KR20140072131A - 미세 피치 상호연결부가 있는 가요성 터치 센서 - Google Patents

미세 피치 상호연결부가 있는 가요성 터치 센서 Download PDF

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KR20140072131A
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무투 세바스티안
도미니크 엠 트라바쏘
낸시 에스 렌호프
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

용품은, 예를 들어, 터치 센서와 같이, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 두 주표면 상의 투명 도전층, 각 투명 도전층 상의 금속성 도전층, 및 각 금속성 도전층 상의 패터닝된 포토이미지 마스크를 포함하는 다층 구조를 포함한다.

Description

미세 피치 상호연결부가 있는 가요성 터치 센서{FLEXIBLE TOUCH SENSOR WITH FINE PITCH INTERCONNECT}
터치 감지 디바이스는 점점 더 사용자가 통상적으로 태블릿, 터치 폰, 및 기타 상업적 터치 상호작용형 시스템을 포함하는 전자 시스템과 상호작용하는 보편적인 방법이 되었다. 터치 감지 디바이스는 기계식 버튼, 키패드, 키보드 및 포인팅 디바이스에 대한 필요성을 줄이거나 제거함으로써 사용자가 전자 시스템 및 디스플레이와 편리하게 인터페이스하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 사용자는 아이콘에 의해 식별되는 위치에서 온-디스플레이 터치 스크린(on-display touch screen)을 간단히 터치함으로써 복잡한 일련의 명령어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 저항, 적외선, 용량성, 표면 탄성파, 전자기, 근접장 이미징 등을 포함하는 터치 감지 디바이스를 구현하기 위한 몇 가지 유형의 기술들이 있다. 용량성 터치 감지 디바이스는 다수의 응용에서 잘 동작하는 것으로 알려져 있다. 많은 터치 감지 디바이스에서, 센서 내의 전도성 물체가 사용자의 손가락과 같은 전도성 터치 도구에 용량적으로 결합될 때 입력이 감지된다. 일반적으로, 2개의 전기 전도성 부재가 실제로 터치하는 일 없이 서로 근접하게 될 때마다, 이들 사이에 정전용량이 형성된다. 용량성 터치 감지 디바이스의 경우, 손가락과 같은 물체가 터치 감지 표면에 접근함에 따라, 작은 정전용량이 물체와 이 물체에 아주 근접한 감지 지점 사이에 형성된다. 감지 지점들 각각에서의 정전용량의 변화를 검출하고 감지 지점의 위치에 주목함으로써, 감지 회로는 다수의 물체를 인식할 수 있고 물체가 터치 표면을 가로질러 이동함에 따라 이 물체의 특성을 판정할 수 있다.
용량성 터치 감지 디바이스는 종종 감지 요소로서 패터닝된 투명 도전체 층들을 포함한다. 패터닝된 투명 도전체는 종종 행과 열 형태의 길고, 좁은 투명 도전성 전극의 어레이를 포함한다. 도전성 금속 패턴을 제공함으로써 제어기와 투명 전극 사이에 전기 접촉부가 형성된다. 공지된 방법에서는, 가요성 인쇄 회로(FPC)가 이방성 도전성 필름(ACF) 결합을 이용하여 투명 도전체의 후미 부분에 직접 결합된다. 다른 공지된 방법에서는, 도전성 금속 패턴과 결합 패드가 인쇄 방법으로 각각의 투명 전극에 제공된다. 예를 들어, 투명 전극의 후미 부분 상에 도전성 트레이스를 만들기 위하여 도전성 잉크가 투명 전도체 상에 도포되고 가열된다.
FPC 및 ACF 결합 공정은 고비용이고 높은 사이클 시간을 수반한다. 도전성 잉크 인쇄 방법은 도전성 잉크 인쇄 공정에 의한 미세 피치를 제공하는 데 있어서 제약때문에 센서에 넓은 비-감지 영역을 필요로 한다. 또한, 가열 온도가 올라갈수록 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)의 균열(crack) 및 베이스 필름의 탁해짐과 같은 신뢰성 문제를 유발한다.
매트릭스 유형의 센서를 얻기 위하여, 행 전극 및 열 전극은 광학적 투명 접착제를 이용하여 직교 방향으로 라미네이트된다. 행 전극 및 열 전극 사이에 정교한 정열이 중요하며, 그렇지 않을 경우 수율이 떨어질 수 있다. 또한, 라미네이트 공정 중 거품 및 에어 갭(air gap)의 형성을 피할 수 없다. 광학적 투명 접착제 및 베이스 폴리에스테르 필름을 모두 구비하는 행 전극 및 열 전극 층은 센서를 두껍게 만들 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은, 예를 들어, 터치 센서와 같이, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 두 주표면 상의 투명 도전층, 각 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계; 투명 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지(photoimage) 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계; 포토이미지 마스크를 제거하는 단계; 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및 금속성 도전층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은, 예를 들어, 터치 센서와 같이, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계; 투명 도전층 및 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계; 포토이미지 마스크를 제거하는 단계; 금속성 도전층의 원하는 패턴을 보호하는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및 금속성 도전층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은, 예를 들어, 터치 센서와 같이, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각 두 주표면 상의 투명 도전층, 각 투명 도전층 상의 금속성 도전층, 및 각 금속성 도전층 상의 패터닝된 포토이미지 마스크를 포함하는 다층 구조를 포함하는 용품을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은, 예를 들어, 터치 센서와 같이, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 기판의 반대 방향의 주표면 상의 패터닝된 투명 도전층, 및 두 투명 도전층 상의 패터닝된 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 포함하는 용품을 제공하고, 상기 중합체 UV 투명 기판의 굴절률은 약 1.60을 초과한다.
본 발명의 상기의 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시 형태 또는 모든 구현 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이어지는 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시예를 보다 상세하게 예시한다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 터치 감지 디바이스 및 전자기기의 예시적인 실시예의 개략적 평면도이다.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 3a>
도 3a 내지 도 3b는 각각 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 평면도 및 단면도이다.
<도 4>
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 7a 내지 도 7b>
도 7a 내지 도 7b는 각각 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 평면도 및 단면도이다.
<도 8a 내지 도 8e>
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 여러 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시에의 개략적 평면도이다.
<도 9>
도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 10a>
도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조를 만드는 예시적인 방법의 단계들의 단면도이다.
<도 11>
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 단면도이다.
<도 12a>
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 평면도, 단면도, 및 반사율 그래프이다.
도면에 있어서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
[발명의 상세한 설명]
하기의 바람직한 실시예들의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들이 참조된다. 첨부 도면들은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 예시적으로 도시한다. 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 구조적 또는 논리적 변화가 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 그러므로, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해지지 않아야 하고, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위에 의해 정반된다.
본 발명의 적어도 일부 실시예는 기판의 반대 방향의 측면 상에 행 전극 및 열 전극을 포함하는 매트릭스 유형 전극을 포함한다. 이는 투명 전극을 갖는 두 기판 층, 광학적 투명 접착제, 및 라미네이션 공정이 필요없게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 적어도 일부 실시예에서, 예를 들어, 미세 피치로 밀집한 도전성 버스 바 및 본딩 패드가 투명 전극을 제어기 유닛에 연결하기 위하여 제공된다. 투명 전극의 에지를 따라 있는 미세 피치 도전성 버스 바는 비-터치-감지 영역을 줄이고, 대형 개별 커넥터, 고가의 개별 FPC, 투명 전극에 결합하는 ACF, 도전성 잉크 인쇄, 및 가열 공정을 필요없게 한다. 도전성 잉크 인쇄에 비교하여, 실질적으로 수직인 벽 및 최적화된 상부 표면 영역이 있는 도전성 버스 바를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예는, 예를 들어, 약 87% 초과의 고투과율 및, 예를 들어, 1% 미만의 저탁도를 제공할 수 있다. 상대적으로 두꺼운 도전성 버스 바를 제공하는 능력으로 인해, 본 발명의 실시예는 낮은 저항 및 높은 신호응답을 제공할 수 있다.
전극 패턴은 바 형(bar), 삼각형, 벌집형, 또는 임의의 기타 적합한 패턴으로 구현될 수 있다. 투명 전극은 전극간 정전용량, 또는 전극-그라운드 간 정전용량의 변화를 감지함으로써 터치 또는 근접 터치의 좌표를 결정하는 전자 구성 요소에 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 터치 감지 디바이스 및 전자기기의 예시적인 실시예를 도시한다. 터치 감지 디바이스(110)는 전자 회로에 연결된 터치 패널(112)을 포함하며, 그것은 간단하게 114로 표시된 하나의 개략적인 상자 내에 그룹화되어, 총칭해서 제어기라고 한다.
