KR102384252B1 - 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 위치하며 복수의 화소 행과 복수의 화소 열로 이루어진 복수의 화소들과, 상기 베이스 기판 상에서 제1 방향으로 연장되고, 한 화소 행 마다 상부 및 하부에 각각 배치된 게이트 라인과, 상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고, 상기 복수의 화소 열 중 두 화소 열 마다 배치된 데이터 라인과, 상기 베이스 기판 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 데이터 라인과 평행한 터치 센싱 라인 및 상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 화소들을 일정 개수의 화소들로 그룹핑하여 복수의 터치 블록을 구성하고 상기 복수의 터치 블록 마다 배치된 공통 전극을 포함한 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
Description
본 발명의 실시예는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 모바일 기기 등에 널리 이용되는 표시장치에는 화면 상에 표시된 소정의 객체 또는 영역을 선택하기 위해서 키보드, 리모트 콘트롤 장치 등의 통상의 인터페이스 장치를 이용하는 방식뿐만 아니라, 손가락 또는 스타일러스 펜(stylus pen) 등으로 직접 화면의 영역을 선택하여 입력하는 터치 방식이 적용되고 있다.
터치형 표시장치의 구현방식으로는, 표시 패널과 별도로 터치 감지를 위한 터치 패널을 구비하여 표시패널 상에 부착하는 구조, 또는 표시패널의 기판 상에 터치 전극 및 배선을 형성하여 하나의 패널로 구현하는 인-셀(In-Cell) 구조 등이 있으며, 특히, 인-셀(In-Cell) 구조가 적용된 터치형 표시장치는 민감한 터치감과 제조 공정의 단순화 등의 이유로 각광 받고 있다.
이러한 터치형 표시장치는 터치 센싱을 위해 터치 전극 및 터치 배선을 포함하며, 상기 터치 전극과 터치 배선을 형성하기 위한 제조 공정이 추가된다.
이에, 제조 공정을 단순화시켜 제조 비용을 절감하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 제조 공정을 단순화시키며 제조 비용을 절감할 수 있는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 위치하며 복수의 화소 행과 복수의 화소 열로 이루어진 복수의 화소들과, 상기 베이스 기판 상에서 제1 방향으로 연장되고 한 화소 행 마다 상부 및 하부에 각각 배치된 게이트 라인과, 상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 상기 복수의 화소 열 중 두 화소 열 마다 배치된 데이터 라인과, 상기 베이스 기판 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 데이터 라인과 평행한 터치 센싱 라인, 및 상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 화소들을 일정 개수의 화소들로 그룹핑하여 복수의 터치 블록을 구성하고 상기 복수의 터치 블록마다 배치된 공통전극을 포함한다.
상기 터치 센싱 라인은 두 화소 열 마다 배치된다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 서로 중첩되지 않는다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 상기 제2 방향을 따라 번갈아 가며 배치된다.
상기 터치 센싱 라인은 상기 복수의 터치 블록 중 어느 하나의 터치 블록 내에 구비된 상기 공통전극과 콘택홀을 통해 연결된다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 동일한 도전 물질을 포함한다.
상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 각각 연결된 박막트랜지스터를 더 포함한다.
상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극을 더 포함한다.
상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 메쉬(mesh) 구조를 이룬다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 베이스 기판 상에 제1 방향을 따라 게이트 라인과, 상기 게이트 라인으로부터 연장된 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 및 상기 게이트 라인 상에 제1 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연층 상에 반도체 패턴, 데이터 라인, 상기 데이터 라인으로부터 연장된 소스 전극, 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극, 및 상기 데이터 라인과 평행한 터치 센싱 라인을 형성하는 단계와, 상기 반도체 패턴, 상기 데이터 라인, 상기 터치 센싱 라인, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 상에 위치하며 상기 터치 센싱 라인의 일부와 상기 드레인 전극의 일부를 각각 노출하는 개구부를 구비한 제2 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제2 절연층 상에 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 화소 전극 상에 위치하며 상기 터치 센싱 라인의 일부를 노출하는 상기 제2 절연층의 개구부에 대응되는 콘택홀을 구비한 제3 절연층을 형성하는 단계 및 상기 제3 절연층 상에서 상기 콘택홀을 통해 상기 터치 센싱 라인과 접속된 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 서로 중첩되지 않는다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향과 교차한 제2 방향을 따라 번갈아 가며 배치된다.
