KR20220041983A - 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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window substrate
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이동성
서현승
윤현경
고지현
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Abstract

본 발명은 상당한 유연성, 경도 및 내스크래치성을 가지며, 외부 충격에 의한 크랙의 발생을 최소화하고, 동시에 입력감지층의 센싱 감도의 저하를 최소화하는 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 위하여, 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함하는 윈도우 기판; 및 윈도우 기판의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층;을 포함하는, 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.

Description

커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치{Cover window and display apparatus including the same}
본 발명은 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제품의 신뢰성을 향상시킨 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스마트폰, 모니터, TV, 노트북, 디지털 카메라와 같은 전자 기기는 이미지의 구현을 위하여 표시　장치를 포함한다. 표시 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이며, 복수의 화소를 통해 이미지를 표시하는 표시 패널을 포함한다.
근래에 표시 장치는 그 용도가 다양해지고 있다. 또한, 표시 장치의 두께가 얇아지고 무게가 가벼워 그 사용의 범위가 광범위해지고 있는 추세이다.
이러한 표시 장치에는 표시 패널을 덮는 커버 윈도우가 구비된다. 커버 윈도우는 표시 장치의 가장 외부에 형성될 수 있으므로, 표시 패널 등을 보호할 수 있도록 외부 충격을 견딜 수 있어야 한다. 최근에는 내충격성을 확보하는 동시에 유리에 상응하는 경도 또는 내스크래치성을 가지는 플라스틱 커버에 대한 연구가 진행되고 있다.
나아가, 최근 표시 장치는 터치 패널을 구비함으로써, 사용자에 의한 표시 화면의 터치를 통해 외부로부터 정보를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 사용자의 손가락 등이 커버 윈도우의 표면과 접촉하는 경우가 많아지고 있으며, 커버 윈도우는 터치 패널의 센싱 감도(또는 터치 감도)에 영향을 미칠 수 있다.
상당한 유연성, 경도 및 내스크래치성을 가지며, 동시에 상당한 센싱 감도를 갖는 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함하는 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층;을 포함하는, 커버 윈도우가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판은 제1고분자 수지와 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)의 공중합체(copolymer)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1고분자 수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판의 비유전율(relative permittivity)은 3 내지 6일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판의 두께는 100um 내지 650um일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 하드 코팅층은, 상기 윈도우 기판의 제1면 상에 배치되며 상기 윈도우 기판의 두께보다 작은 두께를 갖는 제1하드 코팅층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1하드 코팅층의 두께는 10 um 내지 50 um일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1하드 코팅층의 경도는 상기 윈도우 기판의 경도보다 ?? 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 하드 코팅층은, 상기 윈도우 기판의 상기 제1면의 반대측인 제2면 상에 배치된 제2하드 코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2하드 코팅층의 두께는 5 um 내지 20 um일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 하드 코팅층은 폴리 실세스키옥산(poly silsesquioxane) 또는 아크릴계(acrylic) 고분자 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판의 두께 및 상기 하드 코팅층의 두께의 합은 150um 내지700um일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 이미지를 제공하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 커버 윈도우;를 포함하고, 상기 커버 윈도우는, 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함하는 윈도우 기판; 및 상기 윈도우 기판의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층;을 포함하는, 표시 장치를 제공한다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판은 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)와 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)의 공중합체(copolymer)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 표시 패널과 상기 커버 윈도우 사이에 위치하며, 감지전극들 및 상기 감지전극들에 전기적으로 연결된 트레이스 라인들을 포함하는 입력감지층; 및 상기 입력감지층과 상기 커버 윈도우 사이에 배치되는 접착층;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 접착층의 비유전율은 상기 윈도우 기판의 비유전율보다 클 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 접착층의 두께는 100 um 내지 300 um일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판의 비유전율은 3 내지 6이며, 상기 윈도우 기판의 두께는 100 um 내지 650 um일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 하드 코팅층은 10 um 내지 50 um의 두께를 가지며, 상기 윈도우 기판의 경도보다 큰 경도를 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판의 두께 및 상기 하드 코팅층의 두께의 합은 150 um 내지 700 um의 값을 가질 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상당한 유연성, 경도 및 내스크래치성을 가지며, 외부 충격에 의한 크랙의 발생을 최소화하고, 동시에 입력감지층의 센싱 감도의 저하를 최소화하는 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 구현할 수 있다. 이를 통해 제품의 신뢰성을 향상시킨 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 구비된 어느 하나의 화소회로의 등가회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 입력감지층를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지층의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지층 중 제1도전층 및 제2도전층을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우 및 접착층을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우 및 접착층을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)의 외측에 위치한 주변영역(PA)을 포함할 수 있다. 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 2차원적으로 배열된 복수의 화소(PX)들의 어레이를 통해 이미지를 제공할 수 있다.
주변영역(PA)은 이미지를 제공하지 않는 영역으로서, 표시영역(DA)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 주변영역(PA)에는 화소(PX)들 각각에 대응하는 화소회로에 전기적 신호나 전원을 제공하기 위한 드라이버 등이 배치될 수 있다. 주변영역(PA)에는 전자소자나 인쇄회로기판 등이 전기적으로 연결될 수 있는 영역인 패드가 배치될 수 있다.
이하에서는 표시 장치(1)가 발광소자(Light emitting element)로서, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하는 것을 설명하지만, 본 발명의 표시 장치(1)는 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 표시 장치(1)는 무기 발광 다이오드를 포함하는 발광 표시 장치, 즉 무기 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display)일 수 있다. 무기 발광다이오드는 무기물 반도체 기반의 재료들을 포함하는 PN다이오드를 포함할 수 있다. PN 접합 다이오드에 순방향으로 전압을 인가하면 정공과 전자가 주입되고, 그 정공과 전자의 재결합으로 생기는 에너지를 빛 에너지로 변환시켜 소정의 색상의 빛을 방출할 수 있다. 전술한 무기 발광다이오드는 수~수백 마이크로미터의 폭을 가질 수 있으며, 일부 실시예에서 무기 발광다이오드는 마이크로 LED로 지칭될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 표시 장치(1)는 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)일 수 있다.
