KR20110061746A - 터치패널 일체형 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 전극의 두께를 조절하여 대면적에 적합한 고투과율과 저저항 특성을 모두 갖는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 서로 대향된 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층으로 이루어진 액정 패널; 및 상기 액정층이 대향되지 않은 제 2 기판 상에, 서로 교차하여 투명 전극으로 1000Å 내지 1800Å의 두께로 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

온셀(on-cell), 투명 전극, 두께, 투과율

Description

터치패널 일체형 액정 표시 장치{Liquid Crystal display Device Including Touch Panel}

본 발명은 터치 패널에 관한 것으로 특히, 투명 전극의 두께를 조절하여 대면적에 적합한 고투과율과 저저항 특성을 모두 갖는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유 의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.

이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.

표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.

박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다.

박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다.

컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.

이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.

이와 같이, 형성된 액정 표시 장치에, 최근 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 액정 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 터치 패널을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 절연막을 사이에 개재하여 서로 다른 층에 적층된 투명 전극들을 나타낸 단면도이며, 도 2는 도 1의 투명 전극들의 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다.

도 1과 같이, 종래의 터치 패널(10)은, 기판(10) 상에 서로 다른 방향으로 형성된 제 1 전극(11)과 제 2 전극(13)과, 상기 제 1 전극(11)과 제 2 전극(13)의 사이에 층간에 형성된 층간 절연막(12)을 포함하여 이루어진다.

일반적으로 상기 제 1 전극(11)과 제 2 전극(13)은 서로 교차하는 방향으로 형성된다.

그리고, 상기 터치 패널(10)은 액정 패널(미도시)과 같은 평판 패널 상에 부착되는 것이다.

여기서, 상기 제 1 전극(11)과 제 2 전극(13)은 투명 전극 성분으로, 약 100~200Å의 두께로 형성되는 것이다. 이는 도 2에서의 제 1, 제 2 전극(11, 13)의 층간 투과율 차를 감안하여 그 투과율 차가 1% 이하인 범위를 택하여 정한 것이다.

즉, 광이 상기 층간 절연막(12) 하부측의 제 1 전극(11)과 층간 절연막(12) 상의 제 2 전극(13)을 투과하는 경우, 그 계면 순서차와 적용되는 층간 절연막(12)의 두께차에 의해 투과율 차가 발생하는데, 상대적으로 층간 절연막(12)을 지난 후, 투명 전극이 형성된 제 2 전극(13)을 투과하는 투과율 2가 전극에 두께에 비례하여 더 많이 떨어진다. 즉, 투명 전극 성분의 제 1 전극(11)과 제 2 전극(13)의 두께를 약 0에서부터 600Å까지 늘려가며, 제 1 전극(11)을 지나는 투과율 1과 제 2 전극(13)을 지나가는 투과율 2를 비교할 때, 상기 투과율 1은 약 90%에서 86% 정도로, 4% 정도의 하강율을 보여주나, 투과율 2는 약 90%에서 81% 정도로, 9% 정도의 하강율을 보여준다.

그리고, 이러한 투과율 1, 2의 차가 심할 경우에는, 위치가 다른 제 1, 제 2 전극(11, 13)이 사용자에게 시인되어, 이를 불량으로 인식하게 된다.

따라서, 투과율 차는 크게 할 수 있으며, 이에 따라 종래의 캐패시티브 방식의 터치 패널에 있어서, 제 1, 제 2 전극(11, 13)의 두께는 약 100~200Å의 두께로 한다.

그런데, 이러한 투명 전극 성분의 제 1, 제 2 전극(11, 13)은 상대적으로 금속 전극에 비해서는 저항 값이 큰 재료로, 그 저항 성분에 의해 감도가 떨어짐을 방지하기 위해 일정 두께 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.

그러나, 상술한 투과율 차에 기인한 패턴 시인에 의해 일정 값 이상의 두께로 제 1, 제 2 전극(11, 13)을 형성할 수 없게 되어, 저항 값 증가에 따른 감도 저하를 피할 수 없다.

