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KR102395098B1 - 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102395098B1
KR102395098B1 KR1020170083728A KR20170083728A KR102395098B1 KR 102395098 B1 KR102395098 B1 KR 102395098B1 KR 1020170083728 A KR1020170083728 A KR 1020170083728A KR 20170083728 A KR20170083728 A KR 20170083728A KR 102395098 B1 KR102395098 B1 KR 102395098B1
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박준용
신상원
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

입력감지유닛, 표시장치 및 입력감지유닛의 제조 방법이 제공된다. 입력감지유닛은 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치된 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하는 제2 금속 패턴층, 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치된 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 절연층에 정의된 컨택홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층과 전기적으로 연결된 감지 전극 및 상기 제1 및 제2 금속 패턴층 상에 상기 제1 및 2 금속 패턴층과 중첩되도록 배치된 반사방지 패턴층을 포함하며, 상기 반사방지 패턴층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함한다(단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다).

Description

표시장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND FABRICATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 외광 반사가 저감된 표시장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 표시장치는 입력장치로써 키보드 또는 마우스 등을 포함한다. 또한, 표시장치는 입력장치로써 터치패널을 구비한다. 터치패널은 사용자의 터치 위치에 대한 좌표 정보를 획득하는 소자로서, 최근에는 사용자의 지문 정보도 획득할 수 있는 지문인식센서가 연구되고 있다.
지문 패턴은 단순한 터치 정보보다 훨씬 정밀한 감지를 요구하기 때문에 지문인식센서는 일반적인 터치패널보다 미세한 전류 변화를 감지할 수 있도록 설계되는데, 지문인식센서의 전면(前面)에 전도성이 낮거나 두께가 두꺼운 부재를 배치하면 지문 패턴 감지의 정확성이 떨어질 수 있다. 특히, 외광 반사의 저감을 위한 편광판의 경우 두께가 두껍기 때문에 지문인식센서의 전면에 배치될 경우 지문 인식이 정확하게 이루어지지 않을 수 있다.
따라서, 편광판을 지문인식센서의 전면에 배치하지 않거나 배면 방향에 배치할 수 있는데, 이 경우 지문인식센서 내에 실장된 금속 재질의 소자들에 의한 외광 반사를 저감할 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외광 반사가 저감된 입력감지유닛과 이를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛은 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치된 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하는 제2 금속 패턴층, 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치된 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 절연층에 정의된 컨택홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층과 전기적으로 연결된 감지 전극 및 상기 제1 및 제2 금속 패턴층 상에 상기 제1 및 2 금속 패턴층과 중첩되도록 배치된 반사방지 패턴층을 포함하며, 상기 반사방지 패턴층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함한다(단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다).
상기 반사방지 패턴층의 두께는 300~700Å일 수 있다.
상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%일 수 있다.
상기 제1 및 2 금속 패턴층 중 적어도 하나는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 2 절연층 중 적어도 하나는 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 입력감지유닛은 액티브 패턴층 및 상기 액티브 패턴층 상에 배치된 액티브 절연층을 더 포함하며, 상기 제1 금속 패턴층은 상기 액티브 절연층 상에 배치되고, 상기 제1 및 2 금속 패턴층의 일부는 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 평면상 복수의 화소가 정의된 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치된 반사방지층 및 상기 반사방지층 상에 배치된 입력감지유닛을 포함하는 표시장치로서, 상기 입력감지유닛은 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하는 제2 금속 패턴층 및 상기 제1 및 제2 금속 패턴층 상에 상기 제1 및 2 금속 패턴층과 중첩되도록 배치된 반사방지 패턴층을 포함하며, 상기 반사방지 패턴층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함한다(단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다).
상기 제1 및 2 금속 패턴층은 상기 복수의 화소와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 입력감지유닛은 평면상 상기 복수의 제1 도전 라인과 상기 복수의 제2 도전 라인에 의해 둘러싸인 영역 중 최소 면적의 영역인 단위 감지 영역이 복수개가 정의되며, 각각의 상기 단위 감지 영역은 1~30개의 상기 화소와 중첩될 수 있다.
상기 반사방지층은 편광소자를 포함할 수 있다.
상기 입력감지유닛은 액티브 패턴층을 더 포함하며, 상기 제1 금속 패턴층은 상기 액티브 패턴층 상에 배치되고, 상기 제1 및 2 금속 패턴층의 일부는 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 반사방지 패턴층의 두께는 300~700Å일 수 있다.
상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%일 수 있다.
상기 반사방지 패턴층은 상기 제1 금속 패턴층 상에 직접 배치된 제1 반사방지 패턴층과 상기 제2 금속 패턴층 상에 직접 배치된 제2 반사방지 패턴층을 포함할 수 있다.
또한, 표시장치는 상기 입력감지유닛 상에 배치된 윈도우층 및 상기 입력감지유닛과 상기 윈도우층 사이에 배치되어 상기 윈도우층을 상기 입력감지유닛에 부착시키는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛의 제조 방법은 베이스층 상에 액티브 패턴층 및 상기 액티브 패턴층을 덮는 액티브 절연층을 형성하는 단계, 상기 액티브 절연층 상에 제1 금속층 및 상기 제1 금속층을 덮는 반사방지 물질층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층 및 상기 반사방지 물질층을 동시에 식각하여, 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하며 일부가 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되는 제1 금속 패턴층 및 상기 제1 금속 패턴층과 동일한 패턴을 갖는 제1 반사방지 패턴층을 형성하는 단계, 상기 액티브 절연층 상에 상기 제1 금속 패턴층 및 상기 제1 반사방지 패턴층을 덮는 제1 절연층을 형성하는 단계, 상기 제1 절연층 상에 제2 금속층 및 상기 제2 금속층을 덮는 반사방지 물질층을 형성하는 단계 및 상기 제2 금속층 및 상기 반사방지 물질층을 동시에 식각하여, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하며 일부가 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되는 제2 금속 패턴층 및 상기 제2 금속 패턴층과 동일한 패턴을 갖는 제2 반사방지 패턴층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 반사방지 물질층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함한다(단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다).
또한, 상기 제1 절연층 상에 상기 제2 금속 패턴층 및 상기 제2 반사방지 패턴층을 덮는 제2 절연층을 형성하는 단계, 상기 제2 절연층에 상기 제2 금속 패턴층 또는 상기 제2 반사방지 패턴층의 일부를 노출하는 컨택홀을 형성하는 단계 및 상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 컨택홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층과 전기적으로 연결되는 감지 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%일 수 있다.
