KR20120001293A - 정전용량 방식 터치 스크린 패널 - Google Patents

정전용량 방식 터치 스크린 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 발생한 빛이 터치 패널부를 투과할 때 발생되는 광손실을 최소화하여 높은 휘도의 이미지나 문자 등을 제공할 수 있는 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 기판과 상기 기판 바닥면에 형성된 상부 점착층과 상기 상부 점착층 바닥면에 형성된 상부 투명도전층과 상기 상부 투명도전층 바닥면에 형성된 하부 점착층과 상기 하부 점착층 바닥면에 형성된 하부 투명도전층과 상기 하부 투명도전층 바닥면에 형성된 투명보호코팅층과 상기 투명보호코팅층 바닥면에 형성된 접착제층과 상기 접착제층 바닥면에 형성된 액정표시장치를 포함하되, 상기 상부 점착층과 상기 상부 투명도전층 사이와 상기 하부 점착층과 상기 하부 투명도전층 사이에는 적어도 하나의 고굴절율층이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

정전용량 방식 터치 스크린 패널{ELECTROSTATIC CAPACITY TYPE TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 발생한 빛이 터치 패널부를 투과할 때 발생되는 광손실을 최소화하여 높은 휘도의 이미지나 문자 등을 제공할 수 있는 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 터치스크린패널(Touch Screen Panel)은 디스플레이 장치의 표면에 장착되어 사용자의 손가락, 터치펜 등의 물리적 접촉을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 장치로서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), EL(Electro-luminescence)소자 등에 응용되고 있다.
이와 같은 터치패널은 동작 원리에 따라 크게 정전용량 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분되며, 이중 정전용량 방식과 저항막 방식이 현재 널리 이용되고 있다. 최근에는, 저항막 방식에 비교하여 내구성 및 투과율 측면에서 특성이 우수한 정전용량 방식이 각광받고 있다.
이러한 정전용량 방식 터치패널의 일반적인 구조를 살펴보면 도 1과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 정전용량 방식의 터치스크린패널 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 액정표시장치(200)의 상부에 터치 패널부(100)가 위치하고, 상기 터치 패널부(100)와 액정표시장치(200) 사이의 주변에는 접착층(150)을 설치하고, 또한 상기 터치 패널(100)은 기판(110)을 갖추고 있고, 상기 기판(100) 바닥면에는 상부점착층(120a)을 설치하고, 상기 상부점착층(120a) 바닥면에는 인듐-주석 산화물로 구성될 수 있는 상부 투명 도전층(130a)을 설치하고, 상기 상부 투명 도전층(130a) 바닥면에는 하부점착층(120b)을 설치하고, 상기 하부점착층(120b) 바닥면에는 하부 투명 도전층(130b)을 설치하고, 상기 하부 투명 도전층(130b) 바닥면에는 투명보호 코팅층(140a)을 구성하며, 상기 투명보호 코팅층(140a)은 절연물질(예 : 질화규소, 이산화규소, 레지스트 등과 같은 물질)로 구성되는데, 이러한 투명보호 코팅층(140a)은 상기 하부 투명도전층(130b)이 긁혀서 망가지지 않게 보호하는 기능을 수행한다. 또한 상기 액정표시장치(200)는 전기장 구동을 운용하여 액정분자의 비틀림에 의한 전장효과를 생성하고 광원의 투과 및 차단을 제어하며 칼라필터를 투과하여 이미지 혹은 문자로 표시되어 진다. 따라서 사용자가 유리기판(110) 상에서 상기 터치 패널부(100)상에 표시된 이미지나 문자의 위치와 대응되는 곳을 터치하는 방식으로 조작 및 입력을 진행할 수 있다.
