KR101974453B1 - 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치는, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖는 제1 영역을 구비한 터치 민감성 디스플레이 표면; 및 제1 영역 내에 분포된 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖는다.

Description

터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SMUDGE CONTROL FOR TOUCH SCREEN HUMAN INTERFACE DEVICES}

본 발명은 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

터치 스크린 디스플레이는 손가락으로 디스플레이의 특정 영역을 물리적으로 터치함으로써, 개인이 컴퓨터 시스템에 입력을 제공할 수 있게 하는 휴먼 인터페이스(human interface) 장치이다. 선택된 영역은 제공하기 원하는 입력에 상관되고, 특정 문자 또는 그래픽에 의해 디스플레이 상에서 시각적으로 식별될 것이다. 인간의 손과 손가락은 유분(oil)을 분비하고 다른 오염 물질을 지니고 다니기 때문에, 이러한 물질은 정상적인 동작 과정 동안에 터치 스크린 디스플레이 상에 부착된다. 디스플레이 상의 이러한 오염물의 부착은 반사율을 증가시키며, 이는 사용자가 디스플레이되는 정보를 더 이상 읽을 수 없을 때 또는 어느 스크린 영역이 원하는 입력을 제공하기 위하여 선택되는지를 더 이상 판단할 수 없을 때, 디스플레이를 궁극적으로 사용불가능한 상태로 만들 수 있다.

개인용 휴대 전자 장치와 같은 일부 애플리케이션에서, 이 장치의 용도가 개인 편의의 문제이고 기계의 조작 또는 안전에 대하여는 중요하지 않기 때문에, 이러한 열화는 중요하지 않을 수 있다. 또한, 개인용 휴대 전자 장치 상의 터치 스크린 디스플레이는 사용 가능한 옷감을 이용하여 스크린을 닦는 것과 같이 용이하게 청소될 수 있다. 항공기 항법 시스템 또는 산업 플랜트 제어실과 같은 다른 애플리케이션에서는, 디스플레이를 청소하는 기회는 훨씬 더 제한적이다. 예를 들어, 승무원은 항공기가 비행 중일 때 계기를 주기적으로 청소하는 것보다 더 높은 우선 순위를 가지는 것에 집중할 수 있어야만 한다. 또한, 서비스 중인 설비를 제어하는 터치 스크린 디스플레이를 청소하는 것은 시스템의 기능을 의도하지 않게 활성화하거나, 비활성화하고 또는 구성을 의도하지 않게 변경하는 위험 때문에 바람직하지 않다. 터치 스크린 디스플레이 상에서 오염 물질로 유발된 반사율의 문제를 부분적으로 해결하는 소유성(oleophobic)인 저 표면 에너지(low surface energy) 필름이 소개되었다. 그러나, 이러한 필름은 종종 정반사율에서의 증가를 완화시키지만, 디스플레이의 광학 성능에 부정적으로 영향을 미치는 확산 반사율의 발달을 증가시키는 경향이 있다.

전술한 이유로, 그리고 본 명세서를 읽고 이해한 것에 기초하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 후술되는 다른 이유로, 개선된 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법에 대한 요구가 있다.

본 발명의 실시예는 개선된 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어 시스템 및 방법을 제공하며, 하기의 명세서를 읽고 연구함으로써 이해될 것이다.

일 실시예에서, 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치는, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖는 제1 영역을 구비한 터치 민감성 디스플레이 표면; 및 제1 영역 내에 분포된 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖는다.

본 발명의 실시예는 바람직한 실시예에 대한 설명과 다음의 도면을 참조하여 고려될 때 더욱 용이하게 이해될 것이며, 그에 대한 이점 및 용도가 더욱 자명하게 될 것이다:
도 1은 터치 민감성 디스플레이 표면을 가로질러 분포된 핵형성 사이트의 패턴을 갖는 본 발명의 일 실시예의 휴먼 인터페이스 장치를 도시하는 도면이다;
도 2a 내지 2c는 별 형상의 핵형성 사이트의 다른 패턴에 대한 실시예를 도시한다;
도 2d 내지 2i는 핵형성 사이트에 대한 다른 형상 및 구성의 실시예를 도시한다;
도 3은 정반사율 및 확산 반사율을 나타내는 차트이다; 그리고,
도 4는 본 발명의 일 실시예의 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
일반적인 실시에 따라, 설명된 다양한 특징은 척도에 맞게 작도되지 않고, 본 발명에 관한 특징을 강조하도록 작도된다. 참조 부호는 도면 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 전체를 통해 유사한 구성요소를 나타낸다.

