WO2011031046A2 - 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

터치 스크린 내장형 액정 표시 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2011031046A2
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liquid crystal
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crystal display
touch screen
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한경조
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Han Kyung Jo
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel with a built-in touch screen.
  • a photoconductive element made of a CDS cell for identifying a location where a touch occurs on a liquid crystal display panel is installed on an upper surface of a black matrix, thereby causing malfunction of the sensor due to damage and contamination.
  • the present invention relates to a liquid crystal display panel with a built-in touch screen, which improves the reliability of a product by preventing the product and improves the productivity of the product by a simple manufacturing process.
  • a touch screen is a state-of-the-art input device that replaces a keyboard and a mouse.
  • the touch screen is mounted on a monitor and a user touches the monitor using a hand or a touch pen to perform a desired task.
  • Device to perform. Therefore, the touch screen is an ideal device capable of performing intuitive tasks under a GUI (Graphic User Interface) environment (Windows operating system). Accordingly, the touch screen can be widely used in computer-based training, simulation applications, office automation applications, education applications, and game applications.
  • GUI Graphic User Interface
  • Such a touch screen generates a photo current according to light reflected by an object to be contacted, for example, a finger or a touch pen, charges the generated charge and outputs a voltage according to the charged charge. As a result, the position of the contacted object is detected.
  • the touch screen is configured in the form of a thin film, the touch screen is used as it is mounted on the liquid crystal display panel.
  • the touch screen 10 in the form of a thin film is bonded onto the transparent substrate 11. Thereafter, the transparent substrate 11 to which the touch screen 10 is adhered is adhered to the upper portion of the liquid crystal display panel 12. That is, the touch screen 10 is mounted on the liquid crystal display panel 12 as the transparent substrate 11 is adhered to the upper polarizing plate 13 of the liquid crystal display panel 12.
  • the lower polarizer 14 is formed under the liquid crystal display panel 12.
  • the touch screen 20 is attached to the liquid crystal display panel 21 as the touch screen 20 is attached to the polarizing film 22 formed on the liquid crystal display panel 21.
  • the lower polarizer 23 is formed below the liquid crystal display panel 21, and the upper polarizer is not formed above.
  • the touch screen according to the prior art is adhered to a separate transparent substrate before being mounted on the liquid crystal display panel, so that the sensor is exposed to the outside, which is vulnerable to contamination and damage caused by the surrounding environment and external force generated from the outside.
  • the manufacturing process is complicated and product productivity is low.
  • the present invention is to solve the above problems, the sensor for identifying the location where the touch occurs on the liquid crystal display panel is formed in the black matrix to prevent the malfunction caused by contamination and damage of the sensor caused by exposure of the sensor to the outside It is an object of the present invention to provide a touch screen embedded liquid crystal display panel which can prevent and improve the reliability of the product.
  • an object of the present invention is to provide a touch screen-embedded liquid crystal display panel which can improve productivity of a product due to a simple manufacturing process.
  • a color filter substrate having a black matrix to prevent light leakage phenomenon
  • a thin film transistor substrate having a gate line and a data line for transmitting a signal
  • the color And a liquid crystal injected between a filter substrate and a thin film transistor substrate, and a photoconductive element formed on an upper surface of the black matrix to identify a position at which a touch occurs.
  • the photoconductive element is preferably formed of a CDS cell.
  • the black matrix preferably comprises a metal material.
  • an electrode for transmitting an electrical signal of the CDS cell to the upper surface of the black matrix is formed along the rear surface of the black matrix.
  • a photoconductive element is formed on an upper surface of a black matrix, but the photoconductive element is formed of a CDS cell. It is achieved by the manufacturing method.
  • the CDS cell is preferably formed by sintering in a state seated on the upper surface of the black matrix after forming the black matrix.
  • the CDS cell is sintered to the upper surface of the black matrix, it is preferable to form an electrode along the CDS cell at the back of the black matrix to transfer the electrical signal of the CDS cell.
  • a sensor of a photoconductive element made of a CDS cell is installed on an upper surface of a black matrix of a color filter substrate, whereby a sensor for identifying a position where a touch occurs on the liquid crystal display panel is exposed to the outside. It can improve the reliability of the product by preventing malfunction caused by contamination and damage of the sensor.
