KR20150132689A

KR20150132689A - 단일층 터치패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150132689A
Application number: KR1020140058575A
Authority: KR
Inventors: 정해평; 박희철; 이덕영; 신동혁; 이남석
Original assignee: 이엘케이 주식회사
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-11-26
Also published as: KR101647307B1

Abstract

본 발명의 단일층 터치패널 제조방법은 기재 상에 제 1방향을 따라 분리영역을 형성하여 배열되는 제 1패턴전극 및 상기 제 1패턴전극과 전기적으로 절연되어 있으며, 상기 분리영역에 제 2방향을 따라 배열되는 제 2패턴전극을 형성하는 전극형성단계, 상기 분리영역에 형성되며, 제 1패턴전극과 제 2패턴전극을 절연하는 절연층을 형성하는 단계 상기 제 1패턴전극, 상기 제 2패턴전극 및 상기 절연층이 형성된 레이어위에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 브리지 및 트레이스전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계 상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

단일층 터치패널 및 그 제조방법{SINGLE LAYERED TOUCH PANEL AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 단일층 터치패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치패널은 디스플레이의 입력장치로 은행의 ATM기, 네비게이션, 휴대폰 등이 대표적이고, 스타일러스 펜이나 손가락이 눌려진 위치에 해당되는 전압 또는 전류 신호를 발생함으로써 사용자가 지정하는 명령 및 그래픽 정보를 입력하게 된다.

터치패널은 그 감지센서의 기술력에 따라 저항막, 정전용량, 표면초음파전도 및 적외선광 방식 등으로 구분되며, 최근에는 평판표시장치 중 액정패널과 일체 된 아날로그 형태의 저항막 방식과 정전용량 방식의 터치패널이 주로 사용되고 있다.

한편, 터치패널에 형성된 전극은 접촉 입력의 유무를 판단하고 입력 좌표를 검출하여 터치센서 칩으로 신호를 전송하는 기능을 담당하는 바, 이러한 터치패널 전극 형성방법으로는 인쇄법, 옵셋법, 포토리소그래피법, 스퍼터링법 등이 있다.

종래 주로 사용되고 있는 인쇄법 방식은 소정의 전극 구조로 패턴화된 스크린을 사용하여 인쇄형 전극 페이스트를 기판상에 일정 크기 두께로 인쇄한 다음 건조에 의하여 경화하여 전극을 형성하였다.

그러나, 이러한 방법은 옵셋법, 포토리소그래피법 및 스퍼터링법에 비해 제조장비 및 공정이 간단하여 설비, 재료비 등을 절감할 수 있으나 정전용량 방식 터치패널 전극 배선의 미세패턴 구현이 어렵고, 제판 변형에 따른 얼라인(allign) 공차가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 포토리소그래피법에서 포토레지스트 상에 잔유 도전성 물질로 인해 박리가 제대로 되지 않고, 시인성 및 기능성 저하의 문제가 있다.

본 발명의 목적은 재료 및 원가 절감을 이룰 수 있는 단일층 터치패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공정의 효율성, 시인성 및 기능성이 향상된 단일층 터치패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 박형이 가능한 단일층 터치패널 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은 터치패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

하나의 구체예에 따르면, 기재 상에 제 1방향을 따라 분리영역을 형성하여 배열되는 제 1패턴전극 및 상기 제 1패턴전극과 전기적으로 절연되어 있으며, 상기 분리영역에 제 2방향을 따라 배열되는 제 2패턴전극을 형성하는 전극형성단계, 상기 분리영역에 형성되며, 제 1패턴전극과 제 2패턴전극을 절연하는 절연층을 형성하는 단계, 상기 제 1패턴전극, 상기 제 2패턴전극 및 상기 절연층이 형성된 레이어위에, 포토레지스트층을 형성하는 단계, 브리지 및 트레이스전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계, 상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.

다른 구체예에 따르면, 상기 전도성물질을 충진하는 단계와 닥터링 (doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어질 수 있다.

