KR20110135301A - 터치 패널 일체형 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 패널의 컬러 필터 기판 배면측에 전극을 형성하여, 액정 패널의 노이즈를 차단함과 동시에, 슬림화 및 집적화가 가능한 터치 패널 일체형 액정 표시 장치에 관한 것으로, 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;과, 상기 액정 패널의 제 2 기판 배면 상에, 전면 형성된 차폐 전극;과, 상기 차폐 전극 상에 형성된 제 1 편광판;과, 상기 제 1 편광판 상에 형성되며, 서로 교차하는 제 1 전극, 제 2 전극을 포함하는 제 3 기판;과, 상기 제 3 기판의 일측에 형성되며, 상기 제 1, 제 2 전극의 구동 및 센싱을 제어하는 터치 구동 IC를 포함하는 터치 FPC; 및 상기 액정 패널의 일측에 형성되어, 상기 액정 패널의 구동을 제어하는 메인 패널 제어 신호 및 상기 터치 구동 IC를 제어하는 터치 제어 신호를 생성하고, 일정 레벨의 전압 신호를 생성하는 구동 회로 기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

터치 패널 일체형 액정 표시 장치 {Liquid Crystal Display Panel Associated with Touch Panel }
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정 패널의 컬러 필터 기판 배면측에 전극을 형성하여, 액정 패널의 노이즈를 차단함과 동시에, 슬림화 및 집적화가 가능한 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 고유의 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 정의되도록 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.
그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 센싱력 등을 감안하여 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1은 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2)과, 그 사이에 충진된 액정층(3)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 배면 각각에 부착된 제 1, 제 2 편광판(4a, 4b)을 포함하여 이루어진 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10) 상에 놓여지며, 그 내부에 정전 용량 (capacitive) 방식으로 구동되는 터치 패널(20)과, 상기 터치 패널 (20)의 상부를 보호하는 커버 글래스(30)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 액정 패널(10)의 제 1 기판(1) 상에는, 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)이 형성되는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다.
또한, 상기 제 2 기판(2) 상에는, 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극(미도시, Vcom(인가전압))이 형성된다.
여기서, 상기 터치 패널(20)은 그 방식에 따라 내부 구조를 달리하는데, 그 한 예로, 터치 지점에서의 정전 용량 변화로 터치를 감지하는 방식을 정전 용량 방식이라 하며, 이러한 방식의 구조는 기판 상에, 서로 교차하는 제 1, 제 2 전극이 형성되고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연막을 개재하여, 터치시 이들 전극 사이에 형성된 캐패시턴스 값의 변화에 의해 센싱이 이루어진다.
또한, 상기 터치 패널(20)을 보호하기 위해, 상기 터치 패널 상부에 커버 글래스(30)가 더 형성된다.
그런데, 이와 같이, 터치 패널(20)을 액정 패널(10) 상에 바로 부착하여 형성시, 하부의 액정 패널(10)의 구동에 의한 노이즈가 터치 패널(20)에 유입되어, 터치 센싱력을 떨어뜨리거나, 터치 감지가 불가능할 수 있기 때문에, 이를 방지하고자 하는 노력이 제기되었다.
도 2는 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치에서, 차폐 방법을 나타낸 단면도이다.
도 2와 같이, 즉, 터치 패널(20)은 상기 액정 패널(10)의 구동에 의한 영향을 방지하기 위해, 쉴딩층(72)을 그 배면측에 형성한다.
즉, 터치 패널을 이루는 터치 패널 글래스 기판(70) 상에는, 터치 센싱을 위한 복수개의 센싱 전극을 포함하는 구성을 갖고, 상기 터치 패널 글래스 기판(70)의 하면(배면)에 전면으로 투명 전극(72)을 형성한다. 이어, 상기 터치 패널 글래스 기판(70) 하부측에 형성된 전극의 보호 및 노이즈 유입 방지를 위해 절연막(73)을 더 형성하고, 일부분의 절연막(73)을 제거하여 상기 투명 전극(72)의 소정 부위가 노출되도록 접속홀(74)을 형성한다. 여기서, 상기 접속홀(74)은 그라운드 전압을 인가하기 위해 이용되며, 터치 패널의 구동 IC(미도시)와 연결된다.
