KR101120096B1 - 5와이어 전극 터치 패널 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5와이어 전극 터치 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 5와이어 전극 터치 패널은 투명 기판과; 상기 투명 기판 상부에 형성된 투명 전도성막과; 상기 투명 전도성막 상부면 가장자리에 형성된 전극 패턴들과; 상기 전극 패턴들로부터 전압을 유기받아 상기 투명 전도성막 내측으로 전기장을 분포시키는 절연 패턴을 포함하여 구성된다.

Description

5와이어 전극 터치 패널 및 그의 제조 방법 { Touch panel with five wire electrode and method for manufacturing the same }
본 발명은 터치 패널의 특성을 우수하게 할 수 있는 5와이어 전극 터치 패널 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 멀티미디어 기술 및 디스플레이 기술의 비약적인 발전으로 인하여 휴대용 통신 장치의 액정표시부의 해상도가 향상되었고, 이에 따라서 휴대용 통신 장치에 터치 패널을 채택하는 경우가 늘어나고 있는 실정이다.
즉, 이동 단말 장치, 예를 들면 PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), MP3 플레이어, 휴대폰 등은 이동과 휴대에 용이하도록 그 크기가 점점 소형화되고 있다.
따라서, 종래의 키 버튼 입력 방식을 대신하여 사용자가 보다 편리하게 정보 선택과 입력을 할 수 있도록 터치 패널 방식이 채용되고 있다.
터치 패널 방식은 스크린을 통해서 컴퓨터와 인터페이스하여 직접 정보를 입력 또는 출력할 수 있는 것으로서, 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체의 접촉이 있으면 그 접촉된 위치의 좌표를 파악한다.
그리고 좌표에 대응하는 어플리케이션 등의 특정 처리가 실행된다.
그러므로, 터치 패널은 정보 표시부로서의 기능과 입력부로서의 기능을 함께 제공한다.
이러한 터치 패널은 다양한 방식으로 분류할 수 있는데, 그 동작 원리에 따라 크게 정전용량방식(Capacitive Overlay), 저항막방식(Resistive Overlay), 표면초음파방식(Surface Acoustic Wave), 적외선방식(Infrared Beam) 등이 있다.
저항막 방식의 터치 패널은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데 이때 저항값이 변화하게 되고 전압도 변화하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다.
표면 초음파 방식의 터치 패널은 음파를 발사하는 트랜스미터(Transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(Reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(Reciever)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.
적외선방식의 터치 패널은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 센서를 감지하여 터치 지점을 인식한다.
그리고, 정전용량방식의 터치 패널은 유리 양면에 투명한 특수 전도성 금속을 코팅하여 스크린 네 모서리에 전압을 인가하면 터치스크린 표면에 고주파가 생성되고 손가락 접촉시 변화되는 고주파 파형을 컨트롤러에서 분석하여 터치 지점을 인식한다.
본 발명은 터치 패널의 특성을 우수하게 할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
투명 기판과;
상기 투명 기판 상부에 형성된 투명 전도성막과;
상기 투명 전도성막 상부면 가장자리에 형성된 전극 패턴들과;
상기 전극 패턴들로부터 전압을 유기받아 상기 투명 전도성막 내측으로 전기장을 분포시키는 절연 패턴을 포함하여 구성된 5와이어 전극 터치 패널이 제공된다.
본 발명은,
투명 기판 상부에 투명 전도성막을 형성하는 단계와;
상기 투명 전도성막을 선택적으로 식각하여 절연 패턴을 형성하는 단계와;
상기 절연 패턴 외측의 상기 투명 전도성막 상부에 전극 패턴들을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 5와이어 전극 터치 패널의 제조 방법이 제공된다.
본 발명은 균일한 전극 패턴에 의해 모서리의 전기 특성 왜곡을 개선할 수 있고, 전압 등전위선의 굴곡을 줄여 보다 균일하고 직진성을 갖는 전압 등전위선을 생성할 수 있어 터치 패널의 특성을 우수하게 할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전극 패턴 구조를 간단한 2열로 배열할 수 있어, 터치 패널의 비활용 영역을 감소시키고, 고가의 전극 재료의 사용량을 줄일 수 있어 제조 경비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명은 절연 패턴을 투명 전도성막이 제거된 영역으로 만들어진 패턴으로 구현함으로써, 절연 패턴을 형성하기 위한 추가의 공정 및 재료가 없어 제조 경비를 획기적으로 줄일 수 있는 진보된 발명 사상을 구비하고 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 개략적인 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 전극 패턴들 및 절연패턴의 일부를 도시한 개략적인 평면도
도 3은 도 2의 A의 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널에서 발생된 전압 등전위선을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 개략적인 일부 도면
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 5와이어 전극 터치 패널에서 발생된 전압 등전위선을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 8은 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴의 일례를 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 9는 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 개략적인 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 5와이어(Five wires) 전극 터치 패널은 투명 기판(100)과; 상기 투명 기판(100) 상부에 형성된 투명 전도성막(110)과; 상기 투명 전도성막(110) 상부면 가장자리에 형성된 전극 패턴들(200)과; 상기 전극 패턴들(200)로부터 전압을 유기받아 상기 투명 전도성막(110) 내측으로 전기장을 분포시키는 절연 패턴을 포함하여 구성된다.
