KR20150102718A

KR20150102718A - 복합 기판 구조 및 그것을 갖는 터치 패널

Info

Publication number: KR20150102718A
Application number: KR1020150027363A
Authority: KR
Inventors: 수 아이청; 수 쿼슈; 장 천용; 우 위추안; 후앙 방시옹; 첸 빙후이
Original assignee: 티피케이 터치 솔루션즈 (씨아먼) 인코포레이티드
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-09-07
Also published as: CN104881163B; US10152149B2; TW201532830A; TWI543870B; KR101802365B1; CN204270267U; JP6249975B2; CN104881163A; US20150248140A1; TWM499601U; JP2015165402A

Abstract

본 공개는, 마모 저항, 시각적 투명도, 및 외관을 향상시키기 위한, 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널 및 복합 기판 구조를 제공한다. 상기 복합 기판 구조는 투명 기판, 다이아몬드-유사 탄소층을 포함한다. 다이아몬드-유사 탄소층은 상기 투명 기판에 배치되며 약 15 나노미터 이하의 두께를 갖는다.

Description

복합 기판 구조 및 그것을 갖는 터치 패널{COMPOSITE SUBSTRATE STRUCTURE AND TOUCH PANEL HAVING THE SAME}

본 발명은 발전된 기판 구조, 특히, 터치 패널에 적용되는 합성 기판 구조에 관련된다.

사용자 인터페이스 기술의 발전에 따라 터치 패널(touch panel)은 전자 장비들에서 널리 적용되고 있다. 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 카메라, 전자책 리더, MP3플레이어 및 다른 휴대형 전자제품은 작동 제어 장치로서 그것의 디스플레이 스크린에 적용되는 터치 패널들을 포함한다.

터치 패널을 갖는 제품을 작동할 때, 사용자들은 일반적으로 그의/그녀의 손가락 또는 스타일러스를 이용하여 터치 패널의 기판 표면을 접촉하며, 기판 표면 상에서 손가락 또는 스타일러스의 슬라이딩 또는 누름이 수행된다. 몇몇 기판들은 투명하고, 반면 다른 것들은 반투명 또는 불투명이다.

본 공개는 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널 및 복합 기판 구조를 제공하며, 이는 그것의 표면상에 다이아몬드-유사 탄소층을 갖는 복합 구조를 통해 투명 기판의 표면 마모 저항을 향상시키기 위한 것이다.

본 공개의 하나의 예시적 실시예에 따라, 복합 기판 구조는 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 배치된 다이아몬드-유사 탄소층을 포함한다. 다이아몬드-유사 탄소층은 약 15 나노미터와 동일한 또는 그보다 작은 두께를 갖는다.

본 공개의 또다른 실시예에 따라, 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널은 투명 기판을 포함하며, 이는 제1면(first face) 및 제1면과 평행한 제2면(second face), 제1면에 위치되고 상기 투명 기판상에 배치되는 다이아몬드-유사 탄소층, 및 투명 기판의 제2면 아래에 배치되는 터치 제어 유닛을 포함한다. 다이아몬드-유사 탄소층은 약 15 나노미터와 동일하거나 그보다 작은 두께를 갖는다.

본 공개에 대한 추가적인 이해를 위하여, 다음 실시예들은 본 공개의 개시를 용이하게 하기 위한 도면과 함께 제공된다.
도 1은 본 공개의 하나 이상의 실시예들에 따른 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 2는 본 공개의 몇몇 실시예들에 따른 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 3은 본 공개의 몇몇 실시예들에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 4는 본 공개의 몇몇 실시예들에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 5는 본 공개의 몇몇 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 6은 본 공개의 몇몇 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 7은 본 공개의 몇몇 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 8은 본 공개의 몇몇 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 9은 본 공개의 몇몇 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다;
도 10은 본 공개의 다양한 실시예에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여준다;
도 11은 본 공개의 다양한 실시예에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여준다;
도 12은 본 공개의 다양한 실시예에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여준다; 그리고
도 13은 본 공개의 다양한 실시예에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여준다.

앞서 언급된 도면들 및 다음 세부 설명들은 본 공개의 범위를 추가로 설명하는 목적을 위해 예시적이다. 본 공개에 관련된 다른 목적들 및 이점들은 다음 설명들 및 첨부된 도면들에서 도시될 것이다.

설명에서, "위쪽의(upper)", "아래쪽의(lower)", "위의(above)", 및 "아래의(under)" 단어는 구성요소들의 상대적인 위치 및 도시 및 설명의 목적으로만 제공된다는 것이 주의되어야 한다. 그것은 공개된 정확한 형태에 제한되거나 그것으로 완결된다는 의도가 아니다. 첨부된 도면들과 관련하여, 복합 기판 구조의 위쪽은 사용자에게 상대적으로 가까우며, 반면 복합 기판 구조의 아래쪽은 사용자로부터 상대적으로 더 멀다.

