KR101652997B1 - 터치스크린 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투과도 감소를 해결할 수 있는 터치스크린 표시장치에 관한 것이다.

이 터치스크린 표시장치는 화상을 표시하기 위한 표시패널; 및 상기 표시패널의 배면에 부착되어 터치 인터페이스 기능을 담당하는 저항막 방식의 터치스크린 패널을 구비한다.

Description

터치스크린 표시장치{Touch Screen Display}

본 발명은 터치스크린 표시장치에 관한 것이다.

최근, 멀티미디어(Multi Media)를 키워드로 한 고도정보화시대에 발 맞추어 여러 요소 기술이 속속 등장하고 있다. 표시장치로는 평판 표시장치(Flat Panel Display; FPD)가 널리 사용되고 있으며, 최근에는 평판 표시장치 위에 터치스크린 패널(Touch Screen Panel; TSP)이 조합된 터치스크린 표시장치가 속속 등장하고 있다. 터치스크린 패널의 원리는 용도에 따라 광학식, 초음파식, 정전용량식 및 저항막 방식이 있는데, 낮은 제조 단가 및 높은 터치 인식률 등의 우수한 특성으로 인하여 저항막 방식이 많이 사용되고 있다.

터치스크린 표시장치는 도 1과 같이, 화상을 표시하기 위한 표시패널(3)과, 표시패널(3) 상에 위치하여 터치 인터페이스 기능을 담당하는 저항막 방식의 터치스크린 패널(이하, "터치스크린 패널")(1)과, 이들(1,3)을 결합하기 위한 점착층(2)을 포함한다. 터치스크린 패널(1)은 서로 마주보는 상부 및 하부에 전극층을 구성하기 위한 도전막(1A,1B)을 형성하고, 임의의 지점에 일정치 이상의 압력이 가 해졌을 때 도전막들(1A,1B)이 서로 접촉되도록 한다. 표시패널(3)은 기판(3A) 상에 화상을 표시하기 위한 표시 어레이를 구성한 것으로, 일반적으로 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널등으로 구현된다.

그런데, 이러한 터치스크린 표시장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 종래 터치스크린 표시장치에서는 표시패널의 기판으로 유리와 같은 딱딱한 재질을 사용하기 때문에 손가락이나 펜등의 물리적인 접촉을 통한 터치가 용이하도록 터치스크린 패널을 표시패널 상면에 부착한다. 통상 터치스크린 패널이 10 ~ 20%의 광 감쇄도를 갖기 때문에, 종래와 같이 표시패널 상면에 터치스크린 패널을 부착하는 경우에는, 터치스크린 패널을 부착하지 않는 경우에 비해 투과도 감소를 피할 수 없다. 이러한 문제점은 터치스크린 패널을 통과하는 광 경로가 도 2a와 같이 1회로 한정되는 투과형 모드에 비해, 도 2b와 같이 2회가 되는 반사형 모드에서 더욱 커진다. 반사형 모드에서는 터치스크린 패널에 의한 광 감쇄도가 60 ~ 80%로 급격히 증가하여 표시화상의 휘도 감소 문제가 심각하다.

둘째, 종래 터치스크린 표시장치에서 터치스크린 패널은 표시패널 상면에 부착되기 때문에, 표시패널로부터 입사되는 광을 투과시키기 위해서는 터치스크린 패널의 상부 및 하부의 전극층을 반드시 투명 도전막으로 형성해야 한다. 투명 도전막은 금속막에 비해 훨씬 비싸다.

따라서, 본 발명의 목적은 투과도 감소로 인한 화질 저하를 방지할 수 있도록 한 터치스크린 표시장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 재료비를 절감할 수 있도록 한 터치스크린 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 화상을 표시하기 위한 표시패널; 및 상기 표시패널의 배면에 부착되어 터치 인터페이스 기능을 담당하는 저항막 방식의 터치스크린 패널을 구비한다.

상기 표시패널은 유연성을 갖는 기판을 포함한다.

상기 터치스크린 패널은 상부 전극, 및 도트 스페이서를 사이에 두고 상기 상부 전극에 대면되는 하부 전극을 포함하고; 상기 상부 전극 및 하부 전극은 투명 도전막으로 이루어진다.

상기 터치스크린 패널은 상부 전극, 및 도트 스페이서를 사이에 두고 상기 상부 전극에 대면되는 하부 전극을 포함하고; 상기 상부 전극 및 하부 전극은 금속막으로 이루어진다.

