KR101174709B1 - 터치패널센서 - Google Patents

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KR101174709B1
KR101174709B1 KR1020110066665A KR20110066665A KR101174709B1 KR 101174709 B1 KR101174709 B1 KR 101174709B1 KR 1020110066665 A KR1020110066665 A KR 1020110066665A KR 20110066665 A KR20110066665 A KR 20110066665A KR 101174709 B1 KR101174709 B1 KR 101174709B1
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conductive
metal layer
touch panel
panel sensor
window decoration
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KR1020110066665A
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박철
신용철
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(주)삼원에스티
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Abstract

피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 투명절연기판, 투명절연기판의 가장자리를 따라서 투명절연기판의 저면에 형성되는 무통전 금속층, 투명절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하며, 단부 일부가 무통전 금속층 저면에 배치되는 전극패턴, 무통전 금속층 저면에 형성되어 투명절연기판 중 일부를 시각적으로 차단하는 비도전성 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 와이어부재를 포함할 수 있으며, 무통전 금속층을 이용하여 무통전 금속층 하부에 배치되는 윈도우 데코레이션 부분의 색 조절이 용이하다.

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 사시도이며, 도 2는 도 1의 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
디스플레이에 사용되어 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서(1)는 상부시트(10), 하부시트(30), 및 절연부재(50)를 포함한다.
상부시트(10)는 상부 절연기판(11) 및 상부 투명전극패턴(12)을 포함하며, 하부시트(30)는 하부 절연기판(31) 및 하부 투명전극패턴(32)을 포함한다.
상부 및 하부 절연기판(11, 31)은 유리 혹은 플라스틱 재질을 이용하여 제조할 수 있으며, 상술한 상부 절연기판(11)의 저면 및 하부 절연기판(31)의 상면에는 각각 상호 작용하여 신체 일부의 접근을 감지할 수 있는 상부 투명전극패턴(12) 및 하부 투명전극패턴(32)이 형성된다.
상부 투명전극패턴(12)은 투명한 재질의 전도 물질 중 투명전극으로 널리 사용되는 ITO 또는 IZO를 사용하여, 외부에서 가시되지 않는다.
다만, 상부 절연기판(11)의 일측 가장자리에는 상술한 상부 투명전극패턴(12)의 단부와 전기적으로 연결되는 금속성 연결패턴(13)이 배치된다. 이러한 금속성 연결패턴(13)은 비투광성의 금속으로 제공되기 때문에 외부에서 가시될 수 있다.
윈도우 데코레이션(20)은 상부 절연기판(11)의 저면에 그 둘레를 따라서 액자 프레임 형상으로 배치되어, 금속성 연결패턴(13)이 외부에서 가시되는 것을 방지한다.
한편, 일반적으로 ITO를 이용하는 투명한 상부 투명전극패턴(12)은 약 0.01 내지 0.1㎛의 두께로 형성되고, 윈도우 데코레이션(20)은 약 2~3㎛의 두께로 형성되기 때문에, 상부 투명전극패턴(12)을 윈도우 데코레이션(20)보다 나중에 형성하는 경우, 윈도우 데코레이션(20) 경계에서 상부 투명전극패턴(12)에 굴곡이 생길 수 있다.
따라서, 상부 투명전극패턴(12)을 윈도우 데코레이션(20)보다 먼저 형성하되, 윈도우 데코레이션(20)에 상부 투명전극패턴(12)의 단부가 각각 배치되는 관통영역(22)을 형성하고, 관통영역(22)에 착색 도전층(40)을 배치하여, 상부 투명전극(12)과 금속성 연결패턴(13)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있고, 상부 투명전극패턴(12)의 단부에 굴곡이 발생하지 않기 때문에, 외부 충격에 의해서 상부 투명전극패턴(12)이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
여기서, 착색 도전층(40)은 윈도우 데코레이션(20)과 색이 잘 조화를 이루도록 해서 외부에서 서로 구분되지 않도록 하는 것이 미관상 바람직할 것이다.
하지만, 착색 도전층(40)은 도전성 물질을 포함하며, 동시에 윈도우 데코레이션(20)과 색을 맞추기 위한 착색용 잉크를 사용하여 윈도우 데코레이션(20)과 그 색을 맞출 수 있다. 다만, 착색 도전층(40) 및 윈도우 데코레이션(20)의 색을 온전히 일치시키는 것이 용이한 것은 아니다.
