KR20190006660A - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 좁은 베젤 영역을 갖는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{Touch Sensor and Display Device Including the Same}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 구체적으로 좁은 베젤 영역을 갖는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
사용자의 접촉을 감지하는 터치 입력방식이 다양한 전자기기에서 사용되고 있다.
터치 입력방식을 위한 터치 센서는 터치 입력이 가능한 액티브 영역과 이를 제외한 베젤 영역을 포함한다. 액티브 영역에는 터치 감지를 위한 센서 전극이 형성되며, 베젤 영역에는 센서 전극과 연결되는 배선 및 외부의 구동 회로와의 접속을 위한 패드부가 형성된다.
터치 입력방식은 별도의 입력 기기를 사용하지 않고도 입력이 가능하고, 입력 영역이 디스플레이 장치의 표시 영역과 중첩되어 입력을 위한 별도의 영역을 필요로 하지 않으므로, 휴대형 전자기기에서 유리하게 사용된다.
특히, 휴대형 전자기기의 경우 휴대성을 위한 소형화와 최대한 많은 양의 정보를 표시하기 위한 디스플레이의 대면적화라는 상반된 두 가지 요구를 조율하여야 하므로, 전체 표시 영역 내에서 액티브 영역을 제외한 베젤 영역이 차지하는 부분을 줄이려는 노력이 이루어지고 있다.
주어진 장치의 크기 내에서 최대한의 디스플레이를 확보하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2015-0057323호에서는 좁은 베젤 영역을 갖는 터치센서 일체형 표시장치를 제안하고 있다. 구체적으로, 표시소자들 및 터치소자들을 포함하는 액티브 영역; 및 상기 액티브 영역 외측에 배치되는 베젤 영역을 포함하며, 상기 베젤 영역은 상기 액티브 영역의 제 1 측에 형성되어 상기 표시소자들을 구동시키기 위한 구동 드라이버와, 상기 액티브 영역의 상기 제 1 측과 반대측에 위치하는 제 2 측에 형성되어 상기 터치소자들과 신호를 송수신하기 위한 터치패드들을 구비하는 것을 특징으로 하는 터치센서 일체형 표시장치를 개시하고 있다.
이 방법에서는, 표시소자를 구동하는 구동 드라이버와 터치소자와 신호를 송수신하는 터치패드를 서로 반대방향에 위치하도록 하고 있으나, 터치패드 자체가 차지하는 베젤 영역의 폭을 줄이는 데에는 한계가 있다.
터치패드가 차지하는 베젤 영역의 폭을 줄이고자 하는 시도로서, 대한민국 공개특허 제10-2016-0141352호에서는 다수의 픽셀들, 픽셀들에 연결된 데이터 라인들, 및 픽셀들에 연결된 게이트 라인들, 다수의 터치 센서들, 터치 센서들에 연결된 센서 라인들이 배치된 액티브 영역과, 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하는 게이트 구동회로, 및 게이트 구동 전원을 게이트 구동 회로에 공급하는 전원 라인들이 배치된 액티브 영역 밖의 베젤 영역을 포함하는 표시패널을 포함하고, 베젤 영역 내에 서로 이격된 둘 이상의 패드부가 존재하고, 패드부는 데이터 라인들, 게이트 라인들, 및 센서 라인들 중 제1 그룹에 속한 라인들을 제1 구동 회로에 전기적으로 연결하는 제1 패드부 및 데이터 라인들, 게이트 라인들, 및 센서 라인들 중 제2 그룹에 속한 라인들을 제2 구동 회로에 전기적으로 연결하는 제2 패드부를 포함하는 표시장치를 개시한다.
