KR101165948B1 - 터치 검지용 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극이 형성된 터치 검지용 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손가락이나 전자 펜 등의 검지를 위해 기판 상에 형성된 전극 패턴 사이의 공간에 광학박막층을 충진하여 패널의 전체 두께 증가없이 전극 패턴간의 색상차를 감소시킬 수 있는 터치 검지용 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

터치 검지용 패널 및 그 제조 방법 {Panel For Detecting Touch And Method Thereof}
본 발명은 전극이 형성된 터치 검지용 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손가락이나 전자 펜 등의 검지를 위해 기판 상에 형성된 전극 패턴 사이의 공간에 광학박막층을 충진하여 패널의 전체 두께 증가없이 전극 패턴간의 색상차를 감소시킬 수 있는 터치 스크린, 터치 윈도우 및 터치 패널 등 모든 터치 검지 수단에 적용될 수 있는 터치 검지용 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 디스플레이 패널 상에 표시를 손가락 혹은 필기구등으로 접촉 혹은 가압함으로써 상기 표시에 대응되어 미리 정해진 정보를 입력하는 입력수단으로써 편리성으로 인해 모든 디스플레이 장치에 활발히 적용되고 있다.
일반적으로 터치 스크린은 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식 등에 의해 터치 패널에 가압된 부분의 좌표를 추출하고 정보를 입력하게 된다.
종래의 저항막 방식 터치 스크린은 기판 상에 투명도전막이 코팅되어 있는 패널 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연 스페이서가 설치되어 있는데 손이나 펜으로 가압할 경우 이 두면이 서로 접촉하게 되고 이때 전류가 흐르게 되어, 저항값으로 인해 전압강하가 발생된다. 이러한 전압의 변화 정도로부터 가압된 위치를 인식하는 방식이다.
그리고 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 투명도전막이 에칭되어 패터닝된 PET 필름 혹은 Glass를 2장 겹쳐 투명도전막 패턴이 상하, 좌우 십자형 방향으로 겹치게 적층되어 있으며 각각의 투명도전막 패턴 형성층 사이에 절연특성의 고투과 광학 양면 접착제를 삽입하여 적층한 구조로 손가락 혹은 도전성 봉등으로 접촉 혹은 가압함으로써 정전용량값의 변화를 인식하는 방식이다.
일반적으로, 상기 패널은 기판 상에 터치 회로 역할을 수행하는 X축 전극센서패턴과 Y축 전극센서패턴을 포함하는 전극 패턴이 형성된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 패널은 전극 패턴이 투명도전막이 에칭되어 형성되므로 패턴이 있는 영역과 없는 영역이 존재하고, 이로 인해 영역간 경계에서 전극 패턴간 색상차가 발생하고 외부에서 시인되는 문제가 있었다.
상기와 같이 패턴간 색상 차는 사용자에게 시인되어 시각적 불편을 초래할 뿐만 아니라, 휘도에도 악영향을 미치는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 전극 패턴간의 간격을 수십마이크로미터 이하로 줄여 미세하게 간격을 형성하거나 혹은 전극 패턴 사이에 더미 패턴을 형성하는 방법이 공지되었으나, 이를 위해서는 미세패턴 형성을 위한 추가 포토공정 필요하고, 전극 패턴 사이에 더미 패턴을 정렬하기 어려운 문제가 있었다.
