KR102312314B1 - 터치 센서 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 기판 위에 위치하는 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 제1 및 제2 터치 전극 위에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 고분자층을 포함하고, 상기 고분자층은 고분자 재료를 포함하며 도전 영역과 비도전 영역을 포함한다.

Description

터치 센서 장치 및 그 제조 방법{TOUCH SENSOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 터치 센서 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 전자 장치는 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 관찰자가 터치면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근하거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 터치면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다.
이러한 여러 전자 장치의 터치 감지 기능은 터치 센서를 통해 구현될 수 있다. 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.
예를 들어, 저항막 방식의 터치 센서의 경우 서로 마주하여 이격되어 있는 두 전극이 외부 물체에 의한 압력에 의해 서로 접촉될 수 있다. 두 전극이 서로 접촉되면 그 위치에서의 저항 변화에 따른 전압 변화를 인지하여 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.
정전 용량 방식의 터치 센서는 감지 신호를 전달할 수 있는 복수의 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 터치 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 감지하여 터치 여부와 터치 위치 등을 알아낼 수 있다. 정전 용량식 터치 센서는 터치를 센싱할 수 있는 터치 감지 영역에 배치되어 있는 복수의 터치 전극 및 터치 전극과 연결되어 있는 신호 전달 배선을 포함할 수 있다. 신호 전달 배선은 터치 전극에 감지 입력 신호를 전달하거나 터치에 따라 생성된 터치 전극의 감지 출력 신호를 감지 신호 제어부에 전달할 수 있다.
신호 전달 배선은 일반적으로 터치 감지 패널의 터치 감지 영역의 바깥쪽에 위치하는 주변 영역에 위치하거나 터치 감지 영역에 위치할 수 있다.
표시 장치 등의 여러 전자 장치가 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하는 경우 그 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다. 따라서 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 유연성(flexible)이 높은 플라스틱 기판을 사용하는 플렉서블 전자 장치가 활발히 개발되고 있다. 이에 따라 전자 장치에 내장되거나 부착되어 사용되는 터치 센서도 유연성(flexibility)를 가져야 할 필요성이 있다.
최근에 많이 개발되고 있는 플렉서블 터치 센서는 예를 들어 접히거나(foldable, bendable) 말릴 수 있거나(rollable) 적어도 한 방향으로 늘어가거나(stretchable) 신축성(elasticity)이 있어 변형되는 부분을 가질 수 있다. 플렉서블 터치 센서는 복수의 터치 전극을 포함하며, 터치 전극은 변형 후에도 불량이 생기지 않기 위해 유연성(flexibility)을 가질 수 있다.
유연성을 가지는 터치 전극의 재료로서 예를 들어 은 나노 와이어(AgNW) 등의 금속 나노 와이어, 탄소 나노 튜브, 그래핀(graphene), 메탈메시(metal mesh), 도전성 고분자 등의 다양한 재료가 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 터치 센서의 굴곡성 등의 유연성을 높이는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 플렉서블 터치 센서의 제조 공정을 단순히 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 플렉서블 터치 센서의 정전기에 의한 손상을 줄이는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 도전성 고분자를 포함하는 터치 센서의 광특성을 개선하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 기판 위에 위치하는 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 제1 및 제2 터치 전극 위에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 고분자층을 포함하고, 상기 고분자층은 고분자 재료를 포함하며 도전 영역과 비도전 영역을 포함한다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 복수의 제1 터치 전극 중 서로 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 절연되어 교차할 수 있다.
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 제1 절연체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 절연체는 일단부터 시작하여 타단까지 연장되어 있는 오목부를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 오목부 위에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 제1 연결부와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 전극에 포함되는 제1 도전층 및 상기 제1 연결부와 절연되어 있으며 상기 제2 터치 전극에 포함되는 제2 도전층을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 그물 형태일 수 있다.
상기 제1 터치 전극은 상기 제1 도전층 아래에 위치하는 적어도 하나의 도전층을 더 포함하고, 상기 제2 터치 전극은 상기 제2 도전층 아래에 위치하는 적어도 하나의 도전층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 터치 전극과 연결되어 있는 제1 터치 배선, 그리고 상기 제2 터치 전극과 연결되어 있는 제2 터치 배선을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 터치 배선의 패드부는 복수의 도전층을 포함하고, 상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 제1 및 제2 터치 배선의 상기 패드부가 포함하는 상기 복수의 도전층 중 하나의 도전층을 이룰 수 있다.
상기 패드부를 제외한 상기 제1 및 제2 터치 배선 위를 덮는 제2 절연체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 절연막을 더 포함하고, 상기 절연막은 상기 이웃한 제1 터치 전극을 각각 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 및 제2 접촉 구멍을 통해 상기 이웃한 제1 터치 전극을 연결할 수 있다.
