KR20130021871A - 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각 가스 입자로부터 기판을 보호함으로써 기판 언더컷에 의해 불량을 방지할 수 있는 터치 스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판; 상기 기판 상에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들; 상기 제 1 전극열들과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들; 및 상기 제 1 및 제 2 전극열들의 교차부에 형성되어 상기 제 1 및 제 2 전극열들을 전기적으로 절연시키는 절연층을 포함하고, 상기 제 1 전극열들의 각각은 복수의 제 1 전극패턴들을 포함하며, 상기 제 2 전극열들의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들을 포함하고, 상기 제 1 전극패턴의 각각은 내부를 향해 형성되는 적어도 하나의 홈과, 외부를 향해 돌출되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하고, 상기 제 2 전극패턴의 각각은 내부를 향해 형성되는 적어도 하나의 홈과 외부를 향해 형성되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하며, 상기 제 1 전극패턴의 홈에는 상기 제 2 전극패턴의 돌출부가 삽입되고, 상기 제 2 전극패턴의 홈에는 상기 제 1 전극패턴의 돌출부가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CAPACITY TYPE TOUCH SCREEN PANEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display), 전계발광 디스플레이(Electroluminescent Display) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다. 이러한 디스플레이 장치들은 TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine) 등 다양한 전자제품에 사용되어 왔다. 일반적으로, 이러한 표시장치들은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 사용자와의 인터페이스를 구성한다. 그러나, 키보드와 마우스 등과 같은 별도의 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널이 제안되었다.
터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배로 판단하는 저항막 방식(Resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(Electrostatic Capacitive type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(Electro Magnetic type) 등으로 구별될 수 있다.
이하, 도 1, 도 2 및 도 3a~도 3e를 참조하여 종래기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 I-I'선을 따라 취한 단면도, 도 3a 내지 도 3e는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 제조공정을 각각 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 기판(10), 기판(10) 상에 형성되며 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된 복수의 제 1 전극패턴들(40), 및 상기 제 1전극패턴들(40)과 교차하는 방향(예컨대, Y축 방향)으로 배열되는 복수의 제 2 전극패턴들(50)을 포함한다. 터치 스크린 패널은 또한 제 1 전극패턴들(40)과 제 2 전극패턴들(50)의 교차부에 형성되어 제 1 전극패턴들(40)과 제 2 전극패턴들(50)을 전기적으로 절연시키는 절연패턴들(30)과, 제 1 전극패턴들(40)과 제 2 전극패턴들(50)의 교차부에서 상기 절연패턴(30)의 하부의 기판(10) 상에 형성되어 서로 이웃하는 제 1 전극패턴들(40)을 연결하기 위한 제 1 연결패턴(20)을 포함한다.
그러나, 종래기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 연결패턴(20)과 제 2 전극패턴(50)을 절연시키기 위한 절연패턴(30)을 형성하는 과정에서 절연패턴(30)과 근접한 제 1 연결패턴(20) 양단부의 위치 A에서 기판(10)이 언더컷(undercut) 형상으로 에칭되어 제 1 전극패턴(40)이 단선되는 불량이 발생할 수 있었다.
이와 같이 절연패턴(30) 형성공정에서 절연패턴(30)과 가까운 거리에 있는 제 1 연결패턴(20)의 단부 위치에서 기판(10)이 에칭가스에 의해 과에칭 되어 언터컷이 형성되는 것에 대해 도 3a~도 3e를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 1 도전층을 형성한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 도전층을 습식 에칭함으로써 제 1 연결패턴(20)을 형성한다. 여기에서, 제 1 도전층을 형성하는 재료로는 ITO가 이용된다.
다음으로, 제 1 연결패턴(20)이 형성된 기판(10) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 도 3b에 도시된 바와 같이 절연층(INS)을 형성한다.
