KR20100067237A - 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 위치 감지를 위해 사용하는 서로 교차하는 투명 전극과 저항이 작은 금속 배선을 콘택시켜 배선 저항 감소에 의해 터치 감지력을 높이고 공정을 단순화하며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 터치 패널은, 기판과, 상기 기판 상에 서로 교차하는 방향으로 형성된 제 1 금속 배선 및 제 2 금속 배선과, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 층간에 제 1 투명 절연막 및 서로 동일층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선에 각각 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 통해 연결된 제 1 투명 전극 및 제 2 투명 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

터치 패널, 정전용량 방식, 배선 저항, 대면적 구현, RC 지연(RC delay), 투명 전극

Description

터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치 {Touch Panel, Method for Manufacturing the Same and Liquid Crystal Display Device Using thereof}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 터치 위치 감지를 위해 사용하는 서로 교차하는 투명 전극과 저항이 작은 금속 배선을 콘택시켜 배선 저항 감소에 의해 터치 감지력을 높이고 공정을 단순화하며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.

이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.

표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.

박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다.

박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다.

컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간 의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.

이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.

이와 같이, 형성된 액정 표시 장치에, 최근 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 액정 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

도 1과 같이, 일반적인 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(1, 2)과, 그 사이에 충진된 액정층(3)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 배면 각각에 부착된 제 1, 제 2 편광판(4a, 4b)을 포함하여 이루어진 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10) 상에 놓여지며, 그 내부에 정전 용량 (capacitive) 방식으로 구동되는 터치 패널(20)과, 상기 터치 패널 (20)의 상부를 보호하는 커버 글래스(30)를 포함하여 이루어진다.

터치 패널(20)이 액정 패널(10)의 외장 형태로 형성되기 때문에, 상기 터치 패널(20)과 상기 액정 패널(10) 사이에 제 1 점착층(15)이 요구되며, 상기 터치 패널(20)을 그 보호를 위해 형성되는 커버 글래스(30)과의 사이에 제 2 점착층(25)이 요구된다. 이 경우, 액정 패널(10)과 별도로 터치 패널(20)의 형성 공정이 요구되고, 또한, 상기 터치 패널(20)과 액정 패널(10)의 부착 공정이 요구된다.

여기서, 상기 액정 패널(10)의 제 1 기판(1) 상에는, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(Gate) 및 데이터 라인(Data)과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)와, 상기 화소 영역에는 화소 전극(미도시)이 형성되는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다.

또한, 상기 제 2 기판(2) 상에는, 블랙 매트릭스층, 컬러 필터층 및 공통 전극(미도시, Vcom(인가전압))이 형성된다.

여기서, 상기 터치 패널(20)은 그 방식에 따라 내부 구조를 달리하는데, 그 한 예로, 터치 지점에서의 정전 용량 변화로 터치를 감지하는 방식을 정전 용량 방식이라 하며, 이러한 방식의 구조는 서로 교차하는 제 1, 제 2 전극이 투명 전극으로 형성되고, 이들 전극 사이에 형성된 캐패시턴스 값에 의해 센싱이 이루어진다.

상기와 같은 종래의 터치 패널 일체형 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 제 1, 제 2 전극이 투명 전극으로만 이루어지는데, 이 때, 투명 전극의 저항이 크기 때문에, 제 1, 제 2 전극의 저항이 커져 실질적으로 터치가 소정 부위에서 이루어진다 하더라도 저항 값에 의해 RC 지연이 발생하여 정전용량 감지가 정상적으로 이루어지지 않게 되어 터치 오동작이 유발된다.

또한, 장치가 점점 대면적화되는 액정 표시 장치와 일체형으로 형성하기 위해 터치 패널도 대면적의 요구가 있는데, 대면적으로 터치 패널을 구현할 경우 종래 터치 패널과 같이, 각 전극이 투명 전극으로 이루어지면, 그 저항 값이 너무 커 RC 지연이 늘어나 이에 따라 터치의 감지가 불가능하게 되어버릴 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 터치 위치 감지를 위해 사용하는 서로 교차하는 투명 전극과 저항이 작은 금속 배선을 콘택시켜 배선 저항 감소에 의해 터치 감지력을 높이고 공정을 단순화하며 대면적 구현이 가능한 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은, 기판과, 상기 기판 상에 서로 교차하는 방향으로 형성된 제 1 금속 배선 및 제 2 금속 배선과, 상 기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 층간에 제 1 투명 절연막 및 서로 동일층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선에 각각 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 통해 연결된 제 1 투명 전극 및 제 2 투명 전극을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다. 여기서, 상기 1, 제 2 투명 전극과 상기 제 2 금속 배선의 층간에 제 2 투명 절연막이 더 포함될 수 있다.