본 공개에 따른 복합 기판 구조의 설명을 위해 도 1을 참조하라. 도 1은 본 공개의 하나 이상의 실시예에 따른 복합 기판 구조의 단면도를 보여준다. 도 1에서 보여지는 것처럼, 복합 기판 구조(10)는 제1면(first face, 101) 및 제1면(101)에 맞은편(opposite)인 제2면(second face, 102)를 갖는 투명 기판(100)을 포함한다. 제1면(101) 및 제2면(102)는 서로 실질적으로 평행하게 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100)은 절연의 그리고 시각적으로 투명한 재료들로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100)은 에틸렌 테레프탈레이트(ethylene terephthalate), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone), 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 유리를 포함하는 재료로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100)은 단단한 플레이트 또는 유연한 플레이트이다. 몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100)은 평평한 보드(flat board), 구부러진 보드, 또는 상이한 형태들이다. 적어도 하나의 실시예에서, 투명 기판(100)은 평평한 보드이다. 복합 기판 구조(10)는 투명 기판(100)에 형성되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)를 더 포함한다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)는 제1면(101) 상에 위치되지만, 본 공개는 거기에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)는 투명 기판(100)의 단 하나의 표면에 위치되거나 복수의 투명 기판(100) 표면상에 위치된다.

복합 기판 구조(10)의 다이아몬드-유사 탄소층(200)는 다양한 목적을 만족시키도록 구성된다. 적어도 두개의 고려들이 여기에서 생각된다.

먼저, 다이아몬드-유사 탄소층(200)는 sp² 결합 그라파이트 구조 및 sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조를 가질 수 있다. sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조는 더 나은 강도, 더 나은 스크래치 저항성, 및 더 나은 마모 저항성을 가지며, 반면 투명 기판(100)과 약한 결합력 및 상대적으로 높은 내부 응력을 가진다. 결과적으로, 높은 sp³ 결합-함유 다이아몬드-유사 탄소층(200)는 투명 기질(100)에 관해 안좋은 접착력을 가질 수 있다. 이와 같이, 투명 기판(100) 상에 다이아몬드-유사 탄소층(200)를 형성하는 프로세스는 투명 기판에 대해 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 접착을 향상시킨다. 예를 들어, 투명 기판(100)에 형성되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께는 그것의 내부 응력을 줄이기 위해 감소된다.

두번째로, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도를 고려하면, sp² 결합 그라파이트 구조는 sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조보다 다이아몬드유사 탄소층(200)의 광학 특성에 더 큰 영향을 갖는다. 특히, 그라파이트 구조가 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 sp² 결합을 더 많이 가질수록, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도가 더 안좋아진다. 그라파이트 구조가 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 함유된 sp² 결합을 더 적게 가질수록, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도가 더 좋아진다. 그래서, 가시적 투명도 및 접착성을 최적화하기 위해, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 약 15 나노미터 이하의 두께를 가지고 약 15퍼센트보다 큰 sp³ 결합의 함유량을 갖는 것이 바람직하다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 sp³ 결합의 함유량은, 특정 예에 따라, 필요에 따라 약 30% 또는 약 50% 이다.

몇몇 실시예들에서, 본 공개에 따른 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 스퍼터링(sputtering)에 의해 투명 기판(100)의 표면에 형성된다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)에서 sp³ 결합의 함유량은 분리 에너지 및 수소의 유속을 제어하는 것에 의해 조정된다. 스퍼터링에 의해 형성되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 수소의 유속이 12 sccm (분당 기준 큐빅 센티미터, standard cubic centimeter per minute)보다 크게 제어되고 분리 에너지가 100에서 700 eV(electron volt)로 제어될 때 약 15% 이상의 sp³ 함유량을 가질 수 있다.

접착 및 시각적 투명도에 더하여, 본 공개에 따라, 복합 기판 구조(10)의 시각적 효과를 겨냥한 추가적인 고려가 있다는 것을 언급할만한 가치가 있다.

복합 기판 구조(10)의 시각적 효과는 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께에 적어도 관련된다. 실험적 결과는 상기 복합 기판 구조(10)의 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 더 클수록, 복합 기판 구조(10)의 시각적 투명도가 더 나빠지고, 이는 관련 분야에서 황화 현상(yellowing phenomenon)으로 알려진, 노란색의 출현이 더 명백해진다는 것을 보여준다. 황화 현상은 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 약 10 나노미터들보다 더 크도록 증가되는 경우 맨눈으로 보여진다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 약 15 나노미터보다 커지도록 증가되는 경우, 황화 현상은 복합 기판 구조(10)의 시각적 효과에 주는 영향이 심각해진다.

그래서, 시각적 투명도, 접착성, 및 황화현상을 고려하면, 몇몇 실시예들에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 10 나노미터들보다 작은 바람직한 두께를 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은, 약 89%보다 큰 복합 기판 구조(10)의 투명도를 도출하는, 그리고 복합 기판 구조(10)의 접착 특성 및 시각적 효과의 최적화를 가능하게 하는, 약 2 나노미터에서 약 5 나노미터에 이르는 두께 범위를 가질 수 있다. 이곳 및 다음에서의 투명도는 전달되는 광량을 입사광량으로 나누고 100%를 곱하여 설명되며, 입사광의 파장은 약 550 나노미터이다.

