KR101035358B1 - 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

사용자의 터치를 용이하게 감지하도록 본 발명은 기판, 상기 기판상에 배치되고 수소를 함유하는 센서부, 상기 센서부 상부에 배치되는 터치 센서 활성층, 상기 터치 센서 활성층과 전기적으로 연결되는 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극, 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극을 덮도록 절연 물질로 형성된 보호층 및 상기 보호층 상부에 배치되고 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 대향 전극을 포함하는 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치를 제공한다.

Description

터치 센서 및 유기 발광 표시 장치{Touch sensor and organic light emitting display apparatus}
본 발명은 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 사용자의 터치를 용이하게 감지하는 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
근래에 표시 장치는 휴대가 가능한 박형의 평판 표시 장치로 대체되는 추세이다. 평판 표시 장치 중에서도 전계 발광 표시 장치는 자발광형 표시 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가져서 차세대 디스플레이 장치로 주목받고 있다. 또한 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 디스플레이 장치는 무기 발광 디스플레이 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점을 가진다.
또한 이러한 유기 발광 표시 장치에 터치 패널 기능을 적용하는 기술에 대하여 연구가 진행중이다. 터치 패널 기능을 적용하게 되면 디스플레이 기능만 하던 유기 발광 표시 장치의 패널 표면에 사용자의 손가락이나 펜 등을 접촉하여 입력 장치의 기능도 할 수 있게 된다.
그러나 유기 발광 표시 장치 자체로서의 제조 및 구조의 정밀성으로 인하여 이에 더하여 터치 패널을 장착하는 것은 효과적 생산 측면 및 제품의 특성 측면에서 효율성이 감소하는 문제가 있다.
본 발명은 사용자의 터치를 용이하게 감지하는 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 기판, 상기 기판상에 배치되고 수소를 함유하는 센서부, 상기 센서부 상부에 배치되는 터치 센서 활성층, 상기 터치 센서 활성층과 전기적으로 연결되는 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극, 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극을 덮도록 절연 물질로 형성된 보호층 및 상기 보호층 상부에 배치되고 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 대향 전극을 포함하는 터치 센서를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 보호층과 상기 대향 전극 사이에 배치되고 개구부를 구비하는 절연막을 더 포함하고, 상기 개구부는 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성되고, 상기 대향 전극은 상기 개구부를 통하여 상기 보호층과 접할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 개구부는 상기 터치 센서 활성층의 영역 중 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극과 중첩되지 않는 영역과 중첩되는 영역을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 센서부는 실리콘 계열의 산화물 또는 실리콘 계열의 질화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 터치 센서 활성층과 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극 사이에 에치 스토퍼를 더 포함하고, 상기 에치 스토퍼는 상기 센서부와 중첩되는 영역을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층 사이에 배치되는 중간 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 중간 절연막은 상기 센서부의 소정의 영역을 노출하도록 콘택홀을 구비하고, 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층은 상기 콘택홀을 통하여 서로 접할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판과 상기 센서부 사이에 광차단층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기판, 상기 기판상에 배치되고 수소를 함유하는 센서부, 상기 센서부 상부에 배치되는 터치 센서 활성층, 상기 터치 센서 활성층과 전기적으로 연결되는 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극, 상기 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극을 덮는 보호층, 상기 보호층 상에 상기 터치 센서 활성층과 중첩되지 않도록 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극상에 배치되고 상기 화소 전극의 소정의 영역을 노출하도록 형성된 제1 개구부 및 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 제2 개구부를 구비하는 화소 정의막, 상기 제1 개구부 상에 배치되고 유기 발광층을 구비하는 중간층 및 상기 중간층 및 상기 제2 개구부 상에 배치되는 대향 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 제2 개구부는 상기 터치 센서 활성층의 영역 중 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극과 중첩되지 않는 영역과 중첩되는 영역을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제2 개구부를 통하여 상기 대향 전극은 상기 보호층과 접할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 보호층은 평탄화층으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 화소 전극에 전기적으로 연결되도록 상기 보호층 하부에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는 활성층, 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극과 상기 활성층의 사이 및 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 활성층과 상기 터치 센서 활성층은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 상기 터치 센서 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 센서부는 실리콘 계열의 산화물 또는 실리콘 계열의 질화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 터치 센서 활성층과 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극 사이에 에치 스토퍼를 더 포함하고, 상기 에치 스토퍼는 상기 센서부와 중첩되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층 사이에 배치되는 중간 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 중간 절연막은 상기 센서부의 소정의 영역을 노출하도록 콘택홀을 구비하고, 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층은 상기 콘택홀을 통하여 서로 접할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판과 상기 센서부 사이에 광차단층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 터치 센서 및 유기 발광 표시 장치는 사용자의 터치를 용이하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 실시예의 터치 센서(100)는 기판(101), 센서부(102), 터치 센서 활성층(104), 터치 센서 소스 전극(107), 터치 센서 드레인 전극(108), 보호층(109) 및 대향 전극(115)을 포함한다.
