KR20120119083A - 터치패널 타입 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 외부광을 차단할 수 있는 터치센서를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 편광축이 형성된 제 1 및 제 2 편광층을 액정패널의 상하부에 위치시키는 동시에 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광층을 터치패널의 하부에 근접하여 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 터치패널로 외부로부터 입사되는 외부광을 차단할 수 있어, 콘트라스트를 향상시켜, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하에 따른 화면품위가 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 외부광 차단을 위하여, 터치패널의 하부에 별도의 편광판을 부착하지 않아도 됨으로써, 터치패널 타입 액정표시장치의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 투과율 저하에 인한 고휘도 LED 및 휘도 향상 필름을 별도로 사용하지 않아도 됨으로써, 재료비용 또한 절감할 수 있다.

Description

터치패널 타입 액정표시장치{Touch panel type liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 외부광을 차단할 수 있는 터치센서를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
최근에는 상-하로 형성된 전기장으로 액정을 구동하는 능동행렬 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
이에, 시야각이 좁은 단점을 극복하기 위해 여러 가지 방법이 제시되고 있는데, 그 중 횡전계에 의한 액정 구동방법이 주목받고 있다.
또한, 최근에는 글씨나 그림을 보다 편하고 정교하게 입력할 수 있는 장점을 갖는 터치패널이 전자수첩이나 개인용 정보처리 장치들에 많이 사용되고 있는데, 이에 최근에는 횡전계형 액정표시장치에 이와 같은 터치패널을 부착한 터치패널 타입 액정표시장치가 제공되고 있다.
이상과 같은 터치패널은 저항막 방식과 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 사용되고 있으며 현재로 저항막 방식이 대세를 이루고 있고 그 두께를 최소화함에 있어서는 정전용량 방식이 사용되고 있다.
여기서, 정전용량 방식의 터치패널은 손가락으로 ITO의 상면을 터치하게 되면 손가락을 통하여 정전용량의 변동에 따라 구비된 각 전극이 이를 감지함으로써 터치 위치를 감지할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 이러한 터치패널 타입 액정표시장치는 표면 반사율이 높아, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하에 따른 화면품위가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터치패널 타입 액정표시장치의 야외 시인성 특성을 효과적으로 개선하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 경량박형의 터치패널 타입 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 이를 통해, 터치패널 타입 액정표시장치의 신뢰성을 향상시키며, 또한, 공정비용 절감 및 공정의 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하는 제 1 편광층과; 상기 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광층과; 상기 제 2 편광층 상부에 위치하는 터치패널을 포함하며, 상기 액정패널과 상기 제 2 편광층 사이는 일정간격 이격하여 공기층을 정의하는 터치패널 타입 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 액정패널과 상기 제 2 편광층 사이에는 제1및 제 2 위상차층이 개재되며, 상기 제 1 및 제 2 위상차층 사이에 상기 공기층이 정의되며, 상기 제 1 및 제 2 위상차층은 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP) 또는 제 1 및 제 2 1/2λ 파장판(HWP)으로 이루어진다.
그리고, 상기 제 1 위상차층은 1/4λ 파장판(QWP)으로 이루어지며, 상기 제 2 위상차층은1/4λ 파장판(QWP)과 1/2λ 파장판(HWP)으로 이루어지는 광대역(wide-band) 위상차판으로 이루어지며, 상기 1/4λ 파장판(QWP)은 면 상의 위상지연값(Rin)이 140±25nm이며, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin)은 0.3±1.8이다.
또한, 상기 1/2λ 파장판(HWP)은 면 상의 위상지연값(Rin)이 270±50nm이며, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin)은 0.5±0.1이며, 상기 제 1 편광층의 양측면에는 제 1 및 제 2 TAC 필름이 위치한다.
여기서, 상기 공기층을 향하는 상기 제 1 및 제 2 위상차층의 일면에는 제 3 및 제 4 TAC 필름이 위치하며, 상기 터치패널은 상부전극과, 상기 상부전극과 일정간격 이격하여 형성되는 하부전극을 포함한다.
