KR102268372B1

KR102268372B1 - 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR102268372B1
Application number: KR1020130167561A
Authority: KR
Inventors: 이정헌; 강성구; 전병규
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2021-06-23
Also published as: US20150185912A1; KR20150078307A; US9703434B2

Abstract

본 발명은 행렬 형태로 배열된 복수의 감지 전극을 포함하는 터치 감지 표시판, 및 상기 터치 감지 표시판과 신호 전달 배선을 통해 연결되는 감지 신호 제어부를 포함하고, 상기 감지 전극은 나노 와이어(AgNW: Ag nano wire)로 이루어진 제1 도전막을 포함하고, 상기 감지 전극에 복수개의 홀(hole)이 형성되어 있는 터치 감지 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 터치 감지 장치는 터치 감지 전극에 홀(hole)을 형성하여 터치 감지 전극이 형성되어 있지 않은 부분과의 대비를 최소화함으로서 터치 감지 전극의 패턴이 외부로 시인되는 것을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSING DEVICE AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 구체적으로 제1 도전막 위에 제2 도전막이 적층되어 있는 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 표시 장치는 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기 발광 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함하고, 전기 영동 표시 장치는 전하를 띤 입자를 포함할 수 있다. 전기장 생성 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받을 수 있고, 전기 광학 활성층은 이러한 데이터 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.

최근 이러한 표시 장치는 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근 시키거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력 받고 영상을 표시할 수 있다.

이러한 터치 감지 기능은 터치 센서를 통해 구현될 수 있다. 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.

예를 들어, 정전 용량 방식의 터치 센서는 감지 신호를 전달할 수 있는 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에서 서로 물성이 다른 물질의 투과율, 반사율의 차이에 의해 터치 감지 전극의 패턴이 외부로 시인되는 것을 개선시키고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면, 행렬 형태로 배열된 복수의 감지 전극을 포함하는 터치 감지 표시판, 및 상기 터치 감지 표시판과 신호 전달 배선을 통해 연결되는 감지 신호 제어부를 포함하고, 상기 감지 전극은 나노 와이어(nano wire)로 이루어진 제1 도전막을 포함하고, 상기 감지 전극에 복수개의 홀(hole)이 형성되어 있는 터치 감지 장치를 제공한다.

상기 복수개의 홀은 상기 감지 전극의 횡방향 및 종방향으로 격자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 홀의 폭은 상기 복수의 감지 전극 간의 간격과 동일하게 형성될 수 있다.

상기 홀의 폭은 10~20㎛ 일 수 있다.

상기 복수개의 홀 간의 간격은 상기 신호 전달 배선의 폭과 동일하게 형성될 수 있다.

상기 복수개의 홀 간의 간격은 10~80㎛ 일 수 있다.

상기 복수개의 홀은 사각형, 원형, 삼각형 또는 사다리꼴 중 선택된 1종 이상의 형태로 형성될 수 있다.

상기 감지 전극은 상기 제1 도전막 위에 형성된 제2 도전막을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 도전막은 은 나노 와이어(AgNW: Ag nano wire)로 형성되고, 상기 제2 도전막은 ITO, IZO, CNT, Graphene, 금속 메쉬(metal mesh) 또는 전도성 고분자로 형성될 수 있다.

상기 복수개의 홀에 제2 도전막이 더 형성될 수 있다.

상기 터치 감지 표시판은 기판, 상기 기판 위에 위치하며 하나 이상의 개구 영역을 포함하는 차광 부재, 및 상기 개구 영역에 위치하는 색 필터를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 감지 전극은 상기 차광 부재 및 상기 색 필터 위에 위치할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며, 행렬 형태로 배열된 복수의 감지 전극을 포함하는 터치 감지 표시판, 및 상기 터치 감지 표시판과 신호 전달 배선을 통해 연결되는 감지 신호 제어부를 포함하고, 상기 감지 전극은 은 나노 와이어(AgNW: Ag nano wire)로 이루어진 제1 도전막을 포함하고, 상기 감지 전극에 복수개의 홀(hole)이 형성되어 있는 표시장치를 제공한다.

상기 복수개의 홀에 제2 도전막이 더 형성될 수 있다.

