동 전압선(미도시), 구동 저전압선(미도시), 패드부(30) 등이 위치할 수 있다. 또한, 비표시 영역(NA)에는 복수의 감지 배선(도 2의 512, 522)이 더 위치할 수 있다. 복수의 감지 배선(512, 522)은 복수의 감지 전극(520, 540)에 연결될 수 있다. 복수의 감지 배선(512, 522) 및 감지 전극(520, 540)에 대해서는 이하 도 2에서 더욱 설명한다.
패드부(30)는 비표시 영역(NA)의 일 부분에 위치하며, 복수의 패드(PAD)를 포함한다. 복수의 패드(PAD)를 통해 표시 영역(DA)에 연결된 복수의 전압선(미도시), 복수의 감지 배선(도 2의 512, 522) 등에 전압, 신호 등이 인가될 수 있다. 비표시 영역(NA)에는 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board(FPCB), 미도시)이 부착될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)은 패드부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)과 패드부(30)는 이방성 도전 필름에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)은 구동 집적회로(Intergrated Chip, 미도시)를 포함할 수 있으며, 구동 집적회로에서 출력된 구동 신호는 패드부(30)의 복수의 패드(PAD)를 통하여 각 화소로 공급될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)은 표시 영역(DA)의 상부에 복수의 감지 전극(520, 540)이 형성된 감지 영역(TA) 및 감지 영역(TA)을 둘러싸는 주변 영역(PA)을 더 포함한다. 실시예에 따라, 감지 영역(TA)은 도 1의 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)의 일부를 포함할 수 있고, 주변 영역(PA)은 도 1의 비표시 영역(NA)에서 감지 영역(TA)을 제외한 영역을 포함할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 감지 영역(TA)과 주변 영역(PA)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 감지 영역(TA)이 표시 영역(DA)의 일부를 포함할 수 있고, 주변 영역(PA)은 표시 영역(DA)에서 감지 영역(TA)을 제외한 영역 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 또는, 감지 영역(TA)이 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수도 있다.
감지 영역(TA)에는 복수의 감지 전극(520, 540)이 위치할 수 있다. 복수의 감지 전극(520, 540)은 복수의 제1 감지 전극(520) 및 복수의 제2 감지 전극(540)을 포함할 수 있다. 감지 전극(520, 540)은 복수의 화소를 포함하는 기판(100)과 동일한 기판(100) 위에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 화소와 감지 전극(520, 540)은 단일의 패널 내에 위치할 수 있다.
제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)은 전기적으로 서로 분리될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 감지 전극(520)은 감지 입력 전극이고, 제2 감지 전극(540)은 감지 출력 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 감지 전극(520)이 감지 출력 전극이고, 제2 감지 전극(540)이 감지 입력 전극일 수도 있다.
복수의 제1 감지 전극(520) 및 복수의 제2 감지 전극(540)은 감지 영역(TA)에서 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 분산되어 메쉬(Mesh) 형태로 배치될 수 있다. 복수의 제1 감지 전극(520)은 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치될 수 있고, 복수의 제2 감지 전극(540)도 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치될 수 있다. 복수의 제1 감지 전극(520)은 복수의 제1 감지 전극 연결부(521)에 의해 열 방향으로 서로 연결될 수 있고, 복수의 제2 감지 전극(540)은 제2 감지 전극 연결부(541)에 의해 행 방향으로 서로 연결될 수 있다.
제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)은 서로 동일한 층에 위치할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)은 서로 다른 층에 위치할 수도 있다. 제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)은 마름모 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)은 사각형, 육각형 등의 다각형이나 원형, 타원형일 수 있고, 감지 센서의 감도 향상을 위해 돌출부를 가지는 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)은 투명 도전체 또는 불투명 도전체로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함할 수 있으며, 투명 전도성 산화물(TCO)은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 아연(ZnO), CNT(carbon nanotube), 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)은 복수의 개구부를 포함할 수 있다. 감지 전극(520, 540)에 형성된 개구부는 발광 다이오드에서 방출되는 빛이 간섭 없이 전면으로 방출될 수 있도록 하는 역할을 한다.
복수의 제1 감지 전극(520)은 제1 감지 전극 연결부(521; 브릿지라고도 함)에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 제2 감지 전극(540)은 제2 감지 전극 연결부(541)에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제1 감지 전극(520)이 제1 방향으로 연결되어 있는 경우 복수의 제2 감지 전극(540)은 이와 교차하는 제2 방향으로 연결되어 있을 수 있다. 제1 감지 전극(520)과 제2 감지 전극(540)이 동일한 층에 위치하는 경우에는 제1 감지 전극 연결부(521) 및 제2 감지 전극 연결부(541) 중 하나는 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)과 동일한 층에 위치할 수 있고, 나머지 하나는 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)과 다른 층에 위치할 수 있다. 그 결과 복수의 제1 감지 전극(520)과 복수의 제2 감지 전극(540)은 전기적으로 분리되어 있을 수 있다. 다른 층에 위치하는 감지 전극 연결부는 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)의 상부 또는 하부 층에 위치할 수 있으며, 이하 기술하는 실시예에서는 하부층, 즉, 기판에 더 가까운 층에 감지 전극 연결부가 위치하는 실시예를 중심으로 기술한다.
