KR102286464B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 섀도우 마스크를 개시한다. 상기 섀도우 마스크는 스퍼터링(sputtering) 공정 시 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면과 스퍼터링 장비를 향하는 면이 있으며, 상기 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면에 유리 표면 손상을 예방하는 보호층이 코팅된다. 이로써 상기 유리 기판의 강성 저하가 예방된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 표시 장치, 표시 장치를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 마스크에 관한 것이다.
표시 장치의 상부 또는 하부 기판 표면에 연속적인, 일체형의 루프 형태의 금속 배선을 제조하기 위해서는 크게 두 가지 방법이 사용되고 있다.
첫 번째로, 금속을 잉크화 하여, 잉크 제트 프린팅(Ink Jet Printing)을 하는 방법이다. 이하에서 이를 제팅이라 한다. 이는 제팅하는 노즐의 위치, 이동 속도 및 제팅 속도를 조절하여 원하는 형상을 자유롭게 형성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 금속 잉크를 기판에 제팅하는 방법으로 프린팅을 하는 경우, 기판이 금속 잉크를 흡수하지 않으므로, 금속 잉크를 기판에 고정시키기 위해서는 별도의 열에너지를 가하여 경화 내지 베이킹(Baking) 과정을 거쳐야 한다. 그럼에도 여전히 금속 잉크가 경화 내지 베이킹 과정을 거쳐서 형성된 금속 배선은 기판에 잘 접착하지 못한다. 따라서 금속 잉크가 경화 내지 베이킹 과정을 거쳐서 형성된 금속 배선은, 추후 세정 단계를 거치면서 가장자리가 소실되는 문제가 발생한다. 또한 금속 잉크가 경화 내지 베이킹 과정을 거쳐서 형성된 금속 배선은, 물리적으로 노즐 입구의 넓이에 한계가 있으므로, 구현할 수 있는 선폭에 제한이 있다. 또한 금속 잉크가 경화 내지 베이킹 과정을 거쳐서 형성된 금속 배선은, 전기적 특성이 증착에 의한 금속 배선에 비해 부실하다.
두 번째로, 스퍼터(sputter) 현상을 이용하여 대상(target) 물질을 기판 표면에 증착하는 방법이 있다. 이하에서 이를 스퍼터링(Sputtering)이라 한다. 물리기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition)에 속하는 스퍼터링은, 방전 플라즈마 내의 하전 입자에 의해 타겟 물질이 스퍼터되는 현상을 이용하는 방법이다. 보다 구체적으로, 타겟에 고전압을 인가하여 방전 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 중의 양이온이 마이너스 전위의 타겟 물질에 입사되면, 타겟 물질로부터 Auger 중성화된 원자 또는 분자가 떨어져 튕겨나오는 데 이를 스퍼터 입자라 한다. 이때 타겟 물질에서 발생한 스퍼터 입자가 기판 표면을 때리면서 부착되는 식으로 증착이 진행된다. 한다. 이 스퍼터 입자가 기판 표면에 부착되는 방식으로 박막 기판 표면에 증착된다.
스퍼터링에 의하여 박막을 패터닝(patterning)하고자 할 경우에는, 박막을 패터닝 하고자 하는 패턴을 따라 뚫려있는 마스크를 이용한다. 이러한 마스크를 기판 표면에 아주 근접하게 위치시킨 후, 스퍼터링을 하면, 기판 표면에는 패터닝 된 박막의 형상을 구성할 수 있다.
본 명세서의 목적은, 표시 장치, 표시 장치를 제조하는 방법 및 이에 사용되는 마스크를 제공하는 데 있다. 보다 구체적으로 본 명세서는 스퍼터링 공정을 통해 금속 패턴을 기판 표면에 증착하는 방법 및 이에 사용되는 마스크를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 명세서의 또 다른 목적은 상기의 마스크 및 제조 방법을 통해 제작된 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 섀도우 마스크가 제공된다. 상기 섀도우 마스크는 스퍼터링(sputtering) 공정 시 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면과 스퍼터링 장비를 향하는 면이 있으며, 상기 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면에 유리 표면 손상을 예방하는 보호층이 코팅된다.
본 명세서의 다른 실시예에 따라 표시 장치가 제공된다. 상기 표시 장치는 컬러 필터 기판; TFT 어레이 기판; 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 외부 면에 섀도우 마스크를 통해 증착된 금속 패턴을 포함하고, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판에 접촉되는 면에 완충 수단을 포함한 섀도우 마스크를 통해 상기 금속 패턴이 증착됨으로 인해, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은 특정 기준 이상의 면 강성을 가질 수 있다.
본 명세서의 실시예에 의하면 스퍼터링 공정에서 표시 장치의 기판에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서의 실시예들은, 기판 표면의 손상이 적고, 기판의 면 강성이 종전보다 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 명세서의 실시예들은, 터치 센싱을 저해하는 노이즈를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마스크의 평면도이다.
도 3a는 도 2의 X 부분을 확대한 확대 평면도이다.
도 3b는 도 3a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 A에서부터 A`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 3c는 도 3a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 B에서부터 B`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 4a는 도 2의 X 부분에 대한 확대 평면도이다.
도 4b는 도 4a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 A에서부터 A`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 4c는 도 4a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 B에서부터 B`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 4d는 도 4a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 C에서부터 C`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 스퍼터 입자의 진행 경로에 대한 개략적인 모식도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크의 평면도 및 단면도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양한 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 또는 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
상기 표시 장치(1000)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display; OLED), 또는 기타 다른 표시 장치일 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 표시 영역(A/A)과, 표시 영역(A/A) 주변(바깥쪽)에 위치하는 비표시 영역(I/A)으로 구획된다. 평면 상에서 보았을 때, 비표시 영역(I/A)은 표시 영역(A/A)을 둘러싸는 형태이다. 따라서, 단면에서는 표시 장치(1000) 양 쪽 가장자리 부근에 비표시 영역(I/A)이 위치한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 하부 편광층(1042), 하부 편광층(1042) 상에 위치하는 전도층(1023), 전도층(1023) 상에 위치하는 하부 기판(1021), 하부 기판(1021) 상에 위치하는 TFT 소자층(1022), TFT 소자층(1022) 상의 비표시 영역(I/A)에 위치하는 실링(Sealing)부(1031), TFT 소자층(1022) 상에 위치하며 실링부(1031)로 둘러싸이고 스페이서에 의해 이격된 갭 내부에 충진된 액정층(1032), 실링부(1031) 및 액정층(1032) 상에 위치하는 평탄화층(1014), 평탄화층(1014) 상에 위치하며 비표시 영역(I/A)을 정의하는 블랙매트릭스(1013), 블랙매트릭스(1013) 및 평탄화층(1014) 상에 위치하는 컬러필터층(1012), 컬러필터층(1012) 상에 위치하는 상부 기판(1011), 상부 기판(1011) 상의 비표시 영역(I/A)에 위치하는 금속 패턴(1024), 상부 기판(1011) 상에 위치하는 상부 편광층(1041)을 포함할 수 있다. 상기 금속 패턴(1024)은, 하부 기판(1021) 및 하부 편광층(1042) 사이의 비표시 영역(I/A)에 위치할 수도 있다.