  • the manufacturing process may be simplified to improve the productivity of the product.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display panel to which a touch screen is adhered according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display panel to which a touch screen is adhered according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a color filter substrate of a touch screen embedded liquid crystal display panel according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display panel with a touch screen according to the present invention taken on line A-A of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for describing an operation of a touch screen embedded liquid crystal display panel according to the present invention.
  • 6 to 10 are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the color filter substrate according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a color filter substrate of a touch screen embedded liquid crystal display panel according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a touch screen according to the first embodiment of the present invention taken at line AA of FIG. It is sectional drawing of a built-in liquid crystal display panel.
  • the touch screen embedded liquid crystal display panel includes a thin film transistor substrate 2000, a color filter substrate 1000 bonded to the thin film transistor substrate 2000, and the thin film. And a touch sensor formed on the transistor substrate 2000 and the color filter substrate 1000. In addition, a liquid crystal (not shown) is injected between the thin film transistor substrate 2000 and the color filter substrate 1000.
  • the thin film transistor substrate 2000 is for controlling a direction of the liquid crystal, and transmits a gate signal on a transparent insulating substrate, and includes a plurality of gate lines 220 formed in a horizontal direction on the substrate, and the plurality of gates.
  • a plurality of data lines 240 formed to be insulated from and intersect the line 220, the pixel electrodes 260 and the thin film transistors respectively formed at intersections of the plurality of gate lines 220 and the plurality of data lines 240. Not shown).
  • the thin film transistor is configured to charge a pixel signal supplied to the data line 240 to the pixel electrode 260 in response to a signal supplied to the gate line 220, and includes a gate electrode, a drain electrode, a channel layer, And a source electrode.
  • One thin film transistor is connected to each pixel electrode 260.
  • a gate line 220 is commonly connected to the gate electrodes of the thin film transistors belonging to one row of the thin film transistors arranged in a matrix form, and a data line is provided to the source electrode of the thin film transistors belonging to one column of the thin film transistors arranged in a matrix form.
  • 240 is connected.
  • the drain electrode is connected to the pixel electrode 260.
  • the pixel electrode 260 is formed on the passivation layer 250 and disposed on the thin film transistor substrate 2000 in a matrix form.
  • the pixel electrode 260 is connected to the drain electrode of the thin film transistor through a contact hole.
  • the pixel electrode 260 may generally use indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) made of a transparent conductive material.
  • the color filter substrate 1000 is used to adjust the color of the white light whose luminance is controlled by the thin film transistor substrate 2000.
  • the color filter substrate 1000 is adjacent to the light leakage on the insulating substrate 100 made of a transparent insulating material such as glass.
  • a common electrode 140 formed of a transparent conductive material such as ITO or IZO on the overcoat layer 130.
  • the color filter 120 is formed to be divided into red (R), green (G), and blue (B), and the black matrix 110 to transmit the red (R), green (G), and blue (B) light, respectively. It is formed to cover the opening of).
  • the color filter 120 is a color filter of the red (R), green (G), blue (B) is arranged in a matrix form to allow color display by transmitting light of a specific wavelength band.
  • the color filter 120 is disposed at a position corresponding to each pixel electrode 260 of the thin film transistor substrate 2000, and the common electrode 140 of the color filter substrate 1000 covers the color filter 120. It is formed over the whole surface.
  • the area of the color filter substrate 1000 is slightly smaller than the thin film transistor substrate 2000 in order to expose the signal line of the thin film transistor substrate 2000.
  • an overcoat layer 130 formed of an organic material is formed on the rear surface of the color filter 120.
  • the black matrix 110 is formed in the thin film transistor region to prevent light leakage from an area other than the pixel region and optical interference between adjacent pixel regions. That is, the black matrix 110 has an opening that opens an area of the pixel electrode 260 of the thin film transistor substrate 2000. At this time, the photoconductive element 115 is formed on the upper surface of the black matrix 110 of the color filter substrate 1000 according to the present embodiment.
  • the photoconductive element 115 formed on the upper surface of the black matrix 110 is formed in a direction through which light is transmitted, thereby detecting the intensity of light generated from the front of the photoconductive element. Therefore, the position where the touch occurs on the liquid crystal display panel is identified.
  • the photoconductive element 115 may be formed of a CDS cell.
  • the CDS cell has an internal resistance that changes according to the light energy irradiated.
  • the CDS cell has cadmium sulfide as a main component and has electrodes at both ends of the CDS cell. 116) to detect the intensity of the light generated from the front of the CDS cell to identify the position where the touch occurs on the liquid crystal display panel.
