KR100942763B1 - 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서 및 제조 방법 - Google Patents

윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윈도우 패널 일체형 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량 방식 터치 센서는, 투명한 재질의 윈도우 패널 기판과, 상기 기판에 투명한 터치 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 기판의 일면 가장자리에 배치된 비도전성 불투명 장식층과, 상기 기판의 윈도우 영역(W)과 장식층의 상부에 걸쳐서 배치된 투명한 전극 패턴층과, 상기 투명전극 패턴층의 상부 가장자리에 배치된 도전성 배선 패턴층을 포함한다. 상기 도전성 배선 패턴층은 상기 불투명 장식층에 의하여 가려지도록 배치되어 있다.
본 발명에 따른 터치센서는 윈도우 패널의 하부면에 일체로 터치 센서가 형성되어 별도의 투명 전극이 패턴된 기판(PET)을 필요 없어서 두께가 얇은 터치 센서를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 터치센서는 기판과 이를 부착하기 위한 접착제가 불필요하게 되어 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
윈도우 패널, 터치 센서, 기포, 투명전극패턴, 도전성 배선 패턴

Description

윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서 및 제조 방법{CAPACITIVE TOUCH SENSOR INTEGRATED WITH WINDOW PANEL AND MATHOD FOR MANUFACTURING THERE OF}
본 발명은 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윈도우 패널 일체형 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것이다.
휴대폰, PDA(Personal Digital Assistance), MP3와 같은 휴대용 전자장치에 입력 장치로 터치센서가 많이 사용된다. 터치센서에는 저항막 방식과 정전 용량 방식이 알려져 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서는 내구성이 우수하며 멀티 터치 기능을 보유하고 있어서 최근 휴대폰에 널리 적용되고 있다.
도 1은 종래의 정전 용량 방식의 터치 센서 조립체(110)가 장착된 휴대폰의 사시도이고, 도 2는 휴대폰 내부에 터치 센서가 설치된 상태를 도시하는 단면도이다.
종래의 휴대폰(100)은 상부케이스(101)와 터치센서의 조립체(110)와 하부케이스(102)를 포함한다. 상부케이스(101)에는 중앙의 개구에 지지부(101a)가 형성되어 있고 지지부(101a)에 터치 센서 조립체(110)가 설치되어 있다. 또한, 상부케이스(101)의 전면에는 스위치(120)가 설치되어 있다. 하부케이스(102)에는 LCD와 같은 표시장치(140)와 메인 PCB(150)가 설치되어 있다. 표시장치(140)는 터치센서(110)의 하부에 배치되어 있다. 도시 되지는 않았으나, 신호 전달을 위한 FPC(flexible printed circuit)가 터치 센서 조립체(110)와 메인 PCB(150)에 연결되어 있다. 또한, 상부케이스(101)에는 스피커(130)가 설치되어 있고, 측면에는 마이크(140)가 설치되어 있다.
최근에는 조립을 용이하게 하고 미려한 디자인을 위하여 터치 센서의 전면을 상부케이스의 전면과 같은 높이가 되도록 구조를 설계한다. 즉, 상부케이스(101)의 중앙부 개구부의 테두리에 터치센서 조립체(110)의 두께 만큼 단이지도록 지지부(101a)가 형성되어 있다. 통상 터치 센서 조립체(110)의 전면은 표시장치(140)로 출력되는 화상이 보이는 투명한 윈도우 영역(W)과 윈도우 영역을 둘러싼 장식영역(D)으로 구분되어 있다. 윈도우 영역(W)은 터치 입력을 받아들이는 부분이다. 장식영역(D)은 휴대폰 메이커의 상표나 로고를 인쇄하는 위치가 되면서 동시에 터치센서 가장자리의 불투명한 도전성 배선 패턴을 은폐하는 기능을 한다.
도 3에는 종래의 터치센서 조립체(200)를 제조하기 위한 공정이 도시되어 있다. 도시된 것과 같이 터치센서 조립체(200)는 윈도우 패널(211)과 윈도우 패널(211)의 하부에 부착된 터치센서(220)를 포함한다.
