KR20150049483A - 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 - Google Patents

멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 Download PDF

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KR20150049483A
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Abstract

본 발명은 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치는 베이스 기판과, 베이스 기판의 일면에 형성되는 복수 개의 제1 센싱부와 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 복수 개의 제1 연결부를 포함하는 제1 전극 패턴부와, 제1 센싱부와 간격이 이격되도록 형성되는 복수 개의 제2 센싱부와 제1 연결부와 교차되며 제2 방향으로 서로 이웃한 제2 센싱부를 연결하는 둘 이상의 연결 채널을 갖는 복수 개의 제2 연결부를 포함하는 제2 전극 패턴부 및 제1 연결부와 제2 연결부의 전기적 절연을 위해 제1 연결부와 제2 연결부 사이에 형성되는 절연부를 포함한다. 본 발명은 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다, 본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 제1, 2 전극 패턴부를 베이스 기판의 동일면에 형성함으로써 터치 스크린 장치의 소형화 및 박막화 구현이 가능하다. 또한 전극 패턴부의 연결부를 다채널, 다층 구조로 형성하여 신호 전달 효율을 증대시킨다. 또한 연결부를 탄소 나노 튜브, 그래핀, 은나노 와이어와 같은 차세대 소재로 형성하여 원가 절감 및 두명도 대비 전도도 개선을 이룰 수 있다. 또한 제1, 2 센싱부를 한 번의 공정을 통해 동시에 형성하기 때문에 제조 공정의 간소화 및 제조 비용의 절감을 이룰 수 있다.

Description

멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법{SINGLE TOUCH SCREEN DEVICE HAVING MULTI CONNECTION CHANNEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 연결 채널을 이용하여 X축 및 Y축 좌표를 인식하기 위한 전극 패턴부를 베이스 기판의 일면에 형성하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
터치 스크린 장치는 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치로, 최근 다양한 정보처리장치에 적용되고 있다. 터치 스크린 장치는 조작이 간단하고, 오작동이 적으며, 다른 입력기기 없이 정보 입력이 가능하며, 영상표시장치와 일체형으로 제조되어 제품의 휴대성을 높여준다.
터치 스크린 장치는 접촉된 부분을 감지하는 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분되며, 저항막 방식과 정전용량 방식이 주로 이용되고 있다. 저항막 방식은 투명전극이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 합착시킨 구조로 이루어지며, 손가락이나 펜으로 압력을 가해 상부와 하부의 전극층이 접촉되면 전기적 신호가 발생되어 위치를 인지하는 방식이다. 저항막 방식의 경우 가격이 싸고 정확도가 높으며 소형화에 유리하나, 물리적으로 두 장의 기판이 접촉되어야 터치를 인식하기 때문에 견고하게 제작되는데 어려움이 있다. 정전용량 방식은 얇은 전도성 물질이 코팅된 투명기판을 이용한다. 일정량의 전류를 투명기판의 표면에 흐르게 하고 사용자가 코팅된 투명기판의 표면을 터치하면, 일정량의 전류가 사용자의 체내에 흡수되며, 접촉면의 전류량이 변경된 부분을 인식함으로써 터치된 부분을 확인하게 된다.
정전용량 방식의 터치 스크린 장치의 경우, 접촉면에서의 접촉위치를 정확하게 판단하기 위해 X축 좌표 및 Y축 좌표를 인식하기 위한 두 종류의 전극 패턴을 갖는다. 이들 전극 패턴은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 이루어진다.
종래에는 X축 방향으로 배치된 X축 전극 패턴과 Y축 방향으로 배치된 Y축 전극 패턴을 서로 다른 투명막에 형성하고, 이들 두 개의 투명막을 접착하여 터치 스크린 장치를 구성하였다. 두 개의 투명막을 접착한 형태의 터치 스크린 장치는 두께가 두꺼워져 최종 제품의 소형화가 어려웠다. 또한 전극 패턴으로 사용되는 ITO는 원자재 인듐의 고갈에 그에 따른 가격 상승의 문제로 인해 새로운 투명 전극 소재의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 X, Y축을 이루는 제1, 2 전극 패턴부를 베이스 기판의 동일면에 형성함으로써 얇은 두께의 터치 스크린 장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 탄소나노튜브, 그래핀, 은나노 와이어와 같은 차세대 소재로 형성된 복수 개의 연결 채널에 의해 센싱부가 연결됨으로써 전도성을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치는 베이스 기판; 베이스 기판의 일면에 형성되는 복수 개의 제1 센싱부와 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 복수 개의 제1 연결부를 포함하는 제1 전극 패턴부; 제1 센싱부와 간격이 이격되도록 형성되는 복수 개의 제2 센싱부와 제1 연결부와 교차되며 제2 방향으로 서로 이웃한 제2 센싱부를 연결하는 둘 이상의 연결 채널을 갖는 복수 개의 제2 연결부를 포함하는 제2 전극 패턴부; 및 제1 연결부와 제2 연결부의 전기적 절연을 위해 제1 연결부와 제2 연결부 사이에 형성되는 절연부를 포함한다.
