KR20160125273A - 터치 스크린 일체형 표시 장치 - Google Patents

Abstract

터치 스크린 일체형 표시 장치가 제공된다. 터치 스크린 일체형 표시 장치는 구동칩, 연성 인쇄 회로 기판 및 완충 부재를 포함한다. 구동칩은 하부 기판의 비표시 영역에 배치된다. 연성 인쇄 회로 기판은 하부 기판과 연결되고, 구동칩의 적어도 일부를 덮는다. 완충 부재는 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 하부 기판이 받는 힘을 분산시키는 것을 특징으로 한다. 터치 스크린 일체형 표시 장치는 완충 부재를 통해 터치 인쇄 회로 기판의 굴곡으로 인해 하부 기판에 작용하는 장력이 분산되므로, 하부 기판의 미세한 변형이 예방되고, 빛 샘 현상이 최소화될 수 있다.

Description

터치 스크린 일체형 표시 장치{TOUCH SCREEN INTEGRATED DISPLAY DEVICE}

본 발명은 터치 스크린 일체형 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛 샘 현상이 최소화된 터치 스크린 일체형 표시 장치에 관한 것이다.

터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)은 사용자의 표시 장치에 대한 터치 입력을 감지하는 장치로서, 사용자의 터치 입력을 감지하는 방식에 따라 광학 방식, 저항 방식, 정전 용량 방식 등으로 구분될 수 있다. 특히, 최근에는 표시 장치의 선명도와 터치 정확도를 증대시키기 위해 정전 용량 방식이 주로 사용되고 있다. 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 터치 전극들 사이에서 형성되는 정전 용량의 변화를 감지함으로써, 사용자의 터치 입력을 감지한다.

일반적인 터치 스크린 패널은 별도의 패널 형태로 제조되어 표시 장치의 스크린 상부에 부착된다. 이 경우, 표시 장치의 전체 두께가 증가되고, 증가된 두께로 인해 표시 장치의 시인성이 저하될 우려가 있다는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 터치 스크린 패널이 표시 장치에 일체화된 인-셀(In-Cell) 방식의 터치 스크린 일체형 표시 장치가 개발되고 있다.

일반적으로, 터치 스크린 패널에 의해 검출된 터치 신호는 터치 감지부로 전달되는데, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB) 형태의 터치 인쇄 회로 기판을 통해 터치 감지부로 전달된다. 인-셀 방식의 터치 스크린 일체형 표시 장치에서 터치 인쇄 회로 기판은 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)으로 구현되므로, 터치 인쇄 회로 기판은 특정 영역에서 굴곡(curved)될 수 있고, 이로 인해 빛 샘(light leakage)이 발생될 수 있다. 터치 인쇄 회로 기판에 의한 빛 샘 현상을 보다 상세히 설명하기 위해 도 1 및 도 2를 참조한다.

도 1은 종래 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 2는 종래 터치 스크린 일체형 표시 장치에서 발생되는 빛 샘 현상을 설명하기 위한 도 1의 II-II'에 대한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에서는 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)의 표시 소자(display element) 및 터치 스크린의 터치 전극은 생략되어 있으며, 하부 기판(110)을 덮는 상부 기판(170)은 생략되어있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)는 하부 기판(110), 구동칩(130), 표시 인쇄 회로 기판(150), 터치 인쇄 회로 기판(160), 상부 기판(170) 및 블랙 매트릭스(180)를 포함한다.

하부 기판(110)은 표시 영역 및 표시 영역을 제외한 비표시 영역을 포함한다. 하부 기판(100)의 표시 영역에는 표시 소자들 및 터치 스크린의 터치 전극이 배치되고, 비표시 영역에는 구동칩(130)과 패드부(141, 142)가 배치된다.

터치 스크린 일체형 표시 장치(100)는 터치 스크린의 터치 전극이 표시 소자와 매우 근접하도록 배치된다. 예를 들어, 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우, 터치 전극은 표시 소자(display element)의 공통 전극으로 기능할 수 있으며, 터치 전극과 표시 소자의 공통 전극은 동일 평면에 배치된다. 이 경우, 공통 전극에 인가되는 공통 전압은 표시 패드부(141)와 연결된 구동칩(130)을 통해 제공되고, 터치 전극을 통해 생성된 터치 신호는 터치 패드부(142)로 전달된다. 이에, 터치 패드부(142)와 표시 패드부(141)는 모두 하부 기판(110)의 동일 평면 상에 배치되며, 표시 인쇄 회로 기판(150)은 표시 패드부(141)에 연결되고, 터치 인쇄 회로 기판(160)은 터치 패드부(142)에 연결된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 터치 패드부(142)는 하부 기판(110)의 표시 영역을 대부분 커버하는 터치 전극과 1:1로 연결된다. 터치 패드부(142)는 터치 전극과 1:1로 연결된 복수의 패드들을 포함하며, 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)의 얇은 베젤(bezel)을 유지하기 위해 터치 패드부(142)를 구성하는 복수의 패드들은 구동칩(130)의 양단에 조밀하게 배치된다. 즉, 터치 패드부(142)는 구동칩(130)이 배치된 영역의 바깥 영역을 대부분 커버하도록 배치된다. 터치 인쇄 회로 기판(160)은 터치 패드부(142)와 본딩(bonding)되며, 터치 패드부(142)가 배치되는 영역에서 하부 기판(110)과 접한다. 앞서 언급한 바와 같이, 터치 패드부(142)는 구동칩(130)이 배치된 영역의 양단 부분을 대부분 커버하도록 배치되므로, 터치 인쇄 회로 기판(160)은 구동칩(130)이 배치된 영역을 제외한 대부분의 영역에서 하부 기판(110)과 접한다. 터치 인쇄 회로 기판(160)은 터치 패드부(142)와 본딩되기 위해 구동칩(130)의 상면을 덮는다. 이 경우, 터치 인쇄 회로 기판(160)은 구동칩(130)의 상면을 덮으면서 굴곡되는데, 터치 인쇄 회로 기판(160)의 굴곡된 모습이 도 2에 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 터치 인쇄 회로 기판(160)은 구동칩(130)이 배치된 영역의 양단 부분(즉, 접촉 영역(C/A))에서 하부 기판(110)과 접하며, 구동칩(130)의 상면을 덮도록 분리 영역(SP/A)에서 굴곡된다. 터치 인쇄 회로 기판(160)이 굴곡되면서 터치 인쇄 회로 기판(160)과 하부 기판(110) 사이에 내부 공간(I/A)이 형성되며, 인쇄 회로 기판(160)의 굴곡을 복원시키고자 복원력이 발생되어 하부 기판(110)에 장력(tension)으로 작용하게 된다. 하부 기판(110)은 장력에 의해 미세하게 변형될 수 있고, 하부 기판(110)의 변형으로 표시 소자가 영향을 받는다.