그런데, 이 경우에는 상기 터치 패널과 액정 패널 사이에 차폐는 가능하지만, 별도의 절연막의 형성이 요구된다. 또한, 상기 터치 글래스 기판 상의 배면측의 절연막 역시 신호 인가를 위해 절연막의 패터닝이 필요하며, 이로 인한 공정의 부가 및 재료 요구가 있으며, 투과율 저하의 문제가 있다.
그리고, 터치 패널 글래스 기판의 양면에 전극을 형성하는 경우, 터치 패널 글래스 기판을 뒤집어 공정을 진행할 필요가 있는데, 이에 따라, 공정 시간이 늘어나고, 스크래치 또는 이물 발생과 같은 공정 불량이 증가하는 문제점이 있다.
설명하지 않은 부호 40, 50, 51, 62는 각각 도 1에서 설명한 제 1 기판, 제 2 기판, 제 1 편광판 및 제 2 편광판에 대응되며, 45는 상기 제 1, 제 2 기판(40, 50)의 가장자리에 위치하여 액정층(47)의 영역을 정의하며 합착하기 위해 형성되는 실 패턴이다.
또한, 80은 앞서 설명한 커버 글래스에 해당하며, 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
상기와 같은 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
터치 패널 부착형 액정 표시 장치에 있어서, 액정 표시 장치의 구동에 의한 노이즈로부터 터치 패널이 영향을 받지 않기 위해서는, 충분한 두께의 쉴딩 투명 전극이 요구되었다. 그러나, 이 경우, 별도의 쉴딩 투명 전극의 필요와, 이를 형성하기 위한 공정이 더 필요하다.
또한, 이 경우에는 상기 터치 패널과 액정 패널 사이에 차폐는 가능하지만, 별도의 절연막의 형성이 요구된다. 또한, 상기 터치 글래스 기판 상의 배면측의 절연막 역시 신호 인가를 위해 절연막의 패터닝이 필요하며, 이로 인한 공정의 증가 및 재료 요구가 있으며, 투과율 저하의 문제가 있다.
그리고, 터치 패널 글래스 기판의 양면에 전극을 형성하는 경우, 터치 패널 글래스 기판을 뒤집어 공정을 진행할 필요가 있는데, 이에 따라, 공정 시간이 늘어나고, 스크래치 또는 이물 발생과 같은 공정 불량이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정 패널의 컬러 필터 기판 배면측에 차폐 전극을 형성하여, 액정 패널의 노이즈를 차단함과 동시에, 슬림화 및 집적화가 가능한 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 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;과, 상기 액정 패널의 제 2 기판 배면 상에, 전면 형성된 차폐 전극;과, 상기 차폐 전극 상에 형성된 제 1 편광판;과, 상기 제 1 편광판 상에 형성되며, 서로 교차하는 제 1 전극, 제 2 전극을 포함하는 제 3 기판;과, 상기 제 3 기판의 일측에 형성되며, 상기 제 1, 제 2 전극의 구동 및 센싱을 제어하는 터치 구동 IC를 포함하는 터치 FPC; 및 상기 액정 패널의 일측에 형성되어, 상기 액정 패널의 구동을 제어하는 메인 패널 제어 신호 및 상기 터치 구동 IC를 제어하는 터치 제어 신호를 생성하고, 일정 레벨의 전압 신호를 생성하는 구동 회로 기판을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.
상기 구동 회로 기판은 상기 제 1 기판의 일측에서, 메인 패널 FPC를 통해 상기 제 1 기판과 연결된다.
