KR102649110B1 - 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 기판과, 기판 상부의 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터 상부의 평탄화층과, 평탄화층 상부의 터치공통배선과, 터치공통배선 상부의 터치공통콘택홀을 갖는 제1보호층과, 제1보호층 상부의 터치공통콘택홀을 통하여 터치공통배선에 접촉하는 터치공통전극과, 터치공통전극 상부의 제2보호층과, 제2보호층 상부의 화소전극을 포함하는 터치표시장치용 어레이기판을 제공한다. 기판 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 박막트랜지스터 상부에 평탄화층을 형성하는 단계와, 평탄화층 상부에 터치공통배선을 형성하는 단계와, 터치공통배선 상부에 제1보호층을 형성하는 단계와, 제1보호층 상부에 터치공통콘택홀을 통하여 터치공통배선에 접촉하는 터치공통전극을 형성하는 단계와, 터치공통전극 상부에 제2보호층을 형성하는 단계와, 제2보호층 상부에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다. 터치공통콘택홀 형성 시 포토레지스트 잔류가 방지되고 터치공통전극과 터치공통배선 사이의 접착력이 강화되어 들뜸 불량이 방지되고 수율이 개선된다.

Description

터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 {Array Substrate For Touch Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 터치표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 특히 터치공통배선 및 터치공통전극의 접촉부의 불량을 방지하여 수율이 개선되는 터치표시장치용 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 터치표시장치(또는 터치스크린)가 각광받고 있다.
터치표시장치는, 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.
터치표시장치는 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하는 형태로 제조될 수 있는데, 특히 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시패널에 사용되는 전극 또는 배선을 터치패널의 전극 또는 배선으로 이용하거나, 터치패널의 전극 또는 배선을 표시패널에 형성함으로써, 터치패널 및 표시패널을 일체화하는 형태의 인셀타입(in-cell type) 터치표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 인셀타입 터치표시장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판은 터치공통전극(42), 터치공통배선(TL), 화소전극(52)을 포함한다.
구체적으로, 기판(20) 상부 전면에는 게이트절연층(24), 제1절연층(32), 평탄화층(34)이 순차적으로 형성되고, 평탄화층(42) 상부의 화소영역에는 터치공통전극(42)이 형성된다.
터치공통전극(42) 상부의 기판(20) 전면에는 제1보호층(38)이 형성되고, 제1보호층(38) 상부의 화소영역에는 터치공통배선(TL)이 형성되는데, 제1보호층(38)은 터치공통전극(42)을 노출하는 터치공통콘택홀(40)을 갖고, 터치공통배선(TL)은 터치공통콘택홀(40)을 통하여 터치공통전극(42)에 연결된다.
터치공통배선(TL) 상부의 기판(20) 전면에는 제2보호층(44)이 형성되고, 제2보호층(44) 상부의 화소영역에는 화소전극(52)이 형성된다.
터치공통전극(42)은 판(plate) 형상을 갖고, 화소전극(52)은 서로 이격되는 다수의 바(bar) 형상을 갖는다.
이러한 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판은, 화소전극(52) 및 터치공통전극(42)을 이용하여 영상을 표시하고 터치공통전극(42)을 이용하여 터치를 감지할 수 있다.
여기서, 터치공통배선(TL)은 제1보호층(38)의 터치공통콘택홀(40)을 통하여 터치공통전극(42)에 연결되는데, 이를 위하여 터치공통전극(42) 형성 후, 기판(20) 전면에 제1보호층(38)을 형성하고, 제1보호층(38)에 터치공통콘택홀(40)을 형성하고, 터치공통콘택홀(40)이 형성된 제1보호층(38) 상부에 터치공통배선(TL)을 형성한다.
제1보호층(38)의 터치공통콘택홀(40)은 사진식각(photolithography)공정을 통하여 형성되는데, 구체적으로, 기판(20) 전면에 형성된 제1보호층(38) 상부에 포토레지스트(photoresist)층을 형성하고, 포토마스크를 통하여 포토레지스트층을 노광(exposure)하고, 노광된 포토레지스트층을 현상(development)하여 포토레지스트패턴을 형성하고, 포토레지스트패턴을 식각마스크로 이용하여 하부의 제1보호층(38)을 식각하고, 식각된 제1보호층(38) 상부의 포토레지스트패턴을 제거(stripping)함으로써, 제1보호층(38)에 터치공통콘택홀(40)을 형성한다.