구체적으로, 터치 패드부(142)가 배치되는 영역(즉, 접촉 영역(C/A))에서 터치 인쇄 회로 기판(160)과 하부 기판(110)은 접하지만, 분리 영역(SP/A)에서 터치 인쇄 회로 기판(160)과 하부 기판(110)은 서로 분리된다. 터치 인쇄 회로 기판(160)의 굴곡에 대한 복원력은 터치 인쇄 회로 기판(160)과 접하는 하부 기판(110)에 작용하게 되는데, 터치 인쇄 회로 기판(160)의 굴곡이 심할수록 복원력도 커지므로, 그만큼 하부 기판(110)에는 큰 장력이 작용한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 인쇄 회로 기판(160)의 굴곡 정도가 국부적으로 상이하면 하부 기판(110)에는 국부적으로 상이한 장력이 작용하게 되고, 상부 기판(170)에 비해 상대적으로 강성(rigidity)이 낮은 하부 기판(110)은 국부적으로 미세하게 굴곡될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 2에는 과도하게 굴곡된 하부 기판(110)이 도시되어 있다.

이러한 하부 기판(110)의 미세한 굴곡에 의해, 표시 소자도 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(110) 상에 배치된 액정의 배열이 흩트려질 수 있으며, 액정이 배열이 흩트려진 부분에서 빛 샘이 발생될 수 있다. 즉, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 발생된 장력이 터치 인쇄 회로 기판(360)과 접하는 하부 기판(110)에 작용하고, 장력에 의해 하부 기판(110)이 도 2에 도시된 바와 같이 국부적으로 미세하게 변형된다. 하부 기판(110)의 국부적인 변형이 발생되면, 하부 기판(110)의 표시 영역에 배치된 액정의 배열이 국부적으로 흩트려질 수 있다. 이 경우, 틀어진 액정 사이로 빛이 세어나오면서 빛 샘이 발생된다. 이러한 빛 샘은 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)의 휘도를 불균일하게 만든다.

또한, 도1 및 도2 에 도시된 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)는 베젤을 ?彭? 하기 위해 하부 기판(110)과 연결된 터치 인쇄 회로 기판(160) 및 표시 인쇄 회로 기판(150)을 하부 기판(110)의 후면으로 접어 시스템 모듈(미도시)등에 연결 될 수 있다.

이러한 경우, 하부 기판(110)의 후면으로 접히는 터치 인쇄 회로 기판(160) 또는 표시 인쇄 회로 기판(150)은 복원력에 의하여 하부 기판(110)뿐만 아니라 상부 기판(170)에도 지속적인 압력이 가해질 수 있고, 결국, 하부 기판(110) 및 상부 기판(170)의 미세한 굴곡을 유도 할 수 있다.

이러한 터치 터치 스크린 일체형 표시 장치(100)는 낙하에 의한 충격에 약하며, 불균형한 압력을 받게 되는 경우, 하부 기판(110) 또는 상부 기판(170)에 크랙(Crack)이 발생될 수 있는 문제가 있다.

광차단부재를 포함하는 액정표시장치(특허출원번호 제10-2011-0081263호)

본 발명의 발명자들은 터치 인쇄 회로 기판 또는 표시 인쇄 회로 기판의 굴곡 내지 벤딩에 의해 하부 기판에 장력이 작용하면서 하부 기판 및 상부 기판이 미세하게 굴곡되고, 이에 의해 표시 영역의 액정 배열이 흐트러짐으로써 빛 샘이 발생되고 불규칙한 장력 및 접촉 압력으로 인한 하부 기판 및 상부 기판의 충격에 대한 강도가 낮아지게 됨을 인식하였다. 이에, 본 발명자들은 터치 인쇄 회로 기판 또는 표시 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 발생된 장력과 상부 기판으로의 불균형한 압력을 분산시키는 완충 부재를 갖는 터치 스크린 일체형 표시 장치를 발명하였다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터치 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 하부 기판에 작용하는 장력을 균일하게 분산시킬 수 있는 완충 부재를 사용하여 하부 기판의 미세한 굴곡을 최소화함으로써, 빛 샘이 최소화된 터치 스크린 일체형 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 구동칩, 연성 인쇄 회로 기판 및 완충 부재를 포함한다. 구동칩은 하부 기판의 비표시 영역에 배치된다. 연성 인쇄 회로 기판은 하부 기판과 연결되고, 구동칩의 적어도 일부를 덮는다. 완충 부재는 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 하부 기판이 받는 힘을 분산시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의한 하부 기판이 받는 힘을 분산시키는 완충 부재를 포함하므로, 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡으로 인해 하부 기판에 작용하는 장력이 분산되고, 하부 기판의 미세한 변형이 예방될 수 있다. 이에, 하부 기판의 미세한 변형으로 인해 발생되는 빛 샘 현상이 최소화되고, 터치 스크린 일체형 표시 장치의 휘도 불균일 현상이 최소화될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 완충 부재는 연성 인쇄 회로 기판의 상부와 접하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 완충 부재는 적어도 구동칩의 가장자리와 중첩되도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하부 기판과 대향하며, 하부 기판보다 단단한 특성을 갖는 상부 기판을 더 포함하고, 완충 부재가 상부 기판의 하면에 고정됨에 따라 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 하부 기판이 받는 힘이 분산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 완충 부재는 필름(film) 또는 레진(resin)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하부 기판의 표시 영역에 배치된 표시 소자 및 터치 전극을 더 포함하고, 적어도 하나의 연성 인쇄 회로 기판은 터치 전극의 신호를 전달받는 터치 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표시 소자는 화소 전극, 화소 전극 상에 배치된 액정층 및 화소 전극과 분리된 공통 전극을 포함하고, 공통 전극은 터치 전극으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 하부 기판, 연성 인쇄 회로 기판 및 충진 부재를 포함한다. 하부 기판은 접촉 영역 및 분리 영역을 포함한다. 연성 인쇄 회로 기판은 접촉 영역에서는 하부 기판과 접하고, 분리 영역에서는 하부 기판으로부터 분리되도록 굴곡진(curved)다. 충진 부재는 분리 영역에서 연성 인쇄 회로 기판과 접하도록 배치되며, 연성 인쇄 회로 기판과 하부 기판 사이의 공간을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 분리 영역에서 연성 인쇄 회로 기판과 하부 기판 사이에 배치된 구동칩 및 하부 기판에 대향하는 상부 기판을 더 포함하고, 충진 부재는 분리 영역에서 상부 기판과 연성 인쇄 회로 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진 부재는 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡으로 인해 하부 기판 사이에 가해지는 장력(tension)이 분산되도록 분리 영역에서 연성 인쇄 회로 기판의 적어도 일부를 가압하는 것을 특징으로 한다. 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 TFT 기판, 연성 회로 기판, 커버 글라스(Cover Glass) 및 중간 부재를 포함한다. TFT 기판은 복수의 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된다. 연성 회로 기판은 TFT 기판과 전기적으로 연결된다. 커버 글라스는 TFT 기판에 대향한다. 중간 부재는 커버 글라스와 TFT 기판 사이에서 굴곡되어 들뜬 형태를 갖는 연성 회로 기판의 들뜸에 의해 발생되는 빛 샘 현상을 줄이도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 중간 부재는 커버 글라스의 내면 일부에 부착된 레진(resin)이 필름 형태로 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 중간 부재의 두께는 TFT 기판과 커버 글라스 사이의 거리, 연성 회로 기판의 길이, 면적 및 굴곡진 정도를 고려하여 최적화된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표시 장치는 TFT 기판과 연성 회로 기판 사이에 배치된 구동칩을 더 포함하며, 중간 부재는 구동칩에 의한 연성 회로 기판의 굴곡에 따라 발생 가능한 장력(tension)이 완화되도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표시 장치는 커버 글라스에 사용자 접촉이 감지되도록 표시 장치와 일체형으로 구현된 터치 스크린을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 표시영역 및 비표시영역을 포함하는 기판, 비표시영역에 배치된 구동칩, 연성 기판 및 완충층을 포함한다.