하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 본 명세서의 일부를 이루며 본 발명이 실시될 수 있는 특정의 예시적인 실시예에 의해 도시된 첨부된 도면이 참조된다. 이러한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세히 설명되며, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 논리적, 기계적 및 전기적 변경이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 한정적 의미로 취급되어서는 안된다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 지문이 저 표면 에너지 소유성 표면 상에 가해지면, 자국을 형성하는 유분은 작은 액적(droplet)으로 방울을 형성하는 경향이 있을 것이다. 이 대신에, 이러한 자국이 고 표면 에너지 소유성 표면에 가해지면, 유분은 방울을 형성하려는 경향이 줄어들고, 대신에 넓게 퍼져 반사율이 통상적으로 낮은 표면 사에서 특히 눈에 띄는 고반사 영역을 형성한다. 표면 에너지는 특정 오염물 및 표면 사이의 접촉 각도에 의해 측정된다. 표면 에너지가 감소함에 따라, 오염물과 표면 사이의 접촉 각도는 증가한다. 즉, 유분은 소유성 표면을 접촉하지 않으려고 하고, 따라서 그 표면과의 접촉 면적을 감소시키기 위하여 (곡률 반지름을 감소시켜) 방울을 형성한다. 대조적으로, 유분은 친유성(oleophilic) 표면을 접촉하는 것을 덜 싫어하고, 따라서, 퍼짐으로써 그 표면과의 접촉 면적을 증가시킨다.

본 발명의 실시예는 오염 물질을 끌어당기고 축적하는 디스플레이 표면 상의 핵형성 사이트의 형태로 상이한 표면 에너지 영역 패턴을 가지는 터치 스크린 디스플레이를 제공함으로써 이러한 현상을 모두 이용한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "핵형성 사이트(nucleation site)"이라는 용어는 관련 오염물이 주변 영역으로 퍼지는 것이 아니라 핵형성 사이트에 머무르는 경향이 있도록 주변 영역에 비하여 표면 에너지가 상이한 영역이다. 일 실시예에서, 오염물에 대한 핵형성 사이트의 고 표면 에너지 영역과 주변의 저 표면 에너지 영역 사이의 접촉 각도 차이에 관하여, 오염물에 대한 접촉 각도 차이는 바람직하게는 10도보다 더 크고, 바람직하게는 20도보다 더 크다. 오염물은 수분, 손가락 유분 및 사용자로부터 터치 스크린 표면으로 옮겨지는 다른 물질을 포함할 수 있다. 이러한 핵형상 사이트로, 상대적으로 높은 표면 에너지 웰(well)이 이와 달리 낮은 표면 에너지를 갖는 영역 내에서 형성된다. "웰(well)"이라는 용어는, 오염물이 이러한 영역이 있는 것이 더욱 효과적으로 유리하기 때문에 사용된다. 오염물이 저 표면 에너지 영역에서 고 표면 에너지 영역으로 이동하면, 오염물은 이러한 웰에 잔류하고, 저 표면 에너지 영역으로 다시 들어가지 않으려고 할 것이다. 이러한 오염물은 고 표면 에너지 웰에서 축적될 것이고, 디스플레이를 청소하기 편리한 시간이 도래할 때까지 여기에 잔류하는 경향이 있을 것이다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 오염물 축적 제어를 허용하며, 청소와 청소 사이의 터치 스크린의 사용 가능 시간을 상당히 증가시킬 수 있고, 청소와 청소 사이의 스크린의 광학 품질을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 터치 스크린 인간 기계 인터페이스 장치(110)(본 명세서에서, 간단히 터치 스크린(110)이라고도 함)를 100으로 전체적으로 나타낸 도면이다. 터치 스크린(110)은 그래픽 이미지 및 문자를 터치 민감성 디스플레이 표면(120)을 통해 사용자에게 디스플레이하는 전기 장치이다. 그 명칭이 암시하는 바와 같이, 터치 민감성 디스플레이 표면(120)은 입력을 제공하기 위하여 사용자가 디스플레이의 특정 영역을 물리적으로 터치하는 입력 인터페이스로서 추가로 기능한다.

