KR20160002448A - 안테나 일체형 터치패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나와 터치패널이 일체로 이루어져 있는 터치패널에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 장방형으로 길게 형성되어 있는 제1전극라인 일측에 다수개의 셀들을 일렬로 나란히 배치하여 제2전극라인을 형성하고, 이웃한 제1전극라인을 따라 셀과 태그부를 연결하는 전극배선을 형성하여, 외측 테두리에 여유공간을 확보하고, 이렇게 확보된 여유공간에 안테나 패턴을 형성함으로써, 보다 더 높은 생산성과 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 터치패널에 관한 것이다.

Description

안테나 일체형 터치패널 {A Touch panel with antena}

본 발명은 안테나와 터치패널이 일체로 이루어져 있는 터치패널에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 ITO패턴을 대신하여 낮은 저항 특성을 가지는 전극물질로 터치영역을 구현하고, 이러한 터치영역 안쪽에 전극배선을 형성하여 테두리에 빈 공간을 형성함으로써, 상기 빈 공간에 안테나를 형성하여 보다 더 높은 생산성과 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 터치패널에 관한 것이다.

일반적으로 터치패널은 화상 표시장치 등에 표시된 키의 위치를 손가락 또는 펜과 같은 기구물로 눌러 해당명령을 입력하는 입력수단으로, 스마트폰, PDA, PMP, 핸드폰, 노트북컴퓨터, 타블렛 PC뿐만 아니라, CNC장비, 공작기계, 반도체 장비 등에 설치하여 사용하고 있다.

그리고 이러한 터치패널은 통상 엘시디 패널과 함께 개구부가 형성되어 있는 케이스 안쪽에 장착되어 지고, 특히 상기 케이스 내측에는 데이터를 송수신하기 위하여 안테나가 제어보드와 함꼐 설치되게 돤다.

따라서 상기 케이스는 터치패널과 엘시디 패널외에 별도로 안테나를 장착하기 위한 공간을 마련해야하기 때문에 설계시 제약이 따를 수밖에 없고, 특히 단말기의 부피나 두께도 증가할 수밖에 없는 문제점는 것이다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안테나 일체형 터치패널이 나오게 되었지만,(국내공개특허공보 공개번호:20-2013-0002694)

이러한 터치패널은 테두리에 안테나 패턴을 형성하기 위하여 스마트폰 보다 부피가 크기고 테두리에 일정량 이상의 여유 공간을 확보하고 있는 타블릿 PC나 네비게이션과 같은 장치에만 사용이 가능하였던 것이다.

즉, 터치패널은 투명기판의 일측면에 ITO 물질을 도포하여 일정한 패턴을 가진 전극 패턴을 형성하고, 테두리에는 상기 전극 패턴과 터치모듈을 1:1연결하기 위한 전극 배선을 형성하여야지만 하는데,

이때 안테나와 터치패널을 일체로 형성하기 위해서는 전극 배선 외곽에 안테나 패턴을 형성하여야지만 함으로, 베젤영역이 두꺼워 질 수밖에 없었던 것이다.

따라서 테두리에 일정 공간을 확보하고 있는 타블릿 PC나 네비게이션과 같은 중/대형 사이즈의 기기에만 적용이 가능하였던 것이다.

더욱이 종래의 터치패널은 투명전극을 형성할 때 ITO물질을 이용하였으며, Indium의 특성상 높은 저항값을 가지고 있기 때문에, 금속배선을 적용하지 않게 되면, 저항값이 높아져 터치 특성이 원활하게 구현되지 않는 문제점이 있었기에 외측으로 금속 배선을 트레이스시켜 금속배선을 형성하여지만 하였고,

이로 인해 스마트폰과 같은 소형 사이즈의 단말기에서는 터치패널과 안테나가 각각 따로 따로 분리된 상태로 케이스 안쪽에 설치하여지만 하였던 것이다.

