KR101071045B1 - 터치 스크린 패널의 전극 구조 - Google Patents

터치 스크린 패널의 전극 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서 전극으로부터의 터치 신호를 외부에 전달하기 위하여 커넥터가 접속되는 터치 스크린 패널의 전극 구조에 관한 것으로, 기판 상에 일정한 간격을 두고 배치되는 다수개의 센서 전극; 상기 기판의 일 측에 외부 커넥터와 결합 가능하게 형성되는 복수의 접속 전극; 상기 복수의 접속 전극의 외면을 둘러싸는 보호 전극; 및 상기 센서 전극과 적어도 상기 복수의 접속 전극을 전기적으로 연결하는 리드 전극;을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 접속 전극 상에 스크린 인쇄 공정에 의한 보호 전극을 더 형성하여 충분한 두께를 확보함으로써, FPC 본딩 및 조립시 접속 전극에서 발생하는 크랙에 대한 취약점을 방지할 수 있다.

Description

터치 스크린 패널의 전극 구조{Electrode structure of touch screen panel}
본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 전극으로부터의 터치 신호를 외부에 전달하기 위하여 커넥터가 접속되는 터치 스크린 패널의 전극 구조에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 디스플레이에 표시된 내용을 손이나 물체로 터치하여, 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 하는 입력 장치이다. 이러한 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면에 구비되어, 손 또는 물체가 접촉된 위치를 파악하여 입력 신호를 판단하게 된다. 터치 스크린 패널의 구현 방식으로는 저항막 방식과 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 사용되고 있다. 현재는 저항막 방식과 정정용량 방식이 주로 이용되고 있으며, 특히 미세 전극 패턴을 형성하고, 두께를 슬림화하는 구조에서는 정전용량 방식이 선호되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 전극 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 전극 구조에서 접속 전극을 나타낸 확대 단면도이다. 터치 스크린 패널의 전극 구조는 기판(11)의 상면에 터치 신호를 감지하기 위한 센서 전극(12,14)이 X 방향 및 Y 방향으로 복수개 형성된다. 여기서, 센서 전극(12,14)은 Y 좌표가 동일한 X 전극(12)과 X 좌표가 동일한 Y 전극(14)으로 구성되고, 각 센서 전극(12,14)은 리드 전극(13,15)에 의하여 기판(11) 일 측의 접속 전극(16)으로 연결된다. 이때, X 전극(12)과 Y 전극(14)은 동일 레이어로 형성되고, 리드 전극(13,15)이 교차되는 부분에서는 가운데에 절연층이 개입된 형태로 각 전극이 연결된다. 또한, X 전극(12)과 Y 전극(14)이 다른 레이어로 각각 형성되고, 각 리드 전극(13,15)으로 연결된 상태에서 합지될 수 있다. 그리고, 터치에 의한 전기적인 신호를 컨트롤러에 전달하기 위하여 접속 전극(16)에는 FPC 커넥터(미도시)가 본딩된다.
한편, 최근에는 터치 스크린 패널의 두께가 점차 얇아짐에 따라 전극들의 두께도 최소화되고 있다. 현재 터치 스크린 패널의 전극들은 박막 타입의 경우 1㎛ 이하의 두께로 형성되고 있다. 일반적으로 전극을 1㎛ 이상의 두께로 형성하는 경우에는 스크린 인쇄 방법이 주로 이용되지만, 1㎛ 이하의 두께로 형성하는 경우에는 증착 방법이 이용된다. 즉, 최근에는 터치 스크린 패널의 전극 구조에 있어서, 미세 패턴을 위한 각 전극들의 형성에는 증착 방법이 주로 이용되며, 전극들의 두께도 1㎛ 이하로 형성하게 된다.
그러나 종래의 터치 스크린 패널의 전극 구조에 있어서, 센서 전극(12,14)과 리드 전극(13,15)은 두께가 얇아도 무리가 없지만, 접속 전극(16)은 FPC 커넥터가 본딩되어야 하므로 두께가 얇은 경우 조립 시 크랙(crack)에 취약한 문제점이 발생한다. 특히, 증착에 의하여 1㎛ 이하의 두께로 형성되는 접속 전극(16)의 경우 크랙 문제는 더욱 심각해진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 증착 및 에칭에 의하여 형성되는 접속 전극 상에 스크린 인쇄에 의한 보호 전극을 더 형성함으로써, 커넥터 본딩시 접속 전극에서의 크랙 발생을 방지할 수 있는 터치 스크린 패널의 전극 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린 패널의 전극 구조는 기판 상에 일정한 간격을 두고 배치되는 다수개의 센서 전극; 상기 기판의 일 측에 외부 커넥터와 결합 가능하게 형성되는 복수의 접속 전극; 상기 복수의 접속 전극의 외면을 둘러싸는 보호 전극; 및 상기 센서 전극과 적어도 상기 복수의 접속 전극을 전기적으로 연결하는 리드 전극;을 포함하여 구성된다.
