KR20160137794A - 터치 스크린 패널 구조 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 일반 터치 스크린 패널 구조와는 달리 투명 기판에 브릿지 전극, 투명 절연층 및 투명 전극층이 순차적으로 배치되는 역배열 방식으로 그 구조를 형성함으로써, 각 층의 형성 과정에서 공차가 중첩 적용되더라도 맨 마지막 포토리소그래피 공정인 투명 전극층의 면적이 상대적으로 넓어 브릿지 전극과의 접촉 면적을 양호한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 고가의 장비가 아닌 일반 장비를 통해서도 양질의 품질을 유지하며 용이하게 제조할 수 있고, 제조 과정에서 불량률을 최소화할 수 있으며, 투명 절연층을 국소 영역에만 형성하지 않고 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성함으로써, 전체 영역에서 투명도을 균일하게 유지시킬 수 있고, 이에 따라 투명 절연층에 의해 발생하는 불균일한 투명도와 이로 인해 얼룩지게 보이는 시인성 문제를 해결하여 시인성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

터치 스크린 패널 구조 및 이의 제조방법{Touch Screen Panel and Manufacturing Method Therefor}

본 발명은 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 일반 터치 스크린 패널 구조와는 달리 투명 기판에 브릿지 전극, 투명 절연층 및 투명 전극층이 순차적으로 배치되는 역배열 방식으로 그 구조를 형성함으로써, 각 층의 형성 과정에서 공차가 중첩 적용되더라도 맨 마지막 포토리소그래피 공정인 투명 전극층의 면적이 상대적으로 넓어 브릿지 전극과의 접촉 면적을 양호한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 고가의 장비가 아닌 일반 장비를 통해서도 양질의 품질을 유지하며 용이하게 제조할 수 있고, 제조 과정에서 불량률을 최소화할 수 있으며, 투명 절연층을 국소 영역에만 형성하지 않고 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성함으로써, 전체 영역에서 투명도을 균일하게 유지시킬 수 있고, 이에 따라 투명 절연층에 의해 발생하는 불균일한 투명도와 이로 인해 얼룩지게 보이는 시인성 문제를 해결하여 시인성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다. 이러한 입력장치들은 PC의 용도 확대에 따라 인터페이스로서의 입력장치로서 키보드 및 마우스만으로는 제품 대응이 어렵고 보다 간단하고 오조작이 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전했다. 현재는 이러한 입력장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족시키는 수준을 넘어 고 신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성 등에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

특히 간단하고 오조작이 적으며, 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자입력도 가능한 입력 장치로서 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)이 알려져 있으며, 그에 따른 검출방식, 구조 및 성능 등에 있어서도 자세히 알려져 있다. 터치스크린 패널은 동작 방식에 따라 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive) 방식, 초음파 방식, 광(적외선)센서 방식, 전자유도 방식 등이 있으며, 각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있어 장점을 잘 살릴수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다. 선택 기준은 광학적특성, 전기적특성, 기계적특성, 내환경특성, 입력특성등 외에 내구성과 경제성 등도 고려된다.

최근에는 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있는 정전용량 방식의 터치스크린 패널이 널리 사용되고 있는데, 도 1은 통상의 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 도시하고 있다.

도 1을 참고로 살펴보면, 터치스크린 패널은 가운데 부분에 활성 영역(AR, Active Region)이 위치하고 있으며, 활성 영역(AR)의 외곽 둘레를 따라 베젤 영역에 비활성 영역(NAR, Non Active Region)이 위치하고 있다. 여기서 활성 영역(AR)에는 터치스크린 패널 중 사용자 신체 접촉 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 접촉 위치를 감지하기 위한 감지 전극이 형성되어 있으며, 비활성 영역(NAR)에는 감지 전극에서 감지한 접촉 위치에 대한 신호를 제어칩(미도시)으로 전달하기 위한 배선 전극이 형성되어 있다.

