KR20220093625A - 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치 - Google Patents

컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20220093625A
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김성희
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Abstract

본 발명은 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치에 관한 것으로, 컬러필터 기판 상에 저반사 고저항막이 배치되어 있다. 상기 저반사 고저항막에 의해 핑거 커패시턴스의 형성이 가능하면서 대전방지 패스가 형성될 수 있고, 또한 디스플레이 장치의 반사율을 개선할 수 있다.

Description

컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치 {COLORFILTER SUBSTRATE AND IN-CELL TOUCH TYPE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는 컬러필터 기판에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 저반사 고저항막을 갖는 컬러필터 기판에 관한 것이다.
또한, 본 개시는 상기의 저반사 고저항막을 갖는 컬러필터 기판을 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 화상을 제공하기 위한 장치이다. 최근에는 디스플레이 기술이 발달하면서 평판 디스플레이 장치가 널리 이용되고 있다. 평판 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치, 유기전계발광 디스플레이 장치, 마이크로 LED 디스플레이 장치 등이 있다.
이러한 평판 디스플레이 장치는 장치 표면이 받는 자극, 즉 터치(touch)에 반응하여 구동될 수 있도록 하여 사용자에게 편리함을 제공하고 있다. 즉, 터치 패널의 기능을 함께 제공하고 있다.
이에 따라 터치 패널 기능이 포함된 평판 디스플레이 장치는 네비게이션, 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등과 같은 모니터와, 휴대 전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등과 같은 휴대용 단말기, 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
평판 디스플레이 장치에 터치 패널 기능을 포함시키기 위해, 별도의 터치 스크린(터치 패널)을 제작하여 디스플레이 패널에 부착하는 방법과 디스플레이 패널에 터치 소자를 직접 형성하는 방법이 있다.
별도의 터치 스크린을 디스플레이 패널에 부착하는 방법은 공정이 복잡하고, 디스플레이 장치의 두께를 증가시킬 수 있다.
디스플레이 패널에 터치 소자를 직접 형성하는 방법은 사용자의 빈번한 터치에 의해 컬러필터 기판에 정전기가 발생하고, 이러한 정전기에 의해 터치 감지 성능이 저하될 수 있다.
본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 터치 감지 효과 및 정전기 방전 효과가 모두 우수한 컬러필터 기판을 제공하는 것이다.
또한 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 터치 감지 효과 및 정전기 방전 효과가 모두 우수한 컬러필터 기판을 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 개시에 따른 컬러필터 기판은 컬러필터 및 상부막을 포함한다. 상기 컬러필터는 상기 기판의 하부면에 배치되고, 상기 상부막은 상기 기판의 상부면에 배치된다. 상기 상부막은 SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된다. 본 개시에 따른 컬러필터 기판은 상기 조성의 상부막이 106 ~ 108 Ω/sq의 면저항을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 컬러필터 기판 상부면에 컨택되는 핑거와 소자 기판의 공통 전극 간의 핑거 커패시턴스가 형성될 수 있고 또한 상기 상부막을 통해 정전기 방전이 가능하다.
상기 상부막은 50~200Å 두께를 가질 수 있다.
상기 상부막 상에 편광판이 추가로 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 개시에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치는 상부에 박막 트랜지스터 및 터치 라인이 배치된 소자 기판과, 상기 소자 기판 상에 배치된 컬러필터 기판을 포함한다. 상기 컬러필터 기판에는 전술한 바와 같이, SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된 상부막이 배치되어 있다.
상기 소자 기판에서 상기 터치 라인은 터치블럭 단위로 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 개시에 따른 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치에 의하면, 컬러필터 기판 상부면에 고저항막이 형성되어 있다. 컬러필터 기판 상부면의 고저항막에 의해 컬러필터 기판 상부에 컨택되는 핑거와 소자 기판의 공통 전극 간의 핑커 커패시턴스의 형성이 가능하다.
또한, 본 개시에 따른 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치는 컬러필터 기판 상부면의 고저항막을 통해 정전기 방전이 가능하므로 정전기 방전을 위한 별도의 막을 고저항막 상에 형성하지 않아도 된다.
또한, 본 개시에 따른 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치는 컬러필터 기판 상부면에 형성된 고저항막이 낮은 가시광선 반사율을 나타냄에 따라 인셀 터치방식 디스플레이 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.
