KR101690600B1

KR101690600B1 - 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101690600B1
Application number: KR1020120155961A
Authority: KR
Inventors: 김경아; 우윤환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-12-28
Also published as: KR20140085994A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조 방법은, 기판 상에 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제2 보호층 상에 공통 전극층을 형성하는 단계; 상기 공통 전극층 상에 제3 보호층을 형성하는 단계; 상기 제3 보호층을 패터닝하여 상기 소스 전극과 대응되는 위치에 상기 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀 상에 연결 배선층을 형성하는 단계; 상기 제3 보호층 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 픽셀 전극층 형성하는 단계를 포함한다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 제조 방법{Display Device With Integrated Touch Screen and Method for Manufacturing The Same}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 터치 스크린 일체형 표시장치에 관한 것이다.

터치 스크린는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광 표시장치(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시장치 등과 같은 화상표시장치에 설치되어 사용자가 화상표시장치를 보면서 터치스크린 내의 터치 센서를 가압하여(누르거나 터치하여) 미리 정해진 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.

특히, 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시장치의 내부에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 인셀 타입(In-cell type) 터치 스크린 일체형 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

이하에서는 일반적인 인셀 타입 터치 스크린 일체형 표시장치에 대해서 설명하기로 한다.

일반적인 터치 스크린 일체형 표시장치는 기판, 박막 트랜지스터, 픽셀 전극, 공통 전극을 포함하고 있다.

여기서, 공통 전극층은 픽셀 전극층 보다 상부 층에 형성되며, 디스플레이 구동 모드 시 픽셀 전극과 함께 전계를 형성하여 디스플레이 구동을 위한 전극으로 사용되고, 터치 구동 모드 시 터치 센싱을 위한 터치 전극으로 사용된다.

본 발명은 픽셀 전극층이 공통 전극층 보다 상부층에 형성될 수 있는 터치 스크린 일체형 표시 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법은 기판 상에 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제2 보호층 상에 공통 전극층을 형성하는 단계; 상기 공통 전극층 상에 제3 보호층을 형성하는 단계; 상기 제3 보호층을 패터닝하여 상기 소스 전극과 대응되는 위치에 상기 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀 상에 연결 배선층을 형성하는 단계; 상기 제3 보호층 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 픽셀 전극층 형성하는 단계를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는, 기판 상에 형성되는 게이트 전극, 소스 전극 및 데이터 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 상에 형성되는 제1 보호층; 상기 제1 보호층 상에 형성되는 제2 보호층; 상기 제2 보호층 상에 형성되는 공통 전극층; 상기 공통 전극층 상에 형성되는 제3 보호층; 상기 제3 보호층 상에 상기 소스 전극과 대응되는 영역에 형성되며, 상기 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 공통 전극층과 연결되는 연결 배선층; 및 상기 제3 보호층 상에 형성되며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 픽셀 전극층을 포함한다.

본 발명에 따르면, 터치 스크린 일체형 표시장치에서 픽셀 전극층을 공통 전극층보다 상부 층에 형성하여 픽셀 전극 사이즈가 기존 구조 대비 증가할 수 있으므로, 기존 구조 대비 투과율이 증가될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 공통 전극층을 포토아크릴 데미지 보호막으로 활용할 수 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 보여주는 단면도.

이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 상에 또는 아래에 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제 3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 제조방법을 보여주는 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상에 게이트 전극(210), 소스 전극(251) 및 드레인 전극(252)을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성한다. 여기서 박막 트랜지스터는 게이트 절연막(220) 및 액티브층(230)을 포함하며 형성될 수 있다.

또한, 박막 트랜지스터는 액티브층(230)이 게이트 전극(210)상에 적층된 구조지만, 게이트 전극(210)이 액티브층(230) 상에 적층되어 형성될 수 있으며, 액티브층(230) 상에 추가적으로 에치 스토퍼(240)가 형성 될 수 있다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터 상에 제1 보호층(260) 및 제2 보호층(240)을 형성한다. 제1 보호층(260)은 박막 트랜지스터 상에 형성되어 박막 트랜지스터를 보호하는 기능을 하며, 패시베이션층으로 형성될 수 있다. 제2 보호층은 포토 아크릴층 일 수 있으며, 포토 아크릴층은 증착, 패터닝, 현상의 공정을 통해 패터닝 된 형태로 제1 보호층 상에 형성될 수 있다.

다음으로, 제2 보호층(270)을 마스크로 하여 제1 보호층(260)을 패터닝하여 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀을 형성한다.

하지만, 제2 보호층(270) 상에 포토레지스터층을 증착하고, 증착된 포토레지스터층을 이용하여 현상, 노광, 에치, 스트립 공정으로 제1 보호층(260)을 패터닝하여 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀을 형성할 수도 있다. 이때 사용된 포토레지스터층은 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후 제거한다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 보호층(270) 상에 공통 전극층(280)을 형성한다.

