KR101025805B1 - 정전용량 방식 터치패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량 방식 터치패널에 관한 것으로, 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 절연체 필름층, 상기 절연체 필름층의 상면에 터치부 패턴으로 형성된 투명 전도성 산화막 층, 및 상기 투명 전도성 산화막 층으로부터 외부로의 전기적 신호 인출을 위하여 상기 투명 전도성 산화막 층의 가장자리 상면으로부터 상기 절연체 필름층의 가장자리로 0.01 내지 5 ㎛ 두께의 증착 금속층으로 이루어진 연결 패턴이 형성되는 금속 증착코팅층을 포함하여 이루어지고, 각각의 패턴 형상은 서로 다른 2개의 패턴 형성 패드가 절연 접착 필름층을 사이에 두고 상기 투명 전도성 산화막 층이 마주보게 결합하여 적층되는 터치 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널에 관한 것이다.

이를 통하여 터치패널의 두께를 혁신적으로 줄일 수 있고, x축 감지 패드와 y축 감지 패드의 감도 차이를 제거하여 감도보정 공정을 제거하여 터치패널의 생산성을 높일 수 있고, 이외에도 실버페이스트를 적용한 공정보다 저가의 재료와 간단한 공정으로 제작이 가능하여, 제조를 용이하게 하고, 제조비용을 절감할 수 있다.

터치패널, 대향구조, 정전용량

Description

정전용량 방식 터치패널 {CAPACITANCE TYPE TOUCH PANEL}

본 발명은 정전용량 방식 터치패널에 관한 것으로, 터치패널의 두께를 혁신적으로 줄일 수 있고, x축 감지 패드와 y축 감지 패드의 감도 차이를 제거하여 감도보정 공정을 제거하여 터치패널의 생산성을 높일 수 있고, 이외에도 실버페이스트를 적용한 공정보다 저가의 재료와 간단한 공정으로 제작이 가능하여, 제조를 용이하게 하고, 제조비용을 절감할 수 있는 정전용량 방식 터치패널에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 정전용량 터치패널의 구조를 단면으로 도시한 도면이다.

터치패널 장치는 터치패널의 앞쪽에 윈도우가 설치되는데, 이 윈도우는 내부의 터치 센서부를 보호하고, 터치 센서부의 리드선 등을 가려 디자인성을 높이기 위하여 설치된다.

상기 윈도우는 통상 투명한 아크릴, PC, 유리 등으로 제작되고, 그 배면 가장자리에는 윈도우 창틀이 구성되는데, 윈도우 창틀은 금속을 포함한 박막, 유전체 박막 또는 다양한 종류의 도료가 이에 적용된다.

상기 윈도우 창틀을 포함하는 윈도우는 터치 센서부의 상면에 접착제 또는 접착제층(OCA 등)을 통하여 부착되어 고정되는 것이 일반적이며, 종래의 경우 도 1 과 같이, 투명 전도성 산화막 층의 리드 선으로 실버 페이스트를 사용하는 경우에는, 패턴 형성 패드에 형성되는 실버 페이스트 도포에 따른 단차가 20 ㎛ 이상이므로 가장자리 부분에서 단차가 크게 발생하여 OCA의 부착 시에 기포발생의 문제가 발생하므로 이를 줄이기 위하여 윈도우와 상부 패턴 형성 패드 사이의 OCA 두께가 75 내지 100 ㎛의 두꺼운 OCA를 적용하여야 하는 문제점이 있다.

또한 각각 x축 패턴과 y축 패턴을 가지는 종래의 패턴 형성 패드 사이의 경우에도, 하부 패턴 형성 패드(도면에서는 y축 패턴이 형성된 패드)에서 투명 전도성 산화막 층의 리드 선으로 실버 페이스트를 사용하므로, 단차가 커서 두꺼운 OCA를 사용할 수밖에 없으므로 전체적으로 터치패널의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.

