WO2014178545A1 - 터치 패널 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

터치 패널은 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1 정전전극의 투명 도전층과, 각각의 제1 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선을 제1 금속층으로 형성한 제1 터치 센서; 및 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제2 정전전극과 각각의 제2 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 제2 금속층으로 형성한 제2 터치 센서를 포함하며, 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층의 양면에 각각 제1 터치 센서와 제2 터치 센서를 형성한다.

Description

터치 패널 및 제조 방법
본 발명은 터치 패널의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 절연층의 양면에 터치 센서를 구현하는 터치 패널 및 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치 패널은 버튼을 손가락으로 접촉하여 컴퓨터 등을 대화적, 직감적으로 조작함으로써 누구나 쉽게 사용할 수 있는 입력 장치이다.
이러한 터치 패널은 접촉을 감지하는 방식에 따라 저항막 방식과 정전용량 방식, 적외선방식, 초음파 방식 등이 사용되고 있으며, 현재는 저항막 방식이 많이 사용되어지고 있으나, 향후 내구성 및 경박 단소한 특성에 유리한 정전용량 방식의 사용이 증가될 것이다.
이와 같은 정전용량방식의 터치 패널, 특히 터치스크린은 그 구조가 PET(Polyethylene Terephthalate)나 유리 등의 투명한 절연체 필름 상에 투광 도전체로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide)와, ITO의 테두리에 실버 페이스트, 메탈 및 다양한 금속 등의 리드선으로 이루어진 정전전극을 접착제층이나 절연체층을 부가하여 상하로 적층하여 구성된다.
여기서, ITO는 X축의 X축 정전전극을 등간격으로 형성한 X축 ITO와 Y축의 Y축 정전전극을 등간격으로 형성한 Y축 ITO로 구성하여 적층되도록 한다.
위와 같이 형성된 터치스크린은 사용자의 터치에 따른 터치 신호를 컨트롤러가 입력 받아서 좌표 신호를 출력하는 것이다.
그런데 이와 같이 X축 또는 Y축에 나란하게 배치되는 정전전극은 리드선으로부터 각각 다른 이격거리를 가지고 배치된다. 이들 사이에는 다른 정전전극이 배치되므로 리드선이 연결되는 부분에서 바라보면 각각의 정전전극은 서로 다른 전기적 특성을 가지게 된다.
이하에서는 이러한 터치 패널의 종래 기술에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 Y축 전극 패턴을 나타낸 도면이고, 도 3은 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴과 Y축 전극 패턴을 합체한 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴과 Y축 전극 패턴을 합체한 상태에서의 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 1은 종래의 탑(Top) 패턴층을 나타내는 도면으로서 X축 전극 패턴을 나타내고, 도 2는 종래의 바텀(Bottom) 패턴층을 나타내는 도면으로서 Y축 전극 패턴을 나타낸다.
도 1 및 도 2와 같은 X축 정전전극(10)을 갖는 탑(Bot) 패턴과 Y축 정전전극(20)을 갖는 바텀(Bottom) 패턴을 각각 제작하여 층간 합지한 후 윈도우를 부착하여 터치 패널을 제조한다. 이러한 제조 과정에 의해 완성된 터치 패널은 평면도를 도 3에 도시하였다.
도 3을 참조하면, 종래의 정전방식 터치 패널은 센싱 전극인 X축 정전전극(10)을 갖는 탑(Top) 패턴과 구동 전극인 Y축 정전전극(20)을 갖는 바텀(Bottom) 패턴이 패널의 전면에 고루 형성되고, 일측에 연결전극(30, 40)을 형성한다.
여기서, 탑 패턴과 바텀 패턴은 절연층(PET), 투명 도전층(ITO), 금속층의 순서로 적층되어 있다.
이러한 종래의 정전방식 터치 패널의 층 구조를 보면 도 4와 같다.
도 4를 참조하면, 종래에는 탑(Top) 패턴과 바텀(Bottom) 패턴을 각각 제작하므로 탑(Top) 패턴과 바텀(Bottom) 패턴에 사용되는 ITO 필름이 2장 필요하였다.
또한, ITO 필름 상부에는 OCA(Optically Clear Adhesive)가 필수적으로 부가되어야 하는데, ITO 필름이 2장 사용되므로 OCA도 2장 필요하였다.
따라서, 종래의 터치 패널은 하나의 터치 패널 제품을 만들기위해 ITO 필름과 OCA가 각각 두 장이 사용되기 때문에 가격적으로 비싼 단점이 있고, 각각의 탑 패턴과 바텀 패턴을 OCA에 의해 합지하는 과정에서 정합이 맞지 않는 경우 터치 불량의 요인이 될 수 있다.
