KR20150113825A - 센싱 패턴의 교차 구조를 개선시킨 터치 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펜 터치 및 전극 터치 기능을 갖춘 터치 패널에 관한 것이다. 구체적으로는 펜 터치를 위한 센싱 패턴의 배선을 개선하고 센싱 패턴간 교차하면서 발생되는 오버랩 구조를 뷰 영역(View Area)외의 별도 영역에 배치함으로써 뷰 영역의 가시성을 제고시킴과 동시에 패널 제조 공정의 간소화를 가능케 한 터치 패널에 관한 것이다.

Description

센싱 패턴의 교차 구조를 개선시킨 터치 패널 {TOUCH PANEL WITH IMPROVED INTERSECTING STRUCTURE OF SENSING PATTERNS}

본 발명은 펜 터치 및 전극 터치 기능을 갖춘 터치 패널에 관한 것이다. 구체적으로는 펜 터치를 위한 센싱 패턴의 배선을 개선하고 센싱 패턴간 교차하면서 발생되는 오버랩 구조를 뷰 영역(View Area)외의 별도 영역에 배치함으로써 뷰 영역의 가시성을 제고시킴과 동시에 패널 제조 공정의 간소화를 가능케 한 터치 패널에 관한 것이다.

최근의 스마트폰, 타블렛 컴퓨터 제품들은 사용자의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해 구동되는 정전식 터치기능과 터치 펜이 방출하는 유도 전자기력에 의해 발생되는 유도 전류를 이용해 구동되는 펜 터치기능이 결합된 형태의 것들이 주목을 받고 있다.

한편, 정전식 터치기능과 유도 전자기력을 이용한 펜 터치 기능을 동시에 구현하기 위해 최근에는 종래 정전식 터치를 위한 정전 패턴층(이하 정전 패턴이라 칭한다.) 및 유도 전자기력을 감지하기 위한 전자기력 센싱 패턴(이하 센싱 패턴이라 칭한다.)을 적층하던 구조에서 벗어나 정전 패턴과 센싱 패턴을 하나의 층에 동시에 구현하는 구조가 적극 활용되고 있다.

그러나 이와 같이 하나의 층에 정전 패턴 또는 센싱 패턴을 구현하는 경우 복수개의 패턴이 상호 교차되는 점핑 구조, 교차구조 또는 오버랩 구조가 필연적으로 발생되는바, 특히 이러한 오버랩 구조가 뷰 영역에 다수 존재하는 경우 시인성 감소의 문제를 초래하며 또한 패널 제조시 거치게 되는 공정 역시 복잡, 다단화 되어 시간, 비용, 수율 면에서 불리한 점이 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 뷰 영역에서의 오버랩 구조를 배제시키기 위한 새로운 과제 해결 방안의 필요성이 제기된다.

본 발명은 위와 같은 위와 같은 터치 패널 장치 또는 터치 패널 제조 방법의 한계에 착안하여 도출된 것으로서 펜 터치를 위한 센싱 패턴의 배선을 개선하고 센싱 패턴간 교차하면서 발생되는 오버랩 구조를 뷰 영역(View Area)외의 별도 영역에 배치시킴으로써 디스플레이 시인성을 높이고 제조 공정을 간소화 시킬 수 있는 터치 패널을 제안한다.

관련 선행기술로서 국내공개특허 제2013-0108930호(" 개선된 구조의 라인 안테나를 갖는 타블렛")가 존재한다. 위 선행기술은 전자펜의 위치를 판단할 수 있는 루프 안테나의 바깥 부분에서 라인 안테나가 라인 선택 회로에 입력되기 위하여 차지하는 공간을 적절히 분배함과 동시에 교차 구조를 최소화할 수 있는 방법론을 제시하고 있다.

본 출원발명과 위 선행기술은 센싱 패턴 또는 라인 안테나의 배치를 변화시켜 터치 패널의 구조상, 공정상의 개선을 꾀한다는 점에서 유사점이 있으나, 선행기술은 하나의 층(layer)에 정전 패턴과 센싱 패턴을 구현하는 구조가 아니라는 점, 또한 선행기술에 따르면 뷰 영역에서의 패턴 교차 구조를 완전히 배제시키지는 못하고 있다는 점에서 본 출원발명과 구별된다.

한국공개특허공보 제2013-0108930호 (2013.10.07. 공개)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 종래에 1 레이어로 구현되었던 센싱 패턴을 2 레이어로 구현한 터치 패널을 제공한다.

또한 본 발명은 기판 상에서의 센싱 패턴 배선을 개선하고 센싱 패턴간의 오버랩 구조를 뷰 영역(View Area)외의 별도 영역에 배치시킨 터치 패널을 제공한다.

