KR101221122B1 - 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법 - Google Patents

정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상면의 양쪽 가장자리에 복수의 음각부가 형성된 사출 금형이 마련되는 단계와, 사출 금형의 음각부에 금속용액이 주입되는 단계와, 하면에 센서패턴층이 형성된 기판이 사출 금형의 상면에 적층되는 단계와, 사출 금형의 상면에 적층된 기판과 사출 금형이 마주보는 상하방향으로 서로 밀착하며 가압되는 단계와, 상하방향으로 가압 된 기판 및 사출 금형이 열처리되어 금속용액이 상기 센서패턴층의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화되는 단계 및 기판과 사출 금형이 서로 분리되어 금속 신호선이 센서패턴층의 하면 가장자리에 형성되는 단계를 포함하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 센서 채널이 추가 배치되더라도 센서 채널에 연결된 금속 신호선이 형성된 부분인 비활성영역(Bezel)의 폭이 증가하지 않고, 비활성영역(Bezel)을 최소화할 수 있기 때문에 완성 제품의 전체 크기를 소형화하면서도 기존의 화면보다 넓은 대면적의 화면을 제공하는 효과가 있다.

Description

정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법{Method for manufacturing touch screen panel of electric capacity type}
본 발명은 터치스크린 패널의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 정전용량방식의 터치 스크린의 가장자리(Edge)부분인 베젤(Bezel)의 내부에 위치한 금속 신호선을 미세사출금형을 이용해 형성시킴으로써 베젤의 면적을 최소화하여 대면적의 터치 스크린의 구현을 가능하게 할 수 있는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치스크린은 디스플레이 화면에 표시된 지시 내용을 사람의 손 또는 물체 등을 이용하여 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 입력장치를 일컫는다.
이를 위해 터치 스크린은 영상표시장치의 전면(Front face)에 구비되어 있는 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치스크린을 구현하는 방식으로는 저항막방식, 광감지방식 및 정전용량방식 등이 알려져 있다.
이 중 정전용량방식의 터치 스크린은 사람의 손 또는 물체가 접촉하였을 때, 도전성 감지패턴이 주변의 다른 감지패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
도 1은 종래 정전용량방식의 터치스크린 패널을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 정전용량방식의 터치스크린 패널은 일반적으로 다이아몬드 형태의 ITO(투명 전도성 물질) 패턴으로 이루어진 복수의 X축 센서 채널(X axis sensor channel)(10)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)(20)이 격자 형태로 글라스(Glass) 또는 PET(PolyEthylene Terephthalate)필름 표면에 배치되고, 상기 X축 센서 채널(10)과 Y축 센서 채널(20)에서 발생 된 감지신호가 전극(30)을 통해 컨트롤러(40)에 전달된다.
여기서, 상기 X축 센서 채널(10)과 Y축 센서 채널(20)에서 발생 된 감지 신호가 최대한 손실 없이 상기 컨트롤러(40)에 전달되기 위해 상기 전극(30)은 되도록 저항이 작은 금속, 금속 합금 및 금속 분말체 중 어느 하나로 이루어진 소재가 사용된다.
이때, 터치 되는 지점을 감지하는 상기 X축 센서 채널(10)과 Y축 센서 채널(20)이 형성된 부분을 일반적으로 활성영역(View Area)이라 하고, 상기 전극(30)이 형성된 부분을 비활성영역(Bezel)이라 한다.
여기서, 상기 Y축 센서 채널(20)에 연결된 전극(30)의 경우, 터치스크린 패널의 좌우측 에지(Edge) 부분인 비활성영역(Bezel)에 배치되어 상기 Y축 센서 채널(20)에서 발생 된 터치 감지 신호를 상기 컨트롤러(40)로 전달하게 된다.
이때, 대면적의 터치스크린 패널을 구현하기 위해서는 X축 센서 채널(10)과 더불어 Y축 센서 채널(20)의 수가 증가하기 때문에 증가 된 채널의 수만큼 이에 연결된 비활성영역에 배치된 전극(30)의 수가 증가하므로 대면적으로 활성영역의 면적의 증가만큼 비활성영역의 면적 또한 증가하기 때문에 터치스크린의 고유 기능과 무관한 비활성영역의 면적이 넓어지는 문제점이 있었다.