또한, 종래의 터치 패널은 각각의 탑 패턴과 바텀 패턴을 각각의 공정으로 진행해야 하므로 복잡한 공정을 거치게 되고 센싱 전극과 구동 전극으로 2개 층을 사용하기 때문에 터치 패널의 두께 축소가 어렵고 높은 원자재 비용과 공정 비용이 높게 발생한다.
또한, 종래의 터치 패널은 탑 패턴층과 바텀 패턴층의 합지할 때, 셀바이셀(Cell by cell) 방식이 아니라 시트바이시트(Sheet by sheet) 방식으로 하기 때문에 패턴층 별로 불량률을 측정하는 특성에 의해 수율이 좋지 않았다. 특히, 층별 합지시 얼라인 공차를 맞추기가 힘들어 수율이 좋지 않고, 타이트한 공차 관리가 어려운 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 절연층의 일면에 투명 도전층의 정전전극 패턴과 절연층의 타면에 미세 패턴의 금속층으로 이루어진 정전전극 패턴을 구현하여 시인성이 개선되고 터치 감도가 향상된 터치 패널 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 터치 패널의 제조 방법은,
투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체의 절연층의 일면에 투명 도전층을 형성하고, 투명 도전층의 위에 제1 금속층을 형성하고 투명 도전층이 형성되지 않은 절연층의 타면에 제2 금속층을 형성하는 단계;
제1 금속층과 투명 도전층을 선택적으로 제거하여 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1축 정전전극과, 각각의 제1축 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선을 형성하는 단계;
제2 금속층을 선택적으로 제거하여 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제2축 정전전극과, 각각의 제2축 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 형성하는 단계; 및
복수개의 제1축 정전전극 상에 형성된 상기 제1 금속층을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 터치 패널은,
터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1 정전전극의 투명 도전층과, 각각의 제1 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선을 제1 금속층으로 형성한 제1 터치 센서; 및
터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제2 정전전극과 각각의 제2 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 제2 금속층으로 형성한 제2 터치 센서를 포함하며, 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층의 양면에 각각 제1 터치 센서와 제2 터치 센서를 형성한다.
본 발명의 특징에 따른 터치 패널은,
투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층; 및
절연층을 사이에 두고 절연층의 양면에 각각 형성되는 패턴으로 미세 패턴의 메탈 메쉬 구조로 이루어지고 색상을 갖지만 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛이 투과되는 반투명한 재질의 전도성 물질의 반투명 도전층으로 이루어진 반투명전극 패턴과, 반투명전극 패턴의 일측 끝단인 가장 자리 영역과 연결되어 금속 도선을 나타내며 반투명 도전층과 그 위에 금속층을 적층하여 이루어진 배선전극 패턴으로 형성된 터치 센서를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 본 발명은 절연층의 양면에 불투명 메탈이 증착되므로 양면의 동시 노광 및 포토리소그래피 공정으로 가공이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 투명 도전층로 이루어진 회로를 일측에 구현하여 LCD에서 발생되는 노이즈를 상쇄시켜 노이즈를 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 일측면에 미세 패턴의 메탈 회로를 구현하여 터치 감도를 높이고 시인성을 개선하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 절연층을 사이에 두고 양면에 동시 가공이 가능하므로 터치 패널의 제조 공정이 절반으로 축소되는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 일면에 Single ITO를 사용하여 원재료 비용을 감소하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 양면에 메탈 회로를 구현하여 터치 감도면에서 우수한 특징이 있다.
본 발명은 노이즈를 방지하는 드라이빙 전극에 ITO를 적용하고 센싱 전극에 플렉시블(Flexible)하고 면저항이 낮은 메탈을 메쉬 타입으로 적용하여 크랙이나 스크러치의 불량을 최소화하여 수율 향상의 효과를 얻는다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 얇은 절연층을 한 장만 사용하므로 슬림화된 터치 센서를 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 Y축 전극 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴과 Y축 전극 패턴을 합체한 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 정전용량 방식 터치 패널에서 X축 전극 패턴과 Y축 전극 패턴을 합체한 상태에서의 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 나타낸 측면에서의 층 구조로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 구조를 나타낸 분리 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
터치 패널의 상호 정전용량 방식은 구동 전극(Transfer, Tx)에 구동 전압이 인가되면, 구동 전극과 센싱 전극의 사이에서 상호 캡(Mutual Cap)이 형성되고 센싱 전극(Receive, Rx)에서 상호 캡의 전압값의 변화를 감지하여 터치 여부 및 터치 위치를 검출하게 된다.
