KR101365960B1 - 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블랙 매트릭스층이 터치 패널에 직접 형성되어 수율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 구조의 윈도우 패널 일체형 터치스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일 면 중앙부에 형성되는 센서전극; 상기 센서전극의 외 측에 형성되는 리드전극; 상기 리드전극에 대응하는 영역에서 상기 베이스 기판의 일 면 가장자리를 따라 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 베이스 기판의 타 면에서 결합되는 연성회로기판; 및 투명 접착제층을 매개로 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 일 면에 접합되는 윈도우 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 패널 및 그 제조방법{Touch Screen Panel and Manufacturing Process of The Same}

본 발명은 터치스크린 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블랙 매트릭스층이 터치 패널에 직접 형성되어 수율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 구조의 윈도우 패널 일체형 터치스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(前面)에 구비되어 사람의 손 또는 물체가 직접 접촉된 위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이러한 터치 스크린 패널은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙의 영상이 표시되는 윈도우 영역(Window Area, WA)에 도전성 감지 셀들을 형성함에 의하여 윈도우 영역(WA) 내에서 발생되는 터치 이벤트를 입력신호로서 인식한다. 또한, 윈도우 영역(WA)의 가장자리에는 터치 패널(10)에 형성되는 리드전극(13x,13y) 패턴을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 영역(Black-Matrix Area, BMA)이 형성되고, 블랙 매트릭스 영역(BMA)에는 로고 패턴과 같은 장식들이 형성될 수 있다.

이러한 터치 스크린 패널의 상세한 구조를 도 도 2 및 도 3을 참고하여 살펴보면, 터치 스크린 패널은 터치 패널(10)의 전면(前面)에 윈도우 패널(30)이 투명 접착층(20)에 의하여 라미네이팅 되는 구조를 이룬다. 여기서 터치 패널(10)은 베이스 기판(11)의 일 면에 센서전극(12x,12y)과 리드전극(13x,13y)이 형성된 구조를 이루며, 센서전극(12x,12y)은 베이스 기판(11)의 중앙부에 형성되고 리드전극(13x,13y)은 베이스 기판(11)의 가장자리에 형성된다. 또한, 윈도우 패널(30)은 유리기판(31)의 하면에 블랙 매트릭스(32)가 형성된 구조를 이루며, 블랙 매트릭스(32)는 터치 패널(10)의 리드전극(13x,13y)에 대응하는 가장자리 영역에 형성된다. 특히, 종래의 기술에 따른 터치 스크린 패널에서는 블랙 매트릭스(32)가 윈도우 패널의 유리기판(31) 하면에 인쇄된다.

윈도우 패널(30)은 통상적으로 강화 처리된 유리기판(31)이 이용되며, 이를 위해서는 셀 단위로 유리기판(31)을 커팅한 후 강화 처리 공정이 이루어지고, 셀 단위의 유리기판(31) 일 면 가장자리에 블랙 매트릭스(32)를 스크린 인쇄하는 과정으로 제조된다. 블랙 매트릭스(32)가 형성된 윈도우 패널(30)을 별도의 공정에서 제작된 터치 패널(10)에 라미네이팅 시키게 된다.

