KR100278077B1 - Piezoelectric Analytical Touch Panel - Google Patents
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Abstract
외부진동에 약하고, 해상도가 좋지 않은 압전형 디지틀 터치 패널의 특성을 개선하고자, 기판(2)상에 네변마다 각각 전극(10a - 10d)이 배치되는 하측 투명 도전막(6)을 증착 형성하고, 그위로 ZnO를 증착하여 투명압전박막(4)을 적층한 다음, 다시 그 위에 상측 투명 도전막(16)을 적층형성함으로써 이 상측 투명 도전막을 통해 가해지는 외부 압력으로 상기한 투명 압전박막(4)이 전위차 분극효과를 일으킴에 따라 발생하는 전압변화가 상기한 하측 투명 도전막(6)의 각 전극(10a - 10d)마다 서로 다른 전압값으로 검출되게 함으로써 이 검출신호를 통상의 컨트롤러에 입력하여 연산처리하여 기판(2)상에서 외부의 압력으로 눌려진 패턴의 좌표를 인식할 수 있게 한 압전형 애널로그 터치 패널.In order to improve the characteristics of the piezoelectric digital touch panel which is weak to external vibration and has a poor resolution, a lower transparent conductive film 6 having electrodes 10a-10d disposed on each side of the substrate 2 is deposited on the substrate 2, and The transparent piezoelectric thin film 4 is deposited on the external piezoelectric thin film 4 by depositing ZnO thereon and laminating the transparent piezoelectric thin film 4 and then laminating the upper transparent conductive film 16 thereon. The voltage change generated as a result of the potential difference polarization effect is detected at different voltage values for each of the electrodes 10a to 10d of the lower transparent conductive film 6, so that this detection signal is inputted to a conventional controller and calculated. A piezoelectric type analog touch panel which is processed to recognize a coordinate of a pattern pressed by an external pressure on the substrate 2.
Description
제1도는 본 발명에 관련된 터치 패널의 예를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a diagram schematically showing an example of a touch panel according to the present invention.
제2도는 제1도에 있어서 투명 압전박막의 패턴 형성예를 나타내는 과정도.FIG. 2 is a process diagram showing an example of pattern formation of a transparent piezoelectric thin film in FIG.
제3도는 본 발명의 주요부 투명 압전박막에 의한 압전효과를 나타내는 그래프.3 is a graph showing the piezoelectric effect of the main portion transparent piezoelectric thin film of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 기판 4 : 투명 압전 박막2: substrate 4: transparent piezoelectric thin film
10a-10d : 단자10a-10d: terminal
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압전효과에 의해 발생되는 전압변화를 검출하여 좌표 인식을 행하는 압전형 애널로그 터치 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a touch panel, and more particularly, to a piezoelectric type analog touch panel that detects a voltage change generated by a piezoelectric effect and performs coordinate recognition.
터치 패널은 X축과 Y축의 교점상 좌표를 탐색할 수 있게 구성된 제품으로서, 터치 패널에 접촉되어 발생하는 좌표신호를 중앙연산장치가 신호처리하여 액정표시소자 혹은 음극선관의 화면상에 특정 캐릭터로 현출되게 하는 제품으로 혹은 그 자체만으로 전자제품의 기능선택 등을 필답형으로 선택할 수 있게 하는 조작패널로서의 활용도 기대되고 있는 제품이다.The touch panel is a product configured to search the coordinates on the intersection of the X-axis and the Y-axis, and the central processing unit processes the coordinate signal generated by contacting the touch panel to display a specific character on the screen of the liquid crystal display device or the cathode ray tube. It is also expected to be used as an operation panel that allows the user to select the function selection of electronic products as a product that makes it stand out or by itself.
터치 패널의 종류는 좌표를 인식하는 수단에 따라 용량방식, 저항막방식, 음향방식, 광전방식, 그리고 압전방식으로 구분되고 있다.The touch panel is classified into capacitive type, resistive film type, acoustic type, photoelectric type, and piezoelectric type according to the means for recognizing the coordinates.
