KR102250847B1 - 터치 스크린 패널 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는, 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 비표시영역으로 구분되는 제1 기판; 상기 제1 기판의 비표시영역에 위치하는 게이트 구동회로; 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판; 상기 제2 기판 상에 형성된 감지전극들; 및 상기 제2 기판에 형성되고 상기 감지전극들과 전기적으로 연결되는 전극배선들을 포함하되, 상기 감지전극들 및 상기 전극배선들은 상기 게이트 구동회로와 중첩되지 않도록 형성된다.

Description

터치 스크린 패널 일체형 표시장치{DISPLAY DEVICE INTERGRATED TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명의 실시예는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치에 관한 것으로, 특히 게이트 구동회로와 감지전극들의 중첩으로 인한 커플링 노이즈 발생이 방지된 터치 스크린 패널 일체형 표시장치에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 터치 활성영역에 배열된 감지전극들을 포함하며, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 감지전극들에 형성된 정전용량의 변화를 감지함으로써 터치 위치를 산출한다.
터치 스크린 패널은 별도로 제작하여 표시패널의 일면에 부착되거나 직접 패터닝되어 형성될 수 있고, 이와 같이, 터치 스크린 패널과 표시패널이 결합된 터치 스크린 패널 일체형 표시장치가 폭넓게 이용되고 있다.
그런데, 종래의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는 에지(edge) 영역에서도 터치성능을 유지하기 위해, 감지전극들을 비표시영역까지 다소 확장하여 형성하였다. 그런데, 표시패널의 비표시영역에는 게이트 구동회로가 실장되며, 게이트 구동회로와 감지전극들이 중첩될 경우, 커플링(coupling) 효과로 노이즈가 발생하여 고스트 터치(ghost touch)가 발생하는 등 터치성능이 훼손될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 구동회로와 감지전극들의 중첩으로 인한 커플링 노이즈 발생이 방지된 터치 스크린 패널 일체형 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는, 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 비표시영역으로 구분되는 제1 기판; 상기 제1 기판의 비표시영역에 위치하는 게이트 구동회로; 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판; 상기 제2 기판 상에 형성된 감지전극들; 및 상기 제2 기판에 형성되고 상기 감지전극들과 전기적으로 연결되는 전극배선들을 포함하되, 상기 감지전극들 및 상기 전극배선들은 상기 게이트 구동회로와 중첩되지 않도록 형성된다.
일 실시예에서, 상기 전극배선들의 일부와 상기 감지전극들은 상기 표시영역 내에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 게이트 구동회로는 상기 제1 기판의 일측에 위치하고, 상기 전극배선들은 상기 일측에 반대하는 상기 제2 기판의 타측에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 기판의 표시영역에 형성된 화소부를 더 포함하고, 상기 게이트 구동회로는 상기 화소부에 주사신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 기판은 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판이며, 상기 TFT 어레이 기판 상에 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 공정으로 상기 게이트 구동회로의 트랜지스터가 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 기판은 액정 표시장치의 컬러필터 기판 또는 유기전계발광 표시장치의 봉지기판일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감지전극들과 상기 전극배선들은 일대일 대응하여 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 감지전극들은 제1 방향을 따라 배열된 제1 감지전극들, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 제2 감지전극들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 감지전극들과 상기 제2 감지전극들은 동일한 레이어에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 인접한 두 개의 상기 제1 감지전극들을 서로 연결시키는 브리지 패턴을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 비표시영역과 중첩되는 윈도우 기판의 영역에는 차광층이 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 감지전극들 및 전극배선들을 게이트 구동회로와 중첩되지 않도록 형성함으로써, 표시패널의 게이트 구동회로와 터치 스크린 패널의 감지전극들의 중첩으로 인한 커플링 노이즈 발생이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치의 I-I'를 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치의 II-II'를 절개한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치의 I-I'를 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는 제1 기판(11), 게이트 구동회로(20), 제2 기판(12), 감지전극들(30) 및 전극배선들(35)을 포함한다.