본 공개의 하나 이상의 실시예에 따른 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도 2를 참조하라. 도 1의 구성요소들에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 투명 기판(100)의 모든 표면에 배치되며, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 투명 기판(100)을 둘러싸면서 덮는다.

본 공개의 하나 이상의 실시예들에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도 3을 참조하라. 도 1 또는 도 2의 구성요소에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 상기 복합 기판 구조(30)은 투명 기판(100)의 맞은편인 다이아몬드-유사 탄소층(200) 측에 배치되는 소수성 층(hydrophobic layer, 300)을 더 포함한다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 맞은편인 소수성 층(300)의 표면은 110도보다 큰 접촉각을 갖는다. 따라서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 맞은편측에서, 소수성 층(300)의 전체 표면은 바람직한 소수성 특성을 보일 수 있다. 실험적인 결과들은 대상 표면의 접촉각이 90도보다 클 때, 대상 표면이 매끄럽게 다량의 액체를 밀어내며, 액체가 대상을 쉽게 젖게 하지 않고 그 표면에서 용이하게 움직이도록 하는 결과를 도출한다. 몇몇 실시예들에서, 소수성 층(300)의 재료는 원소들 불소, 질소 또는 산소 중 적어도 하나를 포함하는 화합물을 포함하며, 이는 복합 기판 구조(30)의 소수성을 향상시키기 위함이다.

다음은 각각, 복합 기판 구조(20, 30)에서 수행되는 스크래치 저항 및 마모 저항성 테스트를 설명한다.

실험 조건들:

테스트를 위해 70N 의 외력 하에서 초-미세 스틸 울(ultra-fine steel wool)로 싸여진 2cm by 2cm 마찰 헤드를 이용한다.

실험 결과들:

소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(30)는 소수성 층(300) 없는 복합 기판 구조(20)보다 더 나은 스크래치 저항 및 마모 저항을 갖는다.

실험 결과는 다음을 보여준다:

소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(30)는 소수성 층(300) 없는 복합 기판 구조의 그것보다 더 작은 표면 마찰 계수를 갖는다. 복합 기판 구조의 스크래치 저항 및 마모 저항은 표면 저항 계수에 관련된다. 특히, 복합 기판 구조의 표면 저항 계수가 클수록, 스크래치 저항 및 마모 저항성이 안좋아지며; 복합 기판 구조의 표면 저항 계수가 작을수록, 스크래치 저항성 및 마모 저항성이 더 좋다.

따라서, 소수성 층(300)은 복합 기판 구조(30)의 소수성을 향상시키며, 복합 기판 구조(30)의 표면이 기름 또는 물을 끌어당기는 것을 방지한다. 추가로, 소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(30)는 더 작은 표면 마찰 계수를 가지며, 복합 기판 구조(30)이 외부적인 스크래칭 외력의 대상이 될 때 더 적은 스크래치들 및 더 적은 마모를 도출한다.

소수성 층(300)에서 소수성 원자들의 함유량이 더 클수록, 소수성 층(300)에서 소수성 원자들의 소수성이 더 좋아지며, 표면 마찰 계수가 더 작아진다. 본 공개의 하나 이상에 따라, 소수성 층(300)은 약 50%보다 큰 (불소 같은) 소수성 원자들의 함유량을 갖는다.

게다가, 소수성 층(300)의 표면 마찰 계수는 탄소-불소 결합 대 실리콘-산소 결합의 비율에 관계된다는 것이, 실제 생산 프로세스에서 밝혀졌다.

다음은 탄소-불소 결합 대 실리콘-산소 결합의 다양한 비율을 갖는 소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(30) 상에서 수행되는 스크래치 저항 및 마모 저항 테스트를 설명한다.

실험 조건들:

복합 기판 구조(30)에 먼지없는 클래스 100 옷감(dustless class 100 cloth)을 배치시키고, 먼지 없는 옷감에 200-그램 중량을 배치시킨다. 복합 기판 구조(30)에 대해 100 mm/min 의 속도 하에서 스크래치 저항 및 마모 저항 테스트를 수행한다.

실험 결과들:

소수성 층(300)에서 50:1 이상의 탄소-불소 결합 대 실리콘-산소 결합의 비율을 갖는 복합 기판 구조는 약 0.1 이하의 정지 마찰 계수를 갖는다. 소수성 층(300)의 표면은 바람직한 부드러움을 가지며, 그것의 스크래치 저항 및 마모 저항성이 향상된다.

실험 결과들은 다음을 보여준다:

소수성 층(300)은 복합 기판 구조(30)의 표면 매끄러움을 향상시키며, 스크래칭 외력의 대상이 될 때, 복합 기판 구조의 마모 저항 및 스크래치 저항을 향상시킨다.

본 공개의 몇몇 실시예들에서, 소수성 층(300)은 굽는(베이킹, baking) 과정 또는 유사한 것들에 의해 결정화될 수 있다. 굽는 과정에서 형성되는 소수성 층(300)에서, 분자들은 상당히 정렬된 미세 구조로 배치되며, 소수성 층(300)은 바람직한 밀도를 가질 수 있다. 소수성 층(300)의 밀도는 더 크고, 소수성 층(300)의 마찰 계수는 더 안정적이고 낮은 값을 유지한다. 약 50%보다 큰 결정체 비율을 갖는 소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(30)는 상당히 향상된 스크래치 저항성 및 마모 저항성을 가질 수 있다.

그러나, 소수성 층(300)의 두께가 클수록, 그것의 시각적 투명도는 나빠진다. 시각적 투명도 및 소수성을 최적화하기 위해, 소수성 층(300)은 약 5 나노미터들로부터 약 30 나노미터들에 이르는 두께 범위를 갖는 것이 바람직하다.

본 공개의 하나 이상의 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는 도 4를 참조하라. 도 1, 도 2 또는 도 3의 구성요소들에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(40)는 투명 기판(100) 및 다이아몬드-유사 탄소층(200) 사이에 배치되는 접착층(400)을 더 포함하며, 상기 접착층(400)은 실리콘-기반 재료를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 접착층(400)은 투명 기판(100) 및 다이아몬드-유사 탄소층(200) 사이의 결합을 향상시키도록 구성된다. 특히, 접착층(400) 내의 실리콘 원자들은 (유리 기판처럼) 투명 기판(100)의 실리카 네트워크 구조로 이동할 수 있고 다이아몬드-유사 탄소층(200)에서 탄소-수소 메쉬 구조로 이동할 수도 있으며, 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 투명 기판(100) 사이의 결합 교환을 용이하게 하며, 그래서 그들 사이의 접착을 향상시킨다. 예시적 실시예에서, 접착층(400)은 실리콘 이산화물층이지만, 본 공개가 거기에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예들에서, 한편으로, 접착층(400)을 통해, 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 투명 기판(100) 사이 조성의 차이 때문에 내부 응력에 의해 야기되는 박리가 회피되며, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 투명 기판(100)에 단단히 결합된다. 다른 한편으로, 미세한 입자들로 형성되는, (실리콘 이산화물 같은) 접착층(400)은, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 순차적인 적층을 위해 바람직하게 평평한 표면을 제공할 수도 있다.

그러나, 접착층(400)의 두께가 더 커질수록, 그 시각적 투명도는 안좋아진다. 시각적 투명도 및 접착성을 최적화하기 위해, 접착층(400)은 약 5 나노미터에서 약 10 나노미터에 이르는 두께 범위를 갖는것이 바람직하다.

본 공개의 하나 이상의 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는 도 5를 참조하라. 도 1 내지 도 4에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(50)는 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 배치되는 소수성 층(300)을 더 포함한다.

본 공개의 하나 이상의 실시예들에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도 6을 참조하라. 도 1 내지 도 5에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(60)은 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 소수성 층(300) 사이에 배치되는 중간층(500)을 더 포함한다. 예를 들어, 중간층(500)은 실리콘 탄소 기반 재료로 형성된다. 중간층(500)은 약 10% 에서 약 20% 사이 범위의 실리콘 원자 함유량 및 약 80% 에서 약 90%에 이르는 범위의 탄소 원자 함유량을 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 중간층(500)을 통해, 중간층(500) 및 다이아몬드-유사 탄소층(200) 사이의 결합 계면 및 중간층(500) 및 소수성 층(300) 사이의 결합 계면은 유사한 원자 구조를 가질 수 있고, 소수성 층(300)은 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 단단히 결합된다. 게다가, 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 소수성 층(300) 사이의 조성의 차이로 인한 내부 응력에 의해 야기되는 박리가 회피된다.

그러나, 중간층(500)의 두께가 클수록, 복합 기판 구조(60)의 시각적 투명도는 나빠진다. 복합 기판 구조(60)의 접착 및 시각적 투명도를 최적화하기 위해, 중간층(500)은 약 10 나노미터에서 약 13 나노미터 범위의 두께를 갖는것이 바람직하다.

본 공개의 하나 이상의 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도 7을 참조하라. 위 실시예들의 구성요소에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(70)는 투명 기판(100) 및 다이아몬드-유사 탄소층(200) 사이에 배치되는 접착층(400)을 더 포함한다.