이 때, 상기 제 1 금속 배선이 기판 상에 형성되고, 상기 제 2 금속 배선은 제 1 투명 절연막 상에 형성되고, 상기 제 1, 제 2 투명 전극은 상기 제 1 투명 절연막 상의 제 2 투명 절연막 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 투명 절연막에 정의되며, 상기 제 2 콘택홀은 상기 제 2 투명 절연막에 정의될 수 있다.

혹은 상기 제 1, 제 2 투명 전극은 상기 기판 상에 형성되고, 상기 제 1 금속 배선은 제 2 투명 절연막 상에 형성되고, 상기 제 2 금속 배선은 제 1 투명 절연막 상에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀은 제 2 투명 절연막에 정의되며, 상기 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 투명 절연막에 정의될 수도 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는, 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이와, 상기 제 2 기판 상에 형성된, 서로 교차하는 방향으로 형성된 제 1 금속 배선 및 제 2 금속 배선과, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 층간에 제 1 투명 절연막 및 서로 동일층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선에 각각 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 통해 연결된 제 1 투명 전극 및 제 2 투명 전극 을 포함하여 이루어지는 터치 감지부와, 상기 터치 감지부 상에 형성된, 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함하는 컬러 필터 어레이 및 상기 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.

상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선은 상기 블랙 매트릭스층 내에 대응되어 형성되는 것이 개구율 저하를 방지할 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 터치 패널의 제조 방법은, 기판 상에 제 1 방향의 제 1 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 제 1 금속 배선과의 사이에 제 1 투명 절연막을 개재하고, 상기 제 1방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 제 2 금속 배선과의 사이에 제 2 투명 절연막을 개재하고, 상기 제 2 투명 절연막과 제 2 투명 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선을 소정 부분 노출하는 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 매립하며 상기 제 2 투명 절연막 상에 투명 전극 물질을 증착하는 단계와, 상기 투명 전극 물질을 증착하여 상기 제 1 콘택홀을 채우며 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 금속 배선에 대응되어 서로 이격하여 복수개 형성된 제 1 투명 전극과, 상기 제 2 금속 배선을 완전히 덮도록 형성된 제 2 방향의 제 2 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 콘택홀을 형성하는 단계에서, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 단부를 노출시켜 패드부를 정의할 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 다른 형태의 본 발명의 터치 패널의 제 조 방법은, 기판 상에 투명 전극 물질을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여, 제 1 방향에서 복수개 분리된 제 1 투명 전극과 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 제 1 투명 전극 사이에 제 2 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 투명 전극과의 사이에 제 1 콘택홀을 갖는 제 1 투명 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 콘택홀을 매립하여 상기 제 2 방향으로 상기 제 2 투명 전극을 지나는 제 2 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 제 1 투명 절연막 상에, 제 2 투명 절연막을 형성하고, 상기 제 2 투명 절연막 및 제 1 투명 절연막을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 제 2 콘택홀을 매립하여, 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 투명 전극들을 지나는 제 1 금속 배선을 형성하는 단계을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 제 1 금속 배선을 덮으며, 상기 제 1, 제 2 투명 전극의 단부를 노출하는 패드부를 구비한 제 3 투명 절연막을 더 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

기본적으로 정전용량 감지에는 서로 교차하는 형태의 제 1, 제 2 투명 전극을 구비하고, 상기 제 1, 제 2 투명 전극과 콘택하는 제 1, 제 2 금속 배선을 서로 다른층에 상기 제 1, 제 2 투명 전극에 비해 얇은 폭으로 형성하여, 배선 저항을 줄이며, 정전용량의 감지가 가능한 터치 패널을 구현할 수 있다. 이로써, 배선 저 항을 현저히 낮출 수 있으며, 이로써, 작은 정전 용량의 변화도 감지가 가능하며, 터치 감지력이 향상된다.

터치 패널을 액정 패널 내부에 일체형으로 형성시 터치 패널의 슬림화가 가능하며, 부착 공정의 생략으로 인해 공정 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있어 수율 향상을 기대할 수 있다.

또한, 제 1, 제 2 전극이 갖는 배선 저항의 저감에 의해 대면적으로 구현하여도 저항이 크게 증가하지 않아 대면적의 터치 감지력이 높은 터치 패널 일체형 액정 표시 장치의 구현이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 도 2의 I~I' 선상, Ⅱ~Ⅱ' 선상, Ⅲ~Ⅲ' 선상의, Ⅳ~Ⅳ' 선상에 따른 단면도이다.

