KR102416110B1 - 힘 감지 모듈과 그 제조 방법 및 전자 디바이스 - Google Patents

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Abstract

힘 감지 모듈은 제 1 투명 전극, 제 2 투명 전극 및 투광성 힘 감지 복합층을 포함한다. 투광성 힘 감지 복합층은 적어도 하나의 투광성 전극층 및 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 포함한다. 투광성 전극층은 제 1 저항률을 갖는다. 기능적 스페이서층은 제 1 저항률보다 큰 제 2 저항률을 갖는다. 투광성 전극층과 기능적 스페이서층은 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극 사이에 적층된다. 투광성 힘 감지 복합층은 85%보다 큰 광 투과율 및 3%보다 작은 헤이즈를 갖는다.

Description

힘 감지 모듈과 그 제조 방법 및 전자 디바이스{FORCE SENSING MODULE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND ELECTRONIC DEVICE}
(관련 특허 출원 상호 참조)
본 출원은 2020년 6월 16일에 출원된 중국 특허 출원 제202010547927.2호의 우선권을 주장하며, 이를 본 명세서에 참조로 포함한다.
(기술 분야)
본 발명은 힘 감지 모듈(force sensing module)과 그 제조 방법 및 전자 디바이스에 관한 것이다.
터치 모듈의 다양한 개발로 인해, 터치 모듈은 산업용 전자 제품과 가전 제품에 폭넓게 적용되었다. 스크린 표면상의 터치 포인트의 2차원 위치(예컨대, X축 방향 및 Y축 방향)를 결정하는 것에서 스크린 표면(예컨대, Z축 방향)에 적용되는 힘의 변화로 인한 힘 파라미터도 감지하고 Z축 방향의 압박 힘 레벨을 결정하는 것까지 요구되고 있다.
그러나 기존 업계에서 제안한 종래 기술은, 압력 센서를 터치 모듈에 장착할 때, 다음과 같은 문제가 발생한다. (1) 압력 센서는 불투명한 유닛이므로, 디스플레이 투과율에 영향을 미치지 않도록, 터치 모듈을 기준으로 디스플레이 모듈의 다른 쪽에만 압력 센서를 배치할 수 있으며, 이는 통합 설계의 유연성을 제한한다. (2) 불투명한 압력 센서(Z축 감지)와 투광성 터치 패널(XY축 감지)이 디스플레이 모듈의 양쪽에 별도로 배치되므로, 압력 센서가 작업자의 실제 압박면과 가깝지 않아 힘 전달 왜곡 현상이 발생한다. (3) 압력 센서는 터치 디스플레이 후면에 부착되어야 하며 외부에 구현할 수 없다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 힘 감지 모듈과 전자 디바이스를 제공하는 방법은 업계 관계자들이 해결해야 할 중요한 과제가 되었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 효율적으로 해결할 수 있는 힘 감지 모듈 및 전자 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 힘 감지 모듈은 제 1 투명 전극, 제 2 투명 전극 및 투광성 힘 감지 복합층(light-transmitting force-sensitive composite layer)을 포함한다. 투광성 힘 감지 복합층은 적어도 하나의 투광성 전극층(light-transmitting electrode layer)과 적어도 하나의 기능적 스페이서층(functional spacer layer)을 포함한다. 투광성 전극층은 제 1 저항률(resistivity)을 갖는다. 기능적 스페이서층은 제 1 저항률보다 큰 제 2 저항률을 갖는다. 투광성 전극층과 기능적 스페이서층은 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극 사이에 적층된다. 투광성 힘 감지 복합층은 80%보다 큰 광 투과율(optical transmittance) 및 3%보다 작은 헤이즈(haze)를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 투광성 전극층은 은 나노와이어 전극층(silver nanowire electrode layer)이다.
본 발명의 일 실시예에서, 기능적 스페이서층은 저농도 은 나노와이어로 도핑된 기판층이다.
