KR102410428B1 - 터치형 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화질 및 반사 시감 특성을 향상시킬 수 있는 터치 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치형 표시 장치는 표시 패널의 표시 전극과, 표시 패널의 상부에 위치하는 터치 센싱 전극을 서로 동일한 각도로 서로 동일한 방향으로 경사지게 형성한다.

Description

터치형 표시 장치{TOUCH DISPLAY}
본 발명은 화질 및 반사 시감 특성을 향상시킬 수 있는 터치형 표시 장치에 관한 것이다.
터치 패널은 표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 즉, 터치 패널은 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환하며, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이러한 터치 패널은 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
이와 같은 터치 패널이 액정 표시 장치의 전면에 부착된다. 이 때, 액정 표시 장치의 각 화소 영역에는 표시 전극이 규칙적으로 배열되어 있어 표시 전극이 회절 격자 역할을 하게 되므로, 백라이트 유닛으로부터 표시 전극을 통과하는 광의 파장에 따라 표시 전극에 의한 다수개의 회절상이 발생되어 보강간섭이 일어난다.
또한, 터치 패널의 터치 센싱 전극 역시 규칙적으로 배열되어 있어 터치 센싱 전극 역시 회절 격자 역할을 하게 되므로, 표시 패널로부터 터치 센싱 전극을 통과하는 광의 파장에 따라 터치 센싱 전극에 의한 다수개의 회절상이 발생되어 보강 간섭이 일어난다.
이 때, 터치 센싱 전극과, 표시 전극과의 배치 관계를 상호 고려하지 않고 설계되어 있으므로 터치 센싱 전극에 의한 회절상은 표시 전극에 의한 회절상과 다르게 발생된다. 이에 따라, 도 1a에 도시된 바와 같이 표시 전극의 회절상에 의한 매트릭스 스캐터(mattrix scatter)와, 터치 센싱 전극의 회절상에 의한 매트릭스 스캐터(mattrix scatter)가 서로 다른 방향으로 강하게 발생된다. 이에 따라, 도 1b에 도시된 바와 같이 주변광이 있는 상황에서 반사에 의한 인지 시감 특성(이중상 및 색띰 현상)이 저하되어 영상 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 화질 및 반사 시감 특성을 향상시킬 수 있는 터치형 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치형 표시 장치는 표시 패널의 표시 전극과, 표시 패널의 상부에 위치하는 터치 센싱 전극을 서로 동일한 각도로 서로 동일한 방향으로 경사지게 형성한다.
본 발명에 따른 터치형 표시 장치의 제1 실시 예에서, 표시 전극은 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되는 "<" 또는 ">" 형태의 표시 슬릿을 가지며, 터치 센싱 전극은 상기 표시 슬릿과 동일한 방향으로 경사진 "<" 또는 ">" 형태의 터치 슬릿을 가진다.
본 발명에 따른 터치형 표시 장치의 제2 실시 예에서, 상기 표시 전극은 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되도록 2방향으로 경사진 "<" 또는 ">" 형태의 표시 슬릿을 구비하며, 상기 터치 센싱 전극은 상기 표시 슬릿의 경사진 2방향 중 어느 한 방향과 동일한 방향으로 경사진 터치 슬릿을 가진다.
본 발명에서는 화소 전극 및 공통 전극 중 적어도 어느 하나의 표시 전극과 터치 센싱 전극의 꺽임 구조를 동일한 각도로 동일한 방향으로 형성한다. 이에 따라, 본 발명에서는 터치 센싱 전극에 의한 매트릭스 스캐터를 표시 전극에 의한 매트릭스 스캐터로 상쇄되어 표시 전극에 의한 매트릭스 스캐터 현상만이 발생하게 되므로, 주변광 상황에서 반사에 의한 인지 시감 특성(이중상 및 색띰 현상)이 저하되어 영상 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 터치 센싱 전극 및 표시 전극에 의한 화질 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 터치형 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 터치 센싱 전극 및 표시 전극의 배치 관계에 대한 제1 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 터치 센싱 전극 및 표시 전극의 배치 관계에 대한 제2 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 터치 센싱 전극 및 표시 전극에 의한 화질 개선을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 종래와 본 발명에 따른 터치형 표시 장치의 화질 수준을 비교 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 터치 센서를 가지는 표시 장치는 박막트랜지스터 기판(120), 컬러 필터 기판(130), 터치 센서(140)를 구비한다.