여기서, 공통 전극층은 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀 영역을 제외한 제2 보호층(270) 상에 형성되어, 터치스크린 일체형 표시장치의 구동모드가 디스플레이 구동모드이면, 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀 전극층(310)과 함께 전계를 형성하여 액정을 구동하는 디스플레이 구동을 위한 전극으로 동작하며 터치스크린 일체형 표시장치의 구동모드가 터치 구동모드이면, 터치 센싱을 위한 터치 전극으로 동작한다. 또한, 공통 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된 투명 전극일 수 있으며 내부에 슬릿이 형성될 수 있다. 공통 전극층(280)과 픽셀 전극층(310)은 슬릿을 통해 프린지 필드(fringe field)를 형성하고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 공통 전극층(280)층에 제 3 보호층(290)을 형성한다.

여기서, 제3 보호층(290)은 공통 전극층(280) 상에 형성되며, 공통 전극층(280)을 보호하는 기능을 하며, 공통 전극층(280)과 픽셀 전극층(310)을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 제3 보호층(290)은 패시베이션층으로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 보호층(290)을 패터닝하여 소스 전극(251)과 대응되는 위치에 공통 전극층(280)을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후, 공통 전극층을 노출시키는 콘택홀 상에 연결 배선층(300)을 형성한다.

여기서, 연결 배선층(300)은 제3 보호층(290) 상에 소스 전극(251)과 대응되는 영역에 형성되며, 공통 전극층(280)을 노출시키는 콘택홀을 통해 공통 전극층(280)과 연결되어, 공통 전극층(280)으로 공통 전압 및 터치 스캔 신호를 전달하는 역할을 한다. 다시 말해, 디스플레이 구동 모드 시 디스플레이 구동을 위한 공통 전압을 공통 전극층으로 전달하고, 터치 구동 모드 시 터치 구동을 위한 터치 스캔 신호를 공통 전극층으로 전달하는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 제조 방법에서,도 5에 도시된 바와 같이, 연결 배선층(300)을 공통 전극층(280) 상에 형성함으로써, 제2 보호층(270)과 연결 배선층(300)의 직접 접촉으로 연결 배선층에서 발생할 수 있는 포토아크릴 데미지로부터 안전할 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제3 보호층(290) 상에 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀을 통해 드레인 전극(252)과 연결되는 픽셀 전극층(310) 형성한다.

여기서, 픽셀 전극층(310)은 디스플레이 구동을 위한 전극으로 사용되며, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된 투명 전극일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조 방법에서 픽셀 전극층이 공통 전극층보다 상부에 위치되어 있는 픽셀 탑 구조를 형성할 수 있으며, 공통 전극층을 연결 배선층 하부에 형성할 수 있다.

따라서, 공통 전극층이 포토아크릴 데미지 보호막과 공통 전극으로의 두 가지 역할을 함에 따라 픽셀 전극층은 픽셀 전극의 역할만하면 되므로, 픽셀 전극의 크기가 일반적인 공통 전극 탑 구조 대비하여 증가하며 이에 따라 투과율도 증가한다.

본 명세서에서는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조 방법에 있어서 공통 전극층 및 픽셀 전극층을 형성하는 공정까지만 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 픽셀 전극층 형성 공정 후 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조를 위한 추가적인 공정을 더 수행할 수도 있다.

이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 6에 도시된 바와 같이 기판(200), 박막 트랜지스터, 제1 보호층(260), 제2 보호층(270), 공통 전극층(280), 제 3 보호층(290), 연결 배선(300), 픽셀 전극층(310)을 포함한다.

박막 트랜지스터는 기판(200) 상의 픽셀 영역에서 스위칭 소자로써 형성되어 있으며, 게이트 전극(210), 게이트 절연막(220), 액티브층(230), 식각 방지층(240), 소스 전극(251) 및 드레인 전극(252)을 포함한다. 여기서. 기판은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어 질 수 있다.

본 발명의 박막 트랜지스터는 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(210)이 액티브층(230) 아래로 형성된 바텀 게이트 구조이지만, 게이트 전극(210)이 액티브층(230) 상에 위치에 있는 탑 게이트 구조로 이루어질 수 있다. 또한 에칭 공정 시 액티브층을 보호하는 역할을 하는 식각 방지층(240)를 액티브층(230) 상에 추가로 형성할 수 있다.

제1 보호층(260)은 박막 트랜지스터 상에 드레인 전극(252)을 노출시키는 형태로형성되어 박막 트랜지스터를 보호하는 기능을 하며, 패시베이션층으로 형성될 수 있다. 제2 보호층(270)은 제1 보호층 상에 드레인 전극(252)을 노출시키는 형태로 형성되어 있으며, 포토 아크릴(PAC)로 형성될 수 있다. 여기서, 포토 아크릴층은 증착, 패터닝, 현상의 공정을 통해 패터닝 된 형태로 제1 보호층 상에 형성될 수 있다.

