KR20120078972A - 터치 패널의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 투명 전극을 형성하는 단계; 상기 기판에 배선 전극 물질을 인쇄하는 단계; 상기 배선 전극 물질을 건조하여 배선 전극을 형성하는 단계; 및 상기 배선 전극에 회로 기판을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

터치 패널의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TOUCH PANEL}
본 기재는 터치 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
이러한 터치 패널에서는 전극을 외부 회로와 연결하기 위한 배선 전극들을 포함하는데, 배선 전극을 형성하기 위해서는 진공 증착 공정, 포토리소그패피 공정 및 에칭 공정 등 다수의 공정이 필요하다.
이에 따라 공정이 복잡하여 공정 시간이 길어지고 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다.
실시예는 간단한 공정으로 배선 전극을 형성할 수 있는 터치 패널의 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 투명 전극을 형성하는 단계; 상기 기판에 배선 전극 물질을 인쇄하는 단계; 상기 배선 전극 물질을 건조하여 배선 전극을 형성하는 단계; 및 상기 배선 전극에 회로 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법에서는, 배선 전극을 인쇄를 이용하여 형성하므로 공정이 간단하다.
도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4는 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 5는 종래 기술에 의해 형성된 터치 패널의 배선 전극의 사진이다.
도 6은 실시예에 의해 형성된 터치 패널의 배선 전극의 사진이다.
도 7은 종래 기술과 실시예에 따른 터치 패널의 정전 용량 값을 평가한 그래프이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 전에 터치 패널에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널에는, 입력 장치의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다.
여기서, 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(30)이 형성될 수 있다. 그리고 더미 영역(DA)에는 투명 전극(30)에 연결되는 배선(40) 및 이 배선(40)을 외부 회로(도시하지 않음, 이하 동일)에 연결하는 인쇄 회로 기판(50) 등이 위치할 수 있다. 이러한 더미 영역(DA)에는 외곽 더미층(20)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(20)에는 로고(logo)(20a) 등이 형성될 수 있다. 이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 기판(10)에 외곽 더미층(20) 및 투명 전극(30)이 형성될 수 있다. 그리고 이 투명 전극(30)에 배선(40)이 연결되고, 이 배선(40)에 인쇄 회로 기판(50)이 연결될 수 있다. 그리고 투명 전극(30), 배선(40) 및 인쇄 회로 기판(50)을 덮으면서 비산 방지 필름(70)이 형성될 수 있다.
기판(10)은 이 위에 형성되는 외곽 더미층(20), 투명 전극(30), 배선(40) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
기판(10)의 더미 영역(DA)에 외곽 더미층(20)이 형성된다. 외곽 더미층(20)은 배선(40)과 인쇄 회로 기판(50) 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있게 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 외곽 더미층(20)은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 등을 포함하여 흑색을 나타낼 수 있다. 그리고 이 외곽 더미층(20)에는 다양한 방법으로 원하는 로고(도 1의 참조부호 20a) 등을 형성할 수 있다. 이러한 외곽 더미층(20)은 증착, 인쇄, 습식 코팅 등에 의하여 형성될 수 있다.
이어서 투명 전극(30)이 형성된다. 투명 전극(30)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지를 감지할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 투명 전극(30)은 제1 투명 전극(30a) 및 제2 투명 전극(30b)을 포함할 수 있다. 제1 투명 전극(30a)은 제1 방향(도면의 좌우 방향)으로 형성되고, 제2 투명 전극(30b)은 제2 방향(도면의 상하 방향)으로 형성될 수 있다.
이러한 투명 전극(30)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이를 위하여 투명 전극(30)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 등의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 기판(10)의 더미 영역(DA)으로 투명 전극(30)에 연결되는 배선(40) 및 이 배선(40)에 연결되는 인쇄 회로 기판(50)이 형성된다. 이러한 배선(40)은 더미 영역(DA)에 위치하므로 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 인쇄 회로 기판(50)으로는 다양한 형태의 인쇄 회로 기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
이 투명 전극(30), 배선(40) 및 인쇄 회로 기판(50)을 덮으면서 비산 방지 필름(70)이 형성될 수 있다. 비산 방지 필름(70)은 터치 패널이 충격에 의해 파손될 때 파편이 비산되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다양한 물질 및 구조로 형성될 수 있다. 실시예에서는 비산 방지 필름(70)이 기판(10)의 하면 쪽에 위치한 것을 예시하였다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 비산 방지 필름(70)이 다양한 위치로 형성될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 내용과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4는 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도다.
먼저, 기판을 준비하는 단계(S401)에서는 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 준비할 수 있다.
