KR102361287B1

KR102361287B1 - 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102361287B1
Application number: KR1020190049745A
Authority: KR
Inventors: 단성백
Original assignee: 주식회사 아모그린텍
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2022-02-11
Also published as: KR20200126145A

Abstract

본 발명은 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 메탈 메쉬(120a)를 적용하여 전극(120)을 형성하며 상기 메탈 메쉬(120a)는 랜덤 메쉬 형태로 형성되는 터치 센서와 상기 터치 센서의 상부에 배치되며 표면에 반사 방지층(210)이 형성되는 커버 글라스(200)를 포함한다. 본 발명은 터치 센서의 전극을 랜덤 메쉬 구조의 메탈 메쉬로 구현하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용하여 레인보우 현상을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

터치 스크린 패널 및 이의 제조방법{TOUCH SCREEN PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레인보우 현상을 개선하는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

스마트폰, 패드, 네비게이션 등 전자기기의 종류가 다양해지면서 전자기기의 크기는 소형화하되 표시화면은 대면적화할 수 있는 다양한 기술들이 제안되고 있다. 그리고 최근에는 별도의 입력 도구 없이도 손쉽게 입력할 수 있는 터치스크린을 장착한 멀티미디어 기기들이 각광받고 있다.

터치스크린은 동작방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 적외선 센서 방식, 전자유도 방식 등으로 구별될 수 있다. 이러한 터치스크린은 디스플레이에 터치 스크린 패널(TSP, Touch screen panel)을 부착하여 제작한다. 그리고 터치 스크린 패널은 커버 글라스에 얇은 필름 형태의 터치 센서를 부착하여 제작한다.

터치스크린은 터치하면 커버 글라스를 통해 터치 센서에 신호가 전달된다. 터치 센서는 터치 신호를 받아 PC(소프트웨어)로 보내고 PC는 이 신호를 디지털로 전환하여 디스플레이에 전달하며, 디스플레이는 신호를 받아 해당 화면을 표시하게 된다.

그런데, 터치스크린은 태양광 아래에서 입사되는 태양광의 헤이즈로 인하여 레인보우 현상이 발생하는 문제점이 있다. 레인보우 현상은 빛을 비추면 기름 띠 같은 무지개 형상이 보이는 것을 의미한다. 레인보우 현상은 시인성을 저하시키고 전자기기의 사용자에게 피로감을 준다.

본 발명의 목적은 레인보우 현상을 개선하고 우수한 시인성을 확보할 수 있도록 터치 센서의 전극에 메탈 메쉬를 적용하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용하는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 메탈 메쉬를 적용하여 전극을 형성하며 상기 메탈 메쉬는 랜덤 메쉬 형태로 형성되는 터치 센서와 터치 센서의 상부에 배치되며, 표면에 반사 방지층이 형성되는 커버 글라스를 포함한다.

메탈 메쉬는 비정형화된 복수의 금속 라인이 만나 복수의 다각형을 형성할 수 있다.

전극이 아닌 비전극 영역에 상기 메탈 메쉬가 적용되고, 전극과 비전극 영역은 메탈 메쉬가 단선되어 구분될 수 있다.

반사 방지층은 안티글래어층, 투과율층, 요철층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

반사 방지층은 반사율이 12~25%일 수 있다.

안티글래어층은 폴리머와 SiO₂를 포함할 수 있다.

SiO₂는 폴리머 전체 중량 대비 3~4 중량%를 포함할 수 있다.

폴리머는 아크릴(PMMA)일 수 있다.

메탈 메쉬를 적용하여 전극을 형성하며 메탈 메쉬가 랜덤 메쉬 형태로 형성되게 터치 센서를 제조하는 단계와 커버 글라스를 준비하고, 커버 글라스의 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계와 반사 방지층이 형성된 커버 글라스를 상기 터치 센서의 상부에 부착하는 단계를 포함한다.

터치 센서를 제조하는 단계는 투명기재를 준비하는 단계와 투명기재 상에 하드코팅층을 형성하는 단계와 하드코팅층 상에 전극층을 형성하는 단계와 전극층 상에 포토레지스트층을 적층하는 단계와 포토레지스트층 상에 메탈 메쉬에 대응되는 패턴구멍이 형성된 마스크를 배치하는 단계와 노광, 현상 및 식각하여 상기 패턴구멍에 해당하는 부분을 남기고 나머지 부분을 제거하는 단계와 전극층의 상부에 남은 포토 레지스트를 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.