그리고, 상기 상부전극은 상부기판 상에 형성되며, 상기 하부전극은 상기 상부기판과 대향하는 하부기판 상에 형성되며, 상기 상부전극은 터치기판의 일면에 형성되며, 상기 하부전극은 상기 터치기판의 타면에 형성된다.
또한, 상기 액정패널은, 박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 기판과; 블랙매트릭스층, 컬러필터층 및 공통전극을 포함하고, 상기 제 1 기판과 대향하여 결합되는 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다.
또한, 상기 액정패널은, 박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선, 화소전극 및 공통전극을 포함하는 제 1 기판과; 블랙매트릭스층, 컬러필터층을 포함하고, 상기 제 1 기판과 대향하여 결합되는 제 2 기판과; 기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 액정패널 내의 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 통해 화상이 구현되도록 빛의 편광방향을 변화시키는 편광축이 형성된 제 1 및 제 2 편광층을 액정패널의 상하부에 위치시키는 동시에 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광층을 터치패널의 하부에 근접하여 위치하도록 함으로써, 터치패널로 외부로부터 입사되는 외부광을 차단할 수 있어, 콘트라스트를 향상시키게 되는 효과가 있다.
따라서, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하에 따른 화면품위가 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 외부광 차단을 위하여, 터치패널의 하부에 별도의 편광판을 부착하지 않아도 됨으로써, 터치패널 타입 액정표시장치의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투과율 저하에 인한 고휘도 LED 및 휘도 향상 필름을 별도로 사용하지 않아도 됨으로써, 재료비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a ~ 1b은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 굴절율 좌표를 도시한 그래프.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치에 있어 터치센서의 동작을 설명한 간략한 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치의 시야각에 따른 화상을 시뮬레이션한 결과.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a ~ 1b은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 굴절율 좌표를 도시한 그래프이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(100)는 액정패널(110)과 액정패널(110) 상부의 터치패널(120) 그리고 제 1 및 제 2 편광층(130, 140)으로 이루어진다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 액정패널(110)은 어레이기판인 제 1 기판(101)과 컬러필터기판인 제 2 기판(102)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 제 1 및 제 2 기판(101, 102) 사이에는 액정층(103)이 개재되어 있다.
이때, 도시하지는 않았지만 제 1 기판(101) 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선과 게이트배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선이 구성되어 있다.
그리고, 각 화소영역의 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에는 박막트랜지스터가 형성되며, 각 화소영역에는 박막트랜지스터와 드레인 콘택홀을 통해 연결되며 투명 도전성 물질로 이루어진 다수의 화소전극이 형성되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.
이때 화소전극은 바(bar) 형태로 다수개로 분리되어 서로 이격하며, 각 화소영역 내에 형성되고 있다. 또한 게이트배선과 나란하게 동일한 층에 공통배선이 형성되고, 공통배선과 전기적으로 연결되며 각 화소영역 내에 분리된 다수의 화소전극과 교대하여 이격하며 다수의 공통전극이 형성된다.
한편, 변형예로서 화소전극은 판 형태로 각 화소영역 별로 형성될 수도 있다. 이때 화소전극의 일부는 게이트배선과 중첩되어 형성되어, 스토리지 커패시터(StgC)를 이루도록 구성될 수도 있다.
그리고, 각 화소영역 내에 다수의 화소전극과 공통전극이 이격하는 형태로 구성될 경우 IPS모드로 동작하는 액정패널(110)용 어레이기판(101)을 이루게 되며, 공통전극을 제외하고 판 형태의 화소전극 만이 어레이기판(101)에 형성될 경우 이는 TN모드, ECB모드, VA모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 액정패널용 어레이기판(101)을 이루게 된다. 도면에 있어서는 IPS모드로 동작하는 액정패널용 어레이기판(101)을 일예로 설명하겠다.
그리고 제 1 기판(101)과 마주보는 제 2 기판(102) 상에는 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 블랙매트릭스가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 형성되어 있다.
그리고, 컬러필터층 상부에는 오버코트층이 형성되어 있다.
이러한 액정패널(110)의 하부에는 빛의 편광특성을 변화시키는 편광축이 형성된 제 1 편광층(130)이 위치하는데, 제 1 편광층(130)의 양측면에는 제 1 편광층(130)을 보호 및 지지하는 제 1 및 제 2 TAC 필름(150a, 150b)이 위치한다.
