KR102156775B1

KR102156775B1 - 터치스크린패널 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102156775B1
Application number: KR1020130167322A
Authority: KR
Inventors: 이신복; 류순성; 문태형; 최성우
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2020-09-16
Also published as: KR20150078169A

Abstract

터치스크린의 전극 부식 및 접착력 저하를 방지하여 신뢰성을 높이면서 제조공정 수를 줄일 수 있는 터치스크린패널 및 이의 제조방법이 제공된다. 터치스크린패널은 터치패턴이 형성된 제1투명전극층, 제1투명전극층 상에 형성되어 상기 터치패턴에 접속된 배선층, 배선층 상에 형성되어 제1투명전극층과 합착된 제2투명전극층 및 합착된 제1투명전극층과 제2투명전극층의 적어도 일측에 형성되어 배선층을 봉지시켜 보호하는 봉지구조를 포함한다.

Description

터치스크린패널 및 이의 제조방법{Touch screen panel and manufacturing method thereof}

본 발명은 터치스크린패널에 관한 것으로, 특히 터치스크린의 전극 부식 및 접착력 저하를 방지하여 신뢰성을 높이면서 제조공정 수를 줄일 수 있는 터치스크린패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치 (Electroluminescent Display) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다.

이러한 디스플레이 장치들은 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 사용되어 왔다.

일반적으로, 이러한 표시장치들은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 사용자와의 인터페이스를 구성한다. 그러나, 키보드와 마우스 등과 같은 별도의 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고, 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다.

이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치스크린패널(Touch Screen Panel)이 제안되었다. 터치스크린패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배로 판단하는 저항막 방식(Resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량방식(Capacitive type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(Electro Magnetic type) 등으로 구별될 수 있다.

도 1은 종래의 터치스크린패널의 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치스크린패널(1)은 표시패널(2), 예컨대 액정패널 상에 배치된 터치스크린(6)을 포함한다. 또한, 터치스크린(6)은 2개의 투명전극층(3, 5)과 그 사이의 배선층(4)을 포함한다.

터치스크린(6)의 투명전극층(3, 5)은 투명한 전극 물질, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide; IZO)로 형성되며, 각각의 투명전극층(3, 5)에는 다양한 형상의 다수의 터치패턴(미도시)이 형성된다.

또한, 배선층(4)은 은(Ag), 구리(Cu) 등의 저저항의 금속물질로 형성되며, 끝단이 외부 회로, 예컨대 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 외부 회로와 본딩된다.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 터치스크린패널의 제조공정을 나타내는 도면들이다.

도면을 참조하면, 먼저 표시패널(2) 상에 차례로 제1투명전극막(5a), 금속막(4a) 및 제2투명전극막(3a)을 각각 형성한다.

제1투명전극막(5a)과 제2투명전극막(3a)은 ITO 또는 IZO를 증착하여 형성되고, 증착 후 패터닝을 통해 서로 대향되는 다수의 터치패턴을 형성한다.

금속막(4a)은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 저저항 금속물질을 증착하여 형성된다. 금속막(4a)은 증착 후 패터닝을 통해 다수의 터치패턴과 연결된 배선을 형성한다.

이어, 제2투명전극막(3a) 상에 마스크패턴(11)을 형성한다. 마스크패턴(11)은 제2투명전극막(3a) 상에 포토레지스트(미도시)를 소정 두께로 도포한 후 패터닝하여 형성된다.

계속해서, 마스크패턴(11)을 이용하여 제2투명전극막(3a), 금속막(4a) 및 제1투명전극막(5a)을 차례로 패터닝하여 제2투명전극층(3), 배선층(4) 및 제1투명전극층(5)을 구비한 터치스크린(6)을 형성한다.

이때, 투명전극막(3a, 5a)과 금속막(4a)의 패터닝 특성, 즉 식각 특성에 의해 금속막(4a)은 오버식각된다. 이에 따라, 터치스크린(6)의 전면에 보호막(7)을 형성하여 보호하게 된다.