그러나 상기 액정표시장치(200)에서 생성된 광원이 터치패널부(100)를 투과할 때, 투명보호코팅층(140), 하부투명도전층(130b), 하부점착층(120b), 상부투명도전층(130a), 상부점착층(120a), 기판(110) 등의 굴절율이 서로 다른 다수의 층을 통과하여 비로소 디스플레이부(10)에 이미지나 문자 등에 화상을 구현할 수 있는바, 액정표시장치(200)에서 발생된 빛이 상기와 같은 굴절율이 서로 다른 다수에 층을 투과할 때 빛의 흡수 및 굴절에 따른 에지부분으로의 빛샘으로 상당량에 광 손실이 발생되고 있으며, 이로 인해 디스플레이부(10)에 구현되는 이미지나 문자 등의 휘도가 감소되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 액정표시장치에서 발생한 빛이 터치 패널부를 투과할 때 발생되는 광손실을 최소화하여 높은 휘도의 이미지나 문자 등을 제공할 수 있는 정전용량 방식 터치 스크린 패널을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 기판과 상기 기판 바닥면에 형성된 상부 점착층과 상기 상부 점착층 바닥면에 형성된 상부 투명도전층과 상기 상부 투명도전층 바닥면에 형성된 하부 점착층과 상기 하부 점착층 바닥면에 형성된 하부 투명도전층과 상기 하부 투명도전층 바닥면에 형성된 투명보호코팅층과 상기 투명보호코팅층 바닥면에 형성된 접착제층과 상기 접착제층 바닥면에 형성된 액정표시장치를 포함하되, 상기 상부 점착층과 상기 상부 투명도전층 사이와 상기 하부 점착층과 상기 하부 투명도전층 사이에는 적어도 하나의 고굴절율층이 형성된 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기판은 유리(Glass) 또는 PET(Poly Etylene Terephthalate)인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상부 투명도전층과 하부 투명도전층의 테두리에는 적어도 하나의 금속도선이 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상부 투명도전층과 상기 하부 투명도전층은 기판 상에 도전층이 적층된 구조이고, 상기 기판은 유리(Glass) 또는 PET(Poly Etylene Terephthalate)이며, 상기 도전층은 ITO 또는 도전성 폴리머인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고굴절율층의 수지는 (메타)아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고굴절율층(160)은 굴절율 상승을 위해 금속미립자 또는 금속산화물 미립자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고굴절율층의 금속미립자 및 금속산화물 미립자의 평균입경은 0.005∼0.2㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 액정표시장치에서 발생한 빛이 터치패널부를 투과할 때 상부 투명도전층 및 하부 투명도전층 중 적어도 한 곳 이상에 고굴절율층을 추가함으로써, 투과되는 빛의 굴절각을 줄여 에지부분으로의 빛샘에 의한 광 손실을 최소화하고 최종 디스플레이부에 형성되는 이미지나 문자 등의 휘도를 높일 수 있는 등의 효과를 가진다.
도 1은 종래의 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 단면도.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 기판(110)과, 상기 기판(110) 바닥면에 형성된 상부 점착층(120a)과, 상기 상부 점착층(120a) 바닥면에 형성된 고굴절율층(180)과, 상기 고굴절율층(180) 바닥면에 형성된 상부 투명도전층(130a)과, 상기 상부 투명도전층(130a) 바닥면에 형성된 하부 점착층(120b)과, 상기 하부 점착층(120b) 바닥면에 형성된 하부 투명도전층(130b)과, 상기 하부 투명도전층(130b) 바닥면에 형성된 투명보호코팅층(140a)과, 상기 투명보호코팅층(140a) 바닥면에 형성된 접착제층(150)과, 상기 접착제층(150) 바닥면에 형성된 액정표시장치(200)를 포함한다. 도 2에서는 상기 상부 투명도전층(130a) 상부에 상기 고굴절율층(180)을 구비하는 것으로 도시하였으나, 상기 상부 점착층과 상기 상부 투명도전층 사이와 상기 하부 점착층과 상기 하부 투명도전층 사이에 적어도 하나의 고굴절율층이 형성될 수 있다. 즉 상기 하부 투명도전층 상부 또는 상부 투명도전층과 하부 투명도전층 상부에 모두 상기 고굴절율층(180)을 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 디스플레이부(10)에 이미지와 문자를 표시하며 사용자가 손가락이나 혹은 기타 도전물체로 상부의 디스플레이부(10)를 터치할 때 상부 투명도전층(130a)상에 전위 값이 형성되기 때문에 상부 투명도전막(130a)상의 터치를 받는 위치가 손가락 혹은 기타 도전 물체를 감지하게 되어 정전용량 효과를 생성하며, 더 나아가 전류 값의 변화량의 신호를 감지하게 되고, 해당 신호를 금속도선(170)을 통해 외부의 마이크로프로세서(도면 미표시)로 전송하게 되고, 이어서 전류 값의 변화량을 통해 터치된 위치를 계산해 내며 결국 터치 제어의 목적을 달성할 수 있게 된다.
상기 기판은 유리(Glass) 또는 PET(Poly Etylene Terephthalate)인 것이 바람직하다.
