KR20220015159A - 금속 메쉬 구조체와, 이를 포함하는 안테나 소자 및 터치 센서 - Google Patents

금속 메쉬 구조체와, 이를 포함하는 안테나 소자 및 터치 센서 Download PDF

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KR20220015159A
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이원희
박희준
최병진
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체는 복수의 제1 도전 라인들에 의해 정의되는 제1 단위 셀들; 및 복수의 제2 도전 라인들에 의해 정의되며, 단위 셀의 마주보는 두 꼭지점을 잇는 대각선 길이가 상기 제1 단위 셀보다 작은 제2 단위 셀들; 을 포함할 수 있다.

Description

금속 메쉬 구조체와, 이를 포함하는 안테나 소자 및 터치 센서{Metal mesh structure, antenna device and touch sensor including the same}
금속 메쉬 구조체와, 이를 포함하는 안테나 소자 및 터치 센서와 관련된다.
금속 메쉬(metal mesh)는 금속을 이용하여 미세한 그물망 형상을 형성한 것으로, 투명전극 소재로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide, 인듐주석산화물)를 대체할 수 있는 재료로 각광받고 있다.
금속 메쉬는 희토류를 사용하지 않으므로 ITO에 비해 가격 면에서 유리하고, 표면 저항값이 낮아 응답 속도가 빠르며, 금속을 소재로 하기 때문에 구부릴 수 있어 유연성 장치에 사용하기에도 적합하다.
그러나, 금속 메쉬는 불투명한 그물망 형상으로 인하여 시인성이 저하되고 ITO에 비해 어두운 단점이 있다. 이를 극복하기 위해서는 금속 메쉬를 형성하는 패턴의 면적을 최소한으로 줄이는 것이 관건이지만, 패턴의 면적을 줄이는 경우 저항의 증가로 이어져 반응 속도가 저하된다.
즉, 반응 속도와, 투과율 및 시인성은 서로 트레이드오프의 관계에 있으나, 반응 속도와, 투과율 및 시인성을 적절히 조화하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2016-0029311호
금속 메쉬 구조체와, 이를 포함하는 안테나 소자 및 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 복수의 제1 도전 라인들에 의해 정의되는 제1 단위 셀들; 및 복수의 제2 도전 라인들에 의해 정의되며, 단위 셀의 마주보는 두 꼭지점을 잇는 대각선 길이가 상기 제1 단위 셀보다 작은 제2 단위 셀들; 을 포함하는, 금속 메쉬 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀들은 제1 영역에 배열되고, 상기 제2 단위 셀들은 제2 영역에 배열되는, 금속 메쉬 구조체.
3. 위 1에 있어서, 복수의 제3 도전 라인들에 의해 정의되며, 대각선 길이가 상기 제2 단위셀보다 작은 제3 단위 셀들; 을 더 포함하고, 상기 제1 단위 셀들은 제1 영역에 배열되고, 상기 제2 단위 셀들은 제2 영역에 배열되고, 상기 제3 단위 셀들은 제3 영역에 배열되고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 소정 방향으로 순차적으로 배치되는, 금속 메쉬 구조체.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀들과 상기 제2 단위 셀들은 랜덤으로 배열되는, 금속 메쉬 구조체.
5. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀들 중 적어도 하나와 상기 제2 단위 셀들 중 적어도 하나가 랜덤으로 배열되어 상위 셀을 형성하고, 상기 상위 셀이 일정 패턴으로 배열되는, 금속 메쉬 구조체.
6. 위 1에 있어서, 상기 제1 도전 라인 및 상기 제2 도전 라인의 선폭은 1.0㎛ ~ 4.5㎛인, 금속 메쉬 구조체.
7. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 마름모 형상인, 금속 메쉬 구조체.
8. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀의 대각선 길이는 75㎛ ~ 600㎛인, 금속 메쉬 구조체.
