KR101447592B1 - 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체 - Google Patents

Abstract

터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법은, 복수개의 절연필름을 위한 절연원판을 제공하는 단계, 각각의 절연필름 상에 금속섬유용액을 이용하여 전극패턴을 인쇄하는 단계, 각각의 절연필름 상에 전극패턴의 단부 일부를 노출시키게 전극패턴 및 절연필름을 부분적으로 커버하는 보호코팅패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 절연원판은 절연필름에 대응하게 재단되어 사용될 수 있다.

Description

터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체{METHOD OF MANUFACTURING STACKED STRUCTURE FOR TOUCH PANEL SENSOR AND THE STACKED STRUCTURE}

본 발명은 디스플레이 상에 접근하는 대상체의 접촉 위치를 감지할 수 있는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체에 관한 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치패널센서는 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)가 소정 간격 이격되어 접합된다. 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)의 마주보는 면에는 각각 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40)이 상호 수직하게 배열되어 있으며, 구체적으로, 하부 ITO전극(30)은 하부 절연시트(10)의 상면에 좌측에서 우측으로 배향되어 있으며, 상부 ITO전극(40)은 상부 절연시트(20)의 저면에 상측에서 하측으로 배향되어 있다.

상술한 터치패널센서는 상호 교차하도록 배치되는 하부 ITO전극(10) 및 상부 ITO전극(20)의 각 교차지점마다 각 교차지점의 면적에 대응하는 소정의 정전 용량 즉, 커패시턴스 값이 존재하는데, 신체 일부가 근접하면 상부에 배치된 상부 ITO전극(20)의 면적에 신체 일부의 면적이 더해져 커패시턴스 값이 변경될 수 있다.

또한, 상부 ITO전극(40)과 외부의 회로기판(50)의 전극(52)을 전기적으로 연결하기 위하여, 금속 재질의 연결선(48)이 상부 ITO전극(40)의 단부로부터 상부 절연시트(20)의 하부까지 연장되어 있으며, 하부 ITO전극(20) 또한 별도의 연결선에 의해서 회로기판(50)과 연결된다.

이때, 일반적으로 금속으로 제공되는 연결선(48)은 금속 광택으로 반짝이며 빛이 통과하지 않아 투명한 상부 절연시트(20)의 상부에서 육안으로 확인될 수 있다. 이에, 종래에는 연결선(48) 및 회로기판(50)이 육안으로 확인되지 않도록 윈도우 데코레이션(65)을 위한 별도의 비투광성 필름을 별도의 유리나 투광성 강화플라스틱과 같은 강화기판(60) 저면에 형성하고, 강화기판(60)을 상부 절연시트(20) 상부에 배치한다.

다만, 별도의 강화기판(60)을 상부 절연시트(20) 상부에 더 제공하는 것은, 터치패널센서의 두께 증가를 초래하는 관계로, 최근에는 공개번호 10-2011-0137231에 개시되는 터치패널센서와 같이, 상기 공개특허의 도 5를 참고하면, 상부 절연시트(20)의 저면에 윈도우 데코레이션(45)을 직접 형성하고, 상부 ITO전극(40)를 형성시킬 수도 있다.

다만, 이러한 구조는 상부 ITO전극(40)이 경계선 부분(A)에서 굴절이 일어나 터치패널센서에 신체 일부가 접촉되는 경우에 미세하게 위아래로 굴절하는 상부 절연시트(20)의 굽힘 변형 시에, 쉽게 상부 ITO전극(40)의 파손을 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 터치패널센서의 공정은 사실상 제품을 만들기에 적절하지 못하다.

본 발명은 사용자의 접촉에 의해서 발생하는 상부 절연시트의 굴절이나 외부 충격에 의해서도 상부 절연시트에 저면에 제공되는 전극의 파손 가능성을 최소화할 수 있는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체를 제공한다.

본 발명은 터치패널센서를 제조하기 위한 공정 시간을 단축할 수 있는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체를 제공한다.

터치패널센서에 적용될 수 있는 전극패턴으로 금속 나노 화이버를 이용하는 경우 투광성을 갖도록 매우 얇게 제공되어야 한다. 본 발명은 이러한 얇은 두께의 전극패턴이 외부의 물리적/ 화학적인 영향으로부터 쉽게 훼손되는 것을 방지할 수 있는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체를 제공한다.

또한, 터치패널센서의 구성요소 간의 접합 시 발생하는 위치 오류에 의한 불량률을 낮출 수 있으며, 터치패널센서의 구성요소 간의 접합 시 점착층을 사용하여 발생하는 기포에 의한 터치패널센서의 불량률을 최소화할 수 있는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법 및 적층 구조체를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법은, 복수개의 절연필름을 위한 절연원판을 제공하는 단계, 각각의 절연필름 상에 금속섬유용액을 이용하여 전극패턴을 인쇄하는 단계, 각각의 절연필름 상에 전극패턴의 단부 일부를 노출시키게 전극패턴 및 절연필름을 부분적으로 커버하는 보호코팅패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 절연원판은 절연필름에 대응하게 재단되어 사용될 수 있다.

먼저, 본 발명의 전극패턴은 평탄한 절연필름 상에 굴절 없이 직접 형성되어 사용 중 파손이 거의 없다.

