JP5086389B2 - タッチスクリーンパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーンパネルの製造方法に関し、特にマスクの工数を低減したタッチスクリーンパネルの製造方法に関する。

タッチスクリーンパネルは、映像表示装置などの画面に現われた指示内容を人の手または物体で選択して使用者の命令を入力することができるようにした入力装置である。このために、タッチスクリーンパネルは映像表示装置の前面（ｆｒｏｎｔ ｆａｃｅ）に備えられて人手または物体に直接接触された接触位置を電気的信号に変換する。これによって、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受け入れられる。

このようなタッチスクリーンパネルは、キーボード及びマウスのように、映像表示装置に連結されて動作する別途の入力装置を代替することができるから、その利用範囲がますます拡張されているのが現状である。

タッチスクリーンパネルを具現する方式では、抵抗膜方式、光感知方式及び静電容量方式などが知られている。このうち、静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、人手または物体が接触される時導電性センシングパターンが周辺の他のセンシングパターンまたは接地電極などと形成する静電容量の変化を感知することによって、接触位置を電気的信号に変換する。

このために、静電容量方式のタッチスクリーンパネルは、第１方向に沿って連結されるように形成された複数の第１センシングパターンと、第２方向に沿って連結されるように形成された複数の第２センシングパターンを備えることで、接触位置の座標を把握するようになる。

このような第１センシングパターンと第２センシングパターンは、同一の層に同一の物質で形成され、タッチスクリーンパネルが全般的に均一な反射率を持つようにすることができる。しかし、この場合、第１センシングパターンを第１方向に連結するための第１連結パターンと、第２センシングパターンを第２方向に連結するための第２連結パターンが短絡されることを防止するために、第１連結パターンと第２連結パターンは互いに異なる工程で相異なる層に形成されなければならない。そして、前記第１及び第２連結パターンの間には、これらを互いに絶縁させるための絶縁膜が形成されなければならない。

この際、第１連結パターン及び第２連結パターンを形成するそれぞれの工程段階と、絶縁膜を形成する工程段階ですべてパターニング段階を通さなければならないので、これらの段階ではすべてのマスク工程を必要とする。これによって、工程が複雑になり、製造效率が低下されるという問題が生じる。

したがって、本発明は前記問題を鑑みてなされたものであって、その目的は、マスクの工数を低減したタッチスクリーンパネルの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、透明基板の一面に導電膜及び絶縁膜を順次成膜する段階と、前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングすることにより、それぞれ分離されたパターンを持つ複数の第１連結パターンと、前記第１連結パターンの一領域を露出するように前記第１連結パターン上に部分的に位置される絶縁膜とを形成する段階と、前記第１連結パターン及び絶縁膜が形成された前記透明基板上に透明電極膜を形成する段階と、前記透明電極膜をパターニングすることによって、前記第１連結パターンの露出した領域を介して前記第１連結パターンと連結されて第１方向に沿って連結される複数の第１センシングパターンと、前記第１センシングパターンと絶縁されるように前記第１センシングパターンの間に配置されて、第２方向に沿って連結される複数の第２センシングパターンとを形成する段階と、を含むタッチスクリーンパネルの製造方法を提供する。

ここで、前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングする段階は、前記ハーフトーンマスクを利用して前記絶縁膜上に第１高さと前記第１高さより低い第２高さを持つフォトレジストを形成する段階と、前記フォトレジストの下部を除いた残りの領域の導電膜及び絶縁膜をエッチング工程によって除去する段階と、前記第２高さを持つフォトレジストとその下部の絶縁膜をアッシング及びエッチング工程によって除去し、前記第１連結パターンの一領域を露出する段階と、前記絶縁膜上に残っているフォトレジストをアッシング工程によって除去する段階と、を含むことができる。

また、前記フォトレジストの下部を除いた残りの領域の導電膜及び絶縁膜をエッチング工程によって除去する段階は、乾式エッチング工程によって前記絶縁膜を除去した後、湿式エッチング工程によって前記導電膜を除去するが、前記導電膜が前記絶縁膜より内側に位置するように前記導電膜をオーバーエッチングする段階を含むことができる。

また、前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングする段階で、配線領域上に前記第２高さを持つフォトレジストを形成することによって、前記第１連結パターンをパターニングすると同時に、前記配線領域上に位置検出ラインをパターニングすることができる。

また、前記透明電極膜をパターニングする段階で、前記第２センシングパターンが前記第２方向に沿って連結されるようにする第２連結パターンを前記第２センシングパターンと一体に形成することができる。