제 1및 제 2 TAC 필름(150a, 150b)은 트리아세틸셀룰로오스(tri-acetatecellulose)로 이루어져, 제 1 편광층(130)의 연신상태를 유지시키는 역할을 한다.
이때, 외부로 노출되는 제 1 TAC 필름(150a)은 표면의 손상 방지를 위해 하드코팅(hard coating) 처리될 수 있다.
그리고, 액정패널(110)의 상부에는 순차적으로 위상차층(160a, 160b)과 제 2 편광층(140) 그리고 터치패널(120)이 위치한다.
여기서, 액정패널(110)의 상부에 위치하는 위상차층(160a, 160b)은 빛의 편광상태를 변환시키기 위한 제 1및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)으로 이루어진다.
즉, 액정패널(110)의 액정층(103)은 액정분자의 장축방향과 단축방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 가지는데, 복굴절성에 의해 액정패널(110)을 바라보는 위치에 따라 굴절률 차이가 발생하게 되고, 이를 통해 선편광된 빛이 액정층(103)을 통과하면서 편광상태가 바뀔 때 위상차가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 정면에서 볼 때의 빛의 양이 달라진다.
따라서, 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생하여 원하지 않게 빛샘이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 액정패널(110)에서 발생하는 위상차를 보상해주는 방법으로 위상차층(160a, 160b)을 액정패널(110)의 상부에 위치하도록 하는 것이다.
제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 각각 λ/4(λ=550nm)에 해당하는 위상차를 가지는데, 이러한 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 입사된 원편광을 선편광으로 또는 선편광을 원편광으로 바꾸게 된다.
즉, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 각각 통과하는 빛의 위상을 λ/4만큼 지연시킨다.
따라서, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)을 통해, 시야각에 따른 빛의 지연(retardation)차이를 없애게 되다.
이러한 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 폴리에테르 술폰(polyether sulfone : PES) 또는 사이클로 올레핀 폴리머(cycloolefin polymer : COP) 계열의 필름타입으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, PES와 COP는 고온 고습에서 신뢰성이 우수하고, 용융법에 의해 생산이 가능한 특징을 가진다.
그리고, 본 발명의 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160b)의 상부에는 제 2 편광층(140)과 터치패널(120)이 순차적으로 위치하는데, 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160b)과 터치패널(120)은 제 2 편광층(140)을 보호 및 지지하는 역할을 하게 된다.
터치패널(120)은 저항막 방식(Resistive)의 디지타이저로서, 상부전극(125, 도 3a 참조)이 형성된 필름형태의 상부기판(122, 도 3a 참조)과, 하부전극(123, 도 3a 참조)이 형성된 하부기판(121, 도 3a 참조)과, 상부기판(122, 도 3a 참조) 및 하부기판(121, 도 3a 참조) 사이에 서로 일정 공간을 갖도록 스페이서(Spacer : 미도시)가 형성되어 있다.
이때, 상부기판(122, 도 3a 참조)에 손가락(200, 도 3a 참조) 또는 펜과 같은 소정의 입력 수단으로 어느 한 지점에 접촉하게 되면, 상부기판(122, 도 3a 참조)에 형성된 상부전극(125, 도 3a 참조)과 하부기판(121, 도 3a 참조)에 형성된 하부전극(123, 도 3a 참조)이 상호 통전되고, 그 위치의 저항 값에 의하여 변화된 전압 값을 읽어들인 후 제어 장치에서 전위차의 변화에 따라 위치 좌표를 찾을 수 있다.
전술한 터치패널 타입 액정표시장치(100)는 액정패널(110) 내의 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 통해 화상이 구현되도록 빛의 편광방향을 변화시키는 편광축이 형성된 제 1 및 제 2 편광층(130, 140)을 액정패널(110)의 상하부에 위치시키는 동시에 액정패널(110)의 상부에 위치하는 제 2 편광층(140)을 통해 터치패널(120)로 외부로부터 입사되는 외부광을 차단할 수 있어, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
즉, 이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 터치패널 타입 액정표시장치(100)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 제 2 편광층(140)을 빛의 투과방향에 형성하는 것이다.
