KR20150145002A - 윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치 - Google Patents

윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치 Download PDF

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KR20150145002A KR1020140074181A KR20140074181A KR20150145002A KR 20150145002 A KR20150145002 A KR 20150145002A KR 1020140074181 A KR1020140074181 A KR 1020140074181A KR 20140074181 A KR20140074181 A KR 20140074181A KR 20150145002 A KR20150145002 A KR 20150145002A
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스는 글라스; 및 상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하는 코팅 필름; 을 포함하고, 상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형성될 수 있다.

Description

윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치{WINDOW GLASS, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND TOUCHSCREEN APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린 장치는 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
정전용량 방식의 터치스크린 장치는 전면에 윈도우 글라스가 배치되는데, 윈도우 글라스는 내지문 특성을 구현하기 위하여 소수성 코팅을 하는 것이 일 반적이다. 이는 심미적인 목적뿐만 아니라, 노이즈에 의한 기기의 오동작을 방지하기 위한 것이다.
기존의 코팅 방식은 열 증착(Thermal evaporation), 전자 빔 증착(E-Beam evaporation)과 같은 증착 방식이 이용되었으나, 터치스크린 장치가 점차 대면적화 되어감에 따라 기존의 증착 방식을 이용하는 경우, 코팅 생산성이 낮아지고, 비용이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 과제는 증착 코팅 방식이 아닌 대면적 글라스의 코팅에 유용한 분사 코팅 방식을 이용하여 글라스의 일 면에 코팅 필름을 형성할 수 있는 윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스는 글라스; 및 상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하는 코팅 필름; 을 포함하고, 상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스의 제조 방법은 글라스를 마련하는 단계; 및 상기 글라스에 코팅액을 분사하여 상기 글라스의 일면에 코팅 필름을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 코팅액은 소수성 용액과 미립자가 분산된 용액을 혼합하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 글라스 및 상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하는 코팅 필름을 포함하는 윈도우 글라스; 및 상기 윈도우 글라스로 입력되는 터치 입력에 따라 정전용량의 변화를 생성하는 터치 패널; 을 포함하고, 상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스는 내지문 특성을 개선할 수 있다. 또한, 슬립 특성이 향상될 수 있으며, 반사 방지 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린 장치는 노이즈에 의한 영향없이 터치 입력을 정밀하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스를 나타낸 도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스의 내지문 특성을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치(10)의 단면을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 정면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치(10)의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치(10)는 터치 입력이 인가되는 윈도우 글라스(100), 및 윈도우 글라스(100)를 수용하는 하우징(200)을 포함할 수 있으며, 도 1에 도시되어 있지 않으나, 하우징(120)의 내부에는 터치 입력을 감지하기 위한 터치 패널, 터치 패널을 구동하는 컨트롤러 집적 회로, 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.
윈도우 글라스(110)에는 사용자의 터치 입력이 인가되는데, 윈도우 글라스(110)는 디스플레이 장치가 출력하는 화면을 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가질 수 있다.
터치 패널은 기판 및 기판 상에 마련되는 복수의 전극을 포함할 수 있다.
컨트롤러 집적 회로는 복수의 전극에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스(100)를 나타낸 도이다.
본 실시예에 따른 윈도우 글라스(100)는 글라스(110) 및 윈도우 글라스의 일 면에 형성되는 코팅 필름(120)을 포함할 수 있다.
글라스(110)는 강화 글라스일 수 있는데, 강화를 위하여 화학 처리 방법이 이용될 수 있다.
코팅 필름(120)은 글라스(110)의 일 면에 형성되는 코팅층(121) 및 코팅층(121) 내에 분포하는 복수의 미립자(122)를 포함할 수 있다.
코팅층(121)은 소수성(hydrophobic)일 수 있으며, 미립자(122)는 콜로이드 입자(colloidal paricle) 포함할 수 있는데, 상기 콜로이드 입자는 실리카(silica)로 제조될 수 있다.
코팅층(120)은 소수성 용액과 콜로이드 입자가 분산된 콜로이드 용액을 혼합하여 생성되는 코팅액을 글라스(110)의 전면에 분사(spray)하여 생성될 수 있는데, 이 때 소수성 용액은 과불화 화합물(PFCs: perfluorocompounds)를 이용하여 제조될 수 있다.
코팅액을 글라스(110)의 전면에 분사하여 코팅 필름(120)을 형성하는 경우, 미립자(122)의 사이즈에 의해 코팅층(120)의 표면은 오목부와 볼록부가 다수 나타나는 요철 형상을 띄게 된다. 오목부는 글라스(110)의 일면으로부터 코팅층(121)에 의해 형성되고, 볼록부는 글라스(110)의 일면으로부터 미립자(122)와 코팅층(121)에 의해 형성될 수 잇다.
이 때, 오목부의 두께는 미립자(122)의 사이즈(직경) 보다 길 수 있다. 코팅층(121)의 두께의 길이가 미립자(122)의 직경보다 작은 경우, 물방울 등에 의한 접촉각(contact angle)이 작아질 수 있는데, 이 경우 후술할 바와 같이 코팅 필름(120)의 내지문 특성이 나빠지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