このように本発明のタッチスクリーンパネルの製造方法によれば、ハーフトーンマスクを利用して導電膜及び絶縁膜を同伴パターニングすることによって第１連結パターンと絶縁膜を一つのマスク工程によって形成することができる。また、これによって、マスクの工数が低減されて工程が単純化されるという効果を奏する。

本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルを概略的に示した平面図である。 図１に示されたセンシングパターン及び連結パターンを示した要部平面図である。 図１に示されたタッチスクリーンパネルを一方向から示した要部断面図である。 図１に示されたタッチスクリーンパネルを他の方向から示した要部断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。 図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例をより詳しく説明する。図１は、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルを概略的に示した平面図である。そして、図２は図１に示されたセンシングパターン及び連結パターンの一部を示した要部平面図である。

図１ないし図２を参照すれば、本発明の実施例によるタッチスクリーンパネルは、透明基板１０と、透明基板１０上に形成された複数の第１センシングパターン１２ａ、及び第２センシングパターン１２ｂと、第１センシングパターン１２ａ、及び第２センシングパターン１２ｂをパッド部２０を介して外部の駆動回路と連結するための位置検出ライン１５を含む。

第１センシングパターン１２ａは、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯのような透明電極物質を利用して第１方向、例えば、行方向に沿って連結されるように形成されて行ライン単位でそれぞれの位置検出ライン１５と連結される。

ここで、第１センシングパターン１２ａは、図２に示されたようにそれぞれが分離されたパターンを持つようにパターニングされるが、下部の第１連結パターン１２ａ１によって第１方向に沿って連結されるように形成される。

第１連結パターン１２ａ１は、第１センシングパターン１２ａを形成する工程段階とは相異なる工程段階で形成されるが、一領域が第１センシングパターン１２ａと接触されて第１センシングパターン１２ａに電気的に連結されながら第１センシングパターン１２ａを第１方向に沿って連結する。

第２センシングパターン１２ｂは、第１センシングパターン１２ａと共に透明電極物質を利用して形成されるもので、第１センシングパターン１２ａと同一の層に配置されるが、第１センシングパターン１２ａと絶縁されるように第１センシングパターン１２ａの間に第１方向と異なる第２方向、例えば、列方向に沿って連結されるようにパターニングされる。

第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂが同一の層に位置されれば、タッチスクリーンパネルは全般的に均一な反射率を持つことができる。このような第２センシングパターン１２ｂは、パターニング段階から第２方向に沿って連結されるようにパターニングすることができるもので、例えば、図２に示されたように一体に形成された第２連結パターン１２ｂ１によって第２方向に沿って連結されるようにパターニングすることができる。

しかし、本発明がこれに限定されるのではなく、第２センシングパターン１２ｂを連結するための第２連結パターン１２ｂ１をも第２センシングパターン１２ｂを形成するための工程段階と異なる工程段階で別途に形成できるということは勿論である。

このような第２センシングパターン１２ｂは、列ライン単位でそれぞれの位置検出ライン１５と連結される。位置検出ライン１５は、パッド部２０を介して第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂを位置検出回路のような外部の駆動回路（図示せず）と連結する。

このような位置検出ライン１５は、映像が表示されるタッチ活性領域を避けてタッチスクリーンパネルの外郭に配置されるのであり、材料選択の幅が広くて第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂの形成に利用される透明電極物質の外にもモリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン／アルミニウム／モリブデンＭｏ／Ａｌ／Ｍｏなどの低抵抗物質で形成することができる。

前述のようなタッチスクリーンパネルは、静電容量方式のタッチスクリーンパネルで、人手またはタッチスティックなどのような接触物体が接触されれば、センシングパターン１２ａ、１２ｂから位置検出ライン１５及びパッド部２０を経由して駆動回路（図示せず）側に接触位置による静電容量の変化が伝達される。すると、Ｘ及びＹ入力処理回路（図示せず）などによって静電容量の変化が電気的信号に変換されることによって接触位置が把握される。

一方、前述のタッチスクリーンパネルは、独立的な基板に形成されて映像表示装置などの上面に付着されるか、あるいは映像表示装置の表示パネルと一体化されて具現することもできる。例えば、タッチスクリーンパネルは、有機電界発光表示パネルや液晶表示パネルの上部基板の上面に一体化されて具現することができるが、このように表示パネルとタッチスクリーンパネルを一体型で具現するようになれば、薄型の映像表示装置を提供することができる。

