KR101323601B1 - 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법 - Google Patents

터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이는 윈도우 상면 및 이에 대향하는 하면을 갖는 커버시트; 커버시트의 하면에 직접 형성되며 제1방향으로 연장되는 다수의 제1전극라인; 제1전극라인의 일부를 덮는 절연패턴; 절연패턴을 덮으며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 다수의 제2전극라인; 제1전극라인과 제2전극라인에 각각 연결되며 커버시트의 하면에 형성되는 다수의 제1버스바와 제2버스바; 접착층을 매개로 상기 커버시트의 하측에 접착된 양안시차 구현부; 및 양안시차 구현부의 하측에 적층된 영상표시부;를 포함한다.

Description

터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법{3-Dimensional display having integral touch sensor and method for manufacturing the same}
본 발명은 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 디스플레이의 양안시차 구현부 상에 정전용량 방식의 터치 센서를 일체로 형성한 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이및 그 제조방법에 관한 것이다.
3차원 디스플레이는 사용자에게 입체감(깊이감)을 갖는 영상(image)을 표시하는 디스플레이이다. 현재의 평판 디스플레이(FPD)를 대체할 차세대 디스플레이 기술 중 하나로서 3차원 디스플레이가 큰 관심을 받고 있다. 현재의 평판 디스플레이는 기본적으로 2차원 평면, 즉 그 디스플레이 면에서만 영상 정보를 표현하므로 영상의 입체감을 표현할 수 없는 한계를 가지고 있다.
입체 영상은 사람의 두 눈을 통해 나타나는 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져 있기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 중요한 요인이 된다. 이와 같은 양안시차를 이용한 3차원 디스플레이에는 안경 방식(stereoscopic)과 무안경 방식(autostereoscopic)이 존재한다. 안경 방식에는 편광안경 방식과 셔터안경 방식 등이 있으며 안경을 착용해야 하는 근본적 제약이 있어 최근에는 무안경 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무안경 방식에는 렌티큘러렌즈(Lenticular lens) 방식, 패럴렉스 배리어(Parallax barrier) 방식 등이 존재한다.
이러한 3차원 디스플레이의 입력 기능 강화를 위해서는 터치 센서(패널)이 일체화될 필요가 있으나 이에 대한 연구가 전무한 실정이다.
본 발명의 목적은 정전용략 방식의 터치 센서가 장착된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 터치 센서를 일체화시켜 박형화가 가능하며, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이에 관한 것이다. 상기 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이는 상면 및 이에 대향하는 하면을 갖는 커버시트; 상기 커버시트의 하면에 직접 형성되며 제1방향으로 연장되는 다수의 제1전극라인; 상기 제1전극라인의 일부를 덮는 절연패턴; 상기 절연패턴을 덮으며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 다수의 제2전극라인; 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인에 각각 연결되며 상기 커버시트의 하면에 형성되는 다수의 제1버스바와 제2버스바; 접착층을 매개로 상기 커버시트의 하측에 접착된 양안시차 구현부; 및 상기 양안시차 구현부의 하측에 적층된 영상표시부;를 포함한다.
상기 절연패턴은, 상기 제1전극라인을 감싸며 상기 제2방향으로는 단절된 터널형 절연막이 상기 제2방향을 따라 배열된 패턴일 수 있다.
상기 절연패턴은 상기 제1전극라인을 감싸며, 상기 제1방향과 제2방향으로 단절된 브릿지형 절연막이 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인의 중첩영역에 배열된 패턴일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 브릿지형 절연막의 도포 면적(B)이상기 제1전극라인과 제2전극라인이 교차하여 중첩되는 중첩영역의 면적(A)보다 5% 내지 50% 클 수 있다.
상기 양안시차 구현부는 패럴랙스배리어 패널 또는 렌티큘러렌즈 시트일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 양안시차 구현부는 TN 패널일 수 있으며, 상기 제1전극라인의 전부와 상기 제2전극라인의 일부가 상기 TN 패널의 편광판을 구성하는 트리아세틸셀룰로오스 필름에 직접 형성될 수 있다.
상기 제1전극라인 또는 제2전극라인은 인듐주석산화물, 안티몬주석산화물, 아연산화물, 주석산화물, 인듐아연산화물, 갈륨아연산화물, 알루미늄아연산화물 또는 카드뮴주석산화물 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속산화물이거나, 금, 은, 구리 또는 알루미늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속과 상기 금속산화물의 다층박막이거나, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리피롤 또는 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상을 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다.
상기 커버시트의 하면에 형성되어 윈도우 영역과 상기 윈도우 영역 주변부에 위치하는 차광 영역을 정의하는 차광층을 포함할 수 있으며, 상기 제1버스바와 제2버스바는 상기 차광층의 하면에 직접 형성될 수 있다.
상기 제1전극라인, 제2전극라인, 제1버스바 및 제2버스바는 금속과 금속 산화물의 다층박막으로 이루어질 수 있다.