상기와 같은 종래의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

서로 교차하는 형태로 투명 전극 성분으로 제 1 전극과 제 2 전극을 형성하는 캐패시티브 방식의 터치 패널에 있어서, 서로 교차하는 투명 전극 성분의 제 1 전극과 제 2 전극간 층간의 위치상 차이에 의해, 투과율 차가 발생하게 되며, 이러한 투과율 차가 발생하면, 서로 다른 위치에 있는 제 1 전극과 제 2 전극의 패턴이 생기는 문제로 인해, 상기 투과율 차가 최소화된 두께인 약 100~200Å의 두께로 제 1, 제 2 전극을 형성한다.

그러나, 이와 같이, 얇은 두께로 제 1, 제 2 전극을 형성시, 저항 값이 커지는 결과가 유도되어, 이러한 터치 감도가 떨어지는 문제점을 유발한다.

따라서, 근래에는 캐패시티브 방식의 터치 패널에 있어서, 고투과율과, 저저항을 함께 꾀하고자 하기 위해 재료의 개발 또는 구조의 개발이 이루어지고 있다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 투명 전극의 두께를 조절하여 대면적에 적합한 고투과율과 저저항 특성을 모두 갖는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 서로 대향된 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충 진된 액정층으로 이루어진 액정 패널; 및 상기 액정층이 대향되지 않은 제 2 기판 상에, 서로 교차하여 투명 전극으로 1000Å 내지 1800Å의 두께로 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 1200Å 내지 1600Å의 두께로 형성된다.

여기서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 1 층간 절연막을 더 구비하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극은 제 2 기판 상에 형성되고, 상기 제 2 전극은 제 1 층간 절연막 상에 형성된다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막의 두께는 상기 제 1 전극의 투과율과 제 2 전극의 투과율의 차가 1% 이내에서 선택하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 더 포함할 수도 있다.

경우에 따라, 상기 제 1, 제 2 전극 하부에 제 1 층간 절연막과, 상기 제 1 층간 절연막에 구비된 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제 2 기판 상에 형성된 브리지 전극을 더 구비하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 더 포함하는 경우도 있다.

상술한 경우들에 있어서, 상기 제 1, 제 2 층간 절연막은 산화막 또는 질화막이거나 유기 절연막일 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

터치를 감지하기 위해 구비된 전극을 투명 전극 성분으로 형성시 그 두께를 고투과율의 특성을 갖는 1400±400Å의 범위에서 선택하여, 재료 자체의 고투과율을 유지함과 함께, 전극을 형성함에 충분한 두께를 확보하여 저저항을 유지할 수 있다.

결과적으로, 전극을 길게 형성하고, 브리지 대응 부위에 얇은 부위가 있더라도 충분한 두께에 의해 저저항을 유지하여, 안정적인 터치 감도를 확보할 수 있다.

또한, 전극의 위치를 동일층상에 형성하고, 일 전극을 하부에서 브리지 전극을 통해 신호를 인가하도록 하여, 서로 다른 신호를 구동/감지할 수 있게 형성 가능하다. 이 경우, 전극이 동일층에 위치함에 의해 동일한 광의 투과 순서를 갖게 되어, 패턴이 시인되는 문제를 방지할 수 있다.

경우에 따라, 전극을 서로 다른 층상에 형성한다 하더라도, 전극 두께를 서로 다른 층상의 전극의 투과율 차가 1% 범위 내에서 그 두께를 선정하여, 패턴 시인의 문제를 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 캐패시티브 방식의 터치패널을 형성시, 저저항의 투명 전극을 생성하여, 터치 성능을 향상시키면서 시인성을 개선한 대면적의 정전용량 방식의 터치 패널을 제작 가능할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치 를 상세히 설명하면 다음과 같다.

