KR102085906B1 - 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널 - Google Patents

전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 복수 개의 씨드들(seed); 상기 씨드들과 연결되는 나노 와이어를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 커버 윈도우; 및 상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 복수 개의 씨드들(seed); 상기 씨드들과 연결되는 은 나노 와이어를 포함한다.

Description

전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널{ELECTRODE MEMBER AND TOUCH PANEL WITH THE SAME}
실시예는 전극 부재 및 이를 포함하는 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.
이러한 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.
저항막 방식의 터치 패널은 반복 사용에 의하여 성능이 저하될 수 있으며 스크래치(scratch)가 발생될 수 있다. 이에 의해 내구성이 뛰어나고 수명이 긴 정전 용량 방식의 터치 패널에 대한 관심이 높아지고 있다.
한편, 이러한 터치 패널을 제조하기 위해서, 기판 상에 투명 전극 물질을 코팅한 후에, 상기 투명 전극 물질을 패터닝하여 터치 패널을 제조할 수 있다.
이때, 상기 기판 상에는 투명 전극 물질로 금속 나노 와이어를 도포하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 금속 나노 와이어는 분산성을 향상시키기 위해 상기 기판 상에 랜덤하게 도포하였으나, 이와 같은 경우, 기판 상의 각 영역마다 금속 나노 와이어가 균일하게 도포되지 못하였다.
이에 따라, 금속 나노 와이어가 많이 도포되는 영역과 적게 도포되는 영역이 존재하게 되며, 이러한 차이에 의해 전기적 균일성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 금속 나노 와이어를 도포할 때, 균일성과 분산성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 전극 부재의 필요성이 요구된다.
그러나, 상기 투명 전극 물질과 상기 절연 물질이 패터닝 된 후에, 상기 기판과 상기 투명 전극 물질 및 상기 절연 물질이 일정한 높이로 단차를 형성하게 되므로, 터치 패널의 시인성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
실시예는 투명 전도성 물질의 분산성 및 균일성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 복수 개의 씨드들(seed); 상기 씨드들과 연결되는 나노 와이어를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 커버 윈도우; 및 상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재는, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극은, 복수 개의 씨드들(seed); 상기 씨드들과 연결되는 은 나노 와이어를 포함한다.
실시예에 따른 전극 부재 및 터치 패널은 씨드들 및 이에 연결되는 나노 와이어들을 포함한다. 즉, 복수의 나노 와이어들과 복수의 씨드들은 정전기적 인력에 의해 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 나노 와이어들은 기판 상에 전체적으로 균일하게 배열될 수 있다. 즉, 정전기적 인력의 세기가 유사 또는 동일한 상기 씨드들에 의해 나노 와이어들이 어느 하나의 씨드에 집중적으로 결합되지 않고, 각각의 씨드에 고르게 결합될 수 있으므로, 나노 와이어들이 기판 상에 균일하게 분산될 수 있다.
또한, 상기 씨드들을 기판 상에 고르게 분산한 후, 상기 나노 와이어들을 도포하므로, 상기 나노 와이어들은 상기 기판 상에 고르게 퍼져 분산성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 전극 부재 및 터치 패널은, 기판 상에 나노 와이어를 고르게 도포할 수 있으므로, 나노 와이어의 분산성 및 균일성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패널의 전 영역에서 전기적 특성을 균일하게 할 수 있어, 전극 부재의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전극 부재의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기판에 도포되는 나노 와이어의 배열 상태를 도시한 상면도이다.
도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 전극 부재에서 씨드의 다양한 배열 형태를 설명하기 위해 전극 부재의 상면도를 도시한 도면들이다.
도 6은 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 터치 패널의 단면도를 도시한 도면이다.
도 8은 실시에에 따른 전극 부재 및 터치 패널이 적용되는 이동식 단말기를 도시한 도면이다.
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.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 실시예에 따른 전극 부재를 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 전극 부재의 단면도를 도시한 도면이고, 도 2는 종래 기판에 도포되는 나노 와이어의 배열 상태를 도시한 상면도이며, 도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 전극 부재에서 씨드의 다양한 배열 형태를 설명하기 위해 전극 부재의 상면도를 도시한 도면들이고, 도 6은 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 전극 부재는 기판(10), 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극(20)을 포함한다.