윈도우 패널(211)은 통상 강화유리 또는 투명한 아크릴판이 사용된다. 윈도우 패널(211)의 하부면에는 불투명한 장식층(212)이 도포되어 있다(도 3(h)). 불투명한 장식층(212)의 도포는 실크 스크린 등의 방법으로 인쇄하거나, 비도전성 물질의 증착 등에 의하여 형성할 수 있다.
정전용량형 터치센서(220)를 제조하는 공정은 다음과 같다. 먼저 유리 또는 PET 필름으로 된 기판(216)의 상부면에 투명한 도전성 막(215)을 코팅한다. 투명한 도전성 막(215)의 코팅은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 스퍼터링 또는 증착하여 형성한다(도 3(b)). 다음으로, 코팅된 투명한 도전성막(215)의 일부를 제거하여 투명한 전극 패턴(215)을 형성한다(도 3(c)). 투명한 전극 패턴의 형성은 공지의 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용하거나 레이저 가공 등에 의하여 형성할 수 있다. 다음으로, 투명한 전극 패턴과 전기적으로 연결하기 위한 도전성 회로 배선(214)을 도포한다(도 3(d)). 도전성 회로 배선(214)의 도포는 도전성 잉크를 실크 스크린 인쇄방법에 의하여 행한다. 다음으로, 윈도우 패널 기판(211)과 결합시키기 위한 접착재(213, PSA, Pressure Sensitive Adhesive)를 도포하고 윈도우 패 널 기판(211)과 터치센서(220)를 결합한다. 다음으로, 터치 센서(200)와 전기적으로 연결하기 위한 FPC(218)를 ACF(anisotropic conductive film)로 도전성 배선 패턴(214)의 단부에 연결한다.
상기와 같이 제조된 정전용량방식 터치센서(220)와 장식층(212)이 인쇄된 윈도우 패널(211)을 합착하여 터치센서 조립체(200)를 완성한다. 이 때 터치센서의 불투명 도전성 배선 패턴(214)이나 터치 센서의 비유효 영역(Dead zone)이 장식영역(D)의 하부에 배치되도록 한다.
상기와 같은 공정에 의하여 제조되는 터치센서 조립체(200)는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 윈도우 패널(211)과 터치센서(220)을 합착하는 과정에서 윈도우 영역에 기포(217)가 잔류하거나, 이물이 혼입되거나 하여 불량이 발생한다. 기포가 발생하는 불량의 원인은 윈도우 패널의 하부면에 인쇄된 불투명한 장식층(212)과 장식층이 인쇄되지 않은 윈도우 영역(W) 사이에 높이차 때문이다.
둘째, 윈도우패널과 터치센서를 합착 시 정렬 불량이 발생하기도한다. 이는 윈도우 패널과 터치센서의 수축율 차이와 정렬불일치(misalign) 때문에 발생한다.
셋째, 윈도우패널(211)과 터치센서(200)를 결합하기 위한 공정과 이에 필요한 설비의 투자가 필요한다. 이로 인하여 제조 공정이 길어져서 불량 발생의 확률이 높아지고 작업 인력이 많이 소요되어 제조 원가를 상승시킨다.
넷째, 표시장치(140)를 보호하기에는 윈도우 패널(211)의 강도만으로도 충분하나, 별도의 기판(216)이 사용되므로 터치 센서 조립체의 두께가 두꺼워지고, 재 료비가 상승된다. 또한, 터치 센서 조립체의 두께가 두꺼워지므로 터치 감도가 떨어지고, 광 투과율이 낮아진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 제1의 목적은 두께를 얇게하여 슬림한 전자장치를 제공할 수 있는 새로운 구조의 터치센서를 제공하는 것이다. 본 발명의 제2의 목적은 슬림한 새로운 구조의 터치센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 아래에서 설명하는 바와 같이, 윈도우 패널에 터치센서를 일체로 제조하는 방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 일 측면에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서는, 투명한 재질의 윈도우 패널 기판과, 상기 기판에 투명한 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 기판의 일면 가장자리에 배치된 비도전성 불투명 장식층과, 상기 기판의 윈도우 영역(W)과 장식층의 상부에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극 패턴층과, 상기 투명한 도전성 전극 패턴층의 상부 가장자리에 배치된 도전성 회로 배선층을 포함한다. 상기 도전성 회로 배선층은 상기 불투명 장식층에 의하여 가려지도록 배치되어 있다.
