KR20110119122A

KR20110119122A - 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110119122A
Application number: KR1020100038635A
Authority: KR
Inventors: 조동현; 최원영; 남영구; 강용재
Original assignee: 주식회사 모린스
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-11-02
Also published as: KR101133952B1

Abstract

본 발명은 윈도우 패널 기판에 ITO층 및 컬러층의 순으로 적층을 형성시키고, 금속전극층의 상하부에 상하 절연막층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 각층들의 내구성을 높여주고, 기판에 ITO의 증착시에 250℃ 이상의 높은 열을 가하여 ITO를 증착시켜 투과율을 높이고, ITO 패턴층의 물리적, 전기적 특성을 향상시켜 ITO 패턴층의 저항을 낮추어 센싱감도와 광 특성을 향상시켜 각종 전자제품에 적용되어 수요가 대폭 증가할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법{CAPACITIVE OVERLAY TOUCH SCREEN PANEL INTEGRATED WITH WINDOW AND MATHOD FOR MANUFACTURING THERE OF}

본 발명은 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 윈도우 패널 기판에 ITO층 및 컬러층의 순으로 적층을 형성시키고, 금속전극층의 상하부에 상하 절연막층을 형성시킴으로써, 각층들의 내구성을 높여주고, ITO층의 저항을 낮추고, 투명도를 높여 센싱감도와 광 특성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 터치스크린은 저항막(Resistive)방식, 정전용량(Capacitive)방식, 초음파(SAW)방식, 적외선(IR)방식 등과 같이 다양한 방식들이 적용되고 있으며, 이러한 방식들 중에서 저항막방식, 정전용량방식이 가장 널리 적용되고 있다.

저랑막 방식은 투명전극이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 합착시킨 구조로서, 손가락 등의 압력을 가해 상부와 하부의 전극층이 서로 접촉되면, 전기적 신호가 발생되어 위치를 인지하는 방식으로 정확도가 높고, 소형화에 유리하고 가격이 저렴한 장점이 있는 반면에 제작하기가 어려운 문제점이 있다. 또한 정전용량방식은 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해 구동하는 방식으로, 내구성이 강하고, 반응시간이 짧고, 투과성이 좋은 반면 가격이 높은 것이 단점이지만, 정전용량방식이 저항막 방식에 비해 투과율이 우수하고, 동시에 두 곳이상을 인식하는 멀티터치 기능을 갖춰 빠르게 확산될 것으로 전망되고, 근래 애플의 아이폰이 정전용량 방식 터치스크린 패널을 휴대폰에 채용하기 시작하면서 이 방식을 채택하는 시장이 급성장할 것으로 기대되고 있다.

정전용량방식을 채택하는 터치스크린 패널의 특허출원된 내용들을 살펴보면, 국내 등록특허공보 제 10-0942763호는 도 1에 도시된 바와 같이 윈도우 패널(211)과 윈도우 패널(211)의 하부에 부착된 정전용량방식 터치센서(220)를 포함하는 종래의 터치스크린 패널(200)로서, 상기 정전용량방식 터치센서(220)이 유리 또는 PET 필름 기판(216)[도 1(a)]의 상부면에 인듐주석산화물(ITO) 등을 증착하여 투명한 도전성 막(215)을 코팅[도 1(b)]한 다음 포토리소그래피 공정 등을 이용하여 전극 패턴(215)을 형성[도 1(c)]한 후, 투명한 전극 패턴과 전기적으로 연결하기 위한 도전성 회로 배선(214)을 도포[도 1(d)]한 다음 접착제(213, PSA, Pressure Sensitive Adhesive)를 도포[도 1(e)]하고, FPC(218)를 이방 도전성 필름(ACF, anisotropic conductive film)으로 도전성 배선 패턴(214)의 단부에 연결[도 1(f)]한 다음 상기와 같은 과정을 거쳐 제조된 정전용량방식 터치센서(220)를 장식층(212)이 인쇄된 윈도우 패널(211)과 합착하여 제조한 터치스크린 패널(200)[도 1(i)]이 알려져 있지만 상기와 같은 터치스크린 패널(200)은 불투명한 장식층(212)이 형성된 윈도우 패널(211)[도 1(g)][도 1(h)]과 정전용량방식 터치센서(220)를 합착하기 위해 접착제를 도포하여야 하고, 터치센서를 윈도우 패널에 부착시 발생하는 기포 발생이나 이물 혼입과, 합착 과정에서 발생되는 정렬 불량 등의 문제점들을 지적한 바 있다.

