WO2015167212A1 - 정전용량방식 터치패널 - Google Patents

정전용량방식 터치패널 Download PDF

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WO2015167212A1
WO2015167212A1 PCT/KR2015/004235 KR2015004235W WO2015167212A1 WO 2015167212 A1 WO2015167212 A1 WO 2015167212A1 KR 2015004235 W KR2015004235 W KR 2015004235W WO 2015167212 A1 WO2015167212 A1 WO 2015167212A1
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electrode
mesh
touch panel
capacitive touch
bridge
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맹창준
김면수
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Dongwoo Fine Chem Co Ltd
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Dongwoo Fine Chem Co Ltd
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    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0447—Position sensing using the local deformation of sensor cells

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch panel including a driving electrode and a sensing electrode patterned on a single layer.
  • Touch panel devices are not only rapidly increasing in demand, but also growing and stabilizing technically, especially in mobile devices around the world, and the use ratio of various medium and large devices is steadily increasing. Touch panel devices have been used in PDAs, game consoles, navigation, POS, ATM devices, etc. for a long time, but the touch panel devices accounted for a little in the entire display industry. However, starting with small mobile devices, it has been widely applied to various mobile multimedia devices, especially smartphones and tablet PCs.
  • the touch panel device has been replaced by the capacitive method because of the excellent touch feeling in recent years because of the low cost structure and fine touch feeling, and excellent touch feeling and durability, light transmittance and outdoor visibility, and panel thickness. have. In particular, it is widely used in mobile devices of 10 inches or less.
  • a transparent electrode is used for such a touch panel.
  • a transparent electrode is formed by using a conductive polymer such as indium tin oxide (ITO) or polyethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonate (PEDOT / PSS).
  • ITO indium tin oxide
  • PEDOT / PSS polyethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonate
  • the conductive polymer is a material that has emerged to replace ITO, has the advantage of excellent flexibility and easy processing, but has a problem of low electrical conductivity.
  • the transparent electrode formed of a metal has an advantage that the electrical conductivity is much better than ITO or conductive polymer, and supply and demand is smooth.
  • the electrode is formed of metal, transparency of the touch panel is problematic due to the opaque metal color.
  • the capacitive touch panel may be divided into a double layer touch panel or a single layer touch panel.
  • the double layer touch panel includes two substrates each including an upper substrate on which the first electrode pattern is formed and a lower substrate on which the second electrode pattern is formed, and they are spaced apart from each other, so that the first electrode pattern and the second electrode pattern do not come in contact with each other. Insulation is inserted.
  • an electrode wiring connected to the electrode pattern is formed on the upper substrate and the lower substrate. The electrode wiring transmits a capacitance change generated in the first electrode pattern and the second electrode pattern to the controller as the input unit contacts the touch screen.
  • the single layer touch panel includes a first electrode pattern and a second electrode pattern formed in different directions on one substrate (see FIG. 1). That is, in the single-layer touch panel of FIG. 1, the second electrode and the plurality of rhombic patterns formed by connecting a plurality of diamond (diamond-shaped) patterns through the connection part are separated from each other at the intersection of the second electrode and by the bridge. It is composed of a first electrode connected to.
  • connection part or the bridge is very small in width, the resistance value is very large, and the electrode including a plurality of such connection parts reduces the effective driving voltage by RC delay and consequently makes the touch insensitive, thereby reducing the sensing sensitivity. You can.
  • the present inventors have attempted to develop a touch panel including a transparent electrode using a metal and / or a conductive oxide, and in particular, to develop a touch panel without a problem of increasing thickness and visibility of a substrate.
  • the inventors of the present invention have attempted to develop a capacitive touch panel that increases the mutual capacitance by increasing the contact area between the driving electrode and the sensing electrode, but improves the driving ability by reducing the RC time.
  • the present invention includes a first electrode and a second electrode cross-formed in different directions on one substrate,
  • the first electrode is formed by connecting a plurality of rhombic unit cells each consisting of a plurality of rhombic unit meshes through a connection mesh
  • the second electrode comprises a plurality of rhombic unit cells each consisting of a plurality of rhombic unit meshes.
  • a capacitive touch panel characterized in that separated from each other at the intersection with one electrode is formed by being connected by a mesh bridge.
  • the mesh bridge of the second electrode may be formed to pass through the adjacent first electrode unit cell, and may include one or more.
  • the touch panel of the present invention may further include one or more mesh bridges connecting the unit cells of the first electrode, and the mesh bridge may be formed through the unit cells of the adjacent second electrodes.
  • the present invention provides a display device including the touch panel.
  • the capacitive touch panel of the present invention has the effect of improving visibility and increasing transmittance by forming the first electrode and the second electrode with a metal and / or a conductive oxide.
  • the present invention has the effect of reducing the resistance value by increasing the contact area between the electrodes by forming a mesh of the electrode to increase the mutual capacitance, thereby reducing the influence of external noise.
