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드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법(METHOD FOR MANUFACTURING A TOUCH SCREEN PANEL USING THE DRY ETCHING APPARATUS)

좌절하지말자 2018. 3. 19. 21:11

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2011년11월09일
(11) 등록번호 10-1082134
(24) 등록일자 2011년11월03일
(51) Int. Cl.

H01L 21/3065 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2010-0023238
(22) 출원일자 2010년03월16일
심사청구일자 2010년03월16일
(65) 공개번호 10-2011-0104225
(43) 공개일자 2011년09월22일
(56) 선행기술조사문헌
JP2002319577 A*
KR1020060131276 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
삼성모바일디스플레이주식회사
경기도 용인시 기흥구 농서동 산24번지
(72) 발명자
송봉섭
경기도 용인시 기흥구 농서동 산24번지
구성창
경기도 용인시 기흥구 농서동 산24번지
(74) 대리인
신영무
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 박귀만
(54) 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법
(57) 요 약
본 발명은 드라이 에칭 공정을 수행할 수 있는 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법은, 다수의 터치 스크린 패널을 제작하
기 위한 원장 기판에, 감지셀들 및 배선들을 포함하는 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴이 형성되어 있는 상기
원장 기판에 SiO2를 증착하는 단계; SiO2가 증착된 상기 원장 기판을, 상기 원장 기판의 각 터치 스크린 패널의
노출부와 대응되는 노출창이 형성되어 있는 쉐도우 마스크가 구비되어 있는 드라이 에칭 장치에 투입하여, 드라
이 에칭 공정을 수행하는 단계; 및 드라이 에칭 공정이 수행된 상기 원장 기판을 스크라이빙 처리하여 각각의 터
치 스크린 패널로 분리하는 단계를 포함한다.
대 표 도 - 도5
등록특허 10-1082134
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특허청구의 범위
청구항 1
삭제
청구항 2
삭제
청구항 3
다수의 터치 스크린 패널을 제작하기 위한 원장 기판에, 감지셀들 및 배선들을 포함하는 패턴을 형성하는 단계;
상기 패턴이 형성되어 있는 상기 원장 기판에 SiO2를 증착하는 단계;
SiO2가 증착된 상기 원장 기판을, 상기 원장 기판의 각 터치 스크린 패널의 노출부와 대응되는 노출창이 형성되
어 있는 쉐도우 마스크가 구비되어 있는 드라이 에칭 장치에 투입하여, 드라이 에칭 공정을 수행하는 단계; 및
드라이 에칭 공정이 수행된 상기 원장 기판을 스크라이빙 처리하여 각각의 터치 스크린 패널로 분리하는 단계를
포함하는 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
상기 패턴을 형성하는 단계는,
1'st ITO 패터닝 공정, 메탈라인 패터닝 공정, 유기절연막 패터닝 공정, 2'nd ITO 패터닝 공정을 포함하는 것을
특징으로 하는 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법.
청구항 5
제 3 항에 있어서,
상기 SiO2는 CVD 공정에 의해 상기 원장 기판에 증착되는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 장치를 이용한 터치
스크린 패널의 제작방법.
청구항 6
제 3 항에 있어서,
상기 노출부는,
상기 원장 기판에 형성되어 있는 각각의 터치 스크린 패널의 일측에 형성되어, 상기 배선들을 외부장치와 연결
시키기 위한 것으로서, 상기 SiO2 증착과정에 의해 SiO2가 증착되어 있다가, 상기 드라이 에칭 공정에 의해 노출
되는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 드라이 에칭 공정을 수행할 수 있는 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의[0002]
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명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉[0003]
된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로
받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린 패널은, 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를[0004]
대체할 수 있기 때문에, 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
한편, 터치 스크린 패널은 현재 다양한 방법을 이용하여 제작되고 있다. 이중, 1'st ITO 패터닝 공정, 메탈라인[0005]
패터닝 공정, 유기절연막 패터닝 공정, 2'nd ITO 패터닝 공정, 무기절연막 공정, GND ITO 성막 공정 및 그라운
드 무기절연막 공정을 통해 제작되는 터치 스크린 패널의 경우에는, 2'nd ITO 공정 후 보호막으로 채용되는 무
기절연막이 현재의 터치 스크린 패널에서 요구되는 경도를 만족시키지 못하고 있다는 문제점이 있다.
