KR102275704B1 - 터치 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 패널 및 그 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 터치 패널은, 기판 상에 터치 메쉬 패턴으로 형성된 터치 전극을 포함하고, 상기 터치 메쉬 패턴은 다수의 나노 와이어 및 상기 나노 와이어 상에 형성된 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 터치 패널 및 그 제조 방법은, 저 저항을 가지며 RC 지연시간이 없고, 패턴이 육안으로 인식되지 않으며, 대면적에 적용할 수 있다. 또한, 나노 와이어를 사용함으로써 무아레 현상을 개선하고, 메쉬 패턴으로 형성하여 밀키 현상을 개선하고, 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하여 나노 와이어 중첩영역에 발생하는 저항을 감소하고, 나노 와이어의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이러한, 터치 패널 및 그 제조 방법은 플렉서블 표시장치에 적용할 수 있다.

Description

터치 패널 및 그 제조 방법{Touch panel and manufacturing method thereof}
본 발명은 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 밀키(milky) 현상 및 무아레(moire) 현상을 방지하고, 저 저항으로 대면적에 적용할 수 있으며, 플렉서블 표시장치에 적용이 가능한 터치 전극을 갖는 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전기발광표시장치(Electro Luminescent Display device) 등이 연구되고 있다.
또한, 상기 표시 장치 상에 부착되어 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 패널(touch panel)이 각광받고 있다. 터치 패널은 표시 장치의 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 터치 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
이러한 터치 패널의 전극은 표시 장치의 전면에 형성되어야 하므로 일반적으로 잘 알려진 투명전극으로는 ITO(Indium doped Tin Oxide)가 사용된다. 하지만, ITO 전극의 경우, 많은 문제점이 있다. 우선 ITO 전극은 고저항의 특성을 보인다. 이러한 고저항으로 인해, ITO 전극은 대면적화의 한계가 있으며, 저항(R)과 캐패시턴스(C)의 영향을 받는 RC 지연시간(delay time)이 발생한다.
또한, ITO 전극은 전극의 경계에서 반사율 차이로 인해 육안으로 패턴이 인식되는 문제가 있다. 또한, ITO 전극은 단단한 소재로써, 표시장치의 구성에 일정한 곡률을 유지하는 곡면형 패널을 포함하는 표시장치와 플라스틱 등과 같은 유연성 있는 재료를 사용하여 형성하는 플렉서블(flexible) 표시장치에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, ITO를 구성하는 인듐 소재의 희소성과 ITO 코팅을 위해서는 스퍼터링 또는 화학증착법과 같은 진공 공정이 필수적이어서, 제조공정비용이 비교적 높은 편이다.
이러한 ITO 전극의 문제점을 개선하기 위해, 금속 메쉬(mesh) 패턴 전극이 연구되고 있다. 하지만, 금속 메쉬(mesh) 패턴 전극은 무아레(moire) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 마이크로미터(㎛) 단위로 형성되는 금속 메쉬 패턴은 금속의 전반사 특성에 의해 무아레(moire) 현상을 피할 수 없다.
또한, 이러한 ITO 전극의 문제점을 개선하기 위해 은(Ag) 나노 와이어 전극을 사용할 수 있다. 은 나노 와이어를 사용한 전극은 은 나노 와이어들이 네트워크화되어 서로 그물망처럼 연결되어 형성되고, 높은 전기전도도 특성과 80~90% 이상의 투명도 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 은 나노 와이어 전극은 높은 헤이즈(haze) 특성을 보인다. 이러한 헤이즈 특성이 높게 나타남과 동시에 나노 와이어의 곡면에서는 광산란이 발생하여 밀키(milky) 현상이 발생한다. 밀키 현상이란, 은 나노 와이어에서 광이 반사되어 블랙 상태에서 온전한 블랙이 이루어지지 않는 현상이다.
