KR20180126779A - 터치표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 마주보며 이격되며 적, 녹, 청 부화소를 포함하는 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판 외면에 배치되는 편광층과, 상기 제1기판 내면의 상기 적, 녹, 청 부화소에 각각 배치되는 화소전극 및 공통전극과, 상기 제2기판 내면에 배치되는 컬러필터층과, 상기 컬러필터층 하부에 배치되고, 다수의 바를 포함하고, 터치신호가 인가되는 와이어 그리드 편광층과, 상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 액정층과, 상기 제1기판 하부에 배치되는 백라이트유닛을 포함하는 터치표시장치를 제공하는데, 기판 내면에 터치전극 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광층을 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조공정이 단순해 지고 제조비용이 절감되고 광효율 및 휘도가 개선된다.

Description

터치표시장치 및 그 제조방법 {Touch Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 터치표시장치에 관한 것으로, 특히 터치전극 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광층을 포함하는 터치표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device: PDP), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED), 전계방출표시장치(field emission display device: FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
최근에는, 이러한 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치 표시장치(또는 터치스크린)가 각광받고 있다.
터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 터치표시장치의 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 감압방식, 정전방식, 적외선방식, 초음파방식 등으로 구분될 수 있다.
즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.
이러한 터치표시장치는, 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하는 형태로 제조될 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 터치표시장치의 정면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 터치표시장치(10)는, 영상을 표시하는 표시패널(20)과, 터치를 감지하는 터치패널(60)을 포함한다.
표시패널(20)은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(30, 40)과, 제1 및 제2기판(30, 40) 사이에 배치되는 액정층(50)을 포함한다.
제1기판(30)은 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어지는 화소(P)를 포함하고, 제1기판(30)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 서로 이격되는 화소전극(32) 및 공통전극(34)이 형성되고, 제1기판(30)의 외면에는 제1편광판(36)이 형성된다.
제2기판(40)의 외면에는 제2편광판(42)이 형성된다.
화소전극(32) 및 공통전극(34) 사이에는 전압 인가에 따라 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의하여 액정층(50)의 액정분자가 재배열되어 계조를 표시한다.
터치패널(60)은, 서로 마주보며 이격되는 제3 및 제4기판(70, 76)을 포함한다.
제3기판(70)의 외면 및 내면에는 각각 터치송신전극(72) 및 터치수신전극(74)이 형성된다.
제4기판(76)은 제3기판(70)을 덮도록 배치되어 터치송신전극(72) 및 터치수신전극(74)을 보호하는 역할을 한다.
표시패널(20) 및 터치패널(60)은 접착제를 통하여 서로 합착 될 수 있다.
터치표시장치(10)는, 표시패널(20)을 이용하여 영상을 표시함과 동시에 터치패널(60)은 터치를 감지하여 사용자의 명령을 인지한다.
그런데, 이러한 종래의 터치표시장치(10)에서는, 터치패널(60)이 표시패널(20)과 별도로 형성하기 때문에 제조비용이 증가하고 터치표시장치(10)의 두께가 증가하는 문제가 있다.
그리고, 제1 및 제2기판(30, 40)의 외면에 각각 제1 및 제2편광판(36, 42)을 형성하기 때문에 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 제1 및 제2편광판(36, 42)을 흡수형으로 형성하기 때문에 광효율이 감소하고 영상의 휘도가 감소하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 기판 내면에 터치전극 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광층을 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조공정이 단순해 지고 제조비용이 절감되고 광효율 및 휘도가 개선되는 터치표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 기판 내면에 터치전극, 터치배선 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광층을 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조공정이 단순해 지고 제조비용이 절감되고 두께가 감소되고 광효율 및 휘도가 개선되는 터치표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되며 적, 녹, 청 부화소를 포함하는 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판 외면에 배치되는 편광층과, 상기 제1기판 내면의 상기 적, 녹, 청 부화소에 각각 배치되는 화소전극 및 공통전극과, 상기 제2기판 내면에 배치되는 컬러필터층과, 상기 컬러필터층 하부에 배치되고, 다수의 바를 포함하고, 터치신호가 인가되는 와이어 그리드 편광층과, 상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 액정층과, 상기 제1기판 하부에 배치되는 백라이트유닛을 포함하는 터치표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 터치표시장치는, 상기 컬러필터층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 배치되는 컬러변환층과, 상기 컬러변환층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 배치되는 평탄화층과, 상기 와이어 그리드 편광층과 상기 액정층 사이에 배치되는 오버코트층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 백라이트유닛은 청색광을 방출하고, 상기 컬러필터층은 상기 적, 녹 부화소에 대응되는 적, 녹 컬러필터패턴을 포함하고, 상기 컬러변환층은 상기 적, 녹 부화소에 대응되는 적, 녹 컬러변환패턴을 포함하고, 상기 평탄화층은 상기 제2기판 내면의 상기 적, 녹 컬러필터패턴 사이와 상기 적, 녹 컬러변환패턴 사이의 공간을 채울 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치는, 상기 제2기판과 상기 컬러필터층 사이에 배치되고, 바 형상을 갖는 터치수신전극을 더 포함하고, 상기 터치수신전극은 각각이 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고, 상기 와이어 그리드 편광층은 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극으로 구분되고, 상기 다수의 수신전극과 상기 다수의 송신전극은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 터치표시장치는, 상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고, 상기 공통전극에 연결되는 공통배선을 더 포함하고, 상기 공통배선은 각각이 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고, 상기 와이어 그리드 편광층은 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극으로 구분되고, 상기 다수의 수신전극과 상기 다수의 송신전극은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 와이어 그리드 편광층은, 각각이 상기 다수의 바를 포함하고 사각형 형태를 갖는 다수의 그룹과, 상기 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선을 