KR101169061B1 - 터치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 패널의 외곽부에 위치하는 금속 배선 구조를 미세 패턴으로 형성할 수 있는 터치 패널 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 터치 패널을 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 터치 패널 제조방법은, 투명기판 위에 형성된 투명 전도막을 에칭하여 중앙부의 센싱패드 형성용 투명 전도막부와 외곽의 배선 형성용 투명 전도막부로 구획하는 단계; 및 상기 배선 형성용 투명 전도막부에 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 금속배선은 상기 배선 형성용 투명 전도막부에 도전 물질을 스퍼터링 공정으로 증착하여 형성하고, 상기 스퍼터링 공정은, 센싱패드 형성용 투명 전도막부 및 배선 형성용 투명 전도막부를 포함하는 투명기판의 전면에 감광막을 형성하는 단계; 노광 및 현상에 의해 상기 감광막을 패터닝하여 상기 배선 형성용 투명 전도막부만을 노출시키는 단계; 상기 배선 형성용 투명 전도막부가 노출된 구조물 위에 도전 물질을 스퍼터링하여 증착하는 단계; 및 상기 감광막을 제거하는 단계;를 포함한다. 상기와 같은 방법에 따라 제조된 본 발명에 의한 터치 패널에서 금속배선은 선폭 및 선간 거리가 1㎛ 이상 70㎛ 이하로 매우 미세하게 형성될 수 있다.

Description

터치 패널 및 그 제조방법{TOUCH PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 각종 전자,전자기기에 장착되어 디스플레이 스크린상의 특정 위치에 대한 사용자의 접촉을 감지하기 위한 터치 패널 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 전자기기의 종류가 매우 다양해지고 있으며, 특히 노트북, 휴대폰, 스마트폰 등의 휴대용 전자기기 분야에서는 날마다 새로운 기능이 부가된 기기들이 쏟아져 나오고 있다. 이와 같이 전자기기의 종류가 다양해지고, 전자기기의 기능이 고도화 및 복잡화됨에 따라 사용자가 쉽게 익힐 수 있고 직관적인 조작이 가능한 사용자 인터페이스의 필요성이 제기되고 있다.

이러한 필요를 충족시킬 수 있는 입력장치로서 터치 패널이 주목받고 있다. 상용화된 대부분의 터치 패널은 투명 전도막이 일면에 형성된 투명 기판을 적어도 하나 포함한다. 투명 전도막은 흔히 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 전도성 물질로 이루어지며, 금속 배선을 통해 사용자가 접촉한 터치 스크린상의 위치를 계산하기 위하여 패널 외부에 마련된 센서 회로에 연결된다.

상기 금속 배선은 투명 기판에 접착되는 연성 PCB 상에 구현되거나, 직접 투명 기판에 형성될 수 있다. 투명 기판에 금속 배선을 형성하는 방법 중 하나로, 은(Ag)을 포함하는 전도성 페이스트를 실크 스크린법에 의해 인쇄하는 방법이 널리 이용되고 있다.

실크 스크린법이란 패턴이 형성된 스크린을 강한 장력으로 팽팽하게 당긴 상태에서, 스크린 위에 잉크 페이스트를 올린 후 스퀴지를 내리 누르면서 이동시켜, 페이스트를 스크린의 메시를 통해 피인쇄물 표면으로 밀어내어 전사하는 공정을 말한다. 이러한 실크 스크린법은 스크린에 형성된 패턴에 따라 피인쇄물의 표면에 인쇄가 이루어지는 과정과 이러한 과정을 통해 인쇄된 피인쇄물을 건조시키는 과정을 포함하며, 비교적 간단하게 다양한 재료를 인쇄할 수 있어 널리 이용되고 있다.

이러한 실크 스크린법을 이용한 터치 패널의 금속 배선 형성방법은 우선, 투명 기판 위에 투명 전도막을 도포한 후 투명 기판의 외곽부의 투명 전도막을 제거한다. 그런 다음, 투명 기판의 외곽부에 형성된 패턴을 포함하는 스크린을 투명 기판 위에 고정시킨 뒤, 스크린의 개구부 상에 전도성 페이스를 스퀴지로 내리 누르면서 문질러 넣는다. 이러한 과정을 통해 투명 기판의 외곽부에 상기 스크린의 개구부와 같은 형상의 금속 배선이 형성된다.

