WO2016108531A1 - 터치 패널 - Google Patents

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WO2016108531A1
WO2016108531A1 PCT/KR2015/014298 KR2015014298W WO2016108531A1 WO 2016108531 A1 WO2016108531 A1 WO 2016108531A1 KR 2015014298 W KR2015014298 W KR 2015014298W WO 2016108531 A1 WO2016108531 A1 WO 2016108531A1
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electrode
touch
touch panel
sensing
mesh
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PCT/KR2015/014298
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English (en)
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엄성수
유영선
이진웅
이충완
진광용
최용재
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엘지이노텍 주식회사
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04102—Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper
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    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel and to a structure for improving the yield and performance of the touch panel.
  • the touch panel may be typically classified into a resistive touch panel and a capacitive touch panel.
  • the resistive touch panel detects a change in resistance according to a connection between electrodes when a pressure is applied to an input device, thereby detecting a position.
  • the capacitive touch panel detects a change in capacitance between electrodes when a finger touches and detects a position thereof. In view of the convenience of the manufacturing method, the sensing force and the like, in the small model, the capacitive method has recently attracted attention.
  • the front panel of the touch panel is generally divided into a valid area (View Area) that recognizes a user's touch command and an invalid area that does not recognize a touch command, and the bezel belongs to the invalid area.
  • a valid area View Area
  • an invalid area that does not recognize a touch command
  • the touch panel includes a substrate including an invalid area and an effective area.
  • a transparent electrode for sensing an input means is formed in the effective area, and wiring and a printed layer are formed in the invalid area.
  • the above-described capacitive method is mostly composed of a configuration including two capacitive sensing layers, wherein the two capacitive sensing layers are formed of an insulating material to obtain a capacitive effect between the layers. It is formed to leave a mutual space.
  • a configuration for recognizing a touch using a stylus pen as well as a finger may be included in the touch panel.
  • the configuration for recognizing the touch of the stylus pen and the configuration for recognizing the touch of the finger may sense the touch in different ways.
  • An object of the present invention is to prevent a manufacturing failure of a touch panel capable of detecting a touch by a finger and a touch by a stylus and to improve a yield.
  • the present invention is to improve the visibility of the touch panel.
  • the touch panel of the present invention for solving the above problems is a substrate divided into an effective area and an invalid area, a sensing electrode formed in the effective area and sensing a first input, so as not to overlap the sensing electrode in the effective area.
  • a touch electrode which is formed and senses a second input, a first wire formed in the non-effective area, connected to the sensing electrode, and a second wire formed in the non-effective area, and connected to the touch electrode,
  • the touch electrode has a mesh shape.
  • the mesh line formed from one boundary of the touch electrode to the other boundary may include a node, and the node may be formed of three or more and ten or less, and the node includes a contact between the mesh line and the touch electrode boundary. do. Meanwhile, in an embodiment of the present invention, the distance between nodes may be 200 to 600 um.
  • a plurality of touch electrodes may be disposed between adjacent sensing electrodes in the effective area, and specifically, two touch electrodes may be disposed between adjacent sensing electrodes in the effective area.
  • the mesh line formed from one boundary of each of the two touch electrodes disposed between the adjacent sensing electrodes to the other boundary may include at least three nodes.
  • the sensing electrode may also be formed in a mesh shape, and an opening ratio of the touch electrode mesh shape may be 0.8 to 1.2 times the opening ratio of the sensing electrode mesh shape.
  • the sensing electrode and the touch electrode may be formed on the same layer in the effective area.
  • the visibility of a touch panel capable of detecting two types of touch inputs can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a touch panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of an effective part of a touch panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are enlarged plan views of touch electrodes of a touch panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • an expression such as 'first' and 'second' is used only for distinguishing a plurality of configurations, and does not limit the order or other features between the configurations.
  • a touch panel is a substrate divided into an effective area and an invalid area, a sensing electrode formed in the effective area and sensing a first input, and formed so as not to overlap the sensing electrode in the effective area.
  • a touch electrode sensing a second input, a first wire formed in the non-effective area, connected to the sensing electrode, and a second wire formed in the non-effective area, and connected to the touch electrode;
  • the electrode is mesh shaped.
  • the touch panel includes a substrate in which an effective area VA for sensing the position of an input device (for example, a finger, a stylus pen, etc.) and an invalid area UA disposed around the effective area VA are defined. do.
  • the transparent electrode may be formed in the effective area VA to detect the input device.
  • a sensing electrode and a touch electrode may be formed.
  • a wiring for electrically connecting the transparent electrode may be formed in the ineffective area UA.
  • an external circuit connected to the wiring may be located in the invalid area UA.
  • a difference in capacitance or EMR occurs at a portion where the input device is in contact, and a portion where such a difference occurs is detected as a contact position.
  • the touch panel will be described in more detail as follows.
  • the substrate supports the sensing electrode, the insulating layer, the wiring, the circuit board, and the like formed on the substrate.
  • the substrate may be formed of various materials. For example, it may be formed of a glass substrate or a plastic substrate.
  • the substrate may include an effective area VA and an invalid area UA surrounding the effective area, and a printed layer may be formed in the invalid area UA of the substrate.
  • the printed layer may be formed by applying a material having a predetermined color so that a wiring and a printed circuit board connecting the wiring electrode to an external circuit are not visible from the outside.
  • the printing layer may have a color suitable for a desired appearance, and may include black or white pigment, for example, to represent black or white color.
  • the desired printed logo may be formed on the printed layer in various ways. That is, a color printing layer may be formed on the substrate using a black pigment or a white pigment in the non-effective area UA. In this case, when a white pigment is used, a white layer is formed, and when a black pigment is used, a black layer may be formed. Wherein the white pigment comprises a transparent pigment.
  • the sensing electrode may comprise a transparent conductive material so that electricity can flow without disturbing the transmission of light and is formed in the effective area of the substrate.
  • the sensing electrode may be indium tin oxide or indium zinc.
  • Metal oxides such as indium zinc oxide, copper oxide, tin oxide, zinc oxide, and titanium oxide may be included.
  • the nanowires may include a photosensitive nanowire film, carbon nanotubes (CNT), graphene, or a conductive polymer.
  • various metals may be included.
  • the sensing electrode is chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), molybdenum (Mo).
  • Gold (Au), titanium (Ti) and their alloys may include at least one metal. In addition, it may include a metal having excellent electrical conductivity.
  • the sensing electrode detects a touch position by detecting a difference in capacitance generated when a user applies an input to the touch panel.
  • the touch electrode is configured to sense an input by the stylus pen. More specifically, by applying an electromagnetic induction method, a touch input is sensed by using an amount of electromagnetic change generated when the stylus pen approaches and contacts the touch electrode of the touch panel. In addition, the position can be detected by using the strength and change of the electric field generated by the stylus pen.
  • the touch electrode may be formed using a material having a transparent property, and may be formed by a conductive material that may form an electric field or cause electromagnetic induction.