図３は、図１に示されたタッチスクリーンパネルを一方向から示した要部断面図で、図４は、図１に示されたタッチスクリーンパネルを他の方向から示した要部断面図である。便宜上、図３のタッチ活性領域は、図２のＩ−Ｉ’線による断面を示し、図４のタッチ活性領域は図２のＩＩ−ＩＩ’線による断面を示す。

図３及び図４を図１ないし図２と結び付けてタッチスクリーンパネルの構造を説明すると、タッチスクリーンパネルは中央部のタッチ活性領域１０１と縁部の配線領域１０２に区分される。

タッチ活性領域１０１は、透明基板１０の一面に形成された第１連結パターン１２ａ１と、第１連結パターン１２ａ１上に形成されて第１連結パターン１２ａ１の一領域を露出する絶縁膜１３と、第１連結パターン１２ａ１の露出された領域を介して第１連結パターン１２ａ１と連結されて第１方向に沿って連結される第１センシングパターン１２ａと、第１センシングパターン１２ａと絶縁されるように第１センシングパターン１２ａの間に形成され、絶縁膜１３上に一体に形成された第２連結パターン１２ｂ１を介して第２方向に沿って連結される第２センシングパターン１２ｂとを含む。

すなわち、本実施例で絶縁膜１３は、第１連結パターン１２ａ１及び第２連結パターン１２ｂ１の交差部ごとに配置され、第１及び第２連結パターン１２ａ１、１２ｂ１の短絡を防止する。

ただし、絶縁膜１３は図３に示されたように第１連結パターン１２ａ１の一領域を露出して、前記露出された領域を介して第１連結パターン１２ａ１が第１センシングパターン１２ａに連結されるようにする。すなわち、第１センシングパターン１２ａは、第１連結パターン１２ａ１の露出された領域を介して第１連結パターン１２ａ１と直接的に接触されることで、第１方向に沿って電気的に連結されることが可能である。

一方、本発明では、第１及び第２連結パターン１２ａ１、１２ｂ１の短絡をより效果的に防止するために図４に示されたように、第２連結パターン１２ｂ１が延長される領域で第１連結パターン１２ａ１をオーバーエッチングする。これにより、第２連結パターン１２ｂ１が延長される領域で第１連結パターン１２ａ１が絶縁膜１３の内側に位置され、タッチスクリーンパネルの電気的安全性が確保される。すなわち、絶縁膜１３は第２連結パターン１２ｂ１が延長される領域の一方向で下端部が第１連結パターン１２ａ１の上端部より広く形成される。

このようなタッチ活性領域１０１は、タッチスクリーンパネル下部の表示パネル（図示せず）などからの光が透過されるように透明に具現される。すなわち、第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂ、及び第２連結パターン１２ｂ１と絶縁膜１３などは所定の透過度以上を持つ透明性材料で形成される。ここで、透明とは１００％の透明さは勿論、高い光透過率を持つ程度の透明さを包括的に意味する。

このために、第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂと第２連結パターン１２ｂ１は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯなどの透明電極物質で形成され、絶縁膜１３はシリコン酸化膜ＳｉＯ_２などの透明性絶縁物質で形成することができる。

ただし、第１センシングパターン１２ａ１は、位置検出ライン１５とともに低抵抗金属などで形成することができるが、第１センシングパターン１２ａ１の線幅や長さなどを調節することによって第１センシングパターン１２ａ１が可視化されることを防止することができる。

配線領域（あるいはダミー領域、１０２）は、位置検出ライン１５を含む。このような位置検出ライン１５は、第１連結パターン１２ａ１と同一の工程過程で同一の材料で形成することができる。ただし、本発明は、第１連結パターン１２ａ１と絶縁膜１３を一つのハーフトーンマスクを利用してパターニングすることによってマスクの工数を低減し、工程を単純化することを特徴とする。これに対する詳細な説明は図５Ａないし図５Ｇを参照して後述する。

一方、図３ないし図４では図示しなかったが、第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂが形成された透明基板１０の上部には、表面スクラッチなどを防止するための別途の保護膜をさらに形成することもできる。

また、図３では説明の便宜上連結パターン１２ａ１、１２ｂ１の大きさをセンシングパターン１２ａ、１２ｂに比べて多少誇張して表現したが、実際の連結パターン１２ａ１、１２ｂ１は、図１のように知覚されにくい程度の小さな大きさで形成することもできる。

