JP5290262B2

JP5290262B2 - 静電容量式タッチスクリーン

Info

Publication number: JP5290262B2
Application number: JP2010269107A
Authority: JP
Inventors: チョンキム・ウン; スオ・ヨン; イルキム・ゼ; ヨンリ・ジョン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP2012059244A; US20120056844A1; KR20120025848A; KR101167411B1; CN102402355A

Description

本発明は静電容量式タッチスクリーンに関する。

移動通信技術の発達につれて、携帯電話、ＰＤＡ、ナビゲーションのような端末機は単純な文字情報の表示手段からさらに進んで、オーディオ、動画像、無線インターネットウェブブラウザーなどのようなより多様で複雑なマルチメディアの提供手段に、その機能が拡大されている。最近、制限された端末機の大きさ内でより大きいディスプレー画面の具現が求められていて、タッチスクリーンを適用したディスプレー方式がさらに脚光を浴びている。このようなタッチスクリーンは、スクリーンと座標入力手段を統合することにより、従来のキー入力方式に比べて空間を節約することができるという利点がある。

現在、多く採用されているタッチスクリーンの形態は大きく二つの方式に分類される。

まず、抵抗膜式タッチスクリーンは、上部抵抗膜が形成された上部基板と下部抵抗膜が形成された下部基板がスペーサーによって離隔されていて、外圧によって互いに接触されることができるように配置された形態である。上部電極膜が形成されている上部基板が指、ペンなどの入力手段によって押されると上／下部電極膜が通電され、その位置の抵抗値の変化による電圧変化を制御部で認知することにより接触座標を認識する方式である。

そして、静電容量式タッチスクリーンは、第１方向性を有する第１電極パターンが形成された上部基板と、第２方向性を有する第２電極パターンが形成された下部基板が互いに離隔されて、第１電極パターンと第２電極パターンが接触されないように絶縁体が挿入される。また、上部基板と下部基板には、電極パターンと連結された電極配線が形成される。電極配線は入力手段がタッチスクリーンに接触することによって、第１電極パターンと第２電極パターンで発生する静電容量の変化を制御部に伝達する。

このような静電容量式タッチスクリーンは、最近、マルチタッチの効用性が台頭されて、電極パターンの数が増加する方向に研究が進んでいる。これにより、電極配線の数も増加するようになる。

従来の静電容量式タッチスクリーンは、上部基板と下部基板を別途に構成して電極パターン及び電極配線を形成することによって、タッチスクリーンの構成が複雑になるという問題点があった。そして、上部基板と下部基板に形成された電極パターンを離隔させるために別途の絶縁体が求められた。

その上、電極パターンと電極配線を平面部材である上部基板及び下部基板に形成することによって、上部基板の上側に形成されたウインドーと電極パターンが一定の距離を維持するようになり、タッチ感度が落ちるという問題点（ウインドーの外面に接触する入力手段と電極パターンの距離のため)があった。

本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、上部基板と下部基板の夫々に電極パターンを形成せず、一つのベース部材の両面に電極パターンを形成することによって構成が単純になり、ベース部材の外側領域を段差状に構成することによって非活性領域と活性領域が空間的に区分され、活性領域が突出されることによってタッチ感度が向上された静電容量式タッチスクリーンを提案することを目的とする。

本発明は静電容量式タッチスクリーンに関し、ディスプレーで生成された画像が通過する活性領域と前記活性領域から延長され、段差状に形成された非活性領域を含むベース部材、前記ベース部材の上面及び下面に交差するように形成され、前記活性領域に配置された複数の電極パターン、前記活性領域に配置された前記電極パターンに連結されて、前記非活性領域に延長されて配置された電極配線及び前記ベース部材の上側に形成されたウインドーを含む。

また、本発明は前記ウインドーの下面の外側領域に前記ベース部材の非活性領域に対応する遮蔽膜が形成されたことを特徴とする。

また、本発明は前記非活性領域が前記活性領域の外側を取り囲むように段差状に形成されたことを特徴とする。

また、本発明は前記ベース部材の下側に形成された保護部材をさらに含む。

また、本発明は前記電極パターンは導電性高分子で構成されたことを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明は電極パターンをベース部材の両面に形成することにより、従来のタッチスクリーンで２個の基板を用いていたこととは異なって、一つの基板でタッチスクリーンを製造することができるため、構成が単純になる。

