KR20120082310A - 터치 패널, 이의 제조 방법 및 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치 - Google Patents

터치 패널, 이의 제조 방법 및 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 터치 패널은, 적어도 하나 이상의 오목부를 포함하는 기판; 및 상기 오목부에 형성되고, 위치를 감지하는 투명 전극을 포함한다.

Description

터치 패널, 이의 제조 방법 및 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치{TOUCH PANEL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY WITH TOUCH PANEL}
본 기재는 터치 패널, 이의 제조 방법 및 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치에 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.
여기서 전극을 패턴화하기 위해 마스크를 형성하고, 전극 물질을 증착하는 등 여러 가지 제조 공정이 필요하다. 이에 따라 제조 공정이 복잡하고 공정 비용이 상승한다는 문제점이 있다.
또한, 통상적으로 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 포함하는데, 이 물질을 증착하여 전극을 제조할 때, 증착 두께가 얇아 전극으로써 저항이 높다는 단점이 있다.
따라서, 이를 대체할 수 있는 전극 물질 및 이러한 대체 전극 물질을 이용해 간단한 공정으로 전극을 형성할 수 있는 터치 패널이 필요하다.
실시예는 제조 공정이 간단하고 공정 비용을 저감할 수 있는 터치 패널 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 적어도 하나 이상의 오목부를 포함하는 기판; 및 상기 오목부에 형성되고, 위치를 감지하는 투명 전극을 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널 및 이의 제조 방법에서는, 기판에 오목부를 형성하고, 이러한 오목부에 전극을 형성하므로, 공정이 간단하다. 이에 의하여 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있다. 특히, 2 층(2 layer) 터치 패널의 투명 전극 형성 시, 별도의 필름 또는 기판을 생략할 수 있어 터치 패널의 적층 구조를 단순화할 수 있고, 이에 따라 투과율을 향상 및 두께 감소의 효과를 가질 수 있다. 또한 오목부에 전극을 형성 시, 기존의 인듐 주석 산화물을 대체할 수 있는 다른 대체 전극 물질로 형성할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 3은 제3 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 액정 표시 장치의 개략적인 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 1을 참조하여 제1 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 터치 패널(100)에는, 기판(10)에 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(20)이 형성될 수 있다. 그리고 이 투명 전극(20)에 연결되는 배선(30) 및 이 배선(30)을 외부 회로(도시하지 않음, 이하 동일)에 연결하는 인쇄 회로 기판(40) 등이 위치할 수 있다.
이와 같은 터치 패널에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생되고, 이 차이가 발생된 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.
이러한 터치 패널(100)을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
오목부(10a)를 포함하는 기판(10)에 투명 전극(20)이 형성되고, 이 투명 전극(20)에 배선(30)이 연결되고, 이 배선(30)에 인쇄 회로 기판(40)이 연결될 수 있다. 그리고 투명 전극(20), 배선(30) 및 인쇄 회로 기판(40)을 덮으면서 비산 방지 필름(50)이 형성될 수 있다.
기판(10)은 이 위에 형성되는 투명 전극(20), 배선(30) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판(10)은 일례로 유리 기판으로 이루어질 수 있다.
이어서, 기판(10)에 오목부(10a)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 오목부(10a)의 깊이는 기판(10) 두께의 50% 이하로 형성될 수 있다. 오목부(10a)의 깊이가 기판(10) 두께의 50% 를 초과하게 되면 기판(10)에 형성된 오목부(10a)에 의해 이 부분에서 기판(10)의 물리적 강도가 약해질 수 있다.
이러한 오목부(10a)의 형태는 기판(10)에 형성하고자 하는 투명 전극(20)의 형태와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 오목부(10a)의 형태가 곧 투명 전극(20)의 형태가 된다.
이어서, 이러한 기판(10)의 오목부(10a)에 투명 전극(20)이 형성된다. 투명 전극(20)은 인쇄가 가능한 페이스트 물질이 될 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어(Ag nano wire)를 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다.
또한, 기판(10)의 오목부(10a)에 투명 전극(20)이 형성되므로 외부 환경 등에 의해 투명 전극(20)이 부식되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 투명 전극(20)에 연결되는 배선(30) 및 이 배선(30)에 연결되는 인쇄 회로 기판(40)이 형성된다. 이러한 배선(30)은 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 인쇄 회로 기판(40)으로는 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(20), 배선(30) 및 인쇄 회로 기판(40)을 덮으면서 비산 방지 필름(50)이 형성될 수 있다. 비산 방지 필름(50)은 터치 패널이 충격에 의해 파손될 때 파편이 비산되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다양한 물질 및 구조로 형성될 수 있다.
이하, 도 2를 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 2는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
제2 실시예에 따른 터치 패널(200)의 투명 전극(20a, 20b)은 일 방향으로 형성되는 제1 투명 전극(20a) 및 제1 투명 전극(20a)과 교차하는 방향으로 형성되는 제2 투명 전극(20b)을 포함한다. 여기서, 제1 투명 전극(20a)은 기판(10)의 오목부(10a)에 형성되고, 제2 투명 전극(20b)은 제2 기판(70)에 형성될 수 있다. 제2 기판(70)은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly (ethylene terephthalate), PET) 필름 또는 유리를 포함할 수 있다.
이러한 2 층(2 layer) 터치 패널의 투명 전극 형성 시, 제1 투명 전극(20a)이 별도의 필름에 형성되지 않고 기판(10)의 오목부에 바로 형성되므로 터치 패널의 적층 구조를 단순화할 수 있다. 이에 따라 터치 패널의 투과율을 향상할 수 있고, 두께를 줄일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 투명 전극(20a, 20b)을 서로 다른 층에 위치 시킴으로써 센싱을 더욱 민감하게 할 수 있고 이에 의해 터치의 정확성을 향상할 수 있다. 또한 최근 주목받고 있는 멀티 센싱이 가능한 터치 패널을 제공할 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나 제1 투명 전극(20a)과 제2 투명 전극(20b)의 전기적 단락을 방지하기 위하여 제1 투명 전극(20a)과 제2 투명 전극(20b)사이에 절연층(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있다.
제1 투명 전극(20a)과 제2 투명 전극(20b) 사이에는 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA)(60)가 형성되어 기판(10)과 제2 기판(70)을 접착할 수 있다. 또한 광학용 투명 접착제(60)는 제1 투명 전극(20a)과 제2 투명 전극(20b)을 절연하는 역할을 할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 제3 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다.
도 3은 제3 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
제3 실시예에 따른 터치 패널(300)에서는, 제1 및 제2 투명 전극(20a, 20b)이 기판(10)의 서로 반대되는 면에 형성된다. 구체적으로, 기판(10)은 입력 장치가 접촉되는 상면(111a) 및 이 상면(111a)과 서로 반대되는 하면(111b)을 포함하고, 상면(111a)의 제1 오목부(101a) 및 하면(111b)의 제2 오목부(101b)를 포함한다. 여기서, 제1 오목부(101a) 및 제2 오목부(101b)의 총 깊이가 기판(10) 두께의 50% 이하로 형성된다.
이어서, 제1 오목부(101a)에 제1 투명 전극(20a)이 형성되고, 제2 오목부(101b)에 제2 투명 전극(20b)이 형성될 수 있다. 여기서 기판(10)의 상면(111a)에 형성되는 제1 투명 전극(20a)을 보호하기 위해 보호 유리(80)를 포함할 수 있다. 이러한 보호 유리(80)는 하드 코팅(hard coating)층으로 형성하여 긁힘을 방지할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 실시예에 따른 터치 패널의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 내용과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4 내지 도 9는 터치 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 터치 패널에 적용될 수 있는 기판(10)을 준비한다.
이어서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(10)에 전극부를 제외한 부분에 마스크(100)를 형성하고, 마스크 부분을 제외한 부분을 에칭하여 오목부(10a)을 형성한다. 이러한 오목부(10a)의 깊이는 기판(10) 두께의 50% 이하가 되도록 에칭한다.
이어서, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 인쇄 공정을 이용하여 전극(20)을 형성한다. 구체적으로 전극 재료(201)를 닥터 블레이드(202)를 이용하여 오목부(10a)에 충진할 수 있다. 즉, 닥터 블레이드(202)가 기판(10)에 접한 상태로 위치하여 도면에 도시된 화살표 방향으로 움직이면서 전극 재료(201)를 오목부(10a)에 충진한다. 따라서, 전극 재료(201)로는 기존의 인듐 주석 산화물이 아닌 인쇄가 가능한 페이스트 물질이 될 수 있다. 일례로, 전극 재료(201)는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink) 등을 포함할 수 있다.
기존에 인듐 주석 산화물로 전극을 형성할 경우, 전극 패턴을 형성하기 위해 마스크를 이용한 증착법으로 형성하였다. 그러나 본 실시예에서는 기판(10)에 형성된 오목부(10a)에 투명 전극(20)을 형성하기 때문에 이러한 진공 증착 공정을 생략할 수 있다. 또한, 간단한 인쇄 공정으로 투명 전극(20)을 형성할 수 있어, 제조 비용을 절감할 수 있다.
이러한 인쇄 공정 후, 오목부(10a)에 형성된 투명 전극(20)을 소성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하 도 9에서 도시하는 바와 같이, 기판(10)에 배선(30), 인쇄 회로 기판(40) 및 비산 방지 필름(50) 등을 더 형성하여 터치 패널을 제조 할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 터치 패널이 포함된 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치(400)는, 앞서 설명한 터치 패널(100)이 탑재된 액정 패널(120)을 포함할 수 있다. 터치 패널(100)은 액정 패널(120)의 화면으로부터 정보를 외부 입력하고, 액정 패널(120)의 표면 측에 적층될 수 있다. 즉, 터치 패널(100)과 액정 패널(120)은 접착제(140)를 통해 합착될 수 있다. 이러한 접착제(140)는 일례로, 광학용 투명 접착제가 될 수 있다.
액정 패널(120)은 액정 표시 장치의 표시부로써, 두 장의 유리 기판 사이에 주입된 액정 셀 들의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 액정 셀들 각각은 비디오 신호, 즉 해당 화소 신호에 응답하여 투과되는 광량을 조절한다.
이러한 액정 패널(120)은, 하부 유리기판(24A)과 상부 유리기판(24B)사이에 주입되는 액정 물질(28) 및 볼 스페이서(26)를 가지게 된다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 하부 유리기판(24A)의 상에는 게이트 라인, 절연막, 화소 전극 및 제1 배향막이 순차적으로 형성될 수 있다. 상부 유리기판(24B)의 하면에는 순차적으로 블랙 매트릭스, 칼라필터, 공통전극 및 제2 배향막이 형성될 수 있다. 이러한 상부 및 하부 유리기판(24A, 24B)은 볼 스페이서(26)에 의해 일정한 간격으로 이격 된다. 다시 말하여, 볼 스페이서(26)는 상부 및 하부 유리기판(24A, 24B) 간의 간격이 균일하게 유지 되게 함으로써 액정 물질(28)이 균일한 두께를 가지게 한다.
도 10에서는 제1 실시예에 따른 터치 패널(100)에 액정 패널(120)이 합착된 액정 표시 장치(400)만 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 실시예는 제2 실시예에 따른 터치 패널(200) 및 제3 실시예에 따른 터치 패널(300) 각각에 액정 패널(120)이 합착된 액정 표시 장치를 포함한다.
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.
10: 기판
10a: 오목부
101a: 제1 오목부
101b: 제2 오목부
20: 투명 전극
20a: 제1 투명 전극
20b: 제2 투명 전극

