WO2015046769A1 - 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널 - Google Patents

터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널 Download PDF

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WO2015046769A1
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metal
pattern
bridge
electrode
plating layer
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PCT/KR2014/008164
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이재현
송병훈
김상수
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동우화인켐 주식회사
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    • G06F2203/04111—Cross over in capacitive digitiser, i.e. details of structures for connecting electrodes of the sensing pattern where the connections cross each other, e.g. bridge structures comprising an insulating layer, or vias through substrate

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensing electrode and a touch screen panel having the same, and more particularly, to a touch sensing electrode having excellent electrical conductivity and visibility and a touch screen panel having the same.
  • the touch screen panel is a screen panel equipped with a special input device to receive the position when touched by hand.
  • the touch screen panel receives input data directly from the screen so that when a person's hand or an object touches a character or a specific location displayed on the screen without using a keyboard, the touch screen panel can identify the location and perform specific processing by the stored software. It is made possible by being laminated
  • a transparent touch sensing electrode In order to recognize the touched portion without degrading the visibility of the image displayed on the screen, the use of a transparent touch sensing electrode is essential, and typically, a sensing pattern formed in a predetermined pattern is used.
  • GFF glass-ITO film-ITO film
  • G1F glass-ITO film
  • G2 glass-only
  • a structure shown in FIG. 1 may be cited as a conventional transparent sensing electrode structure.
  • the transparent sensing electrode may be formed of the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20.
  • the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 are disposed in different directions to provide information about the X and Y coordinates of the touched point. Specifically, when a human hand or an object contacts the transparent substrate, the capacitance according to the contact position toward the driving circuit side via the first sensing pattern 10, the second sensing pattern 20, and the metal wiring which is the position detecting line. The change is conveyed. Then, the contact position is grasped by the change of the capacitance converted into an electrical signal by the X and Y input processing circuit (not shown) or the like.
  • first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 are formed on the same substrate, and each pattern must be electrically connected to sense a touched point.
  • first sensing patterns 10 are connected to each other, but the second sensing patterns 20 are separated from each other in an island form, a separate connection is required to electrically connect the second sensing patterns 20.
  • An electrode (bridge electrode) 50 is required.
  • the bridge electrode 50 should not be electrically connected to the first sensing pattern 10, the bridge electrode 50 should be formed on a different layer from the first sensing pattern 10. To show this structure, an enlarged view of a portion where the bridge electrode 50 is formed in the A-A 'cross section of FIG. 1 is shown in FIG.
  • a bridge electrode 50 is formed on the substrate 100, and an insulating layer 30 and sensing patterns 10 and 20 are formed thereon.
  • the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 are spaced apart from each other, and are separated from the bridge electrode 50 by an insulating layer 30 formed under the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20.
  • the first sensing pattern 10 is electrically insulated from the bridge electrode 50, and as described above, since the second sensing pattern 20 needs to be electrically connected, the bridge electrode 50 is used. Is electrically connected.
  • a contact hole 40 may be formed on the insulating layer 30. There is a need.
  • the bridge electrode 50 is typically formed of a metal in order to increase the electrical conductivity, there is a problem that the pattern is visible due to the difference in reflectance with the sensing pattern.
  • the bridge electrode 50 is formed of a metal with a very narrow width
  • the visibility can be improved and the process can be simplified by forming with the metal wiring, but to form a narrow width
  • the electrical resistance is increased and the electrical conductivity is lowered, resulting in a slower detection speed. there is a problem.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-98169 proposes a transparent conductive film in which an undercoat layer composed of two layers having different refractive indices is formed between a transparent substrate and a transparent conductive layer.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-98169
  • An object of the present invention is to provide a touch sensing electrode having a high electrical conductivity and a touch screen panel having the same.
  • Another object of the present invention is to provide a touch sensing electrode having low visibility according to a difference in reflectance for each position, and a touch screen panel having the same.
  • Another object of the present invention is to provide a touch sensing electrode having a narrow bezel and a touch screen panel having the same.
  • a bridge electrode formed on a substrate and having a metal plating layer thereon;
  • a second sensing pattern formed on the insulating layer in a first direction wherein the first sensing pattern formed in a first direction and the unit pattern spaced apart from each other are electrically connected to the bridge electrodes.
  • first sensing pattern and the second sensing pattern includes a metal mesh on the upper or lower, touch sensing electrode.
  • the thickness of the metal plating layer is 500 to 1,000nm, touch sensing electrode.
  • the touch sensing electrode according to 1 above formed on one surface of a cover window substrate or a display panel of the touch screen panel.
  • the first sensing pattern formed in the first direction and the unit pattern spaced apart from each other on the insulating layer are electrically connected to each other using a portion of the bridge metal pattern on which the metal plating layer is formed as a bridge electrode.
  • Method of manufacturing a touch sensing electrode comprising a.
  • the portion of the metal pattern for the bridge is not a bridge electrode, the metal plating layer is not formed, the manufacturing method of the touch sensing electrode.
  • the bridge metal pattern is a metal mesh
  • a touch screen panel including the touch sensing electrode of any one of the above 1 to 9.
  • Display device comprising the touch screen panel of 16 above.
  • the touch sensing electrode of the present invention has a metal plating layer on top of the bridge electrode to increase the electrical conductivity of the bridge electrode, thereby exhibiting an excellent sensing speed.
  • the touch sensing electrode of the present invention can lower the visibility of the bridge electrode when the metal plating layer is used as a low reflectance material.
  • the touch sensing electrode of the present invention may include a metal plating layer on the metal wiring connecting the sensing pattern to the circuit, thereby maintaining a high electric conductivity even when the metal wiring is narrowed, thereby implementing a narrow bezel display device.
  • the touch sensing electrode of the present invention includes a metal mesh in the sensing pattern, thereby improving the electrical conductivity of the sensing pattern to further improve the sensing speed.
  • 1 is a schematic plan view of a conventional touch sensing electrode.
  • FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view of a conventional touch sensing electrode.
  • FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view according to an embodiment of the touch sensing electrode according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view according to another embodiment of the touch sensing electrode according to the present invention.
  • the present invention is formed on a substrate, the bridge electrode having a metal plating layer on the top; An insulating layer formed on the substrate and the bridge electrode; And a second sensing pattern in which a first sensing pattern formed in a first direction on the insulating layer and a spaced unit pattern are electrically connected to the bridge electrodes, and formed in a second direction, thereby providing excellent touch conductivity. It relates to an electrode and a touch screen panel having the same.
  • FIG 3 schematically illustrates an embodiment of the touch sensing electrode of the present invention.
  • the touch sensing electrode of the present invention includes a bridge electrode 50 and a metal mesh 300 electrically connecting the bridge electrode 50 to the substrate 100, and the bridge electrode 50 has a metal plating layer thereon. 200.
