KR100994608B1 - 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법 - Google Patents

전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 접촉 감지 패널은, 일면에 소정 패턴으로 감지 전극이 형성되고, 감지 전극이 형성되는 일면에 반대하는 면을 통해 접촉을 수용하는 투명 윈도우, 및 감지 전극과 연결되는 배선부를 포함하고, 감지 전극은 투명 윈도우와 일체로서 형성된다. 본 발명에 따르면, 일면에 감지 전극이 일체형으로 형성된 투명 윈도우를 이용함으로써 접촉 감지 패널의 제조 공정을 단순화하고 수율을 높일 수 있다.
접촉 감지, 감지 전극, 투명 윈도우

Description

전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법{TOUCH SENSING PANEL INCLUDING WINDOW HAVING ELECTRODES FORMED THEREWITH AS ONE BODY, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 투명 윈도우의 일면에 감지 전극을 패터닝하여 감지 전극이 투명 윈도우와 일체로 형성되도록 하며, 패터닝한 감지 전극을 배선부와 연결하여 투명 윈도우가 수용하는 접촉에 따른 감지 신호를 인식함으로써, 제조 공정을 단순화하고, 제조 공정에서 수율을 높일 수 있는 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 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 접촉 감지 패널이 표시 화면의 대형화 흐름에 따라 다양한 전자 기기에 적용되고 있다.
접촉 감지 패널은 동작 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방 식, 적외선 방식 등으로 구분할 수 있으며, 이 중에서 특히 정전용량 방식은 접촉 감지 패널의 두께가 얇고, 내구성이 높으며, 멀티 터치가 가능하여 다양한 전자 기기에 널리 사용되고 있다.
종래의 정전용량 방식 접촉 감지 패널은, PET 등을 기재로 하고 일면에 감지 전극이 형성된 별개의 기판을 OCA 등의 접착층을 이용하여 투명 윈도우에 부착하는 공정에 의해 제조된다. 그러나 접착층을 이용하여 투명 윈도우에 감지 전극 형성 기판을 부착하는 공정은 기포, 스크래치, 이물 등의 다양한 불량이 발생하는 공정이다. 상기 부착 공정은 그 자체로서 상당히 비싼 공정일 뿐만 아니라 이 공정에서의 높은 불량률로 인해 접촉 감지 패널의 공정 수율이 저하되어, 그로 인해 접촉 감지 패널의 단가가 증가할 수 있다. 또한, 부착 공정에서의 불량률을 낮추기 위해 투명 윈도우를 사전에 표면 처리하는 등의 부가 공정이 포함되는 경우 추가적인 단가 상승 요인으로 작용할 수 있어 문제가 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 투명 윈도우의 일면에 일체형으로 형성된 감지 전극을 패터닝하고, 패터닝한 감지 전극을 배선부와 연결하여 투명 윈도우가 수용하는 접촉을 감지함으로써, 제조 공정을 단순화하고 수율을 높일 수 있는 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 접촉 감지 패널은, 일면에 소정 패턴으로 감지 전극이 형성되고, 상기 일면과 반대하는 면을 통해 접촉을 수용하는 투명 윈도우, 및 상기 감지 전극과 연결되는 배선부를 포함하고, 상기 감지 전극은 상기 투명 윈도우와 일체로서 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 접촉 감지 패널의 제조 방법은, 투명 윈도우의 일면에 감지 전극을 패터닝하는 단계, 패터닝한 감지 전극에 연결되도록 배선부를 형성하는 단계, 및 상기 일면과 반대하는 면의 적어도 일부에 시트층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 투명 윈도우의 일면에 직접 감지 전극을 패터닝하여 감지 전극이 투명 윈도우와 일체로서 형성하며, 패터닝한 감지 전극을 배선부와 연결하여 투명 윈도우가 수용하는 접촉을 감지한다. 이에 따라, 접촉 감지 패널의 제조 공정에서 불량률이 높은 감지 전극과 윈도우의 부착 공정을 생략함으로써 제조 공 정을 단순화하여 수율을 높일 수 있고 접촉 감지 패널의 생산 단가를 낮출 수 있으며, 접촉 감지 패널이 적용되는 전가 기기의 두께를 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널을 도시한 도이다. 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널은 이동통신 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), 노트북 컴퓨터, 네비게이션, PMP(Portable Media Player), 휴대용 게임 기기 등의 휴대용 전자 기기뿐만이 아니라, 리모콘, 텔레비전, 냉장고, 세탁기, 데스크톱 컴퓨터, DVD 플레이어 등과 같은 일반적인 전자 기기, 더 나아가 산업용 또는 의료용 전자기기에도 적용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(100)은 투명 윈도우(110), 투명 윈도우(110)의 일면에 일체형으로 형성되어 소정의 형상으로 패터닝되는 감지 전극(120), 감지 전극(120)과 연결되는 배선부(130), 및 배선부(130)와 연결되어 감지 신호를 제어부(미도시)로 전달하는 연결 패드(140) 등을 포함할 수 있다.