상기 제1 및 2 금속 패턴층 중 적어도 하나는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 2 절연층 중 적어도 하나는 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 입력감지유닛에 포함된 금속 패턴층들의 상부에 반사방지 패턴층을 형성함으로써 입력감지유닛 및 이를 포함하는 표시장치의 반사율을 10% 미만 수준으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 입력감지유닛에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 입력감지유닛의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 입력감지유닛의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 입력감지유닛에 대한 단면도이다.
도 6 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛의 제조 방법에 대한 공정 단계별 단면도들이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
도 16은 도 15의 표시장치의 입력감지유닛에 대한 평면도이다.
도 17은 도 16에 도시된 입력감지유닛의 ⅩⅦ-ⅩⅦ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 18 및 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 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.
「포함하다」 또는 「가지다」 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
「제1」, 「제2」 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 「제1」 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 「제2」 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
「아래에」, 「하측에」, 「위에」, 「상(측)에」 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 「위 또는 상(on)」으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 「직접 위(directly on)」로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 「및/또는」은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 의미한다. 본 명세서에서 「내지」 또는 「~」를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치는 표시패널(DP), 반사방지층(RL), 입력감지유닛(ISU1) 및 윈도우층(WP)을 포함한다.
표시패널(DP), 반사방지층(RL), 입력감지유닛(ISU1) 및 윈도우층(WP) 중 적어도 일부의 구성은 베이스면을 제공하는 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 별도로 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 다른 구성이 제공하는 베이스면 상에 연속공정을 통해 직접 배치될 수도 있다.
표시패널(DP), 반사방지층(RL), 입력감지유닛(ISU1) 및 윈도우층(WP) 중 베이스층(BL)을 별도로 포함하는 구성들은 접착부재(OCA)를 통해 서로 부착되거나 다른 구성에 부착될 수 있다. 접착부재(OCA)는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있으며, 도 1에는 접착부재(OCA)로서 광학 투명 접착부재가 예시적으로 도시되었다.
표시패널(DP)은 이미지를 생성하는 소자로서, 광을 도면을 기준으로 상부 방향으로 투과 또는 방출하는 복수의 화소가 평면상에 정의될 수 있다. 표시패널(DP)은 별도의 백라이트 유닛으로부터 제공받은 광을 투과시키거나 이를 여기 광원으로 사용하는 수광형 표시패널(DP) 또는 유기발광 소자 등을 통해 직접 광을 방출하는 자발광형 표시패널(DP)일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다.
표시패널(DP)은 박막트랜지스터 기판 상에 유기발광 소자 및 이를 밀봉하는 봉지막이 배치된 것일 수 있고, 박막트랜지스터는 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon)을 포함하는 액티브층 상부에 게이트 전극이 배치된 구조를 갖는 것일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
반사방지층(RL)은 표시패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 반사방지층(RL)이 베이스층(BL)을 포함하는 별도의 패널 형태로 제조될 경우, 반사방지층(RL)은 접착부재(OCA)를 통해 표시패널(DP) 상에 부착될 수 있다.
반사방지층(RL)은 표시패널(DP)에 포함된 금속 재질의 소자들에 의한 외광 반사율을 감소시킨다. 반사방지층(RL)은 편광소자(polarizer) 및/또는 위상지연소자(retarder)를 포함할 수 있다.
편광소자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 위상지연소자 또한 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정 방향으로 배열된 액정들을 포함할 수 있다.
편광소자와 위상지연소자는 보호필름을 더 포함할 수 있다. 보호필름은 반사방지층(RL)의 베이스층으로 정의될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 편광소자나 위상지연소자 자체가 반사방지층(RL)의 베이스층으로 정의될 수도 있다.
반사방지층(RL)은 컬러필터들을 포함할 수도 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 가질 수 있으며, 특히 표시패널(DP)에 포함된 화소들의 발광컬러들에 대응되는 배열을 가질 수 있다.
반사방지층(RL)은 상쇄간섭 구조물을 포함할 수도 있다. 예컨대, 상쇄간섭 구조물은 서로 다른 층 상에 배치된 제1 반사층과 제2 반사층을 포함할 수 있다. 제1 반사층 및 제2 반사층에서 각각 반사된 제1 반사광과 제2 반사광은 상쇄 간섭될 수 있고, 그에 따라 외부광 반사율이 감소될 수 있다.
입력감지유닛(ISU1)은 반사방지층(RL) 상에 배치될 수 있다. 입력감지유닛(ISU1)이 베이스층을 포함하는 별도의 패널 형태로 제조될 경우, 입력감지유닛(ISU1)은 접착부재(OCA)를 통해 반사방지층(RL) 상에 부착될 수 있다.
입력감지유닛(ISU1)은 외부입력의 좌표 정보를 획득하는 소자로서, 구체적으로는 사용자의 터치를 감지하는 터치감지유닛이거나, 사용자 손가락의 지문 정보를 감지하는 지문감지유닛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛(ISU1)은 지문 정보를 감지하는 지문감지유닛일 수 있다. 지문감지유닛은 터치감지유닛이 수 mm 내지 수십 mm의 너비를 갖는 감지 전극들을 포함하는 것과는 대조적으로, 수 um 내지 수백 um 수준의 너비를 갖는 감지 전극들을 포함할 수 있다. 또한, 지문감지유닛은 정밀한 좌표 정보 획득을 위해 액티브층, 게이트 전극 및 데이터 전극 등을 포함하는 별도의 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 지문감지유닛은 일반적인 터치 정보뿐만 아니라, 훨씬 미세한 수준의 좌표 정보로 이루어진 지문 정보 또한 감지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다.
윈도우층(WP)은 입력감지유닛(ISU1) 상에 배치될 수 있다. 윈도우층(WP)이 베이스층을 포함하는 별도의 패널 형태로 제조될 경우, 윈도우층(WP)은 접착부재(OCA)를 통해 입력감지유닛(ISU1) 상에 부착될 수 있다.
윈도우층(WP)은 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 윈도우층(WP)은 단층으로 제한되지 않는다. 윈도우층(WP)은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
윈도우층(WP)은 상부에 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 입력감지유닛(ISU1)이 지문감지유닛으로 구성될 경우, 윈도우층(WP)은 지문감지유닛(ISU1)과의 사이에 접착부재(OCA)만을 개재하여 지문감지유닛(ISU1) 상에 직접 배치될 수 있다. 즉, 지문감지유닛(ISU1)과 윈도우층(WP) 사이에는 지문감지유닛(ISU1)에 포함된 금속 소자들의 외광 반사율을 감소시키기 위한 별도의 반사방지 부재가 배치되지 않을 수 있다.