또한, 투명한 전극 패턴층과 윈도우 기판의 굴절율 차이에 의하여 투명한 전극 패턴이 보이는 현상을 방지하기 위하여, 투명한 전극 패턴층의 상부에 반사 방지층(ANTI REFLECTION LAYER)이 추가로 코팅될 수도 있다.
또한 반사 방지층을 코팅하는 대신에, 장식층이 형성된 윈도우 패널 기판에 SiO2막을 코팅하여, 전극 패턴이 보이는 현상을 줄일 수도 있다. 이 경우 상기 SiO2 막의 상부에 투명한 도전성 전극 패턴을 형성한다. 상기 SiO2 막의 두께는 30 내지 2000 옴스트롬 범위이다.
또한, 상기 투명한 도전성 전극 패턴층 및 도전성 배선층을 보호하고 윈도우 패널 기판이 깨질 때 조각이 비산하는 것을 방지하기 위하여, 반사 방지층의 상부 또는 투명한 도전성 전극 패턴층의 상부에 비산방지층이 추가로 도포된 것이 바람직하다.
상기 비도전성 불투명 장식층은 윈도우 패널 기판에 비도전성 잉크를 스크린 인쇄하여 형성하거나, 비도전성 금속합금 또는 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속질화물을 윈도우 패널 기판에 코팅 한 후, 코팅 막 상에 윈도우 영역(W)이 구획하도록 비도전성 잉크를 스크린 인쇄하여 형성할 수도 있다.
상기 투명한 도전성 전극 패턴층은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO) 중에서 적당한 것을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법은, 투명한 재질의 윈도우 패널 기판을 제공하는 단계와, 상기 윈도우 패널 기판에 투명한 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 터치 윈도우 패널 기판의 일면의 가장자리에 비도전성 불투명 장식층을 제공하는 단계와, 상기 윈도우 영역과 장식층의 상부에 투명한 도전성 전극 박막을 코팅하는 단계와, 상기 도전성 전극 박막의 일부를 제거하여 소정의 도전성 전극 패턴을 형성하는 단계와, 상기 도전성 전극 패턴의 가장자리에 도전성 회로 배선층을 도포하는 단계를 포함한다.
상기 비도전성 불투명 장식층은 윈도우 패널 기판에 직접 비도전성 잉크를 스크린 인쇄하여 형성할 수 있다. 또한, 장식층의 외관을 보다 미려하게 하기 위하여, 비도전성 금속합금 또는 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속질화물을 윈도우 패널 기판에 코팅 한 후, 코팅막 상에 윈도우 영역(W)이 구획하도록 비도전성 잉크를 스크린 인쇄하여 형성할 수도 있다. 이 경우 윈도우 영역(W)의 비도전성 코팅막은 에칭 공정에 의하여 제거한다. 상기 비도전성 금속 산화물은 티나늄산화물(TiO2) 또는 실리콘산화물(SiO2)을 포함한다. 또한, 상기 비도전성 금속합금은 주석 또는 실리콘 알루미늄합금을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 투명 전극 패턴과 도전성 전극 패턴의 상부에 반사 방지층(ANTI REFLECTION LAYER)을 도포하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 반사 방지층의 도포에는 스퍼터링 또는 증착 방법을 사용할 수 있다.
