KR102426497B1 - 터치 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판과, 상기 기판 상부에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 대응되는 개구부를 갖는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과, 상기 공통전극 상부에 배치되고, 상기 공통전극을 노출하는 제1콘택홀을 포함하는 제1보호층과, 상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 제1콘택홀을 통하여 상기 공통전극에 연결되는 공통배선과, 상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 드레인전극에 연결되는 화소전극과, 상기 공통배선 상부에 상기 공통배선을 덮도록 배치되는 화소배선을 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판을 제공하는데, 공통전극을 평탄화층 직상부에 형성하고 반투과마스크를 이용하여 공통전극과 평탄화층을 동시에 형성함으로써, 노광 마스크 수가 감소하여 제조비용 및 제조시간이 절감된다.

Description

터치 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 {Array Substrate For Touch Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 터치 표시장치에 관한 것으로, 특히 터치전극 및 배선이 표시패널에 일체화되는 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판 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 터치 스크린)가 각광받고 있다.
터치 표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 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.
터치 표시장치는 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하는 형태로 제조될 수 있는데, 특히 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 터치패널을 구성하는 전극 및 배선을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화하는 형태의 인셀 타입(in-cell type) 터치 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 인셀 타입 터치 표시장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판은, 기판(20), 박막트랜지스터(T), 공통배선(44), 공통전극(48), 화소전극(52)을 포함한다.
구체적으로, 기판(20) 상부의 각 화소영역에는 차광층(22)이 형성되고, 차광층(22) 상부의 기판(20) 전면에는 버퍼층(24)이 형성된다.
차광층(22)에 대응되는 버퍼층(24) 상부에는 액티브층(26)이 형성되고, 액티브층(26) 상부의 기판(20) 전면에는 게이트절연층(28)이 형성된다.
액티브층(26)에 대응되는 게이트절연층(28) 상부에는 게이트전극(30)이 형성되고, 게이트전극(30) 상부의 기판(20) 전면에는 층간절연층(32)이 형성되는데, 층간절연층(32) 및 게이트절연층(28)은 액티브층(26)의 양단부를 노출하는 콘택홀을 갖는다.
액티브층(26)에 대응되는 층간절연층(32) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(34) 및 드레인전극(36)이 형성되는데, 소스전극(34) 및 드레인전극(36)은 각각 층간절연층(32) 및 게이트절연층(28)의 콘택홀을 통하여 액티브층(26)의 양단부에 연결된다.
여기서, 액티브층(26), 게이트전극(30), 소스전극(34) 및 드레인전극(36)은 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)(T)를 구성하고, 차광층(22)은 박막트랜지스터(T)의 액티브층(26)으로 입사되는 빛을 차단하는 역할을 한다.
소스전극(34) 및 드레인전극(36) 상부의 기판(20) 전면에는 제1보호층(38)이 형성되고, 제1보호층(38) 상부의 기판(20) 전면에는 평탄화층(40)이 형성되는데, 평탄화층(40)은 드레인전극(36) 상부의 제1보호층(38)을 노출하는 개구부를 갖는다.
평탄화층(40) 상부의 기판(20) 전면에는 제2보호층(42)이 형성되고, 제2보호층(42) 상부에는 공통배선(44)이 형성된다.
공통배선(44) 상부의 기판(20) 전면에는 제3보호층(46)이 형성되는데, 제3보호층(46)은 공통배선(44)을 노출하는 콘택홀을 갖는다.
제3보호층(46) 상부의 각 화소영역에는 공통전극(48)이 형성되는데, 공통전극(48)은 제3보호층(46)의 콘택홀을 통하여 공통배선(44)에 연결된다.
공통전극(48) 상부의 기판(20) 전면에는 제4보호층(50)이 형성되는데, 제4보호층(50), 제3보호층(46), 제2보호층(42) 및 제1보호층(38)은 평탄화층(40)의 개구부 내에 드레인전극(36)을 노출하는 콘택홀을 갖는다.
