KR20050019914A

KR20050019914A - 얇은 면 정전용량식 터치 스크린

Info

Publication number: KR20050019914A
Application number: KR10-2005-7001119A
Authority: KR
Inventors: 멀리건로저씨.; 바다에매쏘드에스.
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2005-03-03

Abstract

터치에 의해 발생된 신호를 배경 신호에 비해 증가시킴으로써 터치 위치의 보다 정확한 해석이 가능하도록 정전용량식 터치 센서가 배열된다. 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께의 다양한 재료를 포함하는 박막 유전체 보호층이 정전용량식 터치 센서 회로 상에 배치된다. 상기 박막은 정전용량식 터치 센서 회로에 보다 인접해서 터치가 발생할 수 있게 하며, 터치에 반응하여 보다 강한 신호를 발생시킨다. 박막은 투명하거나 불투명할 수 있고, 단단하거나 유연할 수 있다. 본 발명은 또한 터치 위치를 정확히 결정하는데 사용하기 위한 신호를 리턴시키는 시스템을 제공한다. 이 시스템은 제어기로부터 전기장을 수용하고, 터치를 수용하며, 터치 위치를 결정하는데 사용하기에 적합한 터치에 의해 초래되는 적절한 전기장의 변조를 나타내는 신호를 제공한다.

Description

얇은 면 정전용량식 터치 스크린{THIN FACE CAPACITIVE TOUCH SCREEN}

본 발명은 정전용량식 터치 스크린 구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 표면이 터치된 장소를 나타내는 제어 신호를 제공할 수 있는 장치의 표면에 사용하기 위한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린 구조에 관한 것이다.

터치 스크린은 컴퓨터 시스템에 정보를 입력하는 수단으로서, 음극선관(즉, CRT) 및 액정 디스플레이 스크린(즉, LCD 스크린)을 포함하는 다양한 디스플레이 형태와 함께 사용된다. 디스플레이 위에 배치되었을 때, 터치 스크린은 사용자로 하여금 원하는 아이콘 또는 요소에 대응하는 위치에서 스크린을 터치함으로써 표시된 아이콘 또는 요소를 선택할 수 있게 한다. 컴퓨터 및 기타 전자 기기가 어디에나 있게 됨에 따라, 터치 스크린은 보다 일반적인 데이터 입력 인터페이스가 되고 있다. 예를 들면, 터치 스크린은 이제 작업장, 창고, 제조공장, 레스토랑, 휴대용 PDA(personal digital assistant), 자동 입출금 기계(ATM), 카지노 게임기 등에서 찾아볼 수 있다.

종래에는, 터치 스크린이 불리한 환경 조건에 놓일 수 있는 비교적 거친 환경에서 NFI(Near-Field-Imaging) 터치 스크린이 사용되어 왔다. 간단히 말해서, NFI 구조는, 복수의 터치-민감성 바아가 사용되어 터치 스크린에 대한 접촉이 프로그래밍적으로 스크린 상의 특정 바아로 해석되도록 다루어진다는 점에서 어떤 다른 터치 스크린 구조와 다르다. NFI 터치 스크린은, NFI 구조에 의해 제공되는 비교적 높은 감도(sensitivity)로 인해 기저(underlying) 회로가 양호하게 보호되는 충분한 두께의 보호 코팅이 가능하므로 특히 거친 환경에 적합하다. 다른 터치 스크린 구조들은 그 비교적 낮은 감도가 충분한 두께의 보호 코팅의 이용을 방지하므로 그러한 환경에 별로 적합하지 않다.

전술했듯이, NFI형 터치 스크린의 각별한 강도는 이 스크린을 터치 스크린이 더 거친 환경 조건에 노출될 것 같은 환경에서 인기있도록 만들어 주었다. NFI 구조는 거친 환경에 견디도록 충분한 두께의 보호성 기판을 가능하게 하지만, 터치 스크린이 통상 비정상적으로 높은 정도의 혹사를 당하게 된다. 따라서, 이 터치 스크린은 대개 손상되고 다른 적용에서의 터치 스크린보다 빈번한 교체가 필요해진다. 지금까지 이것은 터치 스크린을 혹사 분위기에서 사용한 불운한 결과였다.

본 발명의 상기 태양 및 여러가지 부수적인 장점들은, 개략도이며 비율에 맞춰 도시되지는 않은 첨부도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽어보면 보다 쉽게 잘 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 실시예가 이루어지는 예시적 환경의 개략 도시도이다.

도2는 얇은 유전체 커버를 갖는 예시적 정전용량식 터치 센서의 분해 도시도이다.