기판(101)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(101)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재질로 형성할 수도 있다. 이 때 기판(101)을 형성하는 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
기판(101)상에 센서부(102)가 형성된다. 센서부(102)는 수소를 함유한다. 기판(101)방향에서 사용자의 터치가 있을 경우 센서부(102)의 수소 이온들은 터치 센서 활성층(104)방향으로 이동할 수 있다. 이를 위하여 센서부(102)는 다양한 재료로 형성이 가능하나 SiNx, SiOx를 함유할 수 있다.
센서부(102)상에 터치 센서 활성층(104)이 배치된다. 터치 센서 활성층(104)은 산화물을 포함할 수 있다. 또한 터치 센서 활성층(104)은 비정질 실리콘 또는 다결정질 실리콘을 포함할 수도 있다.
터치 센서 활성층(104)상에 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)을 이루는 물질은 Au, Pd, Pt, Ni, Rh, Ru, Ir, Os 외에도, Al, Mo, Al:Nd 합금, MoW 합금 등과 같은 2 종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)은 터치 센서 활성층(104)의 상부 전면을 덮지 않는다. 이 때 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)으로 덮이지 않은 터치 센서 활성층(104)의 상부면은 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)에 소정의 크기 이상의 전압이 인가될 때 전류가 흐르는 채널 역할을 한다.
터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)상에 보호층(109)이 형성된다. 보호층(109)은 다양한 절연 물질로 형성이 가능한데 유기물 또는 무기물을 포함한다.
보호층(109)상에 절연막(111)이 형성되고, 절연막(111)상에 대향 전극(115)이 형성된다. 구체적으로 절연막(111)은 개구부(111a)를 구비하고, 대향 전극(115)은 개구부(111a)를 포함한 절연막(111)상부에 형성된다. 이 때 개구부(111a)는 터치 센서 활성층(104)과 중첩되는 영역을 갖도록 형성한다. 구체적으로 개구부(111a)는 터치 센서 활성층(104)의 영역 중 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)으로 덮이지 않고 노출된 영역과 중첩되는 부분이 존재하도록 형성된다.
이를 통하여 대향 전극(115)에 전압을 인가하면 개구부(111a)내에 배치된 대향 전극(115)은 일종의 게이트 전극의 기능을 할 수 있다. 즉 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)에 소정의 전압을 인가하고, 대향 전극(115)에도 소정의 전압이 인가되면 터치 센서 활성층(104)의 영역 중 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)으로 덮이지 않고 노출된 영역은 채널이 되어 터치 센서 소스 전극(107)에서 터치 센서 드레인 전극(108)으로 전류가 흐를 수 있다.
대향 전극(115)은 다양한 도전성 물질로 형성할 수 있고, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 등과 같은 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
본 실시예의 터치 센서(100)는 기판(101)방향으로 사용자의 손 또는 대전된 터치용 펜과 같은 물체가 접근 또는 접촉할 때 물체의 접근 또는 접촉으로 인하여 발생하는 전하의 이동을 감지한다. 그리고 이를 해석하여 물체의 접근 또는 접촉의 여부, 위치를 출력할 수 있다.
구체적으로 사용자의 터치가 있기 전에 대향 전극(115)에는 소정의 전압이 인가된다. 그리고 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)에도 전압이 인가된다. 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)사이에 인가된 전압의 차이가 일정 값 이상이 되면 터치 센서 활성층(104)은 채널 기능을 하여 터치 센서 소스 전극(107)에서 터치 센서 드레인 전극(108)으로 전류가 흐를 수 있다. 전류가 흐르기 시작할 때 대향 전극(115)에 인가되는 전압은 문턱 전압(Vth:threshold voltage)이다.
