WO2011108869A2 - 정전 용량 방식 터치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2011108869A2
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유성진
최형배
박기원
허종욱
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미래나노텍 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a touch panel, and more particularly, to a capacitive touch panel and a manufacturing method thereof.
  • the touch screen device refers to an input device for performing overall control of an electronic device including display screen control by detecting a touch position of a user on a display screen and inputting information on the detected touch position.
  • Touch screen devices include resistive, capacitive, ultrasonic, optical (infrared) sensor, and electromagnetic inductive touch screens.
  • the difficulty of design and processing technology is different, and the method is selected by taking advantage of the advantages.
  • ITO Indume Tin Oxide
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a touch panel including an ITO material according to the prior art
  • each of FIGS. 1B and 1C is a manufacturing process of a touch panel including the ITO material according to the prior art, and includes a photo etching process and a screen printing process.
  • the touch screen using the capacitive type according to the related art forms a sensing and motion sensor by patterning an ITO transparent electrode, so that the touch sensitivity is not good and not suitable for large area. Due to the pattern of the sensor electrode, not only the light transmittance is poor but also the visibility is not good.
  • a touch panel according to the related art is made by a photo etching process or a screen printing process for forming a silver electrode pattern to form a pattern and wiring of an ITO transparent electrode.
  • An object of the present invention is to provide a capacitive touch panel having various fill factors and a method of manufacturing the same, in which an intaglio fine pattern is formed by an imprinting process and a conductive layer having a lower resistance than that of ITO is formed in the intaglio. .
  • Another object of the present invention is to provide a capacitive touch panel and a method of manufacturing the same, which are manufactured by processing a pattern of intaglio on a resin layer laminated on a transparent substrate and simultaneously forming a sensor electrode and a wiring electrode on the intaglio. There is.
  • a capacitive touch panel including: a first sensor layer having a plurality of patterned first direction sensor electrodes and a plurality of first wiring electrodes; And a second sensor layer having a plurality of patterned second direction electrode electrodes and a plurality of second wiring electrodes, wherein the first sensor layer and the second sensor layer are bonded to each other in a vertical direction.
  • At least one of the first direction sensor electrode and the second direction sensor electrode may be formed of a plurality of first regions sensing a touch and a plurality of second regions connecting the first region.
  • At least one of the plurality of first regions and the plurality of second regions may be shaped like an edge surrounded by an electrode.
  • At least one of the plurality of first regions and the plurality of second regions may have an open edge.
  • the plurality of first regions may be formed as a plurality of grid-shaped electrodes inside the region.
  • the first region of the first sensor layer and the first region of the second sensor layer do not overlap each other in the vertical direction of the first and second sensor layers.
  • the second region of the first sensor layer and the second region of the second sensor layer overlap in the vertical direction.
  • Each pattern of the second region of the first sensor layer and the second region of the second sensor layer is different from each pattern of the first region of the first sensor layer and the first region of the second sensor layer. It is possible to be formed in different patterns.
  • the pattern formed by the vertical overlap of the second region of the first sensor layer and the second region of the second sensor layer is a pattern of the first region of the first sensor layer or a first region of the second sensor layer. It is possible to be identical or similar to the pattern of.
  • the touch panel may further include a bonding layer, which is an optical clear adhesive, between the first sensor layer and the second sensor layer.
  • Each of the first sensor layer and the second sensor layer includes a resin layer having a transparent base material and an intaglio pattern layer stacked on the transparent base material and formed thereon. It is possible to simultaneously form the wiring electrode.
  • the cross section of the pattern layer may have a shape of any one of a rectangle, a triangle, and a trapezoid.
  • the intaglio has a width of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, a depth of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and a pitch between the intaglio and the intaglio to be 200 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • the seed layer may be one of Cu, Ni, Cr, Fe, W, P, Co, Ag, Ag-C, Ni-P, CuO, SiO 2 or an alloy thereof.
  • the sensor electrode and the wiring electrode may be formed on the seed layer as a material having a lower resistance than indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • the sensor electrode and the wiring electrode may be any one of Cu, Ag, Ag-C, Al, Ni, Cr, Ni-P, or an alloy thereof.
  • the touch panel may have a light transmittance of 80% or more and a haze of 4% or less.
  • Each of the first and second wiring electrodes may be wider than a width of each of the first and second directional sensor electrodes, and each of the first and second directional sensor electrodes may be formed at a portion of each edge of the first and second sensor layers. It is possible to be formed at the same time.
  • a second sensor layer patterned in a second direction and a second wiring electrode are formed. step; And forming a first sensor layer in which a first sensor electrode and a first wiring electrode patterned in a first direction are bonded to the top or bottom surface of the second sensor layer.
  • the forming of the second sensor layer and the forming of the first sensor layer are performed at the same time, it is possible to further include bonding the second sensor layer and the first sensor layer.
  • the touch panel manufacturing method may further include forming a bonding layer, which is an optical clear adhesive, on the top surface of the second sensor layer after the second sensor layer is formed.
  • Each of the first and second sensor layer forming steps may include stacking a resin layer on which a pattern of a sensor electrode is formed on a transparent substrate; Forming an intaglio in the resin layer according to a pattern in which the sensor electrode and the wiring electrode are to be formed; And simultaneously forming the sensor electrode and the wiring electrode in the recess.
  • intaglio forming step it is possible to form an intaglio by imprinting a resin layer.
  • the surface of the resin layer and the inner surface of the intaglio may be surface treated.
  • the seed layer formed on the surface of the resin layer is preferably removed by etching after the resin is filled in the intaglio, and the filled resin is also removed.
  • a metal layer having a lower resistance than indium tin oxide (ITO) is formed on the seed layer formed on the intaglio surface.
  • each of the first and second wiring electrodes is wider than a width of each of the first and second direction sensor electrodes. It is possible to be formed simultaneously with each of the first and second directional sensor electrodes at a portion of the edge.
  • Each of the first and second directional sensor electrodes may include a plurality of first regions sensing a touch and a plurality of second regions connecting the plurality of first regions.
  • the first region of the first and second sensor layers may be formed in a lattice pattern by a plurality of electrodes.
  • the pattern of the second region of the first and second sensor layers may be formed in a pattern different from the pattern of the first region of the first and second sensor layers.
  • the pattern formed by the vertical overlap of the second region of the first and second sensor layers may be the same as or similar to the pattern of the first region of the first sensor layer or the pattern of the first region of the second sensor layer. Do.
  • a capacitive touch panel and a method for manufacturing the capacitive touch panel according to the embodiments of the present invention may have a touch sensor having various fill factors in which an intaglio fine pattern is applied to which an imprinting process is applied and a conductive layer having a lower resistance than ITO is formed in the intaglio It can be configured to improve the touch sensitivity and performance, and to increase the large area.
  • the capacitive touch panel and the method of manufacturing the same according to the embodiments of the present invention may improve light transmittance limited by the sensor electrode and improve visibility by arranging the sensor electrode in a lattice shape.
  • a capacitive touch panel and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention may provide excellent durability by forming an electrode part at an intaglio to prevent the electrode part from being exposed.