그러나, 이와 같이 둘 이상의 패드부를 형성하는 경우, 패드부와 연결되는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 또한 둘 이상이 되고, 이에 따라 FPCB 본딩 공정이 둘 이상이 되어, 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가한다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0057323호 대한민국 공개특허 제10-2016-0141352호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 터치 센서의 문제를 해결하기 위한 것으로, 좁은 베젤 영역을 갖는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 좁은 베젤 영역을 가지면서도 별도로 추가되는 공정이 없이 제조할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 기재; 상기 기재 상에 센서 전극이 배열되어 있는 액티브 영역; 상기 기재 상에서 상기 액티브 영역의 일측에 형성되어 있으며, 트레이스를 통하여 상기 센서 전극과 전기적으로 연결되는 전도성 패드부; 및 상기 전도성 패드부와 전기적으로 연결되는 연성 인쇄 회로 기판을 포함하며, 상기 전도성 패드부는 각각 복수의 전도성 패드를 포함하는 2 이상의 군으로 형성되어 있으며, 상기 2 이상의 군은 각 군 내의 각 전도성 패드 사이의 간격보다 큰 간격을 두고 서로 떨어져 있고, 상기 전도성 패드부는 하나의 상기 연성 인쇄 회로 기판과 접합되는 터치 센서를 제공한다.
상기 전도성 패드는 높이(A) 및 폭(B)이 A/B<=1의 조건을 만족할 수 있다.
터치 센서는 상기 2 이상의 군 사이에 배치되는 하나 이상의 홈 키를 더 포함할 수 있다.
상기 홈 키를 이용한 신호의 발생에 의하여 상기 터치 센서가 유휴 상태에서 동작 상태로 전환될 수 있다.
상기 전도성 패드부는 단일 접합 공정을 통하여 상기 하나의 연성 인쇄 회로 기판과 접합될 수 있다.
상기 터치 센서는 상호 정전용량(Mutual-Capacitive) 방식 터치 센서일 수 있으며, 상기 센서 전극은 터치 구동 전극 및 터치 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 구동 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 패드가 하나 이상의 제1 군을 이루고, 상기 터치 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 패드가 하나 이상의 제2 군을 이룰 수 있다.
또는, 상기 터치 센서는 자기 정전용량(Self-Capacitive) 방식 터치 센서일 수 있으며, 일정한 수의 인접한 열을 구성하는 상기 센서 전극과 연결되는 복수의 상기 전도성 패드가 하나의 군을 이룰 수 있다.
특히, 하나의 열을 구성하는 상기 센서 전극과 연결되는 복수의 상기 전도성 패드가 하나의 군을 이룰 수 있다.
상기 터치 센서는 상기 연성 인쇄 회로 기판을 통해 상기 센서 전극과 전기적으로 연결되어 상기 센서 전극을 구동하는 구동 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기한 바에 따른 어느 하나의 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 제공된다.
상기 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD) 또는 유기 발광 표시 장치(OLED)일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 터치 센서에 의하면, 전도성 패드를 2 이상의 군으로 형성하여 베젤 영역에서 트레이스가 차지하는 면적을 줄일 수 있어, 터치 센서의 베젤 폭을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 센서는 단일의 접합 공정을 통해 전도성 패드와 연성 인쇄 회로 기판을 접합하므로 종래 기술의 터치 센서와 비교하여 공정을 증가시키거나 복잡하게 만들지 않고도 베젤의 폭을 줄일 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 전도성 패드와 연성 인쇄 회로 기판의 접합부 면적이 늘어나 접합 공정에서 발생하는 불량을 개선할 수 있다.
이와 더불어, 트레이스의 굴곡부를 최소화하고 트레이스의 길이가 감소하므로 터치 센서의 회로 저항을 낮추어 RC 지연을 줄이는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패드의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치 센서의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명 상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)는 터치를 감지할 수 있는 영역인 액티브 영역(A)과 액티브 영역(A) 가장자리에 배치되는 베젤 영역(B)을 포함한다.