  • the capacitive touch panel of the present invention has the effect of reducing the thickness of the substrate and simplifying the process by forming the first electrode and the second electrode in one layer.
  • 1 is an example of a conventional single layer electrode pattern.
  • FIG. 2 schematically illustrates a mesh pattern of electrodes of the capacitive touch panel of the present invention.
  • FIG 3 is an example of a portion where the first electrode and the second electrode of the present invention are cross-formed.
  • Figure 4 shows an example of the unit mesh of the present invention, the length of one side of the unit mesh is a, the cabinet is b, the width is x and the length is y.
  • 5 is a schematic diagram showing one unit cell including the unit mesh of the present invention.
  • 6 to 11 show an example of a metal mesh pattern of the electrode of the present invention.
  • FIG. 13 is an example in which the first electrode and the second electrode made of the metal mesh of Embodiment 3 of the present invention are cross-formed by the connecting part mesh and further include a mesh bridge.
  • FIG. 14 is a view for explaining a step of forming a touch panel as an example of the present invention.
  • the present invention includes a first electrode and a second electrode cross-formed in different directions on one substrate,
  • the first electrode is formed by connecting a plurality of rhombic unit cells each consisting of a plurality of rhombic unit meshes through a connection mesh
  • the second electrode comprises a plurality of rhombic unit cells each consisting of a plurality of rhombic unit meshes. It relates to a capacitive touch panel, characterized in that separated from each other at the intersection with one electrode is formed by being connected by a mesh bridge.
  • the first electrode may be a driving electrode, in which case the second electrode is a sensing electrode.
  • the first electrode may be a sensing electrode, in which case the second electrode is a driving electrode.
  • the present invention is a mutual capacitive touch panel, and is a touch panel in which a touch point of a user is measured by changing a capacitance generated between a sensing electrode and a driving electrode as a voltage is applied to the driving electrode.
  • the present invention will be described taking the case where the first electrode is the driving electrode and the second electrode is the sensing electrode, but the reverse case is also described when the first electrode is the sensing electrode and the second electrode is the driving electrode. It is not excluded from the scope of the invention.
  • the driving electrode 1 has a plurality of rhombic unit cells 20 composed of a plurality of rhombic unit meshes 10 connected to each other via the connection part mesh 2.
  • the driving electrode 1 is formed in a mesh structure on the same plane as the surface on which the sensing electrode 3 is formed and positioned to intersect the sensing electrode.
  • the driving electrode 1 is connected to a voltage source through a wiring and a voltage is applied to the driving electrode, an electric field is generated between the driving electrode and the sensing electrode.
  • the unit meshes 10 included in the unit cell 20 included in the driving electrode 1 or the sensing electrode 3 may be formed in the same shape, and have one corner with other adjacent unit meshes 10.
  • the parts may be in symmetrical abutment with each other or may be formed in a shape having one side in common, and current may flow through each other.
  • the sensing electrode 3 is a part for sensing a user's contact and is formed in a mesh structure on one surface of the transparent substrate.
  • a plurality of rhombic unit cells composed of a plurality of rhombic unit meshes are separated from each other at an intersection with the driving electrode 1 and connected to each other by a mesh bridge 5.
  • One embodiment of the meshbridge is shown in FIGS. 9 and 10.
  • the driving electrode and the sensing electrode of the present invention have a mesh structure consisting of patterned lines, and when the thickness and width of the patterned lines are fined to several micrometers, the opening ratio (ratio of the total area to the area excluding the area of the patterned lines) ) Can be 95% to 99.5%.
  • the transmittance of the touch panel ratio of incident light to transmitted light
  • the driving electrode and the sensing electrode of the present invention have a mesh structure, the area (the area of the patterned line) is small, and the sheet resistance value is small, so that the touch sensing speed of the touch panel is fast, and thus power consumption is low.
  • the width of the mesh is 1 to 10 ⁇ m, more preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the mesh bridge 5 of the sensing electrode 3 may be formed through the unit cell 20 of the adjacent driving electrode 1 in the touch panel of the present invention. More than one may be formed.
  • the touch panel of the present invention may further include one or more mesh bridges 4 connecting the unit cells 20 of the driving electrode 1, wherein the mesh bridges pass through the unit cells of adjacent sensing electrodes. Can be formed.
  • the present invention forms a sensing electrode and a driving electrode in a mesh structure and passes the sensing electrode unit cell of the mesh structure and the driving electrode unit cell of the mesh structure through the driving electrode mesh bridge and the sensing electrode mesh bridge, respectively. While lowering, it is possible to increase the mutual capacitance by increasing the contact area between the sensing electrode and the driving electrode. This has the effect of being less affected by external noise. In addition, RC time can be reduced to improve driving capability.
  • the unit mesh of the sensing electrode, the unit mesh of the driving electrode, and / or the connecting mesh of the sensing electrode may have a rhombus having a length of one side and an internal angle of b as shown in FIG. 4. x, length y).