편광소자와 같은 반사방지 부재는 그 두께가 수십 um 수준으로 두꺼울 수 있는데, 지문 정보의 감지는 일반적인 터치 정보의 감지보다 훨씬 미세하고 정밀한 좌표 정보의 획득이 필요하기 때문에 지문감지유닛(ISU1)의 상부에 반사방지 부재가 적층될 경우 지문 정보의 감지가 정확하게 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 지문감지유닛(ISU1)의 상부에 별도의 반사방지 부재를 배치하지 않음으로써 지문 정보 획득의 정확도를 높일 수 있으며, 지문감지유닛(ISU1)에 포함된 금속 재질의 소자에 의한 외광 반사는 후술되는 반사방지 패턴층을 통해 차단할 수 있다.
표시장치에서 이미지가 시인되는 면은 평면일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 이미지가 시인되는 면은 곡면 또는 입체면일 수도 있다. 또한, 표시장치는 리지드(rigid) 표시장치일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 표시장치는 플렉서블(flexible) 표시장치일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 입력감지유닛(ISU1)에 대한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 입력감지유닛(ISU1)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함하는 감지 영역(IA)과, 감지 영역(IA)의 외측에 감지 영역(IA)을 둘러싸도록 배치된 비감지 영역(NIA)을 포함한다.
각 게이트 라인(GL)은 제1 방향(DR1)으로 연장되며, 복수의 게이트 라인(GL)은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 각 데이터 라인(DL)은 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장되며, 복수의 데이터 라인(DL)은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 서로 수직한 방향일 수 있다.
평면상 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)은 서로 교차하여 매트릭스 형상으로 배치될 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 둘러싸인 영역 중 최소 면적의 영역은 단위 감지 영역(UIA)으로 정의될 수 있다. 즉, 단위 감지 영역(UIA)은 인접한 두 개의 게이트 라인(GL)과 인접한 두 개의 데이터 라인(DL)에 의해 둘러싸인 영역일 수 있고, 감지 영역(IA)에는 복수의 단위 감지 영역(UIA)이 정의될 수 있다.
입력감지유닛(ISU1)은 복수의 감지 전극(SE)들을 포함하며, 각 감지 전극(SE)들은 각 단위 감지 영역(UIA)에 1:1로 대응되도록 배치될 수 있다. 또한, 각 단위 감지 영역(UIA)은 하부에 배치된 표시패널(DP)의 화소 1~30개와 중첩되는 면적을 가질 수 있다. 즉, 평면상 각 단위 감지 영역(UIA) 내에는 1~30개의 화소가 포함될 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술된다.
복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)은 비감지 영역(NIA)까지 연장되어 비감지 영역(NIA)에 배치된 신호패드(미도시)에 연결될 수 있다. 신호패드는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 구동신호, 제어신호 등을 인가하는 소자일 수 있다.
감지 영역(IA)은 하부에 배치된 표시패널(DP)에서 이미지가 생성되는 영역과 적어도 일부가 중첩되는 영역일 수 있고, 완전히 중첩되는 영역일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 입력감지유닛(ISU1)은 지문 정보를 인식하는 지문감지유닛일 수 있고, 감지 영역(IA)은 지문 정보를 감지하여 지문 패턴에 대한 좌표를 획득하는 영역일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛(ISU1)에 대해 단위 감지 영역(UIA)을 중심으로 보다 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 입력감지유닛(ISU1)의 A 부분에 대한 확대도이고, 도 4는 도 3에 도시된 입력감지유닛(ISU1)의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 입력감지유닛(ISU1)은 베이스층(BL), 액티브 패턴층(APL), 액티브 절연층(AIL), 제1 금속 패턴층(MPL1), 제1 절연층(IL1), 제2 금속 패턴층(MPL2), 제2 절연층(IL2) 및 복수의 감지 전극(SE)을 포함한다.
제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2)은 각각 복수의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함한다. 복수의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 각 단위 감지 영역(UIA)은 복수의 화소(PX)와 중첩될 수 있다. 도 3에서는 하나의 단위 감지 영역(UIA) 내에 18개의 화소(PX)가 포함된 경우가 도시되나, 이에 제한되지 않고 1~30개의 화소(PX)가 포함될 수도 있다.
베이스층(BL)은 액티브 패턴층(APL) 및 액티브 절연층(AIL)이 배치되는 공간을 제공하여 이들을 포함한 입력감지유닛(ISU1)의 구성들을 지지할 수 있다. 베이스층(BL)은 유리 기판 또는 폴리이미드(Polyimide)와 같은 합성 수지 필름일 수 있으며, 접착부재(OCA)를 통해 하부의 반사방지층(RL)에 부착될 수 있다.
베이스층(BL)은 생략될 수 있으며, 입력감지유닛(ISU1)의 소자들은 연속공정을 통해 반사방지층(RL) 상에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 액티브 패턴층(APL) 및 액티브 절연층(AIL) 등을 지지하는 베이스면은 반사방지층(RL)의 상면이 될 수 있다.
액티브 패턴층(APL)은 베이스층(BL) 상에 배치된다. 액티브 패턴층(APL)은 반도체를 포함하며, 구체적으로는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon), 비정질 실리콘(amorphous silicon), 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 특히, 액티브 패턴층(APL)은 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
액티브 패턴층(APL)은 채널 영역(CR)과 상기 채널 영역(CR)의 양 옆에 위치하는 소스 영역(SR) 및 드레인 영역(DR)을 포함할 수 있다. 채널 영역(CR)은 불순물이 도핑되지 않은 진성 반도체(intrinsic semiconductor)일 수 있고, 소스 영역(SR) 및 드레인 영역(DR)은 도전성 불순물이 도핑된 불순물 반도체(impurity semiconductor)일 수 있다.
액티브 절연층(AIL)은 베이스층(BL) 상에 액티브 패턴층(APL)을 덮도록 배치된다. 액티브 절연층(AIL)은 액티브 패턴층(APL)과 게이트 전극(GE)을 서로 절연하기 위해 배치될 수 있다.