또한, 전극패턴이 투명한 보호코팅패턴에 의해서 외부로 노출되지 않기 때문에 산화가 방지된다. 특히, 보호코팅패턴은 대략 0.1 내지 0.2㎛ 정도의 전극패턴이 보호코팅패턴 표면으로 노출되지 않게 대략 0.5㎛ 이상으로 전극패턴의 두께보다 두껍게 형성될 수 있으며, 이에 전극패턴이 보호코팅패턴에 의해서 완전하게 커버된다.

더욱이, 본 발명에서 전극패턴은 보호코팅패턴에 의해서 보호되기 때문에 매우 얇은 두께로 형성하는 것이 가능해진다. 이에 금속을 이용하여도 투광성을 갖는 전극패턴을 제공하는 것이 가능하다.

일 예로, 금속 나노 화이버(metal nano fiber), 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하는 금속섬유용액을 절연필름 상에 인쇄 제공하고 나서, 경화처리 과정으로 휘발성 용매를 제거하여 전극패턴을 형성할 수 있다. 휘발성 용매가 제거되면 레진(resin)과 섬유 상의 금속 나노 화이버만이 남아 전극패턴을 형성하는데, 전극패턴에 포함되어 있는 금속 나노 화이버는 레진에 의해서 절연기판 상에 안착된 상태를 유지할 수 있다.

다만, 레진(합성수지)의 양이 많아지면 금속 나노 화이버의 안착 상태가 안정적일 수는 있으나, 전극패턴의 전도성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 레진의 양은 최소한으로 제공하는 것이 바람직하지만, 이 역시 금속 나노 화이버의 안정적인 안착 상태를 유지하기 위해서 한없이 줄일 수는 없다.

따라서, 본 발명에서는 레진의 양을 최소화하되, 불안정하게 절연필름 상에 안착된 금속 나노 화이버를 보호코팅패턴을 이용하여 압착시킨다. 이렇게 보호코팅패턴에 의해서 절연필름에 안정적으로 압착되는 전극패턴은 추후에 터치패널센서의 사용 중 외부의 물리적 충격에 의해서 전기적인 단락이 최소화됨은 물론, 산소에 노출되어 산화되는 화학적인 영향으로부터도 벗어날 수 있다.

또한, 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부를 도전성의 전극코팅패턴으로 커버하여 보호할 수 있다. 전극코팅패턴은 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부를 눌어주어 절연필름 상에 안착상태를 안정화시키고, 산화를 방지하고, 공정 중 긁히거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

전극코팅패턴은 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 부분만을 덮을 수 있게 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서, 전극코팅패턴은 보호코팅패턴 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부 및 상기 단부와 인접한 보호코팅패턴 내측의 전극패턴 일부를 더 커버하도록 연장 형성될 수 있다.

전극코팅패턴이 보호코팅패턴의 외측에 노출되는 전극패턴 부분만을 덮을 경우에는 전극코팅패턴과 보호코팅패턴의 경계 부분에서 전극패턴이 노출될 수도 있고, 사용 중 노출되는 부분의 크랙이나 산화가 일어나는 문제가 발생할 수도 있으나, 전극코팅패턴을 보호코팅패턴 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부와 함께 상기 단부와 인접한 보호코팅패턴 내측의 전극패턴 일부를 커버할 수 있도록 형성함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있다.

또한, 전극코팅패턴은 투명한 도전성 세라믹 등과 같은 투명한 재질도 가능하며, 전극코팅코팅패턴은 추후 윈도우 데코레이션에 의해서 가려지는 부분으로 불투명한 재질로 제공되어도 무방하다.

또한, 휘발성 용매를 제거하여 전극패턴을 형성한 후에 전극패턴을 압착하는 웰딩(welding) 공정이 추가될 수 있으며, 경우에 따라서, 상기 웰딩 공정은 보호코팅패턴 및 전극코팅패턴이 형성된 후에 실시하는 것도 가능하다.

참고로, 보호코팅패턴과 전극코팅패턴은 설계자의 의도에 따라서 형성순서가 자유롭게 정해질 수 있다. 다만, 보호코팅패턴이 절연필름 상에서 전극패턴 전체를 커버하되, 전극패턴의 단부 일부를 노출시키는 관통영역을 포함하는 경우에는, 전극패턴 단부에 대응하게 전극코팅패턴을 먼저 형성하고, 전극코팅패턴에 대응하는 위치에 관통영역이 위치하도록 보호코팅패턴을 제공하는 것이 바람직하다.

이때, 전극패턴 및 외부장치를 연결하기 위하여 절연필름 상에 형성되는 와이어부재는 전극코팅패턴을 매개로 전극패턴 및 외부장치를 전기적으로 연결할 수 있으며, 전극코팅패턴은 전극패턴의 단부만을 각각 커버하게 실크스크린 인쇄와 같은 방법으로 처음부터 패터닝 된 상태로 제공될 수 있다.

또한, 전극패턴 및 외부장치를 연결하기 위하여 절연필름 상에 형성되는 와이어부재는 보호코팅패턴이 형성된 절연필름 상에 와이어코팅층을 형성하고, 와이어코팅층을 패터닝 하여 제공할 수 있다.