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 동일한 층에 형성되며 동일한 도전 물질을 포함한다.
상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 유기 절연물질을 포함한다.
상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 메쉬(mesh) 구조를 이룬다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 데이터 라인 사이에 터치 센싱 라인을 형성하여 별도의 추가 공정없이 터치 센싱 라인을 형성함으로써 제조 공정이 단순해지고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A 영역에 대한 확대도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ~ Ⅰ'선에 다른 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 영역에 대한 확대도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ~ Ⅰ'선에 다른 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 표시영역 일부에 대한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 A영역에 대한 확대도이며 도 3은 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판을 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 인셀 표시장치용 어레이 기판(101, 이하 '어레이 기판'이라 함)은 복수의 화소(P)를 구비하는 표시 영역(DA)을 포함한다. 상기 표시 영역(DA)은 복수의 화소(P)를 일정 개수로 그룹핑하여 블록화된 터치 블록(TB)을 포함한다.
이러한 터치 블록(TB)에는 각 터치 블록(TB)에 대응하여 분리된 형태의 공통 전극(160)이 형성된다. 상기 공통 전극(160) 하부에는 상기 공통 전극(160)을 통해터치 시 변화되는 커패시턴스의 로드 변화를 감지하여 센싱 회로(미도시)로 전달하는 터치 센싱 라인(TSL)이 위치한다. 하나의 터치 블록(TB) 별로 분리된 공통 전극(160)과 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 선택적으로 연결되고 있다. 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 공통 전극(160)과 전기적으로 연결된다.
상기 어레이 기판(101)을 포함하는 표시장치는 화상을 표시하는 표시 기간 동안 상기 공통 전극(160)에 공통전압을 제공하여 화상을 표시하고, 화상을 표시하지 않는 비표시 기간 동안 상기 공통 전극(160)에 터치 센싱 전압을 제공하여 터치 위치를 검출한다. 즉, 상기 공통 전극(160)은 영상 표시를 위한 전극의 역할과 터치 검출을 위한 터치 전극의 역할을 한다.
사용자가 손가락을 이용하여 표시 영역(DA)을 터치하게 되면, 상기 터치 블록(TB) 별로 분리 형성된 상기 공통 전극(160) 간에는 터치 정전용량이 형성되며, 상기 어레이 기판(101)을 구비한 표시장치는 사용자의 터치에 따른 터치 정전 용량과 기준 정전 용량을 비교하여 사용자의 터치 위치를 검출할 수 있으며, 검출된 터치 위치에 따른 동작을 실시하게 된다.
상기 표시 영역(DA)은 베이스 기판(110) 상에 형성된 게이트 라인(GL1, GL2)과, 데이터 라인(DL1, DL2)과, 상기 터치 센싱 라인(TSL), 및 상기 복수의 화소(P)를 포함한다.
상기 복수의 화소(P)는 복수의 화소 열들과 복수의 화소 행들을 포함하는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 서로 인접한 2개의 데이터 라인들(DL1, DL2) 사이에는 2개의 화소 열들이 배치될 수 있다. 1개의 화소 행은 상부 및 하부에 각각 게이트 라인들(GL1, GL2)이 배치될 수 있다. 상기 화소 행의 화소들은 상기 게이트 라인(GL1, GL2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 화소(P)에서 2개의 화소 열은 하나의 데이터 라인(DL1 또는 DL2)을 공유한다. 즉, 이웃한 화소(P)는 하나의 데이터 라인(DL1 또는 DL2)을 공유한다.
상기 게이트 라인(GL1, GL2)은 상기 표시 영역(DA)에서 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 데이터 라인(DL1, DL2)은 상기 제1 방향(D1)과 교차한 제2 방향(D2)으로 연장된다. 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 상기 데이터 라인(DL1, DL2)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다.
