KR20140033785A - 디지타이저 - Google Patents

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KR20140033785A
KR20140033785A KR1020120100092A KR20120100092A KR20140033785A KR 20140033785 A KR20140033785 A KR 20140033785A KR 1020120100092 A KR1020120100092 A KR 1020120100092A KR 20120100092 A KR20120100092 A KR 20120100092A KR 20140033785 A KR20140033785 A KR 20140033785A
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electrode
coil
electronic pen
digitizer
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KR1020120100092A
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유동식
이희범
채경수
조호윤
신승주
홍윤기
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 투명기판, 상기 투명기판에 형성되어 정전 용량 변화를 감지하는 전극 및 상기 투명기판에 형성되어 외부로부터 송신된 신호를 수신하는 코일을 포함하는 디지타이전에 관한 것으로, 터치 위치 입력수단으로 전자 펜뿐만 아니라 사용자의 손가락 등 다양한 수단이 사용될 수 있는 이점이 제공된다.

Description

디지타이저{Digitizer}
본 발명은 디지타이저에 관한 것이다.
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.
또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 전자기 유도 방식의 디지타이저(Digitizer)가 개발되었다.
종래의 디지타이저로는, 한국등록특허 제10-0510729호에서 배경 기술로서 개시된 디지타이저가 일 예가 될 수 있다.
상기 등록특허에서 개시된 디지타이저는, 액정 패널의 하측에 배치되고 전자 펜이 터치되는 위치에서 공진되는 전자파를 송수신하여 터치 위치를 인식하는 센서부와, 센서부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 여기서, 센서부는 센서 PCB와, 센서 PCB에 형성되는 복수의 X축 코일 및 Y축 코일로 구성된다. 그리고, 제어부는 센서부 하측에 구성되어 센서부에 신호를 보내고 다시 입력되는 신호를 읽어서 전자 펜의 위치를 감지하는 역할을 수행한다. 또한, 전자 펜은 내부에 코일과 콘덴서로 이루어진 공진회로가 내장된다.
이러한 종래 디지타이저는, 센서부가 제어부로부터 신호를 인가받아 동작하되, X축 및 Y축 코일을 선택하여 전자기를 유도하면서 전자파를 발생시킨다. 전자 펜은 발생된 전자파에 의해 공진되며, 공진 주파수는 일정 시간 홀딩되면서 센서부에 의해 수신된다. 제어부는 센서부가 수신한 신호를 읽어들여 터치 위치를 감지하게 된다.
하지만, 상기한 종래의 디지타이저는 터치 위치 검출을 위해서 공진 회로가 내장된 전자 펜이 구비되어야만 한다. 따라서 터치 위치 검출을 위해 사용될 수 있는 입력수단의 제한이 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 터치 위치 검출을 위한 정전 용량 방식의 터치패널 구조가 일체화됨으로써 사용자의 손이나 전자 펜 등의 다양한 입력수단이 이용될 수 있는 디지타이저를 제공하기 위한 것이다.
또한, 전자 펜이 이용되는 경우에 터치 위치 검출은 물론, 전자 펜의 접근 및 필압을 함께 검출할 수 있는 디지타이저를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저는 투명기판, 상기 투명기판에 형성되어 정전 용량 변화를 감지하는 전극 및 상기 투명기판에 형성되어 외부로부터 송신된 신호를 수신하는 코일을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 코일은 전자 펜에서 송신된 자기장 신호를 수신하여 전자 펜의 접근을 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 코일은 전자 펜에서 송신된 필압 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 코일은 전자 펜에 파워 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 투명기판은 활성 영역과 상기 활성 영역 외곽의 비활성 영역으로 구획되며, 상기 전극은 상기 투명기판 일면의 상기 활성 영역에 형성되고, 상기 코일은 상기 투명기판 일면의 상기 비활성 영역에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 코일은 상기 투명기판에 형성된 바이어 홀(via hole)을 통하면서 상기 투명기판 타면의 상기 비활성 영역까지 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 투명기판은 활성 영역과 상기 활성 영역 외곽의 비활성 영역으로 구획되며, 상기 전극은 상기 투명기판 일면의 상기 활성 영역에 형성되고, 상기 코일은 상기 투명기판 타면의 상기 비활성 영역에 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 전극은 메시 패턴(mesh pattern)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 전극은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지타이저에 있어서, 상기 전극은 은염 유제층이 노광/현상되어 형성된 금속 은으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 투명기판에 전자 펜에서 송신된 신호를 수신하기 위한 코일 및 정전 용량 변화를 감지하기 위한 전극이 함께 형성됨으로써 입력수단으로 전자 펜뿐만 아니라 사용자의 손가락 등 다양한 수단이 사용될 수 있는 이점이 제공된다.