상기 상부 투명도전층(130a)과 하부 투명도전층(130b)의 테두리에는 최소한 하나의 금속도선(170)이 연결 설치되며, 전압을 인가하여 상부 투명도전층(130a)과 하부 투명도전층(130b)상에 전위 값을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 상기 상부 투명도전층(130a)과 하부 투명도전층(130b)은 세부적으로 기판 상에 도전층이 적층된 구조를 갖는데, 기판으로는 유리(Glass) 또는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 등이 사용될 수 있으며, 상기 도전층은 ITO 또는 도전성 폴리머가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 상기 상부 투명도전층(130a) 및/또는 하부 투명도전층(130b)이 적층되는 기판의 이면에 고굴절율층(180)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 고굴절율층(180)을 형성하기 위한 구성 수지성분에는 고굴절율층의 표면물성을 보완하기 위한 것으로, UV조사 경화형 수지, 열 경화형 수지 등을 사용할 수 있고, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민계 수지, 유기 실리케이드 화합물, 실리콘계 수지 또는 이들 중 2 이상의 조합 등으로 구성할 수 있다. 특히, 경도와 내구성 등의 면에서 아크릴계 수지와 실리콘계 수지가 바람직하다. 상기 고굴절율층의 수지는 (메타)아크릴레이트 화합물인 것이 가장 바람직하다.
또한 상기 고굴절율층(180)은 굴절율 상승을 위해 금속미립자 또는 금속산화물 미립자를 포함할 수 있다. 상기 금속산화물 미립자로서는 주석함유 산화안티몬입자(ATO), 아연함유 산화안티몬입자, 주석함유 산화인듐입자(ITO), 산화아연/산화알루미늄입자, 산화안티몬입자 등이 특히 바람직하고, 보다 바람직하게는 주석함유 산화인듐입자(ITO), 주석함유 산화안티몬입자(ATO) 등이 있다.
또한 상기 금속미립자 및 금속산화물 미립자는 평균 1차입경(BET법에 의해 측정되는 구(球)상당 지름)이 0.5㎛이하인 입자가 바람직하게 사용되지만, 보다 바람직하게는, 0.001∼0.3㎛, 더욱 바람직하게는 0.005∼0.2㎛의 입경의 것이 이용된다. 상기 평균 입경이 상기 범위를 초과하면 생성되는 피막의 투명성을 저하시키고, 상기 범위 미만에서는 상기 입자가 응집되기 쉬워 생성피막의 헤이즈값이 증대되어 어느 쪽의 경우나 소망의 헤이즈값을 얻는 것이 곤란해지기 때문이다.
또한 상기 고굴절율층(180)의 두께는, 용도에 따라서 적당히 선택되지만, 통상 1㎛∼50㎛, 바람직하게는 2㎛∼30㎛이다. 고굴절율층(180)의 두께가 1㎛ 미만에서는, 표면경도가 불충분해서 상처가 생기기 쉬워 바람직하지 못하고, 50㎛를 초과하는 경우는, 투명성이 저하해서 헤이즈값이 높아지기 쉽고, 또 경화막이 약해지며, 필름을 접어 구부렸을 때에 고굴절율층(180)에 크랙이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에서는 상기 고굴절율층(180)의 구성성분에 도전성의 부여를 목적으로 해서 폴리피롤 및 폴리아닐린 등의 도전성 폴리머, 금속 알콜레이트 및 킬레이트 화합물 등의 유기금속 화합물을 더 함유시킬 수 있다. 또한, 고굴절율층(180)의 구성성분에, 표면경도의 향상을 목적으로 해서, 알킬실리케이트류 및 그 가수분해물, 콜로이달 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄 등의 무기입자, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등을 더 함유시킬 수도 있다.
또한 본 발명에서 상기 고굴절율층(180)의 기재는 표시장치용 부재(이하 '표시부재'라고 함)로서 사용하기 위해, 광선투과율이 높고, 헤이즈 값이 낮은 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 상기 고굴절율층(180)은 투과되는 빛의 굴절각을 줄이기 위해서, 고굴절율층 하부의 층보다 굴절율이 높은 것이 바람직 하다. 상기 굴절율과 굴절각에 관계는 하기의 수학식 1을 만족한다.
