KR20130056003A

KR20130056003A - 터치패널센서

Info

Publication number: KR20130056003A
Application number: KR1020110121718A
Authority: KR
Inventors: 박철
Original assignee: (주)삼원에스티
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2013077578A1

Abstract

피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부장치로 전달하는 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되며, 비도전성 착색물질 및 복수개의 도전 입자를 포함하는 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재를 포함할 수 있으며, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 전극패턴 및 와이어 부재는 도전 입자를 이용하여 전기적으로 연결될 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)이 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 투명전극 패턴(112)과 윈도우 데코레이션(120)을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통 영역(122)을 형성하고 그 내부에 착색 도전층(140)을 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 실패하면 착색 도전층(140)의 자리가 외형적으로 드러나는 문제가 발생한다.

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 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부장치로 전달하는 터치패널센서는, 절연기판, 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴, 절연기판의 저면에서 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되며, 비도전성 착색물질 및 복수개의 도전 입자를 포함하는 윈도우 데코레이션, 및 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재를 포함할 수 있으며, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 전극패턴 및 와이어 부재는 도전 입자를 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다.

피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위해 사용되는 전극패턴은 정전용량 방식 또는 저항막 방식으로 형성될 수가 있다. 일반적으로 투명한 소재인 ITO로 형성되는 투명한 전극패턴은 절연기판 상에 약 0.1㎛의 두께로 형성되는 반면, 윈도우 데코레이션은 약 2~3㎛의 두께로 형성된다. 이에, 윈도우 데코레이션이 형성된 절연기판에서 같은 면에 ITO 전극패턴을 형성하게 되면, 윈도우 데코레이션의 경계에서 전극패턴이 깨지거나 단전이 되는 경우가 자주 발생한다.

이러한 연유로, 본 발명에서는 절연기판의 저면에 전극패턴을 먼저 형성하고, 윈도우 데코레이션을 같은 절연기판의 저면에 형성하여, 전극패턴이 깨지는 것을 방지할 수 있다.

상술한 윈도우 데코레이션은 마치 액자 형태로 절연기판의 가장자리를 따라서 제공되는데, 이러한 윈도우 데코레이션의 저면으로는 전극패턴으로부터 발생된 전기적인 변화를 외부장치로 전달하기 위한 와이어 부재가 놓이게 된다. 와이어 부재는 윈도우 데코레이션에 의해서 가려져야 외부에서 가시되지 않기 때문에, 비도전성의 착색물질을 윈도우 데코레이션에 포함시킬 수 있다.

한편, 윈도우 데코레이션이 상하 방향으로 절연성을 갖게 되면, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 배치되는 전극패턴과 와이어 부재를 전기적으로 연결시키기 곤란한 문제가 발생한다.

등록특허 제10-1013037호를 살펴보면, 상기한 문제를 해결하고자, 상부 투명전극 패턴(112)와 윈도우 데코레이션(120)을 동일 면에 형성하되, 윈도우 데코레이션에 관통 영역(122)을 형성하고 그 내부에 착색 도전층(140)을 형성하여, 착색 도전층을 매개로 상부 투명전극 패턴과 금속전극 단자(113)를 전기적으로 연결시켰다. 착색 도전층(140)과 윈도우 데코레이션(120)을 별도로 형성하기 때문에, 양 요소의 색을 동일하게 형성하는 것이 어려우며, 색 조절이 조금이라도 실패하면 착색 도전층(140)의 자리가 외형적으로 드러나는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하고자, 윈도우 데코레이션을 일체로 형성하되, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 양 쪽으로 배치되는 전극패턴과 와이어 부재를 서로 연결하기 위하여, 윈도우 데코레이션에 구멍(등록특허 제10-1013037호의 관통 영역에 해당)을 뚫는 대신에 도전 입자를 포함시키고 있다.

다만, 윈도우 데코레이션이 면 방향으로 도전성을 가지게 되면 곤란하기 때문에, 윈도우 데코레이션은 절연성의 착색물질에 의해서 면 방향으로는 기본적으로 절연성을 갖되, 도전 입자를 제공하여 상하 방향으로만 도전성을 갖도록 함으로써, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 전극패턴 및 와이어 부재들을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.

즉, 도전 입자를 포함하고 있는 윈도우 데코레이션은 그 두께 방향으로만 도전성을 가질 수 있는 이방성전도접착제(Anisotropic Conductive Adhesive: ACA)로 이해될 수 있다.

