KR20100067236A - 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 패널과 일체형으로 형성하는 터치 패널에 있어서, 서로 교차하는 전극을 투명 전극과 이에 적층된 금속 배선으로 형성하여, 배선의 저항을 저하시켜 정전용량 변화 감지력을 높이며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 터치 패널은기판과, 상기 기판 상에 제 1 금속 배선 및 제 1 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 1 전극과, 상기 제 1 전극을 포함한 기판 상에 형성된 투명 절연막 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선 및 제 2 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 2 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
터치 패널, 정전용량 방식, 투명 전극, 배선 저항, 하프톤 마스크

Description

터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치 {Touch Panel, Method for Manufacturing the Same and Liquid Crystal Display Device Using thereof}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정 패널과 일체형으로 형성하는 터치 패널에 있어서, 서로 교차하는 전극을 투명 전극과 이에 적층된 금속 배선으로 형성하여, 배선의 저항을 저하시켜 정전용량 변화 감지력을 높이며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이와 일체형의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전 계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.
표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다.
박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다.
컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.
이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.
이와 같이, 형성된 액정 표시 장치에, 최근 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 액정 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2)과, 그 사이에 충진된 액정층(3)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 배면 각각에 부착된 제 1, 제 2 편광판(4a, 4b)을 포함하여 이루어진 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10) 상에 놓여지며, 그 내부에 정전 용량 (capacitive) 방식으로 구동되는 터치 패널(20)과, 상기 터치 패널 (20)의 상부를 보호하는 커버 글래스(30)를 포함하여 이루어진다.
터치 패널(20)이 액정 패널(10)의 외장 형태로 형성되기 때문에, 상기 터치 패널(20)과 상기 액정 패널(10) 사이에 제 1 점착층(15)이 요구되며, 상기 터치 패널(20)을 그 보호를 위해 형성되는 커버 글래스(30)과의 사이에 제 2 점착층(25)이 요구된다. 이 경우, 액정 패널(10)과 별도로 터치 패널(20)의 형성 공정이 요구되고, 또한, 상기 터치 패널(20)과 액정 패널(10)의 부착 공정이 요구된다.
여기서, 상기 액정 패널(10)의 제 1 기판(1) 상에는, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(Gate) 및 데이터 라인(Data)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역에는 화소 전극(미도시)이 형성되는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다.
또한, 상기 제 2 기판(2) 상에는, 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극(미도시, Vcom(인가전압))이 형성된다.
여기서, 상기 터치 패널(20)은 그 방식에 따라 내부 구조를 달리하는데, 그 한 예로, 터치 지점에서의 정전 용량 변화로 터치를 감지하는 방식을 정전 용량 방식이라 하며, 이러한 방식의 구조는 서로 교차하는 제 1, 제 2 전극이 투명 전극으로 형성되고, 이들 전극 사이에 형성된 캐패시턴스 값에 의해 센싱이 이루어진다.
상기와 같은 종래의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 제 1, 제 2 전극이 투명 전극으로만 이루어지는데, 이 때, 투명 전극의 저항이 크기 때문에, 제 1, 제 2 전극의 저항이 커져 실질적으로 터치가 소정 부위에서 이루어진다 하더라도 저항 값에 의해 정전용량 감지가 정상적으로 이루어지지 않게 되어 터치 오동작이 유발된다.