또한, 전극 패턴간 색상차 감소를 위해 상부 전체면을 산화물등으로 코팅하는 방법이 공지되었으나, 이를 위해서는 투명도전막상에 형성되는 산화물에서의 색상과 투명도전막이 에칭되어 제거된 간격에서의 동일 산화물에서의 색상차를 줄이기 위해 정확한 광학설계가 필요하고 실제 형성시에도 색상차를 완전히 제거하기에 어려운 점이 있으며, 산화물 전체 코팅후 단자부 영역을 다시 산화물만 에칭하여 컨텍영역(Contect Area)를 만들어야 하므로 추가 공정이 필요하므로 공정 효율성이 매우 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 광학적 특성을 가지는 유기질성 액상 절연막을 광학적 설계를 통해 적합한 두께로 상부 전체면에 대한 코팅을 진행할 경우에는 유기절연막의 두께가 수마이크로 미터 이상 형성되기 때문에 이로 인해 패널의 전체 두께가 증가하여 패널의 슬림화가 어려운 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 공정의 복잡한 추가없이 기판 상에 형성된 전극 패턴 사이 공간에 광학 박막을 충진함으로써 패턴간 색상차를 감소시킬 수 있으며, 공정 효율성을 높일 수 있는 터치검지용 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 터치검지용 패널은 기판과 상기 기판 상에 형성된 전극 패턴과 상기 전극 패턴 사이에 충진된 절연성의 광학 박막층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광학 박막층은 절연성 산화물 또는 질화물로 형성될 수 있으며; 상기 산화물인 경우 Al2O3, SiO2, SiO, Nb2O5, HfO2, ITO(절연 사양), MgO, Ta2O5, TiO2, ZrO2, GeO, GeO2, CrO, CrO2등의 저굴절 및 고굴절류을 가지는 선택된 어느 하나로 형성되고, 질화물인 경우 TiN, TiCN, CrN, AlN, BN, GaN, InN 등의 저굴절 및 고굴절류을 가지는 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광학 박막층은 절연성 산화물 또는 질화물이 적어도 2개 이상 복합층으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학 박막층은 상기 전극 패턴의 투과율, 반사율 및 색차값과 동일 또는 유사하게 설계된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 터치스크린용 패널 제조 방법은 기판 상에 투명도전막을 단독으로 형성되거나, 모재와의 접착력 및 광학적 특성 향상을 위해 1차적으로 광학박박과 동일하거나 또는 다른 산화물 혹은 질화물로 베이스 층이 형성된 후에 그 위에 투명도전막이 형성 코팅되는 단계와 투명도전막을 에칭하여 전극 패턴을 형성하는 단계와 상기 형성된 전극 패턴 사이에 광학박막층을 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전극 패턴을 형성하는 단계는 기판 상에 투명도전막을 단독으로 형성되거나 모재와의 접착력 및 광학적 특성 향상을 위해 1차적으로 광학 박막과 동일하거나 혹은 다른 산화물 혹은 질화물의 베이스 층이 형성된 후 그 위에 투명도전막을 형성되는 단계와 상기 투명 도전막 상에 에칭보호용 패턴피막을 형성하는 단계와 투명 도전막을 에칭하여 전극 패턴 영역에만 전극 패턴과 에칭 보호용 패턴 피막층을 남기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 1차적으로 코팅되는 산화물 혹은 질화물로 형성된 베이스층은 에칭액과 반응하지 않으므로 투명도전막을 에칭할 시에 에칭되어지지 않는 특성이 있다.
그리고 상기 전극 패턴 사이에 광학 박막을 충진하는 단계는 상기 전극 패턴 상부의 에칭 보호용 패턴피막층이 제거되지 않은 상태에서 상기 기판 상에 광학박막을 형성하는 단계와 상기 에칭보호용 패턴피막층을 리프트-오프(Lift-Off) 공정으로 제거하여 상기 전극 패턴 사이에만 광학 박막층을 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에칭보호용 패턴피막층은 박리액에 용해되는 잉크, 드라이필름 및 포토레지스트 중 하나로 형성되고; 상기 리프트-오프 공정은 상기 박리액에 의해 상기 에칭보호용 패턴피막층이 용해되어 패턴피막층과 상부의 광학 박막이 제거되어 전극 패턴 이외의 영역에만 광학 박막층이 충진되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 박리액은 TMAH, Na2CO3(aq), K2CO3(aq), NaOH 용액, KOH 용액, 아세톤, 알콜류, MEK 중 선택된 어느 하나 혹은 둘이상이 일정 비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 터치검지용 패널 및 그 제조 방법은 전극패턴 에칭 후 에칭보호용 패턴피막을 제거하지 않은 상태에서 광학박막 코팅 공정만 추가되고, 이후 에칭보호용 패턴피막 제거공정을 통해 자연스럽게 추가 공정없이 전극패턴 영역 이외의 영역에만 광학박막의 충진이 가능하고, 전기적 접속을 위한 접촉영역(Contact Area) 확보를 위한 추가 공정이 불필요하고, 전극 패턴 사이에 일정한 패턴으로 형성하지 않고 패턴 형성없이 충진함으로서 자가 패턴화가 가능함으로 미세패턴 형성을 위한 정밀한 정렬이 불필요하여 공정의 효율성을 높일 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 전극패턴 영역 이외에만 광학박막이 충진되므로 광학박막 충진에 따른 두께가 증가하지 않으므로 패널의 슬림화가 가능한 탁월한 효과가 발생한다.
