WO2013077578A1 - 터치패널센서 - Google Patents

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WO2013077578A1
WO2013077578A1 PCT/KR2012/009478 KR2012009478W WO2013077578A1 WO 2013077578 A1 WO2013077578 A1 WO 2013077578A1 KR 2012009478 W KR2012009478 W KR 2012009478W WO 2013077578 A1 WO2013077578 A1 WO 2013077578A1
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WO
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window decoration
electrode pattern
wire member
touch panel
panel sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/009478
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English (en)
French (fr)
Inventor
박철
Original Assignee
(주)삼원에스티
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Publication date
Application filed by (주)삼원에스티 filed Critical (주)삼원에스티
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
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    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel sensor, and more particularly, to a touch panel sensor for detecting a contact position of an object.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a conventional mutual touch panel sensor.
  • the touch panel sensor 1 described above has a predetermined capacitance corresponding to the area of each intersection at each intersection of the lower ITO electrode 32 and the upper ITO electrode 12 arranged to cross each other. That is, a capacitance value exists.
  • the area of the body part is added to the area of the upper ITO electrode 12 disposed thereon, so that the capacitance value may be changed.
  • the upper ITO electrode 12 whose width is relatively narrower than that of the lower ITO electrode 32 may be used as a drive line to which an electric current is intermittently provided, and the lower ITO electrode 32 may be an upper ITO electrode.
  • a method of detecting a contact position of a part of a body by detecting a change in an output signal that is changed is a mutual method.
  • a mutual capacitance touch sensing method it is referred to as a mutual capacitance touch sensing method.
  • the controller inputs an input signal to either the lower ITO electrode 32 or the upper ITO electrode 12, and detects a contact position of a part of the body using the output signal output to the other side.
  • the lower ITO electrode 32 and the upper ITO electrode 12 are formed on the surfaces of the lower insulating sheet 31 and the upper insulating sheet 11 facing each other.
  • a separate insulating sheet 50 such as an optical adhesive layer is interposed between the sheets for electrical separation between the ITO electrodes.
  • the metal wire 13 extends from the end of the upper ITO electrode 12 to the lower portion of the upper insulating sheet 11.
  • the lower ITO electrode 32 is also electrically connected to the circuit board 60 by a separate metal line 33.
  • the metal wires 13 and 33 are shiny with metallic luster and may not be visually seen from the upper portion of the transparent upper insulating sheet 11 because light does not pass. Therefore, in order to prevent the metal wires 13 and 33 and the circuit board 60 from being visible, a non-transmissive window decoration 45 is formed on the bottom of the reinforcing substrate 40 using transparent glass or reinforced plastic, and the reinforcing substrate is formed. 40 is disposed on the upper insulating sheet 11.
  • the thickness of the touch panel sensor 1 is increased by the reinforcing substrate 40, which may reduce the transparency and clarity of the touch panel sensor 1, and may decrease the sensitivity of the touch panel sensor.
  • the thickness of the touch panel sensor 1 itself may be increased.
  • the defect occurrence rate may increase during the adhesion process, and may reduce the light transmittance or clarity as a whole.
  • Patent No. 10-1013037 is disclosed.
  • FIG. 2 corresponds to FIG. 3 of Patent No. 10-1013037.
  • the colored conductive layer 140 and the window decoration 120 are separately formed, the same color of the two elements is formed. It is difficult to do this, and if the color adjustment is a slight failure, a problem arises in which the spot of the colored conductive layer 140 is exposed.
  • the present invention provides a touch panel sensor for forming an electrode pattern and a window decoration on the same surface.
  • the present invention provides a touch panel sensor that can facilitate the electrical connection structure between a transparent electrode pattern or an opaque electrode pattern and an external device.
  • the touch panel sensor for detecting the contact position of the object to be transmitted to the external device, the electrode pattern formed on the bottom surface of the insulating substrate, the insulating substrate, the electrode pattern of the bottom surface of the insulating substrate And a window decoration including a non-conductive coloring material and a plurality of conductive particles, and a wire member formed on the window decoration to electrically connect each electrode pattern and an external device.
  • the electrode pattern and the wire member disposed vertically with the window decoration interposed therebetween may be electrically connected using conductive particles.
  • the electrode pattern used to detect the contact position of the object may be formed in a capacitive method or a resistive film method.
  • a transparent electrode pattern formed of ITO which is a transparent material, is formed to a thickness of about 0.1 ⁇ m on an insulating substrate, while window decoration is formed to a thickness of about 2 to 3 ⁇ m. Therefore, when the ITO electrode pattern is formed on the same surface of the insulating substrate on which the window decoration is formed, the electrode pattern is often broken or short-circuited at the boundary of the window decoration.
