KR100796489B1 - 터치패널장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 다른 결정질과 비정질 투명필름을 사용함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 터치패널장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 터치패널장치는 결정질 구조와 비정질 구조 중 어느 하나의 구조를 가지는 투명전도성물질로 형성되어진 상부 투명필름을 가지는 상부시이트와, 상부 투명필름과 다른 결정 구조를 가지는 투명전도성물질로 형성되어진 하부 투명필름을 가지는 하부시이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치패널장치 및 그의 제조방법{Touch Panel Apparatus and Method of Fabricating the same}
도 1은 액정패널에 탑재되어진 터치패널장치를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터치패널장치를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 터치패널 상에 형성되는 전극 및 신호선을 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 전극 및 신호선이 형성된 터치패널의 상판과 하판을 분리하여 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액정패널에 탑재되어진 터치패널장치를 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 터치패널 상에 형성되는 전극 및 신호선을 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 전극 및 신호선이 형성된 터치패널의 상판과 하판을 분리하여 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
31 : 액정패널 32 : 터치패널
33 : 백라이트 34 : 터치 컨트롤러
35 : 컴퓨터 본체 26,27,40,42 : 투명필름
본 발명은 터치패널장치에 관한 것으로, 특히 서로 다른 결정질과 비정질 투명필름을 사용함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 터치패널장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 일체형 입력장치인 터치패널은 은행의 현금 지급기(ATM) 등이 대표적인데, 스타일러스 펜 또는 손가락이 눌려진 위치에 해당하는 전압 또는 전류 신호를 발생함으로써 사용자가 지정하는 명령 또는 그래픽 정보를 입력하게 된다. 최근에는 평판 표시장치 중 액정패널과 일체되어 아날로그 입력 방식의 저항막 방식의 터치패널의 주로 사용되고 있다. 통상의 액정패널은 두장의 유리기판 사이에 주입되어진 액정 셀 들의 광 투과율이 조절되게 함으로써 화상을 표시하게 된다. 액정 셀들 각각은 비디오신호, 즉 해당 화소신호에 응답하여 투과되는 광량을 조절한다.
일반적으로, 터치패널(32)이 장착되는 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이 터치패널(32), 액정패널(31), 백라이트(33)가 모두 독립적으로 존재하며, 이를 동작시키기 위해서 터치패널(32)이 신호선(36)(FPC)에 의해 터치 컨트롤러(34)에 연결되며, 터치 컨트롤러(34)는 다시 컴퓨터 본체(35)에 전기적으로 연결된다.
이의 동작을 설명하면, 터치패널(32)의 상부에 일정 이상의 압력으로 터치를 하게 되면, 그 위치에서의 전압치가 터치 컨트롤러(34)에서 계산되어 좌표를 인식하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 저항막 방식의 터치패널이 탑재되어진 액정패널을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 종래의 터치패널장치는 상판(31a)과 하판(31b)으로 이루어지는 액정패널(31)과, 상판(32a)과 하판(32b)으로 이루어지는 터치패널(32)과, 액정패널(31)과 터치패널(32) 사이에 형성되는 편광판(4)을 구비한다.
액정패널(31)은 하판(31b)과 상판(31a) 사이에 주입되어진 액정물질(14) 및 스페이서(5)를 가지게 된다. 하판(31b)의 하부기판(3b) 상에는 게이트라인(6), 절연막(8), 화소전극(10a) 및 제1 배향막(12a)이 순차적으로 형성되어 있다. 상판(31a)의 상부기판(3a)은 자신의 하면 상에 순차적으로 형성되어진 블랙 매트릭스(16), 컬러필터(18), 공통전극(10b) 및 제2 배향막(12b)을 가지게 된다. 스페이서(5)는 상판(31a)과 하판(31b)이 합착되기 전에 제1 배향막(12a) 상에 형성된다. 이러한 상판(31a)과 하판(31b)은 스페이서(5)에 의해 일정한 간격으로 유지하게끔 이격된다. 다시 말하여, 스페이서(5)는 상판(31a)과 하판(31b) 간의 간격을 균일하게 유지함으로써 액정물질(14)이 균일한 두께를 가지게 한다.