통상적으로 감지 전극은 투명전극 소재를 이용하여 형성되는데, 투명전극 소재로는 얇은 막 형태로 제조된 투명전도성산화물(transparent conducting oxide: TCO)이 대표적이다. 투명전도성산화물은 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도(85% 이상)와 낮은 비저항(1×10^-3Ω·cm)을 동시에 갖는 산화물계의 축퇴된(degenerate) 반도체 전극을 총칭하는 것으로, 면저항 크기에 따라 정전기 방지막, 전자파 차폐 등의 기능성 박막과 터치 스크린 패널, 평판 디스플레이, 태양전지, 투명 트랜지스터, 플렉시블 광전소자, 투명 광전소자 등의 핵심 전극 재료로 사용되고 있다. 현재, 투명 산화물 전극으로 인듐 산화물에 10wt%의 주석산화물이 도핑된 산화인듐주석(ITO, indium-tin oxide)이 대표적으로 사용되고 있으며, 인듐이 고갈되어 가면서 산화인듐주석을 대체하는 물질로 그래핀, 금속 나노와이어 등이 개발되어 사용되고 있다.

도 1과 도 2를 참고로 메탈온아이티오(Metal On ITO) 기판을 이용하여 GF2 방식의 터치스크린 패널을 제조하는 공정을 보다 구체적으로 살펴보면, 메탈온아이티오(Metal On ITO) 기판은 투명 기판(10) 상면에 산화인듐주석층(20)이 형성되어 있으며, 산화인듐주석층(20)의 상면에 금속층(30)이 형성되어 있는 기판을 의미한다.

먼저, Y축 단면도인 도 2(a)를 참고로 살펴보면 금속층(30)의 상면에 포토레지스트(PR)를 코팅한 후 비활성 영역(NAR)에 형성할 배선에 상응하는 배선 마스크(M1)를 이용하여 포토레지스트를 노광 및 현상한 후, 금속층(30)을 에칭용액(etchant)을 이용하여 에칭하여 금속배선(31)을 형성한다.

다음으로 도 2(b)를 참고로 살펴보면 산화인듐주석층(20, 제1 산화인듐주석층)의 상면에 포토레지스트를 코팅한 후, 활성 영역(AR)에 형성할 감지 전극 패턴에 상응하는 감지 전극 마스크(M2)를 이용하여 포토레지스트를 노광 및 현상한다. 도 2(b)에서 생성된 터치스크린 패널을 에칭 용액에 일정 시간 담가두어 산화인듐주석층(20)을 에칭함으로써, 배선(31)과 감지 전극이 형성된 도 2(c)에 도시된 터치스크린 패널을 제조한다. 여기서 감지 전극은 x축 방향의 터치 영역을 감지하는 제 1 감지 전극(21)과 x축에 수직인 y축 방향의 터치 영역을 감지하는 제 2 감지 전극(23)이 형성되며 제 1 감지 전극(21)은 연결 전극(22)를 통해 x축 방향으로 서로 연결되도록 형성된다.

다음으로 도 2(d)를 참고로 살펴보면, 제 2 감지 전극(23)을 서로 연결하기 위한 브릿지를 형성하는데, 먼저 절연 코팅액을 감지셀이 형성되어 있는 투명기판(10)의 상면에 도포한 후, 절연패드 패턴에 상응하는 절연패드 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 절연패드(40)를 형성한다. 한편, 도 2(e)를 참고로 살펴보면, 절연패드의 상면에 브릿지(50)를 생성하기 위하여 절연패드(40)가 형성된 투명기판(10)의 상면에 산화인듐주석(제2 산화인듐주석층)을 증착한 후 포토레지스트를 도포하여 브릿지 패턴에 상응하는 브릿지 마스크로 산화인듐주석을 에칭하여 브릿지(50)를 생성한다.

여기서 브릿지(50)를 생성하기 위해 제2 산화인듐주석층을 에칭하는 과정에서 형성된 감지 전극의 피해를 최소화하기 위하여, 제1 산화인듐주석층은 결정질 산화인듐주석층인 반면 제2 산화인듐주석층은 비정질 산화인듐주석이며, 따라서 브릿지를 열처리하여 결정질로 변형한다.

이와 같이 종래 기술에 따른 일반적인 GF2 방식 터치 스크린 패널은 서로 인접한 제 2 감지 전극(23)의 연결 부위에만, 즉, 각각의 노드(node)에만 국소적으로 절연패드(40) 및 브릿지(50)가 형성된다.

따라서, 절연패드(40)가 국소 부위에 다수개 반복적으로 형성됨에 따라 터치 스크린 패널의 시인성이 악화되는 문제가 있다. 즉, 터치 스크린 패널의 표면이 절연패드가 형성된 부위와 형성되지 않은 부위에서 투명도의 차이가 발생하여 전체적으로 균일한 투명도를 나타내지 못하고 얼룩지게 보이는 문제가 있다.

또한, 이러한 구조의 터치 스크린 패널을 제작하기 위해서는 투명 전극 물질로 형성되는 감지 전극(21,22,23)과, 그 상부에 형성되는 절연 패드(40) 및 브릿지(50)의 위치에 대해 고도의 정밀도가 요구되는데, 이를 위해 고도의 정밀도를 갖는 매우 고가의 장비를 이용하여야 한다. 일반적인 터치 스크린 패널 제조 업체에서는 경제적인 이유 등을 고려하여 고가의 장비를 이용하지 않고 일반 장비를 이용하여 감지 전극 및 브릿지 전극 등을 생성하는데, 이 경우, 제조 과정에서 공차 등의 영향을 받아 터치 스크린 패널의 불량률이 증가하는 문제가 있다.

국내등록특허 제10-1437034호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 일반 터치 스크린 패널 구조와는 달리 투명 기판에 브릿지 전극, 투명 절연층 및 투명 전극층이 순차적으로 배치되는 역배열 방식으로 그 구조를 형성함으로써, 각 층의 형성 과정에서 공차가 중첩 적용되더라도 맨 마지막 포토리소그래피 공정인 투명 전극층의 면적이 상대적으로 넓어 브릿지 전극과의 접촉 면적을 양호한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 고가의 장비가 아닌 일반 장비를 통해서도 양질의 품질을 유지하며 용이하게 제조할 수 있고, 제조 과정에서 불량률을 최소화할 수 있는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 투명 절연층을 국소 영역에만 형성하지 않고 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성함으로써, 전체 영역에서 투명도을 균일하게 유지시킬 수 있고, 이에 따라 투명 절연층에 의해 발생하는 불균일한 투명도와 이로 인해 얼룩지게 보이는 시인성 문제를 해결하여 시인성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 패널 및 이의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 투명 기판의 활성 영역에 상호 이격되게 반복 형성되는 다수개의 브릿지 전극; 상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 형성되며, 상기 브릿지 전극을 감싸는 영역에는 상기 브릿지 전극이 외부 노출되도록 일측과 타측에 각각 도통홀이 서로 이격되게 형성되는 투명 절연층; 및 상기 투명 기판의 활성 영역에 X축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 1 감지 전극과, 상기 제 1 감지 전극과 겹치지 않도록 Y축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 2 감지 전극과, X축 방향으로 상호 인접한 제 1 감지 전극을 서로 전기적으로 연결하는 다수개의 연결 전극을 포함하는 투명 전극층을 포함하고, 상기 투명 전극층은 상기 투명 절연층의 상면에 형성되고, 상기 제 2 감지 전극은 상기 투명 절연층의 도통홀에 침투하여 상기 브릿지 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되며, Y축 방향으로 상호 인접한 상기 제 2 감지 전극이 상기 브릿지 전극을 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널을 제공한다.

이때, 상기 투명 절연층은 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 상기 투명 기판의 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