그러나 종래의 기술에서와 같이 터치 스크린 패널의 제조가 셀 단위로 이루어지는 경우 셀 단위의 작업 특성상 수율이 저하되고, 이는 결국 제조 원가의 상승을 초래하는 문제점이 있다. 즉, 셀 단위의 유리기판(31)에 의하여 블랙 매트릭스(32)도 셀 단위로 인쇄되므로, 블랙 매트릭스 인쇄 과정에서 불량 발생율이 높아 수율 저하 및 재료 손실에 따른 제조 비용 상승을 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 블랙 매트릭스를 터치 패널을 구성하는 원장 단위의 베이스 기판 상에 직접 형성하여 셀 단위의 작업에 의한 불량 발생을 방지함으로써, 수율을 상승시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 구조의 터치 스크린 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린 패널은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일 면 중앙부에 형성되는 센서전극; 상기 센서전극의 외 측에 형성되는 리드전극; 상기 리드전극에 대응하는 영역에서 상기 베이스 기판의 일 면 가장자리를 따라 형성되는 블랙 매트릭스; 상기 베이스 기판의 타 면에서 결합되는 연성회로기판; 및 투명 접착제층을 매개로 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 일 면에 접합되는 윈도우 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리드전극과 상기 연성회로기판이 상기 베이스 기판을 중심으로 서로 반대 면에 형성되는 경우 상기 베이스 기판에 형성된 홀을 통하여 연결되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 터치 스크린 패널 제조방법은, (a) 원장 베이스 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 다수의 셀로 구획되도록 센서전극과 리드전극을 패터닝하는 단계; (c) 상기 리드전극에 대응하는 영역에서 상기 베이스 기판의 일 면 가장자리를 따라 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; (d) 상기 베이스 기판을 각 셀 단위로 분리하는 단계; (e) 투명 접착제를 매개로 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 일 면에 윈도우 패널을 라미네이팅 하는 단계; 및 (f) 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 반대 면에 연성회로기판을 결합하는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 블랙 매트릭스를 터치 패널 상에 직접 형성하여 셀 단위의 작업에 의한 불량 발생을 방지함으로써, 생산 수율을 상승시키고 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 터치 스크린 패널의 일반적인 화면을 나타낸 평면도,
도 2는 도 1의 터치 스크린 패널의 터치 패널을 나타낸 평면도,
도 3는 종래의 기술에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 종단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 종단면도,
도 5는 도 4의 주요부인 터치 패널의 제조 과정을 나타낸 공정도,
도 6는 도 5의 터치 패널을 이용한 터치 스크린 패널의 제조 과정을 나타낸 공정도, 및
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 다양한 변형 예를 나타낸 종단면도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 종단면도이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 패널(100)은 전극 패턴(112,113)과 블랙 매트릭스(114)가 함께 형성된 터치 패널(110)이 투명 접착제(120, Optical Clear Adhesive : OCA)에 의하여 윈도우 패널(130)과 합지되는 구조를 이룬다.

구체적으로 살펴보면, 터치 패널(110)은 손이나 터치 펜에 의한 접촉을 감지하여 사용자의 명령을 받아들이는 기능을 하며, 베이스 기판(111)의 일 면 또는 양 면에 다수의 전극 패턴(112,113)들이 형성되어 접촉을 감지한다. 베이스 기판(111)은 PET 필름과 같이 투광성이 우수한 투명기판이 이용된다.

또한, 전극 패턴(112,113)은 접촉 신호를 감지하기 위하여 베이스 기판(111) 중앙부에 형성되는 센서전극(112)과 센서전극(112)으로부터의 접촉 신호를 외부 구동회로 전달하기 위하여 센서전극(112)의 외 측에서 베이스 기판(111)의 가장자리를 따라 형성되는 리드전극(113)으로 구분된다(도 2 참조). 여기서 센서전극(112)은 행 방향(x방향)을 따라 각 행 별로 서로 연결되도록 형성된 다수의 제1센서전극(112x)과 열 방향(y방향)을 따라 각 열 별로 서로 연결되도록 형성된 다수의 제2센서전극(112y)으로 구성된다. 이때, 제1센서전극(112x)과 제2센서전극(112y)은 서로 중첩되지 않도록 교차 배치되며, 각 전극들의 연결부에는 절연막(미도시)이 형성된다. 이러한 센서전극(112)은 ITO와 같은 투명전극이 이용된다. 리드전극(113)은 각 센서전극(112)의 행 또는 열의 단부에서 센서전극(112)에 연결되며, 각 행 별로 제1센서전극(112x)에 연결되는 제1리드전극(113x)과 각 열 별로 제2센서전극(113y)에 연결되는 제2리드전극(113)으로 구성된다. 이러한 리드전극(113)은 ITO 투명전극이 이용될 수 있지만, 통상적으로 비저항이 낮은 불투명 물질이 이용된다.

또한, 베이스 기판(111)의 가장자리를 따라 리드전극(113)의 상면에는 블랙 매트릭스(114)가 형성된다. 블랙 매트릭스(114)는 불투명 전극인 리드전극(113)의 형상이 윈도우 패널(130) 전면(前面)으로 노출되지 않도록 차단하는 기능을 하며, 로고나 아이콘과 같은 특정 문양들이 장식될 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(114)는 절연효과가 있는 비도전 물질이 이용되며, 흑색뿐만 아니라 윈도우 패널(130) 전면을 장식하기 위한 다양한 색상을 나타내는 물질이 이용될 수 있다.