또한, 도전성 전극 박막을 코팅하기 전에, 장식층이 형성된 윈도우 패널 기판에 SiO2 막을 코팅하는 단계를 추가할 수도 있다. SiO2 막의 상부에 전극 패턴을 형성하면, 별도로 반사 방지층을 도포하지 않아도 전극패턴이 보이는 현상을 어느 정도 방지할 수 있게 된다. SiO2 막의 두께는 30 내지 2000 옴스크롱 범위인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 방법에 있어서 강화유리기판을 사용할 경우, 상기 반사 방지층을 도포한 후에 비산방지층(115)을 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 비산방지층의 도포에는 실크스크린 인쇄방법을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 터치센서는 윈도우 패널의 하부면에 일체로 터치 센서가 형성되어 별도의 기판(ITO 코팅된 PET 필름 또는 ITO 코팅된 유리 기판)을 사용할 필요가 없어서 두께가 얇은 터치 센서를 제공한다. 즉, 종래의 터치센서보다 슬림하고 광투과율이 우수한 터치 센서를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 터치센서는 기판과 이를 부착하기 위한 접착제가 불필요하게 되어 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 터치센서 제조방법은 장식층이 도포된 윈도우 패널의 하부에 직접 정전용량형 터치센서를 형성하여, 종래의 방법에 따라서 터치센서를 윈도우 패널에 부착할 때 발생하는 기포 발생이나 이물 혼입에 따른 불량을 제거할 수 있다. 또한, 종래의 방법에 따라서 제조할 때 합착 과정에서 발생되는 정렬 불량이 근원적으로 제거된다. 또한, 본 발명에 따른 터치센서 제조방법은 윈도우 패널과 터치센서를 부착하는 공정을 제거하여, 생산 공정이 짧아져서 불량의 발생과 제조 원가를 감소시킨다. 또한, 윈도우 패널과 터치센서를 부착하기 위한 별도의 설비를 필요로 하지 않게 되어 설비투자에 따른 제조 비용도 절감할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 5은 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용 량방식 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 전개 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 터치 센서의 일실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예의 터치센서(310)는, 강화 유리 윈도우 패널 기판(311)과, 윈도우 패널 기판(311)의 상부면 가장자리에 도포된 장식층(312)과, 윈도우 패널 기판(311)의 상부면에 코팅된 투명한 도전성 전극 패턴층(313)을 포함한다. 또한, 전극 패턴층(313)의 가장자리 상부에는 도전성 회로 배선층(314)이 도포되어 있다. 본 실시예의 터치 센서는 전극 패턴층(313)의 상부에 반사 방지층(315)이 도포되어 있고, 반사 방지층의 상부에는 비산방지층(315)이 도포되어 있다.
윈도우 패널 기판(311)은 투명한 아크릴판이나 강화유리 기판을 사용한다. 아크릴판을 윈도우 패널 기판(311)으로 사용하는 경우에는 비산 방지층(315)을 도포하지 않을 수 있다. 윈도우 패널기판(311)의 중앙부에 투명한 터치영역(W)이 구획되도록 패널기판(311)의 상부면 가장자리에는 비도전성 물질로 코팅된 불투명한 장식층(312)이 형성되어 있다. 장식층(312)은 윈도우 패널(311)의 장식영역(D)을 구성한다.
본 실시예에 있어서, 장식층(312)은 주석 또는 실리콘알루미늄합금과 같은 비전도성 금속을 박막 코팅하거나 비전도성 산화물(TiO2 및 SiO2의 적층)을 박막 코팅하고, 장식영역(D)에 비전도성 잉크를 인쇄한 후, 윈도우 영역(W)에 코팅된 비전도성 박막을 에칭 공정으로 제거하여 형성한다. 장식층(312)에는 제품의 상표나 로고가 표시되도록 장식 패턴을 형성할 수도 있다. 장식영역(D)에 상표나 로고와 같은 장식 패턴을 형성할 경우에도 윈도우 영역을 형성하는 방법으로 형성할 수 있다. 장식패턴에 칼라 인쇄를 추가하여 칼라 패턴을 형성할 수도 있다. 본 실시예와 달리, 윈도우 패널 기판(311)의 상부면에 비도전성 잉크를 직접 인쇄하여 장식층(312)을 형성할 수도 있다.