전술한 구성에 있어서, 상기 보호 전극은 Ag, Cu, Ni, Al 및 ITO 중 어느 하나의 물질이 상기 각각의 접속 전극의 상부면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 보호 전극은 1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 접속 전극 상에 스크린 인쇄에 의한 보호 전극이 더 형성되어 충분한 두께를 확보함으로써, FPC 본딩 및 조립시 접속 전극에서 발생하는 크랙에 대한 취약점을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 터치 스크린 패널의 전극 구조를 나타낸 평면도,
도 2는 도 1의 부분 확대 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 전극 구조를 나타낸 평면도,
도 4는 도 3의 부분 확대 단면도,
도 5a 및 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 구조를 나타낸 평면도와 저면도, 및
도 6은 도 5의 부분 확대 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 전극 구조를 나타낸 평면도이다. 본 발명의 터치 스크린 패널의 전극은, 기판(110) 상의 터치 스크린 영역에 형성되는 X 방향 및 Y 방향의 센서 전극(120,140), 각 방향의 센서 전극(120,140)들을 일 측으로 유도하는 리드 전극(130,150), FPC 커넥터(미도시)가 본딩되기 위한 접속 전극(160) 및 상기 접속 전극(160)의 상부에 형성되는 보호 전극(170)으로 구성된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 각 전극 상에는 전극을 보호하기 위한 보호층이 형성된다.
여기서, 센서 전극(120,140)은 사용자의 터치 여부와 위치를 감지하기 위한 전극이다. 센서 전극(120,140)은 일반적으로 Y 좌표가 동일한 X 전극(120)과 X 좌표가 동일한 Y 전극(140)으로 구성되고, 복수개의 X 전극(120)과 Y 전극(140)은 서로 수직을 이루면서 지그재그 형상으로 어긋나게 형성된다. 또한, X 전극(120)과 Y 전극(140)은 기판(110)의 일면에서 동일 레이어 상에 형성되거나, 두 개의 레이어 상에 각각 형성되어 합지될 수 있다. 또한, 전극(120,140)의 형상은 사각형, 원형 또는 마름모 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다. 이러한 구조의 센서 전극(120,140)에 의해 사용자가 스크린의 특정 위치를 터치하는 경우 X 방향 및 Y 방향의 좌표를 인식하여 위치를 감지하게 된다.
리드 전극(130,150)은 각 좌표에서의 센서 전극(120,140)들을 접속 전극(160)으로 연결한다. 이러한 리드 전극(130,150)들은 특정 위치의 센서 전극(120,140)에서 감지되는 터치 신호를 접속 전극(160)으로 전송하게 된다. 이때, X 전극(120) 및 Y 전극(140)이 동일 레이어 상에 형성되는 경우, X 방향의 리드 전극(130)과 Y 방향의 리드 전극(150) 사이에는 절연층이 개입되어 서로 절연된다.
접속 전극(160)은 커넥터가 본딩되어 터치 신호를 컨트롤러에 전송하기 위한 전극이다. 접속 전극(160)은 기판(110) 상 소정의 위치에 형성되며, 각 리드 전극(130,150)에 연결되는 복수개로 형성된다. 이러한 접속 전극(160)에는 컨트롤러와 연결된 커넥터가 본딩되며, 일반적으로 FPC(Flexible Printed Circuit) 커넥터가 본딩된다. 이러한 구조에 의하여 센서 전극(120,140)에서 감지되는 좌표 정보는 접속 전극(160)에 연결된 FPC 커넥터를 통하여 컨트롤러에 전송되어, 터치 스크린의 화면이 동작한다.
이러한 전극들은 기판 상에서 단일 혹은 복수 레이어의 얇은 금속 막으로 형성된다. 즉, 증착법을 이용하여 기판 상에 금속 박막을 형성한 후, 전극 외의 금속 박막을 에칭으로 제거하여 전극을 형성한다. X 방향의 리드 전극(130)과 Y 방향의 리드 전극(150)이 교차하는 부분에서는 각 리드 전극 사이에 절연층이 개입 가능하다. 이때, 증착 및 에칭 공정에 의하여 형성되는 센서 전극(120,140), 리드 전극(130,150) 및 접속 전극(160)의 두께는 1㎛ 이하가 된다. 여기서, 기판(110)으로는 유리(glass) 기판이나, PET(Polyethylene telephthalate), PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethylmethacrylate) 재질의 필름 등이 이용될 수 있다. 또한, 전극 형성을 위하여 증착되는 금속으로는 Cu, Ag, Ni, Cr, Al 및 Mo-Al 중 어느 하나를 포함하는 물질이 이용될 수 있다.
