KR20110054369A - 터치패널센서 - Google Patents

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KR20110054369A
KR20110054369A KR1020090110985A KR20090110985A KR20110054369A KR 20110054369 A KR20110054369 A KR 20110054369A KR 1020090110985 A KR1020090110985 A KR 1020090110985A KR 20090110985 A KR20090110985 A KR 20090110985A KR 20110054369 A KR20110054369 A KR 20110054369A
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Abstract

신체의 접촉을 감지하는 터치패널센서는, 절연 기판, 절연 기판의 상면에 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴, 절연 기판의 저면에 미세금속패턴과 교차되도록 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴, 절연 기판의 상부에 제공되며, 어느 일면에 절연 기판의 가장자리에 대응하는 윈도우 데코레이션이 형성되는 글라스 기판, 및 절연 기판 및 글라스 기판을 상호 접합하는 광학접착층을 포함한다.
미세금속 패턴, 투명전극 패턴, 글라스 기판

Description

터치패널센서{TOUCH PANEL SENSOR}
본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 제조 비용의 절감과 신체 접촉에 대한 감도가 뛰어난 터치패널센서에 관한 것이다.
터치패널센서는 일반적으로 감압 방식 혹은 정전 방식 중 어느 하나를 채택하고 있다. 감압 방식은 소정의 압력에 의해서 상부 및 하부 전극이 선택적으로 접촉하여 신체의 접촉 위치를 파악할 수 있으며, 정전 방식은 신체의 접촉 혹은 접근에 의해서 저항 전극의 변화하는 정전 용량 값을 측정하여 신체의 접촉 위치를 파악할 수 있다.
상술한 터치패널센서들은 영상을 표시할 수 있는 유기전계발광장치(organic light emitting diode, OLED), 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD) 등의 디스플레이 상에 제공되어, 디스플레이에서 제공되는 영상에 대응하여 접촉되는 신체의 좌표를 측정할 수 있다.
터치패널센서는 대개 디스플레이 상에 위치하는 하부 투명필름 및 하부 투명필름 상면에 형성되는 하부 투명전극을 포함하는 하부 시트부재, 하부 시트부재 상부에 제공되는 상부 투명필름 및 상부 투명필름의 저면에서 하부 투명전극에 대응 하여 형성되는 상부 투명전극을 포함하는 상부 시트부재, 및 양 시트부재 사이에 개재되는 절연 부재를 포함한다.
다만, 상부 투명전극 및 하부 투명전극을 각각 별도의 투명필름 상에 형성하게 되면, 제조 과정이 복잡하고, 터치패널센서의 두께를 줄이는데 한계가 있다. 더욱이, 신체 접촉을 감지하는 터치패널센서의 감도는 터치패널센서의 두께와 밀접한 관계를 가지며, 구체적으로 터치패널센서의 두께가 두꺼워질수록 터치패널센서의 감도는 저하된다.
또한, 종래에는 터치패널센서의 투광도를 고려하여, 상부 및 하부 전극들을 투명전극을 이용하고 있으나, ITO(Indium Tin Oxide) 재질을 이용한 투명전극은 비록 도전성 재질이기는 하지만 일반적인 금속에 비해서 저항계수가 큰 편이다. 따라서, 터치패널센서의 면적을 증가에 따른 투명전극의 길이 증가는 급격한 투명전극의 저항의 증가를 초래하며, 이에 의해서 터치 신호의 손실이 증가하고, 결국 터치패널센서의 신호 감지 효율성을 떨어뜨린다.
본 발명은 제조과정이 간단하며, 강도를 유지한 상태로 얇은 두께로 제조할 수 있어 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 기존의 윈도우 필름 없이도 단독으로 사용될 수 있거나 윈도우 필름 또는 보호 필름의 사용을 최소로 줄일 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 면적의 제한이 적은 터치패널센서를 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 신체의 접촉을 감지하는 터치패널센서는, 절연 기판, 절연 기판의 상면에 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴, 절연 기판의 저면에 미세금속패턴과 교차되도록 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴, 절연 기판의 상부에 제공되며, 어느 일면에 절연 기판의 가장자리에 대응하는 윈도우 데코레이션이 형성되는 글라스 기판, 및 절연 기판 및 글라스 기판을 상호 접합하는 광학접착층을 포함한다.
종래에 터치패널센서에서는 두 장의 투명시트에 각각 투명전극을 제공하고, 양 전극의 상호 작용으로 신체의 접촉 및 접근을 감지할 수 있다. 이러한 터치패널센서에서는 신체 접근에 의한 커패시턴스 값의 변화를 주기 위하여 하부에 위치하는 투명전극의 폭이 상부에 위치하는 투명전극의 폭보다 크게 제공되는데, 비교적 폭이 좁은 상부 전극은 길이가 길어 질수록 저항 값이 크게 증가하기 때문에, 길이를 늘이는 것이 용이하지 않으며, 이에 전체적인 터치패널센서의 면적이 제한되었다.
