KR20020074981A - 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 5-와이어 저항형 또는 전류감지형 터치스크린에서 필요하고 정확성, 생산비용, 및 터치스크린의 가장자리 영역 크기에 직접적으로 영향을 미치는 터치스크린 선형화 패턴을 제조하는 새로운 방법에 관한 것으로, 선택된 잉크를 이용하여 도전성 유리표면의 가장자리 영역상에 선형화 패턴을 프린팅하는 단계를 포함하고, 상기 잉크는 약 24~25 중량%의 접촉약품 용매에 약 59~62 중량%의 은가루와 약 14~16 중량%의 탄소가루를 혼합함으로써 제조되며, 따라서 형성된 터치스크린은 선형화 패턴의 2개 단부(end)와 유리층의 정사각형 표면(square surface)의 저항값 비율이 약 10이 되는 것을 특징으로 한다.

Description

터치스크린 선형화 패턴의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING TOUCH SCREEN LINEARIZATION PATTERN}

본 발명은 새로운 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법에 관한 것으로, 특히 선형화 패턴의 2개 단부에 대한 유리 표면 단위 정사각형의 저항비율을 증가시킬 수 있는 선형화 패턴의 생성방법에 관한 것이다.

최근, 전압감지형 터치스크린 및 전류감지형 터치스크린은 데스크탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터에서 폭넓게 사용되어왔다. 사용자들은 원하는 프로세스를 수행하기 위해서 전기신호를 생성하고 컴퓨터로 입력하기 위해 기록하거나 그림을 그리거나 여러 기능을 선택하거나 스크린상의 명령키를 누르기도 한다. 사용중에, 컴퓨터는 스크린상의 기능 윈도우를 스위칭하고, 사용자는 키보드를 통해 컴퓨터를 조작해서는 안 된다.

(종래의 전류감지형 터치스크린에 대해 도 1에 도시된 바와 같이) 상기한 터치스크린은 일반적으로 유리층(1), 도전성 박막층(2), 선형화 패턴(3), 절연층(4), 4-와이어 은 프린팅층(5), 및 제어기와 연결된 테일 케이블(6)을 포함한다. 제어기는 전류 변화를 측정하기 위해 터치스크린의 4개 선형화 단부로 4개의 동일한 전압을 출력한다.

터치스크린의 서로 다른 지점이 터치되면, 4개 단부에서의 전류는 서로 다른 변화를 가질 것이다. 전류 변화를 측정하는 동안, 제어기는 터치된 위치를 판정할 수 있다. 미국특허 제4,293,734호에 상세한 조작원리가 기재되어 있다. 실제, 선형화 패턴의 설계는 터치스크린의 정확성, 가격, 및 점유공간에 직접적으로 영향을 미친다. 이전 선형화 패턴은 저항기 회로망을 형성하기 위해 터치스크린의 가장자리 영역과 연결되는 분리된 저항기 소자로 구성된다. 이러한 타입의 저항기 회로망은 터치스크린의 제조 또는 최종적인 정확성면에서 바람직하지 않다. 이후, 프린팅에 의해 선형화 패턴 형성방법이 개발되었다. 미국특허 제3,798,370호를 참조할 수 있다. 그러나, 이전과 같이 그 선형화 패턴은 터치스크린의 비교적 큰 가장자리 영역을 점유하고, 터치스크린의 유용한 영역이 줄어들게 한다. 현재의 LCD 개발에서, 가장자리 영역은 계속 작아지고 있고, 큰 크기의 선형화 패턴은 거의 시장에서 이용되지 않을 것이다.

과거, 미국특허 제3,591,718호에 터치스크린 선형화 패턴을 만드는 개념이 개시되었다. 그러나, 상기 개념은 실질적인 제조방법을 제공하지 않고, 상업적으로 전혀 가시화될 수 없다.

