KR101886801B1 - 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린 패널을 유기 전계발광 표시패널의 봉지박막 상에 직접 형성하는 구조에 관한 것으로, 상기 터치 스크린 패널의 감지라인들을 유기발광 소자가 형성된 상기 표시패널의 기판으로 연장하여 형성함으로써, 터치 스크린 패널과 표시패널이 하나의 연성 인쇄회로기판에 연결되도록 하여 제조 공정을 단순화하고 제품 단가를 저감한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치를 제공한다.

Description

터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치{flat panel display integrated touch screen panel}
본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로, 특히 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지패턴이 주변의 다른 감지패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 평판표시장치의 외면에 부착되어 구성되는데, 별도로 제작된 터치 스크린 패널과 평판표시장치를 서로 부착하여 사용할 경우 제품의 전체적인 두께를 증가시키고, 제조 원가를 상승시킨다는 문제점이 있다.
또한, 이 경우 평판표시장치용 구동 IC와 터치 스크린 패널용 구동 IC가 별도로 구비되어야 하므로 제품간 호환이 용이하지 않고, 각각 별도의 연성 인쇄회로기판(FPCB)에 연결되어야 하므로 제조 공정이 복잡하고, 제품 단가가 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 터치 스크린 패널을 유기 전계발광 표시패널의 봉지박막 상에 직접 형성하는 구조에 관한 것으로, 상기 터치 스크린 패널의 감지라인들을 유기발광 소자가 형성된 상기 표시패널의 기판으로 연장하여 형성함으로써, 터치 스크린 패널과 표시패널이 하나의 연성 인쇄회로기판에 연결되도록 하여 제조 공정을 단순화하고 제품 단가를 저감한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치는, 복수의 화소들로 구성되는 화소영역을 구비한 기판과; 상기 화소영역을 포함하는 기판 상의 영역에 형성된 봉지박막과; 상기 봉지박막 상에 형성되어 터치 스크린 패널을 구현하는 감지셀들 및 감지라인과; 상기 기판의 일측 끝단에 부착되는 연성 인쇄회로기판이 포함되며, 상기 감지라인들은 상기 봉지박막의 끝단을 거쳐 상기 기판으로 연장되어 상기 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 화소영역 이외의 기판 상에 상기 화소들을 구동하는 구동 IC가 실장되며, 상기 구동 IC는 상기 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 구동 IC는 상기 터치 스크린 패널을 구동하기 위한 제어회로가 포함되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 봉지박막은 복수의 유기막 및 무기막의 적층 구조로 구현되는 것으로, 상기 봉지박막은 제1 유기막, 제1 무기막, 제 2 유기막 및 제2 무기막이 교대로 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제1 및 제2 유기막은 에폭시, 아크릴레이트 및 우레탄아크릴레이트로 구성되는 군에서 선택되는 하나로 형성되고, 상기 제1 및 제2 무기막은 AlXOy 및 SiXOy로 구성되는 군에서 선택되는 것의 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 봉지박막의 끝단은 경사진 형태로 구현된다.
또한, 상기 감지셀들은 제1 방향을 따라 라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지셀들 및 상기 제1 감지셀들과 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제2 감지셀들로 구성된다.
또한, 상기 제1 및 제2 감지셀들은 각각 제1 및 제2 연결패턴들에 의해 제1 및 제2 방향을 따른 라인 단위로 연결되며, 상기 제1 연결패턴들은 상기 제1 감지셀들의 상부 또는 하부 레이어에 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되어 상기 제1 감지셀들의 상부 또는 하부에서 이들에 전기적으로 연결시킨다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 터치 스크린 패널을 유기 전계발광 표시패널의 봉지박막 상에 직접 형성하는 구조에 있어서, 상기 터치 스크린 패널의 감지라인들을 유기발광 소자가 형성된 상기 표시패널의 기판으로 연장 형성되어, 터치 스크린 패널과 표시패널이 하나의 연성 인쇄회로기판에 연결되도록 함을 통해, 모듈 구조 단순화 및 공정 tact time을 최소화하고, 이에 따른 생산 비용 절감 및 수율 향상을 달성하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 감지셀들의 일 예를 도시한 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 봉지박막 및 기판에 대한 분리 평면도.
도 5는 도 3의 특정 부분(A)을 포함한 영역에 대한 개략적인 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 감지셀들의 일 예를 도시한 확대도이다.
편의상, 도 2에서는 감지셀들 중 일부만을 도시하였으나, 터치 스크린 패널은 도 2에 도시된 감지셀들이 반복적으로 배치되는 구조를 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치는, 기판(100) 상에 형성된 복수의 화소들(미도시)에 대하여 상기 화소들을 밀봉하는 봉지 박막(200) 상에 터치 스크린 패널을 구현하는 감지셀들(220) 및 감지라인들(230)이 형성된다.