컬러 필터 기판(130)은 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(132)와, 컬러 구현을 위한 컬러 필터(134)와, 평탄화를 위한 오버코트층(136)과, 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서(138)를 구비한다.
블랙매트릭스(132)는 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막트랜지스터(TFT) 중 적어도 어느 하나와 중첩되게 상부 기판(111) 상에 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(132)는 각 화소 영역을 구분함과 아울러 인접한 화소 영역 간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다.
적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터(134)는 상부 기판(111)에 형성되어 해당 색을 구현한다.
컬럼 스페이서(138)는 오버코트층(136) 상에 블랙매트릭스(132)와 중첩되게 형성되어 컬러 필터 기판(130)과 박막 트랜지스터 기판(120) 사이의 셀갭을 유지한다.
박막 트랜지스터 기판(120)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 화소 전극(122)과, 화소 전극(122)과 전계를 이루는 공통 전극(124)을 구비한다.
박막트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(122)에 공급한다. 이를 위해, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)과 접속된 게이트 전극(102), 데이터 라인(DL)과 접속된 소스 전극(106), 화소 전극(122)과 접속된 드레인 전극(108), 소스 전극(106)과 드레인 전극(108) 사이에 채널을 형성하도록 게이트 절연막(112) 상에 형성되는 반도체층(104)을 구비한다.
공통 전극(124)은 제2 보호막(116) 상에 형성되어 화소 전극(122)과 프린지 전계를 형성한다.
화소 전극(122)은 제1 내지 제3 보호막(114,116,118)을 관통하는 컨택홀(110)을 통해 노출된 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(108)과 접속된다. 이러한 화소 전극(122)은 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 비디오 신호가 공급되면, 공통 전압이 공급된 공통 전극(124)과 프린지 전계를 형성하여 박막트랜지스터 기판(120)과 컬러필터 기판(130) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
또한, 화소 전극(122)은 제3 보호막(118) 상에 다수개의 표시 슬릿(126)을 가지도록 형성된다. 여기서, 표시 슬릿(126)은 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 라인(GL)과 나란한 각 화소 영역의 중심라인(가상라인)을 기준으로 대칭되면서 제1 기울기(θ1)로 경사진 사선 방향으로 형성되고, 표시 슬릿(126)에 의해 노출된 화소 전극(122)의 측면은 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되면서 0~10도인 제1 기울기(θ1)로 경사진다. 이에 따라, 각 화소 영역의 상부 영역과 하부 영역에서 공통전극(124)과 화소 전극(122) 사이의 프린지 전계가 서로 다른 방향으로 형성되어 멀티 도메인을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 화소 전극(122)이 다수개의 표시 슬릿(126)을 가지는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 공통 전극(124)이 표시 슬릿(126)을 가지도록 형성되고 화소 전극(122)이 플레이트 형태로 형성되어 화소 전극(122) 및 공통 전극(124) 사이에 프린지 전계가 형성될 수도 있다.
이러한 박막트랜지스터 기판의 하부 기판(101)의 배면에는 하부 편광판(152b)이 형성되고, 상부 기판(111)의 배면에는 상부 편광판(152a)이 형성된다. 이 상부 편광판(152a)과 상부 기판(111) 사이에는 터치 센서(140)가 형성된다.
터치 센서(140)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 터치 센싱 전극(142)과, 터치 센싱 전극(142)과 접속된 터치 센싱 라인(144)을 구비한다.
터치 센싱 라인(144)은 터치 센싱 전극(142)과 접속되어 터치 센싱 전극(142)에 의해서 센싱되는 사용자의 터치 신호를 터치 드라이버(도시하지 않음)로 전달한다. 이 때, 터치 센싱 라인(144)은 터치 센싱 전극(142)과 일대일로 접속된다.