그리고, 상기 구동 회로 기판에서 생성된 터치 제어 신호는, 상기 터치 FPC를 통해 상기 터치 구동 IC에 인가된다.
또한, 상기 구동 회로 기판에서 생성된 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 차폐 전극에 인가되며, 상기 차폐 전극에 인가하는 일정 레벨의 전압 신호는, 상 전압 또는 접지 전압인 것이 바람직하다.
상기 차폐 전극은 상기 제 1 기판 상에 형성된 접지 패드 전극과 전기적 연결을 갖는다.
여기서, 상기 접지 패드 전극과 상기 차폐 전극은 도전성 테이프를 통해 전기적 연결을 갖거나, Ag 도트를 통해 전기적 연결을 갖는다.
또한, 상기 접지 패드 전극은 상기 구동 회로 기판 및 상기 메인 패널 FPC를 통해 상기 일정 레벨의 전압 신호를 인가받는다.
상기 터치 제어 신호 및 상기 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 구동 회로 기판에서 동시에 생성하여, 각각 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 차폐 전극으로 인가한다.
이 때, 상기 차폐 전극과 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 투명 전극이다. 여기서, 상기 차폐 전극의 면저항은 100Ω/□ 이하이다.
그리고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은, 상기 제 1 편광판과 대향되지 않은 면의 상기 제 3 기판 상에 형성되거나, 상기 제 1 편광판과 대향되는 면의 상기 제 3 기판에 형성될 수 있다.
상기 제 3 기판은 유리 기판 또는 절연 투명 필름일 수 있다.
또한, 상기 제 3 기판과 상기 제 1 편광판 사이에 접착층이 더 개재되거나, 상기 제 3 기판과 상기 제 1 편광판 사이에, 상기 제 1 편광판의 가장자리에 대응되어 점착제가 폐고리 형상으로 더 형성될 수도 있다.
상기 제 1 기판 하측에 제 2 편광판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판의 내측에 박막 트랜지스터 어레이를 포함하며, 상기 제 2 기판의 내측에 컬러 필터 어레이를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 기판 상부에 제 1, 제 2 전극 보호를 위해 커버 글래스를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 액정 패널의 컬러 필터 어레이 기판측의 배면에, 접지 또는 상전압 신호가 인가되는 차폐 전극을 형성하고, 그 상부에 편광판을 덮고, 서로 교차하여 형성된 제 1, 제 2 센싱 전극을 갖는 터치 기판을 준비하여 상기 편광판에 대향시킨다. 이에 따라, 상기 차폐 전극을 통해 액정 패널의 구동이 터치 패널의 구동에 영향을 일으키는 것을 방지하고, 이에 따라 액정 패널의 구동에 따른 노이즈가 터치 패널로 유입되지 않도록 할 수 있다.
둘째, 액정 패널과 터치 패널간의 차폐를 위한 차폐 전극이, 컬러 필터 어레이 기판측에 형성하고, 특히, 액정 패널의 배면의 정전기 방지로 이용되는 배면 ITO의 재료를 변경하여 상기 차폐 전극으로 이용함으로써, 별도의 쉴딩층을 터치 글래스 기판측에 형성하는 방식에 비해, 일층 이상의 ITO의 생략을 꾀할 수 있다. 이 경우, 재료비 절감, 공정 절감 및 수율 향상의 이점을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 컬러 필터 어레이 기판측에 형성하는 차폐 전극은 충분히 낮은 면저항을 가져, 공정 중의 정전기 방지와 함께, 액정 패널의 구동에 따른 노이즈의 터치 패널 유입 방지의 기능을 겸할 수 있게 된다.
셋째, 터치 글래스 기판 상의 서로 교차하는 제 1, 제 2 전극을 액정 패널과 대향하도록 형성할 경우, 별도로 구비된 커버 글래스를 생략하고, 상기 터치 패널 글래스 기판을 커버 글래스의 기능을 하도록 이용할 수 있다.