절연층(INS)이 형성된 후, 도 3c에 도시된 바와 같이 포토리소그래피 공정을 이용하여, 제 1 연결패턴(20)의 길이보다 좁은 폭을 갖는 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성한다. 그리고, 포토레지스트 패턴(PR1)을 마스크로 이용하여 절연층(INS)을 건식 에칭하면 절연층(INS)이 패터닝되어, 도 3d에 도시된 바와 같은 제 1 연결패턴(20)의 양단부와 기판이 노출되는 절연패턴(30)이 형성된다.
그러나, 절연층(INS)을 건식 에칭하는 과정에서 ITO막을 이용하여 증착된 제 1 연결패턴(20) 양단부의 하부에 있는 기판(10)의 일부분도 에칭되어 도 3d에 도시된 바와 같이 기판(10)에 언더컷 부분(13)이 형성된다. 이와 같이 언더컷 부분(13)이 형성되는 이유는 제 1 연결패턴(20)을 형성하기 위해 사용되는 물질인 ITO가 건식 에칭에 반응하지 않아 절연패턴(30)의 측벽을 타고 흐른 건식 에칭가스 입자가 절연패턴(30)의 단부와 근접하여 형성되는 제 1 연결패턴(20)의 양단부에 대응하는 기판(10)의 위치에 부분적으로 집중되기 때문이다.
다음으로, 제 1 연결패턴(20)과 절연패턴(30)이 형성된 기판(10) 상에 스퍼터링 등의 공정을 통해 제 2 도전층이 전면 증착되고, 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 2 도전층을 습식 에칭함으로써 제 1 및 제 2 전극패턴들(40, 50)를 형성한다. 그러나, 제 1 연결패턴(20)의 양단부에 대응하는 기판(10)의 위치에 언더컷 부분(13)이 형성되어 있기 때문에 제 1 연결패턴(20)의 양단부가 붕괴될 수 있고, 또한 이러한 상태에서 제 2 도전층이 증착되면, 제 2 도전층이 언더컷 부분(13)에서 중력에 의해 도 3e에 도시된 바와 같이 함몰될 가능성이 높아진다. 또한, 제 2 도전층이 기판의 언더컷 부분(13)에서 함몰되면 제 1 연결패턴(20) 상부에 형성되는 이웃하는 제 1 전극패턴들(40)이 기판 상의 영역 A에서 제 1 연결패턴(20)과 전기적으로 접촉하지 못하게 될 가능성이 높아진다. 이와 같이 제 1 전극패턴들(40)이 기판 상의 영역 A에서 제 1 연결패턴(20)과 전기적으로 접촉하지 못하게되면, 터치가 이루어 지더라도 터치위치를 정확하게 인식할 수 없으므로 이를 방지하기 위한 대책의 필요성이 대두되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절연층을 에칭하여 절연패턴을 형성할 때, 식각 가스 입자로부터 기판을 보호함으로써 기판 언더컷에 의해 제 1 전극패턴과 제 1 연결패턴의 접촉불량을 방지할 수 있는 터치 스크린 패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 기판; 상기 기판 상에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들; 상기 제 1 전극열들과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들; 및 상기 제 1 및 제 2 전극열들의 교차부에 형성되어 상기 제 1 및 제 2 전극열들을 전기적으로 절연시키는 절연층을 포함하고, 상기 제 1 전극열들의 각각은 복수의 제 1 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 제 1 연결패턴들을 포함하며, 상기 제 2 전극열들의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들을 포함하고, 상기 제 1 전극패턴과 상기 제 1 연결패턴은 일체로 형성되고, 상기 제 1 전극패턴의 두께는 상기 제 1 연결패턴의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서 상기 제 2 전극패턴과 상기 제 2 연결패턴은 일체로 형성되고, 상기 제 2 전극패턴의 두께는 상기 제 2 연결패턴의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 연결패턴과 상기 제 1 연결패턴은 상기 절연층을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성되며, 상기 제 1 연결패턴은 절연층 하부에 형성되고, 상기 제 2 연결패턴은 상기 절연층 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 터치 스크린 패널은 상기 복수의 제 1 전극열들과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들; 상기 복수의 제 2 전극열들과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들을 더 포함하며, 상기 제 1 라우팅 배선의 각각은 상기 기판 상에 형성되는 하부층과, 상기 제 1 라우팅 배선의 하부층 상에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴과 연결되는 상부층을 포함하고, 상기 제 2 라우팅 배선의 각각은 상기 기판 상에 형성되는 하부층과, 상기 제 2 라우팅 배선의 하부층 