본 발명은 윈도우 데코레이션 부분의 색이 시각적으로 일정하게 가시될 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
특히, 본 발명은 관통영역에 형성되는 착색 도전층 및 윈도우 데코레이션의 색이 시각적으로 서로 유사 또는 동일하게 보일 수 있도록 윈도우 데코레이션 부분의 색 조절이 용이한 터치패널센서를 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 투명절연기판, 투명절연기판의 가장자리를 따라서 투명절연기판의 저면에 형성되는 무통전 금속층, 투명절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하며, 단부 일부가 무통전 금속층 저면에 배치되는 전극패턴, 무통전 금속층 저면에 형성되어 투명절연기판 중 일부를 시각적으로 차단하는 비도전성 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 와이어부재를 포함할 수 있으며, 무통전 금속층을 이용하여 무통전 금속층 하부에 배치되는 윈도우 데코레이션 부분의 색 조절이 용이하다.
일반적으로 투명절연기판에 적용되는 투명 또는 불투명 전극패턴은 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 정전용량 방식 또는 저항막 방식으로 형성될 수가 있다.
한편, 본 발명에서는 이들 전극패턴과 와이어부재를 연결하기 위해서 착색 도전층이나 도전성 투명연결패턴을 사용하는데, 착색 도전층이나 도전성 투명연결패턴에 의해서 윈도우 데코레이션의 색이 전체적으로 균일하게 통일되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 하지만, 윈도우 데코레이션 영역 또는 그 경계 영역에서 발생하는 이들 색의 부조화는 무통전 금속층에 의해서 보다 쉽게 조절될 수 있다. 게다가, 무통전 금속층은 금속 질감을 제공하여 디자인적으로 상품 가치를 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
본 발명에 따르면, 착색 도전층이나 투명도전잉크 등을 이용하여 윈도우 데코레이션 상의 와이어부재와 투명절연기판 상의 전극패턴을 연결할 수 있다.
또한, 상술한 무통전 금속층은 예를 들어 주석(Sn)이나 알루미늄(Al) 등의 금속을 이용하여 형성할 수 있으며, 무통전 금속층은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition), 또는 증발증착(evaporation) 등의 다양한 방법으로 형성시킬 수 있다.
한편, 무통전 금속층은 투명절연기판의 저면의 면 방향에 대해서 수직한 방향으로 무수히 많은 돌기를 가지는 일명 벌크(bulk) 형상으로 증착 형성될 수 있다. 따라서, 상술한 벌크 형상을 하는 무통전 금속층은 투명절연기판의 저면의 면 방향에 대해서 수직한 방향으로는 통전이 가능하나 투명절연기판의 저면의 면 방향으로는 통전이 되지 않는 성질을 갖는다.
예를 들어, 주석을 사용하여 무통전 금속층을 형성하는 경우에는 대략 5 내지 500Å정도의 두께로 형성하더라도 무통전 금속층의 면 방향으로의 통전이 거의 되지 않으며, 알루미늄을 사용하여 무통전 금속층을 형성하는 경우에는 5 내지 100Å정도의 두께까지 얇게 형성하는 것이 가능하며, 무통전 금속층의 면 방향으로는 통전이 되지 않는다. 물론, 알루미늄 외에도 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리, 니켈, 실버, 골드 등의 다른 금속을 이용하여 무통전 금속층을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 무통전 금속층은 상기한 금속들 중 어느 하나 혹은 혼합된 단일층으로 형성하는 것도 가능하며, 경우에 따라서는 상기한 금속들 중 적어도 어느 하나 혹은 혼합된 복수층으로 형성하는 것도 가능하다.
참고로, 주석을 이용한 무통전 금속층의 두께는 5 내지 500Å의 두께 범위 내에서 결정되는 것이 바람직한데, 이는 5Å이하로는 빛을 차단하는 효과가 너무 적을 수 있기 때문이며, 500Å 이상으로 두께를 갖도록 하는 경우에는 무통전 금속층의 벌크 형태가 회손될 수 있기 때문이다. 구체적으로 설명하자면, 500Å 이상의 두께를 갖는 무통전 금속층은 무통전 금속층에 포함되어 있는 무수한 돌기들이 서로 전기가 통할 수 있도록 연결될 수 있고, 이렇게 되면 무통전 금속층이 면 방향으로 통전되는 성질을 가질 수 있다. 따라서, 주석을 이용한 무통전 금속층의 두께는 5 내지 500Å의 두께 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리, 니켈, 실버, 골드 등의 다른 금속을 이용한 무통전 금속층 역시 5Å이하로는 빛을 차단하는 효과가 너무 적을 수 있으며, 100Å 이상으로 두께를 갖도록 하는 경우에는 무통전 금속층의 벌크 형태가 회손되어 면 방향으로 통전될 가능성이 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 면 방향으로 통전이 되지 않는 무통전 금속층은 전극패턴과 비록 닿아 있다 하더라도 전극패턴의 전기신호가 무통전 금속층으로 전달되지 않기 때문에 터치패널센서의 감도를 유지할 수 있다.