넷째, 터치 글래스 기판의 일면에만, 센싱을 수행하는 제 1, 제 2 전극을 형성하여, 터치 글래스 기판을 뒤집는 공정이 필요치 않아, 배면측에 이물이 묻거나 스크래치가 발생하는 불량을 방지할 수 있고, 이에 따라 수율 향상이 기대된다.
도 1은 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 2는 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치에서, 차폐 방법을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 센싱부의 구성을 나타낸 평면도 및 단면도
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 센싱부의 다른 구성을 나타낸 평면도 및 단면도
도 8은 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 액정 패널의 일 예를 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 서로 대향된 박막 트랜지스터 어레이 기판(100) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)과, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과, 컬러 필터 어레이 기판(200) 사이에 형성된 액정층(150)을 포함하여 이루어진 메인 패널과, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 배면 상에, 전면 형성된 차폐 전극(210)과, 상기 차폐 전극(210)을 포함한 컬러 필터 어레이 기판 배면 상에 형성된 제 1 편광판(310)과, 상기 제 1 편광판(310) 상에 형성되며, 서로 교차하는 제 1 전극, 제 2 전극을 포함하는 센싱부(220)를 상부에 갖는 제 3 기판(400)과, 상기 제 3 기판(400)의 일측에 형성되며, 상기 제 1, 제 2 전극의 구동 및 센싱을 제어하는 터치 구동 IC(520)를 포함하는 터치 FPC(510) 및 상기 메인 패널의 일측에 대응하여 형성되는 메인 패널 FPC(180)과, 상기 메인 패널 FPC(180)과 연결되어, 상기 메인 패널의 구동을 제어하는 메인 패널 제어 신호 및 상기 터치 구동 IC를 제어하는 터치 제어 신호를 생성하고, 일정 레벨의 전압 신호를 생성하는 구동 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board, 350)을 포함하여 이루어진다.
상기 구동 회로 기판(350)은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)의 일측에서, 메인 패널 FPC(180)를 통해, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)의 구동 패드 전극(130)과 접속되어 연결된다. 여기서, 상기 메인 패널 FPC(180)와 상기 구동 회로 기판(350)은 커넥터 또는 연결 배선을 통해 연결된다.
그리고, 상기 구동 회로 기판(350)에서 생성된 터치 제어 신호는, 상기 터치 FPC(510)를 통해 상기 터치 구동 IC(520)에 인가된다.
여기서, 상기 터치 FPC(510)은 제 3 기판(400) 상의 터치 패드 전극(225 또는 226)에 접속된다. 여기서, 상기 터치 패드 전극(225 또는 226)은 센싱부(220)와 함께 형성된다.
또한, 상기 구동 회로 기판(350)에서 생성된 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 차폐 전극에 인가되며, 상기 차폐 전극에 인가하는 일정 레벨의 전압 신호는, 상 전압(Vd) 또는 접지 전압의 형태로 인가되는 것이 바람직하다.
상기 차폐 전극(210)은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100) 상에 형성된 접지 패드 전극(120)과 전기적 연결을 갖는다. 여기서, 상기 접지 패드 전극(120)과 상기 차폐 전극(210)은 도전성 테이프(250)를 통해 전기적 연결을 갖는다.
또한, 상기 접지 패드 전극(120)은 상기 구동 회로 기판(350) 및 상기 메인 패널 FPC(180)를 통해 상기 일정 레벨의 전압 신호를 인가받는다.
여기서, 상기 터치 제어 신호 및 상기 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 구동 회로 기판(350)의 제어부에서 함께 생성하여, 각각 상기 센싱부(220)의 제 1 전극 및 제 2 전극(도 6a 내지 도 7b의 구성 참조)과, 상기 차폐 전극(210)으로 인가한다.