따라서, 국내 등록특허공보 제 10-0942763호는 상기한 바와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로 도 2에 도시된 바와 같이, 투명한 재질의 윈도우 패널 기판(311)과, 상기 기판에 투명한 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 비도전성 불투명 장식층(312)과, 상기 기판의 윈도우부(WA)와 장식층의 상부에 걸쳐서 배치된 ITO 등을 이용한 투명한 도전성 전극 패턴층(313)과, 상기 투명한 도전성 전극 패턴층(313)의 상부 테두리부에 배치된 도전성 회로 배선층(314)을 포함하고, 상기 투명한 도전성 전극 패턴층(313)의 상부에 배치된 반사 방지층(315)과, 상기 반사 방지층(315)의 상부에 배치된 비산방지층(316)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서을 제안한 바 있지만, 도 2에 도시된 바와 같은 윈도우 패널 일체형 정전용량방식 터치 센서는 도전성 전극 패턴층(313)을 형성시킬 때 보다 나은 특성을 얻기 위하여 ITO 증착시에 250℃ 이상의 높은 열을 가하게 되면, ITO 증착층 내부에 형성된 불투명 장식층(312)이 고온의 열에 의해 용해되면서 ITO 패턴층의 전기적, 광학적 특성에 손상이 가는 것은 물론이고 외부 디자인을 손상시켜 제품으로서의 가치를 상실하게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 종래의 정전용량방식 터치스크린 패널이 패널 기판에 컬러 패턴층을 형성시킨 다음 ITO층을 증착시키는 것과는 달리 윈도우 패널 기판에 ITO층 및 컬러층의 순으로 적층을 형성시키고, 금속전극층의 상하부에 상하 절연막층을 형성시킴으로써, 각층들의 내구성을 높여주고, 기판에 ITO의 증착시에 250℃ 이상의 높은 열을 가하여 ITO의 증착특성을 향상시켜 투과율을 높여 센싱감도와 광 특성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법을 제공함을 과제로 한다.

그리고 종래의 정전용량방식 터치스크린 패널이 패널 기판에 컬러 패턴을 형성시킨 다음 ITO를 증착시킨 구조에서 평탄도 및 컬러 패턴의 두께 차이로 인한 단차에 의해 ITO 패턴층에 균열하고 인쇄 단차면에 일정한 두께의 ITO층을 형성하지 못하여 균일한 저항을 얻기 어려운데 반해 본 발명은 패널 기판에 직접 ITO를 증착시킴으로써, ITO 패턴층에 균열이 발생하지 아니하여 ITO 패턴층의 저항을 일정하게 형성시켜 전기적 특성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널 및 그 제조방법을 제공함을 다른 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 윈도우 패널 기판(10)과,

상기 윈도우 패널 기판의 상부에 영상센서의 터치 영역인 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극 패턴층(20)과,

상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 비도전성 컬러 패턴층(30)과,

상기 도전성 전극 패턴층의 상부에서 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 하부 절연막 패턴층(40)과,

상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 금속전극 패턴층(50)과,

상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 연성회로기판(FPCB)이 본딩되는 구획을 남겨두고 배치된 상부 절연막 패턴층(60) 및

금속전극 패턴층과 연결되게 본딩된 연성회로기판(70, FPCB),

을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널을 과제 해결 수단으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법은 도전성 전극막(20a)과 비도전성 컬러 코팅막의 패터닝 공정에 따라 아래와 같이 두 가지의 제조방법으로 구분되어진다.

본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제1 제조방법은 윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성하는 도전성 전극막 형성/패터닝 단계(P100)와;

상기 도전성 전극 패턴층(20)의 상부에 비도전성 잉크 또는 비도전성 화합물을 사용하여 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 형성시킨 다음 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시키는 비도전성 컬러 코팅막 형성/패터닝 단계(P200)와;

상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 절연막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 하부 절연막 형성/패터닝 단계(P300)와;

상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 금속전극막(50a)을 형성시킨 다음 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 금속전극막 형성/패터닝 단계(P400)와;

상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 상부 절연막 증착/ 패터닝단계(P500) 및;

상기 금속전극 패턴층과 연결되게 연성회로기판(70, FPCB)을 본딩시키는 FPCB 본딩단계(P600);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법을 다른 과제 해결 수단으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제2 제조방법은 윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 형성시키는 단계(S101)와;