또한, 은 나노 와이어가 중첩되는 영역에서 콘택 저항이 발생한다. 즉, 중첩되는 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되지 않고, 각각의 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되어 중첩영역에서 저항이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 저 저항을 가지며 RC 지연시간이 없고, 패턴이 육안으로 인식되지 않으며, 대면적에 적용할 수 있는 터치 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 나노 와이어를 사용함으로써 무아레 현상을 개선하고, 메쉬 패턴으로 형성하여 밀키 현상을 개선하고, 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하여 나노 와이어 중첩영역에 발생하는 저항을 감소하고, 나노 와이어의 접착력을 향상시킨 터치 전극을 포함하는 터치 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플렉서블 표시장치에 적용할 수 있는 터치 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터치 패널은, 기판 상에 터치 메쉬 패턴으로 형성된 터치 전극을 포함하고, 상기 터치 메쉬 패턴은 다수의 나노 와이어 및 상기 나노 와이어 상에 형성된 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 터치패널의 제조 방법은, 기판 상에 나노 와이어를 형성하는 단계; 상기 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 나노 와이어 및 코팅층을 식각하여 터치 메쉬 패턴을 형성하고, 상기 터치 메쉬 패턴을 포함하는 터치 전극 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치 패널 및 그 제조 방법은, 저 저항을 가지며 RC 지연시간이 없고, 패턴이 육안으로 인식되지 않으며, 대면적에 적용할 수 있는 제 1 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 패널 및 그 제조 방법은, 나노 와이어를 사용함으로써 무아레 현상을 개선하고, 메쉬 패턴으로 형성하여 밀키 현상을 개선하고, 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하여 나노 와이어 중첩영역에 발생하는 저항을 감소하고, 나노 와이어의 접착력을 향상시킨 터치 전극을 포함하는 제 2 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 패널 및 그 제조 방법은, 플렉서블 표시장치에 적용할 수 있는 제 3 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 전극을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 전극을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 평면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 단면도를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 평면도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 단면도를 도시한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 제조 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 투명한 기판(30) 상에 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)이 형성된다. 또한, 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)과 패드 전극을 연결하는 연결 배선(20)이 형성된다. 즉, 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)은 패드 전극 및 연결 배선(20)을 통해 외부 장치로부터 신호를 인가받거나 외부로 신호를 인가할 수 있다.
상기 기판(30)은 투명한 재질로 형성되며, 절연기판으로 유리로 형성될 수 있다. 또한, 플렉서블 표시장치에 적용하기 위하여, 플라스틱 또는 금속 박막 등 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)은 마름모 형상으로 형성된 센서부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 마름모 형상의 센서부를 연결하는 브릿지 구조의 연결부를 포함할 수 있다. 상기 제 1 터치전극(Tx)과 제 2 터치 전극(Rx)의 센서부는 서로 같은 크기 또는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
터치 패널의 전극부인 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)이 마름모 구조의 센서부를 포함함으로써, 전극부를 기판(30)의 단면에 형성할 수 있다. 기판(30)의 단면에 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)이 형성되는 경우, 터치 패널을 얇게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 패널은 플렉서블 표시장치에 적용할 수 있다.
상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)은 터치 메쉬(mesh) 패턴으로 형성될 수 있다. 이를 A영역을 확대하여 자세히 검토하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 전극을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)는 마름모 형상의 센서부 및 상기 센서부를 연결하는 브릿지 구조의 연결부를 포함한다. 상기 마름모 형상의 센서부는 터치 메쉬 패턴으로 형성된다. 또한, 상기 센서부만 터치 메쉬 패턴으로 형성되거나, 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)의 연결부도 터치 메쉬 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 터치 메쉬 패턴은 외부 라인 패턴 및 내부 라인 패턴을 포함한다. 즉, 터치 메쉬 패턴이란, 외각부를 형성하는 외부 라인 패턴과 상기 외부 라인 패턴 내부를 교차구조로 연결하는 내부 라인 패턴을 포함하는 구조로 정의한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)은 외부 라인 패턴이 마름모 형상으로 형성되고, 그 내부에 그물망과 같이 내부 라인 패턴이 형성된다. 상기 내부 라인 패턴은 망구조를 이루며 교차하도록 형성된다. 상기 내부 라인 패턴의 교차영역에서 교차 각도 및 선폭은 조절이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 투명한 기판(30) 상에 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)이 형성된다. 또한, 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)과 패드 전극을 연결하는 연결 배선(20)이 형성된다. 즉, 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)은 패드 전극 및 연결 배선(20)을 통해 외부 장치로부터 신호를 인가받거나 외부로 신호를 인가할 수 있다.
