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KR101188983B1 - 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치 - Google Patents

터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치 Download PDF

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Publication number
KR101188983B1
KR101188983B1 KR1020100095243A KR20100095243A KR101188983B1 KR 101188983 B1 KR101188983 B1 KR 101188983B1 KR 1020100095243 A KR1020100095243 A KR 1020100095243A KR 20100095243 A KR20100095243 A KR 20100095243A KR 101188983 B1 KR101188983 B1 KR 101188983B1
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KR
South Korea
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patterns
electrode
barrier
substrate
barrier patterns
Prior art date
Application number
KR1020100095243A
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English (en)
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KR20120033625A (ko
Inventor
박종웅
이주형
정근영
박상진
양지연
조세일
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치는, 박막트랜지스터를 각각 포함하는 복수의 화소들이 형성된 제 1기판과; 상기 화소들에 대응하여 제 1방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 제 1전극 패턴들과; 상기 제 1기판에 대향하여 위치하는 제 2기판과; 상기 제 2기판의 외면에 형성되며, 상기 제 1방향과 교차하는 제 2방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 배리어 패턴들이 포함됨을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치{3 Dimension Plat Panel Display having a Touch Screen Panel}
본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로, 특히 입체 영상을 표시하는 터치 스크린 내장형 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 제품화되는 경우가 많다.
또한, 최근 들어 3차원(3 Dimension: 3D) 입체영상을 구현하는 평판표시장치에 대한 수요가 상당히 늘고 있다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의존하는데, 두 눈의 시차 즉, 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 두 눈 사이의 간격에 의한 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 인체의 좌우 눈이 각각 서로 연관된 2D 영상을 볼 경우에 이들 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실재감을 재생하게 되는 바, 이 같은 능력을 스테레오그라피(stereography)라 한다.
그리고 이 같은 스테레오그라피를 이용하여 2차원 화면에서 3차원의 입체영상을 표시하는 몇 가지의 기술이 소개된 바 있는데, 이중에서도 특히 좌/우안용 스테레오이미지(stereo image)를 각각 분리하여 볼 수 있게 함으로서 3차원 영상을 구현하는 패러렉스 배리어(parallax barrier) 방식 입체영상표시장치가 가장 널리 이용되고 있다.
일반적인 패러렉스 배리어 방식 입체영상 표시장치의 3차원 입체영상 표시원리는 간단히, 좌/우안용 이미지 정보가 표시되는 평면영상에 관찰자에 대해 세로로 배열된 슬릿 형태의 개구를 중첩시킴으로서 관찰자의 스테레오그라피를 유발시켜 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
이를 위해 평면영상을 표시하는 평판표시장치와 슬릿 형태의 개구를 형성하는 별도의 배리어 패널을 필요로 한다.
결과적으로 앞서 설명한 터치 인식 및 입체 영상을 구현하기 위해서는 각각 터치 스크린 패널 및 배리어 패널을 평판표시장치의 외면에 부착하여야 하는데, 이 경우 터치 스크린 패널 및 배리어 패널과 평판표시장치 사이의 점착층이 필요하고, 평판표시장치와는 별도로 터치 스크린 패널 및 배리어 패널의 형성 공정이 요구되므로 공정 시간 및 공정 비용이 증가되는 단점이 있다.
또한, 상기 종래의 구조의 경우 터치 스크린 패널 및 배리어 패널이 평판표시장치 외면에 부착됨에 의해 평판표시장치의 전체 두께가 증가되는 단점이 있다.
본 발명은 평판표시장치에 배열된 다수의 제 1전극 패턴들과, 상기 평판표시장치의 외면에 배열되는 다수의 배리어 패턴들을 각각 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극으로 사용함으로써, 추가 공정 없이 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치를 구현함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치는, 박막트랜지스터를 각각 포함하는 복수의 화소들이 형성된 제 1기판과; 상기 화소들에 대응하여 제 1방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 제 1전극 패턴들과; 상기 제 1기판에 대향하여 위치하는 제 2기판과; 상기 제 2기판의 외면에 형성되며, 상기 제 1방향과 교차하는 제 2방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 배리어 패턴들이 포함됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 1전극 패턴들은 제 2기판의 내면에 형성될 수 있거나, 상기 복수의 배리어 패턴들과 동일한 면 상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 화소들은 각각 좌안용 이미지정보를 표시하는 좌안 화소와, 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 화소가 번갈아 형성된다.