  • the touch electrode may be implemented by a configuration in which electricity flows without disturbing light transmission and the electric field changes as the stylus pen or the like approaches.
  • the nanowires may include a photosensitive nanowire film, carbon nanotubes (CNT), graphene, or a conductive polymer.
  • various metals may be included.
  • the sensing electrode is chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), molybdenum (Mo).
  • Gold (Au), titanium (Ti) and their alloys may include at least one metal.
  • it may include a metal having excellent electrical conductivity.
  • the touch electrode can sense a second input, the second input including an input generated as the electric field changes, for example, by a stylus pen or the like.
  • the wiring is formed in an ineffective region of the substrate, and is a medium for transmitting an electrical signal sensed by the sensing electrode and an electrical signal sensed by the touch electrode to a driver IC of the touch panel.
  • the wiring electrode may include a metal having excellent electrical conductivity.
  • indium tin oxide, indium zinc oxide, copper oxide, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, and the like It may include a metal oxide of, and may include nanowires, photosensitive nanowire film, carbon nanotubes (CNT), graphene (graphene) or a conductive polymer.
  • CNT carbon nanotubes
  • graphene graphene
  • a conductive polymer As well as various metals.
  • Gold (Au), titanium (Ti) and their alloys may include at least one metal.
  • the wiring electrode may be formed on the printed layer in the ineffective region of
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a touch panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates the substrate 100, the sensing electrode 200, the touch electrode 300, the first wiring 400, and the second wiring 450 described above.
  • the sensing electrode 200 and the touch electrode 300 are alternately formed in an effective area of the substrate 100, and the first wiring 400 and the touch electrode 300 connected to the sensing electrode 200 are alternately formed.
  • Connected second wirings 450 are formed in the ineffective region.
  • the sensing electrode 200, the touch electrode 300, and the first and second wires are directly formed on the substrate 100, but in reality, the sensing electrode 200 and the touch electrode ( 300 may be formed directly on the substrate 100 or may be formed on a separate electrode forming layer and then attached to the substrate 100 by an adhesive layer. Such various structures will be described later.
  • the touch electrode 300 has a mesh shape. This will be described with reference to FIG. 2.
  • 2 is an enlarged plan view of an effective part of a touch panel according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that the touch electrode 300 shown in FIG. 1 is actually implemented in a mesh shape.
  • the present invention forms the touch electrode 300 in a mesh shape in order to improve the electrical conduction characteristics of the touch electrode 300 and to improve the visibility of the touch panel.
  • the touch electrode 300 is formed of a transparent material, the transmittance of light may vary in regions where the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 are formed on the substrate 100 and regions where the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 are not formed. Accordingly, in order to smoothly perform signal detection and electric signal transmission, which are functions of the touch electrode 300 or the sensing electrode 200, and to increase the visibility of the touch panel at the same time, the touch electrode 300 is formed in a mesh shape.
  • the light generated from the display panel under the touch panel can pass through the mesh-shaped touch panel to be visually recognized by the user, and at the same time maintain the electric conduction characteristics.
  • a metal layer may be disposed on the entire surface of the substrate 100, and the metal layer may be etched in a mesh shape to form a mesh electrode.
  • the metal layer may be etched to form an embossed mesh-shaped copper metal mesh electrode.
  • a resin layer including a UV resin or a thermosetting resin layer on the substrate 100 after forming a resin layer including a UV resin or a thermosetting resin layer on the substrate 100, and forming a mesh-type embossed or intaglio nanopattern and a micropattern on the resin layer, Cr, Ni, Cu, At least one metal of Al, Ag, Mo, Au, Ti and their alloys can be sputtered on the resin layer.
  • the positive pattern of the nano-pattern and the micro-pattern may be formed by imprinting the mold having the intaglio pattern
  • the negative pattern may be formed by imprinting the mold having the embossed pattern.
  • a mesh-shaped metal electrode can be formed.
  • a difference in etching rate may occur when the metal layer is etched according to the difference in the bonding area between the nanopattern and the micropattern and the metal layer. That is, since the junction area of the micropattern and the metal layer is larger than the junction area of the nanopattern and the metal layer, etching of the electrode material formed on the micropattern occurs less, and the metal layer formed on the micropattern remains according to the same etching rate.
  • a metal pattern having an embossed mesh shape of a micropattern may be formed on the substrate 100.
  • a mesh-shaped intaglio pattern is formed on the resin layer, and the metal paste is filled in the intaglio pattern.
  • the engraved pattern of the resin layer may be formed by imprinting a mold having an embossed pattern.
  • the metal paste may be a metal including at least one metal of Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo, and alloys thereof. Accordingly, a metal mesh electrode having an intaglio mesh shape may be formed by filling a metal in the mesh intaglio pattern.
  • the method of forming a metal can be formed by filling a metal paste or by plating.
  • the touch electrode may include a mesh line LA and a mesh opening OA between the mesh lines LA by a plurality of sub-electrodes crossing each other in a mesh shape. This can be seen through FIG. 4.
  • the line width of the mesh line LA may be about 0.1 ⁇ m to about 10 ⁇ m.
  • a mesh line part having a line width of the mesh line LA of less than about 0.1 ⁇ m may be impossible due to a manufacturing process, or a short circuit may occur in the mesh line. have.
  • the line width of the mesh line LA may be about 0.5 ⁇ m to about 7 ⁇ m. More preferably, the line width of the mesh line may be about 1 ⁇ m to about 3.5 ⁇ m.
  • the mesh opening may be formed in various shapes.
  • the mesh opening OA may have various shapes such as a polygonal shape or a circular shape of a square, diamond, pentagon, and hexagon.
  • the mesh opening may be formed in a regular shape or a random shape.
  • the touch electrode since the touch electrode has a mesh structure, the touch electrode can be flexibly formed as compared with the related art. That is, the touch panel to which the mesh-shaped touch electrode as in the present invention is applied is particularly easy to be applied to a wearable device, an automobile, or a mobile device having a curved display, when applied to a curved surface.
  • the touch electrode 300 includes at least three nodes of the mesh line 310 formed from one boundary to the other boundary.
  • the present embodiment is for improving the electrical conductivity of the touch electrode 300.
  • the mesh line 310 forming the mesh shape includes at least three nodes, other wires may be used to transmit electrical signals even if some mesh shapes are disconnected. A route can be secured.
  • FIG. 3 illustrates an example in which three nodes are included in a mesh line 310 forming a mesh shape of the touch electrode 300.
  • node A, node B, and node C are included in mesh line 310.
  • the node may be included in the node not only at the intersection point between the mesh line 310 but also at the boundary of the mesh line 310 and the touch electrode 300.
  • the nodes A and C of FIG. 3 are nodes formed at the contact of the touch electrode 300 boundary and the mesh line 310.
  • the mesh line 310 formed from one boundary to the other boundary of the touch electrode 300 includes at least three nodes as in the present embodiment, even if a part of the mesh line 310 is disconnected, Signal transmission is possible.
