KR101109312B1 - 터치패널 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 터치패널(100)은 전도성 고분자를 포함하고 투명기판(110)의 일면에 형성된 투명전극(120), 투명전극(120)의 양단에 형성된 연결전극(130) 및 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상에 형성되는 은전극(140)을 포함하는 구성이고, 연결전극(130)은 투명전극(120)과 은전극(140) 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하며, 투명전극(120)과 은전극(140) 사이에 연결전극(130)을 개재하여 투명전극(120)과 은전극(140) 사이에 화학적 반응을 방지함으로써, 전기저항을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 터치패널 및 그 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 screen)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.
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.
도 1은 종래기술에 따른 터치패널의 단면도이며, 이를 참조하여 종래기술의 문제점을 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 터치패널(10)은 투명기판(11)에 형성되어 입력수단의 터치를 감지하는 투명전극(13)과 투명전극(13)의 양단에 형성되어 투명전극(13)과 제어부 사이의 전기적 신호를 전달하는 은전극(15)으로 구성된다. 여기서, 투명전극(13)은 통상 ITO(Indum Tin Oxide)로 형성되는 반면, 은전극(15)은 은(Ag)으로 형성된다. 따라서, 투명전극(13)과 은전극(15)사이에 화학적 반응이 발생하여 전기저항이 높아짐으로써, 전류의 흐름이 원할하지 않은 문제점이 발생한다. 또한, 투명전극(13)과 은전극(15)은 상호간의 접착력이 약하여 은전극(15)이 투명전극(13)으로부터 쉽게 박리되어 터치패널(10)의 내구성이 떨어지는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연결전극을 채용함으로써 투명전극과 은전극 사이에 화학적 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 은전극이 박리되는 것을 방지할 수 있는 터치패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널은 전도성 고분자를 포함하고 투명기판의 일면에 형성된 투명전극, 상기 투명전극의 양단에 형성된 연결전극 및 상기 연결전극에 대응하도록 상기 연결전극 상에 형성되는 은전극을 포함하여 구성되고, 상기 연결전극은 상기 투명전극과 상기 은전극 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카본계열은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 제조방법은 (A) 투명기판의 일면에 전도성 고분자를 포함하는 투명전극을 형성하는 단계, (B) 상기 투명전극의 양단에 연결전극을 형성하는 단계 및 (C) 상기 연결전극에 대응하도록 상기 연결전극 상에 은전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 연결전극은 상기 투명전극과 상기 은전극 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결전극을 형성하는 단계에서, 스퍼터링 공정을 이용하여 상기 연결전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 투명전극을 형성하는 단계에서, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결전극을 형성하는 단계에서, 상기 연결전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 카본계열은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 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 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 투명전극과 은전극 사이에 연결전극을 개재하여 투명전극과 은전극 사이에 화학적 반응을 방지함으로써, 전기저항을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 은전극이 물성차이가 적은 연결전극 상에 형성되므로 종래기술에 비해 상대적으로 접착력을 높일 수 있어 은전극이 박리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 터치패널의 단면도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 터치패널의 단면도; 및
도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 공정순서대로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 터치패널의 단면도; 및
도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 공정순서대로 도시한 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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)은 전도성 고분자를 포함하고 투명기판(110)의 일면에 형성된 투명전극(120), 투명전극(120)의 양단에 형성된 연결전극(130) 및 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상에 형성되는 은전극(140)을 포함하는 구성이고, 연결전극(130)은 투명전극(120)과 은전극(140) 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명기판(110)은 투명전극(120), 연결전극(130) 및 은전극(140)을 지지하는 역할을 수행한다. 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.
상기 투명전극(120)은 사용자가 터치시 신호를 발생시켜 컨트롤러에서 터치 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 투명기판(110)의 일면에 형성된다. 여기서, 투명전극(120)은 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 전도성 고분자를 이용하여 형성한다. 이때, 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌 등을 포함한다. 한편, 투명기판(110)의 일면에 투명전극(120)을 형성하기 전에 표면의 활성(접착력 향상)을 위해서 투명기판(110)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer)처리를 하는 것이 바람직하다.
