KR101437034B1 - Ｇｆ２ 터치스크린 패널의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치스크린 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 투명 기판의 일면에 서로 수직 방향의 터치 영역을 감지하는 감지셀이 형성되어 있는 GF2 구조의 터치스크린 패널에서 필름형 오버코트를 이용하여 서로 수직 방향의 감지셀을 절연시키는 절연패드를 균일한 두께로 형성하여 레인보우(rainbow) 현상을 방지할 수 있으며, 브릿지 패턴을 투명전도성산화물 대신 금속 나노와이어로 형성하여 높은 열처리 온도로 투명전도성산화물을 증착하면서 발생하는 투명 필름의 수축 또는 팽창으로 인한 불량 발생을 줄일 수 있으며, 베젤 영역의 배선전극을 감지셀과 동시에 투명전도성산화물로 형성 후 배선전극에만 선택적으로 금속을 도금하여 간단한 공정으로 터치스크린 패널을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 터치스크린 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 투명 기판의 일면에 서로 수직 방향의 터치 영역을 감지하는 감지셀이 형성되어 있는 GF2 구조의 터치스크린 패널에서 필름형 오버코트를 이용하여 서로 수직 방향의 감지셀을 절연시키는 절연패드를 균일한 두께로 형성하여 레인보우(rainbow) 현상을 방지할 수 있으며, 브릿지를 투명전도성산화물 대신 감광성 금속 나노와이어로 형성하여 높은 열처리 온도로 투명전도성산화물을 증착하면서 발생하는 투명 필름의 수축 또는 팽창으로 인한 불량 발생을 줄일 수 있으며, 베젤 영역의 배선전극을 감지셀과 동시에 투명전도성산화물로 형성 후 배선전극에만 선택적으로 금속을 도금하여 간단한 공정으로 터치스크린 패널을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다. 이러한 입력장치들은 PC의 용도 확대에 따라 인터페이스로서의 입력장치로서 키보드 및 마우스만으로는 제품 대응이 어렵고 보다 간단하고 오조작이 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전했다. 현재는 이러한 입력장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족시키는 수준을 넘어 고 신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성 등에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
특히 간단하고 오조작이 적으며, 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자입력도 가능한 입력 장치로서 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)이 알려져 있으며, 그에 따른 검출방식, 구조 및 성능 등에 있어서도 자세히 알려져 있다. 터치스크린 패널은 동작 방식에 따라 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive ) 방식, 초음파 방식, 광(적외선)센서 방식, 전자유도 방식 등이 있으며, 각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있어 장점을 잘 살릴수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다. 선택 기준은 광학적특성, 전기적특성, 기계적특성, 내환경특성, 입력특성등 외에 내구성과 경제성 등도 고려된다.
최근에는 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있는 정전용량 방식의 터치스크린 패널이 널리 사용되고 있는데, 도 1은 통상의 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 도시하고 있다.
도 1을 참고로 살펴보면, 터치스크린 패널은 가운데 부분에 활성 영역(AR, Active Region)이 위치하고 있으며, 활성 영역(AR)의 외곽 둘레를 따라 베젤 영역에 비활성 영역(NAR, Non Active Region)이 위치하고 있다. 여기서 활성 영역(AR)에는 터치스크린 패널 중 사용자 신체 접촉 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 접촉 위치를 감지하기 위한 감지셀이 형성되어 있으며, 비활성 영역(NAR)에는 감지셀에서 감지한 접촉 위치에 대한 신호를 제어칩(미도시)으로 전달하기 위한 금속 배선이 형성되어 있다.
통상적으로 감지셀은 투명전극 소재를 이용하여 형성되는데, 투명전극 소재로는 얇은 막 형태로 제조된 투명전도성산화물(transparent conducting oxide: TCO)이 대표적이다. 투명전도성산화물은 가시광선 영역에서의 높은 광학적 투과도(85% 이상)와 낮은 비저항(1×10-3Ω·cm)을 동시에 갖는 산화물계의 축퇴된(degenerate) 반도체 전극을 총칭하는 것으로, 면저항 크기에 따라 정전기 방지막, 전자파 차폐 등의 기능성 박막과 터치 스크린 패널, 평판 디스플레이, 태양전지, 투명 트랜지스터, 플렉시블 광전소자, 투명 광전소자 등의 핵심 전극 재료로 사용되고 있다. 현재, 투명 산화물 전극으로 인듐 산화물에 10wt%의 주석산화물이 도핑된 산화인듐주석(ITO, indium-tin oxide)이 대표적으로 사용되고 있으며, 인듐이 고갈되어 가면서 산화인듐주석을 대체하는 물질로 그래핀, 금속 나노와이어 등이 개발되어 사용되고 있다.