상기 복수의 화소(P) 각각은 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터(TFT)와 연결된 화소 전극(150)을 포함한다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(120)과, 반도체 패턴(130)과, 소스 전극(140a), 및 드레인 전극(140b)을 포함한다. 상기 게이트 전극(120)은 대응되는 게이트 라인(GL1, GL2)과 연결되고, 상기 소스 전극(140a)은 대응되는 데이터 라인(DL1, DL2)과 연결되며 상기 드레인 전극(140b)은 상기 화소 전극(150)과 연결된다.
상기 게이트 전극(120)은 상기 게이트 라인(GL1, GL2)으로부터 돌출되거나 상기 게이트 라인(GL1, GL2)의 일부 영역 상에 제공된다. 상기 소스 전극(140a)은 상기 데이터 라인(DL1, DL2)으로부터 돌출되거나 상기 데이터 라인(DL1, DL2)의 일부 영역 상에 제공된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판을 적층 순서에 따라 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판(101)은 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 베이스 기판(110)을 포함한다.
상기 베이스 기판(110)은 대략 사각 형상을 가지며 투명 절연 물질로 이루어진다.
상기 베이스 기판(110) 상에는 버퍼층(115)이 제공된다. 상기 버퍼층(115)은 상기 박막트랜지스터(TFT)에 불순물이 확산되는 것을 방지한다. 상기 버퍼층(115)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며, 상기 베이스 기판(110)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 버퍼층(115) 상에는 게이트 라인(GL1, GL2)과, 상기 게이트 라인(GL1, GL2)으로부터 연장된 게이트 전극(120)이 형성된다. 상기 게이트 라인(GL1, GL2)과 상기 게이트 전극(120)은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 라인(GL1, GL2)과 상기 게이트 전극(120)은 단일 금속으로 형성될 수도 있으나, 두 종 이상의 금속, 또는 두 종 이상 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 게이트 라인(GL1, GL2)과, 상기 게이트 전극(120)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 라인(GL1, GL2)과 상기 게이트 전극(120) 상에는 제1 절연층(125)이 제공된다. 상기 제1 절연층(125)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
상기 제1 절연층(125) 상에는 반도체 패턴(130)이 형성된다. 상기 반도체 패턴(130)은 불순물이 주입되지 않은 액티브층(130a)과, 상기 액티브층(130a) 상에 위치하며 불순물이 주입된 오믹 콘택층(130b)을 포함한다. 불순물은 박막트랜지스터(TFT)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기 반도체 패턴(130) 상에는 데이터 라인(DL1, DL2)과, 소스 전극(140a)과, 드레인 전극(140b), 및 터치 센싱 라인(TSL)이 형성된다. 상기 반도체 패턴(130)에서, 상기 소스 전극(140a)과 상기 드레인 전극(140b) 사이의 영역은 채널 영역(channel portion)이 될 수 있다.
상기 소스 전극(140a)은 상기 반도체 패턴(130)의 표면 일부를 커버하도록 상기 반도체 패턴(130) 상에 직접 제공되며 상기 데이터 라인(DL1, DL2)으로부터 연장된다. 상기 드레인 전극(140b)은 상기 소스 전극(140a)으로부터 이격되도록 상기 반도체 패턴(130) 상에 제공된다.
상기 데이터 라인(DL1, DL2)과, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b), 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 데이터 라인(DL1, DL2)과, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b), 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 단일 금속으로 형성될 수도 있으나, 두 종 이상의 금속, 또는 두 종 이상 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 데이터 라인(DL1, DL2)과, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b), 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 데이터 라인(DL1, DL2)과, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b), 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 상에는 제2 절연층(145)이 제공된다. 상기 제2 절연층(145)은 상기 박막트랜지스터(TFT)를 커버하며 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 절연층(145)은 투명하고, 유동성이 있어 하부 구조의 굴곡을 완화시켜 표면을 평탄화시킬 수 있는 유기 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 유기 절연물질로는 아클릴 수지(Acryl Resin), 벤조사이클로부텐(Benzo Cyclo Butene, BCB), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA) 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층(145) 상에는 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 드레인 전극(140b)과 전기적으로 연결된 상기 화소 전극(150)이 제공된다. 상기 화소 전극(150)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 특히, 상기 화소 전극(150)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.