또한, X축 센서 채널(10) 및 Y축 센서의 채널(20)의 수가 증가하게 되면, 상기 각각의 채널에서 발생한 터치 감지 신호의 손실을 최소화하면서 컨트롤러(40)로 전달하기 위해 전극(30)의 두께를 두껍게 할 수밖에 없기 때문에 비활성영역인 베젤의 면적이 더욱 증가하는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 글라스 또는 PET필름 상에 전극을 형성시키는 Silk Screen Print공정에 있어서, Silver paste를 PET필름 상에 Silk Screen Print 방식으로 프린팅한 후, 열처리하여 전극을 구현하였다.
이러한 방식은 PET의 고온에서의 열변형을 고려할 때, 가장 효율적이고 저렴한 방식으로 초기 정전용량 방식의 터치스크린에서 많이 사용되었으며 현재도 저가형에 많이 채택되고 있는 방식이다.
그러나, Silk Screen의 제조공정 한계상 미세라인의 전극을 형성시키는 것이 기술적으로 매우 어려울 뿐만 아니라 Silver paste와 PET간의 결합력이 약한 단점이 있어 내구성이 약하고 이로 인해 불량률이 증가하는 문제점 있다.
그리고, 메탈 스퍼터링(Metal Sputtering) 방식으로 몰리브덴 합금 또는 구리(Cu)를 이용하여 PET 필름상에 스퍼터링하여 전극을 형성시키는 공정이 있다.
이는 PET 필름 레이어(layer)에 금속을 스퍼터링한 후, 에칭(Etching) 처리하여 미세의 라인(line)의 전극을 구현하는 방식이다.
이러한 메탈 스퍼터링 전극 형성 방식은 약 20㎛정도의 가는 전극 라인을 형성할 수 있기 때문에 비활성영역인 베젤의 면적을 줄이기에는 현재까지 가장 좋은 방식이다.
그러나, 메탈 스퍼터링 방식의 미세 전극라인 형성 공정은 별도의 스퍼터링 장비 및 에칭 공정 장비가 마련돼야 하고, 이는 무척 고가의 장비이기 때문에 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
상술한 Silk Screen Print 공정 및 메탈 스퍼터링 공정을 이용하여 PET 필름상에서의 미세전극라인을 형성하는 공정과 마찬가지로 글라스 상에서의 미세전극라인을 형성하는 공정은 주로 메탈 스퍼터링 방식을 통해 이루어지지만, 이 또한 고가의 장비의 마련 및 이로 인한 높은 제조단가로 인해 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 이로 인해 기존의 활성영역과 비활성영역을 포함한 전체적인 터치스크린 면적을 기준으로 비활성영역의 면적을 축소시키되, 축소된 면적만큼 활성영역의 면적을 증가시켜 대면적 터치스크린의 구현을 가능하게 하는 기술을 요구하고 있는 실정이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 고가의 장비를 사용하지 않으면서도 미세한 금속 신호선을 글라스 또는 PET 필름상의 비활성영역인 베젤에 형성시킴으로써 제조비용의 절감과 더불어 비활성영역인 베젤의 면적을 최소화할 수 있는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 상면의 양쪽 가장자리에 복수의 음각부가 형성된 사출 금형이 마련되는 단계, 상기 사출 금형의 음각부에 금속용액이 주입되는 단계, 하면에 센서패턴층이 형성된 기판이 상기 사출 금형의 상면에 적층되는 단계, 상기 사출 금형의 상면에 적층된 상기 기판과 상기 사출 금형이 마주보는 상하방향으로 서로 밀착하며 가압되는 단계, 상기 상하방향으로 가압 된 기판 및 사출 금형이 열처리되어 상기 금속용액이 상기 센서패턴층의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화되는 단계 및 상기 기판과 상기 사출 금형이 서로 분리되어 금속 신호선이 상기 센서패턴층의 하면 가장자리에 형성되는 단계를 포함한다.
상기 음각부는 폭이 약 20 내지 50㎛이고, 깊이가 약 5 내지 10㎛로 음각 된 것을 특징으로 한다.