상에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴과 연결되는 상부층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 터치 스크린 패널은 상기 복수의 제 1 라우팅 배선들에 각각 연결되는 복수의 제 1 패드들; 상기 복수의 제 2 라우팅 배선들과 각각 연결되는 복수의 제 2 패드들을 더 포함하며, 상기 제 1 패드들의 각각은 상기 기판 상에 형성되며 상기 제 1 라우팅 배선의 하부층과 연결되는 제 1 층과, 상기 제 1 층 상에 형성되며 상기 제 1 라우팅 배선의 상부층과 연결되는 제 2 층과, 상기 제 2 층 상에 형성되는 제 3층을 포함하고, 상기 제 2 패드들의 각각은 상기 기판 상에 형성되며 상기 제 2 라우팅 배선의 하부층과 연결되는 제 1 층과, 상기 제 2 패드의 제 1 층 상에 형성되며 상기 제 2 라우팅 배선의 상부층과 연결되는 제 2 층과, 상기 제 2 층 상에 형성되는 제 3층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 실시예에 따르는 터치 스크린 패널의 제조방법은 전극 형성영역과, 상기 전극 형성 영역 외측에 위치하는 라우팅 배선 형성 영역을 포함하는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제 1 도전층을 형성하고, 상기 제 1 도전층을 패터닝하여, 상기 라우팅 배선 형성 영역에 제 1 라우팅 배선의 하부층 및 제 2 라우팅 배선의 하부층을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계; 상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판 상에 제 2 도전층을 형성하고, 상기 제 2 도전층을 패터닝하여, 상기 기판의 전극 형성 영역에, 복수의 제 1 전극패턴들과, 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 제 1 연결패턴들을 포함하는 복수의 제 1 전극열들을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극열들이 형성된 기판 상에 절연층을 형성하고, 상기 절연층을 패터닝하여, 상기 전극 형성영역의 상기 제 1 연결패턴들 상부에 제 1 절연패턴들을, 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 하부층들 상에 제 2 절연패턴을 각각 형성하는 단계; 및 상기 제 1 절연패턴들과 제 2 절연패턴이 형성된 기판의 상기 전극 형성영역에 제 3 도전층을 형성하고, 상기 제 3 도전층을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극열들과 교차하는 방향으로 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극패턴들과 상기 제 1 연결패턴들은 일체로 형성되고, 상기 제 1 전극패턴의 두께는 상기 제 1 연결패턴의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기 방법에서, 복수의 제 1 전극열 형성단계는, 상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판 상에 상기 제 2 도전층을 형성하는 단계; 하프톤 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 높이와 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 제 2 도전층을 에칭하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴이 위치되지 않은 부분의 제 2 도전층을 제거하는 단계; 상기 제 2 높이를 갖는 포토레지스트 부분이 제거될 때까지 상기 포토레지스트 패턴을 애싱하는 단계; 상기 애싱에 의해 노출된 제 2 도전층의 노출 부분을 에칭하여, 상기 전극 형성 영역에, 상기 복수의 제 1 전극패턴들과, 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 상기 제 1 연결패턴들을 포함하는 상기 복수의 제 1 전극열을 형성하는 단계; 및 잔류하는 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 2 전극열 형성단계는, 상기 제 1 절연패턴들 및 상기 제 2 절연패턴이 형성된 기판 상에 상기 제 3 도전층을 전면 증착하는 단계; 마스크를 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극열들과 교차하는 상기 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 제 2 전극열의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들을 포함하고, 상기 제 2 전극패턴들과 상기 제 2 연결패턴들은 일체로 형성되고, 상기 제 2 전극패턴의 두께는 상기 제 2 연결패턴의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 연결패턴과 상기 제 1 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성되며, 상기 제 1 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴 하부에 형성되고, 상기 제 2 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법에 따르면, 제 1 전극패턴이 제 1 연결패턴보다 두꺼운 두께로 기판 상에 형성된다. 