KR20110129024A - 금속박막을 이용한 터치패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속박막을 이용한 터치패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 투명성 기판 상에 금속박막을 이용해 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상으로 형성된 패턴 전극을 형성함으로써, 패턴전극들간 또는 패턴전극들 및 배선 전극들간의 저항을 감소시켜 터치패널의 전도성, 검출감도 및 투과성면에서 향상된 성능을 가진다는 효과가 있다.

Description

금속박막을 이용한 터치패널 및 그 제조방법 {TOUCH PANEL USING METALLIC THIN-FILM AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}
본 발명은 금속박막을 이용한 터치패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속박막을 이용해 그물망 형상의 패턴 전극을 형성함으로써, 전도성 및 투과성을 향상시키고, 패턴 전극 및 배선 전극을 동시에 형성하여 작업공정을 단순화 시킨 터치패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
터치패널(touch panel)은 디스플레이 표면에 장착되어 사용자의 손가락등의 물리적 접촉을 전기적 신호로 변환하여 제품을 작동시키는 입력장치로서, 각종 디스플레이 장치에 폭넓게 응용될 수 있으며, 근래에 와서는 그 수요가 비약적으로 성장하고 있다.
이러한 터치패널은 동작원리에 따라 저항막 방식(Resistive), 정전용량 방식(Capacitive), 초음파 방식(SAW), 적외선 방식(IR)등으로 구분될 수 있다.
종래 터치패널은 기본적으로 기판, 금속배선층, 패턴층을 구비한다. 패턴층은 복수개의 패턴 전극(터치패턴)들로 구성되어 있으며, 각각의 패턴 전극은 외부의 물리적 접촉에 대응해 전기적 신호를 발생시킨다. 그리고 발생된 전기적 신호는 패턴 전극과 연결된 금속배선들을 통해 제품의 제어부로 전달되어 제품을 작동시킨다.
그러나 종래에는 패턴 전극들을 구성하는 전도성 물질인 투명 전도막의 표면저항이 금속박막과 비교하여 크므로, 대면적 및 우수한 성능을 가지는 터치패널 제조시 패턴 전극간 저항이 커져 신호 감도, 검출 감도가 다소 떨어지는 문제점이 있었다. 그리고 패턴전극이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역 사이의 투과율등의 차이로, 패턴전극이 존재하는 영역에서는 패터닝 자국이 보이는 문제점이 있었다.
따라서, 패턴 전극들간의 저항을 감소시켜, 전도성 및 검출감도면에서 향상된 성능을 가질 뿐만 아니라, 투과성도 높일 수 있는 터치패널에 관한 기술개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 패턴 전극들간 또는 패턴 전극들 및 배선 전극들간의 저항을 감소시켜, 전도성, 검출감도 및 투과성면에서 향상된 성능을 가지면서도, 패턴 전극과 배선 전극을 동시에 형성하여 작업 공정이 단순한 터치패널 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치패널은 투명성 기판; 투명성 기판 하부에 형성되고, 적어도 하나의 제 1 패턴 전극 및 제 1 패턴 전극과 연결되는 제 1 배선 전극이 구비된 금속패턴부; 및 금속패턴부가 형성된 투명성 기판과 합착되고, 적어도 하나의 제 2 패턴 전극 및 제 2 패턴 전극과 연결되는 제 2 배선 전극이 구비된 필름기판을 포함하고, 제 1 패턴 전극은 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 패턴 전극 및 제 1 배선 전극이 구비된 금속패턴부는 Ag, Al, Cu, Cr, Ni 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제조될 수 있다.
상기 필름기판은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 도전성 폴리머로 이루어질 수 있다.
상기 투명성 기판은 유리 기판, 투명 실리콘 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상으로 형성된 제 1 패턴 전극은, 제 1 패턴 전극 및 제 2 패턴 전극이 서로 겹치는 영역에 존재하는 세선(細線)들을 단선시킬 수 있다. 또한, 제 1 패턴 전극은 1 내지 10㎛의 선폭을 가지고, 선들 사이의 간격이 200㎛ 이상인 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 투명성 기판 단면에 금속 박막을 코팅하는 단계; 투명성 기판 상에 위치된 금속 박막에 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상을 갖는 적어도 하나의 제 1 패턴 전극 및 제 1 패턴 전극과 연결된 제 1 배선 전극을 동시에 형성하는 단계; 필름기판에 제 2 패턴 전극을 형성하고, 제 2 패턴 전극과 연결되는 제 2 배선 전극을 형성하는 단계; 및 투명성 기판 및 필름기판을 합착하는 단계를 포함하는 터치패널의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 금속 박막을 이용한 패턴 전극을 그물망 형상으로 형성하여 패턴 전극들간 또는 패턴 전극들 및 배선 전극들간의 저항을 감소시켜, 터치패널의 전도성 및 검출강도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 그물망 형상의 패턴 전극을 형성함으로써, 터치패널의 투과성이 향상되는 효과가 있다.