그리고 제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성된다.
또한 터치 스크린 장치는 제1 센싱부와 제2 센싱부가 베이스 기판의 측면으로 연장되어 형성되는 복수 개의 접촉 단자; 접촉 단자에 일단이 연결되는 복수 개의 마이크로 케이블; 및 마이크로 케이블의 타단에 연결되는 커넥터를 포함한다.
그리고 마이크로 케이블은 전도성 물질로 이루어진 중심 부재; 및 중심 부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함한다.
또한 중심 부재는 탄소 섬유로 이루어진다.
그리고 중심 부재와 절연 부재 사이에 구비되는 메탈 부재를 포함한다.
또한 마이크로 케이블은 비전도성 물질로 이루어진 중심 부재; 중심 부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전도성 물질로 이루어진 주변 부재; 및 주변 부재의 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함한다.
그리고 주변 부재는 비전도성 물질인 아라미드로 이루어진다.
또한 제2 연결부는 둘 이상의 계층으로 형성되고, 각 계층 사이에는 전기적 절연을 위한 절연층이 구비된다.
그리고 제1, 2 전극 패턴부를 커버하도록 베이스 기판에 형성된 보호층을 포함한다.
본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법은 베이스 기판의 일면에 복수 개의 제1 센싱부와 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 제1 연결부와 제1 센싱부와 이격 형성된 복수 개의 제2 센싱부를 형성하는 단계; 제1 연결부를 커버하도록 절연부를 형성하는 단계; 및 제1 연결부와 교차되도록 절연부 상에 위치하며 제2 방향으로 제2 센싱부를 연결하는 둘 이상의 연결 채널을 갖는 제2 연결부를 형성하는 단계를 포함한다.
그리고 제1, 2 센싱부와 제1, 2 연결부를 커버하도록 보호층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
또한 제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성된다.
그리고 제2 연결부를 은나노 와이어로 형성하는 경우 제2 연결부에 포함된 바인더를 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법은 베이스 기판의 일면에 둘 이상의 연결 채널을 갖는 복수 개의 제2 연결부를 형성하는 단계; 제2 연결부를 커버하는 절연부를 형성하는 단계; 및 복수 개의 제1 센싱부와 제2 연결부와 교차되도록 절연 패턴 상에 위치하며 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 제1 연결부와 제2 연결부들 사이에 형성되어 제2 연결부에 의해 제2 방향으로 연결되는 복수 개의 제2 센싱부를 형성하는 단계를 포함한다.
그리고 제1, 2 센싱부와 제1, 2 연결부를 커버하도록 보호층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
또한 제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성된다.
그리고 제2 연결부를 은나노 와이어로 형성하는 경우 제2 연결부에 포함된 바인더를 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다, 본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 제1, 2 전극 패턴부를 베이스 기판의 동일면에 형성함으로써 터치 스크린 장치의 소형화 및 박막화 구현이 가능하다. 또한 전극 패턴부의 연결부를 다채널, 다층 구조로 형성하여 신호 전달 효율을 증대시킨다. 또한 연결부를 탄소 나노 튜브, 그래핀, 은나노 와이어와 같은 차세대 소재로 형성하여 원가 절감 및 두명도 대비 전도도 개선을 이룰 수 있다. 또한 제1, 2 센싱부를 한 번의 공정을 통해 동시에 형성하기 때문에 제조 공정의 간소화 및 제조 비용의 절감을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 제조 공정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 제조 공정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 8은 다층 구조의 제2 연결부가 구비된 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 9는 마이크로 케이블을 배선으로 이용한 터치 스크린 장치를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 11은 마이크로 케이블이 접촉 단자에 직접적 연결된 상태의 터치 스크린 장치를 도시한 도면이다.
도 12는 마이크로 케이블의 다양한 구조를 도시한 단면도이다.
도 13은 제2 커넥터를 통해 마이크로 케이블이 연결된 상태의 터치 스크린 장치를 도시한 도면이다.
도 14는 제1 커넥터의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 접촉 단자의 위치 및 형성 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 장치(10)는 베이스 기판(20)과 베이스 기판(20)의 일면에 형성된 제1, 2 전극 패턴부(30, 40) 및 절연부(50)로 구성된다.