제1 기판(11)은 영상이 표시되는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA) 외곽의 비표시영역(NA)으로 구분되며, 표시장치의 하부기판인 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판일 수 있다. 본 실시예의 표시장치는 액정 표시장치 또는 유기전계발광 표시장치일 수 있다. 제1 기판(11)은 투명하면서 고내열성 및 내화학성의 특성을 갖는 물질로 구현될 수 있으며, 일부 실시예에서, 플렉서블 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 아크릴(Acryl), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르술폰(PES) 및 폴리이미드(PI)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 박막형 필름기판일 수 있다. 이외에도 기판(10)은 일반적으로 이용되는 유리(Glass) 또는 강화유리를 활용할 수도 있다.
게이트 구동회로(20)는 제1 기판(11)의 비표시영역(NA)에 형성되고, 화소부(25)는 제1 기판(11)의 표시영역(DA)에 형성된다. 표시영역(DA)과 비표시영역(NA)의 경계에는 실링부재(29)가 위치하여, 화소부(25)를 밀봉할 수 있다. 여기서, 화소부(25)는 액정 표시장치(LCD) 또는 유기전계발광 표시장치(OLED)의 화소들로 구성될 수 있으며, 이는 공지된 기술이므로 별도로 설명되지 않을 것이다.
게이트 구동회로(20)는 제1 기판(11)의 비표시영역(NA) 중 일측 변 또는 좌/우 양측 변에 위치할 수 있다. 게이트 구동회로(20)는 외부로부터 제공되는 클럭신호에 동기되어 화소부(25)에 주사신호를 출력하는 복수의 쉬프트 레지스터(미도시)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 게이트 구동회로(20)를 구성하는 트랜지스터들은 TFT 어레이 기판 상에 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 공정으로 형성될 수 있다. 즉, 게이트 구동회로(20)는 제1 기판(11)에 직접적으로 패터닝될 수 있다.
제2 기판(12)은 제1 기판(11)과 마주보는 표시장치의 상부기판으로서, 액정 표시장치의 컬러필터 기판 또는 유기전계발광 표시장치의 봉지기판일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 기판(12)은 별도로 구성된 터치 스크린 패널의 베이스 부재 또는 표시장치의 광학부재 예컨대, 편광필름일 수 있다. 제2 기판(12)은 터치입력을 받는 터치 활성영역과 터치 활성영역 외곽의 터치 비활성영역으로 구분되며, 터치 활성영역은 표시영역(DA)과 중첩되고, 터치 비활성영역은 비표시영역(NA)과 중첩될 수 있다. 제2 기판(12)의 재질은 제1 기판(11)의 재질과 동일할 수 있다.
감지전극들(30)은 터치입력을 감지하기 위한 복수의 도전 패턴들로써, 제2 기판(12)의 표시영역(DA)에 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 본 실시예의 터치 스크린 패널은 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로서, 감지전극들(30) 및 감지전극들(30)과 전기적으로 연결되는 전극배선들(35)이 일대일 대응하여 연결되는 구조를 갖는다. 그리고, 전극배선(35)은 표시영역(DA)을 경과하여 비표시영역(NA)의 패드부(39)에 연장된다.
감지전극들(30) 및 전극배선들(35)은 게이트 구동회로(20)와 중첩되지 않도록 형성된다. 즉, 감지전극들(30)은 비표시영역(NA)을 침범하지 않고 표시영역(DA) 내에만 위치한다. 전극배선들(35)은 패드부(39)에 접속하기 위해 비표시영역(NA)을 경과하는 하단의 일부분 이외에 다른 부분은 표시영역(DA) 내에 위치한다. 특히, 감지전극들(30) 및 전극배선들(35)은 비표시영역(NA) 중 게이트 구동회로(20)가 위치한 양 측부를 침범하지 않도록 형성되어야 한다.