터치 패널(112)은 열 전극(column electrode)(116a 내지 116e)과 행 전극(row electrode)(118a 내지 118e)의 5×5 매트릭스를 갖는 것과 같이 도시되지만, 다른 수의 전극 및 다른 매트릭스 크기도 사용될 수 있다. 패널(112)은 통상적으로 사용자가 패널(112)을 통해 물체(컴퓨터, 핸드헬드 디바이스, 휴대폰, 또는 기타 주변 디바이스의 픽셀화된 디스플레이 등)를 볼 수 있도록 실질적으로 투명하다. 경계(120)는 패널(112)의 가시 영역(viewing area)을 나타내고 또한 바람직하게는, 사용되는 경우, 이러한 디스플레이의 가시 영역을 나타낸다. 전극(116a 내지 116e, 118a 내지 118e)은, 평면도에서 볼 때, 가시 영역(120) 상에 공간적으로 분포된다. 설명의 편의상, 전극이 넓고 잘 보이도록 도시되지만, 실제로는 비교적 좁고 사용자에게 잘 안보일 수 있다. 또한, 전극은 가변 폭 - 예를 들어, 전극간 프린지 전계(inter-electrode fringe field)를 증가시킴으써 전극간 용량성 결합(electrode-to-electrode capacitive coupling)에 대한 터치의 효과를 증가시키기 위해 매트릭스의 노드의 근방에서 다이아몬드-형상 또는 기타 형상의 패드의 형태로 증가된 폭 - 을 가지도록 설계될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 기타 적합한 전기 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 깊이 관점에서 볼 때, 열 전극과 행 전극 사이에 상당한 도전성 접촉(contact)이 일어나지 않도록 그리고 주어진 열 전극과 주어진 행 전극 사이의 유일한 유효 전기적 결합(significant electrical coupling)이 용량성 결합이도록 열 전극이 행 전극과 상이한 평면에 있을 수 있다(도 1에서 볼 때, 열 전극(116a 내지 116e)이 행 전극(118a 내지 118e) 아래에 있다). 전극의 매트릭스가 전형적으로 커버 유리, 플라스틱 필름, 기타 아래에 있으며, 따라서 전극이 사용자의 손가락 또는 기타 터치-관련 도구와의 직접적인 물리적 접촉으로부터 보호된다. 이러한 커버 유리, 필름 또는 기타의 노출된 표면은 터치 표면이라고 할 수 있다.
임의의 열 및 행 전극 간의 용량성 결합은 주로 전극들이 서로 가장 가까이 있는 영역에서의 전극들의 기하형태의 함수이다. 이러한 영역은 전극 매트릭스의 "노드"에 해당하며, 이들 중 일부가 도 1에 표시되어 있다. 예를 들어, 열 전극(116a)과 행 전극(118d) 사이의 용량성 결합은 주로 노드(122)에서 일어나고, 열 전극(116b)과 행 전극(118e) 사이의 용량성 결합은 주로 노드(124)에서 일어난다. 도 1의 5×5 매트릭스는 25개의 이러한 노드를 가지며, 이들 중 임의의 노드가, 각자의 열 전극(116a 내지 116e)을 제어기에 개별적으로 결합시키는 제어 라인들(126) 중 하나의 적절한 선택 및 각자의 행 전극(118a 내지 118e)을 제어기에 개별적으로 결합시키는 제어 라인들(128) 중 하나의 적절한 선택을 통해, 제어기(114)에 의해 어드레싱될 수 있다.
사용자의 손가락(130) 또는 기타 터치 구현물이 디바이스(110)의 터치 표면과 접촉 또는 근접 접촉하게 되는 경우, 터치 위치(131)에 도시된 바와 같이, 손가락은 전극 매트릭스와 용량성 결합하여 매트릭스, 특히 터치 위치에 가장 가까이 놓인 전극으로부터 전하를 끌어오게 되고, 이렇게 함으로써 가장 가까운 노드(들)에 해당하는 전극 간의 결합 정전용량은 변하게 된다. 예를 들어, 터치 위치(131)에서의 터치는 전극(116c/118b)에 해당하는 노드에 가장 가깝게 있다. 이하에서 추가로 기술하는 바와 같이, 결합 정전용량의 이러한 변화가 제어기(114)에 의해 검출되고 116c/118b 노드에서 또는 그 근방에서의 터치로서 해석될 수 있다. 바람직하게는, 제어기는, 존재하는 경우, 매트릭스의 모든 노드에서의 정전용량의 변화를 신속하게 검출하도록 구성되고, 노드들 사이에 있는 터치 위치를 보간법에 의해 정확하게 결정하기 위해 이웃 노드에 대한 정전용량 변화의 크기를 분석할 수 있다. 또한, 제어기(114)는 동시에 또는 중복하는 때에 터치 디바이스의 상이한 부분에 가해지는 다수의 개별 터치를 검출하는 데 유리하도록 설계된다. 따라서, 예를 들어, 다른 손가락(132)이, 손가락(130)의 터치와 동시에, 터치 위치(133)에서 디바이스(110)의 터치 표면을 터치하는 경우, 또는 각자의 터치가 적어도 시간적으로 중복하는 경우, 제어기는 바람직하게는 이러한 터치 둘 모두의 위치(131, 133)를 검출하고 터치 출력(114a)에 이러한 위치를 제공할 수 있다. 제어기(114)에 의해 검출될 수 있는 별개의 동시적인 또는 시간적으로 중복하는 터치의 수가 바람직하게는 2로 제한되지 않으며, 예를 들어, 전극 매트릭스의 크기에 따라 3, 4 또는 그 이상일 수 있다.
제어기(114)는 전극 매트릭스의 노드들 중 일부 또는 전부에서의 결합 정전용량을 신속히 결정하는 것을 가능하게 해주는 다양한 회로 모듈 및 구성 성분을 이용할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 적어도 하나의 신호 발생기 또는 구동 유닛을 포함할 수 있다. 구동 유닛은 구동 전극으로 지칭되는, 한 세트의 전극에 구동 신호를 전달한다. 도 1의 실시예에서, 열 전극(116a 내지 116e)이 구동 전극으로 사용되거나, 행 전극(118a 내지 118e)이 구동 전극으로 사용될 수 있다. 구동 신호는 다양한 방식으로 전극에 전달될 수 있는데, 예를 들어, 첫번째 구동 전극부터 마지막 구동 전극까지 스캔되는 순서대로 한번에 하나의 구동 전극에 전달된다. 각각의 이러한 전극이 구동될 때, 제어기는 수신 전극이라고 하는 다른 세트의 전극을 모니터링한다. 제어기(114)는 모든 수신 전극에 결합되는 하나 이상의 감지 유닛을 포함할 수 있다. 터치 패널(112)에 대해 이루어진 다수의 컨택을 감지하는 데 적합한 회로는 미국 특허 출원 공개 제2010/0300773호, "고속 다중 터치 디바이스 및 이를 위한 제어기(HIGH SPEED MULTI-TOUCH DEVICE AND CONTROLLER THEREFOR)"에 추가로 기술된다.
제어기는 또한 일련의 응답 신호 입력으로부터 전하를 축적하는 회로를 포함할 수 있다. 이를 위한 예시적인 회로 디바이스는 하나 이상의 축전기(charge accumulator), 예를 들어, 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있고, 구동 신호 및 대응하는 응답 신호의 특성에 따라 그것을 선택한다. 각각의 펄스는 일부 전하 양자(quantum of charge)의 축적을 초래하고, 각각의 추가적인 펄스가 연속하여 더 많이 더해진다. 전하는 또한 한 사이클에서만 결합될 수 있고, 임의의 추가적인 펄스가 단지 노이즈 감소를 위한 전하의 평균화를 가능하게 할 수 있다. 제어기는 또한 축적된 신호의 아날로그 진폭을 디지털 형식으로 변환하기 위한 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다. 불필요한 회로 요소의 중복을 피하기 위해 하나 이상의 멀티플렉서가 또한 사용될 수 있다. 물론, 제어기는 또한 바람직하게는 측정된 진폭 및 연관된 파라미터를 저장하는 하나 이상의 메모리 디바이스와, 필요한 계산 및 제어 기능을 수행하는 마이크로프로세서를 포함한다.
