KR101625740B1 - 터치 패널들 및 이의 제조 방법들 - Google Patents

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Abstract

터치 패널에 제공된다. 상기 터치 패널은 가시 영역 및 비-가시 영역을 가지도록 구성된다. 상기 터치 패널은 보호 커버 및 센싱 전극 층을 포함한다. 상기 보호 커버는 강화 기판 및 가시 영역에서 상기 강화 기판 상에 형성되는 기능 보호 층을 포함한다. 상기 센싱 전극 층은 가시 영역에서 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성된다. 상기 기능 보호 층의 배치는 센싱 전극 층이, 강화 기판 칩핑 또는 크래킹에 기인하여 발생하는, 단선된 회로에서 동작 실패하는 것을 방지한다. 그리하여, 터치 패널의 신뢰성이 향상된다. 또한, 이러한 터치 패널을 제조하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

터치 패널들 및 이의 제조 방법들{TOUCH PANELS AND FABRICATION METHODS THEREOF}
본 발명은 터치 디바이스 기술에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 터치 디바이스들 및 이의 제조 방법들에 관한 것이다.
본 출원은 출원번호가 CN 201310271872. 7이고, 출원일이 2013년 7월 1일인 중국 특허 출원에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 전체로서 여기에 참조로서 통합된다.
최근에, 터치 디바이스들이 모바일 폰들, 개인 디지털 단말기(PDA) 및 핸드헬드 개인 컴퓨터들과 같은 다양한 전자 제품들에서 폭넓게 적용되고 있다. 기존의 터치 패널들 중 한 종류의 패널은 강화 유리(strengthened glass) 상에 직접 센싱 전극 층을 형성함으로써 제조된다. 터치 패널들 중 이러한 종류의 패널은 기판 상에 센싱 전극 층을 형성하기 위해 그러한 기판으로서 강화 유리를 사용하는 단일-시트(single-sheet) 기판 구조를 가진다. 터치 패널들의 강화 유리가 외력에 기인하여 깨지거나 또는 크래킹(crack)될 때, 강화 유리 상에 형성된 센싱 전극 층은 안정성 및 강화 유리의 지지를 잃음으로써 단선된 회로(broken circuit)에서 쉽게 동작 실패(fail)하기 된다. 또한, 터치 패널들의 터치-센싱 기능이 또한 실패하게 된다.
그러므로, 터치 패널들의 실용성을 증가시키기 위해 단일-시트 기판 구조를 갖는 터치 패널들의 신뢰성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기능 보호 층(functional protection layer)이 강화 기판(strengthened substrate) 상에 형성되는 센싱 전극 층과 함께 터치 패턴들에 제공된다. 기능 보호 층은 인성이 있고(tough), 열-저항성을 가지며, 투명한 물질로부터 형성되는 코팅 층 또는 클래드 층(clad layer)이다. 또한, 기능 보호 층은 강화 기판 및 센싱 전극 층 사이에 배치된다. 본 발명의 실시예들에서의 기능 보호 층의 배치에 따라, 터치 패널들의 강화 유리가 외력에 기인하여 깨지거나 또는 크래킹될 때, 기능 보호 층은 터치 패널의 센싱 전극 층이 동작 실패하는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 그에 의해 터치 패널들의 신뢰성이 향상된다. 또한, 본 발명의 실시예들의 터치 패널들은 또한 단일-시트 기판 구조를 갖는 터치 패널들로 인하여 경량, 얇은 두께 및 높은 투명도의 장점들을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 패널이 제공된다. 터치 패널은 가시 영역(viewable area) 및 상기 가시 영역에 대응하는 비-가시 영역을 가지도록 구성된다(defined). 터치 패널은 보호 커버 및 센싱 전극 층을 포함하며, 보호 커버는 강화 기판 및 가시 영역에서 강화 기판의 표면 상에 형성되는 기능 보호 층을 더 포함한다. 센싱 전극 층은 가시 영역에서 기능 보호 층의 표면 상에 형성된다. 보호 커버는 센싱 전극 층에 대한 캐리어 기판으로서 사용되며, 보호 커버의 기능 보호 층은 상기 센싱 전극 층 및 상기 강화 기판 사이에 있는 인성 기판(toughness substrate)으로서 사용된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 채널을 제조하기 위한 방법이 또한 제공된다. 터치 패널은 가시 영역 및 상기 가시 영역에 대응하는 비-가시 영역을 가지도록 구성된다. 상기 방법은 보호 커버를 제공하는 단계 － 상기 보호 커버는 강화 기판 및 상기 강화 기판의 표면 상에 형성되고 상기 가시 영역에 위치되는 기능 보호 층을 포함함 －; 및 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되고 상기 가시 영역에 위치되는 센싱 전극 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 보호 커버는 상기 센싱 전극 층에 대한 캐리어 기판으로서 사용되며, 상기 보호 커버의 상기 기능 보호 층은 상기 센싱 전극 층 및 상기 강화 기판 사이에 있는 인성 기판으로서 사용된다.
본 발명의 터치 패널들을 사용하여, 강화 기판 및 센싱 전극 층 사이에 배치된 기능 보호 층은 센싱 전극 층이 강화 기판의 깨짐 또는 크래킹에 기인하여 개방 회로에서 동작 실패(failing)하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 그에 의해 터치 패널들의 신뢰성이 향상된다.
