KR20150058629A - 터치 스크린이 내장된 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 기판 상에 터치 스크린이 내장된 컬러 필터층, 및 상기 컬러 필터층 상에 형성되면서 액티브층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 화소 전극, 및 공통 전극을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터층을 포함하고, 상기 컬러 필터층은, 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 터치라인, 상기 블랙 매트릭스 및 터치라인에 형성된 브릿지, 상기 브릿지의 일부가 노출되도록 상기 브릿지 상에 형성된 터치 절연막, 상기 터치 절연막 상에서 제 1 방향으로 형성된 복수의 제 1 터치 전극, 상기 터치 절연막 상에서 상기 제 1 터치 전극과 이격되면서 제 2 방향으로 형성된 복수의 제 2 터치 전극, 및 상기 복수의 제 1 터치 전극 및 복수의 제 2 터치 전극 상에 형성된 오버 코트를 포함하는 것을 특징으로 하여, 내로우 베젤(Narrow Bezel)을 구현할 수 있고 마스크 공정수를 줄여 제조 비용을 감축할 수 있다.

Description

터치 스크린이 내장된 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE WITH A BUILT-IN TOUCH SCREEN}
본 발명은 평판 표시장치에 관한 것으로, 특히 터치 기능의 내재화를 통한 패널 두께를 감소시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정표시장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device) 등이 활발히 연구되고 있다.
이러한, 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치는 양산 기술, 구동수단의 용이성, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
최근에 들어, 액정 표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다. 이러한, 터치 스크린은 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 확대되고 있다.
터치 스크린이 액정 패널과 결합되는 구조에 따라, 액정 패널의 셀 내에 내화되는 인-셀 방식, 액정 패널 상부에 형성되는 온-셀 방식 및 액정 패널의 외부에 터치 스크린이 결합되는 애드-온 방식으로 구분될 수 있다.
도 1은 터치 패널이 애드-온 방식으로 적용된 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정 패널(10) 상부에 터치 패널(20)을 배치하여 터치 패널이 애드-온 방식으로 적용된 액정표시장치를 구성한다.
액정 패널(10)은 액정층(14)을 사이에 두고 합착된 하부 기판(12, 트랜지스터 기판)과 상부 기판(16, 컬러필터 기판)을 포함한다.
이러한, 액정 패널(10)은 영상 신호에 따른 데이터 전압에 따라 액정을 거동시키고, 액정의 거동을 통해 복수의 화소(pixel)의 광 투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다.
터치 패널(20)은 기판(21), 블랙 매트릭스(22), 터치라인(23), 브릿지(bridge, 24), 터치 절연막(25), 센싱 전극(26), 구동 전극(27), 및 터치 보호막(28)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(21) 상에 형성된 블랙 매트릭스(22)가 형성되어 있고, 상기 블랙 매트릭스(22)의 양측에는 터치라인(23)이 형성되어 있다.
상기 터치라인(23) 및 블랙 매트릭스(22) 상에는 브릿지(24)가 형성되어 있다.
상기 브릿지(24)는 두 개의 구동 전극(26)을 연결한다. 즉, 상기 브릿지(24)을 통해 연결되어 있는 두 개의 구동 전극(26)에는 동일한 구동펄스가 동시에 공급된다.
상기 브릿지(24)를 포함한 기판(21) 상에는 터치 절연막(25)이 형성되어 있다.
상기 터치 절연막(25)은 상기 센싱 전극(26)과 구동 전극(27)이 서로 전기적으로 연결되지 않도록 패턴 형성되어 있다.
상기 터치 절연막(25) 상에는 센싱 전극(26)과 구동 전극(27)이 서로 이격되면서 직교하도록 형성되어 있다.
터치 패널(20)은 센싱 전극(26)과 구동 전극(27)을 통해 사용자의 터치에 따른 정전용량(Ctc)의 변화를 이용하여 터치 위치(TS)를 검출한다.
상기 터치 보호막(28)은 상기 센싱 전극(26)과 구동 전극(27)이 포함된 기판(21) 상에 형성되어 있다.
