KR20040081046A - 가변 저항층을 갖는 저항 접촉식 화면 - Google Patents

가변 저항층을 갖는 저항 접촉식 화면 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉영역(touch area)을 규정짓는 투명기재; 투명기재 위에 형성되고 접촉영역 위로 연장하는 도전성 물질의 제 1 층; 도전성 물질의 제 1 층에 대한 전기 접속부; 투명한 가요성 커버 시이트; 투명한 가요성 시이트 위에 형성된 도전성 물질의 제 2 층으로서, 상기 커버 시이트가 기재로부터 이격된 관계로 설치됨으로써 접촉영역에서의 접촉이 접촉 지점에서 도전성 물질의 제 1 층과 제 2 층 사이의 전기적 접촉(electrical contact)을 유발시키게 되는 제 2 층; 도전성 물질의 제 2 층에 대한 전기 접속부; 및 가변 도전성을 갖는 도전성 물질의 제 1 층 또는 제 2 층 하나 이상을 포함하는 저항 접촉식 화면(resistive touch screen)에 관한 것이다.

Description

가변 저항층을 갖는 저항 접촉식 화면{RESISTIVE TOUCH SCREEN WITH VARIABLE RESISTIVITY LAYER}
본 발명은 저항 접촉식 화면(resistive touch screen), 보다 특히 저항 접촉식 화면에서의 저항층의 형성에 관한 것이다.
저항 접촉식 화면은 통상적인 CRT 및 컴퓨터, 특히 휴대용 컴퓨터의 평판 디스플레이에 널리 사용되고 있다. 도 2 및 3은 접촉영역을 규정짓는 제 1 도전성 층(14)을 갖는 투명기재(12)를 포함하는 종래기술의 4-와이어 저항 접촉식 화면(10)을 도시한다. 이러한 도전성 층은 전형적으로는 인듐 주석 옥사이드(ITO) 또는 도전성 중합체 예를 들어 폴리티오펜을 포함한다. 가요성 투명 커버 시이트(16)은 스페이서 도트(spacer dot)(20)에 의해 제 1 도전성 층으로부터 물리적으로 분리되는 제 2 도전성 층(14)을 포함한다. 가장자리 영역을 규정짓는 도전성 층(14)보다 낮은 저항을 갖는 도전성 패턴(30)은 투명기재(12) 상의 도전성 층(14)의 대향 가장자리에서 도전성 층(14) 위로 배열된다. 도전성 패턴(30)은 도전성 층(14)와 전기적 접촉상태에 있는 추가적인 물질 층에 의해 제공된다. 도전성 패턴(30)은 또한 전기적 접촉상태로 그리고 가요성 투명 커버 시이트(16) 상의 도전성 층(18)의 대향 가장자리에 제공된다(4개의 도전성 패턴(30)으로 인하여 이것을 흔히 4-와이어 설계라 부른다). 이들 도전성 패턴(30)의 형상을 조정하여 접촉식 화면의 선형성(linearity)을 개선시킬 수 있다. (참조: 1986년 11월 25일자로 허여된 재거(Jaeger)의 미국특허 제4,625,075호) 이들 도전성 패턴(30)은 도전성 층(14) 및 (18)에 전기적 접속을 제공하도록 사용된다.
또다른 설계(이는 통상 5-와이어 설계라 부름)에서는 모든 4개의 도전성 스트립(30)이 기재(12) 위에 위치되고 제 2 도전성 층은 이른바 제 5 와이어이다. 5-와이어 설계는 또한 기재(12) 상의 4개의 도전체(30)에 대해 특별히 선택된 패턴을 이용하여 장치 응답의 선형성을 개선시킬 수 있다.
가요성 투명 커버 시이트(16)는 손가락으로 누르면 예를 들어 제 1 및 제 2 도전성 층(14) 및 (18)이 전기적으로 접촉하도록 변형된다. 전압은 전기적 접속부(33)을 경유 도전성 층(14)에 대해 인가되고 생성되는 신호는 층(18)에 접속된 전기적 접속부(31)에서 측정되어 한 방향에서 접촉위치를 결정한다. 도전성 층(14) 및 (18)은 전력 사용량 및 위치 인식 정확도를 최적화하도록 선택된 저항을 갖는다.