상세한 설명은 첨부되는 도면들과 관련하여 다음의 실시예들에서 제시된다.
본 발명은 첨부되는 도면들에 대하여 이루어진 참조들과 함께 후속하는 상세한 설명 및 예시들을 읽음으로써 보다 충분하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1-3은 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 터치 패널들의 예시적인 단면도들을 도시한다.
도 4a-4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 예시적인 단면도들을 도시한다.
도 5a-5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 예시적인 단면도들을 도시한다.
도 6a-6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 예시적인 단면도들을 도시한다.
다음의 설명은 본 발명을 실시하는 가장 양호하게-고려된 모드에 대한 것이다. 이러한 설명은 본 발명의 일반적인 원리들을 설명하기 위한 목적으로 만들어진 것이며 제한하는 관점으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 첨부되는 청구항들을 참조함으로써 가장 양호하게 결정된다.
첨부하는 도면들에서, 본 발명의 실시예들의 특성들을 명확하게 설명하기 위하여, 터치 패널들에 있는 각각의 엘리먼트는 스케일링(scale)하도록 도시되지 않을 수 있다. 또한, 후속하는 설명에서, "on", "over", "above", "under" 및 "below"의 배향(orientation)들은 터치 패널들의 각 엘리먼트의 상대적인 위치들 간의 관계를 표현하기 위해 사용되며, 본 발명을 제한하기 위해 사용되지 않는다. 그러나, 터치 패널들의 실제 응용에서, 보호 커버(100)는 사용자들을 위해 터치 디바이스의 상부(top)에 배치된다.
도 1-3에서, 실시예들의 터치 패널들의 구조들은 터치 패널들의 상부에 강화 기판(101)을 배치하는 것으로 설명된다. 그러나, 도 4a-6d에서, 실시예들의 터치 패널들을 제조하기 위한 방법들은 터치 패널들의 하부(bottom)에 강화 기판(101)을 배치하는 것으로 설명된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 단면도가 도시된다. 상기 터치 패널은 장식 층(decorative layer)(104) 영역에 의해 가시 영역(100V) 및 가시 영역에 대응하는 비-가시 영역(100B)을 가지는 것으로 구성될 수 있으며, 장식 층(104)은 비-가시 영역(100B)에 배치되며 다른 영역은 가시 영역(100V)이다. 비-가시 영역(100B)은 일반적으로 가시 영역(100V)의 적어도 일측(one side) 상에 위치하도록 설계된다.
상기 실시예의 터치 패널은 보호 커버(100) 및 센싱 전극 층(120)을 포함하며, 보호 커버(100)는 강화 기판(101) 및 기능 보호 층(102)을 포함한다. 기능 보호 층(102)은 가시 영역(100V)에서 강화 기판(101)의 하부 표면 상에 형성된다. 센싱 전극 층(120)은 가시 영역(100V)에서 기능 보호 층(102)의 하부 표면 상에 형성된다. 이와 같이, 상기 실시예의 보호 커버(100)는 센싱 전극 층(120)에 대한 캐리어 기판으로서 사용될 수 있다. 보호 커버(100)의 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120) 및 강화 기판(101) 사이에 있는 인성 기판으로서 사용된다. 기능 보호 층(102)은 투명한 열-저항성 물질로부터 형성되는 코팅 층 또는 클래드 층, 바람직하게는, 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항적 층이다. 투명한 열-저항성 물질은 예컨대 폴리이미드 수지(polyimide resin), 저 점성(viscosity) 수지 또는 티타니움 디옥사이드(titanium dioxide) 등이다.
위에서-언급된 구조로부터, 상기 실시예의 보호 커버(100)가 외력에 의해 손상되어 강화 기판(101)이 깨지거나 또는 크래킹(crack)되도록 야기할 때, 기능 보호 층(102)은 인성 특성을 가지기 때문에 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 손상으로 인하여 동작 실패가 발생하게 하지 않을 것이다. 역으로, 기능 보호 층(102)은 또한 센싱 전극 층(120)의 터치-센싱 기능을 유지하기 위해 센싱 전극 층(120)을 위한 캐리어 베이스로서 사용될 수 있다. 또한, 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120)을 보호할 수 있다.
상기 실시예의 기능 보호 층(102)은 또한 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장(extend)될 수 있으며 강화 기판(101)의 하부 표면 상에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 실시예의 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 하부 표면을 완전하게 덮도록 형성된다. 추가적으로, 장식 층(104)이 기능 보호 층(102)의 하부 표면 상에 형성된다. 장식 층(104)은 프린팅 공정에 의한 잉크 프린팅으로부터 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 장식 층(104)은 약 5μm 내지 약 10μm의 두께를 가진다. 장식 층(104)은 또한 포토리소그래피 공정에 의해 불투명(opaque) 포토레지스트 물질로부터 형성될 수 있으며, 이러한 경우에 장식 층(104)은 약 1μm 내지 약 2μm의 두께를 가진다.
