KR101381815B1 - 터치 스크린 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반송을 위한 유리 기판 상에 얇은 필름을 형성하고, 상기 필름 상에 터치 센서로서의 감지패턴들을 형성하며, 이후 상기 반송용 유리기판을 분리시킴으로써, 초 박막 터치 스크린 패널을 구현한다.

Description

터치 스크린 패널 및 그 제조방법{touch screen panel and fabrication method the same}
본 발명은 영상표시장치 등에 구비되는 터치 스크린 패널에 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(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지패턴이 주변의 다른 감지패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 평판표시장치의 외면에 부착되어 제품화되는 경우가 많다. 따라서, 상기 터치 스크린 패널은 높은 투명도 및 얇은 두께의 특성이 요구된다.
또한, 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 터치 센서를 형성하기 위해 박막 성막, 패턴 형성 공정 등이 필요하므로, 고 내열성 및 내 화학성 등의 특성이 요구된다.
이에 따라 종래의 경우 상기 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 유리(glass) 기판 상에 터치 센서를 형성하였으나, 이는 상기 유리 기판 자체가 공정에서 반송 가능하도록 어느 정도의 두께를 가지고 있어야 하므로, 얇은 두께를 요구하는 특성을 만족시키지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 반송을 위한 유리 기판 상에 얇은 필름을 형성하고, 상기 필름 상에 터치 센서로서의 감지패턴들을 형성하며, 이후 상기 반송용 유리기판을 분리시킴으로써, 초 박막 터치 스크린 패널을 구현함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 제조방법은, 캐리어 기판으로서의 유리 기판 상에 액상 고분자 물질을 코팅하여 박막 필름이 형성되는 단계와; 상기 박막 필름 상에 터치 스크린 패널이 형성되는 단계와; 상기 캐리어 기판이 상기 박막 필름에서 분리되는 단계가 포함된다.
이 때, 상기 액상 고분자 물질은 폴리 이미드로 사용되며, 상기 박막 필름의 두께는 상기 유리 기판의 1/10 이하로 구현된다.
또한, 상기 터치 스크린 패널은, 서로 교호적으로 배치되며 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들과; 상기 제1 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결라인들과; 상기 제1, 2감지패턴들과 상이한 레이어에 형성되며, 제2 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 연결패턴들과; 상기 연결패턴들 및 제1, 2 감지패턴들 사이에 형성된 제1 절연막이 포함된다.
또한, 상기 캐리어 기판과 박막 필름의 분리는 상기 캐리어 기판 하면에 순간적으로 열을 가하여 구현되거나, 상기 캐리어 기판 하면에 레이저 빔을 스캔 조사하여 구현된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 박막 필름 상에 형성되며, 서로 교호적으로 배치되고 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들과; 상기 제1 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결라인들과; 상기 제1, 2감지패턴들과 상이한 레이어에 형성되며, 제2 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 연결패턴들과; 상기 연결패턴들 및 제1, 2 감지패턴들 사이에 형성된 제1 절연막이 포함된다.
이 때, 상기 박막 필름은 폴리 이미드 재질로 구현되며, 상기 박막 필름의 두께는 0.005 내지 0.05mm이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 초 박막 형태의 터치 스크린 패널을 구현함으로써, 평판표시장치의 상부면에 부착하거나 또는 평판표시장치의 윈도우 하면에 부착하여 두께 증가를 최소화하면서 터치 센싱 동작을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 평면도.
도 2는 도 1의 특정 부분(A-A')에 대한 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 제조 방법에 대한 공정 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1의 특정 부분(A-A')에 대한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 투명한 박막 필름(10) 상에 형성된 다수의 감지패턴들(12, 14)과, 상기 감지패턴과 전기적으로 연결되는 금속패드들(15) 및 감지라인들(17)을 포함한다.
상기 투명한 박막 필름(10)은 액상 고분자 물질을 캐리어 기판(5) 상에 박막 코팅하여 구현되며, 상기 캐리어 기판(5)은 유리(glass) 재질로 이루어진다.
이 때, 상기 코팅은 스핀(spin) 코팅 또는 슬릿(slit) 코팅 방식을 통해 수행될 수 있다. 또한, 상기 액상 고분자 물질은 투명하고, 내열성 및 내화학성이 좋은 특성을 갖는 것으로, 폴리 이미드(Poly imide, PI)로 사용됨이 바람직하다.
