KR101733140B1 - 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액정표시장치와 같은 영상표시장치의 상부기판 상면에 터치감지를 위한 감지패턴을 직접 형성함에 의해 터치스크린패널과 표시패널을 일체화한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치는, 각각 표시영역과, 상기 표시영역의 외곽에 정의되며 실링영역을 포함하는 비표시영역이 구획된 상부기판 및 하부기판과; 상기 상부기판 및 하부기판 사이의 상기 표시영역에 형성된 다수의 화소들과; 상기 상부기판의 저면에 형성되며, 상기 화소들 사이의 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 상기 비표시영역에 배치되되, 상기 실링영역이 개구된 블랙 매트릭스와; 상기 상부기판 상면의 상기 표시영역 상에 형성된 다수의 감지패턴들과; 상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에 형성되며, 제1 또는 제2 방향을 따라 상기 감지패턴들과 연결되는 다수의 감지배선들과; 상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에, 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 커버하도록 형성되는 차광패턴;을 포함한다.

Description

터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법{Display Device Integrated Touch Screen Panel and Fabricating Method Thereof}
본 발명은 영상표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정표시장치와 같은 영상표시장치의 상부기판 상면에 터치감지를 위한 감지패턴을 직접 형성함에 의해 터치스크린패널과 표시패널을 일체화한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
터치스크린패널은 액정표시장치와 같은 영상표시장치의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치스크린패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치스크린패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
단, 터치스크린패널을 별도로 제작하여 영상표시장치의 외면에 부착하게 되면, 상기 영상표시장치의 전체 두께가 증가되고 패널 간의 공간으로 인해 영상의 시인성이 저하될 우려가 있으며, 공정시간 및 제조비용이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 터치스크린패널과 표시패널이 일체화되어 두께가 저감됨과 아울러, 터치스크린패널 구현을 위한 패턴들의 안정성이 확보되고 데드 스페이스가 축소될 수 있도록 한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 각각 표시영역과, 상기 표시영역의 외곽에 정의되며 실링영역을 포함하는 비표시영역이 구획된 상부기판 및 하부기판과; 상기 상부기판 및 하부기판 사이의 상기 표시영역에 형성된 다수의 화소들과; 상기 상부기판의 저면에 형성되며, 상기 화소들 사이의 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 상기 비표시영역에 배치되되, 상기 실링영역이 개구된 블랙 매트릭스와; 상기 상부기판 상면의 상기 표시영역 상에 형성된 다수의 감지패턴들과; 상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에 형성되며, 제1 또는 제2 방향을 따라 상기 감지패턴들과 연결되는 다수의 감지배선들과; 상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에, 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 커버하도록 형성되는 차광패턴;을 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 차광패턴은, 상기 감지패턴들을 구성하는 하나 이상의 구성요소 또는 상기 감지배선들과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 차광패턴은 금속패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지패턴들은, 상기 표시영역 상에 다수 분포되어 형성되며, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 제1 감지셀들과; 상기 제1 감지셀들과 교호적으로 배치되도록 상기 표시영역 상에 다수 분포되어 형성되며, 상기 제1 방향과 교차하는 상기 제2 방향을 따라 연결되는 제2 감지셀들과; 상기 제1 감지셀들의 사이에서 이들을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 제1 연결패턴들과; 상기 제2 감지셀들의 사이에서 이들을 상기 제2 방향을 따라 연결하는 제2 연결패턴들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 연결패턴들 및 상기 제2 연결패턴들 중 하나 이상의 연결패턴들은 불투명한 도전성 물질로 형성되고, 상기 차광패턴은 상기 연결패턴들과 동일한 상기 불투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지패턴들은, 상기 제1 연결패턴들과 상기 제2 연결패턴들의 교차부에서 이들의 사이에 개재되는 유기절연막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지패턴들을 덮도록 적어도 상기 표시영역의 상부기판 상면에 형성되는 보호막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부기판 상면의 상기 비표시영역 상에 형성되며 적어도 일부가 상기 실링영역 내에 위치되는 신호배선들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 다수의 화소들이 형성된 표시영역과, 상기 표시영역의 외곽에 정의되며 실링영역을 포함하는 비표시영역이 구획된 하부기판을 준비하는 단계와; 상기 화소들 사이의 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 상기 비표시영역에 대응되도록 형성되되 상기 실링영역에 대응하는 영역이 개구된 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판을 준비하는 단계와; 상기 화소들이 형성된 하부기판의 일면과, 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판의 일면을 마주하도록 배치하고, 상기 실링영역에 대응하여 상기 하부기판 또는 상부기판에 구비된 실링재에 의해 상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계와; 상기 상부기판의 상면에 다수의 감지패턴들 및 이들에 연결되는 감지배선들을 형성하는 단계를 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계에서, 상기 상부기판 측에서 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 통해 상기 실링재에 레이저를 조사할 수 있다.