  • the electrodes 116 provided at both ends of the CDS cell are formed along the back of the black matrix 110 or inside the black matrix 110 so that light generated from the front of the CDS cell is incident on the surface of the CDS cell. In this way, the intensity of light incident on the surface of the CDS cell is transmitted as an electrical signal to identify a location where a touch occurs on the liquid crystal display panel.
  • an area where the user's finger is touched when the user touches on the liquid crystal display panel is formed on the upper surface of the black matrix 110.
  • the conductive element 115 that is, located in front of the CDS cell, changes the intensity of light incident on the surface of the CDS cell.
  • a change according to the intensity of light incident to the surface of the CDS cell through the electrode 116 formed along the back or the inside of the black matrix 110 and electrically connected to the CDS cell is converted into an electrical signal to a controller (not shown).
  • the analog signal according to the change value is converted into a digital signal by the A / D converter in the controller, and the converted signal is transmitted to the microcontroller in the controller.
  • the microcontroller generates coordinates according to the signal converted into a digital signal and transfers these coordinates to the driver.
  • the driver operates an image displayed in an area of the liquid crystal display panel corresponding to the input coordinates in the same manner as a manipulation using an input tool such as a mouse.
  • the touch screen embedded liquid crystal display panel forms a photoconductive element 115 formed of a CDS cell on an upper surface of the black matrix 110 of the color filter substrate 1000, whereby a touch occurs on a conventional liquid crystal display panel. It is possible to prevent malfunction due to the contamination and damage of the sensor caused by the exposure of the sensor for identifying the location to the outside can improve the reliability of the product.
  • 6 to 10 are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of a color substrate according to the present invention.
  • a mounting groove (not shown) may be formed on the upper surface of the black matrix 110 to be stably positioned on the upper surface of the black matrix 110, and in some cases, a partition wall perpendicular to the mounting groove (not shown). This may be formed to partition the black matrix and CDS cells.
  • the black matrix and the CDS cell are partitioned by the mounting groove or the partition wall, thereby preventing the light emitted from the backlight disposed below the thin film transistor substrate from being irradiated to the CDS cell, thereby preventing the light incident from the front side of the CDS cell. Only the intensity can be identified by the CDS cell.
  • the rear surface of the black matrix 110 from the seating groove forms an electrode 116 through which an electrical signal generated from the CDS cell can be transmitted and sintered to form a CDS cell on the top surface of the black matrix 110.
  • the material of the black matrix 110 a carbon-based organic material or a metal thin film such as chromium (Cr) is mainly used.
  • a metal thin film will be used.
  • the black matrix 110 is formed by using a negative photoresist, and when chromium (Cr) is used, a positive type that can be developed with a developer for a negative photoresist. The resist is used to form the black matrix 110.
  • the black matrix 110 When the black matrix 110 is formed in this way, powdered cadmium sulfide is deposited on the top surface of the black matrix 110, and the black matrix 110 is sintered while the electrode is planted to form a CDS cell.
  • the sintering of the powdered cadmium sulfide is sintered by heating the inside of the sintering furnace in a state where the black matrix 110 on which powdered cadmium sulfide is placed is placed in the sintering furnace, or the powdered cadmium sulfide is powdered.
  • the powdered yellow cadmium can be irradiated with laser light and sintered.
  • the substrate 100 is bonded to the black matrix 110 as shown in FIG. 7, and the color filter 120 is formed as shown in FIG. 8.
  • the color filter 120 has a shape in which color filters representing red (R), green (G), and blue (B) are arranged in a predetermined order in a plurality of pixel areas.
  • the red color pattern of the color filter 120 is applied by applying a negative color photoresist (not shown) in which the pigment of the red component is dispersed on the black matrix pattern 110, and exposed using a mask (not shown), The photopolymerization initiator in the exposed area reacts to form a polymer that is not removed during development and remains in a pattern.
  • the color filter pattern formed after development is fixed by applying heat.
  • a negative photoresist in which an unexposed portion is removed with a developer may be generally used.
  • a potassium hydroxide developer containing a surfactant and an aqueous potassium hydroxide solution can be used as the developer for negative photoresist.
