KR102427151B1

KR102427151B1 - 표시 장치

Info

Publication number: KR102427151B1
Application number: KR1020150123279A
Authority: KR
Inventors: 권익현; 박문기; 이용철; 정화준
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2022-07-28
Also published as: KR20170026026A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 온-셀 터치 센서를 포함하는 표시 장치는, 상부 기판 상면 전체에 증착된 전도층에, 외곽을 따라 금속 패턴이 형성된다. 얇으면서도 면저항 값이 낮은 금속 패턴에 의해, 접지 배선에 연결되는 금속 커버 플레이트에서 전도층 사이의 접촉 저항 값이 낮아지고, 그 편차도 적어짐으로써, 전도층이 안정적으로 접지된다. 전도층이 금속 패턴을 통하여 접지됨으로써, 상부 기판 위에 배치된 온셀 터치 센서가, 셀의 다른 구성 요소들과 물리적으로 가까워짐에 따라 다른 구성 요소들에 의하여 받는 영향이 최소화될 수 있다. 터치 신호의 정확한 감지를 방해하는 노이즈가 최소화됨에 따라, 정교한 터치 인식이 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

표시 장치{A DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 온-셀(on-cell) 방식의 터치 센서 및 금속 패턴을 포함하는 표시 장치를에 관한 것이다

사용자의 터치를 인식하는 표시 장치를 구현함에 있어서, 종래에는 별도의 터치 스크린 패널을 제작하여, 표시 패널과 접합하여 왔다. 즉, 별도의 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름 또는 시트를 지지 부재로 하여 터치 전극이 형성된 다음에, 터치 전극이 형성된 지지 부재가 접착 시트나 접착액에 의하여 표시 패널에 부착됨으로써, 표시 장치가 터치 기능도 함께 구현할 수 있었다. 그런데 최근에는 표시 장치의 경량, 박형화 추세에 힘입어, 종래의 방식에서 표시 패널 자체에 터치 센서를 형성하는 방식으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 즉, 별도의 지지 부재를 사용함이 없이, 표시 패널 자체를 지지 부재로 하여 표시 패널에 터치 전극이 증착됨으로써, 터치 기능이 구현되는 표시 패널에 의해 표시 장치가 구현되고 있다.

표시 패널 자체에 터치 센서가 형성되는 경우에는 터치 센서가 표시 패널의 다양한 구성 요소들과 물리적으로 매우 가까이 위치하게 됨에 따라, 터치 센서와 다른 구성 요소들이 서로 끼치는 영향이 더욱 부각되기 시작했다. 표시 장치의 터치 센서에 의해 사용자의 터치가 보다 정교하게 인식되기 위해서는, 터치 센서에 의도치 않은 간섭을 미치는 요인을 제거할 필요가 있다.

종래의 방식에 대비하여, 터치 센서에 의해 사용자의 터치를 감지함에 있어 표시 패널의 다양한 구성 요소들로부터 터치 센서가 받는 직, 간접적인 영향이 커지게 된다. 특히, 터치 센서가 정전용량 방식(projected capacitive type)의 터치 센서일 경우, 터치 센서의 일 터치 전극과 사용자의 정전용량의 값을 측정하거나 사용자의 터치에 의한 터치 전극 사이의 정전용량 값을 측정함으로써 터치 신호가 인식되는데, 이 때, 표시 패널의 다양한 구성 요소들에 의한 간섭으로 인해 측정되는 정전용량 값이 변동될 가능성이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 온-셀 터치 센서를 내장한 표시 장치에 있어서, 터치 센서 아래에 기판의 전 면을 덮는 전도층 및 전도층의 가장자리를 따라 전도층에 직접 접하는, 박형의 금속 패턴을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는, 터치 센서의 터치 신호 감지에 대한 간섭을 차단하는 전도층 위에 온-셀 터치 센서가 내장되는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 전도성을 가지면서도 광투과성을 가지면서도 외광 반사가 낮은 수준의, 광학적 특성과 전기적 특성을 모두 만족하는 전도층을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 금속 패턴을 통하여 광 투과성의 전도층이 접지됨으로써, 금속 패턴이 없이, 전도층이 접지되는 경우에 대비하여, 보다 낮은 접촉 저항을 가지게 됨에 따라, 전도층이 보다 안정적으로 접지될 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 금속 패턴에 의해 전도층이 보다 안정적으로 접지됨에 따라, 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화되는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는, 면저항 값이 낮으면서도, 박형으로 형성이 가능하면서도, 동시에 염분이나 수분에 의한 침식에 강한 금속 패턴을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는, 전도층과 금속 패턴 사이의 접촉 저항이 낮으면서도, 금속 패턴의 삽입에도 불구하고 내로우 배젤(narrow-bezel)이 구현되는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 금속 패턴 위에 있는 블랙 매트릭스에 의해 금속 패턴이 덮임으로써, 어떠한 시야각에서도 금속 패턴에 의한 외광 반사가 최소화된 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 해결 과제는 금속 패턴에 의해, 표시 장치에 축적된 정전기가 전도층을 통해 보다 효과적으로 방전되는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 해결 과제는 이위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 온-셀(on-cell) 정전용량 방식의 터치 센서, 터치 센서 하(下)에 배치되고, 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도 95% 이상이면서 전도성을 가짐에 따라, 광투과 경로와 방전 경로를 제공하는 전도층 및 전도층의 평균 면저항 값보다 더 낮은 평균 면저항값을 가지고, 전도층의 가장자리를 따라서 전도층 위에 배치되는 금속 패턴을 포함한다. 전도층은 금속 패턴을 통하여 접지된다. 금속 패턴에 의하여, 전도층이 접지될 때 금속 패턴을 통하지 않고 접지되는 구조 대비하여, 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화된다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 화상이 표시되는 표시 영역 및 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역으로 구획되고, 서로 마주하는 상부 기판 및 하부 기판; 상부 기판 및 하부 기판 위에 배치된, 온-셀(on-cell) 정전용량 방식의 터치 센서; 상부 기판의 상면을 덮는 광투과성의 전도층; 전도층의 가장자리를 따라 배치되고, 전도층의 평균 면저항 값 보다 더 낮은 평균 면저항 값을 가지는 금속 패턴; 및 금속 패턴의 상면을 덮도록 부착된 전도성 테이프; 및 상기 하부 기판의 하면을 덮고, 시스템의 접지 배선과 연결되도록 구현된 금속 커버 플레이트를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 금속 패턴이 없는 구조 대비하여, 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화되도록, 금속 패턴을 통하여 전도층과 전도성 테이프가 전기적으로 연결되고, 금속 커버 플레이트에서부터 전도층 사이의 접촉 저항 값이 최소화되도록, 전도성 테이프가 금속 커버 플레이트의 일 면에 부착됨으로써 금속 패턴과 상기 금속 커버 플레이트가 전기적으로 연결됨으로써 전도층이 접지된다.

