KR101022105B1

KR101022105B1 - 터치 스크린 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101022105B1
Application number: KR1020090003629A
Authority: KR
Inventors: 정태혁; 김진근
Original assignee: 삼성모바일디스플레이주식회사
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: US8345021B2; EP2209065A3; CN101782821B; KR20100084249A; JP5091182B2; CN101782821A; JP2010165332A; EP2209065A2; US20100182259A1

Abstract

본 발명은, 영상표시장치 등에 구비되는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

본 발명의 터치 스크린 패널은, 투명기판과, 상기 투명기판 상에 형성되며 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지패턴들(X 패턴들)과, 상기 제1 감지패턴들 상에 형성된 제1 절연막과, 상기 제1 절연막 상에 형성되며 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되되 상기 제1 감지패턴들과 중첩되지 않도록 상기 제1 감지패턴들과 교호적으로 배치된 다수의 제2 감지패턴들(Y 패턴들)을 포함한다.

Description

터치 스크린 패널 및 그 제조방법{Touch Screen Panel and Fabricating Method for the Same}

본 발명은 영상표시장치 등에 구비되는 터치 스크린 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다.

이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지패턴이 주변의 다른 감지패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.

여기서, 접촉면에서의 접촉위치를 명확히 판단하기 위해, 감지패턴은 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된 제1 감지패턴들(X 패턴들)과, 제2 방향을 따라 연결되도록 형성된 제2 감지패턴들(Y 패턴들)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 제1 및 제2 감지패턴들은 일반적으로 동일한 레이어에 위치된다. 이 경우, 동일한 X 또는 Y 라인들에 배열된 감지패턴들은 이들 상부의 절연막에 형성된 컨택홀을 통해 별도의 연결패턴을 형성함에 의해 연결된다. 이로 인해, 마스크 수가 증가하고 공정이 복잡해질 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크 수가 저감되고 공정이 단순화된 터치 스크린 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 투명기판과, 상기 투명기판 상에 형성되며 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지패턴들(X 패턴들)과, 상기 제1 감지패턴들 상에 형성된 제1 절연막과, 상기 제1 절연막 상에 형성되며 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되되 상기 제1 감지패턴들과 중첩되지 않도록 상기 제1 감지패턴들과 교호적으로 배치된 다수의 제2 감지패턴들(Y 패턴들)을 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 감지패턴들 각각은, X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 감지패턴들이 형성되는 영역의 가장자리에 배치되어 상기 하나의 열 또는 행 단위의 감지패턴들을 위치 검출라인과 전기적으로 연결하는 다수의 금속패턴들을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 투명기판의 하부면에 형성된 투명 접지전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 측면은, 투명기판의 일면에 제1 방향을 따라 연결되는 다수의 제1 감지패턴들(X 패턴들)을 형성하는 단계와, 상기 제1 감지패턴들 상에 제1 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연막 상에 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되며 상기 제1 감지패턴들과 중첩되지 않도록 배치되는 다수의 제2 감지패턴들(Y 패턴들)을 형성하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널의 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 감지패턴들은 패터닝과 동시에 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향을 따라 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 절연막은 프린팅 기법을 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 감지패턴들 상에 프린팅 기법을 이용하여 제2 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 투명기판의 타면에 투명 접지전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 제1 방향을 따라 연결되는 제1 감지패턴들과 제2 방향을 따라 연결되는 제2 감지패턴들을 서로 다른 레이어에 배치함에 의하여, 마스크 수를 저감시키고 공정을 단순화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 감지패턴들의 배치를 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 감지패턴들은, 서로 교호적으로 배치되며 X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성된 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)을 포함한다.

예를 들어, 제1 감지패턴들(12)은 제1 방향(열 방향)을 따라 X 좌표가 동일한 하나의 열에 배치된 감지패턴들끼리 서로 연결되도록 형성된 다수의 X 패턴들로 구성될 수 있다. 그리고, 제2 감지패턴들(14)은 제2 방향(행 방향)을 따라 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 배치된 감지패턴들끼리 서로 연결되도록 형성된 다수의 Y 패턴들로 구성될 수 있다.

단, 본 발명에서 제1 감지패턴들(12)과 제2 감지패턴들(14)은 각각 서로 다른 레이어에 배치된다. 예를 들어, 제1 감지패턴들(12)은 하부 레이어에 위치되고, 제2 감지패턴들(14)은 상부 레이어에 위치될 수 있다. 그리고, 이들 사이에는 도시되지 않은 절연막이 개재된다.