또한, 상기 브릿지 전극은 상기 투명 기판의 표면에 금속 나노 와이어 물질을 코팅하거나 또는 투명 전극 물질을 스퍼터링한 후 포토리소그래피 공정을 거쳐 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명 절연층은 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 투명 절연 물질을 상기 투명 기판의 상면에 코팅한 후, 상기 투명 절연 물질에 대한 포토리소그래피 공정을 거쳐 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명 전극층은 상기 투명 절연층의 상면에 투명 전극 물질을 코팅한 후 투명 전극 물질에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 상기 도통홀이 생성되는 방식으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명 전극층의 제 2 감지 전극은 상기 투명 전극 물질의 코팅 과정에서 상기 절연층의 도통홀에 침투하도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 터치 스크린 패널을 제조하는 제조 방법으로서, 상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 상호 이격되게 다수개 반복 형성하는 브릿지 형성 단계; 상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 상기 투명 절연층을 형성하고, 상기 브릿지 전극을 감싸는 영역에는 상기 도통홀을 형성하는 투명 절연층 형성 단계; 및 상기 제 2 감지 전극이 상기 투명 절연층의 도통홀에 침투하여 상기 브릿지 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 투명 절연층의 상면에 상기 투명 전극층을 형성하는 투명 전극층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 투명 절연층 형성 단계는 상기 투명 절연층을 상기 투명 기판의 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 일반 터치 스크린 패널 구조와는 달리 투명 기판에 브릿지 전극, 투명 절연층 및 투명 전극층이 순차적으로 배치되는 역배열 방식으로 그 구조를 형성함으로써, 각 층의 형성 과정에서 공차가 중첩 적용되더라도 맨 마지막 포토리소그래피 공정인 투명 전극층의 면적이 상대적으로 넓어 브릿지 전극과의 접촉 면적을 양호한 상태로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 고가의 장비가 아닌 일반 장비를 통해서도 양질의 품질을 유지하며 용이하게 제조할 수 있고, 제조 과정에서 불량률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 투명 절연층을 국소 영역에만 형성하지 않고 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성함으로써, 전체 영역에서 투명도을 균일하게 유지시킬 수 있고, 이에 따라 투명 절연층에 의해 발생하는 불균일한 투명도와 이로 인해 얼룩지게 보이는 시인성 문제를 해결하여 시인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 터치 스크린 패널의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 일반적인 터치 스크린 패널의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 수직 구조를 개략적으로 나타내기 위해 도 3의 "A-A"선을 따라 취한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 방법을 작업 순서에 따라 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 단계를 평면적인 형태로 개념적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 수직 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 도 7에 도시된 터치 스크린 패널의 제조 단계를 평면적인 형태로 개념적으로 도시한 도면,
도 9는 도 4 및 도 7에 도시된 터치 스크린 패널의 제조 단계를 비교하기 위해 개념적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 수직 구조를 개략적으로 나타내기 위해 도 3의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 방법을 작업 순서에 따라 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 단계를 평면적인 형태로 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 GF2 방식의 터치 스크린 패널로서, 브릿지 전극(500)과, 투명 절연층(400)과, 투명 전극층(200)을 포함하여 구성된다. 이때, 일반적인 GF2 터치 스크린 패널과는 달리, 투명 기판(100)에 브릿지 전극(500), 투명 절연층(400) 및 투명 전극층(200)이 순차적으로 적층되는 형태로 형성되며, 투명 전극층(200)의 상면에는 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 투명 접착제(610)를 통해 별도의 글래스(600)가 부착된다.

또한, 본 발명은 이와 같은 터치 스크린 패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 일반적인 GF2 터치 스크린 패널 제조 방법과는 달리, 투명 기판(100)의 상면에 브릿지 전극(500)을 형성하는 브릿지 형성 단계와, 브릿지 전극(500)을 감싸도록 투명 절연층(400)을 형성하는 투명 절연층 형성 단계와, 투명 절연층의 상면에 투명 전극층(200)을 형성하는 투명 전극층 형성 단계를 포함하여 구성된다.

즉, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 일반적인 GF2 터치 스크린 패널은 투명 기판(100)의 상면에 투명 전극층을 형성하고, 그 상면에 절연층 및 브릿지 전극을 형성하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 이와 반대로 투명 기판(100)의 상면에 먼저 브릿지 전극(500)을 형성하고, 그 상면에 브릿지 전극(500)을 감싸는 형태로 투명 절연층(400)을 형성하며, 투명 절연층(400)의 상면에 투명 전극층(200)을 형성하는 방식으로 구성된다.

이러한 방식을 통해 고가의 장비 없이도 일반 장비를 통해 용이하게 터치 스크린 패널을 불량없이 정확하게 제조할 수 있으며, 아울러, 절연층에 의해 얼룩지게 보이는 시인성 문제 또한 해결할 수 있다.

좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 도 3에 도시된 바와 같이 가운데 부분에 활성 영역(AR, Active Region)이 위치하고 있으며, 활성 영역(AR)의 외곽 둘레를 따라 베젤 영역에 비활성 영역(NAR, Non Active Region)이 위치하고 있다. 활성 영역(AR)에 사용자의 접촉 위치를 감지할 수 있는 투명 전극층(200)이 형성되고, 비활성 영역(NAR)에 투명 전극층(200)의 신호를 외부 기기에 전달할 수 있는 금속배선(310)이 형성된다.

브릿지 전극(500)은 도 4 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 투명 기판(100)의 활성 영역(AR)에 형성되는데, 상호 이격되게 다수개가 반복 형성된다. 이러한 브릿지 전극(500)은 투명 기판(100)의 표면에 금속 나노와이어 물질, 예를 들면 은 나노와이어 물질을 코팅하거나 또는 투명 전극 물질, 예를 들면 ITO 물질을 스퍼터링한 후, 이를 노광, 현상 및 식각하는 포토리소그래피 공정을 거쳐 특정 영역에 다수개 반복 생성되도록 형성된다. 이러한 브릿지 전극(500)은 후술하는 투명 전극층(200)의 제 2 감지 전극(230)을 Y축 방향으로 서로 연결하는 기능을 수행한다.

투명 절연층(400)은 투명 기판(100)의 활성 영역(AR)에 브릿지 전극(500)을 감싸는 형태로 형성되는데, 도 4 및 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 투명 기판(100)의 활성 영역(AR)의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 이와 같이 투명 절연층(400)이 종래 기술과 달리 제 2 감지 전극(230)을 연결하는 노드마다 국소 부위에만 형성되지 않고 활성 영역(AR)의 전체 영역에 걸쳐 형섬됨으로써, 국소 부위 형성에 따라 얼룩지게 보이는 시인성 문제가 해결될 수 있다. 즉, 투명 절연층(400)이 활성 영역(AR)의 전체 영역에 넓게 형성됨으로써, 터치 스크린 패널의 표면에서 투명도가 균일하게 형성되어 전체적으로 균일한 시인성이 확보되어 터치 스크린 패널의 품질이 향상된다.

또한, 투명 절연층(400)은 브릿지 전극(500)을 감싸는 영역에 브릿지 전극(500)이 외부 노출되도록 일측과 타측에 각각 도통홀(410)이 서로 이격되게 형성된다. 이때, 투명 절연층(400)은 투명 절연 물질을 브릿지 전극(500)을 감싸는 형태로 투명 기판(100)의 상면에 코팅한 후, 투명 절연 물질에 대한 노광, 현상 및 식각 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 통해 도통홀(410)을 생성하는 방식으로 형성된다. 이러한 도통홀(410)을 통해 투명 전극층(200)의 제 2 감지 전극(230)이 브릿지 전극(500)과 전기적으로 연결되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

투명 전극층(200)은 사용자의 접촉 위치를 감지하기 위한 구성으로, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 투명 기판(100)의 활성 영역(AR)에 X축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 1 감지 전극(210)과, 제 1 감지 전극(210)과 겹치지 않도록 Y축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 2 감지 전극(230)과, X축 방향으로 상호 인접한 제 1 감지 전극(210)을 서로 전기적으로 연결하는 다수개의 연결 전극(220)을 포함한다.

이러한 투명 전극층(200)은 도 4 및 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 투명 절연층(400)의 상면에 형성되는데, 투명 절연층(400)의 상면에 투명 전극 물질을 코팅한 후, 투명 전극 물질을 노광, 현상 및 식각하는 포토리소그래피 공정을 거쳐 특정 패턴을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 별도의 마스크(미도시)를 이용하여 투명 전극 물질에 대해 노광, 현상 및 식각 공정을 거쳐 투명 전극층(200)의 패턴에 따라 제 1 감지 전극(210), 제 2 감지 전극(230) 및 연결 전극(220)을 형성한다. 이때, X축 방향을 따라 배치되는 제 1 감지 전극(210)은 연결 전극(220)를 통해 상호 연결되며, Y축 방향을 따라 배치되는 제 2 감지 전극(230)은 전술한 브릿지 전극(500)을 통해 상호 연결되도록 형성된다.

여기서, 투명 기판(100)은 평평한 양면을 가지는 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl methacrylate) 필름, PEN(Polyethylene naphthalate) 필름 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

또한, 투명 전극층(200)은 투명 전극 물질로 이루어지는데, 투명 전극 물질은 ITO(Indium-Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ATO(Antimony-doped Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), GZO(Galliumdoped Zinc Oxide) 등의 투명 전도성 산화물이나, 탄소나노와이어와 그래핀 같은 탄소기반 투명소재, 또는 투명전도성 고분자가 적용될 수 있다.

