KR20130025174A - 터치 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

터치 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치

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KR20130025174A
KR20130025174A KR20110088540A KR20110088540A KR20130025174A KR 20130025174 A KR20130025174 A KR 20130025174A KR 20110088540 A KR20110088540 A KR 20110088540A KR 20110088540 A KR20110088540 A KR 20110088540A KR 20130025174 A KR20130025174 A KR 20130025174A
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Abstract

실시예에 따른 터치 패널은, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 리세스부; 상기 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 전극부; 상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함한다.
실시예에 따른 액정 표시 장치는, 영상을 출력하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널의 표시면측에 위치하여 정보를 외부 입력하는 터치 패널을 포함하고, 상기 터치 패널은 정보를 입력하는 입력부 및 진동을 인가하는 햅틱부를 포함하고, 상기 입력부는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에 전기적으로 연결되는 배선을 포함하고, 상기 햅틱부는 상기 제1 기판 상에 위치하는 제2 기판; 상기 제2 기판의 어느 한 면에 위치하는 리세스부; 상기 제2 기판 상에 위치하고, 위치 정보를 전달받는 전극부; 및 상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함한다.

Description

터치 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{TOUCH PANEL AND LIQUID CRYSTLA DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 기재는 터치 패널 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 터치 패널 장치는 컴퓨터에 정보를 입력하는 수단으로서, 음극선관 및 표시부(LCD)를 포함하는 다양한 디스플레이 형태와 함께 사용된다. 표시부 위에 배치되었을 때, 터치 패널 장치는 사용자로 하여금 원하는 아이콘 또는 요소에 대응하는 위치에서 터치 패널을 터치함으로써, 표시된 아이콘 또는 요소를 선택할 수 있게 한다.
최근에는 멀티미디어 기술 및 디스플레이 기술의 비약적인 발전으로 인하여 휴대용 통신 장치의 표시부의 해상도가 향상되었고, 이에 따라서 휴대용 통신 장치에 터치 패널 장치를 채택하는 경우가 늘어나고 있는 실정이다.
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.
그러나, 사용자는 단순히 휴대용 통신 장치의 투명 윈도우를 터치하는 것으로 만족하지 않고, 더욱 자연스럽고, 사용하기 쉬우며 유익한 인터페이스에 대해 요구하였다.
따라서, 상기 휴대용 통신 장치에 햅틱(haptic)이란 기능을 추가하였다.
상기 햅틱이라함은 일반적으로 물체을 만질때, 사람의 손가락 끝 또는 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉각 피드백(Tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느끼지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic force feedback)을 포괄하는 개념이다.
이러한 햅틱을 제공하는 장치로서, 터치 패널 장치의 하부에 액츄에이터를 장착한 장치가 있다. 액츄에이터가 구동되면서, 액츄에이터의 구동이 액츄에이터와 고정연결된 터치 패널 장치에 전달되어 이를 사용자가 인지되는것이다.
그러나, 종래의 터치 패널 장치를 사용하는 휴대용 통신 장치에 햅틱기능을 제공하는 액츄에이터를 실장하기 위해서는 별도의 공간이 필요하고, 공간을 제공하기 위해서 터치 전극부와 표시부의 사이에 스페이서를 삽입해야함으로, 종래의 휴대용 통신 장치의 전체적인 두께가 커지고, 슬림화 및 소형화에 저해하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 액츄에이터는 구동을 위해 일정한 공간 및 크기로 제공해야함으로 터치 전극부와 표시부를 함께 실장시 실장 공간으로 인해 표시부의 시인성을 저하시키는 단점이 있었다.
따라서, 상기 휴대용 통신 장치의 터치 패널 장치에 터치감이 우수한 상기 액츄에이터를 별도의 실장 공간 없이 실장하는 장치가 필요한 실정이다.
실시예는 엑츄에이터를 구비하면서도 두께 증가를 최소화할 수 있고, 터치감이 우수한 터치 패널을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 패널은, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 리세스부; 상기 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 전극부; 상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함한다.
