KR101241632B1 - 터치 패널의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 투명 전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판에 직접 배선 전극 물질을 스퍼터링(sputtering) 공정으로 증착하는 단계를 포함한다.

Description

터치 패널의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TOUCH PANEL}
본 기재는 터치 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
이러한 터치 패널이 다양한 디스플레이 장치에 적용되는 경우에, 투명 전극이 형성된 필름을 별도로 제작하여 이들을 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA)를 이용하여 접착한다.
그러나 가공성이 낮은 광학용 투명 접착제를 사용하므로 접착 불량이 발생할 수 있으며, 필름과 기판 등이 다층으로 적층되어 투과율이 저하될 수 있다. 또한, 대체로 수입에 의존하는 투명 전극이 형성된 필름이 고가여서 제조 단가가 상승될 수 있다.
한편, 터치 패널에서는 투명 전극을 외부 회로와 연결하기 위한 배선 전극들이 위치하게 되는데, 이러한 배선 전극들을 가리기 위해서는 5 내지 10 mm의 더미 영역이 필요하다. 이로 인해 유효 영역이 줄어들고, 디자인에 한계를 가져올 수 있다.
실시예는 투과율을 향상하고 불량 및 제조 단가를 저감할 수 있는 터치 패널을 제공하고자 한다. 또한, 더미 영역을 줄일 수 있는 터치 패널을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 투명 전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판에 직접 배선 전극 물질을 스퍼터링(sputtering) 공정으로 증착하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법에서는, 기판에 직접 투명 전극 및 배선을 형성하므로 가공성이 낮은 광학용 투명 접착제를 사용하지 않아도 된다. 이에 의하여 불량을 저감하여 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 터치 패널의 적층 구조를 단순화하여 투과율을 향상할 수 있으며 두께 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
한편, 실시예에 따른 터치 패널에서 배선 전극이 얇은 선폭으로 형성되어 좁은 더미 영역을 구현할 수 있다. 이에 따라 유효 영역의 면적이 넓어지고 디자인의 다양성을 확보할 수 있다.
도 1은 실시예에 따라 형성된 터치 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 전에 터치 패널에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널에는, 입력 장치의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다.
여기서, 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(30)이 형성될 수 있다. 그리고 더미 영역(DA)에는 투명 전극(30)에 연결되는 배선 전극(40) 및 이 배선 전극(40)을 외부 회로(도시하지 않음, 이하 동일)에 연결하는 인쇄 회로 기판(50) 등이 위치할 수 있다. 이러한 더미 영역(DA)에는 외곽 더미층(20)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(20)에는 로고(logo)(20a) 등이 형성될 수 있다. 이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 외곽 더미층(20)이 포함된 기판(10)에 투명 전극(30)이 형성될 수 있다. 그리고 이 투명 전극(30)에 배선 전극(40)이 연결되고, 이 배선 전극(40)에 인쇄 회로 기판(50)이 연결될 수 있다. 또한, 투명 전극(30), 배선 전극(40) 및 인쇄 회로 기판(50)을 덮으면서 반사 방지막(60)이 형성될 수 있다.
기판(10)은 이 위에 형성되는 투명 전극(30), 배선 전극(40) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
기판(10)의 더미 영역(DA)에 외곽 더미층(20)이 형성된다. 외곽 더미층(20)은 페이스트(Paste)를 평판 인쇄하거나 증착 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 외곽 더미층(20)은 배선 전극(40)과 인쇄 회로 기판(50) 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있게 소정의 색을 가질 수 있다. 외곽 더미층(20)은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 등을 포함하여 흑색을 나타낼 수 있다. 그리고 이 외곽 더미층(20)에는 다양한 방법으로 원하는 로고(도 1의 참조부호 20a) 등을 형성할 수 있다.
이어서 투명 전극(30)이 형성된다. 투명 전극(30)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지를 감지할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 투명 전극(30)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 투명 전극(30)에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.
기판(10)의 더미 영역(DA)으로 투명 전극(30)에 연결되는 배선 전극(40) 및 이 배선 전극(40)에 연결되는 인쇄 회로 기판(50)이 형성된다. 이러한 배선 전극(40)은 더미 영역(DA)에 위치하므로 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 인쇄 회로 기판(50)으로는 다양한 형태의 인쇄 회로 기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
이어서, 기판(10)의 서로 반대되는 제1 면(10a)(이하 “상면”, 이하 동일) 및 제2 면(10b)(이하 “하면”, 이하 동일) 중 적어도 어느 한 면에 반사 방지막(60)이 형성될 수 있다.
