KR20110110513A

KR20110110513A - 터치패널센서

Info

Publication number: KR20110110513A
Application number: KR1020100029878A
Authority: KR
Inventors: 남동식; 박철
Original assignee: (주)삼원에스티
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-07

Abstract

신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는 투명 기판, 투명 기판 상에 형성되어 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 투명 전극을 포함하는 투명 전극패턴부, 및 투명 전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되며, 투명 전극 상에 형성되는 저저항 전극을 포함하는 저저항 패턴부를 포함하며, 저저항 패턴부는 규칙적이거나 불규칙적인 곡선, 또는 규칙적이거나 불규칙적인 절곡선 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

터치패널센서{TOUCH PANEL SENSOR}

본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 평판 상에서 손가락의 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있는 터치패널센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 뮤츄얼 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치패널센서(1)는 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)가 소정 간격 이격되어 접합된다. 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)의 마주보는 면에는 각각 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40)이 상호 수직하게 배열되어 있으며, 구체적으로, 하부 ITO전극(30)은 하부 절연시트(10)의 상면에 좌측에서 우측으로 배향되어 있으며, 상부 ITO전극(40)은 상부 절연시트(20)의 저면에 상측에서 하측으로 배향되어 있다.

상술한 터치패널센서(1)는 상호 교차하도록 배치되는 하부 ITO전극(10) 및 상부 ITO전극(20)의 각 교차지점마다 각 교차지점의 면적에 대응하는 소정의 정전 용량 즉, 커패시턴스 값이 존재하는데, 신체 일부가 근접하면 상부에 배치된 상부 ITO전극(20)의 면적에 신체 일부의 면적이 더해져 커패시턴스 값이 변경될 수 있다.

이때, 그 폭이 하부 ITO전극(30)과 비교하여 상대적으로 좁은 상부 ITO전극(20)은 간헐적으로 전류가 제공되는 구동전극(drive line)으로 사용될 수 있으며, 하부 ITO전극(30)은 상부 ITO전극(20)으로 전류가 제공될 때, 신체 일부의 접근 유무에 의해서 변경되는 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(20)의 커패시턴스 값의 변화에 의해서 발생하는 출력 신호 즉 전류 값의 차이를 측정하는 센싱전극(sense line)으로 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 디스플레이 상부에 배치되어, 간헐적으로 전달되는 전류와 같은 입력 신호에 대응하여, 변화되는 출력 신호의 변화를 감지함으로써, 신체 일부의 접촉 위치를 감지하는 방식을 뮤츄얼(mutual) 방식 또는 뮤츄얼 커패시턴스 터치센싱(mutual capacitance touch sensing) 방식이라 한다.

한편, 하부 ITO전극(20)의 경우에는 그 폭이 상부 ITO전극(40)과 비교할 때, 비교적 넓기 때문에, 그 길이가 다소 길어지더라도 간헐적으로 전달되는 입력 신호 혹은 출력 신호가 충분히 외부의 제어부로 전달시킬 수 있는 저항 값을 갖도록 조절할 수 있다. 여기서, 제어부는 입력 신호를 하부 ITO전극(20) 혹은 상부 ITO전극(40) 어느 한쪽으로 입력하고, 다른 한쪽으로 출력된 출력 신호를 이용하여 신체 일부의 접촉 위치를 감지하는 역할을 한다.

다만, 상부 ITO전극(40)은 교차지점에서 커패시턴스 값의 변화가 발생하도록, 그 폭이 하부 ITO전극(20) 보다 좁게 형성되기 때문에, 그 길이가 길어질수록 급격한 저항 값의 상승이 발생할 수 있다. 이에, 상부 ITO전극(40)을 길게 형성하기 어려우며, 이로 인하여 터치패널센서(1)의 전체 면적의 제한이 있을 수 있다.

구체적으로 설명하면, 저항 값은 면적에 반비례하고 그 길이에 비례하기 때문에, 일반적으로 ITO 혹은 IZO를 이용한 전극의 경우 전극의 폭 길이와, 전극의 연장 방향에 해당하는 길이가 동일한 비율로 증가할 경우에 유사한 저항 값을 갖게 된다. 즉, 저항 값은 저항체의 폭이 동일할 경우, 그 길이가 증가할수록 저항 값이 증가할 수 있다.

이러한 점을 고려하여, 하부 ITO전극(20)의 폭을 대략 5mm로 제공하고, 상부 ITO전극(40)의 폭을 300㎛ 정도가 되도록 제공하면, 일반적인 휴대용 단말기에 사용되는 수 인치(inch)정도의 화면 크기를 갖는 디스플레이에 적용되어, 상부 ITO전극(40)의 경우 수백Ω 정도의 저항 값을 갖는다.