그리고 전류가 흐르는 상태에서 대향 전극(115), 터치 센서 소스 전극(107) 및 터치 센서 드레인 전극(108)에 인가되는 전압의 크기를 일정하게 유지하면 터치 센서 소스 전극(107)에서 터치 센서 드레인 전극(108)으로 흐르는 전류의 값은 일정하다.
이 때 사용자가 손을 기판(101)방향으로 접근하거나 기판(101)에 접촉하면 수소가 함유된 센서부(102)의 수소 이온이 움직인다. 즉 사용자의 손은 대전되어 있는데 예를 들면 (-)로 대전되어 있을 수 있다. 이러한 사용자의 손을 기판(101)에 접근시키면 센서부(102)의 수소 이온들 중 음이온들은 사람의 손과 멀어지는 방향 즉 센서부(102)와 터치 센서 활성층(104)이 접하는 방향으로 이동한다. 그리고 이러한 음이온들은 터치 센서 활성층(104)의 전하 농도를 변화시켜 터치 센서 활성층(104)을 통하여 흐르는 전류를 변화시킨다. 이를 통하여 터치 센서 활성층(104)의 전기적 특성이 변한다. 결과적으로 채널 기능을 하던 터치 센서 활성층(104)의 전기적 특성이 변하여 터치 센서 소스 전극(107)에서 터치 센서 드레인 전극(108)으로 흐르던 전류의 값이 변화한다. 이와 같은 전류의 변화 크기 및 전류가 변한 위치를 감지하여 터치 센서(100)의 기능을 용이하게 구현할 수 있다.
또한 사용자의 터치로 인하여 터치 센서 소스 전극(107)에서 터치 센서 드레인 전극(108)으로 전류가 흐르게 하는 문턱 전압(Vth:threshold voltage)이 변할 수 있다. 그래서 이러한 문턱 전압의 변화를 감지하여 사용자의 터치를 인지할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면 본 실시예의 터치 센서(200)는 기판(201), 센서부(202), 터치 센서 활성층(204), 에치 스토퍼(205), 터치 센서 소스 전극(207), 터치 센서 드레인 전극(208), 보호층(209) 및 대향 전극(215)을 포함한다.
기판(201)상에 센서부(202)가 형성된다. 센서부(202)는 수소를 함유한다. 센서부(202)상에 터치 센서 활성층(204)이 배치된다. 터치 센서 활성층(204)상에 에치 스토퍼(205)가 배치된다.
에치 스토퍼(205)상에 터치 센서 소스 전극(207) 및 터치 센서 드레인 전극(208)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(207) 및 터치 센서 드레인 전극(208)은 터치 센서 활성층(204)의 영역 중 에치 스토퍼(205)로 덮이지 않고 노출된 영역과 접한다.
즉 터치 센서 활성층(204)의 상부 면 중 채널 기능을 하는 부분은 에치 스토퍼(205)에 의하여 보호된다. 특히 터치 센서 소스 전극(207) 및 터치 센서 드레인 전극(208)이 식각 공정에 의하여 패터닝될 때 터치 센서 활성층(204)의 상부 면을 손상할 수 있는데 본 실시예에서는 에치 스토퍼(205)가 이것을 방지한다.
터치 센서 소스 전극(207) 및 터치 센서 드레인 전극(208)상에 보호층(209)이 형성된다. 보호층(209)상에 절연막(211)이 형성되고, 절연막(211)상에 대향 전극(115)이 형성된다. 구체적으로 절연막(211)은 개구부(211a)를 구비하고, 대향 전극(215)은 개구부(211a)를 포함한 절연막(211)상부에 형성된다. 이 때 개구부(211a)는 터치 센서 활성층(204)과 중첩되는 영역이 존재하도록 한다.
구체적으로 개구부(211a)는 터치 센서 활성층(204)의 영역 중 터치 센서 소스 전극(207) 및 터치 센서 드레인 전극(208)과 중첩되지 않는 부분이 존재하도록 형성된다.