다만, 와이어코팅층은 불투명한 금속재질의 레이어(layer) 상태로 제공되기 때문에 전극패턴의 단부와 연결되게 정확하게 패터닝 하는 공정에 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 와이어코팅층에는 와이어코팅층에 커버되는 전극패턴의 단부 위치를 확인하기 위한 위치확인용 관통 홀을 형성시킬 수 있다.

또한, 터치패널센서 하나에 사용되는 크기의 절연필름 상에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 매번 개별적으로 형성할 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 적어도 한 장 이상의 절연필름에 대응하는 절연원판을 제1 권취롤러에 권취시켜 제공하면서 여러 장의 절연필름을 일괄적으로 생산함으로써, 터치패널센서를 제조하기 위한 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 절연원판은 제1 권취롤러에서 인출되면서 금속섬유용액을 인쇄하기 위한 전극패턴 인쇄부, 금속섬유용액을 열처리하기 위한 열처리부, 및 전극패턴이 형성된 절연필름 상에 보호코팅패턴을 형성하기 위한 보호코팅 인쇄부를 순차적으로 경유할 수 있고, 그 후에 제2 권취롤러에 다시 권취될 수 있다.

제2 권취롤러에 권취되어 있던 절연원판은 사용 시에 절연필름에 대응하게 재단되어 사용될 수 있다.

또한, 상술한 과정을 통해서 이미 일면에 전극패턴 및 보호코팅패턴이 형성되어 있는 절연필름의 타면에 전극패턴 및 보호코팅패턴에 대응하는 다른 전극패턴 및 보호코팅패턴을 더 제공할 수 있고, 이 과정 역시 앞서 설명한 바와 같이 제2 권취롤러에서 인출되는 과정을 통해서 이루어질 수 있다. 물론, 일면에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 형성하는 과정에서 타면에 이에 대응하는 전극패턴 및 보호코팅패턴을 함께 형성하는 것도 가능하다.

또한, 종래와 같이 서로 상호 작용하게 각각 하부 및 상부 ITO전극을 갖는 2장의 필름에 각각 제공하지 않고, 한 장의 절연필름의 양 면에 전극패턴을 형성함으로써, 2장의 필름을 접합하는 과정에서 발생할 수 있는 위치 오류에 의한 불량을 최소화시킬 수 있고, 각 필름을 점착층을 이용하여 접합하지 않아서 기포 발생에 의한 터치패널센서의 불량을 방지할 수 있다.

본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 전극패턴이 평탄한 절연필름 상에 굴절 없이 직접 형성되어 사용 중 파손이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 전극패턴이 투명한 보호코팅패턴에 의해서 외부로 노출되지 않기 때문에 산화가 방지된다.

또한, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서 전극패턴은 보호코팅패턴에 의해서 보호되기 때문에 매우 얇은 두께로 형성하는 것이 가능해진다. 이에 금속을 이용하여도 투광성을 갖는 전극패턴을 제공하는 것이 가능하다.

특히, 금속 나노 화이버 및 레진을 이용하여 전극패턴을 제공할 경우, 레진의 양이 많아지면 금속 나노 화이버의 안착 상태가 안정적일 수는 있으나, 전극패턴의 전도성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 전극패턴 상에 보호코팅패턴을 제공함으로써, 레진의 양을 최소화하면서도 절연필름 상에 안착된 금속 나노 화이버의 안착상태를 안정적으로 유지시킬 수 있고, 보호코팅패턴에 의해서 압착되어 전도성 향상도 기대할 수 있다. 또한, 이렇게 압착 상태의 전극패턴은 추후에 터치패널센서의 사용 중 외부의 물리적 충격에 의해서 전기적인 단락이 최소화됨은 물론, 산소에 노출되어 산화되는 화학적인 영향으로부터도 벗어날 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부 역시 도전성의 전극코팅패턴으로 커버하여 보호할 수 있다. 전극코팅패턴은 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 전극패턴의 단부를 눌어주어 절연필름 상에 안착상태를 안정화시키고, 산화를 방지하고, 공정 중 긁히거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 보호코팅패턴이 형성된 절연필름 상에 와이어코팅층을 형성하고, 와이어코팅층을 패터닝 하여 와이어부재를 제공함으로써, 제작자가 원하는 데로 와이어부재를 설계할 수 있다.

