KR101513670B1 - 모아레 방지용 터치 스크린 패널 - Google Patents

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KR101513670B1
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Abstract

본 발명은 모아레 방지용 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 투명 기판에 형성되는 메쉬 형태의 전도성 라인에 대해 전도성 라인의 상호 교차 영역과 인접한 구간에 전도성 라인의 선폭이 감소하는 선폭 감소부를 형성함으로써, 전도성 라인이 상호 교차하는 교차 영역의 면적을 감소시켜 전도성 라인의 교차 영역에 대한 시인성을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 전도성 라인의 교차 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있고, 선폭 감소부를 갖는 전도성 라인의 교차 영역에 대해 교차 영역의 면적 및 형상을 중심으로 한 설계 기준을 이용하여 선폭 감소부의 형태를 특정 범위로 적용함으로써, 메쉬 형태를 갖는 전도성 라인의 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 모아레 방지용 터치 스크린 패널을 제공한다.

Description

모아레 방지용 터치 스크린 패널{Touch Screen Panel for Preventing Moire}
본 발명은 모아레 방지용 터치 스크린 패널에 관한 것이다. 보다 상세하게는 투명 기판에 형성되는 메쉬 형태의 전도성 라인에 대해 전도성 라인의 상호 교차 영역과 인접한 구간에 전도성 라인의 선폭이 감소하는 선폭 감소부를 형성함으로써, 전도성 라인이 상호 교차하는 교차 영역의 면적을 감소시켜 전도성 라인의 교차 영역에 대한 시인성을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 전도성 라인의 교차 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있고, 선폭 감소부를 갖는 전도성 라인의 교차 영역에 대해 교차 영역의 면적 및 형상을 중심으로 한 설계 기준을 이용하여 선폭 감소부의 형태를 특정 범위로 적용함으로써, 메쉬 형태를 갖는 전도성 라인의 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 모아레 방지용 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력 장치로서, 최근 각종 통신기기의 단말기에는 단말기의 무게와 두께를 감소시키면서 디스플레이 영역을 넓힐 수 있도록 이러한 터치 스크린 패널이 널리 사용되고 있다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 전면에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하며, 이에 따라 접촉 위치에서 선택된 지시 내용이 입력 신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상 표시 장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용 범위가 더욱 확장되고 있는 추세이다.
이러한 경향에 따라 최근에는 이동통신 단말기, PMP(Portable Media Player), PDA(Personal Digital Assistants), 네비게이션, MP3 플레이어 등의 휴대용 전자기기는 물론, 텔레비전, 컴퓨터, DVD 플레이어, 냉장고, 세탁기 등의 가전 기기에도 터치 스크린 패널이 폭넓게 적용되고 있다.
터치 스크린 패널은 투명한 재질의 투명 기판에 터치 조작을 감지할 수 있도록 센싱 전극이 형성되는 형태로 구성되는데, 센싱 전극은 사용자의 터치 입력 신호를 인식할 수 있는 감지 패턴 형태로 형성된다. 이러한 감지 패턴은 디스플레이 패널로부터 발생되는 빛의 투과율 및 가시성 확보를 위해 투명하게 구현되며, 이를 위해 인듐주석산화물(Induim Tin Oxide, 이하 ITO)과 같은 투명전극물질로 형성된다.
이때, 센싱 전극을 형성하기 위한 ITO와 같은 투명전극물질은 원료인 인듐이 희토류 금속으로 고가이며, 이에 따라 가격 경쟁력이 저하될 뿐만 아니라 매장량 또한 부족하여 수급이 원활하지 못하다는 등의 문제가 있었다.
또한, ITO 물질을 이용한 센싱 전극은 그 작업 공정이 매우 복잡하고 어려워 제작 시간 및 비용이 증가하는 문제가 있었다. 아울러, 최근에는 고집적화 경향에 따라 더욱 미세하고 복잡한 형태의 센싱 전극이 요구되는데, ITO와 같은 투명전극물질을 이용한 방식으로는 이를 해결하는데 한계가 있었다.
이러한 문제들을 해결하기 위해 최근 ITO를 대체할 투명전극 방식에 대한 다양한 연구들이 수행되고 있는데, 아직까지 터치 스크린 패널 및 센싱 전극에 적용할 수 있는 새로운 방식에 대한 연구 성과는 매우 미미한 수준이다.
