KR20160112818A - 커브드 디스플레이용 터치 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

커브드 디스플레이용 터치 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20160112818A
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권경춘
박지훈
임성환
김의중
송호섭
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현대자동차주식회사
(주)아이엠
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Abstract

본 기술은 시인성이 향상되고 커브드(curved) 디스플레이에 적용이 가능한 터치 센서 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 기술의 일 실시예에 따른 커브드 디스플레이용 터치 센서는 제 1 유연 플라스틱 기판 상에 제 1 방향으로는 연속되며 제 2 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 1 센서 패턴들과 상기 제 1 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 1 더미 패턴들을 포함하는 제 1 센서부, 제 2 유연 플라스틱 기판 상에 상기 제 2 방향으로는 연속되며 상기 제 1 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 2 센서 패턴들과 상기 제 2 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 2 더미 패턴을 포함하는 제 2 센서부 및 상기 제 1 센서부와 상기 제 2 센서부를 접착시키는 접착부를 포함할 수 있다.

Description

커브드 디스플레이용 터치 센서 및 그 제조 방법{TOUCH SENSOR FOR CURVED DISPLAY AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 디스플레이용 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시인성이 향상되고 커브드(curved) 디스플레이에 적용이 가능한 터치 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 휴대전화, 네비게이션, 은행 단말기 등의 전자 기기에서 입력 장치로 터치 패널이 채용되고 있다. 터치 패널은 그 구조에 따라 저항막 방식, 정전 용량방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등으로 구분되는데, 이 중에서 저항막 방식 및 정전용량 방식이 최근에 주류를 이루고 있다. 저항막 방식은 투명 전도성층이 각각 형성된 2장의 기판이 일정한 간격으로 이격 배치된 구조로, 터치 시 투명 전도성층들이 서로 접촉되면서 변화되는 저항값으로 입력 좌표를 인지하는 방식으로 작동된다. 이와 같은 저항막 방식의 터치 패널은 동작 범위가 좁고, 멀티 터치 구현이 어려울 뿐 아니라, 2장의 기판이 이격 배치된 구조이기 때문에, 휘도 및 콘트라스트(contrast) 등의 광학 특성이 나빠지는 문제점이 있다.
이에 반해, 정전용량 방식의 터치 패널은 1장 또는 2장의 기판에 투명 전도성층을 형성하고, 터치 인식을 위해 상기 투명 전도성층을 일정한 패턴 형상으로 식각하여, 전기가 흐르는 채널 영역과 전기가 흐르지 않는 비채널 영역을 형성하는 방식으로 제조된다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치 패널은 손가락 등이 접촉하였을 때, 패턴이 형성된 각 채널에서 정전 용량의이 변화되는 것을 감지하여 입력 좌표를 인지하는 방식으로 작동되며, 저항막 방식에 비해 얇은 두께로 터치 패널을 형성할 수 있으며, 멀티 터치가 가능하다는 장점이 있다.
이러한 터치 패널에 사용되는 전극소재는 투명함과 동시에 낮은 면저항을 가져야한다. 기존 터치 패널에 사용되는 투명한 전극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)가 많이 사용되고 있다. 이는 높은 투과율(>85%)과 낮은 면저항(<200Ω)을 가지는 소재이기 때문이다. 하지만 ITO의 주원료인 희귀 금속인 인듐은 소재가격이 비싸고 고온 스퍼터링 증착 기술을 요하기 때문에 공정 단가가 높고 ITO가 굴곡성에도 취약한 특성이 있어 대형화 및 플렉서블 디스플레이에 사용되는 것에 제한점이 많다.
또한, 대면적 플렉서블 디스플레이 적용한계를 극복하기 위한 대체 소재로써 전도성 고분자 및 은 파우더를 이용한 메탈 메쉬 타입의 기술이 개발 되고 있다. 하지만 공기 중의 산화가 되기 쉽고 내열성이 떨어지기 때문에 사용 한계를 갖는다. 특히 전도성 고분자의 경우 인쇄 후 잉크의 뭉침이나 번짐 현상이 있고, 메탈 메쉬의 경우 산화되어 육안으로 구별될 정도로 시인성이 나빠지는 문제점이 있다.
본 발명은 시인성을 향상시킬 수 있으며 공정이 단순하고 커브드 디스플레이용에 적용이 가능한 터치 센서를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커브드 디스플레이용 터치 센서는 제 1 유연 플라스틱 기판 상에 제 1 방향으로는 연속되며 제 2 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 1 센서 패턴들과 상기 제 1 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 1 더미 패턴들을 포함하는 제 1 센서부, 제 2 유연 플라스틱 기판 상에 상기 제 2 방향으로는 연속되며 상기 제 1 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 2 센서 패턴들과 상기 제 2 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 2 더미 패턴을 포함하는 제 2 센서부 및 상기 제 1 센서부와 상기 제 2 센서부를 접착시키는 접착부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커브드 디스플레이용 터치 센서 제조 방법은 유연 플라스틱 기판 상에 전극 패턴과 더미 패턴 영역을 정의하는 포토레지스트(photoresist) 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트(photoresist) 패턴 사이의 상기 유연 플라스틱 기판 상에 전극 패턴을 형성하는 단계 및 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 터치 센서의 시인성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 공정이 단순화시켜 생산 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 플렉서블 주석산화물을 이용하여 센서 패턴을 형성함으로써 커브드 디스플레이용에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 층별 구조를 나타내는 분해도.
도 2는 도 1에서 A-A'에 따른 단면의 모습을 보여주는 단면도.
도 3은 도 1의 센서에서 제 1 센서부의 센서 패턴과 제 2 센서부의 센서 패턴이 서로 교차되게 형성된 모습을 보여주는 도면.
