KR102193454B1 - 터치패널과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 제1방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1송신전극과 다수의 제2송신전극 및 다수의 제1연결패턴을 포함하는 다수의 송신배선과; 상기 기판 상에 제2방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1수신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴을 포함하는 다수의 수신배선을 포함하고, 상기 다수의 제1연결패턴 각각은 인접한 제1송신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1송신전극과 중첩하여 접촉하며, 상기 다수의 제2연결패턴 각각은 인접한 제2수신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제1수신전극과 중첩하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치패널을 제공한다.

Description

터치패널과 그 제조 방법{Touch Panel and Method of Fabricating the Same}
본 발명은 터치표시장치에 관한 것으로, 특히 터치표시장치용 터치패널과 그 제조 방법에 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)나 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED) 등이 개발되어 널리 적용되고 있다.
최근에는, 이러한 표시장치의 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치표시장치가 각광받고 있다.
터치스크린으로 불리기도 하는 터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용된다. 즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 터치부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.
터치표시장치의 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 저항막 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 적외선 방식(infrared type), 초음파 방식(surface acoustic wave type) 등으로 구분될 수 있다.
이중, 정전용량 방식 터치패널은 다른 방식의 터치패널에 비해 내구성이 좋으며, 수명이 길고, 멀티 터치 지원이 용이하며, 높은 빛 투과율을 제공하여 널리 이용되고 있다.
이러한 정전용량 방식 터치패널은, 송신배선 및 수신배선을 독립적으로 형성하고 터치에 따른 송신배선 및 수신배선 사이의 커패시턴스의 변화를 검출하는 상호정전용량(mutual capacitance) 방식과, 영역별로 독립된 터치전극에 전압을 인가하고 터치에 따른 터치전극의 커패시턴스의 변화를 검출하는 자기정전용량(self capacitance) 방식으로 구분될 수 있다.
이러한 터치패널을 포함하는 터치표시장치는, 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하거나, 터치패널을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화하는 형태로 제조될 수 있다.
이하, 상호정전용량 방식 터치패널을 포함하는 터치표시장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 인셀(in-cell) 또는 온셀(on-cell) 구조의 내장형 터치표시장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 애드 온 터치(add on touch) 구조가 포함될 수 있다. 여기서, 유기발광다이오드 표시 장치가 표시패널로 사용되고, 터치패널은 상호정전용량 방식이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 터치표시장치는, 표시패널(10)과 터치패널(30) 및 편광판(40)을 포함한다. 터치패널(30)의 일면은 접착층(20)을 통해 표시패널(10)에 부착되고, 터치패널(30)의 타면은 편광판(40)에 부착된다.
표시패널(10)은 박막 트랜지스터(도시하지 않음)와 캐소드(cathode) 전극(14)을 포함하는 유기발광다이오드(도시하지 않음)가 형성된 제1기판(12)을 포함하며, 캐소드 전극(14) 상부에는 봉지층(16)이 형성된다.
터치패널(30)은 제2기판(32)과, 제2기판(32) 하부의 송신배선(34a) 및 수신배선(34b) 그리고 송신배선(34a) 및 수신배선(34b)을 덮고 있는 절연막(36)을 포함한다.
여기서, 유기발광다이오드로부터 방출된 빛은 캐소드 전극(14)과 터치패널(30) 및 편광판(40)을 통해 외부로 출력되어 화상을 표시한다.
한편, 송신배선(34a)과 수신배선(34b)은 교차하여 상호 커패시터(mutual capacitor)를 형성하며, 사용자의 터치가 수행될 경우, 상호정전용량(mutual capacitance)이 변화되고, 변화된 상호정전용량으로부터 터치지점을 검출한다.
그런데, 이러한 터치표시장치에서는, 송신배선(34a)과 수신배선(34b)이 캐소드 전극(14)에 가까이 위치하게 되므로, 캐소드 전극(14)에 의해 기생용량(parasitic capacitance)이 생기게 되고, 캐소드 전극(14)에 인가되는 영상표시신호의 노이즈(noise)에 의해 기생용량 변화가 발생하여, 터치 성능이 저하된다.