상기 절연막은 상기 제1 접촉 구멍 및 상기 제2 접촉 구멍을 연결하는 적어도 하나의 오목부를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 오목부 위에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 기판 위에 위치하는 복수의 터치 배선 및 복수의 제1 연결부, 그리고 상기 복수의 터치 배선 및 상기 제1 연결부 위에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 고분자층을 포함하고, 상기 고분자층은 고분자 재료를 포함하며 도전 영역과 비도전 영역을 포함한다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부, 그리고 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 제1 절연체를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 배선의 패드부는 복수의 도전층을 포함하고, 상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 패드부가 포함하는 상기 복수의 도전층 중 하나의 도전층을 이룰 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제조 방법은 기판 위에 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 제1 및 제2 터치 전극과 연결되어 있는 복수의 터치 배선을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 터치 전극과 상기 터치 배선 위의 전면에 고분자 재료를 도포하여 고분자층을 형성하는 단계, 상기 고분자층 위에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 마스크 패턴에 의해 가리지 않고 드러난 상기 고분자층을 산화시켜 비도전 영역으로 만들고 상기 마스크 패턴에 의해 가려진 부분은 도전 영역으로 만드는 단계를 포함한다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 복수의 제1 터치 전극 중 서로 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계 이후에 상기 제2 연결부를 덮는 제1 절연체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 절연체는 일단부터 시작하여 타단까지 연장되어 있는 오목부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계 이후에 상기 기판의 전면 위에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 절연막은 상기 이웃한 제1 터치 전극을 각각 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 및 제2 접촉 구멍을 통해 상기 이웃한 제1 터치 전극을 연결할 수 있다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 터치 배선의 패드부의 하나의 도전층을 이룰 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제조 방법은 기판 위에 복수의 터치 배선 및 복수의 제1 연결부를 형성하는 단계, 상기 복수의 터치 배선 및 상기 제1 연결부 위의 전면에 고분자 재료를 도포하여 고분자층을 형성하는 단계, 상기 고분자층 위에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 마스크 패턴에 의해 가리지 않고 드러난 상기 고분자층을 산화시켜 비도전 영역으로 만들고 상기 마스크 패턴에 의해 가려진 부분은 도전 영역으로 만드는 단계를 포함한다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
상기 터치 배선 및 상기 제1 연결부를 형성하는 단계 이후에 상기 제1 연결부를 덮는 제1 절연체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 터치 배선의 패드부의 하나의 도전층을 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 플렉서블 터치 센서의 굴곡성 등의 유연성을 높일 수 있고, 플렉서블 터치 센서의 제조 공정을 단순히 할 수 있다. 플렉서블 터치 센서의 정전기에 의한 손상을 줄일 수 있다. 도전성 고분자를 포함하는 터치 센서의 광특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치의 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조되는 중간 제조물을 도 1 및 도 2에 도시한 III-III'-III"-V 선에 대응하는 선을 따라 잘라 공정 순서에 따라 차례대로 도시한 단면도이고,
도 11은 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 12는 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 13은 도 1 및 도 12에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서가 포함하는 절연체의 사시도이고,
도 15는 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 16은 도 1 및 도 15에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 17, 도 18, 도 19 및 도 20은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조되는 중간 제조물을 도 1 및 도 15에 도시한 III-III'-III"-V 선에 대응하는 선을 따라 잘라 공정 순서에 따라 차례대로 도시한 단면도이고,
도 21은 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 22는 도 1 및 도 21에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 23은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서가 포함하는 절연체의 사시도이고,
도 24는 도 1에 도시한 터치 센서 장치의 일부에 대한 확대도이고,
도 25는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서가 포함하는 절연체의 사시도이고,
도 26은 도 1 및 도 24에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 27 및 도 28은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서가 포함하는 절연체의 사시도이고,
도 29는 도 1 및 도 21에 도시한 터치 센서 장치를 III-III'-III"-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)는 터치를 감지할 수 있는 터치 감지 영역(TA) 및 그 바깥쪽에 위치하는 주변 영역(PA)을 포함한다. 터치 감지 영역(TA)에는 복수의 터치 센서가 위치한다. 터치 센서는 다양한 방식으로 접촉을 감지할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식으로 분류될 수 있다.
본 실시예에서는 정전 용량 방식의 터치 센서를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서는 복수의 터치 전극을 포함하며, 복수의 터치 전극은 복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)을 포함할 수 있다. 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 서로 분리되어 있다.
복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)은 터치 감지 영역(TA)에서 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 분산되어 배치될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(410)은 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치되고, 복수의 제2 터치 전극(420)도 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치될 수 있다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 서로 동일한 층에 위치할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 각각은 사각형일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 터치 센서의 감도 향상을 위해 돌출부를 가지는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
동일한 행 또는 열에 배열된 복수의 제1 터치 전극(410)은 터치 감지 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 마찬가지로 동일한 열 또는 행에 배열된 복수의 제2 터치 전극(420)의 적어도 일부는 터치 감지 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 동일한 행에 배치된 복수의 제1 터치 전극(410)이 터치 감지 영역(TA) 내부에서 서로 연결되어 있는 경우 동일한 열에 배치된 복수의 제2 터치 전극(420)이 터치 감지 영역(TA) 내부에서 서로 연결되어 있을 수 있다.
더 구체적으로, 각 행에 위치하는 복수의 제1 터치 전극(410)은 제1 연결부(412)를 통해 서로 연결되어 있고, 각 열에 위치하는 복수의 제2 터치 전극(420)은 제2 연결부(422)를 통해 서로 연결되어 있을 수 있다.
각 행에서 서로 연결된 제1 터치 전극(410)은 제1 터치 배선(411)을 통해 터치 구동부(도시하지 않음)와 연결되고, 각 열에서 서로 연결된 제2 터치 전극(420)은 제2 터치 배선(421)을 통해 터치 구동부와 연결될 수 있다. 제1 터치 배선(411)과 제2 터치 배선(421)은 도 1에 도시한 바와 같이 주변 영역(PA)에 위치할 수 있으나 이에 한정되지 않고 터치 감지 영역(TA)에 위치할 수도 있다.
제1 터치 배선(411)과 제2 터치 배선(421)의 끝부분은 주변 영역(PA)에서 패드부(450)를 형성한다. 패드부(450)는 터치 구동부와 연결된다. 터치 구동부는 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 패드부(450) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막 위에 장착되어 TCP의 형태로 패드부(450)와 연결되거나, 별도의 인쇄 회로 기판 위에 장착된 후 패드부(450)와 연결될 수도 있다. 터치 구동부는 패드부(450)를 통해 제1 터치 배선(411) 및 제2 터치 배선(421)과 연결될 수 있다.
서로 이웃하는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 터치 센서로서 기능하는 상호 감지 축전기(mutual sensing capacitor)를 형성한다. 상호 감지 축전기는 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420) 중 하나를 통해 감지 입력 신호를 입력 받고 외부 물체의 접촉에 의한 전하량 변화를 감지 출력 신호로서 나머지 터치 전극을 통해 출력할 수 있다.