또다른 구체예에 따르면, 상기 전극형성단계는 기재 상에 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 형성하는 단계, 상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층을 패터닝 하는 단계, 상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 에칭(etching)하는 단계 및 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 절연층을 형성하는 단계는 상기 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극이 형성된 레이어 상에 감광성 절연물질을 코팅하는 단계 및 분리영역에서 제1패턴전극과 제 2패턴전극이 절연되도록 상기 감광성 절연물질을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 전극형성단계는 기재 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계, 상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 전도성물질을 충진하는 단계와 닥터링(doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어질 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 절연층을 형성하는 단계는 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극이 형성된 레이어 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 분리영역에서 제 1패턴전극과 제 2패턴전극이 절연되도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 절연성 물질을 충진하는 단계, 상기 절연성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 절연성 물질을 충진하는 단계와 닥터링(doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어질 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 기재는 유리 또는 가요성 필름일 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 전도성 물질은 전도성 입자 및 바인더를 포함하는 전도성 페이스트일 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 전도성 입자는 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide), 아연주석산화물(ZTO, zinc tin oxide), 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube), 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 그래핀 및 전도성 고분자 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 단일층 터치패널을 제공하기 위한 것이다.

하나의 구체예에 따르면, 단일층 터치패널은 상기의 방법 중 하나에 의해 제조될 수 있다.

다른 구체예에 따르면, 단일층 터치패널은 브리지 및 트레이스 전극의 두께가 0.1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 단일층 터치패널은 패턴전극 간격이 0.5㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다.

본 발명은 재료와 원가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 공정 효율, 시인성 및 기능성이 우수하고 박형이 가능한 단일층 터치패널의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은　본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널의 제조공정 중 한 단계를 간략히 도시한 것이다.
도 2는　본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널의 제조공정 중 한 단계를 간략히 도시한 것이다.
도 3은　본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널의 제조공정 중 한 단계를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널을 간략히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널 제조방법을 간략히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 닥터링(doctoring)과정을 간략히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 충진 및 닥터링(doctoring) 과정을 간략히 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.

전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. '제 1' 또는 '제 2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

예를 들어, 제1 패턴전극은 제2 패턴전극으로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 패턴전극도 제1 패턴전극으로 명명될 수도 있다.

또한, 본 발명의 명세서 전반에 사용되는 상기 ‘제1 방향’ 내지 ‘제2방향’은 다차원 구조에서 설정될 수 있는 임의의 방향을 설정한 것으로, 하나의 구체예에서는 상기 제1 패턴전극(21)과 제2 패턴전극(22)이 상호 수직으로 교차할 수 있는 2차원 구조에서의 X측 방향 또는 Y측 방향을 의미한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

하나의 구체예에 따르면, 기재 상에 제 1방향을 따라 분리영역을 형성하여 배열되는 제 1패턴전극 및 상기 제 1패턴전극과 전기적으로 절연되어 있으며 상기 분리영역에 제 2방향을 따라 배열되는 제 2패턴전극을 형성하는 전극형성단계, 상기 분리영역에 형성되며, 제 1패턴전극과 제 2패턴전극을 절연하는 절연층을 형성하는 단계, 상기 제 1패턴전극, 상기 제 2패턴전극 및 상기 절연층이 형성된 레이어위에, 포토레지스트층을 형성하는 단계, 브리지 및 트레이스전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계, 상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함한다.

전극형성단계

도 1은 본 발명의 구체예에 따른 단일층 터치패널의 제조공정중 한 단계를 간략히 도시한 것이다. 구체적으로 제 1패턴전극(21) 및 제 2패턴전극(22)을 형성하는 단계를 간략히 도시한 것이다.

기재(10) 상에 상기 제 1패턴전극(21) 및 제 2패턴전극(22)은 단일층에 형성된다. 한 구체예로서 기재(10)상에 제1 방향을 따라 분리영역이 배열되도록 1패턴전극(21)을 형성하고, 상기 분리영역에 제2 방향을 따라 배열되도록 제2 패턴전극(22)을 형성할 수 있다.

상기 기재(10)는 제1 패턴전극(21) 및 제2 패턴전극(22)이 형성될 공간을 제공하고 모바일기기의 외곽을 구성하기 위한 것으로 곡면 혹은 평면 구조를 가질 수 있다.

상기 기재(10)는 유리 또는 가요성 필름일 수 있다.

상기 유리는 액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자용 기판, 컬러 필터 기판, 태양 전지 기판 등의 유리일 수 있다.

상기 가요성 필름은 폴리머를 사용할 수 있다. 상기 폴리머의 구체적인 예로는 폴리카보네이트 (PC) 수지, (메타)아크릴계 수지 (Acrylic resin), 폴리에스테르 (Polyester) 수지, 폴리에테르술폰 (PES) 수지, 셀룰로오스 에스테르 (Cellulose ester) 수지, 벤조사이클로부텐 (BCB) 수지 및 폴리염화비닐 (PVC) 수지 등의 플라스틱 필름을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 제1 및 제2 패턴전극(21, 22)은 도 1에 개시된 바와 같이 마름모 형태를 가질 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 상기 제1 및 제2 패턴전극(21, 22)은 직사각형, 팔각형, 원형, 타원형 또는 요철부을 내재하는 다각형 등 여러 형상으로 형성할 수 있고, 또한 터치패널의 투명전극에 있어서 패턴전극의 특성을 구현할 수 있는 것이라면 그 형상이 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 제1 및 제2 패턴전극(21, 22)을 이루는 세선의 단면은 사각형, 삼각형, 반원형 및 반타원형 등일 수 있다.

하나의 구체예에 따르면, 상기 전극형성 단계는 기재 상에 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 형성하는 단계, 상기 인듐주석산화물 (ITO, indium tin oxide)층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 제 1패턴전극(21) 및 제 2패턴전극(22)을 형성하도록 상기 포토레지스트층을 패터닝 하는 단계, 상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 에칭(etching)하는 단계 및 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 형성하는 단계는 스퍼터링, 이-빔 등의 방법으로 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 형성할 수 있고, 반드시 이에 제한되지 아니한다.

상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층 상에 포토레지스트층을 형성하고 패터닝하는 단계는 통상의 포토레지스트 패턴 형성방법에 의해 형성된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide) 상에 포토레지스트를 코팅하여 포토레지스트 층을 형성하고, 여기에 포토 마스크를 사용하여 노광 및 현상(develop)함으로써 형성할 수 있다.

구체적으로, 포토레지스트 패턴(70)을 형성하는 방법은UV 광에 의해 경화 또는 분해되는 포토레지스트를 기재에 코팅하고 UV광원을 상기 포토레지스트에 주사하여 주사된 포토레지스트 부분을 경화 또는 분해하고, 상기 포토레지스트를 형성하고자 하는 패턴 이외의 부분을 남기고 선택적으로 현상하는 방법일 수 있다.

상기 포토레지스트를 선택적으로 제거하는 현상 단계는 대부분 수용성 알칼리 용액을 사용할 수 있고, 반드시 여기에 한정되지 않는다.

상기 수용성 알칼리 용액의 한 예로는, KOH와 TMAH(TetraMethyl-Ammonium-Hydroxide) 수용액을 사용할 수 있으나 여기에 한정되지 않는다. 일반적인 경우 현상 시간은 약 60초 정도이나 감광제의 두께가 낮아지면 현상 시간을 줄이는 것이 유리할 수 있다.

또한 포토레지스트 패턴 형성 후에 남아있는 유기 용매 제거를 위하여 낮은 온도에서 소프트 베이킹(soft bake)를 실시할 수 있고, 노광 후 베이킹(PEB)를 실시할 수 있으며, 현상이 끝난 후 현상액을 제거하고 필요에 따라 마지막으로 하드 베이킹(hard bake)을 수행할 수 있다.

상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 에칭(etching)하는 단계에서 에칭(etching)을 위한 식각액으로 왕수계(HCl+HNO₃)식각액, 및 염산, 약산 및 알코올 중 선택된 하나의 물질로 이루어진 식각액, 염화철계(FeCl₃)식각액, 옥살산 및 그것의 염 또는 알루미늄 염화물로 이루어진 식각액 등이 사용될 수 있고, 반드시 이에 제한되지 아니한다.

