KR101569846B1 - 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서 - Google Patents

Abstract

디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서의 제조방법은, 절연기판 상에 금속섬유용액을 이용한 투명전극패턴 및 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 와이어패턴을 형성하는 단계, 투명전극패턴 및 와이어패턴을 덮는 보호코팅층을 형성하는 단계, 및 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서{MANUFACTURING METHOD OF TOUCH PANEL SENSOR AND THE TOUCH PANEL SENSOR}

본 발명은 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 디스플레이 상에 접근하는 대상체의 접촉 위치를 감지할 수 있는 터치패널센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치패널센서는 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)가 소정 간격 이격되어 접합된다. 하부 절연시트(10)의 상면과 상부 절연시트(20)의 저면에는 각각 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40)이 상호 수직하게 배열되어 있으며, 구체적으로, 하부 ITO전극(30)은 하부 절연시트(10)의 상면에 좌측에서 우측으로 배향되어 있으며, 상부 ITO전극(40)은 상부 절연시트(20)의 저면에 상측에서 하측으로 배향되어 있다.

상술한 터치패널센서는 하부 ITO전극(30) 및 상부 ITO전극(40)의 각 교차지점마다 각 교차지점의 면적에 대응하는 소정의 정전 용량 즉, 커패시턴스 값이 존재하는데, 신체 일부가 근접하면 상부에 배치된 상부 ITO전극(40)의 면적에 신체 일부의 면적이 더해져 커패시턴스 값이 변경될 수 있다.

또한, 상부 ITO전극(40)과 외부의 회로기판(50)의 전극(52)을 전기적으로 연결하기 위하여, 금속 재질의 연결선(48)이 상부 ITO전극(40)의 단부로부터 상부 절연시트(20)의 하부까지 연장되어 있으며, 하부 ITO전극(30) 또한 별도의 연결선에 의해서 회로기판(50)과 연결된다.

이때, 일반적으로 금속으로 제공되는 연결선(48)은 금속 광택으로 반짝이며 빛이 통과하지 않아 투명한 상부 절연시트(20)의 상부에서 육안으로 확인될 수 있다. 이에, 종래에는 연결선(48) 및 회로기판(50)이 육안으로 확인되지 않도록 액자 형상의 윈도우 데코레이션(65)을 위한 별도의 비투광성 필름을 별도의 유리나 투광성 강화플라스틱과 같은 강화기판(60) 저면에 형성하고, 강화기판(60)을 상부 절연시트(20) 상부에 배치한다.

본 발명은 대상체의 접촉위치를 감지하기 위하여 제공되는 투명전극패턴의 훼손을 줄일 수 있는 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 터치패널센서에 배치되는 전극의 길이 증가에 따른 저항 값의 증가로 터치패널센서의 면적이 제한되는 한계를 극복할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서의 제조방법은, 절연기판 상에 금속섬유용액을 이용한 투명전극패턴 및 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 와이어패턴을 형성하는 단계, 투명전극패턴 및 와이어패턴을 덮도록 절연기판 상에 보호코팅층을 형성하는 단계, 및 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.

투명전극패턴은 평탄한 절연기판 상에 굴절 없이 형성되어 사용 중 파손이 거의 없고, 와이어패턴 및 투명전극패턴은 외부로 노출되지 않게 투명한 보호코팅층에 덮여 산화가 방지될 수 있다. 구체적으로, 보호코팅층은 와이어패턴 및 투명전극패턴이 보호코팅층 표면으로 노출되지 않게 와이어패턴이나 투명전극패턴의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

또한, 투명전극패턴의 소재로 투명한 세라믹 소재인 ITO 또는 IZO등을 이용할 수도 있겠지만, 상하부 전극으로 ITO를 사용하면 금속보다 상대적으로 길게 하기 어려운 문제가 있다. 그래서, 본 발명에 따른 터치패널센서에서는 투명전극패턴의 소재로 금속을 채택한다. 금속 재질의 투명전극패턴은 종래의 세라믹 소재보다 비저항이 월등히 작아 길이 제한이 적고, 터치패널센서를 상하좌우로 크게 확장할 수 있다.

특히, 금속 재질의 투명전극패턴은 얇게 제공하여야 투광성을 갖게 되는데, 본 발명의 투명전극패턴은 보호코팅층에 의해서 보호되기 때문에 투광성을 가질 정도로 매우 얇은 두께로 형성하는 것이 가능하다.

일 예로, 금속 나노 화이버(metal nano fiber), 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하는 금속섬유용액을 절연기판 상에 인쇄 제공하고 나서, 경화처리 과정으로 휘발성 용매를 제거하여 투명전극패턴을 형성할 수 있다. 휘발성 용매가 제거되면 레진(resin)과 섬유 상의 금속 나노 화이버만이 남아 투명전극패턴을 형성하는데, 투명전극패턴에 포함되어 있는 금속 나노 화이버는 레진에 의해서 절연기판 상에 안착된 상태를 유지할 수 있다.

