KR102009880B1 - 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열; 상기 복수의 제 1 터치 전극열과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 제 2 터치 전극열; 및 상기 복수의 제 1 터치 전극열들과 상기 복수의 제 2 터치 전극열들을 절연시키기 위한 절연층을 포함하고, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 제 1 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 1 메쉬 패턴들을 포함하며, 상기 복수의 제 2 터치 전극열들의 각각은 제 2 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 2 메쉬 패턴들을 포함하고, 상기 복수의 제 1 메쉬 패턴들은 서로 연결되어 있고, 상기 복수의 제 2 메쉬 패턴들은 서로 분리되어 있으며, 상기 분리된 제 1 메쉬 패턴들이나 제 2 메쉬 패턴들은 브릿지에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

메탈 메쉬형 터치 스크린 패널{METAL MESH TYPE TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 특히 RC 지연(resistance capacitance delay)으로 인한 터치 스크린 패널의 크기 제한문제를 해소한 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널(metal mesh type touch screen panel)에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display), 전계발광 디스플레이(Electroluminescent Display) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다. 이러한 디스플레이 장치들은 TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine) 등 다양한 전자제품에 사용되어 왔다. 일반적으로, 이러한 표시장치들은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 사용자와의 인터페이스를 구성한다. 그러나, 키보드와 마우스 등과 같은 별도의 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)이 제안되었다.
터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배로 판단하는 저항막 방식(Resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(Electrostatic Capacitive type), 전자 펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(Electro Magnetic type) 등으로 구별될 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 기술에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 I-I'라인, II-II'라인 및 III-III'라인을 따라 취한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 전극 형성부에 형성된 전극패턴들에 터치가 수행되었을 때의 터치 위치를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 스크린 패널은 전극 형성부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 포함한다.
전극 형성부(A)는 제 1 방향(예컨대, x축 방향)으로 나란하게 배열된 복수의 제 1 터치 전극열들(TS)과, 상기 제 1 터치 전극열들(TS)과 수직방향(예컨대, y축 방향)으로 교차하도록 배열되는 복수의 제 2 터치 전극열들(RS)과, 상기 제 1 터치 전극열(TS)과 상기 제 2전극열(RS)을 전기적으로 절연시키는 절연층(INS)을 포함한다.
제 1 터치 전극열들(TS)의 각각은 복수의 제 1 전극패턴들(31)과, 이웃하는 제 1 전극패턴들(31)을 연결하는 제 1 연결패턴들(21)을 포함한다. 이웃하는 제 1 전극패턴들(31)은 절연층(INS)에 형성된 콘택들(CH)을 통해 노출된 제 1 연결패턴(21)에 접속된다. 제 2 터치 전극열들(RS)의 각각은 복수의 제 2 전극패턴들(33)과, 이웃하는 제 2 전극패턴들(33)을 서로 연결하는 제 2 연결패턴들(34)을 포함하며, 제 2 전극패턴들(33)과 제 2 연결패턴들(34)은 일체로 형성된다.
라우팅 배선부(B)는 전극부(A)의 외곽부에 형성되며 복수의 제 1 터치 전극열들(TS)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(TW)과 복수의 제 2 터치 전극열들(RS)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW)로 이루어 진다.
패드부(C)는 복수의 제 1 라우팅 배선들(TW)을 통해 복수의 제 1 터치 전극열들(TS)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(TP)과 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW)을 통해 복수의 제 2 터치 전극열들(RS)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(RP)로 이루어 진다.
상술한 종래의 터치 스크린 패널에서는 제 1 터치 전극열들(TS)과 제 2 터치 전극열들(RS)이 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명전극 물질로 형성된다. 그러나, ITO는 일반적인 금속물질에 비해 전기저항이 매우 높고, 제 1 및 제 2 터치 전극열들이 면 전극의 형태로 형성되므로, 터치 스크린 패널의 크기가 커질수록 RC 딜레이가 증가하게 된다. 터치 스크린 패널에 있어서, RC 딜레이는 터치 정밀도를 저하시키는 요인으로 작용하므로 이러한 문제점을 해소시키기 위해서는 터치 스크린 패널의 RC 딜레이를 줄일 수 있는 방안이 요구되어 왔다.