투명 윈도우(110)은 빛 투과율이 우수한 유리, 아크릴 수지 등의 고강도 재료, 또는 플렉서블 디스플레이 등에 적용가능한 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfone), PI(polyimide), PMMA(PolyMethly MethaAcrylate) 등의 물질로 형성될 수 있다. 투명 윈도우(110)는 접촉 감지 패널(100)의 입력부의 외형을 유지하는 역할을 하며, 적어도 일부 영역이 외부로 노 출되어 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 도전성 물체의 접촉을 수용한다. 이때, 접촉에 따른 투명 윈도우(110)의 손상 또는 파괴를 방지하기 위해 보호층(미도시)을 선택적으로 추가하는 것이 가능하다. 참고로, 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 '접촉'이라는 용어는 접촉 수용면에 대한 직접적인 접촉을 의미하는 것에 더해 접촉 수용면으로부터 도전성 물체가 상당한 거리만큼 근접하는 것을 의미하는 것으로 넓게 해석된다. 즉, 본 발명에 따른 접촉 감지 패널 및 이를 장착한 접촉 입력 감지 장치는 도전성 물체의 접촉을 인식하거나, 또는 상당 거리 이내로의 근접을 인식하는 기능을 구비한 패널 또는 장치로 해석해야 할 것이다.
투명 윈도우(110)에 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 물체가 접촉하면, 접촉 물체와 감지 전극(120)을 전극으로 하고 투명 윈도우(110)를 유전체로 하여 소정의 캐패시턴스 변화가 발생한다. 상기 캐패시턴스 변화는 배선부(130)를 통해 감지 전극(120)과 연결된 제어부에 의해 측정되고, 제어부는 측정된 캐패시턴스 변화를 이용하여 접촉 발생 여부, 접촉 입력의 수와 접촉 위치 등을 판단할 수 있다.
감지 전극(120)은 투명 윈도우(110)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. 감지 전극(120)은 인체 등의 접촉에 따라 캐패시턴스 변화를 발생시키는 전도성 판(conductive plate)으로서 이용되며, 투명 윈도우(110) 상의 접촉 입력의 수 및 접촉 위치의 정확한 판단을 위해 소정의 형상으로 패터닝된다. 도 1a에 도시한 접촉 감지 패널(100)에서는 감지 전 극(120)이 직각 삼각형 형상으로 패터닝되는 것을 가정하나, 접촉 위치 등을 판단하는데 적합한 다른 다양한 형상으로의 패터닝도 가능하다.
본 실시예에서는 감지 전극(120)이 투명 윈도우(110)의 일면 상에 일체형으로 형성된다. 투명 윈도우(110) 상에 직접 감지 전극(120)을 패터닝하고 배선부(130)와 연결하여 접촉 감지 패널(100)을 제조함으로써, 감지 전극(120)을 별개의 기판에 형성하고, OCA 등의 접착 물질을 이용하여 감지 전극(120)과 투명 윈도우(110)를 부착하는 부착 공정, 예를 들어 라미네이션 공정을 생략할 수 있다. 일반적으로 폴리에틸렌 수지(polyethylene terephtalete, PET) 등의 일면에 ITO가 형성된 ITO 필름 자재의 ITO 형성면을 패터닝하고, 패터닝된 ITO 필름 자재를 아크릴 등의 투명 윈도우에 부착하는 과정이 생략됨으로써, 부착 공정에서 발생할 수 있는 불량 요인을 제거하고, 공정의 수율을 크게 향상할 수 있다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐서 일체형으로 또는 일체로서라는 표현은, OCA 등과 같은 별도의 접착층 없이 감지 전극(120)이 투명 윈도우(110)의 일면 상에 바로 형성되는 의미를 갖는다.