상기 실시예의 센싱 전극 층(120)은 단일-층 투명 전도성 구조에 의해 설명된다. 다른 실시예에서, 센싱 전극 층(120)은 2-층 투명 전도성 구조로서 설계될 수 있다. 이는 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않는다. 일 실시예에서, 센싱 전극 층(120)의 단일-층 투명 전도성 구조는 예컨대 X-축과 같은 제 1 축방향을 따라 배치되는 인디움 틴 옥사이드(ITO)로부터 형성되는 다수의 제 1 센싱 전극들을 포함하며, 상기 제 1 센싱 전극들 각각은 서로로부터 분리되 있는 다수의 제 1 전도성 유닛들(106X) 및 제 1 축방향에서 임의의 2개의 인접한 제 1 전도성 유닛들(106X)을 전기적으로 연결하기 위한 다수의 점퍼들(106X')을 포함한다. 센싱 전극 층(120)은 또한 예컨대 Y-축과 같은 제 2 축방향을 따라 배치되는 다수의 제 2 센싱 전극들을 포함하며, 상기 제 2 센싱 전극들 각각은 다수의 제 2 전도성 유닛들(미도시) 및 제 2 축방향에서 임의의 2개의 인접한 제 2 전도성 유닛들을 전기적으로 연결하기 위한 다수의 연결 라인들(106Y')을 포함한다. 점퍼들(106X') 및 연결 라인들(106Y')은 열십자로 교차된다(crisscross).
센싱 전극 층(120)은 또한 다수의 전기적 격리(isolation) 구조들(108)을 포함한다. 전기적 격리 구조들(108)은 예컨대 X-축과 같은 제 1 축방향을 따라 배치되는 제 1 센싱 전극들 및 예컨대 Y-축과 같은 제 2 축방향을 따라 배치되는 제 2 센싱 전극들 사이에서 발생하는 단락(short circuit)을 방지하기 위해 열십자로 교차된 점퍼들(106X') 각각 및 연결 라인들(106Y') 각각 사이에서 개별적으로 배치된다. 일 실시예에서, 센싱 전극 층(120)의 각 엘리먼트의 패턴 및 구조는 증착, 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 다시 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 배선 층(wiring layer)(112)은 비-가시 영역(100B)에서 장식 층(104)의 하부 표면 상에 형성된다. 배선 층(112)은 또한 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 가시 영역(100V)으로 그리고 센싱 전극 층(120) 밑으로 연장된다. 배선 층(112)은 다수의 금속 라인들 및 다수의 본딩 패드(bonding pad)들을 포함한다. 금속 라인들은 센싱 전극 층(120)으로 전기적으로 연결되고, 본딩 패드들은 각각 금속 라인들에 연결된다. 그 후에, 본딩 패드들은 플렉서블 인쇄 회로(FPC)(114)로 본딩된다. 이와 같이, 센싱 전극 층(120)으로부터 획득되는 터치-신호는 플렉서블 인쇄 회로(FPC)(114)를 통해 외부 회로(미도시)로 전송된다.
상기 실시예의 구조에 따르면, 기능 보호 층(102)은 터치 패널의 가시 영역(100V)으로부터 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장되거나, 또는 비-가시 영역(100B) 모두를 커버하도록 연장된다. 강화 기판(101)이 깨지거나 또는 크래킹될 때, 기능 보호 층(102)은 가시 영역(100V)에 있는 센싱 전극 층(120)을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 배선 층(112) 및 강화 기판(101) 사이에 있는 인성 기판으로서 사용될 수 있다. 기능 보호 층(102)은 배선 층(112)을 계속적으로 지지하기 위한 캐리어 베이스로서 사용될 수 있다. 배선 층(112)의 신호-전송 기능은 배선 층(112)을 보호하기 위한 기능 보호 층(102)에 의해 유지된다.
또한, 기능 보호 층(102)은 인성을 가지고, 투명하며, 열-저항적인 물질로부터 형성된다. 인성을 가지고, 투명하며, 열-저항적인 물질은 강화 기판(101)에 대한 양호한 접착력을 가지며 인성이 있는 물질에 대한 센싱 전극 층(120)의 접착력은 강화 기판(101)에 대한 센싱 전극 층(120)의 접착력보다 높다. 그러므로, 이것은 센싱 전극 층(120)이 벗겨지는(peeling) 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그에 의해 센싱 전극 층(120)의 신뢰성이 향상된다. 추가적으로, 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항적인 물질은 약 240℃보다 높은 열-저항성 온도를 가지며, 그 결과 기능 보호 층(102)은 후속적으로 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 형성할 때 공정 온도를 견딜 수 있다.
다른 실시예에서, 센싱 전극 층(120)은 또한 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장된다. 비-가시 영역(100B)에 있는 센싱 전극 층(120)은 장식 층(104)의 하부 표면 상에 형성된다. 그러므로, 상기 실시예의 배선 층(112)은 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 비-가시 영역(100B)에 완전하게 위치되고 장식 층(104)의 하부 표면 상에 형성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도가 도시된다. 상기 실시예의 터치 패널의 구조는 대략적으로 도 1에 도시된 실시예의 터치 패널의 구조와 동일하다. 도 2 및 도 1 간의 차이는 도 2의 실시예의 보호 커버(100)가 터치 패널의 비-가시 영역(100B)을 구성(define)하는데 사용되는 장식 층(104)을 더 포함하며, 장식 층(104)이 강화 기판(101)의 하부 표면 상에 먼저 형성된 후에 기능 보호 층(102)이 형성된다는 점이다. 사실상, 가시 영역(100V)에 있는 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 하부 표면 상에 형성되고 비-가시 영역(100B)에 있는 기능 보호 층(102)은 장식 층(104)의 하부 표면 상에 형성된다.