이 때, 상기 차폐 전극(210)과 상기 센싱부(220)의 제 1 전극 및 제 2 전극은 모두 투명 전극으로 이루어진다. 예를 들어, 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 물질로, 형성한다. 이는, 하부에 위치한 메인 패널의 영상이 투과하는데 저해되지 않기 위함이다.
그리고, 상기 차폐 전극(210)의 면저항은 100Ω/□ 이하이며, 일정 레벨의 전압 신호가 인가되어, 충분히 메인 패널측의 노이즈를 차폐하고, 공정 중에 발생되는 정전기를 해소한다.
한편, 상기 제 3 기판(400)은 액정 패널을 이루는 기판들과 마찬가지로, 유리 기판으로 형성할 수도 있고, 경우에 따라, PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은, 절연 투명 필름으로 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 제 3 기판(400) 상에 센싱부(220)를 구성할 경우, 상기 센싱부(220)의 보호를 위해 커버 글래스(500)을 더 포함할 수 있다.
한편, 액정층(150)은 그 둘레, 즉, 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)의 가장자리에 대응되어, 기판들(100, 200) 사이에 공간에 씰 패턴(170)이 형성되어 봉지 및 합착된다. 이러한 액정층(150)의 형성은 액정 주입의 방법으로도, 적하의 방법으로 형성할 수 있을 것이다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과. 컬러 필터 어레이 기판(200) 및 액정층(150)을 포함하는 메인 패널과, 제 1 편광판(310)과, 그 사이에 형성되는 차폐 전극(210) 및 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)의 하부에 부착된 제 2 편광판(320)을 포함하여, 편광판 일체형 액정 패널(1000)이라 한다.
도시되지 않았지만, 경우에 따라, 상기 제 3 기판(400)과 상기 제 1 편광판(310) 사이에 접착층이 더 개재될 수 있으며, 접착층 대신 상기 제 1 편광판(310)의 가장자리에 대응되어 점착제가 폐고리(closed loop) 형상으로 더 형성되어, 제 3 기판(400)과 제 1 편광판(310)간의 접착을 꾀할 수 있다. 이 때, 후자의 점착제 내부 공간에는 에어갭(air gap)이 만들어질 수 있다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)의 내측에는 박막 트랜지스터 어레이를 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 내측에 컬러 필터 어레이를 더 포함한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 상기 차폐 전극(210)과 접지 패드 전극(120)간의 전기적 연결을, Ag 도트로 한 것으로, 나머지 구성 요소는 상술한 제 1 실시예와 동일하며, 동일한 구성 요소 및 기능에 대해서는 설명을 생략한다.
이 경우, 상기 Ag 도트는 도전성 성질의 재료로, 상기 차폐 전극(210)을 전면 형성한 후, 상기 차폐 전극(210) 및 컬러 필터 어레이 기판(200)의 측부를 거쳐 상기 접지 패드 전극(120)까지 Ag 물질을 본딩하여 형성한 것이다.
상기 Ag 도트의 본딩 후에 상기 차폐 전극(210) 상부에 제 1 편광판(310)을 형성한다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는, 제 2 실시예와 비교하여, 커버 글래스(500)를 생략하고, 상기 센싱부(220)의 구성을 제 1 편광판(320)에 대향시켜 형성할 수 있다. 이 경우, 커버 글래스(500) 생략이 가능하여, 일 기판을 생략할 수 있어, 장치의 슬림화 및 집적에 더 유리할 것이다.
그리고, 터치 FPC(510) 및 패드 전극(225 또는 226)의 구성을 상기 제 3 기판(300)의 하면측에 형성한 점을 제외하고는 상술한 제 2 실시예와 동일한 구성을 갖는다.
이하에서는, 구체적으로 상기 센싱부(220)의 구성을 살펴본다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 센싱부의 구성을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b와 같이, 센싱부의 각 제 1, 제 2 전극을 서로 교차하는 바(bar) 형상으로 형성할 수 있다.