  • the bridge electrode 50 serves to electrically connect the second sensing patterns 20 which are formed after the unit patterns are spaced apart from each other, but are not formed to have a wide width due to the visibility of the patterns. Since the electrical resistance is inversely proportional to the cross-sectional area of the charge travel path, the narrow width of the bridge electrode 50 causes the cross-sectional area of the charge travel path to be small, which in turn limits the electrical conductivity. In order to solve this problem, simply forming the bridge electrode 50 to have a high height, the accuracy of the pattern is reduced and the problem that the substrate 100 is bent.
  • the present invention solves the above-described problem by providing a separate metal plating layer 200 on the bridge electrode 50.
  • the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50 to broadly improve the electrical conductivity of the bridge electrode 50 by widening the cross-sectional area of the movement path of the charge.
  • the metal plating layer 200 is electrically conductive and may be used without particular limitation as long as it is a material capable of plating on the bridge electrode 50.
  • silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), and the like are examples of silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), and the like, but are not limited thereto.
  • the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50, it is preferable to use a material having low reflectance in view of visibility. In that aspect, it is preferable to use copper (Cu).
  • the thickness of the metal plating layer 200 is not particularly limited, but is preferably 500 to 1,000 nm in terms of improving the electrical conductivity but not affecting the overall structure of the touch sensing electrode.
  • the metal plating layer 200 may be formed by a conventional metal plating method. Although there is no particular limitation on the plating method, an electroplating method is preferable in view of precision to be formed only on the bridge electrode 50.
  • the bridge electrode 50 is used as the cathode electrode and the second metal to form the plating layer is used as the anode electrode, the bridge electrode 50 is an electrolyte solution in which the second metal ions of the anode electrode are present. After the immersion in the electric power is connected to the power supply to the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50.
  • the bridge electrode 50 needs to be electrically connected.
  • the bridge electrode 50 is connected to the metal wires 300 of the second sensing pattern by the metal mesh 300.
  • the metal wire 70 detects a change in capacitance of the sensing pattern and transfers it to a driving circuit (not shown), but serves as a wire for plating the bridge electrode 50 when the metal plating layer 200 is formed. .
  • the metal mesh 300 functions as a conductor to electrically connect the bridge electrode 50 when the metal plating layer 200 is formed. Accordingly, the metal mesh 300 may be formed of the same material as that of the bridge electrode 50. Accordingly, the metal mesh 300 may be formed at the same time when the bridge electrode 50 is formed. In this case, the metal mesh 300 may have the same thickness as that of the bridge electrode 50. Height from substrate 100).
  • the bridge electrode 50 and the metal mesh 300 have the metal plating layer 200 thereon (see FIG. 3 and 4 (a)).
  • the metal mesh 300 connected to the bridge electrode 50 may not include the metal plating layer 200 thereon (FIGS. 3 and 4 (b)).
  • the second sensing pattern 20 including the bridge electrodes 50 may be electrically connected. Functions to increase conductivity, which can significantly increase the sensing speed.
  • the metal plating layer 200 on the metal mesh 300 may be formed by exposing the metal mesh 300 when the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50. On the contrary, when the metal plating layer 200 is not formed using the photoresist or the like when the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50, the metal plating layer 200 is not formed on the metal mesh 300. You may not. Alternatively, after the metal plating layer 200 is formed on the metal mesh 300, only the metal plating layer 200 may be etched.
  • the metal mesh 300 connecting the bridge electrode 50 may be removed after the metal plating layer 200 is formed on the bridge electrode 50 ((c) of FIGS. 3 and 4 (c). )).
  • the metal mesh 300 may be additionally provided to the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20.
  • an appropriate shape is provided above or below a rhombus unit pattern of the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 to improve electrical conductivity of the sensing pattern. You can increase the speed.
  • the additionally provided metal mesh 300 does not need to be electrically connected between unit patterns, and may be formed in a grid shape or the like within each unit pattern region.
  • the bridge electrode 50 electrically connects the unit patterns spaced apart from the second sensing pattern 20.
  • Bridge electrode 50 is formed of a metal material, preferably may be formed of the same material as the metal wiring. In such a case, the bridge electrodes 50 may be formed together at the time of forming the metal wiring 70, thereby simplifying the process.
  • the metal is not particularly limited as long as it is excellent in electrical conductivity and low in resistance, and examples thereof include molybdenum, silver, aluminum, and the like, and molybdenum may be preferably used.
  • the thickness (height from the substrate 100) of the bridge electrode 50 is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 300 nm. When the thickness of the bridge electrode 30 is less than 10 nm, the electrical resistance may increase, and thus the touch sensitivity may be lowered.
  • the width of the unit bridge electrode 30 is not particularly limited, and may be, for example, 2 to 30 ⁇ m, preferably 2 to 20 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the width of the bridge electrode 50 is 2 to 30 ⁇ m, the visibility of the pattern may be reduced and an appropriate electrical resistance may be obtained.
  • the bridge electrode 50 may be formed by various thin film deposition techniques such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • it may be formed by reactive sputtering, which is one example of a physical vapor deposition method, but is not limited thereto.
  • the insulating layer 30 functions to electrically insulate the first sensing pattern 10 and the bridge electrode 50, and may be formed of a material and a method used in the art.
  • FIG 3 illustrates a structure in which an insulating layer 30 is formed on the substrate 100 and the bridge electrode 50 as a whole.
  • the insulating layer 30 may be formed only on the bridge electrode 50.
  • 4 schematically shows another embodiment of the present invention in which the insulating layer 30 is formed only on the bridge electrode 50. Since the insulating layer 30 only needs to insulate the first sensing pattern 10 and the bridge electrode 50, the insulating layer 30 does not need to be formed entirely on the substrate 100. Since no forming process is required, the touch sensing electrode can be manufactured in a simpler process.
  • the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 are disposed in different directions to provide information about the X and Y coordinates of the touched point. Specifically, when a human hand or an object comes into contact with the transparent substrate, the capacitance of the capacitance according to the contact position is moved to the driving circuit via the first sensing pattern 10, the second sensing pattern 20, and the metal wiring 70. Change is communicated. Then, the contact position is grasped by the change of the capacitance converted into an electrical signal by the X and Y input processing circuit (not shown) or the like.
  • the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 are formed on the insulating layer 30 or the substrate 100 and the bridge electrode 50. Must be electrically connected. However, since the first sensing pattern 10 is connected to each other but the second sensing pattern 20 has a structure in which the unit patterns are separated in an island form, in order to electrically connect the second sensing pattern 20. A separate bridge electrode 50 is needed.
