KR20120103023A - 터치스크린 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 터치스크린 패널은 투명기판, 상기 투명기판의 일면에 형성되며, 패터닝된 투명전극을 포함하고, 상기 투명전극 패턴 사이의 공간에 비전도성의 발색입자가 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 투명전극 패턴 사이의 공간에 충진되는 발색입자를 투명전극을 형성하는 물질과 동일한 물질로 형성이 가능함에 따라 터치스크린 패널의 시인성의 향상을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터치스크린 패널{Touch Screen Panel}

본 발명은 터치스크린 패널에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Devie)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다. 하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치스크린(Touch screen)이 개발되었다.

터치스크린은 전자수첩, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathod Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.

터치스크린의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드 방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치스크린은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막 방식과 정전용량 방식이다.

특히, 전도성 고분자로 형성된 투명전극은 패터닝 후에 투명전극 패턴의 가시성이 터치패널의 시인성을 저해하는 문제점이 있었다. 도 1 및 도 2는 종래 전도성 고분자로 형성된 투명전극의 패턴의 단면도 및 평면도를 도시한 도면이다. 도 1에서와 같이 투명전극(110) 패턴 사이에는 공간(130)이 형성되고, 전도성 고분자의 특유의 색채 때문에 도 2에서와 같이 투명전극 패턴이 상대적으로 또렷하게 가시화되는 현상이 발생된다. 이렇게 터치패널의 투명전극 패턴이 그대로 가시화됨으로써 전체적인 터치스크린 패널의 시인성이 저하되는 심각한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전도성 고분자로 형성된 투명전극 패턴 사이의 공간에 발색입자를 충진함으로써 투명전극 패턴의 가시화를 감소 내지 소멸시키기 위한 터치스크린 패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린 패널은 투명기판, 상기 투명기판의 일면에 형성되며, 패터닝된 투명전극;을 포함하고, 상기 투명전극 패턴 사이의 공간에 비전도성의 발색입자가 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 투명전극은 전도성 고분자로 형성되며, 상기 발색입자는 전도성 고분자에 대응되는 색채를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 투명전극 패턴 사이의 공간에 형성되는 발색입자는 발색입자 코어와 비전도성 물질의 쉘로 형성된 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마이크로캡슐은 전도성 고분자 코어 및 실리카 쉘로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면 터치스크린 패널의 시인성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 투명전극 패턴 사이의 공간에 충진되는 발색입자를 투명전극을 형성하는 물질과 동일한 물질로 형성이 가능함에 따라 터치스크린 패널의 시인성의 향상을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 투명전극 패턴 사이의 공간에 형성되는 발색입자를 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐로 형성함으로써, 외부 쉘을 비전도성 물질로 형성하여 발색입자의 전도성 유무에 상관없이 투명전극과 동일계열의 색상에 따른 다양한 발색입자를 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 터치스크린 패널의 투명전극 패턴을 포함한 단면도;
도 2는 종래 터치스크린 패널의 투명전극 패턴이 뚜렷하게 보이는 평면도;
도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴을 포함한 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴의 가시성이 감소된 것을 나타내는 평면도;
도 5는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴 사이의 공간에 형성된 코어-쉘 구조의 발색입자 단면도; 및
도 6은 L*a*b*색표계를 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴을 포함하는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴의 가시성이 감소된 것을 나타내는 평면도이며, 도 6은 L*a*b* 색표계를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 터치스크린 패널(10)은 투명기판(11), 상기 투명기판(11)의 일면에 형성되며, 패터닝된 투명전극(12);을 포함하고, 상기 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 비전도성의 발색입자(13)가 형성된 것을 특징으로 한다.

투명기판(11)은 소정강도 이상을 보유한 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 투명기판(11)의 일면에는 투명전극(12)이 형성되므로 투명기판(11)과 투명전극(12) 사이의 접착력을 향상시키기 위해서 투명기판(11)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리 등을 수행하여 표면처리층(도면 미도시)을 형성할 수 있다.

