KR20110039962A - 증착기법을 이용한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법 - Google Patents

증착기법을 이용한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착기법을 이용한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법 및 그에 의하여 제조된 터치스크린 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강화유리 일면에 투명 도전성 물질을 진공증착하고 패턴을 형성하여 투명 전극층을 형성하는 단계와, 상기 강화유리의 타측 일면에 마스크 시트를 사용하여 데코레이션을 진공증착하고 진공증착면의 표면에 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법과, 이로 제조된 정전용량 방식의 터치스크린 패널에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 견고하고 두께가 얇으며 투과율이 개선된 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 간단하고 신속하며 불량률 낮은 공정으로 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
터치스크린 패널, 정전용량, 강화유리, 데코레이션, 진공증착

Description

증착기법을 이용한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법{Capacitor type touch screen process with decoration by using vacuum deposition method}
본 발명은 증착기법을 이용한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법에 관한 것으로서, 간단하고 신속하며 불량률 낮은 공정으로, 견고하고 두께가 얇으며 투과율이 개선된 정전용량 방식 터치스크린 패널을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
터치스크린은 컴퓨터에 대한 지식이 없어도 화면만을 사용하여 대화식 방법으로 컴퓨터를 조작할 수 있는 일종의 입력 장치이다. 즉, 컴퓨터 화면을 직접 눌러주는 간단한 방법으로 기존의 키보드, 마우스 등의 입력장치를 대신할 수 있는 기술이어서 컴퓨터에 익숙하지 않은 초보자들도 쉽게 컴퓨터를 사용할 수 있다.
이러한 터치스크린은 유리와 같은 기판 위에 저항성분을 코팅하고 그 위에 플라스틱 필름을 덮은 형태의 압력식 저항막 방식(Registive overlay), 열처리된 강화유리 양면에 투명한 특수도전성 금속을 코팅하여 제조하는 접촉식 정전용량 방 식(Capacitive overlay), 적외선 발광 다이오드(Infrared LED)와 수광 소자인 포토트랜지스터(Photo-Transister)가 서로 마주보도록 배치하여 옵투-매트릭스 프레임(Opto-Matrix Frame)을 만들고 모니터의 앞 커버 주위에 장착하는 적외선 감지 방식(Infrared Beam), 네모서리에 늘어나는 힘을 측정할 수 있는 장력측정센서(Strain gauge)를 부착하는 적분식 장력측정 방식(Integral Strain Guage), 음파를 발사하는 트랜스미터를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간역으로 음파를 반사시키는 반사경을 부착하며 트랜스미터의 반대쪽에는 소리를 수신하는 수신기(receiver)를 부착하는 표면 초음파 전도 방식(surface Acoustic Wave), 터치를 감지하기 위해 압력에 민감한 수정 발진자(crystal)를 화면의 모서리에 부착한 형태의 피에조 효과 방식(piezo Electric)과 같은 다양한 방법으로 제조할 수 있다.
정전용량 방식의 터치스크린 패널은 전하를 저장하는 재료로 코팅되어 이루어지며, 패널이 접촉되면, 적은 량의 전하가 접촉지점으로 이끌린다. 패널의 각 모퉁이의 위치한 회로들이 전하를 측정하여 처리를 위해 이 정보를 제어기로 보낸다. 정전용량 방식의 터치스크린 패널은 손가락이나 철필 등을 사용할 수 있는 저항성이나 표면파 패널과는 달리 반드시 손가락으로 접촉해야만 하고, 외부 요소에 의해 영향을 크게 받지 않으며, 저항막 방식의 터치스크린 보다 높은 투명도를 가지는 특징이 있다.
도 1은 기존의 정전용량 방식 터치스크린 패널 단면의 모식도를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같은 기존의 정전용량 방식 터치스크린 패널은 종래의 기술에서 ITO 증착, 식각(patterning), OCA 공정(OCA lamination (즉 ITO와 ITO를 붙 여주는 역할) 등 반복적인 공정으로 제조된다. 따라서, 터치스크린 패널을 제조하기 위한 총 공정수가 많게 되고, 많은 공정수로 인해 시간과 제품의 소실율이 높다.
특히, 기존의 정전용량 방식 터치스크린 패널의 경우 투명 도전성 막으로 사용된 ITO(indium tin oxide) 필름의 특성상 투과율에 제한이 있고, 더욱이 이러한 ITO 필름을 여러장 사용하므로 두께의 슬림(slim)화에 제약이 있으며, 투과율이 더욱 낮은 문제점을 보인다.