임의의 측정 사이클과 연관된 하나 이상의 펄스에 대해 전극 매트릭스 내의 각 노드에 대한 응답 신호와 연관된 축적된 전하의 전압을 측정함으로써, 제어기는 전극 매트릭스의 각 노드에 대한 결합 정전용량에 관련된 측정값들의 매트릭스를 만들 수 있다. 어느 노드(있는 경우)가 터치의 존재로 인한 결합 정전용량의 변화를 경험하는지를 결정하기 위해, 이들 측정된 값이 이전에 획득된 기준 값의 유사한 행렬과 비교될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예를 도시한다. 일 양태에서, 다층 구조(200)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 다층 구조(200)는 반대 방향의 두 측면을 가지며, 반대 방향의 두 주표면(202a, 202b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(202), 중심 중합체 UV 투명 기판(202)의 제1 주표면(202a) 상의 제1 투명 도전층(204), 및 중심 중합체 UV 투명 기판(202)의 제2 주표면(202b) 상의 제2 투명 도전층(206)을 포함한다. UV 투명성은 본 명세서에서 약 336 nm의 파장에서 시작하여 근적외선까지 연장하여 적어도 약 70%의 투과율을 갖는 것으로 정의된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(202)은 약 309 nm 미만에서 최대 흡수율, 약 314 nm 미만에서 한계 파장, 및 약 336 nm의 파장에서 적어도 약 70%의 투과율, 및 약 800 nm의 파장에서 약 89%의 투과율을 갖는다. 일부 실시예에서, 투과율은 약 800 nm의 파장에서 약 97%일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(202)의 두께는 약 125 μm이다. 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판의 두께의 범위는 약 25 μm 내지 약 175 μm이다. 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(202)은 폴리에스테르, 폴리카보네이트 액정 중합체, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 구성된 그룹에서 선택된다. 적어도 하나의 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(202)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. 다른 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(202)은, 예를 들어, 약 1.70의 고굴절률을 갖는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 예를 들어, 약 95%의 고투과율을 갖는 트라이아세테이트 (TAC) 필름, 또는 예를 들어, 약 96%의 고투과율을 갖는 표면처리된 PET를 포함한다. 중심 중합체 UV 투명 기판(202)은 제2 투명 도전층(206)으로부터 제1 투명 도전층(204)을 분리한다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 투명 도전층(204) 및 제2 투명 도전층(206)의 두께는 약 85 nm이다. 일부 실시예에서, 투명 도전층의 두께의 범위는 약 20 nm 내지 약 100 nm이다. 제1 투명 도전층(204) 및 제2 투명 도전층(206)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 투명 도전층(204) 및 제2 투명 도전층(206)은 인듐 주석 산화물 (ITO)을 포함한다. 일부 실시예에서, ITO는 비결정질이다. 일부 실시예에서, 제1 투명 도전층(204) 및 제2 투명 도전층(206)은 ITO 및 규소 산화물의 층들을 포함하고, 일부 실시예에서, 규소 산화물은 알루미늄으로 도핑되고, 이는 싱가포르 특허 출원 제201105168-7호, "에칭 방법 및 상기 에칭 방법을 이용하여 제조된 디바이스[ETCHING METHOD AND DEVICES PRODUCED USING THE ETCHING METHOD]"에 추가로 기재된 바와 같다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 투명 도전층은 SiAlO-ITO-SiAlO-ITO 층 구조를 포함하고, 이는 두께가 약 5 nm인 알루미늄으로 도핑된 제1 층의 규소 산화물(SiAlO), 두께가 약 20 nm인 제1 층의 ITO, 두께가 약 40 nm인 알루미늄으로 도핑된 제2 층의 규소 산화물(SiAlO), 및 두께가 약 20 nm인 제2 층의 ITO를 포함한다. 이 실시예에서, 알루미늄으로 도핑된 제1 층의 규소 산화물은 제1 층의 ITO를 중심 중합체 UV 투명 기판에 접착하기 위한 타이층(tie layer)으로 기능한다. 단일층의 ITO에 비교하여, 제2 층의 ITO 상의 알루미늄으로 도핑된 제2 층의 규소 산화물 상의 제1 층의 ITO의 다층 적층물은 개선된 광학 투과율, 감소된 취성(brittleness), 높은 도전성, 및 고온 및 고습 조건에서의 개선된 신뢰성을 제공한다. 제1 투명 도전층(204)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(206)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 적어도 하나의 실시예에서, 전극의 폭은 약 1 mm이다. 일부 실시예에서, 전극은 약 3.5 mm 내지 약 6.5 mm의 범위의 간격 또는 피치로 배치된다. 전극의 폭은 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 세트의 전극은 제2 세트의 전극에 직교한다. 다른 실시예에서, 제1 세트의 전극 및 제2 세트의 전극은 서로 직교하지 않는다. 일부 실시예에서 투명 도전층 둘 모두 패터닝되거나, 둘 모두 패터닝되지 않지만, 다른 실시예에서 제1 투명 도전층(204) 및 제2 투명 도전층(206) 중에 오직 하나만 패터닝된다. 다층 구조(200)는 제1 투명 도전층(204) 상의 제1 금속성 도전층(208) 및 제2 투명 도전층(206) 상의 제2 금속성 도전층(210)을 추가로 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 금속성 도전층(208) 및 제2 금속성 도전층(210)의 두께는 약 8 μm이다. 일부 실시예에서, 금속성 도전층의 두께의 범위는 약 3 μm 내지 약 50 μm이고, 예를 들어, 본딩 및 도전성 요구조건에 따라 달라진다. 일 태양에서, 금속성 도전층은 다층 구조의 신호 속도를 유리하게 개선하기 위하여 약 5 μm 내지 약 20 μm 범위의 두께로 제공될 수 있다. 제1 금속성 도전층(208) 및 제2 금속성 도전층(210)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(208) 및 제2 금속성 도전층(210)은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 및 주석으로 구성된 그룹에서 선택된다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(208) 및 제2 금속성 도전층(210)은 복수의 구리 층을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 금속성 도전층은 두께의 범위가 약 100 nm 내지 약 200 nm인 제1 층의 구리, 및 상기 제1층의 구리 상에 배치되는 두께의 범위가 약 6 μm 내지 약 35 μm인 제2 층의 구리를 포함한다. 이 실시예에서, 제1층의 구리는 제2 층의 구리를 상기 투명 도전층에 접착하기 위한 타이층으로서 기능한다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(208)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(210)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 양태에 따른 다층 구조의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(300)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조(300)의 두께의 범위는 약 25 μm 내지 약 1 mm이다. 다층 구조(300)의 크기는 의도된 어플리케이션에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조(300)는 약 609.6 mm (24 인치) 내지 약 1270 mm (50 인치)의 범위의 대각선 폭 및 3:4의 종횡비를 갖는다. 도 2에 도시된 다층 구조(200)와 유사하게, 다층 구조(300)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 중심 중합체 UV 투명 기판, 중심 중합체 UV 투명 기판의 반대 방향의 두 주표면 각각의 위의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함한다. 다층 구조(300)에서, 제1 투명 도전층(304)은 제1 세트의 전극(304a 내지 304e)을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(306)은 제2 세트의 전극(306a 내지 306f)을 형성하도록 패터닝된다. 전극(304a 내지 304e) 및 전극(306a 내지 306f)은 제1 경계(312) 안쪽에서 제공되고, 다층 구조(300)의 터치 감지 영역을 나타낸다. 일부 실시예에서, 제1 경계(312)는 또한, 사용되는 경우, 디스플레이의 가시 영역을 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 5개의 전극(304a 내지 304e) 및 6개의 전극(306a 내지 306f)은 중심 중합체 UV 투명 기판의 반대면 상에 행 전극과 열 전극의 매트릭스를 형성하기 위하여 직교하여 정렬된다. 도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 전극은 전극간 프린지 필드를 증가시키기 위하여 매트릭스의 노드의 주변에서 직렬로 배열된 다수의 다이아몬드 형상 도전성 패드를 포함함으로써, 전극 간 용량성 결합 상의 터치 효과를 증가시킨다. 일부 실시예에서, 다이아몬드 형상 도전성 패드는 약 3 mm 내지 약 6 mm의 범위의 대각선 폭을 갖는다. 다이아몬드 형상 도전성 패드는 전극(304a 내지 304e)(열 전극)의 도전성 패드와 전극(306a 내지 306f)(행 전극)의 도전성 패드가 기판 주표면의 평면에 수직한 방향으로 중첩되지 않도록 배열된다. 다이아몬드 형상 도전성 패드는 또한 일반적으로 중심 중합체 UV 투명 기판의 한 측면 상에 배치되는 전극의 도전성 패드가 중심 중합체 UV 투명 기판의 반대면 상에 배치되는 4개의 인접한 전극의 도전성 패드의 중심에 배치되도록 배열된다. 다층 구조(300)는 제1 투명 도전층(304) 상의 제1 금속성 도전층(308) 및 제2 투명 도전층(306) 상의 제2 금속성 도전층(310)을 추가로 포함한다. 제1 금속성 도전층(308)은 제1 세트의 도전성 회로(308a 내지 308e)를 형성하도록 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(310)은 제2 세트의 도전성 회로(310a 내지 310f)를 형성하도록 패터닝된다. 도전성 회로(308a 내지 308e) 및 도전성 회로(310a 내지 310f)는 제2 경계(314) 안으로 연장되고, 다층 구조(300)의 비-터치 감지 영역을 나타낸다.도전성 회로(308a 내지 308e)는 일반적으로 전극(304a 내지 304e)의 종방향으로 연장되고(열 방향), 도전성 회로(310a 내지 310f)는 일반적으로 전극(306a 내지 306f)의 종방향으로 연장된다(행 방향). 본 발명의 양태에 따른 다층 구조의 장점은 도전성 회로(본 명세서에서 또한 버스 라인으로 지칭됨)는 투명 전극을 터치 감지 디바이스의 전자 회로에 연결하기 위한 미세 피치 상호연결부를 구성하고, 예를 들어, 최소한의 비-터치 감지 영역을 차지하는 터치 감지 영역의 에지를 따라 다층 구조에 포함되고, 이는 다층 구조의 전체 크기를 최소화하고 크기가 큰 개별 커넥터, 고가의 개별 FPC, 투명 전극에 결합하는 ACF, 도전성 잉크 인쇄, 및 가열 공정이 필요없게 한다. 도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 도전성 회로(308a 내지 308e) 및 도전성 회로(310a 내지 310f)는 각각 넓은 도전성 패드에 연결되는 좁은 도전성 트레이스를 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 도전성 트레이스의 폭은 약 250 μm이다. 