투명전극(12)은 사용자가 터치시 신호를 발생시켜 제어부(도면 미도시)에서 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 투명기판(11)의 일면에 형성된다. 여기서, 투명전극(12)은 전도성 고분자로 형성된다. 전도성 고분자의 예로는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌등이 있으며, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 투명전극(12)은 전도성 고분자로 형성됨에 따라, 투명전극(12) 패터닝 후 터치스크린 패널(10)의 시인성이 저하되는 문제가 발생된다. 투명전극(12) 패턴의 가시화에 따른 터치스크린 패널(10)의 시인성 저하 문제는 정전용량방식의 터치스크린 패널뿐만 아니라 저항막 방식의 경우에도 디지털 방식과 같이 투명전극(12) 패턴이 형성된 경우에는 동일한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 전도성 고분자로 투명전극(12)을 형성하게 될 때, 전도성 고분자가 갖는 고유의 색채로 인하여 투명전극(12) 패턴부분이 주변보다 상대적으로 가시화되는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명은 도 3에서와 같이, 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 발색입자(13)를 충진시킴으로써 투명전극(12) 패턴의 가시성을 감소시키기 위한 것이다.

발색입자(13)는 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 형성되며, 비전도성 물질이어야 한다. 이것은 발색입자(13)가 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 형성될 때, 발색입자(13)와 투명전극(12)과의 전기적 단락 등의 전기적 문제를 일으키지 않기 위함이다. 또한, 발색입자(13)는 투명전극(12)을 이루는 전도성 고분자와 동일 또는 유사한 색채로 형성하여 투명전극(12) 패턴의 가시성을 감소시킬 수 있다. 발색입자(13)의 색채의 범위를 정함에 있어, 본 발명에서는 L*a*b* 색표계를 이용한다.

L*a*b* 색표계는 색소 산업분야와 페인트, 종이, 플라스틱, 직물 등에서의 색 오차와 작은 색 차이들을 표현하기 위해 만들어졌다. 보다 인간의 감성에 접근하기 위해 연구된 결과로서 인간이 색채를 감지하는 Yellow~Blue, Green~Red 간의 반대색설을 바탕으로 제작되었으며 1976년 CIE에 의해 정의되었던 색 공간들 가운데 하나이다. L*a*b* 색표계는 도 6의 좌표에서와 같이 L*이 명도, a*와 b*는 색방향을 나타내는 것이다. 즉, +a*는 빨간색 방향, -a는 녹색방향, +b*는 노란색 방향, -b*는 파란색 방향을 나타낸다. 중앙은 무채색이며 a*와 b*의 값이 증가하면서 중앙에서 바깥으로 가게 되면 채도는 증가하게 된다. 이 색표계의 특징으로 조색을 할 때 색채의 오차를 알기 쉽게 나타내며 색채의 변환방향을 쉽게 짐작할 수 있어서 세계적으로도 널리 통용된다.

본 발명의 발색입자(13)는 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 형성될 때, 가장 바람직한 색채의 범위는 상기 L*a*b* 색표계를 참고하여 설명하기로 한다. 발색입자(13)는 투명전극(12)으로 사용되는 전도성 고분자의 인쇄시에 형성되는 색과 대응되도록 형성되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 발색입자(13)는 L*a*b* 색표계에서 L*이 90 내지 96, a*이 -2.0 내지 2.0, b*이 -2.0 내지 4.0의 범위의 색채로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 이러한 범위에 한정되는 것은 아니며, 투명전극이 이루는 재질과 특성에 따라 적절한 범위의 색채를 갖도록 형성할 수 있음은 물론이다. 이러한 명도 및 색상의 범위를 갖는 발색입자(13)를 형성함으로써 투명전극(12) 패턴의 가시성을 감소시켜, 터치스크린 패널(10)의 전체적인 시인성을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 투명전극 패턴 사이의 공간에 형성되는 발색입자를 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐로 제조하는 경우의 단면도이다.

