KR20140023772A - 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비용을 최소화하여 터치에 의한 인식이 가능한 터치 스크린 일체형 표시장치가 개시된다.
개시된 터치 스크린 일체형 표시장치는 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되고, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터와, 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소 전극을 포함하는 제1 기판과; 제1 기판상에 액정층을 사이에 두고 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 제2 기판과; 제1 기판상에 박막 트랜지스터 형성시에 동시에 형성되는 제2 센싱 전극; 및 제2 기판의 타면에 스크린 프린팅 공법으로 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극을 포함한다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조방법{TOUCH SCREEN INTERGRATED DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 터치에 의한 인식이 가능한 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력 구동 등의 장점을 가지는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등이 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다.
상기 액정표시장치는 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기발광표시장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다.
상기 액정표시장치는 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 전기 신호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 표시한다. 통상의 액정표시장치는 전극이 구비된 두 개의 기판과 두 기판 사이에 개재된 액정 층으로 구성된다. 이와 같은 액정표시장치는 동일한 화면 크기를 가지는 다른 표시장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작한다.
액정표시장치는 후면의 광원에서 발생한 빛을 전면에 있는 액정표시패널의 각 화소가 일종의 광 스위치 역할을 하여 선택적으로 투과시킴으로 인하여 화상을 디스플레이하는 장치이다. 즉, 종래의 음극선관(CRT: cathode ray tube)이 전자선의 세기를 조절하여 휘도를 제어하는데 반하여, 액정표시장치는 광원에서 발생한 광의 세기를 제어하여 화면이 디스플레이된다.
이상에서와 같은 액정표시장치의 액정표시패널은 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된 박막 트랜지스터 기판(하부기판)이 액정 층을 사이에 두고 합착된 구조로 이루어진다.
최근에는 상기 액정표시장치상에 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)을 부착하여 터치에 따른 구동이 가능한 제품들이 출시되고 있다.
상기 터치 스크린 패널은 일반적으로 표시장치상에 부착되어 손가락 또는 터치 펜과 같은 불투명 물체와 접촉되는 터치 지점에서 변하는 전기적인 특성을 감지하는 유저 인터페이스로 정의할 수 있다.
상기 터치 스크린 패널을 탑재한 액정표시장치는 사용자의 손가락 또는 터치 펜 등이 화면에 접촉되는 지점을 검출하고, 검출된 정보에 기반하여 다양한 어플리케이션(application)을 구현할 수 있다.
한편, 일반적인 캐패시티브 센싱(Capacitive Sensing) 인셀 터치(In Cell Touch) 기술은 박막 트랜지스터 기판 내에 존재하는 두개의 전극 사이에 형성된 캐패시턴스(Capacitance)의 변화량을 신호로 검출하는 방식으로 터치 인식을 위한 별도의 전극들이 형성된다. 따라서, 인셀 터치의 표시장치는 별도의 터치 스크린 패널을 구비하지 않고, 터치 기능을 탑재한 표시장치를 구현할 수 있다.
일반적인 터치 스크린 패널이 탑재된 표시장치는 별도의 터치 스크린 패널이 액정표시장치상에 부착됨으로써, 전체 표시장치의 두께가 증가하고, 제조비용이 크게 증가하는 문제가 있었다.
