KR101316566B1 - 터치스크린 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 터치스크린 패널은, 상면으로부터 접촉을 수용하는 투명 윈도우, 상기 투명 윈도우의 배면에 배치되며 접촉을 감지하는 투명 감지 전극이 형성된 기판, 및 상기 기판의 외부로 노출된 면에 형성된 내지문 또는 초발수 코팅을 포함한다. 본 발명에 따르면, 대형 화면에 적용되는 터치스크린 패널에서 상면의 접촉 압력에 의해 디스플레이면과 투명 감지 전극이 형성된 기판이 접함으로써 발생하는 유막현상을 방지할 수 있다.

Description

터치스크린 패널 및 그 제조 방법{Touchscreen panel and its manufacturing method}

본 발명은 터치스크린 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 접촉 압력에 의해 발생하는 유막현상을 방지할 수 있는 터치스크린 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자 기기의 종류가 다양해지면서, 전자 기기를 소형화하면서 표시 화면을 대형화할 수 있는 다양한 기술이 제안되고 있다. 전자 기기의 소형화에 따라 접촉 입력 장치를 통해 사용자의 입력을 인식하는 전자 기기가 늘어나고 있으며, 특히 표시 화면에 입력 기능을 탑재한 터치스크린 패널이 표시 화면의 대형화 흐름에 따라 다양한 전자 기기에 적용되고 있다.

터치스크린 패널은 동작 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분할 수 있으며, 정전용량 방식은 얇은 두께의 터치스크린 패널을 제조할 수 있으며, 내구성이 높고 멀티 터치가 가능하여 다양한 전자 기기에 널리 사용되고 있다.

정전용량 방식의 터치스크린 패널은 OCA 등의 접착층을 통해 투명 윈도우에 부착되어 동작한다. 또한, 이렇게 형성된 터치스크린 패널은 LCD 등의 디스플레이 상에 부착됨으로써 사용자는 디스플레이로부터 시각적 정보를 수용함과 동시에 디스플레이 상면에 형성된 터치스크린을 통해 접촉신호를 입력할 수 있게 된다.

최근에는 전자책, 태블릿 PC, 네비게이션과 같은 대형 화면에도 터치스크린 패널이 장착되고 있으며, 대형 TV에 장착될 수 있는 터치 스크린 패널도 시판되고 있다.

터치스크린 패널의 활용도가 높아지면서 터치스크린 패널이 장착된 디스플레이의 크기도 점차 증가하고 있다. 터치스크린 패널의 경우 손가락 또는 스타일러스 팬에 의해 접촉신호를 입력하도록 하기 때문에 접촉을 수용하는 외부면은 지속적인 외부 압력에 노출되게 된다. 따라서, 접촉을 수용하는 투명 윈도우는 높은 내구성이 요구되며, 정전용량식 터치스크린 패널의 경우 잘 용이하게 휘지 않아야 한다. 이를 위하여 일반적으로 투명 윈도우는 두께 5,000㎛ 이상의 강화 글라스이거나 두께 5,500㎛ 이상의 PMMA, PC, PET, 또는 이들의 조합으로 이루어진다.

그러나, 두께가 너무 두꺼우면 장착시 제품의 크기가 커지며 무게가 증가하는 단점이 있다. 대형 화면의 경우 투명 윈도우의 두께에 의한 장착 제품의 무게의 증가로 인한 문제가 더욱 커진다. 따라서, 일반적으로 두께 5,000㎛ 내지 10,000㎛정도의 강화 글라스의, 비교적 얇은 두께의 투명 윈도우를 사용하고 있으며, 이 경우 접촉 압력에 의한 휨 현상은 여러가지 문제를 야기시킨다.

투명 윈도우의 휨 현상으로 발생하는 문제점 중 터치스크린 패널의 배면이 디스플레이의 상면과 접촉함으로써 발생하는 유막현상이 대표적이다. 터치스크린 패널은 LCD, LED 또는 AMOLED와 같은 디스플레이 상에 배치되는데, 이때 공정수율 및 노이즈 등의 문제를 극복하기 위해 디스플레이와의 사이에 에어갭(air gap)이 존재하도록 배치한다. 이때 외부 접촉이 발생하는 경우 압력으로 인해 휨이 발생하게 되면 에어갭 간극이 줄어들게 되며 외부 압력의 강도에 따라 디스플레이와 터치스크린 패널의 배면이 접촉 될 수 있다. 일반적으로 터치스크린 패널의 하부는 ITO가 증착된 PET 등의 기판이거나 ITO가 증착된 박막의 glass인데, 이들은 일정 점성이 존재하여 디스플레이와 접촉시 달라붙어 떨어지지 않는 현상이 발생하게 되며 이로 인해 특청 형태의 기름층이 형성된 것처럼 보여지는 소위 '유막현상'이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 이러한 유막현상을 방지할 수 있는 터치스크린 패널을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 터치스크린 패널은, 디스플레이와 에어갭은 사이에 두고 대향하는 면에 내지문 코팅(anti-finger coating) 층 또는 초발수 코팅 층이 형성된다.