상술한 바와 같이, 종래의 터치스크린패널 제조공정에서는 추가로 보호막(7)을 형성하는 공정이 필요하게 되어 공정수가 증가한다.

또한, 도 2d의 A에서와 같이, 보호막(7)이 배선층(4)의 일측, 즉 오버식각된 부분을 제대로 커버하지 못하며, 이에 따라 외부로부터 침투되는 습기나 산소 등에 의해 배선층(4)이 부식된다.

이러한 배선층(4)의 부식은 상부의 제2투명전극층(3)과 배선층(4)의 접합력을 저하시키며, 이는 제2투명전극층(3)이 배선층(4)으로부터 박리되는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 제조공정의 수를 줄이면서 배선층의 부식 등을 방지하여 신뢰성을 높일 수 있는 터치스크린패널 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널은, 터치패턴이 형성된 제1투명전극층; 상기 제1투명전극층 상에 형성되어 상기 터치패턴에 접속된 배선층; 상기 배선층 상에 형성되어 상기 제1투명전극층과 합착된 제2투명전극층; 및 합착된 상기 제1투명전극층과 상기 제2투명전극층의 적어도 일측에 형성되어 상기 배선층을 봉지시켜 보호하는 봉지구조를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널의 제조방법은, 표시패널 상에 제1투명도전막, 금속막 및 제2투명도전막을 차례로 증착하고 패터닝하여 제1투명전극층, 배선층 및 제2투명전극층을 가지는 터치스크린을 형성하는 단계; 및 상기 터치스크린의 적어도 일측에 봉지구조를 형성하여 상기 배선층을 봉지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 터치스크린패널 및 이의 제조방법은, OMO 구조의 터치스크린의 적어도 일측을 부식저항성이 높은 금속물질로 봉지함으로써, 이전의 공정에서 오버식각된 배선층을 외부의 습기 또는 산소로부터 보호하여 부식을 방지할 수 있다.

또한, 종래의 보호막 형성 공정을 생략함으로써, 터치스크린패널의 제조공정을 단순화할 수 있다.

도 1은 종래의 터치스크린패널의 개략적인 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 터치스크린패널의 제조공정을 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널의 개략적인 도면이다.
도 4는 도 3을 Ⅳ~Ⅳ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널의 제조방법을 나타내는 공정도들이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린패널 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 터치스크린패널은 다양한 종류로 구성될 수 있으나, 본 발명에서는 OMO(Oxide Metal Oxide) 구조의 전극을 갖는 터치스크린패널에 대해 설명하기로 한다. 그리고, OMO 구조는 전극의 낮은 전도성을 개선하고 투명성 및 저반사 특징을 가질 수 있도록 ITO/Metal/ITO 구조일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널의 개략적인 도면이고, 도 4는 도 3을 Ⅳ~Ⅳ'의 선으로 절단한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린패널(100)은 표시패널(110) 및 터치스크린(120)을 포함할 수 있다.

표시패널(110)은 실질적으로 영상이 표시되는 부분으로, 액정패널, 유기발광패널, 플라즈마패널 등이 사용될 수 있으며, 제한되지 않는다.

터치스크린(120)은 표시패널(110) 상에 배치되며, 사용자로부터의 터치입력을 표시패널(110)로 전달할 수 있다.

터치스크린(120)은 2개의 투명전극층(121, 123)과 그 사이에 형성된 배선층(125)을 포함할 수 있다. 2개의 투명전극층(121, 123)은 배선층(125)을 사이에 두고 서로 합착될 수 있다.

2개의 투명전극층(121, 123)은 표시패널(110) 상에 배치된 제1투명전극층(121)과 상기 제1투명전극층(121) 상의 제2투명전극층(123)을 포함할 수 있다.

제1투명전극층(121)과 제2투명전극층(123)은 투명한 전극물질, 예컨대 ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.

또한, 제1투명전극층(121)과 제2투명전극층(123)에는 터치패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 터치패턴은 사각형, 원형, 마름모형 등의 형태로 형성될 수 있으며 메쉬(mesh)구조를 가질 수 있다. 터치패턴은 투명전극층(121, 123)을 형성하기 위한 물질, 즉 투명전극막을 증착한 후 이를 패터닝하여 형성될 수 있다.