베이스 기판(20)은 투명한 부재로 유리기판, 필름기판, 섬유기판, 종이기판 등이 사용될 수 있으며 특별히 한정되지는 않는다. 베이스 기판(20)의 일면에는 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)가 형성된다.
제1, 2 전극 패턴부(30, 40)는 베이스 기판(20)의 일면에 형성된다. 제1 전극 패턴부(30)는 복수 개의 제1 센싱부(32)와 서로 이웃한 제1 센싱부(32)를 제1 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 연결하는 복수 개의 제1 연결부(34)로 구성된다. 복수 개의 제1 센싱부(32)는 베이스 기판(20)의 일면에 일정한 간격으로 형성된다. 복수 개의 제1 연결부(34)는 제1 센싱부(32)들과 일체로 형성되며 복수 개의 제1 센싱부(32)를 전기적으로 연결한다.
제2 전극 패턴부(40)는 복수 개의 제2 센싱부(42)와 서로 이웃한 제2 센싱부(42)를 제2 방향(예를 들어, X축 방향)으로 연결하는 복수 개의 제2 연결부(44)로 구성된다. 복수 개의 제2 센싱부(42)는 제1 센싱부(32)와 전기적으로 분리되도록 베이스 기판(20)에 배치된다. 복수 개의 제2 연결부(44)는 제1 연결부(34)와 교차되도록 형성되며, 복수 개의 제2 센싱부(42)를 전기적으로 연결한다. 제2 연결부(44)는 둘 이상의 연결 채널(45)을 포함한다. 제2 센싱부(42)는 둘 이상의 연결 채널(45)에 의해 전기적으로 연결되기 때문에 연결 채널(45)과의 접촉 면적이 넓어져 신호 전달 효율이 증대된다. 다시말해, 둘 이상의 연결 채널(45)을 통해 보다 넓은 면적이 전기적으로 연결되기 때문에 신호 전달 효율이 증대되고, 센싱 감도도 향상된다. 본 발명의 실시예에서는 제2 연결부(44)를 두 개의 연결 채널(45)로 구성한 바, 이는 실시예에 불과한 것으로, 연결 채널(45)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
제1 센싱부(32)와 제2 센싱부(42)는 사용자의 손이나 물체가 터치 스크린 장치(10)에 접촉하였을 때, 캐패시턴스의 변화를 측정하는 부분으로, 마름모 형상으로 도시하였으나, 삼각형, 사각형, 다각형 등의 다양한 형상으로 변형 가능하다.
제1 센싱부(32)와 제1 연결부(34) 및 제2 센싱부(42)는 동일한 전도성 물질로 이루어진다. 전도성 물질로는 ITO(Indium-Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ATO(Antimony-doped Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), GZO(Galliumdoped Zinc Oxide) 등이 있다. 제1 센싱부(32)와 제1 연결부(34) 및 제2 센싱부(42)는 화학증착법(chemical vapor deposition; CVD), 포토리소그래피, 스퍼터링(sputtering) 등의 다양한 박막 형성 공법으로 투명기판(22) 위에 성막될 수 있다. 터치 스크린 장치(10)에서 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)를 이용하여 위치 정보를 획득하는 것은 일반적인 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서의 연결 채널(45)은 도전성 소재로 ITO, 금, 은, 구리 등과 같은 메탈 소재로 형성될 수 있고, 탄소나노튜브, 그래핀, 은나노와이어와 같은 탄소기반 투명 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 탄소나노튜브, 그래핀, 은나오와이어와 같은 차세대 신소재를 이용하여 제2 연결부(44)를 형성함으로써 전도성 향상을 이룰 수 있다.
탄소나노튜브는 이론적 퍼콜레이션 농도가 0.04%에 불과하여 광학적 성질을 유지시키면서 전도성을 구현할 수 있는 이상적인 재료로 평가되고 있으며 나노미터 단위로 특정 기저층위에 박막으로 코팅하게 되면 가시광선 영역에서 빛이 투과되어 투명성을 나타내며 탄소나노튜브가 가지고 있는 고유한 특성인 전기적 성질을 유지하게되어 투명전극으로 사용할 수 있다. 또한 박막 형성의 두께에 따라 박막 표면의 면저항 값을 조절할 수 있어 플렉서블 투명전극으로 더욱 관심이 높다. 탄소나노튜브를 전극으로 하는 도전막은 기저층 상에, 탄소나노튜브 분산액을 코팅함으로써 이루어지며, 그 코팅방법으로서는 분산액의 필터링 전이방식, 스프레이 코팅방식, 바인더 혼합액을 이용한 코팅 방식이 가장 많이 활용된다.