본 발명의 일 실시예에서, 기판층은 압축가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기의 투광성 전극층의 수는 2개이다. 기능적 스페이서층은 2개의 투광성 전극층들 사이에 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기의 기능적 스페이서층의 수는 2개이다. 투광성 전극층은 2개의 기능적 스페이서층들 사이에 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 L* 축(L* axis) 값은 약 90 내지 약 98의 범위 내에 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 a* 축(a* axis) 값은 약 -2.0 내지 약 0의 범위 내에 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 b* 축(b* axis) 값은 약 -2 내지 약 6의 범위 내에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 커버 플레이트(cover plate), 디스플레이 모듈, 터치 모듈 및 전술한 힘 감지 모듈을 포함한다. 터치 모듈은 커버 플레이트와 디스플레이 모듈 사이에 배치된다. 힘 감지 모듈은 커버 플레이트와 디스플레이 모듈 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치 모듈은 커버 플레이트와 힘 감지 모듈 사이에 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치 모듈은 OGS-SITO(One Glass Solution Single-sided Indium Tin Oxide)형 터치 모듈 또는 GF(Glass Film)형 터치 모듈이다.
본 발명의 일 실시예에서, 힘 감지 모듈은 커버 플레이트와 터치 모듈 사이에 적층된다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치 모듈은 GF2(Glass-Film-double side)형 터치 모듈이나 GFF(Glass-Film-Film)형 터치 모듈이다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치 모듈은 은 나노와이어 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 힘 감지 모듈의 제조 방법은, (a) 제 1 투명 전극 상에 투광성 힘 감지 복합층을 형성하는 단계 - 투광성 힘 감지 복합층은 적어도 하나의 투광성 전극층과 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 포함하고, 투광성 전극층의 제 1 저항률은 기능적 스페이서층의 제 2 저항률보다 작음 -, 및 (b) 투광성 힘 감지 복합층 상에 제 2 투명 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (a)는, (a1) 제 1 투명 전극 상에 적어도 하나의 전도성 코팅층을 코팅하는 단계, (a2) 투광성 전극층을 형성하기 위해 전도성 코팅층을 베이킹(baking)하는 단계, (a3) 제 1 투명 전극 상에 적어도 하나의 기능적 코팅층을 코팅하는 단계, 및 (a4) 기능적 스페이서층을 형성하기 위해 기능적 코팅층을 베이킹하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (a1)은 단계 (a3) 이전에 수행된다.
본 발명의 일 실시예에서, 단계 (a1)은 단계 (a3) 이후에 수행된다.
본 발명의 일 실시예에서, 방법은, (a5) 단계 (a1) 내지 단계 (a4)를 적어도 한 번 반복하는 단계를 추가로 포함한다.
따라서, 본 발명의 힘 감지 모듈 및 전자 디바이스에서, 낮은 저항률을 갖는 투광성 전극층과 높은 저항률을 갖는 기능적 스페이서층으로 적층 형성된 투광성 힘 감지 복합층은 우수한 광학 특성(즉, 높은 광 투과율과 낮은 헤이즈) 및 우수한 내력 특성 곡선(force-resistance characteristic curve)(즉, 선형적으로 변하는 경향이 있음)을 구비할 수 있다. 따라서, 본 발명의 힘 감지 모듈은 전자 디바이스의 커버 플레이트와 디스플레이 모듈 사이에 배치될 수 있으며, 통합 설계의 유연성이 더 크다. 아울러, 힘 감지 모듈과 터치 모듈이 커버 플레이트를 마주보는 디스플레이 모듈의 동일한 면에 배치될 수 있기 때문에, 종래 기술이 직면한 힘 전달 왜곡 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 예시이며, 청구된 개시 내용에 대한 추가 설명을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.
본 발명은 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 더 확실하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 감지 모듈의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층의 개략도이다.
도 5a는 압박되지 않은 도 4의 투광성 힘 감지 복합층의 부분 확대도이다.
도 5b는 압박된 도 4의 투광성 힘 감지 복합층의 부분 확대도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층의 개략도이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층의 개략도이다.