본 실시예의 터치 센서(200)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(201)에 접근하거나 기판(201)에 접촉할 때 센서부(202)의 수소 이온의 이동을 통하여 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면 본 실시예의 터치 센서(300)는 기판(301), 센서부(302), 터치 센서 활성층(304), 중간 절연막(303), 터치 센서 소스 전극(307), 터치 센서 드레인 전극(308), 보호층(309) 및 대향 전극(315)을 포함한다.
기판(301)상에 센서부(302)가 형성된다. 센서부(302)상에 콘택홀(303a)을 구비하는 중간 절연막(303)이 배치된다. 중간 절연막(303)상에는 터치 센서 활성층(304)이 배치된다. 터치 센서 활성층(304)은 콘택홀(303a)을 통하여 센서부(302)와 접촉한다. 중간 절연막(303)은 터치 센서 소스 전극(307) 및 터치 센서 드레인 전극(308)이 센서부(302)와 접하는 것을 방지할 수 있다.
터치 센서 활성층(304)상에 터치 센서 소스 전극(307) 및 터치 센서 드레인 전극(308)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(307) 및 터치 센서 드레인 전극(308)상에 보호층(309)이 형성된다. 보호층(309)상에 절연막(311)이 형성되고, 절연막(311)상에 대향 전극(315)이 형성된다.
구체적으로 절연막(311)은 개구부(311a)를 구비하고, 대향 전극(315)은 개구부(311a)를 포함한 절연막(311)상부에 형성된다. 이 때 개구부(311a)는 터치 센서 활성층(304)과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된다.
본 실시예의 터치 센서(300)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(301)에 접근하거나 기판(301)에 접촉할 때 센서부(302)의 수소 이온의 이동을 통하여 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면 본 실시예의 터치 센서(400)는 기판(401), 센서부(402), 터치 센서 활성층(404), 중간 절연막(403), 에치 스토퍼(405), 터치 센서 소스 전극(407), 터치 센서 드레인 전극(408), 보호층(409) 및 대향 전극(415)을 포함한다.
기판(401)상에 센서부(402)가 형성된다. 센서부(402)상에 콘택홀(403a)을 구비하는 중간 절연막(403)이 배치된다. 중간 절연막(403)상에는 터치 센서 활성층(404)이 배치된다. 터치 센서 활성층(404)은 콘택홀(403a)을 통하여 센서부(402)와 접촉한다.
터치 센서 활성층(404)상에 에치 스토퍼(405)가 배치된다. 에치 스토퍼(405)상에 터치 센서 소스 전극(407) 및 터치 센서 드레인 전극(408)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(407) 및 터치 센서 드레인 전극(408)은 터치 센서 활성층(404)의 영역 중 에치 스토퍼(405)로 덮이지 않고 노출된 영역과 접한다.
즉 터치 센서 활성층(404)의 상부 면 중 채널 기능을 하는 부분은 에치 스토퍼(405)에 의하여 보호된다.
터치 센서 소스 전극(407) 및 터치 센서 드레인 전극(408)상에 보호층(409)이 형성된다. 보호층(409)상에 절연막(411)이 형성되고, 절연막(411)상에 대향 전극(415)이 형성된다.
구체적으로 절연막(411)은 개구부(411a)를 구비하고, 대향 전극(415)은 개구부(411a)를 포함한 절연막(411)상부에 형성된다. 이 때 개구부(411a)는 터치 센서 활성층(404)과 중첩되는 영역을 갖도록 형성한다.
본 실시예의 터치 센서(400)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(401)에 접근하거나 기판(401)에 접촉할 때 센서부(402)의 수소 이온의 이동을 통하여 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면 본 실시예의 터치 센서(500)는 기판(501), 센서부(502), 터치 센서 활성층(504), 중간 절연막(503), 터치 센서 소스 전극(507), 터치 센서 드레인 전극(508), 보호층(509) 및 대향 전극(515)을 포함한다.
기판(501)상에 센서부(502)가 형성된다. 센서부(502)상에 중간 절연막(503)이 배치된다. 중간 절연막(503)상에는 터치 센서 활성층(504)이 배치된다. 터치 센서 활성층(504)은 센서부(502)와 접촉하지 않는다.
터치 센서 활성층(504)상에 터치 센서 소스 전극(507) 및 터치 센서 드레인 전극(508)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(507) 및 터치 센서 드레인 전극(508)상에 보호층(509)이 형성된다. 보호층(509)상에 절연막(511)이 형성되고, 절연막(511)상에 대향 전극(515)이 형성된다.