  • the thickness of the sensing pattern is not particularly limited, and may be, for example, 20 to 200 nm. If the thickness of the sensing pattern is less than 20 nm, the electrical resistance may be increased, and thus the touch sensitivity may be lowered. If the thickness of the sensing pattern is greater than 200 nm, the reflectance may be increased, thereby causing a problem of visibility.
  • a material used in the art may be used without limitation, and in order not to impair visibility of an image displayed on a screen, a transparent material is used. Or is formed in a fine pattern.
  • Specific examples include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (IZTO), cadmium tin oxide (CTO), and PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) ), Carbon nanotubes (CNT), metal wires, and the like. These may be used alone or in combination of two or more, preferably indium tin oxide (ITO) may be used.
  • the metal used for a metal wire is not specifically limited, For example, silver (Ag), gold, aluminum, copper, iron, nickel, titanium, telenium, chromium, etc. are mentioned. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the sensing pattern may be formed by various thin film deposition techniques such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD). For example, it may be formed by reactive sputtering, which is an example of physical vapor deposition.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the sensing pattern may be formed by a printing process.
  • various printing methods such as gravure off set, reverse off set, inkjet printing, screen printing, and gravure printing may be used.
  • the sensing pattern when the sensing pattern is formed by a printing process, the sensing pattern may be formed of a printable paste material.
  • it may be formed of carbon nanotubes (CNTs), conductive polymers, and silver nano wire inks.
  • it may be formed by photolithography.
  • the metal line 70 transmits a change in capacitance sensed in the sensing patterns 10 and 20 to the driving circuit side.
  • the metal wire 70 may be formed of the same material as the bridge electrode 50, and therefore, the metal wire 70 may be formed at the same time when the bridge electrode 50 is formed.
  • the metal wire 70 is disposed on the bezel portion of the display device.
  • the metal wire 70 is preferably formed with the minimum width possible.
  • the metal wiring 70 of the present invention may further include a metal plating layer 200 thereon.
  • the metal plating layer 200 on the upper portion of the metal wiring may be formed of the same material as the metal plating layer 200 formed on the bridge electrode 50, and may be formed at the same time.
  • the touch sensing electrode of the present invention is formed on the substrate 100.
  • the substrate 100 may be a material commonly used in the art without limitation, for example, glass, polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR, polyacrylate), polyether imide (PEI, polyetherimide, polyethylene naphthalate (PEN, polyethyelenen napthalate), polyethylene terephthalate (PET, polyethyelene terepthalate), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polyimide, polycarbonate ( PC, polycarbonate), cellulose tri acetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like.
  • PES polyethersulphone
  • PAR polyacrylate
  • PEI polyether imide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethyelene terepthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PC polycarbonate
  • TAC cellulose tri acetate
  • CAP cellulose acetate propionate
  • the substrate 100 may be one surface of a cover window substrate or a display panel forming an outermost surface of the touch screen panel.
  • the touch sensing electrode of the present invention may further include a transparent dielectric layer between the substrate 100 and the sensing pattern as necessary.
  • the transparent dielectric layer improves the optical uniformity of the touch screen panel by reducing the difference in optical characteristics due to positional structural differences according to the sensing pattern structure.
  • the transparent dielectric layer may be formed by mixing niobium oxide, silicon oxide, cerium oxide, indium oxide, or the like, alone or in combination of two or more thereof.
  • the formation method may be a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and the like, and may be easily manufactured in the form of a thin film through the above method.
  • the transparent dielectric layer may be formed of a plurality of layers.
  • each layer may be formed of different materials, and may have different refractive indices and thicknesses.
  • a metal pattern for bridges electrically connected in a predetermined direction is formed on the substrate 100 (S1).
  • the bridge metal pattern is a metal pattern including a portion to be the bridge electrode 50, and is a pattern in which the bridge electrode 50 is connected by a metal lead.
  • the metal lead connecting the bridge electrode 50 may be a metal mesh 300 as shown in FIG. Therefore, when the metal mesh 300 and the bridge electrode 50 are formed at the same time, the metal pattern for the bridge may include all of them (see FIGS. 3A and 3B), and accordingly, for the bridge
  • the metal pattern may be formed of a metal mesh.
  • the metal mesh 300, the bridge electrode 50, and the metal wire 70 may be included.
  • the bridge metal pattern may also serve as an electrode when a metal plating layer to be described later is formed by an electroplating method, if necessary.
  • the material and the method of forming the metal pattern for the bridge are not particularly limited.
  • the metal pattern for the bridge includes a portion to be the bridge electrode 50, the same method as the material and the method of forming the bridge electrode 50 described above. This can be used.
  • the metal pattern for the bridge may be preferably formed of the same material as the metal wiring.
  • the bridge electrodes 50 may be formed together at the time of forming the metal wiring 70, thereby simplifying the process.
  • the metal plating layer 200 formed of the second metal is formed on the bridge metal pattern (S2).
  • the method of forming the metal plating layer 200 on the bridge metal pattern is not particularly limited, and as described above, the bridge metal pattern (including a portion to be the bridge electrode 50) is used as a cathode and a plating layer is formed. After making the second metal to be an anode electrode, the bridge metal pattern is immersed in an electrolyte solution in which the second metal ions of the anode electrode are present, and then a power source is connected to flow the electricity.
  • the electroplating method formed by 200 can be used.
  • the metal plating layer 200 may be entirely formed on the metal pattern for the bridge (see FIGS. 3 and 4 (a)), if necessary, the bridge for the portion other than the bridge electrode 50 may be used.
  • the metal pattern ie, the metal mesh 300 described above
  • the metal plating layer 200 may not be formed with a metal plating layer (FIGS. 3 and 4 (b)).
  • the bridge metal pattern that is, the above-described metal mesh 300
  • the metal plating layer 200 may not be formed on the bridge metal pattern (that is, the metal mesh 300 described above) of the portion that is not to be the bridge electrode 50.
  • only the metal plating layer 200 may be etched from the metal mesh 300 having the metal plating layer 200 formed thereon.
  • the metal mesh 300 may also be removed ((c) of FIGS. 3 and 4). ).
  • an insulating layer 30 is formed on the substrate having the metal pattern for bridges having the metal plating layer (S3).
  • the insulating layer 30 may be formed only on the bridge electrode 50 (see FIG. 4). In this case, the process of forming the contact hole 40 may not follow.
  • Formation of the insulating layer 30 may be applied without particular limitation to materials and methods used in the art.
  • the composition for forming an insulating layer may be formed by coating and curing the entire composition on the substrate 100, and may be formed only on the bridge electrode 50. Screen printing, inkjet printing, roll printing, or the like, which may use lithography or pattern printing, may be used, but is not limited thereto.