주변 영역(PA)에는 복수의 제1 감지 전극(520) 및 복수의 제2 감지 전극(540)에 각각 연결되어 있는 복수의 감지 배선(512, 522)이 위치한다. 복수의 감지 배선(512, 522)은 복수의 제1 감지 배선(512)과 복수의 제2 감지 배선(522)을 포함할 수 있다. 제1 감지 배선(512)은 행 방향으로 배치된 복수의 제2 감지 전극(540)과 연결될 수 있고, 제2 감지 배선(522)은 열 방향으로 배치된 복수의 제1 감지 전극(520)과 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 감지 배선(512) 및 제2 감지 배선(522)은 도 1의 패드부(30)에 포함된 패드(PAD) 중 일부와 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 2에서는 두 개의 감지 전극(520, 540)을 사용하여 터치를 감지하는 뮤츄얼 캡(mutual-cap) 방식의 감지부를 도시하였다. 하지만 실시예에 따라서는 하나의 감지 전극만을 사용하여 터치를 감지하는 셀프 캡(self-cap) 방식의 감지부로 형성할 수도 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 더욱 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 표시 장치는 복수의 화소(R, G, B)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(R, G, B)는 제1 화소(R), 제2 화소(G) 및 제3 화소(B)를 포함할 수 있다. 제1 화소(R)는 적색을 표시할 수 있고, 제2 화소(G)는 녹색을 표시할 수 있으며, 제3 화소(B)는 청색을 표시할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며, 복수의 화소는 적색, 녹색, 청색 이외에 다른 색을 표시하는 화소를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 화소는 백색 화소를 더 포함할 수 있다. 또는 복수의 화소는 시안을 표시하는 화소, 마젠타를 표시하는 화소, 옐로우를 표시하는 화소를 포함할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역(DA)은 기판(100), 반도체(131), 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 트랜지스터(TFT), 게이트 절연막(120), 제1 층간 절연막(160), 제2 층간 절연막(180), 화소 전극(191), 발광층(370), 뱅크층(350), 공통 전극(270) 및 봉지층(400)을 포함할 수 있다. 여기서, 화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)은 발광 소자(ED)를 구성할 수 있다. 또한, 표시 장치는 표시 영역(DA)의 상부에 위치하는 감지 영역(TA)을 더 포함하며, 감지 영역(TA)은 감지 절연층(510), 복수의 감지 전극(520, 540), 제2 감지 전극 연결부(541)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치는 감지 영역(TA)의 상부에 위치하는 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)을 더 포함할 수 있다.
기판(100)은 유리 등과 같이 리지드(rigid)한 특성을 가지는 물질 또는 플라스틱, 폴리이미드(Polyimid) 등과 같이 휘어질 수 있는 플렉서블한 물질을 포함할 수 있다. 기판(100) 위에는 기판(100)의 표면을 평탄하게 하고 불순 원소의 침투를 차단하기 위한 버퍼층(111)이 더 위치할 수 있다. 버퍼층(111)은 무기 물질을 포함할 수 있으며, 일례로 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(111)은 상기 물질의 단일층 혹은 다층 구조일 수 있다. 기판(100) 위에는 베리어층(미도시)이 더 위치할 수 있다. 이때, 베리어층은 기판(100)과 버퍼층(111) 사이에 위치할 수 있다. 베리어층은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 배리어층(BA)은 상기 물질의 단일층 또는 다층 구조일 수 있다.
반도체(131)는 기판(100) 위에 위치할 수 있다. 반도체(131)는 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 및 산화물 반도체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 반도체(131)는 저온폴리실리콘(LTPS)을 포함하거나 또는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 반도체(131)는 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 반도체(131)는 불순물 도핑 여부에 따라 구분되는 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 소스 영역 및 드레인 영역은 도전체에 상응하는 도전 특성을 가질 수 있다.
게이트 절연막(120)은 반도체(131) 및 기판(100)을 덮을 수 있다. 게이트 절연막(120)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(120)은 상기 물질의 단일층 또는 다층 구조일 수 있다.
게이트 전극(124)은 게이트 절연막(120) 위에 위치할 수 있다. 게이트 전극(124)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 게이트 전극(124)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 반도체(131) 중 평면상 게이트 전극(124)과 중첩하는 영역이 채널 영역일 수 있다.
제1 층간 절연막(160)은 게이트 전극(124) 및 게이트 절연막(120)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(160)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연막(160)은 상기 물질의 단일층 또는 다층 구조일 수 있다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 제1 층간 절연막(160) 위에 위치할 수 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 제1 층간 절연막(160) 및 게이트 절연막(120)에 형성된 개구부에 의해 반도체(131)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 연결되어 있다. 이에 따라, 전술한 반도체(131), 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 하나의 트랜지스터(TFT)를 구성한다. 실시예에 따라서는 트랜지스터(TFT)가 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 대신 반도체(131)의 소스 영역 및 드레인 영역만을 포함할 수도 있다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 삼중층으로 구성될 수 있으며, 상부층 및 하부층은 티타늄(Ti)을 포함할 수 있고, 중간층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
제2 층간 절연막(180)은 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 위에 위치할 수 있다. 제2 층간 절연막(180)은 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 제1 층간 절연막(160)을 덮는다. 제2 층간 절연막(180)은 트랜지스터(TFT)가 구비된 기판(100)의 표면을 평탄화하기 위한 것으로, 유기 절연막일 수 있으며, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
화소 전극(191)은 제2 층간 절연막(180) 위에 위치할 수 있다. 화소 전극(191)은 애노드 전극이라고도 하며, 투명 전도성 산화막 또는 금속 물질을 포함하는 단일층 또는 이들을 포함하는 다중층으로 구성될 수 있다. 투명 전도성 산화막은 ITO(Indium Tin Oxide), 폴리(poly)-ITO, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등을 포함할 수 있다. 금속 물질은 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.
제2 층간 절연막(180)은 드레인 전극(175)을 노출시키는 비아홀(81)을 포함할 수 있다. 제2 층간 절연막(180)의 비아홀(81)을 통해 드레인 전극(175)과 화소 전극(191)은 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 발광층(370)으로 전달할 출력 전류를 인가 받을 수 있다.