용량방식은 패널면에 손이나 도체를 접촉시켰을 때, 인체가 지닌 전기용량이 더해져서 발생하는 접촉점에서의 전기용량 변화를 탐색하는 방식이고, 저항막방식은 사용자가 지정한 좌표를 저항막에 흐르는 전류비나 전압의 분할비로 산출하는 방식이며, 음향방식은 초음파발생기와 초음파감지기를 패널의 주위에 배치하여 좌표 입력시에 생기는 표면탄성파의 변화로 탐색하는 방식이며, 광전방식은 광원과 광검출기를 패널의 주위에 배치해서 좌표입력시의 광차단을 탐색하는 방식이다.In the capacitive method, the capacitive method detects the change in capacitance at the contact point caused by the addition of the human body's capacitance when the hand or conductor is brought into contact with the panel surface. It is a method of calculating the ratio or the division ratio of voltage, and the acoustic method is to arrange an ultrasonic generator and an ultrasonic sensor around the panel and search for changes in surface acoustic wave generated at the input of coordinates. It arranges around and searches light blocking at coordinate input.
그리고 압전방식은 기판의 네모서리에 압전소자를 비치하여 놓고, 패널에의 접촉시에 4개의 압전소자에서 발생하는 전압의 차이를 계산하여 좌표를 탐색하는 방식이다.The piezoelectric method is a method in which a piezoelectric element is provided at four corners of a substrate, and the coordinates are searched by calculating a difference between voltages generated at four piezoelectric elements upon contact with a panel.
상술한 여러 종류의 터치 패널은 제각각 나름대로의 장 단점을 갖추고 있지만, 터치 패널에서 요구되는 특성을 고루 갖추지는 못하고 있다.The various types of touch panels described above have their own disadvantages, but they do not have the characteristics required for the touch panels.
터치 패널에서 요구되는 특성은 높은 광투과율과 해상도 및 선명도, 그리고 빠른 응답속도와 내구성, 간단한 구조 등이다.Characteristics required for the touch panel include high light transmittance, resolution and clarity, fast response speed, durability, and simple structure.
이러한 관점에서 압전방식의 패널은 간단한 구조와 뛰어난 내구성 그리고 도체와 부도체를 가리지 않는 적응성의 면에서 우수한 특징을 가지고 있다.In this respect, the piezoelectric panel has excellent characteristics in terms of simple structure, excellent durability, and adaptability of conductors and non-conductors.
미국특허 제4,355,202호는 패널의 네모서리에 압전소자를 배치하여 놓고, 패널면의 임의점이 접촉될 때 각 모서리에 배치된 압전소자로부터 발생하는 전압차를 연산하여 접촉부위의 좌표를 인식하게 한 압전형 터치 패널의 예를 보여 주고 있다. 그러나 이 방식은 외부 진동에도 압전소자가 쉽게 오작동하는 단점이 있고, 게다가 각 압전소자에서 발생하는 인식신호를 데이터처리하기가 극히 어려워서 좌표 인식의 정확도가 좋지 않다.U.S. Patent No. 4,355,202 arranges a piezoelectric element on the four corners of a panel, and calculates the voltage difference generated from the piezoelectric elements disposed at each corner when an arbitrary point of the panel surface is contacted to recognize the coordinates of the contact portion. An example of a typical touch panel is shown. However, this method has the disadvantage that the piezoelectric element easily malfunctions in the external vibration, and it is extremely difficult to process the recognition signal generated by each piezoelectric element, so the accuracy of coordinate recognition is not good.
본 발명의 목적은 외부 진동에도 오작동되는 일이 없고, 또 정확하게 좌표를 인식할 수 있게 한 전혀 새로운 구조의 압전형 애널로그 터치 패널을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric type analog touch panel with a completely new structure, which does not malfunction even by external vibration and enables accurate coordinate recognition.