기생용량은 접착층(20)의 두께에 따라 크기가 달라지며, 접착층(20)이 얇아질수록 송신배선(34a) 및 수신배선(34b)과 캐소드 전극(14) 사이의 거리가 짧아져 기생용량이 커지므로, 터치 성능이 급격히 저하된다. 일례로, 접착층(20)의 두께가 35마이크로미터일 경우 신호 대 잡음비(signal to noise ratio: SNR)은 35dB이고, 접착층(20)의 두께가 10마이크로미터일 경우 신호 대 잡음비는 25dB로, 접착층(20) 두께가 작을수록 노이즈가 커 터치 성능이 저하됨을 알 수 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 상호정전용량을 증가시켜 기생용량에 의한 영향을 최소화하고 노이즈에 강한 터치 성능을 제공하는 터치패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 시인성을 향상시킬 수 있는 터치패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 제1방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1송신전극과 다수의 제2송신전극 및 다수의 제1연결패턴을 포함하는 다수의 송신배선과; 상기 기판 상에 제2방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1수신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴을 포함하는 다수의 수신배선을 포함하고, 상기 다수의 제1연결패턴 각각은 인접한 제1송신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1송신전극과 중첩하여 접촉하며, 상기 다수의 제2연결패턴 각각은 인접한 제2수신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제1수신전극과 중첩하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치패널을 제공한다.
상기 다수의 제1연결패턴은 상기 다수의 제2연결패턴과 교차한다.
본 발명의 터치패널은, 상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1연결패턴 및 다수의 제1수신전극을 덮으며, 상기 다수의 제1송신전극을 노출하는 다수의 제1컨택홀과 상기 다수의 제1수신전극을 노출하는 다수의 제2컨택홀을 가지는 제1절연막을 더 포함하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1컨택홀을 통해 상기 다수의 제1송신전극과 접촉하며, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제2컨택홀을 통해 상기 다수의 제1수신전극과 접촉한다.
본 발명의 터치패널은, 상기 다수의 제2송신전극과 다수의 제2연결패턴 및 다수의 제2수신전극을 덮는 제2절연막과; 상기 제2절연막 상부에 형성되고, 인접한 제2송신전극 및 제2수신전극과 중첩하는 다수의 도전성 패턴을 더 포함한다.
본 발명의 터치패널은, 상기 기판 상부에 상기 다수의 제1송신전극 중 하나와 접촉하는 제1라우팅배선과, 상기 다수의 제1수신전극 중 하나와 접촉하는 제2라우팅배선을 더 포함한다.
상기 다수의 송신배선과 상기 다수의 수신배선은 투명도전물질로 형성된다.
또한, 본 발명은, 기판 상부에 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴을 형성하는 단계와; 상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴 상부에 상기 다수의 제1송신전극을 노출하는 다수의 제1컨택홀과 상기 다수의 제1수신전극을 노출하는 다수의 제2컨택홀을 가지는 제1절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1절연막 상부에 다수의 제2송신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 제1연결패턴 각각은 제1방향으로 인접한 제1송신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1송신전극과 중첩하여 접촉하며, 상기 다수의 제2연결패턴 각각은 제2방향으로 인접한 제2수신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제1수신전극과 중첩하여 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치패널 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 터치패널 제조 방법은, 상기 다수의 제2송신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴 상부에 제2절연막을 형성하는 단계와; 상기 제2절연막 상부에, 인접한 제2송신전극 및 제2수신전극과 중첩하는 다수의 도전성 패턴을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 터치패널 제조 방법은, 상기 다수의 제1송신전극 중 하나와 접촉하는 제1라우팅배선을 형성하는 단계와; 상기 다수의 제1수신전극 중 하나와 접촉하는 제2라우팅배선을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1라우팅배선을 형성하는 단계와 상기 제2라우팅배선을 형성하는 단계는 상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴을 형성하는 단계 이전에 수행된다.
본 발명은, 상호정전용량 방식 터치패널에 있어서, 다수의 송신배선과 다수의 수신배선을 중첩하여 연결된 이중 전극의 구조로 형성하여, 병렬로 연결된 상호 커패시터를 형성함으로써, 상호정전용량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 기생용량의 영향을 최소화할 수 있으므로, 노이즈에 대해 강한 터치 성능을 확보할 수 있다.
또한, 다수의 송신배선과 다수의 수신배선의 전극을 직접 연결함으로써, 금속과 같은 불투명 도전물질이 표시영역 내에 형성되지 않으므로, 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 터치표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제1전극층 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제2전극층 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 3의 B영역에 대한 확대 평면도이다.