도 2내지 도 3d와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널은, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 서로 교차하여 다른 층에 형성된 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(104)과, 상기 제 1 금속 배선(101)을 덮으며 상기 제 2 금속 배선(104) 하부에 형성된 제 1 투명 절연막(103a)과, 상기 제 2 금속 배선(104) 상에 형성된 제 2 투명 절연막(106)과, 상기 제 2 투명 절연막(106) 상에 상기 제 1 금속 배선(101)과 제 2 금속 배선(104)에 각각 연결된 제 1 투명 전극(111) 및 제 2 투명 전극(112)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 투명 전극(111)과 상기 제 2 투명 전극(112)은 동일층에 동일한 투명 전극 성분으로 패터닝되며, 상기 제 2 투명 전극(112)은 상기 제 2 금속 배선(104)의 방향(세로 방향)으로 상기 제 2 금속 배선(104)보다 넓은 폭으로 형성되며, 상기 제 1 투명 전극(111)은 상기 제 2 투명 전극(112)과 이격하여, 가로 방향으로 복수개의 이격된 패턴으로 형성된다. 그리고, 상기 제 1 금속 배선(101)의 단부에 제 1 전극 패드(108a)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극 패드(108a)를 통해 상기 제 1 금속 배선(101)을 통해 상기 제 1 투명 전극(111)으로 전기적 신호가 인가된다.

여기서, 상기 제 1 금속 배선(101)과 제 1 투명 전극(111)은 상기 제 1, 제 2 투명 절연막(103a, 106)에 정의된 제 1 콘택홀(113)을 통해 연결된다.

그리고, 상기 제 2 금속 배선(104)과 상기 제 2 투명 전극(112)은 상기 제 1 투명 절연막(106)에 정의된 제 2 콘택홀(116)을 통해 연결되고 상기 제 2 투명 전극(112)의 하측 단부로 노출된 부분(패드)로 인가된 전기적 신호가 상기 제 2 금속 배선(104) 및 제 2 투명 전극(112)으로 전달될 수 있다.

이 때, 상기 제 1 금속 배선(101)과 제 2 투명 전극(111)은 제 1 전극으로 기능하며, 상기 제 2 금속 배선(104)과 상기 제 2 투명 전극(112)은 제 2 전극으로 기능한다.

한편, 상기 제 1, 제 2 투명 절연막(103a, 106)은 그 노출된 부위에 패드가 정의된다.

경우에 따라 패드는 도시된 바와 같이 제 1 전극 패드(108a) 및 제 2 투명 전극(112)의 단부와 같이, 각 전극의 단부에 정의될 수도 있으나, 한쪽 전극측의 금속 배선을 연장하여 일측 변에 패드를 한꺼번에 구성할 수도 있다. 이 경우, 패드까지 연장하여 라우팅에 이용되는 금속 배선은 상술한 설명에서의 제 1 금속 배선(101) 또는 제 2 금속 배선(104)을 이용한다.

상기 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(104)은 크롬(Cr), 알루미늄 합금(Al 합금) 등의 저저항 금속으로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 투명 전극(111, 112)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 성분의 투명 전극으로 이루어진다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 투명 전극(111, 112)과 콘택되는 상기 제 1, 제 2 금속 배선(101, 104)을 구비한 이유는 투명 전극 성분의 배선 저항이 크기 때문에 RC 지연이 발생하여 정전용량 감지가 정확하게 이루어지지 않기 때문에, 그 저항을 감소하기 위함이다.

여기서, 상기 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(104)은 액정 표시 장치와 일체형으로 형성시 블랙 매트릭스층에 대응되는 부위에 일치시켜, 개구율 저하를 방지한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명한다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 I~I' 선상에서 살펴본 공정 단면도이며, 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 Ⅱ~Ⅱ'선상에서 살펴본 공정 단면도이다.

먼저, 기판(100) 상에, 제 1 금속 물질을 전면 증착한 후, 상기 제 1 금속 물질 전면에 제 1 감광막을 도포하고 도 4a 및 도 5a와 같이, 이를 선택적으로 제거하여 제 1 감광막 패턴(102)을 형성한다. 상기 제 1 감광막 패턴(102)을 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속 물질을 식각하여 제 1 금속 배선(101)을 형성한다.

이어, 상기 제 1 감광막 패턴(102)을 제거한 후, 도 4b, 5b와 같이, 상기 제 1 금속 배선을 포함한 상기 기판(100) 상에 제 1 투명 절연막(103)을 증착한다.