본 공개의 하나 이상의 실시예에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도8을 참조하라. 도 1 내지 도 7의 구성요소에 유사한 구성요소들은 더 이상 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(80)는 다이아몬드 탄소층(200) 및 투명 기판(100) 사이에 배치되는 반사방지 필름(1010)을 더 포함한다. 반사방지 필름(1010)은 복수의 제1반사방지층(1011, 1013) 및 복수의 제2반사방지층(1012, 1014)를 포함할 수 있다. 제1반사방지층(1011, 1013) 및 제2반사방지층(1012, 1014)는 교대로 적층된다. 예를 들어, 투명 기판(100)으로부터 바깥으로 확장하는 방향으로, 제1반사방지층(1011), 제2반사방지층(1012),제1반사방지층(1013), 및 제2반사방지층(1014)가 순차적으로 적층된다. 몇몇 실시예들에서, 반사방지 필름(1010)은 두개의 제1반사방지층 및 두개의 제2반사방지층을 포함하나, 본 공개가 여기에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1반사방지층의 수 또는 제2반사방지층의 수는 셋, 넷, 또는 넷보다 클 수 있다. 제1반사방지층의 수는 제2반사방지층의 수에 대응하며, 제1반사방지층 및 제2반사방지층은 각각 교대로 적층된다는 것이 주목되어야 한다.

몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100) 및 다이아몬드-유사 탄소층(200) 사이에 배치되는 반사방지 필름(1010)에서, 제1반사방지층(1011)은 투명 기판(100)에 인접하여 배치되며, 제2반사방지층(1014)은 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 인접하여 배치된다. 제2반사방지층(1012, 1014) 각각은 제1반사방지층(1011, 1013)의 각각의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제1반사방지층(1011, 1013) 각각은 약 1.6보다 큰 굴절률을 가지며, 제2반사방지층(1012, 1014) 각각은 약 1.55보다 작은 굴절률을 갖는다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 제1반사방지층(1011, 1013) 각각은 약 1.8보다 큰 굴절률을 가지며, 제2반사방지층(1012, 1014) 각각은 약 1.5보다 작은 굴절률을 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 제1반사방지층(1011, 1013) 각각은 니오븀 산화물, 티타늄 산화물 (TiO2, Ti3O5, Ti2O3), 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물 (Al2O3), 실리콘 산화질화물 또는 실리콘 질화물로 주로 형성되며, 제2반사방지층(1012, 1014) 각각은 실리콘 산화물 또는 플루오르화 마그네슘으로 주로 형성된다.

투명 기판(100)에 배치되는 반사방지층(1010)을 통해, 복합 기판 구조(80)의 시각적 투명도가 향상되며, 복합 기판 구조(80)은 약 92%보다 더 큰 투명도를 가질 수 있다. 투명 기판(100) 상의 환경에서 외부광의 영향은 상당히 감소된다. 투명 기판(100)의 반사방지 효과가 향상되며, 복합 기판 구조(80)의 광학적 특성이 강화된다.

몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(80)는 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 배치되는 소수성 층(300) (도 8에서 미도시)을 더 포함할 수 있고, 이는 복합 기판 구조(80)의 표면 마찰 계수를 감소시키고 복합 기판 구조의 소수성을 향상시키기 위함이다. 추가적으로, 소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(80)에서, 중간층(500)(도 8에서 미도시)은 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 소수성 층(300) 사이에 선택적으로 배치되며, 소수성 층(300)은 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 단단히 결합된다.

본 공개의 하나 이상의 실시예들에 따라 복합 기판 구조의 단면도를 보여주는, 도 9를 참조하라. 도 1 내지 도 8의 구성요소에 유사한 구성요소들은 더 설명되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(90)는 투명 기판(100) 및 반사방지 필름(1010) 사이에 배치되는 접착층(400)을 더 포함하며, 여기서 제1반사방지층(1011)은 접착층(400)에 인접하여 배치되고, 제2반사방지층(1014)은 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 인접하여 배치된다.

유사하게, 몇몇 실시예들에서, 복합 기판 구조(90)는 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 배치되는 소수성 층(300) (도 9에서 미도시)을 더 포함할 수 있고, 이는 복합 기판 구조(90)의 표면 마찰 계수를 감소시키고 복합 기판 구조(90)의 소수성을 향상시키기 위함이다. 추가적으로, 소수성 층(300)을 갖는 복합 기판 구조(90)에서, 중간층(500)은 (도 9에서 미도시) 다이아몬드-유사 탄소층(200) 및 소수성 층(300) 사이에 선택적으로 배치되고, 소수성 층(300)은 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 단단히 결합된다.

본 공개의 다양한 실시예들에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여주는, 도 10을 참조하라. 도 10에서 보여지는 것처럼, 터치 패널(1)은 제1면 및 제1면과 평행한 제2면을 갖는 투명 기판(100)을 포함한다. 투명 기판(100)은 절연인 그리고 시각적으로 투명한 재료로 만들어진다. 투명 기판(100)은 에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 유리 또는 유사한 것을 포함하는 재료로 형성된다. 투명 기판(100)은 단단한 플레이트 또는 유연한 플레이트이다. 투명 기판(100)은 평평한 보드, 구부러진 보드, 또는 상이한 형태이다. 몇몇 실시예들에서, 투명 기판(100)은, 특정 예에서처럼, 평평한 보드이다.