상기 금속용액은 페이스트(paste) 및 액상 중 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 센서패턴층은 X축 센서 채널 및 Y축 센서 채널로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 재질의 투명센서패턴층인 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 글라스(Glass) 및 PET(PolyEthylene Terephthalate) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 투명필름형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 센서 채널이 추가 배치되더라도 센서 채널에 연결된 금속 신호선이 형성된 부분인 비활성영역(Bezel)의 폭이 증가하지 않고, 비활성영역(Bezel)을 최소화할 수 있기 때문에 완성 제품의 전체 크기를 소형화하면서도 기존의 화면보다 넓은 대면적의 화면을 제공하는 효과가 있다.
또한, 고가의 장비가 필요하지 않아 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 내구성이 증가하여 터치스크린 패널의 불량률이 감소되는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 정전용량방식의 터치스크린을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 예시도 이다.
이하, 본 발명에 따른 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 예시도 이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 바람직한 실시예에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법은, 상면의 양쪽 가장자리에 복수의 음각부가 형성된 사출 금형이 마련(단계S100)된다.
그 다음, 상기 사출 금형의 음각부에 금속용액이 주입(단계S200)된다.
그 다음, 하면에 센서패턴층이 형성된 기판이 상기 사출 금형의 상면에 적층(단계S300)된다.
그 다음, 상기 사출 금형의 상면에 적층된 상기 기판과 상기 사출 금형이 마주보는 상하방향으로 서로 밀착하며 가압(단계S400)된다.
그 다음, 상기 상하방향으로 가압 된 기판 및 사출 금형이 열처리되어 상기 금속용액이 상기 센서패턴층의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화(단계S500)된다.
그 다음, 상기 기판과 상기 사출 금형이 서로 분리되어 금속 신호선이 상기 센서패턴층의 하면 가장자리에 형성(단계S600)된다.
상술한 본 발명인 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상면의 양쪽 가장자리에 폭이 약 20 내지 50㎛이고, 깊이가 약 5 내지 10㎛로 음각 된 복수의 음각부(110)가 형성된 사출 금형(100)이 마련된다.
상기 사출 금형(100)은 터치스크린의 비활성영역에 위치하는 금속 신호선(211)을 미세사출성형하기 위해 금속 신호선(211)이 제조되어 지는 음각부(110)가 형성된다.
이때, 상기 음각부(110)의 폭이 약 20㎛ 미만이면, 금속 신호선(211)의 굵기가 지나치게 가늘어서 센서패턴층(210)에서 발생 된 터치 감지신호를 손실 없이 충분히 컨트롤러(미도시)로 전달하기 어렵고, 약 50㎛를 초과하면 굵기가 지나치게 굵어져 본 발명의 목적인 터치스크린의 비활성영역인 베젤의 면적을 최소화(축소)하지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 상기 음각부(110)의 깊이가 약 5㎛미만이면, 금속 신호선(211)의 굵기가 지나치게 가늘어서 센서패턴층(210)에서 발생 된 터치 감지신호를 손실 없이 충분히 컨트롤러로 전달하기 어렵고, 약 10㎛를 초과하면 굵기가 지나치게 굵어져 본 발명의 목적인 터치스크린의 비활성영역인 베젤의 면적을 최소화(축소)하지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 상기 사출 금형(100)의 음각부(110)에 페이스트(paste) 또는 액상 형태로 이루어진 금속용액이 주입된다.
여기서, 바람직하게는 상기 음각부(110)에 금속용액의 주입 시 금속용액이 음각부(110)의 최고 높이까지 완전히 주입하거나, 음각부(110)의 개방된 상면을 통해 약간 넘칠 정도로 주입하는 것도 무관하다 할 것이다.
그런 다음, 하면에 X축 센서 채널 및 Y축 센서 채널로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 재질의 투명한 센서패턴층(210)이 형성된 기판(200)이 상기 사출 금형(100)의 상면에 적층된다.
이와 동시에 상기 사출 금형(100)의 상면에 적층된 상기 기판(200)과 상기 사출 금형(100)이 마주보는 상하방향으로 서로 밀착하며 가압된다.
