KR101084848B1

KR101084848B1 - 터치스크린

Info

Publication number: KR101084848B1
Application number: KR1020100082970A
Authority: KR
Inventors: 유동식; 오용수; 이종영; 홍윤기; 이희범; 채경수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-11-21
Also published as: JP2012048699A; US20120050212A1

Abstract

본 발명은 터치스크린에 관한 것으로, 제1 투명기판에 형성된 제1 투명전극, 상기 제1 투명기판과 대향되게 형성된 제2 투명기판에 형성되되, 접촉입력이 발생하면 상기 제1 투명전극과 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 제2 투명전극, 상기 제1 투명기판과 상기 제2 투명기판의 외측을 접합하되 내측에 개구부가 형성된 접착층, 및 상기 개구부에 형성되되, 이동가능하도록 형성된 다수의 도트스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하며, 접촉입력에 의해 도트스페이서가 이동됨에 따라 정확한 접촉입력의 위치를 측정할 수 있는 터치스크린을 제공한다.

Description

터치스크린{Touch screen}

본 발명은 터치스크린에 관한 것이다.

전자기술이 계속 발전함에 따라, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행하고 있다. 그러나, 이러한 입력 장치들은 개인용 컴퓨터의 용도 확대에 따라 개발된 것으로서 최근의 소형화, 박형화 추세에 있는 휴대용 기기에 적용되기에는 문제점이 있다. 이에 따라, 휴대용 기기에 적합한 입력 수단으로 터치스크린이 대두되고 있다.

터치스크린은 일반적으로 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 원하는 정보를 선택하는데 이용되는 장치로서, 간단하면서도 오조작이 적고 공간 절약이 가능하며, IT 기기와의 연동성이 용이한 점 등 다양한 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다.

한편, 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(Saw Type), 및 인프라레드 방식(Infrared Type)으로 구분되는데, 상대적으로 가격이 저렴하고 접촉입력의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 저항막 방식이 많이 이용되고 있는 실정이다.

도 1은 종래기술에 따른 저항막 방식의 터치스크린(10)의 단면도이다. 이하, 이를 참고하여, 종래의 터치스크린(10)을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 터치스크린(10)은 투명기판(11), ITO 전극(12; Indium Tin Oxide), 전극(13), 양면접착테이프(14; DAT), 및 도트스페이서(15;Dot Spacer)를 포함한다.

여기서, 투명기판(11)은 상부 투명기판(11a) 및 하부 투명기판(11b)의 두 장으로 구성되고, 투명기판(11)의 일면에는 ITO 전극(12)이 형성된다. 또한, 전극(13)은 ITO 전극(12)에 전압을 인가하는 수단으로 투명기판(11)의 일면에 ITO 전극(12)과 연결되도록 형성된다. 한편, 상부 투명기판(11a) 및 하부 투명기판(11b) 간 외측에는 양면접착테이프(14)가 형성되어, 상부 투명기판(11a) 및 하부 투명기판(11b)을 접착시킨다. 또한, 투명기판(11) 간 내측에는 도트스페이서(15)가 하부 ITO 전극(12b)에 접합되어 형성된다.