실시예에 따른 액정 표시 장치는, 영상을 출력하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널의 표시면측에 위치하여 정보를 외부 입력하는 터치 패널을 포함하고, 상기 터치 패널은 정보를 입력하는 입력부 및 진동을 인가하는 햅틱부를 포함하고, 상기 입력부는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에 전기적으로 연결되는 배선을 포함하고, 상기 햅틱부는 상기 제1 기판 상에 위치하는 제2 기판; 상기 제2 기판의 어느 한 면에 위치하는 리세스부; 상기 제2 기판 상에 위치하고, 위치 정보를 전달받는 전극부; 및 상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함한다.
실시예에 따른 터치 패널은 정보를 입력하는 입력부 및 진동을 인가하는 햅틱부를 포함한다. 상기 햅틱부에 포함되는 엑츄에이터는 기판의 리세스부에 위치할 수 있다. 상기 엑츄에이터가 상기 리세스부에 위치함으로써, 터치 패널의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 엑츄에이터가 상기 제2 기판 내측에 위차하여, 상기 엑츄에이터를 보호할 수 있고, 상기 엑츄에이터가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 엑츄에이터를 통해 상기 터치 패널 본체의 진동을 통해 햅틱 피드백이 발생하는 것이 아닌, 입력 부분에서만 햅틱 피드백이 가능하다.
상기 엑츄에이터는 진동력을 발생시켜 터치 패널에 진동력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 엑츄에이터를 통해 상기 터치 패널에 촉감을 부여할 수 있다. 또한, 상기 엑츄에이터가 터치 패널의 입력 부분인 유효 영역에 형성됨으로써, 터치 입력의 정확도 및 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 엑츄에이터가 투명하게 구비됨으로써, 터치 패널의 시인성 저하를 방지할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 햅틱을 발생시키는 상기 햅틱부가 액정 패널 상에 위치함으로써, 상기 액정 패널의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 햅틱부가 터치 패널의 터치되는 면과 가까이 위치하여, 감도를 더 향상시킬 수 있고, 사용자 경험을 극대화할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 터치 패널에 포함되는 입력부를 도 1의 B 부분에 해당하는 부분만 확대하여 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 터치 패널에 포함되는 햅틱부의 제조 과정을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 10은 제3 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 11은 실시예에 따른 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 1 내지 도 8을 참조하여, 제1 실시예에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 터치 패널에 포함되는 입력부를 도 1의 B 부분에 해당하는 부분만 확대하여 도시한 평면도이다. 도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 터치 패널에 포함되는 햅틱부의 제조 과정을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 제1 실시예에 따른 터치 패널은, 입력 장치의 위치를 감지하는 유효 영역(AA)과, 이 유효 영역(AA)의 외곽으로 위치하는 더미 영역(DA)이 정의된다.
여기서, 유효 영역(AA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극(130)이 형성될 수 있다. 그리고 더미 영역(DA)에는 투명 전극(130)에 연결되는 배선(140) 및 이 배선(140)을 외부 회로(도시하지 않음, 이하 동일)에 연결하는 인쇄 회로 기판 등이 위치할 수 있다. 이러한 더미 영역(DA)에는 외곽 더미층(120)이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층(120)에는 로고(logo)(120a) 등이 형성될 수 있다. 이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 터치 패널은, 입력부(100) 및 햅틱부(200)를 포함한다.
상기 입력부(100)는 평면을 몇 개의 구간으로 나누어 압력 요소나 스캐닝에 따라 어느 구간이 압력을 받는지를 찾아 그 위치 정보를 컴퓨터 등에 보낼 수 있다.
상기 입력부(100)는 제1 기판(112), 투명 전극(130) 및 배선(140) 등을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(112)에 외곽 더미층(120) 및 투명 전극(130)이 형성될 수 있다. 그리고 이 투명 전극(130)에 배선(140)이 연결되고, 이 배선(140)에 인쇄 회로 기판(도시하지 않음, 이하 동일)이 연결될 수 있다.