커버 글라스의 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계는 커버 글라스의 표면에 스크린 프린팅, 스퍼터 및 e-Beam 코팅 중 하나의 방법으로 안티글래어층, 투과율층 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

커버 글라스의 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계는 커버 글라스의 표면을 식각하여 요철층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬를 적용하여 터치 센서의 전극을 구현하므로 금속 반사를 감소시켜 레인보우 현상을 감소시킬 수 있고 우수한 시인성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극이 Cu와 CuOx의 2층 구조로 형성되므로 전도성이 좋으며 선폭이 얇은 미세패턴 형성이 가능하고 그에 따라 투과율이 높아지고 디스플레이 디바이스와 충돌이 회피되므로 아모레 현상을 회피하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극이 아닌 비전극 영역에도 메탈 메쉬를 적용하여 전극과 비전극 영역의 투과율 차이를 없애므로 시인성을 개선할 수 있는 효과가 있다,

또한, 본 발명은 커버 글라스에 반사 방지층을 구비하여 반사광을 산란 또는 소멸시킴으로써 레인보우 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 보인 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 보인 개념도.
도 3은 도 2의 A 부분과 B 부분의 확대도.
도 4는 도 2의 메탈 메쉬를 확대하여 보인 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 보인 개념도.
도 6은 도 5의 메탈 메쉬를 확대하여 보인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 정면을 보인 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 투명기재에 형성한 전극을 보인 구성도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 투명기재에 전극을 형성하는 과정을 설명하기 위한 과정도.
도 10은 도 4의 확대도의 SEM 사진.
도 11은 도 6의 확대도의 SEM 사진
도 12는 도 10의 금속 라인 폭을 더 확대하여 촬영한 SEM 사진
도 13 및 도 14는 비교예 1(a) 내지 비교예 3(c)과 본 발명의 실시예(d)를 태양광 아래에 두었을 때 레인보우 현상이 나타나는지를 비교하기 위한 도면.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예를 비교예들과 대비하여 투과율을 측정한 그래프.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 터치 스크린 패널(20)은 디스플레이(10)의 상부에 배치되어 터치 스크린 기능을 수행한다. 디스플레이(10)는 디스플레이 패널(LCD), 아몰레드(AMOLED)를 포함한다. 터치 스크린 패널(20)은 터치 센서(100)와 터치 센서(100)의 상부에 배치되는 커버 글라스(Cover Glass)(200)를 포함한다.

터치 센서(100)는 투명기재(110)에 메탈 메쉬(120a)를 형성하여 전극(120)을 구현함으로써 터치 감지가 가능하다.

메탈 메쉬(Metal mesh)는 금속 소재를 격자무늬 또는 교차무늬로 배열하여 전극을 구성하는 방식이다. 메탈 메쉬(120a)를 적용한 전극(120)은 금속을 사용하기 때문에 전도성이 좋고, 투과율이 좋고, 구부릴 수 있기 때문에 플렉서블 디스플레이에 유용하며 ITO 보다 가격이 낮아 가격 경쟁력이 있고 터치 민감도가 뛰어나다.

전극(120)을 구현하는 메탈 메쉬(120a)는 랜덤 메쉬 형태로 형성한다.

랜덤 메쉬는 전극(120)을 구현하는 메탈 메쉬(120a)의 금속 라인을 비정형화한 형태로 제작한 것으로, 전극(120)을 형성하는 금속 라인이 규칙적으로 나타날 때 발생할 수 있는 레인보우 현상(광학적 띠)을 방지하기 위한 것이다.

레인보우 현상은 입사되는 태양광 또는 외부광의 헤이즈(빛번짐)에 의해 발생할 수 있고, 터치 스크린 패널(20)이 디스플레이(10)와 결합했을 때 규칙적인 형태의 전극과 디스플레이(10)의 디바이스(컬러필터의 RGB 픽셀)와 겹치면서 충돌이 발생하여 나타날 수 있다.

태양광 또는 외부광 아래에서 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지하도록 터치 센서(100)는 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬(120a)를 적용하여 전극(120)을 구현한다. 또한, 메탈 메쉬(120a)는 최대한 선폭을 얇게 형성한다.

전극(120)을 구현하는 메탈 메쉬(120a)를 랜덤 메쉬 형태로 형성하고 선폭을 얇게 하면 금속 반사를 감소시키는 효과와 더불어 디스플레이(10)의 디바이스와 전극의 선폭이 겹치는 것을 최대한으로 회피할 수 있어 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 선폭이 얇을수록 많은 양의 빛이 통과하므로 투과율이 높아지고 그 만큼 소비전력도 낮아진다.

전극(120)을 구현하는 메탈 메쉬(120a)는 두 금속 라인이 교차하여 격자 형태로 형성된다. 또한 메탈 메쉬(120a)는 금속 라인이 불규칙한 형태이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서(100)는 교차하는 두 전극(121,122)을 중첩하여 형성할 수 있다. 교차하는 두 전극은 복수의 제1 전극(121)과 복수의 제2 전극(122)을 포함한다.

제1 전극(121)은 제1 투명기재(111) 상에서 1방향으로 배열된다. 제2 전극(122)은 제2 투명기재(112) 상에서 1방향과 교차하는 2방향으로 배열된다. 제1 전극(121)이 형성된 제1 투명기재(111)를 제2 전극(122)이 형성된 제2 투명기재(112)와 중첩하면 제1 전극(121)과 제2 전극(122)이 교차하는 격자 구조를 갖는 터치 센서(100)가 된다. 1방향과 2방향은 x축과 y축 방향을 의미할 수 있다. 제1 전극(121)은 Rx 전극(수신 전극)으로 기능하고, 제2 전극(122)은 Tx 전극(송신 전극)으로 기능할 수 있다.

