KR20110136117A - 다중 인식이 가능한 터치 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성되며, 일정한 간격으로 나란하게 배열된 다수의 금속 세선들; 및 상기 금속 세선들을 외부 구동 장치와 전기적으로 연결시키는 다수의 배선들을 포함하며, 상기 상부 기판에 형성되는 금속 세선들과 하부 기판에 형성되는 금속 세선들은 그 배열 방향이 서로 수직인 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

다중 인식이 가능한 터치 패널 및 그 제조 방법{TOUCH PANEL HAVING MULTI-TOUCH PROPERTY}

본 발명은 다중 인식이 가능한 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상부 기판과 하부 기판에 투명 도전막 대신에 은 페이스트로 일정한 간격의 금속 세선과 상기 금속 세선을 외부 구동칩과 연결하는 배선을 인쇄하여 제조되는 다중 인식을 구현할 수 있는 새로운 방식의 터치 패널에 관한 것이다.

터치 패널은 LCD, PDP, EL 등의 화상 표시 장치의 표시면에 설치되어 리모콘이나 키보드와 같은 별도의 입력 장치 없이 사용자가 표시 장치의 표시 면에 바로 정보를 입력할 수 있도록 개발된 장치로, 최근 전자 수첩이나, ATM 기 등에 널리 사용되고 있다. 터치 패널은 사용자가 화면 상에서 펜 또는 손가락 등으로 표면의 한 점을 터치하면, 그 위치에 대응되는 정보가 입력되는 방식으로 구동된다.

이와 같은 터치 패널은 터치를 감지하는 방법에 따라, 저항막 방식(resistive type), 정전 용량식, 전자기 유도식 등으로 구분할 수 잇다.

이중 저항막 방식은 구조가 단순하고, 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있어 현재 가장 널리 사용되고 있다. 도 1에는 종래의 저항막 방식 터치 패널이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 저항막 방식 터치 패널(10)은 상부 기판(12)과 하부 기판(16)을 구비하며, 상기 상부 기판(12)과 하부 기판(16)의 서로 마주보는 면에 각각 제1 투명도전막(14)과 제2 투명도전막(18)이 형성된다. 이때 상기 상부 기판과 하부 기판은 점착층(22) 및/또는 스페이서(20) 등에 의해 일정한 간격으로 이격되어 배치된다.

한편, 상기 제1투명 도전막(14)의 X 축 방향 양단에는 X축 방향으로 전압을 인가하기 위한 X-전극(15)이 구비되어 있으며, 상기 제2투명 도전막(18)의 Y축 방향 양단에는 Y축 방향으로 전압을 인가하기 위한 Y-전극(19)이 구비되어 있다. 상기 X-전극(15)은 구동 전압을 공급하는 제1 X-전극(15a)과, 기저 전압을 공급하는 제2 X-전극(15b)으로 구성되며, 상기 Y-전극(19) 역시 구동 전압을 공급하는 제1 Y-전극(19a)과, 기저 전압을 공급하는 제2 Y-전극(19b)으로 구성된다. 이때, 상기 각각의 전극들은 인출선(25, 26, 27, 28)에 의해 FPCB 등의 외부 연결 장치와 전기적으로 연결된다.

일반적으로 펜 또는 손가락에 의해 눌러지는 상부 기판으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 투명 필름이 주로 사용되며, 하부 기판으로는 상부 기판과 같은 재질의 투명 필름, 유리기판 또는 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 상부 기판 및 하부 기판에 형성되는 제1투명도전막 및 제2투명 도전막으로는 ITO, IZO, ITZO 등이 주로 이용된다.

이러한 터치 패널은 펜 또는 손가락 등으로 상부 기판을 누르면, 제1투명 도전막과 제2투명 도전막이 접촉하게 되면서, 그 접촉 위치에서 상기 제1, 제2 투명 도전막의 면 저항에 따라 저항값이 가변된다. 이처럼 저항값이 가변되면, 전류 또는 전압이 달라지게 되고, 그 변화된 전압값이 상기 X-전극과 Y-전극을 통해 출력되며, 이를 이용해 터치된 부분의 X 좌표와 Y좌표가 계산된다.