연성 기판은 기판의 비표시영역에 배치된 적어도 하나의 전극연결부와 연결되고 구동칩의 적어도 일부를 덮을 수 있으며 완충층은 연성 기판상에 배치되어 연성 기판의 굴곡에 의해 기판이 받는 힘을 분산시키는 역할을 한다. 또한, 연성 기판은 완충층의 배치가 자유롭도록 적어도 일부는 완충층 배치기능 영역이 정의된다. 완충층은 레진으로 구성될 수 있으며 완충층 배치기능 영역은 완충층의 경화를 위해 투명하거나 또는 일부가 오픈된 구조일 수 있다.

이와 같이 완충층의 배치가 자유로운 완충층 배치기능 영역을 포함하는 연성 기판을 사용함으로써 연성 기판의 휨등으로 인한 기판의 휨을 최소화 할 수 있고 이로 인하여 빛 샘 현상을 최소화 할 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명은 터치 인쇄 회로 기판이 굴곡 또는 벤딩되면서 하부 기판에 작용하는 장력을 완충 부재를 통해 분산시키고, 하부 기판의 변형을 최소화함으로써 빛 샘 현상을 최소화하는 효과가 있다.

본 발명은 하부 기판의 변형이 최소화함으로써, 하부 기판의 변형에 의한 표시 소자 변형을 최소화하고, 터치 스크린 일체형 표시 장치의 휘도 불균일 현상을 최소화하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 종래 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 종래 터치 스크린 일체형 표시 장치에서 발생되는 빛 샘 현상을 설명하기 위한 도 1의 II-II'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 3의 IV-IV'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 가압 부재의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 5의 VI-VI'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 7a의 VII-VII'에 대한 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 ?직접?이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 '위 (on)'로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 3의 IV-IV'에 대한 개략적인 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)는 하부 기판(310), 구동칩(330), 표시 인쇄 회로 기판(350), 터치 인쇄 회로 기판(360), 완충 부재(390), 상부 기판(370) 및 블랙 매트릭스(380)를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 도 3 및 도 4에는 표시 소자 및 터치 스크린을 구성하는 터치 전극이 도시되어 있지 않으며, 각 구성 요소들은 단순하게 도시되어 있다.

하부 기판(310)은 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 여러 구성 요소들을 지지하기 위한 기판으로서, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 기판(310)은 표시 영역(D/A) 및 비표시 영역(N/A)을 제공한다. 표시 영역(D/A)은 화상이 표시되는 영역을 의미하며, 비표시 영역(N/A)은 표시 영역(D/A)을 제외한 나머지 영역을 의미한다.

표시 영역(D/A)에는 표시 소자(display element)들이 배치될 수 있다. 표시 소자는 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 화소(pixel)를 구성하는 다양한 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)가 액정 표시 장치인 경우, 표시 소자는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT), 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극, 화소 전극과 분리된 공통 전극 및 화소 전극 상에 배치된 액정(liquid crystal)을 포함할 수 있다. 또한, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)가 유기 발광 표시 장치인 경우, 표시 소자는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결된 애노드, 애노드와 분리된 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 적어도 하나의 유기물층을 포함할 수 있다. 하부 기판(310) 상에는 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 소자들이 배치되므로, 하부 기판(310)은 TFT 기판으로 지칭될 수 있다.

표시 영역(D/A)에는 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 전극이 배치될 수 있다. 터치 전극은 서로 교차하는 센싱 전극과 구동 전극으로 구성될 수 있으며, 센싱 전극과 구동 전극은 서로 상이한 전위를 갖는다. 사용자의 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등과 같이 정전기를 띈 물체가 터치 전극에 접근하는 경우, 센싱 전극과 구동 전극 사이의 전위차가 변하게 되며, 전위차의 변동으로 인해 발생된 터치 신호에 기초하여 사용자의 터치 입력이 감지될 수 있다. 터치 전극과 표시 소자는 서로 인접하도록 배치된다. 예를 들어, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)가 액정 표시 장치인 경우, 터치 전극은 표시 소자의 공통 전극과 동일 평면에 배치되며, 터치 전극의 적어도 일부는 공통 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)가 유기 발광 표시 장치인 경우, 터치 전극은 하부 기판(310)에 대향하는 상부 기판 하부에 배치된다.