또한, 상기 실시예의 기능 보호 층(102)은 장식 층(104)을 형성한 후에 형성되며, 그 결과 비-가시 영역(100B)에 후속적으로 배치되는, 배선 층(112)은 기능 보호 층(102)의 하부 표면 상에 형성되고 또한 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 가시 영역(100V)으로 연장된다. 또한, 센싱 전극 층(120)의 상세한 구조가 도 2의 실시예에 도시되어 있지 않더라도, 센싱 전극 층(120)은 터치 패널들을 위해 요구되는 임의의 구조적 설계일 수 있다. 이것은 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않는다. 다른 실시예에서, 배선 층(112)은 비-가시 영역(100B)에만 배치되지만, 센싱 전극 층(120)은 비-가시 영역(100B)으로 연장된다. 비-가시 영역(100B)으로 연장되는 센싱 전극 층(120)을 통해, 배선 층(112)은 또한 센싱 전극 층(120)으로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도가 도시된다. 이러한 실시예의 터치 패널은 도 1에 도시된 실시예의 터치 패널과 대략적으로 동일한 구조를 가진다. 도 3 및 도 1 간의 차이는 도 3의 실시예의 센싱 전극 층(120)이 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장된다는 점이다. 비-가시 영역(100B)에 있는 센싱 전극 층(120)은 기능 보호 층(102)의 하부 표면 상에 형성된다. 장식 층(104)이 추가적으로 센싱 전극 층(120)의 하부 표면 상에 형성된다. 이와 같이, 상기 실시예의 구조는 센싱 전극 층(120)을 먼저 형성하고 그 다음에 장식 층(104)을 형성함으로써 형성된다.
또한, 이러한 실시예의 배선 층(112)이 추가적으로 장식 층(104)의 하부 표면 상에 형성된다. 다시 말하면, 절연 장식 층(104)이 배선 층(112) 및 센싱 전극 층(120) 사이에 배치된다. 그러므로, 이러한 실시예의 장식 층(104)은 센싱 전극 층(120)의 센싱 전극들 각각에 대응하도록 배치되는 전도성 부분(118)을 더 포함한다. 전도성 부분(118)은 장식 층(104)에 있는 스루 홀(through hole)을 전도성 물질, 예를 들어, 전도성 접착제(glue)로 채움으로써 형성될 수 있다. 배선 층(112)은 전도성 부분(118)을 통해서 센싱 전극 층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 전도성 부분(118)은 스루 홀과 결합되는 배선 층(112)으로부터 직접 형성될 수 있다. 다시 말하면, 스루 홀을 채우는 전도성 물질은 배선 층(112)의 물질로부터 직접 획득될 수 있다. 이와 같이, 배선 층(112)이 장식 층(104)의 표면 상에 형성될 때, 배선 층은 또한 전도성 부분(118)을 형성하기 위해 스루 홀을 채운다.
위에서-언급된 실시예들에서, 기능 보호 층(102)은 가시 영역(100V)으로부터 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장될 수 있거나, 또는 비-가시 영역(100B) 모두를 커버하도록 연장될 수 있다. 그리하여, 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 이들의 상대적인 위치에서 완전하게 커버할 수 있다. 이와 같이, 강화 기판(101)이 깨지거나 크래킹될 때, 기능 보호 층(102)은 계속적으로 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 지지하기 위한 완전한 캐리어 베이스를 제공할 수 있다. 이것은 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)이 이들의 기능을 잃어버리도록 깨지거나 또는 벗겨지는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 그에 의해 터치 패널의 신뢰성이 향상된다.
추가적으로, 본 발명의 실시예들의 터치 패널들은 용량성(capacitive) 터치 패널들일 수 있다. 터치 패널의 모든 엘리먼트들은 단일-시트 기판 구조를 형성하도록 차례대로 강화 기판(101)의 일측의 표면 상에 형성된다. 강화 기판(101)의 다른 측의 표면은 터치 패널의 터치 측으로서 사용된다.
도 4a-e는 일 실시예에 따른 도 1의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 단면도들을 도시한다. 도 4a를 참조하면, 먼저 보호 커버(100)가 제공된다. 보호 커버(100)는 강화 기판(101) 및 기능 보호 층(102)을 포함하며, 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 상부 표면 상에 형성된다. 강화 기판(101)은 예컨대 강화 유리 기판이며 기능 보호 층(102)의 물질은 폴리이미드(PI) 수지일 수 있다. 폴리이미드(PI) 수지 물질은 코팅 공정에 의해 강화 기판(101) 상에 코팅될 수 있다. 그 다음에, 기능 보호 층(102)으로서 얇은 폴리이미드(PI) 수지 층을 형성하기 위해 코팅 층은 폴리이미드(PI) 수지 물질에 있는 용제(solvent)를 제거하도록 베이킹(baked)된다. 기능 보호 층(102)의 물질은 강화 유리 기판(101)에 대한 양호한 접착력을 갖는, 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항성인 물질이다. 또한, 기능 보호 층(102)에 대한 투명한 전도성 물질의 접착력은 강화 유리 기판(101)에 대한 직접적인 접착력보다 크다. 어떤 경우이든, 투명한 전도성 물질은 예컨대 후속적으로 센싱 전극 층(120)을 형성하는데 사용되는 인디움 틴 옥사이드(ITO)이다. 그러므로, 기능 보호 층(102)은 효과적으로 센싱 전극 층(120)이 벗겨지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기능 보호 층(102)의 물질은 저 점성 수지일 수 있다. 저 점성 수지는 터치-기능 기판과 커버 플레이트를 본딩하기 위해 기존의 터치 패널들에서 사용되는 광학 투명 접착제(OCA: optical clear adhesive)와는 상이하다. 광학 투명 접착제(OCA)는 비스콜로이드(viscolloid)하고 통상적으로 실리콘 또는 아크릴 수지로부터 만들어진다. 그러나, 상기 실시예들의 기능 보호 층(102)은, 본딩을 위한 접착제가 아닌, 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항성인 물질의 클래드 층 또는 코팅 층이다.