센싱 전극(Receive, Rx)은 터치 패널의 터치 여부 및 터치 위치를 전압값의 변화로 감지하고, 구동 전극(Transfer, Tx)은 터치 패널의 구동 전압이 인가된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 나타낸 측면에서의 층 구조로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 터치 패널의 제조 방법을 터치 패널의 X축 측면에서의 층 구조로 나타낸 것이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널은 절연층(110) 위에 투명 도전층(120)을 형성한다.
여기서, 절연층(110)은 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 형성되고, 유기 절연체는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 아크릴의 플라스틱 소재를 포함하며 무기 절연체는 글라스(Glass) 소재, 광학 처리된 글라스 소재로 이루어진다.
투명 도전층(120)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conducting Oxide, TCO)와 같은 투명한 재질의 전도성 물질로 형성되며, 구체적으로는 ITO 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하거나 ITO, IZO, SnO2, AZO, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그라핀(Graphene), 은 나노와이어(Silver Nanowires, AGNW), 전도성 고분자 등으로 이루어지는 투명 전도성 물질로 형성한다.
다음으로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 투명 도전층(120)의 위에 제1 금속층(130)을 형성하고 반대면인 절연층(110)의 위에 제2 금속층(132)을 형성한다. 금속층(130, 132)은 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 아연(Zn), 주석(Sn) 등의 금속 중 0.1-150옴(Ω)의 면저항을 갖는 저저항의 금속 물질을 나타낸다.
또한, 금속층(130, 132)은 불투명 금속인 저저항 금속 물질에 한정하지 않고 색상을 가지고 있지만 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛을 투과하여 보이는 특성을 가지고 있는 반투명 도전층으로 구성할 수 있다.
반투명 도전층은 ITO, ZnO 등의 높은 투과도를 가지는 투명 도전성(Transparent Conductive Oxide)과 구분되는 용어로 색상을 가지고 있지만 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛을 투과하여 보이는 특성을 가지고 있는 전도성 물질을 나타낸다. 따라서, 반투명 도전층은 회로 형성시 불투명 메탈을 사용하였을 때보다 회로 시인성을 개선하는 역할을 한다.
반투명 도전층은 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그라핀(Graphene), 크롬(Cr), 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합금, 니켈(Ni)과 금(Au)의 합금, AGNW(Ag Nano Wire)과 같은 반투명한 재질의 전도성 물질을 나타낸다. 니켈, 크롬, 금 등의 메탈은 증착 공정으로 적층되거나 습식 방식으로 코팅될 수 있다.
절연층(110)의 위에 투명 도전층(120) 및 금속층(130, 132)을 형성하는 방법은 라미네이팅이나 기상 증착, 코팅과 같은 공지의 방법을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 제1 금속층(130)과 제2 금속층(132)의 양면에 각각 제1 드라이필름(140)과 제2 드라이필름(142)을 라미네이팅한다(또는 액상 포토 레지스트을 코팅함).
여기서, 감광성 소재를 금속층(130, 132) 위에 형성하는 공정은 드라이필름을 사용하는 경우 라미네이팅 공정을, 액상 타입의 실리콘, 에폭시 소재를 사용하는 경우 코팅 공정을, SiO2, TiO2의 절연 물질을 사용하는 경우, 증착 공정을 사용한다.
본 발명의 실시예는 포토리소그래피뿐 아니라, 그라비아 옵셋 방식, 실버 프린팅, 임프린트 공법, 잉크젯 인쇄 공법 등 다양한 공정으로 구현할 수 있다.
이하의 에칭 공정은 포토리소그래피 공정에 의하거나 에칭 페이스트를 사용할 수 있다.
이하부터는 설명의 편의를 위해 포토리소그래피에 의한 공법을 그 실시예로 든다.
다음으로, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 원도우 영역에 정전전극의 바(Bar) 패턴과 배선전극 영역에 금속 회로를 형성하기 위해서 포토리소그래피(Photolithography)의 공정에 의해 제1 금속층(130)의 위에 제1 드라이필름(140) 중 정전전극 패턴과 배선전극 패턴에 해당하지 않는 부분의 제1 드라이필름(140)을 제거한다. 즉, 포토리소그래피의 공정은 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상을 수행한다.