제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬(120a)로 구현된다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)을 형성하는 메탈 메쉬(120a)는 비정형화된 복수의 금속 라인으로 형성되고, 금속 라인들이 만나 다각형을 형성하는 구조로 된다. 도 3에서 굵은색의 사각 박스는 전극 부분(Tx,Rx)과 비전극 영역(dummy)을 구분하고 메탈 메쉬(120a)가 단선된 부분을 설명하기 위한 용도로 표시한 것이다.

비정형화된 복수의 금속 라인은 직선 형상, 굴곡진 형상, 물결진 형상 중 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 다양한 형상의 라인이 해당할 수 있다. 그에 따라 금속 라인들 간 각각의 간격은 불규칙한 간격을 형성할 수 있다. 금속 라인이 형성되는 방향은 투명기재의 일측 모서리에 대해 소정의 각도를 갖는 방향일 수 있다. 비정형화된 금속 라인은 금속 반사를 감소시켜 태양광 반사를 감소시키므로 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 비정형화된 금속 라인은 투명기재(110)의 일측 모서리에 대해 소정의 각도를 갖는 방향으로 형성되므로 디스플레이(10)의 디바이스와 겹치는 것이 최대한 회피될 수 있다.

전극(120)과 전극(120) 사이의 전극이 아닌 비전극 영역(dummy)에도 메탈 메쉬(120a)가 적용되며, 전극(120)과 비전극 영역(dummy)은 메탈 메쉬(120a)가 단선되어 구분된다. 전극(120)을 형성하는 메탈 메쉬에는 신호선이 연결되고 비전극 영역의 메탈 메쉬에는 신호선이 연결되지 않는다.

전극(120)만 메탈 메쉬(120a)로 형성하면 메탈 메쉬(120a)의 형태가 육안으로 보이기 때문에 시인성이 문제가 된다. 따라서 전극(120)과 비전극 영역(dummy)의 투과율 차이를 없애기 위해 비전극 영역(dummy)에도 메탈 메쉬를 적용하여 전극(120)과 비전극 영역(dummy)이 구분없이 보이도록 구현한다. 그리고 메탈 메쉬(120a)의 단선(끊어짐)을 활용하여 전극(120)이 비전극 영역(dummy)과 구분되어 동작되도록 한다.

도 2의 A영역을 확대한 도 3을 보면, 제1 전극(121)은 x축 방향으로 설정 간격을 두고 메탈 메쉬(120a)가 단선되어 구현된다. 제1 전극(121)들 사이의 비전극 영역에도 메탈 메쉬가 적용된다. 제1 전극(121)과 비전극 영역(dummy)은 메탈 메쉬가 끊어져 있어 비전극 영역(dummy)을 터치하여도 신호가 활성화되지 않는다. 비전극 영역(dummy)은 제1 전극(121)과 연결되는 것을 방지하도록 길이 방향으로도 일정 구간마다 단선된다.

도 2의 B영역을 확대한 도 3을 보면, 제2 전극(122)은 y축 방향으로 설정 간격을 두고 메탈 메쉬(120a)가 단선되어 구현된다. 제2 전극(122)들 사이의 비전극 영역(dummy)에도 메탈 메쉬(120a)가 적용된다. 제2 전극(122)을 형성하는 메탈 메쉬와 비전극 영역(dummy)의 메탈 메쉬는 끊어져 있어 비전극 영역(dummy)을 터치하여도 신호가 활성화되지 않는다. 비전극 영역(dummy)은 제2 전극(122)과 연결되는 것을 방지하도록 길이 방향으로 일정 구간마다 단선된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전극(120)을 구현하는 메탈 메쉬(120a)는 4개의 금속 라인(120a-1,120a-2,120a-3,120a-4)이 만나 다각형을 형성하며, 다각형은 사각형 형상(격자 형상)일 수 있다. 하나의 전극에 복수 개의 사각형이 포함될 수 있으며, 사각형은 한 점에서 만나고 서로 연결되므로 터치 민감도가 우수하다.

다른 실시예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬(120a')로 구현되고, 메탈 메쉬(120a')는 3개의 금속 라인이 만나 다각형을 형성할 수 있다.

다른 실시예는 전술한 일 실시예와 대비하여 메탈 메쉬(120a')의 형상에만 차이가 있다. 일 실시예의 메탈 메쉬(120a)는 4개의 금속 라인이 만나 사각형 형상의 메쉬 패턴을 형성하고, 다른 실시예의 메탈 메쉬(120a')는 3개의 금속 라인이 만나 오각형 또는 육각형 형상의 메쉬 패턴을 형성한다.

3개의 금속 라인이 만나 다각형의 메쉬 패턴을 형성하면 4개의 금속 라인이 만나 다각형의 메쉬 패턴을 형성하는 것 대비 금속 라인이 만나는 점에서의 선폭을 보다 얇게 구현할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 금속 라인이 만나 다각형의 메탈 메쉬를 형성하면, 3개의 금속 라인(120a'-1,120a'-2,120a'-2)이 만나는 부분에서 금속 라인(120a'-1)과 금속 라인(120a'-2)이 만나는 부분의 각도가 둔각을 이룬다.

