KR20140009805A - 터치 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20140009805A
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Abstract

실시예에 따른 터치 패널은, 기판 상에 배치되고, 입력 위치를 감지하는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 메쉬 형상을 가지는 투명 전극부 및 상기 투명 전극부를 둘러싸는 반사방지부를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는 메쉬 형상의 투명 전극부를 형성하는 단계 및 상기 투명 전극부의 일부를 산화하여 반사방지부를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

터치 패널 및 이의 제조방법{TOUCH PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 기재는 터치 패널 및 이의 제조방법에 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.
저항막 방식의 터치 패널은 반복 사용에 의하여 성능이 저하될 수 있으며 스크래치(scratch)가 발생될 수 있다. 이에 의해 내구성이 뛰어나고 수명이 긴 정전 용량 방식의 터치 패널에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 터치 패널의 투명 전극으로 가장 널리 쓰이는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)은 가격이 비싸고, 기판의 굽힘과 휨에 의해 물리적으로 쉽게 타격을 받아 전극으로의 특성이 악화되고, 이에 의해 플렉시블(flexible) 소자에 적합하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 대형 크기의 터치 패널에 적용할 경우 높은 저항으로 인한 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대체 전극에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 금속 물질을 메쉬(mesh) 형상으로 형성하여 ITO를 대체하고자 하나, 금속의 경우, 빛 반사로 인해 시인성이 증가하여 투명 전극의 패턴이 보이게 되는 문제가 발생할 수 있다.
실시예는 신뢰성이 향상된 터치 패널 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 기판 상에 배치되고, 입력 위치를 감지하는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 메쉬 형상을 가지는 투명 전극부 및 상기 투명 전극부를 둘러싸는 반사방지부를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는 메쉬 형상의 투명 전극부를 형성하는 단계 및 상기 투명 전극부의 일부를 산화하여 반사방지부를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널의 투명 전극은 투명 전극부 및 투명 전극부를 둘러싸는 반사방지부를 포함한다. 상기 투명 전극부는 금속 물질을 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 투명 전극부가 메쉬 형상을 가짐으로써, 유효 영역 상에서 상기 투명 전극부의 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 투명 전극부가 금속으로 형성되어도, 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 투명 전극부가 인쇄 공정으로 형성될 경우, 인쇄 품질을 향상시켜 고품질의 터치 패널을 확보할 수 있다.
상기 반사방지부는 상기 투명 전극부의 일부가 산화되어 형성되고, 반사방지부를 통해 빛 반사를 방지할 수 있다. 즉, 상기 반사방지부를 통해, 금속 물질로 형성되는 상기 투명 전극부의 빛 반사로 인한 시인성 증가를 방지할 수 있다. 특히, 상기 반사방지부는 상기 투명 전극부의 상면뿐만 아니라 측면에도 동시에 형성되므로 유리하다. 따라서, 투명 전극의 광학적 특성을 향상할 수 있다.
실시예에 따른 터치 패널의 제조방법에서는, 상술한 효과를 가지는 터치 패널을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 터치 패널의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
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 패널을 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널은, 입력 장치(예를 들어, 손가락 등)의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과 이 유효 영역(AA)의 주위에 배치되는 비유효 영역(UA)이 정의되는 기판(100)을 포함한다.
여기서 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(210)이 형성될 수 있다. 그리고 비유효 영역(UA)에는 투명 전극(210)을 전기적으로 연결하는 배선(300)이 형성될 수 있다. 또한, 비유효 영역(UA)에는 배선(300)에 연결되는 외부 회로등이 위치할 수 있다. 이러한 비유효 영역(UA)에는 외곽 더미층(101)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(101)에는 로고(logo)(102) 등이 형성될 수 있다.
이와 같은 터치 패널에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.
이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기판(100)은 이 위에 형성되는 투명 전극(210), 배선(300) 및 회로 기판 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(100)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
기판(100)의 비유효 영역(UA)에 외곽 더미층(101)이 형성된다. 외곽 더미층(101)은 배선(300)과 이 배선(300)을 외부 회로에 연결하는 인쇄 회로 기판 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있게 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 외곽 더미층(101)은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 등을 포함하여 흑색을 나타낼 수 있다. 그리고 이 외곽 더미층(101)에는 다양한 방법으로 원하는 로고(102) 등을 형성할 수 있다. 이러한 외곽 더미층(101)은 증착, 인쇄, 습식 코팅 등에 의하여 형성될 수 있다.
기판(100) 상에는 투명 전극(210)이 형성될 수 있다. 상기 투명 전극(210)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지 감지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 투명 전극(210)은 제1 전극(212) 및 제2 전극(214)을 포함한다.