상기 터치스크린 패널은 상부 전극, 및 도트 스페이서를 사이에 두고 상기 상부 전극에 대면되는 하부 전극을 포함하고; 상기 상부 전극은 상기 표시패널의 하부 기판인 것을 특징으로 한다.

상기 표시패널의 하부 기판은 유연성을 갖는 금속 재질을 포함한다.

상기 터치스크린 패널은 상기 상부 전극에 가로방향으로 전압을 인가하는 X-전극바와, 상기 하부 전극에 세로방향으로 전압을 인가하는 Y-전극바를 더 포함하고; 상기 X-전극바는 상기 표시패널의 하부 기판 배면에 형성된다.

상기 표시패널은 전기영동 디스플레이 또는 유기발광다이오드 표시장치를 포함한다.

본 발명에 따른 터치스크린 표시장치는 터치스크린 패널을 표시패널의 배면에 부착시켜 터치스크린 패널로 인한 투과도 감소를 없앰으로써, 종래 대비 화질을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 터치스크린 표시장치는 터치스크린 패널의 상부 전극과 하부 전극을 금속막으로 형성함으로써, 투과도 저하를 없애면서도 재료비 절감에 크게 기여할 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 따른 터치스크린 표시장치는 터치스크린 패널의 상부 전극을 별도로 형성하지 않고 표시패널의 하부 기판으로 하여금 터치스크린 패널의 상부 전극 기능을 담당하게 함으로서, 투과도 저하를 없애면서도 표시장치의 박형화 및 재료비 절감에 크게 기여할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 터치스크린 패널을 보여주는 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 화상을 표시하기 위한 표시패널(100), 표시패널(100)의 배면에 위치하여 터치 인터페이스 기능을 담당하는 터치스크린 패널(300), 및 표시패널(100)과 터치스크린 패널(300)을 접착시키는 점착층(200)을 구비한다.

표시패널(100)은 손가락이나 펜 등의 터치로 인해 그의 표시면에 물리력이 가해질 때, 이 물리력을 그 배면에 위치한 터치스크린 패널(300)까지 전달하기 위해 플렉서블(Flexible) 한 구조로 이루어진다. 표시패널(100)은 플렉서블 한 구조가 가능하다면 표시 어레이를 어떠한 형태로 구성하더라도 무방하다. 예컨대, 표시패널(100)은 전기영동 디스플레이 (Electrophoretic Display : EPD), 또는 유기발광다이오드 표시장치로 구현될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의상 표시패널(100)이 전기영동 디스플레이로 구현되는 경우를 예로 하여 설명한다.

전기영동 디스플레이(100)는 유연성(Flexibility)과 휴대성이 뛰어나며, 경량 등의 특성을 지닌 전기영동(Electrophoresis : 전기장내에서 하전된 입자가 양극 또는 음극쪽으로 이동하는 현상)을 이용한 평판 디스플레이의 일종으로, 종이나 플라스틱과 같은 얇고 구부리기 쉬운 베이스 필름에 박막 트랜지스터 어레이를 형 성하고 박막 트랜지스터 어레이의 화소전극과, 공통전극 사이의 수직전계에 의해 전기영동 부유입자를 구동한다.

전기영동 디스플레이(100)는 하부 어레이(160)와 상부 어레이(180)를 포함한다.

상부 어레이(180)는 상부 기판(182) 상에 형성된 공통전극(184), 공통전극(184) 상에 위치하는 전기영동필름(190)을 포함한다. 상부 어레이(180)는 상부 기판(182)을 외부 환경으로부터 보호하는 보호 시트를 더 포함할 수 있다.

상부 기판(182)은 유연성을 가지는 플라스틱, 쉽게 구부러지는 베이스 필름, 유연성을 가지는 금속 등으로 형성될 수 있다. 공통전극(184)은 투명 도전막으로 형성된다.

전기영동필름(190)은 하전 염료 입자(Charge Pigment Particle)를 포함하는 캡슐(192)과, 캡슐(192)의 상하에 위치하는 상부 및 하부 보호층(196,194)으로 구성될 수 있다. 캡슐(192)에는 정극성 전압(또는 부극성 전압)에 반응하는 블랙 염료 입자(192a)와, 부극성 전압(또는 정극성 전압)에 반응하는 화이트 염료 입자(192b)와, 솔벤트(192c)가 포함된다. 상부 및 하부 보호층(196,194)은 구형의 캡슐(192)의 유동을 차단함과 아울러 캡슐(192)을 보호하는 역할을 한다.

하부 어레이(160)는 하부 기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 함)(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(118)을 구비한다.

하부 기판(142)은 유연성을 가지는 플라스틱, 쉽게 구부러지는 베이스 필름, 유연성을 가지는 금속 등으로 이루어진다.