포함하고, 상기 다수의 그룹은, 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극과, 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고, 상기 다수의 송신전극과 상기 다수의 수신전극은 상하좌우로 교대로 배치되고, 상기 다수의 터치배선은, 상기 다수의 송신전극에 연결되는 제1터치배선과, 상기 다수의 수신전극에 연결되는 제2터치배선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 와이어 그리드 편광층은, 각각이 상기 다수의 바를 포함하고 사각형 형태를 갖는 다수의 그룹과, 상기 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선을 포함하고, 상기 다수의 그룹은, 각각이 터치송신신호 및 터치수신신호가 전달되는 다수의 송수신전극으로 구분되고, 상기 다수의 송수신전극은 상하좌우로 교대로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치는, 상기 제2기판 내면에 배치되고, 상기 다수의 터치배선에 대응되는 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 제1기판 상부의 적, 녹, 청 부화소에 각각 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와, 제2기판 상부의 컬러필터층을 형성하는 단계와, 상기 컬러필터층 상부에 다수의 바를 포함하고, 터치신호가 인가되는 와이어 그리드 편광층을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2기판을 합착하는 단계와, 상기 제1 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계와, 상기 제1기판 외면에 편광층을 형성하는 단계와, 상기 제1기판 하부에 백라이트유닛을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치의 제조방법은, 상기 컬러필터층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 컬러변환층을 형성하는 단계와, 상기 컬러변환층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 와이어 그리드 편광층과 상기 액정층 사이에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 기판 내면에 터치전극 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광판을 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조공정이 단순해 지고 제조비용이 절감되고 광효율 및 휘도가 개선되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 기판 내면에 터치전극, 터치배선 및 인셀 편광판 역할을 하는 와이어 그리드 편광판을 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조공정이 단순해 지고 제조비용이 절감되고 두께가 감소되고 광효율 및 휘도가 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 터치표시장치의 정면을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치표시장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터치표시장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치표시장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치표시장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치표시장치 및 그 제조방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치표시장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(120, 140)과, 제1 및 제2기판(120, 140) 사이에 배치되는 액정층(170)을 포함한다.
제1기판(120)은 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어지는 화소(P)를 포함하고, 제1기판(120)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 서로 이격되는 화소전극(122) 및 공통전극(124)이 형성되고, 제1기판(120)의 외면에는 편광판(126)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(120)의 내면에는, 서로 교차하여 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되고, 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터가 형성되고, 화소전극(122)은 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.
제1실시예에서는 화소전극(122) 및 공통전극(124)이 동일층, 동일물질로 이루어지는 것으로 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 절연층을 사이에 두고 상이한 층으로 화소전극 및 공통전극을 배치할 수도 있다.
제2기판(140)의 내면에는 터치수신전극(142)이 형성되는데, 터치수신전극(142)은 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함한다.
터치수신전극(142)은 각각이 터치수신신호가 전달되는 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)은 각각 적어도 하나의 부화소에 대응되는 폭을 가질 수 있으며, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명도전성물질로 이루어질 수 있다.
터치수신전극(142) 하부에는 컬러필터층(144)이 형성되고, 컬러필터층(144) 하부에는 컬러변환층(146)이 형성된다.
컬러필터층(144)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러필터패턴(144a, 144b)을 포함하고, 컬러변환층(146)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러변환패턴(146a, 146b)을 포함한다.
적, 녹 컬러필터패턴(144a, 144b)은 각각 적, 녹색광을 투과시키고 나머지 컬러의 광은 차단한다.
적, 녹 컬러변환패턴(146a, 146b)은 하부로부터 입사되는 청색광의 컬러(파장)를 변환하여 각각 적, 녹색광을 방출한다.
예를 들어, 적 컬러변환패턴(146a)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 650nm 내지 680nm 범위의 파장을 갖는 적색광으로 변환하여 방출하고, 녹 컬러변환패턴(146b)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 540nm 내지 560nm 범위의 파장을 갖는 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
컬러변환층(146)은 컬러변환물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어 컬러변환물질은 양자효율이 높은 형광물질로서 유기발광물질 또는 퀀텀도트(quantum dot) 일 수 있다.
구체적으로, 적 컬러변환패턴(146a)은 (Ca, Sr, Ba)S, (Ca, Sr, Ba)2Si5N8, 카즌(CaAlSiN3), CaMoO4, Eu2Si5N8와 같은 적색 형광체 또는 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합과 같은 퀀텀도트를 포함할 수 있다.
그리고, 녹 컬러변환패턴(146b)은 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminumgarnet, YAG), (Ca, Sr, Ba)2SiO4, SrGa2S4, BAM, 알파 사이알론(α-SiAlON), 베타 사이알론(β-SiAlON), Ca3Sc2Si3O12, Tb3Al5O12, BaSiO4, CaAlSiON, (Sr1-xBax)Si2O2N2와 같은 녹색 형광체 또는 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합과 같은 퀀텀도트를 포함할 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
또한, 하나의 퀀텀도트가 다른 퀀텀도트를 둘러싸는 코어(Core)/쉘(Shell) 구조를 가질 수도 있으며, 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀도트의 형태는 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm) 또는 입방체(cubic)의 나노입자, 나노튜브, 나노와이어, 나노섬유, 나노판상입자 등 일 수 있다.