9. 위 1에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀의 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 잇는 선분은 수직축에 대하여 소정의 기울기 각도를 가지며, 상기 소정의 기울기 각도는 -45°~ +45°인, 금속 메쉬 구조체.
10. 위 1 내지 9 중 어느 하나의 금속 메쉬 구조체를 포함하는 방사 패턴; 을 포함하는, 안테나 소자.
11. 방사 패턴; 및 상기 방사 패턴 주변에 배치되는 더미 패턴; 을 포함하고, 상기 방사 패턴 및 상기 더미 패턴 중 적어도 하나는 위 1 내지 9 중 어느 하나의 금속 메쉬 구조체를 포함하는, 안테나 소자.
12. 위 1 내지 9 중 어느 하나의 금속 메쉬 구조체를 포함하는 센싱 전극; 을 포함하는, 터치 센서.
13. 센싱 전극; 및 상기 센싱 전극 주변에 배치되는 더미 패턴; 을 포함하고, 상기 센싱 전극 및 상기 더미 패턴 중 적어도 하나는 위 1 내지 9 중 어느 하나의 금속 메쉬 구조체를 포함하는, 터치 센서.
일 실시예에 따르면, 다양한 크기의 단위 셀을 포함하는 금속 메쉬 구조체를 구현할 수 있다. 이에 따라, 금속 메쉬 구조체의 전기적 특성을 만족시킴과 동시에 우수한 시인성 및 투과율을 확보하는 것이 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체의 단위 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8는 다른 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 10은 도 9의 A-B 라인을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체의 단위 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체의 단위 셀은 복수의 도전 라인들(10)에 의해 정의될 수 있다.
도전 라인(10)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도전 라인(10)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 등과 같은 저저항 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 도전 라인(10)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 도전 라인(10)은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도전 라인(10)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도전 라인(10)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
도전 라인(10)의 선폭은 시인성, 투과율, 저항 등 다양한 요인들을 고려하여 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도전 라인(10)의 선폭(w)은 1.0㎛ ~ 4.5㎛일 수 있다.
복수의 도전 라인들(10)에 의해 정의되는 단위 셀은 마름모 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 단위 셀은 정마름모 형상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 단위 셀의 두 대각선 길이(a, b)는 75㎛ ~ 600㎛일 수 있다. 여기서 대각선은 마주보는 두 꼭지점을 잇는 선분으로 정의될 수 있다.
단위 셀은 수직축(예컨대, y 축)에 대하여 소정의 기울기 각도(θ)를 가질 수 있다. 예컨대, 단위 셀의 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 잇는 선분은 수직축에 대하여 소정의 기울기 각도를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 소정의 기울기 각도(θ)는 -45°~ +45°일 수 있다.
한편, 이러한 단위 셀이 복수개가 집합되어 금속 메쉬 구조체가 정의될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체는 복수의 제1 단위 셀들(210) 및 복수의 제2 단위 셀들(220)을 포함할 수 있다.
제1 단위 셀(210)은 복수의 제1 도전 라인(211)에 의해 정의되며, 제2 단위 셀(220)은 복수의 제2 도전 라인(221)에 의해 정의될 수 있다. 여기서, 제1 도전 라인(211) 및 제2 도전 라인(221)은 도 1을 참조하여 전술한 도전 라인(10)과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 단위 셀(210) 및 제2 단위 셀(220)은 도 1의 단위 셀과 같이, 정마름모를 포함한 마름모 형상으로 형성되며, y 축에 대하여 소정의 기울기 각도(θ)를 가질 수 있다.
제1 단위 셀(210)의 대각선 길이(도 1의 a 및/또는 b, 이하 동일)는 제2 단위 셀(220)의 대각선 길이보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르면, 금속 메쉬 구조체는 2개의 영역(250, 260)으로 구분될 수 있으며, 제1 단위 셀들(210)은 제1 영역(250)에 배열되고, 제2 단위 셀들(220)은 제2 영역(260)에 배열될 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체는 복수의 제1 단위 셀들(310), 복수의 제2 단위 셀들(320) 및 복수의 제3 단위 셀들(330)을 포함할 수 있다.
