KR200488420Y1 - 터치 센서 - Google Patents

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KR200488420Y1
KR200488420Y1 KR2020160000725U KR20160000725U KR200488420Y1 KR 200488420 Y1 KR200488420 Y1 KR 200488420Y1 KR 2020160000725 U KR2020160000725 U KR 2020160000725U KR 20160000725 U KR20160000725 U KR 20160000725U KR 200488420 Y1 KR200488420 Y1 KR 200488420Y1
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 고안은 터치 센서에 관한 것이다.
본 고안은 기판 상에 제1 방향을 따라 서로 연결되도록 형성된 복수의 제1 감지 패턴과, 상기 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 분리되도록 형성된 복수의 제2 감지 패턴과, 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴을 전기적으로 절연시키며 컨택홀이 형성되어 있는 절연층 및 상기 컨택홀에 채워지며 서로 인접하는 제2 감지 패턴들을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴을 포함하고, 상기 컨택홀은 상단부의 직경이 하단부의 직경보다 큰 테이퍼 형상을 갖는다.
본 고안에 따르면, 터치 센서를 구성하는 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되는 현상을 방지하고, 채널 저항을 감소시켜 터치 센서의 동작 속도를 향상시키고, 터치 센서를 구성하는 감지 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 물질이 충진되는 컨택홀의 구조 및 특성을 안정화시켜, 터치 센서의 전기적 특성과 제조공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터치 센서{TOUCH SENSOR}
본 고안은 터치 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 고안은 터치 센서를 구성하는 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되는 현상을 방지하고, 채널 저항을 감소시켜 터치 센서의 동작 속도를 향상시키고, 터치 센서를 구성하는 감지 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 물질이 충진되는 컨택홀의 구조 및 특성을 안정화시켜, 터치 센서의 전기적 특성과 제조공정 효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 터치 센서는 사용자가 화면에 디스플레이되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 접촉하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악하는 장치로서, 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 EL(Organic light-Emitting Diode, OLED) 등과 같은 디스플레이 장치에 장착되는 구조로 제작된다.
종래 기술에 따르면, 터치 센서에는 인접하는 감지 전극 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 브리지 전극 패턴이 구비되는데, 이 브리지 전극 패턴이 구비된 터치 센서가 디스플레이 장치에 장착되었을 때, 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되어 터치 센서가 장착된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따르면, 브리지 전극 패턴 형성에 필요한 컨택홀을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정에서, 노광기로부터 원 형상에 대응하는 마스크가 형성되어 있는 절연층에 조사되는 빛의 산란 및 간섭으로 인하여, 절연층에 형성되는 컨택홀에 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 컨택홀의 직경이 작은 경우, 컨택홀이 형성되지 않거나, 컨택홀 내부에 절연층이 충분히 제거되지 않고 잔막 즉, 절연층 잔류물이 존재하게 됨으로써, 이 컨택홀에 채워지는 브리지 전극 패턴의 저항이 상승하고 전기전도도가 저하될 수 있다. 브리지 전극 패턴의 저항 상승은 채널 저항의 상승을 유발하여, 결국 채널 저항과 비례하는 시정수(time constant)가 커지게 되어, 터치 센서의 응답 속도가 저하된다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0086947호(공개일자: 2015년 07월 29일, 명칭: 터치 센서) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0136089호(공개일자: 2011년 12월 21일, 명칭: 정전용량 터치 센서)
본 고안은 터치 센서를 구성하는 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되어 이 터치 센서가 장착된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 문제를 방지하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 고안은 채널 저항을 감소시켜 터치 센서의 동작 속도를 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 고안은 터치 센서를 구성하는 감지 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 물질이 충진되는 컨택홀의 구조 및 특성을 안정화시켜, 터치 센서의 전기적 특성과 공정 효율을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서는 기판 상에 제1 방향을 따라 서로 연결되도록 형성된 복수의 제1 감지 패턴과, 상기 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 분리되도록 형성된 복수의 제2 감지 패턴과, 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴을 전기적으로 절연시키며 컨택홀(contact hole)이 형성되어 있는 절연층 및 상기 컨택홀에 채워지며 서로 인접하는 제2 감지 패턴들을 전기적으로 연결하는 브리지(bridge) 패턴을 포함하고, 상기 컨택홀은 상단부의 직경이 하단부의 직경보다 큰 테이퍼(taper) 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 