JP5818869B2 - タッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はタッチスクリーン一体型表示装置に関するものであって、更に詳しくはタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板に関するものである。

表示装置の一例として、上下基板のうち、一方の基板に電極が交互に配置され、基板の間に液晶が介在されて映像をディスプレイする表示装置がある。特に、表示装置内にユーザーのタッチ入力を感知するためのタッチ電極を備えているタッチスクリーン一体型表示装置がある。

一般に、タッチスクリーン一体型表示装置は、液晶を介して、カラーフィルタアレイが形成されたカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイが形成された薄膜トランジスタ基板とを貼りあわせて形成する。そして、電界を利用して誘電異方性を有する液晶の光透過率を調節することにより、画像を表示する。

薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ではＴＦＴと称する）基板は、その基板上に、ゲートラインとデータラインの交差で定義されたセル領域毎に形成されたＴＦＴ、画素電極、及び共通電極が形成されている。カラーフィルタ基板には、ＲＧＢ画像を具現化するための赤（ｒｅｄ）、緑（ｇｒｅｅｎ）、青（ｂｌｕｅ）のカラーフィルタが、光漏れを遮断するブラックマトリクス（ＢＭ）を介して形成されている。

一般に、タッチスクリーン一体型表示装置は、その駆動モードによって、ディスプレイ駆動モードまたはタッチ駆動モードで時分割で駆動される。即ち、表示装置の駆動モードがディスプレイ駆動モードであれば、ＴＦＴ基板の画素電極はＴＦＴからのデータ信号を印加され、共通電極は液晶駆動時に基準となる共通電圧を印加され、液晶分子が、画素電極のデータ信号と共通電極の共通電圧によって形成された電界によって回転され、光透過率を調節することによって階調が具現される。また、表示装置の駆動モードがタッチ駆動モードであれば、画素電極または共通電極を分割し、タッチ電極として活用してユーザーの入力によるタッチ位置を感知する。

しかしながら、一般的なタッチスクリーン一体型表示装置は、ＴＦＴ基板上に画素電極または共通電極を分割し、タッチ電極を形成するため、設計が難しく、時定数の増加により、大型化し難いという問題がある。

本発明では、一般的なタッチスクリーン一体型表示装置の問題を解決できるタッチスクリーン一体型表示装置について説明する。特に、カラーフィルタ基板にタッチ電極を形成するタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板について説明する。

本発明は、カラーフィルタ基板にタッチ電極が形成されたタッチスクリーン一体型表示装置を提供することを、その技術的課題とする。

上述した目的を達成するため、本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板は、基板上に形成される複数のタッチセンシング電極及び複数のタッチ駆動電極列と；前記複数のタッチセンシング電極、複数のタッチ駆動電極列及び前記基板上に形成される第１保護層と；前記第１保護層上に形成され、前記複数のタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジと；前記第１保護層及び前記ブリッジ上に形成される第２保護層と；前記第２保護層上に形成されるブラックマトリクスと；前記第２保護層及び前記ブラックマトリクス上に形成されるカラーフィルタ層と；前記カラーフィルタ層上に形成される第３保護層とを備え、前記複数のタッチセンシング電極は、第１金属ライン同士の交差によって形成される第１メッシュパターンを含み、前記複数のタッチ駆動電極列は、第２金属ライン同士の交差によって形成される複数の第２メッシュパターンを含み、前記ブラックマトリクスは、前記第１及び第２金属ラインと対応する領域に形成され、前記ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅は、前記第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅以上であることを特徴とする。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板は、前記第１保護層は、前記タッチセンシング電極を形成している前記いずれかの１つの第１金属ラインを露出させるコンタクトホールを含み、前記ブリッジは、前記コンタクトホールを通して前記タッチセンシング電極と接続することを特徴とする。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板は、前記第３保護層は、フォトアクリルまたはオーバーコーティング層であることを特徴とする。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板は、前記第１及び第２金属ラインは、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｍｏ、ＭｏＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｇ系列の合金からなる金属物質から選択されることを特徴とする。

上述した目的を達成するため、本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法は、基板上に複数のタッチセンシング電極及び複数のタッチ駆動電極列を形成する段階と；前記複数のタッチセンシング電極、複数のタッチ駆動電極列及び前記基板上に第１保護層を形成する段階と；前記第１保護層上に、前記複数のタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジを形成する段階と；前記第１保護層及び前記ブリッジ上に第２保護層を形成する段階と；前記第２保護層上にブラックマトリクスを形成する段階と；前記第２保護層及び前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタ層を形成する段階と；前記カラーフィルタ層上に第３保護層を形成する段階とを備え、前記複数のタッチセンシング電極は、第１金属ライン同士の交差によって形成される第１メッシュパターンを含み、前記複数のタッチ駆動電極列は、第２金属ライン同士の交差によって形成される複数の第２メッシュパターンを含み、前記ブラックマトリクスは、前記第１及び第２金属ラインと対応する領域に形成され、前記ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅は、前記第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅以上であることを特徴とする。

