KR20130026885A

KR20130026885A - 터치패널의 제조방법

Info

Publication number: KR20130026885A
Application number: KR1020110090330A
Authority: KR
Inventors: 김연수; 김현준; 이지수; 박호준; 오상환
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-14
Also published as: US20130055558A1; JP2013058184A

Abstract

본 발명은 터치패널의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널의 제조방법은 (A) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액(130)을 투명기판(110)의 일면에 도포하여 전면(全面)에 전극층(120)을 형성하는 단계 및 (B) 레이저(160)로 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성하는 단계를 포함하는 구성이며, 고가의 장비를 사용하지 않는 전기방사 공정을 통해서 감지전극(125)을 형성함으로써, 전체적인 터치패널(100)의 제조비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

터치패널의 제조방법{Method of Manufacturing Touch Panel}

본 발명은 터치패널의 제조방법에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널(Touch Panel)이 개발되었다.

이러한 터치패널은 전자수첩, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.

한편, 터치패널의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치패널은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치패널과 정전용량방식 터치패널이다.

이러한 터치패널은 ITO(Indium Tin Oxide), 금속 또는 전도성 고분자 등을 이용하여 사용자의 터치를 감지하는 감지전극을 형성한다. 하지만, 종래기술에 따른 터치패널은 감지전극을 형성할 때, 고가의 장비가 필요한 스퍼터링(Sputtering)이나 PVD(Physical Vapor Deposition) 등을 이용하므로, 제조비용이 높아 가격경쟁력이 떨어지는 문제점이 존재한다.

또한, 금속을 이용하여 감지전극을 형성하는 하는 경우, 감지전극이 사용자에게 인식되는 것을 방지하기 위해서, 스퍼터링이나 PVD로 증착한 후 메시(Mesh) 형태로 패터닝한다. 하지만, 증착 후 감지전극을 메시 형태로 패터닝하면, 선폭이 마이크로미터(μm) 단위이므로 사용자가 인식할 우려가 있을 뿐만 아니라, 상기 메시 형태는 규칙적이고 일정한 간격의 격자 모양을 나타내기 때문에 모아레(Moire) 현상이 발생하여 시인성이 저하되는 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고가의 장비를 사용하지 않는 전기방사 공정을 통해서 감지전극을 형성함으로써, 제작비용을 절약할 수 있는 터치패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 터치패널의 제조방법은 (A) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액을 투명기판의 일면에 도포하여 전극층을 형성하는 단계 및 (B) 레이저로 상기 전극층을 패터닝하여 감지전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 (A) 단계는, 상기 방사용액을 방사노즐에 제공하는 단계, 상기 투명기판의 타면에 집전판을 배치하는 단계 및 상기 방사용액과 상기 집전판 사이에 전압을 인가하여 상기 방사용액을 상기 방사노즐로부터 상기 투명기판의 일면에 도포하여 상기 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계는, 상기 전극층에 패터닝된 마스크를 배치하는 단계 및 상기 레이저를 조사하여 상기 패터닝된 마스크에 대응하도록 상기 전극층을 패터닝하여 상기 감지전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계 이전에, 전해도금 공정을 통해서 상기 전극층에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도금층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계 이후에, 전해도금 공정을 통해서 상기 감지전극에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 터치패널의 제조방법은 (A) 투명기판의 일면에 포토레지스트를 도포하는 단계, (B) 노광공정 및 현상공정을 통해서 상기 포토레지스트를 오픈부가 형성되도록 패터닝하는 단계, (C) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액을 상기 오픈부로부터 노출된 상기 투명기판에 도포하여 감지전극을 형성하는 단계 및 (D) 상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 (C) 단계는, 상기 방사용액을 방사노즐에 제공하는 단계, 상기 투명기판의 타면에 집전판을 배치하는 단계 및 상기 방사용액과 상기 집전판 사이에 전압을 인가하여 상기 방사용액을 상기 방사노즐로부터 상기 오픈부로부터 노출된 상기 투명기판에 도포하여 상기 감지전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (C) 단계에서, 상기 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (C) 단계에서, 상기 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (C) 단계에서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (C) 단계 이후에, 전해도금 공정을 통해서 상기 감지전극에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않는 전기방사 공정을 통해서 감지전극을 형성함으로써, 전체적인 터치패널의 제조비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전기방사 공정을 통해서 감지전극을 나노미터(nm) 단위의 선폭을 갖는 메시 형태로 불규칙하게 형성함으로써, 모아레 현상이 발생하는 것을 방지하여 터치패널의 시인성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 제조공정 순서대로 도시한 공정 단면도;
도 6 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 제조공정 순서대로 도시한 공정 단면도; 및
도 13 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예를 이용하여 제작한 터치패널의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 제조공정 순서대로 도시한 공정 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)의 제조방법은 (A) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액(130)을 투명기판(110)의 일면에 도포하여 전면(全面)에 전극층(120)을 형성하는 단계 및 (B) 레이저(160)로 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성하는 단계를 포함하는 구성이다.