액티브 영역(A) 내에는 터치를 감지하기 위한 다수의 센서 전극(10)이 배열되어 있는데, 이는 제1 방향(도 1에서는 가로 방향)으로 배열되며 하나의 패턴으로 서로 연결된 다수의 제1 센서 전극(11)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도 1에서는 세로 방향)으로 배열되며 브리지를 통해 서로 연결된 다수의 제2 센서 전극(12)을 포함한다. 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 각각 터치 구동 전극 및 터치 감지 전극이라고 지칭될 수도 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 손가락이 접촉됨에 따라 터치 구동 전극 및 터치 감지 전극 사이에 발생하는 정전용량이 변화하는 것을 감지하는 상호 정전용량(Mutual-Capacitance) 방식의 터치 센서이다.
도 1에서는 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 단위 구조를 마름모 형태로 도시하였으나 전극의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 어느 하나의 감지 영역을 구성하는 셀에 속하는 하나의 센서 전극과 이웃하는 다른 감지 영역을 구성하는 셀에 속하는 다른 센서 전극이 서로 연결되는 구조이면 임의의 다른 형태로 구성할 수 있음은 당연하다.
그리고, 제1 센서 전극(11)과 제2 센서 전극(12)은 기재(도시하지 않음) 상의 동일한 면에 단일의 패터닝 공정으로 형성된다. 다수의 제1 센서 전극(11)이 서로 연결되는 하나의 패턴으로 형성되고, 다수의 제2 센서 전극(12)이 동일한 패터닝 공정을 통해 제1 센서 전극(11)과 함께 형성된다. 각각 별도의 감지 영역을 구성하는 셀에 속하며 서로 분리되어 있는 다수의 제2 센서 전극(12)은 추후에 제1 센서 전극(11)과 절연되는 브리지를 통해 서로 연결된다.
제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 투명 전도층으로 이루어질 수 있으며, 금속, 금속나노와이어, 금속산화물, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 및 전도성 잉크에서 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
여기서, 금속은 금, 은, 구리, 몰리브덴, 알루미늄, 팔라듐, 네오듐, 백금, 아연, 주석, 티타늄 또는 이들의 합금 중 어느 하나가 될 수 있다.
그리고, 금속 나노와이어는 은 나노와이어, 구리 나노와이어, 지르코늄 나노와이어, 금 나노와이어 중 어느 하나가 될 수 있다.
그리고, 금속산화물은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 징크옥사이드(ZnO) 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 탄소나노튜브(CNT) 또는 그래핀 (graphene)을 포함하는 탄소(carbon)계 물질로 형성할 수도 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline)을 포함하며, 상기 전도성 잉크는 금속파우더와 경화성 고분자 바인더가 혼합된 잉크를 포함한다.
또한, 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 전기 저항을 저감시키기 위해 경우에 따라서는 2 이상의 전도층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)은 ITO, AgNW(은나노와이어), 또는 메탈 메시의 단일층으로 형성할 수 있으며, 2 이상의 층을 형성하는 경우에는 제 1 전극층을 ITO와 같은 투명 금속산화물로 형성하고, 전기적 저항을 더 낮추기 위하여 ITO 전극층 상부에 금속이나 AgNW 등을 이용하여 제 2 전극층을 형성할 수 있다.
제1 센서 전극(11) 및 제2 센서 전극(12)은 트레이스(20)를 통해 전도성 패드(30)와 전기적으로 연결되며, 이러한 트레이스(20) 및 전도성 패드(30)가 터치 센서(100)의 베젤 영역(B)에 형성된다.
전도성 패드(30)는 제1 및 제2 센서 전극(11, 12)으로부터 터치를 감지하고 터치를 통한 입출력 처리를 수행하는 구동 집적 회로(50)와의 전기적 연결을 위한 부분으로서, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)(40)과 접합되어 이를 통해 구동 집적 회로(50)와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)에서는 전도성 패드(30)가 다수의 군으로 형성된다. 도 1을 참조하면, 전도성 패드(30)는 3개의 군(31, 32, 33)으로 나누어 형성되어 있다. 구체적으로, 제1 센서 전극 중 일부와 연결되는 전도성 패드가 제1 군(31)을 형성하고, 제2 센서 전극과 연결되는 전도성 패드가 제2 군(32)을 형성하며, 제1 센서 전극 중 나머지와 연결되는 전도성 패드가 제3 군(33)을 형성하는 형태로 구성되어 있다.