  • one unit cell (width X, length Y. see FIG. 5) may be disposed in the unit meshes in a symmetrical form in the vertical direction and the horizontal direction. Therefore, the size of the unit mesh and the size of the unit cell
  • N is the number of unit meshes forming the unit cell.
  • Cabinet b is preferably 45 degrees to 135 degrees.
  • the crossing angle of the sensing electrode and the driving electrode may be in the range of b which is the angle of the unit mesh.
  • the mesh bridge 4 of the driving electrode and the mesh bridge 5 of the sensing electrode may be one or two or more. Moreover, it is preferable that it is comprised by the shortest path P.
  • the shortest path P is determined by the distance between the start and end points of the mesh bridge.
  • the shortest distance P may be uniformly formed according to the distance between the start point and the end point of the mesh bridge of the driving electrode and the sensing electrode.
  • dotted lines indicate dummy patterns.
  • the shortest path is as follows.
  • the shape of the mesh bridge may be variously established.
  • the distance of the mesh bridge has a value of 2a or more, which is the minimum value at which the driving electrode and the sensing electrode can be conducted. Therefore, the shortest path P x of the mesh bridge of the driving electrode may be determined as a value of 2a ⁇ P x ⁇ m x ⁇ 2a-4a (m x is the maximum number of unit meshes in the driving electrode unit cell). of a mesh bridge shortest path P y may be determined by 2a ⁇ P y ⁇ m y ⁇ 2a-4a value. (m y is the sensing electrode unit cells (the maximum number of unit mesh in the unit cell)) the shortest path P x and P y is preferably configured symmetrically.
  • FIG. 10 and 11 illustrate the shortest distance and the maximum distance of the driving electrode mesh bridge (FIG. 10) and the sensing electrode mesh bridge (FIG. 11).
  • the mesh bridge of the sensing electrode passes into the driving electrode to secure the shortest path, it is preferable to connect the driving electrode with the bridge and to connect the sensing electrode with the bridge when the driving electrode mesh bridge crosses the sensing electrode.
  • the sensing electrode and the driving electrode are preferably implemented in a symmetrical form.
  • the sensing electrode and the driving electrode of the present invention may be formed of a metal film.
  • the metal film may be formed of copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), chromium (Cr) or an alloy of these metals, and more preferably, electrical conductivity It may be formed of high copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag) or an alloy of these metals.
  • the sensing electrode and the driving electrode may be formed of a conductive oxide film.
  • the conductive oxide film may be formed of at least one oxide selected from ITO, FTO, AZO, IZO, GZO, ATO, and NTO.
  • the sensing electrode and the driving electrode may be a metal single layer or a metal layer and a conductive oxide layer stacked, for example, a metal layer stacked on the conductive oxide layer.
  • the sensing electrode and the driving electrode of the mesh structure are formed on a transparent substrate by plating, sputtering, evaporation, or the like, or by using a silkscreen method, a gravure printing method, or an inkjet printing method (Inkjet). It can be formed using a printing process.
  • the bridge of the portion where the sensing electrode and the driving electrode intersect the present invention can be formed using any conventional method similar to the method of forming the sensing electrode and the driving electrode without limitation.
  • the sensing electrode and the driving electrode may be insulated from the mesh bridge and the organic insulating layer or the inorganic insulating layer, and may be thermally cut by a method not forming a pattern on the contact portion (see FIG. 3).
  • the organic insulating layer may be a silicon based organic insulating layer or a hybrid type organic insulating layer
  • the inorganic insulating layer may be a silicon oxide based inorganic insulating layer.
  • the mesh bridge may be formed to have an overlay of the driving electrode and the sensing electrode smaller than 1.5 ⁇ m.
  • the present invention increases the aperture ratio by finely patterning the line width and thickness to several ⁇ m in a mesh structure. By doing so, the transmittance of the touch panel can be improved.
  • the sensing electrode and the driving electrode are formed of a metal having high electrical conductivity, and thus, have a high electrical conductivity of 150 ⁇ / ⁇ or less of sheet resistance. Has visibility.
  • the touch panel can be thinned by forming a sensing electrode and a driving electrode respectively formed on two transparent substrates in a single layer.
  • the thickness of the touch panel through which the image provided by the display passes is reduced, the visibility of the touch panel is improved.
  • the touch panel of the present invention is a touch panel of the present invention.
  • It may be manufactured through 10 steps of forming an inorganic or organic insulating film on the secondary mesh bridge pattern.
  • a substrate on which a sensing electrode and a driving electrode were formed was formed through ten steps of forming an inorganic or organic insulating layer on the secondary mesh bridge pattern.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a substrate in which a driving electrode and a sensing electrode were connected with a plurality of mesh bridges was manufactured.

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Abstract

본 발명은 하나의 기판 상에 서로 다른 방향으로 교차형성되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 연결부메쉬를 통하여 연결되어 형성되고, 상기 제2 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 제1 전극과의 교차부에서 서로 분리되어 메쉬브릿지에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널에 관한 것이다.