액티브 절연층(AIL)은 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 액티브 절연층(AIL)은 상기 소재들을 포함함으로써 절연 특성을 가질 뿐만 아니라, 금속층이나 투명 도전층에 의한 외광 반사를 저감하는 굴절률 매칭층의 역할을 할 수도 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)은 액티브 절연층(AIL) 상에 배치된다. 제1 금속 패턴층(MPL1)은 평면상 제1 방향(DR1)으로 연장된 복수의 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 라인(GL)으로부터 단위 감지 영역(UIA) 내측으로 분지된 게이트 전극(GE)을 포함할 수 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 제1 금속 패턴층(MPL1)은 몰리브덴을 포함할 수 있다. 제1 금속 패턴층(MPL1)은 상기 금속들 중 하나 이상을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 상기 금속들 이외의 물질로 이루어지거나 상기 금속들 이외의 물질을 더 포함할 수도 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)은 복수의 화소(PX)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 제1 금속 패턴층(MPL1) 중 복수의 게이트 라인(GL)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 화소(PX)를 회피하기 위해 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 게이트 라인(GL)의 폭이 충분히 작을 경우 직선 형태로 배치될 수도 있다. 또는, 복수의 화소의 배치 형태에 따라서도 직선 형태가 될 수 있다.
제1 반사방지 패턴층(RP1)은 제1 금속 패턴층(MPL1) 상에 배치된다. 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 제1 금속 패턴층(MPL1) 상에 직접 배치되어 제1 금속 패턴층(MPL1)의 표면을 덮을 수 있다. 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 제1 금속 패턴층(MPL1)과 동일한 패턴으로 배치됨으로써 제1 금속 패턴층(MPL1)과 중첩될 수 있다.
도면에는 제1 반사방지 패턴층(RP1)이 제1 금속 패턴층(MPL1) 상에 배치된 구조가 도시되나 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 제1 금속 패턴층(MPL1)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수도 있고, 제1 금속 패턴층(MPL1)의 하부에 배치되거나 하면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상술한 바와 같이 입력감지유닛(ISU1)의 상부에 별도의 반사방지 부재가 배치되지 않을 수 있기 때문에, 입력감지유닛(ISU1)에 포함된 제1 금속 패턴층(MPL1)과 같은 금속 재질의 소자에 의한 외광 반사를 차단할 수 있는 구성이 필요하다. 따라서, 제1 반사방지 패턴층(RP1)과 같이 외광 반사를 방지할 수 있는 물질로 구성된 층을 제1 금속 패턴층(MPL1)의 표면을 가리도록 배치함으로써 외광 반사를 효과적으로 저감할 수 있다.
제1 반사방지 패턴층(RP1)은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함한다. 상기 조성식에서 X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소일 수 있다. 상기 조성식은 금속 산화물의 상대적인 원자 조성을 표현한 것으로서, a, b 및 c는 몰리브덴 원자, X 원자 및 산소 원자의 퍼센트 비율을 나타낸 것일 수 있다. 따라서, a, b 및 c는 0 이상의 유리수일 수 있고, a, b, 및 c의 합은 1일 수 있다. 특히, 상기 금속 산화물은 몰리브덴 산화물을 기반으로 한 물질일 수 있으며, 이 경우 a 및 c는 0보다 큰 유리수일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, a, b 및 c는 몰리브덴 원자, X 원자 및 산소 원자의 상대적인 비율을 나타낸 것일 수도 있다. 예시적인 실시예에서, a:c = 1:0.1~10일 수 있고, a+b+c:b = 1:0.01~0.07일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 조성식을 갖는 금속 산화물은 몰리브덴 산화물과 X 원소의 산화물이 혼합된 상태이거나 몰리브덴 산화물에 X 원소가 도핑된 상태일 수 있고, 또는 몰리브덴, X 원소 및 산소가 서로 결합된 상태일 수 있으며, 또는 상기 상태들이 혼재된 상태일 수도 있다.
상기 조성식을 갖는 금속 산화물은 흡광계수(α)가 3000㎝-1 이상이기 때문에 제1 금속 패턴층(MPL1)에 의한 외광 반사를 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 제1 반사방지 패턴층(RP1) 자체의 식각(etching) 시 또는 물을 사용하는 식각, 세척 등의 후속 공정 시 침식이 발생하지 않아 제조 공정의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함될 수 있는 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄 등과의 전위차가 작기 때문에, 제1 금속 패턴층(MPL1)과 직접적으로 접하더라도 산화/환원에 의한 부식이 발생할 가능성이 낮다. 더불어, 500Å의 두께를 기준으로 약 3000Ω/□의 저항 값을 갖는 도전성 물질이기 때문에, 후술할 감지 전극(SE)과 제2 금속 패턴층(MPL2)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 조성식을 갖는 금속 산화물 내에서 X 원자수의 비율은 1~7%일 수 있다. X 원자수의 비율이 1% 이상이면 상기 금속 산화물의 물에 대한 용해도가 효과적으로 감소될 수 있으며, 7% 이하이면 상기 금속 산화물의 저반사 특성이 유지되는 동시에 식각 특성 또한 용이한 수준으로 유지될 수 있다. 이 경우, 상기 a+b+c와 b 값의 비율은 1:0.01~0.07일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속 산화물을 포함하는 제1 반사방지 패턴층(RP1)의 두께는 300~700Å일 수 있다. 두께가 300~700Å 범위 내일 경우, 입력감지유닛(ISU1)을 포함하는 표시장치의 평균 반사율은 10% 미만일 수 있고, 550nm 파장에 대한 반사율은 5% 미만일 수 있다.
상기 금속 산화물을 포함하는 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 nd = λ/4의 식을 만족하는 굴절률 및/또는 두께를 가질 수 있다. 상기 식에서 n은 제1 반사방지 패턴층(RP1)의 굴절률이고, d는 제1 반사방지 패턴층(RP1)의 두께이며, λ는 반사 방지의 대상이 되는 파장이다. 상기 식을 만족할 경우 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 광학적인 상쇄간섭 두께를 갖게 되므로 광 반사를 효과적으로 저감할 수 있다. λ는 사람의 눈에 가장 민감한 파장인 550nm으로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 절연층(IL1)은 액티브 절연층(AIL) 상에 제1 금속 패턴층(MPL1)을 덮도록 배치된다. 제1 절연층(IL1)은 제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2)을 서로 절연하기 위해 배치될 수 있다.
제1 절연층(IL1)도 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 절연층(IL1)도 절연 특성을 가질 뿐만 아니라, 금속층이나 투명 도전층에 의한 외광 반사를 저감하는 굴절률 매칭층의 역할도 할 수 있다.
