KR20140129135A

KR20140129135A - 패턴화된 전기적으로 격리된 영역을 갖는 터치 센서 전극

Info

Publication number: KR20140129135A
Application number: KR20147025141A
Authority: KR
Inventors: 로저 더블유 바톤; 빌리 엘 위버; 매튜 더블유 고렐; 브록 에이 헤이블
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2014-11-06
Also published as: US20130207911A1; JP2015510191A; EP2812779A4; US10430001B2; US20140347076A1; US20170185189A1; US9639228B2; WO2013119308A1; WO2013120071A1; CN104106024B; US20160253003A1; CN104321725B; CN104106024A; US10838559B2; US20170060306A1; US9360971B2; KR20140129134A; EP2812779A1; KR102072470B1; US9529481B2

Abstract

전극 층은 제1 방향을 따라 배치된 복수의 실질적으로 평행한 전극을 갖는다. 적어도 하나의 전극은 제1 방향을 따른 길이 및 제1 방향에 대해 횡방향에 있는 제2 방향을 따른 제1 에지로부터 제2 에지까지의 폭을 갖는다. 적어도 하나의 전극은 그의 폭에 걸쳐 적어도 하나의 에지 섹션, 적어도 하나의 중간 섹션, 및 적어도 하나의 중심 섹션을 포함하며, 여기서 중간 섹션은 전극 폭을 따라 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치된다. 적어도 하나의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함한다. 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작다.

Description

패턴화된 전기적으로 격리된 영역을 갖는 터치 센서 전극{TOUCH SENSOR ELECTRODE WITH PATTERNED ELECTRICALLY ISOLATED REGIONS}

터치 스크린 센서는 터치 스크린 디스플레이의 표면에 적용된 물체(예를 들어, 손가락 또는 스타일러스)의 위치 또는 터치 스크린 디스플레이의 표면 부근에 위치된 물체의 위치를 검출한다. 이들 센서는 디스플레이의 표면을 따라, 예를 들어 평평한 직사각형 디스플레이의 평면 내의 물체의 위치를 검출한다. 터치 스크린 센서의 예는 정전용량 센서(capacitive sensor), 저항 센서(resistive sensor), 및 투사형 정전용량 센서(projected capacitive sensor)를 포함한다. 이러한 센서는 디스플레이를 오버레이하는 투명한 전도성 요소를 포함한다. 요소는 디스플레이 부근에 있는 또는 그와 접촉하는 물체의 위치를 결정하기 위해 요소를 탐지하는 데 전기 신호를 사용하는 전자 구성요소와 조합된다.

터치 스크린 센서의 분야에서, 디스플레이의 광학적 품질 또는 특성을 손상시킴이 없이, 투명한 터치 스크린 센서의 전기적 특성에 대한 개선된 제어를 가질 필요가 있다. 전형적인 터치 스크린 센서의 투명한 전도성 영역은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)과 같은 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide, TCO)의 연속 코팅을 포함하며, 이 코팅은 전압원에 대한 접촉 위치 또는 위치들 및 그 영역의 전체적인 형상에 기초한 전위 구배(electrical potential gradient)를 나타낸다. 이러한 사실로 인해 가능한 터치 센서 설계 및 센서 성능에 제약이 있게 되며, 고가의 신호 처리 회로 또는 전위 구배를 수정하기 위한 부가의 전극들의 배치와 같은 대책이 필요하게 된다. 따라서, 전술한 인자들에 독립적인 전위 구배에 대한 제어를 제공하는 투명한 전도성 요소가 필요하다.

터치 스크린 센서의 분야에서 전기 전도성 요소의 설계의 유연성과 관련된 부가의 요구가 있다. 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 패턴화된 투명 전도성 산화물(TCO)을 사용하여 터치 스크린 센서를 제조하는 것은 종종 도체 설계에 제한을 가한다. 이 제한은 단일 값의 등방성 면저항(isotropic sheet resistance)을 갖는 투명한 시트 도체로부터 전도성 요소들 전부를 패턴화하는 것으로 인한 제약에 관련된다.

다양한 크기의 검출 물체(예컨대, 손가락, 스타일러스 등)의 위치를 정확하게 찾을 수 있는 터치 스크린 센서를 설계할 필요가 또한 있다. 하나의 기존 접근법은 터치 센서에 매우 좁은 전극을 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 구성은 높은 저항(감소된 신호 강도를 초래함) 및 낮은 제조 수율을 갖는 전극을 생성한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 터치 스크린 센서는 제1 방향을 따라 배치된 복수의 실질적으로 평행한 전극을 갖는 전극 층을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 전극은 제1 방향을 따른 길이 및 제1 방향에 대해 횡방향에 있는 제2 방향을 따른 제1 에지로부터 제2 에지까지의 폭을 갖고, 적어도 하나의 전극은 그의 폭에 걸쳐 적어도 하나의 에지 섹션, 적어도 하나의 중간 섹션, 및 적어도 하나의 중심 섹션을 포함하며, 중간 섹션은 전극 폭을 따라 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치되고, 적어도 하나의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함하며, 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작다.

본 발명의 상기 요약은 본 발명의 각각의 예시된 실시예 또는 모든 구현을 기술하도록 의도되지 않는다. 도면 및 다음의 상세한 설명은 이들 실시예를 보다 상세히 예시한다.

본 발명은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예의 하기 상세한 설명을 고려하여 보다 완전하게 이해될 수 있다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 제1 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 2a>
도 2a는 전형적인 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 작은 검출 물체, 및 그의 대응하는 응답 곡선의 예시.
<도 2b>
도 2b는 수개의 전형적인 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 작은 검출 물체, 및 대응하는 응답 곡선의 다른 예시.
<도 2c>
도 2c는 수개의 전형적인 좁은 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 작은 검출 물체, 및 대응하는 응답 곡선의 다른 예시.
<도 2d>
도 2d는 큰 검출 물체의 예시.
<도 3a>
도 3a는 본 발명의 일 태양에 따른 도 1의 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 검출 물체, 및 대응하는 응답 곡선의 예시.
<도 3b>
도 3b는 본 발명의 일 태양에 따른 도 1의 전극과 유사하게 구성된 한 쌍의 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 검출 물체, 및 대응하는 응답 곡선의 예시.
<도 3c>
도 3c는 도 1의 전극과 유사하게 구성된 그리고 함께 근접 이격된 수개의 전극을 가로지른 상이한 위치들에서의 큰 검출 물체의 예시.
<도 4>
도 4는 전형적인 전극의 응답 곡선(점선) 대 본 발명의 일 태양에 따라 구성된 전극의 응답 곡선의 형상을 비교한 응답 곡선.
<도 5a>
도 5a는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5b>
도 5b는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5c>
도 5c는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5d>
도 5d는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5e>
도 5e는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5f>
도 5f는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5g>
도 5g는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 5h>
도 5h는 본 발명의 다른 태양에 따른 전극의 정면도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 다른 태양에 따른 터치 센서의 제1 및 제2 전극 층의 예시.
<도 7a 내지 도 7c>
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 태양에 따른 상이한 유형들의 전기적으로 격리된 영역의 예시.
<도 8>
도 8은 본 발명의 다른 태양에 따른 마이크로-와이어 기반 전극 배열의 도면.
<도 9>
도 9는 본 발명에 따른 적어도 하나의 전극 층으로 구성된 매트릭스 터치 센서의 일례의 단면.
도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 다른 도면에서 동일한 도면 부호로 표시된 그 구성요소를 제한하려는 것이 아님이 이해될 것이다.

이하의 설명에서는, 본 설명의 일부를 이루며 몇몇 구체적인 실시예가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면 세트를 참조한다. 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 실시예가 고려되고 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안된다.

본 명세서에서 사용되는 모든 과학 및 기술 용어는 달리 명시되지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공된 정의는 본 명세서에 빈번하게 사용되는 특정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 ''약''에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기재된 수치적 파라미터는 당업자가 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.

종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내의 모든 수(예컨대, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태(''a'', ''an'' 및 ''the'')는 그 문맥이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 ''또는''은 일반적으로, 문맥상 달리 분명하게 명시되지 않는 한, ''및/또는''을 포함하는 그의 의미로 채용된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, ''가시광 투명(visible light transparent)''은 투과율의 수준이 가시광의 적어도 하나의 편광 상태에 대해 적어도 60% 투과성인 것을 말하며, 여기서 퍼센트 투과율은 입사광, 선택적으로 편광된 광의 세기로 정규화된다. 입사광의 적어도 60%를 투과시키는 물품이 광을 국소적으로 80% 투과율 미만(예컨대, 0%)으로 차단하는 미세 특징부(예컨대, 점, 정사각형, 또는 최소 치수를 갖는 선)를 포함하는 것이 가시광 투명의 의미 내에 있지만; 그러한 경우에, 미세 특징부를 포함하고 폭이 미세 특징부의 최소 치수의 1000배인 대체로 등축인 구역의 경우, 평균 투과율이 60% 초과이다.