또한, 상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계가 완료된 이후, 상기 실링영역을 커버하도록 상기 상부기판의 상면에 차광패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지패턴들 및 상기 감지배선들 중 하나 이상을 형성하는 단계에서, 상기 실링영역을 커버하도록 상기 상부기판의 상면에 차광패턴을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 감지패턴들 및 상기 감지배선들 중 하나 이상을 형성하는 단계에서, 이에 이용되는 물질과 동일한 물질을 이용하여 상기 차광패턴을 동시 형성할 수 있다.
또한, 상기 하부기판 및 상부기판을 합착한 이후, 상기 상부기판의 상면에 상기 감지패턴들 및 감지배선들을 형성하기에 앞서, 상기 상부기판의 슬림화 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지패턴들 상에 전면적으로 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법에 의하면, 표시패널을 구성하는 상부기판의 상면에 터치감지를 위한 감지패턴들을 형성함에 의해 터치스크린패널과 표시패널을 일체화한다. 이에 의해, 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 두께를 저감하고 시인성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법에 의하면, 상부기판에 형성되는 블랙 매트릭스를 실링영역에서 개구하고, 상부기판 및 하부기판의 합착공정 시에 상기 상부기판을 투과하여 실링재에 도달하도록 레이저를 조사함에 의해 합착공정을 수행한 이후, 상기 상부기판의 상면에 감지패턴들 및 감지배선들을 형성함과 아울러 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 커버하도록 차광패턴을 형성한다.
이에 의해, 하부기판의 실링영역 내에 신호배선들이나 구동회로 등을 조밀하게 배치할 수 있어 데드 스페이스 축소에 유리해지며, 상부기판에 형성되는 감지패턴들이 공정 중에 손상되는 것을 방지하여 터치스크린패널의 신뢰성 및 수율을 개선함과 아울러, 상기 차광패턴을 구비함에 의해 빛샘도 효과적으로 차단할 수 있다.
도 1은 터치스크린패널의 일례를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 감지패턴들의 일례를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치를 도시한 요부 단면도.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 터치스크린패널의 일례를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 터치스크린패널은, 투명기판(100)과, 상기 투명기판(100) 상의 터치활성영역에 형성된 감지패턴들(120)과, 상기 터치활성영역 외곽의 터치비활성영역에 형성되어 감지패턴들(120)을 패드부(200)를 통해 외부의 구동회로와 연결하는 감지배선들(150)을 포함한다.
여기서, 터치활성영역은 일례로 표시영역으로 설정되고 터치비활성영역은 상기 표시영역 외곽의 비표시영역으로 설정될 수 있는 것으로, 편의상 이하에서는 터치활성영역 및 터치비활성영역을 각각 표시영역 및 비표시영역으로 가정하여 설명하기로 한다.
감지패턴들(120)은, 투명기판(100)의 표시영역 상에 다수 분산되어 형성되며 제1 방향(예컨대, X 방향)을 따라 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 감지셀들(120a)과, 상기 제1 감지셀들(120a)의 사이에 분산되도록 상기 표시영역 상에 다수 분포되어 형성되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예컨대, Y 방향)을 따라 전기적으로 연결되도록 형성된 다수의 제2 감지셀들(120b)을 포함한다.
즉, 제1 감지셀들(120a)과 제2 감지셀들(120b)은 서로 교호적으로 배치되어 서로 다른 방향을 따라 연결된다.
그리고, 제1 감지셀들(120a) 및 제2 감지셀들(120b)은 각각 제1 방향 및 제2 방향을 따른 그룹 단위, 예컨대, 행 라인 또는 열 라인 단위로 각각의 감지배선(150)과 연결된다.
이러한 제1 감지셀들(120a) 및 제2 감지셀들(120b)은, 하부에 배치되는 표시패널(미도시)로부터의 빛이 투과될 수 있도록 ITO와 같은 투명전극물질로 형성된다.