컨택홀의 경사면과 상기 기판의 표면이 이루는 예각은 10도 이상 60도 이하인 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상의 다각 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상의 다각 형상을 갖고 하단부는 원 또는 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상 12각 이하의 다각 형상을 갖고 하단부는 원 또는 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 컨택홀의 상단부의 직경은 4um 이상 200um 이하인 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 제1 감지 패턴, 상기 제2 감지 패턴 및 상기 브리지 패턴 중에서 적어도 하나는 투명 도전성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 브리지 패턴은 상기 컨택홀에 채워진 투명 도전성의 충진부와, 상기 컨택홀에 채워진 충진부의 상부에 형성된 투명 도전성의 컨택부 및 상기 컨택부에 연결된 투명 도전성의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 연결부의 폭은 상기 컨택부의 직경의 0.2배 이상 1배 이하인 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 브리지 패턴에는 입사되는 광을 난반사시키는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴은 곡선 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 곡률은 동일한 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 곡률이 다른 단위 패턴의 곡률과 상이한 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴은 삼각 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 꼭지각은 동일한 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 꼭지각이 다른 단위 패턴의 꼭지각과 상이한 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 브리지 패턴을 구성하는 컨택부와 연결부 중에서 적어도 하나에는 입사되는 광을 난반사시키는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 브리지 패턴은 물리적으로 분리된 복수의 서브 브리지 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 터치 센서에 있어서, 상기 절연층은 상기 브리지 패턴 하부의 일부 영역에 형성되어 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴을 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 터치 센서를 구성하는 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되어 이 터치 센서가 장착된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 채널 저항을 감소시켜 터치 센서의 동작 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 센서를 구성하는 감지 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 물질이 충진되는 컨택홀의 구조 및 특성을 안정화시켜, 터치 센서의 전기적 특성과 공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서의 전체적인 평면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 표시된 A 영역을 확대한 도면이다.
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서의 단면 및 주요 부분을 확대하여 표현한 도면이다.
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 있어서, 컨택홀의 평면 형상의 예를 나타낸 도면이다.
도 5와 도 6은 본 고안의 일 실시 예에 있어서, 컨택홀과 이 컨택홀 상에 형성된 브리지 패턴의 평면 형상의 예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 12는 본 고안의 일 실시 예에 있어서, 브리지 패턴이 가질 수 있는 다양한 형상의 예들을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 고안의 일 실시 예와 종래 기술에 있어서, 컨택홀과 브리지 패턴의 형상을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 14는 본 고안과 종래 기술에 있어서, 노광기 광원의 회절 간섭으로 인하여 컨택홀 형성 과정에서 잔막이 발생하는 현상을 설명하기 위한 실험 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 고안의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 고안의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 고안의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 고안의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 고안의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서의 전체적인 평면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서는 시각 정보가 표시되는지 여부를 기준으로 표시 영역과 비표시 영역으로 구분될 수 있다. 도 1에서, 비표시 영역에 구비되는 구성요소들에 대한 명확한 이해를 위해 비표시 영역을 실제보다 크게 표현하였음을 밝혀둔다.
표시 영역은 터치 센서에 결합된 장치가 제공하는 화상이 표시되는 영역인 동시에 사용자로부터 입력되는 터치 신호를 정전용량방식으로 감지하기 위한 영역으로서, 이 표시 영역에는 서로 교차하는 방향으로 형성되는 다수의 감지 패턴들을 포함하는 구성요소들이 형성되어 있다.
표시 영역의 외곽에 위치하는 비표시 영역에는 감지 패턴들과 전기적으로 연결되는 전극 패드들, 이 전극 패드들에 전기적으로 연결되는 감지 라인들, 이 감지 라인들에 전기적으로 연결되는 본딩 패드들이 형성되어 있다. 본딩 패드에는 표시 영역에서 감지된 터치 신호를 도시하지 않은 구동부로 전달하는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 연결된다.