이 때, 표시 장치(1000)의 상부 기판(1011)에서 화상이 표시되지 않는 가장자리 영역을 가리기 위하여, 블랙매트릭스(1013)가 형성된다. 이 때 블랙매트릭스(1013)가 형성된 영역은 비표시 영역(inactive area, I/A)이다. 블랙매트릭스(1031)에 의하여, 사용자에게 전달되는 화상이 표시되는 영역 즉 표시 영역(active area, A/A)이 정의된다. 블랙매트릭스(1013)는 각종 배선, 신호선 및 테이프를 가리는 역할을 하며, 빛을 흡수하는 블랙 레진을 포함할 수 있다.
표시 장치(1000) 내부 또는 외부에 터치 센서가 위치할 수 있다. 터치 센서는 별도의 기판을 가지는 터치 스크린 패널의 형태로써 표시 장치(1000)와 결합할 수 있다. 또는, 터치 센서는 필름 형태로써 표시 장치(1000)와 결합할 수 있다. 또는, 터치 센서는 터치 전극의 형태로 상부 기판(1011) 및/또는 하부 기판(1021) 상에 형성될 수도 있다.
TFT 소자층(1022)에는, 소정 간격으로 이격되어 일 방향으로 배열되는 복수의 게이트 라인과, 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 소정 간격으로 이격되어 배열되는 복수의 데이터 라인과, 각 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되어 정의되는 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수의 화소 전극과, 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수의 박막 트랜지스터(TFT)가 위치한다. 이러한 TFT 소자층(1022)에 의하여 액정층(1032)의 액정이 구동된다.
전도층(1023)은 액정을 구동하기 위하여 TFT 소자층(1022)에 인가되는 구동 신호에 의하여 터치 신호가 오작동 되는 현상을 방지하고자 도입될 수 있다. 이러한 경우, 전도층(1023)은 신호 간섭 쉴드층(Shield Layer)이다. 터치 센서에는 터치 위치를 검출하기 위하여 터치 전극에 전압 신호가 인가되고, 동시에 TFT 소자층(1022)에는 액정을 구동하기 위하여 화소 전극및 공통 전극에 전압 신호가 인가되는데, 이 때, 터치 센서의 터치 전극과, TFT 소자층(1022)의 화소 전극 또는 공통 전극이 제1 전극, 제2 전극이 되고, 이 제1 전극 및 제2 전극 사이에 위치하게 되는 각종 구조물층을 유전체로 하는 기생 캐패시턴스가 형성된다. 이 기생 캐패시턴스는 TFT 소자층(1022)의 화소 전극 또는 공통 전극에 인가되는 전압 신호가 터치 센서의 터치 전극에 인가되는 전압 신호에 간섭을 일으킨다. 즉, TFT 소자층(1022)의 화소 전극 또는 공통 전극에 인가되는 전압 신호가 터치 센서의 터치 전극에 인가되는 전압 신호에 노이즈로 작용한다.
터치 센서가 TFT 소자층(1022)에 위치하는, 인 셀(In-cell) 터치 방식으로 형성되어 있는 경우에는, 전도층(1023)이 TFT 소자층(1022)이 형성된 하부 기판(1021)의 배면에 형성된다. 즉, TFT 소자층(1022)이 형성된 하부 기판(1021)의 표면을 일측 표면이라 할 경우, 전도층(1023)은 하부 기판(1021)의 타 측 표면에 형성된다. 이 때, 전도층(1023)은, 추후에 표시 장치(1000)에 결합되는 백라이트 유닛(back light unit)으로부터 출사하는 빛이, 표시 장치(1000)로 입사되어야 하므로 투명해야 한다.
한편, 터치 센서가 컬러필터층(1012)에 위치하는, 온 셀(On-cell) 터치 방식으로 형성되어 있는 경우에는, 전도층(1023)이 컬러필터층(1012)이 형성된 상부 기판(1011)의 배면에 형성된다. 즉, 컬러필터층(1012)이 형성된 상부 기판(1011)의 표면을 일측 표면이라 할 경우, 전도층(1023)은 상부 기판(1011)의 타 측 표면에 형성된다. 이 때, 전도층(1023)은 액정층(1032)에서 편광되어 표시 장치(1000)를 출사해 나가는 빛의 진행 방향 쪽에 위치하게 되므로, 투명해야 한다.
따라서 전도층(1023)은 투명하면서 전도성을 띠는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 인듐-주석 산화물, 인듐-아연 산화물, 주석-안티몬 산화물, 그래핀(Graffin), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 은 나노 파티클(Ag Nano Particle), 은 나노 와이어(Ag Nano Wire), 금속 박막 메시(Thin Metal Mesh)중에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다. 전도층(1023)은 빛을 투과할 정도로 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(1000)에 전도층(1023)이 포함되는 경우, 금속 패턴(1024)은 전도층(1023)의 일측 표면과 직접 접하여 위치할 수 있다. 또한, 블랙매트릭스(1013)에 의해 정의되는 비표시 영역(I/A)에 대응하여 위치할 수 있다. 이로써 금속 패턴(1024)은 전도층(1023)의 일측 표면에 직접 접하면서 비표시 영역(I/A)에 위치하며, 표시 영역(A/A) 외곽의 일부 또는 전부를 둘러싸는 형태(원, 사각형 등)일 수 있다.
터치 신호 간섭을 유발하는, 기생 캐새피턴스에 의한 상부 기판(1011)의 배면 또는 하부 기판(1021)의 배면에 유도된 정전기 등을 제거하기 위하여 전도층(1023)을 상부 기판(1011)의 배면 또는 하부 기판(1021)의 배면에 직접 접하도록 형성하고 전도층(1023)을 접지(Grounding)한다. 이 때, 전도층(1023)은 상부 기판(1011) 및 하부 기판(1021)의 전체 면에 대응하여 차폐 작용을 하여야 하므로, 전도층(1023)의 전체 면 역시 투명해야 하는데, 이는 전도층(1023)을 구성하는 물질로 전도성이 우수한 물질을 채택하는 데 제약 조건이 된다. 따라서 전도층(1023) 전체 면에서 보다 원활하게 노이즈가 제거될 수 있도록 하기 위하여 전도층(1023)의 일 면에 (또는 상부 기판 또는 하부 기판의 일 면에) 직접 접하고, 전도층(1023)보다 면저항 값이 더 작은 금속 패턴(1024)를 형성할 수 있다.