TFT(106)는 게이트 전압이 공급되는 게이트 전극(108)과, 데이터 라인에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(118)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(148)이 더 형성된다. 여기서, 통상적으로 활성층(114) 및 오믹접촉층(148)을 반도체 패턴(145)이라 명명한다.

화소전극(118)은 TFT(106)를 보호하는 보호막(150)을 관통하여 드레인 전극(112)을 노출시키는 접촉홀(117)을 통해 드레인 전극(112)과 접촉된다.

이러한 구성을 가지는 상부 어레이(180)와 하부 어레이(160)가 점착제(Adhesive)(186)를 이용한 열간 라미네이팅(Laminating) 공정에 의해 합착됨으로써 전기영동 디스플레이(100)가 형성된다. 전기 영동 디스플레이(100)는 하부 어레이(160)의 게이트 전극(108)에 공급되는 게이트 전압에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압 신호가 TFT(106)의 채널을 경유하여 화소 전극(118)에 충전되고 상부 어레이(180)의 공통전극(184)에 기준전압이 공급되면, 전기장에 의한 전기영동 현상에 의해 캡슐(192) 내에서의 화이트 염료 입자(192b)와 블랙 염료 입자(192a)가 양분되면서 흑색 또는 백색을 구현할 수 있게 된다.

터치스크린 패널(300)은 도 4와 같이, 상부 전극(312), 상부 전극(312)과 대향하는 하부 전극(352), 하부 전극(352)을 지지하는 베이스 기판(351), 제1 및 제2 전극(312,352) 사이에 개재되는 도트 스페이서(354), 및 터치 정보를 출력하기 위한 신호 배선(380)을 구비한다.

상부 전극(312)은 점착층(200)을 통해 전기영동 디스플레이(100)의 배면에 의해 지지된다. 따라서, 본 발명은 상부 전극(312)을 지지하기 위한 별도의 베이스 기판을 생략할 수 있어, 재료비 절감 및 표시장치의 박형화 면에서 유리하다. 하부 전극(352)은 상부 전극(312)과 대향하여 베이스 기판(351)에 의해 지지된다. 하부 전극(352)은 베이스 기판(351)의 표시영역에 형성된다. 베이스 기판(351)은 접착 부재(370)를 통해 전기영동 디스플레이(100)의 배면에 부착된다.

상부 전극(312) 및 하부 전극(352)은 투명한 도전성 물질, 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO)를 포함하는 투명 도전막으로 형성될 수 있다. 상부 전극(312) 및 하부 전극(352)은 표시영역 전체에 균일한 박막으로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 소정의 타입, 예를 들어, 스트라이프 타입으로 패터닝된 형상을 가질 수 있다. 베이스 기판(351)은 베이스 필름일 수 있으며, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연한 플라스틱 기판일 수 있다.

도트 스페이서(354)는 상부 전극(312)과 하부 전극(352) 사이의 간격을 유지 하여 비 터치 상태에서 양자(312,352) 간의 통전을 방지하여 터치 감도를 높인다. 도트 스페이서(354)는 상부 전극(312)의 표면 또는 하부 전극(352)의 표면에 형성될 수 있다.

터치스크린 패널(300)은 상부 전극(312)에 가로방향으로 전압을 인가하기 위해 상부 전극(312)의 양 측부에 접속되는 X-전극바(318)와, 하부 전극(352)에 세로방향으로 전압을 인가하기 위해 하부 전극(352)의 양 측부와 접속되는 Y-전극바(358)를 더 포함한다. X-전극바(318)는 구동전압이 인가되는 제1 X-전극바(316) 및 기저전압(GND)이 인가되는 제2 X-전극바(317)를 포함한다. Y-전극바(358)는 구동전압이 인가되는 제1 Y-전극바(356) 및 기저전압(GND)이 인가되는 제2 Y-전극바(357)를 포함한다. X-전극바(318)와 Y-전극바(358)는 전도성을 좋은 물질 예컨대, 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 또는 이들의 합금물을 포함하여 형성될 수 있다. X-전극바(318)와 Y-전극바(358)에 구동전압이 인가되면, 상부 전극(312)과 하부 전극(352) 사이에 전위 균배가 이루어진다. 상부 전극(312)과 하부 전극(352)에 의한 저항막의 저항값이 공간적으로 균일한 값을 가지므로 전위 균배는 직선이 되고 거리와 전압의 관계는 일차식으로 표현되게 된다. 즉, 입력 전압과 검출 전압의 차를 통하여 상부 전극(312)과 하부 전극(352) 사이에 통전이 일어난 터치 지점을 검지할 수 있게 된다.