터치 센싱 전극(142)은 상부 기판(111)의 배면에 투명 도전막으로 형성된다. 이 때, 터치 센싱 전극(142)은 터치 센싱 라인(144)과 동일 재질로 한 번의 마스크 공정으로 형성되므로 공정을 단순화할 수 있다.
이 터치 센싱 전극(142)들은 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있도록 상부 기판(111)의 배면 상에서 서로 소정 거리를 두고 이격된다. 이러한 다수개의 터치 센싱 전극(142) 각각은 사용자의 터치 면적을 고려하여 하부 기판(101) 상에 형성되는 다수개의 화소 영역과 대응되는 크기로 형성된다. 이에 따라, 다수개의 터치 센싱 전극(142) 각각은 화소 전극(122)과 동일한 형상으로 n(여기서, n은 1보다 큰 양의 정수) 배 이상 크게 형성된다.
한편, 터치 센싱 전극(142)은 저항과 투과율을 고려하여 터치 슬릿(146)을 구비한다. 이 때, 터치 슬릿(146)은 공통 전극(124) 및 화소 전극(122) 중 적어도 어느 하나의 표시 전극에 형성된 표시 슬릿(126)과 나란한 방향으로 형성된다. 이러한 터치 슬릿(146)에 의해 노출된 터치 센싱 전극(142)의 측면은 게이트 라인(GL)을 기준으로 0~10도의 제2 기울기(θ2)로 경사진다.
이에 따라, 터치 센싱 전극(142)의 구조를 표시 전극의 구조와 매칭시킴으로써 표시 전극인 화소 전극(122)의 꺽임 방향 및 각도(θ1)와 터치 센싱 전극(142)의 꺽임 방향 및 각도(θ2)는 동일해진다. 예를 들어, 화소 전극(122) 및 터치 센싱 전극(142) 각각의 꺽임 각도(θ1,θ2)는 게이트 라인(GL)을 기준으로 0~10도이다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 표시 전극인 화소 전극(122)이 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 중 어느 하나를 기준으로 제1 및 제2 방향으로 0~10도 꺽인 표시 슬릿(126)을 가지는 경우, 터치 센싱 전극(142) 역시 게이트 라인(GL)을 기준으로 제1 및 제2 방향으로 0~10도 꺽인 터치 슬릿(146)을 가지도록 형성된다. 즉, 화소 전극(122)은 게이트 라인(GL)과 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되는 "<" 또는 ">" 형태의 표시 슬릿을 가지며, 터치 센싱 전극(142)은 표시 슬릿(126)과 동일한 방향으로 경사진 "<" 또는 ">" 형태의 터치 슬릿(146)을 가진다.
이 경우, 회절상의 방향을 결정하는 화소 전극(122)의 꺽임 각도(θ1) 및 터치 센싱 전극(142)의 꺽임 각도(θ2)가 동일해져 터치 센싱 전극(142)에 의해 나타내는 회절상과, 화소 전극(122)에 의해 나타나는 회절상이 서로 동일한 방향으로 발생하게 된다. 이에 따라, 화소 전극(122)의 회절 상에 의한 매트릭스 스캐터 및 터치 센싱 전극(142)의 회절 상에 의한 매트릭스 스캐터는 서로 동일한 2방향으로 서로 일치하게 발생하게 된다.
이외에도, 도 5에 도시된 바와 같이 표시 전극인 화소 전극(122)이 게이트 라인(GL)을 기준으로 제1 및 제2 방향으로 0~10도 꺽인 표시 슬릿(126)을 가지는 경우, 터치 센싱 전극(142)은 게이트 라인(GL)을 기준으로 제1 및 제2 방향 중 어느 한 방향으로 0~10도 꺽인 터치 슬릿(146)을 가지도록 형성된다. 즉, 화소 전극(122)은 게이트 라인(GL)과 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되는 "<" 또는 ">" 형태의 표시 슬릿(126)을 가지며, 터치 센싱 전극(142)은 표시 슬릿(126)의 경사진 2방향 중 어느 한 방향과 동일한 방향으로 경사진 "/" 또는 "＼"형태의 터치 슬릿(146)을 가진다.