상기 연결전극(130)은 투명전극(120)의 양단에 형성되어 투명전극(120)과 은전극(140)이 직접 접촉하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 여기서, 연결전극(130)은 투명전극(120)과 은전극(140) 사이의 화학적 반응이 발생하는 것과, 은전극(140)이 박리되는 것을 방지하기 위해서 채용된 것이므로, 은전극(140)과 물성차이가 적은 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 연결전극(130)은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 카본계열은 카본 블랙(Cabor Black), 카본 나노 튜브(Cabon Nano Tube) 또는 카본 나노 파이버(Cabon Nano Fiber)를 포함한다. 한편, 연결전극(130)은 스퍼터링(sputtering) 공정을 이용하여 투명전극(120)에 형성함으로써 두께를 균일하게 할 수 있고, 투명전극(120)과 연결전극(130) 사이의 밀착력을 강화할 수 있다.
본 실시예에 따른 터치패널(100)은 연결전극(130)을 채용하여 투명전극(120)과 은전극(140) 사이에 화학적 반응이 발생하는 방지할 수 있고, 그에 따라 전기저항을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 후술할 은전극(140)과 물성차이가 적은 물질로 연결전극(130)을 형성함으로써 종래기술에 비해서 상대적으로 접착력을 높일 수 있어 은전극(140)이 박리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 은전극(140)은 연결전극(130)에 형성되어 투명전극(120)으로부터 전기적 신호를 전달받는 역할을 수행한다. 여기서, 은전극(140)은 투명전극(120)과 화학적 반응이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상부에만 선택적으로 형성되어야 한다. 이때, 은전극(140)은 실크스크린법, 그라비아인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 인쇄할 수 있다. 또한, 은전극(140)은 전기 전도도가 뛰어난 은 페이스트(Ag paste) 또는 유기은으로 조성된 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 도면상 은전극(140)은 투명전극(120)의 양단에 연결되었지만 이는 예시적인 것으로, 터치패널의 방식에 따라 투명전극(120)의 일단에만 연결될 수 있고, 이 경우 연결전극(130)도 투명전극(120)의 일단에만 형성되는 것은 물론이다.
또한, 은전극(140)은 투명기판(110)의 일측에 집결되는 배선을 통해서 연성케이블(FPC)과 통전되고, 결국 은전극(140)은 배선, 연성케이블을 통해서 컨트롤러와 연결된다.
본 실시예에 따른 터치패널(100)은 전술한 바와 같이, 1층 구조의 투명전극(120)을 이용하여 자기 정전용량방식(Self Capacitance Type) 터치패널 또는 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널을 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 상기 구성을 포함하는 다양한 형태의 터치패널을 제작할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 양면에 투명전극(120)을 형성하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(200; 도 3 참조)을 제작할 수 있다. 이외에도, 일면에 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)을 2개 구비하여 투명전극(120)이 마주보도록 2개의 투명기판(110)을 접착층(150)으로 접착하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(300; 도 4 참조) 또는 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400; 도 5 참조)을 제작할 수 있다. 여기서, 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(300; 도 4 참조)의 경우 마주보는 2개의 투명전극(120)이 절연되도록 접착층(150)이 투명전극(120)의 전면에 부착된다. 또한, 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400; 도 5 참조)의 경우 사용자의 압력이 작용하면 마주보는 2개의 투명전극(120)이 접촉할 수 있도록 접착층(150)이 투명전극(120)의 테두리에만 부착되고 사용자의 압력이 제거되면 투명전극(120)이 원위치로 복귀하도록 반발력을 제공하는 도트 스페이서(160)가 투명전극(120)에 형성된다.
