KR102627282B1 - 터치 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시장치는 터치 표시패널, 백라이트 유닛, 미드 프레임 및 투명도전층을 포함한다. 백라이트 유닛은 터치 표시패널 하부에 위치하고, 미드 프레임은 백라이트 유닛 하부에 위치한다. 투명도전층은 미드 프레임에 인접한 터치 표시패널의 하면에 위치한다.

Description

터치 표시장치{Touch Display Device}
본 발명은 터치 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 일면에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 개재한 후, 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다. 이때, 액정표시장치의 각 기판의 제조 시 단위 공정을 진행하는 과정에서 많은 정전기가 발생하고 있다.
따라서, 이러한 정전기를 방전시키고, 완성된 제품 형성 시에 충친된 전하를 효과적으로 방출시키고자 상부기판의 외측면에 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 정전기 방지막으로 활용하고 있다. 하지만, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)는 매우 값비싼 투명 도전성 금속물질이므로 제조 비용을 향상시키는 요인이 되고 있다. 특히, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)의 주원료인 인듐(Indium)은 희소금속으로 근래들어 그 가격이 급상승하고 있으며, 자원 보유국의 수출억제 정책 등으로 현재 그 수급이 어려워지고 있는 실정이다.
최근에는 개인 휴대가 가능한 휴대폰, PDA 또는 노트북 등에서 터치 센서가 내장되어 화면을 터치하여 동작할 수 있는 기능을 갖는 제품이 출시되어 사용자의 많은 관심을 끌고 있다. 이러한 추세에 편승하여 다양한 응용제품에 표시소자로서 이용되고 있는 액정표시장치에 있어서도 터치 기능을 갖도록 하기 위해 최근 다양한 시도가 진행되고 있다. 이 중 터치 기능이 내부에 탑재된 인셀 타입(In Cell Type)의 액정표시장치의 수요가 증가하고 있다. 인셀 터치 방식의 액정표시장치는 액정표시장치 위에 별도의 터치 패널을 부착하지 않고 표시패널 내부에 터치 전극을 형성하기 때문에 제품의 슬림화, 재료비 절감으로 인한 원가 구조 개선, 경량화 등의 장점을 갖는다.
인셀 터치 방식의 액정표시장치는 사용자의 손가락 터치에 의해 발생하는 정전용량 변화를 감지하거나, 펜(pen)에 의한 터치에 의해 발생하는 정전용량 변화를 감지한다. 이 중 펜에 의한 터치를 감지하는 표시장치의 예로 스타일러스 펜 터치를 적용한 표시장치는 터치 감도를 높임에 따라 고스트 터치가 발생하는 문제가 있다.
도 1은 터치 표시장치의 고스트 터치가 발생한 이미지이다. 도 1을 참조하면, 스타일러스 펜 터치 시, 표시장치의 표시부에 터치된 부분 외에 다른 부분에도 원 형상의 터치가 인식되는 고스트 터치가 나타난다. 이 고스트 터치는 터치 감도가 높기 때문에 터치된 부분 외에 정전용량이 변화된 부분도 터치로 인식하기 때문에 발생하는 문제이다. 따라서, 스타일러스 펜을 적용한 터치 표시장치의 고스트 터치 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 요구되고 있다.
본 발명은 고스트 터치를 방지할 수 있는 터치 표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시장치는 터치 표시패널, 백라이트 유닛, 미드 프레임 및 투명도전층을 포함한다. 백라이트 유닛은 터치 표시패널 하부에 위치하고, 미드 프레임은 백라이트 유닛 하부에 위치한다. 투명도전층은 미드 프레임에 인접한 터치 표시패널의 하면에 위치한다.
투명도전층은 전도성 나노물질과 매트릭스 물질을 포함한다.
전도성 나노물질은 전도성 고분자 또는 탄소 동소체이다.
전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA) 또는 폴리퓨란(polyfuran) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이다.
탄소 동소체는 환원 그래핀 옥사이드(rGO), 비산화 그래핀(graphene), 그래핀 나노리본 또는 탄소나노튜브(CNT) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합이다.
투명도전층의 면저항은 101Ω/□ 내지 106Ω/□이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시장치는 터치 표시패널, 백라이트 유닛, 미드 프레임, 제1 투명도전층 및 제2 투명도전층을 포함한다. 백라이트 유닛은 터치 표시패널 하부에 위치하고, 미드 프레임은 백라이트 유닛 하부에 위치한다. 제1 투명도전층은 미드 프레임에 인접한 터치 표시패널의 하면에 위치하고, 제2 투명도전층은 제1 투명도전층과 대향하며 터치 표시패널의 상면에 위치한다.
제1 투명도전층과 제2 투명도전층은 각각 전도성 나노물질과 매트릭스 물질을 포함한다.
제1 투명도전층의 면저항은 101Ω/□ 내지 106Ω/□이고, 제2 투명도전층의 면저항은 107Ω/□ 내지 109Ω/□이다.
본 발명의 터치 표시장치는 터치 표시패널의 하면에 저저항의 제1 투명도전층을 구비함으로써, 스타일러스 펜 터치 시 터치 소자와 미드 프레임 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화로 발생하는 고스트 터치를 방지할 수 있다.
또한, 터치 표시패널의 상면에 고저항의 제2 투명도전층을 더 구비함으로써, 정전기는 외부로 방출하되 정전 용량이 용이하게 형성될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 터치 표시장치의 고스트 터치가 발생한 이미지.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시장치를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 터치 표시패널의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 터치 표시장치에 고스트 터치가 발생하는 것을 나타낸 모식도.