금속 라인(120a'-1)과 금속 라인(120a'-2)이 만나는 부분의 각도가 둔각을 이루면, 금속 라인(120a'-1,120a'-2,120a'-2)들이 만나는 부분의 식각이 보다 용이하여 금속 라인(120a'-1,120a'-2,120a'-2)들이 만나는 점에서의 선폭을 얇고 정밀하게 구현할 수 있다.

도 4에 도시된 일 실시예의 경우, 금속 라인(120a-1)과 금속 라인(120a-2)이 만나는 부분의 각도가 대략 직각을 형성하므로 패턴 형성에는 다른 실시예에 비해 유리하나, 다른 실시예에 비해 정밀한 식각이 어려울 수 있다. 따라서 메탈 메쉬에서 금속 라인들이 만나는 점에서의 선폭은 다른 실시예가 더 정밀하게 구현할 수 있다.

도 4 및 도 6에 도시된 메탈 메쉬(120a)를 형성하는 금속 라인은 3㎛ 이하의 선폭을 가진다. 바람직하게는, 금속 라인은 2.6㎛이하의 선폭을 가진다. 메탈 메쉬(120a)는 금속 특성상 낮은 저항값의 장점이 있는 반면 빛이 거의 투과되지 못하는 단점이 있다. 그렇기 때문에 투명기재(110)에 메탈 메쉬의 금속 라인을 눈에 보이지 않을 만큼 수 ㎛로 매우 미세하게 형성하여 전극 필름 형태로 제작하면 시인성이 개선된다. 메탈 메쉬는 선폭이 얇을수록 투과율이 개선되어 시인성이 개선되다.

제1 투명기재(111) 및 제2 투명기재(112)는 PET 필름, PEN 필름, PI 필름 중 어느 하나로 형성될 수 있다. PET 필름은 초고투명성을 가지며 가시광선을 효율적으로 투과시킴으로서 탁월한 시인성을 제공할 수 있다. PEN 필름과 PI필름은 PET 필름과 마찬가지로 초고투명성을 가지며 시인성이 우수하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 터치 센서(100)는 제1 전극(121)이 형성된 제1 투명기재(111)와 제2 전극(122)이 형성된 제2 투명기재(112)를 접착 필름(130)으로 합지하여 제작한다. 제1 전극(121)은 Rx 전극(수신 전극)으로 기능하고, 제2 전극(122)은 Tx 전극(송신 전극)으로 기능할 수 있다.

터치 스크린 패널(20)은 터치 센서(100)를 커버 글라스(200)와 접착 필름(140)으로 합지하여 제작하며, 디스플레이(10)의 상부에 부착한다. 접착 필름(130,140)은 광학용투명접착 필름(OCA)을 사용할 수 있다.

제1 전극(121)과 제2 전극(122)이 중첩되어 격자 형태의 터치 센서(100)를 형성하며, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 랜덤 메쉬 구조의 메탈 메쉬로 형성된다. 제1 전극(121)들 사이의 비전극 영역과 제2 전극(122)들 사이의 비전극 영역은 랜덤 메쉬 구조의 메탈 메쉬로 형성되나 제1 전극(121) 및 제2 전극(122) 각각과는 단선된다.

제1 전극(121)과 제2 전극(122)을 포함하는 메탈 메쉬 형태의 전극(120)은 Cu, CuOx, Cu-CuOx 중 선택된 1종 이상으로 형성된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 메탈 메쉬 전극(120)은 Cu층(b), CuO층(c)의 2층 구조로 형성될 수 있다. 2층 구조는 전극(120)과 투명기재의 부착성을 높이고 선폭을 미세하고 균일하게 형성하기 위한 것이다.

투명기재(110)와 전극(120)의 사이에 하드코팅층(a)이 형성된다. 하드코팅층(a)은 투명기재(110) 상에 하드코팅액을 코팅하여 형성할 수 있다.

하드코팅층(a)은 투명기재(110)의 오염을 방지하고 스크래치 발생이 어렵도록 투명기재(110)를 고경도로 만든다. 또한 하드코팅층(a)은 투명기재(110)의 표면상에 전극(120)이 잘 부착되게 하고 빛 간섭무늬 발생이 적으며 시인성을 향상시킨다. 하드코팅층(a)은 아크릴 폴리 우레탄으로 형성될 수 있다. 이 외에도 하드코팅층은 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 등으로 형성될 수도 있다.

하드코팅층(a)은 투명기재(110)의 표면을 거칠게 하지 않아도 높은 밀착성을 발현한다.

본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예는 메탈 메쉬(120a)가 비정형화된 랜덤 메쉬 형태이므로, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 금속 라인 사이의 간격이 불규칙한 간격을 형성한다.

