KR20140066742A - 박막 센서, 이를 갖는 용량형 터치 스크린 및 이의 준비 방법과 최종 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 센서, 상기 센서를 갖는 용량형 터치 패널(capacitive touch panel) 및 이의 준비 방법과 최종 제품(terminal product)에 대한 것이다. 본 발명의 박막 센서는 양 표면이 센싱 전극층 및 구동 전극층으로 각각 코팅된 하나의 광학적으로 투명한 기판만을 가지므로, 박막 센서의 두께를 줄일 수 있어 가볍고 얇은 터치 패널 및 터치 전자장치의 개발에 기여할 수 있다.
Description
본 발명은 박막 센서, 상기 센서를 갖는 용량형 터치 패널(capacitive touch panel) 및 이의 준비 방법과 최종 제품(terminal product)에 대한 것이다.
현재, 터치 지능형 전자 장치들이 시장에서 큰 인기를 얻고 있으며; 우수한 인간-기계 상호작용으로 인하여 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)이 널리 알려져 있다.
일반적으로, 용량형 터치 패널은 센서의 기판 물질에 따라서 유리 용량형 스크린 및 박막 용량형 스크린으로 나누어질 수 있다. 박막 용량형 터치 패널은 유리 용량형 터치 패널에 비해 센서가 가벼워 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) 컴퓨터 및 울트라북(ultrabook)에서 널리 사용되며, 박막 물질은 대량 생산에 적합하고 생산 비용을 낮출 수 있는 롤투롤(roll to roll) 방식으로 생산될 수 있다. 박막 용량형 터치 패널은 유리 용량형 터치 패널과 거의 동일한 시장 크기를 가지고 있다.
종래의 박막 용량형 터치 패널의 센서는, 전도성 박막의 두 층이 광학 풀(optical glue)에 의하여 합쳐져 이루어진다. 구체적으로, 먼저, 전도성 박막이 제조되고, 전극층들이 투 개의 투명 박막 기판의 상부 표면상에 각각 제조되며, 이후 전도성 박막의 두 층이 광학 풀에 의하여 결합된다. 상부 전극층 및 하부 전극층(상부 전극층은 센싱 전극층이며, 하부 전극층은 구동 전극층임) 사이의 거리는, 박막 기판의 층의 두께와 광학 풀의 층의 두께를 더한 것과 같고, 박막 기판층은 구동 전극층의 아래에 있다.
종래의 박막 터치 센서는 너무 두꺼워서, 터치 패널의 두께를 증가시키고 터치 패널 및 터치 전자장치를 얇고 가볍게 하는데 기여하지 못하며; 원료 물질을 더 소비하여 비용이 높고 제조 공정이 복잡하다.
본 발명의 일 목적은, 더 얇은 박막 센서 및 더 얇은 박막 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)에서 사용되는 박막 센서가 제공되며, 박막 센서는 센싱 전극층 및 구동 전극층을 포함하고, 박막 센서는 또한 광학적으로 투명한 기판을 더 포함하되, 기판은 두 개의 표면을 가지며, 센싱 전극층 및 구동 전극층은 상기 두 표면에 각각 코팅되고; 기판은 센싱 전극층으로 코팅된 제1 박막, 구동 전극층으로 코팅된 제2 박막, 및 제1 박막과 제2 박막 사이에 위치하는 광학적으로 투명한 접착성 부재를 포함하며, 제1 박막 및 제2 박막은 접착성 부재에 의하여 결합된다.
광학적으로 투명한 접착성 부재는 광학 풀(optical glue), 또는 양 표면이 광학 풀로 코팅되며 실질적으로 광학적으로 투명한 컴포넌트일 수 있다.
본 발명에서 얻어지는 용량형 터치 패널에 사용되는 박막 센서는 하나의 광학 전도성 기판만을 가지며, 구체적으로는, 이는 기판의 두 표면이 센싱 전극층 및 구동 전극층으로 각각 코팅된 하나의 광학적으로 투명한 기판만을 가져, 박막 센서의 두께를 줄임으로써 가볍고 얇은 터치 패널 및 터치 전자장치의 개발에 기여한다.