일부 실시예에서, 도전성 트레이스의 폭의 범위는 30 μm 내지 약 100 μm이다. 도전성 트레이스의 폭은 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 도전성 트레이스는 약 500 μm의 간격 또는 피치로 배치된다. 일부 실시예에서, 도전성 트레이스는 약 60 μm 내지 약 200 μm의 범위의 간격 또는 피치로 배치된다. 일 양태에서, 넓은 도전성 패드는 예를 들어 T 형상의 가요성 인쇄 회로와 같은 개별 가요성 인쇄 회로를 다층 구조(300)의 도전성 패드 및 전자 회로에 결합함으로써 다층 구조(300)를 터치 감지 디바이스의 전자 회로(예를 들어, 제어기 포함)에 연결하는 것을 용이하게 하도록 기능한다. 이 도전성 패드들은 이 연결을 가능하도록 다층 구조의 일측 또는 양측에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 도전성 패드의 폭은 약 250 μm이다. 일부 실시예에서, 도전성 패드의 폭의 범위는 약 75 μm 내지 약 250 μm이다. 일부 실시예에서, 패터닝된 금속성 도전층을 포함하는 비-터치 감지 영역의 넓이는 다층 구조에 사용되는 전극의 수에 비례한다. 행 전극 또는 열 전극의 수는 다층 구조의 응용 및 크기에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조(300)의 일측 상의 패터닝된 제1 금속성 도전층(308)의 도전성 트레이스는 상기 트레이스가 기판 주표면의 평면에 수직한 방향으로 중첩되지 않도록 다층 구조(300)의 다른 일측 상의 패터닝된 제2 금속성 도전층(310)의 도전성 트레이스로부터 상쇄된다. 유익하게도, 그와 같은 배열에서, 트레이스는 용량성 결합을 하지 않음으로써, 전기적 간섭을 피한다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(400)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 도 2에 도시된 다층 구조(200)와 유사하게, 다층 구조(400)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면(402a, 402b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(402), 중심 중합체 UV 투명 기판(402)의 제1 주표면(402a) 상의 제1 투명 도전층(404), 중심 중합체 UV 투명 기판(402)의 제2 주표면(402b) 상의 제2 투명 도전층(406), 제1 투명 도전층(404) 상의 제1 금속성 도전층(408), 및 제2 투명 도전층(406) 상의 제2 금속성 도전층(410)을 포함한다. 제1 투명 도전층(404)은 제1 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 투명 도전층(406)은 제2 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝된다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(408)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(410)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝된다. 다층 구조(400)는 제1 투명 도전층(404) 상에 배치되는 제1 접착제층(416) 및 제2 투명 도전층(406) 상에 배치되는 제2 접착제층(418)을 추가로 포함한다. 제1 투명 도전층(404)은 제1 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 투명 도전층(406)은 제2 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝되는 일부 실시예에서, 제1 접착제층(416)은 그것이 제1 세트의 전극 및 제1 세트의 전극에 의해 커버되지 않는 중심 중합체 UV 투명 기판(402)의 일부를 실질적으로 커버하도록 배치되고, 제2 접착제층(418)은 그것이 제2 세트의 전극 및 제2 세트의 전극에 의해 커버되지 않는 중심 중합체 UV 투명 기판(402)의 일부를 실질적으로 커버하도록 배치된다. 제1 금속성 도전층(408)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(410)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되는 일부 실시예에서, 도전성 회로의 적어도 일부는 접착제층에 의해 커버되지 않는다. 일 양태에서, 이것은 개별 가요성 인쇄 회로를 다층 구조(400)의 도전성 패드 및 전자 회로에 결합함으로써 터치 감지 디바이스의 전자 회로(예를 들어, 제어기 포함)에 다층 구조(400)를 연결하는 것을 가능하게 한다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 접착제층(416) 및 제2 접착제층(418)의 두께는 약 50 μm이다. 일부 실시예에서, 접착제층의 두께의 범위는 약 50 μm 내지 약 100 μm이다. 제1 접착제층(416) 및 제2 접착제층(418)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 접착제층(416) 및 제2 접착제층(418)은 감압 접착제를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 접착제층(416) 및 제2 접착제층(418)은 광학적 투명 접착제를 포함한다. 광학적 투명 접착제는 대전방지 특성을 가질 수 있다. 다층 구조(400)는 제1 접착제층에 부착되는 제1 하드 코드층(420) 및 제2 접착제층(418)에 부착되는 제2 하드 코트층(422)을 추가로 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 하드 코트층(hard coat layer)(420) 및 제2 하드 코트층(422)의 두께는 약 6 μm이다. 일부 실시예에서, 하드 코트층들의 두께의 범위는 약 3 μm 내지 약 6 μm이다. 제1 하드 코트층(420) 및 제2 하드 코트층(422)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 하드 코트층(420) 및 제2 하드 코트층(422)은 PET를 포함한다. 일부 실시예에서, 하드 코트층은, 예를 들어, PET, PEN, 또는 트라이아세테이트(TAC) 필름을 포함하는 투명 기판에 도포되는 하드 코트를 포함할 수 있다. 하드 코트는 예를 들어, 스크래치로부터 기판을 보호하기 위하여, 예를 들어, 실리카 및 알루미나와 같은 나노입자를 포함할 수 있다. 하드 코트는 또한 반사방지 및 지문방지 특성을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(500)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 도 4에 도시된 다층 구조(400)와 유사하게, 다층 구조(500)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면(502a, 502b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(502), 중심 중합체 UV 투명 기판(502)의 제1 주표면(502a)상의 제1 투명 도전층(504), 중심 중합체 UV 투명 기판(502)의 제2 주표면(502b) 상의 제2 투명 도전층(506), 제1 투명 도전층(504) 상의 제1 금속성 도전층(508), 제2 투명 도전층(506) 상의 제2 금속성 도전층(510), 제1 투명 도전층(504) 상에 배치되는 제1 접착제층(516), 제2 투명 도전층(506) 상에 배치되는 제2 접착제층(518)을 포함한다. 제1 투명 도전층(504)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(506)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(508)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(510)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝된다. 제1 투명 도전층(504)은 제1 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 투명 도전층(506)은 제2 세트의 전극을 형성하기 위하여 패터닝되는 일부 실시예에서, 제1 접착제층(516)은 그것이 제1 세트의 전극 및 제1 세트의 전극에 의해 커버되지 않는 중심 중합체 UV 투명 기판(502)의 일부를 실질적으로 커버하도록 배치되고, 제2 접착제층(518)은 그것이 제2 세트의 전극 및 제2 세트의 전극에 의해 커버되지 않는 중심 중합체 UV 투명 기판(502)의 일부를 실질적으로 커버하도록 배치된다. 제1 금속성 도전층(508)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(510)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되는 일부 실시예에서, 도전성 회로의 적어도 일부는 접착제층에 의해 커버되지 않는다. 일 양태에서, 이것은 개별 가요성 인쇄 회로를 다층 구조(500)의 도전성 패드 및 전자 회로에 결합함으로써 터치 감지 디바이스의 전자 회로(예를 들어, 제어기 포함)에 다층 구조(500)를 연결하는 것을 가능하게 한다. 다층 구조(500)는 제1 접착제층(516)에 부착되는 유리 패널(524) 및 제2 접착제층(518)에 부착되는 디스플레이 유닛(526)을 추가로 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 유리 패널(524)의 두께는 약 0.7 mm이다. 일부 실시예에서, 유리 패널(524)의 두께의 범위는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm이다. 일 태양에서, 유리 패널(524)은 마모와 손상으로부터 다층 구조를 보호하는 기능을 한다. 적어도 하나의 실시예에서, 디스플레이 유닛(526)은 액정 디스플레이 (LCD) 패널이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(600)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 다층 구조(600)는 반대 방향의 두 측면을 가지며, 반대 방향의 두 주표면(602a, 602b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(602), 중심 중합체 UV 투명 기판(602)의 제1 주표면(602a) 상의 제1 코팅(628), 중심 중합체 UV 투명 기판(602)의 제2 주표면(602b) 상의 제2 코팅(630), 제1 코팅(628) 상의 제1 투명 도전층(604), 및 제2 코팅(630) 상의 제2 투명 도전층(606)을 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(602)의 두께는 약 125 μm이다. 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판의 두께의 범위는 약 25 μm 내지 약 200 μm이다. 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(602)은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 액정 중합체, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 구성된 그룹에서 선택된다. 적어도 하나의 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판(602)은 PET를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 코팅(628) 및 제2 코팅(630)은 중심 중합체 UV 투명 기판(602)의 올리고머 이동을 방지함으로써 탁해짐의 정도를 줄이는 기능을 한다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 코팅(628) 및 제2 코팅(630)의 두께는 약 1 μm이다. 일부 실시예에서, 코팅의 두께의 범위는 1 μm 내지 약 6 μm이다. 