KR20130002120A

KR20130002120A - 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널

Info

Publication number: KR20130002120A
Application number: KR1020110063170A
Authority: KR
Inventors: 주정훈
Original assignee: 주식회사 모린스
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-07

Abstract

본 발명은 PCB에 형성시킨 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)를 도전층에 접속시킨 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 관한 것으로, 종래의 터치스크린 패널 구조에서 패널층에 도전성 회로배선을 증착시킴에 따라 발생하는 불량발생 요인인 도전성 회로배선의 단선(끊어짐), 크랙 등과 같은 불량발생 요인을 최소화하고, 장식 인쇄부의 인쇄 영역 폭을 축소하여 화상부(View Area) 영역을 확대시킨 것이 장점이다. 또한 종래의 터치스크린 패널과는 달리 패널 제작시 패터닝 또는 Ag 인쇄방식에 의한 도전성 회로배선를 형성하기 위한 증착공정을 생략함으로써, 제조공정이 축소되어 생산성이 향상되어 경제적인 공법인 것이 장점이다.

Description

도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널{TOUCH SCREEN PANEL INTEGRATED WITH WAINDOW IMPROVED METAL TRACE}

본 발명은 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FPCB에 형성시킨 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)을 도전층에 접속시키 터치스크린 패널로써, 터치스크린 패널에 도전성 회로배선(metal trace)을 형성시키지 아니하므로 제조공정이 단순하고, 스크린의 화상부(View Area) 영역이 확대되며, 단선으로 인한 불량률의 발생을 최소화시킨 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 관한 것이다.

일반적으로 터치스크린 패널은 도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우 기판(10), 장식 인쇄층(20), 제1 ITO층(31), 제1 절연층(51), 제2 ITO층(32) 및 제2 절연층(52)으로 이루어진다. 그리고 도전층인 ITO층의 주변 테두리부는 인쇄 또는 증착 방법에 의해 형성시킨 도전성 회로배선(metal trace)(60)가 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 통상적인 연성회로기판(40)(이하 'FPCB'라 한다)의 접속부 끝단에 배열된 접속단자에 접속되어 상기 도전층에서 발생한 전기적 신호를 FPCB(40)로 전송한다.

이와 같은 종래의 터치스크린 패널(TSP)은 도전성 회로배선(60)의 형성시, 먼저 MAM(Mo/Al/Mo) 또는 Ni-Cu 등의 금속층을 증착 후 패터닝 또는 Ag 인쇄방식에 의해 상기 ITO층의 주변 테두리부에 인쇄 또는 증착 방법에 의해 미세한 구조의 도전성 회로배선(60)를 형성시킴으로써, 제조공정이 대단히 까다로울 뿐만 아니라 특히 다수 개의 도전층이 형성된 복잡한 구조의 패널층에서는 각 도전층과 접속하기 위한 복수 개의 도전성 회로배선(60)를 갖는 구조의 터치스크린 패널의 제조방법에는 한계가 있었다.

통상적인 터치스크린 패널의 외관은 도 3에 도시된 바와 같이 전면에 화상이 보이는 투명한 영상센서의 터치 영역인 화상부(View Area)와, 이 화상부(View Area)를 둘러싼 전면의 장식 인쇄부(Deco Area)로 구분된다. 화상부(View Area)는 손가락 등에 의한 터치 입력을 받아들이는 영역이고, 전면에 인쇄된 장식 인쇄부(Deco Area)는 휴대폰 제조사 또는 통신사의 상표나 로고 등을 인쇄하거나 또는 불투명한 도전성 배선 패턴을 은폐하는 기능을 한다.

따라서, 터치스크린 패널은 일정 크기의 터치스크린에서 화상부(View Area)의 영역을 최대한 확보하기 위한 제조과정에서 장식 인쇄부(Deco Area)와 도전성 회로배선의 영역을 최소화하기 위한 방법으로 도전성 회로배선(60)의 선 폭과 증착 폭을 최소화시킴에 따라 도전성 회로배선의 단선(끈어짐), 크랙 등과 같은 불량현상이 발생하거나 또는 완제품을 제조 후에도 염수분무(내침습) 시험시 패널층에 증착된 도전성 회로배선(60)의 증착 면이 지워지는 등의 불량 요인들이 빈번하게 발생하고 있지만 그동안 터치스크린 패널업체에서는 상기와 같은 문제점을 근복적으로 해결하지 못하였다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 FPCB에 형성시킨 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)를 도전층에 접속시킨 터치스크린 패널로써, 종래의 터치스크린 패널 구조에서 패널층에 도전성 회로배선을 증착시킴에 따라 발생하는 불량요인인 도전성 회로배선의 단선(끊어짐), 크랙 등의 발생을 최소화시킨 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널을 제공함을 과제로 한다.

