KR102437316B1 - 정전용량 센서 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예를 들면 터치 스크린 상의 배치에 대응하는, 복수의 센서 필드를 구비한 정전용량 센서 소자에 관한 것이다. 상기 정전용량 센서 소자는 2개로 구조화된 전기 전도층들과 사이의 절연층으로 만들어진 하나 이상의 다층 본체를 포함한다. 본 발명은 교차하는 전도성 스트립들의 배치를 위한 잉여의 전도성 스트립들을 구비한 레이아웃을 제공하고, 이를 통하여, 특히 대응하는 센서 소자들을 사용하여 모듈의 에지 영역에서 플러그들에 연결부를 연결하는 것에 대하여, 2층 적층 전극들에서 레지스터 정확성을 위한 요구사항들이 줄어든다.

Description

정전용량 센서 소자 및 그 제조 방법 {Capacitive sensor element and method for the production thereof}

본 발명은, 예를 들면 터치 스크린 상에 배치에 대응하는, 복수의 센서 필드를 구비한 정전용량 센서 소자에 관한 것이다. 상기 정전용량 센서 소자는 2개로 구성된 전기 전도층과 이들 사이의 절연층으로 만들어진 하나 이상의 다층 본체를 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 센서 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 정전용량 센서소자들은 독일 특허출원공보 제10 2011 115 851 A1호로부터 알려져 있다. 여기서, 상기 센서 소자는 예를 들면 전극들로서 "막대(bar)와 스트립(stripe)" 원리에 따라 배치된 전도성 스트립들을 포함하는 것을 개시하고 있다. 예를 들면, 넓은 전도성 스트립들, "막대들" 또는 막대 전극들은, 다시 예를 들면, X-방향으로 지나가고 제1, 하부 전기 전도층에 놓이며, 좁은 전도성 스트립들, "스트립들" 또는 스트립 전극들은, y-방향으로 지나가고, 상기 제1 하부 전기 전도층 상에 배치된 제2 전기 전도층에 놓인다. 2개의 전기 전도층들은 절연층에 의해 갈바니 전기적으로(galvanically) 분리된다. 막대들과 스트립 터치 센서 필드들의 교차점에서, 소위 터치 필드가 형성된다.

제1 및 제2 전기 전도층들의 전도성 스트립들 사이에 전기력선들(electric field lines)의 흐름으로 인하여, 막대들과 스트립들과 같은 전극들의 다양한 기하학적 형상이 바람직할 수 있다. "스트립들"로 제2 전기 전도층을 형성하기 때문에, 상기 센서 소자 위의 공간을 통과하여 지나가고, 입력 소자로 터치함에 의해 방해 받게 되는 많은 전기력선들이 있다. 상기 전기력선들의 흐름의 방해는 입력에 대응하고, 방해된 전기력선들의 수가 많아짐에 의해 더 신뢰성 있게 결정될 수 있다.

예를 들면 독일 특허출원공보 제10 2011 115 851 A1호로부터 알려진 레이아웃과 같은, 정전용량 센서 소자의 전기 전도층으로 알려진 종래의 레이아웃에 따르면, 입력 신호들을 판독하기 위해서 제1 및 제2 전기 전도층들이 다른 하나의 위에 하나가 정확하게 놓이는 것이 중요하다. 막대와 스트립 전극들 상에, 센서 필드로부터 상기 신호들을 센서 소자를 포함하는 모듈의 에지 영역에 대응하는 플러그들을 통하여 전송하는 연결부들이 제공되고, 그 결과 입력이 깨끗하게 할당되고 신뢰성 있게 판독된다.

"모듈"은 여기서 예를 들면 스마트폰, 아이패드(iPad), 또는 다른 터치 스크린을 의미한다. 상기 센서 소자는 터치 스크린의 입력 영역의 적어도 일부를 형성하고, 바람직하게는 투명하게 형성된다.

연결부들은 센서 소자의 에지 영역에 제공된 플러그들에 끼워 맞춰진다. 플러그들이 또한, 조립 동안에 상기 연결부들과 신뢰성 있게 접속하게 하기 위하여, 따라서 모든 플러그들이 상기 연결부들을 통하여 판독될 수 있도록, 전기 전도층들이 센서 소자의 조립 동안에 하나가 다른 하나의 상부 위에 정확하게 놓이게 하는 것이 센서 소자의 신뢰도를 위해 필요하거나 적어도 바람직하다. 특히, 2개의 전기 전도층이 플러그들에 대한 접속이 제공되는 그들의 이론적으로 할당된 위치로부터 예를 들면 200 ㎛ 미만으로, 더 바람직하게는 100 ㎛ 미만으로 벗어나는 것이 바람직하다. 이전에 알려진 센서 소자들의 조립 동안에 공차 한계는 따라서 200 ㎛ 또는 미만으로서 표시될 수 있다.