내지문 코팅층 또는 초발수 코팅 층은 표면에 접촉된 문질을 밀어내는 성질이 있어, 터치스크린 패널에 휨 현상이 발생하여 디스플레이와 접촉하는 경우에도, 디스플레이면에 대한 강한 척력이 발생함으로써 이들 면의 신속한 분리를 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 터치스크린 패널의 배면에 형성된 내지문 코팅층 또는 초발수 코팅층에 의해 디스플레이면과의 접촉이 발생한 경우에도 신속한 원형 복귀가 가능해 짐으로써 유막현상을 방지할 수 있다.

이로 인해 대형화면용 터치스크린 패널의 경우 굳이 두꺼운 투명 윈도우를 사용하지 않아도 되므로 터치스크린 패널이 적용되는 전가 기기의 두께 및 무게를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널을 도시한 도,
도 2는 도 1에 도시한 터치스크린 패널의 단면도를 확대한 도,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 투명 감지 전극의 상면을 도시한 도이다. 본 실시예에 따른 터치스크린 패널은 이동통신 단말기, PDA, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, PMP(Portable Media Player) 등의 휴대용 전자 기기뿐만이 아니라, 리모콘, 텔레비전, 냉장고, 세탁기 등과 같은 일반적인 전자 기기의 입력 장치에도 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 패널은 투명 윈도우(100), 투명 윈도우(100)의 일면에 형성되어 소정의 형상으로 패터닝되는 투명 전극 및 투명 배선, 투명 배선과 연결되는 외부 배선부, 및 외부 배선부와 연결되어 감지 신호를 제어부(미도시)로 전달하는 회로 패턴 등을 포함하며, 이때 투명 전극은 제 1 축을 따라 형성된 복수의 바(bar) 전극 및 인접한 바 전극들 사이에 1열(또는 행)로 형성된 복수의 패치(patch) 전극으로 이루어지며, 상기 제 1 축 상의 동일한 위치에 배치되는 복수의 패치 전극들은 배선영역에서 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

투명 윈도우(100)는 빛 투과율이 우수한 유리, 아크릴 수지 등의 고강도 재료, 또는 플렉서블 디스플레이 등에 적용가능한 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등의 물질로 형성될 수 있으며, 외부의 자극으로부터의 보호 기능을 수행해야 하므로 바람직하게는 5,000㎛ 이상의 두께이다. 투명 윈도우(100)은 터치스크린 패널의 형태를 유지하는 역할을 하며, 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등을 통한 접촉을 수용한다.

투명 전극은 투명 윈도우(100)의 일면에 형성되는 전극으로서, 빛 투과율 및 전기 전도성이 우수한 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 또는 ZnO(Zinc Oxide) 등의 물질로 형성될 수 있다. 또한, 투명 전극은 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT), 실버 나노 와이어와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 투명 전극은 인체 등의 접촉으로 인해 형성되는 커패시턴스의 전극 역할을 하며, 투명 윈도우(100) 상의 접촉 입력의 수 및 접촉 위치의 정확한 판단을 위해 소정의 형상으로 패터닝될 수 있다. 도 1에 도시한 터치스크린 패널에서는 투명 전극이 바(bar)와 패치patch) 형상으로 패터닝되는 것을 가정하나, 접촉 위치를 감지하는데 적합한 다른 다양한 형상으로의 패터닝도 가능할 것이다.

본 실시예에서는 투명 전극이 투명 윈도우(100)의 일면 상에 형성되는 것을 가정한다. 폴리에틸렌 수지(Polyethylene Terephtalete, PET) 등의 일면에 상기 투명 전극이 ITO(또는 CNT)로서 증착(또는 인쇄)된 ITO 필름(또는 CNT 필름), 얇은 glass의 일면에 상기 투명 전극이 증착 또는 인쇄된 ITO 글라스(또는 CNT 글라스)를 투명 윈도우(100) 상에 배치한다.

