KR101252276B1 - 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 터치 패널용 부품 - Google Patents

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Abstract

투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법은, 투명 기판에 다수의 투명 전극을 형성한 후, 비전도성 나노 입자의 용액을 투명 기판과 투명 전극 상에 코팅하는데, 이 비전도성 나노 입자와 투명 전극 양자는 동일한 광굴절율을 갖는다. 고온 열처리가 투명 기판에 수행된 후, 평탄한 마스크가 투명 기판과 투명 전극 상에 형성되어서 마스크의 비전도성 나노 입자는 투명 기판 상에서 투명 전극이 형성된 위치와 투명 전극이 형성되지 않은 위치에 대한 동일한 광굴절율을 제공한다. 따라서, 스크린의 양호하지 못한 이미지 품질을 야기할 수 있는, 투명 기판 상의 위치에 따라 광굴절율이 다르게 되는 현상을 효과적으로 방지한다.

Description

터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 터치 패널용 부품{METHOD OF HIDING TRANSPARENT ELECTRODES ON A TRANSPARENT SUBSTRATE OF A TOUCH PANEL AND A COMPONENT FOR A TOUCH PANEL MADE BY THE METHOD}
본 발명은 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 터치 패널 부품에 관한 것으로, 특히 스크린 상의 위치에 따라 굴절율이 다름에 기인한 불량한 이미지 품질을 방지하기 위해 비전도성 나노 입자의 용액을 투명 기판에 코팅하는 방법에 관한 것이다.
근년에, 여러 다양한 제품, 특히, 전자, 정보 및 통신 제품에 있어서 기술진보가 있었다. 이들 제품은 혁신적인 디자인, 구조 및 기능을 충족할 뿐 아니라, 사용자의 친근한 응용 및 입력 방법의 요구를 충족함은 물론, 다양한 구성을 제공한다. 터치 패널의 개발은 종래의 전자 제품의 입력모드를 종래의 입력장치(데이터를 입력하고 명령을 실행하기 위한 키 입력 또는 마우스와 같은)로 한정되지 않게 하였다. 사용자는 사용자가 편하게 사용할 수 있는 터치 패널의 입력 인터페이스를 이용할 수 있고 스크린 상의 기능 아이콘을 따라서 바람직한 기능을 선택한다. 이러한 선택은 손가락 또는 터치 펜을 이용하여 수행하여 특정한 훈련이나 학습 없이 업무를 실행할 수 있다. 현재, 터치 패널은 손바닥(palm) 크기의 PC, PDA(Personal Digital Assistant) 및 정보 제품과 같은 다양한 개인 전자 제품에 광범위하게 이용된다. 이들 제품은 의학 치료, 교통, 여행 및 교육관련 지역의 공공 정보 이용처에서 이용되고 있으며, 이 터치 패널의 응용 범위와 시장의 요구는 지속적으로 확대되는 경향이 있다.
일반적으로, 편평한 케이블 및 회로 기판, 이 회로 기판에 장착된 제어 IC와 함께 동작하는 ITO 유리를 형성하기 위해 투명 유리기판에 ITO 필름을 마련함으로서 만들어진 터치 패널은 사용자에 의해 눌려진 대응하는 위치에 따라 제어 명령을 실행하여 터치 패널을 통해 데이터와 명령을 입력하는 목적을 달성한다. 이들 터치 패널은 액정 디스플레이(LCD)와 같은 여러 다른 전자 제품에 대해 일반적으로 장착되기 때문에, 사용자는 터치 패널을 눌러 (키보드 및 마우스을 포함하는) 종래의 입력 장치를 설치하지 않고도 데이터와 명령을 입력할 수 있어서 작업공간을 더 절약할 수 있거나 더 큰 디스플레이 패널을 설치할 수 있어 사용자가 데이터를 표시하거나 입력하는 것을 용이하게 한다.