터치 패널(1)은 투명 기판(100) 상에 형성된 다이아몬드-유사 탄소층(200)을 더 포함한다. 다음은 오직 본 실시예의 특정 예를 설명하며, 여기서 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 투명 기판(100)의 제1면(101)에 위치된다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 다음 이유들을 위해 제1면(101) 상에 위치된다. 터치 패널(1)은 (테이블 컴퓨터 또는 스마트폰처럼) 터치 제어 전자 장치에 적용하도록 구성된다. 터치 제어 전자 장치를 형성하는 다른 구성요소들과 조립된 터치 패널(1)에서, 투명 기판(100)의 제1면(101)은, 상기 터치 제어 전자 장치를 작동하도록 유저에 의해 터치가 수행되는 곳에서, 노출될 필요가 있고, 반면 투명 기판(100)의 다른 면들은 다른 구성요소들에 의해 커버된다. 사용자에 의해 터치가 수행될 때, 외력은 제1면(101) 상의 스크래치 또는 구멍들을 도출할 수 있다. 제1면(101)에 적층된 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 스크래치들 또는 구멍들로부터 제면(101)을 보호하기 위해 구성된다. 몇몇 실싱들에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 투명 기판(100)의 다른 면들에 적층된다. 예를 들어, 투명 기판(100) 상에 배치되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 제2면(102) 아래에 위치되고, 본 공개는 거기에 제한되지 않는다.

특히, 터치 패널(1)의 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 터치 패널에 대한 응용의 요구를 만족시키도록 설계된다.

첫번째로, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 sp² 결합 그라파이트 구조 및 sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조를 가질 수 있다. sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조는 더 나은 강도, 더 나은 스크래치 저항, 및 더 나은 마모 저항성을 가지나, 상대적으로 높은 내부 응력 및 투명 기판(100)에의 안좋은 접착성도 갖는다. 따라서, 투명 기판(100) 상의 다이아몬드-유사 탄소층(200) 형성 프로세스는 투명 기판(100)에 관해 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 접착을 향상시킨다. 예를 들어, 투명 기판(100) 상에 형성되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께는 그것의 내부 응력을 감소시키도록 작아진다.

두번째로, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도를 고려하면, sp² 결합 그라파이트 구조는 sp³ 결합 다이아몬드 큐빅 구조보다 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 광학적 특성에 더 큰 영향을 갖는다. 특히, 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 포함되는 sp² 결합을 갖는 그라파이트 구조가 더 많을수록, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도는 더 안좋아진다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)에 포함되는 sp² 을 갖는 그라파이트 구조가 더 적을수록, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도는 더 나아진다.

그래서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 시각적 투명도 및 접착을 최적화하기 위해, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 약 15 나노미터 이하의 두께를 가지고 약 15% 이상의 sp³ 결합 함유량을 갖는 것이 바람직하다는 것이다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 sp³ 결합의 함유량은, 특정 예에서처럼, 필요에 따라 약 30% 또는 약 50%이다.

몇몇 실시예들에서, 본 공개에 따른 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 스퍼터링에 의해 투명 기판(100)의 표면에 형성된다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)에서 sp³ 결합의 함유량은 분리 에너지 및 수소의 유속을 제어하는 것에 의해 조절된다. 스퍼터링에 의해 형성되는 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 수소의 유속이 12 sccm (분당 기준 큐빅 센티미터, standard cubic centimeter per minute)보다 크게 제어되고 분리 에너지가 100에서 700 eV(electron volt)로 제어될 때 약 15% 이상의 sp³ 함유량을 가질 수 있다.

터치 패널(1)의 시각적 효과는 적어도 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께에 관련이 있다는 것을 언급할 가치가 있다. 실험적 결과들은 터치 패널(1)의 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 클수록, 터치 패널(1)의 시각적 투명도가 나빠지고, 이는 관련 분야에서 황화 현상(yellowing phenomenon)으로 알려진, 노란색의 출현이 더 명백해진다는 것을 보여준다. 황화 현상은 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 약 10 나노미터들보다 더 크도록 증가되는 경우 맨눈으로 보여진다. 다이아몬드-유사 탄소층(200)의 두께가 약 15 나노미터보다 커지도록 증가되는 경우, 황화 현상은 터치 패널(1)의 시각적 효과에 주는 영향이 심각해진다.

그래서, 시각적 투명도, 접착성, 및 황화현상을 고려하면, 몇몇 실시예들에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은 10 나노미터들보다 작은 바람직한 두께를 갖는다. 다른 바람직한 실시예에서, 다이아몬드-유사 탄소층(200)은, 약 89%보다 큰 터치 패널(1)의 투명도를 도출하는, 그리고 복합 기판 구조(10)의 접착 특성 및 시각적 효과의 최적화를 가능하게 하는, 약 2 나노미터에서 약 5 나노미터에 이르는 두께 범위를 가질 수 있다.

터치 패널의 다른 실시예들에서, 터치 패널(1)이 바람직한 광학적 효과를 재개하는 것을 가능하게 하고 그것의 표면의 마모 저항성 또는 스크래치 저항을 향상시키기 위해, 도 3 내지 도 7의 복합 기판 구조에서 설명되는 복합 기판 구조 (30, 40, 50, 60, 또는 70)는 터치 패널(1)에 적용된다.

