KR20100128388A - 광 터치 스크린 - Google Patents

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KR20100128388A
KR20100128388A KR1020090046757A KR20090046757A KR20100128388A KR 20100128388 A KR20100128388 A KR 20100128388A KR 1020090046757 A KR1020090046757 A KR 1020090046757A KR 20090046757 A KR20090046757 A KR 20090046757A KR 20100128388 A KR20100128388 A KR 20100128388A
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유민기
황치선
박상희
정우석
조경익
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Abstract

본 발명은 터치 스크린에 대한 것으로, 본 장치는 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 광전류 발생 반도체, 그리고 상기 광전류 발생 반도체 위에 형성되어 있는 제2 전극을 포함하며, 상기 광전류 발생 반도체는 외부로부터 광점이 인가된 영역의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결한다. 따라서, 본 발명은 직접 접촉하여야 작동되는 터치 스크린과는 달리 스크린과 사용자 사이에 공간적으로 간격이 있어도 레이저 포인터로 작동시킬 수 있고, 기존의 도전필름방식 터치 스크린과 동일한 구동방식을 적용할 수 있어 기존의 터치 스크린기술에 효과적으로 적용될 수 있다.
터치 스크린, 투명 소자, 광 터치

Description

광 터치 스크린{THE LIGHT TOUGH SCREEN}
본 발명은 터치 스크린에 관한 것이다. 특히 본 발명은 기계적인 접촉 없이 레이져 등의 빛을 조사함으로써 감지할 수 있는 터치 스크린에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린은 외부로부터의 접촉을 감지하여 감지 신호를 발생하고, 이러한 감지 신호에 따라 표시하고자 하는 소자의 화면을 제어한다.
접촉식 터치 스크린은 매트릭스 스위치 방식과 아날로그 방식이 있다.
매트릭스 스위치 방식은 도전 필름 방식, 용량 변화 방식 또는 금속선 매립방식이 있다.
한편, 아날로그 방식은 도전필름 방식, 하중 분압 압력 센서 방식, 표면파 즉, 초음파 반사 방식 또는 금속선 매립 방식(감압방식)이 있다.
구체적으로, 저항막 방식의 터치 스크린은 상부와 하부의 전극 사이에 스페이서가있어 평소에는 상 하부 전극이 떨어져 있다가 외부로부터 접촉이 발생하면, 접촉 부위의 상 하부 전극의 거리가 좁아져 물리적 접촉이 발생하므로, 이때의 저항변화를 인지하여 접촉 위치를 표시하는 방식이다.
이와 같이 물리적인 변형이 가해지는 경우, 전극의 마모가 일어나고, 물리적 인 변형에 적용 가능한 물질을 사용하여야 하므로 소자의 선택이 제한된다.
또한, 흔히 발표나 강연을 할 때 구체적인 설명을 위하여 특정 그림이나 글을 지시하는 경우, 즉 사용자와 표시 장치 사이에 물리적 거리가 있는 경우, 발표의 진행을 위하여 발표자가 직접 이동하여 컴퓨터를 조작하거나 다른 사람이 컴퓨터를 조작하여 사용에 제약이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스크린과 사용자 사이에 공간적으로 간격이 있어도 레이저 포인터로 작동시키는 터치 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광 터치 스크린은 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 광전류 발생 반도체, 그리고 상기 광전류 발생 반도체 위에 형성되어 있는 제2 전극을 포함하며, 상기 광전류 발생 반도체는 외부로부터 광점이 인가된 영역의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결한다.
상기 기판은 유리 또는 플라스틱의 투명 기판일 수 있다.
상기 기판은 대면적의 플라스틱의 불투명 기판일 수 있다.
상기 제1 전극은 투명한 금속 산화물로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 전극은 알루미늄 및 알루미늄을 포함한 합금속의 불투명한 금속으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일한 물질로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 물질 위에 탄소나노튜브층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 AZO 또는 ATO 로 형성되어 있을 수 있다.
상기 광전류 발생 반도체는 조사되는 광량에 따라 전기 저항이 변화하는 투명한 물질로 형성될 수 있다.
상기 광전류 발생 반도체는 아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 티타늄산화물, 또는 이들 중 적어도 2가지 이상으로 이루어진 산화물과, 상기 산화물에 소량의 불순물이 첨가된 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 광전류 발생 반도체는 조사되는 광량에 따라 전기 저항이 변화하는 불투명한 물질로 형성될 수 있다.
상기 광전류 발생 반도체는 실리콘과, 상기 실리콘에 소량의 불순물이 첨가된 실리콘 반도체를 포함할 수 있다.