상기 제1전극라인 및 상기 제2전극라인과 상기 접착층 사이에 마련되며, 고굴절율과 저굴절율의 금속 산화물이 교대로 적층된 패시베이션층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법에 관한 것이다. 상기 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이이 제조방법은 커버시트의 하면에 제1방향으로 연장되는 다수의 제1전극라인과, 상기 제1전극라인을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 제2-2전극패턴을 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성하는 단계; 상기 제1전극라인의 일부를 감싸고, 이웃하는 상기 제2-1전극패턴을 연결하며, 상기 제2방향으로는 단절된 절연막이 배열된 절연패턴을 형성하는 단계; 상기 절연패턴을 덮으며 이웃한 상기 제2-1전극패턴을 연결하는 제2-2전극패턴을 형성하여, 상기 제2방향으로 연장되는 다수의 제2전극라인을 형성하는 단계; 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인에 각각 연결되는 다수의 제1버스바와 제2버스바를 상기 커버시트의 하면에 형성하는 단계; 및 접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계;를 포함한다.
상기 접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계에서, 상기 양안시차 구현부는 패럴랙스배리어 패널 또는 렌티큘러렌즈 시트를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계에서, 상기 양안시차 구현부는 TN 패널을 포함할 수 있다.
상기 제1전극라인의 일부를 감싸고, 이웃하는 상기 제2-1전극패턴을 연결하며, 상기 제2방향으로는 단절된 절연막이 배열된 절연패턴을 형성하는 단계에서, 상기 절연패턴은 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인의 중첩영역에 형성된 브릿지형 절연막이 상기 제1방향과 제2방향을 따라 주기적으로 배열된 패턴으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 브릿지형 절연막의 도포 면적(B)이 상기 제1전극라인과 제2전극라인이 교차하여 중첩되는 중첩영역의 면적(A)보다 5% 내지 50% 클 수 있다.
상기 커버시트의 하면에 제1방향으로 연장되는 다수의 제1전극라인과, 상기 제1전극라인을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 제2-2전극패턴을 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성하는 단계 이전에, 상기 커버시트의 일면에 형성되어 윈도우 영역과 상기 윈도우 영역 주변부에 위치하는 차광 영역을 정의하는 차광층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 커버 시트 상에 터치 센서를 일체로 형성하여 3차원 디스플레이의 양안시차 구현부에 적층함으로써, 박형의 3차원 디스플레이 구현이 가능하다. 또한, 교차하는 전극라인 사이의 절연패턴의 구조 최적화를 통해 터치 감도를 향상시킬 수 있고, 사용자 편의성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 분해 사시도 및 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 단면도이고, 도 5는 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7 및 도 8은 각각 양안시차 구현부의 일례로 TN 패널과 렌티큘러렌즈 시트를 나타낸 단면도이다.
도 9a, 10a, 11a, 12a, 13a는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조공정을 나타낸 단면도이며, 도 9b, 10b, 11b, 12b, 13b는 그 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 도면들에 있어서, 막(층, 패턴) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 막(층, 패턴)이 다른 막(층, 패턴)의 '상', '상부', '하', '하부' 등에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(층, 패턴)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 다른 막(층, 패턴)이 개재될 수도 있다. 아울러, 공간적으로 상대적인 용어인 '하(면)', '하부', '상(면)', '상부' 등은 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 위치를 기준으로 한 것이며, 실제 사용시의 상부, 하부를 의미하는 용어로 사용된 것은 아니다. 즉, 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 실제 사용시의 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1과 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 분해 사시도 및 단면도이며, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이는 영상표시부(100), 양안시차 구현부(110), 양안시차 구현부(110) 상에 적층된 터치 센서부(200)를 포함한다.
영상표시부(100)는 영상을 표시하는 통상적인 영상표시 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display) 모듈, 플라즈마 디스플레이(PDP:Plasma Display Panel) 모듈, 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 모듈, 필드이미션 디스플레이(FED: Field Emission Display) 모듈 등을 사용할 수 있다.
양안시차 구현부(110)는 영상표시부(100)에서 표시된 2차원 영상을 관찰자가 입체 영상으로 느끼도록 해주는 장치로서, 패럴랙스배리어(Parallax barrier) 패널(시트) 또는 렌티큘러렌즈(Lenticular lens) 시트일 수 있다. 패럴랙스배리어 패널로는 트위스트 네마틱(Twisted Nematic) 액정 패널(이하, 'TN 패널'), STN(Super Twisted Nematic) 액정 패널 등이 사용될 수 있으나, 광학 스위치 기능을 수행하는 다른 패럴랙스배리어 패널(시트, 필름)이 사용될 수도 있음은 물론이다.