그러나, 본 발명에 따른 터치패널센서에서는 상부에 제공되는 전극을 금속을 이용함으로써, 길이에 따른 저항 증가를 최소화하고 이로 인하여 비교적 자유롭게 터치패널센서의 면적을 증가시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 절연 기판 저면에 형성되는 투명전극 패턴의 경우에는 대략 수백 Ω 정도로 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 구체적으로, ITO 혹은 IZO를 이용한 투명전극의 경우에는 투명전극의 가로 및 세로 방향의 길이가 동일한 비율로 증가할 경우에 일반적으로 유사한 저항 값을 갖게 되며, 투명전극의 길이가 증가할수록 저항 값은 증가한다. 이에, 투명전극의 폭이 대략 300㎛ 이상이 되도록 투명전극을 형성하면, 상술한 수백Ω 정도의 저항 값을 가질 수 있으며, 투명전극 패턴들의 간격은 대략 5mm의 폭을 갖도록 제공할 수 있다.
또한, 미세금속 패턴의 경우에는 저항 값도 중요하지만, 미세금속 패턴의 재질로는 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 티타늄, 골드, 실버 등의 대부분의 금속을 사용할 수 있다. 다만, 금속 자체가 비투광성이며, 미세금속 패턴을 구성하는 알루미늄이나 크롬 등의 대부분의 금속은 밝고 환한 미러(mirror) 효과를 일으키기 때문에 형광등이나 태양광 등의 외부 광에 의해 반사가 되는 점을 고려하여, 그 폭을 대략 30㎛이하로 형성할 수 있으며, 10㎛이하로 제조할 경우에 육안으로 잘 확인되지 않으며, 5㎛이하로 할 경우에는 전혀 가시되지 않는다. 미세금속 패턴의 저항 값은 일 예로, 알루미늄(Al)을 이용한 경우에는 0.3㎛의 두께, 10㎛의 폭을 갖도록 제공하면, 6㎝의 길이에 대한 저항 값은 대략 20Ω 정도가 된다. 참고로, 알루미늄의 비저항 값은 1*10-7Ω㎝이다.
즉, 투명전극 패턴 및 미세금속 패턴의 저항 값이 각각 대략 상술한 정도로 제공되면, 터치패널센서의 터치 감지 신호가 상쇄되지 않고, 연성회로기판을 통해서 외부의 제어부에 전송할 수 있다.
또한, 커패시턴스 값의 변화는 신체가 접근할 경우 상부 전극과 하부 전극의 폭 차이에 따라서 증가율이 달라질 수 있다. 구체적으로, 폭의 차가 클수록 커패시턴스 값의 변화가 커진다.
그러나, 종래와 같이 상부 및 하부 전극을 모두 투명전극으로 제공하는 경우에는 상부 전극의 폭을 줄이는 것이 저항 값의 큰 증가를 가져오기 때문에, 상부 전극의 폭을 줄이기 어려우며, 이는 신체가 터치될 경우에 발생하는 커패시턴스 값의 변화 폭이 작은 것을 의미한다.
반면에, 본 발명에 따른 하부 전극은 투명전극으로 제공하고, 상부 전극은 금속으로 제공하여 그 폭의 조절이 용이하여, 상부 전극과 하부 전극의 폭의 차이를 종래보다 크게 하는 것이 가능하며, 이는 신체가 터치될 경우에 발생하는 커패시턴스 값의 변화를 크게 하는 것이 가능한 것을 의미한다.
따라서, 금속으로 하부 전극을 제공하여, 커패시턴스 값의 변화를 크게 할 수 있으며, 이는 터치패널센서의 감도 향상을 구현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴의 경우 길이 증가에 따른 저항 값의 증가가 투명전극에 비해서 미미하기 때문에, 미세금속 패턴을 직선이 아닌 곡선 혹은 지그재그 등의 형태로 제공하는 것이 가능하다.
이는 상술한 바와 같이, 상부 전극 및 하부 전극의 폭에 따른 커패시턴스 변화 값을 조절하는 것과 동일한 효과를 구현할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 커패시턴스 값의 증가 폭은 상부 전극과 하부 전극이 교차되는 지점에서 각각의 전극의 측면의 면적에 따라서도 달라진다.
따라서, 미세금속 패턴을 곡선 혹은 지그재그 형태로 제공하게 되면, 직선 형태의 경우보다 전극의 측면 면적이 커지며, 이에 커패시턴스 값의 증가 폭을 더 크게 할 수 있으며, 이는 결국 터치패널센서의 감도 증가를 가져다 준다.
다만, 터치패널센서의 터치 감도를 향상시키기 위하여, 미세금속 패턴을 과다하게 꼬게 형성하면, 감도는 증가시킬 수 있으나, 터치패널센서의 투광도를 저하시킬 수 있기 때문에, 미세금속 패턴 간의 배치간격을 A라고 할 때, A2 당 미세금속 패턴이 차지하는 면적을 A2면적의 2%이하가 되도록 하여, 투광성을 유지할 수 있다.
