KR20020011716A - 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 도금기술을 이용한 터치판넬(touch panel) 제작공정에 관한 것으로, 구체적으로는 터치판넬 제작시 투명기판상의 주변회로 배선재료로 도금방식에 의한 도체 박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 터치판넬에 관한 것이다. 디지탈(digital)방식의 터치판넬 제작시 터치부위를 설정하기 위하여 터치판넬을 구성하고 있는 투명전극을 띠모양으로 패터닝(strip patterning)하여 사용하게 되는데, 최근 터치판넬 부착을 필요로 하는 정보기기 발달추세에 따르면 작은 size의 터치판넬에서 좀더 많은 숫자의 터치부위 설정이 요구되므로 터치 격자 패턴의 미세화는 물론 이에 따른 주변회로 패턴의 미세화가 필수적이다. 이에 따라서 현재 사용중인 스크린프린트 방식으로는 이와 같은 패턴 미세화에 한계가 있으나 도금방식을 적용하면 작은 size의 panel에서도 터치 격자 수의 증대와 유효면적률을 극대화할 수 있어 터치 격자 수의 증대는 물론, 제품신뢰성 및 생산성을 향상시킬수 있어 향후 차세대 PDA, mobile communicator 등의 정보통신 기기 응용에 적합한 터치판넬을 제조할 수 있다.

Description

도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬{Touch panel fabrication based on plating technology}

본 발명은 컴퓨터, PDA등 정보통신 기기와 기기 사용자간 대화 수단의 한 방식인 터치 판넬 제작 기술에 있어서 도금방식에 의한 도체 박막을 사용하는 터치판넬에 관한 것으로서, 터치판넬이란 사용자가 해당기기의 display상에 나타나는 정보를 보고 화면위에 부착된 투명 터치판넬에서 원하는 부위를 직접 손이나 펜으로 접촉 선택하면 원하는 정보가 화면에 바로 도출되게 하는 정보통신용 전자 입출력수단이다. 터치판넬은 다수의 투명 전극 패턴 및 이 투명 전극들을 해당 응용기기에 전기적으로 연결시켜 주는 주변회로 박막 패턴 및 접속 케이블등으로 구성되어 있는데 본 발명은 이중에서 주변회로 박막 패턴 형성기술에 관한 것으로서 종래에는 스크린 인쇄기술을 사용하여 왔다. 그러나, 이 방식으로는 패턴 미세화에 한계 및 인쇄된 소재와 인쇄기판간의 접착 열화 문제가 존재함에 따라, 양산시 생산성 및 신뢰성 향상은 물론 최근 급격히 발전하는 응용기기에 적합한 미세패턴된 소형 터치판넬제작에 적합한 새로운 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 주변 회로의 도체 박막 제조시 도금 기술을 적용하면 미세한 patterning 실현이 가능하고 이로 인해 기판 재료 사용율의 극대화 및 제품 신뢰성 향상이 또한 가능하므로 경쟁력 있는 제품생산에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 터치판넬의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 디지탈 방식 터치판넬 구성도이다.

도 3은 스크린 프린트 방식에 의거한 기존 터치판넬 제작 공정중 전극형성

과정을 보여주는 공정도이다.

도 4a는 본 고안중 도금기술을 적용한 터치판넬전극 형성 방법을 보여주는

공정도의 일실시예이다.

도 4b는 본 고안중 도금기술을 적용한 터치판넬전극 형성 방법을 보여주는

공정도의 다른 실시예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 터치판넬/투명기판 2: 터치격자부위(active area)/투명전극 strip

