KR101897969B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 액정 패널에 내장함으로써 두께가 감소하고, 생산 단가를 감소시킬 수 있도록 한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 액정 표시 장치는 하부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 1 센싱 전극과, 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 하부 센싱 전극 패드를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판; 복수의 제 1 센싱 전극과 교차하도록 상부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 2 센싱 전극과, 상기 복수의 제 2 센싱 전극에 전기적으로 접속되도록 상기 상부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 상부 센싱 전극 패드를 포함하는 컬러필터 어레이 기판; 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성되어 액정층을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 트랜지스터 어레이 기판을 대향 합착시킴과 아울러 상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각과 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각을 전기적으로 접속시키는 도전성 실링 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 액정 패널에 내장함으로써 두께가 감소하고, 생산 단가를 감소시킬 수 있도록 한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시 장치(Light Emitting Diode Display Device) 등이 활발히 연구되고 있다.
이와 같은 평판 표시 장치는 입력 수단으로서 마우스나 키보드가 일반적이지만, 평판 표시 장치가 내비게이션(Navigation), 휴대용 단말기 및 가전 제품 등에 사용될 경우에는 입력 수단으로서 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 많이 적용되고 있다.
이하에서는, 터치 스크린이 적용된 종래의 액정 표시 장치에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 터치 스크린이 적용된 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 터치 스크린이 적용된 액정 표시 장치는 액정 패널(10), 및 터치 스크린(20)을 구비한다.
액정 패널(10)은 화상을 표시하는 것으로서, 하부 기판(12), 상부 기판(14) 및 양 기판(12, 14) 사이에 형성된 액정층(16)을 구비한다.
터치 스크린(20)은 액정 패널(10)의 상면에 부착되어 사용자의 터치를 센싱하는 것으로서, 터치 기판(22), 상기 터치 기판(22)의 하면에 형성된 제 1 센싱 전극(24), 및 터치 기판(22)의 상면에 형성된 제 2 센싱 전극(26)을 구비한다.
제 1 센싱 전극(24)은 터치 기판(22)의 하면에서 가로 방향으로 배열되고, 제 2 센싱 전극(26)은 터치 기판(22)의 상면에서 세로 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 터치된 위치에서 제 1 센싱 전극(24)과 제 2 센싱 전극(26) 사이의 커패시턴스(Capacitance)가 변화되고, 커패시턴스가 변화된 위치를 센싱함으로써 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있게 된다.
그러나, 상술한 종래의 터치 스크린이 적용된 액정 표시 장치는 액정 패널(10)의 상면에 별도의 터치 스크린(20)이 부착된 구조이기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 터치 스크린(20)으로 인해서 두께가 증가된다는 문제점이 있다.
둘째, 액정 패널(10)과 터치 스크린(20)의 부착 공정 등의 추가 공정으로 인하여 생산 단가가 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 액정 패널에 내장함으로써 두께가 감소하고, 생산 단가를 감소시킬 수 있도록 한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 1 센싱 전극과, 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 하부 센싱 전극 패드를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판; 복수의 제 1 센싱 전극과 교차하도록 상부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 2 센싱 전극과, 상기 복수의 제 2 센싱 전극에 전기적으로 접속되도록 상기 상부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 상부 센싱 전극 패드를 포함하는 컬러필터 어레이 기판; 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성되어 액정층을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 트랜지스터 어레이 기판을 대향 합착시킴과 아울러 상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각과 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각을 전기적으로 접속시키는 도전성 실링 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 어레이 기판은 복수의 화소 영역을 정의하도록 상기 상부 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스층; 제 1 방향을 따라 서로 동일한 컬러필터가 반복됨과 아울러 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 서로 다른 복수의 컬러필터가 반복되도록 상기 화소 영역마다 형성된 복수의 컬러필터층; 및 상기 복수의 컬러필터층이 형성된 상기 상부 기판의 상면을 평탄화시키는 평탄화층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스층에 