Claims (17)

  1. 적어도 하나 이상의 오목부를 포함하는 기판; 및
    상기 오목부에 형성되고, 위치를 감지하는 투명 전극
    을 포함하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 깊이는 상기 기판 두께의 50 % 이하인 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은 일 방향으로 형성되는 제1 투명 전극 및 상기 제1 투명 전극과 교차하는 방향으로 형성되는 제2 투명 전극을 포함하고,
    상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극 중 적어도 어느 하나가 상기 오목부에 형성되는 터치 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 투명 전극은 상기 오목부에 형성되고,
    상기 제2 투명 전극은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly (ethylene terephthalate), PET) 필름 또는 유리 중 적어도 어느 하나에 형성되는 터치 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 입력 장치가 접촉되는 제1 면 및 상기 제1 면과 서로 반대되는 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 적어도 어느 하나의 면에 오목부를 포함하고,
    상기 오목부에 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극 중 적어도 어느 하나가 형성되는 터치 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 투명 전극은 상기 제1 면의 상기 오목부에 형성되고, 상기 제2 투명 전극은 상기 제2 면의 상기 오목부에 형성되는 터치 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 면의 상기 오목부에 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극 중 적어도 어느 하나가 형성되고,
    상기 제1 면에 보호 유리를 포함하는 터치 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 터치 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머, 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 터치 패널.
  10. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판에 오목부를 형성하는 단계;
    상기 오목부에 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하는 터치 패널 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오목부를 형성하는 단계에서, 상기 오목부의 깊이는 상기 기판 두께의 50% 이하로 형성하는 터치 패널 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 오목부를 형성하는 단계는, 포토 레지스트 공정을 포함하는 터치 패널 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는, 인쇄 공정을 이용하는 터치 패널 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는, 페이스트를 포함하는 투명 전극 재료를 닥터 유닛을 이용하여 상기 오목부에 충진하는 단계를 포함하는 터치 패널 제조 방법.
  15. 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 표시면측에 위치하여 정보를 외부 입력하는 터치 패널을 포함하고,
    상기 터치 패널은,
    적어도 하나 이상의 오목부를 포함하는 기판; 및
    상기 오목부에 형성되고, 위치를 감지하는 투명 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 오목부의 깊이는 상기 기판 두께의 50 % 이하인 액정 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 액정 패널은 상부 유리기판 및 하부 유리기판을 포함하고, 상기 상부 및 하부 유리기판 사이에 액정 물질 및 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치.
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