도 1과 도 2를 참고로 메탈온아이티오(Metal On ITO) 기판을 이용하여 GF2 방식의 터치스크린 패널을 제조하는 공정을 보다 구체적으로 살펴보면, 메탈온아이티오(Metal On ITO) 기판은 투명 기판(10) 상면에 산화인듐주석층(20)이 형성되어 있으며, 산화인듐주석층(20)의 상면에 금속층(30)이 형성되어 있는 기판을 의미한다.
먼저, Y축 단면도인 도 2(a)를 참고로 살펴보면 금속층(30)의 상면에 포토레지스트(PR)를 코팅한 후 비활성 영역(NAR)에 형성할 배선에 상응하는 배선 마스크(M1)를 이용하여 포토레지스트를 노광 및 현상한 후, 금속층(30)을 에칭용액(etchant)을 이용하여 에칭하여 금속배선(31)을 형성한다.
다음으로 도 2(b)를 참고로 살펴보면 산화인듐주석층(20, 제1 산화인듐주석층)의 상면에 포토레지스트를 코팅한 후, 활성 영역(AR)에 형성할 감지셀 패턴에 상응하는 감지셀 마스크(M2)를 이용하여 포토레지스트를 노광 및 현상한다. 도 2(b)에서 생성된 터치스크린 패널을 에칭용액에 일정 시간 담가두어 산화인듐주석층(20)을 에칭함으로써, 배선(31)과 감지셀이 형성된 도 2(c)에 도시된 터치스크린 패널을 제조한다. 여기서 감지셀은 x축 방향의 터치 영역을 감지하는 x 축 감지셀(21)과 x축에 수직인 y축 방향의 터치 영역을 감지하는 y축 감지셀(23)이 형성되며 x축 감지셀(21)은 연결전극(22)를 통해 x축 방향으로 서로 연결되도록 형성된다.
다음으로 도 2(d)를 참고로 살펴보면, y축 감지셀(23)을 서로 연결하기 위한 브릿지를 형성하는데, 먼저 절연코팅액을 감지셀이 형성되어 있는 투명기판(10)의 상면에 도포한 후, 절연패드 패턴에 상응하는 절연패드 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 절연패드(40)를 형성한다. 한편, 도 2(e)를 참고로 살펴보면, 절연패드의 상면에 브리지(50)를 생성하기 위하여 절연패드(40)가 형성된 투명기판(10)의 상면에 산화인듐주석(제2 산화인듐주석층)을 증착한 후 포토레지스트를 도포하여 브리지 패턴에 상응하는 브리지 마스크로 산화인듐주석을 에칭하여 브리지(50)를 생성한다.
여기서 브리지(50)를 생성하기 위해 제2 산화인듐주석층을 에칭하는 과정에서 형성된 감지셀의 피해를 최소화하기 위하여, 제1 산화인듐주석층은 결정질 산화인듐주석층인 반면 제2 산화인듐주석층은 비정질 산화인듐주석이며, 따라서 브리지를 열처리하여 결정질로 변형한다.