한편, ITO와 같은 투명 전극을 대체하는 수단으로 최근 메탈 메쉬 방식이 연구되고 있는데, 이 경우에는 그 구조상 동일한 패턴의 반복으로 인해 모아레(moire) 현상이 발생한다는 문제가 있다.
국내등록특허 제10-1447927호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 투명 기판에 형성되는 메쉬 형태의 전도성 라인에 대해 전도성 라인의 상호 교차 영역과 인접한 구간에 전도성 라인의 선폭이 감소하는 선폭 감소부를 형성함으로써, 전도성 라인이 상호 교차하는 교차 영역의 면적을 감소시켜 전도성 라인의 교차 영역에 대한 시인성을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 전도성 라인의 교차 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있는 모아레 방지용 터치 스크린 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선폭 감소부를 갖는 전도성 라인의 교차 영역에 대해 교차 영역의 면적 및 형상을 중심으로 한 설계 기준을 이용하여 선폭 감소부의 형태를 특정 범위로 적용함으로써, 메쉬 형태를 갖는 전도성 라인의 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 모아레 방지용 터치 스크린 패널을 제공하는 것이다.
본 발명은, 투명 기판; 및 터치 조작을 감지할 수 있도록 상기 투명 기판에 형성되는 센싱 전극을 포함하고, 상기 센싱 전극은 서로 평행한 다수개의 제 1 전도성 라인과 상기 제 1 전도성 라인과 교차하는 방향으로 서로 평행한 다수개의 제 2 전도성 라인이 서로 교차하여 메쉬 구조로 형성되고, 상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인에는 상호 교차하는 교차 영역의 면적이 감소하도록 상기 교차 영역과 인접한 구간에서 상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인의 선폭이 각각 감소하는 선폭 감소부가 형성되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널을 제공한다.
이때, 상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인에 각각 형성되는 선폭 감소부는 상기 교차 영역에 인접할수록 각각의 선폭이 점진적으로 감소하거나 또는 특정 치수만큼 감소한 상태에서 일정하게 유지되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인은 상기 선폭 감소부에 의해 감소된 선폭이 서로 동일한 선폭을 갖도록 형성되어 상기 교차 영역이 마름모 형상을 이룰 수 있다.
또한, 상기 선폭 감소부의 형태는, 상기 교차 영역인 마름모 영역에 대한 2개의 대각선 중 나머지 하나보다 길이가 길거나 같은 제 1 대각선의 길이를 고려하여 설정될 수 있다.
또한, 상기 선폭 감소부의 형태는 상기 제 1 대각선의 길이가 미리 설정된 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 선폭 감소부의 형태는, 상기 제 1 대각선의 길이가 미리 설정된 기준값보다 크고, 상기 제 1 대각선의 양끝단에서 상기 제 1 대각선의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선과 상기 제 1 및 제 2 전도성 라인의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점 사이의 거리가 상기 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 기준값은 특정 이격 거리에서 사람의 눈을 통해 시인되지 않는 전도성 라인의 임계 선폭으로 적용될 수 있다.
또한, 상기 기준값은 5μm로 적용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전도성 라인 및 제 2 전도성 라인은 나노 임프린트 공정을 통해 상기 투명 기판에 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 투명 기판에 형성되는 메쉬 형태의 전도성 라인에 대해 전도성 라인의 상호 교차 영역과 인접한 구간에 전도성 라인의 선폭이 감소하는 선폭 감소부를 형성함으로써, 전도성 라인이 상호 교차하는 교차 영역의 면적을 감소시켜 전도성 라인의 교차 영역에 대한 시인성을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 전도성 라인의 교차 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 선폭 감소부를 갖는 전도성 라인의 교차 영역에 대해 교차 영역의 면적 및 형상을 중심으로 한 설계 기준을 이용하여 선폭 감소부의 형태를 특정 범위로 적용함으로써, 메쉬 형태를 갖는 전도성 라인의 반복 패턴에 의해 발생하는 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2 및 도 3은 센싱 전극의 메탈 메쉬 구조에 의해 형성되는 모아레 현상을 예시적으로 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널의 모아레 방지 설계 기준을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 감소부가 형성된 전도성 라인의 교차 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 감소부가 형성된 전도성 라인의 모아레 방지 설계 기준을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 메탈 메쉬 구조에 의해 형성되는 모아레 현상을 예시적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널의 모아레 방지 설계 기준을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널(100)은 투명한 필름 형태의 투명 기판(110)에 터치 조작을 감지할 수 있도록 센싱 전극(120)이 형성된 형태로 형성되는데, 이때, 센싱 전극(120)은 ITO 물질이 아닌 메탈 메쉬 구조로 형성된다.
투명 기판(110)에는 도 1에 도시된 바와 같이 중심 부분에 활성 영역(AR)이 형성되고, 활성 영역(AR)의 외곽 둘레를 따라 비활성 영역(NAR)이 형성된다. 여기서 활성 영역(AR)이란 터치 스크린 패널(30) 중 사용자의 신체 접촉 또는 스타일러스 펜 등을 이용한 접촉 위치를 감지할 수 있는 영역을 의미하며, 비활성 영역(NAR)이란 활성 영역에서 감지한 접촉 위치에 대한 신호, 즉 접촉위치 감지 신호를 제어칩으로 전달하기 위하여 필요한 영역을 의미한다.
투명 기판(110)의 활성 영역(AR)에는 사용자의 접촉 위치를 감지할 수 있도록 센싱 전극(120)이 형성되며, 비활성 영역(NAR)에는 센싱 전극(120)을 통해 감지된 접촉 위치 신호를 제어칩 등의 전자 기기로 전달하기 위한 전극 배선(130)이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널(100)은 투명 기판(110)의 활성 영역(AR)에 형성되는 센싱 전극(120)이 ITO 물질과 같은 투명 전극 물질로 형성되지 않고 전도성 금속을 이용한 메탈 메쉬 구조로 형성된다. 또한, 비활성 영역(NAR)에 형성되는 전극 배선(130) 또한 센싱 전극(120)과 마찬가지로 메탈 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
이러한 센싱 전극(120)은 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 구조를 갖도록 형성될 수 있으며, 전극 배선(130) 또한 나노 임프린트 공정을 통해 센싱 전극(120)과 동시에 형성될 수 있다.
센싱 전극(120)의 구조를 좀더 자세히 살펴보면, 일방향으로 서로 평행한 다수개의 제 1 전도성 라인(121)과, 제 1 전도성 라인(121)과 교차하는 방향으로 서로 평행한 다수개의 제 2 전도성 라인(122)이 서로 교차하여 메쉬 구조를 이루도록 형성된다.
이와 같이 형성된 센싱 전극(120)은 나노 임프린트 공정의 특성상 수 나노 단위의 매우 미세한 선폭으로 패턴 형성이 가능한데, 수 나노 단위의 매우 미세한 선폭으로 형성된 경우, 이러한 센싱 전극(120)은 육안으로 식별할 수 없고, 투명 전극 물질과 동일한 정도의 투과율을 나타낸다. 따라서, 센싱 전극(120)을 미세 선폭의 메쉬 패턴으로 형성한 경우, ITO와 같은 투명 전극 물질을 대체하는 새로운 방식의 투명 전극을 이룰 수 있다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널(100)은 센싱 전극으로 ITO와 같은 별도의 투명 전극 물질을 사용하지 않고, 나노 임프린트 공정을 통해 메탈 메쉬 형태의 센싱 전극(120)을 형성함으로써, 공정을 단순화할 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수 있고, 재료 공급이 원활하지 않은 ITO 물질을 대체할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 센싱 전극(120)이 이와 같이 메쉬 패턴 구조를 형성하게 되면, 그 구조상 동일한 패턴이 반복되므로, 센싱 전극(120)에서 모아레 현상이 발생하게 되는 문제가 있다. 모아레 현상이란, 일반적으로 주기적인 패턴들이 반복되는 경우에 형성되는 자연적인 간섭 현상으로, 물결 형태의 곡선, 잔물결 등의 형태로 시인되게 된다.
이러한 모아레 현상은 터치 스크린 패널이 별도의 영상 표시 장치에 결합되어 사용되는 경우, 영상 표시 장치로부터 발생되는 영상의 화질을 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 터치 스크린 패널에 의해 발생되는 모아레 현상은 이를 최소화하거나 방지되는 것이 바람직하다.