도 2는 도 1에 표시된 A 영역을 확대한 도면이다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서의 평면 형상이 개시되어 있으며, 터치 센서는 제1 감지 패턴(20), 제2 감지 패턴(30), 절연층(40) 및 브리지 패턴(60)을 포함한다.
제1 감지 패턴(20)은 서로 전기적으로 연결된 상태로 제1 방향을 따라 형성되어 있고, 제2 감지 패턴(30)은 서로 전기적으로 분리된 상태로 제2 방향을 따라 형성되어 있으며, 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 방향이다. 예를 들어, 제1 방향이 X 방향인 경우, 제2 방향은 Y 방향일 수 있다. 절연층(40)은 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30) 사이에 형성되어 있으며, 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 절연시킨다. 브리지 패턴(60)은 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결시킨다.
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서의 단면 및 주요 부분을 확대하여 표현한 도면이다.
도 3을 추가적으로 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 터치 센서는 기판(10), 제1 감지 패턴(20), 제2 감지 패턴(30), 절연층(40) 및 보호층(70)을 포함한다.
기판(10)은 터치 센서를 구성하는 구성 요소들이 형성되는 기재(base)이며, 경성 또는 연성 재질을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
제1 감지 패턴(20)은 기판(10) 상에 제1 방향을 따라 서로 전기적으로 연결되도록 형성되어 있으며, 제2 감지 패턴(30)은 기판(10) 상에 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 전기적으로 분리되도록 형성되어 있다. 예를 들어, 제1 감지 패턴(20)이 형성되는 방향인 제1 방향이 XY 좌표계 상의 X 방향인 경우, 제2 감지 패턴(30)이 형성되는 방향인 제2 방향은 XY 좌표계 상의 Y 방향일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 양 방향은 서로 교차한다는 조건을 충족하는 임의의 방향일 수 있다.
절연층(40)은 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 절연시키도록 형성되어 있다.
예를 들어, 절연층(40)은 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30) 사이에 이격 영역을 포함하는 기판(10)의 전면에 형성되거나, 후술하는 브리지 패턴(60)의 하부 일부 영역에 형성될 수 있다.
이러한 절연층(40)에는 서로 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 노출시키는 컨택홀(contact hole, 50)이 형성되어 있으며, 후술하는 브리지 패턴(60)은 이 컨택홀(50) 및 컨택홀(50) 사이의 절연층(40) 상에 형성되어 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결한다.
예를 들어, 컨택홀(50)은 상단부(52)의 직경이 하단부(54)의 직경보다 큰 테이퍼(taper) 형상을 갖도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 컨택홀(50)의 경사면과 기판(10)의 표면이 이루는 예각(θ)은 10도 이상 60도 이하로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성하면, 컨택홀(50)에 브리지 패턴(60)을 구성하는 도전성 물질을 안정적으로 형성할 수 있다. 즉, 컨택홀(50)은 테이퍼 형상을 갖기 때문에, 브리지 패턴(60)을 구성하는 도전성 물질이 컨택홀(50)의 경사면을 따라 안정적으로 채워질 수 있다.
예를 들어, 도 4를 추가적으로 참조하면, 컨택홀(50)의 상단부(52)는 5각 이상 12각 이하의 다각 형상을 갖고 하단부(54)는 원 또는 타원 형상을 갖도록 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 컨택홀(50)의 상단부(52)는 8각 형상을 갖고, 하단부(54)는 원 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
만약, 컨택홀(50)의 상단부(52)가 사각 형상을 갖는 경우, 이 컨택홀(50)에 채워지면서 형성되는 브리지 패턴(60)이 접촉 면적 대비 불필요하게 커져, 사용자에게 시각적으로 인식될 수 있기 때문에, 터치 센서가 장착된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 컨택홀(50)의 상단부(52)가 원 형상을 갖는 경우, 컨택홀(50)을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정에서, 노광기로부터 원 형상에 대응하는 마스크가 형성되어 있는 절연층(40)에 조사되는 빛의 산란 및 간섭으로 인하여, 절연층(40)에 형성되는 컨택홀(50)에 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 컨택홀(50)의 직경이 작은 경우, 컨택홀(50)이 형성되지 않거나, 컨택홀(50) 내부에 절연층(40)이 충분히 제거되지 않고 잔막 즉, 절연층(40) 잔류물이 존재하게 됨으로써, 이 컨택홀(50)에 채워지는 브리지 패턴(60)의 저항이 상승하고 전기전도도가 저하될 수 있다. 브리지 패턴(60)의 저항 상승은 채널 저항의 상승을 유발하여, 결국 채널 저항과 비례하는 시정수(time constant)가 커지게 되어, 터치 센서의 응답 속도가 저하된다.