  • the capacitive touch panel and the method of manufacturing the same according to the embodiments of the present invention can reduce the manufacturing process and time by simultaneously forming the sensor electrode and the wiring electrode in the intaglio of the fine pattern formed on the resin layer, It can increase productivity and reduce manufacturing costs.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a touch panel including an ITO material according to the prior art
  • each of FIGS. 1B and 1C is a manufacturing process of a touch panel including the ITO material according to the prior art, and includes a photo etching process and a screen printing process. Is a flowchart
  • FIGS. 2A and 2B are plan views of a first sensor layer including an upper x-axis sensor electrode in a touch panel and a second sensor layer including a lower y-axis sensor electrode in a transparent electrode film according to an embodiment of the present invention. It is a top view,
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 2A;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2A;
  • FIG. 6 illustrates molds having various shapes to form intaglios in a pattern layer and shapes of intaglios formed by the molds
  • FIG. 7 is a plan view of a pattern layer having an intaglio formed by a rectangular mold
  • FIG. 8A to 8F illustrate a process in which a sensor electrode is formed when a cross section of an intaglio is rectangular in an arbitrary sensor layer of a touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of FIG. 2A, which shows the wiring electrode and the sensor electrode formed at the edge of the sensor layer together;
  • FIG. 10 illustrates a process of removing a blade of a pattern layer surface other than a sensor electrode after coating a metallic material or a conductive polymer without a seed layer at an intaglio
  • FIG. 11 illustrates a plan view of an arbitrary sensor layer having a sensor electrode formed on a touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of a sensor electrode formed on a touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a touch panel manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of forming a sensor layer in FIG. 13.
  • FIG. 2A and 2B are plan views of a first sensor layer including an upper x-axis sensor electrode in a touch panel and a second sensor layer including a lower y-axis sensor electrode in a transparent electrode film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 2A
  • FIG. 4 is a cross sectional view taken along the line B-B' of FIG. 2A. 5 shows a part of the intaglio formed on the resin layer to be filled with the sensor electrode.
  • the touch panel 10 may include a plurality of patterned first direction sensor electrodes 115 and a plurality of first wiring electrodes 140.
  • the second sensor layer 200 includes a first sensor layer 100, a plurality of patterned second direction electrode electrodes 215, and a plurality of second wiring electrodes 240.
  • the plurality of first wiring electrodes 140 and the plurality of second wiring electrodes 240 are shown in detail in FIG. 9.
  • the plurality of first sensor layers 100 and the second sensor layers 200 are formed by bonding a wide surface in a vertical direction to each other.
  • a plurality of first direction sensor electrode lines D1L1, 2, 3... Are connected to one end of the first direction sensor electrode 115, and a plurality of first direction sensor electrodes 215 are connected to one end of the second direction sensor electrode 215.
  • the two-way sensor electrode lines D2L1, 2, 3 ... are connected.
  • the number of the plurality of first and second direction sensor electrodes and the plurality of first and second direction sensor electrode lines may be determined in a wide variety of numbers depending on the use of the touch panel.
  • the first sensor layer 100 is an upper layer
  • the second sensor layer 200 is a lower layer. That is, the second sensor layer is formed first, and the first sensor layer is formed thereon.
  • the lower part of the first sensor layer 100 is bonded to the upper part of the second sensor layer 200 including a material such as an adhesive having an adhesive such as OCA (Optical Clear Adhesive) without a separate bonding layer.
  • OCA Optical Clear Adhesive
  • the bonding layer 300 is preferably an adhesive in the form of a film (Optical Clear Adhesive).
  • Optical Clear Adhesive Optical Clear Adhesive
  • the touch panel may be formed by bonding any one sensor layer to the upper or lower part of another sensor layer after the first and second sensor layers are formed at the same time.
  • Each of the first direction sensor electrode 115 and the second direction sensor electrode 215 is disposed in the first sensor layer 100 and the second sensor layer 200 to cross each other in space.
  • the first direction sensor electrode may be formed in the horizontal direction in the first sensor layer
  • the second direction sensor electrode may be formed in the vertical direction in the second sensor layer.
  • the first direction sensor electrode is formed of a plurality of first regions R1 for detecting contact of an object on the surface of the touch panel 10 and a plurality of second regions R2 connecting the first regions.
  • the second direction sensor electrode has the exception that a plurality of first regions R1 and a plurality of second regions R2 are formed in the vertical direction in the horizontal direction of the transparent electrode film in the first direction sensor electrode.
  • the lower surface includes a plurality of first regions R3 and a plurality of second regions R4 having the same shape.
  • the first region R3 of the second sensor layer detects position information on the vertical axis. Therefore, the touched position on the touch panel 10 can be accurately found.
  • the plurality of first regions R1 and R3 may be formed to be wider than the plurality of second regions R2 and R4 to facilitate detection of an object touching the surface of the transparent electrode film.
  • the plurality of first regions R1 and R3 and the plurality of second regions R2 and R4 may be formed to be surrounded by edges by the edge electrode 115c.
  • the plurality of first regions R1 may have various shapes such as a rhombus or a hexagon, and the inside of the region may be formed of a grid-shaped sensor electrode. That is, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, the first regions R1 and R3 are formed such that the plurality of horizontal sensor electrodes 115a and the plurality of longitudinal sensor electrodes 115b cross each other, thereby forming a lattice. It may be formed into a shape.
  • the intersection region 211c of the intaglio region 211a to which the horizontal electrode line is filled and the intaglio region 211b to which the longitudinal electrode line is filled among the electrode lines constituting the sensor electrode are non-crossing regions 211a. , 211b).
  • the plurality of first regions R1 and R3 do not overlap each other in the vertical direction of the first and second sensor layers, and the plurality of second regions R2 and R4 are formed with the second region of the first sensor layer.
  • the second region of the second sensor layer overlaps in the vertical direction.
  • each of the patterns of the second region R2 of the first sensor layer and the second region R4 of the second sensor layer may include a first region of the first sensor layer and the second sensor. It is possible to be formed in a pattern different from each pattern of the first region of the layer.
  • the pattern formed by vertically overlapping the second region R2 of the first sensor layer and the second region R4 of the second sensor layer is a pattern of the first region of the first sensor layer or It is preferably formed to be the same as or similar to the pattern of the first region of the second sensor layer.
  • the sensor electrodes are formed in a lattice shape in the horizontal direction and the vertical direction in the first sensor layer and the second sensor layer, the light transmittance of the sensor layer can be improved.
  • the ends of the horizontal sensor electrodes 115a and 215b and the plurality of vertical sensor electrodes 115b and 215a are connected to the edge electrodes 115c and 215c so that the resistance of the first regions R1 and R3 may be reduced.
  • a sufficient amount of current may flow into the first and second sensor electrodes of the first and second layers, thereby improving the touch sensitivity of the touch panel.
  • the first region R1 of the first sensor layer 100 and the first region R3 of the second sensor layer 200 are disposed not to overlap each other in the vertical direction of the first and second sensor layers.
  • the first region R1 of the second sensor layer 200 has a pattern of a sensor electrode in the first sensor layer 100. Projected onto the unformed area 110.
  • the first sensor layer 100 and the second thin film layer 200 are illustrated.
  • the resin layers 110 and 210 including the pattern layer are stacked on the transparent substrate 120, and an intaglio is formed therein.
  • the intaglio includes metal layers for forming seed layers 113 and 213, sensor electrodes 115 and 215, and wiring electrodes 140 and 240 therein. In the present embodiment, the intaglio does not penetrate the transparent substrate because the resin layers 110 and 210 remain at the bottom.
  • the first sensor layer 100 and the second sensor layer 200 are bonded by the bonding layer 300.
  • the pattern layer means a region in which an intaglio is formed on the resin layer according to the pattern of the sensor electrode.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a mold having various shapes to form an intaglio in a pattern layer and an intaglio formed by the mold
  • FIG. 7 is a plan view of a pattern layer having an intaglio formed by a rectangular mold.
  • the intaglio cross section may have a rectangular, triangular, or rhombus shape.
  • the pitch which is the interval between the intaglio width and the intaglio to form a lattice pattern, has a range of values shown in Table 1 to obtain a fill factor.
  • the depth of the intaglio may be formed to be the same as the height of the resin layer to be formed, but it is preferable that some resin layers remain on the bottom surface of the intaglio so that the surface of the transparent substrate and the metal layer do not contact.