그런데, 터치공통콘택홀(40)을 통하여 노출되는 터치공통전극(42)이 산소를 포함하는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)로 이루어지므로, 포토레지스트패턴이 완벽하게 제거되지 않고 터치공통전극(42) 상부나 터치공통콘택홀(40) 주변에 일부 포토레지스트가 잔류하게 된다.
이러한 잔류 포토레지스트는 터치배선(TL)과 터치공통전극(42) 사이의 접착력과 터치배선(TL)과 제1보호층(38) 사이의 접착력을 약화시키는데, 이에 따라 후속되는 제2보호층(44) 형성을 위한 공정에서 열에 의하여 터치배선(TL), 제1보호층(38), 터치공통전극(42)에 응력(stress)이 발생하여, 터치공통콘택홀(40) 및 그 주변의 터치배선(TL)이 제1보호층(38) 및 터치공통전극(42)으로부터 떨어지고, 심할 경우 제1보호층(38)까지 터치공통전극(42)으로부터 떨어지는 들뜸 불량이 발생하여 터치표시장치의 수율이 저하되는 문제가 있다.
한편, 이러한 어레이기판은, 터치공통배선(TL), 제1 및 제2보호층(38, 44) 및 화소전극(52)과 동일한 층을 각각 제1커패시터전극, 유전층, 제2커패시터전극으로 이용하는 스토리지 커패시터를 포함하는데, 스토리지 커패시터의 정전용량(capacitance)을 증가시켜 영상표시 특성을 개선하기 위해서는 유전층으로 이용되는 제1 및 제2보호층(38, 44)의 두께를 감소시켜야 하지만, 제2보호층(44)의 두께가 감소하면 터치공통배선(TL)과 인접 터치공통배선(TL) 사이의 초기 기생용량(parasitic capacitance)이 증가하여 터치감지 특성이 저하된다.
따라서, 영상표시 특성 및 터치감지 특성의 개선을 동시에 달성할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 터치공통배선을 하부에 형성하고 터치공통콘택홀을 통하여 노출되는 터치공통배선에 상부의 터치공통전극을 연결함으로써, 터치공통콘택홀 형성 시 포토레지스트 잔류가 방지되고 터치공통전극과 터치공통배선 사이의 접착력이 강화되어 들뜸 불량이 방지되고 수율이 개선되는 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 터치공통배선 및 터치공통전극 사이에 상대적으로 두꺼운 제1보호층을 형성하고 터치공통전극 및 화소전극 사이에 상대적으로 얇은 제2보호층을 형성함으로써, 초기 기생용량이 감소되어 터치감지 특성이 개선되고 스토리지 커패시터의 정전용량이 증가되어 영상표시 특성이 개선되는 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 화소영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 화소영역에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상부에 배치되는 터치공통배선과, 상기 터치공통배선 상부에 배치되고, 상기 터치공통배선을 노출하는 터치공통콘택홀을 갖는 제1보호층과, 상기 제1보호층 상부의 상기 화소영역에 배치되고, 상기 터치공통콘택홀을 통하여 상기 터치공통배선에 접촉하는 터치공통전극과, 상기 터치공통전극 상부에 배치되는 제2보호층과, 제2보호층 상부에 배치되고 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하는 터치표시장치용 어레이기판을 제공한다.
그리고, 상기 평탄화층은 유기절연물질로 이루어지고, 상기 터치공통배선은 금속물질로 이루어지고, 상기 제1 및 제2보호층은 무기절연물질로 이루어지고, 상기 터치공통전극 및 상기 화소전극은 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1보호층의 두께는 상기 제2보호층의 두께보다 클 수 있다.