국내공개특허공보 공개번호:20-2013-0002694 공개번호:2013.05.06

이에 본 발명에서는 베젤영역을 최소화한 상태에서 각각 따로 따로 분리되어 설치될 수밖에 없던 안테나와 터치패널을 일체화된 상태로 설치하여 보다 더 높은 가격경재력과 생산성을 확보하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 투명기판 위에 ITO물질보다 낮은 저항값을 가지는 금속소재로 전극패턴을 형성하고, 이러한 전극패턴이 형성되어 있는 터치영역 외측으로 베젤영역과, 태그부를 형성하고 있는 터치패널에 있어서,

상기 터치패널의 전극패턴은 장방향으로 길게 제1전극라인을 형성하고, 이러한 제1전극라인과 동일한 간격으로 이격되어 있는 또 다른 제2전극라인을 복수개 형성하여 제1전극패턴을 형성하고,

상기 제1전극라인의 일측에는 일정한 간격을 유지하고 있는 제2전극라인을 형성하고, 각각의 제1전극라인을 따라 일정한 간격으로 이격되어 있는 복수개의 제2전극라인을 배치하여 제2전극패턴을 형성한 상태에서,

이웃한 제1전극라인과 제2전극라인 사이에는 이웃한 제1전극라인을 따라 태그부까지 길게 연장되어 있는 제2전극라인의 배선전극을 형성하여,

외측에 형성되어 있는 빈 베젤영역에 안테나를 형성하여 상기 안테나와 터치패널이 한몸체를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 제1전극라인 일측에 다수개의 셀들을 일렬로 나란히 배치하여 제2전극라인을 형성하고, 이웃한 제1전극라인을 따라 셀과 태그부를 연결하는 전극배선을 형성하여, 외측 테두리에 여유공간을 확보하고, 이렇게 확보된 여유공간에 안테나 패턴을 형성하여 안테나와 터치패널을 일체화할 수 있게 되었다.

그리고 이러한 터치패널을 케이스 안쪽에 장착하기만 하면됨으로 단순화된 공정에 의해 보다 더 높은 생산성을 확보하면서 불필요한 부품을 제거하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널의 정면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 터치패널의 정면도.
도 5는 종래의 터치패널의 모습을 간략하게 보여주는 정면도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널과의 이의 전극패턴을 확대하여 보여 주는 것으로, 도시된바와 같이 터치패널은 투명기판(11) 일측면에 전극패턴이 형성되어 있는 터치영역(10)과, 상기 터치영역(10)을 중심으로 테두리에 형성되어 있는 베젤영역, 그리고 상기 베젤영역 일측에 연성필름이 본딩되어 있는 태그부를 형성한 상태에서, 상기 터치영역(10)은 실버, 구리와 같은 ITO물질보다 낮은 저항값을 가진 금속소재로 전극패턴을 형성하고 있다.

이때, 본 발명의 전극패턴은 세로방향 혹은 가로방향으로 길게 형성되어 있는 제1전극라인(12a)을 형성하고, 이러한 제1전극라인과 이격된 상태로 복수개의 이웃한 제1전극라인(12b)을 형성하여 터치사실을 감지하는 제1전극패턴(12)을 형성하고,

상기 제1전극라인(12a)과 이웃한 제1전극라인(12b) 사이의 이격된 공간에는, 다각형으로 이루어진 셀(13a)들을 형성하고, 이러한 셀(13a)들이 제1전극라인(12a)을 따라 일정한 간격으로 이격되어 있는 복수개의 셀들을 일렬로 나란히 배치하여 제2전극라인(13b)을 형성하는 것이다. 그리고 이러한 제2전극라인(13b)을 각각의 이웃한 제1전극라인(12b) 일측에 형성하여 터치사실을 감지하기 위한 제2전극패턴(13)을 형성하는 것이다.

그리고 이러한 제1전극라인(12a)과 제2전극라인(13b) 사이의 공간에는, 각각의 셀(13a)들로부터 이웃한 제1전극라인(12b)을 따라 태그부(30)까지 길게 연장되어 있는 전극배선(14)을 형성하고, 이러한 전극배선(14)들이 터치영역(10) 안쪽에 형성되어져 있도록 함으로써,

외측 테두리에 형성되어 있는 베젤영역(20)에 빈 여유공간을 형성하는 것이고, 이렇게 형성된 여유공간에 터치영역(10)을 감싸는 안테나 패턴(21)을 형성하여,

베젤영역(20)의 크기를 키우지 않더라도 터치패널과 안테나가 한 몸체를 이루는 터치패널을 서비스할 수 있는 것이다.

참고로, 본 발명의 전극패턴은 하나의 투명기판(11)에 제1전극패턴(12)과 제2전극패턴(13)을 같이 형성할 수도 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 제1투명기판(11a) 위에 복수개의 제1전극라인(12a)이 형성되어 있는 제1전극패턴(12)을 형성하고, 제2투명기판(11b) 위에 복수개의 제2전극라인(13b)이 형성되어 있는 제2전극패턴(13)을 형성하여, OCA나 실리콘을 합지하여 하나의 터치패널을 형성할 수도 있는 것이다.

또한, 도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 터치패널의 모습을 보여주는 것으로,

이를 참조하여 설명하면, 세로방향 혹은 가로방향으로 제1전극라인(12a)을 형성하고 있는 제1전극패턴(12)을 포함하고 있는 상태에서, 제2전극라인(13b)을 형성할 때 각각의 셀(13a)들의 크기를 서로 달리할 수도 있다.

즉, 제1전극라인(12a) 일측에 동일한 간격으로 이격되어 있는 다수개의 셀(13a)들을 일렬로 나란히 형성할 때, 각 셀(13a)의 길이가 일측에서 타측으로 순차적으로 형성하여,

터치시 각각의 셀(13a)마다 측정되는 터치값을 달리하여 줌으로써 태그부(30)에 실장되어 있는 칩셋이 용이하게 구분하여 인식할 수 있도록 할 수도 있는 것이다.

또한, 도 4은 본 발명의 제4실시 예에 따른 터치패널의 모습을 보여주는 것으로,

이를 참조하여 설명하면, 투명기판에 세로방향 혹은 가로방향으로 제1전극라인을 형성하고 있는 제1전극패턴(12)을 포함하고 있는 상태에서, 상기 제1전극패턴 일측에 형성되어 있는 셀(13a)들의 크기를 달리하여 줌으로써, 이웃한 제1전극라인(12b)의 간격을 촘촘하게 형성하면서 용이하게 구분하여 인식할 수 있도록 할 수도 있는 것이다.

즉, 제1전극라인(12a) 일측에 동일한 간격으로 이격되어 있는 다수개의 셀들(13a)을 일렬로 나란히 형성할 때, 해당 셀(13a)들의 길이는 동일하나 너비를 달리하여 그 크기가 큰순서부터 작은순으로 순차적으로 배치된 형상으로 제2전극라인(13b)을 형성할 수도 있는 것이다.

이때의 셀들은 일측이 제1전극라인과 동일한 간격으로 이격되어 있게 되면서 동일선상에 놓여있게 되지만, 타측은 이웃한 셀들과의 너비차이 만큼 돌출되어 있게 되고, 이렇게 돌출되어 있는 셀들의 타측에 전극배선을 형성함으로써,

상기 전극배선들이 차지하는 공간을 최소화하면서 각각의 셀마다 측정되는 저항값을 달리하여 줄 수 있는 것이다.

참고로, 투명기판(11)은 그 두께가 25~250㎛ 범위 내에서 80% 이상의 광 투과율을 확보하고 있는 유리 판이거나 하드 코팅된 수지성 필름으로, 실시 예에 따라 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA), 폴리이미드(Polyimide; PI),아크릴(Acryl), 폴리에칠렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 트리아세테이트 셀룰로즈(Triacetate Cellulose; TAC), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone; PES)들을 사용할 수 있으며, 한정하지는 않는다.

또한, 전극패턴은 인듐(Indium)보다 낮은 저항값을 가지고 있는 금속 물질과 전도성 고분자와 같은 전도성 물질 혹은 이의 혼합물(이하 금속소재라고 통칭함)를 사용하여 전극패턴을 형성한다. 예컨대 금속소재는 구리(Cu), 은(Ag), 은-카본(Ag-C), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 니켈-인(Ni-P), 카본블랙(black carbon), 전도성 블랙 페이스트 중 어느 하나 또는 그 혼합물(이하 금속소재라고 통칭함)을 사용하여 전극패턴을 형성하는 것이다.

그리고 이러한 전극패턴은 투명기판(11) 위에 상기 금속소재를 도포하여 박막을 형성한 후 에칭액으로 불필요한 부분을 제거하여 양각되어 있는 제1전극패턴과 제2전극패턴을 형성할 수도 있지만,

임프린팅 방법으로 투명기판(11) 위에 수지층을 형성한 후 제1전극패턴과 제2전극패턴이 형성되어 있는 몰드를 가압하여 음각패턴을 형성한 후, 상기 음각패턴 안쪽에 금속소재를 충진시켜 줌으로써 투명기판(11) 일측면에 음각되어 있는 제1전극패턴과 제2전극패턴을 형성할 수도 있는 것이다.

또한, 전극배선(14)은 제1전극라인 및 제2전극라인의 셀로부터 태그부까지 연결되어 있는 가늘고 긴 선으로, 구리(Cu), 은(Ag), 은-카본(Ag-C), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 니켈-인(Ni-P), 카본블랙(black carbon), 전도성 블랙 페이스트 중 어느 하나의 물질로 형성되지만, 실시 예에 따라서는 기판 상에 크롬 박막을 형성하고, 그 위에 알루미늄을 형성하여 서로 다른 물질로 층을 이루는 전극배선을 형성할 수도 있다.

그리고 이러한 전극배선은 상기 제1전극패턴과 제2전극패턴을 형성할 때 같이 형성하고 동일한 금속소재로 전극배선을 형성할 수 있지만, 상기 제1전극패턴과 제2전극패턴을 형성한 후 별도로 스크린 인쇄방식 혹은 옵세인쇄방식으로 전극배선을 형성할 수 있고, 한정하지는 않는다.

그리고 이러한 전극배선과 전극패턴이 형성되어 있는 터치영역(10) 외측에는 케이스에 의해 가려지는 베젤영역(20)이 형성되어 있고,

상기 베젤영역(20)에는 종래에 외곽에 형성되어 있던 전극배선들이 터치영역(10) 안쪽에 형성되어지면서 그 만큼의 빈 여유공간을 형성하게되고, 이러한 여유공간에 안테나 패턴(21)이 형성되어지게 되는 것이다

이때의 안테나 패턴(21)은 터치영역(10)을 감싸는 마이크로 스트립 패턴의 패치 안테나로, 전도성이 좋은 구리(Cu), 은(Ag), 은-카본(Ag-C), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 니켈-인(Ni-P), 카본블랙(black carbon), 전도성 블랙 페이스트 중 어느 하나의 물질로 형성되어 지지만 그 모양이나 형태에 대해서는 한정하지 않는다.

또한, 상기 안테나는 데이터를 송수신하기 위한 안테나 이지만, 실시 예에 따라서는 태깅(Tagging)시 근거리 무선통신(NFC: Near Field Communication) 방식으로 데이터를 읽어들이는 루프 안테나일 수도 있다.

그리고 이러한 안테나 패턴(21)은 투명기판(11) 위에 스크린 인쇄 방법이나 에칭방법 등 다양한 방법으로 돌출되게 형성할 수 있고,

특히 임프린팅 방법으로 투명기판(11) 위에 수지층을 형성한 후 안테나 패턴을 형성하고 있는 몰드가 밀착되면서,

상기 수지층에는 음각패턴을 형성하고, 이렇게 형성된 음각패턴 안쪽으로 금속소재를 충진시켜 줌으로써 터치패널에 일체화되어 있는 안테나 패턴(21)을 형성할 수도 있는 것이다.

그리고 이러한 안테나 패턴(21)가 형성되어 있는 베젤영역의 일측에는 태그부(30)가 형성되어 있고, 상기 태그부에는 이방성 전도필름(ACF:Anisotropic conductive film)에 의해 제1연성보드(31)가 본딩되어져 있으며, 상기 제1연성보드에 형성되어 있는 각각의 라인과 전극배선이 1:1로 연결되어 있게 되는 것이다. 그리고 이러한 연성보드는 그 끝단이 제어보드의 커넥터에 끼워져 연결되어짐으로, 터치사실을 확인하고 그 결과값을 제어보드로 보고할 수 있는 것이다.

또한, 상기 태그부에는 제2연성보드(32)가 이방성 전도필름(ACF:Anisotropic conductive film)에 본딩되어 있고, 상기 제2연성보드는 베젤영역에 형성되어 있는 안테나 패턴과 연결되어져 있게 된다. 이때의 제2연성보드는 그 끝단이 제어보드의 또 다른 커넥터에 끼워져 저장되어 있는 데이터를 외부로 송신하거나 혹은 전송된 데이터를 받아들여 제어보드의 메모리에 저장할 수 있는 것이다.