상술한 바와 같은 관점에서, ITO 유리는 터치 패널의 주요 구성요소인데, 이 ITO 유리는 투명 유리 기판과 투명 전도층으로 이루어진다. ITO 유리의 제조시, 절연성의 투명 유리 기판이 투명 전도성 금속 재료의 층으로 코팅되어 투명 전도층이 투명 유리 기판상에 형성된다. 일반적으로, 투명 전도층은 인듐 주석 산화물(ITO)로 만들어져 있고 투명 전도층은 투명 유리 기판상에 배치된 다수의 ITO 투명 전극으로 이루어져 있다.
ITO 유리의 구조의 상세한 설명을 위한 도 1을 참조하여, ITO 유리의 제조 공정을 설명한다.
(단계 101) 헹구기(rinsing): 투명 유기 기판이 제조되기 전에, 투명 유리 기판에 부착된 먼지와 입자를 제거하기 위해 투명 유리 기판의 표면을 헹구어야 한다.
(단계 102) 코팅: 인듐 주석 산화물 필름이 투명 유리 기판의 표면에 코팅된다.
(단계 103) 포토레지스트(P/R)층을 코팅: 포토레지스트 재료층이 롤러 프린팅에 의해 인듐 주석 산화물 필름을 갖는 투명 유리 기판에 코팅된다.
(단계 104) 프리베이크(Prebake): 투명 유리 기판을 서서히 가열하여 포토레지스트 층을 투명 유리 기판에 코팅 고정한 후 다음 공정을 준비한다.
(단계 105) 노광(Exposure): 일정량의 UV광을 포토레지스트 층과 화학 반응을 위해 투명 유리 기판의 포토레지스트 층에 투사하여 마스크된 패턴 영역과 노출된 영역을 포토레지스트 층에 형성한다.
(단계 106) 현상(Development): 노광된 영역은 현상제에 의해 세정되어 노광된 영역의 포토레지스트 층을 세정하여 인듐 주석 산화물 필름을 노출시킨다.
(단계 107) 에칭: 노광 영역에서 노출된 인듐 주석 산화물 필름은 로열 워터(royal water)에 의해 헹구어 진다.
(단계 108) 스트리핑(Stripping) : 알칼리 용액, 바람직하기로는, 수산화물(KOH)이 마스크 된 패턴 영역위의 포토레지스트 층을 용해하도록 린싱(헹굼)하는데 이용된다.
(단계 109) 에칭후 검사(After-etch Inspection): 투명 유리 기판의 전극이 검사된다. ITO 전극 사이에 단락 회로가 발견되는 경우, 이 단락 회로의 지점이 레이저 수정 장치에 의해 제거되어 ITO 유리의 제조를 완료하고 투명 유리 기판을 터치 패널에 설치하기 위해 최종 공정을 준비한다.
ITO 유리가 LCD 디스플레이로 이용되는 경우, 사용자는 ITO 유리를 통해 디스플레이 스크린의 해상도 감소나 파티클, 흐린 이미지 및 불연속한 층을 흔히 관찰한다. 이는, ITO 유리의 각각의 위치에서의 광의 굴절율이 다르기 때문이다. 상기 공정에 의해 만들어진 ITO 유리(1)에 대한 도 2를 참조하면, ITO 유리(1)는 투명 유리 기판(10)과 이 투명 유리 기판에 배치된 다수의 ITO 투명 전극(12)을 포함한다. 투명 유리 기판(10) 상의 ITO 투명 전극(12) 없는 위치에서의 광굴절율의 범위는 1.4와 1.5 사이이고, ITO 투명 전극(12)의 광굴절율의 범위는 1.8과 2.2 사이이다. 두 굴절율이 다르기 때문에, 사용자가 관찰한 스크린의 이미지 품질은 크게 낮아지고, 보다 작은 그래픽이나 텍스트의 이미지가 흐리게 되어 사용자가 버튼 위치에 대응하는 제어 명령을 실행하기 위해 스크린 상에서 정확한 버튼을 성공적으로 누를 수 없어서 사용자는 바람직한 데이터 또는 명령을 성공적으로 입력할 수 없다.