또한, 입력 수단의 터치 위치를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 펜을 사용하는 경우 전자 펜의 접근 및 필압까지도 함께 확인할 수 있는 이점이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지타이저에 포함된 투명기판을 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지타이저의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 A-A'선의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 B-B'선의 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 디지타이저에 윈도우 글라스가 접착된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지타이저의 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 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 유의해야 한다. 또한, "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지타이저에 포함된 투명기판을 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지타이저의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 A-A'선의 단면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 B-B'선의 단면도이다. 그리고 도 5는 도 1에 도시된 디지타이저에 윈도우 글라스가 접착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지타이저는, 투명기판(100), 상기 투명기판(100)에 형성되어 정전 용량 변화를 감지하는 전극(110), 그리고 상기 투명기판(100)에 형성되어 외부로부터 송신된 신호를 수신하는 코일(131)을 포함한다.
본 실시예에 따른 디지타이저는, 정전용량 방식의 터치패널 구조가 일체화된 디지타이저이다. 따라서, 본 실시예에 포함되는 투명기판(100) 및 전극(110)은 정전용량 방식의 터치패널 구조에 포함되는 투명기판 및 전극과 동일한 기능을 수행하는 것이다.
구체적으로, 투명기판(100)은 후술할 전극(110)과 코일(131)이 형성될 영역을 제공한다. 투명기판(100)은 전극(110)과 코일(131)을 지지할 수 있는 지지력과 화상표시장치에서 제공하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 투명성을 갖추어야 한다.
전술한 지지력과 투명성을 고려할 때, 투명기판(100)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide, PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene, PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS, BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
투명기판(100)의 일면은 고주파 처리 또는 프라이머(primer) 처리됨으로써 활성화되는 것이 바람직하다. 투명기판(100)이 이와 같이 처리됨으로써 투명기판(100)과 전극(110) 사이, 그리고 투명기판(100)과 코일(131) 사이의 접착력은 더욱 향상될 수 있다.
투명기판(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이 활성 영역(101)과 비활성 영역(102)으로 구획될 수 있다. 활성 영역(101)은 전극(110)이 형성되는 영역으로서 터치 신호를 발생시키는 영역이라 할 수 있다. 그리고, 비활성 영역(102)은 이러한 활성 영역(101)의 외곽을 차지하면서 활성 영역(101)과 구획된다. 비활성 영역(102)은 블랙 또는 화이트 색의 베젤부(미도시)에 의해 가려져 외부에서 시인되지 않는 영역으로 후술할 전극(110)과 연결되는 배선(120)이 형성될 수 있다. 그리고, 후술할 코일(131)이 형성될 수도 있다. 배선(120)이나 코일(131)은 비활성 영역(102)에 형성되어 외부에서 시인되지 않도록 베젤부에 의해 가려지게 된다.
전극(110)은 사용자가 예컨대, 손가락으로 또는 도전성 팁이 형성된 전자 펜을 이용하여 터치했을 때 정전 용량 변화를 감지하여 신호를 발생시키며, 이러한 신호는 컨트롤러(미도시)에 전달되어 컨트롤러에서 터치 좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
전극(110)은 예컨대 제1 전극(111)과 제2 전극(112)을 포함할 수 있다.
제1 전극(111)은 투명기판(100) 일면의 활성 영역(101)에 형성될 수 있다. 그리고, 제1 전극(111)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 금속으로 형성될 수 있으며, 도금 공정이나 증착 공정 등의 방법에 의해 투명기판(100)의 일면에서 메시 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 전극(111)은 도 2에 도시된 예와 같이, 투명기판(100)에서 제1 방향으로 배열되는 다이아몬드 패턴과 다이아몬드 패턴 간 연결되도록 하는 브리지 패턴으로 형성될 수 있다.