상기 광점은 레이저 포인터 정도의 광량을 가질 수 있다.
상기 광 터치 스크린은 상기 제1 전극을 통해 수신하는 감지 신호를 판독하는 감지부, 및 상기 감지부의 판독 신호에 따라 표시되는 영상을 변화하는 표시 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 프로젝션 스크린, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 또는 유기발광 표시 장치일 수 있다.
본 발명은 직접 접촉하여야 작동되는 터치 스크린과는 달리 스크린과 사용자 사이에 공간적으로 간격이 있어도 레이저 포인터로 작동시킬 수 있고, 기존의 도전필름방식 터치 스크린과 동일한 구동방식을 적용할 수 있어 기존의 터치 스크린기술에 효과적으로 적용될 수 있다.
또한, 기존의 도전필름방식 터치 스크린에서 적용되는 투명전도막인 고가의 ITO 이외의 저가의 TCO를 사용할 수 있으며, 비접촉식이므로 플라스틱 필름을 사용할 필요가 없기 때문에 만약 유리기판을 사용하면 광투과도에 있어서 유리하고, 제조할 때 공정에 있어 공정온도 등 제약이 완화될 수 있다.
그리고, 본 발명인 광점 동작 논터치 스크린이 적용될 수 있는 분야는 일반적인 터치 스크린이 적용되는 디스플레이 화면에 동일하게 적용할 수 있으며, 뿐만 아니라 새로운 응용 분야인 대형 프로젝션 스크린에도 적용할 수 있다.
흔히 발표나 강연을 할 때 구체적인 설명을 위하여 레이저 포인터로 특정 그림이나 글을 지시할 때, 프로젝션 스크린과 컴퓨터가 연결이 되어 발표자가 레이저 포인터로 화면상에 광점을 비추어 컴퓨터를 조작할 수 있어 화면에 나타난 발표자료에 줄을 긋고 기호를 쓰고 페이지를 넘기고 다른 프로그램을 작동시키는 행위를 보다 자유롭게 할 수 있게 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설 명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참고하여 본 발명의 터치 스크린을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 스크린의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실예에 따른 터치 스크린의 배치도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 다른 터치 스크린은 기판(100), 제1 전극(110), 광전류 반도체(120) 및 제2 전극(130)을 포함한다.
이러한 터치 스크린은 표시 장치의 상부에 위치하여 하부에 위치하는 표시 장치와 함께 운용되는 투명 소자일 수 있다.
기판(100)은 유리, 혹은 PET 등의 플라스틱 기판일 수 있다.
제1 전극(110)은 투명 전극으로 산화아연(ZnO)에 Al, Ga, In 등 3가 이온이 첨가된 AZO, GZO, IZO 등과 인듐(In)과 주석(Sn)의 산화물인 ITO, ITO에 Zn이 첨가된 IZTO 등을 사용할 수 있다. 또한 이러한 투명 전도 산화물에 금속이 매립될 수도 있다.
희귀금속인 고가의 인듐을 사용하지 않는 AZO가 가장 바람직하다.
제2 전극(130)으로는 제1 전극(110)과 동일한 물질을 사용할 수 있으며, 제2 전극(130) 상에 얇은 두께로 박막화된 탄소나노튜브(CNT)를 더 포함할 수 있으며, 제2 전극(130) 위에는 투명 보호막이 형성되어 있다.
제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에 형성되는 광전류 반도체(120)는 투명한 반도체로서, 가시광선에서는 광투과도가 높아 일상의 빛에는 큰 전기 저항을 가지고 있으며, 가시광선이라도 강한 빛을 받았을 때 광전류가 발생하여 낮은 전기 저항을 나타내는 물질로 이루어진다.
구체적으로 디스플레이 화면에서 나오는 빛의 강도나 빔 프로젝터의 빛의 강도에서는 작은 광전류가 발생하지만 레이저 포인터 정도의 강도를 가지는 빛에서는 큰 광전류가 발생하는 특성이 요구된다.
예를 들어, 광전류 반도체(120)는 아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 티타늄산화물과, 이들 중 적어도 2가지 이상으로 이루어진 산화물과, 이러한 다양한 산화물에 소량의 불순물인 Li, Na, Mg, Si, P, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nd, Mo, Ag, Ba, La, La-족 원소, Hf, Ta, W등이 첨가된 산화물 반도체일 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 전극(110, 130)은 Al doped ZnO(AZO)로 사용하고, 광전류 반도체(120)는 ZnO로 사용하고, 이때 특정 불순물을 첨가하면 반도체의 저항이 증가한다. 따라서, 약한 빛에는 큰 전기저항을 유지하지만 첨가된 불순물로 인하여 형성되는 광 여기 에너지 준위와 같은 특정한 파장을 가지는 레이저 빛이 조사되었을 때는 많은 광전자가 생성되어 반도체(120)의 전기저항이 효과적으로 작아진다.