참고로, 본 명세서에서 벌크 형상이라 함은, 무통전 금속층을 형성하는 금속 분자들이 집단적으로 뭉쳐 있는 형상을 지칭하는 것으로, 예를 들어, 침상(acicular), 각상(angular), 주상(dendritic) 등의 형상을 모두 포함한다고 할 수 있으며, 보다 넓은 의미로는 길게 연장(돌출)되어 있는 형상들을 모두 포함한다고 할 수 있다.
또한, 상술한 무통전 금속층과 같이 대략 수백Å정도로 매우 얇게 제공되어 빛을 완전하게 차단하지는 못하지만 빛을 반사시키는 금속의 특성상 어느 정도 빛을 차단할 수 있다. 이러한 연유로, 무통전 금속층의 하부에 배치되는 착색 도전층이나 도전성 투명연결패턴은 윈도우 데코레이션과 색이 온전히 같지는 않더라도 윈도우 데코레이션 영역이나 그 경계에서 발생할 수 있는 색의 부조화가 크게 부각되지 않을뿐더러, 착색 도전층의 착색용 잉크를 사용하여 그 색을 얼추 맞추는 것이 용이해진다.
참고로, 주석을 이용하여 무통전 금속층을 형성하는 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 500Å의 두께를 갖도록 형성하여도 무통전 금속층의 면 방향으로는 통전이 되지 않는 성질을 그대로 유지하는 것은 물론이며, 상기한 두께 정도의 무통전 금속층은 빛이 거의 통과하지 않아 윈도우 데코레이션에 형성된 관통영역을 통해서 와이어부재와 전극패턴을 직접 연결할 수 있으며, 이때, 와이어부재는 무통전 금속층에 의해서 가려져 외부에서 가시되지 않는다.
투명절연기판은 유리 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱과 같은 투명한 합성수지를 이용하여 제조될 수 있다.
전극패턴은 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)을 사용하여 제조할 수 있다. 따라서, 전극패턴은 외부에서 가시되지 않으며, 터치패널센서의 하부에 배치되는 유기전계발광장치(organic light emitting diode), 액정표시장치(liquid crystal display device), 및 플라즈마디스플레이패널(plasma display panel)과 같은 디스플레이의 영상을 가리지 않고 노출시킬 수 있다. 경우에 따라서, 전극패턴은 불투명한 도전성 물질을 이용할 수도 있다. 예를 들어, ITO 및 IZO보다 작은 저항계수를 갖는 금, 은, 알루미늄 등의 다양한 금속이나 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, 불투명한 재질로 형성되는 전극패턴의 폭이 0 초과 30㎛이하이면 육안으로 잘 확인되지 않는다.
참고로, 본 명세서에서 메인 회로라 함은, 전극패턴의 정전용량 변화와 같은 전기적인 신호를 수신하고, 이를 근거로 피대상물의 접촉 위치를 감지하거나 계산할 수 있는 중앙처리장치(central processing unit) 혹은 제어장치를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 와이어부재라 함은, 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속성 연결패턴이 될 수 있으며, 이들은 기존의 실버 페이스트를 이용한 실크스크린, 그라비아 인쇄 등에 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.
한편, 윈도우 데코레이션에 전극패턴의 단부를 노출시킬 수 있는 관통영역에 배치되는 착색 도전층은 관통영역에서 빛을 차단함으로써, 관통영역을 통해 터치패널센서의 내부가 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 착색 도전층은 윈도우 데코레이션과 색이 잘 조화를 이루도록 해서 외부에서 서로 구분되지 않도록 하는 것이 미관상 바람직할 것이다.
따라서, 착색 도전층은 도전물질과 함께 윈도우 데코레이션과 색을 조화시키기 위하여 윈도우 데코레이션에 대응하는 색을 갖는 비도전성 착색용 잉크를 포함할 수 있다.