본 발명은 명세서에 기술된 전도성 전극 재료 또는 전극 층의 설계를 통해 엔지니어링되는 전기적 및 광학적 특성을 갖는 터치 스크린 센서에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 전극 층은 제1 방향을 따라 배치된 복수의 실질적으로 평행한 전극을 갖는다. 적어도 하나의 전극(또는, 일부 경우에, 층을 형성하는 전극들 모두)은 제1 방향을 따른 길이 및 제1 방향에 대해 횡방향에 있는 제2 방향을 따른 제1 에지로부터 제2 에지까지의 폭을 갖는다. 적어도 하나의 전극(또는, 일부 경우에, 층을 형성하는 전극들 모두)은 그의 폭에 걸쳐 적어도 하나의 에지 섹션, 적어도 하나의 중간 섹션, 및 적어도 하나의 중심 섹션을 포함하며, 여기서 중간 섹션은 전극 폭을 따라 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치된다. 적어도 하나의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션(또는, 일부 경우에, 전극 층의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션 모두)은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함한다. 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작다.

본 발명의 일 태양에서, 전기적으로 격리된 영역들은, 크기 및 위치에 있어서, 센서 전극의 중심에서 더 밀집하고 센서 전극의 외측 에지에서 덜 밀집한 전도성 구역의 밀도 분포를 생성하도록 분포된다. 이러한 구조는 터치 위치의 보다 정확한 보간을 허용한다 - 스타일러스 또는 어린이의 손가락과 같은 작은 터치 물체가 사용되는 경우에 특히 유용함.

본 명세서에 기술된 전극 층의 보간에 의해 터치 스크린 센서에 대해 생성되는 여러 가지 이점들이 있다. 일부 실시예에서, 전극 저항이 비교적 낮도록 평균 전극 폭이 유지될 수 있다. 전기적으로 격리된 내부 영역들의 미세 패턴은 하나의 전극 에지로부터 전극의 중심까지의, 또는 하나의 에지로부터 다른 전극 에지까지의 접촉 구역 구배를 생성한다. 이러한 전극 구조는 보다 작은 검출 물체의 경우에도, 전자 장치(예컨대, 컴퓨터, 태블릿, 이동 전화 등) 내로의 정보 또는 명령의 터치 입력을 위한 접촉 또는 근접 센서에 보다 우수한 정확성을 제공할 수 있다. 이들 센서는 가시광 투명이고, 디스플레이와의 직접적인 조합에 유용하며, 디스플레이 요소를 오버레이하고 있고, (''터치 스크린'' 센서로서) 디스플레이를 구동하는 장치와 인터페이스된다.

터치 센서의 감지 구역은 정보 디스플레이의 가시 부분을 덮도록 의도되거나 덮고 있고 정보 디스플레이의 가시성을 가능하게 하도록 가시광 투명인 센서의 영역이다. 정보 디스플레이의 가시 부분은 변화할 수 있는 정보 내용을 갖는 정보 디스플레이의 부분, 예를 들어 픽셀, 예컨대 액정 디스플레이의 픽셀이 차지하고 있는 디스플레이 ''스크린''의 부분을 말한다.

본 발명은 또한 저항, 정전용량 및 투사형 정전용량 유형의 터치 스크린 센서에 관한 것이다. 본 명세서에 기술된 전극 층은 전자 디스플레이와 통합되는 투사형 정전용량 터치 스크린 센서에 사용될 수 있다. 투사형 정전용량 터치 스크린 센서의 구성요소로서, 전극 층은 높은 터치 감도, 다중-터치 검출, 및 스타일러스 입력을 가능하게 하는 데 유용하다.

도 1은 본 발명의 제1 태양인, 전극 층(100) - 본 명세서에서 간단히 전극(100)으로도 지칭됨 - 을 도시한다. 전극(100)은 일반적으로 길이 ''L'' 및 전형적으로 길이보다 훨씬 더 짧은, 에지로부터 에지까지(여기서, 에지(104) 및 에지(106)) 측정되는 폭 ''W''를 갖는 긴 또는 스트립 형상으로 제공된다. 디스플레이에 사용되는 터치 센서에서와 같은 전형적인 응용에서, L은 약 20 mm 내지 약 3000 mm일 수 있고, W는 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 전극 층의 인접 전극들 사이의 피치 또는 간격은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다.

전극(100)은 전극의 상이한 섹션들에 위치되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함한다. 이 예에서, 5개의 별개의 전극 섹션이 식별된다: 제1 에지 섹션(110), 제2 (중간) 섹션(120), 제3 (중심) 섹션(130), 제4 (중간) 섹션(140), 및 제5 (에지) 섹션(150). 각각의 섹션은 전극(100)의 길이에 걸쳐 이어진다. 도 1에서의 각각의 섹션의 폭이 각각의 전극 섹션에 대해 대략 동일하지만, 다른 태양에서 각각의 개별 섹션의 폭은 다를 수 있다. 또한, 보다 많거나 보다 적은 개수의 전극 섹션이 사용될 수 있다.

도 1의 예에서, 제1 세트 또는 군의 전기적으로 격리된 영역들, 예를 들어 전기적으로 격리된 영역(115)이 에지 섹션(110)에 형성된다. 제2 세트의 전기적으로 격리된 영역들, 예를 들어 전기적으로 격리된 영역(125)이 중간 섹션(120)에 형성된다. 제3 세트의 전기적으로 격리된 영역들, 예를 들어 전기적으로 격리된 영역(135)이 중심 섹션(130)에 형성된다. 제4 및 제5 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 섹션(140, 150)에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역을 제외한 나머지 전극 재료는 각자의 전극 각각에 부착된 전기 리드(electrical lead)(도시되지 않음)를 통해 터치 센서 회로와 전기적으로 연결되는 활성 전극으로서의 역할을 한다. 전극의 또는 전극의 일 섹션 내의 이러한 나머지 전극 재료의 표면 구역은 본 명세서에서 전극 전도성 구역, 또는 때로는 간단히 전도성 구역으로 지칭될 것이다. 그러나, 격리된 영역이 또한 전도성 재료를 포함할 수 있지만, 이러한 전기적으로 격리된 전도성 재료가 전극의 전도성 특성 또는 능동 센서 응답에 기여하지 않음이 이해되어야 한다.

이들 전기적으로 격리된 영역은 전극으로부터 격리된 전도성 재료 또는 전도성 재료의 패치(patch)의 완전한 부재를 포함할 수 있다. 전기적으로 격리된 영역의 여러 가지 실시예가 보다 상세히 후술된다. 또한, 전기적으로 격리된 영역의 크기는 전극 폭에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 태양에서, 전기적으로 격리된 영역의 크기는 (예컨대, 작은 중심 섹션 전기적으로 격리된 영역에 대해) 약 50 마이크로미터 × 50 마이크로미터(.05 mm)로부터 (예컨대, 전극의 에지 섹션에 위치된 보다 큰 전기적으로 격리된 영역에 대해) 최대 약 2 mm × 2 mm까지 변할 수 있다. 일부 태양에서, 각각의 전기적으로 격리된 내부 영역의 크기는 검출 물체의 크기보다 작다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전기적으로 격리된 영역들의 각각의 군은 별개의 형상을 각각 갖는 복수의 전기적으로 격리된 개별 영역을 갖는다. 복수의 전기적으로 격리된 영역은, 일부 태양에서, 전극의 주어진 섹션에 걸친 반복되는 분포 패턴을 가질 수 있다. 다른 태양에서, 복수의 전기적으로 격리된 영역은 주어진 섹션 내에 그리고 그를 따라 랜덤하게 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 내부 영역 및 나머지 연결된 전도성 전극 재료의 전체 밀도는 주어진 섹션에 걸친 별개의 밀도를 갖는 섹션을 산출하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 전기적으로 격리된 영역의 형상은 도면에 도시된 직사각형 형상의 격리된 영역으로 제한되지 않는다.

또한, 전기적으로 격리된 영역들의 분포는 에지 섹션과 중심 섹션 사이에서 총 전기적으로 격리된 영역 면적의 밀도 차이를 생성하도록 변할 수 있다. 일부 태양에서, 유사한 크기의 작은 전기적으로 격리된 영역의 개수를 변화시킴으로써 특정 밀도 분포가 달성될 수 있다. 예를 들어, 많은 작은 전기적으로 격리된 영역이 에지 섹션에 배치될 수 있는 반면, 보다 적은 작은 전기적으로 격리된 영역이 중심 섹션에 배치될 수 있다. 이들 구조는 전극이 전도성 구역의 분산 밀도(distributed density)를 갖도록 한다. 아래에 나타내어지는 바와 같이, 이들 특별히 엔지니어링된 영역은 검출 물체가 횡(에지로부터 에지로의)방향으로 전극을 가로질러 이동할 때 검출 물체에 대한 전극 재료의 변화하는 밀도를 나타낸다. 따라서, 전극의 횡축에 걸친 물체의 위치에 따라 전극과 검출 물체 사이의 중첩량이 정확하게 규정될 수 있다.

도 1의 예에서, 일군의 전기적으로 격리된 영역(115)이 전극(100)의 에지 섹션(즉, 에지, 여기서 에지(104)와 접하는 섹션)인 섹션(110) 내에 배치된다. 전기적으로 격리된 영역(115)은 전기적으로 격리된 영역(125, 135)에 비해 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있다. 이러한 태양에서, 에지 섹션(110)은 그의 이웃한 중간 섹션(120)보다 작은 전극 전도성 구역을 갖는다. 유사하게, 전기적으로 격리된 영역(125)은 전기적으로 격리된 영역(135)에 비해 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있다. 이러한 태양에서, 중간 섹션(120)은 그의 이웃한 중심 섹션(130)보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션(110)보다는 큰 전극 전도성 구역을 갖는다.