일 실시예에 따르면, 제1 박막 및 제2 박막 모두는 PET로 이루어지고; 제1 박막 및 제2 박막은 광학 풀에 의하여 결합된다.
일 실시예에 따르면, 기판의 두께는 0.05 내지 0.2mm 범위이다.
일 실시예에 따르면, 센싱 전극층 및 구동 전극층 모두는 광학적으로 투명한 전도성 물질 ITO로 이루어진다. 센싱 전극층 및 구동 전극층은 박막의 표면상에 ITO 전도성 필름을 코팅함으로써 제조되며, 이후 ITO 필름이 식각되어 센싱 전극층 및 구동 전극층 각각에 대응되는 ITO 패턴이 형성된다.
일 실시예에 따르면, 센싱 전극층 및 구동 전극층 모두는 기판으로부터 먼 그 표면에 금속 전극 트레이스(trace)가 제공된다. 구체적으로, 센싱 전극층 및 구동 전극층은 박막상에 코팅되며, 박막이 코팅되지 않은 센싱 전극층 및 구동 전극층의 표면에는 금속 필름이 코팅되고, 금속 필름은 센싱 전극층 및 구동 전극층 각각에 대응되는 금속 전극 트레이스를 형성하도록 식각된다. 금속 필름은 Cu 필름, Al 필름, Ag 필름, 또는 용량형 터치 패널의 센싱 전극층에 사용되며 기술 분야에서 알려진 다른 금속 필름일 수 있다. 금속 전극은 Cu 전극, Al 전극 또는 Ag 전극일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱 전극층 및 구동 전극층은 플렉서블(flexible) 인쇄 회로 보드에 의하여 전기적으로 연결된다. 바람직한 실시예에서, 센싱 전극층은 X축 방향을 따라 도전된 회로이며, 구동 전극층은 Y축 방향을 따라 도전된 회로이다. 플렉서블 인쇄 회로 보드는 X축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제1 부분 및 Y축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 이방성(anisotropic) 전도성 접착제에 의해 센싱 전극층에 전기적으로 연결되며, 제2 부분은 이방성 전도성 접착제에 의해 구동 전극층에 전기적으로 연결된다.
본 발명은 다른 측면에서 용량형 터치 패널을 제공하며, 이는 커버 렌즈(cover lens) 및 박막 센서를 포함하고, 센싱 전극층은 구동 전극층과 비교하여 커버 렌즈에 더 인접하게 위치한다.
일 실시예에 따르면, 박막 센서의 센싱 전극층 및 커버 렌즈는 광학 풀에 의하여 결합된다.
일 실시예에 따르면, 광학 풀은 50 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 두께를 갖는 광투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)이다. 바람직한 실시예에서, 광학 풀의 투과도는 90%를 넘으며, 이는 접착제의 내구성과 디스플레이의 색과 충분한 밝기를 보장한다.
일 실시예에 따르면, 커버 렌즈는 불규칙적인 형상의 강화 유리(toughened glass)로 이루어지나, 이는 또한 터치 패널에서 사용되며 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 유리로 이루어질 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 커버 렌즈의 표면에는 창틀(window frame)이 제공되며, 창틀의 표면 및 센싱 전극층은 광학 풀에 의하여 결합된다.
본 발명은, 상기 용량형 터치 패널을 포함하는 터치 패널 최종 제품(terminal product)을 제공한다.
본 발명은 또한 용량형 터치 패널의 준비 방법을 제공하며, 이는 박막 센서의 준비 단계를 포함한다.