Description

정전용량방식 터치패널
본 발명은, 단일층에 패터닝된 구동전극 및 감지전극을 포함하는 정전용량방식 터치패널에 관한 것이다.
터치패널장치는 전세계에서 모바일기기를 중심으로 수요량이 급격히 증가하고 있을 뿐만 아니라 기술적으로도 성장 및 안정화되고 있어, 다양한 중대형기기에서도 사용비중이 꾸준히 증가하고 있다. 터치패널장치는 오래전부터 PDA, 게임기, 네비게이션, POS, ATM기기 등에서 사용되어 왔지만, 전체 디스플레이산업에서 터치패널장치가 차지하는 비중이 크지 않았다. 하지만 소형 모바일기기를 시작으로 최근에는 다양한 모바일 멀티미디어기기 특히 스마트폰과 태블릿피씨(Tablet PCs) 등의 제품에 널리 적용되고 있다.
터치패널장치는 초기 낮은 원가구조와 세밀한 터치감으로 인해 주로 채택되었던 저항막방식에서 최근들어 터치감이 우수하고, 내구성, 광투과율 및 야외 시인성, 패널두께 등의 장점으로 인해 정전용량방식으로 대체되고 있다. 특히 10인치 이하 모바일기기에서 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 터치패널에는 투명전극이 사용되는데, 종래에는 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐-주석산화물)나 폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS)와 같은 전도성 고분자를 이용하여 투명전극을 형성하였다. ITO의 경우, 소형기기에 사용하기에 적합한 전기전도도를 가지고 있으나, 대형 패널에 사용하기엔 부족한 부분이 있다. 전도성 고분자는 ITO를 대체하기 위하여 대두 된 물질로써, 유연성이 우수하며, 가공이 용이하다는 장점이 있으나 전기전도도가 떨어진다는 문제점이 있다.
상기와 같은 이유로 금속을 이용하여 투명전극을 형성하려는 연구가 진행되고 있는 바, 금속으로 형성된 투명전극은 ITO나 전도성 고분자에 비해 전기전도도가 훨씬 우수하며, 수급이 원활하다는 장점이 있다. 다만, 금속으로 전극을 형성 시, 불투명한 금속색상으로 인해 터치패널의 투명도가 문제된다.
정전용량방식 터치패널의 경우 이중층 터치패널 또는 단일층 터치패널로 나누어질 수 있다. 이중층 터치패널은 제1 전극패턴이 형성된 상부기판과 제2 전극패턴이 형성된 하부기판으로 이루어진 두개의 기판을 포함하며 이들은 서로 이격되며, 그 사이에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 접촉하지 못하게 절연재가 삽입된다. 또한, 상부기판과 하부기판에는 전극패턴과 연결된 전극배선이 형성된다. 전극배선은 입력수단이 터치스크린에 접촉함에 따라 제1 전극패턴과 제2 전극패턴에서 발생하는 캐패시턴스 변화를 제어부에 전달한다.
한편 단일층 터치패널은 하나의 기판 상에 서로 다른 방향으로 형성된 제 1 전극패턴과 제 2 전극패턴을 포함한다(도 1 참조)다. 즉, 도 1의 단일층 터치패널은 다수개의 마름모꼴(다이아몬드 형상)의 패턴들이 연결부를 통하여 연결되어 형성된 제 2전극과 다수개의 마름모꼴의 패턴들이 제 2 전극과의 교차부에서 서로 분리되어 브릿지에 의해 연결되어 형성된 제 1 전극으로 구성된다.
이 경우 상기 연결부 또는 브릿지는 폭이 매우 작아 저항값이 매우 크고 이러한 연결부를 복수개 포함하여 이루어진 전극은 RC딜레이(RC delay)로 유효 구동전압을 저하시키고 결과적으로 터치를 민감하지 못하게 하여 센싱 감도를 저하시킬 수 있다.
이에 본 발명자들은 금속 및/또는 전도성 산화물을 이용한 투명전극을 포함하는 터치패널을 개발하고자 하였으며, 특히 기판의 두께 증가의 문제 및 시인성 문제가 없는 터치패널을 개발하고자 하였다.
또한 본 발명자들은 구동전극과 감지전극간의 접촉면적을 늘려 상호정전용량은 높이지만 오히려 RC 타임(RC time)을 감소시켜 구동능력을 향상시킨 정전용량방식 터치패널을 개발하고자 하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 하나의 기판 상에 서로 다른 방향으로 교차형성되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 연결부메쉬를 통하여 연결되어 형성되고, 상기 제2 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 제1 전극과의 교차부에서 서로 분리되어 메쉬브릿지에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널을 제공한다.