상기 제조 방법의 이러한 요구사항은 경제적으로 충족시키기 어려웠고, 이것은 또한 조립이 매우 비싸지게 한다.

본 발명의 목적은 따라서 전기 전도층 상에 연결부와 전도성 스트립의 배열을 갖는 센서 소자를 제공하는 것이며, 여기서, 연결부들이 플러그와 접속하게 하기 위한, 2개의 전기 전도층의 조립을 위한 공차 한계는, 처음에 언급된 값으로 설정된다. 특히, 본 발명의 목적은 대량 생산에 적합하고 저렴하게 제조될 수 있는 센서 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적과 상기 목적에 대한 해결 방안은 따라서, 2층으로 구조화된 전기 전도층과 사이의 절연층으로 만들어진 하나 이상의 다층 본체를 포함하는 정전용량 센서 소자이고, 제1 전기 전도층과 제2 전기 전도층의 구조화는, 각각의 경우에 서로 갈바니 전기적으로 분리되고, 이들 중 오직 일부만 연결부에 연결되는 전도성 스트립들을 포함하고, 여기서 상기 제1 전기 전도층과 제2 전기 전도층의 연결부들은 한 평면에 놓이고, 상기 절연층은 전체 표면에 대하여 2층으로 구조화된 전기 전도층들을 서로 분리시키지 않는다.

본 발명은 에지 영역에 플러그들로 인출되는 연결부들을 단일의 전기 전도층 평면에 함께 배치하는 것은 더 넓은 범위로 개별적인 층들을 배치하는 것을 가능하게 한다는 일반적인 지식에 기초한다.

바람직한 실시예에 따르면, 전도성 스트립, 특히 스트립 전극들(3a, …, 3k)이 번갈아가며 연결부(6)에 연결되고 연결되지 않는 것이 제안된다.

바람직한 추가의 실시예에 따르면, 전기 전도층 평면상의 하나의 전도성 스트립의 폭을 포함하거나 포함하지 않는, 2개의 인접한 전도성 스트립들 사이의 간격은, 다층 본체를 형성하는 개별적인 층들을 다른 하나의 위에 하나를 놓는 경우 허용되는 레지스터(register) 부정확성을 결정한다.

센서 소자의 바람직한 추가의 실시예에 따르면, 스트립 전극들 중 전도성 스트립이 일반적인 패턴으로 서로 떨어져 주기적으로 제공되는 것이 제시된다.

제1 및/또는 제2 전기 전도층은 바람직하게는 20 ㎚ 내지 1 ㎛ 사이의 층 두께를 갖는다.

제1 및/또는 제2 전기 전도층은 여기서 바람직하게는, 투명한, 전도성 물질로, 바람직하게는 예를 들면 얇은, 따라서 은 또는 구리의 투명층으로, 예를 들면 인쇄되어, 구조화되는 방식으로 코팅된 투명 필름으로 만들어진다. 그러나, 제1 및/또는 제2 전기 전도층은 또한 투명 전도성 물질로 만들어질 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 연결부들은, 막대 및 스트립 전극 패턴의 소위 "막대" 전극들인, 넓은 전도성 스트립을 구비하여 제1 전기 전도층 상에 놓인다. 모든 연결부들이 제1 전기 전도층 상에 놓여 있다면 특히 바람직하다.

상기 플러그들로 인출되는 연결부들과 한 평면에 놓이지 않은 전도성 스트립들이 전도성 패드들을 통하여 상기 연결부들과 접속을 이루면서 연결될 수 있는 실시예가 특히 바람직하다. "전도성 패드들"은 여기서 갈바니 전기적 접속을 통하여 제2 전기 전도층의 전극들에 직접 연결되는 제1 전기 전도층의 전기적 전도성을 갖는 영역을 의미한다.

연결부들이 제1 전기 전도층 상에 놓인 경우에, 전도성 패드는, 센서 소자의 투명 영역의 내에 및/또는 외부에 놓인 작은 전극 세그먼트이고, 절연층에 의하여 제2 전기 전도층으로부터 갈바니 전기적으로 분리되지 않는다.