또한 본 발명은 센싱 패턴의 길이가 최소화되도록 구현함으로써 전류를 감지함에 있어 저항을 감소시키며, 나아가 센싱 패턴의 배선 수를 줄임으로써 베젤 영역의 이득을 꾀할 수 있는 터치 패널을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 센싱 패턴의 오버랩 구조를 개선시킨 터치 패널을 제공한다. 다만, 이러한 발명의 카테고리들은 단어 그 자체에 의해 한정되지 않으며, 이하에서 살펴볼 기술 사상을 포함하는 범위 내에서 다양하게 확장 해석될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 터치 패널은 기판상에 형성되고 터치 신호를 감지하는 복수의 센싱 패턴; 및 상기 기판상 또는 기판 외의 임의 영역으로서 상기 복수의 센싱 패턴이 교차하는 오버랩(Overlap)영역; 을 포함하고, 상기 복수의 센싱 패턴은 상기 오버랩 영역에서 상호 절연되어 교차되는 것을 특징으로 한다.

또한, 터치 패널의 상기 오버랩 영역에는 오버랩 기판이 형성될 수 있으며, 상기 오버랩 기판에 형성된 비아홀(Via Hole)을 통해 상기 복수의 센싱 패턴이 상호 절연되어 교차될 수 있다.

또 다른 방식으로서, 터치 패널의 상기 오버랩 영역에는 절연층이 적층되어 있는 오버랩 기판이 형성되고, 상기 복수의 센싱 패턴이 상기 절연층에 의해 상호 절연되어 교차될 수도 있다.

한편, 상기 터치 패널에 있어서 오버랩 기판은 FPCB로 구현할 수 있다.

또 다른 한편, 상기 터치 패널에 있어서 상기 복수의 센싱 패턴은 정전 패턴을 둘러싸는 형태로 형성되고, 상기 오버랩 영역은 상기 기판의 외곽으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이 때 상기 복수의 센싱 패턴은, 상기 정전 패턴과 동일한 소재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 터치 패널에 있어서 상기 복수의 센싱 패턴은 메시 형상으로 형성될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 종래 1 레이어로만 구현되었던 센싱 패턴을 2 레이어로 구분하여 구현함으로써 공정상의 비용을 절감할 수 있음과 동시에 공정 수율을 제고시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 종래 1 레이어로 제조시 유리기판 상에서만 패턴을 구현할 수 있었던 제약에서 벗어나 다른 종류의 기판을 사용할 수 있어 기판 선택의 자유도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 센싱 패턴의 배선 길이를 줄임으로써 도선 저항을 줄일 수 있으며, 동시에 배선 수를 줄임으로써 베젤 영역을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 뷰 영역에서의 오버랩 구조를 배제시킴으로써 디스플레이의 시인성을 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 정전 패턴 및 센싱 패턴 구현예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 패턴 및 센싱 패턴의 1 레이어 구현예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 패턴 및 센싱 패턴을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 코일 패턴을 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.
도 5은 본 발명의 또 다른 형태로 구현한 정전 패턴 및 센싱 패턴 구현예를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 레이어의 정전 패턴 및 센싱 패턴 구현예를 나타낸 것이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 형태로 구현한 2 레이어의 정전 패턴 및 센싱 패턴 구현예를 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 패널이 적용된 예를 나타낸 그림이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 용어들은 가능한 표현의 예들일 뿐이다. 다른 실시예들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 용어들이 사용될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 "개방형"의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한 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 것의 의미는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 종래의 터치 패널 구현예를 나타낸 것이다.

앞서 언급하였듯 최근에는 사용자의 몸으로부터 발생되는 정전기를 감지할 수 있는 정전 패턴(200)과 터치 펜으로부터 발생되는 유도 전자기력을 감지할 수 있는 센싱 패턴(100)을 동시에 구비시킨 터치 패널에 대한 관심도가 증가하고 있다. 도 1은 정전 패턴(200)과 센싱 패턴(100)을 하나의 터치 패널 내 구비시킨 것으로서 현재에 이르기까지 많이 활용되고 있는 실시예를 나타낸 것이다.

도 1에 따르면 우선적으로 정전 패턴(200)과 센싱 패턴(100)이 하나의 층에 모두 배치되어 있음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 1을 기준으로 가로 방향을 X축 방향, 세로 방향을 Y축 방향이라 가정할 때 각 축의 패턴 배선이 하나의 기판상에 겹쳐진 상태로 구현되어 있으며, 그에 따라 각 패턴 또는 도선 간 교차하는 구조(10, 20)가 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 한편, 도 1과 같은 구조는 하나의 베이스 기판 상에 기본적으로 한 층의 패턴을 형성하는 것으로서 G2구조라 일컬어 진다.