화소 전극(191) 및 제2 층간 절연막(180) 위에는 뱅크층(350)이 위치할 수 있다. 뱅크층(350)은 화소 정의층(Pixel Defining Layer; PDL)이라고도 하며, 화소 전극(191)의 적어도 일부와 중첩하는 화소 개구부(351)를 포함한다. 이때, 화소 개구부(351)는 화소 전극(191)의 중심부와 중첩할 수 있고, 화소 전극(191)의 가장자리부와는 중첩하지 않을 수 있다. 따라서, 화소 개구부(351)의 크기는 화소 전극(191)의 크기보다 작을 수 있다. 뱅크층(350)은 화소 전극(191)의 상부면이 노출된 부분 위에 발광층(370)이 위치할 수 있도록, 발광층(370)의 형성 위치를 구획할 수 있다. 뱅크층(350)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 유기 절연막일 수 있다. 실시예에 따라 뱅크층(350)은 검은색 안료를 포함하는 검정 화소 정의층(Black Pixel Define Layer; BPDL)으로 형성될 수 있다.
화소 개구부(351)는 평면상에서 화소 전극(191)과 유사한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)은 평면상에서 대략 다각형으로 이루어질 수 있다. 이때, 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)의 코너부는 모따기되어 있을 수 있다. 또한, 화소 전극(191)은 드레인 전극(175)과의 연결을 위해 연장된 부분을 포함할 수 있다. 다만, 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)의 평면 형상은 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다.
이때, 제1 화소(R), 제2 화소(G) 및 제3 화소(B) 각각에 대응되는 복수의 화소 전극(191)은 평면상에서 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 마찬가지로, 제1 화소(R), 제2 화소(G) 및 제3 화소(B) 각각에 대응되는 복수의 화소 개구부(351)는 평면상에서 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 화소(R)에 대응하는 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)은 각각 평면상에서 제2 화소(G)에 대응하는 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 또한, 제1 화소(R)에 대응하는 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)은 각각 평면상에서 제3 화소(B)에 대응하는 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)보다는 더 작거나 비슷한 크기를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 화소(R, G, B)의 화소 개구부(351) 및 화소 전극(191)의 크기는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 일 실시예에 의한 표시 장치의 화소는 행 방향 및 열 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 N 행에는 제2 화소(G)에 대응하는 복수의 화소 전극(191)이 소정 간격 이격되어 배치되고, 인접한 제 N+1 행에는 제3 화소(B)에 대응하는 화소 전극(191)과 제1 화소(R)에 대응하는 화소 전극(191)이 교대로 배치될 수 있다. 마찬가지로, 인접한 제 N+2 행에는 제2 화소(G)에 대응하는 복수의 화소 전극(191)이 소정 간격 이격되어 배치되고, 인접한 제 N+3 행에는 제1 화소(R)에 대응하는 화소 전극(191)과 제3 화소(B)에 대응하는 화소 전극(191)이 교대로 배치될 수 있다.
또한, 제 N 행에 배치된 제2 화소(G)에 대응하는 복수의 화소 전극(191)은 제 N+1 행에 배치된 제3 화소(B) 및 제1 화소(R)에 대응하는 화소 전극(191)과 서로 엇갈려서 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 M 열에는 제3 화소(B)에 대응하는 화소 전극(191)과 제1 화소(R)에 대응하는 화소 전극(191)이 교대로 배치되며, 인접한 제 M+1 열에는 제2 화소(G)에 대응하는 복수의 화소 전극(191)이 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 마찬가지로, 인접한 제 M+2 열에는 제1 화소(R)에 대응하는 화소 전극(191)과 제3 화소(B)에 대응하는 화소 전극(191)이 교대로 배치되며, 인접한 제 M+3 열에는 제2 화소(G)에 대응하는 복수의 화소 전극(191)이 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 화소 전극(191)은 기판(100) 상에 상기한 구조를 가지고 반복하여 배치될 수 있다.
발광층(370)은 뱅크층(350)에 의해 구획된 화소 개구부(351) 내에 위치할 수 있다. 발광층(370)은 화소 전극(191) 위에 위치할 수 있다. 발광층(370)은 적색, 녹색, 청색 등의 빛을 방출하는 유기물을 포함할 수 있다. 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 발광층(370)은 저분자 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 제1 화소(R)에 위치하는 발광층(370)은 적색 광을 방출하는 유기물을 포함할 수 있다. 제2 화소(G)에 위치하는 발광층(370)은 녹색 광을 방출하는 유기물을 포함할 수 있다. 제3 화소(B)에 위치하는 발광층(370)은 청색 광을 방출하는 유기물을 포함할 수 있다.
도 4에서는 발광층(370)을 단일층으로 도시하고 있지만, 실제로는 발광층(370)의 상하에 전자 주입층, 전자 전달층, 정공 전달층, 및 정공 주입층과 같은 보조층이 더 위치할 수 있다. 이때, 발광층(370)의 하부에 정공 주입층 및 정공 전달층이 위치할 수 있고, 발광층(370)의 상부에 전자 전달층 및 전자 주입층이 위치할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 뱅크층(350) 위에는 스페이서가 더 위치할 수 있다. 스페이서는 뱅크층(350)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 스페이서가 뱅크층(350)과 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. 스페이서는 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 유기 절연막일 수 있다.