도3은 유전체 박막과 제거가능한 보호 부재를 갖는 예시적 터치 센서의 단면도이다.

도4는 본 발명에 따른, 얇은 유전체 커버를 갖는 예시적 정전용량식 터치 센서의 개략 도시도이다.

본 발명은 복수의 센서 바아 위에 유전체 박막(thin dielectric film)을 갖는 NFI 정전용량식 터치 센서 구조에 관한 것이다. 유전체 박막은 터치 센서의 센서 바아들을 터치에 의한 손상으로부터 보호하며 터치 센서를 밀봉 유닛으로 만들어준다. 유전체 박막의 사용은 대부분의 용도에 충분할 수 있으며, 터치 센서를 보다 두꺼운 유전체 막을 갖는 다른 유닛보다 민감하게 만든다. 또한, NFI 정전용량식 터치 센서 구조의 감도는 터치 감지를 방해하지 않으면서 유전체 박막 위에 제2 보호층이 추가될 수 있게 한다. 이런 식으로, 제거가능한 보호층이 터치 센서와 함께 사용될 수 있게 되어, 전체 터치 센서가 아닌 제거가능한 층의 교체가 가능하다.

본 발명의 정전용량식 터치 센서는, 기저층을 보호하는 유전체 박막, 정전용량식 터치 센서 회로층, 및 유전체 지지(backing)층의 세 층을 포함한다. 상기 유전체 지지층은 CRT 또는 LCD의 외부 스크린일 수 있다. 정전용량식 터치 센서 회로는 터치를 나타내는 신호를 운반하는데 적합한 리드선(lead line)에 연결되는 복수의 센서 바아를 구비한다. 이들 층은 화면(viewing surface)상에 추가물(add-on)로서 배치되거나 제조중에 화면의 일부로 형성될 수 있는 "적층체(stack-up)"를 포함한다. 의도된 용도에 따라서, 상기 적층체는 투명하거나 불투명할 수 있으며, 단단하거나 유연할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 유전체 박막은 대략 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께이다. 본 발명의 다른 태양에서, 유전체 박막은 1,000 내지 10,000 옹스트롬(Angstrom) 사이의 범위까지 더 얇아진다.

본 발명의 다른 태양에서, 유전체 박막은 폴리카보네이트 또는 아크릴과 같은 시트 재료를 포함한다. 상기 시트 재료는 정전용량식 터치 센서층 및 유전체 지지층 상에 적층 또는 접합되거나 다른 방식으로 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 유전체 박막은 폴리머와 같은 유연성 막 재료를 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 유전체 박막은 이산화 실리콘이거나 증착에 적합한 다른 물질일 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 유전체 박막은 분사(spraying), 침지 코팅(dip coating) 또는 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 그 일부를 구성하는 첨부도면을 참조로 한다. 상세한 설명과 도면은 본 발명이 실시될 수 있게 하는 특정한 예시적 실시예들을 나타낸다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 상태에서 다른 실시예가 사용될 수 있고 다른 변형예도 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 비제한적으로 해석되어야 하며 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정된다.

명세서 및 청구범위에 걸쳐서, 후술하는 용어들은 그 내용이 다르게 명시되지 않는 한 본원에 명백하게 연관된 의미를 갖는다. "내부(in)"의 의미는 "내부(in)"와 "상부(on)"를 포함한다. "연결(connected)"이라는 용어는 연결되는 부재들 사이의, 일체의 중간 부재가 없는 직접적인 전기 접속을 의미한다. "결합(coupled)"이라는 용어는 연결되는 부재들 사이의 직접적인 전기 접속, 또는 하나 이상의 수동 또는 능동 중간 부재를 통한 간접적인 접속을 의미한다. "회로"라는 용어는 상호 협력하여 원하는 기능을 제공하도록 배치되는 하나 이상의 수동 및/또는 능동 성분들을 의미한다. "신호"라는 용어는 적어도 하나의 전류 신호, 전압 신호 또는 데이터 신호를 의미한다. 도면을 참조할 때, 유사한 도면부호는 도면에 걸쳐서 유사한 부분을 지칭한다. 또한, 단수에 대한 인용은, 달리 기술되거나 본원의 개시내용과 불일치하지 않는 한 복수에 대한 인용을 포함한다.