(본 명세서에 기술된 많은 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이) 전기적으로 격리된 영역(115, 125, 135)은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다. 특히, 도 7a 내지 도 7c는 3가지 상이한 전기적으로 격리된 영역 설계를 도시한다. 도 7a에서, 전기적으로 격리된 영역(115a)은 단순히 전도성 재료가 없는 구멍이다. 그에 반해, 도 7b에서, 전기적으로 격리된 영역(115b)은 예를 들어 약 1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 간극(gap)만큼 주 전극으로부터 격리된 전도성 재료의 영역을 포함한다. 도 7c에 도시된 것과 같은 다른 대안적인 구성에서, 전기적으로 격리된 영역(115c)은 주 전극으로부터 격리된 단속적인(broken) 부유형(floating) 전도성 재료의 영역을 포함한다. 전기적으로 격리된 영역은 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 전도성 재료로 형성될 수 있지만, 이들 영역은 전극의 나머지와 전기적으로 연결되지 않으며, 이에 따라 전극 전도성 구역으로 고려되지 않는다. 본 설명을 고려할 때 당업자에게 명백할 바와 같이, 다른 전기적으로 격리된 영역 구성이 사용될 수 있다. 또한, 전기적으로 격리된 영역은 직사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 또는 다른 다각형 형상을 가질 수 있다. 추가의 대안적인 태양에서, 동일한 전극 섹션 내의 전기적으로 격리된 영역들은 동일한 형상을 공유할 필요는 없고, 다양한 형상의 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 또 다른 대안적인 태양에서, 전기적으로 격리된 영역은 하나 초과의 전극 섹션에 걸쳐 이어질 수 있다(예컨대, 도 5d 참조). 전기적으로 격리된 영역은 보다 상세히 후술되는 패턴화 공정들 중 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다.

전극(100)은 전도성 재료로 형성된다. 일부 태양에서, 전도성 재료는 금속을 포함한다. 전극을 형성하는 데 유용한 금속의 예는 금, 은, 팔라듐, 백금, 알루미늄, 구리, 니켈, 주석, 합금, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 전극은 투명 산화물 재료, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 투명 전도성 유기 재료(예컨대, PEDOT), 후막 나노-와이어 재료(예컨대, 캠브리오스 코프(Cambrios Corp)로부터의 은 나노-와이어 또는 탄소 나노-튜브), 및 (전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제13/689935호에 기재된 것과 같은) 마이크로-패턴화된 메시 재료로 형성될 수 있다. 도체는 5 나노미터 내지 5 마이크로미터, 또는 10 나노미터 내지 500 나노미터, 또는 15 나노미터 내지 250 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 많은 실시예에서, 도체의 두께는 1 마이크로미터 미만이다. 일부 태양에서, 당업계에 공지된 바와 같이, 원하는 면저항에서 시작하여 층 기하학적 형상(및 이어서 평면에서의 전류-전달 단면에 대한 그의 영향) 및 도체의 벌크 저항률을 고려함으로써 원하는 도체 두께가 계산될 수 있다. 복잡한 기하학적 형상에 대해, 면저항을 계산하는 데 사용될 수 있는 당업계의 계산 방법, 예를 들어 유한 차분법 또는 유한 요소법이 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 4점 프로브 기술 및 비접촉 와전류법(non-contact eddy-current method)을 비롯한 다수의 기술을 사용하여 면저항이 측정될 수 있다.

전극 층은 가시광 투명 기판의 표면 상에 형성될 수 있다. 광 투과성 기판은 매우 다양한 비-중합체 재료, 예를 들어 유리, 또는 다양한 열가소성 및 가교결합된 중합체 재료, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(예컨대, 비스페놀 A), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카르보네이트, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 다양한 광학 장치에 흔히 사용되는 이축 배향된 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 게다가, 기판은 유기 성분 및 무기 성분 둘 모두를 갖는 혼성 물질을 포함할 수 있다.

터치 스크린 상의 접촉 구역은 스크린을 터치하는 물체(예컨대, 사람 손가락, 스타일러스, 또는 다른 물체)의 크기에 따라 다를 수 있다. 접촉 구역은 접촉 구역의 크기가 센서 전극의 폭에 근접하여 접촉 또는 터치 위치의 정확성에 영향을 미칠 때 더 중요해진다.

본 발명의 센서가 통합될 수 있는 유용한 디스플레이의 예는 액정 디스플레이, 음극선관 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널, 및 유기 발광 다이오드 디스플레이를 포함한다.

이전에 언급된 바와 같이, 종래의 전극 설계에 관한 문제는 검출 물체의 크기가 작아질수록, 검출 물체 위치를 정확하게 결정하는 것이 어려울 수 있다는 것이다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 작은 검출 물체가 전형적인 전극(10)을 가로지른 다양한 위치(50, 50', 50'')에 도시된다. 전극 아래에, 응답 곡선이 도시된다. 응답 곡선(70)은 검출 물체의 중심의 함수로서의, 검출 물체와 전도성 전극 구역의 중첩 구역을 도시한다. 이 예에서, 직경이 약 3 mm인 작은 검출 물체(예를 들어, 작은 스타일러스 또는 어린이의 손가락)가 사용되고 있다. 전극(10)은 균일한 전도성 구역 및 폭(예컨대, >5 mm의 폭을 가짐)의 표준 전극 구성을 갖는다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 중첩 구역은 위치(50')에서 최대치에 도달하지만, 검출 물체가 전극(10)을 가로질러 위치(50'')로 이동함에 따라 변하지 않는다. 그렇기 때문에, 검출 물체의 위치가 정확하게 분해되지 않는다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 매우 좁은 피치를 갖는 3개의 표준 전극(10, 10', 10'')이 전극 층 내에 제공된다. 직경이 약 3 mm인 작은 검출 물체(예를 들어, 작은 스타일러스 또는 어린이의 손가락)가 사용되고 있다. 검출 물체가 다수의 전극을 가로질러 이동함에 따라(예컨대, 위치(50, 50', 50'', 50''') 참조), 응답 곡선(70)은 물체가 완전히 각각의 전극의 폭 내에 있는 동안 중첩 구역이 일정하게 유지되는 것을 보여준다.

이러한 분해능 문제를 해결하기 위한 하나의 종래의 접근법은 좁은 피치(<1 mm 내지 2 mm)로 배치된 좁은 전극(<1 mm 내지 2 mm)들을 제공하는 것이었다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 직경이 약 2 mm 내지 3 mm인 작은 검출 물체(예를 들어, 작은 스타일러스 또는 어린이의 손가락)가 사용되고 있다. 검출 물체(예컨대, 위치(50, 50', 50'') 참조)가 다수의 전극(11, 11', 11'')을 가로질러 이동함에 따라, 대응하는 응답 곡선(70)은 물체가 완전히 각각의 전극의 폭 내에 있는 동안 중첩 구역이 일정하게 유지되는 것을 나타낸다. 또한, 좁은 전극들은 높은 저항을 생성하고, 많은 수의 그러한 높은 저항의 전극은 전자 제어를 더 복잡하게, 작동을 느리게, 그리고 더 고가이게 만든다.

이러한 종래의 접근법은 큰 크기의 검출 물체에 대해 여전히 문제가 있다. 예를 들어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 큰 검출 물체, 예컨대 12 mm 초과의 직경을 갖는 성인 손가락이 사용된다. 검출 물체(위치(60, 60') 참조)가 다수의 좁은 전극(11, 11', 11'')을 가로질러 이동함에 따라, 대응하는 응답 곡선(70)은 이러한 조건이 다수의 전극으로부터의 중첩 구역이 최대값에 있을 때 검출 물체 위치를 분해하는 문제를 야기하는 것을 나타낸다.

이전에 언급된 바와 같이, 전극(100)과 같은 분산 밀도 전극은 검출 물체가 횡방향으로 전극을 가로질러 이동함에 따라 검출 물체에 대한 전극 전도성 재료의 변화하는 밀도를 나타내는 특별히 엔지니어링된 영역을 갖는다. 도 3a는 전극(100)의 다른 도면을 도시한다. 이 예에서, 작은 검출 물체가 전극(100)을 가로지른 다양한 위치(50, 50', 50'')에 도시된다. 전극 아래에, 응답 곡선이 도시된다. 응답 곡선(75)은 검출 물체의 중심의 함수로서의, 검출 물체와 전도성 전극 구역의 중첩 구역을 도시한다. 이 예에서, 직경이 약 3 mm인 작은 검출 물체(예를 들어, 작은 스타일러스 또는 어린이의 손가락)가 사용되고 있다. 검출 물체가 전극(100)의 에지(106) 밖에 있을 때(위치(50)), 어떠한 중첩도 응답 곡선(75)에 표시되지 않는다. 검출 물체가 전극(100)의 섹션(150)/섹션(140) 위에 위치될 때(위치(50')), 얼마간의 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 검출 물체가 전극(100)의 중심 섹션(130) 위에 위치될 때(위치(50'')), 최대 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 전극이 전극의 에지에 대한 검출 물체의 위치의 함수로서의 변화하는 전도도를 갖기 때문에, 보다 첨예한 응답 곡선(75)(형상이 거의 가우스 형상임)이 생성되어서, 중첩 구역은 전극(100)의 중심에서만 최대치에 도달한다. 이러한 방식으로, 얼마간의 비-제로(non-zero) 중첩이 있을 동안, 최저점으로부터 최고점으로의 중첩 구역의 변화가 최대화될 수 있다. 따라서, 위치(50')에서의 검출 물체는 위치(50'')에서의 검출 물체와는 상이한 중첩 구역을 나타내어, 보다 정확한 결과를 위해 진정한 ''터치'' 위치를 보간하는 능력을 향상시킨다.