공통 전극(270)은 뱅크층(350) 및 발광층(370) 위에 위치할 수 있다. 각 화소(R, G, B)의 공통 전극(270)은 서로 연결될 수 있다. 공통 전극(270)은 기판(100) 위에 전체적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 공통 전극(270)은 캐소드 전극이라고도 하며, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등을 포함하는 투명 도전층으로 형성될 수 있다. 또한, 공통 전극(270)은 반투명 특성을 가질 수 있으며, 이 때에는 화소 전극(191)과 함께 마이크로 캐비티를 구성할 수 있다. 마이크로 캐비티 구조에 의하면, 양 전극 사이의 간격 및 특성에 의하여, 특정 파장의 빛이 상부로 방출되도록 하며, 그 결과 적색, 녹색 또는 청색을 표시할 수 있다.
화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)은 발광 소자(ED)를 구성할 수 있다. 화소 전극(191), 발광층(370) 및 공통 전극(270)이 중첩하는 부분이 발광 소자(ED)의 발광 영역이 될 수 있다.
봉지층(400)은 공통 전극(270) 위에 위치할 수 있다. 봉지층(400)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 봉지층(400)은 제1 무기 봉지층(410), 유기 봉지층(420) 및 제2 무기 봉지층(430)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며, 봉지층(400)을 구성하는 무기막과 유기막의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 제1 무기 봉지층(410), 유기 봉지층(420) 및 제2 무기 봉지층(430)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)의 일부에 위치할 수 있다. 실시예에 따라서는 유기 봉지층(420)은 표시 영역(DA)을 중심으로 형성되며, 제1 무기 봉지층(410) 및 제2 무기 봉지층(430)은 비표시 영역(NA)까지 형성될 수 있다. 봉지층(400)은 외부로부터 유입될 수 있는 수분이나 산소 등으로부터 발광 소자(ED)를 보호하기 위한 것으로, 제1 무기 봉지층(410) 및 제2 무기 봉지층(430)의 일측 단부는 직접적으로 접촉하도록 형성할 수 있다.
봉지층(400) 위에는 버퍼층(501)이 위치할 수 있다. 버퍼층(501)은 무기 절연막으로 형성될 수 있으며, 무기 절연막에 포함되는 무기 물질은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 또는 실리콘 산화질화물 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 실시예에 따라, 버퍼층(501)은 생략될 수 있다.
버퍼층(501) 위에는 제2 감지 전극 연결부(541), 감지 절연층(510) 및 복수의 감지 전극(520, 540)이 위치할 수 있다. 도시는 생략하였으나, 버퍼층(501) 위에는 제1 감지 전극 연결부(도 2의 521)가 위치할 수 있다. 제1 감지 전극 연결부(도 2의 521) 및 제2 감지 전극 연결부(541) 중 어느 하나는 복수의 감지 전극(520, 540)과 동일한 층에 위치할 수 있고, 다른 하나는 복수의 감지 전극(520, 540)과 다른 층에 위치할 수 있다. 이하에서는, 제2 감지 전극 연결부(541)가 복수의 감지 전극(520, 540)과 다른 층에 위치하는 것을 예로 들어 설명한다.
제2 감지 전극 연결부(541), 감지 절연층(510) 및 복수의 감지 전극(520, 540)은 감지 센서를 구성할 수 있다. 감지 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 전자기 유도 방식(electro-magnetic type), 광 감지 방식(optical type) 등의 방식으로 분류될 수 있다. 일 실시예에 따른 감지 센서는 정전용량 방식의 센서를 사용할 수 있다.
버퍼층(501)의 위에는 제2 감지 전극 연결부(541)가 위치할 수 있고, 감지 절연층(510)은 버퍼층(501) 및 제2 감지 전극 연결부(541) 위에 위치할 수 있다. 감지 절연층(510)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 무기 절연 물질은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 또는 실리콘 산화질화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
감지 절연층(510) 위에는 복수의 감지 전극(520, 540)이 위치할 수 있다. 복수의 감지 전극(520, 540)은 복수의 제1 감지 전극(520)과 복수의 제2 감지 전극(540)을 포함할 수 있다. 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)은 전기적으로 절연될 수 있다. 감지 절연층(510)은 제2 감지 전극 연결부(541)의 상면을 노출시키는 개구부를 포함하고, 감지 절연층(510)의 개구부를 통해 제2 감지 전극 연결부(541)는 제2 감지 전극(540)과 연결되어 인접하는 두 개의 제2 감지 전극(540)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 한편, 제1 감지 전극(520)을 연결시키는 제1 감지 전극 연결부(도 2의 521)는 제1 감지 전극(520) 및 제2 감지 전극(540)과 동일한 층에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(520, 540)은 전도성이 좋은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 감지 전극(520, 540)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 복수의 감지 전극(520, 540)은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다. 이때, 복수의 감지 전극(520, 540)은 개구부를 포함하여 발광 다이오드에서 방출되는 빛이 간섭 없이 상부로 방출되도록 할 수 있다. 실시예에 따라서 복수의 감지 전극(520, 540)은 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 삼중층으로 구성될 수 있으며, 상부층 및 하부층은 티타늄(Ti)을 포함할 수 있고, 중간층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
감지 절연층(510) 위에는 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)은 봉지층(400) 위에 위치하게 된다.
제1 절연층(560)은 발광 소자(ED)와 중첩할 수 있다. 즉, 제1 절연층(560)은 화소 전극(191)과 중첩할 수 있고, 발광층(370)과 중첩할 수 있으며, 화소 개구부(351)와 중첩할 수 있다. 제1 절연층(560)은 평면상에서 화소 개구부(351)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(560)은 평면상에서 대략 다각형으로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 절연층(560)의 코너부는 모따기되어 있을 수 있다. 다만, 제1 절연층(560)의 평면 형상은 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다. 평면상에서 제1 절연층(560)의 크기는 화소 개구부(351)의 크기보다 작을 수 있다. 제1 절연층(560)의 전체가 화소 개구부(351)와 중첩할 수 있다. 따라서, 제1 절연층(560)은 뱅크층(350)과는 중첩하지 않을 수 있다.