도 4는 도 1에서 제 1 센서부의 일부를 확대한 모습을 보여주는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 증착 방식을 설명하기 위한 공정 순서도.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 층별 구조를 나타내는 분해도이며, 도 2는 도 1의 터치 센서에서 A-A'에 따른 단면의 모습을 보여주는 단면도이다.
본 실시예에 따른 터치 센서는 제 1 센서부(10), 제 2 센서부(20) 및 접착부(30)를 포함한다.
제 1 센서부(10)는 기판(12) 상에 형성되는 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16)을 포함한다. 기판(12)은 유연 플라스틱 소재인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 포함한다. 센서 패턴(14)은 기판(12) 상에서 제 1 방향(Y축 방향)을 따라 라인타입으로 연속적으로 연결되게 형성되며 제 2 방향(X축 방향)을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치된다. 이러한 센서 패턴(14)은 육각 전극 패턴들이 제 1 방향을 따라 연속적으로 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 더미 패턴(16)은 센서 패턴들(14) 사이에 위치하며, 전기적으로 서로 연결되지 않는 메인 더미 패턴(16a)과 보조 더미 패턴(16b)을 포함한다. 메인 더미 패턴(16a)은 제 1 방향으로 일정 간격 이격되게 배치된 팔각 전극 패턴을 포함하며, 보조 더미 패턴(16b)은 제 1 방향을 따라 메인 더미 패턴(16a) 사이에 배치된 사각 전극 패턴을 포함한다. 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16)은 고밀도의 불소 도핑된 주석산화물(Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO)을 포함한다.
제 2 센서부(20)는 기판(22) 상에 형성되는 센서 패턴(24)과 더미 패턴(26)을 포함한다. 기판(22)은 유연 플라스틱 소재인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 포함한다. 센서 패턴(24)은 기판(22) 상에서 제 2 방향(X축 방향)을 따라 라인타입으로 연속적으로 연결되게 형성되며 제 1 방향(Y축 방향)을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치된다. 즉, 제 1 센서부(10)의 센서 패턴(14)과 제 2 센서부(20)의 센서 패턴(24)은 도 3에서와 같이 서로 교차되게 형성된다. 센서 패턴(24)은 육각 전극 패턴들이 제 2 방향을 따라 연속적으로 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 더미 패턴(26)은 센서 패턴들(24) 사이에 위치하며, 전기적으로 서로 연결되지 않는 메인 더미 패턴(26a)과 보조 더미 패턴(26b)을 포함한다. 메인 더미 패턴(26a)은 제 1 방향으로 일정 간격 이격되게 배치된 팔각 전극 패턴을 포함하며, 보조 더미 패턴(26b)은 제 1 방향을 따라 메인 더미 패턴(16a) 사이에 배치된 사각 전극 패턴을 포함한다. 센서 패턴(24)과 더미 패턴(26)은 고밀도의 불소 도핑된 주석산화물(Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO)을 포함한다.
접착부(30)는 제 1 센서부(10)와 제 2 센서부(20) 사이에 형성되어 제 1 센서부(10)와 제 2 센서부(20)를 접착시킨다. 이러한 접착부(30)는 광학용 투명 접착필름(Optically Clear Adhesive, OCA)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치 센서에서 센서 패턴과 더미 패턴은 플렉서블(flexible)한 유연 플라스틱 소재(PET)로 이루어진 기판 상에 고밀도의 불소 도핑된 주석산화물(FTO)이 증착되는 형태로 형성된다. 이때, 불소 도핑된 주석산화물(FTO) 패턴은 전자 사이클로트론 공명(electron-cyclotron-resonance, ECR) 플라즈마 방법을 이용하여 PET 기판 상에 형성된다.
예컨대, ECR-MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 챔버의 내부를 상온(약 80℃)의 FTO 가스 분위기가 되도록 한 후 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 통해 PET 필름이 챔버를 지나가도록 하여 FTO 막이 PET 필름에 증착되도록 함으로써 센서 패턴(14, 24)과 더미 패턴(16a, 16b, 26a, 26b)이 형성되도록 한다. 이때, 센서 패턴과 더미 패턴은 직접 증착 방식을 통해 형성될 수 있다. 이러한 직접 증착 방식은 후술된다.
도 4는 도 1에서 제 1 센서부(10)의 일부를 확대한 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시예에서는 센서 패턴(14)을 육각형의 패턴으로 설계하고 그 사이의 더미 패턴(16a)를 팔각형의 패턴 형태로 형성함으로써, 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16a) 사이의 간격(P)을 0.5 ㎛ 정도로 미세하게 형성할 수 있다. 이를 통해 종래의 다이아몬드(마름모) 구조의 센서 패턴과 비교하여 시인성을 향상시키면서 면저항을 낮출 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 증착 방식을 설명하기 위한 공정 순서도로, 설명의 편의를 위해 제 1 센서부를 형성하는 과정만을 예시적으로 설명한다.
먼저 도 5a를 참조하면, PET 필름(12) 상에 포토레지스트막(17)을 형성한다.
다음에 도 5b를 참조하면, 전극 패턴과 더미 패턴 영역을 정의하는 마스크(reticle)를 이용하여 포토레지스트막(17)에 대한 노광 및 현상 공정을 진행하여 전극 패턴과 더미 패턴 영역을 정의하는 포토레지스트(photoresist) 패턴(18)을 형성한다.
즉, 도 1에서 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16a, 16b)이 형성되지 않는 영역{센서 패턴(14)과 더미 패턴(16a, 16b) 사이의 영역 및 더미 패턴들(16a, 16b) 사이의 영역}에만 포토레지스트막이 남도록 함으로써 전극 패턴과 더미 패턴 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(18)을 형성한다.
다음에 도 5c를 참조하면, 상술한 전자 사이클로트론 공명(ECR) 플라즈마 방법을 이용하여 PET 필름(12) 상에 FTO를 증착시켜 포토레지스트 패턴(18) 사이의 영역 즉 도 1에서 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16a, 16b)이 형성되는 영역에 FTO 막이 형성되도록 한다.
다음에 도 5d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(18)과 FTO막의 식각 선택비를 이용하여 포토레지스트 패턴만을 선택적으로 제거함으로써 도 1에서와 같이 PET 필름(12) 상에 센서 패턴(14)과 더미 패턴(16a, 16b, 26a, 26b)이 형성되도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 제 1 센서부
20 : 제 2 센서부
12, 22 : 기판(PET)
14, 24 : 센서 패턴
16, 16a, 16b, 26, 26a, 26b : 더미 패턴
30 : 접착부