일반적인 인셀 터치의 표시장치는 액정표시장치의 박막 트랜지스터 및 각종 배선 형성시에 터치 센싱을 위한 별도의 전극들을 형성하기 위한 공정이 추가된다. 여기서, 상기 터치 센싱을 위한 전극들은 포토리쏘그라피 공정을 통해 형성됨으로써, 별도의 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정에 의해 개발비용 및 제조비용이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 일반적인 인셀 터치의 표시장치는 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정 단계의 증가로 인해 일반적인 액정표시장치와 대비하여 패턴 불량 빈도가 높아져 수율 저하의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 터치에 의한 인식이 가능한 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는,
복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소 전극을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판상에 액정층을 사이에 두고 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 제2 기판; 상기 제1 기판상에 상기 박막 트랜지스터 형성시에 동시에 형성되는 제2 센싱 전극; 및 상기 제2 기판의 타면에 스크린 프린팅 공법으로 상기 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법은,
투명한 제1 기판상에 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되게 형성되고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 박막 트랜지스터가 형성되고, 화소 영역에 화소 전극이 형성되는 단계; 상기 박막 트랜지스터 형성시에 터치 센서의 구성으로 제2 센싱 전극이 동시에 형성되는 단계; 상기 제1 기판과 대면되는 투명한 제2 기판의 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성되는 단계; 및 상기 제2 기판의 타면에 상기 터치 센서의 구성으로 스크린 프린팅 공법으로 상기 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극이 형성되는 단계를 포함한다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 스크린 프린팅 공법을 이용하여 제1 센싱 전극을 컬러필터 기판의 상부면 상에 형성하고, 소스/드레인 전극 형성시에 상기 제2 센싱 전극을 박막 트랜지스터 기판 상에 형성하여 별도의 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정을 추가하지 않고 터치 스크린을 표시장치 내에 포함시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 슬림화를 구현함과 동시에 제조 비용 및 제조 시간이 증가되는 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 터치 스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 터치 스크린 일체형 표시장치의 하나의 화소를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치의 하부 기판을 제조하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치의 제1 전극을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
본 발명은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되고, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터와, 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소 전극을 포함하는 제1 기판과; 제1 기판상에 액정층을 사이에 두고 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 제2 기판과; 제1 기판상에 박막 트랜지스터 형성시에 동시에 형성되는 제2 센싱 전극; 및 제2 기판의 타면에 스크린 프린팅 공법으로 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극을 포함한다.
또한, 본 발명은 투명한 제1 기판상에 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되게 형성되고, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 박막 트랜지스터가 형성되고, 화소 영역에 화소 전극이 형성되는 단계와; 박막 트랜지스터 형성시에 터치 센서의 구성으로 제2 센싱 전극이 동시에 형성되는 단계와; 제1 기판과 대면되는 투명한 제2 기판의 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성되는 단계; 및 제2 기판의 타면에 터치 센서의 구성으로 스크린 프린팅 공법으로 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극이 형성되는 단계를 포함한다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예는 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상을 기초로 다른 실시예들은 얼마든지 추가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 터치 스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 터치 센서(TS)가 포함된 표시패널(60)과, 표시패널(60) 내의 화소 어레이를 구동하기 위한 게이트 드라이버(50) 및 데이터 드라이버(40), 상기 게이트 드라이버(50) 및 데이터 드라이버(40)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(20), 상기 터치 센서(TS)를 구동하기 위한 터치 컨트롤러(30) 및 상기 타이밍 컨트롤러(20) 및 터치 컨트롤러(30)를 제어하는 시스템(10)을 포함한다.
상기 표시패널(30)은 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 교차하여 화소(PX)를 정의하고, 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.
여기서, 본 발명의 액정표시장치는 상기 표시패널(60)의 상/하부에 각각 상부 편광판(103) 및 하부 편광판(105)이 부착되고, 상기 상부 편광판(103) 상부에는 외부로부터 표시패널(60)을 보호하기 위한 보호 유리(101)가 구비될 수 있다.
상기 표시패널(60)은 다수의 화소들(PX)이 배열된 화소 어레이와, 화소 어레이 내에서 다수의 터치 센서(TS)가 배열된 터치 센서 어레이를 포함한다. 상기 화소 어레이는 포인터 또는 커서를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: Grapic User Interface) 및 기타 정보를 표시한다. 상기 터치 어레이는 사용자 터치를 감지하여 사용자가 화소 어레이에 표시된 그래픽 사용자 인터페이스와 커뮤니케이션 할 수 있도록 한다. 여기서, 표시패널(60)은 액정표시패널로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 유기전계 발광표시패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등도 적용될 수 있다.