그러나 이러한 종래의 저항막식 터치 패널은 2 이상의 점이 동시에 터치될 경우, 2개의 점의 전압치의 중간 전압이 검출되기 때문에 2 이상의 점을 동시에 인식(이하, '다중 인식'이라 함)할 수 없다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 기판(110)과 하부 기판(130)에 형성된 투명 도전막(111, 131) 및 상기 투명 도전막의 양단에 형성되는 X-전극(112, 113)과 Y-전극(132, 133)을 분할하여 저항막식 터치 패널에서 멀티 터치를 구현하는 방법이 제안되었다.

도 2에 도시된 바와 같이, 투명 도전막과 전극들이 분할되어 있을 경우, 각각의 투명 도전막에 인가되는 전압을 조절하여, 다수의 영역을 독립적으로 인식할 수 있도록 함으로써, 다중 인식을 구현할 수 있다. 예를 들면, 도 2와 같이 상부 기판과 하부 기판의 투명 도전막이 3개씩 분할되어 있을 경우에는 9개 영역을 독립적으로 인식할 수 있다.

한편, 이러한 저항막식 터치 패널은 현재 일반적으로 상부 기판(110)과 하부 기판(130)에 형성된 투명 도전막(111, 131), X-전극(112, 113) 및 Y-전극(132, 133)을 에칭을 통해 분할한 후, 스크린 인쇄법을 통해 상기 X-전극(112, 113) 과 Y-전극(132, 133)과 외부 구동칩과 연결하기 위한 배선(114, 115, 134, 135)을 형성하는 방법으로 제조되고 있다.

그러나, 상기와 같은 제조 방법의 경우, 에칭 공정 및 인쇄 공정과 같은 여러 단계의 공정을 거쳐야 하기 때문에 생산 비용이 상승하고, 배선을 형성하는 스크린 인쇄의 경우 금속 세선폭을 구현하는데 한계가 있기 때문에, 배선부의 전체 폭이 두꺼워져, 유효 화면부의 면적이 작아진다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 투명 도전막이 에칭된 부분과 에칭되지 않은 부분의 광 투과율의 차이에 의해, 분할된 투명 도전막의 경계가 눈에 띄기 쉽다는 문제점도 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 생산 비용이 저렴하고, 간단한 공정으로 생산할 수 있으며, 유효 화면부의 면적을 최대화할 수 있는 새로운 방식의 터치 패널을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성되며, 일정한 간격으로 나란하게 배열된 다수의 금속 세선들; 및 상기 금속 세선들을 외부 구동 장치와 전기적으로 연결시키는 다수의 배선들을 포함하며, 상기 상부 기판에 형성되는 금속 세선들과 하부 기판에 형성되는 금속 세선들은 그 배열 방향이 서로 수직인 터치 패널을 제공한다.

이때, 상기 배선 1개당 2이상, 바람직하게는 2 내지 30개의 금속 세선들이 연결되는 것이 바람직하며, 상기 금속 세선들은 선폭이 5 내지 40㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 세선들 간의 간격은 100 내지 3000㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 배선은 선폭이 5 내지 100㎛ 정도인 것이 바람직하다.

한편, 상기 금속 세선들과 배선들은 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 은 페이스트로 이루어지는 것이 좋다.

다른 측면에서, 본 발명은 상부 기판 및 하부 기판의 일면에 도전성 페이스트를 이용하여 금속 세선들 및 배선들을 한꺼번에 인쇄하는 단계; 및 상기 금속 세선들 및 배선들이 인쇄된 상부 기판과 하부 기판을 일정한 간격으로 이격 배치하는 단계를 포함하는 터치 패널 제조 방법을 제공한다.

이때 상기 인쇄 단계는 오프셋 인쇄로 수행되는 것이 바람직하며, 상기 상부 기판에 인쇄되는 금속 세선들과 상기 하부 기판에 인쇄되는 금속 세선들은 그 배열 방향이 수직이 되도록 인쇄되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄 단계는 2이상, 바람직하게는 2 내지 30개 정도의 금속 세선들이 하나의 배선에 연결되도록 하고, 상기 금속 세선들은 선폭이 5 내지 40㎛, 금속 세선들간의 간격이 100 내지 3000㎛이 되도록 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배선들은 선폭이 5 내지 100㎛이 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 터치 패널은 금속 세선과 배선들을 하나의 인쇄 공정을 통해 형성하기 때문에 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴하다.

또한, 본 발명은 인쇄 공정으로 종래의 스크린 인쇄 방식이 아닌 오프셋 인쇄방식을 사용함으로써, 미세한 선폭을 구현할 수 있도록 하였으며, 이를 통해, 터치가 인지되지 않는 영역을 최소화하였다.

