KR20130137984A - 터치패널 - Google Patents

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KR20130137984A
KR20130137984A KR1020120061732A KR20120061732A KR20130137984A KR 20130137984 A KR20130137984 A KR 20130137984A KR 1020120061732 A KR1020120061732 A KR 1020120061732A KR 20120061732 A KR20120061732 A KR 20120061732A KR 20130137984 A KR20130137984 A KR 20130137984A
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electrode
touch panel
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touch
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KR1020120061732A
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양충모
임정열
홍상수
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 터치패널에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치패널(100)은 투명기판(110) 및 투명기판(110)에 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성되어 터치를 감지하는 전극(120)을 포함하는 구성이며, 전도성 비산화물계 세라믹(Ti3SiC2)으로 전극(120)을 형성하여, 별도의 흑화처리가 불필요하므로, 터치패널(100)의 양산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

터치패널{Touch Panel}
본 발명은 터치패널에 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 Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 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 터치패널(Touch Panel)이 개발되었다.
이러한 터치패널은 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.
한편, 터치패널의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type, Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치패널은 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 저항막방식 터치패널과 정전용량방식 터치패널이다.
이러한 터치패널은 통상 전극을 ITO(Indium Tin Oxide, 인듐-주석 산화물)로 형성한다. 하지만, ITO의 경우, 전기전도도는 우수하나 원료인 인듐(Indium)은 희토류 금속으로써 고가이며, 향후 10년 내에 고갈이 예상되어 수급이 원활하지 못하다는 단점이 있다.
이와 같은 이유로, 한국공개특허공보 제10-2010-0091497호에 개시된 바와 같이, 금속을 이용하여 전극을 형성하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같이, 금속으로 전극을 형성하면, ITO에 비해 전기전도도가 훨씬 우수하며, 수급이 원활하다는 장점이 있지만, 금속 특유의 광택으로 인하여 시인성이 저하되는 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 금속으로 형성된 전극의 상/하부에 금속산화물을 층착하는 흑화처리를 수행하고 있지만, 제조공정이 복잡해져 양산성이 저하되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전도성 비산화물계 세라믹(Ti3SiC2)으로 전극을 형성하여 별도의 흑화처리가 불필요한 터치패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치패널은 투명기판 및 상기 투명기판에 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성되어 터치를 감지하는 전극을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전도성 비산화물계 세라믹은 Ti3SiC2인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전극의 면저항은 1Ω/□ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전극의 면저항은 0.15Ω/□ 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전극의 L＊a＊b＊ 표색계의 L＊ 값이 50.00 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전극은 스퍼터(Sputter)를 이용한 증착 공정으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 증착 공정 중 탄소를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전극의 테두리에 형성된 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 배선과 상기 전극은 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 배선은 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널에 있어서, 상기 전도성 비산화물계 세라믹은 Ti3SiC2인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 전도성 비산화물계 세라믹(Ti3SiC2)으로 전극을 형성하여, 별도의 흑화처리가 불필요하므로, 터치패널의 양산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 평면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 터치패널의 전극을 하면에서 측정하는 과정을 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 터치패널의 전극을 상면에서 측정하는 과정을 도시한 단면도,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 이용하여 제작한 터치패널의 단면도, 및
도 9는 Ti3SiC2의 단위셀(Unit cell)을 나타낸 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, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)은 투명기판(110) 및 투명기판(110)에 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성되어 터치를 감지하는 전극(120)을 포함하는 구성이다.
상기 투명기판(110)은 전극(120), 배선(130)이 형성될 영역을 제공하는 역할을 수행한다. 여기서, 투명기판(110)은 액티브영역(A)과 베젤영역(B)으로 구획되는데, 액티브영역(A)은 입력수단의 터치를 인식할 수 있도록 전극(120)이 형성되는 부분으로 투명기판(110)의 중심에 구비되고, 베젤영역(B)은 전극(120)과 통전하는 배선(130)이 형성되는 부분으로 액티브영역(A)의 테두리에 구비된다. 이때, 투명기판(110)은 전극(120)과 배선(130)을 지지할 수 있는 지지력과 화상표시장치에서 제공하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 하는 투명성을 갖추어야 한다. 전술한 지지력과 투명성을 고려할 때, 투명기판(110)은 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 형성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 투명기판(110)은 터치패널(100)의 최외측에 구비된 윈도우(Window)일 수 있다. 이와 같이, 투명기판(110)이 윈도우인 경우, 윈도우에 직접 전극(120)이 형성되므로, 별도의 투명기판(110)에 전극(120)을 형성한 후 윈도우에 부착하는 공정을 생략하여 제조공정을 단순화할 수 있고, 터치패널(100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.