상기 기판(30)은 빛 투과율이 우수한 투명한 재질로 형성되며, 절연기판으로 유리로 형성될 수 있다. 또한, 플렉서블 표시장치에 적용하기 위하여, 플라스틱 또는 금속 박막 등 유연한 특성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)은 바(bar) 형상의 센서부를 포함할 수 있다. 도면 상에는 제 1 터치전극(Tx)은 일 방향으로 하나의 전극이 연장되어 형성되고, 제 2 터치전극(Rx)은 제 1 터치전극(Rx)과 동일한 방향으로 연장되는 다수개의 바 형태로 형성되나, 이에 한정되지 않으며, 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치 전극(Rx)이 바 형상으로 형성되면 족하다. C 영역을 확대하여 자세히 검토하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 전극을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)은 바 형상의 센서부를 포함한다. 상기 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)의 센서부는 터치 메쉬 패턴으로 형성된다. 상기 터치 메쉬 패턴은 외부 라인 패턴 및 내부 라인 패턴을 포함한다. 즉, 터치 메쉬 패턴이란, 외각부를 형성하는 외부 라인 패턴과 상기 외부 라인 패턴 내부를 교차구조로 연결하는 내부 라인 패턴을 포함하는 구조로 정의한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 터치전극(Tx) 및 제 2 터치전극(Rx)은 외부 라인 패턴이 바 형상으로 형성되고, 그 내부에 그물망과 같이 내부 라인 패턴이 형성된다. 상기 내부 라인 패턴은 망구조를 이루며 교차하도록 형성된다. 상기 내부 라인 패턴의 교차영역에서 교차 각도 및 선폭은 조절이 가능하다.
또한, 터치전극의 형태는 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 한정되지 않으며, 터치 패널의 적층 구조에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 터치 패널은 그 적층구조에 따라 Add-on 방식, Cover Glass 일체형 및 디스플레이 일체형이 있으며 Add-on 방식으로는 GFF, GF2, GG 등이 있으며 Cover Glass 일체형으로는 G1F, G2 등이 있다.
GFF는 가장 일반적인 터치 패널로서, X축 좌표값을 감지하는 Rx 패턴을 박막 적층한 PET 필름과 Y축 좌표값을 감지하는 Tx 패턴을 박막 적층 PET 필름 2장을 커버유리 밑면에 적층하여 형성된 구조를 말한다. GF2는 PET 필름 윗면과 밑면에 Rx 패턴과 Tx 패턴을 박막을 박막 증착하여 커버유리 밑면에 적층하여 형성된 구조를 말한다. GG는 ITO 필름 대신에 유리(Glass)로 된 투명기판의 윗면과 밑면에 Rx 패턴과 Tx 패턴을 박막을 박막 증착하여 커버유리 밑면에 적층하여 형성된 구조를 말한다.
본 발명에 따른 터치 패널은 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 적용하는 구조에 따라 터치 전극의 형태는 다양하게 형성될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 터치 패널은 터치 메쉬 패턴을 포함하는 터치 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 터치 메쉬 패턴은 외부 라인 패턴 및 내부 라인 패턴을 포함한다. 상기 외부 라인 패턴은 터치 전극의 외각부를 형성하고, 상기 내부 라인 패턴은 상기 외부 라인 패턴 내부를 교차 구조로 연결하여 망 구조를 이루도록 형성된다.
상기 외부 라인 패턴과 내부 패턴 라인을 포함하는 터치 메쉬 패턴은 나노 와이어와 코팅층이 적층되어 형성된다. 도 2 및 도 4에 개시된 터치 전극의 터치 메쉬 패턴의 일 단위 패턴(B)을 확대하여 자세히 검토하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 평면도를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 단면도를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 터치 전극의 터치 메쉬 패턴(100)의 일 단위 패턴(B)이 개시되어 있다. 도면 상에서 상기 일 단위 패턴(B)이 마름모 형상으로 개시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 일 단위 패턴(B)은 원, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 단위 패턴(B)이 그물망 구조의 메쉬 패턴을 이루면 족하다.
상기 터치 메쉬 패턴(100)은 나노 와이어(101)와 코팅층(102)으로 이루어 진다. 상기 코팅층(102)은 상기 나노 와이어(101) 상에 형성된다. 이때, 도 6을 참조하면, 상기 코팅층(102)은 기판(30) 및 상기 나노 와이어(101) 상에 형성되는 필름(film)일 수 있다. 이때, 상기 코팅층(102)의 폭은 터치 메쉬 패턴(100)의 선폭과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 코팅층(102)은 상기 나노 와이어(101)의 접착력을 확보하고, 상기 나노 와이어(101) 중첩영역에서 형성되는 콘택 저항을 감소할 수 있다. 다수의 나노 와이어들이 중첩되면 중첩되는 영역에서 콘택 저항이 발생한다. 즉, 중첩되는 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되지 않고, 각각의 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되어 중첩영역에서 저항이 발생한다.
상기 코팅층(102)은 나노 와이어(101)의 중첩영역에서도 형성됨으로써, 상기 나노 와이어(101)가 일 물질로 인식되도록 하며, 콘택 저항을 감소할 수 있다. 이로 인해, 나노 와이어(101)만으로 이루어진 터치 전극과 비교하여 저항을 보다 더 감소할 수 있다. 500RPM에서 은(Ag) 나노 와이어를 형성할 경우, 저항이 24Ω/sq이며, 500RPM에서 은(Ag) 나노 와이어와 GZO 코팅층을 적층하여 형성할 경우, 저항이 11Ω/sq임을 확인하였다.
