KR20160002565A - 터치스크린 일체형 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20160002565A
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Abstract

정전기 방지가 가능한 터치스크린 일체형 표시장치 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 컬러필터 기판과 어레이 기판으로 구성되어 화상을 표시하는 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛; 표시장치의 최상층에 구비된 커버층; 상기 커버층 일면에 형성된 고저항 전도성 고분자 층; 상기 커버층의 사면을 따라 형성된 전도성 블랙 매트릭스; 상기 백라이트 유닛 외부면에 위치하며 상기 고저항 전도성 고분자 층 및 상기 전도성 블랙 매트릭스와 전기적으로 접속되어 부착된 전도성 테이프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써 터치센서 자체의 기능에는 영향을 주지 않으면서, 터치센서의 유리기판 표면과 물체의 접촉에 따라 발생하는 정전기를 상기 고저항 전도성 고분자 층 및 상기 전도성 블랙 매트릭스를 통해 제거한다. 따라서, 본 발명에 따른 제조 시 정전기에 의한 구동불량을 방지하고 터치 검출 성능 및 휘도 특성을 향상시킨다.

Description

터치스크린 일체형 표시장치 및 이의 제조방법{DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN AND Method for Manufacturing}
본 발명은 정전기에 의한 구동불량을 방지하고 터치 검출 성능 및 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치에 관한 것으로, 컬러필터 기판과 어레이 기판으로 구성되어 화상을 표시하는 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛; 표시장치의 최상층에 구비된 커버층; 상기 커버층 일면에 형성된 고저항 전도성 고분자 층; 상기 커버층의 사면을 따라 형성된 전도성 블랙 매트릭스; 상기 백라이트 유닛 외부면에 위치하며 상기 고저항 전도성 고분자 층 및 상기 전도성 블랙 매트릭스와 전기적으로 접속되어 부착된 전도성 테이프; 를 포함하는 터치스크린 일체형 표시장치 인 것을 특징으로 한다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
이러한 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
일반적인 액정 표시장치는 액정층을 사이에 두고 하부기판과 상부기판이 대향 되도록 합착된 표시 패널과, 상기 표시 패널에 구동 전압 및 신호를 인가하기 위한 구동 회로를 포함하여 구성된다. 액정 표시장치는 데이터 전압에 따라 복수의 화소(cell) 각각의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시하게 된다.
최근에 들어, 평판 표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드와 같은 입력 수단 또는 휴대용 전자 기기의 입력 장치로 적용되었던 키 패드 등의 입력 수단을 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다.
이러한, 터치 스크린은 네비게이션(navigation), 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등과 같은 모니터; 휴대전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기; 및 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품; 등에 적용되고 있으며, 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 확대되고 있다.
종래에는 액정 표시장치에 터치 스크린의 적용에 있어서, 별도로 마련된 터치 스크린(터치 패널)을 액정 패널 상부에 추가로 배치하였으나, 최근에는 슬림(Slim)화를 위해 액정 패널 내에 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 개발되고 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착된 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(101)을 포함하여 구성되며, 데이터 전압에 따라 각 화소의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다. 또한, 사용자의 터치에 따른 정전용량(Ctc)의 변화를 이용하여 터치 위치를 검출한다.
상기 컬러필터 기판(101)은 복수의 화소 각각에 대응되도록 화소 영역을 정의하는 블랙 매트릭스; 블랙 매트릭스에 의해 정의된 각 화소 영역에 형성된 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터; 및 컬러필터와 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되어 컬러필터 기판을 평탄화 시키는 오버코트층을 포함할 수 있다.
상기 어레이 기판(100)은 액정층을 구동시킴과 아울러 사용자 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 검출하기 위한 복수의 화소를 가지는 화소 어레이를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 화소 각각은 서로 교차하는 데이터 라인(미도시)과 게이트 라인(미도시)에 의해 정의되며, 각 화소에는 공통 전압이 인가되는 공통 전극(미도시) 및 데이터 전압을 화소에 공급하는 화소 전극(미도시)이 형성된다. 여기서, 상기 공통 전극 및 상기 화소 전극은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.
