KR102288183B1 - 촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

진동이 발생하는 피부착체에도 용이하게 사용 가능한 촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하고, 제1금속박막층을 패터닝하여 금속메쉬형태의 터치센서전극, 터치센서배선 및 촉감소자배선을 형성하는 단계; 금속메쉬층 상에 절연물질을 도포하여 절연층을 형성하고, 절연층을 패터닝하여 전극을 연결할 수 있는 구조를 형성하는 단계; 및 절연층 상에 제2금속박막층을 형성하고, 제2금속박막층을 패터닝하여 연결전극 및 촉감소자를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법{Touch sensor device including pressure sensor and manufacturing method thereof}
본 발명은 촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 진동이 발생하는 피부착체에도 용이하게 사용 가능한 촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
터치센서는 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), EL(electroluminescence) 등의 평판 디스플레이를 비롯한 각종 화상표시장치의 표시면에 설치되는 입력장치로, 직관적이고 다양한 UI(user interface) 및 UX(user experience)를 구현할 수 있어 대부분의 모바일 기기 및 디지털 가전에 채택되어 활용되고 있다.
최근에는 사용자의 터치 입력을 감지하는 것에 그치지 않고, 사용자의 터치 입력에 대한 피드백으로 사용자의 손가락 또는 사용자의 스타일러스 펜으로 다양한 촉각을 느끼게 하는 햅틱(haptic) 효과를 제공할 수 있는 촉감소자가 추가되는 경향이다.
이러한 촉감소자로 ERM(Eccentric Rotating Mass)이 적용된 촉감소자, LRA(Linear Resonant Actuator)가 적용된 촉감소자, 압전 세라믹 액츄에이터 (Piezo Ceramic Actuator)가 적용된 촉감소자 등이 제안되었다.
그러나, 이러한 촉감소자들은 불투명한 재료로 구성되고, 표시 장치의 특정 부분이 아닌 표시 장치 전체를 진동시키고, 내구성이 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있다는 문제점을 갖는다. 특히, 이러한 촉감소자들은 모두 진동을 통해 사용자에 터치입력에 대한 피드백을 제공하는데, 터치센서가 장착될 대상체가 동작 중 진동이 발생하는 경우라면 사용자에 대한 피드백이 불가능한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 진동이 발생하는 피부착체에도 용이하게 사용 가능한 촉감소자 일체형 터치센서장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하고, 제1금속박막층을 패터닝하여 금속메쉬형태의 터치센서전극, 터치센서배선 및 촉감소자배선을 형성하는 단계; 금속메쉬층 상에 절연물질을 도포하여 절연층을 형성하고, 절연층을 패터닝하여 전극을 연결할 수 있는 구조를 형성하는 단계; 및 절연층 상에 제2금속박막층을 형성하고, 제2금속박막층을 패터닝하여 연결전극 및 촉감소자를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하기 전에, 표면에 요철을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판을 가열하여 입체화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 표면에 요철이 형성된 강화유리기판; 강화유리기판 상에 형성된 정전용량형 터치센서 및 터치센서배선을 포함하는 정전용량형 터치센서층; 터치센서층 상에 형성된 절연층; 및 절연층 상에 형성된 촉감센서를 포함하는 촉감센서층;을 포함하는 촉감소자 일체형 터치센서장치가 제공된다.
촉감센서는 정전용량형 터치센서층과 동일한 층에 형성된 촉감소자배선을 통해 전압을 인가받는 것일 수 있다.
촉감소자배선은 터치센서 Rx전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 X 라인 및 터치센서 Tx 전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 Y 라인을 포함할 수 있다.