제1 절연층(IL1) 상에는 평탄화막(PL)이 배치될 수 있다. 다만, 평탄화막(PL)은 생략될 수 있다.
제2 금속 패턴층(MPL2)은 제1 절연층(IL1) 상에 배치된다. 평탄화막(PL)이 배치된 경우 제2 금속층(ML2)은 평탄화막(PL) 상에 배치될 수 있다. 제2 금속 패턴층(MPL2)은 평면상 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장된 복수의 데이터 라인(DL)과 상기 데이터 라인(DL)으로부터 단위 감지 영역(UIA) 내측으로 분지된 소스 전극(DE1) 및 이와 이격되어 배치된 드레인 전극(DE2)을 포함할 수 있다.
소스/드레인 전극(DE)은 액티브 절연층(AIL)과 제1 절연층(IL1)에 형성된 컨택홀(H1, H2)을 통해 액티브 패턴층(APL)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 구체적으로, 소스 전극(DE1)은 액티브 패턴층(APL)의 소스 영역(SR)에, 드레인 전극(DE2)은 액티브 패턴층(APL)의 드레인 영역(DR)에 연결될 수 있다. 평탄화막(PL)이 배치된 경우 컨택홀(H1, H2)은 평탄화막(PL)에도 형성될 수 있다.
제2 금속 패턴층(MPL2)도 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 제2 금속 패턴층(MPL2)은 알루미늄과 티타늄을 포함할 수 있다. 제2 금속 패턴층(MPL2)은 상기 금속들 중 하나 이상을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 상기 금속들 이외의 물질로 이루어지거나 상기 금속들 이외의 물질을 더 포함할 수도 있다.
제2 금속 패턴층(MPL2)도 복수의 화소(PX)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 제2 금속 패턴층(MPL2) 중 복수의 데이터 라인(DL)도 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 화소(PX)를 회피하기 위해 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 데이터 라인(DL)의 폭이 충분히 작을 경우 직선 형태로 배치될 수도 있다.
제2 반사방지 패턴층(RP2)은 제2 금속 패턴층(MPL2) 상에 배치된다. 제2 반사방지 패턴층(RP2)은 제2 금속 패턴층(MPL2) 상에 직접 배치되어 제2 금속 패턴층(MPL2)의 표면을 덮을 수 있다. 제2 반사방지 패턴층(RP2)은 제2 금속 패턴층(MPL2)과 동일한 패턴으로 배치됨으로써 제2 금속 패턴층(MPL2)과 중첩될 수 있다.
제2 반사방지 패턴층(RP2) 또한 제2 금속 패턴층(MPL2)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수도 있고, 제2 금속 패턴층(MPL2)의 하부에 배치되거나 하면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수도 있음은 상술한 바와 같다.
제2 반사방지 패턴층(RP2) 또한 제2 금속 패턴층(MPL2)의 외광 반사를 차단하기 위한 것으로서, 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 제2 반사방지 패턴층(RP2)에 대한 설명은 전술한 제1 반사방지 패턴층(RP1)과 같으므로, 상세한 설명은 생략한다.
제1 반사방지 패턴층(RP1)과 제2 반사방지 패턴층(RP2)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 절연층(IL2)은 제1 절연층(IL1) 상에 제2 금속 패턴층(MPL2)을 덮도록 배치된다. 평탄화막(PL)이 배치된 경우 제2 절연층(IL2)은 평탄화막(PL) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 제2 금속 패턴층(MPL2)과 복수의 감지 전극(SE)을 서로 절연하기 위해 배치될 수 있다.
제2 절연층(IL2)도 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 절연층(IL2)도 절연 특성을 가질 뿐만 아니라, 금속층이나 투명 도전층에 의한 외광 반사를 저감하는 굴절률 매칭층의 역할을 할 수도 있다.
복수의 감지 전극(SE)은 제2 절연층(IL2) 상에 배치된다. 각 감지 전극(SE)들은 하나의 단위 감지 영역(UIA)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
감지 전극(SE)은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함할 수 있다. 감지 전극(SE)은 상기 물질 중 하나 이상을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
감지 전극(SE)은 제2 절연층(IL2)에 형성된 컨택홀(H3)을 통해 제2 금속 패턴층(MPL2)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 구체적으로, 각각의 감지 전극(SE)은 제2 금속 패턴층(MPL2) 중 드레인 전극(DE2) 상에 배치된 제2 반사방지 패턴층(RP2)과 접할 수 있다. 전술한 바와 같이 제2 반사방지 패턴층(RP2)은 도전성 물질이기 때문에 감지 전극(SE)은 제2 반사방지 패턴층(RP2)을 통해 제2 금속 패턴층(MPL2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 제2 절연층(IL2)에 컨택홀(H3)을 형성할 때 제2 반사방지 패턴층(RP2)도 일부 식각하여 제2 금속 패턴층(MPL2)의 표면을 노출시킴으로써 감지 전극(SE)과 제2 금속 패턴층(MPL2)이 직접 접하도록 할 수도 있다.
각 감지 전극(SE)은 평면상 각 단위 감지 영역(UIA)을 실질적으로 커버하는 면적으로 배치될 수 있다. 즉, 하나의 감지 전극(SE)은 표시패널(DP)에 정의된 화소(PX) 1~30개와 중첩될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 각 감지 전극(SE)은 각 단위 감지 영역(UIA)의 일부분에만 배치될 수도 있다.
제2 절연층(IL2) 상에는 감지 전극(SE)을 덮는 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 유기물 또는 절연물 등을 포함함으로써 입력감지유닛(ISU1)의 소자들을 외기, 수분, 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 봉지층(TFE)은 봉지막 또는 봉지기판일 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 입력감지유닛(ISU1)은 감지 전극(SE)의 하부에 배치되는 기준 전극을 더 포함할 수도 있다. 기준 전극은 감지 전극(SE)과 적어도 하나의 절연층을 사이에 두고 이격될 수 있으며, 기준 전극의 적어도 일부분에 중첩되도록 배치될 수 있다.