상기 기판(10)은 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 투명 전극(20) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
상기 투명 전극(20)은 상기 기판 상에 형성된다. 상기 투명 전극(20)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 특히, 상기 투명 전극(20)은 나노 와이어(22)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 나노 와이어(22)는 금, 은, 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나의 금속 물질을 포함할 수 있으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다.
상기 투명 전극(20)이 나노 와이어(22)를 포함함으로써, 기존에 투명 전도성 물질로 사용되던 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있다. 상기 나노 와이어는 투과도 및 전도도 등 다양한 면에서 인듐 주석 산화물보다 뛰어난 특성을 가진 물질이다.
상기 나노 와이어(22)는 다양한 방법으로 상기 기판(10) 상에 코팅될 수 있다. 일례로, 상기 나노 와이어(22)는 딥 코팅법에 의해 상기 기판(10) 상에 코팅될 수 있다. 상기 딥 코팅은 코팅 방법의 한 종류이며, 피코팅재를 코팅용액 또는 슬러리에 담그어 피코팅재 표면에 전구체(precursor)층을 형성한 후 적당한 온도로 소성하여 도막을 얻는 방법을 말한다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 나노 와이어(22)는 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 슬럿 다이(slot die) 코팅 및 롤(roll) 코팅 등의 다양한 코팅 방법으로 상기 기판(10) 상에 코팅될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 종래 나노 와이어의 배열 형태와 실시예에 따른 나노 와이어의 배열 형태가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 종래에는, 기판 상에 나노 와이어를 랜덤하게 도포하였다. 즉, 종래에는 나노 와이어의 분산성을 향상시키기 위해 기판 상에 고르게 나노 와이어를 도포하였다. 그러나, 종래에는 상기 나노 와이어가 기판 상에 고르게 도포되어 분산성은 향상되었으나, 도 2에 도시되어 있듯이, 기판 상에는 나노 와이어들이 다수 분포되는 고밀도 영역(HD)과 적게 분포하는 저밀도 영역(LD)이 존재하게 된다.
이에 따라, 기판 상에는 나노 와이어가 많이 분포되는 고밀도 영역과 적게 분포되는 저밀도 영역이 혼재하게 되므로, 기판의 영역마다 전기적 특성이 달라지게 되므로 상기 전극 부재를 사용하게 되는 어플리케이션의 품질을 저하시킬 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 실시예에 따른 전극 부재는, 기판 상에 복수 개의 씨드(21)들을 먼저 형성한 후, 나노 와이어(22)를 도포하여 기판 상에 형성되는 나노 와이어(22)의 분산성과 함께 균일성 향상을 도모할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 전극 부재는 기판 상에 복수 개의 씨드(21) 들 및 상기 씨드(21)와 연결되는 복수 개의 나노 와이어(22)들을 포함한다.
상기 씨드(21)는 전도성 또는 비전도성 물질을 포함한다. 또한, 상기 씨드(21)는 상기 나노 와이어(22)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 씨드(21)와 상기 나노 와이어(22)는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
상기 씨드(21)들은 상기 기판 상에 균일하게 배열될 수 있다. 또한, 상기 씨드(21)들은 상기 기판 상에 다양한 형태 및 다양한 방향으로 배열될 수 있다. 일례로, 도 3에 도시되어 있듯이, 상기 씨드(21)들은 가로 및 세로 방향으로 사각형의 격자 형태로 배열될 수 있다. 또는, 도 4에 도시되어 있듯이, 상기 씨드(21)들은 원형 형태로 배열될 수 있다. 또는, 도 5에 도시되어 있듯이, 상기 씨드(21)들은 대각성 방향으로 배열될 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 씨드(21)들은 다각 형상, 타원 형상 등의 다양한 형상 및 다양한 방향으로 배열될 수 있다.
상기 씨드(21)들은 일정한 간격 범위로 이격하면서 배열될 수 있다. 자세하게, 상기 씨드(21)들은 약 50㎛ 내지 약 60㎛의 간격으로 이격하면서 배열될 수 있다. 상기 씨드(21)들이 약 50㎛ 미만의 간격으로 이격하는 경우, 상기 씨드(21)들이 인력에 의해 서로 결합될 수 있고, 상기 씨드(21)들이 약 60㎛을 초과하는 간격으로 이격하는 경우, 씨드(21)들과 나노 와이어(22)의 정전기적 인력이 약해져 나노 와이어(22)와 씨드(21)들의 결합이 약해질 수 있다.