그리고 본 발명은 터치스크린 패널에 본딩하는 연성회로기판(FPCB)에 복수 개의 도전성 회로배선을 형성시킴으로써, 장식 인쇄부(Deco Area)의 인쇄시 도전성 회로배선의 은폐 필요성이 없으므로 장식 인쇄부의 인쇄 영역 폭의 축소가 가능하여 화상부(View Area)의 확대가 가능한 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널을 제공함을 다른 과제로 한다.

상기 전면에 인쇄되는 장식 인쇄층은 종래의 터치스크린 패널에서 패널층에 형성시킨 도전성 회로배선의 증착 면이 윈도우 스크린의 외부로 나타나지 않도록 은폐시키는 역할을 한다.

또한 본 발명은 종래의 터치스크린 패널과는 달리 패널 제작시 패터닝 또는 Ag 인쇄방식에 의한 도전성 회로배선를 형성하기 위한 증착공정을 생략함으로써, 제조공정이 축소되어 생산성이 향상된 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널을 또 다른 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 윈도우 기판(10)과, 장식 인쇄층(20) 및 제1 ITO층(31)으로 이루어지는 패널층과 상기 제1 ITO층(31)과 접속되는 FPCB(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널을 과제 해결 수단으로 한다.

상기 FPCB(40)는 터치스크린의 패널층의 폭에 수평되는 양쪽 끝단이 터치스크린 패널의 길이방향을 따라 연장되는 접속부에 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)(60)을 형성시킨 구조인 것이 특징이다.

그리고 상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 제1 ITO층(31)의 하부에 제1 절연층(51)이 부가되고, 또한 상기 제1 절연층(51)의 하부에 제2 ITO층(32)이 부가되며, 또한 상기 제2 ITO층(32)의 하부에 제2 절연층(52)이 부가되고, 또한 상기 제1 ITO층(31)의 상부에 제3 절연층(53)이 부가되어진다.

본 발명은 FPCB에 형성시킨 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)를 도전층에 접속시킨 터치스크린 패널로써, 종래의 터치스크린 패널 구조에서 패널층에 도전성 회로배선을 증착시킴에 따라 발생하는 불량발생 요인인 도전성 회로배선의 단선(끊어짐), 크랙 등과 같은 불량발생 요인을 최소화하고, 장식 인쇄부의 인쇄 영역 폭을 축소하여 화상부(View Area) 영역을 확대시킨 것이 장점이다. 또한 종래의 터치스크린 패널과는 달리 패널 제작시 패터닝 또는 Ag 인쇄방식에 의한 도전성 회로배선를 형성하기 위한 증착공정을 생략함으로써, 제조공정이 축소되어 생산성이 향상되어 경제적인 공법인 것이 장점이다.

도 1은 종래의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에서 패널층을 구성하는 각 층을 분리시켜 나타낸 분리 사시도이고,
도 2는 종래의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 형성된 도전성 회로배선에 FPCB가 접속된 상태를 나타낸 도면이며,
도 3은 종래의 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 외관을 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 적층구조의 단면을 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 적용하는 FPCB에 도전성 회로배선이 형성된 상태를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 FPCB에 형성된 도전성 회로배선이 도전층인 ITO층의 센서에 접속된 상태를 나타낸 도면이며,
도 7은 도 5의 FPCB에 도전성 회로배선이 형성된 상태를 확대하여 나타낸 도면이고,
도 8은 도 5의 FPCB가 터치스크린 패널층에 적층되는 단면을 나타낸 도면이며,
도 9는 도 4의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 제1 절연층이 부가된 적층구조의 단면을 나타낸 도면이고,
도 10은 도 9의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 제2 ITO층이 부가된 적층구조의 단면을 나타낸 도면이며,
도 11은 도 10의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 제2 절연층이 부가된 적층구조의 단면을 나타낸 도면이고,
도 12는 도 11의 윈도우 일체형 터치스크린 패널에 제3 절연층이 부가된 적층구조의 단면을 나타낸 도면이며,
도 13은 본 발명에 따른 FPCB를 사용하여 대형 터치스크린 패널층의 외곽을 베젤 형식으로 감싸는 구조를 나타낸 도면에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 3 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명하며, 도면 및 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였고, 특히, 도면의 도시에 있어서 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 실시 예를 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 도 4에 도시된 바와 같이, 윈도우 기판(10)과, 장식 인쇄층(20) 및 제1 ITO층(31)으로 이루어지는 패널층과 상기 제1 ITO층(31)과 접속되는 FPCB(40)로 이루어진다.

