KR20140058714A - 터치 패널 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량 방식의 터치 패널 및 제조 방법에 관한 것으로서, 터치 패널 제조시 낮은 면저항을 가지는 물질의 적용을 통해 터치 패널을 제조함으로써, 터치 패널의 Noise를 제거 시켜 동작 특성이 우수한 터치 패널의 제조가 가능해지고, 특히 대면적을 가지는 터치 패널에 있어서 고품질의 터치 패널 제조가 가능해지는 발명이다.

Description

터치 패널 및 그의 제조방법{touch panel and it's manufacturing method}

본 발명은 터치 패널의 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 정전 용량 방식의 터치 패널 제조 방법에 관한 것이다.

터치 패널은 마우스나 키보드 등과 같은 별도의 입력 수단이 필요 없이 디스플레이되는 화면을 손가락이나 기타 기구 등을 이용하여 신호를 입력할 수 있는 수단이다.

터치 패널은 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등이 있으며, 이중에서도 정전용량 방식의 터치 패널의 경우, 터치 감도가 우수하고, 2 손가락 이상의 신호 입력이 가능한 멀티 터치(multi touch)가 가능하여 현재 일반적으로 사용중에 있다.

일반적으로 정전 용량 방식의 터치 패널은 투명 전도성 물질인 ITO (In-Sn-O, 인듐주석 산화물) 박막이 형성된 Film 또는 Glass를 통해서 제조되게 된다. 일반적으로 사용되는 ITO Film은 270 Ω/□의 면저항, 가시광선 파장 영역에서 88 % 이상의 투과율 사양을 가진다. 4인치 또는 5인치 이하의 크기를 가지는 작은 크기의 핸드폰류와 같은 터치 패널의 경우 270 Ω/□의 면저항이면 Multi touch를 구현하는데 기타 Noise 없이 구현이 충분히 가능하다. 근래에는 5인치 이하 크기의 터치 패널에 대해서도 더 높은 Sensitivity 구현을 위해 기존의 270 Ω/□이 아닌 약 150 Ω/□ 정도의 면저항을 가지는 투명 전도성 물질이 요구되는 경우도 있다.

그리고 최근에는 터치 패널에 대한 수요가 기존의 소형 크기가 아닌 중, 대형에 대해서도 급증하고 있다. 예를 들면 아이패드 등과 같은 Tablet PC에 대해서도 터치 패널이 구현되고 있으며, 또한 20인치 이상 급의 PC용 monitor에 대해서도 터치 기능 구현이 요구되고 있다. 예를 들면 all-in-one(AIO) PC 등이 있다.

이러한 중대형 터치 패널의 경우 기존에 사용하는 270 Ω/□ 또는 150 Ω/□의 면저항을 가지는 투명 전도성 물질의 경우 높은 면저항으로 인해서 터치 회로 구현시 터치 sensitivity가 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 이러한 sensitivity가 떨어지는 문제로 인해서, 터치 민감도가 떨어지게 되거나, 실질적으로 터치를 하지 않았음에도 불구하고 터치를 한 것처럼 인식되는 ghost finger 현상 등 의도하지 않은 noise 등이 발생하게 되어 원활한 터치 기능 구현이 힘들다.

이러한 터치 sensitivity를 향상시키기 위해서는 투명 전도성 물질의 면저항을 낮춰야만 한다. 이러한 면저항을 낮추기 위해서는 일반적으로 사용되는 ITO 물질의 경우에는 두께를 향상시키거나, ITO에서 In 및 Sn과 같은 금속 성분의 함량을 높여야만 한다.

