KR101175684B1 - 터치패널센서 - Google Patents

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KR101175684B1
KR101175684B1 KR1020110056040A KR20110056040A KR101175684B1 KR 101175684 B1 KR101175684 B1 KR 101175684B1 KR 1020110056040 A KR1020110056040 A KR 1020110056040A KR 20110056040 A KR20110056040 A KR 20110056040A KR 101175684 B1 KR101175684 B1 KR 101175684B1
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electrode pattern
touch panel
conductive
panel sensor
window decoration
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KR1020110056040A
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박철
신용철
김효섭
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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 전극패턴의 단부를 부분적으로 노출시키는 제1 관통 영역을 제공하고 제1 도전성 도료를 이용하여 형성되는 윈도우 데코레이션, 제1 관통 영역에서 빛을 차단하도록 제공되며 제1 도전성 도료보다 상대적으로 낮은 저항계수를 갖는 제2 도전성 도료를 이용하여 형성되어 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되는 착색 도전층, 및 데코 절연층의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어부재를 포함한다. 와이어 부재는 상하로 대응하는 착색 도전층의 저항이 그 주변의 상기 윈도우 데코레이션의 저항보다 상당히 적은 것을 이용하여 상하로 대응하는 전극패턴의 단부와 배타적으로 신호를 주고 받는 것을 특징으로 한다.

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, 윈도우 데코레이션과 도전 연결부의 색깔을 동일하게 형성할 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 전극패턴의 단부를 부분적으로 노출시키는 제1 관통 영역을 제공하고 제1 도전성 도료를 이용하여 형성되는 윈도우 데코레이션, 제1 관통 영역에서 빛을 차단하도록 제공되며 제1 도전성 도료보다 상대적으로 낮은 저항계수를 갖는 제2 도전성 도료를 이용하여 형성되어 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되는 착색 도전층, 및 데코 절연층의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어부재를 포함한다. 와이어 부재는 상하로 대응하는 착색 도전층의 저항이 그 주변의 상기 윈도우 데코레이션의 저항보다 상당히 적은 것을 이용하여 상하로 대응하는 전극패턴의 단부와 배타적으로 신호를 주고 받는 것(communicate)을 특징으로 한다.
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, 윈도우 데코레이션은 약 2~3㎛의 두께로 형성되기 때문에, 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 형성된 기판에서 같은 면에 ITO 전극패턴을 형성하게 되면, 윈도우 데코레이션의 경계에서 ITO 전극패턴이 깨지거나 단전이 되는 경우가 자주 발생할 수가 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 윈도우 데코레이션을 착색 도전층과 유사한 성분으로 구성하면서, 윈도우 데코레이션이 도전성을 가질 수가 있다. 대신 윈도우 데코레이션을 착색 도전층보다 고저항을 갖도록 하여, 착색 도전층을 통한 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.
다만, 윈도우 데코레이션이 도전성을 갖기 때문에 와이어 부재와의 전기적 분리를 위해 그 위에는 데코 절연층이 형성될 수 있으며, 데코 절연층은 제1 관통 영역에 대응하는 홀 또는 홈 형상의 제2 관통 영역을 제공할 수 있다. 데코 절연층은 윈도우 데코레이션에서 구현하는 색깔에 따라 비도전성 잉크로 이루어진 절연재로 형성될 수 있으며, 별도의 절연 또는 반사 필름을 적층하거나 절연 도료를 도포하여 제공될 수도 있다.
여기서 와이어부재라 함은 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속라인패턴이 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.
본 발명의 터치패널센서는 윈도우 데코레이션 영역의 활용을 통해서 터치패널센서의 도전 구조를 개선할 수 있으며, 강화유리기판 또는 투명수지기판 저면에 바로 전극패턴을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 터치패널센서는 전극패턴과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션과 도전 연결부의 색깔을 동일하게 형성할 수 있다. 즉, 전극패턴과 윈도우 데코레이션 간의 전기적 접속을 간단하면서, 윈도우 데코레이션에 관통홀을 형성하지 않더라도 외부적으로 그 연결구조가 보이지 않게 할 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 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계를 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 5는 도 2의 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계의 형성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 관통 영역 형상을 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 저면도이다.
도 8은 도 7의 전극 연결구조를 설명하기 위한 부분 확대 사시도이다.
