KR20130068674A - 터치패널의 전극 패턴 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치패널의 전극 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널의 전극 패턴은 기판 상에 상호 이격되어 형성되는 복수개의 도전성 패턴 셀; 상기 도전성 패턴 셀 상에 형성되는 절연층; 및 흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 절연층 상에 형성되어 상기 도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극을 포함하여 구성된다.

Description

터치패널의 전극 패턴 및 그 제조 방법{CONDUCTIVE PATTERN OF TOUCH PANEL AND FORMING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 터치패널의 전극 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전극 패턴을 연결하는 브리지 전극이 형성된 터치패널의 전극 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
개인 휴대 정보 단말기(PDA: personal digital assistants), 노트북 컴퓨터, OA 기기, 의료기기 또는 카 네비게이션 시스템 등의 전자기기에서는, 이들 디스플레이에 입력수단(포인팅 디바이스: pointing device)을 함께 구비하기 위한 터치 패널이 널리 이용되고 있다. 대표적인 터치 패널에는 저항막 방식, 전자 유도 방식, 광학식 등 외에도 정전용량 방식(capacitive type)이 알려져 있다.
일반적으로 정전용량방식은 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나뉜다.
아날로그 방식은 센서전극이 시트(Sheet)형태의 전극으로 센싱 동작영역내 패턴이 필요없는 반면, 디지털 방식은 센싱 동작영역내 센서용 전극의 패턴이 필요하다. 이러한 디지털 방식에 있어서, 용량성 터치 패널은 터치 위치가 확인될 수 있는 기초된 전류를 유도하기 위하여 인체의 정전기(electrostatics)와 투명 전극 사이에서 유발된 용량(capacitance)의 변화를 채용한다. 이러한 인체, 예를 들어, 손가락 또는 첨필(stylus)이 터치 패널을 터치한 위치를 검출하기 위하여, 다양한 용량성 터치 패널 기술들이 개발되고 있다.
하나의 예로서 미국 등록번호 6,970,160은 터치 감각면(touch-sensitive surface) 상의 터치 위치를 검출하기 위한 격자형 터치 센싱 시스템(lattice touch-sensing system)을 개시하고 있다. 상기 격자형 터치 센싱 시스템은 절연물질로 분리된 두 개의 용량성 센싱층(capacitive sensing layer)을 포함할 수 있고, 상기 각 층은 실질적으로 평행한 전도성 요소들(conducting elements)로 이루어지고, 상기 두 센싱 층의 전도성 요소들은 서로 실질적으로 직교한다. 각 요소는 협소한 용량성 정사각 스트립(narrow conductive rectangular strips)으로 서로 연결된 일련의 다이아몬드 형상의 패치로 구성될 수 있다. 주어진 센싱 층의 각 전도성 요소는 일단 또는 양단에서 대응되는 리드 라인(lead line) 세트의 리드 라인과 전기적으로 연결된다. 제어 회로가 또한 포함될 수 있으며, 상기 제어 회로는 여기 신호(excitation signal)를 상기 대응되는 리드 라인 세트를 통하여 전도성 요소들의 양 세트에 제공하고, 표면상에 터치가 발생되는 경우 센서 요소들로부터 발생되는 센싱 신호(sensing signal)를 수신하며, 각 층에서의 affected bars의 위치에 기초하여 상기 터치의 위치를 결정한다.
상기와 같은 정전용량방식은 두 개의 용량성 센싱층(capacitive sensing layer)을 포함하는 구성으로 대부분 이루어지는데, 상기 두 개의 용량성 센싱층은 상기 층들 사이의 용량성 효과(capacitive effect)를 가져오기 위해 절연 물질로 상호 공간을 두고 형성된다. 이러한 구성은 패널의 구조를 아주 두꺼워지도록 하며, 결과적으로 소형화에 역행하게 된다. 더욱이, 종래의 용량성 터치 패널은 두 개의 용량성 센싱층이 각각 형성되는 양 표면 상의 기판(substrate)을 포함한다. 이러한 점에서, 스루홀(through holes)들이 바이어스(vias)로 역할하도록 기판상에 형성되어야 하며, 회로층 형성(circuit layering)이 상기 센싱층들의 컨덕터 요소(conductor elements)를 적절히 연결하기 위하여 채용되어야 한다. 이것은 용량성 터치 패널의 제조를 어렵고 복잡하게 한다.
따라서, 이와 같은 문제점에 대응하고자 두 개의 용량성 센싱층을 하나로 줄이기 위한 기술들이 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치패널의 전극 패턴을 도시한 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 터치패널의 전극 패턴을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 터치패널 및 전극 패턴을 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2의 a에 도시된 바와 같이, 기판(110)상에 제1축(Rx) 도전성 패턴(120)을 형성하고, 제2축(Tx) 도전성 투명 패턴 셀(131)들을 형성한다. 이와 같은 전극 패턴들은 도 2에서 단면으로 도시되어 있다.