다만, 종래에 일반적으로 사용되는 이방성전도접착제는 열경화성 수지와 미세한 도전 입자를 포함하고 있으며, 열과 압력을 받은 부분에서 도전성을 갖게 된다. 하지만, 본 발명에서는 꼭 열과 압력을 가하지 않아도 윈도우 데코레이션이 상하 방향으로 도전성을 갖도록 하였다.

구체적으로, 윈도우 데코레이션의 두께보다 큰 직경을 갖는 도전 입자를 윈도우 데코레이션에 포함시킴으로써, 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 전극패턴 및 와이어 부재가 개개의 도전 입자에 의해서 상하로 직접 연결될 수 있다.

물론, 본 발명에서 열과 압력을 가하여 도전성을 갖게 되는 일반적인 이방성전도접착제의 사용을 배제하는 것은 아니다. 구체적으로, 윈도우 데코레이션의 두께보다 작은 직경을 가지는 수많은 도전 입자를 포함하는 윈도우 데코레이션을 사용할 수 있다. 윈도우 데코레이션 부분에 가열 또는 가압하여 통전 영역을 형성하면, 이러한 통전 영역을 통해서 상하로 배치되는 전극패턴 및 와이어 부재가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

참고로, 본 명세서에서 도전 입자는 볼 형상으로 제공될 수 있으나, 이상적인 볼이 아닌 럭비 공과 같은 형상 혹은 일부 찌그러진 형상으로도 제공될 수 있다. 특히, 앞서 언급되는 도전 입자의 직경은 일반적으로 도전 입자가 구상일 경우 해당되는 용어일 것이나, 도전 입자가 기둥, 뿔, 혹은 육면체 등과 같은 입체적인 형상으로 제공되는 경우, 상기 도전 입자의 직경은 도전 입자에서 가장 길게 측정되는 길이로 이해할 수 있다.

한편, 윈도우 데코레이션을 부분적으로 가압하거나 가열하여 도전성을 갖도록 하는 공정은 와이어 부재의 제공보다 선행될 수도 있고 나중에 이루어질 수 있다.

구체적으로, 와이어 부재를 윈도우 데코레이션 상에 제공하고 나서, 와이어 부재 위에서 간접적으로 윈도우 데코레이션을 가열이나 가압함으로써, 서로 전기적으로 연결시키기 위한 와이어 부재 및 전극패턴의 영역에 대응하는 윈도우 데코레이션의 일부 영역을 도전성으로 변화시킬 수 있다.

또한, 와이어 부재와 전기적으로 연결시키기 위한 윈도우 데코레이션의 일부를 가압 및 가열 중 적어도 어느 하나의 방법을 통해서 도전성을 갖게 만든 후에, 와이어 부재를 윈도우 데코레이션 상에 제공할 수 있다. 이러한 경우, 대략 150℃ 정도로의 열과 함께 가압되어 도전성을 갖게 되는 윈도우 데코레이션의 가열 및 가압 과정에서 발생할 수 있는 와이어 부재의 변형을 방지할 수 있다.

참고로, 전극패턴이 배치되는 투명한 창이 형성되는 터치 영역(윈도우 데코레이션의 내측 영역)에서 접촉되는 피대상물에 의해서 변경되는 전기적인 특징(예를 들면, 커패시턴스 값)은 와이어 부재를 통해서 외부 장치로 전달 될 수 있고, 외부 장치, 예를 들면, 제어부는 상기 전기적인 특징을 근거로 하여 터치 영역에서의 터치 위치를 감지할 수 있다. 여기서 제어부라 함은, 피대상물의 접촉에 의한 변경된 전기적인 특징을 근거로 피대상물의 접촉 위치를 감지하거나 계산할 수 있는 중앙처리장치(central processing unit) 혹은 제어장치를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

또한, 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 않고도 전극패턴과 와이어 부재 간의 전기적인 연결이 가능하기 때문에, 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 초과 30㎛ 이하 폭으로 형성한 미세한 금속패턴을 이용하여 전극패턴을 형성할 수도 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 도 4를 A-A방향을 따라서 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 사시도이다.
도 7은 도 6을 B-B방향을 따라서 절개한 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 통전 영역(B)을 형성하기 위한 가열 및 가압 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통전 영역(B)을 형성하기 위한 가열 및 가압 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 바와 같이, 통전 영역(B)을 형성한 후에, 와이어 부재를 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서에서 전극패턴과 와이어 부재 간의 연결관계를 설명하기 위한 부분 분해 사시도이다.

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 확대도이며, 도 5는 도 4를 A-A방향을 따라서 절개한 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 터치패널센서(100)는 상부시트(110), 하부시트(130), 및 광학접착층(150)을 포함할 수 있다.