도 9는 도 7의 전극 연결구조를 설명하기 위한 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 상부시트 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계를 설명하기 위한 저면 사시도이고, 도 5는 도 2의 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계의 형성을 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 있으며, 절연기판에 그라비아 인쇄 또는 필름 라미네이팅 등의 방법을 통해서 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 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)은 외부에서 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 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 영역이 제공되며, 중앙 영역의 주변으로 주변 영역에서 윈도우 데코레이션 영역이 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) 상에 상부 전극패턴(112)이 형성되며, 그 상부로 윈도우 데코레이션(120) 및 데코 절연층(180)이 차례로 제공될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 상술한 다양한 방법으로 제공될 수 있으며, 예를 들어 블랙으로 표현하기 위해서 카본 파우더 및 비도전성 블랙 잉크를 약 8:92 로 혼합한 제1 도전성 도료로 제공할 수 있으며, 실크스크린, 그라비아 인쇄 등 다양한 방법으로 약 2~3㎛의 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 윈도우 데코레이션(120) 위로 100% 비도전성 블랙 잉크로 형성된 데코 절연층(180)을 형성할 수 있다.
윈도우 데코레이션 및 착색 도전층은 블랙을 구현하기 위해, 카본 등을 혼합할 수도 있지만, 경우에 따라서는 블랙 이외의 다른 색 구현을 위해 다른 색의 비도전성 잉크를 혼합할 수 있고, 도전성 물질로도 카본, ATO. ITO, PEDOT, 메탈 분말, 카본 파이버, 나노실버 등 다양한 도전성 물질이 사용될 수 있다.
전극패턴(112)의 단부에 대응하여 윈도우 데코레이션(120)에는 제1 관통 영역(122)이 형성될 수 있으며, 그 위의 데코 절연층(180)에는 제2 관통 영역(182)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 데코 영역(122, 182)은 윈도우 데코레이션(120) 및 절연층(180)을 형성한 후, 식각 공정을 통해 한번에 형성될 수 있지만, 그라비아 인쇄나 실크 스크린, 잉크젯, 패드 인쇄 등 인쇄 공정에서 한번에 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 관통 영역(122, 182)을 통해서 전극패턴(112)의 단부와 와이어 부재 단부가 상하로 일치하도록 조절된 위치에 형성될 수가 있으며, 제1 및 제2 관통 영역(122, 182)을 통해서 착색 도전층(140)이 형성될 수 있다. 착색 도전층(140)은 윈도우 데코레이션과 같은 카본 파우더 및 비도전성 블랙 잉크를 약 20:80으로 혼합한 제2 도전성 도료를 이용할 수 있다.
제1 및 제2 도전성 도료 모두 카본 파우더에 비해 비도전성 블랙 잉크의 비율이 높기 때문에 외형적으로 동일한 색으로 인식될 수 있다. 다만, 상대적으로 제2 도전성 도료의 저항계수가 작기 때문에, 실질적으로 와이어 패턴(170)과 전극패턴(112)은 상하로 배치되는 단자들만 정상적인 통신을 할 수가 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상부 전극패턴(112)은 윈도우 데코레이션(120)의 저면에 형성된 와이어 패턴(170)을 통해서 연성회로기판(160)과 연결될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 주변 영역에 대응하며, 실버 페이스트 등을 형성된 와이어 패턴(170)을 시각적으로 차단하는 기능을 한다.
여기서 제2 도전성 도료의 도전성 물질 조성비는 제1 도전성 도료의 도전성 물질 조성비보다 큰 것이 바람직하며, 비도전성 잉크보다 도전성 물질의 비율을 작게 유지하면서, 약 25% 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 도전성 도료에서 도전성 물질의 조성비는 제2 도전성 도료의 도전성 물질의 조성비보다 작게 하면서, 대략 10% 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 소량의 카본 파우더와 상대적으로 많은 양의 비도전성 블랙 잉크를 혼합하는 경우, 도전성 도료의 비저항은 약 1000Ωcm으로 알루미늄과 비교해서 약 10억배 정도 높게 형성될 수 있다. 이러한 고저항 도전성 잉크를 약 1mm x 1mm 면적에, 약 4㎛ 두께에서 사용한다면 상하 방향의 저항이 약 40Ω 정도가 되어서 실제 ITO 투명전극보다 낮다고 할 수 있다.
하지만, 상기 동일한 고저항 도전성 잉크를 상하 구조가 아닌 측면으로 배열하게 되고, 약 1cm 정도 떨어져 있다고 가정하게 되면, 그 저항이 현저하게 높아지는 것을 알 수 있다. 일 예로, 윈도우 데코레이션이 약 4㎛ 두께로 형성되고, 전극 간의 면적이 약 1cm x 1cm 떨어져 있다고 하면, 이 때 측면 방향의 저항은 약 2.5MΩ으로, 상기 상하 방향 저항인 약 40Ω에 비해 6 만배 이상의 저항 값이 나온다.