따라서, 건식 에칭으로 절연층을 에칭하여 절연패턴을 형성할 때, 제 1 전극패턴이 식각 가스 입자로부터 기판이 보호할 수 있어 언더컷에 의한 터치 스크린 패널의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 I-I'선, II-II'선 및 III-III'을 따라 취한 단면도,
도 3a 내지 도 3e는 도 1에 도시된 종래의 기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 제조 공정을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 I-I'선, II-II'선, III-III'선, 및 IV-IV'선을 따라 취한 단면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 공정을 도시한 평면도 및 단면도,
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 하프톤 마스크를 이용한 제 2 공정을 도시한 평면도 및 단면도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 공정을 도시한 평면도 및 단면도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 공정을 도시한 평면도 및 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
우선, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 I-I'선, II-II'선, III-III'선, 및 IV-IV'선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 전극형성부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 포함한다.
전극형성부(A)는 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된 복수의 제 1 전극열들(Tx)과 상기 제 1 전극열들(Tx)과 교차하는 제 2 방향(예컨대, Y축 방향)으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들(Rx)을 포함한다.
제 1 전극열들(Tx)의 각각은 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형, 원형, 타원형 등으로 형성된 제 1 전극패턴들(141)과, 인접한 제 1 전극패턴들(141)을 서로 연결하는 제 1 연결패턴들(143)을 포함한다. 제 2 전극열들(Rx)의 각각 또한 제 1 전극패턴들(141)과 유사한 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형 등으로 형성된 제 2 전극패턴들(151)과, 인접한 제 2 전극패턴들(151)을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들(153)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서, 제 1 연결패턴들(143)은 제 1 전극패턴들(141)과 일체로 형성되나, 제 1 전극패턴(141)의 두께가 제 1 연결패턴(143)의 두께보다 두껍게 형성된다. 반면, 제 2 연결패턴들(153)은 제 2 전극패턴들(151)과 일체로 형성되나, 제 2 전극패턴(151)의 두께와 제 2 연결패턴(153)의 두께는 동일하게 형성된다.
제 1 전극열(Tx)의 제 1 연결패턴(143)과 제 2 전극열(Rx)의 제 2 연결패턴(153)은 제 1 절연패턴(150)을 사이에 두고 교차하도록 형성되며, 제 1 연결패턴(143)은 제 1 절연패턴(150) 하부에 형성되고, 제 2 연결패턴(153)은 제 1 절연패턴(150) 상부에 형성된다.
라우팅 배선부(B)는 전극형성부(A)의 외곽부에 형성되며 복수의 제 1 전극열들(Tx)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(112)과 복수의 제 2 전극열들(Rx)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(114)로 이루어 진다. 또한, 제 1 라우팅 배선들(112)의 각각은 기판(100) 상에 형성되는 하부층(112a)과, 하부층(112a)의 상부에 형성되는 상부층(112b)을 포함하며, 복수의 제 2 라우팅 배선들(114)의 각각은 기판(100) 상에 형성되는 하부층(114a)과, 하부층(114a)의 상부에 형성되는 상부층(114b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(112, 114)은 제 2 절연패턴(152)에 의해 보호된다.