이때, 제1축 도전성 패턴(120)과 제2축 도전성 투명 패턴 셀(131)들의 형성 방법으로는, 에칭 (etching), 스퍼터링 (sputtering) 또는 스크린 프린팅 (screen prointing) 이 이용될 수 있으며, 투명패턴의 재료는 일반적으로 ITO (Iidium-Tin Oxide)가 사용된다.
그 후, 도 2의 b에 도시된 바와 같이 포토 레지스트(PR: Photo Resist)(10)층을 제2축 도전성 패턴 셀 (131)상에 형성한 후, 절연재료를 도포하여 절연 재료 도포층(40)을 형성한다.
이후, 포토 레지스트(10)를 제거하여 도 2의 c에 도시된 바와 같이 절연층(50) 형성한다. 이와 같이 형성된 절연층(50)상에 브리지 전극(90)을 형성하여, 서로 이격되어 있던 제2축(Tx) 도전성 패턴 셀(131)들을 전기적으로 연결한다.
그러나, 종래의 터치패널의 전극 패턴은 도전성 패턴 셀(131)들을 상호 연결하는 브리지 전극이 사용자의 육안으로 보이는 문제가 발생하므로 브리지 전극의 폭을 10㎛로 형성하며, 그에 따른 전기 전도도의 문제로 인하여 메탈(metal)을 사용하여 브리지 전극을 구성하였으나, 이 또한 메탈과 주변 LCD와의 반사율과 색의 차이로 인해 육안으로 보이는 문제점이 있었다.
또한, 육안으로 보이는 문제를 해결하기 위하여 투명 전극(ITO: Indium Tin Oxide)를 활용하는 경우도 있으나, 이 경우에는 투명 전극의 전도도의 한계로 인하여 전극의 폭을 줄이는 설계가 불가능하며 ITO와 메탈을 선택적으로 에칭하여야 하므로 추가 공정이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하나의 필름 상에 도전성 패턴(Rx, Tx)들을 형성시에, 도전성 패턴 셀들을 상호 연결하는 브리지 전극의 전기 전도도를 확보하면서도, 사용자의 육안에 브리지 전극이 보이는 문제를 해결하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법은, 기판 상에 상호 이격되는 복수개의 도전성 패턴 셀을 형성하고, 상기 도전성 패턴 셀 상에 절연층을 형성하되, 상기 절연층 상에 흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극을 형성한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 전극 패턴은 기판 상에 상호 이격되어 형성되는 복수개의 도전성 패턴 셀; 상기 도전성 패턴 셀 상에 형성되는 절연층; 및 흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 절연층 상에 형성되어 상기 도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극을 포함한다.
본 발명에 따르면 하나의 필름 상에 도전성 패턴(Rx, Tx)들을 형성시에, 도전성 패턴 셀들을 상호 연결하는 브리지 전극의 전기 전도도를 확보하면서도, 사용자의 육안에 브리지 전극이 보이는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 추가 공정 없이 금속의 타겟(Targe) 교체 및 가스(Gas)의 작용만으로도 브리지 전극의 색상, 명암 그리고 반사율 제어가 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치패널의 전극 패턴을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 터치패널의 전극 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 패턴 전극을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 패턴 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일실시예에 따른 조명 부재에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 일실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 전극 패턴을 도 3내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 패턴 전극을 도시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치패널의 패턴 전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에서 A-A'축의 단면은 도 5에 도시되어 있으며, 도 4에서 A-A'축의 단면은 도 6에 도시되어 있다.
도 3 및 도 5의 a에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상에 제1축의 방향(Rx)으로 연결된 제1도전성 패턴(220)을 형성하고, 제2축의 방향(Tx)으로 서로 이격되어 있는 제2도전성 패턴 셀(231)들을 형성한다.
이때, 제1도전성 패턴 셀(221)들은 도전 리드(223)에 의해 상호 연결되어 있으며, 상기 제1도전성 패턴 셀(221) 및 상기 제2도전성 패턴 셀(231) 그리고 도전 리드(223)는 ITO(Indium Tin Oxide), 탄소 나노 튜브 (CNT; carbon nano tube), 은 나노-와이어 (Ag Nano wire), 전도성 폴리머, 또는 그래핀 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1도전성 패턴(220)과 제2도전성 패턴(230)은 실질적으로 수직을 이루는 것이 바람직하나, 수직이 아닌 사이 각이 포함되는 각도로 기판의 표면에 배열될 수 있음은 자명하다.
이후, 도 5의 b에 도시된 바와 같이 제2도전성 패턴 셀(231) 상에 포토 레지스트(PR; Photo Resist)(240)를 형성하고, 도 5의 c에 도시된 바와 같이 절연재료를 도포하여 절연 재료 도포층(250)을 형성한다.