참고로, 미세금속 패턴 전체가 비직선 형태로 제공되면 그 길이가 너무 증가하여 금속 자체가 비저항이 낮더라도 저항값이 증가할 수 있다. 이에, 미세금속 패턴은 절연 기판 저면에 형성된 투명전극 패턴의 상부에 대응하는 부분에서만 비직선의 형태로 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴과 투명전극 패턴을 한 장의 절연 기판의 양면에 각각 제공함으로써, 종래의 두 장의 절연시트에 제공하는 경우보다 얇 게 제조가 가능하며, 이로 인하여 감도의 향상과 제조비용의 절감, 제조과정의 간소화를 구현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴의 폭을 조절하여 가시되는 현상을 방지할 수도 있으며, 다르게는 미세금속 패턴 자체를 티타늄-알루미늄-구리 합금, 티타늄, 구리/티타늄(Cu/Ti), 티타늄 합금, 몰리브덴(Mo), 및 흑색 크롬메이크(cromate)등과 같이 자체적으로 암색을 가지는 블랙 금속으로 형성하여 가시 현성을 방지하거나, 전도성이 뛰어난 은으로 미세금속 패턴을 제공한 후에, 그 상면에 다시 광흡수층을 제공할 수도 있다. 물론, 미세금속 패턴은 은 외에도 금, 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.
이때, 광흡수층 역시 티타늄/알루미늄/구리 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 구리/티타늄(Cu/Ti), 흑색 크롬메이트(cromate), 및 몰리브덴(Mo) 등과 같은 암색의 금속을 이용하여 형성되거나, 산화물 증착층 및 금속층을 적층하거나, 저반사 코팅을 이용하여 형성할 수 있다.
구체적으로, 산화물 증착층 및 금속층이 적층되는 적층물을 이용하여 광흡수층의 역할을 하는 블랙층을 만들 수 있는데, 예를 들어서 알루미늄 위에 크롬을 이차로 적층구조로 코팅을 하고 크롬을 크로메이트 처리하면 어두운 색상으로 변한다.
또는 카본을 추가로 코팅을 하거나, SiO2, TiO2, Al2O3 등의 산화물 증착층을 금속 위에 멀티 코팅을 하여 외부 광을 흡수하는 구조를 만들어서 외부광 반사를 줄이는 방법도 있다.
또한, 본 발명의 터치스크린패널에서 절연 기판의 상부에 제공되는 글라스 기판은 신체의 접촉에 의해서 발생하는 스크래치를 방지할 수 있도록, 강성이 뛰어난 강화유리를 사용할 수도 있으며, 반드시 유리가 아니더라도 내열성이 강하며 투명하고 충격에 강한 폴리카보네이트(polycarbonate) 혹은 폴리프로필렌(polypropylene)등을 사용할 수도 있으며, 그 저면에는 미세금속 패턴 및 투명전극 패턴과 전기적으로 연결되는 연성회로기판 및 상기 패턴들과 연성회로기판을 연결하는 금속 재질의 연결선 등이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있는 윈도우 데코레이션을 함께 제공하여, 터치패널센서의 상면에 재차 윈도우 필름을 부착하는 번거로운 작업을 생략할 수 있다. 참고로, 윈도우 데코레이션은 글라스 기판의 상면 및 저면 어느 면에나 형성될 수 있으나, 저면에 형성하여 사용 중 신체 접촉이나 그 외에 외부의 물리적인 접촉에 의한 파손을 방지할 수 있다.
본 발명은 미세금속 패턴 및 투명전극 패턴을 하나의 절연 기판에 제공하여 제조과정이 간단하며, 두께를 얇게 제조할 수 있으며, 이에 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 절연 기판 상부에 제공되는 글라스 기판 상에 윈도우 데코레이션을 함께 제공하여, 별도의 윈도우 필름을 부착하는 번거로움을 생략할 수 있다.
본 발명은 투명전극에 비해서 저항 값이 작은 금속재질의 미세금속 패턴을 상부 전극으로 사용하여 면적의 제한이 적은 터치패널센서를 제공할 수 있다.
본 발명은 미세금속 패턴과 투명전극 패턴과의 폭 차이를 크게 하는 것이 용이하여, 터치패널센서의 감도를 유지한 상태에서 면적을 용이하게 넓힐 수 있는 터치패널세서를 제공할 수 있다.
본 발명은 미세금속 패턴을 비직선 형태로 제공하여, 신체 접촉에 따른 미세금속 패턴과 투명전극 패턴의 커패시턴스 값의 변화 값을 용이하게 증가시킬 수 있으며, 이에 터치패널센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
본 발명의 터치패널센서는 영상을 표시할 수 있는 유기전계발광장치, 액정표시장치 등의 디스플레이 상부에 제공되어, 디스플레이에서 제공되는 영상에 대응하여 접촉되는 신체의 좌표를 측정할 수 있다.