한편, 도 1에는 부호의 표기 없이 단순한 라인으로만 도시되었으나, 투명기판(100) 상의 표시영역에는, 제1 감지셀들(120a)의 사이에 제1 방향을 따라 배열되어 상기 제1 감지셀들(120a)을 제1 방향을 따라 연결하는 다수의 제1 연결패턴들과, 제2 감지셀들(120b)의 사이에 제2 방향을 따라 배열되어 상기 제2 감지셀들(120b)을 제2 방향을 따라 연결하는 다수의 제2 연결패턴들이 더 형성된다. 이러한 연결패턴들의 실시예 및 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
감지배선들(150)은 제1 또는 제2 방향을 따라 감지패턴들(120)과 연결되도록 투명기판(100) 상의 비표시영역에 형성된다.
즉, 감지배선들(150)은 제1 감지셀들(120a) 및 제2 감지셀들(120b)을 각각 제1 방향 및 제2 방향을 따른 라인 단위로 외부의 구동회로와 연결하기 위한 것으로, 예컨대 각각 행 라인 단위 및 열 라인 단위의 제1 및 제2 감지셀들(120a, 120b)과 전기적으로 연결되어, 이들을 패드부(200)를 통해 위치검출회로와 같은 외부의 구동회로(미도시)와 연결한다.
이러한 감지배선들(150)은 영상이 표시되는 표시영역을 피해 터치스크린패널 외곽의 비표시영역에 배치되는 것으로 재료 선택의 폭이 넓다. 따라서, 감지배선들(150)은 감지패턴들(120)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속물질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 터치스크린패널은 정전용량방식의 터치스크린패널을 일례로서 개시한 것으로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 감지패턴들(120)로부터 감지배선들(150) 및 패드부(200)를 경유하여 구동회로(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
도 2는 도 1에 도시된 감지패턴들의 일례를 도시한 평면도이다. 편의상, 도 2에서는 인접한 두 개씩의 제1 및 제2 감지셀들과, 이들을 연결하는 하나씩의 제1 및 제2 연결패턴을 도시하기로 한다. 하지만, 이들은 도 1에 도시된 바와 같이 반복되는 패턴으로 표시영역 상에 다수 분산되어 배치되므로, 이하의 설명에서는 감지셀들에 대해서는 물론 연결패턴들에 대해서도 복수로 표기하기로 한다.
도 2를 참조하면, 감지패턴들(120)은, 제1 방향을 따라 연결되는 제1 감지셀들(120a)과, 상기 제1 감지셀들(120b)과 교호적으로 배치되며 제2 방향을 따라 연결되는 제2 감지셀들(120b)과, 상기 제1 감지셀들(120a)의 사이에서 이들을 제1 방향을 따라 연결하는 제1 연결패턴들(122a)과, 상기 제2 감지셀들(120b)의 사이에서 이들을 제2 방향을 따라 연결하는 제2 연결패턴들(122b)과, 상기 제1 연결패턴들(122a)과 상기 제2 연결패턴들(122b)의 사이에 개재된 절연막(124)을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 감지셀들(120a, 120b)은 ITO와 같은 투명전극물질을 패터닝하여 형성되고, 제1 및/또는 제2 연결패턴들(122a, 122b)은 상기 제1 및 제2 감지셀들(120a, 120b)과 같이 투명전극물질로 형성되거나, 혹은 불투명한 도전성 물질로 형성되되 가시화가 방지되도록 그 폭이나 두께, 길이 등이 조절될 수 있다.
일례로, 제1 연결패턴들(122a)은 도 1에 도시된 감지배선들(150)과 같이 불투명한 도전성 물질(예컨대, 금속)로 형성되어 상기 제1 연결패턴들(122a)의 상부 또는 하부 레이어에서 이들과의 직,간접적인 접촉에 의해 제1 연결패턴들(122a)과 연결되고, 제2 연결패턴들(122b)은 제1 및 제2 감지셀들(120a, 120b)과 동일한 투명전극물질을 이용하여 제2 감지셀들(120b)과 일체로 패터닝되어 형성될 수 있다.
