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KR101960532B1 - 표시장치용 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

표시장치용 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101960532B1
KR101960532B1 KR1020120041176A KR20120041176A KR101960532B1 KR 101960532 B1 KR101960532 B1 KR 101960532B1 KR 1020120041176 A KR1020120041176 A KR 1020120041176A KR 20120041176 A KR20120041176 A KR 20120041176A KR 101960532 B1 KR101960532 B1 KR 101960532B1
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KR
South Korea
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electrode
pattern
patterns
substrate
forming
Prior art date
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KR20130118179A (ko
Inventor
유태연
김하중
김승현
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엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 정전기에 의한 터치 스크린 패널 소자의 손상을 방지하기 위한 표시장치용 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 전극 형성부, 라우팅 배선부 및 패드부를 갖는 기판; 상기 기판의 전극 형성부에 형성되는 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들; 상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되며, 상기 제 1 전극열들과 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 복수의 제 2 전극열들; 및 상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 전극열 또는 제 2 전극열에 연결되는 정전기 소멸 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치용 정전용량 방식 터치 스크린 패널 및 그 제조방법{ELECTROSTATIC CAPACITY TYPE TOUCH SCREEN PANEL FOR DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시장치용 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)에 관한 것으로, 특히 정전기에 의한 터치 스크린 패널 소자의 손상을 방지하기 위한 표시장치용 정전용량식 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 패널(Touch Screen Panel)이 제안되었다.
터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 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(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 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 표시장치용 정전용량식 터치 스크린 패널에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 기술에 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 I-I'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 전극 형성부(A), 라우팅 배선부(B), 패드부(C)를 포함한다.
전극 형성부(A)는 기판(10) 상에 형성되며 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된 복수의 제 1 전극들(TS)과 상기 제 1 전극들(TS)과 수직방향(예컨대, Y축 방향)으로 교차하여 배열되는 복수의 제 2 전극들(RS)로 이루어 진다. 제 1 전극들(TS)과 제 2 전극들(RS)은 서로 교차하지만 절연층(INS)에 의해 전기적으로 절연상태를 유지한다. 각각의 제 1 전극(TS)은 서로 분리된 제 1 전극 패턴들(Tx)과 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)을 연결시키는 제 1 연결패턴(Tc)을 포함한다. 즉, 제 1 연결패턴(Tc)은 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)을 상호 접속시킨다. 각각의 제 2 전극(RS) 또한 복수의 제 2 전극패턴들(Rx) 복수의 제 2 연결패턴들(Rc)을 포함하지만, 제 1 전극과는 달리 일체로 형성된다는 점에서 차이가 있다.
라우팅 배선부(B)는 전극 형성부(A)의 외곽에 형성되며 복수의 제 1 전극들(TS)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)과 복수의 제 2 전극들(RS)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)로 이루어 진다. 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2)은 절연층(INS)으로 덮여 보호된다.
패드부(C)는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)을 통해 복수의 제 1 전극들(TS)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(RP1)과 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)을 통해 복수의 제 2 전극들(RS)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(RP2)로 이루어 진다.
상술한 종래의 터치 스크린 패널에서는 제 1 연결패턴(Tc)이 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 통해 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)을 서로 연결시켜 주고 있다. 일반적으로 터치 스크린 패널의 제조 공정 중, 제품 운송시 또는 사용 과정에서 터치 스크린 패널 내부에 정전기가 유도되거나 또는 외부로부터 터치 스크린 패널에 정전기가 유입되는 경우가 발생할 수 있었다. 특히, 외부로 부터 발생된 정전기가 상부에 형성된 제 1 및 제 2 전극들을 타고 내부로 유입하게 되면 아주 작은 크기를 갖는 터치 스크린 패널의 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)에 과도한 전류가 흐르게 되어 이들 콘택홀(CH1, CH2)이 손상되거나 콘택홀들(CH1, CH2) 하부에 형성되어 있는 제 1 연결패턴(Tc)이 손상되어 터치 스크린 패널이 터치 인식을 하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 터치 스크린 패널의 제조공정, 제품운송 및 제품사용시 정전기가 발생하더라도 이 정전기를 소멸시켜 정전기로부터 보호될 수 있는 터치 스크린 패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따르는 표시장치용 터치 스크린 패널은, 전극 형성부, 라우팅 배선부 및 패드부를 갖는 기판; 상기 기판의 전극 형성부에 형성되는 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들; 상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되며, 상기 제 1 전극열들과 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 복수의 제 2 전극열들; 및 상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 전극열 또는 제 2 전극열에 연결되는 정전기 소멸 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서 상기 제 1 전극열의 각각은 상기 절연층 상에 형성되는 복수의 제 1 전극패턴들; 및 상기 기판 상에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 이웃하는 상기 제 1 전극패턴들을 서로 연결하는 제 1 연결패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 전극열의 각각은 상기 제 1 전극패턴과 접촉하지 않도록 상기 절연층 상에 형성되는 복수의 제 2 전극패턴들; 및 상기 절연층 상에 형성되며, 이웃하는 상기 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴을 포함한다.