간단히 말해서, 본 발명은 예를 들면 LCD나 CRT 디스플레이와 같은 장치의 표면 상에 또는 터치 패드 상에 사용하기 위한 정전용량식 터치 센서 구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 임의의 위치적 배경 영향(background influences)에 의해 발생된 (원시야(far field)) 신호에 대한 센서의 터치에 의해 발생된 상대적 (근시야(near field)) 신호를 유전체 박막의 사용을 통하여 증가시킴으로써 터치 위치의 보다 정확한 해석을 가능하게 하는 것에 관한 것이다. 그러한 배경 영향의 예는, 정전용량식 터치 스크린 장치에 근접한 사용자의 손이나 다른 해부학적 부분, 예를 들면 팔, 머리 등과 같은, 터치에 관계된 사람의 다른 부분에 의해 발생되는 신호일 수도 있다.

정전용량식 NFI 터치 스크린 장치에서, 제어기는 터치에 의해 초래되는 바람직한 근시야 효과와 바람직하지 않은 원시야 효과를 구별한다. 터치와 터치 센서 회로 사이의 보호층의 두께는 인식되는 신호의 강도에 직접 영향을 끼친다. 보호층의 두께가 증가할수록, 터치에 의해 생성되는 신호의 강도는 비례해서 감소된다. 전통적으로, NFI 터치 스크린은 원시야 효과를 적절히 거부하면서 근시야 신호의 만족스러운 검출을 제공하도록 터치 스크린에 연결된 제어기 회로에 충분한 게인을 갖고 설계된다.

본 발명에 따르면, 유전체의 두께가 감소할수록 센서 바아에 대한 근시야 수단의 상대 거리가 센서 바아에 대한 원시야 물체의 거리보다 현저히 감소되므로, 근시야 신호와 원시야 신호를 구별하는 터치 센서의 능력이 현저히 향상된다. 즉, 유전체의 두께를 50퍼센트 감소시키면 터치 수단과 터치 센서 사이의 거리가 대략 50퍼센트 줄어든다. 그러나, 임의의 원시야 공헌자(contributor)와 터치 센서 사이의 거리는 필연적으로 50퍼센트 미만으로 감소될 것이며, 십중팔구는 몇 퍼센트 정도만 감소될 것이다. 예를 들면, 유전체를 1mm의 두께에서 0.5mm로 낮추면 터치와 센서 바아 사이의 거리가 50퍼센트 줄어든다. 그러나, 원시야 공헌자(예를 들면, 터치하는 손의 바닥)가 센서 바아로부터 50mm에 있으면, 상기 거리는 49.5mm로 1퍼센트만 감소될 것이다.

따라서, 유전체의 두께를 감소시키면 감소된 입력 신호 강도를 사용할 수 있는 바, 이는 원시야 영향을 감소시킨다. 또한, 원시야 신호에 대한 근시야 신호의 비율을 증가시키면 근시야 신호가 원시야 신호로부터 보다 쉽게 구별된다. 이들 양태는 둘 다 터치 감지 정확도의 증가에 기여한다. 또한, 입력 신호 강도의 감소는 결과적으로 전력 소비를 감소시키고, 터치 스크린에 의해 발생되는 전자기 간섭을 감소시킨다.

도1은 정전용량식 터치 센서의 일반적인 작동 원리를 도시하는 개략도이다. 도1에서, 터치 스크린 시스템(100)은 터치 센서(101), 제어기(122), 및 컴퓨터(126)를 구비한다. 이 특별한 실시예에서, 터치 센서(101)는 본 발명에 따라 구성되는 것과 같은 유전체 박막에 의해 오버코팅되는 정전용량식 터치 감지층을 구비한다.