본 발명의 실시예에 관한 구체적인 사항들은 발명의 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 온-셀 정전용량 방식의 터치 센서에 의해 사용자의 터치를 감지함에 있어, 표시 패널을 구성하는 다양한 구성 요소들로부터 터치 센서가 받는 직, 간접적인 간섭이 줄어든 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 상부 기판의 상면을 전체적으로 덮는 전도층 및 전도층의 가장자리를 따라 전도층에 증착된, 박형의 금속 패턴에 의하여, 효과적인 방전 경로가 확보된 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 터치 센서의 터치 신호 감지에 대한 간섭을 차단하는 전도층 위에 온-셀 터치 센서가 배치됨으로써, 터치 기능이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 전도층은 저굴절률을 가지는 층과, 고굴절률을 가지는 층이 교번 적층 배치됨으로써, 높은 광투과도 확보가 가능한, 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 전도성을 가지고 높은 광투과도를 가지면서도 동시에 외광에 대한 광반사도가 낮은, 광학적 특성과 전기적 특성을 모두 만족하는 전도층을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 금속 패턴을 통하여 광투과성의 전도층이 접지됨으로써, 금속 패턴이 없이 전도층이 접지되는 경우에 대비하여, 보다 낮은 접촉 저항을 가지게 됨에 따라 보다 안정적으로 전도층이 접지되는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 금속 패턴을 통하여 전도층과 전도성 테이프가 전기적으로 연결됨으로써, 전도성 테이프가 전도층에 직접적으로 부착되는 경우에 대비하여, 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화되는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 면저항 값이 낮으면서도, 박형으로의 형성이 가능하면서도, 동시에 염분이나 수분에 의한 침식에 강한 금속 패턴을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 금속 패턴의 삽입에도 불구하고 내로우 배젤(narrow-bezel)이 구현되는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 금속 패스가, 커버 윈도우에 형성된 블랙 매트릭스에 의하여 전부 덮임으로써, 사용자가 어떠한 시야각에서 표시 장치를 시청하더라도 금속 패턴에 의한 외광 반사가 최소화된 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 금속 패턴에 의해 표시 장치에 축적된 정전기가 전도층을 통해 보다 효과적으로 방전되는 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이위에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이위에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 발명의 내용에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 상부 기판, 하부 기판, 전도층, 금속 패턴 및 전도성 테이프의 위치 관계를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 대응하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 가장자리를 수직으로 절단한 단면의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 전도층에 대한 보다 상세한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 도 1의 X 영역에 대한 확대도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 비교예에 대한, 접촉 저항 변동을 측정하여 정리한 표이다.
도 5b는 도 5a의 표를 도식화한 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이아래에서 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 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서 위에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 이용되는 경우 '~만'이 이용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다.

본 명세서 위에서 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.

본 명세서 위에서 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

본 명세서 위에서 위치 관계에 대한 설명의 경우, 예를 들어, '~위에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 ‘직접’ 또는 ‘접하여’가 함께 이용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

본 명세서 위에서 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 이용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어들에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 이용하는 것이다. 따라서, 이아래에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 범위 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.

본 명세서 위에서 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 이용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 여러 가지 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

다음에서 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 상부 기판, 하부 기판, 전도층, 금속 패턴 및 전도성 테이프의 위치 관계를 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 표시 영역(Active Area, A/A)과 표시 영역(A/A)에 이웃하는 비표시 영역(Inactive Area, I/A)으로 구획된다. 표시 영역(A/A)은 표시 장치(100)에서 실제 화상이 표시되는 영역이고, 비표시 영역(I/A)은 표시 장치(100)에서 실제 화상이 표시되는 영역 이외의 영역이다. 비표시 영역(I/A)은 표시 영역(A/A) 주변에 위치하면서, 표시 영역(A/A)을 둘러쌀 수 있다. 그리고 비표시 영역(I/A)은 링(ring)과 같은, 폐쇄된 루프(closed-loop) 형상일 수 있다.

서로 마주하는 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)도 표시 영역(A/A) 및 표시 영역(A/A)을 둘러싸는 비표시 영역(I/A)으로 구획된다. 하부 기판(120)의 면적은 상부 기판(110)의 면적보다 더 클 수 있다.

하부 기판(120) 및 상부 기판(110)은 표시 장치(100)에 포함되는 구성 요소들이 배치되는 지지부재 역할을 한다. 하부 기판(120) 및 상부 기판(110)의 평면의 형상은, 표시 장치(100)의 평면의 형상을 지시한다. 하부 기판(120) 및 상부 기판(110)은 평평한 상태로 고정되어 있거나, 휘어진 상태로 고정되어 있거나, 휘었다 펴는 것을 반복할 수 있다. 하부 기판(120) 및 상부 기판(110)은 유리 또는 플라스틱 계열의 고분자 물질로 이루어 질 수 있다. 하부 기판(120) 및 상부 기판(110)은 광투과성을 가짐으로써, 투명하거나 반투명일 수 있다.

상부 기판(110)의 일 면에, 표시 영역(A/A) 및 비표시 영역(I/A)에 걸쳐서 전체적으로 증착된 전도층(112)이 배치될 수 있다. 즉, 상부 기판(110)의 상면을 덮도록, 증착 가능한 물질로 이루어진 광투과성의 전도층(112)이 배치될 수 있다. 전도층(112)은 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도가 95 % 이상이 됨에 따라, 표시 장치(100) 내부에서 발생하여 외부로 출사되는 광투과 경로로서 우수한 광학적 성능을 제공한다. 동시에, 전도층(112)은 가시광선 파장 영역에서의 평균 광반사도가 1 % 미만이 됨에 따라, 외부로부터 표시 장치(100)로 입사되는 외광 반사에 의하여 시인성이 저하되는 문제가 최소화된다. 전도층(112)은 전도성을 가지면서, 평균 면저항 200 Ω/(mm*mm) 미만으로 구현됨으로써, 효과적인 방전 경로가 될 수 있다. 즉, 전도층(112)은 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도 95% 이상이고, 평균 광반사도 1 % 미만이며, 평균 면저항 200 Ω/(mm*mm) 미만의 전도성을 가질 수 있다.