본 발명에서 윈도우 기판(10)은 SiO₂를 주성분으로 하는 유리 재질로 이루어질 수 있다. 윈도우 기판(10)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성될 수도 있다. 윈도우 기판(10)을 형성하는 플라스틱 소재는 절연성 합성수지로서 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 장식 인쇄층(20)은 도 3에 도시된 바와 같은 터치스크린 패널의 중앙부에 투명한 터치 영역인 화상부(View Area)가 구획되도록 터치스크린 패널의 주변 테두리부에 불투명한 인쇄층을 형성시켜 패널층에 형성시킨 불투명한 도전성 배선 패턴을 은폐하는 기능을 한다. 상기 장식 인쇄층(20)은 제1 ITO층(31)의 상부에 잉크 또는 화합물을 사용하여 윈도우 기판(10)의 주변 테두리부에 배치되게 장식 인쇄부(Deco Area)를 형성시킨다.

그리고 제1 ITO층(31)은 영상센서의 터치 영역인 화상부(View Area)에 손가락을 접촉시키면 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해서 전기신호로 연결하는 작용을 한다. 상기 제1 ITO층(31)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), 탄소나노튜브(CNT), PEDOT[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)], 실버나노와이어(silver nano wire) 중에서 1종을 선택한 도전성 화합물을 사용하여 ITO층을 증착시킨다.

그리고 본 발명에 따른 FPCB(40)은 도 5에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널(100)의 폭에 수평되는 양쪽 끝단이 터치스크린 패널(100)의 길이방향을 따라 연장되는 접속부에 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)(60)을 형성시킨 구조로서, 도전층인 ITO층으로부터 출력되는 전기적 신호를 IC 칩(chip)으로 전달하는 작용을 한다.

도 6은 도 5의 FPCB에 도전성 회로배선이 형성된 상태를 확대하여 나타낸 도면으로, 본 발명에 따른 FPCB(40)는 터치스크린 패널(100)의 길이방향을 따라 연장된 구조를 갖는 접속부에 형성된 복수 개의 도전성 회로배선(60)에 의해 직접 ITO층의 센서에 접속시킨다.

상기 FPCB(40)에 형성시키는 도전성 회로배선(60)은 주로 Cu를 사용하지만, 용도 및 구현 방법에 따라 Ag, Mg, Al, Pt, Au, Ni, Cr, Pd, Mo 같은 소재 중에서 1종을 선택하여 형성시키는 것이 바람직하다.

참고로, 도 7은 도 5의 FPCB(40)에 도전성 회로배선(60)이 형성된 상태를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 8은 도 5의 FPCB(40)가 터치스크린 패널(100)과 디스플레이(200) 사이에 내열성 양면접착테이프 또는 내열성 접착제 등과 같은 접착부재(300)에 의해 적층되는 단면을 나타낸 도면을 나타낸 것이다.

따라서, 종래의 터치스크린 패널 구조에서 도전층인 ITO층(30)으로부터 사람의 손가락 터치에 의해 발생하는 전기적 신호를 전송하기 위한 도전성 회로배선(60)을 패튼층에 형성시킴에 따라 발생하는 불량발생 요인인 도전성 회로배선의 단선(끊어짐), 크랙 등과 같은 불량발생 요인을 최소화시킨 것을 특징이다.

그리고 본 발명은 상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 구조에서 도 9에 도시된 바와 같이. 제1 ITO층(31)의 하부에 제1 절연층(51)의 부가가 가능하다.

상기 제1 절연층(51)은 그 상부에 위치하는 도전성 전극층인 제1 ITO층(31)의 절연기능과 함께 외부의 충격으로부터 보호하는 작용을 한다.

또한 상기 제1 절연층(51)은 절연화합물을 사용하여 스크린 인쇄, 증착, 스핀 코팅(spin coating)법 또는 커튼 플로우(curtain flow)법 으로 형성하여 열 또는 UV 건조 방식으로 절연막을 형성시키는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용가능한 절연화합물은 구체적으로 폴리우레탄(Poly Urethane), 폴리에스테르(Polyester), 아크릴(Acrylic) 등의 합성수지 또는 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 마그네시아(MgO) 등의 무기 화합물 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명은 상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 구조에서 도 10에 도시된 바와 같이. 제1 절연층(51)의 하부에 제2 ITO층(32)의 부가가 가능하다.