본 개시에 따른 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1는 본 개시의 실시예에 따른 컬러필터 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시의 다른 실시예에 따른 컬러필터 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치에 이용될 수 있는 소자 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 터치 블럭과 터치 라인의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 SiO2 함량에 따른 SiO2 도핑된 In2O3 막의 굴절률 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 7kW, Ar 450sccm 조건에서 O2 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 도 13의 O2 분압 4.8% 조건으로 제조된 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_1)의 온도 60℃, 상대습도 90% 조건에서 시간에 따른 면저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 8kW, Ar 450sccm 조건에서 O2 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_2)의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 도 15의 O2 분압 5.7% 조건으로 제조된 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_2)의 온도 60℃, 상대습도 90% 조건에서 시간에 따른 면저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 17은 ITO 막, T_1 막 및 T_2 막의 파장에 따른 반사율 측정 결과를 나타낸 것이다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
요소 또는 층이 다른 소자 또는 "위" 또는 "상"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래", "하부", "위", "상부" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용 시, 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 컬러필터 기판 및 이를 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1는 본 개시의 실시예에 따른 컬러필터 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 컬러필터 기판(100)은 제1 기판(110), 컬러필터(120) 및 상부막(140)을 포함한다.
제1 기판(110)은 글래스 또는 플라스틱 재질일 수 있다.
컬러필터(120)는 제1 기판(110)의 하부에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 기판(110)은 광 투과 영역과 광 차단 영역으로 구분될 수 있으며, 컬러필터(120)는 제1 기판(110) 하부의 광 투과 영역에 배치된다. 제1 기판(110) 하부의 광 차단 영역에는 블랙 매트릭스가 배치될 수 있다.
제1 기판(110)의 상부에는 상부막(140)이 배치된다. 본 개시에서 상기 상부막(140)은 터치 기능 및 정전기 방전 기능을 수행한다.
본 개시에서 상부막(140)은 SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3 로 형성된다. 상기 조성으로 형성된 상부막은 ITO(Indium Tin Oxide)에 비하여 높은 면저항을 나타낼 수 있다.
예를 들어 상부막이 면저항이 103 Ω/sq 정도로 상대적으로 낮은 ITO 재질로 형성된 경우, 정전기 방전 기능을 수행할 수 있으나, 컬러필터 기판 상부면에 컨택되는 핑거와 소자 기판의 공통 전극 간의 핑거 커패시턴스를 형성할 수 없어 터치 성능이 떨어질 수 있다. 반대로 상부막이 배치되지 않는 경우 핑거 커패시턴스의 형성은 가능하나 정전기 방전이 되지 않기 때문에 별도의 정전기 방전 경로를 만들어 주어야 한다. 이에 본 발명자들은 많은 연구를 수행한 결과 상부막(140)의 면저항이 106 ~ 108 Ω/sq인 경우, 터치 기능 및 정전기 방전 기능이 모두 양호하게 수행되는 것을 알아내었다.
본 개시에서 상부막(140)은 투명 전도성 재료인 In2O3를 기반으로 한다.
상부막(140)에 포함되는 SiO2는 상부막(140)의 저항을 증가시키는 역할을 한다. 특히 SiO2는 산화물 재료 중 굴절률이 가장 낮고 결합력이 높으며 밴드갭이 크므로, ITO 대비 고저항 확보가 가능하며 투과율 개선이 가능하다. SiO2의 함량이 13중량% 미만일 경우 상부막의 투과율 감소 및 반사율 증가를 가져올 수 있다. 반면, SiO2의 함량이 15중량%를 초과하는 경우, 형성되는 상부막의 면저항이 지나치게 높아져 정전기 방전 기능을 수행하기 어려워질 수 있다.
SnO2는 In2O3와 함께 상부막의 저항이 지나치게 높아지지 않도록 한다. 본 개시에서 상부막은 어느 정도의 높은 면저항을 가질 것이 요구되므로 SnO2는 상부막에 포함되지 않을 수 있다. SnO2의 함량이 10중량%를 초과하여 지나치게 높으면 상부막의 투과율을 저하시킬 수 있다.
상기와 같이, SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된 상부막(140)은 증착시 산소 분압 등의 공정 조건과 결부되어 106 ~ 108 Ω/sq의 면저항을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 상부막(140)은 97% 이상의 투과율 및 9.5% 이하의 반사율을 나타낼 수 있다.