본 실시예에 있어서 투명한 전극 패턴층(313)은 윈도우 영역(W)과 장식층(312)의 일부에 걸쳐서 코팅되어 있다. 물론 전극 패턴층(313)이 윈도우 영역(W)과 장식층(312) 전부에 걸쳐서 코팅될 수 도 있다. 전극 패턴층(313)은 스퍼터링에 의하여 형성된 ITO 박막(도 6의 (d) 참조)의 일부를 포토리소그래피 공정에 의하여 제거하여 형성된 것이다. 또한, 전극 패턴층(313)의 형성에는 ITO 이외에 인듐아연산화물(IZO), 안티몬아연산화물(AZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO) 중에서 적당한 것을 선택적으로 사용할 수 있다.
전극 패턴층(313)을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 회로 배선층(314)이 장식영역(D)에 위치하는 전극 패턴층(313)의 상부에 도포된다. 불투명한 장식층(312)은 불투명한 도전성 회로 배선층(314)이 외부에서 보이지 않도록 은폐한다. 도전성 회로 배선층(314)은 도전성 잉크를 실크스크린 인쇄에 의하여 형성한다. 또는 윈도우 영역(W)을 최대로 하기 위하여 스퍼터링 공정에 의해서 금속박막을 코팅한 후 포토리소그래픽 공정을 통해서 회로 배선층(314)을 형성할 수도 있다. 투명한 윈도우 영역(W)을 확보하기 위하여, 불투명한 도전성 잉크를 인쇄하여 형성되는 회로 배선층(314)은 장식영역(D) 상에만 배치된다. 따라서 투명한 전극 패턴 층(313)의 일부는 장식영역(D)에 걸치도록 코팅되어 있고, 장식영역(D)에 배치되는 도전성 배선층(314)은 투명한 전극 패턴층(313)의 가장자리 상에 도포되어 있다.
반사방지층(AR 층, Anti Reflection layer)은 빛의 상쇄 간섭현상을 이용하여 투명한 전극 패턴(313)과 윈도우 기판(311)의 굴절율 차이에 의해 전극 패턴이 보이는 현상을 방지하기 위하여 도전성 투명한 전극 패턴층(313) 상에 도포되어 있다. 반사 방지층은 TiO2 또는 SiO2를 이용해 진공 속에서 스파터링 또는 증착으로 형성한다.
본 실시예와 같이 반사방지층(315)을 투면한 전극 패턴(313)의 상부에 증착하는 대신에, 장식층(312)이 형성된 윈도우 패널 기판(311)의 상부면에 SiO2 박막을 증착하고, 그 박막 상에 ITO 전극 패턴을 형성할 수도 있다.
비산방지층(316)은 투명한 전극 패턴층(313)과 회로 배선층(314)을 보호하고, 강화유리로 된 윈도우 패널기판(311)이 파손될 때, 깨진 조각이 비산되는 것을 방지하는 기능을 한다. 비산 방지층(316)은 UV 경화성 수지를 인쇄한 후 UV를 조사하여 형성한다.
미설명 부호 317은 터치 센서를 전기적으로 연결하기 위한 FPC로 회로 배선층(314)의 단자 부분에 ACF(미도시)에 의하여 연결된다.