또한, 장치가 점점 대면적화되는 액정 표시 장치와 일체형으로 형성하기 위해 터치 패널도 대면적의 요구가 있는데, 대면적으로 터치 패널을 구현할 경우 종래 터치 패널과 같이, 각 전극이 투명 전극으로 이루어지면, 그 저항 값이 너무 커 RC 지연이 늘어나 이에 따라 터치의 감지가 불가능하게 되어버릴 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정 패널과 일체형으로 형성하는 터치 패널에 있어서, 서로 교차하는 전극을 투명 전극과 이에 적층된 금속 배선으로 형성하여, 배선의 저항을 저하시켜 정전용량 변화 감지력을 높이며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은 기판;과, 상기 기판 상에 제 1 금속 배선 및 제 1 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 1 전극;과, 상 기 제 1 전극을 포함한 기판 상에 형성된 투명 절연막; 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선 및 제 2 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 2 전극을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 제 1 투명 전극이 제 1 금속 배선보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극이 제 1 금속 배선에 비해 넓은 폭을 갖는다. 여기서, 상기 제 1 금속 배선이 상기 제 1 투명 전극의 하측에, 제 2 금속 배선이 상기 제 2 투명 전극의 하측에 위치한다. 혹은 상기 제 1 금속 배선이 상기 제 1 투명 전극 상측에, 상기 제 2 금속 배선이 상기 제 2 투명 전극 상측에 위치할 수도 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는, 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;과, 상기 제 1 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이;와, 상기 제 2 기판 상에 형성된, 제 1 금속 배선 및 제 1 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 1 전극과, 상기 제 1 전극을 포함한 기판 상에 형성된 투명 절연막 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선 및 제 2 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 2 전극을 포함하여 이루어지는 터치 감지부;와, 상기 터치 감지부 상에 형성된 컬러 필터 어레이; 및 상기 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다. 여기서, 상기 제 1 투명 전극이 제 1 금속 배선보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극이 제 1 금속 배선에 비해 넓은 폭을 갖는다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널의 제조 방법은, 기판 상에 제 1 방향의 제 1 금속 배선을 형성하고, 상기 제 1 금속 배선에 적층하여 상기 제 1 금속 배선보다 넓은 폭으로 제 1 투명 전극을 형성하여, 제 1 전극을 형성하는 단계;와, 상기 제 1 전극을 포함한 상기 기판 상에 투명 절연막을 증착하는 단계; 및 상기 투명 절연막 상에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 금속 배선을 형성하고, 상기 제 2 금속 배선에 적층하여 상기 제 2 금속 배선보다 넓은 폭으로 제 2 투명 전극을 형성하여 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 또 다른 특징이 있다.
상기 제 2 전극을 형성 후 상기 제 1 전극의 일단과 상기 제 2 전극의 일단을 노출하도록 상기 투명 전극막을 선택적으로 제거하여 패드부를 정의하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한 동일한 목적을 달성하기 위한 다른 방식의 본 발명의 터치 패널의 제조 방법은, 기판 상에 제 1 방향의 제 1 투명 전극을 형성하고, 상기 제 1 투명 전극상에 상기 제 1 투명 전극보다 작은 폭으로 제 1 금속 배선을 형성하여, 제 1 전극을 형성하는 단계;와, 상기 제 1 전극을 포함한 상기 기판 상에 제 1 투명 절연막을 증착하는 단계; 상기 제 1 투명 절연막 상에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 투명 전극을 형성하고, 상기 제 2 투명 전극상에 상기 제 2 투명 전극보다 작은 폭으로 제 2 금속 배선을 형성하여, 제 2 전극을 형성하는 단계;와, 상기 제 2 전극을 포함한 상기 제 1 투명 절연막 상에 제 2 투명 절연막을 증착하는 단계; 및 상기 제 1, 제 2 투명 절연막을 동시에 패터닝하여 상기 제 1, 제 2 전극 일단에 패드부를 정의하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
또한, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극을 형성하는 단계는; 상기 기판 상에 투명 전극 물질과 금속 배선 물질을 차례로 적층하는 단계와, 상기 금속 배선 물질 상부에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 상부에 차광부, 개구부, 반개구부가 정의된 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 제 1 두께와 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 구비한 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 하여, 상기 금속 배선 물질 및 투명 전극 물질을 선택적으로 제거하여 동일 폭의 금속 배선 물질 및 제 1 또는 제 2 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 두께가 제거되도록 제 1 감광막 패턴을 애슁하여 제 2 감광막 패턴을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 금속 배선 물질을 식각하여 제 1 또는 제 2 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명의 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
투명 전극과 금속 배선을 적층형으로 형성하여 정전용량 방식을 이루는 제 1, 제 2 전극을 형성함으로써, 배선 저항을 현저히 낮출 수 있으며, 이로써, 작은 정전 용량의 변화도 감지가 가능하며, 터치 감지력이 향상된다.
더불어, 공정 상 제 1, 제 2 전극을 형성하는데 있어서, 하프톤 마스크를 이용하여 하나의 마스크로 형성이 가능하여, 그 공정 수를 줄일 수 있으며, 이로써 공정 시간을 줄일 수 있으며, 수율 향상이 기대된다.
터치 패널을 액정 패널 내부에 일체형으로 형성시 터치 패널의 슬림화가 가 능하며, 부착 공정의 생략으로 인해 공정 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있어 수율 향상을 기대할 수 있다.