전술한 바와 같이, 제1 감지패턴들(12)과 제2 감지패턴들(14)을 서로 다른 레이어에 배치하면, 제1 감지패턴들(12)을 패터닝함과 동시에 동일한 열에 위치된 제1 감지패턴들(12)을 서로 연결하고, 제2 감지패턴들(14)을 패터닝함과 동시에 동일한 행에 위치된 제2 감지패턴들(14)을 서로 연결할 수 있다.

따라서, 별도의 컨택홀 및 연결패턴들을 형성하는 과정을 생략할 수 있어, 마스크 수가 저감되고 공정이 단순화된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 분해평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 결합평면도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널(10)은 투명기판(11)과, 투명기판(11) 상에 순차적으로 형성된 제1 감지패턴들(12), 제1 절연막(13), 제2 감지패턴들(14), 금속패턴들(15) 및 제2 절연막(16)을 포함한다.

제1 감지패턴들(12)은 투명기판(11)의 일면 상에 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된다. 예컨대, 제1 감지패턴들(12)은 투명기판(11)의 상부면 상에 다이아몬드 패턴과 같이 규칙적인 패턴으로 밀접되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 감지패턴들(12)은 X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치된 제1 감지패턴들(12)끼리 서로 연결되도록 형성된 다수의 X 패턴들로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 감지패턴들(12)의 형상은 다이아몬드 형상에 한정되는 것은 아니며, 감지패턴들이 밀접될 수 있는 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

그리고, 제1 감지패턴들(12)은 열 단위로 금속패턴들(15)과 전기적으로 연결될 수 있도록 패드(12a)를 구비한다. 제1 감지패턴들(12)의 패드(12a)는 열 단위로 상,하측에 교번적으로 구비되거나, 혹은 상,하측 모두에 구비될 수 있다.

단, 제1 감지패턴들(12)은 제2 감지패턴들(14)과 중첩되는 영역에는 형성되지 않는다.(연결부분들은 제외) 즉, 제1 감지패턴들(12)과 제2 감지패턴들(14)은 서로 어긋나도록 교호적으로 배치된다.

제1 절연막(13)은 제1 감지패턴들(12) 상에 이들을 커버하도록 형성된다.

제2 감지패턴들(14)은 제1 절연막(13) 상에 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되되, 제1 감지패턴들(12)과 중첩되지 않도록 상기 제1 감지패턴들(12)과 교호적으로 배치된다. 예컨대, 제2 감지패턴들(14)은 제1 감지패턴들(12)과 동일한 다이아몬드 패턴으로 밀접되도록 형성되며, Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치된 제2 감지패턴들(14)끼리 서로 연결되도록 형성된 다수의 Y 패턴들로 구성될 수 있다.

그리고, 제2 감지패턴들(14)은 행 단위로 금속패턴들(15)과 전기적으로 연결될 수 있도록 패드(14a)를 구비한다. 제2 감지패턴들(14)의 패드(14a)는 행 단위로 좌,우측에 교번적으로 구비되거나, 혹은 좌,우측 모두에 구비될 수 있다.

한편, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 제1 절연막(13)은 터치 스크린 패널(10)의 하부에 배치되는 표시패널(미도시) 등에서 방출되는 빛이 터치 스크린 패널(10)을 투과할 수 있도록 투명물질로 형성된다. 즉, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)은 인듐-틴 옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명 전극물질로 형성되고, 제1 절연막(13)은 투명 절연물질로 형성된다.

그리고, 이들의 두께는 표시패널로부터의 빛이 투과되는 투과율을 확보하면서도 터치 스크린 패널(10)(특히, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14))이 비교적 낮은 면저항을 가질 수 있는 범위 내에서 설정될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 제1 절연막(13)의 두께는 투과율과 면저항을 고려하여 최적화되도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)은 각각 100 내지 300 Å 두께의 인듐-틴 옥사이드(이하, ITO) 패턴으로 형성되고, 제1 절연막(13)은 1.6~1.9의 광굴절률(550nm 파장 기준)이 확보되는 400 내지 1000 Å 두께(특히 400 내지 700 Å 두께)의 투명 절연물질로 형성될 수 있다. 단, 이는 단지 하나의 실시예로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 두께는 투과율 및/또는 면저항 등을 고려하여 변경될 수 있음은 물론이다.

금속패턴들(15)은 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)이 형성되는 영역의 가장자리 영역, 특히, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)의 패드(12a, 14a)와 대응되는 영역에 배치된다. 이와 같은 금속패턴들(15)은 하나의 열 또는 행 단위의 감지패턴들(12, 14)을 각각 위치 검출라인(미도시)과 전기적으로 연결하여 도시되지 않은 구동회로 등으로 접촉위치 검출신호가 공급되도록 한다.