도 6a는 도 5에서 VIA-VIA선에 대한 단면도이고, 도 6b는 도 5에서 VIB-VIB선에 대한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제조 공정의 각 단계에서의 터치패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제조 공정의 각 단계에서의 터치패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 다른 예를 개략적으로 도시한 확대 평면도이고, 도 10b는 도 10a에서 XB-XB선에 대한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치는 표시패널(100)과 터치패널(300) 그리고 편광판(400)을 포함하고, 표시패널(100)과 터치패널(300)은 접착층(200)을 통해 접착되어 있다. 한편, 도시하지 않았지만, 편광판(400)과 터치패널(300) 사이에도 접착층이 위치할 수도 있으며, 편광판(400) 상부에 터치패널(300)이 직접 형성될 수도 있다. 본 발명의 터치표시장치에는 영상이 표시되는 표시영역(A1)과 표시영역(A1)을 둘러싸는 비표시영역(A2)이 정의된다.
보다 상세하게, 표시패널(100)은 제1기판(110)을 포함하고, 제1기판(110) 상부에는 전면에 버퍼층(120)이 형성된다. 제1기판(110)은 유리나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 플라스틱, 또는 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있으며, 버퍼층(120)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 생략될 수도 있다.
표시영역(A1)의 버퍼층(120) 상부에는 반도체층(122)이 형성된다. 반도체층(122)은 액티브영역(122a)과 소스영역(122b) 및 드레인영역(122c)을 포함한다. 반도체층(122)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 소스영역(122b)과 드레인영역(122c)에는 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. 또는, 반도체층(122)은 산화물 반도체로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 소스 및 드레인영역(122b, 122c)은 불순물을 포함하지 않는다.
반도체층(122) 상부에는 게이트 절연막(130)이 형성된다. 게이트 절연막(130)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있으며, 도면에서는 제1기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 액티브영역(122a)에 대응하는 모양을 가지도록 패터닝될 수도 있다.
액티브영역(122a) 상부의 게이트 절연막(130) 위에는 게이트전극(132)이 형성된다.
게이트전극(132) 상부에는 층간 절연막(140)이 제1기판(110) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 게이트 절연막(130)과 함께 소스영역(122b) 및 드레인영역(122c)을 각각 노출하는 제1 및 제2 반도체 컨택홀(140a, 140b)을 가진다. 게이트 절연막(130)이 액티브영역(122a)에 대응하는 모양을 가지도록 패터닝되어 있을 경우, 제1 및 제2 반도체 컨택홀(140a, 140b)은 층간 절연막(140)에만 형성된다. 층간 절연막(140)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140) 상부에는 소스전극(142)과 드레인전극(144)이 형성된다. 소스 및 드레인전극(142, 144)은 제1 및 제2 반도체 컨택홀(140a, 140b)을 통해 소스 및 드레인영역(122b, 122c)과 각각 접촉한다.
한편, 비표시영역(A2)의 층간 절연막(140) 상부에는 소스 및 드레인전극(142, 144)과 동일물질로 표시패드(148)가 형성된다.
소스 및 드레인전극(142, 144) 상부에는 제1 보호막(150)과 제2 보호막(160)이 순차적으로 형성된다. 제1 보호막(150)과 제2 보호막(160)은 표시영역(A1) 내에만 위치하며, 제2 보호막(160)은 평탄한 표면을 가진다. 제1 보호막(150)과 제2 보호막(160)은 드레인전극(144)을 노출하는 드레인 컨택홀(160a)을 가진다. 제1 보호막(150)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되고, 제2 보호막(160)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
제2 보호막(160) 상부에는 제1전극(172)이 형성된다. 제1전극(172)은 드레인 컨택홀(160a)을 통해 드레인전극(144)과 접촉한다. 제1전극(172)은 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
제1전극(172) 상부에는 절연물질로 뱅크층(174)이 형성된다. 뱅크층(174)은 제1전극(172)의 가장자리를 덮으며, 제1전극(172)의 중앙부를 노출한다.
뱅크층(174)에 의해 노출된 제1전극(172) 상부에는 유기물질로 유기발광층(176)이 형성된다. 유기발광층(176)은 제1전극(172) 상부로부터 정공수송층(hole transporting layer)과, 발광물질층(light-emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 순으로 적층된 다중층 구조를 가질 수 있으며, 정공수송층 하부의 정공주입층(hole injecting layer)과 전자수송층 상부의 전자주입층(electron injecting layer)을 더 포함할 수 있다.
유기발광층(176) 상부에는 제2전극(178)이 표시영역(A1) 전면에 형성된다. 여기서, 제2전극(178)은 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 물질로 형성될 수 있다.
한편, 제2전극(178) 상부에는 광효율 향상을 위해 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 유기/무기물질로 덮개층이 형성될 수 있다.
