KR20110090134A

KR20110090134A - 터치 패널 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110090134A
Application number: KR1020100009739A
Authority: KR
Inventors: 송영일; 안종현; 홍병희
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사; 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-08-10

Abstract

터치 패널 및 이의 제조 방법이 개시된다. 제1기판, 제1기판과 대향하여 배치되는 제2기판, 제1기판의 면들 중 제2기판과 마주보는 면에 배치되며 그래핀으로 이루어진 제1도전막, 제1도전막과 일체를 이루며 그래핀으로 형성된 제1전극, 제2기판의 면들 중 제1기판과 마주보는 면에 배치되는 제2도전막, 제2도전막에 형성되는 제2전극을 구비하는 터치 패널 및 이의 제조방법은, 도전막 및 전극을 그래핀으로 패터닝하여 형성함으로써 터치 패널의 제조 시간과 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

터치 패널 및 이의 제조 방법{Touch panel and method of manufacturing the touch panel}

본 발명은 터치 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전막 및 전극이 그래핀으로 형성된 터치 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

터치 패널은, 휴대 전화, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기(PDA) 등의 전자 장치에 구비된 표시 패널의 표면을 손이나 펜을 사용하여 누름으로써, 2차원의 좌표 데이터를 입력하는 장치이다.

특히, 터치 패널은, LCD(액정 디스플레이), OLED(유기 발광 장치), PDP(플라즈마 디스플레이 패널), CRT(브라운관) 등의 표시장치의 화면에 겹쳐서 설치할 수 있으므로, 사용이 비약적으로 증가하고 있다.

터치 패널 장치의 한 형태인 저항막형 터치 패널은, 투명한 상부 기판과 하부 기판이 서로 이격되어 배치되어 있는데, 각각의 기판에는 투명한 도전막이 형성되어 있어 도전막끼리 서로 마주보도록 형성되어 있다. 사용자가 힘을 가하여 상부 기판을 누르게 되면 상부 기판이 휘어져 안쪽의 도전막끼리 닿게 되는데, 이때 발생하는 저항, 전압 등의 변화량에 따라서 누르는 위치의 좌표가 검출되는 구조를 가진다.　

한편, 종래의 터치 패널에는 도전막으로서 ITO(indium tin oxide), 티오펜계 (thiophene)계의 폴리머 등의 소재가 사용되어 왔으며, 터치 패널의 특성을 향상시키기 위해 여러 가지 소재의 도전막이 지속적으로 개발되고 있는 실정이다.

본 발명은 도전막 위에 형성되는 전극의 형성 공정에 소요되는 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있는 터치 패널 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1기판, 제1기판과 대향하여 배치되는 제2기판, 제1기판의 면들 중 제2기판과 마주보는 면에 배치되며 그래핀으로 이루어진 제1도전막, 제1도전막과 일체를 이루며 그래핀으로 형성된 제1전극, 제2기판의 면들 중 제1기판과 마주보는 면에 배치되는 제2도전막, 제2도전막에 형성되는 제2전극을 구비하는 터치 패널이 제공된다.

여기에서 제2도전막과 제2전극은 일체를 이루며, 각각 그래핀으로 형성될 수 있다.

그리고 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나는 가요성 폴리머를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 제1도전막 및 제2도전막 중 적어도 하나에는 복수개의 스페이서가 배치될 수 있다.

그리고 터치 패널은 제1기판과 제2기판의 사이에 배치되는 중간 부재를 더 구비할 수 있다.

그리고 중간 부재는 양면 접착 부재일 수 있다.

그리고 터치 패널은 제1전극과 전기적으로 연결되는 제1도선, 제2전극과 전기적으로 연결되는 제2도선을 더 구비할 수 있다.

그리고 터치 패널은 제1도전막을 커버하는 보호막을 더 구비할 수 있다.