중첩되도록 상기 제 2 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 평탄화층에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 블랙 매트릭스층과 상기 컬러필터층 사이에 배치되도록 상기 블랙 매트릭스층 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 컬러필터층과 상기 평탄화층 사이에 배치되도록 상기 컬러필터층 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 트랜지스터 어레이 기판은 상기 하부 기판의 표시 영역에 일정한 간격으로 형성되어 데이터 전압이 공급되는 복수의 데이터 라인; 상기 복수의 데이터 라인에 교차하도록 상기 하부 기판의 표시 영역에 형성되어 게이트 신호가 공급되는 복수의 게이트 라인; 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 접속되도록 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성되어 상기 게이트 신호에 따라 상기 데이터 전압을 출력하는 복수의 박막 트랜지스터; 상기 화소 영역마다 형성되어 상기 박막 트랜지스터로부터 상기 데이터 전압이 공급되는 복수의 화소 전극; 및 상기 데이터 라인에 나란하도록 복수로 분할되어 상기 하부 기판의 표시 영역에 형성되며, 공통 전압 또는 센싱 전압이 공급되는 복수의 공통 라인을 더 포함하여 구성되며, 상기 복수의 공통 라인은 상기 복수의 제 1 센싱 전극인 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각은 상기 게이트 라인에 중첩되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각은 상기 상부 기판의 비표시 영역 양측에 형성되어 상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각은 상기 하부 기판의 비표시 영역 양측에 형성되어 상기 도전성 실링 부재를 통해 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 어레이 기판은 상기 상부 기판의 비표시 영역 양측에 형성되어 상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각에 전기적으로 접속되는 복수의 센싱 공통 전극을 더 포함하여 구성되며, 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각은 상기 상부 기판의 비표시 영역 일측에 형성되어 상기 복수의 센싱 공통 전극 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각은 상기 하부 기판의 비표시 영역 일측에 형성되어 상기 도전성 실링 부재를 통해 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 트랜지스터 어레이 기판에 제 1 센싱 전극을 형성하고, 컬러필터 어레이 기판에 제 2 센싱 전극을 형성하여 터치 스크린을 액정 패널의 내부에 내장함으로써 액정 표시 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있으며, 종래의 터치 스크린의 부착 공정이 필요 없어 제조 공정을 단순화하여 생산 단가를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 터치 스크린이 적용된 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 트랜지스터 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5a는 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판이 합착된 상태에서 도 4에 도시된 A-A 선의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5b는 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판이 합착된 상태에서 도 4에 도시된 B-B 선의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 B-B 선의 단면을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제 2 센싱 전극을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 B-B 선의 단면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제 2 센싱 전극을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 C-C 선의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 트랜지스터 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 트랜지스터 어레이 기판(110), 컬러필터 어레이 기판(120), 액정층(미도시), 및 도전성 실링 부재(130)를 포함하여 구성된다.
트랜지스터 어레이 기판(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기판(210), 복수의 제 1 센싱 전극(220) 및 복수의 하부 센싱 전극 패드(230)를 포함하여 구성된다.
하부 기판(210)은 투명 유리 기판이 될 수 있다. 이러한 하부 기판(210)의 배면에는 하부 편광판(미도시)이 부착된다.
복수의 제 1 센싱 전극(220) 각각은 하부 기판(210)의 표시 영역(212)에 복수로 분할되어 일정한 간격으로 가지도록 제 1 방향으로 나란하게 형성된다. 이때, 하나의 제 1 센싱 전극(220)은 복수의 화소에 중첩되도록 형성된다.
상기의 각 제 1 센싱 전극(220)은 복수의 센싱 전압 라인(222)을 통해 하부 기판(210)의 비표시 영역(214)에 형성된 칩 실장 영역(510)의 복수의 출력 패드에 전기적으로 접속된다.
이러한 복수의 제 1 센싱 전극(220)에는 하부 기판(210)의 칩 실장 영역(510)에 실장되는 구동 집적회로(500; 도 2 참조)로부터 공통 전압 또는 센싱 전압이 공급된다. 이때, 구동 집적회로(500)는 프레임 단위로 표시 구간 동안 복수의 제 1 센싱 전극(220) 각각에 공통 전압을 공급한 후, 비표시 구간 동안 센싱 전압을 공급한다. 여기서, 센싱 전압은 복수의 프레임 중 어느 한 프레임의 비표시 구간 동안 공급될 수도 있다.