금속 라인 사이의 불규칙한 간격은 디스플레이의 디바이스와 간섭을 방지하고 금속 반사를 감소시켜(반사 강도를 낮춰) 레인보우 현상을 방지한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 커버 글라스(200)는 터치 센서(100)의 상부에 접착 필름(140)을 매개로 부착될 수 있다. 커버 글라스(200)는 강화 유리 재질로 형성될 수 있다. 강화 유리는 충격이나 긁힘에 강하고 빛 투과율이 높아 한층 밝고 깨끗한 화면을 볼 수 있다.

커버 글라스(200)는 표면에 반사 방지층(210)이 형성된다. 반사 방지층(210)은 3~5㎛의 두께로 형성한다. 반사 방지층(210)은 안티글래어층, 투과율층 및 요철층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

안티글래어층은 반사광을 산란시켜 레인보우 현상을 개선한다. 안티글래어층은 폴리머와 SiO₂를 포함한다. SiO₂는 폴리머 전체 중량 대비 3~4 중량%를 포함한다. 폴리머는 아크릴(PMMA)을 사용한다. SiO₂는 폴리머 전체 중량 대비 3 중량% 미만으로 포함되면 반사광 산란 효과가 미비하고 4 중량%를 초과하면 헤이즈(haze)가 높아져 선명함이 저하된다.

투과율층은 커버 글라스(200)에 낮은 투과율층(예: 굴절율 1.45 전후)과 높은 투과율층(예: 굴절율 1.95 전후)을 교대로 적층하여 반사를 소멸시킴으로써 레인보우 현상을 개선한다. 투과율층은 SiOx와 NbOx를 포함할 수 있다. 예로서, 투과율층은 SiOx와 NbOx의 2층 구조로 형성될 수 있다.

요철층은 빛을 산란시켜 정반사율을 감소시킴으로써 레인보우 현상을 개선한다.

안티글래어층과 투과율층은 커버 글라스의 표면에 스크린 프린팅(Screen Printing), 스퍼터 및 e-Beam 코팅 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다. 요철층은 커버 글라스의 표면을 식각하여 형성할 수 있다.

스크린 프린팅은 대면적에 폴리머 및 페이스트를 도포하는 것이 가능하므로 균일한 안티글래어층 또는 투과율층을 형성할 수 있다. 안티글래어층과 투과율층은 도포 후 UV로 경화할 수 있다.

반사 방지층(210)은 터치 센서(100)의 전극에 적용할 수도 있으나, 터치 센서(100)의 전극에 적용하는 경우 투과율 감소가 커버 글라스에 적용하는 경우 대비 크고 레인보우 현상 개선 효과는 없다. 따라서 반사 방지층(210)은 터치 센서(100)에 적용하지 않고 커버 글라스(200)에 적용한다.

상술한 바와 같이, 터치 스크린 패널은 터치 센서(100)에 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬를 적용하여 전극을 구현하므로 태양광 반사를 감소시키고 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지한다.

또한, 전극이 아닌 비전극 영역에도 메탈 메쉬를 적용하고 메탈 메쉬를 단선시켜 전극과 비전극 영역을 분리하므로, 전극(120)과 비전극 영역(dummy)이 구분없이 보이도록 구현하여 시인성을 향상시킨다.

이와 더불어, 터치 스크린 패널은 커버 글라스(200)에 반사 방지층(210)을 형성하여 반사광을 산란시키거나 소멸시켜 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지한다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 패널 제조방법은 메탈 메쉬를 적용하여 전극을 형성하며 메탈 메쉬(120a)가 랜덤 메쉬 형태로 형성되게 터치 센서(100)를 제조하는 단계와, 커버 글라스(200)의 표면에 반사 방지층(210)을 형성하는 단계와, 디스플레이(10)의 상부에 터치 센서(100)를 부착하고 터치 센서(100)의 상부에 반사 방지층(210)이 형성된 커버 글라스(200)를 부착하는 단계를 포함한다.

터치 센서를 제조하는 단계는, 제1 투명기재(110) 상에서 메탈 메쉬로 구현되는 제1 전극(121)을 형성하는 단계와, 제2 투명기재(110) 상에서 메탈 메쉬로 구현되며 제1 전극(121)과 교차하는 제2 전극(122)을 형성하는 단계를 포함한다.

제1 전극(121)과 제2 전극(122)은 각 투명기재(111,112) 상에 동일한 방법으로 형성되며, 메탈 메쉬(120a,120a')가 단선된(끊어진) 방향에 따라 각 투명기재(111,112) 상에 1방향과 2방향으로 형성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전극(120)은 각 투명기재(110) 상에 형성되며, 투명기재(110)와 전극(120) 사이에는 하드코팅층(a)이 구비된다. 전극(120)은 Cu, CuOx, Cu-CuOx 중 선택된 1종 이상을 포함하고 2층 이상이며, 하드코팅층(a)은 아크릴 폴리 우레탄으로 형성될 수 있다.

각 투명기재(110)에 전극(120)을 형성하는 단계는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 투명기재(110) 상에 하드코팅층(a)을 형성하는 단계와 하드코팅층(a) 상에 전극층(b,c)을 형성하는 단계와 전극층(b,c) 상에 포토레지스트층(d)을 적층하는 단계를 포함한다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(d) 상에 패턴구멍(p)이 형성된 마스크(e)를 형성하는 단계를 포함하고, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 노광, 현상 및 식각하여 패턴구멍(p)에 해당하는 부분을 남기고 나머지 부분은 제거하는 단계를 포함한다.