터치 민감성 디스플레이 표면(120)은 분포되는 표면(120)의 영역(130)보다 하나 이상의 오염물에 대하여 더 높은 표면 에너지를 가지는 핵형성 사이트(140)의 패턴을 포함한다. 작동시, 터치 스크린(110)의 정상적인 사용 동안에 터치 민감성 디스플레이 표면(120)에 가해지는 오염물은, 임의의 방법으로 표면(120)을 가로질러 퍼지거나 방울을 형성하는 대신에 핵형성 사이트(140)에 끌어 당겨져서 핵형성 사이트(140)에 모인다.

2개의 상이한 메커니즘 중 하나 또는 둘은 작동시 오염물을 핵형성 사이트(140)로 가져간다. 제1 메커니즘에 관하여, 사용자의 손가락이 터치 스크린 디스플레이를 가로질러 이동함에 따라, 핵형성 사이트(140)를 가로질러 오염물을 드래그할 것이고, 여기에 상당한 양이 잔류할 것이다. 또한, 핵형성 사이트(140)는, 후술되는 바와 같이, 패턴 및/또는 표면 에너지 경사에 의해 형성된 순 인력(net attractive force)을 통해 오염물을 능동적으로 끌어당기도록 구성될 수 있다.

터치 스크린(110)의 일 실시예에서, 표면(120)을 가로질러 형성된 더 높거나 더 낮은 표면 에너지 영역들은 동일 평면에 있거나(coplanar), 적어도 동일 평면에 매우 근접한다. 마이크로 섬유 또는 다른 청소/와이핑(wiping) 구조가 양 영역의 부분에 도달하는데 있어서 액세스가 용이하기 때문에, 동일 평면의 영역을 가지는 것은 청소 가능성뿐만 아니라 구조적 강도의 면에서 유익하다. 실질적으로 동일 평면이라는 것은 이들 사이의 상대적인 높이 차이(예를 들어, 1차 또는 2차의 크기)보다도 영역의 가로 치수(lateral dimension)가 훨씬 더 큰 것으로 특징지어질 수 있다. 바람직한 일 시나리오는 박층(thin layer, 예를 들어 미크론 이하)의 유무에 의해 표면 에너지 영역을 구별하는 것이며, 이 경우에 영역 사이의 상대적인 높이 차이는 이 박층의 두께이다.

터치 스크린(110)의 다른 실시예에서, 표면(120)은 텍스처(texture)를 가질 수 있거나, 아니면 위상적인(topological) 변동을 가질 수 있다. 오염물 레벨이 낮은 경우에, 텍스처를 갖는 패턴 종류는 오염물을 다수의 핵형성 사이트(140)를 가로질러 분포시켜 유지할 수 있다. 표면 에너지 및 사용된 특정 패턴에 따라, 일부 실시예에 대하여, 표면(120)은 다소 점묘형(stippled) 또는 릿지형(ridged) 패턴을 포함할 수 있고, 이에 의해 적정하게 제어되는 눈부심 방지 표면과 다소 유사한 표면 위상(topology)을 가진다. 다시, 패턴, 크기 및 자유 에너지의 세심한 선택은 오염물 핵형성 사이트의 광 산란 분포에 대한 어느 정도의 제어를 가능하게 한다.

도 1에서, 핵형성 사이트(140)의 각각은 균일하게 분포된 원 형상을 갖는 표면 에너지 웰인 것으로 도시된다. 그러나, 다른 패턴 및 분포가 잠재적으로 유익하며, 본 발명의 실시예의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 다른 실시예는 원, 다이아몬드 형상, 별 패턴, 나선형 또는 다양한 크기, 배향 및 테이퍼(taper)의 줄무늬를 포함하는 다른 기하학적 형상을 포함한다. 패턴 그 자체는 임의일 수 있고, 그리고/또는 상호 연결된 핵형성 사이트(140)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 무아레(Moire) 간섭에 대한 유사성을 감소시키기 위한 패턴이 사용될 수 있다. 다른 실시예는 디스플레이된 이미지에서 중요한 정보를 디스플레이하는데 사용되지 않는 표면(120)의 영역 위로 핵형성 사이트(140)를 우선적으로 배치하는 전략을 채용한다(예를 들어, 중요한 데이터 또는 부호를 위하여 사용되는 디스플레이 영역 사이, 중요한 정보 영역의 주변부, 슬라이더 바 위, 텍스트의 라인 사이 등에서 증가된 핵형성 사이트 밀도를 갖는다). 또한, 후술되는 바와 같이, 변형례에서, 핵형성 사이트(140)는 공간 패터닝 경사 또는 연속 아날로그 표면 에너지 경사 중 어느 하나에 기초하는 경사 특징 또는 기능을 포함한다. 본 명세서에서 논의되는 패턴 옵션 중 어느 것도 상호 배타적인 것으로 해석되어서는 안된다. 대신에, 이들은 단일 표면(120) 상에서 조합하여 함께 이용될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.