상기 제2 ITO층(32)은 터치의 좌표인식 방식에 따라 전송(Tx)층만으로 기능을 수행하는 셀프 캡(Self Cap) 방식과 전송(Tx) 층과 수신(Rx)층 두 가지를 가져야만 기능을 수행하는 뮤추얼 캡(Mutual Cap) 방식으로 나눌 수 있고 공정의 흐름으로 표현하면 센서층(Tx, Rx가 모두 존재하나 둘 중 하나는 단선되어 있는 층)과 연결 브릿지층으로 ITO층을 형성 하게 되는데 센서층 또는 브릿지층의 역할을 담당한다.

상기 ITO층(32)의 특성에 대해서는 상세히 상술한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

또한 본 발명은 상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 구조에서 도 11에 도시된 바와 같이. 제2 ITO층(32)의 하부에 제2 절연층(52)의 부가가 가능하다.

상기 제2 절연층(52)은 그 상부에 위치하는 도전성 전극층인 제2 ITO층(32)의 절연기능과 함께 외부의 충격으로부터 보호하는 작용을 한다.

절연층의 특성에 대해서는 상세히 상술한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

또한 본 발명은 상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널의 구조에서 도 12에 도시된 바와 같이. 제1 ITO층(31)의 상부에 제3 절연층(53)의 부가가 가능하다.

상기 제3 절연층(53)은 장식 인쇄층(20)과 제1 ITO층(31)에 적층되어 제1 ITO층(31)의 절연기능과 함께 그 하부에 적층된 패널층들을 외부 전기적, 물리적, 화학적 충격으로부터 차단시켜 오염을 방지하고 내구성을 높여주는 작용을 한다.

상기 절연층의 특성에 대해서는 상기에서 상세히 상술한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

그리고 본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 On-Cell 또는 In-Cell 방식을 적용하기 어려운 대형스크린, 즉 스크린의 크가가 7in 이상인 디스플레이 제품인 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이, FPCB(40)가 터치스크린 패널(100)의 외곽을 베젤 형식으로 감싸는 구조로 접속되어 진다.

본 발명에 따른 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 각 적층체의 두께가 윈도우 기판이 0.3㎜~3㎜,, ITO층이 100Å~1000Å 장식 인쇄부(Deco Area)가 0.3㎛~30㎛, 절연층(40)이 0.5㎛~50㎛인 것이 바람직하지만, 각 적층체의 두께는 상기에서 한정한 범위에만 반드시 적용되지 아니하고, 설계조건에 따라 적절히 조정되어 질 수 있다.

이하, 상기의 구조를 갖는 본 발명은 FPCB에 형성시킨 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)(60)을 도전층에 접속시킨 터치스크린 패널로써, 도전성 회로배선의 단선(끊어짐), 크랙 등의 발생을 최소화하고, 장식 인쇄부(Deco Area)의 인쇄시 도전성 회로배선의 은폐가 필요 없으므로 화상부(View Area)의 확대가 가능한 것이 특징이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 윈도우 기판 20 : 장식 인쇄층
30 : ITO층 31, 32 : 제1 ITO층, 제2 ITO층
40 : FPCB 50 : 절연층
51, 52, 53 : 제1 절연층, 제2 절연층, 제3 절연층
60 : 도전성 회로배선(metal trace)
100 : 터치스크린 패널(100) 200 : 디스플레이
300 : 접착부재

Claims

윈도우 기판(10)과, 장식 인쇄층(20) 및 제1 ITO층(31)으로 이루어지는 패널층과 상기 제1 ITO층(31)과 접속되는 FPCB(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 FPCB(40)는 터치스크린의 패널층의 폭에 수평되는 양쪽 끝단이 터치스크린 패널의 길이방향을 따라 연장되는 접속부에 복수 개의 도전성 회로배선(metal trace)을 형성시킨 구조인 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.
제 2항에 있어서,
상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 제1 ITO층(31)의 하부에 제1 절연층(51)이 부가되는 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.
제 3항에 있어서,
상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 제1 절연층(51)의 하부에 제2 ITO층(32)이 부가되는 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.
제 4항에 있어서,
상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 제2 ITO층(32)의 하부에 제2 절연층(52)이 부가되는 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.
제 5항에 있어서,
상기 윈도우 일체형 터치스크린 패널은 제1 ITO층(31)의 상부에 제3 절연층(53)이 부가되는 것을 특징으로 하는 도전성 회로배선이 개선된 윈도우 일체형 터치스크린 패널.