일실시예로, ITO가 적어도 일면에 코팅된 ITO 코팅 유리(ITO coated glass)를 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(100)에 적용할 수 있다. 이 경우, 유리 기판에 코팅된 ITO를 패터닝하여 감지 전극(120)을 형성하고, 이 유리 기판을 투명 윈도우(110)로 활용함으로써 패터닝한 ITO 필름 자재를 별개의 윈도우에 부착할 필요성이 없어지게 된다. 이에 따라, 접촉 감지 패널(100)의 제조 공정의 수율을 높임과 동시에 접촉 감지 패널(100)의 두께를 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
투명 윈도우(110)와 일체로 형성된 감지 전극(120)은 배선부(130)와 연결된다. 배선부(130)는 전기 전도성이 우수한 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속 물질, 또는 감지 전극(120)을 형성한 재료와 동일하거나 혹은 유사한 ITO 등의 투명 전도성 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 배선부(130)는 감지 전극(120)과 마찬가지로 에칭 등의 방법에 의해 형성할 수 있으며, 이 경우 감지 전극(120)을 형성하는 공정과, 배선부(130)를 형성하는 공정의 순서는 공정 특성에 따라 임의로 선택할 수 있다. 또한, 은을 포함하는 전도성 페이스트를 실크스크린 등의 방법으로 인쇄하여 배선부(130)를 형성하는 것도 가능한며, 이 경우에는 감지 전극(120)을 먼저 형성하고, 그 이후에 배선부(130)를 형성하는 것이 바람직할 것이다.
배선부(130)는 접촉 감지 패널(100)의 적어도 일단에 형성되는 연결 패드(140)와 연결되며, 다시 이 연결 패드(140)에 연결되는 제어부에 감지 전극(120)으로부터 발생하는 접촉 감지 신호를 전달한다. 투명 윈도우(110) 상의 접촉에 따라 감지 전극(120)과 접촉 물체 사이에 소정의 캐패시턴스가 생성되면, 캐패시턴스가 감지 전극(120)과 연결된 배선부(130)를 따라 제어부에서 감지됨으로써, 접촉 입력의 수 및 접촉 위치 등을 판단할 수 있다.
도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시한 접촉 감지 패널의 A-A'방향의 단면을 도시한 도이다. 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(100)은 투명 윈도우(110), 투명 윈도우(110)의 적어도 일면에 일체형으로 형성되며, 소정의 형상으로 패터닝되는 감지 전극(120), 감지 전극(120)과 연결되는 배선부(130), 및 시트층(150)을 포함할 수 있다.
도 1b에 도시된 바에 따르면, 감지 전극(120)은 투명 윈도우(110)의 하측면에 투명 윈도우(110)와 일체형으로 형성되며, 후술할 시트층(150)과 보호층(160)은 투명 윈도우(110)의 상측면에 형성된다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 감지 전극(120)을 투명 윈도우(120)의 상측면과 하측면에 모두 형성하고, 이 중 상측면에 형성된 감지 전극(120)으로는 접촉 물체의 접근을 감지하는 등의 용도로 이용하거나, 도 1c에 도시한 바와 같이 시트층(150)과 감지 전극(120)을 모두 투명 윈도우(110)의 하측면에 형성할 수도 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 명세서에서 '일체형으로', 혹은 '일체로서' 형성된다 함은, ITO 필름 형태의 별개 부재에 감지 전극을 형성한 뒤 이것을 투명 윈도우에 부착하는 방식으로 형성되는 것이 아니라, 스퍼터링 또는 이온 플레이팅과, 에칭 등의 방법에 의해 감지 전극(120)을 투명 윈도우(110) 상에 직접 형성한다는 의미이다. 즉, 그 형성 과정에 있어서 투명 윈도우에의 부착 공정을 포함하지 않는 일체의 방법을 의미한다. 또한, 감지 전극(120)을 투명 윈도우(110)에 '직접' 형성한다는 것은 투명 윈도우(110)의 노출된 일면에 감지 전극(120)을 직접 패터닝하는 것뿐만 아니라, 비산 방지 필름, 투명 수지 등과 같은 별도의 층이 코팅된 투명 윈도우(110)의 면 위에 감지 전극(120)을 상기와 같은 방법으로 형성하는 것까지도 포함하는 개념이다.
도 1b 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 접촉 감지 패널(100)은 전자 기기의 표시 장치(170)의 상부에 설치된다. 접촉 감지 패널(100)과 연결되는 표시 장치(170)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등일 수 있다. 이때, 표시 장치(170) 구동 등에 의해 발생하는 노이즈 성분이 접촉 감지 패널(100)에 전달되어 접촉 감지 패널(100)의 오작동을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 선택적으로 접촉 감지 패널(100)과 표시 장치(170) 사이에 차단층(Shield Layer)을 배치할 수도 있다.