한편, ITO의 저항을 낮추기 위해 ITO의 두께를 증가시킬 수 있으나, 이러한 경우 투과도가 저하되는 문제점이 있으며, 그 폭을 상술한 300㎛ 이하가 되도록 제조하는 경우에는, 길이 증가에 따른 저항 값의 증가가 너무 큰 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상부 ITO전극(40)의 저항 값을 줄이기 위하여 그 폭을 넓게 하는 것은, 하부 ITO전극(20)과 상호 작용하여 발생하는 커패시턴스 값의 변화 발생을 고려하여 제한되기 때문에, 그 폭을 하부 ITO전극(20)의 폭 보다 넓게 할 수 없는 제약이 있으며, 더욱이, 그 폭을 너무 넓게 하면 외부에서 가시되는 문제가 발생할 수도 있다.

또한, 상술한 터치패널센서(1)의 투명한 전극 제조에 사용되는 ITO 및 IZO는 금속과 비교하여 저항이 높기 때문에, 터치패널센서(1)로 제공되는 입력 신호, 및 변경된 커패시턴스 값에 의해서 발생되는 출력 신호의 손실에 의해서 터치패널센서(1)의 감도가 크게 저하될 수 있다.

본 발명은 비교적 저항계수가 큰 투명 전극을 사용하여도 미약한 신호를 용이하게 감지할 수 있는 신호 감지도가 뛰어난 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 비교적 저항계수가 큰 투명 전극을 사용하여도 면적의 제한이 적은 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 비교적 저항이 큰 투명 전극을 사용하더라도 신호 감지도가 뛰어나며, 대형 디스플레이 장치에 적용 가능하도록 면적의 제한이 적으며, 투명도 및 선명도가 뛰어난 터치패널센서를 제공한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는 투명 기판, 투명 기판 상에 형성되어 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 투명 전극을 포함하는 투명 전극패턴부, 및 투명 전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되며, 투명 전극 상에 형성되는 저저항 전극을 포함하는 저저항 패턴부를 포함하며, 저저항 패턴부는 규칙적이거나 불규칙적인 곡선, 또는 규칙적이거나 불규칙적인 절곡선 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

투명 기판 상에 위치하여 신체의 접근 또는 접촉에 의해서 정전용량이 변화하는 투명 전극을 포함하는 투명 전극패턴부에서 발생한 전기적인 신호가 투명 전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되는 저저항 전극을 포함하는 저저항 패턴부를 따라서 이동함으로써, 저항에 의한 신호 감쇄가 적어 미약한 신호의 전달이 용이하며, 투명 전극패턴부의 저항에 의한 면적 제한이 적다.

투명 기판은 투명 재질의 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.

투명 전극패턴부 역시 투명 기판과 마찬가지로 투광성을 고려하여 그 소재를 선택할 수 있으며, 구체적으로, 투명 전극의 소재로써 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(indium zinc oxide), 탄소나노튜브(CNT), 초박막 금속패턴 등을 사용할 수 있다. 이러한 소재는 비록 도전성 재질이기는 하지만 일반적인 금속에 비해서 저항계수가 큰 편이기 때문에, 미약한 신호를 수신하거나, 투명 전극의 길이가 길어지는 경우, 또는 투명 전극의 면적이 넓어지는 경우에는 신호의 손실이 커지거나 상쇄되는 문제점들이 발생될 수 있으나, 저저항 패턴부를 금속재질로 사용하여 그 상부에 제공함으로써, 이를 해결할 수 있다. 참고로, 저저항 패턴부는 투명 전극패턴부보다 현저하게 좁은 폭으로 형성될 수 있으며, 금속이 아니더라도 저저항 특성을 갖는 탄소나노튜브 등의 낮은 저항 특성을 가진 재질이 사용될 수 있다. 저저항 패턴부는 약 30㎛, 바람직하게는 10㎛이하로 형성되기 때문에 투명이건 불투명이건 투명 전극패턴부 상에 형성되면 육안으로 식별이 어렵도록 형성될 수가 있다.

한편, 본 발명에 따른 터치패널센서의 투명 기판은 한 장 또는 두 장이 제공될 수 있다. 투명 기판이 한 장 제공되는 경우, 상술한 투명 전극패턴부 및 저저항 패턴부는 투명 기판의 어느 일면에만 세트로 제공되고, 다른 일면에는 투명한 재질 또는 불투명한 재질로 형성되는 일반적인 전극패턴부가 제공될 수 있다. 물론, 다른 일면에도 상술한 투명 전극패턴부 및 저저항 패턴부가 세트로 제공될 수 있다. 또한, 투명 기판이 두 장 제공되는 경우, 어느 한 장에는 상술한 투명 전극패턴부 및 저저항 패턴부가 세트로 제공되고, 다른 한 장에는 투명한 재질 또는 불투명한 재질로 형성되는 일반적인 전극패턴부가 제공될 수 있다. 물론, 다른 한 장에도 상술한 투명 전극패턴부 및 저저항 패턴부가 세트로 제공될 수 있다. 여기서, 투명한 재질로는 앞서 설명한 ITO, IZO, 탄소나노튜브, 초박막 금속패턴 중에서 선택할 수 있으며, 불투명한 재질 역시 앞서 설명한 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 상기 금속의 합금 등을 선택할 수 있다.

