KR102627277B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널과 터치패널을 포함한다. 터치패널은 표시패널 일면에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스, 제1 인덱스 매칭층, 신호라인들, 터치 센싱전극, 브릿지 전극, 절연막, 터치 구동전극, 오버코트층, 제2 인덱스 매칭층, 및 제2 블랙 매트릭스를 포함한다. 제1 블랙 매트릭스는 기판의 가장자리에 위치하고, 제1 인덱스 매칭층은 제1 블랙 매트릭스가 배치된 기판 상에 위치한다. 신호라인들은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다. 터치 센싱전극은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하고 브릿지 전극은 터치 센싱전극을 연결한다. 절연막은 브릿지 전극을 절연시키고, 터치 구동전극은 신호라인 및 절연막이 배치된 기판 상에 위치한다. 오버코트층은 터치 구동전극 상에 위치하며, 기판의 중심부로 향하는 제1 블랙 매트릭스의 측면과 중첩되는 개구부를 포함한다. 제2 인덱스 매칭층은 오버코트층이 배치된 기판 상에 위치한다. 제2 블랙 매트릭스는 제2 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 터치 소자를 구비한 표시장치에 관한 것이다.
최근, 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(input device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치패널(touch panel)이 제안되었다.
터치패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
터치패널은 구조에 따라서, 상판 부착형(add-on type), 상판 일체형(on-cell type) 및 패널 내장형(in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시패널과 터치패널을 개별적으로 제조한 후에, 표시패널의 상판에 터치패널을 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시패널의 상부 기판 표면에 터치소자를 직접 형성하는 방식이다. 패널 내장형은 표시장치의 내부에 터치소자들을 직접 형성하는 방식이다.
터치패널은 화상이 구현되는 터치부와 터치부 외에 베젤부로 구획된다. 베젤부에는 하부의 메탈 등의 배선들을 가려주기 위해 블랙 매트릭스가 형성된다. 그러나, 터치부와 베젤부 경계 부분에서 블랙 매트릭스의 두께만큼의 단차가 존재하여, 터치부와 베젤부 사이에서 반사율 차이가 발생한다. 이 반사율 차이는 사용자에게 시인되어 외관 불량이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 터치부와 베젤부 사이에서 반사율의 차이를 줄여 외관 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널과 터치패널을 포함한다. 터치패널은 표시패널 일면에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스, 제1 인덱스 매칭층, 신호라인들, 터치 센싱전극, 브릿지 전극, 절연막, 터치 구동전극, 오버코트층, 제2 인덱스 매칭층, 및 제2 블랙 매트릭스를 포함한다. 제1 블랙 매트릭스는 기판의 가장자리에 위치하고, 제1 인덱스 매칭층은 제1 블랙 매트릭스가 배치된 기판 상에 위치한다. 신호라인들은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다. 터치 센싱전극은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하고 브릿지 전극은 터치 센싱전극을 연결한다. 절연막은 브릿지 전극을 절연시키고, 터치 구동전극은 신호라인 및 절연막이 배치된 기판 상에 위치한다. 오버코트층은 터치 구동전극 상에 위치하며, 기판의 중심부로 향하는 제1 블랙 매트릭스의 측면과 중첩되는 개구부를 포함한다. 제2 인덱스 매칭층은 오버코트층이 배치된 기판 상에 위치한다. 제2 블랙 매트릭스는 제2 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다.
제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 터치패널의 베젤부이고, 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부이다. 개구부는 베젤부 및 터치부와 중첩되고, 액자틀 형상으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널과 터치패널을 포함한다. 터치패널은 표시패널 일면에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스, 제1 인덱스 매칭층, 신호라인들, 터치 센싱전극, 브릿지 전극, 절연막, 터치 구동전극, 제2 인덱스 매칭층, 및 제2 블랙 매트릭스를 포함한다. 제1 블랙 매트릭스는 기판의 가장자리에 위치하고, 제1 인덱스 매칭층은 제1 블랙 매트릭스가 배치된 기판 상에 위치한다. 신호라인들은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다. 터치 센싱전극은 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하고 브릿지 전극은 터치 센싱전극을 연결한다. 절연막은 브릿지 전극을 절연시키고, 터치 구동전극은 신호라인 및 절연막이 배치된 기판 상에 위치한다. 제2 인덱스 매칭층은 터치 구동전극이 배치된 기판 상에 위치한다. 제2 블랙 매트릭스는 제2 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다.
