KR20120133848A - 플렉서블 터치 스크린 패널 - Google Patents

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KR20120133848A
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Abstract

본 발명은 플렉서블 특성을 갖는 박막 기판 상에 터치 센서로서의 센싱패턴들을 형성하고, 상기 박막 기판의 특성에 의해 발생되는 위상차를 보상하기 위해 위상차 보상층을 상기 센싱패턴 상부에 형성하여 화질 저하를 최소화하는 플렉서블한 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 터치 스크린 패널은, 활성영역 및 상기 활성영역의 외곽부에 위치하는 비활성영역으로 구분되는 박막 기판과; 상기 박막 기판 제 1면의 활성영역에 형성된 센싱패턴들과; 상기 박막 기판 제 1면의 비활성영역에 형성되어 상기 센싱패턴들과 연결되는 센싱라인들이 포함되며, 상기 박막 기판은 폴리이미드 재질로 구현된다.

Description

플렉서블 터치 스크린 패널{flexible touch screen panel}
본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 특히 플렉서블(flexible)한 터치 스크린 패널 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 센싱패턴이 주변의 다른 센싱패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 평판표시장치의 외면에 부착되어 제품화되는 경우가 많다. 따라서, 상기 터치 스크린 패널은 높은 투명도 및 얇은 두께의 특성이 요구된다.
또한, 최근 들어 플렉서블한 평판표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 평판표시장치 상에 부착되는 터치 스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.
단, 상기 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 터치 센서를 구현하는 센싱패턴 등을 형성하기 위해 박막 성막, 패턴 형성 공정 등이 필요하므로, 고 내열성 및 내 화학성 등의 특성이 요구된다.
이에 따라 종래의 경우 상기 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 상기 공정 특성에 부합되는 유리(glass) 기판 상에 감지패턴 등을 형성하였으나, 이 때, 상기 유리 기판은 공정에서 반송 가능하도록 일정치 이상의 두께를 가지고 있어야 하므로, 얇은 두께를 요구하는 특성을 만족시키지 못하고, 플렉서블한 특성을 구현할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 플렉서블 특성을 갖는 박막 기판 상에 터치 센서로서의 센싱패턴들을 형성하고, 상기 박막 기판의 특성에 의해 발생되는 위상차를 보상하기 위해 위상차 보상층을 상기 센싱패턴 상부에 형성하여 화질 저하를 최소화하는 플렉서블한 터치 스크린 패널을 구현함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 터치 스크린 패널은, 활성영역 및 상기 활성영역의 외곽부에 위치하는 비활성영역으로 구분되는 박막 기판과; 상기 박막 기판 제 1면의 활성영역에 형성된 센싱패턴들과; 상기 박막 기판 제 1면의 비활성영역에 형성되어 상기 센싱패턴들과 연결되는 센싱라인들이 포함되며, 상기 박막 기판은 폴리이미드 재질로 구현된다.
이 때, 상기 박막 기판의 두께는 0.005 내지 0.05mm로 구현되며, 상기 센싱패턴들이 형성된 박막 기판의 제 1면 상에 위상차 보상층이 더 형성된다.
또한, 상기 위상차 보상층은 포지티브 C 플레이트로 구현되고, 상기 박막 기판과 동일한 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 위상차 보상층 상에 부착되는 편광판과; 상기 편관판 상에 부착되는 윈도우 기판이 더 포함되며, 상기 윈도우 기판은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴(Acryl), 폴리에스테르(polyester, PET) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱패턴들은, 제 1방향을 따라 연결되도록 형성된 제1 센싱셀들과; 상기 인접한 제1 센싱셀들을 연결하는 제1 연결라인들과; 제 2방향을 따라 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들과; 상기 인접한 제2 센싱셀들을 연결하는 제2 연결라인들을 포함하여 구성되며, 상기 제1 연결라인들과 상기 제2 연결라인들의 교차부에는 절연막이 개재된다.
