KR101119251B1 - 터치패널 - Google Patents

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KR101119251B1
KR101119251B1 KR1020100053465A KR20100053465A KR101119251B1 KR 101119251 B1 KR101119251 B1 KR 101119251B1 KR 1020100053465 A KR1020100053465 A KR 1020100053465A KR 20100053465 A KR20100053465 A KR 20100053465A KR 101119251 B1 KR101119251 B1 KR 101119251B1
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Abstract

본 발명에 따른 터치패널(100)은 투명기판(110)의 일면에 형성된 투명전극(120), 상단(133)이 투명전극(120)의 일면 테두리를 둘러싸고 하단(137)이 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출되도록 투명전극(120)의 측면에 형성된 보호층(130) 및 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출된 보호층(130)의 하단(137)을 둘러싸도록 보호층(130)의 측면에 형성된 전극배선(140)을 포함하는 구성이며, 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이에 보호층(130)을 개재함으로써 전자이동(electromigration; EM)을 막을 수 있어 터치패널(100)의 성능이 저하되고 수명이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

터치패널{Touch panel}
본 발명은 터치패널에 관한 것이다.
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.
또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널(Touch screen)이 개발되었다.
터치패널은 전자수첩, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.
터치패널의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치패널은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치패널과 정전용량방식 터치패널이다.
도 1은 종래기술에 따른 터치패널의 단면도이며, 이를 참조하여 종래기술의 문제점을 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 터치패널(10)은 투명기판(11)에 형성되어 입력수단의 터치를 감지하는 투명전극(13)과 투명전극(13)의 양단에 형성되어 투명전극(13)과 제어부 사이의 전기적 신호를 전달하는 전극배선(15)으로 구성된다. 여기서, 투명전극(13)은 통상 ITO(Indum Tin Oxide)로 형성되는 반면, 전극배선(15)은 은(Ag)으로 형성된다. 따라서, 전류가 흐를때 투명전극(13)과 전극배선(15)의 전위 차이로 인하여 전자들이 이동하는 EM(electromigration) 현상이 발생한다. EM(electromigration) 현상을 더욱 상세히 살펴보면, 투명전극(13)에 전류가 흐를 때 수많은 전자들이 음극에서 양극으로 이동하고, 전자들이 투명전극(13)을 이루고 있는 금속 원자들과 충돌함으로써 운동량의 교환이 발생한다. 운동량의 교환으로 인하여 음극에는 원자의 고갈에 의한 보이드(void)가 형성되어 단선이 유발되고 양극에는 원자의 퇴적으로 인한 힐록(hillock)이 생성되어 단락이 유발됨으로써 투명전극(13)이 변형되는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 터치패널(10)은 투명전극(13)의 상부에 전극배선(15)이 형성되므로 전체적인 터치패널(10)의 두께가 두꺼워지고, 그에 따라 터치패널(10)의 박형화를 구현하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보호층을 채용함으로써 투명전극과 전극배선 사이의 전자이동(electromigration; EM)을 방지할 수 있고, 전극배선을 투명전극의 상부가 아닌 투명전극의 측면에 배치함으로써 박형화를 구현할 수 있는 터치패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널은 투명기판의 일면에 형성된 투명전극, 상단이 상기 투명전극의 일면 테두리를 둘러싸고 하단이 상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출되도록 상기 투명전극의 측면에 형성된 보호층 및 상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출된 상기 보호층의 하단을 둘러싸도록 상기 보호층의 측면에 형성된 전극배선을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 보호층은 금(Au), 백금(Pt), 카본계열 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카본계열은 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극은 전도성 고분자로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출된 상기 보호층의 하단의 높이는 상기 투명전극의 높이보다 낮은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 투명전극과 전극배선 사이에 보호층을 개재함으로써 전자이동(electromigration; EM)을 막을 수 있어 터치패널의 성능이 저하되고 수명이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 보호층을 통해서 투명전극과 전극배선이 연결되므로, 전극배선을 투명전극의 측면에 배치할 수 있어 터치패널의 박형화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 터치패널의 단면도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도;