작동시에, 제어기(122)는 터치 센서(101)의 정전용량식 터치 감지층에 여기 파형(excitation waveform)을 공급하여, 정전용량식 터치 감지층에 전기장을 형성한다. 터치 센서(101)가 터치되거나 가까이 접근되면, 손가락 끝과 터치 감지층 사이의 정전용량 결합으로 인해 전기장에 검출가능한 변화 또는 변조가 발생한다. 상기 전기장의 변화 또는 변조는 터치 센서(101)에 대한 물체의 근접도 및 위치에 비례하는 신호를 생성한다. 전기장의 변화는 제어기(122)에 의해 감지된다. 제어기(122)는 터치 위치를 나타내는 직교 좌표계 세트를 달성하는 여러 방법중 하나를 통해서 터치를 해석한다. 위치 그래프(140)는 터치 센서(101)상의 실제 터치 위치를 그래프로 나타낸다. 터치 위치의 좌표는 예를 들면 스크린에 표시 및 터치된 명령을 수행하기 위한 컴퓨터(126)와 같은 다른 장치에 제공된다. 본 명세서, 청구범위 및 도면 전체에 걸쳐서, "터치"는 정전용량식 결합이 발생하여 전기장의 변화가 초래되도록 물체가 터치 센서(101)에 접근할 때 발생하는 것으로 간주된다. 물리적 접촉은 발생할 필요가 없다. 상기 물체는 신체 부분(통상은 손가락)이나 무생물(통상은 철필(stylus))과 같은, 전기적으로 전도성인 것이면 어느 것이나 될 수 있다. 철필은 능동형 또는 비능동형일 수 있지만, 얇은 유전체를 통해서 센서 바아와 정전용량식으로 결합할 수 있어야 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얇은 면 정전용량식 터치 스크린을 도시하는 등각도이다. 도2에서, 얇은 면 터치 스크린(200)은 유전체 지지층(210), 터치 센서 회로(215), 및 유전체 박막(212)을 구비한다. 터치 센서 회로(215)는 터치 센서 바아(218) 및 센서 회로 테일(tail)(220)을 구비한다. 상기 지지층(210), 터치 센서 회로(215), 및 유전체 박막(212)은 적층체(stack-up)(230)를 형성하도록 물리적으로 함께 배치된다. 적층체(230)는 도1의 터치 스크린(101)으로서 기능할 수 있으며, CRT 또는 LCD 스크린 상에 직접 증착되기에 적합하다.

유전체 지지층(210)은 유리 시트, 폴리에스테르 시트, 또는 다른 유전체 시트나 막 재료일 수도 있다. 유전체 지지층(210)은 컴퓨터나 랩톱 모니터 또는 키오스크(kiosk;정보표시용 소형 구조물), 아케이드 게임, PDA, 및 유사 표시 장치 용도의 평면 스크린 디스플레이와 같은, 기존의 CRT 모니터 또는 LCD 장치의 외부 스크린 표면일 수 있다. 대안적 실시예에서, 적층체(230)는 바라보고 터치하기에 적합한 스크린 상에 직접 배치될 수 있거나, 바라보는 스크린과 적층체(230) 사이에 에어갭이 존재할 수 있다.

터치 센서 회로(215)는 터치 센서 바아(218)(개략 도시됨) 및 이에 대응하는 터치 센서 바아용 대응 리드선을 포함하며, 상기 리드선들은 센서 회로 테일(220)로서 묶이거나 함께 형성된다. 터치 센서 회로(215) 및 터치 센서 바아(218)에 관한 추가적인 세부사항은 도4에 관한 개시내용에 포함되어 있다. 터치 센서 회로(215)는 전술한 직접 적용을 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 또는 임의의 적합한 적층이나 접합 공정에 의해 지지층(210) 상에 배치된다.

유전체 박막(212)은 터치 센서 회로(215)를 외부 환경으로부터 보호하기에 적합한 대략 0.030 인치(0.762mm) 이하 두께의 임의의 유전체 재료일 수 있다. 사용자와 센서 바아 사이에 만족스러운 보호성 유전체 박막을 형성하기 위해 대략 0.030인치(0.762mm) 두께 미만의 유전체 시트 및 막이 사용될 수 있다. 유전체 박막은 단일층 구조이거나 다층 구조일 수 있다. 단일층 적용에서는, 센서 바아 회로를 커버하여 터치 표면을 제공하기 위해 단일 재료가 사용될 수 있다. 대안적으로, 보호 재료의 제1 코팅 위에, 반사방지 재료, 스크래치 또는 얼룩방지 재료, 항균 코팅제, 또는 이들의 조합과 같은 다른 재료가 코팅될 수도 있다. 본 발명의 유전체 박막 및 다른 성분들은 발명의 의도된 용도에 따라 투명하거나 불투명할 수 있다.

