KR101175686B1 - 터치패널센서 - Google Patents

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KR101175686B1
KR101175686B1 KR1020100126158A KR20100126158A KR101175686B1 KR 101175686 B1 KR101175686 B1 KR 101175686B1 KR 1020100126158 A KR1020100126158 A KR 1020100126158A KR 20100126158 A KR20100126158 A KR 20100126158A KR 101175686 B1 KR101175686 B1 KR 101175686B1
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남동식
박철
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(주)삼원에스티
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Abstract

피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하기 위한 복수개의 전극패턴, 절연기판의 저면에 빛을 차단하도록 제공되며, 복수개의 전극패턴의 일부를 절연기판의 저면으로 노출시키는 관통영역을 포함하는 윈도우 데커레이션, 및 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 가지며, 관통영역에 제공되어 전극패턴과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 착색 도전층을 포함하며, 착색 도전층에 의해서 터치패널센서의 저면을 가시적으로 차단할 수 있다.

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 데커레이션(65)을 배치하고, 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.
본 발명은 피대상물의 접촉에 의한 절연기판의 굴절로 절연기판 저면에 배치된 ITO 전극이 파손되는 것을 최소화할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 절연기판의 저면에 배치된 ITO전극 및 연성회로기판을 전기적으로 연결하는 금속선 및 연성회로기판이 가시되지 않는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하기 위한 복수개의 전극패턴, 절연기판의 저면에 빛을 차단하도록 제공되며, 복수개의 전극패턴의 일부를 절연기판의 저면을 통해서 노출시키는 관통영역을 포함하는 윈도우 데커레이션, 및 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 가지며, 관통영역에 제공되어 전극패턴과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하는 착색 도전층을 포함하며, 착색 도전층에 의해서 터치패널센서의 저면을 가시적으로 차단할 수 있다.
본 발명에서 터치패널센서는 손가락과 같은 신체의 일부 혹은 터치 펜(touch pen)과 같은 피대상물의 접촉이나 접근에 의해서 발생하는 정전용량의 변화를 이용하여 접촉 위치를 감지할 수 있다. 일 예를 들면, 터치패널센서는 각각의 저면과 상면에 전극패턴이 형성된 2장의 절연기판, 및 2장의 절연기판에 형성된 전극패턴을 전기적으로 절연시키기 위한 절연부재를 포함할 수 있으며, 다른 예를 들면, 상면 및 저면 적어도 어느 일측에 전극패턴이 형성된 1장의 절연기판을 포함할 수도 있다.
절연기판은 유리 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱을 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.
물론, 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.
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.
한편, 절연기판의 일측 가장자리에는 전극패턴의 단부와 전기적으로 연결되는 금속성 연결패턴이 배치된다. 금속성 연결패턴은 비투광성의 금속으로 제공되기 때문에 외부에서 가시될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 터치패널센서에서는 절연기판의 둘레 영역에 액자 프레임 형상으로 윈도우 데커레이션을 배치하고, 금속성 연결패턴을 윈도우 데커레이션 저면에 배치한다.
이때, 윈도우 데커레이션을 먼저 절연기판에 배치하고, 전극패턴을 배치할 수도 있으나, 이러한 경우, 윈도우 데커레이션의 경계 부분에서 전극패턴이 굴절되며, 굴절된 부분의 전극패턴은 피대상물의 접촉에 의해서 발생할 수 있는 절연기판의 굴절로 쉽게 파손될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 터치패널센서에서는 먼저 절연기판 저면에 전극패턴을 배치하고, 윈도우 데커레이션을 배치함으로써, 굴절 없이 전극패턴을 형성한다.
또한, 윈도우 데커레이션에 전극패턴의 단부를 노출시킬 수 있는 관통영역을 형성하고, 관통영역에 제공되는 착색 도전층을 매개로 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
구체적인 예를 들어 설명하면, 전극패턴 및 메인 회로는 별도의 연성회로기판을 통해서 서로 연결될 수 있으며, 터치패널센서는 전극패턴과 연성회로기판의 단자를 전기적으로 연결하도록 윈도우 데커레이션의 저면에 형성되는 금속성 연결패턴을 포함할 수 있으며, 금속성 연결패턴은 관통영역의 경계 내에서 착색 도전층과 연결될 수 있다. 물론 경우에 따라서, 금속성 연결패턴은 관통영역의 경계 외에서 착색 도전층과 연결될 수도 있으며, 이러한 경우, 착색 도전층은 관통영역의 경계 내측에서 외측까지 연장될 수 있다.