상기와 같은 방법을 사용할 경우, 면저항을 낮춰서 전기적인 특성을 향상시켜 터치 기능 구현은 향상되게 된다. 하지만 ITO 투명 전도성 물질의 두께를 향상시키거나, 금속 성분의 함량을 높일 경우 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

먼저 터치 패널의 경우 전기적인 특성 뿐만 아니라, 시각적인 부분도 중요한 성능중의 하나이다. 성능적인 부분에는 투과율(transmittance), 색도(chromaticity), 탁도(haze) 등과 같은 광학 특성이 중요해 진다. 투과율의 경우 시각적으로 보이는 밝기의 정도 차이에 영향을 미치게 된다. 밝기의 경우 최종적인 기기의 사용 시간에 영향을 미치게 된다. 투과율이 높은 투명 전도성 물질의 경우 LCD의 밝기를 높게 하지 않아도, 밝게 볼 수 있어서, battery를 사용하는 기기의 사용 시간을 최대한 가져갈 수 있다. 반면 투과율이 낮은 투명 전도성 물질의 경우에는 LCD의 밝기를 높게 올려야만 밝은 화면을 볼 수 있기 때문에, battery의 사용시간이 짧아지게 되어 사용시간이 짧아지게 된다. 그러므로 투과율의 경우 최대한 높은 것이 좋다. 일반적으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 ITO 물질의 가시광선 파장에서의 투과율은 약 88 % 이상의 투과율을 가진다.

그리고, 색도의 경우 특히 터치 패널에서는 b* 값을 설정하게 된다. b*는 투명 전도성 물질의 색감이 노란색을 띠는 정도를 나타내고 있다. 터치 패널에서 b* 값이 높게 되면 LCD 화면이 노랗게 보이기 때문에 b* 값은 낮을수록 우수하며, 일반적으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 ITO 물질의 b*는 1~2 사이의 값을 가지게 된다.

다음으로 탁도(또는 흐림도)의 경우에는 빛의 탁한 정도를 나타내는 정도이며, 일반적으로 ITO 전도성 물질의 경우에는 2% 이하의 값을 가지게 된다.

위에서 언급한 바와 같이 ITO 물질의 면저항을 낮추기 위해서는 두께를 증가시키거나, 금속 물질의 함량을 높여야만 면저항 값을 낮추는 것이 가능하지만, 다음과 같은 여러가지 문제점이 발생하게 된다.

ITO 물질의 경우에는 면저항을 낮추게 되면, 투과율이 저하되게 되며, b* 특성이 나빠지게 된다. 예를 들면 7” 이상의 크기를 가지는 중, 대형 터치 패널을 제조하기 위해서는 약 100 Ω/□ 정도의 면저항이 필요로 하게 된다. 하지만 ITO 물질의 경우에는 100 Ω/□ 정도의 면저항을 구현하는 것은 문제가 되지 않지만, 박막의 두께가 증가함으로 인해서 빛의 흡수율이 높아지게 되며, 결국에는 투과율이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 또한 ITO 물질의 특성상 두께가 두꺼워 지면 b* 값이 증가하는 경향을 가지게 된다. 또한, 15” 이상의 크기를 가지는 대형 크기의 터치 패널을 제조하기 위해서는 100 Ω/□이 아닌 80 Ω/□ 정도의 면저항이 필요로 하게 된다. 이럴 경우 ITO 물질을 통해서 80 Ω/□ 정도의 면저항을 구현하게 되면 투과율 및 b* 특성이 더욱더 저하되게 된다.

따라서, ITO 물질을 사용할 경우 전기적 특성을 만족시킬 수 있는 터치 패널의 구현은 가능하지만, 광학적 특성을 만족할 수 있는 터치 패널의 제조가 힘들게 되며, 결국에는 우수한 성능을 가지는 터치 패널의 제조가 힘들게 된다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 투명 전도성 물질이 아닌 전도성 물질을 통해서 저저항을 가지는 박막 및 패턴을 구현함으로써, 7” 이상의 크기를 가지는 중대형 이상의 크기를 터치 패널을 제조 할 수 있다. 이를 통해서 중대형 이상의 크기를 가지는 터치 패널에 있어서, 터치 특성을 향상시키고, 투과율이나 b*와 같은 광학 특성 저하 없이 터치 패널의 제조가 가능해져 고품질을 가지는 터치 패널의 제조가 가능해 진다.