그러나 종래 GF2 방식 터치스크린 패널의 제조 방법의 경우, 다수의 포토마스크를 사용하여 노광, 현상 및 에칭 공정을 통해 각각 감지셀과 배선을 형성하기 때문에 제조 공정이 복잡하며 이러한 제조 공정에서 많은 오염물질이 발생된다는 문제점을 가진다. 더욱이, 종래 GF2 방식 터치스크린 패널의 제조 방법의 경우 액상의 절연코팅액을 도포하여 절연패드를 형성하는데 절연코팅액이 균일한 두께로 도포되지 않아 두께의 불균일로 인하여 부분적으로 빛이 번지는 레인보우 현상이 발생하는 문제점을 가지며 절연코팅액을 높은 열로 하드 베이킹(hard baking) 하는 과정에서 투명기판의 수축 또는 팽창되는 문제점을 가진다. 또한 종래 GF2 방식 터치스크린 패널의 제조 방법의 경우 브리지를 형성하기 위하여 높은 온도에서 산화인듐주석을 증착하여야 하며, 형성한 브리지의 전도도를 향상시키기 위해 열처리하여야 하는데, 이러한 높은 온도의 공정에 기인하여 투명필름이 수축 또는 팽창하는 문제점을 가진다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 종래 GF2 방식 터치스크린 패널의 제조 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은 간단한 공정으로 친환경적으로 터치스크린 패널을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 필름형 오버코트를 이용하여 균일한 두께로 절연패드를 형성하여 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 터치스크린 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 열처리 공정이 필요하지 않아 투명기판에 가해지는 손상을 최소화할 수 있는 터치스크린 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 배선을 무전해 도금 방식으로 형성하여 생산성을 향상시키며 대면적으로 형성시에도 균일한 전도도를 가지는 터치스크린 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 투명기판의 상면에 투명전극산화물을 증착하는 단계와, 투명전극산화물을 에칭하여, 활성 영역에 일축 방향으로 배치된 제 1 감지전극, 제 1 감지전극과 서로 중첩되지 않게 타축 방향으로 배치된 제 2 감지전극, 서로 이웃하는 두 개의 제 1 감지전극을 연결하는 연결전극 및 활성 영역의 둘레를 따라 비활성 영역에 배선전극을 형성하는 단계와, 연결전극 위로 연결전극을 절연시키는 절연패드를 형성하는 단계와, 절연패드 위로 서로 이웃하는 두 개의 제 2 감지전극을 연결하는 브리지를 형성하는 단계와, 배선전극에 금속을 도금하여 배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 절연패드를 형성하는 단계는 연결전극 위로 필름형 오버코트를 라미네이트하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 브리지를 형성하는 단계는 감광성 금속 나노와이층을 절연패드가 형성되어 있는 투명 기판의 상면에 도포하는 단계와, 포토마스크를 통해 감광성 금속 나노와이어층을 노광하고 현상하여 제2 감지전극을 연결하는 브리지를 형성하는 단계와, 감광성 금속 나노와이어로 형성된 브리지에 열을 가하거나 또는 자외선을 조사하여 브리지를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 배선은 배선전극에 무전해 도금 방식으로 금속을 도금하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 다음과 같은 다양한 효과들을 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 투명전도성산화물이 증착되어 있는 투명기판에서 1개의 마스크만을 이용하여 감지전극과 배선전극을 동시에 형성함으로써, 제조 공정이 간단하고 오염물질의 발생을 줄일 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 필름형 오버코트를 이용하여 균일한 두께로 절연패드를 형성함으로써, 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 열처리 공정이 필요하지 않기 때문에, 투명기판에 가해지는 손상을 최소화할 수 있다.
넷째, 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법은 배선을 무전해 도금 방식으로 형성함으로써, 시트형태로 터치스크린 패널을 대량 생산하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 대면적으로 제조시 균일한 배선 전도도를 가지는 터치스크린 패널을 제조할 수 있다.
도 1은 통상의 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 도시하고 있다.
도 2는 종래 GF2 방식의 터치스크린 패널을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 GF2 방식의 터치 스크린 패널을 나타낸 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 투명전극층의 형성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 절연패드 형성단계를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 절연패드 형성단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 브리지 형성단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 GF2 방식의 터치스크린 패널을 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 GF2 방식의 터치 스크린 패널을 나타낸 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 투명전극층의 형성 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 절연패드 형성단계를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 절연패드 형성단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 브리지 형성단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 제조 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 GF2 방식의 터치 스크린 패널을 나타낸 분해도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 의한 터치 스크린 패널은 투명기판(100), 투명기판(100) 위에 마련되는 제 1 감지전극(210), 제 2 감지전극(230) 및 배선전극(270)으로 이루어지는 제1 투명전극층(200), 제 1 투명전극층(200)의 상면에 배치되는 절연패드(300), 절연패드(300)의 상면에 배치되는 브릿지(400) 및 제 1 감지전극(210) 또는 제2 감지전극(230)과 연결되어 있는 배선전극(270)을 선택적으로 도금하여 형성되는 금속 배선부(500)로 구성된다.
이를 자세히 살펴보면, 투명기판(100)은 평평한 양면을 가지는 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl methacrylate) 필름, PEN(Polyethylene naphthalate) 필름 중 어느 하나로 이루어진다.
또한, 제 1 투명전극층(200)은 X축 방향으로 일렬로 배치되는 다수의 제 1 감지셀(211)을 구비하는 제 1 감지전극(210), 제 1 감지셀(211)과 서로 중첩되지 않도록 Y축 방향으로 일렬로 배치되는 다수의 제 2 감지셀(231)을 구비하는 제 2 감지전극(230), 서로 인접하는 제 1 감지셀(211)을 서로 전기적으로 연결하는 연결전극(250) 및 배선전극(270)을 포함한다.
이때, 제 1 투명전극층(200)에는 서로 인접하는 제 1 감지셀(211)만이 연결전극(250)에 의해 서로 연결되고, 서로 인접하는 제2 감지셀(231)은 브릿지(400)에 의해 서로 연결된다. 그리고, 연결전극(250)과 브릿지(400) 사이에는 절연패드(300)가 마련되어 연결전극(250)과 브릿지(400)가 전기적으로 연결되지 않도록 차단하게 된다.
부연하자면, 제 1 감지전극(210)은 투명기판(100)의 일면에 일렬로 배치되는 복수의 제 1 감지셀(211)과 서로 이웃하는 두 개의 제 1 감지셀(211)을 서로 전기적으로 연결하는 연결전극(250)으로 구성된다. 이때, 제 1 감지셀(211)과 연결전극(250)은 복수가 교번적으로 배치된다.
또한, 제 1 감지셀(211)은 제 1 감지전극(210)의 양쪽 끝단을 구성하는 것을 제외한 나머지가 마름모꼴 형상으로 이루어진다. 마름모꼴 형상으로 이루어지는 어느 하나의 제 1 감지셀(211)은 상하좌우로 이웃하는 다른 마름모꼴 형상의 제 1 감지셀(211)과 각각의 꼭지점 부분이 서로 마주하는 형태로 배치된다.
그리고, 연결전극(250)은 서로 이웃하는 2개의 제 1 감지셀(211)의 꼭지점 부분을 X축 방향으로 연결시켜 X축 방향의 선단에 위치한 제 1 감지셀(211)과 X축 방향의 기단에 위치한 제 1 감지셀(211)이 통전되는 구조를 갖게 되며, 연결전극(250)의 위로 순차적으로 배치되어 있는 절연패드(300)와 브릿지(400)는 서로 이웃하는 2개의 제2 감지셀(231)의 꼭지점 부분을 Y축 방향으로 연결시켜 Y축 방향의 선단에 위치한 제2 감지셀(231)과 Y축 방향의 기단에 위치한 제2 감지셀(231)을 서로 통전시킨다.
여기서 제 1 투명전극층(200) 또는 브릿지(400)는 투명 전도성 물질로 이루어지는데, 전도성 물질은 ITO(Indium-Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ATO(Antimony-doped Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), GZO(Galliumdoped Zinc Oxide) 등의 투명 전도성 산화물이나, 탄소나노와이어와 그래핀 같은 탄소기반 투명소재, 또는 투명전도성 고분자가 될 수 있다.
여기서 연결전극(250)과 브릿지(400) 사이에 형성되는 절연패드(300)는 연결전극(250)을 덮도록 투명기판(100) 위에 마련되며, 이러한 절연패드(300)는 SiO2를 포함하는 투명성을 확보할 수 있는 다양한 절연물질이 이용될 수 있다.
특히, 본 발명의 제조방법에 의하면, 절연패드(300)를 형성할 때 투명기판(100) 위로 연결전극(250)이 덮히도록 필름형 오버코트가 라미네이트 되고, 절연패드(300)의 형상에 맞게 필름형 오버코트를 노광 및 현상하여 절연패드(300)가 형성되기 때문에 종래와 달리 절연패드(300)를 만들기 위한 하드베이킹 등의 열처리 공정이 불필요하여 투명기판(100)에 열변형이 발생하지 않으며, 균일한 두께를 가지도록 절연패드(300)를 형성하여 빛의 퍼짐 현상, 즉 레인보우(rainbow) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 제조방법에 의하면, 브리지(400)는 감광성 금속 나노와이어를 이용하여 형성됨으로써, 종래와 같이 브리지(400)를 형성하기 위하여 투명전도성산화물을 증착하는 과정에서 발생하는 열로 인하여 투명기판(100)에 열변형이 발생하는 것을 방지한다.