상기 도전성 전극막(20a)의 상부에 비도전성 잉크 또는 비도전성 화합물을 사용하여 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 형성시키는 단계(S102)와;

상기 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 패턴층(30)으로 형성시키는 비도전성 컬러 코팅막 패터닝 단계(S201)와;

상기 도전성 전극막(20a)을 패턴층(20)으로 형성시키는 도전성 전극막 패터닝 단계(S202)와;

상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 절연막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 하부 절연막 형성/패터닝 단계(S300)와;

상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 금속전극막(50a)을 형성시킨 다음 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 금속전극막 형성/패터닝 단계(S400)와;

상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 상부 절연막 증착/ 패터닝단계(S500) 및;

상기 금속전극 패턴층과 연결되게 연성회로기판(70, FPCB)을 본딩시키는 FPCB 본딩단계(S600);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법을 또 다른 과제 해결 수단으로 한다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 윈도우 패널 기판에 ITO를 증착시킨 다음 컬러 패턴층을 형성시킨 다음 금속전극층의 상하부에 상하 절연막층을 형성시켜 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널을 제조함으로써, 각층들의 내구성을 높여주고, 기판에 ITO의 증착시에 250℃ 이상의 높은 열을 가하여 ITO를 증착시켜 투과율을 높이고, ITO 패턴층에 균열이 발생하지 아니하여 ITO 패턴층의 저항을 낮추어 센싱감도와 광 특성을 향상되고, 각 층들의 내구성이 향상되어 각종 전자제품의 개발에 일조할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 종래의 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 다른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 도면이며,
도 3은 통상적인 터치스크린 패널(TSP)의 일례를 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 공정블럭도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조공정을 나타낸 공정블럭도에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 3 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명하며, 도면 및 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였고, 특히, 도면의 도시에 있어서 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 일실시예를 첨부된 도면인 도 3 및 도 4를 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

통상적인 터치스크린 패널은 도 3에 도시된 바와 같이 전면에 화상이 보이는 투명한 영상센서의 터치 영역인 윈도우부(WA)와, 이 윈도우부(WA)를 둘러싼 테두리부(E)로 구분되고, 윈도우부(WA)는 손가락 등에 의한 터치 입력을 받아들이는 영역이고, 테두리부(E)는 휴대폰 메이커의 상표나 로고 등을 인쇄하거나 또는 불투명한 도전성 배선 패턴을 은폐하는 기능을 한다.

본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 윈도우 패널 기판(10)과,

상기 도전성 전극 패턴층의 상부에서 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 하부 절연막 패턴층(40)을 포함한다.

또한, 상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 금속전극 패턴층(50)과,

금속전극 패턴층과 연결되게 본딩된 연성회로기판(70, FPCB),

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제1 제조방법은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이,

윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성하는 도전성 전극막 형성/패터닝 단계(P100)와;

상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 상부 절연막 형성/패터닝단계(P500) 및;

상기 금속전극 패턴층과 연결되게 FPCB(70)를 본딩시키는 FPCB 본딩단계(P600);

를 포함하는 단계를 거쳐 제조되어진다.

이하, 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 적층구조를 구성하는 각 적층체와 함께 본 발명에 따른 제1 제조방법에 대해 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.

본 발명에서 상기 윈도우 패널 기판(10)은 SiO₂를 주성분으로 하는 유리 재질로 이루어질 수 있다. 윈도우 패널 기판(10)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성될 수도 있다. 기판(10)을 형성하는 플라스틱 재는 절연성 유기물일 수 있는데 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide : PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate : CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 도전성 전극 패턴층(20)은 영상센서의 터치 영역인 윈도우부(WA)에 손가락을 접촉시키면 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해서 전기신호로 연결하는 작용을 한다.

상기 도전성 전극 패턴층(20)은 도전성 전극막 형성/패터닝 단계(P100)에서 윈도우 패널 기판(10)에 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극막(20a)을 형성시킨 다음 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성시킨다.

또한 상기 도전성 전극 패턴층(20)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 실버나노와이어(silver nano wire) 중에서 1종을 선택한 도전성 화합물을 사용하여 도전성 전극막(20a)을 증착시킨 후 포토리소그래피, 에칭 또는 레이저 가공하여 투명한 도전성 전극 패턴층(20)을 형성시키는 것이 바람직하다.