또한, 상기 제 2기판의 외면에 배열된 복수의 배리어 패턴들과 그 사이의 투광영역은 상기 좌, 우안용 화소로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 차단 및 투과한다.
또한, 상기 제 1전극 패턴들 및 배리어 패턴들은 각각 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극들로 사용되며, 특히 상기 제 1전극 패턴들은 상호 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 구동 전극으로 동작되고, 상기 배리어 패턴들은 감지 전극으로서 동작될 수 있다.
또한, 상기 평판표시장치가 소정의 화상을 표시하는 동작을 수행하는 제 1프레임 기간 동안에는 상기 제 1전극 패턴들에 동일한 전압이 인가되고, 터치 인식을 수행하는 제 2프레임 기간 동안에는 상기 각 제 1전극 패턴들에 순차적으로 구동 신호가 인가되며, 상기 제 1프레임과 제 2프레임은 순차적으로 번갈아 동작한다.
또한, 상기 각각의 제 1전극 패턴들과 연결되는 전압 인가 패드와; 상기 배리어 패턴들과 연결되는 전압 검출 패드가 더 형성되거나, 상기 복수의 배리어 패턴들 중 소정 간격 이격된 각각 하나의 배리어 패턴들 또는 적어도 2 이상의 인접한 배리어 패턴들에만 전압 검출 패드가 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 전압 검출 패드가 연결되지 않은 배리어 패턴들은 플로팅 상태로 구현되거나, 접지 전압이 인가되며, 상기 인접한 배리어 패턴들은 동일한 전압 검출용 패드와 연결되어 하나의 감지 전극으로 동작된다.
또한, 상기 전압 검출용 패드와 연결된 배리어 패턴들과 교차되는 제 1전극 패턴들의 폭은 상기 배리어 패턴들과 교차되는 면적이 최소화되도록 조절되며, 이는 상기 배리어 패턴들과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들의 폭은 나머지 배리어 패턴들과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들의 폭보다 좁게 구현될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 평판표시장치에 배열된 다수의 제 1전극 패턴들과, 상기 평판표시장치의 외면에 배열되는 다수의 배리어 패턴들을 각각 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극으로 사용함으로써, 추가 공정 없이 두께를 최소화한 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치를 구현할 수 있다는 장점이 잇다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치의 일 영역에 대한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 평판표시장치의 제 1전극 패턴들과 배리어 패턴들의 구조를 나타내는 사시도.
도 3a는 정상 상태(터치 없음) 조건에서의 감지셀에 대한 단면도.
도 3b는 도 3a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4a는 손가락에 의한 접촉 조건에서의 감지셀에 대한 단면도.
도 4b는 도 4a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제 1전극 패턴들 및 배리어 패턴들의 구조를 나타내는 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
단, 이하의 실시예에서는 액정표시장치를 이용하여 터치 인식 및 입체 영상을 구현함에 대해 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예로서 본 발명에 의한 평판표시장치가 액정표시장치에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널이 내장된 입체 영상 평판표시장치의 일 영역에 대한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 평판표시장치의 제 1전극 패턴들과 배리어 패턴들의 구조를 나타내는 사시도이다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 화상을 구현하는 표시장치로서, 상기 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향에 변화되는 분극성질을 띈다.
이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 화소전극과 공통전극이 형성된 제 1기판(어레이 기판)과 제 2기판(컬러필터 기판)을 합착시켜 구성된 액정패널을 필수 구성요소로 하며, 이들 전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열 방향을 인위적으로 조절하고 이 때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러가지 화상을 표시하는 비발광 소자이다.
이를 위해 도 1에 도시된 실시예를 참조하면, 액정표시장치(1)는 액정층(90)을 사이에 두고 어레이 기판으로서의 제 1기판(11)과 컬러필터 기판으로서의 제 2기판(61)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 제 1기판(11)은 상면으로 종횡 교차 배열되는 다수의 게이트 배선(미도시)와 데이터 배선(30)을 포함하며, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 지점에는 박막트랜지스터(TFT)가 구비되어 각 화소영역(P)에 형성된 화소전극(50)과 일대일 대응 접속되어 있다.