본 실시예의 윈도우 일체형 터치 센서(310)는 종래의 터치센서 조립체(200)에 비하여 두께을 얇게 할 수 있고, 공정 불량을 줄이고 공정수를 단축하여 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다. 즉, 종래의 터치센서 조립체(200)는 하부로 부 터 기판(ITO 코팅된 PET 필름 또는 ITO 코팅된 유리 기판), ITO패턴층, 전극패턴층, 반사 방지층, 접착재층(PSA), 장식인쇄층, 윈도우 패널 기판의 순서으로 적층되어 있어서, 제조 공정이 복잡하고 두께가 두꺼웠다. 반면에 본 실시예의 터치센서(310)는 윈도우 패널에 터치 센서를 일체로 형성함에 따라서, 윈도우 패널에 터치 센서를 부착하는 공정이 제거되어 접착제층(PSA)과 기판(ITO 코팅된 PET 필름 또는 ITO 코팅된 유리 기판)이 필요 없게 되어 두께가 얇게 되고, 부착시 발생하는 기포 불량, 이물 혼입 불량, 정렬 불일치(Misalign)에 의한 정렬 불량 발생이 제거된다.
이하에서는 본 실시예의 윈도 패널 일체형 터치 센서를 제조하는 공정에 대하여 설명한다. 도 6은 도 4에 도시된 실시예의 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
먼저, 적당한 크기의 강화유리기판 또는 아크릴기판을 준비한다(도 6(a)).
다음으로, 장식층(312)을 형성하기 위한 비전도성재질의 막(312')을 코팅한다(도 6(b)). 비전도성 재질의 막(312')은 비전도성 금속 또는 비전도성 산화물 또는 질화물을 진공속에서 증착한다.
다음으로, 비전도성 재질의 막(312') 위에 비전도성 잉크를 실크스크린 인쇄기를 이용하여 장식층(312)을 인쇄한 다음 열풍 건조기에서 80도 60분간 건조한다. 인쇄된 장식층(312)의 건조가 끝나면, 에칭 용액을 이용하여 인쇄된 장식층(312) 하부에 코팅된 비전도성 박막은 남기고 윈도우 영역(W)에 증착된 비전도성 박막은 제거한다(도 6(c)). 실제로 인쇄된 장식층(312)의 두께는 비전도성 재질의 막(312') 두께 보다 수백배 이상 두꺼우며, 도 6에서는 표시의 편의를 위하여 두께의 비율을 고려하지 아니하고 도시하였다.
본 실시예에 있어서는 비전도성 재질의 막(312')을 증착한 후에 장식층(312)을 인쇄하고 에칭하는 방법을 사용하였으나, 비전도성 재질의 막(312')을 증착하지 않고 윈도우 패널 기판에 직접 비도전성 잉크를 실크스크린 인쇄기를 이용해 장식층을 인쇄할 수도 있다. 인쇄된 장식층(312)은 열풍 건조기 속에서 80도에서 60분간 건조하거나 근적외선(IR)을 사용하여 건조할 수도 있다.
다음으로, 윈도우 영역(W)과 장식층(312)에 걸치도록 투명한 전도성 박막(ITO막, 313')을 코팅한다(도 6(d)). ITO 막(313')은 면저항이 100 내지 700 오옴/□ 의 범위이고, 가시광선 투과율이 87% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. ITO 막(313')을 코팅하는 공정은 종래의 정전용량방식의 터치 센서 공정과 동일한 공정을 이용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 장식층(312)이 인쇄된 윈도우 패널 기판(311) 상에 ITO를 직접 코팅하고 전극 패턴을 형성하여 터치 센서를 제조하는 방법은 발상의 전환이 필요한 것이다. 특히 인쇄된 장식층(312)의 두께는 10 마이크로미터 전후인 반면에 ITO 막(313')의 두께는 0.01 ~ 0.1 마이크로미터 정도이다. 즉, ITO 막의 두께는 장식 인쇄층의 두께에 비하여 대단이 얇다. 따라서 장식층이 인쇄된 윈도우 패널 기판 상에 직접 ITO 막을 코팅하고, 에칭에 의하여 패턴을 형성하려는 시도를 하지 않았던 것이다. 윈도우 패널 일체형 터치센서를 제작하기 위해서는, ITO 막(313')을 코팅 시에 인쇄된 장식층(312)과 윈도우 영역(W) 사이의 막대한 두께 차이에도 불구하고, 균일한 면저항과 투과율을 갖 도록 ITO 막을 세심하게 코팅하여야 한다.