또한, 접착층(40)과 윈도우 아이콘(50) 등을 결합시키는 과정에서 기포가 잔류하게 되어 불량발생율을 높이게 되는 문제점도 지적된다.
본 발명을 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조시 증착기술을 도입하고 데코레이션 공정을 개선함으로서 전체 제조 공정을 단축한 정전용량 방식 터치스크린 패널의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 두께가 얇아지고 투과율이 개선된 정전용량 방식 터치스크린 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명은, 강화유리 일면에 투명 도전성 물질을 진공증착하고 패턴을 형성하여 투명 전극층을 형성하는 단계와, 상기 강화유리의 타측 일면에 마스크 시트를 사용하여 데코레이션을 진공증착하고 진공증착면의 표면에 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법을 제공한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명은, 강화유리 일면에 투명 도전성 물질이 진공증착되고 패턴이 형성된 투명 전극층과, 상기 강화유리의 타측 일면에 진공증착된 데코레이션 및 상기 데코레이션 표면에 형성된 보호층을 포함하여 이루어진 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 제공한다.
상기한 본 발명에 의하면, ITO 필름 대신 강화 유리를 사용하므로, 기존의 ITO 필름을 사용한 경우보다 투과율을 크게 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 접착층(OCA 공정)을 생략할 수 있으므로 두께를 슬림하게 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 대부분의 공정이 진공증착을 통하여 이루어지므로 외부 환경 개선 및 완성되는 제품의 불량률을 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 공정단축이 가능하므로 생산성의 향상에 기여할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명을 각 제조단계와 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 기존의 정전용량 방식 터치스크린 패널 단면의 모식도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 저항막 터치스크린 패널 단면의 모식도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 저항막 터치스크린 패널의 데코레이션 형성시 마스크 시트를 사용한 진공증착의 일례를 나타낸 것이다.
먼저, 강화유리(102) 일면에 투명 도전성 물질을 진공증착하고 패턴을 형성하여 투명 전극층(101)을 형성하는 단계이다.
상기 강화유리 일면에 투명 도전성 물질을 진공증착하여 투명 전극층(Transparent conducting oxide, TCO)(101)을 형성한다.
상기 강화유리(101)는 두께가 0.3mm 이상 범위의 것을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 0.5mm 내지 1.0mm 범위의 것을 사용하는 것이 좋다. 강화유리의 두께가 상기 범위 미만으로 적으면 강도가 충분하지 않은 경향이 있고, 상기 범위를 초과하여 너무 두꺼우면 전체적으로 두께가 두꺼워져 슬림화(slim)의 목적을 상실하고, 투과율이 감소하는 경향이 있어 바람직하지 않다.
상기 투명 도전성 물질로는 한정하는 것은 아니지만 구체적으로 예를 들면, ITO(indium tin oxide), FTO(fluorine-doped tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 등 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 진공증착은 RF/DC 스퍼터(sputter), 전자빔(E-beam), 레이져증착(laser ablation), 및 음극 아크방전(cathodic arc evaporation) 방법 등으로 수행된다.
이와 같이 강화유리(101)에 도전성 물질을 진공증착함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 기판 상에 ITO 필름(10, 30)을 OCA 등과 같은 접착층(20, 40)을 도입하여 접착한 경우와 달리 ITO 필름(10, 30)을 재단하거나 접착제를 도포하는 등의 공정을 생략할 수 있으며, 투명성을 향상시킬 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.
기존과 같이 ITO 필름(10, 30)을 접착하기 위해서는 ITO 필름(10, 30)을 별도의 공정에서 재단하는 공정이 필수적이었으나, 본 발명에서는 이러한 재단 공정을 생략할 수 있으며, ITO 필름(10, 30) 간의 접착을 위해서 필요한 접착제의 사용을 배제할 수 있으므로 공정의 단축과 함께 접착제 미사용으로 인하여 작업자가 유해환경에 노출될 가능성을 감소시킬 수 있으며, 작업환경 개선에 효과적이다.