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 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. 예를 들어, 절연기판은 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 본 발명이 한정되지 아니한다.

저항막 방식에 따른 상부시트를 형성하는 경우에도, 상부 절연기판은 플라스틱 필름을 이용하여 형성될 수 있다. 어떤 방식을 택하던, 플라스틱 필름을 절연기판으로 사용하는 경우, 판형 필름 또는 롤형 필름으로 절연기판이 제공될 수 있다.

상부 전극패턴(112)은 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO 또는 IZO, ATO, AZO, 탄소나노튜브 등을 사용하여 제조될 수 있고, 이에, 외부에서 가시화되지 않을 수 있다. 또한, 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 수도 있다.

경우에 따라서, 상부 전극패턴(112)은 불투명한 도전성 물질을 이용하여 제공될 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 공정을 통해서 패턴의 굵기를 수nm까지 얇게 하는 것이 가능하다.

다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상부 시트를 보면 상부 전극패턴(112) 및 투명 창이 형성되는 중앙 영역(C)이 제공되며, 중앙 영역(C)의 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. 물론, 상부시트의 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 착색물질로서 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 비전도 내지 매우 높은 저항을 가진다.

도 3 내지 도 5에 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 윈도우 데코레이션(120)을 사이에 두고 상하로 배치된다.

본 발명에 따르면, 와이어 패턴(170)의 단부와 상부 전극패턴(112)의 단부 사이에는 절연성의 윈도우 데코레이션(120)이 배치되어 있지만, 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이하, 본 실시예에서 윈도우 데코레이션(120)을 사이에 두고 배치되는 와이어 패턴(170)과 상부 전극패턴(112) 간의 전기적인 연결 방법을 살펴본다.

윈도우 데코레이션(120)은 착색물질 외에도 착색물질과 혼합된 상태로 제공되는 도전 볼(122)을 포함하고 있다.

다만, 윈도우 데코레이션(120)이 면 방향으로 도전성을 가지게 되면, 윈도우 데코레이션(120) 각각의 상부 전극패턴(112)들이 통전되는 문제 발생하여 곤란하기 때문에, 윈도우 데코레이션(120)은 절연성의 착색물질에 의해서 면 방향으로는 기본적으로 절연성을 갖되, 도전 볼(122)을 제공하여 상하 방향으로만 도전성을 갖도록 한다. 즉, 도전 볼(122)을 포함하고 있는 윈도우 데코레이션(120)은 그 두께 방향으로만 도전성을 가질 수 있는 이방성전도접착제로 이해될 수 있다.

이에, 윈도우 데코레이션(120)을 사이에 두고 상하로 배치되는 상부 전극패턴(112) 및 와이어 패턴(170)이 도전 볼(122)에 의해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 종래에 일반적으로 사용되는 이방성전도접착제는 열경화성 수지와 미세한 도전 볼을 포함하고 있으며, 열과 압력을 받은 부분에서 도전성을 갖게 된다. 하지만, 본 발명에서는 꼭 열과 압력을 가하지 않아도 윈도우 데코레이션(120)이 상하 방향으로 도전성을 갖도록 하였다.

구체적으로, 대략 약 2~3㎛의 두께로 형성되는 윈도우 데코레이션(120)의 두께보다 큰 직경(대략 3~5㎛)을 갖는 도전 볼(122)을 윈도우 데코레이션(120)에 포함시킴으로써, 윈도우 데코레이션(120)을 사이에 두고 상하로 배치되는 상부 전극패턴(112) 및 와이어 패턴(170)이 개개의 도전 볼(122)에 의해서 상하로 직접 연결될 수 있다.

물론, 본 실시예에서도 윈도우 데코레이션의 가압이나 가열이 가해질 수도 있으나, 본 실시예에서 윈도우 데코레이션(120)은 종래의 일반적인 이방성전도접착제와 다르게 반드시 별도의 가압이나 가열 과정을 통해서만 도전성을 갖는 것이 아니기 때문에, 가압이나 가열로 인한 터치패널센서 구성요소의 훼손을 방지할 수 있다.

참고로, 본 실시예의 윈도우 데코레이션(120)이 앞서 언급한 착색물질이나 도전 볼(122) 만을 포함하는 것은 아닐 수 있으며, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 메틸에틸케톤과 톨루엔이 혼합된 솔벤트, 아미다졸 경화제등을 더 포함할 수 있다.