그리고 보호막은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1도전막이 배치되는 제1기판과, 제1도전막에 대향하는 제2도전막이 배치되는 제2기판을 포함하는 터치 패널의 제조 방법에 있어서, (a) 제1기판 및 제2기판을 준비하는 단계, (b) 제1기판에 그래핀을 형성하는 단계, (c) 그래핀을 패터닝함으로써 제1기판에 제1도전막과 제1 전극을 형성하는 단계, (d) 제2기판에 제2도전막 및 제2전극을 형성하는 단계, (e) 제1기판과 제2기판을 접합하는 단계로 수행되는 터치 패널의 제조방법이 제공된다.

여기에서 (c)단계는, 그래핀에 패턴 마스크를 형성하는 단계, 그래핀을 선택적으로 제거하는 단계로 수행될 수 있다.

또한, 상기 (c)단계는, 전술한 그래핀에 제1전극에 상응하는 패턴으로 그래핀을 추가하여 전사함으로써 수행될 수도 있다.

그리고 (d)단계는, 제2기판에 그래핀을 형성하는 단계, 그래핀을 패터닝함으로써 제2기판에 제2도전막과 제2 전극을 형성하는 단계로 수행될 수 있다.

그리고 (b)단계는 습식 전사 방법 또는 건식 전사 방법을 이용하여 제1기판에 그래핀을 전사시킴으로써 수행될 수 있다.

그리고 건식 전사 방법은 테이프를 이용하여 전사를 수행할 수 있다.

그리고 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나는 가요성 폴리머로 이루어질 수 있다.

그리고 터치 패널의 제조방법은 제1도전막 및 제2도전막 중 적어도 하나에 복수개의 스페이서를 배치하는 단계가 더 수행될 수 있다.

그리고 (e) 단계는 제1기판과 제2기판의 사이에 중간 부재를 배치함으로써 수행될 수 있다.

그리고 중간 부재는 양면 접착 부재일 수 있다.

그리고 터치 패널의 제조방법은 (c)단계 후, 제1도전막에 보호막을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면 도전막 및 전극을 그래핀으로 패터닝하여 형성함으로써 터치 패널의 제조 시간과 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널의 제2기판에 제2도전막이 배치된 모습을 도시한 개략적인 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 가압력이 작용하는 모습을 도시한 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제조 공정을 나타낸 순서도.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제1도전막 및 제1전극 형성 공정을 나타낸 흐름도.

본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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, "포함하다" 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.

이하, 본 발명에 따른 터치 패널 및 이의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널의 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널의 개략적인 일부 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널의 제2기판에 제2도전막이 배치된 모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

본 실시예에 따른 터치 패널(100)은 저항막 방식의 터치 패널로서, 제1기판(110), 제1도전막(120), 제2기판(130), 제2도전막(140), 커넥터(150), 중간 부재(160), 스페이서들(170)을 포함한다.

제1기판(110)은 광투과성의 유리 또는 광투과성이면서 가요성 폴리머 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1기판(110)의 폴리머 소재로는 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 아크릴, 시클로 올레핀(cyclo olefin)등이 사용될 수 있다.

제1도전막(120)은 제1기판(110)의 상면에 배치되는데, 그래핀으로 이루어진다.

제1도전막(120)의 가장자리에는 한 쌍의 제1전극들(121)이 x축 방향으로 배치된다.

제1전극들(121)은 가압 위치를 판단하기 위해 제1도전막(120)에 전압을 공급하는 기능을 수행하며, 그래핀으로 소정의 패턴 형상을 가지도록 형성된다. 여기에서 제1전극들은 제1도전막의 형성과 동시에 일정한 패턴을 가지도록 형성되는 구조일 수 있다. 즉 본 실시예에 따르면 제1도전막과 제1전극은, 제1기판에 일정 두께로 형성된 그래핀을 제1도전막과 제1전극의 형상에 상응하도록 패터닝하여 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1도전막과 제1전극은 동일한 그래핀 소재로 일체를 이루어 패턴을 나타내는 구조이다.

본 실시예에 따르면, 제1도전막(120) 및 제1전극(121)은 제1기판에 형성된 그래핀 소재에 일정한 패턴을 구현함으로써 형성될 수 있는데, 이 때의 제1도전막과 제1전극의 패턴 형성 방법으로는 레이저 식각 방법, UV 조사 방법, O2 플라즈마 식각 방법 등을 이용할 수 있다.