실시예1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치패널센서(100)는 절연 기판(110), 미세금속 패턴(112), 투명전극 패턴(114), 글라스 기판(120), 광학접착층(130), 및 보호층(140)을 포함한다.
절연 기판(110)은 투명 재질의 폴리카보네이트(Poly Carbonate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 또는 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.
상술한 절연 기판(110)에는 그 상면에 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴(112)이 형성되며, 그 저면에는 미세금속 패턴(112)과 교차되도록 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴(114)이 형성되어 있다.
미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)은 수직으로 교차되어 있으며, 본 실시예에서는 양 패턴(112, 114)이 수직으로 교차되도록 제공되어 있으나, 미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)을 교차시키는 것은 신체의 접촉에 의해서 양 패턴(112, 114)이 교차되는 지점의 커패시턴스 값의 변화를 유도하기 위한 것이기 때문에, 그 교차 각도는 유연하게 조절될 수 있다.
미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)의 교차점에서 커패시턴스 값의 변화가 유도되기 위해서는 미세금속 패턴(112)의 폭이 투명전극 패턴(114)의 폭 보다는 좁아야 한다.
여기서, 종래에는 상하부 전극을 모두 투명전극을 이용하여 비교적 폭이 좁은 상부 전극의 길이를 길게 할 경우 저항 값이 크게 증가하여, 전체적인 터치패널센서의 면적이 제한되었으나, 본 발명에 따른 터치패널센서(100)에서는 절연 기판(110) 상부에 제공되는 전극을 금속 재질을 이용하여 제공함으로써, 길이에 따 른 저항 증가를 최소화하고 이로 인하여 비교적 자유롭게 터치패널센서(100)의 면적을 증가시킬 수 있다.
다만, 금속은 불투명한 재질이기 때문에, 배면에서 디스플레이의 발광 시 미세금속 패턴(112)이 가시화될 수 있으나, 본 발명의 터치패널센서(100)에서는 미세금속 패턴(112)의 폭을 조절하여 가시되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 그 폭이 0초과 30㎛이하로 형성하여 가시되는 것을 방지한다.
또한, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)을 한 장의 절연 기판(110)의 양면에 각각 제공함으로써, 종래의 두 장의 절연시트에 제공하는 경우보다 얇게 제조가 가능하며, 이로 인하여 감도의 향상과 제조비용의 절감, 제조과정의 간소화를 구현할 수 있다.
한편, 절연 기판(110)의 일면에 미세금속 패턴(112)이 형성된 상태에서 절연 기판(110)의 타면에 투명전극 패턴(114)을 형성할 경우에는, 미세금속 패턴(112)을 보호하기 위한 보호막을 형성한 후에, 투명전극 패턴(114)을 형성하고, 상기 보호막을 제거할 수 있으며, 투명전극 패턴을 먼저 형성하고 미세금속 패턴을 형성할 경우에는 상술한 바와 반대로 투명전극 패턴을 보호하기 위한 보호막을 이용하여 투명전극 패턴을 커버한 후에 미세금속 패턴을 제공할 수 있다.
참고로, 상기 투명전극 패턴(114) 혹은 미세금속 패턴(112)은 감광막을 이용한 사진 식각 혹은 실크스크린 등의 다양한 방법과 같이 이미 널리 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 상세한 내용은 이미 공지된 기술을 참조할 수 있다.
또한, 경우에 따라서 절연 기판은, 절연 기판의 일면과 타면에 각각 투명전 극 패턴을 위한 ITO 혹은 IZO, ANT(Carbon Nano Tube), PEDOT(고분자 전도성 투명 전극) 등을 이용한 투명전극층 및 미세금속 패턴을 위한 알루미늄 혹은 티타늄을 이용한 미세금속 패턴을 위한 미세금속층이 형성된 상태로 제공되고, 양 층을 패터닝을 통해 원하는 패턴을 형성한 후 제공할 수 있다.
절연 기판 상에 미세금속층을 위하여 금속을 코팅하는 방법으로서는 통상의 열증착(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-Beam Evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 화학증착(CVD) 등의 방법으로 박막 금속을 코팅하는 방법이 있다. 이 경우 코팅된 상태에서 미세금속 패턴을 형성하기 위해 감광제 코팅과 마스크를 통한 자외선 노광등을 이용한 반도체 식각 공정과 유사한 방법을 이용하여 미세금속 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 미세금속 패턴(112)의 도전성을 높이려면, 보다 저항 값이 작은 금속을 선택하는 방법과 금속의 두께를 증가시키는 방법이 있다.
도전성이 좋은 금속은 알루미늄이나 구리나 골드나 실버 등이 있다.
그러나, 상술한 박막 금속 코팅 방법 즉 열증착, 전자빔 증착법, 스퍼터링, 화학증착 등의 방법으로는 금속의 두께를 올리는 데에 한계가 있을 수 있다.
