KR20170040400A - 터치 스크린 패널, 이의 제조 방법 및 터치 스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치 - Google Patents

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KR20170040400A
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박진우
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Abstract

터치 스크린 패널은 편광판, 상기 편광판 상에 배치되는 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되며 유전 탄성 물질을 포함하고 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 포함한다.

Description

터치 스크린 패널, 이의 제조 방법 및 터치 스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치{TOUCH SCREEN PANEL, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND TOUCH DISPLAY DEVICD HAVING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 패널, 터치 스크린 패널의 제조 방법 및 터치스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적 접촉과 압력을 감지할 수 있고, 불량을 감소시킬 수 있는 터치 스크린 패널, 터치 스크린 패널의 제조 방법 및 터치스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치에 관한 것이다.
근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시 장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 전계 방출 장치(Field Emission Display Device; FED), 전기 영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device: EPD), 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence emitting device: OLED) 등 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근, 이러한 표시 장치에 터치 스크린 패널 기능을 적용하는 연구가 진행중에 있다. 터치 스크린 패널은 손가락 또는 펜과 같은 물체로 표시 장치의 화면을 터치하는 방법에 의하여 명령을 입력할 수 있도록 한 입력 장치이다. 이러한 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같은 표시 장치에 장착되어 동작하는 별도의 입력 장치를 대체할 수 있기 때문에 사용자의 편의성을 향상시키고자 그 이용 범위가 점차 확장되고 있다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 이중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손 또는 펜과 같은 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다.
정전 용량의 변화는 전형적으로 2 가지 원리 중 하나에 기초한다. 제 1 방안은 큰 용량성 물체와의 직접적인 전기적 접촉, 보통 사람이 손가락을 통해 센싱 시스템에 의해 모니터링되는 캐패시턴스를 변경하는 것을 포함한다. 어떤 경우에, 이러한 센서 유형은 센서를 터치하기 위해 물체의 근접을 검출하도록 기능할 수도 있지만, 터치 센서와의 물리적 접촉은 필요로 하지 않는다. 이들 시스템은 흔히 사람과 센싱 시스템 사이에 직접적인 접촉을 필요로 하므로, 만일 예컨대 사람이 장갑을 착용하고 있으면 작동하지 않을 수도 있다. 또한, 용량성 커플링은 가해진 압력 또는 근접성을 양적으로 측정하는 데 상당히 적합하지 않을 수 있지만, 이진(온/오프) 센싱할 수 있다.
제 2 방안은 압축가능 탄성 유전체에 의해 분리되는 2 개의 도전성 평면을 사용한다. 이 복합물은 캐패시턴스가 도전성 평면들 사이의 간격에 일부분 의존하는 캐패시터를 형성한다. 압력 하의 유전체의 압축은 센싱 시스템에 의해 검출될 수 있는 평면들 사이의 캐패시턴스를 변경한다. 가해진 힘 또는 압력으로 압축을 교정함으로써, 이 시스템은 센서와의 상호작용의 힘 또는 압력의 양을 정하는 데 사용될 수 있다.
터치 스크린 패널은 표시 패널의 배면에 직접 형성하는 방식으로 제작될 수 있다. 그러나, 표시 패널의 배면에 터치 스크린 패널을 직접 형성하는 경우, 터치 센서에 불량이 발생되면 표시 패널도 함께 사용이 불가능한 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 전기적 접촉과 압력을 감지할 수 있고, 불량을 감소시킬 수 있는 터치 스크린 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 터치 스크린 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 터치 스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 편광판, 상기 편광판 상에 배치되는 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되며 유전 탄성 물질을 포함하고 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의될 수 있다.
C = ε0 X εr X A /d, 여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 스크린 패널은 상기 편광판 및 상기 터치 전극 사이에 배치되는 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 기판 상에 터치 전극을 형성하는 단계, 상기 터치 전극 상에 보호 필름을 형성하는 단계, 상기 보호 필름이 형성된 터치 전극을 상기 기판으로부터 분리하는 단계, 상기 분리된 터치 전극을 편광판에 부착하는 단계, 상기 보호 필름을 제거하는 단계 및 상기 터치 전극 상에 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의될 수 있다.
C = ε0 X εr X A /d, 여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 점착층을 형성하는 단계 및 상기 점착층 상에 상기 터치 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 터치 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되고, 편광판, 상기 편광판 상에 배치되는 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되며, 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 포함하는 터치 스크린 패널을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의될 수 있다.
C = ε0 X εr X A /d, 여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 스크린 패널은 상기 편광판 및 상기 터치 전극 사이에 배치되는 점착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 박막 트랜지스터가 배치되는 하부 기판, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자를 커버하는 제2 전극 및 상기 하부 기판과 대향하며, 상기 제2 전극상에 배치되는 밀봉 기판을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 상기 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 표시 패널은 박막 트랜지스터가 배치되는 하부 기판, 상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판 및 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 스크린 패널은 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되는 압력 감지층을 포함한다. 따라서, 상기 터치 전극에 의해 접촉을 감지할 수 있으며, 상기 압력 감지층에 의해 압력을 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 접촉 및 압력을 감지하여 정교한 터치의 감지를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 편광판을 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 2의 터치 스크린 패널의 제조 방법을 타나내는 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 12의 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일실시예 따른 터치 전극 및 압력 감지층의 센싱 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 편광판을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널(300)은 편광판(310), 점착층(320), 터치 전극(330) 및 압력 감지층(350)을 포함한다.
