KR20160024332A

KR20160024332A - 터치센서 모듈

Info

Publication number: KR20160024332A
Application number: KR1020140111003A
Authority: KR
Inventors: 이규상; 표재영; 위성권
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-03-04

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은 윈도우기판; 상기 윈도우기판과 마주보도록 형성되고, 표면에 전극패턴이 형성된 베이스기판; 상기 베이스기판과 마주보도록 형성된 디스플레이를 포함하며,상기 윈도우기판은 상부로 휨을 갖도록 형성된 터치센서 모듈을 제공한다.

Description

터치센서 모듈{Touch Sensor Module}

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

하지만, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 정전용량방식 터치센서(Touch Panel)이 개발되었다.

또한, 정전용량방식 터치센서의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 정전용량방식 터치센서(0)(100)은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치센서 과 정전용량방식 터치센서이다.

최근 스마트 기기의 발전에 따라 거의 모든 전자기기 즉, 모바일 폰, 테블릿, 울트라 PC , 모니터 , TV를 포함한 백색가전에 터치센서이 적용되고 있으며, 이들 기기에 적용되는 터치센서은 기술이 발전하고 경쟁이 치열해짐에 따라 시장의 요구를 충족시키기위해 고 사양의 성능을 가지면서 동시에 두께는 더 얇아지고 비용은 저렴해지는 방향으로 제작되고 있다.

한국공개특허 제2013-0013350호에서의 두께가 얇아진 터치센서는, 터치센서와 디스플레이의 간격이 얇아져서 간격변화에 따른 터치 오동작(배면터치)이 발생하고 있다.

KR

2013-0013350

A

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 윈도우기판의 상부로 휨이 형성되어 터치시 오동작을 방지하는 터치센서 모듈을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 윈도우기판과 윈도우기판이 마주보도록 형성되고, 표면에 전극패턴이 형성된 베이스기판과 베이스기판이 마주보도록 형성된 디스플레이를 포함하며, 윈도우기판은 상부로 휨을 갖도록 형성된 터치센서 모듈을 제공한다.

또한, 터치센서의 성능적인 측면에서는 터치센서와 디스플레이의 간격변화에 따른 터치 오동작을 방지한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도,
도 2는 도 1에 대한 윈도우기판의 휨정도를 나타낸 예시도,
도 3은 도 1에 대하여 터치시 예시도.
도 4는 플로팅 공정의 예시도,
도 5 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치치센서 모듈의 공정방법 예시도 이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하

고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도, 도 2는 도 1에 대한 윈도우기판의 휨정도를 나타낸 예시도, 도 3은 도 1에 대하여 터치시 예시도, 도 4는 플로팅 공정의 예시도, 및 도 5 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치치센서 모듈의 공정방법 예시도 이다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 ‘터치’ 용어는 접촉 수용면에 대한 직접적인 접촉을 의미할 뿐만 아니라, 접촉 수용 면으로부터 입력수단이 상당한 거리만큼 근접하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 윈도우기판; 상기 윈도우기판과 마주보도록 형성되고, 표면에 전극패턴이 형성된 베이스기판; 상기 베이스기판과 마주보도록 형성된 디스플레이를 포함한다.

도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 윈도우기판(300)은 터치센서(100)의 최외각에 배치되어 사용자의 터치를 입력받고, 강성을 갖는 강화유리 및 베이스기판과 동일한 재질 등을 사용하여 보호층 역할을 수행한다. 윈도우기판(300)은 터치시에 반발력을 유지하기 위해 강성을 갖는 재질이 적절하다. 윈도우기판(300)은 일 방향으로 휨을 갖도록 형성된다. 즉, 윈도우기판(300)은 상부가 볼록하게 형성된다.

윈도우기판(300)의 배면에는 전극패턴(111)이 형성될 수도 있다. 윈도우기판(300)은 전극패턴(120,130)을 지지하기 위한 지지력과 화상표시장치(디스플레이)에서 제공된 화상을 사용자가 인식하도록 투명성을 갖추어야 한다. 윈도우기판(300)은 액티브영역(330)과 베젤영역(310)으로 구획된다. 액티브영역(330)은 입력수단의 터치를 인식할 수 있도록 전극패턴(120,130)이 형성된 부분으로서 윈도우기판(300)의 중심에 형성된다.

윈도우기판(300)은 상부로 휨을 갖도록 형성된다. 이는, 윈도우기판(300)은 상면(B면)과 하면(A면)의 주석함유량 차로 인해 압축응력이 형성된다.(도 2를 참조). 윈도우기판(300)의 하면(A면)은 상면(B면) 대비 주석함유량이 많도록 형성된다. 즉, 윈도우기판(300)의 상면(B면)은 인장응력이 발생하고 하면(A면)은 압축응력이 발생한다. 이로 인해, 윈도우기판(300)의 상면(B면)은 상부로 볼록한 형태로 휨을 갖게 된다.