  • the first sensing pattern 10 formed in the first direction and the unit pattern spaced apart from each other are electrically connected to a portion of the bridge metal pattern on which the metal plating layer is formed as a bridge electrode on the insulating layer 30.
  • the second sensing pattern 20 is formed in a second direction (the predetermined direction in which the bridge metal mesh is electrically connected) (S4).
  • the method of forming the sensing patterns 10 and 20 is as described above.
  • At least one of the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern 20 may further include a metal mesh on the top or the bottom thereof, and accordingly, the first sensing pattern 10 and the second sensing pattern
  • the method may further include a metal mesh forming process before or after forming at least one of the 20.
  • the touch sensing electrode of the present invention can form a touch screen panel through additional processes known in the art.
  • a display device used may include a liquid crystal display, an OLED, a flexible display, but is not limited thereto.
  • a bridge electrode and a metal wiring having a thickness of 10 nm and a width of 8 ⁇ m were formed of molybdenum and electrically connected.
  • a power supply is connected to the metal wiring, and the other side of the power supply is connected to a copper electrode, and then the substrate and the copper electrode are immersed in a copper electrolyte solution and electroplated to perform the electroplating on the bridge electrode and the metal wiring.
  • the copper plating layer was formed in.
  • a contact hole was formed at a predetermined position of a second sensing pattern to be formed later.
  • the first and second patterns having a thickness of 20 nm were formed of indium tin oxide (ITO) (refractive index: 1.8, extinction coefficient: 0) to prepare a touch sensing electrode.
  • ITO indium tin oxide
  • the refractive index and the extinction coefficient are described based on the light of 550nm wavelength.
  • a touch sensing electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the insulating layer was formed only on the bridge electrode on which the copper plating layer was formed.
  • a touch sensing electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copper plating layer was not formed and molybdenum was formed to have a thickness of 300 nm.
  • a touch sensing electrode was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the copper plating layer was not formed.
  • Reflectance means the average of reflectance in 400 nm-700 nm.
  • first sensing pattern 20 second sensing pattern
  • bridge electrode 200 metal plating layer
  • metal mesh 70 metal wiring

Abstract

본 발명은, 기판 위에 형성되며, 상부에 금속 도금층을 구비한 브릿지 전극; 상기 기판 및 브릿지 전극 위에 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 브릿지 전극으로 전기적으로 연결되며 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 구비함으로써, 전기 전도도가 우수한 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

Description

터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널
본 발명은 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 전도성 및 시인성이 우수한 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
통상적으로 터치스크린 패널은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력 받도록 하는 특수한 입력장치를 장착한 스크린 패널이다. 이러한 터치스크린 패널은 키보드를 사용하지 않고 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력자료를 받을 수 있게 한 것으로 다층으로 적층되어 구성된다.
스크린에 표시되는 영상의 시인성을 저하시키지 않으면서 터치된 부분을 인식하기 위해서는 투명한 터치 감지 전극의 사용이 필수적이며, 통상적으로 소정의 패턴으로 형성된 감지 패턴이 사용된다.
터치 스크린 패널에 사용되는 투명 감지 전극 구조에는 여러가지가 소개되어 있으며, 예를 들면, GFF(Glass-ITO film-ITO film), G1F(Glass-ITO film), G2(Glass only) 구조 등을 들 수 있다.
예를 들면, 종래 투명 감지 전극 구조로 도 1에 도시된 구조를 들 수 있다.
투명 감지 전극은 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)으로 형성될 수 있다. 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판에 접촉되면, 제1 감지 패턴(10), 제2 감지 패턴(20) 및 위치 검출라인인 금속 배선을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
이와 관련하여, 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)은 동일한 기판 상에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각 패턴들은 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 감지 패턴(10)은 서로 연결된 형태이지만 제2 감지 패턴(20)은 섬(island) 형태로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 감지 패턴(20)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 연결 전극(브릿지 전극)(50)이 필요하다.
하지만, 상기 브릿지 전극(50)은 제1 감지 패턴(10)과 전기적으로 연결되어서는 안되므로, 제1 감지 패턴(10)과는 다른 층에 형성되어야 한다. 이러한 구조를 나타내기 위해, 도 1의 A-A' 단면 중 브릿지 전극(50)이 형성된 부분의 확대도를 도 2에 도시하였다.
도 2를 참고하면, 기판(100) 상에 브릿지 전극(50)이 형성되어 있고, 그 위헤 절연층(30) 및 감지 패턴(10, 20)이 형성되어 있다. 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 이격되어 있으며, 그 하부에 형성된 절연막(30)에 의해 브릿지 전극(50)과 구분되어 있다. 그 중 제1 감지 패턴(10)은 브릿지 전극(50)과 서로 전기적으로 절연되어 있는 상태이며, 전술한 바와 같이 제2 감지 패턴(20)은 전기적으로 연결될 필요가 있으므로 브릿지 전극(50)을 사용하여 전기적으로 연결된다. 섬 형태로 분리된 제2 감지 패턴(20)을 제1 감지 패턴(10)과는 전기적으로 차단되면서도 브릿지 전극(50)으로 연결하기 위해서는, 절연막(30) 상에 컨택홀(40)을 형성할 필요가 있다.
그런데, 브릿지 전극(50)은 전기 전도도를 높이기 위해 통상적으로 금속으로 형성되는데, 감지 패턴과의 반사율 차이로 인해 패턴이 시인될 수 있는 문제가 있다.
이러한 시인성 문제를 해결하기 위해, 브릿지 전극(50)을 금속으로 매우 좁은 폭으로 형성하는 경우 시인성을 개선할 수 있고 금속 배선과 함께 형성하여 공정을 단순화 할 수 있다는 장점이 있으나, 좁은 폭으로 형성하기 위한 고정밀도의 공정 설비를 요하고, 정교한 패턴 형성을 위해 시간이 소요되는 문제 외에도 전기 저항이 증가하여 전기 전도도가 저하되므로 감지 속도가 느려지는 문제가 발생하여, 시인성과 전기 전도도는 동시에 달성하기 어려운 문제가 있다.
또한, 최근 베젤의 폭을 좁힌 디스플레이에 대한 생산 및 연구가 진행되고 있는데, 베젤의 폭을 좁힐수록 베젤 부분에 숨겨진 금속 배선의 전기 저항이 증가하는 문제가 있다.