도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 감지 모듈을 제조하는 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 현재 실시예에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능한 한, 도면과 상세한 설명에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭하는 데 사용된다. 다만, 본 명세서에 개시된 특정한 구조적 기능적 세부 사항은 예시적인 실시예를 설명하기 위한 대표적인 것일 뿐이므로, 여러 가지 대안적인 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에 제시된 예시적인 실시예로만 한정되는 것으로 해석해서는 안 된다. 따라서, 예시적인 실시예를 개시된 특정 형태로 한정하려는 것은 아니고, 반대로, 예시적인 실시예는 본 발명의 범주에 속하는 모든 수정, 등가물 및 대안을 포괄하는 것임을 이해해야 한다.
도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전자 디바이스(100)는 터치 디스플레이 디바이스이고, 예를 들어, 커버 플레이트(110), 접착층(120a, 120b, 120c), 디스플레이 모듈(150), 터치 모듈(140), 및 힘 감지 모듈(130)을 포함한다. 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 배치된다. 힘 감지 모듈(130)은 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 배치된다. 구체적으로, 힘 감지 모듈(130)은 커버 플레이트(110)와 터치 모듈(140) 사이에 적층된다. 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 적층된다. 즉, 힘 감지 모듈(130)은 커버 플레이트(110)에 인접한 터치 모듈(140)의 측면에 위치하고, 터치 모듈(140)은 디스플레이 모듈(150)에 인접한 힘 감지 모듈(130)의 측면에 위치한다. 접착층(120a)은 커버 플레이트(110)와 힘 감지 모듈(130) 사이에 접착된다. 접착층(120b)은 힘 감지 모듈(130)과 터치 모듈(140) 사이에 접착된다. 접착층(120c)은 터치 모듈(140)과 디스플레이 모듈(150) 사이에 접착된다.
일부 실시예에서, 도 1에 도시된 터치 모듈(140)은 GF2(Glass-Film-Double side)형 터치 모듈이나 GFF(Glass-Film-Film)형 터치 모듈일 수 있으나, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 전술한 GF2형은 터치 모듈(140)의 터치 감지 전극(touch sensing electrode)과 터치 구동 전극(touch driving electrode)이 동일 기판의 양측에 각각 분배되어 있음을 의미한다. 전술한 GFF형은 터치 모듈(140)의 터치 감지 전극과 터치 구동 전극이 2개의 기판에 각각 분배되어 있음을 의미한다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트(110)의 재료는 유리나 가요성 폴리머 재료를 포함하지만, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 터치 모듈(140)의 터치 감지 전극이나 터치 구동 전극 중 적어도 하나는 은 나노와이어 전극층, 금속 격자 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층일 수 있으나, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니다.
커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이의 힘 감지 모듈(130)과 터치 모듈(140)의 적층 방식은 도 1로 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 도 2을 참조한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(100A)의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(100A)는 커버 플레이트(110), 접착층(120d, 120e), 디스플레이 모듈(150), 터치 모듈(140) 및 힘 감지 모듈(130)을 포함한다. 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 배치되며, 커버 플레이트(110) 표면 상의 터치 포인트의 2차원 위치(예컨대, X축 방향 및 Y축 방향)를 검출하도록 구성된다. 힘 감지 모듈(130)은 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 배치되며, 커버 플레이트(110)의 표면(즉, Z축 방향)에 가해지는 힘 변화로 야기되는 힘 파라미터를 감지하도록 구성된다. 구체적으로, 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)와 힘 감지 모듈(130) 사이에 적층된다. 힘 감지 모듈(130)은 터치 모듈(140)과 디스플레이 모듈(150) 사이에 적층된다. 즉, 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)에 인접한 힘 감지 모듈(130)의 측면에 위치하고, 힘 감지 모듈(130)은 디스플레이 모듈(150)에 인접한 터치 모듈(140)의 측면에 위치한다. 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)에 연결된다. 접착층(120d)은 터치 모듈(140)과 힘 감지 모듈(130) 사이에 접착된다. 접착층(120e)은 힘 감지 모듈(130)과 디스플레이 모듈(150) 사이에 접착된다.