또한, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 불투명한 금속재질의 레이어 상태로 제공되는 와이어코팅층에는 와이어코팅층에 커버되는 전극패턴의 단부 위치를 확인할 수 있는 위치확인용 관통 홀을 형성시킴으로써, 와이어코팅층을 패터닝 하는 과정에서 와이어부재가 전극패턴의 단부에 정확하게 위치할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 터치패널센서 하나에 사용되는 크기의 절연필름 상에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 매번 개별적으로 형성할 수도 있으나, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 적어도 한 장 이상의 절연필름에 대응하는 절연원판을 권취롤러에서 인출하면서 전극패턴과 보호코팅패턴이 형성되는 여러 장의 절연필름을 일괄적으로 생산함으로써, 터치패널센서를 제조하기 위한 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 종래와 같이 서로 상호 작용하게 각각 하부 및 상부 ITO전극을 갖는 2장의 필름에 각각 제공하지 않고, 본 발명의 적층 구조체의 제조방법을 통한 적층 구조체에서는 한 장의 절연필름의 양 면에 전극패턴을 형성함으로써, 2장의 필름을 접합하는 과정에서 발생할 수 있는 위치 오류에 의한 불량을 최소화시킬 수 있고, 각 필름을 점착층을 이용하여 접합하지 않아서 기포 발생에 의한 터치패널센서의 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시되는 절연필름의 정면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 도 2에 도시되는 절연필름의 정면 및 배면도이다.
도 5는 도 2의 터치패널센서에 사용되는 적층 구조체를 위하여 절연원판 상에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 형성시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 공정 과정을 거쳐서 형성된 적층 구조체의 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시되는 절연원판의 타면에 또 다른 전극패턴 및 보호코팅패턴을 형성시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 구조체를 터치패널센서에 사용될 수 있게 재단한 정면도이다.
도 9는 도 8에서 사용되는 적층 구조체 상에 와이어부재를 위한 와이어코팅층을 형성한 상태도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴이 순차적으로 적층 형성되어 있는 적층 구조체의 부분 정면도 및 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴이 순차적으로 적층 형성되어 있는 적층 구조체의 부분 정면도 및 부분 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명은 디스플레이 상에 놓여, 대상체의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서의 제조방법 및 상기 제조방법을 통해서 제공되는 터치패널센서에 관한 것이며, 이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 터치패널센서의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 구조체를 이용하여 제조된 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시되는 절연필름의 정면도이고, 도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 도 2에 도시되는 절연필름의 정면 및 배면도이며, 도 5는 도 2의 터치패널센서에 사용되는 적층 구조체를 위하여 절연원판 상에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 형성시키는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 공정 과정을 거쳐서 형성된 적층 구조체의 정면도이며, 도 7은 도 6에 도시되는 절연원판의 타면에 또 다른 전극패턴 및 보호코팅패턴을 형성시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 터치패널센서는 도 2에 도시되는 바와 같이 상부 기판(110), 광학접착층(120), 절연필름(200), 및 회로기판(130)을 포함한다.

상부 기판(110)은 신체 일부가 직접 터치되는 관계로, 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 강성 유리 기판을 사용하거나, 꼭 유리 재질은 아니더라도, 빛이 투과하며, 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 폴리카보네이트(polycarbonate)와 같은 강화플라스틱을 사용할 수 있다.

또한, 상부 기판(110)의 저면에는 액자 형상의 윈도우 데코레이션(112)이 제공되는데, 윈도우 데코레이션(112)은 그 하부에 배치되는 절연필름(200)의 투명하지 못한 구성요소, 예를 들면, 절연필름(200)의 가장자리에 배치되는 와이어부재 및 회로기판을 가리는 용도로서 제공될 수 있다.

참고로, 절연필름(200)의 경우에는 하부에 배치된 디스플레이에 의해서 그 형태가 견고하게 지지되고, 신체 일부가 직접 터치되는 부분도 아니기 때문에, 그 재질로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 두루 이용하여 형성할 수 있다.

한편, 광학접착층(120)은 앞서 언급한 상부 기판(110) 및 절연필름(200)을 접합하는 용도로 사용될 수 있고, 빛이 잘 투과되어 광학적으로도 우수한 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용할 수 있다.

또한, 회로기판(130)에는 절연필름(200)의 양면에 각각 형성되는 제1 및 제2 와이어부재(270, 275)와 전기적으로 접합되는 단자가 배치될 수 있다. 따라서, 상부 기판(110) 표면에 대상체가 접근하면 제1 및 제2 전극패턴(220, 225)이 상호 작용하여 발생하는 커패시턴스 값의 변화가 제1 및 제2 와이어부재(270, 275)를 따라서 외부장치에 전송될 수 있고, 여기서 외부장치에 해당하는 제어부에서는 상기 값의 변화를 이용하여 터치 위치를 계산할 수 있다.

이상 본 발명에 따른 터치패널센서의 개략적인 구성 및 그 구성요소에 대하여 언급하였으며, 이하 상기 터치패널센서 특히, 대상체의 접근에 의한 전기신호를 발생시키는 제1 및 제2 전극패턴이 양면에 형성되는 절연필름에 대해서 설명한다.

도 3은 절연필름의 정면 및 배면을 함께 도시한 도면이며, 도 4는 절연필름의 정면과 배면을 각각 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 4를 참고하면, 절연필름(200)의 상면(정면)에 제공되는 제1 전극패턴(220)은 평탄한 절연필름(200) 상에 굴절 없이 직접 형성되어 사용 중 파손이 거의 없다. 마찬가지로, 절연필름(200)의 저면(배면)에 제공되는 제2 전극패턴(225) 역시 평탄한 절연필름(200) 상에 굴절 없이 형성된다.

상기한 제1 및 제2 전극패턴(220, 225)은 각각 합성수지 재질로 제공될 수 있는 제1 및 제2 보호코팅패턴(230, 235)에 의해서 외부로 노출되지 않기 때문에 산화가 방지된다.

더욱이, 본 발명에서 제1 및 제2 전극패턴(220, 225)은 제1 및 제2 보호코팅패턴(230, 235)에 의해서 보호되기 때문에 1㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 형성하는 것이 가능해지며, 비록 금속을 이용하여도 투광성을 갖는 전극패턴을 제공하는 것이 가능하다.