이때 바 전극은 감지 전극으로서 기능할 수 있으며, 패치 전극은 구동 전극으로서 기능할 수 있다. 감지 전극이란, 정전용량의 변화를 감지하는 전극을 의미하며, 구동 전극이란, 다수의 채널에서 순차적으로 전압을 인가함으로써 해당 채널에 인가된 전압에 의해 감지 전극에서 정전용량의 변화를 감지하도록 함으로써 보다 정확한 접촉을 인식할 수 있게 하는 전극을 의미하는 것으로 공지된 것이다.

즉, 도 1에서 동일한 제 1 축(여기서는 x축) 상에 존재하는 복수의 패치 전극들이 연결되어 하나의 구동 전극을 이루며 이들은 채널 C1을 구성한다. 또한 위에서부터 첫번째 바 전극은 감지 전극으로서 기능하며 이는 채널 C5를 구성한다. 따라서, 채널 C1에 전압이 인가되고 채널 C5에 정전용량의 변화가 감지된다면 접촉은 도 1의 영역(110)에서 이루어진 것으로 처리되어 정밀한 터치의 인식이 가능하다.

전기용량 방식의 접촉위치 감지 패널의 경우에, 바 전극와 패치 전극은 전도성 물질(conductive material)로 이루어지며, 특히 터치스크린 패널의 경우에는 ITO 등의 투명 전도성 물질로 이루어진다.

본원 발명의 또 다른 실시예에서는, 도 1에 점선으로 표시된 배선 패턴(120)이 외부의 접촉여부 감지 회로로의 연결을 위해 연성 인쇄회로기판(flexible PCB) 또는 경성 인쇄회로기판(rigid PCB)을 상기 막에 접착하여 구성할 수도 있다.

도 1과 같이 형성된 감지 패턴을 갖는 접촉위치 감지 패널은 8개의 바 전극 채널 및 8 개의 패치 전극 채널을 포함한다. 패널의 크기에 따라 각각의 채널 수는 변동될 수 있다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 터치스크린 패널은 전자 기기의 디스플레이 장치(207)와 연결되어 사용자에게 입력 수단을 제공한다. 터치스크린 패널과 연결되는 디스플레이 장치(207)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등을 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 장치(207) 구동에 의해 발생하는 노이즈 성분 등이 터치스크린 패널에 유입되어 터치스크린 패널의 오작동을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 선택적으로 터치스크린 패널과 디스플레이 장치(207) 사이에 차단층(Shield Layer)을 배치할 수도 있다.

디스플레이 장치(207)와 투명 감지 전극(202)이 형성된 기판(203) 사이에 물리적인 단차(205)에 의해 에어갭(206)이 존재하게 되며, 에어갭을 사이에 두고 서로 대향하는 디스플레이 장치와 투명 감지 전극이 형성된 기판(203)의 접촉시 발생하는 유막현상을 방지하기 위해 내지문 코팅층 또는 초발수 코팅층(204)이 형성된다. 터치스크린 패널의 배면에 형성된 내지문 코팅층 또는 초발수 코팅층(204)에 의해 디스플레이 장치의 상면과의 접촉이 발생한 경우에도 신속한 원형 복귀가 가능해 짐으로써 유막현상을 방지할 수 있다. 이로 인해 대형화면용 터치스크린 패널의 경우 굳이 두꺼운 투명 윈도우를 사용하지 않아도 되므로 터치스크린 패널이 적용되는 전가 기기의 두께 및 무게를 줄일 수 있다.

이때, 코팅 재료는 AR(Anti Reflect; 반사율을 낮춘다는 의미임)을 하기 위한 약품, 예를 들면, 티타늄(Ti) 및 실리콘(Si)과, 내지문 및 초발수 코팅 일명, ECC(Easy Clean Coating)을 하기 위한 약품을 사용할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100, 201: 투명 윈도우 110 : 감지 영역
202 : 투명 감지 전극 203 : 기판
204 : 내지문 코팅층 또는 초발수 코팅층 205 : 단차부
206 : 에어갭 207 : 디스플레이 장치

Claims (6)

1. 투명 윈도우,
   투명 감지 전극이 형성된 기판, 및
   상기 기판의 배면에 형성된 내지문 코팅층(anti-finger coating layer) 또는 초발수 코팅층을 포함하는 터치스크린 패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 감지 전극이 형성된 기판은 ITO 필름인 터치스크린 패널.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 투명 감지 전극이 형성된 기판은 ITO 글라스인 터치스크린 패널.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 윈도우는,
   강화 유리, PMMA, PC, PET 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
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6. 삭제

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