KR20110061685A - 정전용량 터치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판과, 상기 기판 상의 일부 영역에 형성되는 투명전극, 및 상기 투명전극 상부에 형성되는 윈도우 시트를 포함하고,상기 윈도우 시트 하부에는 상기 투명전극과 굴절률이 상이한 조절층이 균일한 두께로 형성되어 투명전극의 반사율과 기판의 반사율 차를 줄여 투명전극의 보임 현상이 개선된 정전용량 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

정전용량, 터치 패널, 조절층, 반사율, 굴절률, 윈도우 시트

Description

정전용량 터치 패널 및 그 제조방법{Capacitance touch panel and Method for manufacturing the same}

본 발명은 정전용량 터치 패널에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 투명전극 상에 굴절률이 상이한 조절층을 형성하여 투명전극의 반사율과 기판의 반사율 차를 줄여 투명전극의 보임 현상이 개선된 정전용량 터치 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린 기술은 크게 저항막 방식, 정전용량 방식, 투사형 정전용량 방식, 유도 방식, 표면탄성파 방식으로 구분된다.

이 중 저항막 방식은 가격이 싸다는 장점이 있으나 서로 다른 두개의 층이 물리적으로 접촉되어 좌표를 획득하는 방식이기 때문에 장기간 사용시 물리적 접촉에 의한 표면 손상이 나타나는 문제가 있다.

이에 비하여 정전용량 방식은 사용자의 손가락과 같은 전도체를 단극판에 근접하거나 접촉하여 단극판의 유전율이 변화되는 경우 정전용량의 변화를 이용하여 전도체가 단극판에 근접되거나 접촉되는 것을 검출하고, 검출결과에 따라 스위칭 신호를 발생하는 기술로서 기존 저항막 방식의 단점을 보완할 수 있어 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.

그러나 정전용량 방식의 터치 패널은 투광성 전극패턴이 형성되어 있는 영역과 투광성 전극패턴이 형성되지 않은 영역 사이에 반사율이 상이하여 'ITO 패턴 보임 현상'이 나타나게 되므로 터치 패널 제조시 외관 불량이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 윈도우 시트 하부에 투명전극과 굴절률이 상이한 조절층을 형성하여 투명전극의 반사율과 기판의 반사율 차를 줄여 투명전극의 보임 현상이 개선된 정전용량 터치 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기과 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 정전용량 터치 패널은 기판과, 상기 기판 상의 일부 영역에 형성되는 투명전극과, 상기 투명전극 상부에 형성되는 윈도우 시트 및 상기 투명전극과 윈도우 시트의 사이에 형성되는 조절층을 포함한다.

이때 상기 조절층은 투명전극과 굴절률이 상이한 것으로 선택된다.

또한, 본 발명의 정전용량 터치 패널 제조방법은 기판을 준비하고 상기 기판상에 투명전극을 균일하게 코팅하는 단계와, 상기 투명전극을 일정한 패턴으로 형성하는 단계와 윈도우 시트를 준비하고 윈도우 시트의 하부에 조절층을 형성하는 단계 및 상기 윈도우 시트를 기판에 적층하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 구성에 의하여 투명전극의 보임 현상이 개선되어 불량이 감소하 게 되고 미관이 뛰어난 터치 패널의 제조가 가능하게 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조절층의 재료에 따른 투과율의 차를 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시예의 조절층이 적층 구조로 형성된 정전용량 터치 패널의 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 패널은 기판(100)과, 상기 기 판(100) 상의 일부 영역에 형성되는 투명전극(300)과, 상기 투명전극(300)이 형성된 기판(100)의 상부에 형성되는 윈도우 시트(400) 및 상기 투명전극(300)과 윈도우 시트(400)의 사이에 형성되는 조절층(500)을 포함한다.

상기 기판(100)은 유리 및 다양한 플라스틱 물질, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 다양한 아크릴, 폴리카르보네이트, 및 도핑된 주석 산화물류 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함한다.

상기 기판(100)의 두께는 20~500㎛로 형성될 수 있고 강성을 확보하기 위하여 지지체가 접착될 수도 있다.

상기 기판(100) 상부에는 언더 코팅층(200)이 형성될 수 있는데 상기 언더 코팅층(200)은 산화 규소, 산화티탄, 산화주석과 같은 재료로 구성될 수 있다.