상기 화소 전극(150)은 그 일부가 제거되어 형성된 복수의 슬릿들(SLT)을 가질 수 있다. 상기 슬릿들(SLT)은 상기 제1 방향(D1) 이나 상기 제2 방향(D2)에 경사진 방향을 갖도록 제공될 수 있다 또한, 상기 화소 전극(150)은 서로 다른 경사진 방향을 갖는 슬릿들(SLT)로 이루어진 복수의 영역을 가질 수 있으며, 이때, 상기 영역들은 상기 화소(P)를 가로지르는 선에 대해 실질적으로 선대칭되거나, 상기 화소(P) 내의 어느 한 지점에 대해 실질적으로 정대칭될 수 있다. 도 2에서는 일 예로서, 상기 슬릿들(SLT)이 상기 화소(P)를 제1 방향(D1)으로 가로지르는 가상의 선에 대해 대체적으로 선대칭으로 형성된 것으로 도시하였다.
상기 화소 전극(150) 상에는 제3 절연층(155)이 제공된다. 상기 제3 절연층(155)은 가요성(flexibility)을 향상시키기 위해 유기 절연물질로 구성될 수 있다. 상기 유기 절연물질로는 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아미드계 고분자, 실록산 등이 있을 수 있다.
상기 제3 절연층(155) 상에는 공통 전극(160)이 제공된다. 상기 공통 전극(160)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(160)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.
표시 기간 동안 상기 공통 전극(160)에는 공통 전압이 제공되고, 비표시 기간 동안 상기 공통 전극(160)에는 터치 센싱 전압이 제공된다. 상기 공통 전극(160)은 영상 표시를 위한 전극의 역할과 터치 위치 검출을 위한 터치 전극의 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스 기판(110)의 최상층의 위치한 전극을 공통전극(160)으로, 상기 제3 절연층(155)을 사이에 두고 상기 공통전극(160) 하부에 위치한 전극을 화소 전극(150)으로 하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 상기 전극들의 명칭이나 위치는 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 전극(150)과 상기 공통 전극(160)은 각각 공통전극과 화소 전극으로, 또는 제1 전극과 제2 전극으로 지칭될 수 있다.
한편, 상기 제2 절연층(145)과 상기 제3 절연층(155)에는 상기 터치 센싱 라인(TSL)의 상면의 일부를 노출하는 제2 콘택홀(CH2)이 제공된다. 상기 공통 전극(160)은 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 터치 센싱 라인(TSL)과 전기적으로 연결된다.
상기 터치 센싱 라인(TSL)은 상기 데이터 라인들(DL1, DL2) 사이에 위치하며 상기 데이터 라인들(DL1, DL2)과 평행하게 상기 베이스 기판(100) 상에 형성된다. 이로 인해, 상기 터치 센싱 라인(TSL)과 상기 데이터 라인들(DL1, DL2)은 서로 중첩되지 않는다.
또한, 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 상기 베이스 기판(110) 상에서 두 화소 열마다 배치되어 상기 데이터 라인들(DL1, DL2)과 번갈아 가며 배치될 수 있다. 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 상기 표시 영역(DA)의 주변에 배치된 폐루프 형상의 공통전압라인(미도시)과 전기적으로 연결되어 메쉬(mesh) 구조를 이룰 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판(101)에서는, 상기 데이터 라인(DL1, DL2)과 상기 터치 센싱 라인(TSL)을 동시에 형성하여 상기 터치 센싱 라인(TSL)을 위한 마스크 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판(101)은 마스크 수를 줄여 제조 공정을 단순화시키며 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판(101)에서 상기 터치 센싱 라인(TSL)이 상기 공통 전극(160) 하부에서 메쉬(mesh) 구조를 이루고, 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 블록화된 상기 공통 전극(160)과 전기적으로 연결되므로 상기 공통 전극(160)의 저항이 감소될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 베이스 기판(110) 상에 버퍼층(115)을 형성하고, 상기 버퍼층(115) 상에 게이트 전극(120)을 형성한다.
상기 베이스 기판(110)은 소자를 형성하기 위한 재료로 기계적 강도나 치수 안정성이 우수한 것을 선택할 수 있다. 상기 베이스 기판(110)의 재료로는 유리판, 금속판, 세라믹판 또는 플라스틱(폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등) 등을 들 수 있다.