또한 도 1에 도시한 바와 같이 윈도우로부터 x축 패턴을 가지는 패턴 형성 패드(상부 패드)와의 거리와 윈도우로부터 y축 패턴을 가지는 패턴 형성 패드(하부 패드)와의 거리 차이가 커서, 각 축에 대하여 입력되는 정전용량 값의 차이가 발생하고, 이에 따라 감도차이가 발생하여 이를 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 보정하여야 하나, 이것이 용이하지 않은 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 정전용량 방식 터치패널 개발이 절실한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 터치패널의 두께를 혁신적으로 줄일 수 있고, x축 감지 패드와 y축 감지 패드의 감도 차이를 제거하여 감도보정 공정을 제거하여 터치패널의 생산성을 높일 수 있고, 이외에도 실버페이스트를 적용한 공정보다 저가의 재료와 간단한 공정으로 제작이 가능하여, 제조를 용이하게 하고, 제조비용을 절감할 수 있는 정전용량 방식 터치패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

정전용량 방식 터치패널에 있어서,

절연체 필름층, 상기 절연체 필름층의 상면에 터치부 패턴으로 형성된 투명 전도성 산화막 층, 및 상기 투명 전도성 산화막 층으로부터 외부로의 전기적 신호 인출을 위하여 상기 투명 전도성 산화막 층의 가장자리 상면으로부터 상기 절연체 필름층의 가장자리로 0.01 내지 5 ㎛ 두께의 증착 금속층으로 이루어진 연결 패턴이 형성되는 금속 증착코팅층을 포함하여 이루어지고, 각각의 패턴 형상은 서로 다른 2개의 패턴 형성 패드가 절연 접착 필름층을 사이에 두고 상기 투명 전도성 산화막 층이 마주보게 결합하여 적층되는 터치 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널을 제공한다.

본 발명의 정전용량 방식 터치패널에 따르면, 터치패널의 두께를 혁신적으로 줄일 수 있고, x축 감지 패드와 y축 감지 패드의 감도 차이를 제거하여 감도보정 공정을 제거하여 터치패널의 생산성을 높일 수 있고, 이외에도 실버페이스트를 적용한 공정보다 저가의 재료와 간단한 공정으로 제작이 가능하여, 제조를 용이하게 하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명은 정전용량 방식 터치패널에 관한 것으로, 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 절연체 필름층(36, 46), 상기 절연체 필름층(36, 46)의 상면에 터치부 패턴으로 형성된 투명 전도성 산화막 층(34, 44), 및 상기 투명 전도성 산화막 층(34, 44)으로부터 외부로의 전기적 신호 인출을 위하여 상기 투명 전도성 산화막 층(34, 44)의 가장자리 상면으로부터 상기 절연체 필름층(36, 46)의 가장자리로 0.01 내지 5 ㎛ 두께의 증착 금속층으로 이루어진 연결 패턴이 형성되는 금속 증착코팅층(32, 42)을 포함하여 이루어지고, 각각의 패턴 형상은 서로 다른 2개의 패턴 형성 패드(30, 40)가 절연 접착 필름층(20b)을 사이에 두고 상기 투명 전도성 산화막 층(34, 44)이 마주보게 결합하여 적층되는 터치 센서부를 포함하여 구성된다.

이에 대한 구체적인 실시예는 도 2에 도시한 바와 같다. 즉, 종래의 경우에 실버 페이스트 코팅에 따른 단차발생을 극복하기 위하여 리드 선에 해당하는 연결패턴을 박막의 금속 증착코팅층으로 형성하면, 도 2에 도시한 바와 같이 패턴 형성 패드를 서로 대향하여 접촉하는 경우에도 실질적인 단차가 실버 페이스트를 적용한 것보다 적게 되므로 두꺼운 OCA 등의 절연 접착 필름층을 사용하지 않고, 가능한 얇은 OCA 등의 절연 접착 필름을 적용하여도 기포 발생 없이 절연 접착 필름층을 결합할 수 있으며, 또한 이와 같은 대향 적층구조를 가짐에 따라 윈도우부(10)로부터 각 패턴 형성 패드각각의 투명 전도성 산화막 층 (34, 44)까지의 거리가 거의 동일하여 정전용량 값의 차이가 미소하여 감도 차이에 따른 보정을 불필요하거나 이를 최소화할 수 있다.