제2 절연막(16)은 제2 감지패턴들(14) 상에 이들을 커버하도록 형성된다. 예를 들어, 제2 절연막(16)은 제2 감지패턴들(14) 상에 400 내지 1000 Å 두께의 투명 절연물질로 형성될 수 있다. 이와 같은 제2 절연막(16)은 제품 설계에 따라 생략될 수도 있다.

전술한 바와 같은 터치 스크린 패널(10)의 각 구성요소들이 도 3에 도시된 바와 같이 결합된 상태에서 사람의 손 또는 물체가 터치 스크린 패널(10)에 접촉되면, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14), 금속패턴들(15) 및 위치 검출라인을 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 같은 본 발명의 터치 스크린 패널(10)에 의하면, 제1 방향을 따라 연결되는 제1 감지패턴들(12)과 제2 방향을 따라 연결되는 제2 감지패턴들(14)을 서로 다른 레이어에 배치함에 의하여, 마스크 수를 저감시키고 공정을 단순화할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 요부 결합단면도이다. 도 4를 설명할 때, 도 2 내지 도 3과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 제1 감지패턴들(12) 및 제2 감지패턴들(14)은 제1 절연막(13)을 사이에 개재하고, 서로 다른 레이어에 교호적으로 배치된다.

이와 같이 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)이 서로 다른 레이어에 위치되면, 패터닝 단계에서 동일한 열 또는 행에 위치된 제1 또는 제2 감지패턴들(12, 14)을 연결할 수 있게 된다. 이에 따라, 동일한 열 또는 행에 위치된 제1 또는 제2 감지패턴들(12, 14)을 연결하기 위한 컨택홀 형성 공정 등이 생략될 수 있다.

한편, 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)이 형성된 투명기판(11)의 일면과 반대되는 타측면, 예컨대, 투명기판(11)의 하부면에는 투명 접지전극(17)과, 투명 접지전극(17)을 커버하는 제3 절연막(18)이 더 형성될 수 있다.

예를 들어, 투명기판(11)의 하부면에는 100 내지 300 Å 두께를 갖는 ITO 등의 투명 전극물질로 형성된 투명 접지전극(17)이 형성되고, 투명 접지전극(17)의 하부에는 이를 커버하는 400 내지 1000 Å 두께의 제3 절연막(18)이 형성될 수 있 다.

하지만, 이는 단지 하나의 실시예로 투명 접지전극(17) 및 제3 절연막(18)의 두께 등은 광투과율 등을 고려하여 변형 실시될 수 있다. 또한, 투명 접지전극(17) 및/또는 제3 절연막(18)은 제품 설계에 따라 생략되는 것도 가능하다.

투명 접지전극(17)은 터치 스크린 패널(10)과 표시패널 등의 사이에서 안정성을 확보하는데 이용될 수 있고, 터치 스크린 패널(10)의 설계 방식에 따라서는 제1 및 제2 감지패턴들(12, 14)과 정전용량을 형성하는 데에도 이용될 수 있다.

즉, 정전용량의 터치 스크린 패널(10)에서, 접촉위치를 감지하기 위해 제1 감지패턴(12)과 제2 감지패턴(14) 사이의 정전용량이 이용되거나, 혹은 제1 및 제2 감지패턴(12, 14)과 투명 접지전극(17) 사이의 정전용량이 이용될 수 있는 것으로, 이는 다양하게 변형 실시가 가능하다.

도 5a 내지 도 5e는 도 4에 도시된 터치 스크린 패널의 제조방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.

우선, 도 5a를 참조하면, 투명기판(11) 상부에 ITO와 같은 투명전극물질을 성막한 후 패터닝하여 제1 감지패턴들(12)을 형성한다. 여기서, 제1 감지패턴들(12)의 연결부는 도시되는 않았지만, 제1 감지패턴들(12)은 제1 방향(예컨대, 열 방향)을 따라 연결되도록 패터닝된다.

이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 감지패턴들(12) 상에 비교적 용이한 공정이 가능한 프린팅 기법을 이용하여 제1 절연물질을 프린팅하고 소성하여 제1 절연막(13)을 형성한다. 한편, 제1 절연막(13)을 프린팅 기법으로 형성하는 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 절연막(13)은 CVD나 스퍼터링 등을 통해서도 형성될 수 있다.

