KR101681390B1

KR101681390B1 - 터치센서모듈

Info

Publication number: KR101681390B1
Application number: KR1020140184908A
Authority: KR
Inventors: 정현철; 김태훈; 이진욱; 팽세웅; 김운천
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-12-12
Also published as: KR20160075208A

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 터치센섬듈은, 터치센서, 상기 터치센서상에 형성된 제1 보호층, 상기 제1 보호층상에 형성된 제2 보호층, 상기 터치센서와 이방성 도전접착층에 의해 직접 전기적 연결되도록 접착되는 단자부가 형성된 연성인쇄회로기판;을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 보호층과 더불어 제2 보호층을 형성함으로써 터치센서의 방습 및 소정의 경도를 효과적으로 확보할 수 있으며, 이방성 도전 접착층으로 터치센서의 전극패드와 연성인쇄회로기판의 단자부의 전기적 연결을 직접적으로 할 수 있는 이점이 있다.

Description

터치센서모듈{Touch Sensor Module}

본 발명은 터치센서모듈에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널(Touch Panel)이 개발되었다.

또한, 터치센서의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치센서는 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치센서와 정전용량방식 터치센서이다.

하기의 미국공개공보 제2012-0057312호에서는, 터치센서의 작동을 위해 외부 접속단자인 연성인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 구조를 개시하고 있다.

US

2012-0057312

A1

본 발명의 일실시예는 터치센서는 제1 보호층과 제2 보호층을 형성하여 터치센서의 방습 및 외부 환경으로부터의 제품 손상 등을 방지하기 위한 일정 경도 이상의 보호층을 함께 형성함과 동시에, 터치센서와 연성인쇄회로기판의 전기적 연결을 이방성 도전성 접착층을 이용하여 직접 하도록 형성하여 터치센서의 전기적 신뢰성 및 작동성능을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있는 터치센서모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈은, 터치센서, 상기 터치센서상에 형성된 제1 보호층, 상기 제1 보호층상에 형성된 제2 보호층, 상기 터치센서와 이방성 도전접착층에 의해 직접 전기적 연결되도록 접착되는 단자부가 형성된 연성인쇄회로기판;을 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서의 단면도;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치센서의 단면도;
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 베이스기판의 일면 및 타면의 평면도;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 개략적인 단면도; 및
도 6 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 연성인쇄회로기판과의 전기적 접속영역의 제조방법 및 접속방법을 도시한 공정도이다.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서의 단면도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치센서의 단면도, 도 3 및 도 4는 도 2에 따른 베이스기판(10)의 일면 및 타면의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈은, 터치센서(1), 상기 터치센서(1)상에 형성된 제1 보호층(40), 상기 제1 보호층(40)상에 형성된 제2 보호층(50), 상기 터치센서(1)와 이방성 도전 접착층(70)에 의해 직접 전기적 연결되도록 접착되는 단자부(91)가 형성된 연성인쇄회로기판(90);을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스기판(10)의 일면상에 전극패턴(20)이 형성될 수 있다. 전극패턴(20)은 터치시의 입력좌표를 산출하기 위해 서로 교차되는 전극패턴(20)으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 교차되는 지점에서 절연패턴을 형성하여 베이스기판(10)의 동일면상에 전극패턴(20)을 형성할 수 있다. 또는, 베이스기판(10)의 일면상에 각각 독립적으로 전기적 연결되는 복수개의 단일 전극패턴(20)들이 형성되어, 각각의 전극패턴(20)으로 터치시의 입력좌표를 산출할수도 있으며, 여기서 전극패턴(20)의 구조 및 형상은 특별히 한정되지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 터치센서(1)는 베이스기판(10)의 일면에 제1 전극패턴(21)이 형성되고, 베이스기판(10) 타면에 제1 전극패턴(21)에 교차되는 제2 전극패턴(22)이 형성될 수 있다. 제1 전극패턴(21)과 제2 전극패턴(22)은 단일 베이스기판(10)의 양면에 각각 형성될 수 있으나, 별개의 베이스기판(10)에 각각 제1 전극패턴(21)과 제2 전극패턴(22)이 형성되어 접합되어 터치센서(1)를 구현할 수도 있다.

