KR101174707B1 - 터치패널센서 - Google Patents

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KR101174707B1
KR101174707B1 KR1020110076052A KR20110076052A KR101174707B1 KR 101174707 B1 KR101174707 B1 KR 101174707B1 KR 1020110076052 A KR1020110076052 A KR 1020110076052A KR 20110076052 A KR20110076052 A KR 20110076052A KR 101174707 B1 KR101174707 B1 KR 101174707B1
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KR
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electrode pattern
touch panel
panel sensor
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transparent
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KR1020110076052A
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박철
신용철
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(주)삼원에스티
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Abstract

피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 덮도록 형성되며 다수의 유색 망점(dot)으로 이루어진 비도전성 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 유색 망점 사이 공간을 통해 전극패턴과 전기적으로 연결되며 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하는 와이어부재를 포함한다.

Description

터치패널센서{TOUCH PANEL SENSOR}
본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 관한 것이다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 터치패널센서(1)는 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)가 소정 간격 이격되어 접합된다. 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)의 마주보는 면에는 각각 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40)이 상호 수직하게 배열되어 있다.
상부 ITO전극(40)과 연성회로기판(50)의 단자(52)를 전기적으로 연결하기 위하여, 금속선(48)이 상부 ITO전극(40)의 단부로부터 상부 절연시트(20)의 하부까지 연장되며, 하부 ITO전극(20) 또한 별도의 금속선(38)에 의해서 회로기판(50)과 전기적으로 연결된다.
다만, 금속선(38, 48)은 금속 광택으로 반짝이며, 빛이 통과하지 않아 투명한 상부 절연시트(20)의 상부에서 육안으로 확인될 수 있다. 따라서, 금속선(38, 48) 및 회로기판(50)이 가시되는 것을 방지하기 위하여, 투명한 유리나 강화플라스틱을 이용한 강화기판(60)의 저면에 비투광성의 윈도우 데코레이션(65)을 형성하고, 강화기판(60)을 상부 절연시트(20) 상부에 배치한다.
그러나, 강화기판(60)에 의해서 터치패널센서(1)의 두께가 증가하고, 이는 터치패널센서(1)의 투명도 및 선명도를 떨어뜨리고, 터치패널센서의 감도를 떨어뜨릴 수 있다.
또한, 강화기판(60), 상부 절연시트(20) 및 하부 절연시트(10) 사이에는 각각 광학 접착층(Optical Clearance Adhesive Layer)가 개재되기 때문에, 터치패널센서(1) 자체의 두께가 두꺼워질 수 있고, 접착 과정에서 불량 발생률이 증가할 수 있으며, 전체적으로 빛의 투과도나 선명도를 떨어뜨릴 수도 있다.
이를 해결하기 위해 상부 ITO전극과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통홀을 형성하고 그 내부에 착색 도전층을 형성하는 기술이 등록특허 제10-1013037호에 개시되어 있다. 하지만, 착색 도전층과 윈도우 데코레이션을 별도로 형성하기 때문에, 양 요소의 색을 동일하게 형성하는 것이 어려우며, 색 조절이 조금이라도 실패하게 되면 착색 도전층의 자리가 외형적으로 드러날 수가 있다.
본 발명은 투명 전극패턴 또는 불투명 전극패턴과 외부 장치와의 전기적 접속 구조를 용이하게 할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 전극패턴과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 외형적으로 손상이나 어색함 없이 윈도우 데코레이션 전후면의 전기적 연결을 원활하게 할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 터치패널센서의 적층 레이어의 수를 줄임으로써 광학적 특성 개선, 불량 발생률 감소, 무게 경량화, 비용 절감 등의 효과를 기대할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 전기적으로 우수한 특성을 갖는 전극패턴 구조 및 데코레이션 구조를 갖는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 덮도록 형성되며 다수의 유색 망점(dot)으로 이루어진 비도전성 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 유색 망점 사이 공간을 통해 전극패턴과 전기적으로 연결되며 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하는 와이어부재를 포함한다.
실크스크린이나 그라비아인쇄, 패드인쇄, 잉크젯인쇄 등과 같이, 망점(dot)의 조합으로 인쇄를 하는 경우나 망점을 형성할 수 있는 경우, 망점들 사이의 공간으로 핀홀 또는 상대적으로 두께가 얇은 공간이 형성될 수 있다. 실크스크린이나 그라비아인쇄 등으로 윈도우 데코레이션을 형성하는 경우, 기본적으로 유색 처리가 가능하여 배면을 가시적으로 차단할 수 있고, 전체적으로 균일한 또는 디자인된 색으로 제공되기 때문에 외부에서는 어떠한 흠집을 찾을 수가 없다. 하지만, 상기 핀홀은 전극패턴으로 직접 연결되거나 근접한 구조를 가질 수 있으며, 핀홀을 통해 전극구조가 전극패턴과 직접 접촉되거나 아주 근접하게 접근함으로써 전기적 신호를 충분히 주고 받을 수가 있다.