비표시 영역(N/A)에는 터치 전극 및 표시 소자를 제외한 다양한 소자들이 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 비표시 영역(N/A)에 구동칩(330)이 배치된다. 구동칩(330)은 하부 기판(310) 상에 COG(Chip On Glass) 방식으로 실장될 수 있다. 비록, 도 3에는 하나의 구동칩(330)이 도시되어 있지만, 구동칩(330)은 2개 이상 구비될 수 있다. 구동칩(330)은 표시 소자와 연결되어 표시 소자에 소정의 신호를 제공한다. 예를 들어, 구동칩(330)은 표시 소자에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동칩일 수 있다. 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)가 액정 표시 장치인 경우, 터치 전극의 적어도 일부는 공통 전극으로 기능하므로, 데이터 구동칩은 표시 소자가 동작하는 표시 구간 동안 공통 전극에 공통 전압을 인가하고, 터치 스크린이 동작하는 터치 감지 구간 동안 터치 전극에 터치 구동 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 또한, 구동칩(330)은 표시 소자에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동칩일 수 있다. 구동칩(330)이 게이트 구동칩인 경우, 표시 소자는 구동칩(330)과 연결된 게이트 배선을 통해 게이트 신호를 제공받는다.

하부 기판(310)의 비표시 영역(N/A)에는 표시 패드부(341) 및 터치 패드부(342)가 배치된다. 표시 패드부(341)는 구동칩(330)과 연결되며, 구동칩(330)에 제어 신호를 비롯한 여러 신호들을 전달한다. 터치 패드부(342)는 터치 전극과 연결되며, 터치 전극에서 발생된 터치 신호를 전달 받는다. 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)에서 구동칩(330)과 터치 전극은 모두 하부 기판(310) 상에 배치되므로, 표시 패드부(341) 및 터치 패드부(342)는 모두 하부 기판(310)의 동일 평면에 배치된다.

표시 인쇄 회로 기판(350)은 비표시 영역(N/A)에서 표시 패드부(341)와 연결되고, 표시 패드부(341)를 통해 구동칩(330)과 연결된다. 또한, 표시 인쇄 회로 기판(350)은 타이밍 제어부 및 전원 공급부 등이 배치된 별도의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)(미 도시)과 연결되며, 표시 인쇄 회로 기판(350)은 구동칩(330)과 인쇄 회로 기판 사이에 신호들을 전달한다.

터치 인쇄 회로 기판(360)은 비표시 영역(N/A)에서 터치 패드부(342)와 연결되고, 터치 패드부(342)를 통해 터치 전극과 전기적으로 연결된다. 또한, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 터치 감지부와 연결되며, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 터치 전극으로부터 생성된 터치 신호를 터치 감지부로 전달하고, 터치 감지부는 터치 신호에 기초하여 사용자의 터치 입력을 감지한다.

터치 인쇄 회로 기판(360) 및 표시 인쇄 회로 기판(350)은 각각 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)으로 이루어진다. 따라서, 터치 인쇄 회로 기판(360) 및 표시 인쇄 회로 기판(350)은 굴곡(curve) 또는 벤딩(bending)될 수 있다.

터치 인쇄 회로 기판(360)은 구동칩(330)의 상면을 적어도 부분적으로 덮는다. 앞서 언급한 바와 같이, 인-셀 방식의 터치 스크린은 터치 전극과 표시 소자가 서로 인접하여 배치되므로, 터치 전극과 연결된 터치 패드부(342) 및 표시 소자와 연결된 표시 패드부(341)는 모두 하부 기판(310)의 동일 평면에 배치된다. 터치 패드부(342)는 터치 전극과 1:1로 연결되는 복수의 패드들을 포함하며, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 얇은 베젤을 유지하기 위해, 복수의 패드들은 좁은 공간 안에 조밀하게 배치된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 패드부(342)를 구성하는 복수의 패드들은 구동칩(330)이 배치되는 영역의 양단 바깥 부분에 배치되며, 구동칩(330)이 배치된 영역 이외의 영역을 대부분 차지하도록 배치된다. 터치 인쇄 회로 기판(360)은 터치 패드부(342)와 본딩되며, 터치 패드부(342)를 통해 하부 기판(310)과 접한다. 앞서 언급한 바와 같이, 터치 패드부(342)는 구동칩(330)이 배치되는 영역의 양단 바깥 부분에 배치되므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 터치 패드부(342)와 본딩되기 위해 구동칩(330)의 상면을 덮는다.

도 4를 참조하면, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 구동칩(330)의 상면을 덮도록 굴곡된다. 예를 들어, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 접촉 영역(C/A)에서 하부 기판(310)과 접하고, 분리 영역(SP/A)에서 하부 기판(310)과 분리되며, 중첩 영역(O/A)에서 구동칩(330)의 상면과 중첩한다. 이에, 분리 영역(SP/A)에서 터치 인쇄 회로 기판(360)과 하부 기판(310) 사이에 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 내부 공간(I/A)이 형성된다.

터치 인쇄 회로 기판(360) 상에 하부 기판(310)과 대향하는 상부 기판(370)이 배치된다. 상부 기판(370)은 하부 기판(310) 상에 배치된 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 구성 요소들을 외부 환경으로부터 보호한다. 상부 기판(370)은 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 구성 요소들을 외부 충격, 이물질 또는 수분으로부터 보호하도록 강도(rigidity)가 높은 유리나 열 성형이 가능하고 가공성이 좋은 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 상부 기판(310)이 강도가 높은 유리로 이루어진 경우, 상부 기판(310)은 커버 글라스(Cover Glass)로 지칭될 수 있다.

상부 기판(370) 하부에는 블랙 매트릭스(380)가 배치된다. 블랙 매트릭스(380)는 표시 소자의 빛이 비표시 영역으로 누출되지 않도록 비표시 영역에 대응하도록 배치된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동칩(330) 및 터치 인쇄 회로 기판(360)과 중첩하도록 블랙 매트릭스(380)가 배치된다.

블랙 매트릭스(380) 하부에 완충 부재(390)가 배치된다. 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)의 적어도 일부와 접한다. 완충 부재(390)는 상부 기판(370)과 하부 기판(310) 사이에서 터치 인쇄 회로 기판(360)의 적어도 일부와 접하고 있으므로, 중간 부재로 지칭될 수 있다.

완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)이 굴곡되는 분리 영역(SP/A) 상에서 터치 인쇄 회로 기판(360)과 적어도 부분적으로 접함으로써, 터치 인쇄 회로 기판(360)을 가압한다. 본 명세서에서 "가압"은 외부에서 가해지는 힘에 의해 어떠한 물체에 압력을 가하는 것뿐 아니라, 작용 및 반작용의 원리에 의해 어떠한 물체가 움직이거나 변형되지 못하도록 압력을 가하는 경우를 포함한다.