한편, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 터치 스크린 패널의 제조방법을 도 4 내지 도 9에 의거하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 터치 스크린 패널의 제조방법을 설명하기 흐름도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 터치 스크린 패널은 투명기판(100) 위에 형성된 투명전극층을 에칭 공정을 통해 제 1 감지전극(210), 제 2 감지전극(230), 연결패턴(250) 및 배선전극(270)을 형성하는 제 1 투명전극층 형성단계(S100)와, 제 1 투명전극층 형성단계(S100) 후 투명기판(100) 위로 절연패드(300)를 형성하는 절연패드 형성단계(S200)와, 절연패드 형성단계(S200) 후 제2 감지셀(231)을 Y축으로 연결시키는 브리지를 형성하는 브리지 형성단계(S300) 및 배선전극(270)에만 선택적으로 금속을 도금하여 배선을 형성하는 배선 형성단계(S400)로 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 투명전극층을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 제 1 투명전극층 형성단계를 나타낸 Y축 방향의 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 제 1 투명전극층 형성단계(S100)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 투명기판(100)을 준비하고, 투명기판(100) 위에 투명전극층(201)을 형성한다.
투명전극층(201)은 화학증착법(chemical vapor deposition; CVD)이나, 스퍼터링(sputtering), 전자빔증착법(E-beam evaporation), 열증착법(thermal evaporation), 레이저분자빔증착법(laser molecular beam epitaxy; L-MBE), 펄스레이저증착법(pulsed laser deposition; PLD) 등의 물리증착법(physical vapor deposition; PVD), 또는 그 이외의 다양한 박막 형성 공법으로 투명기판(100) 위에 성막될 수 있다.
다음으로, 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이, 투명전극층(201) 위에 감광층(170a)을 적층한다. 감광층(170a)으로는 PR(photo-resist)이나 DFR(dry film photo-resist)이 이용될 수 있다. 이러한 감광층(170a)은 스핀 코팅(spin coating) 등의 각종 코팅 방법이나 스크린 인쇄(screen print) 등의 각종 인쇄법으로 투명전극층(201) 위에 형성될 수 있다. 이렇게, 투명전극층(201) 위에 형성된 감광층(170a)은 소프트 베이킹(soft-baking) 공정을 거쳐 경화된다. 소프트 베이킹 공정은 핫 플레이트(hot-plate)를 이용한 가열, 열풍에 의한 가열, 근적외선에 의한 가열 등의 가열 방법에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같이, 감광층(170a)을 형성한 후에는 제1 포토마스크를 이용하여 UV 노광기나 LDI(laser direct imaging)로 자외선 또는 레이저를 감광층(170a)에 조사하여 감광층(170a)을 제 1 감지셀(211), 제 2 감지셀(231), 연결전극(250) 및 배선전극(270)의 형태에 맞게 노광한다. 이후, 노광된 감광층(170a)을 현상하여 감광층(170a)을 부분적으로 제거함으로써, 도 5의 (c)에 도시된 것과 같이 투명전극층(201) 위에 제1 포토마스크에 상응하는 마스크패턴(170b)이 형성된다.
이때, 마스크 패턴(170b)은, 투명기판(100) 위에서 X축 방향으로 배치된 다수의 제 1 감지셀(211), 제 1 감지셀(211)과 서로 중첩되지 않게 Y축 방향으로 배치된 다수의 제 2 감지셀(231), 서로 이웃하는 두 개의 제 1 감지셀(211)을 X축 방향으로 연결하는 연결전극(250) 및 제1 감지셀(211)과 제2 감지셀(231)의 감지 신호를 제어칩(미도시)로 전달하기 위한 배선전극(270)이 형성되도록 투명전극층(201)에 패터닝된다. 이렇게 형성된 마스크패턴(170b)은 하드 베이킹(hard-baking) 공정을 거칠 수 있다. 여기서, 하드 베이킹 공정은 핫 플레이트에 의한 가열, 열풍에 의한 가열, 근적외선에 의한 가열 등의 가열 방법에 의해 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 5의 (d)에 도시된 것과 같이, 마스크패턴(170b)이 형성된 투명전극층(201) 위에 에칭 물질(180)을 도포한다. 이때, 에칭 물질(180)은 에칭 페이스트(etching paste)가 될 수 있으며, 이러한 에칭 페이스트는 스크린 인쇄법을 통해 에칭 페이스트를 투명전극층(201)의 노출된 부분을 빠짐없이 채우도록 투명전극층(201) 위에 인쇄될 수 있다.