상기 제1 기판(112)은 이 위에 형성되는 외곽 더미층(120), 투명 전극(130) 및 배선(140) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 기판(112)은 일례로 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
제1 기판(112)의 하면의 외곽 영역(DA)에 외곽 더미층(120)이 형성된다. 외곽 더미층(120)은 배선(140)과 인쇄 회로 기판 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있게 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 외곽 더미층(120)은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 등을 포함하여 흑색을 나타낼 수 있다. 그리고 이 외곽 더미층(120)에는 다양한 방법으로 원하는 로고(도 1의 참조부호 120a) 등을 형성할 수 있다. 이러한 외곽 더미층(120)은 증착, 인쇄, 습식 코팅 등에 의하여 형성될 수 있다.
이 제1 기판(112)의 하면에 투명 전극(130)이 형성된다. 투명 전극(130)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지를 감지할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일례로 도 3에 도시한 바와 같이, 투명 전극(130)은 제1 투명 전극(132)과 제2 투명 전극(134)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 투명 전극(132, 134)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지 감지하는 센서부(132a, 134a)와, 이러한 센서부(132a, 134a)를 연결하는 연결부(132b, 134b)를 포함한다. 제1 투명 전극(132)의 연결부(132b)는 센서부(132a)를 제1 방향(도면의 좌우 방향)으로 연결하고, 제2 투명 전극(134)의 연결부(134b)는 센서부(134a)를 제2 방향(도면의 상하 방향)으로 연결한다.
제1 투명 전극(132)의 연결부(132b)와 제2 투명 전극(134)의 연결부(134b)가 서로 교차하는 부분에는 이들 사이에 절연층(136)이 위치하여 제1 투명 전극(132)과 제2 투명 전극(134)의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 이러한 절연층(36)은 연결부(132b, 134b)를 절연할 수 있는 투명 절연성 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 절연층(136)은 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물, 폴리머 및 아크릴계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
실시예에서는 일례로 제1 및 제2 투명 전극(132, 134)의 센서부(132a, 134b)가 동일한 층에 형성되어 센서부(132a, 134a)를 단일층(1 layer)으로 형성할 수 있다. 이에 의하여 투명 전도성 물질층의 사용을 최소화할 수 있고, 터치 패널의 두께를 줄일 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. 실시예에서는 투명 전극(130)이 정전 용량 방식의 터치 패널에 적용되는 구조를 가지는 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 투명 전극(130)을 저항 방식의 터치 패널에 적용되는 구조로 형성할 수도 있다.
이러한 투명 전극(130)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이를 위하여 투명 전극(130)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물이나 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 고분자 물질 등의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이러한 투명 전극(130)은 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 일례로, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 투명 전극(130)이 인듐 주석 산화물로 형성될 경우에, 주석의 함량이 10% 이하일 수 있다. 이에 의하여 투과율을 향상시키고, 이후에 어닐링(annealing) 공정으로 인듐 주석 화합물을 결정화하여 전기 전도도를 향상할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 투명 전극(130)을 형성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 투명 전극(130)을 인쇄 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 특히, 인쇄 공정으로 투명 전극(130)을 형성할 경우 인쇄 가능한 페이스트 물질로 형성할 수 있다. 일례로, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 전도성 폴리머 및 은 나노 와이어 잉크(Ag nano wire ink)로 형성할 수 있다.
이러한 인쇄 방법으로 투명 전극(130)을 형성 시, 공정을 단순화 할 수 있고 비용을 절감할 수 있다.
제1 기판(112)의 더미 영역(DA)으로 투명 전극(130)에 연결되는 배선(140) 및 이 배선(140)에 연결되는 인쇄 회로 기판(도시하지 않음, 이하 동일)이 형성된다. 이러한 배선(140)은 더미 영역(DA)에 위치하므로 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 인쇄 회로 기판으로는 다양한 형태의 인쇄 회로 기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 투명 전극(130) 및 배선(140)을 덮으면서 비산 방지 필름이 형성될 수 있다. 비산 방지 필름은 터치 패널이 충격에 의해 파손될 때 파편이 비산되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다양한 물질 및 구조로 형성될 수 있다.