우선, 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 일면에 전극층(120)을 형성하는 단계이다. 여기서, 전극층(120)은 방사용액(130)을 이용하여 형성하는데, 방사용액(130)은 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 이들의 조합을 용매에 바인더와 함께 분산시킨 것이다. 구체적으로, 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것이고, 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다. 또한, 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다.

전기방사 공정으로 전극층(120)을 형성하는 공정을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 우선, 방사용액(130)을 방사노즐(140; Capillary Tube)에 제공하고, 투명기판(110)의 타면(방사용액(130)을 도포할 투명기판(110)의 일면의 반대면)에 집전판(150)을 배치한다. 그 후, 방사용액(130)에 전압공급기(155)로 10kV 내지 20kV의 전압을 공급하고, 집전판(150)을 접지(Ground)시켜, 방사용액(130)과 집전판(150) 사이에 소정의 전압을 인가한다. 방사용액(130)과 집전판(150) 사이에 소정의 전압을 인가하면, 표면 장력에 의해서 방사노즐(140)의 말단에 매달려 있는 방사용액(130)의 미세 방울에 전기장이 인가되고, 그에 따라 미세 방울의 표면에는 전하가 유도된다. 이때, 유도된 전하의 상호반발력은 미세 방울의 표면 장력과 반대 방향으로 발생한다. 이러한 전하의 상호반발력에 의해서, 방사노즐(140)의 말단에 매달려 있는 방사용액(130)의 미세 방울은 테일러 콘(133; Taylor Cone)으로 변형되고, 전하의 상호반발력이 표면 장력보다 강해지게 되면 전하를 띤 방사용액(130)의 제트(135; Jet)가 방사노즐(140)로부터 방출된다. 방사용액(130)의 제트(135)가 공기 중을 날아가는 동안 용매는 휘발되고, 방사용액(130)의 제트(135)는 웹(Web) 형태로 투명기판(110)의 일면에 도포되어 전면(全面)에 전극층(120)을 형성할 수 있다. 이때, 전극층(120)은 전기방사 공정을 통해서 웹 형태로 형성되므로, 나노미터(nm) 단위의 선폭을 갖는 메시(Mesh) 형태로 구현될 수 있어 사용자가 전극층(120)을 인식할 수 없고, 상기 메시 형태는 불규칙적으로 형성되어 모아레 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 최종적으로는 터치패널(100)의 시인성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전기방사 공정으로 전극층(120)을 형성하는 공정은 반드시 하나의 방사노즐(140)을 이용해야 하는 것은 아니고, 도 1b에 도시된 바와 같이 다수의 방사노즐(140)을 이용하여, 각각의 방사노즐(140)에 상이한 방사용액(130)을 제공함으로써, 여러소재를 혼합하여 전극층(120)을 형성할 수 있다(예를 들어, 구리와 PEDOT/PSS의 혼합).

한편, 전기방사 공정을 수행하면서, 투명기판(110)의 타면에 집전판(150)은 배치하는 이유는 투명기판(110)이 부도체이므로 접지시킬 수 없기 때문이다. 여기서, 투명기판(110)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명기판(110)이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같이 유연한 기판인 경우, 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 제조공정의 효율을 높일 수 있다. 또한, 투명기판(110)이 유리나 강화유리와 같이 지지력이 뛰어난 기판인 경우, 대면적의 투명기판(110)을 구비하여 전극층(120)을 형성한 후 셀단위로 절단할 수 있다. 다만, 투명기판(110)이 유리나 강화유리인 경우, 반드시 대면적의 투명기판(110)을 사용하여 셀단위로 절단해야 하는 것은 아니고, 필요에 따라 셀단위의 투명기판(110)을 구비하여 전극층(120)을 형성할 수 있음은 물론이다.

다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저(160)로 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성하는 단계이다. 전술한 단계에서 전극층(120)을 투명기판(110)의 전면(全面)에 형성하였으므로, 본 단계에서 전극층(120)을 선택적으로 제거하는 패터닝을 수행하여 감지전극(125)을 형성하는 것이다. 여기서, 전극층(120)은 레이저(160)를 이용하여 마름모형, 사각형, 삼각형 또는 원형 등 다양한 형상으로 패터닝하여 감지전극(125)을 형성할 수 있다.

또한, 전극층(120)을 패터닝하는 레이저(160)로는 CO₂ 레이저, YAG 레이저, 엑시머(Excimer) 레이저 또는 파이버(Fiber) 레이저 등을 이용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 당업계에 공지된 모든 종류의 가공용 레이저를 이용할 수 있다.

한편, 레이저(160)를 정확하게 제어하여 전극층(120)을 정밀하게 패터닝할 수 있지만, 필요에 따라, 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 마스크(165)를 배치한 후 레이저(160)를 조사하여 전극층(120)을 패터닝할 수도 있다. 구체적으로, 전극층(120)에 패터닝된 마스크(165)를 배치한 후(도 3a 참조), 전극층(120)에 레이저(160)를 조사하면(도 3b 참조), 전극층(120) 중 패터닝된 마스크(165)가 배치된 부분은 제거되지 않으므로, 패터닝된 마스크(165)에 대응하도록 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성할 수 있는 것이다. 이와 같이, 마스크(165)를 채용하여 레이저(160)로 전극층(120)을 패터닝함으로써, 매우 정확하게 전극층(120)을 패터닝할 수 있다. 또한, 패터닝된 마스크(165)를 이용하므로 레이저(160)를 정밀하게 제어할 필요가 없어, 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성하는 속도를 향상시킬 수 있다.

상술한 공정을 통해서, 형성한 감지전극(125)은 입력수단이 터치할 때 신호를 발생시켜 컨트롤러에서 터치좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

추가적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 전해도금 공정을 통해서 감지전극(125)에 도금층(127)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 전해도금 공정을 통해서 도금층(127)을 형성함으로써, 최종적으로 감지전극(125)의 면저항을 낮출 수 있다. 여기서, 도금층(127)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성할 수 있다. 한편, 전해도금 공정은 반드시 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성한 후에 수행해야 하는 것은 아니다. 즉, 전극층(120)을 패터닝하여 감지전극(125)을 형성하기 전에, 전해도금 공정을 통해서 전극층(120)에 도금층(127)을 형성한 후, 전극층(120)을 패터닝할 때 도금층(127)도 함께 패터닝할 수도 있다.

다만, 전해도금 공정을 통해서 도금층(127)을 형성하는 단계는 감지전극(125)을 형성하는데 있어서 필수적인 공정이 아니므로, 필요에 따라 생략할 수 있음은 물론이다. 따라서, 이후 도면상에도 도금층(127)을 생략하여 도시하였다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 감지전극(125)의 테두리에 전극배선(170)을 형성하는 단계이다. 여기서, 전극배선(170)은 감지전극(125)으로부터 전기적 신호를 전달받는 것으로, 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 다만, 전극배선(170)은 반드시 감지전극(125)과 별도로 형성해야 하는 것은 아니고, 전기방사 공정 및 레이저(160)를 이용한 패터닝을 통해서 감지전극(125)을 형성할 때, 전극배선(170) 역시 전기방사 공정 및 레이저(160)를 이용한 패터닝을 통해서 형성할 수 있다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 제조공정 순서대로 도시한 공정 단면도이다.