바람직한 실시예에 따르면, 더 좁은 전도성 스트립들, 스트립 전극들은 제2 전기 전도층 상에 놓인다.

다시, 스트립 전극들은 바람직하게는 투명한, 무한 밴드(band) 상에 전도성 물질의 연속적인 스트립들로서 적용되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 스트립들의 이러한 적용은, 예를 들면 특히 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 인쇄에 의해 수행될 수 있다.

인쇄에 의한 전도성 스트립들 및/또는 연결부들의 제조 동안에, 가요성 플라스틱의 밴드(band)-타입 지지 물질이 제공된다면 바람직하고, 이것은 롤투롤 공정에서 전도성 물질과 함께 인쇄될 수 있다.

*하나 이상의 전도성 스트립들이 롤투롤 공정에서 지지 밴드의 이동 방향으로 무한 스트립으로 인쇄된다면 특히 경제적으로 바람직하다는 것이 증명되었다.

추가적인 실시예에 따르면, 더 넓은 막대 전극 전도성 스트립들이 상기 밴드의 이동 방향으로 제공된다.

상기 절연층은 1 ㎛에서 200 ㎛까지 범위, 더 바람직하게는 5 ㎛와 100 ㎛ 사이의 범위의 층 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 절연층은 유전체이고, 바람직하게는 2 와 4 사이, 더 바람직하게는 2.5 와 3.5 사이의 유전 상수를 갖는다.

투명 지지 물질이 지지 물질로서 특히 바람직하다. 예를 들면 PET 필름과 같은, 플라스틱 필름이 예를 들면 사용될 수 있다.

지지 필름의 층 두께는, 예를 들면 18 ㎛와 450 ㎛ 사이이고, 특히 50 ㎛와 300 ㎛ 사이이며, 특히 바람직하게는 100 ㎛ 와 200 ㎛ 사이이다.

인쇄, 특히 바람직하게는 롤투롤 공정에 의해 처리될 수 있는 물질이 전도성 물질로서 바람직하게 사용된다. 예를 들면, 특히 또한 금속성의, 모든 전도성 중합체들 및/또는 ITO 및 ATO와 같이 알려진 전도성 투명 금속 산화물들뿐만 아니라, 특히 바람직하게는 DE 10 2009 014 757.8 및/또는 DE 10 2011 115 851로부터 알려진 투명 전도성 물질인 "금속 그물(mesh)"인 전도성 페이스트가 여기서 사용될 수 있다. 상기 소위 금속 그물 물질은 투명하지 않은 물질의 얇은 전도성 트랙들을 구비한 투명 플라스틱 필름을 포함하고, 인간의 눈에 투명한 것을 특징으로 한다. 가요성 물질인 트랙들은 5 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위에 폭을 갖고, 1 %과 20 % 사이 범위의, 바람직하게는 1 % 내지 15 % 표면 적용 범위의 투명 필름의 적용 범위를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 물질은 상술한 2개의 특허 출원에서 설명되었고, 그 내용은 이로써 본 발명의 상세한 설명을 구성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 센서 소자는 터치 스크린 센서 소자로서 형성되고, 인간의 눈에 투명한 입력 영역에 형성된다.

이 경우에, 유전성 절연층은 인간의 눈에 가시 범위의 파장에서 투명한 물질로 구성된다.

더 나아가, 제1 및 제2 전기 전도층들은 인간의 눈에 투명하게 형성되고, 이것은 한편으로는 상기 제1 및/또는 제2 전기 전도층에 대하여 상응하는 투명 전기 전도성 물질을 사용하는 것을 통하여, 그리고/또는 예를 들면 DE　10　2009　014 757.8 및/또는 DE 10　2011　115　851로부터 알려진 기술들에 따르면, 투명 지지부 상에 전도성 스트립들의 전도성을 생성하는 도체 트랙의 폭과 두께를 상응하게 선택하는 것을 통하여 구현될 수 있다. 특히 바람직하게는, 이러한 트랙들의 폭은 인간의 눈의 분해 능력 이하이며, 즉 50 ㎛ 미만, 바람직하게는 25 ㎛ 미만의, 폭을 갖는다. 전도성 스트립 내에서 단위 영역당 트랙들이 갖는 적용 범위는 1 %과 20 % 사이이고, 특히 1 %과 15 % 사이이다.