제4보호층(50) 상부의 각 화소영역에는 화소전극(52)이 형성되는데, 화소전극(52)은 제4보호층(50), 제3보호층(46), 제2보호층(42) 및 제1보호층(38)의 콘택홀을 통하여 드레인전극(36)에 연결된다.
여기서, 공통전극(48)은 특정 개수의 화소영역으로 이루어지는 터치블록 별로 패터닝 될 수 있으며, 각 터치블록의 공통전극(48)은 공통배선(44)을 통하여 구동부에 독립적으로 연결될 수 있다.
그리고, 화소전극(52)은 서로 이격되는 다수의 바 형상을 가질 수 있다.
이러한 어레이기판을 포함하는 종래의 인셀 타입 터치 표시장치는, 1프레임을 표시구간과 터치구간으로 나누어 동작할 수 있는데, 표시구간 동안에는 공통전극(48)에 공통전압을 인가하고 화소전극(52)에 데이터전압을 인가하여 공통전극(48) 및 화소전극(52) 사이에서 생성되는 전기장에 의하여 액정층을 재배열하여 영상을 표시하고, 터치구간 동안에는 공통전극(48)에 터치전압을 인가한 후 터치전압에 따른 공통전극(48)의 정전용량의 변화를 분석하여 터치입력의 위치를 감지할 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판에서는, 동일한 터치블록의 공통배선(44) 및 공통전극(48)은 서로 연결되지만, 상이한 터치블록의 공통배선(44) 및 공통전극(48)은 서로 연결되지 않아야 하므로, 공통배선(44) 및 공통전극(48)을 상이한 층으로 독립적으로 패터닝 하여 형성하여야 한다.
그리고, 상이한 터치블록의 공통배선(44) 및 공통전극(48)이 커플링(coupling) 등에 의하여 영향을 받지 않도록 하기 위하여 공통배선(44) 및 공통전극(48) 사이에 제3보호층(46)을 형성하여야 하고, 상이한 층으로 형성되는 동일한 터치블록의 공통배선(44) 및 공통전극(48)을 연결하기 위하여 제3보호층(46)을 패터닝 하여 콘택홀을 형성하여야 한다.
또한, 해상도 증가에 따라 스토리지 커패시터의 용량을 증가시켜야 하므로, 스토리지 커패시터를 형성하는 공통전극(48)과 화소전극(52) 사이의 유전층의 두께를 최소화 하여야 하며, 이에 따라 단면적으로 하나의 절연층만을 사이에 두고 공통전극(48)과 화소전극(52)을 형성하여야 한다.
이와 같은 제약에 의하여 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 제조에 사용되는 노광 마스크 수가 증가하는 문제가 있다.
예를 들어, 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판은 차광층(22)용 제1마스크, 액티브층(26)용 제2마스크, 게이트전극(30)용 제3마스크, 층간절연층(32) 및 게이트절연층(28)의 콘택홀용 제4마스크, 소스전극(34) 및 드레인전극(36)용 제5마스크, 평탄화층(40)의 개구부용 제6마스크, 공통배선(44)용 제7마스크, 제3보호층(46)의 콘택홀용 제8마스크, 공통전극(48)용 제9마스크, 제4보호층(50), 제3보호층(46), 제2보호층(42) 및 제1보호층(38)의 콘택홀용 제10마스크, 화소전극(52)용 제11마스크의 총 11개의 노광 마스크를 사용하여 제조될 수 있으며, 이에 따라 제조단계가 증가하여 제조비용 및 제조시간이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 공통전극을 평탄화층 직상부에 형성하고 반투과마스크를 이용하여 공통전극과 평탄화층을 동시에 형성함으로써, 노광 마스크 수가 감소하여 제조비용 및 제조시간이 절감되는 터치 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 공통배선 및 화소전극을 연속적으로 형성하고 공통배선 직상부에 화소배선을 형성함으로써, 노광 마스크 수가 감소하여 제조비용 및 제조시간이 절감되고 공통배선의 부식이 방지되는 터치 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상부에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 대응되는 개구부를 갖는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과, 상기 공통전극 상부에 배치되고, 상기 공통전극을 노출하는 제1콘택홀을 포함하는 제1보호층과, 상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 제1콘택홀을 통하여 상기 공통전극에 연결되는 공통배선과, 상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 드레인전극에 연결되는 화소전극과, 상기 공통배선 상부에 상기 공통배선을 덮도록 배치되는 화소배선을 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판을 제공한다.