본 발명의 목적은 RC 딜레이 현상을 개선하여 터치 인식의 정밀도를 높일 수 있고, 터치 스크린 패널의 크기가 증가하더라도 RC 딜레이에 대한 큰 문제없이 중대형 터치 스크린 패널에도 적용할 수 있는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적 달성을 위해, 본 발명의 터치 스크린 패널은 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열; 상기 복수의 제 1 터치 전극열과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 제 2 터치 전극열; 및 상기 복수의 제 1 터치 전극열들과 상기 복수의 제 2 터치 전극열들을 절연시키기 위한 절연층을 포함하고, 상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 제 1 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 1 메쉬 패턴들을 포함하며, 상기 복수의 제 2 터치 전극열들의 각각은 제 2 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 2 메쉬 패턴들을 포함하고, 상기 복수의 제 1 메쉬 패턴들은 서로 연결되어 있으며, 상기 복수의 제 2 메쉬 패턴들은 서로 분리되어 있고, 상기 분리된 제 1 메쉬 패턴들이나 제 2 메쉬 패턴들은 브릿지에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서 상기 절연층은 상기 제 1 터치 전극열과 상기 제 2 터치 전극열의 교차부에 형성되며, 상기 브릿지는 상기 절연층 상부에 형성되어 상기 분리된 메쉬 패턴들을 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연층은 상기 제 1 터치 전극열과 상기 제 2 터치 전극열의 교차부에 형성되며, 상기 브릿지는 상기 절연층 하부에 형성되어 상기 분리된 메쉬 패턴들을 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 브릿지는 적어도 하나의 굴곡부를 갖는 제 1 브릿지 금속라인을 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 적어도 하나의 브릿지 금속라인의 양단부가 상기 분리된 메쉬 패턴들을 서로 연결시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 브릿지는 적어도 하나의 굴곡부를 갖는 제 2 브릿지 금속라인을 적어도 하나 이상 더 포함하며, 상기 제 1 브릿지 금속라인과 상기 제 2 브릿지 금속라인을 교차시켜 제 1 메쉬 패턴 또는 제 2 메쉬 패턴과 동일한 메쉬 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 브릿지 금속라인과 상기 제 2 브릿지 금속라인의 교차부로부터 돌출된 단부들은 "I"자형, "T"자형, "Y"자형의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 금속라인들의 각각은 2㎛~15㎛의 선폭을 가지며, 상기 제 1 금속라인들 사이 및 상기 제 2 금속라인들 사이의 거리는 50㎛~500㎛의 크기를 갖고, 상기 분리된 메쉬 패턴들 사이의 이격거리는 5㎛~200㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 금속라인들은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널에 의하면, 비저항이 높은 ITO를 이용하지 않고, 비저항이 상대적으로 낮은 금속물질을 이용하여 터치 전극을 형성하고 있기 때문에 저항값을 낮춰 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 터치 스크린 패널의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 I-I'라인, II-II'라인, III-III'라인을 따라 취한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널을 도시한 평면도,
도 4a는 도 3에 도시된 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 제 1 터치 전극열들을 도시한 평면도,
도 4b는 도 3에 도시된 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 제 2 터치 전극열들을 도시한 평면도,
도 5는 도 3의 영역 R1을 확대 도시한 평면도,
도 6은 도 5의 I-I'라인을 따라 취한 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 브릿지의 다양한 실시예를 도시한 평면도,
도 8은 윈도우 커버 상에 형성되는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 예를 도시한 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
우선, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널을 도시한 평면도이고, 도 4a는 도 3에 도시된 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 제 1 터치 전극열들을 도시한 평면도이며, 도 4b는 도 3에 도시된 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 제 2 터치 전극열들을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 3의 영역 R1을 확대 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 I-I'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메쉬형 터치 센서는 터치영역(A), 터치영역(A)의 터치 전극열들과 신호를 주고받기 위해 라우팅 배선들이 형성된 라우팅 배선영역(B), 및 라우팅 배선들과 터치 구동회로의 신호라인들을 연결하기 위한 라우팅 패드들이 형성된 패드영역(C)을 포함한다.
터치영역(A)은 복수의 제 1 터치 전극열들(TS1~TS3)과 복수의 제 2 터치 전극열들(RS1~RS3)을 포함한다.
복수의 제 1 터치 전극열들(TS1~TS3)은 투명기판(100) 상에 형성되며, 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 나란하게 배열된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 터치 전극열들(TS1~TS3) 중, 첫번째 행의 제 1-1 터치 전극열(TS1)은 서로 연결된 복수의 제 1-1 메쉬 패턴들(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)을 포함하고, 두번째 행의 제 1-2 터치 전극열(TS2)은 서로 연결된 복수의 제 1-2 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)을 포함하며, 세번째 행의 제 1-3 터치 전극열(TS3)은 서로 연결된 복수의 제 1-3 메쉬 패턴들(MPT31, MPT32, MPT33, MPT34)을 포함한다.