구체적으로, 도 1의 종래 실시예에서는 정전 패턴(200)의 경우 X축과 Y축으로 배열된 패턴(200x, 200y)들이 절연된 상태로 상호 교차(20a, 20b)되는 구간이 다수 발생하며, 이는 센싱 패턴(100)의 경우도 동일하게 적용된다. 특히 센싱 패턴(100)의 경우 루프 형태로 연장되어 루프 내에 복수개의 정전 패턴(200)들을 포함하고 있는데, 이 때 센싱 패턴(100)들의 연장 도선(1)들이 기판의 외곽 영역에서 복수개 겹치면서 교차 구간이 다수 발생하게 된다.

그러나 이와 같이 많은 수의 교차 구간이 발생하는 경우 많은 양의 절연재가 필요함과 동시에 제조 공정이 복잡 다단화 되어 터치 패널의 단가가 증가함은 물론 공정 수율 역시 크게 떨어지는 문제가 발생한다.

또한 하나의 기판상에 많은 패턴을 배선하여야 하므로 변화율이 적은 기판, 즉 유리를 주재료로 하는 기판을 사용할 수 밖에 없어 활용 가능한 기판의 종류가 매우 제한되는 문제가 존재한다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 살펴보기로 한다.

도 2에 의하면, 본 발명에 따른 터치 패널은 기본적으로 복수의 센싱 패턴(100y) 및 오버랩 영역을 포함하며, 이 때 복수의 센싱 패턴(100y)은 상기 오버랩 영역에서 상호 간에 절연되어 교차되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명에 따른 터치 패널은, 도 1과 달리 하나의 레이어에 X축 또는 Y축 방향 중 어느 한 방향의 패턴만이 배열되는 것을 전제로 하며, 이렇듯 2 개의 레이어에 각 방향의 패턴을 구현하고 이들을 적층시켜 터치 패널을 제조(GFF구조)하는 경우 공정을 단순화할 수 있어 제조 단가를 절감할 수 있음과 동시에 완성 제품의 수율을 크게 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 터치 패널은 종래 발명과 달리 복수의 센싱 패턴(100)으로부터 연장된 도선이 교차하는 오버랩 영역을 별도로 구비하고 있는바, 특히 상기 오버랩 영역은 베이스 기판(2)상 임의 영역 또는 베이스 기판(2) 외측의 임의 영역에 구비된 것으로서 센싱 패턴(100)의 교차 구조(30)들이 오버랩 영역에서 교차되도록 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 오버랩 영역은 기판 상의 임의 영역, 즉 디스플레이가 구현되는 유효 영역(Active View 영역) 또는 정전 패턴, 센싱 패턴 등으로부터 연장된 도선이 지나가는 기판의 외곽 영역, 즉 베젤 영역에 위치할 수 있다. 또한, 기판의 외곽 영역을 넘어 기판의 외부 영역에 위치할 수 있다. 이하에서 설명하는 오버랩 기판이 기판 내에 포함될 수도, 기판 외부에 형성될 수도 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 종래 기판의 곳곳에서 발생할 수 밖에 없었던 교차 구조(30)를 특정된 영역에서만 존재하도록 함으로써 터치 패널의 제조 공정을 크게 간소화 할 수 있게 되며, 또한 교차 구조(30)를 사용자가 원하는 기판 위 또는 기판 외의 특정 영역에만 존재하도록 설계할 수 있어 교차 구조로 인한 많은 문제를 해결할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 하나의 레이어의 일면에는 X축 방향, 타면에는 Y축 방향으로 센싱 패턴, 정전 패턴을 구현하는 구조(예, GF2 구조)에 대해서도 적용 가능하다.

한편, 상기 오버랩 영역에는 오버랩 기판, 즉 센싱 패턴(100y)으로부터 연장되어 연결된 도선(1)의 교차 구조(30)가 용이하게 형성될 수 있는 별도의 기판을 구비시켜 사용자로 하여금 다양한 형태로 센싱 패턴(100y)의 교차 구조를 구현하게 할 수 있다.

일 예로서, 도 2의 (a)와 같이 오버랩 기판(300)에 비아홀(Via Hole)을 뚫어 센싱 패턴(100)으로부터 연장된 도선(1)이 상기 오버랩 기판(300)을 기준으로 Π 모양이 되도록 통과시키는 경우, 상기 오버랩 기판(300)이 절연체로서의 역할을 하게 되어 센싱 패턴(100)이 상호 간 절연 상태로 교차 구조(30)를 형성할 수 있게 된다.