또한, 상기 복수의 정전기 소멸 패턴의 각각은 상기 제 1 연결패턴과 접촉하지 않도록 상기 기판 상에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 3 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극패턴과 연결된다.
또한, 상기 정전기 소멸 패턴의 일부는 상기 제 2 전극패턴과 비접촉식으로 중첩된다.
또한, 본 발명의 표시장치용 터치 스크린 패널은 상기 라우팅 배선부에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 4 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극열과 연결되는 제 1 라우팅 배선; 및 상기 라우팅 배선부에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 5 콘택홀을 통해 상기 제 2 전극열과 연결되는 제 2 라우팅 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 연결패턴의 두께는 상기 정전기 소멸 패턴의 두께의 1/4~1/12의 크기로 형성된다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따르는 표시장치용 터치 스크린 패널 제조방법은, 전극 형성부, 라우팅 배선부 및 패드부를 갖는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 전극 형성부에 복수의 정전기 소멸패턴들을 형성하고, 상기 라우팅 배선부에 복수의 제 1 라우팅 배선들 및 복수의 제 2 라우팅 배선들을 형성하는 제 1 마스크 공정; 상기 기판의 전극 형성부에 상기 복수의 정전기 소멸패턴과 접촉하지 않도록 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 연결패턴들을 형성하는 제 2 마스크 공정; 상기 복수의 정전기 소멸패턴들, 상기 제 1 연결패턴들, 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들이 형성된 기판의 전면 상에 절연층을 형성하고, 상기 제 1 연결패턴의 일부분들을 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀들과, 상기 정전기 소멸패턴의 일부분을 노출시키는 제 3 콘택홀을 형성하는 제 3 마스크 공정; 및 상기 절연층 상에 상기 제 1 방향으로 배열되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 노출되는 제 1 연결패턴에 의해 서로 연결되는 복수의 제 1 전극패턴들과, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 제 4 마스크 공정을 포함하며, 상기 정전기 소멸패턴은 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극패턴에 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 공정에서 상기 제 1 마스크 공정은, 상기 기판의 전면 상에 금속물질로 된 제 1 도전층을 형성하는 단계; 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 제 1 도전층을 노광 및 현상하고, 에칭방법을 이용하여 상기 제 1 도전층을 제거함으로써, 상기 기판의 전극 형성부에는 제 1 두께를 갖는 상기 정전기 소멸 패턴들을 형성하고, 상기 기판의 라우팅 배선부에는 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 마스크 공정은, 제 1 마스크 공정이 완료된 후 투명 도전성 물질로 된 제 1 투명 도전층을 증착하는 단계; 제 2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 노광 및 현상하고, 에칭방법을 이용하여 상기 제 1 투명 도전층을 패터닝함으로써, 상기 기판의 전극 형성부에 상기 제 1 두께 보다 작은 제 2 두께를 갖는 상기 제 1 연결패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 표시장치용 터치 스크린 패널에 의하면, 터치 전극 형성부에 정전기 소멸 패턴을 형성하여 외부로부터 유입되는 정전기를 소멸시킬 수 있기 때문에 공정 중, 제품운송 중 또는 제품사용시 외부에서 유입되는 정전기에 의한 터치 스크린 패널의 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 라인 I-I', II-II' 및 III-III'을 따라 취한 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 5b 및 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 5a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도,
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 8a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 정전용량방식 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 정전용량방식 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 정전용량 방식 터치 스크린 패널(이하, "터치 스크린 패널"이라 함)은 전극형성부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 포함한다.