한편, Y축 방향으로 서로 인접한 제 2 감지 전극(230)은 브릿지 전극(500)을 통해 서로 전기적으로 연결되는데, 이를 위해 투명 절연층(400)에는 브릿지 전극(500)이 외부 노출되도록 도통홀(410)이 형성되고, 제 2 감지 전극(230)은 이러한 도통홀(410)에 침투하여 브릿지 전극(500)과 전기적으로 연결되도록 형성된다.

좀더 자세히 살펴보면, 투명 절연층(400)은 브릿지 전극(500)을 감싸는 형태로 투명 기판(100)의 활성 영역(AR)에 전체 영역에 걸쳐 형성되는데, 이때, 브릿지 전극(500)을 감싸는 영역에는 브릿지 전극(500)이 외부 노출되도록 일측과 타측에 각각 도통홀(410)이 서로 이격되게 형성된다.

이와 같이 투명 절연층(400)에 도통홀(410)이 형성된 상태에서, 투명 절연층(400)의 상면에 투명 전극층(200)이 형성되는데, 투명 전극층(200)은 투명 전극 물질을 투명 절연층(400)의 상면에 코팅한 후, 포토리소그래피 공정을 통해 제 1 감지 전극(210), 제 2 감지 전극(230) 및 연결 전극(220)이 특정 패턴으로 생성되도록 형성된다.

이때, 투명 전극층(200)의 형성시, 투명 전극 물질을 투명 절연층(400)의 상면에 코팅하는 과정에서, 투명 전극 물질이 투명 절연층(400)의 도통홀(410)에 침투하게 되며, 이와 같이 투명 전극 물질이 도통홀(410)에 침투함에 따라 투명 절연층(400)의 하부에 위치한 브릿지 전극(500)과 접촉하여 브릿지 전극(500)과 전기적으로 연결된다. 이때, 도통홀(410)은 브릿지 전극(500)의 양단부에 대응하는 위치에 위치하도록 하나의 브릿지 전극(500)에 대해 2개의 도통홀(410)이 형성되고, 각각의 도통홀(410)에는 Y축 방향으로 서로 인접한 제 2 감지 전극(230)이 침투하도록 배치됨으로써, Y축 방향으로 서로 인접한 제 2 감지 전극(230)이 도통홀(410)을 통해 브릿지 전극(500)과 전기적으로 연결되고, 이에 따라 Y축 방향으로 서로 인접한 제 2 감지 전극(230)은 브릿지 전극(500)을 매개로 하여 상호 전기적으로 연결된다.

이러한 구조에 따라 제 1 감지 전극(210)은 동일 평면의 연결 전극(220)을 통해 X축 방향으로 서로 전기적으로 연결되고, 제 2 감지 전극(230)은 더 낮은 평면에 위치한 브릿지 전극(500)을 통해 Y축 방향으로 서로 전기적으로 연결된다.

이와 같이 투명 전극층(200)이 형성된 이후에는, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 투명 전극층(200)의 상면에 OCA와 같은 투명 접착제(610)를 도포하고, 투명 접착제(610)의 상면에 별도의 보호용 글래스(600)를 부착시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 이상에서 설명한 바와 같이 투명 기판(100)의 표면에 브릿지 전극(500)부터 형성하고, 순차적으로 투명 절연층(400) 및 투명 전극층(200)을 형성함으로써, 고가의 장비가 없이도 일반 장비를 이용하여 터치 스크린 패널을 제조할 수 있고, 그 불량률 또한 최소화할 수 있다. 또한, 투명 절연층(400)을 활성 영역(AR)의 전체 영역에 형성함으로써, 투명도를 균일하게 할 수 있어 더욱 우수한 시인성을 확보할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널이 고가 장비 없이 일반 장비를 이용하여 제작할 수 있는 이유에 대해 좀더 자세히 살펴본다.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 제조 단계를 평면적인 형태로 나타내는 개념도가 도시되는데, 전술한 바와 같이 먼저, 투명 기판(100)의 표면에 브릿지 전극(500)을 형성하고, 이후 브릿지 전극(500)을 감싸는 형태로 투명 절연층(400)을 형성하며, 그 상층에 투명 전극층(200)을 형성하는 방식으로 진행된다.