도 2a 내지 2b는 별 형상의 핵형성 사이트(240)가 표면(120)을 가로질러 분포되는 다른 패턴을 200으로 전체적으로 도시한다. 전술한 바와 같이, 이러한 별 형상의 핵형성 사이트(240)는 전술한 패턴 옵션의 어느 것과도 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 도 2a 및 2b에 대하여 설명된 특징은 도 1에 대하여 설명된 임의의 하나 이상의 핵형성 사이트(140)에 적용할 수 있다. 이전과 같이, 핵형성 사이트(240)의 각각은 이들이 분포된 표면(120)의 영역(130)보다 더 높은 표면 에너지를 가진다.

도 2b를 참조하면, 핵형성 사이트(240)의 각각은 복수의 테이퍼진 레이(ray)(260)가 나오는 중심 허브(hub)(250)를 포함한다. 오염물은 각 레이(260)의 팁 단부(270) 근처에 형성되거나 수집되기 때문에, 순 인력(net attraction force) 때문에 허브(250)의 중심이 될 인력이 가장 강한 곳(에너지 "웰"의 중심)으로 이동할 것이다. 즉, 오염물은 상대적으로 낮은 표면 에너지 영역(130)에 의해 밀려나갈 것이고, 허브(250)의 더 높은 표면 에너지 영역으로 끌어 당겨질 것이다. 예를 들어, 손가락의 유분과, 영역(130)이 소유성이고, 허브(250) 및 레이(260)가 친유성인 경우에, 유분 액적은 친유성이 더 큰 방향으로 이동하기 원할 것이다. 4개의 테이퍼진 레이가 도시되지만, 레이의 개수, 배향, 길이 및 가능한 곡률은 분포된 고 표면 에너지 영역의 결과에 따른 커버리지와 효율을 최적화하도록 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 핵형성 사이트(240)는 허브(250) 및 레이(260) 영역을 가로질러 표면 에너지가 균일하다. 그 경우에, 핵형성 사이트(240) 자체의 테이퍼진 기하학적 형상은, 특히 액적 크기가 레이(260)의 국부적인 폭을 걸치는 지점까지 증가함에 따라, 레이(260)로부터 허브(250)로 오염물 액적을 끌어당기는 순 인력을 형성한다. 다른 실시예에서, 레이(260)는, 레이(260)의 팁 단부(170) 또는 허브(250)를 향하여 표면 에너지가 증가하는 영역으로부터, 연속하거나, 단계적이거나 또는 하프톤 변조된(half-tone modulated) 표면 에너지 경사를 갖도록 형성된다(또는, 그러한 표면 에너지 경사로 교체된다). 다른 말로 하면, 오염물 액적이 팁(270)으로부터 허브(250)로 이동함에 따라, 유효 표면 에너지는 증가한다. 이러한 경우의 각각에서, 핵형성 사이트의 중심으로의 오염물이 이동한다. 하프톤(분율 면적(fractional area)) 변조된 표면 에너지 경사의 경우에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 고 표면 에너지 서브 영역(264)에 대한 필팩터(fill factor)는 팁(270)으로부터 허브(250)로 증가할 것이다. 이 경우에, 서브 영역(264)의 각각은 액적이 여러 서브 영역을 걸치기에 충분히 클 때까지 국부적인 핵형성 사이트 역할을 할 것이며, 따라서 경사 효과를 가질 것이다. 디스플레이를 가로질러 분포된 핵형성 사이트들을 가지는 것에 의해, 본 발명의 실시예는 광학 성능이 열화되기 시작하는 것을 지연시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 변형례는 원, 다이아몬드 형상, 별 패턴, 나선형 또는 다양한 크기, 배향 및 테이퍼(taper)의 줄무늬를 포함하는 다른 기하학적 형상을 포함한다. 도 2d 내지 2h는 핵형성 사이트에 대한 이러한 잠재적인 대체 형상의 몇 가지를 도시한다. 도 2d는 다이아몬드 형상의 핵형성 사이트(280)의 패턴을 도시한다. 도 2e는 12개로 향하는 별 패턴의 상호 연결된 어레이로 형성된 다이아몬드 형상의 핵형성 사이트(282)의 패턴을 도시한다. 양 예에서, 오염물을 끌어당기도록 테이퍼가 적용된다. 도 2f는 고 표면 에너지 서브 영역의 교차하는 선으로 형성된 그리드 형상의 핵형성 사이트(284)를 도시한다. 도 2g는 평행하게 배향된 길게 늘여진 테이퍼진 핵형성 사이트(286)를 도시한다. 도 2h는 도 2g와 동일한 형상을 갖지만 서로에 대하여 임의의 방향으로 회전된 테이퍼진 핵형성 사이트(288)의 패턴을 도시한다. 표면 에너지 경사는 핵형성 사이트의 중심 또는 핵형성 사이트의 임의의 다른 선택된 부분을 향하여 표면 에너지가 증가하는 이러한 대체 형상의 핵형성 사이트 중 어느 것에도 적용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 다른 실시예는 디스플레이된 이미지에서 중요한 정보를 디스플레이하는데 사용되지 않는 표면(120)의 영역 위로 핵형성 사이트를 우선적으로 배치하는 전략을 채용한다. 이러한 실시예 중 하나가 도 2i에 대하여 설명된다. 도 2i에서, 표면(120)은 전술한 바와 같이 분포된 복수의 핵형성 사이트(140)를 갖는 영역을 포함한다. 또한, 중요 데이터나 부호를 디스플레이하는데 특별히 사용되는 표면(120)의 영역(290)이 있다. 여기에서, 증가된 밀도의 핵형성 사이트(292)가 오염물에 기인하는 광학적인 열화로부터 그 영역을 보호하는 것을 돕는 중요 정보 영역(290)의 주변부에 제공된다. 또한, 슬라이더 바(296)는 디스플레이된 정보를 스크롤하기 위하여 사용자가 스크린 표면(120)을 터치하는 수단을 제공한다. 이 영역이 오염물에 일상적으로 노출되기 때문에, 오염물이 그 영역으로부터 퍼지지 않도록 핵형성 사이트(298)가 슬라이더 바(296) 위로 직접 제공된다. 이와 같이, 오염 물질이 있는 경우의 디스플레이된 정보의 가시성은 디스플레이 표면(120)에 걸쳐 변동할 것이다.