도 2a 내지 도 2f는 종래 기술에 따른 터치 패널의 개략적인 제조 공정도이다.
도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 기판(21) 상에 제1 마스크 공정을 통해서 블랙 매트릭스(22)를 패턴 형성한다. 다음, 제2 마스크 공정을 통해서 상기 블랙 매트릭스(22)의 양측면 상에 터치라인(23)을 패턴 형성한다. 다음, 제3 마스크 공정을 통해서 상기 터치라인(23) 및 블랙 매트릭스(22) 상에 브릿지(24)를 패턴 형성한다. 다음, 제4 마스크 공정을 통해서 상기 브릿지(24)를 포함한 기판(21) 상에 터치 절연막(25)을 패턴 형성한다. 다음, 제5 마스크 공정을 통해서 상기 터치 절연막(25) 상에 센싱 전극(26) 및 구동 전극(27)을 동시에 패턴 형성한다. 다음, 제6 마스크 공정을 통해서 상기 센싱 전극(26)과 구동 전극(27)이 포함된 기판(21) 상에 터치 보호막(28)을 패턴 형성한다.
이와 같은 터치 패널이 애드-온 방식으로 적용된 종래 기술에 따른 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 터치 패널(20)이 액정 패널(10)의 상부에 배치됨으로 인해, 액정 표시장치의 전체 두께가 증가되는 문제점이 있다.
둘째, 액정 패널(10)과 터치 패널(20)을 각각 별도로 제작한 후, 접착층(미도시)을 이용하여 합착하게 됨으로 인해 제조 공정이 복잡하고, 제조비용(cost)이 증가되는 문제점이 있다.
셋째, 터치 패널(20) 형성시 6개의 마스크 공정이 필요하여 제조 공정이 복잡하고, 제조비용(cost)이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 터치 패널 즉 터치 스크린을 셀 안에 통합시켜 내로우 베젤(Narrow Bezel)을 구현할 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 터치 패널과 컬러필터 기판을 통합하여 마스크 공정수를 줄일 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 상에 터치 스크린이 내장된 컬러 필터층, 및 상기 컬러 필터층 상에 형성되면서 액티브층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 화소 전극, 및 공통 전극을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터층을 포함하고, 상기 컬러 필터층은, 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 터치라인, 상기 블랙 매트릭스 및 터치라인에 형성된 브릿지, 상기 브릿지의 일부가 노출되도록 상기 브릿지 상에 형성된 터치 절연막, 상기 터치 절연막 상에서 제 1 방향으로 형성된 복수의 제 1 터치 전극, 상기 터치 절연막 상에서 상기 제 1 터치 전극과 이격되면서 제 2 방향으로 형성된 복수의 제 2 터치 전극, 및 상기 복수의 제 1 터치 전극 및 복수의 제 2 터치 전극 상에 형성된 오버 코트를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 컬러 필터층 및 박막 트랜지스터층을 포함하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치에 있어서, 상기 컬러 필터층의 제조 방법은, 상기 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정, 상기 블랙 매트릭스 상에 터치라인을 형성하는 공정, 상기 블랙 매트릭스 및 터치라인 상에 브릿지를 형성하는 공정, 상기 브릿지의 일부가 노출되도록 상기 브릿지 상에 터치 절연막을 형성하는 공정, 상기 터치 절연막 상에 복수의 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극을 형성하는 공정, 및 상기 복수의 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극 상에 오버 코트를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 터치 패널 즉 터치 스크린을 셀 안에 통합시켜 내로우 베젤(Narrow Bezel)을 구현할 수 있다.
