KR20110021532A - 터치스크린 및 터치스크린의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린의 제조방법에 관한 것으로, 특히 터치스크린의 외각부에 형성되는 금속배선의 형성을 스크린인쇄와 레이저가공을 통해 구현함으로써, 미세 회로패턴을 형성할 수 있도록 하는 동시에 제조단가를 낮추며 수율을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

터치스크린, 금속배선, 메탈증착, 스크린인쇄

Description

터치스크린 및 터치스크린의 제조방법{Touch Screen Panel and Manufacturing Method of the same}

본 발명은 터치스크린의 금속배선 형성방법 및 이에 의한 터치스크린에 관한 것으로 특히, 제조공정 비용을 감소시키며 미세 선폭 구현이 가능한 가공기술에 관한 것이다

전자공학기술과 정보기술이 발전을 거듭함에 따라 업무환경을 포함한 일상생활에서 전자기기가 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 근래에 들어서는 전자기기의 종류도 매우 다양해졌는데, 특히 노트북이나 휴대폰 등의 휴대용 전자기기 분야에서는 날마다 새로운 기능이 부가된 새로운 디자인의 기기들이 쏟아져 나오고 있다. 이처럼 일상생활에 접하게 되는 전자기기의 종류가 점차 다양해지고, 각 전자기기의 기능이 고도화, 복잡화됨에 따라, 사용자가 쉽게 익힐 수 있고 직관적인 조작이 가능한 사용자 인터페이스의 필요성이 제기되고 있다. 이러한 필요를 충족시킬 수 있는 입력 장치로서 터치스크린 장치가 주목받고 있으며, 이미 여러 전자기기에 널리 적용되고 있다.

터치스크린 장치는 디스플레이 화면상의 사용자의 접촉 위치를 감지하고, 감 지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 제어를 수행하기 위한 장치를 일컫는다.

상용화된 대부분의 터치스크린 패널은 투명 전도막이 일면에 형성되어 있는 투명 기판을 적어도 하나 포함한다. 투명 전도막은 흔히 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 전도성 물질로 이루어지며, 전기 배선을 통해 사용자가 접속한 터치스크린상의 위치를 계산하기 위하여 패널 외부에 마련된 센서 회로에 연결된다. 이러한 금속 배선은 투명 기판에 접착되는 연성(flexible) PCB(printed circuit board)상에 구현되거나, 직접 투명 기판상에 형성되는 것이 일반적이다. 투명 기판상에 금속 배선을 형성하는 방법 가운데 하나로, 은(Ag)을 포함하는 전도성 페이스트를 실크스크린법에 의해 인쇄하는 방법이 널리 이용되고 있다.

여기서 실크스크린법이란 패턴이 형성된 스크린(예컨대 특정 부위에 메시 형상으로 개구부가 형성된 천이나 종이)을 강한 장력으로 팽팽하게 당긴 상태에서, 스크린 위에 잉크 페이스트를 올린 후 주걱 모양의 스퀴지(squeegee)를 내리 누르면서 이동시켜, 페이스트를 스크린의 메시를 통해 피인쇄물 표면으로 밀어내어 전사하는 공정을 말한다. 실크스크린법은 스크린에 형성된 패턴에 따라 피인쇄물의 표면에 인쇄가 이루어지는 과정과 이러한 과정을 통해 인쇄된 피인쇄물을 건조시키는 과정을 통해 행해지며, 비교적 간단하게 다양한 재료를 인쇄할 수 있으므로 섬유업계나 포장업계에서 널리 쓰이고 있다.