도 3에서 그래프(300)로 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 정반사율 및 확산 반사율 모두를 관리하는 이점을 추가로 제공한다. 그래프(300)에서, 정반사율은 종축에 도시되고, 확산 반사율은 횡축에 도시된다. 310으로 전체적으로 도시된 바와 같이, 저 표면 에너지 얼룩 방지 기술이 활용되지 않는 디스플레이 스크린에 대하여, 스크린은 청소가 시작될 것이다. 사용되는 바와 같이, 특히 반사 방지 코팅을 갖는 표면 상에서 정반사율을 증가시키는 유분은 스크린을 터치하는 손가락으로부터 퍼져나갈 것이다. 320으로 전체적으로 도시된 바와 같이, 저 표면 에너지 얼룩 방지 기술이 스크린의 전체 표면을 가로질러 적용되는 스크린에 대하여, 확산 반사율를 증가시키는 오염물이 방울을 형성할 것이다. 본 발명의 실시예는 정반사 및 확산 반사의 개시를 지연시키고 제한하는 점에서 유익하다(330에 도시된 영역에 의해 나타냄). 디스플레이 스크린의 대부분의 영역을 가로질러 저 표면 에너지 영역을 가지는 것은 정반사의 형성을 상당히 감소시킨다. 핵형성 사이트 패턴의 도입은 표면 에너지 웰에 오염물을 끌어당겨 유지하고, 액적의 크기 및 분포를 제어함으로써 확산 반사의 형성을 감소시킬 수 있다.

면적의 10%가 핵형성 사이트를 포함하며, 면적의 90%가 저 표면 에너지 영역인 디스플레이 표면을 갖는 실시예는, 대다수의 애플리케이션에 대하여 적절한 비를 제공한다. 10% 보다 더 많거나 더 적은 것을 갖는 것이 다른 애플리케이션에 대하여 적절할 수 있다. 특히, 특정 애플리케이션에 대하여 저 표면 에너지 영역에 대한 고 표면 에너지 영역의 비는, 디스플레이의 의도된 용도, 얼마나 자주 청소가 수행되는지 여부, 및 존재할 수 있는 임의의 스크린 텍스처(texture)를 고려하는 것에 기초하여, 본 명세서를 읽은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 결정된다. 전술한 바와 같이, 사용된 특정 비는 오염된 표면에 의해 나타나는 확산 반사율에 대한 정반사율의 혼합에 잠재적으로 영향을 미칠 것이다.