상기 투명전극층(101)은 정전용량 방식 터치스크린 패널의 용도에 적합하도록 패턴을 형성하는데, 패턴은 당 분야에서 통상적으로 적용되는 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 구체적으로 예를 들어 패턴 형성을 위하여 에칭(etching) 기법을 많이 적용하는데, 화학약품을 사용하거나 레이저 에칭(lazer etching) 등의 방법으로 수행될 수 있을 것이다.
그리고, 상기 강화유리(102)의 타측 일면에 마스크 시트를 사용하여 데코레이션(103)을 진공증착하고 진공증착면의 표면에 보호층(104)을 형성하는 단계이다.
상기 강화유리(102)의 다른 일면에는 데코레이션(103)이 형성된다. 상기 데 코레이션(103)은 터치스크린 패널의 화면 비표시 영역에 형성될 수 있으며, 다양한 로고나 문양이 형성될 수 있을 것이다.
기존의 경우에는 데코레이션 등의 윈도우 아이콘(50)을 형성하기 위하여 안료를 코팅하고 건조하고 베이킹한 후 다시 안료를 코팅하고 건조한 후 베이킹 하는 과정을 수회 반복 수행하여야 했으므로, 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되었으며, 공정 중 불량률이 높아지는 문제점이 있었다.
반면, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 마스크 시트를 사용하여 진공증착을 수행한다. 따라서 공정 단축이 가능하게 되고 불량률이 줄어들며 기존의 반복 인쇄와 달리 진공증착에 의하므로 데코레이션(103)의 두께가 적게 형성되는 잇점이 있게 된다.
한편, 본 발명에서 상기 진공증착은 전이금속으로 이루어진 타깃(target)과 상기 타깃을 이루는 전이금속과 결합하여 발색하는 화합물로 이루어진 가스를 유입시켜거나, 또는 화합물이 결합이 안된 전이금속의 고유의 색상으로 진공증착으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 타깃으로 다양한 전이금속을 사용한다. 전이금속 자체가 각각의 고유 색상을 가지기도 하지만 증착 시 사용되는 가스와 전이금속이 화학적으로 결합을 일으키게 되고 이를 증착하면 화합물의 고유의 색을 만드는 것 이다. 이러한 고유의 박막의 색은 보통 가시광선 영역의 빛을 흡수하고, 가장 강하게 흡수하는 빛의 색깔의 보색으로 나타나는 특성을 가진다. 이 원리를 적용하여 터치스크린용 데코레이션의 색상을 만들 수 있다.
상기 전이금속은 주기율표상 원소번호 21(스칸듐, Sc)부터 30(아연, Zn), 원소번호 39(이트륨, Y)부터 48(카드뮴, Cd), 원소번호 57(란탄, La)부터 80(수은, Hg), 및 원소번호 89(악티늄, Ac) 등 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
상기 가스는 상기 전이금속과 화학적으로 결합하여 발색하는 것을 사용할 수 있으며, 한정하는 것은 아니지만 구체적으로 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 실란(SiH4) 등 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
하나의 전이금속을 선택 사용하고 여기에 가스의 종류를 달리하는 경우에도 다양한 색상을 얻을 수 있다. 구체적으로 예를 들어 전이금속으로서 티타늄(Ti)를 사용하고 가스로서 질소(N2)를 사용하면 질화 티타늄(titanium nitride)을 증착시킬 수 있으며, 이는 가스의 함유량 즉 N 의 함유량에 따라 색의 농도를 조절 할 수 있으며, 초록색에서 금색으로 조절할 수 있다. 티타늄(Ti)에 메탄(CH4)과 질소(N2) 가스로 티탄 탄화 질화(TiCN)증착시킬 수 있고, 붉은 금색(구리색)에서 가스(gas) 함유량에 따라 보라색, 검은 붉은색, 회백색으로 색의 농도를 조절 할 수 있다. 또한 지르코늄(Zr)을 사용하고 가스로 질소(N2)를 사용하면 질화 지르코늄(ZrN)을 증착시킬 수 있으며, 이는 가스의 함유량 즉 N 의 함유량에 따라 노란색(yellow)에서 갈색(brown)으로 색의 농도를 조절 할 수 있으며, Zr에 메탄(CH4)과 질소(N2) 가스로 증착을 하면 질화 지르콘 티타늄(ZrCN)을 증착시킬 수 있으며, 금색으로 나타날 수 있으며, 가스(gas) 함유량에 따라 색의 농도를 조절 할 수 있다. 전이금속으로 카 드뮴(Cd)를 사용하고 가스로서 O2를 사용하면 산화 카드늄을 증착시킬 수 있으며, 이는 노란 색을 나타내며, 가스(gas) 함유량에 따라 색의 농도를 조절할 수 있다. 크롬(Cr)과 질소(N2) 가스(gas)를 사용하면 질화 크롬(CrN)을 증착 시킬 수 있으며, 메탈릭 회색을 나타낸다.