이러한 제1 연결패턴들(122a)과 제2 연결패턴들(122b)의 교차부에는, 이들 사이의 안정성(절연성)을 확보하기 위한 절연막(124)이 개재된다. 이러한 절연막(124)은 소정 두께 이상으로 성막하기에 용이하며 저온공정이 가능한 유기절연막 등으로 형성될 수 있고, 이 경우 제1 연결패턴들(122a)과 제2 연결패턴들(122b) 사이의 이격거리를 충분히 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치를 도시한 요부 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치(1)는, 서로 마주하도록 합착된 하부기판(11) 및 상부기판(61)의 사이에 다수의 화소들(P)이 구비되어 표시패널이 구현됨과 아울러, 상기 상부기판(61)의 상면에 터치감지를 위한 감지패턴들(120)이 형성되어 터치스크린패널이 구현됨으로써, 표시패널과 터치스크린패널이 일체화되어 구현된다.
특히, 도 3은 영상표시장치의 일례로서 액정표시장치를 도시한 것으로, 하부기판(11)에 구비된 화소전극(50)과, 상부기판(61)에 구비된 공통전극(70)의 사이에는 상기 화소전극(50)과 공통전극(70) 사이의 전압에 의해 분자배열 방향이 변화되는 액정층(80)이 개재된다. 다만, 이는 본 발명을 설명하기 위한 하나의 실시예로서 본 발명에 의한 영상표시장치가 반드시 액정표시장치에 한정되는 것은 아니며, 이는 유기전계발광 표시장치 등의 다른 표시장치로 변경 실시될 수 있다.
이하, 도 3에 도시된 터치스크린패널 일체형 영상표시장치(1)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 상기 터치스크린패널 일체형 영상표시장치(1)는, 액정층(80)을 사이에 개재하고 어레이 기판으로서의 하부기판(11)과 컬러필터 기판으로서의 상부기판(61)이 대면 합착된 구성을 가지며, 상부기판(61)의 상면에는 터치감지를 위한 다수의 감지패턴들(120) 및 감지배선들(150)이 형성된다.
하부기판(11) 및 상부기판(61) 각각에는, 표시영역(101)과, 상기 표시영역(101)의 외곽에 정의되며 실링영역(102a)을 포함하는 비표시영역(102)이 구획되고, 상부기판(11) 및 하부기판(61) 각각의 표시영역(101) 및 비표시영역(102)은 서로 대응된다.
이때, 하부기판(11) 및 상부기판(61) 사이의 표시영역(101)에는, 화소전극(50)과 공통전극(70)을 포함하는 다수의 화소들(P)이 형성된다.
보다 구체적으로, 하부기판(11)의 상면에는 종횡 교차 배열되는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(30)이 형성되며, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차부에는 박막 트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소(P)에 형성된 화소전극(50)과 일대일로 대응되어 접속된다.
또한, 도 3에는 도시하지 않았으나, 게이트 배선들(미도시)의 사이에 스토리지 배선들(미도시)이 교대로 배치되어 각 화소(P)에 유지신호를 전달한다. 이때, 게이트 배선들 및 스토리지 배선들은 제1 방향(예컨대, X축 방향)으로 배열되며, 데이터 배선들(30)은 제1 방향과 교차되는 제2 방향(예컨대, Y축 방향)으로 배열된다.
박막 트랜지스터(Tr)는 게이트 배선(미도시)과 연결되는 게이트 전극(15)과, 상기 게이트 전극(15)의 상부 또는 하부 레이어에 형성되는 소스/드레인 전극(33, 35)과, 상기 게이트 전극(15)과 소스/드레인 전극(33, 35) 사이에 형성되는 반도체층(23)으로 구성된다. 여기서, 반도체층(23)은 활성층(23a)과 오믹 콘택층(23b)을 포함한다.
또한, 게이트 전극(15)과 반도체층(23) 사이에는 게이트 절연막(20)이 형성되고, 소스/드레인 전극(33, 35) 상부에는 보호층(40)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(40)에는 소스 전극(35)의 일 영역을 노출하는 컨택홀(43)이 구비된다.
또한, 보호층(40)의 상부에는 컨택홀(43)을 통해 소스 전극(35)과 연결되는 화소전극(50)이 형성되며, 상기 화소전극(50)은 박막 트랜지스터(Tr)로부터 데이터 신호를 공급받는다.
한편, 하부기판(11)과 마주보는 상부기판(61)의 저면, 즉 하부기판(11)을 향하는 일면에는 블랙 매트릭스(63), 컬러필터(66) 및 공통전극(70)이 형성된다.