본 발명은 전극패턴과 와이어부재를 직접 또는 간접적으로 연결하기 위해 윈도우 데코레이션 내에 미세한 공간을 제공하는 핀홀에 관한 것으로서, 배면을 차단하는 윈도우 데코레이션 본연의 기능 및 간단한 전기 연결 구조를 제공하는 특징을 기대할 수 있다.
이를 위해 윈도우 데코레이션은 복수의 유색 망점을 포함한다. 상기 유색 망점은 기존의 실크스크린이나 그라비아인쇄와 같이 망점을 포함하는 인쇄 방법으로 형성될 수 있으며, 그 외에도 망점과 같이 유색물질은 이용하여 핀홀을 형성할 수 있는 패드인쇄, 잉크젯인쇄 또는 기타 돌기 형성 방법을 통해서 유색 망점을 형성할 수도 있다.
유색 망점 사이의 공간을 통해서 실버페이스트 또는 연성회로기판이 전극패턴과 직접 연결될 수도 있다. 하지만, 윈도우 데코레이션 저면에서 전극패턴에 대응하도록 도전부를 형성할 수 있으며, 도전부는 도전물질로 이루어져 전극패턴과 와이어부재를 전기적으로 연결할 수 있다. 도전부로는 투명도전물질 외에도 상기 유색 망점과 조화를 이룰 수 있는 색을 포함하여 제공될 수 있다.
도전부는 상하로 배치되는 전극패턴의 단부 및 와이어부재에 대응하여 부분적으로 형성될 수 있으며, 일부에만 형성된 것이 아니라 전면적으로 형성될 수도 있다. 이때 도전부가 전면적으로 형성된다고 하더라도, 와이어 부재는 상하로 대응하는 전극패턴의 단부와 형성하는 저항이 그 주변의 다른 전극패턴 단부와 형성하는 저항보다 상당히 적기 때문에, 상하로 대응하는 전극패턴 및 와이어부재는 배타적으로 신호를 주고 받을 수 있다.
일반적으로 절연기판에 적용되는 투명 또는 불투명 전극패턴은 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위해 사용되며, 이는 정전용량 방식 또는 저항막 방식으로 형성될 수가 있다.
일반적으로 ITO 투명 전극패턴은 약 0.1㎛의 두께로 형성되는 반면, 종래의 윈도우 데코레이션은 약 2~3㎛의 두께로 형성되기 때문에, 종래의 윈도우 데코레이션이 형성된 기판 위에 ITO 전극패턴을 함께 형성하는 것이 어려웠으며, 기존에는 ITO 투명전극패턴과 윈도우 데코레이션을 별도의 기판 또는 별도의 면에 형성한다. 참고로, 윈도우 데코레이션이 먼저 형성된 기판에서 같은 면에 ITO 전극패턴을 형성하게 되면, 윈도우 데코레이션의 높은 단차 경계에서 ITO 전극패턴이 깨지거나 단전이 되는 경우가 자주 발생할 수가 있다.
또한, 등록특허 제10-1013037호와 같이, 윈도우 데코레이션을 중심으로 전극패턴과 와이어패턴을 연결함에 있어서 바로 착색 도전층을 사용하게 되면, 착색 도전층과 기존 윈도우 데코레이션 간의 색깔 차이를 갖게 하는데 에 어려움이 있을 수 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 윈도우 데코레이션을 전극패턴 상에 형성하되, 윈도우 데코레이션을 유색 망점이 있는 실크스크린이나 그라비아인쇄, 패드인쇄로 형성하고, 유색 망점 사이에 전극패턴과 전기적으로 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있는 핀홀이 남도록 인쇄할 수 있다. 상대적으로 얇기는 하지만 단일 색으로 구성된 윈도우 데코레이션을 이용하기 때문에, 윈도우 데코레이션 하부의 색감 차이를 보정할 수 있으며, 그 자체만으로도 기판 저면을 가시적으로 보이지 않도록 차단막 기능을 할 수가 있다. 핀홀에 의해서 윈도우 데코레이션은 수직 방향 저항이 수평 방향 저항보다 훨씬 작은 저항값을 가질 수가 있다.