다만, 레진(합성수지)의 양이 많아지면 금속 나노 화이버의 안착 상태가 안정적일 수는 있으나, 투명전극패턴의 도전성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 연유에서 레진의 양은 최소한으로 제공하는 것이 바람직하지만, 이 역시 금속 나노 화이버의 안정적인 안착 상태를 유지하기 위해서 한없이 줄일 수는 없다.

따라서, 레진의 양을 최소화하되, 불안정하게 절연기판 상에 안착된 금속 나노 화이버를 보호코팅층을 이용하여 압착시킬 수 있다. 이렇게 보호코팅층에 의해서 절연기판에 안정적으로 압착되는 투명전극패턴은 추후에 터치패널센서의 사용 중 외부의 물리적 충격에 의해서 전기적인 단락이 최소화됨은 물론, 산소에 노출되어 산화되는 화학적인 영향으로부터도 벗어날 수 있다.

참고로, 상술한 금속 나노 화이버(예를 들어, 은 나노 화이버)를 이용한 투명전극패턴은 대략 0.1 내지 0.2㎛ 정도로 제공 가능하고, 보호코팅층은 대략 0.5㎛ 이상으로 제공되어 투명전극패턴이 보호코팅층 표면으로 노출되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 보호코팅층은 앞서 언급했듯이 와이어패턴 역시 커버하고 있다. 따라서, 제어부 또는 연성회로기판과 같은 외부장치와 와이어패턴을 전기적으로 연결하기 위해서는 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 와이어패턴의 단부를 노출시킬 필요가 있다.

각각의 와이어패턴의 단부를 노출시킬 수 있도록 관통 홀을 형성할 수 있으며, 각각의 관통 홀에는 도전성 단자가 배치될 수 있고, 추후 상기 도전성 단자는 외부의 연성회로기판의 단자와 연결될 수 있다. 따라서, 대상체의 접근에 의해서 투명전극패턴에서 발생하는 전기적 변화가 와이어패턴 및 연성회로기판을 거쳐 제어부로 전송될 수 있고, 제어부에서는 상기 전기적 변화를 이용하여 터치 위치를 계산할 수 있다.

또한, 보호코팅층을 부분적으로 제거하는 공정은 레이저 가공을 통해서 이루어질 수 있고, 레이저를 이용하여 보호코팅층을 제거할 경우, 보호코팅층을 형성하기 전에 와이어패턴의 단부를 커버하는 레이저 흡수층을 선 형성할 수 있다.

레이저 가공에 의해서 와이어패턴의 단부가 보호코팅층 상면으로 노출될 수 있으며, 경우에 따라서는 레이저 흡수층이 잔존할 수도 있을 것이다. 따라서, 레이저 흡수층은 가급적 관통 홀에 배치되는 도전성 단자와 관통 홀로 노출되는 와이어패턴의 단부간의 전기적 접속을 방해하지 않도록 도전성을 갖는 카본이나 블랙 인쇄를 이용하여 형성시키는 것이 바람직하다.

한편, 대상체의 접근을 감지하기 위한 터치 영역을 형성하는 투명전극패턴 외측으로 제공되는 와이어패턴들은 투명한 도전성 세라믹 등과 같은 투명한 재질도 가능하겠지만, 일반적으로 불투명한 금속 재질로 제공된다. 와이어패턴은 상기 터치 영역을 둘러 싸는 액자 형상의 윈도우 데코레이션에 의해서 가려질 수 있다.

또한, 터치패널센서 또는 디스플레이 하나에 사용되는 크기의 절연기판 상에 투명전극패턴, 와이어패턴, 및 보호코팅층을 매번 개별적으로 형성할 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 적어도 한 장 이상의 절연기판에 대응하는 절연원판을 권취롤러에서 인출하면서 제공하여 여러 장의 절연기판을 일괄적으로 생산할 수 있고, 이를 재단하여 여럿의 터치패널센서를 제조하기 위한 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 절연원판을 권취롤러에서 인출하면서 금속섬유용액을 인쇄하고, 금속섬유용액을 열처리하여 투명전극패턴을 제공하고, 그 후 와이어패턴과 보호코팅층을 제공할 수 있다. 그리고 나서, 절연원판을 권취해 놓고, 사용 시 설계된 크기로 재단하여 사용할 수 있을 것이다.

참고로, 상기 언급되는 절연기판은 롤러에 권취되는 얇은 합성수지 필름이 적합하나, 최근에는 20㎛ 내외의 매우 얇은 PET 합성수지 필름 제조가 가능하기 때문에 이를 이용한 필름 등을 사용할 수 있고, 경우에 따라서, 권취 보관을 생략할 경우 유리와 같은 기판을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 상기 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계는, 각각의 와이어패턴의 단부를 하나의 노출영역을 통해서 노출시킬 수 있도록 보호코팅층을 제거할 수도 있다.