전도층(112)의 일 면에 금속 패턴(130)이 배치될 수 있다. 금속으로 구성되는 금속 패턴(130)은 불투명하다. 따라서, 금속 패턴(120)은 표시 영역(A/A)을 침범하지 않고, 비표시 영역(I/A)에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 전도층(112)의 가장자리를 따라서 전도층(112) 위에 배치되도록, 전도층(112)의 제3 무기층(112_c)에 금속 패턴(130)이 직접 접하여 배치될 수 있다. 금속 패턴(130)이 전도층(112)과 이루는 계면의 면적이 넓을수록, 금속 패턴(130)과 전도층(112) 사이의 접촉 저항 값이 낮아지는 효과가 있다. 따라서, 금속 패턴은, 비표시 영역에 대응하여 배치됨에 있어 금속 패턴(130)과 광투과성의 전도층(112) 사이의 계면의 면적이 최대화 되도록, 금속 패턴(130)은 전도층(112)의 일 면의 가장자리를 따라 바(bar) 형상이나, 루프(loop)형상 등으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상부 기판(110)의 평면의 형상이 사각형일 경우, 금속 패턴(130)은 하나의 사각 링 형상이거나, 상부 기판(110)의 평면의 각 변에 대응하는 네 개의 바(bar) 형상일 수 있다.

금속 패턴(130)의 상면을 덮도록, 금속 패턴(130)의 상면 전체에 전도성 테이프(140)가 부착될 수 있다. 전도성 테이프(140)는 유연성이 있어 접힐 수 있다. 전도성 테이프(140)는 상부 기판(110)의 엣지(edge) 및 하부 기판(120)의 엣지(edge)에서 접혀서, 표시 장치(100)의 측면을 덮고, 표시 장치(100)의 배면에까지 닿을 수 있는 면적을 가진다. 예를 들어, 전도성 테이프(140)는 인듐-주석 산화물로 구성된 플렉서블 테이프일 수 있다.

전도층(112)은, 금속 패턴(130)을 통하여 전도성 테이프(140)와 전기적으로 연결됨으로써 접지될 수 있다. 다음에서 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)에 대하여 보다 자세히 살펴본다.

도 2는 도 1의 A-A'에 대응하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 가장자리를 수직으로 절단한 단면의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상부 기판(110)의 하면에 각 화소에 대응하는 컬러를 필터링하기 위한 컬러필터층(111)이 배치되고, 하부 기판(120)의 상면에 각 화소에 대응하는 화소 구동 회로를 포함하는 TFT층(121)이 배치된다. 컬러필터층(111)과 TFT층(121) 사이에는 광 제어 물질을 포함하는 광 제어층이 배치된다. 광 제어층은 표시 장치(100)의 화소 별로 특정한 밝기의 광이 출사될 수 있도록, 표시 장치(100)에서 발생한 광을 제어하고 필터링하는 층이다. 예를 들어, 광 제어층은 자체적으로 화소마다 밝기가 제어된 광을 발광하는 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 또는, 후방의 백라이트 유닛(180)으로부터 발생한 광을 받아들여, 화소마다 밝기가 제어된 광이 출사되도록, 액정의 배향에 의해 광을 제어하는 액정층일 수 있다. 즉, 광 제어 물질은 액정이며, 액정의 배향이 화소 구동 회로에 의하여 제어됨으로써, 광 제어층을 통과하는 광이 제어될 수 있다. 도 2는 예시적으로 백라이트 유닛(180)을 포함함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 광을 발생하기 위한, 별도의 백라이트 유닛(180)이 필요하지 않은 유기 발광 표시 장치에 있어서는, 광 제어층이 육 발광 소자를 포함하며, 백라이트 유닛(180)을 포함하지 않는다고 이해되어야 할 것이다.

TFT층(121) 및 컬러필터층(111) 위에 정전용량 방식의 터치 센서(114)가 배치된다. TFT층(121)이 배치된 하부 기판(120)과 컬러필터층(111)이 배치된 상부 기판(110) 사이에 광 제어 물질이 있는 상태의 패널을 셀(cell)이라 하는데, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(114)는 상부 기판(110) 상면에 직접 증착된다. 셀 위에 형성되는 터치 센서(114)는 온-셀(on-cell) 구조를 가진다고 할 수 있다. 터치 센서(114)는 투영형 정전용량 방식의 터치 센서일 수 있다. 투영형 정전용량 방식의 터치 센서란, 정전기를 가지는 사용자의 손가락이 표시 장치(100)를 터치할 때, 터치 센서(114)와 손가락 사이에 전하가 축적되고 사용자의 몸을 통해 전하가 흐르면서, 접촉하지 않았을 때 축적된 전하량과 비교하여 변화한 전하량의 변화로부터 터치 여부 및 터치 좌표를 인식하는 방식이다. 하부 기판(120) 및 상부 기판(110) 위에 배치되는 온-셀 정전용량 방식의 터치 센서(114)에 대하여 표시 장치(100)의 다른 구성 요소들이 영향을 주지 않도록, 상부 기판(110)과 터치 센서(114) 사이에, 상부 기판(110)의 상면을 덮는 광투과성의 전도층(112)이 배치된다. 즉, 터치 센서(114) 아래에, 광투과성의 전도층(112)이 전 면에 배치된다. 그리고, 전도층(112)의 표시 영역(A/A)에 대응하는 전도층(112)의 상면에는 절연층(113) 및 터치 센서(114)가 순차로 배치되고, 전도층(112)의 비표시 영역(I/A)에 대응하는 전도층(112)의 상면에는 금속 패턴(130) 및 전도성 테이프(140)가 순차로 배치된다.

터치 센서(114) 위에 상부 편광판(150)이 부착되고, 하부 기판(120) 아래에 하부 편광판(160)이 부착될 수 있다. 그리고, 하부 편광판(160) 아래에, 표시 장치(100)의 측면과 배면을 감싸는 백라이트 유닛(backlight unit)(180)이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛(180)은, 광 소스로서의 발광 램프와 광을 집광하거나 확산하기 위한 광학 시트를 포함하는 시트층(181), 표시 장치(100)의 측면을 보완하는 가이드 패널(183) 및 하부 기판(120)의 하면을 덮으면서 시스템의 접지 배선과 연결되어 표시 장치(100)를 접지시키는 금속 커버 플레이트(182)를 포함한다. 금속 패턴(130)의 상면을 덮도록 부착된 전도성 테이프(140),는 접힘으로써 가이드 패널(183)을 덮고 금속 커버 플레이트(182)의 배면에 부착될 수 있다.

상부 편광판(150) 위에, 하부 기판 (120)의 면적 및 상부 기판(110)의 면적보다 큰 면적을 가지는 커버 윈도우(170)가 배치될 수 있다. 커버 윈도우(170)는 접착 레진(172)에 의해, 공기 갭(air-gap) 없이, 상부 편광판(150)에 부착될 수 있다. 이 때, 비표시 영역(I/A)과 표시 영역(A/A)의 단차를 보완하기 위하여, 전도층(112)의 가장자리를 따라, 쿠션 테이프(141)가 전도성 테이프(140) 상면에 배치할 수 있다. 예를 들어, 쿠션 테이프(141)는 심(shim) 테이프이거나, 폼(form) 패드일 수 있다.

