KR20130035494A - 터치패널센서 - Google Patents

Abstract

피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서는 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되는 비도전성의 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재를 포함하며, 비도전성의 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 도전성의 와이어 부재 및 전극패턴 중 어느 일측으로 입력되는 펄스(pulse) 신호가 다른 일측으로 전달될 수 있다.

Description

터치패널센서{TOUCH PANEL SENSOR}

본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 뮤츄얼 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 상술한 터치패널센서(1)는 상호 교차하도록 배치되는 하부 ITO전극(32) 및 상부 ITO전극(12)의 각 교차지점마다 각 교차지점의 면적에 대응하는 소정의 정전 용량 즉, 커패시턴스 값이 존재하는데, 신체 일부가 근접하면 상부에 배치된 상부 ITO전극(12)의 면적에 신체 일부의 면적이 더해져 커패시턴스 값이 변경될 수 있다.

이때, 그 폭이 하부 ITO전극(32)과 비교하여 상대적으로 좁은 상부 ITO전극(12)은 간헐적으로 전류가 제공되는 구동전극(drive line)으로 사용될 수 있으며, 하부 ITO전극(32)은 상부 ITO전극(12)으로 전류가 제공될 때, 신체 일부의 접근 유무에 의해서 변경되는 하부 ITO전극(32)과 상부 ITO전극(12)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(32)의 경우에는 그 폭이 상부 ITO전극(12)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(32) 혹은 상부 ITO전극(12) 어느 한쪽으로 입력하고, 다른 한쪽으로 출력된 출력 신호를 이용하여 신체 일부의 접촉 위치를 감지하는 역할을 한다.

한편, 다시 도 1을 참고하면, 상술한 하부 ITO전극(32) 및 상부 ITO전극(12)은 각각 마주보는 하부 절연시트(31) 및 상부 절연시트(11)의 면상에 형성되어 있으며, 상하로 배치되는 ITO전극간의 전기적인 분리를 위하여 상기 시트들 사이에는 광학 접착층과 같은 별도의 절연시트(50)가 개재된다.

그리고, 상부 ITO전극(12)과 연성회로기판(60)의 단자(62)를 전기적으로 연결하기 위하여, 금속선(13)이 상부 ITO전극(12)의 단부로부터 상부 절연시트(11)의 하부까지 연장되며, 하부 ITO전극(32) 또한 별도의 금속선(33)에 의해서 회로기판(60)과 전기적으로 연결된다.

다만, 금속선(13, 33)은 금속 광택으로 반짝이며, 빛이 통과하지 않아 투명한 상부 절연시트(11)의 상부에서 육안으로 확인될 수 있다. 따라서, 금속선(13, 33) 및 회로기판(60)이 가시되는 것을 방지하기 위하여, 투명한 유리나 강화플라스틱을 이용한 강화기판(40)의 저면에 비투광성의 윈도우 데코레이션(45)을 형성하고, 강화기판(40)을 상부 절연시트(11) 상부에 배치한다.

그러나, 강화기판(40)에 의해서 터치패널센서(1)의 두께가 증가하고, 이는 터치패널센서(1)의 투명도 및 선명도를 떨어뜨리고, 터치패널센서의 감도를 떨어뜨릴 수 있다.

또한, 강화기판(40), 상부 절연시트(11) 및 하부 절연시트(31) 사이에는 각각 광학 접착층(Optical Clearance Adhesive Layer)가 개재되기 때문에, 터치패널센서(1) 자체의 두께가 두꺼워질 수 있고, 접착 과정에서 불량 발생률이 증가할 수 있으며, 전체적으로 빛의 투과도나 선명도를 떨어뜨릴 수도 있다.

이를 해결하기 위해 상부 ITO전극과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통홀을 형성하고 그 내부에 착색 도전층을 형성하는 기술이 등록특허 제10-1013037호에 개시되어 있다. 도 2는 상기 등록특허 제10-1013037호의 도면 3에 해당하는 것으로, 도 2를 참조하면, 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)을 별도로 형성하기 때문에, 양 요소의 색을 동일하게 형성하는 것이 어려우며, 색 조절이 조금이라도 실패하게 되면 착색 도전층(140)의 자리가 외형적으로 드러날 수가 있다.