즉, 메쉬 구조를 이루는 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122) 자체는 그 선폭이 나노 단위로 매우 얇기 때문에, 그 라인(121,122) 자체가 시인되지는 않지만, 메쉬 패턴의 구조상 동일 패턴의 반복으로 인한 모아레 현상은 그 라인(121,122) 자체의 시인성 문제와는 별개로 빛의 간섭 현상에 의해 발생할 수 있다.
최근에는 이러한 모아레 현상을 방지하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있는데, 이러한 연구들은 일반적으로 전도성 라인의 선폭 및 피치를 조절하거나 교차 각도를 조절하여 모아레 현상을 방지하고자 하는 방식으로 진행되고 있다. 즉, 단순히 전도성 라인의 선폭이나 교차 각도를 변경해가며 실험적으로 최적의 배치 상태를 찾아내는 실험적인 연구에 국한되고 있는데, 이러한 실험적인 연구 방식으로는 특정 조건에 대해서만 모아레 방지 결과를 얻을 수 있는데 불과하며, 그 결과 또한 항상 정확할 수는 없다는 문제가 있다.
본 출원인은 모아레 현상이 발생하는 원리를 중심으로 이를 방지하기 위한 설계 기준을 마련하였다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)이 동일한 선폭으로 서로 교차하여 메쉬 구조를 이루는 경우, 모아레 현상은 어둡고 밟은 부분이 교대로 주기적으로 반복하는 형태로 형성되는데, 이는 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭이나 교차 각도를 변경한다고 하더라도 대부분의 경우 항상 나타나게 된다.
즉, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 동일한 선폭의 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)이 교차하게 되면, 어두운 영역 및 밝은 영역(Z1,Z2)이 교대로 반복하여 나타나는 형태로 모아레 현상이 발생하게 되며, 이는 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 교차 각도가 서로 다른 경우에도, 예를 들어 20°또는 45°로 형성되는 경우에도, 어둡고 밝은 영역(Z1,Z2)의 형상이 달라질 뿐 그 패턴은 마찬가지로 나타나게 된다. 또한, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭이 달라지는 경우에도, 마찬가지로 어두운 영역 및 밝은 영역(Z1,Z2)의 형상이 달라질 뿐 그 패턴은 교대로 반복하여 나타나는 형태로 모아레 현상이 발생하게 된다.
이와 같이 다수개의 전도성 라인이 메쉬 구조로 서로 교차하는 경우, 모아레 현상이 어둡고 밝은 영역(Z1,Z2)의 반복 형태로 나타나는데, 이때, 실제로 어두운 영역에서는 임프린트된 전도성 라인의 면적이 밝은 영역보다 더 크다.
즉, 다수개의 전도성 라인의 교차로 인한 모아레 현상은, 어둡고 밝은 영역(Z1,Z2)의 반복 형태로 나타나는데, 이는 다수개 전도성 라인의 배치 구조상 특정 영역에서는 전도성 라인이 형성되는 면적의 비율이 전체 면적 대비 상대적으로 높게 나타나기 때문에, 그 특정 영역에서는 전도성 라인이 시인될 수 있으므로, 그 특정 영역은 상대적으로 어둡게 보이고 나머지 영역은 상대적으로 밝게 보이며, 이들이 반복되는 형태로 모아레 현상이 발생하게 된다.
이에 따라 본 발명에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널은 모아레 현상을 방지하기 위한 설계 기준으로, 전도성 라인의 선폭이나 교차 각도만을 단순 제한하던 기존의 방식과는 달리 다수개 전도성 라인이 교차하는 영역의 교차 면적을 중심으로 하여 모아레 현상을 방지할 수 있는 설계 기준을 제공한다.
다수개의 전도성 라인(121,122)은 각각 다수개의 교차 영역을 형성하게 되는데, 이들의 교차 영역에 대한 면적 특성에 따라 전체적인 모아레 현상을 발생하게 되므로, 각각의 교차 영역에 대한 설계 기준을 통해 전체적인 모아레 현상을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5에는 이러한 설계 기준을 설명하기 위한 도면이 도시된다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)은 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 선폭으로 형성되어 서로 교차하도록 배치되며, 이에 따라 그 교차 각도(θ)가 변화하더라도 교차 영역은 항상 마름모(123) 형상을 이루게 된다.