그리고, 상기 제1보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 제2콘택홀을 더 포함하고, 상기 화소전극은 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 연결될 수 있다.
또한, 상기 터치 표시장치용 어레이기판은, 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 접촉하고, 상기 화소전극이 접촉하는 연결패턴을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 공통배선과 상기 연결패턴은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 터치 표시장치용 어레이기판은, 상기 박막트랜지스터에 대응되는 상기 기판 상부에 배치되는 차광층과, 상기 차광층과 상기 박막트랜지스터 사이에 배치되는 버퍼층과, 상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제2보호층을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 기판 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 상부에 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 대응되는 개구부를 포함하는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극 상부에 상기 공통전극을 노출하는 제1콘택홀을 포함하는 제1보호층을 형성하는 단계와, 상기 제1보호층 상부에 상기 제1콘택홀을 통하여 상기 공통전극에 연결되는 공통배선을 형성하는 단계와, 상기 제1보호층 상부에 상기 드레인전극에 연결되는 화소전극과, 상기 공통배선 상부에 상기 공통배선을 덮는 화소배선을 형성하는 단계를 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 평탄화층과 상기 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 박막트랜지스터 상부에 상기 평탄화층 및 공통전극물질층을 연속적으로 형성하는 단계와, 반투과마스크를 이용하여 상기 공통전극물질층 상부에, 상기 드레인전극에 대응되는 영역에서는 상기 공통전극물질층을 노출하고, 상기 공통전극에 대응되는 영역에서는 제1두께를 갖고, 상기 공통전극 외부로 노출되는 상기 평탄화층에 대응되는 영역에서는 상기 제1두께보다 작은 제2두께를 갖는 제1포토레지스트패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1포토레지스트패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 공통전극물질층 및 상기 평탄화층을 식각하여 공통전극패턴 및 상기 개구부를 형성하는 단계와, 상기 제1포토레지스트패턴을 애싱 하여, 상기 공통전극 외부로 노출되는 상기 평탄화층에 대응되는 영역에서는 상기 공통전극패턴을 노출하고, 상기 공통전극에 대응되는 영역에서는 제3두께를 갖는 제2포토레지스트패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2포토레지스트패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 공통전극패턴을 식각하여 상기 공통전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 제2콘택홀을 더 포함하고, 상기 화소전극은 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 공통배선을 형성하는 단계는, 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 접촉하는 연결패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법은, 상기 박막트랜지스터에 대응되는 상기 기판 상부에 차광층을 형성하는 단계와, 상기 차광층과 상기 박막트랜지스터 사이에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 제2보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 공통전극을 평탄화층 직상부에 형성하고 반투과마스크를 이용하여 공통전극과 평탄화층을 동시에 형성함으로써, 노광 마스크 수가 감소하여 제조비용 및 제조시간이 절감되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 공통배선 및 화소전극을 연속적으로 형성하고 공통배선 직상부에 화소배선을 형성함으로써, 노광 마스크 수가 감소하여 제조비용 및 제조시간이 절감되고 공통배선의 부식이 방지되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 단면도.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량(self-capacitance) 방식의 인셀 타입 터치 표시장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치는 터치표시패널(110)과 구동부(180)를 포함한다.
터치표시패널(110)은, 기판(도 3의 120) 상부의 각 터치블록에 배치되는 다수의 공통전극(142)과, 다수의 공통전극(142)과 구동부(180)를 각각 연결하는 다수의 공통배선(146)을 포함하는데, 각 터치블록의 공통전극(142)은 각각 사각형 형상을 가질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 터치표시패널(110)은 서로 마주보며 이격되는 2개의 기판과, 2개의 기판 사이의 액정층을 포함하는 액정패널일 수 있으며, 다수의 공통전극(142)은 각각 2개의 기판 중 하나의 다수의 화소에 대응되어 터치블록 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이때 터치표시패널(110)은 공통전압을 이용하여 표시동작을 수행하거나, 터치전압을 이용하여 터치동작을 수행할 수 있다.