통상적인 종래기술의 제조공정에서 도전체(30)은 도전성 층(14) 및 (18) 위로 인쇄된 실버 잉크 화면(silver ink screen)으로 제조된다. 실제로, 이러한 공정은 다수의 단점을 가진다. 첫째, 실버 잉크는 단가가 비싸고 화면 인쇄 공정은 추가적인 제조단계 및 물질이 필요하다는 점에서 고비용 공정이다. 둘째, 그것들은 주의하여 제조하고 인쇄하지 않는 한 실버 잉크는 도전성 층에 잘 접착하지 않는다. 더욱이, 도전성 층들에 대한 잉크의 접착공정은 접촉식 화면 또는 관련된디스플레이 시스템에서 다른 물질들에 대해 문제를 야기하는 높은 온도를 필요로 한다. 또한, 접촉식 화면의 가장자리 영역의 너비는 접촉식 화면의 응답을 선형화하는데 사용된 패턴을 수용하도록 비교적 큰 것이 요구될 수 있다.
따라서, 저항 접촉식 화면용 도전성 패턴을 제공하기 위한 개선된 수단 및 가장자리 영역을 축소시켜 접촉식 화면의 조도를 개선시키고 제조단가를 절감할 수 있는 도전성 패턴의 제조방법에 대한 필요성이 존재한다.
발명의 요약
상기 필요성은 접촉영역(touch area)을 규정짓는 투명기재; 투명기재 위에 형성되고 접촉영역 위로 연장하는 도전성 물질의 제 1 층; 도전성 물질의 제 1 층에 대한 전기 접속부; 투명한 가요성 커버 시이트; 투명한 가요성 시이트 위에 형성된 도전성 물질의 제 2 층으로서, 상기 커버 시이트가 기재로부터 이격된 관계로 설치됨으로써 접촉영역에서의 접촉이 접촉 지점에서 도전성 물질의 제 1 층과 제 2 층 사이의 전기적 접촉(electrical contact)을 유발시키게 되는 제 2 층; 도전성 물질의 제 2 층에 대한 전기 접속부; 및 가변 도전성을 갖는 도전성 물질의 제 1 층 또는 제 2 층 하나 이상을 포함하는 저항 접촉식 화면(resistive touch screen)을 제공함으로써 충족된다.
도 1은 본 발명에 따르는 4-와이어 접촉식 화면의 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래기술의 4-와이어 접촉식 화면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 종래기술의 4-와이어 접촉식 화면의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따르는 접촉식 화면의 제조공정의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 상기 제조공정의 말단도이다.
도 6은 본 발명의 한 양태에 따르는 것으로 접촉영역의 연속적인 변화가 있는 가변 도전성 층을 세밀하게 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 한 양태에 따르는 것으로 가장자리 영역의 너비 변화가 있 는 가변 도전성 층을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 한 양태에 따르는 것으로 가장자리 영역의 두께 변화가 있는 가변 도전성 층을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 화상 신호를 조정하여 접촉식 화면의 투명도 또는 색상의 변화를 보충하기 위한 디스플레이 및 드라이버를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1과 관련하여, 종래기술의 저항 접촉식 화면의 문제는 기재(12)에 침착된 가변 도전성 층(32)의 사용으로 극복된다. 제 2 도전성 층(34)를 갖는 가요성 투명 커버 시이트(16)는 예를 들어 스페이서 도트(20)과 같은 통상적인 수단에 의해 가변 도전성 층(32)로부터 분리된다. 기재(12)에 침착된 도전성 층(32) 및 가요성 투명 커버 시이트(16)에 침착된 도전성 층(34)은 가변 도전성을 나타낸다.
가변 도전성 층(32) 및/또는 (34)의 도전성의 변화는 연속적 또는 불연속적일 수 있다. 층의 도전성이 연속적인 경우 층의 시이트 저항은 층의 한 위치에서 다른 위치로 연속적으로 그리고 점진적으로 변한다. 층의 도전성이 불연속적인 경우 층의 특정 위치는 이웃하는 위치와는 실질적으로 상이한 도전성을 갖게 된다.