영상표시부(100)와 양안시차 구현부(110) 사이에는 투명접착층(120)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 투명접착층(120)은 아크릴계 투명 접착테이프로 이루어질 수 있다. 상용의 OCA(Optically Clear Adhesive)를 사용할 수도 있는데, 상용의 OCA로는 OCA8146-2(3M), OCA8146-4(3M), OCA8171(3M) 등이 있다. 물론, 상기 투명접착층(120)은 일례로서 도시한 것이며 존재하지 않을 수도 있다.
터치 센서부(200)는 커버시트(201), 제1전극라인(202), 제2전극라인(204), 절연패턴(206), 제1버스바(208) 및 제2버스바(210) 등을 포함할 수 있다.
커버시트(201)는 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다. 플라스틱 기판으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene Terephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN: Polyethylene Naphthalate), 폴리에테르술폰(PES: Polyether Sulfone), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아릴레이트(PAR: Polyarylate), 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Polymethyl Methacrylate) 또는 환상올레핀코폴리머(COC: Cycloolefin Copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함하는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 (강화)유리 기판을 사용할 수 있다. (강화)유리 기판 사용시 고온 공정이 가능하여 공정 선택의 자유도가 증가하며, 내스크래치성이 우수한 잇점이 있다.
커버시트(201)의 상면 또는 하면에는 반사방지층(도시하지 않음) 및/또는 비산방지층(도시하지 않음)이 존재할 수 있다. 반사방지층의 구체적 구성에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 고굴절율과 저굴절율의 금속산화막이 다층으로 적층된 구조일 수도 있고, 실리콘질화물(SiNx)로 이루어진 단층막 또는 다층막일 수도 있다. 구체적으로, 티탄산화물(TiO2), 실리콘산화물(SiO2), 탄탈산화물(Ta2O5)과 같은 금속산화물 중 어느 두 가지를 선택하여 순차적으로 적층한 다층막일 수 있으나, 실리콘질화물로 이루어진 단층막이 제조 공정 및 비용상 유리할 수 있다. 또한, 반사방지층을 대신하여, 또는 반사방지층과 함께 비산방지층이 포함될 수 있다. 커버시트(201)가 유리 기판과 같이 깨지기 쉬운 물질로 이루어진 경우, 깨진 조각이 비산되는 것을 방지하기 위해 상기 비산방지층을 구비할 수 있다.
커버시트(201)의 적어도 일면(상면 또는 하면)에는 가장자리를 따라 차광층(203)이 존재할 수 있다. 차광층(203)은 관찰자가 영상을 보는 윈도우 영역(W)과 가장자리의 차광영역(D)을 정의하며, 제1버스바(208), 제2버스바(210) 등 영상과 무관한 구성요소를 가려주는 역할을 수행한다. 제1버스바(208)와 제2버스바(210)가 투명 도전층으로 이루어지는 경우, 상기 차광층(203)은 생략되거나 면적을 크게 줄여 제작할 수 있다.
차광층(203)은 크롬(Cr)을 포함하는 물질로 형성될 수도 있고, 카본 블랙 등의 흑색안료를 포함하는 감광성 수지 조성물, 흑색안료를 폴리이미드(Polyimide) 수지 등의 비감광성 수지에 분산시킨 비감광성 수지 조성물 등으로 이루어질 수 있으며, 차광층(203)의 재질 및 형성방법에 제한이 있는 것은 아니다. 차광층(203)이 크롬 등과 같은 금속물질을 포함하고 그 하면(일면)에 후술할 제1버스바와 제2버스가 형성되는 경우에는 추가적인 절연층을 더 포함할 수 있다. 또는 추가적인 절연층 형성 대신 전기적 절연을 위해 차광층(203)을 상면에 형성할 수도 있다.
커버시트(201)의 하면에는 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)이 직접 형성될 수 있다. 즉, 제1전극라인(202) 또는 제2전극라인(204)을 구성하는 제2-1전극패턴(204a)을 별도의 필름에 형성하고 이를 커버시트(201)의 일면에 부착하는 방법이 아니라 커버시트(201)의 일면에 직접 증착(코팅, 도포, 인쇄)하여 형성될 수 있다. 제2-1전극패턴(204a)과 제2-2전극패턴(204b)은 제2전극라인(204)을 구성한다.
제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)은 전기전도성을 보이는 투명한 물질이면 제한 없이 이용할 수 있다. 예를 들어, 금속산화물 또는 유기물로 이루어진 투명한 도전성 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide, 이하 'ITO'라 함), 안티몬주석산화물(ATO: Antimony Tin Oxide), 아연산화물(ZnO), 주석산화물(SnO2), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide, 이하 'IZO'라 함), 갈륨아연산화물(Gallium-doped Zinc Oxide, 이하 'GZO'라 함), 알루미늄아연산화물(Aluminium-doped Zinc Oxide, 이하 'AZO'라 함) 또는 카드뮴주석산화물(CTO: Cadium Tin Oxide) 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속산화물을 들 수 있다. 바람직하게는 ITO를 사용할 수 있는데 ITO는 전기전도도, 투명도 및 생산성 면에서 우수한 장점이 있다.