이 경우, 회절상의 방향을 결정하는 터치 센싱 전극(142)의 꺽임 각도는 화소 전극(122)의 꺽임 각도와 동일해져 터치 센싱 전극(142)에 의해 나타내는 회절상과 화소 전극(122)에 의해 나타나는 회절상이 서로 동일한 방향으로 발생하게 된다. 이에 따라, 화소 전극(122)의 회절 상에 의한 매트릭스 스캐터는 2방향으로 발생되고, 터치 센싱 전극(142)의 회절 상에 의한 매트릭스 스캐터는 표시 전극에 의한 매트릭스 스캐터의 2방향 중 어느 한 방향과 동일한 방향으로 서로 일치하게 발생된다.
이와 같이, 본 발명에서는 터치 센싱 전극(142)에 의한 매트릭스 스캐터를 화소 전극(122)에 의한 매트릭스 스캐터로 상쇄시키므로, 도 6a에 도시된 바와 같이 표시 전극인 화소 전극(122)에 의한 매트릭스 스캐터 현상만이 발생하게 된다. 이에 따라, 도 6b에 도시된 바와 같이 주변광 상황에서 반사에 의한 인지 시감 특성(이중상 및 색띰 현상)이 나타나지 않음을 확인할 수 있어 영상 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명은 종래에 비해 매트릭스 스캐터링 및 매트릭스 스캐터링에 의한 색띰 현상의 수준이 개선되고, 영상 시인성이 향상됨을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
122 : 화소 전극 124 : 공통 전극
126 : 표시 슬릿 142 : 터치 센싱 전극
144 : 터치 센싱 라인 146 : 터치 슬릿

Claims (6)

  1. 다수의 화소 영역 각각에 위치하는 표시 전극, 상기 다수의 화소 영역 각각에서 서로 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인을 가지는 표시 패널과;
    상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 사용자의 터치 발생 여부를 감지하는 터치 센싱 전극을 구비하며,
    상기 표시 전극은 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인 중 어느 하나와 나란한 각 화소 영역의 중심라인을 기준으로 대칭되도록 2방향으로 경사진 "<" 또는 ">" 형태의 표시 슬릿을 구비하며,
    상기 터치 센싱 전극은 상기 표시 슬릿의 경사진 2방향 중 어느 한 방향과 동일한 방향으로 경사진 "/" 또는 "＼"형태의 터치 슬릿을 가지며,
    상기 표시 슬릿에 의해 노출된 상기 표시 전극의 측면은 상기 게이트 라인을 기준으로 0~10도의 기울기로 경사지며,
    상기 터치 슬릿에 의해 노출된 상기 터치 센싱 전극의 측면은 상기 게이트 라인을 기준으로 0~10도의 기울기로 경사지며,
    상기 표시 전극 및 상기 터치 센싱 전극은 서로 동일한 각도로 서로 동일한 방향으로 경사진 터치형 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은
    상기 다수의 화소 영역에 배치되는 공통 전극과;
    상기 공통 전극과 전계를 이루는 화소 전극을 구비하며,
    상기 공통 전극 및 화소 전극 중 적어도 어느 하나는 표시 슬릿을 가지며,
    상기 표시 전극은 상기 표시 슬릿을 가지는 상기 공통 전극 및 화소 전극 중 적어도 어느 하나인 터치형 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 표시패널을 구성하는 하부 기판 상의 박막트랜지스터를 보호하는 제1보호막을 덮는 제2보호막 상에 위치하고,
    상기 화소 전극은 상기 공통 전극을 덮는 제3보호막 상에 위치하고,
    상기 터치 센싱 전극은 상기 표시패널을 구성하는 상부 기판과 상부 편광판 사이에 위치하는 터치형 표시 장치.
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