KR20130030045A - 터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 스크린 외곽의 배선 등을 기판 내에 매립하여 동일 크기의 기판의 가시 영역 및 센싱 영역을 확장시킨 터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 터치 스크린은 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판;과, 상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역;과, 상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선;과, 상기 그라운딩 배선 상에 형성된 절연막;과, 상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이;와, 상기 절연막 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들; 및 상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 표시 장치 {Touch Screen, Method for Manufacturing the Same, and Display Device Integrated with the Touch Screen}

본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로 특히, 터치 스크린 외곽의 배선 등을 기판 내에 매립하여 동일 크기의 기판의 가시 영역 및 센싱 영역을 확장시킨 터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 표시 장치에 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), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광 표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 광학 이방성을 갖는 물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.

이와 같이 형성된 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 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.

그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 센싱력 등을 감안하여 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.

한편, 정전 용량 방식의 터치 패널 상부에는 외부로부터의 물리적 충격에 의한 손상을 방지하기 위해 커버 글래스가 더 구비된다. 또한, 터치 패널의 패드부 및 패드부와 센싱 전극을 연결하는 라우팅 배선이 형성된다. 그런데, 이러한 패드부와, 라우팅 배선 등은 표시나 터치 센싱에 이용되지 못하는 데드 영역(dead area)으로 취급된다.

상기와 같은 종래의 터치 패널은 다음과 같은 문제점이 있다.

라우팅 배선이나 패드 전극의 형성부는 실제 표시가 이루어지지 않고, 터치 센싱 이루어지지 못하는 영역으로 데드 영역으로 취급되어 이를 줄이고자 하는 노력이 있지만, 실질적으로 터치 패널에 요구되는 라우팅 배선 및 패드 전극의 숫자는 구비된 센싱 터치 전극의 수에 따라 정해져 있어, 유효 면적을 늘리는 데 구조상 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 터치 스크린 외곽의 배선 등을 기판 내에 매립하여 동일 크기의 기판의 가시 영역 및 센싱 영역을 확장시킨 터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린은 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판;과, 상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역;과, 상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선;과, 상기 그라운딩 배선 상에 형성된 절연막;과, 상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이;와, 상기 절연막 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들; 및 상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

상기 절연막은 상기 매립 영역에 형성되며, 그 상부면이 상기 기판의 표면과 일치할 수 있다. 혹은, 상기 절연막은 상기 매립 영역을 포함하여 그 주변의 기판의 표면을 덮도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 매립 영역 내에 그라운딩 배선과 동일층에 배선을 더 포함할 수 있다.

상기 그라운딩 배선은 금속 페이스트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 금속 페이스트는 은 페이스트, 구리 페이스트, 알루미늄 페이스트 및 금 페이스트 중 어느 하나일 수 있다. ,

혹은 상기 그라운딩 배선은 상기 매립 영역에 금속을 스퍼터링하여 형성된다.

한편, 상기 데드 영역은 상기 기판의 외곽으로부터 0.5mm 내지 2mm의 폭을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링 형상인 것이 바람직하다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법은 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계;와, 상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께를 제거하여 매립 영역을 정의하는 단계;와, 상기 매립 영역에 그라운딩 배선을 형성하는 단계;와, 상기 그라운딩 배선 상에 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 액티브 영역에 터치 센싱 전극 어레이, 상기 절연막 상에 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들, 상기 기판의 데드 영역 일부에 상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.

상기 매립 영역의 정의는 상기 기판의 일부 두께를 식각하여 이루어질 수 있다. 혹은 상기 매립 영역의 정의는 상기 기판의 일부 두께를 레이저 조사 또는 스크라이빙하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 그라운딩 배선의 형성시, 상기 매립 영역 내에 동일층에 배선을 더 형성할 수 있다.

한편, 상기 그라운딩 배선은 금속을 페이스팅하여 형성하거나, 상기 매립 영역에 금속을 스퍼터링하여 형성한다.