상술한 착색 도전층은 관통영역에서 빛을 차단함으로써, 관통영역을 통해 터치패널센서의 내부가 노출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 갖는다는 의미는, 착색 도전층 및 윈도우 데커레이션이 서로 시각적으로 구분되지 않도록, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 동일 내지 유사한 색을 갖는다는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 확연히 차이가 있는 색을 가져 시각적으로 구분되더라도, 착색 도전층이 제조사의 로고나 제품의 상품명 혹은 디자인 적으로 의미가 있는 패턴을 갖도록 제공되어 디자인 적으로 상품 가치를 향상시킬 수 있는 경우를 의미할 수도 있다.
상술한 착색 도전층은 비도전성 착색 잉크 및 도전물질을 혼합하여 제공할 수 있으며, 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 있다.
이때, 도전성 잉크의 투명성 여부는 크게 상관 없으나, 도전성 잉크가 투명한 경우에는 비도전성 착색 잉크를 사용하여 착색 도전층 및 윈도의 데커레이션의 색을 서로 맞추기가 용이하다. 참고로, 투명한 도전성 잉크는 PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), ITO 잉크, IZO 잉크, CNT(탄소나노튜브) 잉크 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 비도전성 착색 잉크는 착색 도전층의 전체적인 색깔을 윈도우 데커레이션과 유사하게 조절하는데 사용될 수 있으며, 일 예로 윈도우 데커레이션이 블랙 계통의 색인 경우 비도전성 착색 잉크로 블랙 염료를 이용할 수 있으며, 윈도우 데커레이션이 화이트 계통의 색인 경우 비도전성 착색 잉크로 화이트 염료를 이용할 수 있다.
상술한 착색 도전층은 인쇄, 실크스크린, 잉크젯 또는 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널센서는 착색 도전층을 통해서 전극패턴과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하되, 관통영역을 통해서 외부에서 가시될 수 있는 터치패널센서의 불투명한 구성요소들 구체적으로, 금속성 연결패턴이나 연성회로기판 등이 외부에서 가시되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 터치패널센서는 절연기판의 저면에 형성되는 윈도우 데커레이션 및 전극패턴이 겹쳐지는 부분에 관통영역을 형성함으로써, 전극패턴의 단부에 굴곡이 발생하지 않으며, 이에 절연기판의 굴절이나 외부 충격에 의해서 전극패턴이 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 터치패널센서는 관통영역에 착색 도전층을 배치함으로써, 착색 도전층에 의해서 터치패널센서의 저면을 가시적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 터치패널센서의 착색 도전층은 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 가지기 때문에, 외부에서 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 구분되지 않을 수 있으며, 경우에 따라서, 서로 구분되더라도 착색 도전층이 제조사의 로고나 제품의 상품명 혹은 디자인 적으로 의미가 있는 패턴을 갖도록 제공되어 디자인 측면에서 상품 가치를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 4는 도 3의 상부시트를 A-A 방향으로 절단한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 부분 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 터치패널센서 중 상부시트의 평면도이다.
도 10은 도 8의 상부시트와 전기적으로 연결되는 연성회로기판의 평면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 연성회로기판을 B-B 방향으로 절단한 부분 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 절연기판의 배면도이다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 배면 사시도이며, 도 4는 도 3의 상부시트를 A-A 방향으로 절단한 부분 확대 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 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 제조할 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 제조할 수 있다.