  • the electrode pattern is first formed on the bottom surface of the insulating substrate, and the window decoration is formed on the bottom surface of the same insulating substrate, thereby preventing the electrode pattern from being broken.
  • the window decoration described above is provided along the edge of the insulating substrate in the form of a frame, and a wire member is disposed on the bottom of the window decoration to transmit an electrical change generated from an electrode pattern to an external device. Since the wire member is not visible from the outside only by being covered by the window decoration, the non-conductive coloring material can be included in the window decoration.
  • the upper transparent electrode pattern 112 and the window decoration 120 are formed on the same surface, but the through area 122 is formed in the window decoration and the inside thereof.
  • the colored conductive layer 140 was formed on the upper layer, and the upper transparent electrode pattern and the metal electrode terminal 113 were electrically connected through the colored conductive layer. Since the colored conductive layer 140 and the window decoration 120 are separately formed, it is difficult to form the same color of both elements, and if the color control is a little failed, the position of the colored conductive layer 140 is revealed. A problem arises.
  • a hole in the window decoration in order to connect the electrode pattern and the wire member disposed on both sides with the window decoration therebetween, a hole in the window decoration ( Conductive particles are included instead of the drilled holes).
  • the window decoration is difficult to have conductivity in the plane direction
  • the window decoration is basically insulated in the plane direction by the insulating coloring material, but by providing conductive particles so as to have conductivity only in the up and down direction, It is possible to electrically connect the electrode patterns and the wire members disposed up and down with the decoration therebetween.
  • the window decoration including the conductive particles may be understood as an anisotropic conductive adhesive (ACA) which may have conductivity only in the thickness direction thereof.
  • ACA anisotropic conductive adhesive
  • the anisotropic conductive adhesive generally used in the prior art includes a thermosetting resin and fine conductive particles, and has conductivity at a portion subjected to heat and pressure.
  • the window decoration has conductivity in the vertical direction even without applying heat and pressure.
  • the electrode pattern and the wire member disposed up and down with the window decoration therebetween can be directly connected up and down by the individual conductive particles.
  • the present invention does not exclude the use of a general anisotropic conductive adhesive that becomes conductive by applying heat and pressure.
  • a window decoration including a large number of conductive particles having a diameter smaller than the thickness of the window decoration can be used.
  • the electrode patterns and the wire members disposed up and down through the energization region may be electrically connected to each other.
  • the conductive particles may be provided in a ball shape, but may also be provided in a shape such as a rugby ball or some crushed shape rather than an ideal ball.
  • the diameter of the conductive particles mentioned above will generally be a corresponding term when the conductive particles are spherical, but when the conductive particles are provided in a three-dimensional shape such as a pillar, an horn, or a cube, the diameter of the conductive particles is a conductive particle. It can be understood as the longest measured length in.
  • the process of partially pressing or heating the window decoration to be conductive may be preceded by the provision of the wire member or may be done later.
  • a portion of the window decoration corresponding to the area of the wire member and the electrode pattern for electrically connecting with each other is electrically conductive. Can be changed.
  • the wire member may be provided on the window decoration. In this case, it is possible to prevent the deformation of the wire member that may occur during the heating and pressing process of the window decoration that is pressed together with the heat of about 150 °C to become conductive.
  • an electrical characteristic (for example, capacitance value) changed by an object to be contacted in a touch region (inside region of window decoration) in which a transparent window in which an electrode pattern is disposed is formed is transmitted to an external device through a wire member.
  • the external device for example, the controller, may detect the touch position in the touch area based on the electrical characteristic.
  • the control unit may be used as a concept including a central processing unit or a control unit capable of detecting or calculating the contact position of the object based on the changed electrical characteristics by the contact of the object.
  • the wire member may be a metal line pattern formed on the window decoration, and they may be manufactured by silk screen, gravure printing, etc. using conventional silver paste, and alternatively, a process through metal deposition and etching, It can be formed by various methods such as nanoimprinting and inkjet printing.
  • the wire member may not be directly formed on the window decoration, and may be used to indirectly connect necessary electrical terminals by using a flexible circuit board.
  • the touch panel sensor of the present invention forms the window decoration and the electrode pattern on the same surface, and since the electrical connection is possible between the electrode pattern and the wire member without drilling a hole in the window decoration, There is no need to match the color of the, and the overall color is even and provides a smooth window decoration.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • ATO Al-doped Tin Oxide
  • AZO Al-doped Zinc Oxide
  • CNT carbon nanotubes
  • a transparent electrode pattern may be formed using a material such as the same
  • an electrode pattern may be formed using a fine metal pattern formed of an opaque conductive material such as a metal having a width greater than 0 to 30 ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a conventional mutual touch panel sensor.