보호성 유전체 박막을 생성하기 위해 분사가능한 유전체 합성물(compound)이 사용될 수 있으며, 그 결과 두께는 대략 0.005인치(0.127mm) 미만이 된다. 스퍼터 코팅, 졸-겔 프로세스 또는 옹스트롬 레벨의 유전체 박막을 증착하는 다른 방법에 적합한 이산화 실리콘 및 기타 적절한 유전체가 사용될 수 있으며, 그 결과 두께 범위는 1,000 내지 10,000 옹스트롬 정도로 얇게 된다. 유전체 박막은 복굴절 또는 비복굴절 재료, 착색된 재료, 반사 방지 재료, 및 눈부심 방지 재료로 구성되거나 포함할 수 있다. 유전체 박막(212)의 대안적 실시예는, 통상 0.003, 0.005, 0.007 인치(0.0762mm, 0.127mm, 0.178mm) 두께의 막으로 이용될 수 있는 폴리에스테르 막, 통상 0.010, 0.020, 0.030, 0.030 인치(0.254mm, 0.508mm, 0.762mm, 0.762mm) 두께의 시트로 이용될 수 있는 폴리카보네이트 및 아크릴 시트, 1,000 내지 10,000 옹스트롬 범위의 두께를 포함하는 광범위한 두께로 졸-겔 기법을 사용하여 적용되거나 스퍼터링 코팅될 수 있는 이산화 실리콘, 및 대략 0.0005인치(0.0127mm) 막의 두께로 적용될 수 있는 우레탄과 같은, 터치 센서 바아 및 터치 센서 회로의 다른 부분에 얇은 보호막을 형성하도록 분사 또는 침지될 수 있는 유전체 합성물을 구비한다. 막(212)의 바람직한 두께는 터치 스크린이 사용될 환경, 및 터치의 성질(거침 또는 부드러움)에 따라 달라질 수 있다. 대안적 실시예에서, 막(212)은 0.010인치(0.254mm) 미만의 두께이다. 유전체 박막(212)이 시트 또는 롤 스톡(roll stock;두루마리형 원료)으로부터 제조되는 대안적 실시예에서, 스톡은 재료를 덧씌움으로써 터치 센서 회로(215) 및 지지층(210)의 적층체 상에 접착이나 접합에 의해 또는 접착이나 접합 없이 배치된다. 예를 들면, 폴리에스테르 막이 터치 센서 회로(215)와 지지층(210)의 적층체 상에 적층될 수 있다. 폴리카보네이트 시트가 터치 센서 회로(215)와 지지층(210)의 적층체 상에 적층될 수 있다.

대안적 실시예에서, 유전체 박막(212)은, 터치 센서(200)가 LCD 스크린과 합체될 때 상부 편광기로서 또는 예를 들면 눈부심 감소에 사용하기 위한 편광 재료일 수 있다. 다른 대안적 실시예에서, 유전체 박막(212)은 반사방지 코팅, 눈부심 방지 코팅, 특정 조명 조건하에서 최적의 바라보기를 위한 착색(tint), 프라이버시 필터, 또는 임의의 기타 바람직한 수단을 그것이 유전성, 비전도성, 절연성 재료인 한 자체로 형성하거나 구비할 수 있다. 그러한 추가적 코팅 또는 층들은 유전체 박막(212)의 어느쪽 면에나 배치될 수 있다. 본 발명은 사용되는 막(212)의 형태 또는 터치 센서 회로(215) 및 지지층(210)에 대한 적층 방법에 의해 제한되지 않는다. 대안적 실시예에서, 막(212)은 텍스트 및/또는 이미지의 전달을 허용하는 임의의 표면을 포함할 수 있다. 전달 방법은 프린팅, 전사(轉寫) 부착, 및 스크리닝(screening)을 포함할 수 있다.

유전체 박막(212)은 터치 센서 회로(215) 및 지지층(210)의 적층체에 대한 유전체 재료의 직접 도포에 의해 형성될 수 있다. 직접 도포 방법은 분사, 성막 (예를 들면, 현장 성막) 수단용 캐리어인 서스펜션 또는 용액의 도포에 의한 코팅, 프린팅, 침지 코팅, 그라비아(gravure) 코팅, 드로우 바(draw bar) 코팅, 졸-겔 기법, 다이아몬드 코팅, 스퍼터 코팅, 및 사용되는 재료에 적합한 임의의 다른 방법을 포함할 수 있다.

도3은 지지층(305)과 유전체 박막(303) 사이에 배치된 센서 회로(301)를 갖는 예시적 터치 센서(300)의 단면도이다. 이 세 층의 각각은 그 각각의 전술한 내용에 따라 구성될 수 있다. 도3의 터치 센서(300)는 본 발명에 따라, 유전체 박막(303)을 터치 수단이나 다른 환경 인자에 의한 마모로부터 보호하는 방식으로 유전체 박막(303)의 근처에 배치되는 제거가능한 보호 요소(311)를 추가로 구비한다. 보호 요소(311)를 유전체 박막(303)으로부터 도3에 도시된 에어 갭만큼 이격시킬 필요가 없다. 보호 요소(311)는 유전체 박막(303)에 직접 부착될 수도 있다. 보호 요소(311)를 유전체 박막(303)에 부착하기 위해 접착제가 사용될 수도 사용되지 않을 수도 있다.

