KR102175679B1 - 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패드 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 전극 부재는, 제1 기재; 상기 제1 기재 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 기재 상에 배치되는 압력감지층을 포함한다.
Description
본 기재는 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패드 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대용 컴퓨터의 휴대성이 강조되면서 휴대용 컴퓨터의 두께가 점점 얇아지고 있는 추세이다. 두께가 얇은 휴대용 컴퓨터를 생산하기 위해서는 휴대용 컴퓨터의 본체에 해당하는 부분을 얇게 만들어야 한다.
한편, 휴대용 컴퓨터는 사용자의 손가락 등을 터치하는 터치 패드를 포함하는데, 최근 이러한 터치 패드의 활용성이 증가하면서 감성 터치 및 멀티 터치에 대한 요구가 급증하고 있다.
실시예는 압력을 감지할 수 있는 전극 부재 및 이를 포함하는 터치 패드 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 전극 부재는, 제1 기재; 상기 제1 기재 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 기재 상에 배치되는 압력감지층을 포함한다.
실시예에 따른 전극 부재는 압력감지층을 포함한다. 상기 압력감지층은 압력 인식을 통해 터치 압력 세기에 따른 다양한 촉감을 제시할 수 있고 사용자 경험을 확대할 수 있다.
즉, 상기 압력감지층을 통해 압력의 크기에 따른 입체적인 터치 구현이 가능하고, 손가락 거리에 따른 근거리 또는 원거리의 터치가 가능하다.
일례로, 상기 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 강한 진동이 발생할 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 약한 진동이 발생할 수 있다.
또는 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면에 입력되는 문자 또는 선의 굵기가 굵게 입력될 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면에 입력되는 문자 또는 선의 굵기가 얇게 입력될 수 있다.
또는, 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면 내에서 더 멀리 위치하는 정보를 입력할 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면 내에서 가까이 위치하는 정보를 입력할 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 압력감지층을 통해 다양한 3D 입체 인터페이스(interface)를 구현할 수 있다.실시예에서는 전극 부재의 두께가 전체적으로 감소하여 곡면 터치 패드나 플렉서블 터치 패드를 구현할 수 있다.
실시예에서는 전극 부재는 저항막 방식으로 작동할 수 있다. 따라서, 저항막 멀티터치를 구현할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 전극 부재는 다양한 크기의 제품에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전극 부재의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 다른 실시예에 따른 전극 부재의 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 터치 패드 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 다른 실시예에 따른 전극 부재의 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 터치 패드 장치의 분해 사시도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 전극 부재를 상세하게 설명한다.
실시예에 따른 전극 부재(100)는 커버기판(10), 제1 기재(21), 제1 전극(30), 제2 기재(22), 제2 전극(40) 및 압력감지층(60)을 포함할 수 있다.
상기 커버기판(10)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 커버기판(10)의 두께는 약 0.2 mm 내지 2 mm 일 수 있다. 상기 커버기판(10)의 상면에 터치가 이루어질 수 있다.
상기 제1 기재(21)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 기재(21)는 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 기재(21)는 폴리이미드(PI) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제1 기재(21)의 두께는 약 0.02 mm 내지 약 0.2 mm 일 수 있다.
상기 제1 기재(21) 상에는 제1 전극(30)이 배치된다. 상기 제1 전극(30)은 제 1 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 전극(30)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 전극(30)은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 더욱 우수한 전기 전도도를 나타낼 수 있어 전극 특성을 향상할 수 있다
상기 제1 기재(21) 상에 압력감지층(60)이 배치될 수 있다. 상기 압력감지층(60)은 상기 제1 전극(30) 상에 배치될 수 있다.
상기 압력감지층(60)은 압전 고분자 재료를 포함한다. 일례로, 상기 압력감지층(60)은 FSR(force sensing resistor), CNT(carbon nano tube), carbon black, nanocomposite, piezo-electric materials 또는 polyvinylidene fluoride (PVDF)를 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 등의 다양한 고분자 재료를 포함할 수 있다. 상기 압력감지층(60)은 상기 고분자 재료에 전도성 물질을 첨가하여 스크린 프린팅 공정으로 형성할 수 있다.
상기 압력감지층(60)은 압전효과를 발생시킬 수 있다. 압전효과란, 어떠한 물질에 압력을 가하면 전압이 발생하는 현상이며 반대로 전압을 걸어주면 물질이 팽창하거나 수축하게 되는 현상이다.
상기 압력감지층(60)은 압력 인식을 통해 터치 압력 세기에 따른 다양한 촉감을 제시할 수 있고 사용자 경험을 확대할 수 있다.
즉, 상기 압력감지층(60)을 통해 압력의 크기에 따른 입체적인 터치 구현이 가능하고, 손가락 거리에 따른 근거리 또는 원거리의 터치가 가능하다.
일례로, 상기 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 강한 진동이 발생할 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 약한 진동이 발생할 수 있다.