제1전극(172)과 유기발광층(176) 및 제2전극(178)은 유기발광다이오드(De)를 이루며, 제1전극(172)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제2전극(178)은 캐소드(cathode)의 역할을 할 수 있다. 여기서, 유기발광다이오드 표시장치는 유기발광층(176)으로부터 발광된 빛이 제2전극(178)을 통해 외부로 출력되는 상부 발광 방식(top emission type)일 수 있다. 즉, 제1전극(172) 하부에 반사층을 형성하고, 빛을 투과시키도록 제2전극(178)의 두께를 얇게 형성하여 유기발광층(176)으로부터 발광된 빛이 제2전극(178)을 통해 외부로 출력될 수 있다.
제2전극(178) 상부에는 봉지층(sealing layer, 180)이 형성된다. 봉지층(180)은 표시영역(A1)에 형성되며, 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 막아 표시영역(A1) 내의 소자들을 보호한다. 봉지층(180)은 무기막/유기막/무기막의 적층 구조를 가질 수 있다.
봉지층(180) 상부에는 접착층(200)이 위치하며, 접착층(200)은 접착제 또는 점착제로 형성될 수 있다. 일례로, 접착층(200)은 열경화 접착제로 이루어질 수 있다.
접착층(200) 상부에는 터치패널(300)이 위치하며, 터치패널(300)은 제2기판(310)을 포함한다. 제2기판(310)은 유리나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 플라스틱, 또는 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.
제2기판(310) 하부의 표시영역(A1)에는 다수의 송신배선(320)과 다수의 수신배선(340)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 다수의 송신배선(320)은 제1방향으로 연장되고, 다수의 수신배선(340)은 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된다. 다수의 송신배선(320)과 다수의 수신배선(340)은 다수의 상호 커패시터(mutual capacitor)를 구성한다.
다수의 송신배선(320)과 다수의 수신배선(340) 하부에는 보호막(350)이 형성되며, 보호막(350)은 하부의 접착층(200)과 접촉한다. 보호막(350)은 표시영역(A1)에 형성되며, 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
한편, 제2기판(310) 하부의 비표시영역(A2)에는 표시패드(148)와 대응하여 터치패드(316)가 형성된다. 터치패드(316)는 다수의 송신배선(320) 또는 다수의 수신배선(340)과 전기적으로 연결된다. 또한, 터치패드(316)는 접속수단(500)을 통해 표시패드(148)와 전기적으로 연결되는데, 접속수단(500)은 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)일 수 있다.
터치패널(300)의 제2기판(310) 상부에는 편광판(400)이 위치한다. 편광판(400)은 원편광을 투과시키는 원편광판(circular polarizer)으로, 선편광판(linear polarizer)과 사분파장판(quarter wave plate)을 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 편광판(400) 상부에는 커버 기판(cover substrate)이 광학용 점착제(optically clear adhesive)를 통해 부착되어 있을 수 있으며, 커버 기판은 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 터치표시장치에서 터치패널(300)의 송신배선(320)과 수신배선(340)은 이중층 구조로 형성되어 병렬로 연결된 상호 커패시터(mutual capacitor)를 형성한다. 따라서, 터치를 감지하기 위한 상호정전용량을 증가시킬 수 있으며, 제2전극(178)에 의한 기생용량의 영향을 최소화할 수 있으므로, 노이즈(noise)에 대해 강한 터지 성능을 가질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제1전극층 구조를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제2전극층 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 터치패널은 기판(310)을 포함하고, 기판(310) 상에는 화상을 표시하는 표시영역(A1)과 표시영역(A1)을 둘러싸는 비표시영역(A2)이 정의된다.
표시영역(A1)에는 다수의 송신배선(320)과 다수의 수신배선(340)이 형성된다. 다수의 송신배선(320) 각각은 다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제2송신전극(324), 그리고 다수의 제1연결전극(328)을 포함한다.
다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제2송신전극(324)은 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하며, 제1컨택홀(330a)을 통해 접촉한다. 다수의 제1연결전극(328)은 다수의 제1송신전극(322)과 동일층에 형성되어 제1방향을 따라 인접한 제1송신전극(322)을 연결한다. 다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제1연결전극(328)은 일체로 형성될 수 있다.