기타, 터치센서(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 구조에 한정되는 것은 아니며, 외부 접속단자인 연성인쇄회로기판(90)(Flexible Printed Circuit Board)과의 접속부를 형성할 수 있는 구조라면 본 발명의 실시예에 모두 포함될 수 있음은 물론이다.

도 3 및 도 4는 터치센서(1)가 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와의 전기적 접속을 위해 형성된 전극패드(30a)를 도시하기 위한 터치센서(1)의 일 평면도이다. 전극패턴(20)의 전기적 연결을 위해 전극패턴(20) 일단으로부터 연장되어 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 직접 전기적 연결되는 전극패드(30a)를 형성한 전극배선(30)이 형성된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 터치센서(1)의 전극패턴(20)의 전기적 연결을 위한 제1 전극패드(31a)를 포함한 제1 전극배선(31)과, 제2 전극패턴(22)의 전기적 연결을 위한 제2 전극패드(32a)를 포함한 제2 전극배선(32)이 형성되고, 제1 전극패드(31a) 및 제2 전극패드(32a)에 각각 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)가 전기적으로 접속된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도시된 도면은, 터치센서(1)가 베이스기판(10)의 양면에 각각 전극패턴(20)이 형성된 것으로, 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)가 터치센서(1)의 상부 및 하부의 전극패드(30a)에 각각 전기적 접속되는 것을 도시하고 있다.

본 발명의 일실시예인 터치센서모듈은, 전극패턴(20)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 이방성 도전 접착층(70)으로 직접 전기적 연결을 함과 동시에, 터치센서(1)의 양면에 방습기능의 제1 보호층(40)을 형성하고, 어느 일면에 터치센서(1) 보호를 위해 일정 강도 이상을 갖는 제2 보호층(50)을 형성한다. 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)은 터치센서(1)의 일면 또는 타면을 전체적으로 커버하도록 형성되고, 제1 보호층(40) 또는 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)상에 이방성 도전 접착층(70)을 별도의 지그로 열압착함으로써 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 터치센서(1)의 전극패드(30a)를 도전볼(71)을 통해 직접 전기적 연결시킨다.

따라서, 본 발명의 일실시예는 이방성 도전 접착층(70)의 열압착공정을 통해 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 이방성 도전 접착층(70) 내에 포함된 도전볼(71)을 통해 직접 전기적으로 연결시킴과 동시에, 전극패드(30a)와 단자부(91)의 접속영역을 포함한 전 영역에서 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 통해 방습 및 외부 환경에 의한 크랙 등을 방지하기 위한 소정의 경도를 효과적으로 확보하기 위한 것이다. 또한, 터치센서모듈과 디스플레이부가 결합될 때, 양면 접착 테이프(DAT) 등에 의해 외측 테두리부분에 접착제가 도포되어 결합되는 경우에는 터치센서모듈과 디스플레이부 사이의 형성된 이격공간에서 예상치 못한 접촉으로의 터치센서(1) 오작동이나, 외부 스크래치에 의한 시인성의 저감 및 기타 다양한 문제가 발생될 수 있어, 디스플레이부와 결합되는 터치센서(1)의 일면의 소정 경도의 확보는 터치센서(1)의 작동 성능이나 그 신뢰성에 매우 중요한 요소이다.

이하에서는, 이러한 본 발명의 일실시예를 효과적으로 구현하기 위한 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)의 구조 및 기타 재질이나 물성에 관한 기술적 구성을 이하에서 설명하기로 한다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)가 전기적 연결되는 결합부에서, 이방성 도전 접착층(70) 내에 포함된 도전볼(71)은 전극패드(30a)와 단자부(91)를 직접적으로 전기적 연결시키고, 도전볼(71)이 형성된 이외의 전극패드(30a) 영역상에서는 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)의 층간구조를 그대로 유지함으로써, 터치센서(1) 전면에서 전극패턴(20)이나 전극배선(30)의 수분침투 방지와 더불어 터치센서모듈의 노출면상에서 소정의 경도를 확보할 수 있다. 이때, 후술하는 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 터치센서(1)의 전극패드(30a) 간의 전기적 접속방법에서와 같이, 별도의 지그를 통해 이방성 도전 접착층(70)을 열압착 하는 과정에서 도전볼(71)이 효과적으로 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 관통할 수 있어야 한다. 이방성 도전 접착층(70)을 열압착 하여 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 터치센서(1)의 전극패드(30a)를 전기적으로 접속 및 접착한 후, 경화단계를 거쳐 제2 보호층(50)에 소정 경도를 효과적으로 구현함으로써 터치센서(1) 외측면에서의 크랙이나 오염 및 기타 손상을 방지할 수 있다.