즉, 본 발명은 도 1에 도시한 종래의 상기 실버페이스트 배선 대신에 DEPOSITION 또는 PLATING을 통하여 형성되는 금속 증착코팅층으로 상기 배선을 구성하여 단차를 줄인 것을 이용하여 적층구조를 달리하여 상기 기술한 바와 같은 효과뿐만 아니라 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 전체 적층구조체의 두께를 현저히 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

여기서 하부 패턴 형성 패드(40) 및 상부 패턴 형성 패드(30) 각각은 절연체 필름층, 상기 절연체 필름층의 상면에 터치부 패턴으로 형성된 투명 전도 산화막 층(예를 들어 상부에는 x축 변위 감지를 위한 패턴, 하부에는 y축 변위를 감지하기 위한 패턴을 각각 형성), 및 상기 투명 전도 산화막 층으로부터 외부로 전기적 신호의 인출을 위한 연결 패턴(상기 연결패턴은 투명 전도 산화막 층과 리드 선을 연결하기 위하여 상기 투명 전도 산화막과 직접 접하는 전극부분과 이러한 전극부분으로부터 외부와의 전기적 연결을 위한 리드선 부분으로 통상 이루어진다.)으로 형성된 금속 증착코팅층으로 이루어지는 구성을 가진다.

이와 같은 구성을 가지도록 하기 위해서는 포토리소그래피 방법을 포함한 통 상의 제조방법이 이에 적용될 수 있고, 바람직하게는 도 3에 도시한 바와 같은 구체적인 방법을 통하여 이를 제작할 수 있다. 즉, 각각의 패드는 절연체 필름층의 상면에 ITO 등을 포함하는 투명 전도성 산화막(TCO) 층과, 이의 상면에 다시 증착(DEPOSITION) 공정에 의하여 형성되는 금속 증착코팅층이(또한 선택적으로 이의 상면에 상기 금속 증착코팅층의 공기 중 노출에 따른 산화를 방지하는 금속보호용 금속증착코팅층을 추가로 구성할 수 있음.) 이미 형성되어진 패드를 원재료로 하여, 상면의 2층(투명 전도성 산화막 층/금속 증착코팅층) 또는 3층(투명 전도성 산화막 층/금속 증착코팅층/금속보호용 금속증착코팅층)에 대한 각각 또는 별도의 포토리소그래피 공정을 통한 패턴 형성 과정을 통하여 제작공정이 완료되므로 실버페이스틀 사용하는 경우에 비하여 연결 패턴의 두께가 얇고, 배선의 폭이 가늘고 균일하게 형성되어진다.

도면을 참고하여 이를 설명하면, 도 3은 절연체 필름층 상면에 투명 전도성 산화막 층/금속 증착코팅층의 2층을 가지는 원재료로 먼저 금속 증착코팅층을 식각하여 패턴을 형성하고, 이후에 투명 전도성 산화막 층을 포토 리소그래피 공정 등을 통하여 패턴 형성하고, 이렇게 형성되어진 상부 패턴 형성 패드와 하부 패턴 형성 패드를 절연 접착 필름층을 두고 도 2에 도시한 바와 같이 결합하는 과정을 통하여 제작할 수 있다.

이를 통하여 TCO상면에 형성되는 연결패턴의 두께는 증착공정에 의하여 형성되는 두께를 가지게 되므로 실버페이스트 인쇄의 경우에 비하여 현저히 낮은 두께를 가지게 된다.

또한 상기 제작과정에 따라 상기 투명 전도 산화막 층은 상기 터치부 패턴과 함께 상기 전기적 신호의 인출을 위한 연결 패턴으로도 형성되고, 상기 금속 증착코팅층은 상기 전기적 신호의 인출을 위한 연결 패턴의 전부 또는 일부에 대하여 형성되어, 상기 전기적 신호의 인출을 위한 연결 패턴은 전부 또는 일부에 대하여 상기 투명 전도 산화막 층과 상기 금속 증착코팅층의 2중층 구조를 가질 수 있다.

바람직하게는 상기 절연체 필름층(36, 46)은 유기 절연체 또는 무기 절연체로서 투명한 재질이고, 상기 유기 절연체는 더욱 바람직하게는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC)를 포함하거나 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC)로 이루어지는 투명 유기 절연체로 이루어지는 것이 그 특성상 좋다. 또한 상기 투명 전도성 산화막 층(34, 44)은 ITO 또는 IZO를 포함하거나 ITO 또는 IZO로 이루어지는 투명 전도성 물질인 것이 우수한 특성 및 제조의 용이성 측면에서 좋다.