한편, 도 4는 도 3의 부분 확대 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조의 접속 전극(160) 부분을 구체적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예의 접속 전극(160) 상부에는 보호 전극(170)이 형성된다. 즉, 증착에 의하여 1㎛ 이하의 두께(d1)로 형성된 접속 전극(160) 상부 면에 보호 전극(170)이 추가로 더 형성된다. 이러한 보호 전극(170)은 접속 전극(160)이 소정의 두께를 확보하도록 함으로써, FPC 커넥터가 본딩될 때 접속 전극(160)에 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지한다.
이때, 보호 전극(170)의 두께(d2)는 적어도 1㎛ 이상으로 형성되고, 30㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 보호 전극(170)의 두께(d2)가 1㎛ 미만으로 형성되는 경우 접속 전극(160)의 크랙을 방지할 수 있는 효과를 나타내기가 어려우며, 30㎛를 초과하는 경우 터치 스크린 패널의 슬림화에 문제가 있다. 이러한 보호 전극(170)은 Ag, Cu, Ni, Al 및 ITO 중 어느 하나를 포함하는 페이스트 물질을 스크린 인쇄하여 형성한다. 이러한 보호 전극(170)은 인쇄 공정으로 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 센서 전극(120,140)과 리드 전극(130,150)은 증착 공정에 의하여 1㎛ 이하의 두께로 형성함으로써, 터치 스크린 패널의 미세 패턴 구현 및 슬림화를 도모할 수 있다. 또한, 접속 전극(160)은 동일한 공정으로 1㎛ 이하의 두께로 형성한 후, 그 상부 면에 스크린 인쇄 공정으로 1㎛ 내지 30㎛ 두께의 보호 전극(170)을 추가로 형성함으로써, 커넥터 본딩에 의한 크랙 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 전극 구조는 기판의 일 면에 단일 레이어로 모든 전극들이 형성되는 구조를 예시하였으나, X 방향의 센서 전극(120), 리드 전극(130) 및 접속 전극(160)과 Y 방향의 센서 전극(140), 리드 전극(150) 및 접속 전극(160)이 기판의 양 면에 각각 형성되는 구조에도 적용될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 구조를 나타낸 평면도 및 저면도이고, 도 6은 도 5의 접속 전극 부분에 대한 확대 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 전극 구조는 각 전극이 기판을 중심으로 상면 및 하면에 각각 형성된다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, X 방향의 센서 전극(120), 리드 전극(130) 및 접속 전극(160)은 기판(110)의 상면에 형성되고, 도 5b에 도시된 바와 같이, Y 방향의 센서 전극(140), 리드 전극(150) 및 접속 전극(160)은 기판(110)의 하면에 형성된다. 이러한 구조에서는 X 방향의 리드 전극(130)과 Y 방향의 리드 전극(150)이 서로 겹치지 않아 별도의 절연층이 요구되지 않으며, 리드 전극(130,150)과 접속 전극(160)은 양 면으로 분리되어 기판(110)의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 상면과 하면에 각각 형성되는 접속 전극(160)에도 본 발명의 일 실시예에서와 같이 스크린 인쇄 공정에 의한 보호 전극(170)이 더 형성되어, FPC 커넥터 본딩시 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110 : 기판
120 : X 전극 130 : X 방향 리드 전극
140 : Y 전극 150 : Y 방향 리드 전극
160 : 접속 전극 170 : 보호 전극

Claims (3)

  1. 기판 상에 일정한 간격을 두고 배치되는 다수개의 센서 전극;
    상기 기판의 일 측에 외부 커넥터와 결합 가능하게 형성되는 복수의 접속 전극;
    상기 복수의 접속 전극의 외면을 둘러싸는 보호 전극; 및
    상기 센서 전극과 적어도 상기 복수의 접속 전극을 전기적으로 연결하는 리드 전극;을 포함하여 구성되는 터치 스크린 패널의 전극 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호 전극은,
    Ag, Cu, Ni, Al 및 ITO 중 어느 하나의 물질이 상기 각각의 접속 전극의 상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 전극 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 전극은,
    1㎛ 내지 30㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널의 전극 구조.
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