그래핀은 6각형 벌집 모양으로 층층이 쌓아올린 구조로 이루어진 흑연에서 가장 얇은 한 겹을 떼어낸 구조를 갖는다. 그래핀은 2차원 평면형태를 가지고 있으며, 두께는 0.2nm(1nm은 10억 분의 1m) 즉 100억 분의 2m 정도로 엄청나게 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 이런 특성으로 인해 그래핀은 그 도전성 및 광 투과성(98%의 투과성을 가짐)으로 인해 터치 패널, 태양 전지 등의 전극 재료 등으로서 주목받고 있다.
은나노와이어는 은의 나노입자 표면을 이루는 여러 결정면의 반응성 차이를 이용하여 이등방성 성장을 유도하여 길쭉한 와이어 형태로 제조한 것을 말한다. 저항 값이 ITO 필름보다 낮아 대형의 터치 스크린을 제조하는데 유리하다. 또한 증착이 아닌 인쇄 공법을 적용할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 곡면 제작이 가능하여 플렉서블 디스플레이에도 적용이 가능하다.
절연부(50)는 제1 연결부(34)와 제2 연결부(44) 사이에는 형성되어 제1 연결부(34)와 제2 연결부(44)를 전기적으로 분리한다. 절연부(50)는 제1 센싱부(32)와 제2 센싱부(44)가 베이스 기판(20)의 동일면상에 위치될 때 제1 연결부(34)와 제2 연결부(44)가 접하여 발생하는 쇼트 문제를 방지한다. 절연부(50)는 잉크젯 인쇄방식, 화학증착방식, 스퍼터링, 전자빔 증착법, 열증착법, 레이저분자빔 증착법, 펄스레이저증착법 등의 물리적 증착법 등의 다양한 박막형성 공법을 이용하여 형성할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 베이스 기판(20) 상에 형성된 제1 전극 패턴부(30)와 제2 전극 패턴부(40)를 커버하도록 보호층을 형성할 수 있다. 이러한 보호층은 유리 기판으로 구성되는 경우 접착제에 의해 접착될 수도 있고, 필름 기판 형태로 구성되어 라미네이팅 방식에 의해 형성될 수도 있다.
본 발명의 터치 스크린 장치(10)의 제조 방법에서, 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)를 한 번의 공정으로 형성한다. 이하에서는 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)를 제조 공정의 맨 처음에 형성하거나 맨 마지막에 형성하는 방법으로 나누어서 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 제조 공정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 2를 참조하면, 베이스 기판(20)의 일면에 전도성 고분자로 구성된 제1 전극 패턴부(30) 및 복수 개의 제2 센싱부(42)를 형성한다. 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)는 동일한 전도성 물질로. 포토 리소그래피 방식, 스퍼터 증착 방식 등 다양한 방식을 이용하여 형성할 수 있으며, 이는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 제1 연결부(34)의 측면 및 상면을 커버하도록 절연부(50)를 형성한다. 절연부(50)는 제1 연결부(34)가 외부에 노출되지 않도록 하여 제1 연결부(34)와 교차 형성되는 제2 연결부(44) 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 문제를 방지한다.
도 4를 참조하면, 제2 연결부(44)는 제1 연결부(34)와 교차되며 절연부(50) 상에 위치하도록 형성한다. 제2 연결부(44)의 양단부는 서로 이웃한 제2 센싱부(42)에 접하여 복수 개의 제2 센싱부(42)를 전기적으로 연결한다. 제1 연결부(34)와 제2 연결부(44) 사이에는 절연부(50)가 형성되어 있어, 제1 연결부(34)와 제2 연결부(44)가 접하여 쇼트되지 않도록 한다.
여기서, 제2 연결부(44)를 은나노 와이어로 형성하는 경우, 은나노 와이어가베이스 기판(20)에 접착될 수 있도록 은나노 와이어와 바인더를 혼합하여 사용한다. 바인더는 비전도성 물질이기 때문에 은나노 와이어의 전도 효율에 영향을 미친다. 그러므로 제2 연결부(44)를 베이스 기판(20) 상에 형성한 후 제2 연결부(44)의 전체 또는 제2 센싱부(42)와 접하는 부분의 바인더를 제거하여 전도 효율을 증대시키는 공정을 수행할 수 있다.
제1, 2 전극 패턴부(30, 40)를 베이스 기판(20)에 형성한 후 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)를 커버하기 위한 보호층을 베이스 기판(20) 상에 형성한다. 이러한 보호층은 유리 기판으로 구성되는 경우 접착제에 의해 접착될 수도 있고, 필름 기판 형태로 구성되어 라미네이팅 방식에 의해 형성될 수도 있다.