전술했듯이, 센서 회로(301)는 보호층(311) 상의 터치 표면(315)에 대한 터치가 유전체 박막(303)과 보호층(311)을 통해서 센서 회로(301)로부터 일정 거리(320)에서 센서 회로(301)에 의해 감지될 수 있도록 충분한 감도를 갖는다. 더욱이, 보호층(311)은 사용, 마모, 파괴행위 등에 의해 심각하게 스크래칭되거나 손상될 때와 같이 때때로 교체될 수 있도록 터치 센서(300)에 제거가능하게 부착된다. 일 실시예에서, 보호층(311)은, 그 각각이 개별적으로 제거될 수 있는 복수의 보호 재료 층을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 복수 층의 각각은 터치 표면이 스크래칭되거나 다른 식으로 손상될 때 제거될 수 있다. 이후, 최종 층이 제거되면, 다층 보호층(multiple-layer protective layer)(311)이 교체될 수도 있다. 그러한 다층 보호층(311)에서 사용될 수 있는 절취(tear-off) 보호막의 일 예가 국제 공보 WO 00/24576호에 개시되어 있다. 따라서 그렇게 구성된 터치 센서(300)는 터치 스크린이 종래의 터치 스크린에 의해 허용될 수 있는 것보다 심한 혹사를 당할 수 있는 거친 환경에서 특별히 적용될 수 있다. 그러한 환경의 예는 야외 키오스크, 생산 또는 제조 환경 등일 수 있다.

도4는 예시적인 정전용량식 터치 센서(415)의 개략적 도시도이다. 도4에서, 터치 센서(415)는 복수의 센서 바아(418), 한 세트의 리드선(450), 다른 세트의 리드선(455), 및 센서 회로 테일(420)을 포함한다.

상기 복수의 센서 바아(418)는 통상적으로 터치 스크린에 사용될 영역에 걸쳐 있다. 대안적 실시예에서, 복수의 센서 바아(418)의 개별 센서 바아는 상호 거의 평행하게 배치된다. 복수의 센서 바아(418)의 개별 센서 바아는 바람직하게는 바아의 길이 전체를 통해서 선형으로 변화되는 저항 특징을 가지며, 센서 바아에 가해지는 여기 파형에 의해 생성된 전기장의 변경을 가능하게 함으로써 터치에 반응한다. 터치 센서(415)는 한 세트의 리드선(450)과 다른 세트의 리드선(455)에 센서 바아(418)를 연결하기 위한 임의의 적절한 구조를 사용할 수 있다(도4에 도시된 리드선 구조는 단지 예시적인 목적인 것이며 리드선 구조의 기능적 실시예를 나타내기 위한 것이 아니다).

센서 바아(418)는, 적절한 물리적 특성을 가지며 터치 스크린의 다른 성분들과 반응하지 않는 임의의 전도성 재료일 수 있다. 이들 센서 바아는 광학적으로 투명한 적용을 위해 ITO(indium tin oxide; 인듐주석산화물)로 구성되는 것이 바람직하지만, 임의의 적절한 전도성 재료로 구성될 수도 있다. 임의의 적용에 사용되는 바아의 개수는 특정 적용의 설계 파라미터에 따라 변화될 수 있다. 센서 바아(418)는 (도2의 유전체 지지층(210)과 같은)유전체 지지층에 대한 ITO의 적용, 마스크층의 적용, 및 ITO의 원치않는 영역의 에칭 제거에 의해 형성될 수 잇다. 대안적 실시예에서, 센서 바아(418)는 별도의 기판(도시되지 않음)에 개별적으로 형성된 후, 유전체 지지층 상에 배치될 수 있다. 다른 대안적 실시예에서, 센서 바아(418)는 궁극적으로 얇은 유전체 층이 될 것인 가요성 층 상에 패터닝될 수 있다. 이런 식으로 센서 회로는 이후 광학 접착제와 같은 접착제를 사용하여 지지 기판에 접합될 수 있다.

대안적 실시예에서, 복수의 센서 바아(418)의 개별 센서 바아는 둘레(perimeter)의 내부에 전도성 재료가 균일하게 증착되는 사각형 외의 다양한 형상과 구조일 수 있다. 예를 들면, 개별 센서 바아는 전도성 둘레와 그 안의 비전도성 영역을 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 센서 바아는 루프 또는 그 둘레가 닫히지 않는 다른 구조를 가질 수 있다. 센서 바아는 터치에 반응하여 터치 위치를 나타내는 입력 신호를 생성할 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

리드선의 비대칭적 및 대칭적 배치는 센서 바아(418)와 함께 사용될 수도 있다. 리드선(450, 455)의 단부는 전자 제어 회로(도시되지 않음)에 연결되기 위해 센서 회로 테일(420)로 수집된다. 리드선은 전자 제어 회로로부터의 신호를 센서 바아(418)에 공급한다. 일반적으로, 리드선은 실제로 구리, 은, 금, 또는 유사 전도성 재료와 같은 임의의 전도성 재료로 제조될 수 있다.