本発明の一実施例によると、伝導性に優れた金属をタッチ電極の材料として用いることにより、低抵抗となり、その結果、時定数が減少して大型サイズのタッチスクリーン一体型表示装置を作製することができる。

また、本発明の一実施例によると、ブラックマトリクス領域によってタッチ電極が遮られ、その結果、視認性を高めることができる。

また、本発明の一実施例によると、ブラックマトリクス領域によってタッチ電極が遮られ、その結果、高透過率及び高輝度を確保することができる。

更に、本発明の一実施例によると、カラーフィルタ基板にタッチ電極を形成することにより、生産における技術的な難易度を低下させることができる。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ１）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ２）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ３）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ４）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ５）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ６）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ７）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ８）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法（Ｓｔｅｐ９）を示す断面図である。 本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板のメッシュ形態の電極を示す図面である。 本発明の図１０のＢ領域を拡大した図面である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の実施例を説明するにおいて、ある構造物が他の構造物上に形成されると記載された場合、かかる記載は、構造物同士が互いに接触している場合は勿論、構造物の間に第３の構造物が介在されている場合までを含むと解釈されるべきである。

また、本発明にかかるカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に液晶層を介在して貼り合わせることでタッチスクリーン一体型表示装置を製造することができるが、ＴＦＴ基板を形成する工程及び前記ＴＦＴ基板をカラーフィルタ基板と貼り合わせる工程は一般技術であるため、本発明においては特に言及しない。

以下、図１ないし図９を参照し、本発明の実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板及びその製造方法について詳細に説明する。

因みに、図１ないし図９において、左側の図面は、図１の右側に示したＩ−Ｉ‘に沿った図面である。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法を説明する。まず、図１に示すように、カラーフィルタ基板用の基板２００上に複数のタッチ電極２１０を形成する。

複数のタッチ電極２１０は、複数のタッチセンシング電極と複数のタッチ駆動電極列に区分されている。複数のタッチセンシング電極は、ブリッジを通して互いに接続し、複数のタッチセンシング電極列になる。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置は、タッチ駆動部（不図示）から駆動パルスが複数のタッチ駆動電極列（Ｔｘ）に印加されると、タッチ駆動電極列（Ｔｘ）とタッチセンシング電極列（Ｒｘ）との間に発生するキャパシタンスに基づいて、ユーザーのタッチによるキャパシタンスの変化を複数のタッチセンシング電極列（Ｒｘ）を通じてタッチ感知部（不図示）に伝達する。そして、タッチ感知部は、ユーザーのタッチ位置を感知する働きをする。

タッチ駆動部及びタッチ感知部は、ルーティング配線２０１及び接続配線２０２を通して複数のタッチ電極２１０と接続する。

本発明の一実施例にかかる複数のタッチセンシング電極は、第１金属ライン同士の交差によって形成される第１メッシュパターンを含む。また、複数のタッチ駆動電極列は、第２金属ライン同士の交差によって形成される複数の第２メッシュパターンを含む。

即ち、図１に示す１つのＲｘを１つの第１金属ラインとしてみると、Ｔｘを介して左側の３つの第１金属ラインは、互いに接続している１つの第１メッシュパターンの一部としてみられ、右側の３つの第１金属ラインは、互いに接続している１つの第１メッシュパターンの一部としてみられる。また、図１に示すＴｘは、複数のタッチ駆動電極でタッチ駆動電極列を形成するための接続部であるため、１つのＴｘとして表示することができる。

前述のようなメッシュパターン形状のタッチ電極については、本発明の図１０及び図１１で詳細に説明する。

本発明の一実施例にかかる第１及び第２金属ラインは、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｍｏ、ＭｏＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｇ系列の合金のような金属物質から選択することができる。このように伝導性に優れた金属をタッチ電極の材料として用いることにより、低抵抗となり、その結果、時定数が減少して大型サイズのタッチスクリーン一体型表示装置を作製することができるという長所がある。

次に、図２に示すように、複数のタッチセンシング電極（Ｒｘ）、複数のタッチ駆動電極列（Ｔｘ）及び基板２００上に、第１保護層２２０を形成する。第１保護層２００は、タッチセンシング電極（Ｒｘ）を形成しているいずれかの１つの第１金属ラインを露出させるコンタクトホールを含んでなる。１つのタッチセンシング電極には１つのコンタクトホールを形成することができる。第１保護層は、パッシべーション層として形成することができる。