상기 코팅을 통해 캐리어 기판(5) 상에 형성된 박막 필름(10)의 두께는 약 0.005 내지 0.05mm이며, 상기 박막 필름(10) 상에 다수의 감지패턴들(12, 14)과, 상기 감지패턴과 전기적으로 연결되는 금속패드들(15) 및 감지라인들(17)이 형성된 이후에는 상기 캐리어 기판(5)과 분리되어 초 박막 형태의 터치 스크린 패널이 구현된다.
즉, 도 2의 점선으로 표시된 캐리어 기판(5)은 실제 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널에는 구비되지 않는 것으로, 터치 스크린 패널의 제조 공정 시 사용된 후 분리, 제거되는 구성요소이다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 제조 방법에 대해서는 이하 도 3을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
또한, 상기 박막 필름(10) 상에 다수의 감지패턴들(12, 14)이 형성된 영역은 화상이 표시되어 터치 위치를 검출하는 표시 영역(20)이며, 상기 감지패턴과 전기적으로 연결되는 금속패드들(15), 감지라인(17)들 및 상기 각각의 감지라인들(17)과 연결되는 복수의 본딩 패드들(42)로 구성되는 FPC 본딩 패드부(40)가 형성된 영역은 상기 표시영역(20) 외곽에 구비되는 비표시 영역(30)이다.
또한, 상기 표시영역(20) 상에 형성된 감지패턴들은, 서로 교호적으로 배치되며 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)을 포함한다.
즉, 제1 감지패턴들(12)은 제1 방향(열 방향)을 따라 X 좌표가 동일한 하나의 열에 배치되며, 인접한 상기 제1 감지패턴(12)들은 제1 연결라인(12')에 의해 전기적으로 연결된다.
또한, 제2 감지패턴들(14)은 제2 방향(행 방향)을 따라 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 배치된다.
이 때, 본 발명의 실시예의 경우 상기 제1 감지패턴들(12) 및 제2 감지패턴들(14)은 동일 레이어(layer)에 형성되고, 상기 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)는 터치 스크린 패널의 동작 구현을 위해 투명 재질로 구현되어야 하며, 이에 상기 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)은 투명 도전성 물질, 일 예로 인듐-틴 옥사이드(이하, ITO)로 구현됨이 바람직하다.
또한, 상기 제1 감지패턴들(12) 및 제2 감지패턴들(14)이 감지 전극으로서의 역할을 수행하기 위해서는 제 1방향 및 제2방향으로 배열된 각각의 감지셀들이 전기적으로 연결되어야 한다.
이에 상기 제1 감지패턴들(12)은 상기 제1 연결라인(12')에 의해 서로 전기적으로 연결되나, 상기 제2 감지패턴들(14)은 상기 제1 감지패턴들(12)과 동일 레이어에 형성되기 때문에 상기 제1 연결라인(12')과 단락을 피하기 위해 상기 제1 연결라인(12')과 교차되는 연결라인이 동일 레이어 상에는 형성될 수 없다.
이에 본 발명의 실시예는 상기 각각의 제2 감지패턴들(14)을 전기적으로 연결하는 각각의 연결패턴(15')이 제1 감지패턴들(12)과는 다른 레이어에 형성되는 것으로, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)의 하부 레이어에 형성된다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 투명 박막 필름(10) 상에 연결패턴(15')들이 형성되고, 상기 연결패턴(15')를 포함한 박막 필름(10) 상에 제 1절연막(13)이 형성된다.
이 때, 상기 연결패턴(15')들은 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 같은 ITO로 형성되거나, 상기 ITO보다 낮은 저항값을 갖는 금속 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결패턴(15')은 도시된 바와 같이 직사각형 바(bar) 형태로 이루어질 수 있으나, 이는 하나의 실시예로서 반드시 이러한 형상에 한정되지 않는다. 즉, 상기 절연막(13)의 콘택홀(13')에 의해 노출되는 부분인 연결패턴(15')의 끝단부의 폭이 상기 연결패턴(15')의 타 부위의 폭보다 넓은 형상으로 구현될 수도 있다.
이와 같은 연결패턴(15')은 상기 제1 감지패턴들(12)을 연결하는 제1 연결라인(12')과 서로 교차되는데, 상기 교차에 의해 발생되는 기생 캐패시턴스의 영향을 줄이기 위해 상기 연결패턴(15')의 폭을 최소화하는 것이 바람직하다.