또한, 제 1, 제 2 전극이 갖는 배선 저항의 저감에 의해 대면적으로 구현하여도 저항이 크게 증가하지 않아 대면적의 터치 감지력이 높은 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 구현이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 I~I' 선상 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상에 따른 단면도이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널은, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 제 1 금속 배선(101) 및 제 1 투명 전극(103)이 적층되어 이루어진 제 1 전극(113)과, 상기 제 1 전극(113)을 포함한 기판(100) 상에 형성된 제 1 투명 절연막(105a) 및 상기 제 1 전극(113)과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선(106) 및 제 2 투명 전극(108)이 적층되어 이루어진 제 2 전극(115)을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 투명 전극(103)이 제 1 금속 배선(101)보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극(108)이 제 2 금속 배선(106)에 비해 넓은 폭을 갖는다. 이 경우, 상대적으로 작은 폭의 제 1, 제 2 금속 배선(101, 106)은 상기 제 1 투명 전 극(103) 및 제 2 투명 전극(108)의 길이에 상당하여 표시 영역에 형성되다가 그 일측 또는 그 양측에서 연장되어 패드측까지 전압을 인가하거나 신호 감지를 위해 라우팅(routing)시 이용되는 배선으로도 이용될 수 있다.
상기 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(106)이 각각 상기 제 1 투명 전극(103) 및 상기 제 2 투명 전극(108)과 접하여 그 하측에 위치한 이유는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 이루어지는 제 1, 제 2 투명 전극(103, 108)의 저항이 크기 때문에 이로 인한 배선 저항이 크기에, 실질적으로 패드측으로 전압 신호를 인가받거나 전달하는 측을 상기 제 1, 제 2 금속 배선(101, 106)이 되도록 하여 제 1, 제 2 전극(113, 115)에 걸리는 저항을 줄이기 위함이다.
여기서, 상기 제 1 전극(113)은 X 축 방향으로 형성되며, 상기 제 2 전극(115)은 Y축 방향으로 형성된다.
상기 제 1 전극(113)과 상기 제 2 전극(115)의 사이의 층간에는 제 1 투명 절연막(105a)이 더 형성되어 그 노출된 부위에 패드 영역이 정의된다. 즉, 상기 제 1 투명 절연막(105a)이 없는 부위에 노출된 상기 제 1 전극(113) 및 제 2 전극(115)의 부위는 패드 영역으로 정의되며, 상기 패드 영역에 외부로부터 전압 인가와 외부로의 신호 검출이 이루어진다.
경우에 따라, 상기 제 2 전극(115) 상부에 제 2 투명 절연막(110)을 더 형성할 수도 있으며, 이 경우, 제 1 투명 절연막(105a)과 동일한 형상으로 패드 영역으로 오픈하여 형성된다.
한편, 상기 제 2 투명 절연막(110)은 생략할 수 도 있다. 이 경우에는 상기 제 2 전극(115)은 오픈된 상태로 유지되며, 그 일측에 패드부가 정의된다. 이 때, 상기 기판(100)은 액정 표시 장치의 상부 기판 내측으로 들어가 형성되거나, 혹은 상기 제 1, 제 2 전극(113, 115)이 형성되는 면이 액정 표시 장치의 상부 기판과 접하는 것으로, 그 배치에 의해 가려지게 되어 외부로 노출되지는 않게 된다.
여기서, 상기 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(106)은 액정 표시 장치와 일체형으로 형성시 블랙 매트릭스층에 대응되는 부위에 일치시켜, 개구율 저하를 방지한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 I~I' 선상에서 살펴본 공정 단면도이며, 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 Ⅱ~Ⅱ'선상에서 살펴본 공정 단면도이다.
먼저, 기판(100) 상에, 제 1 금속 물질을 전면 증착한 후, 상기 제 1 금속 물질 전면에 제 1 감광막을 도포하고 도 4a 및 도 5a와 같이, 이를 선택적으로 제거하여 제 1 감광막 패턴(102)을 형성한다. 상기 제 1 감광막 패턴(102)을 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속 물질을 식각하여 제 1 금속 배선(101)을 형성한다.
이어, 상기 제 1 감광막 패턴(102)을 제거한 후, 제 1 투명 전극 물질을 전 면 증착한 후, 상기 제 1 투명 전극 물질 상에 제 2 감광막을 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여 제 2 감광막 패턴(104)을 형성한다. 도 4b 및 도 5b와 같이, 상기 제 2 감광막 패턴(104)을 마스크로 이용하여 상기 제 1 투명 전극 물질을 식각하여 제 1 투명 전극(103)을 형성한다. 이 경우, 상기 제 1 감광막 패턴(102)에 비해 상기 제 2 감광막 패턴(104)의 폭이 상대적으로 넓게 형성된 것이다. 이는 제 1 금속 배선(101)은 저항 감소를 위해 이용하는 것이며, 터치 패널과 일체형으로 형성된 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스층에 한한 영역에 형성되는 것이 바람직한 것으로 상대적으로 작은 면적으로 형성하는 것이 좋고, 상기 제 1 투명 전극(103)은 상기 제 1 금속 배선(101)과 바로 접하여 보다 그 면적을 넓혀 정전용량 감지를 좋게 하기 위해 일정 수준 이상 면적을 가져야 하기 때문이다.