도 1a 및 도 1b는 본 기술분야에 따른 전도 스트립들의 배치에 대한 레이아웃을 나타낸다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1과 비교할 수 있는 도면들을 나타낸다.
도 2d는 그 단면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 전도성 패드를 상세하게 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 전도성 스트립들의 배치에 대한 레이아웃을 나타내나, 90°까지 회전되어 비교될 수 있다.
도 5a는 도 4의 전도성 패드를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 4의 전도성 패드를 상세하게 나타내는 대안적인 실시예를 나타낸다.

본 발명은 도면들을 참고하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다.

도 1a는 박막 지지부(1) 상에 다른 평면들에서, 투명 유전성 절연막(4)에 의해 갈바니 전기적으로 분리된, 하나가 다른 하나 위에 놓여 있는 2개의 전기 전도층(2, 3) 상의 전도성 스트립들의 본 기술 분야의 "막대들"과 "스트립"들 배치 상태를 나타낸다. 여기서 상기 절연막(4)은, 에지 영역(9)에 의해 둘러싸인 상기 센서 소자의 전체의 투명 입력 영역에 걸쳐있다. 상기 투명 입력 영역의 밖에 놓여있는 상기 에지 영역(9)에서, 상기 전도성 스트립(2a, …, 3a, …)들의 연결부(5, 6)들은, 이를 통하여 대응하는 모듈과 접속이 이뤄지는, 커넥터 플러그(8)들로 인출된다. 상기 연결부(5, 6)들이 접속을 이루면서 플러그(8)들과 체결되도록, 2개의 전기 전도층들의 위치는 하나가 다른 하나의 상부 상에 정확하게 놓여있어야 한다. 이것은 도 1b에 도시되어 있다.

도 1b는, 2개의 전기 전도층의 개별적인 층들이, 예를 들면 적층되어, 하나가 다른 하나의 위에 놓여있는 경우의, 최소 레지스터 부정확성 "a"를 나타낸다. 스트립 전극(3)들은 막대 전극(2)들에 대하여 길이 "a"까지 이동된다. 이것은, 상기 스트립 전극층의 연결부(6)들이, 마찬가지로 간격 "a"로 이동되어, 상기 에지 영역에서 종료하지 않는다면 허용 가능할 수 있다. 그러나, 상기 연결부(6)들은, 마찬가지로 간격 "a"로 이동되어, 에지 영역에서 종료하기 때문에, 여기서 상기 플러그(8)들을 통하여 접속이 더는 가능하지 않게 되며, 따라서 치수 "a"의 레지스터 부정확성은 허용될 수 없다. "a"는 적어도 100 ㎛에서 200 ㎛까지, 또는 이상의 길이를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 이러한 문제를 어떻게 해결하지는 지를 나타낸다. 이를 위하여, 도 2a는 상부에 절연막(4)을 구비한 제1 전기 전도층을 오로지 도시한다. 같은 막대 전극들(2a 내지 2d)은 도 1a에서 이미 도시된 바와 같이 도시될 수 있다. 이러한 막대 전극들(2a 내지 2d)은 연결부(5)들을 통하여 플러그(8)와 접속하게 된다. 상기 막대 전극들은 절연막(4)에 의하여 커버된다. 상기 절연막(4)으로 커버한 외측에는, 제1 전기 전도층 상에, 연결부(6)들을 통하여 추가의 플러그(8)에 연결되는 전도성 패드(7a 내지 7e)를 또한 볼 수 있다. 본 기술분야의 상태를 도시하는 도 1과는 달리, 여기서 연결부(6)들은 상기 연결부(5)들과 같은 층 평면 상에 있다.

이 실시예에서, 상기 연결부(6)들은, 단락을 피하기 위하여, 절연막(4)에 의하여 적어도 부분적으로 덮여 있다.

도 2b는 상기 절연막(4) 위에 제2 전기 전도층을 구비한 도 1a에 대응하는 전체적인 그림을 나타낸다. 상기 제2 전기 전도층은 복수의 스트립 전극(3a 내지 3k)을 포함하고, 이들은 각각이 연결부(6)에 결합되지 않는다. 실무적인 관점에서, 모든 제2 스트립 전극들은 잉여의 것이다, 즉, 연결되지 않고 따라서 필요하지 않은 것이다. 그러나, 이러한 잉여 원리는, 잉여를 갖는 실시예에 따른 스트립 전극층을 구비하여, 어떤 스트립 전극은 이미 정확하게 위치하게 되고, 따라서 또한 연결되기 때문에, 더 큰 레지스터 공차를 가능하게 한다.