한편. 저저항 전극은 약 30㎛ 이하의 폭, 바람직하게는 10㎛ 이하의 폭으로 형성되기 때문에, 육안으로 식별이 어려운 두께로 형성될 수 있으며, 아울러 저항 패턴부는 규칙적이거나 불규칙적인 곡선, 또는 규칙적이거나 불규칙적인 절곡선 형태로 형성되어 일체로 연결된 직선인 경우보다 육안으로 식별이 어렵다.

본 발명의 터치패널센서는 비교적 저항계수가 큰 투명 전극을 사용하여도 투명 전극보다 저항 계수가 작은 저저항 전극을 투명 전극 상에 더 형성함으로써, 신호 전달이 용이하며, 이에 기존에 투명 전극의 저항에 의해서 한정되던 면적의 제한으로부터 자유롭다.

본 발명의 터치패널센서에 사용되는 금속재질의 저저항 전극은 그 폭이 30㎛ 이하로 형성되어, 외부에서 잘 가시되지 않으며, 아울러, 곡선이나 절곡선으로 제공되어 직선의 경우보다 저저항 전극은 외부에서 잘 가시되지 않아 터치패널센서의 투명도 및 선명도에 큰 영향을 주지 않는다.

도 1은 종래의 뮤츄얼 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 저저항 패턴부와 다른 형태의 저저항 패턴부들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 저저항 패턴부가 외부에서 가시되는 것을 최소화할 수 있는 광흡수부를 포함하는 터치패널센서의 부분 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 다양한 형태의 투명 전극패턴부 상에 형성되는 저저항 패턴부를 포함하는 터치패널센서를 설명하기 위한 도면들이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 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 발명은 디스플레이 장치의 상부에 배치되어 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 터치패널센서(100)는 하부 절연시트(110), 상부 절연시트(120), 하부 투명전극(130), 상부 투명전극(140), 및 절연부재(150)를 포함한다.

터치패널센서(100)는 사용자가 터치패널센서(100)를 터치하면 이를 감지할 수 있도록 디스플레이 장치의 상부에 위치되기 때문에, 하부 절연시트(110) 및 상부 절연시트(120)는 배면의 디스플레이 장치를 가리지 않도록 투명한 재료를 선택하여 제조하며, 예를 들어 투명 플라스틱 필름이나 유리 등의 소재를 사용하여 제조할 수 있다.

하부 절연시트(110)는 디스플레이 장치의 상부에 배치되며, 상부 절연시트(120)는 하부 절연시트(110)와 이격되어 배치된다.

하부 투명전극(130)은 하부 절연시트(110)의 상면에 일 방향으로 나란하게 복수개가 배열되어 있으며, 상부 투명전극(140)은 상부 절연시트(120)의 저면에 하부 투명전극(130)과 교차하도록 나란하게 복수개가 배열되어 있다. 이때, 상부 투명전극(140)은 하부 투명전극(130)의 상부에서 상부 투명전극(140)과 겹쳐지는 복수개의 교차하는 영역을 형성한다.

상부 투명전극(140)은 하부 투명전극(130)의 폭보다 좁게 형성되기 때문에, 하부 투명전극(130)의 상부에 위치한 상부 투명전극(140)에 신체의 일부가 접촉 혹은 접근하면, 하부 투명전극(130)과 상부 투명전극(140)이 교차하는 영역에서 형성되는 커패시턴스 값의 변화가 발생한다.

이때, 터치패널센서(100)는 간헐적으로 전달되는 입력 신호에 대응하여 변화되는 출력 신호의 변화를 감지하여 신체 일부의 접촉 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로, 신체 일부가 특정한 교차하는 영역을 터치하는 경우, 그 부분에서는 신체 일부의 접촉이 없을 경우의 커패시턴스 값과 차이가 발생하기 때문에, 입력된 신호와 출력 신호의 변화가 발생하고, 터치패널센서(100)는 이러한 변화를 체크하여 터치된 지점의 위치를 파악할 수 있다.

다만, 앞서 설명한 바와 같이, 상부 투명전극(140)의 폭은 커패시턴스 값의 변화를 유도하기 위하여 하부 투명전극(130)의 폭보다 좁게 설계된다. 그래서, 상부 투명전극(140)의 저항 값은 하부 투명전극(130)과 비교할 때 그 길이 증가에 따른 저항 값의 증가 폭이 더 크다.