유기물의 예로 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT: Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 폴리피롤(Polypyrrole), 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube) 등을 들 수 있다.
다른 예를 들어, 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속과 전술한 금속산화물의 다층박막일 수 있다. 금속 박막을 아주 얇게, 예를 들어 20nm 이하로 증착하면 투과율 저하를 일으키지 않으면서 전기전도도 향상을 꾀할 수 있다. 구체적으로 ITO/Ag/ITO, ITO/Cu/ITO, AZO/Ag/AZO, GZO/Ag/GZO 또는 IZO/Ag/IZO 등을 포함하는 금속과 산화막의 다층박막을 사용할 수 있다.
제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)은 사용자가 손가락 등으로 터치 센서(패널)를 접촉하면 정전용량의 변화를 감지하여 그 위치를 감지할 수 있도록 소정 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 제1전극라인(202)은 제1방향(예를 들어, X방향)으로 배열된 라인&스페이스(line & space) 패턴일 수 있으며, 제2전극라인(204)은 상기 제1방향과 교차하는 제1방향(예를 들어, Y방향)으로 배열된 라인&스페이스 패턴일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1방향과 제2방향은 서로 직교할 수 있으나 터치 센서의 설계 사양에 따라 직교하지 않을 수도 있다.
제2전극라인(204)은 제2-1전극패턴(204a)과 제2-2전극패턴(204b)이 연결된 형태를 취할 수 있다. 즉, 제2-1전극패턴(204a)은 커버시트(201)에 직접 형성되며, 제2-2전극패턴(204b)은 절연패턴(206) 상에 적층되어 이웃하는 제2-1전극패턴(204a)을 연결함으로써 하나의 라인으로 연결된 제2전극라인(204)을 구현할 수 있다.
절연패턴(206)은 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204) 간의 전기적 절연과 커패시터의 기능을 수행하며 광학적으로 투명한 재질을 사용할 수 있다. 구체적으로, 금속 산화물 또는 유기물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 금속 산화물의 예로, 실리콘산화물(SiO2), 티탄산화물(TiO2), 지르코늄산화물(ZrO2), 하프늄산화물(HfO2) 또는 알루미늄산화물(Al2O3) 중 어느 하나 이상을 포함하는 단층막 또는 다층막을 들 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 생산성과 가격 면에서 우수한 실리콘산화물을 포함하는 절연막일 수 있다. 투명 유기물 절연체의 예로, 폴리이미드(Polyimide), 파릴렌(Parylene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Polymethly Methacrylate), 폴리비닐알콜(PVA: Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐페놀(PVP: Polyvinyl Phenol) 등을 들 수 있으며, 이들 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 절연패턴(206)은 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)이 교차하는 중첩영역에 존재하는 브릿지형 절연막이 제1방향과 제2방향으로 주기적으로 배열된 형태일 수 있다. 브릿지형 절연막은 단면도 상에서의 모습을 표현한 것이며, 평면도 상에서는 직사각형 형태일 수 있다. 한편, 브릿지형 절연막의 도포(코팅) 면적(B)은 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)이 교차하여 중첩되는 중첩영역의 면적(A)보다 5% 내지 50%, 바람직하게는 10% 내지 30% 큰 것이 유효할 수 있다. 상기 중첩영역의 면적(A)에 대한 브릿지형 절연막의 도포(코팅) 면적(B)의 비를 상기 하한 이상으로 함으로써 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)의 쇼트 등을 방지하고 공정마진을 확보할 수 있다. 다만, 지나치게 그 비율을 크게 가져가면 터치 감도의 저하를 가져올 수 있으므로 상기 상한 이하로 하는 것이 바람직하다.
커버시트(201)의 하면에는 제1버스바(208, Bus bar)와 제2버스바(210)가 존재하는데, 제1버스바(208)와 제2버스바(210)는 차광층(203)의 하면에 직접 형성되어 존재할 수 있다. 또한, 차광층(203)이 커버시트(201)의 상면에 위치할 수도 있는데, 이 경우에는 커버시트(201)의 하면에 직접 형성될 수도 있다.
제1버스바(208)와 제2버스바(210)는 도전성 물질이면 제한 없이 이용할 수 있다. 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 인듐(In), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta) 및 망간(Mn) 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 단층막, 다층막일 수 있다. 전기전도도와 제조비용 등을 고려할 때 은, 구리 또는 알루미늄을 포함하는 금속막이 바람직하다. 구체적으로, 은으로 이루어진 단층막, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴, 크롬/구리/크롬의 다층막이 유효할 수 있다.