정전전극 패턴은 복수의 X축 정전전극을 포함한 제1축 패턴과, 제1축 패턴과 일정 거리 이격되어 직각 방향으로 교차하는 복수의 Y축 정전전극을 포함한 제2축 패턴을 나타내고, 배선전극 패턴은 각각의 X축 정전전극의 일측 끝단과 연결된 각각의 버스 전극과, 각각의 Y축 정전전극의 일측 끝단과 연결된 각각의 버스 전극을 나타낸다.
정전전극 패턴은 터치 패널의 원도우 영역(화면이 표시되는 영역)에 해당하는 부분으로 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 X축 또는 Y축 정전전극을 나타내는 것으로서 사용자의 터치 패턴 영역을 나타낸다.
배선전극 패턴은 터치 패널의 원도우 영역을 제외한 가장 자리 영역의 금속 도선을 나타내는 회로로서, 각각의 X축 또는 Y축 정전전극의 일측 끝단으로부터 외측 방향으로 연결되어 사용자의 터치 패턴을 감지 및 제어하는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)과 결합되는 FPCB 본딩 영역의 금속 전극 부분을 포함한다.
도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 원도우 영역에 미세 패턴의 메쉬 구조의 회로 패턴과 배선전극 영역에 금속 회로를 형성하기 위하여 포토리소그래피(Photolithography)의 공정에 의해 제2 금속층(132)의 위에 제2 드라이필름(142) 중 미세 패턴의 메쉬 구조의 정전전극 패턴과 금속 회로인 배선전극 패턴에 해당하지 않는 부분의 제2 드라이필름(142)을 제거한다.
원도우 영역에서의 제2 드라이필름(142)의 패턴은 원도우 영역에서 메탈 메쉬 구조를 구현하기 위해서 복수의 제1 선형 전극부들과 복수의 제1 선형 전극부들과 상호 교차하는 복수의 제2 선형 전극부들을 통해 미세 패턴의 메쉬 구조로 이루어져 있다.
미세 패턴의 메쉬 구조는 포토리소그래피의 공정(Wet 공정)을 수행하여 금속층(132)을 형성하는 경우, 직접 메쉬 구조로 패터닝하거나 금속층(132)을 증착한 후 레이저 에칭 방법을 이용하여 메쉬 구조로 형성하는 등 다양한 실시예(그라비아 옵셋 인쇄, 리버스 인쇄, Nano Imprinting 등)가 있을 수 있다.
제2 드라이필름(142)의 패턴은 터치 패널의 하부에 형성된 조명장치의 빛을 투과하기 위하여 라인 폭(Line Width)을 1-200㎛로 하고, 라인 사이의 간격을 0.1-10mm로 형성한다.
이러한 라인 폭과 라인 사이의 간격은 터치 패널의 원도우 영역을 형성하는 금속층(132)의 메탈 메쉬의 라인 폭과 라인 사이의 간격을 나타낸다.
바람직하게는, 메탈 메쉬의 라인 폭을 5-50㎛로 하여 빛의 투과도를 높일 수 있고, 메탈 메쉬의 라인 사이의 간격을 0.4-1.0mm 이내로 하여 메쉬 형성에 따른 선저항을 최소화할 수 있다.
전술한 메탈 메쉬의 라인 폭(Line Width)(1-200㎛)을 벗어나게 되면 빛의 투과도가 떨어지고, 메탈 메쉬의 라인 사이의 간격(0.1-10mm)을 벗어나게 되면 선저항이 높아지는 단점이 있다.
즉, 포토리소그래피의 공정은 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상을 수행한다.
이러한 포토리소그래피의 공정은 감광성 소재(예를 들면, 드라이필름 등)를 금속층(130, 132)의 위에 형성하고 패턴이 형성된 아트워크 필름을 이용하여 UV 조사하면 감광성 소재가 패턴이 형성되며(노광 공정), 약한 알칼리 용액을 이용하여 패턴이 형성된 감광성 소재가 형성된다(현상 공정).
본 발명은 패턴이 형성된 아트워크 필름을 예시하고 있지만, 이에 한정하지 않고 패턴이 형성된 패턴 툴(Tool)이면 어떠한 것도 가능하며, 패턴 툴 없이 직접적으로 패턴을 구현하는 장비를 이용하여 노광 공정을 수행할 수도 있다.
도 6의 (e)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 포토리소그래피의 공정에 의해 정전전극 패턴과 배선전극 패턴에 해당하는 부분의 금속층(130, 132)을 동시에 제거한다(1차 메탈 에칭 공정). 즉, 포토리소그래피의 공정은 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상, 메탈 에칭 공정을 수행한다.