브릿지 전극(500), 투명 절연층(400)의 도통홀(410) 및 투명 전극층(200)은 전술한 바와 같이 포토리소그래피 공정을 통해 형성되는데, 이러한 포토리소그래피 공정을 수행하기 위해서는 노광 과정에서 마스크(미도시)의 위치를 정확하게 정렬할 수 있도록 별도의 얼라인 마크(AM)를 이용하여 마스크에 대한 정렬 작업이 진행된다.

이때, 일반적인 노광 장비는 얼라인 마크(AM)를 통한 마스크의 정렬 작업시 일정 기준의 공차가 적용되므로, 브릿지 전극(500), 도통홀(410) 및 투명 전극층(200)을 형성하는 각각의 과정에서 이러한 공차가 적용된다.

예를 들면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 브릿지 전극(500)을 형성한 상태에서, 이를 기준으로 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 그 상면에 투명 절연층(400)의 도통홀(410)을 형성하게 되는데, 이때, 도통홀(410)을 형성하는 노광 과정에서 일정 기준의 공차, 예를 들면, 0.2μm가 적용된다. 이후, 투명 전극층(200)을 형성하는 노광 과정에서는 투명 절연층(400)에 대한 얼라인 마크(AM)를 기준으로 일정 기준의 공차, 예를 들면, 0.2μm가 또 다시 적용되는데, 이에 따라 투명 전극층(200)은 브릿지 전극(500)에 대해 공차 0.2μm가 중첩 적용되므로, 최대 0.4μm가 공차가 발생할 수 있다.

이 경우, 본 발명의 일 실시예에서는 투명 전극층(200)을 가장 마지막 단계로 형성하게 되므로, 이와 같이 공차가 중첩 적용되더라도, 투명 전극층(200)의 면적이 상대적으로 넓기 때문에, 제 2 감지 전극(230)의 위치가 투명 절연층(400)의 도통홀(410) 영역을 벗어날 정도로 크게 발생하지는 않는다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 각각의 포토리소그래피 공정에서 특정 공차가 중첩 적용되더라도 제 2 감지 전극(230)의 면적이 상대적으로 넓기 때문에, 노광 과정에서 제 2 감지 전극(230)이 도통홀(410) 영역을 벗어나지 않게 되므로, 상대적으로 치수 정밀도가 더욱 고도한 고가의 장비를 필요로 하지 않고, 일반적인 장비를 통해서도 불량이 발생하지 않는 정확한 터치 스크린 패널을 제조할 수 있다.

예를 들면, 일반적인 터치 스크린 패널 제조 방법과 마찬가지로, 먼저, 도 7 및 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 투명 기판(100)의 상면에 투명 전극층(200)을 형성하고, 이 상태에서 도 7 및 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 투명 전극층(200)의 상면에 투명 절연층(400) 및 도통홀(410)을 형성하고, 이후, 도 7 및 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 브릿지 전극(500)을 형성할 수 있는데, 이 경우에도, 투명 전극층(200), 도통홀(410) 및 브릿지 전극(500)을 형성하는 포토리소그래피 과정의 노광 공정에서 전술한 바와 같이 일정 기준의 공차가 중첩 적용될 수 있으며, 이 경우, 맨 마지막 노광 공정인 브릿지 전극(500)을 형성하는 과정에서 브릿지 전극(500)이 도통홀(410) 영역으로부터 벗어날 수 있다. 이는 브릿지 전극(500)의 면적이 상대적으로 작기 때문에 발생할 수 있다.

이와 같이 브릿지 전극(500)이 중첩 공차로 인해 도통홀(410) 영역으로부터 벗어나게 되면, 제 2 감지 전극(230)의 전기적 연결 상태가 양호하지 않아 불량이 발생하게 된다.