본 발명은 터치 패널과 컬러필터 기판을 통합하여 마스크 공정수를 줄여 제조 비용을 감축할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 터치 패널이 애드-온 방식으로 적용된 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2a 내지 도 2f는 종래 기술에 따른 터치 패널의 개략적인 제조 공정도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 액정 구동의 성능을 나타내는 그래프.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 개략적인 제조 공정도.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 액정 패널에 형성된 화소를 구동시키기 위한 구동 회로부, 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛, 사용자의 터치를 검출하기 위한 터치 센싱 드라이버, 상부 기판, 및 액정층의 도시는 생략하였다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 기판(100), 상기 기판(100) 상에 형성된 컬러 필터층(CL), 상기 컬러 필터층(CL) 상에 형성된 박막 트랜지스터층(TL)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 투명한 절연성 기판으로 형성된다. 그러나 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 기판(100)이 플라스틱 등으로 만들어질 경우 플렉서블(flexible)한 기판으로 형성될 수도 있다.
상기 컬러 필터층(CL)은 터치 스크린이 내장되어 형성되어 있다.
상기 컬러 필터층(CL)은 컬러 필터와 터치 전극을 통합함으로써, 컬러 필터의 기능과 터치 기능을 동시에 가질 수 있다.
즉, 본 발명은 기판(100) 상에 컬러 필터층(CL)이 형성되고, 상기 컬러 필터층(CL) 상에 박막 트랜지스터층(TL)이 형성된 TFT 온 컬러필터(TFT on Color Filter; TOC) 구조로서, 상기 컬러 필터층(CL)이 터치 스크린의 기능을 갖는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치이다.
상기 컬러 필터층(CL)은 블랙 매트릭스(110), 터치라인(120), 브릿지(bridge, 130), 컬러 필터(140), 제 1 터치 전극(150), 제 2 터치 전극(160), 및 오버 코트(170a)를 포함하여 이루어진다.
상기 블랙 매트릭스(110)는 상기 기판(100) 상에 형성되어 있다.
상기 블랙 매트릭스(110)는 빛샘 방지를 위해 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(110)는 CrO 또는 CrO2등을 적층하고 패터닝하여 형성할 수도 있고 블랙수지를 도포함으로써 형성할 수도 있다.
상기 터치라인(120)은 상기 블랙 매트릭스(110) 상에 형성되어 있다.
상기 터치라인(120)은 상기 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)을 터치 패드(미도시)에 연결할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 터치 패드(미도시)는 FPC를 통해 터치 센싱 드라이버와 연결된다.
상기 브릿지(130)는 상기 블랙 매트릭스(110) 및 터치라인(120) 상에 형성되어 있다.
상기 브릿지(130)에 의해 상기 제 2 터치 전극(160)과 연결되어 있다. 즉, 상기 브릿지(130)는 상기 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)이 교차하는 영역에서, 상기 제 2 터치 전극(160)을 전기적으로 연결시켜 주는 기능을 수행한다.
이때, 상기 제 2 터치 전극(160)이 구동 전극일 수 있으며, 상기 브릿즈(130)를 통해 연결되어 있는 두 개의 구동 전극에는, 동일한 구동펄스가 공급될 수 있다.
상기 터치 절연막(140)은 상기 브릿지(130)의 일부가 노출되도록 상기 브릿지(130) 상에 형성되어 있다.
이때, 상기 터치 절연막(140)은 컬러필터로 이루어질 수 있다.
상기 컬러필터는 색을 구현하기 위해 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터를 구비하고 있다. 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터는 각각 자신이 포함하고 있는 적색, 녹색, 및 청색 안료를 통해 특정 파장의 광을 흡수 또는 투과시킴으로써 적색, 녹색, 및 청색을 띄게 된다. 이때, 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터를 각각 투과한 적색, 녹색, 및 청색광의 가법혼색을 통해 다양한 색상이 구현될 수 있다.
상기 복수의 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)은 상기 터치 절연막(140) 상에 형성되어 있다.
상기 제 1 터치 전극(150)은 상기 터치 절연막(140) 상에서 제 1 방향(예를 들면 X축 방향)으로 형성될 수 있고, 상기 제 2 터치 전극(150)은 상기 제 1 터치 전극(150)과 이격되면서 제 2 방향(예를 들면 Y축 방향)으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 터치 전극(150) 및 제 2 터치 전극(160)은 전도성이 좋은 Cr, MO, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al 합금을 적층하고 식각하여 형성한다.
