KR102153370B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 표시장치는 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판과, 상기 제1 기판 상의 일정 영역에 형성된 다수의 터치 전극과, 상기 터치 전극들에 각각 연결된 터치 라인과, 상기 제1 기판의 일측에 배치되어 각각의 터치 라인에 전원을 공급하는 구동부;을 포함하고, 상기 터치 전극들에 연결된 터치 라인들은 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 표시장치는 터치 전극에 연결되는 터치 라인의 저항을 동일하게 설정함으로써, 터치 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}
실시예는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 성능을 향상시키기 위한 인-셀 타입의 터치 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대부분의 전자 장치들은 내부 또는 외부에 각종 입력 장치를 구비하고, 입력 장치를 통해 명령의 인가받아 명령에 대응하는 다양한 기능을 수행한다. 입력 장치는 입력 방식에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 대표적인 예로서 키보드, 키패드, 마우스 등이 있다. 그리고 최근에는 접촉 물체의 접촉 위치를 검출하여 명령을 인가받을 수 있는 입력 장치인 터치 패널(TSP)이 점점 더 많이 사용되고 있다.
터치 패널은 CRT, LCD, PDP, EL(electroluminescence) 등과 같은 디스플레이 장치의 표면에 설치되어 접촉 물체의 접촉 위치를 검출할 수 있는 장치이다. 이러한 터치 패널을 구비하는 입력 장치는 사용자가 터치 패널 상의 특정 위치에 접촉 물체(예를 들면, 손가락이나 스타일러스 펜 등)를 접촉하여 명령을 인가받을 수 있다.
터치 패널은 액정 패널과 결합되는 구조에 따라, 터치 패널이 액정 패널의 셀 내에 형성되는 인-셀 방식, 터치 패널이 액정패널 상부에 형성되는 온-셀 방식 및 터치 패널이 액정패널의 외부에 형성되는 애드-온 방식으로 구분될 수 있다.
인-셀 방식의 터치 패널은 터치 전극으로서 공통 전극을 활용하고 있으며, 공통 전극은 다수개로 분할 형성되어 터치 전극으로서 기능을 수행하게 된다. 이러한 인-셀 방식의 터치 패널은 구형파 전압을 이용하여 터치 전극에 충전되는 전압이 미리 정해 놓은 전압까지 도달하는 시간에 대해 터치 전,후의 시간을 비교하는 방식이 사용된다.
하지만, 터치 전극으로 사용되는 공통 전극과 이에 연결된 터치 라인의 거리는 각각 상이하게 구성되기 때문에 공통 전극에 연결되는 터치 라인의 저항 편차(RC 편차)로 인해 위치별 터치 편차를 발생시켜 터치 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 저항의 편차를 줄이기 위한 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판과, 상기 제1 기판 상의 일정 영역에 형성된 다수의 터치 전극과, 상기 터치 전극들에 각각 연결된 터치 라인과, 상기 제1 기판의 일측에 배치되어 각각의 터치 라인에 전원을 공급하는 구동부;을 포함하고, 상기 터치 전극들에 연결된 터치 라인들은 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.
실시예는 터치 전극에 연결되는 터치 라인의 길이를 모두 동일하게 형성함으로써, 터치 라인들의 저항 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 종래 사용하지 않는 영역(Dead Zone)을 활용함으로써, 별도의 추가적인 공간 확보 없이 터치 라인들의 길이를 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 길이에 따라 두께를 서로 다르게 형성함으로써, 터치 라인들의 저항 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 표시장치의 터치 전극에 연결된 터치 라인을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 일부 확대도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 표시장치의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 표시장치의 터치 전극에 연결된 터치 라인을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 일부 확대도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 표시장치의 터치 전극에 연결된 터치 라인을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 일부 확대도이고, 도 4는 제1 실시예에 따른 표시장치의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(100)과, 상기 제1 기판(100) 상에 배치된 제2 기판(200)과, 상기 제1 기판(100) 상의 일정 영역에 형성된 다수의 터치 전극(310)과, 상기 다수의 터치 전극(310)에 각각 연결된 터치 라인(320)과, 상기 제1 기판(100)의 일측에 배치되어 각각의 터치 라인(320)에 전원을 공급하는 구동부(400)를 포함한다.