그리고, 윈도우 패널(130)은 터치 스크린 패널(100)의 전면 디스플레이 창을 형성하며, 강화 유리기판이나 강화 플라스틱 등 투광성이 우수한 기판이 이용된다. 이러한 터치 패널(110)과 윈도우 패널(130)은 양면 투명 접착제(120)에 의하여 접합된다. 이때, 윈도우 패널(130) 전면으로는 터치 패널(110)의 리드전극(113)이 블랙 매트릭스(114)에 가려지고, 투명 센서전극이 형성된 중앙부만이 노출되어, 사용자에게 터치 스크린 영역을 제공한다.

도 5는 도 4의 주요부인 터치 패널의 제조 과정을 나타낸 공정도이며, 도 6는 도 5의 터치 패널을 이용한 터치 스크린 패널의 제조 과정을 나타낸 공정도이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 패널은 베이스 기판(111) 상에 센서전극(112), 리드전극(113) 및 블랙 매트릭스(114)를 형성하는 과정으로 터치 패널(110)을 제조한 후, 투명 접착제(120)를 이용하여 이들을 윈도우 패널(130)과 라미네이팅시키는 과정으로 이루어진다.

먼저, 도 5를 참조하여 터치 패널(110)을 제조하는 과정을 살펴보면, (a)에 도시된 바와 같이, 셀 단위로 커팅되지 않은 원장의 베이스 필름(111)을 준비하고, 상기 베이스 필름(111) 상에 센서전극(112)과 리드전극(113)을 형성한다. 베이스 기판(111)은 PET 필름이 이용될 수 있으며, 센서전극(112)은 ITO를 이용한 투명 도전성 물질을 이용하고, 리드전극(113)은 비저항이 낮은 불투명 도전성 물질을 이용하여, 스크린 인쇄 등의 방법으로 형성한다. 이때, 센서전극(112)과 리드전극(113)으로 구성되는 전극 패턴(112,113)들은 다수의 셀 단위(Cell unit)로 구획되면서 형성된다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 하나의 원장 베이스 필름(111)이 3개의 셀 단위로 구획되는 것을 예시하였으나, 본 발명의 실시는 이에 한정되는 것은 아니다.

다수의 셀 단위로 구획되는 전극 패턴(112, 113)을 형성 후, (b)에 도시된 바와 같이 리드전극(113)을 따라 블랙 매트릭스(114)를 형성한다. 블랙 매트릭스(114)도 다수의 셀 단위로 구획되며, 이웃하는 셀 단위에 대해서는 일체로 형성될 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(114)는 불투명 도전성의 코팅액을 이용하여 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 전사 인쇄 등의 공정으로 형성할 수 있다. 이때, 블랙 매트릭스(114) 코팅액에는 다양한 색상의 염료가 첨가될 수 있으며, 심지어 화이트 매트릭스로 구성되는 것도 가능하다.

그리고, 최종적으로 (c)에 도시된 바와 같이, 원장의 베이스 기판(111)을 셀 단위로 커팅하여 다수개의 터치 패널(110)로 분리한다. 분리된 터치 패널(110)은 PET 필름의 베이스 기판(111) 일 면에 센서전극(112)과 리드전극(113)이 형성되고, 리드전극(113)의 상부에 블랙 매트릭스(114)가 형성된 구조를 이룬다.

한편, 도 6을 참조하여 터치 스크린 패널(100)을 제조하는 과정을 살펴보면, (a)에 도시된 바와 같이, 터치 패널(110), 투명 접착제(120) 및 윈도우 패널(130)을 준비한다. 이때, 터치 패널(110)은 도 5의 과정으로 제조되며, 윈도우 패널(130)은 셀 단위의 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판을 준비하고, 기판의 표면을 강화처리한다.

그리고, (b)에 도시된 바와 같이 투명 접착제(120)를 이용하여 터치 패널(110)과 윈도우 패널(130)을 라미네이팅시켜 일체로 접합하여 터치 스크린 패널(100)을 제조한다. 이때, 윈도우 패널(130)은 블랙 매트릭스(114)가 형성된 터치 패널의 일면에 라미네이팅된다.

또한, (c)에 도시된 바와 같이, 터치 패널(110)의 센서전극(112)에서 감지되는 신호를 외부 구동회로(미도시)에 전달하기 위하여 연성 인쇄회로기판(140, 이하, 'FPCB'라 함)을 결합한다. FPCB(140)는 연성 기판(141)의 일 면에 소정의 패턴전극(142)이 인쇄되어, 이를 따라 리드전극(113)으로부터의 신호가 구동회로로 전송된다.