또한, 전극패턴 영역간 절연성 광학박막이 충진됨으로 전극패턴의 센서능이 향상되는 탁월한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패널의 단면도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패널 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
일반적으로 터치검지용 패널은 저항막 방식의 터치스크린 패널의 경우 상부 기판과 하부 기판 사이에 절연 스페이서가 일정 간격으로 형성되고, 손이나 펜으로 가압될 경우 상기 상부 기판의 제 1 전극과 하부 기판의 제 2 전극이 단락되고 가압된 위치에 따라 달라지는 전류 또는 전압 레벨을 가지는 신호를 발생한다.
그리고 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 경우 투명도전막이 에칭되어 패터닝된 PET 필름 혹은 Glass를 2장 겹쳐 투명도전막 패턴이 상하, 좌우 십자형 방향으로 겹치게 적층되어 있으며 각각의 투명도전막 패턴 형성층 사이에 절연특성의 고투과 광학 양면 접착제를 삽입하여 적층한 구조로 손가락 혹은 도전성 봉등으로 접촉 혹은 가압함으로써 정전용량값의 변화를 인식하는 방식이다.
상기 하부 기판 상에는 X축 혹은 Y축 전극이 형성되고, 상기 상부 기판 상에는 Y축 혹은 X축 전극이 형성된다. 그리고, 상기 X축 전극과 Y축 전극은 연성회로기판에 실장된 신호선들과 연결된다.
여기서, 상기 패널은 상부 패널과 하부 패널이 분리되어 구성될 수 있지만, 하나의 패널에 X축 전극과 Y축 전극 패턴이 형성되는 단일 패널로 구성될 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 패널은 상부 패널과 하부 패널로 분리구성된 경우와 단일의 패널로 구성된 경우를 포괄하는 개념으로 정의하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치 검지용 패널은 터치스크린, 터치 윈도우, 터치 패널 등 모든 터치 검지 수단에 터치를 검지하기 위해 사용되는 패널을 포함하는 개념으로 정의된다.
상기와 같이 구성되는 패널 하부에는 액정 표시 패널(미도시)과 백라이트 유닛(미도시)이 결합되어 터치스크린 디스플레이 장치가 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패널의 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 패널은 기판(10) 상부에 형성된 전극 패턴(210)과 상기 전극 패턴 사이에 충진된 광학 박막(310)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도 1b와 같이 상기 기판(10)과 전극패턴(210) 및 광학 박막 사이(310)에 베이스층(110)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 베이스층(110)은 광학특성을 가지는 산화물 혹은 질화물 박막으로 단층 혹은 2층 이상 복층으로 형성될 수 있다.
도 2 내지 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패널 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2a, 3a 및 4a는 기판 상에 직접 투명 도전막이 코팅된 실시예에 관한 것이고, 도 2b, 3b 및 4b는 기판과 투명 도전막 사이에 베이스층을 더 포함하는 실시예에 관한 것이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 기판(10) 상에 전극 패턴이 형성될 투명 도전막(20)을 형성한다.
보다 구체적으로, 상기 기판은 아크릴, 플라스틱, PET, PMMA, 유리, 또는 강화 유리로 제작될 수 있다.
상기 투명 도전막(20)은 통상의 스퍼터링 방식에 의해 상기 기판 상에 증착될 수 있으며, ITO, IZO와 같은 투명 금속산화 코팅물로 형성될 수 있다.
여기서, 도 2b와 같이 모재와의 접착력 및 광학적 특성 향상을 위해 도 2b와 같이 상기 투명 도전막(20) 형성전에 이후에 형성될 광학박막(30)과 동일하거나 다른 산화물 또는 질화물로 형성된 베이스 층(110)을 더 포함할 수 있다.
이어서, 도 3a 및 3b와 같이 전극 패턴 형성을 위해 에칭보호용 패턴 피막(40)을 상기 투명 도전막(20) 상에 인쇄공정 혹은 포토리소그래피 공정에 의해 형성한 후 투명도전막을 에칭하여 전극 패턴(210)을 형성한다.