아울러, 패턴 전극과 배선 전극을 동시에 형성함으로써 작업 공정이 단순한 터치패널을 제조할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 정면도이다.
도 4는 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 정면도에서 A 부분을 확대한 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 명세서의 첨부된 도면의 구성요소들은 설명 편의를 위해 확대 또는 축소되어 도시되어 있을 수 있음이 고려되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치패널은 투명성 기판(100), 상기 투명성 기판(100) 하부에 형성되고, 적어도 하나의 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 1 패턴 전극(220)과 연결되는 제 1 배선 전극(240)이 구비된 금속패턴부(200); 및 상기 금속패턴부(200)가 형성된 상기 투명성 기판(100)가 합착되고, 적어도 하나의 제 2 패턴 전극(320) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)과 연결되는 제 2 배선 전극(340)이 구비된 필름 기판(300)을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널에 대해 순차적으로 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 정면도이다.
투명성 기판(100)은 금속패턴부(200) 및 필름기판(300)를 지지한다. 투명성 기판(100)은 SiO2를 주성분으로 하는 유리기판이 주로 사용되나, 실리콘 기판 또는 플라스틱 기판 등으로도 구현 가능하다. 즉, 투명성 기판(100)은 상기 금속패턴부(200) 및 필름기판을 지지할 수 있으면 어떤 것이든 사용 가능하다.
특히, 투명성 기판(100)이 플라스틱 기판인 경우 유연성이 있어서 플렉서블 디스플레이(flexible display) 구현이 가능하다. 상기 플라스틱 기판은 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybuthyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드 이미드(polyamide imide), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리에테르 이미드(polyetherimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone)중 어느 하나일 수 있다. 다만, 투명성을 가지는 플라스틱 기판이어야 한다.
투명성 기판(100)의 하부에는 금속패턴부(200)가 형성된다. 상기 금속패턴부(200)는 적어도 하나의 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 1 패턴 전극(220)과 연결된 제 1 배선 전극(240)을 구비한다. 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 1 배선 전극(240)은 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 배선 전극(240)은 사용자가 외부에서 물리적 접촉을 했을 때, 상기 제 1 패턴 전극(220)에서 발생한 전기적 신호를 제어부(미도시) 또는 연성회로기판(미도시)에 전달하는 역할을 수행한다. 상기 제어부 또는 연성회로기판은 상기 제 1 배선 전극(240)과 별도의 접속부(미도시)를 통해 연결될 수 있다.
상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 1 배선 전극(240)이 구비된 상기 금속패턴부(200)는 Ag, Al, Cu, Cr, Ni 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제조될 수 있다. 상기 금속패턴부(200)가 금속으로 제조됨으로써, 상기 금속패턴부(200)에 구비되는 제 1 패턴 전극들(220)간 또는 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 배선 전극(240)간의 저항을 감소시키는 역할을 수행하며, 이는 터치패널의 전도성 및 검출감도를 향상시킨다. 한편, 상기 금속패턴부(200)에 구비되는 제 1 패턴 전극(220) 및 제 1 배선 전극(320)이 동일한 금속 물질로 이루어짐으로써, 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 제조공정을 단순화 시킬 수 있다.
필름기판(300)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전도막 형성용 물질로 제조될 수 있고, 이 중 특히 ITO(Indium Tin Oxide)가 바람직하다. 상기 필름기판(300)은 적어도 하나의 제 2 패턴 전극(320) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)과 연결된 제 2 배선 전극(340)을 구비한다. 상기 제 2 패턴 전극(320)은 상기 필름기판(300) 상에 패터닝되어 형성되고, 상기 제 2 배선 전극은 Ag paste로 형성된다. 상기 제 2 패턴 전극(320) 및 상기 제 2 배선 전극(340)은 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 배선 전극(340)은 사용자가 외부에서 물리적 접촉을 했을 때, 상기 제 2 패턴 전극(320)에서 발생한 전기적 신호를 제어부(미도시) 또는 연성회로기판(미도시)에 전달하는 역할을 수행한다. 상기 제어부 또는 연성회로기판은 상기 제 1 배선 전극(340)과 별도의 접속부(미도시)를 통해 연결될 수 있다. 상기 제 2 패턴 전극(320) 및 상기 제 2 배선 전극(340)이 구비된 상기 필름기판(300)은, 상기 금속패턴부(200)가 형성된 상기 투명성 기판(100)과 상호 합착된다.