선행기술의 문제에 대하여, 본 발명의 발명자는 본 발명에 따라 투명 전극을 투명 기판 상에서 은폐하는 방법을 고안 개발하였다.
따라서, 본 발명의 일차적인 목적은 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법을 제공하는 것으로, 이 방법은 투명 기판에 다수의 투명 전극을 형성한 후 비전도성 나노 입자의 용액을 투명 기판과 투명 전극 상에 코팅한다. 이때 비전도성 나노 입자와 투명 전극에 대한 광굴절율이 같다. 고온 열 처리가 소정 열처리 시간 동안 투명 기판에 행해진 후, 편평한 마스크가 투명 기판과 투명 전극에 형성되고, 마스크에 존재하는 비전도성 나노 입자는 투명 기판 상에서 투명 전극이 있거나 이 투명 전극이 없는 위치에 대하여 동일한 굴절율을 제공하여 스크린의 이미지 품질을 악화시키는 투명 기판의 위치에 따라 다른 굴절율을 효과적으로 방지한다.
본 발명의 상기 기타 목적, 구성 및 장점을 첨부한 도면을 참고로 하면서 설명한다.
도 1은 선행기술의 ITO 유리를 제조하는 흐름도.
도 2는 선행기술의 ITO 유리의 개략도.
도 3은 본 발명의 투명 기판의 개략도.
도 4는 본 발명의 투명기판과 마스크를 제조하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 흐름도.
도 6은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예의 흐름도.
본 발명에 의한 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법에 대한 도 3을 참조하면, 이 방법은 투명 기판(2)에 다수의 투명 전극(20)을 형성한 다음 비전도성 나노 입자의 용액을 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 코팅한다. 이때 비전도성 나도 입자와 투명 전극(20)에 대한 광굴절율이 동일하여, 투명 기판(2)이 소정 열처리 시간 동안 고온 열 처리에 의해 처리되고 편평한 마스크(21)가 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 형성된다. 마스크(21)에 존재하는 비전도성 나노 입자로 인해, 투명 기판(2) 상에서 투명 전극(20)이 있는 위치와 투명 전극이 없는 위치에서의 광굴절율이 동일하여 스크린 상에서 이미지 품질을 열화할 수 있는 투명 기판(2)의 위치에 따라 다른 광굴절율을 효과적으로 방지한다.
본 발명에 의한 다수의 투명 전극(20)을 갖는 투명 기판을 처리하는데 이용되는 방법에 대한 도 4를 참조하면, 이 방법은 다음 단계를 포함한다.
투명 전극(20)의 광굴절율과 같은 광굴절율을 갖는 비전도성 나노 입자의 용액을 만들어 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 이 용액을 고르게 코팅 형성한다(단계 401).
소정 열처리 시간 동안 투명 기판(2)에 대하여 고온 열처리를 수행하여 편평하고 고른 마스크(21)를 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 형성한다(단계 402).
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 도 5를 참조하면, 본 발명은 비전도 나노 입자의 용액을 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 코팅하기 전에 다음 공정을 수행한다. 이러한 공정은,
비전도성 나노 입자에 용매를 첨가하는 단계(단계 501)와;
이 용매에 분산제를 첨가하는 단계(단계 502)와;
초음파에 의해 이 용매를 처리하여 비전도성 나노 입자가 용매에 고르게 분산된 비전도성 나노 입자의 용액을 만들어, 비전도성 나노 입자가 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 고르게 코팅되게 하는 단계(단계 503)를 포함한다.