상기 버퍼층(115)은 상기 베이스 기판(110)에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 후속 공정에서 형성되는 구동 소자, 예를 들어, 박막트랜지스터 등을 보호하기 위해 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(115)은 질화 규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화 규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며 상기 베이스 기판(110)의 재질에 따라 생략할 수도 있다.
상기 게이트 전극(120)은 예컨대, 단일 종 또는 여러 종 이상의 금속, 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 게이트 전극(120)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄네오디뮴(AlNd), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물로 단일층을 형성하거나 배선 저항을 줄이기 위해 저저항 물질인 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)의 이중층 또는 다중층 구조로 형성할 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 게이트 전극(120) 상에 제1 절연층(125)이 형성된다. 상기 제1 절연층(125)은 질화 규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화 규소(SiOxNy)로부터 선택된 1종의 막으로 구성된 단층막, 또는 질화 규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화 규소(SiOxNy)로부터 선택된 2종 이상의 막으로 구성된 적층막으로 이루어진 무기 절연물질을 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 상기 제1 절연층(125) 상에 반도체 패턴(130)과, 데이터 라인(DL), 소스 전극(140a)과, 드레인 전극(140b) 및 터치 센싱 전극(TSL)을 형성한다.
상기 반도체 패턴(130)은 불순물이 주입되지 않은 액티브 층(130a)과, 상기 액티브 층(130a) 상에 위치하며 불순물이 주입된 오믹 콘택층(130b)을 포함한다. 상기 반도체 패턴(130)은 상기 제1 절연층(125) 상에 박막의 형태로 제공될 수 있다. 상기 반도체 패턴(130)은 상기 게이트 전극(120)의 상부에 제공될 수 있으며, 평면상에서 볼 때 상기 게이트 전극(120)의 적어도 일부와 중첩하여 형성된다.
상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b)과, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 도전성 물질, 예컨대 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b)과, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 단일 금속으로 형성될 수도 있으나, 두 종 이상의 금속, 또는 두 종 이상의 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전근(140b)과, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 터치 센싱 라인(TSL) 각각은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 터치 센싱 라인(TSL)은 상기 베이스 기판(110) 상에서 상기 데이터 라인(DL)과 평행하도록 배치된다. 이로 인해, 상기 데이터 라인(DL)과 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 번갈아 가며 배치된다.
도 7을 참고하면, 상기 소스 전극(140a)과, 상기 드레인 전극(140b)과, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 터치 센싱 라인(TSL)이 형성된 베이스 기판(110) 상에 절연 물질로 이루어진 제2 절연층(145)을 형성한다. 상기 제2 절연층(145)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 드레인 전극(140b)의 일부 및 상기 터치 센싱 라인(TSL)의 일부를 각각 노출하도록 하는 개구부를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 상기 드레인 전극(140b)의 일부를 노출하는 개구부는 제1 콘택홀(CH1)로 지칭될 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 제2 절연층(145)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 화소 전극(150)이 형성된다. 상기 화소 전극(150)은 도전 물질로 도전층을 형성한 다음 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 화소 전극(150)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 특히, 상기 화소 전극(150)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.
도 9를 참고하면, 상기 화소 전극(150)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 전면에 제3 절연층(155)을 형성한다. 상기 제3 절연층(155)은 투명하고 유동성이 있어 하부 구조의 굴곡을 완화시켜 표면을 평탄화시킬 수 있는 유기 절연물질로 구성될 수 있다. 상기 제3 절연층(155)은 상기 터치 센싱 라인(TSL)의 표면 일부를 노출하는 상기 제2 절연층(145)의 개구부에 대응되는 개구부를 포함한다.
상기 제2 절연층(145)의 개구부와 상기 제3 절연층(155)의 개구부는 상기 터치 센싱 라인(TSL)을 외부로 노출하는 제2 콘택홀(CH2)로 지칭될 수 있다.
도 10을 참고하면, 상기 제3 절연층(155)이 형성된 베이스 기판(110) 전면에 공통 전극(160)을 형성한다. 상기 공통 전극(160)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(160)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판은 상기 데이터 라인(DL)과 상기 터치 센싱 라인(TSL)을 동시에 형성하여 상기 터치 센싱 라인(TSL)을 위한 마스크 공정을 생략하여 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판에서 상기 터치 센싱 라인(TSL)은 메쉬(mesh) 구조를 이루고 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 블록화된 상기 공통 전극(160)과 전기적으로 연결되어 상기 공통 전극(160)의 저항을 감소시킬 수 있다 .