제 1-1 메쉬 패턴들(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)의 각각은 복수의 제 1-1 금속라인들(Tx1)의 교차에 의해 형성되고, 제 1-2 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)의 각각은 복수의 제 2-1 금속라인들(Tx2)의 교차에 의해 형성되며, 제 1-3 메쉬 패턴들(MPT31, MPT32, MPT33, MPT34)의 각각은 복수의 제 1-3 금속라인들(Tx3)의 교차에 의해 형성된다.
이들 제 1-1 내지 제 1-3 메쉬 패턴들은 y축 방향으로 서로 이웃하는 제 1-1 메쉬 패턴들(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)과 제 1-2 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24), 및 제 1-2 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)과 제 1-3 메쉬 패턴들(MPT31, MPT32, MPT33, MPT34)이 접촉되지 않도록 서로 분리되어 있다.
한편, 복수의 제 2 터치 전극열들(RS1~RS3)은 투명기판(100) 상에 형성되며, 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 나란하게 배열된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 제 2 터치 전극열들(RS1~RS3) 중, 첫번째 열의 제 2-1 터치 전극열(RS1)은 복수의 제 2-1 메쉬 패턴들(MPR11, MPR21, MPR31, MPR41)과, 서로 이웃하는 제 2-1 메쉬 패턴들을 서로 연결하는 브릿지(bridge)(Rc)를 포함하고, 두번째 열의 제 2-2 터치 전극열(RS2)은 복수의 제 2-2 메쉬 패턴들(MPR12, MPR22, MPR32, MPR42)과, 서로 이웃하는 제 2-2 메쉬 패턴들을 서로 연결하는 브릿지(Rc)를 포함하며, 제 2-3 터치 전극열(RS3)은 복수의 제 2-3 메쉬 패턴들(MPR13, MPR23, MPR33, MPR43)과, 이웃하는 제 2-3 메쉬 패턴들을 서로 연결하는 브릿지(Rc)를 포함한다.
복수의 제 2-1 메쉬 패턴들(MPR11, MPR21, MPR31, MPR41)의 각각은 복수의 제 2-1 금속라인들(Rx1)의 교차에 의해 형성되고, 복수의 제 2-2 메쉬 패턴들(MPR12, MPR22, MPR32, MPR42)의 각각은 복수의 제 2-2 금속라인들(Rx2)의 교차에 의해 형성되며, 복수의 제 2-3 메쉬 패턴들(MPR13, MPR23, MPR33, MPR43)의 각각은 복수의 제 2-3 금속라인들(Rx3)의 교차에 의해 형성된다.
이들 제 2-1 내지 제 2-3 메쉬 패턴들은 x축 방향으로 서로 이웃하는 것들끼리는 서로 접촉하지 않도록 분리되어 있으나, y축 방향으로 이웃하는 것들끼리는 브릿지에 의해 서로 연결되어 있다.
따라서, 상술한 복수의 제 1 터치 전극열(TS1, TS2, TS3)은 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이 x축 방향으로 배열된 제 1 행의 메쉬 패턴들(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)과, 제 2 행의 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)과, 제 3 행의 메쉬 패턴들(MPT31, MPT32, MPT33, MPT34)로 이루어지고, 복수의 제 2 터치 전극열(RS1, RS2, RS3)은 y축 방향으로 배열된 제 1 열의 메쉬 패턴들(MPR11, MPR21, MPR31, MPR41)과, 제 2 열의 메쉬 패턴들(MPR12, MPR22, MPR32, MPR42)과, 제 3 열의 메쉬 패턴들(MPR13, MPR23, MPR33, MPR43)으로 이루어진다.
또한, 제 1 행의 메쉬 패턴들(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)은 후술하는 라우팅 배선에 의해 동일한 라우팅 패드에 접속되고, 제 2 행의 메쉬 패턴들(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24) 또한 후술하는 라우팅 배선에 의해 동일한 패드에 접속되므로, X축 방향의 각 행마다 서로 접속되는 구조로 되어, x축 방향의 터치 전극을 구성하게 된다.
반면, 제 1 내지 제 3 열의 메쉬 패턴들(MPR11, MPR21, MPR31, MPR41; MPR12, MPR22, MPR32, MPR42; MPR13, MPR23, MPR33, MPR43)은 각 열마다 y축 방향으로 배열되어 후술하는 라우팅 배선에 의해 독립적인 라우팅 패드에 연결되므로, y축 방향의 터치 전극을 구성하게 된다.