상기 편광판(310)은 선편광 부재와 상기 선편광 부재 아래에 배치되어 있는 위상 지연 필름(314)을 포함할 수 있다.
상기 선편광 부재는 편광자층(312), 편광자층을 지지하는 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 편광자층(312)은 PVA(Poly Vinylalcohol)로 이루어질 수 있으며, 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)는 TAC(Triacetyl cellulous)로 이루어질 수 있다.
상기 위상 지연 필름(314)은 λ/4 위상 지연 필름일 수 있으며, 선편광을 원편광으로 바꾸거나, 원편광을 선편광으로 바꾸는 역할을 수행한다.
예를 들어, 상기 위상 지연 필름(314)은 폴리카보네이트나 폴리비닐알콜, 폴리스틸렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다.
상기 편광판(310)은 광을 소정 방향으로 선편광시키는 상기 선편광 부재와 선편광을 원편광으로 바꾸는 상기 위상 지연 필름(314)이 부착되어 있으므로 원편광판의 역할을 할 수 있다.
상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314) 사이에는 제1 점착층(315)이 형성되어 있어 상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314)을 서로 부착시킨다.
상기 제1 점착층(315)은 압력감지 점착층(PSA, Pressure Sensitivity Adhesive layer)으로서, 점착제를 포함하여 필름 형태로 이루어지며, 외부에서 제공되는 압력에 응답하여 접착 동작을 수행할 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 편광판이 사용될 수 있다.
상기 편광판(310) 상에는 상기 점착층(320)이 형성된다. 상기 점착층(320)은 상기 편광판(310)과 터치 전극(330)을 부착시킨다.
상기 점착층(320)은 기판(SUB)상에 형성된다. 이후 상기 점착층(320) 상에 상기 터치 전극(330)이 형성된다. 상기 터치 전극(330)이 형성된 상기 점착층(320)은 상기 기판(SUB)으로부터 분리되고, 상기 터치 전극(330)이 형성된 상기 점착층(320)은 상기 편광판(310)에 부착된다.
상기 점착층(320)은 점착제를 포함하는 필름 형태로 형성될 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조 및 다양한 물질을 포함하는 점착층이 사용될 수 있다.
상기 점착층(320) 상에는 상기 터치 전극(330)이 형성된다. 상기 터치 전극(330)은 감지 패턴(331) 및 연결 배선(333)을 포함한다.
상기 감지 패턴(331) 상기 터치 스크린 패널(300)의 동작 구현을 위해 하부에 배치되는 표시 패널로부터의 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 갖는 투명한 도전 물질로 이루어진다. 투명한 도전 물질로는 인듐-틴 옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)가 이용될 수 있다.
상기 연결 배선(333)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속 물질 또는 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결 배선(333)은 상기감지 패턴(331)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 상기 연결 배선(333)은 상기 감지 패턴(331)과 동일한 층으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른 층으로 형성될 수 있다. 또한, 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른물질을 포함할 수 있다.
상기 감지 패턴(331)은 상기 연결 배선(333)과 연결된다. 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 상기 감지 패턴(331)으로부터 상기 연결 배선(333)을 경유하여 외부 구동회로(미도시) 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그러면, 입력 처리 회로(미도시) 등에 의해 정전 용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악된다.
상기 터치 전극(330) 상에는 압력 감지층(350)이 형성된다. 상기 압력 감지층(350)은 외부의 압력에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 상기 압력 감지층(350)의 변형량에 의해 압력을 감지할 수 있다.
상기 압력 감지층(350)은 외부로부터 접촉력이 가해지는 경우 탄성 변형이 되도록 형성되는 것으로서, 접촉력이 해제되는 경우 원래의 형상으로 돌아가는 복원력 및 탄성(flexibility)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 캐패시턴스 값이 측정될 수 있도록 소정의 유전율을 가지는 유전체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 감지층(350)은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 접착성 물질을 포함할 수 있다. 상기 압력 감지층은 상기 터치 전극(330)과 표시 패널(DP)을 접착시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 압력 감지층(350)은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 압력 감지층(350)은 유전 탄성 물질을 포함하는 다른 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 터치 스크린 패널(330)은 상기 터치 전극(330) 및 상기 터치 전극(330) 상에 배치되는 상기 압력 감지층(350)을 포함한다. 따라서, 상기 터치 전극(330)에 의해 접촉을 감지할 수 있으며, 상기 압력 감지층(350)에 의해 압력을 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널(330)은 접촉 및 압력을 감지하여 정교한 터치의 감지를 수행할 수 있다.
도 4 내지 도 9은 도 2의 터치 스크린 패널의 제조 방법을 타나내는 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 기판(SUB) 상에 점착층(320)이 형성된다.
상기 기판(SUB)은 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(110)은 광 투과력이 우수한 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 터치 전극이 형성된 후, 분리될 수 있다.
상기 점착층(320)은 기판(SUB)상에 형성된다. 상기 점착층(320)은 점착제를 포함하는 필름 형태로 형성될 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조 및 다양한 물질을 포함하는 점착층이 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 점착층(320)이 형성된 상기 기판(SUB) 상에 터치 전극(330)이 형성된다.