전극 형성부(A)는 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된 복수의 제 1 전극열들 또는 구동전극열들(TS)(이하, "제 1 전극열들"이라 함)과, 절연층(INS)을 사이에 두고 상기 제 1 전극열들(TS)과 교차하는 제 2 방향(예컨대, Y축 방향)으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들 또는 센싱 전극열들(RS)(이하, "제 2 전극열들"이라 함)을 포함한다.
제 1 전극열들(TS)의 각각은 삼각형, 사각형, 다이아몬드형, 다각형, 원형, 타원형 등으로 형성된 제 1 전극패턴들(Tx)과, 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)을 연결하는 제 1 연결패턴들(Tc)을 포함한다. 제 2 전극열들(RS)의 각각 또한 제 1 전극패턴들(Tx)과 유사한 삼각형, 사각형, 다이아몬드형, 다각형, 원형, 타원형 등으로 형성된 제 2 전극패턴들(Rx)과 이웃하는 제 2 전극패턴들(Rx)을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들(Rc)을 포함한다. 제 1 연결패턴들(Tc)은 기판(100) 상에 형성되고, 제 1 및 제 2 전극패턴들(Tx, Rx)과 제 2 연결패턴들(Rc)은 제 1 연결패턴들(Tc)을 커버하도록 형성되는 절연층(INS) 상에 형성된다.
제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS)은 기판(100) 상에 형성되는 제 1 연결패턴(Tc)과 절연층(INS) 상에 형성되는 제 2 연결패턴(Rc)이 서로 교차하도록 형성되므로 제 1 연결패턴(Tc)과 제 2 연결패턴(Rc)은 절연층(INS)에 의해 전기적으로 절연된다. 한편, 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)은 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 통해 노출되는 제 1 연결패턴(Rc)에 의해 서로 접속된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서, 제 1 전극패턴들(Tx)은 서로 분리되어 있지만 절연층(INS)에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)을 통해 노출된 제 1 연결패턴들(Tc))에 의해 서로 연결되므로, 제 1 전극패턴들(Tx)과 제 1 연결패턴들(Tc)은 행 단위로 하나의 전극라인으로서 기능할 수 있게 된다.
전극 형성부(A)는 또한 기판(100) 상에 형성되는 정전기 소멸 패턴(ED)을 포함한다. 정전기 소멸 패턴(ED)은 절연층(INS)에 형성된 제 3 콘택홀(CH3)을 통해 절연층(INS) 상에 형성된 제 1 전극패턴(Tx)과 접속되며, 제 2 전극패턴(Rx)과 비접촉식으로 중첩된다. 본 발명의 실시예에서는 정전기 소멸 패턴(ED)은 제 1 전극패턴(Tx)과 접속되며, 제 2 전극패턴(Rx)과 중첩되는 것으로 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 정전기 소멸 패턴(ED)은 절연층(INS)에 형성된 제 3 콘택홀(CH3)을 통해 절연층(INS) 상에 형성된 제 1 전극패턴(Tx)과만 접속되며, 제 2 전극패턴(Rx)과 중첩되지 않도록 형성될 수도 있다. 또한 이와 달리 정전기 소멸 패턴(ED)은 절연층(INS)에 형성된 제 3 콘택홀(CH3)을 통해 절연층(INS) 상에 형성된 제 2 전극패턴(Rx)과만 접속되거나, 제 2 전극패턴(Rx)과 접속되고, 제 1 전극패턴(Tx)과 비접촉식으로 중첩되도록 형성되는 것도 가능하다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서, 정전기 소멸 패턴(ED)은 하나의 제 1 전극패턴(Tx)에 4개가 접속되는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 전극패턴(Tx)에 접속되는 정전기 소멸 패턴(ED)의 수는 적어도 하나 이상이면 그 수에 제한이 있는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 수로 형성할 수 있다.