배선층(125)은 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 저저항 특성의 금속물질로 형성될 수 있다. 배선층(125)은 제1투명전극층(121) 또는 제2투명전극층(123)에 형성된 터치패턴을 외부 회로와 연결시키는 배선으로 동작할 수 있다.

배선층(125)은 제1투명전극층(121) 상에 소정 두께로 증착된 후 패터닝되어 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예의 터치스크린(120)은 적어도 일측, 예컨대 제1투명전극층(121) 및 제2투명전극층(123)의 측부에 형성된 봉지구조(127)를 더 포함할 수 있다.

봉지구조(127)는 터치스크린(120)의 측부에서 제1투명전극층(121)과 제2투명전극층(123) 사이에 위치하는 배선층(125)을 봉지(encapsulation)하여 외부로부터 배선층(125)을 보호할 수 있다.

봉지구조(127)는 부식저항성이 큰 금속물질로 형성될 수 있는데, 예컨대 주석(Sn) 또는 은-주석 합금(Ag-Sn Alloy) 등이 사용될 수 있다.

봉지구조(127)는 제1투명전극층(121)과 제2투명전극층(123) 사이에서 도금 등의 방법으로 형성될 수 있다. 여기서, 봉지구조(127)의 도금 방법으로는 전기도금방법 또는 무전해도금방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

이러한 봉지구조(127)는 외부로부터 침투되는 습기 및 산소에 의해 배선층(125)이 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 제2투명전극층(123)이 배선층(125)으로부터 박리되는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 상술한 터치스크린(120)은 표시패널(110)보다 적어도 일측이 짧은 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 터치스크린(120)에 의해 노출된 표시패널(110)에는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board; FPCB) 등과 같은 구동부(미도시)가 접속될 수 있다. 터치스크린(120)의 배선층(125)은 구동부와 연결될 수 있다.

이하, 상술한 터치스크린패널(100)의 제조방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린패널의 제조방법을 나타내는 공정도들이다.

먼저 도 5a를 참조하면, 표시패널(110) 상에 순차적으로 투명도전막(121a, 123a)과 금속막(125a)을 형성할 수 있다.

표시패널(110)은 앞서 설명한 바와 같이 영상을 표시할 수 있는 액정패널, 유기발광패널 등일 수 있다.

표시패널(110)의 상면에는 소정의 두께로 제1투명도전막(121a)을 형성할 수 있다. 제1투명도전막(121a)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 전극물질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 나노튜브(Nano Tube), 그래핀(Graphene), 메탈메쉬(Metal Mesh) 등과 같은 물질로 형성될 수도 있다.

제1투명도전막(121a)은 표시패널(110) 상에 소정 두께로 증착될 수 있고, 증착 후 패터닝을 통해 다수의 터치패턴(미도시)을 형성할 수 있다. 또한, 경우에 따라 제1투명도전막(121a)은 표시패널(110) 상에 프린트 등의 방법으로 형성될 수도 있다.

제1투명도전막(121a) 상에는 금속막(125a)이 증착될 수 있다. 금속막(125a)은 저저항의 특성을 가지는 금속물질, 예컨대 은 또는 구리 등의 금속물질로 형성될 수 있다.

금속막(125a)은 제1투명도전막(121a) 상에 증착된 후 패터닝되어 제1투명도전막(121a)에 형성된 다수의 터치패턴 각각과 접속되는 배선을 형성할 수 있다.

금속막(125a) 상에는 소정 두께로 제2투명도전막(123a)이 형성될 수 있다. 제2투명도전막(123a)은 앞서 설명된 제1투명도전막(121a)과 마찬가지로 ITO 또는 IZO 등의 투명한 전극물질로 형성되거나 나노튜브, 그래핀, 메탈메쉬 등의 물질로 형성될 수 있다.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 금속막(125a)과 제2투명도전막(123a) 사이에는 절연막(미도시)이 형성되어 배치될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 제2투명도전막(123a) 상에 마스크패턴(130)을 형성할 수 있다. 마스크패턴(130)은 제2투명도전막(123a) 상에 소정 두께로 포토레지스트(미도시)를 도포한 후 패터닝하여 형성될 수 있다.