촉감센서는 평면에서 보아 정전용량형 터치센서와 겹치지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치는 진동이 발생하는 피부착체에 부착되어 사용되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 터치센서층에 촉감소자 형성을 위한 배선전극을 동시에 형성하여, 촉감소자가 일체형으로 형성된 박형의 터치센서장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유리기판 상부에 요철이 형성된 상태로 금속박막을 형성하고, 이를 기반으로 터치센서전극, 터치센서배선 및 촉감소자배선을 한번에 형성하여 사용자의 터치입력시 물리적 충격에도 내구성이 강하여 신뢰성이 우수한 터치센서장치를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치는 진동발생이 아닌 전기적 자극으로 동작하는 촉감소자를 포함하여, 진동이 발생하는 피부착체에도 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다. 본 실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판(110) 상에 제1금속박막층(120)을 형성하고, 제1금속박막층(120)을 패터닝하여 금속메쉬형태로 형성하는 단계; 금속메쉬층을 패터닝하여 터치센서전극(121), 터치센서배선 및 촉감소자배선을 형성하는 단계; 금속메쉬층 상에 절연물질을 도포하여 절연층(130)을 형성하고, 절연층(130)을 패터닝하고 전극을 연결할 수 있는 구조를 형성하는 단계; 및 절연층(130) 상에 제2금속박막층을 형성하고, 제2금속박막층을 패터닝하여 연결전극(140) 및 촉감소자(150)를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에서 촉감소자 일체형 터치센서장치(100)는 유리기판(110) 상에 형성된다(도 1). 유리기판(110) 상에 제1금속박막층(120)을 형성하고, 제1금속박막층(120)을 패터닝하여 금속메쉬형태의 터치센서전극(121)과 터치센서배선 및 촉감소자배선층을 형성한다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하기 전에, 표면에 요철(111)을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다(도 1). 유리기판(110)에 습식식각공정 또는 유무기 소재를 이용하여 요철 구조를 형성할 수 있다. 유리기판(110)에 요철(111)이 형성되면 요철(111)로 인한 난반사로 헤이즈를 형성하여, 터치센서장치의 전극으로 인한 스타버스트 현상이나 레인보우 현상을 방지할 수 있다. 또한, 유리기판(110) 상에 형성되는 제1금속박막층(120)이 요철(111) 표면에서 골부분까지 투입되어 낮은표면 평탄도가 우수한 일반 유리기판(110) 상에 형성된 경우보다 탈착문제를 방지할 수 있다.
제1금속박막층(120)은 광 투과율을 가지는 터치센서 및 촉감센서를 제작하기 위하여 금속 메쉬 형태를 갖는 터치센서전극(121), 터치센서배선 및 촉감소자배선이 유리기판(110) 상에 형성된다(도 3). 도 3에는 도시의 편의상 터치센서배선 및 촉감소자배선은 도시가 생략된다. 터치센서 및 촉감소자에 대하여는 이하 도 6 및 도 7을 참조하여 더 설명하기로 한다.
제1금속박막층(120)은 고온 감광성 Ag 페이스트, Mo+Al+Mo 다층금속박막, Ti+Al+Ti 다층금속박막, 산화막이 형성된 Cu 또는 Cr등의 금속 박막일 수 있다.
유리기판(110) 상에 터치센서전극(121) 등이 형성되면, 절연물질을 도포하여 절연층(130)을 형성한다(도 4). 절연층(130)은 패터닝하고 터치센서전극(121)의 연결전극을 형성하기 위한 구조를 형성한다.
절연층(130) 상에 제2금속박막층을 형성하고, 제2금속박막층을 패터닝하여 연결전극(140) 및 촉감소자(150)를 형성한다. 제2금속박막층을 형성할 때, 절연층(130)에 형성된 연결전극구조를 채워, 연결전극(140)을 형성할 수 있다.
전술한 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법에 따르면, 요철 구조를 가지는 강화유리기판 상부에 금속 메쉬 형태의 투명 전극을 이용하여 정전용량 방식의 터치센서와 촉감센서가 일체형으로 형성된 터치패널을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법은 유리기판을 가열하여 입체화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 촉감소자 일체형 터치센서장치는 다양한 형상의 피부착체에 사용 가능할 수 있도록 열성형을 통해 입체형상으로 제작될 수 있다. 이후, 입체성형된 유리기판(110)은 화학적 열처리를 통해 강화유리화된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 확대도이다. 본 실시예에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치(100)는 정전용량 터치패널센서와 촉감센서를 일체형으로 포함한다. 도 6을 참조하면, 메쉬형태의 터치센서전극(121)이 배열되어 있고, 각각의 터치센서전극(121)은 터치센서 Rx 라인(121-Rx) 및 터치센서 Tx 라인(121-Tx)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
촉감센서는 촉감소자(150)가 터치센서전극(121)과 평면에서보아 일치하지 않는 영역에 위치하고, 촉감소자 X 라인(150-X)은 Rx-터치센서전극 사이에 위치하고, 촉감소자 Y 라인(150-Y)은 Tx-터치센서전극 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 즉, 촉감소자 X 라인(150-X)은 Rx-터치센서전극을 반으로 나눈 중심에 위치하고, 촉감소자 Y 라인(150-Y)은 Tx-터치센서전극을 반으로 나눈 중심에 위치할 수 있다.