복수의 하부 센싱 전극 패드(230) 각각은 하부 기판(210)의 비표시 영역(214) 양측에 일정한 간격으로 형성된다.
상기의 각 하부 센싱 전극 패드(230)는 복수의 센싱 전압 출력 라인(232)을 통해 하부 기판(210)의 비표시 영역(214) 일측에 형성된 센싱 전압 출력 패드부(240)에 형성된 복수의 센싱 전압 출력 패드(242) 각각에 전기적으로 접속된다. 여기서, 복수의 센싱 전압 출력 패드(242) 각각은 센싱 전압 출력 패드부(240)에 접속되는 외부의 터치 컨트롤러(미도시)에 전기적으로 접속된다.
한편, 상기의 트랜지스터 어레이 기판(110)은 도시하지 않은 복수의 데이터 라인, 복수의 게이트 라인, 박막 트랜지스터, 복수의 화소 전극, 및 복수의 공통 라인(220)을 더 포함하여 구성된다.
복수의 데이터 라인 각각은 하부 기판(210)의 표시 영역(212)에 일정한 간격을 가지도록 제 1 방향을 따라 형성된다. 이러한, 복수의 데이터 라인에는 구동 집적회로(500)로부터 데이터 전압이 공급된다.
복수의 게이트 라인 각각은 하부 기판(210)의 표시 영역(212)에 일정한 간격을 가지도록 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 따라 형성된다. 이러한, 복수의 게이트 라인에는 구동 집적회로(500)로부터 게이트 신호가 공급된다.
복수의 박막 트랜지스터 각각은 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성되어 데이터 라인과 게이트 라인에 전기적으로 접속된다. 즉, 각 박막 트랜지스터는 게이트 라인으로부터 돌출된 게이트 전극, 게이트 전극을 절연하는 게이트 절연막, 게이트 라인에 중첩되도록 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층, 데이터 라인으로부터 돌출되어 반도체층의 일측에 중첩되도록 형성된 소스 전극, 반도체층의 타측에 중첩되도록 형성된 드레인 전극을 포함하여 구성된다. 이러한, 복수의 박막 트랜지스터 각각은 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호에 따라 스위칭되어 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압을 화소 전극에 공급한다.
한편, 복수의 박막 트랜지스터 각각은 상술한 바와 같이 버텀 게이트(Bottom Gate) 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 탑 게이트(Top Gate) 구조를 가질 수도 있다.
화소 전극은 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 접속되도록 화소 영역마다 형성되어 박막 트랜지스터로부터 데이터 전압에 액정층에 전계를 형성한다. 이때, 화소 전극은 화소 영역 전체에 통자로 형성되거나, 소정 간격으로 이격되도록 복수로 분할되어 형성될 수 있다.
복수의 공통 라인(230)은 데이터 라인에 나란하도록 복수로 분할되어 하부 기판(210)의 표시 영역(212)에 형성되는 것으로, 상술한 복수의 제 1 센싱 전극(230)이다. 즉, 복수의 제 1 센싱 전극(230)은 구동 집적회로(500)로부터 공통 전압이 공급되는 경우 공통 라인의 역할을 수행하며, 구동 집적회로(500)로부터 센싱 전압이 공급될 경우 제 1 센싱 전극의 역할을 수행한다.
다시 도 2에서, 컬러필터 어레이 기판(120)은, 도 4, 도 4의 확대도, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 기판(310), 블랙 매트릭스층(320), 복수의 컬러필터층(330), 평탄화층(340), 복수의 제 2 센싱 전극(350), 및 복수의 상부 센싱 전극 패드(360)를 포함하여 구성된다.
상부 기판(310)은 투명 유리 기판이 될 수 있다. 이러한 상부 기판(310)의 상면에는 상부 편광판(미도시)이 부착된다.
블랙 매트릭스층(320)은 복수의 화소 영역을 정의하도록 상부 기판(310) 상에 형성된다. 이때, 블랙 매트릭스층(320)은 제 1 방향으로 따라 제 1 선 폭을 가지도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 1 블랙 매트릭스층(320a), 및 제 2 방향을 따라 제 1 선 폭보다 넓은 제 2 선 폭을 가지도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 2 블랙 매트릭스층(320b)으로 구분할 수 있다.
