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KR102670360B1 - 터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법 - Google Patents

터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법 Download PDF

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KR102670360B1
KR102670360B1 KR1020160166961A KR20160166961A KR102670360B1 KR 102670360 B1 KR102670360 B1 KR 102670360B1 KR 1020160166961 A KR1020160166961 A KR 1020160166961A KR 20160166961 A KR20160166961 A KR 20160166961A KR 102670360 B1 KR102670360 B1 KR 102670360B1
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KR
South Korea
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touch
electrode
insulating film
disposed
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김종성
김호진
유재형
백승민
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 전극들의 형성으로 인한 두께 증가를 최소화할 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 제1 기판 상에 배치된 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 유기발광층, 유기발광층 상에 배치된 제2 전극, 및 제2 전극 상에 배치된 봉지막을 구비한다. 봉지막은 제1 터치 전극, 제2 터치 전극과 제1 절연막을 갖는 터치 센싱층을 포함한다. 제1 터치 전극, 제2 터치 전극, 및 제1 절연막은 동일한 층에 배치된다. 제1 절연막은 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 배치된다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법{DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 따라, 최근에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display)와 같은 여러가지 표시장치가 활용되고 있다. 이들 중에서 유기발광 표시장치는 저전압 구동이 가능하고, 박형이며, 시야각이 우수하고, 응답속도가 빠른 특성이 있다.
유기발광 표시장치는 데이터 라인들, 스캔 라인들, 데이터 라인들과 스캔 라인들의 교차부에 형성된 다수의 화소들을 구비하는 표시패널, 스캔 라인들에 스캔신호들을 공급하는 스캔 구동부, 및 데이터 라인들에 데이터 전압들을 공급하는 데이터 구동부를 포함한다. 화소들 각각은 유기발광소자, 게이트 전극의 전압에 따라 유기발광소자에 공급되는 전류의 양을 조절하는 구동 트랜지스터(transistor), 스캔 라인의 스캔신호에 응답하여 데이터 라인의 데이터 전압을 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 공급하는 공급하는 스캔 트랜지스터를 포함한다.
최근에 유기발광 표시장치는 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치 스크린 패널을 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치로 형성된다. 이 경우, 유기발광 표시장치는 터치 스크린 장치로도 기능하게 된다. 최근에 터치 스크린 장치는 네비게이션(navigation), 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등과 같은 모니터, 스마트폰, 태블릿, 휴대전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기, 및 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품 등에 적용되고 있다. 또한, 터치 스크린 장치는 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 점차 확대되고 있다.
터치 스크린 일체형 표시장치는 표시패널 내에 Tx 전극들과 Rx 전극들을 형성한다. 예를 들어, 터치 스크린 일체형 표시장치는 유기발광소자를 봉지하기 위한 봉지막 상에 Tx 전극들, Rx 전극들, 및 Tx 전극들 또는 Rx 전극들을 연결하기 위한 연결 전극(bridge electrode)을 형성한다. 하지만, 이 경우 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 터치 전극들의 형성으로 인한 두께 증가를 최소화할 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치와 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 제1 기판 상에 배치된 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 유기발광층, 유기발광층 상에 배치된 제2 전극, 및 제2 전극 상에 배치된 봉지막을 구비한다. 봉지막은 제1 터치 전극, 제2 터치 전극과 제1 절연막을 갖는 터치 센싱층을 포함한다. 제1 터치 전극, 제2 터치 전극, 및 제1 절연막은 동일한 층에 배치된다. 제1 절연막은 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 제1 기판 상에 배치된 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 유기발광층, 유기발광층 상에 배치된 제2 전극, 및 제2 전극 상에 배치된 봉지막을 구비한다. 봉지막은 제1 터치 전극과 제1 절연막이 동일한 제1 층에 배치된 제1 터치 센싱층, 제1 터치 센싱층 상에 배치되는 절연막, 및 절연막 상에 배치되며 제2 터치 전극과 제2 절연막이 동일한 제2 층에 배치된 제2 터치 센싱층을 포함한다. 제1 절연막은 제1 터치 전극과 그에 이웃하는 다른 제1 터치 전극 사이에 배치되고, 제2 절연막은 제2 터치 전극과 그에 이웃하는 다른 제2 터치 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법은 제1 기판 상에 제1 전극을 형성하고 제1 전극 상에 유기발광층을 형성하며 유기발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계, 제2 전극 상에 봉지막을 형성하는 단계를 포함한다. 봉지막을 형성하는 단계는 제1 부도체층을 형성하는 단계, 제1 부도체층 상에 제1 포토 레지스트 패턴을 형성한 후 이온 주입을 수행하여 제1 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않은 제1 부도체층을 도체화함으로써 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 포함하는 제1 터치 센싱층을 형성하는 단계, 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하고 제1 터치 센싱층 상에 제2 부도체층을 형성하는 단계, 제2 부도체층 상에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하고 이온 주입을 수행하여 제2 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않는 제2 부도체층을 도체화함으로써 브리지 전극의 콘택부를 형성하는 단계, 제2 포토 레지스트 패턴을 제거하고 제2 부도체층 상에 제3 포토 레지스트 패턴을 형성하며 이온 주입을 수행하여 제3 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않은 제2 부도체층을 도체화함으로써 브리지 전극을 완성하는 단계, 및 제3 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 이온 주입 방식을 이용하여 봉지막 내에 무기막으로 이루어진 터치 센싱층을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 봉지막의 무기막의 일부를 터치 센싱층으로 형성할 수 있으므로, 터치 센싱층으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1의 표시패널의 일 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 터치 스크린 일체형 표시장치의 터치 전극들과 터치 라인들의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 I-I'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 인듐 산화물, 갈륨 산화물, 및 아연 산화물의 혼합 비율에 따른 전도성 및 비전도성 특성을 보여주는 일 예시도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 도 8의 S102 단계의 일 예를 상세히 보여주는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11g는 S102 단계의 일 예를 상세히 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12는 도 8의 S102 단계의 다른 예를 상세히 보여주는 흐름도이다.
도 13a 및 도 13b는 S102 단계의 다른 예를 상세히 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14는 도 4의 I-I'의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 15는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 표시패널(110), 스캔 구동부(120), 데이터 구동부(130), 타이밍 콘트롤러(160), 호스트 시스템(170), 터치 구동부(180), 및 터치 좌표 산출부(190)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시 예에서, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치가 유기발광 표시장치로 구현된 것을 중심으로 설명하지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.
표시패널(110)은 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 포함한다. 제2 기판(112)은 봉지 기판일 수 있다. 제1 기판(111)은 플라스틱 필름(plastic film) 또는 유리 기판(glass substrate)일 수 있다. 제2 기판(112)은 플라스틱 필름, 유리 기판, 또는 봉지 필름(보호 필름)일 수 있다.
표시패널(110)은 화소(P)들이 마련되어 화상을 표시하는 영역인 표시영역을 포함한다. 표시패널(110)에는 데이터 라인들(D1~Dm, m은 2 이상의 양의 정수)과 스캔 라인들(S1~Sn, n은 2 이상의 양의 정수)이 형성된다. 데이터 라인들(D1~Dm)은 스캔 라인들(S1~Sn)과 교차되도록 형성될 수 있다. 화소(P)들은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 구조에 의해 정의되는 영역에 형성될 수 있다.