일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같은 터치 모듈(140)은 OGS-SITO(One Glass Solution Single-sided ITO)형 터치 모듈이나 GF(Glass Film)형 터치 모듈이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 전술한 OGS-SITO형은 터치 모듈(140)의 터치 감지 전극과 터치 구동 전극이 커버 플레이트(110)의 하면에 형성되고, 터치 구동 전극은 절연 재료에 의해 터치 감지 전극과 분리되어 브리지(bridge)와 유사한 구조를 형성하고 있음을 의미한다. 전술한 GF형은 터치 모듈(140)의 단층 박막 센서가 커버 플레이트(110)의 하면에 형성되는 것을 의미한다. 도 2에 도시된 터치 모듈(140)은 커버 플레이트(110)가 용량성 센서로도 기능할 수 있게 한다는 것을 알 수 있다.
일부 실시예에서, 접착층(120a, 120b, 120c, 120d, 120e) 중 적어도 하나는 OCA(Optical Clear Adhesive)이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. LOCA(Liquid OCA)나 PSA(Pressure-Sensitive Adhesive)도 필요에 따라 선택될 수 있다.
힘 감지 모듈(130)이 커버 플레이트(110)와 디스플레이 모듈(150) 사이에 배치된 구조적 구성 하에서도 전자 디바이스(100, 100A)가 여전히 우수한 투광율 및 디스플레이 효과를 유지할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 힘 감지 모듈(130)의 구조가 이하에 설명된다.
도 3과 도 4를 참조한다. 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 힘 감지 모듈(130)의 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층(light-transmitting force-sensitive composite layer)(131)의 개략도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 힘 감지 모듈(130)은 제 1 투명 전극(132), 제 2 투명 전극(133) 및 투광성 힘 감지 복합층(131)을 포함한다. 투광성 힘 감지 복합층(131)은 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(functional spacer layer)(131b)을 포함한다. 투광성 전극층(131a)은 제 1 저항률을 갖는다. 기능적 스페이서층(131b)은 제 1 저항률보다 큰 제 2 저항률을 갖는다. 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)은 제 1 투명 전극(132)과 제 2 투명 전극(133) 사이에 적층된다. 투광성 힘 감지 복합층(131)은 가시광(400nm 내지 700nm 사이의 파장)에 대한 광 투과율이 85% 초과이고 헤이즈가 3% 미만이다.
일부 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 광 투과율은 약 85.5% 내지 약 91.5%의 범위 내에 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 헤이즈는 약 1.35% 내지 약 2.65%의 범위 내에 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 제 2 저항률은 제 1 저항률의 약 3배 내지 약 50배이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
투광성 힘 감지 복합층(131)이 광 투과율과 헤이즈에 대한 전술한 요구 사항을 충족하도록 하기 위해, 일부 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131) 내의 투광성 전극층(131a)은 은 나노와이어(SNW(Silver Nanowire), AgNW라고도 함) 전극층이다. 도 5a를 참조한다. 도 5a는 압박되지 않은 도 4의 투광성 힘 감지 복합층(131)의 부분 확대도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 투광성 전극층(131a)은 기판과 거기에 도핑된 은 나노와이어를 포함한다. 은 나노와이어는 기판 내에서 서로 중첩되어 전도성 네트워크를 형성한다. 기판은, 코팅 등의 방법으로 제 1 투명 전극(132)과 제 2 투명 전극(133)에 은 나노와이어를 포함하는 용액을 먼저 형성하고 나서 휘발성 물질을 휘발시키기 위해 가열 및 건조시킨 후, 제 1 투명 전극(132)과 제 2 투명 전극(133)에 남은 비나노은 재료(non-nanosilver material)를 지칭한다. 은 나노와이어는 기판에 분산되거나 매립되고 기판으로부터 그 일부가 돌출된다. 기판은 부식 및 마모와 같은 외부 환경으로부터 은 나노와이어를 보호할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 압축가능하다.