완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 가압함으로써, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 발생되는 장력(tension)을 완화한다. 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다. 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 적어도 부분적으로 가압하므로, 가압 부재로 지칭될 수 있다.

완충 부재(390)는 분리 영역(SP/A)에 적어도 부분적으로 대응하도록 배치된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 완충 부재(390)는 구동칩(330)의 상면을 모두 덮도록 배치된다.

완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)과 접하기 위해 소정의 두께를 가질 수 있다. 상기 소정의 두께는 상부 기판(370)과 하부 기판(310) 사이의 거리, 구동칩(330)의 두께, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 길이, 면적, 두께 및 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡진 정도 등에 의해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스(380) 하면과 하부 기판(310)의 상면 사이의 거리가 900μm이고, 구동칩(330)의 두께 및 터치 인쇄 회로 기판(360)의 두께의 합이 835μm인 경우, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)과 블랙 매트릭스(380) 사이를 모두 채우도록 약, 65μm의 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)과 블랙 매트릭스(380) 사이를 충진하므로, 충진 부재로 지칭될 수 있다. 그러나, 완충 부재(390)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니며, 완충 부재(390)는 65μm보다 작은 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)과 구동칩(330) 사이에는 미세한 공간이 발생될 수 있다. 그러나, 완충 부재(390)는 여전히 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 적어도 부분적으로 접할 수 있고, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 가압할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 완충 부재(390)의 두께가 65μm보다 작은 경우, 완충 부재(390)는 블랙 매트릭스(380)와 터치 인쇄 회로 기판(360) 사이를 완전히 충진하지 않는다. 그러나, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 굴곡되어 구동칩(330)의 상면보다 더 들뜰 수 있고, 완충 부재(390)의 하면은 터치 인쇄 회로 기판(360)의 들뜬 부분과 접할 수 있다. 즉, 완충 부재(390)는 블랙 매트릭스(380)와 터치 인쇄 회로 기판(360) 사이의 공간은 완전이 충진할 필요가 없으며, 완충 부재(390)의 하면이 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 접함으로써, 완충 부재(390)가 터치 인쇄 회로 기판(360)을 가압할 수 있다면, 완충 부재(390)는 65μm보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 결과적으로, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)과 부분적으로 접할 수 있는 다양한 두께로 형성될 수 있다. 즉, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 길이, 면적 및 두께 등에 의해 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡진 정도가 결정되고, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡진 정도에 의해 블랙 매트릭스(380)와 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡된 부분 사이의 거리가 결정된다. 완충 부재(390)는 블랙 매트릭스(380) 하부에서 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 적어도 부분적으로 접할 수 있는 두께를 가지며, 이러한 두께가 최적화된 두께를 의미한다. 구체적으로, 완충 부재(390)는 블랙 매트릭스(380)의 하면과 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면 사이 거리의 약, 60% 내지 100%를 점유하도록 최적화된 두께를 갖는다.

완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 적어도 부분적으로 가압할 수 있는 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 완충 부재(390)의 구성 재료는 특별히 한정되지 않는다. 완충 부재(390)는 다양한 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(390)는 필름(film) 형태로 형성되어 블랙 매트릭스(380) 하부에 부착될 수 있고, 블랙 매트릭스(380) 하부에 레진을 도포한 후 이를 경화시킴으로써, 완충 부재(390)가 블랙 매트릭스(380) 하부에 형성될 수 있다. 또한, 레진이 필름 형태로 블랙 매트릭스(380) 하부에 부착됨으로써, 완충 부재(390)가 형성될 수도 있다.

완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 가압함으로써, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 하부 기판(310)에 작용하는 장력을 분산시킨다. 앞서 언급한 바와 같이, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 구동칩(330)의 상면을 부분적으로 덮으며, 구동칩(330)의 상면을 덮기 위해 터치 인쇄 회로 기판(360)은 분리 영역(SP/A)에서 굴곡된다. 터치 인쇄 회로 기판(360)이 굴곡되면서 터치 인쇄 회로 기판(360)과 접하는 하부 기판(310)에는 장력이 작용한다. 즉, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 접촉 영역(C/A)에서 하부 기판(310)과 본딩되므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡에 대한 복원력은 터치 인쇄 회로 기판(360)과 본딩된 하부 기판(310)에 장력으로 작용될 수 있다. 또한, 터치 인쇄 회로 기판(360)이 터치 감지부와 연결되기 위해 하부 기판(310)의 외부에서 추가로 벤딩되는 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 벤딩에 대한 복원력은 추가적으로 접촉 영역(C/A)을 통해 하부 기판(310)에 장력으로 가해질 수 있다.

만약, 완충 부재(390)가 존재하지 않는 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력은 터치 패드부(342)를 통해 터치 인쇄 회로 기판(360)과 접하는 하부 기판(310)에 작용한다. 하부 기판(310)에 장력이 작용하면서 하부 기판(310)에는 미세한 굴곡이 발생될 수 있으며, 하부 기판(310)의 미세한 굴곡은 표시 영역의 표시 소자의 변형을 유발할 수 있다. 표시 소자의 변형은 빛 샘을 발생시키거나 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 휘도를 불균일하게 만들 수 있다. 예를 들어, 표시 소자가 액정을 포함하는 경우, 하부 기판(310)의 미세한 변형은 액정의 배열을 흩트릴 수 있으며, 특정 화소가 턴-오프되었음에도 불구하고, 틀어진 액정 사이로 빛이 세어나올 수 있다. 또한, 표시 소자가 유기 발광 소자를 포함하는 경우, 하부 기판(310)의 미세한 변형으로 유기 발광 소자의 배열 내지 수평이 미세하게 변형될 수 있으며, 유기 발광 소자에서 발생된 빛의 이동 경로를 미세하게 변화됨으로써 특정 화소의 휘도가 변화될 수 있다.