핀홀에는 실버 페이스트와 같은 와이어 패턴이 직접 형성될 수도 있고, 투명도전물질이나 유색도전물질이 충진되어 와이어부재와 전극패턴을 전기적으로 연결할 수가 있다. 그리고, 유색 망점으로 구성된 윈도우 데코레이션의 하부로는 착색 도전층이 형성된 배색층이나 투명 도전성물질을 이용하여 형성된 투명연결패턴을 이용하여 전극패턴과 와이어부재를 전기적으로 연결할 수가 있다.
윈도우 데코레이션은 핀홀 구조를 이용하여 와이어 부재 및 전극패턴 간의 배타적인 통신에 영향을 미치지 않도록 할 수가 있다. 본 명세서에서 배타적이라 함은 상호 대응되는 단자 또는 전극끼리 신호를 주고 받으며, 약간의 노이즈는 존재하더라도 전체적으로 신호 전달에 무리가 없을 정도로 신호를 주고 받는(communicate)하는 것도 포함한다고 할 것이다.
와이어부재라 함은 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속라인패턴이 될 수 있으며, 이들은 기존의 실버 페이스트를 형성하기 위한 방법에 의해서 제작될 수 있고, 다르게는 금속증착 및 식각을 통한 공정, 나노 임프린팅, 잉크젯 인쇄 등 다양한 방법으로 형성될 수가 있다.
이 외에도 와이어부재는 윈도우 데코레이션 상에 바로 형성되지 않고, 연성회로기판을 이용하여 간접적으로 필요한 전기 단자를 연결하게 할 수도 있다.
본 발명의 터치패널센서는 윈도우 데코레이션 영역의 활용을 통해서 터치패널센서의 도전 구조를 개선할 수 있으며, 강화유리기판 또는 투명수지기판 저면에 바로 전극패턴을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 윈도우 데코레이션이 유색 망점을 가지는 구조로 형성됨으로써, 상하 수직한 방향의 저항값이 수평한 방향의 저항값에 비해 상당히 작도록 제공할 수 있다. 본 발명의 터치패널센서는 전극패턴과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 전극패턴과 윈도우 데코레이션 간의 전기적 접속을 간단하게 형성할 수가 있다.
디스플레이가 위치한 중앙 영역에서는 ITO, AZO, IZO, CNT 와 같은 소재를 사용하여 투명 전극패턴을 형성할 수도 있지만, 0~30㎛ 폭의 미세 금속패턴을 이용하여 전극패턴을 형성할 수도 있다.
본 발명의 터치패널센서는 터치패널센서의 적층 레이어의 수를 줄임으로써 광학적 특성 개선, 불량 발생률 감소, 무게 경량화, 비용 절감 등의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 터치패널센서는 전기적으로 우수한 특성을 갖는 전극패턴 구조 및 데코레이션 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 상부시트 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 윈도우 데코레이션의 유색 망점을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 2의 전극패턴 및 와이어부재 간의 연결을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서들에서 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 저면도이다.
도 11은 도 10의 전극 연결구조를 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 상부시트 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 윈도우 데코레이션의 유색 망점을 설명하기 위한 평면도이며, 도 5는 도 2의 전극패턴 및 와이어부재 간의 연결을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 터치패널센서(100)는 상부시트(110), 하부시트(130), 및 광학접착층(150)을 포함한다. 상부시트(110)는 상부 절연기판(111) 및 상부 전극패턴(112)을 포함하며, 하부시트(130)는 하부 절연기판(131) 및 하부 투명전극패턴(132)을 포함한다.
상부 절연기판(111)은 높은 표면 강도를 갖는 재료로서 유리 재질 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하고, 표면 강도가 뛰어난 다른 플라스틱 재질을 이용하여 제조될 수 있으며, 마찬가지로 하부시트(130)에서 상부 전극패턴(112)과의 상호 작용을 하는 하부 투명전극패턴(132)이 배치되는 하부 절연기판(131) 역시 상부 절연기판(111)과 동일한 재질로 제조될 수 있다.
물론, 저항막 방식에 따른 상부시트를 형성하는 경우, 상부 절연기판은 플라스틱 필름을 이용하여 형성될 수 있다. 어떤 방식을 택하던, 플라스틱 필름을 절연기판으로 사용하는 경우, 판형 필름 또는 롤형 필름으로 절연기판이 제공될 수 있다. 상부 절연기판(111)은 유리 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱을 이용하여 제조될 수 있으며, 절연기판의 재질에 한정되지 아니한다.