유리층(7), ITO(Indium Tin Oxide) 도전층(8), 선형화 패턴(9), 절연포인트 세트(10), 절연층(11), 4-와이어 은 프린팅층(12), 다른 절연층(13), 다른 ITO 도전층(14), 플라스틱 박막층(15), 및 제어기와 연결된 테일 케이블(16)을 포함하는 다른 타입의 터치스크린(도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전압감지형 5-와이어 터치스크린)이 있다. 조작 원리에서, 하위 ITO는 X축 방향에서 0-5V의 균일한 전계에 연결된다. 터치스크린이 터치되는 경우, 상위 ITO층은 하위 ITO층과 접촉되고 전압값을 측정한다. 전압비율은 상기 방향(X축)에서 터치스크린상의 위치비율을 나타낸다. 예를 들어, 3V는 터치포인트가 X-방향에서 전체 길이의 60%에 위치한다는 것을 나타낸다. 한 방향(예를 들어 X축)의 측정이 완료되면, 제어기 패널은 Y축 방향에서 하위 ITO를 0-5V의 균일한 전계로 변환한 후, 상위층에서 터치포인트의 전압값을 측정하고 다른 방향(Y축)에서의 위치를 측정하기 위해 하위 ITO층을 이용한다. 미국특허 제3,798,370호에서 상세하게 참조할 수 있다. 이러한 형태의 터치스크린은 또한 정확성을 증가시키기 위해 선형화 패턴을 필요로 한다. 이러한 형태의 터치스크린에서, ELO의 5-와이어 저항성 터치스크린이 시장에서 가장 인기있다. ELO의 선형 패턴은 분리된 은페이스트로부터 저항기 회로망을 형성하고, 터치스크린상에서 사용된 선형화 패턴의 정확성을 증가시키기 위해 도전성 스퍼터링층의 일부를 추가 또는 제거함으로써 이루어진다. 그러나, ELO의 터치스크린은 여전히 가장자리 코너에서 많은 선형화 결함을 갖는다. 도전층의 제거공정 또한 터치스크린의 생산비용을 증가시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 프린팅잉크를 형성하기 위해 은가루 및 탄소가루와 같은 높은 도전성 재료를 접촉약품 용매와 혼합한 후 선형화 패턴이 되도록 접속 저항기 회로망을 형성하기 위해 터치스크린의 가장자리 영역에 균일한 저항기 라인을 프린팅하기 위해 잉크를 이용함으로써, 터치스크린의 정확성을 증가시키고 생산비용 및 사용되는 가장자리 영역을 감소시켜서 상기한 문제점을 해소하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구리가루와 같은 다른 높은 도전성 금속재료를 이용하는 것이다. 관련 재료 함유량을 변경함으로써, 바람직한 저항계수가 얻어져서 원하는 선형화 패턴을 생산할 수 있다. 재료 혼합물 배합을 하는 동안, 상기 패턴의 크기 및 두께는 선형화 패턴의 2개 단부에 대한 각각의 유리 정사각형 표면의최종 저항비율이 약 10이 된다는 것을 보장하기 위해 상기 재료의 도전성 과잉 또는 결핍을 보상하기 위해 사용될 수 있다.

한 측면에서, 본 발명은 높은 정확성과 사용가능한 좀더 많은 영역을 갖는 저비용의 터치스크린을 생산하기 위해 시장에서 유용한 현존 ITO 도전성유리와 협력하도록 원하는 저항값을 프린팅하기 위한 혼합재료를 제공한다.

도 1은 종래의 전류감지형 터치스크린의 개략적 분해도,

도 2는 종래의 5-와이어 전압감지형 터치스크린의 개략적 분해도,

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 선형화 패턴층에 기초한 개선된 제 1 선형화 패턴의 개략도,

도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 선형화 패턴층에 기초한 개선된 제 2 선형화 패턴의 개략도, 및

도 5는 본 발명에 따른 제 3 선형화 패턴의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,7 : 유리층 2 : 도전성 박막층

3,3A,3B,9 : 선형화 패턴 4,11,13 : 절연층

5,12 : 4-와이어 은 프린팅층 6,16 : 테일 케이블

8,14 : ITO 도전층 10 : 절연포인트 세트

15 : 플라스틱 박막층

본 발명은 그 다수의 이점과 함께 다음의 상세한 설명 및 도면에 의해 더 이해될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 선형화 패턴층에 기초한 본 발명의 방법에 의해 이루어진 제 1 선형화 패턴 구조에 대해 도 3을 참조하면, 터치스크린의 선형화 정확성을 증가시키기 위해 선형화층(3,9)에서의 선형화 패턴을 개선하는 것을 목적으로 한다.