다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 와이어 패턴(170)으로 전달된 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 전기 신호를 수신하고, 이를 근거로 피대상물의 접촉 위치를 감지하거나 계산할 수 있는 중앙처리장치 혹은 제어장치를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

하지만, 본 발명에서는 비도전성의 윈도우 데코레이션(120)에 별도의 구멍을 뚫지 않더라도 윈도우 데코레이션(120)에 포함된 도전 볼(122)에 의해서 간단하게 상하로 배치된 와이어 패턴(170)과 상부 전극패턴(112)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 상부 전극패턴(112)은 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.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트의 사시도이며, 도 7은 도 6을 B-B방향을 따라서 절개한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 터치패널센서는 상부시트(210), 하부시트, 및 광학접착층을 포함할 수 있으며, 본 실시예의 터치패널센서는 사실상 상부시트의 일부 구조를 제외하고는 앞선 실시예의 터치패널센서(200)와 유사하다. 이에, 본 실시예에서 하부시트나 광학접착층, 그 외의 몇 구성요소에 대한 설명은 앞선 실시예를 참고할 수 있다.

상부시트(210)는 상부 절연기판(211) 및 상부 전극패턴(212)을 포함할 수 있다. 상부 절연기판(211) 상에 상부 전극패턴(212)이 형성되며, 그 상부로 윈도우 데코레이션(220)이 제공될 수 있다. 윈도우 데코레이션(220)은 투명한 상부 절연기판(211)을 통해서 와이어 부재가 외부로 노출되지 않는 범위 내에서 블랙이나 그 외의 색이 있는 착색물질을 포함할 수 있고, 착색물질로서 비도전성 블랙 잉크를 사용할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 전극패턴(212)은 윈도우 데코레이션(220)의 저면에 형성된 와이어 패턴(270)을 통해서 연성회로기판과 연결될 수 있다. 윈도우 데코레이션(220)은 상부 절연기판(211) 가장자리를 따라서 제공되어 실버 페이스트 등으로 형성된 와이어 패턴(270)을 시각적으로 차단하는 기능을 한다.

한편, 와이어 패턴(270)의 단부는 상부 전극패턴(212)의 단부에 대응하여 상하로 배치된다. 본 발명에 따르면, 와이어 패턴(270)의 단부와 상부 전극패턴(212)의 단부 사이에는 절연성의 윈도우 데코레이션(220)이 배치되어 있지만, 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이하, 본 실시예에서 윈도우 데코레이션(220)을 사이에 두고 배치되는 와이어 패턴(270)과 상부 전극패턴(212) 간의 전기적인 연결 방법을 살펴본다.

본 실시예에서 윈도우 데코레이션(220)은 착색물질 외에도 착색물질과 혼합된 상태로 제공되는 도전 볼을 포함하고 있다. 따라서, 가압과 함께 대략 150℃ 정도로 가열하게 되면 볼 형태의 도전 볼에 의해서 가압 및 가열된 부분이 상하로 통전이 가능한 통전 영역(B)을 형성할 수 있다.

참고로, 윈도우 데코레이션(220)은 도전 볼 외에도 에폭시 수지, 페녹시 수지, 메틸에틸케톤과 톨루엔이 혼합된 솔벤트, 아미다졸 경화제등을 더 포함할 수 있다. 또한, 가압 및 가열 공정 후에는 건조 과정이 대략 수분 정도 이루어질 수 있다. 여기서, 도전 볼은 윈도우 데코레이션(220)의 두께보다 훨씬 작은 직경을 갖기 때문에, 각각의 도전 볼은 윈도우 데코레이션(220)에 묻혀 와이어 패턴(270)과 상부 전극패턴(212)을 연결시킬 수 없다.

하지만, 가압이나 가열 과정을 통해서 복수개의 도전 볼이 서로 눌러 붙어 윈도우 데코레이션(220)은 두께 방향으로 통전이 가능해질 수 있다. 이 부분에서 비록 윈도우 데코레이션(220)이 눌러 붙은 도전 볼에 의해서 면 방향으로 일부 도전성을 갖더라도 눌려진 부분에서만 도전성을 갖기 때문에, 서로 인접한 상부 전극패턴(212)들이 서로 전기적으로 연결되는 문제는 발생하지 않는다.

한편, 윈도우 데코레이션을 부분적으로 가압하거나 가열하여 도전성을 갖도록 하는 공정은 와이어 부재의 제공보다 선행되나 나중에 이루어 질 수 있다.