다수의 수신배선(340) 각각은 다수의 제1수신전극(342)과 다수의 제2수신전극(344), 그리고 다수의 제2연결전극(348)을 포함한다. 다수의 제1수신전극(342)과 다수의 제2수신전극(344)은 절연막을 사이에 두고 서로 중첩하며, 제2컨택홀(330b)을 통해 접촉한다. 다수의 제2연결전극(348)은 다수의 제2수신전극(344)과 동일층에 형성되어 제2방향을 따라 인접한 제2수신전극(344)을 연결하며, 다수의 제1연결전극(328)과 교차한다. 다수의 제2수신전극(344)과 다수의 제2연결전극(348)은 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제1수신전극(342)이 동일층에 형성되고, 제2송신전극(324)과, 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348)이 동일층에 형성될 수 있다.
따라서, 도 4a에 도시한 바와 같이, 터치패널의 제1전극층은 제1방향을 따라 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328)이 연결되어 일체로 형성되고, 제2방향을 따라 인접한 제1연결패턴(328) 사이에 제1수신전극(342)이 위치하는 구조를 가진다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이, 터치패널의 제2전극층은 제2방향을 따라 제2수신전극(344)과 제2연결패턴(348)이 연결되어 일체로 형성되고, 제1방향을 따라 인접한 제2연결패턴(348) 사이에 제2송신전극(324)이 위치하는 구조를 가진다.
본 발명의 실시예에서는, 도 4a의 제1전극층이 하부에 위치하고 도 4b의 제2전극층이 상부에 위치하는 것으로 설명하였으나, 도 4b의 제2전극층이 하부에 위치하고 도 4a의 제1전극층이 상부에 위치할 수도 있다.
제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 동일한 모양과 크기를 가지고 중첩되어 있을 수 있으나, 편의를 위하여 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 서로 어긋나게 위치하는 것으로 도시한다. 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 일례로, 제1송신전극(322)과 제2수신전극(344)이 제2송신전극(324)과 제1수신전극(342) 보다 큰 면적을 가질 수 있다.
여기서, 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 실질적으로 마름모꼴의 모양을 가지는데, 다른 모양을 가질 수도 있다. 또한, 가장 바깥쪽의 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 삼각형 모양을 가지는데, 가장 바깥쪽의 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 생략될 수도 있다.
한편, 비표시영역(A2)에는 다수의 제1라우팅배선(312)과 다수의 제2라우팅배선(314) 그리고 다수의 터치패드(316)가 형성된다. 다수의 제1라우팅배선(312)은 제1방향을 따라 연결된 다수의 송신배선(320)과 연결되고, 다수의 제2라우팅배선(314)은 제2방향을 따라 연결된 다수의 수신배선(340)과 연결되며, 다수의 터치패드(316)는 다수의 제1라우팅배선(312) 및 다수의 제2라우팅배선(314)과 연결된다.
이와 같이, 본 발명의 터치패널의 송신배선(320)과 수신배선(340)은 상호 커패시터를 형성한다. 송신배선(320)은 터치구동부(도시하지 않음)로부터 터치구동전압을 전달받고, 수신배선(340)은 터치감지전압을 터치구동부로 전달하는데, 사용자의 터치가 수행될 경우 상호 커패시터의 정전용량이 변하게 되어 터치감지전압이 달라지게 되고, 터치구동부는 터치감지전압을 분석하여 터치지점을 검출한다.
본 발명에서는 송신배선(320)과 수신배선(340)이 이중층 구조로 형성되어 병렬로 연결된 상호 커패시터를 형성하므로, 터치를 감지하기 위한 상호정전용량(mutual capacitance)을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상대적으로 기생용량의 영향을 최소화 할 수 있으므로, 노이즈(noise)에 대해 강한 터지 성능을 가질 수 있다.
또한, 제1 및 제2송신전극(322, 324)과 제1 및 제2수신전극(342, 344)은 직접 연결되므로, 금속과 같은 불투명 도전물질이 표시영역(A1) 내에 형성되지 않아, 시인성(visibility)이 향상된다.
본 발명의 터치패널의 단면 구조에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 도 3의 B영역에 대한 확대 평면도이고, 도 6a는 도 5에서 VIA-VIA선에 대한 단면도이며, 도 6b는 도 5에서 VIB-VIB선에 대한 단면도이다.
도 5와 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 기판(310) 상에 금속과 같은 도전성 물질로 제1라우팅배선(312)과 제2라우팅배선(314)이 형성된다. 이때, 도시하지 않았지만, 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)과 연결되는 터치패드도 함께 형성된다.
제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)과 기판(310) 사이에는 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 절연막이 더 형성될 수도 있다.
제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)을 포함하는 기판(310) 상부에는 투명도전물질로 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제1수신전극(342)이 형성된다. 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328)은 일체로 형성되고, 인접한 제1수신전극(342) 사이에 제1연결패턴(328)이 위치한다.