  • a negative color photoresist in which green pigment is dispersed is applied to a substrate on which a red color filter is formed, and the mask of the same design is exposed and developed by moving a unit pixel separation distance, and the green color filter is developed. Is formed. Then, when the above process is repeated using a negative color photoresist in which a pigment of blue component is dispersed, the color filter 120 is formed.
  • the present invention is not limited thereto, and after laminating any one of red (R), green (G), and blue (B) color resins on the substrate 100 on which the black matrix 110 is formed, pattern the color resins.
  • the color filter 120 may be formed.
  • an overcoat layer 130 is formed on the color filter 120.
  • the overcoat layer 130 is formed on the surface of the color filter 120 in order to prevent elution of organic substances from the color filter 120 toward the liquid crystal cell and to provide good step coverage when forming the common electrode.
  • an acrylic resin or the like may be used as the material of the overcoat film 130.
  • ITO indium tin oxide
  • TO tin oxide
  • Indium Zinc oxide indium zinc oxide
  • the common electrode 140 may be deposited through a sputtering method.
  • a cutting pattern (not shown) for cutting a portion of the common electrode 140 may be formed, and a protrusion pattern (not shown) formed of an organic insulating material for protruding the same may be formed under the common electrode 140. It may be.
  • the protruding pattern may be formed between the pixel electrode cutouts to divide the pixel area into a plurality of domains.
  • a culture film (not shown) is formed to complete the color filter substrate 1000 according to the present embodiment.
  • a black filter of a color filter substrate without a separate process for adhering a sensor for identifying a location where a touch occurs on a liquid crystal display panel to a transparent substrate.
  • a photoconductive element made of a CDS cell can be formed on the upper surface of the black matrix, thereby simplifying the manufacturing process and improving product productivity.
  • the present invention is not limited only to the above-described embodiment, but can be modified and modified within the scope not departing from the gist of the present invention, it should be seen that such modifications and variations are included in the technical idea of the present invention. do.

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Abstract

본 발명은 터치스크린 내장형 액정 표시 패널에 관한 것으로, 특히 블랙 매트릭스의 상면에 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 광도전 소자(CDS 셀)가 형성된 터치스크린 내장형 액정 표시 패널에 관한 것이다. 이에 따라서, 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 센서가 외부로 노출됨으로써 발생되는 센서의 오염 및 파손에 따른 오작동을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 제조공정이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

터치 스크린 내장형 액정 표시 패널 및 그 제조방법
본 발명은 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널에 관한 것으로, 특히 블랙 매트릭스의 상면에 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 CDS 셀로 이루어진 광도전 소자가 설치됨으로써, 센서의 파손과 오염에 따른 오작동을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키며, 제조공정이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린(Touch Screen)이란 키보드와 마우스를 대체하는 최첨단 입력 장치로써, 터치 스크린을 모니터 상에 장착한 후 사용자가 손 또는 터치 펜(touch pen)을 이용하여 모니터 상에 접촉하여 원하는 작업을 수행하는 장치이다. 그러므로, 터치 스크린은 GUI(Graphic User Interface) 환경(윈도우 운영체제)하에서 직관전인 업무 수행이 가능한 이상적인 장치이다. 따라서, 터치 스크린은 컴퓨터 기반 훈련, 시뮬레이션 응용 분야, 사무 자동화 응용 분야, 교육 응용 분야 및 게임응용 분야 등에서 널리 사용될 수 있다.
이러한, 터치 스크린은 접촉되는 물체 예를 들어, 손가락 또는 터치 펜에 반 사되는 빛에 따른 포토 커런트(photo current)를 생성하고, 그에 따라 발생된 전하를 충전하며, 충전된 전하에 따른 전압을 출력함에 따라 접촉되는 물체의 위치를 검출한다.
일반적으로, 터치 스크린은 박막의 필름 형태로 구성되므로, 액정 표시 패널 상부에 장착됨에 따라 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 박막 필름 형태의 터치 스크린(10)은 투명기판(11)상에 접착된다. 이후, 터치 스크린(10)이 접착된 투명기판(11)은 액정 표시 패널(12) 상부에 접착된다. 즉, 터치 스크린(10)은 액정 표시 패널(12)의 상부 편광판(13) 상에 투명기판(11)이 접착됨에 따라 액정 표시 패널(12)에 장착된다. 여기서, 액정 표시 패널(12)의 하부에는 하부 편광판(14)이 형성된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(20)은 액정 표시 패널(21) 상부에 형성된 편광필름(22)에 접착됨에 따라 액정 표시 패널(21)에 장착된다. 여기서, 액정 표시 패널(21)의 하부에는 하부 편광판(23)이 형성되고, 상부에는 상부 편광판이 형성되지 않는다.