이상과 같은 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치는 터치 감지 전극에 홀(hole)을 형성하여 터치 감지 전극이 형성되어 있지 않은 부분과의 대비를 최소화함으로서 터치 감지 전극의 패턴이 외부로 시인되는 것을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치의 블록도이다.
도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도이다.
도 2(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치의 단위 감지 전극을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치가 적용된 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치 및 비교예에 따른 터치 감지 장치의 감지 전극 패턴의 시인 정도를 나타낸 사진이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이하에서 "호버링 터치"는 표시 영역(DA)에 근접하는 손가락이나 터치펜 등의 지시자가 인지되는 터치를 의미한다. 호버링 터치와 구분하여, 손가락이나 터치펜 등의 지시자가 표시 영역(DA)의 표면에 접촉하여 인지되는 터치를 "표면 터치"라 한다. 표면 터치는 표시 장치에 포함된 터치 센서에 의해 검출될 수 있다. 터치 센서는 특정 지점에 가해진 압력 또는 특정 지점에 발생하는 정전 용량의 변화를 전기적 입력 신호로 변환하도록 구성된다.

이하에서 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 블록도이고, 도 2(a) 내지 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도 및 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치의 단위 감지 전극을 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 장치는 외부 물체의 접촉을 감지할 수 있는 장치로서 접촉이 이루어질 수 있는 터치 감지 표시판(200)과 터치 감지를 제어하는 감지 신호 제어부(800)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 표시판(200)은 터치 영역(touch area)(TA)과 그 주변의 주변 영역(peripheral area)(PA)을 포함한다.

터치 영역(TA)은 실제로 물체가 접근하거나 터치 감지 표시판(200)에 접촉하면 접촉을 감지할 수 있는 영역으로서 영상이 표시되는 표시 영역과 중첩할 수 있다. 여기서 접촉이란 사용자의 손과 같은 외부 물체가 터치 감지 표시판(200)에 직접적으로 닿는 경우뿐만 아니라 외부 물체가 터치 감지 표시판(200)에 접근하거나 접근한 상태에서 움직이는 호버링(hovering) 터치도 포함한다.

터치 영역(TA)에는 복수의 감지 전극(280) 및 신호 전달 배선(286)이 위치한다. 복수의 감지 전극(280)은 행렬 형태로 배열될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 신호 전달 배선(286)은 감지 전극(280)과 연결되어 감지 입력 신호 또는 감지 출력 신호를 전달한다.

주변 영역(PA)에는 터치 영역(TA)에서 연장된 복수의 신호 전달 배선(286)이 위치한다. 신호 전달 배선(286)은 터치 감지 센서를 제어하는 감지 신호 제어부(800)와 연결되어 감지 입력 신호 또는 감지 출력 신호를 전달할 수 있다. 주변 영역(PA)은 빛이 투과하지 않는 차광 부재가 위치할 수 있다.

복수의 감지 전극(280)과 이에 연결된 신호 전달 배선(286)은 함께 터치 감지 센서를 구성한다. 본 발명의 일 실시예에서 복수의 감지 전극(280)은 각각 n x m(n, m은 자연수)의 행렬 형태로 배열될 수 있다.

터치 감지 센서는 다양한 방식으로 접촉을 감지할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식으로 분류될 수 있다. 본 발명의 일실시예는 정전 용량 방식의 터치 감지 센서를 예로 들어 설명한다.

감지 신호 제어부(800)는 터치 감지 표시판(200)의 감지 전극(280)과 연결되어 있다. 감지 신호 제어부(800)는 복수의 감지 전극(280)에 감지 입력 신호(Vs)를 전달하고 복수의 감지 전극(280)으로부터 감지 출력 신호(Vp)를 입력 받는다. 감지 신호 제어부(800)는 감지 출력 신호(Vp)를 처리하여 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다.

감지 신호 제어부(800)로부터 감지 전극(280)에 감지 입력 신호(Vs)가 입력되면 인접한 복수의 감지 전극(280) 사이의 상호 작용에 의해 소정의 전하량으로 충전되는 감지 축전기(Cm)를 형성할 수 있다. 본 명세서에서 감지 축전기는 인접한 금속 전극에 의해 형성된 감지 축전기 및 인접한 도전막에 의해 형성된 감지 축전기를 포함한다.