표시 장치(170) 상에 배치되는 접촉 감지 패널(100)의 특성상, 접촉 감지 패널(100)이 적용되는 전자 기기는 접촉 감지 방식이 적용되지 않는 전자 기기에 비해 두께가 두꺼워질 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 제시하는 바와 같이 감지 전극(120)을 투명 윈도우(110)의 일면에 일체형으로 형성함으로써, 기존의 방식에서 감지 전극(120)이 형성되던 기판과, 접착층을 생략할 수 있으며, 이에 따라 접촉 감지 패널(100)이 장착되는 전자 기기의 두께를 얇게 하여, 디자인 측면에서의 요구에 부응할 수 있다.
투명 윈도우(110)는 일면에 일체형으로 형성되는 감지 전극(120)을 포함하며, 일실시예로 ITO 코팅 유리를 투명 윈도우(110)로서 이용할 수 있다. 도 1b에 도시한 바와 같이 접촉을 수용하는 상측면과 대향하는 일면, 즉 투명 윈도우(110)의 하측면에 감지 전극(120)이 일체형으로 형성됨으로써, 접촉 물체와 감지 전극(120) 사이에 캐패시턴스가 형성된다. 또는 도 1c에 도시한 바와 같이, 투명 윈도우(110)의 하측면에 시트층(150)을 먼저 부착하고, 시트층(150) 상에 감지 전극(120)을 일체로 형성하여 별도의 접착층을 포함하지 않는 접촉 감지 패널(100)을 구현할 수 있다.
감지 전극(120)은 소정의 형상으로 패터닝되어 투명 윈도우(110)가 수용하는 접촉에 따른 캐패시턴스 변화를 발생시킨다. 일실시예로, 스퍼터링 또는 이온 플레이팅과, 에칭 등의 방법으로 감지 전극(120)을 형성할 수 있다. 즉, 스퍼터링 혹은 이온 플레이팅의 방법을 사용하여 감지 전극(120)의 재료 물질 예를 들어 ITO, IZO, ZnO와 같은 투명 전도성 물질 을 배치하고, 배치된 물질을 원하는 형상으로 에칭함으로써 감지 전극(120)을 패터닝한다. 감지 전극(120)은 도 1a에 도시된 바와 같은 직각삼각형 형상 이외에도 다이아몬드, 직사각형, 벌집 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
시트층(150)은 배선부(130)가 배치되는 투명 윈도우(110)의 일부 영역을 시각적으로 차폐하거나, 투명 윈도우(110)의 장식(decoration)을 위해 형성되는 모든 층을 포함하는 개념이다. 시트층(150)은 인쇄, 증착, 스퍼터링, 코팅 등 다양한 방법으로 투명 윈도우(110) 표면에 배치되거나, 또는 인몰드 공정와 같은 방법으로 투명 윈도우(110) 내부에 처리되는 것도 가능하다. 투명 윈도우(110) 상에 시트층(150)을 형성하는 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이 감지 전극(120)이 배치되는 면의 반대측 면, 혹은 도 1c에 도시된 바와 같이 감지 전극(120)이 배치되는 면과 동일한 면에 배치될 수 있다.
시트층(150)은 배선부(130)가 외부로 노출되지 않도록 투명 윈도우(110)의 외곽 영역에 배치되어 시각적으로 차단하는 차폐 영역을 포함하거나, 윈도우(150)에 시각적인 장식 효과를 부여할 수 있다. 이를 위해, 도 1b에 나타낸 것처럼 배선부(130)가 배치되는 투명 윈도우(110)의 외곽 영역을 따라 시트층(150)을 배치하는 방법이 가능하다. 이때, 시트층(150)을 불투명한 재료로 형성함으로써, 배선부(130)가 시각적으로 노출되는 것을 막을 수 있다. 따라서 시트층(150)은 배선부(130)를 외부로부터 시각적으로 차단함과 동시에, 감지 전극(120)이 배치되는 접촉 감지 패널(100)의 유효 표시 영역을 침범하지 않는 영역에 형성하는 것이 바람직하다.