이러한 제 2 편광층(140)에 의해 외부로부터 터치패널 타입 액정표시장치(100)로 입사되는 외부광은 제 2 편광층(140)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 터치패널 타입 액정표시장치(100) 내부에서 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.
따라서, 입사된 외부광은 제 2 편광층(140)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.
이로 인하여, 외부광을 차단시킴으로써 콘트라스트를 향상시키게 된다.
특히, 외부광 차단을 위하여, 터치패널(120)의 하부에 별도의 편광판(미도시)을 부착하지 않아도 됨으로써, 터치패널 타입 액정표시장치(100)의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투과율 저하에 인한 고휘도 LED(미도시) 및 휘도향상필름(미도시)을 별도로 사용하지 않아도 됨으로써, 재료비용 또한 절감할 수 있다.
이때, 터치패널(120)과 액정패널(110) 사이에서 전기적인 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 터치패널(120)과 액정패널(110) 사이에 일정한 간격을 두고 위치하는 것이 바람직한데, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(100)는 제 1 1/4λ 파장판(QWP : 160a)과 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160b) 사이에 일정 간격을 두고 위치시키는 것이 바람직하다.
따라서, 제 1 및 제 2 편광층(130, 140)은 액정패널(110)의 상하부에 위치하여, 액정패널(110) 내의 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 통해 화상이 구현되도록 하는 동시에, 제 2 편광층(140)이 터치패널(120)의 하부에 근접하여 위치하도록 함으로써, 외부광의 반사에 의한 시인성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b) 사이의 일정한 간격은 공기층(170)을 정의하게 되는데, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)이 공기층(170)에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)과 공기층(170) 사이에 각각 제 3 및 제 4 TAC 필름(미도시)을 더욱 구비할 수도 있다.
이때, 공기층(170)을 향하는 제 3 및 제 4 TAC필름(미도시)은 표면의 손상 방지를 위해 하드코팅(hard coating) 처리될 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b) 대신 선편광을 선편광으로 일정 각도로 회전시키는 제 1 및 제 2 1/2λ 파장판(HWP : 미도시)을 사용할 수도 있다.
그리고, 도 1b에 도시한 바와 같이 액정패널(110) 상부에 제 1 1/4λ 파장판(QWP : 160a)을 위치하고 터치패널(120)의 하부에는 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160b)과 1/2λ 파장판(HWP : 160c)으로 이루어지는 광대역(wide-band) 위상차판(160b, 160c)을 위치할 수도 있다.
그리고, 1/2λ 파장판(HWP : 160c) 또한 폴리에테르 술폰(polyether sulfone : PES) 또는 사이클로 올레핀 폴리머(cycloolefin polymer : COP) 계열의 필름타입으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 도 2의 공간좌표계에 따라 nx, ny, nz의 굴절율을 갖는데, 굴절율 nx, ny는 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)의 평면의 XY방향의 굴절율이고, nz는 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)의 법선 방향에서의 굴절율이다.
이에, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 광굴절율에 따라 입사된 광을 굴절시키는 기능을 갖는다.
이와 같이 정의된 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)은 하기 수학식1과 하기 수학식2로 나타내는 면상의 위상지연값 Rin와 두께 방향의 위상지연값인 Rth로 나타낼 수 있다.
Rin = (nx - ny)× d ....수학식1
(단, d는 네거티브(negative) 이축성 필름의 두께)
Rth = (nz - ny)× d ....수학식2
(단, d는 네거티브(negative) 이축성 필름의 두께)
여기서, 수학식1에 의하여 산출된 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)의 면상의 위상지연값인 Rin은 140±25nm의 값을 가지며, 그리고, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin) 값은 0.3±1.8 의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 광대역 위상차판(160b, 160c)의 1/2λ 파장판(HWP : 160c)의 면상의 위상지연값인 Rin은 270±50nm의 값을 갖는 것이 바람직하며, 그리고, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin) 값은 0.5±0.1의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP : 160a, 160b)과 광대역 위상차판(160b, 160c)의 1/2λ 파장판(HWP : 160c)은 네가티브 이축성(negative biaxial) 특성을 갖게 된다.
네가티브 이축성(negative biaxial) 특성은 공간좌표계에 따라 nx> ny> nz의 관계를 갖는다.
한편, 터치패널(120)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 터치패널(120)은 상부전극(125, 도 3a 참조)이 형성된 상부기판(122, 도 3a 참조)과 하부전극(123, 도 3a 참조)이 형성된 하부기판(121, 도 3a 참조)이 서로 이격되어 대향하여 이루어진다.
하부기판(121, 도 3a 참조)에는 하부전극(123, 도 3a참조)이 전면에 증착되며, 하부전극(123, 도 3a 참조)은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진다.
하부기판(121, 도 3a참조)과 마주보는 상부기판(122, 도 3a참조)에는 상부전극(125, 도 3a참조)이 일정 간격 이격하는 바(bar) 형태로 이루어지며, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질로 이루어진다.
상부전극(125, 도 3a참조) 및 하부전극(123, 도 3a참조)은 터치센서를 이루게 된다.
즉, 상부전극(125, 도 3a참조)은 하부전극(123, 도 3a참조) 주변에 저항 네트워크를 형성하고, 저항 네트워크는 하부전극(123, 도 3a참조)의 표면 전체에 균등하게 제어신호를 송출하게 된다.
도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치에 있어 터치센서의 동작을 설명한 간략한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
설명의 편의를 위해 액정패널(도 1b의 110)와 제 1 및 제 2 편광층(도 1b의 130, 140)을 생략하고 터치패널(120)만을 간략히 도시하였다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100)에 있어 터치패널(120)의 상부기판(121) 표면에 대해 사용자의 손가락(200) 등의 터치가 이루어지지 않았을 경우, 상부전극(125)과 하부전극(123) 간에 형성되는 프린지 필드가 일정하게 유지됨으로써 커패시터의 용량변화가 없으므로, 동작을 하지 않게 된다.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 터치패널(120)의 상부기판(122)의 표면에 사용자의 손가락(200) 등의 터치가 발생하면 상부전극(125)과 하부전극(123) 간에 형성되는 프린지 필드가 터치가 이루어진 손가락(200) 등에 영향을 받아 변화를 일으키게 됨으로써 터치센서가 터치된 것을 감지하게 되고, 이를 통해 터치 시의 동작을 실시하게 된다.
즉, 터치패널(120)의 터치센서는 하부전극(123)과 상부전극(125) 그리고 이들 사이의 일정 간격 이격된 갭(gap)으로 구성되는 커패시터 형태를 이루게 되며, 이때 손가락(200) 등이 접촉하게 되면 커패시터의 프린지 필드 변동에 의한 용량 변화를 인식하여 터치센서로서의 작용을 하게 되는 것이다.
또한, 터치패널(120)은 도 4에 도시한 바와 같이, 하나의 터치기판(127)의 양측으로 상부전극(125)과 하부전극(123)이 형성될 수도 있다.
이때, 하부전극(123)은 터치기판(127)의 일측면에 전면증착되며, 하부전극(123)은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진다.
그리고, 터치기판(127)의 타측면에는 상부전극(125)이 일정 간격 이격하는 바(bar) 형태로 이루어지며, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속물질로 이루어진다.