터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)가 접속된 영역상의 확대 단면도를 도시한 도 5b에서와 같이, 전극패드(30a)와 단자부(91)의 접착영역에서는 이방성 도전 접착층(70)내에 포함된 절연층과 더불어 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 적층구조를 유지함으로써 터치센서(1) 전면을 보호할 수 있다. 여기서, 제1 보호층(40)이나 절연층은 터치센서(1)의 일면을 보호하는 것으로 주로 방습기능을 하도록 형성되며, 2 보호층은 터치센서(1)의 외측 노출면상에 소정의 경도를 확보하기 위한 보호층으로 형성된다. 터치센서(1)의 일측에는 강화유리 등으로 이루어진 윈도우기판(60)이 형성된 점을 고려하면, 윈도우기판(60)이 형성되지 않는 터치센서(1) 타측상에 제2 보호층(50)을 형성하여 터치센서모듈의 외측을 소정 경도의 보호층으로 보호할 수 있다.

도 5b에 도시된 것은, 이방성 도전 접착층(70) 내에 포함된 절연층, 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)이 적층된 구조를 도시하고 있지만, 본 발명의 일실시예는 적어도 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 포함된 보호층의 적층구조를 그대로 유지하면서, 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 터치센서(1)의 전극패드(30a)가 직접 전기적 연결될 수 있는 구성 및 이점을 갖는다.

제1 보호층(40)은 주로 터치센서(1)의 전극패턴(20), 전극배선(30) 및 전극패드(30a) 전체를 커버하도록 형성되며, 외부로부터의 수분 침투를 전면적으로 차단할 수 있다. 제1 보호층(40)은 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)의 전기적 연결을 위해 이방성 도전 접착층(70)을 열압착 하는 공정에서 이방성 도전 접착층(70) 내의 도전볼(71)이 효과적으로 관통할 수 있어야 한다. 따라서, 제1 보호층(40)은 열가소성 수지로 형성된다. 즉, 제1 보호층(40)의 구체적인 재질은 아크릴수지, 폴리올레핀수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지 등으로 형성되거나 이들의 조합으로 형성될 수 있다.

열가소성 수지로 형성되면서, 이방성 도전 접착층(70)의 열압착시에 효과적으로 도전볼(71)이 제1 보호층(40)을 관통할 수 있도록 제1 보호층(40)의 유리전이온도가 이방성 도전 접착층(70)의 열압착시에 가해지는 온도보다 낮게 형성되어야 한다. 그렇게 함으로써 이방성 도전 접착층(70)의 열압착공정시에 제1 보호층(40)이 고무상태(rubbery)로 유동성을 갖게 되어 이방성 도전 접착층(70) 내에 포함된 도전볼(71)이 제1 보호층(40)을 용이하게 관통함으로써 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)이 단자부(91)를 전기적으로 직접 연결시킬 수 있는 것이다. 구체적으로, 이방성 도전 접착층(70)의 열압착시에 가해지는 온도가 120℃ 내지 180℃ 일 때, 제1 보호층(40)의 유리전이온도는 10℃ 내지 100℃로 형성되는 것이 적절하다.