본 발명에 따른 터치 패널 제조 공정의 경우,

a1) 기판을 준비하는 단계;

b1) 상기 a1) 단계에서 준비된 기판에 박막을 형성하는 단계;

c1) 상기 b1) 단계에서 준비된 박막에 패턴을 형성하는 단계;

d1) 상기 c1) 단계에서 패턴을 형성한 후 일반적인 터치 패널 제조 과정을 통해서 본 발명에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 제조가 가능해 진다.

상기 a1) 단계에 있어서, 기판은 유리, 화학 강화 유리, 열강화 유리, 고분자 수지 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 a1) 단계에 있어서, 기판이 유리, 또는 화학 강화 유리 또는 열강화 유리인 경우 유리의 원재료는 소다라임 유리, 알루미나 실리케이트 유리 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 a1) 단계에 있어서, 기판이 고분자 수지인 경우 고분자 수지는 투명성을 가지는 PET, PE, olefin, polyimide 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 방법은 화학기상증착, 물리기상증착, 스크린 인쇄, 코팅 방식 중에서 선택된 것을 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 방법이 화학기상증착(chemical vapor deposition) 방법인 경우 MOCVD, LPCVD, PECVD, PACVD, APCVD, UHCVD, ALD 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 방법이 물리기상증착(physical vapor deposition) 방법인 경우 sputtering, e-beam evaporation, laser pulsed 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 물질의 종류는 전이금속인 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Cr, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, 전이후금속인 Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종이거나 이들의 화합물 인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족의 산화물, 질화물, 탄화물 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 방법이 스크린 인쇄인 경우 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 점도가 100 cp 이상인 paste 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막을 형성하는 방법이 코팅인 경우 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종을 포함하는 100 cp 이하의 액상인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막은 접착력, 전기적 특성, 패턴 시인성(pattern visibility) 등의 특성 향상을 위해서 단일막, 2종류 이상의 특성을 가진 2층 구조로 이루어 지는 2층막 이상의 박막 구조 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막의 면저항은 150 Ω/□ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 b1) 단계에 있어서, 박막의 두께는 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 박막에 패턴을 형성하는 방법은 photo-lithography, laser direct lithography, nano-imprint lithography 중에서 선택된 1종의 방법인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 패턴이 형성된 박막의 면저항은 100 Ω/□ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 패턴이 형성된 박막의 투과율은 가시광선 파장에서 85% 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 패턴이 형성된 박막의 b* 값은 2 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, 패턴이 형성된 박막의 haze 값은 가시광선 파장에서 2% 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 c1) 단계에 있어서, view area의 패턴의 크기는 30 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기의 과정을 통해 본 발명에 의한 정전용량 방식의 터치 패널을 제조하였다.

본 발명에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 제조 장법에 따르면, 기존의 투명 전도성 물질을 통해서 150 Ω/□ 이하의 면저항 구현시 문제되는 투과율 저하 등과 같은 광학 특성의 저하 없이, 저저항을 구현함으로써 중대형 크기의 터치 패널에 있어서 우수한 터치 특성을 보이는 고품질의 터치 패널 제조가 가능해 진다.

도 1은 본 발명을 통해 형성된 패턴의 개략도이다..

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.

<실시예 1>

본 실시예 1은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 정전용량 방식의 터치 패널을 제조한 실시예 이다.