제2 인덱스 매칭층은 제2 블랙 매트릭스와 중첩되거나 중첩되지 않고, 제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 터치패널의 베젤부이고, 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널과 터치패널을 포함한다. 터치패널은 표시패널 일면에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스, 신호라인들, 터치 센싱전극, 브릿지 전극, 절연막, 터치 구동전극, 제2 인덱스 매칭층, 및 제2 블랙 매트릭스를 포함한다. 제1 블랙 매트릭스는 기판의 가장자리에 위치하고, 신호라인들은 제1 블랙 매트릭스 상에 위치한다. 터치 센싱전극은 제1 블랙 매트릭스 및 신호라인들이 배치된 기판 상에 위치하고 브릿지 전극은 터치 센싱전극을 연결한다. 절연막은 브릿지 전극을 절연시키고, 터치 구동전극은 신호라인 및 절연막이 배치된 기판 상에 위치한다. 제1 인덱스 매칭층은 터치 구동전극이 배치된 기판 상에 위치한다. 제2 블랙 매트릭스는 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 제1 블랙 매트릭스와 중첩된다.
제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 터치패널의 베젤부이고, 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부이다.
본 발명의 표시장치는 두께 불균일에 따른 반사율 차이를 유발하는 오버코트층을 삭제 또는 구조 변경함으로써, 광의 반사율 차이를 줄여 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 소자를 포함하는 표시장치를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 표시장치의 하부기판을 나타낸 평면도.
도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도.
도 4는 터치패널 내에 위치하는 전극들의 배열을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4를 확대한 평면도.
도 6은 도 5의 절취선 I-I', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ'에 따라 절취한 단면도.
도 7과 도 8은 도 6의 일부를 확대한 단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 평면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도.
도 15 및 도 16은 표시장치의 외관 불량이 발생한 이미지.
도 17은 표시장치의 외관 불량이 개선된 이미지.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
본 발명의 표시장치는 유기발광표시장치, 액정표시장치, 무기발광표시장치, 전기영동표시장치 등이 사용가능하나, 본 발명에서는 액정표시장치를 예로 설명한다. 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 화소 전극과 공통 전극이 배치되어 수직 전계를 형성하는 수직 전계형과, TFT 어레이 기판에 화소 전극과 공통 전극이 동일층 상에 배치되어 수평 전계를 형성하는 수평 전계형과, TFT 어레이 기판에 화소 전극과 공통 전극이 서로 다른 층에 배치되 수직 및 수평 전계를 형성하는 수직-수평 전계형으로 나뉠 수 있다. 본 발명에서는 전술한 다양한 액정표시장치를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 수평 전계형 액정표시장치를 예로 설명한다.
또한, 본 발명에서는 컬러필터가 상부기판에 구비된 것을 예로 설명하였지만, 컬러필터가 박막트랜지스터가 형성된 하부기판에 구비될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 소자를 포함하는 표시장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 컬러필터를 포함하는 상부기판과 박막트랜지스터를 포함하는 하부기판을 구비하는 액정표시패널(100), 백라이트 유닛, 타이밍 콘트롤러(101), 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(103), 호스트 콘트롤러(120), 터치 소자(200), 터치 구동전극 구동부(210), 터치 센싱전극 구동부(230), 터치 콘트롤러(250), 터치 인식 프로세서(270) 등을 포함한다.
액정표시패널(100)은 컬러필터와 박막트랜지스터 어레이를 구비하며, 이들 사이에는 액정층과, 액정층의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성되어 있다.
백라이트 유닛(Back Light Unit)은 액정표시패널(100)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(100)에 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다.