박막 센서의 준비 단계는 다음을 포함한다:
제1 박막 및 제2 박막이 선택된다;
제1 박막 및 제2 박막의 표면에 각각 광학적으로 투명한 전극 물질이 코팅된다;
제1 박막의 표면에 위치한 전극 물질이 식각되어 센싱 전극 패턴이 형성되고, 제1 전도성 박막을 얻도록 센싱 전극층이 제조되며; 제2 박막의 표면에 위치한 전극 물질이 식각되어 구동 전극 패턴을 형성하고, 제2 전도성 박막을 얻도록 구동 전극층이 제조된다;
센싱 전극층이 코팅되지 않은 제1 전도성 박막의 표면 및 구동 전극층이 코팅되지 않은 제2 전도성 박막의 표면이 광학적으로 투명한 접착성 부재에 의하여 결합된다.
일 실시예에 따르면, 광학적으로 투명한 전극 물질이 진공 증착(vacuum evaporation) 또는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의해 박막 기판의 두 표면상에 코팅된다.
일 실시예에 따르면, 제1 박막 및 제2 박막은 이들의 표면에 전도성 ITO 플름을 형성하도록 ITO 전극 물질로 코팅되며; 두 전도성 ITO 필름의 표면상에 금속 필름이 코팅된다. 첫 번째의 단일 노광 현상 식각에 의해, 센싱 전극층의 ITO 패턴, 구동 전극층의 ITO 패턴, 센싱 전극층(21)의 표면상에 위치하는 금속 전극 트레이스(trace)(24), 및 구동 전극층의 표면상에 위치하는 금속 전극 트레이스(25)가 형성된다.
두 번째의 단일 노광 현상 식각에 의해 금속 필름의 일부가 식각 제거되어 창(window)이 열린다.
일 실시예에 따르면, 박막 센서가 제조된 후, 이방성 전도성 풀(이방성 전도성 필름으로도 알려짐)에 의하여 인쇄 회로 보드의 두 기능 부분이 박막 센서의 센싱 전극층 및 구동 전극층이 접착된다. 구체적으로, 센싱 전극층은 X축 방향을 따라 도전된 회로이며, 구동 전극층은 Y축 방향을 따라 도전된 회로이다. 플렉서블 인쇄 회로 보드는, X축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제1 부분, 및 Y축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 이방성 전도성 접착제에 의해 센싱 전극층에 전기적으로 연결되고, 제2 부분은 이방성 전도성 접착제에 의해 구동 전극층에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 따르면, 스크린 인쇄(screen printing)에 의하여 커버 렌즈의 표면에 창틀(window frame)이 제조되며, 창틀을 갖는 커버 렌즈의 표면 및 박막 센서의 센싱 전극층이 광학 풀에 의하여 결합된다.
더 얇은 박막 센서 및 더 얇은 박막 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)의 준비 방법의 제1 단계의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제2 단계의 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제3 단계의 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제4 단계의 단면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제5 단계의 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제2 단계의 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제3 단계의 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제4 단계의 단면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법의 제5 단계의 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널(capacitive touch panel)의 단면도이다; 용량형 터치 패널은 커버 렌즈(cover lens)(10) 및 박막 센서(20)를 포함한다.
커버 렌즈(10)는 불규칙적인 형상의 강화 유리(toughened glass)로 이루어진다.
커버 렌즈(10)에는 이의 하부 표면(박막 센서에 결합되는 표면)에 창틀(window frame)(11)이 제공되며, 일반적으로, 창틀(11)은 모든 종류의 색 잉크를 이용한 스크린 인쇄(screen printing) 기술에 의해 커버 렌즈(10)상에 설치된다.
박막 센서(20)는 센싱 전극층(21), 구동 전극층(22), 및 기판(23)을 포함한다.
기판(23)은 광학 풀(233)에 의해 합쳐지는 PET 박막의 두 층(즉, 제1 PET 박막(231) 및 제2 PET 박막(232))으로 이루어진다; 기판(23)은 실질적으로 광학적으로 투명하다.