본 발명은 전극패턴과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 투명 전극패턴 또는 불투명 전극패턴과 외부 장치와의 전기적 접속 구조를 용이하게 할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 터치패널센서의 적층 레이어의 수를 줄임으로써 광학적 특성 개선, 불량 발생률 감소, 무게 경량화, 비용 절감 등의 효과를 기대할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서는 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되는 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재를 포함하며, 비도전성의 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 도전성의 와이어 부재 및 전극패턴 중 어느 일측으로 입력되는 펄스(pulse) 신호가 다른 일측으로 전달될 수 있다.

윈도우 데코레이션은 비도전성 또는 고저항계수를 갖는 물질을 이용하여 제공될 수 있다. 고저항계수를 갖는 물질은 도전물질 및 비도전성의 착색물질을 혼합하여 제공할 수 있고, 여기서, 도전물질은 25%중량비 이하로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 도전물질로 카본 파우더를 사용하고, 비도전성 착색물질로 잉크를 사용하는 경우, 카본 파우더를 약 25%, 바람직하게는 약 20% 이하로 혼합함으로써 윈도우 데코레이션은 와이어부재나 전극패턴과 같이 도전성 재질로 형성되는 것보다 상대적으로 높은 저항을 가질 수 있다.

일반적으로 절연기판에 적용되는 투명 또는 불투명 전극패턴은 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위해 사용되며, 이는 정전용량 방식 또는 저항막 방식으로 형성될 수가 있다.

일반적으로 ITO 투명 전극패턴은 약 0.1㎛의 두께로 형성되는 반면, 윈도우 데코레이션은 약 2~3㎛의 두께로 형성되기 때문에, 윈도우 데코레이션이 형성된 기판 위에 ITO 전극패턴을 함께 형성하는 것이 어려웠으며, 기존에는 ITO 투명전극패턴과 윈도우 데코레이션을 별도의 기판 또는 별도의 면에 형성한다. 참고로, 윈도우 데코레이션이 형성된 기판에서 같은 면에 ITO 전극패턴을 형성하게 되면, 윈도우 데코레이션의 경계에서 ITO 전극패턴이 깨지거나 단전이 되는 경우가 자주 발생할 수가 있다.

하지만, 본 발명에서는 절연기판의 저면에 전극패턴을 먼저 형성하고, 윈도우 데코레이션을 같은 절연기판의 저면에 형성하고 있다. 그리고, 다시 윈도우 데코레이션 상부에 와이어 부재를 제공한다.

본 발명에 따르면, 와이어 부재와 전극패턴은 그 사이에 절연성의 윈도우 데코레이션이 배치되어 있지만, 상호 신호를 주고 받을 수 있다. 이하, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 배치되는 와이어 부재와 전극패턴 간의 신호 전달 방법에 대해서 설명한다.

전극패턴 혹은 와이어 부재 중 어느 일측으로 들어온 파형 신호는 전극패턴이 배치되는 투명한 창이 형성되는 터치 영역에서 접촉되는 피대상물에 의해서 전기적인 특징, 예를 들면, 파형 신호의 진폭(amplitude)이나 주기 등이 변화된 후에, 타측으로 전달될 수 있다.

구체적으로, 교류(alternating current)나 맥류(pulsating current)와 같은 파형 신호가 일측으로 전달되면, 비록 그 사이에 비도전성의 윈도우 데코레이션이 배치되어 있더라도, 다른 일측으로 전달될 수 있다.

그리고, 이때 변화된 전기적인 특징을 근거로 하여 외부 장치, 예를 들면, 제어부가 터치 영역에서의 터치 위치를 감지할 수 있다. 참고로, 여기서 제어부라 함은, 전기적인 특징이 변화된 파형 신호를 수신하고, 이를 근거로 피대상물의 접촉 위치를 감지하거나 계산할 수 있는 중앙처리장치(central processing unit) 혹은 제어장치를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

또한, 파형 신호라 함은, 전압 또는 전류의 변화의 반복을 의미하는 것으로, 본 명세서에서 파형 신호는 사인파형은 물론 직사각형파, 삼각파, 사다리꼴파, 계단파, 펄스파 등의 변형파까지 두루 포함하는 교류, 그리고 맥류 등과 같이 펄스를 갖는 신호를 두루 포함할 수 있으며, 여기서, 파형 신호는 파형 신호 내에 포함되는 펄스의 진폭이나 주기의 규칙성, 또는 파형 신호의 연속성 여부는 상관이 없으며, 이에, 펄스가 포함된 신호는 모두 파형 신호에 포함될 수 있다.