터치 지점에 대한 터치 정보는 신호 배선(380)을 통해 외부의 터치 콘트롤러(390)에 공급된다. 신호 배선(380)으로는 연성 인쇄필름(Flexible Printed Circuit : FPC)이 이용될 수 있다. 터치 콘트롤러(390)는 신호 배선(380)을 통해 공급되는 터치 정보 즉, 검출전압 정보를 입력받은 후, 전위차 변화에 따라 터치 지점의 위치 좌표를 환산한다.

점착층(200)은 라미네이팅 공정 등을 통해 표시패널(100)의 배면에 터치스크린 패널(300)을 접착시켜 양자(100,300)를 일체화한다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치스크린 표시장치에서는 터치스크린 패널(300)을 표시패널(100)의 배면에 부착시킨다. 그 결과, 터치스크린 패널(300)로 인한 투과도 감소를 없앨 수 있어 종래 대비 화질을 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 화상을 표시하기 위한 표시패널(100), 표시패널(100)의 배면에 위치하여 터치 인터페이스 기능을 담당하는 터치스크린 패널(300), 및 표시패널(100)과 터치스크린 패널(300)을 접착시키는 점착층(200)을 구비한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치에서는 터치스크린 패널(300)의 상부 전극(312')과 하부 전극(352')을 제1 실시예와 같이 투명 도전막으로 형성하지 않고 금속막으로 형성한다. 이렇게 금속막으로 터치스크린 패널(300)의 상부 전극(312')과 하부 전극(352')을 구성하더라도, 터치스크린 패널(300)이 표시패널(100)의 배면에 부착되는 관계로 투과율 저하 문제는 전혀 발생되지 않는다. 금속막은 투명 도전막으로 비해 상대적으로 매우 저가이므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 투과도 저하를 없애면서도 재료비 절감에 크게 기여할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치의 나머지 구성은 제1 실시예와 실질적으로 동일하여 생략한다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 화상을 표시하기 위한 표시패널(100), 표시패널(100)의 배면에 위치하여 터치 인터페이스 기능을 담당하는 터치스크린 패널(300'), 및 표시패널(100)과 터치스크린 패널(300')을 접착시키는 점착층(200')을 구비한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치에서는 표시패널(100)의 하부 기판(142')을 터치스크린 패널(300')의 상부 전극으로 이용한다. 이 경우, 도 4의 X-전극바(318)는 표시패널(100)의 하부 기판(142')에 형성될 수 있다. 또한, 표시패널(100)의 하부 기판(142')은 유연성을 갖는 금속재질을 포함한다. 점착층(200')은 라미네이팅 공정등을 통해 표시패널(100)의 측면과 터치스크린 패널(300')을 측면을 접착시킨다. 표시패널(100)의 배면에 위치하고 상부 전극이 생략된 터치스크린 패널(300')을 이용함으로써, 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 투과도 저하를 없애면서도 표시장치의 박형화 및 재료비 절감에 크게 기여할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치의 나머지 구성은 제1 실시예 또는 제2 실시예와 실질적으로 동일하여 생략한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도.

도 2a 및 도 2b는 각각 투과형 모드 및 반사형 모드에서 터치스크린 패널로 인한 광 투과도 감소를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도.

도 4는 도 3의 터치스크린 패널을 보여주는 사시도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치스크린 표시장치를 보여주는 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 표시패널 200 : 점착층

300 : 터치스크린 패널

Claims (8)

1. 화상을 표시하기 위한 표시패널;

   상기 표시패널의 배면에 부착되어 터치 인터페이스 기능을 담당하는 저항막 방식의 터치스크린 패널; 및

   상기 표시패널의 측면과 상기 터치스크린 패널의 측면을 접착시키는 점착층을 구비하고,

   상기 터치스크린 패널은 상부 전극, 상기 상부 전극에 가로 방향으로 전압을 인가하는 X-전극바, 도트 스페이서를 사이에 두고 상기 상부 전극에 대면되는 하부 전극 및 상기 하부 전극에 세로 방향으로 전압을 인가하는 Y-전극바를 포함하고,

   상기 상부 전극은 상기 표시패널의 하부 기판이고, 상기 표시패널의 상부 기판과 하부 기판은 유연성을 갖고, 상기 표시패널의 하부 기판은 금속 재질을 포함하고, 상기 X-전극바는 상기 표시패널의 하부 기판의 배면에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부 전극은 금속막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 표시패널은 전기영동 디스플레이 또는 유기발광다이오드 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치.

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