컬러변환층(146) 하부에는 평탄화층(148)이 형성되는데, 평탄화층(148)은 터치수신전극(142) 하부의 청 부화소(SPb)에도 형성되어 적, 녹 부화소(SPr, SPg) 사이의 공간을 채움으로써, 적, 녹 컬러변환패턴(146a, 146b)에 의한 단차를 제거하여 컬러변환층(146)을 평탄화 한다.
평탄화층(148)은, 투명폴리머에 다수의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있으며, 그 결과 투과광인 청색광을 확산시켜 시야각을 개선할 수 있다.
제1실시예에서는 제2기판(140) 내면의 청 부화소(SPb)에 컬러필터패턴 및 컬러변환패턴을 형성하지 않고 평탄화층(148)을 형성하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제2기판(140) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴 및 청 컬러변환패턴을 형성할 수도 있고 이 경우 평탄화층(148)을 생략할 수도 있다.
평탄화층(148) 하부에는 와이어 그리드(wire grid) 편광층(150)이 형성되는데, 와이어 그리드 편광층(150)은 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함하고, 알루미늄(Al), 몰리(Mo), 텅스텐(W)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다.
특히, 각 바는 제1폭(w1)을 갖고, 인접 바 사이는 제1피치(p1)만큼 이격 될 수 있는데, 예를 들어 제1폭(w1) 및 제1피치(p1)는 각각 0.01μm 내지 0.1μm의 범위일 수 있고, 제1폭(w1) 및 제1피치(p1)는 서로 동일한 값일 수 있다.
와이어 그리드 편광층(150)은, 단위면적 중 1/2에 금속층이 형성되고 나머지 1/2에는 금속층이 형성되지 않는 형태인데, 단위면적 전체에 금속층이 형성된 경우에 비하여 커패시턴스의 크기는 크게 차이 나지 않으므로, 터치감지를 위한 커패시턴스의 측정에는 큰 문제가 되지 않는다.
예를 들어, 단위면적 10μm X 10μm의 전체에 금속패턴이 형성되고 그 상부에 유전상수 3.4, 두께 4μm의 유전층을 형성한 경우와, 단위면적 10μm X 10μm의 1/2에 폭 0.05μm, 두께 0.05μm의 다수의 바의 금속패턴이 형성되고 그 상부에 유전상수 3.4, 두께 4μm의 유전층을 형성한 경우에, 유전층 상부에 손가락을 접촉하면 각각 0.00075261pF, 0.00075222pF의 커패시턴스를 측정할 수 있는데, 단위면적의 1/2에 다수의 바의 금속패턴이 형성된 경우에도 단위면적 전체에 금속패턴이 형성된 경우의 99.95%의 커패시턴스를 측정할 수 있으므로 터치를 감지할 수 있다.
또한, 단위면적 5.7μm X 5.7μm의 전체에 금속패턴이 형성되고 그 상부에 유전상수 3.4, 두께 4μm의 유전층과 두께 500μm의 유리를 형성한 경우와, 단위면적 5.7μm X 5.7μm의 1/2에 폭 0.05μm, 두께 0.05μm의 다수의 바의 금속패턴이 형성되고 그 상부에 유전상수 3.4, 두께 4μm의 유전층과 두께 500μm의 유리를 형성한 경우에, 유리 상부에 손가락을 접촉하면 각각 3.0862pF, 3.0847pF의 커패시턴스를 측정할 수 있는데, 단위면적의 1/2에 다수의 바의 금속패턴이 형성된 경우에도 단위면적 전체에 금속패턴이 형성된 경우의 99.95%의 커패시턴스를 측정할 수 있으므로, 터치를 감지할 수 있다.
와이어 그리드 편광층(150)의 다수의 바는 각각이 복수의 바로 이루어지는 다수의 그룹으로 구분될 수 있으며, 인접 그룹 사이는 제1피치(p1)보다 큰 제2피치(p2)만큼 이격 될 수 있다.
와이어 그리드 편광층(150)의 다수의 그룹은 각각이 터치송신신호가 전달되는 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)은 각각 적어도 하나의 부화소에 대응되는 폭을 가질 수 있으며, 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)은 터치수신전극(142)의 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)과 교차되도록 배치될 수 있다.
또한, 와이어 그리드 편광층(150)은, 입사광 중 다수의 바의 장축에 평행한 성분(S편광)은 반사하고, 다수의 바의 장축에 수직한 성분(P편광)은 투과시킨다.
이에 따라, 와이어 그리드 편광층(150)은 반사 및 투과에 의하여 편광성분을 분리하는 반사형 편광소자로 작동하고, 반사광을 재활용함으로써 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
와이어 그리드 편광층(150) 하부 전면에는 오버코트(overcoat)층(152)이 형성되는데, 오버코트층(152)은 포토아크릴(photoacryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 와이어 그리드 편광층(150)을 덮어서 보호하고 평탄화 하는 역할을 한다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(120) 하부에는 제1 및 제2기판(120, 140)과 액정층(170)을 포함하는 터치표시패널에 청색광을 공급하는 백라이트유닛이 배치된다.
제1실시예에서는 청색광을 공급하는 백라이트유닛을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 수도 있으며, 이 경우 제2기판(140) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴을 형성한다.
그리고, 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 경우, 컬러변환층(146)을 생략할 수도 있다.
이러한 터치표시장치(110)는, 전압 인가에 의하여 화소전극(122) 및 공통전극(124) 사이에 생성되는 전기장을 이용하여 액정층(170)의 액정분자(미도시)를 재배열 하여 영상을 표시한다.