일부 실시예에서, 은 나노와이어의 와이어 길이는 약 10㎛ 내지 약 300㎛ 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 은 나노와이어의 와이어 직경(또는 와이어 폭)은 약 500nm 미만이다. 일부 실시예에서, 은 나노와이어의 종횡비(와이어 길이 대 와이어 직경의 비율)는 10보다 크다. 일부 실시예에서, 은 나노와이어는 다른 전도성 금속 나노와이어나 은으로 코팅된 비전도성 나노와이어와 같은 변형된 형태일 수 있다. 은 나노와이어를 사용하여 은 나노와이어 전극층을 형성하는 것은 ITO에 비해 저렴한 가격, 간단한 공정, 우수한 유연성, 굽힘에 대한 저항성 등과 같은 장점이 있다.
투광성 힘 감지 복합층(131)이 광 투과율과 헤이즈에 대한 전술한 요구 사항을 충족시키기 위해, 투광성 힘 감지 복합층(131) 내의 기능적 스페이서층(131b)은 투광성 전극층(131a) 상에 형성된 투광성 코팅층이다. 일부 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기능적 스페이서층(131b)은 저농도 은 나노와이어로 도핑된 기판층이다. 구체적으로, 기능적 스페이서층(131b)은 기판과 거기에 도핑된 저농도 은 나노와이어를 포함하여, 기능적 스페이서층(131b)의 제 2 저항률이 투광성 전극층(131a)의 제 1 저항률보다 높고, 기능적 스페이서층(131b)은 투광성 전극층(131a)보다 큰 광 투과율을 갖는다. 일부 실시예에서, 기능적 스페이서층(131b)의 기판은 투광성 전극층(131a)의 기판과 동일하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 5b를 참조한다. 도 5b는 압박된 도 4의 투광성 힘 감지 복합층(131)의 부분 확대도이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 투광성 전극층(131a)은 은 나노와이어로 이루어지기 때문에, 커버 플레이트(110)의 측면으로부터의 외부 압박 힘이 힘 감지 모듈(130)로 전달되면, 투광성 전극층(131a)은 그 힘에 의해 압축되어 내부의 은 나노와이어가 기능적 스페이서층(131b)을 접근하여 통과하도록 한다. 접촉점의 수가 증가할 경우, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 전체적인 전도성이 향상된다(즉, 저항률이 감소됨). 따라서, 제 1 투명 전극(132)과 제 2 투명 전극(133) 사이의 전기적 신호에 의해 투광성 힘 감지 복합층(131)의 저항률 변화를 감지한 후, 압력 감지 칩(도시하지 않음)이 외부 압박 힘의 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 외부 압박 힘이 크면, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 저항률 변화량이 크고, 반대로, 외부 압박 힘이 작으면, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 저항률 변화량이 적다. 따라서, 외부 압박 힘의 값은 투광성 힘 감지 복합층(131)의 저항률 변화에 의해 계산될 수 있다.
일부 실시예에서, 투광성 전극층(131a)의 저항률은 약 1 Ops(Ohm per square) 내지 약 150 Ops(바람직하게는 60 Ops)의 범위에 있고, 투광성 전극층(131a)의 두께는 약 1nm 내지 약 200nm(바람직하게는 약 40nm 내지 약 80nm)의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 기능적 스페이서층(131b)의 두께는 약 40nm 내지 약 1,500nm(바람직하게는 약 60nm 내지 약 100nm)의 범위 내에 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131)은 2개의 투광성 전극층(131a)과 2개의 기능적 스페이서층(131b)을 포함한다. 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)은 번갈아 직렬로 적층된다. 그러나, 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)의 적층 방식은 도 4로 한정되지 않는다.