일본공개특허 제2008-98169호에는 투명 기재와 투명 도전층 사이에 굴절률이 상이한 2 개의 층으로 이루어지는 언더코트층을 형성한 투명 도전성 필름이 제안되어 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본공개특허 제2008-98169호
본 발명은 높은 전기 전도도를 갖는 터치 감지 전극 및 이를 구비한 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 위치별 반사율 차이에 따른 시인성이 적은 터치 감지 전극 및 이를 구비한 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 좁은 폭의 베젤을 구비할 수 있는 터치 감지 전극 및 이를 구비한 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 기판 위에 형성되며, 상부에 금속 도금층을 구비한 브릿지 전극;
상기 기판 및 브릿지 전극 위에 형성된 절연층; 및
상기 절연층 상에 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 브릿지 전극으로 전기적으로 연결되며 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 구비하는 터치 감지 전극.
2. 위 1에 있어서, 상기 절연층은 상기 브릿지 전극 상부에만 형성되는, 터치 감지 전극.
3. 위 1에 있어서, 상기 제1 감지 패턴 및 제2 감지 패턴은 그 상부 또는 하부에 금속 메쉬를 포함하는, 터치 감지 전극.
4. 위 1에 있어서, 상기 금속 도금층은 전기 도금으로 형성된 것인, 터치 감지 전극.
5. 위 1에 있어서, 상기 금속 도금층은 구리로 형성된 것인, 터치 감지 전극.
6. 위 1에 있어서, 상기 금속 도금층의 두께는 500 내지 1,000nm인, 터치 감지 전극.
7. 위 1에 있어서, 터치스크린 패널의 커버 윈도우 기판 또는 디스플레이 패널의 일면 상에 형성되는, 터치 감지 전극.
8. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 금속 메쉬로 금속 배선까지 전기적으로 연결되는, 터치 감지 전극.
9. 위 8에 있어서, 상기 금속 배선은 그 상부에 금속 도금층을 구비하는, 터치 감지 전극.
10. (S1) 기판 상에 소정 방향으로 전기적 연결된 브릿지용 금속 패턴을 형성하는 단계;
(S2) 상기 브릿지용 금속 패턴 상에 상기 제2 금속으로 형성되는 금속 도금층을 형성하는 단계;
(S3) 상기 금속 도금층을 구비한 브릿지용 금속 패턴이 형성된 기판 상에 절연층을 형성하는 단계; 및
(S4) 상기 절연층 상에, 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 금속 도금층이 형성된 브릿지용 금속 패턴의 일부를 브릿지 전극으로 하여 전기적으로 연결되며 제2 방향(상기 브릿지용 금속 패턴이 전기적으로 연결된 소정 방향)으로 형성되는 제2 감지 패턴을 형성하는 단계;
를 포함하는 터치 감지 전극의 제조방법.
11. 위 10에 있어서, 상기 절연층은 상기 브릿지 전극의 상부에만 형성되는, 터치 감지 전극의 제조방법.
12. 위 10 또는 11에 있어서, 상기 브릿지용 금속 패턴 중 브릿지 전극이 아닌 부분은 금속 도금층이 형성되지 않는, 터치 감지 전극의 제조방법.
13. 위 12에 있어서, 상기 상부의 금속 도금층이 형성되지 않은 브릿지용 금속 패턴 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조방법.
14. 위 10 또는 11에 있어서, 상기 제1 감지 패턴 및 상기 제2 감지 패턴 중 적어도 하나의 상부 또는 하부에 금속 메쉬를 형성하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조방법.
15. 위 10에 있어서, 상기 브릿지용 금속 패턴은 금속 메쉬인, 터치 감지 전극의 제조방법.
16. 위 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 감지 전극을 포함하는 터치 스크린 패널.
17. 위 16의 터치 스크린 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
본 발명의 터치 감지 전극은 브릿지 전극의 상부에 금속 도금층을 구비하여 브릿지 전극의 전기 전도도를 높임으로써 우수한 감지 속도를 나타낸다.
또한, 본 발명의 터치 감지 전극은 금속 도금층을 반사율이 낮은 소재로 사용하는 경우 브릿지 전극의 시인성을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 감지 전극은 감지 패턴을 회로에 연결하는 금속 배선에 금속 도금층을 구비함으로써, 금속 배선의 폭을 좁히더라도 높은 전기 전도도를 유지함으로써, 좁은 베젤의 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 감지 전극은 감지 패턴에 금속 메쉬를 포함함으로써, 감지 패턴의 전기 전도도를 향상시켜 감지 속도를 더욱 개선할 수 있다.
도 1은 종래 터치 감지 전극의 개략적인 평면도이다.
도 2는 종래 터치 감지 전극의 개략적인 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 터치 감지 전극의 일 실시예에 따른 개략적인 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 감지 전극의 다른 일 실시예에 따른 개략적인 수직 단면도이다.
본 발명은, 기판 위에 형성되며, 상부에 금속 도금층을 구비한 브릿지 전극; 상기 기판 및 브릿지 전극 위에 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 브릿지 전극으로 전기적으로 연결되며 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 구비함으로써, 전기 전도도가 우수한 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 3에는 본 발명의 터치 감지 전극의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.
본 발명의 터치 감지 전극은 기판(100) 상에 브릿지 전극(50) 및 상기 브릿지 전극(50)을 전기적으로 연결하는 금속 메쉬(300)를 구비하며, 상기 브릿지 전극(50)은 상부에 금속 도금층(200)을 구비한다.
브릿지 전극(50)은 추후 단위 패턴이 이격되어 형성되는 제2 감지 패턴(20)을 전기적으로 연결하는 역할을 하는데, 패턴의 시인성 문제로 인해 넓은 폭으로 형성되지는 않는다. 전기 저항은 전하의 이동 경로의 단면적에 반비례하므로, 브릿지 전극(50)이 좁은 폭은 전하 이동 경로의 단면적을 작게 하는 원인이 되어 결국 전기 전도도에 제한이 생기게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 단순히 브릿지 전극(50)을 높은 높이를 갖도록 형성하게 되면, 패턴의 정밀도가 저하되고 기판(100)이 휘게 되는 문제가 발생하게 된다.
이에 본 발명은 브릿지 전극(50) 상에 별도의 금속 도금층(200)을 구비하여 전술한 문제를 해결한다. 금속 도금층(200)은 브릿지 전극(50) 위에 형성되어 전하의 이동 경로의 단면적을 넓힘으로써 브릿지 전극(50)의 전기 전도도를 대폭적으로 향상시킨다.
금속 도금층(200)은 전기 전도성이 있으며, 브릿지 전극(50) 상에 도금이 가능한 재료라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 금속 도금층(200)은 브릿지 전극(50) 상부에 형성되므로 반사율이 낮은 재료를 사용하는 것이 시인성 측면에서 좋다. 그러한 측면에서는 구리(Cu)를 사용하는 것이 바람직하다.
금속 도금층(200)의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 500 내지 1,000 nm인 것이 전기 전도성을 향상시키면서도 터치 감지 전극의 전체 구조에 영향을 미치지 않는 측면에서 바람직하다.