제1 보호층(40)은 상술한 바와 같이, 이방성 도전 접착층(70)의 열압착시에 효과적으로 도전볼(71)이 관통함과 동시에, 터치센서(1)의 방습을 위한 보호층으로 기능하기 위하여 그 두께는 1㎛ 내지 30㎛으로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2㎛ 내지 15㎛로 형성될 수 있다. 제1 보호층(40)이 효과적인 방습기능을 하기 위해서는 제1 보호층(40)상에 핀홀(pinhole)이 형성되어서는 안되기 때문이다. 즉, 제1 보호층(40)의 두께가 1㎛ 또는 2㎛ 미만으로 형성되면, 제1 보호층(40)이 액상인 경우에 코팅공정, 필름형태인 경우 필름제조공정에서 상술한 핀홀이 형성되어 방습기능 자체를 하지 못할 수 있다. 또한, 15㎛ 또는 30㎛를 초과하는 두께에서는 이방성 도전 접착층(70)의 도전볼(71)이 관통이 용이하지 못함에 따라 전극패드(30a)와 단자부(91)를 전기적으로 접속시키는 과정에서의 전기적인 신뢰성이 급격이 저하된다.

제1 보호층(40)은 방습기능과 더불어, 터치센서(1)의 활성영역 즉, 디스플레이부로부터 출력되는 영상의 시인성을 확보하기 위한 광특성을 개선하기 위해 나노 크기의 필러를 더 포함할 수 있다. 여기서, 필러는 이산화규소(SiO₂), 이산화타이타늄(TiO₂) 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.

제1 보호층(40)을 터치센서(1)상에 형성하는 방법은 제1 보호층(40)이 액상 형태로 되어있는 경우와 필름형태로 되어 있는 경우에 따라 다르게 적용될 수 있다. 액상형태로 형성된 경우에는 코마코터(comma coater), 슬롯다이코터(slot die coater), 스프레이 코터(spray coater) 등을 사용하여 코팅할 수 있고, 필름 형태인 경우에는 라미네이터(laminator)를 사용하여 형성할 수 있다. 이 밖에도 그 형성방법은 여기에 설명한 내용 및 종류에 한정되는 것은 아니다.

제2 보호층(50)은 상술한 제1 보호층(40)상에 형성된다. 제2 보호층(50)은 제1 보호층(40)과 더불어 보호층의 기능을 함과 동시에, 소정의 경도를 갖음으로써 터치센서(1) 외부 노출면상에 발생될 수 있는 외부 스크래치나 파손 및 크랙 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 터치센서모듈 일면의 최외측면상에서 윈도우기판(60)이 터치센서(1)의 보호기능을 함과 동시에 터치센서모듈 타면상의 노출면에는 제2 보호층(50)이 윈도우기판(60)과 실질적으로 유사한 기능을 할 수 있다.

터치센서모듈의 타면상에 디스플레이부가 결합되는 경우, 터치센서모듈과 디스플레이부는 결합면의 외측 양단에 접착제를 도포함으로써 내측에 이격공간이 형성될 수 있다. 이는 터치센서(1)와 디스플레이부가 투명접착층으로 전면 도포되는 경우, 디스플레이부로부터 출력되는 영상이 화질에 영향을 줄 수 있으므로, 영상이 출력되는 영역 이외의 테두리 영역에 접착제인 양면 접착 테이프(DAT)를 통해 결합하는 것이다. 이때, 디스플레이부와 마주보는 터치센서모듈의 대응면에 스크래치가 형성되거나, 울퉁불퉁한 조도가 형성되는 경우, 디스플레이부로부터 출력되는 영상이 터치센서모듈의 노출면상에서 난반사 또는 굴절을 일으켜 전체적인 디스플레이장치의 시인성을 저감시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 터치센서(1) 외측 노출면에 불규칙한 조도 등 돌출된 부분이 디스플레이부와 접촉되는 경우에는 터치센서(1)의 오작동으로 인한 터치센서(1) 및 이를 포함한 디스플레이장치의 작동 신뢰성이나 구동성능에 심각한 영향을 줄 수 있다.

그러므로, 제2 보호층(50)은 보호층으로써 소정의 강도를 갖기 위해 경화성 수지로 형성되는 것이 적절하다. 열경화성수지 또는 UV경화성 수지를 적용할 수 있다.