상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 터치 스크린은 액정 표시 패널에 장착되기 전에 별도의 투명기판 상에 접착되므로, 센서가 외부로 노출됨으로써 주위 환경 및 외부로부터 발생되는 외력에 의한 오염 및 파손에 취약하여 제품의 오작동을 유발시키는 문제가 있을 뿐만 아니라 터치 스크린을 별도의 투명기판 상에 접착하는 공정이 수행되어야 함으로써 제조 공정이 복잡하여 제품 생산성이 낮다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 센서가 블랙 매트릭스에 형성됨으로써 센서가 외부로 노출됨으로써 발생되는 센서의 오염 및 파손에 따른 오작동을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 제조공정이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 빛샘 현상을 방지하기 위한 블랙 매트릭스가 형성된 컬러 필터 기판과, 신호를 전달하기 위한 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 상기 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판 사이에 주입된 액정과, 상기 블랙 매트릭스 상면에 형성되어 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 광도전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널에 의해 달성된다.
여기서, 상기 광도전 소자는 CDS 셀로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 블랙 매트릭스는 금속재질을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 블랙 매트릭스의 상면에 CDS 셀의 전기적 신호를 전달하기 위한 전극이 블랙 매트릭스의 배면을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 블랙 매트릭스의 상면에 광도전 소자를 형성하되 상기 광도전 소자는 CDS 셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 CDS 셀은 블랙 매트릭스 성형 후 블랙 매트릭스의 상면에 안착시킨 상태에서 소결하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 CDS 셀이 블랙 매트릭스의 상면에 소결 형성된 후 CDS셀의 전기적 신호를 전달하기 위한 전극을 블랙 매트릭스의 배면에서 CDS셀을 따라 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널은 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스 상면에 CDS 셀로 이루어진 광도전 소자의 센서가 설치됨으로써, 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 센서가 외부로 노출됨으로써 발생되는 센서의 오염 및 파손에 따른 오작동을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스를 제조하는 공정 중에 CDS 셀로 이루어진 광도전 소자가 형성됨에 따라 제조공정이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 터치 스크린이 접착된 액정 표시 패널의 개략적 구성도이다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 터치 스크린이 접착된 액정 표시 패널의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 컬러 필터 기판을 도시한 개략 평면도이다.
도 4는 도 3의 선 A-A에서 취한 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 단면도이다.
도 5은 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 컬러 필터 기판의 제조공정을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 기판 110 : 블랙 매트릭스
115 : 광도전 소자 116 : 전극
120 : 컬러 필터 130 : 오버 코트막
140 : 공통 전극 220 : 게이트 라인
240 : 데이터 라인 250 : 보호막
260 : 화소 전극 1000 : 컬러 필터 기판
2000 : 박막 트랜지스터 기판
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 컬러 필터 기판을 도시한 개략 평면도이고, 도 4는 도 3의 선 A-A에서 취한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 단면도이다.
본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터 기판(2000)과, 상기 박막 트랜지스터 기판(2000) 상에 합착된 컬러 필터 기판(1000)과, 상기 박막 트랜지스터 기판(2000)과 컬러 필터 기판(1000)에 형성된 터치센서를 포함한다. 또한, 상기 박막 트랜지스터 기판(2000)과 컬러 필터 기판(1000) 사이에는 도시되지 않은 액정이 주입된다.
상기 박막 트랜지스터 기판(2000)은, 상기 액정의 방향을 조절하기 위한 것으로서, 투명 절연성 기판 상에 게이트 신호를 전달하며, 기판 상에 가로 방향으로 형성된 복수의 게이트 라인(220)과, 상기 복수의 게이트 라인(220)과 절연되어 교차되게 형성된 복수의 데이터 라인(240)과, 상기 복수의 게이트 라인(220)과 복수의 데이터 라인(240)의 교차 영역에 각각 형성된 화소 전극(260) 및 박막 트랜지스터(미도시)를 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인(220)에 공급되는 신호에 응답하여 데이터 라인(240)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(260)에 충전되도록 하기 위한 것으로서, 게이트 전극, 드레인 전극, 채널층 및 소스 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 한 개의 화소 전극(260)마다 한 개씩 연결된다. 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 중 한 행에 속한 박막 트랜지스터들의 게이트 전극들에는 게이트 라인(220)이 공통으로 연결되고, 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 중 한 열에 속한 박막 트랜지스터들의 소스 전극에는 데이터 라인(240)이 연결된다. 드레인 전극은 화소 전극(260)과 연결된다.