또한, 제 1 연결패턴(Tc)의 두께 T2는 정전기 소멸 패턴(ED)의 두께 T1보다 작게 형성되며, 바람직하게는 T2는 T1의 1/4~1/12의 크기로 형성된다. 이와 같이 정전기 소멸 패턴(ED)의 두께를 제 1 연결패턴(Tc)의 두께보다 두껍게 형성하면, 이들 높이 차에 따른 단차 때문에 정전기가 발생할 경우 그 정전기가 제 1 전극패턴(Tx)을 따라 저항이 낮은 정전기 소멸 패턴(ED)으로 유도된다. 따라서, 외부로부터 유입되는 정전기가 제 1 전극패턴(Tx)으로부터 저항이 낮은 정전기 소멸 패턴(ED)으로 유도되어 소멸될 수 있기 때문에 제1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)이나 그 하부에 형성되는 제 1 연결패턴(Tc)은 정전기로부터 보호받을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 정전기 소멸 패턴(ED)이 바 형상(bar shape)인 것으로 도시되어 있지만, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 구부러진 형상을 가져도 무방하다.
라우팅 배선부(B)는 전극형성부(A)의 외곽부에 형성되며, 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)과, 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)로 이루어 진다.
패드부(C)는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)을 통해 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(RP1)과, 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)을 통해 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(RP2)로 이루어 진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서는 제 1 전극패턴(Tx), 제 1 연결패턴들(Tc), 제 2 전극패턴(Rx), 제 2 연결패턴(Rc)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indioum Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), 금속 메쉬형 투명 전극(metal mesh type transparent material), 금속 나노 와이어(metal nano wire), 탄소 계열 투명 전극들로 이루어지는 투명 도전성 물질로 형성되고, 정전기 소멸 패턴(ED), 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2), 제 1 및 제 2 패드들(RP1, RP2)은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들로 이루어지는 금속물질로 형성된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2)과 제 1 및 제 2 패드들(RP1, RP2)은 상기 투명 도전성 물질로 이루어지는 하부층과 상기 금속물질로 이루어지는 상부층의 이중층으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 제 1 연결패턴들(Tc)과 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2)이 형성된 기판(100) 상에 전면적으로 절연층(INS)이 형성되고, 절연층(INS)에는 제 1 연결패턴들(Tc) 각각의 일부분들을 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)과, 정전기 소멸 패턴(ED)를 노출시키는 제 3 콘택홀(CH3)과, 제 1 라우팅 배선들(RW1)의 일부를 노출시키는 제 4 콘택홀(CH4)(도 7a 참조)과, 제 2 라우팅 배선들(RW2)의 일부를 노출시키는 제 4 콘택홀(CH5)(도 7a 참조)이 형성된다. 절연층(INS)의 재료로는 질화실리콘(SiNx), 이산화실리콘(SiO2) 등의 무기막, 포토 아크릴 등의 유기막 등이 이용되지만 절연층의 재료가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 질화실리콘을 이용하여 절연층(INS)을 형성할 경우, 경도가 높아 스크래치에 강한 특성을 가지기 때문에, 후 공정 또는 후 공정을 위한 이송과정에서의 손상을 방지할 수 있어 제품의 안정성 제고에 도움이 될 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 1 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 5a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제 1 마스크 공정을 이용하여 기판(100) 상에 후술하는 제 2 전극패턴의 각각에 접속될 복수의 정전기 소멸 패턴(ED)과, 복수의 제 1 라우팅 배선(RW1) 및 제 2 라우팅 배선(RW2)과, 복수의 제 1 패드들(RP1) 및 제 2 패드들(RP2)을 포함하는 제 1 도전성 패턴군이 형성된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 1 도전층(ML)이 전면 증착된다. 제 1 도전층을 형성하는 재료로는 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질이 이용된다.