  • Patent No. 10-1013037 is a view of Patent No. 10-1013037.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a touch panel sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the upper sheet of the touch panel sensor of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the direction A-A of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of an upper sheet of a touch panel sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the B-B direction of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for describing a heating and pressing process for forming the energizing region B shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for describing a heating and pressing process for forming the energizing area B according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a wire member after the energization region B is formed, as shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a partially exploded perspective view illustrating a connection relationship between an electrode pattern and a wire member in a touch panel sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a touch panel sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of an upper sheet of the touch panel sensor of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 taken along the AA direction. to be.
  • the touch panel sensor 100 may include an upper sheet 110, a lower sheet 130, and an optical adhesive layer 150.
  • the upper sheet 110 includes an upper insulating substrate 111 and an upper electrode pattern 112, and the lower sheet 130 includes a lower insulating substrate 131 and a lower electrode pattern 132.
  • the upper insulating substrate 111 is a material having a high surface strength and may be manufactured using a glass material or a plastic material having excellent surface strength, such as glass or glass material, and likewise, the upper electrode pattern on the lower sheet 130.
  • the lower insulating substrate 131 on which the lower electrode pattern 132 interacting with the 112 is disposed may also be made of the same material as the upper insulating substrate 111.
  • the insulating substrate may be manufactured using plastic such as polyethylene, polypropylene, acryl, and polyethylene terephthalate (PET) through which light is transmitted, such as glass or glass material.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the present invention is not limited to the material of the insulating substrate.
  • the upper insulating substrate may be formed using a plastic film.
  • the plastic film when used as the insulating substrate, the insulating substrate may be provided as a plate-like film or a roll-like film.
  • the upper electrode pattern 112 may be manufactured using ITO or IZO, ATO, AZO, carbon nanotube, etc., which have both light transmittance and conductivity, and thus may not be visualized from the outside.
  • an image of a display such as an organic light emitting diode, a liquid crystal display device, and a plasma display panel disposed under the touch panel sensor may be exposed. It may be.
  • the upper electrode pattern 112 may be provided using an opaque conductive material.
  • an opaque conductive material such as gold, silver, aluminum, alloys thereof, and the like having a resistance coefficient smaller than that of ITO and IZO can be used.
  • an opaque conductive material when an opaque conductive material is used as the material of the electrode pattern, it should be provided thin enough to expose the image of the display. Specifically, when the width of the electrode pattern formed of a metal material is greater than 0 and 30 ⁇ m or less, it may not be visually confirmed. Recently, it is possible to thin the thickness of the pattern to several nm through the nanoimprinting process.
  • the upper sheet is provided with a central region C in which the upper electrode pattern 112 and the transparent window are formed, and the window decoration region D in the peripheral region around the central region C. ) Is formed.
  • An upper electrode pattern 112 and a lower electrode pattern 132 are formed on the bottom surface of the upper insulating substrate 111 and the upper surface of the lower insulating substrate 131 so as to interact with each other and sense the approach of the object.
  • An optical adhesive layer may be provided between the upper sheet 110 and the lower sheet 130 to bond the two sheets to each other.
  • the optical adhesive layer 150 may be provided in the form of an OCA film, and may be provided in a state covered with a protective film.
  • OCA film may be provided in the form of an OCA film, and may be provided in a state covered with a protective film.
  • the optical adhesive layer 150 is provided of a non-conductive material, and the upper electrode pattern 112 and the lower electrode pattern 132 may be physically bonded and electrically separated by the optical adhesive layer 150.
  • the optical adhesive layer 150 is bonded to the upper sheet 110 and the lower sheet 130 by using an optical adhesive film or an optically clear adhesive (OCA) film, and the light is transmitted well, and is excellent optically.
  • OCA optically clear adhesive
  • An upper electrode pattern 112 may be formed on the upper insulating substrate 111, and a window decoration 120 may be provided on the upper insulating pattern 111.
  • the window decoration 120 may be provided using a non-conductive black ink as a coloring material, for example, in order to express it in black. In addition to the black, the window decoration 120 may not be exposed to the outside through the transparent upper insulating substrate 111. May be provided in other colors.
  • Window decoration may be formed to a thickness of about 2 ⁇ 3 ⁇ m by various methods such as silk screen, gravure printing. The above window decoration has a non-conductive to very high resistance using non-conductive ink.
  • the upper electrode pattern 112 may be connected to the flexible circuit board 160 through a wire pattern 170 formed on the bottom surface of the window decoration 120.