상기 화소 전극(260)은, 보호막(250) 상에 형성되며 박막 트랜지스터 기판(2000)에 매트릭스 형태로 배치된다. 이러한 상기 화소 전극(260)은 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택홀을 통해 연결된다. 또한, 상기 화소 전극(260)은 일반적으로 투명한 전도성 재질의 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)를 사용할 수 있다.
상기 컬러 필터 기판(1000)은, 상기 박막 트랜지스터 기판(2000)에 의해 휘도가 조절된 백색광의 색상을 조절하기 위한 것으로서, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 절연 기판(100) 상에 빛샘과 인접한 화소 영역들 사이의 광 간섭을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(110)와 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터(120)와, 상기 컬러 필터(120) 상에 형성된 오버 코트막(130)과, 상기 오버 코트막(130) 상에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 형성된 공통 전극(140)을 포함한다.
상기 컬러 필터(120)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 구분되게 형성되어 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광으로 각각 투과시키기 위해 블랙 매트릭스(110)의 개구부를 덮도록 형성된다. 이러한 컬러 필터(120)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터가 매트릭스 형태로 배치되어 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다.
이러한 컬러 필터(120)는, 박막 트랜지스터 기판(2000)의 각 화소 전극(260)과 대응하는 위치에 배치되며, 공통 전극(140)은 컬러필터(120)가 덮이도록 컬러 필터 기판(1000)의 전면적에 걸쳐 형성된다.
이때, 컬러 필터 기판(1000)의 면적은 박막 트랜지스터 기판(2000)의 신호라인을 노출시키기 위해 박막 트랜지스터 기판(2000)보다 다소 작게 형성된다. 또한, 상기 컬러 필터(120)의 배면 상에는 유기물질로 이루어진 오버 코트막(130)이 형성된다.
상기 블랙 매트릭스(110)는, 박막 트랜지스터 영역에 형성되어 화소 영역 이외의 영역으로 빛이 새는 것과 인접한 화소 영역들 사이의 광 간섭을 방지한다. 즉, 블랙 매트릭스(110)는 박막 트랜지스터 기판(2000)의 화소 전극(260) 영역을 개방하는 개구부를 갖는다. 이때, 본 실시예에 따른 컬러 필터 기판(1000)의 블랙 매트릭스(110) 상면에는 광도전 소자(115)가 형성된다.
본 실시예에 따른 액정 표시 패널은, 상기 블랙 매트릭스(110)의 상면에 형성된 광도전 소자(115)가 빛이 투과되는 방향으로 형성되도록 함으로써, 광도전 소자의 전방으로부터 발생되는 빛의 세기를 감지해 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하게 된다.
이러한 광도전 소자(115)는 CDS 셀로 형성될 수 있는 바, 상기 CDS 셀은 조사된 빛에너지에 따라 내부 저항이 변화 하는 것으로, 상기 CDS 셀은 황화카드뮴을 주성분으로 하여 CDS 셀의 양단에 전극(116)을 설치하여 CDS 셀의 전방으로부터 발생되는 빛의 세기를 감지해 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하게 된다.
여기서, 상기 CDS 셀의 양단으로 설치된 전극(116)은 블랙 매트릭스(110)의 배면 또는 블랙 매트릭스(110)의 내부를 따라 형성되어 상기 CDS 셀의 전방으로부터 발생되는 빛이 CDS 셀의 표면에 입사되고, 이렇게 CDS 셀의 표면에 입사된 빛의 세기를 전기적 신호로 전달하여 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 액정 표시 패널은 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 액정 표시 패널 상에서 터치 조작 시 사용자의 손가락이 터치되는 영역이 블랙 매트릭스(110)의 상면에 형성된 광도전 소자(115) 즉, CDS 셀의 전방에 위치하게 되어 CDS 셀의 표면으로 입사되는 빛의 세기가 변화된다.
