KR101153389B1 - 터치스크린 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판과, 상기 기판상에 형성되어 터치영역으로 정의되는 투명전극층과, 상기 투명전극층에 전기적으로 연결된 복수 개의 도선, 및 상기 투명전극층에 적층되는 절연필름을 포함하고, 상기 복수 개의 도선은 끝단이 상기 절연필름 내측에서 도전성 라인과 중첩되어 각각 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 라인은 상기 절연필름 외측으로 연장되어 노출되는 터치스크린 패널 및 터치스크린 어셈블리를 개시한다.

Description

터치스크린 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 어셈블리{TOUCH SCREEN PANEL AND TOUCH SCREEN ASSEMBLY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치스크린 패널에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 인쇄회로기판과 전기적 연결시 도선의 균열을 방지할 수 있는 터치스크린 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 어셈블리에 관한 것이다.
터치스크린은 디스플레이 화면상의 사용자의 접촉 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입력 장치이다.
터치스크린은 그 동작 원리에 따라 저항막 방식, 정전 용량 방식 등으로 구분된다. 디스플레이 윈도우 전면에 가해지는 사용자의 접촉에 의한 캐패시턴스 변화에 기초하여 접촉 위치를 검출하는 정전 용량 방식 터치스크린은 높은 내구성과 슬라이딩 형태의 입력 적합성 등으로 인해 그 적용 범위가 차츰 늘어나고 있다.
일반적으로 터치스크린은 터치스크린 패널을 이용하여 제작하게 되는데 이러한 터치스크린 패널은 기판에 터치 영역을 형성하고 터치 영역에 연결되는 도선으로 구성된다.
이때 도선은 인쇄회로기판(PCB)과 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)에 의하여 전기적으로 연결되는데, 실장시 도선에 과도한 압력이 가해져 U자형 균열(crack)이 발생하여 터치 영역으로부터 전기적 신호가 도통되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 인쇄회로기판과 연결시 도선의 균열(crack)을 방지할 수 있는 터치스크린 패널 및 이를 포함하는 터치스크린 어셈블리를 개시한다.
본 발명의 터치스크린 패널은 기판과, 상기 기판상에 형성되어 터치영역으로 정의되는 투명전극층과, 상기 투명전극층과 전기적으로 연결된 복수 개의 도선, 및 상기 투명전극층상에 적층되는 절연필름을 포함하고, 상기 복수 개의 도선은 끝단이 상기 절연필름 내측에서 도전성 라인과 중첩되어 각각 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 라인은 상기 절연필름 외측으로 연장되어 노출되도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 어셈블리는 기판상에 형성된 투명전극층과, 상기 투명전극층과 전기적으로 연결되어 연장된 복수 개의 금속 도선, 및 상기 투명전극층과 도선을 커버하는 절연필름을 포함하는 터치스크린 패널, 및 상기 터치스크린 패널의 금속 도선과 대응되는 패드가 형성된 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 금속 도선은 끝단이 도전성 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로기판의 패드는 상기 도전성 라인과 전기적으로 연결되도록 구성된다.
본 발명에 따르면 얇은 도선에 의하여 패턴의 집적도를 높일 수 있으며, 인쇄회로기판과 도선 간의 전기적 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널에 인쇄회로기판이 전기적 연결된 터치스크린 어셈블리의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널의 도선과 도전성 라인의 연결상태를 보여주는 평면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 도선에 도전성 라인이 전기적으로 연결된 상태를 보여주는 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널이 상, 하부기판으로 구성된 구조를 보여주는 사시도이고,
도 5는 도 1을 A-A' 방향에서 본 단면도이고,
도 6은 도 5를 B-B' 방향에서 본 단면도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널의 변형예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 어셈블리의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널의 도선과 도전성 라인의 연결상태를 보여주는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 도선에 도전성 라인이 전기적으로 연결된 상태를 보여주는 사진이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널(10)은 기판(100)과, 상기 기판(100)상에 형성되어 터치 영역으로 정의되는 투명전극층(200)과, 상기 투명전극층(200)의 외측에 전기적으로 연결된 복수 개의 도선(210), 및 상기 투명전극층(200)에 적층되는 절연필름(300)을 포함한다.