기준 전극은 제1 금속 패턴층(MPL1)의 일부일 수 있다. 즉, 제1 금속 패턴층(MPL1)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE)과 이격되도록 배치된 기준 전극을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 액티브 패턴층(APL), 복수의 게이트 라인(GL)과 게이트 전극(GE)을 포함하는 제1 금속 패턴층(MPL1) 및 복수의 데이터 라인(DL)과 소스/드레인 전극(DE)을 포함하는 제2 금속 패턴층(MPL2)은 박막 트랜지스터를 구성할 수 있다. 도면에는 각 단위 감지 영역(UIA) 당 하나의 트랜지스터만이 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 스위칭 트랜지스터, 감지 트랜지스터 등이 하나의 단위 감지 영역(UIA)에 대응되도록 배치될 수도 있다.
도 3 및 4에는 액티브 패턴층(APL), 게이트 라인(GL)을 포함하는 제1 금속 패턴층(MPL1) 및 데이터 라인(DL)을 포함하는 제2 금속 패턴층(MPL2)이 순차적으로 적층된 구조가 예시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 라인(GL)의 상부에 액티브 패턴층(APL)이 배치되거나 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 적층 순서가 바뀔 수 있는 등 그 적층 순서는 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 입력감지유닛에 대한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 반사방지 패턴층(RP3)이 제1 및 2 금속 패턴층(MPL1, MPL2)과 이격되어 배치된다는 점을 제외하고 도 2 내지 4의 설명에서 상술한 바와 같다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략한다.
도 5를 참조하면, 반사방지 패턴층(RP3)이 제1 및 2 금속 패턴층(MPL1, MPL2)의 상부에 제1 및 2 금속 패턴층(MPL1, MPL2)과 이격되어 배치된다. 반사방지 패턴층(RP3)은 하부에 배치된 제1 및 2 금속 패턴층(MPL1, MPL2)과 중첩되는 패턴으로 배치될 수 있다. 도 5에는 반사방지 패턴층(RP3)이 봉지층(TFE) 상에 배치되는 것으로 예시되었으나, 이에 제한되지 않고 제1 및 2 금속 패턴층(MPL1, MPL2)의 상부에 이격된 층이라면 제한 없이 배치될 수 있다.
도 5와 같이 반사방지 패턴층(RP3)이 제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2) 표면에 따로 형성되지 않고 하나의 동일한 층으로 형성됨으로써 공정 효율이 향상될 수 있다.
도 6 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛의 제조 방법에 대한 공정 단계별 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 먼저 액티브 패턴층(APL)이 형성된 베이스층(BL) 상에 액티브 패턴층(APL)을 덮도록 액티브 절연층(AIL)을 형성한다. 이에 대한 구체적인 제조 방법은 공지된 바와 같으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 이어 액티브 절연층(AIL) 상에 제1 금속층(ML1)을 형성한다. 제1 금속층(ML1)은 전술한 제1 금속 패턴층(MPL1)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 이어 제1 금속층(ML1) 상에 제1 금속층(ML1)을 덮도록 반사방지 물질층(RML)을 형성한다. 반사방지 물질층(RML)은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 반사방지 패턴층(RP1, RP2)에 대한 설명에서 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 9를 참조하면, 이어 제1 금속층(ML1)과 반사방지 물질층(RML)을 동시에 식각하여 제1 금속 패턴층(MPL1) 및 제1 반사방지 패턴층(RP1)을 형성한다. 식각 방법으로서 습식각(wet etching), 건식각(dry etching) 등을 사용할 수 있다. 특히, 습식각을 사용하는 경우, 상기 조성식을 갖는 금속 산화물은 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 불필요한 침식이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE)을 포함할 수 있고, 제1 반사방지 패턴층(RP1)은 제1 금속 패턴층(MPL1)과 동일한 패턴을 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 이어 액티브 절연층(AIL) 상에 제1 금속 패턴층(MPL1) 및 제1 반사방지 패턴층(RP1)을 덮는 제1 절연층(IL1)을 형성한다. 도 10에는 제1 절연층(IL1) 상에 평탄화막(PL)도 형성한 경우가 예시되었으나, 평탄화막(PL)은 경우에 따라 생략될 수 있다.
도 11을 참조하면, 이어 액티브 절연층(AIL) 및 제1 절연층(IL1)에 복수의 컨택홀(H1, H2)을 형성한다. 복수의 컨택홀(H1, H2)은 액티브 절연층(AIL)과 제1 절연층(IL1)을 관통하도록 형성할 수 있으며, 액티브 패턴층(APL)의 소스 영역(SR)과 드레인 영역(DR)을 각각 노출할 수 있다. 도 11에는 평탄화막(PL)에도 컨택홀(H1, H2)을 형성한 경우가 예시된다.
도 12를 참조하면, 이어 제1 절연층(IL1) 상에 제2 금속층(ML2)을 형성한다. 제2 금속층(ML2)은 전술한 제2 금속 패턴층(MPL2)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 금속층(ML2)의 일부는 컨택홀(H1, H2)에 채워짐으로써 제2 금속층(ML2)과 액티브 패턴층(APL)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 13을 참조하면, 이어 제2 금속층(ML2) 상에 제2 금속층(ML2)을 덮도록 반사방지 물질층(RML)을 형성한다. 반사방지 물질층(RML)은 상술한 제1 금속층(ML1) 상에 형성한 반사방지 물질층(RML)과 동일한 물질로 구성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 이어 제2 금속층(ML2)과 반사방지 물질층(RML)을 동시에 식각하여 제2 금속 패턴층(MPL2) 및 제2 반사방지 패턴층(RP2)을 형성한다. 제2 금속 패턴층(MPL2)은 복수의 데이터 라인(DL) 및 소스/드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 식각 방법으로서 습식각, 건식각 등을 사용할 수 있고, 제2 반사방지 패턴층(RP2)이 제2 금속 패턴층(MPL2)과 동일한 패턴을 가질 수 있음은 전술한 바와 같다.
이어 제2 절연층(IL2), 감지 전극(SE), 봉지층(TFE) 등을 형성함으로써 도 4에 도시된 바와 같은 입력감지유닛(ISU1)을 제조할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이고, 도 16은 도 15의 표시장치의 입력감지유닛(ISU2)에 대한 평면도이며, 도 17은 도 16에 도시된 입력감지유닛(ISU2)의 ⅩⅦ-ⅩⅦ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 15 내지 17은 입력감지유닛(ISU2)이 터치감지유닛(ISU2-1)과 지문감지유닛(ISU2-2)으로 구분된다는 점을 제외하고 도 1 내지 4의 설명에서 상술한 바와 같다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략한다.