패드부(C)는 복수의 제 1 라우팅 배선들(112)을 통해 복수의 제 1 전극열들(Tx)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(116)과, 복수의 제 2 라우팅 배선들(114)을 통해 복수의 제 2 전극열들(Rx)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(118)로 이루어 진다. 또한, 제 1 패드들(116)의 각각은 기판(100) 상에 형성되는 제 1 층(116a)과, 제 1 층(116a)을 커버하도록 제 1 층(116a) 상에 형성되는 제 2 층(116b)과, 제 2 절연패턴(152)의 콘택홀을 통해 노출되는 제 2 층(116b) 상에 형성되는 제 3 층(116c)을 포함한다. 제 2 패드들(118)의 기판(100) 상에 형성되는 제 1 층(118a)과, 제 1 층(118a)을 커버하도록 제 1 층(118a) 상에 형성되는 제 2 층(118b)과, 제 2 절연패턴(152)의 콘택홀을 통해 노출되는 제 2 층(128b) 상에 형성되는 제 3 층(118c)을 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서는 제 1 및 제 2 전극열들(Tx, Rx)과, 제 1 및 라우팅 배선들의 상부층들(112b, 114b)과, 제 1 및 제 2 패드들의 제 2 층들(116b, 118b), 제 1 및 제 2 패드들의 제 3 층들(116c, 118c)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질로 형성되고, 제 1 및 제 2 라우팅 배선의 하부층들(112a, 114a)과 제 1 및 제 2 패드의 제 1 층들(116a, 118a)은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, CuOx, Cr와 같은 금속물질로 형성된다.
이하, 도 6a 내지 도 9b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 제조방법에 대해 설명하기로 한다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 공정을 도시한 평면도 및 단면도이고, 도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 하프톤 마스크를 이용한 제 2 공정을 도시한 평면도 및 단면도이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 공정을 도시한 평면도 및 단면도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 공정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 기판(100) 상에, 제 1 라우팅 배선의 하부층(112a) 및 제 2 라우팅 배선의 하부층(114a)과, 제 1 패드의 제 1 층(116a) 및 제 2 패드의 제 1 층(118a)을 포함하는 제 1 도전성 패턴군이 형성된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 전극형성부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 구비하는 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 제 1 도전층이 전면 증착된다. 제 1 도전층을 형성하는 재료로는 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, CuOx, Cr 등이 이용된다.
제 1 도전층이 형성된 기판 상에 포토레지스트를 전면 도포한 후 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써, 전극 형성부(A)의 전체 영역과, 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)의 일부 영역의 제 1 도전층을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성한다. 그리고 제 1 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 제 1 도전층을 습식 에칭(wet etching)을 통해 제거한 후 잔류하는 제 1 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 라우팅 배선부(B)에 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 하부층들(112a, 114a)을 형성하고, 패드부(C)에 제 1 및 제 2 패드들의 제 1 층들(116a, 118a)을 형성한다.
도 7a 내지 도 7g를 참조하면, 하프톤 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판(100) 상에, 제 1 전극열(Tx)과, 제 1 및 제 2 라우팅 배선의 상부층(112b, 114b)과, 제 1 및 제 2 패드들의 제 2 층들(116b)를 포함하는 제 2 도전성 패턴군이 형성된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 2 도전층(TL1)이 전면 증착한다. 제 2 도전층(TL1)을 형성하는 재료로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 GZO(Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질이 이용된다.
기판(100) 상에 제 2 도전층(TL1)이 형성된 후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 하프톤 마스크(half tone)를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 높이(h1)와 제 2 높이(h2)를 갖는 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 제 1 높이(h1)는 제 2 높이(h2) 보다 큰 값을 갖도록 설정된다. 포토레지스트 패턴(PR)은 제 1 높이(h1)를 갖는 부분이 후술하는 제 1 전극패턴들이 형성될 위치에 배치되고, 제 2 높이(h2)를 갖는 부분이 제 1 연결패턴들이 형성될 전극 형성부(A)와, 제 1 및 제 2 라우팅 배선들이 형성될 라우팅 배선부(B)와, 제 1 및 제 2 패드들이 형성될 패드부(C) 상에 각각 배치된다.