블랙 매트릭스(63)는, 배선들이나 박막 트랜지스터(Tr) 등이 형성되는 영역을 가리도록 각 화소(P)를 둘러싸는 격자 형상으로 형성된다. 즉, 블랙 매트릭스(63)는 상부기판(61)의 저면에 형성되는 것으로, 표시영역(101) 내에서는 화소들(P)의 사이, 예컨대, 배선부나 회로소자부에 배치되고, 비표시영역(102)에서는 표시영역(101)의 외곽을 둘러싸는 형태로 배치된다. 단, 본 발명에서 블랙 매트릭스(63)는 실링영역(102a)에서 적어도 일 영역이 개구된다.
이는 하부기판(11) 및 상부기판(61)의 합착을 위해 실링재(90)에 레이저(일례로, UV 레이저와 같이 경화를 위한 레이저) 등을 조사할 때 상부기판(61) 측으로부터 실링재(90)에 레이저를 조사하기 위한 것이다. 이 경우, 레이저는 하부기판(11)을 반드시 투과할 필요는 없으므로, 하부기판(11) 상면의 실링영역(102a) 내에는 신호배선들(37)이나 구동회로 등이 조밀하게 위치될 수 있다.
즉, 본 실시예에 의한 영상표시장치(1)에서는, 하부기판(11) 상면의 비표시영역(102)에 배치되는 신호배선들(37)이나 구동회로 중 적어도 일부가 실링영역(102a) 내에도 위치될 수 있고, 특히 레이저 투과를 위한 개구율을 확보할 필요가 없으므로 신호배선들(37) 간의 이격거리를 넓게 확보하지 않아도 되어 회로 집적도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 데드 스페이스를 축소할 수 있게 된다.
다만, 본 실시예에 의한 터치스크린패널 일체형 영상표시장치(1)를 제조함에 있어, 하부기판(11) 및 상부기판(61)의 합착 공정은 상기 상부기판(61)의 상면에 감지패턴들(120), 감지배선들(150) 및 차광패턴(160) 등을 형성하기 이전에 수행된다.
즉, 하부기판(11) 및 상부기판(61)의 합착 공정이 완료된 이후에, 상부기판(61)의 상면에 감지패턴들(120), 감지배선들(150) 및 차광패턴(160) 등이 형성된다.
한편, 블랙 매트릭스(63)가 형성된 상부기판(61)의 저면에는 컬러필터(66)와 공통전극(70)이 순차적으로 형성된다.
컬러필터(66)는 각 화소(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(66a, 66b, 66c)을 포함한다.
그리고, 공통전극(70)은, 블랙 매트릭스(63) 및 컬러필터(66)가 형성된 상부기판(61) 일면(저면)의 표시영역(101)에 전면적으로 형성된다. 이러한 공통전극(70)은 하부로부터의 빛이 투과될 수 있도록 투명전극물질로 형성된다.
여기서, 컬러필터(66)와 공통전극(70)의 사이에는 도시되지 않은 오버코팅층이 더 형성될 수 있다.
화소전극(50)이 형성된 하부기판(11)과, 공통전극(70)이 형성된 상부기판(61)의 사이에는 액정층(80)이 주입되며, 이에 따라 화소전극(50)과 공통전극(70)을 두 단자로 하고 이들 사이의 액정층(80)을 유전체층으로 하는 액정 커패시터가 생성된다.
상부기판(61)의 상면 표시영역(101)에는 감지패턴들(120)이 형성되고, 상기 상부기판(61)의 상면 비표시영역(102)에는 감지배선들(150) 및 차광패턴(160)이 형성된다.
도 3에 도시된 감지패턴들(120)은 도 2의 I-I' 선에 따른 단면을 기준으로 도시한 것으로, 이들은 제1 및 제2 감지셀들(120a, 120b), 제1 및 제2 연결패턴들(122a, 122b) 및 절연막(124)을 포함한다. 여기서, 감지패턴들(120)의 상세구성에 대해서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 이미 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명에서 감지패턴들(120)은, 실링재(90)에 의해 하부기판(11)과의 합착이 이미 완료된 상부기판(61)의 상면에 형성되는 것으로, 제1 연결패턴들(122a) 등을 형성하기 위한 금속 성막공정은 저온 저진공 상태로 진행하고, 절연막(124)은 광경화용 에폭시 재료를 이용하여 저온에서 패터닝되는 등 하부의 소자들이 손상되지 않도록 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 하부기판(11)과 상부기판(61)의 합착공정에 의해 표시패널의 제조가 완료된 이후 상기 상부기판(61) 상에 감지패턴들(120)을 형성하게 되면, 상부기판(61)의 일면에 미리 감지패턴들(120)을 형성한 이후 상기 감지패턴들(120)이 형성된 일면을 배면으로 하여 상기 상부기판(61)의 다른 일면에 블랙 매트릭스(63), 컬러필터(66) 및 공통전극(70)을 형성하고 하부기판(11)과 상부기판(61)을 합착하는 비교예와 비교할 때, 공정 중의 정전기 유입 등으로 인한 감지패턴들(120)의 손상을 방지할 수 있다. 이에 의해, 터치스크린패널의 신뢰성을 확보하고 수율을 개선할 수 있다.