도 15 내지 17을 참조하면, 입력감지유닛(ISU2)은 지문감지유닛(ISU2-2)과 터치감지유닛(ISU2-1)을 포함한다. 지문감지유닛(ISU2-2)과 터치감지유닛(ISU2-1)은 동일 층에 배치될 수 있다. 평면상 지문감지유닛(ISU2-2)은 입력감지유닛(ISU2)의 일부분에 배치되어 지문감지 영역(FSA)을 정의할 수 있고, 터치감지유닛(ISU2-1)은 나머지 부분에 배치되어 터치감지 영역(TSA)을 정의할 수 있다. 도 16에는 지문감지 영역(FSA)이 감지 영역(IA)의 중앙 하단에 배치되고, 터치감지 영역(TSA)이 감지 영역(IA)의 나머지 공간에서 지문감지 영역(FSA)을 둘러싸도록 배치된 것으로 예시되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
지문감지유닛(ISU2-2)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 의해 구분되는 복수의 단위 감지 영역(UIA)을 포함한다. 지문감지유닛(ISU2-2)에 대한 구체적인 설명은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
터치감지유닛(ISU2-1)은 복수의 제1 감지 전극(IE1)과 복수의 제2 감지 전극(IE2)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 및 2 감지 전극(IE1, IE2)은 복수의 마름모가 일렬로 연결된 형상을 가질 수 있다.
제1 감지 전극(IE1)들과 제2 감지 전극(IE2)들은 서로 교차할 수 있다. 각 제1 감지 전극(IE1)은 제1 연결부(CP)를 포함할 수 있고, 각 제2 감지 전극(IE2)은 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 터치감지유닛(ISU2-1)은 베이스층(BL), 제1 연결부(CP), 절연층(IL), 감지 전극(IE1, IE2) 및 봉지층(TFE)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 제1 감지 전극(IE1)과 제2 감지 전극(IE2)은 동일 층에 배치될 수 있다. 제1 연결부(CP)는 제1 감지 전극(IE1)과 절연층(IL)을 통해 이격된 층에 배치되어 복수의 제1 감지 전극(IE1)을 서로 연결할 수 있고, 제2 연결부(CP2)는 제2 감지 전극(IE2)과 동일한 층에 배치되어 복수의 제2 감지 전극(IE2)을 서로 연결할 수 있다.
제1 감지 전극(IE1)과 제2 감지 전극(IE2)은 전술한 감지 전극(SE)과 마찬가지로 투명 도전성 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
복수의 제1 및 2 감지 전극(IE1, IE2)에서 각각의 마름모 형상에 해당하는 부분은 지문감지유닛(ISU2-2)의 각 감지 전극(SE)이나 지문감지 영역(FSA)의 단위 감지 영역(UIA)보다 넓을 수 있다.
도 15 내지 17와 같이 지문감지가 필요한 영역에만 지문감지유닛(ISU2-2)을 배치하고 나머지 부분에 일반적인 터치감지유닛(ISU2-1)을 배치함으로써 박막 트랜지스터를 제조하기 위한 재료를 절감할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
도 18은 지문감지유닛(ISU3-2)이 터치감지유닛(ISU3-1) 상에 별도의 층으로 배치된다는 점을 제외하고 도 15 내지 17의 설명에서 상술한 바와 같다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략한다.
도 18을 참조하면, 표시장치는 터치감지유닛(ISU3-1) 및 상기 터치감지유닛(ISU3-1) 상에 접착부재(OCA)를 통해 부착된 지문감지유닛(ISU3-2)을 포함할 수 있다. 지문감지유닛(ISU3-2)은 평면상 일부분에만 감지 영역(IA)이 배치된 것일 수 있다.
도 18과 같이 지문감지유닛(ISU3-2)을 터치감지유닛(ISU3-1)과 별도의 층에 배치함으로써 공정 난이도를 낮출 수 있다.
터치감지유닛(ISU3-1)은 별도의 베이스층을 포함할 수 있으나, 별도의 베이스층이 생략되고 반사방지층(RL)의 상부면이 터치감지유닛(ISU3-1)의 베이스면으로 정의될 수도 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 적층구조를 나타낸 개략도이다.
도 19는 터치감지유닛(ISU4-1)이 반사방지층(RL)의 하부에 배치된다는 점을 제외하고 도 18의 설명에서 상술한 바와 같다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략한다.
도 19를 참조하면, 터치감지유닛(ISU4-1)과 지문감지유닛(ISU4-2)은 별도의 층에 배치되며, 터치감지유닛(ISU4-1)은 반사방지층(RL)의 하부에, 지문감지유닛(ISU4-2)은 반사방지층(RL)의 상부에 배치될 수 있다.
터치감지유닛(ISU4-1)은 지문감지유닛(ISU4-2)보다 상대적으로 덜 정밀한 좌표 정보의 획득을 요구하기 때문에, 상부에 반사방지층(RL)이 배치되더라도 충분한 터치 정보의 획득이 가능할 수 있다.
따라서, 도 19와 같이 터치감지유닛(ISU4-1)을 반사방지층(RL)의 하부에 배치함으로써 터치감지유닛(ISU4-1)에 포함된 금속 재질의 소자들에 의한 외광 반사를 별도의 부재 없이 효과적으로 차단할 수 있다.
터치감지유닛(ISU4-1)은 별도의 베이스층을 포함할 수 있으나, 별도의 베이스층이 생략되고 표시패널(DP)의 상부면이 터치감지유닛(ISU4-1)의 베이스면으로 정의될 수도 있다.
이하, 본 발명의 반사방지 물질이 피복된 금속의 반사율을 측정한 실험에 대해 설명한다.
실험예 1
몰리브덴에 MoaTabOc의 조성식을 갖는 금속 산화물을 400~650Å로 그 두께를 달리하여 피복한 구조에 대하여, 평균 반사율과 550nm에 대한 반사율을 Software tool을 이용하여 시뮬레이션 하였다. a, b 및 c는 몰리브덴, 탄탈륨 및 산소 원자간의 조성비로서 양론적으로 적절한 값을 설정하였으며, 특히 탄탈륨 원자의 비율은 1~7% 범위 내의 값이 되도록 설정하였다.
도 20은 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다. 도 20에 나타난 바와 같이, 상기 금속 산화물의 두께가 약 300~700Å 범위 내일 때 최적의 반사율 저감 효과를 나타낸다는 점을 확인할 수 있다. 상기 구조를 표시장치에 적용할 경우 SiO2와 같은 굴절률 매칭층 등에 의한 반사율 저감 효과도 부가되어 결과적으로 약 10% 미만의 반사율을 기대할 수 있다.