이어서, 이러한 기판에 투명 전극을 형성하는 단계(S402)를 거친다. 이 단계에서 투명 전극은 증착 등에 의하여 형성될 수 있는데, 일례로 반응성 스퍼터링에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 다양한 방법에 의하여 투명 전극이 형성될 수 있다.
이어서, 기판의 더미 영역(도 3의 참조 부호 DA, 이하 동일)에 배선 전극 물질을 인쇄하는 단계(S403)를 거친다. 이 단계에서는 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 스크린(screen) 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법을 통해 배선 전극 물질을 인쇄할 수 있다.
그라비아 오프셋 인쇄는 패턴이 새겨진 요판에 페이스트를 채운 후 블랭킷(blanket)이라고 부르는 실리콘 고무로 1차 전사를 시키고, 상기 블랭킷과 도전성 막이 형성된 기판을 밀착시켜 2차 전사를 시키는 방식으로 수행될 수 있다.
리버스 오프셋 인쇄는 롤형 블랭킷에 페이스트를 도포한 후 이를 요철을 갖는 클리쉐와 밀착시켜 블랭킷 상에 목적하는 패턴을 형성하고, 이어서 블랭킷 상에 형성된 패턴을 도전성 막에 전사시키는 방식으로 수행될 수 있다.
스크린 인쇄는 패턴이 있는 스크린 위에 페이스트를 위치시킨 후, 스퀴지를 밀면서 공간이 비워져 있는 스크린을 통하여 직접적으로 도전성 막이 형성된 기판에 페이스트를 위치시키는 방식으로 수행될 수 있다.
그라비아 인쇄는 롤 위에 패턴이 새겨진 블랭킷을 감고 페이스트를 패턴 안에 채운 후, 도전성 막이 형성된 기판에 전사시키는 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명에서는 상기 방식들이 각각 단독으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 상기 방식들이 복합적으로 사용될 수도 있다. 또한 그 외의 당업자들에게 알려진 인쇄 방식을 사용할 수도 있다.
종래에는 배선 전극을 형성하기 위해 진공 증착 및 에칭 공정 등 다수의 공정이 필요하였으나, 본 실시예에 따른 배선 전극은 인쇄 공정만으로도 형성할 수 있어 공정 시간 및 공정 비용을 저감할 수 있다.
배선 전극 물질은 인쇄 가능한 금속 페이스트를 포함할 수 있다. 구체적으로 이러한 페이스트는 은 파우더(Ag powder), 바인더 및 용매로 이루어질 수 있다.
은 파우더는 페이스트 100 중량부에 대하여 60 내지 85 중량부만큼 포함될 수 있다. 은 파우더가 60 중량부 보다 작게 포함될 경우 전기 전도도가 너무 낮아 배선 전극으로의 역할을 할 수 없고, 85 중량부 보다 많이 포함될 경우, 상대적으로 용매가 적게 포함되어 인쇄를 용이하게 진행할 수 없다.
바인더는 에폭시계 바인더를 포함할 수 있고, 이러한 바인더가 페이스트 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부만큼 포함될 수 있다. 바인더가 5 중량부 보다 적게 포함될 경우 배선 전극 물질이 기판에 잘 접착할 수 없고, 15 중량부 보다 많이 포함될 경우 인쇄를 용이하게 진행할 수 없다.
용매는 에테르계 용매를 포함할 수 있고, 이러한 용매가 페이스트 100 중량부에 대하여 10 내지 25 중량부만큼 포함될 수 있다. 용매가 10 중량부 보다 적게 포함될 경우 인쇄를 용이하게 진행할 수 없고, 25 중량부 보다 많이 포함될 경우 용액이 묽어져서 인쇄 시 문제가 될 수 있다.
이 단계에서는 한 번의 공정으로 단일층의 배선 전극 물질을 인쇄할 수 있다. 즉, 종래의 증착 공정으로 형성된 배선 전극은 그 두께가 0.5 um 이하로 형성되었고 이러한 두께 때문에 저항이 높았다. 따라서 저항을 낮추기 위해 은(Ag)과 몰리브덴(Mo)을 다층으로 형성하여야 했다. 그러나 본 실시예와 같이 인쇄 공정을 이용하여 배선 전극을 형성할 경우 배선 전극의 두께가 1 um 내지 10 um 로 형성되어 은을 포함한 단일층만으로도 충분히 낮은 저항을 가질 수 있다.
또한 배선 전극의 선폭이 30 um 내지 100 um 이하로 형성될 수 있다. 이를 통해 배선 전극을 가리기 위한 베젤(bezel)을 줄여 디자인의 다양성을 확보할 수 있다. 또한, 배선 전극이 얇을 선폭을 가지기 때문에 좁은 베젤에서도 많은 수의 배선 전극을 기판에 형성할 수 있고, 이를 통해 해상도를 확보할 수 있다.