また、本発明はベース部材の外側領域を段差状に構成することにより、非活性領域と活性領域が空間的に区分され、電極配線を非活性領域に形成して電極パターンを活性領域に形成することにより、電極パターンをウインドーと非常に近接するように配置することができる。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１から図３は本発明による静電容量式タッチスクリーンの一部を図示した斜視図、上面図、背面図であり、図４は本発明による静電容量式タッチスクリーンの断面図であり、図５及び図６は、図４に図示された静電容量式タッチスクリーンの変形例を図示した断面図及び斜視図である。以下、これを参照して本発明による静電容量式タッチスクリーン（以下、タッチスクリーン)に対して説明する。

本発明によるタッチスクリーンは、ベース部材１００の両面に電極パターン２００と電極配線３００が形成され、ベース部材１００の活性領域Ｒ１から延長された非活性領域Ｒ２が段差状に形成されることにより、画像が通過する領域と通過しない領域が空間的に区分される。平面部材をプレッシングして非活性領域Ｒ２に段差を形成する方法によって上述のベース部材１００を形成することができる。

そして、ベース部材１００の上側にはウインドー４００が形成され、上部電極パターン２１０と上部電極配線３１０を保護し、入力手段が接触する接触面を形成する。ウインドー４００はＯＣＡのような光学接着剤Ａを用いてベース部材１００に結合することができる。

本発明は活性領域Ｒ１に電極パターン２００を形成してウインドー４００との距離を最小化することによりタッチ感度を向上させ、非活性領域Ｒ２を段差状に形成して電極配線３００を形成する空間を確保する。

このようなベース部材１００は透明な部材であり、ガラス基板、フィルム基板、繊維基板、紙基板が用いられることができ、このうちフィルム基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、スチレン重合体などで構成されることができ、特に限定されない。

活性領域Ｒ１には電極パターン２００が形成され、非活性領域Ｒ２には電極配線３００が形成されて、ベース部材１００の両面に電極パターン２００と電極配線３００が形成されるため、従来のタッチスクリーンに比べて構成が単純になり、製造コストが節減され、スリムなタッチスクリーンを製造することができる。

この際、電極パターンはベース部材１００の活性領域Ｒ１に複数に形成され、上部電極パターン２１０と下部電極パターン２２０は交差するように形成される。特に、図２及び図３に図示したように直交するように形成されることが好ましい。図２及び図３にはバータイプの電極パターンを図示しているが、電極パターンの形状はこれに限定されず、多角形のセンシング部と連結部が繰り返えされたタイプに形成されることもできる。

本発明によるタッチスクリーンは、使用者の指が接触した時、上部電極パターン２１０と下部電極パターン２２０に表れる静電容量の変化を測定し、Ｘ座標とＹ座標を測定して接触点の座標情報を獲得するようになる。

電極パターン２００は透明な伝導性物質で構成される。ＩＴＯのような金属酸化物が適用されることができ、製造単価が安くて大量生産が可能である導電性高分子が好ましい。導電性高分子は有機系化合物で、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系などが採用されることができ、特にポリチオフェン系のうちでもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ化合物の場合がもっとも好ましく、前記有機系化合物のうち１種以上を混合して用いることができる。また、カーボンナノチューブなどをさらに混合すると、導電性を高めることができる。

電極配線３００は、一端が電極パターン２００に連結されて非活性領域Ｒ２に延長され、ＦＰＣとの接続のために非活性領域Ｒ２の一側に集合される。従って、電極配線３００は電極パターン２００の数に比例して形成される。図１から図５には電極パターン２００の両端に電極配線３００が連結されているが、接触点の座標情報を獲得する制御方式により電極パターン２００の一端にのみ電極配線３００が連結されるように構成することもできる。これは公知された事項であり、詳細な説明は省略する。

電極配線３００は電極パターン２００と同一の材料で構成されたり、導電性が優れた銀ペーストで構成されることができる。電極配線３００はインクジェット方式またはスパッタリング方式など、公知された方法によって形成されることができる。

そして、ベース部材１００の下側に下部電極パターン２２０と下部電極配線３２０をカバーする保護部材５００をさらに含むことが好ましい。

保護部材５００を形成せずにタッチスクリーンを直接表示装置に付着することもできるが、タッチスクリーンを取り扱う過程で下部電極パターン２２０と下部電極配線３２０が損傷される可能性があるため、保護部材５００を形成することが好ましい。また、保護部材５００はタッチスクリーンの下側に平坦面を提供するため、タッチスクリーンを表示装置に容易に結合することができる。