다른 구체예에 따르면, 상기 제 1및 제 2패턴전극(21,22)형성 단계는 포토레지스트로 마스킹 하는 과정을 포함할 수 있으며, 제1패턴전극 또는 제2패턴전극은 전도성 물질을 습식 도금 및 건식 증착하는 방법에 의해 수행될 수 있다.

상기의 전도성 물질(20)은 통상 사용되는 전도성 페이스트일 수 있다.

구체적으로 상기 전도성 물질(20)은 전도성 입자 및 상기 전도성 입자를 고정하는 바인더를 포함하는 졸, 겔 또는 액상의 잉크일 수 있고 기타 가능한 전도성을 가지며 충진 가능한 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 입자는 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide), 아연주석산화물(ZTO, zinc tin oxide) 및 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube), 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 탄소나노튜브, 그래핀 및 전도성 고분자 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 중 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide)이 바람직하게 적용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide)의 경우에는 시인성 개선의 장점이 있다.

상기 전도성 입자의 평균 입경은 1 nm 내지 5 ㎛, 예를 들면 10nm 내지 5㎛일 수 있다. 상기 범위 내에서 구현하고자 하는 미세선폭(fine pitch) 및 요구되는 전도성에 따라 달리 할 수 있으며. 시인성 및 전도성 개선에 유리한 장점이 있다.

상기 바인더는 알킬계, 아민계, 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계, 에틸렌계 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더는 유기용매에 용해된 형태일 수 있으며, 상기 전도성 페이스트는 바인더가 용해된 유기용매에 상기 전도성 입자가 분산되어 있는 졸, 겔, 또는 액상의 잉크 형태일 수 있다.

상기 전도성 페이스트에서, 상기 전도성 입자의 함량은 60 내지 80 중량%일 수 있고, 상기 바인더의 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있으며 용매의 함유량은 10 내지 20 중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 습식 도금법은 전기 도금법 및 무전해 도금법을 사용할 수 있다.

하나의 실시예에서, 금, 은, 구리 및 니켈 중 1 종 이상의 금속 이온을 포함하는 용액 내에 양극과 음극을 넣고 전기를 통해 산화-환원 반응을 수행함으로써 금속을 석출시키는 전기 도금법을 사용할 수 있다.

다른 실시예에서, 외부로부터 전기 에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속 이온을 환원제에 의해 금속으로 석출하는 무전해 도금법을 사용할 수 있다. 상기 환원제는 포름알데히드 또는 히드라진을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

상기의 건식 증착 방법으로 CVD(Chemical Vapor Deposition)와 PVD(Physical Vapor Deposition)을 이용할 수 있다.

플라즈마 CVD를 이용하는 경우 ITO막은 증착시 산소결핍으로 인한 비 다량결합(non-stochiometry)에 의해 인듐(In)이 석출되어 흑화현상이 일어나기 때문에, 전기전도도와 광투과율 향상을 위해 산소분위기에서 300℃로 4분간 열처리를 행할 수 있다.

PVD(Physical Vapor Deposition)으로 진공증착법, 음극 스퍼터링, 이온도금 등의 방법을 이용할 수 있다.

절연층 형성단계

도 2는 본 발명의 구체예에 따른 단일층 터치패널의 제조공정 중 한 단계를 간략히 도시한 것이다. 구체적으로 절연층(30)을 형성하는 단계를 간략히 도시한 것이다.

상기 절연층(30)은 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지 등이 사용될 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 절연층(30)은 제1 및 제2 패턴전극(21, 22)의 교차지점 상에 균일한 두께로 형성할 수 있다. 또한 상기 절연층(30)은 종래 기술과 같이 형성되거나 다른 구체예에서는 전착법으로 형성할 수 있다.

하나의 구체예에 따르면, 상기 절연층(30)을 형성하는 단계는 포토리소그래피법을 사용할 수 있다. 구체예에서, 포토리소그래피법은 감광성 절연물질을 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 포토리소그래피법을 이용한 상기 절연층(30) 형성단계는 상기 제 1패턴전극(21) 및 제 2패턴전극(22)이 형성된 레이어 상에 감광성 절연물질을 코팅하는 단계 및 분리영역에서 제 1패턴전극(21)과 제 2패턴전극(22)이 절연되도록 상기 감광성 절연물질을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 감광성 절연물질의 코팅 및 패터닝 하는 단계는 통상의 포토리소그래피법에 의할 수 있고, 또한 두께를 조절할 수도 있다.