도전물질로 섬유형태의 도전성 물질, 분말형태의 도전성 물질, 및 액상의 도전성 물질 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 구체적으로, 섬유형태의 도전성 물질로는 카본 파이버가 있으며, 분말형태의 도전성 물질로는 금속을 이용한 파우더 혹은 카본 파우더 중 어느 적어도 어느 하나를 이용할 수 있으며, 액상의 도전성 물질로는 도전성 잉크가 있고, 그 외에도 도전성 유기물질, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), ITO, IZO, AZO(Al-doped zinc oxide), CNT(탄소나노튜브), 그래핀(graphene), 및 카본 파우더(carbon powder) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 착색 도전층은 도포, 인쇄, 실크스크린, 잉크젯, 증착, 패드인쇄, 또는 마스킹 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 도전성 투명연결패턴을 사용하여 윈도우 데코레이션의 경계에서 상호 대응되는 와이어부재 및 전극패턴을 전기적으로 연결할 수도 있다.
도전성 투명연결패턴은 무통전 금속층의 경계 내측으로 형성되도록 하여, 무통전 금속층의 하부에 형성되는 윈도우 데코레이션 및 도전성 투명연결패턴 간의 색 조절이 용이할 수 있다.
도전성 투명연결패턴은 투명도전잉크를 이용하여 제공될 수 있으며, 투명도전잉크는 PEDOT 잉크, ITO 잉크, ATO 잉크, AZO 잉크, 나노파우더 잉크, 카본파이버 잉크, 그래핀 잉크, 금속파우더 잉크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 도전성 투명연결패턴은 패터닝, 실크스크린, 잉크젯, 그라비아 인쇄의 공정을 이용하여 제공될 수 있다.
참고로, 투명절연기판 및 무통전 금속층 사이에 산화물층을 더 개재시킬 수 있는데, 산화물층은 SiO2, TiO2, Al2O3 등의 금속 산화물 박막으로 제공될 수 있고 산화물층은 스퍼터링 또는 선택적 에칭을 통해 형성시킬 수 있다.
또한, 무통전 금속층 저면으로 보호층을 더 제공할 수 있는데, 상기 보호층은 산화물층과 유사하게 SiO2, TiO2, Al2O3 등의 금속 산화물 박막으로 제공될 수 있다. 여기서 보호층은 무통전 금속층을 먼저 형성하고 나서 전극패턴이나 윈도우 데코레이션이나 그 외에 와이어부재 등을 형성하는 과정에서 무통전 금속층이 파손되는 것을 보호할 수 있다.
본 발명의 터치패널센서는 착색 도전층이나 도전성 투명연결패턴에 의해서 윈도우 데코레이션이나 윈도우 데코레이션 경계에서 발생할 수 있는 색의 부조화를 무통전 금속층을 이용하여 쉽게 조절할 수 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 도 1의 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 5는 도 4의 상부시트를 A-A 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
도 6은 도 4의 상부시트를 B-B 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 9는 도 8의 상부시트를 C-C 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이며, 도 5는 도 4의 상부시트를 A-A 방향으로 절단한 확대 단면도이며, 도 6은 도 4의 상부시트를 B-B 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 터치패널센서(100)는 상부시트(110), 하부시트(130), 및 절연부재(150)를 포함한다.
상부시트(110)는 상부 절연기판(111) 및 상부 투명전극패턴(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 투명전극패턴(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 있으며, 절연기판에 그라비아 인쇄 또는 필름 라미네이팅 등의 방법을 통해서 전극패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 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 투명전극패턴(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), 그래핀(graphene), 및 카본 파우더(carbon powder) 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상부 투명전극패턴(112)은 투명 도전성 재질로 형성되기 때문에, 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 투명전극패턴(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.
또한, 상부시트(110) 및 하부시트(130) 사이에는 절연부재(150)가 배치되며, 절연부재(150)에 의해서 상부 투명전극패턴(112) 및 하부 투명전극패턴(132)이 전기적으로 분리될 수 있다. 절연부재(150)는 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용하여, 상부시트(110)및 하부시트(130)를 접합하고, 빛이 잘 투과되어 광학적으로도 우수하다.
앞서 설명한 바와 같이, 상부 투명전극패턴(112)은 투명하여, 외부에서 가시되지 않는다. 다만, 상부 절연기판(111)의 일측 가장자리에는 상술한 상부 투명전극패턴(112)의 단부와 전기적으로 연결되는 금속성 연결패턴(113)이 배치되는데, 금속성 연결패턴(113)은 비투광성의 금속으로 제공되기 때문에 외부에서 가시될 수 있고, 금속성 연결패턴(113)과 전기적으로 연결되는 연성회로기판(160) 역시 외부에서 가시될 수 있다. 참고로, 본 실시예에서 상부 투명전극패턴(112) 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 와이어부재는 금속성 연결패턴(113)을 포함한다고 볼 수 있다.
따라서, 금속성 연결패턴(113) 및 연성회로기판(160)이 외부에서 가시되는 것을 방지하기 위하여, 상부 절연기판(111)의 저면에 그 둘레를 따라서 액자 프레임 형상으로 윈도우 데코레이션(120)이 배치된다.