이를 위해, 무기절연막 대신 CVD 절연막인 SiO2를 사용하고 있으나, 이 경우 경도는 높아지나, 포토 공정이 추[0006]
가된다는 단점이 있다. 즉, 터치 스크린 패널에서 요구되는 경도는 4H이상이며, 현재의 무기절연막은 5H 정도로
서, 현재 요구되는 경도 하한치에 근접한 수준이기 때문에 경도 개선이 필요하며, 이를 위해 2'nd ITO 패터닝
공정 후에 증착되는 종래의 무기절연막 대신 SiO2를 사용할 필요가 있다. 그러나, SiO2를 사용하는 경우, CVD 증
착 공정, 포토 공정 및 드라이 에칭 공정이 요구되기 때문에, 포토 공정이 추가됨으로 인해 터치 스크린 패널의
제조 공정이 증가하고 이에 따라 제조 단가가 증가 된다는 문제점이 발생된다.
발명의 내용
해결하려는 과제
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다수의 터치 스크린 패널을 제작하기 위한 원장 기판에[0007]
서, 2'nd ITO 공정에 의해 생성된 패턴들을 보호하기 위해 CVD 방식에 의해 증착된 SiO2 중, 외부 장치와의 전
기적 연결을 위해 노출되어야 하는 노출부를, 쉐도우 마스크를 이용한 드라이 에칭 공정으로 노출시키기 위한
드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
삭제[0008]
삭제[0009]
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은, 다수의 터치 스크린 패널을 제작하기 위한 원장 기판에,[0010]
감지셀들 및 배선들을 포함하는 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴이 형성되어 있는 상기 원장 기판에 SiO2를 증
착하는 단계; SiO2가 증착된 상기 원장 기판을, 상기 원장 기판의 각 터치 스크린 패널의 노출부와 대응되는 노
출창이 형성되어 있는 쉐도우 마스크가 구비되어 있는 드라이 에칭 장치에 투입하여, 드라이 에칭 공정을 수행
하는 단계; 및 드라이 에칭 공정이 수행된 상기 원장 기판을 스크라이빙 처리하여 각각의 터치 스크린 패널로
분리하는 단계를 포함하는 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법을 제공한다.
여기서, 상기 패턴을 형성하는 단계는, 1'st ITO 패터닝 공정, 메탈라인 패터닝 공정, 유기절연막 패터닝 공정,[0011]
2'nd ITO 패터닝 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 SiO2는 CVD 공정에 의해 상기 원장 기판에 증착될 수 있다. [0012]
또한, 상기 노출부는, 상기 원장 기판에 형성되어 있는 각각의 터치 스크린 패널의 일측에 형성되어, 상기 배선[0013]
들을 외부장치와 연결시키기 위한 것으로서, 상기 SiO2 증착과정에 의해 SiO2가 증착되어 있다가, 상기 드라이
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에칭 공정에 의해 노출될 수 있다.
발명의 효과
본 발명은 다수의 터치 스크린 패널을 제작하기 위한 원장 기판에서, 2'nd ITO 공정에 의해 생성된 패턴들을 보[0014]
호하기 위해 CVD 방식에 의해 증착된 SiO2 중 외부 장치와의 전기적 연결을 위해 노출되어야 하는 노출부를, 쉐
도우 마스크를 이용한 드라이 에칭 공정으로 노출시킴으로써, 경도 향상이 가능할 뿐만 아니라 포토공정을 생략
할 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.
즉, 본 발명은 기존의 무기절연막을 SiO2로 대체함으로써, 터치 스크린 패널의 경도를 향상시킬 수 있으며, 포토[0015]
공정을 생략할 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.
또한, 본 발명은 포토 공정을 생략함으로써 터치 스크린 패널의 제작 공정을 단순화시킬 수 있으며, 이를 통해[0016]
제작 단가를 줄일 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치 및 그를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 의해 제작된 터치 스[0017]
크린 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치 및 그를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 의해 제작된 원장 기
판의 평면을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치의 일실시예 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치에 적용되는 쉐도우 마스크의 일실시예 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제작방법을 나타낸 일실시예 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제작방법에 의해 터치 스크린 패널이 제작되는 과정을 나타낸 예시
도.