본 발명의 터치패널에서 상기 제2 전극의 메쉬브릿지는 인접하는 제1 전극 유닛셀을 통과하여 형성될 수 있으며, 하나 이상이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 터치패널은 상기 제1 전극의 유닛셀 사이를 연결하는 하나 이상의 메쉬브릿지를 더 포함할 수 있으며, 상기 메쉬브릿지는 인접하는 제2 전극의 유닛셀을 통과하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 터치패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 정전용량방식 터치패널은 제1 전극과 제2 전극을 금속 및/또는 전도성 산화물로 형성하여 시인성을 개선하고 투과율을 높이는 효과가 있다.
또한 본 발명은 전극을 메쉬로 형성함으로써 저항값은 줄이고 전극간의 접촉면적은 늘어나서 상호정전용량이 높아지는 효과가 있고 이로 인해 외부 노이즈의 영향을 적게 받는 효과가 있다.
본 발명의 정전용량방식 터치패널은 제1 전극과 제2 전극을 하나의 층에 형성함으로써 기판의 두께를 줄이고, 공정이 단순해지는 효과가 있다.
따라서 대면적 표시장치에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 단일층 전극 패턴의 일예이다.
도 2는 본 발명의 정전용량방식 터치패널의 전극의 메쉬 패턴을 모식적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 전극 및 제2 전극이 교차형성되는 부분의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 유닛메쉬의 일 예로 유닛메쉬의 한변의 길이는 a, 내각은 b, 폭은 x 및 길이는 y인 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 유닛메쉬를 포함하는 하나의 유닛셀을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 전극의 금속메쉬 패턴의 일예를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1의 금속메쉬로 이루어진 제1 전극 및 제2 전극이 연결부메쉬에 의해 교차형성된 일 예이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3의 금속메쉬로 이루어진 제1 전극 및 제2 전극이 연결부메쉬에 의해 교차형성되고 메쉬브릿지를 추가로 포함하는 경우의 일 예이다.
도 14는 본 발명의 일 예로 터치패널을 형성하는 단계를 설명한 도이다.
본 발명은 본 발명은 하나의 기판 상에 서로 다른 방향으로 교차형성되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 연결부메쉬를 통하여 연결되어 형성되고, 상기 제2 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 제1 전극과의 교차부에서 서로 분리되어 메쉬브릿지에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널에 관한 것이다.
본 발명의 정전용량방식 터치패널에서, 상기 제1 전극은 구동전극이 될 수 있으며, 그 경우 상기 제2 전극은 감지전극이 된다. 동일하게 상기 제1 전극은 감지전극이 될 수 있으며, 그 경우 상기 제2 전극은 구동전극이 된다.
즉, 본 발명은 상호정전용량방식 터치패널로써, 구동전극에 전압이 인가됨에 따라 감지전극과 구동전극 사이에서 발생하는 캐패시턴스의 변화를 통해 사용자의 터치 지점을 측정하는 방식의 터치패널이다.
이하, 상기 제1 전극이 구동전극이고 제2 전극이 감지전극인 경우를 예로들어 본 발명을 설명하고자 하나, 그 반대의 경우인 제1 전극이 감지전극이고 제2 전극이 구동전극인 경우도 본 발명의 범위에서 배제되는 것은 아니다.
이하에서, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
아래 설명과 도면은 당업자가 설명되는 장치와 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 구동전극(1)은 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬(10)로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀(20)이 연결부메쉬(2)를 통하여 연결되어 있다.
상기 구동전극(1)은 감지전극(3)이 형성된 면과 동일면상에 메쉬구조로 형성되어 감지전극과 교차하도록 위치한다. 구동전극(1)은 배선을 통해 전압원과 연결되어 구동전극에 전압이 인가되는 경우, 구동전극과 감지전극 사이에 전기장이 발생하게 된다.
상기 구동전극(1) 또는 감지전극(3)에 포함되는 유닛셀(20) 내에 포함되는 유닛메쉬(10)들은 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 인접하는 다른 유닛메쉬(10)들과 하나의 모서리 부분이 서로 대칭되게 맞닿아 있거나 하나의 변을 공통으로 하는 형태로 형성되어 서로 전류가 통할 수 있다.
감지전극(3)은 사용자의 접촉을 감지하는 부분으로 투명기판의 일면에 메쉬구조로 형성된다. 감지전극(3)은 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 구동전극(1)과의 교차부에서 서로 분리되어 메쉬브릿지(5)에 의해 연결된다. 메쉬브릿지의 일 실시형태는 도 9 및 도 10에 도시되어 있다.
본 발명의 구동전극과 감지전극은 패터닝된 선으로 이루어진 메쉬구조로 되어 있고, 이 때 패터닝된 선의 두께 및 폭을 수 ㎛로 미세하게 하면 개구율(패터닝된 선의 면적을 제외한 면적에 대한 전체 면적의 비율)이 95% 내지 99.5%에 이를 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 메쉬구조의 개구율을 증가시킴으로써, 터치패널의 투과율(입사광에 대한 투과광에 대한 비율)을 높일 수 있고 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 구동전극과 감지전극은 메쉬구조로 되어 있어서 면적(패터닝된 선의 면적)이 작고, 면저항값이 작아서 터치패널의 터치 감지속도가 빠르며 따라서 전력 소모가 적다.