도 5는 터치 표시장치의 정상적인 터치를 나타낸 모식도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 표시장치를 나타낸 단면도.
도 7은 투명도전층 조성물의 코팅량에 따른 투명도전층의 면저항을 나타낸 그래프.
도 8은 투명도전층의 면저항에 따른 노이즈 감도를 나타낸 그래프.
도 9는 비교예에 따라 제조된 터치 표시장치의 터치 감도를 나타낸 그래프.
도 10은 실시예에 따라 제조된 터치 표시장치의 터치 감도를 나타낸 그래프.
도 11은 실시예에 따라 제조된 터치 표시장치에서 스타일러스 펜으로 터치한 이미지.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
터치 표시장치
본 발명의 터치 표시장치는 터치소자가 표시패널 내부에 내장된 인셀 터치 표시장치를 예로 설명한다. 본 발명의 터치 표시장치는 스타일러스 펜을 적용한 터치 표시장치로, 터치 표시장치의 일면 또는 양면에 투명도전층을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 터치 표시패널의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 4는 터치 표시장치에 고스트 터치가 발생하는 것을 나타낸 모식도이고, 도 5는 터치 표시장치의 정상적인 터치를 나타낸 모식도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 터치 표시장치(TDD)는 터치소자가 내장된 터치 표시패널(TDP), 터치 표시패널(TDP)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU) 및 백라이트 유닛(BLU) 하부에 배치된 미드 프레임(MF)을 포함한다.
터치 표시패널(TDP)은 표시패널을 구동하기 위한 박막트랜지스터와 액정을 구동하기 위한 전극들이 구비된 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU)과, 백색의 광을 적색, 녹색 및 청색 등의 색으로 변환하는 컬러필터 어레이 기판(CSU)과, 이들 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 일례로, 터치 표시패널(TDP)은 액정패널일 수 있으며 특별히 한정되지 않고 유기발광표시패널 등을 사용할 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 광원의 위치에 따라 에지형 또는 직하형으로 나뉠 수 있다. 에지형 백라이트 유닛은 적어도 일측에 배열된 광원, 광원으로부터 제공되는 광을 터치 표시패널로 가이드하는 도광판, 광을 터치 표시패널로 향하도록 반사하는 반사판 및 광의 휘도와 확산 특성을 부여하는 광학 필름 등으로 이루어질 수 있다. 직하형 백라이트 유닛은 하면에 배열된 광원, 반사판, 광학 필름 등으로 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 에지형 또는 직하형 백라이트 유닛 중 어느 것을 사용하여도 무방하다.
미드 프레임(MF)은 백라이트 유닛(BLU) 하부에 위치하여 백라이트 유닛(BLU)을 수납하고 터치 표시장치를 지지하는 역할을 한다. 미드 프레임(MF)은 도전성의 금속 재질로 이루어진다.
한편, 본 발명의 터치 표시장치(TDD)는 터치 표시패널(TDP)의 적어도 아랫면에 투명도전층을 구비한다.
도 3을 참조하여 터치 표시패널(TDP)의 구조를 살펴보면, 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU) 상에 반도체층(115)이 위치하고, 상기 반도체층(115)을 덮으며 이를 절연하는 게이트 절연막(120)이 위치한다. 상기 게이트 절연막(120) 상에는 상기 반도체층(115)과 대응되는 영역에 게이트 전극(125)이 위치한다. 또한, 게이트 절연막(120) 상에는 게이트 전극(125)과 연결되어 일 방향으로 연장된 게이트 배선(미도시)이 위치한다.
상기 게이트 전극(125) 상에 상기 게이트 전극(125)을 절연하는 층간 절연막(130)이 위치한다. 상기 게이트 절연막(120)과 층간 절연막(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 다층 구조로 이루어진다. 상기 층간 절연막(130)과 상기 게이트 절연막(120)에는 상기 반도체층(115)의 양측 단부를 노출하는 콘택홀(135a, 135b)이 구비된다.
상기 층간 절연막(130) 상에 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)이 위치하여 상기 콘택홀(135a, 135b)을 통해 상기 반도체층(115)의 노출된 양측에 각각 접속된다. 따라서, 반도체층(115), 게이트 전극(125), 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)을 포함하는 박막 트랜지스터가 구성된다. 본 발명에서는 반도체층 상에 게이트 전극이 위치하는 탑 게이트형 박막트랜지스터를 예로 설명하였지만, 반도체층 하부에 게이트 전극이 위치하는 바텀 게이트형 박막트랜지스터도 적용할 수 있으며, 이들 이외에 다양한 형상의 박막트랜지스터가 구비될 수도 있다.
한편, 상기 박막트랜지스터가 구비된 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU) 상에 제1 보호막(145)이 위치한다. 제2 보호막(150)은 전술한 게이트 절연막(120) 또는 층간 절연막(130)과 동일한 물질로 이루어진다. 상기 제1 보호막(145) 상에는 유기절연물질 예를 들면 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐 등으로 이루어진 제2 보호막(150)이 위치한다. 상기 제2 보호막(150) 상에 투명도전물질로 이루어져, 화소 별로 패터닝된 공통 전극(160)이 위치한다. 상기 공통 전극(160)은 복수의 화소가 하나의 터치 블록을 구성한다. 터치 블록은 사용자에 의해 스타일러스 펜 등으로 터치되는 면적의 크기로 이루어질 수 있다. 공통 전극(160)에는 터치 센싱을 위한 센싱배선이 연결된다.