그리고, 와이어 그리드 편광층(150)의 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)에 터치송신신호를 인가하고, 터치수신전극(142)의 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)으로부터 터치에 의하여 발생하는 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)과 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3) 사이의 커패시턴스의 변화를 터치수신신호로 검출하여 터치를 감지한다.
한편, 터치위치에 인접한 제2기판(140) 내면에 형성되는 터치수신전극(142)과 터치송신전극 역할을 하는 와이어 그리드 편광층(150)을 이용하여 터치를 감지하는 인셀 터치 타입으로 터치표시장치(110)를 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조비용이 절감되고 터치표시장치(110)의 두께가 감소된다.
그리고, 제2기판(140) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(150)을 인셀 편광판 타입으로 형성함으로써, 제조공정이 단순화 되고 제조비용이 절감된다.
또한, 제2기판(140) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(150)을 반사형 편광판 타입으로 형성함으로써, 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
한편, 다른 실시예에서는 제1기판 내면의 공통배선을 이용하여 터치를 감지할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터치표시장치의 단면도로서, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 터치표시장치(210)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(220, 240)과, 제1 및 제2기판(220, 240) 사이에 배치되는 액정층(270)을 포함한다.
제1기판(220)은 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어지는 화소(P)를 포함하고, 제1기판(220)의 내면에는 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함하는 공통배선(228)이 형성되고, 공통배선(228) 상부에는 보호층(230)이 형성된다.
공통배선(228)은 각각이 터치수신신호가 전달되는 제1 내지 제3수신전극(도 3 참조)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)은 각각 적어도 하나의 부화소에 대응되는 폭을 가질 수 있으며, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명도전성물질로 이루어질 수 있다.
보호층(230) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 서로 이격되는 화소전극(222) 및 공통전극(224)이 형성되고, 제1기판(220)의 외면에는 편광판(226)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(220)의 내면에는, 서로 교차하여 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되고, 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 보호층(230)은 박막트랜지스터 상부에 형성될 수 있다.
이때, 화소전극(222)은 박막트랜지스터에 연결되고, 공통전극(224)은 공통배선(228)에 연결될 수 있다.
제2실시예에서는 공통배선(228) 및 공통전극(224)이 상이한 층으로 형성되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 공통배선(228) 및 공통전극(224)이 동일층, 동일물질로 형성될 수 있고, 이 경우 공통전극(224)을 터치수신전극으로 이용할 수 있다.
그리고, 제2실시예에서는 화소전극(222) 및 공통전극(224)이 동일층, 동일물질로 이루어지는 것으로 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 절연층을 사이에 두고 상이한 층으로 화소전극 및 공통전극을 배치할 수도 있다.
제2기판(240)의 내면에는 컬러필터층(244)이 형성되고, 컬러필터층(244) 하부에는 컬러변환층(246)이 형성된다.
컬러필터층(244)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러필터패턴(244a, 244b)을 포함하고, 컬러변환층(246)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러변환패턴(246a, 246b)을 포함한다.
적, 녹 컬러필터패턴(244a, 244b)은 각각 적, 녹색광을 투과시키고 나머지 컬러의 광은 차단한다.
적, 녹 컬러변환패턴(246a, 246b)은 하부로부터 입사되는 청색광의 컬러(파장)를 변환하여 각각 적, 녹색광을 방출한다.
예를 들어, 적 컬러변환패턴(246a)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 650nm 내지 680nm 범위의 파장을 갖는 적색광으로 변환하여 방출하고, 녹 컬러변환패턴(246b)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 540nm 내지 560nm 범위의 파장을 갖는 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
컬러변환층(246)은 컬러변환물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어 컬러변환물질은 양자효율이 높은 형광물질로서 유기발광물질 또는 퀀텀도트(quantum dot) 일 수 있다.
컬러변환층(246) 하부에는 평탄화층(248)이 형성되는데, 평탄화층(248)은 제2기판(240) 내면의 청 부화소(SPb)에도 형성되어 적, 녹 부화소(SPr, SPg) 사이의 공간을 채움으로써, 적, 녹 컬러변환패턴(246a, 246b)에 의한 단차를 제거하여 컬러변환층(246)을 평탄화 한다.
평탄화층(248)은, 투명폴리머에 다수의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있으며, 그 결과 투과광인 청색광을 확산시켜 시야각을 개선할 수 있다.
제2실시예에서는 제2기판(240) 내면의 청 부화소(SPb)에 컬러필터패턴 및 컬러변환패턴을 형성하지 않고 평탄화층(248)을 형성하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제2기판(240) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴 및 청 컬러변환패턴을 형성할 수도 있고 이 경우 평탄화층(248)을 생략할 수도 있다.
평탄화층(248) 하부에는 와이어 그리드(wire grid) 편광층(250)이 형성되는데, 와이어 그리드 편광층(250)은 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함하고, 알루미늄(Al), 몰리(Mo), 텅스텐(W)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다.
특히, 각 바는 제1폭(도 3의 w1)을 갖고, 인접 바 사이는 제1피치(도 3의 p1)만큼 이격 될 수 있는데, 예를 들어 제1폭(w1) 및 제1피치(p1)는 각각 0.01μm 내지 0.1μm의 범위일 수 있다.
와이어 그리드(wire grid) 편광층(250)의 다수의 바는 각각이 복수의 바로 이루어지는 다수의 그룹으로 구분될 수 있으며, 인접 그룹 사이는 제1피치(p1)보다 큰 제2피치(도 3의 p2)만큼 이격 될 수 있다.