이 때, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(미도시)와 연결되는 게이트 전극(15)과 소스/드레인 전극(33, 35), 상기 게이트 전극(15)과 소스/드레인 전극 사이(33, 35)에 형성되는 반도체층(23)으로 구성된다. 여기서, 상기 반도체층(23)은 액티브층(23a)과 오믹 콘택층(23b)을 포함한다.
또한, 상기 게이트 전극(15) 상부에는 게이트 절연막(20)이 형성되고, 소스/드레인 전극(33, 35) 상부에는 보호층(40)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(40)은 드레인 전극(35)을 드러내는 콘택홀(43)이 구비된다.
또한, 상기 보호층(40) 상부에는 상기 화소전극(50)이 형성되어 있어, 상기 콘택홀(43)을 통해 상기 드레인 전극(33)과 연결된다.
또한, 상기 제 1기판(11)과 마주보는 상부의 제 2기판(61)은 그 배면에 상기 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 둘러싸는 격자 형상의 블랙매트릭스(63)와, 상기 블랙매트릭스(63) 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 배열된 컬러필터 패턴(66)과, 상기 컬러필터 패턴(66) 하부에 투명 도전성 물질로 형성되는 공통전극으로서의 제 1전극(70)이 형성되어 있다.
여기서, 컬러필터 패턴(66)과 상기 제 1전극(70) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 상기 컬러필터 패턴은 적색, 녹색, 청색이 순차적으로 반복 배열될 수 있다.
또한, 상기 공통전극으로서의 제 1전극(70)은 액정표시장치의 구동 방식(일 예로 IPS(In-Plane Switching), FFS(Fringe Field Switching) 방식 등)에 따라 제 2기판(61)이 아닌 제 1기판(11) 상에 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 액정표시장치의 화상 표시 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저 각 화소영역(P)에 구비된 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(15)으로 게이트 신호가 인가되면 상기 액티브층(23a)이 활성화되며, 이에 상기 드레인 전극(35)은 하부의 액티브층(23a)을 거쳐 소정 간격 이격된 소스 전극(33)을 통해 상기 소스 전극(114)과 연결된 데이터 배선(30)으로부터 인가되는 데이터 신호를 전달 받는다.
이 때, 상기 드레인 전극(35)은 콘택홀(43)을 통해 화소 전극(50)과 전기적으로 연결되므로, 상기 데이터 신호의 전압은 화소 전극(50)에 인가된다.
이에 상기 화소 전극(50)에 인가된 전압과 상기 제 1전극(70)에 인가된 전압의 차이에 해당하는 전압에 대응하여 그 사이의 액정분자 배열이 조절됨으로써 소정의 화상이 표시되는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치는 3차원(3D)의 입체 영상을 표시하는 것으로, 이를 위해 상기 제 2기판(61)의 외면에 복수의 배리어 패턴들(80a)이 형성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 배리어 패턴들(80a)는 상기 화소(P)의 배열에 따라 소정의 화소를 투과한 광이 관찰자의 우안 또는 좌안에 도달하도록 소정 간격의 패턴들로 배열되어 있다. 이 때, 상기 제 2기판(61)의 두께 및 상기 배리어 패턴들(80a) 사이의 간격(투광영역, 슬릿(80b))은 액정 패널의 사이즈나 관찰 거리(설계값)에 따라 결정된다.
이 때, 상기 배리어 패턴들(80a)의 빛이 투과되는 것을 막아야 하므로, 불투명의 금속 재질로 구현된다.
상기 배리어 패턴(80a)들이 구비됨에 의해 3D 입체영상이 표시되는 원리에 대해서 간략히 설명하면 다음과 같다.
상기 3D 입체영상을 디스플레이 하기 위해서는 상기 액정패널에 배열된 화소들(P)은 각각 좌안용 이미지정보를 표시하는 좌안 화소와, 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 화소가 번갈아 형성되고, 상기 제 1기판(11)의 하면에는 백라이트(미도시)가 마련된다.