이어서, 다시 도 2를 참조하면, 상기 햅틱부(200)는 상기 입력부(100)상에 위치할 수 있다. 상기 햅틱부(200)는 터치 패널에 진동을 인가할 수 있다. 구체적으로, 상기 햅틱부(200)는 터치 패널을 터치했을 때 진동을 발생시켜, 사람의 손가락 끝 또는 스타일러스 펜으로 촉각을 자극하고 피드백이 이루어질 수 있다.
상기 햅틱부(200)는 제2 기판(214), 전극부(252, 254), 엑츄에이터(260) 및 보호부(270)를 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(214)은 이 위에 형성되는 전극부(252, 254), 엑츄에이터(260) 및 보호부(270) 등을 지지할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2 기판(112)은 일례로 유리(glass) 또는 필름(film)을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(214)의 투과율은 90 % 이상일 수 있다. 이로써, 터치 패널 전체의 투과율을 저하시키지 않을 수 있다.
상기 제2 기판(214)의 어느 한 면은 리세스부(214a)를 포함할 수 있다. 상기 리세스부(214a)는 함몰된 구조를 가질 수 있다. 상기 리세스부(214a)에 진동력을 전달하는 상기 엑츄에이터(260)가 위치할 수 있다. 즉, 상기 리세스부(214a)는 상기 엑츄에이터(260)를 수용할 수 있다. 또한, 상기 리세스부(214a)에 상기 제1 전극부(252) 또는 상기 제2 전극부(254) 중 어느 하나가 위치할 수 있다. 일례로, 도 5를 참고하면, 상기 리세스부(214a)에 상기 제1 전극부(252)가 위치할 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 리세스부(214a)는 정면에서 보았을 때, 사각형 형상일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 리세스부(214a)는 정면에서 보았을 때, 원형, 삼각형 및 육각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 리세스부(214a)는 상기 리세스부(214a)에 위치하는 상기 엑츄에이터(260)의 성능에 따라 달라질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 리세스부(214a)의 깊이(D)는 상기 제1 전극부(252)의 두께 및 상기 엑츄에이터(260)의 두께의 합과 대응될 수 있다. 상기 리세스부(214a)에 상기 제1 전극부(252) 및 상기 엑츄에이터(260)가 위치할 수 있기 때문이다.
구체적으로, 상기 리세스부(214a)는 1 nm 내지 200 um 의 깊이(D)를 가질 수 있다. 상기 리세스부(214a)의 깊이(D)는 상기 리세스부(214a)에 위치하는 상기 엑츄에이터(260)의 두께에 따라 달라질 수 있다.
상기 리세스부(214a)는 100 um 내지 1 mm의 너비(W)를 가질 수 있다. 사람의 손가락에 있는 인식 세포의 경우 분해능이 1 mm 정도로 아주 작은 형태이고, 이러한 촉각과 유사한 형태로 제작하기 위해서는 상기 리세스부(214a)는 작은 크기 및 많은 어레이 형태를 가져야 한다.
상기 리세스부(214a)는 복수 개로 형성되고, 상기 리세스부(214a)는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.
이어서, 상기 전극부(252, 254)는 제1 전극부(252) 및 제2 전극부(254)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극부(252)는 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 전극부(254)는 상기 제1 방향과 교차하는 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 전극부(252)는 (+) 전극이고, 상기 제2 전극부(254)는 (-) 전극일 수 있다.
상기 제1 전극부(252) 및 상기 제2 전극부(254)는 입력 위치에서 엑츄에이터(260)가 진동을 발생시킬 수 있도록 할 수 있다.