교차 구조(30)가 형성되는 또 다른 예로서, 도 2의 (b)와 같이 오버랩 기판(300) 상에 절연층(500)을 적층시켜 복수의 센싱 패턴(100)으로부터 연장된 도선(1)이 상기 절연층(500)에 의해 교차 구조를 형성하도록 구현하는 것도 가능하다. 즉, 오버랩 기판(300) 상에 절연층(500)을 쌓고 이를 이용하여 교차 구조(30)를 형성하는 것은 복잡한 공정을 필요로 하지 않으며 종래 전체 기판 상에 존재하는 교차 구조를 형성하는 것과 비교하여 비용도 크게 절감할 수 있는바, 이와 같은 방식으로 오버랩 기판(300) 상에 센싱 패턴(100) 간의 교차 구조(30)를 형성시키는 실시예도 고려할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 실시예에 있어서 상기 레이어 또는 베이스 기판(2)은 유리, 필름을 포함한 일반적인 투명 기판으로 구현하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 기판은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어 상기 기판은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(100)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다. 사파이어는 유전율 등 전기 특성이 매우 뛰어나 터치 반응 속도를 획기적으로 올릴수 있을 뿐 아니라 호버링(Hovering) 등 공간 터치를 쉽게 구현 할 수 있고 표면 강도가 높아 커버 기판으로도 적용 링이란 디스플레이에서 약간 떨어진 거리에서도 좌표를 인식하는 기술을 의미한다.

또한, 상기 기판은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 Random한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.

또한, 상기 기판은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.

또한, 상기 기판은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 즉, 상기 기판을 포함하는 터치 패널도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 터치 패널은 휴대가 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.

상기 기판은 커버 기판을 포함할 수 있다. 즉, 상기 센싱 패턴, 정전 패턴, 도선 등은 커버 기판에 의해 지지될 수 있다. 또는, 상기 기판 상에는 별도의 커버 기판이 더 배치될 수 있다. 즉, 상기 센싱 패턴, 정전 패턴은 기판에 의해 지지되고, 상기 기판과 상기 커버 기판은 접착층을 통해 합지(접착)될 수 있다.

상기 기판에는 유효 영역(AA)및 비유효 영역(UA)이 정의될 수 있다. 상기 유효 영역(AA)에서는 디스플레이가 표시될 수 있고, 상기 유효 영역(AA) 주위에 배치되는 상기 비유효 영역(UA)에서는 디스플레이가 표시되지 않을 수 있다. 또한, 상기 유효 영역(AA) 및 상기 비유효 영역(UA) 중 적어도 하나의 영역에서는 입력 장치(예를 들어, 손가락 등)의 위치를 감지할 수 있다. 이와 같은 터치 패널에 손가락 등의 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생하고, 이러한 차이가 발생한 부분을 접촉 위치로 검출할 수 있다.

한편, 상기 패턴, 또는 같은 의미의 용어로서 전극은, 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다, 일례로, 상기 전극은 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 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전극은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 다양한 금속을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다.

또한, 뷰 영역(View Area) 또는 액티브 영역(Active Area)에 형성되는 패턴들은 ITO를 비롯하여 Cu 메시, Ag 메시 등 투명한 전도성 물질로 구현할 수 있다. 즉, 상술한 물질로 된 패턴들은 메시 형상으로 구현함으로써 디스플레이의 시인성을 제고시키는 데 효과적으로 활용할 수 있다. 나아가 상기 패턴들로부터 연장되는 도선(1)으로는 ITO, Cu 메시, Ag 메시, Cu, Ag 또는 메탈 질화 산화물과 같은 적층형 물질을 포함한 다양한 물질로 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 패턴 및 센싱 패턴을 나타낸 것이다.

본 발명의 센싱 패턴 또는 정전 패턴을 형성하는 전도성 패턴은 메쉬 선과 메쉬 개구부를 가지는 메쉬 구조로 형성될 수 있다.

상기 전도성 패턴은 Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 페이스트와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다.

상기 패턴들은 복수 개의 서브 패턴들을 포함할 수 있고, 상기 서브 패턴들은 메쉬 형상으로 서로 교차하면서 배치될 수 있다. 자세하게, 메쉬 형상으로 서로 교차하는 복수 개의 서브 패턴들에 의해 메쉬선(LA) 및 상기 메쉬선(LA) 사이의 메쉬 개구부(OA)를 포함할 수 있다. 상기 메쉬선(LA)의 선폭은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 메쉬선(LA)의 선폭이 약 0.1㎛ 미만인 메쉬 선부는 제조 공정 상 불가능한거나, 메쉬선의 단락이 발생할 수 있고, 약 10㎛를 초과하는 경우, 패턴 패턴이 외부에서 시인되어 시인성이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 메쉬선(LA)의 선폭은 약 0.5㎛ 내지 약 7㎛일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 메쉬선의 선폭은 약 1㎛ 내지 약 3.5㎛일 수 있다.