상기 제 1 터치 전극(150) 및 제 2 터치 전극(160) 사이에 정전용량이 형성되며, 터치여부에 따라 정전용량이 변하게 되고, 이 변화되는 정전용량을 검출함으로써 터치된 영역을 감지하게 된다.
이때, 상기 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160) 중에서 어느 하나의 전극은 터치 센싱 신호가 인가되는 구동 전극이고, 나머지 전극은 터치 검출을 위한 센싱 전극이 될 수 있다.
상기 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)이 상호 직교하도록 형성되는데, X축 및 Y축의 터치 위치를 검출하기 위해서는 복수의 구동 전극과 복수의 센싱 전극은 서로 쇼트되지 않아야 한다.
이를 위해, 구동 전극과 센싱 전극이 교차되는 영역에서 브릿지(130)을 이용하여 구동 전극과 센싱 전극 중 하나의 전극을 연결한다. 그리고, 나머지 하나의 전극은 상기 터치 절연막(140) 상부를 통해 지나가도록 하여 구동 전극과 센싱 전극을 분리시킨다.
상기 오버 코트(170a)는 상기 복수의 제 1 터치 전극(150) 및 복수의 제 2 터치 전극(160) 상에 형성되어 있다.
상기 오버 코트(170a)는 상기 제 1 터치 전극(150), 제 2 터치 전극(160), 및 컬러 필터(140)를 덮도록 형성된다.
상기 오버 코트(170a)는 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 기판(100) 상에 하나의 블랙 매트릭스(130)을 형성하고, 터치 절연막(140)으로 컬러 필터를 사용함으로써, 터치 스크린이 내장된 컬러 필터층(CL)을 형성할 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 터치 스크린과 액정패널을 통합하여 형성함으로써, 종래 기술에 비해서 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 감축할 수 있다.
또한, 터치 스크린을 셀 안 즉, 컬러 필터층에 통합함으로써 내로우 베젤(Narrow Bezel)을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터층(TL)은 상기 컬러 필터층(CL) 상에 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터층(TL)은 액티브층(210), 게이트 절연막(220), 게이트 전극(230), 층간 절연막(240), 소스 전극(250a), 드레인 전극(250b), 보호막(170b), 공통 전극(260), 전극 절연막(270), 및 화소 전극(280)을 포함하여 이루어진다.
상기 액티브층(210)은 상기 오버 코트(170a) 상에 형성되어 있다. 상기 액티브층(210)은 In-Ga-Zn-O(IGZO)와 같은 산화물 반도체로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 게이트 절연막(220) 및 게이트 전극(230)은 상기 액티브층(210) 상에 패턴 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(220)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수도 있다.
상기 게이트 전극(230)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 층간 절연막(240)은 상기 오버 코트(170a) 상에 상기 액티브층(210)의 일단 및 타단을 노출시키기 위한 콘택홀을 구비하여 패턴 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(240)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 소스 전극(250a) 및 드레인 전극(250b)은 상기 층간 절연막(240) 상에 서로 마주보도록 형성되어 있다.
상기 소스 전극(250a) 및 드레인 전극(250b)은 컨택홀을 통하여 상기 액티브층(210)과 연결되어 있다.
상기 소스 전극(250a) 및 드레인 전극(250b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 보호막(170b)은 상기 드레인 전극(250b)을 노출시키는 컨택홀을 포함하여 상기 층간 절연막(240) 상에 형성되어 있다.
상기 보호막(170b)은 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 공통 전극(260)은 상기 보호막(170b) 상에 패턴 형성되어 있다.
상기 전극 절연막(270)은 상기 드레인 전극(250b)을 노출시키는 컨택홀을 포함하여 상기 보호막(170b) 상에 형성되어 있다.
상기 화소 전극(280)은 상기 전극 절연막(270) 상에 형성되면서 상기 컨택홀을 통해서 상기 드레인 전극(250b)과 연결된다.