공통 전극층(280)은 제2 보호층(270) 상에 형성되며, 터치스크린 일체형 표시장치의 구동모드가 디스플레이 구동모드이면, 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀 전극층(310)과 함께 전계를 형성하여 액정을 구동하는 디스플레이 구동을 위한 전극으로 동작하며 터치스크린 일체형 표시장치의 구동모드가 터치 구동모드이면, 터치 센싱을 위한 터치 전극으로 동작한다. 또한, 공통 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된 투명 전극일 수 있으며 내부에 슬릿이 형성될 수 있다. 공통 전극층(280)과 픽셀 전극층(310)은 슬릿을 통해 프린지 필드(fringe field)를 형성하고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다.

제3 보호층(290)은 공통 전극층(280) 상에 형성되며, 공통 전극층(280)을 보호하는 기능을 하며, 공통 전극층(280)과 픽셀 전극층(310)을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 제3 보호층(290)은 패시베이션층으로 형성될 수 있다.

연결 배선층(300)은 제3 보호층(290) 상에 소스 전극(251)과 대응되는 영역에 형성되며, 공통 전극층(280)을 노출시키는 콘택홀을 통해 공통 전극층(280)과 연결된다. 연결 배선층은 공통 전극층(280)으로 공통 전압 및 터치 스캔 신호를 전달하는 역할을 한다. 다시 말해, 디스플레이 구동 모드 시 디스플레이 구동을 위한 공통 전압을 공통 전극층으로 전달하고, 터치 구동 모드 시 터치 구동을 위한 터치 스캔 신호를 공통 전극층으로 전달하는 역할을 한다.

도 6에 도시된 바와 같이 연결 배선층(300)을 공통 전극층(280) 상에 형성함으로써, 제2 보호층(270)과 연결 배선층(300)의 직접 접촉으로 연결 배선층에서 발생할 수 있는 포토아크릴 데미지로부터 안전할 수 있다.

픽셀 전극층(310)은 제3 보호층(290) 상에 형성되며, 드레인 전극(252)을 노출시키는 콘택홀을 통해 드레인 전극(252)과 연결된다. 여기서, 픽셀 전극층(310)은 디스플레이 구동을 위한 전극으로 사용되며, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체로 형성된 투명 전극일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 터치 스크린 일체형 표시장치에서 픽셀 전극층이 공통 전극층보다 상부에 위치되어 있는 픽셀 탑 구조를 형성할 수 있으며, 공통 전극층을 연결 배선층 하부에 형성할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200 : 기판 210 : 게이트 전극
220 : 게이트 절연막 230 : 액티브층
240 : 식각 방지층 251 : 소스 전극
252 : 드레인 전극 260 : 제1 보호층
270 : 제2 보호층 280 : 공통 전극층
290 : 제3 보호층 300 : 연결 배선층
310 : 픽셀 전극층

Claims

기판 상에 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계;
상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제2 보호층 상에 공통 전극층을 형성하는 단계;
상기 공통 전극층 상에 제3 보호층을 형성하는 단계;
상기 제3 보호층을 패터닝하여 상기 소스 전극과 대응되는 위치에 상기 공통 전극층을 상부로 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제3 보호층 상에 상기 공통 전극층을 상부로 노출시키는 콘택홀을 통하여 상기 공통 전극층과 연결되는 연결 배선층을 형성하는 단계;
상기 제3 보호층 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 픽셀 전극층을 형성하는 단계
를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공통 전극층은,
상기 픽셀 전극층과 함께 전계를 형성하여 디스플레이 구동을 위한 전극으로 사용되거나, 터치 센싱을 위한 터치 전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 보호층은 패시베이션층인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 보호층은 포토 아크릴(PAC)로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공통 전극층은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치의 제조방법.
기판 상에 형성되는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터 상에 형성되는 제1 보호층;
상기 제1 보호층 상에 형성되는 제2 보호층;
상기 제2 보호층 상에 형성되는 공통 전극층;
상기 공통 전극층 상에 형성되고 상기 공통 전극층을 상부로 노출시키는 콘택홀을 갖는 제3 보호층;
상기 제3 보호층 상에 상기 소스 전극과 대응되는 영역에 형성되며, 상기 공통 전극층을 상부로 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 공통 전극층과 연결되는 연결 배선층; 및
상기 제3 보호층 상에 형성되며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 픽셀 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 공통 전극층은,
상기 픽셀 전극층과 함께 전계를 형성하여 디스플레이 구동을 위한 전극으로 사용되거나, 터치 센싱을 위한 터치 전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 보호층은 패시베이션층인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 보호층은 포토 아크릴(PAC)로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 공통 전극층은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.