제2 전극(112)은 투명기판(100) 일면의 활성 영역(101)에서 제1 전극(111)과 함께 형성될 수 있다. 제2 전극(112) 또한 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 금속으로 형성될 수 있으며, 메시 패턴으로 형성될 수 있다. 제2 전극(112)은 투명기판(100)에서 제2 방향으로 배열되는 다이아몬드 패턴과 다이아몬드 패턴 간 연결되도록 하는 브리지 패턴으로 형성될 수 있으며, 이때, 제2 전극(112)을 구성하는 다이아몬드 패턴은 제1 전극(111)을 구성하는 다아이몬드 패턴과 중첩되지 않는 투명기판(100) 영역을 채우면서 형성될 수 있다.
상기한 제1 전극(111)과 제2 전극(112)은 이 중 어느 하나가 감지전극으로, 그리고 다른 하나가 구동전극으로 이용될 수 있다.
한편, 전극(110)은 메시 패턴으로 형성되되, 상술한 바와 같이 반드시 다이아몬드 패턴으로 형성되어야만 하는 것은 아니다. 전극(110)은 다이아몬드 형태 외에 공지된 다양한 형태의 패턴으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 전극(110)은 상술한 재료 및 공정에 의해 형성되는 것으로 한정되지 않는다. 전극(110)은 상술한 금속 이외에도 은염(銀鹽) 유제층을 노광/현상하여 형성된 금속 은으로 형성될 수도 있고, 또는 금속 산화물이나 전도성 고분자로 형성될 수도 있다.
코일(131)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 투명기판(100) 일면의 비활성 영역(102)에 형성되어, 외부로부터 송신되는 신호를 수신하는 역할을 수행한다. 코일(131)이 수신하는 신호는 터치 위치 입력수단으로부터 송신될 수 있는데, 이러한 입력수단은 예컨대 전자 펜일 수 있다.
전자 펜은 디지타이저의 터치 입력 수단으로 일반적으로 사용되는 공지된 구성으로서, 내부에 인덕터와 커패시터를 포함하는 공진회로가 구비될 수 있다. 이러한 전자 펜은 외부로부터 입력되는 전자기력에 의해 공진회로가 공진하게 된다. 공진회로는 공진하면서 유도 전류를 생성하게 되며, 생성된 유도 전류에 의한 에너지가 커패시터에 저장될 수 있다. 그리고, 외부로부터 전자기력의 공급이 중단되면, 전자 펜은 커패시터에 저장된 에너지에 의해 커패시터가 인덕터와 공진하게 되며, 이 과정에서 전자기력을 방출하게 된다.
코일(131)은 이러한 전자 펜이 디지타이저로 접근했을 때 전자 펜에서 송신되는 자기장 신호를 수신하여 전자 펜의 접근을 감지할 수 있다. 코일(131)에서 수신된 신호는 제어부로 전달되며, 제어부는 전자 펜의 접근에 대응하여 필요한 기능이 수행되도록 제어할 수 있다.
전자 펜은 내부에 필압 센서가 구비될 수도 있다. 필압 센서가 구비된 전자 펜도 이미 공지된 것이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다. 이러한 전자 펜은 내부에 구비된 필압 센서가 감지한 필압 신호를 송신하게 되는데, 코일(131)은 이러한 필압 신호를 수신하여 제어부로 전달할 수 있다.
한편, 내부에 공진회로가 구비된 전자 펜은 외부로부터 전자기력을 입력받아 공진하는 무전원 입력장치일 수 있는데, 코일(131)은 이러한 전자 펜에 전자기력을 공급, 즉 파워 신호를 송신하는 파워 코일의 역할을 수행할 수도 있다. 제어부는 코일(131)에 구동 전원이 인가되도록 제어할 수 있으며, 인가된 전원에 의해 코일(131)이 전자기력을 방출하게 되면 전자 펜의 공진회로는 입력되는 전자기력을 저장하게 된다. 전자 펜은 저장된 에너지를 이용하여 전자 펜에 내장된 구성들의 구동 전원으로 사용할 수 있다.
한편, 상술한 전극(110)은 비활성 영역(102)에 형성되는 배선(120)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 배선(120)의 말단부는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board;FPCB)과 접속되는 접속단자(121)가 된다. 또한, 상술한 코일(131)의 말단부도 연성회로기판과 접속되는 접속단자(133)가 된다.