또는, 도 1c에 나타낸 것처럼 투명 윈도우(110)의 하측면에 소정의 차폐 영역(155)을 포함하는 시트층(150)을 배치하여 배선부(130)를 시각적으로 차단할 수 있다. 이때, 시트층(150)은 감지 전극(120)과 대응하는 영역에서는 투명하거나 혹은 일정한 장식 효과를 부여하고, 배선부(130)와 대응하는 영역에서는 불투명한 재료를 포함하여 배선부(130)의 시각적 노출을 차단할 수 있다.
보호층(160)은 외부 충격 또는 스크래치 등으로부터 투명 윈도우(110)를 보호하는 층으로서, 필요에 따라 선택적으로 부착될 수 있다. 투명 윈도우(110)의 적어도 일부 영역은 접촉을 수용하기 위해 외부로 노출되므로, 다수의 스크래치가 발생하거나 충격으로 인해 투명 윈도우(110)의 일부가 파괴될 수 있다. 따라서, 외부로 노출되는 투명 윈도우(110)의 영역에 보호층(160)을 형성하여 투명 윈도우(110)를 보호함으로써, 투명 윈도우(110)의 스크래치 혹은 손상으로 인해 접촉을 정확하게 판단하지 못하는 현상을 방지할 수 있을 것이다.
보호층(160)은, 투명 윈도우(110)의 상측면에 시트층(150)을 별도로 형성한 후, 시트층(150)이 형성된 영역과 접촉 감지 패널(100)의 유효 표시 영역을 덮는 형상으로 투명한 보호 필름을 부착하는 방법으로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 투명 윈도우(110)의 상측면에 부착되는 보호 필름이 시트층(150)으로 이용될 수 있도록 소정의 공정을 통해 보호 필름을 가공한 후, 상기 보호 필름을 투명 윈도우(110)에 부착하여 보호층(160)으로 이용할 수 있다. 이를 통해 접촉 감지 패널(100)의 제조 공정을 단순화할 수 있다. 투명 윈도우(110)가 강화 유리 등의 소재로 이루어지는 경우, 보호 필름은 통상 강화 유리에 부착되는 비산 방지 필름일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널을 포함하는 접촉 감지 장치를 도시한 도이다. 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(200)는 도 1에 도시한 접촉 감지 패널(100), 연결 패드(140)와 배선부(130)를 통해 감지 전극(120)과 연결되고 접촉에 따라 감지 전극(120)에서 생성되는 캐패시턴스 변화를 감지하는 제어부(210)를 포함한다. 상기 제어부(210)는 연결 패드(140)를 통해 접촉 감지 패널(100)에 부착되는 회로 기판(230)에 실장되며, 각 감지 전극(120)에 연결된 연결 패드(140)는 회로 기판(230)의 회로 패턴을 통해 제어부(210)의 각 센싱 채널(220)에 연결된다.
접촉 감지 패널(100)은 도 1a 및 도 1b에 도시한 것과 같은 구조의 접촉 감지 패널(100)로서, 투명 윈도우(110), 감지 전극(120), 배선부(130), 및 연결 패드(140)를 포함할 수 있다. 투명 윈도우(110)는 빛 투과율이 우수한 재질의 재료로 형성하는 것이 바람직하며, 감지 전극(120)은 투명 윈도우(110)의 일면에 직접 형성된다. 감지 전극(120)을 별개의 기판에 형성하고 접착 공정을 통해 투명 윈도우(110)에 부착하는 것이 아니라, 투명 윈도우(110)의 일면에 감지 전극(120)을 소 정의 형상으로 바로 패터닝함으로써, 부착 공정을 생략할 수 있다.
제어부(210)는 아날로그 또는 디지털 회로를 포함하며, 접촉 발생 여부 내지 접촉이 발생한 위치 등을 판단한다. 일실시예로, 투명 윈도우(110)의 일부 영역에 접촉이 인가되면, 접촉이 발생한 위치에 대응하는 영역에 배치된 감지 전극(120)에서 생성된 감지 신호가 제어부(210)로 전달된다. 상기 감지 신호는 접촉에 따라 발생하는 캐패시턴스 변화를 포함할 수 있으며, 배선부(130) 및 연결 패드(140)를 통해 제어부(210)로 전달된다.
감지 신호는 제어부(210)의 센싱 채널(220)을 통해 수신된다. 센싱 채널(220)은 감지 신호를 수신하기 위해 감지 전극(120)과 연결되는 별개의 채널로서, 하나의 감지 전극(120)과 하나의 센싱 채널(220)이 연결되는 것이 일반적이나, 하나의 센싱 채널(220)에 다수의 감지 전극(120)이 연결될 수도 있다. 일실시예로, 접촉 감지 패널(100)의 크기가 증가하여 감지 전극(120)의 수가 증가하면, 서로 이격되어 배치되는 감지 전극(120)을 하나의 센싱 채널(220)에 연결하여 센싱 채널(220)의 수를 늘리지 않고 하나의 제어부(210)로 접촉을 판단할 수 있다.