표시패널(110)의 화소(P)들 각각은 데이터 라인들(D1~Dm) 중 어느 하나와 스캔 라인들(S1~Sn) 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 표시패널(110)의 화소(P)들 각각은 게이트 전극에 인가된 데이터 전압에 따라 드레인-소스간 전류를 조정하는 구동 트랜지스터(transistor), 스캔 라인의 스캔신호에 의해 턴-온되어 데이터 라인의 데이터 전압을 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 공급하는 스캔 트랜지스터, 구동 트랜지스터의 드레인-소스간 전류에 따라 발광하는 유기발광다이오드(organic light emitting diode), 및 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극의 전압을 저장하기 위한 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 화소(P)들 각각은 유기발광다이오드에 공급되는 전류에 따라 발광할 수 있다.
스캔 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(160)로부터 스캔 제어신호(GCS)를 입력받는다. 스캔 구동부(120)는 스캔 제어신호(GCS)에 따라 스캔 신호들을 스캔 라인들(S1~Sn)에 공급한다.
스캔 구동부(120)는 표시패널(110)의 표시영역의 일측 또는 양측 바깥쪽의 비표시영역에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성될 수 있다. 또는, 스캔 구동부(120)는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 표시패널(110)의 표시영역의 일측 또는 양측 바깥쪽의 비표시영역에 부착될 수도 있다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 콘트롤러(160)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 데이터 제어신호(DCS)를 입력받는다. 데이터 구동부(130)는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 디지털 비디오 데이터(DATA)를 아날로그 정극성/부극성 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들에 공급한다. 즉, 스캔 구동부(120)의 스캔 신호들에 의해 데이터 전압들이 공급될 화소들이 선택되며, 선택된 화소들에 데이터 전압들이 공급된다.
데이터 구동부(130)는 도 1과 같이 복수의 소스 드라이브 IC(131)들을 포함할 수 있다. 복수의 소스 드라이브 IC(131)들 각각은 COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성필름(140)에 실장될 수 있다. 연성필름(140)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 표시패널(110)의 비표시영역에 마련된 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 복수의 소스 드라이브 IC(131)들은 패드들에 연결될 수 있다.
회로보드(150)는 연성필름(140)들에 부착될 수 있다. 회로보드(150)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로보드(150)에는 타이밍 제어부(160)가 실장될 수 있다. 회로보드(150)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 콘트롤러(160)는 호스트 시스템(170)으로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 신호들은 수직동기신호(vertical synchronization signal), 수평동기신호(horizontal synchronization signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 도트 클럭(dot clock) 등을 포함할 수 있다. 수직동기신호는 1 프레임 기간을 정의하는 신호이다. 수평동기신호는 표시패널(DIS)의 1 수평 라인의 화소들에 데이터 전압들을 공급하는데 필요한 1 수평기간을 정의하는 신호이다. 데이터 인에이블 신호는 유효한 데이터가 입력되는 기간을 정의하는 신호이다. 도트 클럭은 소정의 짧은 주기로 반복되는 신호이다.
타이밍 콘트롤러(160)는 스캔 구동부(120)와 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위해, 타이밍 신호들에 기초하여 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 스캔 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 제어신호(GCS)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(160)는 스캔 구동부(120)에 스캔 제어신호(GCS)를 출력하고, 데이터 구동부(130)에 디지털 비디오 데이터(DATA)와 데이터 제어신호(DCS)를 출력한다.
호스트 시스템(170)은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 등으로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(170)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 표시패널(110)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(170)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 타이밍 콘트롤러(160)로 전송한다.
표시패널(110)에는 데이터 라인들(D1~Dm)과 스캔 라인들(S1~Sn) 이외에 제1 및 제2 터치 전극들이 형성될 수 있다. 제1 터치 전극들은 제2 터치 전극들과 교차되도록 형성될 수 있다. 제1 터치 전극들은 제1 터치 라인들(T1~Tj, j는 2 이상의 양의 정수)을 통해 제1 터치 구동부(181)에 연결될 수 있다. 제2 터치 전극들은 제2 터치 라인들(R1~Ri, i는 2 이상의 양의 정수)을 통해 제2 터치 구동부(182)에 연결될 수 있다. 제1 터치 전극들과 제2 터치 전극들의 교차부들 각각에는 터치 센서가 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 터치 센서가 상호 용량(mutual capacitance)으로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 제1 및 제2 터치 전극들에 대한 자세한 설명은 도 4를 결부하여 후술한다.
터치 구동부(180)는 제1 터치 라인들(T1~Tj)을 통해 제1 터치 전극들에 구동펄스를 공급하고 제2 터치 라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 센싱한다. 즉, 도 2에서는 제1 터치 라인들(T1~Tj)이 구동 펄스를 공급하는 Tx 라인들이고, 제2 터치 라인들(R1~Ri)이 터치 센서들 각각의 차지 변화량을 센싱하는 Rx 라인들인 것을 중심으로 설명하였다.
터치 구동부(40)는 제1 터치 구동부(181), 제2 터치 구동부(182), 및 터치 콘트롤러(183)를 포함한다. 제1 터치 구동부(181), 제2 터치 구동부(182), 및 터치 콘트롤러(183)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
제1 터치 구동부(181)는 터치 콘트롤러(183)의 제어 하에 구동펄스를 출력할 제1 터치 라인을 선택하고, 선택된 제1 터치 라인에 구동펄스를 공급한다. 예를 들어, 제1 터치 구동부(181)는 제1 터치 라인들(T1~Tj)에 순차적으로 구동펄스들을 공급할 수 있다.
제2 터치 구동부(182)는 터치 콘트롤러(183)의 제어 하에 터치 센서들의 차지 변화량들을 수신할 제2 터치 라인들을 선택하고, 선택된 제2 터치 라인들을 통해 터치 센서들의 차지 변화량들을 수신한다. 제2 터치 구동부(182)는 제2 터치 라인들(R1~Ri)을 통해 수신된 터치 센서들의 차지 변화량들을 샘플링하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터(touch raw data, TRD)로 변환한다.
터치 콘트롤러(183)는 제1 터치 구동부(181)에서 구동펄스가 출력될 제1 터치 라인을 설정하기 위한 Tx 셋업 신호와, 제2 터치 구동부(182)에서 터치 센서 전압을 수신할 제2 터치 라인을 설정하기 위한 Rx 셋업 신호를 발생할 수 있다. 또한, 터치 콘트롤러(183)는 제1 터치 구동부(181)와 제2 터치 구동부(182)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다.
터치 좌표 산출부(190)는 터치 구동부(180)로부터 터치 로우 데이터(TRD)를 입력받는다. 터치 좌표 산출부(190)는 터치 좌표 산출방법에 따라 터치 좌표(들)를 산출하고, 터치 좌표(들)의 정보를 포함하는 터치 좌표 데이터(HIDxy)를 호스트 시스템(170)으로 출력한다.
터치 좌표 산출부(190)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(170)은 터치 좌표 산출부(190)로부터 입력되는 터치 좌표 데이터(HIDxy)를 분석하여 사용자에 의해 터치가 발생한 좌표와 연계된 응용 프로그램(application program)을 실행한다. 호스트 시스템(170)은 실행된 응용 프로그램에 따라 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 타이밍 콘트롤러(160)로 전송한다.
터치 구동부(180)는 소스 드라이브 IC(131)들에 포함되거나 또는 별도의 구동 칩으로 제작되어 회로 보드(150) 상에 실장될 수 있다. 또한, 터치 좌표 산출부(190)는 구동 칩으로 제작되어 회로 보드(150) 상에 실장될 수 있다.