상기 기판(100)은 투명재질이면 모두 사용가능하며, 구체적으로는 폴리이미드필름(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름(PET), 폴리카보네이트필름(PC) 또는 유리기판 등이 선택 가능하다.
상기 투명전극층(200)은 상기 기판(100)상에 형성되어 터치 영역을 형성한다. 도시되지는 않았지만 상기 투명전극은 상기 기판(100)의 중앙부에 다수 개가 서로 이격 형성되어 일방향으로 연장되는 구조로 구현될 수 있다.
상기 투명전극층(200)은 ITO, IZO 또는 IZIO 필름 등의 투명전극이 모두 적용될 수 있다. 또한, 상기 투명전극층(200)의 배치 및 투명전극을 이용한 위치 센싱방법은 일반적인 터치스크린 패널과 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 투명전극층(200)의 외측에는 다수 개의 도선(210)이 전기적으로 연결된다. 상기 도선(210)은 상기 투명전극층(200)과 전기적으로 연결되고 상기 기판(100)의 주변영역으로 배치되어 인쇄회로기판(20)과 전기적으로 연결된다.
상기 도선(210)은 금속을 증착, 스퍼터링, 또는 스크린 프린팅 등의 방법으로 얇게 형성할 수 있어 도선이 복수 개가 형성되더라고 공간의 제약을 상대적으로 덜 받는 장점이 있다.
상기 절연필름(300)은 상기 투명전극층(200)과 도선(210)을 커버하는 크기로 형성될 수 있다. 따라서 상기 도선(210)은 상기 절연필름(300)에 커버되므로 외부에 노출되어 산화 또는 부식되는 것이 방지된다.
이러한 절연필름(300)으로 OCA(Optical Clear Adhesive) 필름이 선택되는 경우 투명성 확보 및 접착성 측면에서 유리하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 절연성과 투명성 및 접착성이 우수한 다양한 절연필름이 모두 사용될 수 있다.
도 2를 참조할 때 상기 도선(210)은 상기 절연필름(300) 내측에서 도전성 라인(220)과 각각 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 라인(220)은 상기 절연필름(300) 외측으로 연장되어 노출된다.
이를 도 3을 참고하여 더욱 자세하게 설명하면, 상기 도선(210)은 절연필름(300)에 커버되고 상기 도전성 라인(220)의 일단은 상기 절연필름(300) 내측으로 삽입되어 상기 도선(210)의 끝단과 겹쳐져 전기적으로 연결된다.
이때 상기 도전성 라인(220)의 폭은 상기 도선(210)의 폭보다 넓게 20 ~ 40㎛의 폭으로 형성되어 도선(210) 또는 인쇄회로기판(20)과 안정적인 전기적 연결이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 도전성 라인(220)은 고분자 수지에 금속입자가 혼합된 금속 페이스트(paste)가 경화되어 구성될 수 있다. 이때 상기 금속입자가 혼합된 고분자 수지는 열 또는 자외선에 의해 경화되는 경화성 수지가 선택될 수 있으며, 금속입자는 금, 은, 동, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 니켈, 및 알루미늄 중 어느 하나 이상의 금속 또는 2종 이상의 합금일 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나 상기 도선(210)이 절연필름(300)의 외측으로 연장되어 외부로 노출되도록 구성되고, 그 위에는 도전성 라인(220)이 도선(210)의 연장방향을 따라 적층되도록 구성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널이 상, 하부 기판으로 구성된 변형예이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널의 구조는 정전용량 또는 저항막 방식에 구분 없이 모두 적용 가능하다. 예를 들면 복수의 기판(100)으로 구성되는 정전용량 방식인 경우에는 도 4와 같이 상부 기판(110)과 하부 기판(120)에 각각 전극층이 형성되고, 도선(210)의 끝단에는 도전성 라인(220)(230)이 형성되어 기판(100)의 끝단에 위치될 수 있다. 이때 상부 기판(100)과 하부기판(200)의 상면에는 절연필름(300)이 각각 형성된다.