이와 달리 복수의 제1 터치 전극(410)과 복수의 제2 터치 전극(420)은 서로 분리되어 각각 터치 배선(도시하지 않음)을 통해 터치 구동부와 연결될 수도 있다. 이 경우 각 터치 전극(410, 420)은 터치 센서로서 자가 감지 축전기(self sensing capacitance)를 형성할 수 있다. 자가 감지 축전기는 감지 입력 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 손가락 등의 외부 물체의 접촉이 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호를 출력할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제2 연결부(422), 그리고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)은 기판(113) 위에 위치할 수 있다. 기판(113)은 유리 또는 플라스틱 등을 포함할 수 있으며 유연성을 가질 수 있다.
제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)은 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 가질 수 있으며, 적어도 하나의 도전층을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)은 제1 도전층(410a, 420a) 및 그 위에 위치하는 제2 도전층(410b, 420b)을 포함할 수 있다.
제1 도전층(410a, 420a)은 메인 도전층으로서 은 나노 와이어(AgNW) 등의 금속 나노 와이어, 메탈 메쉬(metal mesh), 탄소 나노 튜브(CNT), 그래핀(graphene), ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), GIZP, ZAO 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있고, 제2 도전층(410b, 420b)은 보조 도전층으로서 비정질 ITO, IZO 등을 포함할 수 있다. 이와 달리 제2 도전층(410b, 420b)은 생략될 수 있다.
서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422)는 제2 터치 전극(420)과 동일한 층에 위치하고 제2 터치 전극(420)과 제2 연결부(422)는 서로 일체화되어 있을 수 있으며 제2 터치 전극(420)과 함께 패터닝되어 형성될 수 있다. 이에 따라 제2 연결부(422)는 제1 도전층(410a, 420a)과 동일한 물질을 포함하는 제1 도전층(422a), 그리고 제1 도전층(422a) 위에 위치하며 제2 도전층(410b, 420b)와 동일한 물질을 포함하는 제2 도전층(422b)을 포함할 수 있다. 제2 도전층(422b)은 생략될 수 있다.
제1 및 제2 터치 배선(411, 421)은 제1 도전층(411a) 및 그 위에 위치하는 제2 도전층(411b), 그리고 제2 도전층(411b) 위에 위치하는 제3 도전층(411c)을 포함하고, 패드부(450)는 제1 도전층(450a) 및 그 위에 위치하는 제2 도전층(450b), 그리고 제2 도전층(450b) 위에 위치하는 제3 도전층(450c)을 포함할 수 있다.
패드부(450)와 함께 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 제1 도전층(411a, 450a)은 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)의 제1 도전층(410a, 420a)과 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전층(411b)은 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)이 포함하는 제2 도전층(410b, 420b)과 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전층(410b, 420b)이 생략되는 경우 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 제2 도전층(411b)도 생략될 수 있다.
패드부(450)와 함께 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 제3 도전층(411c, 450c)은 제1 및 제2 도전층(411a, 411b)보다 더 낮은 저항을 가질 수 있다. 제3 도전층(411c, 450c)은 예를 들어 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(palladium), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 금속 또는 APC(silver palladium copper) 등의 금속 합금과 같은 저저항 물질을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 드러난 기판(113) 위에 복수의 절연체(431)가 위치하고, 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)과 드러난 기판(113) 위에는 절연체(432)가 위치할 수 있다.
절연체(431)는 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422) 사이에 위치하여 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)를 서로 절연시킨다. 절연체(431)는 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)의 교차부마다 배치된 복수의 독립된 섬형일 수 있다. 절연체(431)는 제1 연결부(412)가 제1 터치 전극(410)과 연결될 수 있도록 제1 터치 전극(410)의 제2 도전층(410b)의 적어도 일부를 드러낼 수 있다.
절연체(432)는 패드부(450)를 제외한 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 위를 덮어 보호할 수 있으며 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 간 또는 다른 배선과의 쇼트(short)을 방지할 수 있다. 절연체(432)는 패드부(450)는 덮지 않을 수 있으나 이에 한정되지 않고 패드부(450)의 일부를 덮을 수도 있다.
절연체(431, 432)는 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 절연체(431, 432), 그리고 패드부(450) 위의 전면에는 고분자층(460)이 위치한다. 고분자층(460)은 기판(113) 위에서 연속적으로 형성되어 있으며, 도전성을 가지는 도전 영역과 비도전성인 비도전 영역으로 나뉜다. 즉, 도전 영역과 비도전 영역은 모두 동일한 층인 고분자층(460)에 위치한다.
고분자층(460)은 고분자 재료를 포함하며, 예를 들어 폴리아세틸렌, 폴리아닐린(PANI), 폴리티오펜(PT), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(PPV), poly(3,4-ethylenedioxythiopene)(PEDOT) 등을 포함할 수 있다. 이 중 PEDOT은 화학중합 등으로 3,4-에틸렌디옥시티오펜(EDOT)을 중합하여 얻을 수 있는데 굴곡성, 내열성 및 전도성이 좋다. PEDOT 자체는 불용성이므로 수용성 고분자인 PSS를 사용하여 PEDOT 베이스의 도전 재료를 유기 용매에 용해하거나 수용매에 분산시켜 수분산 폴리티오펜유도체(PEDOT:PSS)를 사용할 수 있다. PEDOT:PSS는 높은 투명성과 전도성, 우수한 내열성과 안전성을 가진다. PEDOT:PSS는 DMSO, EG 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으며 첨가제에 따라 전도율이 달라질 수 있다.
PEDOT 등의 고분자 재료를 적층한 후 도전 영역으로 남을 부분을 마스크로 가린 후 드러난 부분을 비활성화(deactivation)시켜 비도전 영역을 형성할 수 있다. 고분자층(460)의 일부 영역의 비활성화는 CAN, NaOClx 등의 산화제를 이용한 산화(oxidation) 방법을 이용할 수 있다. 산화되지 않은 고분자층(460)은 도전성을 유지한다.
고분자층(460)의 도전 영역은 서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412), 그리고 패드부(450)의 제3 도전층(450c) 위에 위치하는 제4 도전층(450d)을 포함할 수 있다.