도 3은 도 1의 표시패널의 일 측 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시패널(110)은 제1 기판(111), 제2 기판(112), 제1 및 제2 기판들(111, 112) 사이에 배치된 박막 트랜지스터층(10), 유기발광소자층(20), 봉지층(30), 접착층(40), 및 컬러필터층(50)을 포함할 수 있다.
제1 기판(111)은 플라스틱 필름 또는 유리 기판일 수 있다.
제1 기판(111) 상에는 박막 트랜지스터층(10)이 형성된다. 박막 트랜지스터층(10)은 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들 각각은 게이트 전극, 반도체층, 소스 및 드레인 전극들을 포함한다. 스캔 구동부가 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성되는 경우, 스캔 구동부는 박막 트랜지스터층(10)와 함께 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터층(10)에 대한 자세한 설명은 도 5를 결부하여 후술한다.
박막 트랜지스터층(10) 상에는 유기발광소자층(20)이 형성된다. 유기발광소자층(20)은 제1 전극들, 유기발광층, 제2 전극, 및 뱅크들을 포함한다. 유기발광층들 각각은 정공 수송층(hole transporting layer), 발광층(organic light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 전극과 제2 전극에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동되며, 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다. 유기발광소자층(20)이 형성된 영역에는 화소들이 마련되므로, 유기발광소자층(20)이 형성된 영역은 표시영역으로 정의될 수 있다. 표시영역의 주변 영역은 비표시영역으로 정의될 수 있다. 유기발광소자층(20)에 대한 자세한 설명은 도 5를 결부하여 후술한다.
유기발광소자층(20) 상에는 봉지층(30)이 형성된다. 봉지층(30)은 유기발광소자층(20)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 봉지층(30)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 봉지층(30)은 사용자의 터치를 센싱하기 위한 제1 및 제2 터치 전극들을 포함하는 터치 센싱층을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 센싱층을 봉지층(30) 내에 형성함으로써, 터치 센싱층으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다. 봉지층(30)의 터치 센싱층의 평면 구조는 도 4를 결부하여 후술한다. 또한, 봉지층(30)의 단면 구조에 대한 자세한 설명은 도 5를 결부하여 후술한다.
봉지층(30) 상에는 투명한 접착층(40)이 형성된다. 접착층(40)은 박막 트랜지스터층(10), 유기발광소자층(20) 및 봉지층(30)이 마련된 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 접착한다. 접착층(40)은 투명한 접착 레진층(optically clear resin layer, OCR) 또는 투명한 접착 레진 필름(optically clear adhesive film, OCA)일 수 있다.
제2 기판(112) 상에는 컬러필터층(50)이 형성된다. 컬러필터층(50)은 컬러필터들과 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다. 유기발광소자층(20)이 적색, 녹색, 및 청색 광을 발광하는 유기발광층들을 포함하는 경우, 컬러필터층(50)은 생략될 수 있다. 컬러필터층(50)에 대한 자세한 설명은 도 5를 결부하여 후술한다.
제2 기판(112)은 제1 기판(110)을 덮는 커버(cover) 기판 또는 커버 윈도우(window)와 같은 역할을 한다. 제2 기판(112)은 플라스틱 필름, 유리 기판, 또는 봉지 필름(보호 필름)일 수 있다.
도 4는 도 1의 터치 스크린 일체형 표시장치의 터치 전극들과 터치 라인들의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 방향(x축 방향)으로 배치된 제1 터치 전극(TE)들은 서로 연결되며, 제2 방향(y축 방향)으로 배치된 제2 터치 전극(RE)들은 서로 연결된다. 제1 방향(x축 방향)은 스캔 라인들(S1~Sn)과 나란한 방향이고, 제2 방향(y축 방향)은 데이터 라인들(D1~Dm)과 나란한 방향일 수 있다. 또는, 제1 방향(x축 방향)은 데이터 라인들(D1~Dm)과 나란한 방향이고, 제2 방향(y축 방향)은 스캔 라인들(S1~Sn)과 나란한 방향일 수 있다.
제1 터치 전극(TE)들과 제2 터치 전극(RE)들이 그들의 교차 영역들에서 서로 단락되는 것을 방지하기 위해, 제1 방향(x축 방향)으로 서로 인접한 제1 터치 전극(TE)들은 브리지 전극(BE)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 브리지 전극(BE)은 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE)과 서로 다른 층에 배치되며, 콘택부(CT)들을 통해 서로 인접한 제1 터치 전극(TE)들에 접속될 수 있다. 브리지 전극(BE)은 제2 터치 전극(RE)과 교차될 수 있다.
제1 방향(x축 방향)으로 연결된 제1 터치 전극(TE)들 각각은 제2 방향(y축 방향)으로 이웃하는 제1 터치 전극(TE)들과 전기적으로 절연된다. 제2 방향(y축 방향)으로 연결된 제2 터치 전극(RE)들 각각은 제1 방향(x축 방향)으로 이웃하는 제2 터치 전극(RE)들과 전기적으로 절연된다.
이로 인해, 제1 터치 전극(TE)과 제2 터치 전극(RE)의 교차 영역에는 터치 센서에 해당하는 상호 용량(mutual capacitance)이 형성될 수 있다.
제1 방향(x축 방향)으로 서로 연결된 제1 터치 전극들(TE) 중 일 측 끝에 배치된 제1 터치 전극(TE)은 제1 터치 라인(TL)과 연결될 수 있다. 제1 터치 라인(TL)은 패드(PAD)를 통해 제1 터치 구동부(181)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 방향(x축 방향)으로 서로 연결된 제1 터치 전극(TE)들은 제1 터치 라인(TL)을 통해 제1 터치 구동부(181)로부터 구동펄스를 입력받을 수 있다.
제2 방향(y축 방향)으로 서로 연결된 제2 터치 전극(RE)들 중 일 측 끝에 배치된 제2 터치 전극(RE)은 제2 터치 라인(RL)과 연결될 수 있다. 제2 터치 라인(RL)은 패드(PAD)를 통해 제2 터치 구동부(182)에 연결될 수 있다. 따라서, 제2 터치 구동부(182)는 제2 방향(y축 방향)으로 서로 연결된 제2 터치 전극(TE2)들의 터치 센서들의 차지 변화량들을 입력받을 수 있다.
도 5는 도 4의 I-I'의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 6은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 기판(111) 상에는 박막 트랜지스터층(110)이 형성된다. 박막 트랜지스터층(110)은 박막 트랜지스터(210)들, 게이트 절연막(220), 층간 절연막(230), 보호막(240), 및 평탄화막(250)을 포함한다.
제1 기판(111)의 일면 상에는 버퍼막이 형성된다. 버퍼막은 투습에 취약한 제1 기판(111)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(220)들과 유기발광소자(260)들을 보호하기 위해 제1 기판(111)의 일면 상에 형성된다. 제1 기판(111)의 일면은 제2 기판(112)과 마주보는 면일 수 있다. 버퍼막은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), SiON 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼막은 생략될 수 있다.