본 공개의 다양한 실시예들에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여주는, 도 11을 참조하라. 터치 패널(2)은 터치 제어 유닛(11)을 포함하고, 터치 제어 유닛(11)은 투명 기판(100)의 제2면(102)에 배치되는 터치 센싱 전극층(600)을 포함한다. 터치 센싱 전극층(600)은 사용자에 의해 터치 제어 작업을 용이하게 하도록 구성된다. 터치 센싱 전극층(600)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 옥사이드 (IZO), 카드뮴 틴 옥사이드(cadmium tin oxide, CTO), 알루미늄 아연 옥사이드(AZO), 인듐 틴 아연 옥사이드(ITZO), 아연 옥사이드, 카드뮴 옥사이드(CdO), 하프늄 옥사이드(HfO), 인듐 갈륨 아연 옥사이드(InGaZnO), 인듐 갈륨 아연 마그네슘 옥사이드(InGaZnMgO), 인듐 갈륨 마그네슘 옥사이드(InGaMgO), 인듐 갈륨 알루미늄 옥사이드(InGaAlO), 은 나노와이어들(nanowires), 탄소 나노튜브들, 그래핀, 및 유사한 것처럼 시각적 투명 전도성 재료들로 형성된다.

터치 센싱 전극층(600)은 복수의 제1축 전극들 및 복수의 제2축 전극들 (도면들에서 미도시)과 함께 형성된다. 본 공개에서, 제1축 전극들 및 제2축 전극들은 모두 투명 기판(100)의 제2면(102)에 배치된다.

본 공개의 다양한 실시예들에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여주는, 도 12를 참조하라. 몇몇 실시예들에서, 터치 패널(3)의 터치 제어 유닛(11)은 투명 기판(100) 아래에 위치되는 제1지지 기판(700)을 포함한다. 터치 센싱 전극층(600)은 제1지지 기판(700)에 배치된다. 터치 센싱 전극층(600)은 복수의 제1축 전극들 및 복수의 제2축 전극들과 함께 형성된다(도면들에서 미도시). 본 공개에서, 제1축 전극들 및 제2축 전극들은 모두 제1지지 기판(700)의 동일한 면에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 제1축 전극들은 제1지지 기판(700)의 낮은 면(lower face)에 배치되고, 제2축 전극들은 제1지지 기판(700)의 높은 면(upper face)에 배치된다. 대안적으로, 제2축 전극들이 제1지지 기판(700)의 낮은 면(lower face)에 배치되고, 제1축 전극들은 제1지지 기판(700)의 위쪽 면(upper face)에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 제1축 전극들은 투명 기판(100)의 제2면(102)에 배치되고, 제2축 전극들은 투명 기판(100)의 제2면(102)과 평행한 면에 배치된다. 대안적으로, 제2축 전극들은 투명 기판(100)의 제2면(102)에 배치되고, 제1축 전극들은 투명 기판(100)의 제2면(102)과 평행한 면에 배치된다.

본 공개의 다양한 실시예에 따라 도 1의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널의 단면도를 보여주는, 도 13을 참조하라. 몇몇 실시예들에서, 터치 패널(4)은 제2지지 기판(800) 및 제3지지 기판(900)을 더 포함한다. 제2지지 기판(800)은 투명 기판(100) 아래에 위치되고, 제3지지 기판(900)은 제2지지 기판(800) 아래에 위치된다. 터치 센싱 전극층(600)의 제1축 전극들 (또는 제2축 전극들)은 제2지지 기판(800)의 낮은 면 (또는 위쪽 면)에 배치되고, 반면 터치 센싱 전극층(600)의 제2축 전극들 (또는 제1축 전극들)은 제2지지 기판(800)의 낮은 면 (또는 위쪽 면)에 평행한 면에 배치된다.

제2지지 기판(700), 제2지지 기판(800), 제3지지 기판(900) 각각은 절연이며 시각적으로 투명한 재료들로 만들어지고, 에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 유리 또는 유사한 것들을 포함하는 재료로 형성된다. 추가로, 제1지지 기판(700), 제2지지 기판(800), 및 제3지지 기판(900) 각각은 평평한 보드, 구부러진 보드, 또는 다른 형태이다.

본 공개의 실시예들에 따라서, 상기 투명 기판의 스크래치 저항 및 마모 저항성이 향상된, 복합 기판 구조 및 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널이 제공된다. 게다가, 제공된 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널은 바람직한 마모 저항, 투명성 및 시각적 효과를 가질 수 있다.

본 공개의 실시예들에 따른 복합 기판 구조는 터치 패널의 터치 표면으로 작동하는 것에 제한되지 않고 다른 다양한 제품들에도 상당히 적용가능하다. 예를 들어, 복합 기판 구조는 카메라의 앞쪽 렌즈처럼, 다른 광학적 장치들의 마모-저항 표면으로서 이용된다.