상부 전극패턴(112)은 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide), ATO(Al-doped Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), 탄소나노튜브(CNT) 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상부 전극패턴(112)이 투명 도전성 재질로 형성되는 경우, 외부에서 가시화되지 않으며, 터치패널센서의 하부에 배치되는 유기전계발광장치(organic light emitting diode), 액정표시장치(liquid crystal display device), 및 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)과 같은 디스플레이의 영상을 가리지 않고 노출시킬 수 있다.
물론, 경우에 따라서, 상부 전극패턴(112)은 불투명한 도전성 물질을 이용할 수도 있다. 예를 들어, ITO 및 IZO보다 작은 저항계수를 갖는 금, 은, 알루미늄 등의 다양한 금속이나 이들의 합금 등을 사용할 수 있다. 다만, 전극패턴의 재료로 불투명한 도전성 물질을 이용하는 경우에는 디스플레이의 영상을 가리지 않고 노출시킬 수 있도록 충분이 가늘게 제공되어야 한다. 구체적으로, 금속 재질로 형성되는 전극패턴의 폭이 0 초과 30㎛이하이면 육안으로 잘 확인되지 않는다. 최근에는 나노 임프린팅 고정 등을 통해서 패턴의 굵기를 수nm까지 얇게 하는 것이 가능하다.
다시 도면을 참조하면, 상부 시트를 보면 상부 전극패턴(112) 및 투명 창이 형성되는 중앙 영역(C)이 제공되며, 중앙 영역의 주변으로 주변 영역에서 윈도우 데코레이션 영역(D)이 형성된다.
상술한 상부 절연기판(111)의 저면 및 하부 절연기판(131)의 상면에는 각각 상호 작용하여 피대상물의 접근을 감지할 수 있는 상부 전극패턴(112) 및 하부 투명전극패턴(132)이 형성되며, 상부 전극패턴(112)이나 하부 투명전극패턴(132)은 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO 또는 IZO을 사용할 수 있다. 따라서, 외부에서 가시되지 않으며, 터치패널센서(100)의 저부에 배치될 수 있는 유기전계발광장치, 액정표시장치, 및 플라즈마디스플레이패널 등의 디스플레이로부터 출사되는 빛을 통과시킬 수 있다.
이때, 하부 절연기판(131) 역시 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 두루 이용할 수 있다.
상부시트(110) 및 하부시트(130) 사이에는 투명코팅층을 형성하기 위한 광학접착층(150)이 제공될 수 있다. 광학접착층(150)은 OCA 필름 형태로 제공될 수 있으며, 경우에 따라서는 보호필름에 덮여진 상태로 제공될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상부시트(110)의 저면의 전극패턴만으로도 피대상물의 위치를 감지할 수 있는 경우, 광합접착층이나 하부 시트 없이 보호필름 또는 보호층만 상부시트 저면에 제공되는 것이 가능하다.
광학접착층(150)은 비도전성 재질로 제공되며, 광학접착층(150)에 의해서 상부 전극패턴(112) 및 하부 투명전극패턴(132)이 물리적으로 접착되고 전기적으로는 분리될 수 있다. 전술한 바와 같이, 광학접착층(150)은 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용하여, 상부시트(110)및 하부시트(130)를 접합하고, 빛이 잘 투과되어 광학적으로도 우수하다.
도 3을 보면, 절연기판(111)의 저면에 상부 전극패턴(112)이 형성되며, 그 상부로 윈도우 데코레이션(120)이 제공될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 실크스크린이나 그라비아 인쇄와 같이 유색 망점(122)을 이용한 방법으로 형성될 수 있으며, 도 4에서와 같이 유색 망점(122)이 모두 연결되지 않고 핀홀(S)이 형성될 수 있을 정도로 제공될 수 있다. 유색 망점(122)은 실크스크린의 망의 통과하면서 서로 분리된 돌기 또는 방울 형상으로 제공될 수 있으며, 유색 망점(122) 사이로 상부 전극패턴(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 유색 망점(122)은 실크스크린 또는 인쇄 방법에 따라 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 그 크기 역시 균일하거나 불균일하게 형성될 수가 있다.
여기서 추가로 유색 망점(122)을 인쇄하는 잉크는 유색 분말과 바이더인 레진, 솔벤트를 혼합하여 제공될 수 있는데, 유색분말과 레진의 양을 상대적으로 적게 혼합하고 솔벤트 양을 조절하여 혼합비를 조절할 수 있다. 인쇄 후 건조과정에서 솔벤트가 증발하면서 솔벤트가 증발한 부분을 이용하여 핀홀을 형성시키는 방법도 고려될 수 있다.