먼저, 도 1을 참조하여 21.5”의 크기를 가지는 PET film(1)을 준비하였다. 이때 PET film의 두께는 100 ㎛를 가진다. 다음으로 물리기상증착 방법인 DC magnetron sputtering 방법을 통해서 PET film 위에 Mo/Ag 2층 구조의 박막 증착을 실시하였다. 이때 Mo 박막의 경우 PET와 Ag 물질간의 adhesion을 향상시키기 위해서 적용되었으며, 박막의 면저항은 0.4 Ω/□을 가진다. 그리고 박막의 두께는 Mo 층이 200 Å 이하의 두께를 가지고, Ag 박막의 두께는 약 1000 Å의 두께를 가진다. 다음으로 PR coating을 실시한 후 photo-lithography 방법을 통해서 Mo/Ag 박막의 pattern(2) 형성을 실시하였다. 박막의 패턴을 형성한 후 측정된 면저항은 60 Ω/□의 특성을 가진다. 그리고 이때의 투과율은 88%, b* 특성은 1.7, Haze는 2% 이하의 특성을 가진다. 그리고 pattern의 크기는 10 ㎛로 측정되었다. 이러한 패턴 구현을 통해서 대면적인 21.5”의 크기에서 멀티 터치가 가능하고, 전기적, 광학적 특성저하가 없는 터치 패널의 제조가 가능해 진다.

Claims (19)

1. 정전용량 방식의 터치 패널에 있어서,
   상기 터치 패널 회로는 전이금속, 전이후금속, 란탄넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종의 물질이 포함된 박막 회로로 구성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 터치 패널 박막 회로 중에서 view area에 형성된 회로는 30 ㎛ 이하의 크기를 가지고 복수개의 박막 회로로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
2. 제 1항에 있어서,
   정전용량 터치 패널을 구성하는 기판은 유리, 화학 강화 유리, 열강화 유리, 고분자 수지 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
3. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 방법은 화학기상증착, 물리기상증착, 스크린 인쇄, 코팅 방식 중에서 선택된 것을 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
4. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 방법이 화학기상증착(chemical vapor deposition) 방법인 경우 MOCVD, LPCVD, PECVD, PACVD, APCVD, UHCVD, ALD 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 특징으로 하는 터치 패널
   
5. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 방법이 물리기상증착(physical vapor deposition) 방법인 경우 sputtering, e-beam evaporation, laser pulsed 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
6. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 물질의 종류는 전이금속인 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Cr, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, 전이후금속인 Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종이거나 이들의 화합물 인 것을 특징으로 하는 터치 패널
7. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족의 산화물, 질화물, 탄화물 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
8. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 방법이 스크린 인쇄인 경우 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 점도가 100 cp 이상인 paste 형태인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
9. 제 1항에 있어서,
   박막을 형성하는 방법이 코팅인 경우 물질의 종류는 전이금속, 전이후금속, 란타넘족, 악티늄족 중에서 선택된 1종을 포함하는 100 cp 이하의 액상인 것을 특징으로 하는 터치 패널
   
10. 제 1항에 있어서,
    박막은 접착력, 전기적 특성, 패턴 시인성(pattern visibility) 등의 특성 향상을 위해서 단일막, 2종류 이상의 특성을 가진 2층 구조로 이루어 지는 2층막 이상의 박막 구조 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
11. 제 1항에 있어서,
    박막의 면저항은 150 Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
12. 제 1항에 있어서,
    박막의 두께는 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
13. 제 1항에 있어서,
    박막에 패턴을 형성하는 방법은 photo-lithography, laser direct lithography, nano-imprint lithography 중에서 선택된 1종의 방법인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
14. 제 1항에 있어서,
    패턴이 형성된 박막의 면저항은 100 Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
15. 제 1항에 있어서,
    패턴이 형성된 박막의 투과율은 가시광선 파장에서 85% 이상인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
16. 제 1항에 있어서,
    패턴이 형성된 박막의 b* 값은 2 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
17. 제 1항에 있어서,
    패턴이 형성된 박막의 haze 값은 가시광선 파장에서 2% 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
18. 제 1항에 있어서,
    view area의 패턴의 크기는 30 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 터치 패널
    
19. 제 1항 내지 제 18항의 방법을 통해 제조되는 정전용량 방식 터치 패널의 제조 방법
    
    

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