금속 도금층(200)은 통상적인 금속 도금법에 의해 형성될 수 있다. 도금법에 특별한 제한은 없으나, 브릿지 전극(50) 상에만 형성해야 하는 정밀성 측면에서 전기 도금법이 바람직하다.
보다 구체적으로 설명하면, 브릿지 전극(50)을 캐소드 전극으로 하고 도금층을 형성할 제2의 금속을 애노드 전극으로 한 후, 브릿지 전극(50)을 애노드 전극의 제2의 금속 이온이 존재하는 전해질 용액에 침지시킨 후 전원을 연결하여 전기를 흐르게 하면 브릿지 전극(50) 상에 금속 도금층(200)이 형성되게 된다.
이를 위해서 브릿지 전극(50)이 전기적으로 연결될 필요가 있는데, 이를 위해 브릿지 전극(50)을 제2 감지 패턴의 금속 배선(70)까지 금속 메쉬(300)로 연결한다. 금속 배선(70)은 감지 패턴의 용량 변화를 감지하여 이를 구동회로(미도시)까지 전달하는 기능을 하나, 금속 도금층(200) 형성 시에는 브릿지 전극(50)의 도금을 위해 배선 역할을 하게 된다.
금속 메쉬(300)는 금속 도금층(200) 형성 시에는 브릿지 전극(50)을 전기적으로 연결하는 도선 기능을 한다. 그에 따라, 금속 메쉬(300)는 브릿지 전극(50)과 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 그에 따라 브릿지 전극(50) 형성 시 동시에 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우 브릿지 전극(50)과 동일한 두께(기판(100)으로부터의 높이)를 가질 수도 있다.
금속 메쉬(300)가 브릿지 전극(50)과 전기적으로 연결된 채로 금속 도금층(200)이 형성되면, 브릿지 전극(50)과 금속 메쉬(300)는 그 상부에 금속 도금층(200)을 구비하게 된다(도 3 및 도 4의 (a)).
본 발명의 다른 실시예로서, 브릿지 전극(50)과 연결된 금속 메쉬(300)는 그 상부에 금속 도금층(200)을 구비하지 않을 수도 있다(도 3 및 도 4의 (b)).
브릿지 전극(50)을 연결하는 금속 메쉬(300)가 존재하거나 또는 금속 메쉬(300) 위에 금속 도금층(200)까지 있는 경우에는, 브릿지 전극(50)을 포함하여 제2 감지 패턴(20)의 전기 전도성을 증가시키는 기능을 하여, 감지 속도를 현저하게 상승시킬 수 있다.
금속 메쉬(300) 상부의 금속 도금층(200)은 브릿지 전극(50) 상에 금속 도금층(200)을 형성할 때, 금속 메쉬(300)도 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 반대로, 브릿지 전극(50) 상에 금속 도금층(200)을 형성할 때 포토레지스트 등을 사용하여 금속 메쉬(300)를 노출시키지 않게 되면, 금속 메쉬(300) 상부에 금속 도금층(200)을 형성하지 않을 수 있다. 또는 금속 메쉬(300) 상부에 금속 도금층(200)을 형성한 후에 금속 도금층(200)만 식각하는 방법도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 브릿지 전극(50)을 연결하는 금속 메쉬(300)는 브릿지 전극(50) 상에 금속 도금층(200) 형성 후에 제거될 수도 있다(도 3 및 도 4의 (c)).
필요에 따라, 금속 메쉬(300)는 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)에 추가적으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)의 마름모 형태의 단위 패턴 상부 또는 하부에 적절한 형태로 구비되어 감지 패턴의 전기 전도도를 향상시킴으로써 감지 속도를 상승시킬 수 있다. 이 경우 추가적으로 구비되는 금속 메쉬(300)는 단위 패턴 간을 전기적으로 연결할 필요는 없으며, 각 단위 패턴 영역 내에서 격자 형태 등으로 형성될 수 있다.
브릿지 전극(50)은 제2 감지 패턴(20)의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결한다.
본 발명에 따른 브릿지 전극(50)은 금속 소재로 형성되고, 바람직하게는 금속 배선과 동일 소재로 형성될 수 있다. 그러한 경우에 금속 배선(70)의 형성 시에 브릿지 전극(50)을 함께 형성할 수 있어 공정을 보다 단순화 할 수 있다.
상기 금속은 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 몰리브덴을 사용할 수 있다.
브릿지 전극(50)의 두께(기판(100)으로부터의 높이)는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 300nm일 수 있다. 브릿지 전극(30)의 두께가 10nm 미만이면 전기저항이 커져 터치 민감도가 저하될 수 있고, 300nm 초과인 경우는 제조가 용이하지 않다.
단위 브릿지 전극(30)의 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2 내지 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 20㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 브릿지 전극(50)의 폭이 2 내지 30㎛일 경우에, 패턴의 시인성을 감소시키고 적정 전기 저항을 가질 수 있다.
브릿지 전극(50)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(30)은 제1 감지 패턴(10)과 브릿지 전극(50)을 전기적으로 절연시키는 기능을 하며, 당분야에서 사용되는 재료 및 방법으로 형성될 수 있다.
도 3에는 기판(100) 및 브릿지 전극(50) 상에 전체적으로 절연층(30)이 형성된 구조가 도시되어 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 절연층(30)은 브릿지 전극(50)의 상부에만 형성될 수도 있다. 도 4에는 브릿지 전극(50)의 상부에만 절연층(30)이 형성된 본 발명의 다른 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 절연층(30)은 제1 감지 패턴(10)과 브릿지 전극(50)만을 절연하면 되므로 기판(100) 상부에 전체적으로 형성될 필요는 없으므로, 도 4와 같은 구조를 갖게 되면 컨택홀(40)의 형성 공정도 필요 없으므로 보다 간단한 공정으로 터치 감지 전극을 제조할 수 있다.
제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판에 접촉되면, 제1 감지 패턴(10), 제2 감지 패턴(20) 및 금속 배선(70)을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
이와 관련하여, 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)은 절연층(30) 또는 기판(100) 및 브릿지 전극(50) 상에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각 패턴들은 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 감지 패턴(10)은 서로 연결된 형태이지만 제2 감지 패턴(20)은 단위 패턴이 섬(island) 형태로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 감지 패턴(20)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 브릿지 전극(50)이 필요하다.
감지 패턴의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 각각 20 내지 200nm일 수 있다. 감지 패턴의 두께가 20nm 미만이면 전기저항이 커져 터치 민감도가 저하될 수 있고, 200nm 초과이면 반사율이 커져 시인성의 문제가 생길 수 있다.