다음으로, 포토레지스트 패턴(PR)을 마스크로 이용하여 제 2 도전층(TL1)을 노광 및 현상하고, 습식 에칭(wet ecthing)을 하여 포토레지스트 패턴(PR)이 위치되지 않은 부분의 제 2 도전층(TL1)을 제거함으로써 도 7d에 도시된 바와 같은 도전성 패턴들(TL1')을 형성한다. 제 2 도전층(TL1)을 에칭할 때에는 후공정에서 포토레지스트 패턴(PR)의 제거가 용이하게 되도록, 제 2 도전층(TL1)을 과에칭하여 도전성 패턴들(TL1')이 언더컷(under-cut) 구조를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 7e에 도시된 바와 같이, 산소 플라즈마 등을 이용한 애싱(ashing) 공정을 이용하여, 제 1 연결패턴들이 형성될 위치에 배치된 포토레지스트 패턴의(PR)의 제 2 높이(h2) 부분을 제거하여 제 1 연결패턴들과, 제 1 및 제 2 라우팅 배선들과, 제 1 및 2 패드들이 형성될 위치에 있는 도전성 패턴들(TL1')을 노출시킨다. 이 때, 전극 형성부(A)에서 제 1 전극패턴들이 형성될 부분의 포토레지스트 패턴은 높이가 h1 만큼 낮아져 h2-h1의 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(PR')으로 된다.
그리고, 도 7f에 도시된 바와 같이, 높이가 낮아진 포토레지스트 패턴(PR')을 마스크로 이용하여, 전극 형성부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)의 도전성 패턴들(TL1')을 습식 에칭하여 두께를 얇게 한 제 1 연결패턴(143)과, 원래의 두께를 갖는 제 1 전극패턴(141)을 형성한다. 이때, 라우팅 배선부(B)와 패드부(C)에도 두께가 얇아진 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 상부층들(112b, 114b)과 제 1 및 제 2 패드들의 제 2 층들(116b, 118b)이 형성된다.
다음으로 두께가 얇아진 포토레지스트 패턴(PR')을 리프트 오프하여 제거하면 도 7g에 도시된 바와 같이, 전극 형성부(A)에 일체로 형성되는 제 1 전극패턴(141)과 제 1 연결패턴(143), 라우팅 배선부(B)에 형성되는 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 상부층들(112b, 114b), 패드부(C)에 형성되는 제 2 층들(116b, 118b)을 얻을 수 있다. 제 1 전극패턴(141) 및 제 1 연결패턴(143)은 제 1 전극열(Tx)을 형성한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 2 도전성 패턴군이 형성된 기판(100) 상에 제1 절연패턴들(150) 및 제 2 절연패턴(152)이 형성된다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 전극열들(Tx)과, 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 상부층들(112b, 114b)과, 제 1 및 제 2 패드의 제 2 층들(116b, 118b)을 포함하는 제 2 도전성 패턴군이 형성된 기판(100)의 전면에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 절연층이 형성된다. 절연층의 재료로는 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘 등의 무기 절연물질이 바람직하지만, 포토아크릴 등의 유기 절연물질이 이용될 수도 있으며, 이들을 합성한 하이브리드 재료가 이용될 수도 있다.
다음으로, 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 절연층의 일부 영역을 노출시키는 제 3 포토레지스트 패턴을 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 제 3 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 절연층의 부분은 전극 형성부(A)에서는 제 1 연결패턴들(143)을 제외한 부분, 즉 제 1 전극패턴들(141)이고, 패드부(C)에서는 제 1 및 제 2 전극패드의 제 2 층들(116b, 118b)이 형성된 영역이다.