그리고, 상기 제1기판은 다수의 블록을 포함하고, 상기 다수의 블록 중 하나의 상기 터치공통전극은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 블록 중 상이한 블록의 상기 터치공통전극은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
또한, 상기 터치표시장치용 어레이기판은, 서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하고, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 게이트배선의 일단에 연결되는 게이트패드와, 상기 데이터배선의 일단에 연결되는 데이터패드를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치공통배선은, 상기 데이터배선에 평행하게 배치되고, 상기 평탄화층을 사이에 두고 상기 데이터배선에 중첩될 수 있다.
한편, 본 발명은, 화소영역을 포함하는 기판 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터 상부에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층 상부에 터치공통배선을 형성하는 단계와, 상기 터치공통배선 상부에 상기 터치공통배선을 노출하는 터치공통콘택홀을 갖는 제1보호층을 형성하는 단계와, 상기 제1보호층 상부의 상기 화소영역에 상기 터치공통콘택홀을 통하여 상기 터치공통배선에 접촉하는 터치공통전극을 형성하는 단계와, 상기 터치공통전극 상부에 제2보호층을 형성하는 단계와, 제2보호층 상부에 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 평탄화층은 유기절연물질로 이루어지고, 상기 터치공통배선은 금속물질로 이루어지고, 상기 제1 및 제2보호층은 무기절연물질로 이루어지고, 상기 터치공통전극 및 상기 화소전극은 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1보호층의 두께는 상기 제2보호층의 두께보다 클 수 있다.
그리고, 상기 제1보호층을 형성하는 단계는, 상기 제1보호층 상부에 상기 터치공통배선에 대응되는 상기 제1보호층을 노출하는 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 제1보호층을 식각하는 단계와, 상기 포토레지스트패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 터치공통배선을 하부에 형성하고 터치공통콘택홀을 통하여 노출되는 터치공통배선에 상부의 터치공통전극을 연결함으로써, 터치공통콘택홀 형성 시 포토레지스트 잔류가 방지되고 터치공통전극과 터치공통배선 사이의 접착력이 강화되어 들뜸 불량이 방지되고 수율이 개선되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 터치공통배선 및 터치공통전극 사이에 상대적으로 두꺼운 제1보호층을 형성하고 터치공통전극 및 화소전극 사이에 상대적으로 얇은 제2보호층을 형성함으로써, 초기 기생용량이 감소되어 터치감지 특성이 개선되고 스토리지 커패시터의 정전용량이 증가되어 영상표시 특성이 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치를 도시한 평면도로서, 특히 자기정전용량(self-capacitance) 방식의 인셀타입 터치 액정표시장치를 예로 들어 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기정전용량 방식의 인셀타입 터치표시장치(110)는, 터치표시패널(170)과 구동부(180)를 포함한다.
터치표시패널(170)은, 구동부(180)로부터 공급되는 영상표시용 신호 및 터치감지용 신호를 이용하여 영상을 표시하거나 터치를 감지하는 역할을 하고, 영상을 표시하고 터치를 감지하는 중앙의 표시영역과, 다수의 패드가 형성되는 테두리의 비표시영역을 포함한다.
터치표시패널(170)은, 서로 마주보며 이격되는 포함하는 제1기판(도 3의 120) 및 제2기판(미도시)과, 제1기판(120) 및 제2기판 사이의 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1기판(120) 상부에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트배선(GL)과 다수의 데이터배선(DL)이 형성되고, 다수의 화소영역(P) 각각에는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
박막트랜지스터(T) 상부의 다수의 화소영역(P) 각각에는 터치공통전극(142)이 형성되고, 터치공통전극(142) 상부의 다수의 화소영역(P) 각각에는 박막트랜지스터(T)에 연결되는 화소전극(도 3의 152)이 형성된다.
제1기판(120)은 각각이 수 내지 수십개의 화소영역(P)으로 이루어지는 다수의 블록으로 구분될 수 있는데, 각 블록의 수 내지 수십개의 화소영역(P)의 터치공통전극(142)은 서로 전기적으로 연결되고, 상이한 블록의 터치공통전극(142)은 서로 전기적으로 절연된다.
각 블록의 터치공통전극(142)은 터치공통배선(TL)을 통하여 구동부(180)에 독립적으로 연결되는데, 터치공통배선(TL)은 데이터배선(DL)에 중첩되어 데이터배선(DL)에 평행하게 배치될 수 있다.