도 3b는 2개의 근접 이격된, 실질적으로 평행한 전극(100, 100')을 도시한다. 이 예에서, 작은 검출 물체가 전극(100, 100')을 가로지른 다양한 위치(50, 50', 50'', 50''', 50'''')에 도시된다. 전극 아래에, 응답 곡선(75)이 도시된다. 응답 곡선(75)은 검출 물체의 중심의 함수로서의, 검출 물체와 전도성 전극 구역의 중첩 구역을 도시한다. 이 예에서, 직경이 약 3 mm인 작은 검출 물체(예를 들어, 작은 스타일러스 또는 어린이의 손가락)가 사용되고 있다. 작은 검출 물체가 전극(100)의 에지 밖에 있을 때(위치(50)), 어떠한 중첩도 응답 곡선(75)에 표시되지 않는다. 검출 물체가 전극(100)의 중심 섹션 위에 위치될 때(위치(50')), 최대 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 검출 물체가 전극(100)의 멀리 있는 에지 섹션 위에 위치될 때(위치(50'')), 보다 작은, 비-제로 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 검출 물체가 전극(100')의 중간 섹션 위에 위치될 때(위치(50''')), 상당한 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 검출 물체가 전극(100')의 멀리 있는 중간 섹션과 에지 섹션 사이에 위치될 때(위치(50'''')), 약간 더 작은 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 전극이 전극의 에지에 대한 검출 물체의 위치의 함수로서의 변화하는 전도도를 갖기 때문에, 보다 첨예한 응답 곡선(75)(형상이 거의 가우스 형상임)이 생성되어서, 중첩 구역이 전극(100, 100')의 중심에서만 최대치에 도달하고, 검출 물체가 전극(100, 100') 사이에 위치될 때 별개의 비-제로 중첩 값이 측정될 수 있어, ''터치''의 보다 정확한 위치를 허용한다. 유사하게, 도시되지 않았지만, 보다 첨예한 응답 곡선은 또한 보다 큰 검출 물체에 대한 보다 정확한 위치 검출을 제공한다. 좁은 간격이 또한 얼마간의 분해능 및 저항 문제를 야기할 수 있다.

도 3c는 3개의 근접 이격된, 실질적으로 평행한, 근접 이격된 전극(100, 100', 100'')을 도시한다. 이 예에서, 큰 검출 물체가 전극(100, 100', 100'')을 가로지른 다양한 위치(60, 60')에 도시된다. 전극 아래에, 응답 곡선(75)이 도시된다. 응답 곡선(75)은 검출 물체의 중심의 함수로서의, 검출 물체와 전도성 전극 구역의 중첩 구역을 도시한다. 이 예에서, 직경이 약 12 mm 내지 약 14 mm인 큰 검출 물체(예를 들어, 성인 손가락)가 사용되고 있다. 큰 검출 물체가 전극(100)의 에지 부근에 위치될 때(위치(60)), 얼마간의 중첩이 응답 곡선(75)에 표시된다. 검출 물체가 전극(100'')의 중심 섹션 위에 위치될 때(위치(60')), 전극(100', 100'')의 물리적 중첩이 있어, 최대값이 응답 곡선(75)에 표시되게 한다. 전극이 전극의 에지에 대한 검출 물체의 위치의 함수로서의 변화하는 전도도를 갖기 때문에, 보다 첨예한 응답 곡선(75)이 생성된다. 도 2d에 도시된 응답 곡선과 비교해 볼 때, 도 3c의 구성에 의한 응답 곡선들 사이에 보다 많은 비-최대 중첩 값들이 존재하여, ''터치''의 보다 정확한 위치를 허용하지만, 인접 전극들 사이의 증가된 이격 거리가 일부 응용에서 보다 바람직한 결과를 산출할 수 있다.

도 4는 표준 균일 밀도 전극의 응답 곡선(점선) 대 본 발명의 일 태양에 따라 구성된 분산 밀도 전극의 응답 곡선(실선)의 비교를 도시한다. 분산 밀도 전극의 경우, 실선 응답 곡선의 형상은 전극을 중심을 향해 보다 집중되며, 이는 전자 컨트롤러에 이익일 수 있는데, 그 이유는 현재 위치를 해결하기 위해 응답 곡선의 사전결정된 형상을 사용하는 보간 알고리즘을 통해 터치의 위치가 계산되므로, 검출 물체가 하나의 전극으로부터 다음 전극으로 이동할 때의 중첩 구역의 변화가 검출 물체 위치를 정확하게 규정하는 데 도움을 주기 때문이다.

또한, 분산 밀도 전극의 응답 곡선은 표준 전극 구성에 대한 최대 중첩 구역 차이(A'로부터 B'까지의 수직 거리로 도시됨)보다 훨씬 더 큰 최대 중첩 구역 차이(A로부터 B까지의 수직 거리로 도시됨)를 나타낸다. 따라서, 다수의 분산 밀도 전극을 갖는 전극 층이 보다 정확한 물체 위치 정보를 제공할 수 있다.

임의의 적절한 패턴화 방법, 예를 들어 에칭을 이용하는 포토리소그래피 또는 도금을 이용하는 포토리소그래피를 포함하는 방법(예를 들어, 미국 특허 제5,126,007호, 미국 특허 제5,492,611호, 미국 특허 제6,775,907호 참조)에 의해 본 발명에 따른 도체 패턴이 생성될 수 있다. 또한, 몇 가지 다른 예시적인 방법(각각이 이하에서 더 상세히 논의됨) 중 하나를 이용하여 도체 패턴이 생성될 수 있다:

1. 레이저 경화식 마스킹(금속 막 상의 마스크 층을 경화시킨 다음에 에칭함);

2. (차후의 금속 도금을 위한 마스킹 재료 또는 씨드 재료(seed material)의) 잉크젯 인쇄;

3. (차후의 금속 도금을 위한 씨드 재료의) 그라비어 인쇄(gravure printing);

4. 마이크로-복제(기판에 마이크로-홈을 형성한 다음에 차후의 금속 도금을 위한 전도성 재료 또는 씨드 재료로 충전함); 또는

5. 마이크로-접촉 인쇄(기판의 표면 상에 자가 조립식 모노층(self-assembled monolayer, SAM) 패턴을 스탬핑 또는 윤전 인쇄함).

대용량, 고 해상도 인쇄 방법을 이용하는 것은 일반적으로 전도성 요소들의 정밀한 배치를 허용하며, 또한 그렇지 않으면 일어날 수도 있는 광학적 비정상(optical anomaly)(예를 들어, 무아레 패턴(

))을 제한하기 위해 구매가능한 디스플레이 픽셀들과 양립가능한 스케일로 도체들의 (의사-랜덤(pseudo-random)) 변동을 허용한다.

자외선 레이저로 패턴을 선택적으로 경화시킴으로써 전기적으로 격리된 영역의 소정 패턴을 갖는 전극을 생성하는 데 레이저 경화식 마스킹이 사용될 수 있다. 그러한 공정은 전형적으로 필름(예를 들어, PET)-기반 기판 또는 유리-기반 기판 중 어느 하나에서 작동한다. 예시적인 레이저 경화식 마스킹 공정은 이하의 단계들을 포함할 수 있다:

1. 기판이 금속으로 도금된다(예를 들어, 은 또는 구리가 유리 또는 PET 필름 상에 스퍼터 코팅됨(sputter coated));

2. UV 경화성 마스킹 잉크가 도금된 기판 상에 균일하게 코팅된다(예를 들어, 스핀 코팅(spin coating) 및 딥 코팅(dip coating));

3. 레이저는, 터치 센서의 활성 영역에 전극을 형성하기 위해, 인쇄된 잉크의 일부를 경화시키고, 또한 전극을 커넥터 패드에 상호연결시키는 라인을 경화시킬 수 있다(레이저의 빔 폭이 포토 마스크에 의해 감소될 수 있음);

4. 경화되지 않은 잉크가 제거된다(세척 제거됨); 및

5. 기판 상에 도금된 금속이, 마스킹 잉크 아래의 패턴을 제외하고, 에칭에 의해 제거된다.

상기 기술한 레이저 경화식 마스킹 공정과 유사하게, 비교적 넓은 라인의 씨드 잉크(seed ink)(촉매 잉크)를 사용하여 원하는 패턴을 인쇄한 다음에 UV 레이저로 선택적으로 경화시킴으로써 전극을 생성하는 데 씨드 잉크의 잉크젯 인쇄 및 도금이 사용될 수 있다. 이러한 공정을 위한 기판은 필름(예를 들어, PET) 또는 유리 중 어느 하나일 수 있다.