이때, 감지패턴들(120)의 상부에는 적어도 표시영역(101)에 전면적으로 형성되어 상기 감지패턴들(120)을 덮는 보호막(130)이 더 형성될 수 있다. 일례로, 보호막(130)은 유기절연막으로 형성되어 외부 충격으로 인한 스트레스를 완화하고 스크래치 등을 방지할 수 있다.
감지배선들(150)은 상부기판(61) 상면의 비표시영역(102) 상에 형성되는 것으로, 재료선택의 폭이 넓으므로 일반적으로는 저저항의 불투명한 금속물질로 형성된다.
또한, 차광패턴(160)은, 하부기판(11) 및 상부기판(61)의 합착공정 시 상부기판(61) 측에서 레이저를 조사할 수 있도록 블랙 매트릭스(63)가 실링영역(102a)에서 개구됨으로 인한 빛샘(예컨대, 백라이트(300) 측으로부터의 빛샘)을 방지하기 위하여, 하부기판(11)과의 합착공정이 완료된 상부기판(61)의 상면에 형성된다.
이를 위해, 차광패턴(160)은 상부기판(61) 상면의 비표시영역(102) 상에, 블랙 매트릭스(63)가 개구된 영역을 커버하도록 형성되는 것으로, 특히 실링영역(102a)을 커버하도록 형성된다.
이러한 차광패턴(160)은, 공정의 간소화를 위하여 감지패턴들(120) 및/또는 감지배선들(150)을 형성하는 단계에서, 이들과 동일한 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
즉, 차광패턴(160)은, 감지패턴들(120)을 구성하는 하나 이상의 구성요소, 특히, 반드시 투명전극물질로 형성되지 않아도 되는 제1 및 제2 연결패턴들(122a, 122b) 중 금속과 같은 불투명 도전성 물질로 형성되는 제1 연결패턴들(122a) 및/또는 감지배선들(160)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 차광패턴(160)은 제1 연결패턴들(122a) 및 감지배선들(150)과 같이 금속패턴으로 형성될 수 있다.
다만, 이는 제조 상의 효율을 고려한 것으로, 본 발명의 차광패턴(160)이 반드시 감지패턴들(120) 및/또는 감지배선들(150)과 동일한 물질을 이용하여 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며, 이는 빛샘을 차단할 수 있는 다른 물질로 변경실시될 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부기판(61)에 형성되는 블랙 매트릭스(63)를 실링영역(102)에서 개구하고, 상기 상부기판(61)을 투과하여 실링재(90)에 도달하도록 레이저를 조사함에 의해 상,하부기판(11, 61)의 합착공정을 수행한다. 이후, 상기 상부기판(61)의 상면에 감지패턴들(120) 및 감지배선들(150)을 형성함과 아울러 상기 블랙 매트릭스(63)가 개구된 실링영역(102)을 커버하도록 차광패턴(160)을 형성한다.
이에 의해, 하부기판(11)의 상면 실링영역(102a) 내에 신호배선들(37)이나 구동회로 등을 조밀하게 배치할 수 있어 데드 스페이스 축소에 유리해지며, 상부기판(61)에 형성되는 감지패턴들(120)이 공정 중에 손상되는 것을 방지하여 터치스크린패널의 신뢰성 및 수율을 개선할 수 있다. 더불어, 상기 차광패턴(160)에 의해 백라이트(300) 등으로부터의 빛샘도 효과적으로 차단할 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 편의상, 도 4a 내지 도 4e를 설명할 때, 도 1 내지 도 3과 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 4a를 참조하면, 다수의 화소들(P)(액정표시장치의 경우 박막 트랜지스터(Tr) 및 화소전극(50) 등)이 형성된 표시영역(101)과, 상기 표시영역(101)의 외곽에 정의되어 신호배선들(37) 등이 배치되며 실링영역(102a)을 포함하는 비표시영역(102)이 구획된 하부기판(11)을 준비한다.