구체적으로 절연막(511)은 개구부(511a)를 구비하고, 대향 전극(515)은 개구부(511a)를 포함한 절연막(511)상부에 형성된다. 이 때 개구부(511a)는 터치 센서 활성층(504)과 중첩되는 영역이 존재하도록 한다.
본 실시예의 터치 센서(500)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(501)에 접근하거나 기판(501)에 접촉할 때 센서부(502)의 수소 이온의 이동하고 이를 통하여 터치 센서 활성층(504)의 전기적 특성이 변하고, 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면 본 실시예의 터치 센서(600)는 기판(601), 센서부(602), 터치 센서 활성층(604), 중간 절연막(603), 에치 스토퍼(605), 터치 센서 소스 전극(607), 터치 센서 드레인 전극(608), 보호층(609) 및 대향 전극(615)을 포함한다.
기판(601)상에 센서부(602)가 형성된다. 센서부(602)상에 중간 절연막(603)이 배치된다. 중간 절연막(603)상에는 터치 센서 활성층(604)이 배치된다. 터치 센서 활성층(604)은 센서부(602)와 접촉하지 않는다.
터치 센서 활성층(604)상에 에치 스토퍼(605)가 배치된다. 에치 스토퍼(605)상에 터치 센서 소스 전극(607) 및 터치 센서 드레인 전극(608)이 형성된다. 터치 센서 소스 전극(607) 및 터치 센서 드레인 전극(608)은 터치 센서 활성층(604)의 영역 중 에치 스토퍼(605)로 덮이지 않고 노출된 영역과 접한다.
즉 터치 센서 활성층(604)의 상부 면 중 채널 기능을 하는 부분은 에치 스토퍼(605)에 의하여 보호된다.
터치 센서 소스 전극(607) 및 터치 센서 드레인 전극(608)상에 보호층(609)이 형성된다. 보호층(609)상에 절연막(611)이 형성되고, 절연막(611)상에 대향 전극(615)이 형성된다.
구체적으로 절연막(611)은 개구부(611a)를 구비하고, 대향 전극(615)은 개구부(611a)를 포함한 절연막(611)상부에 형성된다. 이 때 개구부(611a)는 터치 센서 활성층(604)과 중첩되는 영역이 존재하도록 한다.
본 실시예의 터치 센서(600)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(601)에 접근하거나 기판(601)에 접촉할 때 센서부(602)의 수소 이온의 이동을 통하여 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 터치 센서를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면 본 실시예의 터치 센서(700)는 기판(701), 센서부(702), 터치 센서 활성층(704), 광차단층(720), 터치 센서 소스 전극(707), 터치 센서 드레인 전극(708), 보호층(709) 및 대향 전극(715)을 포함한다.
기판(701)상에 센서부(702)가 형성되기 전에 광차단층(720)가 형성된다. 즉 기판(701)과 센서부(702)사이에 광차단층(720)가 배치된다. 센서부(702)상에 터치 센서 활성층(704)이 배치된다. 터치 센서 활성층(704)은 광에 의하여 전기적 특성이 변할 수 있다. 특히 터치 센서 활성층(704)이 산화물을 함유하는 경우 광에 의하여 특성이 변할 수 있다. 본 실시예에서는 광차단층(720)가 터치 센서 활성층(704)에 입사되는 광을 차단하여 터치 센서 활성층(704)이 광에 의하여 특성이 변하는 것을 방지한다.
터치 센서 활성층(704)상에 터치 센서 소스 전극(707) 및 터치 센서 드레인 전극(708)이 형성된다.
터치 센서 소스 전극(707) 및 터치 센서 드레인 전극(708)상에 보호층(709)이 형성된다. 보호층(709)상에 절연막(711)이 형성되고, 절연막(711)상에 대향 전극(715)이 형성된다. 구체적으로 절연막(711)은 개구부(711a)를 구비하고, 대향 전극(715)은 개구부(711a)를 포함한 절연막(711)상부에 형성된다. 이 때 개구부(711a)는 터치 센서 활성층(704)과 중첩되는 영역이 존재하도록 한다. 구체적으로 개구부(711a)는 터치 센서 활성층(704)의 영역 중 터치 센서 소스 전극(707) 및 터치 센서 드레인 전극(708)으로 덮이지 않고 노출된 영역과 중첩되는 부분을 갖도록 형성된다.