또한 제1기판에 제1도전막에 상응하는 두께의 그래핀을 넓게 형성한 후에, 제1전극의 패턴 모양에 상응하는 위치에만 부분적으로 소정 두께의 그래핀층을 추가하여 형성하는 방법이 수행될 수 있다.

제1기판(110)의 상면에는 제1전극들(121)과 커넥터(150)를 전기적으로 연결하는 제1도선(111)과, 제2전극(141)에 전기적으로 연결되는 제2도선(112)이 형성된다.

한편, 제2기판(130)은 광투과성 유리 또는 광투과성이면서 가요성(flexible)인 폴리머(polymer) 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2기판(130)의 폴리머 소재로는 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 아크릴, 시클로 올레핀(cyclo olefin)등이 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2도전막(140)은 제2기판(130)의 안쪽면에 배치되는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1도전막과 동일하게 그래핀으로 형성될 수 있다. 제1도전막 및 제1전극의 구조에서 설명한 바와 동일하게, 제2도전막과 제2전극은 제2기판에 형성되며, 그래핀 소재에 의해 일체로 패터닝된 형상일 수 있다. 패터닝 방법은 전술한 바와 같다.

그래핀은 2차원 탄소동소체로서, 최근에 연구가 급속히 진행되고 있는 물질이다.

그래핀은 기존의 물질과 다른 매우 유용한 특성을 가진다. 그 중 주목할만한 특징으로는 그래핀에서 전자가 이동할 경우 마치 전자의 질량이 제로인 것처럼 흐른다는 것이다. 이는 전자가 진공 중의 빛이 이동하는 속도, 즉 광속으로 흐르는 것을 의미한다. 현재까지 알려진 그래핀의 전자 이동도는 최대 200,000 cm2/Vs에 달한다. 그래핀은 전자와 정공에 대하여 비정상적인 반정수 양자 홀 효과(half-integer quantum Hall effect)를 보이며, 허공에 매달릴 경우에는 분수양자홀효과(Fractional quantum Hall effect)를 보이기도 한다.

또한, 그래핀은 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라서 전기적 특성이 변화하므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 이러한 그래핀의 전기적 특성은 키랄성 및 직경에 따라 금속성 및 반도체성의 전기적 특성이 달라지는 탄소나노튜브(CNT)와 대비된다. CNT의 경우 특정 반도체 성질 및 금속 성질을 이용하기 위하여 해당 CNT를 분리하는 과정을 거쳐야 하는데 이 과정은 어렵다. 또한, 그래핀은 합성 후 정제를 거치는 CNT와 대비하여 경제적 측면에서도 유리하다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.

그래핀은 ITO 소재 등의 산화물 투명전극보다 내충격성, 유연성 등이 뛰어나며, 높은 투명도와 높은 전기 전도도를 가지고 있는 특성이 있다.

한편, 제1도전막(120)의 전체 표면에는 보호막(196)이 배치될 수 있다.

보호막(196)은, 그래핀 소재로 이루어진 제1도전막(196)을 보호함으로써 터치 패널(100) 작동의 신뢰성을 높이기 위한 것으로서, 도전성 소재인 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. PEDOT은 높은 가시광 투과도를 가질 뿐만 아니라 유기물이므로 그래핀과의 친화도가 강한 특성이 있다.

본 실시예에서는 보호막(196)의 소재로 PEDOT, PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 보호막(196)의 소재는 도전성이며 높은 가시광 투과도를 갖는 소재이면 되고, 그 외의 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 보호막(196)의 소재로서, 여러 종류의 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린 등과 같은 전도성 고분자가 사용될 수도 있다.

본 실시예에서는 제1도전막(120)의 전체 표면에 보호막(196)이 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1도전막(120)의 표면에 아예 보호막(196)이 형성되지 않을 수도 있다.