図５Ａないし図５Ｇは、図３に示されたタッチスクリーンパネルの製造方法を順次示した断面図である。図５Ａないし図５Ｇを参照して本発明によるタッチスクリーンパネルの製造方法を説明すると、まず、透明基板１０を用意し、透明基板１０の一面に導電膜１１及び絶縁膜１３を順次成膜する。ここで、透明基板１０は、表示パネルの上部基板や、別途のタッチパネル用基板、あるいはウィンドウ基板などを用いることも可能である。

導電膜１１は、第１連結パターン１２ａ１及び位置検出ライン１５を形成するためのもので、モリブデン（Ｍｏ）のような低抵抗金属物質を透明基板１０に全面蒸着することによって形成することができる。そして、絶縁膜１３はシリコン酸化膜ＳｉＯ_２のような透明性絶縁物質を導電膜１１上に全面蒸着することによって形成することができる（図５Ａ）。

以後、導電膜１１及び絶縁膜１３をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングすることによって、それぞれが分離したパターンを持つ複数の第１連結パターン１２ａ１及び位置検出ライン１５と、第１連結パターン１２ａ１の一領域を露出するように第１連結パターン１２ａ１上に部分的に位置される絶縁膜１３を形成する。

より具体的に、一つのハーフトーンマスク（図示せず）を利用して絶縁膜１３上に互いに異なる高さ、すなわち、第１高さＨ１と前記第１高さＨ１より低い第２高さＨ２を持つフォトレジストＰＲを形成する。この時、絶縁膜１３がパターニングされて第１連結パターン１２ａ上に部分的に残ることになる領域には、第１高さＨ１のフォトレジストが形成され、第１連結パターン１２ａ１の露出する領域及び位置検出ライン１５が形成される領域には第２高さＨ２のフォトレジストが形成される（図５Ｂ）。

そして、フォトレジストＰＲの下部を除外した残りの領域の導電膜１１及び絶縁膜１３をエッチング工程によって除去する。例えば、乾式エッチング工程によってフォトレジストＰＲの下部を除外した残りの領域の絶縁膜１３を除去した後、湿式エッチング工程をさらに行うことによって、露出された領域の導電膜１１を除去することにより、第１連結パターン１２ａ１と位置検出ライン１５を形成することができる。すなわち、第１連結パターン１２ａ１と位置検出ライン１５は、導電膜１１及び絶縁膜１３をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングする段階で同一の材料を利用して同時にパターニングすることができる。

一方、導電膜１１は、湿式エッチング工程のときのみにエッチングすることもあるが、絶縁膜１３の乾式エッチング工程のときに一部がエッチングされ、湿式エッチング工程のときに追加的にエッチングすることもできる。

導電膜１１の湿式エッチング工程のときには、前記導電膜１１を構成する物質に対するエッチング液が利用されるが、この時、導電膜１１が絶縁膜１３より内側に位置されるように導電膜１１に対するエッチング比の大きいエッチング液を利用して導電膜１１をオーバーエッチングする。例えば、導電膜１１が絶縁膜１３より１μｍないし２μｍぐらい内側に位置されるように導電膜１１をオーバーエッチングすることができる。

これによって、導電膜１１がパターニングされてタッチ活性領域には第１連結パターン１２ａ１が形成され、配線領域には位置検出ライン１５が形成される（図５Ｃ）。この時、導電膜１１をオーバーエッチングすることによって形成される第１連結パターン１２ａ１が図４に示された方向から最終的に絶縁膜１３より内側に位置されながら第２連結ライン１２ｂ１との短絡が防止されてタッチスクリーンパネルの電気的安全性が確保される。

以後、後続されるアッシング工程によって第２高さＨ２を持つフォトレジストＰＲを除去する。この時、第１高さＨ１を持つフォトレジストＰＲも上部が除去されて高さが低くなる。

アッシング工程は、高温の雰囲気でフォトレジストを焼いて除去する工程を言い、この時、主にプラズマによるイオン效果を排除し、純粋ラジカル反応を追求する化学反応の形態で行われる。つまり、酸素ラジカルをフォトレジストの炭素結合と反応させて二酸化炭素を形成することで、フォトレジストを分解させるような形態を例として挙げることができる。

第２高さＨ２を持つフォトレジストＰＲが除去されると、その下部に位置された絶縁膜１３が露出されるが、ドライエッチング工程やバッファー酸化エッチング液ＢＯＥなどを利用した湿式エッチング工程によって絶縁膜１３の露出した部分を除去する。これによって、第１連結パターン１２ａ１の一領域（第１センシングパターンとのコンタクト領域）が露出される。すなわち、第２高さＨ２を持つフォトレジストＰＲとその下部の絶縁膜１３をアッシング及びエッチング工程によって除去し、第１連結パターン１２ａ１の一領域を露出する（図５Ｄ）。