도 3에서, 비전도성 나노 입자에 대한 광굴절율의 범위는 1.8에서 2.2이고 비전도성 나노 입자는 삼산화 안티몬(Sb2O3), 삼산화 크롬(Cr2O3), 삼산화 인듐(In2O3), 삼산화 탄탈륨(Ta2O3), 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 지르코늄(ZrO2) 또는 이들의 혼합물로 되어 있으며 나노 입자의 크기는 10nm 내지 100nm이어서, 나노 입자가 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 고르게 코팅되어 편평하고 고른 마스크(21)를 형성하는 경우, 나노 입자는 투명 기판(2) 상에서 투명 전극(20)이 있는 위치와 없는 위치에서의 광굴절을 1.8 내지 2.2로 유지하여 ITO 유리의 위치에 따라 다른 광굴절율로 인한 흐린 이미지, 파티클 및 해상도 감소를 야기하는 ITO 유리의 단점을 효과적으로 극복한다.
바람직한 실시예에서, 용매는 초음파에 의해 처리되고, 분산제가 이 용매에 부가되기 전에 접착제가 이 용매에 부가된다. 접착제는 실록산 화합물일 수 있고 이 용매는 에탄올일 수 있으며 나노 입자의 용액은 초음파처리 후에 생성될 수 있다. 나노 입자의 용액이 투명 기판(2)과 투명 전극에 코팅된 후, 투명 기판(2)은 적어도 30분 동안 처리 되고 고온 열 처리의 온도의 범위를 100℃ 내지 200℃로 유지하여 편평하고 고른 마스크(21)가 투명 기판(2)과 투명 전극(20) 상에 고르게 형성되어서 나노 입자가 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 고르게 부착된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 도 6을 참조하면, 비전도성 나노 입자의 용액을 생성하는 방법은,
금속 알콕사이드 화합물을 용매에 첨가하여 혼합하는 단계(단계 601)와;
겔 중합화 촉매를 이 용매에 첨가하는 단계(단계 602)와;
고른 나노 입자를 함유하는 금속 알콕사이드 화합물의 용액을 형성하도록 졸-겔 처리에 요구되는 반응 시간 동안 50℃ 내지 80℃의 온도 범위에서 용매에 대해 저온 열 처리를 수행하는 단계(단계 603)를 포함한다.
도 3에서, 금속 알콕사이드 화합물의 나노 입자는 1.8 내지 2.2의 범위의 광굴절율을 가지며 이 금속 알콕사이드 화합물은 티타늄 부톡사이드(Ti(OCH2CH2CH2CH3)4)일 수 있다. 금속 알콕사이드 화합물의 나노 입자가 투명 기판(2)과 투명 전극(200)에 고르게 코팅되어 편평하고 고른 마스크(21)를 형성하면, 금속 알콕사이드 화합물의 나노 입자는 투명 기판(2) 상에서 투명 전극(20)이 있는 위치와 없는 위치에서 광굴절율을 1.8 내지 2.2로 유지할 수 있어서 투명기판의 위치에 따라 다른 광굴절율로 인한 흐린 이미지, 색차, 파티클 및 해상도 감소를 갖는 종래의 ITO 유리의 단점을 효과적으로 극복한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 용매는 아세틸아세톤일 수 있고 겔 중합체 촉매는 질산 및 물일 수 있다. 용매가 적어도 60분 동안 이러한 졸-겔 공정을 거친 후, 금속 알콕사이드 화합물의 나노 입자의 용액이 만들어지고 이 용액이 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 코팅된다. 투명 기판(2)이 적어도 60분 동안 200℃ 내지 300℃의 온도로 고온 열 처리 공정을 받으면 투명 기판(2)과 투명 전극(20) 상에 평탄하고 고른 마스크(21)가 형성되고 금속 알콕사이드 화합물의 나노 입자가 투명 기판(2)과 투명 전극(20)에 고르게 부착될 수 있다.
본 발명의 방법은 역효과를 나타낼 수 있는 투명 기판(2)과 투명 전극(20) 사이에 형성된 에칭 라인을 제거할 수 있을 뿐 아니라, 투명 기판(2) 상에서 투명 전극(20)이 있는 위치와 없는 위치에서 다른 광굴절율에 의해 야기된 스크린의 이미지 품질 저하를 효과적으로 극복할 수 있다.