상기 코팅층(102)은 은(Ag) 또는 투명전도막(transparent conductive oxide;TCO)으로 형성될 수 있다. 상기 투명전도막은 예를 들면 ITO, GZO, AZO 및 FTO 등일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 코팅층(102)의 두께는 투과율이 80% 이상 되도록 형성되어야 한다. 은(Ag)으로 코팅층(102)을 형성하는 경우, 투과율을 고려하여 상기 코팅층(102)은 0nm 초과 10nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 투명전도막으로 코팅층(102)을 형성하는 경우, 상기 코팅층(102)은 0nm 초과 600nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
상기 나노 와이어(101)는 은(Ag)으로 형성되어 높은 투과도와 낮은 저항을 갖는 전극을 형성할 수 있다. 다수의 은 나노 와이어(101)들은 네트워크화 되어 서로 그물망처럼 연결되어 형성되고, 높은 전기전도도 특성과 80~90% 이상의 투명도 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 일반적인 금속으로 터치 메쉬 패턴을 형성하는 경우, 마이크로미터(㎛) 단위로 형성되는 금속 메쉬 패턴은 금속의 전반사 특성에 의해 무아레(moire) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 터치 전극은 나노 와이어(101)로 나노미터(nm) 단위로 금속이 형성되도록 함으로써, 무아레 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.
하지만, 상기 나노 와이어(101)로 터치 전극을 형성하는 경우, 나노 와이어 전극은 높은 헤이즈(haze) 특성을 보인다. 이러한 헤이즈 특성이 높게 나타남과 동시에 나노 와이어의 곡면에서는 광산란이 발생하여 밀키(milky) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 밀키 현상이란 나노 와이어의 곡면에서 광이 반사되어 블랙 상태에서 온전한 블랙이 이루어지지 않는 현상이다.
본 발명에 따른 터치 전극은 일 단위 패턴(B)이 내부가 개구되도록 형성되어 터치 메쉬 패턴(100)으로 형성된다. 이로 인해, 개구 영역에서 반사가 일어나지 않아 헤이즈를 낮출 수 있으며 밀키 현상을 개선할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 터치 메쉬 패턴은 헤이즈를 ITO 전극 수준으로 낮추기 위해 충분한 개구 영역을 확보가 필요하다. 충분한 개구 영역을 확보하기 위해, 상기 터치 메쉬 패턴(100)의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하로 형성될 수 있다.
종래 고 저항의 ITO 터치 전극은 저항(R)과 캐패시턴스(C)의 영향을 받는 RC 지연시간(delay time)이 발생하는 문제가 있다. 상기 나노 와이어(101)를 포함한 터치 메쉬 패턴(100)으로 터치 전극을 형성하는 경우, ITO 터치 전극과 대비하여 저 저항의 전극을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 전극은 터치 메쉬 패턴(100)으로 형성되어 개구 영역이 형성되므로 캐패시턴스도 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터치 패널의 RC 지연시간은 ITO 전극으로 터치 전극을 형성할 때의 RC 지연시간의 12% 이하로 형성할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 기판(30) 상에 나노 와이어(11)를 형성한다. 상기 나노 와이어(11)는 은(Ag) 나노 와이어 일 수 있다. 상기 나노 와이어(11)는 은(Ag)으로 형성되어 높은 투과도와 낮은 저항을 갖는 전극을 형성할 수 있다. 상기 나노 와이어(11)를 형성하는 방법은 다양하게 적용될 수 있다.
즉, 본 발명에서 기판(30) 상에 나노 와이어(11)를 형성하는 방법은 정전 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 일반 분무 스프레이법, 스크린 프린팅법, 잉크젯 프린팅 법 등 특정 코팅 방법에 제약을 두지 않으며, 다수의 나노 와이어(11)가 네트워크화되어 연결되도록 형성할 수 있는 제조방법이면 어떤 것이든 이용이 가능하다.
또한, 상기 기판(30) 상에 나노 와이어(11)를 포함하는 유기물층을 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 유기물층은 나노 와이어(11)의 분산 용액으로 나노 와이어(11)의 분산성을 도와주어 균일하게 코팅이 되도록 도와주며, 건조 후 기판(30)과 나노 와이어(11)의 접착력을 확보시키는 역할을 한다.