본 실시예에서는 제1도전막(120)에만 보호막(196)이 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제2도전막(140)에도 보호막이 형성될 수 있으며, 그 경우 제1도전막(110)과 동일한 그래핀 소재와 형성 방법이 사용될 수 있다.

한편, 제2도전막(140)의 가장자리에 대응되는 부분에는 한 쌍의 제2전극들(141)은 y축 방향으로 배치된다.

여기서, 제2전극들(141)의 배치 방향은 제1전극들(121)의 배치 방향에 직교하도록 배치된다. 제2전극들(141)은 제2도전막(140)에 전압을 공급하는 기능을 수행하며, 본 실시예에서는 그래핀 소재로 소정의 패턴 형상을 가지도록 형성된다.

본 실시예에서는 제1기판(110)과 제2기판(130)은 각각 유리 또는 가용성 폴리머 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1기판(110)과 제2기판(130) 모두 가요성 폴리머의 소재로 이루어질 수 있으며, 그 경우에는 터치 패널(100)도 전체적으로 가요성의 성질을 가지게 된다.

한편, 커넥터(150)는 제1전극(121)에 전기적으로 연결되는 제1도선(111)과, 제2전극(141)에 전기적으로 연결되는 제2도선(112)을 제어 장치(180)와 접속하는 기능을 수행하는데, 연성 회로 기판(Flexible circuit board)으로 이루어진다.

중간 부재(160)는, 개구부(160a)가 형성된 사각 고리의 형상을 가지고 있으며, 제1기판(110)과 제2기판(130) 사이에 배치됨으로써 제1기판(110)과 제2기판(130)을 소정의 간격을 두고 상호 고정하는 기능을 수행한다.

중간 부재(160)로는 소정의 두께를 가지는 양면 접착 부재가 사용된다. 양면 접착 부재의 접착부에 의해 제1기판(110)과 제2기판(130)이 서로 고정되며, 양면 접착 부재의 두께에 의해 제1기판(110)과 제2기판(130) 사이의 간격이 형성된다. 또한, 중간 부재(160)는 터치 패널(100)의 내부와 외부 사이의 공기의 이동을 방지하는 기능을 수행한다.

본 실시예에서는 중간 부재(160)로 양면 접착 부재를 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 중간 부재(160)로는 점착성 물질을 도포한 후, 도포된 점착성 물질을 경화시켜 사용할 수도 있다.　

중간 부재(160)에는 도전성 부분(161)이 배치되는데, 도전성 부분(161)은 제2기판(120)의 표면에 배치된 제2전극(141)의 일단(141a)과, 제1기판(110)의 표면에 배치된 제2도선(112)을 전기적으로 연결하는 기능을 수행한다.　

스페이서들(170)은 제1도전막(120) 위에 형성된 보호막(196)의 표면에 형성될수 있는데, 소정의 간격을 두고 규칙적으로 형성된다.

스페이서들(170)은, 제2기판(130)이 자체 중량 등에 의해 의도하지 않게 오목한 형상으로 휘어지는 것을 방지함으로써 제1도전막(120)과 제2도전막(140) 사이의 간격을 유지하여 오동작을 방지하는 기능을 수행하며, 전기 절연성의 소재로 형성된다.

본 실시예에서는 스페이서들(170)이 제1도전막(120) 측에 형성되었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 스페이서들(170)은 제2도전막(140) 측에 형성될 수 있으며, 제1도전막(120) 측과 제2도전막(140) 측에 동시에 형성될 수도 있다.

이하, 도 4를 참조로 하여, 이상과 같은 구조의 터치 패널(100)의 작동에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널에 가압력이 작용하는 모습을 도시한 개략적인 단면도이다.

제어 장치(180)는 터치 패널(100)의 제1전극들(121)과 제2전극들(141)에 번갈아 소정의 전압을 인가한다. 그 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2기판(130)의 바깥 표면의 원하는 위치를 펜이나 손가락으로 누르게 되면, 가압점 P에서 제1도전막(120)과 제2도전막(140)이 서로 접촉하여 전기가 흐르게 된다. 그 때 전압을 인가하지 않은 측의 전극에서 전압을 검출하여 가압점 P에 대응하는 일축(예를 들어, x축) 상의 위치를 산출한다. 이와 같은 과정을 번갈아 수행함으로써 가압점 P에 대응하는 타축(예를 들어, y축) 상의 위치도 산출함으로써, 가압점 P에 대응하는 2차원 좌표를 검출하게 된다.