제어부(210)는 회로 기판(230)에 실장되어 접촉 감지 패널(100)과 연결될 수 있다. 회로 기판(230)으로는, 전자 기기 내부의 다양한 기구 형상에 대응하기 위해 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)을 이용할 수 있으며, 회로 기판(230)에 형성되는 회로 패턴은 연결 패드(140)와 연결되어 접촉 감지 패널(100)의 배선부(130)를 제어부(210)의 센싱 채널(220)과 연결한다. 제어부(210)는 회로 기판(230)에 실장되어 센싱 채널(220)을 통해 감지 신호를 수신하고, 수신 한 감지 신호를 이용하여 접촉 여부 및 접촉이 발생한 위치 등을 판단할 수 있다.
제어부(210)가 실장되는 회로 기판(230)은 접촉 감지 패널(100)의 투명 윈도우(110)와 연결된다. 일실시예로, 도 2에 도시한 바와 같이 회로 기판(230)에 형성된 회로 패턴은 투명 윈도우(140)의 일단에 배치되는 연결 패드(140)와 연결되며, 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF) 또는 이방성 전도 페이스트(Anisotropic Conductive Paste, ACP) 등을 이용하여 연결 패드(140)와 전기적으로 연결된다.
도 2와 같이 구성되는 접촉 감지 장치(200)에서, 투명 윈도우(110)가 접촉을 수용하면, 상기 접촉에 대응하여 감지 전극(120)에서 감지 신호가 생성된다. 감지 신호는 접촉에 따라 발생하는 캐패시턴스 변화를 포함할 수 있다. 접촉 위치 및 접촉에 따른 압력 등을 정확히 판단할 수 있는 캐패시턴스 값을 생성하기 위하여 투명 윈도우(110)는 균일한 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
접촉면상에 소정의 접촉 영역을 이루며 접촉되는 물체와 감지 전극(120) 사이에 형성되는 캐패시턴스의 값은 접촉 영역의 크기에 비례하므로, 접촉 영역과 더 큰 면적으로 중첩되는 감지 전극(120)에서 상대적으로 더 강한 감지 신호가 생성된다. 또한, 투명 윈도우(110)에 근접하는 접촉 물체로 인하여 발생하는 캐패시턴스의 값은 접촉 물체와 투명 윈도우(110) 사이의 거리에 비례하므로, 접촉 물체가 투명 윈도우(110)에 가깝게 접근할수록 감지 전극(120)에서 더 강한 감지 신호가 생성된다.
접촉에 의해 생성된 감지 신호는 감지 전극(120)과 전기적으로 연결되는 배 선부(130) 및 연결 패드(140)를 통해 제어부(210)가 실장된 회로 기판(230)으로 전달된다. 회로 기판(230)의 회로 패턴은 접촉 감지 패널(100)의 연결 패드(140)와 연결되어 감지 전극(120)에서 생성되는 감지 신호를 제어부(210)에 전달한다. 이때, 제어부(210)는 다수의 센싱 채널(220)을 통해 감지 신호를 수신할 수 있으며, 센싱 채널(220)은 감지 전극(110)과 1:1로 연결되어 각 감지 전극(120)에서 생성되는 감지 신호를 개별적으로 수신할 수 있다.
제어부(210)는 감지 신호를 이용하여 접촉 발생 여부 및 접촉이 발생한 위치 등을 판단한다. 일실시예로, 제어부(210)는 각 센싱 채널(220)을 통해 수신된 감지 신호의 강도를 소정의 임계치와 비교하여 감지 신호의 강도가 상기 임계치보다 큰 경우 접촉이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 복수의 센싱 채널(220)에 의해 수신되는 감지 신호의 강도와 분포 등을 참조하여 접촉이 발생한 위치를 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널의 제조 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(100)의 제조 방법은 투명 윈도우(110)에 감지 전극(120)을 직접 패터닝하여 투명 윈도우(110)와 일체로서 감지 전극(120)을 형성하는 것으로 시작된다(S10).