반면, 본 고안의 일 실시 예와 같이, 컨택홀(50)의 상단부(52)는 8각 형상을 갖고, 하단부(54)는 원 형상을 갖도록 구성하면, 포토리소그래피 공정에서 조사되는 빛의 산란과 간섭을 최소화시킬 수 있기 때문에, 컨택홀(50)의 내부에 절연층(40)이 잔류하는 문제를 해결할 수 있으며, 이에 따라, 컨택홀(50)에 채워지는 브리지 패턴(60)의 저항 및 채널 저항 상승을 방지하고 터치 센서의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 컨택홀(50)에 형성되는 브리지 패턴(60)으로 인한 시인성 저하를 최소화하고 요구되는 전기전도도를 확보하기 위하여, 컨택홀(50)의 상단부(52)의 직경은 4um 이상 200um 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
브리지 패턴(60)은 컨택홀(50)에 채워지며 서로 인접하는 제2 감지 패턴(30)들을 전기적으로 연결한다.
예를 들어, 도 5와 도 6을 추가적으로 참조하면, 브리지 패턴(60)은 충진부(62), 컨택부(64) 및 연결부(68)를 포함하도록 구성될 수 있다.
브리지 패턴(60)을 구성하는 충진부(62), 컨택부(64) 및 연결부(68)는 투명 도전성의 물질로서, 개별 공정 또는 단일 공정을 통하여 형성될 수 있다.
충진부(62)는 인접하는 제2 감지패턴을 노출시키도록 형성되어 있는 컨택홀(50)에 채워져 있으며, 컨택부(64)는 컨택홀(50)에 채워진 충진부(62)의 상부에 형성되어 있으며, 연결부(68)는 컨택부(64)에 연결되어 있다.
예를 들어, 컨택부(64)의 직경은 컨택홀(50)의 상단부(52)의 직경의 1배 이상 1.4배 이하일 수 있다. 이와 같이 구성하면, 컨택홀(50)의 상단부(52)에 컨택부(64)를 형성하는 과정에서 다소의 정렬 오차가 발생하여도 컨택부(64)가 충진부(62)에 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
예를 들어, 연결부(68)의 폭은 컨택부(64)의 직경의 0.2배 이상 1배 이하일 수 있다. 이와 같이 구성하면, 브리지 패턴(60)의 전기전도도 요구 조건을 충족시키면서, 브리지 패턴(60)을 구성하는 연결부(68)가 사용자에게 불필요하게 시각적으로 인식되는 현상을 방지할 수 있다.
보호층(70)은 제1 감지 패턴(20), 제2 감지 패턴(30), 브리지 패턴(40)을 덮도록 형성되어 이들 구성요소들을 보호하는 기능을 수행한다.
제1 감지 패턴(20), 제2 감지 패턴(30), 브리지 패턴(60)으로는 투명 도전성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 은(Ag),구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 인듐틴옥사이드(ITO)가 사용될 수 있다. 결정성 또는 비결정성 인듐틴옥사이드(ITO)가 모두 사용 가능하다.
제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30)을 절연시키는 절연층(40)의 소재로는 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속 산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물이 사용될 수 있다. 또는 절연층(40)은 실리콘산화물(SiOx) 등의 무기물을 사용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 12를 추가적으로 참조하여, 본 고안의 일 실시 예에 있어서, 브리지 패턴이 가질 수 있는 다양한 형상의 예들을 설명한다.