상기 나노 와이어(22)와 상기 씨드(21)는 양 전하 및 음 전하의 정전기적 인력에 의해 서로 결합한다. 즉, 상기 나노 와이어(22) 및 상기 씨드(21)는 양전하 및 음전하 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 씨드들(21)의 정전기적 인력의 세기는 유사하거나 동일할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 나노 와이어(22)의 일단은 제 1 씨드(21a)와 결합하고, 상기 나노 와이어(22)의 타단은 상기 제 2 씨드(21b)와 결합한다. 자세하게, 상기 나노 와이어(22)의 일단(22a)은 양전하를 가지고, 상기 나노 와이어(22)의 타단(22b)은 음전하를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 씨드(21a)는 양전하를 가지고, 상기 제 2 씨드(21b)는 음전하를 가질 수 있다. 따라서, 양전하를 가지는 상기 나노 와이어(22)의 일단(22a)은 음전하를 가지는 상기 제 2 씨드(21b)와 결합할 수 있고, 음전하를 가지는 상기 나노 와이어의 타단(22b)은 양전하를 가지는 상기 제 1 씨드(21a)와 결합할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 복수의 나노 와이어(22)들과 복수의 씨드(21)들은 정전기적 인력에 의해 결합될 수 있다. 즉, 각각의 씨드(21)에는 적어도 2개 이상의 나노 와이어(22)들이 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 나노 와이어(22)들은 기판 상에 전체적으로 균일하게 배열될 수 있다. 즉, 상기 씨드(21)들의 정전기적 인력의 세기가 모두 유사 또는 동일하므로 나노 와이어(22)들이 어느 하나의 씨드(21)에 집중적으로 결합되지 않고, 각각의 씨드(21)에 고르게 결합될 수 있으므로, 기판 상에 배열된 씨드(21)들에 의해 상기 나노 와이어(22)들이 균일하게 분포될 수 있다.
또한, 상기 씨드(21)들을 기판 상에 고르게 분포한 후, 상기 나노 와이어(22)들을 도포하므로, 상기 나노 와이어(22)들은 상기 기판 상에 고르게 퍼져 분산성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 전극 부재는, 기판 상에 나노 와이어를 고르게 도포할 수 있으므로, 나노 와이어의 분산성 및 균일성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 전극 부재의 전 영역에서 전기적 특성을 균일하게 할 수 있어, 전극 부재의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 실시에에 따른 터치 패널을 설명한다. 상기 터치 패널에 대한 설명에서는 앞서 설명한 전극 부재의 설명과 동일 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 즉, 상기 터치 패널에 대한 설명은 상기 전극 부재의 설명과 본질적으로 결합된다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 터치 패널은 커버 윈도우(100) 및 전극 부재(200) 및 보호층(300)을 포함한다.
상기 커버 윈도우(100)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 커버 윈도우(100)는 강화 유리, 반강화 유리, 소다라임 유리, 강화 플라스틱 또는 연성 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 커버 윈도우(100)는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유효 영역(AA)은 사용자의 터치 명령 입력이 가능한 영역을 의미하며, 상기 비유효 영역(DA)은 상기 유효 영역(AA)과 반대되는 개념으로서, 사용자의 터치가 이루어지는 경우에도 활성화되지 않아서 터치 명령 입력이 이루어지지 않는 영역을 의미한다.
상기 전극 부재(200)는 상기 커버 윈도우(100) 상에 형성된다. 상기 전극 부재(200)와 상기 커버 윈도우(100)는 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)를 통해 접착될 수 있다.
상기 전극 부재(200)는 기판(210) 및 상기 기판(210) 상에 형성되는 감지 전극(220) 및 배선 전극(230)을 포함한다, 상기 기판은 상기 커버 윈도우(100)와 동일하게 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 감지 전극(220)은 상기 유효 영역(AA) 상에 형성되고, 상기 배선 전극(230)은 상기 비유효 영역(UA) 상에 형성된다.
도 7에서는 상기 기판에 감지 전극 및 배선 전극이 형성된 것을 도시하였으나, 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)은 상기 커버 윈도우(100)에 직접 형성될 수도 있다. 즉, 상기 전극 부재(200)는 상기 커버 윈도우(100) 및 상기 커버 윈도우(100) 상에 형성된 감지 전극(220) 및 배선 전극(230)을 포함할 수 있다.