도 6 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)의 제조방법은 (A) 투명기판(110)의 일면에 포토레지스트(180)를 도포하는 단계, (B) 노광공정 및 현상공정을 통해서 포토레지스트(180)를 오픈부(185)가 형성되도록 패터닝하는 단계, (C) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액(130)을 오픈부(185)로부터 노출된 투명기판(110)에 도포하여 감지전극(125)을 형성하는 단계 및 (D) 포토레지스트(180)를 제거하는 단계를 포함하는 구성이다.

전술한 제1 실시예와 본 실시예를 비교해 볼때, 가장 큰 차이점을 패터닝하는 방법이다. 즉, 전술한 제1 실시예에서는 레이저(160)를 이용하여 패터닝하는 것인 반면, 본 실시예에서는 포토레지스트(180)를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 것이다. 따라서, 본 실시예에서는 포토레지스트(180)를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 통해서 패터닝하는 방법을 중심으로 기술하도록 한다.

우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 일면에 포토레지스트(180)를 도포하는 단계이다. 여기서, 포토레지스트(180)는 드라이필름(Dry Film)이나 액상감광재 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트(180)로 드라이필름을 이용하는 경우, 라미네이터(Laminator)를 이용하여 투명기판(110)에 도포할 수 있다. 또한, 포토레지스트(180)로 액상감광재를 이용하는 경우, 스크린 코팅, 팁 코팅 또는 롤 코팅 등을 통해서 투명기판(110)에 도포할 수 있다. 추가적으로, 투명기판(110)에 포토레지스트(180)를 도포한 후, 프리베이크(Prebake)공정을 수행할 수 있다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(180)에 아트워크 필름(183; Artwork Film)을 배치한 후, 빛(화살표)을 조사하는 노광공정을 통해서 오픈부(185)가 형성될 부분을 제외하고 경화시킨다. 구체적으로, 포토레지스트(180)가 포지티브형(Positive Type)인 경우, 포토레지스트(180) 중 오픈부(185)가 형성가 형성될 부분에만 빛을 조사하고, 포토레지스트(180)가 네가티브형(Negative Type)인 경우, 포토레지스트(180) 중 오픈부(185)가 형성될 부분을 제외하고 빛을 조사한다.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 현상공정을 통해서 포토레지스트(180)를 오픈부(185)가 형성되도록 패터닝한다. 구체적으로, 포토레지스트(180) 중 오픈부(185)가 형성될 부분은 경화되지 않았으므로, 현상액(탄산나트륨이나 탄산칼륨)으로 오픈부(185)가 형성될 부분 용해시켜 제거한다. 결국, 현상공정을 통해서 포토레지스트(180)에는 오픈부(185)가 형성되고, 오픈부(185)를 통해서 투명기판(110)이 노출된다.

다음, 도 9a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이, 오픈부(185)로부터 노출된 투명기판(110)에 감지전극(125)을 형성하는 단계이다. 여기서, 감지전극(125)은 방사용액(130)을 이용하여 형성하는데, 방사용액(130)은 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 이들의 조합을 용매에 바인더와 함께 분산시킨 것이다. 구체적으로, 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것이고, 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다. 또한, 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다.