그리고, 노출영역이 레이저 가공에 의해서 형성되는 경우, 투명전극패턴 및 와이어패턴을 형성하기 전에 노출영역에 대응하여 절연기판 상에 절연성의 유색 인쇄층을 먼저 형성할 수 있으며, 노출영역에는 와이어패턴과 전기적으로 연결되는 회로기판이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서의 제조방법은, 절연기판 상에 제1 금속섬유용액을 이용한 제1 투명전극패턴 및 제1 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 제1 와이어패턴을 형성하는 단계, 제1 투명전극패턴 및 제1 와이어패턴을 덮는 제1 보호코팅층을 형성하는 단계, 제1 보호코팅층 상에 제2 금속섬유용액을 이용한 제2 투명전극패턴 및 제2 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 제2 와이어패턴을 형성하는 단계, 제2 투명전극패턴 및 제2 와이어패턴을 덮는 제2 보호코팅층을 형성하는 단계, 및 제1 보호코팅층 및 제2 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 제1 와이어패턴 및 제2 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 금속섬유용액은 금속 나노 화이버, 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 금속섬유용액의 휘발성 용매가 제거되면서 제1 및 제2 투명전극패턴을 형성할 수 있다.

또한, 각각의 제1 및 제 2 와이어패턴 단부를 노출시키는 관통 홀을 형성하도록 제1 및 제2 보호코팅층을 부분적으로 제거할 수 있으며, 각각의 관통 홀에 도전성 단자를 형성할 수 있다.

또한, 제1 와이어패턴 및 제2 와이어패턴의 단부는 상하로 비 교차하게 설계될 수 있고, 제2 보호코팅층 상부에서 레이저를 이용하여 제1 및 제2 보호코팅층을 한번에 부분적으로 제거할 수 있다.

또한, 각각의 제1 및 제2 와이어패턴의 단부를 커버하는 레이저 흡수층을 형성할 수 있으며, 레이저 가공에 의해 제1 및 제2 와이어패턴의 단부가 제2 보호코팅층 상면으로 노출될 수 있다.

또한, 제1 보호코팅층을 제1 투명전극패턴이 제공되는 절연기판의 일면을 전부 덮도록 제공할 수 있고, 제2 보호코팅층을 제2 투명전극패턴이 제공되는 제1 보호코팅층을 전부 덮도록 제공할 수 있다.

서로 상호 작용하는 상부 및 하부 전극패턴을 2장의 필름에 각각 제공하지 않고, 한 장의 절연기판 아래로 제1 보호코팅층을 사이에 두고 제1 및 제2 투명전극패턴을 순차 형성하여 2장의 필름을 접합하는 과정에서 발생할 수 있는 위치 오류에 의한 불량을 최소화시킬 수 있고, 각 필름을 점착층을 이용하여 접합하지 않아서 기포 발생에 의한 터치패널센서의 불량을 방지할 수 있다.

참고로, 절연기판 상에 제1 금속섬유용액을 이용한 제1 투명전극패턴 및 제1 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 제1 와이어패턴을 형성하는 단계는, 제1 투명전극패턴을 절연기판에 제공하고, 제1 투명전극패턴의 최대 두께보다 상대적으로 얇은 두께의 하프코팅층을 제공하고, 하프코팅층 상부로 노출되는 제1 투명전극패턴과 제1 와이어패턴을 연결할 수 있다.

참고로, 본 발명에서 금속섬유란, 섬유 상의 금속을 지칭하는 것으로, 은(Ag) 나노 섬유 외의 섬유 상의 여타의 금속(Al, Ag, Au, Cu, W)들을 포함할 수 있으며, 탄소나노튜브(CNT)까지 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서는 전극패턴이 평탄한 절연기판 상에 굴절 없이 직접 형성되어 사용 중 파손이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서에서는 보호코팅층을 이용하여 절연기판 상에 형성되는 투명전극패턴을 안정적으로 압착시킬 수 있고, 사용 중 외부의 물리적 충격에 의한 전기적 단락을 방지할 수 있으며, 산화를 방지할 수도 수 있다.

또한, 본 발명의 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서에서 투명전극패턴은 보호코팅층에 의해서 보호되기 때문에 매우 얇은 두께로 형성하는 것이 가능하며, 금속을 이용하여도 투광성을 갖는 전극패턴을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 터치패널센서의 제조방법 및 터치패널센서에서 투명전극패턴의 소재로 금속을 채택할 수 있고, 터치패널센서의 면적이 제한되는 한계를 극복할 수 있다.