  • the Fill Factor is a ratio obtained by dividing the area occupied by the conductive layer in the area of any lattice-shaped touch sensor which is formed by laminating a plurality of lattices formed in one sensor layer or multiple sensor layers. It is defined and represented by the equation (1).
  • the fill factor preferably has a value between 1.4 and 7.0%, and the line width and pitch may be appropriately adjusted according to the value of the fill factor.
  • Table 1 Line width ( ⁇ m) Pitch ( ⁇ m) Fill Factor (%) 1 to 5 100 1.9 to 10 200 2.5 to 5.0 300 1.9 to 3.5 400 1.4 to 2.5 500 0.4 to 1.9 600 0.3 to 1.7 6 to 10 100 11 to 19 200 5.9 to 10 300 3.9 to 7.0 400 2.9 to 5.0 500 2.3 to 3.9 600 1.9 to 3.3
  • FIG. 8A to 8F illustrate a process in which a sensor electrode is formed when a cross section of an intaglio is arbitrary in an arbitrary sensor layer of a touch panel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is formed at an edge of the sensor layer.
  • the wiring electrode and the sensor electrode are shown together, and FIG. 10 illustrates a process of removing the surface of the pattern layer other than the sensor electrode with the blade after coating the metallic material or the conductive polymer without the seed layer at the intaglio.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a touch panel manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of forming a sensor layer in FIG. 13.
  • a second sensor layer in which a second sensor electrode patterned in a second direction is generated S100
  • the first sensor electrode patterned in the first direction on the bonding layer is generated
  • S300 By forming one sensor layer (S300), a touch panel made of a transparent electrode film is manufactured.
  • the pressure-sensitive adhesive in the form of a film is preferably laminated between the first sensor layer and the second sensor layer to bond the first and second sensor layers.
  • the first sensor layer and the second sensor layer may be bonded to each other by the lower layer of the upper layer including the adhesive material. That is, the thickness of the touch panel may be reduced by performing a role of the bonding layer by including one of the first and second sensor layers having a tacky material at the bottom without a separate bonding layer.
  • the first sensor layer and the second sensor layer are formed through the same process, and the process of forming the sensor layer based on the second sensor layer will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8F.
  • the resin layer 210 is stacked on the transparent substrate 220.
  • S110, S310 A resin film or glass may be used for the transparent substrate 220.
  • thermoplastic resins such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), triacetate cellulose (TAC), and polyether sulfone (PES) can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • TAC triacetate cellulose
  • PES polyether sulfone
  • the thickness is preferably in the range of 25 to 250 ⁇ m
  • the light transmittance is 80% or more, more preferably 90% or more.
  • PSA Pressure Sensitive Adhesitve
  • a UV curable resin or a thermosetting resin may be used as the resin layer 210.
  • the intaglio 211 is formed by imprinting the mold 400 on the resin layer 210.
  • the intaglio 211 is formed according to a pattern in which the plurality of first and second direction sensor electrodes and the plurality of first and second wiring electrodes are to be formed (S120 and S320).
  • the intaglio 211 is formed by pressing or pressing the mold 400 against the resin material before the resin material is cured. It can be formed by adding a to cure the resin layer 210 and removing the mold 400 after the resin material is cured.
  • the embossed mold 300 is used to form an intaglio in the resin layer 210, it is preferable that the surface roughness is sufficiently low material. It is preferable that the haze is 4% or less after the negative patterning by the mold.
  • the intaglio pattern shape formed on the resin formed in the resin layer 210 is square, but the intaglio cross-sectional shape of the various patterns is formed using a mold of various shapes shown in FIG. 6. You can get it.
  • the pattern size of the intaglio formed in the resin layer 210 may vary depending on the embodiment, but it is preferable that the line width is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, the depth is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and the pitch is 200 ⁇ m to 600 ⁇ m. .
  • the inner surface of the intaglio 211 and the surface of the resin layer 210 may improve adhesion between the seed layer 213 and the resin layer 210 to be formed in a later process.
  • the surface-treated portion may be represented by the surface treatment layer 212 (S130, S330).
  • the surface treatment method may be applied by chemical etching or catalytic treatment using an alkaline aqueous solution, plasma or ion beam treatment.
  • a metal seed layer 213 is formed on the surface treatment layer 212 (S140, S340).
  • the seed layer 213 may be formed by electroless plating, CVD deposition, sputtering, or printing using a metal material.
  • the material of the seed layer is copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), iron (Fe), tungsten (W), phosphorus (P), cobalt (Co), silver (Ag), silver-carbon ( Ag-C), nickel-phosphorus (Ni-P), copper oxide II (CuO), an inorganic substance (SiO2), or an alloy thereof may be used, and the thickness thereof is preferably 0.01 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the procedure of removing the seed layer 213 from the surface of the resin layer other than the intaglio pattern region may be performed by filling a resin having resistance to etching into the inside of the intaglio, which is the pattern region (S150 and S350). It is deposited to remove the seed layer and the resin filled in the intaglio selectively formed on the surface of the resin layer (S160, S360).
  • the chemicals used for the etching include any one of nitric acid series, sulfuric acid series, hydrochloric acid series, copper sulfate series, ferric chloride, and copper chloride.
  • the sensor electrode 215 and the wiring electrode 240 may be formed on the seed layer 213 by electroless plating, electrolytic plating, CVD deposition, sputtering, coating, or printing (S170, S370). ).
  • the sensor electrode and the wiring electrode may be simultaneously stacked and formed of a material having a lower resistance than indium tin oxide (ITO).
  • the material of the sensor electrode 215 and the wiring electrode 240 is copper (Cu), silver (Ag), silver-carbon (Ag-C), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), Nickel-phosphorus (Ni-P) or an alloy thereof can be used.
  • each of the first and second wiring electrodes 140 and 240 may have a width wider than that of each of the first and second direction sensor electrodes, and may be formed at a portion of each edge of the first and second sensor layers. It is possible to be formed simultaneously with each of the 1,2-way sensor electrodes.
  • the sensor layer may be coated by coating the metal material or the conductive polymer without the metal seed layer on the pattern layer and wiping off the remaining surface on the other surface, or by scraping off the blade 230.
  • the conductive polymer coated on the surface of the pattern layer has a thickness of 1 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the height of the metal layer filled in the intaglio pattern of the resin layer 210 is preferably equal to or lower than the depth of the intaglio pattern formed in the resin layer 210.
  • the pattern of the sensor electrode of the touch panel is only one embodiment, and it is possible to apply a plurality of sensor electrodes patterned in various structures to perform touch sensing and operation functions.
  • the pattern of the sensor electrode is related to the fill factor calculated as a ratio of the area in which the line serving as the conductive layer to the total area of the sensor electrode is formed, and the fill factor of the touch panel according to the present embodiment is described in Table 1. .
  • FIG. 11 is a plan view of an arbitrary sensor layer having a sensor electrode formed on a touch panel according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view of a sensor electrode formed on a touch panel according to another embodiment of the present invention. It is shown.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment in which the edge electrodes formed outside the sensing and operating regions of the sensor electrodes are removed in FIGS. 2A and 2B to minimize visibility.
  • the horizontal sensor electrode and the vertical sensor electrode are formed to cross each other. Fill Factor in the region is shown in Table 1.
  • FIG. 12 illustrates a plurality of fine sensor electrode lines in a vertical or horizontal direction in each sensor layer, and the sensor electrode lines in different sensor layers are displayed in a lattice shape on the X and Y axes in a plan view of the touch panel.
  • the fill factor of the intersection of the sensor electrode lines with the X and Y axes is shown in Table 1, and the visibility of the sensor electrode lines is compared with the shape of the sensor electrode having the edge electrode shown in FIGS. 2A and 2B. It is an advantageous structure.
  • the sensor electrode can have various fill factors for each line width and pitch, and the sensor can be configured in various shapes such as square, pentagon, hexagon, and oval in the fill factor range.

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법은 수지층의 패턴화된 음각에 ITO 보다 낮은 저항성 물질을 충진하여 엠베드형 센서전극을 형성하고, 센서전극과 배선전극을 동일 저항성 물질로 동시에 형성하는 정전 용량 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 패턴화된 복수의 제1방향 센서전극과 복수의 제1 배선전극이 형성된 제1센서층; 및 패턴화된 복수의 제2방향 센서전극과 복수의 제2 배선전극이 형성된 제2센서층을 포함하고, 상기 제1센서층과 상기 제2센서층은 상호 접합된다.

Description

정전 용량 방식 터치 패널 및 그 제조방법
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전 용량 방식의 터치 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
터치스크린(touchscreen) 장치는 디스플레이 화면상에서 사용자의 접촉 위치를 감지하고 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보를 하여 디스플레이 화면제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입력 장치를 의미한다.
터치스크린 장치에는 저항막식(resistive), 정전용량식(capacitive), 초음파식, 광(적외선) 센서식, 전자 유도식 등의 터치스크린이 이용되며, 각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있어 장점을 잘 살릴 수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다.
구체적인 방식의 선택은 광학적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성 외에 내구성과 경제성 등을 고려하여 이루어지며, 이 중에서 대표적인 두 가지 방법은 저항막 방식과 정전용량 방식이다. 그 중에서 휴대폰(Mobile), MP3 기기, 노트북(Note Book) 등에 적용되는 정전용량 방식의 터치스크린은 ITO(Indume Tin Oxide) 투명전극이 보편적으로 사용된다.
도 1a는 종래 기술에 따른 ITO 물질을 포함하는 터치 패널의 단면도이고, 도 1b와 도 1c의 각각은 종래 기술에 따른 ITO 물질을 포함하는 터치 패널의 제조공정으로써, 포토 에칭 공정과 스크린 인쇄 공정의 순서도이다.
도 1a를 참조하면, 종래 방식에 따른 정전용량 방식을 이용한 터치스크린은 ITO 투명전극을 패터닝하여 감지 및 동작 센서를 형성하므로 터치 감도가 좋지 않고 대면적화에 적합하지 않다. 센서전극의 패턴으로 인하여 광투과율이 좋지 않을 뿐만 아니라 시인성이 좋지 않다.
도 1b 내지 1c를 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 패널은 ITO 투명전극의 패턴과 배선 형성을 위해서는 포토에칭(photo etching) 공정 또는 은 전극 패턴 형성을 위한 스크린 인쇄 공정에 의하여 만들어진다.
포토에칭의 경우에는 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 인하여 공정이 복잡하고 제조 원가가 높다. 스크린 인쇄의 경우에는 정밀한 공정 제어가 힘들어 ITO와 외곽 전극부간의 정밀한 얼라인(align) 공차를 유지하기 어렵고, 미세 선폭 구현이 어려워 데드 스페이스(dead space)가 많이 생기며, 고온의 건조 공정으로 인하여 ITO 미세 선폭부에 크랙(crack)이 발생하고, ITO 물질 자체의 가격이 고가이서 이를 포함하는 터치 스크린이나 터치 패드의 제조 원가가 높다.
본 발명에서 해결하려는 과제는, 임프린팅 공정으로 음각의 미세 패턴을 형성하고 음각에 ITO 대비 낮은 저항의 도전층이 형성된 다양한 Fill Factor를 가지는 정전 용량 방식의 터치 패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 해결하려는 다른 과제는, 투명 기재에 적층된 수지층에 음각의 패턴을 가공한 후 그 음각에 센서전극과 배선전극을 동시에 형성하여 제조되는 정전용량 방식의 터치 패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 패널은, 패턴화된 복수의 제1방향 센서전극과 복수의 제1 배선전극이 형성된 제1센서층; 및 패턴화된 복수의 제2방향 센서전극과 복수의 제2 배선전극이 형성된 제2센서층을 포함하며, 상기 제1센서층과 상기 제2센서층은 상호 수직방향으로 접합된다.
상기 제1방향 센서전극과 상기 제2방향 센서전극 중 적어도 하나는 터치를 감지하는 복수의 제1영역과 상기 제1영역을 연결하는 복수의 제2영역으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 복수의 제1영역 및 상기 복수의 제2영역 중 적어도 어느 하나의 영역은 전극에 의하여 가장 자리가 둘러싸인 형상인 것이 가능하다.
상기 복수의 제1영역 및 상기 복수의 제2영역 중 적어도 어느 하나의 영역은 가장자리가 개방되는 것이 가능하다.
상기 복수의 제1영역은 영역 내부가 격자모양의 복수의 전극으로 형성될 수 있다.
상기 제1센서층의 제1영역과 상기 제2센서층의 제1영역은 상기 제1,2센서층의 수직 방향에서 상호 겹쳐지지 않는 것이 바람직하다.
상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역은 수직방향에서 겹쳐지는 것이 바람직하다.
상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역의 각각의 패턴은, 상기 제1센서층의 제1영역과 상기 제2센서층의 제1영역의 각각의 패턴과는 상이한 패턴으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역의 수직방향 겹침에 의해 형성되는 패턴은 상기 제1센서층의 제1영역의 패턴 또는 상기 제2센서층의 제1영역의 패턴과 동일하거나 유사한 것이 가능하다.
상기 터치 패널은 상기 제1센서층과 상기 제2센서층 사이에 필름 형태의 점착제(Optical Clear Adhesive)인 접합층을 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1센서층 및 상기 제2센서층의 각각은, 투명기재와, 상기 투명기재에 적층되어 상부에 형성된 음각의 패턴층을 구비한 수지층을 포함하고, 상기 음각의 내부에는 상기 센서전극과 상기 배선전극이 동시에 형성되는 것이 가능하다.
상기 패턴층의 단면은 사각형, 삼각형 및 사다리꼴 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 패턴층에는 상기 음각이 폭이 1㎛~10㎛이고, 깊이가 1㎛~10㎛이며, 상기 음각과 음각 사이의 피치가 200㎛~600㎛이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각의 표면에는 금속의 시드층이 형성되는 것이 가능하다.
상기 시드층은 Cu, Ni, Cr, Fe, W, P, Co, Ag, Ag-C, Ni-P, CuO, SiO2 중 하나 또는 그 합금인 것이 가능하다.
상기 센서전극 및 상기 배선전극은 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항성을 갖는 물질로서 상기 시드층 상에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 센서전극 및 상기 배선전극은 Cu, Ag, Ag-C, Al, Ni, Cr, Ni-P 중 어느 하나 또는 그 합금인 것이 가능하다.
상기 터치 패널은 광투과율이 80% 이상이고, 헤이즈가 4% 이하인 것이 가능하다.
상기 제1,2배선전극의 각각은 상기 제1,2방향 센서전극의 각각의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1,2센서층의 각각의 가장자리 일부에서 상기 제1,2방향 센서전극의 각각과 동시에 형성되는 것이 가능하다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 방식의 투명전극 제조 방법은, 제2방향으로 패턴화된 제2센서전극과 제2배선전극이 생성되는 제2센서층을 형성하는 단계; 및 상기 제2센서층의 상면 또는 하면에 접합되는 제1방향으로 패턴화된 제1센서전극과 제1배선전극이 생성되는 제1센서층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제2센서층을 형성하는 단계와, 상기 제1센서층을 형성하는 단계가 동시에 수행되는 경우에는 상기 제2센서층과 상기 제1센서층을 접합시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 가능하다.
상기 터치 패널 제조 방법은, 상기 제2센서층이 형성된 후에 상기 제2센서층의 상면에 필름 형태의 점착제(Optical Clear Adhesive)인 접합층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 가능하다.
상기 제1,2센서층 형성단계의 각각은, 투명 기재에 센서전극의 패턴이 형성되는 수지층을 적층하는 단계; 상기 수지층에 상기 센서전극 및 상기 배선전극이 형성될 패턴에 따라 음각을 형성하는 단계; 및 상기 음각의 내부에 상기 센서전극 및 상기 배선전극을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
상기 음각 형성 단계는, 수지층을 임프린트하여 음각을 형성하는 것이 가능하다.
상기 음각 형성 단계 후에 상기 수지층의 표면 및 음각의 내면이 표면 처리되는 것이 가능하다.
상기 수지층의 표면과 상기 표면처리된 음각의 내면에 시드층이 형성되는 것이 가능하다.
상기 수지층의 표면에 형성된 시드층은 상기 음각에 수지가 충진된 후 에칭으로 제거되고, 상기 충진된 수지도 제거되는 것이 바람직하다.
상기 음각 표면에 형성된 시드층 상에 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항성을 갖는 금속층이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수지층 표면과 상기 음각 내부에 금속성 물질이나 전도성 고분자를 코팅한 후 상기 음각을 제외한 수지층 표면의 잔여물을 블레이드로 제거하는 것이 가능하다.
상기 제1,2센서층의 형성단계의 각각에서, 상기 제1,2 배선전극의 각각은 상기 제1,2방향 센서전극의 각각의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1,2센서층의 각각의 가장자리 일부에서 상기 제1,2방향 센서전극의 각각과 동시에 형성되는 것이 가능하다.
상기 제1,2방향 센서전극의 각각은 터치를 감지하는 복수의 제1영역과 상기 복수의 제1영역을 연결하는 복수의 제2영역을 포함하는 것이 가능하다.
상기 제1,2센서층의 제1영역은 복수의 전극들에 의하여 격자 패턴으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제1,2센서층의 제2영역의 패턴은, 상기 제1,2센서층의 제1영역의 패턴과는 상이한 패턴으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제1,2센서층의 제2영역의 수직방향 겹침에 의해 형성되는 패턴은 상기 제1센서층의 제1영역의 패턴 또는 상기 제2센서층의 제1영역의 패턴과 동일하거나 유사한 것이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법은, 임프린팅 공정을 적용한 음각의 미세 패턴을 형성하고 음각에 ITO 대비 낮은 저항의 도전층이 형성된 다양한 Fill Factor를 가지는 터치 센서를 구성하여 터치 감도 및 성능 개선하고, 대면적화할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법은, 센서전극으로 인하여 제한받는 광투과율을 개선하고, 센서전극을 격자형상으로 배치함으로써 시인성을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법은, 음각에 전극부를 형성하여 전극부가 노출되는 것을 방지함으로써 우수한 내구성을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량 방식의 터치 패널 및 이의 제조 방법은, 수지층에 형성된 미세 패턴의 음각에 센서전극 및 배선전극을 동시에 형성함으로써, 제조공정 및 시간을 줄일 수 있고, 이와 아울러 생산성을 증가시키고 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 ITO 물질을 포함하는 터치 패널의 단면도이고, 도 1b와 도 1c의 각각은 종래 기술에 따른 ITO 물질을 포함하는 터치 패널의 제조공정으로써, 포토 에칭 공정과 스크린 인쇄 공정의 순서도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널에서 상층의 x축 센서전극을 포함한 제1센서층의 평면도와, 투명전극 필름에서 하층의 y축 센서 전극을 포함한 제2센서층의 평면도이고,
도 3는 도 2a의 선 A-A'에서의 단면도이고,
도 4은 도 2a의 선 B-B'에서의 단면도이고,
도 5는 센서전극이 충진될 수지층 상에 형성된 음각의 일부를 도시한 것이고,
도 6은 패턴층에 음각을 형성할 다양한 형상의 몰드와 해당 몰드에 의하여 형성된 음각의 형상을 도시한 것이고,
도 7은 사각형상의 몰드에 의하여 형성된 음각이 형성된 패턴층의 평면도이고,
도 8a 내지 8f는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 임의의 센서층에서 음각의 단면이 사각형인 경우에 센서전극이 형성되는 과정을 도시한 것이고,
도 9는 도 2a의 선 C-C'에서의 단면도로서, 센서층의 가장자리에 형성되는 배선전극과 센서전극을 함께 도시한 것이고,
도 10은 음각에 시드층없이 금속성 재료나 전도성 고분자를 코팅한 후에 센서전극 이외의 패턴층 표면의 블레이드로 제거하는 과정을 도시한 것이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널에 형성된 센서전극이 형성된 임의의 센서층의 평면도를 도시한 것이고,
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 터치 패널에 형성된 센서전극의 평면도를 도시한 것이고,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 제조 방법의 순서도를 도시한 것이고,
도 14는 도 13에서의 센서층이 형성되는 과정의 순서도를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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 생략하며, 단수로 기재된 용어도 복수의 개념을 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널에서 상층의 x축 센서전극을 포함한 제1센서층의 평면도와, 투명전극 필름에서 하층의 y축 센서 전극을 포함한 제2센서층의 평면도이다. 도 3은 도 2a의 선 A-A'에서의 단면도이고, 도 4는 도2a의 선 B-B'에서의 단면도이다. 도 5는 센서전극이 충진될 수지층 상에 형성된 음각의 일부를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널(10)은 패턴화된 복수의 제1방향 센서전극(115)과 복수의 제1배선전극(140)을 포함하는 제1센서층(100)과, 패턴화된 복수의 제2방향 센서전극(215)과 복수의 제2배선전극(240)을 포함하는 제2센서층(200)으로 이루어진다. 여기서, 상기 복수의 제1배선전극(140)과, 상기 복수의 제2배선전극(240)은 도 9에서 상세히 도시된다. 상기 복수의 상기 제1센서층(100)과 상기 제2센서층(200)은 넓은 면이 상호 수직방향으로 접합되어 형성된다. 상기 제1방향 센서전극(115)의 일단에는 복수의 제1방향 센서전극 라인(D1L1,2,3...)이 연결되어 있고, 상기 제2방향 센서전극(215)의 일단에는 복수의 제2방향 센서전극 라인(D2L1,2,3...)이 연결되어 있다.
여기서, 상기 복수의 제1,2방향 센서전극 및 상기 복수의 제1,2방향 센서전극 라인의 수는 터치 패널이 사용되는 용도에 따라 광범위하게 다양한 수로 결정될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1센서층(100)이 상층이며, 제2센서층(200)이 하층이다. 즉, 상기 제2센서층이 먼저 형성되고, 그 위에 상기 제1센서층이 형성된다. 이 경우에는 별도의 접합층없이 제1센서층(100)의 하부가 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 점착성을 가지는 점착제 등의 물질을 포함하여 제2센서층(200)의 상부와 접합되는 것이 바람직하다.
그러나 상기 제1센서층(100)과 상기 제2센서층(200) 사이에 별도의 접합층(300)이 형성되어 상기 제1센서층과 상기 제2센서층을 접합시키는 것이 가능하면, 이 경우에는 상기 접합층(300)이 필름 형태의 점착제(Optical Clear Adhesive)이 것이 바람직하다. 이와 같이 별도의 접합층(300)을 이용하는 경우에는 절연적인 측면에서는 더욱 유리하다.
또는 상기 터치패널은 상기 제1,2센서층이 동시에 형성된 후에 어느 하나의 센서층이 다른 센서층의 상부 또는 하부와 접합하여 형성되는 것도 가능하다.