본 발명에서는 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)가 베이스 기판(20)의 동일면에 형성된다. 그러므로 터치 스크린 장치(10)는 종래의 두 개의 기판에 각각 전극 패턴을 형성하여 결합하여 형성된 터치 스크린 장치에 비해 얇은 두께를 갖는다. 또한 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)가 동일한 전도성 물질로 구성되므로 한 번의 공정으로 베이스 기판(20)에 형성할 수 있다. 제1 전극 패턴부(30)와 제2 센싱부(42)를 한 번의 공정으로 형성하기 때문에 전체적인 제조 공정을 줄일 수 있을 뿐만아니라, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 제조 공정을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 5를 참조하면, 터치 스크린 장치(10a)를 제조하기 위하여 베이스 기판(20)의 일면에 복수 개의 제2 연결부(47)를 형성한다. 제2 연결부(47)는 연결하려는 복수 개의 제2 센싱부(46)에 양단이 접할 수 있는 길이로 형성한다.
도 6을 참조하면, 제2 연결부(47) 상에 절연부(52)를 형성한다. 여기서, 절연부(52)는 제2 연결부(47)의 일부가 외부로 노출되지 않도록 커버한다. 다시 말해, 제2 연결부(47)의 양단은 절연부(52)에 의해 커버되지 않고 외부에 노출된다.
여기서, 제2 연결부(47)를 은나노 와이어로 형성하는 경우, 은나노 와이어가베이스 기판(20)에 접착될 수 있도록 은나노 와이어와 바인더를 혼합하여 사용한다. 바인더는 비전도성 물질이기 때문에 은나노 와이어의 전도 효율에 영향을 미친다. 그러므로 제2 연결부(47)를 베이스 기판(20) 상에 형성한 후 제2 연결부(47)의 전체 또는 제2 센싱부(46)와 접하는 부분의 바인더를 제거하여 전도 효율을 증대시키는 공정을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 방향으로 연결된 제1 센싱부(36)와 제1 연결부(38) 및 복수 개의 제2 센싱부(46)를 형성한다. 여기서, 제1 전극 패턴부(30)의 제1 연결부(38)는 제2 연결부(47)와 교차되도록 절연부(52) 상에 위치된다. 또한 제2 센싱부(46)는 제2 연결부(47)의 양단에 접하도록 형성한다. 그러므로 제1 연결부(38)와 제2 연결부(47) 사이에는 절연부(52)가 형성되어 있어, 제1 연결부(38)와 제2 연결부(38) 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
제1, 2 전극 패턴부(30, 40)를 베이스 기판(20)에 형성한 후 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)를 커버하기 위한 보호층을 베이스 기판(20) 상에 형성한다. 이러한 보호층은 유리 기판으로 구성되는 경우 접착제에 의해 접착될 수도 있고, 필름 기판 형태로 구성되어 라미네이팅 방식에 의해 형성될 수도 있다.
도 8은 다층 구조의 제2 연결부가 구비된 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제2 연결부(44a)는 둘 이상의 계층을 갖는 2단 연결 채널(45a)을 구성할 수 있다. 2단 연결 채널(44a)은 제1, 2 연결층(45a-1, 45a-2)과 절연층(43)으로 구성된다. 제1 연결층(45a_1)과 제2 연결층(45a-2)은 ITO, 도전성 메탈, 탄소나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 제1 연결층(45a-1)과 제2 연결층(45-2) 사이에는 절연층(43)을 형성하여 제1 연결층(45a-1)과 제2 연결층(45-2) 사이가 전기적으로 절연되도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 2개 층을 갖는 제2 연결부(44a)를 도시하여 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 여러 층으로 구성된 연결 채널을 형성할 수 있다. 또한 도면에서는 2단 연결 채널(44a)을 간략하게 도시한 것으로써, 절연층(43)이 제1 연결층(45-1)의 상부를 덮도록 형성되고, 제2 연결층(45a-2)이 절연층(43) 위에 형성되며 제2 센싱부(42)와 접하도록 연장되어 형성된다. 그러므로 제1, 2 연결층(45a-1, 45a-2)에 의해 제2 센싱부(42)는 전기적으로 연결된다.
도 9는 마이크로 케이블을 배선으로 이용한 터치 스크린 장치를 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 터치 스크린 장치의 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 터치 스크린 장치(10c)는 베이스 기판(20)에 형성된 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)와 연결되는 전극 배선으로 마이크로 케이블 다발(70)을 포함한다. 마이크로 케이블 다발(70)은 복수 개의 마이크로 케이블(72)로 구성된다. 베이스 기판(20)의 측면을 따라 제1, 2 센싱부(32, 42)가 연장되어 형성된 복수 개의 접촉 단자(39, 49)가 형성된다. 접촉 단자(39, 49)는 프린팅 방식으로 베이스 기판(20)에 형성될 수도 있고, 제1, 2 센싱부(32, 42)가 연장되어 형성될 수도 있다. 마이크로 케이블(72)은 복수 개의 접촉 단자(39, 49)에 전기적으로 연결되어 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)에서 감지된 터치 신호를 전달한다. 마이크로 케이블(72)은 도면에서는 한 가닥으로 표현하였으나, 여러 가닥을 포함하여 형성될 수도 있다.