전도층(112)에 의한 외광 반사를 최소화하면서, 전도층(112)이 광투과 경로 및 방전 경로로 동시에 기능하기 위하여, 전도층(112)은 고굴절률을 가지는 층과, 저굴절률을 가지는 층이 교번으로 순차 적층된, 다중층 구조일 수 있다. 도 3을 참조하여 전도층(112)의 세부 구조에 대하여 살펴본다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 전도층에 대한 보다 상세한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 전도층(112)은 순차로 적층된, n1 의 굴절률을 가지는 제1 무기층(112_a), n2 의 굴절률을 가지는 제2 무기층(112_b), n3 의 굴절률을 가지는 제3 무기층(112_c)을 포함할 수 있다. 이 때, 동일 파장 영역의 광에 대하여 n1, n2 및 n3 은 n2<n1, n2<n3 의 관계를 가진다. 또한, 제3 무기층(112_c)은 전도성을 가지는 물질로 구성되는데, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 인듐-주석 산화물, 인듐-아연 산화물, 주석-안티몬 산화물, 그래핀(Graffin), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 은 나노 파티클(Ag Nano Particle), 은 나노 와이어(Ag Nano Wire), 금속 박막 메시(Thin Metal Mesh) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 전도층(112)이 낮은 면저항 값을 가짐으로써 높은 전도성을 가지도록, 제3 무기층(112_c)의 두께를 적어도 250 Å 이상으로 형성할 수 있다. 제3 무기층(112_c)의 두께가 두꺼워질 수록, 제3 무기층(112_c) 자체의 광투과도가 급격히 저하된다. 제3 무기층(112_c)의 광투과도를 보완하기 위하여, 저굴절률을 가지는 제2 무기층(112_b)과 고굴절률을 가지는 제1 무기층(112_a)을 교번으로 적층할 수 있다. 예를 들어, 제1 무기층(112_a)은 니오븀 산화물(Nb2O5)로 구성되고, 제2 무기층(112_b)은 실리콘 산화물(SiO2)로 구성되고, 제3 무기층(112_c)은 인듐-주석 산화물(ITO)로 구성될 수 있다. 이로써, 광반사도가 1% 미만으로 최소화되면서 광투과도가 95% 이상으로 최대화 되면서 동시에 평균 면저항 200 Ω/(mm*mm) 까지 확보 가능한, 광투과성의 전도층(112)을 얻을 수 있다.

전도성 테이프(140) 및 금속 패턴(130)은, 접착 레진(172)과 전도층(112) 사이의 수직적 이격 거리를 고려한 두께를 가질 수 있다. 즉, 전도성 테이프(140)의 두께와 금속 패턴(130)의 두께의 합은, 접착 레진(172)과 전도층(112) 사이의 수직적 이격 거리보다 작다. 이를 위하여, 금속 패턴(130)은 두께 450 Å 이상인 550 Å 이하로 매우 얇게 형성된다. 두께 450 Å 이상인 550 Å 이하로 금속 패턴(130)이 얇게 형성되면, 상부 편광판(150)이 상부 기판(110) 위에 부착될 때, 의도하지 않게 상부 편광판(150)이 금속 패턴(130)의 일부를 덮더라도 부작용이 없다. 박형의 금속 패턴(130)의 구현을 위해, 금속 패턴(130)은 스퍼터링(sputtering) 증착과 같은 증착 방식에 의하여 형성될 수 있다. 금속 잉크를 프린팅하는 방식에 의해서 금속 패턴을 형성하는 방법 등에 의할 경우에는 금속 잉크를 프린팅 할 때 제어 가능한 두께에 한계가 있다. 반면, 증착 방식은 금속 잉크를 프린팅하는 방식 대비하여, 보다 미세하게 증착 두께를 제어할 수 있다. 금속 잉크를 프린팅하여 형성된 금속 패턴은, 증착 방식에 의한 금속 패턴(130) 대비하여, 계면에서 상대적으로 낮은 접착 강도를 가짐에 따라 상부 편광판(150) 부착 시 수행되는 세정 단계에서 유실될 확률이 크다. 또한, 금속 패턴(130)은, 전도성 테이프(140)와 전도층(112) 사이에서의 낮은 접촉 저항의 구현을 고려하여, 촘촘한 계면 특성을 가질 필요가 있다. 따라서, 금속 패턴(130)과 전도층(112) 사이의 계면에서 높은 접촉 강도 및 촘촘한 계면 특성이 확보되도록, 금속 패턴(130)은 증착 방식으로 형성될 수 있다. 따라서, 상부 기판(110) 상면에 증착된 전도층(114)과 직접 접하는 금속 패턴(130)은, 증착 가능한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 패턴(130)은 스퍼터링 증착이 가능한 물질로 구성될 수 있다.

전도층(112)은 온-셀 방식의 터치 센서(114)가 터치 신호를 감지함에 있어, 다른 구성 요소에 의한 간섭을 방지한다. 이를 위하여, 전도층(112)은 온-셀 방식의 터치 센서(114)와 상부 기판(110) 사이에서, 상부 기판(110)의 상면 전체를 덮도록 배치된다. 또한 전도층(112)은, 금속 패턴(130)을 통해 시스템의 접지 배선과 전기적으로 연결됨으로써 접지된다. 상부 기판(110)의 아래에 백라이트 유닛(180) 및/또는 광 제어층이 배치되는 경우, 백라이트 유닛(180)에서 발생한 광 또는 광 제어층에서 발생한 광이, 상부 기판(110) 및 전도층(112)을 통과하여 표시 장치(100) 외부로 출사된다(radiate). 이 때, 전도층(112)은 표시 장치(100)가 출사하는 광의 진행 경로가 됨으로써, 광이 전도층(112)을 통과하여야 비로소 화상이 표시 장치(100)에 표시된다.