상기 유기물층은 나노 와이어(11) 외에 물, 알코올류 또는 휘발성 유기용제류 등으로 형성되는 용제, 나노 와이어(11)의 분산성을 높이는 분산제 및 유기 첨가물 등이 포함될 수 있다. 상기 유기물층에 사용되는 유기 첨가물은 투명한 재료로 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 등과 같은 수용성 재료 또는 PEDOT, 폴리아닐린(polyaniline) 등과 같은 전도성 고분자가 사용될 수 있다. 또한, 상기 유기물층을 저항을 더 낮추기 위해 수용성으로 형성하고, 건조공정 완료 후 수용액으로 제거할 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 나노 와이어(11)가 형성된 기판(30) 상에 코팅층(12)이 형성된다. 상기 코팅층(12)은 상기 나노 와이어(101)의 접착력을 확보하고, 상기 나노 와이어(11) 중첩영역에서 형성되는 콘택 저항을 감소할 수 있다.
중첩되는 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되지 않고, 각각의 나노 와이어가 하나의 물질로 인식되어 중첩영역에서 저항이 발생한다. 상기 코팅층(12)은 나노 와이어(11)의 중첩영역 상에 형성되어, 중첩되는 다수의 나노 와이어(11)가 일 물질로 인식되도록 하며, 콘택 저항을 감소할 수 있다. 이로 인해, 나노 와이어만으로 이루어진 터치 전극과 비교하여 저항을 보다 더 감소할 수 있다.
상기 코팅층(12)은 은(Ag) 또는 투명전도막(transparent conductive oxide;TCO)으로 형성될 수 있다. 상기 투명전도막은 예를 들면 ITO, GZO, AZO 및 FTO 등일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 코팅층(12)의 두께는 광 투과율이 80% 이상 되도록 형성되어야 한다. 은(Ag)으로 코팅층(12)을 형성하는 경우, 투과율을 고려하여 상기 코팅층(12)은 0nm 초과 10nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 투명전도막으로 코팅층(12)을 형성하는 경우, 상기 코팅층(12)은 0nm 초과 600nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
상기 코팅층(12)을 형성하는 방법은 다양한 증착 방법으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 스퍼터링(sputtering)으로 형성될 수 있다. 하지만, 코팅층(12)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 적정한 두께로 코팅층(12)을 형성할 수 있으면 족하다.
도 7c를 참조하면, 나노 와이어(11) 및 코팅층(12)이 형성된 기판(30) 상에 포토레지스트층을 형성한다. 상기 포토레지스트층은 네거티브 포토레지스트(negative photo resist)로 형성될 수 있으며, 상기 네거티브 포토레지스트는 광이 조사되면 경화되는 물질인 감광성 재료이다. 하지만, 광이 조사되면 연화되는 물질인 포지티브 포토레지스트(positive photo resist)를 사용하여 공정을 진행할 수도 있다.
상기 포토레지스트층 상에 차단부와 투과부로 이루어진 마스크를 씌우고, 터치 전극이 형성되는 영역에 상기 마스크의 투과부를 대응시키고 광을 조사한다. 이후, 현상 공정을 진행하면 상기 코팅층(12) 상에 터치 전극이 형성될 영역에만 포토레지스트 패턴(13)이 형성된다.
도면에서는 터치 전극의 터치 메쉬 패턴의 일 단위 패턴만 포토레지스트 패턴(13)이 형성되도록 도시하였으나, 상기 포토레지스트 패턴(13)은 터치 전극이 되는 영역에 모두 형성될 수 있다. 즉, 도면에 도시한 포토레지스트 패턴(13)이 추가로 연장되어 터치 메쉬 패턴과 대응되는 전 영역에서 형성되고, 나아가 터치 전극과 대응되는 전 영역에서 형성될 수 있다.
또한, 도면에서는 일 단위 패턴이 마름모 형상이 되도록 포토레지스트 패턴(13)을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 일 단위 패턴은 원, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 단위 패턴이 그물망 구조의 메쉬 패턴을 이루면 족하다. 따라서, 상기 포토레지스트 패턴(13)도 원, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 단위 패턴이 그물망 구조의 메쉬 패턴을 이루면 족하다.
도 7d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(도 7c 참조, 13)을 마스크로 하여 나노 와이어와 코팅층을 식각하고, 상기 포토레지스트 패턴을 박리함으로써, 나노 와이어(101) 및 코팅층(102)으로 이루어진 터치 메쉬 패턴(100)을 포함하는 터치 전극을 형성한다.