그리고 제 3 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 절연막을 건식 에칭으로 제거한 후, 잔류하는 제 3 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 제 1 연결패턴들(143) 상부에 형성되는 제 1 절연패턴들(150)및 제 2 절연패턴(152)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서는 하프톤 마스크 공정에서 ITO, IZO, GZO와 같은 재료로 형성된 제 1 전극패턴(141)이 제 1 연결패턴(143)보다 두꺼운 두께로 기판(100) 상에 형성되어 있고, 그 상부에 절연층이 형성된 후 건식 에칭으로 절연층이 에칭되기 때문에 건식 에칭을 위한 식각 가스 입자에 의해 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제 4 마스크 공정을 이용하여 제 1 절연패턴들(150) 및 제 2 절연패턴(152)이 형성된 기판(100) 상에 복수의 제 2 전극열들(Rx)과, 제 1 및 제 2 패드의 제 3 층(116c, 118c)을 포함하는 제 3 도전성 패턴군들이 형성된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 제 1 절연패턴들(150) 및 제 2 절연패턴(152)이 형성된 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 3 도전층을 전면 증착한다. 그리고, 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각공정으로 제 3 도전층을 패터닝함으로써 제 1 방향(예를 들면, x 방향)으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들(Tx)과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, y 방향)으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들(Rx)과, 제 2 절연패턴(152)의 콘택홀들을 통해 노출되는 제 1 및 제 2 패드들의 제 2 층들(116b, 118b)의 상부에 각각 형성되는 제 3 층들(116c, 118c)을 형성한다. 제 2 전극열들(Rx)의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들(151)과, 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들(151)을 연결하는 제 2 연결패턴들(153)을 포함하며, 제 2 전극패턴들(151)과 제 2 연결패턴들(153)은 일체로 형성된다. 또한, 제 1 전극열(Tx)의 제 1 연결패턴(143)과 제 2 전극열(Rx)의 제 2 연결패턴(153)은 제 1 절연패턴(150)을 사이에 두고 교차하도록 형성된다.
상술한 본 발명의 터치 스크린 패널 제조방법에 따르면, 하프톤 마스크 공정에서 ITO, IZO, GZO와 같은 재료로 형성된 제 1 전극패턴(141)이 제 1 연결패턴(143)보다 두꺼운 두께로 기판(100) 상에 형성된다. 따라서, 건식 에칭으로 절연층을 에칭하여 절연패턴을 형성할 때 제 1 전극패턴이 식각 가스 입자로부터 기판이 보호할 수 있으므로 언더컷에 의한 터치 스크린 패널의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광 표시장치(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시장치 등을 포함하는 표시장치에 적용될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 패널의 기판은 상기 표시장치의 기판으로서 사용될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 기판 112 : 제 1 라우팅 배선
114 : 제 2 라우팅 배선 116 : 제 1 패드
118 : 제 2 패드 141 : 제 1 전극패턴
143 : 제 1 연결패턴 150 : 제 1 절연패턴
151 : 제 2 전극패턴 152 : 제 2 절연패턴
A : 전극형성부 B : 라우팅 배선부
C : 패드부 Tx : 제 1 전극열
Rx : 제 2 전극열

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들;
    상기 제 1 전극열들과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들; 및
    상기 제 1 및 제 2 전극열들의 교차부에 형성되어 상기 제 1 및 제 2 전극열들을 전기적으로 절연시키는 절연층을 포함하고,
    상기 제 1 전극열들의 각각은 복수의 제 1 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 제 1 연결패턴들을 포함하며,
    상기 제 2 전극열들의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들을 포함하고,
    상기 제 1 전극패턴과 상기 제 1 연결패턴은 일체로 형성되고, 상기 제 1 전극패턴의 두께는 상기 제 1 연결패턴의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극패턴과 상기 제 2 연결패턴은 일체로 형성되고, 상기 제 2 전극패턴의 두께는 상기 제 2 연결패턴의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연결패턴과 상기 제 1 연결패턴은 상기 절연층을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성되며, 상기 제 1 연결패턴은 절연층 하부에 형성되고, 상기 제 2 연결패턴은 상기 절연층 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극열들과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들;
    상기 복수의 제 2 전극열들과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들을 더 포함하며,