  • the window decoration 120 corresponds to a peripheral area and functions to visually block the wire pattern 170 formed of silver paste or the like.
  • the end of the wire pattern 170 provided as the wire member of the present embodiment is disposed up and down with the window decoration 120 in between to correspond to the end of the upper electrode pattern 112.
  • an insulating window decoration 120 is disposed between the end of the wire pattern 170 and the end of the upper electrode pattern 112, but may be electrically connected to each other.
  • the electrical connection method between the wire pattern 170 and the upper electrode pattern 112 disposed with the window decoration 120 therebetween will be described.
  • the window decoration 120 includes a conductive ball 122 provided in a mixed state with the coloring material in addition to the coloring material.
  • the window decoration 120 is conductive in the plane direction, it is difficult to generate a problem in which the upper electrode patterns 112 of each of the window decoration 120 are energized, so that the window decoration 120 is formed of an insulating colored material.
  • the surface direction is basically insulating, but by providing the conductive ball 122 to be conductive only in the vertical direction. That is, the window decoration 120 including the conductive balls 122 may be understood as an anisotropic conductive adhesive that may have conductivity only in the thickness direction thereof.
  • the upper electrode pattern 112 and the wire pattern 170 disposed up and down with the window decoration 120 interposed therebetween may be electrically connected to each other by the conductive balls 122.
  • the anisotropic conductive adhesive generally used in the prior art contains a thermosetting resin and a fine conductive ball, and has a conductivity at a portion subjected to heat and pressure.
  • the window decoration 120 has conductivity in the vertical direction even without applying heat and pressure.
  • the window decoration 120 includes a conductive ball 122 having a diameter (approximately 3 to 5 ⁇ m) larger than the thickness of the window decoration 120 formed to a thickness of about 2 to 3 ⁇ m.
  • the upper electrode patterns 112 and the wire patterns 170 disposed up and down with the 120 therebetween may be directly connected up and down by the respective conductive balls 122.
  • the window decoration may be pressurized or heated.
  • the window decoration 120 is not necessarily conductive through a separate pressurization or heating process, unlike the conventional general anisotropic conductive adhesive. It is possible to prevent the touch panel sensor component from being damaged by pressurization or heating.
  • the window decoration 120 of the present embodiment may not include only the coloring material or the conductive balls 122 mentioned above, epoxy resin, phenoxy resin, solvent mixed with methyl ethyl ketone and toluene, amidazole It may further include a curing agent.
  • the controller which is electrically connected, may detect the contact position of the object in the touch area.
  • the control unit may be used as a concept including a central processing unit or a control unit that receives an electrical signal whose electrical characteristics have been changed and detects or calculates a contact position of an object based on this.
  • the upper transparent electrode pattern 112 and the window decoration 120 are formed on the same surface, but the through area 122 is formed in the window decoration and the inside thereof.
  • the colored conductive layer 140 was formed on the upper layer, and the upper transparent electrode pattern and the metal electrode terminal 113 were electrically connected through the colored conductive layer. Since the colored conductive layer 140 and the window decoration 120 are separately formed, it is difficult to form the same color of both elements, and if the color control is a little failed, the position of the colored conductive layer 140 is revealed. A problem arises.
  • the wire pattern 170 and the upper electrode pattern which are simply disposed up and down by the conductive balls 122 included in the window decoration 120 are not even drilled in the non-conductive window decoration 120. 112 may be electrically connected.
  • the upper electrode pattern 112 is formed in a single line shape, but in some cases, a plurality of straight, curved, and wave shaped lines are formed in parallel with each other to form a group and group the same. One of the two ends of the parallel line may be provided in electrical connection.
  • FIG. 6 is a perspective view of an upper sheet of a touch panel sensor according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the B-B direction of FIG. 6.
  • the touch panel sensor may include an upper sheet 210, a lower sheet, and an optical adhesive layer, and the touch panel sensor of the present embodiment may be implemented as described above except for a part of the structure of the upper sheet. Similar to the touch panel sensor 200 of the example. Thus, the description of the lower sheet, the optical adhesive layer, and some other components in the present embodiment may refer to the previous embodiment.
  • the upper sheet 210 may include an upper insulating substrate 211 and an upper electrode pattern 212.
  • An upper electrode pattern 212 may be formed on the upper insulating substrate 211, and a window decoration 220 may be provided thereon.
  • the window decoration 220 may include a coloring material having black or other colors within a range in which the wire member is not exposed to the outside through the transparent upper insulating substrate 211, and a non-conductive black ink may be used as the coloring material. Can be.