포토리소그래피의 공정은 감광성 소재(미도시)를 금속층(130, 132)의 위에 형성하고 패턴이 형성된 아트워크 필름을 이용하여 UV 조사하면 감광성 소재가 패턴이 형성되며(노광 공정), 약한 알칼리 용액을 이용하여 패턴이 형성된 감광성 소재가 형성된 후(현상 공정), 메탈 에칭 공정을 수행한다.
도 6의 (e)에 도시된 바와 같이, 제1 금속층(130)은 터치 패널의 원도우 영역에 정전전극의 바(Bar) 패턴과 배선전극 영역에 금속 회로를 형성하고 제2 금속층(132)은 터치 패널의 원도우 영역에 미세 패턴의 메쉬 구조의 회로 패턴과 배선전극 영역에 금속 회로를 형성하게 된다.
이하에서의 포토리소그래피의 공정은 동일한 라미네이팅, 노광, 현상, 에칭, 박리 과정을 거치므로 중복되는 설명으로 생략한다.
도 6의 (f)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 포토리소그래피의 공정에 의해 제1 금속층(130)과 제1 드라이필름(140)의 정전전극 패턴과 배선전극 패턴을 이용하여 투명 도전층(120)을 제거한다(투명 도전층 에칭 공정).
도 6의 (g)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 포토리소그래피의 공정에 의해 제1 금속층(130)의 위에 제1 드라이필름(140)과 제2 금속층(132)의 위에 제2 드라이필름(142)을 제거한다(드라이필름 박리 공정).
즉, 도 6의 (f), (g)에 도시된 포토리소그래피의 공정은 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상, 투명 도전층 에칭 공정, 드라이필름 박리 공정을 수행한다.
도 6의 (h)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 감광성 소재를 이용하여 배선전극 패턴의 금속층(130)을 남기고 정전전극 패턴의 금속층(130)을 제거한다(2차 메탈 공정). 즉, 포토리소그래피의 공정은 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상, 메탈 에칭, 박리 공정을 수행한다.
본 발명의 다른 실시예의 터치 패널의 제조 방법은 메탈 메쉬로 형성되는 전극 부분의 시인성 개선을 위해 절연층(110)의 상면에 형성되는 금속층(132)을 상부층과 하부층으로 나누어 상부층에 저저항의 불투명 메탈을 사용하고 하부층에 반투명성의 반투명 금속 물질을 사용하도록 구성한다.
이러한 금속층(132)은 증착 공정시 서로 다른 금속 물질의 상부층과 하부층으로 나누어 형성할 수 있으며 절연층(110)의 상면에 반투명 금속 물질을 코팅 또는 증착한 후 반투명 금속 물질의 상면에 저저항 금속 물질을 증착할 수도 있다.
본 발명은 절연층(110)의 상부에 센싱 전극의 금속을 저저항 금속 물질로, 절연층(110)의 하부에 구동 전극의 금속을 반투명 금속 물질로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 터치 패널의 제조 방법은 포토리소그래피 공정이 아닌 다이렉트 패턴 에칭이 가능한 레이저 에칭 방법을 사용할 수 있다.
본 발명은 일실시예로서 센싱(Sensing) 전극을 메탈 메쉬 형태의 정전전극 패턴을 형성하고 구동(Driving) 전극을 투명 도전층(120)으로 이루어진 바 패턴의 정전전극 패턴을 형성할 수 있으며 이와 반대의 구성도 가능하다.
구동 전극을 바 패턴의 투명 도전층(120)으로 형성한 이유는 LCD 접합시 LCD로부터 올라오는 노이즈를 최소화시키기 위해서 바 패턴의 형태로 구성한 것이다.
이에 반해, 센싱 전극을 메탈 메쉬 형태의 금속층(132)으로 형성한 이유는 터치 감도를 상승시키고 시인성을 개선하기 위해 면저항이 낮은 저저항의 금속 재질을 구성한 것이다.
전술한 터치 패널은 탑 패턴의 제2 금속층(132)과 바텀 패턴의 제1 금속층(130)을 동일한 재질의 메탈로 구성하여 동시 에칭이 가능하다.
전술한 메탈 메쉬 형태의 정전전극 패턴과 이에 연결된 배선전극 패턴의 금속층(132)과, 투명 도전층(120)으로 이루어진 정전전극에 연결된 배선전극 패턴의 금속층(130)은 단층 구조가 아닌 서로 다른 종류의 금속층 또는 동일한 종류의 금속층으로 다단으로 구성할 수 있다.