  • the mesh line 310 may be disconnected during various processes performed in the process of manufacturing the touch panel, and may be disconnected by an external impact. For example, when a touch panel is mounted on a touch device having a flexible structural feature, when the touch panel (especially, a touch electrode) is repeatedly bent or when the touch electrode is mounted on the touch device in a bent state, disconnection may occur. Most likely.
  • the mesh line 310 is disconnected as described above, the touch detection signal according to the contact of the stylus pen cannot be transmitted along the touch electrode 300 through the disconnected mesh line 310.
  • signals may be transmitted through other bypass path mesh lines 310.
  • the signal of the touch electrode 300 may be transmitted through the mesh line 310 between the node B and the node C. That is, when each mesh line 310 formed from one side border to the other boundary of the touch electrode 300 in the touch electrode 300 includes at least three nodes, the signal may be generated despite the disconnection of some mesh lines 310. Since the transmission is possible, the yield of the touch panel can be improved.
  • three or more nodes may be included in the mesh line 310 formed from one side border to the other boundary of the touch electrode 300.
  • the mesh line 310 includes more nodes, but the more mesh lines 310 and the more nodes, the worse the visibility of the touch panel.
  • each mesh line 310 should be secured to a predetermined width or more. As the number of nodes in the mesh line 310 increases, the width of the touch electrode 300 itself should also be widened. This is also a factor that deteriorates the visibility of the touch panel.
  • three or more nodes are included in the mesh line 310 formed from one boundary of the touch electrode 300 to the other boundary, but not more than ten nodes are included.
  • four nodes are formed along the mesh line 310.
  • the number of nodes is 10 or less, it does not affect the visibility quality of the touch panel.
  • the visibility deteriorates.
  • the touch electrode 300 does not affect the visibility of the touch panel at the same time. ) Can improve electrical conductivity and still maintain electrical conductivity even if a disconnection occurs in the mesh line 310 for various reasons.
  • the distance between nodes may be 200 to 600 um. If the distance between the nodes is smaller than 200 um, visibility may be lowered after the touch electrode 300 is coupled to the substrate 100. 1 and 2 show the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 formed in one direction, but the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 must be formed in both directions of x and y on the touch panel. Coordinates of the images may be obtained. Accordingly, the final completed touch panel includes the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 formed in the vertical direction in addition to the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the distance between the nodes of the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 overlapping in the vertical direction is smaller than 200 um, the number of nodes in the touch electrode 300 increases by that amount, which leads to deterioration of visibility.
  • the distance between the nodes exceeds 600um, in order to secure at least three or more nodes in the mesh line 310, the width of the touch electrode 300 itself should be widened. In this case, a problem arises in that the size of the entire touch panel is increased, and on the other hand, a gap between the mesh lines 310 is too wide, resulting in a drop in touch sensing performance.
  • the distance between the nodes included in the mesh line 310 formed from one boundary of the touch electrode 300 to the other boundary is 200um to 600um, and the experimental result is 250um to 550um. In the effect is further improved, preferably 300um to 400um the best effect appeared.
  • the shape of the mesh is not limited thereto.
  • the mesh may be formed in a mixed shape of polygons of various shapes, and the mesh line 310 may be formed in various irregular patterns as shown in FIG. 6.
  • the mesh line 310 formed from one side boundary to the other boundary of the touch electrode 300 includes at least three nodes.
  • a plurality of touch electrodes 300 may be disposed between adjacent sensing electrodes 200 in the effective area of the substrate 100. More preferably, two touch electrodes 300 may be disposed between adjacent sensing electrodes 200. This embodiment will be described with reference to FIG. 7.
  • FIG. 7 is a plan view of a touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention. 7 illustrates an example in which two touch electrodes 300 are formed between the sensing electrodes 200.
  • the touch electrodes 300 may be connected to form a loop with one or a plurality of sensing electrodes 200 interposed therebetween, in which case two touch electrodes 300 are disposed between adjacent sensing electrodes 200. Can be.
  • two touch electrodes 300 disposed between adjacent sensing electrodes 200 may include at least three nodes having mesh lines 310 formed from one side boundary to the other boundary. More preferably, three or more nodes may be formed on the mesh line 310. In this case, at least six or more nodes may be formed as a whole of the touch electrode 300 formed between the sensing electrode 200 and the sensing electrode 200, which may be three or more presented as an optimum range in the foregoing embodiment. It may be included in the range of 1 or less, more preferably 4 or more and 8 or less.
  • the touch electrode 300 may be formed in a mesh shape, and the mesh line 310 formed from one boundary to the other boundary of the sensing electrode 200 is at least three. It may include more than one node.
  • the aperture ratio of the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 having a mesh shape may be about 20%. That is, the aperture ratio of the mesh shape of the touch electrode 300 may be 0.8 to 1.2 times the aperture ratio of the mesh shape of the sensing electrode 200. This is related to visibility.
  • the aperture ratio is related to the width of the region where the mesh line 310 is formed in the touch electrode 300. Since the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 coexist in an effective region of the touch panel, the aperture ratios of both configurations If there is a difference, the light transmittance of the mesh electrode and the light transmittance of the touch electrode 300 are different from each other. As a result, the overall light transmittance is uneven in the effective area of the touch panel.
  • the opening ratio of the mesh shape of the touch electrode 300 may be 0.8 to 1.2 times the opening ratio of the mesh shape of the sensing electrode 200.
  • the aperture ratio of the touch electrode is preferably an aperture ratio per unit area of 0.8 times to 1.2 times the detection electrode aperture ratio, and the unit area is the case where the distance between node A and node C is made vertically and vertically, for example, in FIG. It has a rectangular area.
  • the sensing electrode 200 and the touch electrode 300 are formed on the same layer in the effective area.
  • a layer in which the sensing electrode 200 is formed and a layer in which the touch electrode 300 is formed are separately included in the touch panel, but the present invention forms the touch electrode 300 together with the layer in which the sensing electrode 200 is formed, The number of electrode forming layers in the touch panel can be reduced, thereby improving the visibility of the touch panel.
  • the sensing electrode 200 and the touch electrode 300 of the present invention may be directly formed on the substrate 100, and the electrode forming layer is formed on a separate electrode forming layer separately from the substrate 100, and then the electrode forming layer is formed on the substrate 100. Can be coupled to.
  • the electrode forming layer and the substrate 100 may be bonded by, for example, an adhesive layer.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed directly on the substrate 100.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 need to be formed in the first and second directions, respectively, in order to sense the touch position on the two-dimensional surface.
  • the directional touch electrode 300, the sensing electrode 200, the second directional touch electrode 300, and the sensing electrode 200 may be formed on different electrode forming layers, and may be joined by an adhesive layer, or both surfaces of one electrode forming layer. Each may be formed, or may be formed directly on both sides of the substrate (100).