상기 표시패널(60)은 컬러필터 패턴 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 상부기판(103)과, 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등이 형성된 하부 기판(110)을 포함하고, 상기 상부 기판(130)과 상기 하부 기판(110) 사이에는 액정층(120)이 형성된다.
여기서, 상기 상부 기판(130)은 컬러필터 기판으로 정의될 수 있고, 상기 하부 기판(110)은 박막 트랜지스터 기판으로 정의될 수 있다.
상기 표시패널(60)의 터치 어레이는 상기 제1 및 제2 센싱 전극(210, 230)이 포함된 터치 센서(TS)가 구비된다.
상기 제1 센싱 전극(210)은 상기 상부 기판(130) 상부에 형성되고, 상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 하부 기판(110) 상에 형성된다.
상기 터치 센서(TS)는 캐패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 캐패시티브 터치 센서로 정의될 수 있다. 즉, 터치 센서(TS)는 인체와 같은 도전체가 터치될 때, 일정한 전하가 터치 영역으로 이동하며 발생되는 제1 및 제2 센싱 전극(210, 230) 사이에서의 캐패시턴스 변화를 통해 터치를 인식한다.
예를 들어, 상기 터치 센서(TS)는 도전체의 터치에 의해 터치 캐패시터(Cf)가 형성되어 제1 빛 제2 센싱 전극(210, 230) 사이의 캐패시턴스를 가변시켜 터치를 인식하게 한다. 상기 터치 센서(TS)는 터치 영역을 설계에 따라 화소마다 하나씩 형성될 수 있고, 복수의 화소마다 하나씩 형성될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서(TS)를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치는 영상이 표시되는 표시모드 구간과, 터치를 인식하는 터치 센싱 모드 구간이 분할하여 구동한다.
상기 시스템(10)은 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 상기 타이밍 컨트롤러(20)로 공급한다. 또한, 상기 시스템(10)은 상기 터치 컨트롤러(30)로부터 입력된 터치 위치, 터치 횟수, 터치 시간 등의 터치 정보를 이용하여 상기 타이밍 컨트롤러(20)를 제어한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 시스템(10)으로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 상기 데이터 드라이버(40)로 공급하고, 상기 시스템(10)으로부터 입력된 다수의 동기 신호를 이용하여 상기 데이터 드라이버(40)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어신호와, 상기 게이트 드라이버(50)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어신호를 생성하여 공급한다.
상기 게이트 드라이버(50)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 각각의 게이트 라인(GL)에 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급한다.
상기 데이터 드라이버(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터의 데이터 제어신호에 응답하여 표시패널(60)의 화소 어레이에 형성된 다수의 데이터 라인(DL)에 데이터 신호를 공급한다. 상기 데이터 드라이버(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 데이터를 감마 전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 신호로 변환하여 각각의 게이트 라인(GL)이 구동될 때마다 데이터 신호를 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
상기 터치 컨트롤러(30)는 상기 터치 센서 어레이로부터 터치 센서(TS)로부터 출력되는 터치 신호를 통해 터치 정보를 산출하여 시스템(10)으로 출력한다. 상기 터치 컨트롤러(40)는 터치 어레이로부터의 터치 신호를 감지하여 터치 좌표를 산출함과 아울러 단위 시간내 터치 횟수, 터치 시간 등을 산출하여 시스템(10)으로 출력한다.
본 발명의 터치 센서(TS)는 추가적인 포토리쏘그라피 공정을 이용하지 않으며, 제1 센싱 전극(210)은 상기 상부 기판(130)의 상부면 상에 스크린 프린팅 공법으로 형성되고, 상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 하부 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(TFT) 형성시에 동시에 형성된다.
본 발명의 상기 터치 센서(TS)의 구조 및 제조 방법은 도 3 내지 도 5c를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 터치 스크린 일체형 표시장치의 하나의 화소를 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 액정층(120)을 사이에 두고 상부 기판(130)과 하부 기판(110)이 합착된다.