일 예로, 본 실시예에서는 실버 나노 화이버(silver nano fiber), 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하는 제1 실버섬유용액(210)을 절연필름(200) 상에 인쇄 제공하고 나서, 열처리 과정으로 휘발성 용매를 제거하여 제1 전극패턴(220)을 형성할 수 있다. 휘발성 용매가 제거되면 합성수지와 섬유 상의 실버 나노 화이버만이 남아 제1 전극패턴(220)을 형성하는데, 제1 전극패턴(220)에 포함되어 있는 실버 나노 화이버는 레진에 의해서 절연필름(200) 상에 안착된 상태를 유지할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 전극패턴의 재료로서 금속 나노 화이버로서, 은 나노 와이어를 설명하고 있지만, 이 외에도 다른 금속 섬유 화이버 또는 와이어를 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 제1 및 제2 전극패턴(220, 225)은 사각 내지 다이아몬드 형상의 확장부들이 일련으로 배치되고 이를 연결하는 연결부를 포함하게 제공되고 있으나, 일반적인 라인 형상 혹은 상기 라인의 상부나 하부가 연결되어 둘 이상 전기적으로 연결되는 그룹 형상으로 제공될 수도 있고, 본 발명이 전극패턴의 형상에 의해서 제한되지는 않는다.

또한, 본 실시예의 구체적인 설명에서는 제1 전극패턴(220) 및 제1 보호코팅패턴(230)을 기준으로 설명하며, 별도로 언급되지 않는 제1 전극패턴(220) 및 제2 보호코팅패턴(235)은 제1 전극패턴(220) 및 제1 보호코팅패턴(230)의 설명을 참고할 수 있다.

다만, 레진(합성수지)의 양이 많아지면 실버 나노 화이버의 안착 상태가 안정적일 수는 있으나, 제1 전극패턴(220)의 전도성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 레진의 양은 최소한으로 제공하는 것이 바람직하지만, 이 역시 실버 나노 화이버의 안정적인 안착 상태를 유지하기 위해서 한없이 줄일 수는 없다.

따라서, 본 발명에서는 레진의 양을 최소화하되, 불안정하게 절연필름(200) 상에 안착된 실버 나노 화이버를 제1 보호코팅패턴(230)을 이용하여 압착시킨다. 이렇게 제1 보호코팅패턴(230)에 의해서 절연필름(200)에 안정적으로 압착되는 제1 전극패턴(220)은 추후에 터치패널센서의 사용 중 외부의 물리적 충격에 의해서 전기적인 단락이 최소화됨은 물론, 산소에 노출되어 산화되는 화학적인 영향으로부터도 벗어날 수 있다.

또한, 제1 보호코팅패턴(230)의 외측으로 노출되는 제1 전극패턴(220)의 단부는 제1 와이어부재(270)를 통해서 회로기판(130)의 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 제1 전극패턴의 단부를 별도의 도전성 제1 전극코팅패턴으로 커버하여 보호할 수 있고, 이때, 제1 전극패턴 및 외부장치를 연결하기 위하여 절연필름 상에 형성되는 제1 와이어부재는 상기 제1 전극코팅패턴을 매개로 제1 전극패턴 및 외부장치를 전기적으로 연결할 수 있다.

이상 본 실시예에 따른 터치패널센서 특히, 대상체의 접근에 의한 전기신호를 발생시키는 제1 및 제2 전극패턴이 양면에 형성되는 절연필름에 대해서 설명하였으며, 이하 도 5 내지 7을 참고하여 절연필름 상에 전극패턴과 보호코팅패턴을 제공하여 적층 구조체를 생산하는 공정에 대해서 설명한다.

터치패널센서 하나에 사용되는 크기의 절연필름 상에 전극패턴 및 보호코팅패턴을 매번 개별적으로 형성할 수도 있다. 다만, 본 발 실시예에서는 적어도 한 장 이상의 절연필름(200)에 대응하는 절연원판(205)을 제1 권취롤러(102)에 권취시켜 제공하면서 여러 장의 절연필름(200)을 일괄적으로 생산하고, 적층 구조체를 재단하여 터치패널센서에 바로 적용함으로써, 터치패널센서를 제조하기 위한 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

절연원판(205)은 적어도 하나 이상의 상부 기판(110) 혹은 절연필름(200)에 대응하는 크기로 제공될 수 있으며, 본 실시예에서는 1*x의 절연필름(200)을 한꺼번에 형성할 수 있는 공정을 따르며, 제작자의 의도에 따라서 5*5, 6*6, 3*4 등과 같이 x*y로 설계 변경할 수도 있다.

이렇게 복수개의 상부 기판(110)에 대응하는 크기로 제작되는 절연필름(200)을 포함하는 적층 구조체(300)는 상부 기판(110)에 광학접착층(120)을 매개로 접합시키기 전에 하나의 상부 기판(110)에 대응하는 크기로 도 6에서 점선으로 표시되는 재단선을 따라서 재단되어 사용될 수 있다.