열경화성 수지의 경우, 아크릴수지, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. UV 경화형 수지는 아크릴 수지나 UV 경화가 가능하도록 개질된 에폭시-아크릴 수지, 우레탄-아크릴 수지, 에스테르-아크릴 수지 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.

열경화성 수지의 경우에 경화온도는 이방성 도전 접착층(70)의 열압착 공정시에 가해지는 온도보다 크도록 형성되어야 한다. 이는 이방성 도전 접착층(70)에 의한 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)의 전기적 연결을 위한 공정중에 제2 보호층(50)이 먼저 경화되지 않도록 하여 도전볼(71)이 효과적으로 제2 보호층(50)을 관통하도록 하는 것이다. 이방성 도전 접착층(70)의 열압착시에 가해지는 온도가 제2 보호층(50)에 전달되는 과정에서 일정부분 냉각되는 것을 고려하면, 제2 보호층(50)의 열경화성수지의 경화온도는 이방성 도전 접착층(70)의 열압착 온도보다 크되, 실질적으로 열압착 온도보다 30도가 냉각된 온도보다 큰 경화온도를 갖는 것이 적절하다. 이렇게, 이방성 도전 접착층(70)의 열압착에 의해 이방성 도전 접착층(70)에 포함된 도전볼(71)이 제2 보호층(50)과 제1 보호층(40)을 관통하여 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 전기적으로 연결시킨 후, 보다 높은 온도로 제2 보호층(50)을 경화시킴으로서 제2 보호층(50)의 효과적으로 소정의 경도를 구현할 수 있다.

UV경화형 수지의 경우에는 제1보호층위에 제2보호층을 형성하고 경화시키지 않은 상태에서 이방성도전접착층을 이용하여 열압착공정으로 FPCB와 터치센서를 전기적으로 연결시킨후 UV경화를 하여 제2보호층을 경화시켜 경도를 확보할 수 있다.

제2 보호층(50)의 두께는 0.1㎛ 내지 20㎛로 형성되며, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 내지 5㎛로 형성될 수 있다. 제2 보호층(50)의 두께가 0.1㎛ 또는 0.2㎛ 미만으로 형성된 경우에는 터치센서(1) 외측면에 필요한 소정의 강도를 구현하기 어렵고, 5㎛ 또는 20㎛를 초과하는 경우에는 소정 강도 이상에서 크랙이 발생하거나 파손되어 제2 보호층(50)의 기능을 발휘할 수 없다.

또한, 터치센서(1) 타면상에 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 함께 형성되는 경우에, 제1 보호층(40)의 두께를 D1, 제2 보호층(50)의 두께를 D2라고 하면,

1/10×D1 < D2 < 1/2×D1

상기의 관련식을 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다. 제2 보호층(50)의 두께가 1/10×D1 이하인 경우에는 제2 보호층(50)의 효과적인 경도의 구현이 어렵고, 1/2×D1 이상인 경우에는 제2 보호층(50)의 경화시에 발생되는 수축응력에 의해 제1 보호층(40)이 변형되거나, 박리되어 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)의 보호층 구조를 효과적으로 유지할 수 없다.

또한, 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)은 함께 형성되어야 하며, 제2 보호층(50)만으로 방습기능 및 소정의 경도를 유지하기 위해서는 일정 두께이상으로 구현되어야 하는데, 이러한 경우 제2 보호층(50)이 부서기지 쉬워 크랙이나 파손이 발생될 위험이 높으므로, 방습기능과 더불어 소정 경도를 유지하기 위해서는, 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 개별적으로 각각 형성함으로서 터치센서(1)의 방습 및 경도의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이다.

제2 보호층(50)도 제1 보호층(40)과 마찬가지로 광특성 개선을 위한 필러를 더 포함 할 수 있고, 그 재질이 액상형태인지 필름형태인지에 따라 각각의 코팅방법으로 형성할 수 있다. 이에 대한 설명은 제1 보호층(40)의 해당되는 설명과 중복되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 나머지 각 구성에 대해 설명한다.

