KR20110125155A

KR20110125155A - 터치스크린

Info

Publication number: KR20110125155A
Application number: KR1020100084353A
Authority: KR
Inventors: 김상화; 이종영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-11-18
Also published as: US20120050215A1

Abstract

본 발명은 터치스크린에 관한 것으로, 대향되게 형성된 두 장의 투명기판, 상기 두 장의 투명기판에 각각 형성되되, 접촉입력이 인가되면 상호 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 투명전극, 상기 두 장의 투명기판의 외측 간을 접합하되 내부에 개구부가 형성된 접착층, 및 상기 개구부 내의 상기 투명전극 상에 형성된 도트스페이서를 포함하고, 상기 도트스페이서가 형성되는 상기 투명전극은 라디칼 스캐빈저를 포함하는 것을 특징으로 하며, 투명전극에 포함된 라디칼 스캐빈저가 자외선에 의한 투명전극의 손상을 방지하는 터치스크린을 제공한다.

Description

터치스크린{Touch screen}

본 발명은 터치스크린에 관한 것이다.

전자기술이 계속 발전함에 따라, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행하고 있다. 그러나, 이러한 입력 장치들은 개인용 컴퓨터의 용도 확대에 따라 개발된 것으로서 최근의 소형화, 박형화 추세에 있는 휴대용 기기에 적용되기에는 문제점이 있다. 이에 따라, 휴대용 기기에 적합한 입력 수단으로 터치스크린이 대두되고 있다.

터치스크린은 일반적으로 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 원하는 정보를 선택하는데 이용되는 장치로서, 간단하면서도 오조작이 적고 공간 절약이 가능하며, IT 기기와의 연동성이 용이한 점 등 다양한 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다.

한편, 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(Saw Type), 및 인프라레드 방식(Infrared Type)으로 구분되는데, 상대적으로 가격이 저렴하고 접촉입력의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 저항막 방식이 많이 이용되고 있는 실정이다.

종래기술에 따른 저항막 방식의 터치스크린은 두 장의 투명기판, 각 투명기판에 형성되는 투명전극, 두 장의 투명기판을 접합하는 접착층, 및 어느 하나의 투명전극에 형성되는 도트스페이서(Dot Spacer)를 포함한다.

여기서, 도트스페이서는 두 장의 투명기판에 각각 형성된 투명전극을 상호 절연시키고, 접촉입력이 해제될 때 상부 투명기판이 원위치 되도록 반발력을 제공하는 부재로서, 투명하고 탄성이 있는 물질로 구성된다. 이러한 도트스페이서는, 먼저, 도트스페이서의 재료를 투명기판에 형성된 투명전극에 인쇄한 후, 자외선(UV; ultraviolet rays)을 조사하여 도트스페이서의 재료를 경화함으로써 형성할 수 있었다.

그러나, 종래기술에 따른 터치스크린은, 도트스페이서를 투명전극 상에서 경화할 때, 투명전극이 손상되는 문제점이 발생하였다. 구체적으로, 도트스페이서를 투명전극 상에서 경화할 때 자외선을 조사하기 때문에, 자외선에 의하여 투명전극의 면저항이 상승되는 등 투명전극이 손상되는 문제점이 있었다. 특히, 투명전극이 전도성 고분자로 구성되는 경우, 전도성 고분자는 ITO(Indium Tin Oxide)에 비하여 더욱 자외선에 민감하기 때문에, 면저항이 현격하게 상승되는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 면저항의 상승 등은 전체 터치스크린에 있어서도 접촉입력의 인가 여부 또는 위치를 감지하지 못하는 등의 문제점을 야기하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 투명전극 상에서 도트스페이서를 경화하기 위해 자외선을 조사할 때, 투명전극이 손상되는 현상을 방지하는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린은, 대향되게 형성된 두 장의 투명기판, 상기 두 장의 투명기판에 각각 형성되되, 접촉입력이 인가되면 상호 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 투명전극, 상기 두 장의 투명기판의 외측 간을 접합하되 내부에 개구부가 형성된 접착층, 및 상기 개구부 내의 상기 투명전극 상에 형성된 도트스페이서를 포함하고, 상기 도트스페이서가 형성되는 상기 투명전극은 라디칼 스캐빈저를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도트스페이서는 상기 두 장의 투명기판에 형성된 상기 투명전극 중 어느 하나에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디칼 스캐빈저는 HALS 계인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명전극에 있어서, 상기 라디칼 스캐빈저의 함량은 0.1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명전극은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 터치스크린은 도트스페이서가 형성된 투명전극에 라디칼 스캐빈저가 포함되어, 투명전극 상에 자외선을 조사하더라도 라디칼 스캐빈저가 투명전극을 구성하는 전도성 고분자의 라디칼 형성에 의한 이중결합 고리 파괴의 연쇄반응을 중지시키기 때문에, 면저항 상승 등의 투명전극 손상 현상을 방지하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 투명전극에 라디칼 스캐빈저가 포함되더라도 착색성에 문제가 없고 박막필름에 적합한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 투명전극에 라디칼 스캐빈저가 포함되어, 터치스크린의 제1 투명기판을 통하여 외부로부터 입사되는 자외선에 의해 투명전극이 손상되는 것을 방지하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 터치스크린에 형성된 도트스페이서의 경화과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 터치스크린(100)에 형성된 도트스페이서(140)의 경화과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 투명기판(110), 투명전극(120), 전극(130), 접착층(150), 및 도트스페이서(140)를 포함하되, 도트스페이서(140)가 형성된 투명전극(120)에 라디칼 스캐빈저가 포함되는 것을 특징으로 한다.

투명기판(110)은 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)의 두 장을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 투명기판(111)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 특정 물체로부터 압력을 인가받는 부재로서 일면에 제1 투명전극(121)이 형성된다. 또한, 제1 투명기판(111)은 압력을 인가받아 휘어지는 부재이므로, 압력이 해제되면 다시 원위치가 될 수 있도록 탄성을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 탄성이 있고 투명한 물질로서, 제1 투명기판(111)은 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES) 또는 고리형 올레핀 고분자(COC)로 구성된 필름 형태일 수 있다. 이외에도 일반적으로 이용되는 유리(Glass) 또는 강화유리를 활용할 수도 있다. 한편, 제1 투명기판(111)의 상부에 별도의 윈도우판(미도시)을 형성하여 터치스크린(100)을 보호하는 것도 가능하다.

제2 투명기판(112)은 제1 투명기판(111)과 대향되게 형성되는 부재로서 일면에 제2 투명전극(122)이 형성된다. 여기서, 제2 투명기판(112)은 제1 투명기판(111)과 동일하게 투명한 재료로 구성될 수 있으나, 제1 투명기판(111)과 같이 탄성을 갖출 필요는 없다.

한편, 투명기판(110)에는 투명전극(120)이 각각 형성되는바, 투명전극(120)과의 접합력을 향상시키기 위하여 투명기판(110)의 일면에 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 하는 것이 바람직하다.

투명전극(120)은 각각의 투명기판(110)에 형성되어 상호 접촉됨으로써 접촉입력의 신호를 인지하는 부재이다.

여기서, 투명전극(120)은 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)으로 구성될 수 있고, 제1 투명전극(121)은 제1 투명기판(111) 상에, 제2 투명전극(122)은 제2 투명기판(112) 상에, 상호 대향되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 투명전극(121)은 제1 투명기판(111)에 가해진 압력에 의해 제2 투명전극(122)과 접촉하여 전압 또는 저항의 변화가 발생하고, 이를 기초로 제어부(미도시)에서 눌림 좌표를 인식할 수 있도록 하며, 제어부(미도시)는 눌림 위치의 좌표를 인식하여 원하는 동작을 구현할 수 있다.

또한, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)은 X축 좌표와 Y축 좌표를 각각 인식할 수 있도록 서로 직교하는 막대형으로 형성될 수 있다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 마름모형, 육각형, 팔각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 아날로그 저항막 방식으로 구성되는 경우, 투명전극(120)은 투명기판(110)의 외곽을 제외하고 투명기판(110)의 전면에 막 형태로 형성될 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 하부의 디스플레이(미도시)를 사용자가 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되고, 도전성이 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명전극(120)은 ITO 등의 금속 산화물, 또는 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS), 폴리 아닐린 등을 단독 또는 혼합한 전도성 고분자로 구성될 수 있다. 이때, 투명전극(120)이 금속 산화물로 구성된 경우 증착, 현상, 에칭 등을 통해 투명기판(110)에 코팅할 수 있고, 전도성 고분자로 구성된 경우 실크스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등을 통하여 투명기판(110)에 형성할 수 있다.

