KR20190111871A

KR20190111871A - 터치 센서

Info

Publication number: KR20190111871A
Application number: KR1020190118156A
Authority: KR
Inventors: 최병진; 박대출; 이재현
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2019-10-02
Also published as: KR102322284B1

Abstract

본 발명은 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 방향으로 형성된 제1 메쉬 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 메쉬 패턴을 포함하는 감지 패턴; 상기 제2 메쉬 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하며, 몸체부 및 제2 메쉬 패턴과 접촉하는 첨단부를 갖는 브릿지 전극; 및 상기 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 포함함으로써, 브릿지 전극의 면적을 좁게 하면서도 제2 메쉬 패턴에 대한 접촉은 용이하게 하여, 브릿지 전극이 시인되는 것은 줄이면서, 우수한 터치 감도도 동시에 구현할 수 있는 터치 센서에 관한 것이다.

Description

터치 센서{TOUCH SENSOR}

본 발명은 터치 센서에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치 센서(Touch Panel)이 개발되었다.

이러한 터치 센서는 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.

한편, 터치 센서의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type, Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치 센서는 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막 방식 터치 센서와 정전용량방식 터치 센서가 있다.

이러한 터치 센서에서 두께를 줄이고 광 특성을 향상하기 위해 연결(bridge) 전극을 활용한 1층(1 layer) 터치 센서가 각광받고 있다. 그러나 X, Y 전극을 연결하는 브릿지 전극을 형성할 때, 브릿지 전극과 X 전극 또는 Y 전극과의 접촉 면적을 넓혀 터치 감도를 민감하기 위해 브릿지 전극의 면적을 넓게 하면 브릿지 전극이 시인되는 문제가 있다.

한국공개특허 제2012-44268호에는 정전용량 터치 패널의 제조 방법이 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.

한국공개특허 제2012-44268호

본 발명은 우수한 터치 민감도를 가지면서도 시인성 저하는 줄일 수 있는 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 제1 방향으로 형성된 제1 메쉬 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 메쉬 패턴을 포함하는 감지 패턴;

상기 제2 메쉬 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하며, 몸체부 및 제2 메쉬 패턴과 접촉하는 첨단부를 갖는 브릿지 전극; 및

상기 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 포함하는, 터치 센서.

2. 위 1에 있어서, 상기 감지 패턴은 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄, 크롬, 니켈, 텅스텐 또는 이들 중 2종 이상의 합금; 또는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 구리산화물(CO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT) 또는 그래핀(graphene)으로 형성된, 터치 센서.

3. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄, 크롬, 니켈, 텅스텐 또는 이들 중 2종 이상의 합금; 또는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 구리산화물(CO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT) 또는 그래핀(graphene)으로 형성된, 터치 센서.

4. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 서로 다른 방향으로 형성된 2개 이상의 첨단부를 가지며, 각 첨단부가 제2 메쉬 패턴과 접촉하는, 터치 센서.

5. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 제1 방향 및 제2 방향으로 형성된 2개 이상의 첨단부를 가지며, 각 첨단부가 제2 메쉬 패턴과 접촉하는, 터치 센서.

6. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 제1 메쉬 패턴과는 절연되는, 터치 센서.

7. 위 1에 있어서, 상기 첨단부는 그 폭이 1 내지 100㎛인, 터치 센서.

8. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 몸체부의 장변 길이가 30 내지 1000㎛인, 터치 센서.

9. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 몸체부가 메쉬 구조를 갖는, 터치 센서.

10. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 몸체부가 2개 이상의 브릿지를 갖는, 터치 센서.

11. 위 1에 있어서, 상기 절연층은 층 형태로 위치하고, 상기 첨단부는 절연층에 형성된 컨택홀을 통해 제2 메쉬 패턴과 연결된, 터치 센서.

12. 위 1에 있어서, 상기 절연층은 감지 패턴과 브릿지 전극의 교차부에만 섬 형태로 위치하고, 상기 첨단부는 절연층에 형성된 컨택홀을 통해 제2 매쉬 패턴과 연결된, 터치 센서.

13. 위 1 내지 12중 어느 한 항의 터치 센서를 포함하는 화상 표시 장치.

본 발명의 터치 센서는 브릿지 전극이 제2 메쉬 패턴과 접촉하는 첨단부를 가져, 브릿지 전극의 면적을 좁게 하면서도 제2 메쉬 패턴과 접촉할 수 있다. 이에, 브릿지 전극이 시인되는 것은 줄이면서, 우수한 터치 감도도 동시에 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 터치 센서는 브릿지 전극의 면적을 줄일 수 있어, 이에 따라 굴곡성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서에서 브릿지 전극을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서에서 브릿지 전극을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 개략적인 사시도이다.