상기 하부 기판(110)에는 화소마다 스위칭 소자로써, 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(DL)의 교차 영역에 박막 트랜지스터가 구비된다.
상기 박막 트랜지스터는 투명한 제1 기판(110a) 상에 형성된 게이트 전극(111)과, 상기 게이트 전극(111) 및 상기 제1 기판(110a) 상에 형성된 게이트 절연층(114) 상에 형성된 액티브 패턴(112a)과, 상기 액티브 패턴(112a) 상에 서로 분리 형성된 소스 전극(113s) 및 드레인 전극(113d)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 액티브 패턴(112a) 상에 오믹 콘택 패턴(112b)이 더 형성된다.
상기 소스/드레인 전극(113s, 113d)을 포함하여 상기 게이트 절연층(114) 상에는 보호층(115)이 형성된다.
상기 드레인 전극(113d)은 상기 보호층(115)이 제거되는 컨택홀에 의해 외부로 노출되고, 상기 보호층(115) 상에 형성된 화소 전극(116)과 전기적으로 접속된다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 화소마다 형성된 제2 센싱 전극(230)을 더 포함한다.
상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 소스/드레인 전극(113s, 113d)과 데이터 라인(DL) 형성시에 동시에 형성될 수 있다.
즉, 상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 액티브 패턴(112a) 및 오믹 콘택 패턴(112b) 형성시에 동시에 형성되는 제1 및 제2 반도체 패턴(232a, 232b)을 포함하는 제1 하부 패턴(232)과, 상기 제1 하부 패턴(232) 상에 형성되는 제1 상부 패턴(233)을 포함한다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 액티브 패턴(112a) 및 오믹 콘택 패턴(112b) 형성시에 동시에 형성되는 제3 및 제4 반도체 패턴(332a, 332b)을 포함하는 제2 하부 패턴(332)과, 상기 제2 하부 패턴(332) 상에 형성되는 제2 상부 패턴(333)을 포함한다.
즉, 본 발명의 제2 센싱 전극(230)은 별도의 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정을 추가하지 않고, 소스/드레인 전극(113s, 113d) 형성시에 하부 기판(110) 상에 형성함으로써, 제조비용 및 제조시간이 증가하지 않으며 하부기판(110) 상에 형성되어 슬림화에 유리한 장점을 가진다.
상기 상부 기판(130)은 투명한 제2 기판(130a) 상에 상기 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(DL)을 포함하여 박막 트랜지스터와 중첩되어 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스 패턴(131)과, 상기 화소 어레이와 대응되어 형성된 컬러필터 패턴(133)을 포함한다.
본 발명의 상부 기판(130)은 상부면 상에 상기 제2 센싱 전극(230)과 인접하게 형성된 제1 센싱 전극(210)을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(210, 230)은 서로 교차되게 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(210, 230)은 상기 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(DL)의 매트릭스 구조와 유사한 구조를 가진다.
다시 말하면, 상기 제1 센싱 전극(210)은 상기 데이터 라인(DL)과 교차되고, 상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 데이터 라인(DL)과 평행하게 형성된다.
상기 제1 센싱 전극(210)은 상기 제2 기판(130a) 상부면 상에 스크린 프린팅 공법에 의해 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 센싱 전극(210)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(131) 및 컬러필터 패턴(133)이 형성된 상기 제2 기판(130a)의 일면과 대비되는 타면 상에 형성된다.
상기 제1 센싱 전극(210)은 투명한 금속 물질로 이루어진다.
즉, 상기 제1 센싱 전극(210)은 ITO, ZnO, IZO 중 어느 하나로 이루어지는 투명한 금속층을 상기 제2 기판(130a) 상부면 상에 형성하고, 스크린 프린팅 공법으로 에칭 페이스트를 프린팅한 후에 인쇄 및 경화공정을 통해 형성될 수 있다.