  • both the first and second direction touch electrodes 300 and the sensing electrode 200 may be formed on one surface of the electrode forming layer, in which case the first direction touch electrode 300 and the sensing electrode 200 and the second direction may be formed. Since the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 must be electrically insulated, the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be electrically insulated and connected through the insulating layer and the bridge electrode to be formed in the first and second directions.
  • the first and second wires may also be formed in a mesh shape, thereby improving electrical conductivity.
  • the substrate 100 may be a cover substrate, and an electrode may be formed on the display panel under the cover substrate.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may not be formed on the substrate 100 or the electrode forming layer, but may be formed on the substrate included in the display panel.
  • a first substrate including a thin film transistor (TFT) and a pixel electrode and a second substrate including the color filter layers are formed in a bonded structure with the liquid crystal layer interposed therebetween.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed on the first substrate or the second substrate. As described above, the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 formed in the same direction are formed on the same substrate.
  • a thin film transistor, a color filter, and a black matrix are formed on a first substrate, and the second substrate is bonded to the first substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween.
  • It may be a panel. That is, a thin film transistor may be formed on the first substrate, a protective film may be formed on the thin film transistor, and a color filter layer may be formed on the protective film.
  • a pixel electrode in contact with the thin film transistor is formed on the first substrate.
  • the black matrix may be omitted to improve the aperture ratio and simplify the mask process, and the common electrode may be formed to serve as the black matrix.
  • the display device may further include a backlight unit that provides light at the back of the touch panel.
  • a backlight unit that provides light at the back of the touch panel.
  • the display panel When the display panel is an organic light emitting (OLED) display panel, the display panel includes a self-light emitting device that does not require a separate light source.
  • a thin film transistor is formed on a first substrate, and an organic light emitting element in contact with the thin film transistor is formed.
  • the organic light emitting diode may include an anode, a cathode, and an organic emission layer formed between the anode and the cathode.
  • the organic light emitting device may further include a second substrate serving as an encapsulation substrate for encapsulation, wherein the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 described above are formed on the first substrate and the second substrate. Can be formed.
  • the touch electrodes 300 and the sensing electrodes 200 may be formed on the upper or lower surfaces of the first and second substrates.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed on the top surface of the first substrate or the bottom surface of the second substrate.
  • the polarizing plates may be coupled to the upper and lower surfaces of the first and second substrates, respectively. In this case, the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed on the polarizing plates.
  • the touch electrode 300 may be formed below the first polarizer or on the first polarizer. That is, the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed on surfaces of the polarizing plates facing the polarizing plates and the first and second substrates.
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed between the first and second substrates 100 forming the display panel. .
  • the touch electrode 300 and the sensing electrode 200 may be formed on the bottom surface of the first substrate or the top surface of the second substrate. At this time, the substrate 100 becomes a cover substrate.
  • FIG. 8 to 11 illustrate examples to which a touch panel according to various embodiments of the present disclosure is applied.
  • FIG 8 illustrates that the touch panel of the present invention is applied to a mobile device.
  • the touch panel described above may be applied to the display portion of the mobile device.
  • the curved touch panel is applied while the substrate has a partially curved surface.
  • the substrate may be a touch panel having a curved part while partially having a flat surface and a partially curved surface.
  • the end of the substrate may be curved or curved with a curved surface or a surface including random curvature.
  • the substrate itself may be a flexible substrate having flexible characteristics.
  • the substrate may be a curved or bent substrate. That is, the touch panel including the substrate may also be formed to have a flexible, curved or bent characteristic. Therefore, the mobile device to which the touch panel according to the embodiment is applied is easy to carry and can be changed to various designs.
  • the touch panel 10 is a touch panel according to an embodiment of the present invention is formed to be detachable to other devices by the connecting means.
  • the touch panel of the present invention is applied to a vehicle navigation device and can be used by being detached from a vehicle.
  • FIG. 11 is an example in which a vehicle display is implemented through a touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • the dashboard and the front manipulation unit of the vehicle may be implemented by the above-described touch panel.

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Abstract

본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 유효 영역에 형성되며 제 1 입력을 감지하는 감지 전극, 상기 유효 영역에서 상기 감지 전극과 중첩하지 않도록 형성되며 제 2 입력을 감지하는 터치 전극, 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 감지 전극과 연결되는 제 1 배선 및 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 터치 전극과 연결되는 제 2 배선을 포함하고, 상기 터치 전극은 메쉬 형상인 터치 패널에 관한 것이다.

Description

터치 패널
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 터치 패널의 수율 및 성능을 향상시키기 위한 구조에 관한 것이다.
최근 모바일 단말과 같은 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 대표적으로 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치에 압력을 가했을 때 전극 간 연결에 따라 저항이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 제조 방식의 편의성 및 센싱력 등을 감안하여 소형 모델에 있어서는 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.
터치 패널의 전면부는 일반적으로 사용자의 터치 명령을 인식하는 유효 영역(View Area)과 터치 명령을 인식하지 않는 비유효 영역으로 구분되며, 베젤(Bezel)은 비유효 영역에 속한다.
상기 터치 패널은 비유효 영역과 유효 영역을 포함하는 기판을 포함한다. 상기 유효 영역에서는 입력 수단을 감지하는 투명 전극이 형성되고, 상기 비유효 영역에는 배선 및 인쇄층 등이 형성된다.
상술한 정전 용량 방식은 두 개의 용량성 센싱층(capacitive sensing layer)을 포함하는 구성으로 대부분 이루어지는데, 상기 두 개의 용량성 센싱층은 상기 층들 사이의 용량성 효과(capacitive effect)를 얻기 위해 절연 물질로 상호 공간을 두고 형성된다.
한편, 손가락뿐만 아니라 스타일러스 펜 등을 이용한 터치를 인식하기 위한 구성도 터치 패널에 포함될 수 있다. 이 때, 스타일러스 펜의 터치를 인식하기 위한 구성과 손가락의 터치를 인식하기 위한 구성은 서로 다른 방식으로 터치를 감지할 수 있다.
본 발명은 손가락에 의한 터치와 스타일러스에 의한 터치를 감지할 수 있는 터치 패널의 제조 불량을 방지하고 수율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명은 터치 패널의 시인성을 개선하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터치 패널은 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 유효 영역에 형성되며 제 1 입력을 감지하는 감지 전극, 상기 유효 영역에서 상기 감지 전극과 중첩하지 않도록 형성되며 제 2 입력을 감지하는 터치 전극, 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 감지 전극과 연결되는 제 1 배선 및 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 터치 전극과 연결되는 제 2 배선을 포함하고, 상기 터치 전극은 메쉬 형상이다.