이때, 코팅층(도 7b 참고, 12)을 형성하는 단계에서, 상기 코팅층(12)을 기판(20) 전면에서 형성하였기 때문에, 상기 코팅층(12) 상에 형성된 패턴을 마스크로 하여 식각하는 경우, 터치 메쉬 패턴(100)의 코팅층(102)의 폭은 터치 메쉬 패턴(100)의 선폭과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 식각은 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 습식식각으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 건식식각을 이용할 수도 있다. 또한, 도 7c에서 포토레지스트 공정을 이용한 식각공정을 개시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 레이저 식각을 통해 나노 와이어(101) 및 코팅층(102)으로 이루어진 터치 메쉬 패턴(100)을 포함하는 터치 전극을 형성할 수 있다.
일반적인 금속으로 터치 메쉬 패턴을 형성하는 경우, 마이크로미터(㎛) 단위로 형성되는 금속 메쉬 패턴은 금속의 전반사 특성에 의해 무아레(moire) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 터치 전극은 나노 와이어(101)로 나노미터(nm) 단위로 금속이 형성되도록 함으로써, 무아레 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.
하지만, 나노 와이어(101)로 터치 전극을 형성하는 경우, 나노 와이어 전극은 높은 헤이즈(haze) 특성을 보이며, 밀키(milky) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터치 전극을 일 단위 패턴이 내부가 개구되는 터치 메쉬 패턴(100)으로 형성한다. 이로 인해, 개구 영역에서 반사가 일어나지 않아 헤이즈를 낮출 수 있으며 밀키 현상을 개선할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 터치 메쉬 패턴은 헤이즈를 ITO 전극 수준으로 낮추기 위해 충분한 개구 영역을 확보가 필요하다. 충분한 개구 영역을 확보하기 위해, 상기 터치 메쉬 패턴(100)의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하로 형성될 수 있다. 또한, 도 7c의 포토레지스트 패턴(13)은 상기 터치 메쉬 패턴(100)의 선폭을 고려하여 형성한다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 평면도를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 단면도를 도시한 도면이다. 본 발명의 제 3 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 터치 전극의 터치 메쉬 패턴(200)의 일 단위 패턴(B)이 개시되어 있다. 도면 상에서 상기 일 단위 패턴(B)이 마름모 형상으로 개시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 일 단위 패턴(B)은 원, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 단위 패턴(B)이 그물망 구조의 메쉬 패턴을 이루면 족하다.
상기 터치 메쉬 패턴(200)은 나노 와이어(201)와 코팅층(202)으로 이루어 진다. 상기 코팅층(202)은 상기 나노 와이어(201) 상에 형성된다. 이때, 도 9를 참조하면, 상기 코팅층(202)은 상기 나노 와이어(201)를 둘러싸고, 상기 나노 와이어(201)와 접하는 영역에만 형성될 수 있다.
상기 코팅층(202)은 상기 나노 와이어(201)의 접착력을 확보하고, 상기 나노 와이어(201) 중첩영역에서 형성되는 콘택 저항을 감소할 수 있다. 상기 코팅층(202)은 나노 와이어(201)의 중첩영역에서도 형성됨으로써, 상기 나노 와이어(201)가 일 물질로 인식되도록 하며, 콘택 저항을 감소할 수 있다. 즉, 나노 와이어(201)만으로 이루어진 터치 전극과 비교하여 저항을 보다 더 감소할 수 있다.
또한, 상기 코팅층(202)은 상기 나노 와이어(201)를 둘러싸고, 상기 나노 와이어(201)와 접하는 영역에서만 형성됨으로써, 나노 와이어(201) 사이의 영역이 개구되도록 형성된다. 이로 인해, 터치 패널의 투과율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 코팅층(202)은 나노 와이어(201)를 씨드(seed)로 하여 도금(plating)할 수 있는 물질로 형성된다. 바람직하게는, 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
상기 나노 와이어(201)는 은(Ag)으로 형성되어 높은 투과도와 낮은 저항을 갖는 전극을 형성할 수 있다. 다수의 은 나노 와이어(201)들은 네트워크화 되어 서로 그물망처럼 연결되어 형성되고, 높은 전기전도도 특성과 80~90% 이상의 투명도 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 일반적인 금속으로 터치 메쉬 패턴을 형성하는 경우, 마이크로미터(㎛) 단위로 형성되는 금속 메쉬 패턴은 금속의 전반사 특성에 의해 무아레(moire) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 터치 전극은 나노 와이어(101)로 나노미터(nm) 단위로 금속이 형성되도록 함으로써, 무아레 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치 전극은 일 단위 패턴(B)이 내부가 개구되도록 형성되어 터치 메쉬 패턴(200)으로 형성된다. 이로 인해, 개구 영역에서 반사가 일어나지 않아 헤이즈를 낮출 수 있으며 밀키 현상을 개선할 수 있다. 충분한 개구 영역을 확보하기 위해, 상기 터치 메쉬 패턴(200)의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하로 형성될 수 있다.