제1 연결부(412)는 서로 이웃한 두 제1 터치 전극(410)과 물리적, 전기적으로 연결되어 이웃한 제1 터치 전극(410)을 전기적으로 연결한다. 제1 연결부(412)는 절연체(431) 위에 위치하여 제2 연결부(422)와 절연된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 고분자층(460)의 도전 영역은 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 제2 도전층(410b, 420b) 위에 위치하는 제4 도전층(410d, 420d)을 더 포함할 수 있다. 제2 터치 전극(420)에 포함된 제4 도전층(420d)은 열 방향을 따라 배열되어 있으며 서로 분리되어 있을 수 있다.
제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 제4 도전층(410d, 420d)을 포함하는 경우 제1 연결부(412)는 제4 도전층(410d, 420d)과 직접 연결된다. 그러나 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 제4 도전층(410d, 420d)을 포함하지 않는 경우에는 제1 연결부(412)는 제2 도전층(410b, 420b)의 윗면과 직접 접촉하여 연결될 수 있다.
제4 도전층(410d, 420d)에 의해 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 굴곡성 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
제1 연결부(412)와 제2 연결부(422) 사이에는 절연체(431)가 위치하여 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)를 서로 절연시킨다. 절연체(431)는 도시한 바와 같이 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)의 교차부마다 배치된 복수의 독립된 섬형일 수 있다. 절연체(431)는 제1 연결부(412)가 제1 터치 전극(410)과 연결될 수 있도록 제1 터치 전극(410)의 적어도 일부를 드러낼 수 있다.
절연체(431)는 그 가장자리가 둥글려진 형태를 가질 수도 있고, 다각형일 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 절연막(도시하지 않음)은 전면적으로 형성되고, 행 방향으로 이웃한 제1 터치 전극(410)의 연결을 위해 제1 터치 전극(410)의 일부 위에 위치하는 절연막이 제거되어 접촉 구멍(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 절연체(431) 위에 위치하는 제1 연결부(412)의 두께(D2)는 제1 터치 전극(410) 위에 위치하는 고분자층(460)의 두께(D1)와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 고분자층(460)을 이루는 고분자 재료의 점성이 낮을수록 제1 연결부(412)의 두께(D2)가 제1 터치 전극(410) 위에 위치하는 고분자층(460)의 두께(D1)보다 작을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제1 및 제2 연결부(412, 422), 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 등이 고분자층(460)의 도전 영역으로 이루어지는 도전층을 상부에 포함하므로 터치 센서 장치(400)의 유연성을 높일 수 있으며 굴곡 반경을 더욱 작게 하여도 좋은 굴곡 특성을 가질 수 있다. 따라서 작은 굴곡 반경을 가지고 접히거나(foldable, bendable) 말릴 수 있거나(rollable) 적어도 한 방향으로 늘어가거나(stretchable) 신축성(elasticity) 등의 고도의 유연성(flexible)을 가지는 플렉서블 터치 센서 장치(400)를 제조할 수 있다.
또한 제4 도전층(410d, 420d)은 제1 도전층(410a, 420a) 및/또는 제2 도전층(410b, 420b)과 함께 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 전기적 통로(electrical path)를 증가시켜 저항을 줄일 수 있으며, 제1 도전층(410a, 420a) 및/또는 제2 도전층(410b, 420b)에 크랙(crack) 등의 불량이 생길 경우 이를 보완할 수 있는 전기적 통로를 제공하여 터치 감지 불량 발생을 막을 수 있다.
특히 제4 도전층(410d, 420d) 하부에 제1 도전층(410a, 420a) 및 제2 도전층(410b, 420b)이 위치하므로 PEDOT에 의해 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 푸르스름하게 보이는 것을 줄여 광특성을 개선할 수 있다.
또한 고분자층(460)으로 이루어진 제1 연결부(412)가 제4 도전층(410d, 420d)과 연결되어 있으면 제1 연결부(412)가 제2 도전층(410b, 420b)가 직접 접촉하는 경우에 비해 접촉 저항이 낮아지고, 제1 터치 전극(410)과 제1 연결부(412) 사이의 저항의 차가 작아질 수 있어 정전기 발생 및 정전기에 의한 제1 터치 전극(410)과 제1 연결부(412)의 손상을 방지할 수 있다.
또한 기판(113) 전면 위에 고분자층(460)이 도포되어 있고 식각되지 않으므로 최상부에 위치하는 도전층 등의 부식 또는 산화 등을 방지할 수 있고 절연층 또는 오버코트로서 기능할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 패드부(450) 등의 도전층 위에 절연층을 추가로 형성할 필요가 없어 터치 센서 장치(400)의 제조 공정을 단순히 할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예와 달리 서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412)가 제1 터치 전극(410)과 동일한 층에 위치하며 제1 터치 전극(410)과 일체화되어 있고, 서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422)가 제2 터치 전극(420)과 다른 층에 위치하며 고분자층(460)의 도전 영역으로 이루어질 수도 있다. 이 경우 제2 연결부(422) 및 이와 연결된 구조의 특징은 앞에서 설명한 제1 연결부(412)의 특징이 동일하게 적용될 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서의 제조 방법에 따라 제조되는 중간 제조물을 도 1 및 도 2에 도시한 III-III'-III"-V 선에 대응하는 선을 따라 잘라 공정 순서에 따라 차례대로 도시한 단면도이다.
먼저 도 5를 참조하면, 유리 또는 플라스틱 등을 포함하는 기판(113)을 마련하고, 그 위에 은 나노 와이어(AgNW) 등의 금속 나노 와이어, 메탈 메쉬(metal mesh), 탄소 나노 튜브(CNT), 그래핀(graphene), ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), GIZP, ZAO 등의 투명한 도전 물질을 적층하여 제1 도전층(40a)을 형성한다. 이어서 제1 도전층(40a) 위에 ITO, IZO 등의 도전 물질을 적층하여 제2 도전층(40b)을 형성한다. 제2 도전층(40b)의 형성 과정은 생략될 수 있다. 이어서 제2 도전층(40b) 위에 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(palladium), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 금속 또는 APC 등의 금속 합금과 같은 저저항 물질을 적층하여 제3 도전층(40c)을 형성한다.