이상과 같이 설명한 터치 패널(100)은 그래핀 소재의 제1도전막(120) 및 제2도전막(140)을 구비함으로써, 그래핀의 특성인 높은 내충격성, 뛰어난 가요성(유연성), 높은 투명성 및 전기 전도성을 그대로 가지게 되는 장점이 있다. 즉, 그래핀을 포함하는 터치 패널(100)은, 종래의 ITO 전극만을 사용한 터치 패널보다 외부 충격에 강하고, 뛰어난 가요성을 가지며, 더 투명해지고, 빠른 응답 속도 및 사용 신뢰성을 보유하게 된다.　

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 터치 패널의 제조 공정을 도시한 순서도이고, 도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제1도전막 및 제1전극 형성 공정을 나타낸 흐름도이다.

<제1기판(110)의 준비 및 제1도전막(120)의 형성 공정>

작업자는 도 6과 같이 제1기판(110)의 원소재인 유리 또는 가요성 폴리머를 소정의 크기로 준비한다(단계 S101). 폴리머는 전술한 바와 같이 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 시클로 올레핀(cyclo olefin)등이 사용될 수 있다.

그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이 제1기판(110)에 그래핀(198)을 형성한다(단계 S102).

그래핀을 만드는 방법의 일 예는 화학 기상 증착법을 이용하여 형성하는 것이다. 화학 기상 증착법을 이용하여 그래핀을 형성하는 구체적인 방법은 다음과 같다.

우선, 산화 실리콘(SiO2)층을 가지는 실리콘 웨이퍼를 준비한다. 이어, Ni, Cu, Al, Fe 등의 금속 촉매를, 스퍼터링(sputtering) 장치, 전자빔 증발 장치(e-beam evaporator)등을 이용하여, 준비된 산화 실리콘(SiO2)층에 증착시켜, 금속 촉매층을 형성한다.

다음으로, 금속 촉매층이 형성된 실리콘 웨이퍼와 탄소를 포함하는 가스(CH4, C2H2, C2H4, CO 등)를 열 화학 기상 증착 및 유도 결합 화학 기상 증착법(ICP-CVD, Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition)을 위한 반응기에 넣고 가열함으로써, 금속 촉매층에 탄소가 흡수되도록 한다. 이어, 급속히 냉각을 수행하여 금속 촉매층으로부터 탄소를 분리시켜 결정화시키는 방법으로, 그래핀을 성장시킨다.

성장한 그래핀은 사용을 위해 분리하고 전사하는 작업을 거치게 되는데, 이를 위해 통상 분리 시에는 에칭 등의 방법이 사용된다.

상기의 방법으로 형성된 그래핀은, 습식 전사 방법 또는 건식 전사 방법을 이용하여 제1기판(110)에 전사될 수 있다. 여기서, 건식 전사 방법으로는 UV 테이프, 온도 반응형 점착력 소멸 테이프(thermal release tape) 등을 이용한 간접 전사 방법을 사용하거나, 직접 제1기판(110)에 그래핀을 전사하는 직접 전사 방법이 사용될 수 있다.

그 다음, 제1기판에 제1도전막(120) 및 제1전극(121)을 형성한다(S103). 먼저 도 8과 같이 그래핀(198) 위에 패턴 마크스(200)를 형성한다. 패턴 마스크는 제1기판 위에 형성하고자 하는 제1도전막(120) 및 제1전극(121)의 형상에 상응한 것으로, 그래핀(198)의 일부를 커버한다. 패턴 마스크는 포토 레지스트를 선택적으로 노광하고 현상하여 형성된다.

