KR20140127790A - 표시 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20140127790A
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Abstract

본 발명은 사용자에 의해 선택된 입력 위치를 효과적으로 검출하기 위해, 입력 감도를 향상시키는 표시 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 기판 상에 형성되는 터치용 스페이서, 상기 터치용 스페이서 상에 형성되는 공통 전극, 상기 공통 전극 상에 형성된 미세 돌기, 상기 공통 전극 상에 형성되는 제1 배향막으로서, 상기 터치용 스페이서와 중첩되는 제1 영역과 상기 터치용 스페이서와 중첩되지 않는 제2 영역으로 구분되는 제1 배향막, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판, 상기 터치용 스페이서에 대응하여 상기 제 2기판 상에 형성되는 센싱 전극을 포함하는 표시 패널을 제공한다.

Description

표시 패널 및 이의 제조 방법{Display panel and manufacturing method of the same}
본 발명은 사용자에 의해 선택된 입력 위치를 효과적으로 검출하기 위해, 입력 감도를 향상시키는 표시 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
터치 패널은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 전계 발광 소자(Electro Luminescence: ELD)등의 화상 표시면에 설치되어 사용자가 화면을 가압하면 정보를 입력하는 입력 수단이다.
터치 패널은 동작 원리에 따라 정전용량식과 저항막식으로 나뉘는데, 정전용량식 터치 패널은 1개의 투명한 도전성 필름 또는 투명 도전성 글래스에 정전용량의 충방전 상태가 반복되는 가운데, 펜 형태의 입력수단인 스타일러스(stylus)와 도전성 필름 사이에 소량의 전하가 축적되고 이 전하량을 입력점으로부터 검출하여 좌표값을 환산하는 방식이다. 그리고, 저항막식 터치 패널은 2개의 대향하는 도전막층에 전압이 인가된 상태에서 사용자가 화면을 눌러 대향하는 두 도전막층이 접촉되게 하고 그 접촉점에서 발생하는 전압 또는 전류 변화를 검출하여 접촉점의 좌표값을 읽는 방식이다.
여기서, 정전용량식 터치 패널은 스타일러스에 전기를 공급해 주어야 하기 때문에 최근에는 액정 표시 패널과 일체로 구성되는 아날로그 입력 방식의 저항막 방식의 터치 패널이 주로 사용된다. 이때, 저항막 방식의 터치 패널은 액정 표시 패널의 휘도 저하를 방지하기 위해 액정 표시 패널의 내부에 형성되기도 한다.
터치 패널 일체형 액정 표시 패널은 입력점의 수평 위치에 대한 제1 좌표와, 수직 위치에 대한 제2 좌표를 검출하기 위해 박막 트랜지스터 기판에 제1 터치 도전 라인과 제2 터치 도전 라인이 수평 및 수직하게 형성된다. 그리고, 터치 패널 일체형 액정 표시 패널은 컬러필터 기판에 제1 및 제2 터치 도전 라인과 접촉하기 위한 터치용 스페이서가 형성된다.
터치용 스페이서가 하부의 트랜지스터 기판에 접촉시 감도가 떨어져 입력점의 위치에 대한 좌표 검출 에러가 발생된다. 또한 접촉시 과도한 압력을 가하게되어 패널의 신뢰성을 떨어뜨린다.
이에, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수평 및 수직 좌표를 검출하기 위한 터치용 스페이서가 내장된 표시장치에 있어서 접촉 감도를 개선하고 이를 통한 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 표시 패널을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 접촉 감도를 개선하고 이를 통한 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 표시 패널의 제공 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널은 제1 기판 상에 형성되는 터치용 스페이서와, 상기 터치용 스페이서 상에 형성되는 공통 전극과, 상기 공통 전극 상에 형성된 미세 돌기와, 상기 공통 전극 상에 형성되는 제1 배향막으로서, 상기 터치용 스페이서와 중첩되는 제1 영역과 상기 터치용 스페이서와 중첩되지 않는 제2 영역으로 구분되는 제1 배향막과, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판과, 상기 터치용 스페이서에 대응하여 상기 제 2기판 상에 형성되는 센싱 전극을 포함한다.
본 발명의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 패널의 제조 방법은, 절연 기판의 상에 터치용 스페이서를 형성하고, 상기 터치용 스페이서 상에 공통전극을 형성하고, 상기 공통 전극 상에 미세 돌기를 형성하고, 상기 공통 전극 상에, 상기 터치용 스페이서와 중첩되는 제1 영역과 상기 터치용 스페이서와 중첩되지 않는 제2 영역으로 구분되는 배향막을 형성하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 절취한 표시 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 표시 패널의 S 영역을 확대한 확대 단면도이다.
도 9는 도 8의 공통 전극과 미세 입자의 현미경 사진이다.
도 10 내지 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널에 포함되는 제1 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위(on)", "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)"이라고 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)", "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소, 영역, 배선, 층 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소, 영역, 배선, 층 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소, 영역, 배선, 층 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소, 영역, 배선, 층 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소, 제1 영역, 제1 배선, 제1 층 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 소자, 제2 구성요소, 제2 영역, 제2 배선, 제2 층 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널을 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 레이아웃도이고, 도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 절취한 표시 패널의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다..
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 패널(10)은 서로 대향하여 형성되는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 및 이들 사이이 개재된 액정층(300)을 포함한다.
구체적으로, 제1 표시판(100)은 제1 기판(101) 상에 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(110)와, 색 구현을 위한 컬러필터(120)와, 블랙 매트릭스(110)와 컬러필터(120)의 단차를 완화시키기 위한 오버코트(130)와, 액정층(300)에 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전극(150)을 포함한다.
제1 기판(101)은 상부로 가해지는 압력에도 유연하게 굴곡을 이룰 수 있도록 플라스틱과 같은 투명한 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유리와 같은 투명한 절연물질로 형성 될 수도 있다.
블랙 매트릭스(110)는 액정을 제어할 수 없는 영역을 통해 광이 출광되는 것을 막기 위해 제2 표시판(200)의 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 라인(210), 데이터 라인(240), 제1 및 제2 터치 도전 라인(215, 245)과 중첩되어 형성될 수 있다. 이를 위해, 블랙 매트릭스(110)는 불투명한 유기물질 또는 불투명한 금속으로 형성될 수 있다.
컬러필터(120)는 색을 구현하기 위해 세부적으로 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터로 형성된다. 컬러필터(120)는 각각 자신이 포함하고 있는 적색, 녹색 및 청색 안료를 통해 특정 파장의 광을 흡수 또는 투과시킴으로써 적색, 녹색 및 청색을 띄게 된다. 이때, 컬러필터(120)는 각각 투과한 적색, 녹색 및 청색 광의 가법혼색을 통해 다양한 색상을 구현한다.