따라서, 전도층(112)은 광학적으로 광투과도가 우수하여야 하며 외광에 대한 광반사도가 낮다. 동시에, 전도층(112)은 터치 센서(114)에 의하여 터치 신호가 감지됨에 있어, 다른 구성 요소에 의한 간섭을 효과적으로 방지할 수 있을 정도의 원활한 방전 경로를 제공할 수 있다. 즉, 전도층(112)은 전도성을 가지되, 면저항 값이 충분히 낮다. 따라서, 전도층(112)을 구성하는 물질로, 불투명한 금속보다는 면저항 값이 다소 높더라도, 비교적 양호한 전도성을 가지는 동시에 광학적으로 투명한 물질을 고려할 수 있다. 예를 들어, 전도층(112)은 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 인듐-주석 산화물, 인듐-아연 산화물, 주석-안티몬 산화물, 그래핀(Graffin), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 은 나노 파티클(Ag Nano Particle), 은 나노 와이어(Ag Nano Wire), 금속 박막 메시(Thin Metal Mesh) 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도층(112)이 인듐-주석 산화물로 구성될 수 있다. 이 때, 약 200 Å 두께에서 전도층(112)은 550 nm 파장의 광을 약 95% 투과함으로써 우수한 광학적 특성을 가지는 데 반해, 평균 면저항은 500 Ω/(mm*mm) 로 높다. 인듐-주석 산화물로 구성되는 전도층(112)이 평균 100 Ω/(mm*mm) 의 면저항 값을 가지기 위해서는 약 800 Å 두께를 가져야 하는데, 이 때, 전도층(112)의 광투과도는 550 nm 파장의 광을 약 85% 투과하는 데에 그친다.

전도층(112)이 광학적 특성을 가져야 함에 따라, 전도층(112) 자체의 면저항 값을 낮추기 위하여 전도층(112)의 두께를 두껍게 하는 것은 한계가 있다. 또한, 사용자가 표시 장치(100)를 터치할 때 가해지는 힘 또는 그 밖의 외력에 의하여, 표시 장치(100)에 포함되는 각 구성 요소들의 형위에 물리적인 변형이 발생하게 되는데, 전도층(112)이 금속 패턴(130)을 통하지 않고 시스템의 접지 배선과 접지될 때에는, 사용자가 표시 장치(10)를 터치할 때 가해지는 외력에 따라 접촉 저항이 심하게 변동한다는 문제가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 전도층(112)의 높은 면저항 값에도 불구하고, 전도층(112)과 직접 접하여 배치되는 금속 패턴(130)을 통해, 전도층(112)과 접지 배선 사이의 접촉 저항 값 자체를 낮출 수 있고, 접촉 저항 값의 편차도 줄일 수 있다. 전도층(112)이 보다 안정적으로 접지되고 전도층(112)과 시스템의 접지 배선 사이의 접촉 저항 값의 편차가 줄어듦에 따라, 터치 센서(114)가 보다 정교하게 터치 신호를 감지할 수 있다.

다시 말해, 금속 패턴을 통하지 않은 상태에서 전도층이 접지되는 구조와 대비하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 전도층(112)의 평균 면저항 값보다 더 낮은 평균 면저항 값을 가지는 금속 패턴(130)을 통하여 전도층(112)이 접지된다. 보다 구체적으로, 금속 패턴(130)을 통하여 전도층(114)과 전도성 테이프(140)가 전기적으로 연결되고, 전도성 테이프(140)가 접혀서 표시 장치(100)의 배면의 금속 커버 플레이트(182)에 부착됨으로써, 전도층(112)이 접지된다. 이 때, 금속 패턴(130)은 전도층(112)의 평균 면저항 값보다 더 낮은 평균 면저항 값을 가짐으로써, 금속 패턴(130)이 전도층(112)과 대비하여 더 우수한 전도성을 가진다. 전도성이 우수한 금속 패턴(130)을 통하여 전도층(112)이 접지됨으로써, 전도층(112)에 의한 방전이 보다 효과적으로 이루어진다. 또한, 전도성이 우수한 금속 패턴(130)을 통하여 전도층(112)이 접지가 됨으로써, 전도층이 접지될 때 금속 패턴을 통하지 않고 접지되는 구조와 대비하여, 전도층(112)에서부터 금속 커버 플레이트(182) 사이의 접촉 저항 값이 더 낮다. 즉, 금속 패턴(130)이 없이 전도층(112)과 금속 커버 플레이트(182)가 전기적으로 연결된 경우보다, 금속 패턴(130)이 전도층(112)과 금속 커버 플레이트(182) 사이에서 금속 패턴(130)이 전도층(112)과 금속 커버 플레이트(182)를전기적으로 연결해 주는 경우에, 전도층(112)이 보다 안정적으로 접지될 수 있고, 터치 센서(114)에 의해 감지되는 터치 신호에 대한 노이즈(noise)가 최소화된다.

전술한 바와 같이, 금속 패턴(130)은, 전도층(112)의 평균 면저항 값보다 더 낮은 평균 면저항 값을 가지기 위하여, 전도성이 우수한 금속 물질 또는 금속 합금 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 패턴(130)은 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 바나듐(V), 구리(Cu) 또는 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 사용자에 의한 터치를 인식하는 표시 장치로서, 사용자의 손과 같은 신체와의 접촉에 노출되어 있다. 터치 인식을 위한 신체 접촉에 따라, 사용자의 땀이 표시 장치(100)로 침투될 수 있다. 따라서, 금속 패턴(130)은, 우수한 전도성을 가지는 물질 중에서도, 적어도 몰리브덴(Mo)보다 염분 이나 수분에 의한 침식으로부터 더 강한 금속 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 패턴(130)은, 고온 고습 테스트(온도 65℃, 습도 90% 조건)에서 약 300 시간 이상을 견디어 내면서도 가장 우수한 성능을 유지할 수 있는 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속 패턴(130)은 니켈-바나듐(NiV) 합금을 포함할 수 있다. 이 때, 금속 패턴(130)을 구성하는 니켈-바나듐 합금은, 니켈의 함량이 바나듐의 함량보다 더 높으며, 나켈의 함량이 약 90 % 이상일 수 있다. 금속 패턴(130)은 니켈-바나듐 합금 타겟(target)을 이용하여, 플라즈마 저온 진공 스퍼터링 방식에 의하여, 두께 450 Å 이상인 550 Å 이하의 박형으로 형성될 수 있다.

금속 패턴(130)이 전체적으로 균일한 면저항 값을 가질 때, 즉 금속 패턴(130)의 면저항 값의 편차가 작을 때, 접촉 저항 값의 편차 역시 줄어들게 된다. 금속 패턴(130)이 전체적으로 균일한 면저항 값을 가지기 위해서는, 특히 금속 패턴(130)의 두께가 균일한 것이 바람직하다. 따라서, 두께 450 Å 이상인 550 Å 이하의 박형으로 금속 패턴(130)을 형성함에 있어서, 금속 패턴(130)의 두께의 편차는 50 Å 이하일 수 있다. 두께가 균일한 금속 패턴(130)에 의해, 금속 커버 플레이트(182)에서부터 전도층(112) 사이에 접촉 저항 값이 3 Ω 이하의, 낮은 접촉 저항을 확보하면서 동시에 접촉 저항의 변동을 최소화할 수 있다.