한편, 상기와 같은 금속 배선이 형성된 부분을 통해서는 화면이 실제로 디스플레이될 수 없기 때문에, 특히 제한된 크기의 디스플레이 스크린을 갖는 소형 전자기기에 있어서는 보다 넓은 화면 영역을 확보하기 위해 금속 배선 부분의 크기를 최소화하는 것이 중요한 과제이다. 따라서, 금속 배선을 보다 미세하게 형성하는 것이 필요하며, 특히 복수의 배선이 나란히 형성되어 있는 경우에는 배선의 선폭 및 선간 거리를 미세화하는 것이 필수적이다.

그러나, 종래의 실크 스크린법을 이용하는 경우에는 공정상의 한계로 인해 미세한 선폭 및 선간 거리를 가진 배선 구조를 형성하기 어렵다. 실제로, 종래의 실크 스크린법에 의하면 선폭 및 선간 거리가 200㎛ 이하인 경우에는 대량 생산시 치수 관리가 어려워 안정적인 수율을 확보하기 어려운 것을 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 터치 패널의 외곽부에 위치하는 금속 배선 구조를 미세 패턴으로 형성할 수 있는 터치 패널 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 터치 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널 제조방법은, 투명기판 위에 형성된 투명 전도막을 에칭하여 중앙부의 센싱패드 형성용 투명 전도막부와 외곽의 배선 형성용 투명 전도막부로 구획하는 단계; 및 상기 배선 형성용 투명 전도막부에 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 금속배선은 상기 배선 형성용 투명 전도막부에 도전 물질을 스퍼터링 공정으로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 스퍼터링 공정은, 센싱패드 형성용 투명 전도막부 및 배선 형성용 투명 전도막부를 포함하는 투명기판의 전면에 감광막을 형성하는 단계; 노광 및 현상에 의해 상기 감광막을 패터닝하여 상기 배선 형성용 투명 전도막부만을 노출시키는 단계; 상기 배선 형성용 투명 전도막부가 노출된 구조물 위에 도전 물질을 스퍼터링하여 증착하는 단계; 및 상기 감광막을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 도전 물질은 Al-Mo 합금을 이용할 수 있으며, 상기 투명 전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZN(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다.

상기와 같은 방법에 따라 제조된 본 발명의 일 실시예예 의한 터치 패널에서 금속배선은 선폭 및 선간 거리가 1㎛ 이상 70㎛ 이하로 매우 미세하게 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 터치 패널 외곽부의 금속 배선의 선폭 및 선간 거리를 감소시켜 종래의 실크 스크린법에 비해 미세한 패턴으로 형성된 금속 배선을 얻을 수 있다. 따라서, 금속 배선 부분의 크기가 현저히 감소되어, 디스플레이 스크린의 화면 표시 영역이 실질적으로 확장된다.

이에 따라, 사용자에게 보다 넓은 화면을 제공할 수 있게 되고, 넓어진 화면을 통해 다양한 기능을 구현하는 것이 가능해진다. 이는 곧 전자기기의 고부가가치화로 이어질 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 미세 선폭을 가진 금속 배선 구조를 안정적으로 생산할 수 있어 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널 제조방법을 각 공정 단계별로 순서대로 도시한 도면, 그리고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널의 평면 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 예시하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 이하에 상술되는 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어 지는 것일 뿐이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하며, 동일하거나 대응하는 구성에 대해서는 도면에 같은 부재번호를 이용하여 표시하고 중복되는 설명은 생략한다.

참고로, 본 발명에 따른 터치 패널은 휴대폰, 스마트폰, PDA, 네비게이션 장치, 디지털 카메라, PMP, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자기기뿐만 아니라, TV, 냉장고, 전자레인지, 에어컨 등의 가전기기(리모콘 포함), 개인용 컴퓨터, 자동차, 산업용 장비, 의료용 장비 등 디스플레이 화면을 갖춘 모든 형태의 전자기기에 적용 가능하다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널의 제조방법을 각 공정 단계별로 도시하고 있다.

터치 패널의 제조를 위해, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 먼저 투명기판(110)의 윗면에 투명 전도막(120)을 전면 도포한다.