このような保護部材５００もガラス基板またはフィルム基板などで構成されることができ、ＯＣＡのような光学接着剤Ａによってベース部材１００の下側に結合される。

この際、本発明によるタッチスクリーンは、図５に図示されたように、ウインドー４００の下面の外側領域にベース部材１００の非活性領域Ｒ２に対応する遮蔽膜４５０が形成されることが好ましい。

電極配線３００が銀ペーストのような金属材料で構成される場合、電極配線３００が外部に露出される問題が発生する。従来は、これを防止するために、タッチスクリーンの外側に形成されるハウジングを用いて電極配線を遮るようにベゼル構造を形成した。本発明によるタッチスクリーンは、別途のベゼル構造を形成せず、ウインドー４００に直接遮蔽膜４５０を形成して電極配線３００が外部に露出されることを防止する。従来は外部摩擦によってベゼル構造が変形または破損されたが、本発明は遮蔽膜４５０がタッチスクリーンの内側に形成されるため、従来の問題点を解決することができる。

また、ベース部材１００において、ウインドー４００の遮蔽膜４５０が形成される外側領域に対応する非活性領域Ｒ２には電極配線３００が形成され、非活性領域Ｒ２は段差状に形成されてウインドー４００との距離が確保されるため、電極配線３００が多少高く形成されても遮蔽膜４５０と電極配線３００の干渉を防止することができる。

このような遮蔽膜４５０は例えば、ブラックインクのように明度が低いインクをウインドー４００の下面の外側領域に印刷することによって形成することができる。

そして、本発明のまた他の実施例によるタッチスクリーンは、図６に図示されたように、非活性領域Ｒ２が前記活性領域Ｒ１の外側を取り囲むように段差状に形成されることがさらに好ましい。

即ち、ベース部材１００の全ての非活性領域を段差状に形成することにより、活性領域Ｒ１のみが突出されるように形成される。図１から図５に図示されたタッチスクリーンは、ベース部材１００の外側領域のうち対向する二つの領域のみが段差状に形成され、非活性領域Ｒ２のうち一部は活性領域Ｒ１のように突出された形状を有する。

この際、電極配線３００が電極パターン２００と同一の材料で構成され、電極配線３００が突出された非活性領域Ｒ２に集合される場合、非活性領域Ｒ２に近接して入力手段が接触すると、電極パターン２００で静電容量の変化を測定する時に電極配線３００と入力手段の干渉によってノイズが発生する可能性がある。また、ＦＰＣを通じて電極配線と接続する時、ＦＰＣが結合される部分が突出されるようになる。

図６に図示されたように、非活性領域Ｒ２が全て段差状に形成された場合、電極配線３００が集合される領域にもウインドー４００との距離が増加され、電極配線３００と入力手段の干渉が減少される。また、ＦＰＣが結合される空間が確保される。

一方、本発明は上述の実施例に限定されず、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形が出来るということは当技術分野で通常の知識を有する者には明白である。従って、このような変形例または修正例は本発明の特許請求範囲に属するというべきであろう。

本発明による静電容量式タッチスクリーンの一部を図示した斜視図である。図１に図示された静電容量式タッチスクリーンの上面図である。図１に図示された静電容量式タッチスクリーンの背面図である。本発明による静電容量式タッチスクリーンの断面図である。図４に図示された静電容量式タッチスクリーンの変形例を図示した断面図である。図４に図示された静電容量式タッチスクリーンの変形例を図示した斜視図である。

１００ベース部材
２００電極パターン
３００電極配線
４００ウインドー
５００保護部材
Ａ光学接着剤
Ｒ１活性領域
Ｒ２非活性領域

Claims

ディスプレーで生成された画像が通過する活性領域と前記活性領域から延長され、段差状に形成された非活性領域を含むベース部材；
前記ベース部材の上面及び下面に交差するように形成され、前記活性領域に配置された複数の電極パターン；
前記活性領域に配置された前記電極パターンに連結されて、前記非活性領域に延長されて配置された電極配線；及び
前記ベース部材の上側に形成されたウインドー；
を含み、
前記複数の電極パターンが配置された活性領域が前記非活性領域より突出することによって、前記活性領域は前記ウインドーに近接して配置される静電容量式タッチスクリーン。
前記ウインドーの下面の外側領域に前記ベース部材の非活性領域に対応する遮蔽膜が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチスクリーン。
前記ベース部材の下側に形成された保護部材をさらに含む請求項１に記載の静電容量式タッチスクリーン。
前記電極パターンは導電性高分子で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチスクリーン。
前記非活性領域は前記活性領域の外側を取り囲むように段差状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチスクリーン。