KR102259437B1 - 터치 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 패널에 관한 것으로 보다 상세하게는 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 기판의 유효 영역에 형성되는 감지 전극, 상기 기판의 비유효 영역에 형성되는 배선 전극, 상기 배선 전극이 형성된 기판의 일단에 형성되고 패드부와 연결되는 단자부 및 상기 단자부 또는 배선 전극 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 절연층을 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.

Description

터치 패널{Touch panel}

본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 수분 등 이물이 침투하는 것을 방지할 수 있는 터치 패널에 관한 것이다.

최근 모바일 단말과 같은 다양한 전자 제품을 비롯해 차량용 디스플레이에 이르기까지 수많은 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.

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.

본 발명은 터치 패널에 습기, 이물질이 유입되는 것을 확실히 봉쇄할 수 있는 터치 패널 구조를 제안하기 위한 것이다.

특히, 차량의 대쉬 보드 등에 장착되는 차량용 터치 패널에 수분이 유입되어 발생하는 문제를 미연에 차단하기 위한 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 터치 패널은 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 기판의 유효 영역에 형성되는 감지 전극, 상기 기판의 비유효 영역에 형성되는 배선 전극, 상기 배선 전극이 형성된 기판의 일단에 형성되고 패드부와 연결되는 단자부 및 상기 단자부 또는 배선 전극 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 절연층을 포함한다. 이 때, 상기 절연층은 상기 단자부 중 패드부가 접촉되지 않는 부분 및 상기 배선 전극의 외곽에 형성될 수 있고 또는 상기 절연층은 상기 단자부의 상단 영역 및 하단 영역에 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 절연층은 배선 전극 상부 전 영역에 형성될 수도 있다.

한편, 절연층은 우레탄계 수지, 아크릴계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있고 절연층의 두께는 1um이상 200um 이하로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터치 패널은 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판, 상기 기판의 유효 영역에 형성되는 감지 전극, 상기 기판의 비유효 영역에 형성되는 배선 전극, 상기 배선 전극이 형성된 기판의 일단에 형성되고 패드부와 연결되는 단자부, 상기 단자부 또는 배선 전극 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 절연층 및 접착층을 매개로 상기 절연층 상부에 결합되는 대쉬 보드를 포함한다.

본 발명에 따르면, 단자부 또는 배선 전극 중 외부에 노출되지 않는 영역에도 절연층이 형성되므로, 종래에 비하여 수분의 유입을 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 터치 패널을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터치 패널의 일부를 확대한 분해 사시도이다.

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.

터치 패널은 입력 장치(예를 들어, 손가락 등)의 위치를 감지하는 유효 영역(VA)과 이 유효 영역(VA)의 주위에 배치되는 비유효 영역(UA)이 정의되는 기판(100)을 포함한다.

여기서, 유효 영역(VA)에는 입력 장치를 감지할 수 있도록 투명 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. 이러한 비유효 영역(UA)에는 외곽 더미층이 형성될 수 있으며, 이 외곽 더미층에는 로고(logo) 등이 형성될 수 있다.

이와 같은 터치 패널에 입력 장치가 접촉되면, 입력 장치가 접촉된 부분에서 정전 용량의 차이가 발생하고, 이러한 차이가 발생한 부분을 접촉 위치로 검출한다.

이러한 터치 패널을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

기판(100)은 상기 기판(100) 상에 형성되는 감지 전극, 절연층, 배선 전극 및 회로 기판 등을 지지한다. 상기 기판(100)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.

기판(100)은 유효 영역(VA) 및 상기 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역(UA)을 포함하고, 기판(100)의 비유효 영역(UA)에는 외곽 더미층이 형성될 수 있다. 외곽 더미층은 배선 전극과 상기 배선 전극을 외부 회로에 연결하는 인쇄 회로 기판 등이 외부에서 보이지 않도록 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 상기 외곽 더미층은 원하는 외관에 적합한 색을 가질 수 있는데, 일례로 흑색 안료 또는 흰색 안료 등을 포함하여 흑색 또는 흰색을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 외곽 더미층에는 다양한 방법으로 원하는 로고 등을 형성할 수 있다.

즉, 상기 비유효 영역(UA)에는 흑색 안료 또는 흰색 안료를 이용하여 상기 기판 상에 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 전극(200)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다, 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.