다음으로, 투명한 도전성 막(313')의 일부를 제거하여 소정의 투명한 전극 패턴(313)을 형성한다(도 6(e)). ITO 박막(313') 위에 전극 패턴을 형성하는 공정은 종래의 정전용량방식의 터치 센서를 제조하는 공정과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 장식층(312) 상부에 배치된 투명한 도전성 전극 패턴(313)의 가장자리부분에 도전성 회로 배선층(314)을 형성한다(도 6(f)). 회로 배선층(314)의 형성은 전도성 잉크를 실크스크린 인쇄 방법으로 행한다. 배선층(314)은 실크스크린에 패턴된 마스크를 사용하고 프린팅 설비를 이용해 실버 패이스트를 인쇄하여 형성한다. 배선층(314)의 배선의 폭은 50 내지 200 마이크로미터 범위로 한다. 한편, 윈도우 영역의 크기를 최대로 하기 위해서 진공속에서 금속 박막을 증착한 다음 포토리소그래픽 공정을 통해서 배선층을 형성할 수도 있다. 이경우 배선의 폭은 5 내지 100 마이크로미터의 범위로 할 수 있다.
다음으로, 전극 패턴(313)의 상부에 반사방지층(315)을 코팅한다(,도 6(g)). 투명 전극 패턴(313)과 윈도우 패널 기판(311)은 굴절율에 차이가 있어 윈도우 영역(W)의 전극 패턴이 눈에 보이는 현상이 생긴다. 따라서 투명 전극 패턴(313)이 잘 보이지 않도록 하고 광 투과율을 높이기 위해서 저반사 코팅 처리를 한다. 저반사 코팅은 스퍼터링 방법과 진공 증착법을 주로 이용한다. 반사방지층으로 산화티탄, 산화규소, 불화마그네슘등이 사용되고 산화티타늄과 산화규소층을 2층 또는 4층으로 적층체를 형성함으로써 투명한 전극 패턴이 잘 보이지 않도록 할 수 있고 가시광 영역에서의 반사율을 줄여 투과율도 높일 수 있다.
다음으로, 윈도우 패널 기판이 강화유리인 경우, 투명 전극 패턴층(313) 및 배선층(314)을 보호하고 윈도우 패널 기판(311)이 깨질 경우 조각이 비산되는 것을 방지하기 위한 비산방지층(316)을 도포한다. 비산 방지층(311)은 실크스크린인쇄기를 이용하여 열경화성수지를 도포한 후 80도 60분 정도 건조를 한다.
마지막으로 도전성 전극 패턴층(314))에 단자부에 PCB(317)을 연결한다(미도시).
본 실시예의 방법에 따르면, 제조 공정이 간단한 윈도우 패널 일체형 터치센서를 제공하게 된다. 특히, 종래의 터치센서 조립체의 제조공정과 비교하여, 윈도우 패널과 터치센서를 접합하는 공정이 제거되어 생산성이 향상되고, 접착재층(PSA층)이 제거되어 두께가 얇고 광투과율이 우수한 윈도우 패널 일체형 터치센서를 제공할 수 있게 된다. 또한, 윈도우 패널과 터치센서를 결합 공정이 제거되어 장식층의 단차에 의하여 발생하는 기포에 의한 불량, 이물혼입에 의한 불량, misalign 불량도 제거된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 하나의 터치 센서를 제조하는 공정을 예시하였으나, 대면적 원판에 복수의 터치센서를 동시에 제조하는 방법도 도시하지는 않았으나 당업자에게 자명한 사항이다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 터치 센서는 휴대폰, 카메라 등 휴대용 전자장치의 입력장치에 사용된다. 특히 본 발명에 따른 터치센서를 사용할 경우 휴대용 전자장치의 두께를 슬림하게 할 수 있는 장점이 있다. 또한 투과율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 정전용량방식 터치 센서가 장착된 휴대폰의 사시도
도 2는 휴대폰에 터치센서가 설치된 상태를 나타내기 위한 단면도
도 3은 종래의 터치 윈도우와 정전용량 방식의 터치 센서를 제조하는 공정의 설명도
도 4는 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 개략도
도 5은 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 전개 사시도
도 6는 본 발명에 따른 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서를 제조하는 방법의 설명도
<도면부호의 간단한 설명>
200 터치 센서 조립체 211, 311 윈도우 패널 기판
212, 312 장식층 213 접착재(PSA)
214 배선 패턴층 215 도전성 전극 패턴층
216 기판(PET 필름)
310 윈도우 패널 일체형 터치 센서 313 도전성 전극 패턴층
314 배선 패턴층 315 반사 방지층
316 비산방지층

Claims (18)

  1. 투명한 재질의 윈도우 패널 기판(311)과,
    상기 기판에 투명한 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 기판의 일면 가장자리에 배치된 비도전성 불투명 장식층(312)과,
    상기 기판의 윈도우 영역(W)과 장식층의 상부에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극 패턴층(313)과,