그러나, 종래기술에 따른 터치스크린(10)은 도트스페이서(15)가 하부 ITO 전극(12b)에 고정되어 형성되는바, 정확한 위치의 측정이 어려운 문제점이 있었다. 구체적으로, 고정된 도트스페이서(15)의 간격이 너무 넓은 경우 접촉입력의 위치가 특정되지 않아 위치를 정확하게 측정하기 어렵고, 고정된 도트스페이서(15)의 간격이 너무 좁은 경우에는 상부 ITO 전극(12a)과 하부 ITO 전극(12b)이 맞닿을 공간이 충분치 못하여 접촉입력 자체를 인식하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 도트스페이서(15)를 만드는 과정에서 개구부가 형성된 메탈스크린을 이용하기 때문에, 공정이 복잡하여 터치스크린의 제조비용 및 제조시간이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도트스페이서 간의 간격을 유동적으로 변화시켜 정확한 접촉입력의 위치를 검출할 수 있는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 도트스페이서의 제조공정을 간단하게 하여 제조비용 및 제조시간이 절감되는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린은, 제1 투명기판에 형성된 제1 투명전극, 상기 제1 투명기판과 대향되게 형성된 제2 투명기판에 형성되되, 접촉입력이 발생하면 상기 제1 투명전극과 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 제2 투명전극, 상기 제1 투명기판과 상기 제2 투명기판의 외측을 접합하되 내측에 개구부가 형성된 접착층, 및 상기 개구부에 형성되되, 이동가능하도록 형성된 다수의 도트스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 접촉입력이 발생하면 상기 다수의 도트스페이서가 상기 개구부 내에서 이동되어 밀착되고, 상기 다수의 도트스페이서 사이의 공간인 접촉영역에서 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극이 접촉되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접촉영역의 넓이는 78.5mm² 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도트스페이서는 구형인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 투명기판 및 상기 제2 투명기판에 각각 형성되어 상기 제1 투명전극 및 상기 제2 투명전극에 전압을 인가하는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개구부에 채워진 윤활부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도트스페이서의 직경은 20~40㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 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.

본 발명에 따른 터치스크린은, 접촉입력이 발생하면 접촉영역의 외측으로 도트스페이서가 이동되고 접촉영역에서 제1 투명전극과 제2 투명전극이 맞닿음에 따라, 정확한 접촉입력의 위치를 감지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제조가 완료된 도트스페이서를 단순히 접착층의 개구부에 채워넣음으로써, 터치스크린의 제조비용 및 제조시간이 절감되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 접착층의 개구부에 윤활부재를 채워 도트스페이서의 이동을 원활하게 하는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 저항막 방식의 터치스크린의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 터치스크린의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 터치스크린의 작동방식을 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린(100)의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 터치스크린(100)의 평면도이며, 도 4 및 도 5는 도 2에 도시한 터치스크린(100)의 작동방식을 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100)에 대해 설명하기로 한다.

여기서, 도 3 및 도 5에서는 제1 투명기판(111), 제1 투명전극(121), 제1 전극(131), 및 접착층(140)의 도시를 생략하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 상기의 구성요소를 모두 포함하는 개념이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 투명기판(110), 투명전극(120), 전극(130), 접착층(140), 및 도트스페이서(150)를 포함하되, 도트스페이서(150)가 이동가능하도록 설계된 것을 특징으로 한다.

투명기판(110)은 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)의 두 장을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 투명기판(111)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 특정 물체로부터 압력을 인가받는 부재로서 일면에 제1 투명전극(121)이 형성된다. 또한, 제1 투명기판(111)은 압력을 인가받아 휘어지는 부재이므로, 압력이 해제되면 다시 원위치가 될 수 있도록 탄성을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 투명기판(111)은 투명하고 탄성이 있는 물질로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES) 또는 고리형 올레핀 고분자(COC)로 구성된 필름 형태일 수 있다. 이외에도 일반적으로 이용되는 유리(Glass) 또는 강화유리를 활용할 수도 있다. 한편, 제1 투명기판(111)의 상부에 별도의 윈도우판(미도시)을 형성하여 터치스크린(100)을 보호하는 것도 가능하다.

제2 투명기판(112)은 제1 투명기판(111)과 마주보도록 형성되는 부재로서 일면에 제2 투명전극(122)이 형성된다. 여기서, 제2 투명기판(112)은 제1 투명기판(111)과 동일하게 투명한 재료로 구성될 수 있으나, 제1 투명기판(111)과 같이 탄성을 갖출 필요는 없다.

한편, 투명기판(110)에는 투명전극(120)이 각각 형성되는바, 투명전극(120)과의 접착력을 향상시키기 위하여 투명기판(110)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 하는 것이 바람직하다.