또한, 상대적으로 높은 표면 에너지 영역과 상대적으로 낮은 표면 에너지 영역을 형성하는데 사용되는 특정 재료는 달라질 것이다. 일 실시예에서, 탄화플루오르 재료 박막(예를 들어, 테프론과 같은 재료에 유사한 표면 에너지를 가짐)이 손가락 유분이나 수분과 같은 오염물에 대한 저 표면 에너지 영역을 실현하는데 적용된다. 필름이 없고 기판이 노출되는 영역은 상대적으로 높은 표면 에너지 영역일 것이다. 다른 실시예에서, 유리 또는 SiO₂와 같은 특정 재료가 높은 표면 에너지 영역을 형성하는데 적용된다. 또 다른 실시예에서, 나노 구조의 표면 프로파일을 갖는 표면 재료가 유효 표면 에너지를 강하시키고, 낮은 표면 에너지 영역에서 접촉 각도를 증가시키도록 구현된다. 어떤 재료가 사용되는지의 선택은, 어떤 지배적인 오염물이 특정 애플리케이션에 대하여 예상되는지에 기초할 수 있다. 예를 들어, 현대의 항공기 조종석은 상대적으로 깨끗한 환경이며, 따라서 주요 관심 오염물은 인간의 피부 상에 존재하는 유분이다. 대조적으로, 산업 플랜트에서의 제어 패널에 대하여, 터치 스크린 사용자의 손은 주요 오염물 또는 적어도 추가의 잠재적인 오염물이 될 수 있는 다른 물질에 일상적으로 노출될 수 있다. 이와 같이, 선택된 특정 재료는 이에 따라 변경될 수 있다.

다양한 제조 방법이 본 발명의 실시예를 제조하는데 가능하다. 도 4는 본 발명의 일 실시예의 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 얼룩 제어를 제공하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 4에 설명된 방법은 도 1 및 도 2a 내지 2i에 관하여 전술한 실시예에 적용가능하다.

본 방법은 터치 민감성 디스플레이 표면을 위한 투명 기판을 제조하는 410에서 시작하고, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖도록 투명 기판의 제1 영역을 형성하는 420으로 진행한다. 일 실시예에서, 투명 기판은 터치 민감성 디스플레이의 표면을 포함한다. 다른 실시예에서, 투명 기판은 필름 또는 터치 민감성 디스플레이 표면에 적용될 필름 또는 다른 재료이다. 일 실시예에서, 제1 영역은 디스플레이 표면의 기판에 적용되는 저 표면 에너지 재료(예를 들어, 필름, 코팅 또는 스프레이)를 포함한다. 본 방법은 제1 영역을 가로질러 분포되는 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 제1 영역 내에 형성하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖는 430으로 진행한다. 일 실시예에서, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 420에서 형성된 저 표면 에너지 재료가 아래에 놓이는 기판(예를 들어, 유리) 또는 아래에 놓이는 다른 필름 또는 코팅(예를 들어, 반사 방지 코팅)을 다시 노출시키기 위하여 제거되는 상대적으로 높은 표면 에너지 영역을 포함한다.

다른 실시예에서, 복수의 핵형성 사이트의 패턴의 제조는, 420에서 적용된 저 표면 에너지 재료 부분을 제거하는 것과, 저 표면 에너지 재료 부분이 제거된 위치에 고 표면 에너지 재료를 인가하는 것을 포함한다. 변형례에서, 블록 420 및 430에서의 과정은 이에 한정되는 것은 아니지만 스크린 인쇄, 마스크 증착, 스프레이-온 기술 등과 같은 기술을 이용하여 획득된다. 또한, 일부 변형례에서, 블록이 수행되는 순서는 변동될 수 있다.

전술한 바와 같이, 일 실시예에서, 도 4의 방법으로부터 제공되는 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치는, 사용자로부터 터치 스크린 표면으로 옮겨지는 수분, 손가락 유분 및 다른 물질과 같은 오염 물질을 끌어당기고 축적하는 핵형성 사이트를 디스플레이의 표면 상에 형성하는 상이한 표면 에너지 영역의 패턴을 갖는 터치 스크린 디스플레이를 제공한다. 다른 저 표면 에너지 표면의 영역 상에 또는 그 내에 형성된 상대적으로 높은 표면 에너지 핵형성 사이트는, 오염물을 끌어당겨 수용하는 표면 에너지 웰의 역할을 한다. 오염물이 저 표면 에너지 영역에서 고 표면 에너지 웰로 이동하면, 오염물은 그러한 영역에 잔류하고 저 표면 에너지 영역으로 다시 이동하지 않으려는 경향이 있을 것이다. 이러한 오염물은 핵형성 사이트에서 축적되어 디스플레이를 청소하기 편리한 시간이 도래할 때까지 그 곳에 잔류하려는 경항이 있을 것이다.