대안적 실시예에서, 각각의 센서 바아는 일단부에서만 리드선에 연결된다. 따라서, 복수의 센서 바아(418)는 리드선(450) 세트에만 결합된다. 이 대안적 실시예에서 리드선(455)은 사용되지 않는다.

본 발명을 구체화하는 박막 터치 스크린의 두 예가 준비되었다. 제1 예에서는, 17인치(43.18cm) 정전용량식 터치 센서를 대략 0.001인치(0.00254cm)의 폴리에스테르 막으로 코팅함으로써 박막 터치 스크린이 구성되어 CRT 모니터 상에 배치되었다. 이 박막 터치 스크린은 박막 터치 스크린과 함께 사용되도록 구성된 제어기에 의해 작동되었으며, 이 구성에는 터치 위치를 해석하도록 사용되는 게인 양의 감소가 포함된다. 17인치 스크린에 대해서는 드래그 테스트 및 별도의 터치 테스트가 이루어졌다. 이 스크린은 금속제 또는 절연 베젤(bezel)에 안전하게 합체될 수 있다. 이는 또한 예를 들면 키오스크 윈도우와 같은 기존의 외부 사용을 위한 윈도우 뒤에 장착될 수 있다.

제2 예에서는, 얇은 유전체 하드 코팅을 터치 센서에 손으로 분사함으로써 10.4 인치(26.4cm)의 박막 터치 스크린이 구성되었다. 이 박막 터치 스크린은 LCD 모니터 상에 배치되어 제1 예에서와 같은 방식으로 성공적으로 테스트되었다.

두 예는 박막 터치 스크린의 장점 및 효과를 보여주었다. 증가된 신호 강도로 인해, 두 예에서 제어기는 터치 위치를, 0.030인치(0.762mm)보다 큰 외부 막 두께에서 통상 만나는 것보다 높은 정확성으로 해석할 수 있었다.

추가적인 장점에 의하면, 얇은 면 정전용량식 터치 스크린은 투광성을 감소시키게 될 에어갭을 전혀 갖지 않은 채로 시각 장치의 화면에 배치될 수 있다.

이상의 명세서, 예, 및 데이터는 본 발명의 구성의 제조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 실시예들이 있을 수 있는 바, 본 발명은 청구범위에만 한정된다.

Claims

터치 수단에 의한 장치의 터치 표면에 대한 터치의 위치를 결정하는데 사용하기 위한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린이며,

유전체 지지층과,

복수의 센서 바아를 포함하고 상기 유전체 지지층에 부착되는 정전용량식 터치 센서 회로와,

제1 표면과 제2 표면을 갖는 유전체 박막을 포함하고,

상기 제1 표면은 상기 정전용량식 터치 센서 회로에 부착되며, 상기 제2 표면은 터치 표면으로서 배향되는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제1항에 있어서, 상기 센서 바아는 거의 평행하게 배치되는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제1항에 있어서, 상기 유전체 박막은 대략 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께인 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
장치의 터치 표면에 대한 터치의 위치를 결정하는데 사용하기 위한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린이며,

유전체 지지층과,

복수의 센서 바아를 포함하고 상기 유전체 지지층 상에 배치되는 정전용량식 터치 센서 회로와,

터치 표면을 제공하는 유전체 박막을 포함하고,

상기 유전체 박막은 대략 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께이며, 상기 유전체 지지층에 대향하여 센서 회로층 상에 배치되는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 센서 바아는 거의 평행하게 배치되는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 대략 0.020인치(0.508mm) 미만의 두께인 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 대략 0.010인치(0.254mm) 미만의 두께인 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 대략 0.005인치(0.127mm) 미만의 두께인 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 폴리카보네이트 재료를 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 아크릴 재료를 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 폴리에스테르 막을 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 분사에 의해 센서 회로 상에 배치되는 유전체 합성물을 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 직접 도포, 접합, 적층, 분사, 스퍼터링, 및 졸-겔 방법 중 선택된 방법에 의해 센서 회로 상에 배치되는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막의 표면은 텍스트와 이미지 중 선택된 적어도 하나의 전송을 허용하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 스크린은 거의 투명한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 스크린은 거의 불투명한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 복굴절 재료를 추가로 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 박막은 반사방지 코팅, 눈부심 방지 코팅, 및 착색 중 선택된 하나를 추가로 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 지지층은 화면의 일부를 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
제4항에 있어서, 상기 유전체 층은 이산화 실리콘을 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린.
장치의 표면에 대한 터치의 위치를 결정하는데 사용하기 위한 정전용량식 터치 스크린이며,