본 발명이 속하는 기술분야의 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특히 청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 어레이 기판 110: 베이스 기판
115: 버퍼층 120: 게이트 전극
125: 제1 절연층 130: 반도체 패턴
140a: 소스 전극 140b: 드레인 전극
145: 제2 절연층 150: 화소 전극
155: 제3 절연층 160: 공통 전극
GL: 게이트 라인 DL: 데이터 라인
TSL: 터치 센싱 라인
115: 버퍼층 120: 게이트 전극
125: 제1 절연층 130: 반도체 패턴
140a: 소스 전극 140b: 드레인 전극
145: 제2 절연층 150: 화소 전극
155: 제3 절연층 160: 공통 전극
GL: 게이트 라인 DL: 데이터 라인
TSL: 터치 센싱 라인
Claims (15)
- 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 위치하며 복수의 화소 행과 복수의 화소 열로 이루어진 복수의 화소들;
상기 베이스 기판 상에서 제1 방향으로 연장되고, 한 화소 행 마다 상부 및 하부에 각각 배치된 게이트 라인;
상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고, 상기 복수의 화소 열 중 두 화소 열 마다 배치된 데이터 라인;
상기 베이스 기판 상에서 상기 제2 방향으로 연장된 라인 형태로 제공되고, 상기 데이터 라인과 평행한 터치 센싱 라인; 및
상기 베이스 기판 상에서 상기 복수의 화소들을 일정 개수의 화소들로 그룹핑하여 복수의 터치 블록을 구성하고, 상기 복수의 터치 블록마다 배치된 공통전극을 포함하고,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 서로 이격되고, 서로 동일한 층에 위치하며, 서로 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 터치 센싱 라인은 두 화소 열 마다 배치되는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 서로 중첩되지 않는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향을 따라 번갈아 가며 배치된 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 터치 센싱 라인은 상기 복수의 터치 블록 중 어느 하나의 터치 블록 내에 구비된 상기 공통 전극과 콘택홀을 통해 연결되는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 동일한 도전 물질을 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 각각 연결된 박막트랜지스터를 더 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제7 항에 있어서,
상기 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극을 더 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 제1 항에 있어서,
상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 메쉬(mesh) 구조를 이루는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판. - 베이스 기판 상에서 제1 방향을 따라 게이트 라인과, 상기 게이트 라인으로부터 연장된 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 및 상기 게이트 라인 상에 제1 절연층을 형성하는 단계;
상기 제1 절연층 상에 반도체 패턴, 데이터 라인, 상기 데이터 라인으로부터 연장된 소스 전극, 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극, 및 상기 데이터 라인과 평행하고 라인 형태로 터치 센싱 라인을 형성하는 단계;
상기 반도체 패턴, 상기 데이터 라인, 상기 터치 센싱 라인, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 위치하며 상기 터치 센싱 라인의 일부와 상기 드레인 전극의 일부를 각각 노출하는 개구부를 구비한 제2 절연층을 형성하는 단계;
상기 제2 절연층 상에 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 화소 전극 상에 위치하며 상기 터치 센싱 라인의 일부를 노출하는 상기 제2 절연층의 개구부에 대응되는 콘택홀을 구비한 제3 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 제3 절연층 상에서 상기 콘택홀을 통해 상기 터치 센싱 라인과 접속된 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 제1 절연층 상에서 서로 이격되고, 동일한 공정으로 형성되어 서로 동일한 층에 제공되며, 서로 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 제10 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 서로 중첩되지 않는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 제10 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 상기 제1 방향과 교차한 제2 방향을 따라 번갈아 가며 배치되는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 제10 항에 있어서,
상기 데이터 라인과 상기 터치 센싱 라인은 동일한 도전 물질을 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 유기 절연물질을 포함하는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 제10 항에 있어서,
상기 터치 센싱 라인은 상기 베이스 기판 상에서 메쉬(mesh) 구조를 이루는 터치 센서 인셀 타입 표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
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