종래에는 등록특허 제10-1013037호에 개시된 바와 같이, 상부 ITO전극과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통홀을 형성하고 그 내부에 착색 도전층을 형성하였으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)을 별도로 형성하기 때문에, 양 요소의 색을 동일하게 형성하는 것이 어려우며, 색 조절이 조금이라도 실패하게 되면 착색 도전층(140)의 자리가 외형적으로 드러날 수가 있었다.

하지만, 본 발명에서는 비도전성 잉크와 같은 재료로 제공될 수 있는 비도전성의 윈도우 데코레이션에 별도의 구멍을 뚫지 않더라도 도전성의 와이어 부재 및 전극패턴은 펄스를 갖는 신호에 의해서 상호 신호를 주고 받을 수 있다.

참고로, 와이어 부재라 함은, 윈도우 데코레이션 상에 형성된 금속라인패턴이 될 수 있으며, 이들은 기존의 실버 페이스트를 이용한 실크스크린, 그라비아 인쇄 등에 의해서 제작될 수 있고, 다르게는 금속증착 및 식각을 통한 공정, 나노 임프린팅, 잉크젯 인쇄 등 다양한 방법으로 형성될 수가 있다.

이 외에도 와이어 부재는 윈도우 데코레이션 상에 바로 형성되지 않고, 연성회로기판을 이용하여 간접적으로 필요한 전기 단자를 연결하게 할 수도 있다.

본 발명의 터치패널센서는 윈도우 데코레이션과 전극패턴을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 구멍을 뚫지 않고, 파형 신호를 이용하여 전극패턴과 와이어 부재 간의 신호 전달을 구현할 수 있다. 따라서, 윈도우 데코레이션과 상기 구멍에 들어가는 구성요소와의 색깔을 맞출 필요가 없고, 전체적으로 색이 고르며 매끄러운 윈도우 데코레이션을 제공할 수 있다.

디스플레이가 위치한 중앙 영역에서는 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide), ATO(Al-doped Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), 탄소나노튜브(CNT)와 같은 소재를 사용하여 투명 전극패턴을 형성할 수도 있지만, 금속과 같은 불투명한 도전성 물질을 0~30㎛ 폭으로 형성한 미세한 금속패턴을 이용하여 전극패턴을 형성할 수도 있다.

본 발명의 터치패널센서는 터치패널센서의 적층 레이어의 수를 줄임으로써 광학적 특성 개선, 불량 발생률 감소, 무게 경량화, 비용 절감 등의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 뮤츄얼 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 등록특허 제10-1013037호의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 터치패널센서 중 상부시트의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에서 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계를 설명하기 위한 부분 분해 사시도이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 제조방법을 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.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 터치패널센서 중 상부시트의 부분 확대도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 터치패널센서(100)는 상부시트(110), 하부시트(130), 및 광학접착층(150)을 포함한다.

상부시트(110)는 상부 절연기판(111) 및 상부 전극패턴(112)을 포함하며, 하부시트(130)는 하부 절연기판(131) 및 하부 전극패턴(132)을 포함한다.

상부 절연기판(111)은 높은 표면 강도를 갖는 재료로서 유리 재질 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하고, 표면 강도가 뛰어난 다른 플라스틱 재질을 이용하여 제조될 수 있으며, 마찬가지로 하부시트(130)에서 상부 전극패턴(112)과의 상호 작용을 하는 하부 전극패턴(132)이 배치되는 하부 절연기판(131) 역시 상부 절연기판(111)과 동일한 재질로 제조될 수 있다.

물론, 저항막 방식에 따른 상부시트를 형성하는 경우, 상부 절연기판은 플라스틱 필름을 이용하여 형성될 수 있다. 어떤 방식을 택하던, 플라스틱 필름을 절연기판으로 사용하는 경우, 판형 필름 또는 롤형 필름으로 절연기판이 제공될 수 있으며, 절연기판에 그라비아 인쇄 또는 필름 라미네이팅 등의 방법을 통해서 전극패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상부 절연기판(111)은 유리 혹은 유리 재질과 같이 빛이 투과하는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱을 이용하여 제조될 수 있으며, 절연기판의 재질에 한정되지 아니한다.

상부 전극패턴(112)은 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO 또는 IZO, ATO, AZO, 탄소나노튜브 등을 사용하여 제조될 수 있다. 상부 전극패턴(112)은 외부에서 투명 도전성 재질로 형성되기 때문에, 외부에서 가시화되지 않으며, 터치패널센서의 하부에 배치되는 유기전계발광장치(organic light emitting diode), 액정표시장치(liquid crystal display device), 및 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)과 같은 디스플레이의 영상을 가리지 않고 노출시킬 수 있다.