통상의 경우 박막 금속 코팅 방법은 0.1~0.5㎛ 이상을 올리지 않는다. 이 이상을 올릴 경우 증착 시간이 많이 걸리거나 스트레스에 의해 진공 금속 박막 코팅에 문제가 발생할 가능성이 있기 때문이다.
따라서, 미세금속 패턴의 전도도를 높이는 것이 필요하면 미세금속 패턴을 형성한 다음 통상적인 방법의 전해 또는 무전해 도금을 통하여 미세금속 박막 위에 추가 도금을 할 수도 있다.
전해 도금은 전기를 인가하여 도금을 하는 방법으로서 전기 도금이라고도 하며, 무전해 도금은 전기를 인가하지 않고 금속 위에 추가적인 금속의 도금이 화학적으로 일어나도록 하는 방법으로서 용도에 따라 다르게 사용할 수 있다.
예를 들어서 구리로 박막 금속 코팅을 하고 미세금속 패턴을 형성한 다음 추가로 전기 도금을 통하여 구리를 이차로 올릴 수도 있다.
구리의 경우 도금은 수 내지 수십 ㎛까지 용이하게 도금이 되기 때문에 두께를 쉽게 올릴 수가 있고 따라서 전기 저항을 낮추는 것이 용이하다.
한편, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴 상에 다시 도금되어 적층되는 도금층을 이용하여 블랙 처리할 수도 있으며, 니켈도금, 크롬도금 중에서 흑 니켈 도금, 흑 크롬 도금 등을 통하여 검은색의 도금이 가능하다. 따라서, 최종적으로 검은색 도금층을 미세금속 패턴 상에 형성함으로서 외광 반사를 줄일 수 있다.
상술한 절연 기판, 미세금속층, 투명전극층이 형성된 적층물은 복수개의 절연 기판이 일체로 연결된 절연 원판 및 절연 원판의 일면과 타면에 각각 형성된 투명전극층 및 미세금속층이 형성된 적층물을 적절한 크기로 절단하여 제공할 수 있으며, 절단하기 전에 양 층을 패터닝하여 원하는 투명전극 패턴과 미세금속 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 미세금속층 상에 별도의 광흡수층을 더 형성하여, 미세금속층의 패터닝 과정에서 함께 패터닝할 수도 있다.
또한, 절단하여 복수개의 절연 기판을 제조할 수 있는 가공 전 상태의 절연 원판 상에 그라비아 인쇄 혹은 실버 페이스트(silver paste) 인쇄, 도전성 잉크를 이용한 잉크젯 인쇄 등의 작업 방법을 통해서 미세금속 패턴 및 투명전극 패턴을 형성시키고, 추후에 원하는 면적을 갖는 절연 기판의 크기로 절단하여 사용할 수도 있다.
특히, 인쇄로 미세금속 패턴을 형성하는 경우에는 아래와 같은 터치스크린 패널이 대형일 때 유용하게 적용할 수 있다.
구체적으로, 터치스크린 패널의 크기가 30인치 이상의 대형 사이즈일 경우 화면을 가까이서 보지 않기 때문에 미세 패턴이 수십㎛ 이상이 되더라도 일반적으로 디스플레이를 보는 데에 지장이 없다. 따라서 인쇄에 의해 금속 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
인쇄에 의한 금속 패턴은 특히 전기 전도성 금속을 이용하는데, 이러한 금속으로서는 실버 잉크, 나노 실버 잉크, 카본 잉크 등의 다양한 금속 소재의 잉크를 이용할 수 있다.
이 중에 특히 그라비아 인쇄나 잉크젯 인쇄 등은 30㎛의 인쇄가 가능하여 인쇄에 의한 미세금속 패턴의 형성이 가능하며, 인쇄 방법이기 때문에 30인치 이상의 대형사이즈의 제작도 가능하다.
또한, 이 경우에도 앞서 설명한 바와 같이, 전기 전도도를 높이기 위해 추가적으로 전해 또는 무전해 도금을 이용하여 인쇄가 된 금속 패턴 위에 구리 등의 도금층을 형성하여 전기저항을 줄일 수 있다.
인쇄에 의한 미세금속 패턴 형성의 장점은 인쇄를 할 때 바로 미세금속 패턴을 형성한다는 것과 대형사이즈의 형성이 가능하다는 것이다.
한편, 상술한 바와 같이, 미세금속 패턴(112)의 폭을 조절하여 가시되는 현상을 방지할 수도 있으며, 본 실시예에서는 미세금속 패턴(112)을 티타늄/알루미늄/구리 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄/크롬 적층구조, 알루미늄/크롬 적층구조, 구리/티타늄(Cu/Ti), 흑색 크롬메이트, 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 이용한 암색 금속으로 형성하여 외부에서 가시되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 경우에 따라서 전도성이 뛰어난 은으로 미세금속 패턴을 제공한 후에, 그 상면에 다시 광흡수층을 제공할 수도 있다. 참고로, 암색 크롬메이트는 크롬산, 황산나트륨, 질산은을 혼합한 용액을 이용한 도금 방법으로 제공할 수 있다.