버퍼막 상에는 박막 트랜지스터(210)가 형성된다. 박막 트랜지스터(210)는 액티브층(211), 게이트전극(212), 소스전극(213) 및 드레인전극(214)을 포함한다. 도 5에서는 박막 트랜지스터(210)가 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 박막 트랜지스터(210)들은 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막 상에는 액티브층(211)이 형성된다. 액티브층(211)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다. 버퍼막과 액티브층(211) 사이에는 액티브층(211)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(211) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(220)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(220) 상에는 게이트전극(212)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트전극(212)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트전극(212)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(230)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(230)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(230) 상에는 소스전극(213), 드레인전극(214), 및 데이터 라인이 형성될 수 있다. 소스전극(213)과 드레인 전극(214) 각각은 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(211)에 접속될 수 있다. 소스전극(213), 드레인전극(214), 및 데이터 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
소스전극(223), 드레인전극(224), 및 데이터 라인 상에는 박막 트랜지스터(220)를 절연하기 위한 보호막(240)이 형성될 수 있다. 보호막(240)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(240) 상에는 박막 트랜지스터(210)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(250)이 형성될 수 있다. 평탄화막(250)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터층(10) 상에는 유기발광소자층(20)이 형성된다. 유기발광소자층(20)은 유기발광소자(260)들과 뱅크(270)를 포함한다.
유기발광소자(260)와 뱅크(270)는 평탄화막(250) 상에 형성된다. 유기발광소자는 제1 전극(261), 유기발광층(262), 및 제2 전극(263)을 포함한다. 제1 전극(261)은 애노드 전극이고, 제2 전극(263)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 전극(261)은 평탄화막(250) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(261)은 보호막(240)과 평탄화막(250)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(210)의 소스전극(223)에 접속된다. 제1 전극(261)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)과 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
뱅크(270)는 화소들(P1, P2, P3)을 구획하기 위해 평탄화막(250) 상에서 제1 전극(261)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 뱅크(270)는 화소들(P1, P2, P3)을 정의하는 화소 정의막으로서 역할을 한다.
화소들(P1, P2, P3) 각각은 애노드 전극에 해당하는 제1 전극, 유기발광층, 및 캐소드 전극에 해당하는 제2 전극이 순차적으로 적층되어 제1 전극으로부터의 정공과 제2 전극으로부터의 전자가 유기발광층에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다.
제1 전극(261)과 뱅크(270) 상에는 유기발광층(262)이 형성된다. 유기발광층(262)은 화소들(RP, GP, BP, WP)에 공통적으로 형성되는 공통층이며, 백색 광을 발광하는 백색 발광층일 수 있다. 이 경우, 유기발광층(262)은 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조로 형성될 수 있다. 스택들 각각은 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
또한, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다. 전하 생성층은 하부 스택과 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층과 n형 전하 생성층 상에 형성되어 상부 스택과 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 하부 스택으로 전자(electron)를 주입해주고, p형 전하 생성층은 상부 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. n형 전하 생성층은 전자수송능력이 있는 유기 호스트 물질에 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속이 도핑된 유기층일 수 있다. p형 전하 생성층은 정공수송능력이 있는 유기 호스트 물질에 도펀트가 도핑된 유기층일 수 있다.
제2 전극(263)은 유기발광층(262) 상에 형성된다. 제2 전극(263)은 유기발광층(262)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 전극(263)은 화소들(RP, GP, BP, WP)에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
제2 전극(263)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(140)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다. 제2 전극(263) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
유기발광소자층(260) 상에는 봉지층(30)이 형성된다. 봉지층(30)은 봉지막(280)을 포함한다.
제2 전극(263) 상에는 봉지막(280)이 배치된다. 봉지막(280)은 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지막(280)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지막(280)은 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 센싱층(283)을 포함할 수 있다.
봉지막(280)은 도 5와 같이 제1 무기막(281), 유기막(282), 터치 센싱층(283), 및 제2 무기막(284)를 포함할 수 있다.
제2 전극(263) 상에는 제1 무기막(281)이 배치될 수 있다. 제1 무기막(281)은 제2 전극(263)을 덮도록 형성될 수 있다.
제1 무기막(281) 상에는 유기막(282)이 배치될 수 있다. 유기막(282)은 이물들(particles)이 제1 무기막(281)을 뚫고 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 투입되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께로 형성될 수 있다.
유기막(282) 상에는 터치 센싱층(283)이 배치될 수 있다. 터치 센싱층(283) 상에는 제2 무기막(284)이 배치될 수 있다. 유기막(282)은 도 6과 같이 패드(330)를 덮지 않도록 댐(340)에 의해 차단될 수 있다.
터치 센싱층(283)은 유기막(282) 상에 배치될 수 있다. 터치 센싱층(283)은 유기막(282)을 덮도록 형성될 수 있으며, 패드(PAD)에 접속될 수 있다.
제2 무기막(284)은 터치 센싱층(283) 상에 배치될 수 있다. 제2 무기막(284)은 터치 센싱층(283)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 무기막(284)은 생략될 수 있다.
한편, 제1 터치 센싱층(283a) 또는 제2 터치 센싱층(283b)이 도 6과 같이 패드(330)에 접속될 수 있다. 제1 터치 센싱층(283a) 또는 제2 터치 센싱층(283b)은 이온 주입(ion implant) 방식을 이용하여 무기막으로 형성될 수 있으므로, 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지할 수 있는 봉지 특성을 가진다. 하지만, 패드(330) 영역에서 산소 또는 수분이 침투되는 것을 더욱 효과적으로 방지하기 위해, 제2 무기막(284)은 도 6과 같이 패드(330)에 접속된 제1 터치 센싱층(283a) 또는 제2 터치 센싱층(283b)을 덮도록 패드(330) 상에 형성될 수 있다.
제1 및 제2 무기막들(281, 284) 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다.
터치 센싱층(283)은 제1 터치 전극(TE)들, 제2 터치 전극(RE)들, 및 제1 절연막(INS1)을 포함하는 제1 터치 센싱층(283a), 및 브리지 전극(BE)들과 제2 절연막(INS2)을 포함하는 제2 터치 센싱층(283b)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극(TE)들, 제2 터치 전극(RE)들, 제1 터치 라인(TL)들, 제2 터치 라인(RL)들, 및 제1 절연막(INS1)은 동일한 층에 배치될 수 있다. 즉, 제1 절연막(INS1)은 제1 터치 전극(TE)들과 제2 터치 전극(RE)들 상에 배치되지 않으며, 제1 터치 전극(TE)들 각각과 제2 터치 전극(RE)들 각각의 사이에 배치될 수 있다. 제1 터치 전극(TE)들 각각은 제1 절연막(INS1)에 의해 제2 터치 전극(RE)들 각각과 절연될 수 있다.
제1 터치 라인(TL)은 제1 터치 전극(TE)으로부터 연장되며, 제2 터치 라인(RL)은 제2 터치 전극(RE)으로부터 연장될 수 있다. 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL) 각각은 비표시영역으로 연장되어 비표시영역의 패드(330)에 접속될 수 있다.
브리지 전극(BE)들 각각은 콘택부(CT)들을 통해 제1 터치 전극(TE)들과 접속될 수 있다. 브리지 전극(BE)들과 제2 절연막(INS2)은 동일한 층에 배치될 수 있다. 즉, 제2 절연막(INS2)은 브리지 전극(BE)들 상에 형성되지 않으며, 브리지 전극(BE)들 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제2 절연막(INS2)은 제2 터치 전극(RE)들 각각과 브리지 전극(BE)들 각각의 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연막(INS2)에 의해 제1 터치 전극(TE)들 각각은 제2 터치 전극(RE)들 각각과 절연될 수 있다.
터치 센싱층(283)은 도 10을 결부하여 후술할 이온 주입 방식에 의해 형성될 수 있다. 이온 주입 방식은 도체층에 이온을 주입하여 도체층을 부도체화하거나, 부도체층에 이온을 주입하여 부도체층을 도체화하는 것을 가리킨다.