제1 기판(100)은 장방형의 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 투명한 유리 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 제1 기판(100)은 리지드(Rigid) 하거나 플렉시블(Flexible) 할 수 있다. 제1 기판(100)은 액정층을 구동시킴과 아울러 사용자의 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 검출하기 위한 복수의 화소(미도시)가 형성된 화소 어레이(300)가 형성될 수 있다.
화소 어레이(300)는 데이터 라인들(미도시)과 게이트 라인들(미도시)이 교차하도록 형성될 수 있으며, 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차에 의해 복수의 화소가 정의될 수 있다.
복수의 화소에는 공통 전극(310), 화소 전극(미도시), 스토리지 커패시터(미도시) 및 TFT(미도시)가 형성될 수 있다. TFT 게이트 라인을 통해 공급되는 스캔 신호에 의해 스위칭 되어 데이터 라인으로부터 공급되는 데이터 전압을 화소 전극에 공급하게 된다.
화소 전극은 데이터 전압을 화소에 공급하고, 공통 전극(310)은 공통 전압을 화소에 공급한다. 화소에 데이터 전압과 공통 전압이 공급되면 전계가 형성되고, 상기 전계에 의해 액정층이 구동하여 화상을 표시하게 된다.
본 실시예에서는 공통 전극(310)의 구조가 주된 발명이므로 데이터 라인, 게이트 라인, TFT 및 화소 전극의 도시는 생략되었다.
제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 대향 배치될 수 있다. 제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 제2 기판(200)은 유리 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 제2 기판(200)은 리지드 하거나 플렉시블 할 수 있다.
제2 기판(200)의 하부에는 복수의 화소 각각에 대응되도록 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(210)가 배치될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(210)에 의해 정의된 각 화소 영역에 형성된 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(230)가 배치되며, 컬러 필터(230)와 블랙 매트릭스(210)를 덮도록 오버 코트층(250)이 형성된다. 오버 코트층(250)은 제2 기판(100)을 평탄화시킨다.
본 실시예에서는 공통 전극(310)은 터치 전극으로 사용될 수 있다. 터치 전극은 화상을 표시하는 표시 기간에는 공통 전극(310)으로서의 역할을 수행하여 화상을 표시하게 되고, 화상을 표시하지 않는 비표시 기간에는 공통 전극(310)을 터치 검출을 위한 터치 전극으로 구동시켜 사용자의 터치를 검출하게 된다.
사용자의 터치에 따라 각 화소의 제2 기판(200)과 공통 전극(310) 사이에는 터치 정전용량(Ctc)이 형성되고, 터치에 따른 터치 정전용량(Ctc)의 변화를 센싱 드라이버를 통해 검출하고, 검출된 터치 위치를 외부로 출력하게 된다.
터치 스크린 X축 및 Y축의 좌표를 검출하기 위해서는 복수의 화소에 형성된 공통 전극(310)들이 서로 분리되도록 배치될 수 있다.
이하에서는 공통 전극 대신 터치 전극의 용어를 주로 사용하며, 터치 전극은 공통 전극과 동일한 도면 부호를 부여하도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 터치 전극(310)은 다수의 영역에 분할되어 형성된 구조를 가진다. 터치 전극(310)은 n×m 행렬을 가지도록 배치될 수 있으며, 일 예로 4×7 행렬을 가지도록 형성될 수 있다. 물론, 터치 전극(310)의 배치 구조는 이에 한정되지 않고, 다양한 구조로 변경될 수 있다. 터치 전극(310)은 인듐 틴 옥사이드(ITO; Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
각각의 터치 전극(310)에는 구동부(400)로부터 터치 라인(320)들이 연결된다. 터치 전극(310)은 구동부(400)로부터 인접한 위치에 따라 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)을 따라 배치될 수 있다.
제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 모두 동일한 저항값을 가지도록 형성될 수 있다. 터치 라인(320)들이 동일한 저항값을 가지도록 형성하기 위해 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)들은 모두 동일한 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 여기서, 터치 라인(320)들이 구동부(400)로부터 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)들에 도달하는 길이의 차이는 극히 미비하므로 구동부(400)로부터 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)들에 도달하는 길이의 차이는 없다고 가정하기로 한다.
터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)들은 구동부(400)로부터 멀어지는 방향의 터치 전극(310)들과 중첩되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)들에 연결되는 터치 라인(320)은 제2 라인 내지 제4 라인(L2~L4)에 배치된 터치 전극(310)들과 중첩되도록 배치될 수 있다.