한편, 상술한 상부 절연기판(111)의 저면 및 하부 절연기판(131)의 상면에는 각각 상호 작용하여 피대상물의 접근을 감지할 수 있는 상부 투명전극패턴(112) 및 하부 투명전극패턴(132)이 형성되며, 상부 투명전극패턴(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)의 경우에는 하부에 배치된 디스플레이에 의해서 그 형태가 견고하게 지지되고, 피대상물이 직접 터치되는 부분도 아니기 때문에, 그 형태가 외력에 의해서 잘 변형되지 않으므로, 특별히 그 강도를 고려하지 않아도 되며, 이에 그 재질로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 두루 이용할 수 있다. 한편, 상부 절연기판(111)의 경우에는 상술한 하부 절연기판(131)과는 다르게 그 강도가 고려되어야 한다. 구체적으로, 본 발명의 터치패널센서(100)는 정전용량 방식을 채택한 것으로, 상부 절연기판(111)은 피대상물이 터치되어도 굴절되지 않는 것이 바람직하다. 이에 본 발명에서 상부 절연기판(111)은 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 강성 유리 기판을 포함할 수 있으며, 빛이 투과하며, 강도가 뛰어나 쉽게 굴절되지 않는 폴리카보네이트(polycarbonate)와 같은 강화플라스틱을 이용하여 제공할 수 있다.
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.
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 데커레이션(120)이 배치된다.
본 발명에서는 윈도우 데커레이션(120)과 상부 투명전극패턴(112)이 만나는 경계 부분에서 상부 투명전극패턴(112)의 단부가 윈도우 데커레이션(120)에 의해서 굴절 형성되는 것을 방지하도록, 윈도우 데커레이션(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, 관통영역(322)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 윈도우 데커레이션(320)과 상부 투명전극패턴(312)이 만나는 경계부터 상부 투명전극패턴(312)의 단부까지 연장되는 U자 형태의 절개된 패턴으로 제공될 수도 있다. 참고로, 도 6에 도시된 터치패널센서의 다른 구성요소, 구체적으로, 도 6에서 상부시트(310), 상부 절연기판(311), 상부 투명전극패턴(312), 금속성 연결패턴(313), 및 착색 도전층(340)에 대한 설명은 도 2 내지 도 4에 도시된 터치패널센서의 구성요소에 대한 설명을 참고할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 윈도우 데커레이션(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.
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, 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예처럼, 착색 도전층(240)은 윈도우 데커레이션(220)에 형성된 관통영역(222)의 경계 내측에서 관통영역(222)의 경계 외측까지 연장되어, 금속성 연결패턴(213)과 관통영역(222)의 경계 외에서 연결될 수 있다. 참고로, 도 5에 도시된 터치패널센서의 다른 구성요소, 구체적으로, 도 5에서 상부시트(210), 상부 절연기판(211), 상부 투명전극패턴(212), 금속성 연결패턴(213), 및 착색 도전층(240)에 대한 설명은 도 2 내지 도 4에 도시된 터치패널센서의 구성요소에 대한 설명을 참고할 수 있다.
마찬가지로, 도 6에 도시된 바와 같이, 관통영역(322)이 U자 형태의 절개 패턴으로 제공되는 경우에도, 착색 도전층(340)은 관통영역(322)의 경계 내측에서 관통영역(322)의 경계 외측까지 연장되어, 금속성 연결패턴(313)과 관통영역(322)의 경계 외에서 연결될 수 있다. 또한, 경우에 따라서, 금속성 연결패턴을 전혀 사용하지 않고 착색 도전층을 더 연장하여 직접 연성회로기판의 단자와 연결할 수도 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 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 4에 도시된 바와 같이, 관통영역(122)에 배치되는 상부 투명전극패턴(112)보다 면적이 넓고, 윈도우 데커레이션(120)의 두께는 보통 1㎛ 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.
착색 도전층의 도전물질로 카본 파이버, 카본 파우더, 도전성 잉크 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 특히, 카본 파이버는 착색 도전층의 저항을 줄이는데 매우 유용하며, 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 착색 도전층(240)의 길이가 길어질 경우, 길이에 비례하여 증가하는 착색 도전층(240)의 저항을 감소시키는데 매우 효과적이다.