그러나, 이와 같이 상기 연결패턴(15')의 폭을 최소화할 경우 각각 제2 감지패턴들(14)의 라인 저항이 높아져 결과적으로 터치 스크린 패널의 기능을 구현하는 센싱 감도가 저하되는 문제가 발생한다.
이에 상기 연결패턴(15')은 저항이 낮은 도전성 물질로 형성함이 보다 바람직하다.
이 경우, 상기 연결패턴(15')은 상기 제1 감지패턴들(12) 및 제2 감지패턴들(14)이 형성되는 영역의 가장자리 영역에 형성되어 감지된 신호를 구동회로(미도시) 측으로 공급하는 금속패드(15)와 동일한 재질로 형성되는 것으로, 상기 금속패드와 동일한 레이어에 동일 공정을 통해 형성되므로 상기 연결패턴(15')을 형성하기 위해 추가의 마스크 공정이 필요하지 않는다.
따라서, 상기 연결패턴(15')을 상기 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 같은 투명 도전성 물질 물질로 형성하지 않아, 라인 저항이 높아짐을 방지함과 아울러 상기 연결패턴(15')을 형성하기 위해 마스크 공정이 추가되어야 하는 단점도 극복할 수 있음을 그 특징으로 한다. 또한, 상기 제 1 및 제 2감지패턴(12, 14) 상에는 제 2절연막(16)이 형성된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 제조 방법에 대한 공정 단면도이다.
단, 도 3a 내지 도 3c는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 특정 부분(A-A')에 대한 단면도 즉, 도 2에 도시된 영역에 대한 제조 공정을 설명하도록 한다.
먼저 도 3a를 참조하면, 캐리어 기판으로서의 유리 기판(5) 상에 액상 고분자 물질을 코팅하여 박막 필름을 형성한다.
이 때, 상기 유리 기판은 일반적으로 0.5mm 정도의 두께를 가지며, 상기 코팅 공정을 통해 형성되는 박막 필름은 약 0.005 내지 0.05mm의 두께를 갖는다. 즉, 상기 박막 필름은 유리 기판에 비해 약 1/10 이하의 두께로 구현될 수 있는 것이다.
상기 액상 고분자 물질은 투명하고, 내열성 및 내화학성이 좋은 특성을 갖는 것으로, 폴리 이미드(Poly imide, PI)로 사용됨이 바람직하다.
또한, 상기 코팅은 스핀(spin) 코팅 또는 슬릿(slit) 코팅 방식 등을 통해 수행될 수 있으며, 코팅 및 경화 공정을 통해 상기 액상 고분자 물질은 도시된 바와 같은 투명한 박막 필름이 된다.
이후, 도 1, 2 및 도 3b를 참조하면, 상기 박막 필름(10) 상에 터치 스크린 패널이 형성되는 것으로, 상기 터치 스크린 패널은 다수의 감지패턴들(12, 14)과, 상기 감지패턴들(12, 14)과 전기적으로 연결되는 금속패드들(15) 및 감지라인들(17)이 포함된다.
여기서, 상기 박막 필름(10) 상에 다수의 감지패턴들(12, 14)이 형성된 영역은 화상이 표시되어 터치 위치를 검출하는 표시 영역(20)이며, 상기 감지패턴과 전기적으로 연결되는 금속패드들(42), 감지라인들(17)이 형성된 영역은 상기 표시영역 외곽에 구비되는 비표시 영역(30)이다.
단, 도 3b에서는 상기 표시 영역의 특정 부분에 대한 단면을 중심으로 설명한다.
상기 감지패턴들(12, 14)은, 서로 교호적으로 배치되며 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)로 구성된다.
이 때, 상기 제1 감지패턴들(12)은 제1 방향(열 방향)을 따라 X 좌표가 동일한 하나의 열에 배치되며, 인접한 상기 제1 감지패턴(12)들은 제1 연결라인(12')에 의해 전기적으로 연결된다.
또한, 제2 감지패턴들(14)은 제2 방향(행 방향)을 따라 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 배치되며, 상기 각각의 제2 감지패턴들(14)은 상기 제1, 2 감지패턴들(12, 14)와 다른 레이어 일예로 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)의 하부 레이어에 형성된 연결패턴(15')들에 의해 전기적으로 연결된다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 투명 박막 필름(10) 상에 연결패턴(15')들이 형성되고, 상기 연결패턴(15')를 포함한 박막 필름(10) 상에 제 1절연막(13)이 형성된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2감지패턴(12, 14) 상에는 제 2절연막(16)이 형성된다.
