KR101217591B1 - 정전용량 터치 센서 - Google Patents

Abstract

정전용량 터치 센서은, 윈도우 패널, 그리고 상기 윈도우 패널 아래에 배치되는 정전용량 센서를 포함한다. 상기 정전용량 센서는 기판, 상기 기판의 상면에 서로 교차하는 방향으로 형성되는 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴, 그리고 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴에 선택적으로 연결되는 회로 배선을 포함한다. 상기 제2 전극 패턴은 상기 제1 전극 패턴이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 상기 제1 전극 패턴의 양측에 서로 분리된 상태로 배치되는 복수의 전극 패턴 엘리먼트를 포함하고, 상기 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트는 사이에 있는 상기 제1 전극 패턴 위를 가로지는 브릿지 전극 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된다.

Description

정전용량 터치 센서{Capacitive touch sensor}

본 발명은 정전용량 터치 센서에 관한 것이다.

정전용량 센서는 기판의 상면에 서로 교차하는 방향으로 형성되는 X전극과 Y전극을 포함하는데, 이 두 전극은 서로 전기적으로 절연되어야 한다. X전극과 Y전극이 서로 교차하는 부분에서 전기적으로 절연되도록 하기 위해, 종래에는 Y전극을 연속하는 라인의 형태로 형성하고 X전극을 Y전극의 양측에 분리되어 배치되는 형태로 형성한 후, 분리된 X전극을 전기적으로 서로 연결하는 방식으로 이루어졌다. 이때, 분리된 X전극을 연결하기 위해 메탈막을 증착하고 이를 다시 포토리소그라피 공정을 이용하여 패터닝하는 방식으로 이루어지고 있다.

메탈막 증착 및 포토리소그라피 공정으로 패터닝하는 방식의 경우 제조 비용이 높고 포토레지스트 코팅, 노광, 현상, 에칭, 스트립 등 여러 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다. 또한 패터닝된 후 잔존하는 메탈막이 사람의 눈에 쉽게 보이게 되어 제품의 외관이 좋지 못한 문제가 있었으며, 이를 개선하기 위해 미세 패턴을 형성하는 시도가 있으나 이 방식도 문제를 근원적으로 해결하지는 못하며 제조 비용의 상승을 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 정전용량 센서의 전극을 간단한 방식으로 형성하고 시인성 및 시감 특성이 개선된 정전용량 터치 센서를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 정전용량 터치 센서는 기판, 상기 기판의 상면에 서로 교차하는 방향으로 형성되는 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴, 그리고 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴에 선택적으로 연결되는 회로 배선을 포함한다. 상기 제2 전극 패턴은 상기 제1 전극 패턴이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 상기 제1 전극 패턴의 양측에 서로 분리된 상태로 배치되는 복수의 전극 패턴 엘리먼트를 포함하고, 상기 복수의 전극 패턴 엘리먼트 중 상기 제1 전극 패턴을 사이에 두고 서로 이웃하는 복수 쌍의 전극 패턴 엘리먼트는 상기 제1 전극 패턴 위를 가로지는 브릿지 전극 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된다.

상기 제1 전극 패턴과 상기 브릿지 전극 패턴은 절연층에 의해 각각 서로 전기적으로 절연된다.
상기 브릿지 전극 패턴의 길이 방향을 기준으로 상기 브릿지 전극 패턴의 양측 끝단이 상기 절연층의 양단보다 내측에 위치되도록 형성되고, 상기 절연층에는 상기 브릿지 전극 패턴의 양측 끝단이 삽입되도록 비어홀이 형성된다.
상기 절연층은 상기 복수 쌍의 전극 패턴 엘리먼트의 각 쌍에 대해 하나씩 구비되며, 그리고 상기 절연층의 양단은 상기 각 쌍을 이루는 서로 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트에 각각 구비되되, 상기 서로 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트 중 가장 최단 거리로 이웃하는 부위에 각각 구비된다.

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상기 브릿지 전극 패턴은 투명 도전성 물질로 인쇄 방식에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면 정전용량 센서의 전극이 투명한 전기 전도성 재질로 인쇄 방식으로 형성되는 브릿지 전극 패턴에 의해 전기적으로 연결됨으로써 제조가 간단하고 시인성 및 시감 특성이 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 센서의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 센서의 전극 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량 터치 센서의 전극 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절개한 단면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 “위에" 또는 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에”있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 센서(130)는 윈도우 패널(110)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 윈도우 패널(110)은 대략 사각형 플레이트의 형상을 가질 수 있으며, 광 투과성을 가지는 유리나 아크릴과 같은 합성수지 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우 패널(110)은 강화 유리 또는 아크릴, PMMA, PC 등의 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 도 1의 실시예와 같이 정전용량 터치 센서는 윈도우 패널에 설치되어 윈도우 패널 일체형의 정전용량 터치 패널을 구현할 수도 있고 단독의 터치 센서로 구현될 수도 있다. 도 1에는 윈도우 패널과 정전용량 센서가 분해된 상태로 도시되어 있으나, 정전용량 센서는 윈도우 패널 하면에 직접 형성될 수도 있고 접착된 상태로 배치될 수도 있다.