이후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 절연막(13) 상에 ITO와 같은 투명전극물질을 성막한 후 패터닝하여 제2 감지패턴들(14)을 형성한다. 여기서, 제2 감지패턴들(14)은 제1 감지패턴들(12)과 중첩되지 않도록 배치된다.(단, 제2 감지패턴들(14)의 연결부는 제외될 수 있음) 그리고, 도시되지는 않았으나, 제2 감지패턴들(14)은 제2 방향(예컨대, 행 방향)을 따라 연결되도록 패터닝된다.

한편, 제2 감지패턴들(14)을 형성한 이후에는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 삼중막 또는 크롬막 등과 같이 투명 전극물질보다 면저항이 낮은 저저항 재료를 이용하여 도 2 내지 도 3에 도시된 금속패턴들(15)과 위치 검출라인(미도시) 등이 더 형성된다.

이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제2 감지패턴들(14) 및 금속패턴들(도 2 내지 도 3의 15) 상에 프린팅 기법을 이용하여 제2 절연물질을 프린팅하고 소성하여 제2 절연막(16)을 형성한다. 한편, 제2 절연막(16)을 형성하는 방법도 프린팅 기법에만 한정되는 것은 아니며, CVD 또는 스퍼터링 등을 이용하여 제2 절연막(16)을 형성할 수도 있다.

이후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 투명기판(11)의 하부면에 투명 접지전극(17)을 전면적으로 성막함과 아울러, 프린팅 기법, CVD 또는 스퍼터링 등을 이용하여 투명 접지전극(17)을 커버하도록 제3 절연막(18)을 형성한다.

이와 같은 본 발명의 터치 스크린 패널의 제조방법에 의하면, 마스크 공정을 최소화하고 공정단계를 간소화하여 공정효율을 높일 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 분해평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 결합평면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 요부 결합단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 터치 스크린 패널 11: 투명기판

12: 제1 감지패턴 13: 제1 절연막

14: 제2 감지패턴 15: 금속패턴

16: 제2 절연막

Claims

투명기판과,

상기 투명기판 상에 형성되며, 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된 다수의 제1 감지패턴들(X 패턴들)과,

상기 제1 감지패턴들 상에 형성된 제1 절연막과,

상기 제1 절연막 상에 형성되며, 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되되 상기 제1 감지패턴들과 중첩되지 않도록 상기 제1 감지패턴들과 교호적으로 배치된 다수의 제2 감지패턴들(Y 패턴들)과,

상기 제1 및 제2 감지패턴들이 형성되는 영역의 가장자리에 배치되어 상기 하나의 열 또는 행 단위의 감지패턴들을 이와 대응되는 위치 검출라인들과 전기적으로 연결하는 다수의 금속패턴들이 포함되며,

상기 제1, 2 감지패턴들은 투명 전극물질로 형성되고, 상기 금속패턴들은 상기 투명 전극물질보다 면저항이 낮은 저저항 재료로 형성되는 터치 스크린 패널.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1 절연막은 400 내지 1000 Å 두께의 투명 절연물질로 형성된 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 감지패턴들 각각은, X 좌표가 동일한 하나의 열 또는 Y 좌표가 동일한 하나의 행 단위로 서로 연결되도록 형성되는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,

상기 제2 감지패턴들 상에 형성된 제2 절연막을 더 포함하는 터치 스크린 패널.
제1항에 있어서,

상기 투명기판의 하부면에 형성된 투명 접지전극을 더 포함하는 터치 스크린 패널.
투명기판의 일면에 제1 방향을 따라 연결되는 다수의 제1 감지패턴들(X 패턴들)을 형성하는 단계와,

상기 제1 감지패턴들 상에 제1 절연막을 형성하는 단계와,

상기 제1 절연막 상에 제2 방향을 따라 연결되도록 형성되며, 상기 제1 감지패턴들과 중첩되지 않도록 배치되는 다수의 제2 감지패턴들(Y 패턴들)을 형성하는 단계와;

상기 제1 및 제2 감지패턴들이 형성되는 영역의 가장자리에 배치되는 다수의 금속패턴들을 형성하는 단계가 포함되며,

상기 제1, 2 감지패턴들은 투명 전극물질로 형성되고, 상기 금속패턴들은 상기 투명 전극물질보다 면저항이 낮은 저저항 재료로 형성되는 터치 스크린 패널의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 및 제2 감지패턴들은 패터닝과 동시에 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향을 따라 연결되는 터치 스크린 패널의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 절연막은 프린팅 기법을 이용하여 형성되는 터치 스크린 패널의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 제2 감지패턴들 상에 프린팅 기법을 이용하여 제2 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 터치 스크린 패널의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 투명기판의 타면에 투명 접지전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 터치 스크린 패널의 제조방법.