이때, 가장 바깥쪽의 제1송신전극(322)은 제1라우팅배선(312)과 접촉하고, 가장 바깥쪽의 제1수신전극(342)은 제2라우팅배선(314)과 접촉한다.
한편, 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)과 제1송신전극(322) 및 제1수신전극(342) 사이에는 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어진 절연막이 더 형성될 수 있다. 이 경우 절연막은 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)을 각각 노출하는 컨택홀을 포함하며, 제1송신전극(322) 및 제1수신전극(342)은 컨택홀을 통해 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)과 각각 접촉한다.
제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제1수신전극(342) 상부에는 절연물질로 제1절연막(330)이 형성된다. 제1절연막(330)은 제1송신전극(322)을 노출하는 제1컨택홀(330a)과 제1수신전극(342)을 노출하는 제2컨택홀(330b)을 가진다.
제1절연막(330) 상부에는 투명도전물질로 제2송신전극(324)과 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348)이 형성된다. 제2수신전극(344)과 제2연결패턴(348)은 일체로 형성되고, 인접한 제2송신전극(324) 사이에 제2연결패턴(348)이 위치한다.
제2송신전극(324)은 제1컨택홀(330a)을 통해 제1송신전극(322)과 접촉하고, 제2수신전극(344)은 제2컨택홀(330b)을 통해 제1수신전극(342)과 접촉한다.
따라서, 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제2송신전극(324)은 송신배선(320)을 이루고, 제1수신전극(342)과 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348)은 수신배선(340)을 이룬다.
제2송신전극(324)과 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348) 상부에는 제2절연막(350)이 형성되어 하부막들을 보호한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제조 공정의 각 단계에서의 터치패널을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 제조 공정의 각 단계에서의 터치패널을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8a 내지 도 8d는 도 5의 VIA-VIA선에 대응하고, 도 9a 내지 도 9d는 도 5의 VIB-VIB선에 대응한다.
도 7a와 도 8a 및 도 9a에 도시한 바와 같이, 표시영역(A1)과 비표시영역(A2)이 정의된 기판(310) 전면에 도전성 물질을 증착하고 패터닝하여, 비표시영역(A2)에 다수의 제1라우팅배선(312)과 다수의 제2라우팅배선(314) 그리고 다수의 터치패드(316)를 형성한다.
여기서, 기판(310)은 유리나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 플라스틱, 또는 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다. 또한, 다수의 제1라우팅배선(312)과 다수의 제2라우팅배선(314) 그리고 다수의 터치패드(316)은 알루미늄(Al)과 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질을 하나 이상 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층 구조를 가질 수 있다.
다수의 제1라우팅배선(312)과 다수의 제2라우팅배선(314)은 일끝이 표시영역(A1)까지 연장되고, 타끝이 다수의 터치패드(316)와 연결된다.
다음, 도 7b와 도 8b 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 투명도전물질을 기판(310) 전면에 증착하고 패터닝하여, 표시영역(A1)에 다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제1연결패턴(328) 그리고 다수의 제1수신전극(342)을 형성한다.
다수의 제1연결패턴(328) 각각은 제1방향을 따라 인접한 제1송신전극(322)을 연결하며 일체로 형성되고, 다수의 제1수신전극(342) 각각은 제2방향을 따라 인접한 제1연결패턴(328) 사이에 형성된다.
다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제1수신전극(342)은 실질적으로 마름모꼴 모양으로 형성되는데, 정사각형이나 직각사각형 또는 다각형과 같은 다른 모양으로 형성될 수도 있다.
여기서, 가장 바깥쪽의 제1송신전극(322)은 제1라우팅배선(312)과 부분적으로 중첩하여 접촉하고, 가장 바깥쪽의 제1수신전극(342)은 제2라우팅배선(314)과 부분적으로 중첩하여 접촉한다.
다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제1연결패턴(328) 그리고 다수의 제1수신전극(342)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 형성될 수 있다.
다음, 도 7c와 도 8c 및 도 9c에 도시한 바와 같이, 다수의 제1송신전극(322)과 다수의 제1연결패턴(328) 그리고 다수의 제1수신전극(342) 상부에 절연물질을 증착하여 제1절연막(330)을 기판(310) 전면에 형성한다. 이어, 제1절연막(330)을 패터닝하여 다수의 제1송신전극(324) 각각을 노출하는 다수의 제1컨택홀(330a)과 다수의 제1수신전극(342) 각각을 노출하는 다수의 제2컨택홀(330b)을 형성한다.