이러한 실크스크린법에 의해 금속 배선을 형성하는 경우에는 우선 투명 기판 위에 투명 전도막을 도포한 후 투명 기판의 외곽부의 투명 전도막을 제거한다. 다 음으로, 투명 기판의 외곽부에 형성된 패턴을 포함하는 스크린을 투명 기판 위에 고정시킨 뒤, 스크린의 개구부 상에 전도성 페이스트를 스퀴지로 내리 누르면서 문질러 넣는다. 이러한 과정을 통해 투명 기판의 외곽부에 상기 스크린의 개구부와 같은 형상의 금속 배선이 형성된다. 그러나, 이처럼 금속 배선이 형성된 부분을 통해서는 화면이 실제로 디스플레이될 수 없기 때문에, 특히 제한된 크기의 디스플레이 스크린을 갖는 소형 전자기기에 있어서는 보다 넓은 화면 영역을 확보하기 위해 금속 배선 부분의 크기를 최소화하는 것이 중요한 과제이다. 따라서, 금속 배선을 보다 미세하게 형성하는 것이 필요하며, 특히 복수의 배선이 나란히 형성되어 있는 경우에는 배선의 선폭 및 선간 거리를 미세화하는 것이 필수적이다. 그러나, 이처럼 금속 배선이 형성된 부분을 통해서는 화면이 실제로 디스플레이될 수 없기 때문에, 특히 제한된 크기의 디스플레이 스크린을 갖는 소형 전자기기에 있어서는 보다 넓은 화면 영역을 확보하기 위해 금속 배선 부분의 크기를 최소화하는 것이 중요한 과제이다. 따라서, 금속 배선을 보다 미세하게 형성하는 것이 필요하며, 특히 복수의 배선이 나란히 형성되어 있는 경우에는 배선의 선폭 및 선간 거리를 미세화하는 것이 필수적이다.

그러나 종래의 실크스크린법을 이용하는 경우에는 공정상의 한계로 인해 미세한 선폭 및 선간 거리를 가진 배선구조를 형성하기가 어렵다. 실제로, 종래의 실크스크린법에 의하면 선폭 및 선간 거리가 200um 이하인 경우에는 대량 생산시 치수 관리가 어려워 안정적인 수율을 확보하기 어려운 문제가 있었다.

도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래의 터치스크린의 금속배선 형성방법을 간략 히 설명하면 다음과 같다.

도 1a에 도시된 것처럼, 일반적으로 PET 기판(10)상에 ITO 전극(20)을 형성하고, 그 상부에 메탈을 증착하여 증착층(30)을 형성한다. 이후 메탈 증착층 상부에 포토레지스트를 도포하여, 금속배선(31)을 형성하는 현상, 에칭공정을 거처 금속배선층을 형성하게 된다. (도면의 상부는 아래의 터치패널의 평면도의 단면을 개념적으로 도시한 것이다.)그러나 이러한 공정은 미세패턴을 구현하는 에칭공정에 따른 패턴의 미세화의 구현이 어려우며, 나아가 미세선폭을 구현함에 있어서 패턴이 무너지는 문제로 인해 제품의 신뢰성과 원하는 수율을 구현하기가 어려운 문제가 있다. 아울러 제조공정 면에서도 복잡한 단점이 존재한다. 특히 도시된 것처럼 미세패턴을 구현함에 있어서, 에칭공정을 수행하는 경우, 에칭이 메탈 증착층(30)의 상부 면에서부터 시작되므로, 하단부로 갈수록 에칭이 덜되게 되어, 전체적인 패턴의 형상이 사다리꼴 구조(X)를 취하게 되며,패턴 간의 간격이 패턴의 상부면과 하부 면이 모두 다르게 되는 문제가 있다. 이처럼 패턴 간의 간격이 균일하지 않을 경우, 미세패턴을 구현하게 되는 경우에는 패턴이 쉽게 무너지게 되며, 금속배선 간의 쇼트가 발생하게 되어 신뢰성에 치명적인 문제가 발생하게 된다.