이때, 상기 CDS 셀과 전기적으로 연결되어 블랙 매트릭스(110)의 배면 또는 내부를 따라 형성된 전극(116)을 통해 CDS 셀의 표면으로 입사되는 빛의 세기에 따른 변화를 도시되지 않은 컨트롤러로 전기적 신호로 전달하고, 변화값에 따른 아날로그 신호가 컨트롤러 내의 A/D 컨버터에 의해 디지털 신호로 변환되며, 이렇게 변환된 신호는 상기 컨트롤러 내의 마이크로컨트롤러에 전달된다.
상기 마이크로컨트롤러는 디지털 신호로 변환된 신호에 따른 좌표를 생성하고 이러한 좌표를 드라이버에 전달한다. 상기 드라이버는 입력된 좌표에 대응하는 액정 표시 패널 영역에 표시된 화상을 마우스와 같은 입력도구를 이용해 조작한 것과 동일하게 동작하도록 한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널은 컬러 필터 기판(1000)의 블랙 매트릭스(110) 상면에 CDS 셀로 이루어진 광도전 소자(115)를 형성함으로써, 종래 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 센서가 외부로 노출됨으로써 발생되는 센서의 오염 및 파손에 따른 오작동을 방지할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 컬러 필터 기판의 제조공정을 도 6 내지 도 10에 의거하여 설명한다.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 컬러 기판의 제조공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6를 참조하여 설명하면, 상기 블랙 매트릭스(110)의 상면에 광도전 소자(115)를 형성하기 위해 분말 상의 황화카드뮴을 블랙 매트릭스(110)의 상면에 안착시키게 되는데, 이때 상기 분말 상의 황화카드뮴이 블랙 매트릭스(110)의 상면에 안정적으로 위치될 수 있도록 블랙 매트릭스(110)의 상면에는 안착홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 안착홈으로부터 수직되는 격벽(미도시)이 형성되어 블랙 매트릭스와 CDS 셀이 구획될 수 있다.
이렇게 블랙 매트릭스와 CDS 셀이 안착홈 내지 격벽에 의해 구획됨으로써, 박막 드랜지스터 기판의 하부에 설치된 백라이트로부터 조사되는 빛이 CDS 셀로 조사되는 것을 차단할 수 있어 전방으로부터 CDS 셀의 표면으로 입사되는 빛의 세기만을 CDS 셀이 식별할 수 있게 된다.
그리고, 상기 안착홈으로부터 블랙 매트릭스(110)의 배면으로는 CDS 셀에서 발생되는 전기적 신호가 전달될 수 있는 전극(116)을 형성하여 소결하여 블랙 매트릭스(110)의 상면에 CDS 셀을 형성하게 된다.
부연하자면, 상기 블랙 매트릭스(110)의 재질로는 카본 계열의 유기 재료나 크롬(Cr) 등의 금속 박막을 주로 사용한다. 본 실시예에서는 금속 박막을 사용하기로 한다. 이때, 카본 계열의 유기 재료를 사용하는 경우에는 네가티브형 포토레지스트를 이용하여 블랙 매트릭스(110)를 형성하며, 크롬(Cr)을 사용하는 경우에는 네가티브형 포토레지스트용 현상액으로 현상이 가능한 포지티브형 포토레지스트를 이용하여 블랙 매트릭스(110)를 형성한다.
이렇게 블랙 매트릭스(110)가 형성되면, 블랙 매트릭스(110)의 상면에 분말 상의 황화카드뮴을 안착시키고 전극을 심은 상태에서 상기 블랙 매트릭스(110)를 소결하여 CDS 셀을 형성하게 된다. 이때, 상기 분말 상의 황화카드륨의 소결은 소결로의 내부에 분말 상의 황하카드륨이 안착된 블랙 매트릭스(110)를 위치시킨 상태에서 소결로의 내부를 가열시켜 소결하거나 또는 분말 상의 황하카드륨이 안착된 블랙 매트릭스(110)를 위치시킨 상태에서 분말 상의 황하카드륨에 레이저광을 조사혀여 소결시킬 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 블랙 매트릭스(110) 상에 기판(100)을 합착시키고, 도 8에 도시된 바와 같이 컬러 필터(120)를 형성한다. 도시하지는 않았지만, 상기 컬러 필터(120)는 다수의 화소영역에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 나타내는 컬러필터가 소정의 순서대로 배열된 형상이다.
