KR102106557B1 - 터치스크린패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린패널의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 터치스크린패널의 제조방법은 기판에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 평탄화하는 단계; 및 평탄화 된 상기 절연막 상에 프린팅 공정을 이용하여 라우팅 전극 및 패드부를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

터치스크린패널의 제조방법{Manufacturing Method for Touch Screen Panel}

본 발명은 공정을 간단하게 할 수 있는 터치스크린패널의 제조방법에 관한 것이다.

디스플레이장치들은 TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine) 등 다양한 전자제품에 사용된다. 디스플레이장치들은 입력버튼, 조그셔틀, 키보드, 마우스 등의 입력장치를 바탕으로 사용자인터페이스를 구성한다.

근래에는 디스플레이장치들의 사용을 수월하게 하고, 디스플레이장치의 크기를 소형화하기에 유리한 터치스크린패널(Touch Screen Panel)을 이용한 사용자인터페이스를 이용하는 경향이 증가하고 있다. 터치스크린패널은 패널의 터치 된 부분을 감지하는 방식에 따라 저항막 방식(Resistive type)이나 정전용량방식(Capacitive type) 또는 전자 유도 방식(Electro Magnetic type)으로 구분된다.

정전용량방식의 터치스크린패널을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 도 1은 정전용량방식의 터치스크린패널의 단면을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 터치스크린패널의 일반적인 제조방법은 기판(1)에 블랙매트릭스(2) 및 인덱스층(3)을 형성하고, 인덱스층(3)에 라우팅 배선(4)을 형성한다. 그리고, 라우팅 배선(4)을 덮도록 제1 전극(5)을 형성한 이후에 절연막(6)을 형성한다. 이어서 절연막(6)상에 제1 전극(5)과 직교하는 제2 전극(7)을 형성한다.

터치스크린패널에서 각각의 패턴들은 레이어를 형성하고, 마스크를 정렬한 이후에 포토 공정 및 식각공정 등의 여러 공정을 거치게 된다.

근래에는 금속배선패턴을 형성하는 과정에서 식각공정의 번거로움을 개선하기 위해서 그라비아공정(Gravure Printing)과 같은 프린팅 공정이 이용되기도 한다. 일례로, 국내공개특허 제10-2013-0033888호(명칭:터치 패널의 제조방법)은 프린팅 공정을 이용해서 투명 전극을 형성함으로써 터치 패널의 제조 공정을 간단하게 할 수 기술을 제안하고 있다.

하지만, 터치스크린패널의 라우팅 배선(4)은 도면에서와 같이, 굴곡이 심한 형태의 절연막(6) 상에 형성되기 때문에 프린팅 공정을 이용하기에 난점이 있다. 또한, 터치스크린패널의 라우팅 배선(4)은 10~20㎛의 미세패턴이기 때문에 그라비아공정을 이용할 경우에는 불량 발생 비율이 매우 높다. 그 이유는 그라비아공정을 이용하여 패턴을 형성할 경우에는 패턴의 형상이 끊기거나, 패턴이 번지는 현상이 발생하기 때문이다.

본 발명은 제조공정을 간단하게 할 수 있는 터치스크린패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 라우팅 배선과 같은 금속배선을 20㎛ 이하의 미세패턴으로 형성할 수 있는 터치스크린패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 터치스크린패널의 제조방법은 기판에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극을 덮도록 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 평탄화하는 단계; 및 평탄화 된 상기 절연막 상에 프린팅 공정을 이용하여 라우팅 전극 및 패드부를 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명은 프린팅 공정을 이용하여 라우팅 배선을 형성함으로써 터치스크린패널의 제조공정을 간단히 할 수 있다.