메탈의 두께는 단층 구조인 경우 0.01-3㎛이고, 2층 구조인 경우 0.01-1㎛/0.01-3㎛이고, 3층 구조인 경우 0.01-1㎛/0.01-3㎛/0.01-1㎛로 구성할 수 있다.
터치 패널은 금속층을 다단 구조로 형성하여 내식성을 강화할 수 있다.
기존의 터치 패널의 제조 방법은 포토리소그래피 공정시 탑 패턴의 2회, 바텀 패턴의 2회로 총 4회의 에칭 공정을 가져야 한다.
이에 반해, 본 발명의 터치 패널은 절연층(110)의 일면에 형성되는 배선전극용 금속층(130)과 절연층(110)의 타면에 형성되는 배선전극용 금속층(132)을 동일한 금속 재질을 적용하여 도 5의 (d)에서 드라이필름(140, 142)의 노광 및 현상 공정, 도 6의 (e)의 금속층(130, 132)의 에칭 공정을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 절연층(110)의 양면에 불투명 메탈이 증착되므로 양면의 동시 노광 및 포토리소그래피 공정으로 가공이 가능하다.
양면에 메쉬 형태의 금속 회로를 구현하는 경우 LCD와 접합시 모아레 현상이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 방지하기 위해 본 발명은 투명 도전층(120)로 이루어진 회로를 절연층(110)의 일면에 구현하여 LCD에서 발생되는 노이즈를 상쇄시켜 노이즈를 방지한다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 일측면에 미세 패턴의 메탈 회로를 구현하여 터치 감도를 높이고 시인성을 개선하는 효과가 있다.
절연층(110)의 양면에 투명 도전층(120)을 사용하는 경우, 가공이 어렵고 원자재 비용이 높아 원가 상승의 요인이 되며 투명한 ITO가 양쪽 면에 존재하므로 포토리소그래의 노광 공정을 양면 동시에 진행이 불가능한 단점이 있다.
절연층(110)의 양면에 노광 공정을 동시에 수행하는 경우, 빛이 투과되어 반대쪽 포토레지스트를 감광시킬 수 있는 문제가 발생된다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 절연층(110)을 사이에 두고 양면에 동시 가공이 가능하므로 터치 패널의 제조 공정이 절반으로 축소되는 효과가 있으며, 일면에 Single ITO(120)를 사용하여 원재료 비용을 감소한다.
ITO(120)의 면저항은 면저항의 한계성을 갖고 있는 단점이 있으나 메탈 소재는 면저항의 한계성이 없으며 즉 메탈 회로 적용시 면저항값이 10배에서 2000배까지 차이가 나기 때문에 터치 감도면에서 우수한 특징이 있다.
기존의 양면 ITO 필름을 적용한 제품은 박막 두께가 20-50nm인 ITO(120)가 양면에 존재하므로 공정 중 깨지는 문제가 발생되어 수율에 큰 영향을 주었다.
그러나 본 발명은 양면 터치 센서에서 노이즈를 방지하는 구동 전극에 ITO(120)를 적용하고 센싱 전극에 플렉시블(Flexible)하고 면저항이 낮은 메탈을 메쉬 타입으로 적용하여 크랙이나 스크러치의 불량을 최소화하여 수율 향상의 효과를 얻는다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 얇은 절연층(110)을 한 장만 사용하므로 슬림화된 터치 센서를 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널의 구조를 나타낸 분리 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 패널은 절연층(110)을 사이에 두고, 상부에 센싱 전극의 탑(Top) 패턴과 하부에 구동 전극의 바텀(Bottom) 패턴을 형성한다.
절연층(110)의 상부에는 센싱 전극으로서 금속층(132)으로 이루어진 메탈 메쉬 구조의 복수개의 X축 정전전극 또는 Y축 정전전극 패턴과 이에 연결된 금속 회로의 배선전극 패턴을 형성한다.
절연층(110)의 하부에는 구동 전극으로서 투명 도전층(120)으로 이루어진 바 패턴의 복수개의 X축 정전전극 또는 Y축 정전전극 패턴과 이에 연결된 금속 회로의 배선전극 패턴을 형성한다.
본 발명은 절연층(110)의 양면에 각각 제1 터치 센서와 제2 터치 센서를 형성한다.
제1 터치 센서는 투명 도전층(120)으로 이루어진 복수개의 제1 정전전극과, 각각의 제1 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선으로 금속층(130)으로 형성한다.
제2 터치 센서는 복수개의 제2 정전전극과, 각각의 제2 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 터치 패널의 가장자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 금속층(132)으로 형성한다.