터치패널(32)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyene Terephthalate : 이하 "PET"라 함) 필름으로 된 하판(32b) 및 상판(32a) 사이에 형성되어진 스페이서(28)를 가지게 된다.
하판(32b)의 하부시이트(20) 상에는 하부 투명필름(26)이 형성되고, 상판(32a)의 상부시이트(24) 상에는 상부 투명필름(27)이 형성되어 있다.
상부시이트(24)는 PET로 형성되며, 하부시이트(20)는 유리, 플라스틱, PET 중 어느 하나로 형성된다.
상부 및 하부 투명필름(27, 26)은 투과율이 좋은 투명전도성물질, 예를 들면 투명전도성물질인 인듐-주석-옥사이드(Indium-Tin-Oxide ; 이하 "ITO"라 함), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide ; 이하 "IZO"라 함), 인듐-주석-아연-옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide ; 이하 "ITZO"라 함)들 중 하나로 형성된다. 특히, ITO 물질이 주로 사용된다.
상부 투명필름(27) 상의 끝단에는 상부 전극층이 형성됨과 아울러, 하부 투명필름(26) 상의 끝단에는 하부 전극층이 형성된다. 상부 전극층은 상부시이트(24)가 스타일러스 펜 또는 손가락에 의해 눌려질 때 하부 전극층과 단락됨으로써 눌려진 위치에 따라 달라지는 전류량 또는 전압레벨을 가지는 신호가 발생된다. 이때, 상부 및 하부 전극층은 전도성이 좋은 금속물질, 예를 들면 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성된다. 상부 및 하부 투명필름(27, 26)은 모두 비정질 ITO 구조로 형성되거나, 결정질 ITO 구조로 형성된다.
편광판(4)은 터치패널(32)의 하판(32b)과 액정패널(31)의 상판(31a) 사이에 형성되어 액정패널(31)을 중심으로 양면에서 가시광선을 직선편광으로 바꿔주는 역 할을 한다.
편광판(4)과 터치패널(32)의 하판(32b) 사이에는 제1 접착제(1a)가 형성되며, 편광판(4)과 액정패널(31)의 상판(31a) 사이에는 제2 접착제(1b)가 형성된다.
도 3 및 도 4를 결부하여 설명하면, 터치패널(32)의 상판(32a)에는 세로방향의 가장자리에 형성된 X축 전극(27a,27b)과, X축 전극(27a,27b)의 중앙으로부터 도출되어 터치컨트롤러(34)에 전류량 또는 전압 레벨을 가지는 신호를 공급하는 신호선(28c,28d)을 구비한다.
터치패널(32)의 하판(32b)에는 가로방향의 가장자리에 형성된 Y축 전극(26a,26b)과, Y축 전극(26a,26b)의 중앙으로부터 도출되어 터치컨트롤러(34)에 전류량 또는 전압 레벨을 가지는 신호를 공급하는 신호선(28a,28b)을 구비한다. 이 신호선(28a,28b,28c,28d)은 전극들(26a,26b,27a,27b)에 연결된 전극 연장선과 테일부로 구성되어진다.
이와 같이 배치되어진 터치패널(32)은 전극들(26a,26b,27a,27b)의 중앙으로부터 도출된 신호선들(28a,28b,28c,28d)을 터치컨트롤러(34)에 연결하기 위해 터치패널(32)의 일측면으로 뽑아낸다.