구체적으로, ITO 혹은 IZO를 이용한 하부 투명전극(130)의 경우에는 하부 투명전극(130)의 가로 및 세로 방향의 길이가 동일한 비율로 증가할 경우에 일반적으로 유사한 저항 값을 갖게 되며, 하부 투명전극(130)의 길이가 증가할수록 저항 값은 증가한다. 이에, 하부 투명전극(130)의 폭이 대략 300㎛ 이상이 되도록 하부 투명전극(130)을 형성하면, 대략 수백Ω 정도의 저항 값을 가질 수 있으며, 마찬가지로, 상부 투명전극(14)의 경우에도 하부 투명전극(130)과 마찬가지로 가로 및 세로 방향의 길이가 동일한 비율로 증가할 경우에 일반적으로 유사한 저항 값을 갖게 된다. 다만, 상부 투명전극(140)은 하부 투명전극(130)의 폭보다 좁게 설계되어 그 길이 증가에 따른 저항 값의 증가가 더 크다. 즉, 대형의 디스플레이 장치에 적용하기 위하여 터치패널센서의 면적을 크게 할 경우, 상부 투명전극(140)이 터치패널센서의 면적을 제한하는 결과를 초래한다.

본 실시예에서는 상부 투명전극(140)의 표면에 저저항 패턴부(160)를 형성하여, 상부 투명전극(140)에 의해서 터치패널센서의 면적이 제한되는 영향을 최소화할 수 있다.

복수개의 저저항 전극(161)을 포함하는 저저항 패턴부(160)의 저항계수는 상부 투명전극(140)의 저항계수 보다 낮은 재질로 형성되며, 구체적으로 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 상기 금속의 합금 등을 사용할 수 있다.

본 실시예에서 저저항 패턴부(160)의 각각의 저저항 전극(161)들은 서로 끊어져 있지만, 상부 투명전극(140) 자체도 도전성인 관계로 저저항 전극(161)들은 일련의 상부 투명전극(140) 전체를 전기적으로 연결할 수 있으며, 상부 투명전극(140)을 통해서 전달되는 전기적 신호가 상부 투명전극(140)보다 저항 계수가 작은 저저항 전극(161)을 통해서 보다 원활히 전달될 수 있다. 이에, 상부 투명전극(140)의 전체 저항 값을 낮출 수 있다.

한편, 상술한 저저항 패턴부(160)는 전기 전도성이 뛰어나지만, 비투광성으로 배면의 액정모니터 또는 기타 디스플레이로부터 조사되는 빛을 일부 가릴 수 있으나, 그 폭이 매우 작기 때문에 사실상 사용자가 인식할 수 없으며, 또한 본 발명에 따른 터치패널센서가 적용된 디스플레이 장치의 사용 중에 디스플레이 장치로부터 조사되는 빛의 산란 및 굴절 특성으로 인하여 터치패널센서의 표면으로 드러나는 조도는 거의 일정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 저저항 패턴부(160)는 복수 개의 직선 형태의 저저항 전극(161)을 포함하는데, 이는 저저항 패턴부가 끊어지지 않고 일체의 절곡선 형태로 제공되는 경우보다 외부에서 더 잘 가시되지 않을 수 있다.

물론, 저저항 패턴부는 경우에 따라서 상부 투명전극 상에서 끊어지지 않은 규칙적이거나 불규칙적인 곡선 형태로도 제공될 수 있으며, 이러한 형태의 저저항 패턴부의 경우, 본 실시예와 같이 끊어진 절곡선 형태의 저저항 전극(161)을 포함하는 저저항 패턴부(160)와 비교할 때, 비록 가시화 정도는 높을 수 있으나, 상부 투명전극(140)을 통해서 전달되는 신호 전달을 보다 원활하게 할 수 있다.

본 명세서에서 규칙적이거나 불규칙적인 곡선 또는 절곡선이라 함은, 곡선이나 절곡선이 변화하는 패턴에 의해서 구분될 수 있으며, 변화하는 패턴이란 곡선이나 절곡선의 구부러지는 정도, 구부러지는 방향, 길이 등을 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 저저항 패턴부(160)에 포함된 각각의 저저항 전극(161)들은 절곡선이 구간 별로 끊어져 직선의 형태로 제공된다. 여기서, 절곡선은 구부러지는 정도, 구부러지는 방향, 길이 등이 모두 유사한 즉 규칙적인 절곡선의 형태로 제공된다. 다만, 본 실시예에서, 절곡선 중 상부 투명전극(140)의 배향 방향과 일치하는 성분은 그대로 두고 상부 투명전극(140)의 배향 방향과 수직하는 성분을 제거되어 있으며, 절곡선 중 남아 있는 상부 투명전극(140)의 배향 방향과 나란한 성분이 각각의 저저항 전극(161)이다.