외부 물체에 의한 접촉이 가해지면 감지 축전기(Cm)들의 전하량이 변화되고, 그에 따른 감지 출력 신호(Vp)가 감지 전극(280)을 통해 출력된다. 외부 물체가 접촉한 경우의 감지 출력 신호(Vp)의 전압 레벨은 물체가 접촉하지 않은 경우의 감지 출력 신호(Vp)의 전압 레벨보다 작을 수 있다.

감지 신호 제어부(800)는 감지 출력 신호(Vp)를 입력받아 샘플링하고 A/D 변환 등의 처리를 하여 디지털 감지 신호를 생성할 수 있다. 감지 신호 제어부(800) 또는 별도의 판단 회로는 디지털 감지 신호를 연산 처리하여 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다.

터치 감지 표시판(200)이 표시 장치 위에 부착되는 경우(add-on cell type), 터치 감지 표시판(200)의 기판(210)은 표시 장치의 기판과 별도로 마련될 수 있다. 이와 달리, 감지 전극(280)이 표시 장치의 기판의 바깥쪽 면 위에 형성되는 경우(on-cell type) 또는 표시 장치의 기판의 안쪽 면 위에 형성되는 경우(in-cell type)에는 표시 장치의 기판 자체가 터치 감지 표시판(200)의 기판(210)이 될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 표시판은 인셀 타입을 예로 들어 설명하지만, 감지 전극은 온셀 타입이 될 수도 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 표시판은 일셀 타입의 일례로써 색 필터(230) 및 차광 부재(220)가 위치하는 기판(210)일 수 있다.

그러면 도 2(a), 도 2(b) 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 터치 감지 표시판(200)에 대해 살펴본다.

기판(210)은 감지 전극(280) 및 신호 전달 배선(286)이 위치하며, 본 발명의 투명 기판(210)은 특히, 차광 부재(220) 및 색 필터(230)가 위치할 수 있다. 여기서, 투명 기판(210)은 표시 영역(TA)과 주변 영역(DA)으로 구획되는데, 표시 영역(TA)은 입력 수단의 터치를 인식할 수 있도록 감지 전극(280)이 형성되는 부분으로 투명 기판(210)의 중심에 구비되고, 주변 영역(DA)은 감지 전극(280)과 통전하는 신호 전달 배선(286)이 위치하는 부분으로 터치 영역(TA)의 테두리에 형성된다.

기판(210)은 감지 전극(280)과 신호 전달 배선(286)을 지지할 수 있는 지지력과 표시 장치에서 제공하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 하는 투명성을 가지며, 추가적으로 가요성을 가질 수 있다.

상기 지지력과 투명성을 고려할 때, 투명기판(210)의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA)필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

차광 부재(220)는 기판(210) 위에 형성되고, 차광 부재(220)가 포함하는 개구 영역에 의해 노출된 투명 기판(210)에는 색 필터(230)가 위치한다. 즉, 기판(210)에는 규칙적으로 형성된 개구 영역을 가지는 차광 부재(220)와 차광 부재(220)의 개구 영역에 위치하는 색 필터(230)가 위치한다.

차광 부재(220)는 투명 기판(210)을 색 필터(230)가 형성되는 복수의 개구 영역으로 나누어, 인접한 개구 영역 간의 광 간섭을 막고 외부 광을 차단하는 역할을 한다.

또한, 색 필터(230)와 차광 부재(220)의 표면이 평탄하도록 오버 코트막(250)이 위치할 수 있다.

복수의 감지 전극(280)은 오버 코트막(250) 위에 위치할 수 있으며, 일례로써 복수의 감지 전극(280)은 행렬 형태로 배열되어 있을 수 있다. 행렬 형태로 배열된 복수의 감지 전극(280)은 축전기에 충전된 전하량의 변화를 감지하여 터치 좌표를 인식할 수 있게 한다.