상기 점착층(320) 상에는 상기 터치 전극(330)이 형성된다. 상기 터치 전극(330)은 감지 패턴(331) 및 연결 배선(333)을 포함한다.
상기 감지 패턴(331) 상기 터치 스크린 패널(300)의 동작 구현을 위해 하부에 배치되는 표시 패널로부터의 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 갖는 투명한 도전 물질로 이루어진다. 투명한 도전 물질로는 인듐-틴 옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)가 이용될 수 있다.
상기 연결 배선(333)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속 물질 또는 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결 배선(333)은 상기감지 패턴(331)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 연결 배선(333)은 상기 감지 패턴(331)과 동일한 층으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른 층으로 형성될 수 있다. 또한, 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른물질을 포함할 수 있다.
상기 터치 전극(331)은 상기 연결 배선(333)과 연결된다. 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 상기 터치 전극(331)으로부터 상기 연결 배선(333)을 경유하여 외부 구동회로(미도시) 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그러면, 입력 처리 회로(미도시) 등에 의해 정전 용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악된다.
도 6을 참조하면, 상기 터치 전극(330) 상에 보호 필름(340)이 형성된다.
상기 터치 전극(330) 상에 보호 필름(340)이 형성된다. 상기 보호 필름(340)은 상기 터치 전극(330)이 스크래치(scratch) 등으로 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 터치 전극(330) 상에 부착된다. 상기 보호 필름(340)은 트리아세텔셀룰로스와 같은 아세테이트계 수지나 표면을 알칼리 등으로 비누화처리한 트리아세틸셀룰로스 필름일 수 있다.
상기 보호 필름(340)은 상기 터치 전극(330)이 편광판(310)에 부착된 후 제거될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 보호 필름(340)이 형성된 터치 전극(330)이 상기 기판(SUB)으로부터 분리된다.
상기 보호 필름(340)이 형성된 상기 터치 전극(330)은 상기 기판(SUB)으로부터 분리된다. 이후, 상기 분리된 터치 전극(330)은 편광판(310)에 부착될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 분리된 터치 전극(330)이 편광판(310)에 부착된다.
상기 분리된 터치 전극(330)이 편광판(310)에 부착된다. 따라서, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 상기 편광판(310), 상기 편광판(310) 상에 배치되는 상기 점착층(320), 상기 점착층(320) 상에 배치되는 상기 터치 전극(330) 및 상기 터치 전극(330) 상에 배치되는 상기 보호 필름(340)을 포함할 수 있다.
상기 편광판(310)은 선편광 부재와 상기 선편광 부재 아래에 배치되어 있는 위상 지연 필름(314)을 포함할 수 있다.
상기 선편광 부재는 편광자층(312), 편광자층을 지지하는 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 편광자층(312)은 PVA(Poly Vinylalcohol)로 이루어질 수 있으며, 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)는 TAC(Triacetyl cellulous)로 이루어질 수 있다.
상기 위상 지연 필름(314)은 λ/4 위상 지연 필름일 수 있으며, 선편광을 원편광으로 바꾸거나, 원편광을 선편광으로 바꾸는 역할을 수행한다.
예를 들어, 상기 위상 지연 필름(314)은 폴리카보네이트나 폴리비닐알콜, 폴리스틸렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다.
상기 편광판(310)은 광을 소정 방향으로 선편광시키는 상기 선편광 부재와 선편광을 원편광으로 바꾸는 상기 위상 지연 필름(314)이 부착되어 있으므로 원편광판의 역할을 할 수 있다.
상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314) 사이에는 제1 점착층(315)이 형성되어 있어 상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314)을 서로 부착시킨다.
상기 제1 점착층(315)은 압력감지 점착층(PSA, Pressure Sensitivity Adhesive layer)으로서, 점착제를 포함하여 필름 형태로 이루어지며, 외부에서 제공되는 압력에 응답하여 접착 동작을 수행할 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 편광판이 사용될 수 있다.
상기 보호 필름(340)은 상기 터치 전극(330)이 스크래치(scratch) 등으로 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 터치 전극(330) 상에 부착된다. 상기 보호 필름(340)은 트리아세텔셀룰로스와 같은 아세테이트계 수지나 표면을 알칼리 등으로 비누화처리한 트리아세틸셀룰로스 필름일 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 터치 전극(330) 상에 부착된 상기 보호 필름(340)이 제거된다.
따라서, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 상기 편광판(310), 상기 편광판(310) 상에 배치되는 상기 점착층(320) 및 상기 점착층(320) 상에 배치되는 상기 터치 전극(330)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 편광판(310)에 부착된 상기 터치 전극(330) 상에 압력 감지층(350)이 형성된다.
상기 편광판(310)에 부착된 상기 터치 전극(330) 상에 압력 감지층(350)이 형성된다. 상기 압력 감지층(350)은 외부의 압력에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 상기 압력 감지층(350)의 변형량에 의해 압력을 감지할 수 있다.