하나의 예시적인 공정에서:

1. 씨드 잉크가 기판 상에 잉크젯 인쇄된다;

2. 레이저는, 터치 센서의 활성 영역(들)에 전극을 형성하기 위해, 인쇄된 잉크의 일부를 경화시키고, 또한 전극을 커넥터 패드에 상호연결시키는 라인을 경화시킬 수 있다(레이저의 빔 폭이 포토 마스크에 의해 감소될 수 있음);

3. 경화되지 않은 잉크가 제거된다(세척 제거됨); 및

4. 씨드 잉크의 경화된 패턴이 (전도성 금속으로) 무전해 도금된다.

잉크젯 인쇄 공정은 사용되는 잉크의 양을 최소화시키며, 따라서 잉크(예를 들어, 씨드 잉크)가 고가인 경우 그 공정이 고려되어야 한다. 잉크가 비교적 저가인 경우, 잉크젯 인쇄는 전체 기판을 균일하게 코팅하는 다른 공정(예를 들어, 스핀 코팅 또는 딥 코팅)으로 대체될 수 있다. 상기 기술한 씨드 잉크 공정의 잉크 재료 및 잉크젯 인쇄 및 도금 처리는 영국 캠브리지 소재의 카클로 테크니컬 플라스틱스(Carclo Technical Plastics)의 컨덕티브 잉크젯 테크놀로지 디비전(Conductive Inkjet Technology division)으로부터 이용가능하다.

그라비어 인쇄에서는 인쇄될 이미지가 드럼 상에서 회전하는 금속 플레이트 내로 ''에칭''되어야 한다. 드럼이 회전할 때, 에칭된 표면이 잉크로 채워지고, 이 잉크는 이어서 잉크로 채워진 에칭된 플레이트와 필름이 서로 접촉할 때 인쇄되는 필름의 표면 상에 침착된다. 이 공정은 필름 기판이 잉크조로부터의 잉크 라인으로 인쇄되는 것을 포함할 수 있다. 임프레션 실린더(impression cylinder)가 잉크조로부터의 잉크로 채워지는 에칭부를 갖는 인쇄 드럼에 맞대어 롤링된다. 그러한 공정은 이후에 처리하기 위한 재료를 제조하는 데 사용될 수 있거나, 대용량 센서의 특정의 X 또는 Y 구성요소를 제조하는 데 사용될 수 있다.

씨드 잉크(또는 촉매 잉크)는 상기 기술한 방법들 중 임의의 방법에 의해 인쇄될 수 있다. 인쇄 및 경화 후에, 잉크는 구리와 같은 금속으로 무전해 도금됨으로써 높은 전도성으로 될 수 있다. 씨드 잉크 제조업체는 영국 캠브리지 소재의 카클로의 디비전인 컨덕티브 잉크젯 테크놀로지 및 영국 판버러 소재의 퀴네티큐 컴퍼니(QinetiQ Company)를 포함한다. 미국 뉴멕시코주 앨버커키 소재의 카봇 프린터블 일렉트로닉스 앤드 디스플레이즈(Cabot Printable Electronics and Displays)는 잉크젯 인쇄가능한 은 전도성 잉크를 제조한다.

마이크로-복제는 전극을 형성하는 데 사용될 수 있는 또 다른 공정이다. 마이크로-복제된 채널들은 씨드 잉크로 채워지고 이어서 (금속화 층을 사용하여) 도금되어 전도성으로 될 수 있다. 대안적으로, 채널들은 그 자체가 전도성인 잉크로 채워질 수 있어서, 도금 공정에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 제3 대안은 기판을 금속으로 코팅하고, 이어서 홈(의 저부) 내에 있는 금속의 일부분을 마스킹하며, 이어서 마스킹되지 않은 금속을 에칭 제거하는 것이다(예를 들어, 미국 특허 공개 제2011-0111182호 및 제2011-0100957호 참조). 채널들의 실제 형상은 높은 전도성 및 높은 생산 수율을 여전히 보장하면서 최저 수준의 광학적 간섭을 제공하는 단면 형상 및 크기를 최적화하기 위해 변경될 수 있다.

채워진 마이크로-복제된 채널들은 (마스킹된 금속 필름에 비해) 높은 종횡비 단면을 갖는 도체를 제공할 수 있다. 따라서, 최소의 광학적 가시성(관찰 방향에서의 좁은 단면)으로 최대 전도성이 달성될 수 있다. 마이크로-복제된 채널들을 채우는 방법 및 높은 종횡비를 갖는 채널의 바람직한 형상이 공히 양도된 미국 특허 공개 제2007/0160811호(가이드즈(Gaides) 등)에 기술되어 있다.

마이크로-접촉 인쇄가 전극을 형성하는 데 사용될 수 있는 또 다른 공정이다. 마이크로-접촉 인쇄는 기판 표면 상에 자가 조립식 모노층(SAM) 패턴을 스탬핑 또는 윤전 인쇄하는 것이다. 이 접근법은 아주 미세한 스케일 패턴(예를 들어, 1 마이크로미터의 1/10의 특징부 크기)에 대해 수행될 수 있다는 것과 패턴화된 모노층을 금속, 세라믹 및 중합체의 패턴화로 확장하는 것을 비롯한 몇 가지 기술적으로 중요한 특징을 나타낸다.

예시적인 마이크로-접촉 인쇄 공정은 하기와 같다:

1. 기판이 금속으로 코팅된다(예를 들어, 은 또는 구리가 유리 또는 PET 필름 상에 스퍼터-코팅되거나 도금됨);

2. 자가 조립식 모노층 마스크가 도금된 기판 상에 스탬핑된다; 및

3. 기판 상에 코팅된 금속이, 마스크 아래의 패턴을 제외하고, 에칭에 의해 제거된다.

마이크로-접촉 인쇄 공정이, 예를 들어 미국 특허 제5,512,131호(쿠마(Kumar)) 및 공계류 중인 특허 공개 제2009-0218310호(주(Zu))에 기술되어 있다. 마이크로-접촉 인쇄는 일반적으로 기판 독립적이다. 예를 들어, 기판은 PET, 유리, PEN, TAC 또는 불투명 플라스틱일 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 마이크로-접촉 인쇄는 금속 침착 공정과 조합되어 추가 패턴화 공정(예를 들어, 무전해 도금을 포함함)을 가져올 수 있다.

도 5a 내지 도 5h는 다양한 대안적인 분산 밀도 전극 구성을 도시한다. 이들 전극 각각은 전극의 상이한 섹션들에 위치된 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함한다. 위에서 언급된 바와 같이, 각각의 개별 섹션의 폭 및 섹션의 개수는 다를 수 있다. 도 5a 내지 도 5h의 전극들 각각의 전기적으로 격리된 영역은 전술된 것과 유사한 형상 또는 분포 밀도를 가질 수 있다.