그리고, 상기 상하방향으로 가압 된 기판(200) 및 사출 금형(100)이 열처리되면, 상기 금속용액이 상기 센서패턴층(210)의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화된다.
이때, 상기 기판(200)은 글라스(Glass) 및 PET(PolyEthylene Terephthalate) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 투명의 필름형태인 것이 바람직하다.
즉, 하면에 X축 센서 채널 및 Y축 센서 채널로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 재질의 투명한 센서패턴층(210)이 형성된 기판(200)이 금속용액이 음각부(110)에 주입된 상태의 사출 금형(100)의 상면에 적층된다.
이와 동시에 기판(200)과 사출 금형(100) 간의 밀착도를 높이기 위해 기판(200)과 사출 금형(100) 간에 압력을 인가하는데, 가압 시 밀착환경은 진공상태인 것이 바람직하겠다.
이와 같이 서로 마주보는 상하방향으로 가압 된 기판(200) 및 사출 금형(100)이 열처리되는데, 사출 금형(100)의 하단부에 가해지는 직접가열방식 또는 소정의 히팅장치(미도시)로 인한 간접 복사열로 열처리하는 것이 바람직하다.
이와 같은 열처리 과정에서 상기 금속용액이 상기 센서패턴층(210)의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화된다.
마지막으로 금속 신호선 형태로 고화되는 과정을 마친 후, 상기 기판(200)과 상기 사출 금형(100)을 서로 분리하게 되면 금속 신호선(211)이 상기 센서패턴층(210)의 하면 가장자리에 형성됨으로써 미세 사출 금형을 통해 제조된 금속 신호선이 형성된 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조가 완료되는 것이다.
상술한 본 발명의 제조방법은 기존의 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 터치스크린에 금속 신호선을 형성시키는 제조 공정과 비교해 비교적 간단한 공정 및 장비를 사용하므로 저렴한 단가로 금속 신호선의 구성이 가능하며 약 50㎛ 미만의 세밀한 금속 신호선의 구성도 가능한 장점이 있다.
또한, 기존의 Silver screen print 방식에 비해 기판상의 부착도 및 세밀도가 높은 금속 신호선을 구현할 수 있는 장점이 있다. 이는 일정한 압력으로 메탈 페이스트(Metal paste) 또는 액상의 금속용액을 글라스(Glass) 또는 PET 필름에 압착하여 구성하기 때문에 기판에 형성된 센서패턴층과 금속 신호선의 접착도가 높다.
따라서, 전체적으로 터치 스크린 패널 제조 공정에 있어 공정 하나하나를 간단하게 구성하여 줌으로 인해 저렴한 단가로 높은 품질의 터치 스크린 구성이 가능해 진다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
100: 사출 금형 110: 음각부
200: 기판 210: 센서패턴층
211: 금속 신호선

Claims (5)

  1. a) 상면의 양쪽 가장자리에 복수의 음각부가 형성된 사출 금형이 마련되는 단계;
    b) 상기 사출 금형의 음각부에 금속용액이 주입되는 단계;
    c) 하면에 센서패턴층이 형성된 기판이 상기 사출 금형의 상면에 적층되는 단계;
    d) 상기 사출 금형의 상면에 적층된 상기 기판과 상기 사출 금형이 마주보는 상하방향으로 서로 밀착하며 가압되는 단계;
    e) 상기 상하방향으로 가압 된 기판 및 사출 금형이 열처리되어 상기 금속용액이 상기 센서패턴층의 하면 양쪽 가장자리에 접착되며 금속 신호선 형태로 고화되는 단계; 및
    f) 상기 기판과 상기 사출 금형이 서로 분리되어 금속 신호선이 상기 센서패턴층의 하면 가장자리에 형성되는 단계를 포함하되,
    상기 기판은 글라스(Glass) 및 PET(PolyEthylene Terephthalate) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 투명필름형태인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음각부는 폭이 20 내지 50㎛이고, 깊이가 5 내지 10㎛로 음각 된 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속용액은 페이스트(paste) 및 액상 중 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서패턴층은 X축 센서 채널 및 Y축 센서 채널로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 재질의 투명센서패턴층인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  5. 삭제
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