상기 공통 전극(160) 상에 제3 보호막(165)이 위치하여 상기 공통 전극(160)을 절연시킨다. 상기 제3 보호막(165)과 제2 보호막(150)은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(135b)을 노출시키는 비어홀(155)이 구비된다. 상기 제3 보호막(165) 상에 상기 드레인 전극(135b)과 접속되는 화소 전극(170)이 위치한다. 화소 전극(170)은 다수의 바(bar) 형태로 개구부가 구비되어 구동전압 인가 시 상기 공통 전극(160)과 더불어 프린지 필드를 발생시키게 된다. 상기 화소 전극(170)과 상기 공통 전극(160)은 서로 중첩되어 스토리지 캐패시터를 이룬다. 따라서, 박막트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU)이 구성된다. 또한, 상기 화소 전극(170)은 터치 구동전극으로 작용하고 공통 전극(160)은 터치 센싱 전극으로 작용하여 터치소자로써 구동한다.
한편, 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU) 상에 컬러필터 어레이 기판(CSU)이 위치한다. 컬러필터 어레이 기판(CSU)의 내측면에는 각 화소의 경계와 박막트랜지스터에 대응하여 블랙 매트릭스(195)(black matrix)가 구비되고, 상기 블랙 매트릭스(195)에 의해 구획된 영역에는 각 화소에 대응하는 적, 녹, 청색의 컬러필터(197)가 위치한다. 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU)과 컬러필터 어레이 기판(190) 사이에 액정층(LC)이 개재된다. 이렇게 구성된 터치 표시패널(TDP)의 컬러필터 어레이 기판(CSU)의 외면에는 상부 편광판(200)이 위치하고, 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU)의 외면에는 하부 편광판(210)이 위치한다.
본 발명의 터치 표시패널(TDP)은 터치 표시패널(TDP)의 하면 즉, 박막트랜지스터 어레이 기판(TSU)과 하부 편광판(210) 사이에 제1 투명도전층(TCL1)을 구비한다. 제1 투명도전층(TCL1)은 스타일러스 펜이 터치된 영역 외에서 터치가 감지되는 고스트 터치가 발생하는 것을 방지한다.
보다 자세하게, 도 4를 참조하면, 터치 표시패널(TDP) 상에 스타일러스 펜(SP)이 터치되면, 터치소자는 스타일러스 펜(SP)의 미세 전류로 인해 정전 용량의 변화가 발생한다. 이와 동시에 스타일러스 펜(SP)의 가압에 의해 터치 표시패널(TDP)이 미세하게 아래 방향으로 휨이 발생한다. 그러나, 터치 표시패널(TDP)이 휘어지면 터치 소자와 도전체인 미드 프레임(MF) 사이의 거리가 변하게 되어, 정전 용량 값도 변하게 된다. 터치 소자는 정전 용량의 변화값이 일정 수준(감지 기준) 이상이면 터치가 발생한 것으로 감지하는데, 정전 용량 값이 변함으로써, 스타일러스 펜(SP)이 터치된 영역 외에 인접한 영역에서도 정전 용량 값이 일정 수준 이상으로 나타난다. 따라서, 터치 소자는 스타일러스 펜(SP)이 터치된 영역 외에 인접한 영역도 터치가 발생한 것으로 판단하여 고스트 터치가 발생한다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 터치 표시패널(TDP)과 미드 프레임(MF) 사이 구체적으로 터치 표시패널(TDP)의 하면에 제1 투명도전층(TCL1)을 구비한다. 이 경우, 터치 표시패널(TDP) 상에 스타일러스 펜(SP)이 터치되면, 터치소자는 스타일러스 펜(SP)의 미세 전류로 인해 정전 용량의 변화가 발생한다. 이와 동시에 스타일러스 펜(SP)의 가압에 의해 터치 표시패널(TDP)이 미세하게 아래 방향으로 휨이 발생한다. 터치 표시패널(TDP)이 휘어지면 도전체인 미드 프레임(MF)이 터치 소자의 정전 용량에 영향을 미치는데, 본 발명에서는 터치 표시패널(TDP)과 미드 프레임(MF) 사이에 또 다른 도전체인 제1 투명도전층(TCL1)을 구비하기 때문에 미드 프레임(MF)이 정전 용량에 영향을 미치지 않게 된다. 그리고, 제1 투명도전층(TCL1)이 터치 표시패널(TDP)의 하면에 배치되기 때문에 터치 표시패널(TDP)이 휘어져도 제1 투명도전층(TCL1)이 같이 휘어진다. 따라서, 터치 표시패널(TDP)이 휘어져도 터치 소자와 제1 투명도전층(TCL1) 사이의 거리가 변하지 않기 때문에 터치 소자의 정전 용량에 영향을 미치지 않는다. 그러므로 스타일러스 펜(SP)이 터치된 영역에서의 정전 용량 값의 변화에 따라 해당 터치 영역에서만 터치가 발생한 것으로 판단함으로써, 고스트 터치가 발생하지 않는다.