또한, 상기 절연막의 형성은 스핀 코팅, 프린팅 코팅 및 잉크젯 코팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다. 혹은 상기 절연막의 형성은 스퍼터링, E-beam 증착 및 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 중 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 가지며, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판을 포함하는 표시 패널;과, 상기 표시 패널의 제 1 기판 외측 데드 영역에, 상기 제 1 기판 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역;과, 상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선;과, 상기 그라운딩 배선 상에 형성된 절연막;과, 상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이;와, 상기 절연막 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들;과, 상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부; 및 상기 제 1 기판 외측의 터치 센싱 전극 어레이, 라우팅 배선들 및 패드부를 덮도록, 상기 표시 패널 상에 위치한 커버 글래스를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 표시 패널과 커버 글래스 사이에는 접착층이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 커버 글래스는 상기 제 1 기판의 외측 표면을 모두 덮는 크기인 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 터치 스크린 및 이의 제조 방법과, 이를 적용한 터치 스크린 일체형 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기판에 매립 영역을 구비하여, 매립 영역 내에 그라운딩 라인 또는 라우팅 배선의 일부를 형성하여, 제한된 터치 스크린의 가시 영역 및 센싱 영역의 확장이 가능하다.

둘째, 매립 영역 내의 그라운딩 라인 또는 배선의 구비로, 제한된 터치 스크린의 기판 상에 센싱 전극 형성 공간이 보다 외곽부로 확장이 가능하며, 이를 통해 데드 영역으로 취급되는 영역을 줄일 수 있어, 내로우 베젤(narrow bezel) 구현이 가능하다.

셋째, 제한된 터치 스크린의 기판의 외곽 영역 내에, 일부의 배선을 매립 영역에 두어, 라우팅 배선 등의 배선 수 확장이 가능하며, 이를 통해 터치 센싱을 위한 채널의 확장이 이루어질 수 있다. 따라서, 터치 감도 및 터치 해상도를 증가시킬 수 있다.

넷째, 특히, 매립 영역 내에 그라운딩 라인을 구비할 경우, 매립 영역 내에 전도성 물질을 충분히 충진시켜 전기적 그라운드의 기능 향상이 기대된다.

도 1은 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 평면도
도 2는 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 터치 스크린과 비교되는 그라우딩 배선을 기판 상에 갖는 구조의 단면도
도 4a는 도 3의 평면도
도 4b는 도 4a에 비교되는 본 발명의 터치 스크린의 외곽을 확대한 평면도
도 5는 본 발명의 터치 스크린의 외곽을 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 매립 영역, 브리지 전극 부위 및 패드부의 단면도
도 7은 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도
도 8은 도 7의 매립 영역에 배선을 형성하는 방법을 나타낸 공정도면
도 9는 다른 형태의 도 7의 매립 영역에 배선을 형성하는 방법을 나타낸 공정도면
도 10은 본 발명의 터치 스크린 일체형의 표시 장치를 나타낸 분해 사시도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 스크린과 이의 제조 방법 및 이를 적용한 터치 스크린 일체형 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 평면도이며, 도 2는 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 터치 스크린은 중앙에 액티브 영역(A/A)(150) 및 외곽에 데드 영역(dead area)을 갖는 기판(100)과, 상기 데드 영역에 상기 기판(100)의 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역과, 상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선(160)과, 상기 그라운딩 배선(160) 상에 형성된 제 1 절연막(165)과, 상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이(1500)와, 상기 제 1 절연막(165) 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이(1500)와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들(131) 및 상기 라우팅 배선(131)들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들(미도시, 도 5의 135 참조)을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 터치 스크린은 도 2의 매립 영역을 통해 그라운딩 배선(160)을 구비하여, 그라운딩 배선(160)과 라우팅 배선들(131)이 오버랩되도록 하여, 데드 영역을 줄이고, 도 1과 같이, 액티브 영역(A/A)(150)을 확장시킨 것을 특징으로 한다.

특히, 일반적으로 동일 층상에 라우팅 배선과 그라운딩 배선을 구비하는 구조의 액티브 영역(50) 대비, 적어도 그라운딩 배선이 차지하는 폭과 그라우팅 배선과 라우팅 배선간의 이격 간격이 차지하는 폭에 대응되는 영역을 데드 영역에서 줄일 수 있어, 가시 영역과 터치 센싱으로 이용되는 액티브 영역(150)을 확장할 수 있게 된다.

상기 매립 영역은 상기 기판(100)을 화학적으로 식각액(etachant)을 이용하여 식각하여 일부 두께 제거하여 형성하거나 물리적으로, 레이저를 조사하거나 스크라이빙 하여 형성할 수 있다. 이러한 매립 영역의 형성은 상술한 방법 외에도 상기 기판(100)이 파손되지 않은 범위 내에서 여러가지 물리/화학적 방법을 이용하여 이루어질 수 있다.

그리고, 매립 영역의 깊이는 충분히 그라운딩 배선(160)이 바닥에 형성될 정도의 깊이로 형성된다.