따라서 광점이 인가된 지점에서 광전류 반도체(120)를 통하여 제1 및 제2 전 극(110, 130)이 전기적으로 연결된다.
또 다른 방식은 제1 및 제2 전극(110, 130)은 Sb doped SnO2(ATO)로 사용하고, 광전류 반도체(120)는 ZnO로 사용한다. 이때는 ATO와 ZnO의 전자 에너지 차이로 인하여 접촉면에 에너지 장벽이 형성되는데 빛 에너지가 에너지 장벽보다 작거나 약한 빛에는 제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에 큰저항이 유지되지만 에너지 장벽보다 큰 빛이 강하게 입사되면 제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이의 전기 저항이 효과적으로 작아진다.
또한, 상기의 두 가지 방식을 혼합하여 사용할 수도 있다.
이러한 터치 스크린은 기존의 도전필름방식 터치 스크린과 동일한 구동 방식을 적용할 수 있는데 이러한 구동 방식이 적용되는 터치 스크린에 대하여 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2를 참고하면, 기판(100) 상에 제1 전극(l1-lk, m1-mn)이 형성되어 있다.
제1 전극(l1-lk, m1-mn)은 감지 신호를 읽어들이는 감지부(200, 250)와 서로 연결되어 있으며, 감지 신호가 발생하는 위치를 판독하기 위해 행감지전극(l1-lk)과 열감지전극(m1-mn)으로 구성된다.
즉, 레이저 포인터에 의해 광점이 조사된 영역의 행감지전극(l1-lk)과 열감지전극(m1-mn)은 제2 전극(도시하지 않음)과 도통됨으로써 행감지부(200) 및 열감지부(250)에 감지 신호를 출력한다. 따라서 행감지부(200)와 열감지부(250)는 광점이 조사된 영역을 판독하여 표시 장치에 판독 신호를 전달한다. 표시 장치는 수신한 판독 신호에 따라 다음 프레임의 영상을 표시할 수 있다.
이와 같이 구동되는 터치 스크린은 비 접촉식이기 때문에 기계적 마모 현상으로 인한 성능 저하가 일어나지 않는다.
특히 기존의 도전필름박식 터치 스크린에서 적용되는 투명전도막은 고가의 ITO를 사용하며 중요한 요구 성능인 기계적 마모현상에 강한 결정화된 ITO 제조공정이 필요하지만, 낮은 열처리 온도가 요구되는 플라스틱 기판을 사용하기 때문에 앞서 기술한 낮은 열처리 온도에서 ITO를 결정화시켜야 하는 기술적 어려움이 있으나 본 발명에서는 이러한 기술적 어려움이 비접촉 방식의 구동으로 인하여 결정성의 ITO를 사용할 필요가 없기 때문에 저온공정으로 제조가 가능하다.
또한, 플라스틱 필름을 사용할 필요가 없기 때문에 광투과도가 높은 유리기판을 사용할 수 있으며, 제조할 때 공정에 있어 공정온도 등 제약이 완화될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 터치 스크린이 적용된 실시예를 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 터치 스크린이 적용된 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따른 광점 동작 터치 스크린은 도 3과 같이 일반적인 터치 스크린이 적용되는 표시 장치에 적용할 수 있다.
도 3을 참고하면, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 또는 유기발광 표시 장치 등의 표시 장치(300)의 화면 위에 본 발명에 따른 터치 스크린(100-130)이 형성되어 있다. 이러한 터치 스크린(100-130)은 광전류 반도체(120)의 광 여기 에너지 준위와 같은 특정한 파장의 레이저 포인터(380)로부터 빛을 받아 광전류 반도체(120)에 광점이 인가되면, 해당 영역의 제1 전극(110)을 통해 감지 신호가 감지부(350)에 전달되며, 감지부(350)는 감지 신호를 판독하여 판독 신호를 표시 장치(300)에 전달한다.
뿐만 아니라, 도 4와 같이 대형 프로젝션 스크린(400)에도 적용할 수 있다. 발표나 강연을 할 때 구체적인 설명을 위하여 레이저 포인터(480)로 특정 그림이나 글을 지시하는데, 프로젝션 스크린(400) 상에 본 발명에 따른 터치 스크린(100-130)이 형성되어 있는 경우, 발표자가 레이저 포인터(480)로 화면상에 광점을 비추어 컴퓨터를 조작할 수 있어 화면에 나타난 발표자료에 줄을 긋고 기호를 쓰고 페이지를 넘기고 다른 프로그램을 작동시키는 행위를 보다 자유롭게 할 수 있게 된다. 이때, 감지부(450)는 감지신호를 판독하여 판독 신호를 빔프로젝터(500)에 전송한다.