선형화 패턴(3A)의 2개 단부에 대한 (도 1 및 도 2에 도시된) 유리층(1 또는 7)의 정사각형 당 저항비율로서, 선형화 패턴(3A)의 균일성은 터치스크린의 정확성을 판정하고, 본 발명에서 사용된 선형화 패턴(3A)은 낮은 도전성재료 또는 다른 재료로 스퍼터링된 유리층(1 또는 7)상에 높은 도전성재료를 프린팅하는 프린팅기법에 의해 형성된다. 따라서, 선형화 패턴(3A)은 매우 균일하다. 터치스크린의 선형화 정확성을 판정하는 유일한 인수는 선형화 패턴(3A)의 2개 단부에 대한 (도 1 및 도 2에 도시된) 유리층(1,7)의 정사각형 표면 당 저항비율이다. 더 높은 비율값은 더 높은 정확성을 의미한다. 그러나 상기 값이 너무 높은 경우, 제어기가측정하기 어렵게 된다. 따라서 실제로 상기 값은 약 10으로 제어된다. 유리층(1 또는 7)의 정사각형 당 저항값은 시장에서 유용한 유리, 예를 들어 정사각형 표면 당 1500Ω을 갖는 AVCT로부터의 ITO유리 또는 정사각형 표면 당 500Ω를 갖는 MERCK로부터의 ITO유리에서 선택되기도 하지만 이제 제한되는 것은 아니다. 선형화 패턴의 2개 단부에서의 저항값은 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다:

여기서 ρ는 재료에 의해 결정된 저항계수이고, 수용가능한 은가루와 탄소가루의 비율에 의해 변경될 수도 있다. L은 길이, W는 너비, 그리고 H는 높이가 된다. 따라서, 선형화 패턴(3A)의 2개 단부의 저항값은 프린팅의 제어를 통해 변경될 수도 있다. (상기 저항값을 유도하고 사용되는 ITO 저항값과 비교하기 위해 일단 상기 식을 이용하면, 유리(1 또는 7)와 선형화 패턴(3A)의 저항비율이 얻어질 수 있다)

상기 제 1 선형화 패턴 구조체는 도전성 유리 ITO(도 1 및 도 2에 도시된 유리층(1,7))의 표면상에 선택된 잉크를 프린팅함으로써 형성된다. 상기 잉크는 24 중량%의 접촉약품 용매(또는 접착제)에 높은 도전성 은가루 62 중량%와 탄소가루 14 중량%를 혼합시킴으로써 만들어진다. 선형화 패턴(3A)은 프린팅되는 경우 정사각형 표면 당 0.5Ω의 저항을 갖는 10마이크로미터의 두께를 갖는다. 선형화 패턴(3A)은 100 정사각형을 형성하기 위해 각각의 측부에서 300㎜의 길이 및 3㎜의 너비를 갖는다. 2개 단부는 100Ω의 저항을 갖고, ITO 유리는 정사각형 표면 당 500Ω을 갖는다. 2개 측부에서의 ITO 저항과 선형화 패턴이 10:1 저항비율로 형성되는 경우 터치스크린의 선형화 정확성은 99% 이상이 된다.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 선형 패턴층에 기초한 본 발명의 방법에 의해 이루어진 제 2 선형화 패턴 구조를 나타낸다. 선형화 패턴(3B)은 25 중량%의 접촉약품(접착제) 용매에 높은 도전성 재료인 은가루 59%와 탄소가루 16%를 혼합함으로서 이루어진 잉크에 의해 프린팅된다. 선형화 패턴(3B)이 (도 1 및 도 2에 도시된 유리층(1,2)과 같은) 도전성 유리 ITO의 표면상에 프린팅되는 경우, 정사각형 표면 당 1Ω의 저항을 갖는 10마이크로미터의 두께를 갖는다. 선형화 패턴(3B)은 100 정사각형을 형성하기 위해 각각의 측부에서 300㎜ 길이와 3㎜의 너비를 갖는다. 2개 단부는 100Ω의 저항을 갖고, ITO유리는 정사각형 표면 당 1000Ω을 갖는다. 2개 측부에서 ITO 저항과 선형화 패턴이 10:1의 저항비율에 의해 형성되는 경우 터치스크린의 선형화 정확성은 99% 이상이 된다.