구동부(400)로부터 출력된 터치 라인(320)은 제1 라인 내지 제4 라인(L1~L4)에 배치된 터치 전극(310)들과 중첩되도록 선 형상으로 길게 형성되며, 제4 라인(L3)에 배치된 터치 전극(310)의 일측에서 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)을 향해 연장되어 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)에 접점되게 된다. 여기서, 터치 라인(320)은 터치 전극(310)과 접점되는 위치를 제외하고는 터치 전극(310)들과 절연될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 제3 라인(L3) 및 제4 라인(L4)들에 배치된 터치 전극(310)과 중첩되도록 배치될 수 있으며, 제3 라인(L3)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 제4 라인(L4) 및 제5 라인들(L5)에 배치된 터치 전극(310)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
제4 라인(L4)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 제5 라인(L5)에 배치된 터치 전극(310)과 중첩되도록 배치될 수 있으며, 제5 라인(L5)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 제6 라인(L6)에 배치된 터치 전극(310)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
제6 라인(L6) 및 제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(310)과 연결된 터치 라인(320)들은 다른 터치 전극(310)과 중첩되도록 형성되지 않을 수 있다.
제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)은 구동부(400)와 최단 거리를 이루도록 연결될 수 있다. 제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)을 기준으로 제1 라인 내지 제6 라인(L1~L6)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)들은 제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)과 동일한 길이로 설정할 수 있게 된다.
제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)의 저항이 6R을 가진다고 가정하면, 제1 라인(L1)들에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)은 구동부(400)로부터 멀어지는 위치에 배치된 터치 전극(310)들을 향해 6R을 가지는 길이만큼 연장 형성될 수 있다. 제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(310)에 연결된 터치 라인(320)은 구동부(400)로부터 멀어지는 위치에 배치된 터치 전극(310)들을 향해 5R을 가지는 길이만큼 연장 형성될 수 있다.
따라서, 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)들에 배치된 터치 전극(310)들에 연결된 터치 라인(320)들은 모두 6R의 저항값을 가지게 될 수 있다.
상기에서는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(310)에 연결되는 터치 라인(320)을 제2 라인 내지 제4 라인(L2~L4)에 배치된 터치 전극(310)들과 중첩되도록 구성하였지만, 이에 한정되지 않으며, 터치 라인(320)들의 길이에 따라 중첩되는 터치 전극(310)의 개수는 다를 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래 터치 전극의 배선 저항 모델(600)과 본 실시예서 제안한 터치 전극 배선 저항 모델(700)을 살펴보면, 종래 터치 전극의 배선 저항 모델(600)은 위치별 터치 노이즈에 대한 편차가 상당히 큰 것을 알 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 터치 전극 배선 저항 모델(700)은 터치 노이즈에 대한 편차가 종래에 대비하여 상당히 편차가 적음을 알 수 있다.
상기와 같이, 제1 실시예에 따른 표시장치는 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 길이를 동일하게 하여 저항값을 동일하게 설정함으로써, 터치시 배선 저항 편차로 인해 위치별 터치 편차가 발생하는 것을 방지할 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 표시장치는 종래 사용하지 않는 영역(Dead Zone)을 활용함으로써, 별도의 추가적인 공간 확보 없이 터치 라인들의 길이를 설정할 수 있게 된다.
도 5는 제2 실시예에 따른 표시장치의 터치 전극에 연결된 터치 라인을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 일부 확대도이다. 여기서, 표시장치의 주요 구성은 제1 실시예에 따른 표시장치의 구조와 동일하므로 터치 전극 및 그에 연결된 터치 라인의 구성을 제외하고는 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 터치 전극(510)은 다수의 영역에 분할되어 형성된 구조를 가진다. 터치 전극(510)은 n×m 행렬을 가지도록 배치될 수 있으며, 일 예로 4×7 행렬을 가지도록 형성될 수 있다. 물론, 터치 전극(510)의 배치 구조는 이에 한정되지 않고, 다양한 구조로 변경될 수 있다. 터치 전극(510)은 인듐 틴 옥사이드(ITO; Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
터치 전극(510)에는 구동부(400)로부터 터치 라인(520)들이 연결된다. 터치 전극(510)은 구동부(400)로부터 인접한 위치에 따라 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)을 따라 배치될 수 있다.