또한, 상기 메쉬 개구부는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 메쉬 개구부(OA)는 사각형, 다이아몬드형, 오각형, 육각형의 다각형 형상 또는 원형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 메쉬 개구부는 규칙적인(regular) 형상 또는 랜덤(random)한 형상으로 형성될 수 있다.

센싱 패턴 또는 정전 패턴이 메쉬 형상을 가짐으로써, 유효 영역 일례로, 디스플레이 영역 상에서 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 센싱 패턴 또는 정전 패턴이 금속으로 형성되어도, 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 패턴이 대형 크기의 터치 패널에 적용되어도 터치 패널의 저항을 낮출 수 있다.

한편, 상술한 센싱 패턴, 정전 패턴 외에도 배선, 도선 또한 메쉬 구조로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 센싱 패턴 또는 정전 패턴의 메쉬 구조는 기판의 전면 상에 금속층을 배치하고, 상기 금속층을 메쉬 형상으로 에칭함으로써, 메쉬 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 폴리에텔렌테레프탈레이트 등과 같은 기판의 전면 상에 구리(Cu)와 같은 금속을 전면에 증착한 후, 상기 구리층을 에칭하여 양각의 메쉬 형상의 구리 금속 메쉬 전극을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 기판 상에 광경화성 수지(UV 수지) 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지층(또는 중간층)을 형성한 후, 상기 수지층 상에 메쉬 형상의 음각 패턴을 형성한 후, 상기 음각 패턴 내에 전도성 물질을 충진할 수 있다. 이 때, 상기 수지층의 음각 패턴은 양각 패턴을 가지는 몰드를 임프린팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 전도성 물질은 Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 페이스트일 수 있다. 이에 따라, 상기 메쉬 형상의 음각 패턴 내에 금속 페이스트를 충진하여 경화하거나 또는 도금을 함에 따라 음각의 메쉬 형상의 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 기판 상에 광경화성 수지(UV 수지) 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지층(또는 중간층)을 형성한 후, 상기 수지층에 메쉬 형상의 양각 또는 음각의 나노 패턴 및 마이크로 패턴을 형성한 후, Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속층을 수지층 상에 스퍼터링 공정 등에 의해 증착할 수 있다. 상기 나노 패턴 및 마이크로 패턴의 양갹 패턴은 음각 패턴을 가지는 몰드를 임프린함으로써 형성될 수 있고, 음각 패턴은 양각 패턴을 가지는 몰드를 임프린팅 함으로써 형성될 수 있다. 이어서, 상기 나노 패턴 및 상기 마이크로 패턴 상에 형성된 금속층을 에칭하여 나노 패턴 상에 형성되는 금속층만을 제거하고, 마이크로 패턴 상에 형성된 금속층만을 남김으로써, 메쉬 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 금속층 에칭 시 나노 패턴 및 마이크로 패턴과 상기 금속층의 접합 면적 차이에 따라 에칭 속도의 차이가 발생할 수 있다. 즉, 상기 마이크로 패턴과 금속층의 접합 면적이 상기 나노 패턴과 금속층의 접합면적보다 크기 때문에, 마이크로 패턴 상에 형성되는 전극 물질의 에칭이 적게 일어나고, 동일한 에칭 속도에 따라, 마이크로 패턴 상에 형성된 금속층은 남게 되고, 나노 패턴 상에 형성된 금속층은 에칭되어 제거됨에 따라 상기 기판 상에는 마이크로 패턴의 양각 또는 음각 메쉬 형상의 패턴이 형성될 수 있다.

한편, 상기 오버랩 기판(300)으로 바람직하게는 FPCB를 사용할 수 있다. FPCB를 오버랩 기판(300)으로 사용하는 경우, FPCB의 특성상 오버랩되는 부분이 탄성에 의하여 휘어지거나 구부러질 수 있으며, 이에 따라 기판의 양 면 중 적어도 어느 한 면에 휘어진 상태로 FPCB의 부착이 가능한 바, 뷰 영역/터치 영역의 면적을 최대로 확보함과 동시에 베젤 영역의 면적은 최소화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 베이스 기판상에 배선이 형성되면 배선 외곽에 배선을 감싸면서 적어도 한 번 이상 둘러싸며 파워 코일 패턴(250)이 형성된다. 배선의 최외각 패턴과 기판 사이의 일측에서 파워 코일 패턴이 시작되면 시작점인 일단에서부터 배선을 감싸면서 적어도 한 번 이상 배선을 둘러싸며 형성되는 파워 코일 패턴은 하나의 선으로 연결되어 끝점인 타단까지 끊어짐 없이 형성된다.