마스크패턴(130)에 의해 표시패널(110) 상에 터치스크린(120)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역은 노출될 수 있다.

도 5b 및 도 5c를 참조하면, 마스크패턴(130)을 이용하여 제2투명도전막(123a), 금속막(125a) 및 제1투명도전막(121a)을 차례로 패터닝하여 제2투명전극층(123), 배선층(125) 및 제1투명전극층(121)을 구비하는 터치스크린(120)을 형성할 수 있다.

제1 및 제2투명도전막(121a, 123a)과 금속막(125a)의 패터닝 방법으로는 습식 식각이 사용될 수 있다.

여기서, 금속막(125a)은 식각 특성에 의해 제1투명도전막(121a)과 제2투명도전막(123a)보다 과식각(over etch)되며, 이에 따라 금속막(125a), 즉 배선층(125)의 단부는 제1투명전극층(121) 및 제2투명전극층(123)의 단부와 일치되지 않는다.

이에, 도 5d를 참조하면, 과식각된 금속막, 즉 배선층(125)을 보호하기 위해 터치스크린(120)의 적어도 일측에 봉지구조(127)를 형성할 수 있다.

봉지구조(127)는 부식저항성이 높은 금속물질을 이용하여 도금 등의 방법으로 제1투명전극층(121)과 제2투명전극층(123) 사이의 빈 공간을 채우도록 형성될 수 있다.

여기서, 봉지구조(127)를 형성하기 위한 금속물질로는 주석 또는 은-주석 합금이 사용될 수 있다.

봉지구조(127)로 은-주석 합금이 사용되는 경우, 주석의 함유량은 대략 10~80 Mol%일 수 있으며, 바람직하게는 32.5mol%일 수 있다. 이러한 은-주석 합금은 배선층(125)을 형성하는 금속물질, 예컨대 은보다 접합특성 및 부식특성이 우수할 수 있다.

또한, 봉지구조(127) 형성을 위한 도금 방법으로는 전기도금 또는 무전해도금이 사용될 수 있다.

전기도금은 도금하고자 하는 피도물, 예컨대 은-주석 합금 또는 주석을 음극으로 하고, 이 음극에 직류 전류를 가하여 피도물의 금속이온이 터치스크린(120)의 단부에 도금되도록 하는 방법이다.

무전해도금은 전기를 사용하지 않는 도금 방법으로, 환원제가 포함된 도금액에 터치스크린(120)이 형성된 터치스크린패널(100)을 침지시켜 터치스크린(120)의 단부에 도금을 하는 방법이다. 무전해도금은 치환도금, 접촉도금, 비촉매 화학도금 및 촉매 화학도금 등의 방법이 있다.

또한, 봉지구조(127)를 주석으로 도금하는 경우에는 열처리 공정이 추가로 수행될 수 있다.

다시 말하면, 주석을 이용하여 터치스크린(120)의 단부를 도금한 후 대략 400도 이하의 온도에서 도금 부분을 열처리 하여 봉지구조(127)를 형성할 수 있다.

한편, 상술한 봉지구조(127) 형성 공정에서는 별도의 마스크패턴이 사용되는 것이 아니라, 앞서 도 5c에서 사용된 마스크패턴(130)을 존치시켜 사용할 수 있다. 이에 따라, 봉지구조(127)는 마스크패턴(130)이 남아있는 부분에는 형성되지 않고, 터치스크린(120)의 단부에만 형성될 수 있다.