    상기 투명한 도전성 전극 패턴층(313)의 상부 가장자리에 배치된 도전성 회로 배선층(314)을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명한 도전성 전극 패턴층(313)의 상부에 배치된 반사 방지층(315)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 패널 기판(311)과 투명한 전극 패턴층(313) 사이에 코팅된 SiO2 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반사 방지층(315)의 상부에 배치된 비산방지층(316)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비도전성 불투명 장식층(112)은 비도전성 잉크를 스크린 인쇄에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비도전성 불투명 장식층(112)은, 비도전성 금속합금 또는 비도전성 금속 산화물의 코팅층 상부에 인쇄된 비도전성 잉크층을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비도전성 금속 산화물은 티타늄산화물(TiO2) 또는 실리콘산화물(SiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비도전성 금속합금은 주석 또는 실리콘알루미늄합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 전극 패턴층은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO)로 이루어진 군에서 선택된 것으로 형성된 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서.
  10. 투명한 재질의 윈도우 패널 기판(311)을 제공하는 단계와,
    상기 윈도우 패널 기판에 투명한 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 윈도우 패널 기판의 일면의 가장자리에 비도전성 불투명 장식층(312)을 제공하는 단계와,
    상기 윈도우 영역(W)과 장식층(D)의 상에 투명한 도전성 전극 박막(313')을 코팅하는 단계와,
    상기 도전성 전극 박막의 일부를 제거하여 소정의 투명한 도전성 전극 패턴(313)을 형성하는 단계와,
    상기 투명한 도전성 전극 패턴(313)의 상부 가장자리에 도전성 회로 배선층(314)을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    투명한 전극 패턴과 도전성 배선층의 상부에 반사 방지층(315)을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반사 방지층의 상부에 비산방지층(316)을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 투명한 도전성 전극 박막(313')을 코팅하기 전에 SiO2 층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    비도전성 불투명 장식층(312)을 제공하는 단계는,
    상기 윈도우 패널 기판(311)의 일면에 비도전성 금속합금층(312') 또는 비도전성 금속 산화물층(312')을 코팅하는 단계와,
    상기 윈도우 패널 기판(311)에 윈도우 영역(W)이 구획되도록 상기 비도전성 금속합금층 또는 금속 산화물층 상의 장식영역(D)에 비도전성 잉크를 도포하는 단 계와,
    상기 윈도우 영역(W)에 코팅된 금속합금층 또는 비도전성 금속산화물층을 에칭에 의하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 비도전성 금속 산화물은 티나늄산화물(TiO2) 또는 실리콘산화물(SiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 비도전성 금속 합금은 주석 또는 실리콘알루미늄합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  17. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비도전성 불투명 장식층(112)을 제공하는 단계는, 비도전성 잉크를 스크린 인쇄하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
  18. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명한 전극 박막은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO)로 이루어진 군에서 선택된 산화물이 스퍼터링에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 터치 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서의 제조 방법.
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