도 1은 종래의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 도 2에 도시되는 상부시트를 위하여 상부 절연원판 상에 상부 은 나노 전극패턴, 상부 와이어패턴, 상부 보호코팅층, 및 상부 도전성 단자를 순차적으로 제공하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 상부시트의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 절연원판의 정면도 및 단면도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8에 도시되는 절연시트를 제조하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 제조 과정을 설명하기 위한 정면도 및 단면도들이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 제조 과정을 설명하기 위한 절연시트의 부분 절개도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명은 디스플레이 상에 놓여, 대상체의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서의 제조방법 및 상기 제조방법을 통해서 제공되는 터치패널센서에 관한 것이며, 이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 터치패널센서의 제조방법 및 그 터치패널센서에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 3 내지 도 6은 도 2에 도시되는 상부시트를 위하여 상부 절연원판 상에 상부 은 나노 전극패턴, 상부 와이어패턴, 상부 보호코팅층, 및 상부 도전성 단자를 순차적으로 제공하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

본 실시예에 따른 터치패널센서(100)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상부커버기판(110), 상부시트(120), 하부시트(130), 및 연성회로기판(140)을 포함한다.

상부시트(120)는 상부 절연기판(122), 상부 은 나노 전극패턴(123), 상부 와이어패턴(124), 상부 보호코팅층, 및 상부 도전성 단자(127)를 포함한다. 그리고, 하부시트(130)는 하부 절연기판(132), 하부 은 나노 전극패턴(133), 하부 와이어패턴(134), 하부 보호코팅층, 및 하부 도전성 단자(137)를 포함한다.

구체적으로, 상부 절연기판(122) 저면에는 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 상부 와이어패턴(124)이 배치될 수 있고, 하부 절연기판(132) 상면에는 하부 은 나노 전극패턴(133) 및 하부 와이어패턴(134)이 배치된다. 그리고, 상부 은 나노 전극패턴(123)은 도 2를 기준으로 상부 절연기판(122) 저면에 위아래로 배치되며, 하부 은 나노 전극패턴(133)은 하부 절연기판(132) 상면에 좌우로 배치되어 상부 은 나노 전극패턴(123)과 서로 교차하는 영역을 형성할 수 있다.

상부커버기판(110)은 신체 일부가 직접 터치되는 관계로 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 강성 유리 기판을 사용하거나, 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 폴리카보네이트(polycarbonate)와 같은 투광성 강화플라스틱을 사용할 수 있다.

또한, 상부커버기판(110)의 저면에는 액자 형상의 윈도우 데코레이션(112)이 제공되는데, 윈도우 데코레이션(112)은 그 하부에 배치되는 투명하지 못한 구성요소, 예를 들면, 상부 절연기판(122)과 하부 절연기판(132)의 가장자리에 배치되는 상부 및 하부 와이어패턴(124, 134) 및 연성회로기판(140)을 가리는 용도로서 제공될 수 있다.

참고로, 상부 및 하부 절연기판(132)은 하부에 배치된 디스플레이에 의해서 그 형태가 견고하게 지지되고, 신체 일부가 직접 터치되는 부분도 아니기 때문에, 그 재질로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 두루 이용할 수 있다.

한편, 상부커버기판(110), 상부시트(120), 및 하부시트(130) 사이 사이에는 광학접착층이 개재되어 상호 접합될 수 있고, 광학접착층은 빛이 잘 투과되어 광학적으로도 우수한 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용할 수 있다.

또한, 연성회로기판(140)에는 상부 절연기판(122) 및 하부 절연기판(132)에 형성되는 상부 및 하부 와이어패턴(124, 134)과 전기적으로 접합되는 단자가 배치될 수 있다. 따라서, 상부커버기판(110) 표면에 대상체가 접근하면 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 하부 은 나노 전극패턴(133)이 상호 작용하여 발생하는 커패시턴스 값의 변화가 상부 및 하부 와이어패턴(124, 134)을 따라서 외부장치에 전송될 수 있고, 여기서 외부장치에 해당하는 제어부에서는 상기 값의 변화를 이용하여 터치 위치를 계산할 수 있다.

이상 본 발명에 따른 터치패널센서의 개략적인 구성 및 그 구성요소에 대하여 언급하였으며, 이하 상기 터치패널센서 특히, 대상체의 접근에 의한 전기신호를 발생시키는 상부 및 하부시트의 제조 과정을 중점적으로 설명하되, 하부시트에 대한 설명은 상부시트에 대한 설명으로 대체할 수 있다.

도 3은 상부 은 나노 전극패턴 및 상부 와이어패턴을 형성한 상부 절연원판의 정면도 및 단면도이며, 도 3을 참조하면, 복수개의 상부 절연기판(122)을 일률적으로 제조할 수 있도록 복수개의 상부 절연기판(122)에 대응하는 상부 절연원판(121)이 제공된다. 그리고, 상부 절연원판(121) 상에는 각각의 상부 절연기판(122)에 대응하여 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 상부 와이어패턴(124)이 제공된다.