오버코트(130)는 투명한 유기물질로 형성되며 컬러필터(120)와 블랙 매트릭스(110)를 보호하며, 공통 전극(150)의 양호한 스텝 커버리지(Step Coverage) 및 절연을 위해 형성된다.
공통 전극(150)은 오버코트(130)의 상부에 형성된다. 여기서, 공통 전극(150)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: 이하 ITO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide: 이하 IZO)등과 같은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 공통 전극(150)은 공통 전압 발생부로부터 공급된 공통 전압과 화소 전극(260)의 화소 전압 신호와의 전압차로 형성된 액정 구동 전계를 액정층(300)에 인가한다.
터치용 스페이서(141)는 공통 전극(150)과 오버코트(130) 사이에 형성된다. 즉, 터치용 스페이서(141)는 오버코트(130) 상에 형성되고, 공통 전극(150)에 의해 덮인다. 터치용 스페이서(141)는 오버코트(130)와 동일 물질로 형성될 수도 있다. 이때, 터치용 스페이서(141)는 사용자가 손가락 또는 펜으로 제1 기판(101)의 표면을 가압할 경우 공통 전극(150)을 후술될 제2 표시판(200)의 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)에 접촉시키기 위해 소정의 높이로 형성된다. 터치용 스페이서(141)는 사용자가 제1 기판(101)의 표면을 가압하기 전까지는 제2 표시판(200)에 형성된 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)과 접촉되지 않도록 소정 간격을 유지하고 이격된다. 그리고, 터치용 스페이서(141)는 이격된 상태에서 사용자의 입력이 발생될 경우 입력 지점을 검출하기 위해 공통 전극(150)이 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)에 접촉된다. 따라서, 터치용 스페이서(141)는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 간격을 유지하는 셀갭 스페이서(도시되지않음)의 높이보다는 낮은 높이로 형성될 수 있다.
또한, 터치용 스페이서(141)는 공통 전극(150)이 손상될 경우 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)과 공통 전극(150) 간에 전압 또는 전류가 인가될 수 있도록 도전성 재질로 형성될 수 있다.
공통전극(150)의 상부에는 액정분자를 일정한 방향으로 정렬시키는 제1 배향막(160)이 도포되어 있다. 제1 배향막(160)은 유기 물질로 이루어진 막일 수 있으며, 무기물질로 형성될 수도 있다.
여기서 제1 배향막(160)은 터치용 스페이서(141)와 중첩되는 제1 영역(A)과 터치용 스페이서(141)와 중첩되지 않는 제2 영역(B)으로 구분되고, 제1 영역(A)의 두께는 제2 영역(B)의 두께보다 얇다. 예컨데, 제1 영역(A)의 두께는 약 500Å이하 일 수 있다. 제2 영역(B)의 두께는, 액정분자를 일정한 방향으로 정렬시키기 위해 소정의 두께, 예컨데 약 500Å보다 클 수 있다. 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)에 따라 제1 배향막(160)의 두께를 다르게 형성하기 위해, 잉크젯 프린팅 공정을 이용할 수 있다.
제1 배향막(160)의 두께가 얇을 수록, 예컨데 약 500Å이하인 경우, 상기 터치용 스페이서(141)가 제2 표시판(200)의 센싱전극(270, 280)과 접촉하였을 때 전류가 잘 감지될 수 있다. 즉, 사용자의 작은 압력에도 가압 지점의 위치를 용이하게 검출할 수 있고, 이러한 경우 표시 패널의 신뢰성이 향상될 수 있다.
실제 테스트 결과, 500Å이하의 제1 배향막(160)을 적용한 경우 제1 기판(101)을 0.5mm의 두께의 유리 기판을 사용한 경우에 10~60gf의 압력으로도 터치를 감지할수 있었으나, 1000Å의 제1 배향막(160)을 도포하고, 제1 기판(101)을 0.2mm의 얇은 유리기판을 사용한 경우에는 70~700gf의 압력을 가하였을 때, 터치신호를 감지할 수 있었다.
제2 표시판(200)은 제2 기판(201) 상에 형성되는 게이트 라인(210), 제1 터치 도전 라인(215), 데이터 라인(240), 제2 터치 도전 라인(245), 박막 트랜지스터(TFT), 화소 전극(260) 및 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)을 포함한다.
게이트 라인(210)은 제2 기판(201) 상에서 제1 방향으로 형성된다. 예를 들어, 게이트 라인(210)은 제2 기판(201)의 가로 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 게이트 라인(210)은 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 그리고, 게이트 라인(210)은 데이터 라인(240)과 교차되는 부분에 게이트 전극(211)이 형성된다.
제1 터치 도전 라인(215)은 게이트 라인(210)과 나란하게 제1 방향으로 형성된다. 그리고, 제1 터치 도전 라인(215)은 게이트 라인(210)으로부터 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. 이와 같은, 제1 터치 도전 라인(215)은 게이트 라인(210)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
데이터 라인(240)은 제2 기판(201) 상에서 제2 방향으로 형성된다. 예를 들어, 데이터 라인(240)은 제2 기판(201)의 세로 방향으로 연장되며 형성된다. 그리고, 데이터 라인(240)은 게이트 라인(210)과 교차되게 형성된다. 이때, 데이터 라인(240)은 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제2 터치 도전 라인(245)은 데이터 라인(240)과 나란하게 제2 방향으로 형성된다. 그리고, 제2 터치 도전 라인(245)은 데이터 라인(240)으로부터 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. 이와 같은, 제2 터치 도전 라인(245)은 데이터 라인과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(210)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(240)의 화소 전압 신호가 화소 전극(260)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(210)에 접속된 게이트 전극(211)과, 데이터 라인(240)에 접속되며 드레인 전극(243)과 일정 간격 이격되어 형성된 소스 전극(241)과, 소스 전극(241)과 마주하며 화소 전극(260)에 접속된 드레인 전극(243)을 구비한다.
또한, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(211)과 게이트 절연막(220)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(241)과 드레인 전극(243) 사이에 채널을 형성하는 반도체층(230)을 구비한다.
반도체층(230)은 소스 전극(241)과 드레인 전극(243) 사이에 채널을 형성하고, 게이트 절연막(220)을 사이에 두고 게이트 전극(211)과 중첩되게 형성된 액티브층(231)을 구비한다. 그리고, 반도체층(230)은 액티브층(231) 위에 형성되어 데이터 라인(240), 소스 전극(241) 및 드레인 전극(243)과 오믹 접촉을 위한 오믹 콘택층(233)을 추가로 구비한다.