게다가, 제품이 투명성을 요구하지 않을 때, 투명 기판 대신에, 금속 플레이트 또는 불투명한 플레이트가 본 공개의 복합 기판 구조에 적용되며, 필요에 따라, 휴대폰의 측면 케이싱이나 뒷면 커버, 컴퓨터의 외부 케이싱, 카메라 또는 가전 제품처럼, 다양한 제품의 케이싱의 마모-저항 표면으로 이용된다.

위에서 묘사된 설명들은 본 공개의 바람직한 실시예들을 간단히 설명하는 것이다; 그러나, 본 공개의 특성들은 거기에 결코 제한되는 것은 아니다. 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 용이하게 고려되는 모든 변경들, 대체들, 또는 수정들은 다음 청구항들에 의해 기술되는 본 공개의 범위 내에 포함되는 것으로 여겨진다.

Claims

투명 기판; 및
상기 투명 기판 상에 배치되는 다이아몬드-유사 탄소층;을 포함하며,
상기 다이아몬드-유사 탄소층은 15 나노미터 이하의 두께를 갖는, 복합 기판 구조.
제1항에 있어서,
상기 다이아몬드-유사 탄소층은 15% 이상의 sp³ 결합 함유량을 갖는, 복합 기판 구조.
제1항에 있어서,
소수성 층(hydrophobic layer)을 더 포함하며, 상기 소수성 층은 상기 투명 기판에 맞닿는 상기 다이아몬드-유사 탄소층 측의 맞은편 다이아몬드-유사 탄소층 측에 배치되는, 복합 기판 구조.
제3항에 있어서,
상기 다이아몬드-유사 탄소층에 맞닿는 상기 소수성 층 표면의 맞은편 소수성 층 표면은 110도보다 큰 접촉각을 갖는, 복합 기판 구조.
제1항 또는 제3항에 있어서,
접착층을 더 포함하며, 상기 접착층은 상기 다이아몬드-유사 탄소층 및 상기 투명 기판 사이에 배치되고, 상기 접착층은 실리콘-기반 재료를 포함하는, 복합 기판 구조.
제3항에 있어서,
상기 다이아몬드-유사 탄소층 및 상기 소수성 층 사이에 배치되는 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 실리콘 탄소 기반 재료로 형성되는, 복합 기판 구조.
제1항에 있어서,
상기 다이아몬드-유사 탄소층 및 상기 투명 기판 사이에 배치되는 반사방지 필름을 더 포함하며, 상기 반사방지 필름은 복수의 제1반사방지층들 및 복수의 제2반사방지층들을 포함하며, 상기 제2반사방지층들 각각은 상기 제1반사방지층들 각각의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지며, 상기 제1반사방지층들의 수는 상기 제2반사방지층들의 수에 대응하며, 상기 제1반사방지층들 및 상기 제2반사방지층들은 교대로 적층되는, 복합 기판 구조.
제7항에 있어서,
상기 제1반사방지층들 각각은 1.6보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 제2반사방지층들 각각은 1.55보다 작은 굴절률을 가지는, 복합 기판 구조.
제7항에 있어서,
상기 제1반사방지층들 중 하나는 상기 투명 기판에 인접하여 배치되며, 상기 제2반사방지층들 중 하나는 상기 다이아몬드-유사 탄소층에 인접하여 배치되는, 복합 기판 구조.
제7항에 있어서,
상기 투명 기판 및 상기 반사방지 필름 사이에 배치되는 접착 층을 더 포함하며, 상기 제1반사방지층들 중 하나는 상기 접착층에 인접하여 배치되고, 상기 제2반사방지층들 중 하나는 상기 다이아몬드-유사 탄소층에 인접하여 배치되는, 복합 기판 구조.
제7항에 있어서,
상기 제1반사방지층들 각각은 니오븀 산화물, 티타늄 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화질화물 또는 실리콘 질화물로 형성되며, 상기 제2반사방지층들 각각은 실리콘 산화물 또는 플루오르화 마그네슘으로 형성되는, 복합 기판 구조.
제1면 및 상기 제1면에 평행한 제2면을 갖는 투명 기판;
상기 투명 기판상에 배치되고 상기 제1면에 위치되는, 15 나노미터 이하인 두께를 갖는 다이아몬드-유사 탄소층; 및
상기 투명 기판의 제2면 아래에 배치되는 터치 제어 유닛;을 포함하는,
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 복합 기판 구조를 갖는 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 터치 제어 유닛은 상기 투명 기판의 제2면에 배치되는 터치 센싱 전극층을 포함하는, 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 터치 제어 유닛은 상기 투명 기판의 제2면 아래에 배치되는 제1지지 기판을 포함하며, 상기 터치 제어 유닛은 상기 제1지지 기판에 배치되는 터치 센싱 전극층을 포함하는, 터치 패널.
제12항에 있어서,
상기 터치 제어 유닛은 제2지지 기판 및 제3지지 기판을 포함하며, 상기 제2지지 기판은 상기 투명 기판의 제2면 아래에 배치되고, 상기 제3지지 기판은 상기 제2지지 기판 아래에 배치되는, 터치 패널.