여기서 핀홀(S)은 상부 전극패턴(112)을 부분적으로 노출시키거나 노출되지는 않더라도 얇은 두께로 상부 전극패턴(112)과 아주 근소하게 이격되어 전기적 변화를 상호 전달할 수 있는 경우도 포함한다고 할 것이다. 본 실시예에서는 핀홀(S)이 홀과 같이 상하로 관통되어, 핀홀(S)에 의해서 상부 전극패턴(112)와 도전부(190)가 직접 연결될 수 있다.
본 실시예에서 도전부(190)는 상부 전극패턴(112)의 단부와 금속 와이어패턴(170)의 단부에 대응하여 상하로 일치하는 부분 및 그 주변에 형성될 수 있다. 도전부(190)는 투명한 도전성 물질을 이용하여 제공될 수 있으며, 경우에 따라서는 윈도우 데코레이션(120)과 동일 또는 유사한 색의 유색물질을 포함하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 검은색의 윈도우 데코레이션에 대응하여 카본 등이 혼합된 도전성 물질로 도전부가 제공될 수 있으며, 흰색의 윈도우 데코레이션에 대응하여 투명 또는 흰색의 도전성 물질을 이용하여 도전부를 형성할 수가 있다. 도전성 물질로는 카본, ATO. ITO, PEDOT, 메탈 분말, 카본 파이버, 나노실버 등이 사용될 수 있으며, 색깔을 표현하기 위해 도전성 또는 비도전성 잉크를 혼합할 수가 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극패턴(112) 상에 유색 망점(122)을 포함하는 윈도우 데코레이션(120)이 형성되며, 상부 전극패턴(112) 및 와이어 패턴(170)이 상하로 중첩되는 위치에 대응하여 부분적으로 도전부(190)가 형성될 수 있다. 도전부(190)는 도전성 물질로서 유색 망점(122) 사이의 핀홀 공간으로 유입되고, 상부 전극패턴(112)과 와이어 패턴(170)을 상하 수직한 방향으로 연결할 수가 있다.
경우에 따라 윈도우 데코레이션(120)의 유색 망점(122)이 그 하면을 가시적으로 차단하여 내부가 보이지 않도록 하고 백라이트 유닛으로부터의 빛샘도 충분히 방지할 수 있는 경우, 도전부 없이 와이어 패턴(170)을 바로 윈도우 데코레이션(120) 저면에 바로 형성할 수도 있다.
정면에서는 외부로 노출되는 윈도우 데코레이션(120)이 동일한 재료 및 동일한 색으로 형성되어 얼룩이나 흠집 없이 균일한 면을 형성할 수 있고, 디스플레이 정면의 도색 퀄리티를 향상시킬 수가 있다.
와이어 패턴(170)을 형성하기 전에, 윈도우 데코레이션(120)의 저면에는 도전부(190)가 형성된 영역 이외에 절연층이 더 제공될 수도 있다. 절연층은 투명 또는 윈도우 데코레이션(120)과 조화를 이룰 수 있는 비도전성 물질로 제공될 수가 있다. 물론 다른 실시예에 따르면, 절연층 없이 제공되는 것도 가능하다.
본 실시예에서 상부전극패턴은 단일 라인 형상으로 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 직선, 곡선, 웨이브 형상의 라인이 서로 평행하게 형성되면서 하나의 그룹을 형성하고, 그룹화된 평행 라인의 양단 중 하나가 전기적으로 연결되어 제공될 수도 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서들에서 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상부 절연기판(111)의 저면에 상부 전극패턴(112)이 형성되어 있으며, 그 위로 유색 망점(122)의 윈도우 데코레이션(120) 및 도전부(190)가 제공될 수 있다. 도전부(190)는 상부 전극패턴(112)의 단부에 대응하여 각각 형성될 수 있으며, 도전부(190) 위로 도전성 접착층(164)을 이용하여 연성회로기판(161)의 단자(162)가 일대일로 연결될 수가 있다.