데이터 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링하고 래치한다. 데이터 구동부(102)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압(GMA1~GMAn)으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동부(102)로부터 출력되는 정극성/부극성 데이터전압은 게이트 구동부(103)로부터 출력되는 게이트펄스에 동기된다. 데이터 구동부(102)의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)들 각각은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정으로 액정표시패널(100)의 데이터 라인들(104)에 접속될 수 있다. 소스 드라이브 IC는 타이밍 콘트롤러(101) 내에 집적되어 타이밍 콘트롤러(101)와 함께 원칩 IC로 구현될 수도 있다.
게이트 구동부(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디스플레이 모드에서 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 출력하고 그 출력의 스윙전압을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)으로 쉬프트시킨다. 게이트 구동부(103)로부터 출력되는 게이트펄스는 데이터 구동부(102)로부터 출력되는 데이터전압에 동기되어 게이트 라인들(105)에 순차적으록 공급된다. 게이트 하이 전압(VGH)은 박막트랜지스터(T)의 문턱 전압 이상의 전압이고, 게이트 로우 전압(VGH)은 박막트랜지스터(T)의 문턱 전압보다 낮은 전압이다. 게이트 구동부(103)의 게이트 드라이브 IC들은 TAP 공정을 통해 액정표시패널(100)의 하부기판의 게이트 라인들(105)에 연결되거나 GIP(Gate In Panel) 공정으로 픽셀과 함께 액정표시패널(100)의 하부기판 상에 직접 형성될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 콘트롤러(120)로부터의 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동부(102)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호와, 게이트 구동부(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 발생한다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(103)로부터 매 프레임기간마다 가장 먼저 게이트펄스를 출력하는 첫 번째 게이트 드라이브 IC에 인가되어 그 게이트 드라이브 IC의 쉬프트 시작 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 구동부(103)의 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(103)의 게이트 드라이브 IC들의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(102)에서 가장 먼저 데이터를 샘플링하는 첫 번째 소스 드라이브 IC에 인가되어 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 드라이브 IC들 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 소스 드라이브 IC들의 출력 타이밍을 제어한다. mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스를 통해 데이터 구동부(102)에 디지털 비디오 데이터(RGB)가 입력된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
호스트 콘트롤러(120)는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와, 디스플레이 구동에 필요한 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 LVDS(Low Voltage Difference Signalling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다.
터치 소자(200)는 기판 상에 제1 방향(예를들면, X방향)으로 서로 평행하게 배치되는 복수의 터치 구동전극들(201), 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를들면, Y방향)으로 서로 평행하게 배치되는 복수의 터치 센싱전극들(203), 및 상기 터치 구동전극들(201)과 상기 터치 센싱전극들(203)이 전기적으로 접촉되지 않도록 이들 사이에 위치하는 절연막(미도시)이 위치한다.
터치 구동전극 구동부(210)는 전원부(미도시)에서 발생된 펄스전압(Vtsp)을 터치 소자(200)의 터치 구동전극들(201)에 순차적으로 공급하여 터치 구동전극들(201)을 스캐닝한다. 터치 센싱전극 구동부(230)는 터치 구동전극들(201)의 스캐닝 동작이 완료된 후에 펄스전압(Vtsp)을 센싱하여 터치 인식 프로세서(270)로 전송한다. 터치 인식 프로세서(270)는 터치 소자(200)의 터치 센싱전극들(203)에 접속되어 이들 도전패턴의 초기 정전용량의 전압과 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환한다. 그리고 터치 인식 프로세서(270)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 초기 정전용량과 터치 정전용량의 차이를 바탕으로 터치 위치를 판단하고, 그 터치 위치를 지시하는 터치 데이터를 터치 콘트롤러(250)로 출력한다.
터치 콘트롤러(250)는 터치 소자(200)를 구동하기 위한 터치 구동전극 구동부(210)에 스캐닝 제어신호들 발생한다. 터치 콘트롤러(250)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 스캐닝 제어신호를 인가받아 터치 구동전극 구동부(210)에 인가한다.