금속 패턴(1024)은, 금속 패턴(1024)의 일 측에 위치하는 적어도 하나의 돌출 커넥터를 통해서 접지(Grounding)될 수 있다. 상부 기판(1011)의 배면 또는 하부 기판(1021)의 배면에 유도된 정전기가 전도층(1023) 및/또는 금속 패턴(1024)를 통하여 방전되는 메커니즘에 의해, 터치 신호의 간섭을 줄여 터치의 오작동을 최소한으로 방지할 수 있다.
상기 금속 패턴(1024)은, 섀도우 마스크(shadow mask)를 이용한 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 기판에 증착될 수 있다. 이하에서는 금속 패턴(1024)를 기판에 증착하는 데에 사용되는 섀도우 마스크에 대하여 설명한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마스크의 평면도이다.
도 2는 하나의 섀도우 마스크(이하, 마스크)에 대한 평면도이거나, 하나의 마스크의 일부분에 대한 평면도일 수 있다. 즉, 도 2는 하나의 사각형 형상의 오픈(Open) 영역을 가지는 하나의 마스크(100)에 대한 평면도이거나, 또는 수 개의 사각형 형상의 오픈 영역(110)을 가지는 하나의 마스크(100)의 일부 영역에 대한 평면도일 수 있다. 오픈 영역(110)은 예시된 사각형 형상뿐만 아니라, 원형, 삼각형, 기타 다각형 또는 불규칙한 형상을 가질 수도 있다.
도 2에 도시된 마스크(100)는 제1 쉴드(120), 제2 쉴드(130), 지지부 및 오픈 영역(110)을 포함한다.
제1 쉴드(120)는 마스크(100)의 일측 표면에서 바라보았을 때 고립된, 아일랜드(Island) 형상이다. 제1 쉴드(120)는 제2 쉴드(130)에 의해 둘러싸인다. 보다 구체적으로, 제1 쉴드(120)는 오픈 영역(110)에 의해 폐쇄적으로 구획되는 영역이다. 또는, 제1 쉴드(120)는 오픈 영역(110)에 의해 둘러싸이는 영역이다. 예를 들어 제1 쉴드(120)는 사각형 형상이거나, 기타 다른 형상일 수 있다.
제2 쉴드(130)는 제1 쉴드(120)와 소정 거리만큼 이격하여 위치하며, 제1 쉴드(120) 및 오픈 영역(110)을 둘러싸는, 제1 쉴드(120)의 바깥쪽에 위치하는 영역이다. 예를 들어 제2 쉴드(130)는 사각형 형상이거나, 기타 다른 형상일 수 있다. 본 명세서의 실시예에 따른 마스크(100)를 이용하여 기판에 스퍼터링을 할 경우, 스퍼터 입자들은 제1 쉴드(120) 및 제2 쉴드(130) 일 표면에 증착되며, 제1 쉴드(120) 및 제2 쉴드(130)에 대응하는 기판 표면에는 증착되지 않는다.
지지부는 제1 쉴드(120)와 제2 쉴드(130)를 연결한다. 지지부는 제1 쉴드(120) 및 제2 쉴드(130)와 단차를 형성할 수도 있다.
오픈 영역(110)은 연속적일 수 있다. 오픈 영역(110)은 하나의 연속적인 공간이며, 루프 형상일 수 있다. 예를 들어 오픈 영역(110)은 직사각형의 링 형상이거나, 기타 다른 형상일 수 있다. 본 명세서의 실시예에 따른 마스크(100)를 이용하여 기판에 스퍼터링을 할 경우, 스퍼터 입자들은 오픈 영역(110)을 통과하여 오픈 영역(110)에 대응하는 기판 표면에 증착된다. 한편, 달리 표현하자면 제1 쉴드(120)와 제2 쉴드(130)는 소정의 간격만큼 이격하여 위치함에 따라 오픈 영역(110)이 구성된다.
도 2를 참조하면, X 부분은 지지부가 위치하는, 마스크(100)의 일부분이다. 도시되지는 않았지만 지지부가 제1 쉴드(120) 및 제2 쉴드(130)와 단차를 형성함에 따라, 지지부와 제1 쉴드(120) 및 제2 쉴드(130)에 의해 정의되는 공간인 디퓨전(Diffusion) 영역이 존재한다. 오픈 영역(110) 중에서, 지지부에 대응하는 오픈 영역(110)을 디퓨전 영역이라 한다. 즉, 오픈 영역(110)은 디퓨전 영역을 포함한다. 이하에서 도 3 내지 4를 참조하여 지지부와 디퓨전 영역을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a는 도 2의 X 부분을 확대한 확대 평면도이다. 도 3a의 마스크(100)는 스트라이프(Stripe) 또는 사다리 패턴의 지지부(240)를 포함하는 마스크(100)이다. 지지부(240)는 제1 쉴드(220)와 제2 쉴드(230)를 연결한다. 이 때, 지지부(240)는 제1 쉴드(220)와 제2 쉴드(230) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 지지부(240)는 제1 쉴드(220)의 일 측 측면 및 제2 쉴드(230)의 타 측 측면에 연결될 수 있다. 이 때, 오픈 영역(210)은 제1 쉴드(220)와 제2 쉴드(230)가 소정 간격만큼 이격함으로써 구성되는 영역이다. 도 2 및 도 3a에서는, 지지부(240)로 인해, 오픈 영역(210)이 마치 연속적이지 않은 듯 보인다. 그러나, 지지부(240)와 제1 쉴드(220) 및 제2 쉴드(230)에 의해 형성되는 공간인 디퓨전 영역이 구성되고, 바로 이 디퓨전 영역에 의하여 오픈 영역(210)의 연속성이 확보된다. 즉, 지지부(240)가 제1 쉴드(220)의 일 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 일 측 표면과 단차를 구성함으로써, 형성되는 공간인 디퓨전 영역이 오픈 영역(210)에 연속성을 제공한다. (1) 지지부(240)와 제1 쉴드(220) 및 제2 쉴드(230)와의 연결 관계 및 (2) 디퓨전 영역으로 인한 오픈 영역(210)의 연속성에 관해서는 다음의 도 3b 및 도 3c에서 구체적으로 설명한다.
도 3b는, 도 3a에서 제2 쉴드(230), 지지부(240), 제1 쉴드(220)를 A에서 A`까지 자른 절단면을 나타낸다. 도 3b의 (1)을 참조하여 보면, 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)는 단차없이 평탄하다. 따라서, 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)는 각각 전체적으로, 실질적으로 일관된 두께를 가진다. 제2 쉴드(230)의 일 측 표면은 제1 쉴드(220)의 일 측 표면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
지지부(240)는 제1 쉴드(220)의 일 측 측면과 제2 쉴드(230)의 타 측 측면에 연결된다. 지지부(240)의 두께(d4) 및 디퓨전 영역(211)의 두께(2)의 합은 제1 쉴드(220)의 일 측 측면의 두께(d3) 및 제2 쉴드(230)의 타 측 측면의 두께(d1) 보다 작거나 같다. 즉, 지지부(240)의 두께(d4)와 디퓨전 영역(211)의 두께(d2)의 합은 제2 쉴드(230)의 두께(d1)와 같거나 그보다 작다(d1>=d4+d2). 또는, 지지부(240)의 두께(d4)와 디퓨전 영역(211)의 두께(d2)의 합은 제1 쉴드(220)의 두께(d3)와 같거나 그보다 작다(d3>=d4+d2).