따라서, x축 방향의 터치 전극들과 y축 방향의 터치 전극들이 서로 교차하는 구조에 의해 터치센싱이 가능하게 되므로 터치 스크린 패널로서의 기능을 할 수 있게 된다.
상술한, 제 1 및 제 2 터치 전극열들을 구성하는 메쉬 패턴들 각각은 전극라인들을 조합하여 형성되므로, 다양한 형상으로 제조할 수 있다. 본 발명의 도 3의 실시예에서는 메쉬 패턴이 잠자리(dragonfly) 형상의 예를 보여주고 있으나, 예컨대, 각각의 메쉬 패턴들은 전극라인들을 이용하여 삼각형, 사각형, 다이아몬드형, 다각형, 원형, 타원형 등의 형상이나 이들이 조합된 형태, 또는 일정 폭을 갖는 하나의 스트라이프(stripe) 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널은, 복수의 제 1 터치 전극열들(TS1~TS3)과 복수의 제 2 터치 전극열들(RS1~RS3)이 서로 교차되도록 형성되어 있으므로, 이들을 전기적으로 절연시키기 위한 절연패턴(INS)을 추가로 구비한다. 도 3, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 제 1-1 터치 전극열(TS1)의 제 1-1 메쉬 패턴(MPT12, MPT13)을 구성하는 제 1 금속라인들(Tx1)과, 제 2-2 터치 전극열(RS2)의 제 2-2 메쉬 패턴들(MPR12, MPR22)을 구성하는 제 2 금속라인들(Rx12, Rx22)은 투명기판(100) 상에 형성되고, 이들의 교차부에서 제 1 금속라인들(Tx1)을 커버하도록 절연패턴(INS)이 형성된다. 또, 제 2-2 메쉬 패턴들(MPR12, MPR22)을 구성하는 제 2 금속라인들(Rx12, Rx22)은 제 1 금속라인(Tx1)과 접촉되지 않도록 단선되어 있으므로, 절연패턴(INS) 상에 형성된 브릿지(Rc)가 단선된 제 2 금속라인들(Rx12, Rx22)을 전기적으로 연결하도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에서는 제 1 금속라인들(Tx1, TX2, Tx3), 제 2 금속라인들(Rx11, Rx12, Rx13, Rx21, Rx22, Rx23, Rx31, Rx32, Rx33, Rx41, Rx42, Rx43), 및 브릿지들(Rc)은 각각 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질로 형성된다. 이와 같이 제 1 및 제 2 터치 전극열을 구성하는 메쉬 패턴들과 브릿지를 ITO 등의 투명전극보다 비저항이 훨씬 낮은 금속물질을 사용함으로써 전체 저항을 줄일 수 있게 된다. 따라서, RC 딜레이를 줄일 수 있기 때문에 터치 스크린 패널의 크기가 증가하더라도 터치 인식 정밀도를 일정 수준 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 금속라인들 각각의 선폭은 대략 2㎛~15㎛의 크기로 형성된다. 금속라인의 선폭이 2㎛ 미만일은 경우 반도체 장비의 특성상 패터닝이 곤란하고, 15㎛보다 큰 경우 금속라인이 사용자의 눈에 인식되기 때문이다.
또한, 각 메쉬 패턴을 구성하는 금속라인들 사이의 간격은 50㎛~500㎛의 크기로 형성된다. 금속라인들 사이의 간격이 50㎛ 미만일 경우에는 너무 조밀하게 되어 시인성이 악화되고, 500㎛보다 클 경우 전기 전도성에 문제가 생기기 때문이다.