보호막(250)은 절연을 위해 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx)등과 같은 무기물질로 형성되거나, 아크릴(Acrylic), 폴리이미드(polyimide) 또는 벤조크릴로부텐(Benzoclylobutene: 이하 BCB) 등과 같은 유기물질로 형성된다. 여기서, 보호막(250)은 무기물질 및 유기물질이 단일층 또는 복층으로 적층되어 형성된다. 이와 같은, 보호막(250)은 박막 트랜지스터(TFT)와 게이트 절연막(220)을 덮도록 형성되어 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(260)을 절연시킨다.
이와 같은, 보호막(250)은 드레인 전극(243)과 제1 및 제2 터치 도전 라인(215,245)의 일부를 노출시키는 제1 내지 제3 콘택홀(251,252,253)을 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 콘택홀(251,252,253)은 보호막(250)의 일부분을 마스크를 통해 식각하여 형성된다.
화소 전극(260)은 보호막(250)의 상부에 형성된다. 그리고, 화소 전극(260)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(243)과 제1 콘택홀(251)을 통해 연결된다. 이와 같은, 화소 전극(260)은 투명하면서도 도전성을 가지는 ITO, IZO, 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide: 이하 ITZO), 주석 산화물(Tin Oxide: 이하 TO)와 같은 물질 등으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 센싱 전극(270,280)은 제1 터치 도전 라인(215)과 제2 터치 도전 라인(245)에 각각 연결되는 제1 및 제2 전극 접속부(271,281)와, 제1 및 제2 전극 접속부(271,281)로부터 연장되며 서로 대향하는 다면으로 형성되는 제1 및 제2 전극 연장부(272,282)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 전극 연장부(272,282)는 서로 교대로 위치하여 형성되거나 제1 방향 및 제2 방향으로 서로 중첩되게 형성된다.
여기서, 제1 및 제2 센싱전극(270,280)은 화소전극(260)과 동일한 물질로 동일한 공정을 통하여 형성 될 수 있다. 또한 상기 센싱전극(270,280)과 제1 및 제2 전극 전속부(271,281), 제1 및 제2 전극 연장부(272,282)는 상기 화소전극(260)과 동일한 물질인 투명 도전성 물질일수 있으며, 동일공정으로 형성될 수 있다.
제1 센싱 전극(270)은 보호막(250)과 게이트 절연막(220)을 관통하는 제2 콘택홀(252)을 통해 제1 전극 접속부(271)가 제1 터치 도전 라인(215)에 연결된다. 그리고, 제1 센싱 전극(270)은 보호막(250) 상부에 제1 전극 연장부(272)가 제2 센싱 전극(280)을 향해 소정의 패턴 형태로 형성될 수 있다.
제2 센싱 전극(280)은 보호막(250)을 관통하는 제3 콘택홀(253)을 통해 제2 전극 접속부(281)가 제2 터치 도전 라인(245)에 연결된다. 그리고, 제2 센싱 전극(280)은 보호막(250) 상부에 제2 전극 연장부(282)가 제1 센싱 전극(270)을 향해 소정의 패턴 형태로 형성된다. 이때, 제2 전극 연장부(282)는 게이트 절연막(220) 및 보호막(250)의 상부에서 제1 센싱 전극(270)의 제1 전극 연장부(272)와 동일한 높이로 형성된다.
상기 센싱 전극(270,280)의 상부 및 화소 전극(260)의 상부에는 제2 배향막(290)이 형성되어있다. 제2 배향막(290)은 제2 표시판(200)의 최상부에 존재하며, 전체 기판에서 고르게 형성되어야 배향불량을 방지할 수 있다. 그리고, 제2 배향막(290)은 유기물질 또는 무기물질로 형성될 수 있다. 여기서 센싱 전극(270, 280)과 중첩되는 제2 배향막(290)의 일부분의 두께는 센싱 전극(270, 280)과 중첩되지 않는 나머지 부분의 두께보다 얇을 수 있다. 예컨데 센싱 전극(270, 280)과 중첩되는 제2 배향막(290)의 일부분의 두께는 약 500Å이하일 수 있다. 또는 제1 배향막(160)의 제1 영역(A)과 중첩되는 제2 배향막(290)의 일부분의 두께는 약 500Å이하일 수 있다. 센싱 전극(270, 280)과 중첩되는 제2 배향막(290)의 일부분의 두께가 얇으면, 터치용 스페이서(141)가 센싱전극(270,280)과 접촉하였을 때 전류가 잘 감지될 수 있다. 절연물질인 배향막의 두께가 두꺼울 경우 터치용 스페이서(141)상부의 공통전극(150)이 하부의 센싱전극(270,280)과 접촉되어도 그 신호가 감지되지 않는 불량이 발생하게된다.
이와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 사용자의 손가락 또는 펜이 제1 기판(101)을 가압하여 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)이 터치용 스페이서(141)를 통해 접촉하게 되면, 그 접촉 위치에 따라 저항치를 가변시키게 된다. 그리고, 가변된 저항치에 따라 전류 또는 전압이 달라지게 되므로 그 변화하는 전류 또는 전압을 제1 터치 도전 라인(215)을 통해 수평 좌표 신호로 출력하고, 제2 터치 도전 라인(245)을 통해 수직 좌표 신호로 출력하게 된다. 이 경우 표시 패널은 출력된 좌표 신호를 이용하여 좌표를 검출하고, 그에 해당되는 명령을 실행하거나 그와 관련된 응용 프로그램을 실행시키게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널을 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 도 2와 동일한 기능을 하는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 설명의 편의상 해당 구성 요소의 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 터치용 스페이서(142)는 센싱전극(270,280)에 대응하여 적어도 두개의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)를 포함한다. 도 4에는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)가 4개인 경우가 예로 도시되어 있다. 터치용 스페이서(141)가 적어도 두개의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)를 포함하는 경우, 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면은 둥근 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 형상의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4) 상부에 공통전극(150) 및 제1 배향막(160)이 형성될 경우, 제1 배향막(160)이 서브 터치용 스페이서 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4) 사이사이로 흘러내려 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면 상의 제1 배향막(160)의 두께는 얇게 형성될 수 있다. 예컨데 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면 상의 제1 배향막(160)의 두께는 500Å이하일 수 있다. 또한 다수의 서브 터치용 스페이서 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)가 형성될 때, 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면은 둥근 형상으로 형성되어, 제1 배향막(160)이 서브 터치용 스페이서 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4) 사이사이로 더욱 잘 흘러 내리게 된다. 따라서 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면 상의 제1 배향막(160)의 두께는 얇게 형성될 수 있다.이러한 경우 표시 패널의 센싱 감도가 향상되고, 신뢰성이 향상된다.
다만, 도 4에서와 달리, 센싱 전극(270,280)과 대향하는 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)의 대향면 상에 제1 배향막(160)이 존재하지 않을 수도 있다.