복수의 제 1 블랙 매트릭스층(320a) 각각은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 어레이 기판(110)에 형성된 복수의 데이터 라인(DL)에 중첩되도록 형성되고, 복수의 제 2 블랙 매트릭스층(320b) 각각은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 어레이 기판(110)에 형성된 복수의 게이트 라인(GL)에 중첩되도록 형성된다.
복수의 컬러필터층(330)은 제 1 방향을 따라 서로 동일한 컬러(R, G, B), 즉 적색 컬러필터층(330R), 녹색 컬러필터층(330G), 및 청색 컬러필터층(330B)가 반복됨과 아울러 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 복수의 컬러(R, G, B)가 반복되도록 화소 영역마다 형성된다. 예를 들어, 복수의 컬러필터층(330)은 데이터 라인(DL)의 방향으로 인접한 화소 영역에 형성된 컬러필터층(330)은 동일한 컬러를 가지며, 게이트 라인 방향으로 인접한 화소 영역에 형성된 컬러필터층(330)은 서로 다른 컬러를 가지며, 적색 컬러필터층(330R), 녹색 컬러필터층(330G), 및 청색 컬러필터층(330B) 각각이 순차적으로 반복된다.
평탄화층(340)은 복수의 컬러필터층(330)이 형성된 상부 기판(310)의 상면 전체에 형성되어 상부 기판(310)의 상면을 평탄화시킨다.
복수의 제 2 센싱 전극(350) 각각은 상부 기판(310)의 표시 영역(312)에 일정한 간격으로 가지도록 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 나란하게 형성된다. 즉, 복수의 제 2 센싱 전극(350) 각각은 하부 기판(210)에 형성된 게이트 라인에 중첩되도록 형성되어 복수의 제 1 센싱 전극(220)과 교차한다. 여기서, 복수의 제 2 센싱 전극(350) 각각은 적어도 2개의 게이트 라인마다 형성될 수 있다.
제 1 실시 예에 따른 상기의 각 제 2 센싱 전극(350)은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 게이트 라인에 중첩됨과 아울러 복수의 제 2 블랙 매트릭스층(320b)에 중첩되도록 평탄화층(340)에 형성된다.
제 2 실시 예에 따른 상기의 각 제 2 센싱 전극(350)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 라인에 중첩됨과 아울러 복수의 제 2 블랙 매트릭스층(320b)에 중첩되도록 제 2 블랙 매트릭스층(320b) 상에 형성된다. 이에 따라, 제 2 실시 예에 따른 상기의 각 제 2 센싱 전극(350)은 제 2 블랙 매트릭스층(320b)과 컬러필터층(330) 사이에 배치된다.
제 3 실시 예에 따른 상기의 각 제 2 센싱 전극(350)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 라인에 중첩됨과 아울러 복수의 제 2 블랙 매트릭스층(320b)에 중첩되도록 컬러필터층(330) 상에 형성된다. 이에 따라, 제 2 실시 예에 따른 상기의 각 제 2 센싱 전극(350)은 컬러필터층(330)과 평탄화층(340) 사이에 배치된다.
다시 도 4에서, 복수의 상부 센싱 전극 패드(360) 각각은 상부 기판(310)의 비표시 영역(314) 양측에 일정한 간격으로 형성되어 복수의 제 2 센싱 전극(350) 각각에 전기적으로 접속된다. 이때, 복수의 상부 센싱 전극 패드(360) 각각은 적어도 하나의 제 2 센싱 전극(350)에 전기적으로 접속된다.
액정층은 도 5a 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 바와 같이, 상부 기판(210)과 하부 기판(310) 사이에 형성된다. 이러한, 액정층(400)은 각 화소의 화소 전극에 공급되는 데이터 전압에 따라 구동되어 백 라이트 유닛(미도시)으로부터 조사되는 광의 투과량을 조절한다.