배선 전극(300)은 기판(100)의 비유효 영역에 형성되며, 감지 전극(200)에서 감지한 전기 신호를 터치 패널의 드라이버 IC 등에 전송하는 매개가 되는 구성이다. 배선 전극(300)은 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.

단자부(400)는 배선 전극(300)과 패드부를 전기적으로 연결하기 위한 구성으로, 배선 전극(300)의 일단을 패드부와 전기적으로 용이하게 접속할 수 있도록 변형한 형상이거나 또는 배선 전극(300) 일단에 전도성 물질을 이용하여 별도의 접속 수단을 구비할 수도 있다.

본 발명의 절연층(500)은 단자부(400) 또는 배선 전극(300) 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 구성으로, 배선 전극(300)을 보호하고 배선 전극(300)을 통해 전송되는 전기 신호가 외부의 간섭없이 용이하게 전송될 수 있도록 하기 위한 구성이다. 특히 수분, 먼지 등으로부터 배선 전극(300) 및 단자부(400)를 보호한다. 매우 높은 저항을 갖는 절연 물질을 인쇄하여 형성할 수 있으며, 인쇄 외에도 다양한 방식을 채용하여 형성시킬 수 있다.

본 발명의 절연층(500)은 단자부(400) 또는 배선 전극(300) 중 외부에 노출되는 영역에 형성될 뿐만 아니라, 외부에 노출되지 않는 일부 영역에도 형성될 수 있다. 이를 종래의 발명과 비교하여 설명한다.

도 1은 종래의 터치 패널을 나타낸 단면도이다. 종래의 터치 패널은 단자부(400)와 패드부가 연결되었을 때 외부에 노출되는 부분, 구체적으로는 단자부(400)의 하단 영역에만 절연층(500)이 형성되었다. 공정 효율 및 절연층(500) 형성 영역을 최소화하기 위한 목적이었다. 또한, 노출되는 영역에 절연층(500)을 형성하는 것만으로도 충분히 배선 전극(300)을 비롯한 터치 패널 내부 구성을 보호할 수 있다고 여겨졌기 때문이다.

그러나 종래의 터치 패널을 사용한 결과, 절연층(500)에도 불구하고 단자부(400)에 유입되는 이물을 효과적으로 방지할 수 없었다. 특히, 단자부(400)에서도 외부에 노출되지 않는 영역인 상단 영역을 통해 침투하는 수분을 막을 수 없다는 점에서 큰 문제가 발생하였다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 나타낸 단면도이다. 본 발명은 앞서 언급한 종래의 터치 패널에서 드러난 문제점을 개선하기 위하여 단자부(400)에서 터치 패널 외부에 노출되는 영역(도 2의 예에서 단자부(400) 하단 영역(A로 표시됨)뿐만 아니라, 외부에 노출되지 않는 영역 중 일부인 단자부(400) 상단 영역(B로 표시됨)에도 절연층(500)이 형성된다. 이로써 단자부(400)의 상단 영역으로부터 침투되는 수분을 효율적으로 방어하여 종래의 터치 패널에서 나타난 심각한 문제, 예를 들어 수분에 의한 부식 발생 등을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 단자부(400)뿐만 아니라 터치 패널의 다른 구성에도 절연층(500)을 형성시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로는 배선 전극(300) 상부에 절연층(500)이 형성되도록 할 수 있다. 본 실시예에 따르면 배선 전극(300)을 종래에 비하여 직접적으로 보호할 수 있으므로, 터치 패널 내 배선 영역의 품질 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 절연층(500)이 단자부(400) 중 패드부가 접촉되지 않는 부분 및 배선 전극(300)의 외곽에 형성될 수 있다. 절연층(500)을 배선 전극(300)의 외곽 영역에 형성시키는 경우, 절연층(500)을 적정 영역에 형성시키면서 동시에 가장 효율적으로 배선 전극(300) 및 터치 패널 내부 구성을 보호할 수 있다는 장점이 있다.