상기 터치패널(32)의 상부 및 하부 투명필름(27, 26)을 모두 비정질 ITO로 형성하는 경우, 상부 및 하부 투명필름(27, 26)는 내구성과 내마모성이 적어 ITO막이 쉽게 열화되지 않는 반면에 외부의 힘에 의해 쉽게 깨지는 취성(britle) 특성을 가지게 된다. 이에 따라, 터치패널장치를 장시간 사용하면 상부 및 하부시이트(24, 20)와 상부 및 하부 투명필름(27, 26)이 분리되는 들뜸 현상이 발생된다. 따라서, 상부 및 하부 전극층에서 검출되는 전압의 선형성(linearity)이 깨지게 된다.
한편, 상부 및 하부 투명필름(27, 26)을 모두 결정질 ITO로 형성하는 경우, 결정질 구조의 상부 및 하부 투명필름(27, 26)은 부드러운 연성(flxeible) 특성을 가지게 된다. 이 결정질 구조는 ITO 물질을 증착한 후, 융점(녹는점) 이하의 고온에서 열처리를 함으로써 형성된다. 여기서, ITO 물질을 증착시킬 때 ITO 물질은 비정질 구조를 가지는데, 열처리에 의하여 결정질로 바뀌게 된다. 그런데, 결정질 ITO 물질로 이루어지는 상부 및 하부 투명필름(27, 26)은 연성 특성을 가지고 있어 내마모성이 좋지 않을 뿐만 아니라, 터치패널을 장시간 사용하게 되면 ITO막의 열화가 쉽게 일어나게 되어 상부 및 하부 전극층에서 검출되는 전압의 선형성(linearity)이 깨지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 서로 다른 결정질과 비정질 투명필름을 사용함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 터치패널장치 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치패널장치는 결정질 구조와 비정질 구조 중 어느 하나의 구조를 가지는 투명전도성물질로 형성되어진 상부 투명필름을 가지는 상부시이트와, 상부 투명필름과 다른 결정 구조를 가지는 투명 전도성물질로 형성되어진 하부 투명필름을 가지는 하부시이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치패널장치의 제조방법은 상부시이트 및 하부시이트를 형성하는 단계와, 상기 상부시이트 상에 결정질 구조와 비정질 구조 중 어느 하나의 구조를 가지는 투명전도성물질을 증착하여 상부 투명필름을 형성하는 단계와, 상기 상부 투명필름과 다른 결정 구조를 가짐과 아울러 상기 하부시이트 상에 투명전도성 물질을 증착하여 하부 투명필름을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 터치패널장치의 상/하부 투명필름(40, 42) 각각은 서로 다른 결정질과 비정질 물질로 이루어진다.
본 발명의 터치패널장치는, 상판(31a)과 하판(31b)으로 이루어지는 액정패널(31)과, 상판(32a)과 하판(32b)으로 이루어지는 터치패널(32)과, 액정패널(31)과 터치패널(32) 사이에 형성되는 편광판(4)을 구비한다.
액정패널(31)은 하판(31b)과 상판(31a) 사이에 주입되어진 액정물질(14) 및 스페이서(5)를 가지게 된다. 하판(31b)의 하부기판(3b) 상에는 게이트라인(6), 절연막(8), 화소전극(10a) 및 제1 배향막(12a)이 순차적으로 형성된다. 상판(31a)의 상부기판(3a)은 자신의 하면 상에 순차적으로 형성되어진 블랙 매트릭스(16), 컬러필터(18), 공통전극(10b) 및 제2 배향막(12b)을 갖는다. 스페이서(5)는 상판(31a)과 하판(31b)이 합착되기 전에 제1 배향막(12a) 상에 형성된다. 이러한 상판(31a)과 하판(31b)은 스페이서(5)에 의해 일정한 간격으로 유지하게끔 이격된다. 다시 말하여, 스페이서(5)는 상판(31a)과 하판(31b) 간의 간격을 균일하게 유지함으로써 액정물질(14)이 균일한 두께를 가지게 한다.
터치패널(32)은 PET 필름으로 된 하판(32b) 및 상판(32a) 사이에 형성되어진 스페이서(28)를 갖는다.