본 발명의 제1 투명도전층(TCL1)은 터치 소자와 미드 프레임(MF) 사이에 정전 용량이 발생하지 않도록 차폐해야 하기 때문에, 제1 투명도전층(TCL1)은 전기 전도도가 커야 한다. 본 발명에서는 제1 투명도전층(TCL1)으로 저저항의 투명도전층을 형성함이 바람직하다. 제1 투명도전층(TCL1)의 면저항(sheet resistance) 값은 101Ω/□ 내지 106Ω/□ 일 수 있다. 제1 투명도전층(TCL1)은 전도성 물질이 매트릭스 물질에 분산된 것일 수 있다. 보다 자세한 제1 투명도전층에 대한 설명은 후술하기로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 터치 표시장치는 터치 표시패널(TDP)의 하면에 제1 투명도전층(TCL1)을 구비함으로써, 스타일러스 펜 터치 시 터치 소자와 미드 프레임 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화로 발생하는 고스트 터치를 방지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 투명도전층은 터치 표시패널(TDP) 상면에도 추가로 더 구비할 수 있다.
일반적으로 터치 표시장치는 모듈공정 진행 시 정전기에 의해 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위해, 컬러필터 어레이 기판의 배면에 ITO를 배면 전극으로 형성한다. 그러나 터치 표시장치의 내부에 내장형의 정전 용량 방식의 터치 센서가 구비된다 하더라도 사용자의 터치가 배면 전극에 의해 정전 용량 변화를 감지할 수 없게 되어 오작동하는 문제가 있다. 즉, 스타일러스 펜이 접촉하는 경우 스타일러스 펜과 배면 전극 사이에 정전 용량이 발생하게 되고, 이 정전 용량은 배면 전극을 통해 외부로 방전되어 터치가 인식되지 못하는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 정전 용량이 방전되지 않도록 고저항의 제2 투명도전층(TCL2)을 터치 표시패널(TDP)의 상면에 더 구비하여, 정전기는 외부로 방출하되 정전 용량이 용이하게 형성될 수 있도록 한다. 제2 투명도전층(TCL2)은 면저항 값이 107Ω/□ 내지 109Ω/□ 일 수 있다. 제2 투명도전층(TCL2)은 도전성 물질이 매트릭스 물질에 분산된 것일 수 있다. 보다 자세한 제2 투명도전층에 대한 설명은 후술하기로 한다.
이하, 전술한 터치 표시장치에 구비되는 투명도전층에 관해 설명하면 다음과 같다.
투명도전층
본 발명의 투명도전층은 전도성 나노물질, 매트릭스 물질 및 용매를 포함하는 투명도전층 조성물로 제조된다.
<전도성 나노물질>
전도성 나노물질은 도전성을 나타내는 나노 사이즈의 물질로, 전도성 고분자 또는 탄소 동소체일 수 있다.
전도성 고분자는 고분자의 원래 특성인 가볍고 가공성이 용이하면서도 전기를 통하는 유기 고분자로서, 단일 결합과 이중 결합이 교대로 형성되는 공액(conjugated) 결합을 가지고 있다. 전도성 고분자는 순수한 전도성 고분자는 물론이고, 다른 적절한 소재에 의하여 도핑(doping)되어 있는 전도성 고분자를 포함한다.
전도성 고분자의 예로는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV)와 같이 헤테로 원자를 포함하지 않는 전도성 고분자; 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI) 등과 같이 헤테로 원자로서 질소(N)를 포함하는 전도성 고분자; 폴리티오펜(poly(thiophene), PT), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT)과 같이 헤테로 원자로서 황(S)을 포함하는 전도성 고분자; 폴리퓨란(polyfuran)과 같이 헤테로 원자로서 산소(O)를 포함하는 전도성 고분자 및 이들 전도성 고분자에 다른 물질이 도핑되어 있는 전도성 물질을 포함한다. 이들 전도성 고분자는 적절한 치환기, 예를 들면 알킬기, 알콕시기 등과 같은 지방족은 물론이고 방향족 고리에 의하여 치환된 형태일 수 있다.
전도성 고분자로서 바람직하게는 용매에 대한 분산성이나 전도성 등을 향상시킬 수 있도록 다른 물질이 도핑된 전도성 고분자를 사용하거나 적절한 작용기로 치환된 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자로서의 폴리아세틸렌에는 도펀트로서 I2, Br2와 같은 할로겐 가스, Li, Na과 같은 알칼리 금속 및 AsF6 등을 도펀트로 사용할 수 있다. 또한, BF4-, ClO4- 등은 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아줄렌, 폴리퓨란 등의 도펀트로 사용될 수 있으며, AsF6는 폴리아세틸렌 외에도 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리페닐렌 등의 도펀트로 사용될 수 있다. 한편, 염산(HCl), 도데실벤젠산(dodecylbenzene acid, DBSA) 및 캄포술폰산(camphor sulfonic acid, CSA) 등은 폴리아닐린의 도펀트로 사용될 수 있다. 폴리피롤의 경우에는 전술한 BF4-, ClO4- 이외에도 p-메틸페닐술폰산염과 같은 토실기가 도펀트로 사용될 수 있으며, 폴리티오펜 역시 p-메틸페닐술폰산염과 같은 토실기와 FeCl4가 도펀트로 사용될 수 있고, 폴리페닐렌의 경우에는 AsF6 외에도 Li, K과 같은 알칼리 금속을 도펀트로 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 전도성 고분자로서 PEDOT를 주성분으로 하는 전도성 고분자를 들 수 있다. 예를 들어, 치환되지 않은 PEDOT, 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate))가 도핑되어 있는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT:PSS) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA)이다.