도 7은 종래의 터치 스크린 패널에 적용되었던 무기절연막과 본 발명에 적용되는 SiO2의 경도를 비교실험한 결과
를 나타낸 도표.
도 8a 및 도 8b는 종래의 터치 스크린 패널에 적용되었던 무기절연막과 본 발명에 적용되는 SiO2의 투과율을 비
교실험한 결과를 나타낸 도표.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. [0018]
도 1은 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치 및 그를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 의해 제작된 터치 스[0019]
크린 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
한편, 실제의 터치 스크린 패널은 터치활성영역 내의 복수의 로우라인 및 컬럼라인 단위로 각각 다수의 감지셀[0020]
들이 형성되나 편의상 도 1에서는 한 단위의 감지셀만을 도시하기로 한다.
또한, 도 2는 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치 및 그를 이용한 터치 스크린 패널의 제작방법에 의해 제작된 원[0021]
장 기판의 평면을 나타낸 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같은 터치 스크린 패널이 다수개 형성되어 있는 원장
기판을 나타낸 것이다.
즉, 본 발명에 의해 제작된 터치 스크린 패널(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 터치활성영역에 감지셀(10)이 형[0022]
성되어 있고(도 1에는 단순히 한 단위의 감지셀만이 도시되어 있으나, 실제로는 다수개의 감지셀들이 형성되어
있음), 터치활성영역의 외곽에는 상기 감지셀과 연결되어 있는 배선(20)이 형성되어 있으며, 상기 감지셀들과
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배선들은 SiO2(30)에 의해 덮여져 보호되고 있다.
또한, 터치 스크린 패널의 일측(도 1에서는 터치 스크린 패널의 하단)에는, 외부 장치, 예를 들어, 감지셀로부[0023]
터 전송된 감지정보에 따라 사용자에 의해 터치된 위치를 분석하기 위한 정전용량센서칩 등과 상기 배선들의 연
결을 위해, 상기 배선(20)들이 노출되어 있는 노출부(40)가 형성되어 있다.
한편, 상기한 바와 같은 감지셀, 배선 및 노출부를 포함하는 하나의 터치 스크린 패널(50)은, 하나의 기판에 독[0024]
립적으로 형성되는 것은 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 큰 기판(60) 상에 다수개의 터치 스크린 패널
이 형성되어 원장 기판(70)을 형성한 후, 스크라이빙 공정에 의해 개별적인 터치 스크린 패널로 분리되어 이용
되고 있다.
이하의 설명에서, 원장 기판(70)이라 함은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(60) 상에 다수의 터치 스크린 패널이[0025]
형성되어 있는 것을 의미하며, 단순히 기판(60)이라 함은, 원장 기판을 형성하는 유리기판을 의미한다.
즉, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 원장 기판(70) 상에 다수의 터치 스크린 패널(50)을 형성함에 있어서,[0026]
CVD 방식에 의해 SiO2를 증착시킨 후, 노출부(40)를 구현하기 위하여 쉐도우 마스크를 이용하는 드라이 에칭 장
치를 제공하는 한편, 이러한 드라이 에칭 장치를 이용하여 터치 스크린 패널을 제작하는 방법을 제공하기 위한
것이다.
이하에서는, 우선, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치의 구성이 설명되며, 이후, 도 5[0027]
를 참조하여 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치를 이용한 터치 스크린 패널의 제작 방법이 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치의 일실시예 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 드라이 에칭 장치에[0028]
적용되는 쉐도우 마스크의 일실시예 평면도이다.