그러나 본 발명의 실시예에 한정하지 않고, 센싱(Sensing) 전극을 투명 도전층(120)으로 이루어진 바 패턴의 정전전극 패턴을 형성하고 구동(Driving) 전극을 메탈 메쉬 형태의 정전전극 패턴을 형성할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예의 터치 패널은 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층과, 절연층을 사이에 두고 절연층의 양면에 형성되어 터치 패널의 원도우 영역(화면이 표시되는 영역)에 해당하는 터치 영역을 반투명한 재질의 전도성 물질인 반투명 도전층으로 형성하는 반투명전극 패턴과, 반투명전극 패턴의 일측 끝단인 가장 자리 영역과 연결되어 버스 전극을 나타내는 금속 회로 영역을 반투명 도전층의 위에 금속 코팅층으로 형성하는 배선전극 패턴을 포함한다.
반투명 도전층은 미세 패턴의 메탈 메쉬 구조로 이루어지고 색상을 갖지만 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛이 투과되는 반투명한 재질의 전도성 물질이다.
터치 패널은 키패드에 사용하게 되면, 잦은 충격으로 인하여 ITO 등이 쉽게 깨질 수 있으며, 저저항 메탈로 터치 패턴 부분을 형성하는 경우, 낮은 투과도에 의한 투명창 부위의 회로 시인성이 문제가 될 수 있다.
물론 메쉬 회로폭을 1㎛까지 줄여 회로 시인성을 개선할 수 있으나 선저항이 높아져 터치 동작이 문제가 될 수 있다.
키패드의 구성은 터치 패턴 부분이 조명장치의 빛이 투과되어야 하며 키패드의 특성상 잦은 충격에도 쉽게 파손되지 않아야 하며, 회로 시인성 문제가 해결되어야 한다.
본 발명은 터치 패널의 원도우 영역에 해당하는 터치 영역을 반투명한 재질이며 메탈 메쉬 구조의 반투명 도전층으로 형성하는 경우, 조명장치의 빛이 투과되어야 하는 투명성, 잦은 터치 동작에 견딜 수 있는 플렉시블성, 내구성, 회로 시인성 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 터치 패널의 원도우 영역을 반투명 도전층으로 형성하고, 원도우 영역을 제외한 가장 자리 영역을 반투명 도전층과 그 위에 금속층을 2 레이어 구조로 절연층의 양면에 형성된다.
배선전극 패턴은 저저항 메탈인 금속층으로 구성하여 낮은 저항과 신호 전송이 용이하고, 원도우 영역에 메탈 메쉬 공법으로 반투명 특성을 갖는 메탈로 구성하여 회로 저항값을 낮게 하면서 회로 시인성 문제를 해결한다.
반투명전극 패턴은 조명장치의 빛을 투과하기 위하여 메쉬의 라인 폭(Line Width)을 1-200㎛로 하고, 메쉬의 라인 사이의 간격을 0.1-10mm로 형성한다.
바람직하게는 메쉬의 라인 폭을 5-50㎛로 하여 조명장치의 투과도를 높일 수 있고, 메쉬의 라인 사이의 간격을 0.4-1.0mm 이내로 하여 메쉬 형성에 따른 선저항을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
110: 절연층
120: 투명 도전층, ITO
130: 제1 금속층
132: 제2 금속층
140: 제1 드라이필름
142: 제2 드라이필름
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 본 발명은 절연층의 양면에 불투명 메탈이 증착되므로 양면의 동시 노광 및 포토리소그래피 공정으로 가공이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 투명 도전층로 이루어진 회로를 일측에 구현하여 LCD에서 발생되는 노이즈를 상쇄시켜 노이즈를 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 일측면에 미세 패턴의 메탈 회로를 구현하여 터치 감도를 높이고 시인성을 개선하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 절연층을 사이에 두고 양면에 동시 가공이 가능하므로 터치 패널의 제조 공정이 절반으로 축소되는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 일면에 Single ITO를 사용하여 원재료 비용을 감소하는 효과가 있다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 양면에 메탈 회로를 구현하여 터치 감도면에서 우수한 특징이 있다.
본 발명은 노이즈를 방지하는 드라이빙 전극에 ITO를 적용하고 센싱 전극에 플렉시블(Flexible)하고 면저항이 낮은 메탈을 메쉬 타입으로 적용하여 크랙이나 스크러치의 불량을 최소화하여 수율 향상의 효과를 얻는다.