한편, 액정층이 형성되는 상부 기판(210)과 하부 기판(310) 사이의 셀갭은, 도 4에 도시된 스페이서(390)에 의해 일정하게 유지될 수 있다. 스페이서(390)는 평탄화층(340) 상에 소정 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
다시 도 2에서, 도전성 실링 부재(130)는 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)의 가장자리 부분에 형성되어 상부 기판(210)과 하부 기판(310)을 대향 합착함과 동시에, 복수의 하부 센싱 전극 패드(230) 각각과 복수의 상부 센싱 전극 패드(360) 각각을 전기적으로 접속시킨다. 이를 위해, 도전성 실링 부재(130)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 실런트(132), 및 도전볼(134)을 포함하여 구성된다.
실런트(132)는 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)를 합착하는 역할을 한다.
도전볼(134)은 트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)의 합착시 복수의 하부 센싱 전극 패드(230) 각각과 복수의 상부 센싱 전극 패드(360) 각각을 전기적으로 접속시키는 역할을 한다. 이에 따라, 복수의 상부 센싱 전극 패드(360) 각각은 도전성 실링 부재(130)의 도전볼(134)을 통해 복수의 하부 센싱 전극 패드(230) 각각에 접속됨으로써 하나의 제 2 센싱 전극(350)은 상부 센싱 전극 패드(360), 도전볼(134), 하부 센싱 전극 패드(230), 센싱 전압 출력 라인(232), 및 센싱 전압 출력 패드(242)를 통해 외부의 터치 컨트롤러에 접속된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 터치 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 구동 집적회로(500)에 의해 생성되는 센싱 전압을 복수의 제 1 센싱 전극(220)에 공급한다.
그런 다음, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 터치된 위치에서 제 1 센싱 전극(220)과 제 2 센싱 전극(350) 커패시턴스(Capacitance)가 변화되고, 이로 인하여, 터치 컨트롤러에서 복수의 제 2 센싱 전극(350)으로부터 센싱 전압 출력 패드(242)로 출력되는 변화된 커패시턴스를 센싱함으로써 사용자의 터치 위치를 센싱하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예는 트랜지스터 어레이 기판(110)에 제 1 센싱 전극(230)을 형성하고, 컬러필터 어레이 기판(120)에 제 2 센싱 전극(350)을 형성하여 터치 스크린을 액정 패널의 내부에 내장함으로써 액정 표시 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있으며, 종래의 터치 스크린의 부착 공정이 필요 없어 제조 공정을 단순화하여 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 트랜지스터 어레이 기판(610), 컬러필터 어레이 기판(620), 액정층(미도시), 및 도전성 실링 부재(630)를 포함하여 구성된다.
트랜지스터 어레이 기판(610)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 기판(210), 복수의 제 1 센싱 전극(220) 및 복수의 하부 센싱 전극 패드(730)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 트랜지스터 어레이 기판(110)은 복수의 하부 센싱 전극 패드(730)를 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 트랜지스터 어레이 기판(110)과 동일하게 구성되므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 하부 센싱 전극 패드(730) 각각은 하부 기판(210)의 비표시 영역(214) 일측 양측에 일정한 간격으로 형성된다.
상기의 각 하부 센싱 전극 패드(730)는 복수의 센싱 전압 출력 라인(732)을 통해 하부 기판(210)의 비표시 영역(214) 일측에 형성된 센싱 전압 출력 패드부(240)에 형성된 복수의 센싱 전압 출력 패드(242) 각각에 전기적으로 접속된다. 여기서, 복수의 센싱 전압 출력 패드(242) 각각은 센싱 전압 출력 패드부(240)에 접속되는 외부의 터치 컨트롤러(미도시)에 전기적으로 접속된다.
다시 도 9에서, 컬러필터 어레이 기판(620)은, 도 11, 도 11의 확대도, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 기판(310), 블랙 매트릭스층(320), 복수의 컬러필터층(330), 평탄화층(340), 복수의 제 2 센싱 전극(350), 복수의 센싱 공통 전극(855), 및 복수의 상부 센싱 전극 패드(860)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 컬러필터 어레이 기판(620)은 복수의 센싱 공통 전극(855)과 복수의 상부 센싱 전극 패드(860)를 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판(120)과 동일하게 구성되므로 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
복수의 센싱 공통 전극(855)은 상부 기판(310)의 비표시 영역(314) 양측에 형성되어 복수의 제 2 센싱 전극(350) 각각에 전기적으로 접속된다. 이때, 복수의 센싱 공통 전극(855) 각각은 적어도 하나의 제 2 센싱 전극(350)에 전기적으로 접속된다.