상기 압력 감지층(350)은 외부로부터 접촉력이 가해지는 경우 탄성 변형이 되도록 형성되는 것으로서, 접촉력이 해제되는 경우 원래의 형상으로 돌아가는 복원력 및 탄성(flexibility)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 캐패시턴스 값이 측정될 수 있도록 소정의 유전율을 가지는 유전체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 감지층(350)은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 접착성 물질을 포함할 수 있다. 상기 압력 감지층은 상기 터치 전극(330)과 표시 패널(DP)을 접착시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 압력 감지층(350)은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 압력 감지층(350)은 유전 탄성 물질을 포함하는 다른 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 터치 스크린 패널(330)은 상기 터치 전극(330) 및 상기 터치 전극(330) 상에 배치되는 상기 압력 감지층(350)을 포함한다. 따라서, 상기 터치 전극(330)에 의해 접촉을 감지할 수 있으며, 상기 압력 감지층(350)에 의해 압력을 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널(330)은 접촉 및 압력을 감지하여 정교한 터치의 감지를 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 블럭도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 제조 방법은 셀 공정(S100), 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 형성하는 단계(S200) 및 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 부착하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 셀 공정(S100)에서는 표시 패널을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 표시 패널은 유기 발광 표시 패널 (organic light emitting diode: OLED) 또는 액정 표시 패널(liquid crystal display: LCD) 일 수 있다. 따라서, 상기 셀 공정(S100)에서는 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널을 형성할 수 있다.
상기 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 형성하는 단계(S200)에서는 편광판에 일체로 형성되는 터치 스크린 패널을 형성한다. 상기 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 형성하는 단계는 도11을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 부착하는 단계(S300)에서는 상기 편광판 일체형 터치 스크린 패널을 상기 표시 패널에 부착한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 표시 패널은 유기 발광 표시 패널 (organic light emitting diode: OLED) 또는 액정 표시 패널(liquid crystal display: LCD) 일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치는 유기 발광 터치 표시 장치 또는 액정 터치 표시 장치일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4 내지 도 9 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 방법은 기판 상에 터치 전극을 형성하는 단계(S210), 상기 터치 전극을 기판으로부터 분리하는 단계(S220), 상기 분리된 터치 전극을 편광판에 부착하는 단계(S230) 및 상기 터치 전극 상에 압력 감지층을 형성하는 단계(S240)를 포함한다.
상기 기판 상에 터치 전극을 형성하는 단계(S210)에서는 상기 기판(SUB) 상에 점착층(320)을 형성한 후, 상기 점착층(320)이 형성된 상기 기판(SUB) 상에 터치 전극(330)을 형성한다.
상기 점착층(320)은 기판(SUB)상에 형성된다. 상기 점착층(320)은 점착제를 포함하는 필름 형태로 형성될 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조 및 다양한 물질을 포함하는 점착층이 사용될 수 있다.
상기 점착층(320) 상에는 상기 터치 전극(330)이 형성된다. 상기 터치 전극(330)은 감지 패턴(331) 및 연결 배선(333)을 포함한다.
상기 감지 패턴(331) 상기 터치 스크린 패널(300)의 동작 구현을 위해 하부에 배치되는 표시 패널로부터의 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 갖는 투명한 도전 물질로 이루어진다. 투명한 도전 물질로는 인듐-틴 옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)가 이용될 수 있다.
상기 연결 배선(333)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속 물질 또는 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결 배선(333)은 상기감지 패턴(331)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 연결 배선(333)은 상기 감지 패턴(331)과 동일한 층으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른 층으로 형성될 수 있다. 또한, 연결 배선(333)은 감지 패턴(331)과 다른물질을 포함할 수 있다.
상기 터치 전극(331)은 상기 연결 배선(333)과 연결된다. 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 상기 터치 전극(331)으로부터 상기 연결 배선(333)을 경유하여 외부 구동회로(미도시) 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그러면, 입력 처리 회로(미도시) 등에 의해 정전 용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악된다.
이후, 상기 터치 전극(330) 상에 보호 필름(340)이 형성된다. 상기 보호 필름(340)은 상기 터치 전극(330)이 스크래치(scratch) 등으로 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 터치 전극(330) 상에 부착된다. 상기 보호 필름(340)은 트리아세텔셀룰로스와 같은 아세테이트계 수지나 표면을 알칼리 등으로 비누화처리한 트리아세틸셀룰로스 필름일 수 있다.
상기 터치 전극을 기판으로부터 분리하는 단계(S220)에서는 상기 보호 필름(340)이 형성된 터치 전극(330)이 상기 기판(SUB)으로부터 분리된다.
상기 보호 필름(340)이 형성된 상기 터치 전극(330)은 상기 기판(SUB)으로부터 분리된다. 이후, 상기 분리된 터치 전극(330)은 편광판(310)에 부착될 수 있다.
상기 분리된 터치 전극을 편광판에 부착하는 단계(S230)에서는 상기 분리된 터치 전극(330)이 편광판(310)에 부착된다. 따라서, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 상기 편광판(310), 상기 편광판(310) 상에 배치되는 상기 점착층(320), 상기 점착층(320) 상에 배치되는 상기 터치 전극(330) 및 상기 터치 전극(330) 상에 배치되는 상기 보호 필름(340)을 포함할 수 있다.
상기 편광판(310)은 선편광 부재와 상기 선편광 부재 아래에 배치되어 있는 위상 지연 필름(314)을 포함할 수 있다.
상기 선편광 부재는 편광자층(312), 편광자층을 지지하는 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 편광자층(312)은 PVA(Poly Vinylalcohol)로 이루어질 수 있으며, 하부 지지체(311) 및 상부 지지체(313)는 TAC(Triacetyl cellulous)로 이루어질 수 있다.