그리고 나서 도 9와 같이 그래핀을 선택적으로 제거하여 제1도전막 및 제1전극을 일정 패턴으로 구현한다. 패턴 마스크가 그래핀을 커버하고 있는 상태에서, 노출된 그래핀의 일부를 건식 에칭하는 방식이 이용될 수 있다. 즉 UV를 조사하거나 O2 플라즈마를 이용하여 노출된 그래핀의 일부를 제거할 수도 있다. 또한 레이저를 이용하여 식각할 수도 있다. 그리고 나서 도 10과 같이 패턴 마스크(200)를 제거한다.

한편, 제1도전막(120) 및 제1전극(121)은 그래핀을 적층하는 방식으로 수행될 수도 있다. 먼저 제1기판에 형성하고자 하는 제1도전막의 두께와 동일한 그래핀층을 넓게 형성한다. 그리고 나서 그래핀층 위에 제1전극의 패턴에 상응하는 위치에만 그래핀층을 추가적으로 전사한다. 즉 제1전극에 상응하는 패턴으로 이루어진 그래핀 필름을 추가적으로 전사하는 방식이 적용될 수 있다. 결국 제1전극은 일정한 패턴을 이루는 그래핀으로 이루어지며, 제1도전막과 일체로 형성될 수 있다.

이와 같은 공정으로 제1도전막(120)과 제1전극(121)은 그래핀 소재로 동시에 패터닝되는 방식으로 형성될 수 있다. 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같은 패터닝 공정으로 형성된 제1도전막과 제1전극은 그래핀 소재로 일체를 이루어 형성되는 구조가 될 수 있다.

전술한 바와 같이 제1도전막(120)과 제1전극(121)을 패터닝 공정으로 동시에 형성함으로써 제1전극을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있다. 즉 은(Ag) 또는 금(Au)을 이용한 전극의 스크린 프린팅 공정과 큐어링(Curing) 공정을 생략함에 따라, 터치패널의 제조 공정이 단축되고 전극 형성에 사용되는 은(Ag) 또는 금(Au) 소재에 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고 나서 제1기판(110)의 상면에 제1전극들(121)과 커넥터(150)를 전기적으로 연결하는 제1도선(111)과, 제2전극(141)에 전기적으로 연결되는 제2도선(112)을 형성한다. 제1도선 및 제2도선은 스크린 프린팅 방법으로 형성될 수 있다. 이 경우, 스크린 프린팅 방법은 은(Ag)을 포함한 페이스트를 이용하는데, 스크린 프린팅 후 약 150℃～180℃에서 약 5분 가량 경화(curing)를 수행하게 된다.

그리고 나서 제1도전막(120)의 표면에 보호막(196)을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이 본 실시예의 보호막(196)의 소재로는 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 작업자는 제1도전막(120)의 표면에 스핀 코팅법, 스프레이법, 그라비아 인쇄법 등으로 보호막(196)을 형성할 수 있다.　

그 다음, 제1도전막(120)에 형성된 보호막의 상면에 소정의 간격으로 비도전성의 스페이서들(170)을 형성한다(단계 S104).

스페이서들(170)은 포토리소그래피 기술이나 스크린 인쇄법에 의해 형성할 수 있다. 여기서, 만약 스페이서들(170)을 보호층이 코팅되지 않은 제1도전막(120)에 형성하는 경우에는 스페이서들(170)의 경화를 자외선 경화 방식이 아닌 열 경화 방식으로 수행하고 그 소재도 열 경화 방식에 적합한 소재를 사용하여야 한다. 이는 제1도전막(120)의 소재가 그래핀으로 이루어지는데, 그래핀은 자외선에 취약하기 때문이다.

<제2기판(130)의 준비 및 제2도전막(140)의 형성 공정>

작업자는 제2기판(130)의 원소재인 유리 또는 가요성 폴리머를 소정의 크기로 준비한다(단계 S201). 폴리머는 전술한 바와 같이 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 시클로 올레핀(cyclo olefin)등이 사용될 수 있다.

그 다음, 제2기판(130)에 제2도전막(140)과 제2전극(141)을 형성한다(단계 S202).