제1 커넥터(90)는 마이크로 케이블(72)의 타측이 연결되어 제어부와 연결된다. 제2 커넥터(80)는 마이크로 케이블(72)의 일측이 연결되어 베이스 기판(20)과 마이크로 케이블(72)을 전기적으로 연결시킨다. 제2 커넥터(80)는 필름 형태로 형성되고, 마이크로 케이블(72)의 단부가 노출되도록 제2 커넥터(80)에 설치된다. 제2 커넥터(80)는 마이크로 케이블(72)의 단부가 접촉 단자(39, 49)와 접촉될 수 베이스 기판(20)에 접착된다. 제1 커넥터(90) 역시 필름 형태로 형성되어 마이크로 케이블(72)을 제어부와 연결할 수 있다.
본 발명에서의 터치 스크린 장치(10c)는 마이크로 케이블(72)이 베이스 기판(20)의 측면에 형성된 접촉 단자(39, 49)에 연결되기 때문에 전극 배선의 배치를 위해 필요했던 베젤 영역이 필요하지 않게 되었고, 이로써 베이스 기판(20)의 전면이 활성 영역으로 활용될 수 있다. 즉, 터치 스크린 장치(10c)는 전극 배선의 배치를 위한 베젤 영역을 최소화하며 활성 영역을 확대시킬 수 있다.
도 11은 마이크로 케이블이 접촉 단자에 직접적 연결된 상태의 터치 스크린 장치를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 터치 스크린 장치(10d)는 마이크로 케이블(72)이 접촉 단자(39, 49)에 직접 접촉되어 설치된다. 마이크로 케이블(72)의 일측 단부는 접촉 단자(39, 49)에 직접 접촉되어, 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)으로부터 전달되는 전기적 신호를 제어부로 전달한다.
도 12는 마이크로 케이블의 다양한 구조를 도시한 단면도이다.
도 12(A)를 참조하면, 마이크로 케이블(72a)은 탄소 섬유(74)층과 탄소 섬유(74)층을 감싸도록 형성된 메탈 부재(76)층 및 메탈 부재(76)층을 감싸도록 형성된 절연층(78)으로 구성된다. 탄소 섬유(74)는 90% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 고강도/고탄성의 경량화 소재로 활용되고 있다. 탄소섬유의 대표적인 특성은 강철에 비해 1/5로 가볍고, 10배 정도 강도가 세며 높은 탄성률을 갖는다. 그러므로 탄소 섬유(74)가 포함된 마이크로 케이블 다발(70)을 이용함으로써, 전도성과 강도 향상 및 경량화된 터치 스크린 장치(10)를 제조할 수 있다. 메탈 부재(76)는 전도성 금속으로 구성되어 탄소 섬유(74)를 감싸도록 형성된다. 메탈 부재(76)는 마이크로 케이블(72a)의 전도성 향상에 영향을 미친다. 절연 부재(78)는 마이크로 케이블(72a)이 외부와 전기적으로 절연될 수 있도록 한다.
도 12(B),(C)를 참조하면, 마이크로 케이블(72b)은 중심 영역의 탄소 섬유(74)층과 탄소 섬유(74)층을 감싸도록 형성된 절연 부재(78)로 구성될 수 있다. 또한 마이크로 케이블(72c)은 중심 영역의 메탈 부재(76)층과 메탈 부재(76)층을 감싸도록 형성된 절연층(78)으로 구성된다.
도 12(D)에 도시된 바와 같이, 마이크로 케이블(72d)의 중심 영역에는 비전도성 물질을 포함하도록 형성한다. 마이크로 케이블(72d)은 중심 영역의 비전도성 부재(77)와, 비전도성 부재(77)를 감싸도록 형성된 전도성 부재(79) 및 전도성 부재(79)를 감싸도록 절연 부재(78)로 구성된다. 여기서, 비전도성 부재(77)는 아라미드 섬유로 형성할 수 있다. 아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유를 지칭하는 것으로, 유기섬유에 비해 매우 우수한 인장강도와 탄성률을 갖든가 혹은 뛰어난 내열성을 갖는 것이 특징이다. 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등 뛰어난 특징을 가지며 「마법의 실」이라 불려 타이어코드나 우주항공 분야에서 사용되고 있다. 또한 고내열성이 최대의 특징이며 방화복, 고온집진용 필터 백 등에 사용되고 있다.