특히, 본 발명의 실시예에서와 같이 베이스 기판(111)의 상면에 리드전극(113)이 형성되고, 리드전극(113)의 상부에 다시 블랙 매트릭스(114)가 직접 형성되는 경우, FPCB(140)는 베이스 기판(111)의 하면에서 결합된다. 이는 FPCB(140)도 윈도우 패널(130)로 노출되지 않도록 블랙 매트릭스(114)에 의하여 차단되기 위해서이다. 이때, FPCB(140)의 패턴전극(142)과 터치 패널(110)의 리드전극(113)은 절연성의 베이스 기판(111)을 중심으로 서로 반대편에 위치하므로, 각 전극(113,142)은 베이스 기판(111)에 형성된 관통 홀(111a, Via hole)을 통하여 전기적으로 연결되도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 다양한 변형 예를 나타낸 종단면도이다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 패널은 GF 구조뿐만 아니라, GF2, GFF 등 다양한 구조의 터치 패널에 적용될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 도 7(a)는 GF의 다른 구조로, 전극 패턴(112,113)들이 베이스 기판(111)의 하면에 형성된다. 이러한 구조에서 블랙 매트릭스(114)는 리드전극(113)의 반대 방향인 베이스 기판(111)의 상면에 형성되고, 도시되지는 않았지만, FPCB(140)가 결합되는 경우 별도의 관통홀(111a)이 형성되지 않는다.

또한, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 한 장의 베이스 기판(111) 양 면에 전극 패턴(112,113)들이 형성되는 GF2 구조도 가능하다. 이때, 제1전극패턴(112x,113x)들과 제2전극패턴(112y,112y)들이 서로 반대 면에서 형성된다. 일 예로, 도시된 바와 같이 제1센서전극(112x)과 제1리드전극(113x)은 베이스 기판(111)의 상면에, 제2센서전극(112y)과 제2리드전극(113y)은 베이스 기판(111)의 하면에 각각 형성되며, 그 반대로 형성되는 것도 가능하다.

또한, 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 두 장의 베이스 기판(111x, 111y)에 각각의 전극패턴(112,113)들이 형성되는 GFF 구조도 가능하다. 이때, 도시된 바와 같이 상부의 제1베이스 기판(111x)의 상면에 제1센서전극(112x)과 제1리드전극(113x)이 형성되고, 하부의 제2베이스 기판(111y)의 상면에 제2센서전극(112y)과 제2리드전극(113y)이 형성된다. 또한, 제1베이스 기판(111x)과 제2베이스 기판(111y)의 위치가 변경될 수 있으며, 각 전극 패턴들이 각 베이스 기판의 상면 또는 하면 어느 일 면에 형성되는 것도 가능하다. 또한, 제1베이스 기판(111x)과 제2베이스 기판(111y)은 투명 점착층(115)을 매개로 라이네이팅된다.

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100 : 터치 스크린 패널
110 : 터치 패널 111 : 베이스 기판
112 : 센서전극 113 : 리드전극
114 : 블랙 매트릭스 115 : 관통 홀
120 : 투명 접착제
130 : 윈도우 패널
140 : FPCB

Claims (4)

1. 베이스 기판;
   상기 베이스 기판의 적어도 일 면 중앙부에 형성되는 센서전극;
   상기 센서전극의 외 측에 형성되는 리드전극;
   상기 리드전극에 대응하는 영역에서 상기 리드전극을 덮도록 상기 베이스 기판의 일 면 가장자리를 따라 형성되는 블랙 매트릭스;
   상기 리드전극과 전기적으로 연결되도록 상기 베이스 기판의 타 면에 결합되는 연성회로기판; 및
   투명 접착제층을 매개로 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 일 면에 접합되는 윈도우 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 연성회로기판은,
   상기 베이스 기판에 형성된 홀을 통하여 상기 리드전극와 전기적으로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
3. (a) 원장의 베이스 기판을 준비하는 단계;
   (b) 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 다수의 셀로 구획되도록 센서전극과 리드전극을 패터닝하는 단계;
   (c) 상기 리드전극에 대응하는 영역에서 상기 리드전극을 덮도록 상기 베이스 기판의 일 면 가장자리를 따라 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 및
   (d) 상기 베이스 기판을 각 셀 단위로 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   (e) 투명 접착제를 매개로 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 일 면에 윈도우 패널을 라미네이팅 하는 단계; 및
   (f) 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상기 베이스 기판의 반대 면에 연성회로기판을 결합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조방법.
   

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