상기 화소 전극(280)은 데이터 전압을 화소에 공급하고, 공통 전극(260)은 공통 전압(Vcom)을 화소에 공급한다. 화소에 데이터 전압과 공통 전압이 공급되면 전계가 형성되고, 상기 전계에 의해 액정층(미도시)이 구동하여 화상을 표시하게 된다.
여기서, 상기 공통 전극(260) 및 상기 화소 전극(280)은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.
다만, 본 발명은 전술한 공통 전극(260)과 화소 전극(280)의 구조에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 공통 전극(260)과 화소 전극(280)을 통해 화소영역 내에 전계를 발생시켜 액정분자를 구동시키는 경우라면 어떠한 공통 전극(260)과 화소 전극(280)의 구조라도 적용 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 액정 구동의 성능을 나타내는 그래프로서, 가로축은 터치 전극에 인가한 전압을 나타내고, 세로축은 액정의 투과도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 터치 전극에 인가한 전압에 따른 액정의 투과도가 셀 안에 터치 전극이 없을 때와 비교하여 동일하게 형성됨을 알 수 있다.
반면에, 터치 전극이 기판(100) 상에 형성된 경우에는 액정의 투과도가 변화하지 않음을 알 수 있다.
이는, 터치 전극 즉, 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160) 상에 공통 전극(260)이 형성됨으로써, 상기 제 1 터치 전극(150) 및 제 2 터치 전극(160) 사이에 정전용량이 형성되며, 터치여부에 따라 정전용량이 변하게 되더라도 상기 공통 전극(260)에 의해서 액정 구동에 영향이 없기 때문이다.
이하에서는, 각각의 구성의 재료 및 구조 등에 있어서 반복되는 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 개략적인 제조 공정도로서, 특히, 이는 전술한 도 3에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치에 포함된 컬러 필터층의 제조 공정도에 관한 것이다.
도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 블랙 매트릭스(110)을 패턴 형성한다.
도면에 도시하지는 않았지만, 하나의 박막이 형성되는 과정은 다음과 같다. 임의의 층(layer) 상부에 박막이 증착되고 그 상부에 감광막을 도포한 후, 마스크를 이용한 노광 공정 및 현상 공정을 통해 상기 감광막을 선택적으로 제거하여 감광막패턴을 형성한다. 그리고 상기 감광막패턴을 차단막으로 이용한 에칭 공정을 통해 비로소 하나의 박막을 형성한다.
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 이러한 박막 증착, 감광막 도포, 노광, 현상, 에칭 공정을 통해 한 층(layer)을 제조한다.
즉, 기판(100) 상에 제1 마스크 공정을 통해서 블랙 매트릭스(110)을 패턴 형성한다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 제2 마스크 공정을 통해서 상기 블랙 매트릭스(110) 상에 터치라인(120)을 패턴 형성한다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 제3 마스크 공정을 통해서 상기 블랙 매트릭스(110) 및 터치라인(120) 상에 브릿지(130)을 패턴 형성한다.
이때, 도시하지는 않았지만, 상기 터치라인(120) 및 브릿지(130)을 하프톤 마스크를 이용하여 동시에 형성함으로써, 마스크 공정 수를 줄일 수 있다.
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 제4 마스크 공정을 통해서 상기 브릿지(130)의 일부가 노출되도록 상기 브릿지(130) 상에 터치 절연막(140)을 패턴 형성한다.
이때, 상기 터치 절연막(140)은 컬러필터로 이루어질 수 있다.
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 제5 마스크 공정을 통해서 상기 터치 절연막(140) 상에 복수의 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)을 패턴 형성한다.
상기 복수의 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)이 상호 직교하도록 형성되는데, X축 및 Y축의 터치 위치를 검출하기 위해서는 상기 복수의 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160)은 서로 쇼트되지 않아야 한다.
이때, 상기 제 1 터치 전극(150)과 제 2 터치 전극(160) 중에서 어느 하나의 전극은 터치 센싱 신호가 인가되는 구동 전극이고, 나머지 전극은 터치 검출을 위한 센싱 전극이 될 수 있다.
또한, 상기 제 2 터치 전극(160)은 상기 브릿지(130)과 컨택될 수 있다.