커버 윈도우(170)의 하면에, 커버 윈도우(170)의 가장자리를 따라 비표시 영역(I/A)에 대응하여 블랙 매트릭스(171)가 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(171)는 감광성 안료나, 블랙 카본과 같은 물질을 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스(171)는 광을 흡수하는 성질을 가지고, 광을 반사하지 않는 성질을 가질 수 있다. 블랙 매트릭스(171)는 사용자가 표시 장치(100)를 바라볼 때에, 블랙 매트릭스(171) 아래에 배치되는 다양한 구성 요소들이 사용자에게 인식되지 않도록 하는 역할을 한다. 금속 패턴(130) 역시, 블랙 매트릭스(171) 아래에 배치됨으로써 블랙 매트릭스(171)에 의하여 가려진다. 금속 패턴(130)이 금속 또는 금속 합금으로 구성됨에 따라, 금속 패턴(130)은 금속의 고유 성질인 광반사성을 가진다. 표시 장치(100)로 입사되는 외광(L1)이, 금속 패턴(130)에서 반사되어 다시 표시 장치(100)의 밖으로 나갈 수 있다. 이러한 외광 반사는, 표시 장치(100)의 시인성을 저하시키는 주요한 요인이 된다. 이 때, 사용자가 표시 장치(100)를 바라보는 시야각 범위를 고려하여, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)는, 블랙 매트릭스(171)와 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(d1) 보다 더 길 수 있다. 시야각 측면에서, 사용자는 표시 장치(100)를 정면(시야각 0°)에서부터 최대 시야각 80°의 측면 범위에서 시청을 한다고 볼 수 있다. 이 때, 시야각 80° 의 각도에서 표시 장치(100)로 입사되는 외광(L1)에 대하여도 금속 패턴(130)에 의한 외광 반사가 일어나지 않도록, 금속 패턴(130)이 블랙 매트릭스(171)에 의해 가려진다. 즉, 시야각 80° 의 각도에서 사용자가 표시 장치(100)를 이용할 때에도, 사용자가 금속 패턴(130)에 의한 외광 반사로 인한 시인성 저하를 겪지 않도록, 금속 패턴(130)이 블랙 매트릭스(171)에 의해 가려진다.

금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)가 후술할 조건을 만족할 때, 시야각 80°의 각도에서 표시 장치(100)로 입사되는 외광(L1)에 대하여도 금속 패턴(130)에 의한 외광 반사가 일어나지 않는다. 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)에서 블랙 매트릭스(171)와 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(d1)를 뺀 값(d2)은, 외광(L1)이 입사되어 굴절되는 각도(θ1), 블랙 매트릭스(171)와 금속 패턴(130) 사이의 수직적 이격 거리(d3) 및 커버 윈도우(170)의 굴절률(n2)과 관련이 있다. 저굴절률 매질(예를 들어, 공기)에서 고굴절률 매질(예를 들어, 커버 윈도우(170))로 입사하는 외광(L1)이 어떠한 각도로 굴절되는지는 스넬의 법칙을 통해 알 수 있다. 예를 들어, 입사각 80° 의 각도로, 유리로 구성된 커버 윈도우(170)에 입사된 외광(L2)은, arcsin(sin80°/1.5) = 약 Ω1°의 각도로 굴절되어 들어온다(커버 윈도우(170)의 굴절률(n2) = 1.5, 공기의 굴절률 1). 즉, 외광(L1)이 입사되어 굴절되는 각도(θ1)가 arcsin(sin80°/1.5) = 약 41° 가 된다. 이 때, 외광(L1)이 입사되어 굴절되는 각도(θ1)와 블랙 매트릭스(171)와 금속 패턴(130) 사이의 수직적 이격 거리(d3)를 삼각 함수 공식에 대입하여, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)가 만족하되는 조건을 도출하면 다음과 같다.

금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3) > d1 + tan(arcsin(sin80°/n2)) * d3

예를 들어, 커버 윈도우(170)가 유리로 구성됨으로써, 커버 윈도우(170)의 굴절률(n2)이 공기의 굴절률 값보다 큰 1.5 이고, 블랙 매트릭스(171)와 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(d1)가 0.75 mm 이고 블랙 매트릭스(171)와 금속 패턴(130) 사이의 수직적 이격 거리(d3)가 0.65 mm 일 때, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)는, 0.75 mm + tan(arcsin(sin80°/1.5)) * 0.65 mm = 1.32 mm 보다 커야 한다. 이 때, 굴절되어 들어오는 외광(L1)이 거치는 구성 요소로서, 커버 윈도우(170)뿐만 아니라, 접착 레진(172)이나 상부 편광판(150)이 해당될 수 있다. 접착 레진(172) 및 상부 편광판(150)은, 표시 장치(100)가 제공하는 이미지의 왜곡을 최소화하기 위하여, 커버 윈도우(170)의 굴절률과 최대한 유사한 굴절률을 가지도록 구현된다. 또한, 다른의 구성 요소들과 대비하여, 커버 윈도우(170)가 현저하게 두께가 두꺼워서, 외광(L1)의 굴절에 가장 큰 영향을 준다. 따라서, 외광(L1)에 대하여 스넬의 법칙을 적용할 때에는 커버 윈도우(170)의 굴절률(n2) 만을 사용하여도 충분할 수 있다. 또한, 다양한 구성 요소 간의 얼라인(align) 오차를 고려하여, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)는, 1.50 mm 보다 클 수 있다. 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)가 전술한 조건을 만족할 때, 시야각 80°의 각도에서 표시 장치(100)로 입사되는 외광(L1)에 대하여도 금속 패턴(130)에 의한 외광 반사가 일어나지 않고, 시인성이 우수한 표시 장치(100)를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 편의상 액정이 충진된 광 제어층 및 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 제어층이 유기 발광 소자로 구현되어 있으며 별도의 컬러필터층이 필요하지 않은 유기 발광 표시 장치와 같은, 다른 종류의 표시 장치도 본 발명이 적용될 수 있다.

다음에서 도 4를 참조하여, 비표시 영역(I/A)에서, 금속 패턴(130)과 상부 기판(110) 사이의 얼라인에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 도 1의 X 영역에 대한 확대도이다. 금속 패턴(130)은, 화상이 표시되는 표시 영역(A/A)을 침범하지 않도록, 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역(I/A)에 대응하여 배치된다. 이 때, 금속 패턴(130)에 의한 외광(L1) 반사가 최소화되도록, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 이격 거리(w3)보다, 금속 패턴(130)에서 상부 기판(110)의 엣지(110_e) 사이의 수평적 이격 거리(w1)가 더 짧다. 예를 들어, 금속 패턴(130)과 표시 영역(A/A) 사이의 이격 거리(w3)는 d1 + tan(arcsin(sin80°/1.5)) * d3 보다 크고, 금속 패턴(130)에서 상부 기판(110)의 엣지(110_e) 사이의 수평적 이격 거리(w1)는 0 mm 일 수 있다. 예를 들어, 상부 기판(110)에서의 비표시 영역(I/A)의 폭(w4)이 약 3 mm 인 경우에, 금속 패턴(130)에서 표시 영역(A/A) 사이의 수평적 이격 거리(w3)는 1.77 mm 이상 2.37 mm 이하이고, 금속 패턴(130)의 폭(w2)은 0.70 mm 이상 1.40 mm 일 수 있다.