제1 PET 박막(231)은 이의 상부 표면상에 센싱 전극층(21)이 코팅되며, 제2 PET 박막(232)은 이의 하부 표면상에 구동 전극층(22)이 코팅되고, 구동 전극층(22)과 비교하여 센싱 전극층(21)은 커버 렌즈(10)에 더 가깝게 위치한다.
센싱 전극층(21) 및 구동 전극층(22)은 모두 광학적으로 투명한 전도성 물질인 ITO로 이루어진다.
센싱 전극층(21)에는 기판(23)과 먼 이의 표면상에 금속 전극 트레이스(trace)(24)가 제공된다. 구동 전극층(22)에는 기판(23)과 먼 이의 표면상에 금속 전극 트레이스(25)가 제공된다.
창틀(11)을 갖는 커버 렌즈(10)의 표면이, 광투명 접착제(optical clear adhesive)(30)에 의하여 박막 센서(20)(센싱 전극층(21)을 갖는 표면상)에 결합된다.
플렉서블 인쇄 회로 보드는 박막 센서(20)의 끝에 결합된다. 센싱 전극층(21)의 제1 금속 전극 트레이스(24) 및 구동 전극층(22)의 제2 금속 전극 트레이스(25)는 인쇄 회로 보드(40)에 의해 전기적으로 연결된다.
제1 실시예에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법은 다음의 단계를 포함한다:
제1 단계로서, 도 1을 참조하면, 제1 PET 박막(231) 및 제2 PET 박막(232)이 선택되고, ITO 전도성 필름(21A)이 제1 PET 박막의 상부 표면상에 코팅되며, 이후 금속 필름(24A)이 ITO 전도성 필름(21A)의 표면상에 코팅된다; ITO 전도성 필름(22A)이 제2 PET 박막의 하부 표면상에 코팅되며, 이후 금속 필름(25A)이 ITO 전도성 필름(22A)의 표면상에 코팅된다.
제2 단계로서, 도 2를 참조하면, 첫 번째의 단일 노광 현상 식각에 의해, 센싱 전극층(21)(센싱 전극층 ITO 패턴) 및 구동 전극층(22)(구동 전극층 패턴) 및 센싱 전극층(21)의 표면상에 위치하는 금속 전극 트레이스(24) 및 구동 전극층(22)의 표면상에 위치하는 금속 전극 트레이스(25)가 제1 PET 박막(231)의 상부 표면 및 제2 PET 박막(232)의 하부 표면에 각각 형성된다.
제3 단계로서, 도 3을 참조하면, 두 번째의 단일 노광 현상 식각에 의하여 금속 필름의 일부가 식각으로 제거되어 창을 열게 된다; 이후 센싱 전극층으로 코팅되지 않은 제1 PET 박막(231)의 표면 및 구동 전극층으로 코팅되지 않은 제2 PET 박막(232)의 표면이 광투명 접착제(233)에 의하여 결합된다.
박막 센서(20)는 이상의 세 단계에서 준비된다.
제4 단계로서, 도 4를 참조하면, 플렉서블(flexible) 인쇄 회로 보드(40) 및 박막 센서(20)의 끝이 이방성(anisotropic) 전도성 풀에 의하여 결합된다.
센싱 전극층(21)이 X축 방향을 따라 도전된 회로이며, 구동 전극층(22)이 Y축 방향을 따라 도전된 회로라고 가정한다. 플렉서블 인쇄 회로 보드(40)는 X축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제1 부분(41) 및 Y축 방향을 따라 도전된 회로와 연결된 제2 부분(42)을 포함한다. 제1 부분(41)은 이방성 전도성 접착제에 의하여 센싱 전극층(21)에 전기적으로 연결되며, 제2 부분(42)은 이방성 전도성 접착제에 의하여 구동 전극층(22)에 전기적으로 연결된다.
제5 단계로서, 도 5를 참조하면, 커버 렌즈(10)가 선택되고, 잉크를 이용한 스크린 인쇄에 의해 창틀(11)이 커버 렌즈(10)의 표면상에 제조된다.