상기 위상 지연 필름(314)은 λ/4 위상 지연 필름일 수 있으며, 선편광을 원편광으로 바꾸거나, 원편광을 선편광으로 바꾸는 역할을 수행한다.
예를 들어, 상기 위상 지연 필름(314)은 폴리카보네이트나 폴리비닐알콜, 폴리스틸렌이나 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리아릴레이트나 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다.
상기 편광판(310)은 광을 소정 방향으로 선편광시키는 상기 선편광 부재와 선편광을 원편광으로 바꾸는 상기 위상 지연 필름(314)이 부착되어 있으므로 원편광판의 역할을 할 수 있다.
상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314) 사이에는 제1 점착층(315)이 형성되어 있어 상기 선편광 부재와 상기 위상 지연 필름(314)을 서로 부착시킨다.
상기 제1 점착층(315)은 압력감지 점착층(PSA, Pressure Sensitivity Adhesive layer)으로서, 점착제를 포함하여 필름 형태로 이루어지며, 외부에서 제공되는 압력에 응답하여 접착 동작을 수행할 수 있다. 이러한 점착제로는 굴절율이 1.46 내지 1.52의 범위에 있는 아크릴계나 고무계의 점착제, 혹은 상기 점착제에 굴절율을 조정하기 위해서 질코니아 등의 미립자를 함유시킨 점착제 등을 사용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 편광판이 사용될 수 있다.
상기 터치 전극 상에 압력 감지층을 형성하는 단계(S240)에서는 상기 보호 필름(340)이 제거된 후, 상기 편광판(310)에 부착된 상기 터치 전극(330) 상에 압력 감지층(350)이 형성된다.
상기 편광판(310)에 부착된 상기 터치 전극(330) 상에 압력 감지층(350)이 형성된다. 상기 압력 감지층(350)은 외부의 압력에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 상기 압력 감지층(350)의 변형량에 의해 압력을 감지할 수 있다.
상기 압력 감지층(350)은 외부로부터 접촉력이 가해지는 경우 탄성 변형이 되도록 형성되는 것으로서, 접촉력이 해제되는 경우 원래의 형상으로 돌아가는 복원력 및 탄성(flexibility)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 캐패시턴스 값이 측정될 수 있도록 소정의 유전율을 가지는 유전체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 감지층(350)은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 접착성 물질을 포함할 수 있다. 상기 압력 감지층은 상기 터치 전극(330)과 표시 패널(DP)을 접착시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 압력 감지층(350)은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 압력 감지층(350)은 유전 탄성 물질을 포함하는 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널(DP) 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 터치 스크린 패널(300)을 포함한다.
상기 터치 스크린 패널(300)은 편광판(310), 상기 편광판 상에 배치되는 점착층(320), 상기 점착층(320) 상에 배치되는 터치 전극(330) 및 상기 터치 전극(330) 상에 배치되며, 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층(350)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 표시 패널은 유기 발광 표시 패널 (organic light emitting diode: OLED) 또는 액정 표시 패널(liquid crystal display: LCD) 일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 표시 장치는 유기 발광 터치 표시 장치 또는 액정 터치 표시 장치일 수 있다.
도 13은 도 12의 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 표시 장치는 표시 패널(DP) 및 터치 스크린 패널(300)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 터치 표시 장치는 유기발광 표시 장치일 수 있다.
상기 표시 패널(DP)은 하부 기판(100), 버퍼층(102), 게이트 절연막(104), 층간절연막(106), 평탄절연막(108), 화소정의막(112), 박막트랜지스터(130), 제1 전극(146), 제2 전극(148), 유기 발광 소자(200) 및 밀봉 기판(150)을 포함한다.
하부 기판(100)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지, 술폰산계 수지 등을 포함할 수 있다.
버퍼층(102)은 하부 기판(100) 상에 배치되고, 절연물질을 포함한다. 버퍼층(102)에 사용될 수 있는 절연물질의 예로는, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 실리콘 산탄화물(SiOxCy), 실리콘 탄질화물(SiCxNy) 등의 무기절연물질을 포함한다. 상기 무기 절연물질들은 단독으로, 서로 조합된 화합물, 혼합물, 또는 적층구조물로 사용될 수 있다. 상기 버퍼층(102)이 적층구조물을 포함하는 경우, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 실리콘 산탄화막 및/또는 실리콘 탄질화막을 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(102)은 하부 기판(100)으로부터 금속 원자들이나 불순물들이 확산되는 현상을 방지하며, 후속하여 액티브 패턴(132, 134, 136)을 형성하기 위한 결정화 공정 동안 열의 전달 속도를 조절하여 액티브 패턴의 전기적 특성을 향상시킨다. 또한, 상기 버퍼층(102)은 하부 기판(100)의 표면을 평탄화시킨다.
상기 액티브 패턴(135)은 상기 버퍼층(102) 상에 배치된다. 본 실시예에서, 상기 액티브 패턴(135)은 폴리실리콘을 포함한다. 상기 액티브 패턴(135)은 박막트랜지스터(130)의 드레인 전극(142)과 콘택되는 드레인 콘택부(132), 박막트랜지스터(130)의 소스 전극(144)과 콘택되는 소스 콘택부(136) 및 드레인 콘택부(132)와 소스 콘택부(136)의 사이에 배치되는 채널부(134)를 포함한다.