상기 스트립 전극(3a 내지 3k)들은, 절연막(4)에 의해 덮여 있지 않기 때문에, 제1 전기 전도층의 전도성 패드들 상에 적어도 부분적으로 놓여 있다. 도 2b에 도시된 제2 전기 전도층의 위치로, 상기 스트립 전극(3a, 3c, 3e, 3g, 3i)들은 전기적 접속 상태에 있다. 따라서, 상기 스트립 전극(3)들은, 센서 소자의 제조 동안에, 제1 전기 전도층의 전도성 패드(7a 내지 7e)들 중 하나 위에 놓이게 되고, 플러그(8)로 인출되는 상기 연결부(6)들과 직접적인 전기 전도성 연결을 하게 한다.

도 2c는 도 1b와 비교 가능한 도면을 나타낸다. 개별적인 전기 전도층들을 하나를 다른 하나 위에 정확하게 적층하는 것이 어렵기 때문에, 제1 전기 전도층에 대한 길이 "a"까지의 제2 전기 전도층의 이동을 또한 여기서 발생할 수 있다. 처음에 직접 보일 수 있듯이, 그러나, 상기 플러그(8)들에 대한 연결부(5, 6)들이 모두 한 층 평면상에 놓여있고, 따라서 플러그(8)들에 정확하게 맞춰지기 때문에, 이것은 더 이상 플러그(8)들에 의해 이뤄지는 접속에는 전혀 영향을 미치지 않는다.

도 2c에 따르면, 오직 스트립 전극들(3b, 3d, 3f, 3h, 3j)만이 여전히 전도성 패드(7a 내지 7e)를 통하여 연결되고, 연결부들(6)은 플러그(8)에 연결되며, 따라서 제어된 모듈에 연결된다.

도 2b에 따르면 접속되어 있는 상기 스트립 전극(3a, 3c, 3g, 3i, 3k)들은, 제1 전기 전도층 상의 전도성 패드(7a 내지 7e)의 외부에 놓여있고, 따라서 더는 연결부(6)까지 인출되지 않는다. 이러한 스트립 전극들은 따라서 잉여분이 되고, 센서 소자의 작동에 기여하지 않는다. 그러나, 이것들은, 잉여로 제공된 전극들이 제조 동안 필요한 레지스터 공차에 대한 자유 공간을 생성하기 때문에, 대량 생산을 위한 센서 소자의 적합성에 결정적인 것이다. 게다가, 잉여의 전도성 스트립들은 또한 지장을 주지 않으며, 오히려 이들은 더 균일한 외관에 시각적으로 기여할 수 있을 뿐 아니라, 통일된 전달에 기여할 수 있다.

잉여의 전도성 스트립들이 항상 같은 간격으로, 즉 주기성을 갖고, 적용된 실시예가 특히 바람직하다.

전기 전도층의 전도성 스트립들은, 즉, 특히 막대 전극(2a 내지 2d)들과 스트립 전극들(3a 내지 3k)이 센서 소자의 다른 영역에 걸쳐 확장되고, 다른 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 이러한 막대 및 스트립 전극들은 센서 소자의 투명 영역을 적어도 거쳐 지나가지만, 무한 스트립으로 형성된, 연속적인 구조에서, 롤투롤 인쇄 공정의 완전한(complete) 밴드 물질로 곧바로, 가장 긴 대형까지, 몇 개의 센서 소자들에 대하여, 또는 특정 환경하에서 투명하지 않은, 상기 센서 소자의 에지 영역을 어떠한 원하는 간격으로 연장될 수도 있다. 상기 센서 소자를 제조하기 위하여, 2개 이상의 인쇄 밴드들이 대응하여 절단되고, 함께 결합되고/결합되거나 적층된 다층 본체를 형성하도록 하나가 다른 하나의 상부에 놓이게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스트립 전극(3)들은 인쇄 방향을 따라서 지나간다. 이것은, 스트립 전극들이 연속 인쇄 공정으로 지지 밴드의 전체 길이 상에 비용-효율적으로 인쇄되는 경우, 특히 롤투롤 인쇄 공정에서 바람직하다. 이것은, 잉여의 스트립 전극들이 제공되는 본 발명의 실시예와, 잉여의 스트립 전극들이 없는 실시예 모두에서 이뤄질 수 있다. 어떠한 경우에도, 상기 스트립 전극들은 인쇄 밴드의 전체 길이에 대하여 인쇄 방향으로 연장된다.