한편, 도전성 잉크의 투명성 여부는 크게 상관 없으나, 도전성 잉크가 투명한 경우에는 비도전성 착색 잉크를 사용하여 착색 도전층(140) 및 윈도의 데커레이션(120)의 색을 서로 맞추기가 용이하다. 참고로, 투명한 도전성 잉크로는 PEDOT, ITO 잉크, IZO 잉크, CNT 잉크 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으며, 도전성 투명잉크는 분말상태의 PEDOT, ITO, IZO, CNT를 적당한 용매(물이나 알코올)에 분산시켜 제조한 것을 이용할 수 있다. 또한, 비도전성 착색 잉크는 착색 도전층(140)의 전체적인 색깔을 윈도우 데커레이션(120)과 유사하게 조절하는데 사용될 수 있다. 경우에 따라서, 착색 도전층은 비도전성 착색 잉크와 시각적으로 구분되는 펄감용 분말을 더 포함할 수 있으며, 펄감용 분말로는 금속 분말, 혹은 광택이 있는 비금속 분말 등을 이용할 수 있다.
상술한 착색 도전층(140)은 도전성 투명잉크, 착색용 잉크, 및 열 경화제 혹은 자외선 경화제와 같은 점착제와 혼합하여 인쇄, 실크스크린, 잉크젯 방법을 이용하거나, 증착을 통해서도 형성할 수 있다.
참고로, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 갖는다는 의미는, 착색 도전층 및 윈도우 데커레이션이 서로 시각적으로 구분되지 않도록, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 동일 내지 유사한 색을 갖는다는 의미로 사용될 수 있으며, 경우에 따라서, 착색 도전층이 윈도우 데커레이션과 확연히 차이가 있는 색을 가져 시각적으로 구분되더라도, 착색 도전층이 제조사의 로고나 제품의 상품명 혹은 디자인 적으로 의미가 있는 패턴을 갖도록 하여, 디자인 측면에서 상품 가치를 향상시킬 수 있는 경우를 의미할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 상부 투명전극패턴(112)은 관통영역(122)에 제공되는 착색 도전층(140)을 매개로 윈도우 데커레이션(120) 저면에 형성된 금속성 연결패턴(113)과 전기적으로 연결되고, 다시 금속성 연결패턴(113)은 연성회로기판(160)의 단자(162)와 전기적으로 연결될 수 있다. 참고로, 도 2에 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 실시예들에 따른 터치패널센서들에서 상부 투명전극패턴은 착색 도전층 및 금속성 연결패턴을 매개로 연성회로기판의 단자와 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 7에 따른 터치패널센서의 부분 분해 사시도를 참조하면, 연성회로기판(460)의 상면에는 상부 투명전극패턴(412)이 노출되는 관통영역(422)에 배치된 착색 도전층(440)과 직접 연결되는 상부 단자(462)가 배치되어 있다. 여기서, 상부 단자(462)는 관통영역(422)의 경계 내에 배치됨으로써, 착색 도전층(440)과 직접 연결될 수 있다. 마찬가지로, 도 7에서 도시하지는 않지만, 연성회로기판(460)의 저면에는 하부 투명전극패턴과 연결되는 하부 단자가 배치될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 상부 투명전극패턴(412)은 별도의 금속성 연결패턴 없이도 연성회로기판(460)의 상면에 마련된 상부 단자(462)와 전기적으로 연결되고, 연성회로기판(460)을 통해서 메인 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
참고로, 하부 투명전극패턴은 상부 투명전극패턴(412)과 마찬가지로 별도의 금속성 연결패턴 없이 연성회로기판(460)의 하부 단자와 전기적으로 연결될 수도 있고, 별도의 금속성 연결패턴을 사용하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 부분 분해 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 터치패널센서 중 상부시트의 평면도이며, 도 10은 도 8의 상부시트와 전기적으로 연결되는 연성회로기판의 평면도이며, 도 11은 도 8에 도시된 연성회로기판을 B-B 방향으로 절단한 부분 확대 단면도이다.
도 8 내지 도 11에 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 내지 도 11을 참조하면, 터치패널센서의 상부시트(510)는 상부 절연기판(511) 및 서로 균일한 간격으로 배치되는 복수개의 상부 투명전극패턴(512)을 포함한다.