게이트 절연막(104)은 상기 액티브 패턴(135)이 형성된 버퍼층(102) 상에 배치되어 액티브 패턴(135)을 게이트 전극(138) 및 게이트 라인(도시되지 않음)과 전기적으로 절연시킨다. 게이트 절연막(104)은 실리콘 산화물, 금속 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연막(115)을 구성하는 금속 산화물은 하프늄 산화물(HfOx), 알루미늄 산화물(AlOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 티타늄 산화물(TiOx), 탄탈륨 산화물(TaOx) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되거나 적층되어 사용될 수 있다. 게이트 절연막(104)은 액티브 패턴(135)은 소스 콘택부(136) 및 드레인 콘택부(132)를 노출하는 콘택홀들을 포함한다.
게이트 전극(138)은 게이트 절연막(104) 상에 배치된다. 게이트 전극(138)은 액티브 패턴(135)의 채널부(134) 상에 배치된다. 게이트 전극(138)과 소스 전극(144) 사이에 전압차가 형성되는 경우, 박막 트랜지스터(130)가 턴온되어 채널부(134)를 통하여 드레인 전극(142)으로 전류가 흐른다.
게이트 전극(138)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극(138)은 알루미늄(Al), 알루미늄을 함유하는 합금, 알루미늄 질화물(AlNx), 은(Ag), 은을 함유하는 합금, 텅스텐(W), 텅스텐 질화물(WNx), 구리(Cu), 구리를 함유하는 합금, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 크롬 질화물(CrNx), 몰리브데늄(Mo), 몰리브데늄을 함유하는 합금, 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiNx), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaNx), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc), 스트론튬 루테늄 산화물(SRO), 아연 산화물(ZnOx), 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물(SnOx), 인듐 산화물(InOx), 갈륨 산화물(GaOx), 인듐 아연 산화물(IZO) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 게이트 전극(138)은 금속막, 합금막, 금속 질화물막, 도전성 금속 산화물막 및/또는 투명 도전성 물질막을 포함하는 단층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
층간절연막(106)은 게이트 전극(138) 및 게이트 라인(도시되지 않음)이 형성된 게이트 절연막(104) 상에 형성된다. 층간절연막(106)은 게이트 전극(138) 및 게이트 라인(도시되지 않음)을 소스 전극(144) 및 드레인 전극(142)과 절연시킨다.
층간 절연막(106)은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 층간 절연막(125)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 탄질화물, 실리콘 산탄화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 층간 절연막(106)은 액티브 패턴(135)의 소스부(136) 및 드레인부(132)를 노출하는 콘택홀들을 포함한다.
소스 전극(144) 및 드레인 전극(142)은 층간 절연막(106) 상에 형성된다. 소스 전극(144) 및 드레인 전극(142)은 상기 콘택홀들을 관통하여 액티브 패턴(132)의 소스부(136) 및 드레인부(132)에 각각 콘택된다.
상기 소스 및 드레인 전극(144, 142)은 각기 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 소스 및 드레인 전극(144, 142)은 각기 알루미늄, 알루미늄을 함유하는 합금, 알루미늄 질화물, 은, 은을 함유하는 합금, 텅스텐, 텅스텐 질화물, 구리, 구리를 함유하는 합금, 니켈, 크롬, 크롬 질화물, 몰리브데늄, 몰리브데늄을 함유하는 합금, 티타늄, 티타늄 질화물, 백금, 탄탈륨, 탄탈륨 질화물, 네오디뮴, 스칸듐, 스트론튬 루테늄 산화물, 아연 산화물, 인듐 주석 산화물, 주석 산화물, 인듐 산화물, 갈륨 산화물, 인듐 아연 산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
평탄 절연막(108)은 소스 및 드레인 전극(144, 142) 및 데이터 라인(도시되지 않음)이 형성된 층간절연막(106) 상에 형성되어 소스전극(144)을 제1 전극(146)과 절연시킨다.
상기 평탄 절연막(108)은 유기절연물질 또는 무기절연물질을 포함한다. 예를 들면, 평탄 절연막(108)은 포토레지스트, 아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 실록산계 수지, 감 광성 아크릴 카르복실기를 포함하는 수지, 노볼락 수지, 알칼리 가용성 수지, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 산탄화물, 실리콘 탄질화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
상기 평탄 절연막(108)은 드레인 전극(142)을 노출시키는 콘택홀을 포함한다.
제1 전극(146)은 화소 영역에 대응되는 평탄절연막(108) 상에 배치되고 평탄절연막(108)의 콘택홀을 통하여 드레인 전극(142)에 전기적으로 연결된다.
상기 유기 발광 표시 장치가 전면 발광 방식을 가질 경우, 제1 전극(146)은 반사성을 갖는 금속, 반사성을 갖는 합금 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(146)은 알루미늄, 은, 백금, 금(Au), 크롬, 텅스텐, 몰리브데늄, 티타늄, 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 이들 금속의 합금 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 전극(146)은 인듐 주석 산화물, 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 인듐 갈륨 산화물, 갈륨 산화물 등과 같은 투명 도전성 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
화소정의막(112)은 제1 전극(146)이 형성된 평탄 절연막(108) 상에 배치되어 제1 전극(146)의 일부를 노출시킨다. 화소 정의막(112)은 유기물질이나 무기 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 화소 정의막(112)은 포토레지스트, 폴리아크릴계 수지, 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘 화합물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 화소 정의막(112)에 의해 제1 전극(146)이 노출된 부분에 의해 상기 유기 발광 표시 장치의 표시 영역과 비표시 영역이 정의될 수 있다. 예를 들면, 화소 정의막(112)에 의해 제1 전극(146)이 노출된 부분이 위치하는 부분이 상기 표시 영역에 해당될 수 있다.