이어, 상기 제 2 감광막 패턴(104)을 스트립하여 제거한다.
여기서, 상기 제 1 금속 배선(101)과 제 1 투명 전극(103)의 적층체가 도 2에서 X축 방향으로 형성되며 구동 전압 신호가 인가되는 제 1 전극(113)이다.
이어, 도 4c 및 도 5c와 같이, 상기 제 1 전극(113)을 포함한 기판(100) 전면에 제 1 투명 절연막 물질(105)을 증착한다.
이어, 상기 투명 절연막 물질(105) 상에 제 2 금속 물질을 전면 증착하고, 이를 제 3 감광막 패턴(107)에 의해 선택적으로 제거하여 도 4c 및 도 5c와 같이, 상기 제 1 금속 배선(101)과 교차하는 방향의 제 2 금속 배선(106)을 형성한다. 이어, 상기 제 3 감광막 패턴(107)을 제거한다.
이어, 상기 제 2 금속 배선(106)을 포함한 제 1 투명 절연막 물질(105) 상에 제 2 투명 전극 물질을 증착하고, 그 상부에 제 4 감광막 패턴(109)을 패터닝하여 형성하여, 도 4d 및 도 5d와 같이, 상기 제 4 감광막 패턴(109)을 마스크로 하여 상기 제 2 투명 전극(108)을 형성한다. 여기서, 상기 제 2 금속 배선(106)과 제 2 투명 전극(108)의 적층체가 제 2 전극(115)이다.
이어, 상기 제 4 감광막 패턴(109)을 스트립하여 제거한다.
도 4e 및 도 5e와 같이, 상기 제 2 전극(115)을 포함한 상기 제 1 투명 절연막 물질(105) 상에 제 2 투명 절연막 물질을 증착한 후, 제 5 감광막 패턴(미도시)을 이용하여 도 2의 패드 부분에 해당하는 영역의 제 1 투명 절연막 물질(105) 및 제 2 투명 절연막 물질을 제거하여 제 1, 제 2 투명 절연막(105a, 110)을 형성하여 제거된 부위에서 패드 영역을 정의한다. 여기서, 상기 제 2 전극(115)의 하측의 제 1 1 투명 절연막(105a)은 상기 제 2 전극(115)이 덮고 있어, 패드 영역 중에서도 남아있게 된다.
상술한 설명에서 제시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널은 제 1 전극(113) 및 제 2 전극(115)의 형성시 각각 2개의 마스크를 이용하여 그 공정이 진행된 것으로, 패드부 정의까지 적어도 총 5개의 마스크가 소요되는 것으로, 하기에서는 마스크의 수를 줄이는 방법에 대해 설명한다.
상기 제 1, 제 2 투명 절연막(105a, 110)은 그 식각비를 동일 수준으로 유지하기 위해 동일한 투명 유기 절연막 또는 유전율이 낮은 투명 무기 절연막에서 선택하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 6의 Ⅲ~Ⅲ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상에 따른 단면도이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널은 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 제 1 투명 전극(201) 및 제 1 금속 배선(202)이 적층되어 이루어진 제 1 전극(220)과, 상기 제 1 전극(220)을 포함한 기판(200) 상에 형성된 제 1 투명 절연막(205a) 및 상기 제 1 전극(220)과 교차하는 방향으로, 제 2 투명 전극(206) 및 제 2 금속 배선(207)이 적층되어 이루어진 제 2 전극(230)과, 상기 제 2 전극(220)을 포함한 상기 제 1 투명 절연막(205a) 상에 제 2 투명 절연막(209a)을 형성한다.
제 2 실시예에 있어서도 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 상기 제 1 투명 전극(201)이 제 1 금속 배선(202)보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극(206)이 제 2 금속 배선(202)에 비해 넓은 폭을 갖는다. 이 경우, 상대적으로 작은 폭의 제 1, 제 2 금속 배선(202, 207)은 상기 제 1 투명 전극(201) 및 제 2 투명 전극(206)의 길이에 상당하여 표시 영역에 형성되다가 그 일측 또는 그 양측에서 연장되어 패드측까지 전압을 인가하거나 신호 감지를 위해 라우팅(routing)시 이용되는 배선으로도 이용될 수 있다.