도 7을 참조하면, 상부 절연기판(111) 상에 상부 전극패턴(112)이 형성되어 있으며, 그 위로 유색 망점(122)의 윈도우 데코레이션(120) 및 도전부(191)가 제공될 수 있다. 도전부(191)는 윈도우 데코레이션(120)이 형성된 영역 전체에 대해 제공될 수 있다. 다만, 도전부(191)는 도전성 물질과 비도전성 물질이 약 2:8 또는 그 이하로 혼합되어 상대적으로 높은 저항비를 가지며, 상하 수직한 와이어패턴과 전극패턴 간의 전기적 연결에 비해서 와이어패턴과 주변의 인접한 전극패턴 간의 전기적 연결 저항이 상당히 높게 형성될 수가 있다. 이러한 내용을 이용하여 와이어패턴(190)은 주변의 다른 전극패턴으로부터 신호 방해 없이 상하로 서로 인접한 전극패턴(112)과 배타적으로 신호를 주고 받을 수 있다.
도 8을 참조하면, 유색 망점(122)이 형성된 윈도우 데코레이션(120)의 상부로 배색층(180) 및 착색 도전층(140)이 제공될 수 있으며, 착색 도전층(140) 및 핀홀 사이의 전기적 연결을 매개로 상부 전극패턴(112)과 와이어패턴(125)이 상호 연결될 수 있다.
배색층(180)은 절연성 또는 고저항 물질을 이용하여 제공될 수 있으며, 그에 비해 착색 도전층(140)은 배색층(180)의 홀 내부에서 배색층(180)보다 낮은 저항의 물질로 형성될 수가 있다. 착색 도전층(140)은 비도전 잉크 및 도전성 물질을 혼합하여 제공될 수 있으며, 배색층(180)은 아예 동일한 색의 절연성 물질로 형성되거나 혼합비를 달리한 채 동일한 재료를 이용하여 제공될 수가 있다.
착색 도전층(140)과 배색층(180) 간의 색을 완전히 일치시키기에 무리가 있지만, 본 실시예에서는 배색층(180)과 착색 도전층(140)이 유색 망점(122)에 의해서 가려지기 때문에 색의 불일치를 걱정할 필요가 없다.
도 9를 참조하면, 유색 망점(122)이 형성된 윈도우 데코레이션(120)의 상부로 배색층(180)이 제공될 수 있으며, 배색층(180) 위로 와이어패턴(170)이 형성될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 배색층(180)보다 넓게 형성되어 있으며, 배색층(180)의 경계에서 투명한 도전성 잉크로 이루어진 투명연결패턴(190)이 더 제공될 수 있다.
투명연결패턴(190)은 전극패턴(112)과 와이어패턴(170)을 전기적으로 연결하며, 그 전면에는 윈도우 데코레이션(120)이 형성되어 투명연결패턴(190)이 외부에서 쉽게 관찰되지 않도록 할 수가 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 저면도이고, 도 11은 도 10의 전극 연결구조를 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
참고로, 도 10에서 광학 접착층 또는 보호층, 필름은 도시화되지 않고 있으나, 상술한 바와 같이 투명코팅층은 광학접착층이나 UV 투명경화제 등을 이용하여 형성할 수가 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치패널센서는 절연기판(310), 절연기판(310) 상에 형성된 제1 투명전극패턴(320) 및 제2 투명전극패턴(330), 그리고 제1 투명전극패턴(320) 및 제2 투명전극패턴(330) 사이에 개재되는 절연패턴(335)을 포함한다.
절연기판(310)은 투명한 PET나 PC, PE 등의 합성수지 필름이나 강화유리기판으로 형성될 수 있다. 제1 투명전극패턴(320) 및 제2 투명전극패턴(330)은 절연기판(310)의 저면에 형성되어 있다.
제1 투명전극패턴(320)은 투명한 도전성 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 절연기판(310) 상에서 가로 또는 세로 방향을 따라 나란하게 배열되는 일련의 라인 패턴에 의해서 제공된다. 구체적으로 제1 투명전극패턴(320)을 위한 라인 패턴은 일 방향을 따라 일렬로 제공되는 확장부(322) 및 브릿지부(324)를 포함한다. 확장부(322) 및 브릿지부(324)는 서로 교대로 형성되어 일렬로 배치되며, 동일 또는 다른 투명 도전성 재질에 의해서 형성될 수가 있다.
확장부(322)는 브릿지부(324)보다 상대적으로 또는 현저하게 넓은 폭으로 형성되며, 브릿지부(324)는 확장부(322)들의 사이에 형성되어 일련의 확장부(322)를 전기적으로 연결할 수가 있다.
확장부(322) 및 브릿지부(324)의 형상은, 도시된 바와 같이, 연속된 사각형을 모티브로 형성될 수 있지만, 그 형상은 마름모, 원형 또는 타원형 등 다양한 도형을 모티브로 할 수가 있다. 또한, 확장부(322) 및 브릿지부(324)는 제2 투명전극패턴(330)을 위한 투명 연결부(336)과 함께 동일 재질 및 동일 면에 형성될 수 있으며, 상호 최소한의 폭으로 이격되도록 형상이 조화를 이루도록 선택될 수가 있다.