지지부(240)는 제1 쉴드(220)의 일 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 일 측 표면과 다른 평면 상에 존재하는 일 측 표면을 가진다. 지지부(240)의 양측 표면 중 적어도 일 측 표면은 제1 쉴드(220)의 일 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 일 측 표면과 단차를 구성한다. 바람직하게는, 지지부(240)의 일 측 표면은 제1 쉴드(220)의 일 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 일 측 표면과 단차를 구성하고, 지지부(240)의 타 측 표면은 제1 쉴드(220)의 타 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 타 측 표면과 동일 평면 상에 위치한다. 그러나 경우에 따라서는, 지지부(240)의 타 측 표면도 제1 쉴드(220)의 타 측 표면 및 제2 쉴드(230)의 타 측 표면과 단차를 구성한다. 이 때 지지부(240)는 제1 쉴드(220)의 일 측 측면과 제2 쉴드(230)의 타 측 측면에 연결된다. 지지부(240)의 두께(d4) 및 디퓨전 영역(211)의 두께(2)의 합은 제1 쉴드(220)의 일 측 측면의 두께(d3) 및 제2 쉴드(230)의 타 측 측면의 두께(d1) 보다 작다.
제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)가, 지지부(240)와 단차를 구성함으로써 디퓨전 영역(211)이 형성된다. 단차의 두께가 바로 디퓨전 영역(211)의 두께(d1)이다. 앞서 언급했듯이, 경우에 따라서는, 지지부(240)의 양측 표면이 모두 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)의 양측 표면과 단차가 구성될 수도 있는데, 이 때는 양 쪽의 단차 중에 더 두꺼운 단차가 위치하는 측이 디퓨전 영역(211)에 해당한다.
참고로, 디퓨전 영역(211) 이외의, 오픈 영역의 두께는 오픈 영역을 구획하는 제1 쉴드(220)의 일 측 측면의 두께 및 제2 쉴드(230)의 타 측 측면의 두께로 결정된다. 그렇기 때문에, (1)에서는 오픈 영역이 도시되지는 않았으나, 지지부(240)의 두께(d4)와 디퓨전 영역(211)의 두께(d2)의 합은 오픈 영역의 두께 이하이다.
도 3b의 (2)를 참조하여 보면, 제1 쉴드(220) 및 제2 쉴드(230)는 단차를 가진다. 즉, 제1 쉴드(220) 및 제2 쉴드(230)는 두께가 균일하지 않다. 예를 들어, 제1 쉴드(220)는 지지부(240)가 제1 쉴드(220)와 연결되는 지점 근처에서 단차를 가질 수 있다. 또는, 제2 쉴드(230)는 지지부(240)가 제2 쉴드(230)와 연결되는 지점 근처에서 단차를 가질 수 있다. 즉, 제1 쉴드(220) 및 제2 쉴드(230)는 지지부(240)가 연결되는 지점 근처에서 가장 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
지지부(240)의 두께(d4)는 디퓨전 영역(211)의 두께(d2) 이상이다.
디퓨전 영역(211)의 두께(d2)는 제1 쉴드(220)의 일 측 측면의 두께(d3) 및 제2 쉴드(230)의 타 측 측면의 두께(d1)보다 얇다.
이러한 형상의 마스크(100)를 형성하기 위해서는 마스크(100) 양측 표면을 패터닝으로 에칭(etching)하는 과정이 필수적이다. 예를 들어, 마스크(100)를 만들기 위한 모기판 일측 표면을 지지부(240)가 형성될 영역 이외의 모든 영역에 대응되는 패터닝 에칭으로 일정 두께만큼 깎아내고, 타 측 표면을 오픈 영역, 디퓨전 영역(211) 및 지지부(240)에 대응되는 패터닝 에칭으로 일정 두께만큼 깎아내는 과정으로 형성할 수 있다. 이로써, 디퓨전 영역(211)의 두께와 지지부(240)의 두께가, 제1 쉴드(220) 내지는 제2 쉴드(230)의 두께를 분배하는 제약으로부터 벗어날 수 있다. 즉, 디퓨전 영역(211)의 두께를 충분히 확보하면서도 동시에 지지부(240)는 제1 쉴드(220)의 지지 역할을 하기에 충분히 두꺼운 두께를 가지는 마스크(100)를 만들 수 있다.
도 3c는 도 3a에서 외곽 쉴드부와 지지부, 그리고 중앙 쉴드부를 B에서부터 B`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다.
제2 쉴드(230)와 제1 쉴드(220)가 소정의 간격으로 이격된 공간이, 지지부(240)가 존재하지 않음으로써 그대로 노출된다. 이 부분이 오픈 영역이다. 즉, 오픈 영역은 제2 쉴드(230)와 제1 쉴드(220)가 소정의 간격으로 이격된 공간에서, 지지부(240)에 의해 그늘이 지지 않는 공간이다. 참고로, 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)와 단차를 구성하는 지지부(240)가 존재함으로써 디퓨전 영역(211)이 구성되는데, 디퓨전 영역(211)에 대한 설명은 도 3b에서 설명한 바 있다. 즉, 오픈 영역 중에서, 지지부(240)에 의해 그늘이 지는 공간이 디퓨전 영역(211)에 해당한다. 오픈 영역의 전체가 디퓨전 영역(211)일 수는 없다. 이 때, 디퓨전 영역(211) 이외의, 오픈 영역의 두께는 오픈 영역을 구획하는 제1 쉴드(220) 일측 측면의 두께 및 제2 쉴드(230) 일측 측면의 두께로 결정된다. 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)가 단차 없이 평탄한 경우에는, 제1 쉴드(220) 일측 측면의 두께란 곧 제1 쉴드(220)의 두께이고, 제2 쉴드(230) 타 측 측면의 두께란 곧 제2 쉴드(230)의 두께이다. 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)가 단차가 있는 경우에는, 제2 쉴드(230) 및 제1 쉴드(220)의 두께가 전체에 걸쳐서 일정하지 않으므로, 제1 쉴드(220) 일측 측면의 두께 및 제2 쉴드(230) 타 측 측면의 두께가 곧 오픈 영역의 두께가 된다.
도 4a는 도 2의 X 부분에 대한 확대 평면도이다 도 4a의 마스크(100)는 격자 또는 메시(Mesh) 패턴의 지지부(340)를 가지는 마스크(100)이다. 도 4a의 마스크(100)를 설명함에 있어서, 도 3a의 마스크(100), 즉, 스트라이프 또는 사다리 패턴의 지지부를 가지는 마스크와 차이점에 대하여 추가로 설명한다. 상기 차이점은 (1) 지지부(340)와 제1 쉴드(320) 및 제2 쉴드(330)와의 연결 관계 및 (2) 디퓨전 영역(311)으로 인한 오픈 영역(310)의 연속성이다. 이에 관해서 도 4b 및 도 4c에서 보다 구체적으로 설명한다.