즉, 상기 햅틱부(200)는 상기 입력부(100)로부터 검출된 입력 위치에 대한 정보를 송부받아 상기 제1 전극부(252) 및 상기 제2 전극부(254)를 통해 상기 입력 위치에서 진동을 발생시킬 수 있다.
상기 제1 전극부(252) 및 상기 제2 전극부(254) 중 적어도 어느 하나는 1 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 전극부(252, 254)의 두께는 상기 엑츄에이터(260)의 두께에 따라 달라질 수 있다.
상기 제1 전극부(252) 및 상기 제2 전극부(254) 중 적어도 어느 하나는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 은 나노 와이어(Ag nano wire), 그래핀(graphene) 및 전도성 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 어느 하나 포함할 수 있다.
이어서, 상기 엑츄에이터(260)는 상기 리세스부(214a)에 위치할 수 있다. 상기 엑츄에이터(260)가 상기 제2 기판(214)의 상기 리세스부(214a)에 위치함으로써, 터치 패널의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 엑츄에이터(260)가 상기 제2 기판(214) 내측에 위차하여, 상기 엑츄에이터(260)를 보호할 수 있고, 상기 엑츄에이터(260)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 엑츄에이터(260)를 통해 상기 터치 패널 본체의 진동을 통해 햅틱 피드백이 발생하는 것이 아닌, 입력 부분에서만 햅틱 피드백이 가능하다.
상기 엑츄에이터(260)는 진동력을 발생시켜 터치 패널에 진동력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 엑츄에이터(260)를 통해 상기 터치 패널에 촉감을 부여할 수 있다. 또한, 상기 엑츄에이터(260)가 터치 패널의 입력 부분인 상기 유효 영역(AA)에 형성됨으로써, 터치 입력의 정확도 및 감도를 향상시킬 수 있다.
상기 엑츄에이터(260)는 투명할 수 있다. 즉, 상기 엑츄에이터(260)가 상기 유효 영역(AA)에 위치하기 때문에 상기 엑츄에이터(260)가 투명하게 구비됨으로써, 터치 패널의 시인성 저하를 방지할 수 있다.
상기 엑츄에이터(260)는 하이드로겔(hydrogel), 나피온(nafion), 전기활성 고분자(electroactive polymer), 압전(piezoelectric) 엑츄에이터(260) 및 멤스(Micro electro mechanical Systems, MEMS) 엑츄에이터(260)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 어느 하나 포함할 수 있다.
상기 보호부(270)는 상기 제2 기판(214) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호부(270)는 상기 제2 전극부(254) 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 보호부(270)는 상기 햅틱부(200)의 가장 바깥쪽에 위치할 수 있다.
상기 보호부(270)는 수분 보존 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 보호부(270)는 상기 햅틱부(200)를 외부 손상으로부터 보호할 수 있다.
상기 보호부(270)의 투과율은 90 % 이상일 수 있다. 이로써, 터치 패널 전체의 투과율을 저하시키지 않을 수 있다.
상기 보호부(270)의 두께는 1 nm 내지 100 nm일 수 있다. 상기 보호부(270)의 두께는 상기 엑츄에이터(260)의 두께에 따라 달라질 수 있다.