3: 주변회로패턴(pattern) 4: 기기접속케이블

L: 터치판넬 길이 W: 터치판넬 폭

L-△L: active area 길이 W-△W: active area 폭

도 2는 본 발명과 관련된 터치판넬의 한종류인 디지탈 형태 터치판넬의 구성도로 터치격자(2) 가운데 원하는 matrix cross 부위를 손으로 접촉하게 되면 투명기판(1)에 형성된 해당 투명전극(2) strip이 전기적으로 short가 되며, 해당되는 전기신호가 해당 주변회로 패턴(3) 및 접속 케이블(4)을 통해 해당 응용기기로 전달되어 원하는 기능이 수행된다. 본 발명의 터치판넬(1)은 자체적으로 발광기능을 갖는 display 위에 부착되어 있어서 사용자가 터치판넬을 통하여 display 상의 이미지(image)를 확인함으로써 터치를 원하는 부위가 쉽게 인식된다. 즉, 사용자가 판넬을 통하여 보여지는 이미지를 식별하여 원하는 터치격자를 선택 접촉함으로써 원하는 기능이 선택적으로 수행되는 것이다. 도 2에 보여지는 바와 같이 터치판넬 면적은 터치격자 부위(active area)와 주변회로 배선을 위한 부위로 나누어 지는데 주변회로 배선 면적이 작으면 작을수록 active area가 증대되고 따라서 터치격자 갯수를 증가시키기가 용이하게 되어 좀더 다기능화한 응용기기 요구에 대응할수 있게된다. 또한 격자수가 고정되어 있는 경우에도 상대적으로 유효면적율(=active area/total area)이 커지게 되어 재료비 절감을 통한 양산 cost 낮춤도 기대된다. 주어진 터치격자 수에서 주변회로 면적을 줄이기 위해서는 주변회로 배선폭과 배선 간격을 작게 patterning 하여야 하는데 현재 기존의 인쇄공정 (도3)으로서는 일정수준의 디멘션(dimension) 이하에서는 선폭의 불균일성, 인쇄 소재와 투명기판등 인쇄 하지면 사이의 접착강도 불량으로 인하여 신뢰성 있는 배선폭/간격 감축이 어렵다. 본 발명에서와 같이 도금방식에 의한 도체 박막을 사용하면 노광 및 현상공정에 의거한 patterning이기 때문에 인쇄방식 대비 상대적으로 패턴 균일도/정밀도에 있어서 우수하며 또한, 도금(plating) 방식은 투명기판이나 기타 도금할 소재의표면에서 화학적 방법에 의하여 증착하는 것이기 때문에 접착성이 우수하다. 도금방식으로는 전해 및 무전해 도금기술을 모두 사용할 수 있으며 도금전에 표면활성화 목적으로 선행하는 도금전 처리 방식으로는 화학적 물리적 방식을 모두 적용할 수 있다. 화학적 방식으로는 금속 산, 중성 또는 알칼리 용제로 도금할 표면을 wet 처리하는 것이고, 물리적 방식으로는 스퍼터링(sputtering), 전자빔(electron beam) 및 열 기화(thermal evaporation)과 같은 물리적 금속 박막 증착과 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 원자층 증착(atomic layer deposition) 방식등 사용하는 화학적 박막 증착에 의해 도금할 표면을 처리하는 것인데 도금될 부위에 seed layer(종자층)를 형성시켜 도금(plating)을 유발시킨다. 도 4a 및 도 4b는 터치판넬 제작시 도금기술을 적용한 두가지 경우의 주변회로 배선 공정도를 보여 주고 있는데, 공정순서는 다음과 같다. 첫째 도 4a 경우, ITO 내지 SnO₂등과 같은 투명 도체박막이 전면 증착된 투명기판을 상기한 도금전 처리를 한 후 도금을 원하는 부위를 제외한 나머지 area를 스크린 인쇄방법을 사용하여 도금방지 mask 1을 형성한다. 도금을 원하는 부위는 통상 주변회로 배선이 위치하는 area로 사각형 투명기판의 주변을 따라가는 일정한 폭(약 ΔL, ΔW)의 사각형 띠형상 인 부위이다. 도금에 필요한 금속 용제는 도금이 가능한 산, 중성, 알칼리등 모든 도금용 금속 용제를 다 적용할 수 있다. 도금후 도금방지 mask 1을 제거하고 주변회로 배선 및 터치격자 patterning을 위한 mask 2를 형성하는데 노광 방식 patterning 이므로 포토 레지스트(photo resist)를 사용하면 이 패턴 마스크(pattern mask)가 있는 도금 박막 혹은 투명전극 부위는 식각 되지않고 남아있게 된다. 도금박막 및 투명전극박막 식각공정에서는 도금 박막을 먼저 식각하고 투명박막을 나중에 식각하는 순차적 공정이 적용될 수가 있고 또는 식각용 화학용제 선택에 따라 두 박막을 동시에 식각하는 공정도 사용할 수 있다. 금속 식각공정 완료후 mask 2를 제거하면 원하는 주변 회로부위를 포함하는 터치격자 패턴을 얻게된다. 도 4b에 보여지는 공정은 도 4a 공정대비 도금 전처리 공정을 위해 mask 공정(mask 1)이 하나 더 추가되는 경우이다. 이는 경우에 따라, 상기한 도금 전처리시 추후 패턴될 투명전극 박막을 보호하기 위함이다(예를 들면 도금전 처리에 사용되는 화학용제등에 의해 패턴 식각전 active area(2)내의 투명전극이 물리적/화학적으로 손상되는 경우). 또한 도금시 mask1 상에 도금을 방지하기 위하여 mask 1 패턴과 동일한 mask2를 형성한 후 도금하고 이후 도금박막 및 투명전극 patterning을 위한 노광 mask 형성공정 및 식각 공정, 마지막 mask 제거공정은 도 4a 공정과 동일하다.

이하, 실시예는 본 발명의 구체적인 예를 보여주는 것이나 본 발명이 이에 국한하는 것은 아니다.