도 2는 본 발명의 표시장치의 하부기판을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 하부기판(300) 상에 일 방향으로 연장되며 배열된 게이트 라인(310)이 위치하고, 상기 게이트 라인(310)과 교차하여 서브픽셀(P)를 정의하는 데이터 라인(320)이 위치한다. 상기 게이트 라인(310)과 서로 평행하게 배열되며 상기 데이터 라인(320)과 교차하는 공통 라인(330)이 위치한다. 상기 게이트 라인(310), 데이터 라인(320) 및 공통 라인(330)의 교차에 의해 서브픽셀(P)이 정의된다. 상기 서브픽셀(P)에는 상기 게이트 라인(310)에 연결된 게이트 전극(G), 게이트 절연막(미도시), 반도체층(317), 상기 데이터 라인(320)에 전기적으로 연결된 소스 전극(S), 상기 소스 전극(S)과 이격된 드레인 전극(D)으로 구성된 박막 트랜지스터(Tr)가 위치한다.
상기 서브픽셀(P)에서 판 형태의 공통 전극(335)이 위치하고, 상기 공통 전극(335)에 대응하여 바(bar) 형태를 갖는 복수의 개구부(340b)를 갖는 화소 전극(340a)이 위치한다. 여기서, 상기 공통 전극(335)은 공통 전극(335)에 전압이 인가되기 위해 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 공통 라인(330)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 화소 전극(340a)은 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다.
도 3을 참조하면, 하부기판(300) 상에 일 방향으로 배열된 게이트 라인(미도시)과 게이트 전극(G)이 위치하고, 게이트 라인(미도시)과 평행하게 배열되어 이격된 공통 라인(330)이 동일 평면 상에 위치한다.
상기 게이트 전극(G) 및 공통 라인(330) 상에 이들을 절연시키는 게이트 절연막(314)이 위치하고, 게이트 절연막(314) 상에 상기 게이트 전극(G)과 대응되는 영역에 반도체층(317)이 위치한다. 반도체층(317)의 양측 단부에는 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 각각 위치한다. 따라서, 게이트 전극(G), 반도체층(317), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.
상기 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 하부기판(300) 상에 제1 보호막(325)이 위치한다. 상기 게이트 절연막(314)과 상기 제1 보호막(325)을 관통하여 공통 라인(330)을 노출하는 제1 콘택홀(CH1)을 통해 공통 전극(335)이 공통 라인(330)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 보호막(325)을 관통하여 드레인 전극(D)을 노출하는 제2 콘택홀(CH2)을 통해 화소 전극(340a)이 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된다. 또한, 화소 전극(340a)과 공통 전극(335) 사이에는 이들을 절연시키는 제2 보호막(345)이 위치한다. 도시하지 않았지만, 하부기판(300) 상에 액정층이 위치하고, 액정층 상에 컬러필터가 구비된 상부기판이 배치된다.
도 4는 터치패널 내에 위치하는 전극들의 배열을 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 4를 확대한 평면도이다. 도 6은 도 5의 절취선 I-I', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ'에 따라 절취한 단면도이다. 도 7과 도 8은 도 6의 일부를 확대한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 터치 전극들은 X축 방향으로 배열된 터치 구동전극들(201)과 Y축 방향으로 배열된 터치 센싱전극들(203)을 포함할 수 있다. 터치 구동전극들(201)과 터치 센싱전극들(203)은 서로 다른 영역에 위치하도록 패턴되며 패턴된 전극들(201, 203)은 브릿지 전극(BE)에 의해 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판 상에 터치부(TP)와 베젤부(BZ)가 배치된다. 터치부(TP)는 액정표시패널의 화상이 구현되는 표시부와 대응되게 배치되고, 베젤부(BZ)는 액정표시패널의 표시부 이외의 가장자리 영역에 대응된다.
터치부(TP)는 X축 방향으로 서로 이격되어 배열된 터치 구동전극(201)들이 배치된다. 터치 구동전극(201)들은 브릿지 전극(BE)을 통해 전기적으로 연결된다. 브릿지 전극(BE) 상에 절연막(PAC)이 배치되어 브릿지 전극(BE)을 절연시킨다. 터치 구동전극(201)들 사이를 수직하게 교차하는 터치 센싱전극(203)이 배치된다. 터치 센싱전극(203)은 브릿지 전극 없이 일체로 이루어져 절연막(PAC) 상부에 걸쳐 형성된다. 따라서, 터치 구동전극(201)과 터치 센싱전극(203)들 사이에 절연막(PAC)이 배치되고, 터치 센싱전극(203)과 브릿지 전극(BE)이 서로 이격되어 수직하게 교차한다. 터치 구동전극(201)과 터치 센싱전극(203)들 사이에는 더미 패턴(DP)들이 배치되어 터치 구동전극(201)과 터치 센싱전극(203)이 사용자에게 시인되는 것을 방지한다.