상기 기판(100)에 형성되는 투명전극(300)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO), 주석 안티몬 산화물(tin antimony oxide; TAO), 다른 도핑된 주석 산화물류 등과 같은 투명 도전성 산화물로 이루어질 수 있으며, 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법, 이온 도금법 등의 PVD 공법이나 CVD공법, 도공법, 인쇄법 등에 의하여 상기 기판(100)에 증착될 수 있다.

또한, 상기 투명전극(300)은 상기 기판(100) 상에 마름모 형상 또는 직사각형 형성의 일정한 패턴으로 형성되게 되는데 상기 패턴은 임의의 적합한 방식으로 패터닝될 수 있다.

예컨대, 기판(100)상에 일정한 두께로 코팅된 후에 패턴에 따라 기판(100)에서 제거될 수 있다. 상기 부분들을 제거하기 위해서는 포토리소그래 피(photolithography), 레이저 제거(laserablation), 에칭, 패턴화 리프트오프(patterned lift-off) 등과 같은 다양한 기술을 이용할 수 있다.

상기 기판(100) 상에는 윈도우 시트(400)가 형성되는데 상기 윈도우 시트(400)는 투명한 플라스틱 재질로 구성될 수 있으며, 상기 패턴된 투명전극(300)의 상부에 형성된다. 따라서 상기 윈도우 시트(400)는 투명전극(300)의 상부와 밀착하게 되고 투명전극(300)이 형성되지 않은 부분은 상기 기판(100)과 이격되어 형성되게 된다.

이때 상기 투명전극(300)이 ITO필름인 경우 굴절률이 약 1.95인 반면 PET 기판(100)의 굴절률은 약 1.65이므로 외부에서 입사되는 빛의 반사율의 차이가 발생하게 되어 상기 투명전극(300)이 외부에 보이는 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널은 이러한 반사율 차를 극복하기 위하여 조절층(500)이 형성되게 되는데 상기 조절층(500)은 산화알루미늄, 산화 규소, 산화아연, 또는 산화 주석-산화 하프늄(hafnium)계, 산화 규소- 산화 주석계, 산화 주석- 산화 티탄(Titan)계의 혼합물 등으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 재료가 사용될 수 있다.

이를 자세하게 살펴보면 상기 조절층(500)은 윈도우 시트(400)에 균일한 두께로 증착되는데, 증착 방법으로는 일반적인 증착 방식이 모두 사용가능하다. 예를 들면 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법 등에 의하여 형성될 수 있다.

이러한 조절층(500)은 사용되는 재료에 따라 각각 상이한 두께로 형성되는데 도 2를 참고하면 산화알루미늄의 경우 굴절률이 일반적으로 1.63이고 증착 두께는 약 40~60nm로 형성되었을 때 상기 Bare ITO와 투과율의 차이가 가장 적은 것을 확인할 수 있으므로 결국 반사율 차가 가장 적은 것으로 판단될 수 있다.

또한, 산화 아연의 경우에는 굴절률이 2.025이고 증착 두께가 약 40~50nm로 형성되어 Bare ITO와 투과율 차가 감소한 것을 확인할 수 있다. 이때 상기 투명전극(300)의 두께가 25nm이하인 경우라면 상기 산화 아연의 두께를 50nm이하로 형성하여도 투명전극(300)이 형성된 영역과 투명전극(300)이 형성되지 않은 영역에서 반사되는 빛의 반사율 차의 절대치를 0.5 보다 작게 할 수 있다.

그리고, 산화 티탄의 경우 상기 산화알루미늄 또는 산화 아연보다 더 얇은 증착 두께인 10~30nm의 두께로 증착되어도 Bare ITO와 투과율 차를 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 확인되었다.

그리고 조절층(500)이 상기 윈도우 시트(400)의 하부에 형성된 경우 외부에서 입사된 빛이 상기 투명전극(300)이 형성된 영역에 반사될 때의 빛의 파장과 투명전극(300)이 형성되지 않은 영역에서 반사된 빛의 파장이 서로 소멸간섭을 일어나게 하는 파장으로 이루어져서 외부에서 상기 투명전극(300)의 패턴이 잘 보이지 않게 되어 시인성이 개선되는 장점이 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 조절층(600)은 저굴절률층(620)과 상기 저굴절률층(620)보다 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 고굴절률층(610)이 적층된 구조로 형성하는 될 수도 있다.