또한, 상기 제 2기판(61)의 외면에 배열된 복수의 배리어 패턴들(80a)과 그 사이의 투광영역(슬릿)(80b)은 상기 좌, 우안용 화소로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 차단 및 투과하는 역할을 수행한다.
이에 백라이트로부터 발산된 빛 중에서 액정패널의 좌안용 화소를 통과한 빛은 상기 배리어 패턴(80a) 사이의 슬릿(80b)을 거쳐 관찰자의 좌안에 도달되고, 액정패널의 우안용 화소를 통과한 빛은 상기 배리어 패턴(80a) 사이의 슬릿(80b)을 거쳐 관찰자의 우안에 도달에 도달된다.
그리고, 이들 각각의 좌, 우안용 화소를 통해 표시되는 영상에는 인간이 충분히 감지할 수 있을 정도의 충분한 시차(視差) 정보가 존재하여 관찰자는 3차원 입체영상을 인식하게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명의 실시예는 종래의 3D 평판표시장치와 달리 배리어층이 형성된 별도의 패널을 액정패널 상에 부착하는 것이 아니라, 관찰자 측의 제 2기판(61) 외면에 배리어 패턴들(80a)이 직접 형성되어 있음을 특징으로 하며, 이에 따라 상기 배리어 패턴들(80a)은 제 2기판(61)과 편광판(미도시) 사이에 형성된다.
따라서, 본 발명의 실시예의 경우 배리어 패턴들(80a)과 액정층(90) 사이에 별도의 기판 또는 이를 부착하기 위한 점착층이 존재하지 않기 때문에 상기 배리어 패턴들(80a)과 액정층(90) 간의 거리에 변동이 발생하지 않는다.
또한, 상기 배리어 패턴들(80a)과 액정층(90) 사이에 존재하는 계면의 수가 종래의 3D 평판표시장치보다 적기 때문에 반사 등에 의한 광 효율 저하를 최소화할 수 있다.
그리고, 종래의 일반적인 액정표시장치의 경우 상기 제 1전극(70)은 제 2기판(61) 하부 전면에 일체형으로 형성되어 동일한 전압을 인가 받으나, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치는, 상기 제 1전극(70)을 분리된 복수의 패턴들(70a)로 형성하여, 상기 제 1전극 패턴들(70a)과 앞서 언급한 배리어 패턴들(80a)을 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극으로 활용함을 특징으로 한다.
일 예로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(70)을 제 1방향(일 예로 X축 방향)으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 패턴들(70a)로 구현하고, 상기 배리어 패턴들(80a)을 상기 제 1방향과 교차되는 제 2방향(일 예로 Y축 방향)으로 소정 간격 이격되어 배열되도록 구현할 수 있다.
이 때, 상기 제 1전극 패턴들(70a)는 투명 도전성 물질로 형성되고, 배리어 패턴들(80a)은 유색의 불투명 금속 재질로 형성되며, 상기 제 1전극 패턴들(70a)과 배리어 패턴들(80a) 사이에는 유전체 역할을 수행하는 컬러필터 패턴(66) 및 제 2기판(61)이 형성된다.
즉, 상기 제 1전극 패턴들(70a)과 배리어 패턴들(80a)은 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극으로 이용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 패턴들이 상호(mutual) 정전용량 방식의 전극들로 이용됨을 그 예로 설명하도록 한다.
단, 이는 하나의 실시예로서 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이에 따라 상기 각 패턴들은 자기(self) 정전용량 방식의 전극들로도 이용될 수 있다.
이하에서는, 상기 제 1전극 패턴들(70a)이 상호 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 구동 전극으로 동작하고, 상기 배리어 패턴들(80a)은 감지 전극으로서 동작됨에 대해 설명하도록 한다.
이와 같은 상기 구동 전극들(70a)과 감지 전극들(63a)의 배열에 의해 서로 교차되는 지점에 대해서는 구동 전극과 감지 전극 간의 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성되며, 상기 상호 정전용량이 형성된 각 교차점은 터치 인식을 구현하는 각각의 감지셀로서의 역할을 수행한다.