본 발명의 일 실시예에 따르면 제2도전막(140)과 제2전극(141)은 제1도전막과 제1전극의 형성방법에서 설명한 바와 동일하게 그래핀을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 그래핀의 전사 및 패턴 형성방법은 전술한 바와 동일하다. 따라서 제2기판에는 제1기판과 동일하게 그래핀을 형성된 제2도전막과 제2전극이 배치될 수 있다.

그 다음, 그래핀으로 이루어진 제2도전막(140)의 표면에 보호막(196)을 배치할 수도 있다. 보호막의 소재 및 형성방법은 전술한 바와 같다.

또한 필요에 따라 제2도전막(130)에 소정의 간격으로 비도전성의 스페이서들를 형성할 수도 있다.

<제1기판(110)과 제2기판(130)을 접합하는 공정>　

상기의 방법으로 제1기판(110), 제1도선(111), 제2도선(112), 제1도전막(120), 제1전극들(121), 제2기판(130), 제2도전막(140), 제2전극들(141), 스페이서들(170)을 형성한 후에는, 제1도선(111)과 제2도선(112)의 일단에 커넥터(150)를 연결한다(단계 S301).

그 다음, 중간 부재(160)를 이용하여 제1기판(110)과 제2기판(120)을 접합한다(단계 S302). 즉, 중간 부재(160)는 양면 접착 부재로 구성되어 있으므로, 제1기판(110)과 제2기판(120)을 상호 접합할 수 있다. 이 때, 중간 부재(160)에 형성된 도전성 부분(161)이, 제2도전막(140)에 형성된 제2전극(141)의 일단(141a)과, 제1기판(110)에 형성된 제2도선(112)을 전기적으로 연결하도록, 중간 부재(160)의 위치를 정렬하여 접합함으로써, 터치 패널(100)을 완성한다.　　　

본 실시예에서는 우선 커넥터(150)를 제1기판(110)에 연결한 후에, 제1기판(110)과 제2기판(130)을 접합하는 공정을 수행하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 먼저 제1기판(110)과 제2기판(130)을 접합한 후에 커넥터(150)를 제1기판(110)에 연결할 수 있는데, 그러한 경우에는 제1기판(110)의 부분 중 커넥터(150)가 배치되는 부분이, 제1기판(110)과 제2기판(130)의 접합 후에도 커넥터(150)의 연결이 가능한 구조(예를 들면, 외부로 돌출된 형상 구조)를 가지고 있어야 한다.　

본 발명의 일 실시예에 따르면 터치 패널(100)은, 제1기판(110)과 제2기판(130) 모두 전술한 가요성 폴리머 소재로 이루어지고, 제1도전막(120) 및 제2도전막(140)도 모두 그래핀 소재로 형성될 수 있다.

그와 같은 구성을 가지게 되면, 터치 패널(100)의 전체가 가요성(flexibility)의 성질을 가지게 된다. 즉, 그래핀은 탁월한 유연성, 내구성, 그리고 휘어졌을 때의 전기적 특성의 제어성 등이 뛰어나기 때문에, 그러한 그래핀을 포함한 터치 패널은 어느 정도 휘거나 비틀어져도 안정적인 작동이 가능하다는 장점이 있다.

그 경우, 제1기판(110)에 그래핀으로 제1도전막(120) 및 제1전극(121)을 형성하는 공정, 그리고 제2기판(130)에 그래핀으로 제2도전막(140) 및 제2전극(141)을 형성하는 공정은, 모두 동일하게 전술한 바와 같은 패터닝 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 스페이서들(170)의 소재와 형성 방법도 전술한 스페이서들(170)의 소재와 형성 방법을 그대로 이용할 수 있으므로, 여기서 자세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 대한 설명에서 제1기판과 제2기판은 도면에 도시함에 있어 각각 하층 기판과 상층 기판을 지칭하였으나, 제1 및 제2의 용어는 하층 또는 상층의 위치를 한정하는 것이 아니며, 접합되는 하나의 기판과 나머지 하나의 기판을 의미한다. 따라서 제1기판 및 제2기판의 위치가 본 발명에 대한 설명에서 첨부한 도면과 반대인 구조 또한 본 발명의 권리범위에 속할 것이다. 제1도전막 및 제2도전막 또한 그와 동일하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

