KR20070029786A - 터치판넬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치판넬 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명의 터치판넬은 서로 대향하는 두장의 기판을 사용하며, 각각의 기판상에 투명도전성 박막(3)과 전극(4)을 형성하고, 두 기판중 하나의 기판에 압전 박막(5)을 형성한 후 상부기판(2)과 하부기판(1)을 접착제(6)로 붙임으로써 완성된다.

상부기판(2) 면에 압력을 가하면 압전박막(5)의 전압분극현상에 의해 전기적 신호가 생기고, 이 전기적 신호는 투명도전성박막(3)과 전극(4)을 통해 컨트롤러로 검출되며, 컨트롤러에서 연산처리후 좌표로 인식할 수 있다.

터치판넬, 압전박막, 투명도전성박막

Description

터치판넬 {Touch Panel}

제1a 도는 종래의 4선 저항막 방식 터치판넬을 나타낸 개략도

제1b 도는 종래의 5선 저항막 방식 터치판넬을 나타낸 개략도

제1c 도는 종래의 저항막 방식 터치판넬을 나타낸 단면도

제2a 도는 본 발명에 의한 터치판넬을 나타낸 개략도

제2b 도는 본발명에 의한 터치판넬을 나타낸 단면도

제2c 도는 본발명에 의한 또 다른 구조를 가지는 터치판넬을 나타낸 단면도

제2d 도는 본발명에 의한 또 다른 구조를 가지는 터치판넬을 나타낸 단면도

제3a 도는 본발명에 의한 터치판넬 일체형 디스플레이를 나타낸 단면도

제3b 도는 본발명에 의한 또 다른 구조를 가지는 터치판넬 일체형 디스플레이를 나 타낸 단면도

제4 도는 본발명에 의한 터치판넬의 동작원리를 나타낸 개략도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

(1) : 하부기판

(2) : 상부기판

(3) : 투명도전성 박막

(4) : 전극

(5) : 압전박막

(6) : 접착제

(7) : 에어갭

(8) : 보상전극

(9) : 디스플레이

(10) : 접착제

터치판넬은 캐드(CAD), 생산 시스템, 게임기, 키오스크(KIOSK), 포스(POS)시스템 또는 의료분야등에서 사용되는 것으로 키보드나 마우스와 같은 입력장치로서 출력장치인 디스플레이면에 장착되어 사용자가 출력되는 표시면을 눈으로 직접 보면서 손이나 펜으로 눌러서 대화하는 방식으로 여러가지의 입력조작을 할 수 있도록 한 장치이다.

이러한 터치판넬은 작동방식에 따라서 저항막 방식, 정전용량방식, 적외선광방식, 표면초음파 방식, 힘센싱방식등이 있다.

저항막방식은 서로 대향하는 투명도전성막이 사용자의 터치에 의해 서로 접촉을 하게되고, 상측과 하측의 투명도전성막에 흐르는 전류의 변화를 읽어서 위치를 인식하는 방식으로 전극 배선의 설계에 따라 4선 저항막 방식과 5선 저항막 방식으로 나뉘어진다.

도면 1a는 종래방식의 4선 저항막 방식을 나타낸 것으로, 상부기판(2)과 하부기판(1)에 X,Y 전극(4)을 각각 2개씩 배치한 형태로 이루어 진다. 이 방식의 경우 전극(4) 설계를 매우 간단하게 할수 있다는 장점이 있으나, 상부기판(2)에도 위치 인식용 전극(4) 2개가 들어가기 때문에 상부기판(2)에 파손이 생길 경우 터치판넬의 기능을 잃게 된다. 저항막 방식의 구조상 상부기판(2)과 하부기판(1)이 에어갭(7)을 사이에 두고 서로 대향하고 있고, 입력펜으로 터치판넬을 터치할 때 상부기판(2)이 하부기판(1)과의 접촉을 통해 작동을 하게 된다. 이 경우 상부기판(2)은 많은 압력으로 인한 충격을 받게 되어, 4선 저항막 방식의 단점인 내구성에 한계를 들어낸다.

이에비해, 도면 1b의 경우 5선 저항막 방식을 나타낸 도면으로 하부기판(1)에 신호인식용 전극(4a,4b,4c,4d)이 4개 모두 위치하고 있으며, 상부기판(2)에 있는 전극(4e)은 단지 신호를 읽기 위한 대향전극으로서의 역할만 한다. 따라서, 상부 기판(2)에 손상이 있어도 터치판넬 동작에는 문제가 없다. 일반적으로 5선 저항막 방식의 경우 4선저항막 방식의 경우보다 내구성이 10배정도 우수한 것으로 나타난다.

그러나, 5선 저항막 방식의 경우 신호인식용 전극(4a,4b,4c,4d)이 하부기판(1)에 모두 위치해 있기 때문에 복잡한 보상전극(8)의 설계가 필요하다.