제1 코팅(628) 및 제2 코팅(630)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 유익하게도, 투명 도전층들 사이의 정전용량은 코팅 두께를 증가(또는 감소)시킴으로써 증가(또는 감소)될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 코팅(628) 및 제2 코팅(630)의 굴절률은 약 1.50이다. 일부 실시예에서, 코팅의 굴절률의 범위는 약 1.47 내지 약 2.00이다. 일부 실시예에서, 다층 구조의 일측 상의 굴절률은 타측 상의 굴절률과 상이하다. 일부 실시예는 상이한 굴절률을 갖는 다중 코팅을 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 코팅은 예를 들어, 아크릴레이트 또는 에폭시와 같은 적합한 UV 경화성 접착제를 포함한다. 적합한 UV 경화성 접착제에는 추가적인 나노입자가 제공되거나 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 75 nm 범위의 크기를 갖는 실리카 또는 지르코니아와 같은 나노입자는 코팅 제제에 분산될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 나노입자의 크기는 코팅 층의 두께를 초과하지 않는다. 중심 중합체 UV 투명 기판(602), 제1 코팅(628), 및 제2 코팅(630)은 제2 투명 도전층(606)으로부터 제1 투명 도전층(604)을 분리한다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 투명 도전층(604) 및 제2 투명 도전층(606)의 두께는 약 20 nm이다. 일부 실시예에서, 투명 도전층의 두께의 범위는 약 15 nm 내지 약 30 nm이다. 제1 투명 도전층(604) 및 제2 투명 도전층(606)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 투명 도전층(604) 및 제2 투명 도전층(606)은 인듐 주석 산화물 (ITO)을 포함한다. 일부 실시예에서, ITO는 비결정질이다. 일부 실시예에서, 제1 투명 도전층(604) 및 제2 투명 도전층(606)은 ITO 및 규소 산화물 층들을 포함한다. 일부 실시예에서, 규소 산화물은 알루미늄으로 도핑된다. 제1 투명 도전층(604)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(606)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 적어도 하나의 실시예에서, 전극의 폭은 약 1 mm이다. 일부 실시예에서, 전극은 약 3.5 mm 내지 약 6.5 mm의 범위의 간격 또는 피치로 배치된다. 전극의 폭은 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 세트의 전극은 제2 세트의 전극에 직교한다. 다른 실시예에서, 제1 세트의 전극 및 제2 세트의 전극은 서로 직교하지 않는다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 양태에 따른 다층 구조의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(700)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 도 2에 도시된 다층 구조(200)와 유사하게, 다층 구조(700)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 중심 중합체 UV 투명 기판, 중심 중합체 UV 투명 기판의 반대 방향의 두 주표면의 각각 위의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함한다. 다층 구조(700)는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 다층 구조(300)와 유사하다. 다층 구조(700)는 전극(304a 내지 304e)의 종방향으로 (열 방향) 비-터치 감지 영역으로부터 연장되는 제1 종방향 커넥터 테일(connector tail)(732) 및 전극(306a 내지 306f)의 종방향으로 (행 방향) 비-터치 감지 영역으로부터 연장되는 제2 종방향 커넥터 테일(734)을 포함한다는 점에서 다층 구조(700)는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 다층 구조(300)와 다르다. 도전성 회로(308a 내지 308e) 및 도전성 회로(310a 내지 310f)는 다층 구조(700)의 비-터치 감지 영역으로, 각각 커넥터 테일(732) 및 커넥터 테일(734)을 따라 연장된다. 일 양태에서, 커넥터 테일은 하나 이상의 개별적인 가요성 인쇄 회로가 필요 없이, 도전성 패드를 전자 회로에 직접 결합함으로써 다층 구조(700)의 넒은 도전성 패드와 터치 감지 디바이스의 전자 회로 (예를 들어, 제어기를 포함) 사이에 직접 연결을 가능하도록 기능한다. 따라서, 하나 이상의 개별적인 가요성 인쇄 회로를 포함하는 멀티-피스 구조 대신에, 단일-피스 구조가 제공될 수 있다. 하나 이상의 개별적인 가요성 인쇄 회로가 필요없게 만드는 것은 또한 하나 이상의 가요성 인쇄 회로를 다층 구조에 결합하는 것, 예를 들어, 특히 다층 구조가 유리 패널에 라미네이트되는 것, 과 관련된 어려움을 해소해준다. 커넥터 테일은 중심 중합체 UV 투명 기판을 원하는 형상으로 다이 커팅(die-cutting)함으로써 형성될 수 있다. 일 양태에서, 커넥터 테일의 길이는 전자 회로의 위치 및 전자 회로-비 터치 감지 영역 간의 거리에 기초하여 선택될 수 있다.
의도된 어플리케이션에 적합한 바와 같이, 하나 이상의 커넥터 테일은 임의의 적합한 위치에서 다층 구조의 비 터치 감지 영역으로부터 연장될 수 있다. 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 여러 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예를 도시하고, 다양한 예시 커넥터 테일 구성들이 도시된다. 도 8a를 참조하면, 다층 구조(800a)는 전극(804a 내지 804g)의 종방향으로 (열 방향) 비 터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(832a)을 포함한다. 전극(804a 내지 804g)과 관련된 도전성 회로(808a) 및 전극(806a 내지 806l)과 관련된 도전성 회로(810a)는 커넥터 테일(832a)을 따라 길게 다층 구조(800a)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다. 도 8b를 참조하면, 다층 구조(800b)는 전극(806a 내지 806l)의 종방향으로 (행 방향) 비 터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(832b)을 포함한다. 전극(804a 내지 804g)과 관련된 도전성 회로(808b) 및 전극(806a 내지 806l)과 관련된 도전성 회로(810b)는 커넥터 테일(832b)을 따라 길게 다층 구조(800b)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다. 도 8c를 참조하면, 다층 구조(800c)는 전극(806a 내지 806l)의 종방향으로 (행 방향) 비 터치 감지 영역으로부터 연장되는 제1 종방향 커넥터 테일(832c)을 포함한다. 전극(804a 내지 804c)과 관련된 도전성 회로(808c) 및 전극(806a 내지 806e)과 관련된 도전성 회로(810c)는 커넥터 테일(832c)을 따라 길게 다층 구조(800c)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다. 다층 구조(800c)는 제1 커넥터 테일(832c)의 반대 쪽에서 전극(806a 내지 806l)의 종방향으로 (행 방향) 비 터치 감지 영역으로 연장되는 제2 종방향 커넥터 테일(832c')을 포함한다. 전극(804d 내지 804g)과 관련된 도전성 회로(808c') 및 전극( 806f 내지 806l)과 관련된 도전성 회로(810c')는 커넥터 테일(832c')을 따라 길게 다층 구조(800c)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다. 도 8d를 참조하면, 다층 구조(800d)는 전극(806a 내지 806l)의 832d 종방향으로 (행 방향) 비 터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(832d)을 포함한다. 전극(804a 내지 804g)과 관련된 도전성 회로(808d) 및 전극(806a 내지 806l)과 관련된 도전성 회로(810d)는 커넥터 테일(832d)을 따라 길게 다층 구조(800d)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다. 도 8e를 참조하면, 다층 구조(800e)는 전극(804a 내지 804g)의 종방향으로 (열 방향) 비 터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(832e)을 포함한다. 전극(804a 내지 804g)과 관련된 도전성 회로(808e) 및 전극(806a 내지 806l)과 관련된 도전성 회로(810e)는 커넥터 테일(832e)을 따라 길게 다층 구조(800e)의 비 터치 감지 영역으로 연장된다.
일부 실시예에서, 비 터치 감지 영역의 도전성 회로 및/또는 다층 구조의 커넥터 테일은 보호층에 의해 보호된다. 보호층을 제공하는 것은 예를 들어, 도전성 회로의 부식 및 물리적 손상을 방지할 수 있다. 도 9는 그와 같은 보호층을 포함하는 본 발명의 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예를 도시한다. 다층 구조(900)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 도 4에 도시된 다층 구조(400)와 유사하게, 다층 구조(900)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면(902a, 902b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(902), 중심 중합체 UV 투명 기판(902)의 제1 주표면(902a)상의 제1 투명 도전층(904), 중심 중합체 UV 투명 기판(902)의 제2 주표면(902b) 상의 제2 투명 도전층(906), 제1 투명 도전층(904) 상의 제1 금속성 도전층(908), 제2 투명 도전층(906) 상의 제2 금속성 도전층(910), 제1 투명 도전층(904) 상에 배치되는 제1 접착제층(916), 제2 투명 도전층(906) 상에 배치되는 제2 접착제층(918), 제 1 접착제층(916)에 부착되는 제1 하드 코트층(920), 제2 접착제층(918)에 부착되는 제2 하드 코트층(922)을 포함한다. 다층 구조(900)는 제1 금속성 도전층(908) 상에 제1 보호층(936) 및 제 2 금속성 도전층(910) 상에 제2 보호층(938)을 추가로 포함한다. 도 9에 도시된 실시예에서, 보호층은 비 터치 감지 영역(도 9에서 "A"로 표시됨) 및 커넥터 테일 영역(도 9에서 "B"로 표시됨) 둘 모두의 금속성 도전층 상에 배치되어 예를 들어 이들 영역의 도전성 회로의 보호를 제공한다. 일부 실시예에서, 보호층은 비 터치 감지 영역과 커넥터 테일 영역 중 오직 한 곳의 금속성 도전층 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 금속성 도전층의 단지 일부분만이 보호층으로 커버된다. 예를 들어, 제1 금속성 도전층(908)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(910)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하기 위하여 패터닝되고, 제1 보호층(936) 및 제2 보호층(938)은 도전성 회로를 커버하는 것에 대응하여 패터닝될 수 있다. 일 양태에서, 다층 층 구조가 각 금속성 도전층 상에 패터닝된 포토이미지 마스크(photoimaging mask)를 포함하도록, 보호층이 포토이미지 마스크일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 보호층(936) 및 제2 보호층(938)의 두께는 약 25 μm이다. 일부 실시예에서, 보호층의 두께의 범위는 약 12 μm 내지 약 25 μm이다. 제1 보호층(936) 및 제2 보호층(938)의 두께는 상이하거나, 실질적으로 동일할 수 있다. 보호층은 다층 구조의 커넥터 테일 영역의 두께가 다층 구조의 비 터치 감지 영역의 두께와 다를 수 있고, 이는 의도된 응용에 적합한 바와 같다. 보호층은 예를 들어 은, 니켈, 금, 및 주석과 같은 금속을 포함할 수 있다. 금속성 보호층의 두께의 범위는 약 0.03 μm 내지 약 1 μm일 수 있다.