도 5a는 대안적인 분산 밀도 전극(200)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(200)은 에지(204, 206) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(215, 225)을 포함한다. 이러한 구성에서, 어떠한 전기적으로 격리된 영역도 전극(200)의 중심 섹션에 배치되지 않는다. 일군의 전기적으로 격리된 영역(215)들이 전극(200)의 에지 섹션(즉, 에지와 접하는 섹션, 여기서 우측이 에지(204)와 접함)에 배치된다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(225)은 전극(200)의 에지 섹션 및 중간 섹션 둘 모두 내에 부분적으로 배치된다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 이러한 방식으로, 전극(200)의 에지 섹션은 이웃한 중간 섹션들보다 작은 전극 도체 구역을 갖는다. 유사하게, 중심 섹션이 전기적으로 격리된 영역을 갖지 않기 때문에, 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(215, 225)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5b는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(300)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(300)은 에지(304, 306) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(315, 325)을 포함한다. 이러한 구성에서, 어떠한 전기적으로 격리된 영역도 전극(300)의 중심 섹션에 배치되지 않는다. 일군의 전기적으로 격리된 영역(315)들이 전극(300)의 에지 섹션(즉, 일측에서 에지와 접하는 섹션, 여기서 우측이 에지(304)와 접함)에 배치된다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(325)은 전극(300)의 중간 섹션에 배치된다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(315)은 전기적으로 격리된 영역(325)보다 크다. 이러한 방식으로, 전극(300)의 에지 섹션은 이웃한 중간 섹션들보다 작은 전극 도체 구역을 갖는다. 유사하게, 중심 섹션이 전기적으로 격리된 영역을 갖지 않기 때문에, 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(315, 325)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5c는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(400)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(400)은 에지(404, 406) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(415, 425)을 포함한다. 이러한 구성에서, 어떠한 전기적으로 격리된 영역도 전극(400)의 중심 섹션에 배치되지 않는다. 일군의 전기적으로 격리된 영역(415)들이 전극(400)의 에지 섹션(즉, 일측에서 에지와 접하는 섹션, 여기서 우측이 에지(404)와 접함)에 배치된다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(425)은 전극(400)의 에지 섹션 및 중간 섹션 둘 모두에 부분적으로 배치된다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(415)은 전기적으로 격리된 영역(425)보다 크다. 이러한 방식으로, 전극(400)의 에지 섹션은 이웃한 중간 섹션들보다 작은 전극 도체 구역을 갖는다. 유사하게, 중심 섹션이 전기적으로 격리된 영역을 갖지 않기 때문에, 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(415, 425)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5d는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(500)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(500)은 에지(504, 506) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(515, 525a, 525b, 535)을 포함한다. 일군의 전기적으로 격리된 영역(515)들이 전극(500)의 에지 섹션 상에 배치된다(여기서 전기적으로 격리된 영역(515)은 에지(504) 상에 배치됨). 또한, 전기적으로 격리된 영역(525a)은 전극(500)의 에지 섹션 및 중간 섹션 둘 모두에 부분적으로 배치되고, 전기적으로 격리된 영역(525b)은 중간 섹션에 배치된다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(515)은 전기적으로 격리된 영역(525a, 525b)보다 크다. 이러한 방식으로, 전극(500)의 에지 섹션은 이웃한 중간 섹션들보다 작은 전극 도체 구역을 갖는다. 전극(500)의 중심 섹션은 적어도 전기적으로 격리된 영역(525a, 525b)만큼 큰 크기를 갖지만 보다 드문드문 분포된 전기적으로 격리된 영역(535)들을 포함한다. 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(515, 525a, 525b, 535)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5e는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(600)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(600)은 에지(604, 606) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(615a, 625a, 625b, 635)을 포함한다. 이러한 구성에서, 일군의 전기적으로 격리된 영역(615a)들이 에지(604)의 일부로서 형성되어서, 에지(604)는 본 발명의 다른 태양에서와 같은 실질적으로 직선 형상이 아니다. 이러한 방식으로, 전극(600)의 중간 섹션 또는 중심 섹션에서보다 에지 섹션에서 전극 도체 구역이 더 작다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(625a)은 전극(600)의 에지 섹션 및 중간 섹션 둘 모두에 부분적으로 배치되고, 전기적으로 격리된 영역(625b)은 중간 섹션에 배치된다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(615)은 전기적으로 격리된 영역(625a, 625b)보다 크다. 전극(600)의 중심 섹션은 적어도 전기적으로 격리된 영역(625a, 625b)만큼 큰 크기를 갖지만 보다 드문드문 분포된 전기적으로 격리된 영역(635)들을 포함한다. 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(615a, 625a, 625b, 635)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5f는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(700)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(700)은 에지(704, 706) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(715, 725, 735)을 포함한다. 일군의 전기적으로 격리된 영역(715)들이 전극(700)의 에지 섹션 상에 배치된다(여기서 전기적으로 격리된 영역(715)은 에지(704) 상에 배치됨). 또한, 전기적으로 격리된 영역(725)은 중간 섹션에 배치된다. 전극(700)의 중심 섹션은 크기가 전기적으로 격리된 영역(715, 725)보다 작은 전기적으로 격리된 영역(735)을 포함한다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(715)은 전기적으로 격리된 영역(725, 735)보다 크다. 이러한 방식으로, 전극(700)의 에지 섹션은 이웃한 중간 섹션들보다 작은 전극 도체 구역을 갖는다. 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(715, 725, 735)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5g는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(800)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(800)은 에지(804, 806) 사이에 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(815, 825, 835)을 포함한다. 이러한 구성에서, 일군의 전기적으로 격리된 영역(815)들이 에지(804)의 일부로서 형성되어서, 에지(804)는 본 발명의 다른 태양에서와 같은 실질적으로 직선 형상이 아니다. 이러한 방식으로, 전극(800)의 중간 섹션 또는 중심 섹션에서보다 에지 섹션에서 전극 도체 구역이 더 작다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(825)은 중간 섹션에 배치된다. 전극(800)의 중심 섹션은 크기가 전기적으로 격리된 영역(815, 825)보다 작은 전기적으로 격리된 영역(835)을 포함한다. 다른 세트의 전기적으로 격리된 영역들이 다른 중간 섹션 및 에지 섹션에 형성되지만, 간략함을 위해 식별되지 않는다. 전기적으로 격리된 영역(815)은 전기적으로 격리된 영역(825)보다 크다. 중간 섹션은 그의 이웃한 중심 섹션보다는 작지만 그의 이웃한 에지 섹션보다는 큰 전극 도체 구역을 갖는다. 전기적으로 격리된 영역(815, 825, 835)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

도 5h는 다른 대안적인 분산 밀도 전극(1100)을 도시한다. 이러한 구성에서, 전극(1100)은 반복 패턴으로 배치된 복수의 전기적으로 격리된 영역(1115, 1125, 1135)을 포함한다. 전술된 다른 실시예와는 달리, 전극(1100)은 하나의 에지로부터 다른 에지까지 전기적으로 격리된 영역들의 불균일 분포를 갖는다. 이 예에서, 에지(1106)에 가장 가까운 에지 섹션은 에지(1104)에 가장 가까운 에지 섹션보다 큰 전기적으로 격리된 영역들의 집중을 갖는다. 이러한 방식으로, 이러한 특정 전극 설계는 전극 층의 단부 전극으로서 위치시키기에 적합하다. 특히, 전극(1100)은 에지 전극으로서 사용될 수 있는데, 여기서 에지(1104)가 터치 스크린 센서의 최우측 단부에 또는 그 부근에 배치된다. 유사하게, 전극(1100)의 배향이 뒤집혀지면, 전극(1100)은 터치 스크린 센서의 최좌측 단부에 또는 그 부근에 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 일군의 전기적으로 격리된 영역(1115)들이 에지(1104)에 가장 가까이에 형성된다. 이러한 방식으로, 전극(1100)의 중간 섹션 또는 중심 섹션에서보다 에지(1106)에 가장 가까운 에지 섹션에서 전극 도체 구역이 더 작다. 또한, 전기적으로 격리된 영역(1115)은 중간 섹션에 적어도 부분적으로 배치된다. 전극(1100)의 중심 섹션은 크기가 전기적으로 격리된 영역(1115)보다 작은 전기적으로 격리된 영역(1125)을 포함한다. 이러한 구성에서, 전기적으로 격리된 영역(1135)은 에지(1104)에 가장 가까운 중간 섹션에 적어도 부분적으로 배치되는 반면, 에지(1104)에 가장 가까운 에지 섹션은 어떠한 전기적으로 격리된 영역도 포함하지 않는다. 따라서, 이러한 구성에서, 에지(1104)에 가장 가까운 에지 섹션에 보다 큰 전극 도체 구역이 있다. 전기적으로 격리된 영역(1115, 1125, 1135)은 전술된 것과 같은 다양한 형상 또는 패턴을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 어떤 태양에서, 터치 스크린 센서의 전극 층은 하나의 특정 구성의 일부 전극(예컨대, 전극(200)과 같이 구성된 전극) 및 다른 특정 구성의 하나 이상의 다른 전극(예컨대, 전극(1100)과 같이 구성된 전극(들))을 포함할 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 분산 밀도 전극 설계는 디스플레이 장치를 위한 터치 센서의 일부로서 구현될 수 있다. 도 6은 터치 센서(1300)를 형성하기 위해 2개의 층으로 배열된 수평 (구동) 전극 및 수직 (수용) 전극의 어레이를 예시한다. 이러한 터치 센서 구성은 평행 전극들의 2개의 직교하는, 전기적으로 격리된 세트들로 형성되는 매트릭스 구조를 갖는 ''모든 점 어드레스가능(all points addressable)'' 능력을 제공한다. 이러한 배열에서, 수직 (수용) 전극 층은 도 5b에 도시된 전극(300)에 관하여 전술된 것과 유사한 구조를 갖는 복수의 전극(300a 내지 300h)을 포함한다. 물론, 전극(100, 200, 400, 500, 600, 700, 800)이 또한 수용 전극으로서 사용될 수 있다. 구동 전극은 전극(305a 내지 305e)을 포함한다. 또한, 이러한 특정 배열에서, 수용 (수직) 전극만이 전기적으로 격리된 영역들의 분포를 포함하는 반면, 구동 (수평) 전극은 보다 균일한 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 구동 전극 및 수용 전극 중 어느 하나 또는 둘 모두가 전기적으로 격리된 영역들의 분포를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 수평 (구동) 전극은 그의 폭에 걸쳐 적어도 하나의 에지 섹션, 적어도 하나의 중간 섹션, 및 적어도 하나의 중심 섹션을 포함할 수 있으며, 여기서 중간 섹션은 전극 폭을 따라 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치된다. 각각의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함할 수 있다. 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작다.

전기적으로 격리된 영역들의 분포는 두 전극 층 상에서 동일하거나 완전히 상이할 수 있다. 또한, 수평 (구동) 전극의 분포는 수직 (수용) 전극 아래의 패턴을 변화시키기 위해 전극의 길이를 따라 다를 수 있다.

수평 (구동) 전극 및 수직 (수용) 전극을 포함하는 두 층은 투명 기판의 동일한 평면 상에 패턴화될 수 있거나, 그들은 동일한 기판의 대향 면들 상에 패턴화될 수 있다. 다른 실시예에서, 두 층은 별개의 기판들 상에 패턴화될 수 있으며, 이들은 이어서 접착제로 함께 라미네이팅된다.