이 때 파워 코일 패턴의 일단은 및 타단은 파워 코일 패턴에 전력을 공급하기 위해 형성되는 패드(255)와 연결될 수 있다. 파워 코일 패턴과 전기적으로 연결된다면, 패드의 모양과 크기는 한정짓지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 파워 코일 패턴은 파워 코일 패턴의 일단 및 타단이 각각 패드에 연결되되, 파워 코일 패턴이 겹쳐지는 부분 없이 하나의 선으로 형성된다. 도 4의 (a), (b), (c)는 이러한 파워 코일 패턴의 여러가지 실시 예들을 개략적으로 도시한 도면이다. 파워 코일 패턴의 실시 예들은 도 4의 (a), (b), (c)에 한정되지 않고 파워 코일 패턴(220)이 겹쳐지지 않게 하나의 선으로 형성되며 일단 및 타단이 각각 패드에 연결된다면 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 파워 코일 패턴은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 구리 산화물(Copper Oxide), 주석 산화물(Tin Oxide), 아연 산화물(Zinc Oxide), 티타늄 산화물(Titanium Oxide) 등의 금속 산화물, 나노 와이어, 감광성 나노 와이어 필름, 탄소나노큐브(CNT), 전도성 폴리머, 그래핀(graphene), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함하는 다양한 금속일 수 있다. 한편, 파워 코일 패턴 또한 앞서 설명한 메쉬 형상으로 형성될 수 있다.

도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 오버랩 영역을 다른 영역에 위치시킨 실시예를 나타낸 것이다.

앞서 언급한 것과 같이 오버랩 영역은 뷰 영역을 외곽의 임의 영역에 배치시킬 수 있다.

즉, 센싱 패턴(100y)이 루프 형태인 것으로서 하나의 루프 내 특정 개수의 정전 패턴(200y)을 포함한다는 조건만 만족시키는 경우 상기 루프 형태를 유지하는 한 교차 구조(30)가 형성되는 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)은 뷰 영역 이외 임의 영역에 배치될 수 있으며, 이러한 설계상의 자유도를 이용하여 사용자는 센싱 패턴(100y)으로부터 연장된 도선(1)의 길이를 최소한으로 할 수 있는 오버랩 영역 위치를 선택할 수 있고 나아가 이에 따른 기술적 효과를 꾀할 수 있게 된다.

한편, 도 5에 도시된 것처럼 본 발명의 터치 패널은 정전 패턴들 사이에 다수의 센싱 패턴을 형성할 수도 있다. 도 5의 예에서는 정전 패턴들 사이에 2개의 센싱 패턴이 형성되어 있으나, 여기에 한정되지 않는다.

구체적으로, 도 2와 비교해 볼 때 도 5과 같은 배치 방식은 각 센싱 패턴(100y)으로부터 연장되는 도선(1)의 길이를 최소화 할 수 있으며, 이에 따라 도선(1)의 저항을 감소시킴으로써 패턴을 통과하는 전기적 신호의 손실을 줄일 수 있다.

이하에서는 도 6 및 도 7를 참조하여 두 개의 레이어가 적층된 터치 패널 구조에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 레이어를 적층시킨 구조를 나타낸 것이다.

앞서 도 2에 대한 설명에서도 언급하였듯 본 발명은 하나의 레이어에 X축 또는 Y축 방향 중 어느 한 방향의 패턴(100, 200)만이 배열되는 것을 전제로 한다. 도 6(a)에서 도시하고 있는 터치 패널은 이와 같이 각 방향에 대한 패턴(100, 200)이 배열되어 있는 두 개의 레이어가 적층되어 있는 구조로서, 본 설명에서는 편의상 X축 방향 패턴(100x, 200x)이 배열되어 있는 레이어를 제1레이어(600), Y축 방향 패턴(100y, 200y)이 배열되어 있는 레이어를 제2레이어(800)로 표시하기로 한다.

한편 도 6(b)에 의하면, 각 레이어는 접착 레이어(700)를 사이에 두고 접착 레이어(700)의 상면(上面) 및 하면(下面)에 적층되며 이 때 상기 접착 레이어(700)는 바람직하게는 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive)일 수 있다.

도 6(c)에는 하나의 레이어(600)의 상면에 X축 방향 패턴이(100x, 200x) 하면에 Y축 방향 패턴(100y, 200y)이 배열되어 있는 구조이며, 도 6(d)는 하나의 레이어(600) 상면에 X축 방향 패턴이 형성되고, 그 위에 중간층(900)이 형성되며, 중간층 위에 Y축 방향 패턴이 형성되는 구조이다.