터치 감지 전극의 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)은 당분야에서 사용되는 재료가 제한 없이 사용될 수 있으며, 스크린에 표시되는 영상의 시인성을 저해하지 않기 위해서는, 투명 소재를 사용하거나 또는 미세 패턴으로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 금속와이어 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다. 금속와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
감지 패턴은 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있다.
또한, 감지 패턴은 인쇄 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 감지 패턴을 형성할 경우 인쇄 가능한 페이스트 물질로 형성할 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink)로 형성할 수 있다.
상기 방법 외에 포토리소그래피에 의해서 형성될 수도 있다.
금속 배선(70)은 감지 패턴(10, 20)에서 감지된 용량의 변화를 구동 회로 측에 전달하는 기능을 한다. 금속 배선(70)은 브릿지 전극(50)과 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 그에 따라 브릿지 전극(50) 형성 시 동시에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 금속 배선(70)은 디스플레이 장치의 베젤부에 배치되게 되는데, 전술한 바와 같이 베젤이 좁게 형성되는 경우에는, 가능한 최소한의 폭으로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 금속 배선(70)이 좁게 형성되면 전기 전도도가 저하될 수 있으며, 단선의 위험까지 있을 수 있다. 따라서, 필요에 따라, 본 발명의 금속 배선(70)은 그 상부에 금속 도금층(200)을 더 구비할 수 있다.
금속 배선 상부의 금속 도금층(200)은 브릿지 전극(50) 상부에 형성된 금속 도금층(200)과 동일한 재료로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 터치 감지 전극은 기판(100) 상에 형성된다.
기판(100)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 유리, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate,CAP) 등을 들 수 있다.
상기 기판(100)은 터치스크린 패널의 최외면을 형성하는 커버 윈도우 기판 또는 디스플레이 패널의 일면일 수 있다.
상기 기판(100)이 커버 윈도우 기판인 경우에는, 본 발명의 터치 감지 전극은 필요에 따라 기판(100)과 감지 패턴 사이에 투명 유전층을 더 포함할 수 있다. 투명 유전층은 감지 패턴 구조에 따른 위치별 구조적 차이에 의한 광학적 특성의 차이를 감소시켜 터치스크린 패널의 광학적 균일도를 개선한다.
투명 유전층은 산화 니오븀, 산화 규소, 산화 세륨, 산화 인듐 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 형성할 수 있다. 형성 방법은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅 법 등을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 방법을 통해 박막 형태로 용이하게 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 필요에 따라, 투명 유전층은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 이 경우 각 층은 서로 다른 소재로 형성될 수 있으며, 서로 다른 굴절률 및 두께를 가질 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 터치 감지 전극의 제조방법의 일 구현예에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 기판(100) 상에 소정 방향으로 전기적 연결된 브릿지용 금속 패턴을 형성한다(S1).
상기 브릿지용 금속 패턴은 브릿지 전극(50)이 될 부분을 포함하는 금속 패턴으로서, 브릿지 전극(50)이 금속 도선으로 연결된 형태의 패턴이다. 이 때, 브릿지 전극(50)을 연결하는 금속 도선은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 금속 메쉬(300)일 수 있다. 따라서, 금속 메쉬(300)와 브릿지 전극(50)을 동시에 형성하는 경우, 브릿지용 금속 패턴은 이를 모두 포함하는 것 일 수 있고(도 3의 (a) 및 (b) 참조), 그에 따라 브릿지용 금속 패턴은 금속 메쉬로 형성될 수 있다.
또한, 상기 브릿지용 금속 패턴을 금속 배선과 같은 종류의 금속으로 기판 상에 전체적으로 형성하는 경우, 금속 메쉬(300), 브릿지 전극(50) 및 금속 배선(70)을 모두 포함하는 것일 수도 있다.
또한, 상기 브릿지용 금속 패턴은 필요에 따라 후술하는 금속 도금층이 전기 도금법으로 형성되는 경우에는 전극의 역할도 할 수 있다.
브릿지용 금속 패턴의 소재 및 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 브릿지용 금속 패턴은 브릿지 전극(50)이 될 부분을 포함하므로 전술한 브릿지 전극(50)의 소재 및 형성 방법과 동일한 방법이 사용될 수 있다.
또한, 필요에 따라, 브릿지용 금속 패턴은 바람직하게는 금속 배선과 동일 소재로 형성될 수 있다. 그러한 경우에 금속 배선(70)의 형성 시에 브릿지 전극(50)을 함께 형성할 수 있어 공정을 보다 단순화 할 수 있다.
다음으로, 상기 브릿지용 금속 패턴 상에 상기 제2 금속으로 형성되는 금속 도금층(200)을 형성한다(S2).
브릿지용 금속 패턴 상에 금속 도금층(200)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 전술한 예시와 같이, 브릿지용 금속 패턴(브릿지 전극(50)이 될 부분 포함)를 캐소드 전극으로 하고 도금층을 형성할 제2의 금속을 애노드 전극으로 한 후, 브릿지용 금속 패턴을 애노드 전극의 제2의 금속 이온이 존재하는 전해질 용액에 침지시킨 후 전원을 연결하여 전기를 흐르게 하면 브릿지용 금속 패턴 상에 금속 도금층(200)이 형성하는 전기 도금법을 사용할 수 있다.
상기와 같은 방법에 따르면 브릿지용 금속 패턴 상에 금속 도금층(200)이 전부 형성될 수 있으나(도 3 및 도 4의 (a) 참조), 필요에 따라 브릿지 전극(50)이 아닌 부분의 브릿지용 금속 패턴(즉, 전술한 금속 메쉬(300))는 금속 도금층이 형성되지 않을 수 있다(도 3 및 도 4의 (b)). 브릿지용 금속 패턴 상에 금속 도금층(200)을 형성할 때 포토레지스트 등을 사용하여 브릿지 전극(50)이 되지 않을 부분의 브릿지용 금속 패턴(즉, 전술한 금속 메쉬(300))을 노출시키지 않게 되면, 브릿지 전극(50)이 되지 않을 부분의 브릿지용 금속 패턴(즉, 전술한 금속 메쉬(300)) 상부에 금속 도금층(200)을 형성하지 않을 수 있다. 또는 그 상부에 형성된 금속 도금층(200)을 구비한 금속 메쉬(300)에서 금속 도금층(200)만 식각하는 방법도 가능하다
본 발명의 또 다른 실시예로서, 금속 메쉬(300)에서 금속 도금층(200)을 제거(식각)한 후에는, 상기 금속 메쉬(300)도 제거될 수도 있다(도 3 및 도 4의 (c)).
다음으로, 상기 금속 도금층을 구비한 브릿지용 금속 패턴이 형성된 기판 상에 절연층(30)을 형성한다(S3).