기판(100) 상에 제 1 도전층(ML)이 형성된 후, 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 1 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 형성한 후, 제 1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 제 1 도전층(ML)을 노광 및 현상하고, 습식 식각(wet ecthing)을 하여 제 1 도전층(ML)을 제거함으로써 도 5c에 도시된 바와 같이 두께 T1의 크기를 갖는 정전기 소멸 패턴(ED)과, 제 1 및 제 2 라우팅 배선(RW1, RW2)과, 제 1 및 제 2 패드들(RP1, RP2)을 형성한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 2 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 2 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제 1 도전성 패턴군이 형성된 기판(100) 상에 제 1 투명 도전층을 형성한 후, 제 2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 2 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성하고, 제 2 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 마스크로 이용하여 제 1 투명 도전층을 패터닝함으로써, 후술하는 제 1 전극패턴들을 연결하기 위한 제 1 연결패턴들(Tc)을 형성한다. 제 1 연결패턴(Tc)은 두께 T2의 크기를 가지며, 정전기 소멸 패턴(ED)의 두께 T1보다 작은 크기를 갖는다. 구체적으로, 제 1 연결패턴(Tc)의 두께 T2는 정전기 소멸 패턴(ED)의 두께 T1의 1/4~1/12의 크기를 갖도록 형성된다. 제 1 투명 도전층으로서는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indioum Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), 금속 메쉬형 투명 전극, 금속 나노 와이어, 탄소 계열 투명 전극들과 같은 투명 도전성 물질이 이용된다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 3 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 6a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도이다.
도 7a에서 점선으로 표시된 제 1 및 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2)은 절연층(INS)으로 덮여 있기 때문에 평면도 상에서는 실질적으로는 보이지 않는 부분이지만, 본 발명에서는 이해를 돕기 위해 점선으로 표시하였다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 정전기 소멸 패턴들(ED), 제 1 연결패턴들(Tc), 제 1 및 제 2 라우팅 배선(RW1, RW2), 제 1 및 제 2 패드들(RP1, RP2)이 형성된 기판(100) 상의 전면에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 절연층(INS)이 형성된다. 절연층(INS)의 재료로는 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘 등의 무기 절연물질이 바람직하지만, 포토아크릴 등의 유기 절연물질이 이용될 수도 있으며, 이들을 합성한 하이브리드 재료가 이용될 수도 있다.
절연층(INS)이 형성된 후, 제 3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여, 절연층(INS)이 존재해야 하는 부분에 포토레지스트 패턴(도시생략)을 형성한다. 그리고, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 건식 식각공정으로 도 7a에 도시된 바와 같이 절연층(INS)을 관통하는 제 1 내지 제 4 콘택홀들을(CH1, CH2, CH3, CH4)을 형성한다. 그 다음 포토레지스트 패턴을 제거하면 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 절연층(INS) 하부에 형성된 제 1 연결패턴(Tc)을 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)과, 정전기 소멸 패턴(ED)의 일부를 노출시키는 제 3 콘택홀(CH3)과, 제 1 라우팅 배선(RW1)의 일부를 노출시키는 제 4 콘택홀(CH4)과, 제 2 라우팅 배선(RW2)의 일부를 노출시키는 제 5 콘택홀(CH5)을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 제 1 내지 제 5 콘택홀(CH1, CH2, CH3, CH4, CH5)의 단면 형상이 도 7a에서는 장방형인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 다각형 또는 불규칙한 형상과 같은 다른 임의의 형상을 포함할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 마스크 공정을 도시한 평면도이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 공정 중 제 4 마스크 공정을 도시한 단면도로서, 도 8a의 라인 IV-IV', V-V' 및 VI-VI'을 따라 취한 단면도이다. 도 8a에서는 도면을 간단히 하고 이해를 돕기 위해 절연층(INS)을 생략한 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제 4 마스크 공정을 이용하여 제 1 내지 제 5 콘택홀들(CH1~CH5)이 형성된 절연층(INS) 상에 제 1 방향(예를 들면, X 방향)으로 평행하게 배열되는 복수의 제 1 전극패턴들(Tx)과, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, Y 방향)으로 평행하게 배열되는 복수의 제 2 전극열들(RS)을 포함하는 제 2 도전성 패턴군들이 형성된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 제 1 내지 제 5 콘택홀들(CH1~CH5)이 형성된 절연층(INS) 상에 스퍼터링 등의 증착공정을 통해 제 2 투명 도전층을 전면 증착한다. 그리고, 제 4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각공정으로 제 2 도전층을 패터닝함으로써 제 1 방향(예를 들면, X 방향)으로 평행하게 배열되는 복수의 제 1 전극패턴들(TS)과, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, Y 방향)으로 평행하게 배열되는 복수의 제 2 전극열들(RS)을 포함하는 제 2 도전성 패턴군을 형성한다.