구체적으로 다시 도면을 참조하여 확인하면, 상부 시트(110)를 보면 상부 투명전극패턴(112) 및 투명 창이 형성되는 중앙 영역(D)이 제공되며, 중앙 영역(D)의 주변으로 주변 영역(E)에서 윈도우 데코레이션 영역이 형성된다.
본 발명에서는 윈도우 데코레이션(120)과 상부 투명전극패턴(112)이 만나는 경계 부분에서 상부 투명전극패턴(112)의 단부가 윈도우 데코레이션(120)에 의해서 굴절 형성되는 것을 방지하도록, 윈도우 데코레이션(120)에는 상부 투명전극패턴(112)의 단부가 각각 배치되는 관통영역(122)이 형성된다. 따라서, 상부 투명전극패턴(112)의 단부에 굴곡이 발생하지 않으며, 이에 상부 절연기판(111)의 굴절이나 외부 충격에 의해서 상부 투명전극패턴(112)이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
다만, 상술한 관통영역(122)에 의해서 금속성 연결패턴(113)이 외부로 노출될 여지가 있으나, 본 발명에서는 관통영역(122)에 착색 도전층(140)을 배치함으로써, 관통영역(122)을 통해서 터치패널센서(100)의 저면이 가시되는 것을 방지할 수 있다. 착색 도전층(140)에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예에서 관통영역(122)은 상부 투명전극패턴(112)의 단부를 노출시키는 링 형태의 닫힌 홀로 제공되나, 본 발명의 다른 실시예에서, 관통영역은 윈도우 데코레이션과 상부 투명전극패턴이 만나는 경계부터 상부 투명전극패턴의 단부까지 연장되는 U자 형태의 절개된 패턴으로 제공될 수도 있다.
다시 도 3 내지 도 6를 참조하면, 윈도우 데코레이션(120)의 저면에서 상부 투명전극패턴(112)과 연성회로기판(160)을 전기적으로 연결하는 금속성 연결패턴(113)은 관통영역(122)의 경계 내에서 착색 도전층(140)과 연결된다. 따라서, 금속성 연결패턴(113)은 상부 절연기판(111)의 외부에서 관통영역(122)을 통해서 육안으로 확인될 수 있으나, 착색 도전층(140)이 이를 방지할 수 있다. 경우에 따라서, 착색 도전층은 윈도우 데코레이션에 형성된 관통영역의 경계 내측에서 관통영역의 경계 외측까지 연장되어, 금속성 연결패턴과 관통영역의 경계 외에서 연결될 수 있다.
다시 도 3 내지 도 6을 참조하면, 착색 도전층(140)은 관통영역(122)에서 빛을 차단함으로써, 관통영역(122)을 통해서 터치패널센서(100)의 내부가 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 금속성 연결패턴(113) 및 연성회로기판(160)을 매개로 상부 투명전극패턴(112)과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결할 수 있다.
착색 도전층(140)은 비도전성 착색 잉크 및 도전물질을 포함할 수 있으며, 착색 도전층(140)은 재질의 특성상 금속보다 저항이 높을 수 있다. 다만, 저항은 일반적으로 길이에 비례하고 면적에 반비례하는데, 착색 도전층(140)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 관통영역(122)에 배치되는 상부 투명전극패턴(112)보다 면적이 넓고, 윈도우 데코레이션(120)의 두께는 보통 2~3㎛ 정도로 관통영역(122)에 배치되는 착색 도전층(140)의 두께 역시 매우 얇아 상부 투명전극패턴(112)의 전기적인 신호를 무리 없이 전달할 수 있는 저항 값을 가질 수 있다.
상술한 착색 도전층(140)은 윈도우 데코레이션(120)과 색이 잘 조화를 이루도록 해서 외부에서 서로 구분되지 않도록 하는 것이 미관상 바람직할 것이다.
따라서, 착색 도전층(140)은 도전물질과 함께 윈도우 데코레이션(120)과 색을 조화시키기 위하여 윈도우 데코레이션(120)에 대응하는 색을 갖는 비도전성 착색용 잉크를 포함할 수 있다.