PEDOT:PSS 중에서 PSS의 술폰산기는 용매 중에서 탈수소화되어(deprotonated) 음전하를 띠고 있으며, 분산체로서 기능할 수 있다. 한편, PEDOT는 π 공액계 전도성 고분자로서 PEDOT 부분은 양전하를 띄고 있어 특히 친수성 용매에 대한 분산성이 양호하여 안정적인 염 형태를 이룰 수 있다. PEDOT:PSS 용액은 PEDOT의 단량체인 EDOT를 PSS의 존재 하에서 물과 같은 적절한 용매에 첨가하면 산성의 수분산성 용액을 형성하기 때문에, 산화 중합을 형성하면서 안정적인 분산체를 형성할 수 있다. 다른 전도성 고분자인 PEDOT-TMA는 유기 용매에 대한 분산성이 우수하고 부식되지 않는 특성이 있으므로, PEDOT:PSS를 대체하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 개시하는 탄소 동소체는 서로 공유결합된 탄소 원자의 다환 방향족 분자를 나타낸다. 공유결합된 탄소 원자는 반복되는 단위로서 6개의 구성요소로 된 고리를 형성할 수 있으며, 또한 5개의 구성요소로 된 고리 및 7개의 구성요소로 된 고리 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 탄소 동소체는 단일층일 수 있으며, 또는 탄소 동소체의 다른 층 상에 적층된 다수의 탄소 동소체 층을 포함할 수도 있다. 탄소 동소체는 1차원 또는 2차원 구조를 가진다. 탄소 동소체는 약 100nm의 최대 두께를 가지며, 구체적으로 약 10nm 내지 약 90nm, 더 구체적으로는 약 20nm 내지 약 80nm의 두께를 가진다.
탄소 동소체의 제조방법은 물리적 박리법, 화학 기상 증착법, 화학적 박리법 또는 에피텍셜 합성법 등 크게 4가지가 있다. 물리적 박리법은 그래파이트 시료에 스카치 테이프를 붙인 후 이를 떼어내게 되어 스카치 테이프 표면에 그래파이트로부터 떨어져 나온 탄소 동소체 시트를 얻는 방식이다. 화학 기상 증착법은 탄소 동소체를 성장시키고자 하는 기판 표면에 높은 운동 에너지를 가진 기체 또는 증기 형태의 탄소 전구체를 흡착-분해시켜 탄소 원자로 분리시키고 해당 탄소원자들이 서로 원자간 결합을 이루게 하여 결정질의 탄소 동소체를 성장시키는 방식이다. 화학적 박리법은 흑연의 산화-환원 특성을 이용한 것으로, 흑연을 황산과 질산 혼합물에 넣어 탄소 동소체 판들의 가장자리에 카르복실 화합물을 붙인다. 염화 티놀에 의해 산염화물로 바뀌고 다시 옥타데실아민을 써서 탄소 동소체 아미드를 만든다. 이것을 테트라히드로푸란과 같은 용액을 이용하여 환수하면 분쇄가 일어나 개별의 탄소 동소체 시트를 얻는 방식이다. 에피텍셜 합성법은 실리콘 카바이드(SiC)를 1,500℃의 고온으로 가열하여, 실리콘(Si)이 제거되고 남아 있는 카본(C)에 의하여 탄소 동소체를 얻는 방식이다.
본 발명의 탄소 동소체는 환원 그래핀 옥사이드(rGO), 비산화 그래핀 또는 그래핀 나노리본, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 등을 사용할 수 있다. 환원 그래핀 옥사이드는 그래핀 옥사이드(GO)를 환원시킨 것으로, 흑연에 강산을 가하면 산화시키고 화학적으로 작은 입자 상태로 형성하여 그래핀 옥사이드를 제조하고 그래핀 옥사이드를 환원시켜 제조된다. 비산화 그래핀은 전술한 탄소 동소체의 제조방법 중 산화-환원 공정을 제외한 방법으로 제조된 탄소 동소체를 말한다. 그래핀 나노리본은 그래핀을 폭이 나노미터(nm)인 리본 형태로 잘라낸 것으로, 폭에 따라 일정 에너지 밴드갭을 가진다. 그래핀 나노리본은 탄소 동소체를 포함하는 모노머로부터 합성하거나 탄소나노튜브를 잘라 평면으로 펼쳐 제조될 수 있다. 전술한 탄소 동소체의 종류 외에도 본 발명의 탄소 동소체는 그래핀 나노메쉬 등의 공지된 탄소 동소체 구조들을 적용할 수 있다.
<매트릭스 물질>
매트릭스 물질은 투명도전층의 골격이 되는 물질로서 가교결합성 화합물을 포함한다.
가교결합성 화합물은 예를 들어 실란올기 및/또는 실록산기를 적어도 1개 가지는 단량체 화합물이다. 이들 화합물은 후술하는 열처리 등에 의해 가교결합을 형성하여 폴리실록산을 형성할 수 있다. 이들 화합물은 경화 공정에 의하여 가교결합하여, 투명도전층의 매트릭스(matrix)를 형성한다. 가교결합성 화합물은 투명도전층의 경도, 투과도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이 중 실란올기를 갖는 단량체 화합물은 예를 들어, 에틸렌계 불포화 알콕시 실란류 및 에틸렌계 불포화 아실옥시 실란류와 같이 실릴기-함유 불포화 단량체를 가수분해시켜 수득된 실란올기-함유 단량체를 들 수 있다. 에틸렌계 불포화 알콕시 실란은 예를 들어, 아크릴레이트계 알콕시 실란류(예: γ-아크릴옥시프로필-트리메톡시실란, γ-아크릴옥시프로필-트리에톡시실란); 메타크릴레이트계 알콕시 실란류(예: γ-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필-트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필-트리스(2-메톡시에톡시)실란이 있다. 한편, 에틸렌계 불포화 아실옥시실란은 예를 들어, 아크릴레이트계 아세톡시실란, 메타크릴레이트계 아세톡시실란 및 에틸렌계 불포화 아세톡시실란류 (예를 들면, 아크릴레이토프로필트리아세톡시실란, 메타크릴레이토프로필트리아세톡시실란) 등이 있다.