제1 단위 셀(310)은 복수의 제1 도전 라인(311)에 의해 정의되고, 제2 단위 셀(320)은 복수의 제2 도전 라인(321)에 의해 정의되고, 제3 단위 셀(330)은 복수의 제3 도전 라인(331)에 의해 정의될 수 있다. 여기서, 제1 도전 라인(311), 제2 도전 라인(321) 및 제3 도전 라인(331)은 도 1을 참조하여 전술한 도전 라인(10)과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 단위 셀(310), 제2 단위 셀(320) 및 제3 단위 셀(330)은 도 1의 단위 셀과 같이, 정마름모를 포함한 마름모 형상으로 형성되며, y 축에 대하여 소정의 기울기 각도(θ)를 가질 수 있다.
제1 단위 셀(310)의 대각선 길이는 제2 단위 셀(320)의 대각선 길이보다 크며, 제2 단위 셀(320)의 대각선 길이는 제3 단위 셀(330)의 대각선 길이보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르면, 금속 메쉬 구조체는 3개의 영역(350, 360, 370)으로 구분될 수 있으며, 제1 단위 셀들(310)은 제1 영역(350)에 배열되고, 제2 단위 셀들(320)은 제2 영역(360)에 배열되고, 제3 단위 셀들(330)은 제3 영역(370)에 배열될 수 있다. 이때, 제1 영역(350), 제2 영역(360) 및 제3 영역(370)은 도 3에 도시된 바와 같이 소정 방향에 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이 경우 금속 메쉬 구조체는 제1 영역(350)에서 제3 영역(370)으로 갈수록 단위 셀들의 대각선 길이가 점점 작아지는 그라데이션 구조를 가질 수 있다. 그러나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 제1 영역(350), 제2 영역(360) 및 제3 영역(370)의 배치는 다양할 수 있으며, 그 배치 방법에 특별히 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 3은 3가지 타입의 단위셀(310, 320, 330) 및 3개의 영역(350, 360, 370)을 포함하는 예를 도시하나, 이는 설명의 편의를 위함을 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 금속 메쉬 구조체는 4가지 타입 이상의 단위셀과 4개 이상의 영역을 포함할 수도 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체는 복수의 제1 단위 셀들(310), 복수의 제2 단위 셀들(320) 및 복수의 제3 단위 셀들(330)을 포함하며, 제1 단위 셀들(310), 제2 단위 셀들(320) 및 제3 단위 셀들(330)이 랜덤하게 배열될 수 있다. 여기서, 제1 단위 셀(310), 제2 단위 셀(320) 및 제3 단위 셀(330)은 도 3을 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 4는 3가지 타입의 단위셀(310, 320, 330)을 포함하는 예를 도시하나, 이는 설명의 편의를 위함일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 금속 메쉬 구조체는 2가지 타입의 단위셀을 포함하거나, 4가지 타입 이상의 단위셀을 포함할 수도 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 금속 메쉬 구조체는 복수의 제1 단위 셀들(310), 복수의 제2 단위 셀들(320) 및 복수의 제3 단위 셀들(330)을 포함할 수 있다.
제1 단위 셀(310), 제2 단위 셀(320) 및 제3 단위 셀(330)은 랜덤하게 배열되어 하나의 상위 셀(510)을 형성하며, 이렇게 형성된 상위 셀(510)은 일정 패턴으로 배열되어 금속 메쉬 구조체를 형성할 수 있다.
한편, 도 5는 3가지 타입의 단위셀(310, 320, 330)이 하나의 상위 셀(510)을 형성하는 예를 도시하나, 이는 설명의 편의를 위함일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 2가지 타입의 단위셀이 하나의 상위 셀(510)을 형성하는 것도 가능하며, 4가지 타입 이상의 단위셀이 하나의 상위 셀(510)을 형성하는 것도 가능하다.