한편, 투명기판(110)을 활성화시키기 위해서 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 수행할 수 있다. 이와 같이, 투명기판(110)을 활성화시킴으로써, 투명기판(110)과 전극(120) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 전극(120)은 사용자의 터치를 감지하여 컨트롤러에서 터치좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것이다. 여기서, 전극(120)은 전도성 비산화물계 세라믹로 형성된다. 이때, 전도성 비산화물계 세라믹는 Ti3SiC2일 수 있다. 도 9는 Ti3SiC2의 단위셀(Unit cell)을 나타낸 도면으로, 도 9에 도시된 바와 같이 Ti3SiC2의 상(Phases)은 Si의 순수층(pure layers) 사이에 TiCX의 층이 배치된다. 한편, 전극(120)은 스퍼터(Sputter)를 이용한 증착 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 증착 공정 중 탄소를 공급할 수 있다. 터치패널(100)의 전극(120)으로 활용하기 위해서, 전극(120)의 면저항은 1Ω/□ 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.15Ω/□ 이하일 수 있다. 실제로, Ti3SiC2를 이용하여 스퍼터로 전극(120)을 형성한 결과, 전극(120)의 면저항은 평균 0.12Ω/□으로 측정되었으므로, 터치패널(100)의 전극(120)으로 사용하기 적절함을 알 수 있다. 다만, 전극(120)는 반드시 Ti3SiC2로 형성되어야 하는 것은 아니고, 당업계에 공지된 모든 전도성 비산화물계 세라믹을 이용할 수 있다.
또한, Ti3SiC2를 이용하여 전극(120)을 형성한 후, 전극(120)의 L*a*b* 표색계를 살펴보면, 하기 표 1 및 표 2와 같다. 참고로, 표 1은 도 3에 도시된 바와 같이 전극(120)의 하면(下面)을 측정한 값이고(화살표 참조), 표 2는 도 4에 도시된 바와 같이 전극(120)의 상면(上面)을 측정한 값이다(화살표 참조).
SCI L* a* b* △Eab* C*ab
측정값 1 56.24 1.53 0.28 56.17 1.56
측정값 2 56.06 1.52 0.29 55.99 1.55
측정값 3 55.94 1.50 0.30 55.87 1.53
평균값 56.08 1.52 0.29 56.01 1.54
SCI L* a* b* △Eab* C*ab
측정값 1 50.60 0.66 3.64 50.65 3.70
측정값 2 50.71 0.65 3.64 50.75 3.70
측정값 3 50.79 0.67 3.64 50.83 3.70
평균값 50.70 0.66 3.64 50.75 3.70
상기 표 1과 표 2에 기재된 바와 같이, 전극(120)은 L*a*b* 표색계 기준으로, L*값이 50.00 이상이다. 여기서, L*값은 명도(밝기)를 나타내는 것으로 높을수록 검정색에 가까워지는데, 전극(120)의 L*값은 50.00 이상으로 상대적으로 높다. 이와 같이, 전극(120)의 L＊값이 높으므로, 광이 전극(120)에 반사되는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 터치패널(100)의 시인성을 개선시킬 수 있다. 또한, 별도의 흑화처리가 불필요하므로, 터치패널(100)의 양산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 전극(120)은 사용자에게 시각적으로 인식되지 않도록 대략 마이크로미터(μm) 단위의 너비를 갖는 메시(Mesh) 구조로 형성될 수 있다. 또한, 전극(120)은 도시된 바와 같이 막대형 패턴으로 형성될 수 있지만(도 1 참조), 이에 한정되는 것은 아니고 마름모형 패턴, 사각형 패턴, 삼각형 패턴, 원형 패턴 등으로 형성될 수 있고, 패턴이 아닌 도전막 형태로 형성될 수도 있다.