베젤부(BZ)는 터치 소자가 형성된 기판에서 터치부(TP) 외의 가장자리 영역으로, 터치 전극들(201, 203)에 연결된 적어도 하나 이상의 신호라인(SL)들이 배치되는 영역이다. 신호라인(SL)들은 터치부(TP)에서 터치로 인한 정전용량이 변화하는 것을 감지부에 전달하는 역할을 한다. 베젤부(BZ)는 화상이 표시되지 않은 영역에 해당되어 하부의 신호라인(SL)들과 같은 금속들이 시인되지 않도록 블랙 매트릭스(BM)가 배치되어 광을 차단한다.
도 6을 참조하여, 터치패널의 구조를 보다 자세하게 살펴보면, 기판(GLS)의 베젤부(BZ) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 배치되고, 블랙 매트릭스(BM)를 포함한 기판(GLS) 전체에 인덱스 매칭층(IM)이 배치된다. 인덱스 매칭층(IM)은 기판(GLS)을 통해 출사되는 광의 특성을 향상시키는 것으로, 예를 들어, 광의 굴절율을 향상시켜 터치 구동전극과 터치 센싱전극이 사용자에게 시인되지 않게 한다. 인덱스 매칭층(IM)은 금속 산화물로 이루어지며 예를 들어 Nb2O5, SxOy 등으로 이루어질 수 있다. 인덱스 매칭층(IM)은 재료에 따라 두께를 1 내지 100nm 내에서 조절하여 광의 굴절율을 조절할 수 있다.
베젤부(BZ)의 인덱스 매칭층(IM) 상에 적어도 하나의 신호라인(SL)이 배치된다. 터치부(TP)의 인덱스 매칭층(IM) 상에 터치 구동전극(미도시)을 연결하는 브릿지 전극(BE)이 배치되고, 브릿지 전극(BE)을 터치 센싱전극(203)과 절연시키는 절연막(PAC)이 배치된다. 신호라인(SL)과 절연막(PAC)이 형성된 기판(GLS) 상에 터치 센싱전극(203)이 배치된다. 터치 센싱전극(203)이 형성된 기판(GLS) 상에 오버코트층(OC)이 배치되어 하부의 소자들을 보호한다.
도 7을 참조하면, 기판(GLS) 상에 형성된 블랙 매트릭스(BM)는 두께가 1㎛ 이상으로 이루어져, 블랙 매트릭스(BM)가 존재하는 영역은 기판(GLS)부터 터치 센싱전극(203)까지의 두께가 2~3㎛로 두꺼워진다. 따라서, 블랙 매트릭스(BM)가 존재하는 영역과 블랙 매트릭스(BM)가 존재하지 않은 영역 간에 단차가 발생한다. 특히, 블랙 매트릭스(BM)가 존재하는 베젤부(BZ)와 블랙 매트릭스(BM)가 존재하지 않은 터치부(TP)의 경계에서는 오버코트층(OC)의 두께가 두꺼운 영역(A)이 형성되고, 터치부(TP)에서는 오버코트층(OC)의 두께가 상대적으로 얇은 영역(B)이 형성된다.
도 8에 도시된 것처럼, 오버코트층(OC)의 두께 차이는 액정표시패널에서 출사된 광이 반사되는 반사율의 차이가 발생하게 된다. 따라서, 터치패널의 터치부(TP)와 베젤부(BZ)의 반사율 차이는 사용자에 의해 관찰되는 외관 불량의 문제가 있다.