예를 들어, 브리지 패턴을 구성하는 컨택부와 연결부 중에서 적어도 하나에는 입사되는 광을 난반사시키는 난반사 유도 패턴이 형성되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성하면, 브리지 패턴에 입사되는 광은 난반사 유도 패턴에 의해 난반사되기 때문에, 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시각적으로 인식되어, 터치 센서가 적용된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
예를 들어, 난반사 유도 패턴은 곡선 요철 형상 또는 삼각 요철 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 난반사 유도 패턴이 곡선 요철 형상을 갖는 경우, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 곡률은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 곡률이 다른 단위 패턴의 곡률과 상이하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 난반사 유도 패턴이 삼각 요철 형상을 갖는 경우, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 꼭지각은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 꼭지각이 다른 단위 패턴의 꼭지각과 상이하도록 구성될 수 있다.
도 7 내지 도 10에 브리지 패턴의 구체적인 예가 개시되어 있다.
도 7을 추가적으로 참조하면, 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴(60-1)에 곡선 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있다.
예를 들어, 곡선 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴은 브리지 패턴(60-1)을 구성하는 컨택부(64-1)와 연결부(68-1) 중에서 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 곡선 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 곡률은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 곡률이 다른 단위 패턴의 곡률과 상이할 수 있다.
도 8을 추가적으로 참조하면, 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴(60-2)에 삼각 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있다.
예를 들어, 삼각 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴은 브리지 패턴(60-2)을 구성하는 컨택부(64-2)와 연결부(68-2) 중에서 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 삼각 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 꼭지각은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 꼭지각이 다른 단위 패턴의 꼭지각과 상이할 수 있다.
도 9를 추가적으로 참조하면, 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴(60-3)의 컨택부(64-3)에 삼각 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있고, 브리지 패턴(60-3)의 연결부(68-3)는 곡선 형상을 갖는다.
예를 들어, 브리지 패턴(60-3)의 컨택부(64-3)에 형성된 난반사 유도 패턴 즉, 삼각 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 꼭지각은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 꼭지각이 다른 단위 패턴의 꼭지각과 상이할 수 있다.
도 10을 추가적으로 참조하면, 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴(60-4)의 연결부(68-4)에 곡선 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있다. 도 10은 곡률이 동일하고 하나의 함몰 영역과 돌출 영역을 갖는 난반사 유도 패턴을 개시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이다.
예를 들어, 곡선 요철 형상을 갖는 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 곡률은 동일하거나, 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 곡률이 다른 단위 패턴의 곡률과 상이할 수 있다.
도 11을 추가적으로 참조하면, 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결하는 브리지 패턴은 물리적으로 분리된 복수의 서브 브리지 패턴을 포함하도록 구성된다.
도 11에는 제1 서브 브리지 패턴(60a)과 제2 서브 브리지 패턴(60b)으로 이루어진 브리지 패턴을 개시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 추가적인 서브 브리지 패턴이 구비되도록 구성될 수도 있다. 도면부호 64a는 제1 서브 브리지 패턴(60a)의 컨택부이고, 도면부호 68a는 제1 서브 브리지 패턴(60a)의 연결부이고, 도면부호 64b는 제2 서브 브리지 패턴(60b)의 컨택부이고, 도면부호 68b는 제2 서브 브리지 패턴(60b)의 연결부이다.
예를 들어, 제1 서브 브리지 패턴(60a)과 제2 서브 브리지 패턴(60b)은 서로 평행하게 배열되어 이격된 상태로 형성되거나, 하나 이상의 지점에서 서로 접촉되도록 형성될 수도 있다.