추가적으로, 전극(120)의 테두리에는 전극(120)으로부터 전기적 신호를 전달받는 배선(130)이 형성된다. 이때, 배선(130)은 Ti3SiC2등의 전도성 비산화물계 세라믹을 이용하여 전극(120)과 일체로 형성할 수 있다. 이와 같이, 배선(130)과 전극(120)을 일체로 형성함으로써, 제조공정을 간소화하고, 리드타임(Lead Time)을 단축시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 배선(130)과 전극(120)의 접합 공정을 생략할 수 있고, 그에 따라 배선(130)과 전극(120) 사이에 단차발생이나 접합불량의 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치패널(100)의 경우, 1층 구조의 전극(120)을 이용하여 정전용량방식(Capacitive Type) 터치패널을 제작할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 터치패널은 이에 제한되는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이 상기 구성을 포함하는 다양한 형태의 터치패널을 제작할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 이용하여 제작한 터치패널의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)의 양면에 전극(120)을 각각 형성하여 정전용량방식(Capacitive Type) 터치패널(200, 도 5 참조)을 제작할 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 일면에 전극(120)이 형성된 투명기판(110)을 2개 구비하여 전극(120)이 마주보도록 2개의 투명기판(110)을 접착층(140)으로 접착하여 정전용량방식(Capacitive Type) 터치패널(300, 도 6 참조) 또는 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400, 도 7 참조)을 제작할 수 있다. 여기서, 정전용량방식(Capacitive Type) 터치패널(300, 도 6 참조)의 경우 마주보는 2개의 전극(120)이 절연되도록 접착층(140)이 투명기판(110)의 전면에 부착된다. 반면, 저항막방식(Resistive Type) 터치패널(400, 도 7 참조)의 경우 입력수단의 압력이 작용하면 마주보는 2개의 전극(120)이 접촉할 수 있도록 접착층(140)이 투명기판(110)의 테두리에만 부착되고 입력수단의 압력이 제거되면 전극(120)이 원위치로 복귀하도록 반발력을 제공하는 도트 스페이서(150)가 전극(120)의 노출면에 구비된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)에 전극(120)을 형성한 후, 절연층(160)을 형성하고 다시 전극(120)을 형성하여 정전용량방식(Capacitive Type) 터치패널(500, 도 8 참조)을 제작할 수 있다. 여기서, 절연층(160)은 에폭시(Epoxy) 또는 아크릴릭(Acrylic) 계열의 수지, SiOx 박막, 또는 SiNx 박막 등일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 이용하여 제작한 터치패널(200, 300, 400, 500) 역시 전도성 비산화물계 세라믹(Ti3SiC2)으로 전극(120)을 형성함으로써, 별도의 흑화처리 없이도 터치패널(200, 300, 400, 500)의 시인성을 개선시킬 수 있다. 또한, 별도의 흑화처리가 불필요하므로, 터치패널(200, 300, 400, 500)의 양산성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200, 300, 400, 500: 터치패널 110: 투명기판
120: 전극 130: 배선
140: 접착층 150: 도트 스페이서
160: 절연층 A: 액티브영역
B: 베젤영역

Claims (11)

  1. 투명기판; 및
    상기 투명기판에 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성되어 터치를 감지하는 전극;
    을 포함하는 터치패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 비산화물계 세라믹은 Ti3SiC2인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극의 면저항은 1Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극의 면저항은 0.15Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극의 L＊a＊b＊ 표색계의 L＊ 값이 50.00 이상인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 스퍼터(Sputter)를 이용한 증착 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 증착 공정 중 탄소를 공급하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극의 테두리에 형성된 배선;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배선과 상기 전극은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 배선은 전도성 비산화물계 세라믹으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 전도성 비산화물계 세라믹은 Ti3SiC2인 것을 특징으로 하는 터치패널.
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