예를 들어, 상기 기판(100)은 글래스(glass) 혹은 절연성 필름으로 이루어질 수 있는데, 절연성 필름의 경우가 글래스보다 상대적으로 얇을 수 있다. 어느 경우나 표면으로부터 기판이 손상되지 않은 수준으로 매립 영역의 깊이를 정한다.

또한, 상기 그라운딩 배선(160)은 금속 페이스트(metal paste)로 용액 공정으로 형성하거나 혹은 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 매립 영역에 저면에 형성한다. 예를 들어, 상기 그라운딩 배선(160)은 은, 구리, 알루미늄 및 구리 등 전도성이 높은 금속을 이용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 절연막(165)은 상기 매립 영역에 형성되며, 그 상부면이 도 2와 같이, 상기 기판(100)의 표면과 일치할 수 있다. 이 경우는, 제 1 절연막(165)을 액상의 코팅 혹은 가스를 이용한 증착법으로 성막한 후, 표면 평탄화를 더 진행하여 이루어질 수 있다. 상기 제 1 절연막(165)은 무기막 혹은 유기막일 수 있으며, 유기막과 무기막을 이중 성막하여 형성할 수도 있다. 어느 경우나, 상기 제 1 절연막(165)은 하부에 위치하는 그라운딩 배선(160)과 상부에 위치하는 라우팅 배선들(131)간 전기적 절연이 이루어질 수 있는 조건의 두께 및 면적을 갖도록 형성한다.

혹은, 상기 제 1 절연막(165)은 상기 매립 영역을 포함하여 그 주변의 기판(100)의 표면을 덮도록 형성하는 경우도 있다. 이 경우는, 상기 제 1 절연막(165)이 매립 영역 뿐만 아니라, 데드 영역 내에서 보다 확장되어 형성되는 것이다.

상기 그라운딩 배선(160)은 상기 터치 스크린이 표시 패널 상부에 위치할 경우, 터치 스크린의 전기적 동작이 표시 패널에 영향을 끼침을 방지하는 기능을 한다. 즉, 터치 스크린측에 발생하는 EMI가 표시 패널에 전달됨을 방지하고, 또한, 표시 패널의 EMI가 터치 스크린측에 영향을 끼침을 방지하기도 한다. 이러한 그라운딩 배선(160)의 EMI 전달 방지 기능은, 표시 패널을 이루는 일 기판을 터치 스크린을 이루는 기판과 공유하는 경우에도 유효하다.

예를 들어, 상기 기판(100)이 표시 패널의 상부 기판일 경우에도, 상기 그라운딩 배선(160)을 접지 또는 상전압(constant voltage)을 인가하여, 표시 패널 어레이 동작과는 독립적으로 터치 스크린의 터치 센싱 동작이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 터치 스크린(100)의 터치 센싱 어레이(1500)는 서로 교차하는 방향의 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)을 매트릭스상으로 포함한 것으로, 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)의 단부는 상기 라우팅 배선(131)의 일측과 연결되어 전기적 신호가 인가된다. 또한, 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)을 통해 검출된 신호는 상기 라우팅 배선(131)을 거쳐 상기 패드 전극(135)으로 전달된다.

그리고, 상기 패드 전극(135)은 터치 컨트롤러를 구비한 FPC(270)와 접속되어, 터치 센싱이 제어된다.

한편, 상기 매립 영역 내에 그라운딩 배선과 동일층에 라우팅 배선의 일부를 더 포함할 수도 있다. 이 경우에는, 매립 영역 내에 금속을 페이스팅하거나 또는 스퍼터링하여 금속층을 형성한 후 이를 패터닝하여 그라운딩 배선과 이와 이격된 라우팅 배선을 형성할 수 있다. 이러한 그라운딩 배선과 라우팅 배선은 상부에 절연막(165)을 형성하여, 상부에 오버랩되는 라우팅 배선(131)과 전기적 절연이 충분이 이루어지도록 한다.

상기 그라운딩 배선(160)은 매립 영역 내에 충분한 면적으로 터치 센싱 어레이와는 독립적인 층 상에 형성되어, 배선 성분을 전도성이 좋은 금속을 선택하여 형성할 수 있고, 또한, 매립량 및 코팅량을 충분히 확보할 수 있어, 전기적 그라운딩 기능을 충분히 확보할 수 있다.