본 발명에 따른 발색입자(13)는 투명전극(12) 패턴 사이의 공간(13a)에 형성되며, 발색입자(13) 코어(14a)와 비전도성 물질의 쉘(14b)로 형성된 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐(14)인 것을 특징으로 한다. 마이크로캡슐(Microcapsule)이란 크기의 정확한 기준은 없지만 액체, 고체 또는 기체의 분자를 수백 마이크로미터까지 미세한 용기인 쉘로 봉한 것을 말한다. 제조방법에 따라 수밀리미터에서 나노미터까지 다양하게 제조될 수 있다

발색입자(13)를 코어-쉘 구조로 형성하여 비전도성의 쉘(14b)을 채용함으로써, 발색입자(13)는 전도성 또는 비전도성을 불문하고 다양한 물질로 형성할 수 있다. 특히, 전도성 고분자로 투명전극(12)을 형성하는 경우에 동일한 색채의 전도성 고분자 코어(14a)를 사용할 수 있게 됨으로써 터치스크린 패널(10) 전체의 시인성을 향상시킬 수 있다. 이 경우 코어(14a)는 전도성 고분자를 포함하고, 코어(14a)를 감싸는 외부 쉘(14b)은 비전도성인 실리카와 같은 물질로 형성함으로써 터치스크린 패널(10)의 전기적 신뢰성을 유지시킬 수 있다. 본 발명에서 마이크로캡슐(14)은 300nm 이하로 형성될 수 있으며, 다만 이러한 크기에 한정되는 것은 아니며, 터치스크린 패널(10)의 크기 및 그 종류에 따라 다양한 크기로 형성할 수 있음은 물론이다. 코어(14a)를 형성하는 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함할 수 있으며, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고, 이외의 다양한 전도성 고분자 물질로 코어(14a)를 형성할 수 있음은 물론이다. 또한, 전도성 고분자 이외의 물질이라도, 전도성 고분자의 고유의 색채와 유사하여 투명전극(12) 패턴의 가시성을 감소시킬 수 있는 물질이고, 코어-쉘 구조를 형성할 수 있는 것이라면 다양한 물질을 채용할 수 있음은 물론이다.

코어-쉘 구조를 이용하여 투명전극(12)을 형성하는 물질과 동일한 물질로 발색입자(13)를 형성할 수 있게 됨에 따라 투명전극(12) 패턴의 가시성을 더욱 감소시켜 전체적인 터치스크린 패널(10)의 시인성을 향상시킬 수 있다. 코어(14a)와 쉘(14b)을 이루는 물질은 이에 한정되지 않으며, 다만, 코어(14a)는 투명전극(12)에 대응되는 색채를 가진 물질이어야 하고, 쉘(14b)은 비전도성이며 투명한 물질로 형성하는 것이 바람직할 것이다.

코어-쉘 구조의 마이크로캡슐(14)을 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 일반적으로 마이크로캡슐(14)은 내부물질을 미립상태로 적절한 매질에 분산시킨 다음 막을 씌우는 과정을 거쳐 제조된다. 일반적으로 마이크로캡슐(14)의 제조를 위해서는 세 가지 물질이 필요하다. 캡슐의 내부 코어(14a)를 형성하는 물질, 이를 감싸는 쉘(14b)을 이루는 물질, 그리고 마이크로캡슐(14)을 제조하는데 사용하는 매질이다. 일반적으로 마이크로캡슐(14)의 제조공정은 유화안정성을 갖는 분산매에 캡슐의 코어(14a)를 이루는 물질을 분산시키는 유화공정, 유화분산액을 교반시켜 캡슐의 쉘(14b)을 형성하는 쉘(14b) 생성공정 및 경화제나 반응제를 첨가하여 쉘(14b)을 경화시키는 단계를 포함하여 형성된다. 이와 같은 일반적인 마이크로캡슐(14)의 제조공정에서는 코어(14a)의 모든 면에 쉘(14b)이 형성되는 구조가 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 패널은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 터치스크린 패널 11: 투명기판
12: 투명전극 13: 발색입자
13a: 패턴 사이의 공간 14: 마이크로캡슐
14a: 코어 14b: 쉘

Claims (6)

1. 투명기판; 및
   상기 투명기판의 일면에 형성되며, 패터닝된 투명전극;을 포함하고,
   상기 투명전극 패턴 사이의 공간에 비전도성의 발색입자가 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명전극은 전도성 고분자로 형성되며, 상기 발색입자는 전도성 고분자에 대응되는 색채를 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명전극 패턴 사이의 공간에 형성되는 발색입자는 발색입자 코어와 비전도성 물질의 쉘로 형성된 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐인 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 마이크로캡슐은 전도성 고분자 코어 및 실리카 쉘로 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 전도성 고분자는 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
   
   
   

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