다른 방법의 금속배선의 형성방법은, 도 1b에 도시된 것처럼, PET 기판(10)상에 ITO 전극(20)을 형성하고, 상기 ITO 층의 외각을 실크스크린 등의 인쇄법을 이용하여 직접 금속배선(31)을 인쇄하여 형성하는 공정을 들 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 금속배선을 구현하는 경우, 스크린 인쇄의 한계로 인해 미세선폭을 구현하기가 극히 어려운 문제가 발생한다. 아울러 스크린 프린팅 후 형성된 패턴의 상부면이 볼록한 형태(Y)가 되며, 도시된 것처럼 패턴의 상부면과 하부면의 길이가 달라 각 패턴 간의 간격이 모두 다르게 되어, 상술한 신뢰성의 문제가 여전히 존재하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터치스크린의 외각부에 형성되는 금속배선의 형성을 스크린인쇄와 레이저가공을 통해 구현함으로써, 50㎛ 이하의 미세 회로패턴을 형성할 수 있도록 하는 동시에 제조단가를 낮추며 수율을 향상시킬 수 있는 제조공정 및 이에 의한 터치스크린을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 구성으로서, 절연기판 상에 투명전도막을 형성하는 1 단계; 상기 투명전도막이 형성된 부위 외에 도전물질층을 형성하는 2단계; 상기 도전물질층을 레이저가공을 통해 금속배선층으로 구현하는 3단계;를 포함하는 터치스크린의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 상기 2단계의 도전물질층의 형성은 스크린인쇄법에 의해 수행되는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 도전물질층을 투명전도막이 형성된 투명기판의 동일면 또는 그 이면에 인쇄하는 단계로 형성할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 금속배선의 형성방법에 따르면, 금속배선층의 선폭은 1 ~ 50㎛로 형성할 수 있다.

또한, 상기 도전물질은 Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, Co 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 이원 삼원 합금으로 형성된 물질을 이용하여 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 1단계의 투명전도막은 ITO(indium tin oxide), IZN(indium zinc oxide), ZnO(zinc Oxide) 중 어느 하나로 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치스크린의 외각부에 형성되는 금속배선의 형성을 스크린인쇄와 레이저 가공을 통해 구현함으로써, 50㎛ 이하의 미세 회로패턴을 형성할 수 있도록 하는 동시에 제조단가를 낮추며 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 금속배선을 형성함에 있어, 스크린 인쇄로 금속배선을 형성하는 베이스층을 형성한 후, 이를 레이저 가공을 통해 금속배선을 패터닝하는 공정을 제공하여, 종래의 포토리소그라피 또는 스크린인쇄만의 기술로는 구현하기 어려운 미세선폭을 가진 금속배선의 형성방법을 제공하는 것을 그 요지로 한다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 이는 본 발명에 따른 터치스크린의 금속배선의 형성방법을 도시한 것으로, 각 도면의 하부는 터치스크린 공정상의 평면도를, 상부에는 평면도의 단면도를 개념적으로 도시한 것이다.

도 2a에 도시된 것처럼, 우선, 절연기판(110) 상에 투명전도성막을 형성한다. 물론 필요에 따라 투명전도성막(120)은 시트(sheet) 형태로 제작되어, 기판상에 부착될 수 있으며, 일정한 패턴을 가지도록 패터닝 될 수 있다. 상기 투명전도 성막(120)은 ITO(indium tin oxide), IZN(indium zinc oxide), ZnO(zinc Oxide) 중 어느 하나를 전자빔 증발법이나 스퍼터링 같은 진공증착법을 이용하여 균일한 두께로 형성하는 하거나, 또는 투명전도성 물질을 인쇄하는 방식으로 형성하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 투명전도성막(120)이 형성된 절연기판(110)의 외각부에 도전물질층(130)을 형성한다. 상기 도전물질층(130)은 바람직하게는 Ag를 실크스크린 등의 스크린 인쇄법을 이용하여 상기 절연기판의 외각부를 전면적으로 인쇄하는 방식으로 구현될 수 있다. 물론 상기 도전물질은 Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, Co 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 이원 삼원 합금으로 형성된 물질을 이용하는 것도 가능하나, 가장 바람직하게는 Ag가 이용될 수 있다.

도전 물질층을 형성하는 방식으로 바람직한 일례로는 스크린 인쇄법을 이용하는 것을 설명하였으나, 이외에도 도전물질층을 열압착을 통해 형성하거나, 상술한 것처럼 진공증착법을 이용하여 형성하는 것도 가능하다.

이후에는 도 2c에 도시된 것처럼, 상기 도전물질층(130)을 레이저를 통하여 레이저 가공하여 금속배선층(131)을 형성한다. 이때 사용하는 레이저는 자외선(UV) 파장대 내지는 적외선(IR) 파장대에 해당하는 300~1100nm의 레이저를 사용할 수 있다. 일례로는 자외선 영역의 파장의 레이저빔을 발사하는 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용할 수 있다. 상기 엑시머 레이저는 KrF Excimer Laser (크립톤 불소, 중심파장 248nm), ArF Excimer Laser (아르곤 불소, 중심파장 193nm) 등이 적용될 수 있다.