실제로, 상기와 같은 카본과 비도전성 블랙잉크를 20:80로 혼합한 착색 도전층 및 ITO 재질의 와이어패턴, 금속 재질의 전극패턴 간의 구조에서, 와이어패턴 및 전극패턴 간의 저항은 약 10~1000Ω 정도로 측정되며, 착색 도전층과 윈도우 데코레이셔이 같은 재질이라고 가정할 때, 측면으로 인접한 전극 간의 저항은 10MΩ에서 100MΩ 사이로 측정되거나 100MΩ 이상이 측정될 수 있다. 하물며, 착색 도전층의 주변으로 윈도우 데코레이션에서 도전성 물질의 조성은 약 10% 이하로 한다고 하면, 착색 도전층에 의한 상하 방향 저항에 비해 윈도우 데코레이션에 의한 측면 방향 저항은 거의 10만배에서 100만배 이상, 아니 그 이상의 차이를 보일 수 있다.
윈도우 데코레이션(120)은 도전성 물질을 포함하여 도전성을 띄기는 하지만, 비도전성 블랙 잉크에 비해 카본 파우더의 조성이 현저히 작아 실질적으로 와이어 패턴(170)과 전극패턴(112) 간의 통신에 거의 영향을 미치지 못한다. 특히, 윈도우 데코레이션(120)이 약 2~3㎛의 두께로 형성되고, 착색 도전층(140)도 수㎛의 두께로 형성된다면, 착색 도전층(140)을 통한 배타적인 통신이 가능하다. 이 때 윈도우 데코레이션(120)을 통해서 그 주변으로 다른 전극 패턴은 200㎛ 이상 떨어져 있다고 할 수 있다.
와이어 패턴(170)과 전극패턴(112)은 착색 도전층(140)을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 반면, 윈도우 데코레이션(120)의 상면으로 데코 절연층(180)이 형성되어 와이어 패턴(170)에 의해서 전극패턴의 신호가 지정된 위치 밖에서 서로 통전되는 것을 방지할 수 있다.
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 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 관통 영역 형상을 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 6을 참조하면, 터치패널센서에서 상부 시트(210)는 절연 기판(211), 전극패턴(212), 윈도우 데코레이션(220), 데코 절연층(280) 및 와이어 패턴(270)을 포함한다. 이에 대해서는 이전의 실시예 설명 및 도면을 참조할 수 있다.
다만, 윈도우 데코레이션(220) 및 데코 절연층(280)의 관통 영역이 홀 형상이 아닌 일측 개방된 홈, 예를 들어 U-자형 홈(222) 형상으로 제공될 수가 있다. 경우에 따라서 관통 영역은 홈 형상으로 제공될 수 있으며, 제1 및 제2 관통 영역은 홀-홀, 홀-홈, 홈-홀 또는 홈-홈 형상의 조합으로 제공될 수 있으며, 그 기본적인 형상도 원, 타원, 다각형 등 다양한 형상으로 제공될 수가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 저면도이고, 도 8은 도 7의 전극 연결구조를 설명하기 위한 부분 확대 사시도이고, 도 9는 도 7의 전극 연결구조를 설명하기 위한 단면도이다.
참고로, 도 7에서 광학 접착층 또는 보호층, 필름은 도시화되지 않고 있으며, 상술한 바와 같이, 투명코팅층은 광학접착층이나 UV 투명경화제 등을 이용하여 형성할 수가 있다.
도 7 내지 도 9를 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 6에 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 112011043678688-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 112011043678688-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 데코 절연층(380)의 제2 관통 영역(382) 및 제1 관통 영역이 상하로 일치하도록 형성되어 있다. 다만, 제2 관통 영역은 원형으로 형성되어 있으며, 착색 도전층(340)에 대응하는 제1 관통 영역은 제2 관통 영역(382)보다 큰 사각형으로 형성되어 있다.
윈도우 데코레이션(350)의 제1 관통 영역으로 착색 도전층(340)이 형성되고, 윈도우 데코레이션(350) 및 착색 도전층(340) 위로 제2 관통 영역(382)을 포함하는 데코 절연층(380)이 형성될 수 있다.