투명전극(120)은 각각의 투명기판(110)에 형성되어 상호 접촉됨으로써 접촉입력의 신호를 인지하는 부재이다.

여기서, 투명전극(120)은 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)으로 구성될 수 있고, 제1 투명전극(121)은 제1 투명기판(111) 상에, 제2 투명전극(122)은 제2 투명기판(112) 상에, 상호 대향되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 투명전극(121)은 제1 투명기판(111)에 가해진 압력에 의해 제2 투명전극(122)과 접촉하여 전압 또는 저항의 변화가 발생하고, 이를 기초로 제어부(미도시)에서 눌림 좌표를 인식할 수 있도록 하며, 제어부(미도시)는 눌림 위치의 좌표를 인식하여 원하는 동작을 구현할 수 있다.

또한, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)은 X축 좌표와 Y축 좌표를 각각 인식할 수 있도록 서로 직교하는 막대형으로 형성될 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 마름모형, 육각형, 팔각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 아날로그 저항막 방식으로 구성되는 경우, 투명전극(120)은 투명기판(110)의 외곽을 제외하고 투명기판(110)의 전면에 막 형태로 형성될 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 하부의 디스플레이(미도시)를 사용자가 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되고, 도전성이 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명전극(120)은 ITO 등의 금속 산화물, 또는 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS), 폴리 아닐린 등을 단독 또는 혼합한 전도성 고분자로 구성될 수 있다. 이때, 투명전극(120)이 금속 산화물로 구성된 경우 증착, 현상, 에칭 등을 통해 투명기판(110)에 코팅할 수 있고, 전도성 고분자로 구성된 경우 실크스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등을 통하여 투명기판(110)에 형성할 수 있다.

전극(130)은 투명전극(120)과 전기적으로 연결되어, 투명전극(120)에 전압을 공급하는 부재이다.

여기서, 전극(130)은 제1 전극(131)과 제2 전극(132)으로 구성되고, 제1 전극(131)은 제1 투명기판(111)의 일면 상에 제1 투명전극(121)과 연결되도록, 제2 전극(132)은 제2 투명기판(112)의 일면 상에 제2 투명전극(122)과 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록 전기전도성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극(130)은 은 페이스트(Ag Paste) 또는 유기은으로 조성된 물질로 구성될 수 있다. 또한, 전극(130)은 투명기판(110)의 외측에 형성되는바, 반드시 투명한 물질로 구성될 필요는 없다.

접착층(140)은 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)의 일면 간 외측에 형성되는 부재이다.

여기서, 접착층(140)은 예를 들어, 양면 접착 테이프(DAT)로 구성되어 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)을 상호 접합시킬 수 있다. 또한, 접착층(140)은 접촉입력에 의해 투명기판(110)의 내측 간에서 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉될 수 있도록 투명기판(110)의 외측 간에 형성되고, 이에 따라 접착층(140)의 내측에는 개구부(141)가 형성될 수 있다. 한편, 전극(130)은 투명기판(110)의 외측에 형성되는바, 접착층(140)에 함침되도록 형성될 수 있다.

도트스페이서(150)는 투명기판(110)의 내측 간에 형성되어 이동가능하도록 형성된 부재이다.

여기서, 도트스페이서(150)는 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉할 때의 충격을 완화하고, 압력이 해제되면 제1 투명기판(111)이 원위치될 수 있도록 반발력을 제공한다. 또한, 외부 압력이 없는데 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉되는 경우가 발생하지 않도록, 평소에는 투명전극(120) 간 절연을 유지하는 역할을 수행한다.

한편, 도트스페이서(150)는 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)의 내측 간, 즉, 접착층(140)의 개구부(141)에 형성될 수 있다. 또한, 도트스페이서(150)는 다수로 구성되고 이동가능하게 설계될 수 있다. 또한, 도트스페이서(150)는 이동이 용이하도록 구형인 것이 바람직하다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 도트스페이서(150)는 이동 가능한 형상을 가지면 충분하다.