그리고, 도 5e에 도시된 바와 같이 터치스크린(120) 상에 남아있는 마스크패턴(130)을 제거함으로써, 단부에 봉지구조(127)가 형성된 터치스크린(120) 및 이를 포함하는 터치스크린패널(100)을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 터치스크린패널(100)에서는 부식저항성이 큰 금속물질을 이용하여 터치스크린(120)의 일측을 봉지하기 때문에, 외부의 습기 또는 산소가 터치스크린(120)의 일측을 통해 침투되어 배선층(125)을 부식시키는 것을 방지할 수 있다.

이에 따라, 종래의 터치스크린패널에서 배선층의 부식으로 인하여 투명전극층이 박리되는 현상을 방지하여 터치스크린패널의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 실시예의 터치스크린패널(100)은 터치스크린(120) 형성 후 별도의 보호막 형성공정을 수행하지 않기 때문에, 종래의 터치스크린패널의 제조공정에 비하여 공정 수를 줄일 수 있다.

전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100: 터치스크린패널 110: 표시패널
120: 터치스크린 121: 제1투명전극층
123: 제2투명전극층 125: 배선층
127: 봉지구조

Claims

터치패턴이 형성된 제1투명전극층;
상기 제1투명전극층 상에 형성되어 상기 터치패턴에 접속된 배선층;
상기 배선층 상에 형성되어 상기 제1투명전극층과 합착된 제2투명전극층; 및
합착된 상기 제1투명전극층과 상기 제2투명전극층의 적어도 일측에 형성되어 상기 배선층을 봉지시켜 보호하는 봉지구조를 포함하고,
상기 봉지구조는 은-주석 합금(Ag-Sn Alloy)으로 형성되며, 상기 은-주석 합금의 주석 함유량은 10~80 mol%인 터치스크린패널.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 봉지구조는 도금을 통해 형성된 터치스크린패널.
제1항에 있어서,
상기 배선층은 은 또는 구리(Cu)의 저저항 금속물질로 형성된 터치스크린패널.
표시패널 상에 제1투명도전막, 금속막 및 제2투명도전막을 차례로 증착하고 패터닝하여 제1투명전극층, 배선층 및 제2투명전극층을 가지는 터치스크린을 형성하는 단계; 및
상기 터치스크린의 적어도 일측에 봉지구조를 형성하여 상기 배선층을 봉지시키는 단계를 포함하고,
상기 봉지 구조는 은-주석 합금으로 형성되며, 상기 은-주석 합금의 주석 함유량은 10~80 mol%인 터치스크린패널의 제조방법.
삭제
삭제
제6항에 있어서,
상기 배선층을 봉지시키는 단계는, 상기 터치스크린의 적어도 일측에 도금된 주석을 열처리하는 단계를 더 포함하는 터치스크린패널의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 금속막은 은 또는 구리 중 하나인 터치스크린패널의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 봉지구조는,
상기 제1투명전극층의 일면과 상기 제2투명전극층의 일면 및, 상기 배선층의 측부에 형성된 과식각 영역에 배치되고,
상기 과식각 영역에서 연장되어 상기 제1투명전극층의 일면에 연결된 제1투명전극층의 측부 및 상기 제2투명전극층의 일면에 연결된 제2투명전극층의 측부를 커버하도록 배치되는 터치스크린패널.
제1항에 있어서,
상기 배선층의 단부는 상기 제1투명전극층 및 상기 제2투명전극층의 단부와 일치되지 않는 과식각 영역을 포함하는 터치스크린패널.
제6항에 있어서,
상기 봉지구조는,
상기 제1투명전극층의 일면과 상기 제2투명전극층의 일면 및, 상기 배선층의 측부에 형성된 과식각 영역에 배치되고,
상기 과식각 영역에서 연장되어 상기 제1투명전극층의 일면에 연결된 제1투명전극층의 측부 및 상기 제2투명전극층의 일면에 연결된 제2투명전극층의 측부를 커버하도록 배치되는 터치스크린패널의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 배선층을 봉지시키는 단계에 있어서,
상기 배선층의 단부는 상기 제1투명전극층 및 상기 제2투명전극층의 단부와 일치되지 않는 과식각 영역의 빈공간을 채우는 단계인 터치스크린패널의 제조방법.