한편, 표시 장치(1)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라, 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 이용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 안경형 디스플레이, 및 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, HMD)와 같이 웨어러블 장치(wearable device)에 이용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 자동차의 계기판, 및 자동차의 센터페시아(center fascia) 또는 대쉬보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(room mirror display), 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트로, 앞좌석의 배면에 배치되는 표시 화면으로 이용될 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 표시 패널(10) 상에 배치되는 입력감지층(40) 및 광학기능층(50)을 포함할 수 있으며, 이들은 커버 윈도우(70)로 커버될 수 있다.
표시 패널(10)은 복수의 발광소자 및 복수의 발광소자들 각각과 전기적으로 연결된 화소회로들을 포함할 수 있으며, 발광소자로부터 방출되는 빛을 통해 이미지를 제공할 수 있다.
입력감지층(40)은 외부의 입력, 예컨대 터치 이벤트에 따른 좌표정보를 획득할 수 있다. 입력감지층(40)은 감지전극(sensing electrode 또는 touch electrode)들 및 감지전극들과 전기적으로 연결된 트레이스 라인(trace line)들을 포함할 수 있다. 입력감지층(40)은 표시 패널(10) 위에 배치될 수 있다. 입력감지층(40)은 뮤추얼 캡 방식 또는 셀프 캡 방식으로 외부 입력을 감지할 수 있다.
입력감지층(40)은 표시 패널(10) 상에 직접 형성될 수 있다. 또는, 입력감지층(40)은 별도로 형성된 후 접착 부재(미도시)를 통해 결합될 수 있다. 상기 접착 부재는 당 기술분야에 알려진 일반적인 것을 제한 없이 채용할 수 있다. 상기 접착 부재는 광학 투명 접착제(OCA, optical clear adhesive)일 수 있다. 일 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이 입력감지층(40)은 표시 패널(10) 바로 위에 형성될 수 있으며, 이 경우 접착 부재는 입력감지층(40)과 표시 패널(10) 사이에 개재되지 않을 수 있다.
광학기능층(50)은 반사 방지층을 포함할 수 있다. 반사 방지층은 커버 윈도우(70)를 통해 외부에서 표시 패널(10)을 향해 입사하는 빛(외부광)의 반사율을 감소시킬 수 있다. 반사 방지층은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)와 같은 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 보호필름을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예로, 반사 방지층은 블랙매트릭스와 컬러필터들의 구조물을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 표시 패널(10)의 화소들 각각에서 방출되는 빛의 색상을 고려하여 배열될 수 있다. 또 다른 실시예로, 반사 방지층은 상쇄간섭 구조물을 포함할 수 있다. 상쇄간섭 구조물은 서로 다른 층 상에 배치된 제1반사층과 제2반사층을 포함할 수 있다. 제1반사층 및 제2반사층에서 각각 반사된 제1반사광과 제2반사광은 상쇄 간섭될 수 있고, 그에 따라 외부광 반사율이 감소될 수 있다.
광학기능층(50)은 렌즈층을 포함할 수 있다. 렌즈층은 표시 패널(10)에서 방출되는 빛의 출광 효율을 향상시키거나, 색편차를 줄일 수 있다. 렌즈층은 오목하거나 볼록한 렌즈 형상을 가지는 층을 포함하거나, 또는/및 굴절률이 서로 다른 복수의 층을 포함할 수 있다. 광학기능층(50)은 전술한 반사 방지층 및 렌즈층을 모두 포함하거나, 이들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 입력감지층(40) 및 광학기능층(50) 사이에는 접착 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 접착 부재는 당 기술분야에 알려진 일반적인 것을 제한 없이 채용할 수 있다. 상기 접착 부재는 광학 투명 접착제(OCA)일 수 있다.
커버 윈도우(70)는 표시 패널(10)로부터 방출되는 광을 투과시키기 위해 높은 투과율을 가질 수 있고, 표시 장치(1)의 무게를 최소화 하기 위해 얇은 두께를 가질 수 있다. 또한, 커버 윈도우(70)는 외부의 충격으로부터 표시 패널(10)을 보호하기 위해 강한 강도 및 경도를 가질 수 있고, 내충격성 및 내스크래치성을 가질 수 있다.
입력감지층(40) 및 광학기능층(50)과 커버 윈도우(70) 사이에는 접착층(60)이 배치될 수 있다. 커버 윈도우(70)는 접착층(60)을 통해 그 아래의 구성요소, 예컨대 광학기능층(50)과 결합될 수 있다. 일 실시예로, 접착층(60)은 광학 투명 접착제(OCA)일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 1의 III-III'선을 따라 취한 표시 장치의 단면에 대응될 수 있다. 앞서 도 2를 참조하여 설명한 구성요소들 중 동일하거나 대응되는 구성요소들에 대해 동일한 참조부호를 부여하였으며, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(10)을 포함하며, 표시 패널(10)은 기판(100), 화소회로층(PCL), 표시요소층(DEL), 봉지층(300)의 적층 구조를 포함할 수 있다.
기판(100)은 고분자 수지를 포함하는 베이스층 및 무기층을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 예컨대, 기판(100)은 고분자 수지를 포함하는 베이스층과 무기절연층의 배리어층을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(100)은 순차적으로 적층된 제1베이스층(101), 제1배리어층(102), 제2베이스층(103), 및 제2배리어층(104)을 포함할 수 있다. 제1베이스층(101)과 제2베이스층(103)은 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenene napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 또는/및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등을 포함할 수 있다. 제1배리어층(102)과 제2배리어층(104)은 실리콘옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및/또는 실리콘나이트라이드와 같은 무기절연물을 포함할 수 있다. 기판(100)은 플렉서블 특성을 가질 수 있다.