베이스기판(10)은 소정강도 이상을 보유한 재질로써 투과율이 85%이상을 갖는 것으로 디스플레이부(60)의 영상이 출력될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COP), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 베이스기판(10)의 일면에는 전극패턴(20)이 형성될 수 있으므로 베이스기판(10)과 전극패턴(20) 사이의 접착력을 향상시키기 위해서 베이스기판(10)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리 등을 수행하 여 표면처리층을 형성할 수 있다.

전극패턴(20)은, 금속세선으로 형성되는 메쉬패턴으로 형성되는 것이 적절하며, 그 메쉬패턴을 이루는 형상은 사각형, 삼각형, 오각형 등의 다각형의 형상으로 구현할 수 있으며, 다양한 다각형의 조합으로 불규칙한 메쉬패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다. 전극패턴(20)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 또는 이들 합금으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택한 것으로 메쉬패턴(Mesh Pattern)을 형성할 수 있다.

한편, 전극패턴(20)은 상술한 금속 이외에도 은염(銀鹽) 유제층을 노광/현상하여 형성된 금속 은과, ITO(Indium Thin Oxide) 등의 금속산화물이나, Ag, Cu의 나노와이어 형태로 제작된 도전체와 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 PEDOT/PSS 등의 전도성 고분자를 이용하여 형성할 수도 있다.

전극패턴(20)의 형성방법은 건식 공정, 습식 공정 또는 다이렉트(direct) 패터닝 공정으로 형성할 수 있다. 여기서, 건식공정은 스퍼터링(Sputtering), 증착(Evaporation) 등을 포함하고, 습식 공정은 딥 코팅(Dip coating), 스핀 코팅(Spin coating), 롤 코팅(Roll coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 등을 포함하며, 다이렉트 패터닝 공정은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing), 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 포함하는 것이다.

또한, 포토리소그래피를 이용하여, 기판상에 전극패턴(20)(12)상에 감광물질을 도포하고, 원하는 패턴으로 형성된 마스크를 이용하여 빛을 조사한다. 이때 빛을 받은 감광물질부분을 현상액으로 제거하거나, 빛을 받지 않은 부분을 현상액으로 제거하는 등 원하는 패턴을 형성하기 위한 현상공정을 진행한다 이후에, 감광물질이 특정 패턴으로 형성되고, 감광물질을 레지스트로 하여 에칭액으로 나머지 부분을 제거한 후, 감광물질을 제거하면, 원하는 패턴의 전극패턴(20)(12)을 제작할 수 있다.

전극배선(30)은 전극패턴(20)으로부터 전기적 신호를 전달받도록 전기적 연결되도록각 전극패턴(20)의 일단 또는 타단으로부터 연장되어 형성된다(도 3 및 도 4 참조). 전극배선(30)은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing) 또는 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 이용하여 인쇄할 수 있다. 또한, 전극배선(30)의 재료로는 전기 전도도가 뛰어난 은 페이스트(Ag paste) 또는 유기은으로 조성된 물질을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 ITO(Indium Tin Oxide), Ag 나노와이어(Nanowire) PEDOT/PSS, CNT(Carbon Nanotube), 그래핀(Graphene), ZnO(Zinc Oxide) 또는 AZO(Al-doped Zinc Oxide) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 전극배선(30)은 일단부에 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 전기적 접속을 하기 위한 전극패드(30a)가 형성된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전극배선(31)상에는 제1 전극패드(31a)가 제2 전극배선(32)상에는 제2 전극패드(32a)가 각각 형성될 수 있다. 전극패드(30a)는 전극배선(30)보다 넓은 폭으로 형성하여 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와의 전기적 접속의 신뢰성을 효과적으로 확보할 수 있다.

도 6 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 연성인쇄회로기판(90)과의 전기적 접속영역의 제조방법 및 접속방법을 도시한 공정도이다.