여기에서, 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)은 절연층(INS) 하부에 형성된 제 1 연결패턴(Tc)에 의해 제 1 및 제 2 콘택홀들(CH1, CH2)에서 서로 연결되어 제 1 전극열(TS)을 형성하므로, 행 단위로 하나의 전극라인을 형성한다. 또한, 제 1 전극패턴들(Tx)은 제 3 콘택홀(CH3)을 통해 절연층(INS) 하부에 형성되는 정전기 소멸 패턴(ED)에 각각 접속된다.
제 2 전극열들(RS)의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들(Rx)과 서로 이웃하는 제 2 전극패턴들(Rx)을 연결하는 제 2 연결패턴들(Rc)을 포함한다. 복수의 제 2 전극패턴들(Rx)과 제 2 연결패턴들(Rc)은 일체로 형성되어 컬럼 단위의 제 2 전극열들(RS)을 형성한다.
한편, 제 1 및 제 2 전극패턴들(Tx, Rx)의 각각은 삼각형, 사각형, 다이아몬드형, 다각형, 원형, 타원형 등으로 형성되나, 본 발명의 실시예가 그에 한정되는 것은 아니며 다른 임의의 형상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 절연층(INS) 상에 형성되는 제 1 전극패턴들(Tx)은 서로 분리되어 형성되고, 이웃하는 제 1 전극패턴들(Tx)이 절연층(INS) 하부의 제 1 연결패턴(Tc)에 의해 서로 접속되고, 제 2 전극패턴들(Rx)은 절연층(INS) 상에서 제 2 연결패턴(Rc)과 일체로 형성되는 구성으로 되어 있으나, 그와 반대로 절연층(INS) 상에서 제 1 전극패턴들이 연결패턴에 의해 연결되고, 제 2 전극패턴들은 분리되도록 형성되는 것도 물론 가능하다. 이 경우, 이웃하는 제 2 전극패턴들은 절연층의 하부에 형성되는 제 2 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되도록 구성되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 터치 스크린 패널에 의하면, 터치 전극 형성부에 정전기 소멸 패턴을 형성하여 외부로부터 유입되는 정전기를 소멸시킬 수 있기 때문에 공정 중, 제품운송 중 또는 제품사용시 외부에서 유입되는 정전기에 의한 터치 스크린 패널의 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
다음의 표 1은 종래의 터치 스크린 패널과 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 정전기에 의한 손상을 비교하기 위해 터치 스크린 패널에 임의로 전압을 인가하여 터치 스크린 패널을 손상시킨 레벨의 전압을 측정한 실험 결과이다. 실험은 터치 스크린 패널의 일정 지점에 임의의 전압을 2.5kV 에서 시작하여 0.1kV씩 점차 증가시켜 인가하였다. 터치 스크린 패널을 손상시키는 전압값은 표 1과 같이 측정되었으며, 종래의 터치 스크린 패널과 본 발명의 터치 스크린 패널 각각에 대해 3회씩 측정하여 각각의 측정값과 함께 3회 측정에 대한 평균값을 구하였다.
1회 2회 3회 평균
종래예 3.3kV 2.8kV 2.5kV 2.9kV
본 발명의 실시예 4.8kV 5.0kV 4.7kV 4.8kV
위의 실험결과로부터 , 종래의 터치 스크린 패널에서는 평균 2.9kV의 전압이 인가될 경우 터치 스크린 패널이 손상되었으나, 본 발명의 실시예에서는 4.8kV의 전압이 인가될 경우 터치 스크린 패널이 손상되어, 종래에 비해 정전기에 의한 손상을 효과적으로 방지할 수 있음을 명확히 알 수 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 A : 전극 형성부
B : 라우팅 배선부 C : 패드부
ED : 정전기 소멸 패턴 INS : 절연층
TS : 제 1 전극(구동전극) Tx: 제 1 전극패턴
Tc : 제 1 연결패턴 RS : 제 2 전극(센싱전극)
Rx : 제 2 전극패턴 Rc : 제 2 연결패턴
RW1 : 제 1 라우팅 배선 RW2 : 제 2 라우팅 배선
RP1 : 제 1 패드 RP2 : 제 2 패드
CH1, CH2, CH3, CH4, CH5 : 콘택홀

Claims (11)

  1. 전극 형성부, 라우팅 배선부 및 패드부를 갖는 기판;
    상기 기판의 전극 형성부에 형성되는 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열들;
    상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되며, 상기 제 1 전극열들과 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 복수의 제 2 전극열들; 및
    상기 기판의 전극 형성부에 형성되며, 상기 제 1 전극열 또는 제 2 전극열에 연결되는 정전기 소멸 패턴을 포함하며,
    상기 제 1 전극열의 각각은,
    상기 절연층 상에 형성되는 복수의 제 1 전극패턴들; 및
    상기 기판 상에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 이웃하는 상기 제 1 전극패턴들을 서로 연결하는 제 1 연결패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극열의 각각은,
    상기 제 1 전극패턴과 접촉하지 않도록 상기 절연층 상에 형성되는 복수의 제 2 전극패턴들; 및
    상기 절연층 상에 형성되며, 이웃하는 상기 제 2 전극패턴들을 서로 연결하는 제 2 연결패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 정전기 소멸 패턴의 각각은 상기 제 1 연결패턴과 접촉하지 않도록 상기 기판 상에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 3 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극패턴과 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 정전기 소멸 패턴의 일부는 상기 제 2 전극패턴과 비접촉식으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 라우팅 배선부에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 4 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극열과 연결되는 제 1 라우팅 배선; 및
    상기 라우팅 배선부에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 제 5 콘택홀을 통해 상기 제 2 전극열과 연결되는 제 2 라우팅 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결패턴의 두께는 상기 정전기 소멸 패턴의 두께의 1/4~1/12의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  8. 전극 형성부, 라우팅 배선부 및 패드부를 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 전극 형성부에 복수의 정전기 소멸패턴들을 형성하고, 상기 라우팅 배선부에 복수의 제 1 라우팅 배선들 및 복수의 제 2 라우팅 배선들을 형성하는 제 1 마스크 공정;
    상기 기판의 전극 형성부에 상기 복수의 정전기 소멸패턴과 접촉하지 않도록 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 연결패턴들을 형성하는 제 2 마스크 공정;
    상기 복수의 정전기 소멸패턴들, 상기 제 1 연결패턴들, 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들이 형성된 기판의 전면 상에 절연층을 형성하고, 상기 제 1 연결패턴의 일부분들을 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀들과, 상기 정전기 소멸패턴의 일부분을 노출시키는 제 3 콘택홀을 형성하는 제 3 마스크 공정; 및
    상기 절연층 상에 상기 제 1 방향으로 배열되며, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 노출되는 제 1 연결패턴에 의해 서로 연결되는 복수의 제 1 전극패턴들과, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열들을 형성하는 제 4 마스크 공정을 포함하며,
    상기 정전기 소멸패턴은 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 제 1 전극패턴에 접속되고,
    상기 제 1 마스크 공정은,
    상기 기판의 전면 상에 금속물질로 된 제 1 도전층을 형성하는 단계;
    제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 제 1 도전층을 노광 및 현상하고, 에칭방법을 이용하여 상기 제 1 도전층을 제거함으로써, 상기 기판의 전극 형성부에는 제 1 두께를 갖는 상기 정전기 소멸 패턴들을 형성하고, 상기 기판의 라우팅 배선부에는 상기 제 1 및 제 2 라우팅 배선들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 마스크 공정은,
    제 1 마스크 공정이 완료된 후 투명 도전성 물질로 된 제 1 투명 도전층을 증착하는 단계;
    제 2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 이용하여 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 2 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 노광 및 현상하고, 에칭방법을 이용하여 상기 제 1 투명 도전층을 패터닝함으로써, 상기 기판의 전극 형성부에 상기 제 1 두께 보다 작은 제 2 두께를 갖는 상기 제 1 연결패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께의 1/4~1/12의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널의 제조방법.
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