정전용량 센서(130)가 윈도우 패널(110) 아래에 배치된다. 도 1에는 윈도우 패널(110)과 정전용량 센서(130)가 분해된 상태로 도시되어 있으나, 정전용량 센서(130)는 윈도우 패널(110)의 하면에 접착된 상태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 정전용량 센서(130)는 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA)와 같은 투명 접착제에 의해 윈도우 패널(110)의 하면에 접착될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 윈도우 패널(110)의 가장자리를 따라 일정한 폭을 가지도록 형성되는 띠 형태의 디자인층이 형성될 수 있다. 디자인층은 불투명한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 비전도성의 불투명 재질을 실크 스크린 등의 방법으로 인쇄하거나 증착하여 형성될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 정전용량 센서(130)는 투명한 도전성 막의 형태인 전극 패턴(131, 132)과 도전성의 회로 배선(133)을 구비할 수 있다. 전극 패턴(131, 132)과 회로 배선(133)은 정전용량 센서 기판(137) 위에 형성될 수 있다. 그리고 회로 배선(133)에 전기 신호를 인가하기 위한 FPC(flexible printed circuit)(135)가 회로 배선(133)에 연결될 수 있다.

정전용량 센서 기판(137)은 유리 또는 PET 필름 등 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 전극 패턴(131, 132)은 인듐주석산화물(ITO, indume tin oxide), 인듐아연산화물(IZO, indume zinc oxide), 아연산화물(ZnO) 등을 정전용량 센서 기판(137) 위에 스퍼터링하거나 증착하여 형성될 수 있고, 회로 배선(133)은 도전성 잉크를 실크 스크린 인쇄 방식으로 인쇄하여 형성될 수 있다.

전극 패턴(131, 132)은 서로 교차하는 방향으로 연장되어 형성되는 제1 전극 패턴(131)과 제2 전극 패턴(132)을 포함한다. 예를 들어, 제1 전극 패턴(131)과 제2 전극 패턴(132)은 서로 직교하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극 패턴(131)은 Y축 방향으로 연장되고 제2 전극 패턴(132)은 X축 방향으로 배열될 수 있다. 도면에는 제1 전극 패턴(131)은 사각형 형태가 연결되는 형태로 구성되고 제2 전극 패턴(132)은 사각형 형태가 일정 간격으로 이격된 상태로 배열되는 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극 패턴(131) 및 제2 전극 패턴(132)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 또한 도면에는 제1 전극 패턴(131)이 Y축 방향으로 연장되고 제2 전극 패턴(132)이 X축 방향으로 연장되는 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극 패턴(131)과 제2 전극 패턴(132)이 서로 반대 방향으로 연장되어 형성될 수도 있다.

그리고 제1 전극 패턴(131)은 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 제1 전극 패턴(131)이 복수인 경우 복수의 제1 전극 패턴(131)이 일정 간격을 두고 서로 나란하게 배열된다.

한편, 제2 전극 패턴(132)은 제1 전극 패턴(131)이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 제1 전극 패턴(131)의 양측에 서로 분리된 상태로 배치되는 복수의 전극 패턴 엘리먼트(132a)를 포함한다. 즉, 하나의 제2 전극 패턴(132)은 도 2에서 X축 방향으로 이웃하게 배열되는 복수의 전극 패턴 엘리먼트(132a)로 구성되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 정전용량 센서(130)는 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트(132a)를 그 사이에 있는 제1 전극 패턴(131) 위를 가로질러 서로 전기적으로 연결하는 브릿지(bridge) 전극 패턴(134)을 포함한다. 즉, 도 2 및 도 3을 참조하면, 브릿지 전극 패턴(134)의 양단(134a)이 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트(132a)에 각각 접촉하도록 형성됨으로써 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트(132a)가 전기적으로 서로 연결될 수 있다.