전도성 패드의 각 군(31, 32, 33)은 각 군에 속하는 전도성 패드의 간격보다 더 큰 간격을 두고 서로 떨어져 있다.
종래의 전도성 패드의 구성에 의하면, 중앙의 단일 부분으로 전도성 패드가 집중되고 이에 따라 각 센서 전극과 전도성 패드 사이를 연결하는 트레이스가 중앙으로 향하는 부분에 집중되어 베젤 영역 중 전도성 패드가 형성되는 부분의 폭을 줄이는 데 한계가 있었다. 구체적으로, 최소한 3 내지 4mm의 베젤 폭이 요구되었다.
그러나, 도 1에 나타난 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 트레이스 중 일부, 특히 터치 센서의 중앙 부분에 위치한 트레이스만이 터치 센서의 중앙부에 위치한 전도성 패드와 연결되고 터치 센서의 양측 가장자리를 따라 형성되는 트레이스는 굴곡부가 없이 바로 터치 센서의 양측에 위치한 전도성 패드와 연결된다. 따라서, 베젤 영역(B)에서 트레이스가 차지하는 면적을 줄일 수 있으며, 기존 방식으로 전도성 패드를 형성하는 것에 비해 터치 센서의 전도성 패드가 형성된 측의 베젤의 세로 폭(d1)을 획기적으로 줄일 수 있다. 구체적으로 1mm 정도의 폭을 달성할 수 있으며, 이는 종래 기술에 비해 2/3 이상 줄어든 베젤 폭을 의미한다.
전도성 패드의 군(31, 32, 33)은 모두 단일의 FPCB(40)와 접합된다. 전도성 패드(30)가 베젤 영역의 중앙부에 집중되지 않고 베젤 영역의 전체 가로 폭에 걸쳐 분산되어 있으므로 FPCB(40)의 가로 폭이 종래 기술에 비해 넓어지지만, 단일의 FPCB(40)를 사용하여 단일 접합 공정을 통해 전도성 패드(30)가 FPCB(40)와 접합된다.
또한, 이와 같이, 전도성 패드(30)를 베젤 영역의 전체 가로 폭에 걸쳐 분산되도록 형성할 경우, 종래 기술에 비해 FPCB 접합 시에 발생할 수 있는 균열(crack)을 개선할 수 있다.
구동 집적 회로(50)와의 전기적 연결을 위해 전도성 패드(30)를 FPCB(40)와 접합할 때에는 접합 팁을 사용하여 압력을 가하게 되는데, 압력을 가하는 면적이 좁을수록 접합 설비에서 균일한 압력이 인가되도록 제어하기 어렵다. 이에 따라, 양산시 다수의 불량이 발생하게 된다.
이에 비하여, 본 발명의 실시예에서와 같이, 전도성 패드(30)를 베젤 영역의 전체 가로 폭에 걸쳐 분산되도록 형성하게 되면, 접합 면적이 넓어지므로 균일한 압력으로 전도성 패드(30)와 FPCB(40)를 접합할 수 있어, 불량을 감소시킬 수 있다.
한편, FPCB(40)와 접합할 때, 접합부의 면적은 사용되는 ACF(Anisotropic Conductive Film, 이방성 전도 필름) 재료에 따라 20,000 내지 60,000um2를 유지하여야 하는데, 접합부의 가로 폭이 늘어남에 따라 접합부의 높이(d2)를 줄일 수 있어 베젤 영역의 세로 폭을 더욱 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 종래 기술의 터치 센서와 비교하여 공정을 증가시키거나 복잡하게 만들지 않으며, 접합 공정에서의 불량을 개선하면서, 베젤 영역의 세로 폭을 줄일 수 있게 된다.