본 발명의 여러 양태에 따른 다층 구조를 만드는 것은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 그것은 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계 및 하부층을 에칭하는 단계를 포함한다. 본 발명의 여러 양태에 따른 다층 구조를 만드는 방법의 이득은 우수한 층간 정착으로 인한 높은 생산 수율, 예를 들어, 예시적인 종래 구조의 5 층에서 본 발명의 양태에 따른 예시적인 구조의 3 층으로 감소된 층 수, 감소된 공정 단계 수, 및 생산 비용의 감소를 포함한다. 또한, 본 발명의 여러 양태에 따른 다층 구조를 만드는 방법은 투명 도전층 사이에 공기 거품 및 외부 물질을 방지하고, 예를 들어 유전성 매체로서 PET를 사용하여 투명 도전층 사이의 미끄러짐을 방지하고, 더 얇은 다층 구조를 만들고, 패터닝된 투명 도전층이 나안으로 식별할 수 없는 구조를 제공할 수 있다. 도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 일 양태에 따른 다층 구조를 만드는 예시적인 방법의 단계를 도시한다.
도 10a를 참조하면, 다층 구조(1000)가 제공된다. 다층 구조(1000)는 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면(1002a, 1002b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(1002), 중심 중합체 UV 투명 기판(1002)의 제1 주표면(1002a) 상의 제1 투명 도전층(1004), 중심 중합체 UV 투명 기판(1002)의 제2 주표면(1002b) 상의 제2 투명 도전층(1006), 제1 투명 도전층(1004) 상의 제1 금속성 도전층(1008), 및 제2 투명 도전층(1006) 상의 제2 금속성 도전층(1010)을 포함한다. 다층 구조(1000)는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층은 중심 중합체 UV 투명 기판의 롤 상으로 스퍼터링될 수 있고, 금속성 도전층은 투명 도전층 상으로 스퍼터링될 수 있다. 투명 도전층들은 중심 중합체 UV 투명 기판 상에 동시에 또는 순차적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 투명 도전층(1004) 및 제2 투명 도전층(1006)을 동시에 도포하는 것이 더 효율적이고 더 우수한 층 정렬을 제공할 수 있다. 금속성 도전층은 투명 도전층 상에 동시에 또는 순차적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(1008) 및 제2 금속성 도전층(1010)을 동시에 도포하는 것이 더 효율적이고 더 우수한 층 정렬을 제공할 수 있다. 일 양태에서, 금속성 도전층(예를 들어, 구리)의 경도는 투명 도전층(예를 들어, ITO)의 경도보다 클 수 있다. 동시에 하는 방법에서, 이것은 제조 공정 중 스크래치로부터 투명 도전층을 보호하는 것을 돕는데, 그렇지 않으면 투명 도전층의 파손되기 쉬운 특성으로 인해 수율 손실을 일으킬 수도 있다. 또한, 금속성 도전층은 양면에 동시 UV 노출을 돕는데, 그렇지 않으면 중심 중합체 UV 투명 기판(예를 들어, PET) 및 투명 도전층의 UV 투과성으로 인해 불가능할 수도 있다.
도 10b 내지 도 10c를 참조하면, 투명 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지 층(1040, 1042)이 도포되고(도 10b) 패터닝된다(도 10c). 다른 방법에서, 포토이미지 마스크는 투명 도전층 및 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는다. 제1 포토이미지 층(1040, 1042)은 표준 라미네이팅 기법을 사용하여 도포될 수 있다. 제1 포토이미지 층(1040, 1042)을 도포하는 것은 동시에 또는 순차적으로 될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 포토이미지 층(1040, 1042)을 동시에 도포하는 것은 더 효율적이고 더 우수한 층 정렬을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 제1 포토이미지 층의 두께의 범위는 약 35 μm 내지 약 50 μm이다. 제1 포토이미지 층(1040, 1042)은 마스크를 통해 UV 광에 노출됨으로써, 포토이미지 층의 노출된 부분을 가교결합하고, 가교결합되지 않은 부분이 용해되어 원하는 패턴이 드러날 때까지, 예를 들어, 0.5 중량% 내지 1.5 중량% 카보네이트 용액의 희석된 수용액으로 포토이미지 층을 현상함으로써 패터닝될 수 있다. 제1 포토이미지 층(1040, 1042)을 패터닝하는 것은 동시에 또는 순차적으로 될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 포토이미지 층(1040, 1042)을 동시에 패터닝하는 것은 더 효율적이고 더 우수한 패턴 정렬을 제공할 수 있다. 동시 패터닝의 부분으로서, 다층 구조(1000)의 반대 측면 상의 포토이미지 층은 동시에 UV 광에 노출될 수 있다. 본 발명의 여러 양태에서 사용될 수 있는 제1 포토이미지 층(1040, 1042)의 예는 네가티브 수용성 처리 중합성 광경화성 조합물을 포함하고, 이는 또한 포토레지스트로 지칭되고, 미국 특허 제3,469,982호, 제3,448,098호, 제3,867,153호, 및 제3,526,504호에 포함된 것과 같다. 상기 포토레지스트는 적어도 하나의 중합체, 추가 가교결합 단량체 유닛 및 광개시제를 포함한다. 포토레지스트에서 사용되는 중합체의 예는 메틸메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 아크릴산의 공중합체 및 스티렌 및 말레산 무수물 아이소부틸 에스테르의 공중합체 등을 포함한다. 가교결합성 단량체 유닛은 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트와 같은 멀티아크릴레이트일 수 있다. 본 발명의 여러 양태에서 사용될 수 있는 일부 수용성 처리 네가티브 포토레지스트의 예는 폴리메틸-메타크릴레이트로부터 나온다.
도 10d를 참조하면, 포토이미지 마스크에 의해 노출된 제1 금속성 도전층(1008), 제2 금속성 도전층(1010), 제1 투명 도전층(1004), 및 제2 투명 도전층(1006)의 일부분들이 에칭되고, 이로써 제1 투명 도전층(1004)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(1006)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 유용한 에칭액은 염화 제2구리 및 염화 제2철 및 염산, 인산 및 질산과 같은 무기산을 포함하는 수용성 산화 환원 금속 염화물으로, 이는 싱가포르 특허 출원 제201105168-7호, "에칭 방법 및 상기 에칭 방법을 사용하여 제조된 디바이스[ETCHING METHOD AND DEVICES PRODUCED USING THE ETCHING METHOD]"에 추가로 기재된 바와 같다. 유용한 에칭액의 농도는 에칭될 투명 도전층 및 금속성 도전층의 두께뿐만 아니라 선택된 포토레지스트의 유형 및 두께에 따라 달라진다. 유용한 염화 제2구리 농도의 범위는 약 100 g/L 내지 약 180 g/L이고, 염산의 농도는 약 0.04 N 내지 약 2 N이다. 에칭 단계는 투명 도전층 및 금속성 도전층의 마스크되지 않은 영역을 산화 환원 금속 염화물 에칭액에 접촉시킴으로써 수행된다. 에칭 시간은 에칭될 투명 도전층 및 금속성 도전층의 유형 및 두께에 따라 달라지고 통상적으로 약 10 초 내지 약 20 분이다. 예를 들어, 염화 제2구리 에칭액이 사용되는 경우, 두께가 약 95 nm (약 20 nm ITO + 약 45 nm SiAlO + 약 20 nm ITO)인 ITO-SiAlO-ITO 투명 도전층 및 두께가 약 8 μm인 구리 금속성 도전층을 위한 에칭 시간은 약 2 분이다. 에칭 용액은 일반적으로 약 50℃ 내지 약 80℃의 온도에 있다. 다층 구조(1000)의 반대 측면 상의 투명 도전층들을 에칭하는 것은 동시에 또는 순차적으로 될 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조(1000)의 반대 측면 상의 투명 도전층을 동시에 에칭하는 것이 더 효율적일 수 있다. 다층 구조 (1000)의 반대 측면 상의 금속성 도전층들을 에칭하는 것은 동시에 또는 순차적으로 될 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조(1000)의 반대 측면 상의 금속 도전층들을 동시에 에칭하는 것이 더 효율적일 수 있다. 일 양태에서, 염화 제2구리 에칭액은 투명 도전층(예를 들어, ITO)과 금속성 도전층(예를 들어, 구리)을 동시 에칭할 수 있게 함으로써, 투명 도전층 및 금속성 도전층을 순차적으로 에칭하기 위한 별개의 두 에칭액을 필요없게 만들 수 있다.
도 10e를 참조하면, 포토이미지 마스크는 제거된다. 이것은 다층 구조(1000)를 약 40℃ 내지 약 50℃ 의 온도에서 30 % 내지 50 % 모노에탄올아민 용액 안에 배치함으로써 수행될 수 있다.
도 10f 내지 도 10g를 참조하면, 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층(1044, 1046)이 도포되고(도 10f) 패터닝된다(도 10g). 다른 방법으로, 예를 들어, 포토이미지 마스크가 투명 도전층 및 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 경우, 포토이미지 마스크는 금속성 도전층의 원하는 패턴을 보호한다. 일부 실시예에서, 제1 금속성 도전층(1008)은 제1 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝되고, 제2 금속성 도전층(1010)은 제2 세트의 도전성 회로를 형성하도록 패터닝된다. 적어도 하나의 실시예에서, 금속성 도전층들 중 하나 또는 둘 모두를 위한 원하는 패턴은 투명 도전층을 예를 들어 터치 감지 디바이스와 같은 디바이스에 연결하기 위한 회로를 포함한다. 제2 포토이미지 층(1044, 1046)을 도포하고 패터닝하는 것은 도 10b 내지 도 10c에 대하여 상기 기재된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 10h를 참조하면, 제1 금속성 도전층(1008) 및 제2 금속성 도전층(1010)의 노출된 부분이 에칭된다. 금속성 도전층의 노출된 부분의 에칭은 도 10d에 대하여 상기 기재한 바와 같이 수행될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 금속성 도전층들 중에서 노출된 부분은 ITO를 에칭하지 않는 에칭액으로 에칭된다. 예를 들어, 에칭액은 암모니아 계열일 수 있다. 암모니아 계열 에칭액은 투명 도전층(예를 들어, ITO-SiAlO-ITO)에 영향을 주지 않고 금속성 도전층(예를 들어, 구리)을 선택적으로 에칭할 수 있다.