여기서 상기 투명 금속층은 300~1500Å로 형성된다.
구체적으로 상기 제1 센싱 전극(210)을 형성하기 위한 에칭 페이스트는 부식제, 에칭 페이스트의 패턴 형성을 위한 피그먼트 및 산의 활성을 위해 물과 함께 건조 지연을 위한 솔벤트를 포함한다.
상기 부식제는 인산, 질산, 황산, 초산 등으로 에칭 페이스트의 산 함량은 40~60wt%이다.
상기 피그먼트는 일반적인 식각 공정과 대비하여 낮은 경화 온도, 짧은 경화 시간, 패턴의 직진성 및 선폭의 퍼짐성을 최적으로 제어하기 위해 5~50㎚의 카본 블랙(carbon black)이 5~10wt% 첨가된다.
또한, 솔벤트는 물이 5~15wt% 첨가될 수 있고, 기타 솔벤트로 Ethyl carbitol, Butyl carbitol, NMP 등이 10~20% 첨가될 수 있다.
이상에서와 같은 에칭 페이스트를 상기 투명한 금속층 상에 인쇄하고, 가열장치를 이용하여 120~160℃로 가열하되 3~6분 동안 진행한다.
이와 같은 공정조건으로 본 발명은 20~40㎚의 선폭을 가지며, 인접한 패턴 간의 50~80㎚의 폭을 가지는 최적화된 상기 제1 센싱 전극(210)을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 스크린 프린팅 공법을 이용하여 상기 제1 센싱 전극(210)을 제2 기판(130a) 상부면 상에 형성하고, 소스/드레인 전극(113a, 113b) 형성시에 상기 제2 센싱 전극(230)을 제1 기판(110a) 상에 형성하여 별도의 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정을 추가하지 않고 터치 스크린을 표시장치 내에 탑재할 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 슬림화를 구현함과 동시에 제조 비용 및 제조 시간이 증가되는 문제를 개선할 수 있다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치의 하부 기판을 제조하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 투명한 제1 기판(110a) 상에 도전성 제1 금속층(111a)을 증착하고, 상기 제1 금속층(11a) 상에 포토레지스트층(PR)을 형성한 후에 투과 영역(a2) 및 비투과 영역(a1)을 가지는 제1 마스크(M1)를 이용하여 게이트 전극(111)을 형성한다.
상기 포토레지스트층(PR)은 상기 제1 마스크(M1)에 의해 상기 제1 금속층(111a) 상에 포토레지스트 패턴(PP)이 형성되고, 상기 포토레지스트 패턴(PP)을 마스크로 하여 식각 공정으로 상기 게이트 전극(111)이 형성된다.
도 4d 내지 도 4f를 참조하면, 상기 게이트 전극(111)을 포함한 제1 기판 (110a) 상에 게이트 절연층(114), 제1 및 제2 반도체층(112), 제2 금속층(113a) 및 포토레지스트층(PR)이 순차적으로 증착되고, 투과 영역(a2), 반투과 영역(a3) 및 비투과 영역(a1)을 가지는 제2 마스크(M2)를 이용하여 액티브 패턴(112a), 오믹 컨택 패턴(112b) 및 소스/드레인 전극(113s, 113d)이 형성된다.
또한, 상기 제1 기판(110a) 상에는 상기 액티브 패턴(112a), 상기 오믹 컨택 패턴(112b) 및 상기 소스/드레인 전극(113s, 113d) 형성시에 동시에 제2 센싱 전극(230) 및 데이터 라인(DL)이 형성된다.
상기 포토레지스트층(PR)은 상기 제2 마스크(M2)에 의해 상기 제2 금속층(113a) 상에 서로 상이한 높이를 가지는 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(PP1, PP2)이 형성되고, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(PP1, PP2)을 마스크로 하여 식각 공정으로 상기 액티브 패턴(112a), 상기 오믹 컨택 패턴(112b), 상기 소스/드레인 전극(113s, 113d), 상기 제2 센싱 전극(230) 및 상기 데이터 라인(DL)이 형성된다.