또한, 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 전극층(b,c)의 상부에 남은 포토레지스트층(d)을 에칭하는 단계를 포함한다.

투명기재(110) 상에 하드코팅층(a)을 형성하는 단계에서, 투명기재(110)는 PET 필름을 사용할 수 있다. 하드코팅층(a)은 투명기재(110) 상에 아크릴 폴리 우레탄을 도포 또는 증착하여 형성할 수 있다. 하드코팅층(a)은 5㎛~15㎛ 두께 범위로 형성할 수 있다.

하드코팅층(a) 상에 전극층(b,c)을 형성하는 단계에서, 전극층(b,c)은 Cu층(b)과 Cu층(b)의 상부에 적층되는 CuO층(c)을 포함한다. 하드코팅층(a) 상에 스퍼터링 방법에 의해 Cu층(b)을 형성하고, Cu층(b)의 상부에 스퍼터링 방법에 의해 CuO층(c)을 형성한다. Cu층(b)이 씨드(seed)층이 된다. Cu층(b)은 200~400㎛ 두께로 형성하고, CuO층은 5㎛ 두께로 형성할 수 있다. Cu층은 반사율이 약 50%이고 CuO층은 반사율이 약 15%이므로 Cu층의 상부에 CuO층을 형성하면 전도성을 확보하면서 반사율은 낮출 수 있다.

스퍼터링 방법에 의한 전극층을 형성하면 전극층(b,c)을 박막으로 형성하기 보다 용이하다.

스퍼터링 방법은 롤 두 롤 스퍼터(roll to roll)에서 수행하며, 이온 빔 처리(Iin Beam treatment)를 적용하여 표면 개질 및 전극의 접착 강화 기능을 갖도록 한다.

전극층(b,c) 상에 포토레지스트층(d)을 적층하는 단계에서, 포토레지스트층(d)은 감광성 폴리머를 사용할 수 있다. 감광성 폴리머는 자외선에 경화반응이 일어난다.

전극층(b,c) 상에 포토레지스트층(d)을 적층하는 단계는 롤 투 롤(roll to roll) 시스템에서 코팅하는 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 투명기재(110)의 전극층(b,c)에 액상의 포토 레지스트를 롤 투 롤 시스템에서 연속 공정으로 전기 방사하여 포토레지스트층(d)을 형성할 수 있다. 전기 방사는 균일한 포토레지스트층(d) 형성을 위한 것이다. 롤 투 롤 연속 공정은 1~2㎛의 포토 레지스트를 연속 코팅 가능하다. 포토레지스트층(d)은 3.5㎛의 두께로 형성될 수 있다.

포토레지스트층(d) 상에 패턴구멍(p)이 형성된 마스크(e)를 배치하는 단계에서, 패턴구멍(p)은 메탈 메쉬 형성을 위한 것이다. 패턴구멍(p)은 메탈 메쉬 형성을 위해 기설계된 구멍이며 비정형화된 복수의 라인으로 형성된다. 패턴구멍(p)이 비정형화된 금속 라인에 대응된다. 패턴구멍(p)의 폭은 3㎛ 이하, 바람직하게는 2.6㎛ 이하이고 패턴구멍 간 간격은 11㎛ 이하일 수 있다.

구체적으로, 패턴구멍(p)은 복수의 라인구멍들이 한점에서 연결되어 다각형 형상을 형성한다. 라인구멍은 직선 형상, 굴곡진 형상, 물결진 형상 중 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 불규칙한 형상일 수 있다.

노광, 현상 및 식각하여 패턴구멍(p)에 해당하는 부분을 남기고 나머지 부분은 제거하는 단계에서, 메탈 메쉬로 형성되는 전극(120)의 이미지가 구현된다.

도 9의 (b)와 같이, 포토레지스트층(d)의 상부에 전극(120)을 형성하기 위한 패턴구멍(p)들이 형성된 마스크(e)를 배치하고, 노광기를 이용하여 자외선(UV)을 조사하면 포토레지스트층(d)은 자외선을 받은 부분에 경화반응이 일어난다.

현상은 포토레지스트층(d)에서 경화되지 않은 부분을 현상액으로 용해, 제거시키고 포토레지스트층(d)에서 경과된 부분을 남게 하여 투명기재(110)에 전극(120) 이미지를 형성하는 것이다. 현상액은 염화구리가 사용될 수 있다. 현상 후 현상액 제거를 위한 수세 과정이 수행된다.

식각은 포토레지스트층(d)이 제거된 부분과 대응되는 부분의 전극층(b,c)을 제거하는 것이다. 식각액은 염화제이철(FeCl₂), 염화구리(CuCl₂) 등이 사용될 수 있다. 염화제이철(FeCl₂), 염화구리(CuCl₂) 등은 식각이 빠르고 식각 후 잔사가 남지 않는다. 또한 Cu와 CuO는 식각성이 우수하여 씨드 잔유물이 남지 않으므로 미세 패턴 형성에 보다 용이하다. 도 9의 (c)와 같이, 노광, 현상, 식각하면 패턴구멍(p)에 해당하는 부분은 남고 나머지 부분은 제거된다.