구동부(180)는, 영상표시용 신호 및 터치감지용 신호를 생성하여 터치패널(170)에 공급하고, 터치패널(170)의 터치센싱신호를 공급받아 터치를 감지한다.
예를 들어, 구동부(180)는, 영상표시용 신호로 게이트전압, 데이터전압, 공통전압을 생성하여 각각 터치패널(170)의 게이트배선(GL), 데이터배선(DL), 터치공통전극(142)에 공급할 수 있으며, 터치패널(170)은 게이트전압, 데이터전압, 공통전압을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
그리고, 구동부(180)는, 터치패널(170)의 터치공통전극(142)의 터치센싱전압을 검출하고, 터치센싱전압으로부터 정전용량의 변화를 분석하여 터치를 감지할 수 있는데, 이러한 영상표시 및 터치감지는 시분할로 수행될 수 있다.
이러한 터치표시장치(110)에서는, 터치공통전극(142)이 터치공통콘택홀(도 3의 140)을 통하여 터치공통배선(TL)에 접촉하도록 함으로써, 터치공통콘택홀(140) 형성 시 포토레지스트의 잔류를 방지하여 터치공통전극(142)과 터치공통배선(TL)의 접착력을 강화할 수 있으며, 그 결과 들뜸 불량을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 터치공통배선(TL)과 터치공통전극(142) 사이의 제1보호층(도 3의 138)을 상대적으로 두껍게 형성함으로써, 초기 기생용량을 감소시켜 터치감지 특성을 개선하고, 터치공통전극(142)과 화소전극(152) 사이의 제2보호층(도 3의 144)을 상대적으로 얇게 형성함으로써, 스토리지 커패시터의 정전용량을 증가시켜 영상표시 특성을 개선할 수 있다.
이와 같은 터치표시장치(110)용 어레이기판의 구체적 단면구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도로서, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판은, 표시영역의 다수의 화소영역(P)과 비표시영역의 패드영역(A)을 포함한다.
구체적으로, 제1기판(120) 상부의 화소영역(P) 및 패드영역(A)에는 각각 게이트전극(122) 및 게이트패드(GP)가 형성되고, 게이트전극(122) 및 게이트패드(GP) 상부의 제1기판(120) 전면에는 게이트절연층(124)이 형성된다.
그리고, 제1기판(120) 상부에는 다수의 게이트배선(GL)이 형성되고, 게이트전극(122)은 게이트배선(GL)에 연결되고, 다수의 게이트배선(GL)의 일단은 각각 게이트패트(GP)에 연결된다.
게이트전극(122), 게이트배선(GL) 및 게이트패드(GP)는 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있다.
게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 반도체층(1126) 상부에는 서로 이격되는 소스전극(128) 및 드레인전극(130)이 형성된다.
그리고, 게이트절연층(124) 상부에는 다수의 게이트배선(GL)과 교차하는 다수의 데이터배선(DL)이 형성되고, 패드영역(A)의 게이트절연층(124) 상부에는 데이터패드(DP)가 형성되는데, 소스전극(128)은 데이터배선(DL)에 연결되고, 다수의 데이터배선(DL)의 일단은 각각 데이터패드(DP)에 연결된다.
소스전극(128), 드레인전극(130), 데이터배선(DL) 및 데이터패드(DP)는 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128) 및 드레인전극(130)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
박막트랜지스터(T), 데이터배선(DL) 및 데이터패드(DP) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제1절연층(132)이 형성되고, 제1절연층(132) 상부의 표시영역에는 개구부를 갖는 평탄화층(134)이 형성되고, 평탄화층(134) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제2절연층(136)이 형성된다.
평탄화층(134)은 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어지고, 제1 및 제2절연층(132, 136)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있는데, 제1 및 제2절연층(132, 136)은 평탄화층(134)과 상하부의 금속물질층의 접착력을 개선하는 역할을 하며, 평탄화층(134)과 상하부의 금속물질층의 접착력이 문제되지 않는 다른 실시예에서는 제1 및 제2절연층(132, 136)을 생략할 수 있다.