상술한 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널에 있어서는, 투명 전극의 투과율을 고려를 약 600Å에서만 관찰하였다. 그러나, 본 발명의 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 투명 전극의 두께를 그 이상의 1600Å 두께까지 늘리며, 실험을 진행하여, 상기 투명 전극이 두께가 늘어남에 따라 투과율이 떨어지는 경향만을 갖는 것이 아님을 밝혔다. 이하, 그래프를 참조하여, 본 발명의 터치 패널의 투명 전극 두께에 따른 투과율 변화를 상세히 살펴본다.

도 3은 기판 상에 일층으로 형성된 투명 전극을 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3의 일층의 투명 전극의 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다.

도 3과 같이, 예를 들어, 기판(100) 상에 일층의 투명 전극(110)을 패터닝하여 구비한 터치 패널에 있어서, 투명 전극(110)의 두께에 따른 투과율 변화는 다음과 같다.

도 4와 같이, 0에서부터 약 700Å의 두께까지 상기 투명 전극(110)의 두께가 늘어갈 때, 투과율은 약 92% 에서 77% 의 수준까지 떨어지나, 다시 700Å에서 약 1400Å으로 늘어날 때는 다시 91% 에 가까운 수준으로 투과율이 늘어남을 확인할 수 있다.

즉, 예를 들어, 한층에 제 1 전극과 제 2전극이 패터닝되어 이루어진 터치 패널의 경우, 약 1400ű400Å의 범위에서, 바람직하게는 약 1400ű200Å의 범위에서 투과율도 상승하고 저항 값도 낮은 특성을 갖게 된다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 전극의 두께가 약 1000Å 이상일 경우, 터치 감도 를 저하시키지 않을 수준으로 저저항 값을 갖게 되는 것이다. 종래의 터치 패널에서 투명 전극은 약 100~200Å의 두께로 형성하였는데, 이 경우, 두께가 낮을 경우, 투명 전극으로서 저항값이 매우 커서, 투명 전극 자체의 저항 값에 의한 검출 부위의 터치시의 정전 용량 변화를 검출하기 힘들다. 본 발명의 터치 패널과 같이, 그 투명 전극(110)의 두께를 1000Å 이상으로 충분히 두껍게 할 경우, 이러한 투명 전극 자체의 저항 값이 줄게 되어, 검출 부위의 전압 저하가 줄게 되어, 터치시 정전 용량 변화를 충분히 검출할 수 있게 된다.

여기서, 상기 투명 전극(110)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)의 성분으로 이루어지는 것이다.

도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 I~I' 선상의 구조 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제 1 전극과 제 2 전극의 두께에 변화에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5a 및 도 5b와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 평면적으로 살펴보면, 서로 교차하며 복수개의 제 1 전극(120)과 제 2 전극(122)이 배치되어 형성됨을 알 수 있으며, 규칙적 배치에 의한 센싱으로 각각 제 1 전극들(120)과, 제 2 전극들(122)은 서로 동일 간격 이격하여 형성된다. 여기서, 상기 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(122) 사이의 층간에는 층간 절연막(121)이 더 형성되어 있다.

그리고, 각각의 제 1 전극들(120)에 대응되어 전압 인가 패드(180)와, 제 2 전극들(122)에 대응되어 전압 검출 패드(180)가 상기 기판(100)의 가장자리에 형성되며, 상기 제 1 전극들(120)과 제 2 전극들(122)은 연결 배선(185)에 의해 각각의 전압 인가 패드 또는 전압 검출 패드(180)에 서로 연결된다.

여기서, 상기 연결 배선(185) 및 각각의 패드(180)는, 상기 제 1 전극(120) 제 2 전극(122)과 함께, 기판(100)의 내측면에 형성되는 것으로, 이러한 각각의 패드(180)들은 시스템의 제어부(미도시)와 연결되어 전기적 신호를 인가하는 FPC(미도시)와 연결된다.

그리고, 상기 제 1 전극(120)은 구동 전압이 인가되고, 제 2 전극(122)은 터치 여부에 따라 변화된 전압 강하를 감지하게 된다. 이를 상호 정전 용량 방식(mutual capacitive type)이라 한다.