드라이 에칭(Dry etching)은 미세가공시, 웨트 에칭에서 사용되는 화학 약품을 사용하지 않고 기체 플라즈마에[0029]
의한 반응을 이용하여 에칭 공정을 수행하는 것으로서, 도 3에는 이러한 드라이 에칭 방식을 이용하는 본 발명
에 따른 드라이 에칭 장치가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 드라이 에칭 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 고진공을 유지할 수 있도록 형성된 챔버(111),[0030]
챔버 내부에 고주파 파워소스(RF)를 인가하기 위해 챔버의 상단에 형성되어 있는 상부전극(114), 챔버 내부에
고주파 파워소스를 인가하기 위해 챔버의 하단에 형성되어 있는 하부전극(116), 화합물 혼합가스의 유입을 위한
가스주입구(112), 챔버 내부에서 생성된 반응가스의 배출을 위한 배출구(113) 및 하부전극 위에 놓여지는 터치
스크린 패널 제작용 원장 기판의 상단에 배치되며 원장 기판의 개별적인 터치 스크린 패널에 형성될 노출부와
대응되는 노출창(115a)이 형성되어 있는 쉐도우 마스크(115)를 포함하여 구성된다. 이러한 드라이 에칭장치는
하부전극(116) 위에 놓인 터치 스크린 패널 제작용 원장 기판(70)에 CVD 방식에 의해 증착되어 있는 SiO2(30)
중 각 터치 스크린 패널의 노출부(40)에 해당하는 부분의 SiO2를 플라즈마에 의한 에칭으로 제거하기 위한 장치
이다. 여기서, 하부전극(116)의 좌우 양측에는 절연체(insulator)가 더 구비되어 있을 수 있다.
즉, 본 발명은 도 2에 대한 설명에서 언급된 원장 기판(70)에 형성되어 있는 다수의 터치 스크린 패널의 노출부[0031]
(40)에 증착되어 있는 SiO2를 플라즈마를 이용하여 에칭하기 위한 것으로서, 이를 위해 쉐도우 마스크(115)에는
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 터치 스크린 패널의 노출부(40)와 매칭되는 노출창(115a)이 관통되어
져 있다.
따라서, 상부전극(114) 및 하부전극(116)에 의해 발생된 플라즈마는 쉐도우 마스크(115)의 상단에서 노출창[0032]
(115a)을 통해 원장 기판의 각 노출부(40)에 도달하며, 각 노출부에 증착되어 있는 SiO2와 반응하여 SiO2를 식각
시키며, 이로 인해, 도 2에 도시된 바와 같은 터치 스크린 패널이 형성되어 있는 원장 기판(70)이 형성된다.
즉, 도 2에 도시된 원장 기판은, 도 3에 도시된 드라이 에칭 장치를 통해 노출부(40)가 노출되어 있는 상태의[0033]
원장 기판을 나타낸 것이다.
이하에서는, 도 3에 도시된 드라이 에칭 장치를 통해 도 2에 도시된 원장 기판을 제작한 후, 각각의 터치 스크[0034]
린 패널을 제작하는 방법이 설명된다.
등록특허 10-1082134
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도 5는 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제작방법을 나타낸 일실시예 흐름도이며, 도 6은 본 발명에 따른 터[0035]
치 스크린 패널의 제작방법에 의해 터치 스크린 패널이 제작되는 과정을 나타낸 예시도이다. 여기서, SiO2 절연
막을 증착하고(510), 쉐도우 마스크를 이용하여 드라이 애칭을 수행하는 과정(512)을 제외하고는, 터치 스크린
패널을 제작하기 위해 현재 일반적으로 이용되는 공정이므로, 이에 대하여는 간단히 설명된다.
즉, 본 발명에 따른 터치 스크린 패널을 제작하기 위해, 1'st ITO 패터닝 공정을 통해 기판(60)에 도 6의 (a)와[0036]
같이 배선의 일부 및 브릿지 패턴을 형성한다(502). 이때, 도 6의 (a) 내지 (e)에는 기판에 하나의 터치 스크린
패널을 위한 배선이 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 상기한 바와 같이, 하나의 기판(60)에
다수개의 터치 스크린 패널이 형성되는 원장 기판(70)을 이용하는 것으로서, (a) 내지 (e)에 도시된 기판들은
(f)에 도시되어 있는 상태로 원장 기판에 다수개가 형성된다.
다음으로, 메탈라인(이하, ML) 패터닝 공정(504), 유기절연막 패터닝 공정(506), 2'nd ITO 패터닝 공정(508)에[0037]
의해 도 6의 (b) 내지 (d)와 같은 다양한 패턴들이 원장 기판 상에 형성된다.
상기한 바와 같은 공정들(502 내지 508)에 의해 터치 스크린 패널의 기본 동작을 위한 패턴들이 원장 기판에 형[0038]
성되며, 이후, 상기 패턴들 위에 CVD(chemical vapor deposition, 화학증착법) 방식을 이용하여 SiO2를 증착시
킨다(510).