구체예에 의하면, 상기 절연층(30)은 0.1㎛~5㎛의 두께를 가지도록 형성할 수 있고 이는 종래의 절연층보다 감소된 두께를 가지도록 구성할 수 있다. 상기 두께 범위에서 터치패널의 시인성 향상에 유리하게 작용할 수 있고 상부에 형성되는 제2 패턴전극(22)의 구조적 신뢰성에 유리한 장점이 있다.

브리지 및 트레이스전극 형성단계

도 3은 본 발명의 구체예에 따른 단일층 터치패널의 제조공정중 한 단계를 간략히 도시한 것이다. 구체적으로 브리지(40) 및 트레이스 전극(24, 41)을 형성하는 단계를 간략히 도시한 것이다.

하나의 구체예에 따르면, 브리지(40) 및 트레이스전극(24,41)을 동시에 형성할 수 있고, 별도로 형성할 수도 있다. 동시에 형성하는 경우 공정시간 단축의 장점이 있다.

상기 브리지층(40)은 절연층(30)상에 형성되며, 제 1패턴전극(21)을 서로 전기적으로 연결한다. 상기 브리지층(40)의 위치, 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 한정되지 않을 수 있다.

상기 도전성 브리지층(40)은 막대 형상 또는 스트립 형상으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 도4에 도시한 바와 같이 상기 도전성 브리지층(40)은 직사각형 바(bar) 형태로 이루어질 수 있으나, 이는 하나의 구체예로서 반드시 이러한 형상에 한정되지 않는다. 다른 구체예에서, 상기 절연층(30)에 의해 노출되는 부분인 도전성 브리지층(40)의 양끝단부가 타 부분보다 넓은 폭으로 되는 형상(예를들어 피너츠형)으로 구현될 수 있다.

트레이스 전극(24, 41)은 제 1및 제 2패턴전극(21,22)으로부터 전기신호를 전달받도록 상기한 제 1및 제 2패턴전극(21,22)의 테두리에 형성되는 복수의 선으로 브리지(40)와 함께 형성될 수 있다. 하나의 구체예로서 도 5와 같은 패턴으로 형성될 수 있고, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 터치패널 제조방법을 간략히 도시한 것이다. 구체적으로, 브리지(40) 및 트레이스전극(41,24)을 형성하는 단계를 간략히 도시한 것이다.

상기 제 1패턴전극(21), 상기 제 2패턴전극(22) 및 상기 절연층(30)이 형성된 레이어(11)위에, 포토레지스트층을 형성하는 단계(미도시), 브리지 및 트레이스전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 간략히 도시하였다. 도 5에 도시하지는 않았지만, 상기 전도성물질을 충진하는 단계 후에 닥터링(doctoring)하는 단계를 더 포함한다. (도 6 참조)

상기 포토레지스트층을 형성하는 단계는 액상의 포토레지스트를 코팅하는 방법에 의할 수도 있고, 필름 타입의 포토레지스트를 사용할 수도 있다.

상기의 포토레지스트를 코팅하는 방법은 스핀코팅에 의할 수 있다. 예를 들면, 포토레지스트 조성물을 기재의 중앙에 증착시킨 다음 고속(약 3000rpm) 으로 기재를 회전시켜 코팅할 수 있다. 상기 포토레지스트를 코팅하는 단계는 형성하고자 하는 패턴의 두께를 조절하기 위하여 코팅 되는 포토레지스트의 두께를 제어할 수 있다.

도 5의 S1은 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 간략히 도시한 것이다. 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계는 UV 광에 의해 경화 또는 분해되는 포토레지스트를 기재에 코팅하고 UV광원을 상기 포토레지스트에 주사하여 주사된 포토레지스트 부분을 경화 또는 분해하고, 상기 포토레지스트를 형성하고자 하는 패턴 이외의 부분을 남기고 선택적으로 현상하는 방법일 수 있다.