제1 배향막(160)으로는 여러가지 물질이 사용될 수있으나, 폴리이미드와 같은 고분자 물질을 도포하여 형성하거나, 잉크젯 프린팅 방법등을 사용하여 형성할 수 있다. 이러한 고분자 물질을 사용하면 유기물질의 액체의 성질로 인하여 높이가 낮은 곳으로 흐르게되고, 본 실시예에서와 같이 다수개의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)으로 이루어진 터치용 스페이서(141)의 대향면에는 제1 배향막(160)이 얇게 형성되거나 또는 형성되지 않을 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널을 설명한다. 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 도 2와 동일한 기능을 하는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 설명의 편의상 해당 구성 요소의 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 센싱 전극(270,280)과 대향하는 터치용 스페이서(143)의 대향면에요철이 형성되어있다. 요철의 표면을 가진 터치용스페이서(143)의 상부에 공통전극(150)이 형성되어있고, 그 상부에 제1 배향막(160)이 형성되어있다. 요철의 상부의 제1 배향막(160)은 요철을 따라서 그 두께가 달라질수 있다. 즉 볼록한 부위에는 제1 배향막(160)이 다른 곳에 비해서 얇을수 있으며, 오목한 부위에는 제1 배향막(160)이 볼록한 부위에 비해서 두꺼울 수 있다. 이렇게 제1 배향막(160)의 두께가 다른 것은 유기물질인 배향막의 특징을 이용한 것으로써, 터치용 스페이서(143)의 표면에 상기와 같은 요철을 형성함으로써, 유기물질이 도포된후 아래로 흘러내림으로써 볼록한 부위의 표면에는 제1 배향막(160)의 두께가 얇아지게한다. 예컨데 센싱 전극(270,280)과 대향하는 터치용 스페이서(143)의 대향면, 즉 요철의 볼록부 상의 제1 배향막(160)의 두께는 500Å이하일 수 있다. 따라서 터치용 스페이서(143)가 센싱전극(270,280)과 접촉할때에 제1 배향막(160)의 두께가 얇으므로 접촉이 용이하며, 전류가 흐르는 양도 늘어나 접촉 감도가 좋아진다. 또한, 터치용 스페이서(143)의 대향면과 대향하는 센싱 전극(270, 280)의 대향면 상의 제2 배향막(290)의 두께는 500Å이하일 수 있다.
다만, 도 5에 도시된 바와 달리, 요철의 볼록부에는 제1 배향막(160)이 형성되지 않아 공통 전극(150)의 일부를 노출시킬 수 있다. 또한 제2 배향막(290)은 센싱 전극(270, 280)의 대향면의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다.
도 6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 패널을 설명한다. 도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 도 2와 동일한 기능을 하는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 설명의 편의상 해당 구성 요소의 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 터치용 스페이서(144)의 대향면에 돌기(145)가 형성된다. 터치용 스페이서(144)의 돌기(145)가 센싱전극(270, 280)과의 접촉을 용이하게 한다. 유기물질로 이루어진 제1 배향막(160)을 도포하는 경우에는 유기물질인 제1 배향막(160)이 도포후 흘러내려 돌기(145) 상에는 가장 적은 양의 제1 배향막(160)이 존재하게된다. 즉 터치용 스페이서(144)의 상부에 불균일한 두께의 제1 배향막(160)이 존재하게된다. 도 7에 도시된 바와 달리, 돌기(145) 상에는 제1 배향막(160)이 존재하지 않는 영역이 존재할 수도 있다. 따라서 돌기(145)가 형성된 터치용 스페이서(144)가 센싱전극(270,280)과 접촉시에 얇은 제1 배향막(160)으로 인하여 접촉이 용이하며, 접촉 감도가 좋아져서 센싱효율이 높아진다. 즉, 작은 압력에도 센싱이 가능하다. 본 실시예에서도 터치용 스페이서(144)의 상부와 센싱전극(270,280)의 상부에는 배향막의 두께가 500Å이하일 수 있고, 이외의 영역은 두께가 500Å보다 두꺼울 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법은 터치용 스페이서(141)와 공통 전극(150)이 형성된 제1 표시판(100)을 형성하는 단계와, 제1 및 제2 터치 도전 라인(215,245)에 각각 연결되는 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)을 동일한 높이로 형성하여 제2 표시판(200)을 형성하는 단계를 포함한다.
우선 제1 표시판(100)을 형성하는 단계는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 기판(101) 상에 블랙 매트릭스(110)를 형성하는 단계를 포함한다. 블랙 매트릭스(110)는 제1 기판(101) 상에 불투명한 유기물질 또는 불투명한 금속을 도포한 뒤 포토리소그래피 및 식각 공정으로 패터닝하여 형성한다. 블랙 매트릭스(110)는 제2 표시판(200)의 불투명한 금속 패턴들이 시인되는 것을 차단하도록 소정의 폭으로 형성한다. 여기서, 제1 기판(101)은 표면에 가해지는 압력에도 유연하게 굴곡을 이룰 수 있도록 플라스틱과 같은 투명한 절연 물질로 형성된 기판을 사용할 수 있으며, 유리와 같은 물질을 이용할 수도 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(110)가 형성된 제1 기판(101) 상에 컬러필터(120)를 형성하는 단계를 진행한다. 컬러필터(120)는 포토리소그래피 방법으로 적(Red), 녹(Breen), 청(Blue) 순서로 형성한다. 컬러필터(120)는 잉크젯 프린팅 방법으로 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(110) 및 컬러필터(120)의 상부에 오버코트(130)를 형성하는 단계를 진행한다.
오버코트(130)는 컬러필터(120)의 보호와 공통 전극(150) 형성시 스텝 커버리지를 양호하게 하기 위해 블랙 매트릭스(110) 및 컬러필터(120)의 전면에 걸쳐 소정의 두께로 형성한다. 오버코트(130)는 아크릴 수지 등을 스핀 코팅 등의 방법으로 형성한다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 오버코트(130)의 상부에 유기 물질 또는도전성 고분자를 사용하여 터치용 스페이서(141)를 형성하는 단계를 진행한다.
터치용 스페이서(141)는 제1 기판(101)의 전면에 유기물을 도포한다. 그리고, 그 상부에 포토레지스트를 도포한 후 그 포토레지스트를 노광 및 현상 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다. 포토레지스트 패턴은 마스크를 이용한 식각 공정에 의해 유기물질을 패터닝한다. 또, 감광성 유기물을 이용하여 포토레지스트 도포없이 노광을 이용하여, 터치용스페이서 패턴을 형성 할 수도 있다. 이때, 터치용 스페이서(141)는 잉크젯 프린팅 기법등에 의해 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널 (도 2, 4, 5, 6 참조)에서와 같이, 터치용 스페이서(141, 142, 143, 144)는 다양한 형상으로 형성할 수도 있다. 도 4에서 도시된 터치용 스페이서(142)를 형성하려면, 유기물을 도포한 뒤, 센싱전극(270,280)에 대응하는 영역에 다수개의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)에 해당하는 마스크 패턴을 사용하여 노광하여, 다수개의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)을 형성하여 터치용 스페이서(142)를 형성한다.