복수의 감지 전극(280)은 제1 도전막(281) 및 제2 도전막(283)을 포함할 수 있다. 제1 도전막(281)과 제2 도전막(283)의 재질은 상이할 수 있으며, 이에 따라 제1 도전막(281) 사이에 발생하는 감지 축전기와 제2 도전막(283) 사이에서 발생하는 감지 축전기의 커패시터 값은 상이할 수 있다.

제1 도전막(281)은 입력 수단이 터치 시 신호를 발생시켜 터치 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 투명 기판(210)의 터치 영역(TA)에 위치한다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이 제1 도전막(281)의 패턴 형상은 일정한 폭을 갖는 복수개의 홀(hole)(300)이 횡방향 및 종방향으로 형성되어 있는 형태이다. 즉, 제1 도전막(281)은 홀(300)의 배열에 따라 일정한 격자 형상을 가질 수 있다.

도 3을 참고하면, 홀(300)의 폭(a)은 복수의 감지 전극(280) 간의 간격(a)과 동일하게 형성할 수 있으며, 10~20㎛ 범위에서 형성될 수 있다.

또한, 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀(300) 간의 간격(b)은 신호 전달 배선(286)의 폭(b)과 동일하게 형성할 수 있으며, 10~80㎛ 범위에서 형성될 수 있다.

홀(300)의 형태는 편의상 직사각형을 도시하고 있으나, 원형, 삼각형, 사다리꼴, 정사각형 등 다양한 형태가 될 수 있으며, 홀(300)의 개수는 단위 감지 전극(280)의 크기에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 제1 도전막(281)의 재질은 은 나노 와이어(AgNW: Ag nano wire)일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, ITO, IZO, CNT, Graphene, 구리(Cu), 금속 메쉬(metal mesh) 또는 전도성 고분자 등으로 형성될 수도 있다.

제1 도전막(281)은 감지 신호 제어부(800)로부터 감지 입력 신호(Vs)를 전달받아 감지 출력 신호(Vp)를 출력한다. 감지 신호 제어부(800)는 감지 출력 신호(Vp)를 처리하여 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다.

제1 도전막(281)은 감지 신호 제어부(800)로부터 감지 입력 신호(Vs)가 입력되면 소정의 전하량으로 충전되며 인접한 제1 도전막(281)과 감지 축전기를 형성한다. 외부 물체에 의한 접촉이 가해지면 감지 축전기의 전하량이 변하고, 그에 따른 감지 출력 신호(Vp)가 출력된다. 주로 표면 터치를 감지할 수 있다.

제2 도전막(283)은 제1 도전막(281) 위에 위치하며, 하나의 감지 전극(280)에 포함되는 제1 도전막(281)을 커버하도록 덮는다.

제1 도전막(281)의 홀(300)이 형성되어 있는 부분에는 제2 도전막(283) 역시 홀(300)이 형성되어 있을 수 있다.

홀(300)의 형태는 편의상 직사각형을 도시하고 있으나, 원형, 삼각형, 사다리꼴, 정사각형 등 다양한 형태가 될 수 있으며, 홀(300)의 개수는 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀(300)의 개수 및 단위 감지 전극(280)의 크기에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

제2 도전막(283)은 평면 상으로는 판형이며, 형성 방법에 따라 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀(300)의 빈 공간에도 위치할 수 있다. 즉, 제2 도전막(283)은 제1 도전막(281)과 접촉하며 하나의 감지 전극(280)을 형성하는 제1 도전막(281) 상부를 덮는다.

제2 도전막(283)의 재질은 투명 도전성 물질일 수 있으며, 일례로써 ITO, IZO, CNT, Graphene, 구리(Cu), 금속 메쉬 또는 전도성 고분자 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 도전막(283)은 감지 신호 제어부(800)로부터 감지 입력 신호(Vs)가 입력되면 소정의 전하량으로 충전되는 감지 축전기를 인접한 제2 도전막(283) 사이에서 형성한다.

또한, 각각의 감지 전극(280)은 각각 제2 도전막(283) 및 제1 도전막(281)을 포함하고, 복수의 감지 전극(280)은 제2 도전막(283)이 서로 분리되어 있는 것을 통해 구분될 수 있다. 즉, 인접한 감지 전극(280)이 포함하는 제2 도전막(283)은 상호 분리되어 있다.