또한, 상기 박막 기판 제 1면의 비활성영역에는 블랙 매트릭스가 더 형성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 위상차를 보상할 수 있는 초 박막 형태의 터치 스크린 패널을 구현하여 표시장치의 상부면과 편광판 사이에 상기 터치 스크린 패널을 부착함으로써, 두께 증가를 최소화하면서 저반사, 고 품위 화질 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 일 영역(I-I')에 대한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 위상차 보상층의 특성을 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 일 영역(I-I')에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 플렉서블한 특성을 갖는 박막 기판(10)과, 상기 박막 기판(10)의 제 1면 상에 형성된 센싱패턴들(220)과, 상기 센싱패턴들(220)을 패드부(250)를 통해 외부의 구동회로(미도시)와 연결하기 위한 센싱라인들(230)을 포함한다.
일반적으로 상기 박막 기판(10)은 투명하면서도 고 내열성 및 내 화학성의 특성을 갖는 물질로 구현되는 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 상기 박막 기판(10)으로 폴리 이미드(Poly imide, PI)가 사용됨을 그 예로 설명한다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 플렉서블한 특성을 확보하기 위해 기존의 단단(Rigid)한 재료(일 예로 glass, PET, PC 등)를 기판으로 사용하지 않고, 폴리머(Polymer) 중 내열 특성이 가장 우수한 PI를 박막 형태의 기판으로 사용함을 특징으로 한다.
이 때, 상기 박막 기판(10)의 두께는 약 0.005 내지 0.05mm가 될 수 있으며, 바람직하게는 약 0.01mm(10μm) 정도의 두께로 구현됨을 통해 플렉서블 특성을 확보할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 구성을 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 센싱패턴(220)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 행방향을 따라 각 행라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제1 센싱셀들(220a)과, 제1 센싱셀들(220a)을 행방향을 따라 연결하는 제1 연결라인들(220a1)과, 열방향을 따라 각 열라인 별로 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들(220b)과, 제2 센싱셀들(220b)을 열방향을 따라 연결하는 제2 연결라인들(220b1)을 포함한다.
편의상, 도 2에서는 센싱패턴의 일부만을 도시하였으나, 터치 스크린 패널은 도 2에 도시된 센싱패턴이 반복적으로 배치되는 구조를 갖는다.
이러한 제1 센싱셀들(220a) 및 제2 센싱셀들(220b)은 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되고, 제1 연결라인들(220a1)과 제2 연결라인들(220b1)은 서로 교차된다. 이때, 제1 연결라인들(220a1)과 제2 연결라인들(220b1) 사이에는 안정성 확보를 위한 절연막(미도시)이 개재된다.
한편, 제1 센싱셀들(220a) 및 제2 센싱셀들(220b)은 인듐-틴-옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명 도전성 물질을 이용하여 각각 제1 연결라인들(220a1) 및 제2 연결라인들(220b1)과 일체로 형성되거나, 혹은 이들과 별도로 형성되어 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 센싱셀들(220b)은 제2 연결라인들(220b1)과 일체로 열방향으로 패터닝되어 형성되고, 제1 센싱셀들(220a)은 제2 센싱셀들(220b)의 사이에 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되되 그 상부 또는 하부에 위치되는 제1 연결라인들(220a1)에 의해 행방향을 따라 연결될 수 있다.
이때, 제1 연결라인들(220a1)은 제1 센싱셀들(220a)의 상부, 또는 하부에서 제1 센싱셀들(220a)과 직접적으로 접촉되어 전기적으로 연결되거나, 혹은 컨택홀 등을 통해 제1 센싱셀들(220a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 제1 연결라인들(220a1)은 ITO와 같은 투명 도전성 물질을 이용하여 형성되거나, 혹은 불투명한 저저항 금속 물질을 이용하여 형성되되 패턴의 가시화가 방지되도록 그 폭 등이 조절되어 형성될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 상기 센싱라인들(230)은, 각각 행라인 단위 및 열라인 단위의 제1 및 제2 센싱셀들(220a, 220b)과 전기적으로 연결되어, 이들을 패드부(250)를 통해 위치검출회로와 같은 외부의 구동회로(미도시)와 연결한다.