이와 같이 각 방향에 대한 센싱 패턴(100)을 별개의 레이어로 구별하여 제조한 후 레이어를 단순 결합시키는 경우 도 1에서와 같이 하나의 기판상에 양 방향의 센싱 패턴(100)을 모두 배열시키는 것에 비해 각 패턴 간의 절연을 효과적으로 형성시킬 수 있으며, 단순히 레이어들을 적층시키는 것 만으로 완성된 터치 패널을 획득할 수 있으므로 공정이 크게 간소화되는 효과를 얻을 수 있다.

또 다른 한편, 도 6(a)에 의하면 제1레이어(600) 및 제2레이어(800)는 센싱 패턴(100)들의 교차 구조가 형성되는 오버랩 영역을 별개로 구비하고 있음을 알 수 있다.

제1레이어(600)의 경우, 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)은 기판의 좌측 영역에 배치되어 있으며, X축 방향의 센싱 패턴(100)으로부터 연장된 도선(1)들이 위 영역 내에서만 교차 구조(30)를 형성하도록 구현할 수 있다.

제2레이어(800)의 경우, 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)은 기판의 우측 영역에 배치되어 있으며, Y축 방향의 센싱 패턴(100)으로부터 연장된 도선(1)들이 위 영역 내에서만 교차 구조(30)를 형성하도록 구현할 수 있다.

다른 한편, 도 6에서는 하나의 레이어가 각각 별개의 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)을 구비하고 있는 모습을 나타내고 있으나, 두 개의 레이어가 하나의 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)을 공유하여 패턴의 오버랩 구조를 형성할 수 있도록 구현할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 오버랩 기판의 중앙부를 면방향으로 절단하여 제1레이어의 패턴은 상기 오버랩 기판의 한쪽 면에, 제2레이어의 패턴은 상기 오버랩 기판의 타측 면에 연결되도록 구현할 수 있다.

한편, 상기 오버랩 기판(300)은 정전 패턴(200) 및 센싱 패턴(100)의 신호 입출력을 제어하는 구동 기판(400)과 결합된 형태인 소위 일체형 기판(450)으로도 구현할 수 있다. 즉, 구동 기판(400)에는 각 정전 패턴(200) 및 센싱 패턴(100)들의 입출력이 연결될 수 있는 도선(1) 연결부가 존재하는 동시에, 상기 센싱 패턴(100)들로부터 연장된 도선(1)들의 교차 구조가 형성될 수 있는 오버랩 영역이 상기 구동 기판(400)에 함께 배치되도록 설계할 수도 있다. 도 6는 제1레이어(600)의 교차 구조(30)는 별도의 오버랩 기판(300)에, 제2레이어(800)의 교차 구조(30)는 구동 기판(400)과 결합된 일체형 기판(450)에 형성시키고 있어 완성된 터치 패널에는 총 두 개의 기판이 구비되는 실시예를 나타내고 있다.

한편, 도 7 역시 두 개의 레이어가 접착 레이어(700)와 함께 적층되어 구현된 터치 패널 구조를 나타낸 것으로서, 도 6와 비교할 때 제2레이어의 교차 구조가 형성되는 오버랩 기판(300)의 위치만 변하였을 뿐 여타의 구성은 같은 모습을 나타내고 있다.

즉, 도 7에서 제시하고 있는 터치 패널 구조는 제1레이어(600) 및 제2레이어(800)의 교차 구조를 각각 구동 기판(400)과 독립된 별개 오버랩 기판(300a, 300b)에 형성 시킴으로써 총 세 개의 기판을 이용하여 터치 패널을 구현한 실시예를 나타낸 것이다.

이와 같이 각 레이어별로 독립적인 오버랩 기판(300a, 300b)을 사용하는 경우 뷰 영역의 외곽으로 연장되는 배선의 길이 및 수를 줄일 수 있으며, 이 경우 베젤의 폭, 크기를 줄임과 동시에 도선(1) 저항을 감소시킴으로써 전기적 신호 손실을 최소화 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 6, 7에 도시된 센싱 패턴, 정전 패턴, 배선, 도선 또한 앞서 언급한 메쉬 구조로 형성될 수 있으며, 파워 코일 패턴을 더 포함할 수도 있다. 한편, 도 6,7에 도시된 오버랩 기판(300)은 구동기판(400)과 같이 기판의 외부 영역에 배치 될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 터치 패널을 포함하는 디스플레이 장치의 응용예를 도시적으로 나타낸 것이다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 터치 패널은 터치 기능을 수반하는 모든 디스플레이 장치에 포함되어 다양한 응용예를 가질 수 있다. 구체적으로 스마트 폰, PDA, 태블릿 등의 이동통신 단말기, 운송 수단 내 계기판 또는 네비게이션 단말기, 실내 또는 실외에 설치될 수 있는 디스플레이 단말기 등과 같이 터치 기능을 필요로 하는 다양한 종류의 디스플레이 장치에 본 발명에 따른 터치 패널을 구비시킬 수 있다.