도 4b는, 도 4a에서 제2 쉴드(330)와 지지부(340), 그리고 제1 쉴드(320)를 A에서부터 A`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다. 도 4b의 마스크(100)는 예시에 불과하며, 지지부(340)의 형상이 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 도 4a에서 A에서부터 A`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도는 도 3b의 (1), (2)로 대체될 수도 있다.
도 4c는 도 4a에서, 제2 쉴드(330)와 지지부(340), 그리고 제1 쉴드(320)를 B에서부터 B`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다. 도 4c의 마스크(100)에 대한 설명은, 도 3c의 마스크(100)에 대한 설명과 동일하다.
도 4d는, 도 4a에서 제2 쉴드(330)와 지지부(340), 그리고 제1 쉴드(320)를 C에서부터 C`까지 자른 절단면을 나타낸 단면도이다. 도 4a의 마스크(100)가 격자 또는 메시 패턴의 지지부(340)를 가지므로, C에서부터 C`까지 자른 절단면에서는 제1 쉴드(320) 및 제2 쉴드(330)와 연결되지 않은 지지부(340)가 나타나게 된다. 도 4d의 (1), (2)의 마스크(100)는 본 명세서의 사상을 표현하기 위하여 제시하는 예시이며, 지지부(340)의 형상이 이에 제한되지는 않는다.
도 4d의 (1)에 도시된 마스크(100)를 설명함에 있어서, 도 3b의 (1)에 따른 마스크(100)와 다른 점에 대하여 설명한다.
지지부(340)는 제1 쉴드(320)의 일 측 측면 및 제2 쉴드(330)의 타 측 측면 사이에 위치한다.
오픈 영역(310)은, 지지부(340)가 제1 쉴드(320)의 일 측 측면 및 제2 쉴드(330)의 타 측 측면에 연결되지 않음으로써 노출되는 공간이다.
도 4d의 (2)에 따른 마스크(100)는, 오픈 영역(310)에 있어서는 도 4d의 (1)에 따른 마스크(100)와 동일, 유사한 부분이 있고, 그 외 나머지에 있어서는 도 3b의 (2)에 따른 마스크(100)와 동일, 유사하다. 따라서, 도 4d의 (1)에 따른 마스크(100)에 대한 설명과 도 3b의 (2)에 따른 마스크(100)에 대한 설명을 조합함으로써, 도 4d의 (2)에 따른 마스크(100)를 이해할 수 있다.
도 5는 스퍼터 입자의 진행 경로에 대한 개략적인 모식도이다. 도 5의 (1)을 참조하면, 본 명세서의 마스크를 이용하여 스퍼터링을 수행함에 있어서, 스퍼터 입자가 오픈 영역을 통해서 디퓨전 영역으로 확산된다. 도 5의 (2)를 참조하면, 오픈 영역을 통과해 디퓨전 영역으로 확산된 스퍼터 입자는 지지부에 대응하는 기판 영역에도 증착된다. 이렇게 디퓨전 영역에 의하여 연속적인 하나의 공간이 되는 오픈 영역에 대응하여, 스퍼터링 증착 패턴이 형성된다. 지지부는 중앙 쉴드부와 외곽 쉴드부 사이에 위치하면서, 중앙 쉴드부와 외곽 쉴드부를 물리적으로 연결한다. 그럼에도, 디퓨전 패터닝에 의하여 지지부에 대응하는 기판 영역에도 증착 패턴이 형성됨으로써, 일체형의 루프 형상의 증착 패턴을 연속성 있게끔 구현할 수 있다.
이러한 지지부 및 디퓨전 패터닝은 적어도 두 개 이상 존재함으로써, 제1 쉴드가 보다 효과적으로 지지된다. 즉, 디퓨전 패터닝이 위치하는 부분은 적어도 두 부분 이상이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크의 평면도 및 단면도이다.
상기 섀도우 마스크는 도 2내지 도 5에서 설명된 형상 및 특징을 가질 수 있다. 또한 상기 섀도우 마스크는, 도 1에서 설명된 표시 장치를 제조하는 공정에 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 섀도우 마스크는 표시 장치를 제조하는 공정 중에서, 상기 표시 장치에 여러 종류의 물질(금속, 유기물 등)로 이루어진 다양한 패턴(pattern)들을 증착(deposition)하는 공정(포토레지스트 공정, 스퍼터링 공정, 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 공정 등)에 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 섀도우 마스크는, 도 1과 같이 표시 장치의 일 면의 외곽부에 금속성 테두리(metal border)를 스퍼터링(sputtering)하는 공정에 사용될 수 있다. 상기 금속성 테두리는, 터치 센서의 노이즈(noise)를 저감시키는 기능을 수행하기 위해 구비될 수 있다. 상기 터치 센서는 터치 기판에 배치되어 상기 금속성 테두리 상에 위치할 수 있다. 상기 금속성 테두리가 스퍼터링되는 부분은 기판의 전체 표면이 아닌 외곽부이므로, 그러한 패턴으로 디자인된 섀도우 마스크가 사용된다.
스퍼터링(sputtering) 공정에 섀도우 마스크가 사용되는 경우에, 기판(컬러 필터 기판 또는 TFT 어레이 기판)의 한쪽 면은 섀도우 마스크와 인접하게 되고, 상기 기판의 다른 쪽 면에는 섀도우 마스크를 고정시키는 고정 수단(예: magnet)이 위치할 수 있다(도 7 참조). 이때 대상 물질이 정확한 위치에 증착되기 위해서는 섀도우 마스크와 기판의 위치가 가까워야 하며, 이에 따라 많은 공정에 있어서 표시 장치(기판)와 섀도우 마스크가 물리적으로 접촉된다. 스퍼터링 공정이 진행되는 중에 진동이 발생할 수 있다. 이 경우에 통상 비표시 영역에 대응하여 놓이는 섀도우 마스크와 표시 장치가 접촉하는 부분은, 상기 진동으로 인한 기판의 강성(hardness, rigidity) 저하가 크게 문제되지 않는다. 하지만, 표시 영역에 대응하여 놓이는 섀도우 마스크와 표시 장치가 접촉하는 부분은, 상기 진동으로 인해 기판에 가해지는 손상 및 강성 저하가 사용 품질에 크게 영향을 미치게 된다. 이에 본 명세서의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크는, 기판에 접촉된 상태로 스퍼터링 공정이 진행될 때 생기는 손상(crack, scratch 등)을 예방하기 위해 그 일 면에 보호층(완충 수단)을 구비한다.