도전물질로 섬유형태의 도전성 물질, 분말형태의 도전성 물질, 및 액상의 도전성 물질 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 구체적으로, 섬유형태의 도전성 물질로는 카본 파이버가 있으며, 분말형태의 도전성 물질로는 금속을 이용한 파우더 혹은 카본 파우더 중 어느 적어도 어느 하나를 이용할 수 있으며, 액상의 도전성 물질로는 도전성 잉크가 있고, 그 외에도 도전성 유기물질, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), ITO, IZO, AZO(Al-doped zinc oxide), CNT(탄소나노튜브), 그래핀(graphene), 및 카본 파우더(carbon powder) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 착색 도전층(140)은 도전성 물질, 비도전성 착색용 잉크, 및 열 경화제 혹은 자외선 경화제와 같은 점착제와 혼합하여 도포, 인쇄, 실크스크린, 잉크젯 방법을 이용하거나, 증착, 패드인쇄 또는 마스킹 방법을 통해서도 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상부 투명전극패턴(112)은 관통영역(122)에 제공되는 착색 도전층(140)을 매개로 윈도우 데코레이션(120) 저면에 형성된 금속성 연결패턴(113)과 전기적으로 연결되고, 다시 금속성 연결패턴(113)은 연성회로기판(160)의 단자(162)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 관통영역(122)에 배치되는 착색 도전층(140)은 비록 착색용 잉크를 사용하여 윈도우 데코레이션(120)과 그 색을 맞출 수 있으나, 착색 도전층(140) 및 윈도우 데코레이션(120)의 색을 온전히 일치시키는 것이 용이한 것은 아니다.
하지만, 본 발명에서는 상부 절연기판(111)의 저면에 먼저 무통전 금속층(170)을 제공하고, 그 하부에 윈도우 데코레이션(120) 및 착색 도전층(140)이 배치되어 있기 때문에, 어느 정도 빛을 차단하는 무통전 금속층(140)에 의해서 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)의 색이 어느 정도 차이가 있더라도 실제로 시각적으로 이를 구분하는 것이 용이하지 않고, 이러한 연유로 무통전 금속층(140)을 이용하여 윈도우 데코레이션(120) 영역에서 색 조절이 용이하다고 할 수 있다.
게다가, 무통전 금속층은 금속 질감을 제공하여 디자인적으로 상품 가치를 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
또한, 상술한 무통전 금속층(170)은 예를 들어 주석(Sn)이나 알루미늄(Al) 등의 금속을 이용하여 얇은 박막으로 제공될 수 있으며, 이러한 무통전 금속층(170)은 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(chemical vapor deposition), 또는 증발증착(evaporation) 등의 다양한 방법으로 형성시킬 수 있다.
한편, 상술한 방법을 통해서 형성되는 무통전 금속층(170)은 상부 절연기판(111)의 저면의 면 방향에 수직한 방향으로 무수히 많은 돌기를 가지는 일명 벌크(bulk) 형상으로 증착 형성될 수 있다. 따라서, 상술한 벌크 형상을 하는 무통전 금속층(170)은 상부 절연기판(111)의 저면의 면 방향에 수직한 방향으로는 통전이 가능하나 상부 절연기판(111)의 저면의 면 방향으로는 통전이 되지 않는 성질을 갖는다.
예를 들어, 주석을 사용하여 무통전 금속층을 형성하는 경우에는 대략 500Å정도의 두께로 형성하더라도 무통전 금속층의 면 방향으로의 통전이 거의 되지 않으며, 알루미늄을 사용하여 무통전 금속층을 형성하는 경우에는 100Å정도의 두께까지 얇게 형성하는 것이 가능하며, 무통전 금속층의 면 방향으로의 통전이 되지 않는다.
즉, 무통전 금속층(170)은 어느 경우에나 면 방향으로 통전이 되지 않기 때문에, 상부 투명전극패턴(112)과 비록 닿아 있다 하더라도 상부 투명전극패턴(112)의 전기신호가 무통전 금속층(170)으로 전달되지 않기 때문에 터치패널센서(100)의 감도를 유지할 수 있다.
또한, 윈도우 데코레이션(120)은 본 실시예와 같이, 무통전 금속층(170)의 경계 내측으로 형성될 수도 있으나, 그 경계가 서로 일치할 수도 있을 것이다. 다만, 착색 도전층(140)은 반드시 무통전 금속층(170) 내측으로 배치되어야 무통전 금속층(170)을 이용하여 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)의 색을 조절하는 작업이 간단해질 수 있을 것이다.
참고로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 투명전극패턴(112)과 전기적으로 연결된 금속성 연결패턴(113) 및 하부 투명전극패턴(132)과 전기적으로 연결된 다른 금속성 연결패턴은 각각 연성회로기판(160)의 서로 다른 면에 형성된 연성회로기판(160)의 전극(162)과 접하여 전기적으로 연결되며, 절연부재(150)는 연성회로기판(160)이 배치되는 부분이 일부 절개되어 제공된다.
