KR20130130654A

KR20130130654A - 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조

Info

Publication number: KR20130130654A
Application number: KR1020130057531A
Authority: KR
Inventors: 시양-유 리
Original assignee: 수퍼씨-터치 코퍼레이션
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-12-02
Also published as: KR101496365B1; TWM445719U; CN103424912A; US20130314371A1

Abstract

본 발명은 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널에 관한 것으로, 본 발명의 디스플레이는 제1 기판, 제2 기판, 액정층, 블랙 매트릭스층 및 감지용 전극층을 포함한다. 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 평행하고 상기 액정층은 상기 제1기판과 상기 제2 기판사이에 배치된다. 상기 블랙 매트릭스층은 다수의 불투명 라인으로 구성된다. 상기 감지용 전극층은 액정층을 마주하는 블랙 매트릭스 층의 한 표면에 위치한다. 상기 감지용 전극층은 다수의 감지용 전도성 라인으로 구성된다. 상기 다수의 감지용 전도성 라인은 상기 블랙 매트릭스의 상기 다수인 불투명 라인의 위치에 대응하도록 배치된다.

Description

감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조 {In-Cell Touch Display Panel Structure With metal layer for sensing}

본 발명은 터치 디스플레이 패널의 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널의 구조에 관한 것이다.

전통적인 터치 디스플레이 패널은 터치 패널 및 상기 터치 패널과 겹쳐진 디스플레이 유닛(unit)을 포함한다. 이러한 터치 패널은 작동 인터페이스(operation interface)로 설계된다. 상기 터치 패널은 디스플레이 유닛에 의해 발생된 이미지가 터치 패널에 의해 가려지지 않고 사용자에게 직접 보일 수 있도록 투명하다. 상기와 같이 잘 알려진 터치 패널 기술은 터치 디스플레이 패널의 무게와 두께를 증가시킬 수 있고 빛의 침투율(light penetration ratio)을 감소시킬 수 있으며 터치 디스플레이 패널의 반사율과 흐림도(haze)를 증가시킬 수 있다.

온셀(on-cell) 및 인셀(in-cell) 터치 기술은 위에서 설명한 기존 터치 기술의 단점들을 극복하기 위해 고안되었다. 상기 온셀 기술은 컬러 필터 기판의 뒷면에 센서를 배치하여 완전한 컬러 필터 기판을 형성하는 것이다. 상기 온셀 기술 중 하나는 터치 센서를 박막 위에 배치하고 상기 박막을 2개의 기판 중 상부 기판에 붙이는 것이다.

인셀 기술은 그 센서를 LCD 셀 구조 내에 배치하는 것이다. 현재 레지스티브(resistive), 캐피시티브(capacitive), 옵티컬(optical)의 3개의 주된 인셀 기술들이 있는데, 상기 레지스티브 터치 기술은 터치 디스플레이 패널 상의 터치 위치(touch position)를 결정하기 위해 2 개의 전도성(conductive) 기판과 상기 2개 기판 사이에 존재하는 공통층(common layer)의 전압변화를 이용한다.

상기 인셀 기술은 디스플레이 유닛이 터치 패널로 기능할 수 있도록 터치 센서를 디스플레이 유닛 내에 통합하는 것이다. 따라서 터치 디스플레이 패널은 조립 공정을 단순화하기 위하여 추가적인 터치 패널과 접합될 필요가 없다. 그러한 기술은 일반적으로 TFT LCD 제조업체들에 의해 개발된다.

더 오래된 터치 제어 기술로서 아웃셀(out-cell)이 있는데, 이는 전형적으로 레지스티부 및 캐패시티브 터치 패널에 적용되는 것이다. 상기 아웃셀 기술은 터치 모듈(module)을 디스플레이 모듈에 추가하는 것이다. 상기 터치 모듈과 디스플레이 모듈은 두 개의 서로 다른 업체들에 의해 제조될 수 있다.

그러나 인셀, 온셀, 및 아웃셀의 상기 모든 터치 기술에 있어서, 상기 기술들은 모두 감지층(sensing layer)이 상부 또는 하부 유리기판에 배치될 필요가 있는 것으로, 이는 제조 비용을 증가시킬 뿐 아니라 제조 공정을 복잡하게 만들며 또한, 애스펙트 레이쇼(aspect ratio)를 낮추기 때문에 백라이트의 세기를 증가시켜 큰 전력소모로 이어지므로 결과적으로 이동 통신 장비의 소형화에 불리하다. 따라서 상기 터치 디스플레이 패널 구조의 개선이 필요하다.