상기 제 1 금속 배선(202) 및 제 2 금속 배선(207)이 각각 상기 제 1 투명 전극(201) 및 상기 제 2 투명 전극(206)과 접하여 그 상측에 위치한 이유는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 이루어지는 제 1, 제 2 투명 전극(201, 206)의 저항이 크기 때문에 이로 인한 배선 저항이 크기에, 실질적으 로 패드측으로 전압 신호를 인가받거나 전달하는 측을 상기 제 1, 제 2 금속 배선(202, 207)이 되도록 하여 제 1, 제 2 전극(220, 230)에 걸리는 저항을 줄이기 위함이다.
여기서, 상기 제 1 전극(220)은 X 축 방향으로 형성되며, 상기 제 2 전극(230)은 Y축 방향으로 형성된다.
상기 제 1 전극(220)과 상기 제 2 전극(230)의 사이의 층간에는 제 1 투명 절연막(205a)이 더 형성되어 그 노출된 부위에 패드 영역이 정의된다. 즉, 상기 제 1 투명 절연막(205a)이 없는 부위에 노출된 상기 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)의 부위는 패드 영역으로 정의되며, 상기 패드 영역에 외부로부터 전압 인가와 외부로의 신호 검출이 이루어진다.
경우에 따라, 상기 제 2 전극(230) 상부에 제 2 투명 절연막(209a)을 더 형성할 수도 있으며, 이 경우, 제 1 투명 절연막(205a)과 동일한 형상으로 패드 영역으로 오픈하여 형성된다. 이 때, 상기 패드 영역에서 상기 제 2 전극(230)의 패드 영역에 한해 제 1 투명 절연막(205a)이 부분적으로 남아있다.
그리고, 상기 제 1 금속 배선(202) 및 제 2 금속 배선(207)은 액정 표시 장치와 일체형으로 형성시 블랙 매트릭스층에 대응되는 부위에 일치시켜, 개구율 저하를 방지한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명한다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 6의 Ⅲ~Ⅲ' 선상에서 살펴본 공정 단면도이며, 도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 6의 Ⅳ~Ⅳ' 선상에서 살펴본 공정 단면도이다.
먼저, 기판(200) 상에, 제 1 투명 전극 물질 및 제 1 금속 물질을 전면 증착한 후, 상기 제 1 금속 물질 전면에 제 1 감광막을 도포하고 도 8a 및 도 9a와 같이, 제 1 마스크(미도시)를 이용하여, 상기 제 1 감광막을 현상 및 노광하여 제 1 감광막 패턴(203)을 형성한다. 상기 제 1 마스크는 차광부, 개구부, 반개구부가 정의된 것으로, 상기 제 1 감광막이 네거티브 감광막일 때, 상기 제 1 마스크의 차광부에 해당되는 부분이 노광 및 현상 후 전 두께(제 1 두께) 남아있고, 상기 개구부에 해당하는 부분이 모두 제거되고, 상기 반개구부에 해당하는 부분이 제 1 두께보다 낮은 두께로 제 2 두께로 형성된다. 상기 제 1 감광막이 파지티브 감광막일 때 상기 제 1 마스크는 상술한 바의 반전된 형상을 갖는다.
상기 제 1 감광막 패턴(203)을 마스크로 이용하여 노출된 부위의 상기 제 1 금속 물질 및 제 1 투명 전극 물질을 식각하여 제 1 금속 배선 패턴(202a) 및 제 1 투명 전극(101)을 형성한다.
이어, 도 8b 및 도 9b와 같이, 상기 제 2 두께가 모두 제거되도록 상기 제 1 감광막 패턴을 애슁하여 제 1 감광막 애슁패턴(203a)을 형성하고, 상기 제 1 감광막 애슁 패턴(203a)을 이용하여 상기 제 1 금속 배선 패턴(202a)을 식각하여 상대적으로 상기 제 1 투명 전극(201)보다 작은 폭의 제 1 금속 배선(202)을 형성한다. 이와 같이 형성된 제 1 투명 전극(201)과 제 1 금속 배선(202)의 적층체가 도 6에서 X축 방향으로 형성되며 구동 전압 신호가 인가되는 제 1 전극(220)이다.
상기 제 1 감광막 애슁 패턴(203a)을 제거한다.
이어, 도 8c 및 도 9c와 같이, 상기 제 1 전극(220)을 포함한 기판(200) 전면에 제 1 투명 절연막 물질(205)을 증착한다.