금속 패턴(130)이 상부 기판(110)의 상면에 배치됨으로써, 셀 내부, 즉 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 금속 패턴(130)이 배치되는 장소를 별도로 확보하기 위하여 비표시 영역(I/A)의 폭을 추가로 넓게 확보해야 할 필요가 없다. 다시 말해, 셀 외부, 즉, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)의 위에 금속 패턴(130)을 형성함으로써, 금속 패턴(130)이 셀 내부의 다른 구성 요소들을 피하여 형성될 필요가 없고, 비표시 영역(I/A)의 폭이 넓혀질 필요도 없다. 셀 내부의 다른 구성 요소들과 공간 경쟁을 할 필요가 없는 위치에 금속 패턴(130)이 배치됨에 따라, 금속 패턴(130)을 배치하기 위하여 상부 기판(110)에서 비표시 영역(I/A)에 해당하는 영역을 추가로 확대할 필요가 없다. 이로써 표시 장치(100)의 내로우 베젤을 구현할 수 있다. 또한, 전도층(112)을 상부 기판(110)의 하면에 증착 배치하고, 전도층(112)에 금속 패턴(130)를 형성함으로써, 상부 기판(110)의 상면의 비표시 영역(I/A)에 배치되어 있던 다른 구성 요소들의 위치를 변경시켜야 할 필요가 없다.

다음에서, 금속 패턴(130)을 통하여 전도층(112)이 안정적으로 접지됨으로써 터치 센서(114)에 의한 보다 정교한 터치 신호 감지가 가능한 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)와, 금속 패턴(130)을 포함하지 않은 비교예의 접촉 저항 값을 비교하여 봄으로써, 금속 패턴(130)에 의한 효과에 대하여 설명한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치와 비교예에 대한, 접촉 저항 변동을 측정하여 정리한 표이고, 도 5b는 도 5a의 표를 도식화한 그래프이다.

도 5a의 표는, 실시예에 해당하는 10개의 시료와, 비교예에 해당하는 10개의 시료에 대하여, 각각 온도 65℃ / 습도 90% 의, 고온 고습 테스트를, T0(고온 고습 테스트를 진행하기 시작한 시점)부터 T336(고온 고습 테스트를 진행한지 336시간 경과 시점)까지 진행하였을 때, 각 시점에서 10개 시료의 각 접촉 저항 값의 평균값(C) 및 그 중 최댓값(B)을 열거하고 있다. 실시예는 금속 패턴에 의하여, 전도층이 표시 장치의 배면의 금속 커버 플레이트에 전기적으로 연결되어 있는 표시 장치이다. 실시예에 적용된 금속 패턴은 니켈 93%, 바나듐 7%의 조성비를 가지는, 스퍼터링 증착으로 형성된 니켈-바나듐(NiV) 합금 패턴이며, 사각형의 상부 기판의 네 개의 엣지에 각각 대응하여 네 개의 바(bar) 형상으로 구현되어 있다. 그리고, 실시예에 적용된 전도층은 니오븀 산화물층과, 실리콘 산화물층과, 인듐-주석 산화물층이 순차로 적층된 복수개의 무기층으로 구현되어 있다. 한편, 금속 패턴이 적용되지 않은 비교예는 전도층 테이프가 전도층에 직접 부착되어, 전도층이 표시 장치의 배면의 금속 커버 플레이트와 금속 패턴을 개재하지 않은 상태에서 전기적으로 연결되어 있는 표시 장치이다.

사용자가 표시 장치를 터치 하게 되면, 상부 기판 및 하부 기판이 사용자의 터치에 따른 외력에 의해, 휘어지고 다시 복원되면서 각 구성 요소들 간의 계면의 접촉 저항이 변동하게 되는데, 접촉 저항 값을 측정하여 그 편차를 살펴보는 것이 접촉 저항 편차(contact resistance variation, CRV) 테스트이다. 각 시료의 각 고온 고습 테스트 과정에서, 일정 시간이 지날 때 마다 접촉 저항 편차 테스트를 수행하였는데, 이 때, 접촉 저항은 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 고온 고열 테스트 진행 중에 일정 시점마다, 각 시료의 상부 편광판 중앙부에 홀을 뚫은 후 단자를 2개 연결하고, 백라이트 유닛 배면의 금속 커버 플레이트에 단자를 2개 연결하여 터치를 진행하면서 측정하였다. 실시예의 경우, 모든 시료에 대하여 T0, T72, T144, T240 및 T336 시점마다 접촉 저항 값을 측정하였고, 비교예의 경우, 모든 시료에 대하여 T0 와 T33 시점에만 접촉 저항 값을 측정하였다.

도 5a의 표를 그래프로 나타낸 도 5b를 참조하면, 실시예에 해당하는 시료 10개는 모두, 최솟값과 최댓값(B)을 불문한 모든 접촉 저항 값이 3 Ω 미만의 값을 가짐을 알 수 있다. 반면, 비교예에 해당하는 시료 10개는 모두, 최솟값과 최댓값(B)을 불문한 모든 접촉 저항 값이 10 Ω 을 초과하는 값을 가짐을 알 수 있다. 또한, 비교예는 시료 10개에 대한 접촉 저항 값의 편차(D)가 매우 큼에 반하여, 실시예는 시료 10개에 대한 접촉 저항 값의 편차(D)가 매우 작다는 것을 알 수 있다. 비교예와 대비하여, 접촉 저항 값의 편차(D)가 적은 실시예로부터, 보다 정교하게 터치 신호가 감지될 수 있음을 알 수 있다. 특히, 비교예에 해당하는 시료 10개는 T0 시점과 T336 시점 사이에 평균값(C)은 2.4 Ω, 최댓값(B)은 2.1 Ω 이 각각 증가한 반면에, 실시예에 해당하는 시료 10개는 T0 시점과 T336 시점 사이에 평균값(C)은 0.1 Ω, 최댓값(B)은 0.3 Ω 이 각각 증가하였을 뿐임을 알 수 있다. 접촉 저항 값 자체도 실시예가 비교예와 대비하여 더 낮을 뿐만 아니라, 고온 고습 환경에서 각 시료가 구동되고 나서 성능이 저하되는 정도에 있어서도 실시예가 비교예 대비하여 더 작다는 것을 알 수 있다. 이로부터, 실시예는 보다 오랫동안 고성능이 유지되는 터치 기능이 제공될 수 있음을 알 수 있다다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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 발명의 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 이위에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 않은 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시 장치 110: 상부 기판
110_e: 상부 기판의 엣지 111: 컬러필터층
112: 전도층 112_a: 제1 무기층
112_b: 제2 무기층 112_c: 제3 무기층
113: 절연층 114: 터치 센서
120: 하부 기판 121: TFT층
130: 금속 패턴 140: 전도성 테이프
150: 상부 편광판 151: 쿠션 테이프
160: 하부 편광판 170: 커버 윈도우
171: 블랙 매트릭스 172: 접착 레진
180: 백라이트 유닛 181: 시트층
182: 금속 커버 플레이트 183: 가이드 패널
A/A: 표시 영역 I/A: 비표시 영역
L1: 외광 θ1: 외광이 입사되어 굴절되는 각도
B: 접촉 저항 값의 최댓값 C: 접촉 저항 값의 평균값
D: 접촉 저항 값의 편차
w1: 금속 패턴에서 상부 기판의 엣지 사이의 수평적 이격 거리
w2: 금속 패턴의 폭
w3: 금속 패턴과 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리
w4: 상부 기판에서의 비표시 영역의 폭
d1: 블랙 매트릭스와 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리
d2: 금속 패턴과 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리에서 블랙 매트릭스와 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리를 뺀 값
d3: 블랙 매트릭스와 금속 패턴 사이의 수직적 이격 거리