일 실시예에서, 블록 430에서, 복수의 핵형성 사이트는 제1 영역을 가로질러 임의로 분포된다. 일 실시예에서, 매트릭스 디스플레이와의 무아레 간섭의 가능성을 감소시키기 위하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 패턴이 핵형성 사이트를 분포시키는데 사용된다. 다른 실시예에서, 매트릭스 디스플레이와의 무아레 간섭에 대한 가능성을 감소시키기 위하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 형상이 핵형성 사이트를 분포시키는데 사용된다. 또 다른 실시예에서, 복수의 핵형성 사이트는 소정의 디스플레이된 부호 또는 이미지의 가시성과 간섭할 가능성이 가장 작은 영역에 우선적으로 분포된다.

일 실시예에서, 복수의 핵형성 사이트는 각각 디스플레이 표면 상에서 제1 영역과 동일 평면 상에 있다. 다른 실시예에서, 터치 스크린 디스플레이 표면은 텍스처를 가질 수 있다. 핵형성 사이트는 이에 한정되지 않지만 원, 다이아몬드 형상, 별 패턴 또는 다양한 크기 및 배향의 줄무늬를 포함하는 다른 기하학적 형상과 같은 형상을 갖는 기하학적 형상의 에너지 웰일 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 핵형성 사이트는 고 표면 에너지 영역에 의해 상호 연결된다. 또한, 일부 실시예에서의 핵형성 사이트는 자신의 영역을 가로질러 균일한 표면 에너지를 갖지만, 다른 실시예에서는 하나 이상의 핵형성 사이트는 표면 에너지 경사를 포함한다. 예를 들어, 핵형성 사이트는 그 자체의 중심으로 접근할 때 표면 에너지가 증가하는 완만하게 변동하는 경사 또는 공간적으로 변조된(예를 들어, 하프톤 또는 분율 면적) 경사를 가질 수 있다. 이것은 오염물이 핵형성 사이트의 중심을 향하여 내부로 이동하게 한다. 다른 실시예에서, 균일한 표면 에너지를 갖는 핵형성 사이트의 기하학적 구조는, 오염물이 핵형성 사이트의 중심(또는 다른 지정된 지점)을 향하여 내부로 이동하게 할 순 인력을 형성한다. 전술한 도 2a 및 2b에 도시된 테이퍼진 레이의 별 패턴은 이러한 기하학적 구조 중 하나이다.

[실시예]

예 1은 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 포함하고, 본 장치는 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖는 제1 영역을 구비한 터치 민감성 디스플레이 표면; 및 제1 영역 내에 분포된 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 포함하며, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 가진다.

예 2는 예 1의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질이 복수의 핵형성 사이트의 각각의 내부에 머무르는 경향이 있도록 제1 영역에 대하여 표면 에너지에서 상이하다.

예 3은 예 1 또는 예 2의 장치를 포함하고, 제1 영역은 소수성 또는 소유성 중 하나 또는 양자를 가지며, 복수의 핵형성 사이트의 각각은 친유성 또는 친수성 중 하나 또는 양자를 갖는 표면 에너지를 갖는다.

예 4는 예 1 내지 예 3 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트는 디스플레이 표면 상에서 제1 영역과 동일 평면 상에 있다.

예 5는 예 1 내지 예 4 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 터치 민감성 디스플레이 표면은 텍스처를 가진다.

예 6은 예 1 내지 예 5 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트는 기하학적 형상의 표면 에너지 웰의 패턴을 포함한다.

예 7은 예 6의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트는 다각형, 원, 다이아몬드, 별 패턴 또는 선의 패턴이나 그 조합을 포함한다.

예 8은 예 1 내지 예 7 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 핵형성 사이트의 분포는, 오염 물질이 있을 때 디스플레이된 정보의 가시성이 디스플레이 표면을 가로질러 변동하도록, 터치 민감성 디스플레이 표면을 가로질러 변동한다.

예 9는 예 1 내지 예 8 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트 중 적어도 하나는 표면 에너지 경사를 갖는다.