반면에, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저저항 패턴부(160-1)에 포함된 각각의 저저항 전극(161-1)들은 직선의 형태로 제공되나, 저저항 패턴부(160-1)의 저저항 전극(161-1)들은 불규칙적인 배열로 형성되어 있다. 구체적으로, 특정한 저저항 전극(161-1)과 인접한 다른 저저항 전극(161)이 상부 투명전극(140)의 배향 방향과 수직한 방향으로 이격된 거리가 서로 다르다. 즉, 저저항 패턴부(160-1)가 불규칙한 절곡선으로 제공되고, 절곡선 중 상부 투명전극(140-1)의 배향 방향과 일치하는 성분은 그대로 두고 상부 투명전극(140-1)의 배향 방향과 수직하는 성분을 제거하는 경우, 서로 인접한 저저항 전극(161-1) 간의 이격 거리는 상부 투명전극(140)의 배향 방향과 수직한 방향으로 각기 다르다. 참고로, 저저항 전극(161-1)들은 불규칙적인 배열로 인해, 저저항 전극 간의 이격 거리가 불규칙하고, 일정한 면적 내에 형성된 저저항 전극의 개수가 달라질 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 저저항 패턴부(160)는 대략 상부 투명전극(140)의 배향 방향을 향한 직선의 형태로 제공되는 저저항 전극(161)들을 포함하나, 경우에 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 저저항 전극(161-2)은 상부 투명전극(140-2)의 배향 방향과는 다소 경사지게 제공될 수도 있으며, 경우에 따라서는 기울어진 정도도 각각의 저저항 전극마다 다를 수도 있다. 이러한 경우에도 각각의 저저항 전극(161-2)이 분리된 상태로 배열 또는 분포되더라도 인접한 저저항 전극(161-2)의 단부가 겹치거나 수직하게 동일 선 상에서 연결되도록 형성된다.

또한, 저저항 패턴부(160-3)는 경우에 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 저저항 전극(161-3)이 상부 투명전극(140-3) 상에 끊어진 곡선 형태로 제공될 수도 있으며, 지그재그(zigzag)의 형태로도 제공될 수도 있다.

참고로, 본 실시예에서 저저항 패턴부(160)는 세로방향으로 일 열을 구성하는 상부 투명전극(140)의 저면에 형성되나, 상부 절연시트(120)와 맞닿는 상부 투명전극(140)의 상면에 형성되는 것도 가능하다.

상술한 저저항 패턴부(160)를 통해서 상부 투명전극(140)의 길이 증가에 따른 저항 값의 증가 정도를 조절함으로써, 터치패널센서의 면적을 용이하게 증가시킬 수 있으며, 대형의 터치패널센서에서도 상부 투명전극(140)을 통한 입력 신호 및 출력 신호가 상쇄되지 않도록 할 수 있다. 참고로, 각각의 하부 투명전극(130) 및 상부 투명전극(140)들은 그 단부와 제어부를 연결하는 연결선을 통해서 전기적으로 연결된다.

하부 및 상부 절연시트(110, 120)에 하부 투명전극(130) 및 상부 투명전극(140)을 형성하는 방법으로는 먼저, 하부 투명전극(130)의 경우 투명전극을 위한 투명전극층을 하부 절연시트 전체에 도포하고, 이를 패터닝하여 형성하는 방법이 있으며, 상부 투명전극(140)도 유사한 방법으로 제공할 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다. 마찬가지로, 상부 투명전극(140) 상에 형성된 저저항 패턴부(160) 또한 상술한 패터닝 과정을 통해서 제공할 수도 있으며, 경우에 따라서는 금속 파우더를 경화제에 혼합하여 상부 투명전극(140) 상에 직접 인쇄하는 방법 등을 사용할 수도 있다. 또한, 앞서 설명한 연결부는 저저항 패턴부(160)를 형성할 때, 함께 형성할 수도 있다. 이 경우 저저항 패턴부(160)를 연결부와 동시에 형성하여 터치패널센서(100)를 제조하는 공정의 수가 현저하게 줄어들 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 신체 일부의 접촉이 없을 경우에 하부 투명전극(130)과 상부 투명전극(140)이 교차하는 영역에서 형성되는 커패시턴스 값은 수 피코패럿(pF) 정도가 형성되는 것이 바람직하며, 하부 투명전극(130) 및 상부 투명전극(140) 간의 절연을 위하여 그 사이에 배치되는 절연부재(150)는 0 이상 50㎛이하의 두께를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 이에 본 실시예에서 하부 투명전극(130) 및 상부 투명전극(140)의 이격 거리는 절연부재(150)의 두께에 해당하는 0 이상 50㎛가 된다. 참고로, 절연부재(150)는 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용할 수 있으며, 이에 양 시트(110, 120)가 광학적으로 우수하게 부착될 수 있다. 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.

이상 상부 투명전극에 저저항 패턴부를 형성하는 다양한 예를 들어서 본 발명에 따른 터치패널센서를 설명하였다. 물론, 저저항 패턴부는 상부 투명전극에는 물론 하부 투명전극 상에도 형성할 수 있으며, 양 쪽의 투명전극 중 어느 한쪽 또는 양쪽에도 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 저저항 패턴부는 폭을 조절하여 외부에서 가시되는 것을 최소화 혹은 방지할 수 있으며, 구체적으로, 그 폭을 대략 30㎛이하로 형성하여 외부에서 잘 가시되지 않도록 할 수 있으며, 10㎛이하로 제조할 경우에 육안으로 잘 확인되지 않으며, 5㎛이하로 할 경우에는 전혀 가시되지 않는다.

또한, 저저항 패턴부에 포함된 저저항 전극을 규칙적이거나 불규칙적인 곡선, 또는 규칙적이거나 불규칙적인 절곡선 형태로 형성하여 외부에서 가시되는 것을 최소화하고 있다.