또한 상기 금속 증착코팅층(32, 42)은 그 재질로 공지의 다양한 금속이 이에 해당할 수 있으며, 바람직하게는 제조의 용이성 및 전기전도도를 고려하여 구리 또는 알루미늄인 것이 좋다. 또한 이와 같은 금속 증착코팅층의 형성을 위해서는 공지의 다양한 방법이 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 얇은 두께로 코팅되기 위하여 종래의 기상증착을 포함한 증착(deposition) 또는 스퍼터링(sputtering)을 통하여 증착되는 것이 바람직하다.

또한 상기 금속보호용 금속증착코팅층은 그 재질로 공지의 다양한 내식 재료가 이에 적용될 수 있으며, 패턴 형성이 가능하도록 상기 금속 코팅층과 같이 또는 따로 식각이 가능하여야 하므로 금속이어야 하고, 바람직하게는 상기 금속 증착코팅층을 보호하는 기능을 수행해야 하므로 그 자체가 내식성이 높은 금속 또는 상기 금속 코팅층에 비하여 산화도가 높아 희생전극으로서의 역할을 수행할 수 있는 금속(즉, 상기 금속 코팅층에 사용되는 금속보다 표준 환원전위가 낮은 금속)을 사용하는 것이 좋다. 이에 대한 구체적인 예로, 상기 금속 증착코팅층이 구리인 경우에는 은(그 자체가 내식성이 좋은 경우) 또는 알루미늄 또는 아연 또는 주석(희생전극으로 적용되는 경우)이고, 상기 금속 증착코팅층이 알루미늄인 경우에는 은 또는 아연 또는 주석인 것이 좋다. 또한 이와 같은 금속보호용 금속증착코팅층의 형성을 위해서는 공지의 다양한 방법이 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 얇은 두께로 코팅되기 위하여 종래의 기상증착을 포함한 증착(deposition) 또는 스퍼터링(sputtering)을 통하여 증착되는 것이 바람직하다.

또한 상기 절연체 필름층, 투명 전도성 산화막 층 및 금속 증착코팅층은 패널의 내구성, 각 층의 식각 시 제조 용이성, 단차의 최소화를 위하여 상기 절연체 필름층은 유기 절연체의 경우는 10 내지 1000 ㎛로 이루어지고, 상기 투명 전도 산화막 층은 0.005 내지 0.1 ㎛로 이루어지고, 상기 금속 증착코팅층은 0.01 내지 10 ㎛로 이루어지고, 상기 금속보호용 금속증착코팅층은 0.005 내지 10 ㎛로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기와 같이 금속 증착코팅층과 투명 전도성 산화막 층, 특히 ITO의 두께가 상기 범위로 형성되는 경우에 식각 공정에서 제작이 용이할 수 있으므로 상기 범위의 두께를 가지는 것이 공정을 줄이고 제작을 용이하게 하고, 상기 절연체 필름층의 두께는 상기 범위 내인 경우에 내구성을 확보할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 금속 증착코팅층의 두께는 0.5 내지 0.6 ㎛이고, 상기 금속보호 금속증착코팅층의 두께는 0.1 내지 0.4 ㎛이고, 상기 투명 전도성 산화막 층이 ITO인 경우에 ITO층의 두께는 0.01 내지 0.02 ㎛인 것이 우수한 식각성 및 패턴형성 특성을 갖는 측면에서 좋고, 상기 절연체 필름층의 두께는 절연체층이 유기 절연체인 경우에 50 내지 175 ㎛인 것이 디바이스와의 조립 용이성 측면 및 콤팩트 사이즈 디바이스 제작에 좋다. 또한 상기 절연 접착 필름층은 공지의 다양한 접착필름이나 접착제의 경화체가 이에 해당할 수 있고, 그 두께는 가능한 얇은 형태로 이를 구성할 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 정전용량 터치패널은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 두 패턴 형성 패드의 대향 적층 구조체인 터치 센서부의 상면에 결합하는 윈도우부를 더 포함할 수 있다. 즉, 도시한 바와 같이 상기 윈도우부(10)는 상기 연결 패턴 등을 가리기 위하여 그 가장자리에 윈도우 창틀(스크리닝부, 12)을 가지고, 이와 같은 윈도우부는 절연 접착 필름층(OCA 등, 20a)에 의하여 결합되어질 수 있다. 여기서도 도 1과 이를 비교하면, 종래에는 윈도우부 아래의 창틀 부분에서의 단차와 상부 패턴 형성 패드의 실버페이스트 배선의 단차로 인하여 기포를 제거하기 위해서는 절연 접착 필름층(20a)의 두께가 두꺼워야 하지만, 본 발명의 경우에는 윈도우부 아래의 창틀 부분에서의 단차만을 극복하면 되므로 상기 절연 접착 필름층(20a)의 두께를 훨씬 얇게 구성할 수 있다.