경우에 따라, 각각 제 1, 제2 전극(120, 122)들에 전압을 차례로 인가하고, 터치 여부에 따른 변화를 각각의 제 1, 제 2 전극(120, 122)별로 검출하여 검출하는 방식도 가능하다. 이를 셀프 정전 용량 방식(self capacitive type)이라 한다.

이 경우, 상기 제 1 전극(120)과 제 2 전극(122)은 서로 다른 층상에 형성되어 있고, 또한, 평면적으로는 교차부를 제외하여 서로 다른 위치에 형성되는 것으로, 도 5b와 같이, 각각 제 1 전극(120)을 투과하는 광은 투과율 1을 갖게 되고, 상기 제 2 전극(122)을 투과하는 광은 투과율 2를 갖게 된다.

이 때, 상기 제 1, 제 2 전극(120, 122)은 모두 앞서 상술한 바와 같이, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)의 성분의 투명 전극으로 이루어지 는 것이다.

이 경우, 도 6과 같이, 투과율 1, 2 모두 0부터 두께가 점점 늘어나 약 700Å 부근까지 갈 때, 점점 떨어지고, 약 700Å 에서 가장 낮은 투과율을 갖는다. 또한, 다시, 700Å 에서 1400Å까지 두께가 늘어날 때 점점 투과율이 커지는 특성을 보여준다.

그런데, 이 경우, 각각 투과율 1, 2에 투과율 변화 정도는 차이를 보이는 것으로, 투과율 1보다 투과율 2의 변화가 상대적으로 크다.

따라서, 투과율 1, 2의 차가 큰 범위의 두께를 선택시에는, 서로 다른 영역들에 형성된 제 1, 제 2 전극(120, 122)간 패턴 시인의 우려가 있으므로, 상기 제 1, 제 2 전극(120, 122)은 투과율들의 차가 약 1400ű400Å의 범위에서, 바람직하게는 투과율의 차가 1% 내인 약 1400ű200Å의 범위에서 선택하는 것이 좋다. 이 경우, 투과율도 상승하는 이점도 갖는 한편, 1000Å 이상의 두께를 유지하여, 저항 값도 낮은 특성을 유지할 수 있게 된다.

한편, 캐패시티브(capacitive) 방식의 터치 패널에 주로 사용되는 투명 전극으로서, ITO 또는 IZO는 굴절률이 약 2.0으로, 상기 기판(100)으로 이용되는 유리 기판이나 플라스틱 기판의 굴절률 1.5에 비해 높은 값을 가지며, 이러한 굴절률 차이에 기인하여 통상적으로 ITO를 터치 감지용 전극으로 사용시 투과율이 상승한다. 그러나, 투과율은 상기 투명 전극의 적층 위치와, 두께에 따라서 달라지는 것으로, 본 발명에서는 이러한 적층 위치 및 두께를 모두 고려하여, 저저항과 고투과율을 갖게 하는 것이다.

이 경우, 상기 층간 절연막(121)은 예를 들어, 산화막(SiO2)나 질화막(SiNx)의 무기 절연막일 수도 있고, 포토아크릴 등의 아크릴 수지 성분의 유기 절연막일 수 있다.

그리고, 상기 층간 절연막(121)의 두께는 무기 절연막일 경우는 4000Å이하의 두께로 설정하고, 유기 절연막일 경우는 1~3㎛의 두께의 범위에서 설정한다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예의 변형예를 도시한 단면도이다.

도 7에 제시된 본 발명의 제 1 실시예의 변형예는, 도 5b의 제 1 실시예와 비교하여, 제 2 전극(132)에 제 2 층간 절연막(133)을 상대적으로 더 구비한 것으로, 나머지 구성 요소인 , 제 1 전극(130), 제 1 층간 절연막(131) 및 제 2 전극(132)은 동일하다.

이 때, 상기 제 2 층간 절연막(133)은 앞서 설명한 층간 절연막의 재료와 같이, 산화막이나 질화막의 무기 절연막이나, 포토 아크릴 등의 아크릴 수지 성분의 유기 절연막을 이용할 수 있다.