물론, 경우에 따라서, 상부 전극패턴(112)은 불투명한 도전성 물질을 이용할 수도 있다. 예를 들어, ITO 및 IZO보다 작은 저항계수를 갖는 금, 은, 알루미늄 등의 다양한 금속이나 이들의 합금 등을 사용할 수 있다. 다만, 전극패턴의 재료로 불투명한 도전성 물질을 이용하는 경우에는 디스플레이의 영상을 가리지 않고 노출시킬 수 있도록 충분이 가늘게 제공되어야 한다. 구체적으로, 금속 재질로 형성되는 전극패턴의 폭이 0 초과 30㎛이하이면 육안으로 잘 확인되지 않는다. 최근에는 나노 임프린팅 고정 등을 통해서 패턴의 굵기를 수nm까지 얇게 하는 것이 가능하다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 상부 시트를 보면 상부 전극패턴(112) 및 투명 창이 형성되는 중앙 영역(C)이 제공되며, 중앙 영역의 주변으로 주변 영역에서 윈도우 데코레이션 영역(D)이 형성된다.

상술한 상부 절연기판(111)의 저면 및 하부 절연기판(131)의 상면에는 각각 상호 작용하여 피대상물의 접근을 감지할 수 있는 상부 전극패턴(112) 및 하부 전극패턴(132)이 형성된다.

상부시트(110) 및 하부시트(130) 사이에는 상기 2개의 시트를 상호 접합하기 위한 광학접착층이 제공될 수 있다. 광학접착층(150)은 OCA 필름 형태로 제공될 수 있으며, 보호필름에 덮인 상태로 제공될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상부시트(110)의 저면의 전극패턴만으로도 피대상물의 위치를 감지할 수 있는 경우, 광합접착층이나 하부시트 없이 보호필름 또는 보호층만 상부시트 저면에 제공되는 것이 가능하다.

광학접착층(150)은 비도전성 재질로 제공되며, 광학접착층(150)에 의해서 상부 전극패턴(112) 및 하부 전극패턴(132)이 물리적으로 접착되고 전기적으로는 분리될 수 있다. 광학접착층(150)은 광학접착필름 또는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름을 이용하여, 상부시트(110)및 하부시트(130)를 접합하고, 빛이 잘 투과되어 광학적으로도 우수하다.

상부 절연기판(111) 상에 상부 전극패턴(112)이 형성되며, 그 상부로 윈도우 데코레이션(120)이 제공될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 예를 들어 블랙으로 표현하기 위해서 비도전성 블랙 잉크를 이용하여 제공할 수 있으며, 블랙 외에도 투명한 상부 절연기판(111)을 통해서 와이어 부재가 외부로 노출되지 않는 범위 내에서 다른 컬러로 제공될 수도 있다. 윈도우 데코레이션은 실크스크린, 그라비아 인쇄 등 다양한 방법으로 약 2~3㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상술한 윈도우 데코레이션은 비도전성 잉크를 사용하여 매우 높은 저항을 가진다. 윈도우 데코레이션이 고저항으로 제공되도록 100% 비도전성 블랙 잉크를 사용하여 사실상의 절연층으로 제공될 수 있다.

또한, 윈도우 데코레이션(120)은 비도전성 잉크를 사용하는 것 외에도 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 저항계수가 높은 재질로 형성된 고저항 박막을 이용하여 형성될 수 있는데, 저항계수가 높은 재질로서는 산화 블랙 크롬과 같은 산화물을 박막 형태로 형성하는 것이 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 전극패턴(112)은 윈도우 데코레이션(120)의 저면에 형성된 와이어 패턴(170)을 통해서 연성회로기판(160)과 연결될 수 있다. 윈도우 데코레이션(120)은 주변 영역에 대응하며, 실버 페이스트 등으로 형성된 와이어 패턴(170)을 시각적으로 차단하는 기능을 한다.

한편, 본 실시예의 와이어 부재로서 제공되는 와이어 패턴(170)의 단부는 상부 전극패턴(112)의 단부에 대응하여 상하로 배치된다.

본 발명에 따르면, 와이어 패턴(170)의 단부와 상부 전극패턴(112)의 단부 사이에는 절연성의 윈도우 데코레이션(120)이 배치되어 있지만, 상호 신호를 주고 받을 수 있다. 본 실시예에서 윈도우 데코레이션(120)을 사이에 두고 배치되는 와이어 패턴(170)과 상부 전극패턴(112) 간의 신호 전달 방법을 살펴본다.