아울러, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 절연시트(120-4) 하부에 형성된 저저항 전극(161-4)의 상면에 광흡수부(162-4)을 더 개재하여 금속 재질의 저저항 전극(161-4)이 외부에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 광흡수부(162-4)는 저저항 전극(161-4)의 상면에 형성되며, 이로 인하여, 외부의 빛이 광흡수부(162-4)에 의해서 흡수되거나, 저저항 전극(161-4)으로 바로 조사되는 것을 방지하여, 외부에서 저저항 전극(161-4)이 육안으로 확인되는 것을 방지할 수 있다.

광흡수부(162-4)는 상부 절연시트(120-4)의 저면으로부터 하방으로 상부 투명전극(140), 광흡수부(162-4) 및 저저항 전극(161-4)이 순차적으로 적층되도록, 먼저, 상부 투명전극(140)이 마련된 상태에서, 광흡수부(162-4)를 위한 광흡수층을 상부 절연시트(120-4)의 저면 전체에 형성하고, 그 저면에 다시 저저항 전극(161-4)을 위한 금속전극층을 형성한 다음에, 광흡수층 및 금속전극층을 한꺼번에 패터닝하여 광흡수부(162-4) 및 저저항 전극(161-4)을 제공할 수 있다.

광흡수부(162-4)가 저저항 전극(161-4)의 상면에 형성되어 있기 때문에, 광흡수부(162-4)가 상부 절연시트(120-4)를 통해서 외부로부터 조사된 빛을 흡수함으로써, 저저항 전극(161-4)이 외부의 빛을 직접 반사하여 반짝거리는 현상을 방지할 수 있으며, 광흡수부(162-4)는 구리/티타늄(Cu/Ti) 또는 몰리브덴(Mo)을 이용할 수 있으며, SiO2및 TiO2등의 산화물 증착층 및 구리/티타늄(Cu/Ti) 또는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속을 적층한 것을 이용할 수 있다. 또한, 저반사를 위하여 SiO2와 TiO2가 교대로 적층되어 있는 저반사 코팅층, 즉 AR(anti-reflection)코팅을 이용하여 형성할 수도 있다.

이하, 상술한 하부 및 상부 투명전극과는 다른 형태의 전극을 포함하는 터치패널센서에서도 상술한 저저항 패턴부를 제공하는 다른 예들을 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 7을 참조하면, 터치패널센서는 투명 시트(201)를 포함하며, 투명 시트(201)는 기판(210), 투명 전극패턴부(220), 및 저저항 패턴부(230)를 포함한다.

기판(210)의 소재로는 PET나 PC, PE 등의 투명 플라스틱 시트나 유리 등의 절연성 소재를 사용할 수 있으며, 얇은 필름 형태로 제공된다. 기판(210)은 LCD나 유기LED 등의 디스플레이 장치 상에 별도로 장착될 수도 있지만, LCD나 유기LED의 모듈을 구성하는 투명 기판이나 필름에 사용되어 디스플레이 모듈과 일체로 제공될 수도 있다. 여기서, 기판(210)의 투명은 적용되는 디스플레이의 용도에 적합한 가독성을 저해하지 않는 한에서 약간의 불투명한 정도를 포함하는 경우도 포함한다고 할 것이다.

투명 전극패턴부(220)는 기판(210) 상에 세로 방향(y축 방향)으로 배향 형성되어 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 복수개의 투명 전극(221)을 포함하며, 투명 전극패턴부(220)의 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 도전성 투명재질을 사용한다.

이때, 투명 전극패턴부(220)를 구성하는 복수개의 투명 전극(221)은 연결 패턴(222)에 의해서 세로 방향으로 전기적으로 연결되며, 일 열을 구성하는 투명 전극(221)들과 연결 패턴(222)은 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 터치패널센서는 상술한 바와 같은 투명 시트(201)를 두 장 상하로 접착하여 형성할 수가 있다. 구체적으로, 투명 기판(210) 상에 투명 전극패턴부(220)의 배열이 세로 방향(y축 방향)으로 배향된 것과, 투명 전극패턴부(220)의 배열이 가로 방향(x축 방향)으로 배향된 것을 서로 포개어 형성할 수 있다. 이렇게 두 장의 투명 시트(201)를 접합하면, 가로 방향의 제1 투명 전극(221)과 세로 방향의 제2 투명 전극(221)은 서로 엇갈리게 위치하며, 각각의 전극을 잇는 제1 연결 패턴(222) 및 제2 연결 패턴(222) 들은 상하 교차하는 구조를 가지며, 이들 연결 패턴은 투명 시트 등에 의해서 전기적으로 분리될 수 있다. 여기서, 2장의 투명 시트에 각각 형성된 투명 전극패턴부 중 어느 한쪽 상에만 저저항 패턴부를 제공할 수도 있으며, 한 장의 투명시트를 사용하는 경우에도 어느 한쪽에 형성된 투명 전극패턴부 상에만 저저항 패턴부를 올릴 수 있다.