바람직하게는 상기 메쉬의 폭은 1~10㎛, 보다 바람직하게는 1~5㎛이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치패널에서 상기 감지전극(3)의 메쉬브릿지(5)는 인접하는 구동전극(1)의 유닛셀(20)을 통과하여 형성될 수 있으며, 하나 이상이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 터치패널은 구동전극(1)의 유닛셀(20) 사이를 연결하는 하나 이상의 메쉬브릿지(4)를 더 포함할 수 있으며, 상기 메쉬브릿지는 인접하는 감지 전극의 유닛셀을 통과하여 형성될 수 있다.
상기와 같이 메쉬브릿지를 추가하는 경우 단일층에 감지전극과 구동전극의 형성으로 인한 전극간 접촉영역의 감소 및 이에 따른 상호정전용량의 감소를 해소할 수 있다. 즉, 본 발명은 감지전극 및 구동전극을 메쉬구조로 형성하고 상기 메쉬구조의 감지전극 유닛셀 및 메쉬구조의 구동전극 유닛셀을 각각 구동전극 메쉬브릿지 및 감지전극 메쉬브릿지가 통과하게 함으로써, 저항은 낮추면서, 감지전극과 구동전극간의 접촉면적을 늘려주어 상호정전용량을 높여줄 수 있다. 이로 인해 외부 노이즈의 영향을 적게 받는 효과가 있다. 또한 RC 타임을 감소시켜 구동능력을 향상시켜줄 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 감지전극의 유닛메쉬, 구동전극의 유닛메쉬, 및/또는 감지전극의 연결부메쉬는, 도 4에 도시된 바와 같이, 한변의 길이가 a이고 내각이 b인 마름모꼴(폭 x, 길이 y)일 수 있다. 본 발명에서 하나의 유닛셀(폭 X, 길이 Y. 도 5 참조)은 유닛메쉬들을 수직방향 및 수평방향의 대칭형태로 배치한 것일 수 있다. 따라서 유닛메쉬의 크기 및 유닛셀의 크기는
X = nx
Y = ny
Figure PCTKR2015004235-appb-I000001
이고,
이때 n은 유닛셀을 이루고 있는 유닛메쉬의 수이다.
유닛메쉬에서 x : y = 1 : 1 ~ 1 : 2 일 수 있다.
내각 b는 바람직하게는 45도 내지 135도이다.
감지전극과 구동전극의 교차 각도는 유닛메쉬의 각도인 b의 범위일 수 있다.
상기 구동전극의 메쉬브릿지(4) 및 감지전극의 메쉬브릿지(5)는 각각 1개 또는 2개 이상일 수 있다. 또한, 최단 경로(P)로 구성되는 것이 바람직하다. 최단경로 P는 메쉬브릿지의 시작점과 끝점의 거리에 의해 결정된다.
도 6의 경우 구동전극간 거리는 3x이다. 때문에 위 경우의 구동전극 메쉬브릿지의 최단 거리 Px=3x(6a)가 된다. 감지전극간 메쉬브릿지의 시작점과 끝점은 2y 거리를 가지므로, 감지전극 메쉬브릿지의 최단 거리 Py=2y(4a)가 된다.
도 7의 경우에도 최단거리 P는 구동전극 및 감지전극의 메쉬브릿지의 시작점과 끝점의 거리에 따라 일정하게 형성되는 것을 볼 수 있다.
Px = 3x = 6a
Py = 4y = 8a
도 6 내지 도 11에서 점선은 더미패턴을 의미한다.
본 발명의 또 다른 일예인 도 8의 경우, 최단경로는 다음과 같다.
Px= 7x = 14a
Py= 7y = 14a
도 9의 경우 감지전극의 메쉬브릿지 시작점과 끝점이 같다면, 메쉬브릿지의 형태는 다양하게 성립될 수 있는 것을 보여준다.
결론적으로 메쉬브릿지의 거리는 구동전극과 감지전극이 도통될 수 있는 최소값인 2a이상의 값을 갖는다. 따라서 구동전극의 메쉬브릿지의 최단경로 Px는 2a ≤ Px ≤ mx×2a-4a 값으로 결정될 수 있다.(mx는 구동전극 유닛셀(Unit cell) 내의 유닛메쉬의 최대갯수) 감지전극의 메쉬브릿지 최단경로 Py는 2a ≤ Py ≤ my×2a-4a 값으로 결정될 수 있다.(my는 감지전극 유닛셀(Unit cell) 내의 유닛메쉬의 최대갯수) 이때 최단경로 Px 및 Py는 대칭형으로 구성되는 것이 바람직하다.
도 10 및 11은 구동전극 메쉬브릿지(도 10) 및 감지전극 메쉬브릿지(도 11)의 최단 거리 및 최대 거리를 나타낸다.