도 6의 (1)은 상기 보호층을 구비한 새도우 마스크의 평면도이고, (2)는 D-D`선을 따라 자른 단면도이다. 상기 도 6의 (1)은 상기 보호층을 구비한 새도우 마스크의 일 실시예로서, 표시 장치의 비표시 영역에 금속 패턴을 증착시키는 공정에 사용될 수 있도록 사각형 형상의 오픈 영역을 포함한 마스크이다. 상기 섀도우 마스크(100)는 제1 쉴드(120)와 제2 쉴드(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1 쉴드(120)는 표시 장치용 유리 기판의 일부 영역(예: 표시 영역)에 대응된다. 상기 제2 쉴드(130)는 상기 제1 쉴드(120)를 둘러싸며, 상기 표시 장치용 유리 기판의 일부 영역(예: 비표시 영역)에 대응된다. 상기 제1 쉴드(120)의 외부 테두리와 상기 제2 쉴드(130)의 내부 테두리는 일정 거리만큼 이격되어 있으며, 상기 제1 쉴드(120)와 상기 제2 쉴드(130)는 지지 수단(X)에 의해 부분적으로 연결되어 있다. 상기 보호층은 상기 제1 쉴드(120) 및/또는 상기 제2 쉴드(130)가 기판을 향하는 쪽 면에 위치할 수 있다.
상기 제1 쉴드(120)와 제2 쉴드(130)는 스퍼터링 대상 물질이 기판 표면에 증착되지 않도록 가리는 역할을 한다. 스퍼터링 대상 물질이 증착되는 영역은, 기판의 표면 중에서 섀도우 마스크(100)의 오픈 영역(110)에 대응되는 부분이다.
도 6의 (2)는 상기 보호층을 구비한 새도우 마스크의 단면도이다. 상기 새도우 마스크는 스퍼터링 장비를 향하는 면(A)과, 스퍼터링 공정 시 표시 장치용 기판(예: 유리 기판)에 접촉되는 면(B)을 구비한다. 상기 표시 장치용 기판에 접촉되는 면(B)에는 보호층(102)이 있다. 상기 보호층은 B면에 코팅된 완충 수단일 수 있다. 이와 같은 보호층(102)을 구비함으로 인하여 상기 섀도우 마스크(100)는 보호층이 없는 섀도우 마스크 사용했을 경우에 비해 더 유리 기판의 강성 저하를 예방하게 된다.
상기 보호층(102)은, 상기 스퍼터링 공정 시 진동에 의해 섀도우 마스크가 기판에 가하는 충격을 흡수하는 특성(물질, 두께, 모양, 구조)을 갖는다. 예를 들어, 상기 보호층(102)은 표시 장치용 기판에 접촉되는 면에 전체적으로 균일하게 코팅될 수도 있고, 더 돌출된 부분이 있는 엠보싱 형태로 코팅될 수도 있다. 또는 상기 보호층(102)은 동심원, 물결, 격자 또는 벌집 모양으로 패터닝될 수도 있다. 또한 상기 보호층(102)은 완충성이 큰 분자 구조를 가질 수도 있다. 상기 보호층(102)은 경우에 따라 두 종류 이상의 필름으로 구성된 다층 구조일 수도 있다.
일 실시예로 상기 보호층은 불소계 고분자 화합물로 이루어진 물질일 수 있다. 이때 상기 불소계 고분자 화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 물질일 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 많은 작은 분자들을 사슬이나 그물 형태로 화학결합시켜 만드는 커다란 분자로 이루어진, 유기 중합체 계열에 속하는 비가연성 불소수지이다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 열에 강하고 (넓은 온도범위에서 물리적 성질을 유지), 마찰 계수가 매우 낮으며, 내화학성이 좋다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 모든 화학약품에 대해 내화학성이 있으며, 매끄러운 표면을 갖는다.
상기 보호층(102)은 기판의 표면 손상 예방 정도 및 스퍼터링 정확도를 기반으로 최적화된 두께를 갖는다. 즉, 보호층이 두꺼울수록 완충 효과는 높아지지만, 반대로 대상 물질을 정해진 위치에 정확하게 증착시키기는 어려워진다. 따라서, 이 두 가지를 모두 고려하여 최적으로 결정된 두께를 갖는 보호층이 마련되어야 한다.
상기 보호층(102)은 최종 표시 장치 제품에 요구되는 유리 기판 강성(hardness)을 충족하는 두께 및 물질로 이루어질 수 있다. 최종 제품의 표면 강성에 대하여 요구되는 여러 기준이 있으므로, 상기 기준 이하로 기판 표면 강성을 저하시키지 않도록 섀도우 마스크가 설계되어야 한다. 이러한 설계를 통해 상기 보호층(102)으로 사용될 물질과 그 두께가 결정된다. 예를 들어, 기판 표면 강성에 대한 기준이 높은 경우에는 충격 흡수 특성이 더 뛰어난 물질이 보호층으로 사용되거나, 보호층의 두께가 더 두껍게 설계될 수 있다. 반면 기판 표면 강성에 대한 기준이 상대적으로 낮은 경우에는 보호층의 두께가 더 얇게 설계될 수 있다.
상기 보호층(102)은, 상기 스퍼터링 공정 시 발생하는 열에 의해 형체가 변형되지 않는 정도 이상의 내열성을 갖는다. 만약 보호층의 내열성이 약하면, 스퍼터링 공정에서 열에 녹아 패터닝이 제대로 되지 않음은 물론, 기판에 충격을 전달하게 된다. 따라서 보호층의 재료를 선정할 때, 공정의 온도 및 그에 내열성에 대한 고려가 충분히 이루어져야 한다. 예컨대 우레탄과 같은 재료는 완충성은 뛰어나지만, 내열성이 약하여 고온 공정 시에 녹아내려 번짐(bleeding)이 발생할 수 있다. 반면, 세라믹과 같은 재료는 내열성은 매우 높지만, 그 자체가 딱딱하여 기판에 손상을 줄 수 있다.
상기 보호층(102)은, 섀도우 마스크를 유리 기판에 고정하는 데 사용되는 고정 수단에 영향을 미치지 않는 특성을 갖는다. 즉, 보호층으로 인해 섀도우 마스크의 고정이 약화되지 않도록 보호층의 물질, 두께, 구조 등이 결정된다. 예를 들어, 보호층은 고정 수단으로 사용되는 마그넷(magnet)의 자성에 영향을 주지않는 물질, 두께, 구조를 갖도록 설계된다.
상기 보호층(102)을 포함한 섀도우 마스크를 통해 컬러 필터 기판 또는 TFT 어레이 기판의 일 면에 대상 물질이 증착됨으로 인해, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은, 보호층이 포함되지 않은 마스크가 사용되었을 경우에 비해 더 향상된 면 강성을 갖는다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 섀도우 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 7에는 상기 표시 장치(1000)에 여러 종류의 물질(금속, 유기물 등)로 이루어진 다양한 패턴(pattern)들을 증착(deposition)하는 공정(포토레지스트 공정, 스퍼터링 공정, CVD 공정 등)이 개략적으로 도시되었다. 상기 공정은, 일 예로, 표시 장치(1000) 일 면의 외곽부에 금속성 테두리(metal border)를 스퍼터링(sputtering)하는 공정일 수 있다. 상기 금속성 테두리가 스퍼터링되는 부분은 기판의 전체 표면이 아닌 외곽부이므로, 그러한 패턴으로 디자인된 섀도우 마스크가 사용된다. 상기 금속성 테두리의 스퍼터링 공정을 예시로 하여 도 7의 공정을 설명한다.