실험예 2
2500Å의 두께를 갖는 몰리브덴층에 실험예 1의 금속 산화물을 350~750Å로 그 두께를 달리하여 피복하고, 평균 반사율과 550nm에 대한 반사율을 측정하였다. 상기 조성식을 갖는 금속 산화물에서 각 원소의 조성은 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), SIMS(Secondary Ion Mass spectroscopy), AES(Auger Electron Spectroscopy) 등을 이용하여 분석할 수 있다.
도 21은 반사율 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 21에 나타난 바와 같이, 상기 금속 산화물의 두께가 약 300~700Å 범위 내일 때 최적의 반사율 저감 효과를 나타내며, 두께에 따른 반사율의 변화 양상이 시뮬레이션 결과와 유사하다는 점을 확인할 수 있다.
실험예 3
몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄/알루미늄/티타늄의 다중층 각각에 실험예 1의 금속 산화물을 450Å 두께로 피복하고, 파장에 따른 반사율을 측정하였다.
도 22는 반사율 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 23은 파장에 따른 반사율을 기반으로 각 피복 구조의 색좌표를 나타낸 것이다.
도 22에 나타난 바와 같이, 상기 금속 산화물을 피복할 경우 사람 눈에 가장 민감한 파장인 550nm에 가까울수록 반사율 저감 효과가 크며, 몰리브덴에 상기 금속 산화물을 피복한 구조가 색좌표의 중앙에 가장 근접하여 가장 색감을 띄지 않는다는 점을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
DP: 표시패널
RL: 반사방지층
ISU1: 입력감지유닛
WP: 윈도우층

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하는 제1 금속 패턴층;
    상기 제1 금속 패턴층 상에 배치된 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하는 제2 금속 패턴층;
    상기 제2 금속 패턴층 상에 배치된 제2 절연층;
    상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 제2 절연층에 정의된 컨택홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층과 전기적으로 연결된 감지 전극; 및
    상기 제1 및 제2 금속 패턴층 상에 직접 배치된 반사방지 패턴층을 포함하며,
    상기 반사방지 패턴층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함하고,
    상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%인 입력감지유닛.
    (단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반사방지 패턴층의 두께는 300~700Å인 입력감지유닛.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 패턴층 중 적어도 하나는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함하는 입력감지유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연층 중 적어도 하나는 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 입력감지유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    액티브 패턴층; 및
    상기 액티브 패턴층 상에 배치된 액티브 절연층을 더 포함하며,
    상기 제1 금속 패턴층은 상기 액티브 절연층 상에 배치되고, 상기 제1 및 2 금속 패턴층의 일부는 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치된 입력감지유닛.
  7. 평면상 복수의 화소가 정의된 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치된 반사방지층; 및
    상기 반사방지층 상에 배치된 입력감지유닛을 포함하는 표시장치로서,
    상기 입력감지유닛은
    제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하는 제1 금속 패턴층;
    상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하는 제2 금속 패턴층; 및
    상기 제1 및 제2 금속 패턴층 상에 직접 배치된 반사방지 패턴층을 포함하며,
    상기 반사방지 패턴층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함하고,
    상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%인 표시장치.
    (단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다)
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 패턴층은 상기 복수의 화소와 중첩되지 않도록 배치된 표시장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 입력감지유닛은 평면상 상기 복수의 제1 도전 라인과 상기 복수의 제2 도전 라인에 의해 둘러싸인 영역 중 최소 면적의 영역인 단위 감지 영역이 복수개가 정의되며, 각각의 상기 단위 감지 영역은 1~30개의 상기 화소와 중첩된 표시장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 반사방지층은 편광소자를 포함하는 표시장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 입력감지유닛은 액티브 패턴층을 더 포함하며,
    상기 제1 금속 패턴층은 상기 액티브 패턴층 상에 배치되고, 상기 제1 및 2 금속 패턴층의 일부는 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되도록 배치된 표시장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 반사방지 패턴층의 두께는 300~700Å인 표시장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 입력감지유닛 상에 배치된 윈도우층; 및
    상기 입력감지유닛과 상기 윈도우층 사이에 배치되어 상기 윈도우층을 상기 입력감지유닛에 부착시키는 접착부재를 더 포함하는 표시장치.
  16. 베이스층 상에 액티브 패턴층 및 상기 액티브 패턴층을 덮는 액티브 절연층을 형성하는 단계;
    상기 액티브 절연층 상에 제1 금속층 및 상기 제1 금속층을 덮는 반사방지 물질층을 형성하는 단계;
    상기 제1 금속층 및 상기 반사방지 물질층을 동시에 식각하여, 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 도전 라인을 포함하며 일부가 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되는 제1 금속 패턴층 및 상기 제1 금속 패턴층과 동일한 패턴을 갖는 제1 반사방지 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 액티브 절연층 상에 상기 제1 금속 패턴층 및 상기 제1 반사방지 패턴층을 덮는 제1 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1 절연층 상에 제2 금속층 및 상기 제2 금속층을 덮는 반사방지 물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 금속층 및 상기 반사방지 물질층을 동시에 식각하여, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 도전 라인을 포함하며 일부가 상기 액티브 패턴층의 적어도 일부와 중첩되는 제2 금속 패턴층 및 상기 제2 금속 패턴층과 동일한 패턴을 갖는 제2 반사방지 패턴층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 반사방지 물질층은 조성식 MoaXbOc를 갖는 금속 산화물을 포함하는 입력감지유닛의 제조 방법.
    (단, 상기 조성식에서 a 및 c는 0보다 큰 유리수이고, b는 0 이상의 유리수이며, X는 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 하프늄(Hf), 티타늄(Ti) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이다)
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 절연층 상에 상기 제2 금속 패턴층 및 상기 제2 반사방지 패턴층을 덮는 제2 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제2 절연층에 상기 제2 금속 패턴층 또는 상기 제2 반사방지 패턴층의 일부를 노출하는 컨택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 절연층 상에 배치되며, 상기 컨택홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층과 전기적으로 연결되는 감지 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 입력감지유닛의 제조 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 금속 산화물에서 상기 X 원자수의 비율은 1~7%인 입력감지유닛의 제조 방법.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 패턴층 중 적어도 하나는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 중 하나 이상을 포함하는 입력감지유닛의 제조 방법.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연층 중 적어도 하나는 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx), 산질화규소(SiOxNy), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 입력감지유닛의 제조 방법.
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