상기 투명성 기판(100) 및 상기 필름기판(300)이 합착될 때에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 광학용 투명 접착제(400)가 사용될 수 있다. 상기 광학용 투명 접착제(400)의 예로는 OCA(Optical Clear Adhesive)가 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치패널은 상기 제 1 패턴 전극(220)이 세선(細線)들로 구성된 그물망(mesh) 형상으로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 상기 제 1 패턴 전극(220)이 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상으로 형성됨으로써, 종래 센서 전극이 존재하는 영역에서 패터닝 자국이 보이는 현상을 감소시키는 역할을 수행한다. 이는 터치패널의 투과성을 향상시킨다.
도 4는 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 정면도에서 A부분을 확대한 확대도이다. 도 4에서 보여 지듯이, 상기 제 1 패턴 전극(220)은 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상으로 형성되며, 상기 제 1 패턴 전극(220)은 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)이 서로 겹치는 영역에 존재하는 상기 세선(細線)들을 단선시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)은 서로 겹치는 부분이 없도록 배치될 수 있다. 그렇지 않을 경우, 외부의 물리적 접촉이 있을 시 전기적 신호 발생의 혼란이 생겨 터치패널의 불량률이 높아지기 때문이다. 구체적으로 도 2에서 보여 지듯이, 상기 금속패턴부(200)에 형성된 상기 제 1 패턴 전극(220)은, 상기 필름기판(300)에 형성되는 상기 제 2 패턴 전극(320)의 모양에 따라 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)이 서로 겹치는 영역에 존재하는 세선(細線)들을 단선시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널을 정면에서 바라보면(도 3 및 도 4 참조), 상기 제 1 패턴 전극(220)은 상기 제 2 패턴 전극(320)과 겹치는 영역의 세선(細線)들이 단선되어 있어, 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)은 전기적으로 겹치는 영역이 존재하지 않으므로, 상술한 전기적 신호 발생의 혼란이 생기지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널에서 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)은 도 2, 도 3 및 도 4에서 보여지듯이, 상기 제 2 패턴 전극(320)이 직사각형 모양으로 형성되어 있고, 상기 제 1 패턴 전극(220)은 상기 제 2 패턴 전극(320)과 겹치는 영역이 단선된 형태를 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 즉, 상기 제 2 패턴 전극(320)은 마름모, 정사각형, 직사각형, 원 또는 정형화되지 않은 모양(예를 들면, 덴드라이트(dendrite) 구조와 같이 나뭇가지들이 얽혀 있는 모양) 등으로 다양하게 형성될 수 있고, 상기 제 1 패턴 전극(220)은 상기 제 2 패턴 전극(320)과 겹치는 영역에서 상기 세선들이 단선되도록 배치될 뿐이다. 따라서, 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)은 서로 전기적으로 겹치는 영역이 없다는 전제 하에, 다양한 모양으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 2 패턴 전극(320)은 복수 개의 숫자로 형성되어 상기 투명성 기판(100)상에 형성 또는 합착될 수 있다. 이 경우, 상기 패턴 전극들(220,320) 각각이 배선 전극(240,340)과 연결되거나, 패턴 전극들(220,320)끼리 연결되고 패턴 전극들(220,320)중 일부만이 배선 전극과 연결될 수 있다.