와이어 그리드 편광층(250)의 다수의 그룹은 각각이 터치송신신호가 전달되는 제1 내지 제3송신전극(도 3의 Tx1 내지 Tx3)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)은 각각 적어도 하나의 부화소에 대응되는 폭을 가질 수 있으며, 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)은 공통배선(228)의 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)과 교차되도록 배치될 수 있다.
또한, 와이어 그리드 편광층(250)은, 입사광 중 다수의 바의 장축에 평행한 성분(S편광)은 반사하고, 다수의 바의 장축에 수직한 성분(P편광)은 투과시킨다.
이에 따라, 와이어 그리드 편광층(250)은 반사 및 투과에 의하여 편광성분을 분리하는 반사형 편광소자로 작동하고, 반사광을 재활용함으로써 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
와이어 그리드 편광층(250) 하부 전면에는 오버코트(overcoat)층(252)이 형성되는데, 오버코트층(252)은 포토아크릴(photoacryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 와이어 그리드 편광층(250)을 덮어서 보호하고 평탄화 하는 역할을 한다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(220) 하부에는 제1 및 제2기판(220, 240)과 액정층(270)을 포함하는 터치표시패널에 청색광을 공급하는 백라이트유닛이 배치된다.
제2실시예에서는 청색광을 공급하는 백라이트유닛을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 수도 있으며, 이 경우 제2기판(240) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴을 형성한다.
그리고, 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 경우, 컬러변환층(246)을 생략할 수도 있다.
이러한 터치표시장치(210)는, 전압 인가에 의하여 화소전극(222) 및 공통전극(224) 사이에 생성되는 전기장을 이용하여 액정층(270)의 액정분자(미도시)를 재배열 하여 영상을 표시한다.
그리고, 와이어 그리드 편광층(250)의 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)에 터치송신신호를 인가하고, 공통배선(228)의 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3)으로부터 터치에 의하여 발생하는 제1 내지 제3송신전극(Tx1 내지 Tx3)과 제1 내지 제3수신전극(Rx1 내지 Rx3) 사이의 커패시턴스의 변화를 터치수신신호로 검출하여 터치를 감지한다.
한편, 제1기판(220) 내면에 형성되어 터치수신전극 역할을 하는 공통배선(228)과 터치위치에 인접한 제2기판(240) 내면에 형성되어 터치송신전극 역할을 하는 와이어 그리드 편광층(250)을 이용하여 터치를 감지하는 인셀 터치 타입으로 터치표시장치(210)를 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조비용이 절감되고 터치표시장치(210)의 두께가 감소된다.
그리고, 제2기판(240) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(250)을 인셀 편광판 타입으로 형성함으로써, 제조공정이 단순화 되고 제조비용이 절감된다.
또한, 제2기판(240) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(250)을 반사형 편광판 타입으로 형성함으로써, 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
그리고, 영상 표시에 사용되는 공통전압을 전달하는 공통배선 또는 공통전극을 터치수신전극으로 이용함으로써, 제1실시예보다 제조공정이 더 단순화 되고 제조비용이 더 절감된다.
한편, 다른 실시예에서는 제2기판 내면의 와이어 그리드 편광층을 사각형 형태의 그룹 단위로 구분하여 상호용량(mutual cap) 방식으로 구동할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치표시장치의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도로서, 제1 및 제2실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 터치표시장치(310)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(320, 340)과, 제1 및 제2기판(320, 340) 사이에 배치되는 액정층(370)을 포함한다.
제1기판(320)은 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어지는 화소(P)를 포함하고, 제1기판(320)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 서로 이격되는 화소전극(322) 및 공통전극(324)이 형성되고, 제1기판(320)의 외면에는 편광판(326)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(320)의 내면에는, 서로 교차하여 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되고, 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터가 형성되고, 화소전극(322)은 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.
제3실시예에서는 화소전극(322) 및 공통전극(324)이 동일층, 동일물질로 이루어지는 것으로 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 절연층을 사이에 두고 상이한 층으로 화소전극 및 공통전극을 배치할 수도 있다.
제2기판(340)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)의 경계에는 블랙매트릭스(354)가 형성되고, 블랙매트릭스(354) 하부와 제2기판(340)의 내면에는 컬러필터층(344)이 형성되고, 컬러필터층(344) 하부에는 컬러변환층(346)이 형성된다.
블랙매트릭스(354)는 제1기판(320) 내면의 게이트배선 및 데이터배선과 제2기판(340) 내면의 제1 및 제2터치배선(356, 358)에 대응된다.
컬러필터층(344)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러필터패턴(344a, 344b)을 포함하고, 컬러변환층(346)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러변환패턴(346a, 346b)을 포함한다.
적, 녹 컬러필터패턴(344a, 344b)은 각각 적, 녹색광을 투과시키고 나머지 컬러의 광은 차단한다.
적, 녹 컬러변환패턴(346a, 346b)은 하부로부터 입사되는 청색광의 컬러(파장)를 변환하여 각각 적, 녹색광을 방출한다.
예를 들어, 적 컬러변환패턴(346a)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 650nm 내지 680nm 범위의 파장을 갖는 적색광으로 변환하여 방출하고, 녹 컬러변환패턴(346b)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 540nm 내지 560nm 범위의 파장을 갖는 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
컬러변환층(346)은 컬러변환물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어 컬러변환물질은 양자효율이 높은 형광물질로서 유기발광물질 또는 퀀텀도트(quantum dot) 일 수 있다.