특히, 본 발명은 라우팅 배선의 형상 변경을 통해서 프린팅 공정으로 미세패턴을 형성하는 과정에서 발생하는 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 터치스크린패널의 단면을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 터치스크린패널의 평면도
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 터치스크린패널의 제조방법을 나타내는 도면들.
도 4 및 도 5는 그라비아 공정을 이용하여 라우팅 배선을 형성하는 방법의 실시 예를 나타내는 도면들.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 의한 터치스크린패널의 평면도이고, 도 3은 도 2에 표시된 I-I'의 절단면을 따라서 절단한 단면을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 터치스크린패널은 전극형성영역(A), 라우팅 배선부(B), 더미패턴(45) 및 패드부(C)를 포함한다.

전극형성영역(A)은 기판(10)의 표시면에 형성되며, 제1 전극(21)들 및 제2 전극(22)들을 포함한다. 제1 전극(21)들은 기판(10)의 종 방향으로 나란하게 복수 개가 형성되며, 제2 전극(22)들은 기판(10)의 횡 방향을 따라서 나란하게 복수 개가 형성되면서 제1 전극(21)들과 교차한다. 제1 전극(21)들과 제2 전극(22)들은 평면상에서 교차하는 형태이지만, 도 3의 (d)에 도시된 절연막(17)에 의해서 전기적으로 절연된다.

라우팅 배선부(B)는 제1 전극(21)과 제1 패드(51)를 연결하고 제2 전극(22)과 제2 패드(52)를 연결하기 위한 것으로, 전극형성영역(A)의 외곽부에 형성된다. 제1 라우팅 배선(41)들은 각각 제 1 전극(51)들과 연결되며, 제 2 라우팅 배선(42)들은 제 2 전극(22)들과 연결된다.

더미패턴(45)은 제2 라우팅 배선(42)들이 형성되지 않은 더미 영역에 형성된다. 제2 전극(22)과 제2 라우팅 배선(42)들이 연결되는 전극형성영역(A)의 측면에서 일정 폭(d)에 대해서 제2 라우팅 배선(42)들의 개수는 달라진다. 예컨대 도면에서와 같이, 'h1'지점에서는 일정 폭(d)에 대해서 제2 라우팅 배선(42)이 3개 형성되고, 'h2'지점 및 'h3'지점에서는 일정 폭(d)에 대해서 제2 라우팅 배선(42)이 각각 2개 및 1개가 형성된다. 더미패턴(45)은 이처럼 위치에 따라서 제2 라우팅 배선(42)의 개수가 달라지는 것을 보완하기 위한 것으로, 동일한 폭에 대해서 제2 라우팅 배선(42) 및 더미패턴(45)을 포함하는 금속패턴이 동일한 개수가 되도록 하기 위한 것이다. 이러한 더미패턴(45)은 후술하는 공정에서의 패턴불량을 방지하기 위한 것으로서, 제2 라우팅 배선(42) 또는 제2 전극(22)과 전기적으로 연결되지 않는다.

도 3의 (d)에 도시된 배선 코팅부(25)는 라우팅 배선(42)을 덮도록 형성되어서, 라우팅 배선(42)이 외부에 노출되어서 부식되는 것을 방지한다.

패드부(C)는 제1 및 제2 패드(51,52)를 포함한다. 제1 패드(51)는 제 1 라우팅 배선(42)을 통해 제 1 전극(21)과 접속한다. 제2 패드(52)는 제 2 라우팅 배선(42)을 통해 제 2 전극(22)과 접속한다. 패드부(C)의 평면은 전기적 접촉면을 확보하기 위해서 라우팅 배선부(B)의 폭보다 큰 변으로 형성되는 다각형의 형태로 이루어진다. 특히, 패드부(C)는 내부 영역에 도전물질이 형성되지 않는 개방영역(e)을 포함한다. 그리고, 패드부(C)는 라우팅 배선부(B)와 접촉하는 끝단에서 첨예한 형태로 형성된다. 이처럼 패드부(C)에 형성되는 개방영역(e)과 첨예한 형상의 끝단은 그라비아 공정을 통해서 패드부(C)를 형성하는 과정에서 불량을 방지하기 위한 패턴이다.

이와 같은 터치스크린패널의 형성방법을 도 2와 더불어서 도 3a 내지 3d를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 터치스크린패널은 기판(10)에 블랙매트릭스(13), 인덱스 매칭(15), 제1 전극(21)을 순차적을 형성한다. 블랙매트릭스(13)는 포토공정을 통해서, 전극형성영역(A)의 경계와 화소 간의 경계를 따라서 형성될 수 있다. 인덱스 매칭(15)은 굴절율과 시인성을 개선하기 위한 것으로 패널의 전면에 형성될 수 있다. 제1 전극(21)은 전극형성영역(A) 내에서 각각 일렬로 형성된다. 제1 전극(21)은 투명전극(Indium-Tin-Oxide;ITO)를 이용하여 포토공정을 통해서 형성할 수 있다.

도 2 및 도 3b를 참조하면, 제1 전극(21)을 형성한 이후에, 전극형성영역(A)의 전면에 걸쳐서 절연막(17)을 형성한다. 절연막(17)을 형성하기 위해서 먼저 기판(10) 상의 전 영역에 걸쳐서 절연물질을 형성하고, 블랙매트릭스(13) 상에 형성된 인덱스 매칭(15)이 노출되도록 평탄화 공정을 수행한다. 즉, 기판(10) 상의 전 영역이 절연막(17) 및 인덱스 매칭(15)을 노출하는 평평한 면이 되도록 한다.

도 2 및 도 3c를 참조하면, 기판(10) 상의 전 영역을 평평한 면이 되도록 한 이후에 라우팅 배선(42)을 형성한다. 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)를 형성한다. 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)는 금속물질을 이용하여 동시에 형성되며, 그라비아 공정과 같은 프린팅 공정을 이용할 수 있다. 도 3b에서 보는 바와 같이, 절연막(17) 형성과정에서 평탄화 공정을 통해서 기판(10) 상의 전 영역은 평평하게 형성되기 때문에, 프린팅 공정을 이용하여 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)를 형성하기에 수월하다.

도 2 및 도 3d를 참조하면, 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)를 형성한 이후에는 제2 전극(22) 및 배선 코팅막(25)을 형성한다. 각각의 제2 전극(22)은 제1 전극(21)과 수직으로 교차하도록 형성된다. 배선 코팅막(25)은 라우팅 배선(42)을 덮도록 형성된다. 이와 같은 제2 전극(22) 및 배선 코팅막(25)은 절연막(17) 및 라우팅 배선(42)을 덮도록 ITO를 형성한 이후에, 포토 공정을 통해서 동시에 형성할 수 있다.

본 발명에 의한 터치스크린패널을 형성하는 방법은 프린팅 공정을 통해서 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)를 형성하기 때문에 공정을 간단하게 할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 패드부(C)는 도 2를 통해서 살펴본 바와 같이, 개구영역(e)을 형성함으로써 프린팅 공정에서 패턴불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 3의 (c)를 통해서 살펴본 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)를 형성하기 위한 그라비아 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 롤러(110)의 오목패턴(113)에 채워진 페이스트를 블랭킷(120)으로 전사하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 5는 블랭킷(120)에서 기판(10)으로 패턴을 전사하는 과정을 나타내는 도면이다.

그라비아 공정은 먼저, 롤러(110)에 라우팅 배선(42) 및 패드부(C)의 형상에 대응하도록 오목하게 음각패턴(113)을 형성한다. 이때, 음각패턴(113)은 패드부(c)의 개방영역(e)의 형상에 대응하도록 형성된다. 다시 말해서, 음각패턴(113)은 개방영역(e)의 형상으로 도전성 물질이 채워지지 않도록 파이지 않는 개방패턴(115)을 포함하도록 형성된다.

그리고, 롤러(110)에 페이스트 형태의 도전성 물질을 도포하여 음각패턴(113)에 도전성 물질을 채운다. 그리고 음각패턴(113)에 채워지고 남은 여분의 도전성 물질을 나이프(115)를 이용하여 제거한다.

롤러(110)의 음각패턴(113)에 채워진 도전성 물질은 맞닿아서 회전하는 블랭킷(120)에 전사됨으로써 블랭킷(120)의 표면에는 롤러(110)의 음각패턴(113)에 대응하는 형태의 도전성 물질의 도전패턴(30)이 점착된다.

블랭킷(120)의 표면에 점착된 도전패턴(30)은 기판(10) 상에서 블랭킷(120)을 회전시킴으로써, 도 5에서와 같이, 블랭킷(120)에서 기판(10)으로 전사된다. 블랭킷(120)에서 기판(10)으로 도전패턴(30)이 전사되는 과정에서 도전패턴(30)을 이루는 도전성 물질의 점도는 전사되는 형태의 정밀도를 유지하는 데에 중요한 요소가 된다.

도전성 물질의 점도가 너무 높으면 블랭킷(120)에서 기판(10)으로 전사과정이 제대로 이루어지지 않는다. 따라서, 도전성 물질은 점도가 비교적 낮은 것을 이용한다. 하지만 도전성 물질의 점도가 너무 낮으면, 도전성 물질은 전사과정에서 도전패턴(30)의 형태를 유지하지 못하고 기판(10)에서 번지거나, 수지계열의 블랭킷(120)에 너무 많이 흡수되어서 기판(10)으로 전사하는 양이 적어질 수 있다.

점도는 면적에 반비례하기 때문에 내부에 빈 공간을 포함하는 도전패턴(30)은 블랭킷(120)에 점착된 상태에서 적정수준의 점도를 유지하도록 한다. 즉, 개구패턴(31)으로 인해서 도전패턴(30)은 점도가 지나치게 낮아지는 것을 방지하며, 블랭킷(120)에 흡수되어 전사가 잘 이루어지지 않는 것을 개선할 수 있다.

이와 유사하게 라우팅 배선(41,42)과 접하는 패드부(C)의 끝단은 첨예하게 함으로써 패턴불량을 방지할 수 있다.

또한, 더미패턴(45)은 제2 라우팅 배선(42)의 패턴불량을 방지한다. 더미패턴(45)이 없을 경우에는 블랭킷(120)에 전사된 도전패턴(30)은 확산현상으로 도전패턴(30)이 형성되지 않은 영역으로 흡수되기도 한다. 예컨대, 'h3'위치에 제2 라우팅 배선(45)을 형성하기 위해서 블랭킷(120)에 전사된 도전패턴(30)은 인접하는 영역으로 흡수되고, 결국 제2 라우팅 배선(42)은 원하는 양보다 적은 양의 도전성 물질로 형성된다. 따라서, 제2 라우팅 배선(42)은 위치에 따라서 저항의 크기가 달라진다. 더미패턴(45)은 이를 보완하기 위한 것으로 블랭킷(120)에 제2 라우팅 배선(42)을 위한 도전패턴(30)을 형성하였을 때에, 도전패턴(30)이 블랭킷(120)에서 인접영역으로 확산되는 것을 방지한다.

이처럼 그라비아 공정을 통해서 라우팅 배선(41,42)과 패드부(C)를 형성하기 위한 도전성 물질은 구리(Cu) 페이스트를 이용할 수 있다. 구리(Cu) 페이스트는 구리(Cu)의 중량부가 60~90인 것을 이용할 수 있다. 구리(Cu)의 중량부가 60미만일 경우에는 전기 전도도가 낮아 배선으로서의 기능을 원활히 하지 못하며, 90이상일 경우에는 용매의 함유량이 적어서 인쇄공정에 적합하지 않기 때문이다.

또한, 도전성 물질로는 은(Ag), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 및 그라핀(graphene) 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.

상술한 본 발명의 실시 예는 그라비아 공정을 이용하여 라우팅 배선(41,42)과 패드부(C)를 형성한 터치스크린패널에 대해서 살펴보았다. 이와 유사하게 터치스크린패널의 블랙매트릭스 및 절연막도 그라비아 공정을 이용하여 형성할 수도 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 기판 21,22 : 제1 및 제2 전극
41,42 : 라우팅 배선 51,52 : 제1 및 제2 패드부
45 : 더미패턴

Claims (13)

1. 기판에 제1 전극을 형성하는 단계;
   상기 제1 전극을 덮도록 절연막을 형성하는 단계;
   상기 절연막을 평탄화하는 단계;
   평탄화 된 상기 절연막 상에 프린팅 공정을 이용하여 라우팅 배선 및 패드부를 형성하는 단계; 및
   상기 절연막 상에 상기 제1 전극과 직교하는 제2 전극을 형성하는 단계; 를 포함하고,
   상기 라우팅 배선을 형성하는 단계는,
   상기 라우팅 배선과 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 형성되는 전극형성영역 사이에 더미패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 더미패턴은 상기 라우팅 배선과 평행하며, 상기 라우팅 배선 또는 상기 제1 및 제2 전극과는 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판에 블랙매트릭스 패턴을 형성하는 단계; 및
   상기 기판 및 상기 블랙매트릭스 패턴을 덮도록 인덱스 매칭을 형성하는 단계;를 포함하고,
   상기 제1 전극은 상기 인덱스 매칭 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 전극을 형성하는 단계는, 상기 라우팅 배선을 덮도록 배선 코팅막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 라우팅 배선 및 패드부를 형성하는 단계는,
   상기 패드부의 패드 내부에 도전성 물질이 형성되지 않는 개구영역이 형성되도록 상기 프린팅 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 라우팅 배선 및 패드부를 형성하는 단계는,
   상기 패드부에서 상기 라우팅 배선과 맞닿는 끝단은 상기 패드부를 향한 방향으로 폭이 좁아지도록 첨예한 형태가 되도록 상기 프린팅 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
7. 삭제
8. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 라우팅 배선 및 패드부를 형성하는 단계는,
   롤러에 오목패턴을 형성하는 단계;
   상기 오목패턴에 도전성 물질을 채우는 단계;
   상기 오목패턴에 채워진 상기 도전성 물질을 블랭킷으로 전사함으로써, 상기 블랭킷에 도전패턴을 형성하는 단계; 및
   상기 블랭킷에 전사된 도전패턴을 상기 기판에 전사하는 단계;를 포함하되,
   상기 오목패턴을 형성하는 단계는 상기 패드 내부의 개방영역 및 상기 패드의 첨예한 끝단의 형상에 대응하도록 패터닝되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 도전성 물질은 중량부가 60~90 중량부를 갖는 구리 페이스트를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 은(Ag), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 및 그라핀(graphene) 중에서 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
    
    
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 인덱스 매칭은 제 1 인덱스 매칭 및 제 2 인덱스 매칭을 포함하고,
    상기 제 1 인덱스 매칭은 상기 블랙매트릭스 패턴을 사이에 두고 평탄하게 형성되고,
    상기 제 2 인덱스 매칭은 상기 블랙매트릭스 패턴 상에, 상기 제 1 인덱스 매칭과 분리되어 형성되고,
    상기 제1 전극은 상기 제 1 인덱스 매칭 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 인덱스 매칭 및 상기 제 1 전극은 상기 블랙매트릭스 패턴, 상기 제 2인덱스 매칭 및 상기 기판이 형성하는 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 절연막을 평탄화 하는 단계는,
    상기 절연막 및 상기 제2 인덱스 매칭을 노출하는 평평한 면을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린패널의 제조방법.
    
    
    
    
    

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