KR20150012929A - 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고, 상기 기판은 친수성 영역 및 소수성 영역을 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 커버 윈도우; 및 상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고, 상기 기판은 친수성 영역 및 소수성 영역을 포함한다.

Description

전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널{ELECTRODE MEMBER AND TOUCH PANEL WITH THE SAME}

실시예는 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.

최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.

이러한 터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.

저항막 방식의 터치 패널은 반복 사용에 의하여 성능이 저하될 수 있으며 스크래치(scratch)가 발생될 수 있다. 이에 의해 내구성이 뛰어나고 수명이 긴 정전 용량 방식의 터치 패널에 대한 관심이 높아지고 있다.

한편, 이러한 터치 패널을 제조하기 위해서, 기판 상에 전극 물질을 코팅한 후에, 상기 전극 물질을 패터닝하여 터치 패널을 제조할 수 있다.

이때, 상기 기판 상에는 전극 물질로 금속 나노 와이어를 도포하여 전극층을 형성할 수 있다. 이러한 전극층은 전극 패턴을 형성하기 위해 포토레지스트를 도포한 후, 노광, 현상 및 에칭 공정을 통해 형성된다.

그러나, 상기 기판 상에 도포된 금속 나노 와이어가 에칭 공정시 포토레지스트와 함께 탈막되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 에칭 공정시 이러한 금속 나노 와이어가 탈막되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조의 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널의 필요성이 요구된다.

실시예는 제조시 공정수를 감소할 수 있고 전극 물질의 탈막을 방지할 수 있는 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고, 상기 기판은 친수성 영역 및 소수성 영역을 포함한다.

실시예에 따른 터치 패널은, 커버 윈도우; 및 상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고, 상기 기판은 친수성 영역 및 소수성 영역을 포함한다.

실시에에 따른 전극 부재 및 터치 패널은, 소수성 영역 및 친수성 영역을 포함하는 기판을 포함한다.

종래에는, 상기 마스크 재료를 패터닝한 후, 현상 및 에칭 공정을 통해 전극층 상에 패터닝된 감지 전극을 형성하였다. 그러나, 에칭 공정 중 에천트에 의해 금속 전극이 같이 에칭되어 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 실시예에 따른 전극 부재는 기판 상에 소수성 영역과 친수성 영영역의 패턴을 형성한 후, 금속 나노 와이어의 코팅과 동시에 기판 상에 전극 패턴을 형성함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 상기 전극층을 에칭하지 않고, 친수성 영역에만 금속 나노 와이어가 코팅됨으로써, 에칭하는 것과 동일한 효과를 가지게 할 수 있다.

따라서, 에칭 공정을 생략할 수 있어, 공정 수를 감소할 수 있고, 에칭 공정에 따른 전기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 전극 부재의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 전극 부재의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 실시예에 따른 터치 패널의 단면도를 도시한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 전극 부재 및 터치 패널이 적용되는 이동식 단말기의 사시도를 개략적으로 도시한 도면이다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 전극 부재를 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 전극 부재의 단면도를 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 전극 부재의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 전극 부재는 기판(10), 상기 기판 상에 형성되는 전극층(20)을 포함한다.

상기 기판(10)은 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 전극층(20) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.

상기 기판(10)은 친수성 영역을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(10)은 서로 다른 성질을 가지는 2개의 영역을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(10)의 표면은 친수성 영역(11) 및 소수성 영역(12)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 기판(10)의 표면은 개질되어 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)이 형성될 수 있다.

상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)은 서로 번갈아가며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 친수성 영역(11) 전극층이 형성되는 영역이고, 상기 소수성 영역(12)은 전극층이 형성되지 않는 부분이며, 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)은 번갈아가며 상기 기판(10)의 표면 상에 형성될 수 있다.

상기 친수성 영역(11)에는 수산화기(-OH), 아미노기(-NH₂) 또는 카르복실기(COOH-)를 포함하는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 친수성 영역(11)에는 수분 등 수산화기, 아미노기 및 수산화기 중 적어도 하나의 작용기를 포함하는 다양한 물질을 포함할 수 있다.

이때, 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)의 접촉각은 상이할 수 있다. 자세하게, 상기 친수성 영역(11)의 접촉각이 상기 소수성 영역(12)의 접촉각보다 작을 수 있다.

여기서, 접촉각이란, 액적(液適)을 수평인 고체 표면 위에 놓으면, 일정한 렌즈 모양을 유지하는 방울이 되는 경우, 액체의 표면은 곡면(曲面)이 되는데, 그 끝에서 고체 표면과 액체 표면이 일정한 각도를 이룰 때, 이러한 각도를 액체 안쪽에서 측정한 것을 의미한다.

즉, 상기 기판(10)은 상기 접촉각의 차이에 따라, 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)으로 구분되며, 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)으로 패터닝될 수 있다.

상기 전극층(20)은 상기 기판(10) 상에 배치된다. 상기 전극층(20)은 투명 전극을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 전극층(20)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전극층(20)은 금속 나노 와이어를 포함할 수 있다. 상기 금속 나노 와이어는 금, 은, 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나의 금속 물질을 포함할 수 있으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다.