하판(32b)의 하부시이트(20) 상에는 하부 투명필름(42)이 형성되고, 상판(32a)의 상부시이트(24) 상에는 상부 투명필름(40)이 형성된다.
상부시이트(24)는 PET로 형성되며, 하부시이트(20)는 유리, 플라스틱, PET 중 어느 하나로 형성된다.
삭제
상부 투명필름(40) 상의 끝단에는 상부 전극층이 형성됨과 아울러, 하부 투명필름(42) 상의 끝단에는 하부 전극층이 형성된다. 상부 전극층은 상부시이트(24)가 스타일러스 펜 또는 손가락에 의해 눌려질 때 하부 전극층과 단락됨으로써 눌려진 위치에 따라 달라지는 전류량 또는 전압레벨을 가지는 신호가 발생된다. 이때, 상부 및 하부 전극층은 전도성이 좋은 금속물질, 예를 들면 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성된다.
상부 및 하부 투명필름(40, 42)은 투과율이 좋은 투명전도성물질인 ITO, IZO, ITZO들 중 어느 하나로 형성되며, 주로 ITO 물질이 사용된다. 상부 및 하부 투명필름(40, 42)은 약 300Å 정도의 두께로 증착된다.
삭제
상부 및 하부 투명필름(40, 42)은 서로 다른 결정 구조를 가지는 ITO 물질로 형성된다. 예를 들어, 상부 투명필름(40)이 결정질 구조의 ITO 물질로 형성되면 하부 투명필름(42)은 비정질 구조의 ITO 물질로 형성된다. 또는 상부 투명필름(40)을 비정질 구조의 ITO로 형성되면 하부 투명필름(42)을 결정질 구조의 ITO 물질로 형성된다.
상부 또는 하부 투명필름(40, 42)은 ITO 물질을 증착함으로써 형성되는데, 여기서 ITO 물질은 비정질 구조를 가진다. 이러한 비정질 구조의 ITO 물질을 결정질로 만들기 위하여 고온의 열처리 과정이 포함된다. 즉, ITO를 증착한 후, ITO의 융점(녹는점) 이하의 고온에서 ITO를 열처리하면 비정질의 ITO막은 결정질 구조를 가지게 된다.
이와 같이, 상부 투명필름(40)과 하부 투명필름(42)을 서로 다른 결정 구조의 ITO 물질로 형성시킴으로써 내구성과 내마모성의 특성이 취약한 결정질 구조의 ITO막이 가지는 단점과 외부 힘에 의해 쉽게 깨지는 취성 특성을 가지는 비정질 구조의 ITO막이 가지는 단점을 서로 보완할 수 있다.
특히, 상부 투명필름(40)으로 결정질 구조의 ITO를 사용함과 아울러 하부 투명필름(42)으로 비정질 구조의 ITO를 사용하는 경우, 손가락으로 터치패널을 누르더라도 상부 투명필름(40) 쉽게 깨지지 않게 되며, 종래의 상부시이트와 상부 투명필름 사이에 발생할 수 있는 들뜸 발생률이 적어지게 된다. 이때, 하부 투명필름(42)은 내구성과 내마모성이 적어 ITO막이 쉽게 열화되지 않는다. 즉, 결정질 구조의 상부 투명필름(40)은 비정질 구조의 하부 투명필름(42)의 단점인 연성 특성으로 인한 내마모성을 향상시킴과 아울러 ITO막의 열화를 방지한다. 또한, 비정질 구조의 하부 투명필름(42)은 결정질 구조의 상부 투명필름(40)의 단점인 취성특성과 들뜸을 방지하게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 터치패널은 내구성을 향상시킴과 아울러 열화를 방지할 수 있으므로 상부 및 하부 전극층에서 검출되는 전압의 선형성을 안정하게 유지할 수 있으므로 터치패널의 신뢰성이 향상된다.
편광판(4)은 터치패널(32)의 하판(32b)과 액정패널(31)의 상판(31a) 사이에 형성되어 액정패널(31)을 중심으로 양면에서 가시광선을 직선편광으로 바꿔주는 역할을 한다.