S10 단계에서는 일면에 ITO가 코팅된 ITO 코팅 유리를 상기 투명 윈도우(110)로서 이용할 수 있다. 즉, 일면에 ITO 등의 투명 전도성 물질이 일체로서 형성되어 있는 투명 윈도우(110)를 이용할 수 있다. 또는, 투명 윈도우(110)의 일면에 투명 전도층을 스퍼터링 등의 방법으로 형성한 뒤 이것을 에칭 등의 방법을 통해 소정 형상으로 패터닝함으로써 감지 전극(120)을 투명 윈도우(110)와 일체형으로 형성할 수 있다.
감지 전극(120)은 필요에 따라 다양한 형상으로 패터닝될 수 있는데, 직사각형, 직각삼각형, 다이아몬드, 벌집 모양 등이 그 예이다. 도 1a 및 도 2에 도시한 바와 같이 서로 마주보는 직각삼각형 형상으로 1층 구조의 감지 전극(120)을 형성하거나, 도 1a 및 도 2에 도시한 감지 전극(120)을 세로 방향으로 길게 형성할 수도 있다. 또한, 투명 윈도우(110)의 일면에 접촉의 제 1 축(예를 들어, X 축) 성분을 판단하기 위한 제 1 감지 전극 층을 패터닝하고, 제 1 감지 전극 층 상에 절연층을 형성한 후, 접촉의 제 2 축(예를 들어, Y 축) 성분을 판단하기 위한 제 2 감지 전극 층을 패터닝하여 2층 구조의 감지 전극(120)을 배치하는 것 또한 가능하다.
다음으로, 감지 전극(120)과 연결되는 배선부(130)를 형성한다(S20). 일 실시예에 의하면, 전기 전도성이 우수한 은(Ag)을 포함하는 전도성 페이스트를 실크 스크린 등의 방법으로 인쇄함으로써 배선부(130)를 형성할 수 있다. 또는, 몰리브덴(Mo) 등의 금속 물질을 감지 전극(120)이 형성되는 투명 윈도우(110)의 면에 스퍼터링한 뒤, 건식 또는 습식 에칭으로 이를 원하는 형상으로 패터닝할 수 있다. 배선부(130)는 접촉 감지 패널(100)의 화면 표시 및 접촉 감지 패널(100)이 적용되는 전자 기기의 외관에 영향을 주지 않도록 감지 전극(120)이 형성된 영역의 외곽 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 실크 스크린 방법을 이용한다면 감지 전극(120)을 형성하는 단계(S10)를 수행한 후에 배선부(130)를 형성하는 단계(S20)를 수행하는 것이 바람직하다. 한편, 에칭 방법을 이용할 경우, S10 단계와 S20 단계는 감지 전극(120)과 배선부(130)를 각각 형성하는 재료의 특성과 타 공정에 미치는 영향을 고려하여 그 순서를 임의로 선택할 수 있다.
연결 패드(140)는 배선부(130)를 형성하는 공정에서 배선부(130)와 동일한 재료를 이용하여 함께 형성될 수 있다.
배선부(130)는 접촉의 수와 위치 등을 판단하고 접촉 감지 패널(100)의 동작을 제어하는 제어부(210)와 연결된다. 일실시예로, 제어부(210)가 실장되는 회로 기판(230)은 이방성 전도 필름 혹은 이방성 전도 페이스트 등을 통해 접촉 감지 패널(100)과 연결된다. 제어부(210)는 배선부(130)를 통해 감지 신호를 수신하고, 수신된 감지 신호에 기초하여 접촉 판단과 관련된 연산을 수행한다.
다음 단계로서, 투명 윈도우(110)의 외곽 영역에 시트층(150)을 형성하는 공정이 수행된다(S30). 일실시예로, 시트층(150)은 배선부(130) 및 감지 전극(120)이 배치되는 투명 윈도우(110)의 일면과 반대되는 면의 외곽 영역에 형성되어, 배선부(130)가 투명 윈도우(110)의 외부로 시각적으로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 또는 인몰딩 사출 방법 등에 의해 투명 윈도우(110) 내부에 시트층(150)을 배치하여, 소정의 시각적 장식(decoration) 효과를 투명 윈도우(110)에 부여할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이 S10 및 S20 단계가 수행된 뒤에 S30 단계가 수행되는 것이 바람직하지만, 경우에 따라 S30 단계는 S10 및 S20 단계에 선행할 수 있다.