도 6a를 참조한다. 도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층(131A)의 개략도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 투광성 힘 감지 복합층(131A)은 복수의 투광성 전극층(131a)과 복수의 기능적 스페이서층(131b)을 포함하며, 여기서, 기능적 스페이서층(131b) 중 적어도 하나는 2개의 투광성 전극층(131a)들 사이에 적층된다. 구체적으로, 투광성 힘 감지 복합층(131A)은 6개의 투광성 전극층(131a)과 2개의 기능적 스페이서층(131b)을 포함하며, 여기서, 3개의 투광성 전극층(131a)은 2개의 기능적 스페이서층(131b)들 사이에 위치되며, 다른 3개의 투광성 전극층(131a)은 2개의 기능적 스페이서층(131b)의 외부에 위치된다. 또한, 본 실시예에서, 2개의 기능적 스페이서층(131b)은 두께가 서로 상이하다. 예를 들어, 투광성 전극층(131a) 사이에 적층된 기능적 스페이서층(131b)의 두께는 투광성 전극층(131a) 사이에 적층되지 않은 기능적 스페이서층(131b)의 두께(예를 들어, 두께의 2배)보다 두껍다.
도 6b를 참조한다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층(131B)의 개략도이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 투광성 힘 감지 복합층(131B)은 복수의 투광성 전극층(131a)과 복수의 기능적 스페이서층(131b)을 포함하고, 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)이 순서대로 번갈아 적층된다. 구체적으로, 투광성 힘 감지 복합층(131B)은 8개의 투광성 전극층(131a)과 8개의 기능적 스페이서층(131b)을 포함한다.
도 6c를 참조한다. 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 힘 감지 복합층(131C)의 개략도이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 투광성 힘 감지 복합층(131C)은 복수의 투광성 전극층(131a)과 복수의 기능적 스페이서층(131b)을 포함하고, 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)이 순서대로 번갈아 적층된다. 도 6b에 도시된 투광성 힘 감지 복합층(131B)과 비교하여, 본 실시예의 투광성 힘 감지 복합층(131C)에서는, 임의의 2개의 투광성 전극층(131a)들 사이에 적층된 기능적 스페이서층(131b)의 두께는 임의의 2개의 투광성 전극층(131a)들 사이에 적층되지 않은 기능적 스페이서층(131b)의 두께(예를 들어, 두께의 2배)보다 두껍다.
투광성 전극층(131a) 및/또는 기능적 스페이서층(131b)의 수를 증가시키고 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)의 적층 순서를 변경함으로써, 투광성 힘 감지 복합층(131)은 우수한 내력 특성 곡선(즉, 선형적으로 변화하는 경향이 있음)을 가질 수 있으므로 힘 레벨 적용을 실현할 수 있다. 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)의 총 층수는 2층 내지 20층, 바람직하게는 7층이다. 또한, 힘 감지 모듈(130)은 다른 내력 특성 곡선에 따라 적절한 제어기를 선택할 수도 있으므로 힘 감지 모듈(130)의 설계 및 제조 유연성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131)에 포함되는 투광성 전극층(131a) 및 기능적 스페이서층(131b)의 총 층 수는 약 3층 내지 약 21층이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 다른 실시예에서, 힘 감지 모듈(130)이 기본 기능만을 달성할 수 있게 한다면, 투광성 힘 감지 복합층(131)은 투광성 전극층(131a)과 기능적 스페이서층(131b)만을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 색도계에 의해 측정된 투광성 힘 감지 복합층(131)의 CIELAB 색 공간의 L* 축(즉, 휘도 축)의 값은 약 90 내지 약 98의 범위 내이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 색도계에 의해 측정된 투광성 힘 감지 복합층(131)의 CIELAB 색 공간의 a* 축(즉, 적색-녹색 축)의 값은 약 -2.0 내지 약 0의 범위(바람직하게는 약 -0.5 내지 약 0.5의 범위) 내이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 투광성 힘 감지 복합층(131)의 CIELAB 색 공간의 b* 축(즉, 황색-청색 축)의 값은 약 -2 내지 약 6의 범위(바람직하게는 약 -1.5 내지 약 3.0의 범위) 내이지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 제 1 투명 전극(132)이나 제 2 투명 전극(133) 중 적어도 하나는 ITO 전극층이나 은 나노와이어를 포함하는 전극층일 수 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 감지 모듈을 제조하는 방법의 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 힘 감지 모듈의 제조 방법은 단계 S101과 단계 S102를 포함한다.