이상과 같이 제1 도전막(281)과 제2 도전막(283)을 포함하는 각각의 감지 전극(280)은 터치 감지 센서로서 자가 감지 축전기(self sensing capacitance)(Cs)를 형성할 수 있다. 자가 감지 축전기(Cs)는 감지 입력 신호를 입력 받은 후 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 손가락 등의 외부 물체의 접촉이 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호를 출력할 수 있다. 이와 같이 변화된 감지 출력 신호를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.

일반적인 감지 전극(280)으로서, 홀(300)이 형성되어 있지 않은 제1 도전막(281)과 제2 도전막(283)이 적층되어 있는 구조의 터치 감지 장치의 경우, 감지 전극(280)이 형성되어 있지 않은 부분과 감지 전극(280)이 형성되어 있는 부분의 물질이 상이하여 도전막(281, 283)이 형성되어 있는 부분인 감지 전극(280)과 도전막(281, 283)이 형성되어 있지 않은 복수의 감지 전극(280) 간의 간격부 (310)에서의 빛의 투과율과 반사율 등의 광학 특성 차이로 인하여 감지 전극(280) 패턴이 외부로 시인되어 보일 수 있다.

이러한 감지 전극(280) 패턴이 외부로 시인되어 보이는 현상을 완화시키기 위하여, 제1 도전막(281)과 제2 도전막(283)이 적층되어 있는 감지 전극(280)에 홀(300)을 형성함으로서, 감지 전극(280)의 일부분에 감지 전극(280)이 형성되지 않은 감지 전극(280) 간의 간격부(310)와 같은 광학 특성을 가질 수 있도록 하여 감지 전극(280) 부분과 감지 전극(280) 간의 간격부(310) 간의 광학 특성 차이를 줄여줄 수 있다. 이렇게 감지 전극(280) 부와 감지 전극(280) 간의 간격부(310) 간의 광학 특성 차이를 감소시킴으로서, 감지 전극(280) 패턴이 외부로 시인되는 현상을 완화시킬 수 있다.

제1 도전막(281)의 테두리에는 제1 도전막(281)으로부터 전기적 신호를 전달받는 신호 전달 배선(286)이 위치한다. 신호 전달 배선(286)은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 인쇄할 수 있다.

신호 전달 배선(286)의 재질은 전기 전도도가 뛰어난 은 나노 와이어(AgNW: Ag nano wire) 또는 유기은으로 조성된 물질을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전도성 고분자, 카본블랙(CNT포함), ITO와 같은 금속산화물이나 금속류 등 저저항 금속을 사용할 수 있다.

감지 신호 제어부(800)는 터치 감지 센서를 제어한다. 감지 신호 제어부(800)는 신호 전달 배선(286)을 통해 감지 전극(280)에 감지 입력 신호를 전달하거나 감지 출력 신호를 입력 받을 수 있다. 감지 신호 제어부(800)는 감지 출력 신호를 처리하여 접촉 여부 및 접촉 위치 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다. 감지 신호 제어부(800)는 집적 회로 칩의 형태로 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film) 위에 장착되어 터치 감지 표시판에 부착되거나 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit substrate) 위에 장착될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 도 1 내지 도 3와 함께 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치를 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 단면 구조로 볼 때 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함할 수 있다. 이때, 하부 표시판(100)은 박막 트랜지스터 표시판이며, 상부 표시판(200)은 전술한 터치 감지 표시판일 수 있다.

표시 장치는 영상을 표시하는 복수의 화소(PXR, PXG, PXB)가 위치하는 표시 영역(display area)(DA)(터치 감지 장치의 터치 영역(TA)에 대응하는 영역) 및 표시 영역(DA) 주변에 위치하는 주변 영역(peripheral area)(PA)을 포함한다.

복수의 화소(PXR, PXG, PXB)는 대략 행렬 형태로 배열되어 있을 수 있다. 한 화소(PX)는 구동 신호선과 연결되어 있는 적어도 하나의 스위칭 소자(Q) 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극(191)을 포함할 수 있다. 스위칭 소자(Q)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있으며 하부 표시판(100)에 집적되어 있을 수 있다. 스위칭 소자(Q)는 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터 전압을 화소 전극(191)에 전달할 수 있다. 화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압에 따라 각 화소(PXR, PXG, PXB)는 해당 영상을 표시할 수 있다.