교차 영역인 마름모(123) 영역에는 2개의 대각선(X,Y)이 존재하는데, 이중 나머지 하나보다 길이가 상대적으로 길거나 같은 대각선을 제 1 대각선(X)이라 하고, 상대적으로 길이가 짧거나 같은 대각선을 제 2 대각선(Y)이라 한다. 또한, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서 제 1 대각선(X)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선(Y1)과 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(B1,B2) 사이의 거리를 B라 한다. 마찬가지로, 길이가 짧은 제 2 대각선(Y)의 양끝단에서 제 2 대각선(Y)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선(X1)과 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(C1,C2) 사이의 거리를 C라 한다. 이때, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 교차 각도(θ)는 (θ), (180°-θ) 2개 각도로 표현할 수 있는데, 이때, θ는 90°이하의 각도로 설정되며, 교차 각도는 θ로 표시한다.
이때, 터치 스크린 패널(100)은 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)를 설정할 때, 제 1 대각선(X)의 길이를 고려하여 설정함으로써, 모아레 현상을 방지할 수 있다.
좀더 구체적으로는, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)은 동일한 선폭으로 형성되는데, 이때, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)는 제 1 대각선(X)의 길이가 미리 설정된 기준값 이하가 되도록 설정되며, 이에 따라 모아레 현상을 방지할 수 있다.
한편, 이와 달리 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)는, 제 1 대각선(X)의 길이가 미리 설정된 기준값 보다 크고, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서 제 1 대각선(X)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선(Y1)과 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(B1,B2) 사이의 거리(B)가 기준값 이하가 되도록 설정될 수도 있다.
좀더 자세히 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 어둡고 밝은 영역(Z1,Z2)은 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 교차 영역과 그 인접 영역으로 이루어지는 단위 셀 영역(U)으로 각각 분리할 수 있는데, 이러한 단위 셀 영역(U)에서 전도성 라인(121,122)이 시인되지 않는 정도의 기준으로 형성된다면, 전체적으로 어둡고 밝은 영역 차이가 발생하지 않고, 이에 따라 모아레 현상이 발생하지 않는다.
즉, 단위 셀 영역(U)에서는 교차 영역인 마름모(123) 영역을 포함하여 전도성 라인의 영역이 상대적으로 증가하게 되므로, 이 영역에서 전도성 라인이 사용자의 육안을 통해 시인될 가능성이 높으며, 이러한 시인성이 모아레 현상을 발생시킬 수 있다. 따라서, 교차 영역을 포함하는 단위 셀 영역(U)에서 전도성 라인이 시인되지 않도록 형성되는 것이 바람직하고, 이에 따라 전체적으로 어둡고 밝은 영역 차이가 발생하지 않아 모아레 발생이 방지된다.
이와 같이 단위 셀 영역(U)에서 전도성 라인이 시인되지 않도록 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)를 설정하기 위해서는 제 1 대각선(X)에 직각인 가상의 연장선(Y1)과 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 외곽 경계면의 교차 지점 사이의 거리(B)가 미리 설정된 기준값 이하가 되도록 설정한다.
이때, 기준값은 터치 스크린 패널의 용도에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 터치 스크린 패널(100)의 활용도를 고려할 때, 사용자의 눈의 위치는 터치 스크린 패널로부터 대략 20~30cm 정도 이격되게 위치하므로, 이러한 이격 거리에서 전도성 라인이 시인되지 않는 임계 선폭을 그 기준값으로 설정할 수 있다.
이러한 기준값을 얻기 위해 실험한 결과, 많은 사람들은 터치 스크린 패널로부터 약 20cm 이격된 거리에서 전도성 라인의 선폭이 5μm 이하이면, 일반적으로 그 전도성 라인이 시인되지 않고 그 이상인 경우에만 시인할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과는 국내특허공개 제10-2013-33993호 등을 통해서도 알 수 있다. 즉, 사용자에 의해 시인되는 전도성 라인의 임계 선폭은 예를 들면, 20cm 이격 거리를 기준으로 5μm 라고 할 수 있다.