그리고 상기 컬러 패턴층(30)은 윈도우 패널 기판(20)의 중앙부에 투명한 터치 영역인 윈도우부(WA)가 구획되도록 윈도우 패널 기판(20)의 테두리부에 불투명한 장식층을 형성하는 작용을 하며, 컬러 코팅막 형성/패터닝 단계(P200)에서 도전성 전극 패턴층(20)의 상부에 잉크 또는 화합물을 사용하여 컬러 코팅막(30a)을 형성시킨 다음 컬러 코팅막(30a)을 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치되게 컬러 패턴층(30)을 형성시킨다.

그리고 상기 하부 절연막 패턴층(40)은 그 하부에 위치하는 도전성 전극 패턴층(20)과 컬러 패턴층(30)을 외부의 충격으로부터 보호하고 도전성 전극 패턴층(20)과 금소 전극 패턴층(50) 사이에서 필요 부분에 대하여 절연층을 형성하는 작용을 하며, 하부 절연막 형성/패터닝 단계(P300)에서 도전성 전극 패턴층의 상부에 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 하부 절연막 코팅막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막 코팅막(40a)을 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부에 배치되게 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시킨다.

또한 상기 하부 절연막 패턴층(40)은 절연화합물을 사용하여 스크린 인쇄, 증착, 스핀 코팅(spin coating)법 또는 커튼 플로우(curtain flow)법 으로 형성하여 열 또는 UV 건조 방식으로 절연막을 형성시키는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용가능한 절연화합물은 구체적으로 우레탄(Urethane), 폴리에스테르(Polyester), 아크릴(Acrylic) 등의 유기 화합물 또는 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 마그네시아(MgO) 등의 무기 화합물 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 금속전극 패턴층(50)은 영상센서의 터치 윈도우부(WA)에서 발생하는 터치에 의해 도전성 전극 패턴층(20)에서 발생하는 전기적 신호를 FPCB 및 IC chip으로 전달하는 역할을 하며, 금속전극 코팅막 형성/패터닝 단계(P400)에서 도전성 전극 패턴층과 절연막 코팅층의 상부에 금속전극 코팅막(50a)을 형성시킨 다음 이 금속전극 코팅막(50a)을 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부에 배치된 금속전극 패턴층(50)을 형성시킨다.

또한 상기 금속전극 패턴층(50)은 스크린인쇄, 증착 같은 방법으로 형성시키며 일반적으로 Ag를 주로 이용하지만 용도 및 구현 방법에 따라 Mg, Al, Pt, Au, Ni, Cr, Pd, Mo 같은 소재 중에서 1종을 선택하여 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 것이 바람직하다.

그리고 상기 상부 절연막 패턴층(60)은 그 하부에 있는 복수의 층들을 외부 전기적, 물리적, 화학적 충격으로부터 차단시켜 오염을 방지하고 내구성을 높여주는 작용을 하며, 상부 절연막 증착/ 패터닝단계(P500)에서 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 이 상부 절연막(60a)을 연성회로기판(FPCB)이 본딩되는 구획을 남겨두고 배치된 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시킨다.

또한 상기 상부 절연막 패턴층(60)은 상기 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 소재와 유사한 소재 및 방법을 사용하여 형성시킨다.

그리고 연성회로기판(70, FPCB)은 금속전극 패턴층과 연결되어 IC 칩(chip)으로 전기적 신호를 전달하는 작용을 한다.

그리고 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널은 각 적층체의 두께가 윈도우 패널 기판(10)이 0.3㎜~3㎜,, 도전성 전극 패턴층(20)이 100Å~1000Å 컬러 패턴층(30)이 0.3㎛~30㎛, 하부 절연막 패턴층(40)이 0.5㎛~50㎛, 금속전극 패턴층(50)이 0.2㎛~20㎛이고, 상부 절연막 패턴층(60)이 0.5㎛~50㎛인 것이 바람직하지만, 각 적층체의 두께는 상기에서 한정한 범위에만 반드시 적용되지 아니하고, 설계조건에 따라 적절히 조정되어 질 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제2 제조방법은 상기 제1 제조방법과는 달리 도 3 및 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 비도전성 컬러 코팅막과 도전성 전극막을 패터닝시키는 단계의 순서를 달리한 제조한 방법으로, 윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 형성시키는 단계(S101)와;

상기 비도전성 컬러 코팅막(30a) 패턴층(30)으로 형성시키는 비도전성 컬러 코팅막 패터닝 단계(S201)와;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비도전성 컬러 코팅막 패터닝 단계(S201)는 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치되게 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시킨다.

그리고 도전성 전극막 패터닝 단계(S202)는 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성시킨다.