전술한 다양한 실시예의 금속 메쉬 구조체에 따르면, 금속 메쉬 구조체의 전기적 특성을 만족시킴과 동시에 우수한 시인성 및 투과율을 확보하는 것이 가능하다.
도 6은 일 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(610) 및 안테나 패턴층(620)을 포함할 수 있다.
유전층(610)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유전층(610)은 글래스, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이미드 계열 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(610)은 안테나 패턴층(620)이 형성되는 안테나 소자의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 투명 필름이 유전층(610)으로 제공될 수 있다. 이때 투명 필름은 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 등의 열가소성 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 투명 필름이 유전층(610)으로 활용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(610)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전층(610)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
유전층(610)에 의해 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 소자가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 유전층(610)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 유전층(610)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 12 범위로 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자가 실장되는 디스플레이 장치 내부의 절연층(예를 들면, 디스플레이 패널의 인켑슐레이션 층, 패시베이션 층 등)이 유전층(610)으로 제공될 수도 있다.
안테나 패턴층(620)은 유전층(610)의 상면 상에 배치될 수 있다. 안테나 패턴층(620)은 도 7에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(710), 전송 선로(720) 및 패드 전극(730)을 포함할 수 있다.
방사 패턴(710)은 전송 선로(720)에 전기적으로 연결되어 패드 전극(730)을 통해 급전될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방사 패턴(710)은 도 2 내지 도 5의 금속 메쉬 구조체를 포함하며, 이때, 대각선 길이가 상대적으로 더 큰 단위 셀이 전송 선로(720)와 연결되는 부분에 배열될 수 있다. 이를 통해, 전송 선로(720)에 연결되는 부분에서의 저항을 상대적으로 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방사 패턴(710)은 도 7에 도시된 바와 같이 직사각형으로 구현될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 방사 패턴(710)의 모양에 특별한 제한은 없다. 즉, 방사 패턴(710)은 마름모, 원 등 다양한 모양으로 구현될 수 있다.
전송 선로(720)는 방사 패턴(710)과, 패드 전극(730)의 신호 패드(731) 사이에 배치될 수 있다. 전송 선로(720)는 방사 패턴(710)의 중앙부에서 분기되어 방사 패턴(710)과 신호 패드(731)를 전기적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송 선로(720)는 방사 패턴(710)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전송 선로(720)는 방사 패턴(710)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 형성되거나, 방사 패턴(710)과는 별개의 부재로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송 선로(720)는 도 2 내지 도 5의 금속 메쉬 구조체를 포함하며, 이때, 대각선 길이가 상대적으로 더 큰 단위 셀이 방사 패턴(710)과 연결되는 부분 및/또는 신호 패드(731)와 연결되는 부분에 배열될 수 있다. 이를 통해, 방사 패턴(710)에 연결되는 부분 및/또는 신호 패드(731)와 연결되는 부분에서의 저항을 상대적으로 줄일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전송 선로(720)는 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 이들의 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수도 있다. 이때 전송 선로(620)는 상술한 금속 또는 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
패드 전극(730)은 신호 패드(731) 및 그라운드 패드(732)를 포함할 수 있다.
신호 패드(731)는 전송 선로(720)의 말단에 연결되어, 전송 선로(720)를 통해 방사 패턴(710)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 신호 패드(731)는 구동 회로부(예컨대, RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등)와 방사 패턴(710)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(731) 상에 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 접합되고, FPCB의 전송 선로가 신호 패드(731)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대 신호 패드(731)는 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)를 이용하여 상하로 전기적 도통이 가능하게 하고 좌우로는 절연되는 접합 방법인 ACF(Anisotropic Conductive Film) bonding 기법을 이용하거나, 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여 FPCB에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 회로부는 FPCB 또는 별개의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어, FPCB의 전송 선로에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 방사 패턴(710)과 구동 회로부는 전기적으로 연결될 수 있다.