도 2d는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 소자의 일부의 단면을 나타낸다. 상기 막대 전극(2a)을 넘어 상기 스트립 전극(3a)들을 따라서, 지지부(1) 상에 도 2b로부터 전도성 패드(7a)를 통과하는 단면도를 나타낸다. 특히, 상기 막대 전극(2a)으로부터 스트립 전극(3a)을 갈바니 전기적으로 분리하는 절연막(4)의 위치를 또한 도시하나, 상기 막대 전극(2a)과 같은 평면에 놓여 있는, 상기 전도성 패드(7a)는 이에 직접적으로 연결되는 상기 스트립 전극(3a)으로부터 갈바니 전기적으로 분리되지 않는다.

도 3a 및 도 3b는 다른 잉여 정도를 나타낸다. 도 3a에서 스트립 전극(3)들의 간격 "b"는 전도성 패드(7a, 7b)들 사이의 간격과 동일하다. 상기 전도성 패드(7a, 7b)들의 폭은 또한 이 길이 "b"에 대응한다. 이러한 방식으로, 단일 스트립 전극(3)이 항상 전도성 패드(7)들 중 하나에 연결된다는 것이 보장된다. 도 2b 및 도 3a로부터의 길이 "b"는 따라서 갭(gap)(S1 내지 S5)의 폭과 잉여 스트립 전극들의 주기성을 나타낸다. 상기 길이 "e"는 2개의 전도성 패드들 사이의 간격을 나타낸다.

도 3b는 또 다른 바람직한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 스트립 전극(3)들 사이의 간격 "c"은 상기 간극(S1 내지 S5)의 폭보다 명백하게 작으며, 상기 전도성 패드들 사이의 거리와 그 폭보다 작다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 갭 S1(도 2b)은 스트립 전극들(3a 내지 3c) 모두에 의해 형성된다.

전도성 패드의 폭이 "b"라고 가정하는 경우에, 1 내지 10개의 스트립 전극들은, 바람직하게는 1 내지 7개의 스트립 전극들이 수용될 수 있다. 폭 "b"는 예를 들면 (도 1a)의 본 기술분야에 따른 스트립 전극의 폭에 대응한다. "b"는 예를 들면 0.5 내지 3 mm 범위에 있을 수 있고, 예를 들면 2 mm일 수 있다.

2개의 인접한 스트립 전극들 사이의 간격에 하나의 스트립 전극의 폭을 더한 것을 포함하는, 길이 "c"는, 예를 들면 0.1 내지 5 mm 사이의 범위일 수 있고, 바람직하게는 0.2 내지 3 mm 사이의 범위일 수 있고, 특히 바람직하게는 0.4 mm 내지 1 mm 사이의 범위일 수 있다. 길이 "c"는 잉여로 배치된 전극들의 주기성에 대응한다.

오로지 2개의 인접한 스트립 전극들 사이의 간격을 나타내는, 길이 "d"는, 2개의 인접한 전도성 스트립들 사이의 갈바니 전기적 분리를 정확하게 보장하기 위하여, 예를 들면 5 ㎛ and 20 ㎛ 사이일 수 있다.

2개의 인접한 전도성 패드들 사이의 간격 "e"는 상기 센서 필드의 사이즈에 의존하며, 예를 들면, 1 내지 10 mm 범위에 있을 수 있고, 바람직하게는 2 내지 8 mm 범위에 있을 수 있으며, 특히 대략 4 내지 5 mm 범위에 있을 수 있다.

도 4a 및 도 4b는, 연속적인 롤투롤 인쇄 공정의 경우에 처리 과정의 측면과 높은 관련이 있는 추가 실시예를 도시한다. 도 2에 따른 실시예에서, 상기 절연막(4)은 막대 전극(2a 내지 2d)들과 연결부(6)들을 덮으나, (반드시 투명할 필요가 없는) 상기 에지 영역(9)에 입력 영역(4) 외부에 놓여 있는 전도성 패드(7a 내지 7e)들은 덮지 않는다.

도 2에 따른 실시예에서, 상기 절연층(4)은 구조화된 방식으로 대응하게 적용된다. 이와 대조적으로, 도 4에 도시된 실시예가 있고, 전도성 패드(7a 내지 7e)들은 인쇄 가능한 지지 밴드의 이동 방향 "R"으로 상기 절연막(4)의 밴드 폭 외측에 놓여 있기 때문에, 여기서 절연막(4)을 구조화하지 않고 연속적인 공정에서 적용될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 막대 전극(2a 내지 2d)들이 상기 지지 밴드의 이동 방향으로 적용되고, 예를 들면 인쇄된다.