먼저, 상부 전극패턴이나 와이어 패턴 중 어느 측으로나 파형 신호가 들어올 수 있겠으나, 본 실시예에서는 상부 전극패턴(112)을 통해서 파형 신호가 들어오는 경우를 예를 들어 설명한다. 참고로, 상부 전극패턴(112)을 통해서 들어오는 파형 신호는 하부 전극패턴(132)으로부터 들어오는 펄스 전극에 기인한 것으로, 하부 전극패턴(132)으로 들어온 파형 신호는 상부 및 하부 전극패턴이 교차되어 배치되는 터치 영역에서 접촉되는 피대상물에 의해서 전기적인 특징, 예를 들면, 펄스의 진폭(amplitude)이나 주기 등이 변화되어 상부 전극패턴(112)으로 들어올 수 있다. 참고로, 와이어 부재를 통해서 파형 신호가 들어오는 경우에는 먼저 상부 전극패턴으로 변화 없이 상부 전극패턴으로 전달되되, 터치 영역에서 전기적인 특징이 변화된 파형 신호가 하부 전극패턴으로 전달되는 것으로 이해할 수 있다.

전기적인 특징이 변화된 파형 신호는 비록 상부 전극패턴(112)의 단부와 와이어 패턴(170)의 단부 사이에 비도전성의 윈도우 데코레이션(120)이 배치되어 있더라도, 최초에 상부 전극패턴(112)으로 들어온 파형 신호는 교류나 맥류와 같이 펄스를 갖는 신호이기 때문에 전기적인 특징이 변화된 파형 신호 역시 진폭이나 주기는 비록 변화할지라도 파형 신호 상태를 유지할 수 있으며, 이러한 파형 신호는 와이어 패턴(170)으로 전달될 수 있다.

그리고, 와이어 패턴(170)으로 전달된 파형 신호의 전기적인 특징을 근거로 하여 외부 장치, 예를 들면, 와이어 패턴(170)과 연성회로기판(160)을 통해서 상부 전극패턴과 전기적으로 연결되어 있는 제어부가 터치 영역에서의 피대상물의 접촉 위치를 감지할 수 있다. 참고로, 여기서 제어부라 함은, 전기적인 특징이 변화된 파동 신호를 수신하고, 이를 근거로 피대상물의 접촉 위치를 감지하거나 계산할 수 있는 중앙처리장치 혹은 제어장치를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

또한, 본 명세서에서는 파형 신호는 전압 또는 전류의 변화의 반복을 가지는 신호를 포함하는 것으로, 본 명세서에서 파형 신호는 교류와 맥류와 같이 펄스를 갖는 신호를 두루 포함할 수 있으며, 여기서, 파형 신호는 파형 신호 내에 포함되는 펄스의 진폭이나 주기의 규칙성, 또는 파형 신호의 연속성 여부는 상관이 없으며, 이에, 펄스가 포함된 신호는 모두 파형 신호에 포함될 수 있다.

종래에는 등록특허 제10-1013037호에 개시된 바와 같이, 상부 ITO전극과 윈도우 데코레이션을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통홀을 형성하고 그 내부에 착색 도전층을 형성하였으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)을 별도로 형성하기 때문에, 양 요소의 색을 동일하게 형성하는 것이 어려우며, 색 조절이 조금이라도 실패하게 되면 착색 도전층(140)의 자리가 외형적으로 드러날 수가 있었다.

하지만, 본 발명에서는 비도전성의 윈도우 데코레이션에 별도의 구멍을 뚫지 않더라도 도전성의 와이어 패턴(170)과 상부 전극패턴(112)은 펄스를 갖는 신호에 의해서 상호 신호를 주고 받을 수 있다.