이러한 센싱라인들(230)은 영상이 표시되는 활성영역(Active Area) 외곽부인 비활성영역(Non Active Area)에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 센싱패턴(220)의 형성에 이용되는 투명 도전성 물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속 물질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치패널로, 사람의 손 또는 스타일러스 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 센싱패턴(220)으로부터 센싱라인(230) 및 패드부(250)를 경유하여 구동회로(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
도 3은 플렉서블한 특성을 갖는 박막 기판(10)의 제 1면 상에 형성된 터치 스크린 패널의 비활성 영역(Non Active Area) 및 활성 영역(Active Area) 일부에 대한 단면도이다.
또한, 도 3에서는 상기 박막 기판(10)의 제 2면에 표시장치(20)가 부착된 구조가 도시되어 있으며, 이 때, 상기 표시장치(20)는 플렉서블한 특성을 갖는 표시장치로서, 이는 유기전계발광 표시장치로 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 박막 기판(10)의 활성영역(Active Area) 상에 형성된 센싱패턴들(220)은, 제 1방향을 따라 각 행 라인 별로 연결되도록 형성된 제1 센싱셀들(220a)과, 제1 센싱셀들(220a)을 행 방향을 따라 연결하는 제1 연결라인들(220a1) 및 열 방향을 따라 각 열라인 별로 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들(220b)과, 제2 센싱셀들(220b)을 열방향을 따라 연결하는 제2 연결라인들(220b1)을 포함하며, 상기 제1 연결라인들(220a1)과 상기 제2 연결라인들(220b1)의 교차부에는 절연막(240)이 개재된다.
단, 도 3에서는 상기 터치 스크린 패널을 구성하는 센싱패턴들(220) 등과 같은 구성요소들의 두께가 크게 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제 각 구성요소들의 두께는 이보다 훨씬 얇다.
또한, 상기 활성영역(Active Area) 외곽에 위치한 비 활성영역(Non-Active Area)에는 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(210) 및 상기 블랙 매트릭스와 중첩되어 형성되며, 상기 센싱패턴들(220)과 전기적으로 연결되는 센싱라인들(230)이 형성된다.
이 때, 상기 블랙 매트릭스(210)는 비활성영역에 형성되는 센싱라인 등의 패턴이 가시화되는 것을 방지하면서 표시영역의 테두리를 형성하는 역할을 수행한다.
본 발명의 실시예의 경우 상기 박막 기판(10)은 플렉서블 특성을 갖는 폴리머(Polymer) 중 내열 특성이 가장 우수한 폴리이미드(PI)로 구현된다.
또한, 상기 터치 스크린 패널은 표시장치(20)의 상면에 부착되는 형태로 구현됨에 있어서, 상기 센싱패턴들(220)의 비침 문제 및 반사 특성 개선을 구현하기 위해 상기 터치 스크린 패널 상부면에 편광판(30)이 더 구비됨을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 실시예는 상기 터치 스크린 패널이 표시장치(20)와 편광판(30) 사이에 위치함으로써, 센싱 패턴 비침 방지 및 반사율 최소화를 구현할 수 있게 된다.
그리고, 기구 강도 향상을 위해 상기 편광판(30)의 상부면에는 윈도우 기판(40)이 추가로 구비된다.
단, 앞서 언급한 바와 같이 상기 표시장치(20) 및 터치 스크린 패널이 플렉서블 특성을 가지므로, 상기 윈도우 기판(40) 또한 플렉서블 특성을 갖는 재질로 구현됨이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 실시예의 경우 상기 윈도우 기판(40)은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate, PMMA), 아크릴(Acryl), 폴리에스테르(polyester, PET) 등과 같은 재질로 이루어질 수 있으며, 두께는 약 0.7mm로 구현될 수 있다.
또한, 상기 편광판(30) 및 윈도우 기판(30)이 상기 센싱패턴 등이 형성된 박막 기판(10)의 제 1면 상에 부착되는 것은 그 사이에 각각 개재되는 제 1, 2투명 점착층(25, 27)에 의해 구현될 수 있으며, 상기 제 1, 2투명 점착층(25, 27)은 광 투과율이 높은 투명성 점착재료로서, SVR(Super View Resin) 또는 OCA(Optical Cleared Adhesive) 등으로 이루어질 수 있다.
단, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 기저 기판으로서 플렉서블 한 특성을 갖는 폴리이미드 재질의 박막 기판(10)을 사용하는데, 상기 폴리이미드는 물질의 특성 상 두께 방향(Z-axis)의 위상차 값인 Rth가 음(-)의 값을 갖는다는 단점이 있다. 즉, 이는 네가티브 C 플레이트(Negative C Plate)와 동일한 특성을 갖는다.
일 예로 상기 폴리이미드 박막 기판(10)의 두께가 0.01mm(10μm)일 경우 상기 두께 방향으로 약 -1,100nm 정도의 위상차가 발생되는 문제가 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는 상기 단점을 극복하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 상기 센싱패턴 등이 형성된 박막 기판(10)의 제 1면 상에 위상차 보상층(260)이 추가로 더 형성됨을 특징으로 한다. 즉, 상기 위상차 보상층(260)은 상기 센싱 패턴 등이 형성된 박막 기판(10)의 제 1면과 상기 편광판(30) 사이에 형성된다.
또한, 상기 위상차 보상층(260)은 앞서 언급한 PI 재질의 박막 기판(10)에서 발생되는 Rth를 보상하기 위해 이와 반대 특성을 같은 포지티브 C 플레이트(Positive C Plate)로 구현됨이 바람직하며, 상기 포지티브 C 플레이트의 특성은 도 4에 도시된 그래프에 도시된 바와 같다.
즉, 도 4를 참조하면 상기 포지티브 C 플레이트로 구현되는 위상차 보상층(260)은 두께 방향(Z-axis)의 위상차 값인 Rth가 양(+)의 값을 가지므로, 상기 PI 재질의 박막 기판(10)의 위상차를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 포지티브 C 플레이트(Positive C Plate)는 상기 박막 기판(10)과 동일한 두께로 구현됨이 바람직하다.
또한, 상기 포지티브 C 플레이트로 구현되는 위상차 보상층(260)은 상기 센싱 패턴 등이 형성된 박막 기판(10)의 제 1면 상에 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
즉, 바람직하게는 롤 투 롤(Roll to Roll) 습식 코팅(wet coating) 후 UV 큐어(cure) 방식으로 형성하거나, 배치 스핀(Bath Spin) 또는 슬릿(Sltit) 코팅 방식으로 형성할 수 있으나, 이는 하나의 실시예로서 본 발명의 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 박막 기판 20: 표시장치
25: 제 1투명 점착층 27: 제 2투명 점착층 30: 편광판 40: 윈도우기판
220: 센싱패턴 230: 센싱라인
250: 패드부 260: 위상차 보상층

Claims (10)

  1. 활성영역 및 상기 활성영역의 외곽부에 위치하는 비활성영역으로 구분되는 박막 기판과;
    상기 박막 기판 제 1면의 활성영역에 형성된 센싱패턴들과;
    상기 박막 기판 제 1면의 비활성영역에 형성되어 상기 센싱패턴들과 연결되는 센싱라인들이 포함되며,
    상기 박막 기판은 폴리이미드 재질로 구현됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 박막 기판의 두께는 0.005 내지 0.05mm로 구현됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱패턴들이 형성된 박막 기판의 제 1면 상에 위상차 보상층이 더 형성됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 위상차 보상층은 포지티브 C 플레이트로 구현됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 위상차 보상층은 상기 박막 기판과 동일한 두께로 형성됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 위상차 보상층 상에 부착되는 편광판과;
    상기 편관판 상에 부착되는 윈도우 기판이 더 포함됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴(Acryl), 폴리에스테르(polyester, PET) 중 적어도 하나로 형성됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱패턴들은,
    제 1방향을 따라 연결되도록 형성된 제1 센싱셀들과;
    상기 인접한 제1 센싱셀들을 연결하는 제1 연결라인들과;
    제 2방향을 따라 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들과;
    상기 인접한 제2 센싱셀들을 연결하는 제2 연결라인들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 연결라인들과 상기 제2 연결라인들의 교차부에는 절연막이 개재됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 박막 기판 제 1면의 비활성영역에는 블랙 매트릭스가 더 형성됨을 특징으로 하는 플렉서블 터치 스크린 패널.
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