도 1에 도시되어 있지는 않지만, 액티브 영역(A)과 베젤 영역(B)은 투명한 기재(도시하지 않음) 상에 위치한다. 기재는 강성의 유리 기재 또는 유연성의 필름 기재를 모두 사용할 수 있으며, 필름 기재일 경우, 투명필름이나 편광판일 수 있다.
투명필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.
이와 같은 투명 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1 내지 500㎛ 정도이다. 특히 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 투명 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 상기 투명 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 투명 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프라이머 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
또한, 투명 필름은 등방성필름, 위상차필름 또는 보호필름(Protective Film)일 수 있다.
등방성필름일 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)*d], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]*d) 가 -90nm 내지 +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm 내지 +60nm, 특히 -70nm 내지 +45nm 가 바람직하다.
위상차필름은 고분자필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자코팅, 액정코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 터치 센서와 결합하여 사용되는 디스플레이의 시야각보상, 색감개선, 빛샘개선, 색미조절 등의 광학특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다.
위상차필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.
보호필름은 고분자수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가점착성을 가진 필름일 수 있다.
편광판은 터치 센서와 결합하여 사용되는 디스플레이 장치에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다.
구체적으로는 PVA(폴리비닐알코올), TAC(트리아세틸셀룰로스)나 COP(시클로올레핀폴리머) 계열 필름을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 표시 패널과 결합하여 표시 장치를 구성할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예의 터치 센서는 액정 표시 장치(LCD)나 유기 발광 표시 장치(OLED)에 포함되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 표시 패널과 결합할 때에는 광학적으로 투명한 접착제층을 사용하여 접착될 수 있으며, 이때 광경화형 또는 열경화형 접착제를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 화합물 또는 아크릴계 단량체를 포함하는 조성물을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서에서는 서로 분리된 전도성 패드의 군 사이의 영역에 홈 키를 형성하여 터치 센서의 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서(200)는 터치를 감지할 수 있는 영역인 액티브 영역(A)과 액티브 영역(A) 가장자리에 배치되는 베젤 영역(B)을 포함하며, 액티브 영역(100) 내에는 터치를 감지하기 위한 다수의 센서 전극(10)이 배열되어 있고, 베젤 영역(B)에는 트레이스(20) 및 전도성 패드(30)가 형성되어 있다. 이러한 구성은 도 1에 나타난 터치 센서(100)와 대부분 유사하며 따라서 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서(200)에는 전도성 패드의 제1 군(31)과 제2 군(32) 사이 및 전도성 패드의 제2 군(32)과 제3 군(33) 사이의 영역에 홈 키(61, 62)가 형성되어 있다.
홈 키(61, 62)는 유연성 인쇄 회로 기판(40)을 통해 구동 직접 회로(50)에 연결되어, 이를 터치함으로써 터치 센서(200)를 유휴 상태(Idle mode)에서 동작 상태(Active mode)로 전환되도록 하는 기능을 한다.
터치 센서의 소비 전력을 절약하기 위하여 사용 중이 아닐 때, 터치 센서는 유휴 상태를 유지한다. 유휴 상태에서 터치 신호(Interrupt)가 발생하면 터치 센서가 동작 상태로 되어 터치 입력을 처리할 수 있게 된다. 홈 키를 사용하지 않는 경우, 유휴 상태에서도 터치 센서 전체에 걸쳐 소량의 전류가 항상 흐르게 되며, 이에 따른 전력 소비가 발생한다. 그러나, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서와 같이 홈 키(61, 62)를 사용하면, 유휴 상태에서는 구동 직접 회로(50)로부터 홈 키(61, 62)에 이르는 구간에서만 전류가 흐르고, 홈 키(61, 62)를 이용한 신호에 의해 동작 상태로 전환된 이후에 터치 센서(200) 전체에 걸쳐 전류가 흐르게 되므로 소비 전력을 줄일 수 있게 된다.
한편, 도 2에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서는 두 개의 홈 키(61, 62)를 사용하였지만, 이 중 하나의 홈 키만을 사용하는 것이 가능함은 당연하다.
도 1 및 도 2에 도시한 본 발명의 실시예에서는 전도성 패드를 3개의 군으로 나누어 형성하였지만, 이를 더 많은 군으로 나누어 형성할 경우 베젤의 세로 폭을 더욱 줄일 수 있음은 명백하다. 예를 들면, 도 3에 나타난 본 발명의 또 다른 실시예에서는 전도성 패드를 모두 5개의 군으로 나누어 형성한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서(300)는 5개의 전도성 패드 군(31, 321, 322, 323, 33)이 형성되어 있다. 전도성 패드 군(31, 321, 322, 323, 33)의 구성을 제외한 나머지 구성은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예와 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
이와 같이, 도 3에 나타난 실시예에서는, 트레이스(20)가 최소한의 굴곡부를 가지고 전도성 패드(30)와 연결되므로, 베젤 영역(B)의 세로 방향 폭을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 베젤 영역의 세로 폭을 더욱 좁게 하기 위하여 전도성 패드의 형상 자체를 변경할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 패드의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 전도성 패드(30)의 높이(A)를 전도성 패드의 폭(B)과 같거나 이보다 작도록 형성할 수 있다. 즉, 베젤 영역의 세로 폭을 줄이면서도 넓어진 가로 폭을 활용하여 높이(A)와 폭(B)이 A/B<=1의 조건을 만족하도록 전도성 패드(30)를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서는 상호 정전용량 방식뿐 아니라 자기 정전용량(Self-Capacitive) 방식의 터치 센서에도 적용할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예는 자기 정전용량 방식의 터치 센서에서 전도성 패드를 2 이상의 군으로 형성한 터치 센서에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서(500)는 터치를 감지할 수 있는 영역인 액티브 영역(A)과 액티브 영역(A) 가장자리에 배치되는 베젤 영역(B)을 포함한다.
액티브 영역(A) 내에는 터치를 감지하기 위한 다수의 센서 전극(15)이 배열되어 있다. 도 5에 도시된 터치 센서(500)는 센서 전극 자체의 정전용량을 초기값으로 하며 손가락이 터치됨에 따라 센서 전극에 발생하는 정전용량 성분의 변화를 인식하는 자기 정전용량 방식의 터치 센서로서, 단일층의 센서 전극 패턴으로 구성된다.
도 5에서는 센서 전극(15)의 단위 구조를 직사각형으로 도시하였으나 전극의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 마름모 형태나 육각형이나 메시(Mesh) 등 다양한 형태로 구성될 수 있음은 도 1을 참조하여 설명한 바와 동일하다.
센서 전극(15)의 재료 및 구성 또한 도 1을 참조로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)의 경우와 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서(500)의 베젤 영역(B)에서는 각 열의 센서 전극(15)과 연결되는 트레이스(25)에 연결되는 전도성 패드(70)가 하나의 군을 이루도록 전도성 패드부를 형성한다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 왼쪽으로부터 차례로 제1 내지 제5의 전도성 패드 군(71, 72, 73, 74, 75)이 형성된다. 이에 따라 트레이스(25)는 종래 기술의 터치 센서에서와 달리 많은 굴곡부를 가지지 않고 전도성 패드(70)와 바로 연결되며, 이에 따라 전도성 패드부가 형성되는 베젤 영역(B)의 폭(d5)이 종래 기술의 터치 센서에 비해 현저히 줄어들 수 있다.
전도성 패드 군(71, 72, 73, 74, 75)은 모두 하나의 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)(45)과 접합된다. 즉, 하나의 FPCB(45)를 사용하여 단일 접합 공정을 통해 모든 전도성 패드(70)가 FPCB(45)와 접합된다.
이에 따라, 공정의 증가나 복잡성이 없이 베젤의 폭을 줄일 수 있다.
또한, 도 1을 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 접합부의 폭이 늘어남에 따라 접합 공정에서 발생하는 불량을 개선할 수 있다.