이어, 제 2 금속 물질을 전면 증착한 후, 상기 제 2 금속 물질 상에 제 2 감광막을 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여 제 2 감광막 패턴(105)을 형성한다. 이어, 상기 제 2 감광막 패턴(105)을 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속 물질을 식각하여 상기 제 1 금속 배선(101)과 교차하는 방향의 제 2 금속 배선(104)을 형성한다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(104)은 터치 패널과 일체형으로 형성된 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스층에 한한 영역에 형성되는 것이 바람직한 것으로 상대적으로 작은 면적으로 형성하는 것이 좋다.

이어, 상기 제 2 감광막 패턴(105)을 스트립하여 제거한다.

도 4c 및 도 5c와 같이, 상기 제 2 금속 배선(104)을 포함한 상기 제 1 투명 절연막(103) 상에 제 2 투명 절연막 물질(106과 동일층)을 형성한다.

이어, 상기 제 2 투명 절연막 물질(106과 동일층) 상에 제 3 감광막을 도포 하고, 이를 노광 및 현상하여 제 1 콘택홀(113), 제 2 콘택홀(116)을 정의하는 제 3 감광막 패턴(107)을 형성한다. 이어, 제 3 감광막 패턴(107)을 마스크로 하여, 상기 제 2 투명 절연막 물질 및 제 1 투명 절연막(103)을 식각하여 상기 제 1 금속 배선(101)의 소정 부위를 노출하는 제 1 콘택홀(113)과 상기 제 2 금속 배선(104)의 소정 부위를 노출하는 제 2 콘택홀(116)을 갖는 제 2 투명 절연막(106) 및 제 1 투명 절연막(103a)을 형성한다. 여기서, 상기 제 1 금속 배선(101)과 상기 제 2 금속 배선(104)의 각각의 일측 단부에 부분적으로 노출된다.

이어, 상기 제 3 감광막 패턴(107)을 제거한다.

도 4d 및 도 5d와 같이, 상기 제 1,제 2 콘택홀(113, 116)을 채우며, 상기 제 2 투명 절연막(106) 및 제 1 투명 절연막(103a) 상에 투명 전극 물질(108)을 증착한다.

이어, 상기 투명 전극 물질(108) 상에 제 4 감광막을 도포하고, 이를 노광 및 현상하여 제 4 감광막 패턴(109)을 형성한다.

도 4e 및 도 5e와 같이, 상기 제 4 감광막 패턴(109)을 마스크로 하여 상기 투명 전극 물질(108)을 식각하여 서로 이격되는 제 1 투명 전극(111) 및 제 2 투명 전극(112)과 상기 노출된 제 1 금속 배선(101)과 부분적으로 오버랩된 제 1 전극 패드(108a)를 형성한다.

여기서, 상기 제 2 투명 전극(112)은 상기 제 2 금속 배선(104)을 완전히 덮도록 상기 제 2 금속 배선(104)보다 넓은 폭으로 세로 방향으로 길게 연장되어 형성되며, 상기 제 1 투명 전극(111)은 상기 제 2 투명 전극(112)의 사이사이에 대응 되어 형성된다.

이 경우, 상기 제 2 투명 전극(112)은 도 3c 및 도 5e와 같이, 상기 제 2 금속 배선(104)과 제 2 콘택홀(116)을 통해 연결되며, 상기 제 1 투명 전극(111)은 도 3d 및 도 4e와 같이, 상기 제 1 금속 배선(101)과 제 1 콘택홀(113)을 통해 연결된다.

이어, 상기 제 4 감광막 패턴(109)을 제거한다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 투명 절연막(103a, 106)은 동일 공정에서 패터닝이 이루어지는 것으로, 그 식각비를 동일 수준으로 유지하기 위해 동일한 재료의 투명 유기 절연막 또는 유전율이 낮은 투명 무기 절연막에서 선택하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이며, 도 7a는 도 5의 Ⅴ~Ⅴ' 선상의 구조 단면도이고, 도 7b는 도 5의 Ⅵ~Ⅵ' 선상의 구조 단면도이며, 도 7c는 도 5의 Ⅶ~Ⅶ' 선상의 구조 단면도이고, 도 7d는 도 5의 Ⅷ~Ⅷ' 선상의 구조 단면도이다.