세선(細線)들로 구성된 그물망(mesh) 형상으로 형성되는 상기 제 1 패턴 전극(220)의 선폭은 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 선폭이 1㎛보다 좁을 때에는 터치패널의 불량률이 증가할 수 있고, 선폭이 10㎛보다 넓을 때에는 본 발명의 목적 중 하나인 터치패널의 투과성 향상을 기대하기 힘들기 때문이다. 특히, 상기 제 1 패턴 전극(220)의 선폭은 1 내지 5㎛인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 제 1 패턴 전극(220)은 선들 사이의 간격이 200㎛ 이상인 것이 바람직하다. 선들 사이의 간격이 200㎛보다 짧을 경우에는 터치패널의 투과율이 감소할 수 있기 때문이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 제조방법에 따르면, 터치패널을 제조하기 위하여 먼저, 투명성 기판(100)의 단면에 sputter system, E-Beam system 또는 Thermal system등을 이용하여 금속 박막을 코팅한다. 이 때, 상기 과정을 생략하기 위해 금속 박막이 형성된 투명성 기판을 이용할 수도 있다. 다음으로, 상기 투명성 기판(100) 상에 위치된 금속 박막에 PR(Photoresist) 코팅 등의 공정을 통한 Wet 공정기술로 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상을 갖는 적어도 하나의 제 1 패턴 전극(220) 및 상기 제 1 패턴 전극(220)과 연결된 제 1 배선 전극(240)을 동시에 형성한다. 이 경우, 상기 제 1 패턴 전극 세선으로 구성된 그물망 형상으로 형성하고, 상기 제 1 배선 전극(240)은 일반적인 스트립 형상으로 형성한다. 본 제조방법에 따르면, 상기 제 1 패턴 전극(220) 및 제 1 배선 전극(240)을 동시에 형성함으로써 추가 공정 없이도 터치패널을 제조할 수 있다는 효과가 있다. 다음으로, 필름기판(300)에 제 2 패턴 전극(320)을 형성하고, 상기 제 2 패턴 전극(320)과 연결되는 제 2 배선 전극(320)을 형성한다. 구체적으로, 상기 필름기판(300)에 PR(Photoresist) 코팅 등의 공정을 통한 Wet 공정기술로 상기 제 2 패턴 전극(320)을 형성하고, 상기 제 2 패턴 전극(320)과 연결되도록 상기 필름기판(300)의 가장자리에 상기 제 2 배선 전극(320)을 Ag paste로 형성한다. 다음으로 상기 투명성 기판(100) 및 상기 필름기판(300)을 OCA(Optical Clear Adhesive)를 사용하여 합착한다. 상기 투명성 기판(100) 및 상기 필름기판(300)이 합착된 후에는 배선 전극(240,340)의 끝 부분에 제어부 또는 연성회로기판(FPCB)을 연결하여 터치패널을 제작하도록 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 투명성 기판
200 : 금속패턴부
220 : 제 1 패턴 전극
240 : 제 1 배선 전극
300 : 필름기판
320 : 제 2 패턴 전극
340 : 제 2 배선 전극
400 : 광학성 투명 접착제

Claims (8)

  1. 투명성 기판;
    상기 투명성 기판 하부에 형성되고, 적어도 하나의 제 1 패턴 전극 및 상기 제 1 패턴 전극과 연결되는 제 1 배선 전극이 구비된 금속패턴부; 및
    상기 금속패턴부가 형성된 상기 투명성 기판과 합착되고, 적어도 하나의 제 2 패턴 전극 및 상기 제 2 패턴 전극과 연결되는 제 2 배선 전극이 구비된 필름기판을 포함하고,
    상기 제 1 패턴 전극은 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패턴 전극 및 상기 제 1 배선 전극이 구비된 상기 금속패턴부는 Ag, Al, Cu, Cr, Ni 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제조된 터치패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름기판은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 도전성 폴리머로 이루어진 터치패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명성 기판은 유리 기판, 투명 실리콘 기판 또는 투명 플라스틱 기판인 터치패널.
  5. 청구항 1에 있어서,
    세선(細線)들로 구성된 그물망 형상으로 형성된 상기 제 1 패턴 전극은, 상기 제 1 패턴 전극 및 상기 제 2 패턴 전극이 서로 겹치는 영역에 존재하는 상기 세선(細線)들을 단선시킨 터치패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패턴 전극은 1 내지 10㎛의 선폭을 가지는 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상인 터치패널.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 패턴 전극은 선들 사이의 간격이 200㎛ 이상인 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상인 터치패널.
  8. 터치패널의 제조방법에 있어서,
    투명성 기판 단면에 금속 박막을 코팅하는 단계;
    상기 투명성 기판 상에 위치된 금속 박막에 세선(細線)들로 구성된 그물망 형상을 갖는 적어도 하나의 제 1 패턴 전극 및 상기 제 1 패턴 전극과 연결된 제 1 배선 전극을 동시에 형성하는 단계;
    필름기판에 제 2 패턴 전극을 형성하고, 상기 제 2 패턴 전극과 연결되는 제 2 배선 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 투명성 기판 및 상기 필름기판을 합착하는 단계를 포함하는 터치패널의 제조방법.
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