물론, 터치패널센서 하나에 사용되는 크기의 상부 절연기판 상에 상부 은 나노 전극패턴 및 상부 와이어패턴을 매번 개별적으로 형성할 수도 있다. 하지만, 본 실시예에서는 적어도 한 장 이상의 상부 절연기판(122)에 대응하는 상부 절연원판(121)을 권취롤러에서 인출하면서 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 상부 와이어패턴(124)을 제공하여, 여러 장의 상부 절연기판(122)을 일괄적으로 생산하고, 이를 사용하기 전에 재단하여 터치패널센서(100)에 바로 적용할 수 있다.

본 실시예의 상부 절연원판(121)은 적어도 하나 이상의 상부 절연기판(122)에 대응하는 크기로 제공되며, 구체적으로, 1*x의 상부 절연기판(122)을 한꺼번에 형성할 수 있는 공정을 따르되, 제작자의 의도에 따라서 5*5, 6*6, 3*4 등과 같이 x*y로 설계 변경할 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부 절연원판(121) 상에 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 상부 와이어패턴(124)을 제공하고 나서, 도 4에 도시되는 바와 같이, 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 상부 와이어패턴(124)을 전부 덮는 상부 보호코팅층(125)을 제공한다.

상부 은 나노 전극패턴(123)은 종래의 비저항이 비교적 큰 ITO 또는 IZO 대신에 채택한 소재로서 비저항이 작아 터치패널센서(100)를 상하좌우로 크게 확장할 수 있다.

상부 은 나노 전극패턴(123)은 은 나노 화이버에 합성수지 및 휘발성 용매를 섞어 상부 절연원판(121) 상에 인쇄 및 경화 처리를 거쳐서 제공할 수 있는데, 합성수지 양이 적으면 도전성은 향상될 수 있으나 상대적으로 은 나노 화이버의 안착 상태가 불안해질 수 있다.

본 실시예에서는 합성수지의 양을 최소화하여 상부 은 나노 전극패턴(123)의 도전성을 높이면서도 상부 보호코팅층(125)을 그 위에 완전히 덮어 상부 은 나노 전극패턴(123)의 안착 상태를 안정화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 상부 절연원판(121) 전체를 덮고 있는 상부 보호코팅층(125)에 의해서 상부 절연원판(121)에 안정적으로 압착되는 상부 은 나노 전극패턴(123)은 추후에 터치패널센서(100)의 사용 중 외부의 물리적 충격에 의해서 전기적인 단락이 최소화되고, 산화되는 화학적인 영향으로부터도 벗어날 수 있다.

참고로, 상부 은 나노 전극패턴(123)은 대략 0.1 내지 0.2㎛ 정도로 제공 가능하고, 상부 보호코팅층(125)은 대략 0.5㎛ 이상으로 제공되어 상부 은 나노 전극패턴(123)이 상부 보호코팅층(125) 표면으로 노출되는 것이 방지될 수 있다.

다음으로 도 5를 참조하면, 상부 보호코팅층(125)은 앞서 언급했듯이 상부 와이어패턴(124) 역시 커버하고 있다. 따라서, 제어부 또는 연성회로기판(140)과 같은 외부장치와 상부 와이어패턴(124)을 전기적으로 연결하기 위해서는 상부 보호코팅층(125)을 부분적으로 제거하여 상부 와이어패턴(124)의 단부를 노출시킬 필요가 있다.

도 5에서는 각각의 상부 와이어패턴(124)의 단부를 노출시킬 수 있도록 레이저를 이용하여 상부 보호코팅층(125)에 형성된 관통 홀(126)을 형성한 상부 절연원판(121)의 정면도 및 단면도가 도시된다.

그리고, 도 6에서는 각각의 관통 홀(126)에 형성된 상부 도전성 단자(127)가 도시된다. 추후 상부 도전성 단자(127)는 외부의 연성회로기판(140)의 단자와 연결될 수 있다. 따라서, 대상체의 접근에 의해서 상부 은 나노 전극패턴(123)에서 발생하는 전기적 변화가 상부 와이어패턴(124) 및 연성회로기판(140)을 순차적으로 지나 제어부로 전송될 수 있고, 제어부에서는 상기 전기적 변화를 이용하여 터치 위치를 계산할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 상부 은 나노 전극패턴(123) 및 하부 은 나노 전극패턴(133)은 3개의 패턴이 하나의 그룹을 형성하도록 상부와 하부 단부가 연결되는 그룹 구조를 가지나, 본 발명이 전극패턴의 구조에 제한되지는 않으며, 전극패턴은 공개번호 10-2011-0092814, 10-2010-0134849, 및 10-2011-0095684 등의 터치패널센서에 이미 개시된 구조를 두루 적용할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 상부시트의 단면도이며, 본 실시예에서 레이저 흡수층을 제외한 다른 구성요소(구체적으로, 상부 절연기판, 상부 은 나노 전극패턴, 상부 와이어패턴, 및 상부 보호코팅층 등)에 대한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있고, 본 실시예에서는 레이저 흡수층을 중심으로 설명한다.