본 실시예에서는 복수 개(예를 들어, 3개)의 상부 투명전극패턴(512)은 상단 및 하단이 연결되어 하나의 전극 그룹(524)을 형성한다. 경우에 따라서는 상단 또는 하단 중 한 쪽, 또는 중간 부분에서도 적어도 한 지점에서 전기적으로 연결될 수가 있다. 서로 인접한 상부 투명전극패턴(512)이 그룹화되어 더 활성화된 캐패시턴스의 변화를 유도할 수 있다.
각각의 전극 그룹(524)은 윈도우 데커레이션(520)의 관통영역(522)을 통해서 일부가 노출되며, 관통영역(522)에는 착색 도전층(540)이 배치된다.
연성회로기판(560)은 윈도우 데커레이션(520)을 따라 상부 절연기판(511)의 저면에 제공되며, 상부 투명전극패턴(512)의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하는 회로를 구성한다.
구체적으로, 연성회로기판(560)은 각각의 전극 그룹(524)의 상단 및 하단에서 전극 그룹(524)과 전기적으로 연결되는 액자 형태의 프레임으로 제공되며, 연성회로기판(560)에는 각각의 전극 그룹(524)의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하는 복수개의 연결단자(562)가 배치되어 있다. 본 실시예에서 연결단자(562)는 전극 그룹의 상단 및 하단을 연결하나, 상부 투명전극패턴이 그룹화되지 않은 경우에서는 각각의 상단과 하단을 연결하는 것도 가능하다.
한편, 연성회로기판(560)에는 금속 재질의 연결단자(562)들이 서로 교차하는 지점에 인접하게 비아홀(563)을 형성되어 있으며, 연결단자(562)는 비아홀(563)을 통해서 서로 접촉하는 것을 피할 수 있다. 구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 연결단자(562)는 다른 연결단자(562)와 교차하는 지점에서 비아홀(563)을 통해서 회로기판(560)의 타면으로 안내됨으로써, 연결단자들이 서로 접촉되는 것이 방지된다. 비아홀(563)은 연결단자와 동일한 재질로 연결단자와 일체로 제조될 수도 있으나, 회로기판의 서로 다른 면에 제공되는 연결단자를 서로 전기적으로 연결할 수 있는 다른 재질을 이용할 수도 있다.
참고로, 도 11을 보면, 상부시트(510)가 도시되는데, 이는 상부시트(510) 및 연성회로기판(560)의 접합 부분을 도시한 것이며, 도 11에 도시된 바와 같이, 상부시트(510)의 상부 절연기판(511)의 저면에 배치된 윈도우 데커레이션(520)의 관통영역(522)에는 착색 도전층(540)이 배치된다. 이때, 착색 도전층(540)은 ACF 필름(570)을 매개로 연성회로기판(560)의 연결단자(562)와 접합되어 전기적으로 연결된다.
여기서, 이방성 도전필름(Anisotropic Conductive Film, ACF) 즉, ACF 필름(570)은 접착제 속에 도전성의 미립자를 분산시킨 것으로 열 압착 공정을 거쳐 막의 두께 방향으로는 도전성, 면 방향으로는 절연성이라는 전기적 이방성을 갖는 접합 재료이다.
이상 앞서 설명한 실시예들에 따른 터치패널센서들은 각각의 저면과 상면에 상부 및 하부 투명전극패턴이 형성된 2장의 상부 및 하부 절연기판을 포함하고 있으나, 경우에 따라서, 터치패널센서는 상면 또는 저면 중 어느 일측에 투명전극패턴이 형성된 1장의 절연기판을 포함하는 경우도 있으며, 이하 이에 대해서 상세하게 설명한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 절연기판의 배면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치패널센서는 절연기판(610), 절연기판(610) 상에 형성된 제1 투명전극패턴(620) 및 제2 투명전극패턴(630), 그리고 제1 투명전극패턴(620) 및 제2 투명전극패턴(630) 사이에 개재되는 절연패턴(640)을 포함한다.
절연기판(610)은 투명한 PET나 PC, PE 등의 합성수지 필름이나 유리 기판으로 형성될 수 있다.