이런 5와이어 전극 터치 패널은 상기 전극 패턴들(200)에 4개의 입력 전극 단자들이 연결되어 있고, 상기 투명 전도성막(110)에 전극 단자가 연결된 5와이어 전극을 구비하고 있다.
상기 투명 전도성막(10)은 투명하거나 또는 불투명한 재료로 구현될 수 있다.
도 1의 상기 4개의 입력 전극 단자에서 상기 전극 패턴들(200)로 전압이 주입되고, 상기 전극 패턴들(200)에서 제공된 전압에 의해 상기 절연 패턴 사이로 'A'방향과 'B'방향으로 교대로 전기장이 발생되어 X,Y 좌표가 형성된다.
이때, 상기 전극 패턴들(200) 내측의 상기 투명 전도성막(110)의 소정 표면 영역에 손가락이나 스타일러스 펜 등으로 터치가 발생되면, 해당 접촉된 지점의 X 방향과 Y방향의 신호가 발생되고 터치 패널에 접속된 컨트롤러에서 X 방향에서 발생된 신호와 Y 방향에서 발생된 신호의 교차 지점을 인식하여 해당 접촉된 위치를 산출하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 전극 패턴들 및 절연패턴의 일부를 도시한 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2의 A의 확대도이다.
먼저, 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 5와이어 전극 터치 패널의 전극 패턴들은 전극 단자에 연결되어 전압이 인가되는 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(Segment)(210)와; 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210) 각각으로부터 전압을 유기(誘起)받는 보조 세그먼트들(220)과; 상기 복수개의 보조 세그먼트들(220)에서 전압을 유기받는 단위 세그먼트들(230)로 구성된다.
참고로, 도 2에는 하나의 메인 세그먼트 '210'만 도시되어 있으며, 편의상 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트를 '210'으로 부호화한다.
그리고, 상기 투명 전도성막(110)이 사각 형상이므로, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210) 각각은 사각 형상의 투명 전도성막(110)의 각 모서리 영역 인근에 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210)는 상기 투명 전도성막(110)의 모서리에서 X방향과 Y방향으로 연장되어 있는 형상이고, 상기 단위 세그먼트들(230)은 상기 보조 세그먼트들(220)과 평행하게 배열될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210)는 상기 투명 전도성막(110)의 모서리에서 X방향과 Y방향으로 연장되어 상기 X방향과 Y방향 각각의 제 1 축에 제 1 영역이 위치되고, 상기 제 1 축에 위치된 제 1 영역에서 두 번 수직 절곡되어 상기 제 1 축과 평행한 제 2 축에 제 2 영역이 위치될 수 있다.
또, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210), 상기 보조 세그먼트들(220)과 단위 세그먼트들(230)은 상호 이격될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 설명한다.
즉, 도 3과 같이, 메인 세그먼트(210)는 X축 방향의 제 1 축(K1)에 위치된 '211' 영역과 상기 '211' 영역에서 두 번 수직 절곡되어 상기 제 1 축(K1)과 평행한 제 2 축(K2)에 위치된 '212' 영역을 포함하고 있다.
또, 상기 보조 세그먼트들(222) 각각은 상기 제 1 축(K1)에 배열된 제 1 영역(221), 상기 제 2 축(K2)에 배열된 제 2 영역(222)과, 상기 제 1과 2 영역(221,222)을 연결되는 제 3 영역(223)으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 단위 세그먼트들(230)은 제 2 축(K2)에 배열될 수 있다.
게다가, 절연 패턴(251,252)은 상기 제 2 축(K2)과 평행한 제 3 축(K3)에 배열될 수 있으며, 복수개의 장방형 절연 영역들로 구성될 수 있다.
그러므로, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210), 보조 세그먼트들(220)과 단위 세그먼트들(230)에 의해 발생된 전기장을 상기 절연 패턴(251,252) 사이의 개구로 통과시켜 상기 투명 전도성막(110) 내측으로 전기장을 분포시키게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, '301' 전극 단자에 '210' 메인 세그먼트가 연결되어 있고, 상기 '301' 전극 단자에서 '210' 메인 세그먼트로 전압이 인가되면, 상기 '210' 메인 세그먼트는 보조 세그먼트들(220)로 전압이 유기되고, 상기 보조 세그먼트들(220)은 상기 단위 세그먼트들(230)로 전압이 유기된다.
그리고, 상기 절연 패턴(251,252) 사이에는 개구(260)가 형성되어 있고, 상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(210), 보조 세그먼트들(220)과 단위 세그먼트들(230)에 제공된 전압에 의해 전기장이 상기 개구(260)에서 발생된다.
그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연 패턴(251,252) 사이 각각에 존재하는 개구(260)에 발생된 전기장에 의해 전압 등전위선(270)이 발생된다.
여기서, 전극 패턴들은 투명 전도성막의 가장자리에 위치되어 있어 사각 링 형상이고, 상호 대응되는 전극 패턴들(예를 들어, 사각 링 형상의 대향되는 변에 있는 전극 패턴)은 전압차가 형성된다.
예컨대, 상기 상호 대응되는 전극 패턴들의 일측 전극 패턴은 5V이고, 타측 전극 패턴이 0V이면, 전기장 방향으로 상기 일측 전극 패턴에서 타측 전극 패턴으로 가는 방향이 되며, 상기 상호 대응되는 전극 패턴들의 개구(260)도 대향되어 있어 상기 대향되는 개구(260) 사이에 등전위선(270)이 생성된다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 균일한 전극 패턴에 의해 모서리의 전기 특성 왜곡을 개선할 수 있고, 전압 등전위선의 굴곡을 줄여 보다 균일하고 직진성을 갖는 전압 등전위선을 생성할 수 있어 특성을 우수하게 할 수 있는 탁월한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전극 패턴 구조를 2열로 배열할 수 있어, 터치 패널의 비활용 영역을 감소시키고, 고가의 전극 재료의 사용량을 줄일 수 있어 제조 경비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴의 일례를 설명하기 위한 개략적인 개념도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 적용된 절연 패턴의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 적용된 절연 패턴은 투명 전도성막(110)의 가장자리에 배치되어 있으며, 메인 세그먼트, 보조 세그먼트들과 단위 세그먼트들에 의해 발생된 전기장을 상기 절연 패턴 사이의 개구로 통과시켜 상기 투명 전도성막(110) 내측으로 전기장을 분포시킨다.
그리고, 상기 메인 세그먼트로 전압이 인가되고, 상기 메인 세그먼트에서 보조 세그먼트들과 단위 세그먼트들로 전압이 유기됨으로, 상기 메인 세그먼트에서 상기 투명 전도성막(110)의 중심축(P1,P2)로 갈수록 전압 강도가 낮아지게 된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 투명 전도성막(110)의 네 모서리들(110a,110b,110c, 110d) 각각에 인접된 영역에는 제 1 내지 4 메인 세그먼트가 위치되어 있고, 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)으로 갈수록 낮아지는 전압 강도를 보완하면 상기 투명 전도성막(110)의 모든 영역에서 인가되는 전기장의 강도가 균일하게 된다.
그러므로, 상기 절연 패턴을 복수개의 장방형 절연 영역들로 구성하는 경우, 상기 복수개의 장방형 절연 영역들의 길이는 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)으로 갈수록 작아지게 형성할 수 있다.
즉, 전압 강도가 높은 상기 투명 전도성막(110)의 네 모서리들(110a,110b,110c, 110d) 부근은 가장 긴 길이를 갖는 절연 영역으로 절연 패턴을 형성하고, 전압 강도가 낮은 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)에 해당되는 곳은 가장 짧은 길이를 갖는 절연 영역으로 절연 패턴을 형성한다.
결국, 도 8과 같이, 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트에서 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)으로 갈수록 장방형 절연 영역들(121a,121b,121c,121d)의 길이(L1,L2,L3,L4)는 점점 작아지도록 구성하는 것이다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트에서 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)으로 갈수록 장방형 절연 영역들(122a,122b,122c)의 간격(W1,W2)(전술된, 절연 패턴의 개구)(261,262)은 점점 커지도록 구성하는 것이다.