구동부(180)는, 1프레임 중 표시구간 동안 터치표시패널(110)의 다수의 공통전극(142)에 공통전압을 인가하고 공통전극(142)과 화소전극(도 3의 150) 사이에 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 재배열하여 영상을 표시하거나, 1프레임 중 터치구간 동안 터치표시패널(110)의 다수의 공통전극(142)에 터치전압을 인가하고 인가된 터치전압에 따른 다수의 공통전극(142)의 정전용량의 변화를 분석하여 터치입력의 위치를 감지한다.
이러한 구동부(180)는 표시동작을 위하여 터치표시패널(110)에 게이트전압 및 데이터전압을 더 공급할 수도 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판은, 기판(120), 박막트랜지스터(T), 공통전극(142), 공통배선(146), 화소전극(150)을 포함하는데, 기판(120)은 액정패널을 구성하는 2개의 기판 중 하나일 수 있다.
구체적으로, 기판(120) 상부의 각 화소영역에는 차광층(122)이 형성되고, 차광층(122) 상부의 기판(120) 전면에는 버퍼층(124)이 형성된다.
차광층(122)은 박막트랜지스터(T)의 액티브층(126)으로 입사되는 빛을 차단하기 위한 것으로, 예를 들어, 불투명한 금속물질, 불투명한 유기물질, 불투명한 반도체물질 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
차광층(122)에 대응되는 버퍼층(124) 상부에는 액티브층(126)이 형성되고, 액티브층(126) 상부의 기판(120) 전면에는 게이트절연층(128)이 형성된다.
액티브층(126)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)과 같은 실리콘이나, 인듐 갈륨 징크 옥사이드(indium gallium zinc oxide: IGZO), 징크 틴 옥사이드(zinc tin oxide: ZTO), 징크 인듐 옥사이드(zinc indium oxide: ZIO)와 같은 산화물 반도체물질로 이루어질 수 있다.
액티브층(126)에 대응되는 게이트절연층(128) 상부에는 게이트전극(130)이 형성되고, 게이트전극(130) 상부의 기판(120) 전면에는 층간절연층(132)이 형성되는데, 층간절연층(132) 및 게이트절연층(128)은 액티브층(126)의 양단부를 노출하는 콘택홀을 갖는다.
액티브층(126)에 대응되는 층간절연층(132) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(134) 및 드레인전극(136)이 형성되는데, 소스전극(134) 및 드레인전극(136)은 각각 층간절연층(132) 및 게이트절연층(128)의 콘택홀을 통하여 액티브층(126)의 양단부에 연결된다.
여기서, 액티브층(126), 게이트전극(130), 소스전극(134) 및 드레인전극(136)은 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)(T)를 구성한다.
소스전극(134) 및 드레인전극(136) 상부의 기판(120) 전면에는 제1보호층(138)이 형성되고, 제1보호층(138) 상부의 기판(120) 전면에는 평탄화층(140)이 형성되는데, 평탄화층(140)은 드레인전극(136) 상부의 제1보호층(138)을 노출하는 개구부를 갖는다.
제1보호층(138)은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있으며, 평탄화층(140)은 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
제1보호층(138)은 유기절연물질의 평탄화층(140)과 금속물질의 소스전극(134) 및 드레인전극(136)의 접촉특성을 향상시키기 위하여 사용되는데, 이러한 접촉특성이 문제되지 않는 다른 실시예에서는 제1보호층(138)을 생략할 수도 있다.
평탄화층(140) 상부에는 공통전극(142)이 형성되고, 공통전극(142) 상부의 기판(120) 전면에는 제2보호층(144)이 형성되는데, 제2보호층(144)은 공통전극(142)을 노출하는 콘택홀을 갖고, 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)은 드레인전극(136)을 노출하는 콘택홀을 갖는다.