이하, 본 발명은 터치부와 베젤부의 반사율 차이를 방지할 수 있는 터치패널을 설명한다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 평면도이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도이며, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 단면도이고, 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널은 기판(GLS)의 베젤부(BZ) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치되고, 제1 블랙 매트릭스(BM1)를 포함한 기판(GLS) 전체에 제1 인덱스 매칭층(IM1)이 배치된다. 제1 인덱스 매칭층(IM1)은 기판(GLS)을 통해 출사되는 광의 특성을 향상시키는 것으로, 예를 들어, 광의 굴절율을 향상시킬 수 있다. 제1 인덱스 매칭층(IM1)은 금속 산화물로 이루어지며 예를 들어 Nb2O5, SxOy 등으로 이루어질 수 있다. 제1 인덱스 매칭층(IM1)은 재료에 따라 두께를 1 내지 100nm 내에서 조절하여 광의 굴절율을 조절할 수 있다.
베젤부(BZ)의 제1 인덱스 매칭층(IM1) 상에 적어도 하나의 신호라인(SL)이 배치된다. 터치부(TP)의 제1 인덱스 매칭층(IM1) 상에 터치 구동전극(미도시)을 연결하는 브릿지 전극(BE)이 배치되고, 브릿지 전극(BE)을 터치 센싱전극(203)과 절연시키는 절연막(PAC)이 배치된다. 신호라인(SL)과 절연막(PAC)이 형성된 기판(GLS) 상에 터치 센싱전극(203)이 배치된다. 터치 센싱전극(203)이 형성된 기판(GLS) 상에 오버코트층(OC)이 배치되어 하부의 소자들을 보호한다.
본 발명의 제1 실시예에서 오버코트층(OC)은 하부의 터치 센싱전극(203)의 일부를 노출하는 개구부(OP)를 구비한다. 오버코트층(OC)의 개구부(OP)는 제1 블랙 매트릭스(BM1)의 측면 즉 기판(GLS)의 중심부에 인접한 측면(BS)과 중첩된다. 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치된 영역이 베젤부(BZ)이고 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치되지 않은 영역이 터치부(TP)에 해당되므로, 오버코트층(OC)의 개구부(OP)는 베젤부(BZ)와 터치부(TP)의 경계와 중첩된다. 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 기판(GLS)의 가장자리에 배치되어 액자틀 형상으로 배치되므로, 오버코트층(OC)의 개구부(OP)도 액자틀 형상으로 이루어진다. 오버코트층(OC) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스(BM2)가 배치된다. 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 제1 블랙 매트릭스(BM1)에 더하여 추가적으로 형성됨으로써, 블랙 매트릭스의 광학밀도(Optical Density, OD)를 향상시켜 외광을 차단할 수 있다.
전술한 것처럼, 제1 블랙 매트릭스(BM1)에 의해 형성된 단차로 인해 오버코트층(OC)의 두께의 불균형이 발생한다. 오버코트층(OC)의 두께의 불균형은 광의 반사율의 차이를 발생시킨다. 오버코트층(OC)의 두께의 불균형은 제1 블랙 매트릭스(BM1)의 측면(BS)에서 발생하므로, 본 발명에서는 제1 블랙 매트릭스(BM1)의 측면(BS)에 중첩되는 영역에서 오버코트층(OC)을 제거하여 개구부(OP)를 형성한다. 따라서, 제1 블랙 매트릭스(BM1)의 측면(BS)에 중첩되는 영역에 오버코트층(OC)이 존재하지 않음으로써, 오버코트층(OC)의 두께의 불균일을 방지할 수 있다. 그러므로, 오버코트층(OC)의 두께가 균일해지므로, 광의 반사율 차이를 줄여 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널은 기판(GLS)의 베젤부(BZ) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치되고, 제1 블랙 매트릭스(BM1)를 포함한 기판(GLS) 전체에 제1 인덱스 매칭층(IM1)이 배치된다. 베젤부(BZ)의 제1 인덱스 매칭층(IM1) 상에 적어도 하나의 신호라인(SL)이 배치된다. 터치부(TP)의 제1 인덱스 매칭층(IM1) 상에 터치 구동전극(미도시)을 연결하는 브릿지 전극(BE)이 배치되고, 브릿지 전극(BE)을 터치 센싱전극(203)과 절연시키는 절연막(PAC)이 배치된다. 신호라인(SL)과 절연막(PAC)이 형성된 기판(GLS) 상에 터치 센싱전극(203)이 배치된다.