도 12(A), (B), (C)에서의 마이크로 케이블(72a, 72b, 72c)은 중심 영역에 탄소 섬유(74) 및 메탈 부재(76)와 같은 전도성 물질을 이용하여 전기적 신호를 전달하였다. 반면에, 도 12(D)에서의 마이크로 케이블(72d)은 중심 영역에 비전도성 물질인 비전도성 부재(77)를 구성하고, 비전도성 부재(77)의 표면에 전도성 물질인 전도성 부재(79)를 코팅함으로써 전도성 부재(79)를 통해 전기적 신호를 전달한다.
도 13은 제2 커넥터를 통해 마이크로 케이블이 연결된 상태의 터치 스크린 장치를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 터치 스크린 장치(10e)는 복수 개의 제2 접촉 단자(89)를 갖는 제2 커넥터(80a)를 이용하여 마이크로 케이블(72)을 연결할 수 있다. 제2 커넥터(80a)는 병렬로 복수 개의 제2 접촉 단자(89)가 구비된다. 제2 커넥터(80a)의 제2 접촉 단자(89)는 베이스 기판(20)의 측면을 따라에 구비된 제1 접촉 단자(39a, 49a)와 마주하도록 병렬로 배치된다. 제2 접촉 단자(89)는 일측으로 제1 접촉 단자(39a, 49a)와 접촉되고, 타측으로 마이크로 케이블(72)과 연결됨으로써, 제1, 2 센싱부(32, 42)와 마이크로 케이블(72)을 전기적으로 연결한다.
제2 커넥터(80a)는 베이스 기판(20)의 측면을 따라 끼움 결합이 가능하도록 끼움 결합부(84)를 갖는다. 제2 커넥터(80a)는 끼움 결합부(84)가 베이스 기판(20)의 상면과 저면에 접도록 끼워져 결합된다. 여기서, 제2 접촉 단자(89)는 제1 접촉 단자(39a, 49a)와 마주하여 결합되기 때문에 전기적 연결이 가능하다.
제2 커넥터(80a)는 제2 접촉 단자(89)의 타측에 연결된 마이크로 케이블 다발(70)을 매설하기 위한 케이블 매설부(82)를 갖는다. 케이블 매설부(82)는 제2 커넥터(80a)의 길이방향으로 형성되고, 내부 공간에 마이크로 케이블 다발(70)이 매설된다.
도 14는 제1 커넥터의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제1 커넥터(90a, 90b, 90c)에는 마이크로 케이블(72)을 간격을 갖도록 병렬로 연결하거나 다단으로 연결할 수 있다. 또한 마이크로 케이블(72)이 한 묶음의 다발을 이루도록 원형 구조로 제1 커넥터(90c)에 연결될 수 있다.
도 15 및 도 16은 접촉 단자의 위치 및 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 접촉 단자(39a, 39b, 39c)는 베이스 기판(20)의 측면 또는 상면 모서리 영역 또는 저면에 형성될 수 있다. 먼저, 제1 센싱부(32)의 단부를베이스 기판(20)의 측면으로 연장 형성하여 접촉 단자(39a)를 형성할 수 있다. 또한 베이스 기판(20)의 상면 모서리 영역까지 제1 센싱부(32)를 연장하여 접촉 단자(39b)를 형성할 수 있다. 또한 제1 센싱부(32)를 베이스 기판(102)의 저면으로 연장 형성하여 접촉 단자(39c)를 형성할 수 있다. 제2 센싱부(42) 역시 제1 센싱부(32)와 동일하게 베이스 기판(20)의 측면 또는 상면 모서리 영역 또는 저면에 형성된다.
도 16을 참조하면, 접촉 단자(39)는 제1 센싱부(32)의 일단을 가열하여 형성한다. 제1 센싱부(32)를 베이스 기판(20)의 상면 모서리까지 형성하고, 모서리 영역에 열을 가한다. 그러면, 제1 센싱부(32)의 일부가 열에 의해 녹아 변형되어 베이스 기판(20)의 측면 혹은 저면으로 흘러 연장된다. 제1 센싱부(32)는 전도성 물질이므로 베이스 기판(20)의 측면 또는 저면에 마이크로 케이블(72)과의 전기적 연결을 위한 접촉 단자(39a)가 형성된다.