도 6 및 도 7a 내지 도 7d와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널은 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 서로 이격된 제 1 투명 전극(201), 제 2 투명 전극(212)과, 상기 제 1 투명 전극(201)과 제 1 콘택홀(216)을 통해 콘택되며 제 1 방향(가로 방향)으로 형성된 제 1 금속 배선(209)과 상기 제 2 투명 전극(202)과 제 2 콘택홀(215)을 통해 콘택되며 제 2 방향(세로 방향)으로 형성된 제 2 금속 배선(205)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 투명 전극(201, 212)은 동일층에 서로 이격되어 투명 전극 성분으로 이루어지며, 이와 동일층에 제 1 금속 배선(209)의 일측 단부에 오버랩하는 제 1 전극 패드(211)이 형성된다.

그리고, 상기 제 1, 제 2투명 전극(201, 212) 및 제 1 전극 패드(211)와, 상기 제 2 금속 배선(205)과의 사이에 제 1 투명 절연막(203)이 형성되며, 상기 제 2 금속 배선(205)과 상기 제 1 금속 배선(209) 사이에 제 2 투명 절연막(207)이 더 형성된다.

상술한 제 1 실시예와 비교하여, 본 발명의 제 2 실시예는 제 1, 제 2 투명 전극(201, 212)과 상기 제 1, 제 2 금속 배선(209, 205)의 형성 순서가 반대로 되어 있는 점 외에 대체로 유사한 구조를 갖는다고 할 수 있다.

상기 제 1 금속 배선(209) 및 제 2 금속 배선(205)은 액정 표시 장치와 일체형으로 형성시 블랙 매트릭스층에 대응되는 부위에 일치시키는 것이, 개구율 저하 측면에서 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명한다.

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 5의 Ⅴ~Ⅴ'선상에서 나타낸 공정 단면도이며, 도 9a 및 9e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 5의 Ⅵ~Ⅵ' 선상에서 나타낸 공정 단면 도이다.

먼저, 기판(200) 상에, 투명 전극 물질을 전면에 증착한 후, 상기 투명 전극 물질 전면에 제 1 감광막을 도포하고 도 8a 및 도 9a와 같이, 이를 선택적으로 제거하여 제 1 감광막 패턴(202)을 형성한다. 상기 제 1 감광막 패턴(202)을 마스크로 이용하여 상기 투명 전극 물질을 식각하여 제 1 투명 전극(201), 제 2 투명 전극(212) 및 제 1 투명 전극(201)의 형성부 단부측에 제 1 전극 패드(211)를 형성한다.

이어, 상기 제 1 감광막 패턴(102)을 제거한 후, 도 8b, 9b와 같이, 상기 제 1 투명 전극(201), 제 2 투명 전극(212) 및 제 1 전극 패드(211)를 포함한 상기 기판(200) 상에 제 1 투명 절연막(203)을 증착한다.

이어, 상기 제 1 투명 절연막(203) 상에 제 2 감광막을 도포하고, 이를 노광 및 현상하여 제 2 감광막 패턴(204)을 형성한 후, 상기 감광막 패턴(204)을 마스크로 하여 상기 제 1 투명 절연막(203)을 식각하여 상기 제 2 투명 전극(212)을 부분적으로 노출하는 제 1 콘택홀(215)을 형성한다.

이어, 상기 제 2 감광막 패턴(204)을 제거한다.

도 8c 및 도 9c와 같이, 상기 제 1 콘택홀(215)을 채우며 상기 제 1 투명 절연막(203) 상에 제 2 금속 물질을 전면 증착한 후, 상기 제 2 금속 물질 상에 제 3 감광막을 도포한 후, 이를 선택적으로 제거하여 제 3 감광막 패턴(206)을 형성한다. 이어, 상기 제 3 감광막 패턴(206)을 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속 물질을 식각하여 상기 제 2 투명 전극(212)의 방향으로 상기 제 2 투명 전극(212)의 안 쪽에 대응되도록 제 2 금속 배선(205)을 형성한다. 여기서, 상기 제 2 투명 전극(212)은 상기 제 1 콘택홀(215)을 통해 상기 제 2 금속 배선(205)와 접하게 된다.

이어, 상기 제 3 감광막 패턴(206)을 제거한다.

도 8d 및 도 9d와 같이, 상기 제 2 금속 배선(205)을 포함한 제 1 투명 절연막(203) 전면에 제 2 투명 절연막(207)을 증착한다.

이어, 상기 제 2 투명 절연막(207) 상에 제 4 감광막을 도포한 후, 이를 노광 및 현상하여 선택적으로 제거하여 제 4 감광막 패턴(208)을 형성한다.