한편, 상기 데드 영역(dead area)은 상기 기판의 외곽으로부터 0.5mm 내지 2mm의 폭을 갖게 하여, 데드 영역 외의 기판(100) 상의 영역은 제 1, 제 2 전극(110, 120)이 형성되도록 하여 액티브 영역으로 이용한다.

이 경우, 상기 데드 영역에 형성되는, 상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링(ring) 형상이다. 상기 데드 영역 내에 그라운딩 배선(160)이 형성되는 것으로, 매립 영역은 상기 제 1 절연막(165)을 경계로 하여, 그 상하에 라우팅 배선(131)과 그라운딩 배선(160)이 중첩되도록 하여, 데드 영역을 최소화한다. 경우에 따라, 상기 매립 영역에서의 배선 중첩을 최적화하여 데드 영역 폭을 0.5mm 미만으로 줄일 수도 있을 것이다. 이와 같이, 매립 영역에서의 배선 중첩에 의해 터치 센싱 어레이 외의 배선이 형성될 영역을 줄일 수 있어, 이를 기구적으로 커버하는 베젤(bezel) 부위를 줄일 수 있어, 본 발명의 터치 스크린은 내로우 베젤(bezel) 구현이 가능하다.

한편, 상기 기판(100) 상부에는 상기 기판(100)을 충분히 커버하는 면적의 커버 글래스(200)가 배치된다.

상기 기판(100) 상부에는 터치 센싱 어레이(1500)과, 라우팅 배선(131), 패드 전극(135)이 형성되는 것으로, 이들은 모두 커버 글래스(200)에 의해 덮어지며, 기판(100)과 커버 글래스(200)간 고정을 위해 접착층(210)이 더 배치될 수 있다. 경우에 따라, 접착층(210)을 생략하고, 기구적으로 상기 커버 글래스(200)를 상기 기판(100) 상측에 배치시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 터치 스크린과 비교되는 그라우딩 배선을 기판 상에 갖는 구조의 단면도이며, 도 4a는 도 3의 평면도이다.

도 3 및 도 4a와 같이, 그라운딩 배선을 기판 상에 갖는 구조는, 평면적으로 라우팅 배선(85)의 형성 부위와, 그라운딩 배선(88)의 형성 부위 및 라우팅 배선(85)과 그라운딩 배선(88)간의 이격 부위까지 데드 영역이 되는 것으로, 실제 터치 센싱 기능을 하는 제 1 전극(81), 제 2 전극(82)이 형성되는 액티브 영역(A/A)(50)이, 상대적으로 본 발명의 터치 스크린 구조에 비해 줄게 된다.

특히, 동일 기판 크기일 경우, 상대적으로 그라운딩 배선을 기판 상에 갖는 구조는, 매립 영역을 갖는 구조 대비, 그라운딩 배선(88) 형성 영역과, 그라운딩 배선(88)과 라우팅 배선(85)의 이격 간격 이상 데드 영역이 필요한 것으로, 센싱 및 가시 가능한 유효 영역이 줄어들게 되는 것이다.

도 4b는 본 발명의 터치 스크린의 외곽을 확대한 평면도이다.

도 4b와 같이, 본 발명의 터치 스크린은 라우팅 배선(131) 하부에 매립 영역을 두어, 매립 영역에 그라운딩 배선(160)을 형성하여, 데드 영역을 줄이고, 액티브 영역을 도 4a 대비 늘인 구조를 도시한다. 이로써, 내로우 베젤이 가능하다.

또한, 도 4a와 동일한 수준의 데드 영역을 구비하는 경우, 라우팅 배선 수를 그라운딩 배선 형성부와, 그라운딩 배선과 라우팅 배선간의 이격 영역에도 확보하여, 제 1, 제 2 전극(110, 120)에 연결되는 라우팅 배선 수를 늘려, 센싱 전극 수를 늘여 터치 감도를 향상시킬 수 있는 이점도 있다.

도 5는 본 발명의 터치 스크린의 외곽을 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 매립 영역, 브리지 전극 부위 및 패드부를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 터치 스크린에 있어서, 액티브 영역 내의 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)은 서로 교차하는 방향으로 길게 형성된다.

상기 제 1 전극(110)은 가로 방향으로 길게 형성되고, 마름모꼴의 복수개의 제 1 전극 패턴(110a)과, 서로 이격된 제 1 전극 패턴(110a)을 연결하는 일체형은 연결 패턴(110b)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 제 1 전극 패턴(110a)과 연결 패턴(110b)은 모두 투명 전극 성분이며, 동일층에 형성된다.