본 실시예에서, 감지전극들(30)은 사각형의 패턴이 격자구조로 배열됨을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 감지전극들(30)의 형상은 마름모, 삼각형, 육각형 등의 다각형, 원형, 타원형 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 감지전극들(30)은 광이 투과될 수 있도록 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nano-tube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전물질로 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 감지전극들(30)은 그물망 구조의 금속 메쉬패턴으로 구성될 수도 있다.
전극배선들(35)은 감지전극들(30)과 동일한 레이어에 동일한 물질로 구성될 수 있으나, 서로 다른 레이어에 서로 다른 물질로 구성될 수도 있다. 구체적으로, 전극배선들(35)은 ITO와 같은 투명한 도전물질로 구성되거나, 저저항 금속물질 예를 들면, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 전극배선들(35)은 선폭은 수~수십 마이크로 미터 수준으로 최대한 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는 제1 및 제2 기판(11, 12)과 마주보며 전면에 배치되는 윈도우 기판(13), 윈도우 기판(13)에 형성되고 비표시영역(NA)과 중첩되는 차광층(BM), 제2 기판(12)과 윈도우 기판(13)을 접착시키는 접착층(40)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 터치 스크린 패널 일체형 표시장치의 II-II'를 절개한 단면도이다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널 일체형 표시장치는 감지전극들(30)이 상호 정전용량 방식으로 구성되되, 제1 기판(11)의 일측에 게이트 구동회로(21)가 위치하고, 상기 일측에 반대하는 제2 기판(12)의 타측에 외곽배선들(36)이 위치함으로써, 게이트 구동회로(21)와 외곽배선들(36)의 중첩이 방지된다.
구체적으로, 감지전극들(30)은 제2 기판(12) 상의 표시영역(DA)에 분산되어 배치되며, 제1 방향을 따라 전기적으로 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지전극들(31)과, 상기 제1 감지전극들(31)과 중첩되지 않도록 제1 감지전극들(31)의 사이에 분산되어 배치되며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 전기적으로 연결되도록 형성된 다수의 제2 감지전극들(32)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 감지전극들(31)과 제2 감지전극들(32)은 서로 교번적으로 배치되고 서로 다른 방향을 따라 연결된다. 예컨대, 제1 감지전극들(31)은 행 방향(수평 방향)을 따라 연결되도록 형성되어 행 라인 단위로 각각의 전극배선들(36)과 연결되고, 제2 감지전극들(32)은 열 방향(수직 방향)을 따라 연결되도록 형성되어 열 라인 단위로 각각의 전극배선들(36)과 연결될 수 있다.
이러한 감지전극들(30)은 하부에 배치되는 디스플레이부의 광이 투과될 수 있도록 ITO와 같은 투명 전극물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 감지전극들(30)의 개별 패턴은 다이아몬드 형상임을 예시하고 있으나, 감지전극들(30)의 형상, 재질 및 구조는 공지된 다양한 예가 적용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 감지전극들(30)은 투명 전극물질이 아닌 저저항 금속물질로 구현되는 금속메쉬(metal mesh) 패턴으로 형성될 수 있고, 또 다른 실시예에서, 제1 및 제2 감지전극들(31, 32)은 각각 제2 기판(12)을 사이에 두고 서로 다른 면에 형성될 수도 있다.
전극배선들(36)은 제1 감지전극들(31) 및 제2 감지전극들(32)을 각각 라인 단위로 외부의 구동회로와 연결하기 위한 것으로, 예컨대, 각각 행 라인 단위 및 열 라인 단위의 제1 및 제2 감지전극들(31, 32)과 전기적으로 연결되어, 이들을 패드부(39)를 통해 위치검출회로와 같은 외부의 구동회로와 연결한다. 이러한 전극배선들(36)은 표시영역(DA)을 피해 외곽의 비표시영역(NA)에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 투명 전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 감지전극들(31)과 연결되는 전극배선들(36)은 모두 우측으로 배선패턴이 형성된다. 좌측에는 게이트 구동회로(21)가 위치하므로 전극배선들(36)을 반대측인 우측에 몰아서 형성하여 게이트 구동회로(21)와 외곽배선들(36)의 중첩을 방지할 수 있다. 제1 및 제2 감지전극들(31, 32) 역시 게이트 구동회로(21)와 중첩을 회피하기 위해 비표시영역(NA)을 침범하지 않고 표시영역(DA) 내에 위치함은 물론이다.