전기방사 공정으로 감지전극(125)을 형성하는 공정을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 우선, 방사용액(130)을 방사노즐(140; Capillary Tube)에 제공하고, 투명기판(110)의 타면(포토레지스트(180)를 도포한 투명기판(110)의 일면의 반대면)에 집전판(150)을 배치한다. 그 후, 방사용액(130)에 전압공급기(155)로 10kV 내지 20kV의 전압을 공급하고, 집전판(150)을 접지(Ground)시켜, 방사용액(130)과 집전판(150) 사이에 소정의 전압을 인가한다. 방사용액(130)과 집전판(150) 사이에 소정의 전압을 인가하면, 표면 장력에 의해서 방사노즐(140)의 말단에 매달려 있는 방사용액(130)의 미세 방울에 전기장이 인가되고, 그에 따라 미세 방울의 표면에는 전하가 유도된다. 이때, 유도된 전하의 상호반발력은 미세 방울의 표면 장력과 반대 방향으로 발생한다. 이러한 전하의 상호반발력에 의해서, 방사노즐(140)의 말단에 매달려 있는 방사용액(130)의 미세 방울은 테일러 콘(133; Taylor Cone)으로 변형되고, 전하의 상호반발력이 표면 장력보다 강해지게 되면 전하를 띤 방사용액(130)의 제트(135; Jet)가 방사노즐(140)로부터 방출된다. 방사용액(130)의 제트(135)가 공기 중을 날아가는 동안 용매는 휘발되고, 방사용액(130)의 제트(135)는 웹(Web) 형태로 투명기판(110; 오픈부(185)로부터 노출된 부분)에 도포되어 감지전극(125)을 형성할 수 있다. 전술한 제1 실시예와 달리 본 실시예는 전기방사 공정을 수행하기 전, 포토레지스트(180)를 도포하고 오픈부(185)가 형성되도록 패터닝하였으므로, 전기방사 공정을 수행하면 오픈부(185)로부터 노출된 투명기판(110)에만 선택적으로 방사용액(130)의 제트(135)가 도포되고, 그와 동시에 감지전극(125)을 형성할 수 있다. 또한, 감지전극(125)은 전기방사 공정을 통해서 웹 형태로 형성되므로, 나노미터(nm) 단위의 선폭을 갖는 메시 형태로 구현될 수 있어 사용자가 감지전극(125)을 인식할 수 없고, 상기 메시 형태는 불규칙적으로 형성되어 모아레 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 최종적으로는 터치패널(100)의 시인성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전기방사 공정으로 감지전극(125)을 형성하는 공정은 반드시 하나의 방사노즐(140)을 이용해야 하는 것은 아니고, 도 9b에 도시된 바와 같이 다수의 방사노즐(140)을 이용하여, 각각의 방사노즐(140)에 상이한 방사용액(130)을 제공함으로써, 여러소재를 혼합하여 감지전극(125)을 형성할 수 있다(예를 들어, 구리와 PEDOT/PSS의 혼합).

한편, 전기방사 공정을 수행하면서, 투명기판(110)의 타면에 집전판(150)은 배치하는 이유는 투명기판(110)이 부도체이므로 접지시킬 수 없기 때문이다. 여기서, 투명기판(110)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성할 수 있다.

추가적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 전해도금 공정을 통해서 감지전극(125)에 도금층(127)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 전해도금 공정을 통해서 도금층(127)을 형성함으로써, 최종적으로 감지전극(125)의 면저항을 낮출 수 있다. 여기서, 도금층(127)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성할 수 있다.

다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(180)를 제거하는 단계이다. 전기방사 공정을 통해서 오픈부(185)로부터 노출된 투명기판(110)에 감지전극(125)을 형성한 후, 포토레지스트(180)는 그 역할을 완료하였으므로 제거하도록 한다. 여기서, 포토레지스트(180)는 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등의 박리액을 통해서 제거할 수 있다.

다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 감지전극(125)의 테두리에 전극배선(170)을 형성하는 단계이다. 여기서, 전극배선(170)은 감지전극(125)으로부터 전기적 신호를 전달받는 것으로, 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 다만, 전극배선(170)은 반드시 감지전극(125)과 별도로 형성해야 하는 것은 아니고, 포토레지스트(180)를 이용한 리소그래피 공정 및 전기방사 공정을 통해서 감지전극(125)을 형성할 때, 전극배선(170) 역시 포토레지스트(180)를 이용한 리소그래피 공정 및 전기방사 공정을 통해서 형성할 수 있다.

도 5 또는 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널(100)의 경우, 1층 구조의 감지전극(125)을 이용하여 자기 정전용량방식(Self Capacitive Type) 터치패널 또는 상호 정전용량방식(Mutual Capacitive Type) 터치패널을 제작할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 터치패널은 이에 제한되는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이 상기 구성을 포함하는 다양한 형태의 터치패널을 제작할 수 있다.