[수학식 1]
n = sinθ i /sin θ r
(여기서 n은 굴절율이며, θi는 입사하는 빛에 입사각이며, θr은 투과되는 빛에 굴절각이다)
즉 투과광의 굴절에 따른 에지부분으로의 빛샘을 줄이기 위해서는 굴절각 θr은 작아야 하며, θr이 작을수록 굴절율(n)은 커진다. 따라서 굴절율이 높은 층을 투과함으로써 에지부분으로의 빛샘이 줄어들고 이 때문에 광손실을 줄여 높은 휘도의 이미지 등을 구현할 수 있다.
또한 상부 투명도전층(130a)층과 고굴절율층(180)간 계면에서 발생되는 반사에 따른 광손실을 줄이기 위해서, 고굴절율층(180)의 굴절율은 상부 투명도전층(130a)의 굴절율과 그 차이가 적을수록 바람직하다. 상기 고굴절율층(180) 및 상부 투명도전층(130a)의 굴절율과 계면반사율과에 관계는 하기의 Fresnel방정식인 수학식 2를 만족한다.
[수학식 2]
R={( n 2 － n 1 )/( n 2 + n 1 )} 2
(여기서 R은 계면반사율이며, n2은 빛이 투과하는 물질 즉 고굴절율층에 굴절율이며, n 1 는 빛이 입사하는 물질 즉 상부 투명도전층에 굴절율 임)
즉 빛이 투과하는 물질인 고굴절율층(180)과 상부 투명도전층(130a)의 굴절율 차가 작을수록, 고굴절율층(180)과 상부 투명도전층(130a)의 굴절율 합이 커질수록 계면반사율은 더욱 낮아지고, 투과율은 더욱 높아질 수 있다. 또한 굴절각이 작아져 투과 빛이 직진하기 위해 굴절각을 줄여야 하므로 고굴절율층의 굴절율은 상부 투명도전층(130a)보다 높은 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 투명도전층과 고굴절율층 사이에 광학용 투명 점착층이 더 구비될 수 있으며, 상기 광학용 투명 점착층은 OCA(Optical Clear Adhesive) 또는 PSA(Pressure Sensitivity Adhesive)로 구성될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 액정표시장치에서 발생한 빛이 터치패널부를 투과할 때 상부 투명도전층 및 하부 투명도전층 중 적어도 한 곳 이상에 고굴절율층을 추가함으로써, 투과되는 빛의 굴절각을 줄여 에지부분으로의 빛샘에 의한 광 손실을 최소화하고 최종 디스플레이부에 형성되는 이미지나 문자 등의 휘도를 높일 수 있게 되는 것이다.
10 : 디스플레이부 100: 터치패널부
110: 기판 120a: 상부점착층
120b: 하부점착층 130a: 상부 투명도전층
130b: 하부 투명도전층 140a: 투명보호코팅층
150: 접착제층 160: 금속도선
170: 금속도선 180: 고굴절율층
200 : 액정표시장치

Claims (7)

  1. 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 있어서,
    기판과,
    상기 기판 바닥면에 형성된 상부 점착층과,
    상기 상부 점착층 바닥면에 형성된 상부 투명도전층과,
    상기 상부 투명도전층 바닥면에 형성된 하부 점착층과,
    상기 하부 점착층 바닥면에 형성된 하부 투명도전층과,
    상기 하부 투명도전층 바닥면에 형성된 투명보호코팅층과,
    상기 투명보호코팅층 바닥면에 형성된 접착제층과,
    상기 접착제층 바닥면에 형성된 액정표시장치를 포함하되,
    상기 상부 점착층과 상기 상부 투명도전층 사이와 상기 하부 점착층과 상기 하부 투명도전층 사이에는 적어도 하나의 고굴절율층이 형성된 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리(Glass) 또는 PET(Poly Etylene Terephthalate)인 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 투명도전층과 하부 투명도전층의 테두리에는 적어도 하나의 금속도선이 연결되는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 투명도전층과 상기 하부 투명도전층은 기판 상에 도전층이 적층된 구조이고, 상기 기판은 유리(Glass) 또는 PET(Poly Etylene Terephthalate)이며, 상기 도전층은 ITO 또는 도전성 폴리머인 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고굴절율층의 수지는 (메타)아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고굴절율층(160)은 굴절율 상승을 위해 금속미립자 또는 금속산화물 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고굴절율층의 금속미립자 및 금속산화물 미립자의 평균입경은 0.005∼0.2㎛인 것을 특징으로 하는, 정전용량 방식 터치 스크린 패널.
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US9417474B2 (en) 2012-07-30 2016-08-16 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof

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