도 8은 위와 같이 다양한 디스플레이 장치에 구비되는 터치 패널의 예시도를 나타낸 것으로, 센싱 패턴, 정전 패턴이 형성된 뷰 영역(3), 상기 패턴들로부터 연결된 도선 및 오버랩 기판(300)이 형성된 베젤 영역(4)이 표현되어 있다. 한편, 상기 오버랩 기판은 구동기판과 같이 기판의 외부 영역에 배치될 수 있다.

이와 같이 오버랩 영역 또는 오버랩 기판(300)이 별도로 구비된 터치 패널을 활용하는 경우 뷰 영역(3)에서의 시인성을 제고시킬 수 있음과 동시에 디스플레이 장치를 제조하는 공정 단계 및 비용 절감의 효과를 꾀할 수 있다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 패널이 적용된 예를 나타낸 그림이다.

도 9는 본 발명의 터치 패널이 모바일 디바이스에 적용된 것이다. 모바일 디바이스의 디스플레이 부분에 상술한 터치 패널이 적용될 수 있다.

도 10은 모바일 디바이스 중에서도 곡면 디스플레이를 가지는 모바일 디바이스를 나타낸 것이다. 본 실시예는 기판이 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어진 터치 패널이 적용된 것이다. 일 예로 기판이 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어진 형태의 터치 패널일 수 있다. 상세하게는 기판의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 Random한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다. 또는 상기 기판 자체가 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 그 외에도 상기 기판은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 즉, 상기 기판을 포함하는 터치 패널도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 터치 패널이 적용된 모바일 디바이스는 휴대가 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널이 연결 수단에 의해 다른 장치에 탈부착 가능하도록 형성된 것이다. 예를 들어 차량용 내비게이션 장치에 본 발명의 터치 패널이 적용되고 차량에 탈착하여 사용할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 통해 차량용 디스플레이가 구현된 예이다. 차량의 대쉬 보드 및 전면 조작부가 상술한 터치 패널에 의해 구현될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.

1: 도선
2: 베이스 기판 3: 뷰 영역(view area) 4: 베젤 영역
10a, 10b: 도선에 의한 교차 구조
20a, 20b: 패턴에 의한 교차 구조
30: 오버랩 영역에서의 교차 구조
100x, 100y: 센싱 패턴
200x, 200y: 정전 패턴
250 파워 코일 패턴
255 패드
300: 오버랩 기판 400: 구동 기판 450: 일체형 기판
500: 절연층
600, 800: 제1, 제2 레이어
700: 접착 레이어
900: 중간층

Claims (8)

1. 기판상에 형성되고 터치 신호를 감지하는 복수의 센싱 패턴; 및
   상기 기판상 또는 기판 외의 임의 영역으로서 상기 복수의 센싱 패턴이 교차하는 오버랩(Overlap)영역;
   을 포함하고,
   상기 복수의 센싱 패턴은 상기 오버랩 영역에서 상호 절연되어 교차되는 터치 패널.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 오버랩 영역에는 오버랩 기판이 형성되고,
   상기 오버랩 기판에 형성된 비아홀(Via Hole)을 통해 상기 복수의 센싱 패턴이 상호 절연되어 교차되는 터치 패널.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 오버랩 영역에는 절연층이 적층되어 있는 오버랩 기판이 형성되고,
   상기 복수의 센싱 패턴이 상기 절연층에 의해 상호 절연되어 교차되는 터치 패널.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 오버랩 기판은 FPCB인 터치 패널.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 센싱 패턴은 정전 패턴을 둘러싸는 형태로 형성되고,
   상기 오버랩 영역은 상기 기판의 외곽에 형성되는 터치 패널.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수의 센싱 패턴은, 상기 정전 패턴과 동일한 소재로 형성되는 터치 패널.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 센싱 패턴은 메시 형상으로 형성되는 터치 패널.
   
8. 기판상에 형성되고 터치 신호를 감지하는 복수의 센싱 패턴; 및
   상기 기판상 또는 기판 외의 임의 영역으로서 상기 복수의 센싱 패턴이 교차하는 오버랩(Overlap)영역;
   을 포함하며, 상기 복수의 센싱 패턴은 상기 오버랩 영역에서 상호 절연되어 교차되는 터치 패널;
   을 포함하는 디스플레이 장치

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