또한, 제1버스바(208)와 제2버스바(210)는 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)을 구성하는 투명도전성 물질로 이루어질 수도 있다. 구체적으로, 전기전도도가 우수한 ITO/Ag/ITO, ITO/Cu/ITO, AZO/Ag/AZO, GZO/Ag/GZO 또는 IZO/Ag/IZO 등을 포함하는 금속과 금속 산화물의 다층박막을 제1전극라인(202), 제2전극라인(204), 제1버스바(208) 및 제2버스바(210)를 구성하는 물질로 사용할 수 있다. 이 경우, 제1버스바(208)와 제2버스바(210) 형성을 위한 별도의 코팅(증착, 인쇄) 및 리소그래피 공정이 불필요하여 공정 단순화가 가능한 장점이 있다.
제1버스바(208)와 제2버스바(210)는 이방성도전필름(ACF: Anisotropic Conducting Film, 도시하지 않음)을 통해 회로기판(도시하지 않음)에 전기적으로 연결될 수 있는데, 제1버스바(208)와 제2버스바(210)의 구체적인 배열, 즉 외부 회로기판과의 전기적 연결을 위한 패드 형성 위치에는 제한이 없으며 도시된 제1버스바(208)와 제2버스바(210)의 배열은 예시적인 것에 불과하다.
이방성도전필름은 니켈(Ni)이나 금(Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 전도성 입자를 분산시킨 필름으로서, z-축으로는 전기를 통하는 도전성을, x-y 평면 방향으로는 절연성을 나타내는 필름을 말한다. 이러한 이방성 도전 필름을 제1버스바(208), 제2버스바(210)와 회로기판에 존재하는 패드 사이에 위치시킨 후 일정 조건의 가열, 가압 공정을 거치면, 회로 단자들 사이는 전도성 입자에 의해 전기적으로 접속되고, 인접 회로와의 사이인 스페이스(space)에는 절연성 접착 수지가 충진되어 전도성 입자가 서로 독립하여 존재하게 됨으로써, 높은 절연성을 부여하게 된다. 상기 회로기판은 연성회로기판(FPC: Flexibel Printed Circuit)인 것이 바람직하다.
제1전극라인(202), 제2전극라인(204), 제1버스바(208) 및 제2버스바(210) 등이 형성된 커버시트(201)의 하면, 즉 양안시차 구현부(110)의 상면에는 접착층(212)이 존재할 수 있다.
접착층(212)은 가시광선 영역에서 투명한 재료이면 제한 없이 이용할 수 있다. 구체적으로, 금속 산화물 또는 유기물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 금속 산화물의 예로, 실리콘산화물(SiO2), 티탄산화물(TiO2), 지르코늄산화물(ZrO2), 하프늄산화물(HfO2) 또는 알루미늄산화물(Al2O3) 중 어느 하나 이상을 포함하는 단층막 또는 다층막을 들 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 실리콘산화물을 포함하는 절연막일 수 있다. 유기물의 예로 가시광선 영역에서 투명한 열경화 수지 또는 자외선(UV)경화 수지를 들 수 있다. 바람직하게는 자외선경화 수지를 포함할 수 있다. 자외선경화 수지는 열경화 수지에 비하여 경화시 오염 물질의 방출이 적고, 단시간 경화에 의해 생산성을 향상시킬 수 있으며 열풍건조로(Oven)를 이용한 베이킹(Baking) 공정이 불필요하며 공정이 단순한 장점이 있다. 보가 구체적으로, OCA(Optically Clear Adhesive)로 불리는 아크릴계 투명 접착테이프를 이용할 수 있다. 상용의 OCA로는 OCA8146-2(3M), OCA8146-4(3M), OCA8171(3M) 등이 있다.
한편, 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)이 외부에서 잘 관찰되지 않도록 하는 패시베이션층(도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 상기 패시베이션층은 제1전극라인(202), 제2전극라인(204)과 접착층(212) 사이에 형성될 수 있으며, 적어도 윈도우 영역(W)을 덮도록 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 패시베이션층은 고굴절율의 금속 산화물과 저굴절율의 금속 산화물이 교대로 적층된 구조일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄산화물(Al2O3), 티탄산화물(TiO2), 실리콘산화물(SiO2), 탄탄륨산화물(Ta2O5) 등과 같은 금속 산화물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 티탄산화물, 실리콘산화물, 티탄산화물, 실리콘산화물 순으로 적층된 다층 박막이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 단면도이고, 도 5는 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 절연패턴(206)은 제1전극라인(202)을 덮으며, 제1전극라인(202) 사이의 공간(스페이스)도 덮는 형태로 존재할 수 있다. 즉, 평면도로 보았을 때 절연패턴(206)은 하나의 직사각형 형태일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이의 절연패턴 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 본 실시예의 단면도는 도 2와 동일하다. 본 실시예의 절연패턴(206)은 이웃하는 제1전극라인(202) 사이의 스페이스 중 일부는 덮지 않으면서, 제1전극라인(202)의 길이 방향, 즉 제1방향을 따라 연속적으로 이어지는 터널형 절연막이 제2방향을 따라 주기적으로 배열된 형태일 수 있다.