따라서, 전술한 단위 셀 영역(U)에서 전도성 라인이 시인되기 위해서는 전도성 라인의 길이가 5μm 이상으로 그 선폭이 적어도 5μm 이상이 되어야만 시인된다. 물론, 여기서 5μm 는 이격 거리 20cm를 기준으로 한 기준값을 예로 든 것이다. 이때, 제 1 대각선(X) 방향을 길이 방향으로 하면, 그 선폭은 B 라고 할 수 있으며, 이를 기준으로, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값, 예를 들어 5μm 이상인 경우, 그 최대 선폭(제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 선폭 B)이 기준값 이상이면 사용자에게 시인될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이상인 경우, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 선폭 B의 길이가 기준값 이하가 되는 범위에서 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도가 설정된다.
수식으로 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)이 동일한 선폭(W)을 갖고 θ 교차 각도로 교차하는 경우, 제 1 대각선(X)의 길이 및 제 1 대각선(X)의 양끝단 선폭 B는 다음 수식과 같이 표현된다.
<수식>
B = 2W/cos(θ/2)
X = B/(2*tan(θ/2))
이러한 수식에 따라 제 1 대각선(X) 및 그 양끝단에서의 최대 선폭(B)은 모두 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W)과 교차 각도(θ)를 변수로 하여 나타날 수 있으며, 반대로, 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W)과 교차 각도(θ)는 제 1 대각선(X) 및 그 양끝단에서의 최대 선폭(B)을 변수로 하여 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W)이 특정 수치로 결정이 된 상태에서, 예를 들어, 선폭(W)이 1.5μm로 결정이 된 상태에서, 이들의 교차 각도(θ)는 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)이 5μm 이하가 되는 범위 구간으로 설정할 수 있다. 마찬가지로, 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 교차 각도(θ)가 특정 각도로 결정이 된 상태에서, 예를 들어, 70°로 결정이 된 상태에서, 이들의 선폭(W)은 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)이 5μm 이하가 되는 범위 구간으로 설정할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 본 출원인은 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)에 대해 다양한 선폭이 형성되도록 다양한 샘플을 제작하여 모아레 현상이 시인되는지 여부를 실험하였으며, 그 결과 최대 선폭 B가 전술한 기준값 5μm 이상인 경우에는 모아레 현상이 발견되었으며, 그 이하인 경우에는 모아레 현상이 인지되지 않음을 알 수 있었다.
한편, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 보다 큰지 여부를 고려할 필요는 없다. 즉, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값보다 큰 경우, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)이 기준값 이하가 되도록 설정되어 사용자에게 시인되지 않으므로, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값보다 작으면, 이러한 기준을 만족할 필요도 없이 사용자에게 시인되지 않게 되므로, 이에 대한 기준은 고려할 필요가 없다.
이러한 원리에 따라, 전술한 바와 같이 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)는 단순히 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다. 이와 같이 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이하라면, 설령 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)이 기준값보다 크다고 하더라도 시인되지 않으므로, 이러한 설정 조건 만으로도 충분히 모아레 현상을 방지할 수 있다.
이때, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이하인 경우라면, 이보다 길이가 짧거나 같은 제 2 대각선(Y)의 길이는 당연히 기준값 이하이므로, 이에 대한 설계시의 고려는 불필요하다.
또한, 마찬가지로 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭 B의 길이가 기준값 이하라면, 그 형태상 이보다 길이가 짧은 제 2 대각선(Y)의 길이 또한 기준값 보다 작게 되므로, 제 2 대각선(Y)의 길이에 대한 고려를 할 필요가 없으며, 특히, 제 2 대각선(Y)의 길이가 기준값 이하라면, 제 2 대각선(Y)의 양끝단에서의 최대 선폭 C가 기준값 이상이 되더라도 시인되지 않으므로, 이에 대한 고려는 불필요하다.
정리하면, 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)는 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있으며, 이와 달리 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 보다 크게 설정되어야 하는 경우, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서의 최대 선폭(B)이 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 터치 스크린 패널(100)은 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 반복 패턴에 따른 모아레 현상이 발생하지 않는다.