여기서, 상기 각 감지셀에서 생성된 상호 정전용량은 상기 각 감지셀에 연결된 구동 전극(70a)에 구동 신호가 인가되는 경우, 상기 각 감지셀에 연결된 감지 전극(63a)으로 커플링된 감지 신호를 발생시킨다.
또한, 상기 각 구동 전극들(70a)에는 한 프레임 기간 동안 순차적으로 구동 신호가 인가되므로, 상기 구동 전극들 중 어느 한 구동 전극에 구동 신호가 인가되면, 그 외 다른 구동 전극들은 접지 상태를 유지한다.
따라서, 상기 구동 신호가 인가된 구동 전극과 교차되는 복수의 감지 전극들에 의한 복수의 교차점 즉, 감지셀들에는 각각의 상호 정전용량이 형성되며, 이와 같은 각 감지셀들에 손가락 등이 접촉되는 경우 이에 대응되는 감지셀에서 정전용량의 변화가 발생되어 이를 감지할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 실시예는 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널이 내장된 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
단, 이 경우 상기 액정표시장치가 소정의 화상을 표시하는 동작을 수행하는 제 1프레임 기간 동안에는 상기 제 1전극 패턴들(70a)에 동일한 전압이 인가되며, 터치 인식을 수행하는 제 2프레임 기간 동안에는 상기 각각의 제 1전극 패턴들(70a)에 순차적으로 구동 신호가 인가된다.
이 때, 상기 제 1프레임과 제 2프레임은 서로 중첩되지 않도록 구현되며, 일 예로 각 프레임이 순차적으로 번갈아 동작될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 통해 상기 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3a는 정상 상태(터치 없음) 조건에서의 감지셀에 대한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
단, 도 3a는 도 2에 도시된 사시도의 일 영역(I-I')에 대한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 유전체로서의 제 2기판(61)에 의해 분리된 구동 전극(70a) 및 감지 전극(80a) 간의 상호 정전용량 전계선(electric field line)(200)이 도시되어 있다.
여기서, 상기 구동 전극(70a)는 앞서 설명한 바와 같이 서로 분리되어 배열된 제 1전극 패턴들 중 하나이며, 상기 감지 전극(80a)는 상기 제 1전극 패턴과 교차되는 배리어 패턴에 해당한다.
따라서, 상기 감지 전극(80a)는 도시된 바와 같이 제 2기판(61)의 상면에 형성되어 있으며, 상기 감지 전극(80a) 상에는 편광판(69)이 형성되어 있다.
이 때, 상기 구동 전극(70a)와 감지 전극(80a)가 교차되는 지점이 감지셀(100)이며, 상기 감지셀(100)에 대응하여 도시된 바와 같이 상기 구동 전극(70a)와 감지 전극(80a) 사이에 상호 정전용량(Mutual Capacitance, CM)이 형성된다.
단, 상기 각 감지셀(100)에서 생성된 상호 정전용량(CM)은 상기 각 감지셀에 연결되는 구동 전극(70a)에 구동 신호가 인가되는 경우에 발생된다.
즉, 도 3b를 참조하면, 상기 각 구동 전극들(X1,X2,…,Xn)에는 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)가 인가되고, 상기 구동 전극들(X1,X2,…,Xn) 중 어느 한 구동 전극에 구동 신호가 인가될 경우 그 외 다른 구동 전극들은 접지 상태를 유지한다. 도 3b의 경우 제 1구동 전극(X1)에 구동 신호가 인가되는 것으로 그 예로 한다.
따라서, 상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 전극(X1)과 교차되는 복수의 감지 전극들에 의한 복수의 교차점 즉, 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량이 형성되며, 이에 따라 상기 구동 신호가 인가되는 감지셀 별로 이에 연결된 감지 전극(Y1,Y2,…,Ym)들로 상기 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
도 4a는 손가락에 의한 접촉 조건에서의 감지셀에 대한 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 의한 각 감지셀에 인가되는 구동 신호에 따른 감지 결과를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 손가락(150)이 적어도 하나의 감지셀(100)에 접촉되면, 상기 손가락(150)은 저임피던스 물체로서 감지 전극(80a)에서 신체까지 AC 정전용량 C1을 갖는다. 신체는 약 200pF의 접지에 대한 자기 정전용량을 가지며, 이는 상기 C1보다 훨씬 크다.