한편 본 발명의 다른 실시예에서 절연층(500)은 배선 전극(300) 상부의 전 영역에 형성될 수도 있다. 이는 추후 설명할 본 발명의 터치 패널이 차량에 적용되는 경우, 각 영역에 따라 터치 패널이 배선 전극(300) 상에서 형성되는 양태를 달리할 수 있으며, 그 일 예로 배선 전극(300) 상부 전 영역에 절연층(500)이 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 절연층(500)은 우레탄계 수지, 아크릴계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 절연층(500)의 일 예로 감광성 수지, 감광성 단일체에 광 개시제 및 색소를 이용하고 여기에 자외선을 조사하여 중합 반응을 일으켜 생성되는 절연 수지를 이용하여 절연층(500)을 생성할 수 있다. 감광성 수지로는 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)를, 감광성 단일체로는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer)를 사용할 수 있다. 다만 이는 일 예에 불과하며 우레탄계 수지 또는 아크릴계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 경우 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 보아야 한다. 위에 예시적으로 언급한 물질로 절연층(500)을 형성하는 경우 저항은 10^13 ohm 이상의 저항을 가져 전기 전도를 완벽히 차단할 수 있었으며, 점도 또한 65dpa.s로 매우 양호한 것을 확인할 수 있었다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 절연층(500)의 두께는 1um 이상 200um 이하가 되도록 할 수 있다. 절연층(500)의 두께가 200um를 초과하는 경우, 절연층(500)으로 인하여 터치 패널 자체가 지나치게 두꺼워지는 문제가 있고, 절연층(500)이 형성된 부분이 그렇지 않은 부분에 비하여 두꺼워지므로, 터치 패널 내에 절연층(500)으로 인한 빈 공간이 과도하게 발생하는 문제가 있다. 한편, 절연층(500)의 두께가 1um 이하가 되는 경우에는 절연층(500)이 수분과 같은 이물질로부터 단자부(400) 및 배선 전극(300)을 보호하기 위한 본연의 기능을 수행하지 못할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 위 수치 범위 내에 포함되도록 절연층(500)의 두께를 형성할 수 있다.

이하에서는 도 3 및 도 4를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터치 패널에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 터치 패널의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 차량용 터치 패널의 일부를 확대한 분해 사시도이다. 본 실시예의 차량용 터치 패널은 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판(100), 상기 기판(100)의 유효 영역에 형성되는 감지 전극(200), 상기 기판(100)의 비유효 영역에 형성되는 배선 전극(300), 상기 배선 전극(300)이 형성된 기판(100)의 일단에 형성되고 패드부와 연결되는 단자부(400), 상기 단자부(400) 또는 배선 전극(300) 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 절연층(500) 및 접착층을 매개로 상기 절연층(500) 상부에 결합되는 대쉬 보드(600)를 포함한다.

기판(100), 감지 전극(200), 배선 전극(300), 단자부(400), 절연층(500)은 앞선 실시예에서 상세하게 설명하였으므로 중복하여 설명하지 않는다.

본 실시예에 따른 차량용 터치 패널은 상술한 터치 패널을 차량용 대쉬 보드(600)와 결합한 것이다. 차량용 대쉬 보드(600)를 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 접착성 물질을 매개로 터치 패널과 접착하여 차량용 터치 패널로 동작할 수 있다.

도 3의 박스 부분 또는 도 4를 통해 확인할 수 있듯이, 차량용 터치 패널의 일부 영역에서는 절연층(500)이 배선 전극(300) 상부 전 영역에 형성될 수 있으며, 도 3에서 박스로 표시되지 않은 영역에서는 도 2와 같이 절연층(500)이 배선 전극(300)의 일부 영역, 더욱 구체적으로는 배선 전극(300)의 외곽 영역에 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이 앞서 설명한 터치 패널을 차량의 계기판 등에 장착할 수 있으므로, 다양한 형태로 본 발명을 응용, 활용할 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.

100 기판
200 감지 전극
300 배선 전극
400 단자부
500 절연층
600 대쉬 보드

Claims (6)

1. 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 기판;
   상기 기판의 유효 영역에 형성되는 감지 전극;
   상기 기판의 비유효 영역에 형성되는 배선 전극;
   상기 배선 전극이 형성된 기판의 일단에 형성되고 패드부와 연결되는 단자부; 및
   상기 단자부 또는 배선 전극 중 외부에 노출되는 영역 및 외부에 노출되지 않는 일부 영역에 형성되는 절연층;
   을 포함하되,
   상기 절연층은 우레탄계 수지를 포함하고,
   상기 절연층의 두께는 1um이상 200um 이하이며,
   상기 절연층은 상기 단자부 중 패드부가 접촉되지 않는 부분 및 상기 배선 전극의 외곽 전체 둘레에 형성되고,
   상기 절연층은 또한, 상기 단자부의 상단 영역에도 형성되는 것을 특징으로 하는, 포함하는 터치 패널.
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