유기 발광 소자(200)는 화소 정의막(112)에 의해 노출된 제1 전극(146) 상에 배치되고, 제2 전극은 유기 발광 소자(200) 및 화소정의막(112)을 커버한다.
상기 유기 발광 표시 장치가 전면 발광 방식을 가질 경우, 제2 전극(148)은 인듐 주석 산화물, 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 인듐 갈륨 산화물, 갈륨 산화물 등과 같은 투명 도전성 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
상기 터치 스크린 패널(300)은 도 1 내지 도 9의 터치 스크린 패널과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 9의 터치 스크린 패널과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 14는 도 12의 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 표시 장치는 표시 패널(DP) 및 터치 스크린 패널(300)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 터치 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있다.
상기 표시 패널(DP)은 하부 기판(1110), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 액티브 패턴(AP), 화소 전극(PE), 제1 절연층(1120), 제2 절연층(1130), 유기막(1140), 액정층(LC), 상부 기판(1210), 블랙 매트릭스(1220), 컬러 필터(1230), 오버 코팅층(1240) 및 공통 전극(1250)을 포함한다. 또한, 상기 표시 패널(DP)은 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(1500)를 더 포함할 수 있다.
상기 하부 기판(1110)은 유리 기판, 쿼츠 기판, 실리콘 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 베이스 기판(1110) 상에 배치된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GE)과 전기적으로 연결된다. 상기 게이트전극(GE)은 구리(Cu), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함하는 단일층 구조 또는 서로 다른 물질을 포함하는 복수의 금속층을 포함하는 다층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(GE)은 티타늄(Ti)을 포함하는 하부층 및 상기 하부층의 상부에 형성되며, 구리(Cu)를 포함하는 상부층을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극(GE) 상에는 상기 제1 절연층(1120)이 형성된다. 상기 제1 절연층(1120)은 상기 베이스 기판(1110) 및 상기 게이트 전극(GE)을 포함하는 제1 도전 패턴을 커버한다. 상기 제1 절연층(1120)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 절연층(1120)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 제1 절연층(1120)은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 500Å의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 절연층(1120)은 서로 다른 물질을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 절연층(1120) 상에는 액티브 패턴(AP)이 형성된다. 상기 액티브 패턴(AP)은 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 영역의 상기 제1 절연층(1120) 상에 형성된다. 상기 액티브 패턴은 상기 게이트 전극(GE)과 중첩되고, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 각각과 부분적으로 중첩된다. 상기 액티브 패턴(AP)은 상기 게이트 전극(GE)과 상기 소스 전극(SE) 사이에 개재되고, 상기 게이트 전극(GE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 개재될 수 있다.
상기 액티브 패턴(AP) 상에는 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)이 형성된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 액티브 패턴(AP) 위에 서로 이격되어 배치된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 데이터 라인(DL)과 동일한 층으로 형성될 수 있다.
상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 구리(Cu), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함하는 단일층 구조 또는 서로 다른 물질을 포함하는 복수의 금속층을 포함하는 다층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 구리(Cu)층 및 상기 구리(Cu)층의 상부 및/또는 하부에 형성된 티타늄(Ti)층을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 라인(DL) 상에는 제2 절연층(1130)이 형성된다. 상기 제2 절연층(130)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층(1130)상에는 유기막(1140)이 형성된다. 상기 유기막(1140)은 상기 표시 기판(1100)의 상면을 실질적으로 평탄화함으로써, 단차로 인해 발생하는 문제, 예를 들어, 신호 배선의 단선 등을 방지할 수 있다. 상기 유기막(1140)은 유기 물질을 포함하는 절연층일 수 있다. 상기 유기막(1140)은 컬러 필터일 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 유기막(1140) 상에 배치되며, 상기 제1 콘택홀(CNT1)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 전극(PE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO) 또는 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 화소 전극(PE)은 티타늄(titanium: Ti) 또는 몰리브덴 티타늄 합금(MoTi)을 포함할 수 있다.
상기 상부 기판(1210)은 유리 기판, 쿼츠 기판, 실리콘 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(1220)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 배치된 영역의 상기 상부 기판(1210) 상에 배치된다. 상기 블랙 매트릭스(1220)는 영상이 표시 되는 표시 영역에 인접하고 상기 영상이 표시되지 않는 주변영역에 대응하여 배치되며, 광을 차단한다.
상기 컬러 필터(1230)는 상기 블랙 매트릭스(1220)가 형성된 상기 상부기판(1210) 상에 배치된다. 상기 컬러 필터(1230)는 상기 액정층(LC)을 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터(1230)는 적색 컬러 필터(red), 녹색 컬러 필터(green), 및 청색 컬러 필터(blue)일 수 있다. 상기 컬러 필터(1230)는 상기 단위 화소에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 단위 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 상기 컬러 필터(1230)는 서로 인접한 단위 화소들의 경계에서 일부가 인접한 컬러 필터(1230)에 의해 서로 중첩되거나, 또는 서로 이격될 수 있다.