본 실시예의 터치 센서(700)도 전술한 실시예와 마찬가지로 사용자가 기판(701)에 접근하거나 기판(701)에 접촉할 때 센서부(702)의 수소 이온의 이동을 통하여 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예에서 설명한 터치 센서의 구체적인 구성에 대한 설명과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.
구체적으로 도 8을 참조하면 전술한 도 5의 터치 센서(500)의 구성을 포함한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 예로써 도 1 내지 도 4, 도 6 및 도 7의 터치 센서의 구성을 포함할 수 있음은 물론이다.
본 실시예의 유기 발광 표시 장치(1000)는 기판(1001), 센서부(1102), 터치 센서 활성층(1104), 터치 센서 소스 전극(1107), 터치 센서 드레인 전극(1108), 보호층(1009), 유기 발광 소자(1216) 및 화소 정의막(1211)을 포함한다. 유기 발광 소자(1216)는 화소 전극(1210), 대향 전극(1215) 및 중간층(1212)을 포함한다.
또한 화소 전극(1210)은 게이트 전극(1201), 활성층(1204), 소스 전극(1207) 및 드레인 전극(1208)을 구비하는 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다. 특히 화소 전극(1210)은 드레인 전극(1208)과 연결된다.
구체적으로 기판(1001)상에 센서부(1102)가 형성된다. 센서부(1102)는 수소를 함유한다. 기판(1001)방향에서 사용자의 터치가 있을 경우 센서부(1102)의 수소 이온들은 터치 센서 활성층(1104)방향으로 이동할 수 있다. 이를 위하여 센서부(1102)는 다양한 재료로 형성이 가능하나 SiNx, SiOx를 함유할 수 있다.
또한 기판(1001)의 영역 중 센서부(1102)와 소정의 간격으로 이격되도록 게이트 전극(1201)이 형성된다. 게이트 전극(1201)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, 또는 Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 금속 또는 금속의 합금으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 전도성 재료를 포함할 수 있다.
게이트 전극(1201) 및 센서부(1102)상에 게이트 절연막(1003)을 형성한다. 이를 통하여 센서부(1102)와 터치 센서 활성층(1104)은 접촉하지 않고, 게이트 전극(1201)과 활성층(1204)이 절연된다.
게이트 절연막(1003)상에 활성층(1204) 및 터치 센서 활성층(1104)이 형성된다. 활성층(1204) 및 터치 센서 활성층(1104)은 산화물, 비정질 실리콘 또는 다결정질 실리콘을 함유할 수 있다.
터치 센서 활성층(1104)상에 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)이 형성된다.
활성층(1204)상에 소스 전극(1207) 및 드레인 전극(1208)이 형성된다. 소스 전극(1207) 및 드레인 전극(1208)은 Au, Pd, Pt, Ni, Rh, Ru, Ir, Os 외에도, Al, Mo, Al:Nd 합금, MoW 합금 등과 같은 2 종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)도 Au, Pd, Pt, Ni, Rh, Ru, Ir, Os 외에도, Al, Mo, Al:Nd 합금, MoW 합금 등과 같은 2 종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
소스 전극(1207), 드레인 전극(1208), 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)상에 보호층(1009)이 형성된다. 보호층(1009)상에는 유기 발광 소자(1216)가 형성된다. 유기 발광 소자(1216)는 화소 전극(1210), 중간층(1212) 및 대향 전극(1215)을 구비한다. 보호층(1009)은 평탄화막으로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 화소 전극(1210) 및 중간층(1212)이 평탄하게 형성될 수 있다.
구체적으로 화소 전극(1210)은 보호층(1009)상에 형성되고 드레인 전극(1208)과 전기적으로 연결된다. 이 때 화소 전극(1210)은 터치 센서 활성층(1104)과 중첩되지 않도록 형성한다. 이를 통하여 사용자의 터치 감지 시 화소 전극(1210)에 영향을 받지 않고 정밀한 감지가 가능하다.
화소 전극(1210)은 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, AZO 또는 In2O3 등을 포함할 수 있다.