그라운드 패드(732)는 신호 패드(731) 주변에서 신호 패드(731)와 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(732)이 신호 패드(731)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 패드(731) 및 그라운드 패드(732)은 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 이때, 신호 패드(731) 및 그라운드 패드(732)는 상술한 금속 또는 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
한편, 안테나 소자는 그라운드층(630)을 더 포함할 수 있다. 안테나 소자가 그라운드층(630)을 포함함으로써 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
그라운드층(630)은 유전층(610)의 저면 상에 형성될 수 있다. 그라운드층(630)은 평면 방향에서 안테나 패턴층(620)과 전체적으로 또는 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 그라운드층(630)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도전성 부재는 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인 등과 같은 전극 또는 배선, 및 디스플레이 장치의 금속 플레이트(예컨대, SUS(Stainless steel) 플레이트), 방열 시트, 디지타이저(digitizer), 전자파 차폐층, 압력센서, 지문센서 등을 포함할 수 있다.
도 8는 다른 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 다른 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(610)의 상면 상에 형성된 안테나 패턴층(620)을 포함하며, 안테나 패턴층(620)은 방사 패턴(710), 전송 선로(720), 패드 전극(730) 및 더미 패턴(810)을 포함할 수 있다. 여기서, 방사 패턴(710), 전송 선로(720) 및 패드 전극(730)은 도 6 및 도 7을 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
더미 패턴(810)은 방사 패턴(710) 및 전송 선로(720) 주변에 배열될 수 있다.
더미 패턴(810)은 방사 패턴(710) 또는 전송 선로(720)와 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다.
더미 패턴(810)은 방사 패턴(710), 전송 선로(720) 및 패드 전극(730)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 분리 영역(811)이 방사 패턴(710) 및 전송 선로(720)의 측면 라인을 따라 형성되어, 더미 패턴(810)을 방사 패턴(710) 및 전송 선로(720)로부터 분리시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더미 패턴(810)은 도 2 내지 도 5의 금속 메쉬 구조체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더미 패턴(810)의 금속 메쉬 구조체는 방사 패턴(710) 또는 전송 선로(720)의 금속 메쉬 구조체와 실질적으로 동일한 구조(예컨대, 동일한 패턴)로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 더미 패턴(810)의 금속 메쉬 구조체의 경우, 일부 도전 라인이 분절될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 방사 패턴(710) 및 전송 선로(720) 주변에 방사 패턴(710) 및 전송 선로(720) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 구조의 더미 패턴(810)을 배열함으로써, 위치별 전극 배열 차이에 따라 안테나 소자가 탑재된 디스플레이 장치의 사용자에게 안테나 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 방사 패턴(710) 및/또는 더미 패턴(720)에 전술한 금속 메쉬 구조체를 적용함으로써 시인성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 7 및 도 8에서는 하나의 안테나 소자만이 도시되어 있으나, 복수의 안테나 소자들이 유전층(610) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 10은 도 9의 A-B 라인을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 터치 센서는 기재층(910) 및 복수의 센싱 전극들(920, 930)을 포함할 수 있다.
기재층(910)은 센싱 전극들(920, 930)을 형성을 위해 지지층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극들(920, 930)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기재층(910)은 센싱 전극들(920, 930)이 직접 형성되는 표시 패널을 지칭할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 기재층(910)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 기판, 또는 필름 소재를 특별한 제한 없이 포함할 수 있다. 예를 들면, 기재층(910)은 유리, 고분자 물질 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 이때, 고분자 물질은 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있으며, 무기 절연 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기재층(910)은 복층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기재층(910)은 유기 절연층 및 무기 절연층의 복층 구조로 형성될 수 있다.
터치 센서가 삽입되는 화상 표시 장치의 층 또는 필름 부재가 기재층(910)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 화상 표시 장치의 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(910)으로 제공될 수도 있다.
센싱 전극들(920, 930)은 기재층(910) 상에 형성되는 제1 센싱 전극들(920) 및 제2 센싱 전극들(930)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(920, 930)은 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 방식으로 구동될 수 있도록 배열될 수 있다.