윈도우기판(300)의 휨 정도는 액티브영역(310)의 시작점과 액티브영역(310)의 중간지점의 휨 정도가 0~1mm 이하로 형성되는 것이 적절하다(도 2에 도시된바와 같이 a의 거리가 0 이상 1mm 이하로 형성된다). 윈도우기판(300)은 액티브영역(310)에서 터치를 인지하기 때문이다.

윈도우기판(300) 휨 정도는 상면(B면)을 터치시 터치센서(100)의 오작동 및 터치가 전기적으로 인식되지 않는 것을 방지한다. 즉, 윈도우기판(300)의 휨 정도가 0mm 미만이면, 윈도우기판(300)은 터치센서(100)에 가압을 가하도록 형성된다. 이는, 터치센서(100)는 디스플레이(400) 이에 배면 터치 될 확률이 상승하거나 오작동을 하고 있음을 의미한다. 또한, 윈도우기판(300) 휨 정도가 1mm를 초과하면, 윈도우기판(300)의 터치센서(100)는 터치를 인지하지 못하는 사태가 발생한다.

윈도우기판(300)은 상면(B면)으로 돌출되어 터치센서(100)가 디스플레이(400)에 배면 터치하지 못하도록 한다. 윈도우기판(300)은 터치시 물리적인 외압에 얼마나 저항을 하느냐에 따라 내부 터치센서(100)가 디스플레이(400)에 밀착(접촉)하는지를 결정하게 된다. 윈도우기판(300)은 디스플레이(400)와 터치센서(100)의 간격변화에 따른 커패시턴스의 변화를 최소화한다. 그러므로, 터치센서(100)와 디스플레이(400)의 오동작을 개선 시킬 수 있다. 즉, 윈도우기판(300)의 휨 정도는 터치센서(100)의 면적에 따라 변경(설정)하면, 배면 터치로 인한 오동작이 방지된 제품을 제공할 수 있다.

그러므로, 윈도우기판(300)은 터치센서(100)의 크기에 따라 휨 정도를 조절함으로써, 대형 터치센서(100)가 하부로 처지는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 윈도우기판(300)은 일 방향으로 휨을 갖는 터치센서 모듈을 얻을 수도 있다 .

윈도우기판(300)은 터치센서(100)의 배면 터치를 방지한다. 윈도우기판(300)은 상면(B면)으로 돌출되도록 형성된다. 윈도우기판(300)은 일 방향으로 돌출형태를 만들기 위하여 서로 다른 주석함유량을 갖는다.

예를 들어, 윈도우기판(300)의 하면(A면)은 상면(B면) 대비 주석함유량이 0~1,000at% 많도록 형성된다. 윈도우기판(300)의 하면(A면)과 상면(B면)은 서로 다른 주석함유량을 갖게 된다. 주석함유량으로 윈도우기판(300) 하면(A면)과 상면(B면)에는 표면 압축응력이 형성된다. 윈도우기판(300) 하면(A면)의 표면 압축응력은 상면(B)면 대비 50~99.5%를 유지한다. 예를 들면, 윈도우기판(300) 하면(A면)이 850MPa이라면, 윈도우기판(300) 상면(B면)은 450~845MPa 수준을 유지한다. 즉, 윈도우기판(300)의 상면(B) 방향으로 볼록하게 형성되는 것을 확인할 수 있다.

베이스기판(110)은 윈도우기판(300)과 마주보도록 배치되어 접한다. 베이스기판(110)은 전극패턴(120,130) 및 전극배선(150,160)이 형성될 영역을 제공한다. 베이스기판(110)은 상면에 형성된 제1 전극패턴과 타면에 형성된 제2 전극패턴을 구비한다.

베이스기판(110)은 지지력과 투명성을 고려한다. 베이스기판(110)의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 사이클로올레핀폴리머(ＣＯＰ) 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하지만, 이는, 베이스기판(110)의 재질을 한정하기 위함은 아니다.

전극패턴(120,130)은 입력수단이 터치시 신호를 발생시켜 컨트롤러에서 터치 좌표를 인식하는 역할을 수행한다. 전극패턴(120,130)은 베이스기판(110)의 표면에 형성된다.전극패턴(120,130)은 은염(銀鹽) 유제층을 노광/현상하여 형성된 금속을 사용할 수 있으며, 전도성을 갖는 금속으로 메쉬패턴을 형성할 수 있는 다양한 종류의 물질이 선택될 수 있음은 당업자에 의해 자명하다. 전극패턴(120,130)은 마름모형 패턴, 사각형 패턴, 삼각형 패턴, 원형 패턴 등 당 업계에 공지된 모든 패턴으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는 베이스기판(110)의 X축 방향으로 형성되는 전극패턴을 제1 전극패턴(120)으로 명명하고, 베이스기판(110)의 Y축 방향으로 형성되는 전극패턴130을 제2 전극패턴(130)으로 명명한다.