또한, 절연 기판(110)의 상부에는 글라스 기판(120)이 배치되어, 절연 기판(110) 상면으로 노출된 미세금속 패턴(112)을 보호할 수 있다.
절연 기판(110)의 상부에 제공되는 글라스 기판(120)은 신체의 접촉에 의해서 발생하는 스크래치를 방지할 수 있도록, 강성이 뛰어난 강화유리를 사용하여 터치패널센서(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 그 저면에는 미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)과 전기적으로 연결되는 연성회로기판(160) 및 상기 패턴(112, 114)들과 연성회로기판(160)을 연결하는 금속 재질의 연결선(102, 104) 등이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있는 윈도우 데코레이션(122)을 함께 제공하여, 터치패널센서의 상면에 재차 윈도우 필름을 부착하는 번거로운 작업을 생략할 수 있다.
상술한 바와 같이, 미세금속 패턴(112)과 투명전극 패턴(114)의 상호 작용에 의해서 발생한 신체의 접촉 신호를 외부로 전달하기 위하여 연성회로기판(160)을 제공한다.
연성회로기판(160)은 투명전극 패턴(114)의 단부에 인접하게 절연 기판(110)에 연결된다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 기판(110)의 상면에 제공된 미세금속 패턴(112)은 금속으로 제공되는 제1 연결선(102)에 의해서 연성회로기판(160)과 전기적으로 연결되며, 투명전극 패턴(114) 역시 마찬가지로 금속으로 제공되는 제2 연결선(104)에 의해서 연성회로기판(160)과 전기적으로 연결된다.
다만, 연성회로기판(160)은 투명전극 패턴(114)의 단부에 인접하게 절연 기판(110)에 연결되기 때문에, 미세금속 패턴(112)의 단부에 인접하게 연성회로기판(160)을 연결시키는 경우와 비교할 때, 연결선(102, 104)을 배치하기 위한 절연 기판(110)의 면적을 감소시킬 수 있다.
한편, 제1 및 제2 연결선(102, 104)은 각각 절연 기판(110)의 서로 다른 면에 제공되기 때문에, 연성회로기판(160)의 회로단자(164) 또한 연성회로기판(160)의 상하면에 나누어 배치되어 있다. 구체적으로, 연성회로기판(160)은 절연 기판(110)에 연결되는 방향과 나란하게 절개되어 절개된 부분을 기준으로 양쪽의 절개부(162)를 형성하고 있으며, 2개의 절개부(162)는 각각 절연 기판(110)의 상면 및 저면에 밀착된다. 이에 좌측 절개부(162)에 형성된 회로단자(164)는 미세금속 패턴(112)과 전기적으로 연결되는 제1 연결선(102)과 연결되며, 우측 절개부(162)에 형성된 회로단자(164)는 투명전극 패턴(114)과 전기적으로 연결되는 제2 연결선(104)과 연결된다.
또한, 절연 기판(110) 및 글라스 기판(120)을 상호 접합하기 위한 광학접착층(130)으로는 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive) 필름을 사용할 수 있으며, OCA 필름에 의해서 절연 기판 및 글라스 기판은 광학적으로도 우수하게 부착될 수 있다. 이때, OCA필름은 수분 흡수에 기인한 발포 또는 박리 현상을 방지하고, 열 팽창에 기인한 터치패널센서의 광학 특성의 강하 또는 휨을 방지하기 위하여 수분 흡수속도가 낮고 내열성 면에서 우수한 아크릴계의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 절연 기판(110) 하부에 제공되는 투명전극 패턴(114)의 경우 ITO가 산화될 수 있기 때문에, 투명전극 패턴(114)을 보호할 수 있는 보호층(140)이 더 제공되며, 보호층(140)은 자외선 경화수지 혹은 기타 다른 합성수지를 사용하거나, 별도의 필름을 부착하는 방법, 스프레이나 잉크젯 인쇄, 실크 인쇄 등으로 투명 유기 물질을 코팅하는 방법, 또는 산화물 금속 박막 진공 코팅을 통해서 ITO 전극에 대한 보호코팅도 가능하다. 상술한 방법 등으로 보호층을 절연 기판(110) 하부에 제공되어 투명전극 패턴(114)을 보호할 수 있다.
또한, 절연 기판(110)으로 한 장의 투명한 기판을 이용하는 구조에서는 미세금속 패턴(112) 및 투명전극 패턴(114)과 각각 전기적으로 연결되는 제1 연결선(102) 및 제2 연결선(104)을 동시에 형성할 수 있는 장점이 있다.