본 발명은 양면 터치 센서에서 얇은 절연층을 한 장만 사용하므로 슬림화된 터치 센서를 구현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 터치 패널의 제조 방법에 있어서,
    투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체의 절연층의 일면에 투명 도전층을 형성하고, 상기 투명 도전층의 위에 제1 금속층을 형성하고 상기 투명 도전층이 형성되지 않은 상기 절연층의 타면에 제2 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제1 금속층과 상기 투명 도전층을 선택적으로 제거하여 상기 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1축 정전전극과, 상기 각각의 제1축 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선을 형성하는 단계;
    상기 제2 금속층을 선택적으로 제거하여 상기 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제2축 정전전극과, 상기 각각의 제2축 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 형성하는 단계; 및
    상기 복수개의 제1축 정전전극 상에 형성된 상기 제1 금속층을 제거하는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층의 위에 제1 감광성 소재를 형성하고 상기 제2 금속층의 위에 제2 감광성 소재를 형성하는 단계;
    상기 제1 감광성 소재 중 상기 제1축 정전전극과 상기 제1 금속 도선에 해당하지 않는 부분을 제거하며, 상기 제2 감광성 소재 중 상기 제2축 정전전극과 상기 제2 금속 도선에 해당하지 않는 부분을 제거하는 단계;
    상기 제1 감광성 소재와 상기 제2 감광성 소재를 이용하여 상기 절연층의 양면에 형성된 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층을 동시에 제거하는 단계; 및
    상기 제1 감광성 소재와 상기 제1 금속층을 이용하여 상기 제1축 정전전극과 상기 제1 금속 도선에 해당하지 않는 부분의 상기 투명 도전층을 제거하는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층은 동일한 재질의 메탈인 터치 패널의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층은 서로 다른 종류의 금속층 또는 동일한 종류의 금속층으로 복수개의 층 구조로 형성하는 터치 패널의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 금속층으로 이루어진 복수개의 제2축 정전전극은 빛을 투과하기 위하여 라인 폭(Line Width)을 1-200㎛로 하고, 라인 사이의 간격을 0.1-10mm로 하는 미세 패턴의 메쉬 구조인 터치 패널의 제조 방법.
  6. 터치 패널에 있어서,
    상기 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제1 정전전극의 투명 도전층과, 상기 각각의 제1 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장자리 영역인 복수개의 제1 금속 도선을 제1 금속층으로 형성한 제1 터치 센서; 및
    상기 터치 패널의 원도우 영역에 해당하고 일정거리의 간격마다 이격되어 형성된 복수개의 제2 정전전극과 상기 각각의 제2 정전전극의 일측 끝단과 연결되는 상기 터치 패널의 가장 자리 영역인 복수개의 제2 금속 도선을 제2 금속층으로 형성한 제2 터치 센서를 포함하며, 상기 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층의 양면에 각각 상기 제1 터치 센서와 상기 제2 터치 센서를 형성하는 터치 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 터치 센서는 상기 터치 패널의 구동 전압이 인가되는 구동(Driving) 전극으로 기능하고, 상기 제2 터치 센서는 상기 터치 패널의 터치 여부 및 터치 위치를 전압값의 변화로 감지하는 센싱(Sensing) 전극을 기능하는 터치 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 금속층으로 이루어진 상기 복수개의 제2 정전전극은 빛을 투과하기 위하여 라인 폭(Line Width)을 1-200㎛로 하고, 라인 사이의 간격을 0.1-10mm로 하는 미세 패턴의 메쉬 구조인 터치 패널.
  9. 터치 패널에 있어서,
    투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 이루어진 절연층; 및
    상기 절연층을 사이에 두고 상기 절연층의 양면에 각각 형성되는 패턴으로 미세 패턴의 메탈 메쉬 구조로 이루어지고 색상을 갖지만 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛이 투과되는 반투명한 재질의 전도성 물질의 반투명 도전층으로 이루어진 반투명전극 패턴과, 상기 반투명전극 패턴의 일측 끝단인 가장 자리 영역과 연결되어 금속 도선을 나타내며 상기 반투명 도전층과 그 위에 금속층을 적층하여 이루어진 배선전극 패턴으로 형성된 터치 센서
    를 포함하는 터치 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반투명 도전층은 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그라핀(Graphene), 크롬(Cr), 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합금, 니켈(Ni)과 금(Au)의 합금 중 하나이거나 색상이 있으면서 빛을 투과하는 방향의 반대쪽이 빛을 투과하여 보이는 전도성 물질인 터치 패널.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 반투명전극 패턴은 조명장치의 빛을 투과하기 위하여 메쉬의 라인 폭(Line Width)을 1-200㎛로 하고, 메쉬의 라인 사이의 간격을 0.1-10mm로 하는 터치 패널.
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