이와 같이 전이 금속과 가스(gas)를 혼합하여 혼합물을 만들면, 여러 가지 색상을 구현할 수 있다.
또한, 강화유리(102)의 양면에 각각 투명 전극층(101)과 데코레이션(103)을 진공증착에 의하여 형성할 수 있으므로 별도의 접착층(OCA)이 없어도 되며, 한 장의 강화유리(102)를 사용하므로 투명성의 개선에 크게 기여할 수 있다.
상기 데코레이션(103)을 외부의 자극으로부터 보호하고 데코레이션(103)의 산화 및 마모를 방지하기 위하여 보호층(104)을 형성한다. 상기 보호층(104)은 수증기 투과율 10-3 이하이고, 2H 연필에 대한 긁힘에 내성이 있는 성질을 만족시키는 것을 사용하도록 하며, 보호층(104)으로는 패시베이션 층(passivation layer)을 형성하거나 또는 캡슐화(encapsulation) 등의 방법을 적용하여 하드코팅(hardcoating)할 수 있을 것이다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 정전용량 방식 터치스크린 패널은 강화유리(102) 일면에 투명 도전성 물질이 진공증착되고 패턴이 형성된 투명 전극층(101)과, 상기 강화유리(102)의 타측 일면에 진공증착된 데코레이션(103) 및 상기 데코레이션(103) 표면에 형성된 보호층(104)을 포함하여 이루어지며, 기존의 정 전용량 방식 터치스크린 패널과 비교하여 두께가 얇게 형성되며, 투명도가 높게 형성되는 등의 특징을 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 기존의 정전용량 방식 터치스크린 패널 단면의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 정전용량 방식 터치스크린 패널 단면의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 정전용량 방식 터치스크린 패널의 데코레이션 형성시 마스크 시트를 사용한 진공증착의 일례를 나타낸 것이다.
[도면의 주요 부호에 대한 설명]
10, 30 : ITO 필름 20, 40 : 접착층
50 : 윈도우 아이콘 60 : 강화유리
101 : 투명 전극층 102 ; 강화유리
103 : 데코레이션 104 : 보호층

Claims (9)

  1. 강화유리 일면에 투명 도전성 물질을 진공증착하고 패턴을 형성하여 투명 전극층을 형성하는 단계와,
    상기 강화유리의 타측 일면에 마스크 시트를 사용하여 데코레이션을 진공증착하고 진공증착면의 표면에 보호층을 형성하는 단계
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 도전성 물질은 ITO(indium tin oxide), FTO(fluorine-doped tin oxide), 및 IZO(indium zinc oxide) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 데코레이션은 터치스크린 패널의 화면 비표시 영역에 형성된 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 데코레이션의 진공증착은 전이금속으로 이루어진 타깃(target)과 상기 타깃을 이루는 전이금속과 결합하여 발색하는 화합물로 이루어진 가스를 유입시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전이금속은 주기율표상 원소번호 21(스칸듐, Sc)부터 30(아연, Zn), 원소번호 39(이트륨, Y)부터 48(카드뮴, Cd), 원소번호 57(란탄, La)부터 80(수은, Hg), 및 원소번호 89(악티늄, Ac) 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스는 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 실란(SiH4) 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 물질의 진공증착과 데코레이션의 진공증착은 RF/DC 스퍼터(RF/DC sputter), 전자 빔(E-beam), 레이져증착(laser ablation), 및 음극 아크방전(cathodic arc evaporation) 중에서 선택된 방법에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호층은 수증기 투과율 10-3 이하이고, 2H 연필에 대한 긁힘에 내성이 있는 성질을 만족시키는 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널의 제조방법.
  9. 강화유리 일면에 투명 도전성 물질이 진공증착되고 패턴이 형성된 투명 전극층과,
    상기 강화유리의 타측 일면에 진공증착된 데코레이션 및 상기 데코레이션 표면에 형성된 보호층
    을 포함하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널.
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