이 때, 본 발명의 실시예에 의한 평판표시장치는 상기 각 화소에 유기발광 소자, 박막트랜지스터, 캐패시터가 구비된 유기전계 발광 표시장치를 그 대상으로 한다.
이와 같은 유기전계 발광 표시장치는, 유기 발광소자의 수분 및 산소 노출을 방지하기 위해 종래의 경우 상기 기판 상에 캐비티(Cavity) 또는 판형으로 구현된 유리 기판을 봉지 기판으로 하여 진공 분위기에서 합착하였다.
그러나, 이 경우 상기 봉지 기판으로서의 유리 기판은 그 두께가 두꺼워 상기 유리 기판 상에 터치 스크린 패널을 형성할 경우 두께 측면에서 큰 단점이 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 상기 유기 발광소자를 보호함에 있어서, 기존의 봉지 기판이 아닌 봉지 박막(200)을 상기 기판의 화소 영역을 포함하여 형성함으로써, 두께 증가를 최소화함을 그 특징으로 한다.
상기 감지셀들(220)은 제1 방향, 일 예로 행방항을 따라 각 행라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지셀들(220a)과, 상기 제1 감지셀들(220a)과 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되되 제1 방향과 교차하는 제2 방향, 일 예로 열방향을 따라 각 열라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제2 감지셀들(220b)을 포함한다.
이러한 감지셀들(220)은 터치 스크린 패널의 하부에 배치되는 표시패널의 화소 영역 즉, 상기 화소들이 형성된 영역으로부터의 빛이 투과될 수 있도록 인듐??틴??옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명전극물질로 형성된다.
이때, 제1 및 제2 감지셀들(220a, 220b)은 도 2에 도시된 바와 같이 각각 제1 및 제2 연결패턴들(220a1, 220b1)에 의해 제1 및 제2 방향을 따른 라인 단위로 연결된다.
여기서, 제1 및/또는 제2 연결패턴들(220a1, 220b1)은, 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되어 직, 간접적 연결에 의해 제1 또는 제2 감지셀들(220a, 220b)에 연결되거나, 혹은 제1 및 제2 감지셀들(220a, 220b)을 패터닝하는 단계에서부터 제1 또는 제2 감지셀들(220a, 220b)과 일체로 연결되도록 패터닝될 수 있다.
예컨대, 제1 연결패턴들(220a1)은 제1 감지셀들(220a)의 상부 또는 하부 레이어에 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되어 상기 제1 감지셀들(220a)의 상부 또는 하부에서 이들에 전기적으로 연결되면서 상기 제1 감지셀들(220a)을 제1 방향을 따른 라인 단위로 연결할 수 있다.
이러한 제1 연결패턴들(220a1)은 감지셀들(220)과 같이 ITO 등의 투명전극물질을 이용하여 형성되거나, 혹은 감지라인들(230)과 같이 불투명한 저저항 물질을 이용하여 형성되되 패턴의 가시화가 방지되도록 그 폭 등이 조절되어 형성될 수 있다.
또한, 제2 연결패턴들(220b1)은 감지셀들(220)을 패터닝하는 단계에서부터 제2 감지셀들(220b)을 제2 방향을 따른 라인 단위로 연결하도록 상기 제2 감지셀들(220b)과 일체로 패터닝될 수 있다.
이때, 제1 연결패턴들(220a1)과 제2 연결패턴들(220b1)의 사이에는 안정성을 확보하기 위한 절연막(미도시)이 개재된다.
감지라인들(230)은 감지셀들(220)을 제1 방향 또는 제2 방향을 따른 라인 단위로 구동회로와 연결하기 위한 것으로, 터치활성영역 외곽의 터치비활성영역에 배치된다. 여기서, 터치활성영역은 상기 표시패널의 화소영역과 대응되는 영역이다.
예컨대, 감지라인들(230)은 각각 행라인 단위 및 열라인 단위의 제1 및 제2 감지셀들(220a, 220b)과 전기적으로 연결되어, 위치검출회로와 같은 터치패널 구동회로(미도시)와 연결된다.
이러한 감지라인들(230)의 상부에는 일반적으로 윈도우(미도시)의 블랙 매트릭스와 같은 테두리패턴(미도시)이 위치되며, 따라서 감지라인들(230)은 가시화가 방지되므로 재료 선택의 폭이 넓어진다. 예컨대, 감지라인들(230)은 감지셀들(220)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예의 경우 상기 감지라인들(230)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 봉지박막(200)의 끝단을 거쳐 상기 표시패널의 기판(100)으로 연장되어, 상기 기판(100)의 일측 끝단에 부착되는 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300)과 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다.