도 4b는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 스트립 전극들이 연속적인 절연막(4)에 의하여 상기 연결부(5, 6)들의 영역에서 갈바니 전기적으로 분리된, 막대 전극들을 덮고 있는 스트립 전극들(3)을 구비한 완성된 센서 소자를 도시한다. 스트립 전극들(3)은, 스트립 전극(3')들로서 적용되며, 막대 전극들(2a 내지 2d)의 영역과 상기 연결부(5, 6)들의 영역 모두에 도시된 실시예에서 잉여의 것이다. 이것은 상술한 바와 같이 구성된 적용보다 공정의 측면에서 기술적으로 더 비용-효율적인 것이 될 수 있고, 기능상으로 방해가 되지 않으나, 특정 환경하에서 시각적 외관을 훨씬 개선할 수 있다.

상기 연결부들(6)의 동시적인 절연과 함께 전도성 패드(7)들의 접속은 한편으로는 절연막(4)의 구조를 통하여 이뤄질 수 있고, 다른 한편으로는 상기 전도성 패드(7)들의 위치에 절연 물질(4)들을 전도성 스루-콘택(through-contact) 및/또는 전도성 접착 물질로 교체함으로써 이뤄질 수 있다.

특히, 막대 전극들(2a 내지 2d)을 구비한 제1 전기 전도층과 접착층으로서 구성된 절연층(4)을 통하여 스트립 전극(3a 내지 3k)을 구비한 제2 전기 전도층을 함께 결합, 예를 들면 적층 할 수 있고, 여기서 전도성 패드들의 영역에 소위 "이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)" 접착제가 동시에 적용된다. 이 전도성 접착제는, 상기 절연막(4)을 형성하기 위하여 절연 접착성을 갖고, 공정에서 인쇄 밴드의 전체 폭에 거쳐 다시 인쇄될 수 있다.

상기 전도성 패드(7)들과 스트립 전극들(3), 또는 막대 전극들 사이의 각각에는 (실시예에 따라서) 물질이 없거나 전기 전도성이 없는 물질이 제공된다.

도 5a 및 도 5b는 도 4b의 영역 A를 상세하게 나타낸다. (도 4b의 평면도인) 도 5a는 어떻게 스트립 전극(3)이 그 아래에 놓여 있으나, 절연막(4)(여기에 도시되지 않음)에 의해 분리된 막대 전극(2)을 지나가고, 그리고 나서 전도성 패드(7)들과 접속하게 되는 지를 나타낸다. 연결부(6)(여기에 도시되지 않음)는 상기 전도성 패드(7)들로부터 상기 플러그(8)(마찬가지로 명료함을 위해 도시되지 않음)로 진행한다.

상기 막대 전극(2)은 도 5a에서는 완전한 직사각형으로 구현된다. 도 5b에서, 추가의 실시예가 도시되며, 여기서 막대 전극(2)은 상기 스트립 전극(3)과 교차하는 영역이 좁아진다. 이것은 더 많은 공간을 커버하게 함으로써 개선된 필드 선 경로가 생기게 하고, 결과적으로 입력을 판독하는 경우 신뢰성을 증가시킨다. 이러한 좁은 부분은 하나 이상의 갭(11)을 형성하고, 상기 갭은 필드 선 경로의 최적화를 위해 같은 층 평면에 놓여 있는 전도성 패드(7)의 폭을 정확하게 차지한다.

도 5b에 도시된 실시예는 처음에 여기서 제시된 레이아웃과 함께 합리적으로 사용될 수 있다면, 본 발명의 경우에 특히 바람직한 것이며, 여기서 특히 잉여 방식에 전극들의 적용과 함께, 레지스터 정확성의 증가된 공차가 보장된다.

본 발명은 횡단하는 전도성 스트립들의 배치를 위하여 잉여 전도성 스트립들을 구비한 레이아웃을 제공하며, 이를 통하여, 특히 대응하는 센서 소자를 사용하는 모듈의 에지 영역에 플러그들에 연결부들을 연결하는 것에 대하여, 2층의 적층 전극들의 레지스터 정확성의 요구사항이 줄어든다.