이온 주입 방식을 이용하여 제1 및 제2 터치 센싱층들(283a, 283b)을 형성하는 경우, 제1 터치 전극(TE)들, 제2 터치 전극(RE)들, 및 브리지 전극(BE)들은 TO 및 IZO와 같이 전도성을 갖는 금속 산화물로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 절연막들(INS1, INS2)은 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물로 형성될 수 있다.
또는, 도 7과 같이 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물은 비전도성을 가진다. 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물은 전도성을 갖는다. 그러므로, 제1 터치 전극(TE)들, 제2 터치 전극(RE)들, 및 브리지 전극(BE)들은 도 7과 같이 산화 아연(ZnO), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 절연막들(INS1, INS2)은 도 7과 같이 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다.
즉, 터치 센싱층(283)이 이온 주입 방식으로 형성되는 경우, 무기막으로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성함으로써, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 터치 센싱층(283)은 무기막으로 형성되므로, 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 봉지막(280)에서 터치 센싱층(283)을 제외한 제1 및 제2 무기막들(281, 284), 및 유기막(282)은 생략될 수 있다.
이온 주입 방식에 의해 터치 센싱층(283)을 형성하는 방법에 대한 자세한 설명은 도 10을 결부하여 후술한다.
봉지층(40) 상에는 컬러필터층(50)이 형성된다. 컬러필터층(50)은 제1 내지 제3 컬러필터들(311, 312, 313)과 블랙 매트릭스(300)를 포함한다.
제2 기판(112) 상에는 블랙 매트릭스(300)과 서로 다른 투과 파장 범위를 갖는 제1 내지 제3 컬러필터들(311, 312, 313)이 배치된다. 제1 컬러필터(311)는 제1 화소(P1)에 대응되게 배치되고, 제2 컬러필터(312)는 제2 화소(P2)에 대응되게 배치되며, 제3 컬러필터(313)는 제3 화소(P3)에 대응되게 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(320)는 어느 한 화소의 광이 인접한 화소의 컬러필터로 진행하여 혼색이 발생하는 것을 방지하기 위해서 제1 내지 제3 컬러필터들(311, 312, 313)의 경계부에 배치될 수 있다.
제1 기판(111)의 봉지막(280)과 제2 기판(112)의 컬러필터들(311, 312, 313)은 접착층(40)을 이용하여 접착되며, 이로 인해 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 합착될 수 있다. 접착층(40)은 투명한 접착 레진(optically clear resin, OCR) 또는 투명한 접착 레진 필름(optically clear adhesive film, OCA)일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 이온 주입 방식을 이용하여 봉지막(280) 내에 무기막으로 이루어진 터치 센싱층(283)을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성할 수 있으므로, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 보여주는 흐름도이다. 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 단면도들은 전술한 도 5에 도시된 유기발광 표시장치의 제조방법에 관한 것이므로, 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 부여하였다. 이하에서는 도 8 및 도 9a 내지 도 9c를 결부하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 제조방법을 상세히 설명한다.
첫 번째로, 도 9a와 같이 박막 트랜지스터(210)들과 유기발광소자(260)들을 형성한다.
구체적으로, 박막 트랜지스터를 형성하기 전에 기판(100)을 통해 침투하는 수분으로부터 제1 기판(111) 상에 버퍼막을 형성할 수 있다. 버퍼막은 투습에 취약한 제1 기판(111)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(210)와 유기발광소자(260)를 보호하기 위한 것으로, 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), SiON 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼막은 CVD법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 형성될 수 있다.
그리고 나서, 버퍼막 상에 박막 트랜지스터의 액티브층(211)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링법(Sputtering) 또는 MOCVD법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등을 이용하여 버퍼막 상의 전면에 액티브 금속층을 형성한다. 그리고 나서, 포토 레지스트 패턴을 이용한 마스크 공정으로 액티브 금속층을 패터닝하여 액티브층(211)을 형성한다. 액티브층(211)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 액티브층(211) 상에 게이트 절연막(220)을 형성한다. 게이트 절연막(220)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 게이트 절연막(220) 상에 박막 트랜지스터(210)의 게이트 전극(212)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링법 또는 MOCVD법 등을 이용하여 게이트 절연막(220) 상의 전면(全面)에 제1 금속층을 형성한다. 그 다음, 포토 레지스트 패턴을 이용한 마스크 공정으로 제1 금속층을 패터닝하여 게이트 전극(212)을 형성한다. 게이트 전극(212)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 게이트 전극(212) 상에 층간 절연막(230)을 형성한다. 층간 절연막(230)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)을 관통하여 액티브층(211)을 노출시키는 콘택홀들을 형성한다.
그리고 나서, 층간 절연막(230) 상에 박막 트랜지스터(210)의 소스 및 드레인전극들(213, 214)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링법 또는 MOCVD법 등을 이용하여 층간 절연막(230) 상의 전면에 제2 금속층을 형성한다. 그 다음, 포토 레지스트 패턴을 이용한 마스크 공정으로 제2 금속층을 패터닝하여 소스 및 드레인전극들(213, 214)을 형성한다. 소스 및 드레인전극들(213, 214) 각각은 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(211)에 접속될 수 있다. 소스 및 드레인전극들(213, 214)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 박막 트랜지스터(210)의 소스 및 드레인전극들(213, 214) 상에 보호막(240)을 형성한다. 보호막(240)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다. 보호막(240)은 CVD법을 이용하여 형성될 수 있다.
그리고 나서, 보호막(240) 상에 박막 트랜지스터(210)로 인한 단차를 평탄화하기 위한 평탄화막(250)을 형성한다. 평탄화막(250)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 평탄화막(250) 상에 유기발광소자(260)의 제1 전극(261)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링법 또는 MOCVD법 등을 이용하여 평탄화막(280) 상의 전면에 제3 금속층을 형성한다. 그리고 나서, 포토 레지스트 패턴을 이용한 마스크 공정으로 제3 금속층을 패터닝하여 제1 전극(261)을 형성한다. 제1 전극(261)은 보호막(240)과 평탄화막(250)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(220)의 소스전극(223)에 접속될 수 있다. 제1 전극(261)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)과 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 화소들(P1, P2, P3)을 구획하기 위해 평탄화막(250) 상에서 제1 전극(261)의 가장자리를 덮도록 뱅크(270)를 형성한다. 뱅크(270)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
그리고 나서, 제1 전극(261)과 뱅크(270) 상에 유기발광층(262)을 증착 공정 또는 용액 공정으로 형성한다. 유기발광층(262)은 화소들(P1, P2, P3)에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 이 경우, 유기발광층(262)은 백색 광을 발광하는 백색 발광층으로 형성될 수 있다.
유기발광층(262)이 백색 발광층인 경우, 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조로 형성될 수 있다. 스택들 각각은 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
또한, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다. 전하 생성층은 하부 스택과 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층과 n형 전하 생성층 상에 형성되어 상부 스택과 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 하부 스택으로 전자(electron)를 주입해주고, p형 전하 생성층은 상부 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. n형 전하 생성층은 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있다. p형 전하 생성층은 정공수송능력이 있는 유기물질에 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.
그리고 나서, 유기발광층(262) 상에 제2 전극(263)을 형성한다. 제2 전극(263)은 화소들(P1, P2, P3)에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 제2 전극(263)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(263)은 스퍼터링법과 같은 물리적 기상 증착법(physics vapor deposition)으로 형성될 수 있다. 제2 전극(263) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다. (도 8의 S101)
두 번째로, 도 9b와 같이 유기발광소자(260)들 상에 터치 센싱층(283)을 포함하는 봉지막(280)을 형성한다.