이어, 상기 제 1 투명 절연막 물질(205) 상에, 제 2 투명 전극 물질(206a), 제 2 금속 물질(207a)을 전면 증착한 후, 상기 제 2 금속 물질 전면에 제 2 감광막을 도포하고 제 2 마스크(미도시)를 이용하여, 상기 제 2 감광막을 현상 및 노광하여 제 2 감광막 패턴(208)을 형성한다.
상기 제 2 마스크는 차광부, 개구부, 반개구부가 정의된 것으로, 상기 제 2 감광막이 네거티브 감광막일 때, 상기 제 1 마스크의 차광부에 해당되는 부분이 노광 및 현상 후 전 두께(제 1 두께) 남아있고, 상기 개구부에 해당하는 부분이 모두 제거되고, 상기 반개구부에 해당하는 부분이 제 1 두께보다 낮은 두께로 제 2 두께로 형성된다.
상기 제 2 감광막 패턴(208)을 마스크로 이용하여 노출된 부위의 상기 제 2 금속 물질(207a) 및 제 2 투명 전극 물질(206a)을 식각하여 일차로 동일 폭의 제 2 금속 배선 패턴(미도시) 및 제 2 투명 전극(206)을 형성하고, 이어, 도 8d 및 도 9d와 같이, 상기 제 2 감광막 패턴(208)을 애슁하여 제 2 두께를 제거하도록 하여 노출된 반개구부에 해당하는 상기 제 2 금속 물질(207a)을 식각하여 제 2 금속 배선(207)을 형성한다. 이와 같이, 제 2 투명 전극(206) 및 제 2 금속 배선(207)의 적층체로 이루어진 제 2 전극(230)이 형성된다.
이어, 상기 제 2 감광막 패턴(208)을 제거한다.
이어, 상기 제 2 전극(230)을 포함한 제 1 투명 절연막 물질(205) 상에 제 2 투명 절연막 물질(209)을 형성한다.
이어, 상기 제 2 투명 절연막 물질(209) 상에 제 3 감광막을 도포 후 이를 제 3 마스크(미도시)를 통해 노광 및 현상하여 패드부를 정의하는 제 3 감광막 패턴(210)을 형성한다.
도 8e 및 도 9e와 같이, 상기 제 3 감광막 패턴(210)을 마스크로 하여 상기 제 2 투명 절연막 물질(209) 및 제 1 투명 절연막 물질(205)을 선택적으로 제거하여 제 2 투명 절연막(209a) 및 제 1 투명 절연막(205a)을 형성한다.
한편, 상기 제 1, 제 2 투명 절연막(205a, 209a)은 그 식각비를 동일 수준으로 유지하기 위해 동일한 투명 유기 절연막 또는 유전율이 낮은 투명 무기 절연막에서 선택하는 것이 바람직하다.
이어, 상기 제 3 감광막 패턴(210)을 제거한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널은 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)의 형성시 각각 하프톤 마스크를 이용하여, 그 공정이 1개의 마스크로 진행된 것으로, 패드부 정의까지 적어도 총 3개의 마스크가 소요되는 것으로, 상술한 제 1 실시예에 비해 마스크 수가 줄어들고, 이로써 공정 감소 및 수율 감소를 기대할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널의 전압 신호가 인가/검출을 수행하는 연결 배선의 형성에 대해 살펴본다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 터치 패널의 전극 형상을 변경한 예와 이에 전압 인가 배선을 통해 형성된 패드를 나타낸 평면도이다.
도 10a는 본 발명의 제 1 실시예의 터치 패널의 변형예의 라우팅 방법을 나타낸 것으로, 패드 영역을 기판(100)의 하측변으로 하고, 제 1 투명 전극(103)에 연결되는 제 1 전극 패드(150)를 패드 영역의 중앙 부분에 정의하고, 제 2 투명 전극(108)에 연결되는 제 2 전극 패드(160)를 상기 패드 영역의 양측부로 정의한다.
여기서, 제 1 투명 전극(103) 및 제 2 투명 전극(108)의 하측 또는 상측에는 각각 제 1 투명 전극(103) 및 제 2 투명 전극(108)에 접하여 적층된 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(106)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 금속 배선(101) 및 상기 제 2 금속 배선(106)은 각각 제 1 전극 패드(150)를 연결하는 제 1 연결 배선(141)과, 제 2 전극 패드(160)를 연결하는 제 2 연결 배선(148)과 일체형으로 형성된다.