제1 서브 브리지 패턴(60a)을 구성하는 연결부(68a)와 제2 서브 브리지 패턴(60b)을 구성하는 연결부(68b)의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
브리지 패턴을 제1 서브 브리지 패턴(60a)과 제2 서브 브리지 패턴(60b)으로 이중화하여 구성하면, 개별 서브 브리지 패턴의 폭을 줄이면서도 적정 수준의 전기전도도를 확보할 수 있고, 제1 서브 브리지 패턴(60a)과 제2 서브 브리지 패턴(60b) 중에서 어느 하나가 개방되어 전하 이동 경로가 끊어져도, 다른 서브 브리지 패턴이 전하 이동 경로를 제공하기 때문에, 터치 센서 불량 가능성을 낮출 수 있다.
도 12를 추가적으로 참조하면, 절연층(40)이 브리지 패턴 하부의 일부 영역에 형성되어 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 절연시키도록 구성된다.
보다 구체적으로, 절연층(40)의 제1 감지 패턴(20), 제2 감지 패턴(30)을 포함하여 기판의 전면에 형성하지 않고, 제1 감지 패턴(20)과 제2 감지 패턴(30)이 교차하는 일부 영역에만 형성함으로써, 터치 센서 제조비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 12에 도시되지는 않았으나, 앞서 설명한 예들과 동일하게, 도 12에 개시된 절연층(40)에도 서로 인접하는 제2 감지 패턴(30)을 노출시키는 컨택홀이 형성되어 있으며, 브리지 패턴은 이 컨택홀 및 컨택홀 사이의 절연층(40) 상에 형성되어 제2 감지 패턴(30)을 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 컨택홀은 상단부의 직경이 하단부의 직경보다 큰 테이퍼(taper) 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
도 13은 본 고안의 일 실시 예와 종래 기술에 있어서, 컨택홀과 브리지 패턴의 형상을 비교하여 나타낸 도면이고, 표 1은 본 고안의 일 실시 예와 종래 기술에 있어서, 실험을 통해 획득한 컨택홀과 브리지 패턴의 형상에 따른 저항 변화 데이터 및 시인성 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 이 실험에 있어서, 단위 셀 신뢰성 테스트를 위한 에이징(aging) 수행조건, 즉, 온도/습도/시간은 85도/85%/72시간이다.
컨택홀 형상 브리지 패턴 면적(um2) B(um) C(um) 단위셀 초기 저항(Ω) 단위셀 에이징후 저항
(Ω)		 저항
변동률
(%)		 시인성
팔각형 892.195 55.18 34.11 461.47 475.77 3.1 1/100
원형 968.105 55.18 34.11 459.32 7693.61 1575.0 3/100
삼각형 892.591 72.36 51.31 463.38 1102.84 138.0 58/100
사각형 891.619 62.18 41.13 462.27 553.80 19.8 47/100
오각형 736.091 55.18 34.11 459.55 464.145 1.0 5/100
육각형 804.338 55.18 34.11 460.38 468.206 1.7 3/100
칠각형 847.148 55.18 34.11 461.21 472.740 2.5 2/100
도 13 및 표 1을 참조하면, 컨택홀의 형상이 팔각형인 경우, 초기 저항과 에이징 이후의 저항 간의 저항 변동률이 3.1%로서, 단위 셀의 채널 저항이 유의미하게 상승하지 않고 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 컨택홀의 형상이 팔각형인 경우, 브리지 패턴의 컨택부와 연결부의 폭을 줄일 수 있어서, 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시각적으로 거의 인지되지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 시인성 실험은 100명의 사용자를 대상으로 수행되었으며, 예를 들어, 시인성이 1/100이라는 의미는 100명의 사용자 중에서 1명의 사용자가 브리지 패턴을 시각적으로 인식했다는 것을 의미한다.
또한, 컨택홀의 형상이 오각형, 육각형, 칠각형인 경우, 저항 변동률이 각각 1.0%, 1.7%, 2.5%로 측정되었으며, 이들 경우에도 단위 셀의 채널 저항이 유의미하게 상승하지 않고 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 14는 본 고안과 종래 기술에 있어서, 노광기 광원의 회절 간섭으로 인하여 컨택홀 형성 과정에서 잔막이 발생하는 현상을 설명하기 위한 실험 그래프이다.