기판(100) 상에는 화소회로층(PCL)이 배치된다. 도 3은 화소회로층(PCL)이 박막트랜지스터(TFT), 및 박막트랜지스터(TFT)의 구성요소들 아래 또는/및 위에 배치되는 버퍼층(111), 제1게이트절연층(112), 제2게이트절연층(113), 층간절연층(114), 제1평탄화절연층(115) 및 제2평탄화절연층(116)을 포함하는 것을 도시한다.
버퍼층(111)은 기판(100)의 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있고, 기판(100) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 버퍼층(111)은 실리콘옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 실리콘나이트라이드와 같은 무기 절연물을 포함할 수 있으며, 전술한 물질을 포함하는 단일 층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
버퍼층(111) 상의 박막트랜지스터(TFT)는 반도체층(Act)을 포함하며, 반도체층(Act)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 또는, 반도체층(Act)은 비정질(amorphous) 실리콘을 포함하거나, 산화물 반도체를 포함하거나, 유기 반도체 등을 포함할 수 있다. 반도체층(Act)은 채널영역(C) 및 채널영역(C)의 양측에 각각 배치된 드레인영역(D) 및 소스영역(S)을 포함할 수 있다. 게이트전극(GE)은 채널영역(C)과 중첩할 수 있다.
게이트전극(GE)은 저저항 금속 물질을 포함할 수 있다. 게이트전극(GE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
반도체층(Act)과 게이트전극(GE) 사이의 제1게이트절연층(112)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
제2게이트절연층(113)은 상기 게이트전극(GE)을 덮도록 구비될 수 있다. 제2게이트절연층(113)은 상기 제1게이트절연층(112)과 유사하게 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2) 등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
제2게이트절연층(113) 상부에는 스토리지 커패시터(Cst)의 상부 전극(Cst2)이 배치될 수 있다. 상부 전극(Cst2)은 그 아래의 게이트전극(GE)과 중첩할 수 있다. 이 때, 제2게이트절연층(113)을 사이에 두고 중첩하는 게이트전극(GE) 및 상부 전극(Cst2)은 스토리지 커패시터(Cst)를 형성할 수 있다. 즉, 게이트전극(GE)은 스토리지 커패시터(Cst)의 하부 전극(Cst1)으로 기능할 수 있다.
이와 같이, 스토리지 커패시터(Cst)와 박막트랜지스터(TFT)가 중첩되어 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스토리지 커패시터(Cst)는 박막트랜지스터(TFT)와 중첩되지 않도록 형성될 수도 있다.
상부 전극(Cst2)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및/또는 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 전술한 물질의 단일층 또는 다층일 수 있다.
층간절연층(114)은 상부 전극(Cst2)을 덮을 수 있다. 층간절연층(114)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2) 등을 포함할 수 있다. 층간절연층(114)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)은 각각 층간절연층(114) 상에 위치할 수 있다. 드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)은 각각 그 하부의 절연층들에 형성된 컨택홀을 통해 드레인영역(D) 및 소스영역(S)과 연결될 수 있다. 드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)은 전도성이 좋은 재료를 포함할 수 있다. 드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조를 가질 수 있다.
제1평탄화절연층(115)은 드레인전극(DE) 및 소스전극(SE)을 덮을 수 있다. 제1평탄화절연층(115)은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나 Polystyrene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 및 이들의 블렌드와 같은 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제2평탄화절연층(116)은 제1평탄화절연층(115) 상에 배치될 수 있다. 제2평탄화절연층(116)은 제1평탄화절연층(115)과 동일한 물질을 포함할 수 있고, Polymethylmethacrylate(PMMA)나 Polystyrene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 및 이들의 블렌드와 같은 유기 절연물을 포함할 수 있다.
전술한 구조의 화소회로층(PCL) 상에는 표시요소층(DEL)이 배치될 수 있다. 표시요소층(DEL)은 표시요소(즉, 발광소자)로서 유기발광다이오드(OLED)를 포함하며, 유기발광다이오드(OLED)는 화소전극(210), 중간층(220), 및 공통전극(230)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 예컨대, 적색, 녹색, 또는 청색 빛을 방출하거나, 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 발광영역을 통해 빛을 방출하며, 발광영역을 화소(PX)로 정의할 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)의 화소전극(210)은 제2평탄화절연층(116) 및 제1평탄화절연층(115)에 형성된 컨택홀들과 제1평탄화절연층(115) 상에 배치된 컨택메탈(CM)을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
화소전극(210)은 인듐틴산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐징크산화물(IZO; indium zinc oxide), 징크산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐산화물(In2O3: indium oxide), 인듐갈륨산화물(IGO; indium gallium oxide) 또는 알루미늄징크산화물(AZO; aluminum zinc oxide)와 같은 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 화소전극(210)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 또는 이들의 화합물을 포함하는 반사막을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 화소전극(210)은 전술한 반사막의 위/아래에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막을 더 포함할 수 있다.
화소전극(210) 상에는 화소전극(210)의 중앙부를 노출하는 개구(117OP)를 갖는 화소정의막(117)이 배치된다. 화소정의막(117)은 유기절연물 및/또는 무기절연물을 포함할 수 있다. 개구(117OP)는 유기발광다이오드(OLED)에서 방출되는 빛의 발광영역을 정의할 수 있다. 예컨대, 개구(117OP)의 크기/폭이 발광영역의 크기/폭에 해당할 수 있다. 따라서, 화소(PX)의 크기 및/또는 폭은 해당하는 화소정의막(117)의 개구(117OP)의 크기 및/또는 폭에 의존할 수 있다.