상기 복수의 화소 각각은 게이트 라인을 통해 인가되는 게이트 신호에 따라 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 스위칭 되고, 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압에 따라 전계가 형성되어 액정층이 구동된다.
상기 복수의 화소 각각은 화상을 표시하지 않는 비 표시 구간에 상기 화소 어레이에 형성된 공통 전극을 터치의 검출을 위한 센싱/드라이빙 전극으로 구동시켜 사용자 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 검출한다.
여기서, 사용자의 손가락 터치에 따라 상기 컬러필터 기판(101)과 상기 공통 전극 사이에는 터치 정전용량(Ctc)이 형성된다. 이러한, 터치에 따른 터치 정전용량(Ctc)과 기준 정전용량을 비교하여 터치 위치를 검출하고, 검출된 터치 위치를 외부로 출력하게 된다.
상술한 구성을 포함하는 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시장치의 컬러필터 기판(101) 상부에는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자의 터치 검출 성능을 높이고, 정전기 방지(ESD: Electrostatic Discharge)를 위해 배면 ITO 층(102)이 컬러필터 기판(101)에 전면 증착 된다.
정전기에 의해 유도되어 배면 ITO 층(102)에 형성된 전하는 배면 ITO 층(102)과 접속되고 어레이 기판(100)에 형성된 ESD 패드(미도시)와 접속된 도전층(104)을 통해 그라운드(GND)로 빠져나가게 된다. 여기서, 상기 도전층(104)은 전도성 물질인 Ag(argentums)을 포함하는 접착제(paste) 또는 도전 테이프(tape)로 형성된다.
이러한, 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시장치는 상기 배면 ITO 층(102)을 적용할 경우, 상기 배면 ITO 층의 면저항이 1㏀ 미만으로 저항이 너무 작기 때문에 터치 검출을 위한 핑거 캐패시터 형성에 방해가 된다.
또한, 정전기 방지 기능 저하의 문제점을 개선하기 위해, 배면 전극의 저항을 낮출 수 있으나, 배면 전극의 저항이 낮아질 경우 사용자의 터치를 검출하는 성능이 저하되는 다른 문제점이 발생된다.
상술한 문제점들과 뿐만 아니라, 배면 전극의 고저항 물질은 광 투과율이 낮은 특성을 가지고 있어, 액정 패널에서 출사되는 광의 투과율을 낮추게 된다. 이에 따라, 터치 스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시장치의 휘도 특성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 휘도 특성 저하의 문제점의 개선하기 위해, 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛의 광원, 일 예로서 LED(light emitting diode)의 개수를 증가시켜 배면전극의 적용에 따른 휘도 저하를 보상할 수 있다. 그러나, LED 개수의 증가로 인해 제조비용이 증가되는 또 다른 문제점이 있다. 아울러, 증가된 LED의 개수에 비례하여 구동에 따른 소비전력이 증가되는 문제점도 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 정전기에 의한 손상(damage)을 방지하고 터치 검출 성능 및 휘도 특성을 향상 시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 컬러필터 기판과 어레이 기판으로 구성되어 화상을 표시하는 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛; 표시장치의 최상층에 구비된 커버층; 상기 커버층 일면에 형성된 고저항 전도성 고분자 층; 상기 커버층의 사면을 따라 형성된 전도성 블랙 매트릭스; 상기 백라이트 유닛 외부면에 위치하며 상기 고저항 전도성 고분자 층 및 상기 전도성 블랙 매트릭스와 전기적으로 접속되어 부착된 전도성 테이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치에 따르면, 표시장치의 최상층에 위치하는 커버층(207) 일면에 형성된 고저항 고전도 고분자 층(202) 및 전도성 블랙 매트릭스 층(208)을 포함하고 상기 고저항 고전도 고분자 층(202) 및 고전도성 블랙 매트릭스 층(208)과 전기적으로 접속된 전도성 테이프(209)를 통해 ESD Path를 형성하여 정전기 방지(ESD shielding)를 구현할 수 있으며, 이에 따라 정전기에 의한 구동 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 고저항 전도성 고분자 층(202)을 형성함으로써 종래 배면 ITO 층 대비
터치 검출 성능을 향상 시키고, 제품 휘도 특성을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 배면 ITO 층이 형성된 Board Ass'y 를 도시한 전면도 이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 배면 ITO 층을 형성된 LCM을 도시한 후면도 이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 배면 ITO 층을 형성된 표시장치를 나타내는 단면도 이다.