그리고, 상기 제 2 전극(120)은 세로 방향으로 길게 형성되는 것으로, 투명 전극 성분의 마름모꼴 제 2 전극 패턴(120a)과 서로 이격된 제 2 전극 패턴(120a)을 연결하는 브리지 전극(117)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 전극(110)을 이루는 제 1 전극 패턴(110a), 연결 패턴(110b)과 제 2 전극 패턴(120a)은 동일층에 투명 전극으로 형성된다. 브리지 전극(117)은 이들 투명 전극의 층과 서로 다른층의 투명 전극으로 형성한다. 경우에 따라, 상기 브리지 전극(117)은 금속으로 형성할 수도 있는 데, 이 경우에는 시인되지 않을 수준의 크기로 형성하거나 반사율이 적은 금속으로 형성한다. 그리고, 상기 브리지 전극(117)과 제 2 절연막(180)에 구비된 콘택홀(1200a)을 통해 상기 제 2 전극 패턴(120a)들이 접속된다.

상기 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 물질을 이용할 수 있다.

한편, 패드부는 복수개의 라우팅 라인(131, 141)과 각각 접속된 복수개의 패드 전극(135)을 포함하며, 상기 패드 전극들(135)은 FPC(Flexable Printed Circuit; 이하, FPC)(270)와 접속된다. 이를 위해, 패드 전극(135)은 FPC(270)와 접속된 상부 전극(176)과, 제 2 절연막(180) 내의 제 1 패드홀(178)을 통해 상부 전극(176)과 접속된 중간 전극(174)과, 라우팅 라인(131, 141)의 하부 전극과 접속된 하부 전극(172)을 구비한다.

여기서, 상기 상부 전극(176)은 상기 제 1 전극(110) 및 제 2 전극 패턴(120a)과 동일층의 투명 전극으로 이루어지며, 중간 전극(174)은 상기 브리지 전극(117)과 동일층의 투명 전극으로 이루어진다.

한편, 매립 영역에 있어서는, 저부에 그라운딩 배선(160)이 형성되고, 그 상부에 제 1 절연막(165)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 절연막(165) 상부에는 하부 전극(264)과 중간 전극(266)이 적층된 라우팅 배선(131)이 형성된다. 여기서, 상기 라우팅 배선(131)은 도시된 바와 같이, 금속과 투명 전극의 적층 구조 대신에 금속의 단일층으로 형성할 수 있고, 그 경우에 상기 금속은 브리지 전극과 동일층의 금속으로 하여 이용할 수 있다.

도시된 구조는 상기 브리지 전극(117)을 투명 전극으로 하였을 경우, 라우팅 배선과, 패드 전극의 저항을 저감시키기 위해, 라우팅 배선과 패드 전극 부위에만 금속을 하부에 더 패터닝하여, 금속/투명 전극의 이중층으로 하여 패터닝한 구조를 나타낸 것이다.

한편, 본 발명의 터치 스크린은 매립 영역에서 라우팅 배선(131)과 그라운딩 라인(160)이 중첩되어, 중첩된 부위만큼 데드 영역을 줄여, 액티브 영역을 늘릴 수 있는 것이다.

또한, 도시된 도면에서, 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴의 형상은 일예로 마름모꼴로 한 것이며, 이에 한정되지 않고, 직사각형 또는 다른 형태의 다각형이나 원형일 수 있다. 경우에 따라, 제 1 전극과 제 2 전극을 바(bar) 형상으로 구비할 수도 있다.

도 5에서 설명하지 않은 130, 140은 각각 라우팅 배선(131, 141)과 제 1 전극(110), 제 2 전극(120)간의 접속부를 의미한다.

한편, 본 발명의 터치 스크린 제조 방법을 구체적으로 살펴본다.

도 7은 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 7과 같이, 본 발명의 터치 스크린의 제조는 다음의 순서로 이루어진다.

먼저, 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판(100)을 준비한다 (S10). 여기서, 상기 기판(S10)은 글래스 또는 절연성 필름일 수 있으며, 표시 패널의 일 기판을 이용할 수 있다.

이어, 상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께를 제거하여 매립 영역을 정의한다(S20).

여기서, 상기 매립 영역의 정의는 화학적 방식으로 상기 기판(100)의 일부 두께를 식각하여 이루어질 수 있고, 혹은 상기 기판(100)의 일부 두께를 레이저 조사 또는 스크라이빙하는 물리적 방법으로 이루어질 수 있다. 이러한 매립 영역은 기판의 일정 두께를 제거하여 정의되는 것으로, 기판(100)을 손상하지 않는 수준에서 물리적/화학적 방식에 구애되지 않는다.

한편, 상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링 형상으로 정의된다.

이어, 상기 매립 영역에 그라운딩 배선을 형성한다(S30).

상기 그라운딩 배선의 형성시, 상기 매립 영역 내에 동일층에 배선을 더 형성할 수 있다.

한편, 상기 그라운딩 배선은 금속을 페이스팅하여 형성하거나, 상기 매립 영역에 금속을 스퍼터링하여 형성한다.

이어, 상기 그라운딩 배선 상에 제 1 절연막(165)을 형성한다(S40).

또한, 상기 제 1 절연막(165)의 형성은 제 1 절연막(165)의 재료가 액상으로 공급될 때, 스핀 코팅(spin coating), 프린팅 코팅 및 잉크젯 코팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다. 혹은 상기 제 1 절연막(165)의 재료가 가스로 공급될 경우에는, 스퍼터링(sputtering), E-beam 증착 및 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 중 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.

이어, 상기 액티브 영역에 터치 센싱 어레이(1500), 상기 제 1 절연막(165) 상에 상기 터치 센싱 어레이(1500)와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들(131, 141), 상기 기판(100)의 데드 영역 일부에 상기 라우팅 배선들(131, 141)의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들(135)을 형성한다(S50).

여기서, 상기 터치 센싱 어레이(1500), 라우팅 배선들(131, 141) 및 패드 전극들(135)의 형성은 도 6을 참조하여 설명한다.

기판(100) 상에 제 1 금속층을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 데드 영역에 라우팅 배선의 하부 전극(264) 및 이와 연결되는 패드 전극의 하부 전극(172)을 형성한다. 여기서, 상기 라우팅 배선의 하부 전극(264)은 매립 영역의 그라운딩 배선(160)과 오버랩된다.

이어, 제 1 투명 전극층을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여, 데드 영역에서, 라우팅 배선의 중간 전극(266)과, 패드 전극의 중간 전극(174)을 형성하고, 액티브 영역에서는 브리지 전극(117)을 형성한다.

이어, 제 2 절연막(180)을 전면 형성 후, 선택적으로 상기 브리지 전극(117)의 양측을 노출하는 콘택홀(1200a) 및 상기 패드 전극의 중간 전극(174)을 노출하는 패드 홀(178)을 형성한다.

이어, 상기 제 2 투명 전극층을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여, 상기 콘택홀(1200a)을 통해 브리지 전극(117)와 접속된 마름모꼴의 제 2 전극 패턴(120a)과, 상기 제 2 전극 패턴(120a)과 이격하여 형성되는 제 1 전극 패턴(110a)과, 상기 제 1 전극 패턴(110a)과 일체형이며 상기 브리지 전극(117)과 교차하는 방향의 연결 패턴(110b)을 형성한다. 동시에, 패드부에 있어서는, 상기 패드 홀(178)을 통해 상기 중간 전극(174)과 접속되는 상부 전극(176)을 형성한다.

여기서, 상기 매립 영역 부위에서, 상기 하부 전극(264)과 중간 전극(266)으로 적층된 전극 구조체가 라우팅 배선(131)이다.

그리고, 상기 패드부측의 하부 전극(172), 중간 전극(174) 및 상부 전극(176)으로 적층된 구조체가 패드 전극(135)이다.

그리고, 상기 제 1 전극 패턴(110a)과 연결 패턴(110b)이 일체로 가로 방향으로 길게 형성되어 제 1 전극(110)이 정의되며, 상기 제 2 전극 패턴(120a)과 브리지 전극(117)이 접속되어 세로 방향의 제 2 전극(120)이 정의되는 것이다.

이 경우, 각 제 1 전극 패턴(110a) 및 제 2 전극 패턴(120a)의 크기는 일 터치 면적보다는 작게 하여, 터치 부위에서 적어도 하나 이상의 전극 패턴이 대응되도록 한다.

그리고, 이와 같이 형성된 제 1 전극(110)과 제 2 전극(120)에서의 정전 용량의 감지를 검출하여 터치 및 터치 영역을 검출하는 것이다.

도 8은 도 7의 매립 영역에 배선을 형성하는 방법을 나타낸 공정도면이다.