한편, 도 5와 같이, 프로젝션 스크린(400) 하부에 본 발명에 따른 터치 스크린(150, 160, 120, 130)이 형성되어 있는 경우, 발표자가 레이저 포인터(480)로 프로젝션 스크린 상의 임의의 영역을 지시하면, 레이저 포인터(480)로부터의 레이저가 스크린(400)을 통과하여 스크린(400) 하부의 터치 스크린(150, 160, 120, 130)에 도달한다.
이때, 기판(150)은 도 4와 같이 유리, 혹은 PET 등의 플라스틱 기판일 수 있 으나, 이와 달리 불투명의 대면적의 플라스틱 및 세라믹 기판일 수도 있다.
제1 전극(160)은 도 4와 같이 투명 전극일 수 있으나, 이와 달리 불투명의 금속 전극일 수 있다.
제2 전극(130)은 도 4와 같이 투명 전극을 사용하며, 광전류 반도체(120) 또한 투명 반도체로서 가시광선이라도 강한 빛을 받았을 때 광전류가 발생하여 낮은 전기 저항을 나타내는 물질로 이루어진다.
광전류 반도체(120)는 도 4와 같이 투명 반도체일 수 있으나, 이와 달리 불투명의 실리콘 등 일 수 있다. 즉, 광전류 반도체(120)는 조사되는 광량에 따라 전기 저항이 변화하는 불투명한 물질로서, 실리콘 또는 실리콘에 소량의 불순물이 첨가된 실리콘 반도체일 수 있다.
이와 같이, 스크린(400)의 하부에 터치 스크린(150, 160, 120, 130)이 형성되어 있는 경우, 반도체(120) 하부의 제1 전극(160) 및 기판(150)은 투명 소재로 이루어지지 않더라도, 광점이 인가된 지점에서 광전류 반도체(120)를 통하여 제1 및 제2 전극(160, 130)이 전기적으로 연결된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 스크린의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실예에 따른 터치 스크린의 배치도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 터치 스크린이 적용된 실시예를 나타내는 개략적인 구성도이다.

Claims (15)

  1. 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 광전류 발생 반도체, 그리고
    상기 광전류 발생 반도체 위에 형성되어 있는 제2 전극
    을 포함하며,
    상기 광전류 발생 반도체는 외부로부터 광점이 인가된 영역의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는
    광 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리 또는 플라스틱의 투명 기판인
    광 터치 스크린.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 대면적의 플라스틱의 불투명 기판인
    광 터치 스크린.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투명한 금속 산화물로 형성되어 있는
    광 터치 스크린.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극은 알루미늄 및 알루미늄을 포함한 합금속의 불투명한 금속으로 형성되어 있는
    광 터치 스크린.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일한 물질로 형성되어 있는
    광 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 물질 위에 탄소나노튜브층을 더 포함하는
    광 터치 스크린.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 AZO 또는 ATO 로 형성되어 있는
    광 터치 스크린.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 광전류 발생 반도체는 조사되는 광량에 따라 전기 저항이 변화하는 투명한 물질로 형성되는
    광 터치 스크린.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광전류 발생 반도체는
    아연산화물, 인듐산화물, 주석산화물, 티타늄산화물, 또는 이들 중 적어도 2가지 이상으로 이루어진 산화물과, 상기 산화물에 소량의 불순물이 첨가된 산화물 반도체를 포함하는
    광 터치 스크린.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광전류 발생 반도체는 조사되는 광량에 따라 전기 저항이 변화하는 불투명한 물질로 형성되는
    광 터치 스크린.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광전류 발생 반도체는 실리콘과, 상기 실리콘에 소량의 불순물이 첨가된 실리콘 반도체를 포함하는
    광 터치 스크린.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광점은 레이저 포인터 정도의 광량을 가지는
    광 터치 스크린.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광 터치 스크린은
    상기 제1 전극을 통해 수신하는 감지 신호를 판독하는 감지부, 및
    상기 감지부의 판독 신호에 따라 표시되는 영상을 변화하는 표시 장치
    를 더 포함하는
    광 터치 스크린.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 표시 장치는
    프로젝션 스크린, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 또는 유기발광 표시 장치인
    광 터치 스크린.
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