컬러변환층(346) 하부에는 평탄화층(348)이 형성되는데, 평탄화층(348)은 제2기판(340) 내면의 청 부화소(SPb)에도 형성되어 적, 녹 부화소(SPr, SPg) 사이의 공간을 채움으로써, 적, 녹 컬러변환패턴(346a, 346b)에 의한 단차를 제거하여 컬러변환층(346)을 평탄화 한다.
평탄화층(348)은, 투명폴리머에 다수의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있으며, 그 결과 투과광인 청색광을 확산시켜 시야각을 개선할 수 있다.
제3실시예에서는 제2기판(340) 내면의 청 부화소(SPb)에 컬러필터패턴 및 컬러변환패턴을 형성하지 않고 평탄화층(348)을 형성하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제2기판(340) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴 및 청 컬러변환패턴을 형성할 수도 있고 이 경우 평탄화층(348)을 생략할 수도 있다.
평탄화층(348) 하부에는 와이어 그리드(wire grid) 편광층(350)이 형성되는데, 와이어 그리드 편광층(350)은 사각형 형태의 다수의 그룹과 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선을 포함한다.
여기서, 다수의 그룹은 각각 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함하고, 다수의 터치배선은 제1 및 제2터치배선(356, 358)을 포함하고, 다수의 바와 제1 및 제2터치배선(356, 358)은 알루미늄(Al), 몰리(Mo), 텅스텐(W)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다.
특히, 각 바는 제1폭(w1)을 갖고, 인접 바 사이는 제1피치(p1)만큼 이격 될 수 있는데, 예를 들어 제1폭(w1) 및 제1피치(p1)는 각각 0.01μm 내지 0.1μm의 범위일 수 있다.
와이어 그리드 편광층(350)의 다수의 그룹은 각각이 터치송신신호가 전달되는 제1 내지 제4송신전극(Tx1 내지 Tx4)과 터치수신신호가 전달되는 제1 및 제2수신전극(Rx1, Rx2)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제4송신전극(Tx1 내지 Tx4)과 제1 및 제2수신전극(Rx1, Rx2)은 상하좌우로 교대로 배치되고, 제1 내지 제4송신전극(Tx1 내지 Tx4)은 제1터치배선(356)에 연결되고 제1 및 제2수신전극(Rx1, Rx2)은 제2터치배선(358)에 연결될 수 있다.
또한, 와이어 그리드 편광층(350)은, 입사광 중 다수의 바의 장축에 평행한 성분(S편광)은 반사하고, 다수의 바의 장축에 수직한 성분(P편광)은 투과시킨다.
이에 따라, 와이어 그리드 편광층(350)은 반사 및 투과에 의하여 편광성분을 분리하는 반사형 편광소자로 작동하고, 반사광을 재활용함으로써 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
와이어 그리드 편광층(350) 하부 전면에는 오버코트(overcoat)층(352)이 형성되는데, 오버코트층(352)은 포토아크릴(photoacryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 와이어 그리드 편광층(350)을 덮어서 보호하고 평탄화 하는 역할을 한다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(320) 하부에는 제1 및 제2기판(320, 340)과 액정층(370)을 포함하는 터치표시패널에 청색광을 공급하는 백라이트유닛이 배치된다.
제3실시예에서는 청색광을 공급하는 백라이트유닛을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 수도 있으며, 이 경우 제2기판(340) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴을 형성한다.
그리고, 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 경우, 컬러변환층(346)을 생략할 수도 있다.
이러한 터치표시장치(310)는, 전압 인가에 의하여 화소전극(322) 및 공통전극(324) 사이에 생성되는 전기장을 이용하여 액정층(370)의 액정분자(미도시)를 재배열 하여 영상을 표시한다.
그리고, 와이어 그리드 편광층(350)의 제1 내지 제4송신전극(Tx1 내지 Tx4)에 터치송신신호를 인가하고, 와이어 그리드 편광층(350)의 제1 및 제2수신전극(Rx1, Rx2)으로부터 터치에 의하여 발생하는 제1 내지 제4송신전극(Tx1 내지 Tx4)과 제1 및 제2수신전극(Rx1, Rx2) 사이의 커패시턴스의 변화를 터치수신신호로 검출하여 터치를 감지한다.
한편, 터치위치에 인접한 제2기판(340) 내면에 형성되어 터치송신전극과 터치수신전극의 역할을 하는 와이어 그리드 편광층(350)을 이용하여 터치를 감지하는 인셀 터치 타입으로 터치표시장치(310)를 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조비용이 절감되고 터치표시장치(310)의 두께가 감소된다.
그리고, 제2기판(340) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(350)을 인셀 편광판 타입으로 형성함으로써, 제조공정이 단순화 되고 제조비용이 절감된다.
또한, 제2기판(340) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(350)을 반사형 편광판 타입으로 형성함으로써, 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
그리고, 제2기판(340) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(350)을 터치송신전극과 터치수신전극으로 이용함으로써, 제1 및 제2실시예보다 터치감도가 더 개선된다.
한편, 다른 실시예에서는 제2기판 내면의 와이어 그리드 편광층을 사각형 형태의 그룹 단위로 구분하여 자기용량(self cap) 방식으로 구동할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치표시장치의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 터치표시장치의 제2기판의 평면도로서, 제1 내지 제3실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 터치표시장치(410)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(420, 440)과, 제1 및 제2기판(420, 440) 사이에 배치되는 액정층(470)을 포함한다.
제1기판(420)은 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어지는 화소(P)를 포함하고, 제1기판(420)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 서로 이격되는 화소전극(422) 및 공통전극(424)이 형성되고, 제1기판(420)의 외면에는 편광판(426)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(420)의 내면에는, 서로 교차하여 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되고, 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터가 형성되고, 화소전극(422)은 박막트랜지스터에 연결될 수 있다.