터치 센싱전극(203)이 형성된 기판(GLS) 상에 제2 인덱스 매칭층(IM2)이 배치되어, 하부의 소자를 보호한다. 제2 인덱스 매칭층(IM2)은 전술한 제1 인덱스 매칭층(IM1)과 동일한 구성으로 이루어진다. 제2 인덱스 매칭층(IM2)은 금속 산화물로 이루어져 광의 굴절율 향상과 함께 하부의 소자를 보호하는 역할을 할 수 있다. 제2 인덱스 매칭층(IM2) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스(BM2)가 배치된다. 본 발명의 제2 실시예에서 두께 불균일에 따른 반사율 차이를 유발하는 오버코트층(OC)을 삭제하여, 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 도 11과는 달리 제2 인덱스 매칭층(IM2)을 터치부(TP) 상에만 배치할 수 있다. 제2 인덱스 매칭층(IM2)은 사용자가 시인하는 광의 굴절율을 향상시키는 역할을 하기 때문에, 터치부(TP) 상에만 배치될 수 있다. 따라서, 제2 인덱스 매칭층(IM2)은 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치된 베젤부(BZ)와는 이격된다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에서 두께 불균일에 따른 반사율 차이를 유발하는 오버코트층(OC)을 삭제하여, 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널은 기판(GLS)의 베젤부(BZ) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 배치되고, 제1 블랙 매트릭스(BM1) 상에 적어도 하나의 신호라인(SL)이 배치된다. 터치부(TP)의 기판(GLS) 상에 터치 구동전극(미도시)을 연결하는 브릿지 전극(BE)이 배치되고, 브릿지 전극(BE)을 터치 센싱전극(203)과 절연시키는 절연막(PAC)이 배치된다. 신호라인(SL)과 절연막(PAC)이 형성된 기판(GLS) 상에 터치 센싱전극(203)이 배치된다. 터치 센싱전극(203)이 형성된 기판(GLS) 상에 제1 인덱스 매칭층(IM1)이 배치되어 광의 굴절율을 향상시키고 하부의 하부의 소자들을 보호한다. 제1 인덱스 매칭층(IM1) 상에 제1 블랙 매트릭스(BM1)와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스(BM2)가 배치된다.
본 발명의 제3 실시예에서 두께 불균일에 따른 반사율 차이를 유발하는 오버코트층(OC)을 삭제하여, 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 도 12에서 두 개의 인덱스 매칭층(IM1, IM2)을 하나의 인덱스 매칭층(IM1)으로 줄여 최소한의 인덱스 매칭층을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다. 도 14에서는 전술한 도 11의 터치패널을 예로 도시하였지만 도 9 및 도 13의 터치패널도 구비할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 터치 소자를 구비하는 표시장치는 표시패널(DSP) 상에 접착층(ADL)을 통해 터치패널(TPN)이 부착될 수 있다. 표시패널(DSP)은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 무기발광표시패널, 전기영동표시패널 등의 공지된 다양한 표시패널을 사용할 수 있다. 터치패널(TPN)은 제2 블랙 매트릭스(BM2)가 표시패널(DSP)에 인접하도록 배치되고, 기판(GLS)이 사용자에게 보일 수 있도록 배치된다.
전술한 본 발명의 터치 소자를 구비하는 표시장치는 두께 불균일에 따른 반사율 차이를 유발하는 오버코트층을 삭제 또는 구조 변경함으로써, 광의 반사율 차이를 줄여 외관 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 15 및 도 16은 표시장치의 외관 불량이 발생한 이미지이고, 도 17은 표시장치의 외관 불량이 개선된 이미지이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 터치패널의 오버코트층의 두께 불균일에 따른 반사율 차이가 발생하여 외관 불량이 나타난다. 반면, 도 17을 참조하면, 터치패널의 오버코트층의 두께 불균일을 해소하여 반사율 차이를 제거함으로써 외관 불량이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 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.