한편, 도 5에서는 액티브 영역(A)의 각 열의 센서 전극(15)과 연결되는 트레이스(25)에 연결되는 전도성 패드(70)가 하나의 군을 이루도록 전도성 패드부를 형성하는 것을 예로 도시하고 이를 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 두 개 이상의 열에 속하는 센서 전극(15)과 연결되는 트레이스(25)에 연결되는 전도성 패드(70)가 하나의 군을 이루도록 전도성 패드를 형성하는 것도 가능하며, 하나의 군에 속하는 전도성 패드(70)의 수가 다른 군에 속하는 전도성 패드(70)의 수와 동일할 필요는 없다. 베젤 영역(B)의 폭을 줄이기 위하여 전도성 패드(70)를 다양한 방식으로 그룹화하여 전도성 패드의 군을 형성할 수 있으며, 이에 따라 다양한 트레이스 패턴 형성이 가능하다.
도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서에서 사용되는 기재나 그 밖의 자세한 사항은 도 1을 참조하여 설명한 것과 유사하므로 이에 대한 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서에서는, 베젤의 폭을 줄이기 위한 시도로서 트레이스 패턴이 베젤 영역(B)에서 차지하는 면적을 줄이고자 하였으며, 이에 따라 트레이스의 굴곡이 최소화되는 형태를 이룬다. 이는 또한 터치 센서의 회로 저항을 낮추어 RC 지연을 줄이는 효과를 가져온다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
A: 액티브 영역 B: 베젤 영역
10, 11, 12, 15: 센서 전극 20, 25: 트레이스
30, 70: 전도성 패드
31, 32, 33, 321, 322, 323, 71, 72, 73, 74, 75: 전도성 패드의 군
40, 45: 연성 인쇄 회로 기판 50, 55: 구동 집적 회로
61, 62: 홈 키

Claims (11)

  1. 기재;
    상기 기재 상에 센서 전극이 배열되어 있는 액티브 영역;
    상기 기재 상에서 상기 액티브 영역의 일측에 형성되어 있으며, 트레이스를 통하여 상기 센서 전극과 전기적으로 연결되는 전도성 패드부; 및
    상기 전도성 패드부와 전기적으로 연결되는 연성 인쇄 회로 기판을 포함하며,
    상기 전도성 패드부는 각각 복수의 전도성 패드를 포함하는 2 이상의 군으로 형성되어 있으며, 상기 2 이상의 군은 각 군 내의 각 전도성 패드 사이의 간격보다 큰 간격을 두고 서로 떨어져 있고, 상기 전도성 패드부는 하나의 상기 연성 인쇄 회로 기판과 접합되는 터치 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 패드는 높이(A) 및 폭(B)이 A/B<=1의 조건을 만족하는 터치 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 이상의 군 사이에 배치되는 하나 이상의 홈 키를 더 포함하는 터치 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홈 키를 이용한 신호의 발생에 의하여 상기 터치 센서가 유휴 상태에서 동작 상태로 전환되는 터치 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 패드부는 단일 접합 공정을 통하여 상기 하나의 연성 인쇄 회로 기판과 접합되는 터치 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상호 정전용량(Mutual-Capacitive) 방식 터치 센서이며,
    상기 센서 전극은 터치 구동 전극 및 터치 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 구동 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 패드가 하나 이상의 제1 군을 이루고, 상기 터치 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 패드가 하나 이상의 제2 군을 이루는 터치 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서는 자기 정전용량(Self-Capacitive) 방식 터치 센서이며,
    일정한 수의 인접한 열을 구성하는 상기 센서 전극과 연결되는 복수의 상기 전도성 패드가 하나의 군을 이루는 터치 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하나의 열을 구성하는 상기 센서 전극과 연결되는 복수의 상기 전도성 패드가 하나의 군을 이루는 터치 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄 회로 기판을 통해 상기 센서 전극과 전기적으로 연결되어 상기 센서 전극을 구동하는 구동 집적 회로를 더 포함하는 터치 센서.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 액정 표시 장치(LCD) 또는 유기 발광 표시 장치(OLED)인 표시 장치.
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