도 10i를 참조하면, 포토이미지 마스크가 제거된다. 이것은 다층 구조(1000)를 약 40℃ 내지 약 50℃ 의 온도에서 30 % 내지 50 % 모노에탄올아민 용액 안에 배치함으로써 수행될 수 있다.
도11은 패터닝된 투명 도전층이 적어도 중심 중합체 UV 투명 기판과 굴절률 정합되는 예시적인 실시예를 도시한다. 결과적으로, 패터닝된 투명 도전층의 패턴은 나안으로 식별할 수 없다. 일 양태에서, 다층 구조(1100)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 다층 구조(1100)는 반대 방향의 두 측면을 가지며, 반대 방향의 두 주표면(1102a, 1102b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(1102), 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)의 제1 주표면(1102a) 상의 제1 투명 도전층(1104), 및 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)의 제2 주표면(1102b) 상의 제2 투명 도전층(1106)을 포함한다. 제1 투명 도전층(1104)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(1106)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)은 듀폰 테이진 필름(DuPont Teijin Films)으로부터 상표명 멜리넥스 ST 505(Melinex ST 505)로 입수가능한, 두께 약 125 μm이고 굴절률 약 1.63인 PET를 포함한다. 일부 실시예에서, 중심 중합체 UV 투명 기판의 굴절률은 약 1.60을 초과하거나 1.63을 초과하고, 이로 인해 전극 패턴이 나안으로 식별 불가능하게 된다. 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)은 제2 투명 도전층(1106)으로부터 제1 투명 도전층(1104)을 분리한다. 제1 투명 도전층(1104)은 두께가 23 nm인 제2 층의 ITO(1104c) 상에 두께가 약 49 nm인 알루미늄으로 도핑된 제1 층의 규소 산화물(1104b) 상에 두께가 23 nm인 제1 층의 ITO(1104a)를 포함한다. 제2 투명 도전층(1106)은 두께가 23 nm인 제2 층의 ITO(1106c) 상에 알루미늄으로 도핑된 두께가 약 49 nm인 제1 층의 규소 산화물(1106b) 상에 두께가 23 nm인 제1 층의 ITO(1106a)를 포함한다. 다층 구조(1100)는 제1 투명 도전층(1104) 상에 배치되는 제1 접착제층(1116) 및 제2 투명 도전층(1106) 상에 배치되는 제2 접착제층(1118)을 추가로 포함한다. 제1 접착제 층(1116)은 제1 세트의 전극 및 제1 세트의 전극으로 커버되지 않은 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)의 일부분을 실질적으로 커버하도록 배치되고, 제2 접착제 층(1118)은 제2 세트의 전극 및 제2 세트의 전극으로 커버되지 않은 중심 중합체 UV 투명 기판(1102)의 일부분을 실질적으로 커버하도록 배치된다. 제1 접착제 층(1116)은 미국 미네소타 주, 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 8142KCL으로 입수가능한, 두께가 약 50 μm이고 굴절률이 약 1.47인, 광학적 투명 접착제를 포함한다. 제2 접착제 층(1118)은 미국 미네소타 주, 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 8271로 입수가능한, 두께가 약 25 μm이고 굴절률이 약 1.47인, 광학적 투명 접착제를 포함한다. 다층 구조(1100)는 제1 접착제 층(1116)에 부착되는 유리 패널(1124)을 추가로 포함한다. 유리 패널(1124)의 두께는 약 0.7 mm이다. 다층 구조(1100)는 제2 접착제 층(1118)에 부착되는 하드 코트층(1122)을 추가로 포함한다. 하드 코트층(1122)은 듀폰 데이진 필름으로부터 상표명 멜리넥스 ST 505로 입수가능한, 두께가 약 125 μm인, PET를 포함한다.
이제 도 12a 내지 도 12f를 참조하면, 본 발명의 양태에 따른 다층 구조의 예시적인 실시예의 여러 영역에서 측정된 반사율은 다층 구조의 패터닝된 투명 도전층에 대한 나안 식별 불가능성의 수준을 나타낸다. 다층 구조(1200)는, 예를 들어, 도 1의 터치 감지 디바이스(110)와 같은 터치 감지 디바이스에 사용하기 위한 터치 센서일 수 있다. 도 12a 내지 도 12e를 참조하면, 다층 구조(1200)는 반대 방향의 두 측면을 가지며, 반대 방향의 두 주표면(1202a, 1202b)을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판(1202), 중심 중합체 UV 투명 기판(1202)의 제1 주표면(1202a) 상의 제1 투명 도전층(1204), 및 중심 중합체 UV 투명 기판(1202)의 제2 주표면(1202b) 상의 제2 투명 도전층(1206)을 포함한다. 제1 투명 도전층(1204)은 제1 세트의 전극을 형성하도록 패터닝되고, 제2 투명 도전층(1206)은 제2 세트의 전극을 형성하도록 패터닝된다. 다층 구조(1200)는 제1 투명 도전층(1204) 상에 배치되는 제1 접착제층(1216) 및 제2 투명 도전층(1206) 상에 배치되는 제2 접착제층(1218)을 추가로 포함한다. 제1 접착제 층(1216)은 제1 세트의 전극 및 제1 세트의 전극으로 커버되지 않은 중심 중합체 UV 투명 기판(1202)의 일부분을 실질적으로 커버하도록 배치되고, 제2 접착제 층(1218)은 제2 세트의 전극 및 제2 세트의 전극으로 커버되지 않은 중심 중합체 UV 투명 기판(1202)의 일부분을 실질적으로 커버하도록 배치된다. 다층 구조(1200)는 제1 접착제층(1216)에 부착되는 제1 하드 코트층(1220) 및 제2 접착제층(1218)에 부착되는 제2 하드 코트층을 추가로 포함한다. 도 12a는 제1 투명 도전층에 의해 형성되는 제1 세트의 전극의 일부분 및 제2 투명 도전층(1206)에 의해 형성되는 제2 세트의 전극의 일부분을 도시하는 다층 구조(1200)의 일부분의 평면도이다. 도 12b 내지 도 12e는 각각 영역 A1 내지 영역 A4 (도 12a)에서 취해진 다층 구조(1200)의 단면도이다. 중심 중합체 UV 투명 기판(1202)은 듀폰 테이진 필름으로부터 상표명 멜리넥스 ST 505(Melinex ST 505)로 입수가능한, 두께 약 125 μm이고 굴절률 약 1.63인 PET를 포함한다. 제1 투명 도전층(1204)은 두께가 23 nm인 제2 층의 ITO 상에 있는 알루미늄으로 도핑된 두께가 약 49 nm인 제1 층의 규소 산화물 상에 있는 두께가 23 nm인 제1 층의 ITO를 포함한다. 제2 투명 도전층(1206)은 두께가 23 nm인 제2 층의 ITO 상에 있는 알루미늄으로 도핑된 두께가 약 49 nm인 제1 층의 규소 산화물 상에 있는 두께가 23 nm인 제1 층의 ITO를 포함한다. 제1 접착제 층(1216)은 미국 미네소타 주, 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 8142KCL으로 입수가능한, 두께가 약 50 μm이고 굴절률이 약 1.47인, 광학적 투명 접착제를 포함한다. 제2 접착제 층(1218)은 미국 미네소타 주, 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 8271로 입수가능한, 두께가 약 25 μm이고 굴절률이 약 1.47인, 광학적 투명 접착제를 포함한다. 제1 하드 코트층(1220) 및 제2 하드 코트층(1222)은 각각 듀폰 테이진 필름으로부터 상표명 멜리넥스 ST 505로 입수가능한, 두께 약 125 μm인, PET를 포함한다. 대안적으로, 듀폰 테이진 필름으로부터 상표명 멜리넥스 ST 504로 입수가능한 PET, 또는 임의의 적합한 광학적 투명 열 안정형 PET가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 하드 코트층은 각각 하드 코트가 있는 PET를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 하드 코트층(1220)은 유리를 포함하고 제2 하드 코트층(1222)은 이형 라이너를 포함하며, 일 양태에서는 경제적이고 얇은 조립체를 제공한다. 이형 라이너 제거 후, 다층 구조는 예를 들어, LCD 패널에 라미네이트될 수 있다. 도 12f에 도시된 바와 같이, 다층 구조(1200)의 다른 영역 및 적어도 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위의 파장에서의 반사율은 약 1% 범위 내에 있다. 가시광 범위는 보라색, 대략 400 nm, 내지 진적색, 대략 700 nm,이기 때문에 이 측정들은 다층 구조의 패터닝된 투명 도전층에 대한 나안 식별 불가능성이 우수한 수준임을 나타낸다.
다음은 본 발명의 태양에 따른 방법의 예시적인 실시예들이다.
실시예 1은 방법으로서, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계; 투명 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지(photoimage) 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계; 포토이미지 마스크를 제거하는 단계; 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및 금속성 도전층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 방법이다.