次に、図３に示すように、第１保護層２２０上に前記複数のタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジ２３０を形成する。即ち、第１保護層２２０上に、隣り合うタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジ２３０を形成する。ブリッジは、タッチセンシング電極（Ｒｘ）を形成する第１金属ラインを露出させるコンタクトホールを介して、隣り合うタッチセンシング電極を互いに接続する。それにより、タッチセンシング電極は、タッチセンシング電極列を形成することができる。

次に、図４に示すように、第１保護層２２０及びブリッジ２３０上に第２保護層２４０を形成する。第２保護層は、パッシべーション層として形成することができる。

次に、図５に示すように、第２保護層２４０上にブラックマトリクス２５０を形成する。ブラックマトリクスは、カラー（ＲＧＢ）顔料の境付近に樹脂物質でパターンを形成し、光源（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）からの光のうち、ピクセルの透過領域の光のみが通過するようにする。ブラックマトリクスは、希望しない光透過を遮断することによるＣＲ改善などの効果を有する。

本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板のブラックマトリクス２５０は、複数のタッチセンシング電極を形成する第１金属ラインと対応する領域に形成され、複数のタッチ駆動電極列を形成する第２金属ラインと対応する領域に形成される。

即ち、ブラックマトリクス２５０に対応する領域にタッチ電極２１０を形成すると、タッチ電極領域がブラックマトリクス領域によって遮られ、その結果、視認性を高めることができ、高透過率及び高輝度を確保することができる。また、タッチ電極の形成による光学的損失が生じることなく、タッチ電極を具現化することができる。

更に、ブラックマトリクスがタッチ電極をより確実に遮られるよう、ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅（Ｗ１）を、第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅（Ｗ２）以上に形成することもできる。即ち、第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅（Ｗ２）を、ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅（Ｗ１）以下に形成しても良い。

次に、図６ないし図８に示すように、第２保護層２４０及びブラックマトリクス２５０上にＲＧＢカラーフィルタ層２６１、２６２、２６３を形成する。

カラーフィルタ層は、光源（Ｂｌａｃｋ Ｌｉｇｈｔ）からの白色光を、光の三原色の赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）に分離するフィルタ層である。光源からの白色光のうち、特定波長帯の光のみを透過させる顔料でパターン化され、ＴＦＴ基板のｓｕｂ−ＰＸＬと一対一で対応する。

次に、図９に示すように、カラーフィルタ層上に第３保護層２７０を形成する。第３保護層２７０は、フォトアクリルまたはオーバーコーティング層として形成することができる。フォトアクリルは、フォトレジスト（ＰＲ）と絶縁膜として働く。オーバーコーティング層は、カラーフィルタ層の形成後、高さの段差によってコラムスペーサ（ＣＳ）の厚さに影響が生じ得るので、それを防止するため、高さの段差を解消する働きをする。

以下、図１０及び図１１を参照し、本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板のタッチ電極の態様について詳細に説明する。

図１０は、図３のＡ領域を拡大した図面であって、本発明の一実施例にかかるタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板のメッシュ形態の電極を示す。図１１は、本発明の図１０のＢ領域を拡大した図面である。

図１０に示すように、タッチ電極は、複数のタッチセンシング電極列（Ｒｘ）と複数のタッチ駆動電極列（Ｔｘ）に区分されている。図１０において、複数のタッチセンシング電極列は縦方向に配列され、複数のタッチセンシング電極が互いに接続して複数のタッチセンシング電極列を構成する。また、図１０において、複数のタッチ駆動電極列は横方向に配列されている。複数のタッチセンシング電極を互いに接続する接続部は、複数のタッチ駆動電極列が繋がっている部分を示すため、図１０においては表示していないが、図１１で確認することができる。タッチセンシング電極列とタッチ駆動電極列は、単一平面上に重畳することなく、分割して形成されている。

次に、図１１に示すように、複数のタッチセンシング電極列（Ｒｘ）及び複数のタッチ駆動電極列（Ｔｘ）は、メッシュ形態の電極で構成される。

即ち、複数のタッチセンシング電極列は、ブリッジ２３０を通して複数のタッチセンシング電極が接続して構成され、それぞれのタッチセンシング電極は、メッシュ形態で構成される。複数のタッチ駆動電極列は、ブリッジなしで最初からメッシュ形態で構成される。

例えば、タッチ電極用の金属を基板全面に形成した後、希望するメッシュ形態に湿式エッチングでパターンを形成し、メッシュ形態の金属を切断して複数のタッチセンシング電極とタッチ駆動電極列に分割する。その後、タッチセンシング電極をＩＴＯブリッジを通して接続することにより、タッチセンシング電極列及びタッチ駆動電極列を形成することができる。

前述のようなタッチ電極用の金属は、高電気伝導度のＡｌ、ＡｌＮｄ、Ｍｏ、ＭｏＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｇ系列の合金のような金属物質から選択して形成することにより、抵抗を低下させることができる。