다른 실시예에서, 기능 보호 층(102)의 물질은 스퍼터링(sputtering) 방법에 의해 형성될 수 있는 티타니움 디옥사이드일 수 있다. 티타니움 디옥사이드 물질은 얇은 두께, 양호한 광학 특성, 높은 투명도 등의 여러가지 장점들을 가진다. 또한, 티타니움 디옥사이드는 양호한 UV-저항 능력을 가진다. 이와 같이, 티타니움 디옥사이드를 사용하는 터치 패널들은 긴 수명을 가진다. 추가적으로, 티타니움 디옥사이드는 조밀(dense)하다. 티타니움 디옥사이드가 먼저 강화 유리 기판(101) 상에 형성되고 그 다음에 다른 터치 엘리먼트들이 후속적으로 그 위에 형성될 때, 이것은 강화 유리 기판(101)의 표면이 터치 패널의 제조 공정에서 사용되는 산(acid) 또는 베이스 용제(base solution)에 의해 에칭되는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 터치 패널들의 모든 구조들의 강도가 향상된다.
또한, 이러한 실시예의 기능 보호 층(102)의 물질은 센싱 전극 층(120)을 형성하기 위한 후속 공정의 높은-온도를 견딜 수 있다. 일 실시예에서, 기능 보호 층(102)의 물질의 열-저항 온도는 약 240℃를 초과한다.
도 4b를 참조하면, 터치 패널의 비-가시 영역(100B)을 구성하기 위해 장식 층(104)이 기능 보호 층(102) 상에 형성된다. 비-가시 영역(100B)은 통상적으로 가시 영역(100V)의 적어도 일측에 대응하도록 배치된다. 장식 층(104)은 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 장식 층(104)을 형성하는데 사용되는 물질은 예컨대 불투명 포토레지스트 물질이다. 그에 의해 형성되는 장식 층(104)은 약 1μm 내지 2μm의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 장식 층(104)은 프린팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 장식 층(104)을 형성하는데 사용되는 물질은 절연 프린팅 잉크이다. 그에 의해 형성되는 장식 층(104)은 약 5μm 내지 10μm의 두께를 갖는다. 또한, 기능 보호 층(102)이 적어도 가시 영역(100V)에 위치되도록 설계된다. 그러나, 상기 실시예들의 기능 보호 층(102)은 가시 영역(100V)에 위치될 뿐만 아니라, 또한 비-가시 영역(100B)으로 연장된다.
도 4c를 참조하면, 투명한 전도 층(106)이 먼저 기능 보호 층(102) 상에 증착된다. 그 다음에, 예컨대 X-축 방향과 같은 제 1 축방향에서 서로로부터 분리되는 다수의 제 1 전도성 유닛들(106X) 및 예컨대 Y-축 방향과 같은 제 2 축방향을 따라 배치되는 다수의 제 2 센싱 전극들을 형성하기 위해 투명한 전도 층(106)이 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패터닝되며, 제 2 센싱 전극들 각각은 다수의 제 2 전도성 유닛들(미도시) 및 제 2 축방향에서 임의의 2개의 인접한 제 2 전도성 유닛들을 전기적으로 연결시키기 위한 다수의 연결 라인들(106Y')을 포함한다.
도 4d를 참조하면, 다수의 전기적 격리 구조들(108)이 가시 영역(100V)에서 기능 보호 층(102) 상에 형성된다. 이러한 전기적 격리 구조들(108)은 제 2 전도성 유닛들의 연결 라인들(106Y') 각각 위에 개별적으로 형성된다. 전기적 격리 구조들(108)은 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 전기적 격리 구조들(108)을 형성하는데 사용되는 물질은, 예를 들어, 투명한 절연 물질이다.
도 4e를 참조하면, 다수의 점퍼들(106X')이 전기적 격리 구조들(108) 상에 형성된다. 점퍼들(106X')은 제 1 센싱 전극들을 형성하기 위해 제 1 축방향에서 임의의 2개의 인접한 제 1 전도성 유닛들(106X)을 전기적으로 연결시키기 위해 사용된다. 점퍼들(106X') 및 제 2 센싱 전극들의 연결 라인들(106Y')은 서로에 대하여 열십자로 교차된다. 또한, 점퍼들(106X') 및 연결 라인들(106Y')은 전기적 격리 구조들(108)에 의해 서로로부터 전기적으로 격리된다. 이와 같이, 제 1 센싱 전극들, 제 2 센싱 전극들 및 전기적 격리 구조들(108)은 가시 영역(100V)에서 기능 보호 층(102)의 표면 상에 형성되는 센싱 전극 층(120)을 구성한다. 또한, 이러한 실시예의 센싱 전극 층(120)은 가시 영역(100V)에만 형성되도록 설계된다. 그러나, 다른 실시예에서, 센싱 전극 층(120)은 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장되고 장식 층(104)의 표면 상에 형성되도록 설계될 수 있다.