도 8은, 매립 영역 내에 금속 페이스트를 이용하여, 매립 영역의 저면을 충진하는 바를 도시하고 있다. 이 경우, 은 페이스트, 구리 페이스트, 알루미늄 페이스트 및 금 페이스트 등의 금속 페이스트를 이용하여 매립 영역에만 선택적으로 금속 페이스트를 충진하여 그라운딩 배선(160)을 형성할 수 있다. 이 경우, 그라운딩 배선(160)의 상부는 페이스팅 직후는 약간 상부로 돌출되어 있으나, 일정 시간 경과 후는 고상화되며, 매립 영역의 저부 내에 완만한 표면을 이루게 된다.

도 9는 다른 형태의 도 7의 매립 영역에 배선을 형성하는 방법을 나타낸 공정도면이다.

도 9는, 스퍼터링 방법을 사용하여, 매립 영역의 측변과 저부에 얇은 두께로 그라운딩 배선(160)이 형성된 상태를 도시한 것이다. 스퍼터링 방법의 경우, 상대적으로 금속 페이스트에 비해 그 두께 조절이 용이할 수 있으며, 이 경우, 제 1 절연막(165)은 적어도 그라운딩 배선(160)이 형성된 최상부를 덮도록 형성한다.

도 10은 본 발명의 터치 스크린 일체형의 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 10 및 도 2와 같이, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시 장치는, 상술한 터치 스크린이 형성되는 기판(100)을 표시 패널(1000)의 일 기판과 공유하여 이루어진다.

이 경우, 표시 패널(1000)은 액정 패널, 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 양자점 표시 패널 등 평판 표시 패널이며, 서로 대향된 제 1 기판(100), 제 2 기판(300)과, 그 사이에 중간층(미도시)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 중간층은 직접적으로 발광하는 물질을 포함할 수도 있고, 혹은 광학적으로 반응하는 물질을 포함할 수 있다. 후자의 경우에는 하부에 광원을 더 구비할 수 있다.

예를 들어, 상기 표시 패널(100)이 액정 패널일 경우, 상기 액정 패널은 서로 중간층을 액정층으로 할 수 있으며, 양 기판(100, 300)의 내측에는 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이가 형성된다.

그리고, 상기 제 1 기판(100)의 외측 데드 영역에, 상기 제 1 기판 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역이 정의되고, 상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선(160)과, 상기 그라운딩 배선(160) 상에 제 1 절연막(165)이 형성된다.

그리고, 상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 어레이(1500)와, 상기 제 1 절연막(165) 상에, 상기 터치 센싱 어레이(1500)와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들(135)과, 상기 라우팅 배선들(135)의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들(135)을 구비하여 상기 기판의 데드 영역에 패드부라 정의될 수 있다.

한편, 상기 터치 센싱 어레이에서, 제 1 전극과 제 2 전극의 방향으로 바꾸어 도시하였다. 이와 같이, 제 1 전극과 제 2 전극은 서로 방향을 바꾸어 배치시킬 수도 있다.

또한, 상기 제 1 기판(100) 외측의 터치 센싱 전극 어레이, 라우팅 배선들 및 패드부를 덮도록, 상기 표시 패널(100) 상에 커버 글래스(200)가 위치한다.

상기 커버 글래스(200)와 상기 표시 패널(1000) 사이에는 별도의 접착층(210)이 더 구비되어 접착될 수 있다. 경우에 따라, 상기 접착층(210)는 생략되고, 상기 표시 패널(1000)과 커버 글래스(200)간 정렬은 기구적으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 커버 글래스(200)는 상기 제 1 기판(100)의 외측 표면을 모두 덮는 크기로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 커버 글래스(200)는 투명한 글래스일 수도 있고, 경우에 따라, 절연성 투명 필름이 대체될 수도 있다.

한편, 상술한 본 발명의 터치 스크린 및 이의 제조 방법 적용시는, 기판(제 1 기판)에 매립 영역을 구비하여, 매립 영역 내에 그라운딩 라인 또는 라우팅 배선의 일부를 형성하여, 제한된 터치 스크린의 가시 영역 및 센싱 영역의 확장이 가능하다.

또한, 매립 영역 내의 그라운딩 라인 또는 배선의 구비로, 제한된 터치 스크린의 기판 상에 센싱 전극 형성 공간이 보다 외곽부로 확장이 가능하며, 이를 통해 데드 영역으로 취급되는 영역을 줄일 수 있어, 내로우 베젤(narrow bezel) 구현이 가능하다.