그 외에도 가수분해 등을 통하여 실란올기를 갖는 단량체를 얻을 수 있는 실릴기 함유 불포화 화합물은 예를 들어, 클로로디메틸비닐실란, 5-트리메틸실릴-1,3-사이클로펜타디엔, 3-트리메틸실릴알릴 알코올, 트리메틸실릴 메타크릴레이트, 1-트리메틸실릴옥시-1,3-부타디엔, 1-트리메틸실릴옥시 사이클로펜텐, 2-트리메틸실릴옥시에틸 메타크릴레이트, 2-트리메틸실릴옥시퓨란, 2-트리메틸실릴옥시프로펜, 알릴옥시-t-부틸디메틸실란 및 알릴옥시트리메틸실란, 트리메톡시 비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리스(메톡시에톡시)비닐실란 같은 트리스알콕시 비닐실란이 있다. 전술한 실란올기를 갖는 단량체는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 가교결합성 화합물로서는 실록산기를 갖는 단량체를 또한 사용할 수 있다. 이러한 실록산기를 갖는 단량체로는 선형 실록산기를 갖는 화합물, 사이클릭 실록산기를 갖는 화합물, 사면체 구조의 실록산기를 갖는 화합물 및 실세스퀴옥산 등을 사용할 수 있다.
선형 실록산기를 갖는 화합물로는 메틸실록산, 에틸실록산, 프로필실록산, 부틸실록산, 펜틸실록산, 디메틸실록산, 디에틸실록산, 디프로필실록산, 디부틸실록산, 디펜틸실록산, 트리메틸실록산, 트리에틸실록산, 트리프로필실록산, 트리부틸실록산, 헥사메틸디실록산, 헥사에틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 옥타에틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 테트라메톡시실란(Tetramethoxy silane, TMOS), 테트라에톡시실란(Tetraethoxy silane, TEOS), 메틸트리메톡시실란(Methlytrimethoxy silane, MTMS), 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 포함할 수 있으며, 이들 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, TMOS, TEOS, MTMS, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란 등과 같이 알콕시기를 함유하는 선형 실록산기를 갖는 단량체를 단독으로 또는 2종 이상 혼합할 수 있다.
한편, 사이클릭 실록산(cyclic siloxane)의 비제한적인 예로는 메틸하이드로-사이클로실록산, 헥사메틸-사이클로트리실록산, 헥사에틸-사이클로트리실록산과 같은 사이클로트리실록산; 테트라옥틸 -사이클로테트라실록산, 헥사메틸-사이클로테트라실록산, 옥타메틸- 사이클로테트라실록산과 같은 사이클로테트라실록산; 테트라- 및 펜타-메틸사이클로테트라실록산; 테트라-, 펜타-, 헥사- 및 헵타-메틸사이클로펜타실록산; 테트라-, 펜타- 및 헥사메틸-사이클로헥사실록산, 테트라에틸-사이클로테트라실록산, 및 테트라페닐 사이클로테트라실록산; 데카메틸-사이클로펜타실록산, 도데카메틸 사이클로실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-사이클로테트라실록산, 1,3,5,7,9-펜타메틸-사이클로펜타실록산, 및 1,3,5,7,9,11-헥사메틸사이클로헥사실록산에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 특히 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 사면체 실록산기를 갖는 단량체의 비제한적인 예로는 테트라키스디메틸실록시실란, 테트라키스디페닐실록시실란 및 테트라키스디에틸실록시실란 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
아울러, 선형, 사이클릭 및 사면체 실록산 외에도, 예를 들어 메틸트리클로로실록산과 디메틸클로로실록산의 반응 등에 의하여 합성될 수 있는 실세스퀴옥산(silsesquioxane, SSQ)를 또한 가교결합성 화합물로 사용할 수 있다. 실세스퀴옥산은 가교결합에 의하여 사다리(ladder) 구조 또는 cage 구조를 갖는 폴리실세스퀴옥산으로 합성될 수 있다. 예를 들어, 오르가노 트리클로로실란의 가수분해에 의하여 부분적인 cage 구조의 헵타머 형태의 실록산과, cage 구조의 헵타머 형태 및 옥타머 형태의 실록산 등이 얻어지는데, 용해도 차이를 이용하여 헵타머 형태의 실록산을 분리하고, 이를 오르가노트리알콕시실란 또는 오르가노트리클로로실란의 축합 반응에 의해 실세스퀴옥산 단량체를 얻을 수 있다. 실세스퀴옥산은 대략 RSiO3/2 의 화학 구조(R은 수소, 탄소수 1-10의 알킬기; 탄소수 2-10의 알케닐; 페닐과 같은 아릴기; 아릴렌기)를 가질 수 있지만, 본 발명에서 사용할 수 있는 실세스퀴옥산이 이에 한정되는 것은 아니다.