이 때, 상기 제 1 금속 배선(101)과 상기 제 2 금속 배선(106)은 서로 다른 층에 형성된 것으로, 상기 제 1 연결 배선(141)과 상기 제 2 연결 배선(148) 역시 서로 다른 층에 형성되어 서로 교차하는 부분을 가질 수도 있다.
여기서, 도시된 바와 같이, 상기 각 제 1 금속 배선(101)과 상기 제 2 금속 배선(106)은 양측이 서로 다른 패드로 연결되어 더블 라우팅(double routing)될 수도 있고, 혹은 일측만 패드측과 연결을 갖는 싱글 라우팅(single routing)될 수도 있다. 더블 라우팅으로 할 경우, 배선 저항의 감소 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
도 10b은 제 1, 제 2 전극의 형상을 서로 동일 수준의 면적을 갖는 마름모가 일렬로 연결되는 형상으로 형성한 것으로, 제 1 실시예의 변형예로, X 전극(410)과 Y 전극(420)이 갖는 면적을 균일하게 하고, X 전극(410)과 Y 전극(420)의 교차부에서 각각 X 전극(410)과 Y 전극(420)의 폭을 줄여 교차부에서 면적을 줄여 정전용량 검출시 발생할 수 있는 부하를 최소한 방지한 구조이다. 도시된 구조에서는 각각의 X 전극(410)과 Y 전극(420)이 마름모꼴로 나타내었지만, 그 밖에도 X 전극(410)과 Y 전극(420)이 제 2 기판(400) 상에서 차지하는 면적을 균일하게 나타낼 수 있다면, 그 외의 형태로도 변형 가능하다.
여기서, 도 10b에서의 라우팅 방법으로 도 10a와 같이 더블 라이팅 방법을 따른 것으로, 제 1 전극 패드(415)와 제 2 전극 패드(425)가 서로 섞여 형성되는 방법을 나타낸 것이다.
이하, 상기 본 발명의 터치 패널의 배치의 방법들을 살펴본다.
도 11는 본 발명의 터치 패널을 부착형으로 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11과 같이, 도 2~3b의 구성을 갖는 기판(100) 상에 터치 어레이(서로 교차하는 제 1, 제 2 전극과 그 사이의 투명 절연막)(160)을 포함한 터치 패널(1000)을 액정 패널의 상부 기판(700)의 배면측에 형성된 편광판(850) 상에 부착할 수도 있다. 이 경우, 상기 액정 패널은 서로 대향된 상부 기판(700) 및 하부 기판(600) 과 그 사이에 액정층(800)이 형성된다. 상기 터치 패널(1000)은 도 6 내지 도 7b의 구성을 가질 수도 있다.
도 12는 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 배면측에 위치하고 그 상부를 편광판으로 덮어 구현된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 터치 패널(700)은 액정 패널의 상부 기판(700)측과 그 기판을 함께 사용하는 경우를 나타내는 것으로, 이 경우, 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 형성하는 과정에서, 터치 패널용 기판을 생략할 수 있어, 공정 비용을 줄일 수 있다. 여기서, 상기 터치 패널(1000)은 상기 상부 기판(700)의 배면측에 형성되어 있으며, 상기 상부 기판 (700) 배면측에 편광판(850)이 대응되어 부착되기 전 상기 터치 패널(1000)을 더 구성한다.
도 13은 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 내측에 형성하여 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 13은 상기 상부 기판 내측에 터치 패널(1000)을 구비한 것을, 액정 패널 내부에 형성하는 것으로, 가급적 블랙 매트릭스층 층과의 일치를 위해 상기 상부 기판(700)에 위치시키는 것이 좋다. 이 경우, 상기 상부 기판(700)상에 바로 터치 어레이가 형성되는 터치 패널(1000)은 상기 상부 기판(700) 내 컬러 필터 어레이 형성 전 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
여기서 상기 도 13과 같이, 상부 기판(700) 상에 바로 접착제나 별도의 물질 을 제외하여 터치 패널(1000)을 이루는 어레이가 형성된 것이 공정의 관점에서 가장 바람직하다고 할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 일반적인 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도
도 3a 및 도 3b는 도 2의 I~I' 선상 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상에 따른 단면도
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 I~I' 선상에서 살펴본 공정 단면도
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 Ⅱ~Ⅱ'선상에서 살펴본 공정 단면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도
도 7a 및 도 7b는 도 6의 Ⅲ~Ⅲ' 선상 및 Ⅳ~Ⅳ' 선상에 따른 단면도
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 6의 Ⅲ~Ⅲ' 선상에서 살펴본 공정 단면도
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 6의 Ⅳ~Ⅳ' 선상에서 살펴본 공정 단면도
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 터치 패널의 전극 형상을 변경한 예와 이에 전압 인가 배선을 통해 형성된 패드를 나타낸 평면도
도 11는 본 발명의 터치 패널을 부착형으로 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 12는 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 배면측에 위치하고 그 상부를 편광판으로 덮어 구현된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 13은 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 내측에 형성하여 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 기판 101 : 제 1 금속 배선