이는 상기 봉지박막(200)의 두께가 상당히 얇기 때문에 구현 가능한 것으로, 특히 상기 봉지박막(200)의 끝단부(A)가 경사지도록 형성됨을 통해 이를 경유하는 상기 감지라인들이 끊어짐을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 4를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
이 때, 상기 연성 인쇄회로기판(300)은 상기 표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들(미도시)을 구동하는 구동 IC(120)와도 전기적으로 연결되며, 이를 통해 본 발명의 실시예는 터치 스크린 패널과 표시패널이 하나의 연성 인쇄회로기판을 사용함을 특징으로 한다. 또한, 상기 구동 IC(120)에는 상기 터치 스크린 패널을 구동시키는 터치패널 구동회로가 집적될 수도 있다.
전술한 바와 같은 터치 스크린 패널은 정전용량 방식으로 구동되는 것으로서, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 감지셀들(220)로부터 감지라인들(230)을 경유하여 구동회로(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 봉지박막 및 기판에 대한 분리 평면도이며, 도 5는 도 3의 특정 부분(A)을 포함한 영역에 대한 개략적인 단면도이다.
단, 도 4에서는 영상을 표시하는 표시패널의 화소영역(110)에 구비되는 구성요소들에 대한 상세한 도시는 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예는 기판(100) 상에 형성된 복수의 화소들(112)에 대하여 상기 화소들을 밀봉하는 봉지 박막(200) 상에 터치 스크린 패널을 구현하는 감지셀들(220) 및 감지라인들(230)이 형성된 터치 패널 일체형 평판표시장치이다.
여기서, 본 발명의 실시예에 의한 평판표시장치는 상기 각 화소(112)에 유기발광 소자(미도시), 박막트랜지스터(미도시), 캐패시터(미도시)가 구비된 유기전계 발광 표시장치를 그 대상으로 한다.
즉, 상기 감지셀들(220) 및 감지라인들(230)을 포함한 터치 감지패턴들은 상기 화소들(112)이 형성된 화소영역(110)을 봉지하기 위해 상기 화소영역을 포함한 기판 상에 형성된 봉지박막(200)의 상면에 형성된다.
이 때, 상기 감지셀들(220)은 상기 화소영역(110)과 중첩되는 영역 상에 형성되고, 상기 감지라인들(230)은 상기 화소영역(110)의 외곽과 대응되는 영역에 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 감지라인들(230)이 상기 봉지박막(200)의 끝단(A)을 거쳐 상기 표시패널의 기판(100)으로 연장되어, 상기 기판(100)의 일측 끝단에 부착되는 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300)과 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다.
이는 상기 봉지박막(200)의 두께가 상당히 얇기 때문에 구현 가능한 것으로, 특히 상기 봉지박막(200)의 끝단부(A)가 경사지도록 형성됨을 통해 이를 경유하는 상기 감지라인들이 끊어짐을 방지할 수 있다.
상기 봉지박막(200)은 각 화소(112) 내에 구비된 유기발광 소자를 보호하기 위해 형성되는 것으로서, 이는 복수의 유기막 및 무기막의 적층 구조로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로 도 5를 참조하면, 상기 봉지박막(200)은 외부로부터 침투될 수 있는 산소와 수분을 보다 효과적으로 차단하기 위하여, 일 예로 제1 유기막(202), 제1 무기막(204), 제 2 유기막(206) 및 제2 무기막(208)이 교대로 적층되는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 봉지박막(200)의 제1 및 제2 유기막(202, 206)은 제1 및 제2 무기막(204, 208)에 형성된 나노크랙 및 마이크로 크랙의 결함(defect)이 계속적으로 형성되는 것을 방지함으로써, 수분과 산소의 침투 경로를 연장시켜 투습율을 낮추고, 제1 및 제2 무기막(204, 208)에 남아있는 스트레스(stress)를 감소시킬 수 있다.
이 때, 상기 제1 및 제2 유기막(202, 206)은 에폭시, 아크릴레이트 및 우레탄아크릴레이트로 구성되는 군에서 선택되는 하나로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 무기막(204, 208)은 AlXOy 및 SiXOy로 구성되는 군에서 선택되는 것의 하나로 형성될 수 있다.
이와 같은 봉지박막(200)이 4개 층의 적층 구조로 구현되더라도, 기존의 봉지 기판 즉, 일반적인 유리 기판에 비해서는 상당히 얇은 두께로 구현될 수 있다.