또한, 본 발명의 터치 패널은 하나의 배선에 2이상의 금속 세선들을 연결하여 하나의 셀로 작용하도록 함으로써, 배선을 단순화하고, 유효 화면부를 극대화하였다.

또한, 본 발명의 터치 패널의 경우 금속 세선들이 일정한 간격으로 배열되어 있기 때문에, 셀 사이의 경계부가 눈에 띄지 않는다.

도 1은 종래의 저항막식 터치 패널을 보여주는 도면이다.
도 2는 다중 인식 기능을 갖는 종래의 저항막식 터치 패널을 보여주는 도면이다.
도 3은 다중 인식 기능을 갖는 본 발명의 터치 패널을 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 3에는 본 발명의 터치 패널의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 패널은 상부 기판(210), 하부 기판(310), 상기 상부 기판(210)과 하부 기판(310)의 일면에 각각 형성되는 다수의 금속 세선들(221, 321) 및 다수의 배선(230, 240, 330, 340)들을 포함하여 이루어진다.

상기 상부 기판(210)과 하부 기판(310)은 일정한 간격을 두고 이격 배치된다. 일반적으로, 상기 상부 기판(210)과 하부 기판(310)은 양 기판을 접착시키기 위한 점착층(250)의 두께에 의해 이격 배치될 수 있으며, 필요에 따라 상기 상부 기판과 하부 기판의 이격을 위한 스페이서(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 상부 기판(210)과 하부 기판(310)은 투명 재질의 기판으로, 예를 들면, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등과 같은 플라스틱 기판이나 유리 기판 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 금속 세선(221, 321)들은 상기 상부 기판과 하부 기판의 마주보는 면에 일정한 간격으로 나란히 배열되도록 형성되며, 상부 기판의 금속 세선들의 배열 방향과 하부 기판의 금속 세선들의 배열 방향은 서로 수직하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 금속 세선(221, 321)은 터치가 발생한 좌표를 인식하기 위한 것으로, 좌표 인식 방식은 저항막 방식 터치 패널의 좌표 인식 방식과 유사하다. 즉, 펜 또는 손가락 등으로 상부 기판을 누르면, 상부 기판의 해당 위치(눌러진 위치)에 형성된 금속 세선이 눌리면서 하부 기판의 해당 위치(눌러진 위치)에 형성된 금속 세선과 접촉된다. 이 접촉에 의해, 상부 기판에 형성된 금속 세선과 하부 기판에 형성된 금속 세선의 저항값이 가변되면서, 전류 또는 전압이 달라지게 되고, 그 변화된 전압값이 각각의 미세선과 연결된 배선을 통해 출력되며, 이를 이용해 터치된 부분의 좌표가 계산된다.

이때, 상기 금속 세선의 선폭은 5 내지 40㎛, 바람직하게는 7 내지 30㎛, 더 바람직하게는 10 내지 20㎛ 정도인 것이 바람직하다. 금속 세선의 선폭이 5㎛ 미만인 경우에는 인쇄가 어렵고, 40㎛를 초과하는 경우에는 광 투과율이 나빠지고 금속 세선이 인지되어 시인성이 나빠지기 때문이다.

또한, 상기 금속 세선들간의 간격은 100내지 3000㎛, 바람직하게는 200 내지 2000㎛, 더 바람직하게는 300 내지 1000㎛ 정도인 것이 바람직하다. 금속 세선들 간의 간격이 100㎛ 미만이면, 광 투과율이 떨어지고, 3000㎛를 초과하면, 시인성이 나빠지기 때문이다.

한편, 상기 금속 세선(221, 321)들은 다수의 배선들(230, 240, 330, 340)을 통해 외부 구동 장치와 전기적으로 연결된다. 이때, 각각의 금속 세선들마다 외부 장치와 연결하기 위한 배선을 형성하여도 무방하나, 이 경우 배선이 복잡해지고, 배선들이 차지하는 면적이 커지게 되어, 터치가 인식될 수 있는 유효 화면부가 작아질 수 있다.