상기한 실시예 예시가 높은 도전성재료의 선택일 뿐 은과 탄소가루로 제한되는 것으로 생각해서는 안 된다는 점에 유의해야 한다. 다른 금속재료가 구리가루와 같은 대체물로서 사용될 수도 있다. 바람직한 선형 패턴을 형성하기 위해 관련 함유물을 변경함으로써 원하는 저항계수가 얻어질 수도 있다. 상기 재료를 혼합하는 공정에서, 선형화 패턴과 유리의 정사각형 표면의 최종 저항값 비율이 약 10에 도달한다는 것을 보장하기 위해 재료의 도전성 과잉 또는 결핍을 보상하기 위해 패턴 크기 및 높이를 변경하는 것 또한 가능한다.

또한, 상기한 가장자리 영역에서 선형화 패턴(3A,3B)을 형성하는 것 외에, 선형화 패턴은 또한 (도 5에 도시된 바와 같은) 라인 형태(3C)로 프린팅될 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 프린팅잉크를 형성하기 위해 은가루 및 탄소가루와 같은 높은 도전성 재료를 접촉약품 용매와 혼합한 후 선형화 패턴이 되도록 접속 저항기 회로망을 형성하기 위해 터치스크린의 가장자리 영역에 균일한 저항기 라인을 프린팅하기 위해 잉크를 이용함으로써, 터치스크린의 정확성을 증가시키고 생산비용 및 사용되는 가장자리 영역을 감소시킬 수 있는 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법을 제공한다.

Claims (4)

1. 선형화 패턴을 형성하기 위해 혼합재료를 이용하여 터치스크린 선형화 패턴을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 혼합재료는 은가루, 탄소가루, 및 접촉약품 용매를 포함하는 높은 도전성 재료를 포함하고, 상기 은가루는 약 59~62 중량%가 되며, 상기 탄소가루는 약 14~16 중량%가 되고, 접촉약품은 접착제로서 약 24~25 중량%가 되는 것을 특징으로 하는 혼합재료를 이용한 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 높은 도전성 재료는 구리가루를 포함하는 다른 금속재료이고, 원하는 저항계수를 얻어서 원하는 선형화 패턴을 형성하기 위해 변경가능한 상대적 조성을 가지며, 상기 패턴의 크기는 선형화 패턴의 2개 단부와 유리의 정사각형 표면의 최종 저항값 비율을 약 10으로 유지하기 위해 상기 재료의 도전성 과잉 또는 결핍을 보상하도록 변경가능한 것을 특징으로 하는 혼합재료를 이용한 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법.
3. 유리층, 도전성 박막층, 선형화 패턴, 절연층, 4-와이어 은 프린팅층, 및 상기 터치스크린의 4개 단부에 4개 동일 전압을 출력하고 전류 변화를 측정하는 제어기에 연결되는 테일 케이블을 포함하는 터치스크린을 갖는 터치스크린 선형화 패턴을 제조하는 방법에 있어서,

   약 24~25 중량%의 접촉약품 용매에 약 59~62 중량%의 은가루와 약 14~16 중량%의 탄소가루의 높은 도전성 재료를 혼합함으로써 잉크를 제조하는 단계; 및

   선형화 패턴의 2개 단부와 유리층의 정사각형 표면의 저항값 비율이 약 10으로 제어되도록 선형화 패턴을 형성하기 위해 도전성 유리층 표면의 가장자리 영역상에 선형화 패턴을 프린팅하기 위해 잉크를 사용하는 단계를 포함하고,