이상과 같이 4선 저항막 방식의 경우 내구성에 한계가 있고, 5선 저항막 방식의 경우 복잡한 보상전극(8)의 설계가 필요한 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 종래기술의 4선저항막 방식과 5선 저항막 방식이 갖고 있는 단점을 보완할 수 있는 터치판넬을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 압전박막을 이용한 기술은 4선 저항막 방식의 간단한 전극 설계를 따르면서도 내구성에 있어서는 5선 저항막 방식과 동일한 내구성을 갖는 터치판넬을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본발명을 상세히 설명한다.

도면 2는 본발명에 의한 터치판넬의 개략도와 단면도를 나타낸 도면으로, 하부기판(1), 상부기판(2), 투명도전성박막(3), 전극(4), 압전박막(5), 접착제(6)로 이루어진 것을 보여준다.

이러한 본 발명의 터치판넬의 구성요소를 상세히 보면 다음과 같다.

우선, 하부기판(1)은 일반적으로 글라스(Glass)를 사용한다. 이것은 압전박막(5) 코팅후 크리스탈라이징(Crystallizing)온도가 500~700℃의 고온이기 때문에 글라스가 하부기판(1)으로서 적합한 재료이다. 그러나, 압전특성을 갖는 별도의 필름을 사용할시 크리스탈라이징 공정이 없어도 되기 때문에 기재를 글라스뿐만 아니라 필름, 플라스틱의 재질을 사용해도 무관하다.

다음으로 상부기판(2)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리 카보네이트(PC), 폴리메타아크릴레이트 수지 등을 이용한 필름 또는 유리기판을 사용한다.

다음으로, 투명도전성 박막(3)은 투명하면서 도전성을 갖는 금속산화물로 만들어진다. 투명도전성 박막(3)을 형성하는 금속산화물로서 ITO, 인듐산화물, 안티몬 첨가제를 갖는 주석산화물, 불소첨가제를 갖는 주석 산화물, 알루미늄첨가제를 갖는 아연산화물, 갈륨첨가제를 갖는 아연산화물, 실리콘첨가제를 갖는 아연산화물, 아연 산화물-주석산화물기 금속 산화물 및 아연산화물-인듐산화물-마그네슘 산화물기 금속산화물중의 하나가 사용될 수 있다. 이러한 투명도전성 박막(3)을 형성하는 방법으로서는 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레팅법, 또는 CVD법 등이 있다.

다음으로, 전극(4)의 경우 탄소 및 은잉크 또는 탄소 또는 은 혼합잉크를 사용하여 후막 인쇄법으로 형성한다. 또 다른 방법으로는 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금으로 구성되는 그룹중에서 하나의 물질들을 선택하여 이루어지는 단층물질 또는 다층물질이거나, 또는 상기 그룹의 물질을 포함한 적어도 2개 이상의 물질로 이루어진 합금물질의 단층구조 또는 다층구조로 이루어지게 형성할 수도 있다. 이러한 물질들을 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 또는 CVD법 등으로 형성할 수 있다.

여기서, 전극은 도면 2a에서 보듯이 하부기판(1)에는 4개의 신호인식용 전극(4a,4b,4c,4d)이 형성되고, 상부기판(2)에는 압전박막(5)에서 형성된 전기적 신호를 읽기 위한 대향전극(4e)이 형성된다. 상부기판(2)에 형성된 전극(4e)의 경우 5선 저항막 방식의 상부기판(2)에 위치한 전극(4e)과 동일한 역할을 하며, 터치판넬의 내구성에 있어서도 똑 같은 특성을 가진다.

다음으로, 압전박막(5)은 PZT(납,지르코늄,티타늄등의 합성소자) 및 PZT의 첨가물이나, 산화아연(ZNO)등의 세라믹계 압전막 또는 PVDF등의 고분자계 압전소자를 박막코팅하거나 필름의 형태로 제작할 수 있다.

끝으로 접착제(6)의 경우, 고무기, 아크릴기, 또는 실리콘기의 접착제를 사용하거나, 상기 접착제(6)가 코팅된 양면 테이프를 사용할 수 있다.

도면 2b, 2c, 2d는 본 발명에 의한 터치판넬의 단면도를 나타낸 것으로써, 도면 2b의 경우 상부기판(2)과 하부기판(1)이 에어갭(7)에 의해 떨어져 있는 구조로 되어 있다. 종전 기술에서의 저항막 방식과 같은 구조를 취한다.

도면 2c의 경우도 마찬가지로 종래기술에서의 저항막 방식과 같이 에어갭(7)을 갖는 구조이나, 상부기판(2)에 압전박막(5)을 형성한 것이 특징이다.