<용매>
본 발명의 용매는 전술한 전도성 나노물질과 가교결합성 화합물을 분산시키고, 코팅되는 조성물의 점도를 조절하기 위한 용도로 사용된다. 용매는 친수성 또는 소수성 용매를 사용할 수 있다. 친수성 용매의 예로는 물; 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 2-에틸헥실알코올, 메톡시펜탄올, 부톡시에탄올, 에톡시에톡시 에탄올, 부톡시에톡시 에탄올, 메톡시 프로폭시 프로판올, 텍산올(texanol), 알파-터피네올(α-terpineol)과 같은 터피네올 등의 알코올류; 테트라하이드로퓨란(THF); 글리세롤, 알킬렌 글리콜, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 디헥실렌글리콜 또는 이들의 알킬 에테르(일예로 프로필렌글리콜 메틸에테르(PGME), 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 디헥실렌글리콜 에틸에테르); 글리세린, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidinone, NMP), 2-피롤리돈, 아세틸아세톤, 1,3-디메틸이미다졸리논, 티오디글리콜, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxid, DMSO), N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide, DMAc)), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)), 술포란, 디에탄올아민, 트리에탄올아민에서 선택되는 유기용매를 단독으로 사용하거나 또는 이들 중에서 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전도성 나노물질로 PEDOT:PSS를 사용하는 경우, 극성이 높은 친수성 용매를 단독으로 또는 혼합하여 사용하면 전도성 나노물질을 잘 분산시켜주는 확장제 역할을 할 수 있다.
소수성 용매의 예로는 메틸에틸케톤, 사이클로펜탄온 등의 케톤류, 자일렌, 톨루엔이나 벤젠 등의 방향족 화합물, 디프로필렌 메틸에테르와 같은 에테르, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 등의 지방족 탄화수소 등을 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
전술한 투명도전층 조성물로 제조되는 투명도전층은 고저항 또는 저저항으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 전도성 나노물질인 PEDOT:PSS나 탄소나노튜브의 함량을 증가되면 투명도전층의 면저항을 높일 수 있다. 또한, 매트릭스 물질의 조성을 조절하여 투명도전층의 면저항을 높이거나 낮출 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시장치에서 터치 표시패널 하면에 위치하는 제1 투명도전층은 저저항으로 형성하고, 터치 표시패널 상면에 위치하는 제2 투명도전층은 고저항으로 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 터치 표시장치는 터치 표시패널의 하면에 저저항의 제1 투명도전층을 구비함으로써, 스타일러스 펜 터치 시 터치 소자와 미드 프레임 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화로 발생하는 고스트 터치를 방지할 수 있다. 또한, 터치 표시패널의 상면에 고저항의 제2 투명도전층을 더 구비함으로써, 정전기는 외부로 방출하되 정전 용량이 용이하게 형성될 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따라 투명도전층을 구비하는 터치 표시장치에 대한 실험예를 개시한다. 하기 실험예는 본 발명의 일 실시예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실험 1 : 투명도전층의 면저항 특성
전도성 나노물질로 PEDOT:PSS와 매트릭스로 TEOS를 용매인 물에 첨가하여 투명도전층 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 조성물을 약 24시간 동안 스터링(stirring)하여 용매에 PEDOT:PSS와 TEOS가 잘 분산되도록 하였다. 다음, 상기 제조된 조성물을 슬릿 코팅장치에 넣어 유리기판 상에 코팅하였다. 이후 상기 유리기판을 챔버 내에서 140℃의 온도로 약 10분간 어닐링(annealing)하여 용매를 제거하였다. 따라서, 유리기판 상에 PEDOT:PSS와 TEOS로 이루어진 투명도전층을 형성하였다. 투명도전층 조성물의 코팅량을 달리하여 코팅한 후 제조된 투명도전층들의 면저항을 측정하여 도 7에 나타내었다.
도 7은 투명도전층 조성물의 코팅량에 따른 투명도전층의 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 투명도전층 조성물의 코팅량이 8.9cc에서 20cc로 늘어날수록 투명도전층의 면저항이 104Ω/□ 에서 103. 5Ω/□ 로 점점 낮아지는 것으로 나타났다.
이 결과를 통해, 투명도전층 조성물의 코팅량에 따라 투명도전층의 면저항이 조절될 수 있음을 알 수 있다.
실험 2 : 터치 표시장치의 터치 특성 평가 1
도 2에 도시된 터치 표시장치의 구조에서 투명도전층의 면저항을 달리하여 15개의 터치 표시장치를 제조하였다. 각 터치 표시장치의 노이즈 감도와 고스트 터치 발생 여부를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 투명도전층의 면저항에 따른 노이즈 감도를 측정하여 도 8에 나타내었다.
샘플 No.
 노이즈 감도 고스트 터치 발생 여부
(X:미발생)		 투명도전층의 면저항(Ω/□)
최대(Max) 최소(Min) 범위(Range)
1 52 15 37 X 104.2
2 44 13 31 X 104.2
3 31 -4 35 X 104.3
4 56 15 41 X 104.3
5 52 17 35 X 104.4
6 31 0 31 X 104.3
7 25 0 25 X 104.3
8 52 1 51 X 104.3
9 42 1 41 X 104.3
10 46 5 41 X 104.4
11 66 7 59 X 104.4
12 56 5 51 X 104.4
13 66 15 51 X 104.4
14 60 11 49 X 104.5
15 60 5 55 X 104.5
표 1을 참조하면, 104. 2Ω/□에서 104. 5Ω/□의 범위의 면저항을 갖는 투명도전층들을 구비한 터치 표시장치는 고스트 터치가 전혀 발생하지 않았다. 또한, 터치 노이즈 감도는 25 내지 55의 범위를 나타내었다.