종래의 접촉식 화면에서 저항 접촉식 화면의 접촉영역에서의 도전성 층의 시이트 저항은 전형적으로는 300 내지 600 ohm/square의 상수값이다. 상기 범위 밖의 저항값은 예를 들어 전력 소모량을 줄이거나 에러 발생을 감소시키기 위한 상이한 목적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 또다른 양태에 따르면, 도 2의 도전성 패턴(30)에 의해 규정된 가장자리 영역은 가변 도전성 층(32)의 보다 높은 도전성 부분(36)에 의해 대체된다. 본 발명의 한 양태에 있어서, 시이트 저항은 접촉영역에서 300 내지 600 ohm의 범위내에서 변하거나 상기 범위 밖에서 부합할(go well) 수 있다. 본 발명의 또다른 양태에 따르면 도 2의 도전성 패턴(30)에 의해 규정된 가장자리 영역은 가변 도전성 층(32)의 보다 높은 도전성 부분(36)에 의해 대체된다.
투명한 도전성 코팅용으로 사용된 전형적인 물질은 인듐 주석옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO) 또는 도전성 중합체 예를 들어 폴리티오펜을 포함한다. 상기 물질들이 기재 위에 피복되므로 물질들의 저항은 침착 두께에 따라 변하게 된다. 두께를 변화시키면서 상기 물질을 침착시켜 가변 도전성 층을 형성시킬 수 있다. 물질이 2배의 두께로 침착되는 경우 시이트 저항은 절반으로 된다. 또한, 하나의 층 내에서 물질의 저항은 층의 도전성이 변화하도록 변할 수 있다. 가변 도전성 패턴이 형성되어 있는 기재는 강성(剛性 )이거나 가요성일 수 있다.
특히 (예를 들어 바렛(Barrett) 등의 1998년 4월 7일자로 허여된 미국특허 제5,736,688호)에 제시된 것과 같이) 접촉식 화면 응답의 선형성을 향상시키거나 저항 층에 대한 접속부를 제공하도록 형성된 것과 같은 불연속적 도전성 가장자리 패턴(30)은 가변 도전성 층(32)를 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 특허에 제시된 패턴은 본 발명에 따르는 가변 도전성 층(32)으로 형성될 수 있다. 더욱이, 가변 도전성 층(32)은 장치 응답의 선형성을 향상시키도록 접촉영역에서 연속적으로 변할 수 있다. 또한, 가장자리 영역 및 접촉영역에서의 변화는 접촉식 화면 응답을 향상시키고 가장자리 영역의 너비를 축소시키도록 사용될 수 있다.
도 6은 가변 도전성 층(32)의 각각의 코너에서 전기적 접속부(33)을 갖는 5-와이어 장치에 대한 반응의 선형성을 개선시키는 접촉영역(35)에서의 가변 도전성 층을 세밀하게 나타낸 것이다.
도 7은 가장자리 영역 각각의 중심에서 전기적 접속부를 갖는 5-와이어 장치에 대한 응답의 선형성을 개선시키기 위해 가변 너비를 갖는 고도로 도전성인 가장자리 영역(36)에서의 가변 도전성 층의 상면도를 도시한 것이다.
도 8은 가변 도전성을 제공하도록 두께를 변화시키는 응답의 선형성을 개선시키도록 형상화된 가변 도전성 가장자리 영역(36)의 횡단면도를 도시한 것이다.
가변 도전성 층(32)은 다양한 수단에 의해 기재(12) 또는 가요성 투명 커버 시이트(16)에 형성될 수 있다. 2001년 4월 10일자로 볼크 등에게 허여된 미국특허 제6,214,520호는 다층 장치를 형성하기 위한 열전달요소의 사용을 기술하고 있다. 또한, 폴리티오펜과 같은 액체 물질을 가변 도전성 층을 제공하는 가변 양 및 두께로 침착시키도록 잉크젯 장치가 배치될 수 있다. 출원인은 잉크젯 장치를 사용한 도전성 물질의 화소식 침착을 밝혀내었다. 더욱이, 이러한 두가지 접근법은 가변 유형의 물질을 침착시키는데 사용되어 다성분 층에 바람직한 도전성을 제공하는데 필요한 상이한 물질을 제공할 수 있다. 이러한 기법은 또한 표면 위로 연속적으로 변화시키는 침착물 뿐만 아니라 불연속적 침착물을 제공하는데 용이하게 사용될 수 있다.