도시된 것처럼, 금속배선층(131)의 상부면은 스크린 프린팅 등의 방법으로 형성하는 경우, 상부층의 구조가 볼록한 형태(Z1)이나, 레이저로 금속배선을 패터닝을 하는 경우에는 레이저의 직진성으로 인하여 패턴사이의 형상이 거의 일직선(Z2)을 형성하여, 패턴 간 간격이 일정하게 된다(즉, 패턴의 측면이 기판의 수평면과 이루는 각도가 85도~90도에 가깝게 형성됨). 따라서 패턴 간격이 균일한 간격을 가지게 되는바, 미세패턴으로 형성하더라도 패턴이 무너지거나 이로 인한 배선간 쇼트가 발생할 오류가 현저하게 감소될 수 있어, 그 신뢰성이 향상되게 된다.

물론 이후 상기 배선 및 투명전도성막으로 구현되는 전극에 전압을 인가하기 위한 신호선으로 FPC(140)이 더 형성될 수 있다.

이상에서 기술한 터치스크린의 스크린인쇄와 레이저 가공을 통해 구현되는 터치스크린은 절연기판상에 형성되는 투명전도막패턴이 형성되고, 상기 투명전도막패턴의 외각부에 형성되는 금속배선패턴을 포함하여 형성되는 구조로 형성될 수 있으며, 특히 상기 금속배선패턴의 이웃하는 패턴면이 상기 절연기판의 수평면과 이루는 각도가 85~90도로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 제조공정에서 사용되는 스크린인쇄 후 레이저 가공에서 레이저의 직진성으로 인해 보다 정밀한 가공이 가능하기 때문에 구현될 수 있는 것이라 할 것이다. 물론 상기 금속배선패턴의 선폭이 1~50um로 구현될 수 있으며, 상술한 상기 금속배선패턴은 도전물질로 형성되되, 바람직하게는 Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, Co 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 이원 삼원 합금으로 형성할 수 있다.

이상과 같은 레이저 가공을 통한 패터닝은 종래의 스크린 인쇄만으로 형성하 던 금속배선 패턴을 형성하는 것과는 달리 미세선폭을 매우 높은 신뢰성을 가지고 구현하는 것이 가능하며, 특히 50㎛ 이하의 선폭 및 선간의 거리를 자유로이 구현하는 것이 가능하다. 나아가 종래의 에칭을 이용한 선폭 구현과는 달리 간단한 공정기술로 금속배선을 구현하여 제조공정의 간소화를 구현하는 장점도 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 배선패턴의 형성방법을 설명한 개념도이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 터치스크린의 배선패턴의 형성방법을 설명한 개념도이다.

Claims (9)

1. 절연기판 상에 투명전도막을 형성하는 1 단계;

   상기 투명전도막이 형성된 부위 외에 도전물질층을 형성하는 2단계;

   상기 도전물질층을 레이저가공을 통해 금속배선층으로 구현하는 3단계;

   를 포함하는 터치스크린의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 2단계의 도전물질층의 형성은 스크린인쇄법에 의해 수행되는 단계인 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 2단계는,

   도전물질층을 투명전도막이 형성된 투명기판의 동일면 또는 그 이면에 인쇄하는 단계로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제조방법.
4. 상기 3단계는,

   청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   금속배선층의 선폭이 1 ~ 50㎛로 형성하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제조방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 도전물질은 Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, Co 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 이원 삼원 합금으로 형성된 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제조방법.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 1단계의 투명전도막은 ITO(indium tin oxide), IZN(indium zinc oxide), ZnO(zinc Oxide) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제조방법.
7. 절연기판상에 형성되는 투명전도막패턴;

   상기 투명전도막패턴의 외각부에 형성되는 금속배선패턴;을 포함하여 형성되되,

   상기 금속배선패턴의 이웃하는 패턴면이 상기 절연기판의 수평면과 이루는 각도가 85~90도로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 금속배선패턴의 선폭이 1~50um인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 금속배선패턴은 Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, Co 중 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 이원 삼원 합금으로 형성된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.

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