상기 상부막은 50~200Å, 즉 5~20nm 두께를 가질 수 있으며, 120~180Å 두께가 보다 바람직하다. 상부막의 두께가 얇을수록 투과율이 향상되나, 상부막의 두께가 50Å 미만으로 너무 얇으면 상부막의 면저항이 크게 증가하여 정전기 방전 성능이 저하될 수 있다. 한편, 상부막의 두께가 200Å을 초과하면 투과율 저하와 함께 반사율이 증가될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다른 실시예에 따른 컬러필터 기판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 컬러필터 기판은 도 1에 도시된 컬러필터 기판과 마찬가지로 제1 기판(110), 컬러필터(120) 및 상부막(140)을 포함한다.
한편, 도 2에 도시된 기판은 상부막(140) 상에 편광판(150)이 추가로 배치되어 있다. 편광판(150)은 무질서하게 섞여 있는 편광되지 않은 광에서 특정 방향으로 선편광된 광을 선택적으로 투과시킨다. 또한, 편광판(150)은 외부광에 의한 반사에 의해 시인성이 저하되는 것을 억제한다.
전술한 바와 같이, 상부막이 존재하지 않는 경우에는 제1 기판을 통해 정전기 방전이 이루어지지 않기 때문에, 편광판에 정전기 방전을 위한 전도성 물질 처리가 이루어졌으나, 본 개시에서는 상부막(140)을 통해 정전기 방전이 가능하기 때문에, 컬러필터 기판에 편광판이 포함되더라도 편광판에 정전기 방전을 위한 전도성 물질 처리를 요하지 않는다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치는 컬러필터 기판(100) 및 소자 기판(200)을 포함한다.
컬러필터 기판(100)는 소자 기판(200) 상에 배치된다.
컬러필터 기판(100)은 전술한 바와 같이 제1 기판(110)과, 상기 제1 기판의 하부면에 배치된 컬러필터(120)와, 상기 제1 기판의 상부면에 배치된 상부막(140)을 포함한다.
컬러필터 기판(100)의 상부막(140)은 SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된다.
컬러필터 기판(140)의 상부막(140)은 106 ~ 108 Ω/sq의 면저항을 가질 수 있다.
또한, 상기 상부막(140)은 50~200Å 두께를 가질 수 있다.
컬러필터 기판(140)의 상부막(140) 상에는 편광판(150)을 추가로 배치될 수 있다.
소자 기판(200)은 다수의 화소 영역들이 정의되며, 상부에 박막 트랜지스터 및 터치 라인이 배치된다. 본 개시와 같이 터치 신호 전달을 위한 터치 라인이 소자 기판(200)에 배치되어 있는 디스플레이 장치를 인셀 타입 디스플레이 장치라 한다.
도 3에서는 컬러필터 기판(100)과 소자 기판(200) 사이에 액정층(300)이 배치되어 있다. 그리고, 컬러필터 기판(100) 상에는 커버 글래스와 같은 커버층(400)이 배치될 수 있다.
도 3에서는 인셀 터치방식 액정 디스플레이 장치의 예를 제시하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않고 인셀 터치방식 OLED 디스플레이 장치나, 인셀 터치방식 마이크로LED 디스플레이 장치 등에도 적용될 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 인셀 터치방식 디스플레이 장치에 이용될 수 있는 소자 기판(200)을 개략적으로 나타낸 것이다.
소자 기판(200)의 화소 영역들은 제2 기판(201) 상에 교차 배치되는 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의된다. 그리고 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에는 박막 트랜지스터가 배치된다.
제2 기판(201) 상에는 게이트 라인(미도시)과 상기 게이트 라인으로부터 분기되는는 게이트 전극(221)이 배치된다.
게이트 전극이 배치된 제2 기판(201) 상에는 게이트 절연막(222)이 배치된다.
게이트 절연막(220) 상에는 액티브층(223)이 배치된다.
액티브층(223) 상에는 데이터 라인(224)와 상기 데이터 라인(224)으로부터 분기된 소스 전극(224a)과 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극(224b)이 배치된다.
박막 트랜지스터가 배치된 게이트 절연막(220) 상에는 보호층(225)이 형성된다. 보호층(225)은 SiO2, SiN과 같은 절연성 무기물이나 PAC(Photo Acryl Compound)와 같은 절연성 유기물로 1층 이상 형성될 수 있다. 다만, 평탄화를 위해 최상부에 형성되는 층은 PAC으로 형성되는 것이 바람직하다.