도 5 또는 도 6에 도시된, 표면에 요철을 가진 터치용 스페이서(143)나, 표면에 돌기(145)를 가진 터치용 스페이서(144)를 형성하기 위해서는 유기물을 도포한 뒤에 마스크 노광 시에 슬릿 마스크를 이용하거나 하프톤 마스크를 이용한다. 이러한 방법을 사용하면 터치용 스페이서(143)의 표면에 요철을 형성할 수도 있고, 돌출부를 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 오버코트(130)와 터치용 스페이서(141)의 상부에 공통 전극(150)을 형성하는 단계를 진행한다.
구체적으로, 공통 전극(150)은 오버코트(130)의 상부에 스퍼터링 등의 방법을 통해 투명 도전성 물질로 형성한다. 이를 위해, 공통 전극(150)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질을 사용한다. 그리고, 공통 전극(150)은 마스크를 이용해 포토리소그래피 및 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성한다.
이어서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공통전극(150)의 상부에 제1 배향막(160)을 형성한다. 제1 배향막(160)은 무기배향막을 사용할 수도 있고, 유기물질을 이용할 수도 있다. 유기물질의 배향막을 이용할 경우에는, 롤 코팅 인쇄, 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 본 발명에서는 터치용스페이서(141, 142, 143, 144)와 센싱전극(270,280) 부위에서 배향막의 두께를 조절하기 위해서 잉크젯 프린팅등의 방법을 사용하면 좋다. 또한, 일반적인 코팅방법을 사용할 경우에, 유기물질의 배향막을 도포하면, 용액 상태의 배향막이 기판의 굴곡을 따라서 흘러내리는 특징을 이용하여 본 발명의 실시예와 같이 다수의 서브 터치용 스페이서(142_1, 142_2, 142_3, 142_4)를 포함하는 터치용 스페이서(142), 요철을 가진 터치용 스페이서(143), 돌기(145)를 가진 터치용 스페이서(144)를 이용하면 배향막이 흘러내림으로 인하여 제1 배향막(160)의 두께를 쉽게 조절할수 있게된다.
이어서, 제2 표시판(200)을 형성하는 방법을 설명한다.
우선 도 1, 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 기판(201) 상에 게이트 라인(210), 게이트 전극(211) 및 제1 터치 도전 라인(215)을 포함하는 게이트 금속 패턴을 형성하는 단계를 진행한다. 이때, 게이트 금속 패턴은 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층을 형성한 후 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝하여 형성한다. 여기서, 제2 기판(201)은 일반적으로 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판을 사용한다.
게이트 라인(210)은 제2 기판(201) 상에 제1 방향으로 형성한다. 그리고, 게이트 전극(211)은 게이트 라인(210)의 일측으로 돌출되도록 형성한다. 제1 터치 도전 라인(215)은 제2 기판(201) 상에 게이트 라인(210)과 나란하게 제1 방향으로 형성한다. 그리고, 제1 터치 도전 라인(215)은 게이트 라인(210)과 소정의 간격으로 이격시켜 형성한다. 예를 들어, 제1 터치 도전 라인(215)은 가로 방향으로 형성된 게이트 라인(210)으로부터 5㎛ 이격되도록 형성한다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 금속 패턴이 형성된 제2 기판(201) 상에 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 등의 방법으로 게이트 절연막(220)을 형성하는 단계를 진행한다. 여기서, 게이트 절연막(220)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 절연 물질을 제2 기판(201)의 전면에 증착하여 형성한다. 이를 통해, 게이트 절연막(220)은 제2 기판(201) 상에 형성된 게이트 금속 패턴을 덮어버려 게이트 금속 패턴을 절연시키는 역할을 한다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(220)이 형성된 제2 기판(201)에 액티브층(231) 및 오믹 콘택층(233)을 포함하는 반도체층(230)을 형성하는 단계를 진행한다. 여기서, 액티브층(231)과 오믹 콘택층(233)은 폴리 실리콘 또는 비정질 실리콘과, 도핑된 폴리 실리콘 또는 도핑된 비정질 실리콘으로 각각 증착한 뒤 포토리소그래피 및 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성한다.
다음으로, 도 1, 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 반도체층(230)이 형성된 제2 기판(201) 상에 데이터 라인(240), 소스 전극(241), 드레인 전극(243) 및 제2 터치 도전 라인(245)을 포함하는 데이터 금속 패턴을 형성하는 단계를 진행한다.
구체적으로, 데이터 금속 패턴은 반도체층(230)이 형성된 제2 기판(201) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 금속층을 형성한 후 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성한다.
데이터 라인(240)은 게이트 라인(210)과 교차하도록 형성한다. 그리고, 소스 전극(241)은 드레인 전극(243)을 감싸는 U자 형태로 드레인 전극(243)과 일정 거리를 유지하도록 형성할 수 있다. 드레인 전극(243)은 일측이 소스 전극(241)에 대향되는 형태로 형성하고, 타측이 화소 전극(260)과 연결되기 위해 일측보다 넓은 면적으로 형성한다.
다음으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 데이터 금속 패턴이 형성된 제2 기판(201) 상에 보호막(250)과 제1 내지 제3 콘택홀(251,252,253)을 형성하는 단계를 진행한다.
보호막(250)은 제2 기판(201) 상에 PECVD, 스핀 코팅 등의 증착 방법을 통해 형성한다. 그리고, 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 보호막(250)을 관통하는 제1 및 제3 콘택홀(251,253)을 형성한다. 이와 동시에 보호막(250) 및 게이트 절연막(220)을 관통하는 제2 콘택홀(252)을 형성한다. 이때, 제1 콘택홀(251)은 드레인 전극(243)의 일부분을 노출시키고, 제3 콘택홀(253)은 제2 터치 도전 라인(245)의 일부분을 노출시킨다. 그리고, 제2 콘택홀(252)은 제1 터치 도전 라인(215)의 일부분을 노출시킨다. 여기서, 보호막(250)은 절연을 위해 SiNx 또는 SiOx등과 같은 무기절연물질로 형성하거나, 아크릴, 폴리이미드 또는 BCB 등과 같은 유기절연물질로 형성한다. 더불어, 무기절연막과 유기물질을 적층하여 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 1, 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 보호막(250)의 상부에 화소 전극(260)과 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)을 형성하는 단계를 진행한다.