이어, 상기 제 4 감광막 패턴(208)을 마스크로 하여 상기 제 2 투명 절연막(207) 및 제 1 투명 절연막(203)을 식각하여 제 2 콘택홀(216)을 형성한다. 상기 제 2 콘택홀(216)은 상기 제 1 투명 전극(201)의 소정 부분을 노출하는 부위이다.

상기 제 4 감광막 패턴(208)을 제거한다.

도 8e 및 도 9e와 같이, 상기 제 2 콘택홀(216)을 매립하여 상기 제 2 투명 절연막(207) 상에 제 1 금속 배선(209)을 형성한다. 상기 제 1 금속 배선(209)은 제 5 감광막(미도시)을 패터닝하여, 이를 마스크로 이용하여, 상기 제 2 금속 배선(205)에 교차하는 방향으로 상기 제 1, 제 2 투명 전극(211, 212)을 모두 지나가는 형상을 갖고 형성된다. 그리고, 상기 제 1 금속 배선(209)은 제 1 전극 패드(211)이 부분적으로 노출되도록 상기 제 1 전극 패드(211)와 일부분의 오버랩을 갖고 나머지 상기 제 1 전극 패드(211) 상에서 제거된다.

이어, 상기 제 1 금속 배선(209)을 포함한 제 2 투명 절연막(207) 및 상기 제 1 전극 패드(211)를 덮도록 제 3 투명 절연막을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 상기 제 1 전극 패드(211)의 일부와 상기 제 2 투명 전극(212)의 일측단부를 노출한다.

상술한 설명에서의 상기 제 1, 제 2 금속 배선(209, 204)은 터치 패널과 일체형으로 형성된 액정 표시 장치의 블랙 매트릭스층에 한한 영역에 형성되는 것이 바람직한 것으로 상대적으로 작은 면적으로 형성하는 것이 좋다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널의 전압 신호가 인가/검출을 수행하는 연결 배선의 형성에 대해 살펴본다.

도 10은 본 발명의 터치 패널의 라우팅 방법을 나타낸 평면도이다.

도 10과 같이, 본 발명의 터치 패널의 라우팅 방법은, 패드 영역을 기판(100)의 하측변으로 하고, 제 1 투명 전극(111)에 연결되는 제 1 전극 패드(X전극 패드)(151)를 패드 영역의 중앙 부분에 정의하고, 제 2 투명 전극(112)에 연결되는 제 2 전극 패드(Y 전극 패드)(152)를 상기 패드 영역의 양측부로 정의한다.

여기서, 제 1 투명 전극(111) 및 제 2 투명 전극(112)의 하측 또는 상측에는 각각 제 1 투명 전극(111) 및 제 2 투명 전극(112)에 콘택된 제 1 금속 배선(101) 및 제 2 금속 배선(104)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 금속 배선(101) 및 상기 제 2 금속 배선(104)은 각각 제 1 전극 패드(151)를 연결하는 제 1 연결 배선(171)과, 제 2 전극 패드(152)를 연결하는 제 2 연결 배선(172)과 일체형으로 형성된다.

이 때, 상기 제 1 금속 배선(101)과 상기 제 2 금속 배선(104)은 서로 다른 층에 형성된 것으로, 상기 제 1 연결 배선(171)과 상기 제 2 연결 배선(172)은 각각 제 1 금속 배선(101)과 제 2 금속 배선(104)으로부터 연장되어 형성되는 것으로, 제 1, 제 2 금속 배선(101, 104)은 서로 다른 층에 형성되어 서로 교차하는 부분을 가질 수도 있다.

여기서, 도시된 바와 같이, 상기 각 제 1 금속 배선(101)과 상기 제 2 금속 배선(104)은 양측이 서로 다른 패드로 연결되어 더블 라우팅(double routing)될 수도 있고, 혹은 일측만 패드측과 연결을 갖는 싱글 라우팅(single routing)될 수도 있다. 더블 라우팅으로 할 경우, 배선 저항의 감소 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 터치 패널의 전극의 형상을 변경한 예를 나타낸 평면도이다.

도 11은 제 1, 제 2 전극의 형상을 서로 동일 수준의 면적을 갖는 마름모(다이아몬드)가 일 방향으로 반복하여 형성된 것으로, 상술한 바와 같이, 제 1, 제 2 금속 배선(311, 312)은 서로 교차하는 방향으로 서로 다른 층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선(311)과 콘택(미도시)을 갖는 제 1 투명 전극(301)은 각각이 제 1 방향(제 1 금속 배선 형성 방향)에서 이격되어 반복되어 형성되며, 상기 제 2 금속 배선(제 2 금속 배선 형성 방향)(312)과 콘택을 갖는 제 2 투명 전극(302)은 상기 제 2 금속 배선(312) 방향에서 서로 연결되어 하나의 제 2 금속 배선(312)에 대응하여 하나씩 형성된다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 투명 전극(301, 302)은 서로 동일층에서 형성할 수 있으며, 각각 제 1 , 제 2 금속 배선(311, 312)의 라우팅 방법 은 도 10에서 설명한 바에 따른다.