여기서, 베이스 층(110)을 더 포함하는 경우 상기 베이스 층(110) 코팅에 사용되는 산화물 또는 질화물은 투명도전막(20)을 에칭할 시에 반응하지 않는 특성이 있으므로 제거되지 않는다.
보다 구체적으로, 상기 에칭보호용 패턴 피막(40)은 리프트-오프 공정시 박리액에 용해될 수 있는 잉크(Black ink), 드라이필름(DFT), 포토레지스트 등이 사용될 수 있다.
투명도전막(20) 상에 에칭보호용 패턴 피막(40)을 인쇄, 스핀코팅, 슬릿코팅, Dry resistor film 라미네이팅 등의 방법으로 형성하고, 마스크 공정에 의해 전극 패턴을 제외한 나머지 영역의 에칭보호용 패턴 피막을 제거하고, 전극 패턴 상에만 에칭보호용 패턴 피막층을 형성한다. 이후, 에칭액(ex, HCl)에 의해 에칭보호용 패턴 피막층이 남아있는 전극 패턴 이외의 영역의 투명 도전막을 제거하여 전극 패턴(210)을 형성한다.
여기서, 에칭후 상기 전극 패턴 상의 에칭보호용 패턴 피막층(410)은 제거하지 않은 상태로 남겨둔다.
다음으로, 도 4a 및 4b와 같이 전극 패턴 상부의 에칭보호용 패턴 피막층(410)을 제거하지 않은 상태에서 기판(10) 상에 광학 박막(30)을 형성한 후 리프트-오프 방식에 의해 전극 패턴(210) 사이 공간에 광학 박막층(310)을 충진한다.
보다 구체적으로, 에칭보호용 패턴 피막층(410)을 제거하지 않은 상태에서 광학박막(30)을 기판 상에 코팅한다.
여기서, 상기 광학박막은 이-빔(E-Beam), 열증착(Thermal Deposition), 스퍼터링 등의 건식 코팅에 의해 형성될 수 있다.
그리고 상기 전극 패턴이 도전성을 띠며, 전극 패턴은 전극 패턴이 아닌 영역과 전기적 접속이 방지되어야 하므로 상기 광학박막(30)은 절연성 산화물 또는 질화물로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 광학박막(30)은 산화물로 Al2O3, SiO2, SiO, Nb2O5, HfO2, ITO(절연 사양), MgO, Ta2O5, TiO2, ZrO2, GeO, GeO2, CrO, CrO2가 이용될 수 있으며, 질화물로 TiN, TiCN, CrN, AlN, BN, GaN, InN 등이 이용될 수 있다.
또한, 상기 광학박막(30)은 전극패턴(210)과의 색상차를 최소화하기 위해서 전극패턴의 투과율, 반사율 및 색상값을 동일 또는 유사하게 설계하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전극패턴의 투과율, 반사율 및 색상값은 전극패턴의 재질, 두께, 기판의 재질 등에 따라 다르게 나타나는 물성이므로 실험에 의해 측정할 수 있으며, 측정된 값과 동일 또는 유사하게 광학 박막을 설계할 수 있다.
보다 구체적으로, 투명 도전막, 베이스층이 형성된 경우 베이스층, 광학 박막 각각의 두께에 따른 굴절률을 감안하여 1차 몬테카를로 시뮬레이이션 또는 맥클라우드 시뮬레이션을 통해 광학 설계 진행한다.
이를 통해 적합한 두께를 선정한 후 E-beam 혹은 열저항 가열 방식의 증착 코팅 또는 DC reactive 스퍼터링, RF reactive 스퍼터링, Ion Beam reactive 스퍼터링 또는 PECVD, LTCVD 등의 화학적 기상 증착(CVD) 코팅 방법을 사용하여 각각 박막을 코팅한다.
그리고, 상기 광학박막(30)은 단일의 절연성 산화물 또는 질화물로 구성될 수 있지만, 2개 이상의 산화물 또는 질화물이 적층되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 전극패턴의 투과율, 반사율 및 색상 값과 동일 또는 유사한 값의 단일 광학 박막의 설계가 어려운 경우 2개 이상의 산화물과 질화물을 적층시켜 상기 전극패턴의 투과율, 반사율 및 색상값과 동일 또는 유사한 값으로 설계할 수 있다.