이후, SiO2가 증착된 원장 기판(70)을 도 3에 도시된 바와 같은 드라이 에칭 장치에 투입시켜, 드라이 에칭 공[0039]
정을 수행한다(512). 이때, 드라이 에칭 장치에는 상기 원장 기판(70)의 각 터치 스크린 패널의 노출부(40)와
매칭되는 노출창(115a)이 형성된 쉐도우 마스크(115)가 구비되어 있어서, 원장 기판(70)에 증착된 SiO2 중 노출
부(40)에 증착되어 있는 SiO2만이 에칭된다.
상기한 바와 같은 드라이 에칭 공정이 수행된 후, 터치 스크린 패널을 제작하기 위한 후속 공정들, 예를 들어,[0040]
GND ITO 성막 공정 및 GND 무기절연막 공정 등이 추가적으로 수행되며, 이후, 원장 기판은 스크라이빙 공정을
거쳐 개별적인 하나의 터치 스크린으로 제작된다(514).
상기한 바와 같은 본 발명은, 현재 2'nd ITO 후 진행되는 무기절연막 공정을 진행하지 않고, CVD 방식을 이용하[0041]
여 SiO2 증착 후 포토공정을 스킵하고 드라이 에칭 공정을 진행하여 SiO2 패턴을 형성한다는 특징을 가지고
있다.
부연하여 설명하면, 본 발명은 터치 스크린 패널에서 요구되는 경도 이상의 터치 스크린 패널을 형성하기 위해[0042]
무기절연막 대신 CVD 방식에 의해 증착되는 SiO2를 이용하고 있다는 특징을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 드라이 에칭 장치에 원장 기판의 다수의 터치 스크린 패널의 노출부(40)와 매칭되어 있는 노출[0043]
창(115a)이 형성된 쉐도우 마스크(115)를 장착시킴으로써, 포토 공정 진행 없이 노출부(40)를 형성할 수 있다는
특징을 가지고 있다.
한편, 도 7은 종래의 터치 스크린 패널에 적용되었던 무기절연막과 본 발명에 적용되는 SiO2의 경도를 비교실험[0044]
한 결과를 나타낸 도표로서, 이를 통해 SiO2의 경도가 우수함을 알 수 있다.
또한, 도 8a 및 도 8b는 종래의 터치 스크린 패널에 적용되었던 무기절연막과 본 발명에 적용되는 SiO2의 투과[0045]
율을 비교실험한 결과를 나타낸 도표로서, SiO2 적용시에도 무기절연막과 동등 이상의 투과율이 확보될 수 있음
을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 적용되는 쉐도우 마스크(Shedow Mask)를 사용시 드라이 에칭 패턴이 가능한지의 여부를 시험하[0046]
기 위해, 쉐도우 마스크 형태의 패턴 형성 부분을 유리기판(Glass)에 부착하여 간이 실험하였는바, 마스크 형태
로 플라즈마(Plasma)를 부분 차단(Blocking) 했을 때, 오픈(Open)된 부분이 정상 에칭됨을 확인할 수 있었다.
이러한 시험은, CVD MONITORING GLASS(삼층막)에 BLOCKING MASK(TEFLON PAD)를 부착하여 다양한 조건에서 TEST[0047]
를 실시하였는바, 테스트 조건은, 첫째, GLASS와 MASK간 GAP이 1~2mm, 내부 HOLE 폭이 2mm, 3mm, 5mm 이며, 둘
째, ACTIVE ETCH TIME을 47초로 진행하였다. 상기와 같은 시험 결과, GAP이 낮을수록 MASK CENTER HOLE부가 균
일하게 에칭이 이루어졌으며, GAP에 유의차 없이 MASKING부 N a-si 초기치 대비 최대 700Å 까지 에칭됨을 확
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인할 수 있었다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위[0048]
한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자
라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
부호의 설명
10 : 감지셀 20 : 배선[0049]
30 : SiO2 40 : 노출부
50 : 터치 스크린 패널 60 : 기판
70 : 원장 기판 115 : 쉐도우 마스크
115a : 노출창
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