즉, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 맨 마지막 포토리소그래피 공정인 브릿지 전극(500)을 형성하는 과정에서, 전술한 바와 같이 투명 전극층(200) 및 투명 절연층(400)의 도통홀(410) 형성 과정에서 발생한 공차(d)가 중첩 적용되고, 이때, 브릿지 전극(500)의 면적은 상대적으로 작기 때문에, 중첩 공차(d)로 인해 브릿지 전극(500)이 도통홀(410) 영역으로부터 일정 부분 벗어나게 된다. 예를 들면, 브릿지 전극(500)이 도통홀(410) 영역에 대해 절반 정도의 영역만 서로 겹칠 수 있고, 이에 따라 제 2 감지 전극(230)과 브릿지 전극(500)과의 접촉 면적은 도통홀(410)의 절반 영역(CA)에 해당하게 되므로, 제 2 감지 전극(230)과 브릿지 전극(500)과의 전기적 저항이 크게 발생하고, 이에 따라 터치 스크린 패널의 전기적 특성이 매우 저하될 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 맨 마지막 포토리소그래피 공정을 통해 투명 전극층(200)을 형성하게 되므로, 브릿지 전극(500) 및 투명 절연층(400)의 도통홀(410) 형성 과정으로부터 공차(d)가 중첩 적용되더라도, 투명 전극층(200)의 면적이 상대적으로 넓기 때문에, 투명 전극층(200)이 도통홀(410) 영역으로부터 완전히 벗어나거나 일정 영역만 겹치는 정도로 벗어나지 않고, 투명 전극층(200)이 도통홀(410) 영역을 모두 감싸는 형태로 위치하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 상대적으로 저가의 일반 장비를 통해 일정 기준의 공차가 적용되더라도 전기적 특성이 우수한 상태로 제조될 수 있고, 불량률 또한 저하된다. 반대로 얘기하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 그 제조 장비에 대한 공차 기준을 더욱 넓게 유지할 수 있으므로, 고가의 고사양 제조 장비가 아니더라도 상대적으로 저가의 일반 사양 제조 장비로도 양질의 제품을 제조할 수 있다.

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.

100: 투명 기판 200: 투명 전극층
210: 제 1 감지 전극 220: 연결 전극
230: 제 2 감지 전극 400: 투명 절연층
410: 도통홀 500: 브릿지 전극
600: 글래스 610: 투명 접착제

Claims (8)

1. 투명 기판의 활성 영역에 상호 이격되게 반복 형성되는 다수개의 브릿지 전극;
   상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 형성되며, 상기 브릿지 전극을 감싸는 영역에는 상기 브릿지 전극이 외부 노출되도록 일측과 타측에 각각 도통홀이 서로 이격되게 형성되는 투명 절연층; 및
   상기 투명 기판의 활성 영역에 X축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 1 감지 전극과, 상기 제 1 감지 전극과 겹치지 않도록 Y축 방향을 따라 배치되는 다수개의 제 2 감지 전극과, X축 방향으로 상호 인접한 제 1 감지 전극을 서로 전기적으로 연결하는 다수개의 연결 전극을 포함하는 투명 전극층
   을 포함하고, 상기 투명 전극층은 상기 투명 절연층의 상면에 형성되고, 상기 제 2 감지 전극은 상기 투명 절연층의 도통홀에 침투하여 상기 브릿지 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되며, Y축 방향으로 상호 인접한 상기 제 2 감지 전극이 상기 브릿지 전극을 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 투명 절연층은 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 상기 투명 기판의 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 브릿지 전극은 상기 투명 기판의 표면에 금속 나노 와이어 물질을 코팅하거나 또는 투명 전극 물질을 스퍼터링한 후 포토리소그래피 공정을 거쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 투명 절연층은 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 투명 절연 물질을 상기 투명 기판의 상면에 코팅한 후, 상기 투명 절연 물질에 대한 포토리소그래피 공정을 거쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 투명 전극층은 상기 투명 절연층의 상면에 투명 전극 물질을 코팅한 후 투명 전극 물질에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 상기 도통홀이 생성되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 투명 전극층의 제 2 감지 전극은 상기 투명 전극 물질의 코팅 과정에서 상기 절연층의 도통홀에 침투하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
   
7. 제 1 항에 기재된 터치 스크린 패널을 제조하는 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 상호 이격되게 다수개 반복 형성하는 브릿지 형성 단계;
   상기 투명 기판의 활성 영역에 상기 브릿지 전극을 감싸는 형태로 상기 투명 절연층을 형성하고, 상기 브릿지 전극을 감싸는 영역에는 상기 도통홀을 형성하는 투명 절연층 형성 단계; 및
   상기 제 2 감지 전극이 상기 투명 절연층의 도통홀에 침투하여 상기 브릿지 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 투명 절연층의 상면에 상기 투명 전극층을 형성하는 투명 전극층 형성 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 투명 절연층 형성 단계는 상기 투명 절연층을 상기 투명 기판의 활성 영역의 전체 영역에 걸쳐 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널 제조 방법.
   
   

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