이온 주입 방식으로 형성된 터치 센싱층(283)을 포함하는 봉지막(280)을 형성하는 단계는 부도체층을 도체화시켜 제1 터치 센싱층(283a)을 형성하는 방법과 도체층을 부도체화시켜 제1 터치 센싱층(283a)을 형성하는 방법으로 구분될 수 있다. 부도체층을 도체화시켜 제1 터치 센싱층(283a)을 형성하는 방법을 이용하여 봉지막(280)을 형성하는 단계는 도 10 및 도 11a 내지 도 11g를 결부하여 후술한다. 도체층을 부도체화시켜 제1 터치 센싱층(283a)을 형성하는 방법을 이용하여 봉지막(280)을 형성하는 단계는 도 12, 도 13a 및 도 13b를 결부하여 후술한다. (도 8의 S102)
세 번째로, 도 9c와 같이 봉지막(280) 상에 제2 기판(112)을 합착한다.
구체적으로, 접착층(40)을 이용하여 제1 기판(111)의 봉지막(280)과 제2 기판(112)의 컬러필터들(311, 312, 313)을 접착함으로써, 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 합착할 수 있다. 접착층(40)은 투명한 접착 레진(optically clear resin, OCR) 또는 투명한 접착 레진 필름(optically clear adhesive film, OCA)일 수 있다. (도 8의 S103)
도 10은 도 8의 S102 단계의 일 예를 상세히 보여주는 흐름도이다. 도 11a 내지 도 11g는 S102 단계의 일 예를 상세히 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11g에 도시된 단면도들은 전술한 도 5에 도시된 유기발광 표시장치의 제조방법에 관한 것이므로, 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 부여하였다. 이하에서는 도 10 및 도 11a 내지 도 11g를 결부하여 터치 센싱층(283)을 포함하는 봉지막(280)을 형성하는 방법(S102 단계)에 대하여 상세히 설명한다.
첫 번째로, 도 11a와 같이 제2 전극(263) 상에 제1 무기막(281)과 유기막(282)을 형성한다.
제1 무기막(281)은 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 제1 무기막(281)은 제2 전극(263)을 덮도록 형성될 수 있다. 제1 무기막(281)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다.
유기막(282)은 제1 무기막(281) 상에 형성된다. 유기막(282)은 도 6과 같이 패드(330)를 덮지 않도록 댐(340)에 의해 차단될 수 있다. 유기막(282)은 이물들(particles)이 봉지막(300)을 뚫고 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 투입되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께로 형성될 수 있다. (도 10의 S201)
두 번째로, 도 11b와 같이 유기막(282) 상에 제1 부도체층(283a')을 형성한다. 제1 부도체층(283a')은 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물로 형성되거나, 산화 갈륨(Ga2O3), 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다. (도 10의 S202)
세 번째로, 도 11c와 같이 제1 부도체층(283a') 상에 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)을 형성하고, 이온 주입을 수행한다. 이 경우, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 부도체층(283a')은 도체화될 수 있다. 예를 들어, 제1 부도체층(283a')이 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물인 경우, 수소 이온(H+)을 주입하는 경우, 도체화될 수 있다. 또한, 제1 부도체층(283a')이 산화 갈륨(Ga2O3), 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 아연 이온(Zn2 +)을 주입하여 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화하면, 도체화될 수 있다. 또한, 제1 부도체층(283a')이 산화 갈륨(Ga2O3), 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 인듐 이온(In3 +)을 주입하여 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화하면, 도체화될 수 있다.
결국, 이온 주입으로 인해, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 부도체층(283a')은 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE)과 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL)로 도체화될 수 있다. 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 의해 덮인 제1 부도체층(283a')은 비전도성을 가지므로, 제1 절연막(INS1)으로 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE), 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL), 및 제1 절연막(INS1)이 동일한 층에 형성된 제1 터치 센싱층(283a)가 형성될 수 있다. (도 10의 S203)
네 번째로, 도 11d와 같이 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)을 제거하고, 제1 터치 센싱층(283a) 상에 제2 부도체층(283b')을 형성한다.
제2 부도체층(283b')은 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물로 형성되거나, 산화 갈륨(Ga2O3), 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다. (도 10의 S204)
다섯 번째로, 도 11e와 같이 제2 부도체층(283b') 상에 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)을 형성하고, 이온 주입을 수행한다. 이 경우, 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 부도체층(283b')은 도체화될 수 있다. 예를 들어, 제1 부도체층(283a')이 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물인 경우, 수소 이온(H+)을 주입하는 경우, 도체화될 수 있다. 또한, 제1 부도체층(283a')이 산화 갈륨(Ga2O3), 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 아연 이온(Zn2+)을 주입하여 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화하면, 도체화될 수 있다. 또한, 제1 부도체층(283a')이 산화 갈륨(Ga2O3), 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 인듐 이온(In3 +)을 주입하여 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화하면, 도체화될 수 있다.
결국, 이온 주입으로 인해, 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 부도체층(283b')은 브리지 전극(BE)들의 콘택부(CT)들로 도체화될 수 있다. 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)에 의해 덮인 제2 부도체층(283b')은 비전도성을 갖는다. (도 10의 S205)
여섯 번째로, 도 11f와 같이 제2 포토 레지스트 패턴(PR2)을 제거하고, 브리지 전극(BE)들의 콘택부(CT)들이 형성된 제2 부도체층(283b') 상에 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)을 형성하고, 이온 주입을 수행한다. 이 경우, 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 부도체층(283b')은 도체화될 수 있다. 이때, 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 부도체층(283b')의 상부 면만 도체화되고, 하부 면은 도체화되지 않도록 이온 주입을 수행한다. 이온 주입시 이온량과 이온 주입 에너지를 조정하는 경우, 제2 부도체층(283b')의 상부 면만 도체화되고, 하부 면은 도체화되지 않도록 할 수 있다.
결국, 이온 주입으로 인해, 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 부도체층(283b')의 상부면을 도체화할 수 있으므로, 브리지 전극(BE)들은 완성될 수 있다. 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)에 의해 덮인 제2 부도체층(283b')은 비전도성을 가지므로, 제2 절연막(INS2)으로 역할을 할 수 있다. 따라서, 브리지 전극(BE)들과 제2 절연막(INS2)이 동일한 층에 형성된 제2 터치 센싱층(283b)가 형성될 수 있다. (도 10의 S206)
일곱 번째로, 제3 포토 레지스트 패턴(PR3)을 제거하고, 제2 터치 센싱층(283b) 상에 제2 무기막(284)을 형성한다.
제2 무기막(284)은 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 제2 무기막(284)은 터치 센싱층(283)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 무기막(284)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. (도 10의 S207)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 제1 부도체층(283a')을 형성한 후 이온 주입을 통해 제1 부도체층(283a')의 일부만을 선택적으로 도체화함으로써, 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE), 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL), 및 제1 절연막(INS1)이 동일한 층에 형성된 제1 터치 센싱층(283a)을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 제2 부도체층(283b')을 형성한 후 이온 주입을 통해 제2 부도체층(283b')의 일부만을 선택적으로 도체화함으로써, 브리지 전극(BE)들과 제2 절연막(INS2)이 동일한 층에 형성된 제2 터치 센싱층(283b)을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 이온 주입 방식을 이용하여 봉지막(280) 내에 무기막으로 이루어진 터치 센싱층(283)을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성할 수 있으므로, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
도 12는 도 8의 S102 단계의 다른 예를 상세히 보여주는 흐름도이다. 도 13a 및 도 13b는 S102 단계의 다른 예를 상세히 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13b에 도시된 단면도들은 전술한 도 5에 도시된 유기발광 표시장치의 제조방법에 관한 것이므로, 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 부여하였다. 이하에서는 도 12 및 도 13a 내지 도 13b를 결부하여 터치 센싱층(283)을 포함하는 봉지막(280)을 형성하는 방법(S102 단계)에 대하여 상세히 설명한다.