실시예 2는 방법으로서, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계; 투명 도전층 및 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계; 포토이미지 마스크를 제거하는 단계; 금속성 도전층의 원하는 패턴을 보호하는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및 금속성 도전층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 방법이다.
실시예 3은 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 중심 중합체 기판은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 액정 중합체, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 구성된 그룹에서 선택되는, 방법이다.
실시예 4는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 중심 가요성 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 포함하는, 방법이다.
실시예 5는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 투명 도전층이 인듐 주석 산화물 (ITO)을 포함하는, 방법이다.
실시예 6은 실시예 5에 있어서, 상기 ITO가 비결정질인, 방법이다.
실시예 7은 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 투명 도전층은 ITO 및 규소 산화물 층을 포함하는, 방법이다.
실시예 8은 실시예 7에 있어서, 상기 규소 산화물은 알루미늄으로 도핑되는, 방법이다.
실시예 9는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 다층 구조의 반대 방향의 측면 상의 상기 포토이미지 층은 UV 광에 동시에 노출되는, 방법이다.
실시예 10은 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 다층 구조의 반대 방향의 측면 상의 상기 금속성 도전층은 동시에 에칭되는, 방법이다.
실시예 11은 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 다층 구조의 반대 방향의 측면 상의 상기 투명 도전층은 동시에 에칭되는, 방법이다.
실시예 12는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 금속성 도전층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 및 주석으로 구성된 그룹에서 선택되는, 방법이다.
실시예 13은 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 금속성 도전층 중에 하나 또는 둘 모두를 위한 원하는 패턴은 상기 투명 도전층을 디바이스에 연결하기 위한 회로를 포함하는, 방법이다.
실시예 14는 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 금속성 도전층의 노출된 부분은 ITO를 에칭하지 않는 에칭액으로 에칭되는, 방법이다.
실시예 15는 실시예 14에 있어서, 상기 에칭액은 암모니아 계열인, 방법이다.
실시예 16은 용품으로서, 반대 방향의 두 측면을 갖고 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 포함하는, 용품이다.
실시예 17은 실시예 16에 있어서, 다층 구조는 각 금속성 도전층 상에 패터닝된 포토이미지 마스크를 추가로 포함하는, 용품이다.
실시예 18은 실시예 16에 있어서, 두 투명 도전층이 패터닝되는, 용품이다.
실시예 19는 실시예 18에 있어서, 두 금속성 도전층이 패터닝되는, 용품이다.
실시예 20은 실시예 19에 있어서, 상기 패터닝되는 금속성 도전층은 폭이 약 30 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 높이가 약 3 마이크로미터 내지 약 35 마이크로미터, 피치가 약 60 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터인 트레이스를 포함하는 회로를 포함하는, 용품이다.
실시예 21은 실시예 19로서, 상기 패터닝되는 금속성 도전층은 트레이스를 포함하는 회로를 포함하고, 상기 다층 구조의 한 측면 상의 상기 패터닝되는 금속성 도전층의 트레이스는 다층 구조의 다른 한 측면 상의 패터닝되는 금속성 도전층의 트레이스로부터 상쇄(offset)되어 상기 트레이스가 기판 주표면의 평면에 수직한 방향으로 중첩되지 않도록 하는, 용품이다.
실시예 22는 실시예 16에 있어서, 상기 중심 중합체 기판은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 액정 중합체, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 구성된 그룹에서 선택되는, 방법이다.
실시예 23은 실시예 16에 있어서, 상기 중심 중합체 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 포함하는, 용품이다.
실시예 24는 실시예 16에 있어서, 상기 투명 도전층이 인듐 주석 산화물 (ITO)을 포함하는, 용품이다.
실시예 25는 실시예 24에 있어서, 상기 ITO가 비결정질인, 용품이다.
실시예 26은 실시예 16에 있어서, 상기 투명 도전층은 ITO 및 규소 산화물 층을 포함하는, 용품이다.
실시예 27은 실시예 26에 있어서, 상기 규소 산화물은 알루미늄으로 도핑되는, 용품이다.
실시예 28은 실시예 16에 있어서, 상기 금속성 도전층은 구리, 알루미늄, 및 금으로 구성되는 그룹에서 선택되는, 용품이다.
실시예 29는 실시예 16에 있어서, 상기 다층 구조는 비-터치 감지 영역 및 적어도 하나의 비-터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(connector tail)을 포함하는, 용품이다.
실시예 30은 용품으로서, 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 및 상기 기판의 반대 방향의 주표면 상의 패터닝된 투명 도전층을 포함하는 다층 구조를 포함하고, 상기 중합체 UV 투명 기판의 굴절률은 약 1.60을 초과하는, 용품이다.
실시예 31은 실시예 30에 있어서, 상기 중합체 UV 투명 기판의 굴절률은 약 1.63을 초과하는, 용품이다.
실시예 32는 실시예 30에 있어서, 두 투명 도전층 상에 패터닝된 금속성 도전층을 추가로 포함하는, 용품이다.
실시예 33은 실시예 32에 있어서, 상기 패터닝되는 금속성 도전층은 폭이 약 30 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 높이가 약 3 마이크로미터 내지 약 35 마이크로미터, 피치가 약 60 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터인 트레이스를 포함하는 회로를 포함하는, 용품이다.
실시예 34는 실시예 32로서, 상기 패터닝되는 금속성 도전층은 트레이스를 포함하는 회로를 포함하고, 상기 다층 구조의 한 측면 상의 상기 패터닝되는 금속성 도전층의 트레이스는 다층 구조의 다른 한 측면 상의 패터닝되는 금속성 도전층의 트레이스로부터 상쇄(offset)되어 상기 트레이스가 기판 주표면의 평면에 수직한 방향으로 중첩되지 않도록 하는, 용품이다.
달리 언급하지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 그에 따라, 달리 언급하지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기술되는 숫자 파라미터는 본 출원의 개시 내용을 이용하여 당업자가 달성하고자 하는 원하는 특성에 따라 다를 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 설명된 특정 예에 기술되는 한, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 한계와 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.
특정 실시예가 바람직한 실시예의 설명을 목적으로 본 명세서에서 도시되고 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하기에 적합한 매우 다양한 대안의 및/또는 등가의 구현예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 도시되고 설명된 특정 실시예를 대신할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 기계, 광학, 및 전기 분야의 당업자는 본 발명이 매우 광범위하게 다양한 실시 형태들로 구현될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 논의된 양호한 실시예의 임의의 적응 또는 변경을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구의 범위 및 그의 등가물에 의해서만 한정되는 것으로 명시적으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계;
    투명 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지(photoimage) 층을 도포하고 패터닝하는 단계;
    금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계;
    포토이미지 마스크를 제거하는 단계;
    금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및
    금속성 도전층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 두 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 제공하는 단계;
    투명 도전층 및 금속성 도전층을 위한 원하는 패턴을 갖는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 두 금속성 도전층 상에 제1 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계;
    금속성 도전층 및 투명 도전층 중에서 포토이미지 마스크에 의해 노출된 부분을 에칭하는 단계;
    포토이미지 마스크를 제거하는 단계;
    금속성 도전층의 원하는 패턴을 보호하는 포토이미지 마스크를 형성하기 위하여 각 금속성 도전층의 남은 부분 위에 제2 포토이미지 층을 도포하고 패터닝하는 단계; 및
    금속성 도전층 중에서 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다층 구조의 반대 측면 상의 포토이미지 층은 동시에 UV 광에 노출되는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다층 구조의 반대 측면 상의 금속성 도전층은 동시에 에칭되는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다층 구조의 반대 측면 상의 투명 도전층은 동시에 에칭되는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속성 도전층 중에 하나 또는 둘 모두를 위한 원하는 패턴은 투명 도전층을 디바이스에 연결하기 위한 회로를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속성 도전층 중에서 노출된 부분은 ITO를 에칭하지 않는 에칭액으로 에칭되는, 방법.
  8. 반대 방향의 두 측면을 갖고 중심 중합체 UV 투명 기판, 상기 중합체 기판의 반대 방향의 각각의 두 주표면 상의 투명 도전층, 및 각각의 투명 도전층 상의 금속성 도전층을 포함하는 다층 구조를 포함하는, 용품.
  9. 제8항에 있어서, 다층 구조는 각 금속성 도전층 상에 패터닝된 포토이미지 마스크를 추가로 포함하는, 용품.
  10. 제8항에 있어서, 두 투명 도전층은 패터닝되는, 용품.
  11. 제8항에 있어서, 투명 도전층은 인듐 주석 산화물(ITO)를 포함하는, 용품.
  12. 제8항에 있어서, 투명 도전층은 ITO 및 규소 산화물 층을 포함하는, 용품.
  13. 제8항에 있어서, 다층 구조는 비-터치 감지 영역 및 적어도 하나의 비-터치 감지 영역으로부터 연장되는 종방향 커넥터 테일(connector tail)을 포함하는, 용품.
  14. 반대 방향의 두 측면을 갖고, 반대 방향의 주표면을 갖는 중심 중합체 UV 투명 기판, 및 상기 기판의 반대 방향의 주표면 상의 패터닝된 투명 도전층을 포함하는 다층 구조를 포함하고, 상기 중합체 UV 투명 기판의 굴절률은 약 1.60을 초과하는, 용품.
  15. 제14항에 있어서, 두 투명 도전층 상에 패터닝된 금속성 도전층을 추가로 포함하는, 용품.
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