제2 절연층(555)은 제1 절연층(560)의 외측에 위치할 수 있다. 제2 절연층(555)은 제1 절연층(560)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 제2 절연층(555)은 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550) 사이에 위치할 수 있다. 제2 절연층(555)의 중심부는 화소 개구부(351)의 가장자리와 중첩할 수 있다. 따라서, 제2 절연층(555)의 약 절반은 화소 개구부(351)와 중첩할 수 있고, 제2 절연층(555)의 나머지 절반은 뱅크층(350)과 중첩할 수 있다. 제2 절연층(555)은 평면상에서 링 형상을 가질 수 있다. 제2 절연층(555)은 내측 가장자리와 외측 가장자리를 포함할 수 있다. 제2 절연층(555)의 내측 가장자리는 제1 절연층(560)과 접할 수 있다. 제2 절연층(555)의 내측 가장자리는 경사면을 가질 수 있고, 제2 절연층(555)의 경사면 위에 제1 절연층(560)이 위치할 수 있다. 즉, 제1 절연층(560)이 제2 절연층(555)의 경사면을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 절연층(555)의 외측 가장자리는 제3 절연층(550)과 접할 수 있다. 제2 절연층(555)의 외측 가장자리는 경사면을 가질 수 있고, 제2 절연층(555)의 경사면 위에 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다. 즉, 제3 절연층(550)이 제2 절연층(555)의 경사면을 덮도록 형성될 수 있다.
제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)의 외측에 위치할 수 있다. 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 즉, 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)의 외측 가장자리의 형상에 대응하는 개구부를 포함할 수 있다. 제3 절연층(550)의 개구부는 화소 개구부(351)와 중첩할 수 있다. 제3 절연층(550)의 개구부의 크기는 화소 개구부(351)의 크기보다 클 수 있다. 평면상에서 화소 개구부(351)는 제3 절연층(550)의 개구부 내에 위치할 수 있다. 제3 절연층(550)은 뱅크층(350)과 중첩할 수 있다. 제3 절연층(550)은 화소 개구부(351)와는 중첩하지 않을 수 있다. 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)과는 일부 중첩할 수 있으나, 제1 절연층(560)과는 중첩하지 않을 수 있다. 제3 절연층(550)은 감지 전극(520, 540) 위에 위치할 수 있다. 따라서, 감지 전극(520, 540)은 제3 절연층(550)에 의해 덮여 있을 수 있다.
제1 절연층(560)의 두께(T1), 제2 절연층(555)의 두께(T2) 및 제3 절연층(550)의 두께(T3)는 유사하다. 제1 절연층(560)의 두께(T1), 제2 절연층(555)의 두께(T2) 및 제3 절연층(550)의 두께(T3)는 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 제1 절연층(560)의 상부면의 높이, 제2 절연층(555)의 상부면의 높이 및 제3 절연층(550)의 상부면의 높이는 유사할 수 있다.
제2 절연층(555)의 폭(WT)은 약 2㎛ 이상이고, 약 4㎛ 이하일 수 있다. 제2 절연층(555)이 화소 개구부(351)의 가장자리와 중첩하도록 형성할 수 있으며, 공정 산포를 고려하여 제2 절연층(555)의 폭(WT)을 적절하게 선택할 수 있다.
제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 굴절률은 상이하다. 제1 절연층(560)의 굴절률은 제2 절연층(555)의 굴절률보다 높을 수 있다. 제2 절연층(555)의 굴절률은 제3 절연층(550)의 굴절률보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 절연층(560)의 굴절률은 제3 절연층(550)의 굴절률보다 높을 수 있다.
예를 들면, 제1 절연층(560)의 굴절률은 약 1.6 이상이고, 약 1.7 이하일 수 있다. 제2 절연층(555)의 굴절률은 약 1.5 이상이고, 약 1.6 이하일 수 있다. 제3 절연층(550)의 굴절률은 약 1.4 이상이고, 약 1.5 이하일 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며, 제1 절연층(560)의 굴절률, 제2 절연층(555)의 굴절률, 제3 절연층(550)의 굴절률은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(560)의 굴절률이 더 높아질 경우, 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 굴절률도 더 높게 할 수 있다. 반대로, 제1 절연층(560)의 굴절률이 더 낮아질 경우, 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 굴절률도 더 낮게 할 수 있다.
제1 절연층(560), 제2 절연층(555), 및 제3 절연층(550)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제1 절연층(560), 제2 절연층(555), 및 제3 절연층(550) 각각의 굴절률은 각 층에 포함되는 작용기(functional group)에 따라 조절할 수 있다. 또는 각 층에 포함되는 나노 입자(nano particle)의 종류 및 그 함량에 따라 제1 절연층(560), 제2 절연층(555), 및 제3 절연층(550)의 굴절률을 조절할 수도 있다.
예를 들면, 아크릴계 수지, 실록산 수지 등에 중공 실리카(silica)를 분산한 재료로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.30 내지 약 1.53일 수 있다. 플루오르(F)를 포함하는 아크릴계 수지로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.38 내지 약 1.53일 수 있다. 아크릴계 수지, 실록산 수지, 폴리이미드 등의 수지의 바인더(binder)에 아크로마틱 링(aromatic ring) 등의 작용기가 포함된 재료로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.50 내지 약 1.65일 수 있다. 요오드(I), 브롬(Br) 등의 할로겐 원소나 황(S), 인(P), 규소(Si) 등의 원소를 포함하는 아크릴계 수지로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.60 내지 약 1.70일 수 있다. 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2), 그래핀(Graphene) 등의 나노 입자를 포함하는 아크릴계 수지로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.50 내지 약 1.90일 수 있다. 아크릴계 수지, 실록산 수지 등을 포함하는 유기금속폴리머(organometallic polymer)로 이루어진 층의 굴절률은 약 1.60 내지 약 1.90일 수 있다. 상기에서 언급된 굴절률은 약 589nm의 빛(sodium D-line)을 이용하여 측정된 값일 수 있다.
제1 절연층(560), 제2 절연층(555), 및 제3 절연층(550)은 유기 절연 물질이 감광성을 가지도록 하고, 이를 전체적으로 형성한 후 포토 공정을 진행하여 패터닝할 수 있다. 또는, 유기 절연 물질을 슬릿 코팅(slit coating), 스핀 코팅(spin coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방식으로 전체적으로 형성한 후 포토 레지스트를 형성하고, 포토 및 식각 공정을 진행하여 원하는 패턴을 형성할 수 있다.
도시는 생략하였으나, 제2 절연층(555) 위에는 편광층이 더 위치할 수 있다. 편광층은 감지 영역(TA)에 위치할 수 있고, 선편광판, 위상차판 등을 포함할 수 있다.
감지 영역(TA) 위에는 감지 영역(TA) 및 표시 영역(DA)을 보호하는 커버 윈도우가 더 위치할 수 있다. 이때, 편광층과 커버 윈도우 사이에는 접착층이 더 위치할 수 있다.
일 실시예에 의한 표시 장치는 서로 다른 굴절률을 가지는 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)을 포함함으로써, 표시 장치의 정면 시인성 및 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 이하에서 도 5을 더욱 참조하여 일 실시예에 의한 표시 장치에서 발생한 광의 경로에 대해 설명한다.
도 5는 일 실시예에 의한 표시 장치의 발광 소자에서 발생한 광의 경로를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 발광 소자(ED)에서 발생한 빛(L)은 제1 절연층(560)을 지나 정면으로 출광할 수 있다. 즉, 빛(L)이 기판(100)에 수직한 방향으로 빠져나갈 수 있다. 발광 소자(ED)에서 발생한 빛(L)의 일부는 기판(100)에 비스듬한 방향으로 진행하다가 커버 윈도우에 반사되어 되돌아 올 수 있다. 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 발광 소자(ED)에서 발생한 빛(L)이 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면에서 반사되어 정면으로 출광할 수 있다. 제1 절연층(560)으로 입사된 빛(L)의 입사각이 임계각보다 큰 경우, 입사된 빛(L)은 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면에서 전반사될 수 있다. 즉, 상대적으로 큰 굴절률을 가지는 제1 절연층(560)으로 입사된 빛(L)이 상대적으로 작은 굴절률을 가지는 제2 절연층(555)으로 진행하면서, 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 이때, 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면은 기판(100)에 평행한 직선과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면은 제2 절연층(555)의 측면일 수 있다. 따라서, 제2 절연층(555)의 측면은 감지 절연층(510)의 상부면에 대하여 소정의 경사각을 가지고 기울어져 있을 수 있다.
또한, 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 발광 소자(ED)에서 발생한 빛(L)이 제2 절연층(555)과 제3 절연층(550) 사이의 계면에서 굴절될 수 있다. 제2 절연층(555)의 측면을 지나면서 굴절된 광은 제3 절연층(550)을 지나 정면으로 출광할 수 있다.
이처럼, 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 제1 절연층(560)을 지나 정면으로 출광하는 빛(L), 제1 절연층(560)과 제2 절연층(555) 사이의 계면에서 전반사되어 정면으로 출광하는 빛(L), 제2 절연층(555)과 제3 절연층(550) 사이의 계면에서 굴절되어 정면으로 출광하는 빛(L)에 의해 정면 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 일 실시예에 의한 표시 장치의 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 제조 순서에 대해 설명한다.
