KR101956204B1 - 터치 패널 - Google Patents

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KR101956204B1
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유영선
임종욱
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 터치 패널은, 유효 영역 및 상기 유효 영역을 둘러싸는 더미 영역을 포함하는 기판; 상기 더미 영역에 위치하는 외곽 더미층; 상기 기판 상에 위치하는 평탄층; 및 상기 기판 상에 위치하고, 위치를 검출하는 투명 전극을 포함한다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}
본 기재는 터치 패널에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 크게 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
이러한 터치 패널의 더미 영역에는 로고(logo) 등을 형성하기 위한 외곽 더미층을 형성하게 되는데, 이러한 외곽 더미층의 두께가 터치를 인식하기 위한 투명 전극의 두께보다 두꺼워서 이 외곽 더미층의 경계 부분에서 투명 전극에 균열이 발생할 수 있다. 이에 의하여 전기적 특성이 저하되거나 불량에 의하여 신뢰성이 저하될 수 있다.
특히, 최근에는 나노 와이어를 이용하여 투명 전극을 형성하는데, 이러한 나노 와이어의 경우 얇은 두께로 인해 전기적 단선의 발생 가능성이 크다는 문제가 있다.
본 실시예는 전기적 특성 및 신뢰성이 향상된 터치 패널을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 유효 영역 및 상기 유효 영역을 둘러싸는 더미 영역을 포함하는 기판; 상기 더미 영역에 위치하는 외곽 더미층; 상기 기판 상에 위치하는 평탄층; 및 상기 기판 상에 위치하고, 위치를 검출하는 투명 전극을 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은 평탄층을 포함한다. 평탄층을 전면에 형성하여 기판의 일면을 평탄화하고, 이 평탄화된 면에 투명 전극 및 배선 등을 형성하여 투명 전극의 균열을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 평탄층의 패터닝을 위한 공정 등이 생략될 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 투명 전극이 탄소나노튜브, 은 나노 와이어, 그래핀 또는 나노 메쉬 등으로 형성되었을 때, 상기 평탄층을 통해서 투명 전극에 균열 또는 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 전기적 안정성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 제1 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널(100)에는, 입력 장치의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다.
여기서, 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(40)이 형성될 수 있다. 그리고 더미 영역(DA)에는 투명 전극(40), 이에 연결되는 배선(50), 이 배선(50)을 외부 회로(도시하지 않음)에 연결하는 인쇄 회로 기판(도시하지 않음, 이하 동일) 등이 위치할 수 있다. 이러한 더미 영역(DA)에는 외곽 더미층(20)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(20)에는 로고(logo)(20a) 등이 형성될 수 있다. 그리고 외곽 더미층(20)을 덮으면서 평탄층(60)이 형성될 수 있다. 이러한 터치 패널(100)을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 기판(10)에 외곽 더미층(20), 투명 전극(40) 및 평탄층(60)이 형성될 수 있다. 그리고 이 투명 전극(40) 및 평탄층(60)에 배선(50)이 연결되고, 이 배선(50)에 인쇄 회로 기판이 연결될 수 있다. 그리고 투명 전극(40), 배선(50), 평탄층(60) 및 인쇄 회로 기판을 덮으면서 비산 방지 필름(70)이 형성될 수 있다.
기판(10)은 이 위에 형성되는 외곽 더미층(20), 투명 전극(40), 배선(50) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
기판(10)의 일면의 더미 영역(DA)에 외곽 더미층(20)이 형성된다. 외곽 더미층(20)은 배선(50)과 인쇄 회로 기판 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있게 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 외곽 더미층(20)은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 등을 포함하여 흑색을 나타낼 수 있다. 그리고 이 외곽 더미층(20)에는 다양한 방법으로 원하는 로고(도 1의 참조부호 20a) 등을 형성할 수 있다. 이러한 외곽 더미층(20)은 증착, 인쇄, 습식 코팅 등에 의하여 형성될 수 있다.