상기 보호부(270)는 투명한 고분자 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호부(270)는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리플루오린화비닐리덴(polyvinylidene fluoride,PVDF), 실리콘겔 및 폴리에스테르 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 실시예에 따른 터치 패널에 포함되는 햅틱부(200)의 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저 도 4를 참조하면, 리세스부(214a)를 포함하는 제2 기판(214)을 준비할 수 있다. 상기 리세스부(214a)는 상기 제2 기판(214)을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 일례로, 상기 리세스부(214a)는 SF6 및 O2 중 어느 하나를 사용한 플라즈마를 이용한 깊은 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching, DRIE)을 통해 형성될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 리세스부(214a)는 레이저 에칭, 포토 마스크(photo mask)를 이용한 포토 글라스 에칭(photo glass etching) 등을 이용할 수 있다. 상기 에칭 후, 면취 후 강화 공정이 이루어질 수 있다. 일례로, 화학강화, 열강화 및 코팅 강화 중 어느 하나의 공정이 이루어질 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 상기 제2 기판(214)의 제1 방향으로 제1 전극부(252)가 형성될 수 있다. 상기 제1 전극부(252)는 투명 전극 물질을 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 패터닝 방법으로는 포토리소그라피(photolithography), 물리적기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 화학적기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 프린팅(printing) 및 코팅(coating) 중 어느 하나의 방법이 사용될 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 상기 리세스부(214a)에 엑츄에이터(260)가 형성될 수 있다. 상기 엑츄에이터(260)는 상기 제1 전극부(252)와 마찬가지로 패터닝하여 형성될 수 있다. 일례로, 상기 엑츄에이터(260)로써 하이드로겔을 이용하는 경우, 상기 제2 기판(214)에 모노머(monomer)를 코팅한 후, 포토리소그래피를 통해 중합시켜 하이드로겔을 형성할 수 있다. 이후, 워싱(washing)과정을 거치면서 노광되지 않은 부분은 씻겨 나가고, 노광된 부분이 남음으로써, 상기 엑츄에이터(260)의 패터닝이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 리세스부(214a)에만 상기 엑츄에이터(260)가 형성될 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 제2 기판(214) 상에 상기 제2 방향으로 상기 제2 전극부(254)가 형성될 수 있다. 상기 제2 전극부(254)는 상기 제1 전극부(252)와 마찬가지로, 상기 투명 전극 물질을 패터닝하여 형성될 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 상기 제2 기판(214)의 전면에 보호부(270)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 전극부(254) 상에 상기 보호부(270)가 형성됨으로써, 상기 햅틱부(200)를 보호할 수 있다. 상기 보호부(270)는 수분 보존 기능을 수행할 수 있는 얇고 투명한 필름을 코팅함으로써 형성될 수 있다.
이어서, 도 9를 참조하여, 제2 실시예에 따른 터치 패널을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 9는 제2 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 터치 패널은 제1 실시예에 따른 터치 패널에서의 제1 기판(도 2의 도면 부호 112)이 생략된 구조이다. 즉, 상기 제2 기판(214)에 투명 전극(130), 배선(140), 리세스부(214a), 엑츄에이터(260) 및 전극부(252, 254) 등이 모두 위치할 수 있다. 이로써, 터치 패널의 두께를 줄일 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 제3 실시예에 따른 터치 패널을 설명한다.
도 10은 제3 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제3 실시예에 따른 터치 패널은, 제1 실시예에 따른 터치 패널에서의 상기 햅틱부(200)가 상하로 바뀐 구조이다. 즉, 상기 리세스부(214a)가 상기 제2 기판(214)의 하부에 위치함으로써, 상기 리세스부(214a)에 위치하는 상기 엑츄에이터(260)를 외부 손상 및 오염으로부터 보다 안정적으로 보호할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여, 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 도 11은 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 터치 패널이 탑재된 액정 패널(300)을 포함할 수 있다. 제1 실시예에 따른 터치 패널은 액정 패널(300)의 화면으로부터 정보를 외부 입력하고, 액정 패널(300)의 표면 측에 적층될 수 있다. 즉, 터치 패널과 액정 패널(300)은 접착제(90)를 통해 합착될 수 있다. 이러한 접착제(90)는 일례로, 광학용 투명 접착제가 될 수 있다.