화소 전극(1210)상에는 화소 정의막(1211)이 형성된다. 화소 정의막(1211)은 제1 개구부(1211a) 및 제2 개구부(1211b)를 구비한다. 제1 개구부(1211a)는 화소 전극(1210)의 소정의 영역을 노출하도록 형성된다. 제2 개구부(1211b)는 터치 센서 활성층(1104)과 중첩되는 영역이 존재하도록 한다. 구체적으로 제2 개구부(1211b)는 터치 센서 활성층(1104)의 영역 중 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)으로 덮이지 않고 노출된 영역과 중첩되는 부분이 존재하도록 형성된다.
제1 개구부(1211a)에 중간층(1212)을 형성하여 중간층(1212)과 화소 전극(1210)이 접하도록 한다.
중간층(1212)은 유기 발광층을 구비하고 화소 전극(1210)과 대향 전극(1215)으로부터 전압이 인가되면 유기 발광층에서 가시 광선이 발광한다. 중간층(1212)의 유기 발광층이 저분자 유기물로 형성되는 경우 유기 발광층을 중심으로 화소 전극(1210)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer: HIL) 등이 적층되고, 대향 전극(1215) 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등이 적층되도록 형성된다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 중간층(1212)은 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 포함할 수 있다.
한편, 중간층(1212)의 유기 발광층이 고분자 유기물로 형성되는 경우에는 유기 발광층을 중심으로 화소 전극(1210)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL)만이 포함될 수 있다. 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 화소 전극(1210) 상부에 형성되며, 유기 발광층은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 컬러 패턴을 형성할 수 있다.
그리고 전체 화소들을 모두 덮도록 대향 전극(1216)을 형성한다. 즉 대향 전극(1216)은 제1 개구부(1211a)에 배치된 중간층(1212)과 접하고 제2 개구부(1211b)에도 배치된다. 이를 통하여 대향 전극(1216)에 전압을 인가하면 제2 개구부(1211b)내에 배치된 대향 전극(1216)은 터치 센서 활성층(1102)에 전계를 인가할 수 있고, 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)에 전압이 인가되면 터치 센서 소스 전극(1107)에서 터치 센서 드레인 전극(1108)으로 전류가 흐를 수 있게 한다.
대향 전극(1215)은 다양한 도전성 물질로 형성할 수 있고, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 등과 같은 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
대향 전극(1215) 상에 밀봉 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 밀봉 부재(미도시)는 외부의 수분이나 산소 등으로부터 유기 발광 소자(1216) 및 기타층을 보호하기 위해 형성하는 것으로 밀봉 부재(미도시)는 투명한 재질로 형성된다. 이를 위해 글라스, 플라스틱 또는 유기물과 무기물의 복수의 중첩된 구조일 수도 있다.
본 실시예의 유기 발광 표시 장치(1000)는 유기 발광 소자(1216)의 화소 전극(1210)과 중첩되지 않도록 터치 센서 활성층(1104)을 포함한다. 또한 터치 센서 활성층(1104)의 하부에 수소를 함유하는 센서부(1102)를 포함하고, 터치 센서 활성층(1104)과 연결되도록 터치 센서 소스 전극(1107) 및 터치 센서 드레인 전극(1108)을 포함한다. 또한 대향 전극(1216)을 형성 시 화소 정의막(1211)의 제2 개구부(1211a)에도 배치되도록 하여 터치 센서 활성층(1104)이 채널 기능을 하도록 한다.