특히, 하부 기판(310)의 미세한 변형은 구동칩(330)이 배치되는 영역의 바깥 영역(즉, 분리 영역(SP/A)에서 중첩 영역(O/A)을 제외한 영역)에서 크게 발생될 수 있다. 구체적으로, 구동칩(330)은 중첩 영역(O/A)에서 하부 기판(310)에 본딩되므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 장력이 작용하더라도, 중첩 영역(O/A)에서 장력은 구동칩(330)과 하부 기판(310)에 각각 분산되어 작용하고, 중첩 영역(O/A)에서 하부 기판(310)의 변형은 상대적으로 적게 발생된다. 반면, 구동칩(330)이 배치되는 영역의 바깥 영역에서는 하부 기판(310) 상에는 구동칩(330)이 없으므로, 그 영역에서 장력은 하부 기판(310)에만 작용하고, 그 영역의 하부 기판(310)은 상대적으로 더 많이 변형될 수 있다. 이 경우, 하부 기판(310)의 미세한 변형으로 액정의 배열이 흩트려지는 것과 같은 표시 소자의 변형이 발생될 수 있다. 특히, 하부 기판(310)의 국부적인 변형이 심하게 발생되는 영역과 인접하는 영역에 배치된 표시 소자의 변형이 자주 유발될 수 있다. 예를 들어, 구동칩(330)의 양단 부분에서 하부 기판(310)의 국부적인 변형이 심하게 발생된다면, 구동칩(330)의 양단 부분과 가장 근접하는 표시 영역의 모서리 부분에서 액정의 틀어짐이 발생될 수 있고, 해당 표시 영역에서 빛 샘이 발생될 수 있다. 이에, 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)의 휘도 균일성이 저하될 수 있다.

반면, 완충 부재(390)가 존재하는 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력은 완충 부재(390)에 의해 분산된다. 즉, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 적어도 부분적으로 접하며, 완충 부재(390)와 터치 인쇄 회로 기판(360)이 접하는 부분에서 작용 및 반작용의 원리에 의해 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력과 반대 방향으로 소정의 힘이 발생되어 장력을 완화 또는 분산시킨다. 이 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)과 완충 부재(390)가 서로 접하는 면적이 넓을수록 장력은 더욱 분산된다. 완충 부재(390)는 상부 기판(370)과 접하는 블랙 매트릭스(380) 하부에 배치되고, 상부 기판(370)은 하부 기판(310)에 비해 단단한 특성을 가지므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 장력이 발생되더라도, 터치 인쇄 회로 기판(360)과 접하는 완충 부재(390) 및 완충 부재(390)를 단단하게 지지하는 상부 기판(370)은 터치 인쇄 회로 기판(360)의 장력을 분산시킨다.

결과적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 완충 부재(390)와 터치 인쇄 회로 기판(360)이 접하면서 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력은 완화될 수 있으며, 하부 기판(310)의 미세한 변형이 방지될 수 있다. 이 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인하여 형성된 내부 공간(I/A)은 완충 부재(390)가 존재하지 않는 경우에 비해 줄어들 수 있다. 즉, 완충 부재(390)에 의해 터치 인쇄 회로 기판(360)의 들뜸이 방지되고, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 구동칩(330)에 밀착될 수 있다. 몇몇 실시예에 의하면, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)이 구동칩(330)에 완전하게 밀착되도록 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 블랙 매트릭스(380)의 하부를 완전하게 충진한다. 터치 인쇄 회로 기판(360)이 구동칩(330)에 완전하게 밀착되는 경우, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인하여 터치 인쇄 회로 기판(360)과 하부 기판(310) 사이에서 형성된 내부 공간(I/A)은 최소화될 수 있고, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)의 상면과 완전히 밀착되므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력은 보다 효과적으로 분산될 수 있다. 이에 따라, 하부 기판(310)은 실질적으로 평평하게 유지되고, 표시 소자의 변형은 최소화 될 수 있으며, 빛 샘 현상은 발생되지 않을 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)는 터치 인쇄 회로 기판(360)을 적어도 부분적으로 가압하는 완충 부재(390)를 포함하므로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡에 의해 유발되는 빛 샘이 현저하게 감소될 수 있다. 즉, 완충 부재(390)는 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인해 하부 기판(310)에 작용되는 장력을 균일하게 분산시킴으로써, 하부 기판(310)의 미세한 변형을 최소화할 수 있고, 이로 인한 표시 소자의 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 완충 부재(390)는 필름 형태 또는 레진 형태로 상부 기판(370) 하부에 부착 또는 형성될 수 있으므로, 복잡한 공정 없이 빛 샘을 효과적으로 최소화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 완충 부재의 개략적인 평면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 5의 VI-VI'에 대한 개략적인 단면도이다. 도 5 및 도 6의 터치 스크린 일체형 표시 장치는 완충 부재(590)의 모양이 상이할 뿐, 도 3 및 도 4의 터치 스크린 일체형 표시 장치(300)와 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 설명의 편의를 위해 도 5에서 완충 부재(590) 및 구동칩(330)을 제외한 나머지 구성 요소들은 생략되어있다.

도 5를 참조하면, 완충 부재(590)는 구동칩(330)이 하부 기판에 본딩되는 중첩 영역(O/A)의 경계부에 대응하도록 배치된다. 즉, 완충 부재(590)는 구동칩(330)의 상면을 모두 덮지는 않으며, 구동칩(330)의 가장자리와 중첩되도록 배치된다.

도 6을 참조하면, 완충 부재(590)는 중첩 영역(O/A)의 가장자리에 대응하도록 배치되며, 완충 부재(590)는 분리 영역(SP/A)에서 터치 인쇄 회로 기판(360)과 적어도 부분적으로 접한다. 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡은 구동칩(330)의 가장자리 부분에서 심하게 발생될 수 있다. 구체적으로, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 접촉 영역(C/A)과 분리 영역(SP/A)의 경계부에서 굴곡되기 시작하며, 구동칩(330)의 가장자리 부분(즉, 중첩 영역(O/A)의 경계부)에서 굴곡 방향이 변화되고, 중첩 영역(O/A)에서 구동칩(330)의 상면을 덮는다. 만약, 터치 인쇄 회로 기판(360)이 완만하게 굴곡되지 못하고, 굴곡된 모양이 찌그러진다면, 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡진 부분의 곡률 반경은 서로 상이해질 수 있다. 특히, 앞서 언급한 바와 같이, 터치 인쇄 회로 기판(360)은 별도의 인쇄 회로 기판과 접촉하기 위해 외부에서 벤딩이 될 수 있는데, 외부 벤딩으로 인해 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡진 모양은 찌그러질 수 있다. 예를 들어, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 외부 벤딩으로 인해, 구동칩(330)의 상면 중심부에서 터치 인쇄 회로 기판(360)은 오목하게 굴곡될 수 있다. 이 경우, 구동칩(330)의 가장자리 부분에서 터치 인쇄 회로 기판(360)은 볼록하게 굴곡될 수 있으며, 볼록하게 굴곡된 부분은 터치 인쇄 회로 기판(360)의 다른 굴곡 부분에 비해 상대적으로 작은 곡률 반경을 가질 수 있다. 터치 인쇄 회로 기판(360)의 곡률 반경이 작아질수록 굴곡에 대한 복원력은 상대적으로 강해지며, 복원력은 하부 기판(310)에 장력으로 작용한다. 결과적으로, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡으로 인한 장력은 주로 구동칩(330)의 가장자리 부분에서 심하게 발생된다. 앞서 언급한 바와 같이, 터치 인쇄 회로 기판(360)의 굴곡에 의한 장력은 하부 기판(310)에 작용하며, 장력으로 인해 하부 기판(310)은 국부적으로 변형될 수 있다. 그러나, 완충 부재(590)는 터치 인쇄 회로 기판(390)의 굴곡이 심한 구동칩(330)의 가장자리 부분에서 터치 인쇄 회로 기판(390)과 접하므로, 그 영역에서 발생되는 터치 인쇄 회로 기판(360)의 장력을 효과적으로 분산시킨다. 이에, 하부 기판(310)의 국부적인 변형이 효과적으로 방지될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치(500)는 터치 인쇄 회로 기판(390)의 굴곡으로 인한 장력을 분산시키도록 완충 부재(590)를 포함하므로, 터치 인쇄 회로 기판(390)에 의해 발생되는 장력이 균일하게 분산될 수 있고, 하부 기판(310)의 변형이 최소화된다. 이에, 표시 소자의 변형(예를 들어, 액정 배열의 변형)이 최소화되고, 표시 소자의 변형으로 인해 유발되는 빛 샘이 최소화될 수 있다. 특히, 완충 부재(590)는 응력이 집중되기 쉬운 중첩 영역(O/A)의 경계부에만 형성되므로, 완충 부재(590)를 형성하기 위한 재료가 절약될 수 있다.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이며 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 도 7a의 VII-VII'에 대한 개략적인 단면도이다.