공통전극(142)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전물질로 이루어지고, 제2보호층(144)은 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
공통전극(142) 및 드레인전극(136)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에는 각각 공통배선(146) 및 연결패턴(148)이 형성되는데, 공통배선(146)은 제2보호층(144)의 콘택홀을 통하여 공통전극(142)에 연결되고, 연결패턴(148)은 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)의 콘택홀을 통하여 드레인전극(136)에 연결된다.
공통배선(146) 및 연결패턴(148)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 네오디뮴(Nd)과 같은 금속도전물질의 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
연결패턴(148)은 드레인전극(136)과 화소전극(150)을 전기적으로 연결하는 역할을 하는데, 다른 실시예에서는 연결패턴(148)을 생략하고 화소전극(150)이 드레인전극(136)에 직접 접촉되도록 할 수도 있다.
연결패턴(148) 상부와 공통전극(142)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에는 화소전극(150)이 형성되고, 공통배선(146) 상부에는 화소배선(152)이 형성된다.
화소전극(150) 및 화소배선(152)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
화소배선(152)은 공통배선(146)을 완전히 덮도록 형성되어 공통배선(146)을 보호하고 공통배선(146)의 부식을 방지하는 역할을 하는데, 공통배선(146)을 다중층으로 형성할 경우 공통배선(146)의 단차부에 의하여 화소전극(150) 및 화소배선(152)이 절단되지 않도록 다중층의 최하층의 두께를 화소전극(150) 및 화소배선(152)의 두께보다 작게 형성할 수 있다.
예를 들어, 화소전극(150) 및 화소배선(152)을 ITO(약 50nm)로 형성할 경우, 공통배선(146)을 최하층부터 Mo(약 20nm)/Al(약 300nm)/Mo(약 50nm)의 3중층으로 형성할 수 있다.
여기서, 공통전극(142)은 특정 개수의 화소영역으로 이루어지는 터치블록 별로 패터닝 될 수 있으며, 각 터치블록의 공통전극(142)은 공통배선(146) 및 화소배선(152)을 통하여 구동부(도 2의 180)에 독립적으로 연결될 수 있다.
그리고, 화소전극(150)은 서로 이격되는 다수의 바 형상을 가질 수 있으며, 공통전압 및 데이터전압에 의하여 공통전극(142) 및 화소전극(150) 사이에는 수평전기장이 생성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판에서는, 공통전극(142)과 평탄화층(140)을 하나의 반투과마스크로 동시에 형성하고, 화소전극(150)과 드레인전극(136)의 연결을 위한 콘택홀과 공통배선(146)과 공통전극(142)의 연결을 위한 콘택홀을 하나의 노광 마스크로 동시에 형성함으로써, 제조공정에 이용되는 총 노광 마스크 수를 감소시킬 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 불투명한 금속물질, 불투명한 유기물질, 불투명한 반도체물질 중 적어도 하나를 이용하여 기판(120) 상부에 차광물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 차광물질층의 식각을 포함하는 제1마스크를 이용한 사진식각공정(photolithographic process)을 통하여 기판(120) 상부에 차광층(122)을 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 차광층(122) 상부의 기판(120) 전면에 절연물질로 버퍼층(124)을 형성한 후, 실리콘이나 산화물 반도체물질 중 하나를 이용하여 버퍼층(124) 상부에 액티브물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 액티브물질층의 식각을 포함하는 제2마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 차광층(122)에 대응되는 버퍼층(124) 상부에 액티브층(126)을 형성한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 액티브층(126) 상부의 기판(120) 전면에 절연물질로 게이트절연층(128)을 형성한 후, 금속물질을 이용하여 게이트절연층(128) 상부에 게이트물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 게이트물질층의 식각을 포함하는 제3마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 액티브층(126)에 대응되는 게이트절연층(128) 상부에 게이트전극(130)을 형성한다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 게이트전극(130) 상부의 기판(120) 전면에 절연물질로 층간절연층(132)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 층간절연층(132) 및 게이트절연층(128)의 식각을 포함하는 제4마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 층간절연층(132) 및 게이트절연층(128)에 액티브층(126)의 양단부를 노출하는 콘택홀을 형성한다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 금속물질을 이용하여 층간절연층(132) 상부에 금속물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 금속물질층의 식각을 포함하는 제5마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 액티브층(126)에 대응되는 층간절연층(132) 상부에 서로 이격되는 소스전극(134) 및 드레인전극(136)을 형성한다.