제1 투명전극패턴(320)과 적층된 구조를 형성하도록 제2 투명전극패턴(330)이 형성된다. 제2 투명전극패턴(330)은 제1 투명전극패턴(320)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있으며, 제1 투명전극패턴(320)과 전기적으로 분리되도록 형성된다. 이를 위해 제1 투명전극패턴(320)과 제2 투명전극패턴(330) 사이에는 절연패턴(335)이 형성될 수가 있다. 절연패턴(335)은 일반적으로 절연 박막을 형성하는 SiO2, Si3N4 또는 TiO2 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.
제2 투명전극패턴(330)은 투명 연결부(336)를 포함한다. 투명 연결부(336)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 투명전극패턴(320)과 동시에 형성될 수가 있다. 투명 연결부(336) 역시 약 0.1~0.2mm의 폭을 가지는 투명 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 절연기판(310)에 형성된 ITO층을 사진식각공정을 통해 식각한 후 확장부(322) 및 브릿지부(324)와 함께 형성될 수가 있다.
제2 투명전극패턴(330)은 투명 연결부(336) 외에 저저항 라인(334)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 저저항 라인(334)은 절연패턴(335) 상에 형성될 수 있으며, 복수의 투명 연결부(336)의 표면을 통과하면서 일련의 투명 연결부(336) 전체를 전기적으로 연결하도록 형성된다. 저저항 라인(334)은 금이나 은, 알루미늄, 크롬 등의 금속 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 후술하는 와이어 패턴(370)과 동시에 형성될 수 있다. 이들 금속 패턴은 전극패턴(320, 330)이 형성된 절연 기판(310) 상에 금속 박막층을 단층 또는 다층으로 형성하고, 정해진 저저항 라인(334) 및 와이어 패턴(370) 형상에 따라 식각하여 형성될 수가 있다. 이때 증착이나 스퍼터링 후 나노 임프린팅과 같은 패턴화 공정을 통해 형성될 수 있으며, 간단하게는 잉크젯 인쇄 등의 공정을 통해서도 형성될 수가 있다.
저저항 라인(334)는 투명하지 않아 디스플레이를 광학적으로 차단할 수 있으나, 약 30㎛ 이하, 바람직하게는 3㎛이하의 폭으로 형성될 수가 있으며, 이러한 폭의 미세패턴은 육안으로 보이지 않도록 할 수 있다.
금속으로는 알루미늄, 구리, 금, 은, 니켈, 크롬 등 다양한 재질이 사용될 수가 있다. 예를 들어, 알루미늄의 경우 비저항(ρ)이 약 2.82*10-6Ωcm로 상당히 낮다. 만약, 이러한 알루미늄 저저항 라인(334)이 약 1㎛의 폭, 0.1㎛의 높이, 및 약 10cm 길이로 형성된다고 가정할 때, 그때 저항은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112011059026435-pat00001
만약, 비슷한 조건에서 ITO 전극패턴이 100㎛ 및 길이 10cm라고 가정하여 ITO 전극패턴의 저항을 계산할 수가 있다. ITO의 면저항은 기본적으로 2~300Ω/square정도이고, 현재 기술적으로 150Ω/square 이기 때문에, ITO 전극패턴의 저항은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112011059026435-pat00002
즉, 같은 10cm의 길이로 형성되고, 눈에 보이지 않을 정도로 형성된다고 할 때, 알루미늄의 라인이 같은 길이의 ITO 패턴보다 현저하게 낮은 저항을 가진다는 것을 알 수 있다. 비슷한 예로, 크롬(Cr)의 경우 비저항이 약 1.27*10-5Ωcm이기 때문에, 알루미늄과 같은 조건 하에서 약 12.7kΩ으로 ITO 전극패턴보다는 현저히 낮은 것을 알 수 있다.
한편, 제1 투명전극패턴(320)의 양단은 윈도우 데코레이션(350)과 부분적으로 중첩되도록 형성될 수 있으며, 중첩된 부분에서 도전부(390)가 윈도우 데코레이션(350)의 유색 망점에 따른 핀홀을 통해 전기적으로 연결될 수가 있다.
본 실시예에서 와이어부재를 구성하는 와이어 패턴(370)은 윈도우 데코레이션(350) 상에 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 윈도우 데코레이션(350) 상에 직접 형성되지 않고 연성회로기판 등을 통해 간접적으로 형성될 수가 있다.