여기서, 제1절연막(330)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다.
다음, 도 7d와 도 8d 및 도 9d에 도시한 바와 같이, 제1절연막(330) 상부에 투명도전물질을 기판(310) 전면에 증착하고 패터닝하여, 표시영역(A1)에 다수의 제2송신전극(324)과 다수의 제2수신전극(344) 그리고 다수의 제2연결패턴(348)을 형성한다.
다수의 제2송신전극(324)은 다수의 제1송신전극(322)과 각각 중첩하고, 다수의 제2수신전극(344)은 다수의 제1수신전극(342)과 각각 중첩하며, 다수의 제2연결패턴(348)은 다수의 제1연결패턴(328)과 각각 교차한다.
다수의 제2연결패턴(348) 각각은 제2방향을 따라 인접한 제2수신전극(344)을 연결하며 일체로 형성되고, 다수의 제2송신전극(324) 각각은 제1방향을 따라 인접한 제2연결패턴(348) 사이에 형성된다.
다수의 제2송신전극(324)과 다수의 제2수신전극(344)은 실질적으로 마름모꼴 모양으로 형성되는데, 정사각형이나 직각사각형 또는 다각형과 같은 다른 모양으로 형성될 수도 있다.
다수의 제2송신전극(324)과 다수의 제2수신전극(344) 그리고 다수의 제2연결패턴(348)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 형성될 수 있다.
이어, 다수의 제2송신전극(324)과 다수의 제2수신전극(344) 그리고 다수의 제2연결패턴(348) 상부에 절연물질로 제2절연층(350)이 기판(310) 전면에 형성된다. 제2절연층(350)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질을 증착하거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo acryl) 또는 폴리이미드(polyimide)와 같은 유기절연물질을 도포하여 형성될 수 있다.
여기서, 제2절연층(350)은 터치패드(316)를 노출하는 하나 또는 다수개의 홀(도시하지 않음)을 가질 수 있다.
본 발명에서는 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)이 동일층에 형성되나, 제1라우팅배선(312) 및 제2라우팅배선(314)은 서로 다른 층에 형성될 수도 있다.
한편, 제2절연층(350) 상부에 도전성 패턴을 형성하여 기생용량을 분산시킬 수 있다. 이에 대해, 도 10a와 도 10b를 참조하여 설명한다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널의 다른 예를 개략적으로 도시한 확대 평면도이고, 도 10b는 도 10a에서 XB-XB선에 대한 단면도이다. 도전성 패턴을 제외한 구조는 앞선 실시예와 동일하며, 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 간략히 한다.
도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 기판(310) 상에 투명도전물질로 제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제1수신전극(342)이 형성된다. 제1연결패턴(328)은 제1방향을 따라 인접한 제1송신전극(322)과 연결되어 일체로 형성된다.
제1송신전극(322)과 제1연결패턴(328) 및 제1수신전극(342) 상부에는 절연물질로 제1절연막(330)이 형성되고, 제1절연막(330)은 제1송신전극(322)을 노출하는 제1컨택홀(330a)과 제1수신전극(342)을 노출하는 제2컨택홀(330b)을 가진다.
제1절연막(330) 상부에는 투명도전물질로 제2송신전극(324)과 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348)이 형성된다. 제2연결패턴(348)은 제2방향을 따라 인접한 제2수신전극(344)과 연결되어 일체로 형성되고, 제1연결패턴(328)과 교차한다. 제2송신전극(324)은 제1송신전극(322)과 중첩하고 제1컨택홀(330a)을 통해 제1송신전극(322)과 접촉하여 제1연결패턴(328)과 함께 송신배선(320)을 이루고, 제2수신전극(344)은 제1수신전극(342)과 중첩하고 제2컨택홀(330b)을 통해 제1수신전극(342)과 접촉하여 제2연결패턴(348)과 함께 수신배선(340)을 이룬다.
제2송신전극(324)과 제2수신전극(344) 및 제2연결패턴(348) 상부에는 제2절연막(350)이 형성되어 하부막들을 보호한다.
제2절연막(350) 상부에는 투명도전물질로 도전성 패턴(362)이 형성된다. 도전성 패턴(362)은 제3방향을 따라 인접한 제2송신전극(324) 및 제2수신전극(344) 사이에 위치하며 이들과 중첩하고, 제4방향을 따라 인접한 제2송신전극(324) 및 제2수신전극(344) 사이에 위치하며 이들과 중첩한다.