도 6 내지 도 13에서는 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)의 전기적 접속 구조 및 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 나타내기 위한 개략도로써, 설명의 용이성을 위해 터치센서(1)상에 전극패드(30a)만을 별도로 도시하여 설명하며, 터치센서(1) 및 터치센서(1)상의 전극패드(30a)의 구조 및 기능은 상술한 내용과 동일하므로 도면의 도시 및 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 6 내지 도 13은 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 함께 형성된 터치센서(1)의 일면만을 부분적으로 도시한 것이다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 터치센서(1)상에 전극패드(30a)가 형성된다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치센서(1)의 전극패드(30a)상에 제1 보호층(40)이 형성된다. 제1 보호층(40)의 재질 및 구조 기타 상세한 설명은 상술하였으므로 생략하기로 한다.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 보호층(40)상에 제2 보호층(50)을 형성한다. 제2 보호층(50)의 재질 및 구조 역시 이미 상술한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 전극패드(30a)상에 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)와 전기적 접속을 위한 이방성 도전 접착층(70)이 형성된다. 이방성 도전 접착층(70)은 내부에 도전볼(71)이 포함된 절연재질로 형성된다. 이방성 도전 접착층(70)을 일정온도의 조건으로 별도 지그로 가압함으로써, 압착되는 방향으로 도전볼(71)이 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 전기적으로 연결하는 것이다.

다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 전극패드(30a)에 대응되는 위치에 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 전기적으로 연결시킨다. 이 때, 전극패드(30a)와 단자부(91) 사이에 이방성 도전 접착층(70)을 압착 결합하기 위해 별도의 지그로 가압한다.

다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 지그로 이방성 도전 접착층(70)을 압착하는 경우, 도전볼(71)은 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 관통하여 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 전기적 연결시킨다. 이때, 이방성 도전 접착층(70)의 압착과정에서 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 도전볼(71)에 의해 관통하기 위한 개별적인 조건 및 구조는 이미 상술하였으므로 생략한다. 지그에 의해 압착하는 과정에서 이방성 도전 접착층(70) 내의 절연소재가 외부로 흘러나오게 되며, 이는 이후에 터치센서(1)의 보호층으로 함께 기능할 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 지그에 의해 이방성 도전 접착층(70)이 압착된 이후에도, 전극패드(30a)와 단자부(91)의 접속영역상에 도전볼(71) 이외의 영역에서는 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)의 보호층의 적층구조가 그대로 유지됨으로써, 터치센서(1) 일면 전체를 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)이 효과적으로 커버할 수 있다.

다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 경화단계를 거쳐, 제2 보호층(50)을 소정의 경도를 갖도록 형성한다. 제2 보호층(50)은 본 단계에서 경화되어 소정의 경도를 갖게 되므로, 이방성 도전 접착층(70)의 압착과정에서는 경화되지 않는 조건을 갖는 것이 바람직하며, 이에 대한 상세한 설명은 상술하였으므로 생략하기로 한다.

마지막으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 경화단계를 거쳐, 최종적으로 형성된 터치센서모듈은, 터치센서(1)의 일면상에 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)이 그대로 유지되면서, 이방성 도전 접착층(70)에 포함된 도전볼(71)이 제1 보호층(40)과 제2 보호층(50)을 관통하여 터치센서(1)의 전극패드(30a)와 연성인쇄회로기판(90)의 단자부(91)를 효과적으로 전기적 접속시킨다.

도 6 내지 도 13에 공정상에서 표현된 터치센서(1), 전극패드(30a), 이방성 도전 접착층(70), 제1 보호층(40) 및 제2 보호층(50)의 구성은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서모듈의 상술한 구성과 실질적으로 동일한 것으로, 각 구성의 설명은 상술한 내용과 중복되므로 여기서는 생략하기로 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

터치센서: 1 베이스기판: 10
전극패턴: 20 제1 전극패턴: 21
제2 전극패턴: 22 전극배선: 30
전극패드: 30a 제1 전극배선: 31
제1 전극패드: 31a 제2 전극배선: 32
제2 전극패드: 32a 제1 보호층: 40
제2 보호층: 50 윈도우기판: 60
이방성 도전 접착층: 70 도전볼: 71
단자부: 91 연성인쇄회로기판: 90
제1 보호층 두께: D1 제2 보호층 두께: D2