와이어 패턴(370)의 단부에는 상대적으로 넓은 면적을 갖는 접속부(374)가 제공될 수 있으며, 접속부(374)를 통해서 와이어 패턴(370)은 외부 장치와의 연결을 위한 다른 연성회로기판이나 다른 전기적 접속 단자와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 투명전극패턴(320, 330)을 이용하여 하나의 강화유리기판 저면에 2가지 전극패턴을 형성할 수 있으며, 별도의 전극시트를 겹칠 필요가 없다. 물론, 일면에 전극패턴을 모두 형성하고, 그 저면에 접지된 시트 또는 도전성 물질이 도포된 차단층을 더 형성할 수도 있다.
본 발명에서는 윈도우 데코레이션(350) 상에서 전극패턴(320, 330)과 와이어 패턴(370)이 일치하도록 할 수가 있다. 비록 전극패턴(320)과 와이어 패턴(370)이 직접 접하는 것은 아니지만, 도전부(390)를 통해 연결되어 상하로 일치하는 단자끼리만 배타적으로 연결할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100：터치패널센서 110：상부시트
111：상부 절연기판 112：상부 전극패턴
113：금속성 연결패턴 120：윈도우 데코레이션
130：하부시트 131：하부 절연기판

Claims (16)

  1. 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서에 있어서,
    절연기판;
    상기 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴;
    상기 절연기판의 저면에서 상기 전극패턴의 단부를 덮도록 형성되며, 다수의 유색 망점(dot)으로 이루어진 비도전성 윈도우 데코레이션; 및
    상기 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 상기 윈도우 데코레이션의 상기 유색 망점 사이 공간을 통해 상기 전극패턴과 전기적으로 연결되며, 각각의 상기 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하는 와이어부재;
    를 포함하는 터치패널센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유색 망점은 규칙적 또는 불규칙적으로 분포된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유색 망점은 실크스크린, 그라비아인쇄, 패드인쇄 또는 잉크젯인쇄을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션의 저면에서 상기 전극패턴 및 상기 와이어부재 사이에 개재되며, 상기 윈도우 데코레이션의 상기 유색 망점 사이 공간을 통해 상기 전극패턴과 전기적으로 연결되는 도전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전부는 상하로 배치되는 상기 전극패턴의 단부 및 상기 와이어부재에 대응하여 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 윈도우 데코레이션의 저면에 전면적으로 형성되며, 상기 와이어 부재는 상하로 대응하는 상기 전극패턴의 단부와 형성하는 저항이 그 주변의 다른 전극패턴 단부와 형성하는 저항보다 적은 것을 이용하여 상하로 대응하는 상기 전극패턴의 단부와 배타적으로 신호를 주고 받는 것(communicate)을 특징으로 하는 터치패널센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 와이어부재 및 상기 도전부 사이에 절연층이 개재되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션의 저면에 추가로 형성되는 배색층 및 상기 배색층에서 상기 전극패턴의 단부에 대응하여 홀 또는 홈 형상으로 제공되는 관통영역을 더 포함하며,
    상기 도전부는 상기 관통영역 및 상기 유색 망점 사이 공간을 통해 상기 전극패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 와이어 부재는 상기 배색층의 하부에서 상기 도전부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션의 저면에 추가로 형성되는 배색층을 더 포함하며,
    상기 도전부는 상기 배색층의 경계에 걸쳐 형성되는 투명연결패턴을 포함하며, 상기 투명연결패턴은 상기 유색 망점 사이 공간을 통해 상기 전극패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 와이어 부재와는 상기 배색층의 저면에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 도전부는 투명 또는 유색의 도전성 물질을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 데코 절연층 상에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 단일 라인(single line) 또는 그룹화된 평행 라인(grouped parallel lines) 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은
    일 방향을 따라 일렬로 제공되는 복수의 확장부 및 상기 복수의 확장부 사이를 연결하는 복수의 브릿지부를 포함하는 제1 전극패턴; 및
    상기 절연기판 상에서 상기 제1 전극패턴과 같은 면에서 상기 제1 전극패턴과 교차하도록 나란하게 형성되되 상기 제1 전극패턴과 전기적으로 분리되고, 상기 확장부 및 상기 브릿지부 이외의 영역에 형성된 복수의 투명 연결부 및 상기 브릿지부를 넘어 상기 투명 연결부를 연결하며, 상기 투명 연결부보다 저항이 작은 저저항 라인을 포함하는 제2 전극패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
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