제1 투명전극패턴(620) 및 제2 투명전극패턴(630)은 절연기판(610)의 상면 또는 저면 중 일면에 형성될 수가 있다.
제1 투명전극패턴(620)은 투명한 도전성 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 절연기판(610) 상에서 가로 또는 세로 방향을 따라 나란하게 배열되는 일련의 라인 패턴에 의해서 제공된다. 구체적으로 제1 투명전극패턴(620)을 위한 라인 패턴은 일 방향을 따라 일렬로 제공되는 확장부(622) 및 브릿지부(624)를 포함한다. 확장부(622) 및 브릿지부(624)는 서로 교대로 형성되어 일렬로 배치되며, 동일 또는 다른 투명 도전성 재질에 의해서 형성될 수가 있다.
확장부(622)는 브릿지부(624)보다 상대적으로 또는 현저하게 넓은 폭으로 형성되며, 브릿지부(624)는 확장부(622)들의 사이에 형성되어 일련의 확장부(622)를 전기적으로 연결할 수가 있다.
확장부(622) 및 브릿지부(624)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(622) 및 브릿지부(624)는 제2 투명전극패턴(630)을 위한 투명 연결부(636)과 함께 동일 재질 및 동일 면에 형성될 수 있으며, 상호 최소한의 폭으로 이격되도록 형상이 조화를 이루도록 선택될 수가 있다.
제1 투명전극패턴(620)과 적층된 구조를 형성하도록 제2 투명전극패턴(630)이 형성된다. 제2 투명전극패턴(630)은 제1 투명전극패턴(620)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있으며, 제1 투명전극패턴(620)과 전기적으로 분리되도록 형성된다. 이를 위해 제1 투명전극패턴(620)과 제2 투명전극패턴(630) 사이에는 절연패턴(640)이 형성될 수가 있다. 절연패턴(640)은 일반적으로 절연 박막을 형성하는 SiO2, Si3N4 또는 TiO2 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.
제2 투명전극패턴(630)은 저저항 라인(634) 및 투명 연결부(636)를 포함한다. 투명 연결부(636)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 전극패턴(620)과 동시에 형성될 수가 있다. 투명 연결부(636) 역시 약 0.1~0.2mm의 폭을 가지는 투명 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 절연기판(610)에 형성된 ITO층을 사진식각공정으로 식각한 후 확장부(622) 및 브릿지부(624)와 함께 형성될 수가 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 저저항 라인(634)는 절연패턴(640) 상에 형성되며, 복수의 투명 연결부(636)의 표면을 통과하면서 투명 연결부(636) 전체를 전기적으로 연결하도록 형성된다. 금이나 은, 알루미늄, 크롬 등의 금속 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 증착이나 스퍼터링 후 패턴화 공정을 통해 형성될 수 있으며, 간단하게는 잉크젯 인쇄 등의 공정을 통해서도 형성될 수가 있다. 저저항 라인(634)는 투명하지 않아 디스플레이를 광학적으로 차단할 수 있으나, 약 30㎛ 이하의 폭으로 형성되도록 하여 육안으로 보이지 않도록 할 수 있으며, 더 바람직하게는 약 10㎛ 이하 또는 수 ㎛의 폭으로 형성하여 어떤 경우에서도 육안으로 확인되지 않도록 할 수도 있다.
한편, 제1 투명전극패턴(620) 및 제2 투명전극패턴(630)은 윈도우 데커레이션(660)의 관통영역(662)을 통해서 가장자리 일부가 노출된다. 구체적으로, 제1 투명전극패턴(620)의 확장부(622)가 관통영역(662)까지 연장되어 노출되며, 제2 투명전극패턴(630) 역시 관통영역(662)까지 연장되어 노출된다.
관통영역(662)에는 착색 도전층(670)이 배치되어, 제1 투명전극패턴(620) 및 제2 투명전극패턴(630)은 각각 착색 도전층(670)을 매개로 금속성 연결패턴(680)과 전기적으로 연결된다.