도 3은 도 2에 도시된 터치패널의 사시도; 및
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 터치패널의 사시도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)은 투명기판(110)의 일면에 형성된 투명전극(120), 상단(133)이 투명전극(120)의 일면 테두리를 둘러싸고 하단(137)이 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출되도록 투명전극(120)의 측면에 형성된 보호층(130) 및 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출된 보호층(130)의 하단(137)을 둘러싸도록 보호층(130)의 측면에 형성된 전극배선(140)을 포함하는 구성이다.
상기 투명기판(110)은 액티브영역과 베젤영역으로 구획되는 것으로, 액티브영역은 사용자의 터치를 인식할 수 있도록 투명전극(120)이 형성되는 부분으로 투명기판(110)의 중심에 구비되고, 베젤영역은 투명전극(120)과 통전하는 보호층(130)과 전극배선(140)이 형성되는 부분으로 투명기판(110)의 테두리에 구비된다. 여기서, 투명기판(110)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있다.
상기 투명전극(120)은 사용자가 터치시 신호를 발생시켜 컨트롤러에서 터치 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 투명기판(110)의 액티브영역에 형성된다. 여기서, 투명전극(120)은 통상적으로 사용하는 ITO(Indium Thin Oxide)뿐만 아니라 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 전도성 고분자를 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌 등을 포함한다. 한편, 투명전극(120)을 투명기판(110)의 일면에 형성하기 전, 투명기판(110) 표면의 활성(접착력 향상)을 위해서 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리를 하는 것이 바람직하다. 또한, 도면상 투명전극(120)은 막대형(bar type)으로 도시되었지만(도 3 참조), 이는 예시적인 것으로 반드시 투명전극(120)이 막대형으로 한정되는 것은 아니고, 마름모꼴, 삼각형, 팔각형 또는 원형으로 형성할 수 있음은 물론이다.
상기 보호층(130)은 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이의 전자이동(electromigration; EM)을 방지하는 역할을 수행하는 것으로, 투명전극(120)의 측면에 형성된다. 더욱 구체적으로 살펴보면, 보호층(130)의 상단(133)은 투명전극(120)의 일면 테두리를 둘러쌈으로써 투명전극(120)과 통전되고, 보호층(130)의 하단(137)은 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출됨으로써 전극배선(140)과 통전된다. 즉, 보호층(130)을 "
Figure 112010036446390-pat00001
" 형상으로 형성함으로써 투명전극(120)과 전극배선(140)과의 접촉면적을 넓혀 구조적 안정성과 신뢰성을 높일 수 있고, 투명전극(120)의 테두리가 외부환경에 노출되는 것을 방지함으로써 투명전극(120)을 보호할 수 있다. 또한, 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이의 전자이동을 방지하기 위해서 보호층(130)은 전자이동 저항(electromigration resistance)이 높은 물질로 형성하는 것이 바람직하고, 보호층(130)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 금(Au), 백금(Pt), 카본계열 또는 이들의 조합으로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 카본계열은 카본 나노 튜브(Cabon Nano Tube; CNT) 또는 카본 나노 파이버(Cabon Nano Fiber; CNF)를 포함한다. 여기서, 보호층(130)은 페이스트(paste) 형태로 제조하여 인쇄할 수 있다.
한편, 투명전극(120)이 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌 등을 포함하는 전도성 고분자로 형성된 경우 직접 전극배선(140)과 접촉하면 전자이동 뿐만 아니라 절연화합물이 생성되는 문제점이 발생하는데, 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이에 보호층(130)을 개재하여 절연화합물이 생성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따른 터치패널(100)은 보호층(130)을 채용함으로써, 전극배선(140)을 투명전극(120)의 상부가 아닌 투명전극(120)의 측면에 배치할 수 있어 터치패널(100)의 박형화를 구현할 수 있는 장점이 있다. 여기서, 터치패널(100)의 박형화를 더욱 효과적으로 구현하기 위해서 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출된 보호층(130)의 하단(137)의 높이(D1)는 투명전극(120)의 높이(D2)보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 전극배선(140)은 투명전극(120)과 제어부 사이의 전기적 신호를 전달하는 역할을 수행하는 것으로, 보호층(130)의 측면에 형성된다. 