상기 나노 와이어(201)를 포함한 터치 메쉬 패턴(200)으로 터치 전극을 형성하여 저 저항의 전극을 형성할 수 있다. 또한, 개구 영역이 형성되므로 캐패시턴스도 줄일 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 터치 패널의 RC 지연시간을 감소할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 터치 메쉬 패턴의 제조 방법을 도시한 도면이다. 제 3 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 기판(30) 상에 나노 와이어(21)를 형성하고, 상기 나노 와이어(21) 상에 코팅층(22)을 형성한다. 상기 나노 와이어(21)는 금속이고, 바람직하게는 은(Ag) 나노 와이어 일 수 있다. 상기 나노 와이어(21)는 은(Ag)으로 형성되어 높은 투과도와 낮은 저항을 갖는 전극을 형성할 수 있다. 상기 나노 와이어(21)를 형성하는 방법은 다양하게 적용될 수 있다.
즉, 본 발명에서 기판(30) 상에 나노 와이어(11)를 형성하는 방법은 정전 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 일반 분무 스프레이법, 스크린 프린팅법, 잉크젯 프린팅 법 등 특정 코팅 방법에 제약을 두지 않으며, 다수의 나노 와이어(11)가 네트워크화되어 연결되도록 형성할 수 있는 제조방법이면 어떤 것이든 이용이 가능하다.
상기 코팅층(22)은 도금(plating) 공정을 이용하여, 상기 나노 와이어(21) 상에만 형성되도록 할 수 있다. 상기 도금 공정은 상기 나노 와이어(21)를 씨드(seed)로 하여 은(Ag) 또는 구리(Cu)가 성장하여 코팅층(22)이 형성되도록 할 수 있다. 즉, 상기 코팅층(22)은 바람직하게는 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 나노 와이어(21)를 씨드(seed)로 하여 도금(plating)할 수 있는 물질이면 족하다.
상기 도금 공정으로 형성되는 코팅층(22)은 상기 나노 와이어(21)를 둘러싸고, 상기 나노 와이어(21)와 접하는 영역에만 형성될 수 있다. 또한, 상기 코팅층(22)은 상기 나노 와이어(21)를 둘러싸고, 상기 나노 와이어(21)와 접하는 영역에서만 형성됨으로써, 나노 와이어(21) 사이의 영역이 개구되도록 형성된다. 이로 인해, 터치 패널의 투과율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 코팅층(22)은 상기 나노 와이어(21)의 접착력을 확보할 수 있다. 또한, 상기 나노 와이어(21) 중첩영역에서 형성되는 콘택 저항을 감소할 수 있다. 상기 코팅층(22)은 나노 와이어(21)의 중첩영역에서도 형성됨으로써, 상기 나노 와이어(21)가 일 물질로 인식되도록 하며, 콘택 저항을 감소할 수 있다. 즉, 나노 와이어(21)만으로 이루어진 터치 전극과 비교하여 저항을 보다 더 감소할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 나노 와이어 및 코팅층을 식각하여, 나노 와이어(201) 및 코팅층(202)으로 이루어진 터치 메쉬 패턴(200)을 형성할 수 있다. 도면에서는 터치 전극의 터치 메쉬 패턴(200)의 일 단위 패턴만 도시하였으나, 상기 일 단위 패턴이 다수개 형성되어 터치 메쉬 패턴을 이루고, 나아가 터치 전극을 이룬다.
또한, 도면에서는 일 단위 패턴이 마름모 형상이 되도록 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 일 단위 패턴은 원, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 단위 패턴이 그물망 구조의 메쉬 패턴을 이루면 족하다.
나노 와이어 및 코팅층을 식각하는 공정은 포토레지스트 공정을 이용하여 습식 식각 또는 건식 식각하거나, 레이저 식각으로 이루어질 수 있다. 포토레지스트 공정의 경우, 터치 메쉬 패턴(200)의 선폭을 고려하여 포토레지스트 패턴이 형성될 수 있다.
일반적인 금속으로 터치 메쉬 패턴을 형성하는 경우, 마이크로미터(㎛) 단위로 형성되는 금속 메쉬 패턴은 금속의 전반사 특성에 의해 무아레(moire) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 터치 전극은 나노 와이어(201)로 나노미터(nm) 단위로 금속이 형성되도록 함으로써, 무아레 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.