다음 도 6을 참조하면, 제1 도전층(40a), 제2 도전층(40b) 및 제3 도전층(40c)을 사진 식각 공정 등을 이용해 패터닝하여 패드부(450)의 제1 도전층(450a), 제2 도전층(450b), 그리고 제3 도전층(450c)을 형성하고, 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 제1 도전층(411a), 제2 도전층(411b), 그리고 제3 도전층(411c)을 형성하고, 제1 도전층(50a), 제2 도전층(50b), 그리고 제3 도전층(50c)을 포함하며 터치 감지 영역(TA)에 위치하는 도전 패턴을 형성한다. 도전 패턴의 형태는 앞에서 설명한 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 형태와 실질적으로 동일할 수 있다.
다음 도 7을 참조하면, 터치 감지 영역(TA)에 위치하는 도전 패턴의 최상부층인 제3 도전층(50c)을 사진 식각 공정 등의 방법으로 제거하여 투명한 복수의 제1 터치 전극(410), 복수의 제2 터치 전극(420), 그리고 복수의 제2 연결부(422)를 형성한다. 이와 달리 동일한 열에 배열된 제1 터치 전극(410)이 동일한 층에 위치하는 제1 연결부(412)로 연결된 경우 본 단계에서 제2 연결부(422) 대신 제1 연결부(412)를 형성할 수도 있다.
다음 도 7을 참조하면, 제1 터치 전극(410), 제2 터치 전극(420), 제2 연결부(422), 그리고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 위에 절연 물질을 적층하고 패터닝하여 제2 연결부(422) 위에 위치하며 제2 연결부(422)를 덮는 절연체(431), 그리고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 위에 위치하며 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)을 덮는 절연체(432)를 형성한다.
다음 도 9를 참조하면, 기판(113)의 전면 위에 폴리아세틸렌, 폴리아닐린(PANI), 폴리티오펜(PT), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(PPV), poly(3,4-ethylenedioxythiopene)(PEDOT) 등의 도전성 고분자 재료를 도포하여 고분자층(500)을 형성한다.
다음 도 10을 참조하면, 고분자층(500) 위에 포토레지스트 등을 도포하고 고분자층(500) 중 비도전 영역으로 바꿔야 하는 영역이 드러나도록 포토레지스트를 노광 및 현상하여 마스크 패턴(9)를 형성한다.
다음 앞에서 설명한 도 2 내지 도 4를 참조하면, 마스크 패턴(9)에 의해 덮이지 않은 고분자층(500)을 CAN, NaOClx 등의 산화제를 이용해 산화시켜 도전성을 제거한다. 이로써 앞에서 설명한 도전 영역과 비도전 영역을 포함하는 고분자층(460)이 완성된다. 이에 따라 서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412), 그리고 패드부(450)의 제3 도전층(450c) 위에 위치하는 제4 도전층(450d), 그리고 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 제2 도전층(410b, 420b) 위에 위치하는 제4 도전층(410d, 420d)이 형성되어 패드부(450), 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 그리고 제1 연결부(412)이 완성된다. 고분자층(500)에서 산화된 부분은 비도전 영역을 형성하여 여러 도전층의 부식 또는 산화를 방지할 수 있는 절연층으로 기능할 수 있다.
이제 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 11을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 제4 도전층(410d, 420d)의 형태가 다를 수 있다. 도 11을 참조하면, 제4 도전층(410d, 420d)은 복수의 개구부를 포함하여 그물 형태를 가질 수 있다. 이에 따르면 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 투과율을 높일 수 있어 결과적으로 터치 감지 영역(TA)의 투과율을 높일 수 있다.
다음 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 절연체(431)의 구조가 다를 수 있다. 본 실시예에 따른 절연체(431)는 오목부(431H)를 포함할 수 있다. 오목부(431H)는 서로 이웃한 두 제1 터치 전극(410) 중 하나로부터 다른 하나를 향하는 방향으로 형성되어 있다. 오목부(431H)는 절연체(431)의 일단(E1)부터 시작하여 그와 마주하는 다른 타단(E2)까지 형성되어 있다. 오목부(431H)의 깊이에 한정은 없으나 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422) 사이의 절연을 유지하는 한 깊을 수 있다.
절연체(431)의 오목부(431H)는 절연체(431) 및 절연체(432)의 형성 시에 슬릿 또는 하프톤(half tone) 영역을 가지는 마스크를 이용한 노광 공정을 통해 형성할 수 있다.
본 실시예에 따르면 제1 연결부(412)의 적어도 일부가 오목부(431H) 위에 위치하며 오목부(431H)를 따라 연장되므로 제1 연결부(412)를 이루는 고분자층(460)의 두께가 더욱 두껍게 형성되어 제1 연결부(412)의 저항을 감소시킬 수 있다. 특히 고분자층(460)의 재료가 기판(113) 위에 도포될 때 도포되는 면의 높이가 높을수록 고분자 재료가 아래쪽으로 흐르는 양이 많아 그 위치에서 형성되는 고분자층(460)의 두께가 상대적으로 얇아질 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면 제1 연결부(412)가 오목부(431H)에 위치하여 형성 위치의 높이가 낮아지므로 아래쪽으로 흐르는 고분자 재료가 적어져 충분한 두께(D3)의 제1 연결부(412)가 형성될 0수 있다.
도 13을 참조하면, 절연체(431) 위에 위치하는 제1 연결부(412)의 두께(D3)는 제1 터치 전극(410) 위에 위치하는 고분자층(460)의 두께(D1)와 실질적으로 동일하거나 더 두껍거나 약간 작을 수도 있다. 특히 앞에서 설명한 도 4에 도시한 실시예에서의 제1 연결부(412)의 두께(D2)에 비해 본 실시예에 따른 제1 연결부(412)의 두께(D3)가 크다. 따라서 앞에서 설명한 실시예에 비해 제1 연결부(412)의 저항이 낮아져 감지 입력 신호 또는 감지 출력 신호 등의 신호 지연을 줄일 수 있고 정전기가 발생하거나 모이는 것을 막을 수 있다.