연결선(102, 104)들은 통상적으로 실버 잉크를 이용한 실크인쇄 법으로 제작되거나 추가적인 금속을 증착하고 이를 패턴을 형성하는 에칭방법을 사용할 수 있 다. 또는 메탈 마스크를 이용하여 미리 패턴이 형성 된 구멍이 뚫린 기판을 마스크로 사용하여 직접 패턴이 형성 된 금속으로 박막 코팅을 할 수 있다.
다만, 상술한 방법은 전부 센서 전극 역할을 하는 미세금속 패턴 혹은 투명전극 패턴과 같은 패턴에 전도성 연결선을 제공하려면, 이중으로 작업을 하여야 하는 문제가 있다.
그러나, 본 발명에 따라 일면에는 투명전극 패턴을 형성하고, 타면에는 미세금속 전극을 형성하는 경우, 연결선을 미세금속 전극을 형성할 때 함께 형성할 수 있는 장점이 있다. 즉, 금속은 자체적으로 전도성이 좋기 때문에 금속 자체를 연결선으로 사용할 수 있어서 미세금속 패턴(112)와 연결선(102)을 한꺼번에 형성을 한다.
또한, 통상적으로 미세금속 패턴은 금속과 비교할 때 그 전도도가 낮아 신호 연결선으로 사용하기 어렵기 때문에 투명한 재질의 ITO 혹은 IZO 대신에 금속을 이용하여 연결선을 형성하여야 한다.
그러나, 본 발명에서는 미세금속 패턴을 형성할 때 함께 연결선을 형성하여, 추가적인 공정 발생이 없고, 이에 원가 절감 효과가 발생한다.
실시예2
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널센서의 단면도이다.
본 실시예에 따른 터치패널센서의 구성요소들은 도 1 및 도 2에서 설명한 터치패널센서와 실질적으로 동일하며, 이에 본 실시예에서는 앞선 실시예와는 다르게 미세금속 패턴 상부에 배치되는 광흡수층을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치패널센서의 구성요소들에 대한 설명은 앞선 실시예의 터치패널센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 터치패널센서(200)는 절연 기판(210), 미세금속 패턴(212), 투명전극 패턴(214), 글라스 기판(220), 광학접착층(230), 및 보호층(240)을 포함하며, 절연 기판(210)의 상면에 형성된 미세금속 패턴(212) 상부에는 미세금속 패턴(212)이 가시되는 것을 방지하기 위한 광흡수층(250)이 제공된다.
광흡수층(250)은 절연 기판(210) 상에 미세금속 패턴(212)을 위한 금속층과 광흡수층(250)을 위한 금속층을 순차적으로 적층 형성한 후에, 두 개의 금속층을 한꺼번에 패터닝하여 미세금속 패턴(212) 상면에 광흡수층(250)이 형성되도록 할 수 있다.
참고로, 광흡수층(250) 및 미세금속 패턴(212)을 형성할 경우에, 절연 기판(210)의 저면에 투명전극 패턴(214)이 먼저 형성되어 있는 경우에는, 투명전극 패턴(214)을 보호하기 위한 합성수지를 이용하여 투명전극 패턴(214) 상에 보호막을 형성한 후, 광흡수층(250) 및 미세금속 패턴(212)을 형성한 후에, 상기 보호막을 제거할 수 있다.
광흡수층(250)은 미세금속 패턴(212)의 상면에 형성되어 있기 때문에, 터치패널센서의 하부에 위치한 디스플레이의 발광 시 외부에서 가시되는 것을 방지할 수 있으며, 상술한 광흡수층(250)은 구리/티타늄(Cu/Ti), 몰리브덴(Mo), 흑색 크롬 메이트 중 적어도 어느 하나를 이용하거나, 산화물 증착층 및 금속층을 적층하거나 저반사 코팅을 이용하여 형성할 수도 있다.
이하, 앞서 설명한 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 터치패널센서를 제조하기 위한 절연 기판재에 대해서 설명한다.
앞서 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 절연 기판의 양면에 각각 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴 및 미세금속 패턴과 교차하며 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴이 형성된 터치패널센서에 적용할 수 있는 절연 기판재는, 절연 원판, 절연 원판의 일 면에 투명전극 패턴을 위한 투명전극층, 및 절연 원판의 타 면에 미세금속 패턴을 위한 미세금속층을 포함하는 것으로 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 터치패널센서를 제조하기 위한 절연 기판재가 도시되어 있다.
절연 기판재(300)는 절연 원판(310), 투명전극층(320), 및 미세금속층(330)을 포함한다.
절연 원판(310)은 합성수지나 유리재질을 사용할 수 있으며, 절연 원판(310)의 일 면에는 투명전극층(320)이 타 면에는 미세금속층(330)이 형성된다.