한편, 본 실시예에서도 투명전극(120)과 은전극(140) 사이에 연결전극(130)을 형성하여 화학적 반응과 은전극(140)의 박리 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 제조방법을 공정순서대로 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널의 제조방법은 (A) 투명기판(110)의 일면에 전도성 고분자를 포함하는 투명전극(120)을 형성하는 단계, (B) 투명전극(120)의 양단에 연결전극(130)을 형성하는 단계 및 (C) 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상에 은전극(140)을 형성하는 단계를 포함하는 구성이고, 연결전극(130)은 투명전극(120)과 은전극(140) 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 한다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 일면에 전도성 고분자를 포함하는 투명전극(120)을 형성하는 단계이다. 여기서, 투명전극(120)은 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌 등을 포함하는 전도성 고분자로 형성한다. 또한, 투명전극(120)을 형성하는 공정은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 스퍼터링(sputtering), 증착(evaporation) 등의 건식 패터닝 공정이나 스크린인쇄법, 그라비아인쇄법(Gravure Printing), 잉크젯인쇄법(Inkjet Printing) 등의 다이렉트(direct) 패터닝 공정을 이용하여 형성할 수 있다.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 투명전극(120)의 양단에 연결전극(130)을 형성하는 단계이다. 여기서, 연결전극(130)은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 카본계열은 카본 블랙(Cabor Black), 카본 나노 튜브(Cabon Nano Tube) 또는 카본 나노 파이버(Cabon Nano Fiber)를 포함하는 것이다. 한편, 연결전극(130)은 스퍼터링(sputtering) 공정을 이용하여 투명전극(120)에 형성할 수 있다. 스퍼터링 공정이란 물리적 박막 형성 공정의 한 종류로, 물리적인 방법으로 증기 입자를 만들어 투명전극(120)에 연결전극(130)을 층착시키는 방법이다. 다시 말해서 큰 운동 에너지를 가진 이온입자가 연결전극(130)의 조성물인 타켓 물질과 충돌함으로써 타켓 물질이 방출되고, 방출된 타켓 물질이 투명전극(120)에 부착됨으로써 연결전극(130)의 형성이 완성된다. 연결전극(130)을 스퍼터링 공정으로 형성함으로써, 연결전극(130)의 두께를 균일하게 할 수 있고, 투명전극(120)과 연결전극(130) 사이의 밀착력을 강화시킬 수 있다.
다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상에 은전극(140)을 형성하는 단계이다. 여기서, 은전극(140)은 실크스크린법, 그라비아인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 인쇄할 수 있다. 또한, 은전극(140)은 연결전극(130)에 대응하도록 연결전극(130) 상부에 형성되어 투명전극(120)과 직접 접촉하지 않으므로 투명전극(120)과 은전극(140) 사이에 화학적 반응이 발생하는 방지할 수 있고, 그에 따라 전기저항을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 게다다, 은전극(140)과 물성차이가 적은 물질로 연결전극(130) 상에 은전극(140)을 형성함으로써 접착력을 높일 수 있어 은전극(140)이 박리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널 및 그 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: 투명전극 130: 연결전극
140: 은전극 150: 접착층
160: 도트 스페이서
120: 투명전극 130: 연결전극
140: 은전극 150: 접착층
160: 도트 스페이서
Claims (9)
- 전도성 고분자를 포함하고, 투명기판의 일면에 형성된 투명전극;
상기 투명전극의 양단에 형성된 연결전극; 및
상기 연결전극에 대응하도록 상기 연결전극 상에 형성되는 은전극;
을 포함하고,
상기 연결전극은 상기 투명전극과 상기 은전극 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
- 청구항 1에 있어서,
상기 연결전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널.
- 청구항 3에 있어서,
상기 카본계열은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
- (A) 투명기판의 일면에 전도성 고분자를 포함하는 투명전극을 형성하는 단계;
(B) 상기 투명전극의 양단에 연결전극을 형성하는 단계; 및
(C) 상기 연결전극에 대응하도록 상기 연결전극 상에 은전극을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 연결전극은 상기 투명전극과 상기 은전극 사이의 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 연결전극을 형성하는 단계에서,
스퍼터링 공정을 이용하여 상기 연결전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 투명전극을 형성하는 단계에서,
상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 연결전극을 형성하는 단계에서,
상기 연결전극은 금(Au), 니켈(Ni), 백금(Pt), 카본계열, 폴리아닐린 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 카본계열은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
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