도 7 및 도 8은 각각 양안시차 구현부의 일례로 TN 패널과 렌티큘러렌즈 시트를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, TN 패널(110)은 상부기판(도시하지 않음)과 하부기판(도시하지 않음) 사이에 TN 액정(112)이 봉입된 구조를 취하고 상기 상부기판과 하부기판에 편광판(114)이 적층된 구조를 취한다. 편광판(114)은 일반적으로 폴리비닐알콜(PVA, Polyvinyl Alcohol)을 연신하여 제조된 폴리비닐알콜 필름(114a)과, 폴리비닐알콜 필름(114a)을 습도 등의 외부환경으로부터 보호하기 위해 그 상부면과 하부면에 적층된 트리아세틸셀룰로오스(TAC: Triacetyl Cellulose) 필름(114b)으로 구성된다. 본 발명의 터치 센서부(200)는 접착층(112)을 매개로 트리아세틸셀룰로오스 필름(114b)과 접착될 수 있다. 한편, 터치 센서부(200)와 접하는 트리아세틸셀룰로오스 필름(114b)의 상부면에는 추가적으로 반사방지층(Antireflection coating) 내지 눈부심방지층(Antiglare coating)이 존재할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 렌티큘러렌즈 시트(110)는 지지필름(115) 상에 렌티큘러렌즈부(116)가 존재할 수 있다. 상기 지지필름(115)은 존재하지 않을 수 있으며, 지지필름(115)과 렌티큘러렌즈부(116)는 동일한 물질로, 즉 일체로 형성될 수도 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이를 기준으로 그 제조방법에 대해 설명하록 하며, 전술한 내용과 중복되는 사항에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간단히 설명하도록 한다.
도 9a, 10a, 11a, 12a, 13a는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조공정을 나타낸 단면도이며, 도 9b, 10b, 11b, 12b, 13b는 그 평면도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 커버시트(201)의 하면에 차광층(203)을 형성할 수 있다.
차광층(203)은 영상이 표시되는 윈도우 영역(W)과 차광 영역(D)을 정의하는 것으로서, 차광층(203)의 재질 및 형성방법에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 감광성 수지 조성물을 코팅하고 노광, 현상 등의 리소그래피 공정을 거쳐 가장자리부에 존재하는 차광층(203)을 형성할 수도 있고, 리소그래피 공정이 없는 스크린 프린팅(Screen printing) 방법을 이용하여 블랙 페이스트, 블랙 잉크 등을 인쇄하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 스퍼터링(Sputtering), 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 등을 이용하여 크롬 등의 박막을 형성한 후 패터닝 공정을 통해 소정 형상의 차광층(203)을 형성할 수도 있다.
본 실시예에서는 차광층(203)을 먼저 형성하는 경우를 나타내었으나, 후술할 제1전극라인(202) 또는 제2전극라인(204)을 형성한 이후에 차광층(203)을 형성할 수도 있다. 특히 크롬 등의 금속으로 차광층을 형성하는 경우에는 이후에 형성되는 제1전극라인(202), 제1버스바(208) 등과의 쇼트가 발생할 수 있으므로 차광층(203)의 하면에 별도의 절연층을 형성하거나 커버시트(201)의 상면에 차광층(203)을 형성하는 것이 유효할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)을 형성한다. 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)은 전술한 ITO 등과 같은 투명 도전성물질을 진공증착(Vacuum evaporation), 이온증착 (Ion plating), 스퍼터링, 화학기상증착 등의 방법에 의해 증착한 후 리소그래피 공정을 통해 도시된 것과 같은 형태로 제작할 수 있다. 또는, 스크린 프린팅 등의 방법을 통해 패터닝 공정 없이 바로 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)을 형성할 수도 있다.
특히, TN 패널의 편광판을 구성하는 트리아세틸 셀룰로오스 필름의 유리전이온도(Tg)가 약 120℃이므로 상기 유리전이온도 이하에서 ITO 등의 증착 공정이 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10℃ 내지 50℃의 저온(또는 상온)에서 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)을 형성하는 물질을 증착하는 것이 바람직하다. 스크린 프린팅에 의해 ITO 나노입자 등이 포함된 페이스트를 도포하고 소성(건조)하는 경우에도 약 120℃ 이하에서 소성(건조)하는 것이 바람직하다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제1방향과 제2방향을 따라 다수 개 배열된 브릿지형 절연막으로 이루어진 절연패턴(206)을 형성한다. 전술한 것과 같이, 본 실시예와 달리 브릿지형 절연막이 아닌 제1방향으로 단절되지 않고 제2방향으로는 단절되며 제1전극라인(202)을 감싸는 터널형 절연막도 가능하며, 제1전극라인(202)의 양단부를 제외한 커버시트 내부 전체를 덮는 절연막(절연패턴)도 가능함은 물론이다.