다음으로, 투명전극층(201) 위에 도포된 에칭 물질(180)로 투명전극층(201)을 에칭하게 된다. 이때, 상기 에칭 물질(180)이 에칭 페이스트일 경우 에칭 단계에서 열풍이나 근적외선을 제공하여 에칭효율을 높일 수 있다.
이와 같이, 에칭 물질(180)에 의해 투명전극층(201)이 에칭되면 도 5의 (e)에 도시된 바와 같이 마스크패턴(170b)의 형태대로 제 1 감지셀(211)과 제 2 감지셀(231), 연결전극(250) 및 배선전극(270)이 형성된다.
상기와 같이 투명기판(100) 위에 형성된 투명전극층(201)을 에칭하여 제 1 감지셀(211), 제 2 감지셀(231), 연결전극(250) 및 배선전극(270)이 형성되면, 투명기판(100)을 순수로 세척하여 투명기판(100)에 잔류하는 에칭 물질(180)을 제거하게 된다.
다음으로, 도 5의 (f)에 도시된 것과 같이, 제 1 감지셀(211)과 제 2 감지셀(231), 연결전극(250) 및 배선전극(270) 위에 남아 있는 마스크패턴(170b)을 제거한다. 마스크패턴(170b)의 제거 방법은 각종 박리액이나 아세톤을 이용하는 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있다. 상기와 같이 투명기판(100)에 제 1 투명전극층(200)이 형성되었을 때 바람직하게 제 1 감지전극(210) 및 제 2 감지전극(230)의 두께는 바람직하게 30~40나노미터가 되도록 형성된다.
그리고, 투명기판(100)에 제 1 감지셀(211), 제 2 감지셀(231), 연결전극(250) 및 배선전극(270)을 형성하는 제 1 투명전극층 형성단계(S100)가 실시된 후에는 연결전극(250) 위로 절연패드(300)를 형성하는 절연패드 형성단계(S200)가 실시된다. 이를 도 6 및 도 7에 의거하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 절연패드 형성단계를 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 절연패드 형성단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6과 도 7을 참조하여 설명하면, 절연패드 형성단계는 제 1 투명전극층(200)에 연결전극(250)이 덮히도록 필름형 오버코트(172a)를 라미네이트하는 합지 단계(S210) 및 필름형 오버코트(172a)를 노광한 후 현상하여 연결전극(250) 위로 절연패드(300)가 형성될 부분만 남기고 필름형 오버코트(172a)를 제거하는 제거 단계(S230)으로 이루어진다.
이를 자세히 살펴보면, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 제 1 감지셀(211), 제 2 감지셀(231), 연결패턴(250) 및 배선전극(270)이 형성된 투명기판(100) 위에 필름형 오버코트(172a)를 라미네이트하는 합지 단계(S210)가 실시된다.
이때, 투명기판(100) 위에 라미네이트되는 필름형 오버코트(172a)는 투명한 절연물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 SiO2를 포함하는 투명성을 확보할 수 있는 다양한 절연물질이 이용될 수 있다.
그리고, 합지 단계(S210) 후에는 절연패드 마스크를 이용하여 적층된 필름형 오버코트(172a)에 UV 노광기나 LDI 시스템을 이용하여 자외선 또는 레이저를 조사하여 절연패드의 형태에 맞게 노광한다.
이후, 노광된 필름형 오버코트(172a)를 현상하여 제거하는 제거 단계(S230)가 실시됨으로써, 도 7의 (b)에 도시된 것과 같이 연결전극(250)을 덮는 절연패드(300)가 형성된다.
이때, 절연패드(300)는 바람직하게 2~8마이크로미터의 두께로 형성됨으로써, 제 1 감지셀(211)들을 X축 방향으로 연결하는 연결전극(250)의 주위가 절연패드(300)에 의해 차폐된다.