그리고, 제한된 터치 스크린의 기판의 외곽 영역 내에, 일부의 배선을 매립 영역에 두어, 라우팅 배선 등의 배선 수 확장이 가능하며, 이를 통해 터치 센싱을 위한 채널의 확장이 이루어질 수 있다. 따라서, 터치 감도 및 터치 해상도를 증가시킬 수 있다.

더불어, 특히, 매립 영역 내에 그라운딩 라인을 구비할 경우, 매립 영역 내에 전도성 물질을 충분히 충진시켜 전기적 그라운드의 기능 향상이 기대될 수 있다.

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.

100: 기판 (제 1 기판) 110: 제 1 전극
117: 브리지 전극 120: 제 2 전극
131: 라우팅 배선 135: 패드 전극
160: 그라운딩 배선 165: 제 1 절연막
180: 제 2 절연막 110a: 제 1 전극 패턴
110b: 연결 패턴 120a: 제 2 전극 패턴
200: 커버 글래스 210: 접착층
1000: 표시 패널 1500: 터치 패널 어레이

Claims (22)

1. 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판;
   상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역;
   상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선;
   상기 그라운딩 배선 상에 형성된 절연막;
   상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이;
   상기 절연막 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들; 및
   상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 절연막은 상기 매립 영역에 형성되며, 그 상부면이 상기 기판의 표면과 일치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 절연막은 상기 매립 영역을 포함하여 그 주변의 기판의 표면을 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 매립 영역 내에 그라운딩 배선과 동일층에 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 그라운딩 배선은 금속 페이스트로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 금속 페이스트는 은 페이스트, 구리 페이스트, 알루미늄 페이스트 및 금 페이스트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 그라운딩 배선은 상기 매립 영역에 금속을 스퍼터링하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 데드 영역은 상기 기판의 외곽으로부터 0.5mm 내지 2mm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링 형상인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
10. 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 데드 영역에 상기 기판의 일부 두께를 제거하여 매립 영역을 정의하는 단계;
    상기 매립 영역에 그라운딩 배선을 형성하는 단계;
    상기 그라운딩 배선 상에 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 액티브 영역에 터치 센싱 전극 어레이, 상기 절연막 상에 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들, 상기 기판의 데드 영역 일부에 상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 매립 영역의 정의는 상기 기판의 일부 두께를 식각하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 매립 영역의 정의는 상기 기판의 일부 두께를 레이저 조사 또는 스크라이빙하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
13. 제 10항에 있어서,
    상기 매립 영역은 상기 패드부를 제외하여 상기 액티브 영역을 둘러싸는 링 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
14. 제 10항에 있어서,
    상기 그라운딩 배선의 형성시, 상기 매립 영역 내에 동일층에 배선을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
15. 제 10항에 있어서,
    상기 그라운딩 배선은 금속을 페이스팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
16. 제 10항에 있어서,
    상기 그라운딩 배선은 상기 매립 영역에 금속을 스퍼터링하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
17. 제 10항에 있어서,
    상기 절연막의 형성은 스핀 코팅, 프린팅 코팅 및 잉크젯 코팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
18. 제 10항에 있어서,
    상기 절연막의 형성은 스퍼터링, E-beam 증착 및 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 제조 방법.
19. 중앙에 액티브 영역 및 외곽에 데드 영역을 가지며, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 제 1 기판 외측 데드 영역에, 상기 제 1 기판 일부 두께가 제거되어 정의된 매립 영역;
    상기 매립 영역에 구비된 그라운딩 배선;
    상기 그라운딩 배선 상에 형성된 절연막;
    상기 액티브 영역에 형성된 터치 센싱 전극 어레이;
    상기 절연막 상에, 상기 터치 센싱 전극 어레이와 각각 일측이 연결된 라우팅 배선들;
    상기 라우팅 배선들의 각각의 타측과 연결된 패드 전극들을 구비하여, 상기 기판의 데드 영역에 형성된 패드부; 및
    상기 제 1 기판 외측의 터치 센싱 전극 어레이, 라우팅 배선들 및 패드부를 덮도록, 상기 표시 패널 상에 위치한 커버 글래스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 데드 영역은 상기 제 1 기판의 외곽으로부터 0.5mm 내지 2mm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
21. 제 19항에 있어서,
    상기 표시 패널과 커버 글래스 사이에는 접착층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
22. 제 19항에 있어서,
    상기 커버 글래스는 상기 제 1 기판의 외측 표면을 모두 덮는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

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