단계 S101에서, 투광성 힘 감지 복합층은 제 1 투명 전극 상에 형성되고, 여기서, 투광성 힘 감지 복합층은 적어도 하나의 투광성 전극층과 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 포함하고, 투광성 전극층의 제 1 저항률은 기능적 스페이서층의 제 2 저항률보다 작다.
단계 S102에서, 제 2 투명 전극은 투광성 힘 감지 복합층 상에 형성된다.
일부 실시예에서, 단계 S101은 단계 S101a 내지 단계 S101d를 포함한다.
단계 S101a에서, 적어도 하나의 전도성 코팅층은 제 1 투명 전극 상에 코팅된다.
단계 S101b에서, 전도성 코팅층은 투광성 전극층을 형성하기 위해 베이킹된다.
단계 S101c에서, 적어도 하나의 기능적 코팅층은 제 1 투명 전극 상에 코팅된다.
단계 S101d에서, 기능적 코팅층은 기능적 스페이서층을 형성하기 위해 베이킹된다.
일부 실시예에서, 단계 S101a 및/또는 단계 S101c의 코팅 공정은 스핀 코팅 공정이나 슬릿 다이 코팅 공정(slit die coating process)을 포함하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 단계 S101b 및/또는 단계 S101d의 베이킹 공정은, 예를 들어, 약 70°C 내지 약 100°C의 베이킹 온도로 약 20분 내지 약 40분 동안 수행되는 사전 베이킹 공정 및/또는 약 3,000mJ의 에너지로 수행되는 UV(ultraviolet) 베이킹 공정을 포함하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 단계 S101a는 단계 S101c 이전에 수행된다. 즉, 단계 S101이 완전히 수행된 후, 투광성 전극층은 제 1 투명 전극과 기능적 스페이서층 사이에 위치되고, 기능적 스페이서층은 투광성 전극층과 제 2 투명 전극 사이에 위치된다.
일부 실시예에서, 단계 S101a는 단계 S101c 이후에 수행된다. 즉, 단계 S101이 완전히 수행된 후, 기능적 스페이서층은 제 1 투명 전극과 투광성 전극층 사이에 위치되고, 투광성 전극층은 기능적 스페이서층과 제 2 투명 전극 사이에 위치된다.
일부 실시예에서, 단계 S101은 단계 S101e를 더 포함한다.
단계 S101e에서는, 단계 S101a 내지 단계 S101d가 적어도 1회 반복된다.
전술한 본 발명의 실시예의 인용에 따르면, 낮은 저항률을 갖는 투광성 전극층과 높은 저항률을 갖는 기능적 스페이서층에 의해 적층된 투광성 힘 감지 복합층이 우수한 광학 특성(즉, 높은 광학 투과율과 낮은 헤이즈) 및 우수한 내력 특성 곡선(즉, 선형 적으로 변화하는 경향이 있음)을 가질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 힘 감지 모듈은 전자 디바이스의 커버 플레이트와 디스플레이 모듈 사이에 배치될 수 있으며, 통합 설계의 유연성이 더 크다. 아울러, 힘 감지 모듈과 터치 모듈이 커버 플레이트를 마주보는 디스플레이 모듈의 동일한 면에 배치될 수 있기 때문에, 종래 기술이 직면한 힘 전달 왜곡 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 매우 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예들도 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위의 사상과 범주는 본 명세서에 포함된 실시예의 설명으로 제한되지 않아야 한다.