또한, 베이스기판(110)은 일면상에 절연소재인 브릿지를 이용하여 다이아몬드 등의 패턴을 서로 직교하도록 교차 배열함으로써, 베이스기판(110)의 일면에 전극패턴(120,130)을 형성하여 터치센서를 구현하는 것도 가능하다. 또한, 전극패턴(120,130)은 일 방향의 바패턴과 직교하는 바 패턴을 베이스기판(110)에 형성한다. 전극패턴(120,130)은 베이스기판(110)의 양면에 전극패턴(120,130)을 형성하여 뮤추얼(Mutual type)방식의 터치센서로 터치구동이 가능할 수도 있다.

디스플레이(400)는 터치센서(100)일면에 접합되며, 데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 표시장치로서,주로 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 것으로 이루어질 수 있으며, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다.

접착층(200)은 윈도우기판(300)과 베이스기판(110) 및 디스플레이(400)를 접착한다. 접착층(200)은 윈도우기판(300)과 베이스기판(110)이 접하도록 제1 접착층(210)과 베이스기판(110)과 디스플레이(400)이 접하도록 제2 접착층을 포함한다.

제1 접착층(210)은 윈도우기판(300)과 베이스기판(110)을 밀착시켜 준다. 제2 접착층(220)은 베이스기판(110)과 디스플레이(400)이 접하도록 형성된다. 이때, 제2 접착층(220)은 베젤영역(310)에 형성되며, 디스플레이(400) 와 터치센서(100) 간에 이격공간(s)을 형성한다. 즉, 제2 접착층(220)은 디스플레이(400)의 테두리와 터치센서(100)을 접합한다. 제2 접착층(220)이 터치센서(100)와 디스플레이(400) 간에 이격공간(S)을 형성한다(도 1 및 도 3을 참조). 이때, 이격공간(S)는 디스플레이(400)로 부터 광투과율이 증가하여 사용자의 화상에 대한 시인성을 개선할 수 있다.

제1 접착층(210)과 제2 접착층(220)은 광학투명접착제(Optical Clear Adhesive; OCA) 또는 양면접착테이프(Double Adhesive Tape; DAT)를 이용할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈의 제조공정을 나타낸 도면이다.

윈도우기판을 준비하는 단계; 상기 윈도우기판에 전극패턴이 형성된 베이스기판을 접착하는 단계; 상기 베이스기판에 디스플레이를 부착하는 단계;를 포함하는 터치센서 모듈의 제작방법을 포함할 수 있다.

윈도우기판(300)은 터치센서(100)의 시인성을 위해 투명한 재질과 외부충격으로부터 내부를 보호하기 위하여 강화유리를 사용한다. 윈도우 기판(300), 전극패턴(120,130), 접착층(200) 및 디스플레이(400) 의 재질 및 관련설명은 상기 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈(10)에서 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 윈도우기판(300)을 준비하는 도면이다. 윈도우기판(300)은 플로팅 공법(S10)을 사용하여 제작한다. 윈도우기판(300) 제작시 사용된 플로팅 공법(S10)은 일반적인 강화유리 및 유리 제조공정을 사용한다(도 4를 참조). 플로팅 공법(10)은 원료주입단계(S100)와 용융단계(S200)와 냉각단계(S300) 및 절단단계(S400)를 포함한다.

플로팅공법(S10)은 4가지 단계를 기본적으로 거치게 된다. 원료주입(S100)은 윈도우기판(300)의 조성에 맞도록 원료 조합비가 결정된다. 원료는 분말 또는 입상(알갱이)을 혼합한다. 이때, 원료는 이산화규소(SiO2), 석영이나 규사 등의 재질을 주로 사용한다.

용융상태(S200)는 원료에 부착된 수분 및 기포를 없애준다. 이때, 재질이 용융 후 일정한 크기로 윈도우기판이 성형 된다. 이때, 용융상태(S200)의 금속욕조에 주석(SN)이 첨가되어 윈도우기판 일면(B면)을 코팅한다. 윈도우기판(300)의 일면(B면)은 금속욕조에 노출되어 더 많은 주석이 함유된다. 즉, 윈도우기판(300)의 일면(B면)은 타면(A면)에 대비 주석함유량이 0~1,000at% 많도록 형성된다. 윈도우기판은 금속욕조를 통과하면서 일면(B면)은 타면(A면)에 서로 다른 주석이 함유된다.