제1도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 감지용 금속층을 가진 인셀 터치 디스플레이 패널 구조를 도시한다.
제2도는 종래 기술에 따른 블랙 매트릭스를 도시한다.
제3도 본 발명에 따른 감지용 전극층을 개략적으로 도시한다.
제4도는 본 발명에 따른 블랙 매트릭스 및 감지용 전극층을 개략적으로 도시한다.

발명의 요약

본 발명의 목표는 금속 감지층을 가진 인셀 터치 디스플레이 패널 구조를 제공하는 것으로, 본 발명을 통해 TFT 터치 LCD 패널의 무게와 두께를 크게 감소시키고 또한 재료 및 제조비용을 상당히 절감시키는 것이 가능하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 감지용 금속층이 구비된 인셀 터치 디스플레이 패널이 제공되는데, 상기 감지용 금속층이 구비된 인셀 터치 디스플레이 패널은:

제1 기판; 상기 제1 기판에 평행한 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층; 상기 제1 기판이 액정층(liquid crystal layer)을 마주 보는 한 면에 배치되는 것으로, 다수의 불투명 라인들로 구성된 블랙 매트릭스(black matrix) 층; 및 상기 블랙 매트릭스 층이 상기 액정층을 마주보는 한 면에 배치되는 것으로, 다수의 감지용 전도성 라인들로 구성된 감지용 전극층(sensing electrode layer)을 포함하는 것으로, 상기 다수의 감지용 전도성 라인은 상기 블랙 매트릭스의 다수인 불투명 라인들의 위치에 대응되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 장점 및, 새로운 특징들은 관련 도면과 함께 기술된 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

발명의 구체적인 내용

도 1은 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 감지용 금속층(100)을 가진 인셀터치 디스플레이 패널 구조를 보여 준다. 상기 감지용 금속층(100)을 가진 인셀 터치 디스플레이 패널 구조는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 액정층(130), 블랙 매트릭스 층(140), 감지용 전극층(150), 컬러 필터층(160), 오버코팅층(170), 공통 전극층(Vcom)(180), 제1 편광판층(190), 제2 편광판층(200) 및 박막 트랜지스터층(thin film transistor layer, TFT layer)(210)을 포함한다.

상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(120)은 유리 기판인 것이 바람직하며, 상기 기판들은 서로 평행하게 형성된다. 상기 액정층(130)은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판(110, 120) 사이에 배치된다.

상기 블랙 매트릭스층(140)은 상기 기판(110)과 상기 액정층(130) 사이에 위치하고 또한, 상기 액정층(130)을 마주보는 상기 제1 기판(110)의 한 면에 배치된다. 상기 블랙 매트릭스층(140)은 다수의 불투명라인들로 구성된다.

도 2는 종래의 블랙 매트릭스층(140)을 도시한다. 도 2와 같은 종래 기술의 블랙 매트릭스층은 흑색의 불투명한 절연 물질 라인들(250)로 구성된다. 상기 흑색의 절연물질 라인(250)은 체커보드 패턴(checkerboard pattern)으로 배치되고 상기 컬러 필터(260)는 절연 물질의 흑색 라인 사이에 배치된다.

본 발명의 상기 감지용 금속층(150)은 블랙 매트릭스층(140) 및 컬러 필터층 사이에 위치하고, 터치 센싱 패턴 구조(touch sensing pattern structure)는 상기 감지용 전극층(150) 위에 형성된다. 그러므로 감지용 전극층(ITO)을 LCD 패널의 상부 유리 기판 또는 하부 유리 기판에 배치할 필요가 없고, 이에 따라 조립 공정을 단순화하여 제조 비용을 절감하고 패널의 수율을 더욱 개선한다.

도 3은 본 발명에 따른 감지용 전극층(150)을 개략적으로 도시한다. 상기 도 3에서, 상기 액정층(130)을 마주 보는 블랙매트릭스층(140)의 한 면에 배치된 감지용 전극층(150)은 다수의 감지용 전도성 라인들(310, 320)로 구성된다. 상기 다수의 감지용 전도성 라인들(310, 320)은 블랙 매트릭스층(140)의 다수인 불투명 라인(250)의 위치에 대응하도록 배치된다.