복수의 상부 센싱 전극 패드(860) 각각은 상부 기판(310)의 비표시 영역(314) 일측 양측에 일정한 간격으로 형성된다.
상기의 각 상부 센싱 전극 패드(860) 각각은 복수의 상부 센싱 신호 라인(857)을 복수의 센싱 공통 전극(855) 각각에 전기적으로 접속된다.
액정층은 도 5a 내지 도 7 중 어느 하나에 도시된 바와 같이, 상부 기판(210)과 하부 기판(310) 사이에 형성된다. 이러한, 액정층(400)은 각 화소의 화소 전극에 공급되는 데이터 전압에 따라 구동되어 백 라이트 유닛(미도시)으로부터 조사되는 광의 투과량을 조절한다.
한편, 액정층이 형성되는 상부 기판(210)과 하부 기판(310) 사이의 셀갭은, 도 4에 도시된 스페이서(390)에 의해 일정하게 유지될 수 있다. 스페이서(390)는 평탄화층(340) 상에 소정 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
다시 도 9에서, 도전성 실링 부재(630)는 트랜지스터 어레이 기판(610)과 컬러필터 어레이 기판(620)의 가장자리 부분에 형성되어 상부 기판(210)과 하부 기판(310)을 대향 합착함과 동시에, 복수의 하부 센싱 전극 패드(730) 각각과 복수의 상부 센싱 전극 패드(860) 각각을 전기적으로 접속시킨다. 이를 위해, 도전성 실링 부재(630)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 실런트(132), 및 도전볼(134)을 포함하여 구성된다.
실런트(132)는 트랜지스터 어레이 기판(610)과 컬러필터 어레이 기판(620)를 합착하는 역할을 한다.
도전볼(134)은 트랜지스터 어레이 기판(610)과 컬러필터 어레이 기판(620)의 합착시 복수의 하부 센싱 전극 패드(730) 각각과 복수의 상부 센싱 전극 패드(860) 각각을 전기적으로 접속시키는 역할을 한다. 이에 따라, 복수의 상부 센싱 전극 패드(860) 각각은 도전성 실링 부재(630)의 도전볼(134)을 통해 복수의 하부 센싱 전극 패드(730) 각각에 접속됨으로써 하나의 제 2 센싱 전극(350)은 상부 센싱 전극 패드(860), 도전볼(134), 하부 센싱 전극 패드(730), 센싱 전압 출력 라인(732), 및 센싱 전압 출력 패드(242)를 통해 외부의 터치 컨트롤러에 접속된다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 터치 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 구동 집적회로(500)에 의해 생성되는 센싱 전압을 복수의 제 1 센싱 전극(220)에 공급한다.