본 실시예에서도 상부 보호코팅층(225)을 부분적으로 제거하여 관통 홀(226)을 형성하는 공정은 레이저 가공을 통해서 이루어질 수 있고, 레이저를 이용하여 상부 보호코팅층(225)을 제거할 경우, 상부 보호코팅층(225)을 형성하기 전에 상부 와이어패턴(224)의 단부를 커버하는 레이저 흡수층(228)을 선 형성할 수 있다.

레이저 가공에 의해서 상부 와이어패턴(224)의 단부가 관통 홀(226)을 통해서 상부 보호코팅층(225) 상면으로 노출될 수 있다. 이 경우, 추후에 레이저에 의해서 상부 보호코팅층(225)에 형성된 관통 홀(226)에 개재되는 상부 도전성 단자(227)는 연성회로기판의 단자와 연결될 수 있다.

또한, 경우에 따라서는 레이저 흡수층이 잔존할 수도 있는데, 레이저 흡수층이 관통 홀에 배치되는 도전성 단자와 관통 홀로 노출되는 와이어패턴의 단부간의 전기적 접속을 방해하지 않도록 레이저 흡수층은 도전성을 갖는 카본이나 블랙 인쇄에 의해서 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 절연원판의 정면도 및 단면도이다.

도 8에 도시되는 절연시트(320)는 적어도 하나 이상의 절연기판(322)을 제공할 수 있는 크기로 제공되는 절연원판(321) 상에 제1 투명전극패턴(323), 제1 와이어패턴(324), 제1 보호코팅층(325), 제2 투명전극패턴(333), 제2 와이어패턴(334), 및 제2 보호코팅층(335)을 차례로 적층하고, 제1 및 제2 관통 홀(326, 336)을 형성 후, 제1 및 제2 관통 홀(326, 336)에 제1 및 제2 도전성 단자(327, 337)를 채워 형성할 수 있다.

절연원판(321)의 각각의 절연기판(322) 상에는 서로 교차 배치되는 제1 투명전극패턴(323) 및 제2 투명전극패턴(333)이 배치되어 대상체의 접근에 의한 전기적 변화를 제1 와이어패턴(324) 및 제2 와이어패턴(334)을 통해서 외부로 전송할 수 있다.

참고로, 본 실시예의 투명전극패턴은 앞선 실시예와 동일한 금속 나노 섬유를 이용할 수 있어 상세한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있고, 와이어패턴 및 보호코팅층과 같은 다른 구성들 역시 앞선 실시예의 설명을 참고할 수 있다.

다만, 앞선 실시예에서는 2장의 시트에 각각 전극패턴을 배치하고, 이를 접합하여 터치패널센서를 완성하였으나, 본 실시예에서는 한 장의 시트에 서로 다른 전극패턴을 서로 교차 배치하여 터치패널센서를 완성한다.

이하, 본 실시예에 따른 절연시트(320)를 제조하기 위한 제조 과정을 차례로 설명한다.

먼저, 도 9를 살펴보면, 절연원판(321) 상에 제1 투명전극패턴(323) 및 제1 와이어패턴(324)을 형성한다.

그리고, 도 10에 도시되는 바와 같이, 제1 투명전극패턴(323) 및 제1 와이어패턴(324)을 덮도록 절연원판(321) 일면에 전체적으로 제1 보호코팅층(325)을 형성한다.

다음으로, 도 11에 도시되는 바와 같이, 제1 보호코팅층(325) 상에 제2 투명전극패턴(333) 및 제2 와이어패턴(334)을 형성하고, 제2 투명전극패턴(333) 및 제2 와이어패턴(334)을 덮도록 제1 보호코팅층(325) 상에 전체적으로 제2 보호코팅층(335)을 형성한다.

그리고, 도 12에 도시되는 바와 같이, 제1 와이어패턴(324) 및 제2 와이어패턴(334)의 단부를 노출시키는 제1 관통 홀(326) 및 제2 관통 홀(336)을 한꺼번에 형성한다.

제1 와이어패턴(324) 및 제2 와이어패턴(334)의 단부는 상하로 교차하지 않게 설계되는데, 이에 제2 보호코팅층(335) 상부에서 레이저를 이용하여 한번에 제1 관통 홀(326) 및 제2 관통 홀(336)을 형성하도록 제1 및 제2 보호코팅층(325, 335)을 제거할 수 있다.

한편, 제1 와이어패턴(324)을 노출시키는 제1 관통 홀(326) 및 제2 와이어패턴(334)을 노출시키는 제2 관통 홀(336)은 그 깊이가 서로 상이한데 이는 레이저의 초점을 조절하여 해결하거나, 앞선 실시예와 같이 제1 및 제2 와이어패턴 상에 별도의 레이저 흡수층을 개재하여 와이어패턴의 손상을 막고, 서로 다른 깊이의 홀을 한번에 형성할 수 있다.