이하, 상기 본 발명의 터치 패널의 배치의 방법들을 살펴본다.

도 12는 본 발명의 터치 패널을 부착형으로 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 12과 같이, 도 2~3d의 구성을 갖는 기판(100) 상에 터치 어레이(서로 교차하는 제 1, 제 2 전극과 그 사이의 투명 절연막)(160)을 포함한 터치 패널(1000)을 액정 패널의 상부 기판(700)의 배면측에 형성된 편광판(850) 상에 부착할 수도 있다. 이 경우, 상기 액정 패널은 서로 대향된 상부 기판(700) 및 하부 기판(600)과 그 사이에 액정층(800)이 형성된다. 상기 터치 패널(1000)은 도 6 내지 도 7d의 구성을 가질 수도 있다.

도 13는 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 배면측에 위치하고 그 상부를 편광판으로 덮어 구현된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 13은, 본 발명의 터치 패널(700)은 액정 패널의 상부 기판(700)측과 그 기판을 함께 사용하는 경우를 나타내는 것으로, 이 경우, 터치 패널 일체형 액정 표시 장치를 형성하는 과정에서, 터치 패널용 기판을 생략할 수 있어, 공정 비용을 줄일 수 있다. 여기서, 상기 터치 패널(1000)은 상기 상부 기판(700)의 배면측에 형성되어 있으며, 상기 상부 기판 (700) 배면측에 편광판(850)이 대응되어 부착되기 전 상기 터치 패널(1000)을 더 구성한다.

도 14는 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 내측에 형성하여 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 14는 상기 상부 기판 내측에 터치 패널(1000)을 구비한 것을, 액정 패널 내부에 형성하는 것으로, 가급적 블랙 매트릭스층 층과의 일치를 위해 상기 상부 기판(700)에 위치시키는 것이 좋다. 이 경우, 상기 상부 기판(700)상에 바로 터치 어레이가 형성되는 터치 패널(1000)은 상기 상부 기판(700) 내 컬러 필터 어레이 형성 전 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

여기서 상기 도 14와 같이, 상부 기판(700) 상에 바로 접착제나 별도의 물질을 제외하여 터치 패널(1000)을 이루는 어레이가 형성된 것이 공정의 관점에서 가장 바람직하다고 할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 일반적인 터치 패널 부착형 액정 표시 장치를 나타낸 개략도

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도

도 3a는 도 2의 I~I' 선상의 구조 단면도

도 3b는 도 2의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도

도 3c는 도 2의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 구조 단면도

도 3d는 도 2의 Ⅳ~Ⅳ' 선상의 구조 단면도

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 I~I'선상에서 나타낸 공정 단면도

도 5a 및 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 2의 Ⅱ~Ⅱ' 선상에서 나타낸 공정 단면도

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도

도 7a는 도 5의 Ⅴ~Ⅴ' 선상의 구조 단면도

도 7b는 도 5의 Ⅵ~Ⅵ' 선상의 구조 단면도

도 7c는 도 5의 Ⅶ~Ⅶ' 선상의 구조 단면도

도 7d는 도 5의 Ⅷ~Ⅷ' 선상의 구조 단면도

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 5의 Ⅴ~Ⅴ'선상에서 나타낸 공정 단면도

도 9a 및 9e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 도 5의 Ⅵ~Ⅵ' 선상에서 나타낸 공정 단면도

도 10은 본 발명의 터치 패널의 라우팅 방법을 나타낸 평면도

도 11은 본 발명의 터치 패널의 전극의 형상을 변경한 예를 나타낸 평면도

도 12는 본 발명의 터치 패널을 부착형으로 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

도 13은 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 배면측에 위치하고 그 상부를 편광판으로 덮어 구현된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

도 14는 본 발명의 터치 패널을 상부 기판의 내측에 형성하여 구현한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 기판 101 : 제 1 금속 배선