제1 센싱 전극들(920)은 예를 들면, x 방향(또는 행 방향)을 따라 배열될 수 있다. x 방향(또는 행 방향)으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(920)은 연결부(925)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 센싱 전극들(920) 및 연결부(925)는 서로 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 센싱 전극들(920) 및 연결부(925)는 동일한 도전막으로부터 함께 패터닝되어 형성되며, 동일 층 혹은 동일 레벨 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, x 방향(또는 행 방향)으로 연장하는 제1 센싱 채널 행이 정의되며, 복수의 제1 센싱 채널 행들이 y 방향(또는 열 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(930)은 예를 들면, y 방향(또는 열 방향)을 따라 배열되며 각각 독립된 섬(island) 패턴 형태를 가질 수 있다. y 방향(또는 열 방향)으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(930)은 브릿지 전극(950)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, y 방향(또는 열 방향)으로 연장하는 제2 센싱 채널 열이 정의되며, 복수의 제2 센싱 채널 열들이 x 방향(또는 행 방향)을 따라 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, x 방향 및 y 방향은 기재층(910)의 상면에 평행하며 서로 수직하게 교차할 수 있다.
브릿지 전극(950)은 제1 센싱 전극들(920)을 연결하는 연결부(925)를 사이에 두고 이웃하는 제2 센싱 전극들(930)을 서로 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱 전극들(920, 930)을 덮는 절연층(940)이 기재층(910) 상에 형성될 수 있다. 절연층(940)은 제2 센싱 전극들(930)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀(945)을 포함할 수 있다. 브릿지 전극(950)은 이웃하는 콘택 홀들(945)을 채우며 절연층(940) 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱 전극들(920, 930) 및/또는 브릿지 전극(950)은 도 2 내지 도 5의 금속 메쉬 구조체를 포함할 수 있다.
이웃하는 제1 센싱 전극(920) 및 제2 센싱 전극(930)의 사이에는 더미 영역(970)이 정의될 수 있다. 더미 영역(970)은 제1 센싱 전극(920) 및 제2 센싱 전극(930)을 서로 물리적, 전기적으로 분리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더미 영역(970) 내에는 더미 패턴들이 형성될 수 있다. 더미 패턴들에 의해 더미 영역(970)에서의 패턴 편차, 광학 특성 차이에 따른 전극 시인을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
더미 패턴들은 센싱 전극들(920, 930) 및/또는 브릿지 전극(950)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더미 패턴들은 도 2 내지 도 5의 금속 메쉬 구조체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 더미 패턴들의 금속 메쉬 구조체는 센싱 전극들(920, 930) 및/또는 브릿지 전극(950)의 금속 메쉬 구조체와 실질적으로 동일한 구조(예컨대, 동일한 패턴)로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 더미 패턴들의 금속 메쉬 구조체의 경우, 일부 도전 라인이 분절될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 센싱 전극들(920, 930) 주변에 센싱 전극들(920, 930) 및 브릿지 전극(950) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 구조의 더미 패턴들을 배열함으로써, 위치별 전극 배열 차이에 따라 터치 센서가 탑재된 디스플레이 장치의 사용자에게 센싱 전극들(920, 930), 브릿지 전극(950) 및 더미 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 센싱 전극들(920, 930), 브릿지 전극(950) 및/또는 더미 패턴들에 전술한 금속 메쉬 구조체를 적용함으로써 시인성을 더욱 향상시킬 수 있다.
절연층(940)이 기재층(910) 및 센싱 전극들(920, 930)의 상면 상에 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 절연층(940)은 제2 센싱 전극들(930)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀(945)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 절연층(940)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 또는 실록산계 수지 등과 같은 수지를 포함하는 유기 절연 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 이 경우, 수지 조성물을 잉크젯 프릿팅, 노즐 프린팅, 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등과 같은 프린팅 공정 또는 코팅 공정들을 통해 기재층(910) 및 센싱 전극들(920, 930)의 상면에 도포하여 코팅막을 형성한 후 경화하고 현상 또는 식각 공정을 통해 절연층(940)을 형성할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 절연층(940)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 사용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 무기 절연 물질을 화학 기상 증착(CVD) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정 등을 통해 기재층(910) 및 센싱 전극들(920, 930)의 상면 상에 증착한 후, 건식 또는 습식 식각 공정을 통해 절연층(940)을 형성할 수 있다.