이제 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 15 및 도 16을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
도 1, 도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 단면 구조상 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 제1 연결부(412)의 위치가 서로 바뀔 수 있다.
구체적으로, 기판(113) 위에 패드부(450)를 포함하는 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 그리고 제1 연결부(412)가 위치한다. 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 그리고 제1 연결부(412) 중 적어도 하나는 단일막 또는 다중막으로 이루어진 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이 제1 연결부(412)는 제1 도전층(412e)과 그 위에 위치하는 제2 도전층(412f)를 포함하고, 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)은 제1 도전층(411e)과 그 위에 위치하는 제2 도전층(411f)를 포함하고, 패드부(450)는 제1 도전층(450e)과 그 위에 위치하는 제2 도전층(450f)를 포함할 수 있다.
제1 도전층(412e, 411e, 450e)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(palladium), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 금속 또는 APC 등의 금속 합금과 같은 저저항 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 도전층(412f, 411f, 450f)은 제1 도전층(412e, 411e, 450e)과 다른 저저항 물질 또는 ITO, IZO 등의 도전성 산화물을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 연결부(412)와 드러난 기판(113) 위에 복수의 절연체(431)가 위치하고, 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)과 드러난 기판(113) 위에는 절연체(432)가 위치할 수 있다.
절연체(431)는 도시한 바와 같이 제1 연결부(412)가 위치하는 곳에 배치된 독립된 섬형일 수 있으며, 제1 연결부(412)의 일부는 덮고 일부는 드러낸다.
절연체(432)는 패드부(450)를 제외한 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 위를 덮어 보호할 수 있으며 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 간 또는 다른 배선과의 쇼트(short)를 방지할 수 있다. 절연체(432)는 패드부(450)는 덮지 않을 수 있으나 이에 한정되지 않고 패드부(450)의 일부를 덮을 수도 있다.
제1 연결부(412), 절연체(431, 432), 그리고 패드부(450)의 제2 도전층(450f) 위의 전면에는 고분자층(460)이 위치한다. 고분자층(460)은 기판(113) 위에서 연속적으로 형성되어 있으며, 도전성을 가지는 도전 영역과 비도전성인 비도전 영역으로 나뉜다. 즉, 도전 영역과 비도전 영역은 모두 동일한 층인 고분자층(460)에 위치한다.
고분자층(460)의 재료는 앞에서 설명한 바와 동일하다.
고분자층(460)의 도전 영역은 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422), 그리고 패드부(450)의 제2 도전층(450f) 위에 위치하는 제3 도전층(450g)을 포함할 수 있다.
제2 연결부(422)는 서로 이웃한 두 제2 터치 전극(420)과 물리적, 전기적으로 연결되어 이웃한 제2 터치 전극(420)을 전기적으로 연결한다. 제2 연결부(422)는 절연체(431) 위에 위치하여 제1 연결부(412)와 절연된다.
제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제1 연결부(412) 및 제2 연결부(422), 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 그리고 패드부(450)의 평면 구조 등 다른 여러 특징은 앞에서 설명한 실시예와 동일하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제2 연결부(422), 그리고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 상부 도전층이 고분자층(460)의 도전 영역으로 이루어지므로 터치 센서 장치(400)의 유연성을 높일 수 있으며 굴곡 반경을 더욱 작게 하여도 좋은 굴곡 특성을 가질 수 있다.
또한 기판(113) 전면 위에 고분자층(460)이 도포되어 있고 식각되지 않으므로 최상부에 위치하는 도전층 등의 부식 또는 산화 등을 방지할 수 있고 절연층 또는 오버코트로서 기능할 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 패드부(450) 등의 도전층 위에 절연층을 추가로 형성할 필요가 없어 터치 센서 장치(400)의 제조 공정을 단순히 할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예와 달리 서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412)가 제1 터치 전극(410)과 동일한 층에 위치하며 제1 터치 전극(410)과 일체화되어 있고, 서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422)가 제2 터치 전극(420)과 다른 층에 위치할 수도 있다. 이 경우 제2 연결부(422) 및 이와 연결된 구조의 특징은 앞에서 설명한 제1 연결부(412)의 특징이 동일하게 적용될 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 17 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저 도 17을 참조하면, 유리 또는 플라스틱 등을 포함하는 기판(113)을 마련하고, 그 위에 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 팔라듐(palladium), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 금속 또는 APC 등의 금속 합금과 같은 저저항 물질 등의 도전성 물질을 적층하여 제1 도전층(40e)을 형성한다. 이어서 제1 도전층(40e) 위에 제1 도전층(40e)과 다른 저저항 물질 또는 ITO, IZO 등의 도전성 산화물 등의 도전성 물질을 적층하여 제2 도전층(40f)을 형성한다.
다음 도 18을 참조하면, 제1 도전층(40e) 및 제2 도전층(40f)을 사진 식각 공정 등을 이용해 패터닝하여 패드부(450)의 제1 도전층(450e) 및 제2 도전층(450f)을 형성하고, 제1 도전층(411e) 및 제2 도전층(411f)을 포함하는 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)을 완성하고, 제1 도전층(412e) 및 제2 도전층(412f)을 포함하는 제1 연결부(412)를 완성한다.
다음 도 19를 참조하면, 기판(113) 전면 위에 절연 물질을 적층하고 패터닝하여 제1 연결부(412)의 일부를 덮고 일부는 드러내는 절연체(431), 그리고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421) 위에 위치하며 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)을 덮는 절연체(432)를 형성한다.
다음 도 20을 참조하면, 기판(113)의 전면 위에 폴리아세틸렌, 폴리아닐린(PANI), 폴리티오펜(PT), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리페닐렌비닐렌(PPV), poly(3,4-ethylenedioxythiopene)(PEDOT) 등의 도전성 고분자 재료를 도포하여 고분자층(500)을 형성한다.