상기 스퍼터링 공정에서, 표시 장치(1000)와 섀도우 마스크(101 및 102)가 장비와 대향하여 정렬되고, 고정 수단(200)이 섀도우 마스크를 지지한다.
스퍼터링(sputtering) 공정에 섀도우 마스크가 사용되는 경우에, 표시 장치의 기판(컬러 필터 기판 또는 TFT 어레이 기판)의 한쪽 면은 섀도우 마스크와 인접하게 되고, 상기 기판의 다른 쪽 면에는 섀도우 마스크를 고정시키는 고정 수단(예: magnet)이 위치할 수 있다. 이때 대상 물질이 정확한 위치에 증착되기 위해서는 섀도우 마스크와 기판의 위치가 가까워야 하며, 이에 따라 많은 공정에 있어서 표시 장치(기판)와 섀도우 마스크가 물리적으로 접촉된다. 스퍼터링 공정이 진행되는 중에 진동이 발생할 수 있다. 이 경우에 표시 영역에 대응하여 놓이는 섀도우 마스크와 표시 장치가 접촉하는 부분은, 상기 진동으로 인해 기판에 가해지는 손상 및 강성 저하가 사용 품질에 크게 영향을 미치게 된다. 그러나, 도 7과 같이 기판에 접촉된 상태로 스퍼터링 공정이 진행될 때 생기는 손상(crack, scratch 등)을 예방하기 위해 일 면에 보호층(102)을 구비한 섀도우 마스크를 사용하면. 손상 및 강성 저하를 예방할 수 있다.
상기 새도우 마스크는 스퍼터링 장비를 향하는 면(A)과, 스퍼터링 공정 시 표시 장치용 기판(예: 유리 기판)에 접촉되는 면(B)을 구비한다. 상기 표시 장치용 기판에 접촉되는 면(B)에는 보호층(102)이 있다. 상기 보호층은 B면에 코팅된 완충 수단일 수 있다. 이와 같은 보호층(102)을 구비함으로 인하여 상기 섀도우 마스크(100)는 보호층이 없는 섀도우 마스크 사용했을 경우에 비해 더 유리 기판의 강성 저하를 예방하게 된다.
상기 보호층(102)은, 상기 스퍼터링 공정 시 진동에 의해 섀도우 마스크가 기판에 가하는 충격을 흡수하는 특성(물질, 두께, 모양, 구조)을 갖는다. 예를 들어, 상기 보호층(102)은 표시 장치용 기판에 접촉되는 면에 전체적으로 균일하게 코팅될 수도 있고, 더 돌출된 부분이 있는 엠보싱 형태로 코팅될 수도 있다. 또는 상기 보호층(102)은 동심원, 물결, 격자 또는 벌집 모양으로 패터닝될 수도 있다. 또한 상기 보호층(102)은 완충성이 큰 분자 구조를 가질 수도 있다. 상기 보호층(102)은 경우에 따라 두 종류 이상의 필름으로 구성된 다층 구조일 수도 있다.
일 실시예로 상기 보호층은 불소계 고분자 화합물로 이루어진 물질일 수 있다. 이때 상기 불소계 고분자 화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 물질일 수 있다.
상기 보호층(102)은 기판의 표면 손상 예방 정도 및 스퍼터링 정확도를 기반으로 최적화된 두께를 갖는다. 즉, 보호층이 두꺼울수록 완충 효과는 높아지지만, 반대로 대상 물질을 정해진 위치에 정확하게 증착시키기는 어려워진다. 따라서, 이 두 가지를 모두 고려하여 최적으로 결정된 두께를 갖는 보호층이 마련되어야 한다.
상기 보호층(102)은 최종 표시 장치 제품에 요구되는 유리 기판 강성(hardness)을 충족하는 두께 및 물질로 이루어질 수 있다. 표시 장치의 표면 강성에 대하여 요구되는 여러 기준이 있으므로, 상기 기준 이하로 기판 표면 강성을 저하시키지 않도록 섀도우 마스크가 설계되어야 한다. 이러한 설계를 통해 상기 보호층(102)으로 사용될 물질과 그 두께가 결정된다. 예를 들어, 기판 표면 강성에 대한 기준이 높은 경우에는 충격 흡수 특성이 더 뛰어난 물질이 보호층으로 사용되거나, 보호층의 두께가 더 두껍게 설계될 수 있다. 반면 기판 표면 강성에 대한 기준이 상대적으로 낮은 경우에는 보호층의 두께가 더 얇게 설계될 수 있다.
상기 보호층(102)은, 상기 스퍼터링 공정 시 발생하는 열에 의해 형체가 변형되지 않는 정도 이상의 내열성을 갖는다. 만약 보호층의 내열성이 약하면, 스퍼터링 공정에서 열에 녹아 패터닝이 제대로 되지 않음은 물론, 기판에 충격을 전달하게 된다. 따라서 보호층의 재료를 선정할 때, 공정의 온도 및 그에 내열성에 대한 고려가 충분히 이루어져야 한다.
상기 보호층(102)은, 섀도우 마스크를 유리 기판에 고정하는 데 사용되는 고정 수단(200)에 영향을 미치지 않는 특성을 갖는다. 즉, 보호층으로 인해 섀도우 마스크의 고정이 약화되지 않도록 보호층의 물질, 두께, 구조 등이 결정된다. 예를 들어, 보호층은 고정 수단으로 사용되는 마그넷(magnet)의 자성에 영향을 주지않는 물질, 두께, 구조를 갖도록 설계된다.
상기 보호층(102)을 포함한 섀도우 마스크를 통해 컬러 필터 기판 또는 TFT 어레이 기판의 일 면에 대상 물질이 증착됨으로 인해, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은, 보호층이 포함되지 않은 마스크가 사용되었을 경우에 비해 더 향상된 면 강성을 갖는다.
도 7에 도시된 것과 같이 기판과의 사이에 위치하는 보호충(완충 수단)을 갖고 있는 섀도우 마스크가 사용되어 스퍼터링 공정이 수행되면, 마스크의 개구부(오픈 영역)을 통해 대상 물질이 통과하여 표시장치(1000)의 일 면에 증착된다. 이 과정에서 발생되는 진동에 의한 충격은 대부분 상기 보호충에 의해 흡수된다. 따라서, 상기 표시 장치(1000)가 섀도우 마스크와 맞닿은 면은, 충격에 의한 손상을 매우 적게 입는다.