이때, 소스전극(134) 및 드레인전극(136)은 각각 층간절연층(132) 및 게이트절연층(128)의 콘택홀을 통하여 액티브층(126)의 양단부에 연결된다.
도 4f에 도시한 바와 같이, 무기절연물질을 이용하여 소스전극(134) 및 드레인전극(136) 상부의 기판(120) 전면에 제1보호층(138)을 형성한 후, 유기절연물질을 이용하여 제1보호층(138) 상부의 기판(120) 전면에 평탄화층(140)을 형성하고, 연속하여 투명도전물질을 이용하여 평탄화층(140) 상부에 공통전극물질층(미도시)을 형성한다.
그리고, 포토레지스트층의 노광, 현상, 애싱(ashing)과 평탄화층(140) 및 공통전극물질층의 식각을 포함하는 제6마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 평탄화층(140)에 드레인전극(136) 상부의 제1보호층(138)을 노출하는 개구부를 형성하고, 평탄화층(140) 상부에 공통전극(142)을 형성한다.
구체적으로, 평탄화층(140) 및 공통전극물질층을 순차 적층한 후, 공통전극물질층 상부에 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층 상부에 제6마스크를 배치한다.
이때, 제6마스크는, 자외선을 통과시키는 투과영역(A), 자외선을 차단하는 차단영역(C), 자외선에 대한 투과율이 차단영역보다 크고 투과영역보다 작은 반투과영역(B)을 포함하는 반투과마스크 일 수 있으며, 이러한 반투과마스크는 투과영역(A)이 평탄화층(140)의 개구부에 대응되고(즉, 드레인전극(136)에 대응되고), 차단영역(C)이 공통전극(142)에 대응되고, 반투과영역(B)이 공통전극(142) 외부로 노출되는 평탄화층(140)에 대응되도록 포토레지스트층 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 반투과마스크를 통하여 자외선을 조사하여 포토레지스트층을 노광하고, 노광된 포토레지스트층을 현상하여 제1포토레지스트패턴을 형성하는데, 반투과마스크의 투과영역(A)에 대응되는 포토레지스트층은 완전히 제거되고, 반투과마스크의 차단영역(C)에 대응되는 포토레지스트층은 그대로 유지되고, 반투과마스크의 반투과영역(B)에 대응되는 포토레지스트층은 일부가 제거되고 일부는 잔존한다.
따라서, 제1포토레지스트패턴은 드레인전극(136)에 대응되는 영역의 공통전극물질층을 노출하고, 공통전극(142)에 대응되는 영역에서 제1두께를 갖고, 공통전극(142) 외부로 노출되는 평탄화층(140)에 대응되는 영역에서 제1두께보다 작은 제2두께를 갖는다.
이후, 제1포토레지스트패턴을 식각 마스크(etching mask)로 이용하여 공통전극물질층을 식각하여 드레인전극(136)에 대응되는 평탄화층(140)을 노출하는 공통전극패턴(미도시)을 형성하고, 연속하여 평탄화층(140)을 식각하여 평탄화층(140)에 드레인전극(136) 상부의 제1보호층(138)을 노출하는 개구부를 형성한다.
예를 들어, 투명도전물질의 공통전극물질층은 습식식각(wet etching)으로 식각하고, 유기절연물질의 평탄화층(140)은 건식식각(dry etching)으로 식각할 수 있다.
이후, 제1포토레지스트패턴을 애싱 하여 제2포토레지스트패턴을 형성하는데, 반투과마스크의 차단영역(C)에 대응되는 제1두께를 갖는 제1포토레지스트패턴은 일부가 제거되고 일부가 잔존하고, 반투과마스크의 반투과영역(B)에 대응되는 제2두께를 갖는 제1포토레지스트패턴은 완전히 제거된다.