제6 단계로서, 도 6을 참조하면, 창틀(11)이 제공되는 커버 렌즈(10)의 표면 및 (센싱 전극층(21)과 인접한 측의) 박막 센서(20)의 표면이 광투명 접착제(30)에 의하여 결합된다.
본 발명은 실시예 및 본 발명을 구현하기 위한 최선의 형태와 관련하여 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다양한 조정 및 변경이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의하여 정의되는 것으로 의도된다.
Claims (10)
- 용량형 터치 패널에 사용되는 박막 센서로서,
센싱 전극층, 구동 전극층, 및 광학적으로 투명한 기판을 포함하되,
상기 기판은 두 개의 표면을 가지고, 상기 센싱 전극층 및 상기 구동 전극층이 상기 두 개의 표면에 각각 코팅되며,
상기 기판은 상기 센싱 전극층이 코팅된 제1 박막, 상기 구동 전극층이 코팅된 제2 박막, 및 상기 제1 박막과 상기 제2 박막 사이에 위치하는 광학적으로 투명한 접착성 부재를 포함하고,
상기 제1 박막 및 상기 제2 박막은 상기 접착성 부재에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 박막 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 박막 및 상기 제2 박막 모두는 PET로 이루어지며,
상기 제1 박막 및 상기 제2 박막은 광학 풀에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 박막 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 기판의 두께는 0.05 내지 0.2mm 범위인 것을 특징으로 하는 박막 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 센싱 전극층 및 상기 구동 전극층 모두에는 상기 기판과 먼 표면상에 금속 전극 트레이스가 제공되는 것을 특징으로 하는 박막 센서.
- 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 박막 센서 및 커버 렌즈를 포함하되,
상기 구동 전극층에 비해 상기 센싱 전극층이 상기 커버 렌즈에 더 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 용량형 터치 패널.
- 제 5항에 있어서,
상기 커버 렌즈의 표면에는 창틀이 제공되며,
상기 창틀을 갖는 표면 및 상기 센싱 전극층이 광학 풀에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 용량형 터치 패널.
- 제 5항에 따른 용량형 터치 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 패널 최종 제품.
- 제 5항에 따른 용량형 터치 패널의 준비 방법으로서, 박막 센서를 준비하는 단계를 포함하며,
상기 박막 센서를 준비하는 단계는,
상기 제1 박막 및 상기 제2 박막을 선택하는 단계;
상기 제1 박막 및 상기 제2 박막의 표면을 광학적으로 투명한 전극 물질로 각각 코팅하는 단계;
상기 제1 박막의 표면에 위치하는 상기 전극 물질을 식각하여 센싱 전극 패턴을 형성하고, 제1 전도성 박막을 얻도록 상기 센싱 전극층을 준비하는 단계;
상기 제2 박막의 표면에 위치하는 상기 전극 물질을 식각하여 구동 전극 패턴을 형성하고, 제2 전도성 박막을 얻도록 상기 구동 전극층을 준비하는 단계;
상기 센싱 전극층이 코팅되지 않은 상기 제1 전도성 박막의 표면 및 상기 구동 전극층이 코팅되지 않은 상기 제2 전도성 박막의 표면을, 광학적으로 투명한 접착성 부재에 의하여 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용량형 터치 패널의 준비 방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 광학적으로 투명한 전극 물질은 진공 증착 또는 마그네트론 스퍼터링에 의해 상기 박막 기판의 두 표면상에 코팅되는 것을 특징으로 하는, 용량형 터치 패널의 준비 방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 창틀은 스크린 인쇄에 의해 상기 커버 렌즈의 표면상에 제조되며,
상기 창틀을 갖는 상기 커버 렌즈의 표면 및 상기 박막 센서의 상기 센싱 전극층이 광학 풀에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는, 용량형 터치 패널의 준비 방법.
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