이 때, 상기 터치 전극의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선은 노드를 포함할 수 있으며, 노드는 3개 이상 10개 이하로 형성될 수 있고, 상기 노드는 메쉬 선과 터치 전극 경계의 접점을 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서 노드 사이의 거리는 200 내지 600um가 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널은 유효 영역에서 인접한 감지 전극 사이에 복수의 터치 전극이 배치될 수 있고, 구체적으로는 유효 영역에서 인접한 감지 전극 사이에 두 개의 터치 전극이 배치될 수 있다. 이 때, 인접한 감지 전극 사이에 배치된 두 개의 터치 전극 각각의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선은 적어도 3개 이상의 노드를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널은 감지 전극도 메쉬 형상으로 형성되고, 터치 전극 메쉬 형상의 개구율은 상기 감지 전극 메쉬 형상 개구율의 0.8배 내지 1.2배가 될 수 있다. 상기 감지 전극과 터치 전극은 상기 유효 영역에서 동일한 층에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 두 가지 형태의 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 패널의 시인성을 개선할 수 있다.
뿐만 아니라 터치 패널의 불량을 방지하고 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 유효부를 확대하여 표시한 평면도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 터치 전극을 확대하여 표시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 패널이 적용된 예를 나타낸 그림이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 터치 패널을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 어떤 구성 요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제 1, 제 2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용되는 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 유효 영역에 형성되며 제 1 입력을 감지하는 감지 전극, 상기 유효 영역에서 상기 감지 전극과 중첩하지 않도록 형성되며 제 2 입력을 감지하는 터치 전극, 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 감지 전극과 연결되는 제 1 배선 및 상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 터치 전극과 연결되는 제 2 배선을 포함하고, 상기 터치 전극은 메쉬 형상이다.
터치 패널은 입력 장치(예를 들어, 손가락, 스타일러스 펜 등)의 위치를 감지하는 유효 영역(VA)과 이 유효 영역(VA)의 주위에 배치되는 비유효 영역(UA)이 정의되는 기판을 포함한다.
여기서, 유효 영역(VA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 전극이 형성될 수 있다. 예를 들어 감지 전극, 터치 전극이 형성될 수 있다. 그리고 비유효 영역(UA)에는 투명 전극을 전기적으로 연결하는 배선이 형성될 수 있다. 또한, 비유효 영역(UA)에는 상기 배선에 연결되는 외부 회로 등이 위치할 수 있다.
이와 같은 터치 패널에 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량 또는 EMR의 차이가 발생하고, 이러한 차이가 발생한 부분을 접촉 위치로 검출한다.
이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기판은 상기 기판 상에 형성되는 감지 전극, 절연층, 배선 및 회로 기판 등을 지지한다. 상기 기판은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.
기판은 유효 영역(VA) 및 상기 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역(UA)을 포함하고, 기판의 비유효 영역(UA)에는 인쇄층이 형성될 수 있다. 인쇄층은 배선과 상기 배선 전극을 외부 회로에 연결하는 인쇄 회로 기판 등이 외부에서 보이지 않도록 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 상기 인쇄층은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 또는 흰색 안료 등을 포함하여 흑색 또는 흰색을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 인쇄층에는 다양한 방법으로 원하는 로고 등을 형성할 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역(UA)에는 흑색 안료 또는 흰색 안료를 이용하여 상기 기판 상에 컬러 인쇄층을 형성할 수 있다. 이 때, 흰색 안료를 사용하는 경우, 화이트층이 형성되고, 흑색 안료를 사용하는 경우 블랙층이 형성될 수 있다. 여기서 흰색 안료는 투명한 안료를 포함한다.
감지 전극은 빛의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있으며 기판의 유효 영역에 형성된다, 일례로, 상기 감지 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. 또는, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수 있다. 또는, 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 감지전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 전기 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 감지 전극은 사용자가 터치 패널에 입력을 가할 때 발생하는 정전 용량의 차이를 감지하여 터치 위치를 검출한다.
터치 전극은 스타일러스 펜에 의한 입력을 감지하기 위한 구성이다. 보다 상세하게는 전자기 유도 방식을 응용하여 스타일러스 펜이 터치 패널의 터치 전극에 접근, 접촉함에 따라 발생하는 전자기의 변화량을 이용하여 터치 입력을 감지한다. 뿐만 아니라 스타일러스 펜에 의해 의해 발생하는 전기장의 세기, 변화를 이용하여 위치를 감지할 수 있다. 터치 전극은 투명한 성질을 가지는 물질을 이용하여 형성될 수 있으며, 전기장을 형성하거나 전자기 유도를 일으킬 수 있는 도전성 물질에 의해 형성될 수 있다. 터치 전극은 광 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐르고, 스타일러스 펜 등이 접근함에 따라 전기장이 변화하는 구성에 의해 구현될 수 있다. 기판의 유효 영역에 형성되며, 상술한 감지 전극과 같이 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. 또는, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수 있다. 또는, 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 감지전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 전기 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 터치 전극은 제 2 입력을 감지할 수 있으며, 제 2 입력은 예를 들어 스타일러스 펜 등에 의해 전기장이 변화함에 따라 발생하는 입력을 포함한다.
배선은 기판의 비유효 영역에 형성되며, 감지 전극에서 감지한 전기 신호 및 터치 전극에서 감지한 전기 신호를 터치 패널의 드라이버 IC 등에 전송하는 매개가 되는 구성이다. 배선 전극은 전기 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 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 있고, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 배선 전극은 기판의 비유효 영역에서 인쇄층 상부에 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 평면도이다. 도 1에는 앞서 설명한 기판(100), 감지 전극(200), 터치 전극(300), 제 1 배선(400), 제 2 배선(450)이 도시되어 있다. 도 1을 살펴보면 기판(100)의 유효 영역에 감지 전극(200)과 터치 전극(300)이 교대로 형성되어 있으며, 감지 전극(200)에 연결된 제 1 배선(400)과 터치 전극(300)에 연결된 제 2 배선(450)이 비유효 영역에 형성되어 있다. 한편 도 1은 터치 패널의 평면도로 기판(100)에 감지 전극(200), 터치 전극(300) 및 제 1, 2 배선이 직접 형성된 것처럼 표시되어 있으나, 실제로는 감지 전극(200) 및 터치 전극(300)은 기판(100)에 직접 형성될 수도 있고, 별도의 전극 형성층에 형성된 뒤 접착층에 의해 기판(100)에 부착될 수도 있다. 이러한 다양한 구조에 대해서는 후술한다.
본 발명은 터치 전극(300)이 메쉬 형상이다. 이는 도 2를 통해 살펴본다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 유효부를 확대하여 표시한 평면도이다. 도 2를 살펴보면 도 1에 표시된 터치 전극(300)이 실제로는 메쉬 형상으로 구현되어 있음을 볼 수 있다. 본 발명은 터치 전극(300)의 전기 전도 특성을 개선함과 동시에, 터치 패널의 시인성을 향상시키기 위하여 터치 전극(300)을 메쉬 형상으로 형성시킨다. 터치 전극(300)은 투명 물질로 형성되기는 하나, 기판(100) 상에서 터치 전극(300), 감지 전극(200)이 형성된 영역과 그렇지 않은 영역은 빛의 투과율이 달라질 수 있다. 따라서, 터치 전극(300) 또는 감지 전극(200) 본연의 기능인 신호 감지 및 전기 신호 전송을 원활하게 수행하고, 동시에 터치 패널의 시인성을 높이기 위하여, 터치 전극(300)을 메쉬 형상으로 형성한다.