본 발명의 범주나 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 전술한 내용을 고려하여, 본 발명은 다음의 청구항의 범주 내에 해당할 경우, 본 발명의 수정 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 힘 감지 모듈(force sensing module)에 있어서,
    제 1 투명 전극;
    제 2 투명 전극; 및
    투광성 힘 감지 복합층(light-transmitting force-sensitive composite layer)으로서,
    제 1 저항률(resistivity)을 갖는 적어도 하나의 투광성 전극층, 및
    상기 제 1 저항률보다 큰 제 2 저항률을 갖는 적어도 하나의 기능적 스페이서층(functional spacer layer) - 상기 적어도 하나의 투광성 전극층 및 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층은, 상기 제 1 투명 전극과 상기 제 2 투명 전극 사이에 적층(stack)됨 - 을 포함하는, 상기 투광성 힘 감지 복합층
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 투광성 전극층은, 은 나노와이어를 포함하고, 상기 은 나노와이어의 일부는 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 관통하는 것인, 힘 감지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 힘 감지 복합층은, 85%보다 큰 광 투과율(optical transmittance) 및 3%보다 작은 헤이즈(haze)를 갖는 것인, 힘 감지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층은, 저농도 은 나노와이어들로 도핑된 기판층인 것인, 힘 감지 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기판층은 압축가능한 것인, 힘 감지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 투광성 전극층의 수는 2개이고, 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층은 상기 2개의 투광성 전극층들 사이에 적층되는 것인, 힘 감지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층의 수는 2개이고, 상기 적어도 하나의 투광성 전극층은 상기 2개의 기능적 스페이서층들 사이에 적층되는 것인, 힘 감지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 L* 축(L* axis)의 값은 90 내지 98의 범위 내인 것인, 힘 감지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 a* 축(a* axis)의 값은 -2.0 내지 0의 범위 내인 것인, 힘 감지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 투광성 힘 감지 복합층의 CIELAB 색 공간의 b* 축(b* axis)의 값은 -2 내지 6의 범위 내인 것인, 힘 감지 모듈.
  10. 전자 디바이스에 있어서,
    커버 플레이트(cover plate);
    디스플레이 모듈;
    상기 커버 플레이트와 상기 디스플레이 모듈 사이에 배치된 터치 모듈; 및
    상기 커버 플레이트와 상기 디스플레이 모듈 사이에 배치된 제 1 항의 힘 감지 모듈
    을 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 터치 모듈은, 상기 커버 플레이트와 상기 힘 감지 모듈 사이에 적층되는 것인, 전자 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 터치 모듈은, OGS-SITO(one glass solution single-sided indium tin oxide)형 터치 모듈 또는 GF(glass film)형 터치 모듈인 것인, 전자 디바이스.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 힘 감지 모듈은, 상기 커버 플레이트와 상기 터치 모듈 사이에 적층되는 것인, 전자 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 터치 모듈은, GF2(glass-film-double side)형 터치 모듈 또는 GFF(glass-film-film)형 터치 모듈인 것인, 전자 디바이스.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 터치 모듈은 은 나노와이어 전극들을 포함하는 것인, 전자 디바이스.
  16. 힘 감지 모듈을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 투명 전극 상에 투광성 힘 감지 복합층을 형성하는 단계 - 상기 투광성 힘 감지 복합층은 적어도 하나의 투광성 전극층 및 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 투광성 전극층의 제 1 저항률은 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층의 제 2 저항률보다 작고, 상기 적어도 하나의 투광성 전극층은 은 나노와이어를 포함하고, 상기 은 나노와이어의 일부는 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 관통함 - ; 및
    (b) 상기 투광성 힘 감지 복합층 상에 제 2 투명 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는, 힘 감지 모듈을 제조하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 단계 (a)는,
    (a1) 상기 제 1 투명 전극 상에 적어도 하나의 전도성 코팅층을 코팅하는 단계;
    (a2) 상기 적어도 하나의 투광성 전극층을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 전도성 코팅층을 베이킹(baking)하는 단계;
    (a3) 상기 제 1 투명 전극 상에 적어도 하나의 기능적 코팅층을 코팅하는 단계; 및
    (a4) 상기 적어도 하나의 기능적 스페이서층을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 기능적 코팅층을 베이킹하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 단계 (a1)은 상기 단계 (a3) 이전에 수행되는 것인, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 단계 (a1)은 상기 단계 (a3) 이후에 수행되는 것인, 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    (a5) 상기 단계 (a1) 내지 상기 단계 (a4)를 적어도 한 번 반복하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
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