제2절연층(136) 상부의 화소영역(P)에는 터치공통배선(TL)이 형성되고, 터치공통배선(TL) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제1보호층(138)이 형성된다.
터치공통배선(TL)은, 알루미늄(Al)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있으며, 데이터배선(DL)에 평행하게 배치되는데, 예를 들어 제1절연층(132), 평탄화층(134) 및 제2절연층(136)을 사이에 두고 데이터배선(DL)에 중첩되도록 형성될 수 있다.
제1보호층(138)은 터치공통배선(TL)을 노출하는 터치공통콘택홀(140)을 갖는다.
제1보호층(138) 상부의 각 화소영역(P)에는 터치공통전극(142)이 형성되고, 터치공통전극(142) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제2보호층(144)이 형성된다.
그리고, 터치공통전극(142)은, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있고, 판(plate) 형상을 가질 수 있으며, 제1 및 제2보호층(138, 144)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2절연층(132, 136)과 제1 및 제2보호층(138, 144)은 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀(146)과 데이터패드(DP)를 노출하는 데이터패드콘택홀(156)을 갖고, 게이트절연층(124), 제1 및 제2절연층(132, 136)과 제1 및 제2보호층(138, 144)은 게이트패드(GP)를 노출하는 게이트패드콘택홀(154)을 갖는다.
제2보호층(144) 상부의 각 화소영역(P)에는 화소전극(152)이 형성되고, 패드영역(A)의 게이트패드(GP) 및 데이터패드(DP)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에는 각각 게이트패드전극(154) 및 데이터패드전극(156)이 형성된다.
화소전극(152)은 드레인콘택홀(146)을 통하여 드레인전극(130)에 연결되고, 게이트패드전극(154)은 게이트패드콘택홀(154)을 통하여 게이트패드(GP)에 연결되고, 데이터패드전극(156)은 데이터패드콘택홀(156)을 통하여 데이터패드(DP)에 연결된다.
화소전극(152)은, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있고, 서로 이격되는 다수의 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
화소전극(152), 게이트패드전극(154) 및 데이터패드전극(156)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있다.
이러한 터치표시장치용 어레이기판에서는, 터치공통배선(TL) 상부에 터치공통배선(TL)을 노출하는 터치공통콘택홀(140)을 갖는 제1보호층(138)을 형성하고, 제1보호층(138) 상부에 터치공통전극(142)을 형성하여, 터치공통전극(142)이 터치공통콘택홀(140)을 통하여 터치공통배선(TL)에 접촉하도록 함으로써, 터치공통콘택홀(140) 형성 시 포토레지스트의 잔류를 방지하여 터치공통전극(142)과 터치공통배선(TL)의 접착력을 강화할 수 있으며, 그 결과 들뜸 불량을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 이러한 터치표시장치용 어레이기판은, 터치공통전극(142), 제2보호층(144) 및 화소전극(152)과 동일한 층을 각각 제1커패시터전극, 유전층, 제2커패시터전극으로 이용하는 스토리지 커패시터를 포함하는데, 제2보호층(144)이 상대적으로 작은 두께를 갖도록 형성하여 스토리지 커패시터의 정전용량(capacitance)을 증가시켜 영상표시 특성을 개선할 수 있다.
이때, 터치공통배선(TL)과 인접 터치공통배선(TL) 사이의 초기 기생용량(parasitic capacitance)은 제2보호층(144)과 무관하게 제1보호층(138)에 의해서만 결정되므로, 제1보호층(138)이 상대적으로 큰 두께를 갖도록 형성하여 스토리지커패시터의 정전용량 감소 없이 터치공통배선(TL)과 인접 터치공통배선(TL) 사이의 초기 기생용량을 감소시켜 터치감지 특성을 개선할 수 있다.
예를 들어, 제1보호층(138)의 두께를 제2보호층(144)의 두께보다 크게 형성할 수 있다.