도 7에 도시된 저저항 패턴부(230)의 저저항 전극(2310)들은 도 2에 도시된 저저항 패턴부(160)의 저저항 전극(161)과 유사한 절곡선 형태로 제공되며, 경우에 따라서, 저저항 패턴부는 도 3 내지 도 5에 도신된 저저항 패턴부와 유사한 형태로도 제공될 수 있다.

이러한 터치패널센서 구조에 따르면, 터치된 위치에 따라 가로 및 세로로 배향된 투명한 투명 전극패턴부(220)의 신호 세기가 달라지며, 이들 신호 세기에 따라 가로 및 세로의 좌표를 계산할 수가 있다. 구체적으로, 터치패널센서에 손가락이 접촉되는 지점의 위치는 터치패널센서에 손가락이 접촉됨으로써 변화하는 가로 및 세로로 배향된 투명한 투명 전극패턴부(220) 각각의 신호 세기를 측정하여 가로 및 세로 좌표를 결정한 후에, 가로 및 세로의 좌표 방향의 교차점으로 산출할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 8을 참조하면, 터치패널센서는 시트(310), 및 시트(310) 상에 형성된 수직 노드 패턴부(321~328)들을 포함하는 투명 전극패턴부(320), 및 수직 노드 패턴부(321~328) 상에 형성된 저저항 전극(331, 332)들을 포함하는 저저항 패턴부(330)를 포함한다. 수직 노드 패턴부(321~328)는 상하로 배열되며, 각 배열에 의해서 제공되는 패턴부의 라인이 대략 6개 정도 제공된다.

수직 노드 패턴부(321~328)는 각각 제1 수직 노드 패턴(321a, 322a) 및 제2 수직 노드 패턴(321b, 322b)을 포함한다. 세로로 이어진 하나의 일렬을 기준으로 수직 노드 패턴부(321~328)는 마름모 또는 사각형 형태로 제공될 수 있으며, 서로 마주보는 변을 기준으로 위에서부터, 제1 수직 노드 패턴과 제2 수직 노드 패턴으로 분할된다. 이때 제1 수직 노드 패턴과 제2 수직 노드 패턴은 위에서부터 높이(d1:D1)의 비율이 (1:8), (3:7), (3:6), (4:4), (5:4), (6:3), (7:2), (8:1)로 변화하며, 이에 따라 양 패턴 간의 면적비도 높이 비율에 따라 변경된다.

제1 수직 노드 패턴(321a, 322a)은 제1 수직 연결 패턴(329a)에 의해 상하로 연결되어 있으며, 가장 위에 위치한 제1 수직 노드 패턴에서부터 면적이 단계적으로 증가한다. 반대로 제2 수직 노드 패턴(321b, 322b)은 제2 수직 연결 패턴(329b)에 의해 상하로 연결되어 있으며, 가장 위에 위치한 제2 수직 노드 패턴에서부터 면적이 단계적으로 감소한다.

본 실시예에 따른 시트(310)는 투명 재질의 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 또는 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.

상술한 수직 노드 패턴부(321~328)도 터치패널센서의 사용처에 따라서 다르게 선택될 수 있으며, 본 실시예에서는 터치 스크린과 같이 투광성이 필요한 경우에 사용하기 위하여 ITO, IZO와 같은 소재를 선택한다.

수직 노드 패턴부에서 제1 수직 노드 패턴(321a, 322a)끼리 상호 연결되며, 제2 수직 노드 패턴(321b, 322b) 역시 상호 연결된다. 연결되는 위치 역시 다양하게 선택될 수가 있다.

저저항 패턴부(330)의 저저항 전극(331)들은 세로로 이어진 하나의 일렬을 이루는 수직 노드 패턴부(321~328) 간을 연결하도록, 그 상면에 형성된다. 구체적으로, 저저항 패턴부(330)는 일렬을 이루는 제1 수직 노드 패턴(321a, 322a), 제1 수직 노드 패턴(321a, 322a) 간을 연결하는 제1 수직 연결 패턴(329a), 제2 수직 노드 패턴(321b, 322b), 및 제2 수직 노드 패턴(321b, 322b) 간을 연결하는 제2 수직 연결 패턴(329b) 상에 골고루 분포되어 형성되는 절곡선 형태의 저저항 전극(331)을 포함한다. 다만, 제1 수직 연결 패턴(329a) 및 제2 수직 연결 패턴(329b)은 그 폭이 좁아 사실상 저저항 전극이 배치되지 않을 수도 있다.

참고로, 본 실시예에 따른 저저항 전극(331) 각각은 대략 노드 패턴의 배향 방향을 따르는 절곡선으로 제공된다.

저저항 전극(331)들은 그 폭을 얇게 하는 동시에, 그 형태를 끊어진 절곡선 형태로 제공하여, 터치패널센서와 같이 투광성을 요하는 경우에 투명도 및 선명도에 큰 영향을 주지 않는다.