도 5를 참조하여 제조과정을 보다 구체적으로 설명하면, 절연원판(205)은 제1 권취롤러(102)에서 인출되면서 제1 실버섬유용액(210)을 인쇄하기 위한 전극패턴 인쇄부(101), 제1 실버섬유용액(210)을 열처리하기 위한 열처리부(103), 및 제1 전극패턴(220)이 형성된 절연필름(200) 상에 제1 보호코팅패턴(230)을 형성하기 위한 보호코팅 인쇄부(105)를 순차적으로 경유할 수 있고, 그 후에 제2 권취롤러(104)에 다시 권취될 수 있다. 참고로, 본 실시예에서 제1 보호코팅패턴(230)은 US경화제 혹은 자외선 경화제가 첨가되는 합성수지로 제공되어 보호코팅 인쇄부(105)를 거치고, 경화부(107)를 거쳐 경화될 수 있다.

제2 권취롤러(104)에 권취되어 있던 절연원판(205)을 포함하는 적층 구조체(300)는 사용 시에 인출되면서 절연필름(200)에 대응하게 재단되어 사용될 수 있다.

또한, 상술한 과정을 통해서 이미 일면에 제1 전극패턴(220) 및 제1 보호코팅패턴(230)이 형성되어 있는 절연필름(200)의 타면에 제2 전극패턴(225) 및 제2 보호코팅패턴(235)을 더 제공할 수 있다.

이 과정은 도 7에 도시되는 바와 같이 제2 권취롤러(104)에서 절연원판(205)을 인출하면서 재차 제2 실버섬유용액(215)을 인쇄하기 위한 전극패턴 인쇄부(101), 제2 실버섬유용액(215)을 열처리하기 위한 열처리부(103), 및 제2 전극패턴(225)이 형성된 절연필름(200) 상에 제2 보호코팅패턴(235)을 제공하기 위한 보호코팅 인쇄부(105)를 순차적으로 경유할 수 있고, 그 후에 제3 권취롤러(106)에 다시 권취될 수 있다.

이상 일면에 전극패턴 및 보호코팅패턴이 형성되어 있는 절연원판을 이용하여 절연원판의 타면에 다른 전극패턴과 보호코팅패턴을 형성하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 상기 절연원판의 일면과 타면에 각 패턴들을 함께 형성하는 것도 가능하다.

또한, 종래와 같이 서로 상호 작용하게 각각 하부 및 상부 ITO전극을 갖는 2장의 필름에 각각 제공하지 않고, 한 장의 절연필름의 양 면에 전극패턴을 형성함으로써, 2장의 필름을 접합하는 과정에서 발생할 수 있는 위치 오류에 의한 불량을 최소화시킬 수 있고, 각 필름을 점착층을 이용하여 접합하지 않아서 기포 발생에 의한 터치패널센서의 불량을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 구조체를 터치패널센서에 사용될 수 있게 재단한 정면도이며, 도 9는 도 8에서 사용되는 적층 구조체 상에 와이어부재를 위한 와이어코팅층을 형성한 상태도이다.

이하 본 실시예의 터치패널센서에서는 절연필름의 일면 상에 적층되는 전극패턴, 보호코팅패턴, 및 전극코팅패턴을 설명하며, 타면에 형성되는 다른 전극패턴, 보호코팅패턴, 및 와이어코팅층에 대한 설명은 생략할 수 있다. 그리고, 앞선 실시예와 차이가 있는 와이어코팅층, 전극코팅패턴, 및 위치확인용 관통 홀 외의 다른 구성요소(보호코팅패턴, 전극패턴, 및 와이어부재)는 앞선 실시예와 사실상 동일한 관계로, 앞선 실시예의 제1 보호코팅패턴, 제1 전극패턴, 및 제1 와이어부재와 동일한 도면부호를 사용한다.

전극코팅패턴(240)은, 도 8에 도시되는 것처럼, 보호코팅패턴(230) 외측으로 노출되는 전극패턴(220)의 단부에 대응하게 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄(offset printing), 혹은 실크스크린 인쇄 등의 방법을 통해서 제공될 수 있으며, 상기 방법들은 10㎛ 이하의 얇은 두께로 인쇄가 가능한 방법들로 전극코팅패턴을 형성하는데 유리하다.

한편, 도 8에 도시되는 한 장의 절연필름(200)은 앞서 설명한 바와 같이 도 9에 도시되는 절연원판(205) 상에 순차적으로 전극패턴, 보호코팅패턴, 및 와이어코팅층이 형성되어 있는 적층 구조체(300)를 재단하여 제공할 수 있다.

또한, 전극패턴(220) 및 외부장치를 연결하기 위하여 절연필름(200) 상에 와이어부재를 형성할 수 있는데, 본 실시예에서 와이어부재는, 도 9에 도시되는 것처럼, 보호코팅패턴(230)이 형성된 절연원판(205) 상에 절연원판(205) 전면을 전체적으로 커버하는 와이어코팅층(250)을 먼저 제공하고, 이를 패터닝 하여 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 전극코팅패턴(250)을 제공하고 나서 와이어부재를 위한 와이어코팅층(250)을 제공하지만, 경우에 따라서는 와이어코팅층을 패터닝 하는 과정에서 전극코팅패턴과 와이어부재를 함께 형성하는 것도 가능하다.