이러한 터치표시장치(110)용 어레이기판의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 인셀타입 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 제1기판(120) 상부의 화소영역(P) 및 패드영역(A)에 각각 게이트전극(122) 및 게이트패드(GP)를 형성하고, 제1기판(120) 상부에 게이트전극(122)에 연결되는 게이트배선(GL)을 형성한 후, 게이트전극(122) 및 게이트패드(GP) 상부의 제1기판(120) 전면에 게이트절연층(124)을 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에 반도체층(126)을 형성한 후, 반도체층(1126) 상부에 서로 이격되는 소스전극(128) 및 드레인전극(130)을 형성하고, 게이트절연층(124) 상부에 게이트배선(GL)과 교차하는 데이터배선(DL)을 형성하고, 패드영역(A)의 게이트절연층(124) 상부에 데이터패드(DP)를 형성한다.
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128) 및 드레인전극(130)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T), 데이터배선(DL) 및 데이터패드(DP) 상부의 제1기판(120) 전면에 제1절연층(132)을 형성한 후, 제1절연층(132) 상부의 표시영역에는 개구부를 갖는 평탄화층(134)을 형성하고, 이후 평탄화층(134) 상부의 제1기판(120) 전면에 제2절연층(136)을 형성한다.
평탄화층(134)은 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어지고, 제1 및 제2절연층(132, 136)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 제2절연층(136) 상부의 화소영역(P)에 터치공통배선(TL)을 형성한다.
터치공통배선(TL)은, 알루미늄(Al)과 같은 금속물질로 이루어질 수 있으며, 데이터배선(DL)에 평행하게 배치하는데, 예를 들어 제1절연층(132), 평탄화층(134) 및 제2절연층(136)을 사이에 두고 데이터배선(DL)에 중첩되도록 형성할 수 있다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 터치공통배선(TL) 상부의 제1기판(120) 전면에 제1보호층(138)을 형성한 후, 제1보호층(138) 상부에 터치공통배선(TL)에 대응되는 제1보호층(138)을 노출하는 포토레지스트패턴(PR)을 형성한다.
포토레지스트패턴(PR)은, 포토레지스트(photoresist)를 도포(coating)하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 도포된 포토레지스트층을 노광(exposure)하고, 노광된 포토레지스트층을 현상(development)하여 포토레지스트패턴(PR)을 형성할 수 있다.
도 4f에 도시한 바와 같이, 포토레지스트패턴(PR)을 식각마스크로 이용하여 제1보호층(138)을 식각하여 제1보호층(138)에 터치공통배선(TL)을 노출하는 터치공통콘택홀(140)을 형성한다.
제1보호층(138)의 식각 후, 스트립(strip) 공정을 통하여 제1보호층(138) 상부의 포토레지스트패턴(PR)을 제거하는데, 터치공통콘택홀(140)을 통하여 노출되는 터치공통배선(TL)이 알루미늄(Al)과 같은 금속물질로 이루어지므로, 포토레지스트패턴(PR)이 완벽하게 제거되어 터치공통배선(TL) 상부 또는 터치공통콘택홀(140) 주변에 포토레지스트가 잔류하지 않게 된다.
도 4g에 도시한 바와 같이, 제1보호층(138) 상부의 각 화소영역(P)에 터치공통전극(142)을 형성하는데, 터치공통전극(142)은 터치공통콘택홀(140)을 통하여 터치공통배선(TL)에 연결된다.
여기서, 터치공통전극(142)은, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있고, 판(plate) 형상을 가질 수 있는데, 터치공통콘택홀(140) 형성 시 터치공통배선(TL) 상부 또는 터치공통콘택홀(140) 주변의 포토레지스트 잔류가 방지되므로, 터치공통전극(142)과 터치배선(TL) 사이의 접착력과 터치공통전극(142)과 제1보호층(138) 사이의 접착력이 강화된다.
도 4h에 도시한 바와 같이, 터치공통전극(142) 상부의 제1기판(120) 전면에 제2보호층(144)을 형성한 후, 사진식각(photolithography)공정을 통하여 제1 및 제2절연층(132, 136)과 제1 및 제2보호층(138, 144)에 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀(146)과 데이터패드(DP)를 노출하는 데이터패드콘택홀(156)을 형성하고, 게이트절연층(124), 제1 및 제2절연층(132, 136)과 제1 및 제2보호층(138, 144)에 게이트패드(GP)를 노출하는 게이트패드콘택홀(154)을 형성한다.