중간층(220)은 화소전극(210)에 대응되도록 형성된 발광층(222)을 포함할 수 있다. 발광층(222)은 소정의 색상의 빛을 방출하는 고분자 또는 저분자 유기물을 포함할 수 있다. 또는, 발광층(222)은 무기 발광물질을 포함하거나, 양자점을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 중간층(220)은 발광층(222)의 아래와 위에 각각 배치되는 제1기능층(221) 및 제2기능층(223)을 포함할 수 있다. 제1기능층(221)은 예컨대, 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer)을 포함하거나, 홀 수송층 및 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer)을 포함할 수 있다. 제2기능층(223)은 발광층(222) 위에 배치되는 구성요소로서, 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer) 및/또는 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer)을 포함할 수 있다. 제1기능층(221) 및/또는 제2기능층(223)은 후술할 공통전극(230)과 마찬가지로 기판(100)을 전체적으로 커버하도록 형성되는 공통층일 수 있다.
공통전극(230)은 화소전극(210) 상에 배치되며, 화소전극(210)과 중첩할 수 있다. 공통전극(230)은 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 공통전극(230)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등을 포함하는 (반)투명층을 포함할 수 있다. 또는, 공통전극(230)은 전술한 물질을 포함하는 (반)투명층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3과 같은 층을 더 포함할 수 있다. 공통전극(230)은 기판(100)을 전체적으로 커버하도록 일체로 형성될 수 있다.
봉지층(300)은 표시요소층(DEL) 상에 배치되고 표시요소층(DEL)을 커버할 수 있다. 봉지층(300)은 적어도 하나의 무기봉지층 및 적어도 하나의 유기봉지층을 포함하며, 일 실시예로서 도 3는 봉지층(300)이 순차적으로 적층된 제1무기봉지층(310), 유기봉지층(320) 및 제2무기봉지층(330)을 포함하는 것을 도시하고 있다.
제1무기봉지층(310) 및 제2무기봉지층(330)은 알루미늄산화물, 티타늄산화물, 탄탈륨산화물, 하프늄산화물, 징크산화물, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물 중 하나 이상의 무기물을 포함할 수 있다. 유기봉지층(320)은 폴리머(polymer)계열의 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 계열의 소재로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 유기봉지층(320)은 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 유기봉지층(320)은 모노머를 경화하거나, 폴리머를 도포하여 형성할 수 있다. 유기봉지층(320)은 투명성을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 구비된 어느 하나의 화소회로의 등가회로도이다.
도 4을 참조하면, 화소회로(PC)는 복수의 박막트랜지스터들 및 스토리지 커패시터를 포함할 수 있으며, 유기발광다이오드(OLED)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 화소회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(T2)는 스캔선(SL) 및 데이터선(DL)에 연결되며, 스캔선(SL)으로부터 입력되는 스캔 신호 또는 스위칭 전압에 기초하여 데이터선(DL)으로부터 입력된 데이터 신호 또는 데이터 전압을 구동 박막트랜지스터(T1)로 전달할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(T2)와 구동전압선(PL)에 연결되며, 스위칭 박막트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동전압선(PL)에 공급되는 제1전원전압(ELVDD)의 차이에 해당하는 전압을 저장할 수 있다.
구동 박막트랜지스터(T1)는 구동전압선(PL)과 스토리지 커패시터(Cst)에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동전압선(PL)으로부터 유기발광다이오드(OLED)를 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)의 공통전극(예, 캐소드)은 제2전원전압(ELVSS)을 공급받을 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 전류에 의해 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다.
화소회로(PC)가 2개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 화소회로(PC)는 3개 이상의 박막트랜지스터 및/또는 2개 이상의 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 화소회로(PC)는 7개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 커패시터를 포함할 수도 있다. 박막트랜지스터 및 스토리지 커패시터의 개수는 화소회로(PC)의 디자인에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 다만, 이하 설명의 편의를 위해, 화소회로(PC)가 2개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 경우에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 입력감지층를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5을 참조하면, 입력감지층(40)은 제1감지전극(410)들, 제1감지전극(410)들에 연결된 제1트레이스 라인(first trace line, 415-1 내지 415-4)들, 제2감지전극(420)들, 및 제2감지전극(420)들에 연결된 제2트레이스 라인(second trace line, 425-1 내지 425-5)들을 포함할 수 있다. 제1감지전극(410)들 및 제2감지전극(420)들은 표시영역(DA)에 배치되고, 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들 및 제2트레이스 라인(425-1 내지 425-5)들은 주변영역(PA)에 배치될 수 있다.
제1감지전극(410)들은 ±y방향을 따라 배열될 수 있고, 제2감지전극(420)들은 ±y방향과 교차하는 ±x방향을 따라 배열될 수 있다. ±y방향을 따라 배열된 제1감지전극(410)들은 이웃하는 제1감지전극(410)들 사이의 제1연결전극(411)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 각각의 제1감지라인(410C1 내지 410C4)을 형성할 수 있다. ±x방향을 따라 배열된 제2감지전극(420)들은 이웃하는 제2감지전극(420)들 사이의 제2연결전극(421)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 각각의 제2감지라인(420R1 내지 420R5)을 형성할 수 있다. 제1감지라인(410C1 내지 410C4)들 및 제2감지라인(420R1 내지 420R5)들은 교차할 수 있다. 예컨대, 제1감지라인(410C1 내지 410C4)들 및 제2감지라인(420R1 내지 420R5)들은 서로 수직으로 교차할 수 있다.
제1감지라인(410C1 내지 410C4)들은 주변영역(PA)에 형성된 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들을 통해 감지 신호 패드부(440)의 패드에 연결될 수 있다. 예컨대, 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들은 각각 제1감지라인(410C1 내지 410C4)의 상측 및 하측에 각각 연결된 더블 라우팅(double routing) 구조일 수 있다. 제1감지라인(410C1 내지 410C4)들의 상측 및 하측에 각각 연결된 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들은 각각 대응하는 패드에 연결될 수 있다.