따라서, 제2포토레지스트패턴은 공통전극(142) 외부로 노출되는 평탄화층(140)에 대응되는 영역의 공통전극패턴과 드레인전극(136) 상부의 제1보호층(138)을 노출하고, 공통전극(142)에 대응되는 영역에서 제1두께에서 제2두께를 뺀 값인 제3두께를 갖는다.
이후, 제2포토레지스트패턴을 식각 마스크로 이용하여 공통전극패턴을 식각하여 공통전극(142)을 형성한다.
예를 들어, 투명도전물질의 공통전극패턴은 습식식각으로 식각할 수 있다.
이상과 같이, 제1보호층(138) 상부에 평탄화층(140) 및 공통전극물질층을 연속적으로 형성한 후, 반투과마스크인 제6마스크를 이용하여 평탄화층(140)의 개구부와 공통전극(142)을 동시에 형성할 수 있으며, 그 결과 노광 마스크 수를 감소시킬 수 있다.
도 4g에 도시한 바와 같이, 무기절연물질을 이용하여 공통전극(142) 상부의 기판(120) 전면에 제2보호층(144)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 제2보호층(144)의 식각과 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)의 식각을 포함하는 제7마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 제2보호층(144)에 공통전극(142)을 노출하는 콘택홀을 형성하고, 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)에 드레인전극(136)을 노출하는 콘택홀을 형성한다.
도 4h에 도시한 바와 같이, 금속물질을 이용하여 제2보호층(144) 상부에 공통배선물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 공통배선물질층의 식각을 포함하는 제8마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 공통전극(142) 및 드레인전극(136)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에 각각 공통배선(146) 및 연결패턴(148)을 형성한다.
이때, 공통배선(146) 및 연결패턴(148)은 동일층, 동일물질로 이루어지고, 공통배선(146)은 제2보호층(144)의 콘택홀을 통하여 공통전극(142)에 연결되고, 연결패턴(148)은 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)의 콘택홀을 통하여 드레인전극(136)에 연결된다.
도 4i에 도시한 바와 같이, 투명도전물질을 이용하여 공통배선(146) 및 연결패턴(148)과 제2보호층(144) 상부에 화소전극물질층(미도시)을 형성하고, 포토레지스트층의 노광, 현상과 화소전극물질층의 식각을 포함하는 제9마스크를 이용한 사진식각공정을 통하여 연결패턴(148) 상부와 공통전극(142)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에 화소전극(150)을 형성되고, 공통배선(146) 상부에 화소배선(152)을 형성한다.
이때, 화소전극(150)은 연결패턴(148)을 통하여 드레인전극(136)에 연결되고, 화소배선(152)은 공통배선(146)을 완전히 덮도록 형성되어 공통배선(146)을 보호하고 공통배선(146)의 부식을 방지한다.
이상과 같이, 화소전극(150)이 드레인전극(136)에 연결되는 연결패턴(148)에 직접 접촉하도록 함으로써, 화소전극(150)과 드레인전극(136)의 연결을 위한 제2보호층(144) 및 제1보호층(138)의 콘택홀과 공통배선(146)과 공통전극(142)의 연결을 위한 제2보호층(144)의 콘택홀을 제7마스크 하나로 동시에 형성할 수 있으며, 그 결과 노광 마스크 수를 더 감소시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀 타입 터치 표시장치용 어레이기판에서는, 공통전극(142)과 평탄화층(140)을 하나의 반투과마스크로 동시에 형성하고, 화소전극(150)과 드레인전극(136)의 연결을 위한 콘택홀과 공통배선(146)과 공통전극(142)의 연결을 위한 콘택홀을 하나의 노광 마스크로 동시에 형성함으로써, 제조공정에 이용되는 노광 마스크의 총 개수를 종래의 11개에서 9개로 감소시킬 수 있으며, 그 결과 제조비용 및 제조시간을 절감할 수 있다.