이에 본 발명자들은 일정한 개수의 금속 세선들을 묶어 하나의 배선에 연결하는 방법을 통해 상기와 같은 문제점을 해결하였다. 일정한 개수의 금속 세선들을 하나의 배선에 연결할 경우, 동일한 배선에 연결된 금속 세선들은 하나의 셀로 작용하게 된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 기판에 형성된 금속 세선들을 5개씩 묶어, 양 단부에 배선을 하나씩 연결함으로써 3개의 셀(220a, 220b, 220c)을 형성하고, 하부 기판에 형성된 금속 세선들 역시 5개씩 묶어, 양 단부에 배선을 하나씩 연결함으로써, 3개의 셀(320a, 320b, 320c)을 형성할 수 있다. 이때 상기 셀의 양 단부에 연결된 두 개의 배선들은 각각의 셀에 구동 전압과 기저 전압을 공급하기 위한 것이다. 한편, 이와 같이, 2 이상의 금속 세선들을 셀로 묶어두었을 경우에, 동일한 셀 내에 있는 금속 세선들은 동일한 전압값을 갖기 때문에, 셀 내에 있는 금속 세선들은 모두 동일한 하나의 좌표로 인식되게 된다. 따라서, 다중 인식 정도는 상부 기판과 하부 기판에 형성되는 셀의 개수에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 도 3과 같이, 상부 기판과 하부 기판에 3개의 셀들이 형성되어 있을 경우, 최대로 다중 인식될 수 있는 영역은 9개가 된다. 이처럼 하나의 배선에 2 이상의 금속 세선들을 연결할 경우, 금속 세선들 각각에 배선을 연결한 경우에 비해 다중 인식 영역은 줄어들게 된다. 그러나 금속 세선들의 선폭과 선 간격이 마이크로미터 수준이기 때문에, 2 이상의 금속 세선들을 묶어 셀로 형성하더라도 수 센티미터 수준의 크기를 갖는 펜이나 손가락으로 행해지는 터치를 인식하는 데는 큰 무리가 없다. 따라서, 본 발명의 경우, 2개 이상의 금속 세선들, 바람직하게는 2 내지 30개의 금속 세선들, 더 바람직하게는 5 내지 10개의 금속 세선들을 하나의 배선에 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 하나의 배선에 연결되는 금속 세선의 수가 2개 미만일 경우, 셀의 개수가 너무 많아져 배선부의 폭이 커지는 문제가 있고, 하나의 배선에 연결된 금속 세선의 수가 30개를 초과할 경우에는, 인식 해상도가 저하되는 문제가 있다

한편, 상기 배선들의 선폭은 5 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 80㎛, 더 바람직하게는 15 내지 50㎛ 정도인 것이 바람직하다. 금속 세선의 선폭이 5㎛ 미만인 경우에는 인쇄가 어렵고, 배선의 선저항이 상승하여 인식률이 떨어지는 문제가 있고, 100㎛를 초과하는 경우에는 배선 영역의 폭이 커지므로 유효화면의 범위가 줄어든다는 문제점이 있기 때문이다.

상기와 같은 본 발명의 터치 패널은 상부 기판과 하부 기판에 상기 금속 세선들과 배선들은 인쇄하는 방법을 통해 제조될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 터치 패널은 상부 기판 및 하부 기판의 일면에 도전성 페이스트를 이용하여 금속 세선들 및 배선들을 한꺼번에 인쇄한 후에, 상기 금속 세선들 및 배선들이 인쇄된 상부 기판과 하부 기판을 점착층 또는 스페이스 등과 같은 적절한 수단을 통해 일정한 간격으로 이격 배치하는 방법으로 제조될 수 있다.

이와 같이, 인쇄 방식을 이용할 경우, 한번의 인쇄로 금속 세선과 배선들을 모두 형성할 수 있기 때문에, 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

한편, 상기 금속 세선과 배선들은 도전성 페이스트, 예를 들면, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 금 등의 금속 또는 그들의 2개 이상의 조합을 함유하는 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있으며, 이 중에서도 특히 은을 함유하는 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다. 은은 고유한 비저항이 다른 금속에 비해 낮고, 페이스트 제조 시에 산화 반응에 둔감하여 보관 안정성이 뛰어나기 때문이다.