그 결과, 터치 패널 하부의 표시 패널에서 발생한 빛이 메쉬 형상의 터치 패널을 통과하여 사용자에게 원활하게 시인될 수 있으면서 동시에 전기 전도 특성을 유지할 수 있다.
메쉬 구조를 형성하는 일 실시예로 기판(100)의 전면에 금속층을 배치하고, 상기 금속층을 메쉬 형상으로 에칭함으로써, 메쉬 형상의 전극을 형성할 수 있다. 예를 들어, 폴리에텔렌테레프탈레이트 등과 같은 기판(100)의 전면 상에 구리와 같은 금속층을 전면에 증착한 후, 상기 구리층을 에칭하여 양각의 메쉬 형상의 구리 금속 메쉬 전극을 형성할 수 있다.
또는 기판(100) 상에 UV 수지 또는 열경화성 수지층을 포함하는 수지층을 형성한 후, 상기 수지층에 메쉬 형상의 양각 또는 음각의 나노 패턴 및 마이크로 패턴을 형성한 후, Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo, Au, Ti 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 수지층 상에 스퍼터링 할 수 있다. 이 때, 상기 나노 패턴 및 마이크로 패턴의 양갹 패턴은 음각 패턴을 가지는 몰드를 임프린팅함으로써 형성될 수 있고, 음각 패턴은 양각 패턴을 가지는 몰드를 임프린팅함으로써 형성될 수 있다. 이어서, 상기 나노 패턴 및 상기 마이크로 패턴 상에 형성된 금속층을 에칭하여 나노 패턴 상에 형성되는 금속층 만을 제거하고, 마이크로 패턴 상에 형성된 금속층 만을 남김으로써, 메쉬 형상의 금속 전극을 형성할 수 있다. 이 때, 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 되며 나노 패턴 상에 형성된 금속층은 에칭되어 제거됨에 따라 상기 기판(100) 상에는 마이크로 패턴의 양각 메쉬 형상의 금속 전극이 형성될 수 있다.
다른 실시예로는 기판(100) 상에 UV 수지 또는 열경화성 수지층을 포함하는 수지층을 형성한 후 상기 수지층 상에 메쉬 형상의 음각 패턴을 형성하고, 상기 음각 패턴 내에 금속 페이스트를 충진할 수 있다. 이 때, 상기 수지층의 음각 패턴은 양각 패턴을 가지는 몰드를 임프린팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 금속 페이스트는 Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 일 수 있다. 이에 따라, 상기 메쉬 형상의 음각 패턴 내에 금속을 충진하여 음각의 메쉬 형상의 금속 메쉬 전극을 형성할 수 있다. 금속을 형성하는 방법은 금속 페이스트를 충진하거나, 도금을 이용하여 형성할 수 있다.
터치 전극은 메쉬 형상으로 서로 교차하는 복수 개의 서브 전극들에 의해 메쉬선(LA) 및 상기 메쉬선(LA) 사이의 메쉬 개구부(OA)를 포함할 수 있다. 이는 도 4를 통해 살펴볼 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 불가능하거나, 메쉬선의 단락이 발생할 수 있고, 약 10㎛를 초과하는 경우, 전극 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.
본 발명은 터치 전극이 메쉬 구조이므로, 종래에 비하여 터치 전극을 유연하게 형성할 수 있다. 즉, 본 발명과 같은 메쉬 형상의 터치 전극이 적용된 터치 패널은 특히 곡면에 적용되는 경우, 예를 들어 웨어러블 기기나 자동차, 곡면 디스플레이를 가지는 모바일 디바이스에 적용하기 용이하다.
본 발명의 일 실시예에서 터치 전극(300)은 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)이 적어도 3개 이상의 노드를 포함한다. 본 실시예는 터치 전극(300)의 전기 전도성을 개선하기 위한 것으로, 메쉬 형상을 이루는 메쉬 선(310)이 최소 3개 이상의 노드를 포함하는 경우, 일부 메쉬 형상이 단선되더라도 전기 신호 전송을 위한 다른 경로를 확보할 수 있다.
이를 도 3을 통해 살펴본다. 도 3에는 터치 전극(300)의 메쉬 형상을 이루는 메쉬 선(310)에 3개의 노드가 포함된 예이다. 도 3의 예에서는 메쉬 선(310)에 노드 A, 노드 B, 노드 C가 포함되어 있다. 본 발명에서 노드는 메쉬 선(310) 사이의 교차점뿐만 아니라 메쉬 선(310)과 터치 전극(300) 경계의 점점 또한 노드에 포함시킬 수 있다. 도 3의 노드 A와 노드 C는 터치 전극(300) 경계와 메쉬 선(310)의 접점에 형성된 노드이다.
본 실시예와 같이 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)이 적어도 3개 이상의 노드를 포함하는 경우 메쉬 선(310)의 일부가 단선되더라도, 터치 전극(300)의 신호 전송이 가능하다. 메쉬 선(310)은 터치 패널을 제조하는 과정에서 수행하는 여러 공정 중에 단선될 가능성이 있고, 외부 충격을 받아 단선될 수도 있다. 예를 들어 유연한(flexible) 구조적 특징을 가지는 터치 디바이스에 터치 패널이 장착되는 경우, 반복적으로 터치 패널(특히, 터치 전극)이 구부러지거나, 터치 전극이 애초에 구부러진 상태로 터치 디바이스에 장착되는 경우, 단선 가능성이 높다. 이렇게 메쉬 선(310)이 단선된 경우, 단선된 메쉬 선(310)을 통해서는 스타일러스 펜의 접촉에 따른 터치 감지 신호가 터치 전극(300)을 따라 전송될 수 없다. 그러나 본 발명의 실시예의 경우 3개 이상 형성된 노드에 의해 어느 메쉬 선(310)의 일부가 단선되더라도 다른 우회 경로 메쉬 선(310)을 통해 신호가 전송이 가능하다. 도 3의 예에서 만약 노드 A와 노드 B 사이에서 메쉬 선(310)이 단선되더라도 터치 전극(300)의 신호는 노드 B와 노드 C 사이의 메쉬 선(310)을 통해 전송될 수 있다. 즉, 터치 전극(300) 내에 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 각 메쉬 선(310)이 최소 3개 이상의 노드를 포함하는 경우에는 일부 메쉬 선(310)의 단선에도 불구하고 신호 전송이 가능하므로, 터치 패널의 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)에 포함된 노드는 3개 이상 10개 이하가 될 수 있다. 신호 전송의 관점에서만 보면 메쉬 선(310)이 많은 노드를 포함할수록 유리하나, 메쉬 선(310)이 많을수록, 노드가 많을수록 터치 패널의 시인성이 악화되는 문제가 발생한다. 예를 들어, 노드가 많을수록, 감지 전극 사이의 거리가 멀어지므로, 감지 전극의 민감도(감지 성능)이 악화될 수 있다. 뿐만 아니라, 각 메쉬 선(310)은 일정 너비 이상 확보되어야 하는데, 메쉬 선(310)에 노드가 많을수록 터치 전극(300) 자체의 너비 또한 넓어져야 한다. 이 또한 터치 패널의 시인성을 악화시키는 요인이다.