GLS : 기판 BM1 : 제1 블랙 매트릭스
BM2 : 제2 블랙 매트릭스 BE : 브릿지 전극
PAC : 절연막 SL : 신호라인
203 : 터치 센싱전극 IM1 : 제1 인덱스 매칭층
IM2 : 제2 인덱스 매칭층

Claims (9)

  1. 표시패널; 및
    상기 표시패널 일면에 위치하는 터치패널을 포함하며,
    상기 터치패널은,
    기판의 가장자리에 위치하고, 상기 기판의 중심부로 향하는 경사부를 갖는 제1 블랙 매트릭스;
    상기 제1 블랙 매트릭스가 배치된 상기 기판 상에 위치하는 제1 인덱스 매칭층;
    상기 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며 상기 제1 블랙 매트릭스와 중첩되는 신호라인들;
    상기 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하는 터치 센싱전극 및 상기 터치 센싱전극을 연결하는 브릿지 전극;
    상기 브릿지 전극을 절연시키는 절연막;
    상기 신호라인 및 상기 절연막이 배치된 상기 기판 상에 위치하는 터치 구동전극;
    상기 터치 구동전극 상에 위치하며, 상기 기판의 중심부로 향하는 상기 제1 블랙 매트릭스의 상기 경사부와 중첩되는 개구부를 포함하는 오버코트층;
    상기 오버코트층이 배치된 상기 기판 상에 위치하는 제2 인덱스 매칭층; 및
    상기 제2 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 상기 제1 블랙 매트릭스의 상기 경사부와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스를 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 상기 터치패널의 베젤부이고, 상기 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부인 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 베젤부 및 상기 터치부와 중첩되는 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 개구부는 액자틀 형상으로 이루어진 표시장치.
  5. 표시패널; 및
    상기 표시패널 일면에 위치하는 터치패널을 포함하며,
    상기 터치패널은,
    기판의 가장자리에 위치하고, 상기 기판의 중심부로 향하는 경사부를 갖는 제1 블랙 매트릭스;
    상기 제1 블랙 매트릭스가 배치된 상기 기판 상에 위치하는 제1 인덱스 매칭층;
    상기 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며 상기 제1 블랙 매트릭스와 중첩되는 신호라인들;
    상기 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하는 터치 센싱전극 및 상기 터치 센싱전극을 연결하는 브릿지 전극;
    상기 브릿지 전극을 절연시키는 절연막;
    상기 신호라인 및 상기 절연막이 배치된 상기 기판 상에 위치하는 터치 구동전극;
    상기 터치 구동전극 배치된 상기 기판 상에 위치하는 제2 인덱스 매칭층; 및
    상기 제2 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 상기 제1 블랙 매트릭스의 상기 경사부와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스를 포함하는 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 인덱스 매칭층은 상기 제2 블랙 매트릭스와 중첩되거나 중첩되지 않는 표시장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 상기 터치패널의 베젤부이고, 상기 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부인 표시장치.
  8. 표시패널; 및
    상기 표시패널 일면에 위치하는 터치패널을 포함하며,
    상기 터치패널은,
    기판의 가장자리에 위치하고, 상기 기판의 중심부로 향하는 경사부를 갖는 제1 블랙 매트릭스;
    상기 제1 블랙 매트릭스 상에 위치하는 신호라인들;
    상기 제1 블랙 매트릭스 및 상기 신호라인들이 배치된 상기 기판 상에 위치하는 터치 센싱전극 및 상기 터치 센싱전극을 연결하는 브릿지 전극;
    상기 브릿지 전극을 절연시키는 절연막;
    상기 신호라인 및 상기 절연막이 배치된 상기 기판 상에 위치하는 터치 구동전극;
    상기 터치 구동전극 배치된 상기 기판 상에 위치하는 제1 인덱스 매칭층; 및
    상기 제1 인덱스 매칭층 상에 위치하며, 상기 제1 블랙 매트릭스의 상기 경사부와 중첩되는 제2 블랙 매트릭스를 포함하는 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 블랙 매트릭스가 형성된 영역은 상기 터치패널의 베젤부이고, 상기 제1 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 영역은 터치부인 표시장치.
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