상기 표시 장치(또는 패널 구조물)은 컬러 필터 기판과 TFT 어레이 기판을 포함할 수 있다. 그 외에도 표시 장치로 기능하기 위한 다양한 소자들을 더 구비할 수 있다. 또한 상기 표시 장치(1000)는 사용자의 터치 인터페이스를 위한 터치센서가 배열된 터치 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치(1000)는 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 외부 면에 섀도우 마스크를 통해 증착된 금속 패턴을 포함할 수 있다. 상기 금속 패턴은, 터치 센서의 전기적 잡음(noise)을 저감시키는 기능을 수행하기 위해 구비된 것일 수 있다. 이때 상기 터치 기판은 상기 컬러 필터 기판 상에 있을 수 있으며, 상기 금속 패턴은 상기 컬러 필터 기판에 표시 영역으로 정의된 부분의 바깥쪽에 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 금속 패턴은, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판에 접촉되는 면에 완충 수단을 포함한 섀도우 마스크를 통해 증착될 수 있다. 이로 인해, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은 특정 기준 이상의 면(surface) 강성을 가질 수 있다.
다시 말해, 상기 표시 장치(1000)의 컬러 필터 기판 또는 TFT 어레이 기판은, 상기 완충 수단이 없는 섀도우 마스크를 사용했을 경우에 비해 높은 강성을 갖는 는다.
상기 면 강성에 대한 특정 기준은 제품, 판매 지역, 또는 수요자마다 다르게 규정될 수 있고 (예: 105N 이하, 120N 이하, 100~110N 등), 그 측정 방식도 모두 다를 수 있다. 예컨대, 면 강성은 표시 장치의 한 지점 또는 여러 지점에서 손상(예: 크랙)이 생기기 시작하는 외력을 측정한 후 그 측정된 값을 기초로 하여 결정될 수 있다. 만약 여러 지점에서 측정값이 수집된 경우라면, 그 다수의 측정값들로부터 도출된 어떤 값(예: 평균값, 중간값 등)이 면 강성을 나타내는 값으로 추정될 수 있다. 또는 그 다수의 측정값들의 분포를 확률/통계적으로 계산하여 대표값을 도출할 수도 있으며, 베이불 분포(Weibull distribution) 등의 연속 확률 분포식이 상기 확률/통계적으로 계산에 사용될 수 있다.
상기 표시장치(1000)은, 증착 공정 시 진동에 의해 섀도우 마스크가 가하는 충격을 상기 완충 수단(102)이 흡수함으로 인하여, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 강성 저하가 적다. 일 예로, 상기 완충 수단(102)이 상기 섀도우 마스크(101)보다 마찰 계수가 작은 물질로 이루어 진 것이라면 (예: 완충수단의 마찰계수는 0.1이고 섀도우 마스크의 마찰계수는 0.6), 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판이 새도우 마스크와 직접 접촉했을 때보다 접촉면의 마찰력이 작아짐으로 인하여, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 강성 저하가 적게 된다.
이상과 같은 과정으로 제조된 상기 표시 장치(1000) 및 그 기판은, 일 면에 금속 패턴이 정확히 스퍼터링됨 물론, 그 과정에서 입는 손상도 최소화될 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 명세서의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 섀도우 마스크
102: 보호층
1000: 표시 장치

Claims (17)

  1. 스퍼터링(sputtering) 공정 시 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면과 스퍼터링 장비를 향하는 면이 있는 섀도우 마스크(shadow mask)에 있어서,
    상기 표시 장치용 유리 기판에 접촉되는 면에 유리 표면 손상을 예방하고, 불소계 고분자 화합물로 이루어진 보호층이 코팅된 섀도우 마스크.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층은 최종 표시 장치 제품에 요구되는 유리 기판 강성(hardness)을 충족하는 두께 및 물질로 이루어진 섀도우 마스크.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 보호층이 없는 섀도우 마스크 사용했을 경우에 비해 유리 기판 강성 저하를 예방하는 섀도우 마스크.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 보호층은, 상기 스퍼터링 공정 시 진동에 의해 섀도우 마스크가 유리 기판에 가하는 충격을 흡수하는 특성을 갖는 섀도우 마스크.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 보호층은, 섀도우 마스크를 유리 기판에 고정하는 데 사용되는 마그넷(magnet) 수단에 영향을 미치지 않는 특성을 가진 섀도우 마스크.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 보호층은, 상기 스퍼터링 공정 시 발생하는 열에 의해 형체가 변형되지 않는 정도 이상의 내열성을 갖는 섀도우 마스크.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 불소계 고분자 화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 섀도우 마스크.
  10. 제1 항에 있어서,
    표시 장치용 유리 기판의 일부 영역에 대응되는 제1 쉴드;
    상기 제1 쉴드를 둘러싸며, 상기 표시 장치용 유리 기판의 비표시 영역에 대응되는 제2 쉴드;를 포함하고,
    상기 제1 쉴드의 외부 테두리와 상기 제2 쉴드의 내부 테두리는 일정 거리만큼 이격되어 있으며, 상기 제1 쉴드와 상기 제2 쉴드는 부분적으로 연결되어 있고,
    상기 보호층은 상기 제1 쉴드가 상기 유리 기판을 향하는 쪽 면에 위치한 섀도우 마스크.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 제1 쉴드 및 상기 제2 쉴드가 상기 유리 기판을 향하는 쪽 면에 모두 위치한 섀도우 마스크.
  12. 컬러 필터 기판;
    TFT 어레이 기판; 및
    상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 외부 면에 섀도우 마스크를 통해 증착된 금속 패턴을 포함하고,
    상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판에 접촉되는 면에 완충 수단을 포함한 섀도우 마스크를 통해 상기 금속 패턴이 증착됨으로 인해, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은 특정 기준 이상의 면 강성을 갖고,
    상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판은, 상기 완충 수단이 없는 섀도우 마스크를 사용했을 경우에 비해 높은 강성을 갖는 표시 장치.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 증착 공정 시 진동에 의해 섀도우 마스크가 가하는 충격을 상기 완충 수단이 흡수함으로 인하여, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 강성 저하가 적은 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 완충 수단이 상기 섀도우 마스크보다 마찰 계수가 작은 물질로 이루어져, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판이 새도우 마스크와 직접 접촉했을 때보다 접촉면의 마찰력이 작아짐으로 인하여, 상기 컬러 필터 기판 또는 상기 TFT 어레이 기판의 강성 저하가 적은 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판 상에, 터치센서가 배치된 터치 기판을 더 포함하고,
    상기 금속 패턴은, 상기 컬러 필터 기판과 상기 터치 기판 사이에 위치하여 상기 터치 센서의 전기적 잡음(noise)을 감소시키도록 구비된 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 금속 패턴은, 상기 컬러 필터 기판에 표시 영역으로 정의된 부분의 바깥쪽에 연속적으로 배치된 표시 장치.
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