한편, 상부 전극패턴(112)으로 전달된 파형 신호는 그 단부에서 전자기파를 발생시킬 수 있는데, 이 전자기파는 상하로 대응하고 있는 와이어 패턴(170)의 단부로 전달될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상하로 대응하는 와이어 패턴(170)이나 상부 전극패턴(112)의 단부를 그 주변의 폭과 일정하게 제공될 수도 있으나, 경우에 따라서는 신호 전달이 용이하도록 와이어 패턴 혹은 상부 전극패턴 중 어느 하나 혹은 둘 다 상하로 대응하는 그 단부의 폭을 확장시킬 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어 패턴(270)의 단부를 안테나와 같이 똬리 형상 혹은 코일 형상으로 제공할 수도 있다. 참고로, 도 5에 도시된 터치패널센서에서는 와이어 패턴(270)의 단부를 코일 형상으로 제공하고 있으나, 경우에 따라서는 상부 전극패턴(212)의 단부를 코일 형상으로 제공하는 것도 가능하며, 둘 다 코일 형상으로 제공할 수도 있다. 다만, 상부 전극패턴이나 와이어 패턴의 단부를 상술한 바와 같이 변형하는 이유는 파형 신호의 전달이 용이하도록 하는 것으로 그 형상은 마치 막대 안테나(bar antenna)와 같은 형태로도 제공할 수 있다. 참고로, 도 5에 도시된 터치패널센서에서 상부시트(210)의 윈도우 데코레이션(220), 상부 절연기판(211)에 대한 자세한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 상부 전극패턴은 단일 라인 형상으로 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 직선, 곡선, 웨이브 형상의 라인이 서로 평행하게 형성되면서 하나의 그룹을 형성하고, 그룹화된 평행 라인의 양단 중 하나가 전기적으로 연결되어 제공될 수도 있다.

이상 앞서 설명한 터치패널센서들에서 상부 전극패턴은 와이어 부재로서 제공되는 와이어 패턴 및 연성회로기판을 매개로 외부 장치와 연결되고 있다.

하지만, 와이어 패턴과 같은 금속성 연결패턴 없이도 직접 연성회로기판을 통해서 외부 장치와 전극패턴을 전기적으로 연결될 수도 있으며, 이하 도 6에 도시되는 터치패널센서를 예로 들어 구체적으로 설명한다.

도 6은 터치패널센서 중 상부시트(310) 및 연성회로기판(360)의 전기적인 연결구조를 설명하기 위한 터치패널센서의 부분 분해 사시도이며, 이를 참조하면, 상부 전극패턴(312)의 단부와 연성회로기판(360)의 상면에 형성된 상부 단자(262)는 윈도우 데코레이션(320)을 사이에 두고 상하로 배치되어 서로 파형 신호를 주고 받을 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 상부 전극패턴(312)은 별도의 금속성 연결패턴 없이도 연성회로기판(360)의 상면에 마련된 상부 단자(362)와 전기적으로 연결되고, 연성회로기판(360)을 통해서 외부의 메인 회로와 전기적으로 연결될 수 있고, 와이어 부재로서 연성회로기판(360)을 사용한다고 볼 수 있다.

참고로, 하부 전극패턴은 상부 전극패턴(312)과 마찬가지로 별도의 금속성 연결패턴 없이 연성회로기판(360)의 하부 단자와 전기적으로 연결될 수도 있고, 별도의 금속성 연결패턴을 사용하여 전기적으로 연결될 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 제조방법에 대해서 설명한다.

먼저, 도 7을 참조하면, 투명하며 절연성을 갖는 상부 절연기판(410)에 상부 전극패턴을 위한 전극층(412)을 ITO 혹은 IZO와 같은 투명한 소재를 사용하여 상부 절연기판(410)의 저면 전체에 걸쳐서 형성한다.

그 후에, 사진식각공정을 통해서, 도 8에 도시된 바와 같이, 전극층(412)을 패터닝하여 원하는 패턴을 갖는 상부 전극패턴을 형성한다. 상부 전극패턴은 제1 투명전극패턴(420) 및 제2 투명전극패턴(430)을 포함한다.

제1 투명전극패턴(420)은 상부 절연기판(410) 상에서 가로 또는 세로 방향을 따라 나란하게 배열되는 일련의 라인 패턴에 의해서 제공될 수 있으며, 구체적으로 본 실시예에서 제1 투명전극패턴(420)을 위한 라인 패턴은 가로 방향을 따라 일렬로 제공되는 확장부(422) 및 브릿지부(424)를 포함한다. 확장부(422) 및 브릿지부(424)는 서로 교대로 형성되어 일렬로 배치될 수가 있다.

확장부(422)는 브릿지부(424)보다 상대적으로 또는 현저하게 넓은 폭으로 형성되며, 브릿지부(424)는 확장부(422)들의 사이에 형성되어 일련의 확장부(422)를 전기적으로 연결할 수가 있다.