다시 도 9를 참고하면, 와이어코팅층(250)은 불투명한 금속재질의 레이어(layer) 상태로 제공되기 때문에 전극패턴(220)의 단부와 정확하게 연결되도록 패터닝 하는 공정에 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 와이어코팅층(250)에는 와이어코팅층(250)에 커버되는 전극패턴(220)의 단부 위치를 확인하기 위한 위치확인용 관통 홀(260)을 곳곳에 형성시킬 수 있다.

한편, 전극코팅패턴(240)은 비록 불투명하나 전극패턴이 배치되는 터치 영역 외측으로 배치되고 추후 상부 기판과 접합된 후에는 상부 기판(110) 저면에 형성되는 윈도우 데코레이션(112)에 의해서 가려져 외측에서 가시되지는 않는다.

또한, 절연원판 상에 전극패턴, 보호코팅패턴, 및 전극코팅패턴을 먼저 제공하고, 와이어코팅층은 패터닝 하지 않은 상태로 롤러에 권취시켜 터치패널센서의 제작자에게 공급하는 것이 가능하고, 제작자는 상기 와이어코팅층이 형성된 절연원판을 이용하여 패터닝을 통해서 와이어부재를 원하는 설계대로 제작할 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴이 순차적으로 적층 형성되어 있는 적층 구조체의 부분 정면도 및 부분 단면도이다.

이하 본 실시예에서 절연필름 상에 적층되는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴에 대한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있고, 본 실시예에서는 앞선 실시예와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하며, 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴의 도면부호는 앞선 실시예와 동일한 도면부호를 사용한다.

도 10을 참고하면, 절연필름(200) 상에는 전극패턴(220)이 형성되고, 전극패턴(220)의 단부 일부를 덮는 전극코팅패턴(240)이 형성된다. 그리고, 전극코팅패턴(240) 일부와 전극패턴(220)을 전체적으로 커버하는 보호코팅패턴(230)이 형성된다.

전극코팅패턴은, 도 8에 도시되는 바와 같이, 보호코팅패턴의 외측으로 노출되는 부분만을 덮을 수 있게 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서, 전극코팅패턴(240)은 보호코팅패턴(230) 외측으로 노출되는 전극패턴(220)의 단부 및 상기 단부와 인접한 보호코팅패턴(230) 내측의 전극패턴(220) 일부를 더 커버하도록 연장 형성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전극코팅패턴이 보호코팅패턴의 외측에 노출되는 전극패턴 부분만을 덮을 경우에는 전극코팅패턴과 보호코팅패턴의 경계 부분에서 전극패턴이 노출될 수도 있고, 사용 중 노출되는 부분의 크랙이나 산화가 일어나는 문제가 발생할 수도 있다.

하지만, 본 실시예와 같이, 전극코팅패턴(240)을 보호코팅패턴(230) 외측으로 노출되는 전극패턴(220)의 단부와 함께 상기 단부와 인접한 보호코팅패턴(230) 내측의 전극패턴(220) 일부를 커버할 수 있도록 형성함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있다.

참고로, 본 실시예에 따른 적층 구조체(300) 역시 하나의 터치패널센서에 대응하게 재단(절단)하여 사용할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴이 순차적으로 적층 형성되어 있는 적층 구조체의 부분 정면도 및 부분 단면도이다.

이하 본 실시예에서 절연필름 상에 적층되는 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴에 대한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있고, 본 실시예에서는 앞선 실시예와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하며, 전극패턴, 전극코팅패턴, 및 보호코팅패턴의 도면부호는 앞선 실시예와 동일한 도면부호를 사용한다.

도 11을 참조하면, 절연필름(200) 상에는 전극패턴(220)이 형성되고, 전극패턴(220)의 단부 일부를 전극코팅패턴(240)이 덮고 있다. 그리고, 전극코팅패턴(240) 일부와 전극패턴(220)을 전체적으로 커버하는 보호코팅패턴(230)이 형성된다.

다만, 보호코팅패턴(230)은 절연필름(200) 상에서 전극패턴(220) 전체를 커버하되, 전극패턴(220)의 단부 일부를 노출시키는 관통영역(231)을 포함한다. 따라서, 관통영역(231)으로 보호코팅패턴(230)이 노출되고, 노출된 보호코팅패턴(230)은 추후에 와이어부재를 통해서 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 전극패턴 단부에 대응하게 전극코팅패턴을 먼저 형성하고, 전극코팅패턴에 대응하는 위치에 관통영역이 위치하도록 보호코팅패턴을 제공하고 있으나, 경우에 따라서, 전극패턴에 이어서 보호코팅패턴을 형성하고, 보호코팅패턴에 형성된 관통 영역에 전극코팅패턴을 제공하는 것도 가능하다.