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 데커레이션
122：관통영역 130：하부시트
131：하부 절연기판 132：하부 투명전극패턴
140：착색 도전층 150：절연부재
160：연성회로기판 162： 연성회로기판의 단자

Claims (21)

  1. 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,
    절연기판;
    상기 절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하기 위한 복수개의 전극패턴;
    상기 절연기판의 저면에 빛을 차단하도록 제공되며, 상기 복수개의 전극패턴의 일부를 상기 절연기판의 저면으로 노출시키는 관통영역을 포함하는 윈도우 데커레이션;
    상기 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 가지며, 상기 관통영역에 제공되어 상기 전극패턴과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하고, 상기 터치패널센서의 저면을 가시적으로 차단하는 착색 도전층; 및
    상기 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하기 위한 연성회로기판;
    을 포함하며, 상기 연성회로기판의 단자는 상기 관통영역의 경계 내에서 상기 착색 도전층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,
    절연기판;
    상기 절연기판의 저면에 형성되어 피대상물의 접근을 감지하기 위한 복수개의 전극패턴;
    상기 절연기판의 저면에 빛을 차단하도록 제공되며, 상기 복수개의 전극패턴의 일부를 상기 절연기판의 저면으로 노출시키는 관통영역을 포함하는 윈도우 데커레이션;
    상기 윈도우 데커레이션과 조화를 이루는 색을 가지며, 상기 관통영역에 제공되되, 상기 관통영역의 경계 내측에서 상기 관통영역의 경계 외측까지 연장되어 상기 전극패턴과 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하고, 상기 터치패널센서의 저면을 가시적으로 차단하는 착색 도전층; 및
    상기 윈도우 데커레이션의 저면에 형성되어 상기 전극패턴과 연성회로기판의 단자를 전기적으로 연결하는 금속성 연결패턴;
    을 포함하며, 상기 금속성 연결패턴은 상기 관통영역의 경계 외에서 상기 착색 도전층과 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 착색 도전층은 비도전성 착색 잉크 및 도전물질을 혼합하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도전물질은 섬유형태의 도전성 물질, 분말형태의 도전성 물질, 및 액상의 도전성 물질 중 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 섬유형태의 도전성 물질은 카본 파이버를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분말형태의 도전성 물질은 카본 파우더 및 금속 파우더 중 어느 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 액상의 도전성 물질은 투명한 PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜), ITO 잉크, IZO 잉크, CNT 잉크 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  12. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 착색 도전층은 인쇄, 실크스크린, 잉크젯 또는 증착 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  13. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 전극패턴 중 인접한 전극패턴은 그룹화되어 제공되며, 그룹화된 상기 전극패턴의 상단 및 하단 중 적어도 한 부분이 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 상기 윈도우 데커레이션을 따라 상기 절연기판의 저면에 제공되며, 상기 전극패턴의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하는 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 일면에 상기 전극패턴의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하도록 상기 전극패턴의 상단에서 하단까지 연장 형성되는 연결단자를 포함하며,
    상기 연성회로기판에는 상기 연결단자 간의 교차지점에 인접하게 배치되는 비아홀이 형성되며, 상기 비아홀을 통해서 상기 연결단자를 상기 연성회로기판의 타면으로 안내함으로써 상기 연결단자 간의 접촉이 방지되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 전극패턴 및 외부의 메인 회로를 전기적으로 연결하기 위한 연성회로기판을 더 포함하며,
    상기 연성회로기판의 단자는 상기 관통영역의 경계 내에서 상기 착색 도전층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 상기 윈도우 데커레이션을 따라 상기 절연기판의 저면에 제공되며, 상기 전극패턴의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하는 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 일면에 상기 전극패턴의 상단 및 하단을 전기적으로 연결하도록 상기 전극패턴의 상단에서 하단까지 연장 형성되는 연결단자를 포함하며,
    상기 연성회로기판에는 상기 연결단자 간의 교차지점에 인접하게 배치되는 비아홀이 형성되며, 상기 비아홀을 통해서 상기 연결단자를 상기 연성회로기판의 타면으로 안내함으로써 상기 연결단자 간의 접촉이 방지되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  20. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  21. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.

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