상기 컬러 필터(120) 중 레드 컬러 패턴은 적색 성분의 안료가 분산된 네가티브형 컬러 포토레지스트(미도시)를 블랙 매트릭스 패턴(110) 상에 도포하고, 마스크(미도시)를 사용하여 노광시키면, 노광된 영역의 광중합 개시제가 반응하여 폴리머가 형성되어 현상 시 제거되지 않고 패턴으로 남게 된다. 현상 후 형성된 컬러 필터 패턴은 열을 가하여 고착화 시킨다.
이러한 컬러 필터(120)는 박막 트랜지스터 기판(2000)의 패턴 형성 수준의 정밀도가 요구되는 것은 아니므로, 일반적으로 노광되지 않은 부분이 현상액으로 제거되는 네가티브형 포토레지스트를 사용할 수 있다. 여기서, 네가티브형 포토레지스트용 현상액은 계면 활성제 및 수산화칼륨 수용액을 포함하는 수산화칼륨계 현상액을 사용할 수 있다.
이후, 레드(Red) 컬러 필터가 형성된 기판에 그린(Green) 성분의 안료가 분산된 네가티브형 컬러 포토레지스트를 도포하고 동일한 설계의 마스크를 단위화소 이격 거리만큼 이동시켜 노광시키고 현상하면, 그린 컬러 필터가 형성된다. 그리고 나서, 블루(Blue) 성분의 안료가 분산된 네가티브형 컬러 포토레지스트를 사용하여 상기와 같은 공정을 반복하면, 컬러 필터(120)가 형성된다.
하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기의 블랙 매트릭스(110)가 형성된 기판(100) 상에 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 칼라수지 중 어느 하나를 적층한 후, 칼라수지를 패터닝하여 컬러 필터(120)를 형성할 수도 있다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이 컬러 필터(120)가 형성되면 그 상부에 오버코트막(130)을 형성한다. 상기 오버코트막(130)은 컬러 필터(120)에서 액정 셀 쪽으로 유기 물질의 용출 방지와 공통 전극 형성 시 양호한 스텝 커버리지를 위하여, 컬러 필터(120)의 표면에 형성한다. 이때, 오버코트막(130)의 재료로는 아크릴 수지 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이 오버코트막(130)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)이나 주석 산화물(Tin Oxide; TO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO)을 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 공통 전극(140)을 형성한다.
이때, 상기 공통 전극(140)은 스퍼터링 방식을 통하여 증착시킬 수 있다. 또한, 상기 공통 전극(140)의 일부를 절개하는 절개패턴(미도시)을 형성할 수도 있고, 공통 전극(140) 하부에 이를 돌출시키기 위한 유기 절연물질로 형성된 돌출패턴(미도시)이 형성될 수도 있다. 이때, 돌출 패턴을 화소 전극 절개부 사이에 배치되도록 형성하여 화소 영역을 다수개의 도메인으로 분할할 수 있다.
상기와 같이 공통 전극(140)을 형성한 다음 배양막(미도시)을 형성하여 본 실시예에 따른 컬러 필터 기판(1000)을 완성한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 제조방법에 의하면, 액정 표시 패널 상에서 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 센서가 투명기판 상에 접착되기 위한 별도의 공정 없이 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스를 제조하는 공정 중에 CDS 셀로 이루어진 광도전 소자를 블랙 매트릭스의 상면에 형성할 수 있어 제조공정이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (7)

  1. 빛샘 현상을 방지하기 위한 블랙 매트릭스가 형성된 컬러 필터 기판과,
    신호를 전달하기 위한 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성된 박막 트랜지스터 기판과,
    상기 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판 사이에 주입된 액정과,
    상기 블랙 매트릭스 상면에 형성되어 터치가 발생하는 위치를 식별하기 위한 광도전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광도전 소자는 CDS 셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 금속재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널.
  4. 청구항 2 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스의 상면에 CDS 셀의 전기적 신호를 전달하기 위한 전극이 블랙 매트릭스의 배면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널.
  5. 블랙 매트릭스의 상면에 광도전 소자를 형성하되 상기 광도전 소자는 CDS 셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 CDS 셀은 블랙 매트릭스 성형 후 블랙 매트릭스의 상면에 안착시킨 상태에서 소결하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 CDS 셀이 블랙 매트릭스의 상면에 소결 형성된 후 CDS셀의 전기적 신호를 전달하기 위한 전극을 블랙 매트릭스의 배면에서 CDS셀을 따라 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널의 제조방법.
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