한편, 도 12의 S301, 및 S304 내지 S307 단계들은 도 10의 S201, 및 S204 내지 S207 단계들에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 13a를 참조하면, 유기막(282) 상에 도체층(283a")을 형성한다. 도체층(283a")은 ITO 및 IZO와 같이 전도성을 갖는 금속 산화물로 형성되거나, 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다. (도 12의 S302)
도 13b와 같이 도체층(283a") 상에 제4 포토 레지스트 패턴(PR4)을 형성하고, 이온 주입을 수행한다. 이 경우, 제4 포토 레지스트 패턴(PR4)에 의해 덮이지 않고 노출된 도체층(283a")은 부도체화될 수 있다. 예를 들어, 도체층(283a")이 ITO 및 IZO와 같이 전도성을 갖는 금속 산화물인 경우, 산소 이온(O2-)을 주입하는 경우, 부도체화될 수 있다. 또한, 도체층(283a")이 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 갈륨 이온(Ga3+)을 주입하여 산화 갈륨(Ga2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화되면, 부도체화될 수 있다. 또한, 도체층(283a")이 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물인 경우, 갈륨 이온(Ga3 +)을 주입하여 산화 갈륨(Ga2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 변화되면, 부도체화될 수 있다.
결국, 이온 주입으로 인해, 제4 포토 레지스트 패턴(PR4)에 의해 덮인 도체층(283a")은 전도성을 가지므로, 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE)과 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL)의 역할을 할 수 있다. 제4 포토 레지스트 패턴(PR4)에 의해 덮이지 않은 도체층(283a")은 부도체화되므로, 제1 절연막(INS1)의 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE), 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL), 및 제1 절연막(INS1)이 동일한 층에 형성된 제1 터치 센싱층(283a)가 형성될 수 있다. (도 12의 S303)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 도체층(283a")을 형성한 후 이온 주입을 통해 도체층(283a")의 일부만을 선택적으로 부도체화함으로써, 제1 및 제2 터치 전극들(TE, RE), 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL), 및 제1 절연막(INS1)이 동일한 층에 형성된 제1 터치 센싱층(283a)을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 부도체층(283b')을 형성한 후 이온 주입을 통해 부도체층(283b')의 일부만을 선택적으로 도체화함으로써, 브리지 전극(BE)들과 제2 절연막(INS2)이 동일한 층에 형성된 제2 터치 센싱층(283b)을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 이온 주입 방식을 이용하여 봉지막(280) 내에 무기막으로 이루어진 터치 센싱층(283)을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성할 수 있으므로, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
도 14는 도 4의 I-I'의 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 15는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 14 및 도 15에 도시된 단면도는 터치 센싱층(283)이 제1 터치 센싱층(283c), 절연막(283d), 및 제2 터치 센싱층(283e)을 포함하는 것을 제외하고는 도 5 및 도 6을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 14 및 도 15에 도시된 제1 기판(111), 제2 기판(112), 박막 트랜지스터층(10), 유기발광소자층(20), 접착층(40), 및 컬러필터층(50)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 봉지막(280)은 제1 무기막(281), 유기막(282), 터치 센싱층(283), 및 제2 무기막(284)를 포함할 수 있다.
제1 무기막(281), 유기막(282), 및 제2 무기막(284)은 도 5 및 도 6을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
터치 센싱층(283)은 유기막(282) 상에 배치될 수 있다. 터치 센싱층(283)은 유기막(282)을 덮도록 형성될 수 있으며, 패드(PAD)에 접속될 수 있다.
터치 센싱층(283)은 제1 터치 센싱층(283c), 절연막(283d), 및 제2 터치 센싱층(283e)을 포함한다.
제1 터치 센싱층(283c)은 제1 터치 전극(TE)들, 제1 터치 라인(TL)들, 및 제1 절연막(INS1)을 포함한다. 제1 터치 전극(TE)들, 제1 터치 라인(TL)들, 및 제1 절연막(INS1)은 제1 터치 센싱층(283c)에 형성되므로, 제1 터치 전극(TE)들, 제1 터치 라인(TL)들, 및 제1 절연막(INS1)은 동일한 층에 배치될 수 있다. 즉, 제1 절연막(INS1)은 제1 터치 전극(TE)들 상에 배치되지 않으며, 제1 터치 전극(TE)들 사이에 배치될 수 있다. 제1 절연막(INS1)에 의해 제1 터치 전극(TE)들 각각은 서로 절연될 수 있다.
제1 터치 라인(TL)은 제1 터치 전극(TE)으로부터 연장될 수 있다. 제1 터치 라인들(TL) 각각은 비표시영역으로 연장되어 비표시영역의 패드(330)에 접속될 수 있다.
제2 터치 센싱층(283e)은 제2 터치 전극(RE)들, 제2 터치 라인(RL)들, 및 제2 절연막(INS2)을 포함한다. 제2 터치 전극(RE)들, 제2 터치 라인(RL)들, 및 제2 절연막(INS2)은 제2 터치 센싱층(283e)에 형성되므로, 제2 터치 전극(RE)들, 제2 터치 라인(RL)들, 및 제2 절연막(INS2)은 동일한 층에 배치될 수 있다. 즉, 제2 절연막(INS2)은 제2 터치 전극(RE)들 상에 배치되지 않으며, 제2 터치 전극(RE)들 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연막(INS2)에 의해 제2 터치 전극(RE)들 각각은 서로 절연될 수 있다.
절연막(283d)은 제1 터치 센싱층(283c)와 제2 터치 센싱층(283e)를 절연하기 위해 제1 터치 센싱층(283c)과 제2 터치 센싱층(283d) 사이에 배치될 수 있다. 절연막(283d)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물과 같은 무기막으로 형성될 수 있다.
도 14에서는 터치 센싱층(283)의 제1 터치 전극(TE)들과 제2 터치 전극(RE)들이 절연막(283d)에 의해 절연되므로, 제1 터치 전극(TE)들과 제2 터치 전극(RE)들의 교차부에서 제1 터치 전극(TE)들 또는 제2 터치 전극(RE)들을 연결하기 위한 별도의 브리지 전극(BE)이 필요없다.
터치 센싱층(283)은 이온 주입 방식에 의해 형성될 수 있다. 이온 주입 방식은 도체층에 이온을 주입하여 도체층을 부도체화하거나, 부도체층에 이온을 주입하여 부도체층을 도체화하는 것을 가리킨다.
이온 주입 방식을 이용하여 제1 및 제2 터치 센싱층들(283c, 283e)을 형성하는 경우, 제1 및 제2 터치 전극(TE, RE)들, 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL)은 ITO 및 IZO와 같이 전도성을 갖는 금속 산화물로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 절연막들(INS1, INS2)은 ITOX 및 IZOX와 같이 비전도성을 갖는 금속 과산화물로 형성될 수 있다.
또는, 도 7과 같이 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물은 비전도성을 가진다. 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물은 전도성을 갖는다. 그러므로, 제1 및 제2 터치 전극(TE, RE)들, 제1 및 제2 터치 라인들(TL, RL)은 도 7과 같이 산화 아연(ZnO), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 인듐(In2O3)을 25 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 절연막들(INS1, INS2)은 도 7과 같이 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 아연(ZnO)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물, 또는 산화 갈륨(Ga2O3)을 75 mol% 이상 포함하는 산화 인듐(In2O3)과 산화 갈륨(Ga2O3)의 혼합물로 형성될 수 있다.