이 경우 인쇄회로기판(20)과의 전기적 연결을 고려하여 상부 기판(100)의 경우 끝단의 양 모서리에 컷-아웃부(111)를 형성하고 중앙 돌출부(112)에 상부 도전성 라인(220)이 배치되도록 구성되고, 하부기판(120)은 가장자리에 하부 도전성 라인(230)이 배치되도록 구성될 수 있다.
또는 상부 도전성 라인(220)이 상부기판(110)의 끝단 양 사이드에 배치되고, 하부 도전성 라인(230)이 하부기판(120)의 끝단 중앙에 배치될 수도 있다. 이때 이러한 구성에 대응되게 투명전극층의 배열이 변형되어야 함은 자명하다.
이하에서는 터치스크린 패널과 인쇄회로기판이 이방성 도전 접착제에 의하여 전기적으로 연결되는 터치스크린 어셈블리 구조에 대하여 자세히 설명한다.
도 5는 도 1을 A-A' 방향에서 본 단면도이고, 도 6은 도 5를 B-B' 방향에서 본 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 어셈블리는 기판(100)상에 형성된 투명전극층(200)과, 상기 투명전극층(200)와 전기적으로 연결되어 연장된 복수 개의 도선(210), 및 상기 투명전극층(200)과 도선(210)을 커버하는 절연필름(300)을 포함하는 터치스크린 패널, 및 패드(410)가 형성된 인쇄회로기판(20)을 포함한다.
상기 터치스크린 패널은 앞서 설명한 바와 동일하며, 상기 도선(210)은 상기 도전성 라인(220)과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로기판 패드(21)는 상기 도전성 라인(220)과 전기적으로 연결된다.
이때 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 상기 도전성 라인(220)은 이방성 도전 접착제(30)에 의하여 전기적으로 연결된다.
따라서 소정의 열과 함께 압력이 가해지면 이방성 도전 접착제(30)의 고분자 수지가 용융되면서 이방성 도전 접착제(30)에 포함된 도전볼(미도시)이 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 도전성 라인(220) 사이에 기계적/물리적으로 결합하게 된다.
그러나 상기 도전성 라인(220)은 경화된 금속 페이스트로 구성되므로 가압에 의한 균열(crack)이 발생하지 않는다.
따라서 상기 도전성 라인(220)의 끝단과 전기적으로 연결되어 있는 상기 도선(210)은 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 안정적인 전기적 연결이 가능하게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 인쇄회로기판과의 전기적 연결을 위하여 가압하는 경우 압력에 의해 상기 도선에 균열(crack)이 발생하여 전기적 연결이 끊어지는 문제가 해소된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널의 변형예이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치스크린 어셈블리는 상기 터치스크린 패널의 도선(210)이 절연필름(300)의 외측으로 노출되고 그 위에 도전성 라인(220)이 형성되도록 구성될 수 있다.
이때 상기 인쇄회로기판(20)의 세로폭보다 상기 도전성 라인(220)의 세로폭이 소정의 길이(d1)만큼 더 길게 제작된다.
따라서 상기 인쇄회로기판 패드(21)에 대응되는 도선(210)에 균열(crack)이 발생하여 전기가 도통되지 않더라도 상기 인쇄회로기판 패드(21)에 대응되지 않은 부분(d1)에서는 도선에 균열이 발생하지 않으므로 상기 도선(210)과, 도전성 라인(220) 및 인쇄회로기판 패드(21) 간에 안정적인 전기적 연결이 가능하다.
이하에서는 상기 터치스크린 어셈블리의 제조방법에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 어셈블리의 제조방법은 크게 터치스크린 패널 제조단계와, 인쇄회로기판 실장단계로 구성된다.
상기 터치스크린 패널은 기판(100)상에 투명전극층(200)을 형성하고 이를 패턴화하여 터치 영역을 형성한다. 이후 상기 투명전극층(200)과 전기적으로 연결되는 도선(210)을 증착 또는 스퍼터링 등에 의하여 형성한다.