이 경우, 상기 제 2 층간 절연막(133)은 그 두께를 적절히 조절하여, 앞서 제시된 제 1, 제 2 전극(130, 132)을 투과하는 투과율을 상승시키는 것도 가능하며, 또한, 상기 제 2 전극(132)을 덮으며 형성하며, 전극 보호의 기능도 담당한다.

도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 8b는 도 8a의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이며, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따 른 터치 패널의 제 1 전극 또는 제 2 전극의 두께에 변화에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널은, 제 1 전극(142)과 제 2 전극(143)을 모두 층간 절연막(141) 상에 형성한다.

이 때, 상기 제 1 전극(142)은 가로 방향에서 복수개 이격되어 형성되어 있으며, 기판(100) 상에 형성된 브리지 전극(140)에 의해 이격된 패턴들이 서로 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 브리지 전극(140)과 상기 제 1 전극(142)들은 전기적인 콘택(141a)을 갖는다.

여기서, 상기 브리지 전극(140)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등의 저저항 금속으로 형성하며, 상기 제 1 전극(142)과 수직한 방향으로 지나가는 제 2 전극(143)이 지나가는 부분에, 가로 방향으로 형성한다.

이 경우, 상기 제 1 전극(142)과 제 2 전극(143)은 동일층의 층간 절연막(141) 상에 형성되어, 광이 지나갈 때, 동일 적층 순서로 지나가기에, 동일한 투과율을 갖게 된다.

따라서, 투과율 차로 인한 패턴 시인 문제는 발생하지 않으나, 도 9와 같이, 두께별로 투과율의 차가 있고, 일정 두께이상이어야 터치 감지가 떨어지지 않을 정도의 저저항의 수준을 가질 수 있으므로, 여기서, 상기 제 1 전극(142)과 제 2 전극(143)은 ITO 또는 IZO의 투명 전극으로 약 1400ű400Å의 범위의 두께에서, 바람직하게는 약 1400ű200Å의 범위의 두께에서 선택하는 것이 좋다.

여기서, 상기 기판(100)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 이용하며, 상기 층간 절연막(141)은 앞서 설명한 산화막 또는 질화막의 무기 절연막이나, 아크릴 수지의 유기 절연막을 이용한다.

예를 들어, 제 2 실시예에 있어서, 상기 제 1, 제 2 전극(142, 143)을 ITO로 1400Å로 일정하게 한 상태에서, 상기 층간 절연막(141)의 성분과 두께를 변경하며, 투과율의 변화를 측정하면 다음의 표들과 같은 결과가 나왔다.

하기 표의 실험들에서 어느 경우나 층간 절연막(141)의 두께는 무기 절연막일 경우는 4000Å이하의 두께로 설정하고, 유기 절연막일 경우는 1~3㎛의 두께의 범위에서 설정한다.

	물질	두께(Å)
전극	ITO	1400
층간 절연막	SiO2	전 두께
예상 투과율		91.5%

	물질	두께(Å)	두께(Å)	두께(Å)
전극	ITO	1400	1400	1400
층간 절연막	SiNx	1400	2800	4000 이상
예상 투과율		89.2	87.2	85~86%

	물질	두께(Å)
전극	ITO	1400
층간 절연막	PAC(photo acryl)	10000 이상
예상 투과율		89.5%

즉, 표 1의 층간 절연막(141)을 산화막(SiO2)으로 구비한 경우, 그 두께에 상관 없이, 약 91.5%의 투과율을 나타내었다. 이는 상기 산화막을 층간 절연막으로 구비시, 두께에 상관없이 약 91.5% 정도의 투과율을 유지함을 알 수 있다.