이상에서는 터치 스크린 패널(100)에 대한 모아레 방지 설계 기준을 설명하였는데, 이는 전도성 라인(121,122)에 선폭 감소부(125)(도 6 및 도 7 참조)가 형성되지 않은 구조에 대한 설명으로, 모아레 방지 설계 기준 및 원리를 전체적으로 이해하기 위한 설명이다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 라인(121,122)에 선폭 감소부(125)가 형성된 경우에 대해 도 6 및 도 7을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 감소부가 형성된 전도성 라인의 교차 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 감소부가 형성된 전도성 라인의 모아레 방지 설계 기준을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널(100)은 전술한 바와 같이 투명 전극(110)에 센싱 전극(120)이 형성되고, 센싱 전극(120)은 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)이 상호 교차하는 형태로 메쉬 구조를 이루도록 형성된다.
이때, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)에는 상호 교차하는 교차 영역의 면적이 감소하도록 교차 영역과 인접한 구간에서 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 선폭이 각각 감소하는 형태의 선폭 감소부(125)가 형성된다.
제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)에 각각 형성되는 선폭 감소부(125)는 교차 영역에 인접할수록 각각의 선폭이 점진적으로 감소하거나 또는 특정 치수로 감소한 상태에서 일정하게 유지되는 형태로 형성될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)에는 상호 교차 영역으로 갈수록 각각의 선폭이 감소하는 형태의 선폭 감소부(125)가 형성되며, 이에 따라 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 상호 교차 영역은 그 면적이 감소하게 된다.
이때, 선폭 감소부(125)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 교차 영역에 인접할수록 선폭이 점진적으로 감소하는 형태로 형성될 수도 있고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 교차 영역에 인접해지는 구간에서 특정 치수만큼 선폭이 감소한 상태에서 감소한 선폭 상태로 일정하게 유지되는 형태로 형성될 수도 있는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이 제 1 전도성 라인(121) 및 제 2 전도성 라인(122)에 선폭 감소부(125)가 형성되면, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)의 교차 영역 면적이 감소하게 되므로, 도 1 내지 도 5에서 설명한 원리에 따라 단위 셀 영역(U)에서 전도성 라인의 면적이 감소하게 되어 시인성이 감소하게 된다. 이와 같이 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 교차 영역이 감소하여 시인성이 떨어지면, 이로 인한 어둡고 밝은 영역 차이가 발생하지 않고 모아레 현상이 방지된다.
이때, 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)은 선폭 감소부(125)에 의해 감소된 선폭이 서로 동일한 선폭을 갖도록 형성되어 이들의 상호 교차 영역이 도 7에 도시된 바와 같이 마름모(123) 형상을 이루도록 형성될 수 있다.
이와 같이 제 1 전도성 라인(121)과 제 2 전도성 라인(122)이 선폭 감소부(125)에 의해 선폭이 감소된 상태로 상호 교차하게 되면, 이때 발생하는 상호 교차 영역의 면적 또한 마찬가지로 감소하게 되는데, 도 1 내지 도 5에서 설명한 설계 기준은 이와 같이 면적 감소된 형태의 교차 영역에 대해 마찬가지 방식으로 적용될 수 있다.
좀 더 자세히 살펴보면, 도 7에 도시된 바와 같이 선폭 감소부(125)에 의해 선폭이 감소된 상태로 형성되는 마름모(123) 형상의 교차 영역에는 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 마찬가지로 2개의 대각선이 존재하는데, 나머지 하나보다 길이가 길거나 같은 대각선은 제 1 대각선(X), 길이가 짧거나 같은 대각선은 제 2 대각선(Y)이라 한다. 제 1 대각선(X)의 양끝단에서 제 1 대각선(X)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선과 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(B1,B2) 사이의 거리를 B라 한다. 마찬가지로, 제 2 대각선(Y)의 양끝단에서 제 2 대각선(Y)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선과 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(C1,C2) 사이의 거리를 C라 한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 감소부(125)의 형태는, 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 교차 영역인 마름모(123) 영역에 대한 제 1 대각선(X)의 길이를 고려하여 설정된다.