  • the upper electrode pattern 212 may be connected to the flexible circuit board through the wire pattern 270 formed on the bottom of the window decoration 220.
  • the window decoration 220 is provided along the edge of the upper insulating substrate 211 to visually block the wire pattern 270 formed of silver paste or the like.
  • the end of the wire pattern 270 is disposed up and down corresponding to the end of the upper electrode pattern 212.
  • an insulating window decoration 220 is disposed between the end of the wire pattern 270 and the end of the upper electrode pattern 212, but may be electrically connected to each other.
  • the electrical connection method between the wire pattern 270 and the upper electrode pattern 212 disposed with the window decoration 220 therebetween will be described.
  • the window decoration 220 includes a conductive ball provided in a mixed state with the coloring material in addition to the coloring material. Therefore, when heating at about 150 degreeC with pressurization, the electricity supply area
  • the window decoration 220 may further include an epoxy resin, a phenoxy resin, a solvent in which methyl ethyl ketone and toluene are mixed, an amidazole curing agent, and the like, in addition to the conductive ball.
  • the drying process may be performed for about a few minutes. Since the conductive balls have a diameter much smaller than the thickness of the window decoration 220, each conductive ball may be buried in the window decoration 220 to connect the wire pattern 270 and the upper electrode pattern 212.
  • a plurality of conductive balls may be pressed together by pressing or heating to allow the window decoration 220 to be energized in the thickness direction.
  • the window decoration 220 has some conductivity in the plane direction by the pressed conductive ball, only the pressed part is conductive, so that the upper electrode patterns 212 adjacent to each other are not electrically connected to each other. Do not.
  • the process of partially pressurizing or heating the window decoration to be conductive may precede or be later provided with the wire member.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for describing a heating and pressing process for forming the energization region B shown in FIG. 7.
  • the wire pattern 270 is window decoration 220.
  • the wire pattern 270 may be indirectly pressurized and heated through the pressurizing and heating member 70 to form the energization region B.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for describing a heating and pressing process for forming the energization region B according to another embodiment of the present invention.
  • a lower surface of the upper insulating substrate 311 is provided.
  • a window decoration 320 is provided over the upper electrode pattern 312.
  • the energization region B may be formed in the window decoration 320 through the heating and pressing member 70.
  • the upper electrode pattern 312 and the wire pattern 370 may be electrically connected to each other through the conduction region B.
  • the upper electrode pattern is connected to an external device through a wire pattern and a flexible circuit board provided as a wire member.
  • an external device and an electrode pattern may be electrically connected to each other directly through a flexible printed circuit board without a metallic connection pattern such as a wire pattern.
  • a metallic connection pattern such as a wire pattern.
  • FIG. 11 is a partially exploded perspective view of a touch panel sensor for explaining an electrical connection structure of the upper sheet 410 and the flexible circuit board 460 of the touch panel sensor according to another embodiment of the present invention.
  • the upper terminal 262 formed on the end of the upper electrode pattern 412 and the upper surface of the flexible circuit board 460 is disposed up and down with the window decoration 420 interposed therebetween, and the energized area of the window decoration 420 heated and pressed.
  • the formation of the energization region may be formed by pressing and pressing the window decoration 420 before the flexible circuit board 460 is provided, as in the previous embodiment, and in some cases, window decoration After providing the flexible circuit board 460 on the 420, it may be formed by applying pressure or heat to the window decoration 420 indirectly through the flexible circuit board 460.
  • the upper electrode pattern 412 is electrically connected to the upper terminal 462 provided on the upper surface of the flexible circuit board 460 without a separate metallic connection pattern, and is connected to an external main through the flexible circuit board 460. It can be seen that the flexible circuit board 460 can be electrically connected to the circuit and use the flexible circuit board 460 as a wire member.
  • the lower electrode pattern may be electrically connected to the lower terminal of the flexible circuit board 460 without a separate metallic connection pattern, or may be electrically connected using a separate metallic connection pattern.
  • the touch panel sensor according to the present invention may be widely applied to a display for the purpose of detecting a contact position of an object.

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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 연결기 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
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 수 nm까지 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.
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.
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.
본 발명에 따른 터치패널센서는 피대상물의 접촉 위치를 감지하기 위한 용도로 디스플레이에 널리 적용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재와 전기적으로 연결되는 상기 윈도우 데코레이션의 일부를 가열 또는 가압한 후에, 상기 와이어 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  5. 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.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상에 적층되는 연성회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 부재는 상기 윈도우 데코레이션 상부에 형성된 금속 와이어패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판은 유리 또는 투명 합성수지를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극패턴은 투명 또는 불투명 도전성 물질을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
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