즉, 전압 강도가 높은 상기 투명 전도성막(110)의 네 모서리들(110a,110b,110c, 110d) 부근은 절연 영역들 사이 간격이 좁게 형성하여 발생되는 전기장의 강도를 줄이고, 전압 강도가 낮은 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축(P1,P2)에 해당되는 곳은 절연 영역들 사이 간격을 넓게 형성하여 발생되는 전기장의 강도를 높여, 투명 전도성막(110) 전체에 전기장의 강도를 균일하게 할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명은 도 8 및 도 9의 구조를 혼용하여 절연 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명은 절연 패턴을 상기 투명 전도성막(110)을 식각하여 만들어진 패턴으로 구현하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명은 상기 절연 패턴을 상기 투명 전도성막(110)이 제거된 영역으로 만들어진 패턴으로 구현함으로써, 절연 패턴을 형성하기 위한 추가의 공정 및 재료가 없어 제조 경비를 획기적으로 줄일 수 있는 진보된 발명 사상을 구비하고 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 5와이어 전극 터치 패널의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
먼저, 투명 기판(100) 상부에 투명 전도성막(110)을 형성한다.(도 10a)
상기 투명 기판(100)으로 글래스 기판 또는 투명 필름을 적용할 수 있다.
그리고, 상기 투명 전도성막(110)은 ITO와 같은 투명 전도성 산화막(TCO:Transparent Conducting Oxide)으로 구현할 수 있다.
그 후, 상기 투명 전도성막(110)을 선택적으로 식각하여 절연 패턴(121)을 형성한다.(도 10b)
계속, 상기 절연 패턴(121) 외측의 상기 투명 전도성막(110) 상부에 전극 패턴들(210)을 형성한다.(도 10c)
여기서, 상기 전극 패턴들(210)은 전도성 페이스트를 인쇄하여 구현하는 것이 바람직하다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (12)

  1. 투명 기판과;
    상기 투명 기판 상부에 형성된 투명 전도성막과;
    상기 투명 전도성막 상부면 가장자리에 형성된 전극 패턴들과;
    상기 전극 패턴들로부터 전압을 유기받아 상기 투명 전도성막 내측으로 전기장을 분포시키는 절연 패턴을 포함하여 구성되며,
    상기 전극 패턴들은,
    전압이 인가되는 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트(Segment)와;
    상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트 각각으로부터 전압을 유기(誘起)받는 보조 세그먼트들과;
    상기 복수개의 보조 세그먼트들에서 전압을 유기받는 단위 세그먼트들로 구성된 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트는,
    상기 투명 전도성막의 모서리에서 X방향과 Y방향으로 연장되어 있는 형상이고,
    상기 단위 세그먼트들은,
    상기 보조 세그먼트들과 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트는,
    상기 투명 전도성막의 모서리에서 X방향과 Y방향으로 연장되어 상기 X방향과 Y방향 각각의 제 1 축에 위치된 제 1 영역과,
    상기 제 1 축에 위치된 제 1 영역에서 두 번 수직 절곡되어 상기 제 1 축과 평행한 제 2 축에 위치된 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조 세그먼트들 각각은,
    상기 제 1 축에 배열된 제 1 영역,
    상기 제 2 축에 배열된 제 2 영역과,
    상기 제 1과 2 영역을 연결되는 제 3 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 단위 세그먼트들은,
    상기 제 2 축에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 절연 패턴은,
    상기 제 2 축과 평행한 제 3 축에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연 패턴은,
    복수개의 장방형 절연 영역들로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.

  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트에서 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축으로 갈수록 상기 장방형 절연 영역들의 길이가 점점 작아지거나,
    또는, 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트에서 상기 제 1 내지 4 메인 세그먼트 사이의 중심축으로 갈수록 장방형 절연 영역들의 간격이 점점 커지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연 패턴은,
    상기 투명 전도성막이 식각된 영역으로 구현되어 있는 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널.
  11. 투명 기판 상부에 투명 전도성막을 형성하는 단계와;
    상기 투명 전도성막을 선택적으로 식각하여 절연 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 절연 패턴 외측의 상기 투명 전도성막 상부에 전극 패턴들을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 전극 패턴들은,
    전압이 인가되는 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트와;
    상기 제 1 내지 제 4 메인 세그먼트 각각으로부터 전압을 유기받는 보조 세그먼트들과;
    상기 복수개의 보조 세그먼트들에서 전압을 유기받는 단위 세그먼트들로 구성된 것을 특징으로 하는 5와이어 전극 터치 패널의 제조 방법.












  12. 삭제
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