확장부(422)의 형상은, 도 8에 도시된 바와 같이, 연속된 다이아몬드를 모티브로 형성될 수 있지만, 그 형상은 마름모, 원형 또는 타원형 등 다양한 도형을 모티브로 할 수가 있다.

그리고, 제2 투명전극패턴(430)은 제1 투명전극패턴(420)과 마찬가지로 상부 절연기판(410)상에 형성되며, 제1 투명전극패턴(420)과 전기적으로 분리되도록 형성된다. 제2 투명전극패턴(430)은 제1 투명전극패턴(420)의 확장부(422) 사이에 배치되는 투명 연결부(436)를 포함한다

상술한 제1 투명전극패턴(420) 및 제2 투명전극패턴(430)은 절연기판(410)에 형성된 전극층(412)을 사진식각공정을 통해 함께 형성될 수 있다.

그 후에, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 투명전극패턴(420) 및 제2 투명전극패턴(430)이 형성된 상부 절연기판(410)의 저면 전체에 절연층(414)을 형성한다. 절연층(414)은 SiO₂, Si₃N₄ 또는 TiO₂ 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 투명전극패턴(420)의 확장부(422)들은 브릿지부(424)에 의해서 서로 전기적으로 연결되어 있으나, 제2 투명전극패턴(430)의 투명 연결부(436)는 서로 전기적으로 분리되어 있다. 따라서, 확장부(422)들 사이에 세로로 배치되는 투명 연결부(436)들을 서로 전기적으로 연결하여야 한다. 이에, 도 10에 도시된 바와 같이, 사진식각공정을 통해서 절연층(414)에 각각의 투명 연결부(436)가 일부 노출될 수 있는 노출 공(415)을 형성한다. 참고로, 투명전극패턴의 단부 역시 노출될 수 있도록 노출 공(도 10에 점선으로 표시된 a 부분)을 형성할 수도 있는데, 이는 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 배치되는 와이어 패턴의 단부와 투명전극의 단부가 서로 펄스 신호를 통해서 신호를 주고 받는데 영향을 최소화하기 위함이다.

그 후에, 도 11에 도시된 바와 같이, 절연층(414) 상에 금속층(417)을 전체적으로 형성하고, 금속층(417)을 사진식각공정을 통해서, 도 12에 도시된 바와 같이, 패터닝하여 연결 라인(434)을 형성한다.

연결 라인(434)은 절연층(414)의 노출 공(416)으로 노출되는 서로 인접한 투명 연결부(636)간을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.

그 후에, 도 13에 도시된 바와 같이, 절연기판의 가장자리에 액자 형상으로 윈도우 데코레이션(450)을 전체적으로 형성시키고, 그 후에, 와이어 패턴(470)을 형성하되, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 와이어 패턴의 단부와 투명전극의 단부가 상하로 배치되도록 한다. 이에, 본 실시예에서도 전극패턴 및 와이어 부재의 어느 일측으로 교류나 맥류와 같은 파형 신호가 일측으로 전달되면, 비록 그 사이에 비도전성의 윈도우 데코레이션이 배치되어 있더라도, 다른 일측으로 전달될 수 있다.

참고로, 도 9 및 도 10에 도시된 절연막을 제공하는 공정은 생략할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 제조방법에 대해서 설명한다.

먼저, 앞선 실시예에서 도 7 및 도 8을 참고하여 설명한 바와 같이, 상부 절연기판(510)에 상부 전극패턴을 위한 전극층을 ITO 혹은 IZO와 같은 투명한 소재를 사용하여 상부 절연기판(510)의 저면 전체에 걸쳐서 형성하고, 전극층을 패터닝하여 제1 투명전극패턴(520) 및 제2 투명전극패턴(530)을 포함하는 상부 전극패턴을 형성한다.

본 실시예에서 제1 투명전극패턴(520)을 위한 라인 패턴은 가로 방향을 따라 일렬로 제공되는 확장부(522) 및 브릿지부(524)를 포함한다. 확장부(522) 및 브릿지부(524)는 서로 교대로 형성되어 일렬로 배치될 수가 있다.

브릿지부(524)는 확장부(522)들의 사이에 형성되어 일련의 확장부(522)를 전기적으로 연결할 수가 있다.