반사 방지막(60)은 반사에 의한 눈부심이나 화면이 보이지 않는 현상을 막기 위해 가시광 영역의 빛의 반사율을 낮추는 역할을 한다. 즉, 반사 방지막(60)은 반사의 악영향을 효과적으로 감소시켜 우수한 해상도를 제공할 수 있고 시인성을 향상할 수 있다. 또한, 터치 패널의 투과율을 90% 이상, 바람직하게는 92% 이상, 최대로는 99%까지 향상하는 역할을 할 수 있다.
도면에서는 하면(10b)에만 반사 방지막(60)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 상면(10a)에만 반사 방지막(60)이 형성될 수 있고, 반사 방지막(60)의 효과를 극대화하기 위해 상면(10a) 및 하면(10b)의 양면에 형성될 수 있다.
반사 방지막(60)은 마그네슘 불화물, 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 세륨 불화물, 인듐 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 납 산화물, 티타늄 산화물, 탄탈륨 산화물 및 니오븀 산화물 등을 포함할 수 있다.
이러한 반사 방지막(60)은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질을 한 층 이상 적층하여 다층으로 형성될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 내용과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도다.
먼저, 기판을 준비하는 단계(S301)에서는 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 준비할 수 있다.
이어서, 이러한 기판에 투명 전극을 형성하는 단계(S302)를 거친다. 이 단계에서 투명 전극은 스퍼터링(sputtering) 또는 반응성 스퍼터링 등에 의하여 형성될 수 있다. 스퍼터링이란, 높은 에너지를 갖는 입자가 금속 증착원에 충돌하면 금속 증착원으로부터 원자 또는 분자가 튀어 나오는 현상을 이용한 박막 증착 방법이다. 반응성 스퍼터링은, 금속 증착원과 증착 타켓을 위한 스퍼터 장치 내에 비활성 기체(Ar, Ne)와 함께 산소(O2) 및/또는 질소(N2)를 추가하여, 금속 증착원이 산화되면서 증착 타켓에 증착되도록 하는 박막 증착 방법이다.
일례로, 구리 산화물(copper oxide)을 포함하는 투명 전극을 형성하기 위해서, 스퍼터 장치 내에 증착 타겟인 유리 기판, 구리를 포함한 금속 증착원, 아르곤(Ar) 기체 및 산소(O2)를 추가할 수 있다. 이를 통해, 구리를 포함한 금속 증착원이 산화되면서, 유리 기판에 구리 산화물이 증착될 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 다양한 방법에 의하여 투명 전극이 형성될 수 있다. 이러한 증착 등의 방법으로 형성된 투명 전극을 패터닝 또는 에칭하여 다양한 패턴을 형성할 수 있고, 이러한 패턴에 인가된 전압을 확산시켜 정전 용량에 의한 접촉을 인식할 수 있다.
투명 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 및 전도성 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 기판의 더미 영역(도 1의 참조 부호 DA, 이하 동일)에 배선 전극 물질을 증착하는 단계(S303)를 거친다.
이 단계에서 배선 전극 물질은 앞서 설명한 투명 전극 형성 방법과 동일한 방법으로 증착할 수 있다. 따라서, 배선 전극 물질은 스퍼터링 또는 반응성 스퍼터링의 방법으로 증착할 수 있다. 반응성 스퍼터링 공정으로 배선 전극을 형성할 경우, 산소 또는 질소의 분위기에서 진행될 수 있다.
배선 전극 물질은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu). 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo) 또는 이들을 포함하는 합금을 포함할 수 있다,
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로, 배선 전극 물질이 크롬(Cr) 산화물, 알루미늄(Al) 산화물, 은(Ag) 산화물, 구리(Cu) 산화물. 니켈(Ni) 산화물 및 몰리브덴(Mo) 산화물을 포함할 수 있다.
이 단계에서는 배선 전극 물질을 증착하는 공정을 복수로 행하여, 배선 전극이 다층으로 형성될 수 있다. 배선 전극 물질인 금속, 합금 및 산화물은 성질에 따라 유연성(flexibility) 또는 접착력(adhesion)이 달라지는데, 이러한 물질이 가지는 성질에 따라 다층으로 형성되어 더욱 유리한 성질을 가지도록 할 수 있다.
본 실시예에서는, 투명 전극 물질 및 배선 전극 물질을 기판에 바로 증착하여 형성하므로, 가공성이 낮은 광학용 투명 접착제를 사용하지 않아도 된다. 이에 의하여 불량을 저감하여 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 터치 패널의 적층 구조를 단순화하여 투과율을 향상할 수 있으며 두께 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
이어서, 증착된 배선 전극 물질을 에칭하여 배선 전극을 형성하는 단계(S304)를 거친다.