상기 감지 전극(220)은 복수 개의 씨드들과 상기 씨드들과 연결되는 나노 와이어를 포함한다. 상기 나노 와이어는 금속 나노 와이어일 수 있다. 일례로, 상기 나노 와이어는 금, 은, 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 상기 나노 와이어와 상기 씨드에 대해서는 앞서 설명한 전극 부재와 동일하므로 이하의 설명은 생략한다.
상기 배선 전극(230)은 상기 기판의 비유효 영역(UA)에 형성되어, 상기 감지 전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 감지 전극(220)에서 발생되는 터치 감지 신호를 구동칩이 실장된 커넥터로 전달하여 이에 의해 구동칩을 동작시킬 수 있다.
상기 보호층은 외부로 노출되는 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)을 감싸면서 외부의 충격 등으로부터 상기 감지 전극(220) 및 상기 배선 전극(230)을 보호한다.
실시에에 따른 터치 패널은 앞서 설명한 전극 부재의 복수 개의 씨드들 및 나노 와이어들을 포함한다. 이에 따라, 유효 영역 상에 형성되는 감지 전극의 전기적 특성을 균일하게 유지할 수 있어, 터치 패널의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널을 포함하는 이동식 단말기를 도시한 도면이다.
도 8을 참고하면, 상기 이동 단말기(1000)는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함하는 커버 윈도우와 명령 아이콘 패턴부(1110), 및 LCD 모듈(Liquid Critical Module; LCM, 1200)을 포함한다.
상기 이동 단말기(1000)는 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널에 포함되는 복수 개의 씨드들 및 이에 연결되는 나노 와이어들을 포함한다. 따라서, 상기 이동 단말기(1000)에 포함되는 감지 전극들이 균일하게 분산될 수 있으므로, 유효 영역의 터치 감도의 균일성을 향상시킬 수 있어 상기 이동 단말기(1000)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8에서는 일례로, 이동식 단말기에 대해 도시되어 있으나, 앞서 설명한 전극 부재 및 터치 패널은 이동식 단말기 이외에도 디스플레이가 적용되는 자동차, 가전제품 등 다양한 전자 제품에 사용될 수 있음은 물론이다. 특히, 나노 와이어를 전극으로 사용하는 경우에는 플렉서블 디스플레이에 용이하게 적용될 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 (10)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고,
    상기 투명 전극은,
    복수 개의 씨드들(seed); 및
    상기 씨드들과 연결되는 은 나노 와이어를 포함하고,
    상기 씨드는, 양전하를 가지는 제 1 씨드; 및 음전하를 가지는 제 2 씨드를 포함하고,
    상기 은 나노 와이어의 일단은 상기 제 1 씨드와 연결되고. 타단은 상기 제 2 씨드와 연결되고,
    상기 씨드들은 50㎛ 내지 60㎛의 간격으로 배열되고,
    상기 씨드는 상기 은 나노 와이어와 동일한 물질을 포함하고,
    각각의 씨드에는 적어도 2개 이상의 은 나노 와이어가 연결되고,
    상기 씨드들의 정전기적 인력의 세기는 동일한 전극 부재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 씨드들은 가로, 세로 또는 대각선 방향으로 배열되는 전극 부재.
  4. 커버 윈도우; 및
    상기 커버 윈도우 상에 형성되는 전극 부재를 포함하고,
    상기 전극 부재는,
    기판; 및
    상기 기판 상에 형성되는 투명 전극을 포함하고,
    상기 투명 전극은,
    복수 개의 씨드들(seed); 및
    상기 씨드들과 연결되는 은 나노 와이어를 포함하고,
    상기 씨드는, 양전하를 가지는 제 1 씨드; 및 음전하를 가지는 제 2 씨드를 포함하고,
    상기 은 나노 와이어의 일단은 상기 제 1 씨드와 연결되고. 타단은 상기 제 2 씨드와 연결되고,
    상기 씨드들은 50㎛ 내지 60㎛의 간격으로 배열되고,
    상기 씨드는 상기 은 나노 와이어와 동일한 물질을 포함하고,
    각각의 씨드에는 적어도 2개 이상의 은 나노 와이어가 연결되고,
    상기 씨드들의 정전기적 인력의 세기는 동일한 터치 패널.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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