참고로, 본 실시예에 따른 적층 구조체(300) 역시 하나의 터치패널센서에 대응하게 재단(절단)하여 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101：전극패턴 인쇄부 102：제2 권취롤러
103：열처리부 104：제2 권취롤러
105：보호코팅 인쇄부 106：제3 권취롤러
110：상부 기판 112：윈도우 데코레이션
120：광학접착층 130：회로기판
200：절연필름 210：제1 실버섬유용액
215：제2 실버섬유용액 220：제1 전극패턴
225：제2 전극패턴 230：제1 보호코팅패턴
235：제2 보호코팅패턴 240：제1 전극코팅패턴
245：제2 전극코팅패턴 250：제1 와이어코팅층
255：제2 와이어코팅층 260：제1 위치확인용 관통 홀

Claims (13)

1. 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서를 제조하기 위해 사용되며, 상기 터치패널센서의 완성 전에 원단 형태로 제공되는 적층 구조체의 제조방법에 있어서,
   복수개의 절연필름을 위한 절연원판을 제공하는 단계;
   각각의 상기 절연필름 상에 금속섬유용액을 이용하여 전극패턴을 인쇄하는 단계; 및
   각각의 상기 절연필름 상에 상기 전극패턴의 단부 일부를 노출시키게 상기 전극패턴 및 상기 절연필름을 부분적으로 커버하는 보호코팅패턴을 형성하여 상기 보호코팅패턴에 의해서 커버되는 상기 전극패턴을 상기 절연필름 상에 압착시키는 단계;
   를 포함하며, 상기 보호코팅패턴에 의해서 노출되는 상기 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되어 상기 전극패턴 및 외부장치를 연결하기 위한 와이어부재가 상기 절연원판 상에 보호코팅패턴을 형성한 후에 형성될 수 있으며, 상기 절연원판은 상기 절연필름에 대응하게 재단되어 사용되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속섬유용액은 금속 나노 화이버(metal nano fiber), 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하며,
   상기 금속섬유용액은 상기 절연필름 상에 인쇄 제공된 후, 상기 휘발성 용매가 제거되면서 상기 전극패턴을 형성하며, 섬유 상의 상기 금속 나노 화이버가 상기 보호코팅패턴에 의해서 압착되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보호코팅패턴은 상기 절연필름 상에서 상기 전극패턴 전체를 커버하되, 상기 전극패턴의 단부 일부를 노출시키는 관통영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보호코팅패턴은 상기 전극패턴의 두께보다 두껍게 형성되어 상기 전극패턴이 상기 보호코팅패턴에 의해서 완전히 커버되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
5. 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서를 제조하기 위해 사용되며, 상기 터치패널센서의 완성 전에 원단 형태로 제공되는 적층 구조체의 제조방법에 있어서,
   복수개의 절연필름을 위한 절연원판을 제공하는 단계;
   각각의 상기 절연필름 상에 금속섬유용액을 이용하여 전극패턴을 인쇄하는 단계; 및
   각각의 상기 절연필름 상에 상기 전극패턴의 단부 일부를 노출시키게 상기 전극패턴 및 상기 절연필름을 부분적으로 커버하는 보호코팅패턴을 형성하여 상기 보호코팅패턴에 의해서 커버되는 상기 전극패턴을 상기 절연필름 상에 압착시키는 단계;
   를 포함하며, 상기 보호코팅패턴에 의해서 노출되는 상기 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되어 상기 전극패턴 및 외부장치를 연결하기 위한 와이어부재가 상기 절연원판 상에 보호코팅패턴을 형성한 후에 형성될 수 있으며, 상기 절연원판은 상기 절연필름에 대응하게 재단되어 사용되며,
   상기 절연필름 상에 상기 보호코팅패턴 외측으로 노출되는 각각의 상기 전극패턴의 단부 전체를 커버하기 위한 도전성의 전극코팅패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전극패턴 및 상기 외부장치를 연결하기 위하여 상기 절연필름 상에 형성되는 상기 와이어부재는 상기 전극코팅패턴을 매개로 상기 전극패턴 및 상기 외부장치를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 전극코팅패턴은 상기 보호코팅패턴 외측으로 노출되는 상기 전극패턴의 단부 및 상기 단부와 인접한 상기 보호코팅패턴 내측의 상기 전극패턴 일부를 더 커버하도록 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 와이어부재를 상기 절연필름 상에 형성하는 단계를 더 포함하며,
   상기 와이어부재를 형성하는 단계에서 상기 보호코팅패턴이 형성된 상기 절연필름 상에 와이어코팅층을 형성하고, 상기 와이어코팅층을 패터닝 하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 와이어코팅층에는 상기 와이어코팅층에 커버되는 상기 전극패턴의 단부 위치를 확인하기 위한 위치확인용 관통 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 절연원판이 제1 권취롤러에서 인출되면서 상기 금속섬유용액을 인쇄하기 위한 전극패턴 인쇄부, 상기 금속섬유용액을 열처리하기 위한 열처리부, 및 상기 전극패턴이 형성된 상기 절연필름 상에 보호코팅패턴을 형성하기 위한 제공하기 위한 보호코팅 인쇄부를 순차적으로 경유하며, 제2 권취롤러에 다시 권취되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 전극패턴 및 상기 보호코팅패턴이 일면에 형성되는 상기 절연필름의 타면에 상기 전극패턴 및 상기 보호코팅패턴에 대응하는 다른 전극패턴 및 보호코팅패턴을 더 제공하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 다른 전극패턴 및 상기 다른 보호코팅패턴은 상기 절연필름의 일면에 형성되는 상기 전극패턴 및 보호코팅패턴과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서를 위한 적층 구조체의 제조방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 터치패널센서의 제조방법에 의하여 제조된 터치패널센서를 위한 적층 구조체.

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