유전체 지지층과,

전도성 터치 감지 수단을 포함하고, 터치 위치를 나타내는 터치에 반응하여 입력 신호를 생성할 수 있으며, 상기 유전체 지지층 상에 배치되는 정전용량식 터치 센서 회로와,

유전체 박막을 포함하고,

상기 유전체 박막은 대략 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께이며, 상기 유전체 지지층에 대향하여 상기 센서 회로층 상에 배치되는 정전용량식 터치 스크린.
제21항에 있어서, 상기 정전용량식 터치 센서 회로와 대향하는 측에 상기 유전체 박막의 근처에서 배치되는 보호층을 추가로 포함하며,

상기 보호층은 때때로 교체될 수 있도록 정전용량식 터치 스크린에 제거가능하게 부착되는 정전용량식 터치 스크린.
시각 장치의 화면에 대한 터치의 위치를 결정하는데 사용하기 위한 얇은 면 정전용량식 터치 스크린을 제공하는 방법이며,

복수의 센서 바아를 포함하는 정전용량식 터치 센서 회로를 제공하는 단계와,

유전체 지지층을 제공하는 단계와,

상기 유전체 지지층의 일 표면 상에 상기 정전용량식 터치 센서 회로를 배치하는 단계와,

유전체 박막을 제공하는 단계와,

상기 유전체 박막을 상기 지지층을 갖는 표면과 대향한 센서 회로 상에 배치하는 단계를 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린 제공 방법.
제23항에 있어서, 상기 유전체 지지층은 화면의 적어도 일부를 포함하는 얇은 면 정전용량식 터치 스크린 제공 방법.
장치의 터치 표면에 대한 터치의 위치를 결정하는데 사용하기 위한 신호를 제공하는 시스템이며,

(a) 복수의 센서 바아를 포함하는 정전용량식 터치 센서 회로와,

(b) 그 위에 상기 정전용량식 터치 센서 회로가 배치되는 유전체 지지층과,

(c) 상기 센서 회로 상에서 상기 지지층과 대향하는 표면에 배치되고 대략 0.030인치(0.762mm) 미만의 두께를 가지며 그 일 표면은 터치 표면인 유전체 박막을 포함하고,

상기 정전용량식 터치 센서 회로는

(i) 센서 회로의 바아에 인가하기 위한 전기장을 수용하고,

(ii) 터치를 수용하며,

(iii) 적어도 하나의 센서 바아에 대한 터치에 의해 초래되는 전기장의 변조를 나타내고, 터치 위치를 결정하는데 사용하기에 적합한 신호를 발생하며,

(iv) 상기 신호를 리턴시키는

작업들을 수행하도록 작동되는 시스템.
제25항에 있어서, 상기 센서 바아는 거의 평행하게 배치되는 시스템.
제25항에 있어서, 상기 유전체 지지층은 화면의 적어도 일부를 포함하는 시스템.
디스플레이 장치이며,

시각 이미지를 나타내기 위한 시각 디스플레이 장치, 및

터치 센서와 전자 제어기를 구비하는 터치 스크린을 포함하고,

상기 터치 스크린은 상기 시각 디스플레이 장치의 근처에 부착되며, 상기 전자 제어기는 터치 센서에 대한 터치를 검출하도록 작동되고, 상기 터치 센서는 센서 회로와 유전체 박막을 구비하며, 상기 유전체 박막은 상기 시각 디스플레이 장치의 반대쪽에서 센서 회로에 부착되는 디스플레이 장치.
제28항에 있어서, 상기 시각 디스플레이 장치는 센서 회로가 부착되는 유전체 지지층으로서 구성되는 디스플레이 장치.
제29항에 있어서, 상기 시각 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(LCD) 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
제30항에 있어서, 상기 터치 스크린은 시각 이미지를 나타내도록 상기 액정 디스플레이와 연관하여 작동하는 외부 편광기 층을 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
제28항에 있어서, 상기 시각 디스플레이 장치는 음극선관(CRT) 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
제28항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 터치 스크린 근처에 부착되는 제거가능한 보호층을 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
제28항에 있어서, 상기 유전체 박막은 터치 스크린이 시각 디스플레이 장치의 형상에 합치될 수 있도록 충분히 유연한 막을 포함하는 디스플레이 장치.