본 발명은 제1 방향으로 형성된 제1 메쉬 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 메쉬 패턴을 포함하는 감지 패턴; 상기 제2 메쉬 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하며, 몸체부 및 제2 메쉬 패턴과 접촉하는 첨단부를 갖는 브릿지 전극; 및 상기 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 포함함으로써, 브릿지 전극의 면적을 좁게 하면서도 제2 메쉬 패턴에 대한 접촉은 용이하게 하여, 브릿지 전극이 시인되는 것은 줄이면서, 우수한 터치 감도도 동시에 구현할 수 있는 터치 센서에 관한 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

감지 패턴은 제1 방향으로 형성된 제1 메쉬 패턴(10) 및 제2 방향으로 형성된 제2 메쉬 패턴(20)을 구비할 수 있다.

제1 메쉬 패턴(10)과 제2 메쉬 패턴(20)은 서로 다른 방향으로 배치된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 X축 방향일 수 있고, 제2 방향은 이와 수직으로 교차하는 Y축 방향일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 메쉬 패턴(10)과 제2 메쉬 패턴(20)은 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 커버 윈도우 기판에 접촉되면, 제1 메쉬 패턴(10), 제2 메쉬 패턴(20) 및 위치 검출라인을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.

이와 관련하여, 제1 메쉬 패턴(10) 및 제2 메쉬 패턴(20)은 동일층에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각각의 패턴들이 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 메쉬 패턴(10)은 서로 연결된 형태이지만 제2 메쉬 패턴(20)은 단위 패턴들이 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 메쉬 패턴(20)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 브릿지 전극(30)이 필요하다. 브릿지 전극(30)에 대해서는 후술하도록 한다.

본 발명에 있어서, 메쉬 구조의 구체적인 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 직각 사각형 메쉬 구조, 마름모 메쉬 구조, 육각형 메쉬 구조 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 구조에서 장변의 길이는 예를 들면 2 내지 500㎛일 수 있고, 상기 범위 내에서 전기 전도도, 투과율 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.

메쉬 패턴의 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 내지 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 메쉬 패턴의 폭이 1 내지 30㎛일 경우에, 패턴의 시인성을 감소시키고 적정 전기 저항을 가질 수 있다.

감지 패턴의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 각각 10 내지 350nm 일 수 있다. 감지 패턴의 두께가 10nm 미만이면 전기저항이 커져 터치 민감도가 저하될 수 있고, 350nm 초과이면 반사율이 커져 시인성의 문제가 생길 수 있다.

감지 패턴은 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 금속이 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있다.

이 외에도 당 분야에 공지된 투명 전극 소재가 더 사용될 수 있다. 예를 들면 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 구리산화물(CO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 등을 들 수 있다.

감지 패턴의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD) 등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있다.

또한, 감지 패턴은 인쇄 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄 공정 시, 그라비아 오프 셋(gravure off set), 리버스 오프 셋(reverse off set), 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄 및 그라비아(gravure) 인쇄 등 다양한 인쇄 방법이 이용될 수 있다. 상기 방법 외에 포토리소그래피에 의해서 형성될 수도 있다.

브릿지 전극(30)은 제2 메쉬 패턴(20)의 이격된 단위 패턴을 연결한다. 이때, 브릿지 전극(30)은 감지 패턴 중 제1 메쉬 패턴(10)과는 절연되어야 하므로, 이를 위해 절연층(40)이 형성된다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.

브릿지 전극(30)은 몸체부(31) 및 첨단부(32)를 갖는다.

통상 터치 센서에서 브릿지 전극(30)과 이에 의해 연결되는 감지 패턴 사이의 접촉 면적이 넓어야 터치 감도가 개선된다. 그러나, 이를 위해 브릿지 전극(30)의 면적을 넓게 하는 경우 브릿지 전극(30)이 사용자에게 시인되는 문제가 있고, 터치 센서의 굴곡성이 저하되는 문제가 있다.

그러나, 본 발명에 따른 브릿지 전극(30)은 첨단부(32)가 제2 메쉬 패턴과 접촉하여, 제2 메쉬 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결할 수 있다.

즉, 첨단부(32)가 제2 메쉬 패턴과 접촉하므로, 제2 메쉬 패턴과 접촉을 위해 넓은 면적의 몸체부(31)를 요하지 않는다. 이에, 몸체부(31)의 면적을 좁게 하여, 브릿지 전극(30)이 시인되는 것을 줄일 수 있다.

브릿지 전극(30)은 2개 이상의 첨단부(32)를 가질 수 있다. 각 첨단부(32)는 서로 다른 방향으로 형성된 것일 수 있다. 서로 다른 방향은 예를 들면 제1 방향 및 제2 방향일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수개의 첨단부(32)를 가지는 경우 각 첨단부(32)가 제2 메쉬 패턴과 접촉할 수 있다.