도 4는 터치 검출 성능 및 정전기 Path 성능을 만족시키는 영역을 나타내는 그래프이다.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명 실시예에 따른 커버층의 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명 실시예에 따라 형성된 Board Ass'y 를 도시한 전면도 이다.
도 7은 본 발명 실시예에 따라 형성된 LCM을 도시한 후면도 이다.
도 8은 본 발명 실시예에 따라 형성된 표시장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 본원의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치 및 제조방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 액정표시모듈과, 상기 액정 표시모듈을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함한다.
구체적으로, 어레이 기판(200)은 m개의 데이터 라인들과, n개의 게이트 라인들을 포함하고, 상기 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차에 의해 화상이 표시되는 복수의 화소가 정의된다.
컬러필터 기판(201)은 불투명 전도성 물질로 형성되어 복수의 화소를 정의하는 광 차단층; 상기 광 차단층에 의해 정의된 각 화소에 형성된 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러필터; 상기 광 차단층과 컬러필터를 덮도록 형성되어 상부기판을 평탄화 시키는 오버코트층을 더욱 포함 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린이 내장된 터치스크린 일체형 표시장치는 액정층(미도시)을 사이에 두고 실재(Sealant)에 의해 합착된 컬러필터 기판(201)과 어레이 기판(200)을 포함한다.
종래 영상표시 장치의 정전기 Path 형성을 위해서 컬러필터 기판(101) 배면에 ITO 층을 전면 증착하여 형성하였고, 컬러필터 기판(101) 배면의 ITO 층과 어레이 기판(100)에 형성된 정전기 그라운드(GND) 패드(미도시) 간에 컨택하였다. 상기 컨택을 위해 Ag paste 또는 전도성 테이프를 추가로 포함하여 형성하였다.
그러나, 터치스크린 일체형 표시장치에 배면 ITO 층을 적용 할 경우, ITO 층의 면저항이 1㏀ 미만으로 터치 검출을 위한 핑거 캐패시터 형성에 방해가 된다.
또한, 터치스크린 일체형 표시장치에 배면 ITO 층을 적용 할 경우, ITO 층의 굴절률이 커버층 및 주변의 다른 층들과 차이가 있어서 빛의 광학적 손실이 크기 때문에 빛이 적게 투과하므로 표시 장치의 휘도 특성을 떨어뜨린다.
이에 따라, 배면 ITO 층을 대체 할만한 물질 및 구조가 필요하게 되었다.
도 4를 참조하면, 정전기 방지(ESD shielding)특성 및 터치 검출 성능을 모두 만족시키는 영역을 나타내는 그래프이다. 표시된 Spec. 영역에 해당할 경우, 터치 검출 성능 및 정전기 방지(ESD shielding) 특성을 모두 만족 시킬 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 5에 도시된 바와 같이 형성된 표시 장치의 최상층에 구비된 커버층(207)을 포함한다.
상기 커버층(207)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5A 내지 5C는 본 발명 실시예에 따라 정전기 방지(ESD shielding)를 위해 커버층에 고저항 전도성 고분자 층 및 전도성 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 5A 내지 5C에 따르면, 유리 또는 플라스틱으로 형성된 커버층(207)을 준비하는 단계; 상기 커버층(207) 전면에 고저항 전도성 고분자 층(202)을 형성하는 단계; 및 상기 고저항 전도성 고분자 층(202)이 형성된 커버층의 사면을 따라 전도성 블랙 매트릭스(208)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 고저항 전도성 고분자 층(202)은 사용자의 터치 검출 기능에 영향을 주지 않도록 높은 저항 특성을 가지고 투과율 특성을 만족하여 표시 장치의 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 물질로 형성된다.