그리고 이러한 제1연성보드(31)와 제2연성보드(32)는 분리되어 있지만, 실시 예에 따라선 한 몸체로 이루어져 있고, 외측으로 돌출되어 있는 각각의 연장부가 커넥터에 끼워지도록 구성할 수도 있는 것이다.

따라서 본 발명은 장방형으로 길게 형성되어 있는 제1전극라인 일측에 다수개의 셀들을 일렬로 나란히 배치하여 제2전극라인을 형성하고, 이웃한 제1전극라인을 따라 셀과 태그부를 연결하는 전극배선을 형성하여, 베젤영역에 여유공간을 확보함으로써,

베젤영역의 크기를 키우지 않더라도 테두리에 안테나 패턴이 형성되어 있는 터치패널을 서비스할 수 있게 된 것이다.

그리고 이러한 터치패널을 서비스함으로써, 별도로 안테나를 제작할 필요가 없는 만큼 가격 경쟁력을 확보할 수 있게 되었고, 더불어 조립공정이 단순화된 만큼 보다 더 좋은 생산성을 확보할 수 있게 되었다.

10:터치영역 11:투명기판
11a:제1투명기판 11b:제2투명기판
12:제1전극패턴 12a:제1전극라인
12b:이웃한 제1전극라인 13:제2전극패턴
13a:셀 13b:제2전극라인
20:베젤영역 21:안테나
30:태그부 31:제1연성보드
32:제2연성보드

Claims (7)

1. 투명기판 위에 금속소재로 전극패턴이 형성되어 있는 터치영역과, 상기 터치영역 외측에 형성된 베젤영역과, 상기 투명기판 일측단에 형성되어 이있는 태그부를 포함하여 이루어진 터치패널에 있어서,
   상기 터치패널의 전극패턴은 장방향으로 길게 제1전극라인을 형성하고, 이러한 제1전극라인과 동일한 간격으로 이격되어 있는 복수개의 이웃한 제1전극라인을 형성하여 제1전극패턴을 형성한 상태에서,
   상기 제1전극라인과 이웃한 제1전극라인 사이의 이격된 공간에는 다각형으로 이루어진 복수개의 셀들을 형성하고, 상기 셀들을 제1전극라인을 따라 일렬로 나란히 배치하여 제2전극라인을 형성하는 한편, 이러한 제2전극라인을 각각의 이웃한 제1전극라인 일측에 형성하여 제2전극패턴을 형성하고,
   상기 제1전극라인과 제2전극라인 사이의 공간에는 이웃한 제1전극라인을 따라 태그부까지 길게 연결되어 있는 전극배선을 형성하여,
   외측 테두리에 확보되어 있는 여유공간에 안테나 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
2. 제1항에 있어서,
   상기 투명기판은 제1전극패턴이 형성되어 있는 제1투명기판과, 제2전극패턴이 형성되어 있는 제2투명기판이 합지되어 하나의 투명기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2전극라인은 서로 다른 길이로 형성되어 있는 각각의 셀들이 순차적으로 배치되어 제2전극라인을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2전극라인은 서로 다른 너비를 가지고 있는 각각의 셀들을 순차적으로 배치하여 제2전극 라인을 형성하고,
   상기 셀들의 일측이 제1전극라인과 동일한 간격으로 이격되어 있게 되면서 상기 셀의 타측은 이웃한 셀과의 너비차이 만큼 돌출되어져 있도록 형성하고,
   상기 셀의 타측에는 전극배선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
5. 제1항에 있어서,
   상기 안테나 패턴은 마이크로 스트립 패턴의 패치 안테나로, 구리(Cu), 은(Ag), 은-카본(Ag-C), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 니켈-인(Ni-P), 카본블랙(black carbon), 전도성 블랙 페이스트 중 어느 하나의 물질로 형성되어 진 것임을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
6. 제1항에 있어서,
   상기 안테나 패턴은 임프린팅 방법으로 형성된 것임을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
7. 제1항에 있어서,
   상기 태그부에는 안테나 패턴과 연결되어 있는 제2연성보드가 이방성 전도필름에 의해 본딩되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 터치패널
   

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