상기 포토레지스트는 다이아조나프토퀴논 (diazonaphthoquinone)-노볼락 수지(DNQ/NR), 화학 증폭성 포토레지스트, KrF 엑시머 레이저 레지스트, ArF 엑시머 레이저 레지스트, 락톤환이 도입된 ArF 레지스트 또는 ArF 침액 레지스트가 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용될 수 있다.

상기 포토레지스트는 UV 광원에 반응하는 파지티브 타입(Positive Type) 및 네거티브 타입(Negative Type) 모두 적용 가능하며, 액상 과 필름으로 형성된 제품 모두를 포함한다

상기 UV 광원은 Lamp 광원 및 UV 파장의 Laser 빔을 사용할 수 있으며, 레이져 빔은 g-line, i-line, KrF laser 또는 ArF laser일 수 있고, 극자외선 노광기술(Extreme Ultra Violet Lithography:EUVL)을 이용할 수도 있다.

상기 포토레지스트를 코팅하는 단계는 형성하고자 하는 브리지(40) 및 트레이스전극 (24,41)의 패턴의 두께를 조절하기 위하여 코팅 되는 포토레지스트의 두께를 제어할 수 있다.

도 5의 S2는 전도성 물질을 충진하는 단계를 간략히 도시한 것이다. 상기의 전도성 물질(20)은 통상 사용되는 전도성 페이스트일 수 있다. 포토레지스트 패턴(70)사이에 충진 되는 전도성 물질(20)은 전도성 입자 및 상기 전도성 입자를 고정하는 바인더를 포함하는 졸, 겔 또는 액상의 잉크일 수 있고 기타 가능한 전도성을 가지며 충진 가능한 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 입자는 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide), 아연주석산화물(ZTO, zinc tin oxide) 및 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube), 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 탄소나노튜브, 그래핀 및 전도성 고분자 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 중 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide)이 바람직하게 적용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 인?주석산화물(ITO, indium tin oxide)의 경우에는 시인성 개선의 장점이 있다.

상기의 전도성 물질을 충진하는 방법으로는 스퀴저(squeezer), 습식 도금, 건식 증착, 인레이(inlay), 프린팅 또는 스퍼터링 (sputtering)의 방법을 이용할 수 있으며, 그 외에 전도성 물질 충진방법이 포함될 수 있다.

상기의 스퀴저를 이용하는 방법은 상기의 포토레지스트 마스크가 형성된 기판에 전도성 물질을 저속 충진 압입시킨 후 고압을 가하여 성형 응고시키는 방법을 이용할 수 있다. 전도성 물질이 체적변화를 하는 응고과정에 고압력을 가하여 주조결함의 발생을 제어하고 내성 및 강도가 향상된 고품질을 구현할 수 있는 방법이다. 스퀴저를 이용할 경우 가스 기포의 대폭적 제거가 가능하고, 기계적 특성(강도) 등이 향상되며 다른 재질과의 밀착성이 좋은 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 닥터링(doctoring)과정을 간략히 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 포토레지스트 패턴에 전도성 물질(20)을 충진하여 도전성 막을 형성하는 단계 후에 닥터링(doctoring)을 수행한다.

전도성 페이스트를 충진하는 리프트 오프 공정의 경우 포토레지스트의 표면에 전도성 물질이 도포되어 있으면 포토레지스트 제거시 박리액과의 접촉이 차단되거나, 접촉되어도 잔류하는 전도성 Pattern물질에 의해 포토레지스트 제거가 어려워 지는 문제점을 가지고 있으나 Blade를 활용 Doctoring할 경우, 포토레지스트 위에 전도성 물질을 제거함으로 포토 레지스트 제거를 용이하게 하며 잔류물이 남는 문제를 개선할 수 있다

포토레지스트 상부에 남아있는 도전성 물질을 닥터링(doctoring)으로 제거 함으로써, 리프트 오프(lift-off) 시에 포토레지스트 제거를 용이하게 만드는 장점이 있다. 이는 포토레지스트 완벽히 제거하여, 터치패널의 시인성 및 기능성을 향상시키고, 또한 도전성 물질을 회수할 수 있어 재료절감 및 원가절감의 장점이 있다.