상기 제1방향 센서전극(115)과 상기 제2방향 센서전극(215)의 각각은 상호 공간상에서 교차하도록 상기 제1센서층(100)과 상기 제2센서층(200)에 배치된다. 일예를 들면, 상기 제1방향 센서전극은 상기 제1센서층에서 가로방향으로 형성되고, 상기 제2방향 센서전극은 상기 제2센서층에서 세로방향으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제1방향 센서전극은 터치패널(10)의 표면에서 물체의 접촉을 감지하는 복수의 제1영역(R1)과 상기 제1영역을 연결하는 복수의 제2영역(R2)으로 형성된다. 상기 제2방향 센서전극은 상기 제1방향 센서전극에서 복수의 제1영역(R1)과 복수의 제2영역(R2)이 상기 투명전극 필름의 가로방향으로 형성된 것과는 달리 세로방향으로 형성된 점을 제외하면, 동일한 형상의 복수의 제1영역(R3)과 복수의 제2영역(R4)을 구비한다.
다만, 상기 제1센서층의 제1영역(R1)이 가로축의 위치 정보를 감지하는 것과는 다르게, 상기 제2센서층의 제1영역(R3)은 세로축의 위치 정보를 감지하는 동작을 수행한다. 따라서 터치패널(10) 상에서 터치된 위치를 정확하게 찾을 수 있다.
상기 복수의 제1영역(R1,R3)은 상기 투명전극 필름의 표면에 터치되는 물체의 감지가 용이하도록 상기 복수의 제2영역(R2,R4)보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제1영역(R1,R3) 및 상기 복수의 제2영역(R2,R4)은 테두리 전극(115c)에 의하여 가장 자리가 둘러싸이도록 형성되는 것이 가능하다. 상기 복수의 제1영역(R1)은 마름모 또는 육각형 등의 다양한 형상으로서, 영역 내부는 격자모양의 센서전극으로 형성된다. 즉, 도 2a 및 2b에서 도시된 바와 같이, 제1영역(R1,R3)은 복수의 가로방향의 센서전극(115a)과 복수의 세로방향의 센서전극(115b)이 상호 교차하도록 형성되어, 격자모양으로 형성될 수 있다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 센서전극을 이루는 전극선들 중 가로방향 전극선이 충진될 음각 영역(211a)과 세로방향 전극선이 충진될 음각 영역(211b)의 교차영역(211c)은 비교차 영역(211a,211b)보다 다소 넓은 영역으로 형성된다.
상기 복수의 제1영역(R1,R3)은 상기 제1,2센서층의 수직 방향에서 상호 겹쳐지지 않고, 상기 복수의 제2영역(R2,R4)는 상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역은 수직방향에서 겹쳐지는 것이 바람직하다.
다른 실시예로서, 상기 제1센서층의 제2영역(R2)과 상기 제2센서층의 제2영역(R4)의 각각의 패턴은, 상기 제1센서층의 제1영역과 상기 제2센서층의 제1영역의 각각의 패턴과는 상이한 패턴으로 형성되는 것이 가능하다. 이 경우에, 상기 제1센서층의 제2영역(R2)과 상기 제2센서층의 제2영역(R4)가 수직방향 겹쳐져서 형성되는 패턴은 상기 제1센서층의 제1영역의 패턴 또는 상기 제2센서층의 제1영역의 패턴과 동일하거나 유사하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 센서전극이 제1센서층과 제2센서층에서 가로 방향과 세로 방향의 격자모양으로 형성됨으로써, 센서층의 광투과율을 개선할 수 있다. 뿐만 아니라 가로 방향의 센서전극(115a, 215b)과 복수의 세로 방향의 센서전극(115b,215a)의 말단은 테두리 전극(115c,215c)으로 연결되어 상기 제1영역(R1,R3)의 저항성이 증가되는 것을 방지함으로써, 상기 제1,2층의 제1,2센서전극으로 충분한 양의 전류량이 유입될 수 있어 터치 패널의 터치 감도를 향상 시킬 수 있다.
상기 제1센서층(100)의 제1영역(R1)과 상기 제2센서층(200)의 제1영역(R3)은 상기 제1,2센서층의 수직 방향에서 상호 겹쳐지지 않도록 배치된다. 상기 투명전극 필름(10)을 상층인 제1센서층(100)에서 내려다보면 상기 제2센서층(200)의 제1영역(R1)은 상기 제1센서층(100)에서 센서전극의 패턴이 형성되지 않은 영역(110)으로 투영된다.
도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 터치패널(10)의 A-A' 및 B-B'에서의 절단면을 보면, 제1센서층(100)과 제2세서층(200)은 투명기재(120) 상에 패턴층을 포함하고 있는 수지층(110,210)이 적층되어 있고, 그 내부에 음각이 형성되어 있다. 상기 음각은 그 내부에 시드층(113,213)과 센서전극(115,215) 및 배선전극(140,240)을 형성하기 위한 금속층을 포함하고 있다. 본 실시예에서는 음각은 하부에 수지층(110,210) 이 남아 있어 상기 투명기재와 관통되지 않는다. 또한, 제1센서층(100)과 제2센서층(200)은 접합층(300)에 의하여 접합된다.
여기서 상기 패턴층은 상기 센서전극의 패턴에 따라 상기 수지층 상에 음각이 형성된 영역을 의미한다.
도 6은 패턴층에 음각을 형성할 다양한 형상의 몰드와 해당 몰드에 의하여 형성된 음각의 단면 형상을 도시한 것이고, 도 7은 사각형상의 몰드에 의하여 형성된 음각이 형성된 패턴층의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 투명기재(120) 위에 적층된 수지층(110)에 센서전극이 형성될 음각의 단면과, 상기 음각을 형성한 몰드(400)가 도시되어 있다. 일예를 들면, 상기 음각의 단면은 사각형, 삼각형, 마름모 형상을 이룰수 있다. 상기 음각이 다양한 형상을 갖을 지라도 음각의 폭과, 격자 패턴을 이루기 위한 음각 간의 간격인 피치는 Fill factor를 얻을 수 있도록 표 1에 표시된 일정한 범위의 값을 갖는다. 상기 음각의 깊이는 형성될 수지층의 높이와 동일하게 형성될 수도 있으나, 음각의 바닥면에는 일부의 수지층이 남아있어 투명기재의 표면과 상기 금속층이 접촉하지 않는 것이 바람직하다.
도 7과 수학식 1을 참조하면, 상기 Fill Factor는 하나의 센서층에 형성된 격자형상 또는 다중의 센서층을 적층함으로써 나타나는 격자형상의 임의의 터치 센서의 면적에서 전도층이 차지하는 면적을 나눈 비율로 정의되며, 수학식 1로 표현된다.
수학식 1
Figure PCTKR2011001478-appb-M000001
이와 같이 정의되는 Fill Factor가 1.4보다 작을 경우, 투과율은 증가하지만 전도층의 저항 상승과 정전용량의 접촉면적이 감소하여 터치 동작 수행이 원활하지 않을 가능성이 있으며 Fill Factor가 10보다 클 경우, 전도층이 차지하는 면적이 커서 투과율이 저하되고 패턴이 시인되는 단점이 있다.
이에 따라 Fill Factor는 1.4 ~7.0% 사이의 값은 갖는 것이 바람직하며, 상기 Fill Factor의 값에 따라 선폭과 피치를 적절히 조정하여 사용는 것이 좋다.