또한, 투명전극(120)에는 라디칼 스캐빈저(Radical scavenger)가 더 포함될 수 있는데, 이에 대한 내용은 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.

전극(130)은 투명전극(120)과 전기적으로 연결되어, 투명전극(120)에 전압을 공급하는 부재이다.

여기서, 전극(130)은 제1 전극(131)과 제2 전극(132)으로 구성되고, 제1 전극(131)은 제1 투명기판(111)의 일면 상에 제1 투명전극(121)과 연결되도록, 제2 전극(132)은 제2 투명기판(112)의 일면 상에 제2 투명전극(122)과 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록 전기전도성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극(130)은 은 페이스트(Ag Paste) 또는 유기은으로 조성된 물질로 구성될 수 있다.

접착층(150)은 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)의 일면 간 외측에 형성되는 부재이다.

여기서, 접착층(150)은 예를 들어, 양면 접착 테이프(DAT)로 구성되어 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)을 상호 접합시킬 수 있다. 또한, 접착층(150)은 접촉입력에 의해 투명기판(110)의 내측 간에서 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉될 수 있도록 투명기판(110)의 외측 간에 형성되고, 이에 따라 접착층(150)의 내부에는 개구부(151)가 형성될 수 있다. 한편, 전극(130)은 투명기판(110)의 외측에 형성되는바, 접착층(150)에 함침되도록 형성될 수 있다.

도트스페이서(140)는 접착층(150)의 개구부(151) 중 투명전극(120) 상에 형성되는 부재이다.

여기서, 도트스페이서(140)는 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉할 때의 충격을 완화하고, 압력이 해제되면 제1 투명기판(111)이 원위치될 수 있도록 반발력을 제공한다. 또한, 외부 압력이 없는데 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)이 접촉되는 경우가 발생하지 않도록, 평소에는 투명전극(120) 간 절연을 유지하는 역할을 수행한다.

또한, 도트스페이서(140)는 제1 투명기판(111)과 제2 투명기판(112)의 내측 간, 즉, 접착층(150)의 개구부(151)에 형성될 수 있다. 여기서, 도 2에서는 도트스페이서(140)가 제2 투명전극(122) 상에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 투명전극(121)에만 형성되거나 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122) 모두에 형성되는 것도 가능하다.

한편, 도트스페이서(140)가 형성되어 있는 투명전극(120)에는 라디칼 스캐빈저가 더 포함될 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로서, 도트스페이서(140)가 제2 투명전극(122)에 형성되어 제2 투명전극(122)이 라디칼 스캐빈저를 포함하는 경우를 설명하도록 하겠다.

여기서, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 투명전극(122)에는 라디칼 스캐빈저가 포함되어, 도트스페이서(140)의 광경화 중에 제2 투명전극(122)의 손상을 방지할 수 있다. 구체적으로, 도트스페이서(140)를 경화할 때 자외선을 조사하는데, 이러한 자외선에 의해 제2 투명전극(122)을 구성하는 전도성 고분자가 라디칼을 형성하여 이중결합 고리가 파괴되고, 이로 인하여 제2 투명전극(122)의 전도도가 저하될 수 있다. 그러나, 제2 투명전극(122)이 전도성 고분자뿐만 아니라 라디칼 스캐빈저를 포함하는 경우, 라디칼 스캐빈저가 전도성 고분자의 라디칼 형성 현상에 있어서 연쇄반응을 중지시켜 전도성 고분자의 전도도를 유지시킬 수 있다. 즉, 도트스페이서(140)를 경화시키기 위해 제2 투명전극(122) 상에서 자외선을 조사하더라도, 제2 투명전극(122)의 면저항이 상승되지 않을 수 있다. 또한, 제2 투명전극(122)에 라디칼 스캐빈저가 포함되는 경우, 터치스크린(100)의 제1 투명기판(111)을 통하여 외부로부터 입사되는 자외선에 의해 제2 투명전극(122)이 손상되는 것도 방지할 수 있다.