또, 표 2와 같이, 층간 절연막(141)을 질화막(SiNx)으로 구비한 경우, 두께가 증가할수록 투과율의 두께가 조금씩 떨어짐을 나타내고 있다. 예를 들어, 질화막의 두께가 1400 Å일 경우는 투과율이 89.2%, 질화막의 두께가 2800Å일 경우는 투과율이 87.2%, 질화막의 두께가 4000Å이상일 경우에는 약 85~86%의 투과율을 나타냄을 알 수 있다. 이는, 층간 절연막으로 질화막을 구비시, 제 1, 제2 전극(142, 143)과 유사한 수준으로 질화막의 두께를 유지할 경우, 고투과율을 유지함을 알 수 있다.

표 3과 같이, 만일 포토 아크릴 수지를 층간 절연막으로 이용할 때는, 이 때의 두께는 약 1㎛ 이상인 것으로, 이 때의 투과율은 약 89.5% 이상이다.

경우에 따라, 상기 도 8b의 구조에, 제 2 층간 절연막(154)을 더 구비하여, 투과율 특성을 더 높일 수도 있을 것이다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예를 도시한 단면도이다.

나머지 구성 요소인, 브리지 전극(150), 제 1 층간 절연막(151), 제 1 전극(152), 제 2 전극(153) 및 콘택(151a)은 동일하다.

이 때, 상기 제 2 층간 절연막(154)은 앞서 설명한 층간 절연막의 재료와 같이, 산화막이나 질화막의 무기 절연막이나, 포토 아크릴 등의 아크릴 수지 성분의 유기 절연막을 이용할 수 있다.

표 4와 같이, 예를 들어, 제 1 층간 절연막을 질화막으로 할 때, 그 상부에 위치한 제 2 층간절연막을 산화막으로 형성할 경우, 예상 투과율을 약 89%(표 2 참조)에서 94% 정도로 향상시킬 수 있다.

	물질	두께(Å)	두께(Å)
제 2 층간 절연막	SiO2	900	900
전극	ITO	1400	700
제 1 층간 절연막	SiNx	700	1400
예상 투과율(%)		94.8%	94.2%

또한, 표 5와 같이, 제 1 층간 절연막을 산화막으로 하고, 제 2 층간 절연막을 산화막으로 형성시, 상기 제 2 층간 절연막의 두께를 900Å의 수준으로 유지시 단일의 산화막을 층간 절연막을 유지시보다 약 3%이상의 투과율 향상을 얻을 수 있다.

	물질	두께(Å)	두께(Å)
제 2 층간 절연막	SiO2	900	전두께
전극	ITO	700	1400
제 1 층간 절연막	SiO2	전두께	전두께
예상 투과율(%)		94.5%	90~93%

또한, 표 6, 7의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 유기 절연막으로 모두 제1, 제 2 층간 절연막을 구비한 경우에 90% 를 넘는 투과율을 얻을 수 있음을 확인하였다. 성질이 다른 질화막으로 제1 층간 절연막을 구비하고, 제 2 층간 절연막으로 유기 절연막을 구비시 90% 수준의 투과율을 가짐을 확인할 수 있었다.

	물질	두께(Å)
제 2 층간 절연막	PAC(Photo Acryl)	>10000
전극	ITO	1400
제 1 층간 절연막	PAC(Photo Acryl)	>10000
예상 투과율(%)		>90%

	물질	두께(Å)	두께(Å)
제 2 층간 절연막	PAC(Photo Acryl)	>10000	>10000
전극	ITO	1400	700
제 1 층간 절연막	SiNx	1400	700
예상 투과율(%)		90%	90%

이와 같이, 제 2 실시예에서 85% 이상의 투과율을 가짐을 확인할 수 있었지만, 제 1, 제2 전극의 상부에 층간 절연막을 더 형성하고, 그 성분과 두께를 조절할 경우, 90% 이상의 수준으로 투과율 향상을 가짐을 확인할 수 있었다.

이 경우, 상기 제 2 층간 절연막(154)은 그 두께를 적절히 조절하여, 앞서 제시된 제 1, 제 2 전극(152, 153)을 투과하는 투과율을 상승시키는 것도 가능하며, 또한, 상기 제 2 전극(153)을 덮으며 형성하며, 전극 보호의 기능도 담당한다.