상기 전극층(20)이 금속 나노 와이어를 포함함으로써, 기존에 투명 전도성 물질로 사용되던 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있다. 상기 금속 나노 와이어는 투과도 및 전도도 등 다양한 면에서 인듐 주석 산화물보다 뛰어난 특성을 가진 물질이다.

상기 금속 나노 와이어는 다양한 방법으로 상기 기판(10) 상에 코팅되어 상기 전극층(20)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 금소 나노 와이어는 딥 코팅법에 의해 상기 기판(10) 상에 코팅될 수 있다. 상기 딥 코팅은 코팅 방법의 한 종류이며, 피코팅재를 코팅용액 또는 슬러리에 담그어 피코팅재 표면에 전구체(precursor)층을 형성한 후 적당한 온도로 소성하여 도막을 얻는 방법을 말한다.

그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속 나노 와이어는 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 슬럿 다이(slot die) 코팅 및 롤(roll) 코팅 등의 다양한 코팅 방법으로 상기 기판(10) 상에 코팅될 수 있다.

상기 금속 나노 와이어는 상기 기판(10)의 일 영역에만 형성된다. 자세하게, 친수성을 가지는 상기 금속 나노 와이어는 상기 기판(10)의 친수성 영역(11)에만 형성되고, 상기 기판(10)의 소수성 영역(12)에는 형성되지 않는다.

즉, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 나노 와이어를 코팅하는 경우, 상기 기판(10)의 친수성 영역(11)에만 상기 금속 나노 와이어가 형성되어 전극층을 형성하고, 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)이 일정한 패턴을 형성하므로, 상기 금속 나노 와이어를 코팅하는 것과 동시에 상기 기판(10) 상에는 전극 패턴이 형성될 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 실시에에 따른 전극 부재의 제조방법을 설명한다.

도 2를 참조하면, 상기 기판(10)상에 마스크(30)를 형성한다. 이어서, 상기 마스크(30)가 형성되지 않은 부분을 소수성 처리하여 상기 기판(10) 상에 소수성 영역을 형성한다. 상기 소수성 처리는 상기 기판(10) 상에 수산기, 아미노기, 카르복실기 등과 같은 물분자와 친화성이 있는 기를 갖지 않는 물질을 도포 및 코팅하여 수행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 기판(10) 상에 마스크(30)를 형성한다. 이어서, 상기 마스크(30)가 형성되지 않은 부분을 친수성 처리하여 상기 기판(10) 상에 친수성 영역을 형성한다. 상기 친수성 처리는 상기 기판(10) 상에 수산기, 아미노기, 카르복실기 등과 같은 물분자와 친화성이 있는 기를 가지는 물질을 도포 및 코팅하여 수행할 수 있다.

이때, 상기 소수성 처리 및 상기 친수성 처리는 상기 기판(10) 상에 상기 소수성 영역과 상기 친수성 영역이 번갈아가며 배치되도록 수행한다.

이에 따라, 도 4에 도시되어 있듯이, 상기 기판(10)에는 친수성 영역(11)과 소수성 영역(12)이 형성된다. 즉, 상기 기판(10)의 표면에는 상기 친수성 영역(11)과 상기 소수성 영역(12)이 번갈아가며 형성된다.

이어서, 도 5를 참조하면, 상기 기판(10) 상에 투명 전도성 물질, 일례로, 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함하는 금속 나노 와이어를 코팅하여 전극층(20)을 형성한다. 즉, 상기 기판(10) 상에 친수성을 가지는 금속 나노 와이어를 코팅하여, 상기 기판(10)의 친수성 영역(11)에 전극층(20)을 형성한다.

이에 따라, 상기 기판(10)의 친수성 영역에만 전극층(20)이 형성되고, 상기 기판(10)의 소수성 영역에는 전극층이 형성되지 않을 수 있다.

종래에는, 상기 마스크 재료를 패터닝한 후, 현상 및 에칭 공정을 통해 전극층 상에 패터닝된 감지 전극을 형성하였다. 그러나, 에칭 공정 중 에천트에 의해 금속 전극이 같이 에칭되어 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 실시예에 따른 전극 부재는 기판 상에 소수성 영역과 친수성 영영역의 패턴을 형성한 후, 금속 나노 와이어의 코팅과 동시에 기판 상에 전극 패턴을 형성함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 상기 전극층을 에칭하지 않고, 친수성 영역에만 금속 나노 와이어가 코팅됨으로써, 에칭하는 것과 동일한 효과를 가지게 할 수 있다.

따라서, 에칭 공정을 생략할 수 있어, 공정 수를 감소할 수 있고, 에칭 공정에 따른 전기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 실시에에 따른 터치 패널을 설명한다. 상기 터치 패널에 대한 설명에서는 앞서 설명한 전극 부재의 설명과 동일 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 즉, 상기 터치 패널에 대한 설명은 상기 전극 부재의 설명과 본질적으로 결합된다.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널은 커버 윈도우(100) 및 전극 부재(200) 및 보호층(300)을 포함한다.