상기와 같이 광학 박막(30)이 기판(10) 상에 형성되면, 리프트-오프 공정에 의해 상기 에칭보호용 패턴피막층(410)을 제거한다.
보다 구체적으로, 상기 에칭보호용 패턴피막층(410)은 박리액에 용해되는 재료인 잉크, 드라이필름 또는 포토레지스터로 제작되므로 상기 박리액이 담긴 수조에 패널을 담가서 전극패턴(210) 상부에 형성된 에칭보호용 패턴피막층(410)을 벗겨낼 수 있으며 혹은 Spray로 수압을 가하는 장치를 통해 제거할 수 있다.
상기 박리액은 TMAH, Na2CO3(aq), K2CO3(aq), NaOH 용액, KOH 용액, 아세톤, 알콜류, MEK 혹은 2종류 이상이 일정 비율로 혼합된 용제가 사용될 수 있다.
여기서, 상기 에칭보호용 패턴피막층(410)이 박리되면 상부의 광학박막(30)도 동시에 제거되므로 광학박막은 전극패턴 영역 사이 공간에만 잔존하여 광학박막층(310)을 형성하게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 전극패턴(210) 영역 사이의 공간에만 광학박막(310)이 충진된 패널을 형성하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 20 : 투명 도전막
210 : 전극 패턴 30 : 광학박막
310 : 광학박막층 40 : 에칭보호용 패턴피막
410 : 에칭보호용 패턴피막층

Claims (12)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 형성된 전극 패턴과;
    상기 전극 패턴 사이에 충진된 광학 박막층을 포함하되;
    상기 광학 박막층은 광학 시뮬레이션을 통해 상기 전극 패턴의 투과율, 반사율 및 색차값과 동일 또는 유사하게 설계된 절연성 산화물 또는 질화물로 형성된 적어도 하나의 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 베이스층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광학 박막층은
    절연성 산화물 또는 질화물로 형성될 수 있으며;
    상기 산화물인 경우 Al2O3, SiO2, SiO, Nb2O5, HfO2, ITO(절연 사양), MgO, Ta2O5, TiO2, ZrO2, GeO, GeO2, CrO, CrO2중 선택된 어느 하나로 형성되고,
    질화물인 경우 TiN, TiCN, CrN, AlN, BN, GaN, InN중 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 베이스층은
    상기 광학 박막층과 동일한 절연성 산화물 또는 질화물로 형성되거나 다른 종류의 절연성 산화물 또는 질화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 광학 박막층은
    기판 상에 투명 도전막과 에칭보호용 패턴피막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 에칭하여 전극 패턴을 형성하고, 상기 전극 패턴 상에 에칭 보호용 패턴 피막층을 남긴 상태에서 광학박막을 형성하고, 상기 에칭 보호용 패턴 피막층을 리프트-오프(Lift-off)공정으로 제거하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널.
  6. 삭제
  7. 터치검지용 패널 제조 방법에 있어서,
    기판 상에 상에 투명 도전막과 에칭보호용 패턴피막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 에칭하여 전극 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 전극 패턴 상에 에칭 보호용 패턴 피막층을 남긴 상태에서 광학박막을 형성하고, 상기 에칭 보호용 패턴 피막층을 리프트-오프(Lift-off)공정으로 제거하여 상기 전극 패턴 사이에만 광학 박막층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    기판 상에 전극 패턴을 형성하는 단계 전에
    상기 기판 상에 베이스층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 에칭보호용 패턴피막층은
    박리액에 용해되는 잉크, 드라이필름 및 포토레지스트 중 하나로 형성되고;
    상기 리프트-오프 공정은
    상기 박리액에 의해 상기 에칭보호용 패턴피막층이 용해되어 패턴피막층과 상부의 광학 박막이 제거되어 전극 패턴 이외의 영역에만 광학 박막층이 충진되는 것을 특징으로 하는 터치검지용 패널 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 박리액은
    TMAH, Na2CO3(aq), K2CO3(aq), NaOH 용액, KOH 용액, 아세톤, 알콜류, MEK 중 선택된 어느 하나인 것 혹은 2종이상이 일정 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 터치스크린용 패널 제조 방법.




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