또는 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면에 입력되는 문자 또는 선의 굵기가 굵게 입력될 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면에 입력되는 문자 또는 선의 굵기가 얇게 입력될 수 있다.
또는, 전극 부재에 높은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면 내에서 더 멀리 위치하는 정보를 입력할 수 있다. 이와 반대로, 전극 부재에 낮은 강도의 터치가 이루어졌을 때, 화면 내에서 가까이 위치하는 정보를 입력할 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 압력감지층(60)을 통해 다양한 3D 입체 인터페이스(interface)를 구현할 수 있다.
한편, 상기 커버기판(10) 하면에 제2 기재(22)가 배치될 수 있다. 상기 제2 기재(22)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 기재(22)는 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 기재(22)는 폴리이미드(PI) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제2 기재(22)의 두께는 약 0.02 mm 내지 약 0.2 mm 일 수 있다.
상기 제2 기재(22) 상에는 제2 전극(40)이 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 전극(40)은 상기 제2 기재(22) 상에서 상기 제1 전극(30)과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(40)은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 기재(21) 및 상기 제2 기재(22) 사이에는 접착층(50)이 배치될 수 있다. 상기 접착층(50)은 상기 제1 기재(21) 또는 상기 제2 기재(22)의 테두리에만 배치될 수 있다. 상기 접착층(50)은 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층(50)은 UV 수지, 열경화 수지, 광학 필름 또는 광학 수지를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 접착층(50)을 통해 상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40) 사이에 공기층(50a)이 배치될 수 있다. 상기 공기층(50a)을 통해 상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40)이 통전할 때 힘의 크기를 인식할 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40)이 저항막 방식으로 위치를 인식함으로써 멀티터치를 구현할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 전극 부재에서 커버기판(10)은 곡면(C)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 커버기판(10)은 곡면(curved) 기판이거나 플렉서블(flexible) 기판 일 수 있다. 즉, 전극 부재는 플렉서블 전극 부재일 수 있다. 실시예에서는 전극 부재의 두께가 전체적으로 감소하고 유연성을 가져 곡면 터치 패드나 플렉서블 터치 패드를 구현할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 전극 부재에서 제1 전극(30)은 제1 접착층(31), 제1 전도층(32) 및 제1 도금층(33)을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층(31)은 상기 제1 기재(21)와 접촉할 수 있다. 상기 제1 접착층(31)은 상기 제1 기재(21)와 이 위에 형성되는 제1 전도층(32)과의 접착을 도와준다. 즉, 상기 제1 접착층(31)을 통해 상기 제1 기재(21)와 상기 제1 전극(30)과의 밀착력을 확보할 수 있다.
상기 제1 접착층(31)은 크롬, 티타늄, 니켈, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 접착층(31)은 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 상기 제1 접착층(31)이 에폭시 수지를 포함할 경우, 추가적인 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 제1 접착층(31)의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다.
이어서, 상기 제1 전도층(32)은 상기 제1 접착층(31) 상에 배치된다. 상기 제1 전도층(32)을 통해 상기 제1 전극(30)의 전기 전도도를 확보할 수 있다. 또한, 제1 전극(30)의 낮은 비저항을 구현할 수 있다.
상기 제1 전도층(32)은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 보다 우수한 전기 전도도를 나타낼 수 있어 제1 전극(30) 특성을 향상할 수 있다. 이때, 상기 제1 전도층(32)의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다.
이어서, 상기 제1 전도층(32) 상에 제1 도금층(33)이 배치된다. 상기 제1 도금층(33)은 상기 제1 전도층(32)의 상면에 형성될 수 있다. 상기 제1 전도층(32) 및 상기 제1 도금층(33)은 상하로 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제1 도금층(33)은 상기 제1 접착층(31) 및 상기 제1 전도층(32)의 측면을 둘러쌀 수 있다.
상기 제1 도금층(33)을 통해, 상기 제1 전도층(32)의 산화를 방지할 수 있다. 또한, 추후 상기 전극 부재가 휴대용 컴퓨터의 터치 패드에 적용될 경우, 회로 기판과의 본딩(bonding) 특성이 향상될 수 있다. 즉, 상기 전극 부재와 회로 기판 접합 시, 이방성도전필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 이용하는데, 이때, 상기 제1 도금층(33)을 통해 접합 특성이 향상될 수 있다.
상기 제1 도금층(33)은 주석, 구리, 은, 아연, 비스무트, 인듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 제1 도금층(33)은 2원 합금을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 도금층(33)은 주석-구리 합금, 주석-은 합금, 주석-아연 합금, 주석-비스무트 합금 또는 주석-인듐 합금을 포함할 수 있다.