Claims (20)

1. 정전용량 센서 소자(1)로서,
   2층으로 구조화된 전기 전도층(2, 3)과 사이에 형성된 절연층(4)으로 만들어진 하나 이상의 다층 본체를 포함하고,
   제1 및 제2 전기 전도층의 상기 구조화는, 각각의 경우에 서로 갈바니 전기적으로 분리되고, 상기 제1 또는 제2 전기 전도층(2, 3)의 전도성 스트립들(2a, 2b, 2c, 2d, 3a, …, 3k)들 중 오로지 일부만 연결부(5, 6)들에 연결되는, 전도성 스트립들(2a, 2b, 2c, 2d, 3a, …, 3k)을 포함하고,
   전도성 패드(7a 내지 7e)들은 상기 전도성 스트립들(2a, 2b, 2c, 2d, 3a, …, 3k)의 적어도 일부를 상기 연결부(5, 6)에 연결하며,
   그 결과, 상기 제1 및 제2 전기 전도층(2, 3)의 연결부(5, 6)들은 한 평면에 놓이고, 상기 절연층(4)은 전체 표면에 대하여 상기 2층으로 구조화된 전기 전도층(2, 3)들을 서로 분리시키지 않는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   스트립 전극들(3a, …, 3k)의 전도성 스트립들은 연결부(6)에 번갈아가며 연결되고, 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스트립 전극들(3a, …, 3k) 중 인접한 전도성 스트립들 사이의 간격("b") 또는 간격 ("c")는 전기 전도층 상에 서로 옆에 놓이는 연결부들에 상기 스트립 전극들(3a, …, 3k)과 같은 전도성 스트립들에 연결되고 연결되지 않는 주기성을 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스트립 전극(3a, …, 3k)들의 전도성 스트립들은 일반 패턴에서 주기적으로 서로 떨어져 존재하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 전기 전도층 및 제2 전기 전도층 중 적어도 하나는 20 ㎚와 1 ㎛ 사이의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부(6)는 제1 전기 전도층 평면(2)에 더 넓은 전도성 스트립들인 막대 전극들과 함께 놓이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   플러그(8)들로 인출되는 상기 연결부(5, 6)들과 한 평면으로 놓이지 않은 상기 전도성 스트립들(2a, 2b, 2c, 2d, 3a, …, 3k)은 전도성 패드(7a 내지 7e)들을 통하여 상기 연결부(5, 6)들과 접속을 이루며 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 소자 중 상기 절연층에 의해 덮혀진 투명한 영역에 내에 놓이는 하나 이상의 전도성 패드가 제공되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 소자 중 상기 절연층에 의해 덮혀진 투명한 영역 밖에 놓이는 전도성 패드가 제공되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    지지 밴드(1)의 인쇄에 의해 제조될 수 있는 하나 이상의 층(2, 3, 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    연속적인 공정으로 인쇄됨으로써 제조될 수 있는 하나 이상의 층(2, 3, 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 제조될 수 있는 하나 이상의 층(2, 3, 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    절연 접착층(4)을 사용하여 제1 전기 전도층(2) 상에 제2 전기 전도층(3)을 적층함으로써 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    구조화된 방식으로 적용된 절연 접착층(4)을 사용하여 제1 전기 전도층(2) 상에 제2 전기 전도층(3)을 적층함으로써 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
15. 제 1 항에 있어서,
    제1 전기 전도층(2)과 연결부(5, 6)들 상에 전극들(2a , …, 2d)에 거쳐 구조화된 방식으로 적용된 전기적 절연 접착층(4)을 사용하고, 구조화된 방식으로 상기 전도성 패드(7a, …, 7e)에 거쳐 적용된 전기 전도성 접착제를 사용하여, 상기 제1 전기 전도층(2) 상에 제2 전기 전도층(3)을 적층함으로써 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전도성 스트립(3a 내지 3k)들과 교차하는 지점의 영역에서 상기 제1 전도성 스트립(2a 내지 2d)들은 전도성 영역이 아닌 갭(11)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 갭(11)들은 상기 전도성 패드(7a 내지 7e)에 크기로 조정되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
    
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 센서 소자를 제조하는 방법은,
    2개 이상의 전기 전도층들(2, 3) 사이에 절연층(4)을 구비하여 하나의 층(2 또는 3)을 다른 하나의 층(2 또는 3)의 상부에 적층하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 절연층(4)은 접착층(4)인 것을 특징으로 하는 방법.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 접착층(4)으로 덮여 있지 않은 상기 전기 전도층들(2, 3)의 영역들은 전기 전도성 접착제의 적용에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.

Images