제2감지라인(420R1 내지 420R5)들은 주변영역(PA)에 형성된 제2트레이스 라인(425-1 내지 425-5)을 통해 감지 신호 패드부(440)의 패드에 연결될 수 있다. 예컨대, 제2트레이스 라인(425-1 내지 425-5)들은 각각 대응하는 패드에 연결될 수 있다.
도 5은 각각의 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들이 제1감지라인(410C1 내지 410C4)의 상측 및 하측에 각각 연결된 더블 라우팅(double routing) 구조를 도시하고 있으며, 이와 같은 구조는 센싱 감도(또는 터치 감도)를 향상시킬 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 제1트레이스 라인(415-1 내지 415-4)들은 제1감지라인(410C1 내지 410C4)들의 상측 또는 하측에 연결된 싱글 라우팅 구조를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지층의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 입력감지층(40)은 제1도전층(CML1) 및 제2도전층(CML2)을 포함할 수 있다. 제1도전층(CML1)과 제2도전층(CML2) 사이에는 제1절연층(43)이 개재되며, 제2도전층(CML2) 상에는 제2절연층(45)이 위치할 수 있다. 도 5를 참조하여 전술한 제1감지전극(410, 도 5 참조)들, 제1연결전극(411, 도 5 참조)들, 제2감지전극(420, 도 5 참조)들, 제2연결전극(421, 도 5 참조)들 각각은 제1도전층(CML1) 또는 제2도전층(CML2) 중 하나에 포함될 수 있다.
제1 및 제2도전층(CML1, CML2)은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴(Mo), 멘델레븀(Mb), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명한 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 그 밖에 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그래핀(graphene) 등을 포함할 수 있다.
제1 및 제2도전층(CML1, CML2)은 단층 또는 다층일 수 있다. 단층의 제1 및 제2도전층(CML1, CML2)은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있으며, 금속층 및 투명도전층의 물질은 앞서 설명한 바와 같다. 제1 및 제2도전층(CML1, CML2) 중 하나는 단일의 금속층을 포함할 수 있다. 단일의 금속층은 몰리브덴층, 또는 MoMb의 합금층을 포함할 수 있다. 제1 또는 제2도전층(CML1, CML2) 중 하나는 다층의 금속층을 포함할 수 있다. 다층의 금속층은 예컨대, 티타늄층/알루미늄층/티타늄층의 3층을 포함하거나, 몰리브덴층/멘델레븀층의 2층을 포함할 수 있다. 또는, 다층의 금속층은 금속층 및 투명 도전층을 포함할 수 있다. 제1 및 제2도전층(CML1, CML2)은 서로 다른 적층 구조를 가지거나 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1도전층(CML1)은 금속층을 포함하고 제2도전층(CML2)은 투명 도전층을 포함할 수 있다. 또는, 제1 및 제2도전층(CML1, CML2)은 동일한 금속층을 포함할 수 있다.
제1 및 제2도전층(CML1, CML2)의 물질, 및 제1 및 제2도전층(CML1, CML2)에 구비되는 감지전극들의 배치는 센싱 감도를 고려하여 결정될 수 있다. RC 딜레이가 센싱 감도에 영향을 미칠 수 있는데, 금속층을 포함하는 감지전극들은 투명 도전층 대비 저항이 작기 때문에 RC 값이 감소될 수 있고, 따라서 감지전극들 사이에 정의된 커패시터의 충전시간이 감소될 수 있다. 투명 도전층을 포함하는 감지전극들은 금속층 대비 사용자에게 시인되지 않고, 입력 면적이 증가하여 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
제1 및 제2절연층(43, 45)은 각각 무기절연물 또는/및 유기절연물을 포함할 수 있다. 무기절연물은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 또는 실리콘옥시나이트라이드등을 포함할 수 있고, 유기절연물은 고분자 유기물을 포함할 수 있다.
앞서 도 5를 참조하여 설명한 제1 및 제2감지전극(410, 420)들과 제1 및 제2연결전극(411, 421)들 중 일부는 제1도전층(CML1)에 위치하고, 나머지는 제2도전층(CML2)에 위치할 수 있다. 일 실시예로, 제1도전층(CML1)은 제1연결전극(411)들을 포함하고, 제2도전층(CML2)은 제1 및 제2감지전극(410, 420)들, 그리고 제2연결전극(421)들을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제1도전층(CML1)은 제1 및 제2감지전극(410, 420)들, 그리고 제2연결전극(421)들을 포함하고, 제2도전층(CML2)이 제1연결전극(411)들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로, 제1도전층(CML1)이 제1감지전극(410)들 및 제1연결전극(411)들을 포함하고, 제2도전층(CML2)이 제2감지전극(420)들 및 제2연결전극(421)들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 제1감지전극(410)들과 제1연결전극(411)들은 동일한 층에 구비되어 일체로 연결되고, 제2감지전극(420)들과 제2연결전극(421)들도 동일한 층에 구비되므로, 제1도전층(CML1)과 제2도전층(CML2) 사이의 절연층에는 컨택홀이 구비되지 않을 수 있다.
한편, 도 6은 입력감지층(40)이 제1도전층(CML1), 제1절연층(43), 제2도전층(CML2) 및 제2절연층(45)을 포함하는 것을 도시하고 있으나, 다른 실시예로서 제1도전층(CML1) 아래에 무기절연물 또는 유기절연물을 포함하는 층이 더 배치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지층 중 제1도전층 및 제2도전층을 나타낸 평면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 및 제2감지전극(410, 420), 그리고 제1 및 제2연결전극(411, 421)은 메쉬(또는 그리드, 격자) 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2감지전극(410, 420)이 금속층을 포함하는 경우, 사용자에게 시인되는 것을 방지하기 위하여 또는/및 각 화소(PX)에서 방출되는 빛의 투과를 위하여 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 메쉬 형상을 가질 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 확대도에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2감지전극(410, 420)은 각각 홀(410H, 420H)을 포함하는 메쉬 형상의 금속층을 할 수 있다. 유사하게, 제1 및 제2연결전극(411, 421)도 메쉬 형상의 금속층을 포함할 수 있으며, 각각 홀(411H, 421H)을 포함할 수 있다. 상기 홀(410H, 420H, 411H, 421H)은 화소(PX)와 중첩하도록 배치될 수 있다.