전극층의 상부에 남은 포토레지스트층(d)을 에칭하는 단계는, 남은 포토레지스트층(d)을 제거하고 투명기재(110)에 전극(120)을 남기기 위한 것이다. 에칭은 포토 에칭액을 사용할 수 있다. 도 9의 (d)와 같이, 전극층(b,c)의 상부에 남은 포토레지스트층(d)을 에칭하면 Cu층, CuO로 이루어진 2층 구조의 전극이 노출된다.

전극(120)은 비정형화된 금속 라인 4개가 한 점에서 만나거나 3개가 한 점에서 만나 형성되는 다각형 형상의 메탈 메쉬(120,120a)로 이루어질 수 있다(도 3 및 도 6 참조). 전극이 아닌 비전극 영역에도 메탈 메쉬가 형성되며 전극과 비전극 영역의 메탈 메쉬는 설계과정에서 단선되게 설계하여 전극과 비전극 영역의 메탈 메쉬(120a)는 서로 연결되지 않는다.

상술한 방법으로 제1 투명기재(111) 상에 메탈 메쉬(120a,120a')로 구현되고 1방향으로 배열되는 제1 전극(121)을 형성하고, 제2 투명기재(112) 상에 메탈 메쉬(120a,120a')로 구현되고 1방향과 교차하는 2방향으로 배열되는 제2 전극(122)을 형성한 후, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)이 교차되게 제1 투명기재(111)와 제2 투명기재(112)를 중첩하여 터치 센서(100)를 제작할 수 있다.

커버 글라스(200)의 표면에 반사 방지층(210)을 형성하는 단계는 커버 글라스(200)의 표면에 스크린 프린팅, 스퍼터 및 e-Beam 코팅 중 하나의 방법으로 안티글래어층, 투과율층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 또는 커버 글라스(200)의 표면을 식각하여 요철층을 형성할 수 있다.

커버 글라스(200)에 반사 방지층(210)을 적용시 반사율은 0.5% 이하이고 헤이즈(Haze)는 약 2~3.5 범위이다.

도 10에는 도 4의 확대도의 SEM 사진이 도시되어 있고, 도 11에는 도 6의 확대도의 SEM 사진이 도시되어 있으며, 도 12에는 도 10의 금속 라인 폭을 더 확대하여 촬영한 SEM 사진이 도시되어 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바에 의하면, 4개의 금속 라인이 만나 다각형 형상의 메탈 메쉬를 형성하는 것 대비 3개의 금속 라인이 만나 다각형 형상의 메탈 메쉬를 형성하면, 금속 라인들이 만나는 점에서의 식각이 보다 용이하고 패턴 정밀도가 향상된다. 즉, 3개의 금속 라인이 만나 다각형 형상의 메탈 메쉬를 형성하는 경우, 터치 민감도를 확보하면서 금속 라인들이 만나는 점에서의 선폭을 최대한 얇게 형성하여 시인성을 개선할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 메탈 메쉬를 형성하는 금속 라인은 2.6㎛이하의 선폭을 가지도록 제작 가능함이 확인된다. 금속 라인의 얇은 선폭은 노광, 현상 및 식각을 이용함에 의해 구현 가능하고, 얇은 선폭 및 메탈 메쉬의 랜덤 패턴 설계는 모아레 현상과 레인보우 현상을 감소시켜 시인성을 향상시킨다.

상술한 본 발명이 레인보우 개선 효과가 있는지 비교예와 대비하여 실험하였다.

도 13에 도시된 바와 같이, 비교예 1(a), 비교예 2(b), 비교예 3(c) 및 실시예(d)의 4가지를 태양광 아래에 두고 레인보우 현상이 나타나는지 확인하였다.

비교예 1은 터치 센서에 랜덤 메쉬를 적용하지 않고 커버 글라스에도 반사 방지층을 적용하지 않은 일반 터치 스크린 패널이다. 비교예 2는 터치 센서에 랜덤 메쉬를 적용하지 않고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용한 터치 스크린 패널이다. 비교예 3은 터치 센서에 랜덤 메쉬를 적용하지 않고 반사 방지층을 적용하였으며 커버 글라스에는 반사 방지층을 적용하지 않은 터치 스크린 패널이다. 실시예는 터치 센서에 랜덤 메쉬를 적용하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용한 터치 스크린 패널이다.

'랜덤 메쉬를 적용하지 않고'의 의미는 메탈 메쉬를 적용하되 메탈 메쉬의 금속 라인이 직선이고 이 금속 라인이 서로 직교하여 규칙적인 격자 형태를 형성하는 형상임을 의미한다. '랜덤 메쉬를 적용하고'의 의미는 전극을 구현하는 메탈 메쉬의 금속 라인이 비정형화된 라인이며 이 금속 라인이 교차하여 불규칙한 격자 형태를 형성하거나 3개의 금속 라인이 한 점에서 만나 다각형 형상을 형성함을 의미한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 비교예 1 내지 비교예 3의 터치 스크린 패널은 레인보우 현상이 나타나고, 실시예의 터치 스크린 패널은 비교예에 비해 레인보우 현상이 감소됨이 확인된다.