이러한 도전성 패턴(362)은, 도 2의 터치표시장치에서 표시패널(100)의 제2전극(178)과 송신배선(320) 및 수신배선(340) 사이에 위치하여, 기생용량을 분산시킴으로써 터치 성능을 향상시킨다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상부 발광 방식 유기발광다이오드 표시장치를 표시패널(도 2의 100)로 사용한 경우에 대하여 설명하였으나, 하부 발광 방식 유기발광다이오드 표시장치를 표시패널(도 2의 100)로 사용할 수도 있으며, 액정표시장치를 표시패널(도 2의 100)로 사용할 수도 있다.
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.
310: 기판 312: 제1라우팅배선
314: 제2라우팅배선 316: 터치패드
320: 송신배선 322: 제1송신전극
324: 제2송신전극 328: 제1연결패턴
340: 수신배선 342: 제1수신전극
344: 제2수신전극 348: 제2연결패턴
330a: 제1컨택홀 330b: 제2컨택홀
A1: 표시영역 A2: 비표시영역

Claims (11)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 제1방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1송신전극과 다수의 제2송신전극 및 다수의 제1연결패턴을 포함하는 다수의 송신배선과;
    상기 기판 상에 제2방향을 따라 연장되고, 각각은 다수의 제1수신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴을 포함하는 다수의 수신배선
    을 포함하고,
    상기 다수의 제1연결패턴 각각은 인접한 제1송신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1송신전극과 중첩하여 접촉하며, 상기 다수의 제2연결패턴 각각은 인접한 제2수신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제1수신전극과 중첩하여 접촉하는 것을 특징으로 하며,
    상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1연결패턴 및 다수의 제1수신전극을 덮으며, 상기 다수의 제1송신전극을 노출하는 다수의 제1컨택홀과 상기 다수의 제1수신전극을 노출하는 다수의 제2컨택홀을 가지는 제1절연막을 더 포함하고,
    상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1컨택홀을 통해 상기 다수의 제1송신전극과 접촉하며, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제2컨택홀을 통해 상기 다수의 제1수신전극과 접촉하는 터치패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1연결패턴은 상기 다수의 제2연결패턴과 교차하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제2송신전극과 다수의 제2연결패턴 및 다수의 제2수신전극을 덮는 제2절연막과;
    상기 제2절연막 상부에 형성되고, 인접한 제2송신전극 및 제2수신전극과 중첩하는 다수의 도전성 패턴
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상부에, 상기 다수의 제1송신전극 중 하나와 접촉하는 제1라우팅배선과, 상기 다수의 제1수신전극 중 하나와 접촉하는 제2라우팅배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 송신배선과 상기 다수의 수신배선은 투명도전물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  7. 기판 상부에 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴을 형성하는 단계와;
    상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴 상부에 상기 다수의 제1송신전극을 노출하는 다수의 제1컨택홀과 상기 다수의 제1수신전극을 노출하는 다수의 제2컨택홀을 가지는 제1절연막을 형성하는 단계와;
    상기 제1절연막 상부에 다수의 제2송신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 다수의 제1연결패턴 각각은 제1방향으로 인접한 제1송신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2송신전극은 상기 다수의 제1송신전극과 중첩하여 상기 다수의 제1컨택홀을 통해 상기 다수의 제1송신전극과 접촉하며, 상기 다수의 제2연결패턴 각각은 제2방향으로 인접한 제2수신전극을 연결하고, 상기 다수의 제2수신전극은 상기 다수의 제1수신전극과 중첩하여 상기 다수의 제2컨택홀을 통해 상기 다수의 제1수신전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치패널 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 제2송신전극과 다수의 제2수신전극 및 다수의 제2연결패턴 상부에 제2절연막을 형성하는 단계와;
    상기 제2절연막 상부에, 인접한 제2송신전극 및 제2수신전극과 중첩하는 다수의 도전성 패턴을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 제1송신전극 중 하나와 접촉하는 제1라우팅배선을 형성하는 단계와;
    상기 다수의 제1수신전극 중 하나와 접촉하는 제2라우팅배선을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1라우팅배선을 형성하는 단계와 상기 제2라우팅배선을 형성하는 단계는 상기 다수의 제1송신전극과 다수의 제1수신전극 및 다수의 제1연결패턴을 형성하는 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 터치패널 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1연결패턴과 상기 다수의 제1송신전극은 동일층에 일체로 형성되고, 상기 다수의 제2연결패턴과 상기 다수의 제2수신전극은 동일층에 일체로 형성되는 터치패널.
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