また、タッチ電極をメッシュ形態に形成することにより、キャパシタンスを減少させることができる。その結果、最終的にＲＣディレイが減少し、タッチセンシングの時間を減少させることができる。

本明細書においては、タッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板を製造する工程までに説明したが、本発明はそれに制限されない。例えば、ＴＦＴ基板を形成した後、液晶層を介在して貼り合わせ、タッチスクリーン一体型表示装置を製造することができる。

なお、前述した本発明がその精神と領域を逸脱しない範囲内で、本発明を種々に修正及び変更できることは、当該技術分野の当業者にとって自明である。

よって、前述の実施例は例示的なものに過ぎず、限定的なものでなない。本発明の範囲は、前記の詳細な説明より、後述する特許請求の範囲によって表される。更に特許請求の範囲及びその同一概念から導出された全ての変更、または変形された形態は本発明の範囲に含まれる。

２００…基板、２０１…ルーティング配線 、２０２…接続配線、２１０…タッチ電極、１２０…第１保護層、２３０…ブリッジ、２４０…第２保護層、２５０…ブラックマトリクス、２６１、２６２、２６３…ＲＧＢカラーフィルタ、２７０…第３保護層

Claims (6)

1. 基板上に形成される複数のタッチセンシング電極及び複数のタッチ駆動電極列と、
   前記複数のタッチセンシング電極、複数のタッチ駆動電極列及び前記基板上に形成される第１保護層と、
   前記第１保護層上に形成され、前記複数のタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジと、
   前記第１保護層及び前記ブリッジ上に形成される第２保護層と、
   前記第２保護層上に形成されるブラックマトリクスと、
   前記第２保護層及び前記ブラックマトリクス上に形成されるカラーフィルタ層と、
   前記カラーフィルタ層上に形成される第３保護層とを備え、
   前記複数のタッチセンシング電極は、第１金属ライン同士の交差によって形成される第１メッシュパターンを含み、前記複数のタッチ駆動電極列は、第２金属ライン同士の交差によって形成される複数の第２メッシュパターンを含み、
   前記ブラックマトリクスは、前記第１及び第２金属ラインと対応する領域に形成され、前記ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅は、前記第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅以上であり、
   前記第１保護層は、前記タッチセンシング電極を形成している、前記いずれかの１つの第１金属ラインを露出させるコンタクトホールを含み、
   前記ブリッジは、前記コンタクトホールを通して前記タッチセンシング電極と接続し、さらに
   前記複数のタッチ駆動電極列は単層構造である、
   ことを特徴とするタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板。
2. 前記第３保護層は、フォトアクリルまたはオーバーコーティング層であることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板。
3. 前記第１及び第２金属ラインは、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｍｏ、ＭｏＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｇ系列の合金からなる金属物質から選択されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板。
4. 基板上に複数のタッチセンシング電極及び複数のタッチ駆動電極列を形成する段階と、
   前記複数のタッチセンシング電極、複数のタッチ駆動電極列及び前記基板上に第１保護層を形成する段階と、
   前記第１保護層上に、前記複数のタッチセンシング電極を互いに接続するブリッジを形成する段階と、
   前記第１保護層及び前記ブリッジ上に第２保護層を形成する段階と、
   前記第２保護層上にブラックマトリクスを形成する段階と、
   前記第２保護層及び前記ブラックマトリクス上にカラーフィルタ層を形成する段階と、
   前記カラーフィルタ層上に第３保護層を形成する段階とを備え、
   前記複数のタッチセンシング電極は、第１金属ライン同士の交差によって形成される第１メッシュパターンを含み、前記複数のタッチ駆動電極列は、第２金属ライン同士の交差によって形成される複数の第２メッシュパターンを含み、
   前記ブラックマトリクスは、前記第１及び第２金属ラインと対応する領域に形成され、前記ブラックマトリクスのそれぞれのラインの幅は、前記第１及び第２メッシュパターンを形成するそれぞれの金属ラインの幅以上であり、
   前記第１保護層は、前記タッチセンシング電極を形成している前記いずれかの１つの第１金属ラインを露出させるコンタクトホールを含み、
   前記ブリッジは、前記コンタクトホールを通して前記タッチセンシング電極と接続し、さらに
   前記複数のタッチ駆動電極列は単層構造である、
   ことを特徴とするタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記第３保護層は、フォトアクリルまたはオーバーコーティング層であることを特徴とする請求項４に記載のタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記第１及び第２金属ラインは、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｍｏ、ＭｏＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｇ系列の合金からなる金属物質から選択されることを特徴とする請求項４に記載のタッチスクリーン一体型表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の製造方法。
   

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