そして、絶縁膜１３上に残されているフォトレジストＰＲをアッシング工程などによって除去することにより、第１連結パターン１２ａ１及び位置検出ライン１５とともに絶縁膜１３のパターニング工程を完了する（図５Ｅ）。

以後、第１連結パターン１２ａ１及び位置検出ライン１５と絶縁膜１３が形成された透明基板１０上に透明電極膜１２’を全面的に形成する。透明電極膜１２’は、第１及び第２センシングパターン１２ａ、１２ｂと第２連結パターン１２ｂ１を形成するためのもので、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯなどのような透明物質を透明基板１０上に全面蒸着することによって形成することができる（図５Ｆ）。

以後、別途のマスク（図示せず）を利用して透明電極膜１２’をパターニングすることによって、第１連結パターン１２ａ１の露出された領域を介して第１連結パターン１２ａ１と連結され、第１方向に沿って連結される複数の第１センシングパターン１２ａを形成する。この時、断面図には示されていないが、第１センシングパターン１２ａの間に前記第１センシングパターン１２ａと絶縁されるように複数の第２センシングパターン１２ｂを同伴パターニングして形成する。

このような第２センシングパターン１２ｂは、第２連結パターン１２ｂ１によって第２方向に沿って連結されるように形成され、第２センシングパターン１２ｂ及び第２連結パターン１２ｂ１は同一の工程段階で一体に形成することができる（図５Ｇ）。

前述したように、本発明のタッチスクリーンパネルの製造方法によれば、一つのハーフトーンマスクを利用して導電膜１１及び絶縁膜１３を同伴パターニングすることによって、第１連結パターン１２ａ１と絶縁膜１３を一つのマスク工程で形成することができる。これによって、マスクの工数が低減されて工程が単純化される。

以上のように、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本願発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者が様々な変形や変更が可能であることはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

１０ 透明基板
１２ａ、１２ｂ センシングパターン
１２ａ１、１２ｂ１ 連結パターン
１３ 絶縁膜
１５ 位置検出ライン

Claims (5)

1. 透明基板の一面に導電膜及び絶縁膜を順次成膜する段階と、
   前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングすることにより、それぞれ分離されたパターンを持つ複数の第１連結パターンと、前記第１連結パターンの一領域を露出するように前記第１連結パターン上に部分的に位置される絶縁膜とを形成する段階と、
   前記第１連結パターン及び絶縁膜が形成された前記透明基板上に透明電極膜を形成する段階と、
   前記透明電極膜をパターニングすることによって、前記第１連結パターンの露出した領域を介して前記第１連結パターンと連結されて第１方向に沿って連結される複数の第１センシングパターンと、前記第１センシングパターンと絶縁されるように前記第１センシングパターンの間に配置されて、第２方向に沿って連結される複数の第２センシングパターンとを形成する段階と
   を含むことを特徴とするタッチスクリーンパネルの製造方法。
2. 前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングする段階は、
   前記ハーフトーンマスクを利用して前記絶縁膜上に第１高さと前記第１高さより低い第２高さを持つフォトレジストを形成する段階と、
   前記フォトレジストの下部を除いた残りの領域の導電膜及び絶縁膜をエッチング工程によって除去する段階と、
   前記第２高さを持つフォトレジストとその下部の絶縁膜をアッシング及びエッチング工程によって除去し、前記第１連結パターンの一領域を露出する段階と、
   前記絶縁膜上に残されているフォトレジストをアッシング工程によって除去する段階と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
3. 前記フォトレジストの下部を除いた残りの領域の導電膜及び絶縁膜をエッチング工程によって除去する段階は、
   乾式エッチング工程によって前記絶縁膜を除去した後、湿式エッチング工程によって前記導電膜を除去するが、前記導電膜が前記絶縁膜より内側に位置するように前記導電膜をオーバーエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
4. 前記導電膜及び絶縁膜をハーフトーンマスクを利用して同伴パターニングする段階で、配線領域上に前記第２高さを持つフォトレジストを形成することによって、前記第１連結パターンをパターニングすると同時に、前記配線領域上に位置検出ラインをパターニングすることを含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
5. 前記透明電極膜をパターニングする段階で、前記第２センシングパターンが前記第２方向に沿って連結されるようにする第２連結パターンを前記第２センシングパターンと一体に形成することを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。

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