상기 닥터링(doctoring) 시의 블레이드(doctoring blade)는 금속 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 포토레지스트 및 도전성 물질에 따라 조절할 수 있으며, 포토레지스트 상의 도전성 물질을 제거하면서도, 포토레지스트에 손상 및 스크래치를 주지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다.

상기 닥터링(doctoring) 포토레지스트 패턴 면과 블레이드가 이루는 각도는10도 내지 80도, 바람직하게는 10도 내지 60도, 더욱 바람직하게 10도 내지 50도 일 수 있다. 상기의 범위에서 포토레지스트에 생길 수 있는 스크래치 또는 손상을 줄이는 장점이 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 도전성 막을 형성하는 단계와 상기 도전성 막을 닥터링(doctoring)하는 단계는 동시에 이루어 질 수 있다. 이로써 공정 단축 및 시간 절감의 효과가 있다. (도 7참조)

도5의 S3는 상기 전도성 페이스트를 건조 및 경화하는 단계를 간략히 도시한 것이다. 구체예에서, 상기 경화는 열 경화, 자외선 경화 또는 촉매 경화일 수 있다. 예를 들어, 열 경화는 80℃ ~ 150℃ 에서 반응경화 하는 것으로 수산기나 카르복시기 등의 기능성 기를 갖는 수지에 경화제, 촉매를 배합하여 사용한다.

도 5의 S4는 포토레지스트를 제거하는 단계를 간략히 도시한 것이다. 구체적으로 남아있는 포토레지스트를 리프트 오프(lift-off)하여 전도성 패턴(25)을 형성하는 단계를 나타낸다. 상기 포토레지스트를 리프트 오프(lift-off)하는 단계는 물리적, 화학적 방법일 수 있다.

상기 리프트 오프(lift-off)의 화학적 방법으로는 아세톤 (acetone), 트리클로로에틸렌 (trichloroethylene, TCE), 페놀베이스스트리퍼(phenol-based strippers, Indus-Ri-Chem J-100), 메틸에텔케톤(methyl ethyl ketone, MEK), 메틸아이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone, MIBK) 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상기 리프트 오프(lift-off)의 물리적 방법으로는 산소(O2)로 플라즈마 에칭하는 방법 또는 노말메틸-2-피롤리돈(n-methyl-2-pyrrolidone)이 함유된 쉬플리 1165 스트리퍼(Shipley 1165 stripper)를 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

하나의 구체예에 따르면, 상기 브리지층(40)과 제1 및 제2패턴전극(21,22) 표면은 보호층(50)이 더 형성될 수 있다. (도4 참고) 보호층(50)은 터치패널(100) 형성시 제 1 및 제 2패턴전극(21,22)에 스크래치나 기타 손상이 발생하는 것을 방지하며 고온에 노출되지 않도록 내열성 재질이 바람직하게 적용될 수 있다. 보호층(50)은 상기한 특징을 갖는 구체적인 일예로서, 투명하면서 절연성을 갖는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보호층(50)은 투명하면서 절연성을 갖는 Film Type의 재질로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 보호층(50)은, 예를 들어, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지 등이 사용될 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 보호층(50)은 라미 공정을 통해 제1 및 제2 패턴전극(21, 22)을 덮도록 기재(10) 상에 형성될 수 있다.

다른 구체예로서, 상기의 전극형성 단계에서 상기의 포토레지스트 패터닝, 전도성물질 충진, 닥터링(doctoring) 및 포토레지스트 제거의 방법으로 전극을 형성할 수 있다. 구체적으로 유동성을 갖는 투명 전극 소재로 전극을 형성하는 경우에 상기 방법이 적용 가능하다. 예를들면, 은(Ag)페이스트, 나노와이어 및 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube)를 소재로 전극을 형성하는 경우 상기의 방법이 적용될 수 있으며, 당업자라면 상기의 기재에 비추어 전극형성단계에 적용할 수 있다. 이 경우 재료 및 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

구체적으로 전극형성 단계에서 기재 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계, 상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 구체예로서 상기의 절연층(30)을 형성하는 단계에서 감광성 절연물질을 페이스트화 하는 경우에 상기의 포토레지스트 패터닝, 절연성 물질 충진, 닥터링(doctoring) 및 포토레지스트 제거의 방법으로 절연층(30)을 형성할 수 있다. 이 경우 재료 및 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

구체적으로, 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극이 형성된 레이어 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 분리영역에서 제 1패턴전극과 제 2패턴전극이 절연되도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴에 절연성 물질을 충진하는 단계, 상기 절연성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계 및포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 단일층 터치패널은 상기 단일층 터치패널 제조방법 중 하나에 의해 제조될 수 있다.