절연층(940) 상에는 브릿지 전극(950)을 덮는 패시베이션 층(960)이 더 형성될 수도 있다. 패시베이션 층(960)은 전술한 무기 절연 물질 또는 전술한 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
이제까지 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
10: 도전 라인
210, 310: 제1 단위 셀
211, 311: 제1 도전 라인
220, 320: 제2 단위 셀
221, 322: 제2 도전 라인
330: 제3 단위 셀
331: 제3 도전 라인
250, 350: 제1 영역
260, 360: 제2 영역
370: 제3 영역
510: 상위 셀
610: 유전층
620: 안테나 패턴층
630: 그라운드층
710: 방사 패턴
720: 전송 선로
730: 패드 전극
731: 신호 패드
732: 그라운드 패드
810: 더미 패턴
910: 기재층
920: 제1 센싱 전극
930: 제2 센싱 전극
925: 연결부
940: 절연층
950: 브릿지 전극
960: 패시베이션 층
970: 더미 영역

Claims (13)

  1. 복수의 제1 도전 라인들에 의해 정의되는 제1 단위 셀들; 및
    복수의 제2 도전 라인들에 의해 정의되며, 단위 셀의 마주보는 두 꼭지점을 잇는 대각선 길이가 상기 제1 단위 셀보다 작은 제2 단위 셀들; 을 포함하는,
    금속 메쉬 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀들은 제1 영역에 배열되고,
    상기 제2 단위 셀들은 제2 영역에 배열되는,
    금속 메쉬 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 제3 도전 라인들에 의해 정의되며, 대각선 길이가 상기 제2 단위셀보다 작은 제3 단위 셀들; 을 더 포함하고,
    상기 제1 단위 셀들은 제1 영역에 배열되고,
    상기 제2 단위 셀들은 제2 영역에 배열되고,
    상기 제3 단위 셀들은 제3 영역에 배열되고,
    상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 소정 방향으로 순차적으로 배치되는,
    금속 메쉬 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀들과 상기 제2 단위 셀들은 랜덤으로 배열되는,
    금속 메쉬 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀들 중 적어도 하나와 상기 제2 단위 셀들 중 적어도 하나가 랜덤으로 배열되어 상위 셀을 형성하고,
    상기 상위 셀이 일정 패턴으로 배열되는,
    금속 메쉬 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전 라인 및 상기 제2 도전 라인의 선폭은 1.0㎛ ~ 4.5㎛인,
    금속 메쉬 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 마름모 형상인,
    금속 메쉬 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀의 대각선 길이는 75㎛ ~ 600㎛인,
    금속 메쉬 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀의 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 잇는 선분은 수직축에 대하여 소정의 기울기 각도를 가지며,
    상기 소정의 기울기 각도는 -45°~ +45°인,
    금속 메쉬 구조체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 금속 메쉬 구조체를 포함하는 방사 패턴; 을 포함하는,
    안테나 소자.
  11. 방사 패턴; 및
    상기 방사 패턴 주변에 배치되는 더미 패턴; 을 포함하고,
    상기 방사 패턴 및 상기 더미 패턴 중 적어도 하나는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 금속 메쉬 구조체를 포함하는,
    안테나 소자.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 금속 메쉬 구조체를 포함하는 센싱 전극; 을 포함하는,
    터치 센서.
  13. 센싱 전극; 및
    상기 센싱 전극 주변에 배치되는 더미 패턴; 을 포함하고,
    상기 센싱 전극 및 상기 더미 패턴 중 적어도 하나는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 금속 메쉬 구조체를 포함하는,
    터치 센서.
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