전술한 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100)는 액정패널(도 1b의 110) 내의 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 통해 화상이 구현되도록 빛의 편광방향을 변화시키는 편광축이 형성된 제 1 및 제 2 편광층(도 1b의 130, 140)을 액정패널(도 1b의 110)의 상하부에 위치시키는 동시에 액정패널(도 1b의 110)의 상부에 위치하는 제 2 편광층(도 1b의 140)을 통해 터치패널(120)로 외부로부터 입사되는 외부광을 차단할 수 있어, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
따라서, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하에 따른 화면품위가 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 외부광 차단을 위하여, 터치패널(120)의 하부에 별도의 편광판(미도시)을 부착하지 않아도 됨으로써, 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100)의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투과율 저하에 인한 고휘도 LED(미도시) 및 휘도향상필름(미도시)을 별도로 사용하지 않아도 됨으로써, 재료비용 또한 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치의 시야각에 따른 화상을 시뮬레이션한 결과이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100)의 화상은 외부광의 반사에 의해 시인성이 저하되는 것이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100)는 액정패널(도 1b의 110) 내의 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 통해 화상이 구현되도록 빛의 편광방향을 변화시키는 편광축이 형성된 제 1 및 제 2 편광층(도 1b의 130, 140)을 액정패널(도 1b의 110) 의 상하부에 위치시키는 동시에 액정패널(도 1b의 110) 의 상부에 위치하는 제 2 편광층(도 1b의 140) 을 통해 터치패널(도 4의 120) 로 외부로부터 입사되는 외부광을 차단할 수 있어, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
따라서, 외부광의 반사에 의한 시인성 저하에 따른 화면품위가 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 외부광 차단을 위하여, 터치패널(도 4의 120) 의 하부에 별도의 편광판(미도시)을 부착하지 않아도 됨으로써, 터치패널 타입 액정표시장치(도 1b의 100) 의 두께가 두꺼워지고, 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투과율 저하에 인한 고휘도 LED(미도시) 및 휘도향상필름(미도시)을 별도로 사용하지 않아도 됨으로써, 재료비용 또한 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 터치패널 타입 액정표시장치,
110 : 액정패널(101 : 제 1 기판, 102 : 제 2 기판, 103 : 액정층)
120 : 터치패널, 130 : 제 1 편광층, 140 : 제 2 편광층
150a, 150b : 제 1 및 제 2 TAC 필름
160a, 160b : 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP)
170 : 공기층

Claims (13)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하는 제 1 편광층과;
    상기 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광층과;
    상기 제 2 편광층 상부에 위치하는 터치패널
    을 포함하며, 상기 액정패널과 상기 제 2 편광층 사이는 일정간격 이격하여 공기층을 정의하는 터치패널 타입 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널과 상기 제 2 편광층 사이에는 제1및 제 2 위상차층이 개재되며, 상기 제 1 및 제 2 위상차층 사이에 상기 공기층이 정의되는 터치패널 타입 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 위상차층은 제 1 및 제 2 1/4λ 파장판(QWP) 또는 제 1 및 제 2 1/2λ 파장판(HWP)으로 이루어지는 터치패널 타입 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차층은 1/4λ 파장판(QWP)으로 이루어지며, 상기 제 2 위상차층은1/4λ 파장판(QWP)과 1/2λ 파장판(HWP)으로 이루어지는 광대역(wide-band) 위상차판으로 이루어지는 터치패널 타입 액정표시장치.
  5. 제 3 항 및 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 1/4λ 파장판(QWP)은 면 상의 위상지연값(Rin)이 140±25nm이며, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin)은 0.3±1.8인 터치패널 타입 액정표시장치.
  6. 제 3 항 및 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 1/2λ 파장판(HWP)은 면 상의 위상지연값(Rin)이 270±50nm이며, 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비율인 Nz(Rth/Rin)은 0.5±0.1인 터치패널 타입 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편광층의 양측면에는 제 1 및 제 2 TAC 필름이 위치하는 터치패널 타입 액정표시장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기층을 향하는 상기 제 1 및 제 2 위상차층의 일면에는 제 3 및 제 4 TAC 필름이 위치하는 터치패널 타입 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치패널은 상부전극과, 상기 상부전극과 일정간격 이격하여 형성되는 하부전극을 포함하는 터치패널 타입 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부전극은 상부기판 상에 형성되며, 상기 하부전극은 상기 상부기판과 대향하는 하부기판 상에 형성되는 터치패널 타입 액정표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부전극은 터치기판의 일면에 형성되며, 상기 하부전극은 상기 터치기판의 타면에 형성되는 터치패널 타입 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널은,
    박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 기판과;
    블랙매트릭스층, 컬러필터층 및 공통전극을 포함하고, 상기 제 1 기판과 대향하여 결합되는 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 터치패널 타입 액정표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널은,
    박막트랜지스터, 게이트배선, 데이터배선, 화소전극 및 공통전극을 포함하는 제 1 기판과;
    블랙매트릭스층, 컬러필터층을 포함하고, 상기 제 1 기판과 대향하여 결합되는 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하는 터치패널 타입 액정표시장치.
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