투명전극층(320)은 패터닝 과정을 통해서 투명전극 패턴을 형성할 수 있으며, 마찬가지로, 미세금속층(330)은 패터닝 과정을 통해서 미세금속 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 절연 원판(310)은 합성수지로 제공되어, 상술한 절연 기판재(300)는 롤러에 롤링된 상태에서, 미세금속 패턴 혹은 투명전극 패턴의 패터닝을 위해 롤러(305)에서 인출될 수 있으며, 절연 기판재(300)는 미세금속층(330) 및 투명전극층(320)의 표면을 보호하기 위한 보호필름(340)이 각각 적층된 상태로 제공된다. 상기 보호필름(340)들은 패터닝 과정 전에 제거될 수 있다.
상술한 바와 같이, 보호필름(340)을 제거한 상태의 절연 기판재(300)를 가지고, 미세금속층(330) 및 투명전극층(320)을 패터닝한 후에는, 원하는 크기로 절단하여 터치패널센서를 위한 절연 기판재로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터치패널센서를 제조하기 위한 절연 기판재의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100：터치패널센서 110：절연 기판
112：미세금속 패턴 114：투명전극 패턴
120：글라스 기판 122：윈도우 데코레이션
130：광학접착층 140：보호층
150：광흡수층 160：연성회로기판
162：절개부 164：회로단자

Claims (18)

  1. 신체의 접촉을 감지하는 터치패널센서에 있어서,
    절연 기판;
    상기 절연 기판의 상면에 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴;
    상기 절연 기판의 저면에 상기 미세금속패턴과 교차되도록 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴;
    상기 절연 기판의 상부에 제공되며, 어느 일면에 상기 절연 기판의 가장자리에 대응하는 윈도우 데코레이션이 형성되는 글라스 기판; 및
    상기 절연 기판 및 상기 글라스 기판을 상호 접합하는 광학접착층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 기판의 저면에는 상기 투명전극 패턴을 커버하는 보호층이 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴의 상면에는 광흡수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광흡수층은 티타늄/알루미늄/구리 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 구리/티타늄(Cu/Ti), 흑색 크롬메이트(cromate), 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성되거나,
    산화물 증착층 및 금속층을 적층하거나, 저반사 코팅을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광흡수층은 상기 미세금속 패턴 상에 전해 또는 무전해 도금 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴은 티타늄/알루미늄/구리 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄/크롬 적층구조, 알루미늄/크롬 적층구조, 구리/티타늄(Cu/Ti), 흑색 크롬메이트, 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 이용한 암색 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴 및 상기 투명전극 패턴의 상호 작용에 의해서 발생한 신체의 접촉 신호를 외부로 전달하기 위한 연성회로기판을 더 포함하며,
    상기 연성회로기판은 상기 투명전극 패턴의 단부에 인접하게 상기 절연 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연성회로기판은 상기 절연 기판에 연결되는 방향과 나란하게 절개되어 상기 절개된 부분을 기준으로 양쪽의 절개부를 형성하며,
    상기 절개부는 각각 상기 절연 기판의 상면 및 저면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터치패널센서의 배면에서 발광 시 상기 미세금속 패턴이 가시화되지 않는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴은 0초과 30㎛이하의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 절연 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 또는 유리 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  12. 제1항에 있어서,
    절단하여 복수개의 상기 절연 기판을 제조할 수 있는 가공 전 상태의 절연 원판 상에 그라비아 인쇄 혹은 실버 페이스트(silver paste) 인쇄, 도전성 잉크를 이용한 잉크젯 인쇄의 방법으로 미세금속 패턴 및 투명전극 패턴을 형성시키고, 상기 절연판을 상기 절연 기판의 크기로 절단하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴 및 상기 투명전극 패턴을 외부의 연성회로기판과 각각 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하며,
    상기 연결선은 상기 미세금속 패턴과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따라, 절연 기판의 양면에 각각 상호 나란하게 형성되는 복수개의 미세금속 패턴 및 상기 미세금속 패턴과 교차하며 상호 나란하게 형성되는 복수개의 투명전극 패턴이 형성된 터치패널센서를 제조하기 위한 절연 기판재에 있어서,
    절연 원판;
    상기 절연 원판의 일 면에 상기 투명전극 패턴을 위한 투명전극층; 및
    상기 절연 원판의 타 면에 상기 미세금속 패턴을 위한 미세금속층;을 포함하 는 것을 특징으로 하는 절연 기판재.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연 원판은 합성수지 또는 유리재질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 절연 기판재.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 절연 기판재는 롤러에 롤링된 상태로 제공되며, 상기 미세금속 패턴 및 상기 투명전극 패턴의 패터닝을 위해 롤러에서 점차 인출되면서 제공되는 것을 특징으로 하는 절연 기판재.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 절연 기판재는 상기 미세금속층 및 상기 투명전극층의 표면을 보호하기 위한 보호필름이 각각 적층된 상태로 제공되는 것을 특징으로 하는 절연 기판재.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 미세금속 패턴 및 상기 투명전극 패턴을 외부의 연성회로기판과 각각 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하며,
    상기 연결선은 상기 미세금속 패턴과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 기판재.
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