제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(510)들과 연결된 터치 라인(520)들은 모두 동일한 저항값을 가지도록 형성될 수 있다. 터치 라인(520)들이 동일한 저항값을 가지도록 형성하기 위해 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(520)들은 서로 다른 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(510)들에 연결된 터치 라인(520)의 길이는 서로 다르게 형성될 수 있다. 구동부(400)와 멀어질수록 터치 전극(510)에 연결되는 터치 라인(520)은 길게 형성될 수 있다.
제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(520)들의 길이는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(520)들의 길이보다 길게 형성될 수 있으며, 제3 라인(L3)에 배치된 터치 전극(510)들에 연결된 터치 라인(520)의 길이는 제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(510)들에 연결된 터치 라인(520)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 제3 라인 내지 제 7 라인에 배치된 터치 전극에 연결된 터치 라인도 앞서 설명한 바와 같이, 길이가 설정될 수 있다.
터치 라인(520)들은 구동부(400)와 멀어지는 터치 전극(510)에 연결될수록 두껍게 형성될 수 있다. 제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(522)의 두께(T2)는 제1 라인(L)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께(T1)보다 두껍게 형성될 수 있다. 제2 라인(L2)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(522)의 두께는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께보다 약 2배의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
제3 라인(L3)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(523)의 두께(T3)는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께보다 3배의 두께를 가지도록 형성될 수 있으며, 제4 라인(L4)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(524)의 두께(T4)는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께보다 4배의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
제5 라인(L5)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(525)의 두께(T5)는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께보다 5배의 두께를 가지도록 형성될 수 있으며, 제6 라인(L6)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(526)의 두께는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(521)의 두께보다 6배의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제7 라인(L7)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(527)의 두께(T7)는 제1 라인(L1)에 배치된 터치 전극(510)에 연결된 터치 라인(527)의 두께보다 7배의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 물론, 제1 라인 내지 제7 라인(L1~L7)에 배치된 터치 전극(510)들에 연결된 터치 라인(520)의 두께 차이는 변경될 수 있다.
상기와 같이, 제2 실시예에 따른 표시장치는 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 두께를 서로 다르게 하여 저항값을 동일하게 설정함으로써, 터치 시 배선 저항 편차로 인해 위치별 터치 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 제1 기판 200: 제2 기판
210: 블랙 매트릭스 230: 컬러 필터
300: 화소 어레이 310: 터치 전극
320: 터치 라인 400: 구동부

Claims (9)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판;
    상기 제1 기판 상의 일정 영역에 형성된 다수의 터치 전극;
    상기 터치 전극들에 각각 연결된 터치 라인; 및
    상기 제1 기판의 일측에 배치되어 각각의 터치 라인에 전원을 공급하는 구동부;를 포함하고,
    상기 터치 전극들에 연결된 터치 라인들은 동일한 저항값을 가지고, 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극과 중첩하며,
    일부 터치 라인은 구부러진 부분을 포함하고, 상기 일부 터치 라인이 상기 터치 전극과 연결되는 부분은 상기 구동부와 상기 일부 터치 라인의 상기 구부러진 부분 사이에 위치하며, 상기 일부 터치 라인 중 적어도 하나의 터치 라인의 상기 구부러진 부분은 상기 터치 라인이 연결된 터치 전극보다 상기 구동부로부터 더 멀리 위치하는 터치 전극과 중첩하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 길이는 동일하게 형성되는 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동부와 가장 먼 영역의 터치 전극과 연결되는 터치 라인인 최단 거리로 연결되며, 상기 터치 라인들은 구동부와 가장 먼 영역의 터치 전극과 연결되는 터치 라인과 동일한 길이를 가지도록 형성되는 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터치 라인들은 구동부와 멀어지는 방향의 터치 전극들과 중첩되도록 배치되는 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 전극에 연결되는 터치 라인들의 두께는 터치 라인들의 길이에 따라 서로 다르게 형성되는 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치 전극이 구동부와 멀어질수록 터치 전극에 연결되는 터치 라인은 두껍게 형성되는 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 터치 전극이 구동부와 멀어질수록 터치 전극에 연결되는 터치 라인은 길게 형성되는 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판에는 다수의 화소가 형성되고, 상기 터치 전극은 화소 내에 형성되는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 전극은 투명 전도성 물질로 형성되는 표시장치.
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