이를 통하여 상기 윈도우 창틀은 전극, 전극에 연결되는 인출선(인출선의 경 우도 당연히 금속 코팅층의 부분적인 식각을 통하여 형성될 수 있음은 물론이다.) 등이 외부에 노출되지 않도록 가려주는 역할을 한다. 상기 윈도우 창틀은 미려한 외관을 위하여 도시한 바와 같이 절연체층의 하부에 형성하는 것이 일반적이다.

또한 상기 기술한 바와 같이, 상기 금속 증착코팅층의 상면(투명 전도성 산화막 층의 반대편을 의미함.)은 그 일부 또는 전부에 금속보호용 금속증착코팅층을 더 포함하도록 할 수 있다. 이를 통하여 금속 증착코팅층의 산화방지 및 단락을 방지할 수 있다. 이와 같은 별도의 층을 형성하는 방법에 대해서는 상기 기술한 바와 같다.

또한 상기 서로 다른 형상의 패턴을 가지는 2개의 패턴 형성 패드의 패턴은 각각, 상기 패턴 형성 패드의 하나는 x축 변위감지 패턴을 형성하고, 다른 하나는 y축 변위감지 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 터치 부위의 위치를 감지하기 위해서는 상기 패턴의 형상이 다를 것을 요구하며, 바람직하게는 직교위치를 파악하는 것이 용이하므로 이를 위하여 상기와 같은 구성을 가지는 것이 좋다. 이는 상부 패턴형성 패드는 x축 감지, 하부 패턴형성 패드는 y축 감지 또는 이의 반대로 이를 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식 터치패널의 단면 적층구조 및 이의 결합 후 단면구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 정전용량 방식 터치패널에 대한 일 실시예의 단면 적층구조 및 이의 결합 후 단면구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 정전용량 방식 터치패널에 적용될 수 있는 패턴 형성 패드에 대한 일 실시예의 제조과정에 대한 일 실시예를 단면 구조로 개략적으로 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 윈도우부 12: 윈도우 창틀

20a, 20b: 절연 접착 필름층 30: 상부 패턴형성 패드

32: 상부 금속 증착코팅층 34: 상부 투명 전도성 산화막 층

36: 상부 절연체 필름층 40: 하부 패턴형성 패드

42: 하부 금속 증착코팅층 44: 하부 투명 전도성 산화막 층

46: 하부 절연체 필름층 32': 상부 실버페이스트 코팅층

42': 하부 실버페이스트 코팅층

Claims (4)

1. 정전용량 방식 터치패널에 있어서,

   절연체 필름층, 상기 절연체 필름층의 상면에 터치부 패턴으로 형성된 투명 전도성 산화막 층, 및 상기 투명 전도성 산화막 층으로부터 외부로의 전기적 신호 인출을 위하여 상기 투명 전도성 산화막 층의 가장자리 상면으로부터 상기 절연체 필름층의 가장자리로 0.01 내지 5 ㎛ 두께의 증착 금속층으로 이루어진 연결 패턴이 형성되는 금속 증착코팅층을 포함하여 이루어지고,

   각각의 패턴 형상은, 서로 다른 2개의 커패시터 패턴을 형성하는 패드가 절연 접착 필름층을 사이에 두고 상기 투명 전도성 산화막 층이 서로 반대편에 결합하여 적층되는 터치 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 터치 센서부의 상면에 결합하는 윈도우부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속 증착코팅층의 상면 일부 또는 전부에 금속보호용 금속증착코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
4. 제1항에 있어서,

   상기 패턴 형성 패드의 하나는 x축 변위감지 패턴을 형성하고, 다른 하나는 y축 변위감지 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.

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