더욱 구체적으로 살펴보면, 투명기판(110)의 테두리 방향으로 돌출된 보호층(130)의 하단(137)을 둘러쌈으로써 보호층(130)과 통전되고, 결국 보호층(130)을 통해서 투명전극(120)과 통전된다. 즉, 전극배선(140)을 "┓" 형상으로 형성함으로써 보호층(130)과의 접촉면적을 넓혀 구조적 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다. 한편, 전극배선(140)은 실크스크린법, 그라비아인쇄법 또는 잉크젯인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 전극배선(140)의 재료로는 전기 전도도가 뛰어난 은 페이스트(Ag paste) 또는 유기은으로 조성된 물질을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전도성 고분자, 카본블랙(CNT포함), ITO와 같은 금속산화물이나 금속류 등 저저항(低抵抗) 금속을 사용할 수 있다. 한편, 도면상 전극배선(140)은 투명전극(120)의 양단에 연결되었지만 이는 예시적인 것으로(도 3 참조), 터치패널(100)의 방식에 따라 투명전극(120)의 일단에만 연결될 수 있다. 이때, 보호층(130)도 전극배선(140)이 연결되는 투명전극(120)의 일단에만 형성됨은 물론이다.
한편, 투명전극(120), 보호층(130) 및 전극배선(140)을 외부환경으로부터 손상되는 것을 방지하기 위해서 투명기판(110)의 일면에는 투명전극(120), 보호층(130) 및 전극배선(140)을 도포하도록 접착층을 형성할 수 있고, 상기 접착층에는 사용자의 터치를 입력받는 윈도우 패널을 접착시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 터치패널(100)은 전술한 바와 같이, 1층 구조의 투명전극(120)을 이용하여 자기 정전용량방식(Self Capacitance Type) 터치패널(100) 또는 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(100)을 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 상기 구성을 포함하는 다양한 형태의 터치패널을 제작할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 양면에 투명전극(120)을 각각 형성하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(200; 도 4 참조)을 제작할 수 있다. 이외에도, 일면에 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)을 2개 구비하여 투명전극(120)이 마주보도록 2개의 투명기판(110)을 접착층(150)으로 접착하여 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(300; 도 5 참조) 또는 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400; 도 6 참조)을 제작할 수 있다. 여기서, 상호 정전용량방식(Mutual Capacitance Type) 터치패널(300; 도 5 참조)의 경우 마주보는 2개의 투명전극(120)이 절연되도록 접착층(150)이 투명전극(120)의 전면에 부착되고, 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400; 도 6 참조)의 경우 사용자의 압력이 작용하면 마주보는 2개의 투명전극(120)이 접촉할 수 있도록 접착층(150)이 투명전극(120)의 테두리에만 부착되고 사용자의 압력이 제거되면 투명전극(120)이 원위치로 복귀하도록 반발력을 제공하는 도트 스페이서(160)가 투명전극(120)에 형성된다.
한편, 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이에는 보호층(130)이 "
Figure 112010036446390-pat00002
" 형상으로 형성되므로 투명전극(120)과 전극배선(140) 사이의 전자이동을 방지할 수 있고, 전극배선(140)을 투명전극(120)의 상부가 아닌 투명전극(120)의 측면에 배치할 수 있어 터치패널(200, 300, 400)의 박형화를 구현할 수 있음은 전술한 바와 같다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200, 300, 400: 터치패널 110: 투명기판
120: 투명전극 130: 보호층
133: 보호층의 상단 137: 보호층의 하단
140: 전극배선 150: 접착층
160: 도트 스페이서

Claims (6)

  1. 투명기판의 일면에 형성된 투명전극;
    상단이 상기 투명전극의 일면 테두리를 둘러싸고 하단이 상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출되도록 상기 투명전극의 측면에 형성된 보호층; 및
    상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출된 상기 보호층의 하단을 둘러싸도록 상기 보호층의 측면에 형성된 전극배선;
    을 포함하고,
    상기 보호층은 금(Au), 백금(Pt), 카본계열 또는 이들의 조합으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 카본계열은 카본 나노 튜브 또는 카본 나노 파이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명전극은 전도성 고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명기판의 테두리 방향으로 돌출된 상기 보호층의 하단의 높이는 상기 투명전극의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 터치패널.
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