또한 최단 경로 확보를 위해 구동전극 내부로 감지전극의 메쉬브릿지가 통과하는 경우 구동전극을 브릿지로 연결하고, 감지전극 내부로 구동전극 메쉬브릿지가 교차하는 경우 감지전극을 브릿지로 연결하는 것이 바람직하다.
RC의 균일성 확보를 위해, 상기 감지전극과 구동전극은 대칭형태로 구현되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 감지전극 및 상기 구동전극은 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 금속막은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들 금속의 합금으로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 전기전도도가 높은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 또는 이들 금속의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 감지전극 및 상기 구동전극은 전도성 산화막으로 형성될 수도 있다. 상기 전도성 산화막은 ITO, FTO, AZO, IZO, GZO, ATO, NTO 중 선택된 적어도 하나의 산화물로 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지전극 및 상기 구동전극은 금속 단막이거나 금속막과 전도성 산화막이 적층된 형태, 예컨대 전도성 산화막 위에 금속막이 적층된 형태일 수 있다.
상기 메쉬구조의 감지전극 및 구동전극은 투명기판에 도금(Plating), 스퍼터링(Sputtering), 증착(Evaporation) 등을 통해 형성하거나, 실크스크린법, 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing)의 인쇄공정을 이용하여 형성될 수 있다.
본발명의 감지전극 및 구동전극이 교차하는 부분의 브릿지는 감지전극 및 구동전극을 형성하는 방법과 동일한 통상의 방법을 제한없이 사용하여 형성할 수 있다.
상기 감지전극 및 구동전극은 메쉬브릿지와 유기절연막 또는 무기절연막으로 절연될 수 있으며, 접촉부분에 패턴을 형성하지 않는 방법으로 절열시킬 수도 있다(도 3 참고).
상기 유기 절연막은 실리콘계 유기절연막 또는 Hybrid Type 유기절연막일 수 있고 상기 무기절연막은 실리콘 산화물(Silicon Oxide)계 무기절연막일 수 있다.
본 발명에서 상기 메쉬브릿지는 구동전극 및 감지전극과의 오버레이가 1.5㎛ 이하로 작게 형성될 수 있다.
일반적으로 금속으로 감지전극 및 구동전극을 형성할 때 금속의 불투명한 색상으로 인해 터치패널의 투과율이 떨어지는 문제점이 있으나, 본 발명은 메쉬구조로 선폭 및 두께를 수 ㎛로 미세하게 패터닝하여 개구율을 증가시킴으로써, 터치패널의 투과율을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 이와 같이 전기전도도가 높은 금속으로 감지전극 및 구동전극을 형성하여 바람직하게는 면저항 150Ω/□ 이하의 높은 전기전도도를 가지며, 또한 메쉬구조로 형성함으로써 터치패널의 투과율이 89% 이상으로 우수한 시인성을 갖는다.
본 발명에 따른 터치패널은 종래의 두개의 투명기판에 각각 형성된 감지전극과 구동전극을 단일층에 형성함으로써 터치패널의 박형화를 이룰 수 있다. 또한, 디스플레이에서 제공하는 영상이 통과하는 터치패널의 두께가 줄어들어 터치패널의 시인성이 향상된다.
이하 본 발명의 터치패널을 형성하는 방법의 일례를 도 14를 예로 설명한다.
본 발명의 터치패널은
투명기판 상에 1차 산화막 및 메탈막을 형성하는 1 단계,
1차 메탈막상에 감광물질(photo resist(PR))을 도포한 후, 감광물질을 메쉬 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 2 단계,
상기 감광물질을 현상(develop) 시킨 후 1차 메탈막 및 산화막을 습식 식각 용액 또는 건식 식각 방법을 사용하여 식각하여 1차 산화막 및 메탈 패턴을 형성하는 3 단계
상기 1차 메탈 패턴상에 무기 또는 유기 절연막을 형성하는 4 단계,
상기 절연막상에 감광물질(PR)을 도포한 후, 감광물질을 Hole 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 5 단계,
상기 절연막상을 습식 식각 용액 또는 건식 식각 방법을 사용하여 식각하여 연결부 Hole을 형성하는 6 단계,
상기 절연막상에 2차 산화막 및 메탈막을 형성하는 7 단계,
2차 메탈막상 감광물질(photo resist(PR))을 도포한 후 감광물질상 메쉬브릿지 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 8 단계,
상기 감광물질을 현상(develop) 시킨 후 2차 메탈막 및 산화막을 습식 식각 용액 또는 건식 식각 방법을 사용하여 식각하여 2차 산화막 및 메쉬브릿지 패턴을 형성하는 9 단계,
상기 2차 메쉬브릿지 패턴상에 무기 또는 유기 절연막을 형성하는 10 단계를 통하여 제조될 수 있다.
이하 구체적인 실시예에 의해 본 발명을 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 명확해질 것이다.