상기 커버 윈도우(100)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 커버 윈도우(100)는 강화 유리, 반강화 유리, 소다라임 유리, 강화 플라스틱 또는 연성 플라스틱을 포함할 수 있다.

상기 커버 윈도우(100)는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유효 영역(AA)은 사용자의 터치 명령 입력이 가능한 영역을 의미하며, 상기 비유효 영역(DA)은 상기 유효 영역(AA)과 반대되는 개념으로서, 사용자의 터치가 이루어지는 경우에도 활성화되지 않아서 터치 명령 입력이 이루어지지 않는 영역을 의미한다.

상기 전극 부재(200)는 상기 커버 윈도우(100) 상에 형성된다. 상기 전극 부재(200)와 상기 커버 윈도우(100)는 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)를 통해 접착될 수 있다.

상기 전극 부재(200)는 기판(210), 상기 유효 영역(AA) 상에 형성되는 감지 전극(220) 및 상기 비유효 영역(UA) 상에 형성되는 배선 전극(230)을 포함한다. 이때, 상기 기판(210)은 앞서 설명한 것과 같이 표면 상에 친수성 영역(211) 및 소수성 영역(212)을 포함한다.

도 6에서는 상기 기판에 감지 전극 및 배선 전극이 형성된 것을 도시하였으나, 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)은 상기 커버 윈도우(100)에 직접 형성될 수도 있다. 즉, 상기 전극 부재(200)는 상기 커버 윈도우(100) 및 상기 커버 윈도우(100) 상에 형성된 감지 전극(220) 및 배선 전극(230)을 포함할 수 있다.

상기 커버 윈도우(110) 상에 상기 감지 전극(220) 형성되는 경우, 상기 커버 윈도우의 표면이 앞서 설명한 것처럼 친수성 영역(211) 및 소수성 영역(212)을 포함할 수 있다.

상기 배선 전극(230)은 상기 기판의 비유효 영역(UA)에 형성되어, 상기 감지 전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 감지 전극(220)에서 발생되는 터치 감지 신호를 구동칩이 실장된 커넥터로 전달하여 이에 의해 구동칩을 동작시킬 수 있다.

상기 보호층(300)은 외부로 노출되는 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)을 감싸면서 외부의 충격 등으로부터 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)을 보호한다.

실시에에 따른 터치 패널은 감지 전극이 형성되는 기판 또는 커버 윈도우의 표면에 친수성 영역 및 소수성 영역이 형성된다. 이에 따라, 유효 영역 상에 형성되는 감지 전극의 전기적 특성을 향상시킬 수 있어, 전체적으로 터치 패널의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널을 포함하는 이동식 단말기를 도시한 도면이다.

도 7을 참고하면, 상기 이동식 단말기(1000)는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역(AA)은 손가락 등의 터치에 의해 터치 신호를 감지하고, 상기 비유효 영역에는 명령 아이콘 패턴부 및 로고 등이 형성될 수 있다.

상기 이동식 단말기(1000)는 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널에 포함되는 기판 또는 커버 윈도우가 소수성 영역 및 친수성 영역을 포함한다. 따라서, 상기 이동식 단말기(1000)에 포함되는 감지 전극들의 전기적 특성을 향상시킬 수 있어 전체적으로 상기 이동식 단말기(1000)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 7에서는 일례로, 이동식 단말기에 대해 도시되어 있으나, 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널은 이동식 단말기 이외에도 디스플레이가 적용되는 자동차, 가전제품 등 다양한 전자 제품에 사용될 수 있음은 물론이다. 특히, 나노 와이어를 전극으로 사용하는 경우에는 플렉서블 디스플레이에 용이하게 적용될 수 있다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 기판; 및
   상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고,
   상기 기판은 친수성 영역을 포함하는 전극 부재.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기판은 소수성 영역을 더 포함하는 터치 패널.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 전극층은 금속 나노 와이어를 포함하고,
   상기 금속 나노 와이어는 상기 친수성 영역에만 배치되는 전극 부재.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 친수성 영역은 수산화기(-OH)를 포함하는 전극 부재.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 금속 나노 와이어는 은, 구리, 알루미늄 및 금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 전극 부재.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 친수성 영역과 상기 소수성 영역은 번갈아서 배치되는 전극 부재.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 친수성 영역의 접촉각은 상기 소수성 영역의 접촉각보다 작은 전극 부재.
8. 커버 윈도우; 및
   상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고,
   상기 전극 부재는,
   기판; 및
   상기 기판 상에 배치되는 전극층을 포함하고,
   상기 기판은 친수성 영역을 포함하는 터치 패널.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 기판은 소수성 영역을 더 포함하는 터치 패널.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 전극층은 금속 나노 와이어를 포함하고,
    상기 금속 나노 와이어는 상기 친수성 영역에만 배치되는 터치 패널.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 친수성 영역은 수산화기(-OH)를 포함하는 터치 패널.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 친수성 영역의 접촉각은 상기 소수성 영역의 접촉각보다 작은 터치 패널.
    
    
    

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