이에 손가락(150)이 접촉되어 상기 구동 전극(70a)과 감지 전극(80a) 사이의 전계선(210)을 차단하는 경우, 상기 전계선은 손가락(150)과 신체에 내재된 정전용량 경로를 통해 접지로 분기되며, 그 결과 상기 도 3a에 도시된 정상 상태에서의 상호 정전용량(CM)은 상기 C1만큼 감소된다(CM1= CM - C1).
또한, 이와 같은 각 감지셀에서의 상호 정전용량 변화는 결과적으로 상기 감지셀(100)에 연결된 감지 전극(80a)으로 운반되는 전압을 변화시킨다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이 각 구동 라인들(X1,X2,…,Xn)에 순차적으로 구동 신호(일 예로 3V의 전압)가 인가됨에 의해 상기 구동 신호가 인가된 제 1구동 라인(X1)과 교차되는 복수의 감지 라인들에 의한 복수의 감지셀들(S11, S12,…S1m)에는 각각의 상호 정전용량(CM)이 형성되는데, 손가락(150)에 의해 적어도 하나의 감지셀(일 예로 S12, S1m)이 접촉되는 경우 상기 상호 정전용량이 감소되어(CM1) 상기 접촉된 감지셀들(S12, S1m)과 연결된 감지 전극(Y2, Ym)으로는 상기 감소된 상호 정전용량에 대응되는 전압(일 예로 0.1V)이 감지된다.
단, 상기 제 1구동 전극(X1)과 연결되어 있으나, 손가락(150)에 의한 접촉이수행되지 않은 다른 감지셀들은 그대로 기존의 상호 정전용량(CM)이 유지되므로 이에 연결된 감지 전극들로는 이전과 같은 전압(일 예로 0.3V)이 감지된다.
즉, 상기 감지 전극들로 인가되는 전압의 차이를 통해 정확한 터치 위치를 감지할 수 있게 되는 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제 1전극 패턴들 및 배리어 패턴들의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예는, 도 2에 도시된 실시예와 비교할 때 배리어 패턴들(80a)이 모두 터치 스크린 패널의 감지 전극으로 동작하는 것이 아니라 복수의 배리어 패턴들 중 일부 배리어 패턴들(80a')만이 감지 전극으로 사용되는 점에서 그 차이가 있다.
또한, 도 5에 도시된 실시예의 경우 상기 제 1전극 패턴들(70a)는 상기 배리어 패턴들(80a, 80a')과 동일한 면 상에 형성되어 터치 스크린 패널의 구동 전극 및 감지 전극으로 사용될 수 있다.
단, 이 경우 상기 제 1전극 패턴들(70a)와 배리어 패턴들(80a, 80a') 사이에는 절연층(미도시)이 형성된다.
상기 배리어 패턴들은 3D 입체영상을 구현하기 위해 일반적으로 인접한 두 화소 마다 하나씩 배치되는데, 이는 터치 스크린 패널의 감지 전극으로 사용되기에는 그 간격이 좁다는 단점이 있다.
이에 도 5에 도시된 실시예에서는 상기 복수의 배리어 패턴들 중 일부 배리어 패턴들(80a')만이 감지 전극으로 사용하고, 나머지 배리어 패턴들은 3D 입체영상을 구현하기 위한 배리어의 기능만 구현하도록 함을 특징으로 한다.
즉, 상기 감지 전극으로 사용되는 배리어 패턴들(80a')에는 각각 전압 검출용 패드(82)가 전기적으로 연결되고, 나머지 배리어 패턴들(80a)은 플로팅(floating) 상태로 전압을 인가하지 않거나, 접지전압(GND)을 인가한다.
또한, 상기 구동 전극으로 사용되는 제 1전극 패턴들(70a)에는 각각 상기 제 1전극 패턴들(70a)에 순차적으로 구동신호를 인가하는 전압 인가용 패드(84)가 전기적으로 연결된다.
이 때, 상기 감지 전극으로는 도 5a에 도시된 실시예와 같이 소정 간격 이격된 각각 하나의 배리어 패턴들(80a')을 사용할 수도 있고, 도 5b에 도시된 실시예와 같이 소정 간격 이격된 적어도 2 이상의 인접한 배리어 패턴들(80a')을 묶어서 사용할 수도 있다.