시트층(150)은 불투명 잉크 등을 투명 윈도우(110)의 상측면에 증착하는 방 법으로 형성될 수 있다. 또 다른 방법으로는, 보호 필름의 적어도 일면 외곽 영역에 불투명 잉크 등을 인쇄한 뒤, 보호 필름을 투명 윈도우(110)의 상측면에 부착하는 방법으로 시트층(150)을 형성할 수 있다. 투명 윈도우(110)의 소재로서 강화 유리 등을 이용할 경우, 상기 보호 필름은 강화 유리에 통상 부착되는 비산 방지 필름일 수 있다.
S30 단계가 완료되면, 외부로 노출되는 투명 윈도우(110)를 보호하기 위해 선택적으로 보호층(160)을 투명 윈도우(110) 상에 부착할 수 있다(S40). 일실시예로, 도 1b에 도시한 바와 같이 감지 전극(120)이 형성되는 일면과 반대되는 투명 윈도우(110)의 면은 외부에서 가해지는 접촉을 수용하도록 본 접촉 감지 패널(100)이 장착되는 기기의 외부로 노출된다. 따라서, 보호층(160)을 형성함으로써 사용자의 실수 혹은 의도하지 않은 강한 접촉이나 외부 환경으로 인해 투명 윈도우(110)가 훼손되거나, 외부로부터의 충격에 의해 발생할 수 있는 스크래치 등으로부터 투명 윈도우(110)를 보호할 수 있다.
또한, 시트층 형성 단계(S30)와 보호층 형성 단계(S40)를 하나의 단계에서 처리하는 것도 가능하다. 즉, 보호층(160)을 투명 윈도우(110)에 부착하기 전에, 보호층(160)의 외곽 영역에 시트층(150)을 직접 형성하고, 시트층(150)이 포함된 보호층(160)을 투명 윈도우(110)에 부착함으로써 공정을 단순화할 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 가능하다. 또한, 첨부한 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 거시며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널을 도시한 도,
도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시한 접촉 감지 패널의 A-A'방향의 단면을 도시한 도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널을 포함하는 접촉 감지 장치를 도시한 도, 및
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 패널의 제조 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
100 : 접촉 감지 패널 110 : 투명 윈도우
120 : 감지 전극 130 : 배선부
150 : 시트층 160 : 보호층
200 : 접촉 감지 장치 210 : 제어부
220 : 센싱 채널 230 : 회로 기판

Claims (16)

  1. 일면에 소정 패턴으로 감지 전극이 형성되고, 상기 일면에 대향하는 면을 통해 접촉을 수용하는 투명 윈도우; 및
    상기 감지 전극과 연결되는 배선부; 를 포함하고,
    상기 감지 전극은 상기 투명 윈도우와 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 윈도우의 적어도 일부에 배치되는 시트층; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉을 수용하는 투명 윈도우의 면 상에 형성되는 보호층; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호층은,
    상기 감지 전극이 형성되는 영역의 외곽에 배치되는 시트층; 을 포함하고,
    상기 시트층이 배치되는 영역은 상기 배선부가 배치되는 영역에 대응하여 상기 배선부를 시각적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 윈도우는,
    일면에 투명 도전 물질이 형성된 윈도우 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 윈도우 기판은,
    유리인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배선부는,
    금속 물질 및 투명 전도성 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널.
  8. 투명 윈도우의 일면에 감지 전극 및 배선부를 형성하는 단계; 및
    상기 투명 윈도우의 적어도 일부 영역에 시트층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  9. 투명 윈도우의 적어도 일부 영역에 시트층을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 윈도우의 일면에 감지 전극 및 배선부를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 일면에 대향하는 상기 투명 윈도우의 면은 접촉을 수용하기 위한 면인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 감지 전극이 형성된 일면에 대향하는 상기 투명 윈도우의 면 상에 보호층을 형성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 감지 전극 및 배선부 형성 단계는,
    반도체 공정을 이용하여 상기 감지 전극 및 배선부를 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 반도체 공정은,
    스퍼터링과 에칭 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 시트층 형성 단계는,
    상기 시트층이 형성된 소정의 보호 필름을 상기 일면에 대향하는 면에 부착하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 시트층 형성 단계는,
    인쇄, 증착, 스퍼터링, 코팅, 및 인몰딩 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 시트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 보호 필름은,
    상기 감지 전극이 형성되는 영역에 대응하는 투명 영역을 포함하는 비산 방지 필름인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 패널의 제조 방법.
KR1020080083724A 2008-04-18 2008-08-27 전극 일체형 윈도우를 포함하는 접촉 감지 패널, 및 그 제조 방법 KR100994608B1 (ko)

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