실시예의 반사율을 측정한 결과 반사율이 11%이고 채널저항은 1kΩ at 20inch였으며, 투과율은 90%로 측정되었다. 참고로 동일한 조건에서 ITO 전극은 채널저항이 15kΩ이므로 채널저항에서도 실시예가 우수하다.

실시예는 터치 센서의 전극을 랜덤 메쉬(비정형 메탈 메쉬)로 구현하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용하여 레인보우 현상을 개선한 것이다.

터치 스크린 패널은 디스플레이에 탑재되기 때문에 광학적 문제들에 대한 해결이 필수이다. 위 실험 결과로부터, 전극을 구현하는 메탈 메쉬를 랜덤 메쉬 형태로 형성하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용하여 레인보우 현상을 개선함을 확인할 수 있다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예를 비교예들과 대비하여 투과율을 측정한 것이다.

도 15에 도시된 바에 의하면, 550nm에서 터치 센서에 반사 방지층을 형성한 경우 투과율이 80.4%이고, 커버 글라스에 반사 방지층을 형성한 경우 투과율이 86.6%로 측정되었다.

도 16에 도시된 바에 의하면, 반사 방지층을 형성하지 않은 일반 커버 글라스의 투과율은 91.6%이고, 반사 방지층을 형성한 커버 글라스의 투과율은 90.6%이고, 반사 코팅층을 형성하지 않은 터치 센서의 투과율은 90.5%이고, 반사 코팅층을 형성한 터치 센서의 투과율은 89.0%로 측정되었다.

도 17에 도시된 바에 의하면, 반사 방지층을 형성하지 않은 터치 센서에 반사 방지층을 형성하지 않은 일반 커버 글라스를 탑재하여 형성한 터치 스크린 패널의 투과율은 82.5%이고, 반사 방지층을 터치 센서에만 형성한 터치 스크린 패널의 투과율은 79.5%이며, 반사 방지층을 커버 글라스에만 형성한 터치 스크린 패널의 투과율은 81.9%로 측정되었다.

도 16 및 도 17에 도시된 그래프로부터, 반사 방지층을 커버 글라스에 적용하는 것이 반사 방지층을 터치 센서에 적용하는 것 대비 투과율 감소가 적음이 확인된다.

위 실험 결과를 통해, 터치 센서에 랜덤 메쉬 형태의 메탈 메쉬 전극을 적용하고 커버 글라스에 반사 방지층을 적용하여 모아레 현상을 회피하고 레인보우 현상을 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 디스플레이 20: 터치 스크린 패널
100: 터치 센서 110: 투명기재
111: 제1 투명기재 112: 제2 투명기재
120: 전극 120a: 메쉬 패턴
121: 제1 전극 122: 제2 전극
130, 140: 접착필름 200: 커버 글라스
210: 반사 방지층
a: 하드코팅층 b: Cu층
c: CuO 층 d: 포토레지스트층
e: 마스크 p: 패턴구멍

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
메탈 메쉬를 적용하여 전극을 형성하며 상기 메탈 메쉬는 비정형화된 3개의 금속 라인이 교차점에서 만나 이루어지는 다각형의 랜덤 메쉬 패턴으로 형성되고, 상기 랜덤 메쉬 패턴은 투명기재 상에 형성된 터치 센서를 제조하는 단계;
커버 글라스를 준비하고, 상기 커버 글라스의 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계; 및
상기 반사 방지층이 형성된 커버 글라스를 상기 터치 센서의 상부에 부착하는 단계를 포함하고,
상기 반사 방지층은 SiO_x와 NbO_x의 2층 구조로 형성된 투과율층으로, 레인보우 현상을 방지하기 위한 것이며,
상기 터치 센서를 제조하는 단계는,
투명기재를 준비하는 단계;
상기 투명기재 상에 하드코팅액을 코팅하여 하드코팅층을 형성하는 단계;
상기 하드코팅층 상에 전극층을 형성하는 단계;
상기 전극층 상에 포토레지스트층을 적층하는 단계;
상기 포토레지스트층 상에 상기 메탈 메쉬에 대응되는 패턴구멍이 형성된 마스크를 배치하는 단계;
노광, 현상 및 식각하여 상기 하드코팅층, 상기 전극층 및 상기 포토레지스트층에서 상기 패턴구멍에 대응되는 부분을 남기고 나머지 부분을 제거하는 단계; 및
상기 전극층의 상부에 남은 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계;
를 포함하는 터치 스크린 패널 제조방법.
삭제
제9 항에 있어서,
상기 커버 글라스의 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계는,
상기 커버 글라스의 표면에 스크린 프린팅, 스퍼터 및 e-Beam 코팅 중 하나의 방법으로 상기 투과율층을 형성하는 터치 스크린 패널 제조방법.
삭제