도 6 내지 도 9는 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법의 일부를 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(100) 위에 트랜지스터(TFT) 및 발광 소자(ED)를 형성하고, 봉지층(400)을 형성한다. 봉지층(400) 위에 버퍼층(501), 제2 감지 전극 연결부(541), 감지 절연층(510), 감지 전극(520, 540)을 형성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 감지 절연층(510) 및 감지 전극(520, 540) 위에 유기 절연 물질을 전체적으로 형성하고, 이를 패터닝하여 제2 절연층(555)을 형성한다. 이때, 제2 절연층(555)이 화소 개구부(351)의 가장자리와 중첩하도록 형성할 수 있다. 제2 절연층(555)의 측면은 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 절연층(555)의 측면은 감지 절연층(510)에 대해 경사진 형상을 가질 수 있다. 제2 절연층(555)의 폭은 공정 산포를 고려하여 약 2㎛ 이상 약 4㎛ 이하의 범위로 형성할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 감지 절연층(510), 감지 전극(520, 540) 및 제2 절연층(555) 위에 유기 절연 물질을 전체적으로 형성하고, 이를 패터닝하여 제3 절연층(550)을 형성한다. 이때, 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)의 외측에 위치할 수 있고, 제2 절연층(555)을 둘러싸도록 형성할 수 있다. 패터닝하는 과정에서 제2 절연층(555) 위에 위치하는 유기 절연 물질의 일부를 제거하게 된다. 이때, 제2 절연층(555)의 측면을 덮는 유기 절연 물질은 제거되지 않을 수 있다. 따라서, 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)의 외측면을 덮도록 형성될 수 있다. 경우에 따라 제3 절연층(550)이 제2 절연층(555)의 상부면의 일부 또는 전부를 덮도록 형성될 수도 있다. 제3 절연층(550)은 감지 전극(520, 540)을 덮도록 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 감지 절연층(510), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550) 위에 유기 절연 물질을 전체적으로 형성하고, 이를 패터닝하여 제1 절연층(560)을 형성한다. 이때, 제1 절연층(560)은 제2 절연층(555)의 내측에 위치할 수 있다. 즉, 제2 절연층(555)은 제1 절연층(560)의 외측에 위치할 수 있고, 제1 절연층(560)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 패터닝하는 과정에서 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550) 위에 위치하는 유기 절연 물질의 일부를 제거하게 된다. 이때, 제2 절연층(555)의 측면을 덮는 유기 절연 물질은 제거되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 절연층(560)은 제2 절연층(555)의 내측면을 덮도록 형성될 수 있다. 경우에 따라 제1 절연층(560)이 제2 절연층(555)의 상부면의 일부 또는 전부를 덮도록 형성될 수도 있다. 제3 절연층(550)의 상부면을 덮는 유기 절연 물질은 전부 제거될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제2 절연층(555), 제3 절연층(550), 제1 절연층(560)이 순차적으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550) 중 제1 절연층(560)을 가장 마지막에 형성할 수 있다. 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)은 기판(100) 위에 다수의 소자들이 형성된 이후에 형성되며, 이미 형성된 소자들에 손상을 주지 않도록 저온에서 공정을 진행할 수 있다. 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)은 상이한 물질로 이루어질 수 있다. 상대적으로 제2 절연층(555)을 형성하는 물질이 저온에서 안정적인 특성을 가질 수 있고, 제1 절연층(560)을 형성하는 물질이 저온에서 취약한 특성을 가질 수 있다. 일 실시예에 의한 표시 장치에서는 제2 절연층(555)을 가장 먼저 형성하고, 제1 절연층(560)을 가장 마지막에 형성함으로써, 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)을 안정적으로 형성할 수 있다.
다만, 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 공정 순서는 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 고굴절률을 가지는 안정적인 물질이 개발될 수 있으며, 이에 따라 제1 절연층(560)이 가장 마지막에 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 10을 참조하여 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 10에 도시된 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 제1 절연층과 제3 절연층이 중첩한다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(100), 기판(100) 위에 위치하는 트랜지스터(TFT), 트랜지스터(TFT)에 연결되어 있는 발광 소자(ED), 발광 소자(ED) 위에 위치하는 봉지층(400)을 포함할 수 있다. 봉지층(400) 위에는 감지 절연층(510), 복수의 감지 전극(520, 540), 제2 감지 전극 연결부(541), 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다.
앞선 실시예에서, 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550)은 중첩하지 않을 수 있고, 본 실시예에서 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550)은 중첩할 수 있다.
제1 절연층(560)의 가장자리와 제3 절연층(550)의 가장자리는 제2 절연층(555) 위에 서로 중첩할 수 있다. 제3 절연층(550)이 제2 절연층(555)의 상부면을 덮을 수 있고, 제1 절연층(560)이 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 상부면을 덮을 수 있다. 즉, 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550)의 중첩부에서 제1 절연층(560)이 제3 절연층(550) 위에 위치할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 제조 순서에 따라 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550)의 중첩부의 중심부는 제2 절연층(555)의 중심부와 일치할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 절연층(560)과 제3 절연층(550)의 중첩 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하여 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 11에 도시된 실시예에 의한 표시 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 감지 절연층이 제2 절연층과 동일한 물질로 이루어진다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(100), 기판(100) 위에 위치하는 트랜지스터(TFT), 트랜지스터(TFT)에 연결되어 있는 발광 소자(ED), 발광 소자(ED) 위에 위치하는 봉지층(400)을 포함할 수 있다. 봉지층(400) 위에는 감지 절연층(510), 복수의 감지 전극(520, 540), 제2 감지 전극 연결부(541), 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다.
앞선 실시예에서 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)은 감지 절연층 위에 위치할 수 있고, 제3 절연층(550)은 감지 전극(520, 540) 위에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 감지 절연층(510a)은 제2 절연층(555)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 감지 절연층(510a)은 제2 절연층(555)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 감지 절연층(510a)은 제2 절연층(555)과 동일한 공정에서 함께 형성될 수 있다.
앞선 실시예에서 감지 절연층은 전체적으로 형성될 수 있고, 본 실시예에서 감지 절연층(510a)은 부분적으로 형성될 수 있다. 감지 절연층(510a)은 감지 전극(520, 540) 및 제2 감지 전극 연결부(541)와 중첩하는 부분에 위치할 수 있다. 감지 절연층(510a)은 제1 절연층(560) 및 제2 절연층(555)과 중첩하지 않을 수 있다. 감지 절연층(510a)의 측면은 제3 절연층(550)과 접할 수 있다. 제3 절연층(550)이 감지 절연층(510a)의 측면을 덮을 수 있다. 제2 절연층(555)과 감지 절연층(510a) 사이에는 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다.
감지 절연층(510a)은 제2 감지 전극 연결부(541) 위에 위치하고, 감지 절연층(510a) 위에는 감지 전극(520, 540)이 위치할 수 있다. 감지 절연층(510a)은 제2 감지 전극 연결부(541)의 상면을 노출시키는 개구부를 포함하고, 제2 감지 전극 연결부(541)는 감지 절연층(510a)의 개구부를 통해 제2 감지 전극(540)과 연결될 수 있다.