이어서, 고분자층(500) 위에 포토레지스트 등을 도포하고 고분자층(500) 중 비도전 영역으로 바꿔야 하는 영역이 드러나도록 포토레지스트를 노광 및 현상하여 마스크 패턴(9)을 형성한다.
다음 앞에서 설명한 도 15 및 도 16을 참조하면, 마스크 패턴(9)에 의해 덮이지 않은 고분자층(500)을 CAN, NaOClx 등의 산화제를 이용해 산화시켜 도전성을 제거하여 도전 영역과 비도전 영역을 포함하는 고분자층(460)을 완성한다. 이에 따라 복수의 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제2 연결부(422), 그리고 패드부(450)의 제3 도전층(450g)이 형성된다. 고분자층(500)에서 산화된 부분은 비도전 영역을 형성하여 여러 도전층의 부식 또는 산화를 방지할 수 있는 절연층으로 기능할 수 있다.
다음 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 21 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 제1 및 제2 터치 전극(410, 420), 제1 및 제2 터치 배선(411, 421), 그리고 드러난 기판(113) 위에 섬형의 절연체(431) 대신 전면에 절연막(430)이 형성되어 있을 수 있다.
절연막(430)은 행 방향으로 이웃한 제1 터치 전극(410)의 연결을 위해 제1 터치 전극(410)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(438), 그리고 패드부(450)를 드러내는 개구부(435)를 포함한다.
본 실시예에 따르면 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 제4 도전층(410d, 420d)을 포함하는 경우 제4 도전층(410d, 420d)은 제3 도전층(410b, 420b)와 절연막(430)을 사이에 두고 이격되어 있을 수 있다.
제1 연결부(412)는 제4 도전층(410d, 420d)과 직접 연결되어 있으며 접촉 구멍(438)을 통해 서로 이웃한 제1 터치 전극(410)을 전기적으로 연결할 수 있다.
이 밖의 특징은 앞에서 설명한 실시예, 특히 도 1 내지 도 4에 도시한 실시예와 동일할 수 있다.
본 실시예에서, 절연막(430) 위에 위치하는 제1 연결부(412)의 두께(D5)는 접촉 구멍(438)에 위치하는 제1 연결부(412) 또는 고분자층(460)의 두께(D4)와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 고분자층(460)을 이루는 고분자 재료의 점성이 낮을수록 절연막(430) 위에 위치하는 제1 연결부(412)의 두께(D5)가 접촉 구멍(438)에 위치하는 제1 연결부(412) 또는 고분자층(460)의 두께(D4)보다 작을 수 있다.
하나의 제1 터치 전극(410) 위에 위치하는 절연막(430)의 접촉 구멍(438)은 도 21에 도시한 바와 같이 하나의 구멍으로 이루어질 수도 있고, 도 23에 도시한 바와 같이 복수의 구멍을 포함할 수도 있다.
다음 앞에서 설명한 21 내지 도 23과 함께 도 24 내지 도 28을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
먼저 도 24 내지 도 26을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 도 21 내지 도 23에 도시한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 절연막(430)의 구조가 다를 수 있다. 본 실시예에 따른 절연막(430)은 이웃한 두 제1 터치 전극(410)을 드러내는 두 접촉 구멍(438)을 연결하는 오목부(439)를 더 포함할 수 있다.
오목부(439)는 그 깊이에 한정은 없으나 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422) 사이의 절연을 유지하는 한 깊을 수 있다. 또한 오목부(439)의 위치에 따른 깊이는 동일할 수도 있고 바뀔 수도 있다.
본 실시예에 따르면 제1 연결부(412)의 적어도 일부가 오목부(439) 위에 위치하며 오목부(439)를 따라 연장되므로 제1 연결부(412)를 이루는 고분자층(460)의 두께가 더욱 두껍게 형성되어 제1 연결부(412)의 저항을 감소시킬 수 있다. 특히 고분자층(460)의 재료가 기판(113) 위에 도포될 때 도포되는 면의 높이가 높을수록 고분자 재료가 아래쪽으로 흐르는 양이 많아 그 위치에서 형성되는 고분자층(460)의 두께가 상대적으로 얇아질 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면 제1 연결부(412)가 오목부(439)에 위치하여 형성 위치의 높이가 낮아지므로 아래쪽으로 흐르는 고분자 재료가 적어져 충분한 두께(D6)의 제1 연결부(412)가 형성될 수 있다.
도 26을 참조하면, 제1 연결부(412)의 두께(D6)는 접촉 구멍(438) 위에 위치하는 고분자층(460)의 두께(D4)와 실질적으로 동일하거나 더 두껍거나 약간 작을 수도 있다. 특히 앞에서 설명한 도 22에 도시한 실시예에서의 제1 연결부(412)의 두께(D5)에 비해 본 실시예에 따른 제1 연결부(412)의 두께(D6)가 크다. 따라서 앞에서 설명한 실시예에 비해 제1 연결부(412)의 저항이 낮아져 감지 입력 신호 또는 감지 출력 신호 등의 신호 지연을 줄일 수 있고 정전기가 발생하거나 모이는 것을 막을 수 있다.
두 접촉 구멍(438)을 연결하는 오목부(439)는 하나로 마련될 수도 있고, 이와 달리 도 27에 도시한 바와 같이 복수 개로 마련될 수도 있다.
두 접촉 구멍(438)을 연결하는 오목부(439)는 직선 형태일 수도 있으나, 이와 달리 도 28에 도시한 바와 같이 적어도 하나의 굴곡점을 포함할 수도 있다. 예를 들어 오목부(439)는 지그재그 형태일 수도 있다.
다음 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 29를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치에 대해 설명한다.
도 29를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 센서 장치는 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 터치 센서 장치, 특히 도 21 내지 도 28에 도시한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 패드부(450)를 드러내는 개구부(435)의 구조가 다를 수 있다.
패드부(450)를 드러내는 개구부(435)는 앞에서 설명한 실시예와 같이 패드부(450)를 모두 드러내지 않고 제1 및 제2 터치 배선(411, 421)의 각 패드부(450)를 개별적으로 드러낼 수도 있다. 그러면 패드부(450)의 제4 도전층(450d)의 두께가 더 두꺼워질 수 있어 패드부(450)의 저항을 낮출 수 있다. 또한 서로 이웃한 패드부(450) 간의 쇼트(short) 위험을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
9: 마스크 패턴
410, 420: 터치 전극
411, 421: 터치 배선
412, 422: 연결부
430: 절연막
431, 432: 절연체
435: 개구부
438: 접촉 구멍
450: 패드부
460, 500: 고분자층

Claims (26)

  1. 기판 위에 위치하는 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고
    상기 제1 및 제2 터치 전극 위에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 고분자층
    을 포함하고,
    상기 고분자층은 고분자 재료를 포함하며 도전 영역과 비도전 영역을 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 복수의 제1 터치 전극 중 서로 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 고분자 재료를 포함하는
    터치 센서 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 절연되어 교차하는
    터치 센서 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 제1 절연체를 더 포함하는 터치 센서 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 절연체는 일단부터 시작하여 타단까지 연장되어 있는 오목부를 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 오목부 위에 위치하는 부분을 포함하는
    터치 센서 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 제1 연결부와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 전극에 포함되는 제1 도전층 및 상기 제1 연결부와 절연되어 있으며 상기 제2 터치 전극에 포함되는 제2 도전층을 포함하는 터치 센서 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 그물 형태인 터치 센서 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 터치 전극은 상기 제1 도전층 아래에 위치하는 적어도 하나의 도전층을 더 포함하고,
    상기 제2 터치 전극은 상기 제2 도전층 아래에 위치하는 적어도 하나의 도전층을 더 포함하는
    터치 센서 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 터치 전극과 연결되어 있는 제1 터치 배선, 그리고
    상기 제2 터치 전극과 연결되어 있는 제2 터치 배선
    을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 배선의 패드부는 복수의 도전층을 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 제1 및 제2 터치 배선의 상기 패드부가 포함하는 상기 복수의 도전층 중 하나의 도전층을 이루는
    터치 센서 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 패드부를 제외한 상기 제1 및 제2 터치 배선 위를 덮는 제2 절연체를 더 포함하는 터치 센서 장치.
  11. 제3항에서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막은 상기 이웃한 제1 터치 전극을 각각 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 및 제2 접촉 구멍을 통해 상기 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는
    터치 센서 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 절연막은 상기 제1 접촉 구멍 및 상기 제2 접촉 구멍을 연결하는 적어도 하나의 오목부를 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 오목부 위에 위치하는 부분을 포함하는
    터치 센서 장치.
  13. 기판 위에 위치하는 복수의 터치 배선 및 복수의 제1 연결부, 그리고
    상기 복수의 터치 배선 및 상기 제1 연결부 위에 위치하며 상기 기판 위에 전면적으로 형성되어 있는 고분자층
    을 포함하고,
    상기 고분자층은 고분자 재료를 포함하며 도전 영역과 비도전 영역을 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 복수의 제1 터치 전극, 상기 복수의 제2 터치 전극 및 상기 제2 연결부는 상기 고분자 재료를 포함하는
    터치 센서 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에서,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 제1 절연체
    를 더 포함하는 터치 센서 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 터치 배선의 패드부는 복수의 도전층을 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 패드부가 포함하는 상기 복수의 도전층 중 하나의 도전층을 이루는
    터치 센서 장치.
  17. 기판 위에 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 제1 및 제2 터치 전극과 연결되어 있는 복수의 터치 배선을 형성하는 단계,
    상기 제1 및 제2 터치 전극과 상기 터치 배선 위의 전면에 고분자 재료를 도포하여 고분자층을 형성하는 단계,
    상기 고분자층 위에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 그리고
    상기 마스크 패턴에 의해 가리지 않고 드러난 상기 고분자층을 산화시켜 비도전 영역으로 만들고 상기 마스크 패턴에 의해 가려진 부분은 도전 영역으로 만드는 단계
    를 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 복수의 제1 터치 전극 중 서로 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 고분자 재료를 포함하는 터치 센서 장치의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에서,
    상기 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계 이후에 상기 제2 연결부를 덮는 제1 절연체를 형성하는 단계를 더 포함하는
    터치 센서 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 절연체는 일단부터 시작하여 타단까지 연장되어 있는 오목부를 포함하는 터치 센서 장치의 제조 방법.
  21. 제17항에서,
    상기 복수의 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계는 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 전극을 형성하는 단계 이후에 상기 기판의 전면 위에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 절연막은 상기 이웃한 제1 터치 전극을 각각 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 및 제2 접촉 구멍을 통해 상기 이웃한 제1 터치 전극을 연결하는
    터치 센서 장치의 제조 방법.
  22. 제17항에서,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 터치 배선의 패드부의 하나의 도전층을 이루는 터치 센서 장치의 제조 방법.
  23. 기판 위에 복수의 터치 배선 및 복수의 제1 연결부를 형성하는 단계,
    상기 복수의 터치 배선 및 상기 제1 연결부 위의 전면에 고분자 재료를 도포하여 고분자층을 형성하는 단계,
    상기 고분자층 위에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 그리고
    상기 마스크 패턴에 의해 가리지 않고 드러난 상기 고분자층을 산화시켜 비도전 영역으로 만들고 상기 마스크 패턴에 의해 가려진 부분은 도전 영역으로 만드는 단계
    를 포함하고,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 이웃한 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 복수의 제1 터치 전극, 상기 복수의 제2 터치 전극 및 상기 제2 연결부는 상기 고분자 재료를 포함하는 터치 센서 장치의 제조 방법.
  24. 삭제
  25. 제23항에서,
    상기 터치 배선 및 상기 제1 연결부를 형성하는 단계 이후에 상기 제1 연결부를 덮는 제1 절연체를 형성하는 단계를 더 포함하는 터치 센서 장치의 제조 방법.
  26. 제23항에서,
    상기 고분자층의 상기 도전 영역은 상기 터치 배선의 패드부의 하나의 도전층을 이루는 터치 센서 장치의 제조 방법.
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