따라서, 본 실시예에서는 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)에 3개 이상의 노드를 포함하되, 10개 이하의 노드가 포함되도록 한다. 도 4에 도시된 터치 전극(300)에서는 메쉬 선(310)을 따라 4개의 노드가 형성되었다. 실험 결과, 노드의 수가 10개 이하인 경우에는 터치 패널의 시인성 품질에 영향을 미치지 않으나, 노드 수가 더 많아질 경우 시인성이 악화되는 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로는 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)의 노드가 4개 이상, 8개 이하인 경우에 특히 터치 패널의 시인성에 영향을 미치지 않음과 동시에 터치 전극(300)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있고, 메쉬 선(310)에 여러가지 이유로 단선이 발생하더라도 여전히 전기 전도성을 유지시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 노드 사이의 거리가 200 내지 600um가 될 수 있다. 만약 노드 사이의 거리가 200um보다 작아진다면, 터치 전극(300)이 기판(100)과 결합된 이후에 시인성이 낮아질 수 있다. 도 1, 2에는 1방향으로 형성된 터치 전극(300), 감지 전극(200)이 표시되어 있으나, 실제로 터치 패널에는 x, y 양방향으로 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)이 형성되어야 2차원 상의 좌표를 획득할 수 있다. 따라서, 최종 완성된 터치 패널은 도 1, 2에 도시된 터치 전극(300), 감지 전극(200) 외에 세로 방향으로 형성되는 터치 전극(300), 감지 전극(200)을 포함한다. 이렇게 상하 방향으로 중첩되는 터치 전극(300)과 감지 전극(200)의 노드 사이의 거리가 200um보다 작다면 그만큼 터치 전극(300) 내에 노드 수가 증가하고, 이는 결국 시인성 악화로 이어진다. 반면에 노드 사이의 거리가 600um를 초과하는 경우, 메쉬 선(310)에 적어도 3개 이상의 노드를 확보하기 위해서는 터치 전극(300) 자체의 너비가 넓어져야 한다. 이 경우, 터치 패널 전체의 크기가 커지는 문제가 발생하며, 한편으로는 메쉬 선(310) 사이의 간격이 너무 넓어 터치 감지 성능이 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)에 포함된 노드 사이의 거리가 200um 내지 600um가 되게 하며, 실험 결과, 250um 내지 550um인 경우에는 효과가 더욱 개선되며, 바람직하게는 300um 내지 400um인 경우 가장 좋은 효과가 나타났다.
한편, 도 3 및 도 4에는 터치 전극(300) 내의 메쉬가 규칙적인 사각형 패턴으로 형성된 예가 나타나 있으나, 메쉬의 형상은 여기에 한정되지 않는다. 도 5에 도시된 것처럼 여러가지 형상의 다각형이 혼합된 형태로 메쉬가 형성될 수 있을 뿐만 아니라 도 6과 같이 메쉬 선(310)이 불규칙한 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 다만 이 경우에도 터치 전극(300)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)은 적어도 3개 이상의 노드를 포함하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 일 실시예에서는 기판(100)의 유효 영역에서 인접한 감지 전극(200) 사이에 복수의 터치 전극(300)이 배치될 수 있다. 보다 바람직하게는 인접한 감지 전극(200) 사이에 두 개의 터치 전극(300)이 배치될 수 있다. 본 실시예는 도 7을 통해 살펴본다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널의 평면도이다. 도 7에는 감지 전극(200) 사이에 두 개의 터치 전극(300)이 형성된 예가 도시되어 있다. 본 실시예에서 터치 전극(300)은 하나 또는 복수의 감지 전극(200)을 사이에 두고 루프를 형성하도록 연결될 수 있으며, 이 경우 인접한 감지 전극(200) 사이에는 두 개의 터치 전극(300)이 배치될 수 있다.
한편, 인접한 감지 전극(200) 사이에 배치된 두 개의 터치 전극(300)은 각각의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)이 적어도 3개 이상의 노드를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 메쉬 선(310)에 형성된 노드는 3개 이상 5개 이하가 될 수 있다. 이 경우, 감지 전극(200)과 감지 전극(200) 사이에 형성된 터치 전극(300) 전체로 보면 적어도 6개 이상의 노드가 형성될 수 있으며, 이는 앞선 실시예에서 최적의 범위로 제시한 3개 이상 1개 이하, 보다 바람직하게는 4개 이상 8개 이하의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 터치 전극(300)뿐만 아니라, 감지 전극(200) 또한 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 감지 전극(200)의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선(310)은 적어도 3개 이상의 노드를 포함할 수 있다.
이 때, 메쉬 형상을 가지는 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 개구율 차이가 20% 내외일 수 있다. 즉, 터치 전극(300) 메쉬 형상의 개구율이 감지 전극(200) 메쉬 형상 개구율의 0.8배 내지 1.2배가 될 수 있다. 이는 시인성과 연관이 있다. 개구율은 터치 전극(300) 내에서 메쉬 선(310)이 형성된 영역의 너비와 관련이 있는데, 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 터치 패널의 유효 영역에 공존하므로, 양 구성의 개구율이 차이가 나는 경우 메쉬 전극의 광 투과율과 터치 전극(300)의 광 투과율이 서로 달라지게 된다. 그 결과 터치 패널의 유효 영역에서 전반적으로 광 투과율이 고르지 않게 된다. 그 결과 터치 패널이 뿌옇게 보이는 영역이 발생한다(이를 밀키 현상이라 한다.). 본 발명은 이를 방지하기 위하여 터치 전극(300) 메쉬 형상의 개구율을 감지 전극(200) 메쉬 형상 개구율의 0.8배 내지 1.2배가 되도록 한다. 본 실시예에서 터치 전극의 개구율은 바람직하게 단위 면적당 개구율이 감지 전극 개구율의 0.8배 내지 1.2배이며, 단위 면적이란 도 3을 예를 들어 노드 A와 노드 C 사이의 거리를 가로 세로로 했을 때의 직사각형 면적으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서 감지 전극(200)과 터치 전극(300)은 유효 영역에서 동일한 층에 형성된다. 기존에는 감지 전극(200)이 형성된 층과 터치 전극(300)이 형성된 층이 각각 별도로 터치 패널 내에 포함되었으나, 본 발명은 터치 전극(300)을 감지 전극(200)이 형성된 층에 함께 형성시켜, 터치 패널 내에 전극 형성층의 수를 줄일 수 있으며 이로써 터치 패널의 시인성을 개선할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 패널의 구조에 대하여 살펴본다. 본 발명의 감지 전극(200)과 터치 전극(300)은 기판(100) 상에 직접 형성될 수도 있고, 기판(100)과는 별개로 별도의 전극 형성층에 형성된 후 상기 전극 형성층이 기판(100)에 결합될 수 있다. 전극 형성층과 기판(100)은 예를 들어 접착층에 의해 결합할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판(100)에 직접 터치 전극(300)과 감지 전극(200)이 형성될 수도 있다.
앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 터치 패널은 2차원 상의 터치 위치를 감지하기 위하여 제 1, 2 방향으로 각각 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)이 형성될 필요가 있는데, 이 때, 제 1 방향 터치 전극(300), 감지 전극(200)과 제 2 방향 터치 전극(300), 감지 전극(200)은 각각 다른 전극 형성층에 형성되고 접착층 등에 의해 결합될 수 있으며 또는 하나의 전극 형성층의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 기판(100)의 양면에 직접 형성될 수도 있다.
뿐만 아니라 전극 형성층의 일면에 제 1, 2 방향 터치 전극(300), 감지 전극(200)이 모두 형성될 수 있으며, 이 경우 제 1 방향 터치 전극(300), 감지 전극(200)과 제 2 방향 터치 전극(300), 감지 전극(200)은 전기적으로 절연되어야 하므로, 절연층 및 브릿지 전극을 매개로 절연, 연결되어 제 1, 2 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 제 1, 2 배선 또한 메쉬 형상으로 형성될 수 있으며, 이로써 전기 전도성을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널이 형성된 터치 디스플레이 구조를 살펴본다.
본 실시예에서는 기판(100)이 커버 기판이 되고, 전극은 커버 기판 하부의 표시 패널에 형성될 수 있다. 이 때, 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)은 기판(100) 또는 전극 형성층에 형성되는 것이 아니라 표시 패널에 포함된 기판에 전극이 형성될 수 있다.
일 예로 표시 패널이 액정표시 패널인 경우 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor,TFT)와 화소 전극을 포함하는 제 1 기판과 컬러 필터층들을 포함하는 제 2 기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 형성되는데 이 때 제 1 기판 또는 제 2 기판에 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)이 형성될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 동일한 방향으로 형성된 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 동일한 기판 상에 형성된다.
한편, 상기 표시 패널은 박막 트랜지스터, 칼라 필터 및 블랙 매트릭스가 제 1 기판에 형성되고, 제 2 기판이 액정층을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 합착되는 COT(color filter on transistor)구조의 액정 표시 패널일 수도 있다. 즉, 상기 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 컬러 필터층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성한다. 이 때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화하기 위해 블랙 매트릭스를 생략하고, 공통 전극이 블랙 매트릭스의 역할을 겸하도록 형성할 수도 있다.
또한, 상기 표시 패널이 액정(LED) 표시패널인 경우, 상기 표시 장치는 상기 터치 패널 배면에서 광을 제공하는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널이 유기 전계 발광(OLED) 표시 패널인 경우, 상기 표시 패널은 별도의 광원이 필요하지 않은 자발광 소자를 포함한다. 상기 표시 패널은 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터가 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 유기 발광 소자가 형성된다. 상기 유기 발광 소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기발광소자 상에 인캡슐레이션을 위한 봉지 기판 역할을 하는 제 2 기판을 더 포함할 수 있으며, 제 1 기판 및 제 2 기판에 상술한 터치 전극(300)과 감지 전극(200)이 형성될 수 있다.
한편, 제 1, 2 기판에 터치 전극(300)과 감지 전극(200)이 형성되는 경우, 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 제 1, 2 기판의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 예를 들어 제 1 기판이 상부, 제 2 기판이 하부에 있다면, 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 제 1 기판의 상면 또는 제 2 기판의 하면에 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 제 1, 2 기판의 상면 또는 하면에는 각각 편광판이 결합할 수 있는데, 이 때, 상기 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)은 편광판에 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어 제 1 기판이 상부, 제 2 기판(100)이 하부에 존재하고 제 1, 2 기판의 상/하부에 각각 대향하는 면에 제 1, 2 편광판이 형성되는 경우, 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)은 제 1 편광판의 하부 또는 제 1 편광판의 상부에 형성될 수 있다. 즉 편광판과 제 1, 2 기판이 마주하는 편광판의 면에 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)이 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 터치 패널이 적용된 다른 형태의 터치 디스플레이에 대해 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 앞서 설명한 실시예들과는 달리, 표시 패널을 형성하는 제 1, 2 기판(100)의 사이에 터치 전극(300) 및 감지 전극(200)이 형성될 수 있다. 표시 패널의 제 1 기판이 상부, 제 2 기판이 하부에 형성되는 경우 터치 전극(300)과 감지 전극(200)은 제 1 기판의 하면 또는 제 2 기판의 상면에 형성될 수 있는 것이다. 이 때, 기판(100)은 커버 기판이 된다.
도 8 내지 도 11는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 패널이 적용된 예를 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명의 터치 패널이 모바일 디바이스에 적용된 것이다. 모바일 디바이스의 디스플레이 부분에 상술한 터치 패널이 적용될 수 있다.
도 9는 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 10은 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 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 통해 차량용 디스플레이가 구현된 예이다. 차량의 대쉬 보드 및 전면 조작부가 상술한 터치 패널에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것으로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 수정, 변경, 부가가 가능한 부분까지 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판;
    상기 유효 영역에 형성되며 제 1 입력을 감지하는 감지 전극;
    상기 유효 영역에서 상기 감지 전극과 중첩하지 않도록 형성되며 제 2 입력을 감지하는 터치 전극;
    상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 감지 전극과 연결되는 제 1 배선; 및
    상기 비유효 영역에 형성되고, 상기 터치 전극과 연결되는 제 2 배선;
    을 포함하고,
    상기 터치 전극은 메쉬 형상인 터치 패널
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 전극의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선에서 상기 노드는 3개 이상 10개 이하인 터치 패널
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 노드는 메쉬 선과 터치 전극 경계의 접점을 포함하는 터치 패널
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 노드 사이의 거리는 200 내지 600um인 터치 패널
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유효 영역에서 인접한 감지 전극 사이에 복수의 터치 전극이 배치되는 터치 패널
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유효 영역에서 인접한 감지 전극 사이에 두 개의 터치 전극이 배치되는 터치 패널
  7. 청구항 6에 있어서,
    인접한 감지 전극 사이에 배치된 두 개의 터치 전극 각각의 일측 경계에서 타측 경계까지 형성된 메쉬 선은 적어도 3개 이상의 노드를 포함하는 터치 패널
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 전극은 메쉬 형상인 터치 패널
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 터치 전극 메쉬 형상의 개구율은 상기 감지 전극 메쉬 형상 개구율의 0.8배 내지 1.2배인 터치 패널
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 전극과 터치 전극은 상기 유효 영역에서 동일한 층에 형성되는 터치 패널
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