도 13 내지 도 15은 본 발명의 바람직한 실시예를 이용하여 제작한 터치패널의 단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 양면에 감지전극(125)을 각각 형성하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitive Type) 터치패널(200; 도 13 참조)을 제작할 수 있다. 또한, 도 14 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 일면에 감지전극(125)이 형성된 투명기판(110)을 2개 구비하여 감지전극(125)이 마주보도록 2개의 투명기판(110)을 접착층(190)으로 접착하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitive Type) 터치패널(300; 도 14 참조) 또는 디지털 저항막방식(Digital Resistive Type) 터치패널(400; 도 15 참조)을 제작할 수 있다. 여기서, 상호 정전용량방식(Mutual Capacitive Type) 터치패널(300; 도 14 참조)의 경우 마주보는 2개의 감지전극(125)이 절연되도록 접착층(190)이 투명기판(110)의 전면에 부착된다. 반면, 디지털 저항막방식(Digital Resistive Type) 터치패널(400; 도 15 참조)의 경우 입력수단의 압력이 작용하면 마주보는 2개의 감지전극(125)이 접촉할 수 있도록 접착층(190)이 투명기판(110)의 테두리에만 부착되고 입력수단의 압력이 제거되면 감지전극(125)이 원위치로 복귀하도록 반발력을 제공하는 도트 스페이서(195)가 감지전극(125)의 노출면에 구비된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널의 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100, 200, 300, 400: 터치패널 110: 투명기판
120: 전극층 125: 감지전극
127: 도금층 130: 방사용액
133: 테일러 콘 135: 제트
140: 방사노즐 150: 집전판
155: 전압공급기 160: 레이저
165: 마스크 170: 전극배선
180: 포토레지스트 183: 아트워크 필름
185: 오픈부 190: 접착층
195: 도트 스페이서

Claims

(A) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액을 투명기판의 일면에 도포하여 전극층을 형성하는 단계;
(B) 레이저로 상기 전극층을 패터닝하여 감지전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (A) 단계는,
상기 방사용액을 방사노즐에 제공하는 단계;
상기 투명기판의 타면에 집전판을 배치하는 단계; 및
상기 방사용액과 상기 집전판 사이에 전압을 인가하여 상기 방사용액을 상기 방사노즐로부터 상기 투명기판의 일면에 도포하여 상기 전극층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (A) 단계에서,
상기 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (A) 단계에서,
상기 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (A) 단계에서,
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 전극층에 패터닝된 마스크를 배치하는 단계; 및
상기 레이저를 조사하여 상기 패터닝된 마스크에 대응하도록 상기 전극층을 패터닝하여 상기 감지전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (B) 단계 이전에,
전해도금 공정을 통해서 상기 전극층에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 도금층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (B) 단계 이후에,
전해도금 공정을 통해서 상기 감지전극에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 9에 있어서,
상기 도금층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
(A) 투명기판의 일면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
(B) 노광공정 및 현상공정을 통해서 상기 포토레지스트를 오픈부가 형성되도록 패터닝하는 단계;
(C) 전기방사 공정을 통해서 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs), 그래핀(Graphene) 또는 이들의 조합을 포함하는 방사용액을 상기 오픈부로부터 노출된 상기 투명기판에 도포하여 감지전극을 형성하는 단계; 및
(D) 상기 포토레지스트를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (C) 단계는,
상기 방사용액을 방사노즐에 제공하는 단계;
상기 투명기판의 타면에 집전판을 배치하는 단계; 및
상기 방사용액과 상기 집전판 사이에 전압을 인가하여 상기 방사용액을 상기 방사노즐로부터 상기 오픈부로부터 노출된 상기 투명기판에 도포하여 상기 감지전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (C) 단계에서,
상기 금속은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (C) 단계에서,
상기 금속산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (C) 단계에서,
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (C) 단계 이후에,
전해도금 공정을 통해서 상기 감지전극에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
청구항 16에 있어서,
상기 도금층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.