또한, 센싱 전극 층(120)이 완성된 후에, 배선 층(112)이 또한 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 장식 층(104) 상에 형성된다. 이러한 실시예의 배선 층(112)은 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 가시 영역(100V)으로 연장된다. 일 실시예에서, 점퍼들(106X') 및 배선 층(112)은 증착, 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다. 점퍼들(106X') 및 배선 층(112)을 형성하기 위한 물질들은 예컨대 금속이다. 다음으로, 배선 층(112)은 도 1의 터치 패널을 완성하기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 플렉서블 인쇄 회로(FPC)(114)로 본딩된다.
이러한 실시예에 의해 제조되는 터치 패널에서, 비-가시 영역(100B)에 있는 기능 보호 층(102)은 장식 층(104) 및 배선 층(112)이 형성되기 전에 형성된다. 터치 패널의 보호 커버(100)는 센싱 전극 층(120)을 지지하기 위한 캐리어 기판으로서 사용된다. 보호 커버(100)의 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 보호하기 위해 센싱 전극 층(120), 배선 층(112) 및 강화 기판(101) 사이에서 인성 기판으로서 사용된다.
다음의 실시예들에서, 터치 패널들의 상이한 구조들에 대응하는 상이한 공정 시퀀스들이 설명된다. 다음의 실시예들에서 사용되는 물질들, 크기들 및 기술들은 위에서-언급된 실시예들의 물질들, 크기들 및 기술들과 동일할 수 있으며, 설명을 단순화하기 위해 다시 반복되지 않는다.
도 5a-5c는 일 실시예에 따른 도 2의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 단면도들을 도시한다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 먼저 보호 커버(100)가 제공된다. 보호 커버(100)는 강화 기판(101), 장식 층(104) 및 기능 보호 층(102)을 포함한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 장식 층(104)은 터치 패널의 비-가시 영역(100B)을 구성하기 위해 강화 기판(101)의 상부 표면 상에 형성된다. 다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 기능 보호 층(102)이 형성된다. 가시 영역(100V)에 있는 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 상부 표면 상에 형성된다. 기능 보호 층(102)은 또한 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장되고 장식 층(104)의 상부 표면 상에 형성된다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)은 기능적 보호 층(102)의 상부 표면 상에 형성된다. 이러한 실시예의 센싱 전극 층(120)은 가시 영역(100V)에만 형성되도록 설계된다. 이러한 실시예의 배선 층(112)은 비-가시 영역(100B)에 형성될 뿐만 아니라 센싱 전극 층(120)으로의 전기적 연결을 위해 가시 영역(100V)으로 연장되도록 설계된다. 다른 실시예에서, 센싱 전극 층(120)은 비-가시 영역(100B)에만 위치된 배선 층(112)과 전기적으로 연결시키기 위해 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장되도록 설계된다. 또한, 센싱 전극 층(120)의 상세한 구조가 도 5c에 도시되지 않더라도, 센싱 전극 층(120)은 터치 패널들을 위해 요구되는 임의의 종류의 구조가 되도록 설계될 수 있다. 다음으로, 도 2의 터치 패널을 완성하기 위해 배선 층(112)은 도 2에 도시된 바와 같은 플렉서블 인쇄 회로(FPC)(114)로 본딩된다.
이러한 실시예에 의해 제조되는 터치 패널에서, 비-가시 영역(100B)에 있는 기능 보호 층(102)은 장식 층(104)이 형성된 후에 그리고 배선 층(112)을 형성하기 전에 형성된다. 보호 커버(100)의 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 보호하는 효과를 달성하기 위해 센싱 전극 층(120), 배선 층(112) 및 강화 기판(101) 사이에서 인성 기판으로서 사용될 수 있다.
도 6a-6d에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 도 3의 터치 패널을 제조하는 중간 스테이지들의 단면도들이 도시된다. 도 6a를 참조하면, 먼저 보호 커버(100)가 제공된다. 보호 커버(100)는 강화 기판(101) 및 기능 보호 층(102)을 포함한다. 기능 보호 층(102)은 강화 기판(101)의 상부 표면 상에 형성된다.
도 6b를 참조하면, 센싱 전극 층(120)은 기능 보호 층(102)의 상부 표면 상에 형성된다. 센싱 전극 층(120)의 상세한 구조가 도 6b에 도시되지 않더라도, 센싱 전극 층(120)은 터치 패널들을 위해 요구되는 임의의 종류의 구조가 되도록 설계될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 장식 층(104)이 터치 패널의 비-가시 영역(100B)을 구성하도록 센싱 전극 층(120)의 표면 상에 형성된다. 이러한 실시예의 장식 층(104)은 센싱 전극 층(120)의 센싱 전극들 각각에 대응되도록 전도성 부분(118)을 포함한다. 전도성 부분(118)은 장식 층(104)의 스루 홀을 전도성 물질, 예컨대 전도성 접착제로 채움으로써 형성될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 기능 보호 층(102) 및 센싱 전극 층(120)은 비-가시 영역(100B)의 적어도 일부로 연장될 수 있다. 기능 보호 층(102)의 연장되는 영역은 바람직하게는 센싱 전극 층(120)의 연장되는 영역과 동일하거나 또는 그보다 크다.