도 3에서와 같이, 감지용 전극층(150)의 다수인 감지용 전도성 라인(310, 320)은 제1방향(X 방향) 및 제 2방향(Y 방향)으로 배열되는데, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 수직이다. 상기 감지용 전극층(150)의 다수인 감지용 전도성 라인(310, 320)은 전도성 금속 물질 또는 합금 물질로 만들어지는데, 상기 전도성 금속 물질은 크롬, 바륨 및 알루미늄에서 선택할 수 있다.

다수의 감지용 전도성 라인(310, 320)은 감지용 전도성 라인 제1 그룹(310)과 감지용 전도성 라인 제2 그룹(320)으로 나뉜다. 상기 감지용 전도성 라인 제1 그룹(310)은 N 4변형 구역(N quadrilateral regions, ( 311, 312, 313, .., 31N (311-31N)))으로 형성되는데, 상기 N 은 양의 정수(positive integer)이다. 어떤 2개의 4변형 구역 내에서 상기 감지용 전도성 라인들은 전기적으로 연결되어 있지 않은 반면, 상기 4변형 구역 중 어느 1개 내의 상기 감지용 전도성 라인들은 전기적으로 서로 연결되어 있기 때문에, 감지용 전극층(150) 위에 단일층의 터치 패턴을 형성할 수 있다.

상기 4변형 구역(311-31N) 각각은 직사각형, 정사각형, 또는 마름모 형태로 형성된다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 4변형 구역(311-31N) 각각은 직사각형 형태로 형성되고, 상기 다수의 감지용 전도성 라인(310)은 상기 블랙 매트릭스층(140)의 상기 다수인 불투명 라인(250) 위치에 대응하도록 배치된다.

상기 감지용 전도성 라인 제2 그룹(320)은 N 전도성 트레이스(conductive trace, 321, 322, 323, …, 32N (321-32N))로 형성된다. 어떤 2개의 전도성 트레이스 (321-32N)는 전기적으로 연결되지 않은 반면, 상기 N 전도성 트레이스(321-32N) 각각은 대응하는 4변형 구역(311-31N)에 전기적으로 연결된다.

도 4는 본 발명에 따른 블랙 매트릭스층(140) 및 감지용 전극층(150)의 개략도이다. 도면에서와 같이, 액정층(130)으로부터 제1 기판(110)을 바라볼 때, 상기 블랙 매트릭스층(140)은 감지용 전극층(150)과 오버래핑된다.

감지용 전도성 라인 제1 그룹(310)은 감지용 전도성 라인(320) 제2 그룹과 대응하여 연결된다. 즉, 상기 N 전도성 트레이스(311-31N) 각각은 상기 N 전도성 트레이스(321-32N)와 연결된다. 따라서, 상기 감지용 전도성 라인(310) 제1 그룹은 감지용 전극층(150) 위에 단일층의 터치 패턴을 형성할 수 있다. 상기 전도성 라인 제1 그룹(310) 또는 상기 전도성 라인 제2 그룹(320)의 라인 너비는 상기 다수인 불투명 라인(250)의 너비보다 작거나 같은 것이 바람직하다. 상기 제1 기판(110)으로부터 상기 액정층(130)을 바라볼 때, 상기 전도성 라인 제1 그룹(310) 및 상기 전도성 라인 제2 그룹(320)은 다수의 불투명 라인(250)에 의해 가려질 수 있으므로, 사용자는 오직 다수의 불투명 라인(250)을 볼 수 있고, 상기 전도성 라인 제1 그룹(310) 및 상기 전도성 라인 제2 그룹(320)은 볼 수 없다.

상기 컬러 필터층(160) 감지용 전극층(150)의 다수인 감지용 전도성 라인(310, 320)들 사이 및 다수인 감지용 전도성 라인(310, 320)의 표면에 배치된다.

상기 오버코팅층(over coating layer, 170)은 상기 컬러 필터층(160)의 표면 위에 배치된다.

상기 공통 전극층(common electrode layer, 180)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 사이에 배치된다. VA 및 TN 타입의 LCD의 경우, 상기 공통 전극층(180)은 상기 제1 기판(110)위에 배치된다. IPS 및 FFS 타입의 LCD의 경우, 상기 공통 전극층(180)은 상기 제2 기판(120) 위에 배치된다.