이하, 공정은 상기 제1 제조방법과 동일한 방법에 의해 실시되므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 들면서 상세히 설명하는바, 본 발명이 다음의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조

(실시예 1)

0.7㎜ 두께의 Glass 기판(10)에 영상센서의 터치 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 인듐주석산화물(ITO)을 이용하여 증착한 다음 300℃로 가열하여 150Å 두께의 투명한 ITO 전극막(20a)을 형성시킨 후 이 ITO 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 ITO 패턴층(20)을 형성시킨 다음 그 상부에 잉크를 사용하여 1㎛ 두께의 컬러 코팅막(30a)을 형성시켜 100℃에서 건조시킨 후, 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부에 배치되게 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시키고, 이 ITO 패턴층에서 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 배치된 하부 절연막(40a)을 1㎛ 두께로 형성시킨 다음 100℃에서 건조시킨 후 하부 절연막(40a)을 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부에 배치되게 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시킨 다음 상기 ITO 패턴층과 절연막 코팅층의 상부에 금속전극 코팅막(50a)을 1㎛ 두께로 형성시킨 다음 이 금속전극 코팅막(50a)을 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부에 배치된 금속전극 패턴층(50)을 형성시킨 다음 상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 1㎛ 두께로 형성시켜 100℃에서 건조시킨 다음 이 상부 절연막(60a)을 연성회로기판(FPCB)이 본딩되는 구획을 남겨두고 배치된 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시킨 후 상기 금속전극 패턴층과 연결되게 연성회로기판(70, FPCB)을 본딩시켜 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널을 제조하였다.

(비교예 1)

0.7㎜ 두께의 Glass 기판(10)에 영상센서의 터치 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 먼저, 비도전성 잉크를 사용하여 1㎛ 두께의 컬러 코팅막(30a)을 형성시켜 100℃에서 건조시킨 후 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시킨 다음 그 상부에 인듐주석산화물(ITO)을 이용하여 증착한 다음 120℃로 가열하여 투명한 ITO 전극막(20a)을 형성시킨 후 이 ITO 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 ITO 패턴층(20)을 형성시키고, 이후의 공정은 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의해 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널을 제조하였다.

2. 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 평가

상기의 방법에 의해 제조한 실시예 1 및 비교예 1의 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널에서 ITO 패턴층의 비저항특성과 광 투과율을 측정한 결과는 아래 [표 1]의 내용과 같다.

항목	실시예 1	비교예 1
비저항(10^-4Ω-cm)	1.4	5.2
ITO층 광 투과율(%)	97	92

상기 [표 1]의 내용에 의하며, 실시예 1은 비교예 1에 비해 비저항이 낮으며, ITO층의 광 투과율이 우수한 것으로 확인되었다.

비교예 1과 동일한 순서로 공정을 진행할 경우에는 컬러 코팅막의 형성시 100℃에서 건조시키고, 패턴층을 형성시킨 다음 ITO 전극막을 증착시킨 후 300℃에서 건조시킴에 따라 컬러층의 패턴이 용해되면서 ITO 전극막에 좋지 않은 영향을 미칠 뿐만 아니라 제품 외부 디자인이 훼손되어 제품으로서의 가치를 상실하게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 제조방법이 간편하여 생산성이 향상되고, 윈도우 패널 기판에 ITO의 증착시에 250℃ 이상의 높은 열을 가하여 ITO를 증착시켜 투과율을 높이고, ITO 패턴층에 균열이 발생하지 아니하여 ITO 패턴층의 저항을 낮추어 센싱감도와 광 특성을 향상시킴으로써, 산업상 파급효과가 클 것으로 기대된다.

10 : 윈도우 패널 기판 20 : 도전성 전극 패턴층
30 : 비도전성 컬러 패턴층 40 : 절연막 패턴층
50 : 금속전극 패턴층 60 : 절연막 패턴층
70 : FPCB