한편, 본 실시예의 터치 스크린 패널은 제1 감지전극(31)과 제2 감지전극(32)이 동일한 레이어에 형성되되, 인접한 두 개의 제1 감지전극들(31)을 전기적으로 연결시키는 브리지 패턴(BP)과, 제2 감지전극(32)과 브리지 패턴(BP) 사이에 개재되어 절연성을 확보하는 절연패턴(IP)을 포함할 수 있다.
브리지 패턴(BP)은 감지전극들(30)과 같은 투명 전극물질로 형성되거나 혹은 불투명한 저저항 금속물질로 형성되되, 가시화가 방지될 수 있도록 그 폭이나 두께, 길이 등이 조절될 수 있다. 일부 실시예에서, 브리지 패턴(BP)은 가시화가 보다 효과적으로 방지될 수 있도록 사선 방향으로 기울여져 설계될 수도 있다. 절연패턴(IP)은 절연성이 확보되어야 하는 제2 감지전극(32)과 브리지 패턴(BP) 사이에 부분적으로 배치될 수 있으며, 다른 실시예에서, 감지전극들(30)이 형성된 표시영역(DA) 상에 전면적으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 감지전극들 및 전극배선들을 게이트 구동회로와 중첩되지 않도록 형성함으로써, 표시패널의 게이트 구동회로와 터치 스크린 패널의 감지전극들의 중첩으로 인한 커플링 노이즈 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
11: 제1 기판 12: 제2 기판
13: 윈도우 기판 20: 게이트 구동회로
25: 화소부 29: 실링부재
DA: 활성영역 NA: 비활성영역
30: 감지전극들 35: 전극배선들
31: 제1 감지전극들 32: 제2 감지전극들
BP: 브리지 패턴 IP: 절연패턴
BM: 차광층 40: 접착층

Claims (11)

  1. 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 비표시영역으로 구분되는 제1 기판;
    상기 제1 기판의 상기 비표시영역에 위치하는 게이트 구동회로;
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 형성된 감지전극들; 및
    상기 제2 기판에 형성되고 상기 감지전극들과 전기적으로 연결되는 전극배선들을 포함하되,
    상기 감지전극들 및 상기 전극배선들은 상기 게이트 구동회로와 중첩되지 않도록 형성되는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극배선들의 일부와 상기 감지전극들은 상기 표시영역 내에 위치함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동회로는 상기 제1 기판의 일측에 위치하고, 상기 전극배선들은 상기 일측에 반대하는 상기 제2 기판의 타측에 위치함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 표시영역에 형성된 화소부를 더 포함하고,
    상기 게이트 구동회로는 상기 화소부에 주사신호를 출력함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 기판이며,
    상기 TFT 어레이 기판 상에 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 공정으로 상기 게이트 구동회로의 트랜지스터가 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기판은 액정 표시장치의 컬러필터 기판 또는 유기전계발광 표시장치의 봉지기판임을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지전극들과 상기 전극배선들은 일대일 대응하여 연결됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지전극들은 제1 방향을 따라 배열된 제1 감지전극들, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 제2 감지전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 감지전극들과 상기 제2 감지전극들은 동일한 레이어에 위치함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    인접한 두 개의 상기 제1 감지전극들을 서로 연결시키는 브리지 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표시영역과 중첩되는 윈도우 기판의 영역에는 차광층이 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 일체형 표시장치.


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