기판(10)의 일면에는 투명 전극(40)이 형성된다. 투명 전극(40)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지를 감지할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일례로, 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 전극(40)이 제1 전극(42)과 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(42, 44)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지는 감지하는 센서부(42a, 44a)와, 이러한 센서부(42a, 44a)를 연결하는 연결부(42b, 44b)를 포함한다. 제1 전극(42)의 연결부(42b)는 센서부(42a)를 제1 방향(도면의 좌우 방향)으로 연결하고, 제2 전극(44)의 연결부(44b)는 센서부(44a)를 제2 방향(도면의 상하 방향)으로 연결한다.
제1 전극(42)의 연결부(42b)와 제2 전극(44)의 연결부(44b)가 서로 교차하는 부분에는 이들 사이에 절연층(46)이 위치하여 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 이러한 절연층(46)은 연결부(42b, 44b)를 절연할 수 있는 투명 절연성 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 절연층(46)은 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물, 또는 아크릴 등의 수지 등으로 이루어질 수 있다.
실시예에서는 일례로 제1 및 제2 전극(42, 44)의 센서부(42a, 44a)가 동일한 층에 형성되어 센서부(42a, 44a)를 단일층으로 형성할 수 있다. 이에 의하여 투명 전도성 물질층의 사용을 최소화할 수 있고, 터치 패널(100)의 두께를 줄일 수 있다.
이와 같은 터치 패널(100)에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다. 실시예에서는 투명 전극(40)이 정전 용량 방식의 터치 패널에 적용되는 구조를 가지는 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 투명 전극(40)을 저항 방식의 터치 패널에 적용되는 구조로 형성할 수도 있다.
이러한 투명 전극(40)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이를 위하여 투명 전극(40)은 탄소나노튜브, 은 나노 와이어, 그래핀 또는 나노 메쉬를 포함할 수 있다. 또한, 투명 전극(40)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 등의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 실시예에서 투명 전극(40)은 외곽 더미층(20) 위에 형성된 배선(50)과 전기적으로 연결될 수 있도록 외곽 더미층(20) 위에 형성될 수 있다. 그리고 외곽 더미층(20)의 경계를 덮도록 평탄층(60)이 형성될 수 있다. 일례로, 평탄층(60)은 외곽 더미층(20)과 투명 전극(40) 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로, 상기 평탄층(60)은 상기 외곽 더미층을 둘러싸며 형성될 수 있다. 특히, 이러한 평탄층(60)은 외곽 더미층(20)의 경계 부분에서 외곽 더미층(20)의 상면 및 측면을 연속적으로 덮는 패턴을 가질 수 있다. 평탄층(60)이 기판(10)과 외곽 더미층(20)의 전면(全面)을 덮도록 형성되고, 이 평탄층(60) 위에 투명 전극(40) 및 배선(50) 등이 형성될 수 있다. 즉 본 실시예에서는 평탄층(60)을 전면에 형성하여 기판(10)의 일면을 평탄화하고, 이 평탄화된 면에 투명 전극(40) 및 배선(50) 등을 형성하여 투명 전극(40)의 균열을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 평탄층(60)의 패터닝을 위한 공정 등이 생략될 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
이러한 평탄층(60)은 절연성을 가지는 투광성 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 평탄층(60)은 터치 패널의 투과율에 영향을 주지 않도록 투과도가 90 % 이상인 물질을 포함할 수 있다.
특히, 평탄층(60)은 투명 고분자 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 평탄층(60)은 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly(ethylene terephthalate), PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 등을 포함할 수 있다. 또한, 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지를 포함할 수 있다.
평탄층(60)의 두께는 1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 평탄층(60)의 두께가 1 ㎛ 미만일 경우, 평탄층(60) 자체의 단선 가능성이 있다. 또한, 평탄층(60)의 두께가 100 ㎛를 초과할 경우, 터치 패널의 두께가 증가할 수 있다.