배선(120)의 접속단자(121)와 코일(131)의 접속단자(133)는 모두 투명기판(100) 일면의 비활성 영역(102)에 위치할 수 있다. 다만, 투명기판(100)의 비활성 영역(102)은 가급적이면 좁은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 투명기판(100) 일면의 비활성 영역(102) 상에 배선(120)의 접속단자(121)만 위치하도록 하고, 코일(131)의 접속단자(133)는 투명기판(100) 타면의 비활성 영역(102) 상에 위치하도록 함으로써 효율적인 공간활용이 되도록 할 수 있다.
이를 위해서 도 4에 도시된 바와 같이 투명기판(100)은 바이어 홀(via hole)(103)이 형성될 수 있으며, 코일(131)은 이 바이어 홀(103)을 통하면서 투명기판(100) 타면의 비활성 영역(102)까지 연장 형성될 수 있다. 코일(131)이 이와 같이 형성됨으로써, 코일(131)과 배선(120) 간 교차 부위도 최소화하거나 없앨 수 있다.
한편, 본 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 윈도우 글라스(window glass)(150)를 더 포함할 수도 있다. 윈도우 글라스(150)는 사용자에 의한 터치 작용이 직접적으로 발생하는 부재일 수 있으며, 접착층(140)에 의해 부착됨으로써 투명기판(100)과 일체가 될 수 있다. 이때 접착층(140)은 광학투명접착제(Optical Clear Adhesive;OCA)일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지타이저에 관하여 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지타이저의 단면도이다.
본 실시예는 상술한 제1 실시예와 크게 다르지 않다. 다만, 본 실시예는 투명기판(100)에 형성되는 코일(132)의 위치가 제1 실시예의 그것과 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 이러한 차이점만을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 코일(132)은 도 6에 도시된 바와 같이 투명기판(100) 타면의 비활성 영역(102)에 형성된다. 전극(110)이 투명기판(100) 일면에 형성되고 전극(110)과 연결된 배선(120)이 투명기판(100) 일면의 비활성 영역(102)에 형성되어 있는 경우에, 본 실시예는 코일(132)이 투명기판(100) 타면의 비활성 영역(102)에 형성됨으로써 배선(120)과 중첩되지 않게 된다. 따라서, 비활성 영역(102)을 불필요하게 넓게 형성시킬 필요가 없다. 또한 투명기판(100)은 별도의 바이어 홀(103, 도 4 참조)이 형성될 필요가 없다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100; 투명기판 101; 활성 영역
102; 비활성 영역 103; 바이어 홀
110; 전극 111; 제1 전극
112; 제2 전극 120; 배선
121; 접속단자 131,132; 코일
133; 접속단자 140; 접착층
150; 윈도우 글라스

Claims (10)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판에 형성되어 정전 용량 변화를 감지하는 전극; 및
    상기 투명기판에 형성되어 외부로부터 송신된 신호를 수신하는 코일;을 포함하는 디지타이저.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일은 전자 펜에서 송신된 자기장 신호를 수신하여 전자 펜의 접근을 감지하는 디지타이저.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일은 전자 펜에서 송신된 필압 신호를 수신하는 디지타이저.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일은 전자 펜에 파워 신호를 송신할 수 있는 디지타이저.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명기판은 활성 영역과 상기 활성 영역 외곽의 비활성 영역으로 구획되며,
    상기 전극은 상기 투명기판 일면의 상기 활성 영역에 형성되고,
    상기 코일은 상기 투명기판 일면의 상기 비활성 영역에 형성되는 디지타이저.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 코일은 상기 투명기판에 형성된 바이어 홀(via hole)을 통하면서 상기 투명기판 타면의 상기 비활성 영역까지 연장 형성되는 디지타이저.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명기판은 활성 영역과 상기 활성 영역 외곽의 비활성 영역으로 구획되며,
    상기 전극은 상기 투명기판 일면의 상기 활성 영역에 형성되고,
    상기 코일은 상기 투명기판 타면의 상기 비활성 영역에 형성되는 디지타이저.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 메시 패턴(mesh pattern)으로 형성되는 디지타이저.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 디지타이저.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 은염 유제층이 노광/현상되어 형성된 금속 은으로 이루어지는 디지타이저.
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