다음, 도 5f에서 알 수 있듯이, 제6 마스크 공정을 통해서 상기 복수의 제 1 터치 전극(150) 및 제 2 터치 전극(160) 상에 오버 코트(170a)를 패턴 형성한다.
상기 오버 코트(170a)는 아크릴계 화합물과 같은 유기계 절연물질을 적층하여 기판(100)의 표면을 평탄화한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치에 포함된 컬러 필터층(CL)을 형성하는 공정은 6개의 마스크가 필요하지만, 블랙 매트릭스(130) 및 터치 절연막(140)를 형성하는 공정은 종래에 터치 스크린 및 컬러 필터 기판에 중복되는 공정으로 이를 통합함으로써 2개의 마스크 공정을 줄일 수 있고, 이로 인해 제조 비용을 감축할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 상술한 실시예에 있어서는 박막 트랜지스터를 코플라나 구조 즉, 게이트 전극(230)과 소스 전극(250a) 및 드레인 전극(250b)이 액티브층(210)의 한쪽 면에 있는 것으로 설명하였으나, 변형된 실시예에 있어서는 스태거드 구조 즉, 게이트 전극(230)과 소스 전극(250a) 및 드레인 전극(250b)이 액티브층(210)을 사이에 두고 있을 수도 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
CL: 컬러 필터층 TL: 박막 트랜지스터층
100: 기판 110: 블랙 매트릭스
120: 터치라인 130: 브릿지
140: 컬러 필터 150: 제1 터치 전극
160: 제2 터치 전극 170: 오버 코트
210: 액티브층 220: 게이트 절연막
230: 게이트 전극 240: 층간 절연막
250a: 소스 전극 250b: 드레인 전극
170b: 보호막 260: 공통 전극
270: 전극 절연막 280: 화소 전극

Claims (10)

  1. 기판 상에 터치 스크린이 내장된 컬러 필터층; 및
    상기 컬러 필터층 상에 형성되면서 액티브층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 화소 전극, 및 공통 전극을 포함하여 이루어진 박막 트랜지스터층을 포함하고,
    상기 컬러 필터층은,
    기판 상에 형성된 블랙 매트릭스;
    상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 터치라인;
    상기 블랙 매트릭스 및 터치라인에 형성된 브릿지;
    상기 브릿지의 일부가 노출되도록 상기 브릿지 상에 형성된 터치 절연막;
    상기 터치 절연막 상에서 제 1 방향으로 형성된 복수의 제 1 터치 전극;
    상기 터치 절연막 상에서 상기 제 1 터치 전극과 이격되면서 제 2 방향으로 형성된 복수의 제 2 터치 전극; 및
    상기 복수의 제 1 터치 전극 및 복수의 제 2 터치 전극 상에 형성된 오버 코트를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 절연막은 컬러필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 중에서 어느 하나의 전극은 터치 센싱 신호가 인가되는 구동 전극이고, 나머지 전극은 터치 검출을 위한 센싱 전극인 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 브릿지는 상기 제 2 터치 전극과 컨택되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버 코트는 유기계 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치.
  6. 기판 상에 컬러 필터층 및 박막 트랜지스터층을 포함하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치에 있어서,
    상기 컬러 필터층의 제조 방법은,
    상기 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정;
    상기 블랙 매트릭스 상에 터치라인을 형성하는 공정;
    상기 블랙 매트릭스 및 터치라인 상에 브릿지를 형성하는 공정;
    상기 브릿지의 일부가 노출되도록 상기 브릿지 상에 터치 절연막을 형성하는 공정;
    상기 터치 절연막 상에 복수의 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극을 형성하는 공정; 및
    상기 복수의 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극 상에 오버 코트를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 터치 절연막은 컬러필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 중에서 어느 하나의 전극은 터치 센싱 신호가 인가되는 구동 전극이고, 나머지 전극은 터치 검출을 위한 센싱 전극인 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 브릿지는 상기 제 2 터치 전극과 컨택되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 오버 코트는 유기계 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 제조 방법.
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