구체적으로, 배선 전극 물질을 습식 식각(wet etching)의 방법으로 형성할 수 있다. 습식 식각은 화학 약품을 이용하는 방법으로, 화학 약품내에 포함된 성분이 에칭하고자 하는 물질과 화학 반응을 일으켜 에칭하고자 하는 성분이 약품 용액 중에 녹아내리면서 에칭되는 기술을 말한다. 일례로, 본 실시예에서는, FeCl3 수용액 또는 NaOH 수용액을 이용하여 에칭할 수 있다.
이러한 습식 식각 방법을 통해 얇은 선폭을 가지는 배선 전극을 형성할 수 있다. 구체적으로, 배선 전극의 선폭이 10 내지 100 um 가 될 수 있다.
본 실시예에서는 배선 전극의 선폭을 얇게 형성하여 좁은 더미 영역을 구현할 수 있다. 일례로, 더미 영역(DA)이 2 mm로 형성되어 터치 패널의 유효 영역(도 1의 참조 부호 AA, 이하 동일) 및 디자인의 다양성을 확보할 수 있다. 또한, 배선 전극의 선폭이 얇기 때문에, 더미 영역(DA)내에서 많은 수의 배선 전극이 형성될 수 있어 터치 패널의 해상도를 높일 수 있다.
종래에는 배선 전극 형성 시 인쇄 공정으로 형성하였고, 이러한 인쇄 공정으로 형성할 경우, 100 um 이하의 선폭 구현이 어려웠다. 따라서, 넓은 선폭을 가지는 배선 전극을 가리기 위해 적어도 5 내지 10 mm의 더미 영역(DA)이 필요하였다. 이로 인해 유효 영역(AA)이 줄어들고 디자인에 제약이 있다는 문제점이 있었다.
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
배선 전극을 형성하는 단계(S304) 후, 반사 방지막을 형성하는 단계(S305)를 더 포함할 수 있다.
위의 공정으로 형성된 투명 전극 및 배선 전극에 직접 반사 방지막을 형성할 수 있다.
이때, 반사 방지막은, 스퍼터링(sputtering)이나 롤투롤(roll to roll)공정 에 의해 형성될 수 있다. 스퍼터링은 이온화된 원자를 전기장에 의해 가속시켜 박막 재료(source material)에 충돌시키고, 이 충돌에 의해 박막 재료의 원자들이 증착되는 방법이다. 롤투롤 공정은 종이나 필름 같은 소재를 롤에 감아 그대로 가공하는 공정을 말한다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 다양한 공정으로 반사 방지막을 형성할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 위치를 감지하는 유효 영역 및 상기 유효 영역의 외곽으로 위치하는 더미 영역이 정의되는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 일면에 투명 전극을 스퍼터링(sputtering) 공정으로 형성하는 단계;
    상기 기판의 더미 영역에 직접 배선 전극 물질을 스퍼터링(sputtering) 공정으로 증착하는 단계; 및
    상기 배선 전극 물질을 습식 에칭하여 배선 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 투명 전극은 전기적 신호를 송신하는 송신 전극 및 전기적 신호를 수신하는 수신 전극을 포함하고, 상기 송신 전극 및 상기 수신 전극은 상기 기판의 일면에서 동일 평면 상에 위치하고,
    상기 배선 전극의 선폭이 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 이고,
    상기 더미 영역의 폭이 0.01 mm 내지 2 mm 인 터치 패널의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는 반응성 스퍼터링 공정을 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투명 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 및 전도성 고분자 물질로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극 물질은, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu). 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극 물질은, 크롬(Cr) 산화물, 알루미늄(Al) 산화물, 은(Ag) 산화물, 구리(Cu) 산화물, 니켈(Ni) 산화물 및 몰리브덴(Mo) 산화물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증착하는 단계는, 반응성 스퍼터링 공정을 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반응성 스퍼터링 공정은 산소 및 질소 중 적어도 어느 하나의 분위기에서 진행되는 터치 패널의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 증착하는 단계에서, 증착하는 공정을 복수로 행하는 터치 패널의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극을 형성하는 단계 후, 반사 방지막을 형성하는 공정을 더 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 마그네슘 불화물, 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 세륨 불화물, 인듐 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 납 산화물, 티타늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 니오븀 산화물로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리 및 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate), PET) 필름으로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
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