윈도우기판(300)은 이동하면서 서서히 냉각한다(S300). 이때, 윈도우기판(300)은 주석과 이온화과정을 거치게 된다. 윈도우기판(300)은 이온화 과정을 겪는 중에 압축응력이 표면에 형성된다. 즉, 윈도우기판(300)의 주석 함유량이 많은 일면(B면)은 낮은 압축응력이 형성되고, 윈도우기판(300)의 주석 함유량이 적은 타면(A면)은 많은 압축응력이 형성된다. 즉, 윈도우기판(300)의 상면(B면) 방향으로 볼록하게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 윈도우기판의 타면(A면)은 일면(B면) 대비 표면 압축응력이 50~99.5%수준을 유지하도록 형성된다. 이는, 윈도우기판의 휨 정도를 0mm 이상 ~1mm 이하로 형성하기 위함이다.

윈도우기판(300)은 서서히 냉각하면서, 절단공정(S400)으로 이동한다. 절단공정(S400)은 일정한 크기로 절단한다.

도 6은 윈도우 기판(300)과 베이스기판(110)을 접착하는 도면이다. 절단된 윈도우기판(300)은 베이스기판(110)과 제1 접착제(210)를 사용하여 접착한다. 이때, 별도의 공간에서 제작된 베이스기판(110)은 표면에 전극패턴(120,130)이 형성된다.

도 7은 베이스기판(110)과 디스플레이(400)를 접착하는 도면이다. 베이스기판(110)은 디스플레이(400)에 제2 접착제(220)를 사용하여 접착한다. 제2 접착제(220)는 베이스기판(110)의 베젤영역(310)에 형성되어 디스플레이(400)에 접착한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치센서은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 터치센서 모듈 100: 터치센서
110: 베이스기판 120: 제1 전극패턴
130: 제2 전극패턴 200: 접착층
210:제1 접착층 220: 제2 접착층
300: 윈도우기판 310: 베젤영역
330: 액티브영역 400: 디스플레이
S: 이격공간

Claims

윈도우기판;
상기 윈도우기판과 마주보도록 형성되고, 표면에 전극패턴이 형성된 베이스기판;
상기 베이스기판과 마주보도록 형성된 디스플레이를 포함하며,
상기 윈도우기판은 상부로 휨을 갖도록 형성된 터치센서 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 윈도우기판의 상면과 하면의 주석함유량이 서로 상이하도록 형성된 터치센서 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 윈도우기판의 하면은 상기 윈도우기판의 상면 대비 주석함유량이 많도록 형성된 터치센서 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 윈도우기판의 휨량은 액티브영역의 시작점과 액티브영역의 중간지점의 휨정도가 0~1mm 이하로 형성된 터치센서 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 윈도우기판은 하면은 상면 대비 표면 압축응력이 50~99.5%수준을 유지하도록 형성된 터치센서 모듈.
청구항 3에 있어서
상기 윈도우기판의 하면은 상면 대비 주석함유량이 0~1,000at% 많도록 형성된 터치센서 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스기판은
상기 베이스기판의 상면에 형성된 제1 전극패턴과
상기 베이스기판의 타면에 형성된 제2 전극패턴을 구비하도록 형성된 터치센서 모듈.
용융상태의 금속욕조에서 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계
상기 윈도우기판은 플로팅 공법을 사용하여 제작하는 단계
상기 윈도우기판에 전극패턴이 형성된 베이스기판을 접착하는 단계
상기 베이스기판에 디스플레이를 부착하는 단계를 포함하는 터치센서 모듈의 제작방법.
청구항 8에 있어서,
상기 용융상태의 금속욕조에 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계에서,
상기 금속욕조에 주석이 첨가되어 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계를 구비하는 터치센서의 제작방법.
청구항 9에 있어서,
상기 금속욕조에 주석이 첨가되어 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계이후에;
상기 윈도우기판의 일면은 타면 대비 주석함유량이 0~1,000at% 많도록 형성된 터치센서의 제작방법.
청구항 10에 있어서,
상기 금속욕조에 주석이 첨가되어 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계이후에;
상기 윈도우기판을 냉각하면, 상기 윈도우기판의 일면 방향으로 압축응력이 발생하도록 형성된 터치센서의 제작방법.
청구항 10에 있어서,
상기 금속욕조에 주석이 첨가되어 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계에서,
상기 윈도우기판의 휨 정도가 0~1mm 이하로 형성된 터치센서의 제작방법.
청구항 11에 있어서,
상기 금속욕조에 주석이 첨가되어 상기 윈도우기판 일면을 코팅하는 단계이후에;
상기 윈도우기판의 일면은 타면 대비 표면 압축응력이 50~99.5%수준을 유지하도록 형성된 터치센서의 제작방법.