여기서, 상기 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)는 터치 스크린 패널의 동작 구현을 위해 투명 재질로 구현되어야 한다. 이에 상기 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)은 투명 도전성 물질, 일 예로 인듐-틴 옥사이드(이하, ITO)로 구현된다.
또한, 상기 연결패턴(15')들은 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 같은 ITO로 형성되거나, 상기 ITO보다 낮은 저항값을 갖는 금속 물질로 형성될 수 있다.
이후, 상기 박막 필름(10) 상에 터치 스크린 패널의 구성요소들이 모두 형성되면, 도 3c에 도시된 바와 같이 캐리어 기판으로서의 유리기판(5)을 상기 박막 필름(10)으로부터 분리시킨다.
단, 이 경우 상기 박막 필름(10) 상에 형성된 구성요소들이 손상되지 않도록 상기 유리기판(5)을 분리시킴이 중요하다.
이를 위해 본 발명의 실시예에서는 열 팽창 정도의 차이를 이용하여 분리하거나, 레이저 빔을 이용하여 분리함을 특징으로 한다.
먼저 열 팽창 정도의 차이를 이용하는 분리 방법은, 유리 기판(5)과 코팅된 박막 필름(10)의 열 팽창 계수가 상이함을 이용하는 것으로, 유리 기판(5)의 바닥면을 히팅 플레이트(heating plate)(미도시)에 접합시켜 순간적으로 가열하면 상기 유리기판(5)의 상면에 부착되어 있는 박막 필름(10)이 분리된다.
다음으로 레이저 빔을 이용하여 분리하는 방법은, 유리 기판(5)의 바닥면으로 레이저 빔을 스캔하여 조사하면 상기 유리기판(5)의 상면에 부착되어 있는 박막 필름(10)과 상기 유리기판(5)의 경계면이 분리된다.
도 1 내지 도 3을 통해 설명한 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 기존의 유리 기판 상에 감지패턴(12, 14) 등이 형성되는 구조와 달리 박막 필름(10) 상에 상기 감지패턴(12, 14) 등이 형성됨을 특징으로 하는 것으로, 이를 통해 터치 스크린 패널의 두께를 최소화함으로써, 상기 터치 스크린 패널을 디스플레이면 상부면 또는 디스플레이 보호용 커버인 윈도우 하부면에 부착함에 있어 디스플레이의 두께 증가를 최소할 수 있게 된다.
5: 캐리어 기판(유리 기판) 10: 박막 필름
12: 제1 감지패턴 14: 제2 감지패턴

Claims (9)

  1. 캐리어 기판으로서의 유리 기판 상에 액상 고분자 물질을 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅 방식으로 코팅하여 박막 필름이 형성되는 단계와;
    상기 박막 필름 상에 터치 스크린 패널이 형성되는 단계와;
    상기 캐리어 기판이 상기 박막 필름에서 분리되는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액상 고분자 물질은 폴리 이미드로 사용됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 박막 필름의 두께는 상기 유리 기판의 1/10 이하로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 스크린 패널은,
    서로 교호적으로 배치되며 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들과;
    상기 제1 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결라인들과;
    상기 제1, 2감지패턴들과 상이한 레이어에 형성되며, 제2 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 연결패턴들과;
    상기 연결패턴들 및 제1, 2 감지패턴들 사이에 형성된 제1 절연막이 포함됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 기판과 박막 필름의 분리는 상기 캐리어 기판 하면에 순간적으로 열을 가하여 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 기판과 박막 필름의 분리는 상기 캐리어 기판 하면에 레이저 빔을 스캔 조사하여 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 제조방법.
  7. 박막 필름 상에 형성되며, 서로 교호적으로 배치되고 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들과;
    상기 제1 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결라인들과;
    상기 제1, 2감지패턴들과 상이한 레이어에 형성되며, 제2 감지패턴들을 전기적으로 연결하는 연결패턴들과;
    상기 연결패턴들 및 제1, 2 감지패턴들 사이에 형성된 제1 절연막이 포함되며,
    상기 박막 필름은 유리 기판 상에 액상 고분자 물질이 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅 방식으로 코팅되고, 상기 제1, 2감지패턴들 및 연결패턴들이 형성된 후 상기 유리 기판이 분리됨을 통해 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 박막 필름은 폴리 이미드 재질로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 박막 필름의 두께는 0.005 내지 0.05mm임을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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