편광판(4)과 터치패널(32)의 하판(32b) 사이에는 제1 접착제(1a)가 형성되며, 편광판(4)과 액정패널(31)의 상판(31a) 사이에는 제2 접착제(1b)가 형성된다.
도 6 및 도 7을 결부하여 설명하면, 터치패널(32)의 상판(32a)에는 세로방향의 가장자리에 형성된 X축 전극(40a, 40b)과, X축 전극(40a, 40b)의 중앙으로부터 도출되어 터치컨트롤러(34)에 전류량 또는 전압 레벨을 가지는 신호를 공급하는 신호선(28c, 28d)을 구비한다.
터치패널(32)의 하판(32b)에는 가로방향의 가장자리에 형성된 Y축 전극(42a, 42b)과, Y축 전극(42a, 42b)의 중앙으로부터 도출되어 터치컨트롤러(34)에 전류량 또는 전압 레벨을 가지는 신호를 공급하는 신호선(28a,28b)을 구비한다. 이 신호선(28a,28b,28c,28d)은 전극들(40a,40b,42a,42b)에 연결된 전극 연장선과 테일부로 구성되어진다.
이와 같이 배치되어진 터치패널(32)은 전극들(40a,40b,42a,42b)의 중앙으로부터 도출된 신호선들(28a,28b,28c,28d)을 터치컨트롤러(34)에 연결하기 위해 터치패널(32)의 일측면으로 뽑아낸다.
본 발명에 따른 터치패널은 터치패널 하부에 형성되는 액정패널 대신에 플라즈마 디스플레이 패널, 전계방출소자, 일렉트로루미네센스소자등이 적용가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 서로다른 결정구조를 갖는 투명전도성물질을 이용하여 터치패널장치의 상부 투명필름과 하부 투명필름을 형성함으로써, 결정질과 비정질 구조의 단점을 서로 보완하여 내구성을 향상시킴과 아울러 취성 특성을 방지할 수 있으며, 더욱이 본 발명에 따른 터치패널은 투명필름의 열화와 들뜸을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 결정질 구조나 비정질 구조를 갖는 투명전도성물질로 형성되어진 상부 투명필름을 갖는 상부시이트와,
    상기 상부 투명필름과 다른 결정 구조를 갖는 투명전도성물질로 형성된 하부 투명필름을 갖는 하부시이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부시이트 하부에 설치되는 액정표시장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 투명필름은 투명전도성물질인 인듐-주석-옥사이드(Indium-Tin-Oxide), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide), 그리고 인듐-주석-아연-옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부시이트 외각 영역에 형성되어 전압을 공급하기 위한 전극 층들과,
    상기 상부 투명필름과 하부 투명필름 사이에 형성되어 소정의 갭을 유지하기 위한 스페이서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치.
  5. 상부시이트 및 하부시이트를 형성하는 단계와,
    상기 상부시이트 상에 결정질 구조나 비정질 구조를 갖는 투명전도성물질을 증착하여 상부 투명필름을 형성하는 단계와,
    상기 상부 투명필름과 다른 결정 구조를 가짐과 아울러 상기 하부시이트 상에 투명전도성 물질을 증착하여 하부 투명필름을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부시이트 하부에 액정표시장치를 설치하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정질 구조는 상기 증착된 투명전도성물질의 융점(녹는점) 이하의 온도에서 비정질 구조의 투명전도성물질에 열처리를 가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널장치의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 투명필름은 투명전도성물질인 인듐-주석-옥사이드(Indium-Tin-Oxide), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide), 그리고 인듐-주석-아연-옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널장치의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부시이트 외각 영역에 형성되어 전압을 공급하기 위한 전극층들을 형성하는 단계와,
    상기 상부 투명필름과 하부 투명필름 사이에 형성되어 소정의 갭을 유지하기 위한 스페이서를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널장치의 제조방법.
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