구체적으로, 화소 전극(260)은 보호막(250)의 상부에 스퍼터링 등의 방법을 통해 투명 도전성 물질로 형성한다. 이를 위해, 화소 전극(260)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), TO(Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 물질을 사용한다. 그리고, 화소 전극(260)은 마스크를 이용하여 포토리소그래피 및 식각 공정으로 화소 영역 내에 패터닝하여 형성한다.
제1 및 제2 센싱 전극(270,280)은 보호막(250)의 상부에 동일한 높이를 이루도록 형성한다. 구체적으로, 제1 및 제2 센싱 전극(270,280)은 제2 및 제3 콘택홀(252,253)을 통해 제1 및 제2 터치 도전 라인(215,245)에 연결되도록 형성한다. 여기서, 제1 센싱 전극(270)은 제2 콘택홀(252)에 접속되는 제1 전극 접속부(271)와, 제2 센싱 전극(280)를 향해 연장되는 제1 전극 연장부(272)를 형성한다. 그리고, 제2 센싱 전극(280)은 제3 콘택홀(253)에 접속되는 제2 전극 접속부(281)와, 제1 센싱 전극(270)을 향해 연장되는 제2 전극 연장부(282)를 형성한다. 이때, 제1 및 제2 전극 연장부(272,282)는 서로 대향하는 다면으로 형성한다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 전극 연장부(272,282)를 서로 교대로 위치하도록 형성하거나, 제1 방향 및 제2 방향으로 서로 중첩되게 형성한다.
이어서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 화소전극(260)의 상부에 제2 배향막(290)을 형성한다. 제2 배향막(290)은 무기배향막을 사용할 수도 있고, 유기물질을 이용할 수도 있다. 유기물질의 배향막을 이용할 경우에는, 롤 코팅 인쇄, 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 본 발명에서는 센싱전극(270,280) 부위에서 배향막의 두께를 조절하기 위해서 잉크젯 프린팅등의 방법을 사용하면 좋다. 특히, 센싱전극(270,280)의 상부에는 500Å이하의 배향막을 형성하는 것이 좋다.
이후 상기 기술한 방법으로 형성된 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)을 합착하고 그 사이에 액정층(300)을 위치시켜 표시 패널(10)을 형성한다. 액정은 적하의 방법으로 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)의 상부에 위치시킨후, 1 표시판(100)과 제2 표시판(200)을 합착할 수도 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 패널을 설명한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 패널의 단면을 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 표시 패널의 S 영역을 확대한 확대 단면도이고, 도 9는 도 8의 공통 전극과 미세 입자의 현미경 사진이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 패널은 터치용 스페이서(141)와 중첩되는 공통 전극(150) 상에 형성된 미세 돌기(P)를 포함한다. 또한, 블랙 매트릭스(110) 상에 별도의 오버코트를 형성하지 않고 공통 전극(150)이 블랙 매트릭스(110)와 직접 접촉하도록 형성된다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제1 기판(101) 상에 블랙 매트릭스(110)가 형성되어 있다. 제1 기판(101)은 외력이 가해지면 변형이 발생되었다가 외력이 제거되면 원형으로 복원될 수 있도록 탄성을 지닌 투명 절연 기판으로 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스(110)는 화소 영역 이외의 부분에 빛이 새는 것을 방지하게 되며, 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 라인(210), 데이터 라인(240), 제1 및 제2 터치 도전 라인(215, 245)과 중첩되는 영역에 형성할 수 있다. 다만, 블랙 매트릭스(110)는 반드시 제1 기판(101) 상에 형성할 필요는 없으며, 필요에 따라서 제2 기판(201) 상에 형성할 수도 있다.
화소 영역에는 적색, 녹색 청색의 컬러필터(120)가 순차적으로 배열될 수 있다. 컬러필터(120)는 블랙 매트릭스(110) 사이에 형성된 화소 영역 상에 형성되며, 일부 블랙 매트릭스(110)와 중첩되로록 형성될 수 있다.
터치용 스페이서(141)는 블랙 매트릭스(110) 상에 형성되며, 제2 기판(201)을 향하여 돌출된다. 이러한 터치용 스페이서(141)는 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)과 접촉 면적을 증가시키기 위해 제2 기판(201)에 대향하는 면을 평평하여 형성할 수 있다.
제1 기판(101)에 외력이 작용할 경우, 터치용 스페이서(141)는 제2 기판(201)의 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)과 접촉할 수 있을 정도의 높이로 형성할 수 있다. 이러한 터치용 스페이서(141)의 높이는 제1 기판(101)의 변형 정도, 복원 가능성 등을 고려하여 결정할 수 있다.
터치용 스페이서(141)는 유기 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 후술할 제2 기판(201) 상의 유기막(255)과 동일한 재질로 형성할 수 있다. 터치용 스페이서(141)를 제2 기판(201)의 유기막(255)과 동일한 재질로 형성할 경우, 터치용 스페이서(141)가 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)과 접촉할 때 발생될 수 있는 편마모를 방지할 수 있다. 다시 말하면, 외력에 의해 접촉하는 두 부재의 재질이 서로 다른 경우, 두 부재 중에서 강도가 낮은 재질의 부재가 더 쉽게 마모가 될 수 있다. 따라서, 강도가 낮은 부재는 마모에 의한 변형의 정도가 증가할 수 있다. 즉, 터치용 스페이서(141)와 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)을 지지하는 유기막(255)의 재질이 서로 다른 경우, 터치용 스페이서(141)와 유기막(255) 중 어느 하나의 마모 정도가 심해 표시 패널의 신뢰성에 심각한 영향을 줄 수 있다.
한편, 터치용 스페이서(141)와 유기막(255)은 적절한 탄성을 갖는 유기물질로 형성할 수 있다. 사용자에 의하여 반복적으로 외력이 가해지는 터치용 스페이서(141) 및 유기막(255)은 반복적인 외력에도 신뢰성을 갖기 위해서는 일정한 외력을 흡수할 수 있을 정도의 탄성력을 갖도록 할 수 있다.
터치용 스페이서(141)는 제1 기판(101)에 외력이 가해지지 않는 경우에는 제1 및 제2 기판(201)과 소정의 간격을 갖도록 이격된다. 그러나, 사용자에 의하여 제1 기판(101) 상에 외력이 가해질 경우, 외력이 가해진 입력 지점을 검출하기 위해 공통 전극(150)이 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)에 접촉된다.
여기서, 공통 전극(150)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 공통 전극(150)은 공통 전압 발생부로부터 공급된 공통 전압과 화소 전극(260)의 화소 전압 신호와의 전압차로 형성된 액정 구동 전계를 액정층(300)에 인가한다.
한편, 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)은 공통 전극(150)과 동일한 재질인 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이와 같이, 공통 전극(150)과 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)을 동일한 재질로 형성함으로써, 반복적인 외력에 의한 편마모를 감소시킬 수 있다.