   상기 유리층은 500Ω/?(ohms per square) 또는 1500Ω/?의 저항값을 갖는 ITO(Indium Tin Oxide) 유리로 이루어지며,

   상기 선형화 패턴의 저항계수는 상기 재료에 의해 결정되고, 함유된 수용가능한 은가루와 탄소가루의 변화에 의해 변경가능하며, 선형화 패턴의 크기 및 형태에 의해 변경가능하고,

   상기 선형화 패턴은 0.5Ω/?의 저항값을 갖는 10마이크로미터의 높이를 갖고, 100개의 정사각형(square)을 형성하기 위해 300㎜의 길이 및 3㎜의 너비를 가지며, 그 2개 단부에서 100Ω의 저항값을 가지고, 500Ω/?를 갖는 ITO 유리를 이용하여서, 그 2개 측부에서 선형화 패턴의 저항값과 ITO 저항값 사이에 10의 저항비율을 갖고,

   상기 선형화 패턴은 1Ω/?의 저항값을 갖는 10마이크로미터의 높이를 갖고, 100개의 정사각형을 형성하기 위해 300㎜의 길이 및 3㎜의 너비를 가지며, 그 2개 단부에서 100Ω의 저항값을 가지고, 1000Ω/?를 갖는 ITO 유리를 이용하여서, 그 2개 측부에서 선형화 패턴의 저항값과 ITO 저항값 사이에 10의 저항비율을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법.
4. 유리층, ITO 도전성 박막층, 선형화 패턴, 한 세트의 절연포인트, 절연층, 4-와이어 은 프린팅층, 다른 절연층, 다른 ITO 도전층, 플라스틱층, 및 제어기와 연결되는 테일 케이블을 포함하는 터치스크린을 갖고, 접촉포인트의 전압을 측정하기 위해 상위 ITO가 하위 ITO에 접촉가능한 터치스크린 선형화 패턴을 제조하는 방법에 있어서,

   약 24~25 중량%의 접촉약품 용매에 약 59~62 중량%의 은가루와 약 14~16 중량%의 탄소가루의 높은 도전성 재료를 혼합함으로써 잉크를 제조하는 단계; 및

   선형화 패턴의 2개 단부와 유리층의 정사각형 표면의 저항값 비율이 약 10으로 제어되도록 선형화 패턴을 형성하기 위해 도전성 유리층 표면의 가장자리 영역상에 선형화 패턴을 프린팅하기 위해 잉크를 사용하는 단계를 포함하고,

   상기 유리층은 500Ω/?또는 1500Ω/?의 저항값을 갖는 ITO 유리로 이루어지며,

   상기 선형화 패턴의 저항계수는 상기 재료에 의해 결정되고 함유된 수용가능한 은가루와 탄소가루의 변화에 의해 변경가능하며, 선형화 패턴의 크기 및 형태에 의해 변경가능하고,

   상기 선형화 패턴은 0.5Ω/?의 저항값을 갖는 10마이크로미터의 높이를 갖고, 100개의 정사각형을 형성하기 위해 300㎜의 길이 및 3㎜의 너비를 가지며, 그 2개 단부에서 100Ω의 저항값을 가지고, 500Ω/?을 갖는 ITO 유리를 이용하여, 그2개 측부에서 선형화 패턴의 저항값과 ITO 저항값 사이에 10의 저항비율을 갖고,

   상기 선형화 패턴은 1Ω/?의 저항값을 갖는 10마이크로미터의 높이를 갖고, 100개의 정사각형을 형성하기 위해 300㎜의 길이 및 3㎜의 너비를 가지며, 그 2개 단부에서 100Ω의 저항값을 가지고, 1000Ω/?을 갖는 ITO 유리를 이용하여, 그 2개 측부에서 선형화 패턴의 저항값과 ITO 저항값 사이에 10의 저항비율을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 선형화 패턴의 제조방법.