이후에는, 포토 레지스트(240)를 제거하여 도 5의 d에서와 같이 제1도전성 패턴 연결부(223) 상에 절연층(251)을 형성한다.
그 다음, 도 5의 e에서와 같이 제2도전성 패턴 셀(131)들을 연결할 부분을 제외한 나머지 부분에 포토 레지스트(260)를 형성하고, 도 5의 f에서와 같이 그 위에 도전 재료를 도포하여 도전 재료 도포층(270)을 형성한다.
이후, 도 5의 g에서와 같이 포토 레지스트(260)를 제거하여 브리지 전극(271)을 형성한다.
일반적으로 LCD는 오프(off) 시에 검정(Black) 색상으로 표시되며, 그에 따라 상기 브리지 전극(271)이 LCD와의 반사율과 색의 차이로 인해 육안으로 보이는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명에 따르면 브리지 전극(271)을 흑화하여 색상, 명도 또는 반사율을 조절한다.
즉, 본 발명에 따르면 상기 브리지 전극(271)을 Al, Au, Ag, Sn, Cr, Ni, Ti, Mg 등의 금속을 재료로 구성되도록 하고, 약품과의 반응을 통하여 금속산화물, 질화물, 불화물 등으로 흑화시킨다. 이와 같은 흑화는 가스(gas) 및 약품의 함량에 따라서 색상, 명도 또는 반사율을 조절할 수 있다.
이때, 상기 브리지 전극(271)의 색상, 명도 또는 반사율의 조절시에는 기판(200), 도전성 페턴 셀(221, 231) 또는 절연층(251)의 색상, 명도 또는 반사율과 동일하게 조절하는 것이 바람직하다.
이와 같이 브리지 전극(271)을 금속으로 형성하여 흑화하는 경우에는 금속 또는 가스의 교체 만으로 조절이 가능하므로 별도의 추가 공정이 필요 없는 장점이 있다.
또 다른 실시예로서, 도 4 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 상기와 같이 흑화된 금속의 구성되는 브리지 전극(271)의 상부에 금속층(272)을 추가로 증착 또는 도포하여 전기 전도도를 확보할 수 있다.
이와 같은 금속층(272)은 상기와 같은 금속의 흑화 처리 후에 일정 이상의 전기 전도도가 유지되지 않는 경우에 전기 전도도를 확보하기 위하여 형성한다. 예를 들어, 하부층인 브리지 전극(271)이 제1흑색으로 형성되고, 상부층인 금속층(272)이 제2흑색으로 형성될 수 있다.
그 뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 브리지 전극(271)을 흑색 계열의 전도성 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 브리지 전극(271)을 탄소 나노 튜브(CNT: Carbon Nano Tube)와 같은 나노 합성체를 이용하여 형성함으로써, 흑색으로 구성되도록 한다. 이와 같이 브리지 전극(271)을 탄소 나노 튜브(CNT: Carbon Nano Tube)와 같은 나노 합성체로 구성하는 경우에는 나노 파우더(Nano Powder)의 함량 제어를 통해 전기 전도도를 확보하면서도 브리지 전극(271)의 색과 반사율 제어가 가능한 장점이 있다.
그러므로, 본 발명에 따르면 브리지 전극의 전기 전도도를 확보하면서도, 사용자의 육안에 브리지 전극이 보이는 문제를 해결할 수 있다.
이후부터는, 도3, 도 5의 g 및 도 6을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 전극 패턴의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 전극 패턴은, 기판 상에 상호 이격되어 형성되는 제2도전성 패턴 셀(231), 상기 제2도전성 패턴 셀(231) 상에 형성되는 절연층(251) 및 흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 절연층(251) 상에 형성되어 상기 제2도전성 패턴 셀(231)을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극(271)을 포함하여 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1도전성 패턴 셀(221)은 기판 상에 제1축의 방향으로 배열되고, 상기 제1축의 방향으로 도전 리드(223)에 의해 상호 연결되며, 제2도전성 패턴 셀(231)은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(200) 상에 제2축의 발향으로 배열된다.
절연층(251)은 오프 셋(Off set) 또는 잉크 젯(Ink Jet) 공정을 통하여 상기 제1도전성 패턴 셀(221)을 상호 연결하는 도전 리드(223)와 상기 제2도전성 패턴 셀(231)의 상부에 배치된다.
브리지 전극(271)은 제2도전성 패턴 셀(231)을 상호 연결하도록 구성되며, 금속 재료를 흑화처리한 금속 산화물, 질화물, 불화물 또는 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)로 형성될 수 있으며, 이때 기판(200), 도전성 패턴 셀 또는 상기 절연층(251)의 명도와 동일한 명도로 흑화처리하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속 재료로는 Al, Au, Ag, Sn, Cr, Ni, Ti 또는 Mg이 사용된다.
그 뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 전극 패턴은 도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 도전재료를 이용하여 복수개의 층으로 형성될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 브리지 전극은 상기 복수개의 층 중에서, 하부층(271)은 흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층(272)은 금속을 증착 또는 도포하여 형성할 수 있다. 또 달리, 브리지 전극의 복수개의 층 중에서, 하부층(271)은 제1흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층(272)은 제2흑색의 도전재료로 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200: 기판
223: 도전 리드
220: 제1도전성 패턴
221: 제1도전성 패턴 셀
231: 제2도전성 패턴 셀
240: 포토 레지스트
250: 절연 재료 도포층
251: 절연층
260: 포토 레지스트
270: 도전 재료 도포층
271: 브리지 전극
272: 금속층

Claims (20)

  1. 기판 상에 상호 이격되는 복수개의 도전성 패턴 셀을 형성하고,
    상기 도전성 패턴 셀 상에 절연층을 형성하되,
    상기 절연층 상에 흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극을 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 형성 시에는,
    금속 재료를 흑화처리한 금속 산화물, 질화물, 또는 불화물을 이용하여 브리지 전극을 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 형성 시에는,
    상기 기판, 도전성 패턴 셀 또는 상기 절연층의 명도(luminosity)와 동일한 명도로 흑화처리하여 상기 브리지 전극을 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속 재료는,
    Al, Au, Ag, Sn, Cr, Ni, Ti 또는 Mg인 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 형성 시에는,
    탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)를 이용하여 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 형성 시에는,
    복수개의 도전재료를 이용하여 복수개의 층으로 구성되는 브리지 전극을 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 복수개의 층 중에서, 하부층은 흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층은 금속을 증착 또는 도포하여 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 브리지 전극의 복수개의 층 중에서, 하부층은 제1흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층은 제2흑색의 도전재료로 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 도전성 패턴 셀의 형성 시에는,
    상기 기판 상에 제1축의 방향으로 배열되어 제1도전성 패턴 셀을 형성하고, 상기 제1축의 방향으로 도전 리드에 의해 제1도전성 패턴 셀이 상호 연결되도록 형성하며,
    상기 제1축과 직교되는 제2축의 방향으로 배열되도록 제2도전성 패턴 셀을 복수개 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층을 형성 시에는,
    오프 셋(Off set) 또는 잉크 젯(Ink Jet) 공정을 통하여, 상기 제1도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 도전 리드와 상기 제2도전성 패턴 셀의 상부에 상기 절연층을 형성하는 터치 패널의 전극 패턴의 제조 방법.
  11. 기판 상에 상호 이격되어 형성되는 복수개의 도전성 패턴 셀;
    상기 도전성 패턴 셀 상에 형성되는 절연층; 및
    흑색(Black)의 도전재료를 이용하여 상기 절연층 상에 형성되어 상기 도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 브리지(Bridge) 전극
    을 포함하는 터치 패널의 전극 패턴.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    금속 재료를 흑화처리한금속 산화물, 질화물, 또는 불화물로 형성되는 터치 패널의 전극 패턴.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    상기 기판, 도전성 패턴 셀 또는 상기 절연층의 명도와 동일한 명도로 흑화처리하여 형성하는 터치 패널의 전극 패턴.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 금속 재료는,
    Al, Au, Ag, Sn, Cr, Ni, Ti 또는 Mg인 터치 패널의 전극 패턴.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)로 구성되는 터치 패널의 전극 패턴.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    복수개의 도전재료를 이용하여 복수개의 층으로 형성되는 터치 패널의 전극 패턴.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    상기 복수개의 층 중에서, 하부층은 흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층은 금속을 증착 또는 도포하여 형성하는 터치 패널의 전극 패턴.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 브리지 전극은,
    상기 복수개의 층 중에서, 하부층은 제1흑색의 도전재료로 형성하고, 상부층은 제2흑색의 도전재료로 형성하는 터치 패널의 전극 패턴.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 도전성 패턴 셀은,
    기판 상에 제1축의 방향으로 배열되며, 상기 제1축의 방향으로 도전 리드에 의해 상호 연결된 복수개의 제1도전성 패턴 셀; 및
    상기 기판 상에 상기 제1축과 직교되는 제2축의 방향으로 배열되는 복수개의 제2도전성 패턴 셀
    을 포함하는 터치 패널의 전극 패턴.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 절연층은,
    오프 셋(Off set) 또는 잉크 젯(Ink Jet) 공정을 통하여, 상기 제1도전성 패턴 셀을 상호 연결하는 도전 리드와 상기 제2도전성 패턴 셀의 상부에 배치되는 터치 패널의 전극 패턴.
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