또한, 도트스페이서(150)가 위치된 접착층(140)의 개구부(141)에는 윤활부재가 채워져, 도트스페이서(150)의 이동을 더욱 용이하게 할 수 있다. 여기서, 윤활부재로서는, 예를 들어, 투명한 액정 등을 사용하여 도트스페이서(150)의 이동을 원활하게 하고 굴절율의 차이를 완화할 수 있다.

접촉입력이 인가되는 경우, 도트스페이서(150)가 이동되는 현상을 살펴보면 다음과 같다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 접촉입력이 인가되면 도트스페이서(150)는 이동하여 개구부(141) 내에 접촉영역(151)을 형성한다. 구체적으로, 도트스페이서(150)는 개구부(141) 내에서 이동가능하므로, 접촉입력이 인가되면 접촉입력의 압력에 의해 도트스페이서(150)는 접촉입력이 발생한 지점의 외측으로 밀려 이동하고, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 맞닿는 접촉영역(151)을 제외한 영역에서 도트스페이서(150)는 밀착될 수 있다. 즉, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉할 수 있을만한 공간이 형성되는 유일한 영역이 접촉영역(151)이 되고, 그외의 공간에서는 다수의 도트스페이서(150)가 밀착될 수 있다. 또한, 접촉입력의 위치에 따라 접촉영역(151)이 변화될 수 있고, 도트스페이서(150) 간의 간격이 유동적으로 변하기 때문에 정확한 접촉입력의 위치를 측정할 수 있다.

여기서, 접촉영역(151)의 넓이는 78.5mm² 이하가 될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 손가락이 제1 투명기판(111)에 접촉되는 영역의 지름은 약 8~10mm이고 도트스페이서의 직경은 약 20~40㎛이므로, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉되는 영역은 약 78.5mm²의 넓이를 가질 수 있다. 또한, 멀티터치가 가능한 경우, 예를 들어, 두 지점의 측정이 동시에 가능한 경우, 접촉영역(151)의 넓이는 78.5mm²의 두배인 157mm² 이하가 될 수 있고, 세 지점의 측정이 동시에 가능한 경우 235.5mm²이하가 될 수 있다.

한편, 도트스페이서(150)는 투명전극(120) 상에서 형성되는 것이 아니고, 미리 경화되어 단순히 접착층(140)의 개구부(141)에 채워지는 것이므로, 공정이 비교적 간단하다. 따라서, 터치스크린(100)의 제조비용 및 제조시간이 절감될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린는 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.

110 : 투명기판 111 : 제1 투명기판
112 : 제2 투명기판 120 : 투명전극
121 : 제1 투명전극 122 : 제2 투명전극
130 : 전극 131 : 제1 전극
132 : 제2 전극 140 : 접착층
141 : 개구부 150 : 도트스페이서
151 : 접촉영역

Claims

제1 투명기판에 형성된 제1 투명전극;
상기 제1 투명기판과 대향되게 형성된 제2 투명기판에 형성되되, 접촉입력이 발생하면 상기 제1 투명전극과 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 제2 투명전극;
상기 제1 투명기판과 상기 제2 투명기판의 외측을 접합하되 내측에 개구부가 형성된 접착층; 및
상기 개구부에 형성되되, 이동가능하도록 형성된 다수의 도트스페이서;
를 포함하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
접촉입력이 발생하면 상기 다수의 도트스페이서가 상기 개구부 내에서 이동되어 밀착되고, 상기 다수의 도트스페이서 사이의 공간인 접촉영역에서 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극이 접촉되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 2에 있어서,
상기 접촉영역의 넓이는 78.5mm² 이하인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 도트스페이서는 구형인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 투명기판 및 상기 제2 투명기판에 각각 형성되어 상기 제1 투명전극 및 상기 제2 투명전극에 전압을 인가하는 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 개구부에 채워진 윤활부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 도트스페이서의 직경은 20~40㎛인 것을 특징으로 하는 터치스크린.