또 다른 구체예에 따르면, 상기 터치패널의 브리지 및 트레이스 전극의 두께는 0.1㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 19㎛, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 내지 18㎛일 수 있다. 상기의 범위에서 저항 감소, 시인성이 개선되는 장점이 있다.

다른 구체예에 따르면, 상기의 방법으로 제조된 터치패널의 패턴 전극은 간격이 0.5㎛ 내지 150 ㎛, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 140㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 내지 130㎛일 수 있다.

100 : 터치패널 10 : 기재
11 : 제 1패턴전극, 제 2패턴전극 및 절연층이 형성된 레이어
20 : 전도성 물질 21 : 제 1 패턴전극
22 : 제 2 패턴전극 24 : 트레이스 전극
25 : 전도성 패턴 30 : 절연층
40 : 도전성 브리지층 41 : 트레이스 전극
50 : 보호층 70 : 포토레지스터 패턴

Claims

기재 상에 제 1방향을 따라 분리영역을 형성하여 배열되는 제 1패턴전극 및 상기 제 1패턴전극과 전기적으로 절연되어 있으며 상기 분리영역에 제 2방향을 따라 배열되는 제 2패턴전극을 형성하는 전극형성단계;
상기 분리영역에 형성되며, 제 1패턴전극과 제 2패턴전극을 절연하는 절연층을 형성하는 단계;
상기 제 1패턴전극, 상기 제 2패턴전극 및 상기 절연층이 형성된 레이어위에, 포토레지스트층을 형성하는 단계;
브리지 및 트레이스전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계;
상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계;
상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성물질을 충진하는 단계와 닥터링(doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서 상기 전극형성단계는,
기재 상에 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 형성하는 단계;
상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
제 1패턴전극 및 제 2패턴전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층을 패터닝 하는 단계;
상기 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide)층을 에칭(etching)하는 단계; 및
상기 포토레지스트층을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서 상기 절연층을 형성하는 단계는,
상기 제 1패턴전극 및 제 2패턴전극이 형성된 레이어 상에 감광성 절연물질을 코팅하는 단계; 및
분리영역에서 제1패턴전극과 제 2패턴전극이 절연되도록 상기 감광성 절연물질을 패터닝하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서 상기 전극형성단계는,
기재 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
제 1패턴전극 및 제 2패턴전극을 형성하도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계;
상기 패턴에 전도성물질을 충진하는 단계;
상기 전도성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 전도성물질을 충진하는 단계와 닥터링(doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서 상기 절연층을 형성하는 단계는,
제 1패턴전극 및 제 2패턴전극이 형성된 레이어 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
분리영역에서 제 1패턴전극과 제 2패턴전극이 절연되도록 상기 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계;
상기 패턴에 절연성 물질을 충진하는 단계;
상기 절연성 물질을 닥터링(doctoring)하는 단계; 및
포토레지스트를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 절연성 물질을 충진하는 단계와 닥터링(doctoring) 하는 단계가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기재는 유리 또는 가요성 필름인 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 물질은 전도성 입자 및 바인더를 포함하는 전도성 페이스트인 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 전도성 입자는 인듐주석산화물(ITO, indium tin oxide), 아연주석산화물(ZTO, zinc tin oxide), 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube), 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 그래핀 및 전도성 고분자 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 제조방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 의한 방법에 의해 제조된 터치패널.
제 12 항에 있어서, 상기 터치패널의 브리지 및 트레이스 전극의 두께가 0.1㎛ 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 터치패널.
제 12 항에 있어서, 상기 터치패널의 패턴전극 간격이 0.5㎛ 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 터치패널.