또한, 이와 더불어, 화소들(P) 사이의 표시영역(101)과 상기 표시영역(101) 외곽의 비표시영역(102)에 대응되도록 형성되되 실링영역(102a)에 대응하는 영역이 개구된 블랙 매트릭스(63)가 형성됨과 아울러, 상기 블랙 매트릭스(63)가 형성된 상부기판(61)의 일면에 컬러필터(66) 및 공통전극(70)이 순차적으로 형성된 상부기판(61)을 준비한다.
이때, 하부기판(11) 및 상부기판(61) 중 적어도 하나의 실링영역(102a)에는 실링재(90)가 미리 도포된다.
이후, 화소들(P)이 형성된 하부기판(11)의 일면(상면)과, 블랙 매트릭스(63)가 형성된 상부기판(61)의 일면(저면)을 마주하도록 배치하고, 실링영역(102a)에 구비된 실링재(90)에 의해 하부기판(11)과 상부기판(61)을 합착한다.
이러한 상,하부기판(11, 61)의 합착과정에서 UV 레이저 등의 레이저를 실링재(90)에 조사하여 경화함에 의해 두 기판(11, 61)을 접착시키는데, 특히 본 발명에서는 상부기판(61) 측으로부터 블랙 매트릭스(63)가 개구된 실링영역(102a)을 통해 실링재(90)에 레이저를 조사한다.
즉, 레이저는 실링영역(102a)에서 상부기판(61)을 투과하여 실링재(90)에 도달하게 되며, 이때 표시영역(101)은 마스크(400)에 의해 가려진다.
한편, 영상표시장치가 액정표시장치인 경우에는 상,하부기판(11, 61)의 합착공정이 완료된 이후 이들 두 기판(11, 61)의 사이에 액정층(80)이 주입되며, 또한 설계조건 등에 따라서는 상부기판(61) 등의 두께를 축소하기 위한 공정이 추가적으로 수행된다.
여기서, 상부기판(61)의 두께를 축소시키기 위한 공정을 수행하게 되면, 후속되는 터치스크린패널 형성 공정에서 박막 트랜지스터(Tr)나 컬러필터(63)의 정렬마크를 이용하여 감지패턴들을 형성할 수 있게 되므로 정렬(align) 정확도를 확보할 수 있다.
전술한 표시패널 공정이 완료되면, 상기 상부기판(61)의 상면에 다수의 감지패턴들 및 이들에 연결되는 감지배선들을 형성하는 터치스크린패널 공정이 후속된다.
이를 위해, 도 4b에 도시된 바와 같이 상부기판(61)의 상면에 금속과 같은 불투명 도전성 물질을 저온 저진공 조건 하에서 성막한 후 패터닝함에 의해, 제1 연결패턴들(122a), 감지배선들(150) 및 차광패턴(160)을 형성한다.
여기서, 차광패턴(160)은 비표시영역(102), 특히 실링영역(102a)에서 블랙 매트릭스(63)가 개구된 영역을 충분히 커버하도록 형성되어 빛샘이 효과적으로 차단되도록 한다.
한편, 본 실시예에서는 제조효율을 향상시키기 위하여 제1 연결패턴들(122a), 감지배선들(150) 및 차광패턴(160)을 동일한 물질을 이용하여 동시에 형성하는 실시예를 개시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 연결패턴들(122a), 감지배선들(150) 및 차광패턴(160) 중 적어도 하나의 패턴은 나머지 패턴들과 상이한 물질로 상이한 단계에서 형성될 수도 있음은 물론이다.
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이 제1 연결패턴들(122a) 상에 절연막(124)을 형성하되 상기 절연막(124)이 제1 연결패턴들(122a)의 일 영역, 특히 후속공정에서 제조될 제1 감지셀들과의 컨택영역을 노출하도록 형성한다.
이때, 절연막(124)은 유기절연막으로 형성될 수 있고, 특히 광경화용 에폭시 재료를 이용하여 저온에서 패터닝될 수 있다. 일례로, 유기막(124)을 형성함에 있어 130℃ 이하의 공정에서 유기막 광경화가 가능한 재료를 이용할 수 있다.
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이 제1 연결패턴들(122a) 및 절연막(124) 등이 형성된 상부기판(61)의 상면에 투명전극물질을 성막한 후 패터닝함에 의해, 제1 감지셀들(120a), 제2 감지셀들(도 2의 120b) 및 제2 연결패턴들(122b)을 형성함에 의해 감지패턴들(120)을 형성한다.