본 실시예의 절연패턴(206)을 구성하는 브릿지형 절연막은 제1전극라인(202)과 제2전극라인(204)이 전기적으로 절연되도록 제1전극라인과 이후 형성되는 제2전극라인이 중첩되는 중첩영역보다는 넓게 형성되며, 제1방향 또는 제2방향으로 일렬로 연결된 구조가 아닌 제1방향으로 단절되며, 제2방향으로도 단절된 구조의 절연막이다. 절연패턴(206)은 절연물질을 코팅한 후 리소그래피 공정을 거쳐 패터닝하는 방법에 의해 형성될 수도 있고, 스크린 프린팅을 이용하여 절연 페이스트를 도포하여 형성할 수도 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제2-2전극패턴(204b)을 형성하여 제2전극라인(204)을 완성한다. 제2-2전극패턴(204b)은 서로 이웃하는 제2-1전극패턴(204a)을 연결하여 제2방향으로 일렬로 연결되는 제2전극라인(204)을 형성하게 된다. 제2-2전극패턴(204b)의 형성 방법은 전술한 제1전극라인(202)과 제2-1전극패턴(204a)의 형성방법에 준한다.
제2전극라인(204)을 형성한 후 또는 후술하는 제1버스바(208)와 제2버스바(210)를 형성한 후에 스퍼터링, 화학기상증착, 스퍼터링, 화학기상증착 등에 의해 고굴절율과 저굴절율의 금속산화물을 교대로 적층하여 전술한 패시베이션층(도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 제1버스바(208)와 제2버스바(210)를 형성한다. 제1버스바(208)는 제1전극라인(202)의 적어도 일단부로부터 커버시트(201)의 외곽, 즉 차광영역(D)으로 연장되며, 제2버스바(210)는 제2전극라인(204)의 적어도 일단부로부터 커버시트(201)의 외곽, 차광영역(D)으로 연장되어 추추 회로기판 등과 연결되어 터치 센서 기능을 구현하는 전기적 연결통로가 된다.
제1버스바(208)와 제2버스바(210)는 금속(Ag, Al 등) 페이스트를 이용한 스크린 프린팅 방법으로 형성할 수도 있고, 진공증착, 스퍼터링 등의 방법을 이용하여 금속막을 증착한 후 패터닝하여 형성할 수도 있다. 미세패턴 구현, 전기적 특성의 향상을 위해서는 진공증착, 스터터링 등의 방법에 의해 금속막을 증착한 후 패터닝하는 것이 유효할 수 있으며, 제조비용 등을 고려하면 스크린 프린팅 방법이 유효할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 접착층(212)을 매개로 양안시차 구현부(110)와 제1전극라인(202) 등이 형성된 커버시트(201)를 합착(접착)할 수 있다.
접착층(212)을 제1전극라인(202), 제2전극라인(204) 등이 형성된 커버시트(201)의 하면에 형성한 후 양안시차 구현부(110)와 접착할 수도 있고, 접착층(212)을 양안시차 구현부(110)의 상면에 형성한 후 접착할 수도 있다. 또한, 액상의 투명접착층 형성물질을 양안시차 구현부(110)의 상면 또는 커버시트(201)의 하면에 코팅한 후 경화시켜 형성할 수도 있고, 고상의 투명접착층을 라미네이션(Lamination)하여 형성할 수도 있다.
전술한 것과 같이, 본 발명의 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 및 그 제조방법은 커버 시트에 터치 센서를 일체로 형성함으로써 3차원 디스플레이의 박형화가 가능하며, 절연패턴의 구조 최적화를 통해 감도 향상 및 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연패턴의 두께를 얇게 하는 것이 가능하여 저유전율의 절연물질을 사용할 수 있는 잇점이 있다. 한편, 전술한 내용은 3차원 디스플레이를 전제로 설명한 것이나 2차원/3차원 겸용 디스플레이에도 적용할 수 있음은 물론이다.