브릿지 전극 패턴(134)은 PEDOT, SNW(silver nano wire), CNT(carbon nano tube), 인듐주석산화물(ITO, indume tin oxide), 인듐아연산화물(IZO, indume zinc oxide), 아연산화물(ZnO) 등과 같은 전기 전도성을 가지는 투명 재질로 인쇄 방식에 형성될 수 있다. 이와 같이 브릿지 전극 패턴(134)이 전기 전도성의 투명 재질로 인쇄 방식에 의해 형성됨으로써, 종래의 메탈막 형성 및 포토리소그라피 방식에 의한 방식에 비해, 시인성 및 시감성이 개선될 수 있으며 공정 단순화 도모 및 생산 단가를 낮출 수 있다.

브릿지 전극 패턴(134)에 의해 하나의 제2 전극 패턴(132)을 구성하는 전극 패턴 엘리먼트(132a)가 서로 연결됨으로써 각각의 제2 전극 패턴(132)이 하나의 전극을 형성할 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극 패턴(131)과 브릿지 전극 패턴(134)을 전기적으로 절연하기 위한 절연층(136)이 구비될 수 있다. 절연층(136)은 투명한 합성수지 등 전기 절연성의 투명한 재질로 형성될 수 있다.

절연층(136)이 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전극 패턴(131)과 브릿지 전극 패턴(134) 사이를 채움으로써 제1 전극 패턴(131)과 브릿지 전극(134)이 전기적으로 절연될 수 있으며 그 결과 제1 전극 패턴(131)과 제2 전극 패턴(132)이 전기적으로 절연된다.

도시의 편의를 위해 브릿지 전극 패턴(134)과 절연층(136)은 도 1에서는 생략되었다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 브릿지 전극 패턴(134)의 양단(134a)이 절연층(134)의 양단보다 외측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이 구조에서는 브릿지 전극 패턴(134)이 용이하며 터치 패널의 크기가 상대적으로 큰 경우에 더 적합하다.

이하에서, 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량 터치 센서에 대해서 설명한다. 위에서 설명한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 중복되는 사항에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트(132a)를 연결하는 브릿지 전극 패턴(234)의 양측 끝단(234a)이 절연층(236)의 양단보다 내측에 위치하도록 형성된다. 이 경우 절연층(236)에 비어홀(via hole)을 형성하고 여기세 브릿지 전극 패턴(234)의 끝단(234a)이 삽입되어 형성되는 형태로 구현될 수 있다. 이 구조는 브릿지 전극 패턴(134)이 절연층(134)의 외측 단까지 연장되지 않으므로 터치 패널의 크기가 상대적으로 작은 경우에 보다 적합하다.

위에서 사용된 '투명'이라는 용어는 광학적으로 완전히 투명한 경우뿐만 아니라 부분적으로 투명한 경우를 포함하는 의미로 사용되었다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 터치 패널 110: 윈도우 패널
130: 정전용량 센서 131: 제1 전극 패턴
132: 제2 전극 패턴 133: 회로 배선
134, 234: 브릿지 전극 패턴 136, 236: 절연층

Claims (5)

1. 기판, 상기 기판의 상면에 서로 교차하는 방향으로 형성되는 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴, 그리고 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴에 선택적으로 연결되는 회로 배선을 포함하고,
   상기 제2 전극 패턴은 상기 제1 전극 패턴이 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 상기 제1 전극 패턴의 양측에 서로 분리된 상태로 배치되는 복수의 전극 패턴 엘리먼트를 포함하고,
   상기 복수의 전극 패턴 엘리먼트 중 상기 제1 전극 패턴을 사이에 두고 서로 이웃하는 복수 쌍의 전극 패턴 엘리먼트는 상기 제1 전극 패턴 위를 가로지르는 브릿지 전극 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 제1 전극 패턴과 상기 브릿지 전극 패턴은 절연층에 의해 서로 전기적으로 절연되고,
   상기 브릿지 전극 패턴의 길이 방향을 기준으로 상기 브릿지 전극 패턴의 양측 끝단이 상기 절연층의 양단보다 내측에 위치하도록 형성되고,
   상기 절연층에는 상기 브릿지 전극 패턴의 양측 끝단이 삽입되도록 비어홀이 형성되고,
   상기 절연층은 상기 복수 쌍의 전극 패턴 엘리먼트의 각 쌍에 대해 하나씩 구비되며, 그리고
   상기 절연층의 양단은 상기 각 쌍을 이루는 서로 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트에 각각 구비되되, 상기 서로 이웃하는 전극 패턴 엘리먼트 중 가장 최단 거리로 이웃하는 부위에 각각 구비되는 정전용량 터치 센서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 브릿지 전극 패턴은 투명 도전성 물질로 인쇄 방식에 의해 형성되는 정전용량 터치 센서.

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