윈도우 데코레이션(350)은 블랙으로 표현하기 위해서 카본 파우더 및 비도전성 블랙 잉크를 약 10:90으로 혼합한 제1 도전성 도료로 제공할 수 있으며, 실크스크린, 그라비아 인쇄 등 다양한 방법으로 약 2~3㎛의 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 윈도우 데코레이션(350) 위로 100% 비도전성 블랙 잉크로 형성된 데코 절연층(380)을 형성할 수 있다. 반면, 착색 도전층(340)은 윈도우 데코레이션과 같은 카본 파우더 및 비도전성 블랙 잉크를 약 20:80으로 혼합한 제2 도전성 도료를 이용할 수 있지만, 반드시 같은 도전성 물질 및 같은 잉크를 사용해야 하는 것은 아니다.
착색 도전층(340)을 통해서 와이어 패턴(370)과 제1 투명전극패턴(320)은 전기적으로 연결된다. 참고로, 제2 투명전극패턴(330) 상에 형성된 저저항 라인(334)는 와이어 패턴(370)과 구분 없이 바로 연결될 수도 있으며, 저저항 라인(334)과 와이어 패턴(370) 간의 연결을 원활하게 하기 위한 도전성 또는 비도전성 투명 잉크를 이용하여 투명연결패턴(390)을 형성할 수도 있다. 물론, 제1 투명전극패턴(320)과 같이, 투명연결패턴 없이 윈도우 데코레이션(350)에 제1 관통 영역 및 데코 절연층(380)에 제2 관통 영역을 형성한 후, 착색 도전층(340)을 형성하여 제2 투명연결패턴(330)과 외부 장치를 연결할 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) 상에 제2 관통 영역(382)이 형성된 절연층(380)을 제공하며, 제1 관통 영역 및 제2 관통 영역(382)의 위치에서 착색 도전층(340)을 통해 전극패턴(320, 330)과 와이어 패턴(370)이 일치하도록 할 수가 있다. 비록 전극패턴(320)과 와이어 패턴(370)이 직접 접하는 것은 아니지만, 착색 도전층(340)을 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 (14)

  1. 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서에 있어서,
    절연기판;
    상기 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴;
    상기 절연기판의 저면에서 상기 전극패턴의 단부를 덮도록 형성되며, 상기 전극패턴의 단부를 부분적으로 노출시키는 제1 관통 영역을 제공하고, 제1 도전성 도료를 이용하여 형성되는 윈도우 데코레이션;
    상기 제1 관통 영역에서 빛을 차단하도록 제공되며, 상기 제1 도전성 도료보다 상대적으로 낮은 저항계수를 갖는 제2 도전성 도료를 이용하여 형성되어 상기 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되는 착색 도전층; 및
    상기 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 상기 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어부재;를 포함하며,
    상기 와이어 부재는 상하로 대응하는 상기 착색 도전층의 저항이 그 주변의 상기 윈도우 데코레이션의 저항보다 적은 것을 이용하여 상하로 대응하는 상기 전극패턴의 단부와 배타적으로 신호를 주고 받는 것(communicate)을 특징으로 하는 터치패널센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 도료는 도전성 물질 및 비도전성 잉크를 혼합하여 제공되며, 상기 제1 도전성 도료에 혼합된 도전성 물질의 조성비가 상기 제2 도전성 도료에 혼합된 도전성 물질의 조성비보다 작은 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 도료는 카본 및 비도전성 블랙잉크를 혼합하여 제공되며, 상기 제1 도전성 도료의 카본은 0% 초과 10% 이하로 혼합되며, 상기 제2 도전성 도료의 카본은 25%이하로 혼합되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관통 영역은 홀 또는 홈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상부에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴의 상면에 상기 전극패턴보다 저항이 적은 금속 재질의 저저항 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하며, 상기 전극패턴의 상면에 상기 전극패턴보다 저항이 적은 금속 재질의 저저항 라인이 형성되고, 상기 금속 와이어패턴 및 상기 저저항 라인은 동일 재질로 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 단일 라인(single line) 또는 그룹화된 평행 라인(grouped parallel lines) 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은
    일 방향을 따라 일렬로 제공되는 복수의 확장부 및 상기 복수의 확장부 사이를 연결하는 복수의 브릿지부를 포함하는 제1 전극패턴;
    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 연결하는 저저항 라인을 포함하는 제2 전극패턴; 및
    상기 제1 전극패턴의 브릿지부 및 상기 저저항 라인 사이에 개재되는 절연패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 데코레이션의 저면에 형성되며 상기 제1 관통 영역에 대응하는 제2 관통 영역을 제공하는 데코 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 적층되는 연성회로기판을 포함하며, 상기 연성회로기판의 단자가 상기 제2 관통 영역에 의해 노출되는 상기 윈도우 데코레이션의 저면과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.

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