제4실시예에서는 화소전극(422) 및 공통전극(424)이 동일층, 동일물질로 이루어지는 것으로 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 절연층을 사이에 두고 상이한 층으로 화소전극 및 공통전극을 배치할 수도 있다.
제2기판(440)의 내면의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)의 경계에는 블랙매트릭스(454)가 형성되고, 블랙매트릭스(454) 하부와 제2기판(440)의 내면에는 컬러필터층(444)이 형성되고, 컬러필터층(444) 하부에는 컬러변환층(446)이 형성된다.
블랙매트릭스(454)는 제1기판(420) 내면의 게이트배선 및 데이터배선과 제2기판(440) 내면의 다수의 터치배선(456)에 대응된다.
컬러필터층(444)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러필터패턴(444a, 444b)을 포함하고, 컬러변환층(446)은 적, 녹 부화소(SPr, SPg)에 각각 형성되는 적, 녹 컬러변환패턴(446a, 446b)을 포함한다.
적, 녹 컬러필터패턴(444a, 444b)은 각각 적, 녹색광을 투과시키고 나머지 컬러의 광은 차단한다.
적, 녹 컬러변환패턴(446a, 446b)은 하부로부터 입사되는 청색광의 컬러(파장)를 변환하여 각각 적, 녹색광을 방출한다.
예를 들어, 적 컬러변환패턴(446a)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 650nm 내지 680nm 범위의 파장을 갖는 적색광으로 변환하여 방출하고, 녹 컬러변환패턴(446b)은 430nm 내지 470nm 범위의 파장을 갖는 청색광을 540nm 내지 560nm 범위의 파장을 갖는 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
컬러변환층(446)은 컬러변환물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어 컬러변환물질은 양자효율이 높은 형광물질로서 유기발광물질 또는 퀀텀도트(quantum dot) 일 수 있다.
컬러변환층(446) 하부에는 평탄화층(448)이 형성되는데, 평탄화층(448)은 제2기판(440) 내면의 청 부화소(SPb)에도 형성되어 적, 녹 부화소(SPr, SPg) 사이의 공간을 채움으로써, 적, 녹 컬러변환패턴(446a, 446b)에 의한 단차를 제거하여 컬러변환층(446)을 평탄화 한다.
평탄화층(448)은, 투명폴리머에 다수의 공극 또는 투명한 비즈(beads)를 포함할 수 있으며, 그 결과 투과광인 청색광을 확산시켜 시야각을 개선할 수 있다.
제4실시예에서는 제2기판(440) 내면의 청 부화소(SPb)에 컬러필터패턴 및 컬러변환패턴을 형성하지 않고 평탄화층(448)을 형성하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제2기판(440) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴 및 청 컬러변환패턴을 형성할 수도 있고 이 경우 평탄화층(448)을 생략할 수도 있다.
평탄화층(448) 하부에는 와이어 그리드(wire grid) 편광층(450)이 형성되는데, 와이어 그리드 편광층(450)은 사각형 형태의 다수의 그룹과 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선(456)을 포함한다.
여기서, 다수의 그룹은 각각 서로 평행하게 이격되는 다수의 바(bar)를 포함하고, 다수의 바와 다수의 터치배선(456)은 알루미늄(Al), 몰리(Mo), 텅스텐(W)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있다.
특히, 각 바는 제1폭(w1)을 갖고, 인접 바 사이는 제1피치(p1)만큼 이격 될 수 있는데, 예를 들어 제1폭(w1) 및 제1피치(p1)는 각각 0.01μm 내지 0.1μm의 범위일 수 있다.
와이어 그리드 편광층(450)의 다수의 그룹은 각각이 터치송신신호 및 터치수신신호가 전달되는 제1 내지 제20송수신전극(TRx1 내지 TRx20)으로 구분될 수 있는데, 제1 내지 제20송수신전극(TRx1 내지 TRx20)은 상하좌우로 교대로 배치될 수 있다.
또한, 와이어 그리드 편광층(450)은, 입사광 중 다수의 바의 장축에 평행한 성분(S편광)은 반사하고, 다수의 바의 장축에 수직한 성분(P편광)은 투과시킨다.
이에 따라, 와이어 그리드 편광층(450)은 반사 및 투과에 의하여 편광성분을 분리하는 반사형 편광소자로 작동하고, 반사광을 재활용함으로써 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
와이어 그리드 편광층(450) 하부 전면에는 오버코트(overcoat)층(452)이 형성되는데, 오버코트층(452)은 포토아크릴(photoacryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있으며, 와이어 그리드 편광층(450)을 덮어서 보호하고 평탄화 하는 역할을 한다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(420) 하부에는 제1 및 제2기판(420, 440)과 액정층(470)을 포함하는 터치표시패널에 청색광을 공급하는 백라이트유닛이 배치된다.
제4실시예에서는 청색광을 공급하는 백라이트유닛을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 수도 있으며, 이 경우 제2기판(440) 내면의 청 부화소(SPb)에 청 컬러필터패턴을 형성한다.
그리고, 백색광을 공급하는 백라이트유닛을 사용할 경우, 컬러변환층(446)을 생략할 수도 있다.
이러한 터치표시장치(410)는, 전압 인가에 의하여 화소전극(422) 및 공통전극(424) 사이에 생성되는 전기장을 이용하여 액정층(470)의 액정분자(미도시)를 재배열 하여 영상을 표시한다.