따라서, 상기 제2 센싱 전극(230)은 상기 액티브 패턴(112a) 및 오믹 콘택 패턴(112b) 형성시에 동시에 형성되는 제1 및 제2 반도체 패턴(232a, 232b)을 포함하는 제1 하부 패턴(232)과, 상기 제1 하부 패턴(232) 상에 형성되는 제1 상부 패턴(233)을 포함한다.
상기 데이터 라인(DL)은 상기 액티브 패턴(112a) 및 오믹 콘택 패턴(112b) 형성시에 동시에 형성되는 제3 및 제4 반도체 패턴(332a, 332b)을 포함하는 제2 하부 패턴(332)과, 상기 제2 하부 패턴(332) 상에 형성되는 제2 상부 패턴(333)을 포함한다.
도 4g를 참조하면, 상기 소스/드레인 전극(113s, 113d), 상기 제2 센싱 전극(230) 및 상기 데이터 라인(DL)을 포함한 상기 게이트 절연층(114) 상에 보호층(115)이 형성되고, 상기 보호층(115) 상에 포토레지스트층(PR)이 형성되고, 투과 영역(a2) 및 비투과 영역(a1)을 포함하는 제3 마스크(M3)에 의해 상기 보호층(115)의 일부가 식각되어 상기 드레인 전극(113d)이 노출된다.
도 4h를 참조하면, 상기 보호층(115) 및 상기 드레인 전극(113d) 상에 투명한 금속층(116a)이 형성되고, 상기 투명한 금속층(116a) 상에 포토레지스트층(PR)이 형성된 후에 투과 영역(a2) 및 비투과 영역(a1)을 포함하는 제4 마스크(M4)에 의해 드레인 전극(113d)과 전기적으로 접속되는 화소 전극(116)이 형성되어 하부 기판(110)의 제조가 완료된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 하부 기판(110)에는 상기 화소 전극(116)과의 전위차로 액정을 구동시키기 위한 공통전극(미도시) 더 형성될 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치의 제1 전극을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상부 기판(130) 및 하부 기판(110)이 합착된 이후에 제1 센싱 전극(210)이 형성될 수 있다.
상기 상부 기판(130)의 투명한 제2 기판(130a)의 상부면 상에는 투명한 금속층(210a)이 증착된다. 여기서, 상기 투명한 금속층(210a)은 ITO, ZnO, IZO 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 투명한 금속층(210a)은 300~1500Å로 형성된다.
상기 투명한 금속층(210a) 상에 스크린 프린팅 마스크(330)가 안착되고, 스퀴지(squeegee) 유닛(300)에 의해 에칭 페이스트(310)가 스크린 프린팅 마스크(330)를 경유하여 상기 투명한 금속층(210a) 상에 도포된다. 여기서, 상기 스크린 프린팅 마스크(330)는 제1 센싱 전극(210)이 형성되는 영역과 대응되는 차단패턴을 포함한다.
따라서, 상기 투명한 금속층(210a) 상에는 상기 차단패턴이 존재하지 않는 노출 영역(O)에 상기 에칭 페이스트(310)가 형성될 수 있다.
상기 에칭 페이스트(310)는 부식제, 에칭 페이스트(310)의 패턴 형성을 위한 피그먼트 및 산의 활성을 위해 물과 함께 건조 지연을 위한 솔벤트를 포함한다.
상기 부식제는 인산, 질산, 황산, 초산 등으로 에칭 페이스트(310)의 산 함량은 40~60wt%이다.
상기 피그먼트는 일반적인 식각 공정과 대비하여 낮은 경화 온도, 짧은 경화 시간, 패턴의 직진성 및 선폭의 퍼짐성을 최적으로 제어하기 위해 5~50㎚의 카본 블랙(carbon black)이 5~10wt% 첨가된다.