다음으로, 도 12를 참조하여 일 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시된 실시예에 의한 표시 장치는 도 11에 도시된 실시예에 의한 표시 장치와 동일한 부분이 상당하므로, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 감지 절연층의 두께가 제2 절연층의 두께보다 얇다는 점에서 앞선 실시예와 상이하며, 이하에서 더욱 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(100), 기판(100) 위에 위치하는 트랜지스터(TFT), 트랜지스터(TFT)에 연결되어 있는 발광 소자(ED), 발광 소자(ED) 위에 위치하는 봉지층(400)을 포함할 수 있다. 봉지층(400) 위에는 감지 절연층(510), 복수의 감지 전극(520, 540), 감지 전극 연결부(541), 제1 절연층(560), 제2 절연층(555) 및 제3 절연층(550)이 위치할 수 있다.
앞선 실시예에서 감지 절연층과 제2 절연층(555)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에서 감지 절연층(510b)의 두께(T4)는 제2 절연층(555)의 두께(T2)와 상이할 수 있다.
감지 절연층(510b)은 제2 절연층(555)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 절연층(555)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 감지 절연층(510b)은 제2 절연층(555)과 동일한 공정에서 함께 형성될 수 있다. 감지 절연층(510b) 및 제2 절연층(555)은 하프톤 마스크, 슬릿 마스크 등을 이용하여 형성할 수 있다.
감지 절연층(510b)의 두께(T4)는 제2 절연층(555)의 두께(T2)보다 얇을 수 있다. 예를 들면, 감지 절연층(510b)의 두께(T4)가 제2 절연층(555)의 두께(T2)의 약 절반 정도일 수 있다. 제3 절연층(550)은 제2 절연층(555)과 유사한 두께를 가질 수 있다. 감지 절연층(510b)의 두께(T2)가 상대적으로 얇게 형성됨으로써, 제3 절연층(550)이 감지 절연층(510b)의 상부면을 덮을 수 있다. 감지 절연층(510b) 및 감지 전극(520, 540)은 제3 절연층(550)에 의해 덮여 있을 수 있다. 따라서, 감지 전극(520, 540)이 제3 절연층(550)에 의해 보호될 수 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.
100: 기판
191: 화소 전극
270: 공통 전극
350: 뱅크층
351: 화소 개구부
370: 발광층
400: 봉지층
510: 감지 절연층
520, 540: 감지 전극
521, 541: 감지 전극 연결부
550: 제3 절연층
555: 제2 절연층
560: 제1 절연층

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터,
    상기 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩하는 화소 개구부를 포함하는 뱅크층,
    상기 화소 개구부 내에 위치하는 발광층,
    상기 발광층 및 상기 뱅크층 위에 위치하는 공통 전극,
    상기 공통 전극 위에 위치하는 봉지층,
    상기 봉지층 위에 위치하는 감지 전극,
    상기 봉지층 위에 위치하고, 상기 화소 개구부와 중첩하는 제1 절연층,
    상기 제1 절연층의 외측에 위치하는 제2 절연층, 및
    상기 제2 절연층의 외측에 위치하는 제3 절연층을 포함하고,
    상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층의 굴절률은 상이한 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 절연층의 굴절률은 상기 제2 절연층의 굴절률보다 높고,
    상기 제2 절연층의 굴절률은 상기 제3 절연층의 굴절률보다 높은 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층을 둘러싸고,
    상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층을 둘러싸고,
    상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층 사이에 위치하는 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제2 절연층의 중심부가 상기 화소 개구부의 가장자리와 중첩하는 표시 장치.
  5. 제2항에서,
    평면상에서 상기 제1 절연층의 크기는 상기 화소 개구부의 크기보다 작은 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 절연층의 전체가 상기 화소 개구부와 중첩하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 절연층은 상기 뱅크층과 중첩하지 않는 표시 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 제3 절연층은 상기 뱅크층과 중첩하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제3 절연층은 상기 화소 개구부와 중첩하지 않는 표시 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 제1 절연층의 굴절률은 1.6 이상이고, 1.7 이하이고,
    상기 제2 절연층의 굴절률은 1.5 이상이고, 1.6 이하이고,
    상기 제3 절연층의 굴절률은 1.4 이상이고, 1.5 이하인 표시 장치.
  11. 제2항에서,
    상기 제1 절연층의 두께, 상기 제2 절연층의 두께 및 상기 제3 절연층의 두께는 동일한 표시 장치.
  12. 제2항에서,
    상기 제2 절연층을 형성한 후 상기 제3 절연층을 형성하고,
    상기 제3 절연층을 형성한 후 상기 제1 절연층을 형성하는 표시 장치.
  13. 제2항에서,
    상기 제1 절연층의 가장자리와 상기 제3 절연층의 가장자리는 상기 제2 절연층 위에서 서로 중첩하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층의 중첩부에서 상기 제1 절연층이 상기 제3 절연층 위에 위치하는 표시 장치.
  15. 제2항에서,
    상기 감지 전극에 연결되어 있는 감지 전극 연결부, 및
    상기 감지 전극과 상기 감지 전극 연결부 사이에 위치하는 감지 절연층을 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 상기 감지 절연층 위에 위치하고,
    상기 제3 절연층은 상기 감지 전극 위에 위치하는 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 감지 절연층은 상기 제2 절연층과 동일한 물질로 이루어지고, 상기 제2 절연층과 동일한 층에 위치하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 절연층과 상기 감지 절연층 사이에 상기 제3 절연층이 위치하는 표시 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 감지 절연층의 두께는 상기 제2 절연층의 두께보다 얇은 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 감지 절연층 및 상기 감지 전극은 상기 제3 절연층에 의해 덮여 있는 표시 장치.

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