이상 앞서 설명한 터치패널센서(100)에서 상부 투명전극패턴(112)은 착색 도전층(140) 및 금속성 연결패턴(113)을 매개로 연성회로기판(160)의 단자(162)와 연결될 수 있다.
하지만, 착색 도전층은 별도의 금속성 연결패턴 없이도 직접 연성회로기판을 통해서 외부의 메인 회로와 직접 전기적으로 연결될 수도 있으며, 이하 도 7에 도시되는 터치패널센서를 예로 들어 구체적으로 설명한다.
도 7은 터치패널센서 중 상부시트(210) 및 연성회로기판(260)의 전기적인 연결구조를 설명하기 위한 터치패널센서의 부분 분해 사시도이며, 이를 참조하면, 연성회로기판(260)의 상면에는 상부 투명전극패턴(212)이 노출되는 관통영역(222)에 배치된 착색 도전층(240)과 직접 연결되는 상부 단자(262)가 배치되어 있다. 여기서, 상부 단자(262)는 관통영역(222)의 경계 내에 배치됨으로써, 착색 도전층(240)과 직접 연결될 수 있다. 마찬가지로, 도 8에서 도시하지는 않지만, 연성회로기판(260)의 저면에는 하부 투명전극패턴과 연결되는 하부 단자가 배치될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 상부 투명전극패턴(212)은 별도의 금속성 연결패턴 없이도 연성회로기판(260)의 상면에 마련된 상부 단자(262)와 전기적으로 연결되고, 연성회로기판(260)을 통해서 메인 회로와 전기적으로 연결될 수 있고, 와이어부재로서 연성회로기판(260)을 사용한다고 볼 수 있다.
참고로, 하부 투명전극패턴은 상부 투명전극패턴(212)과 마찬가지로 별도의 금속성 연결패턴 없이 연성회로기판(260)의 하부 단자와 전기적으로 연결될 수도 있고, 별도의 금속성 연결패턴을 사용하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
본 실시예에서도 상부 절연기판의 저면에 형성되는 무통전 도전층(270)에 의해서 가려지는 윈도우 데코레이션 및 착색 도전층의 색을 조화시키기가 유리하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이며, 도 9은 도 8의 상부시트를 C-C 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 터치패널센서는 앞선 실시예에 따른 터치패널센서와 사실상 동일하며, 이에, 본 실시예에 따른 터치패널센서에 대한 설명은 앞선 실시예를 참조할 수 있으며, 본 실시예에서는 앞선 실시예와 차이가 부분을 중심으로 설명한다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 터치패널센서(300)는 상부시트(310), 하부시트(330), 및 절연부재(350)를 포함한다.
상부시트(310)는 상부 절연기판(311) 및 상부 투명전극패턴(312)을 포함하며, 하부시트(330)는 하부 절연기판(331) 및 하부 투명전극패턴(332)을 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상부 투명전극패턴(312)은 투명하여, 외부에서 가시되지 않는다. 다만, 상부 절연기판(311)의 일측 가장자리에는 상술한 상부 투명전극패턴(312)의 단부와 전기적으로 연결되는 금속성 연결패턴(313)이 배치되는데, 금속성 연결패턴(313)은 비투광성의 금속으로 제공되기 때문에 외부에서 가시될 수 있다.
따라서, 금속성 연결패턴(313) 및 연성회로기판(360)이 외부에서 가시되는 것을 방지하기 위하여, 상부 절연기판(311)의 저면에 그 둘레를 따라서 액자 프레임 형상으로 윈도우 데코레이션(320)이 배치된다.
본 발명에서는 도전성 투명연결패턴(380)을 사용하여 윈도우 데코레이션(320)의 경계에서 상호 대응되는 금속성 연결패턴(313) 및 상부 투명전극패턴(312)을 전기적으로 연결한다.
도전성 투명연결패턴(380)은 무통전 금속층(370)의 경계 내측으로 형성되도록 하여, 무통전 금속층(370)의 하부에 형성되는 윈도우 데코레이션(320) 및 도전성 투명연결패턴(380) 간의 색 조절이 용이할 수 있다. 여기서, 도전성 투명연결패턴(380)은 투명하여 비록 무통전 금속층(370)의 저면으로 형성되지 않더라도 크게 문제되지 않을 수도 있으나, 도전성 투명연결패턴(380)의 굴절률이 상부 절연기판(311)과 차이가 있는 경우에는 비록 투명하더라도 가시될 수 있기 때문에 가급적 본 실시예와 같이 도전성 투명연결패턴(380) 역시 무통전 금속층(370)의 경계 내측으로 형성되도록 배치하는 것이 바람직하다.