또한, 상기 인쇄 방식은 이로써, 제한되는 것은 아니지만, 미세 선폭 구현이 가능한 오프셋 인쇄 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 종래의 터치 패널의 배선 인쇄에 사용되었던 스크린 인쇄법의 경우, 미세 선폭을 구현 시에 단락 등이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 선폭을 미세하게 구현하고, 그 결과 유효 화면부를 최대화할 수 있도록 오프셋 인쇄 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 금속 세선 및 배선들의 선폭이나 간격 등은 상기에 기재한 것과 동일한 범위가 되도록 인쇄되는 것이 바람직하며, 상기한 바와 같이, 2 이상의 금속 세선이 하나의 배선에 연결되도록 인쇄되는 것이 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

실시예

먼저, 구형의 은 나노입자, 아크릴계 고분자 바인더를 용제(BCA(부틸카비톨아세테이트) 및 Terpineol의 조합)에 혼합하여, 은 페이스트를 제조하였다.

상기 은 페이스트를 이용하여 두께 100㎛인 2개의 PET 기판 상에 각각 선폭이 15㎛이고, 간격이 285㎛인 금속 세선 및 선폭이 30㎛인 배선을 인쇄한 후, 각각의 PET 기판을 130도에서 30분 동안 경화시켜 상부 기판과 하부 기판을 제조하였다. 각 기판당 금속 세선을 300개씩 형성하였으며, 배선 1개당 금속 세선을 30개씩 연결하여, 각 기판상의 인식 영역은 10개로 결정하였다. 이 때의 각 기판의 각 인식 영역의 면저항은 100 ohm/square였다.

상기와 같이 제조된 하부 기판에 두께 50㎛의 점착층을 형성하고, 그 위에 상부 기판을 부착하여, 터치 패널을 제조하였다. 이때, 상부 기판과 하부 기판의 금속 세선의 배열 방향이 수직이 되도록 배치하였다. 상기와 같이 제조된 터치 패널에는 가로 방향으로 30개의 금속 세선으로 이루어진 10개의 인식 영역이 있으며, 세로 방향도 동일한 개수가 존재하기 때문에 총 100개의 인식 영역이 존재한다. 총 20개의 배선을 하나의 칩으로 연결하고 터치되는 지점을 모니터로 확인하였다. 2개의 포인트를 동시에 누르면 2개의 입력 신호가 모니터 상에 동시에 표시되는 것을 확인하였다.

210 : 상부기판
220a, 220b, 220c, 320a, 320b, 320c : 셀
221, 321 : 금속세선
230a, 230b, 230c, 240a, 240b, 240c, 330a, 330b, 330c, 340a, 340b, 340c : 배선들
250 : 점착층
310 : 하부기판

Claims (14)

1. 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 상부 기판 및 하부 기판;
   상기 상부 기판과 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성되며, 일정한 간격으로 나란하게 배열된 다수의 금속 세선들; 및
   상기 금속 세선들을 외부 구동 장치와 전기적으로 연결시키기 위한 다수의 배선들을 포함하며,
   상기 상부 기판에 형성되는 금속 세선들과 하부 기판에 형성되는 금속 세선들은 그 배열 방향이 서로 수직인 터치 패널.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 세선 2 내지 30개가 하나의 배선에 연결되는 터치 패널.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 금속 세선들은 선폭이 5 내지 40㎛인 터치 패널.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 금속 세선들 간의 간격은 100 내지 3000㎛인 터치 패널.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 배선들은 선폭이 5 내지 100㎛인 터치 패널.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 금속 세선들과 배선들은 동일한 재질로 이루어지는 터치 패널.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 금속 세선들과 배선들은 도전성 페이스트로 이루어지는 터치 패널.
   
8. 상부 기판 및 하부 기판의 일면에 도전성 페이스트를 이용하여 금속 세선들 및 배선들을 한꺼번에 인쇄하는 단계; 및
   상기 금속 세선들 및 배선들이 인쇄된 상부 기판과 하부 기판을 일정한 간격으로 이격 배치하는 단계를 포함하는 터치 패널 제조 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 인쇄는 오프셋 인쇄로 수행되는 터치 패널 제조 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 상부 기판에 인쇄되는 금속 세선들과 상기 하부 기판에 인쇄되는 금속 세선들은 그 배열 방향이 수직이 되도록 인쇄되는 터치 패널 제조 방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 금속 세선 2 내지 30개가 하나의 배선에 연결되도록 인쇄되는 터치 패널 제조 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 금속 세선들은 선폭이 5 내지 40㎛이 되도록 인쇄되는 터치 패널 제조 방법.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 금속 세선들간의 간격이 100 내지 3000㎛이 되도록 인쇄되는 터치 패널 제조 방법.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 배선들은 선폭이 5 내지 100㎛이 되도록 인쇄되는 터치 패널 제조 방법.

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