보호층 상에는 화소 전극(230)이 배치된다. 화소 전극(230)은 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(224b)과 연결된다.
공통 전극(260)은 화소 전극(230)과 보호막(250)을 사이에 두고 중첩되도록 배치된다. 도 4에서는 공통 전극(260)이 최상부에 배치된 구조(이른바 Vcom TOP 구조)를 제시하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않고 화소 전극(230)이 최상부에 배치되는 구조(이른바 PXL TOP 구조)도 가능하다.
터치 라인(210)은 공통 전극(260)에 전기적으로 연결된다. 터치 라인(210)은 데이터 라인(224)에 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 4에서는 화소 전극(230)이 배치된 보호막(225) 상에 추가의 보호막(240)이 배치되고 추가의 보호막(240) 상에 터치 라인(210)이 데이터 라인(224)과 중첩되도록 배치된 예가 제시되어 있다. 다만, 이는 한 예시일 뿐, 공지된 인셀방식 디스플레이 장치에 적용된 임의의 터치 라인이 적용될 수 있다.
도 5는 터치 블럭과 터치 라인의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5에서 도면부호 310은 데이터 드라이버를 나타내고, 320은 먹스부를 나타낸다. 데이터 드라이버(310)는 외부 시스템(미도시)에 배치된 타이밍 컨트롤 IC로부터 입력되는 영상 신호(DATA)를 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 상기 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 디스플레이 장치로 공급한다.
공통 전극(260)은 도 5에 도시된 예와 같이, 다수의 화소 영역들 중 일부 화소 영역들을 하나의 그룹으로 하는 다수의 터치블럭(TB) 단위로 분리되어 배치되고, 터치 라인(210)은 터치블럭 단위로 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
이렇게 터치블럭(TB)으로 분리된 공통 전극(260) 간에는 이들 공통 전극(260)을 통해 터치시 변화되는 커패시턴스의 로드(Load) 변화를 감지하여 센싱회로로 전달하는 터치 라인(210)이 도 4에 도시된 예와 같이 공통 전극(260) 하부에 배치되어 있다.
터치 라인들(210)은 각각의 터치블럭(TB)에 배치된 공통 전극(260)과 독립적으로 연결되어 있고, 공통 전극(260)은 디스플레이 구간에서는 각 화소 영역에 공통전압을 공급하고, 비디스플레이 구간에서 터치센싱 신호를 공급하여 터치 여부를 감지한다.
상기 터치 라인(210)을 통하여 공급되는 터치센싱 신호는 복수의 클럭신호(CLK)일 수 있고, 사용자가 손가락을 이용하여 표시영역을 터치하게 되면, 상기 터치블럭(TB) 별로 분리 형성된 상기 공통 전극(260) 간에는 터치 정전용량이 형성되며, 이때, 사용자의 터치에 따른 터치 정전용량과 기준 정전용량을 비교하여 사용자의 터치 위치를 검출할 수 있으며, 검출된 터치 위치에 따른 동작을 실시하게 된다.
이때, 상기 터치 정전용량과 기준 정전용량의 비교를 통해 사용자의 터치가 발생된 부분의 좌표를 인식하게 되며, 터치 발생 부분의 좌표에 나타나는 동작을 실시하게 된다.
실시예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 6은 SiO2 함량에 따른 SiO2 도핑된 In2O3 막의 굴절률 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 이는 다성분계 조성을 갖는 재료의 굴절률은 각각의 굴절률을 가지는 재료들의 함량비에 따라 결정되는 이하의 식 1을 통해 도출될 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
여기서, n12는 재료 1 및 재료 2의 혼합물의 굴절률, n1은 재료 1의 굴절률, n2는 재료 2의 굴절률, Φ1은 재료 1의 부피 분율, Φ2는 재료 2의 부피 분율을 의미한다.
도 6을 참조하면, In2O3의 굴절률 1.95, SiO2 굴절률 1.5를 적용한 결과, SiO2 함량이 증가할수록 굴절률이 감소하는 것을 볼 수 있다. 특히, SiO2가 부피비로 30%(중량%로 약 13%) 이상 포함될 때 상부막의 굴절률이 1.8 이하로 될 수 있는 것을 볼 수 있다.