예 10은 예 9의 장치를 포함하고, 표면 에너지 경사는 복수의 핵형성 사이트 중 적어도 하나의 중심을 향하는 방향으로 표면 에너지가 증가한다.

예 11은 예 1 내지 예 10 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 패턴은 터치 민감성 디스플레이 표면의 면적의 10% 미만을 포함한다.

예 12는 예 1 내지 예 11 중 어느 하나의 장치를 포함하고, 제1 영역은 터치 민감성 디스플레이 표면에 인가된 저 표면 에너지 재료를 포함한다.

예 13은 예 12의 장치를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트 각각의 패턴은 저 표면 에너지 재료가 제거된 영역을 포함한다.

예 14는 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치에 얼룩 제어를 제공하는 방법을 포함하고, 본 방법은, 터치 민감성 디스플레이 표면을 위한 투명 기판을 제조하는 단계; 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖도록 투명 기판의 제1 영역을 형성하는 단계; 및 제1 영역을 가로질러 분포되는 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 제1 영역 내에 형성하는 단계를 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은, 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖는다.

예 15는 예 14의 방법을 포함하고, 투명 기판은 적어도 부분적으로 터치 민감성 디스플레이 표면의 기판에 인가된 저 표면 에너지 재료를 포함한다.

예 16은 예 15의 방법을 포함하고, 복수의 핵형성 사이트 각각의 패턴은 저 표면 에너지 재료가 투명 기판으로부터 제거된 영역을 포함한다.

예 17은 예 14 내지 예 16 중 어느 하나의 방법의 포함하고, 복수의 핵형성 사이트는 디스플레이 표면 상에서 제1 영역과 실질적으로 동일 평면에 있다.

예 18은 예 14 내지 예 17 중 어느 하나의 방법의 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 패턴은 터치 민감성 디스플레이 표면의 면적의 10% 미만을 포함한다.

예 19는 터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치를 위한 투명 기판을 포함하고, 본 투명 기판은 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖는 제1 영역; 및 제1 영역 내에 분포된 복수의 핵형성 사이트의 패턴을 포함하고, 복수의 핵형성 사이트의 각각은 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지보다 더 높은 제2 표면 에너지를 가지며, 오염 물질이 복수의 핵형성 사이트의 각각의 내부에 머무르는 경향이 있도록 제1 표면 에너지와 제2 표면 에너지는 상이하다.

예 20은 예 19의 투명 기판을 포함하며, 복수의 핵형성 사이트의 적어도 하나는 표면 에너지 경사를 가진다.

전술한 실시예들은 상호 배타적인 것으로 고려되어서는 안 되며, 본 발명의 실시예의 범위 내에 있는 것으로 고려되는 다른 실시예를 제공하기 위하여 결합될 수 있다. 특정 실시예가 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 방식이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다. 본 출원은 본 발명의 임의의 변형 또는 수정을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명이 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한되는 것이 명시적으로 의도된다.

Claims (4)

1. 터치 민감성 디스플레이 표면(120)을 위한 투명 기판을 제조하는 단계;
   오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖도록 상기 투명 기판의 제1 영역(130)을 형성하는 단계; 및
   상기 제1 영역(130)을 가로질러 분포되는 복수의 핵형성 사이트(140)의 패턴을 상기 제1 영역(130) 내에 형성하는 단계
   를 포함하고,
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각은, 상기 오염 물질에 대해 상기 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖고,
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)는 표면 에너지 경사를 포함하는,
   터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치에 얼룩 제어를 제공하는 방법.
   
2. 오염 물질에 대해 제1 표면 에너지를 갖는 제1 영역(130)을 구비한 터치 민감성 디스플레이 표면(120); 및
   상기 제1 영역(130) 내에 분포된 복수의 핵형성 사이트(140)의 패턴
   을 포함하며,
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각은, 상기 오염 물질에 대해 상기 제1 표면 에너지보다 높은 제2 표면 에너지를 갖고,
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)는 표면 에너지 경사를 포함하는,
   터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각은, 상기 오염 물질이 상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각의 내부에 머무르는 경향이 있도록 상기 제1 영역(130)에 대한 표면 에너지가 상이한,
   터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치에 얼룩 제어를 제공하는 방법.
   
4. 제2항에 있어서
   상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각은, 상기 오염 물질이 상기 복수의 핵형성 사이트(140)의 각각의 내부에 머무르는 경향이 있도록 상기 제1 영역(130)에 대한 표면 에너지가 상이한,
   터치 스크린 휴먼 인터페이스 장치.
   

Images