도 6d를 참조하면, 배선 층(112)이 장식 층(104)의 표면 상에 형성된다. 배선 층(112)은 전도성 부분(118)을 통해서 센싱 전극 층(120)으로 전기적으로 연결된다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 실시예의 전도성 부분(118)은 스루 홀을 전도성 물질로 채움으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 배선 층(112)을 형성하는데 사용되는 물질, 예컨대 금속 물질은 배선 층(112) 및 전도성 부분(118)을 형성하기 위해 장식 층(104) 상에 직접 증착되고 장식 층(104)의 스루 홀을 채울 수 있다. 다음으로, 배선 층(112)은 도 3의 터치 패널을 완성하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 플렉서블 인쇄 회로(FPC)(114)로 본딩된다.
이러한 실시예에 의해 제조되는 터치 패널에서, 비-가시 영역(100B)에 있는 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120), 장식 층(104) 및 배선 층(112)을 형성하기 전에 형성된다. 보호 커버(100)의 기능 보호 층(102)은 센싱 전극 층(120) 및 배선 층(112)을 보호하는 효과를 달성하기 위해 센싱 전극 층(120), 배선 층(112) 및 강화 기판(101) 사이에서 인성 기판으로서 사용될 수 있다.
위에서의 설명에 따라 그리고 본 발명의 실시예들에 따라, 기능 보호 층은 보호 커버 상에 형성되는 센싱 전극 층을 갖는 단일-시트 기판 구조를 가지는 터치 패널들에서 보호 커버의 강화 기판 및 센싱 전극 층 사이에 배치된다. 기능 보호 층은 센싱 전극 층을 가지는 액티브(active) 영역으로부터 상기 액티브 영역의 주변에 있는 트레이스(trace) 영역으로 연장될 수 있다. 이와 같이, 기능 보호 층은 센싱 전극 층 및 배선 층의 영역들을 완전하게 커버할 수 있다.
본 발명의 기능 보호 층은 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항성 물질로부터 형성되는 코팅 층 또는 클래드 층이다. 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항성 물질은 유리로 이루어진 보호 커버에 대한 양호한 접착력을 갖는다. 또한, 높은-인성을 가지고, 투명하며, 열-저항성 물질에 대한 센싱 전극 층의 접착력은 유리 보호 커버에 대한 센싱 전극 층의 접착력보다 더 높다. 그러므로, 강화 기판이 깨지거나 또는 크래킹될 때, 본 발명의 기능 보호 층은 센싱 전극 층 및 배선 층이 깨지거나 또는 벗겨지는 것을 방지할 수 있으며, 즉, 센싱 전극 층 및 배선 층이 강화 기판에 의해 영향을 받지 않도록 보장한다. 그리하여, 기능 보호 층의 배치는 터치 패널들의 터치-기능이 동작 실패하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그에 의해 터치 패널들의 신뢰성이 향상된다. 또한, 본 발명의 실시예들의 터치 패널들은 단일-시트 기판 구조를 갖는 터치 패널들의 장점들, 즉, 경량, 얇은 두께 및 높은 광전송을 유지할 수 있다.
표 1 및 표 2를 참조하면, 드롭 볼 테스트(Drop Ball Test)의 결과들의 분석에 따르면, 강화 기판 및 센싱 전극 층 사이에 배치되는 기능 보호 층은 강화 기판의 강도를 증가시킬 수 있다. 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같이, 기능 보호 층은 예컨대 티타니움 디옥사이드이다. 동일한 테스트 조건들을 통해, 기능 보호 층 없이 예시 1의 강화 기판을 깨뜨리는데 필요한 드롭 볼 테스트에서의 평균 높이는 17.9cm이고, 티타니움 디옥사이드의 기능 보호 층을 갖는 예시 2의 강화 기판을 깨뜨리는데 필요한 드롭 볼 테스트에서의 평균 높이는 34.6cm이다. 표 1 및 표 2의 결과들로부터, 기능 보호 층을 갖는 강화 기판을 사용하는 터치 패널들은 보다 양호한 기계적 강도를 가질 수 있다.
예시 1: 강화 기판(0.55mm) + 센싱 전극 층
드롭 볼 무게: 130g
드롭 볼 높이: 초기 높이는 10cm이고, 매 반복마다 5cm의 높이를 증가시키며, 강화 기판이 깨질 때까지 드롭 볼 높이가 증가되었다.
샘플 깨진 높이(cm) 샘플 깨진 높이(cm)
1 15 7 15
2 15 8 20
3 20 9 15
4 20 10 15
5 20 11 25
6 20 12 15
최대 높이: 25cm; 최소 높이: 15cm; 평균 높이: 17.9cm
예시 2: 강화 기판(0.55mm) + 기능 보호 층(티타니움 디옥사이드) + 센싱 전극 층
드롭 볼 무게: 130g
드롭 볼 높이: 초기 높이는 10cm이고, 매 반복마다 5cm의 높이를 증가시키며, 강화 기판이 깨질 때까지 드롭 볼 높이가 증가되었다.