그리고, 와이어 그리드 편광층(450)의 제1 내지 제20송수신전극(TRx1 내지 TRx20)에 터치송신신호를 인가하고, 와이어 그리드 편광층(350)의 제1 내지 제20송수신전극(TRx1 내지 TRx20)으로부터 터치에 의하여 발생하는 제1 내지 제20송수신전극(TRx1 내지 TRx20)의 커패시턴스의 변화를 터치수신신호로 검출하여 터치를 감지한다.
한편, 터치위치에 인접한 제2기판(440) 내면에 형성되어 터치송신전극과 터치수신전극의 역할을 하는 와이어 그리드 편광층(450)을 이용하여 터치를 감지하는 인셀 터치 타입으로 터치표시장치(410)를 형성함으로써, 터치감도가 개선되고 제조비용이 절감되고 터치표시장치(410)의 두께가 감소된다.
그리고, 제2기판(440) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(450)을 인셀 편광판 타입으로 형성함으로써, 제조공정이 단순화 되고 제조비용이 절감된다.
또한, 제2기판(440) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(450)을 반사형 편광판 타입으로 형성함으로써, 광효율이 증가하고 영상의 휘도가 증가한다.
그리고, 제2기판(440) 내면에 형성되는 와이어 그리드 편광층(450)을 터치송수신전극으로 이용함으로써, 제1 내지 제3실시예보다 터치감도가 더 개선된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 터치표시장치 120: 제1기판
140: 제2기판 150: 와이드 그리드 편광층
170: 액정층

Claims (10)

  1. 서로 마주보며 이격되며 적, 녹, 청 부화소를 포함하는 제1 및 제2기판과;
    상기 제1기판 외면에 배치되는 편광층과;
    상기 제1기판 내면의 상기 적, 녹, 청 부화소에 각각 배치되는 화소전극 및 공통전극과;
    상기 제2기판 내면에 배치되는 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 하부에 배치되고, 다수의 바를 포함하고, 터치신호가 인가되는 와이어 그리드 편광층과;
    상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 액정층과;
    상기 제1기판 하부에 배치되는 백라이트유닛
    을 포함하는 터치표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 배치되는 컬러변환층과;
    상기 컬러변환층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 배치되는 평탄화층과;
    상기 와이어 그리드 편광층과 상기 액정층 사이에 배치되는 오버코트층
    을 더 포함하는 터치표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 백라이트유닛은 청색광을 방출하고,
    상기 컬러필터층은 상기 적, 녹 부화소에 대응되는 적, 녹 컬러필터패턴을 포함하고,
    상기 컬러변환층은 상기 적, 녹 부화소에 대응되는 적, 녹 컬러변환패턴을 포함하고,
    상기 평탄화층은 상기 제2기판 내면의 상기 적, 녹 컬러필터패턴 사이와 상기 적, 녹 컬러변환패턴 사이의 공간을 채우는 터치표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2기판과 상기 컬러필터층 사이에 배치되고, 바 형상을 갖는 터치수신전극을 더 포함하고,
    상기 터치수신전극은 각각이 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고,
    상기 와이어 그리드 편광층은 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극으로 구분되고,
    상기 다수의 수신전극과 상기 다수의 송신전극은 서로 교차하도록 배치되는 터치표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고, 상기 공통전극에 연결되는 공통배선을 더 포함하고,
    상기 공통배선은 각각이 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고,
    상기 와이어 그리드 편광층은 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극으로 구분되고,
    상기 다수의 수신전극과 상기 다수의 송신전극은 서로 교차하도록 배치되는 터치표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광층은, 각각이 상기 다수의 바를 포함하고 사각형 형태를 갖는 다수의 그룹과, 상기 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선을 포함하고,
    상기 다수의 그룹은, 각각이 터치송신신호가 전달되는 다수의 송신전극과, 터치수신신호가 전달되는 다수의 수신전극으로 구분되고,
    상기 다수의 송신전극과 상기 다수의 수신전극은 상하좌우로 교대로 배치되고,
    상기 다수의 터치배선은, 상기 다수의 송신전극에 연결되는 제1터치배선과, 상기 다수의 수신전극에 연결되는 제2터치배선을 포함하는 터치표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광층은, 각각이 상기 다수의 바를 포함하고 사각형 형태를 갖는 다수의 그룹과, 상기 다수의 그룹에 연결되는 다수의 터치배선을 포함하고,
    상기 다수의 그룹은, 각각이 터치송신신호 및 터치수신신호가 전달되는 다수의 송수신전극으로 구분되고,
    상기 다수의 송수신전극은 상하좌우로 교대로 배치되는 터치표시장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제2기판 내면에 배치되고, 상기 다수의 터치배선에 대응되는 블랙매트릭스를 더 포함하는 터치표시장치.
  9. 제1기판 상부의 적, 녹, 청 부화소에 각각 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와;
    제2기판 상부의 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층 상부에 다수의 바를 포함하고, 터치신호가 인가되는 와이어 그리드 편광층을 형성하는 단계와;
    상기 제1 및 제2기판을 합착하는 단계와;
    상기 제1 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계와;
    상기 제1기판 외면에 편광층을 형성하는 단계와;
    상기 제1기판 하부에 백라이트유닛을 배치하는 단계
    를 포함하는 터치표시장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컬러필터층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 컬러변환층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러변환층과 상기 와이어 그리드 편광층 사이에 평탄화층을 형성하는 단계와;
    상기 와이어 그리드 편광층과 상기 액정층 사이에 오버코트층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 터치표시장치의 제조방법.
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