본 발명에서의 터치 스크린 장치는 제1, 2 전극 패턴부(30, 40)으로부터 생성된 신호를 전달하기 위한 구성으로, 탄소 섬유를 이용한 마이크로 케이블 다발(70)을 이용하였다. 또한 마이크로 케이블 다발(70)과의 접촉 단자(39, 49) 부분을 베이스 기판(20)의 모서리, 측면 또는 저면에 형성함으로써 전극 배선의 배치를 위해 필요되었던 비활성 영역을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치 및 이의 제조 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e: 터치 스크린 장치
20: 베이스 기판 30: 제1 전극 패턴부
32, 36: 제1 센싱부 34, 38: 제1 연결부
39, 49: 접촉 단자 39a, 49a: 제1 접촉 단자
40: 제2 전극 패턴부 42, 46: 제2 센싱부
43: 절연층 44, 44a, 47: 제2 연결부
45a: 2단 연결 채널 45a-1, 45a-2: 제1, 2 연결층
45, 48: 연결채널 50, 52: 절연부
70: 마이크로 케이블 다발 72, 72a, 72b, 72c, 72d: 마이크로 케이블
74: 탄소섬유 76: 메탈 부재
77: 비전도성 부재 78: 절연 부재
79: 전도성 부재 80, 80a: 제2 커넥터
82: 케이블 매설부 84: 끼움 결합부
89: 제2 접촉 단자 90, 90a, 90b, 90c: 제1 커넥터

Claims (18)

  1. 베이스 기판;
    베이스 기판의 일면에 형성되는 복수 개의 제1 센싱부와 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 복수 개의 제1 연결부를 포함하는 제1 전극 패턴부;
    제1 센싱부와 간격이 이격되도록 형성되는 복수 개의 제2 센싱부와 제1 연결부와 교차되며 제2 방향으로 서로 이웃한 제2 센싱부를 연결하는 둘 이상의 연결 채널을 갖는 복수 개의 제2 연결부를 포함하는 제2 전극 패턴부; 및
    제1 연결부와 제2 연결부의 전기적 절연을 위해 제1 연결부와 제2 연결부 사이에 형성되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    터치 스크린 장치는
    제1 센싱부와 제2 센싱부가 베이스 기판의 측면으로 연장되어 형성되는 복수 개의 접촉 단자;
    접촉 단자에 일단이 연결되는 복수 개의 마이크로 케이블; 및
    마이크로 케이블의 타단에 연결되는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    마이크로 케이블은 전도성 물질로 이루어진 중심 부재; 및
    중심 부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    중심 부재는 탄소 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    중심 부재와 절연 부재 사이에 구비되는 메탈 부재를 것을 특징으로 하는 포함하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    마이크로 케이블은 비전도성 물질로 이루어진 중심 부재;
    중심 부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전도성 물질로 이루어진 주변 부재; 및
    주변 부재의 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    주변 부재는 비전도성 물질인 아라미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    제2 연결부는 둘 이상의 계층으로 형성되고, 각 계층 사이에는 전기적 절연을 위한 절연층이 구비된 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    제1, 2 전극 패턴부를 커버하도록 베이스 기판에 형성된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치.
  11. 베이스 기판의 일면에 복수 개의 제1 센싱부와 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 제1 연결부와 제1 센싱부와 이격 형성된 복수 개의 제2 센싱부를 형성하는 단계;
    제1 연결부를 커버하도록 절연부를 형성하는 단계; 및
    제1 연결부와 교차되도록 절연부 상에 위치하며 제2 방향으로 제2 센싱부를 연결하는 둘 이상의 연결 채널을 갖는 제2 연결부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    제1, 2 센싱부와 제1, 2 연결부를 커버하도록 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈, 탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    제2 연결부를 은나노 와이어로 형성하는 경우 제2 연결부에 포함된 바인더를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  15. 베이스 기판의 일면에 둘 이상의 연결 채널을 갖는 복수 개의 제2 연결부를 형성하는 단계;
    제2 연결부를 커버하는 절연부를 형성하는 단계; 및
    복수 개의 제1 센싱부와 제2 연결부와 교차되도록 절연 패턴 상에 위치하며 제1 방향으로 서로 이웃한 제1 센싱부를 연결하는 제1 연결부와 제2 연결부들 사이에 형성되어 제2 연결부에 의해 제2 방향으로 연결되는 복수 개의 제2 센싱부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    제1, 2 센싱부와 제1, 2 연결부를 커버하도록 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    제2 연결부는 ITO, 도전성 메탈탄소 나노튜브, 그래핀 또는 은나노 와이어 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    제2 연결부를 은나노 와이어로 형성하는 경우 제2 연결부에 포함된 바인더를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 연결 채널을 갖는 단면형 터치 스크린 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104965616A (zh) * 2015-06-29 2015-10-07 重庆墨希科技有限公司 一种石墨烯触摸屏的制备方法
US9270267B2 (en) 2013-11-04 2016-02-23 Dongbu Hitek Co., Ltd. Touch panel and method of manufacturing the same

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