이 경우, 서로 교차하며 복수개의 제 1 전극(221)과 제 2 전극(222)이 배치되어 형성됨을 알 수 있으며, 영역별 균일한 센싱 감도를 위해 각각 제 1 전극들(221)과, 제 2 전극들(222)은 서로 동일 간격 이격하여 형성된다. 여기서, 상기 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222) 사이의 층간에는 절연막(227)이 더 형성되어 있다.
그리고, 각각의 제 1 전극들(221)에 대응되어 전압 인가 패드(225)와, 제 2 전극들(222)에 대응되어 전압 검출 패드(226)가 상기 제 3 기판(400)의 가장자리에 형성되며, 상기 제 1 전극들(221)과 제 2 전극들(222)은 각각 제 1 라우팅 배선(223) 및 제 2 라우팅 배선(224)에 의해 각각의 전압 인가 패드 또는 전압 검출 패드(225, 226)에 서로 연결된다.
여기서, 상기 제 1 라우팅 배선(223) 및 제 2 라우팅 배선(224) 및 각각의 전압 인가 및 검출 패드들(225, 226)은, 상기 제 1 전극(221) 제 2 전극(222)과 함께, 기판(400)의 외곽 영역(액티브 영역을 제외한 영역)에 형성되는 것으로, 이러한 각각의 전압 인가 및 전압 검출패드들(225, 226)은, 전기적 신호를 터치 구동 IC(도 3~5의 520 참조)을 통해 전달하는 인가하는 터치 FPC(도 3~5의 510 참조)와 연결된다. 또한, 상기 제 1 라우팅 배선(223) 및 제 2 라우팅 배선(224)은 로드(load)가 커지고, RC 딜레이가 커지는 문제점을 방지하기 위해 투명 전극이 아닌 금속 배선으로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 전극(221)은 구동 전압이 인가되고, 제 2 전극(222)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(221, 222)들에 전압을 차례로 인가하고, 터치 여부에 따른 변화를 각각의 제 1, 제 2 전극(221, 222)별로 검출하여 검출하는 방식도 가능하다. 이를 셀프 정전 용량 방식(self capacitive type)이라 한다.
이 때, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 모두 앞서 상술한 바와 같이, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO, ATO 등의 성분의 투명 전극으로 이루어지는 것이다.
그리고, 상기 절연막(127)의 두께는 무기 절연막일 경우는 4000Å이하의 두께로 설정하고, 유기 절연막일 경우는 1~3㎛의 두께의 범위에서 설정한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 센싱부의 다른 구성을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
다른 구성의 센싱부는, 제 1 전극(242) 및 제 2 전극(243)이 모두 다이아몬드 형태의 패턴으로 동일층의 절연막(244) 상에 형성되는 구조이다.
이와 같이, 동일층에 제 1, 제 2 전극(242, 243)을 형성하는 구조는, 상술한 바 형상의 구조에 비해 제 1, 제2 전극을 동일층에 형성하여, 마스크 수를 저감할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 제 1 전극(242)과 제 2 전극(243)은, 서로 교차하는 패턴으로 각각 교차부에서 제 1 전극(242)은 금속 성분의 브리지 전극(241)을 통해 서로 이격된 제 1 전극(242)들을 연결시키고, 상기 제 2 전극(243)은 투명 전극 성분으로 일체형으로 그 교차부에서 얇은 선폭으로 하여 형성한다. 이 경우, 상기 제 2 전극(243)은 교차부에 나머지 면적에서 연결되어 일체형으로 형성된다.
여기서, 상기 제 1 전극(242), 제 2 전극(243) 및 연결부는 모두 투명 전극 성분이다.
그리고, 상기 브리지 전극(241)은 서로 다른 층의 제 1 전극(242) 사이에 형성된 절연막(244)에 콘택홀(244a)을 통해 전기적인 연결을 갖는다.