이어서, 건조하는 단계(S404)를 통해 배선 전극을 형성할 수 있다. 구체적으로 이 단계에서는 150 ℃ 내지 200 ℃ 의 온도에서 건조하여 배선 전극을 형성할 수 있다. 즉, 저온 건조가 가능하기 때문에 글래스 프릿(glass frit)이 없어도 기판에 배선 전극이 잘 붙을 수 있다.
이 단계에서 열풍 건조 또는 적외선 건조의 방식으로 건조할 수 있다. 열풍 건조는 건조기계에 의한 열을 만들어 바람(온풍)과 함께 밀폐된 공간에서 처리해 줌으로써 건조시키는 방식이다. 적외선 건조는 적외선이 물체에 부딪히면 열에너지로 변하는 원리를 이용하여 건조하는 방식이다.
이후, 배선 전극에 회로 기판을 형성하는 단계(S405)를 거친다. 회로 기판은 배선 전극에 직접 접촉하여 형성된다. 증착을 통해 형성된 배선 전극에 회로 기판을 형성 시, 배선 전극에 회로 기판을 바로 접촉하여 형성하면 크랙(crack)이 발생하였다. 따라서, 회로 기판을 형성하고자 하는 부분에 스크린 프린팅 등의 방법으로 은 페이스트를 인쇄하는 공정이 더 필요하였다. 그러나 실시예에서는 스크린 프린팅의 추가 공정이 없이도 배선 전극과 회로 기판이 잘 접착하여 추가적인 공정을 생략할 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 6을 참조하여 종래 기술 및 실시예에 의해 실제 형성된 배선 전극을 비교한다.
도 5는 종래 기술에 의해 형성된 터치 패널의 배선 전극의 사진이고, 도 6은 실시예에 의해 형성된 터치 패널의 배선 전극의 사진이다.
즉, 도 5에 도시한 배선 전극은 진공 증착 및 에칭 공정 등 복잡한 공정에 의해 형성된 배선 전극(41)이고, 도 6에 도시한 배선 전극은 본 실시예에 따라 인쇄 공정으로 형성된 배선 전극(40)이다. 이를 통해 공정 수를 줄일 수 있는 간단한 인쇄 공정으로 배선 전극(40)을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의해 형성된 배선 전극(40)의 선폭이 100 um 이하로 형성될 수 있음을 알 수 있다. 이를 통해 더미 영역의 폭을 줄여 좁은 베젤(narrow bazel)을 구현할 수 있고, 디자인의 다양성을 확보할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하여 종래 기술에 의한 터치 패널과 실시예에 따른 터치 패널의 정전 용량 값을 비교한다.
도 7은 종래 기술과 실시예에 따른 터치 패널의 정전 용량 값을 평가한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 의해 형성된 14개의 배선 전극의 ABS(absolete, 순수 측정 데이터)와 종래 기술에 의해 형성된 배선 전극의 ABS ref.의 정전 용량 값이 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다. 이에 따라 실시예에 의한 배선 전극이 터치 패널에 적용될 수 있음을 알 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판에 투명 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판에 배선 전극 물질을 인쇄하는 단계;
    상기 배선 전극 물질을 건조하여 배선 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 배선 전극에 회로 기판을 형성하는 단계를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극 물질을 인쇄하는 단계는 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 스크린(screen) 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄하는 단계는 한 번의 공정으로 단일층을 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극 물질은 금속 페이스트를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 페이스트는 은 파우더(Ag powder), 바인더 및 용매로 이루어지는 터치 패널의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 은 파우더가 상기 페이스트 100 중량부에 대하여 60 내지 85 중량부만큼 포함되는 터치 패널의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 바인더는 에폭시계 바인더를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 바인더가 상기 페이스트 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부만큼 포함되는 터치 패널의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 용매는 에테르계 용매를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용매가 상기 페이스트 100 중량부에 대하여 10 내지 25 중량부만큼 포함되는 터치 패널의 제조 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 배선 전극을 형성하는 단계에서 150 ℃ 내지 200 ℃ 의 온도에서 건조하는 터치 패널의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 건조는 열풍 건조 및 적외선 건조 중 적어도 어느 하나의 방법으로 건조하는 터치 패널의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극을 형성하는 단계에서 배선 전극의 두께가 1 um 내지 10 um 로 형성되는 터치 패널의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극을 형성하는 단계에서 배선 전극의 선폭이 30 um 내지 100 um 로 형성되는 터치 패널의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 배선 전극에 직접 접촉하여 형성되는 터치 패널의 제조 방법.
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