샘플 깨진 높이(cm) 샘플 깨진 높이(cm)
1 25 7 45
2 30 8 30
3 35 9 25
4 30 10 50
5 45 11 40
6 25 12 35
최대 높이: 50cm; 최소 높이: 25cm; 평균 높이: 34.6cm
본 발명이 예시에 의해 그리고 선호되는 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시예들로 제한되지는 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 그와 반대로, 본 발명은 (본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할) 다양한 수정들 및 유사한 배치들을 커버하도록 의도된다. 그러므로, 모든 그러한 수정들 및 유사한 배치들을 포함하기 위해 첨부되는 청구항들의 범위는 가장 넓은 범위로 해석되어야 한다.

Claims (21)

  1. 가시 영역(viewable area) 및 상기 가시 영역에 대응하는 비-가시 영역을 가지도록 구성되는(defined) 터치 패널로서,
    보호 커버 － 상기 보호 커버는,
    강화 유리 기판(strengthened glass substrate); 및
    상기 가시 영역에서 상기 강화 유리 기판의 표면 상에 형성되는 기능 보호 층(functional protection layer)을 포함함 －; 및
    상기 가시 영역에서 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되는 센싱 전극 층을 포함하며,
    상기 보호 커버는 상기 센싱 전극 층에 대한 캐리어 기판이며, 상기 보호 커버의 상기 기능 보호 층은 상기 센싱 전극 층 및 상기 강화 유리 기판 사이에 있는 인성 기판(toughness substrate)인,
    터치 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능 보호 층은 투명한 열-저항성 물질의 코팅 층 또는 클래드 층(clad layer)인, 터치 패널.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능 보호 층은 또한 상기 비-가시 영역의 적어도 일부로 연장(extend)되는, 터치 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비-가시 영역에 있는 상기 기능 보호 층은 상기 강화 유리 기판의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보호 커버는 상기 비-가시 영역을 구성(define)하기 위한 장식 층(decorative layer)을 더 포함하며, 상기 장식 층은 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층은 또한 상기 비-가시 영역의 적어도 일부로 연장되며, 상기 비-가시 영역에 있는 상기 센싱 전극 층은 상기 장식 층의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층으로의 전기적 연결을 위해 상기 장식 층의 표면 상에 형성되는 배선 층(wiring layer)을 더 포함하는, 터치 패널.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 비-가시 영역을 구성하기 위한 장식 층을 더 포함하며,
    상기 센싱 전극 층은 또한 상기 비-가시 영역의 적어도 일부로 연장되며, 상기 비-가시 영역에 있는 상기 센싱 전극 층은 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되며, 상기 장식 층은 상기 센싱 전극 층의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층으로의 전기적 연결을 위해 상기 장식 층의 표면 상에 형성되는 배선 층을 더 포함하는, 터치 패널.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 장식 층은 전도성 부분을 포함하며, 상기 배선 층은 상기 전도성 부분을 통해 상기 센싱 전극 층과 전기적으로 연결되는, 터치 패널.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호 커버는 상기 비-가시 영역을 구성하기 위한 장식 층을 더 포함하며,
    상기 장식 층은 상기 강화 유리 기판의 표면 상에 형성되고, 상기 비-가시 영역에 있는 상기 기능 보호 층은 상기 장식 층의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층은 또한 상기 비-가시 영역의 적어도 일부로 연장되며, 상기 비-가시 영역에 있는 상기 센싱 전극 층은 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되는, 터치 패널.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층으로의 전기적 연결을 위해 상기 비-가시 영역에서 상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되는 배선 층을 더 포함하는, 터치 패널.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 전극 층은 단일-층(single-layered) 투명 전도성 구조 또는 2-층 투명 전도성 구조를 포함하는, 터치 패널.
  16. 터치 패널을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 터치 패널은 가시 영역 및 상기 가시 영역에 대응하는 비-가시 영역을 가지도록 구성되며, 상기 방법은,
    보호 커버를 제공하는 단계 － 상기 보호 커버는 강화 유리 기판 및 상기 강화 유리 기판의 표면 상에 형성되고 적어도 상기 가시 영역에 위치되는 기능 보호 층을 포함함 －; 및
    상기 기능 보호 층의 표면 상에 형성되고 적어도 상기 가시 영역에 위치되는 센싱 전극 층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 보호 커버는 상기 센싱 전극 층에 대한 캐리어 기판이며, 상기 보호 커버의 상기 기능 보호 층은 상기 센싱 전극 층 및 상기 강화 유리 기판 사이에 있는 인성 기판인,
    터치 패널을 제조하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기능 보호 층은 투명한 열-저항성 물질을 클래딩 또는 코팅함으로써 형성되는, 터치 패널을 제조하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 기능 보호 층은 또한 상기 비-가시 영역으로 연장되는, 터치 패널을 제조하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 비-가시 영역을 구성하기 위한 장식 층을 형성하는 단계; 및
    상기 센싱 전극 층으로의 전기적 연결을 위한 배선 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 터치 패널을 제조하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 비-가시 영역에 있는 상기 기능 보호 층은 적어도 상기 장식 층 및 상기 배선 층을 형성하기 전에 형성되는, 터치 패널을 제조하기 위한 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 비-가시 영역에 있는 상기 기능 보호 층은 상기 장식 층을 형성한 후에 그리고 적어도 상기 배선 층을 형성하기 전에 형성되는, 터치 패널을 제조하기 위한 방법.
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