Claims

터치센서;
상기 터치센서상에 형성된 제1 보호층;
상기 제1 보호층상에 형성된 제2 보호층;
상기 터치센서와 이방성 도전 접착층에 의해 직접 전기적 연결되도록 접착되는 단자부가 형성된 연성인쇄회로기판;을 포함하며,
상기 터치센서는
베이스기판;
상기 베이스기판상에 형성된 전극패턴;
상기 전극패턴의 전기적 연결을 위해 일단에 전극패드가 형성된 전극배선;을 포함하고,
상기 이방성 도전 접착층에 포함된 도전볼은 상기 전극패드와 상기 단자부를 직접 전기적 연결되도록 형성되고,
상기 이방성 도전 접착층의 도전볼 형성영역 이외의 영역상에 상기 제1 보호층 및 제2 보호층이 순차적으로 적층된 터치센서모듈.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 이방성 도전 접착층의 접착영역상에는 도전볼 이외의 영역상에 상기 이방성 도전 접착층에 포함된 절연층, 상기 제1 보호층 및 제2 보호층이 순차적으로 적층된 터치센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 전극패턴은
상기 베이스기판의 일면상에 형성된 제1 전극패턴; 및
상기 베이스기판의 타면상에 형성된 제2 전극패턴을 포함하고,
상기 전극배선은
상기 베이스기판 일면상에 상기 제1 전극패턴의 전기적 연결을 위해 일단부에 제1 전극패드가 형성된 제1 전극배선; 및
상기 베이스기판 타면상에 상기 제2 전극패턴의 전기적 연결을 위해 일단부에 제2 전극패드가 형성된 제2 전극배선을 포함하며,
상기 제1 보호층은 상기 제1 전극패턴, 제1 전극배선 및 제2 전극패턴, 제2 전극배선을 커버하도록 형성되며,
상기 제2 보호층은 상기 베이스기판의 일면 또는 타면에 형성된 적어도 어느 하나의 제1 보호층상에 형성된 터치센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 보호층은 열가소성 수지로 형성되며,
상기 제1 보호층의 유리전이온도는 상기 이방성 도전 접착층의 열압착시의 온도보다 낮은 터치센서모듈.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 보호층은
아크릴수지, 폴리올레핀수지 또는 이들의 조합으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 보호층은 광특성 개선을 위한 필러를 포함하되,
상기 필러는 이산화규소(SiO₂), 이산화타이타늄(TiO₂) 또는 이들의 조합으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 보호층의 두께는 1㎛ 내지 30㎛으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 보호층의 두께는 2㎛ 내지 15㎛으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 5에 있어서,
상기 이방성 도전 접착층의 열압착시의 온도는 120℃ 내지 180℃ 일 때,
상기 제1 보호층의 유리전이온도는 10℃ 내지 100℃로 형성된 터치센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 보호층은 열경화성 또는 UV경화성 수지로 형성되며,
상기 제2 보호층의 열경화온도는 상기 이방성 도전 접착층의 경화온도보다 큰 터치센서모듈.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 보호층의 두께는 0.1㎛ 내지 20㎛로 형성된 터치센서모듈.
청구항 12에 있어서,
상기 제2 보호층의 두께는 0.2㎛ 내지 5㎛로 형성된 터치센서모듈.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 보호층의 열경화성 수지의 열경화온도는 상기 이방성 도전 접착층의 경화온도에서 30℃를 뺀 온도보다 큰 터치센서모듈.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 보호층은 광특성 개선을 위한 필러를 포함하되,
상기 필러는 이산화규소(SiO₂), 이산화타이타늄(TiO₂) 또는 이들의 조합으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 보호층의 두께를 D1, 제2 보호층의 두께를 D2라고 할 때,
1/10×D1 < D2 < 1/2×D1
상기의 관계식을 만족하도록 형성된 터치센서모듈.
청구항 11에 있어서,
상기 열경화성 수지는
아크릴수지, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지 또는 이들의 조합으로 형성된 터치센서모듈.
청구항 11에 있어서,
UV 경화성 수지는 아크릴 수지나 UV 경화가 가능하도록 개질된 에폭시-아크릴 수지, 우레탄-아크릴 수지, 에스테르-아크릴 수지 또는 이들의 조합으로 형성된 터치센서모듈