한편, 상술한 터치 패널은, 액정 패널 상에 부착되어 형성되거나, 상기 액정 패널의 상판의 배면측에 바로 전극 등이 형성되어 형성될 수 있다.

즉, 상기 기판(100)을 액정 패널의 일 기판 (주로, 컬러 필터 어레이를 구비한 제 2 기판)으로 하여, 액정층이 대향되지 않은 배면측을 이용하는 것이다.

이 경우, 상기 액정 패널(미도시)은 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(미도시, 100)과, 그 사이에 충진된 액정층(미도시)과, 상기 액정층에 대향된 제 1 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이와, 상기 액정층에 대향된 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터 어레이를 포함한다.

이 경우, 상기 박막 트랜지스터 어레이는, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(Gate) 및 데이터 라인(Data)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역에는 화소 전극(미도시)을 포함한다.

또한, 상기 컬러 필터 어레이는, 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극(미도시, Vcom(인가전압))이 형성된다.

또한, 상기 제 2 기판(100) 상에 상기 제 1, 제 2 전극을 구비한 터치 패널을 구비한 후에는, 외부로부터의 손상이나 전극 보호를 위해 그 상부에 커버 글래스(미도시)를 더 구비할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 터치 패널이 액정 패널 위에 올려진 형태로, 온셀(on-cell) 형의 캐패시티브 방식으로 형성되며, 이 때, 터치 패널의 기판은 상기 액정 패널의 제 2 기판을 이용하여, 기판 사용 수를 줄일 수 있게 된다.

또한, 이 때 이용되는 투명 전극은 굴절률이 2.0 정도의 높은 값을 갖는 재료로 두께가 증가하여도 투과율이 상승하는 범위의 특성을 갖는 데, 이러한 특성을 갖는 두께의 범위에서 전극 두께를 설정하여 저저항과 고투과율을 모두 얻게 되는 것이다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 절연막을 사이에 개재하여 서로 다른 층에 적층된 투명 전극들을 나타낸 단면도

도 2는 도 1의 투명 전극들의 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프

도 3은 기판 상에 일층으로 형성된 투명 전극을 나타낸 단면도

도 4는 도 3의 일층의 투명 전극의 두께에 따른 투과율을 나타낸 그래프

도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도

도 5b는 도 5a의 I~I' 선상의 구조 단면도

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제 1 전극과 제 2 전극의 두께에 변화에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프

도 7은 본 발명의 제 1 실시예의 변형예를 도시한 단면도

도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도

도 8b는 도 8a의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제 1 전극 또는 제 2 전극의 두께에 변화에 따른 투과율의 변화를 나타낸 그래프

도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예를 도시한 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 기판 110: 투명 전극

120, 130, 142, 152: 제 1 전극 122, 132, 143, 153: 제 2 전극

140, 150: 브리지 전극 121, 141: 층간 절연막

131, 151: 제 1 층간 절연막 133, 154: 제 2 층간 절연막

141a, 151: 콘택

Claims (10)

1. 서로 대향된 제 1 기판과, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층으로 이루어진 액정 패널; 및

   상기 액정층이 대향되지 않은 제 2 기판 상에, 서로 교차하여 투명 전극으로 1000Å 내지 1800Å의 두께로 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 1200Å 내지 1600Å의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 1 층간 절연막을 더 구비한 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1 전극은 제 2 기판 상에 형성되고, 상기 제 2 전극은 제 1 층간 절연막 상에 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막의 두께는 상기 제 1 전극의 투과율과 제 2 전극의 투과율의 차가 1% 이내에서 선택하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 전극 하부에 제 1 층간 절연막과, 상기 제 1 층간 절연막에 구비된 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제 2 기판 상에 형성된 브리지 전극을 더 구비한 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 전극 및 제 1 층간 절연막을 포함한 전면에 제 2 층간 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
9. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 층간 절연막은 산화막 또는 질화막인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
10. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,

    상기 제 1, 제 2 층간 절연막은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.

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