단, 도 5b의 실시예의 경우 상기 인접한 배리어 패턴들(80a')은 동일한 전압 검출용 패드(82)와 연결되어 하나의 감지 전극으로서 동작하게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전압 검출용 패드와 연결되는 일부 배리어 패턴들(80a')과 교차되는 제 1전극 패턴들(70a)의 경우, 상기 배리어 패턴들(80a')과 교차되는 면적이 최소화되도록 제 1전극 패턴들(70a)의 폭(d1, d2)이 조절되어 있음을 특징으로 한다.
상기 배리어 패턴들(80a')과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들(70a)의 폭(d2)은 나머지 배리어 패턴들(80a)과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들(70a)의 폭(d1)보다 좁게 구현된다.
이는 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널에 있어서, 감지 전극들 및 구동 전극들이 교차되는 부분에 대해 상기 구동 전극의 폭을 최소화함으로써, 상기 교차 영역에서 발생되는 커패시턴스(Cnode)의 값을 줄여 터치 감도를 향상시키기 위함이다.
11: 제 1기판 61: 제 2기판
70: 제 1전극 70a: 제 1전극 패턴(구동 전극)
80a, 80a': 배리어 패턴(감지 전극) 80b: 슬릿
82: 전압 검출용 패드 84: 전압 인가용 패드

Claims (16)

  1. 박막트랜지스터를 각각 포함하는 복수의 화소들이 형성된 제 1기판과;
    상기 화소들에 대응하여 제 1방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 제 1전극 패턴들과;
    상기 제 1기판에 대향하여 위치하는 제 2기판과;
    상기 제 2기판의 외면에 형성되며, 상기 제 1방향과 교차하는 제 2방향으로 소정 간격 이격되어 배열되는 복수의 배리어 패턴들이 포함되며,
    상기 제 1전극 패턴들 및 배리어 패턴들은 각각 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 전극들로 사용됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1전극 패턴들은 제 2기판의 내면에 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1전극 패턴들은 상기 복수의 배리어 패턴들과 동일한 면 상에 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1전극 패턴들와 배리어 패턴들 사이에는 절연층이 형성됨을 특징을 으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 각각 좌안용 이미지정보를 표시하는 좌안 화소와, 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 화소가 번갈아 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2기판의 외면에 배열된 복수의 배리어 패턴들과 그 사이의 투광영역은 상기 좌, 우안용 화소로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 차단 및 투과함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전극 패턴들은 상호 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 구동 전극으로 동작되고, 상기 배리어 패턴들은 감지 전극으로서 동작됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 평판표시장치가 소정의 화상을 표시하는 동작을 수행하는 제 1프레임 기간 동안에는 상기 제 1전극 패턴들에 동일한 전압이 인가되고, 터치 인식을 수행하는 제 2프레임 기간 동안에는 상기 각 제 1전극 패턴들에 순차적으로 구동 신호가 인가됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1프레임과 제 2프레임은 순차적으로 번갈아 동작함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 제 1전극 패턴들과 연결되는 전압 인가 패드와; 상기 배리어 패턴들과 연결되는 전압 검출 패드가 더 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 배리어 패턴들 중 소정 간격 이격된 각각 하나의 배리어 패턴들 또는 적어도 2 이상의 인접한 배리어 패턴들에만 전압 검출 패드가 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전압 검출 패드가 연결되지 않은 배리어 패턴들은 플로팅 상태로 구현되거나, 접지 전압이 인가됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 인접한 배리어 패턴들은 동일한 전압 검출용 패드와 연결되어 하나의 감지 전극으로 동작됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 전압 검출용 패드와 연결된 배리어 패턴들과 교차되는 제 1전극 패턴들의 폭은 상기 배리어 패턴들과 교차되는 면적이 최소화되도록 조절됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 배리어 패턴들과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들의 폭은 나머지 배리어 패턴들과 교차되는 부분에서의 제 1전극 패턴들의 폭보다 좁게 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 내장형 입체 영상 평판표시장치.
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