또한, 합지 단계(S210)와 제거 단계(S230) 사이에 투명기판(100) 위에 라미네이트된 필름형 오버코트(172a)를 경화시켜 안정적인 상태가 되도록 필름형 오버코트(172a)를 향해 자외선을 조사하는 경화 단계(S220)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 절연패드 형성단계(S200)가 실시된 후에는 제 2 감지셀(231)을 Y축 방향으로 연결하는 브리지(400)를 형성하는 브리지 형성단계(S300)가 실시된다. 이를 도 8에 의거하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 터치 스크린 패널 제조과정 중 브리지 형성단계를 나타낸 단면도이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제 1 감지셀(211) 및 제 2 감지셀(231)의 위로 감광성 금속 나노와이어층(410)을 형성한다. 이때, 감광성 금속 나노와이어층(410)은 감광재와 금속 나노와이어가 혼합되어 있는 혼합물질을 도포하여 생성되는데, 바람직하게 금속 나노와이어는 은 나노 와이어인 것을 특징으로 한다. 즉, 감광성 금속 나노와이어층(410)은 포토 레지스트라고도 언급되는, 광에 노출되는 경우 내성이 변하는 고분자 재료인 감광재와 은 나노와이어를 혼합하여 스핀 코팅(spin coating) 등의 각종 코팅 방법이나 스크린 인쇄(screen print) 등의 각종 인쇄법으로 형성된다. 이때, 감광성 금속 나노와이어층(410)은 소프트 베이킹(soft-baking) 공정을 거칠 수 있다.
그리고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 브리지 포토마스크를 이용하여 UV 노광기나 LDI(laser direct imaging) 시스템을 통해 자외선 또는 레이저를 감광성 금속 나노와이어층(410)에 조사하여 브리지 패턴의 형태에 맞게 노광한다. 이후, 노광된 감광성 금속 나노와이어층(410)을 현상하여 경화되지 않은 감광성 금속 나노와이어층(410)을 부분적으로 제거함으로써, 서로 이웃하는 2의 제2 감지셀(231)을 Y축 방향으로 연결하는 브리지(400)가 형성된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 터치 스크린 패널의 제조방법에 의하면, 균일한 두께를 갖는 필름형 오버코트(172a)로 절연패드(300)를 형성하기 때문에 불균일한 절연패드로 인한 빛의 퍼짐 현상이 발생되는 것을 방지하며, 절연패드(300) 또는 브리지(400)를 형성하기 위한 열처리 공정이 불필요하여 터치 스크린 패널의 제조시 투명기판의 수축 또는 팽창을 막아준다.
또한, ITO와 같은 투명전도성산화물을 대신하여 감광성 금속 나노와이어를 이용하여 브리지를 형성함으로써, 저렴하게 터치 스크린 패널을 제조할 수 있고 은 나노 와이어가 갖는 특성을 이용하여 유연한 터치 스크린 패널을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배선 형성단계(S400)을 보다 구체적으로 살펴보면, 배선전극(270)을 제외하고 투명기판(100)에 형성된 제1 투명전극층(200)을 밀폐하기 위하여 투명기판(100)에 보호필름을 라미네이션한다. 보호필름이 라미네이션된 투명기판(100)을 이용하여 배선전극(270)에만 금속을 선택적으로 무전해 도금방식으로 도금하여 배선을 형성하는데 구체적인 과정은 아래와 같다.
무전해 도금은 전이 금속염, 환원제, 착화제 등을 이용하여 배선 전극(270) 상에 무전해 도금층을 형성한다. 금속이온이 포함된 화합물과 환원제가 혼합된 도금액을 사용하여 배선 전극(270)에 금속을 환원 석출시키는 것으로 금속이온을 환원제에 의해 환원시킴으로써 진행될 수 있다.
주반응으로서 다음의 반응식에 의해 금속이온이 환원될 수 있다.
금속이온 + 2HCHO + 4OH- => 금속(0) + 2HCOO- + H2 + 2H2O
이때, 무전해 도금에 사용되는 금속의 종류는 Ag, Cu, Au, Cr, Al, W, Zn, Ni, Fe, Pt, Pb, Sn, Au 등이 될 수 있고, 이들 원소는 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
무전해 도금에 사용되는 도금액은 도금하고자 하는 금속의 염 및 환원제 등을 포함하는 것일 수 있으며, 이때 환원제는 포름알데히드, 히드라진 또는 그 염, 황산 코발트(Ⅱ), 포르말린, 글루코오스, 글리옥실산, 히드록시알킬술폰산 또는 그 염, 하이포 포스포러스산 또는 그 염, 수소화붕소화합물, 디알킬아민보란 등이 있으며, 이 이외에도 금속의 종류에 따라 다양한 환원제가 사용될 수 있다.
나아가, 무전해 도금액은 금속이온을 생성하는 금속염, 금속이온과 리간드를 형성함으로써 금속이 액상에서 환원되어 용액이 불안정하게 되는 것을 방지하기 위한 착화제 및 환원제가 산화되도록 무전해 도금액을 적당한 pH로 유지시키는 pH 조절제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 동(구리) 도금층을 형성하고자 하는 경우에는, 황산구리, 포르말린, 수산화나트륨, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 및 촉진제로서 2.2-비피래딜을 첨가한 수용액을 이용하여 무전해 도금층을 형성할 수 있다.