또한, 제 1-1 메쉬 패턴(MPT11, MPT12, MPT13, MPT14)을 구성하는 제 1-1 금속라인(Tx1)과 제 1-2 메쉬 패턴(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)을 구성하는 제 1-2 금속라인(Tx2) 사이의 단선 간격, 제 1-2 메쉬 패턴(MPT21, MPT22, MPT23, MPT24)을 구성하는 제 1-2 금속라인(Tx2)과 제 1-3 메쉬 패턴(MPT31, MPT32, MPT33, MPT34)을 구성하는 제 1-3 금속라인(Tx3) 사이의 단선 간격, 제 1 금속라인들(Tx1, TX2, Tx3)과 제 2 금속라인들(Rx11, Rx12, Rx13, Rx21, Rx22, Rx23, Rx31, Rx32, Rx33, Rx41, Rx42, Rx43) 사이의 단선 간격은 5㎛~200㎛의 크기를 유지하도록 형성된다. 단선 간격이 5㎛ 미만일 경우 쇼트 등의 문제가 발생할 확률이 높아지고, 200㎛보다 클 경우 금속라인이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부문의 차이로 인해 시인성이 악화되기 때문이다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 제 1 터치 전극열과 제 2 터치 전극열의 교차부에만 절연패턴이 형성되어 제 1 터치 전극열을 구성하는 제 1 금속라인이 제 2 터치 전극열을 구성하는 제 2 금속라인과 접촉되는 것을 방지하는 예에 대해 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 투명기판 상에 먼저 브릿지들을 형성하고, 브릿지들을 커버하도록 절연층을 형성하며, 각 브릿지의 양단부를 노출시키도록 절연층에 콘택홀을 형성한 후, 절연층 상에 서로 접촉하지 않도록 교차하는 방향으로 제 1 금속라인 및 제 2 금속라인을 형성시켜, 교차부에서 단선된 금속라인을 브릿지에 의해 연결하는 구성도 가능하다.
라우팅 배선영역(B)은 터치 영역(A)의 외측에 형성되며, 복수의 제 1 라우팅 배선들(TW1, TW2, TW3)과 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2, RW3)을 포함한다.
복수의 제 1 라우팅 배선들(TW1, TW2, TW3) 중, 제 1-1 라우팅 배선(TW1)은 제 1-1 터치 전극열(TS1)의 제 1-1 메쉬 패턴(MPT14)에 포함된 금속라인(Tx1)의 일단부에 접속되고, 제 1-2 라우팅 배선(TW2)은 제 1-2 터치 전극열(TS2)의 제 1-2 메쉬 패턴(MPT24)에 포함된 금속라인(Tx2)의 일단부에 접속되며, 제 1-3 라우팅 배선(TW3)은 제 1-3 터치 전극열(TS3)의 제 1-3 메쉬 패턴(MPT34)에 포함된 금속라인(Tx3)의 일단부에 접속된다.
복수의 제 2 라우팅 배선들(RW1, RW2, RW3) 중, 제 2-1 라우팅 배선(RW1)은 제 2-1 터치 전극열(RS1)의 제 2-1 메쉬 패턴(MPR41)에 포함된 금속라인(Rx41)의 일단부에 접속되고, 제 2-2 라우팅 배선(RW2)은 제 2-2 터치 전극열(RS2)의 제 2-2 메쉬 패턴(MPR42)에 포함된 금속라인(Rx42)의 일단부에 접속되며, 제 2-3 라우팅 배선(RW3)은 제 2-3 터치 전극열(RS3)의 제 2-3 메쉬 패턴(MPR43)에 포함된 금속라인(Rx43)의 일단부에 접속된다.
라우팅 배선영역(B)은 또한 한편, 제 1 및 제 2 터치 전극열들(TS1~TS3, RS1~RS3)과, 라우팅 배선들(TW1~TW3, RW1~RW3)을 에워싸도록 형성되며, 외부로부터 유입되는 정전기로부터 상기 전극열들(TS1~TS3, RS1~RS3)과 라우팅 배선들(TW1~TW3, RW1~RW3)을 보호하기 위한 제 1 접지라인(G1)과, 서로 인접한 제 1 라우팅 배선(TW3)과 제 2 라우팅 배선(RW3) 사이에 배치되어 제 1 라우팅 배선(TW3)과 제 2 라우팅 배선(RW3) 사이의 전기적 간섭을 방지하기 위한 제 2 접지라인(G2)을 더 포함한다.
라우팅 배선영역(B)에 형성되는 제 1 라우팅 배선들(TW1~TW3), 제 2 라우팅 배선들들(RW1~RW3), 및 접지배선들(G1, G2)은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, 및 그 합금들과 같은 금속물질을 이용하여 형성된다.
패드영역(C)은 라우팅 배선영역(B)의 외곽부에 형성되며, 제 1 라우팅 패드들(TP1, TP2, TP3)과 제 2 라우팅 패드들(RP1, RP2, RP3)을 포함한다.