제1 기판(101) 상에는 제1 기판(101)과 제2 기판(201)의 셀갭을 유지시켜주는 셀갭 스페이서(146)를 포함한다. 셀갭 스페이서(146)는 제1 기판(101)과 제2 기판(201) 사이의 셀갭의 두께와 동일하게 형성할 수 있다. 이러한 셀갭 스페이서(146)는 터치용 스페이서(141)와 소정의 간격만큼 이격되어 형성될 수 있다.
셀갭 스페이서(146)는 제1 기판(101)과 제2 기판(201) 사이의 셀갭을 유지하며, 제1 기판(101) 상에 작용하는 외력을 흡수하는 역할을 할 수 있다. 즉, 제1 기판(101) 상에 작용하는 외력이 지나치게 강할 경우, 터치용 스페이서(141)와 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)이 마모되거나 파손될 수 있다. 따라서, 셀갭 스페이서(146)를 터치용 스페이서(141)와 소정의 간격만큼 이격되어 형성할 경우, 터치용 스페이서(141)와 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)에 가해지는 압력 중 일정 부분을 셀갭 스페이서(146)가 흡수할 수 있다. 이러한 셀갭 스페이서(146)는 표시 패널의 면적 및 변형도 등을 고려하여 개수를 조절할 수 있다.
도 8을 참조하면, 공통 전극(150) 상에는 미세 돌기(P)가 형성된다. 미세 돌기(P)는 공통 전극(150)과 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280) 사이에 접촉 저항을 줄여주는 역할을 한다.
구체적으로 설명하면, 공통 전극(150) 상에는 제1 배향막(160)이 형성되어 있다. 제1 배향막(160)은 액정층(300)을 소정의 방향으로 배향하기 위한 것으로서, 공통 전극(150)의 전면에 형성된다. 한편, 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280) 상에는 제2 배향막(290)이 형성되어 있다. 이와 같은 제1 배향막(160) 및 제2 배향막(290)은 유기 물질 또는 무기 물질 등으로 형성될 수 있으며, 일종의 절연막으로서 역할을 할 수 있다.
공통 전극(150)과 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280) 사이의 제1 배향막(160) 및 제2 배향막(290)은 터치용 스페이서(141)에 압력이 인가되는 경우에도 입력 위치가 검출되지 않도록 방해할 수 있다. 이에 따라, 공통 전극(150)의 미세 돌기(P)는 제1 배향막(160) 및 제2 배향막(290)을 뚫고 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)에 공통 전압이 전달되도록 할 수 있다.
미세 돌기(P)는 높이(D)가 2000Å 이하로 형성될 수 있다. 이러한 미세 돌기(P)는 제1 배향막(160)의 두께(t) 보다 크게 형성할 수 있다. 제1 배향막(160)의 두께(t)는 터치용 스페이서(141)와 중첩되는 영역에서 200Å 이하로 형성될 수 있다. 공통 전극(150) 상에는 제1 배향막(160)이 소정의 두께로 도포되며, 미세 돌기(P) 상에는 제1 배향막(160)이 도포되지 않는다. 즉, 제1 배향막(160)은 액상으로 도포될 수 있어, 액상의 유기 물질 또는 무기 물질은 흘러내려 미세 돌기(P) 상에는 형성되지 않을 수 있다.
한편, 제1 배향막(160)이 미세 돌기(P) 상에 형성될 경우에도 미세 돌기(P)가 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)과 접촉하는 과정에서 미세 돌기(P) 상의 제1 배향막(160)은 제거될 수 있다.
공통 전극(150) 상의 미세 돌기(P)는 공통 전극(150)의 증착 과정에서 발생하는 미세 입자일 수 있다. 즉, 컬러필터(120) 상에 별도의 오버코트층을 형성하지 않고 고진공 상태에서 스퍼터링에 의한 증착을 진행하는 경우, 컬러필터(120)에서 가스가 방출되는 현상인 아웃가스(outgassing) 현상에 의해 입자성 물질이 공통 전극(150) 상에 쌓일 수 있다.
도 9를 참조하면, 공통 전극(150)의 증착 공정에서 발생한 미세 입자가 공통 전극(150)의 표면에 형성됨을 알 수 있다. 이와 같은 미세 입자는 상술한 미세 돌기(P)로서의 역할을 하게 된다. 이러한 미세 돌기(P)는 실질적으로 공통 전극(150)과 동일한 재질로 형성될 수 있어 도전성을 갖게 된다.
미세 돌기(P)로서 작용할 수 있는 미세 입자는 공통 전극(150)의 재질에 따라 그 크기 및 발생 정도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄(Al)과 같은 물질은 증착 공정 후 표면 거칠기(roughness)가 크기 때문에 미세 돌기(P)의 형성이 가능하다. 다만, 알루미늄과 같은 불투명 금속의 경우에는 터치용 스페이서(141)와 중첩되는 영역에만 형성하고, 화소 영역에 형성되는 공통 전극과는 별도의 공정으로 형성될 수 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 배향막(160)은 터치용 스페이서(141)와 중첩되는 제1 영역(A)과 터치용 스페이서(141)와 중첩되지 않는 제2 영역(B)으로 구분되고, 제1 영역(A)의 두께는 제2 영역(B)의 두께보다 얇게 형성할 수 있다. 예컨데, 제1 영역(A)의 두께는 약 200Å이하 일 수 있다. 제2 영역(B)의 두께는, 액정분자를 일정한 방향으로 정렬시키기 위해 소정의 두께, 예컨데 약 200Å보다 클 수 있다. 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)에 따라 제1 배향막(160)의 두께를 다르게 형성하기 위해, 잉크젯 프린팅 공정을 이용할 수 있다.
제2 표시판(200)은 제2 기판(201) 상에 형성되는 제1 터치 도전 라인(215), 데이터 라인(240), 제2 터치 도전 라인(245) 및 제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)을 포함한다.
제1 터치 도전 라인(215) 및 제2 터치 도전 라인(245)은 각각 수평 좌표 신호 및 수직 좌표 신호를 전달하게 된다.
제1 터치 도전 라인(215) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성되며, 게이트 절연막(220) 상에는 제2 터치 도전 라인(245)이 형성된다.
게이트 절연막(220) 및 제2 터치 도전 라인(245) 상에는 보호막(250)이 형성된다. 보호막(250)은 절연을 위해 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx)등으로 형성될 수 있다.
보호막(250) 상부에는 상술한 바와 같이 터치용 스페이서(141)와 동일 재질로 형성된 유기막(255)이 형성된다. 여기서, 유기막(255)은 아크릴(Acrylic), 폴리이미드(polyimide) 또는 벤조크릴로부텐(Benzoclylobutene: 이하 BCB) 등과 같은 유기물질로 형성될 수 있다.