먼저, 도 7a를 참조하면 터치 스크린 일체형 표시 장치(700)는 하부 기판(710)상에 구동칩(730)이 배치되고 하부 기판(710)상에 적어도 하나의 전극연결부(742)를 포함하여 하부 기판(710)과 연성 기판(760)이 연결된다.

연성 기판(760)의 일부는 구동칩(730)을 덮도록 배치되어 구동칩(730)과 연성 기판(760)은 틈이 발생할 수 있다. 연장된 연성 기판(760)을 하부 기판(710)의 배면으로 접을 경우 구동칩(730)상에서 연성 기판(760)이 하부 기판(710)에 불균형한 압력을 가하게 된다.

연성 기판(750)은 플렉서블한 인쇄 회로 기판일 수 있으며 하부 기판(710)의 표시 관련 전극 및 터치관련 전극과 각각 연결 가능한 통합 인쇄 회로 기판일 수 있다.

근래에는 터치 인쇄 회로 기판과 표시 인쇄 회로 기판을 통합하여 하나의 인쇄 회로 기판을 사용하는 개발 활동이 활발히 진행되고 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

이어서 도 7b를 참조하면, 터치 스크린 일체형 표시 장치(700)는 하부 기판(710)과 대향하는 상부 기판(770)을 포함하고 상부 기판(770)의 일부는 하부 기판(710)의 비표시영역과 대응하는 블랙매트릭스(780)을 포함한다.

하부 기판(710)과 상부 기판(770)의 사이에 배치된 연성 기판(760)은 구동칩(730)과의 중첩구간(O/A)에서 구동칩(730)을 덮도록 배치되어 상부 기판(770)에 불균형한 압력일 가할 수 있으므로, 완충층(790)을 연성 기판(760)과 상부기판(770)사이에 배치하여 상부기판(770)에 가해질 수 있는 압력을 균일하게 할 수 있다.

연성 기판(760)상에 배치된 완충층(790)은 수지 조성물로 형성된다. 예를 들어, 완충층(790)은 자외선 또는 적외선으로 경화되는 광 경화성 수지 조성물로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 완충층(790)은 열에 의해 경화되거나 자연 경화되는 수지 조성물로 형성될 수도 있다. 만약, 완충층(790)은 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화성 수지 조성물로 형성되는 경우, 자외선 경화성 수지 조성물은 아크릴레이트계 모노머(acrylate monomer), 아크릴레이트계 올리고머(acrylate oligomer), 자외선에 기초하여 아크릴레이트계 모노머와 아크릴레이트계 올리고머의 중합 반응을 개시하는 광 개시제 및 첨가물을 포함할 수 있다. 첨가물은 자외선 경화성 수지 조성물의 접착력을 증가시키는 물질로서, 실란계 화합물이 사용될 수 있다. 완충층(790)은 수지 조성물이 경화되어 형성된 폴리머로 구성될 수 있다.

연성 기판(760)상에 배치된 완충층(790)이 광 경화성 수지 조성물로 구성된 경우, 광 경로는 도 7b에 도시된 바와 같이 하부 기판(710)의 하부에서 UV광을 조사하여 완충층(790)이 경화되도록 한다. 완충층(790)이 자유롭게 배치되도록 하는 기술적 구성에 대하여서는 후술 하도록 한다.

도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 8a를 참조하면 터치 스크린 일체형 표시 장치(800)는 연결전극(843)이 배치된 전극연결부(842)가 하부 기판(810)상에 배치되고 배선전극(844)이 배치된 연성 기판(860)과 연결된다.

연성 기판(860)은 하부기판(810)과 전극연결부(842)에서 전기적으로 연결되어 터치관련 신호 및 표시소자관련 전극들과 전기적으로 연결 된다.

도 7a 내지 도 7b에서 상술한 완충층(790)의 배치가 자유롭도록 완충층 배치기능 영역(861)이 연성 기판(860)상에 배치된다.

완충층 배치기능 영역(861)은 상술한 바와 같이 광 경화성 물질로 이루어 지는 완충층(790)의 경화를 위한 자외선이 하부기판(810)의 하측에서 연성 기판(860)의 상부로 투과시키는 영역이다.

자외선을 연성 기판(860)의 상부로 투과시키기 위한 완충층 배치기능 영역(861)은 투명한 재질로 이루어 지거나 연성 기판(860)의 일부를 오픈시키는 영역일 수 있다.

도 8b를 참조하여 설명하되, 도 8a와 중복되거나 실질적으로 동일한 요소에 대하여 생략하여 설명하도록 한다.

도 8b를 참조하면, 연성 기판(860)은 실질적으로 투명한 재질로 이루어 지는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 연성 기판(860)이 투명한 재질로 이루어지게 된 경우 연성 기판(860)은 그 자체로 완충층 배치기능 영역(861)로 정의될 수 있다.