미립자(122)의 사이즈(직경)은 5~100nm일 수 있다. 인간이 인지할 수 있는 가시광선의 파장은 대략 400nm~800nm 사이에서 분포하는데, 파장의 1/4보다 작은 경우 물체를 급격하게 인지할 수 없게 된다. 따라서, 100nm의 이하의 미립자를 이용하는 경우, 미립자(122)가 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
미립자(122)의 부피는 코팅액 전체 부피의 30% 미만일 수 있다. 코팅액을 글라스(121)의 전면에 분사하여 코팅 필름(120)을 형성하는 경우, 미립자(122)는 코팅층(121) 내에 단일층으로 형성되어야 하는데, 부피비를 제한함으로써 코팅층(121) 내에 미립자(122)가 겹쳐서 적층되는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 글라스의 내지문 특성을 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
특정 물체의 내지문(Anti fingerprint) 특성은 액체 물방울의 접촉각(θ, contact angle)의 크기로 판단할 수 있는데, 접촉각의 크기가 클수록 내지문 특성은 좋아지며, 접촉각의 크기가 작을수록 내지문 특성은 나빠지게 된다. 일반적으로, 접촉각이 120도 보다 큰 물체를 초소수성 특성을 가진다고 지칭하나, 평평한 면에 대하여 접촉각은 120도 보다 크기 어렵다.
다만, 연꽃잎 효과(Lotus effect)를 가진 물체는 140도 이상의 접촉각을 유지할 수 있는데, 연꽃잎 효과(Lotus effect)를 가진 자연계의 식물의 잎은 미세 혹 또는 융기들로 덮여 있다.
본 실시예에 따른 코팅 필름(120)은 미립자(122)에 의해 코팅층(121)의 표면을 요철 형상으로 구현하여 연꽃잎 효과를 달성할 수 있고, 이로써 내지문 특성을 개선할 수 있다.
또한, 코팅층(121)이 요철 형상으로 구현되어, 손가락 등과 같은 접촉 물체가 코팅 필름(120)에 접촉하는 면적이 줄어들기 때문에 슬립(slip) 특성이 향상될 수 있다.
나아가, 코팅층(121) 내에 분포하는 미립자(122)에 의해 윈도우 글라스(100) 표면에서의 반사를 줄이는 반사 방지(Anti-reflecion) 효과를 구현할 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치(10)의 단면을 나타낸 도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널(300)의 정면도이다.
도 5을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 윈도우 글라스(100) 및 윈도우 글라스(100)의 후면에 형성되어 윈도우 글라스(100)로 인가되는 터치 입력을 감지하기 위한 터치 패널(300)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(300)는 기판(310), 기판(310) 상에 마련되는 복수의 전극(320, 330)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 복수의 전극(320, 330) 각각은 배선 패턴 및 본딩 패드를 통해 기판(310)의 일단에 부착되는 연성 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(320, 330)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
기판(310)은 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 필름, 소다 글라스(Soda glass), 또는 강화 글라스(tempered glass)와 같은 재질로 형성되어 높은 빛 투과율을 가질 수 있다.
복수의 전극(320, 330)은 기판(310)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 도 6에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(320, 330)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다. 복수의 전극(320, 330)은 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 제조될 수 있으며, 또한, 메쉬 형상을 가지는 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제조될 수 있다.
복수의 전극(320, 330)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(320)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(330)을 포함할 수 있다. 제1 전극(320)과 제2 전극(330)은 도 5에 도시된 바와 같이 기판(310)의 양면에 마련될 수 있다. 또한, 이와 달리, 서로 다른 기판(310)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(310)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(320)과 제2 전극(330)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층이 형성될 수 있다.
또한, 복수의 전극(320, 330)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(320, 330)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역(미도시)이 기판(310)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(320, 330)과 전기적으로 연결되는 컨트롤러 집적 회로(미도시)는 D1~D8로 정의되는 채널을 통하여 제1 전극(320)에 구동 신호를 제공하고, S1~S8로 정의되는 채널로부터 검출되는 정전용량에 따라 터치 입력을 판단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 채널 D1~D8을 통해 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 정전용량이 생성될 수 있다.
윈도우 글라스(100)는 정전용량의 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련될 수 있는데, 윈도우 글라스(100)에 접촉 물제(400)가 접촉 되면 접촉 영역에 대응하는 제1 전극(320)과 제2 전극(330)의 노드에서 정전용량의 변화가 발생한다.
상기 정전용량의 변화는 접촉 물체(400)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 5에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 정전용량이 접촉 물체(400)에 의해 영향을 받는다.
본 실시예에 따른 터치스크린 장치(10)의 윈도우 글라스(100)는 개선된 내지문 특성을 가질 수 있으므로, 윈도우 글라스(100)의 표면은 터치 입력 후 잔존하는 이물질로부터 보다 자유스러울 수 있다. 이로써, 터치스크린 장치(10)의 컨트롤러 집적 회로는 이물질로부터 발생하는 노이즈에 의한 영향없이 터치 입력을 정밀히 검출할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 터치스크린 장치
100: 윈도우 글라스
110: 글라스
120: 코팅 필름
121: 코팅층
122: 미립자
200; 하우징
300: 터치 패널
310: 기판
320: 제1 전극
330: 제2 전극