100: 터치 패널 110:　제1기판
111: 제1도선 112: 제2도선
120: 제1도전막 121: 제1전극
130:　제2기판 140: 제2도전막
141: 제2전극 150: 커넥터
160: 중간 부재 180: 제어장치
196: 보호막 198: 그래핀
200: 패턴 마스크

Claims

제1기판;
상기 제1기판과 대향하여 배치되는 제2기판;
상기 제1기판의 면들 중 상기 제2기판과 마주보는 면에 배치되며, 그래핀으로 이루어진 제1도전막;
상기 제1도전막과 일체를 이루며, 그래핀으로 형성된 제1전극;
상기 제2기판의 면들 중 상기 제1기판과 마주보는 면에 배치되는 제2도전막; 및
상기 제2도전막에 형성되는 제2전극을 포함하는 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제2도전막과 상기 제2전극은 일체를 이루며, 각각 그래핀으로 형성된, 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 적어도 하나는 가요성 폴리머를 포함하여 이루어지는, 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1도전막 및 상기 제2도전막 중 적어도 하나에는 복수개의 스페이서가 배치되는, 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1기판과 상기 제2기판의 사이에 배치되는 중간 부재를 더 포함하는 터치 패널.
제5항에 있어서,
상기 중간 부재는 양면 접착 부재인, 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1전극과 전기적으로 연결되는 제1도선; 및
상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 제2도선을 더 포함하는 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제1도전막을 커버하는 보호막을 더 포함하는 터치 패널.
제8항에 있어서,
상기 보호막은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 포함하는, 터치 패널.
제1도전막이 배치되는 제1기판과, 상기 제1도전막에 대향하는 제2도전막이 배치되는 제2기판을 포함하는 터치 패널의 제조 방법에 있어서,
(a) 상기 제1기판 및 상기 제2기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 제1기판에 그래핀을 형성하는 단계;
(c) 상기 그래핀을 패터닝함으로써 상기 제1기판에 제1도전막과 제1 전극을 형성하는 단계;
(d) 상기 제2기판에 제2도전막 및 제2전극을 형성하는 단계;
(e) 상기 제1기판과 상기 제2기판을 접합하는 단계를 포함하는 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (c)단계는,
상기 그래핀에 패턴 마스크를 형성하는 단계;
상기 그래핀을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (c)단계는,
상기 그래핀에 상기 제1전극에 상응하는 패턴으로 그래핀을 추가하여 전사함으로써 수행되는, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (d)단계는,
상기 제2기판에 그래핀을 형성하는 단계;
상기 그래핀을 패터닝함으로써 상기 제2기판에 제2도전막과 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (b)단계는 습식 전사 방법 또는 건식 전사 방법을 이용하여 상기 제1기판에 그래핀을 전사시킴으로써 수행되는, 터치 패널의 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 건식 전사 방법은 테이프를 이용하여 전사를 수행하는, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 적어도 하나는 가요성 폴리머로 이루어지는, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 제1도전막 및 상기 제2도전막 중 적어도 하나에 복수개의 스페이서를 배치하는 단계를 더 포함하는 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (e) 단계는 상기 제1기판과 상기 제2기판의 사이에 중간 부재를 배치함으로써 수행되는, 터치 패널의 제조방법.
제18항에 있어서,
상기 중간 부재는 양면 접착 부재인, 터치 패널의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 (c)단계 후,
상기 제1도전막에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 터치 패널의 제조방법.
제20항에 있어서,
상기 보호막은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), PEDOT/PSS, 우레탄 경화 수지 또는 유기 실리케이트 화합물, 티오펜계 폴리머, 폴리피롤, 폴리아닐린, 강유전체 고분자, 강유전체 무기물 중 적어도 하나를 포함하는, 터치 패널의 제조방법.