103a : 제 1 투명 절연막 104 : 제 2 금속 배선

106 : 제 2 투명 절연막 108a : 제 1 전극 패드

111: 제 1 투명 전극 112 : 제 2 투명 전극

113 : 제 1 콘택홀 136 : 제 2 콘택홀

200 : 기판 201 : 제 1 투명 전극

203a: 제 1 투명 절연막 205 : 제 2 금속 배선

207 : 제 2 투명 절연막 209 : 제 1 금속 배선

210 : 제 3 투명 절연막 211 : 제 1 전극 패드

212 : 제 2 투명 전극 215 : 제 1 콘택홀

216 : 제 2 콘택홀

Claims (10)

1. 기판;

   상기 기판 상에 서로 교차하는 방향으로 형성된 제 1 금속 배선 및 제 2 금속 배선;

   상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 층간에 제 1 투명 절연막; 및

   서로 동일층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선에 각각 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 통해 연결된 제 1 투명 전극 및 제 2 투명 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 1, 제 2 투명 전극과 상기 제 2 금속 배선의 층간에 제 2 투명 절연막이 더 포함된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1 금속 배선이 기판 상에 형성되고, 상기 제 2 금속 배선은 제 1 투명 절연막 상에 형성되고, 상기 제 1, 제 2 투명 전극은 상기 제 1 투명 절연막 상의 제 2 투명 절연막 상에 형성되며,

   상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 투명 절연막에 정의되며, 상기 제 2 콘택홀은 상기 제 2 투명 절연막에 정의된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 투명 전극은 상기 기판 상에 형성되고, 상기 제 1 금속 배선은 제 2 투명 절연막 상에 형성되고, 상기 제 2 금속 배선은 제 1 투명 절연막 상에 형성되며,

   상기 제 1 콘택홀은 제 2 투명 절연막에 정의되며, 상기 제 2 콘택홀은 상기 제 1, 제 2 투명 절연막에 정의된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
5. 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;

   상기 제 1 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이;

   상기 제 2 기판 상에 형성된, 서로 교차하는 방향으로 형성된 제 1 금속 배선 및 제 2 금속 배선과, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 층간에 제 1 투명 절연막 및 서로 동일층에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선에 각각 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 통해 연결된 제 1 투명 전극 및 제 2 투명 전극을 포함하여 이루어지는 터치 감지부;

   상기 터치 감지부 상에 형성된, 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층을 포함하는 컬러 필터 어레이; 및

   상기 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 액정 표시 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선은 상기 블랙 매트릭스층 내에 대응되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 기판 상에 제 1 방향의 제 1 금속 배선을 형성하는 단계;

   상기 제 1 금속 배선과의 사이에 제 1 투명 절연막을 개재하고, 상기 제 1방향과 교차하는 제 2 방향의 제 2 금속 배선을 형성하는 단계;

   상기 제 2 금속 배선과의 사이에 제 2 투명 절연막을 개재하고, 상기 제 2 투명 절연막과 제 2 투명 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선을 소정 부분 노출하는 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 형성하는 단계;

   상기 제 1 콘택홀과 제 2 콘택홀을 매립하며 상기 제 2 투명 절연막 상에 투명 전극 물질을 증착하는 단계;

   상기 투명 전극 물질을 증착하여 상기 제 1 콘택홀을 채우며 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 금속 배선에 대응되어 서로 이격하여 복수개 형성된 제 1 투명 전극과, 상기 제 2 금속 배선을 완전히 덮도록 형성된 제 2 방향의 제 2 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 콘택홀을 형성하는 단계에서, 상기 제 1 금속 배선과 제 2 금속 배선의 단부를 노출시켜 패드부를 정의하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
9. 기판 상에 투명 전극 물질을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여, 제 1 방향에서 복수개 분리된 제 1 투명 전극과 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 제 1 투명 전극 사이에 제 2 투명 전극을 형성하는 단계;

   상기 제 2 투명 전극과의 사이에 제 1 콘택홀을 갖는 제 1 투명 절연막을 형성하는 단계;

   상기 제 1 콘택홀을 매립하여 상기 제 2 방향으로 상기 제 2 투명 전극을 지나는 제 2 금속 배선을 형성하는 단계;

   상기 제 1 투명 절연막 상에, 제 2 투명 절연막을 형성하고, 상기 제 2 투명 절연막 및 제 1 투명 절연막을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀을 형성하는 단계;

   상기 제 2 콘택홀을 매립하여, 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 투명 전극들을 지나는 제 1 금속 배선을 형성하는 단계;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제 1 금속 배선을 덮으며, 상기 제 1, 제 2 투명 전극의 단부를 노출하는 패드부를 구비한 제 3 투명 절연막을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 제조 방법.

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