실시예

Indium Tin Oxide(ITO) Glass는 면저항 200∼300Ω/□, 두께 1.1mm의 SiO₂코탕처리된 것을 사용하였다. 먼저 중성세제를 사용하여 세정한 후, 알카리 박리형 도금 레지스트를 스크린 인쇄하였다. 패턴은 터치판넬에서 투명한 부분을 제외한 모든 부분을 인쇄하였다. 무전해 도금을 위해서 염화팔라듐 0.5g, 염화주석 25g, 염산 300ml, 물 600ml등으로 구성된 촉매를 사용하여 섭씨 60도에서 2∼5분 동안침적 처리 한 후 수세하고, 도금 레지스트 위에 니켈 금속이 도금되는 것을 방지하기 위해서 도금레지스트와 같은 패턴의 알카리 박리형 레지스트를 인쇄하였다. 그후, ITO 위에 니켈이 10∼20㎛가 증착되도록 황산니켈 33g/l, 차아인산소다 20g/l, 유기산 18g/l, 호박산소오다 16g/l 로 구성된 무전해 니켈 도금 용액으로 무전해 도금을 실시했다. 도금용 레지스트를 수산화나트륨 3% 용액으로 40도에서 침적 처리하여 제거하였다. 니켈 주변회로 배선 및 ITO patterning을 위해서 포토레지스트를 도포한 후 식각 마스크 패턴을 만들기 위해 노광을 실시하였다. 탄산 나트륨 1%용액으로 현상후, 42보메 염화제2철, 염산 및 물의 혼합용액(1:1:1)으로 식각하였다. 마지막으로 수산화나트륨 3%용액으로 포토레지스트 패턴 마스크(photo resist pattern mask)를 박리시켜서 주변회로 배선 및 ITO 패턴을 완성시켰다.

ITO Film 기판도 위와 마찬가지 공정으로 완성시켰다.

상기 실시예에서 무전해 니켈 도금용액 대신 일반적인 산성 도금액을 사용할 수 있으며, 도금용 레지스트의 침적처리시 좀더 안정된 작업을 위해서 수산화나트륨 3% 용액 대신 에틸렌 글리콜과 유기 알카리 용제를 혼합한 용액으로 처리할 수도 있다.

본 발명은 금속 도금기술을 이용한 터치판넬(touch panel) 제작공정에 관한 것으로, 구체적으로는 터치판넬 제작시 투명기판상의 주변회로 배선재료로 도금방식에 의한 도체 박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 터치판넬에 관한 것이다. 디지탈(digital)방식의 터치판넬 제작의 경우 터치부위를 설정하기 위하여 터치판넬을 구성하고 있는 투명전극을 띠모양으로 패터닝(strip patterning)하여 사용하게 되는데, 최근 터치판넬 부착을 필요로 하는 정보기기 발달추세에 따르면 작은 size의 터치판넬에서 좀더 많은숫자의 터치부위 설정이 요구되므로 터치격자 패턴의 미세화는 물론 이에따른 주변회로 패턴의 미세화가 필수적이다. 이에 따라서 현재 사용중인 스크린 프린트(screen print)방식으로는 이와같은 패턴 미세화에 한계가 있으나 도금방식을 적용하면 작은 size의 판넬에서도 터치격자 수의 증대와 유효면적률을 극대화할 수 있어 터치격자 수의 증대는 물론, 제품신뢰성 및 생산성을 향상시킬수 있어 향후 차세대 PDA, mobile communicator 등과 같은 정보통신 기기 응용에 적합하고 경쟁력 있는 터치판넬을 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 터치판넬 제작시 투명 기판상의 주변회로 배선 재료로 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 것을 특징으로 하는 터치판넬.
2. 제 1항에 있어서, 도금방식으로 전해 또는 무전해 도금방식을 사용하며, 도금전 처리 방법으로는 도금 전처리에 가용한 모든 산, 중성 및 알칼리 금속용제를 사용하는 화학적 방식 또는 물리 기상 증착(physical vapor deposition) 또는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition)을 사용하는방식으로 도금전 처리하는 것을 특징으로 하는 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬.
3. 제 2항에 있어서, 도금 전처리는 투명기판위에 투명전극 전면증착후 실시하고 도금방지 mask(도 4a, mask1) 형성후 도금하는 방식과 도금전 처리에 의한 터치격자부위(2)내의 투명전극 손상을 방지하기 위한 손상 방지용 mask(도 4b, mask1)를 증착후 도금전 처리를 행하고 도금방지 mask(도 4b, mask2)를 형성한 다음 도금하는 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬.
4. 제 3항에 있어서, 도금완료후 도금방지 mask 제거한 다음 투명도체 및 도금도체 박막을 patterning 하기 위하여 가용한 방법으로 포토레지스트(photo resist)도포후, 노광공정(photo lithography)을 사용하여 터치격자 및 주변회로 배선 패턴 마스크(pattern mask)(도 4a, mask2 및 도 4b, mask3)를 형성하는 것을 특징으로 하는 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬.
5. 제 4항에 있어서, 터치격자 및 주변회로 배선 pattern mask 형성후 가용한 화학용제을 사용하여 투명도체 박막 및 도금도체 식각을 순차적 또는 동시에 진행하고 식각후 가용한 방식으로 pattern mask를 제거하는 것을 특징으로 하는 도금방식에 의한 도체박막을 사용하는 터치판넬.