그 후에, 제1 관통 홀(326) 및 제2 관통 홀(336)에 각각 카본이나 금속을 이용하여 제1 및 제2 도전성 단자(327, 337)를 형성하면, 도 8에 도시되는 절연시트(320)가 복수 개 마련되며, 이는 사용 전에 재단되어 터치패널센서에 바로 적용될 수 있다.

도 13은 내지 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 제조 과정을 설명하기 위한 정면도 및 단면도들이다.

구체적으로, 도 13을 살펴보면, 절연원판(421)의 각각의 절연기판(422) 상에 은 나노 전극패턴(423)을 형성한다. 본 실시예에 따른 은 나노 전극패턴(423) 역시 은 나노 섬유와 레진을 혼합하여 도포 후 경화시켜 도면과 같이 형성된다.

그리고, 도 14를 살펴보면, 은 나노 전극패턴(423)의 상부 일부를 노출시킬 수 있게 은 나노 전극패턴(423)의 최대 두께보다 얇은 두께의 하프코팅층(428)을 절연원판(421) 전면에 형성한다.

그리고, 은 나노 전극패턴(423)을 평탄한 판으로 압착하거나 롤러를 이용하여 압착하면, 은 나노 전극패턴(423)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 하프코팅층(428) 위로 노출되는 부분이 압착되게 된다.

그리고, 도 16에 도시된 바와 같이, 하프코팅층(428) 상부로 노출되는 은 나노 전극패턴(423)의 하단부와 연결되게 와이어패턴(424)을 형성한다.

그리고, 도 17에 도시된 바와 같이, 은 나노 전극패턴(423) 및 와이어패턴(424)을 덮도록 하프코팅층(428) 상에 전체적으로 보호코팅층(425)을 형성한다.

그 후, 와이어패턴(424)의 단부를 노출시키기 위하여 보호코팅층(425)에 관통 홀(426)을 형성하고, 관통 홀(426)에 도전성 단자(427)를 형성하여 도 18에 형성되는 절연시트(420)를 완성한다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에 사용될 수 있는 절연시트를 위한 제조 과정을 설명하기 위한 절연시트의 부분 절개도이다.

도 19를 참조하면, 절연기판(521) 상에 유색 인쇄층(550), 투명전극패턴, 와이어패턴(524), 및 보호코팅층(525)이 적층되어 있다.

그리고, 절연기판(521)의 아래쪽 단부에는 복수개의 와이어패턴(524) 단부를 일체로 노출시키는 노출영역(560)이 형성되어 있다. 추후 노출영역(560)에는 와이어패턴(524)과 전기적으로 연결되는 회로기판이 배치될 수 있다.

종전 실시예들에서는 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 와이어패턴의 단부를 각각 노출시킬 수 있는 홀을 형성하고, 그 홀에 단자를 채웠으나, 본 실시예에서는 각각의 와이어패턴(524)의 단부를 하나의 노출영역(560)을 통해서 노출시킬 수 있도록 보호코팅층(525)을 제거함으로써, 홀에 단자를 채우는 과정을 생략할 수 있다.

특히, 본 실시예에서 노출영역(560)은 레이저 가공에 의해서 형성될 수 있는데, 투명전극패턴 및 와이어패턴(524)을 형성하기 전에 노출영역(560)에 대응하여 절연기판(521) 상에 절연성의 유색 인쇄층(550)을 먼저 형성한다.

유색의 인쇄층(550)은 레이저 가공 특성을 향상시키기 위해 제공될 수 있으며, 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 유색 인쇄층(550)으로서 다양한 기능성 레이어가 사용될 수 있다. 일 예로, 유색 인쇄층은 비도전성을 갖는 블랙 인쇄를 이용하여 형성될 수 있다. 유색 인쇄층은 윈도우 데코레이션에 의해서 가려질 수 있는 범위 내에서 형성될 수 있다.

참고로, 유색 인쇄층 상에 투명전극패턴을 형성하고, 하프코팅층을 형성하고, 하프코팅층 위로 노출되는 투명전극패턴의 단부를 와이어패턴과 연결시키는 공정도 본 실시예에서 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100：터치패널센서 110：상부커버기판
112： 윈도우 데코레이션 120：상부시트
121：상부 절연원판 122：상부 절연기판
123：상부 은 나노 전극패턴 124：상부 와이어패턴
125：상부 보호코팅층 126：관통 홀
127：상부 도전성 단자 130：하부시트
228：레이저 흡수층

Claims (24)