상기 제1 도금층(33)이 주석-구리 합금을 포함할 때, 상기 구리는 약 0.7 % 포함될 수 있다. 상기 제1 도금층(33)이 주석-은 합금을 포함할 때, 상기 은은 약 3.5 % 포함될 수 있다. 상기 제1 도금층(33)이 주석-아연 합금을 포함할 때, 상기 아연은 약 9 % 포함될 수 있다. 상기 제1 도금층(33)이 주석-비스무트 합금을 포함할 때, 상기 비스무트는 약 16 % 내지 57 % 포함될 수 있다. 상기 제1 도금층(33)이 주석-인듐 합금을 포함할 때, 상기 인듐은 약 52 % 포함될 수 있다.
상기 제1 도금층(33)의 두께는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다.
한편, 제2 전극(40)도 이와 유사하게 제2 접착층(41), 제2 전도층(42) 및 제2 도금층(43)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40)을 통해 전극 특성을 향상할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(30) 및 상기 제2 전극(40)은 투명 전극일 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 터치 패드가 투명하게 구현될 수 있고, 디자인의 다양성을 확보할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 터치 패드 장치를 설명한다.
실시예에 따른 터치 패드 장치는, 휴대용 컴퓨터일 수 있다. 실시예에 따른 터치 패드 장치는 전극 부재(1000), 터치 시트(3000) 및 회로 기판(2000)을 포함한다.
상기 전극 부재(1000)는 터치 영역(TA)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 상기 전극 부재(1000)는 앞서 설명한 실시예에 따른 전극 부재(100)일 수 있다. 즉, 상기 전극 부재(1000)는 제1 기재, 상기 제1 기재 상에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 압력감지층을 포함을 포함할 수 있다. 따라서, 두께가 얇으면서도 압력을 감지할 수 있는 3D 터치 패드 장치를 구현할 수 있다.
상기 전극 부재(1000)의 상면에는 터치 시트(3000)가 배치된다. 상기 터치 시트(300)는 상기 터치 영역(TA)을 보호할 수 있다. 또한, 상기 터치 시트(3000)는 사용자의 터치감을 개선할 수 있다.
이어서, 상기 전극 부재(1000)의 하면에 상기 전극 부재(1000)와 전기적으로 연결되는 회로 기판(2000)을 포함한다. 상기 회로 기판(2000)은 인쇄 회로 기판으로써, 터치 패드 장치를 구성하기 위한 각종 부품들이 실장될 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 제1 기재;
상기 제1 기재 상에 배치되는 제1 전극; 및
상기 제1 기재 상에 배치되는 압력감지층을 포함하고,
상기 제 1 전극은,
상기 제 1 기재 상에 배치되는 접착층;
상기 접착층 상에 배치되는 전도층; 및
상기 전도층 상에 배치되는 도금층을 포함하고,
상기 접착층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛이고,
상기 전도층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛이고,
상기 도금층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고,
상기 접착층은 크롬, 티타늄, 니켈, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질 또는 에폭시 수지를 포함하고,
상기 전도층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함하고,
상기 도금층은 주석, 구리, 은, 아연, 비스무트, 인듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함하는 전극 부재. - 제1항에 있어서,
상기 제1 기재 상에 배치되는 제2 기재; 및
상기 제2 기재 상에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 서로 마주보며 배치되는 전극 부재. - 제1항에 있어서,
상기 압력감지층은 상기 제1 전극 상에 배치되는 전극 부재. - 제1항에 있어서,
상기 압력감지층은 압전 고분자 재료를 포함하는 전극 부재. - 제1항에 있어서,
상기 압력감지층은 FSR(force sensing resistor), CNT(carbon nano tube), carbon black, nanocomposite, piezo-electric materials 및 polyvinylidene fluoride (PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함하는 전극 부재. - 제2항에 있어서,
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 사이에 접착층이 배치되고,
상기 접착층은 상기 제1 기재 또는 상기 제2 기재의 테두리에만 배치되는 전극 부재. - 제2항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 이격되어 배치되는 전극 부재.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 제1 기재 또는 상기 제2 기재 상에 커버기판이 배치되는 전극 부재. - 제1항에 있어서,
상기 전극 부재는 플렉서블(flexible)한 전극 부재. - 입력 위치를 검출하는 터치 영역에 배치되는 전극 부재; 및
상기 전극 부재와 접합되는 회로 기판을 포함하고,
제1 기재;
상기 제1 기재 상에 배치되는 제1 전극; 및
상기 제1 기재 상에 배치되는 압력감지층을 포함하고,
상기 제 1 전극은
상기 제 1 기재 상에 배치되는 접착층;
상기 접착층 상에 배치되는 전도층; 및
상기 전도층 상에 배치되는 도금층을 포함하고,
상기 접착층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛이고,
상기 전도층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛이고,
상기 도금층의 두께는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고,
상기 접착층은 크롬, 티타늄, 니켈, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질 또는 에폭시 수지를 포함하고,
상기 전도층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함하고,
상기 도금층은 주석, 구리, 은, 아연, 비스무트, 인듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함하는 터치 패드 장치.
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