또다른 유용한 기법은 스퍼터링일 수 있다. 당해 기술분야 공지의 기법이 연속적인 롤 제조공정에 적용되어 연속적인 기재를 필요한 마스킹 및 틈 조절 장치로 스퍼터링 고정부 아래로 통과시켜 가변 도전성 층을 제공할 수 있다. 도 4는 상기 물질 침착 고정부(42) 및 (44)를 통과하는 연속적인 기재(40)의 측면도이다. 침착 고정부(42) 및 (44)는 연속적인 기재(40)의 표면에서 증발되고 응축되는 물질(47)을 가열시킨다. 물질의 침착을 조절함으로써 특정 부분의 기재가 물질 침착에 노출되는 시간이 예를 들어 개방하거나 폐쇄하는 셔터 또는 기재상의 특정한위치로의 침착을 제한하는 마스크를 사용하여 조절될 수 있다. 도 5에서 기재(40)의 말단도는 보다 높은 물질 침착도의 영역(48)을 제공하는 마스크(46)을 갖는 침착 고정부(44)로 도시된다.
또다른 침착법은 액체 코팅이다. 액체 물질을 함유하는 호퍼(hopper)를 이용하여 물질을 연속적으로 이동하는 기재 위로 제어방식으로 유동시킬 수 있다. 침착의 두께 및 위치를 변화시킴으로써 가변 도정성 층을 제공할 수 있다. 투명한 도전성 물질의 균일한 층을 침착시키고 상기 물질을 선택적으로 제거하여 가변 도전성 층을 제공함으로써 가변 도전성 코팅을 제공하는 또다른 기법은 포토 리쏘그래피의 사용이다.
일단 가변 도전성 층이 기재에 제공되는 경우 기재는 당해 분야에 알려진 바대로 다른 요소와 결합하여 접촉식 화면을 형성할 수 있다.
침착된 물질의 투명도는 접촉식 화면을 위한 중요한 인자이다. 가변 도전성 층은 상응하게 변하는 두께 및 투명도 또는 색상을 가질 수 있다. 디스플레이 영역의 일부가 아닌 위치(예를 들어 도전성 패턴(30))는 중요하지 않다. 디스플레이 영역의 일부인 위치에 있어서는 디스플레이를 구동하기 위해 사용된 화상 신호를 조정하여 접촉식 화면의 투명도 또는 색상의 변화를 수용할 수 있다. 디스플레이에서 각각의 화소가 접촉식 화면의 투명도를 보상하도록 명도 또는 색상이 조정되는 투명도 또는 색상 지도를 사용하여 보정된 명도 및 색상을 갖는 디스플레이를 수득할 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이 접촉식 화면의 색상 또는 투명도의 변화를 부상하는 변형된 화상 신호(56)을 제공하도록 화상 신호(54)를 개질시키는 수단은 접촉식 화면(58)을 갖는 디스플레이의 화소 각각에 명도 및/또는 색상 조정능을 제공하는 룩업 테이블(lookup table)(52)을 갖는 디스플레이 조절기(50)으로 제공될 수 있다.
본 발명은 제한되는 것은 아니지만 OLED 및 액정 디스플레이 장치를 포함하는 평판 디스플레이와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, OLED 디스플레이의 기재 또는 커버가 저항 접촉식 화면용 기재로서 사용될 수 있다.
본 발명의 접촉식 화면은 제조가 간단하고, 단가가 절감되며, 보다 넓은 활성 영역을 제공하는 이점을 갖는다.

Claims (1)

  1. a) 접촉영역(touch area)을 규정짓는 투명기재;
    b) 투명기재 위에 형성되고 접촉영역 위로 연장하는 도전성 물질의 제 1 층;
    c) 도전성 물질의 제 1 층에 대한 전기 접속부;
    d) 투명한 가요성 커버 시이트;
    e) 투명한 가요성 시이트 위에 형성된 도전성 물질의 제 2 층으로서, 상기 커버 시이트가 기재으로부터 이격된 관계로 설치됨으로써 접촉영역에서의 접촉이 접촉 지점에서 도전성 물질의 제 1 층과 제 2 층 사이의 전기적 접촉(electrical contact)을 유발시키게 되는 제 2 층;
    f) 도전성 물질의 제 2 층에 대한 전기 접속부; 및
    g) 가변 도전성을 갖는 도전성 물질의 제 1 층 또는 제 2 층 하나 이상을 포함하는, 저항 접촉식 화면(resistive touch screen).
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