한편, UV 안정제에는 UV 흡수제, 켄처(Quencher), 라디칼 스캐빈저 등이 있는다. 여기서, UV 흡수제의 경우 자외선을 흡수하기는 하나 두께가 얇은 박막필름에는 적합하지 않은 면이 있고, 켄처의 경우 착색성이 문제가 되어 적용하기가 어렵다. 라디칼 스캐빈저의 경우 두께가 얇은 박막필름에서 특성이 우수하고 착색성이 없기 때문에, 제2 투명전극(122)을 구성하는 물질로 사용하기에 바람직하다.

또한, 제2 투명전극(122)에 포함되는 라디칼 스캐빈저로서는 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 계를 사용하는 것이 제2 투명전극(122)의 손상 방지에 있어서 바람직하다. HALS 계 라디칼 스캐빈저로서는 예를 들어, Ciba-Geigy 사의 Tinuvin 292, Tinuvin 770, BASF 사의 Uvinul 4077 H, 또는 Everlight 사의 Eversorb 93 등을 이용할 수 있다.

실시예	라디칼 스캐빈저(HALS 계) 함량(중량%)	면저항 변화율(R/R₀)
1	0	25% 이상
2	0.1	20%
3	1	10%
4	3	5%
5	5	5%

표 1은 제2 투명전극(122)에 라디칼 스캐빈저를 함량별로 첨가할 때 나타나는 면저항 변화율을 비교한 것이다. 이하, 이를 참고하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100)을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 표 1은 자외선을 제2 투명전극(122)에 대하여 1840mJ의 에너지로 20초간 조사한 결과이다.

표 1에 나타난 바와 같이, 라디칼 스캐빈저가 제2 투명전극(122)에 전혀 포함되지 않은 경우(실시예 1), 면저항 변화율은 25% 이상이다. 예를 들어, 자외선을 조사하기 전 제2 투명전극(122)의 면저항(R₀)이 100Ω이었다면, 자외선을 조사한 후 제2 투명전극(122)의 면저항(R)은 125Ω 이상이 될 수 있다. 이러한 면저항의 상승은 제2 투명전극(122)의 감도 자체를 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)의 면저항에 불균일을 유발함으로써 접촉입력의 위치를 정확하게 감지할 수 없게 하는 문제점이 있다.

한편, 표 1에서도 알 수 있듯이, 라디칼 스캐빈저를 첨가할수록(실시예 2 내지 실시예 5) 제2 투명전극(122)의 면저항 변화율은 현저하게 감소하고, 이는 제2 투명전극(122)을 구성하는 전도성 고분자에 대한 라디칼 스캐빈저의 중량비가 5 중량%일 때까지임을 알 수 있다. 따라서, 라디칼 스캐빈저는 전도성 고분자에 대하여 중량비가 0.1 내지 5 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 라디칼 스캐빈저를 1 내지 3 중량% 포함할 때, 함량비에 비하여 큰 효과를 볼 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 투명기판 111 : 제1 투명기판
112 : 제2 투명기판 120 : 투명전극
121 : 제1 투명전극 122 : 제2 투명전극
130 : 전극 131 : 제1 전극
132 : 제2 전극 140 : 도트스페이서
150 : 접착층 151 : 개구부

Claims

대향되게 형성된 두 장의 투명기판;
상기 두 장의 투명기판에 각각 형성되되, 접촉입력이 인가되면 상호 접촉하여 저항 또는 전압의 변화를 감지하는 투명전극;
상기 두 장의 투명기판의 외측 간을 접합하되 내부에 개구부가 형성된 접착층; 및
상기 개구부 내의 상기 투명전극 상에 형성된 도트스페이서;
를 포함하고,
상기 도트스페이서가 형성되는 상기 투명전극은 라디칼 스캐빈저를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 도트스페이서는 상기 두 장의 투명기판에 형성된 상기 투명전극 중 어느 하나에 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 라디칼 스캐빈저는 HALS 계인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극에 있어서, 상기 라디칼 스캐빈저의 함량은 0.1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.