제 1 라우팅 패드들(TP1, TP2, TP3) 중 제 1 라우팅 패드(TP1)는 제 1-1 라우팅 배선(TW1)을 통해 제 1-1 터치 전극열(TS1)의 제 1-1 메쉬 패턴(MPT14)에 포함된 전극라인(Tx1)과 접속되고, 제 2 라우팅 패드(TP2)는 제 1-2 라우팅 배선(TW2)을 통해 제 1-2 터치 전극열(TS2)의 제 1-2 메쉬 패턴(MPT24)에 포함된 전극라인(Tx2)과 접속되며, 제 3 라우팅 패드(TP3)는 제 1-3 라우팅 배선(TW3)을 통해 제 1-3 터치 전극열(TS3)의 제 1-3 메쉬 패턴(MPT34)에 포함된 전극라인(Tx3)과 접속된다.
패드영역(C)은 또한 제 1 라우팅 배선들(TW1~TW3)에 연결되는 제 1 라우팅 패드들(TP1~TP3)과, 제 2 라우팅 배선들(RW1~RW3)에 연결되는 제 2 라우팅 패드들(RP1~RP3)과, 제 1 접지라인(G1)의 양단에 접속되는 제 1 접지패드들(GP1a, GP1b)과, 제 2 접지라인(G2)의 일단부에 접속되는 제 2 접지패드(GP2)를 더 포함한다.
패드영역(C)에 형성되는 제 1 라우팅 패드들(TP1~TP3), 제 2 라우팅 패드들들(RP1~RP3), 및 접지패드(GP1a, GP1b, GP2)은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, 및 그 합금들과 같은 금속물질을 이용하여 형성된다.
다음으로, 7a 내지 도 7c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 브릿지(Rc)에 설명하기로 한다. 도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 브릿지의 다양한 실시예를 도시한 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 이웃하는 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴들을 연결하기 위한 브릿지(Rc)는 제 1 브릿지 금속라인(Rc1)과 제 2 브릿지 금속라인(Rc2)의 교차에 의해 형성된다. 도 7a 내지 도 7c의 실시예에서는 "ㄱ"자 형태의 제 1 브릿지 금속라인(Rc1)과 "ㄴ"자 형태의 제 2 브릿지 금속라인(Rc2)을 교차 결합하여 단부가 돌출된 형태의 브릿지(Rc)를 보여주고 있다. 도 7a는 서로 이웃하는 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴들과 접촉하는 브릿지(Rc)의 양단부들이 "1" 자형인 경우의 예이고, 도 7b는 서로 이웃하는 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴들과 접촉하는 브릿지(Rc)의 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)의 양단부들이 "T" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)로 형성된 경우의 예이며, 도 7c는 서로 이웃하는 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴들과 접촉하는 브릿지(Rc)의 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)의 양단부들이 "Y" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)로 형성된 경우의 예이다.
도 7a의 브릿지(Rc)는 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)의 돌출된 단부가 "1"자형으로 되어 있어 얼라인먼트(alignment)가 정확하지 않을 경우 브릿지(Rc)와 접촉될 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴의 전극라인과 위치가 어긋날 수 있다. 반면, 도 7b의 브릿지(Rc)는 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)의 양단부가 "T" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)로 되어 있기 때문에, 브릿지(Rc)의 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)이 브릿지(Rc)와 접촉될 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴에 포함된 전극라인과 위치가 정확하게 일치하지 않더라도, "T" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)에 의해 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴의 전극라인과 용이하게 접촉할 수 있게 된다. 도 7c의 브릿지(Rc)는 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)의 양단부가 "Y" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)로 되어 있기 때문에, 브릿지(Rc)의 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인(Rc1, Rc2)이 브릿지(Rc)와 접촉될 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴에 포함된 전극라인의 위치가 정확하게 일치하지 않더라도, "Y" 자형 가지부(Rc1b, Rc2b)에 의해 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴의 전극라인과 용이하게 접촉할 수 있게 된다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 본 발명의 실시예에서는 브릿지(Rc)가 "ㄱ"자 형태의 제 1 브릿지 금속라인(Rc1)과 "ㄴ"자 형태의 제 2 브릿지 금속라인(Rc2)을 하나씩 교차 결합하여 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 브릿지(Rc)를 형성하는 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)은 복수개로 형성하는 것도 가능하며, 제 1 브릿지 금속라인(Rc1b)과 제 2 브릿지 금속라인(Rc1b)의 수를 서로 달리 구성할 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 브릿지(Rc)의 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)과 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴에 포함된 전극라인의 배열방향이 동일한 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)은 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴에 포함된 전극라인들의 배열방향과 상관없이 서로 교차하도록 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 브릿지 금속라인의 단부를 "T"자 또는 "Y"자형으로 형성할 필요가 없게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)의 단부가 "1"자형, "T"자형, "Y"자형인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)의 단부가 상기 특정 문자의 형태로만 존재하는 것은 아니며, 제 1 및 제 2 브릿지 금속라인들(Rc1b, Rc2b)과 접촉될 제 2 터치 전극열의 메쉬 패턴에 포함된 금속라인과 용이하게 접촉할 수 있는 것이라면 어떠한 형상도 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널이 투명기판 상에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널은 강화유리와 같은 표시장치의 윈도우 커버(window cover)에 형성되거나, 표시장치의 컬러필터 어레이 기판 상에 직접 형성될 수도 있다.