이후, 도 4e에 도시된 바와 같이 적어도 감지패턴들(120)의 상부에 전면적으로 보호막(130)을 추가적으로 형성한다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
11: 하부기판 50: 화소전극
61: 상부기판 63: 블랙 매트릭스
70: 공통전극 80: 액정층
90: 실링재 120: 감지패턴
120a, 120b: 감지셀 122a, 122b: 연결패턴
124: 절연막 130: 보호막
150: 감지배선 160: 차광패턴
101: 표시영역 102: 비표시영역
102a: 실링영역

Claims (15)

  1. 각각 표시영역과, 상기 표시영역의 외곽에 정의되며 실링영역을 포함하는 비표시영역이 구획된 상부기판 및 하부기판과;
    상기 상부기판 및 하부기판 사이의 상기 표시영역에 형성된 다수의 화소들과;
    상기 상부기판의 저면에 형성되며, 상기 화소들 사이의 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 상기 비표시영역에 배치되되, 상기 실링영역이 개구된 블랙 매트릭스와;
    상기 상부기판의 저면과 대향하는 상기 상부기판 상면의 상기 표시영역 상에 형성된 다수의 감지패턴들과;
    상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에 형성되며, 제1 또는 제2 방향을 따라 상기 감지패턴들과 연결되는 다수의 감지배선들과;
    상기 상부기판 상면의 상기 비표시영역 상에, 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 커버하도록 형성되며, 상기 감지패턴들을 구성하는 하나 이상의 구성요소 또는 상기 다수의 감지배선들과 동일한 물질로 형성되는 차광패턴;을 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차광패턴은 금속패턴으로 형성되는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지패턴들은,
    상기 표시영역 상에 다수 분포되어 형성되며, 상기 제1 방향을 따라 연결되는 제1 감지셀들과;
    상기 제1 감지셀들과 교호적으로 배치되도록 상기 표시영역 상에 다수 분포되어 형성되며, 상기 제1 방향과 교차하는 상기 제2 방향을 따라 연결되는 제2 감지셀들과;
    상기 제1 감지셀들의 사이에서 이들을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 제1 연결패턴들과;
    상기 제2 감지셀들의 사이에서 이들을 상기 제2 방향을 따라 연결하는 제2 연결패턴들을 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결패턴들 및 상기 제2 연결패턴들 중 하나 이상의 연결패턴들은 불투명한 도전성 물질로 형성되고, 상기 차광패턴은 상기 연결패턴들과 동일한 상기 불투명한 도전성 물질로 형성된 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 감지패턴들은, 상기 제1 연결패턴들과 상기 제2 연결패턴들의 교차부에서 이들의 사이에 개재되는 유기절연막을 더 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감지패턴들을 덮도록 적어도 상기 표시영역의 상부기판 상면에 형성되는 보호막을 더 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부기판 상면의 상기 비표시영역 상에 형성되며 적어도 일부가 상기 실링영역 내에 위치되는 신호배선들을 더 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치.
  9. 다수의 화소들이 형성된 표시영역과, 상기 표시영역의 외곽에 정의되며 실링영역을 포함하는 비표시영역이 구획된 하부기판을 준비하는 단계와;
    상기 화소들 사이의 표시영역 및 상기 표시영역 외곽의 상기 비표시영역에 대응되도록 형성되되 상기 실링영역에 대응하는 영역이 개구된 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판을 준비하는 단계와;
    상기 화소들이 형성된 하부기판의 일면과, 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상부기판의 일면을 마주하도록 배치하고, 상기 실링영역에 대응하여 상기 하부기판 또는 상부기판에 구비된 실링재에 의해 상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계와;
    상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계가 완료된 이후, 상기 상부기판의 상면에 다수의 감지패턴들, 이들에 연결되는 감지배선들 및 상기 실링영역을 커버하는 차광패턴을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부기판 및 상부기판을 합착하는 단계에서, 상기 상부기판 측에서 상기 블랙 매트릭스가 개구된 실링영역을 통해 상기 실링재에 레이저를 조사함을 특징으로 하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 감지패턴들 상에 전면적으로 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 터치스크린패널 일체형 영상표시장치의 제조방법.
KR1020100089950A 2010-09-14 2010-09-14 터치스크린패널 일체형 영상표시장치 및 그 제조방법 KR101733140B1 (ko)

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