여기서, 제1 및 제2보호층(138, 144)은 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화질화실리콘(SiON)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 터치공통전극(142)과 터치배선(TL) 사이의 접착력과 터치공통전극(142)과 제1보호층(138) 사이의 접착력이 강화되므로, 제2보호층(144) 형성을 위한 공정에서 열에 의하여 터치배선(TL), 제1보호층(138), 터치공통전극(142)에 응력(stress)이 발생하더라도, 터치공통콘택홀(140) 및 그 주변의 터치공통전극(142)이 제1보호층(138) 및 터치배선(TL)으로부터 떨어지지 않고 들뜸 불량이 방지된다.
도 4i에 도시한 바와 같이, 제2보호층(144) 상부의 각 화소영역(P)에 화소전극(152)을 형성하고, 패드영역(A)의 게이트패드(GP) 및 데이터패드(DP)에 대응되는 제2보호층(144) 상부에 각각 게이트패드전극(154) 및 데이터패드전극(156)을 형성한다.
화소전극(152)은 드레인콘택홀(146)을 통하여 드레인전극(130)에 연결되고, 게이트패드전극(154)은 게이트패드콘택홀(154)을 통하여 게이트패드(GP)에 연결되고, 데이터패드전극(156)은 데이터패드콘택홀(156)을 통하여 데이터패드(DP)에 연결된다.
화소전극(152)은, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전물질로 이루어질 수 있고, 서로 이격되는 다수의 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법에서는, 금속물질의 터치공통배선(TL) 상부에 제1보호층(138)을 형성하고, 제1보호층(138) 상부에 포토레지스트패턴(PR) 형성한 후, 제1보호층(138)을 식각하여 터치공통콘택홀(140)을 형성하고 포토레지스트패턴(PR)을 제거하므로, 포토레지스트패턴(PR)이 완벽하게 제거되어 터치공통배선(TL) 상부 또는 터치공통콘택홀(140) 주변에 포토레지스트가 잔류하지 않게 되고, 터치공통전극(142)과 터치공통배선(TL)의 접착력과 터치공통전극(142)과 제1보호층(138)의 접착력을 강화할 수 있으며, 그 결과 들뜸 불량을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시예에서는 인셀타입 터치 액정표시장치를 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 인셀타입 터치 유기발광다이오드 표시장치에 본 발명을 적용할 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.
110: 터치표시장치 120: 제1기판
TL: 터치공통배선 138: 제1보호층
142: 터치공통전극 144: 제2보호층

Claims (12)

  1. 화소영역을 포함하는 기판과;
    상기 기판 상부의 상기 화소영역에 배치되는 박막트랜지스터와;
    개구부를 갖고 상기 박막트랜지스터 상부에 배치되는 평탄화층과;
    상기 평탄화층 상부에 배치되고, 금속물질로 이루어지는 터치공통배선과;
    상기 터치공통배선 상부에 배치되고, 상기 터치공통배선을 노출하는 터치공통콘택홀을 갖는 제1보호층과;
    상기 제1보호층 상부의 상기 화소영역에 배치되고, 상기 터치공통콘택홀을 통하여 상기 터치공통배선에 직접 접촉되고, 투명도전물질로 이루어지는 터치공통전극과;
    상기 터치공통전극 상부에 배치되는 제2보호층과;
    제2보호층 상부에 배치되고 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극과;
    상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 배치되는 제1절연층과;
    상기 평탄화층과 상기 터치공통배선 사이에 배치되는 제2절연층
    을 포함하고,
    상기 제1 및 제2절연층과 상기 제1 및 제2보호층은, 상기 평탄화층의 상기 개구부 내에 배치되고 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀을 갖고,
    상기 화소전극은 상기 드레인콘택홀을 통하여 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 직접 연결되는 터치표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화층은 유기절연물질로 이루어지고,
    상기 제1 및 제2보호층은 무기절연물질로 이루어지고,
    상기 화소전극은 투명도전물질로 이루어지는 터치표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1보호층의 두께는 상기 제2보호층의 두께보다 큰 터치표시장치용 어레이기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 다수의 블록을 포함하고,
    상기 다수의 블록 중 하나의 상기 터치공통전극은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 다수의 블록 중 상이한 블록의 상기 터치공통전극은 서로 전기적으로 절연되는 터치표시장치용 어레이기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    서로 교차하여 상기 화소영역을 정의하고, 상기 박막트랜지스터에 연결되는 게이트배선 및 데이터배선과;
    상기 게이트배선의 일단에 연결되는 게이트패드와;
    상기 데이터배선의 일단에 연결되는 데이터패드
    를 더 포함하는 터치표시장치용 어레이기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치공통배선은, 상기 데이터배선에 평행하게 배치되고, 상기 평탄화층을 사이에 두고 상기 데이터배선에 중첩되고, 영상표시용 신호 및 터치감지용 신호를 생성하고 터치센싱신호를 공급받는 구동부에 연결되고,
    상기 터치공통전극은, 상기 화소영역에 판 형상으로 형성되는 터치표시장치용 어레이기판.