실시예 1
하기 방법에 의해 유닛셀 내의 유닛메쉬의 수 mx=20, my=10이고, 구동전극의 유닛셀은 연결부메쉬로 연결되고, 감지전극의 유닛셀은 하나의 메쉬브릿지로 연결된 형태의 패턴을 갖는 기판(도 8 참조)을 제조하였다.
투명기판 상에 1차 산화막(ITO, IZO) 및 메탈막(Mo 및 Ag 합금)을 형성하는 1 단계,
1차 메탈막상에 감광물질(photo resist(PR))을 도포한 후 감광물질을 메쉬 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 2 단계,
상기 감광물질을 현상(develop) 시킨 후 1차 메탈막 및 산화막을 습식 식각용액을 사용하여 1차 산화막 및 메탈 패턴을 형성하는 3 단계,
상기 1차 메탈 패턴상에 무기 절연막(SiO2)을 형성하는 4 단계,
상기 절연막상에 감광물질(PR)을 도포한 후 감광물질을 Hole 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 5 단계,
상기 절연막상에 건식 식각 방법을 사용하여 연결부 Hole을 형성하는 6 단계,
상기 절연막상에 2차 산화막 및 메탈막을 형성하는 7 단계,
2차 메탈막상에 감광물질(photo resist(PR))을 도포한 후 감광물질을 메쉬브릿지 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 노광 시키는 8 단계
상기 감광물질을 현상(develop) 시킨 후 2차 메탈막 및 산화막을 습식 식각 용액을 사용하여 2차 산화막 및 메쉬브릿지 패턴을 형성하는 9 단계,
상기 2차 메쉬브릿지 패턴상에 무기 또는 유기 절연막을 형성하는 10 단계를 통하여 감지전극 및 구동전극이 형성된 기판을 제조하였다.
실시예 2 ~ 5
실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 구동전극 및 감지전극이 다수개의 메쉬브릿지로 연결된 기판을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1 ~5에서 만든 기판에 대해 메쉬브릿지 경로에 따른 기판의 저항 및 상호정전용량을 측정하고 하기 표 1 에 나타내었다. 이때 유닛셀에서 메쉬브릿지 경로가 추가될 경우 유닛셀 저항은 감소하고, 상호정전용량은 증가하는 것을 알 수 있다. 한편, 실시예 4 및 5의 경우 메쉬브릿지 경로가 추가되어 저항이 감소되었음에도 불구하고, 상호정전용량의 증가로 RC Time은 오히려 실시예 3보다 증가된 것을 알 수 있다.
표 1
실시예 메쉬브릿지 경로 (Px / Py) Unit Cell 저항(Ω) 상호정전용량(㎊) RC
구동전극 감지전극 구동전극 감지전극
1 2a / 2a 190 416 0.11958 22.72 49.74
2 6a / 4a 130 290 0.1451 18.86 42.07
3 12a / 12a 66 145 0.19722 13.02 28.59
4 24a / 24a 59 130 0.38983 23.00 50.67
5 50a / 40a 52 113 0.75421 39.22 85.23

Claims (14)

  1. 하나의 기판 상에 서로 다른 방향으로 교차형성되는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 연결부메쉬를 통하여 연결되어 형성되고, 상기 제2 전극은 각각 복수개의 마름모꼴 유닛메쉬로 이루어진 복수개의 마름모꼴의 유닛셀이 제1 전극과의 교차부에서 서로 분리되어 메쉬브릿지에 의해 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극의 메쉬브릿지는 인접하는 제1 전극 유닛셀을 통과하여 형성되며, 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1 전극의 유닛셀 사이를 연결하는 하나 이상의 메쉬브릿지를 더 포함하며, 상기 메쉬브릿지는 인접하는 제2 전극의 유닛셀을 통과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    유닛메쉬의 한변의 길이를 a라고 하고 내각을 b라고 할 때 내각 b는 45 내지 135도 인 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  5. 청구항 4에 있어서,
    유닛메쉬의 폭을 x, 길이를 y라고 할 때, 제1전극의 메쉬브릿지의 최단경로 Px는 2a ≤ Px ≤ mx×2a-4a이고, 제2전극의 메쉬브릿지 최단경로 Py는 2a ≤ Py ≤ my×2a-4a이며, mx 및 my는 각각 유닛셀 내의 유닛메쉬의 최대갯수인 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 금속막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 금속막은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들 금속의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 전도성 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 전도성 산화막 위에 금속막이 적층된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 메쉬브릿지와 실리콘계 유기절연막 또는 하이브리드형 유기절연막으로 절연되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 메쉬브릿지와 실리콘산화물(Silicon Oxide)계 무기절연막으로 절연되는 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극이 구동전극이고 상기 제2 전극이 감지전극이거나, 상기 제1 전극이 감지전극이고 상기 제2 전극이 구동전극인 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬브릿지는 제1 전극 및 제 2전극과의 오버레이가 1.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전용량방식 터치패널.
  14. 청구항 1의 터치패널을 포함하는 표시장치.
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