상기 제1 편광판층(190)은, 상기 액정층(130)을 마주하는 상기 제1 기판(110)의 다른표면 반대편에 위치한 상기 제1 기판(110)의 한 표면에 배치된다.

상기 제2 평광판층(200)은 상기 액정층(130)을 마주하는 상기 제2 기판(120)의 다른표면 반대편에 위치한 상기 제2 기판(120)의 한 표면에 배치된다.

상기 박막 트랜지스터층 (TFT, 210)은 액정층(130)을 마주하는 상기 제2 기판(120)의 표면에 배치된다. 상기 TFT층(210)은 TFT들(212)과 투명전극(transparent electrode, 211)으로 이루어진다.

상기 기술한 내용에서, 본 발명은 감지용 전극층(150) 위에 단일 층의 터치 패턴을 형성할 수 있다는 점을 알 수 있는데, 이는 본 발명이 LCD 패널의 하부 유리 기판(lower glass substrate) 또는 상부 유리기판 (upper glass substrate) 위에 감지용 전극층을 배열할 필요가 없다는 장점을 갖는 다는 것으로서, 상기 장점으로 인해 본 발명은 제조 비용을 절감하고 다수의 제조 단계를 줄 일 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 구체예와 함께 본 발명에 관하여 기술하였으나, 상기 구체예에 대한 다수의 변경 또는 수정이 본 발명의 범위에 속한다는 점은 자명하다.

Claims

제1 기판;
상기 제1 기판에 평행한 제2 기판;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층;
상기 액정층을 마주하는 상기 제1 기판의 한 표면에 배치된 것으로, 다수의 불투명 라인으로 구성된 하나의 블랙 매트릭스층; 및
상기 액정층을 마주하는 블랙 매트릭스층의 한 표면에 배치된 것으로, 다수의 감지용 전도성 라인으로 이루어진 하나의 감지용 전극층;
으로 구성된 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조로서,
상기 다수의 감지용 전도성 라인은 상기 블랙 매트릭스의 다수인 불투명 라인에 상응하는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제1항에 있어서, 상기 다수의 감지용 전도성 라인은 감지용 전도성 라인 제1 그룹과 감지용 전도성 라인 제2 그룹으로 나뉘는 것으로, 상기 감지용 전도성 라인 제1 그룹은 N(양의 정수) 4변형 구역으로 형성되고, 임의의 2개의 4변형 구역 내의 상기 감지용 전도성 라인들은 전기적으로 연결되지 않는 반면 임의의 1개의 4변형 구역 내의 상기 감지용 전도성 라인들은 전기적으로 서로 연결되어 감지용 전극층 위에 단일층의 터치 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제2항에 있어서, 상기 감지용 전도성 라인 제2 그룹은 N 전도성 트레이스로 형성되며, 상기 N 전도성 트레이스의 각각은 대응하는 4변형 구역에 전기적으로 연결되는 반면, 임의의 2개의 전도성 트레이스는 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제3항에 있어서, 상기 감지용 전극층의 상기 다수인 감지용 전도성 라인은 제1 방향 및 제2 방향에 정렬된 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제4항에 있어서, 상기 제1 방향은 제 2방향과 수직인 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제5항에 있어서, 상기 감지용 금속층을 구비한 디스플레이 패널 구조는 컬러 필터층을 더 포함하는 것으로, 상기 컬러필터층은 상기 감지용 전극층의 다수인 감지용 전도성 라인들 사이에 배치되고 또한, 상기 다수인 감지용 전도성 라인의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제6항에 있어서, 상기 컬러필터의 표면에 위치한 하나의 오버코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제7항에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된 하나의 공통 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제8항에 있어서, 상기 액정층을 마주하는 상기 제2 기판의 표면에 배치된 하나의 박막 트랜지스터(TFT)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제9항에 있어서, 상기 4변형 구역 각각은 직사각형, 정사각형, 또는 마름모 형태인 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제10항에 있어서, 상기 감지용 전극층의 다수인 감지용 전도성 라인은 전도성 금속물질 또는 합금물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.
제11항에 있어서, 상기 전도성 금속 물질은 크롬, 바륨, 및 알루미늄에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감지용 금속층을 구비한 인셀 터치 디스플레이 패널 구조.