Claims

온-셀(on-cell) 정전용량 방식의 터치 센서;
상기 터치 센서 아래에 배치되고, 가시광선 파장 영역에서의 평균 광투과도 95% 이상이고 전도성을 가지면서, 광투과 경로와 방전 경로를 제공하는 전도층; 및
상기 전도층의 평균 면저항 값보다 더 낮은 평균 면저항값을 가지고, 상기 전도층의 가장자리를 따라서 상기 전도층 위에 배치되는 금속 패턴을 포함하고,
상기 전도층은 상기 금속 패턴을 통하여 접지되고,
상기 금속 패턴에 의하여, 상기 전도층이 접지될 때 상기 금속 패턴을 통하지 않고 접지되는 구조와 대비하여, 상기 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화되며,
상기 금속 패턴은, 스퍼터링 증착에 의해 상기 전도층 상에만 바 형상 또는 루프 형상을 가지고, 450Å 이상 550Å 이하의 두께로 형성되는 표시 장치.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 금속 패턴은, 몰리브덴(Mo)보다 염분 및 수분에 의한 침식으로부터 더 강한 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 표시 장치.
제4항에 있어서,
상기 금속 패턴은, 니켈(Ni)의 함량이 바나듐(V)의 함량보다 더 높은, 니켈-바나듐 합금(Ni-V)으로 이루어진 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 전도층은 가시광선 파장 영역에서의 평균 광반사율이 1.0 % 미만이고, 평균 면저항이 200 Ω/sq 미만인 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 전도층은, 순차적으로 적층된, n1의 굴절률을 가지는 제1 무기층, n2의 굴절률을 가지는 제2 무기층, n3의 굴절률을 가지는 제3 무기층을 포함하고, 가시광선 파장 영역의 광에 대하여 n2<n1, n2<n3의 관계를 가지는 표시 장치.
제7항에 있어서,
상기 제3 무기층은 전도성을 가지며,
상기 금속 패턴은 상기 전도성을 가지는 제3 무기층의 일 면에 직접 접하여 배치되는 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 전도층은 니오븀 산화물(Nb2O5)-실리콘 산화물(SiO2)-인듐주석산화물(ITO)의 삼중층인 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 패턴은, 화상이 표시되는 표시 영역을 침범하지 않도록, 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역에 배치되는 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 금속 패턴과 상기 표시 영역 사이의 이격 거리보다, 상기 금속 패턴에서 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역을 포함하는 기판의 끝 사이의 이격 거리가 더 짧은 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 금속 패턴에서 상기 표시 영역 사이의 이격 거리는 1.77 mm 이상 2.37 mm 이하인 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 패턴에서, 두께의 편차는 50Å 이하인 표시 장치.
화상이 표시되는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역으로 구획되고, 서로 마주하는 상부 기판 및 하부 기판;
상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 위에 배치된, 온-셀(on-cell) 정전용량 방식의 터치 센서;
상기 상부 기판의 상면을 덮는 광투과성의 전도층;
상기 전도층의 가장자리를 따라 배치되고, 상기 전도층의 평균 면저항 값 보다 더 낮은 평균 면저항 값을 가지는 금속 패턴; 및
상기 금속 패턴의 상면을 덮도록 부착된 전도성 테이프를 포함하고,
상기 금속 패턴이 없는 구조와 대비하여, 상기 터치 센서에 의해 감지된 터치 신호에 대한 노이즈가 최소화되도록, 상기 금속 패턴을 통하여 상기 전도층과 상기 전도성 테이프가 전기적으로 연결됨으로써 상기 전도층이 접지되며,
상기 전도층의 비표시 영역에 대응하는 전도층의 상면에는 금속 패턴 및 전도성 테이프가 순차로 배치되고,
상기 전도성 테이프는 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 측면을 덮고, 상기 하부 기판 아래의 배면까지 연장되어 부착되는 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 금속 패턴의 폭은 0.70 mm 이상 1.40 mm 이하인 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 비표시 영역에 대응하도록, 상기 상부 기판 위에 상기 상부 기판의 가장자리를 따라 블랙 매트릭스가 배치되고,
상기 상부 기판의 굴절률을 n2,
상기 블랙 매트릭스과 상기 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리를 d1,
상기 블랙 매트릭스와 상기 금속 패턴 사이의 수직적 이격 거리를 d3 이라 할 때,
상기 금속 패턴과 상기 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리는 d1+(tan(arcsin(sin80°/n2))*d3) 보다 큰 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 금속 패턴과 상기 표시 영역 사이의 수평적 이격 거리는 1.50 mm 이상인 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 금속 패턴의 두께는 450 Å 이상 550 Å 이하인 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 하부 기판의 하면을 덮고, 시스템의 접지 배선과 연결되도록 구현된 금속 커버 플레이트를 더 포함하고,
상기 금속 커버 플레이트에서부터 상기 전도층 사이의 접촉 저항 값이 최소화되도록, 상기 전도성 테이프가 상기 금속 커버 플레이트의 일 면에 부착됨으로써 상기 금속 패턴과 상기 금속 커버 플레이트가 전기적으로 연결되는 표시 장치.
제19항에 있어서,
상기 금속 커버 플레이트에서부터 상기 전도층 사이의 접촉 저항 값이 3 Ω 이하인 표시 장치.