절연층(30)이 기판 전체적으로 형성되는 경우에는 이격된 제2 감지 패턴의 단위 패턴을 전기적으로 연결하는 컨택홀(40)의 형성 공정이 후속한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 절연층(30)은 브릿지 전극(50)의 상부에만 형성될 수도 있다(도 4 참조). 이 경우에는 컨택홀(40)의 형성 공정이 후속하지 않을 수 있다.
절연층(30)의 형성은 당분야에서 사용되는 재료 및 방법이 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다. 예를 들어, 기판(100) 상에 전체적으로 형성되는 경우에는 절연층 형성용 조성물을 기판(100) 상에 전체적으로 도포하고 경화하여 형성될 수 있으며, 브릿지 전극(50)의 상부에만 형성되는 경우에는 포토리소그래피를 사용하거나 패턴 인쇄가 가능한 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 롤 프린팅 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 절연층(30) 상에, 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴(10) 및 이격된 단위 패턴이 상기 금속 도금층이 형성된 브릿지용 금속 패턴의 일부를 브릿지 전극으로 하여 전기적으로 연결되며 제2 방향(상기 브릿지용 금속 메쉬가 전기적으로 연결된 소정 방향)으로 형성되는 제2 감지 패턴(20)을 형성한다(S4).
감지 패턴(10, 20)의 형성방법은 전술한 바와 같다.
필요에 따라, 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20) 중 적어도 하나는 상부 또는 하부에 금속 메쉬를 더 포함할 수 있으며, 그에 따라 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20) 중 적어도 하나의 형성 전 또는 후에 금속 메쉬 형성 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 터치 감지 전극은 당분야에 공지된 추가 공정을 통해 터치 스크린 패널을 형성할 수 있다. 이 경우 사용되는 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이, OLED, 플렉서블 디스플레이 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
유리 기판(굴절률: 1.51, 소멸계수: 0) 상에 두께 10nm, 폭 8㎛의 브릿지 전극 및 금속 배선은 몰리브덴으로 형성해 전기적으로 연결 하였다.
다음으로, 상기 금속 배선에 전원을 연결하고, 상기 전원의 다른 편은 구리 전극에 연결한 후, 상기 기판 및 구리 전극을 구리 전해질 용액에 침지하고 전기 도금을 수행하여, 상기 브릿지 전극 및 금속 배선 상에 구리 도금층을 형성하였다.
다음으로, 상기 기판 상부 전체적으로 절연층을 형성한 후, 이후 형성될 제2 감지 패턴의 소정 위치에 컨택홀을 형성하였다. 이 후, 두께 20nm의 제1 및 제2 패턴을 인듐주석산화물(ITO)(굴절률: 1.8, 소멸계수: 0)로 의해 형성하여, 터치 감지 전극을 제조하였다.
참고로, 상기 굴절률과 소멸계수는 550nm 파장의 광을 기준으로 기재하였다.
실시예 2
절연층을 구리 도금층이 형성된 브릿지 전극 상부에만 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 감지 전극을 제조하였다.
비교예 1
구리 도금층을 형성하지 않은 것과 몰리브덴을 300nm 두께로 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 터치 감지 전극을 제조하였다.
비교예 2
구리 도금층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 터치 감지 전극을 제조하였다.
실험예
상기 제조된 터치 감지 전극의 반사율 및 전기 저항을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 반사율은 400nm~700nm에서의 반사율의 평균을 의미한다.
표 1
Figure PCTKR2014008164-appb-T000001
상기 표 1을 참고하면, 실시예들의 경우 비교예와 반사율은 거의 유사하면서도 금속 도금층을 형성하지 않은 비교예보다 전기 저항이 현저하게 작은 것을 알 수 있다.
[부호의 설명]
100: 기판
10: 제1 감지 패턴 20: 제2 감지 패턴
30: 절연층 40: 컨택홀
50: 브릿지 전극 200: 금속 도금층
300: 금속 메쉬 70: 금속 배선

Claims (17)

  1. 기판 위에 형성되며, 상부에 금속 도금층을 구비한 브릿지 전극;
    상기 기판 및 브릿지 전극 위에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 브릿지 전극으로 전기적으로 연결되며 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 구비하는 터치 감지 전극.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 상기 브릿지 전극 상부에만 형성되는, 터치 감지 전극.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 감지 패턴 및 제2 감지 패턴은 그 상부 또는 하부에 금속 메쉬를 포함하는, 터치 감지 전극.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 도금층은 전기 도금으로 형성된 것인, 터치 감지 전극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 도금층은 구리로 형성된 것인, 터치 감지 전극.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 도금층의 두께는 500 내지 1,000nm인, 터치 감지 전극.
  7. 청구항 1에 있어서, 터치스크린 패널의 커버 윈도우 기판 또는 디스플레이 패널의 일면 상에 형성되는, 터치 감지 전극.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 금속 메쉬로 금속 배선까지 전기적으로 연결되는, 터치 감지 전극.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 금속 배선은 그 상부에 금속 도금층을 구비하는, 터치 감지 전극.
  10. (S1) 기판 상에 소정 방향으로 전기적 연결된 브릿지용 금속 패턴을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 브릿지용 금속 패턴 상에 상기 제2 금속으로 형성되는 금속 도금층을 형성하는 단계;
    (S3) 상기 금속 도금층을 구비한 브릿지용 금속 패턴이 형성된 기판 상에 절연층을 형성하는 단계; 및
    (S4) 상기 절연층 상에, 제1 방향으로 형성되는 제1 감지 패턴 및 이격된 단위 패턴이 상기 금속 도금층이 형성된 브릿지용 금속 패턴의 일부를 브릿지 전극으로 하여 전기적으로 연결되며 제2 방향(상기 브릿지용 금속 패턴이 전기적으로 연결된 소정 방향)으로 형성되는 제2 감지 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 터치 감지 전극의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 절연층은 상기 브릿지 전극의 상부에만 형성되는, 터치 감지 전극의 제조방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서, 상기 브릿지용 금속 패턴 중 브릿지 전극이 아닌 부분은 금속 도금층이 형성되지 않는, 터치 감지 전극의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 상부의 금속 도금층이 형성되지 않은 브릿지용 금속 패턴 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조방법.
  14. 청구항 10 또는 11에 있어서, 상기 제1 감지 패턴 및 상기 제2 감지 패턴 중 적어도 하나의 상부 또는 하부에 금속 메쉬를 형성하는 단계를 더 포함하는, 터치 감지 전극의 제조방법.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 브릿지용 금속 패턴은 금속 메쉬인, 터치 감지 전극의 제조방법.
  16. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 터치 감지 전극을 포함하는 터치 스크린 패널.
  17. 청구항 16의 터치 스크린 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
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