상기 오버 코팅층(1240)은 상기 컬러 필터(1230) 및 상기 블랙 매트릭스(1220) 상에 형성된다. 상기 오버 코팅층(1240)은 상기 컬러 필터(1230)를 평탄화하면서, 상기 컬러 필터(1230)를 보호하는 역할과 절연하는 역할을 하며 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 공통 전극(1250)은 상기 오버 코팅층(1240) 상에 배치된다.
상기 액정층(LC)은 상기 하부 기판(1110) 및 상기 상부 기판(1210) 사이에 배치된다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시한다.
또한, 상기 터치 표시 장치는 상기 표시 패널 하부 또는 측면에 배치되는 백라이트 어셈블리(1500)를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 스크린 패널(300)은 도 1 내지 도 9의 터치 스크린 패널과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 9의 터치 스크린 패널과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예 따른 터치 전극 및 압력 감지층의 센싱 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예 따른 터치 전극 및 압력 감지층의 센싱 방법이 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 터치 전극(330) 및 압력 감지층(350)을 포함한다.
본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 상기 터치 전극(330)으로부터 외부 구동회로(미도시) 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그러면, 입력 처리 회로(미도시) 등에 의해 정전 용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉 위치가 파악된다.
상기 압력 감지층(350)은 외부로부터 접촉력이 가해지는 경우 탄성 변형이 되도록 형성되는 것으로서, 접촉력이 해제되는 경우 원래의 형상으로 돌아가는 복원력 및 탄성(flexibility)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 캐패시턴스 값이 측정될 수 있도록 소정의 유전율을 가지는 유전체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 감지층(350)은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지층(350)은 접착성 물질을 포함할 수 있다. 상기 압력 감지층은 상기 터치 전극(330)과 표시 패널(DP)을 접착시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 압력 감지층(350)은 투명한 물질을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 압력 감지층(350)은 유전 탄성 물질을 포함하는 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 압력 감지층(350)은 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지할 수 있다. 상기 압력 감지층(3500의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식 1에 의해 정의될 수 있다.
수학식 1
C = ε0 X εr X A /d
여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께이다.
상기 압력 감지층(350)은 압력이 없는 경우 제1 두께(d0)를 가지며, 압력이 가해지는 경우 제2 두께(d1)를 가질 수 있다. 따라서, 상기 압력 감지층(350)은 상기 제1 두께(d0)로부터 상기 제2 두께(d1)로 두께가 변화될 때, 정전 용량이 변화되며, 이에 따라, 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 스크린 패널은 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되는 압력 감지층을 포함한다. 따라서, 상기 터치 전극에 의해 접촉을 감지할 수 있으며, 상기 압력 감지층에 의해 압력을 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 접촉 및 압력을 감지하여 정교한 터치의 감지를 수행할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
300: 터치 스크린 패널 310: 편광판
320: 점착층 330: 터치 전극
340: 보호 필름 350: 압력 감지층
DP: 표시 패널

Claims (20)

  1. 편광판;
    상기 편광판 상에 배치되는 터치 전극; 및
    상기 터치 전극 상에 배치되며, 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 포함하는 터치 스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
    C = ε0 X εr X A /d
    여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께임.
  6. 제4항에 있어서, 상기 편광판 및 상기 터치 전극 사이에 배치되는 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  7. 기판 상에 터치 전극을 형성하는 단계;
    상기 터치 전극 상에 보호 필름을 형성하는 단계;
    상기 보호 필름이 형성된 터치 전극을 상기 기판으로부터 분리하는 단계;
    상기 분리된 터치 전극을 편광판에 부착하는 단계;
    상기 보호 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 터치 전극 상에 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 형성하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
    C = ε0 X εr X A /d
    여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께임.
  12. 제7항에 있어서, 상기 터치 전극을 형성하는 단계는
    상기 기판 상에 점착층을 형성하는 단계; 및
    상기 점착층 상에 상기 터치 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  13. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되고, 편광판, 상기 편광판 상에 배치되는 터치 전극 및 상기 터치 전극 상에 배치되며, 유전 탄성 물질을 포함하고, 두께 변화에 따른 정정 용량변화를 감지하는 압력 감지층을 포함하는 터치 스크린 패널을 포함하는 터치 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 접착성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 투명한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 압력 감지층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan) 및 PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 터치 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 압력 감지층의 두께 변화에 따른 정전 용량은 아래 수식에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
    C = ε0 X εr X A /d
    여기서, C는 정전 용량, A는 압력 감지층의 면적, ε0는 자유 공간의 유전율, εr은 유전 탄성 물질의 유전율, d는 압력 감지층의 두께임.
  18. 제13항에 있어서, 상기 편광판 및 상기 터치 전극 사이에 배치되는 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 표시 패널은
    박막 트랜지스터가 배치되는 하부 기판;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광 소자;
    상기 유기 발광 소자를 커버하는 제2 전극; 및
    상기 하부 기판과 대향하며, 상기 제2 전극상에 배치되는 밀봉 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 표시 패널은
    박막 트랜지스터가 배치되는 하부 기판;
    상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판; 및
    상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
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