첨단부(32)의 폭은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 1 내지 100㎛일 수 있다. 첨단부(32)의 폭이 상기 범위 내인 경우 브릿지 전극(30)의 면적은 줄이면서 접촉 저항을 적정 수준으로 조절할 수 있다. 상기 범위 내에서 메쉬 패턴의 폭, 장변 길이 등에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

추가로, 브릿지 전극(30)의 몸체부(31)도 제2 메쉬 패턴과 연결될 수 있다. 그러한 경우 제2 메쉬 패턴과의 접촉 면적이 더 넓어져 터치 감도를 더욱 개선할 수 있다.

브릿지 전극(30)의 몸체부(31)는 예를 들면 바(bar) 구조를 가질 수 있다.

브릿지 전극(30)의 몸체부(31)는 예를 들면 도 1 및 도 2에 예시된 것처럼 단일 브릿지를 가질 수도 있고, 도 3에 예시된 것처럼 2개 이상의 브릿지를 가질 수도 있다. 몸체부(31)가 2개 이상의 브릿지를 갖는 경우 저항 및 신뢰성 측면에서 유리하다.

또한, 도 6에 예시된 바와 같이 몸체부(31)는 메쉬 구조를 가지는 것일 수도 있다. 그러한 경우, 브릿지 전극(30)의 면적을 더욱 줄여 터치 센서의 굴곡성을 개선할 수 있다.

브릿지 전극(30)은 몸체부(31)의 장변 길이가 30 내지 1000㎛일 수 있다. 몸체부(31)의 장변 길이가 상기 범위 내인 경우 브릿지 전극(30)의 면적은 줄이면서 이와 동시에 저저항을 구현할 수 있다. 상기 범위 내에서 메쉬 패턴의 장변 길이에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

브릿지 전극(30)은 당 분야에 알려진 투명 전극 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다.

이 외에도 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 금속이 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄, 크롬, 니켈, 텅스텐 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있다.

본 발명의 터치 센서에 있어서, 감지 패턴과 브릿지 전극(30)의 적층 순서는 특별히 한정되지 않고, 도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이 감지 패턴 상측에 브릿지 전극(30)이 위치할 수도 있고, 도 4에 예시된 바와 같이 감지 패턴 하측에 브릿지 전극(30)이 위치할 수도 있다.

브릿지 전극(30)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전술한 감지 패턴의 형성 방법으로 예시한 방법을 사용할 수 있다.

절연층(40)은 감지 패턴과 브릿지 전극(30) 사이에 개재되어 제1 메쉬 패턴(10)과 제2 메쉬 패턴(20)을 절연시키는 기능을 한다.

절연층(40)은 도 1 내지 도 4에 예시된 것처럼 감지 패턴과 브릿지 전극(30)의 교차부에만 섬 형태로 위치할 수도 있고, 도 5에 예시된 것처럼 층 형태로 전체에 위치할 수도 있다.

절연층(40)이 섬 형태로 위치하는 경우 제2 메쉬 패턴(20)은 브릿지 전극(30)과 직접 연결되고, 절연층(40)이 층 형태로 위치하는 경우 제2 메쉬 패턴(20)은 절연층(40)에 형성된 컨택홀(50)(contact hole)을 통해 브릿지와 연결된다.

컨택홀(50)의 개수, 위치는 특별히 한정되지 않고 터치 영역 전 영역에 걸쳐 다수 존재하는 것이 터치 감도 개선의 측면에서는 바람직하나, 컨택홀(50)이 사용자에게 시인되는 문제가 발생할 수도 있으므로, 컨택홀(50)은 전계가 집중되는 위치(예를 들면 제1 메쉬 패턴(10)과 브릿지 전극(30)의 교차점 주변)에 집중되어 형성되고, 그리고 전체 터치 영역에 분산되어 형성되는 것이 바람직하다.

절연층(40)은 당분야에서 사용되는 재료 및 방법을 특별한 제한 없이 사용하여 형성될 수 있다.

본 발명의 터치 센서는 기판(100) 상에 형성될 수 있다.

기판(100)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 유리, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate,CAP) 등을 들 수 있다.

이상, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

10: 제1 메쉬 패턴 20: 제2 메쉬 패턴
30: 브릿지 전극 31: 몸체부
32: 첨단부 40: 절연층
50: 컨택홀 100: 기판

Claims

제1 방향으로 형성된 제1 메쉬 패턴 및 제2 방향으로 형성된 제2 메쉬 패턴을 포함하는 감지 패턴;
상기 제2 메쉬 패턴의 이격된 단위 패턴을 연결하며, 몸체부 및 제2 메쉬 패턴과 접촉하는 첨단부를 갖는 브릿지 전극; 및
상기 감지 패턴과 브릿지 전극 사이에 개재된 절연층;을 포함하는, 터치 센서.