따라서, 상기 봉지박막(200) 상에 형성되는 감지라인들(230)은 동일한 포토리소그래피 공정을 통해 도시된 바와 같이 상기 봉지박막(200)과 기판(100)을 걸치는 형상으로 형성할 수 있는 것이다.
단, 상기 봉지박막(200)의 끝단부(A) 영역을 경유하는 감지라인들(230)은 상기 봉지박막(200) 끝단부의 단차에 의해 패터닝 공정시 끊어질 위험이 있을 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 봉지박막(200)의 끝단부 영역(201)을 경사지도록 형성함을 통해 위와 같은 문제를 극복함을 특징으로 한다.
즉, 상기 감지라인들(230)은 상기 봉지박막(200)의 끝단(A)을 거쳐 상기 표시패널의 기판(100)으로 연장되어, 상기 기판(100)의 일측 끝단에 부착되는 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300)과 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
이때, 상기 감지라인들(230)은, 연성 인쇄회로기판(300)을 경유하여 표시패널의 구동 IC(120)에도 연결될 수 있는데, 이러한 구동 IC(120)는 표시패널을 구동하기 위한 제어회로 외에도 터치 스크린 패널을 구동하기 위한 제어회로나 위치검출회로 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이에 의해, 터치 스크린 패널과 표시패널이 하나의 FPCB(300)를 공유할 수 있게 된다. FPCB(300)는 표시패널의 구동라인들(미도시)과 전기적으로 연결되도록 기판(100)의 일단(도시되지 않은 패드부가 형성된 일단)에 연결되어 표시패널을 제어하기 위한 제어신호를 공급함과 아울러, 감지라인들(130)을 경유하여 터치 스크린 패널을 제어하기 위한 제어신호를 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 FPCB(300)는 표시 패널 구동용 FPCB와 터치 스크린 패널 구동용 FPCB가 통합된 형태로 구현된다.
따라서, 터치 스크린 패널 및 표시패널을 각각 구동하기 위한 FPCB를 따로 구비하는 경우에 비해 FPCB의 본딩 공정 및 검사 단계가 간소화되어 제조가 용이해지고 제품 단가가 저감된다.
100: 기판 120: 구동 IC
200: 봉지박막 220: 감지셀
230: 감지라인 300: 연성 인쇄회로기판

Claims (12)

  1. 복수의 화소들로 구성되는 화소영역을 구비한 기판과;
    상기 화소영역을 포함하는 기판 상에 형성되고, 상기 화소들로의 산소 또는 습기 침투를 방지하며 경사진 끝단을 갖는 봉지박막과;
    상기 봉지박막의 상면 상에 직접 형성되어 터치를 감지하는 감지셀들 및 상기 감지셀들에 연결된 감지라인과;
    상기 기판의 일측에 부착되는 구동 회로부를 포함하며,
    상기 봉지박막은 적어도 하나 이상의 유기막 및 적어도 하나 이상의 무기막의 적층 구조로 이루어지고,
    상기 감지라인은 상기 봉지박막의 상면에서 상기 화소영역의 외곽에 대응되는 영역에 형성되고,
    상기 감지라인은 상기 봉지박막의 경사진 끝단을 따라 경사진 부분을 포함하며, 상기 봉지박막의 경사진 끝단을 거쳐 상기 기판으로 연장되어 상기 구동 회로부에 전기적으로 연결되는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 화소들을 구동하는 구동 IC를 포함하는 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동 IC는 상기 감지셀들 및 상기 감지라인을 구동하는 제어회로를 포함하는 표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 기판의 일측에 부착되며, 상기 구동 회로부와 상기 감지라인을 전기적으로 연결하는 연성 인쇄회로기판을 포함하는 표시장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 봉지박막은 제1 유기막, 제1 무기막, 제 2 유기막 및 제2 무기막이 교대로 적층되는 구조로 형성되는 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유기막은 에폭시, 아크릴레이트 및 우레탄아크릴레이트로 구성되는 군에서 선택되는 하나로 형성되는 표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무기막은 AlxOy 및 SixOy로 구성되는 군에서 선택되는 것의 하나로 형성되는 표시장치.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 감지셀들은 제1 방향을 따라 라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지셀들 및 상기 제1 감지셀들과 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제2 감지셀들로 구성되는 표시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감지셀들은 각각 제1 및 제2 연결패턴들에 의해 제1 및 제2 방향을 따른 라인 단위로 연결되는 표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 연결패턴들은 상기 제1 감지셀들의 상부 또는 하부 레이어에 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되어 상기 제1 감지셀들의 상부 또는 하부에서 이들에 전기적으로 연결시키는 표시장치.
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