이를 통하여 사용자의 터치를 용이하게 감지할 수 있는 유기 발광 표시 장치(1000)를 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 터치 센서
101, 201, 301, 401, 501, 601, 701, 1001: 기판
102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 1102: 센서부
104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 1104: 터치 센서 활성층
107, 207, 307, 407, 507, 607, 707, 1107: 터치 센서 소스 전극
108, 208, 308, 408, 508, 608, 708, 1108: 터치 센서 드레인 전극
109, 209, 309, 409, 509, 609, 709, 1009: 보호층
111, 211, 311, 411, 511, 611, 711: 절연막
111a, 211a, 311a, 411a, 511a, 611a, 711a: 개구부
115, 215, 315, 415, 515, 615, 715: 대향 전극
205, 405, 605: 에치 스토퍼 303, 403, 503, 603: 중간 절연막
303a, 403a: 콘택홀 720: 광차단층
1000: 유기 발광 표시 장치 1103: 게이트 절연막
1201: 게이트 전극 1204: 활성층
1207: 소스 전극 1208: 드레인 전극
1210: 화소 전극 1211: 화소 정의막
1211a: 제1 개구부 1211b: 제2 개구부
1212: 중간층 1215: 대향 전극
1216: 유기 발광 소자

Claims (21)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되고 수소를 함유하는 센서부;
    상기 센서부 상부에 배치되는 터치 센서 활성층;
    상기 터치 센서 활성층과 전기적으로 연결되는 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극;
    상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극을 덮도록 절연 물질로 형성된 보호층; 및
    상기 보호층 상부에 배치되고 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 대향 전극을 포함하는 터치 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층과 상기 대향 전극 사이에 배치되고 개구부를 구비하는 절연막을 더 포함하고,
    상기 개구부는 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성되고, 상기 대향 전극은 상기 개구부를 통하여 상기 보호층과 접하는 터치 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 터치 센서 활성층의 영역 중 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극과 중첩되지 않는 영역과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 터치 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는 실리콘 계열의 산화물 또는 실리콘 계열의 질화물을 포함하는 터치 센서.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 센서 활성층과 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극 사이에 에치 스토퍼를 더 포함하고,
    상기 에치 스토퍼는 상기 센서부와 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 터치 센서.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층 사이에 배치되는 중간 절연막을 더 포함하는 터치 센서.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 중간 절연막은 상기 센서부의 소정의 영역을 노출하도록 콘택홀을 구비하고,
    상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층은 상기 콘택홀을 통하여 서로 접하는 터치 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 센서부 사이에 광차단층을 더 포함하는 터치 센서.
  9. 기판;
    상기 기판상에 배치되고 수소를 함유하는 센서부;
    상기 센서부 상부에 배치되는 터치 센서 활성층;
    상기 터치 센서 활성층과 전기적으로 연결되는 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극;
    상기 터치 센서 소스 전극 및 터치 센서 드레인 전극을 덮는 보호층;
    상기 보호층 상에 상기 터치 센서 활성층과 중첩되지 않도록 배치된 화소 전극;
    상기 화소 전극상에 배치되고 상기 화소 전극의 소정의 영역을 노출하도록 형성된 제1 개구부 및 상기 터치 센서 활성층과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 제2 개구부를 구비하는 화소 정의막;
    상기 제1 개구부 상에 배치되고 유기 발광층을 구비하는 중간층; 및
    상기 중간층 및 상기 제2 개구부 상에 배치되는 대향 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 개구부는 상기 터치 센서 활성층의 영역 중 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극과 중첩되지 않는 영역과 중첩되는 영역을 갖도록 형성된 유기 발광 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 개구부를 통하여 상기 대향 전극은 상기 보호층과 접하는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 보호층은 평탄화층으로 형성된 유기 발광 표시 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 화소 전극에 전기적으로 연결되도록 상기 보호층 하부에 형성되는 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는 활성층, 게이트 전극, 게이트 절연막, 소스 전극 및 드레인 전극을 구비하는 유기 발광 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막은 상기 게이트 전극과 상기 활성층의 사이 및 상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층의 사이에 배치되는 유기 발광 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 활성층과 상기 터치 센서 활성층은 동일한 재료로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 상기 터치 센서 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극은 동일한 재료로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제9 항에 있어서,
    상기 센서부는 실리콘 계열의 산화물 또는 실리콘 계열의 질화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제9 항에 있어서,
    상기 터치 센서 활성층과 상기 터치 센서 소스 전극 및 상기 터치 센서 드레인 전극 사이에 에치 스토퍼를 더 포함하고,
    상기 에치 스토퍼는 상기 센서부와 중첩되는 영역을 갖도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  19. 제9 항에 있어서,
    상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층 사이에 배치되는 중간 절연막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  20. 제9 항에 있어서,
    상기 중간 절연막은 상기 센서부의 소정의 영역을 노출하도록 콘택홀을 구비하고,
    상기 센서부와 상기 터치 센서 활성층은 상기 콘택홀을 통하여 서로 접하는 유기 발광 표시 장치.
  21. 제9 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 센서부 사이에 광차단층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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