좀더 구체적으로는, 선폭 감소부(125)의 형태는 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다. 또는, 제 1 대각선(X)의 길이가 기준값보다 크고, 제 1 대각선(X)의 양끝단에서 제 1 대각선(X)의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선과 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점(B1,B2) 사이의 거리(B)가 기준값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
이러한 설정에 따라 전술한 바와 같이 전도성 라인의 면적이 감소하여 사용자에게 시인되지 않으므로, 모아레 현상이 발생하지 않는다. 이러한 모아레 현상 방지 원리에 대한 설명은 도 1 내지 도 5에서 상세하게 설명하였으므로, 여기서는 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이와 같이 선폭 감소부(125)에 의해 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 교차 영역 면적이 감소하는바, 이때 발생하는 교차 영역에서는 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 대각선(X,Y)의 길이가 선폭 감소부(125) 없는 경우와 비교하여 더 짧아지고, 특히, 제 1 대각선(X) 양끝단에서의 최대 선폭(B)의 길이 또한 선폭 감소부(125) 없는 경우와 비교하여 더욱 짧아진다. 만약, 선폭 감소부(125)가 없는 경우라면, 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 대각선(X) 양끝단에서의 최대 선폭은 B보다 큰 B'일 것이다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 모아레 방지용 터치 스크린 패널은 전도성 라인(121,122)의 교차 영역에 선폭 감소부(125)가 형성됨으로써, 상호 교차 영역의 면적이 감소하여 제 1 대각선(X)의 길이가 감소할 뿐만 아니라 제 1 대각선(X) 양끝단에서의 최대 선폭(B) 또한 감소하게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)의 선폭(W) 및 교차 각도(θ)를 아무리 조절하더라도 그 구조상 전술한 설계 기준을 만족하지 못하는 경우에는, 제 1 및 제 2 전도성 라인(121,122)에 선폭 감소부(125)를 형성함으로써, 더 작은 면적을 갖는 교차 영역을 형성할 수 있고, 이에 따라 전술한 설계 기준을 만족시킬 수 있어 모아레 현상을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 스크린 패널 110: 투명 기판
120: 센싱 전극 121: 제 1 전도성 라인
122: 제 2 전도성 라인 123: 마름모
125: 선폭 감소부 130: 전극 배선
X: 제 1 대각선 Y: 제 2 대각선

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 투명 기판; 및
    터치 조작을 감지할 수 있도록 상기 투명 기판에 형성되는 센싱 전극
    을 포함하고, 상기 센싱 전극은
    서로 평행한 다수개의 제 1 전도성 라인과 상기 제 1 전도성 라인과 교차하는 방향으로 서로 평행한 다수개의 제 2 전도성 라인이 서로 교차하여 메쉬 구조로 형성되고,
    상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인에는 상호 교차하는 교차 영역의 면적이 감소하도록 상기 교차 영역과 인접한 구간에서 상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인의 선폭이 각각 감소하는 선폭 감소부가 형성되고,
    상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인에 각각 형성되는 선폭 감소부는 상기 교차 영역에 인접할수록 각각의 선폭이 점진적으로 감소하거나 또는 특정 치수만큼 감소한 상태에서 일정하게 유지되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 라인과 제 2 전도성 라인은 상기 선폭 감소부에 의해 감소된 선폭이 서로 동일한 선폭을 갖도록 형성되어 상기 교차 영역이 마름모 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선폭 감소부의 형태는
    상기 교차 영역인 마름모 영역에 대한 2개의 대각선 중 나머지 하나보다 길이가 길거나 같은 제 1 대각선의 길이를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 선폭 감소부의 형태는
    상기 제 1 대각선의 길이가 미리 설정된 기준값 이하가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 선폭 감소부의 형태는
    상기 제 1 대각선의 길이가 미리 설정된 기준값보다 크고, 상기 제 1 대각선의 양끝단에서 상기 제 1 대각선의 직각 방향으로 연장된 가상의 연장선과 상기 제 1 및 제 2 전도성 라인의 외곽 경계면이 교차하는 2개 지점 사이의 거리가 상기 기준값 이하가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기준값은 특정 이격 거리에서 사람의 눈을 통해 시인되지 않는 전도성 라인의 임계 선폭으로 적용되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준값은 5μm인 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
  9. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전도성 라인 및 제 2 전도성 라인은 나노 임프린트 공정을 통해 상기 투명 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 모아레 방지용 터치 스크린 패널.
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