구체적으로, 도 8은 도 7에 도시된 통전 영역(B)을 형성하기 위한 가열 및 가압 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 8을 살펴보면, 본 실시예에서는 와이어 패턴(270)을 윈도우 데코레이션(220) 상에 형성한 후에, 와이어 패턴(270)을 가압 및 가열 부재(70)를 통해서 간접적으로 가압 및 가열하여 통전 영역(B)을 형성할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통전 영역(B)을 형성하기 위한 가열 및 가압 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 9를 참조하면, 상부 절연기판(311)의 저면에 제공된 상부 전극패턴(312) 위로 윈도우 데코레이션(320)이 제공된다.

도 9와 같이, 윈도우 데코레이션(320)을 상부 전극패턴(312) 위로 올린 후에, 가열 및 가압 부재(70)를 통해서 윈도우 데코레이션(320)에 통전 영역(B)을 형성할 수 있다.

그 후에, 도 10에 도시된 바와 같이, 와이어 패턴(370)을 올리면, 통전 영역(B)을 매개로 상부 전극패턴(312)과 와이어 패턴(370)이 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 경우, 대략 150℃ 정도로의 열과 함께 가압되어 도전성을 갖게 되는 이방성전도접착제의 가열 및 가압 과정에서 발생할 수 있는 와이어 패턴(370)의 변형을 방지할 수 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 11에 도시되는 터치패널센서를 예로 들어 구체적으로 설명한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널센서 중 상부시트(410) 및 연성회로기판(460)의 전기적인 연결구조를 설명하기 위한 터치패널센서의 부분 분해 사시도이며, 이를 참조하면, 상부 전극패턴(412)의 단부와 연성회로기판(460)의 상면에 형성된 상부 단자(262)는 윈도우 데코레이션(420)을 사이에 두고 상하로 배치되어 가열 및 가압된 윈도우 데코레이션(420)의 통전 영역을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 통전 영역의 형성은 앞선 실시예와 같이 연성회로기판(460)이 제공되기 전에 윈도우 데코레이션(420)을 가압 및 가압하여 형성할 수도 있고, 경우에 따라서, 윈도우 데코레이션(420) 상에 연성회로기판(460)을 제공하고 나서, 연성회로기판(460)을 통해서 간접적으로 윈도우 데코레이션(420)에 압력이나 열을 가하여 형성할 수도 있다.

본 실시예에 따른 상부 전극패턴(412)은 별도의 금속성 연결패턴 없이도 연성회로기판(460)의 상면에 마련된 상부 단자(462)와 전기적으로 연결되고, 연성회로기판(460)을 통해서 외부의 메인 회로와 전기적으로 연결될 수 있고, 와이어 부재로서 연성회로기판(460)을 사용한다고 볼 수 있다.

참고로, 하부 전극패턴은 상부 전극패턴(412)과 마찬가지로 별도의 금속성 연결패턴 없이 연성회로기판(460)의 하부 단자와 전기적으로 연결될 수도 있고, 별도의 금속성 연결패턴을 사용하여 전기적으로 연결될 수도 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.

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

Claims

피대상물의 접촉 위치를 감지하여 외부장치로 전달하는 터치패널센서에 있어서,
절연기판;
상기 절연기판의 저면에 형성되는 전극패턴;
상기 절연기판의 저면에서 상기 전극패턴의 단부를 부분적으로 덮도록 형성되며, 비도전성 착색물질 및 복수개의 도전 입자를 포함하는 윈도우 데코레이션; 및
상기 윈도우 데코레이션의 상부에 형성되어 각각의 상기 전극패턴과 외부장치를 전기적으로 연결하기 위한 와이어 부재;
를 포함하며, 상기 윈도우 데코레이션을 사이에 두고 상하로 배치되는 상기 전극패턴 및 상기 와이어 부재는 상기 도전 입자를 이용하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 도전 입자는 상기 윈도우 데코레이션의 두께보다 큰 직경을 가지며,
상하로 배치되는 상기 전극패턴 및 상기 와이어 부재는 각각의 상기 도전 입자에 의해서 상하로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 도전 입자는 상기 윈도우 데코레이션의 두께보다 작은 직경을 가지며,
상하로 배치되는 상기 전극패턴 및 상기 와이어 부재는 가열 또는 가압되어 형성되는 상기 윈도우 데코레이션의 통전 영역을 통해서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 와이어 부재와 전기적으로 연결되는 상기 윈도우 데코레이션의 일부를 가열 또는 가압한 후에, 상기 와이어 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 와이어 부재를 상기 윈도우 데코레이션 상부에 형성한 후에,
상기 와이어 부재를 매개로 상기 와이어 부재와 전기적으로 연결되는 상기 윈도우 데코레이션의 일부를 가열 또는 가압하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 적층되는 연성회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상부에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
제1항에 있어서,
상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.