제1도전층(CML1)은 도 7a에 도시된 바와 같이 제1연결전극(411)을 포함할 수 있다. 제1연결전극(411)은 제1연결전극(411)과 다른 층 상에 형성된 제1감지전극(410)들을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이웃하는 제1감지전극(410)들을 전기적으로 연결하는 제1연결전극(411)은 제1절연층(43, 도 6 참조)에 형성된 콘택홀(CNT)을 통해 제1감지전극(410)들과 접속할 수 있다.
제2도전층(CML2)은 도 7b에 도시된 바와 같이 제1감지전극(410), 제2감지전극(420) 및 제2연결전극(421)을 포함할 수 있다. 제2감지전극(420)들은 제2감지전극(420)들과 동일한 층 상에 형성된 제2연결전극(421)들에 의해 서로 연결될 수 있다. 예컨대, 제2감지전극(420)들은 제2연결전극(421)들과 동일한 물질을 포함하며, 일체로 형성될 수 있다. 제1감지전극(410)들은 제1감지전극(410)들과 다른 층 상에 형성된 제1연결전극(411)들에 의해 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 제1감지전극(410)들은 제1절연층(43)에 형성된 콘택홀(CNT)을 통해 제1감지전극(410)들과 접속할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우 및 접착층을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 커버 윈도우(70)는 윈도우 기판(WS) 및 윈도우 기판(WS)의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층(HC)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 윈도우 기판(WS)은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 윈도우 기판(WS)은 폴리에테르술폰(Polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리에테르 이미드(Polyether lmide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyehtylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate]), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(Cellulose triacetate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 폴리아릴렌에테르술폰(polyaryleneethersulfones), 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 윈도우 기판(WS)은 제1고분자 수지와 제2고분자 수지의 공중합체(Copolymer)를 포함할 수 있다.
비교예로서, 윈도우 기판이 글래스 재질로 구비되는 경우, 유연성을 확보하기 용이하지 않고 외부의 충격에 의해 크랙이 생기거나 깨질 가능성이 높다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우 기판(WS)은 고분자 수지를 포함하므로, 유연성을 확보할 수 있고 외부의 충격에 의해 크랙이 생기거나 깨질 가능성을 최소화할 수 있다.
한편, 윈도우 기판(WS)이 특정 고분자 수지를 포함하는 경우, 윈도우 기판이 글래스 재질을 구비하는 경우에 비해, 표시 장치(1, 도 2 참조)의 입력감지층(40, 도 2 참조)의 센싱 감도(또는 터치 감도)가 저하되는 문제점이 생길 수 있다. 예컨대, 윈도우 기판(WS)이 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및/또는 폴리카보네이트(PC)를 포함하는 경우, 윈도우 기판이 글래스 재질을 구비하는 경우에 비해, 표시 장치(1)의 센싱 감도가 저하될 수 있다. 이는, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및/또는 폴리카보네이트(PC)를 구비한 윈도우 기판(WS)의 비유전율(Relative permittivity)이 글래스를 구비한 윈도우 기판의 비유전율보다 작기 때문이다.
윈도우 기판(WS)의 비유전율, 보다 정확하게는 커버 윈도우(70)의 비유전율은 표시 장치(1)의 입력감지층(40)의 센싱 감도에 영향을 미칠 수 있다. 여기서, 비유전율은 진공의 유전율을 기준으로 하여 다른 물질의 유전율을 상대적인 비로 나타낸 수치이며, 유전율(permittivity)은 유전체가 외부 전기장에 반응하여 만드는 편극의 크기를 나타내는 물성치이다.
예컨대, 표시 장치(1)의 입력감지층(40)은 정전용량(Capacitive) 방식의 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel, TSP)일 수 있는데, 이러한 정전용량 방식은 입력감지층(40)의 정전용량의 변화의 크기 및 그 위치를 감지함으로써 외부의 입력을 수용하는 방식이다. 구체적으로, 입력감지층(40)의 감지전극(410, 420, 도 5 참조)들에 일정량의 전류를 흐르게 하여 일정한 전기장(Electric Field)을 형성하는데, 사용자의 몸에는 미세하게 전기가 통하기 때문에 사용자가 터치 스크린에 접촉하는 순간, 입력감지층(40)의 대응하는 부분에서 전기장의 변화가 생긴다. 전기장의 변화에 의해 정전용량이 변화하게 되고, 이러한 변화를 감지함으로써 외부의 입력을 수용할 수 있다. 따라서, 정전용량의 변화의 크기가 클수록 입력감지층(40)의 센싱 감도가 향상될 수 있다.
커버 윈도우(70)는 입력감지층(40) 상에 배치되며, 제품의 최외측에 배치되어 사용자가 직접 접촉하는 구성일 수 있다. 사용자가 커버 윈도우(70)에 접촉하면 커버 윈도우(70)를 통해 입력감지층(40)의 대응하는 부분에서 전기장의 변화가 생기고, 정전용량이 변화하게 된다. 따라서, 동일한 입력(즉, 동일한 터치 이벤트)에 대해 커버 윈도우(70)의 비유전율이 클수록, 입력감지층(40)의 정전용량의 변화가 크며, 따라서 센싱 감도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우 기판(WS)은 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함할 수 있다. 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)의 비유전율은 약 7 내지 7.5일 수 있다. 윈도우 기판(WS)은 높은 비유전율의 특성을 갖는 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)을 포함함으로써, 커버 윈도우(70)의 비유전율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예로, 윈도우 기판(WS)은 제1고분자 수지와 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)의 공중합체(copolymer)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1고분자 수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)일 수 있다. 이 경우, 윈도우 기판(WS)의 비유전율은 3 내지 7, 또는 3 내지 6일 수 있고, 바람직하게는 약 5일 수 있다.