전술한 도 5를 참조하면, 터치센서전극(121)과 촉감소자(150)는 서로 같은 평면에 위치하고 있지는 않다. 그러나, 도 7을 참조하면, 터치센서전극(121)과 촉감소자(150)는 평면에서 보아 서로 겹치지 않도록 배열되어 있다. 즉, 터치센서전극(121)은 촉감소자(150)의 2면 또는 반구 이상을 감싸는 구조로 형성되어 있다. 터치센서전극(121)과 촉감소자(150)가 겹치게 되면 입력전압의 손실이 불가피해지므로 서로 겹치지 않게 형성하는 것이 바람직하다.
촉감소자(150)는 사용자가 접촉하게 되면, 촉감소자 X 라인(150-X) 및 촉감소자 Y 라인(150-Y)을 통해 공급된 전압에 의해 사용자에 전기적 자극을 전달하여 동작한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 표면에 요철이 형성된 강화유리기판; 강화유리기판 상에 형성된 정전용량형 터치센서 및 터치센서배선을 포함하는 정전용량형 터치센서층; 터치센서층 상에 형성된 절연층; 및 절연층 상에 형성된 촉감센서를 포함하는 촉감센서층;을 포함하는 촉감소자 일체형 터치센서장치가 제공된다. 촉감센서는 정전용량형 터치센서층과 동일한 층에 형성된 촉감소자배선을 통해 전압을 인가받는 것일 수 있다.
촉감센서는 촉감소자에 접촉한 사용자에 전기적 자극을 전달하여 동작한다. 따라서, 진동을 발생하여 동작하는 다른 촉감소자와 달리, 본 발명에 따른 촉감센서는 피부착체에 진동이 발생할 가능성이 많은 경우에 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 차량과 같이 운행 중 진동발생이 예견되는 피부착체의 경우, 진동발생 촉감소자는 사용될 수 없고, 본 발명의 촉감소자와 같이 진동에 영향을 받지 않는 소자가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 촉감소자 일체형 터치센서장치는 촉감센서층 상에 지문방지층;을 더 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 촉감소자 일체형 터치센서장치
110: 유리기판
111: 요철
120: 제1금속박막층
121: 터치센서전극
121-Rx: 터치센서 Rx 라인
121-Tx: 터치센서 Tx 라인
130: 절연층
140: 연결전극
150: 촉감소자
150-X: 촉감소자 X 라인
150-Y: 촉감소자 Y 라인

Claims (8)

  1. 유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하고, 제1금속박막층을 패터닝하여 금속메쉬형태의 터치센서전극, 터치센서배선 및 촉감소자배선을 형성하는 단계;
    금속메쉬층 상에 절연물질을 도포하여 절연층을 형성하고, 절연층을 패터닝하여 전극을 연결할 수 있는 구조를 형성하는 단계; 및
    절연층 상에 제2금속박막층을 형성하고, 제2금속박막층을 패터닝하여 연결전극 및 촉감소자를 형성하는 단계;를 포함하는 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법으로서,
    촉감소자는 촉감소자배선을 통해 전압을 인가받고,
    촉감소자배선은 터치센서 Rx전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 X 라인 및 터치센서 Tx 전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 Y 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유리기판 상에 제1금속박막층을 형성하기 전에, 표면에 요철을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    유리기판을 가열하여 입체화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치 제조방법.
  4. 표면에 요철이 형성된 강화유리기판;
    강화유리기판 상에 형성된 정전용량형 터치센서 및 터치센서배선을 포함하는 정전용량형 터치센서층;
    터치센서층 상에 형성된 절연층; 및
    절연층 상에 형성된 촉감센서를 포함하는 촉감센서층;을 포함하는 촉감소자 일체형 터치센서장치로서,
    촉감센서는 정전용량형 터치센서층과 동일한 층에 형성된 촉감소자배선을 통해 전압을 인가받고,
    촉감소자배선은 터치센서 Rx전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 X 라인 및 터치센서 Tx 전극을 반으로 나눈 중심에 위치하는 촉감센서 Y 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 4에 있어서,
    촉감센서는 평면에서 보아 정전용량형 터치센서와 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    진동이 발생하는 피부착체에 부착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 촉감소자 일체형 터치센서장치.
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