Claims (19)

  1. 글라스; 및
    상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하는 코팅 필름; 을 포함하고,
    상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형성되는 윈도우 글라스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면은 오목부와 볼록부를 가지고,
    상기 오목부는 상기 코팅층에 의해 형성되고, 상기 볼록부는 상기 복수의 미립자 각각과 상기 코팅층에 의해 형성되는 윈도우 글라스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오목부의 두께는 상기 복수의 미립자 각각의 사이즈보다 긴 윈도우 글라스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 미립자의 사이즈는 5~100nm인 윈도우 글라스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 미립자 각각은,
    콜로이드 입자인 윈도우 글라스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 미립자는 상기 코팅층 내에서 단일층으로 존재하는 윈도우 글라스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 콜로이드 입자는 실리카(silica)로 제조되는 윈도우 글라스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 필름의 표면에서의 액체 물방울에 의한 접촉각은 140도 이상인 윈도우 글라스.
  9. 글라스를 마련하는 단계; 및
    상기 글라스에 코팅액을 분사하여 상기 글라스의 일면에 코팅 필름을 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 코팅액은 소수성 용액과 미립자가 분산된 용액을 혼합하여 제조되는 윈도우 글라스의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 소수성 용액은,
    과불화 화합물(PFCs: perfluorocompounds)를 이용하여 제조되는 윈도우 글라스의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 미립자가 분산된 용액은 콜로이드 입자가 분산된 콜로이드 용액인 윈도우 글라스의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 미립자는 실리카(silica)로 제조되는 윈도우 글라스의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 미립자의 전체 부피는 코팅액 전체 부피의 30% 미만인 윈도우 글라스의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 코팅 필름은,
    상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하고, 상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형상되는 윈도우 글라스의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면은 오목부와 볼록부를 가지고,
    상기 오목부는 상기 코팅층에 의해 형성되고, 상기 볼록부는 상기 복수의 미립자 각각과 상기 코팅층에 의해 형성되는 윈도우 글라스의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 오목부의 두께는 상기 복수의 미립자 각각의 사이즈보다 긴 윈도우 글라스의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 미립자의 사이즈는 5~100nm인 윈도우 글라스의 제조 방법.
  18. 글라스 및 상기 글라스의 일면에 형성되는 코팅층 및 상기 코팅층 내에 분포하는 복수의 미립자를 포함하는 코팅 필름을 포함하는 윈도우 글라스; 및
    상기 윈도우 글라스로 입력되는 터치 입력에 따라 정전용량의 변화를 생성하는 터치 패널; 을 포함하고,
    상기 코팅층의 표면은 요철 형상으로 형성되는 터치스크린 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정전용량의 변화에 따라 터치 입력을 판단하는 컨트롤러 집적회로; 를 더 포함하는 터치스크린 장치.
KR1020140074181A 2014-06-18 2014-06-18 윈도우 글라스, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 터치스크린 장치 KR20150145002A (ko)

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