하지만, 나노 와이어(201)로 터치 전극을 형성하는 경우, 나노 와이어 전극은 높은 헤이즈(haze) 특성을 보이며, 밀키(milky) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터치 전극을 일 단위 패턴이 내부가 개구되는 터치 메쉬 패턴(200)으로 형성한다. 이로 인해, 개구 영역에서 반사가 일어나지 않아 헤이즈를 낮출 수 있으며 밀키 현상을 개선할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 터치 메쉬 패턴은 헤이즈를 ITO 전극 수준으로 낮추기 위해 충분한 개구 영역을 확보가 필요하다. 충분한 개구 영역을 확보하기 위해, 상기 터치 메쉬 패턴(200)의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 터치 패널 및 그 제조 방법은, 저 저항을 가지며 RC 지연시간이 없고, 패턴이 육안으로 인식되지 않으며, 대면적에 적용할 수 있다. 또한, 나노 와이어를 사용함으로써 무아레 현상을 개선하고, 메쉬 패턴으로 형성하여 밀키 현상을 개선하고, 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하여 나노 와이어 중첩영역에 발생하는 저항을 감소하고, 나노 와이어의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이러한, 터치 패널 및 그 제조 방법은 플렉서블 표시장치에 적용할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
30: 기판
100,200: 터치 메쉬 패턴
101,201: 나노 와이어
102,202: 코팅층

Claims (20)

  1. 기판 상에 메쉬 패턴으로 구성된 센서부와 상기 센서부를 연결하는 연결부로 이루어진 터치 전극을 포함하고,
    상기 메쉬 패턴은 다수의 단위 패턴으로 구성되며,
    상기 메쉬 패턴은 하나의 단위 패턴에서 내부가 개구 되며, 다수의 나노 와이어 및 상기 다수의 나노 와이어 사이의 공간을 포함하여 상기 다수의 나노 와이어 상에 형성된 코팅층으로 이루어진, 터치 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴은, 외곽부를 구성하는 외부 라인 패턴; 및
    상기 외부 라인 패턴의 내부를 교차구조로 연결하는 내부 라인 패턴을 포함하는, 구조이고, 상기 다수의 단위 패턴을 포함하는 터치 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는, 마름모, 원 및 삼각형으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 형태로 이루어진 터치 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 기판 및 상기 나노 와이어 상에서 상기 메쉬 패턴을 덮는 필름 형태이고, 상기 코팅층의 폭과 상기 센서부의 폭은 동일한 터치 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코팅층은 은(Ag) 또는 투명전도막(transparent conductive oxide; TCO)으로 구성되는 터치 패널.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 코팅층은 광 투과율이 80% 이상을 가지는 두께로 구성되는 터치 패널.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 전극은,
    일 방향으로 하나의 전극이 연장되어 구성되는 제1 터치 전극; 및
    상기 일 방향으로 연장되는 다수의 바 형태로 구성되는 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 나노 와이어는 상기 하나의 단위 패턴에서 서로 중첩하며, 상기 코팅층은 상기 다수의 나노 와이어가 중첩된 영역에도 형성되는 터치 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하인 터치 패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 와이어는 은(Ag) 나노 와이어를 포함하는 터치 패널.
  11. 기판 상에 다수의 나노 와이어를 형성하는 단계;
    상기 다수의 나노 와이어 상에 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 다수의 나노 와이어 및 상기 코팅층을 식각 하여 메쉬 패턴을 형성하여 터치 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 메쉬 패턴은 다수의 단위 패턴으로 구성되며,
    상기 메쉬 패턴은 하나의 단위 패턴에서 내부가 개구 되며, 상기 다수의 나노 와이어 및 상기 다수의 나노 와이어 사이의 공간을 포함하여 상기 다수의 나노 와이어 상에 형성된 코팅층으로 형성되는, 터치 패널의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코팅층은 스퍼터링(sputtering) 공정으로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅층은 은(Ag) 또는 투명전도막(transparent conductive oxide; TCO)으로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅층은 광 투과율이 80% 이상을 가지는 두께로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 나노 와이어를 씨드(seed)로 하는 도금(plating) 공정으로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치 전극은,
    일 방향으로 하나의 전극이 연장되어 구성되는 제1 터치 전극; 및
    상기 일 방향으로 연장되는 다수의 바 형태로 구성되는 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 나노 와이어는 상기 하나의 단위 패턴에서 서로 중첩하며, 상기 코팅층은 상기 다수의 나노 와이어가 중첩된 영역에도 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴의 선폭은 4㎛ 이상 75㎛ 이하로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 나노 와이어는 은(Ag) 나노 와이어를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.

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