즉, 터치 센싱층(283)이 이온 주입 방식으로 형성되는 경우, 무기막으로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성함으로써, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 터치 센싱층(283)은 무기막으로 형성되므로, 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 봉지막(280)에서 터치 센싱층(283)을 제외한 제1 및 제2 무기막들(281, 284), 및 유기막(282)은 생략될 수 있다.
이온 주입 방식에 의해 터치 센싱층(283)을 형성하는 방법은 도 10을 결부하여 설명한 바와 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 이온 주입 방식을 이용하여 봉지막(280) 내에 무기막으로 이루어진 터치 센싱층(283)을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 봉지막(280)의 무기막의 일부를 터치 센싱층(283)으로 형성할 수 있으므로, 터치 센싱층(283)으로 인해 터치 스크린 일체형 표시장치의 두께가 증가하는 것을 최소화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 스크린 일체형 표시장치 110: 표시패널
111: 하부 기판 112: 상부 기판
120: 게이트 구동부 130: 데이터 구동부
131: 소스 드라이브 IC 140: 연성필름
150: 회로보드 160: 타이밍 콘트롤러
170: 호스트 시스템 180: 터치 구동부
181: 제1 터치 구동부 182: 제2 터치 구동부
183: 터치 콘트롤러 190: 터치 좌표 산출부
10: 박막 트랜지스터층 20: 유기발광소자층
30: 봉지층 40: 접착층
50: 컬러필터층 210: 박막 트랜지스터
211: 액티브층 212: 게이트전극
213: 소스전극 214: 드레인전극
220: 게이트 절연막 230: 층간 절연막
240: 보호막 250: 평탄화막
260: 유기발광소자 261: 제1 전극
262: 유기발광층 263: 제2 전극
270: 뱅크 280: 봉지막
281: 제1 무기막 282: 유기막
283: 터치 센싱층 283a, 283c: 제1 터치 센싱층
283b, 283e: 제2 터치 센싱층 283e: 절연막
284: 제2 무기막 300: 블랙 매트릭스
311: 제1 컬러필터 312: 제2 컬러필터
313: 제3 컬러필터 TE: 제1 터치 전극
RE: 제2 터치 전극 TL: 제1 터치 라인
RL: 제2 터치 라인 BE: 브리지 전극

Claims (20)

  1. 제1 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 유기발광층;
    상기 유기발광층 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제2 전극 상에 배치된 봉지막을 구비하고,
    상기 봉지막은 제1 터치 전극, 제2 터치 전극과 제1 절연막을 갖는 터치 센싱층을 포함하고,
    상기 제1 터치 전극, 상기 제2 터치 전극, 및 상기 제1 절연막은 동일한 층에 배치되며,
    상기 제1 절연막은 상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극 사이에 배치되고,
    상기 제1 터치 전극, 상기 제2 터치 전극, 및 상기 제1 절연막은 동일한 공정으로 형성되어 동일한 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동일한 층에 형성된 상기 제1 터치 전극, 상기 제2 터치 전극, 및 상기 제1 절연막 중 상기 제1 절연막은 이온 주입을 통해 부도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동일한 층에 형성된 상기 제1 터치 전극, 상기 제2 터치 전극, 및 상기 제1 절연막 중 상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극은 이온 주입을 통해 도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지막은 상기 제2 전극과 상기 터치 센싱층 사이에 배치된 제1 무기막; 및
    상기 제1 무기막과 상기 터치 센싱층 사이에 배치된 유기막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지막은 상기 터치 센싱층을 덮는 제2 무기막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층은,
    상기 제1 터치 전극 상에 배치되며, 상기 제1 터치 전극과 그에 이웃하는 다른 제1 터치 전극을 전기적으로 연결하는 브리지 전극과 제2 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 절연막은 상기 브리지 전극과 그에 이웃하는 다른 브리지 전극 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 절연막은 상기 제2 터치 전극과 상기 브리지 전극 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 브리지 전극들과 상기 제2 절연막은 동일한 공정으로 형성되어 동일한 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 동일한 층에 형성된 상기 브리지 전극과 상기 제2 절연막 중 상기 제2 절연막은 이온 주입을 통해 부도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 동일한 층에 형성된 상기 브리지 전극과 상기 제2 절연막 중 상기 브리지 전극은 이온 주입을 통해 도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  13. 제1 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 유기발광층;
    상기 유기발광층 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제2 전극 상에 배치된 봉지막을 구비하고,
    상기 봉지막은,
    제1 터치 전극과 제1 절연막이 동일한 공정으로 형성되어 동일한 제1 층에 배치된 제1 터치 센싱층;
    상기 제1 터치 센싱층 상에 배치되는 절연막; 및
    상기 절연막 상에 배치되며 제2 터치 전극과 제2 절연막이 동일한 제2 층에 배치된 제2 터치 센싱층을 포함하고,
    상기 제1 절연막은 상기 제1 터치 전극과 그에 이웃하는 다른 제1 터치 전극 사이에 배치되고,
    상기 제2 절연막은 상기 제2 터치 전극과 그에 이웃하는 다른 제2 터치 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 동일한 제1 층에 형성된 상기 제1 터치 전극과 상기 제1 절연막 중 상기 제1 절연막은 이온 주입을 통해 부도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 동일한 제1 층에 형성된 상기 제1 터치 전극과 상기 제1 절연막 중 상기 제1 터치 전극은 이온 주입을 통해 도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 터치 전극과 상기 제2 절연막은 동일한 공정으로 형성되어 동일한 제2 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 동일한 제2 층에 형성된 상기 제2 터치 전극과 상기 제2 절연막 중 상기 제2 절연막은 이온 주입을 통해 부도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 동일한 제2 층에 형성된 상기 제2 터치 전극과 상기 제2 절연막 중 상기 제2 터치 전극은 이온 주입을 통해 도체화된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  20. 제1 기판 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제1 전극 상에 유기발광층을 형성하며, 상기 유기발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전극 상에 봉지막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 봉지막을 형성하는 단계는,
    제1 부도체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 부도체층 상에 제1 포토 레지스트 패턴을 형성한 후 이온 주입을 수행하여 상기 제1 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않은 제1 부도체층을 도체화함으로써, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 포함하는 제1 터치 센싱층을 형성하는 단계;
    상기 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 제1 터치 센싱층 상에 제2 부도체층을 형성하는 단계;
    상기 제2 부도체층 상에 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 이온 주입을 수행하여 상기 제2 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않는 제2 부도체층을 도체화함으로써, 상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극 중 하나와 전기적으로 연결되는 콘택부를 형성하는 단계;
    상기 제2 포토 레지스트 패턴을 제거하고, 상기 제2 부도체층 상에 제3 포토 레지스트 패턴을 형성하며, 이온 주입을 수행하여 상기 제3 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않은 제2 부도체층의 상부면을 도체화함으로써, 상기 콘택부와 전기적으로 연결된 브리지 전극을 완성하는 단계; 및
    상기 제3 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 브리지 전극을 완성하는 단계는,
    상기 제3 포토 레지스트 패턴에 의해 덮이지 않은 제2 부도체층의 하부면이 도체화되지 않도록 이온 주입을 수행함으로써, 상기 브리지 전극과 상기 제1 터치 센싱층 사이에 절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
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