도전성 투명연결패턴(380)은 투명도전잉크를 이용하여 제공될 수 있으며, 투명도전잉크는 PEDOT 잉크, ITO 잉크, ATO 잉크, AZO 잉크, 나노파우더 잉크, 카본파이버 잉크, 그래핀 잉크, 금속파우더 잉크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 도전성 투명연결패턴(380)은 패터닝, 실크스크린, 잉크젯, 그라비아 인쇄의 공정을 이용하여 제공될 수 있고, 상술한 도전성 투명연결패턴(380)을 이용하기 때문에 상부 투명전극패턴(312)이 윈도우 데코레이션(320) 경계부분에서 굴절될 때까지 연장하여 형성할 필요성도 없어지고, 이에 상부 절연기판(311)의 굴절이나 외부 충격에 의해서 상부 투명전극패턴(312)이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
다시 도 8 및 도 9을 참조하면, 도전성 투명연결패턴(380)을 이용하여, 금속성 연결패턴(313) 및 연성회로기판(360)을 매개로 상부 투명전극패턴(312)과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결할 수 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 투명전극패턴
113：금속성 연결패턴 120：윈도우 데코레이션
122：관통영역 130：하부시트
131：하부 절연기판 132：하부 투명전극패턴
140：착색 도전층 150：절연부재
160：연성회로기판 162：연성회로기판의 단자
170：무통전 금속층 380：도전성 투명연결패턴

Claims (21)

  1. 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,
    투명절연기판;
    상기 투명절연기판의 가장자리를 따라서 상기 투명절연기판의 저면에 형성되는 무통전 금속층;
    상기 투명절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하며, 단부 일부가 상기 무통전 금속층 저면에 배치되는 전극패턴;
    상기 무통전 금속층 저면에 형성되어 상기 투명절연기판 중 일부를 시각적으로 차단하는 비도전성 윈도우 데코레이션; 및
    상기 윈도우 데코레이션의 하부에 형성되어 상기 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 와이어부재;
    를 포함하며, 상기 무통전 금속층을 이용하여 상기 무통전 금속층 하부에 배치되는 상기 윈도우 데코레이션 부분의 색 조절이 용이한 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션에 형성된 관통영역에 제공되는 착색 도전층을 포함하며,
    상기 전극패턴은 상기 착색 도전층을 매개로 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되며,
    상기 무통전 금속층을 이용하여 상기 무통전 금속층의 하부에 형성되는 상기 윈도우 데코레이션 및 상기 착색 도전층 간의 색 조절이 용이한 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 착색 도전층은 도포, 인쇄, 실크스크린, 잉크젯, 증착, 패드인쇄, 또는 마스킹을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 착색 도전층은 도전성 물질 및 상기 윈도우 데코레이션에 대응하는 색을 갖는 비도전성 착색용 잉크를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 분말, 섬유질 및 액상 중 적어도 어느 하나의 상태로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 물질은 카본 파이버, 카본 파우더, 금속을 이용한 파우더, 도전성 잉크, 도전성 유기물질, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), ITO, IZO, AZO(Al-doped zinc oxide), CNT(탄소나노튜브), 그래핀(graphene), 및 카본 파우더(carbon powder) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션에 형성된 관통영역을 통해서 상기 와이어부재 및 상기 전극패턴이 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션의 경계에서 상호 대응되는 상기 와이어부재 및 상기 전극패턴을 전기적으로 연결하는 도전성 투명연결패턴을 포함하며,
    상기 무통전 금속층을 이용하여 상기 무통전 금속층의 하부에 형성되는 상기 윈도우 데코레이션 및 상기 도전성 투명연결패턴 간의 색 조절이 용이한 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 투명연결패턴은 상기 무통전 금속층의 경계 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 투명연결패턴은 투명도전잉크를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투명도전잉크는 PEDOT 잉크, ITO 잉크, ATO 잉크, AZO 잉크, 나노파우더 잉크, 카본파이버 잉크, 그래핀 잉크, 금속파우더 잉크 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 투명연결패턴은 패터닝, 실크스크린, 잉크젯, 그라비아 인쇄의 공정을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션은 상기 무통전 금속층의 경계 내측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속성 연결패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 적층되는 연성회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 투명절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 투명절연기판 및 상기 무통전 금속층 사이에 개재되는 산화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 무통전 금속층 저면으로 제공되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 무통전 금속층은 5 내지 500Å의 두께로 주석을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 무통전 금속층은 5 내지 100Å의 두께로 알루미늄, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리, 니켈, 실버, 골드 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
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