이때 상기 고굴절률층(610)은 실리콘(Silicon)석 산화물막으로 구성되고 10~50nm로 증착될 수 있으며, 상기 저굴절률층(620)은 산화 규소 막으로 구성되고 50~100nm의 두께로 증착될 수 있다.

이러한 구성에 의하여 상기 터치 패널 내부에 입사되는 가시광선 빛에 기인하는 반사 광량이 반 이하로 억제될 수 있는 효과가 있어 반사율 차에 의한 투명전극의 보임 현상을 상당 부분 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 제조방법의 순서도이다.

먼저 상기 기판(100)을 준비하고 기판(100) 상에 투명전극(300)을 균일한 두께로 형성하게 되는데 상기 투명전극(300)은 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법, 이온 도금법 등의 PVD 공법이나 CVD공법, 도공법, 인쇄법 중 어느 하나의 방법에 의하여 증착할 수 있다.

이후 원하는 패턴에 따라 상기 기판(100)에서 제거될 수 있다. 상기 부분들을 제거하기 위해서는 포토리소그래피(photolithography), 레이저 제거(laserablation), 에칭, 패턴화 리프트오프(patterned lift-off) 등과 같은 다양한 기술을 이용할 수 있다.

이때 패턴은 실시에 따라 다양하게 변형될 수 있고, 각각의 투명전극은 마름모 형상 또는 막대 형상 등으로 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 상기 기판(100) 상에 언더 코팅층(200)을 형성할 수 있는데 상기 언더 코팅은 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법등에 의하여 균일한 두께로 형성될 수 있다.

또한 상기 언더 코팅층(200)은 서로 다른 굴절률을 가진 다층으로 구성될 수 있으며 이때 저굴절률층이 상기 기판(100)에 형성되도록 형성하는 것이 바람직하다.

다음 단계로 윈도우 시트(400)를 준비하고 윈도우 시트(400)의 하부(투명전극과 적층되는 면)에 조절층(500)을 형성하는 단계를 거치게 된다.

상기 조절층(500)은 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법, 이온 도금법 등의 PVD 공법이나 CVD공법, 도공법, 인쇄법등이 다양하게 사용될 수 있으나 스프레이 방식으로도 간단하게 형성될 수 있다.

따라서 기존의 투명전극(300)과 기판(100)의 반사율 차를 극복하기 위하여 투명전극(300)에 직접 조절층을 형성하는 경우보다 더욱 간편한 공정으로 조절층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

다음 단계로 상기 조절층이 형성된 윈도우 시트를 상기 투명전극(300) 상부에 적층함으로서 공정을 종료하게 된다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 단면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조절층의 재료에 따른 투과율의 차를 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 실시예의 조절층이 적층 구조로 형성된 정전용량 터치 패널의 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 패널의 제조방법의 순서도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100: 기판 200: 언더 코팅층

300:투명전극 400: 윈도우 시트

500,600: 조절층

Claims (7)

1. 기판;

   상기 기판 상의 일부 영역에 형성되는 투명전극; 및

   상기 투명전극 상부에 형성되는 윈도우 시트를 포함하고,

   상기 윈도우 시트 하부에는 상기 투명전극과 굴절률이 상이한 조절층이 균일한 두께로 형성되는 정정용량 터치 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판과 투명전극 사이에 상기 기판보다 굴절률이 높고 상기 투명전극보다 굴절률이 작은 언더 코팅층이 더 형성되는 정전용량 터치 패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 조절층은 산화알루미늄, 산화 규소, 산화아연 또는 이들의 혼합물 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상인 정전용량 터치 패널.
4. 기판을 준비하고 상기 기판상에 투명전극을 균일하게 코팅하는 단계;

   상기 투명전극을 일정한 패턴으로 형성하는 단계;

   윈도우 시트를 준비하고 윈도우 시트의 하부에 조절층을 형성하는 단계; 및

   상기 윈도우 시트를 기판에 적층하는 단계를 포함하는 정전용량 터치 패널 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기판상에 언더코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 정전용량 터치 패널 제조방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 조절층은 상기 윈도우 시트에 균일한 두께로 형성되는 정전용량 터치 패널 제조방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 조절층은 스퍼터링 방법, 저항 증착법, 전자빔 증착법, 이온 도금법 등의 PVD 공법이나 CVD공법, 도공법, 인쇄법 중 어느 하나의 방법에 의하여 상기 윈도우 시트에 형성되는 정전용량 터치 패널 제조방법.

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