상기 투명기판(110)은 유리나 아크릴과 같은 고강도의 재료, 또는 플렉시블 디스플레이에 적용되는 PET(Polyethylene terephthalaye), PC(Polycarbonate), PES(Polyrthersulfone), PI(Polyimide) 등의 투명 필름으로 이루어질 수 있다. 투명기판(110) 재료의 선택은 터치 패널이 적용되는 전자기기의 종류와 사용 환경 등에 의해 결정된다. 또한, 이 경우에 투명기판(110)은 일정한 두께와 일정한 유전율을 갖는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 투명 전도막(120)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZN(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등의 투명 도전물질을 투명기판(110) 위에 전자빔 증발법이나 스퍼터링과 같은 진공 증착법을 이용하여 균일한 두께로 도포함으로써 형성된다. 한편, 이와 달리 투명 전도성 폴리머를 실크 스크린법으로 인쇄하여 투명 전도막으로 사용할 수도 있다.

다음, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 상기 투명 전도막(120)을 부분적으로 제거하여 센싱패드 형성용 투명 전도막부(120a)와 다수의 배선 형성용 투명 전도막부(120b)를 형성한다. 상기 센싱패드 형성용 투명 전도막부(120a)는 투명기판(110)의 중앙부에 위치하고, 상기 다수의 배선 형성용 투명 전도막부(120b)는 투명기판(110)의 외곽부에 위치한다. 도시예에서는 상기 배선 형성용 투명 전도막부(120b)가 투명기판(110)의 외곽부에 2개씩 형성된 예를 도시하고 있으나, 상기 배선 형성용 투명 전도막부(120b)의 수를 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 그 이상으로 형성될 수 있다.

이 때, 상기 투명 전도막(120)은 사진식각법(photolithography)에 의해 부분적으로 제거될 수 있다. 즉, 투명 전도막(120) 위에 감광막(도시되지 않음)을 도포한 후, 노광 및 현상을 통해 제거해야할 투명 전도막(120) 부분의 감광막을 제거한다. 다음, 상기와 같이 형성된 감광막을 마스크로 사용하여 투명 전도막(120)의 식각을 수행한다. 이러한 과정에 의해 투명기판(110) 위에 도포된 투명 전도막(120)이 부분적으로 제거됨으로써 중앙부의 센싱패드 형성용 투명 전도막부(120a)와 외곽의 배선 형성용 투명 전도막부(120b)가 형성되게 된다.

이후, 상기 센싱패드 형성용 투명 전도막부(120a)에 X축 및 Y축 방향으로 배열되는 다수개의 X축 및 Y축 위치 센싱패드를 형성하고, 상기 배선 형성용 투명 전도막부(120b)에 금속 배선(140b;도 1f 참조)을 형성한다. 이 때, 상기 금속 배선(140b)은 본 발명의 특징에 따라 스퍼터링 공정에 의해 미세 선폭 및 선간 거리를 갖도록 형성된다.

이하, 상기 스퍼터링 공정을 이용하여 미세 선폭 및 선간 거리를 갖는 금속 배선(140b) 형성에 대하여 자세히 설명한다.

먼저, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기와 같은 센싱패드 형성용 투명 전도막부(120a)와 다수의 배선 형성용 투명 전도막부(120b)가 형성된 투명기판(110) 위에 레진, 예를 들어 포토레지스트(PR)를 도포하여 소정 두께의 감광막(130)을 형성한다.

다음, 노광 및 현상을 통해 도 1d에 나타낸 바와 같이, 금속 배선(140b)이 형성될 배선 형성용 투명 전도막부(120b) 상부의 감광막을 제거하여 다수의 배선 형성용 투명 전도막부(120b)만을 노출시킨다.

여기서, 상기 감광막(130)은 노광 공정에서 빛이 조사된 부분이 현상시 현상액에 용해되지 않게 되는 포지티브형 이거나 그 반대의 성질을 나타내는 네거티브형의 어떤 것도 사용 가능하다.

노광 공정에 있어 광원으로는 자외선을 사용할 수 있으며, 436nm 파장의 G-라인을 광원으로 사용하는 경우에는 1㎛의 해상도 수준을 보이며, 314nm 파장의 I-라인을 사용하는 경우에는 0.1㎛의 해상도 수준을 달성할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 의하면, 종래의 실크 스크린법을 이용하는 경우에 비해 현저하게 미세한 배선 구조를 형성할 수 있게 된다.