한편, 상기 제 1 전극(242) 및 제 2 전극(243)들에 신호를 인가하기 위해 각각의 가장자리에서는 상술한 도 6a의 구조와 같은 라우팅 배선 및 패드 전극들의 구성 및 이들과 터치 FPC와의 연결을 갖는다.
상술한 설명에서, 상기 제 1 전극(242) 및 제 2 전극(243)이 바 형상 또는 다이아몬드 형상인 점을 나타내었으나, 서로 교차하는 형상으로 사각형, 평행사변형, 팔각형, 육각형을 포함한 여러 형태의 다각형이나 원형으로 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 액정 패널의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 8과 같이, 예를 들어, 상기 액정 패널이 IPS(In-Plane Switching) 모드를 가질 때, 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)은, 제 1 기판(101)과, 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 영역에 서로 교번하여 형성된 화소 전극(107) 및 공통 전극(108)을 포함한다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인으로부터 돌출되는 게이트 전극(102)과, 상기 게이트 전극(102)은 덮도록 게이트 절연막(103)을 개재하여 형성된 반도체층(104과, 상기 반도체층(104)의 양측에 형성된 소오스 전극(105a) 및 드레인 전극(105b)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 소오스 전극(105a)은 상기 데이터 라인에 일체형으로 형성된 것이다.
그리고, 상기 화소 전극(107) 및 공통 전극(108)의 층과 상기 소오스/드레인 전극(105a/105b)의 층과의 사이에는 보호막(106)이 더 형성되며, 상기 화소 전극(107)은 상기 드레인 전극(105b)과 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200)은, 제 2 기판(201)과, 화소 영역 이외에 영역에 형성된 블랙 매트릭스층(202)과, 적어도 화소 영역들에 대응되는 컬러 필터층(203)을 포함하여 이루어진다.
이 경우, 상기 제 2 기판(201)의 외측면에는 차례로 차폐 전극(210)과, 제 1 편광판(310)이 형성되고, 상기 제 1 기판(101)의 외측면에는 제 2 편광판(320)이 형성된다.
이러한 IPS 모드의 액정 패널의 경우, 정전기 방지를 위해 제 2 기판(201)의 외측면 전면에 배면 ITO를 형성하는 방법을 일반적으로 이용하여 왔으나, 이는 매우 얇은 두께로, 면저항 값이 300Ω/□ 이상으로 큰 값을 가져, 터치 패널을 액정 패널 상에 형성할 때, 바로 형성할 경우, 액정 패널로부터 발생되는 노이즈가 터치 패널에 영향을 미치는 현상이 다발하였다.
이를 방지하기 위해 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치에 있어서는, 단순히 정전기 방지에 필요한 두께나 면저항 조건이 아닌, 충분히 작은 면저항 100Ω/□ 이하의 차폐 전극을 상기 제 2 기판(201)의 외측면 상에 형성한 것이다.
또한, 상술한 차페 전극(210)을 구비한 것은, 반드시 IPS모드에 한정된 특징이 아니라, 다른 구동 모드, 예를 들어, TN (Twisted Nematic)모드, VA 모드나 FFS 모드 등 여러가지 구동 모드를 포함할 수 있다. 어느 경우이나, 본 발명의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치에서는, 제 2 기판(201)의 외측면에 형성된 차폐 전극(210)에 일정 레벨의 상전압 또는 접지 전압이 인가되기 때문에, 하부 액정 패널로부터의 노이즈가 차폐 전극(210) 상부측의 터치 구동에 유입됨을 방지할 수 있다.
예를 들어, 만일 액정 패널이 TN 모드에 해당될 경우에는, 앞서 설명한 IPS 모드와 비교하여, 상기 컬러 필터 어레이 기판(200) 측에 공통 전극(204)을 더 구비하고, 화소 영역에 전체적으로 화소 전극(107)이 형성된 점을 차이점으로 갖고, 나머지 구성 요소는 동일하다.