100 : 영상표시부 110 : 양안시차 구현부
200 : 터치 센서부 201 : 커버시트
202 : 제1전극라인 203 : 차광층
204 : 제2전극라인 204a : 제2-1전극패턴
204b : 제2-2전극패턴 206 : 절연패턴
208 : 제1버스바 210 : 제2버스바
212 : 접착층

Claims (17)

  1. 상면 및 이에 대향하는 하면을 갖는 커버시트;
    상기 커버시트의 하면에 직접 형성되며 제1방향으로 연장되는 다수의 투명한 제1전극라인;
    상기 제1전극라인의 일부를 덮는 절연패턴;
    상기 절연패턴을 덮으며 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 다수의 투명한 제2전극라인;
    상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인에 각각 연결되며 상기 커버시트의 하면에 형성되는 다수의 제1버스바와 제2버스바;
    상기 제1전극라인 및 상기 제2전극라인 상에서 적어도 윈도우 영역을 덮도록 배치되어 상기 제1전극라인 및 상기 제2전극라인을 외부에서 관찰되지 않도록 하는 기능을 수행하며, 고굴절율과 저굴절율의 금속 산화물이 교대로 적층된 형태의 패시베이션층;
    접착층을 매개로 상기 커버시트의 하측에 접착된 양안시차 구현부; 및
    상기 양안시차 구현부의 하측에 적층된 영상표시부를 포함하는
    터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연패턴은, 상기 제1전극라인을 감싸며 상기 제2방향으로는 단절된 터널형 절연막이 상기 제2방향을 따라 배열된 패턴인 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연패턴은 상기 제1전극라인을 감싸며, 상기 제1방향과 제2방향으로 단절된 브릿지형 절연막이 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인의 중첩영역에 배열된 패턴인 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브릿지형 절연막의 도포 면적(B)이상기 제1전극라인과 제2전극라인이 교차하여 중첩되는 중첩영역의 면적(A)보다 5% 내지 50% 큰 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양안시차 구현부는 패럴랙스배리어 패널 또는 렌티큘러렌즈 시트인 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양안시차 구현부는 TN 패널인 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1전극라인의 전부와 상기 제2전극라인의 일부가 상기 TN 패널의 편광판을 구성하는 트리아세틸셀룰로오스 필름에 직접 형성된 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극라인 또는 제2전극라인은 인듐주석산화물, 안티몬주석산화물, 아연산화물, 주석산화물, 인듐아연산화물, 갈륨아연산화물, 알루미늄아연산화물 또는 카드뮴주석산화물 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속산화물이거나, 금, 은, 구리 또는 알루미늄 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속과 상기 금속산화물의 다층박막이거나, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리피롤 또는 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상을 포함하는 유기물로 이루어진 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버시트의 하면에 형성되어 윈도우 영역과 상기 윈도우 영역 주변부에 위치하는 차광 영역을 정의하는 차광층을 포함하며, 상기 제1버스바와 제2버스바는 상기 차광층의 하면에 직접 형성되는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극라인, 제2전극라인, 제1버스바 및 제2버스바는 금속과 금속 산화물의 다층박막으로 이루어진 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 알루미늄산화물, 티탄산화물, 실리콘산화물 및 탄탈륨산화물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이.
  12. 커버시트의 하면에 제1방향으로 연장되는 다수의 투명한 제1전극라인과, 상기 제1전극라인을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 투명한 제2-1전극패턴을 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성하는 단계;
    상기 제1전극라인의 일부를 감싸고, 이웃하는 상기 제2-1전극패턴을 연결하며, 상기 제2방향으로는 단절된 절연막이 배열된 절연패턴을 형성하는 단계;
    상기 절연패턴을 덮으며 이웃한 상기 제2-1전극패턴을 연결하는 투명한 제2-2전극패턴을 형성하여, 상기 제2방향으로 연장되는 다수의 제2전극라인을 형성하는 단계;
    상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인에 각각 연결되는 다수의 제1버스바와 제2버스바를 상기 커버시트의 하면에 형성하는 단계;
    상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인 상의 적어도 윈도우 영역에 대하여, 고굴절율의 금속 산화물과 저굴절율의 금속 산화물을 교대로 적층하여 상기 제1전극라인 및 상기 제2전극라인을 외부에서 관찰되지 않도록 하는 기능을 수행하는 패시베이션층을 형성하는 단계; 및
    접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계;
    를 포함하는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계에서, 상기 양안시차 구현부는 패럴랙스배리어 패널 또는 렌티큘러렌즈 시트를 포함하는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 접착층을 매개로 상기 커버시트와 양안시차 구현부를 합착하는 단계에서, 상기 양안시차 구현부는 TN 패널을 포함하는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극라인의 일부를 감싸고, 이웃하는 상기 제2-1전극패턴을 연결하며, 상기 제2방향으로는 단절된 절연막이 배열된 절연패턴을 형성하는 단계에서, 상기 절연패턴은 상기 제1전극라인과 상기 제2전극라인의 중첩영역에 형성된 브릿지형 절연막이 상기 제1방향과 제2방향을 따라 주기적으로 배열된 패턴으로 형성되는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 브릿지형 절연막의 도포 면적(B)이 상기 제1전극라인과 제2전극라인이 교차하여 중첩되는 중첩영역의 면적(A)보다 5% 내지 50% 큰 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 커버시트의 하면에 제1방향으로 연장되는 다수의 제1전극라인과, 상기 제1전극라인을 사이에 두고 서로 이격된 다수의 제2-2전극패턴을 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성하는 단계 이전에, 상기 커버시트의 일면에 형성되어 윈도우 영역과 상기 윈도우 영역 주변부에 위치하는 차광 영역을 정의하는 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 터치 센서 일체형 3차원 디스플레이 제조방법.
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