이러한 평탄층(60)은 다양한 증착, 인쇄 또는 코팅 방법으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 평탄층(60)은 스핀 코팅, 롤 코팅, 슬릿 다이 코팅, 스크린 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅 또는 에어로젤 젯 프린팅 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
투명 전극(40)이 탄소나노튜브, 은 나노 와이어, 그래핀 또는 나노 메쉬 등으로 형성되었을 때, 상기 평탄층(60)을 통해서 투명 전극에 균열 또는 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 전기적 안정성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
이어서, 기판(10)의 더미 영역(DA)으로 투명 전극(40)에 연결되는 배선(50) 및 이 배선(50)에 연결되는 인쇄 회로 기판이 형성된다. 이러한 배선(50)은 더미 영역(DA)에 위치하므로 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 인쇄 회로 기판으로는 다양한 형태의 인쇄 회로 기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
이 투명 전극(40), 배선(50) 및 인쇄 회로 기판을 덮으면서 비산 방지 필름(70)이 형성될 수 있다. 비산 방지 필름(70)은 터치 패널(100)이 충격에 의해 파손될 때 파편이 비산되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다양한 물질 및 구조로 형성될 수 있다. 실시예에서는 비산 방지 필름(70)이 기판(10)의 하면 쪽에 위치한 것을 예시하였다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 비산 방지 필름(70)이 다양한 위치로 형성될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 제2 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분만을 상세하게 설명한다.
도 4는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 터치 패널(200)에 포함되는 평탄층(62)은 경사면(62a)을 포함한다. 구체적으로, 평탄층(62)은 기판(10)의 유효 영역(AA)에 대향하는 평탄층(62)의 측면이 상기 기판(10)에 대하여 경사지는 경사면(62a)을 포함한다.
상기 경사면(62a)과 상기 경사면(62a)의 내측으로 상기 기판(10)의 상면 사이의 각도(θ)가 1 °내지 90° 일 수 있다. 바람직하게, 상기 각도(θ)는 30 °이하일 수 있다. 상기 각도(θ)가 30 °이하일 경우, 평탄층(62) 상에 투명 전극(42)을 형성 시, 단차로 인한 투명 전극(42)의 단선 가능성을 최소화할 수 있다.
경사면(62a)을 포함하는 평탄층(62)을 형성하기 위해서는, 평탄층(62) 형성 시 코팅, 인쇄 또는 증착의 속도를 달리 하여 형성할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 유효 영역 및 상기 유효 영역을 둘러싸는 더미 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 일면의 상기 더미 영역에 위치하는 외곽 더미층;
    상기 기판의 일면의 상기 외곽 더미층의 상면 및 측면과, 상기 기판의 상기 유효영역을 덮는 평탄층;
    상기 평탄층 상의 상기 유효영역에 위치하고, 위치를 검출하는 전극;
    상기 평탄층 상의 상기 더미 영역에 위치하는 배선; 및
    상기 전극과 상기 배선을 덮는 비산 방지 필름을 포함하고,
    상기 평탄층은 상기 더미 영역의 상기 배선과 상기 외곽 더미층 사이에 배치되고,
    상기 외곽 더미층의 일면은 상기 기판과 직접 접촉하고,
    상기 외곽 더미층의 타면은 상기 평탄층과 직접 접촉하며,
    상기 평탄층의 일면은 상기 전극 및 상기 배선과 직접 접촉하고,
    상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장하고,
    상기 제2 전극은 상기 제 1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 하나의 동일한 기판에 배치되는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비산 방지 필름의 두께는 상기 전극의 두께보다 큰 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 더미 영역에서 상기 외곽 더미층 및 상기 평탄층의 두께의 합은 상기 유효 영역에서 평탄층의 두께 이상인 것을 포함하는 터치 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평탄층의 투과도는 90% 이상인 것을 포함하는 터치 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평탄층의 일면에는 상기 전극, 상기 배선 및 인쇄 회로기판이 배치되는 것을 포함하는 터치 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유효 영역에 대향하는 상기 평탄층의 측면이 상기 기판에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 터치 패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 평탄층의 두께는 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 인 터치 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외곽 더미층의 두께가 상기 전극의 두께보다 두꺼운 터치 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 평탄층은 고분자 물질을 포함하는 터치 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 메쉬 형상을 가지는 터치 패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 배선에 연결되는 인쇄 회로기판을 더 포함하고,
    상기 비산방지 필름은 상기 인쇄 회로 기판을 덮는 것을 포함하는 터치 패널.
  12. 삭제
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