상기 제1 전극(212)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지 감지하는 복수의 제1 센서부(212a)와, 이러한 복수의 제1 센서부(212a)를 연결하는 제1 연결전극부(212b)를 포함한다. 상기 제1 연결전극부(212b)는 상기 복수의 제1 센서부(212a)를 제1 방향(도면의 X축 방향)으로 연결하여, 상기 제1 전극(212)이 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
이와 유사하게, 상기 제2 전극(214)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지 감지하는 복수의 제2 센서부(214a)와, 이러한 복수의 제2 센서부(214a)를 연결하는 제2 연결전극부(214b)를 포함한다. 상기 제2 연결전극부(214b)는 상기 복수의 제2 센서부(214a)를 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 Y축 방향)으로 연결하여, 상기 제2 전극(214)이 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 연결전극부(212b) 및 상기 제2 연결전극부(214b) 사이에는 전기적 단락을 방지하기 위한 절연층(250)이 위치할 수 있다. 상기 절연층(250)은 상기 제1 전극(212) 및 상기 제2 전극(214)을 절연할 수 있는 투명 절연성 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 투명 전극(210)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 더 설명하기로 한다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 투명 전극(210)은 투명 전극부(216) 및 반사방지부(218)를 포함한다.
상기 투명 전극부(216)는 상기 기판(100) 상에 위치한다. 상기 투명 전극부(216)는 상기 기판(100)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 투명 전극부(216)는 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 투명 전극부(216)는 산화 가능한 금속을 포함한다. 일례로, 상기 투명 전극부(216)는 구리(Cu)를 포함한다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 투명 전극부(216)는 메쉬(mesh) 형상을 포함한다. 구체적으로, 상기 투명 전극부(216)는 메쉬 선(216a) 및 메쉬 개구부(216b)를 포함한다. 이때, 상기 메쉬 선(216a)의 선폭이 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 가 될 수 있다. 선폭이 1 ㎛ 이하인 메쉬 선(216a)은 제조 공정 상 불가능하다. 선폭이 10 ㎛ 이하일 경우, 투명 전극부(216)의 패턴이 눈에 보이지 않게 할 수 있다. 바람직하게, 상기 메쉬 선(216a)의 선폭은 약 5 ㎛ 일 수 있다.
한편, 도 2에서 보는 바와 같이, 메쉬 개구부(216b)는 사각형 형상이 될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 메쉬 개구부(216b)는 다이아몬드형, 오각형, 육각형의 다각형 형상 또는 원형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 투명 전극부(216)가 메쉬 형상을 가짐으로써, 유효 영역(AA) 상에서 상기 투명 전극부(216)의 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 투명 전극부(216)가 금속으로 형성되어도, 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 투명 전극부(216)가 대형 크기의 터치 패널에 적용되어도 터치 패널의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 상기 투명 전극부(216)가 인쇄 공정으로 형성될 경우, 인쇄 품질을 향상시켜 고품질의 터치 패널을 확보할 수 있다.
이어서, 상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216) 상에 위치할 수 있다. 상기 투명 전극부(216) 및 상기 반사방지부(218)는 상하로 접촉될 수 있다.
또한, 상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216)를 둘러쌀 수 있다. 상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216)의 측면 및 상면을 덮을 수 있다. 따라서, 상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216) 및 기판(100)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 반사방지부(218)는 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반사방지부(218)는 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극부(216)가 제1 금속을 포함할 때, 상기 반사방지부(218)는 제1 금속을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216)의 일부가 산화되어 형성된다. 즉, 상기 투명 전극부(216)의 일부를 흑화시켜 반사방지부(218)를 형성함으로써, 빛 반사를 방지할 수 있다.
일례로, 상기 투명 전극부(216)가 구리(Cu)를 포함할 때, 상기 반사방지부(218)는 산화구리(CuO 또는 Cu2O)를 포함할 수 있다. 한편, 산화구리는 조성에 따라, 붉은색, 갈색 또는 검은색 등의 다양한 색상을 띄는데, 빛을 흡수하여 반사를 방지하기 위해서는 검은색이 유리하다. 따라서, 검은색을 띄는 CuO의 조성을 가지기 위해 산화조건을 적절히 조절해야 한다.
상기 투명 전극부(216)는 상기 구리(Cu) 외에도 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 코발트(Co) 등과 같이 전기전도도가 우수하며, 산화를 통해 검은색 계열의 산화물을 형성할 수 있는 금속 물질을 사용할 수 있다.
상기 반사방지부(218)의 두께(T)는 10 nm 내지 100 nm일 수 있다. 상기 반사방지부(218)의 두께(T)가 10 nm 보다 얇을 경우, 반사방지 역할을 하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 반사방지부(218)의 두께(T)가 100 nm 보다 두꺼울 경우, 상대적으로 투명 전극부(216)의 두께가 얇아져 투명 전극(210)의 전기전도도가 낮아질 수 있다.