무전해 동도금 단계는 일반적인 수평, 수직의 판넬 도금장치와 롤투롤, 바렐도금장치를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 무전해 도금의 경우에 배선 전극(270)과 무전해 금속도금층의 사이에는 무전해 금속도금층을 형성하기 위한 시드 금속층이 추가로 형성될 수 있다.
일반적으로 ITO, IZO 등과 같은 금속산화물로 이루어진 배선 전극(270)에 무전해 도금할 때 시드 금속층을 형성하지 않고 무전해 도금을 하는 경우, 밀착력이 저하되어서 무전해 도금의 멸실 등 제품 신뢰성에 문제가 나타날 여지가 있으므로, 배선 전극(270) 상부에 시드금속층을 형성함으로써, 이와 같은 문제를 해결할 수 있다.
시드 금속층을 형성하기 위한 금속은 Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Fe, Pd, Co 또는 이들의 합금에서 선택될 수 있고, 바람직하게는 팔라듐 염을 사용할 수 있으며, 시드금속 성분의 할라이드, 설페이트, 아세테이트, 착염 등의 시드금속성분의 전이금속염이면 어느 성분이나 가능하며, 금속 도금막의 전기적 특성 향상 및 산화방지 등의 개선을 위하여 2가지 이상의 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 시드 금속층을 형성함에 있어서, 시드 금속층에 시드 금속 성분 이외의 다른 추가적인 전이금속 성분을 함유할 수 있다.
한편, 시드 금속 이외의 추가의 전이금속 성분은 금속 할라이드, 금속 설페이트, 금속 아세테이트 등의 전이금속 염을 이용하여 함유시킬 수 있으며, 이를 위해 무전해 도금층의 성분과 동일한 금속성분의 염을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 시드 금속층은 무전해 도금층이 보다 신속히 형성될 수 있고, 또한 무전해 도금층이 도금될 하부층에만 무전해 도금층이 형성될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
예컨대, 시드 층 형성을 위하여 팔라듐성분이 500 ppm, 황산구리 0.1%, 안정제 1%의 성분으로 된 수용액을 사용하여 수용액 내에 기판을 1 내지 10분 동안 담근 후 꺼내 건조과정을 거쳐 무전해 화학 동 도금을 진행할 수 있다.
바람직하게, 무전해 도금이 완료된 배선 전극(270)은 진공 건조오븐에서 24시간 동안 건조시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 투명기판 210: 제1 감지전극
230: 제2 감지전극 250: 연결전극
270: 배선전극 300: 절연패드
400: 브리지 500: 금속 배선부
230: 제2 감지전극 250: 연결전극
270: 배선전극 300: 절연패드
400: 브리지 500: 금속 배선부
Claims (4)
- 투명기판의 상면에 투명전극산화물을 증착하는 단계;
상기 투명전극산화물을 에칭하여, 활성 영역에 일축 방향으로 배치된 제 1 감지전극과 상기 제 1 감지전극과 서로 중첩되지 않게 타축 방향으로 배치된 제 2 감지전극, 서로 이웃하는 두 개의 제 1 감지전극을 연결하는 연결전극 및 상기 활성 영역의 둘레를 따라 비활성 영역에 배선전극을 형성하는 단계;
상기 연결전극 위로 상기 연결전극을 절연시키는 절연패드를 형성하는 단계;
상기 절연패드 위로 서로 이웃하는 두 개의 제 2 감지전극을 연결하는 브리지를 형성하는 단계; 및
상기 배선전극에 금속을 도금하여 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 브리지를 형성하는 단계는
감광성 금속 나노와이어층을 상기 절연패드가 형성되어 있는 상기 투명 기판의 상면에 도포하는 단계;
포토마스크를 통해 상기 감광성 금속 나노와이어층을 노광하고 현상하여 제2 감지전극을 연결하는 브리지를 형성하는 단계; 및
상기 감광성 금속 나노와이어로 형성된 브리지에 열을 가하거나 또는 자외선을 조사하여 브리지를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 절연패드를 형성하는 단계는
상기 연결전극 위로 필름형 오버코트를 라미네이트하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널의 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배선은 상기 배선 전극에 무전해 도금 방식으로 금속을 도금하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널의 제조 방법.
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