상기의 전극 설계가 일반적으로 금속, 또는 투명 산화물 재료, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 또는 투명 전도성 유기 재료(예컨대, PEDOT)를 사용하여 형성되지만, 본 발명의 전극은 또한 전도성 재료들의 메시 패턴으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8은 전기적으로 격리된 영역들의 패턴을 포함하는 전극 구성의 추가 실시예를 예시한다. 도 8의 센서 전극(900)은 제1 특성 평균 셀 간격을 갖는 제1 메시로 구성되는 제1 패턴, 제1 패턴의 네트워크로부터 개조된 제2 패턴 - 여기서 제2 패턴은 전도성 전극(917f)을 포함함 - 및, 전극(917f) 내의 내부 영역(915f)을 포함하는 제3 패턴 - 내부 영역은 다양한 상이한 크기 및 형상을 가짐 - 을 포함한, 일치하는 마이크로패턴들로부터 형성된다. 제2 패턴의 셀들을 규정하는 마이크로-와이어들은 모두 중단부(break) 없이 제공되고, 연속적으로 전도성이다. 전극(917f)의 내부 영역(915f)은 마이크로-와이어의 길이를 따른 패턴 내의 중단부들에 의해 전기적으로 불연속적으로 되고 전극(917f)으로부터 격리되며 비-전도성으로 된다. 전기적으로 불연속적인 와이어 패턴을 형성하는 추가의 설명이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제13/689935호에 제공된다.

도 8에 관하여 도시된 전극에서의 제2 패턴의 셀 간격은 센서를 따른 위치에 따라 다르다. 도 8의 좌측 에지 및 우측 에지 부근인 에지 섹션에서, 전도성 제2 패턴의 셀은 밑에 있는 메시 패턴의 셀보다 4배 더 크다. 도 8의 수직 중심선에 더 가까운 전극의 중간 섹션에서, 제2 패턴의 셀은 제1 패턴의 것의 단지 3배이다. 도 8에서 상부구조 제2 패턴을 포함하는 셀은 직사각형이다. 예를 들어, ''PP''로 표기된 상부-구조 셀은 수평선을 따라 밑에 있는 메시의 셀 치수의 4배인 폭, 및 수직선을 따라 밑에 있는 메시의 셀 치수의 8배인 높이를 갖는다.

대략 직사각형인 상부-구조 셀은 여전히 폭이 대략 4개의 육각형 셀 폭만큼의 폭과 8개의 육각형 셀 폭만큼의 높이를 갖는 밑에 있는 육각형 셀들의 모음을 바운딩(bounding)함으로써 형성될 수 있다. 제1 패턴의 메시가 마이크로-와이어들의 의사-랜덤 네트워크로부터 형성되는 실시예에서, 전도성 제2 패턴이 또한 마이크로-와이어들의 의사-랜덤 네트워크로서 설계될 수 있다. 이러한 랜덤 실시예에서, 전도성 제2 패턴 내의 와이어들 사이의 평균 거리는 두 직교 방향을 따라 동일할 필요는 없다.

도 8의 중심선을 따라, 제2 패턴 내의 전도성 트렁크(trunk)가 도시된다. 이러한 전도성 트렁크는 수직 축을 따른 단일-폭의 이웃한 메시 셀들의 윤곽들로 구성된다. 전도성 셀들의 이러한 중심 칼럼의 제3 패턴에 따른 내부 영역들을 포함하는 측방향 마이크로-와이어들은 단속적 트레이스들로서 유지된다.

도 8의 상부-구조 전도성 메시에 대해, 정전용량의 변화가 센서 전극을 따른 위치의 함수로서 제공되었다. 센서 전극의 겉보기 국소 중심점이 QQ 위치에 위치된다. 상부-구조 전도성 메시의 밀도는 포인팅 물체가 수직선으로부터 멀리 QQ 위치를 통해 좌측 또는 우측 중 어느 하나로 수평으로 이동함에 따라 감소한다. 그러나, 손가락이 수평선으로부터 멀리 QQ를 통해 수직으로 이동함에 따라, 상부-구조 메시의 밀도는 거의 변하지 않는다. 따라서, 상부구조 메시의 밀도는 중심점 QQ로부터의 거리에 따라 등방성 변화를 갖지 않는다. 대신에, 도 8의 전극에 도시된 상부-구조는 수직 중심선을 중심으로 거울 대칭을 갖는 밀도 변화를 나타내도록 설계된다.

도 8에서 전극의 전도성 제2 패턴에 대해 도시된 셀 간격은 전극의 폭을 따른 위치의 함수로서 달라진다. 전극 전도성 구역이 또한 셀 간격에 있어서의 그의 변화에 반비례하여 전극을 가로질러 달라지는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 도 8의 에지 섹션의 전도성 구역은 중간 섹션의 것보다 작다.

도 9는 전기적으로 격리된 영역들의 패턴을 갖는 적어도 하나의 전극 층으로 구성된 매트릭스 터치 센서의 일례의 단면을 도시한다. 도 9에 도시된 실시예는 층(1010) 및 층(1016)으로 도시된 2개의 전극 층을 포함한다. 최상부 층(1010)(제1 전극 층으로도 지칭됨)은 전극(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1100)과 같은 전술된 전극 층과 유사하게 구성된 전극 층을 포함할 수 있다. 최상부 층(1010)은 검출 물체에 가장 가까이, 예를 들어 손가락 또는 스타일러스에 가장 가까이 위치되는 층이다. 일 실시예에서, 상부 층은 전극(300a 내지 300h)으로 도시된 것과 같은 수직 (수용) 전극들의 어레이를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 층(1010) 상의 전극은 끝을 앞으로 하여 본 것이고, 저부 층(1016) 상의 전극은 옆에서 본 것이다. 저부 층의 전극은 전극(305a 내지 305e)으로 도시된 것과 같은 수평 (구동) 전극들의 어레이를 포함할 수 있다. 1016 상의 ''전극 라인''은 하부 전극이 상부 전극에 직교하기 때문에 실선으로 도시된다.

최상부 층(1010)의 전극(그리고 저부 층(1016) 상의 전극에 대해 유사하게)은 광 투과성 기판, 바람직하게는 가요성 기판 상에 배치된다. 전술된 바와 같이, 적합한 기판은 PET 또는 다른 중합체 재료의 얇은 시트를 포함한다. 예시적인 PET 기판은, 다른 두께가 채용될 수 있지만, 두께가 대략 125 마이크로미터인 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰(DuPont)으로부터의 ST504 PET이다.

도 9의 예에서, 전극 층(1010)은 그의 대응하는 기판의 저부 표면 상에 위치되어 도시된다. 대안적인 실시예에서, 전극 층은 기판의 상부 표면 상에, 즉 검출될 물체에 가장 가까운 표면 상에 배치될 수 있다.

층(1010) 아래에 배치되는 다음 층(1011)은 패턴화가능 유전체 재료를 포함한다. 적합한 유전체는 층(1010)의 전극의 표면 상에 용액-코팅되는 UV-경화성 아크릴레이트 재료일 수 있다. 유전체 재료(1011)는 전극 층(1010)에 대한 리드의 접속을 용이하게 하기 위한 개구를 제공하도록 패턴화될 수 있다.

층(1011) 아래에 배치되는 다음 층(1012)은 후처리된 도체의 층을 포함한다. 후처리된 도체 층(1012)(그리고 유사하게 층(1014))은 전극의 단부를 센서 회로에 접속시키는 데 사용되는 은 잉크와 같은, 센서의 에지에 있는 스크린-인쇄된(또는 잉크 제팅된) 전도성 리드일 수 있다. 이들 리드는 전형적으로 그들이 불투명하기 때문에 관찰 구역 밖에서, 센서의 에지에 있다. 층(1012, 1014)의 후처리된 전도성 리드는 각각 층(1010, 1016) 내의 복수의 전극 각각을 터치-감지 제어 회로 상의 접속점에 접속시킨다. 바람직한 실시예에서, 전도성 리드(1012, 1014)는 가요성 인쇄 회로(FPC, 도시되지 않음)에 접속된다. FPC의 도체 리드는 이방성 전도성 접착제(도시되지 않음)에 의해 층(1012) 및 층(1016)의 리드에 부착될 수 있다.

층(1012) 아래에 배치되는 다음 층(1013)은 광학적으로 투명한 접착제와 같은 접착제를 포함한다. 광학적으로 투명한 적합한 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터의 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브(Optically Clear Laminating Adhesive) 8141이다.

층(1013) 아래에 배치되는 다음 층(1014)은 후처리된 도체의 층을 포함한다. 층(1014)은 층(1012)에 관하여 전술된 바와 같이 형성될 수 있다. 층(1014) 아래에 배치되는 다음 층(1015)은 패턴화가능 유전체를 포함한다. 층(1015)은 층(1011)에 관하여 전술된 바와 같이 형성될 수 있다.

층(1015) 아래에 배치되는 최종 층(1016)은 제2 전극 층을 포함할 수 있다. 층(1016)은 전극(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)과 같은 전술된 전극 층과 유사하게 구성된 전극 층을 포함할 수 있다. 층(1016)은 매트릭스-어드레스가능 센서를 형성하기 위해 복수의 개별 전극을 가질 수 있다. 그러나, 층(1016) 내의 각각의 전극은 전도성 스트립을 포함할 수 있으며, 이때 전극 스트립의 경계 내에 전기적으로 격리된 영역이 없다.