한편, 상술한 설명에서 메인 패널은 액정 패널로 하여 설명하였지만, 반드시 이에 한정되지는 않고, 동일한 평판 표시 기능을 갖는 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 표시 패널, 전기 영동 패널 및 플렉서블 표시 패널 등에도 동일한 원리로 적용 가능할 것이다.
그리고, 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.
100: 박막 트랜지스터 어레이 기판 120: 접지 패드 전극
130: 구동 패드 전극 150: 액정층
170: 씰 패턴 180: 메인 패널 FPC
200: 컬러 필터 어레이 기판 210: 차폐 전극
220: 센싱부 221: 제 1 전극
222: 제 2 전극 223, 224: 라우팅 배선
225, 226: 패드 전극 227: 절연막
241: 브리지 전극 242: 제 1 전극
243: 제 2 전극 244: 절연막
250: 도전 테이프 310: 제 1 편광판
320: 제 2 편광판 350: PCB
510: 터치 FPC 520: 터치 구동 IC
550: Ag 도트 1000: 편광판 일체형 액정 패널

Claims (20)

  1. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;
    상기 액정 패널의 제 2 기판 배면 상에, 전면 형성된 차폐 전극;
    상기 차폐 전극 상에 형성된 제 1 편광판;
    상기 제 1 편광판 상에 형성되며, 서로 교차하는 제 1 전극, 제 2 전극을 포함하는 제 3 기판;
    상기 제 3 기판의 일측에 형성되며, 상기 제 1, 제 2 전극의 구동 및 센싱을 제어하는 터치 구동 IC를 포함하는 터치 FPC; 및
    상기 액정 패널의 일측에 형성되어, 상기 액정 패널의 구동을 제어하는 메인 패널 제어 신호 및 상기 터치 구동 IC를 제어하는 터치 제어 신호를 생성하고, 일정 레벨의 전압 신호를 생성하는 구동 회로 기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 회로 기판은 상기 제 1 기판의 일측에서, 메인 패널 FPC를 통해 상기 제 1 기판과 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동 회로 기판에서 생성된 터치 제어 신호는, 상기 터치 FPC를 통해 상기 터치 구동 IC에 인가되는 것을 특징으로 하는 일체형 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 회로 기판에서 생성된 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 차폐 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 일체형 액정 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 차폐 전극에 인가하는 일정 레벨의 전압 신호는, 상 전압 또는 접지 전압인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차폐 전극은 상기 제 1 기판 상에 형성된 접지 패드 전극과 전기적 연결을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 접지 패드 전극과 상기 차폐 전극은 도전성 테이프를 통해 전기적 연결을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 접지 패드 전극과 상기 차폐 전극은 Ag 도트를 통해 전기적 연결을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 접지 패드 전극은 상기 구동 회로 기판 및 상기 메인 패널 FPC를 통해 상기 일정 레벨의 전압 신호를 인가받는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 터치 제어 신호 및 상기 일정 레벨의 전압 신호는, 상기 구동 회로 기판에서 동시에 생성하여, 각각 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 차폐 전극으로 인가하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐 전극과 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 차폐 전극의 면저항은 100Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은, 상기 제 1 편광판과 대향되지 않은 면의 상기 제 3 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은, 상기 제 1 편광판과 대향되는 면의 상기 제 3 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 기판은 유리 기판 또는 절연 투명 필름인 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 3 기판과 상기 제 1 편광판 사이에 접착층이 더 개재되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제 3 기판과 상기 제 1 편광판 사이에, 상기 제 1 편광판의 가장자리에 대응되어 점착제가 폐고리 형상으로 더 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 하측에 제 2 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 내측에 박막 트랜지스터 어레이를 포함하며, 상기 제 2 기판의 내측에 컬러 필터 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 기판 상부에 커버 글래스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 액정 표시 장치.
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