비교예로서, 윈도우 기판이 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)을 제외한 다른 고분자 수지, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및/또는 폴리카보네이트(PC)를 포함하는 경우, 윈도우 기판(WS)의 비유전율(Relative permittivity)은 약 2.5 내지 3일 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우 기판(WS)은 높은 비유전율의 특성을 갖는 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)을 포함함으로써, 비교예의 윈도우 기판보다 높은 비유전율을 구비할 수 있다 이를 통해, 표시 장치(1)의 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 일 실시예로, 하드 코팅층(HC)은 윈도우 기판(WS)의 제1면(S1) 상에 배치될 수 있으며, 예컨대 하드 코팅층(HC)은 제1면(S1) 상에 직접 형성될 수 있다. 여기서, 제1면(S1)은 사용자를 향하는 윈도우 기판(WS)의 외면일 수 있다. 일 실시예로, 하드 코팅층(HC)은 폴리 실세스키옥산(poly silsesquioxane) 또는 아크릴계(acrylic) 고분자 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 하드 코팅층(HC)의 경도는 윈도우 기판(WS)의 경도보다 클 수 있다. 이를 통해, 커버 윈도우(70)의 전체적인 경도를 향상시키고, 내스크래치성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 커버 윈도우(70)의 연필 경도는 약 7H일 수 있다. 또한, 하드 코팅층(HC)은 플루오린(Fluorine)계 화합물을 포함함으로써, 내지문성(Anti-Fingerprint, AF) 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈도우 기판(WS)의 두께(t1)는 100um 내지 650um, 100um 내지 550um, 100um 내지 450um 또는 100um 내지 350um일 수 있다.
하드 코팅층(HC)의 두께(t2)는 윈도우 기판(WS)의 두께(t1)보다 작을 수 있다. 예컨대, 하드 코팅층(HC)의 두께(t2)는 10 um 내지 50 um일 수 있다. 하드 코팅층(HC)의 두께(t2)가 10um 미만일 경우 충분한 경도를 확보하기 어렵고, 두께(t2)가 50um를 초과하는 경우 외부의 충격에 의해 크랙이 발생할 가능성이 커질 수 있다.
커버 윈도우(70)의 두께(ta), 즉 윈도우 기판(WS)의 두께(t1) 및 하드 코팅층(HC)의 두께(t2)의 합은 150um 내지 700um, 150um 내지 600um, 150um 내지 500um, 150um 내지 400um, 또는 150um 내지 300um일 수 있다.
앞서 설명한 비유전율과 센싱 감도의 관계와 유사하게, 동일한 입력(즉, 동일한 터치 이벤트)에 대해 커버 윈도우(70)의 전체 두께가 작아질수록, 입력감지층(40)의 정전용량의 변화가 크며, 따라서 센싱 감도가 향상될 수 있다.
하기 표 1은, 비교예1의 커버 윈도우, 비교예2의 커버 윈도우 및 실시예의 커버 윈도우 각각에 대하여, 커버 윈도우의 두께에 따른 정전용량의 변화의 크기를 나타낸다.
Figure pat00001
비교예1의 커버 윈도우는 비유전율이 약 7.2이고 글래스 재질을 구비한 윈도우 기판을 포함하며, 비교예2의 커버 윈도우는 비유전율이 약 2.8이고 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리카보네이트(PC)를 구비한 윈도우 기판을 포함하며, 실시예의 커버 윈도우(70)는 비유전율이 약 5이고 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)의 공중합체(copolymer)를 구비한 윈도우 기판을 포함한다. 비교예1, 비교예2 및 실시예는 모두 50um의 두께를 갖는 하드 코팅층(HC)을 포함한다. 커버 윈도우의 두께의 단위는 마이크로미터(micrometer, um)이며, 정전용량의 변화의 크기의 단위는 펨토 패럿(femto Farad, fF)이다.
상기 표 1를 참조하면, 실시예의 커버 윈도우(70)는 비교예2의 커버 윈도우와 비교할 때 대체로 센싱 감도가 큼을 알 수 있다. 또한, 실시예의 커버 윈도우(70)의 두께(ta)가 상기한 바와 같이 150um 내지 700um, 바람직하게는 약 400um 이내로 구비되도록 함으로서, 비교예1의 커버 윈도우가 700um 이상의 두께를 갖는 경우와 거의 동등한 수준의 센싱 감도를 갖도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 윈도우(70)는 고분자 수지를 포함하는 윈도우 기판(WS)을 구비함으로써 상당한 유연성 및 깨지지 않는 특성을 가짐과 동시에, 커버 윈도우(70)가 높은 비유전율을 갖는 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)을 구비하고 그 두께를 최소화함으로써, 표시 장치(1)의 센싱 감도를 충분히 확보할 수 있다. 이를 통해, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 커버 윈도우(70)를 제공할 수 있다.
한편, 일 실시예로서, 접착층(60)은 윈도우 기판(WS)의 제2면(S2)과 직접 접촉할 수 있다. 접착층(60)은 전술한 바와 같이 광학 투명 접착제(OCA)일 수 있다. 접착층(60)의 비유전율은 윈도우 기판(WS)의 비유전율보다 클 수 있다. 예컨대, 접착층(60)의 비유전율은 약 7 이상, 또는 약 8 이상일 수 있다. 이를 통해, 표시 장치(1)의 센싱 감도를 개선할 수 있다.