표 1
선폭(㎛) 피치(㎛) Fill Factor(%)
1 ~ 5 100 1.9 ~ 10
200 2.5 ~ 5.0
300 1.9 ~ 3.5
400 1.4 ~ 2.5
500 0.4 ~ 1.9
600 0.3 ~ 1.7
6 ~ 10 100 11 ~ 19
200 5.9 ~ 10
300 3.9 ~ 7.0
400 2.9 ~ 5.0
500 2.3 ~ 3.9
600 1.9 ~ 3.3
도 8a 내지 8f는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 임의의 센서층에서 음각의 단면이 사각형인 경우에 센서전극이 형성되는 과정을 도시한 것이고, 도 9는 센서층의 가장자리에 형성되는 배선전극과 센서전극을 함께 도시한 것이고, 도10은 음각에 시드층없이 금속성 재료나 전도성 고분자를 코팅한 후에 센서전극 이외의 패턴층 표면을 블레이드로 제거하는 과정을 도시한 것이다. 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널 제조 방법의 순서도를 도시한 것이고, 도 14는 도 13에서의 센서층이 형성되는 과정의 순서도를 도시한 것이다.
먼저, 도 13 내지 도14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 제조 방법에 의하면, 제2방향으로 패턴화된 제2센서전극이 생성되는 제2센서층을 형성하고(S100), 상기 제2센서층 상면에 상기 제1센서층을 접합시키기 위하여 점착제(OCA)인 접합층을 형성하고(S200), 상기 접합층 상면에 제1방향으로 패턴화된 제1센서전극이 생성되는 제1센서층을 형성(S300)함으로써, 투명전극 필름으로 이루어진 터치 패널을 제조한다.
상기 점착제는 필름 형태로서 상기 제1센서층과 상기 제2센서층 사이에서 라미네이션되어 상기 제1,2센서층을 접합시키는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에서는, 상기 제1센서층과 상기 제2센서층이 상층의 하부층이 점착성 물질을 포함함으로써 상호 접합되는 것도 가능하다. 즉, 별도의 접합층없이 상기 제1,2센서층 중 어느 하나의 센서층이 하부에 점착성을 갖는 물질을 포함하여 접합층의 역할도 함께 수행함으로써 터치패널의 두께를 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1센서층 및 상기 제2센서층은 동일한 과정을 통하여 형성되며, 도 8a 내지 도 8f을 참조하여 상기 제2센서층을 기준으로 센서층의 형성과정을 상세히 설명하겠다.
도 8a 내지 8f를 참조하면, 투명기재(220) 위에 수지층(210)을 적층한다.(S110,S310) 상기 투명기재(220)에는 수지성 필름 또는 글라스가 사용할 수 있다.
수지성 필름이 사용되는 경우는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세테이트 셀룰로즈(TAC), 폴리에테르설폰(PES) 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있고, 두께는 예를 들면, 25~250㎛ 범위가 적합하고, 광선 투과율은 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이 적합하다. 수지성 필름을 투명기재로 사용하는 경우에는, PSA(Pressure Sensitive Adhesitve)와 같은 점착제가 포함된 재료를 사용할 수 있다.
수지층(210)으로는 UV 경화 수지 또는 열경화성 수지가 사용될 수 있다.
그리고 나서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 음각(211)은 수지층(210)에 몰드(400)를 임프린트함으로써 형성된다. 음각(211)은 상기 복수의 제1,2방향 센서전극과 상기 복수의 제1,2 배선전극이 형성될 패턴에 따라 형성된다(S120,S320). UV 경화 수지 또는 열경화성 수지가 수지층(210)의 재료로 사용되는 경우에, 상기 음각(211)은 상기 수지 재료가 경화되기 전에 상기 수지 재료에 몰드(400)를 압착하여 누른 상태에서 UV 또는 열을 가해서 수지층(210)을 경화시키고, 상기 수지 재료가 경화된 후에 몰드(400)를 제거함으로써 형성될 수 있다.
이 때, 양각 형상의 몰드(300)는 수지층(210)에 음각을 형성하기 위하여 사용되며, 표면 조도가 충분히 낮은 재질인 것이 바람직하다. 상기 몰드에 의한 음각 패터닝 후 헤이즈(Haze)가 4%이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 수지층(210)에 형성되는 수지에 형성된 음각의 패턴 모양이 사각형이나, 도 6에 도시된 다양한 모양의 몰드를 사용하여 다양한 패턴의 음각 단면 모양을 얻을 수 있다. 수지층(210)에 형성된 음각의 패턴 크기는 실시예에 따라 달라질 수 있으나, 선폭이 1㎛~10㎛이고, 깊이가 1㎛~10㎛이고, 피치가 200㎛~600㎛을 갖는 것이 바람직하다.
그리고 나서, 도 8c에 도시된 바와 같이 상기 음각(211)의 내표면과 수지층(210)의 표면은 이후 공정에서 형성될 시드층(213)과 수지층(210)과의 부착성을 향상시키기 위하여 표면 처리되는 것이 바람직하며, 상기 표면 처리된 부분은 표면 처리층(212)으로 표시되는 것이 가능하다(S130,S330). 상기 표면 처리 방법에는 알칼리계 수용액을 이용한 화학 에칭 또는 촉매 처리, 플라즈마 또는 이온빔 처리 등이 적용될 수 있다.
그리고 나서, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 표면처리층(212) 위에 금속성의 시드층(213)이 형성된다(S140,S340). 상기 시드층(213)은 금속 물질을 이용하여 무전해 도금, CVD 증착, 스퍼터링 또는 인쇄법으로 형성될 수 있다. 상기 시드층의 재료는 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 철(Fe), 텅스텐(W), 인(P), 코발트(Co), 은(Ag), 은- 카본(Ag-C), 니켈-인(Ni-P), 산화구리II(CuO), 무기물(SiO2) 중 하나 또는 그 합금을 사용할 수 있고, 두께는 0.01㎛~5㎛를 갖는 것이 바람직하다.
도 8e를 참조하면, 음각의 패턴 영역 이외의 수지층 표면에서 시드층(213)을 제거하는 절차는 패턴영역인 음각의 내부에 내에칭성을 가지는 수지를 충진시킨 후(S150,S350), 에칭액에 침적시켜 선택적으로 수지층의 표면에 형성된 시드층과 음각 내부에 충진된 수지를 제거한다(S160,S360). 이 경우에 상기 에칭에 사용되는 약품은 질산 계열, 황산 계열, 염산 계열, 황산동 계열, 염화제이철, 염화동 중 어느 하나를 포함한다.
도 8f를 참조하면, 센서전극(215) 및 배선전극(240)은 시드층(213)에 무전해 도금, 전해 도금, CVD 증착, 스퍼터링, 코팅법 또는 인쇄법으로 형성될 수 있다(S170,S370). 상기 센서전극과 상기 배선전극은 동시 적층 형성되며, ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항성을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 센서전극(215) 및 배선전극(240)의 재료는 동(Cu), 은(Ag), 은- 카본(Ag-C), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 니켈-인(Ni-P) 중 어느 하나 또는 그 합금을 사용할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1,2배선전극(140,240)의 각각은 상기 제1,2방향 센서전극의 각각의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1,2센서층의 각각의 가장자리 일부에서 상기 제1,2방향 센서전극의 각각과 동시에 형성되는 것이 가능하다.
도 10을 참조하면, 다른 실시 예로는 상기 패턴층에 금속 시드층 없이 상기의 금속 재료나 전도성 고분자를 코팅하고 그외의 표면에는 잔분이 남지 않게 닦아내거나, 블레이드(230)로 긁어냄으로써 상기 센서층을 제조할 수 있다(S180,S380). 이때의 상기 패턴층의 표면에 코팅된 전도성 고분자는 1㎛~10㎛의 두께를 갖는다. 상기 수지층(210)의 음각 패턴에 충진된 금속층의 높이는 수지층(210)에 형성된 음각 패턴 깊이 보다 동일하거나 낮은 것이 바람직하다.