도시된 예에서, 전극 층(1016)은 그의 대응하는 기판의 상부 표면 상에 위치되어 도시된다. 대안적인 실시예에서, 전극 층은 기판의 저부 표면 상에, 즉 검출될 물체로부터 가장 멀리 떨어진 표면 상에 배치될 수 있다.

도 9의 실시예는 두 전극 층 각각이 그 자신의 가요성 기판 상에 배치되는 실시예이며, 두 기판은 이어서 광학적으로 투명한 접착제(1013)에 의해 함께 라미네이팅된다. 대안적인 실시예에서, 두 전극 층(1010, 1016)은 동일한 기판의 대향 표면들 상에 배치될 수 있으며, 이러한 경우에 접착제 층(1013)은 필요하지 않다.

다층 터치 센서가 다음과 같이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패턴화된 전극/기판이 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터의 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브 8141과 같은 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 함께 부착되어, 다층 구조체를 산출할 수 있다. 핸드헬드 롤러(handheld roller)가 두 패턴화된 기판을, 전도성 트레이스의 소정 영역에 접착제가 없는 상태로, 라미네이팅하는 데 사용될 수 있다. 다층 구조체는 옵티컬리 클리어 라미네이팅 어드히시브 8141을 사용하여 두꺼운 플로트 유리와 같은 기판에, 최상부 전극 층(예컨대, 층(1010))이 플로트 유리에 근접하도록, 라미네이팅될 수 있다. 접착제가 없는 전도성 트레이스 영역이 제1 및 제2 패턴화된 기판에 전기적으로 접속될 수 있다.

집적 회로가 투명 센서 요소의 상호 정전용량 측정을 행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, PIC18F87J10(미국 애리조나주 챈들러 소재의 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)), AD7142(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 아날로그 디바이스즈(Analog Devices)), 및 MM74HC154WM(미국 메인주 사우스 포틀랜드 소재의 페어차일드 세미컨덕터(Fairchild Semiconductor)) 회로가 사용될 수 있다. PIC18F87J10은 시스템을 위한 마이크로컨트롤러로서 사용될 수 있다. 이러한 회로는 MM74HC154WM 회로가 구동하는 센서 바아의 선택을 제어할 수 있다. AD7142 회로가 또한 적절한 측정을 행하도록 구성될 수 있다. 교정 값이 당업계에 알려진 바와 같이 설정될 수 있다. 이들 교정 값은 터치 스크린마다 다를 수 있다. 그러한 시스템은 16개의 상이한 바아를 구동시킬 수 있고, AD7142 회로는 12개의 상이한 바아를 측정할 수 있다. AD7142의 구성은 변환할 채널의 개수, 얼마나 정확하게 또는 신속하게 측정을 행할지, 정전용량의 오프셋이 인가되어야 하는지, 그리고 아날로그-디지털 변환기를 위한 접속의 선택을 포함할 수 있다. AD7142로부터의 측정치는 투명 센서 요소의 매트릭스 내의 전도성 바아들 사이의 교차점의 정전용량을 나타내는 16 비트 값일 수 있다.

AD7142가 그의 측정을 완료한 후, 그것은 마이크로컨트러롤러에게 데이터를 수집하도록 지시하기 위해 인터럽트를 통해 마이크로컨트롤러로 신호할 수 있다. 마이크로컨트롤러는 이어서 SPI 포트를 통해 데이터를 수집할 수 있다. 데이터가 수신된 후에, 마이크로컨트롤러는 MM74HC154WM 회로를 그 다음 구동 라인으로 증분시키고 AD7142에서의 인터럽트를 클리어시켜 그 다음 데이터 세트를 받도록 그에 신호할 수 있다. 위로부터의 샘플링이 끊임없이 실행되고 있을 수 있기 때문에, 마이크로컨트롤러는 또한 데이터를 직렬 인터페이스를 통해 모니터를 갖는 컴퓨터로 전송할 수 있다. 이러한 직렬 인터페이스는 당업자에게 알려진 바와 같은 간단한 컴퓨터 프로그램이 AD7142 회로로부터 원시 데이터를 렌더링하고 터치와 노터치(no touch) 사이에서 값이 어떻게 변하는지를 아는 것을 허용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 16 비트 값의 값에 따라 디스플레이에 걸쳐 상이한 컬러들을 렌더링할 수 있다. 16 비트 값이 소정 값 미만일 때, 교정에 기초하여, 디스플레이 영역은 백색으로 렌더링될 수 있다. 임계치를 초과하는 경우, 교정에 기초하여, 디스플레이 영역은 녹색으로 렌더링될 수 있다. 데이터는 4 바이트 헤더(0xAAAAAAAA), 1 바이트 채널(0x00 - 0x0F), 24 바이트의 데이터(정전용량 측정치를 나타냄), 및 캐리지 리턴(carriage return)(0x0D)의 포맷으로 비동기적으로 전송될 수 있다.

당업자라면 본 발명이 개시된 것 이외의 실시예들로 실시될 수 있다는 것을 알 것이다. 개시된 실시예들은 제한이 아니라 예시를 위해 제시된 것이며, 본 발명은 하기의 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims

터치 스크린 센서로서,
제1 방향을 따라 배치된 복수의 실질적으로 평행한 전극을 갖는 전극 층을 포함하며, 적어도 하나의 전극은 제1 방향을 따른 길이 및 제1 방향에 대해 횡방향에 있는 제2 방향을 따른 제1 에지로부터 제2 에지까지의 폭을 갖고, 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 전극의 폭에 걸쳐 적어도 하나의 에지 섹션, 적어도 하나의 중간 섹션, 및 적어도 하나의 중심 섹션을 포함하며, 중간 섹션은 전극 폭을 따라 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치되고, 적어도 하나의 전극 에지 섹션 및 중간 섹션은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열되는 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함하며, 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작은, 터치 스크린 센서.
제1항에 있어서, 전극 층은 불연속적 마이크로-와이어 도체, 패턴화된 금속, 및 투명 전도성 산화물 중 적어도 하나를 포함하는, 터치 스크린 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적으로 격리된 영역들 중 적어도 일부는 전극으로부터 격리된 단속적인 부유형(floating) 전도성 재료의 영역을 포함하는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전극은 각각의 전극의 폭에 걸쳐 제1 에지와 접하는 제1 에지 섹션, 제1 중간 섹션, 중심 섹션 - 여기서 제1 중간 섹션은 전극 폭을 따라 제1 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치됨 -, 제2 중간 섹션, 및 제2 에지와 접하는 제2 에지 섹션 - 여기서 제2 중간 섹션은 전극 폭을 따라 제2 에지 섹션과 중심 섹션 사이에 배치됨 - 을 포함하고, 제1 전극 에지 섹션 및 제2 전극 에지 섹션과 제1 중간 섹션 및 제2 중간 섹션은 각각 전극 길이를 따라 패턴으로 배열된 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함하며, 각각의 에지 섹션의 전극 전도성 구역은 중간 섹션의 전극 전도성 구역보다 작고, 각각의 중간 섹션의 전극 전도성 구역은 중심 섹션의 전극 전도성 구역보다 작은, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전기적으로 격리된 영역은 유사한 크기 또는 상이한 크기를 갖는 직사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 또는 다른 다각형 형상을 포함하는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 방향을 따라 길이방향으로 배치된 복수의 실질적으로 평행한 전극을 갖는 제2 전극 층을 포함하며, 제1 전극 층 및 제2 전극 층은 유전체 층에 의해 분리되고, 제1 복수의 전극 및 제2 복수의 전극은 상부 전극과 하부 전극이 교차하는 노드(node)들을 갖는 매트릭스(matrix)를 규정하는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 섹션의 전극 전도성 구역은 중심 섹션의 전극 전도성 구역보다 작은, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 중심 섹션은 전극 길이를 따라 패턴으로 배열된 복수의 전기적으로 격리된 영역을 포함하는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 섹션의 복수의 전기적으로 격리된 영역 중 적어도 일부는 에지 섹션 내에 부분적으로 배치되는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 에지 섹션의 복수의 전기적으로 격리된 영역 중 적어도 일부는 전극의 에지의 일부로서 형성되는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 전기적으로 격리된 영역은 전도성 재료가 없는 구멍 및 약 1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 간극(gap)만큼 전극으로부터 격리된 전도성 재료의 영역 중 하나를 포함하는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 검출 물체의 중심의 함수로서의 검출 물체와 전극 전도성 구역의 중첩 구역의 각각의 전극 응답 곡선은 실질적으로 가우스 분포(Gaussian distribution)를 나타내는, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 패턴은 반복 패턴인, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전기적으로 격리된 내부 영역의 크기는 검출 물체의 크기보다 작은, 터치 스크린 센서.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 전기적으로 격리된 영역 각각은 4 ㎟ 미만이고, 전기적으로 격리된 영역들의 분포는 에지 섹션과 중심 섹션 사이에서 총 전기적으로 격리된 영역 면적의 밀도 차이를 생성하도록 변하는, 터치 스크린 센서.