이하, 도 8을 참조하여 윈도우 커버 상에 메탈메쉬형 터치 스크린 패널이 형성되는 경우의 예를 설명하기로 한다.
도 8은 윈도우 커버 상에 형성되는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 예를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널은 윈도우 커버(WC)와, 윈도우 커버(WC)의 일면 상에 순차적으로 형성되는 인덱스 매칭층(Index Matching Layer)(IML), 제 1 헤이즈(haze) 처리층(H1), 및 메탈 메쉬형 터치 전극층(TS)과, 윈도우 커버(WC)의 타면 상에 형성되는 제 2 헤이즈 처리층(H2)을 포함한다. 또한, 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널은 터치 전극층(TS)을 보호하기 위한 보호층(도시 생략)을 터치 전극층 상부에 형성할 수도 있다.
도 8의 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널에서, 인덱스 매칭층(IML)은 반사율을 조정하여 터치 스크린 패널의 시인성을 향상시키기 위한 것으로 Nb2O5 SiO2를 이용하여 형성한다. 제 1 및 제 2 헤이즈 처리층(H1, H2)은 내부에 포함된 작은 미립자를 이용하여 터치 전극을 형성하는 금속라인의 패턴이 시인되지 않도록 하기 위한 것으로 둘 중 하나만 형성될 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널에 의하면, 비저항이 높은 ITO를 이용하지 않고, 비저항이 상대적으로 낮은 금속물질을 이용하여 터치 전극을 형성하고 있기 때문에 저항값을 낮춰 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
표 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널의 기술적 효과에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
표 1은 터치 전극열을 ITO로 형성한 종래의 터치 스크린 패널과 터치 전극열의 메쉬 패턴을 금속라인으로 형성한 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 패널의 시정수(time constant)에 대한 시뮬레이션을 비교한 표이다.
종래 제 1 실시예 제 2 실시예 제 3 실시예
채널
(제1 터치 전극열×제2전극열)		 77×44 77×44 77×44 77×44
제1전극열의 시정수(ns) 2033 644 727 765
제2전극열의 시정수(ns) 1002 348 429 405
표 1에서, 종래의 터치 스크린 패널은 ITO 전극이 다이아몬드형인 경우, 제 1 실시예는 금속라인으로 형성되는 메쉬 패턴이 다이몬드형인 경우, 제 2 실시예는 금속라인으로 형성되는 메쉬 패턴이 잠자리 형상인 경우, 제 3 실시예는 금속라인으로 형성되는 메쉬 패턴이 수정된 잠자리 형상인 경우의 예를 보여주고 있다. 시뮬레이션에 있어서, 터치 스크린 패널은 제 1 터치 전극열이 77개(즉, 77채널)이고 제 2 터치 전극열이 44개(즉, 44 채널)로 구성되는 것으로 한다.
일반적으로 터치 스크린 패널의 감도(sensitivity)는 터치 전극열의 시정수에 반비례하고, 시정수(time constant)는 저항(resistance)과 정전용량(capacitance)을 곱하여 얻어지는 값이므로, 시정수는 터치 전극열의 저항과 정전용량의 크기에 비례한다. 따라서, 터치 전극열의 저항과 정전용량이 클수록 터치 감도는 저하된다.