이후, 상기와 같은 구조물 위에 Al-Mo과 같은 도전 물질을 스퍼터링하여 도포한다. 스퍼터링을 실시한 후의 구조물을 도 1e에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 스퍼터링에 의해 감광막(130) 및 배선 형성용 투명 전도막부(120b) 위에 금속 배선(140b)으로 사용될 Al-Mo 금속층이 증착되어 있다.

마지막으로, 리프트 오프 공정을 이용하여 감광막(130)을 제거하면, 도 1f에 나타낸 바와 같이, 투명기판(110)의 외곽부에 위치한 배선 형성용 투명 전도막부(120b) 위에 원하는 미세한 선폭 및 선간 거리를 갖는 금속배선(140b)이 형성된다. 여기서 상기 리프트 오프 공정은 솔벤트(solvent) 용액을 이용하여 감광막을 용해하여 제거하는 공정을 말한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 의해 형성된 터치 패널의 평면 구조가 도 2에 도시되어 있다. 터치 패널은 투명기판(110)과, 상기 투명기판(110)의 일면에 X축 및 Y축 방향으로 연결되도록 마련된 다수의 센싱패드를 구비한 투명 전도막(120)과, 상기 센싱패드를 위치 계산을 위한 센서회로에 전기적으로 연결하기 위하여 투명기판(110)의 외곽부에 배치된 다수의 금속배선(140)과, 터치 패널을 전체적으로 구동 및 제어하기 위하여 상기 금속 배선(140)과 전기적으로 연결되도록 상기 투명기판(110)의 일측에 연결된 외부구동부(150)를 구비한다.

여기서, 상기 금속 배선(140)은 앞에서 설명한 바와 같이, 스퍼터링 공정에 의해 형성되므로 실크 스크린법에 의해 형성된 배선에 비해 현저하게 미세한 선폭과 선간 거리를 가질 수 있다. 이 때, 상기 금속배선(140)의 선폭 또는 선간 거리는 감광막의 노광시 사용된 노광장치의 광원의 분해능에 의존하며, 1㎛ 이상 200㎛ 이하의 범위, 보다 바람직하게는 70㎛ 이하의 미세 선폭을 갖는 금속배선을 안정적으로 형성할 수 있다.

즉, 기존의 실크 스크린법은 80㎛의 선폭을 갖는 금속 배선을 형성하는데에도 어려움이 있었으나, 본 발명에 의하면, 70㎛ 이하의 미세 선폭을 갖는 금속 배선도 안정적으로 형성할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 패널은 휴대폰, 스마트폰, PDA 등과 같이 디스플레이 화면을 구비한 전자기기에 있어 화면의 디스플레이를 위해 마련된 투명 윈도우에 의해 덮히도록 전자기기 내에 장착된다. 이러한 투명 윈도우는 주로 유리나 아크릴과 같은 투명 유전체이며 보통 터치 패널을 보호하는 역할을 수행하게 된다. 투명 윈도우와 터치 패널은 OCA(optical clear adhesive)에 의해 접착된다.

이상에서, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것일 뿐 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 특허청구범위 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

110;투명기판 120;투명 전도막
130;감광막 140;금속배선

Claims (6)

1. 투명기판 위에 형성된 투명 전도막을 에칭하여 중앙부의 센싱패드 형성용 투명 전도막부와 외곽의 배선 형성용 투명 전도막부로 구획하는 단계; 및
   상기 배선 형성용 투명 전도막부에 스퍼터링 공정을 이용하여 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하며,
   상기 스퍼터링 공정은,
   센싱패드 형성용 투명 전도막부 및 배선 형성용 투명 전도막부를 포함하는 투명기판의 전면에 감광막을 형성하는 단계;
   노광 및 현상에 의해 상기 감광막을 패터닝하여 상기 배선 형성용 투명 전도막부만을 노출시키는 단계;
   상기 배선 형성용 투명 전도막부가 노출된 구조물 위에 도전 물질을 스퍼터링하여 증착하는 단계; 및
   상기 감광막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도전 물질은 Al-Mo 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 투명 전도막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZN(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
5. 제4항에 있어서,
   상기 금속배선의 선폭 및 선간 거리는 1㎛ 이상 70㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
6. 삭제

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