Claims (10)

  1. 제 1 유연 플라스틱 기판 상에 제 1 방향으로는 연속되며 제 2 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 1 센서 패턴들과 상기 제 1 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 1 더미 패턴들을 포함하는 제 1 센서부;
    제 2 유연 플라스틱 기판 상에 상기 제 2 방향으로는 연속되며 상기 제 1 방향으로는 일정 간격 이격되게 배열되는 제 2 센서 패턴들과 상기 제 2 센서 패턴들 사이에 배열되는 제 2 더미 패턴을 포함하는 제 2 센서부; 및
    상기 제 1 센서부와 상기 제 2 센서부를 접착시키는 접착부를 포함하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 유연 플라스틱 기판 또는 상기 제 2 유연 플라스틱 기판은
    폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)를 포함하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 센서 패턴들은
    육각 전극 패턴들이 상기 제 1 방향을 따라 연속적으로 연결되어 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2 센서 패턴들은
    육각 전극 패턴들이 상기 제 2 방향을 따라 연속적으로 연결되어 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 더미 패턴은
    팔각 전극 패턴들이 상기 제 1 센서 패턴들 사이에 일정 간격 이격되게 배치되는 메인 더미 패턴; 및
    사각 전극 패턴들이 상기 메인 패턴 사이에 배치되는 보조 더미 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 센서 패턴 및 상기 제 2 센서 패턴은
    불소 도핑된 주석산화물(Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  7. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 더미 패턴 및 상기 제 2 더미 패턴은
    불소 도핑된 주석산화물(Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서.
  8. 유연 플라스틱 기판 상에 전극 패턴과 더미 패턴 영역을 정의하는 포토레지스트(photoresist) 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트(photoresist) 패턴 사이의 상기 유연 플라스틱 기판 상에 전극 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 커브드 디스플레이용 터치 센서 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 전극 패턴을 형성하는 단계는
    폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 기판 상에 불소 도핑된 주석산화물(Fluorine-Doped Tin Oxide, FTO)을 증착하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 전극 패턴을 형성하는 단계는
    전자 사이클로트론 공명(electron-cyclotron-resonance, ECR)-유기금속 화학증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)을 사용하여 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기판 상에 상기 불소 도핑된 주석산화물을 증착하는 것을 특징으로 하는 커브드 디스플레이용 터치 센서 제조 방법.
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