액정 패널(300)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(300)은, 하부 유리기판(324a)과 상부 유리기판(324b)사이에 주입되는 액정 물질(328) 및 볼 스페이서(326)를 가지게 된다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 하부 유리기판(324a)의 상에는 게이트 라인, 절연막, 화소 전극 및 제1 배향막이 순차적으로 형성될 수 있다. 상부 유리기판(324b)의 하면에는 순차적으로 블랙 매트릭스, 칼라필터, 공통전극 및 제2 배향막이 형성될 수 있다. 이러한 상부 및 하부 유리기판(324a, 324b)은 볼 스페이서(326)에 의해 일정한 간격으로 이격 된다. 다시 말하여, 볼 스페이서(326)는 상부 및 하부 유리기판(324a, 324b) 간의 간격이 균일하게 유지 되게 함으로써 액정 물질(328)이 균일한 두께를 가지게 한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 햅틱을 발생시키는 상기 햅틱부(200)가 상기 액정 패널(300) 상에 위치함으로써, 상기 액정 패널(300)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 햅틱부(200)가 터치 패널의 터치되는 면과 가까이 위치하여, 감도를 더 향상시킬 수 있고, 사용자 경험을 극대화할 수 있다.
도 11에서는 제1 실시예에 따른 터치 패널에 액정 패널(300)이 합착된 액정 표시 장치만 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 실시예는 제2 실시예에 따른 터치 패널 및 제3 실시예에 따른 터치 패널 각각에 액정 패널(300)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.

Claims (19)

  1. 정보를 입력하는 입력부 및 상기 입력부 상에 위치하고, 진동을 인가하는 햅틱부를 포함하고,
    상기 입력부는
    제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 투명 전극; 및
    상기 센서부에 전기적으로 연결되는 배선을 포함하고,
    상기 햅틱부는
    상기 제1 기판 상에 위치하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 어느 한 면에 위치하는 리세스부;
    상기 제2 기판 상에 위치하고, 위치 정보를 전달받는 전극부; 및
    상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 제1 방향으로 연장되는 제1 전극부 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 전극부를 포함하는 터치 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 상기 제1 전극부, 상기 엑츄에이터 및 상기 제2 전극부가 차례대로 위치하는 터치 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 위치하는 터치 패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극부의 두께 및 상기 엑츄에이터의 두께의 합은 상기 리세스부의 깊이와 대응되는 터치 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리세스부는 1 nm 내지 200 um 의 깊이를 가지는 터치 패널.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 리세스부는 복수 개로 형성되고, 상기 리세스부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 연장되는 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리세스부는 100 um 내지 1 mm의 너비를 가지는 터치 패널.
  9. 제2에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 적어도 어느 하나는 1 nm 내지 100 nm의 두께를 가지는 터치 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 투명한 터치 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 하이드로겔(hydrogel), 나피온(nafion), 전기활성 고분자(electroactive polymer), 압전(piezoelectric) 엑츄에이터 및 멤스(Micro electro mechanical Systems, MEMS) 엑츄에이터로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 어느 하나 포함하는 터치 패널.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 적어도 어느 하나는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube), 은 나노 와이어(Ag nano wire), 그래핀(graphene) 및 전도성 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 어느 하나 포함하는 터치 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판은 유리(glass) 또는 필름(film)을 포함하는 터치 패널.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 보호부가 더 위치하는 터치 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보호부는 상기 제2 전극부 상에 위치하는 터치 패널.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 보호부의 두께는 1 nm 내지 100 nm 인 터치 패널.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 보호부는 고분자 필름을 포함하는 터치 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보호부는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리플루오린화비닐리덴(polyvinylidene fluoride,PVDF), 실리콘겔 및 폴리에스테르 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 패널.
  19. 영상을 출력하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 표시면측에 위치하여 정보를 외부 입력하는 터치 패널을 포함하고,
    상기 터치 패널은
    정보를 입력하는 입력부 및 진동을 인가하는 햅틱부를 포함하고,
    상기 입력부는
    제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 위치하고, 입력 위치를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에 전기적으로 연결되는 배선을 포함하고,
    상기 햅틱부는
    상기 제1 기판 상에 위치하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 어느 한 면에 위치하는 리세스부;
    상기 제2 기판 상에 위치하고, 위치 정보를 전달받는 전극부; 및
    상기 리세스부에 위치하고, 진동력을 전달하는 엑츄에이터를 포함하는 액정 표시 장치.
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