또한, 솔벤트는 물이 5~15wt% 첨가될 수 있고, 기타 솔벤트로 Ethyl carbitol, Butyl carbitol, NMP 등이 10~20% 첨가될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명은 에칭 페이스트(310)를 상기 투명한 금속층(210a) 상에 인쇄하고, 가열장치를 이용하여 120~160℃로 가열하되 3~6분 동안 진행한다.
이와 같은 공정조건으로 본 발명은 20~40㎚의 선폭을 가지며, 인접한 패턴 간의 50~80㎚의 폭을 가지는 최적화된 상기 제1 센싱 전극(210)을 형성할 수 있다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 스크린 프린팅 공법을 이용하여 상기 제1 센싱 전극(210)을 제2 기판(130a) 상부면 상에 형성하고, 소스/드레인 전극(113s, 113d) 형성시에 상기 제2 센싱 전극(230)을 제1 기판(110a) 상에 형성하여 별도의 마스크를 이용한 포토리쏘그라피 공정을 추가하지 않고 터치 스크린을 표시장치 내에 탑재할 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치는 슬림화를 구현함과 동시에 제조 비용 및 제조 시간이 증가되는 문제를 개선할 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.
210: 제1 센싱 전극 230: 제2 센싱 전극
310: 에칭 페이스트 330: 스크린 프린팅 마스크

Claims (10)

  1. 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 형성되는 화소 전극을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판상에 액정층을 사이에 두고 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 제2 기판;
    상기 제1 기판상에 상기 박막 트랜지스터 형성시에 동시에 형성되는 제2 센싱 전극; 및
    상기 제2 기판의 타면에 스크린 프린팅 공법으로 상기 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극을 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극은 에칭 페이스트(etching paste)에 의해 패터닝되며, 상기 에칭 페이스트는,
    산 함량이 40~60wt%인 부식제;
    5~50㎚의 카본 블랙(carbon black)이 5~10wt% 첨가된 피그먼트; 및
    5~15wt% 첨가된 물, 10~20% 첨가된 Ethyl carbitol, Butyl carbitol, NMP의 솔벤트를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극은 ITO, ZnO, IZO 중 어느 하나로 이루어고, 300~1500Å로 형성되는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 소스/드레인 전극을 포함하고, 상기 제2 센싱 전극은 상기 소스/드레인 전극 형성시에 동시에 형성되는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  5. 투명한 제1 기판상에 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되게 형성되고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차 영역에 박막 트랜지스터가 형성되고, 화소 영역에 화소 전극이 형성되는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 형성시에 터치 센서의 구성으로 제2 센싱 전극이 동시에 형성되는 단계;
    상기 제1 기판과 대면되는 투명한 제2 기판의 일면에 컬러필터 및 블랙 매트릭스 패턴이 형성되는 단계; 및
    상기 제2 기판의 타면에 상기 터치 센서의 구성으로 스크린 프린팅 공법으로 상기 제2 센싱 전극과 교차되는 제1 센싱 전극이 형성되는 단계를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극이 형성되는 단계는 300~1500Å로 형성되고, 에칭 페이스트(etching paste)에 의해 패터닝되는 단계를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 에칭 페이스트는 부식제, 에칭 페이스트의 패턴 형성을 위한 피그먼트 및 산의 활성을 위해 물과 함께 건조 지연을 위한 솔벤트를 포함하고, 상기 부식제는 인산, 질산, 황산, 초산 등으로 40~60wt%의 산 함량을 가지는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 피그먼트는 5~50㎚의 카본 블랙(carbon black)이 5~10wt% 첨가되는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 솔벤트는 물이 5~15wt% 첨가될 수 있고, 기타 솔벤트로 Ethyl carbitol, Butyl carbitol, NMP 등이 10~20% 첨가되는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극의 형성 단계는 투명한 금속층 상에 상기 에칭 페이스트를 인쇄하고, 가열장치를 이용하여 120~160℃로 가열하되 3~6분 동안 진행하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
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