각 화소(PXR, PXG, PXB)는 색 표시를 구현하기 위해서 기본색(primary color) 중 하나를 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하여(시간 분할) 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 할 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 서로 다른 기본색을 표시하는 복수의 인접한 화소(PXR, PXG, PXB)는 함께 하나의 도트(Dot)를 이루며, 하나의 도트(Dot)는 화이트 등의 풀 컬러(full color)를 표현할 수 있다.

주변 영역(PA)에는 복수의 화소(PX)를 구동하기 위한 구동부(도시하지 않음) 또는 구동부와 연결된 복수의 패드부가 위치할 수 있다.

도 4를 참조하여 하부 표시판(100)에 대하여 설명하면, 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(gate electrode)(124)이 위치한다. 게이트 전극(124)은 게이트선(도시하지 않음)에 연결되어 게이트 신호를 인가받을 수 있다. 게이트선은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있을 수 있다.

게이트 전극(124) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 등으로 만들어질 수 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124)과 중첩하며 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.

반도체(154) 위에는 서로 마주하는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 위치한다. 소스 전극(173)은 데이터선(도시하지 않음)에 연결되어 데이터 전압을 인가받을 수 있다. 데이터선은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선과 교차할 수 있다. 드레인 전극(175)은 데이터선과 분리되어 있다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.

소스 전극(173) 및 드레인 전극(175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 위치한다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.

제1 보호막(180a) 위에는 제2 보호막(180b)이 더 위치할 수 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있고 표면이 평탄할 수 있다. 제2 보호막(180b)은 위치에 따라 다른 두께를 가질 수도 있다. 제2 보호막(180b)은 생략될 수 있다.

제1 보호막(180a) 및 제2 보호막(180b)은 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(184)을 포함한다.

제2 보호막(180b) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(184)을 통해 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면 화소 전극(191)은 절연층(180c)을 사이에 두고 공통 전극(common electrode)(131)과 중첩할 수 있다. 도 3은 공통 전극(131)이 화소 전극(191)의 상부에 위치하는 예를 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 공통 전극(131)이 화소 전극(191)의 하부에 위치할 수도 있고 터치 감지 표시판(200)에 위치할 수도 있다.

도 4에 도시한 실시예에 따르면, 각 화소(PXR, PXG, PXB)에 위치하는 화소 전극(191)은 면형이고, 이와 중첩하는 공통 전극(131)은 각 화소 전극(191)과 중첩하는 복수의 가지 전극을 포함할 수 있다. 복수의 화소(PXR, PXG, PXB)에 위치하는 공통 전극(131)은 서로 연결되어 동일한 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있다.

다음, 상부 표시판인 터치 감지 표시판(200)에 대하여 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220) 및 색 필터(230)가 형성되어 있을 수 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소(PXR, PXG, PXB) 사이의 빛샘을 막을 수 있다. 색 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색 중 하나를 표시할 수 있다. 차광 부재(220) 및 색 필터(230) 중 적어도 하나는 하부 표시판(100)에 위치할 수도 있다.

색 필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 색 필터(230) 및 차광 부재(220)를 덮고 있는 오버 코트막(250)이 위치할 수 있다. 색 필터(230) 및 차광 부재(220) 중 적어도 하나가 하부 표시판(100)에 위치하는 경우 오버 코트막(250)은 생략될 수 있다.

도 1 또는 도 2를 참조하면, 복수의 감지 전극(280)은 끝 부분(미도시)을 포함할 수 있다. 끝 부분은 표시판의 주변 영역(PA)에 위치할 수 있다. 감지 전극(280)의 끝 부분에 대응하는 절연층(290)은 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍(미도시)을 가질 수 있다. 감지 전극(280)의 끝 부분 위에는 접촉 보조 부재(미도시)가 위치할 수 있다. 접촉 보조 부재는 접촉 구멍을 통해 감지 전극(280)의 끝 부분과 전기적으로 연결될 수 있다. 감지 전극(280)의 끝 부분은 감지 전압 검출을 위한 단자로서 감지 신호 제어부(800)와 같은 외부 회로와 연결되어 있을 수 있다.