일 실시예로서, 접착층(60)의 두께(t4)는 100 um 내지 300 um, 또는 150um 내지 300um일 수 있다. 윈도우 기판(WS)의 두께(t1)가 감소할수록 커버 윈도우(70)의 내충격성이 감소할 수 있으며, 이는 외부 충격에 의한 표시 패널(10, 도 2 참조)의 손상과 명점(bright spot) 또는 암점(dark spot) 결함의 가능성을 증가시킨다는 문제점이 있을 수 있다. 전술한 바와 같이 표시 장치(1)의 센싱 감도를 보다 개선하기 위해 윈도우 기판(WS)의 두께(t1)를 최소화할 수 있는데, 이때 윈도우 기판(WS)의 두께(t1)를 감소시킨 만큼 접착층(60)의 두께(tb)를 증가시킴으로써 상기 문제점을 보완할 수 있다. 동일한 두께에 대해, 접착층(60)이 표시 장치(1)의 내충격성에 기여하는 정도가 윈도우 기판(WS)이 표시 장치(1)의 내충격성에 기여하는 정도보다 크기 때문이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 커버 윈도우 및 접착층을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 앞서 도 8을 참조하여 설명한 구성요소와 동일하거나 대응되는 구성요소에 대한 설명을 생략하며, 이하 차이점 위주로 설명한다.
도 9를 참조하면, 하트 코팅층(HC')은 윈도우 기판(WS)의 제1면(S1) 상에 배치되는 제1하드 코팅층(HC1) 및 윈도우 기판(WS)의 제1면(S1)의 반대측인 제2면(S2) 상에 배치된 제2하드 코팅층(HC2)을 포함할 수 있다. 제2하드 코팅층(HC2)은 윈도우 기판(WS)과 접착층(60) 사이에 개재될 수 있다.
일 실시예로, 제2하드 코팅층(HC2)은 폴리 실세스키옥산(poly silsesquioxane) 또는 아크릴계(acrylic) 고분자 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제2하드 코팅층(HC2)은 전도성 고분자을 포함하여 외부로부터의 정전기 방지의 기능을 할 수 있다.
일 실시예로, 제2하드 코팅층(HC2)의 두께(t3')는 5 um 내지 20 um, 또는 5 um 내지 10 um일 수 있고, 바람직하게는 약 5um일 수 있다. 제2하드 코팅층(HC2)이 구비되는 경우에도, 커버 윈도우(70)의 두께(ta'), 즉 윈도우 기판(WS)의 두께(t1'), 제1하드 코팅층(HC1)의 두께(t2') 및 제2하드 코팅층(HC2)의 두께(t3')의 합은 150um 내지 700um, 150um 내지 600um, 150um 내지 500um, 150um 내지 400um, 또는 150um 내지 300um일 수 있다.
상기와 같은 실시예들을 통해, 상당한 유연성, 경도 및 내스크래치성을 가지며, 외부 충격에 의한 크랙의 발생을 최소화하고, 동시에 입력감지층의 센싱 감도의 저하를 최소화하는 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 구현할 수 있다. 이를 통해 제품의 신뢰성을 향상시킨 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다.
지금까지는 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 커버 윈도우 및 이를 구비한 표시 장치 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 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 것 이다.
1: 표시 장치
10: 표시 패널
40: 입력감지층
60: 접착층
70: 커버 윈도우
WS: 윈도우 기판
HC: 하드 커버층

Claims (20)

  1. 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함하는 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층;을 포함하는, 커버 윈도우.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 제1고분자 수지와 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF)의 공중합체(copolymer)를 포함하는, 커버 윈도우.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1고분자 수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)인, 커버 윈도우.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 비유전율(relative permittivity)은 3 내지 6인, 커버 윈도우.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 두께는 100 um 내지 650 um인, 커버 윈도우.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은, 상기 윈도우 기판의 제1면 상에 배치되며 상기 윈도우 기판의 두께보다 작은 두께를 갖는 제1하드 코팅층을 포함하는, 커버 윈도우.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1하드 코팅층의 두께는 10 um 내지 50 um인, 커버 윈도우.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1하드 코팅층의 경도는 상기 윈도우 기판의 경도보다 큰, 커버 윈도우.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은, 상기 윈도우 기판의 상기 제1면의 반대측인 제2면 상에 배치된 제2하드 코팅층을 더 포함하는, 커버 윈도우.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2하드 코팅층의 두께는 5 um 내지 20 um인, 커버 윈도우.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 폴리 실세스키옥산(poly silsesquioxane) 또는 아크릴계(acrylic) 고분자 물질을 포함하는, 커버 윈도우.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 두께 및 상기 하드 코팅층의 두께의 합은 150 um 내지700 um인, 커버 윈도우.
  13. 이미지를 제공하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 커버 윈도우;를 포함하고,
    상기 커버 윈도우는,
    플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)을 포함하는 윈도우 기판; 및
    상기 윈도우 기판의 적어도 일 면 상에 배치되는 하드 코팅층;을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)와 플루오르화 폴리비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)의 공중합체(copolymer)를 포함하는, 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널과 상기 커버 윈도우 사이에 위치하며, 감지전극들 및 상기 감지전극들에 전기적으로 연결된 트레이스 라인들을 포함하는 입력감지층; 및
    상기 입력감지층과 상기 커버 윈도우 사이에 배치되는 접착층;을 더 포함하는, 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접착층의 비유전율은 상기 윈도우 기판의 비유전율보다 큰, 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는 100 um 내지 300 um인, 표시 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 비유전율은 3 내지 6이며, 상기 윈도우 기판의 두께는 100 um 내지 650 um인, 표시 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 10 um 내지 50 um의 두께를 가지며, 상기 윈도우 기판의 경도보다 큰 경도를 갖는, 표시 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 두께 및 상기 하드 코팅층의 두께의 합은 150um 내지 700um의 값을 갖는, 표시 장치.
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