그리고, 제2 투명전극패턴(530)은 제1 투명전극패턴(520)과 마찬가지로 상부 절연기판(510)상에 형성되며, 제1 투명전극패턴(520)과 전기적으로 분리되도록 형성된다. 제2 투명전극패턴(530)은 제1 투명전극패턴(520)의 확장부(522) 사이에 배치되는 투명 연결부(536)를 포함한다

그 후에, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 투명전극패턴(520) 및 제2 투명전극패턴(530)이 형성된 상부 절연기판(510)의 저면 전체에 절연층(514)을 형성한다. 절연층(514)은 SiO₂, Si₃N₄ 또는 TiO₂ 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 투명전극패턴(520)의 확장부(522)들은 브릿지부(524)에 의해서 서로 전기적으로 연결되어 있으나, 제2 투명전극패턴(530)의 투명 연결부(536)는 서로 전기적으로 분리되어 있다. 따라서, 확장부(522)들 사이에 세로로 배치되는 투명 연결부(536)들을 서로 전기적으로 연결하여야 한다. 이에, 도 15에 도시된 바와 같이, 사진식각공정을 통해서 절연층(514)에 각각의 투명 연결부(536)가 일부 노출될 수 있는 노출 공(515)을 형성한다.

그 후에, 도 16에 도시된 바와 같이, 절연층(514) 상에 저저항 투명 전극층(517)을 전체적으로 형성하고, 저저항 투명 전극층(517)을 사진식각공정을 통해서, 도 17에 도시된 바와 같이, 패터닝하여 연결 라인(534)을 형성한다. 여기서 저저항 투명 전극층(517)은 제1 및 제2 투명전극패턴보다 상대적으로 낮은 저항계수를 갖는 투명한 ITO나 IZO를 이용하여, 면저항이 상대적으로 제1 및 제2 투명전극패턴보다 작게 할 수 있고, 이에 저저항 투명 전극층(517)을 패터닝하여 형성된 연결 라인(534)은 서로 인접한 투명 연결부(536)간을 전기적으로 연결하기 용이하다. 예를 들어, 제1 및 제2 투명전극패턴의 면저항은 대략 150옴 정도라면, 저저항 투명 전극층의 면저항은 대략 10옴 정도로 제공할 수 있다.

그 후에, 도 18에 도시된 바와 같이, 절연기판의 가장자리에 액자 형상으로 윈도우 데코레이션(550)을 전체적으로 형성시키고, 와이어 패턴(570)을 형성하되, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 와이어 패턴의 단부와 투명전극의 단부가 상하로 배치되도록 한다. 이에, 본 실시예에서도 전극패턴 및 와이어 부재의 어느 일측으로 교류나 맥류와 같은 파형 신호가 일측으로 전달되면, 비록 그 사이에 비도전성의 윈도우 데코레이션이 배치되어 있더라도, 다른 일측으로 전달될 수 있다. 본 실시예에서도 절연막을 제공하는 공정은 생략할 수도 있다. 참고로, 와이어 패턴(570)은 도면상 하얗게 처리되어 있으나, 이는 윈도우 데코레이션과 구분되게 표시하기 위함이며, 빈 공간을 의미하는 것은 아니다.

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.

100：터치패널센서 110：상부시트
111：상부 절연기판 112：상부 전극패턴
120：윈도우 데코레이션 130：하부시트
131：하부 절연기판 170：와이어 패턴

Claims (10)

1. 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부 장치로 전달하는 터치패널센서에 있어서,
   절연기판;
   상기 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴;
   상기 절연기판의 저면에서 상기 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되는 윈도우 데코레이션; 및
   상기 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 상기 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재;
   를 포함하며, 비도전성의 상기 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 상기 와이어 부재 및 상기 전극패턴 중 어느 일측으로 입력되는 파형 신호가 다른 일측으로 전달되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 윈도우 데코레이션은 비도전성 또는 고저항계수를 갖는 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고저항계수를 갖는 물질은 도전물질 및 비도전성의 착색물질을 혼합하여 제공하고, 상기 도전물질이 25%중량비 이하로 혼합되어 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
4. 제1항에 있어서,
   상기 파형 신호는 교류(alternating current) 및 맥류(pulsating current) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
5. 제1항에 있어서,
   상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 적층되는 연성회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
6. 제1항에 있어서,
   상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상부에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
7. 제1항에 있어서,
   상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
8. 제1항에 있어서,
   상하로 대응하는 상기 와이어 부재 및 상기 전극패턴의 단부 중 적어도 어느 하나는 코일 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
9. 제1항에 있어서,
   상하로 대응하는 상기 와이어 부재 및 상기 전극패턴의 단부 중 적어도 어느 하나는 다른 부분보다 그 폭이 확장되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
10. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.

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