또한, 저저항 전극(331)을 통해서 신호를 전달하여, 비교적 저항계수가 높은 투명 전극패턴부(320)의 길이 및 면적이 증가할수록 저항이 증가하여 제한되던 터치패널센서의 면적의 제한으로부터 자유로워 질 수 있다.

도 8에 도시된 저저항 패턴부(330)는 도 2에 도시된 저저항 패턴부(160)와 유사한 절곡선 형태로 제공되며, 경우에 따라서, 저저항 패턴부는 도 3 내지 도 5에 도신된 저저항 패턴부와 유사한 형태로도 제공될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 구조를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치패널센서는 앞선 실시예에서 설명한 터치패널센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예에서 터치패널센서에 대한 설명은 앞선 실시예의 터치패널센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다. 다만, 본 실시예의 투명 전극패턴부는 앞선 도 7 및 도 8에 도시된 투명 전극패턴부와 구조가 상이하다.

도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 투명 전극패턴부를 구성하는 투명 전극(421)들 각각은 투명 기판(410) 상에 일 방향으로 나란히 배열되며, 각각의 투명 전극(421)의 폭이 상기 일 방향에 대하여 점차적으로 변화한다.

구체적으로, 각각의 투명 전극(421)의 폭은 y축 방향(세로 방향)에 대하여 점차적으로 증가하는 삼각형 형상으로 형성되어 있으며, 복수개의 투명 전극(421)은 균일 간격으로 x축 방향(가로 방향)으로 나란히 배열되어 있다.

상술한 투명 전극(421) 상에는 저저항 전극(431)들을 포함하는 저저항 패턴부가 형성된다.

본 실시예에 따른 투명 기판(410)은 투명 재질의 소재를 이용하여 형성되며, 상술한 투명 전극(421)도 터치 스크린과 같이 투광성이 필요한 경우에 사용하기 위하여 ITO, IZO와 같은 소재를 선택한다.

저저항 패턴부(430)의 저저항 전극(431)은 투명 전극(421) 상에 곡선 형태로 제공되며, 각각의 저저항 전극(431)은 그 형태는 유사하나 투명 전극(421)의 배향 방향을 기준으로 서로 간의 간격은 서로 불규칙하게 배열되어 있다. 경우에 따라서, 도 3 내지 도 5에 도신된 저저항 패턴부와 유사한 형태로도 제공될 수 있다.

참고로, 본 실시예에 따른 터치패널센서에서는 투명 전극패턴부(420)의 폭이 높이(y축 방향)에 따라서 변화하기 때문에 신체가 접촉하는 지점에 따라서 그 정전용량의 변화가 다른 점을 이용하여 터치 지점의 y좌표를 구하며, 정전용량의 변화가 있는 투명 전극(421)을 인지하여 x축 좌표를 결정할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 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.

100：터치패널센서 110：하부 절연시트
120：상부 절연시트 130：하부 투명전극
140：상부 투명전극 150：절연부재
160：저저항 패턴부 161：저저항 전극
162：광흡수부

Claims

신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 형성되어 상기 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 투명 전극을 포함하는 투명 전극패턴부; 및
상기 투명 전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되며, 상기 투명 전극 상에 형성되는 저저항 전극을 포함하는 저저항 패턴부;를 포함하며,
상기 저저항 패턴부는 규칙적이거나 불규칙적인 곡선, 또는 규칙적이거나 불규칙적인 절곡선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 저저항 패턴부는 상기 투명 전극패턴부 상에서 상호 분리된 상태로 배열되며 상기 투명 전극패턴부의 전체 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제2항에 있어서,
상기 저저항 패턴부는 상기 투명 전극패턴부 상에 불규칙적인 배열로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 저저항 패턴부는 상기 투명 전극패턴부의 형상 방향과 나란하거나 경사진 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 저저항 패턴부는 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제5항에 있어서,
상기 저저항 패턴부의 상면에 형성되는 광흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극패턴부는 도전성 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극은 상기 투명 기판 상에서 일 방향으로 배열되도록 복수개가 제공되며, 각각의 상기 투명 전극은 서로 인접하되 전기적으로 분리된 제1 노드패턴 및 제2 노드패턴을 포함하며,
일렬의 상기 투명 전극들 중 이웃하는 투명 전극에서 제1 노드패턴 및 제2 노드패턴의 저항비가 다른 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제8항에 있어서,
상기 제1 노드패턴은 일렬의 상기 투명 전극들 중 이웃하는 투명 전극의 다른 제1 노드패턴과 전기적으로 연결되며, 일련의 순서에 대해 점차 면적 또는 두께가 증가하며,
상기 제2 노드패턴도 일렬의 상기 투명 전극들 중 이웃하는 투명 전극의 다른 제2 노드패턴과 전기적으로 연결되며, 일련의 순서에 대해 점차 면적 또는 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극은 상기 투명 기판 상에 일 방향으로 나란히 배열되며, 각각의 상기 투명 전극의 폭이 상기 일 방향에 대하여 점차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.