1. 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서의 제조방법에 있어서,
   절연기판 상에 금속섬유용액을 이용한 투명전극패턴 및 상기 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 와이어패턴을 형성하는 단계;
   상기 투명전극패턴 및 상기 와이어패턴을 덮는 보호코팅층을 형성하는 단계; 및
   상기 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 상기 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계;
   를 포함하며, 레이저 가공에 의해서 상기 보호코팅층을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 와이어패턴의 단부를 노출시키는 관통 홀을 형성하도록 상기 보호코팅층을 부분적으로 제거하며, 각각의 상기 관통 홀에 도전성 단자를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 금속섬유용액은 금속 나노 화이버(metal nano fiber), 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하며,
   상기 금속섬유용액은 상기 절연기판 상에 인쇄 제공된 후, 상기 휘발성 용매가 제거되면서 상기 투명전극패턴을 형성하며, 섬유 상의 상기 금속 나노 화이버가 상기 보호코팅층에 의해서 압착되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보호코팅층을 형성하기 전에 상기 와이어패턴의 단부를 커버하는 레이저 흡수층을 형성하며,
   레이저 가공에 의해 상기 와이어패턴의 단부가 상기 보호코팅층 상면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 레이저 흡수층은 도전성 카본 또는 블랙 인쇄를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 절연기판은 적어도 하나 이상의 상기 디스플레이에 대응되게 제공되며,
   상기 절연기판은 상기 디스플레이 상부에 배치되기 전에 상기 디스플레이에 대응되게 재단되어 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 보호코팅층을 상기 투명전극패턴이 제공되는 상기 절연기판의 일면을 전부 덮도록 제공하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판 상에 상기 금속섬유용액을 이용하여 상기 투명전극패턴 및 상기 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 상기 와이어패턴을 형성하는 단계는,
    상기 투명전극패턴을 상기 절연기판에 제공하고,
    상기 투명전극패턴보다 상대적으로 얇은 두께의 하프코팅층을 제공하고,
    상기 하프코팅층 상부로 노출되는 상기 투명전극패턴과 상기 와이어패턴을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 상기 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계는,
    각각의 상기 와이어패턴의 단부를 하나의 노출영역을 통해서 노출시킬 수 있도록 상기 보호코팅층을 제거하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 노출영역이 레이저 가공에 의해서 형성되는 경우, 상기 투명전극패턴 및 상기 와이어패턴을 형성하기 전에 상기 노출영역에 대응하여 상기 절연기판 상에 절연성의 유색 인쇄층을 먼저 형성하며,
    상기 노출영역에는 상기 와이어패턴과 전기적으로 연결되는 회로기판이 배치되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
13. 디스플레이 상부에 배치되어 대상체의 접촉위치를 감지하는 터치패널센서의 제조방법에 있어서,
    절연기판 상에 제1 금속섬유용액을 이용한 제1 투명전극패턴 및 상기 제1 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 제1 와이어패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 투명전극패턴 및 상기 제1 와이어패턴을 덮는 제1 보호코팅층을 형성하는 단계;
    상기 제1 보호코팅층 상에 제2 금속섬유용액을 이용한 제2 투명전극패턴 및 상기 제2 투명전극패턴과 전기적으로 연결되는 제2 와이어패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 투명전극패턴 및 상기 제2 와이어패턴을 덮는 제2 보호코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 보호코팅층 및 상기 제2 보호코팅층을 부분적으로 제거하여 상기 제1 와이어패턴 및 상기 제2 와이어패턴의 단부를 노출시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 금속섬유용액은 금속 나노 화이버, 합성수지, 및 휘발성 용매를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 금속섬유용액의 상기 휘발성 용매가 제거되면서 상기 제1 및 제2 투명전극패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
15. 제13항에 있어서,
    각각의 상기 제1 및 제 2 와이어패턴 단부를 노출시키는 관통 홀을 형성하도록 상기 제1 및 제2 보호코팅층을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
16. 제15항에 있어서,
    각각의 상기 관통 홀에 도전성 단자를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 와이어패턴 및 상기 제2 와이어패턴의 단부는 상하로 비 교차하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 보호코팅층 상부에서 레이저를 이용하여 상기 제1 및 제2 보호코팅층을 한번에 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
19. 제18항에 있어서,
    각각의 상기 제1 및 제2 와이어패턴의 단부를 커버하는 레이저 흡수층을 형성하며,
    레이저 가공에 의해 상기 제1 및 제2 와이어패턴의 단부가 상기 제2 보호코팅층 상면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층은 도전성 카본 또는 블랙 인쇄를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
21. 제13항에 있어서,
    상기 절연기판은 적어도 하나 이상의 상기 디스플레이에 대응되게 제공되며,
    상기 절연기판은 상기 디스플레이 상부에 배치되기 전에 상기 디스플레이에 대응되게 재단되어 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
22. 제13항에 있어서,
    상기 제1 보호코팅층을 상기 제1 투명전극패턴이 제공되는 상기 절연기판의 일면을 전부 덮도록 제공하며, 상기 제2 보호코팅층을 상기 제2 투명전극패턴이 제공되는 상기 제1 보호코팅층을 전부 덮도록 제공하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
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