홀(300)의 폭은 복수의 감지 전극(280) 간의 간격과 동일하게 형성할 수 있으며, 10~20㎛ 범위에서 형성될 수 있다.

또한, 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀(300) 간의 간격은 신호 전달 배선(286)의 폭과 동일하게 형성할 수 있으며, 10~80㎛ 범위에서 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 표시판(200)은 복수의 감지 전극(280) 위에 위치하는 절연층(290)을 더 포함할 수 있다.

박막 트랜지스터 표시판(100) 및 터치 감지 표시판(200) 사이에 액정층(3)이 위치한다. 액정층(3)은 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(도시하지 않음)를 포함한다.

액정 분자는 액정층(3)에 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열될 수 있고 되어 있고, 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자는 그 장축 방향이 하부 표시판(100)으로부터 상부 표시판(200)에 이르기까지 나선상으로 비틀린 구조를 가진 네마틱 액정 분자일 수도 있다.

박막 트랜지스터 표시판(100)의 기판(110)의 바깥쪽에는 빛을 생성하여 두 표시판(100, 200)에 빛을 제공하는 라이트 유닛(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.

데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(Vcom)을 인가받은 공통 전극(131)과 함께 액정층(3)에 전기장을 생성함으로써 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정하고 영상을 표시한다.

또한, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향 표시판(200)의 외측에는 편광 필름(도시하지 않음)이 부착되어 있을 수 있다.

도 4의 단면도에서는 액정 표시 장치를 기준으로 설명하였다. 하지만, 본 발명의 터치 감지가 가능한 표시 장치는 액정 표시 장치가 아니어도 무관하다. 즉, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 전기 습윤 표시 장치 및 기타 MEMS 표시 장치일 수 있다.

그러면, 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도이다.

도 5에 나타낸 본 발명의 다른 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 일실시예와 비교하여 감지 전극의 제2 도전막(283)만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 감지 전극(280)에서 제1 도전막(281)은 홀이 형성되어 있으며, 제2 도전막(283)은 제1 도전막(281)의 상부 및 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀 부분을 채우는 형태로 감지 전극(280) 전면에 형성되어 있다.

제1 도전막(281) 뿐만 아니라 제1 도전막(281)에 형성되어 있는 홀 부분에도 제2 도전막(283)을 형성함으로서, 제1 도전막(281)의 접촉 영역을 증가시켜 제1 도전막(281)의 홀 형성에 따른 저항 증가를 억제할 수 있다.

도 6을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 단면도이다.

도 6에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 일실시예와 비교하여 감지 전극(280)만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 감지 전극(280)에서 제1 도전막(281)은 홀(300)이 형성되어 있으며, 제2 도전막(283)은 형성되어 있지 않다.

도 7을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치가 적용된 표시 장치의 단면도이다.

도 7에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 일실시예와 비교하여 인셀(in-cell) 타입 또는 온셀(on-cell) 타입이 아닌 애드온셀(add-on cell) 타입인 것만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 기판(210)과 기판(210) 위에 형성되어 있는 도전막(281, 283)을 포함하는 감지 전극(280)에 홀(300)이 형성되어 있는 터치 감지 장치가 표시 패널(400) 상에 접착 부재(500)를 통해 접착되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치 감지 전극 및 비교예로서 홀을 형성하지 않은 터치 감지 전극의 감지 전극 패턴의 시인 정도를 육안으로 측정하였으며, 이의 결과는 도 8에 나타내었다.

도 8(a)가 비교예에 따른 감지 전극 패턴의 시인 정도를 측정한 사진이며, 도 8(b)가 본 발명의 일실시예에 따른 감지 전극 패턴의 시인 정도를 측정한 사진이다.