상기 터치 패널의 센서전극의 패턴은 일실시예에 불과하며, 터치의 감지와 동작 기능을 수행하는 복수의 센서전극을 다양한 구조로 패턴화하여 적용하는 것이 가능하다. 이와 같은 센서전극의 패턴은 센서전극 전체 면적대비 도전층 역할을 수행하는 선이 형성된 면적을 비율로 계산한 Fill Factor와 관련되고, 본 실시예에 따른 터치 패널의 Fill Factor는 표1에 기술되어 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널에 형성된 센서전극이 형성된 임의의 센서층의 평면도를 도시한 것이고, 도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 터치 패널에 형성된 센서전극의 평면도를 도시한 것이다.
도 11은 도 2a와 2b에서 센서전극의 감지 및 동작 영역의 외부 형성된 테두리 전극를 제거하여 시인성을 최소화하는 구조로 적용한 실시예이며, 이 경우에도 동일한 센서층에서 형성된 가로 센서전극과 세로 센서전극의 교차영역에서의 Fill Factor는 표1과 동일하다.
도 12는 각각의 센서층에서 수직 또는 수평 방향의 복수의 미세 센서전극 선을 구성하였으며, 터치패널의 평면도 상에서 서로 다른 센서층에 있는 센서전극 선들이 X 및 Y축으로 교차하는 격자 형상으로 표시된다. 이 경우에도 센서전극 선들이 X 및 Y축으로 교차하는 부분의 Fill Factor는 표1과 동일하며, 도 2a와 2b에서 도시된 테두리 전극을 구비한 센서전극의 형상에 대비하여 센서전극 선들의 시인성 측면에서 유리한 구조이다.
이와 같은 방법으로 센서전극은 선폭, 피치별로 다양한 Fill Factor를 가질 수 있으며 이 Fill Factor 범위에서 사각형, 오각형, 육각형, 타원형 등 다양한 모양으로 센서를 구성할 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.

Claims (35)

  1. 패턴화된 복수의 제1방향 센서전극과 복수의 제1 배선전극이 형성된 제1센서층; 및
    패턴화된 복수의 제2방향 센서전극과 복수의 제2 배선전극이 형성된 제2센서층을 포함하고,상기 제1센서층과 상기 제2센서층은 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향 센서전극과 상기 제2방향 센서전극 중 적어도 하나는 터치를 감지하는 복수의 제1영역과 상기 제1영역을 연결하는 복수의 제2영역으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1영역 및 상기 복수의 제2영역 중 적어도 어느 하나의 영역은 전극에 의하여 가장 자리가 둘러싸인 형상인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1영역 및 상기 복수의 제2영역 중 적어도 어느 하나의 영역은 가장자리가 개방되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1영역은 영역 내부가 격자모양의 복수의 전극으로 형성되는 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1센서층의 제1영역과 상기 제2센서층의 제1영역은 상기 제1,2센서층의 수직 방향에서 상호 겹쳐지지 않는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역은 수직방향에서 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역의 각각의 패턴은, 상기 제1센서층의 제1영역과 상기 제2센서층의 제1영역의 각각의 패턴과는 상이한 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서층의 제2영역과 상기 제2센서층의 제2영역의 수직방향 겹침에 의해 형성되는 패턴은 상기 제1센서층의 제1영역의 패턴 또는 상기 제2센서층의 제1영역의 패턴과 동일하거나 유사한 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 상기 제1센서층과 상기 제2센서층 사이에 필름 형태의 점착제(Optical Clear Adhesive)인 접합층을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서층 및 상기 제2센서층의 각각은, 투명기재와, 상기 투명기재에 적층되어 상부에 형성된 음각의 패턴층을 구비한 수지층을 포함하는 것을 특징으로하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 음각의 내부에는 상기 센서전극과 상기 배선전극이 동시에 형성되는 것을 특징으로하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 패턴층의 단면은 사각형, 삼각형 및 사다리꼴 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 패턴층의 음각은 폭이 1㎛~10㎛이고, 깊이가 1㎛~10㎛이며, 상기 음각과 음각 사이의 피치가 200㎛~600㎛가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 음각의 표면에는 금속의 시드층이 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 시드층은 Cu, Ni, Cr, Fe, W, P, Co, Ag, Ag-C, Ni-P, CuO, SiO2 중 하나 또는 그 합금인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 센서전극 및 상기 배선전극은 상기 시드층에서 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항성을 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 센서전극 및 상기 배선전극은 Cu, Ag, Ag-C, Al, Ni, Cr, Ni-P 중 어느 하나 또는 그 합금인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 터치 패널은 광투과율이 80% 이상이고, 헤이즈가 4% 이하인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2배선전극의 각각은 상기 제1,2방향 센서전극의 각각의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1,2센서층의 각각의 가장자리 일부에서 상기 제1,2방향 센서전극의 각각과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널.
  21. 제2방향으로 패턴화된 제2센서전극과 제2배선전극이 생성되는 제2센서층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2센서층의 상면 또는 하면에 접합되는 제1방향으로 패턴화된 제1센서전극과 제1배선전극이 생성되는 제1센서층을 형성하는 단계를 포함하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 터치 패널 제조 방법은, 상기 제2센서층이 형성된 후에 상기 제2센서층의 상면에 필름 형태의 점착제(Optical Clear Adhesive)인 접합층을 형성하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1,2센서층 형성단계의 각각은,투명 기재에 수지층을 적층하는 단계;
    상기 수지층에 상기 센서전극 및 상기 배선전극이 형성될 패턴에 따라 음각을 형성하는 단계; 및
    상기 음각의 내부에 상기 센서전극 및 상기 배선전극을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 음각 형성 단계는, 수지층을 임프린트하여 음각을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 음각 형성 단계 후에 상기 수지층의 표면 및 음각의 내면이 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 수지층의 표면과 상기 표면처리된 음각의 내면에 시드층을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 수지층의 표면에 형성된 시드층은 상기 음각에 수지가 충진된 후 에칭으로 제거되고, 상기 충진된 수지도 제거되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 음각 표면에 형성된 시드층 상에 ITO(Indume Tin Oxide)보다 낮은 저항성을 갖는 금속층이 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 수지층 표면과 상기 음각 내부에 금속성 물질이나 전도성 고분자를 코팅한 후 상기 음각을 제외한 수지층 표면의 잔여물은 블레이드로 제거되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 제1,2센서층의 형성단계의 각각에서, 상기 제1,2 배선전극의 각각은 상기 제1,2방향 센서전극의 각각의 폭보다 넓은 폭으로 상기 제1,2센서층의 각각의 가장자리 일부에서 상기 제1,2방향 센서전극의 각각과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 제1,2방향 센서전극의 각각은 터치를 감지하는 복수의 제1영역과 상기 복수의 제1영역을 연결하는 복수의 제2영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제1,2센서층의 제1영역은 복수의 전극선들에 의하여 격자 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 제1,2센서층의 제2영역의 패턴은, 상기 제1,2센서층의 제1영역의 패턴과는 상이한 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 제1,2센서층의 제2영역의 수직방향 겹침에 의해 형성되는 패턴은 상기 제1센서층의 제1영역의 패턴 또는 상기 제2센서층의 제1영역의 패턴과 동일하거나 유사한 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
  35. 제21항에 있어서,
    상기 제2센서층을 형성하는 단계와, 상기 제1센서층을 형성하는 단계가 동시에 수행되는 경우에는 상기 제1센서층과 상기 제2센서층을 접합시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치 패널 제조 방법.
PCT/KR2011/001478 2010-03-03 2011-03-03 정전 용량 방식 터치 패널 및 그 제조방법 WO2011108869A2 (ko)

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