도 7은 In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다. SiO2-SnO2 도핑된 In2O3로 형성되는 상부막의 증착은 진공 증착법을 이용하였다.
도 7 내지 도 12에서 면저항의 스케일은 로그 스케일이다.
도 7을 참조하면, In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 200Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소와 더불어 면저항의 감소를 나타내는 것을 볼 수 있다. 다만, SiO2가 17중량% 포함된 것에 기인하여 상부막의 저항은 109Ω/sq보다 높은 것을 볼 수 있다.
도 8은 In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소 효과를 얻을 수 있다. 다만, 도 8의 경우에도 가 16중량% 포함된 것에 기인하여 상부막의 저항은 약 108Ω/sq보다 높은 것을 볼 수 있다.
도 9는 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 200Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소 효과를 얻을 수 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 산소 분압 2vol% 조건으로 진공증착을 수행하면, 107Ω/sq 정도의 면저항을 갖는 상부막을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, In2O3 78중량%, SiO2 17중량%, SnO2 5중량%, 막두께 150Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소와 더불어 면저항의 감소를 나타내는 것을 볼 수 있다. 또한, 동일한 조성의 도 7과 도 10을 비교하면, 상부막의 두께가 감소함에 따라 상대적으로 높은 투과율 및 상대적으로 낮은 반사율을 나타냄을 볼 수 있다.
다만, 도 10을 참조하면, SiO2가 17중량% 포함된 것에 기인하여 상부막의 저항은 약 1010/sq보다 높은 것을 볼 수 있다.
도 11은 In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, In2O3 81중량%, SiO2 16중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소와 더불어 면저항의 감소를 나타내는 것을 볼 수 있다. 또한, 동일한 조성의 도 8과 도 11을 비교하면, 상부막의 두께가 감소함에 따라 상대적으로 높은 투과율 및 상대적으로 낮은 반사율을 나타냄을 볼 수 있다.
다만, 도 11을 참조하면, SiO2가 16중량% 포함된 것에 기인하여 상부막의 저항은 108/sq보다 높은 것을 볼 수 있다.
도 12는 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 산소 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%, 막두께 150Å 조건에서, 진공 증착시 산소 분압이 증가하면 투과율 증가, 반사율 감소와 더불어 면저항의 감소를 나타내는 것을 볼 수 있다. 또한, 동일한 조성의 도 9과 도 12를 비교하면, 상부막의 두께가 감소함에 따라 상대적으로 높은 투과율 및 상대적으로 낮은 반사율을 나타냄을 볼 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 진공 증착시 산소 분압 2vol% 조건일 때 107Ω/sq 정도의 면저항을 갖는 상부막을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 이는 SiO2가 15중량% 포함된 것에 기인한다.
도 7 내지 도 12의 결과를 살펴보면, SiO2 함량이 15중량%보다 높을 경우에는 다른 조건과 관계없이 상부막의 면저항이 매우 높으므로, 목표로 하는 면저항 106~108/sq을 얻기 어렵다는 것을 볼 수 있다.
SiO2의 함량이 15중량%로 낮아지면 투과율이 감소하고 반사율이 증가하나 그 변화폭은 작았다. 막 두께가 감소하면 투과율 증가 및 반사율 감소 효과 가 있는 바, SiO2의 함량 감소에 따른 투과율 감소 및 반사율 증가 현상은 막 두께를 감소시킴으로써 해결할 수 있다.
도 13은 7kW, Ar 450sccm 조건에서 O2 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
상부막의 조성은 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%로 하고, 막 두께는 150Å로 하였다.
도 13을 참조하면, 7kW, Ar 450sccm 조건에서 진공 증착시 산소 분압이 증가할수록 투과율은 증가하고 반사율을 감소하는 경향을 나타내나, 그 변화 폭은 크지 않은 것을 볼 수 있다. 또한, 저항값의 변화는 크지 않은 것을 볼 수 있다.
도 14는 도 13의 O2 분압 4.8% 조건으로 제조된 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_1)의 온도 60℃, 상대습도 90% 조건에서 시간에 따른 면저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 고온고습 조건에서 시간의 경과에 따라서도 상부막의 상부면, 중간부 및 하부면의 면저항, 투과율 및 반사율의 변화가 크지 않은 것을 볼 수 있다.