또한, 연성 기판(860)에 배치된 배선전극(844)은 자외선과 같은 빛의 투과율을 높이기 위해 투명전극으로 이루어 지는 전극일 수 있다. 배선전극(844)의 재질로 투명전극을 사용할 수도 있으나 금속재질로 이루어지는 배선전극(844)를 사용하는 경우에도 전극사이에 빛이 투과할 때 발생될 수 있는 회절등의 효과로 인해 완충층(790)의 경화율에 실질적인 차이가 크지 않을 수 있으므로 설계자의 판단에 따라 자유롭게 선택될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 종래 터치 스크린 일체형 표시 장치
110, 310, 710, 810: 하부 기판
130, 330, 730: 구동칩
141, 341: 표시 패드부
142, 342: 터치 패드부
742, 842: 전극연결부
843: 연결전극
844: 배선전극
150, 350: 표시 인쇄 회로 기판
160, 360: 터치 인쇄 회로 기판
760, 860: 연성 기판
861: 완충층 배치기능영역
170, 370, 770: 상부 기판
180, 380, 780: 블랙 매트릭스
300, 500, 700, 800: 터치 스크린 일체형 표시 장치
390, 590, 790: 완충 부재
D/A: 표시 영역
N/A: 비표시 영역
C/A: 접촉 영역
SP/A: 분리 영역
O/A: 중첩 영역
I/A: 내부 공간

Claims (24)

1. 하부 기판의 비표시 영역에 배치된 구동칩;
   상기 하부 기판과 연결되고, 상기 구동칩의 적어도 일부를 덮는 연성 인쇄 회로 기판; 및
   상기 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 상기 하부 기판이 받는 힘을 분산시키는 완충 부재를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 완충 부재는 상기 연성 인쇄 회로 기판의 상부와 접하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 완충 부재는 적어도 상기 구동칩의 가장자리와 중첩되도록 구현된 터치 스크린 일체형 표시 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하부 기판과 대향하며, 상기 하부 기판보다 단단한 특성을 갖는 상부 기판을 더 포함하고, 상기 완충 부재가 상기 상부 기판의 하면에 고정됨에 따라 상기 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 상기 하부 기판이 받는 힘이 분산되는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 완충 부재는 필름(film) 또는 레진(resin)으로 구성된 터치 스크린 일체형 표시 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 하부 기판의 표시 영역에 배치된 표시 소자 및 터치 전극을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 연성 인쇄 회로 기판은 상기 터치 전극의 신호를 전달받는 터치 인쇄 회로 기판인 터치 스크린 일체형 표시 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 표시 소자는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치된 액정층 및 상기 화소 전극과 분리된 공통 전극을 포함하고, 상기 공통 전극은 상기 터치 전극으로 동작하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
8. 접촉 영역 및 분리 영역을 포함하는 하부 기판;
   상기 접촉 영역에서는 상기 하부 기판과 접하고, 상기 분리 영역에서는 상기 하부 기판으로부터 분리되도록 굴곡진(curved) 연성 인쇄 회로 기판; 및
   상기 분리 영역에서, 상기 연성 인쇄 회로 기판과 접하도록 배치되며, 상기 연성 인쇄 회로 기판과 상기 하부 기판 사이의 공간을 최소화하는 충진 부재를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 분리 영역에서 상기 연성 인쇄 회로 기판과 상기 하부 기판 사이에 배치된 구동칩; 및
   상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판을 더 포함하고,
   상기 충진 부재는, 상기 분리 영역에서, 상기 상부 기판과 상기 연성 인쇄 회로 기판 사이에 배치되는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 충진 부재는, 상기 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡으로 인해 상기 하부 기판 사이에 가해지는 장력(tension)이 분산되도록, 상기 분리 영역에서 상기 연성 인쇄 회로 기판의 적어도 일부를 가압하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
11. 복수의 박막 트랜지스터(TFT)가 구비된 TFT 기판;
    상기 TFT 기판과 전기적으로 연결된 연성 회로 기판;
    상기 TFT 기판에 대향하는 커버 글라스(Cover Glass); 및
    상기 커버 글라스와 상기 TFT 기판 사이에서 굴곡되어 들뜬 형태를 갖는 상기 연성 회로 기판의 들뜸에 의해 유발되는 빛 샘을 줄이도록 구현된 중간 부재를 포함하는 표시 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 중간 부재는 상기 커버 글라스의 내면 일부에 부착된 레진(resin)이 필름 형태로 구현된 표시 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 중간 부재의 두께는, 상기 TFT 기판과 상기 커버 글라스 사이의 거리, 상기 연성 회로 기판의 길이, 면적 및 굴곡진 정도를 고려하여 최적화된 표시 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 TFT 기판과 상기 연성 회로 기판 사이에 배치된 구동칩을 더 포함하며,
    상기 중간 부재는, 상기 구동칩에 의한 상기 연성 회로 기판의 굴곡에 따라 발생 가능한 장력(tension)이 완화되도록 구현된 표시 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 커버 글라스에 사용자 접촉이 감지되도록 상기 표시 장치와 일체형으로 구현된 터치 스크린을 더 포함하는 표시 장치.
16. 표시영역 및 비표시영역을 포함하는 하부 기판;
    상기 비표시영역에 배치된 적어도 하나의 전극연결부와 연결된 연성 기판; 및
    상기 연성 기판 상에 배치된 완충층을 포함하되,
    상기 연성 기판상에 상기 완충층의 배치가 자유롭도록 상기 연성 기판의 적어도 일부는 완충층 배치기능 영역인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 완충층 배치기능 영역은 UV광이 투과될 수 있는 영역인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 완충층 배치기능 영역은 상기 연성 기판이 투명하거나 상기 연성 기판의 일부가 제거된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
19. 제16항에 있어서,
    상기 비표시영역에 배치된 구동칩을 더 포함하고 상기 연성 기판은 상기 구동칩의 적어도 일부를 덮도록 배치된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
20. 제16항에 있어서,
    상기 완충층은 UV광과 같은 빛에 의해 경화되는 광 경과성 레진(Resin)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
21. 제16항에 있어서,
    상기 연성 기판 및 상기 전극연결부는 연결전극이 배치되어 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 연성 기판은 상기 연결전극과 전기적으로 연결된 배선전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
23. 제22항에 있어서,
    상기 배선전극은 투명 배선전극인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
24. 제16항에 있어서,
    상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판을 더 포함하고, 상기 완충층은 상기 상부 기판과 상기 연성 기판의 사이에서 완충역할을 하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시 장치.
    

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