표 1로부터, 종래의 터치 스크린 패널의 제 1 터치 전극열의 시정수 값은 2033ns이고, 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 제 1 터치 전극열의 시정수 값은 각각 644ns, 727ns, 765ns이므로 제 1 터치 전극열에서는 62%~68%의 성능향상을 얻 있음을 알 수 있다. 또한, 종래의 터치 스크린 패널의 제 2 터치 전극열의 시정수 값은 1002ns이었고, 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 제 2 터치 전극열의 시정수 값은 각각 348ns, 429ns, 405ns이므로 57%~65%의 성능향상을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에서는 제 1 터치 전극열이 구동 전극열, 제 2 터치 전극열이 센싱 전극열인 것으로 해석되도록 설명하였으나 그 반대의 경우도 가능한 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들에 설명된 제 1 및 제 2 터치 전극열들, 제 1 및 제 2 라우팅 배선들, 제 1 및 제 2 라우팅 패드들의 숫자는 예시적인 것에 지나지 않으며 그 숫자는 필요에 따라 가감할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 메탈 메쉬형 터치 스크린 패널이 투명기판, 윈도우 커버에 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 제 1 터치 전극열과 제 2 터치 전극열이 별도의 필름에 형성된 후 합착되거나, 표시장치의 컬러필터 어레이 기판 상에 직접 형성되는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 기판
MPT11, MPT12, MPT13, MPT14: 제 1-1 메쉬 패턴
MPT21, MPT22, MPT23, MPT24: 제 1-2 메쉬 패턴
MPT31, MPT32, MPT33, MPT34: 제 1-3 메쉬 패턴
MPR11, MPR21, MPR31, MPR41: 제 2-1 메쉬 패턴
MPR12, MPR22, MPR32, MPR42: 제 2-2 메쉬 패턴
MPR13, MPR23, MPR33, MPR43: 제 2-3 메쉬 패턴
TS1, TS2, TS3: 제 1 터치 전극열 RS1, RS2, RS3: 제 2 터치 전극열
Rc: 브릿지 Rc1: 제 1 브릿지 금속라인
Rc2: 제 2 브릿지 금속라인 TW1, TW2, TW3: 제 1 라우팅 배선
RW1, RW2, RW3: 제 2 라우팅 배선 TP1, TP2: 제 1 라우팅 패드
RP1, RP2: 제 2 라우팅 패드 GP1a, GP1b, GP2: 접지패드

Claims (10)

  1. 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 터치 전극열;
    상기 복수의 제 1 터치 전극열과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 제 2 터치 전극열; 및
    상기 복수의 제 1 터치 전극열들과 상기 복수의 제 2 터치 전극열들을 절연시키기 위한 절연층을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 터치 전극열들의 각각은 제 1 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 1 메쉬 패턴들을 포함하며,
    상기 복수의 제 2 터치 전극열들의 각각은 제 2 금속라인들의 교차에 의해 형성되는 복수의 제 2 메쉬 패턴들을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 메쉬 패턴들은 서로 연결되어 있으며, 상기 복수의 제 2 메쉬 패턴들은 서로 분리되어 있고,
    상기 분리된 제 2 메쉬 패턴들은 브릿지에 의해 서로 연결되며,
    상기 브릿지는 서로 교차하도록 배치되는 적어도 하나의 제 1 브릿지 금속라인과 적어도 하나의 제 2 브릿지 금속라인에 의해 제3 메쉬 패턴을 형성하고,
    상기 제 1 브릿지 금속라인과 상기 제 2 브릿지 금속라인 각각은 상기 제 1 브릿지 금속라인과 상기 제 2 브릿지 금속라인의 교차부로부터 돌출된 단부에 형성된 가지부를 포함하며,
    상기 제1 및 제 2 브릿지 금속라인의 가지부는 상기 제2 메쉬패턴의 제 2 금속라인과 교차하도록 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제 1 터치 전극열과 상기 제 2 터치 전극열의 교차부에 형성되며,
    상기 브릿지는 상기 절연층 상부에 형성되어 상기 분리된 제 2 메쉬 패턴들을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제 1 터치 전극열과 상기 제 2 터치 전극열의 교차부에 형성되며,
    상기 브릿지는 상기 절연층 하부에 형성되어 상기 분리된 제 2 메쉬 패턴들을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 브릿지 금속라인은 적어도 하나의 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 브릿지 금속라인은 적어도 하나의 굴곡부를 포함하며, 상기 제3 메쉬 패턴은 상기 제 1 메쉬 패턴 또는 제 2 메쉬 패턴과 동일한 메쉬 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 브릿지 금속라인과 상기 제 2 브릿지 금속라인의 교차부로부터 돌출된 단부들은 "T"자형, "Y"자형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속라인들의 각각은 2㎛~15㎛의 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 금속라인들 사이 및 상기 제 2 금속라인들 사이의 거리는 50㎛~500㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리된 제 2 메쉬 패턴들 사이의 이격거리는 5㎛~200㎛인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속라인들은 Al, AlNd, Mo, MoTi, Cu, Cr, Ag, Ag 계열 합금들과 같은 금속물질 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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