    상기 제 1 라우팅 배선의 각각은 상기 기판 상에 형성되는 하부층과, 상기 제 1 라우팅 배선의 하부층 상에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴과 연결되는 상부층을 포함하고,
    상기 제 2 라우팅 배선의 각각은 상기 기판 상에 형성되는 하부층과, 상기 제 2 라우팅 배선의 하부층 상에 형성되며, 상기 제 1 전극패턴과 연결되는 상부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 라우팅 배선들에 각각 연결되는 복수의 제 1 패드들;
    상기 복수의 제 2 라우팅 배선들과 각각 연결되는 복수의 제 2 패드들을 더 포함하며,
    상기 제 1 패드들의 각각은 상기 기판 상에 형성되며 상기 제 1 라우팅 배선의 하부층과 연결되는 제 1 층과, 상기 제 1 층 상에 형성되며 상기 제 1 라우팅 배선의 상부층과 연결되는 제 2 층과, 상기 제 2 층 상에 형성되는 제 3층을 포함하고,
    상기 제 2 패드들의 각각은 상기 기판 상에 형성되며 상기 제 2 라우팅 배선의 하부층과 연결되는 제 1 층과, 상기 제 2 패드의 제 1 층 상에 형성되며 상기 제 2 라우팅 배선의 상부층과 연결되는 제 2 층과, 상기 제 2 층 상에 형성되는 제 3층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  6. 전극 형성영역과, 상기 전극 형성 영역 외측에 위치하는 라우팅 배선 형성 영역을 포함하는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 제 1 도전층을 형성하고, 상기 제 1 도전층을 패터닝하여, 상기 라우팅 배선 형성 영역에 제 1 라우팅 배선의 하부층 및 제 2 라우팅 배선의 하부층을 포함하는 제 1 도전성 패턴군을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판 상에 제 2 도전층을 형성하고, 상기 제 2 도전층을 패터닝하여, 상기 기판의 전극 형성 영역에, 복수의 제 1 전극패턴들과, 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 제 1 연결패턴들을 포함하는 복수의 제 1 전극열들을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극열들이 형성된 기판 상에 절연층을 형성하고, 상기 절연층을 패터닝하여, 상기 전극 형성영역의 상기 제 1 연결패턴들 상부에 제 1 절연패턴들을, 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들의 하부층들 상에 제 2 절연패턴을 각각 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 절연패턴들과 제 2 절연패턴이 형성된 기판의 상기 전극 형성영역에 제 3 도전층을 형성하고, 상기 제 3 도전층을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극열들과 교차하는 방향으로 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 전극패턴들과 상기 제 1 연결패턴들은 일체로 형성되고, 상기 제 1 전극패턴의 두께는 상기 제 1 연결패턴의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극열 형성단계는,
    상기 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판 상에 상기 제 2 도전층을 형성하는 단계;
    하프톤 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 높이와 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 제 2 도전층을 에칭하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴이 위치되지 않은 부분의 제 2 도전층을 제거하는 단계;
    상기 제 2 높이를 갖는 포토레지스트 부분이 제거될 때까지 상기 포토레지스트 패턴을 애싱하는 단계;
    상기 애싱에 의해 노출된 제 2 도전층의 노출 부분을 에칭하여, 상기 전극 형성 영역에, 상기 복수의 제 1 전극패턴들과, 이웃하는 제 1 전극패턴들을 연결하는 상기 제 1 연결패턴들을 포함하는 상기 복수의 제 1 전극열을 형성하는 단계; 및
    잔류하는 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 전극열 형성단계는,
    상기 제 1 절연패턴들 및 상기 제 2 절연패턴이 형성된 기판 상에 상기 제 3 도전층을 전면 증착하는 단계;
    마스크를 이용하여 상기 제 3 도전층을 패터닝함으로써 상기 복수의 제 1 전극열들과 교차하는 상기 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 제 2 전극열의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들과, 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들을 포함하고,
    상기 제 2 전극패턴들과 상기 제 2 연결패턴들은 일체로 형성되고, 상기 제 2 전극패턴의 두께는 상기 제 2 연결패턴의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 연결패턴과 상기 제 1 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴을 사이에 두고 서로 교차하도록 형성되며, 상기 제 1 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴 하부에 형성되고, 상기 제 2 연결패턴은 상기 제 1 절연패턴 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
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