도 15는 8kW, Ar 450sccm 조건에서 O2 분압에 따른 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_2)의 면저항, 반사율 및 투과율 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 16은 도 15의 O2 분압 5.7% 조건으로 제조된 SiO2-SnO2 도핑된 In2O3 막(T_2)의 온도 60℃, 상대습도 90% 조건에서 시간에 따른 면저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
상부막의 조성은 In2O3 82중량%, SiO2 15중량%, SnO2 3중량%로 하고, 막 두께는 150Å로 하였다.
도 15를 참조하면, 8kW, Ar 450sccm 조건에서 진공 증착시 산소 분압이 증가할수록 투과율이 약간 증가하였으나 반사율의 변화는 거의 없는 것을 볼 수 있다. 또한, 저항값의 변화는 크지 않은 것을 볼 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 고온고습 조건에서 시간의 경과에 따라서도 상부막의 상부면, 중간부 및 하부면의 면저항, 투과율 및 반사율의 변화가 크지 않은 것을 볼 수 있다.
또한 도 13과 도 15를 비교하면, 진공 증착시 적용되는 전력 조건은 막질에 크게 영햐을 미치지 않는 것을 볼 수 있다.
도 17은 ITO 막, T_1 막 및 T_2 막의 파장에 따른 반사율 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 17을 참조하면, 가시광선 영역(360~740nm 파장)에서의 평균 반사율이 ITO 막의 경우 5.81%이었으나, T_1 막 및 T_2 막은 각각 5.47% 및 5.38%로 상대적으로 낮은 반사율을 나타내었다.
SiO2 및 SnO2 도핑된 In2O3 막을 본 개시에 따른 컬러필터 기판의 상부막에 적용할 경우, ITO 상부막을 적용할 때보다 더 낮은 반사율을 나타낼 수 있으므로, 저반사 디스플레이 장치 구현에 보다 적합하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 컬러필터 기판 110 : 기판(제1 기판)
120 : 컬러필터 130 : 블랙매트릭스
140 : 상부막 150 : 편광판
200 : 소자 기판 210 : 터치 라인
201 : 기판(제2 기판) 221 : 게이트 전극
222 : 게이트 절연막 223 : 액티브층
224 : 데이터 라인 224a : 소스 전극
224b : 드레인 전극 225 : 보호층
230, 240, 250 : 화소 전극 260 : 공통 전극
300 : 액정층 310 : 데이터 드라이버
320 : 먹스부 400 : 커버층
TB : 터치 블록

Claims (11)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판의 하부에 배치된 컬러필터; 및
    상기 제1 기판의 상부에 배치된 상부막을 포함하고,
    상기 상부막은 SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된, 컬러필터 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부막은 106 ~ 108 Ω/sq의 면저항을 갖는, 컬러필터 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부막은 50~200Å 두께를 갖는, 컬러필터 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부막 상에 배치된 편광판을 추가로 포함하는, 컬러필터 기판.
  5. 다수의 화소 영역들이 정의되며, 상부에 박막 트랜지스터 및 터치 라인이 배치된 소자 기판;
    상기 소자 기판 상에 배치된 컬러필터 기판;을 포함하고,
    상기 컬러필터 기판은 제1 기판과, 상기 제1 기판의 하부면에 배치된 컬러필터와, 상기 제1 기판의 상부면에 배치된 상부막을 포함하고, 상기 상부막은 SiO2 13~15중량% 및 SnO2 10중량% 이하가 포함된 In2O3로 형성된, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소자 기판은
    제2 기판과,
    상기 제2 기판 상에 교차 배치되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 배치된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 배치된 보호층;
    상기 보호층 상에 배치되며, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 화소 전극;
    상기 화소 전극과 중첩되도록 배치되는 공통 전극;
    상기 공통 전극에 전기적으로 연결된 터치 라인을 포함하는 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 다수의 화소 영역들 중 일부 화소 영역들을 하나의 그룹으로 하는 다수의 터치블럭 단위로 분리되어 배치된, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 라인은 상기 터치블럭 단위로 공통 전극과 전기적으로 연결된, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 상부막은 106 ~ 108 Ω/sq의 면저항을 갖는, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 상부막은 50~200Å 두께를 갖는, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 상부막 상에 배치된 편광판을 추가로 포함하는, 인셀 터치방식 디스플레이 장치.
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