본 발명은 특정 실시예에 의해 설명되었지만 당업자는 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 다수의 투명 전극이 형성된 터치 패널 투명 기판에 적용되는, 터치 패널의 투명 기판상에서 투명 전극을 은폐하는 방법에 있어서,
    상기 투명 전극의 굴절율과 동일한 굴절율을 갖는 비전도성 나노 입자를 준비하는 단계와;
    상기 비전도성 나노 입자에 용매를 첨가하여 상기 비전도성 나노 입자의 용액을 만드는 단계와;
    상기 비전도성 나노 입자의 상기 용액을 상기 터치 패널의 상기 투명 기판과 상기 투명 전극 상에 코팅하는 단계와;
    상기 투명 기판에 소정 열처리 시간 동안 고온 열처리를 행하여서, 상기 비전도성 나노 입자가 투명 기판과 투명 전극에 고르게 부착되어진 상기 비전도성 나노 입자의 평탄하고 고른 마스크를 상기 투명 기판과 상기 투명 전극 상에 형성하여 상기 마스크가 상기 투명 전극의 굴절율과 동일한 굴절율을 갖게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용액을 상기 투명 기판과 상기 투명 전극에 코팅하는 단계 이전에,
    상기 용매에 분산제를 첨가하는 단계와;
    초음파를 사용하여 상기 비전도성 나노 입자를 상기 용매에 고르게 분산시켜 상기 용액을 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분산제를 상기 용매에 첨가한 후 상기 초음파에 의해 처리하기 전에, 접착제를 상기 용매에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자의 굴절율의 범위는 1.8 내지 2.2이고, 삼산화 안티몬(Sb2O3), 삼산화 크롬(Cr2O3), 삼산화 인듐(In2O3), 삼산화 탄탈륨(Ta2O3), 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 지르코늄(ZrO2) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자의 굴절율의 범위는 1.8 내지 2.2이고, 삼산화 안티몬(Sb2O3), 삼산화 크롬(Cr2O3) 또는 삼산화 탄탈륨(Ta2O3) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  6. 제 4항 또는 제5항 에 있어서,
    상기 접착제는 실록산 화합물인 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용매는 에탄올 용액인 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자의 크기는 10nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고온 열처리는 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 터치 패널의 투명 기판 상에서 투명 전극을 은폐하는 방법.
  10. 투명 기판;
    상기 투명 기판상에 형성된 다수의 투명 전극; 및,
    상기 투명 기판과 상기 투명 전극 상에 고르게 부착되어 균일하게 분포된 비전도성 나노 입자로 된 평탄하고 고른 마스크를 포함하여 구성되고,
    상기 균일하게 분포된 비전도성 나노 입자는 상기 투명 전극의 굴절율과 동일한 굴절율을 가져 굴절율이 매칭되고, 이에 따라 상기 마스크의 굴절율이 상기 투명 전극의 굴절율과 동일하게 되어 굴절율이 매칭되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자는 1.8 내지 2.2의 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자는 삼산화 안티몬(Sb2O3), 삼산화 크롬(Cr2O3), 삼산화 인듐(In2O3), 삼산화 탄탈륨(Ta2O3), 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 지르코늄(ZrO2) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자는 삼산화 안티몬(Sb2O3), 삼산화 크롬(Cr2O3) 또는 삼산화 탄탈륨(Ta2O3) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자의 크기는 10nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 비전도성 나노 입자는 금속 알콕사이드 화합물로 된 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 금속 알코사이드 화합물은 티타늄 부톡사이드(Ti(OCH2CH2CH2CH3)4)인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 투명 기판에 소정 열처리 시간 동안 고온 열처리를 행하여 상기 투명 기판 상에 고르게 형성된 것임을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 고온 열처리는 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 열처리 시간은 적어도 30분인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 투명 기판은 투명 유리 기판인 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
  21. 제 10항에 있어서,
    상기 투명 전극은 인듐 주석 산화물로 만들어진 것을 특징으로 하는 터치 패널용 부품.
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