상기 형성 단계에서 상기 커버층(207) 일면에 형성되는 상기 고저항 전도성 고분자 층(202)과 상기 전도성 블랙매트릭스(208)의 적층 순서는 역순이 될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 Board Ass'y를 나타낸 전면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 LCM을 나타내는 후면도이다.
도 7에 따르면 표시장치의 최상층에 위치한 커버층(207)의 전면에는 고저항 전도성 고분자 층이 형성되어 있다. 또한, 상기 커버층(202)의 사면에 따라 전도성 블랙 매트릭스(208)가 형성되어 있다.
상기 전도성 블랙 매트릭스(208)는 White 또는 Black으로 형성될 수 있다.
이어서, 백라이트 유닛(Back Light Unit) 외부면에는 전도성 테이프(209)가 표시장치의 사면에 부착되어 있다. 상기 백라이트 유닛 외부면에 부착된 상기 전도성 테이프(209)는 상기 고저항 전도성 고분자 층(202) 및 상기 전도성 블랙 매트릭스(208)와 전기적으로 접속되도록 하여 정전기 Path 를 형성하고 정전기 방지(ESD Shielding)를 구현할 수 있다 .
상기 전도성 테이프(209)는 표시장치의 사면에 부착되는 것에 국한되지 않고 일면 또는 이면, 삼면에만 부착 되어 있을 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 터치스크린 일체형 표시장치에 따르면, 정전기 방지(ESD shielding)를 위해 커버층(207) 일면에 형성된 고저항 전도성 고분자 층(202)은 상기 커버층(207) 및 주변의 다른 층들과 굴절률이 비슷하여 빛의 광학적 손실이 적기 때문에 빛이 더 많이 투과하므로 표시 장치의 휘도 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 커버층(207) 및 고저항 전도성 고분자 층(202)의 굴절률은 1.4-1.6 정도를 가지는 것이 바람직하나 꼭 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고저항 전도성 고분자 층(202)은 유기물 또는 무기물로 형성될 수 있다.
상기 고저항 전도성 고분자 층(202)의 재료 표면저항은 106 ~109 Ω 을 가지는 것이 바람직하나, 1019 Ω까지 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100, 200: 어레이 기판 101, 201: 컬러필터 기판
102: 배면 ITO 층
103, 203: 상 편광판
104: Ag Dot or Ag paste
105, 205: FPC 106, 206: PCB
107, 207: 커버층
108: 비전도성 블랙 매트릭스
109: 비전도성 테이프
202: 고저항 전도상 고분자 층
208: 전도성 블랙 매트릭스
209: 전도성 테이프

Claims (10)

  1. 컬러필터 기판과 어레이 기판으로 구성되어 화상을 표시하는 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛;
    표시장치의 최상층에 구비된 커버층;
    상기 커버층 일면에 형성된 고저항 전도성 고분자 층;
    상기 커버층의 사면을 따라 형성된 전도성 블랙 매트릭스;
    상기 백라이트 유닛 외부면에 위치하며 상기 고저항 전도성 고분자 층 및 상기 전도성 블랙 매트릭스와 전기적으로 접속되어 부착된 전도성 테이프;
    를 포함하는 터치스크린 일체형 표시장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버층은 글래스, 플라스틱 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버층의 사면을 따라 형성된 전도성 블랙 매트릭스는 white 인 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저항 전도성 고분자 층은 유기물로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저항 전도성 고분자 층은 무기물로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치,
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저항 전도성 고분자 층의 굴절률은 상기 커버층과 비슷한 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저항 전도성 고분자 층의 굴절률은 1.4-1.6을 가지는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 고저항 전도성 고분자 층의 표면 저항은 106 ~109 Ω 을 가지는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액정패널과 상기 전도성 블랙매트릭스 층 사이에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  10. 유리 또는 플라스틱으로 형성된 커버층을 준비하는 단계;
    상기 커버층 전면에 고저항 전도성 고분자 층을 형성하는 단계; 및 상기 고저항 전도성 고분자 층이 형성된 커버층의 사면을 따라 전도성 블랙 매트릭스을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시패널의 정전기 방지(ESD shielding)를 위한 ESD Path 형성 방법
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