Claims

윈도우 패널 기판(10)과,
상기 윈도우 패널 기판의 상부에 영상센서의 터치 영역인 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극 패턴층(20)과,
상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 비도전성 컬러 패턴층(30)과,
상기 도전성 전극 패턴층의 상부에서 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 하부 절연막 패턴층(40)과,
상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 금속전극 패턴층(50)과,
상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 연성회로기판(FPCB)이 본딩되는 구획을 남겨두고 배치된 상부 절연막 패턴층(60) 및
금속전극 패턴층과 연결되게 본딩된 연성회로기판(70, FPCB),
을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 윈도우 패널 기판(10)은 유리 또는 PET 필름인 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 도전성 전극 패턴층(20)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 실버나노와이어(silver nano wire) 중에서 1종을 선택하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 절연막 코팅층(40)은 절연화합물을 사용하여 스크린 인쇄, 증착, 스핀 코팅(spin coating)법 또는 커튼 플로우(curtain flow)법에 의해 코팅층을 형성시킨 다음 열 또는 UV로 건조하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 금속전극 패턴층(50)은 스크린인쇄, 증착 같은 방법으로 형성시키며 Ag를 주로 이용하지만 용도 및 구현 방법에 따라 Mg, Al, Pt, Au, Ni, Cr, Pd, Mo 같은 소재 중에서 1종을 선택하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널.
윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성하는 도전성 전극막 형성/패터닝 단계(P100)와;
상기 도전성 전극 패턴층(20)의 상부에 비도전성 잉크 또는 비도전성 화합물을 사용하여 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 형성시킨 다음 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시키는 비도전성 컬러 코팅막 형성/패터닝 단계(P200)와;
상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 절연막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 하부 절연막 형성/패터닝 단계(P300)와;
상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 금속전극막(50a)을 형성시킨 다음 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 금속전극막 형성/패터닝 단계(P400)와;
상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 상부 절연막 형성/패터닝단계(P500) 및;
상기 금속전극 패턴층과 연결되게 연성회로기판(70, FPCB)을 본딩시키는 FPCB 본딩단계(P600);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
윈도우 패널 기판(10)에 도전성 전극막(20a)을 형성시키는 단계(S101)와;
상기 도전성 전극막(20a)의 상부에 비도전성 잉크 또는 비도전성 화합물을 사용하여 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 형성시키는 단계(S102)와;
상기 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 패턴층(30)으로 형성시키는 비도전성 컬러 코팅막 패터닝 단계(S201)와;
상기 도전성 전극막(20a)을 패턴층(20)으로 형성시키는 도전성 전극막 패터닝 단계(S202)와;
상기 도전성 전극 패턴층의 상부에 절연막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 하부 절연막 형성/패터닝 단계(S300)와;
상기 도전성 전극 패턴층과 절연막 패턴층의 상부에 금속전극막(50a)을 형성시킨 다음 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 금속전극막 형성/패터닝 단계(S400)와;
상기 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 상부 절연막 형성/패터닝단계(S500) 및;
상기 금속전극 패턴층과 연결되게 연성회로기판(70, FPCB)을 본딩시키는 FPCB 본딩단계(S600);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 6항에 있어서,
상기 도전성 전극막 형성/패터닝 단계(P100)는 윈도우 패널 기판(10)에 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 배치된 투명한 도전성 전극막(20a)을 형성시킨 다음 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 6항에 있어서,
상기 비도전성 컬러 코팅막 형성/패터닝 단계(P200)는 도전성 전극 패턴층(20)의 상부에 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 형성시킨 다음 비도전성 컬러 코팅막(30a)을 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치되게 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 비도전성 컬러 코팅막 패터닝 단계(S201)는 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치되게 비도전성 컬러 패턴층(30)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 도전성 전극막 패터닝 단계(S202)는 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)의 상부에 걸쳐서 도전성 전극막(20a)을 일정 간격으로 제거하여 도전성 전극 패턴층(20)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 절연막 형성/패터닝 단계(P300)(S300)는 도전성 전극 패턴층의 상부에 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)에 걸쳐서 배치된 하부 절연막(40a)을 형성시킨 다음 하부 절연막(40a)을 영상센서의 터치 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치되게 하부 절연막 패턴층(40)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속전극 코팅막 형성/패터닝 단계(P400)(S400)는 도전성 전극 패턴층과 절연막 코팅층의 상부에 금속전극 코팅막(50a)을 형성시킨 다음 이 금속전극 코팅막(50a)을 영상센서의 터치영역인 윈도우부(WA)가 구획되도록 상기 기판의 일면 테두리부(E)에 배치된 금속전극 패턴층(50)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.
제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 절연막 형성/패터닝단계(P500)(S500)는 절연막 패턴층과 금속전극 패턴층의 상부에 상부 절연막(60a)을 형성시킨 다음 이 상부 절연막(60a)을 연성회로기판(FPCB)이 본딩되는 구획을 남겨두고 배치된 상부 절연막 패턴층(60)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 일체형 정전용량방식 터치스크린 패널의 제조방법.