그런 다음, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 터치된 위치에서 제 1 센싱 전극(220)과 제 2 센싱 전극(350) 커패시턴스(Capacitance)가 변화되고, 이로 인하여, 터치 컨트롤러에서 복수의 제 2 센싱 전극(350)으로부터 센싱 전압 출력 패드(242)로 출력되는 변화된 커패시턴스를 센싱함으로써 사용자의 터치 위치를 센싱하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예는 트랜지스터 어레이 기판(610)에 제 1 센싱 전극(230)을 형성하고, 컬러필터 어레이 기판(620)에 제 2 센싱 전극(350)을 형성하여 터치 스크린을 액정 패널의 내부에 내장함으로써 액정 표시 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있으며, 종래의 터치 스크린의 부착 공정이 필요 없어 제조 공정을 단순화하여 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110, 610: 트랜지스터 어레이 기판 120, 620: 컬러필터 어레이 기판
130, 630: 도전성 실링 부재 132: 실런트
134: 도전볼 210: 하부 기판
220: 제 1 센싱 전극 230, 730: 하부 센싱 전극 패드
310: 상부 기판 320: 블랙 매트릭스층
330: 컬러필터층 340: 평탄화층
350: 제 2 센싱 전극 360, 860: 상부 센싱 전극 패드
855: 센싱 공통 전극

Claims (12)

  1. 하부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 1 센싱 전극과, 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 하부 센싱 전극 패드와, 상기 하부 기판의 표시 영역에 형성되어 게이트 신호가 공급되는 복수의 게이트 라인을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판;
    복수의 제 1 센싱 전극과 교차하도록 상부 기판의 표시 영역에 형성된 복수의 제 2 센싱 전극과, 상기 복수의 제 2 센싱 전극에 전기적으로 접속되도록 상기 상부 기판의 비표시 영역에 형성된 복수의 상부 센싱 전극 패드를 포함하는 컬러필터 어레이 기판; 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 비표시 영역에 형성되어 액정층을 사이에 두고 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 트랜지스터 어레이 기판을 대향 합착시킴과 아울러 상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각과 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각을 전기적으로 접속시키는 도전성 실링 부재를 포함하여 구성되며,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 도전성 실링 부재를 통해 상기 하부 센싱 전극 패드와 연결되고, 상기 복수의 제 1 센싱 전극은 상기 하부 기판의 칩 실장 영역에 실장되는 구동 집적회로와 연결되고,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각은 적어도 2개의 게이트 라인마다 형성되며, 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각은 인접하는 적어도 3개의 제 2 센싱 전극과 연결되고,
    상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각은 복수의 센싱 전압 출력 라인을 통해 상기 하부 기판의 비표시 영역 일측에 형성된 센싱 전압 출력 패드부에 형성된 복수의 센싱 전압 출력 패드 각각에 전기적으로 접속되고,
    상기 복수의 센싱 전압 출력 패드 각각은 상기 센싱 전압 출력 패드부에 접속되는 터치 컨트롤러에 전기적으로 접속되고,
    상기 터치 컨트롤러에서 상기 복수의 제 2 센싱 전극으로부터 상기 센싱 전압 출력 패드로 출력되는 변화된 커패시턴스를 센싱하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이 기판은,
    복수의 화소 영역을 정의하도록 상기 상부 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스층;
    제 1 방향을 따라 서로 동일한 컬러필터가 반복됨과 아울러 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 서로 다른 복수의 컬러필터가 반복되도록 상기 화소 영역마다 형성된 복수의 컬러필터층; 및
    상기 복수의 컬러필터층이 형성된 상기 상부 기판의 상면을 평탄화시키는 평탄화층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각은 상기 블랙 매트릭스층에 중첩되도록 상기 제 2 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 평탄화층에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 블랙 매트릭스층과 상기 컬러필터층 사이에 배치되도록 상기 블랙 매트릭스층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극은 상기 컬러필터층과 상기 평탄화층 사이에 배치되도록 상기 컬러필터층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜지스터 어레이 기판은,
    상기 하부 기판의 표시 영역에 상기 복수의 게이트 라인과 교차하도록 일정한 간격으로 형성되어 데이터 전압이 공급되는 복수의 데이터 라인;
    상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 접속되도록 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성되어 상기 게이트 신호에 따라 상기 데이터 전압을 출력하는 복수의 박막 트랜지스터;
    상기 화소 영역마다 형성되어 상기 박막 트랜지스터로부터 상기 데이터 전압이 공급되는 복수의 화소 전극; 및
    상기 데이터 라인에 나란하도록 복수로 분할되어 상기 하부 기판의 표시 영역에 형성되며, 공통 전압 또는 센싱 전압이 공급되는 복수의 공통 라인을 더 포함하여 구성되며,
    상기 복수의 공통 라인은 상기 복수의 제 1 센싱 전극인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각은 상기 게이트 라인에 중첩되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각은 상기 상부 기판의 비표시 영역 양측에 형성되어 상기 복수의 제 2 센싱 전극 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 하부 센싱 전극 패드 각각은 상기 하부 기판의 비표시 영역 양측에 형성되어 상기 도전성 실링 부재를 통해 상기 복수의 상부 센싱 전극 패드 각각에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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