도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 감지 전극의 패턴이 시인되는 정도가 비교예와 비교할 때 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치는 터치 감지 전극에 홀(hole)을 형성하여 터치 감지 전극이 형성되어 있지 않은 부분과의 대비를 최소화함으로서 터치 감지 전극의 패턴이 외부로 시인되는 것을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 박막 트랜지스터 표시판 110: 하부 기판
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체층 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 제1 보호층
184: 하부 접촉 구멍 187: 제2 보호층
190: 화소 전극 200: 대향 표시판
210: 상부 기판 220: 차광 부재
230: 색 필터 250: 오버코트막
300: 홀 310: 간격부

Claims

행렬로 배열된 복수의 감지 전극을 포함하는 터치 감지 표시판; 및
상기 터치 감지 표시판과 신호 전달 배선을 통해 연결되는 감지 신호 제어부
를 포함하고,
상기 감지 전극은 나노와이어를 포함하는 제1 도전막, 그리고 상기 제1 도전막 위에 상기 제1 도전막과 접촉하는 제2 도전막을 포함하고,
상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막은 서로 다른 물질로 이루어지고,
상기 제1 도전막은 금속을 포함하고, 상기 제2 도전막은 투명 도전성 물질을 포함하고,
상기 제1 도전막에 복수개의 홀(hole)이 형성되어 있는 터치 감지 장치.
제1항에서,
상기 복수개의 홀은 상기 감지 전극의 횡방향 및 종방향으로 격자 형상으로 형성되어 있는 터치 감지 장치.
제2항에서,
상기 홀의 폭은 상기 복수의 감지 전극 간의 간격과 동일하게 형성된 터치 감지 장치.
제3항에서,
상기 홀의 폭은 10~20㎛ 인 터치 감지 장치.
제3항에서,
상기 복수개의 홀 간의 간격은 상기 신호 전달 배선의 폭과 동일하게 형성된 터치 감지 장치.
제5항에서,
상기 복수개의 홀 간의 간격은 10~80㎛ 인 터치 감지 장치.
제1항에서,
상기 복수개의 홀은 사각형, 원형, 삼각형 또는 사다리꼴 중 선택된 1종 이상의 형태로 형성된 터치 감지 장치.
삭제
제1항에서,
상기 제1 도전막은 은 나노와이어로 형성되고,
상기 제2 도전막은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)로 형성된 터치 감지 장치.
삭제
삭제
제1항에서,
상기 복수개의 홀은 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 관통하여 형성된 터치 감지 장치.
제1항에서,
상기 터치 감지 표시판은
기판;
상기 기판 위에 위치하며 하나 이상의 개구 영역을 포함하는 차광 부재; 및
상기 개구 영역에 위치하는 색 필터
를 더 포함하는 터치 감지 장치.
제13항에서,
상기 복수의 감지 전극은 상기 차광 부재 및 상기 색 필터 위에 위치하는 터치 감지 장치.
박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판;
상기 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며, 행렬로 배열된 복수의 감지 전극을 포함하는 터치 감지 표시판; 및
상기 터치 감지 표시판과 신호 전달 배선을 통해 연결되는 감지 신호 제어부
를 포함하고,
상기 감지 전극은 나노와이어를 포함하는 제1 도전막, 그리고 상기 제1 도전막 위에 상기 제1 도전막과 접촉하는 제2 도전막을 포함하고,
상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막은 서로 다른 물질로 이루어지고,
상기 제1 도전막은 금속을 포함하고, 상기 제2 도전막은 투명 도전성 물질을 포함하고,
상기 제1 도전막에 복수개의 홀(hole)이 형성되어 있는 표시장치.
삭제
제15항에서,
상기 제1 도전막은 은 나노와이어로 형성되고,
상기 제2 도전막은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 아연 산화물(IZO)로 형성된 표시 장치.
제15항에서,
상기 홀의 폭은 상기 복수의 감지 전극 간의 간격과 동일하고,
상기 복수개의 홀 간의 간격은 상기 신호 전달 배선의 폭과 동일하게 형성된 표시장치.
제15항에서,
상기 복수개의 홀은 사각형, 원형, 삼각형, 또는 사다리꼴 중 선택된 1종 이상의 형태로 형성된 표시 장치.
제15항에서,
상기 복수개의 홀은 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 관통하여 형성된 표시 장치.