도 14의 실험 결과는 컨택홀 형성을 위한 부 감광성 포토레지스트를 마스크로 적용하고, 노광기의 광원의 파장이 365nm이고, 마스크 패턴과 절연층 간의 거리인 노광 갭(gap)이 150um이고, 마스크 패턴의 사이즈는 30um이고, 광원의 퍼짐각이 ±0.3도인 경우에 획득한 데이터이다.
도 14에 개시된 바와 같이, 원형 컨택홀을 형성하기 위하여 원형 마스크 패턴을 이용하는 경우, 노광기의 광원이 마스크 패턴의 경계에서 회절하고 이 회절된 광원 성분들이 간섭을 일으켜 컨택홀의 중심부에 도달하게 되며, 이로 인해 컨택홀의 중심부 인근에는 절연층이 완전히 제거되지 않고 부분적으로 잔막이 잔류하게 된다.
반면, 사각형 또는 팔각형 컨택홀의 경우, 컨택홀의 중심부에 도달하는 광량이 무시할 수 있는 수준으로서, 이 정도의 광량으로는 컨택홀 내부에 잔막이 거의 발생하지 않는다는 사실을 확인할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 따르면, 터치 센서를 구성하는 브리지 패턴이 사용자에게 불필요하게 시인되어 이 터치 센서가 장착된 디스플레이 장치의 영상 품질이 저하되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 채널 저항을 감소시켜 터치 센서의 동작 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 센서를 구성하는 감지 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 물질이 충진되는 컨택홀의 구조 및 특성을 안정화시켜, 터치 센서의 전기적 특성과 공정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
10: 기판
20: 제1 감지 패턴
30: 제2 감지 패턴
40: 절연층
50: 컨택홀
52: 컨택홀의 상단부
54: 컨택홀의 하단부
60: 브리지 패턴
62: 충진부
64: 컨택부
68: 연결부
70: 보호층

Claims (19)

  1. 기판 상에 제1 방향을 따라 서로 연결되도록 형성된 복수의 제1 감지 패턴;
    상기 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 분리되도록 형성된 복수의 제2 감지 패턴;
    상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴을 전기적으로 절연시키며 컨택홀(contact hole)이 형성되어 있는 절연층; 및
    상기 컨택홀에 채워지며 서로 인접하는 제2 감지 패턴들을 전기적으로 연결하는 브리지(bridge) 패턴을 포함하고,
    상기 컨택홀은 상단부의 직경이 하단부의 직경보다 큰 테이퍼(taper) 형상을 갖고,
    상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상의 다각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨택홀의 경사면과 상기 기판의 표면이 이루는 예각은 10도 이상 60도 이하인 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상의 다각 형상을 갖고 하단부는 원 또는 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨택홀의 상단부는 5각 이상 12각 이하의 다각 형상을 갖고 하단부는 원 또는 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨택홀의 상단부의 직경은 4um 이상 200um 이하인 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 패턴, 상기 제2 감지 패턴 및 상기 브리지 패턴 중에서 적어도 하나는 투명 도전성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 패턴은
    상기 컨택홀에 채워진 투명 도전성의 충진부;
    상기 컨택홀에 채워진 충진부의 상부에 형성된 투명 도전성의 컨택부; 및
    상기 컨택부에 연결된 투명 도전성의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부의 폭은 상기 컨택부의 직경의 0.2배 이상 1배 이하인 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 패턴에는 입사되는 광을 난반사시키는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴은 곡선 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 곡률은 동일한 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 곡률이 다른 단위 패턴의 곡률과 상이한 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴은 삼각 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴의 꼭지각은 동일한 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 난반사 유도 패턴을 구성하는 단위 패턴들 중에서 하나 이상의 꼭지각이 다른 단위 패턴의 꼭지각과 상이한 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 브리지 패턴을 구성하는 컨택부와 연결부 중에서 적어도 하나에는 입사되는 광을 난반사시키는 난반사 유도 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 브리지 패턴은 물리적으로 분리된 복수의 서브 브리지 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 브리지 패턴 하부의 일부 영역에 형성되어 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴을 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는, 터치 센서.
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