상기 도선(210)의 끝단에는 도전성 라인(220)인 실버 페이스트를 도선(210)의 폭보다 넓은 두께로 일정하게 적층하고 경화시킨다. 이때 실버 페이스트의 수지는 경화성 수지가 선택되어 경화된 후 인쇄회로기판(20)과 연결과정에서 다시 용융되지 않으므로 도선(210)의 역할을 대신할 수 있다.
이후 상기 투명전극층(200)과 도선(210)이 커버되는 크기의 절연필름(300)을 제작하여 적층함으로써 터치스크린 패널 제조단계를 종료하게 된다.
이때 상기 터치스크린 패널이 복수의 기판(100)으로 구성된 경우에는 앞서 설명한 터치스크린 패널 제조단계를 복수로 수행하고 이를 적층하여 구성할 수 있다.
상기 인쇄회로기판 실장단계는 상기 복수 개의 도전성 라인(220)과 상기 인쇄회로기판(20)의 복수 개의 패드(410)를 대향 배치한 후 그 사이에 이방성 도전 필름(30)을 배치한다.
이후 소정의 온도로 가열하면서 상기 인쇄회로기판(20)과 터치스크린 패널의 간격이 좁아지도록 가압한다.
이러한 가열/가압과정을 통하여 상기 이방성 도전 필름(30)은 용융되고 그 안에 분산된 도전입자는 기계적/물리적 결합에 의하여 상기 도전성 라인(220)과 상기 인쇄회로기판 패드(21) 사이에 구속되어 전기적으로 도통된다.
이때 상기 이방성 도전 필름(30)에는 전기적 흐름에 따라 발생되는 열을 용이하게 외부로 방출시킬 수 있도록 방열입자가 더 포함될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 터치스크린 패널 20: 인쇄회로기판
30: 이방성 도전 접착제 100: 기판
200: 투명전극층 210: 도선
220: 도전성 라인 300: 절연필름

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성되어 터치 영역으로 정의되는 투명전극층;
    상기 투명전극층과 전기적으로 연결된 복수 개의 금속 도선; 및
    상기 투명전극층상에 적층되는 절연필름을 포함하고,
    상기 복수 개의 금속 도선은 끝단이 상기 절연필름 내측에서 금속 페이스트인 도전성 라인과 중첩되어 각각 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 라인은 상기 절연필름 외측으로 연장되어 노출되는 터치스크린 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전성 라인의 폭은 상기 금속 도선의 폭보다 넓은 터치스크린 패널.
  5. 기판상에 형성된 투명전극층과, 상기 투명전극층과 전기적으로 연결되어 연장된 복수 개의 금속 도선과, 및 상기 투명전극층과 금속 도선을 커버하는 절연필름을 포함하는 터치스크린 패널; 및
    상기 터치스크린 패널의 금속 도선과 대응되는 패드가 형성된 인쇄회로기판;을 포함하고,
    상기 복수 개의 금속 도선은 끝단이 금속 페이스트인 도전성 라인과 중첩되어 각각 전기적으로 연결되고, 상기 도전성 라인은 상기 인쇄회로기판의 패드와 전기적으로 연결되는 터치스크린 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도전성 라인은 상기 절연필름의 내측으로 연장되어 상기 금속 도선의 끝단과 중첩되어 전기적으로 연결되고, 상기 절연필름 외측으로 연장되어 상기 인쇄회로기판의 패드와 전기적으로 연결되는 터치스크린 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서, 상기 금속 도선은 상기 절연필름의 외측으로 연장되고, 상기 절연필름 외측으로 연장된 금속 도선에는 상기 도전성 라인이 적층된 터치스크린 어셈블리.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 인쇄회로기판 패드의 길이는 상기 도전성 라인의 길이보다 짧은 터치스크린 어셈블리.
  10. 제5항에 있어서, 상기 터치스크린 패널은 상판과 하판으로 형성되고, 각각 터치영역이 형성된 정전용량 방식인 터치스크린 어셈블리.
  11. 제5항에 있어서, 상기 인쇄회로기판 패드와 상기 도전성 라인은 이방성 도전접착제에 의하여 전기적으로 연결되는 터치스크린 어셈블리.
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