그리고, 화소배선(152)이 공통배선(146)을 완전히 덮도록 함으로써, 공통배선(146)의 부식을 방지할 수 있으며, 그 결과 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 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.
110: 터치표시패널 120: 기판
T: 박막트랜지스터 140: 평탄화층
142: 공통전극 146: 공통배선
150: 화소전극

Claims (12)

  1. 기판과;
    상기 기판 상부에 배치되는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 상부에 배치되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 대응되는 개구부를 갖는 평탄화층과;
    상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극과;
    상기 공통전극 상부에 배치되고, 상기 공통전극을 노출하는 제1콘택홀을 포함하는 제1보호층과;
    상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 제1콘택홀을 통하여 상기 공통전극에 연결되는 공통배선과;
    상기 제1보호층 상부에 배치되고, 상기 드레인전극에 연결되는 화소전극과;
    상기 공통배선 상부에 상기 공통배선을 덮고 상기 공통배선에 직접 접촉되도록 배치되는 화소배선
    을 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 제2콘택홀을 더 포함하고,
    상기 화소전극은 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 연결되는 터치 표시장치용 어레이기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 접촉하고, 상기 화소전극이 접촉하는 연결패턴을 더 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공통배선과 상기 연결패턴은 동일층, 동일물질로 이루어지는 터치 표시장치용 어레이기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터에 대응되는 상기 기판 상부에 배치되는 차광층과;
    상기 차광층과 상기 박막트랜지스터 사이에 배치되는 버퍼층과;
    상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제2보호층
    을 더 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판.
  6. 기판 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 상부에 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 대응되는 개구부를 포함하는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 공통전극 상부에 상기 공통전극을 노출하는 제1콘택홀을 포함하는 제1보호층을 형성하는 단계와;
    상기 제1보호층 상부에 상기 제1콘택홀을 통하여 상기 공통전극에 연결되는 공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 제1보호층 상부에 상기 드레인전극에 연결되는 화소전극과, 상기 공통배선 상부에 상기 공통배선을 덮고 상기 공통배선에 직접 접촉되는 화소배선을 형성하는 단계
    를 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄화층과 상기 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 박막트랜지스터 상부에 상기 평탄화층 및 공통전극물질층을 연속적으로 형성하는 단계와;
    반투과마스크를 이용하여 상기 공통전극물질층 상부에, 상기 드레인전극에 대응되는 영역에서는 상기 공통전극물질층을 노출하고, 상기 공통전극에 대응되는 영역에서는 제1두께를 갖고, 상기 공통전극 외부로 노출되는 상기 평탄화층에 대응되는 영역에서는 상기 제1두께보다 작은 제2두께를 갖는 제1포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제1포토레지스트패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 공통전극물질층 및 상기 평탄화층을 식각하여 공통전극패턴 및 상기 개구부를 형성하는 단계와;
    상기 제1포토레지스트패턴을 애싱 하여, 상기 공통전극 외부로 노출되는 상기 평탄화층에 대응되는 영역에서는 상기 공통전극패턴을 노출하고, 상기 공통전극에 대응되는 영역에서는 제3두께를 갖는 제2포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제2포토레지스트패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 공통전극패턴을 식각하여 상기 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 제2콘택홀을 더 포함하고,
    상기 화소전극은 상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 연결되는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통배선을 형성하는 단계는,
    상기 제2콘택홀을 통하여 상기 드레인전극에 접촉하는 연결패턴을 형성하는 단계를 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터에 대응되는 상기 기판 상부에 차광층을 형성하는 단계와;
    상기 차광층과 상기 박막트랜지스터 사이에 버퍼층을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 제2보호층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 터치 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 화소배선은 동일층, 동일물질로 이루어지는 터치 표시장치용 어레이기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제2보호층을 더 포함하고,
    상기 개구부는 상기 드레인전극 상부의 상기 제2보호층을 노출하고,
    상기 제1보호층은 상기 개구부를 통하여 노출되는 상기 제2보호층에 직접 접촉되는 터치 표시장치용 어레이기판.
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