  7. 화소영역을 포함하는 기판 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 상부에 개구부를 갖는 평탄화층을 형성하는 단계와;
    상기 평탄화층 상부에 금속물질로 이루어지는 터치공통배선을 형성하는 단계와;
    상기 터치공통배선 상부에 상기 터치공통배선을 노출하는 터치공통콘택홀을 갖는 제1보호층을 형성하는 단계와;
    상기 제1보호층 상부의 상기 화소영역에 상기 터치공통콘택홀을 통하여 상기 터치공통배선에 직접 접촉되고, 투명도전물질로 이루어지는 터치공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 터치공통전극 상부에 제2보호층을 형성하는 단계와;
    제2보호층 상부에 상기 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 상기 평탄화층 사이에 제1절연층을 형성하는 단계와;
    상기 평탄화층과 상기 터치공통배선 사이에 제2절연층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 및 제2절연층과 상기 제1 및 제2보호층은, 상기 평탄화층의 상기 개구부 내에 배치되고 상기 박막트랜지스터의 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀을 갖고,
    상기 화소전극은 상기 드레인콘택홀을 통하여 상기 박막트랜지스터의 드레인전극에 직접 연결되는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평탄화층은 유기절연물질로 이루어지고,
    상기 터치공통배선은 금속물질로 이루어지고,
    상기 제1 및 제2보호층은 무기절연물질로 이루어지고,
    상기 터치공통전극 및 상기 화소전극은 투명도전물질로 이루어지는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1보호층의 두께는 상기 제2보호층의 두께보다 큰 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1보호층을 형성하는 단계는,
    상기 제1보호층 상부에 상기 터치공통배선에 대응되는 상기 제1보호층을 노출하는 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 제1보호층을 식각하는 단계와;
    상기 포토레지스트패턴을 제거하는 단계
    를 포함하는 터치표시장치용 어레이기판의 제조방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 평탄화층은 유기절연물질로 이루어지고,
    상기 제1 및 제2절연층과 상기 제1 및 제2보호층은 무기절연물질로 이루어지는 터치표시장치용 어레이기판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터의 게이트전극과 상기 박막트랜지스터의 반도체층 사이에 배치되는 게이트절연층과;
    상기 제2보호층 상부에 배치되는 게이트패드전극 및 데이터패드전극
    을 더 포함하고,
    상기 게이트절연층, 상기 제1 및 제2절연층, 상기 제1 및 제2보호층은 상기 게이트패드를 노출하는 게이트패드콘택홀을 갖고,
    상기 제1 및 제2절연층, 상기 제1 및 제2보호층은 상기 데이터패드를 노출하는 데이터패드콘택홀을 갖고,
    상기 게이트패드전극은 상기 게이트패드콘택홀을 통하여 상기 게이트패드에 연결되고,
    상기 데이터패드전극은 상기 데이터패드콘택홀을 통하여 상기 데이터패드에 연결되는 터치표시장치용 어레이기판.
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