이에비해 도면 2d의 경우, 상부기판(2)과 하부기판(1)을 접촉 시킨 경우로써, 진공 씰링등의 방법으로 상부기재와 하부기재 사이의 에어 갭(7)을 없앤 형태이다. 이럴 경우 터치판넬을 전체적으로 컴팩트하게 만들 수 있고, 에어 갭(7)에 의한 상부기판(2)의 외관상에 나타나는 들뜸현상이나, 뉴턴링 현상을 없앨 수 있는 장점이 있다.

도면 3a와 3b는 본발명에 의한 터치판넬 일체형 디스플레이를 나타낸 도면으로 도면 3a는 디스플레이(9)와 본 발명에 의한 터치판넬의 가장자리 부분을 접착제(10)로 부착시킨 구조를 가진다. 이에 비해 도면 3b는 디스플레이(9)와 본 발명에 의한 터치판넬을 전면 라미네이팅 한 형태를 취한다. 이럴 경우 디스플레이와 터치판넬 사이에 에어 갭(7)이 없어지므로 광 반사율을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로 본 발명에 의한 터치판넬의 동작원리에 대해 설명한다.

도면4는 본 발명에 의한 터치판넬의 동작원리를 나타낸 도면으로 압력(P)이 상부기판(2)에 가해지면 하부기판(1)에 위치한 압전박막(5)에 힘이 가해지고, 이 압전박막(5)의 전압분극에 의해 전압이 형성되고, 이 전압은 하부기판(1)에 위치한 투명도전성 박막(3)과 전극(4a,4b,4c,4d)을 통해 콘트롤러에 전달된다.

이때, 상부기판(2)에 위치한 투명도전성박막(3)과 전극(4e)은 대향전극으로서의 역할을 한다.

콘트롤러로 검출된 전압은, 컨트롤러에서 연산처리후 좌표로 인식할 수 있게 된다.

각 코너에 형성된 전극(4a,4b,4c,4d)을 통해 검출된 전압을 각각 V1,V2,V3,V4라고 하면 다음의 계산식에 의해 위치좌표로 인식이 가능할 것이다.

검출된 전압에 의한 X위치는 X=((V3+V4-V1-V2)/(V1+V2+V3+V4)) 이며, 이는 2개의 우측 전압값들에서 2개의 좌측 전압값들을 빼고 이를 전체 전압의 합으로 나눈 값이다.

검출된 전압에 의한 Y위치는 Y=((V1+V3-V2-V4)/(V1+V2+V3+V4)) 이며, 이는 2개의 상측 전압값들에서 2개의 하측 전압값들을 빼고 이를 전체 전압의 합으로 나눈 값이다.

여기서, 검출된 전압 V1,V2,V3,V4는 투명도전성박막(3)의 R1,R2,R3,R4와 선형적관계가 있으므로, 터치된 위치에서 각각의 전극(4a,4b,4c,4d)까지에 걸리는 저항값들 의 차이가 곧 위치에 대한 정보로 인출되며, 투명도전성박막(3)은 균일하기 때문에 선형적 관계가 형성된다.

이와 같이 본 발명은 종래의 터치판넬과 다른 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 전극(4)형성을 5선 저항막 방식의 구조와 마찬가지로 하부기판(1)에 4개의 전극(4a,4b,4c,4d), 상부기판(2)에 1개의 전극(4e)을 형성함으로써, 5선 저항막 방식의 내구성과 같은 효과를 낼 수 있다.

둘째, 전극(4) 설계를 4선 저항막 방식과 같이 선 형태를 취할 수 있으므로, 5선 저항막 방식의 설계와 같은 복잡한 보상전극(8)의 설계가 필요없이 간단하게 할 수 있다.

Claims (4)

1. 하부기판(1)상에 투명도전성 박막(3), 압전박막(5), 전극(4)을 구비하고, 상부기판(2)상에 투명도전성 박막(3), 전극(4)을 형성하여 접착제(6)에 의해 결합된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 터치판넬
2. 하부기판(1)상에 투명도전성 박막(3), 전극(4)을 구비하고, 상부기판(2)상에 투명도전성 박막(3), 압전박막(5), 전극(4)을 형성하여 접착제(6)에 의해 결합된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 터치판넬
3. 아래로부터 하부기판(1), 투명도전성 박막(3), 압전 박막(5), 투명도전성 박막(3), 상부기판(2)의 형태에 가장자리에 전극(4)과 접착제(6)가 설치된 형태를 가지며, 상부기판(2)과 하부기판(1)사이에 에어갭(7)이 없는 것을 특징으로 하는 터치판넬
4. 아래로부터 디스플레이(9), 접착제(10), 하부기판(1), 투명도전성 박막(3), 압전박막(5), 투명도전성 박막(3), 상부기판(2)의 형태에 가장자리에 전극(4)과 접착제(6)가 설치된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 터치판넬 일체형 디스플레이

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