이와 같은, 보호막(250) 및 유기막(255)은 드레인 전극(243)과 제1 및 제2 터치 도전 라인(215, 245)의 일부를 노출시키는 제2 및 제3 콘택홀(252, 253)을 포함한다. 여기서, 제2 및 제3 콘택홀(252, 253)은 보호막(250) 및 유기막(255)의 일부분을 마스크를 통해 식각하여 형성된다.
제1 및 제2 센싱 전극(270, 280)은 제1 터치 도전 라인(215)과 제2 터치 도전 라인(245)에 각각 연결되는 제1 및 제2 전극 접속부(271, 281)와 제1 및 제2 전극 접속부(271, 281)로부터 연장되며 서로 대향하는 다면으로 형성되는 제1 및 제2 전극 연장부(272, 282)를 포함한다.
이하 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 제1 기판의 제조 과정에 대하여 설명한다. 도 10 내지 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의에 포함되는 제1 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다
먼저, 도 10을 참조하면, 제1 기판(101) 상에 블랙 매트릭스용 차광막을 형성하고, 포토 레지스트 패턴(미도시)을 식각 마스크로 사용하여 블랙 매트릭스용 차광막을 식각하여 블랙 매트릭스(110)를 형성한다.
이어서, 블랙 매트릭스(110) 상에 화소 영역 마다 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(120)를 형성한다.
이어서, 도 11을 참조하면, 감광성 수지층(미도시)를 제1 기판(101) 전면에 도포한 후 사진 및 현상 공정을 통하여 터치용 스페이서(141)를 패터닝한다. 이 때 터치용 스페이서(141)는 표시 장치의 개구율을 높이기 위하여 블랙 매트릭스(110)와 중첩되는 위치에 형성할 수 있다. 이러한 터치용 스페이서(141)는 도트 당 하나씩 형성될 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 상기 결과물 전면에 공통 전극(150)을 일정한 두께로 형성한다. 공통 전극(150)은 스퍼터링 방법 등을 이용하여 증착할 수 있다. 이때, 공통 전극(150) 상에는 미세 돌기(도 8의 P 참조)가 형성된다.
미세 돌기(P)는 상술한 바와 같이 컬러필터(120) 상에 별도의 오버코트층이 형성되지 않고 고진공 환경에서 스퍼터링 공정이 진행될 때, 컬러필터(120)에서 가스가 방출되면서 입자성 물질이 공통 전극(150) 상에 쌓이게 된다. 이와 같은 미세 입자는 증착되는 물질에 따라 그 크기가 다르게 형성될 수 있다.
다만, 공통 전극(150) 상에 미세 돌기(P)를 형성하는 방법은 이에 한정될 것은 아니다. 미세 돌기(P)는 공통 전극(150)의 표면에 기계적 가공을 통하여 형성될 수도 있다. 예를 들면, 공통 전극(150) 상에 미세 입자를 분사하여 공통 전극(150)의 표면을 거칠게 가공하여 미세 돌기를 형성하는 효과를 나타낼 수도 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 상기 결과물인 공통 전극(150) 상부에 제1 배향막(160)을 형성한다. 제1 배향막(160)은 폴리이미드와 같은 고분자 물질을 도포하여 형성하거나, 고분자 물질을 사용하여 액상의 유기물질 형태로 도포될 수 있다.
액상의 유기물질 형태로 도포되는 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 터치용 스페이서(141) 상의 유기 물질을 일부가 낮은 곳으로 흘러내려 다른 영역에 비해 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
마지막으로, 도 14를 참조하면, 제1 배향막(160) 상에 유기막(미도시)이 도포되고, 상기 유기막을 패터닝하여 셀갭 스페이서(146)를 형성한다. 셀갭 스페이서(146)는 컬러필터(120) 또는 블랙 매트릭스(110)와 중첩되어 형성될 수 있다.
이와 같은 방법으로 제조된 제1 표시판(100)은 제2 표시판(200)과 대향하도록 배치하며, 그 사이에 액정층(300)을 주입하여 완성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
101: 제1 기판 141~144: 터치용 스페이서
150: 공통 전극 160: 제1 배향막
290: 제2 배향막 201: 제2 기판
210: 게이트 라인 215: 제1 터치 도전 라인
220: 게이트 절연막 240: 데이터 라인
245: 제2 터치 도전 라인 250: 보호막
251,252,253: 콘택홀 260: 화소 전극
270: 제1 센싱 전극 280: 제2 센싱 전극

Claims (16)

  1. 제1 기판 상에 형성되는 터치용 스페이서;
    상기 터치용 스페이서 상에 형성되는 공통 전극;
    상기 공통 전극 상에 형성된 미세 돌기;
    상기 공통 전극 상에 형성되는 제1 배향막으로서, 상기 터치용 스페이서와 중첩되는 제1 영역과 상기 터치용 스페이서와 중첩되지 않는 제2 영역으로 구분되는 제1 배향막;
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
    상기 터치용 스페이서에 대응하여 상기 제 2기판 상에 형성되는 센싱 전극을 포함하는 표시 패널
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 높이가 2000Å 이하인 표시 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 상기 공통 전극 증착시 발생한 미세 입자인 표시 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역의 두께는 200Å 이하인 표시 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역의 두께는 상기 제2 영역의 두께보다 얇게 형성된 표시 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 공통 전극 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하되,
    상기 공통 전극은 상기 블랙 매트릭스와 직접 접촉하는 표시 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 센싱 전극 사이에 유기막을 더 포함하되, 상기 유기막은 상기 터치용 스페이서와 동일 재질로 형성된 표시 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극과 상기 센싱 전극은 동일한 재질로 형성된 표시 패널.
  9. 절연 기판의 상에 터치용 스페이서를 형성하고,
    상기 터치용 스페이서 상에 공통전극을 형성하고,
    상기 공통 전극 상에 미세 돌기를 형성하고,
    상기 공통 전극 상에, 상기 터치용 스페이서와 중첩되는 제1 영역과 상기 터치용 스페이서와 중첩되지 않는 제2 영역으로 구분되는 배향막을 형성하는 것을 포함하는 표시 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 상기 공통 전극과 동시에 형성되는 표시 패널의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공통 전극 및 상기 미세 돌기는 진공 환경에서 증착된 표시 패널의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 높이가 2000Å 이하인 표시 패널의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 영역의 두께는 200Å 이하인 표시 패널의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 블랙 매트릭스를 더 형성하고,
    상기 공통 전극은 상기 컬러 필터 상의 상기 블랙 매트릭스와 직접 접촉하도록 형성하는 표시 패널의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 상기 공통전극의 표면을 가공하여 형성하는 표시 패널의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 미세 돌기는 상기 공통전극 상에 미세 입자를 분사하여 형성하는 표시 패널의 제조 방법.
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