상기 반사방지부(218)를 통해, 금속 물질로 형성되는 상기 투명 전극부(216)의 빛 반사로 인한 시인성 증가를 방지할 수 있다. 특히, 상기 반사방지부(218)는 상기 투명 전극부(216)의 상면뿐만 아니라 측면에도 동시에 형성되므로 유리하다. 따라서, 투명 전극(210)의 광학적 특성을 향상할 수 있다.
종래에는 금속 물질을 포함하는 투명 전극부를 형성한 후, 투명 전극부 상에 반사방지층을 추가로 증착하여 투명 전극부 패터닝 시 반사방지층도 동시에 패터닝하였다. 그러나, 이 경우 투명 전극부의 측면에는 반사방지층이 형성되지 않기 때문에 여전히 빛 반사를 일으킬 수 있었다.
이어서, 상기 배선(300)은 상기 비유효 영역(UA)에 형성된다. 상기 배선(300)은 상기 투명 전극(210)에 전기적 신호를 인가할 수 이다. 상기 배선(300)은 상기 비유효 영역(UA)에 형성되어 보이지 않게 할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않았으나, 상기 배선과 연결되는 회로 기판이 더 위치할 수 있다. 회로 기판으로는 다양한 형태의 인쇄 회로 기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 터치 패널의 제조방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 터치 패널의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 기판(100)을 준비하고, 기판(100) 상에 투명 전극을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판(100) 상에 투명 전극부(216)를 형성할 수 있다.
상기 투명 전극부(216)는 인쇄 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 투명 전극부(216)는 금속 물질을 포함하는 인쇄 잉크로 기판(100) 상에 직접 인쇄하여 형성될 수 있다. 일례로, 상기 투명 전극부(216)는 오프셋(off set) 인쇄 공정을 통해 형성될 수 있다. 특히, 리버스 오프셋(reverse off set) 인쇄 공정을 이용할 경우, 미세한 패턴을 인쇄할 수 있다. 즉, 메쉬 형상을 포함하는 투명 전극부(216)의 인쇄 품질을 확보하면서 형성할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 투명 전극부(216)는 증착 후 패터닝 공정으로 형성될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 상기 투명 전극부(216)의 일부를 산화하여 반사방지부(218)를 형성할 수 있다. 상기 반사방지부(218)는 건식산화 또는 습식산화 공정으로 형성될 수 있다. 상기 건식산화는 산소 분위기에서 열처리하는 방법이고, 상기 습식산화는 용액을 이용하여 산화하는 방식이다.
일례로, 상기 반사방지부(218)는 플라즈마 산화를 통해 형성할 수 있다. 플라즈마 산화는, 전해액에 양극과 음극에 전압을 인가하면 플라즈마가 발생하는데, 상기 플라즈마가 금속과 반응하여 그 표면에 막이 형성되는 기술이다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 산화법으로 상기 반사방지부(218)를 형성할 수 있다.
이때, 산화시간을 조절하여 반사방지부(218)의 두께(T)를 조절할 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 (13)

  1. 기판 상에 배치되고, 입력 위치를 감지하는 투명 전극을 포함하고,
    상기 투명 전극은,
    메쉬 형상을 가지는 투명 전극부 및
    상기 투명 전극부를 둘러싸는 반사방지부를 포함하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지부는 상기 투명 전극부의 상면 및 측면을 덮는 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극부 및 상기 반사방지부는 동일한 물질을 포함하는 터치 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극부는 산화 가능한 금속을 포함하는 터치 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지부는 산화물을 포함하는 터치 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지부는 금속산화물을 포함하는 터치 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극부는 제1 금속을 포함하고, 상기 반사방지부는 제1 금속을 포함하는 산화물을 포함하는 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투명 전극부는 구리(Cu)를 포함하고, 상기 반사방지부는 산화구리(CuO, Cu2O)를 포함하는 터치 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지부의 두께는 10 nm 내지 100 nm 인 터치 패널.
  10. 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 기판 상에 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는
    메쉬 형상의 투명 전극부를 형성하는 단계 및
    상기 투명 전극부의 일부를 산화하여 반사방지부를 형성하는 단계를 포함하는 터치 패널의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반사방지부는 상기 투명 전극부의 상면 및 측면을 덮는 터치 패널의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 투명 전극부를 형성하는 단계는 증착 공정 또는 인쇄 공정을 포함하는 터치 패널의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반사방지부를 형성하는 단계는 건식산화 또는 습식산화 공정을 포함하는 터치 패널의 제조방법.
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