이 결과를 통해, 터치 표시장치에서 투명도전층을 구비하면 고스트 터치의 발생을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 투명도전층의 면저항이 104. 6Ω/□에서 104. 0Ω/□으로 줄어들수록 노이즈 감도가 줄어들었다.
이 결과를 통해, 투명도전층의 면저항이 줄어들수록 터치 노이즈 감도가 줄어드는 것을 알 수 있다.
실험 3 : 터치 표시장치의 특성 평가 2
<비교예>
투명도전층을 구비하지 않은 터치 표시장치를 제조하였다.
<실시예>
도 2에 도시된 터치 표시장치를 제조하였다. 이때, 투명도전층은 실험 1에서 사용된 투명도전층 조성물로 형성하였다.
전술한 비교예와 실시예에 따라 제조된 터치 표시장치에 스타일러스 펜으로 터치 하여 터치 감도를 도 9와 도 10에 각각 나타내었다. 또한, 실시예에 따라 제조된 터치 표시장치에서 스타일러스 펜으로 터치한 이미지를 도 11에 나타내었다. 도 9는 비교예에 따라 제조된 터치 표시장치의 터치 감도를 나타낸 그래프이고, 도 10은 실시예에 따라 제조된 터치 표시장치의 터치 감도를 나타낸 그래프이다. 도 9와 도 10의 그래프에서 가로축은 위치 좌표를 나타내고 세로축은 터치 감도를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 투명도전층이 구비되지 않은 비교예는 넓은 면적의 좌표에서 터치 감도가 최소 30에서 최대 65까지 나타났다. 반면, 도 10을 참조하면, 투명도전층의 구비된 실시예는 좁은 면적의 좌표에서 터치 감도가 최소 0에서 최대 25까지 나타났다.
이 결과를 통해, 터치 표시장치의 터치를 감지하는 기준이 터치 감도 20이라면, 투명도전층이 구비되지 비교예는 측정된 모든 좌표에서 터치가 되었다고 감지하여 실제 터치된 부분 외의 영역을 터치라고 감지하는 고스트 터치가 발생한다. 반면, 투명도전층이 구비된 실시예는 터치 감도 20 이상인 좁은 면적의 좌표에서만 터치를 감지하여 터치 정확도가 우수한 것을 알 수 있다.
도 11을 참조하면, 투명도전층을 구비한 터치 표시장치는 스타일러스 펜으로 터치한 영역에서만 터치를 감지하고 고스트 터치가 전혀 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 터치 표시장치는 터치 표시패널의 하면에 저저항의 제1 투명도전층을 구비함으로써, 스타일러스 펜 터치 시 터치 소자와 미드 프레임 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량의 변화로 발생하는 고스트 터치를 방지할 수 있다. 또한, 터치 표시패널의 상면에 고저항의 제2 투명도전층을 더 구비함으로써, 정전기는 외부로 방출하되 정전 용량이 용이하게 형성될 수 있는 이점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 설명하고 있는 x축 방향이나 y축 방향은 서로 반대되는 방향으로 변경하는 것이 가능하고, 공통 전극을 구성하는 터치 구동전극과 터치 센싱전극의 크기 및 수와 형상, 각각의 터치전극과 접속되는 터치 구동라인이나 터치 센싱라인의 위치는 임의로 적절히 변경할 수 있는 사항이며, 본 발명의 실시예에 기재된 것으로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 발명의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
TDD : 터치 표시장치 TDP : 터치 표시패널
TCL1 : 제1 투명도전층 CSU : 컬러필터 어레이 기판
TSU : 박막트랜지스터 어레이 기판
BLU : 백라이트 유닛 MF : 미드 프레임

Claims (13)

  1. 터치 표시패널;
    상기 터치 표시패널 하부에 위치한 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 하부에 위치한 미드 프레임; 및
    상기 터치 표시패널의 하면 및 상기 미드 프레임의 상부에 위치하는 연성을 갖는 투명도전층을 포함하는 터치 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 투명도전층은 전도성 나노물질과 매트릭스 물질을 포함하는 터치 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전도성 나노물질은 전도성 고분자 또는 탄소 동소체인 터치 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA) 또는 폴리퓨란(polyfuran) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 터치 표시장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 탄소 동소체는 환원 그래핀 옥사이드(rGO), 비산화 그래핀(graphene), 그래핀 나노리본 또는 탄소나노튜브(CNT) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 터치 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 투명도전층의 면저항은 101Ω/□ 내지 106Ω/□인 터치 표시장치.
  7. 터치 표시패널;
    상기 터치 표시패널 하부에 위치한 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 하부에 위치한 미드 프레임;
    상기 터치 표시패널의 하면 및 상기 미드 프레임의 상부에 위치하는 연성을 갖는 제1 투명도전층; 및
    상기 제1 투명도전층과 대향하며, 상기 터치 표시패널의 상면에 위치하는 제2 투명도전층을 포함하는 터치 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 투명도전층과 상기 제2 투명도전층은 각각 전도성 나노물질과 매트릭스 물질을 포함하는 터치 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전도성 나노물질은 전도성 고분자 또는 탄소 동소체인 터치 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA) 또는 폴리퓨란(polyfuran) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 터치 표시장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 탄소 동소체는 환원 그래핀 옥사이드(rGO), 비산화 그래핀(graphene), 그래핀 나노리본 또는 탄소나노튜브(CNT) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 터치 표시장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 투명도전층의 면저항은 101Ω/□ 내지 106Ω/□인 터치 표시장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 투명도전층의 면저항은 107Ω/□ 내지 109Ω/□인 터치 표시장치.
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