103 : 제 1 전극 (X 전극) 105, 105a : 제 1 투명 절연막
106 : 제 2 금속 배선 108 : 제 2 전극 (Y 전극)
200 : 기판 201 : 제 1 전극
202 : 제 1 금속 배선 205, 205a : 제 1 절연막
206 : 제 2 전극 207 : 제 2 금속 배선
209, 209a : 제 2 절연막 300, 400 : 액티브 영역
310, : 제 1 전극 320 : 제 2 전극
330a : 제 1 전극 패드 330b : 제 2 전극 패드
340 : 구동 전압 인가 배선 340b : 전압 감지 배선

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제 1 금속 배선 및 제 1 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 1 전극;
    상기 제 1 전극을 포함한 기판 상에 형성된 투명 절연막; 및
    상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선 및 제 2 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 2 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 투명 전극이 제 1 금속 배선보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극이 제 1 금속 배선에 비해 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 금속 배선이 상기 제 1 투명 전극의 하측에, 제 2 금속 배선이 상기 제 2 투명 전극의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 금속 배선이 상기 제 1 투명 전극 상측에, 상기 제 2 금속 배선이 상기 제 2 투명 전극 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이;
    상기 제 2 기판 상에 형성된, 제 1 금속 배선 및 제 1 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 1 전극과, 상기 제 1 전극을 포함한 기판 상에 형성된 투명 절연막 및 상기 제 1 전극과 교차하는 방향으로, 제 2 금속 배선 및 제 2 투명 전극이 적층되어 이루어진 제 2 전극을 포함하여 이루어지는 터치 감지부;
    상기 터치 감지부 상에 형성된 컬러 필터 어레이; 및
    상기 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 액정 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 투명 전극이 제 1 금속 배선보다 넓은 폭을 갖고, 상기 제 2 투명 전극이 제 1 금속 배선에 비해 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 기판 상에 제 1 방향의 제 1 금속 배선을 형성하고, 상기 제 1 금속 배선에 적층하여 상기 제 1 금속 배선보다 넓은 폭으로 제 1 투명 전극을 형성하여, 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극을 포함한 상기 기판 상에 투명 절연막을 증착하는 단계; 및
    상기 투명 절연막 상에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 금속 배선을 형성하고, 상기 제 2 금속 배선에 적층하여 상기 제 2 금속 배선보다 넓은 폭으로 제 2 투명 전극을 형성하여 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 전극을 형성 후 상기 제 1 전극의 일단과 상기 제 2 전극의 일단을 노출하도록 상기 투명 전극막을 선택적으로 제거하여 패드부를 정의하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
  9. 기판 상에 제 1 방향의 제 1 투명 전극을 형성하고, 상기 제 1 투명 전극상에 상기 제 1 투명 전극보다 작은 폭으로 제 1 금속 배선을 형성하여, 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극을 포함한 상기 기판 상에 제 1 투명 절연막을 증착하는 단계; 및
    상기 제 1 투명 절연막 상에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 투명 전극을 형성하고, 상기 제 2 투명 전극상에 상기 제 2 투명 전극보다 작은 폭으로 제 2 금속 배선을 형성하여, 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 2 전극을 포함한 상기 제 1 투명 절연막 상에 제 2 투명 절연막을 증착하는 단계; 및
    상기 제 1, 제 2 투명 절연막을 동시에 패터닝하여 상기 제 1, 제 2 전극 일 단에 패드부를 정의하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 전극 또는 제 2 전극을 형성하는 단계는;
    상기 기판 상에 투명 전극 물질과 금속 배선 물질을 차례로 적층하는 단계;
    상기 금속 배선 물질 상부에 감광막을 도포하는 단계;
    상기 감광막 상부에 차광부, 개구부, 반개구부가 정의된 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 제 1 두께와 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 구비한 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 하여, 상기 금속 배선 물질 및 투명 전극 물질을 선택적으로 제거하여 동일 폭의 금속 배선 물질 및 제 1 또는 제 2 투명 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 두께가 제거되도록 제 1 감광막 패턴을 애슁하여 제 2 감광막 패턴을 형성하고, 상기 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 금속 배선 물질을 식각하여 제 1 또는 제 2 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
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