상기의 목적에 따라, 본 발명은 기판 상에 Al2O3가 도핑된 Zn을 증착하고, 이를 사진식각하여 소정의 교차된 모눈상의 패턴으로 투명 압전박막을 형성한 다음, 상기한 기판의 네변부에 은페이스트를 스크린인쇄하여 상기한 단자와 각각 전기적으로 접속되게 함으로써, 상기한 투명 압전박막의 임의점으로 접촉에 의한 압력이 가해겼을 때 압전현상으로 발생하는 전압에 기인하는 임의점에서 각 단자(10a~10d)간의 저항치를 검출하여 좌표 탐색하게 되어 있는 압전형 애널로그 터치 패널을 제안한다.According to the above object, the present invention deposits Zn doped with Al 2 O 3 on the substrate, and photo-etched to form a transparent piezoelectric thin film in a predetermined cross-shaped pattern, and then the four sides of the substrate By screen printing silver paste on each of the terminals, the terminals are electrically connected to the terminals, and each terminal at an arbitrary point due to the voltage generated by the piezoelectric phenomenon when the pressure caused by contact is applied to the arbitrary point of the transparent piezoelectric thin film. A piezoelectric type analog touch panel in which the resistance value between 10a and 10d is detected and coordinate search is proposed.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 관련된 터치 패널의 예를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 1장의 유리로 된 기판(2)은 그 상면에 투명 압전박막(4)을 보유하고 있다.FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the touch panel according to the present invention, wherein one glass substrate 2 has a transparent piezoelectric thin film 4 on its upper surface.
투명 압전박막(4)은 ZnO를 스퍼터링 증착하여 형성되는 것으로서, 결정학적으로 C축방향에 잘 정렬된 두께 500 - 2000Å 정도의 투명박막이며, 그 물리적 특성은 광투과율 85% 이상, 통과파장 550nm, 비저항 104- 106Ωcm의 특성을 갖는다.The transparent piezoelectric thin film 4 is formed by sputtering evaporation of ZnO, and is a transparent thin film having a thickness of about 500 to 2000 microns, which is crystallographically well aligned in the C-axis direction, and its physical characteristics are 85% or more of light transmittance and 550 nm of a pass wavelength. specific resistance 10 4 - 10 6 has the property of Ωcm.
또한, 투명 압전박막(4)은 Zn-Al의 합금타게트를 사용하여 증착시킬 수도 있다. 이 경우에는 증착분위기를 유지하는 아르곤개스에 소량의 산소를 혼입하여서 Al과 Zn성분이 산화되어 Al2O3및 ZnO가 되게 해야 한다.In addition, the transparent piezoelectric thin film 4 can also be deposited using an alloy target of Zn-Al. In this case, a small amount of oxygen should be mixed into the argon gas maintaining the deposition atmosphere to oxidize Al and Zn to Al 2 O 3 and ZnO.
또 다른 방법으로는 기판을 폴리에스테르나 폴리이미드로 하고, 성막시의 온도분위기를 낮추어서 행할 수도 있다.In another method, the substrate may be made of polyester or polyimide, and the temperature may be reduced by forming a film.
제2도는 상술한 투명 압전박막(4)의 형성과정을 나타내는 공정도이다.2 is a process chart showing the formation process of the transparent piezoelectric thin film 4 described above.
먼저, 가)의 도시와 같이 기판(2)의 상면에는 하측 투명 도전막(6)이 증착된다.First, as shown in (a), the lower transparent conductive film 6 is deposited on the upper surface of the substrate 2.
하측 투명 도전막(5)은 실제에 있어서 ITO(indium tin oxide) 또는 AZO(Al2O3doped ZnO)이다.The lower transparent conductive film 5 is actually indium tin oxide (ITO) or AZO (Al 2 O 3 doped ZnO).
ITO인 경우에는 SnO210중량%, In2O380%이상, 나머지 불순물로 된 타아겟을 14 - 64Sccm의 알곤개스 분위기에서 기판온도 200 - 350℃로 하여 400 - 1000Å의 두께가 되도록 스퍼터링 증착하여 얻어지고, 이 박막의 비저항은 4.0 - 8.0 × 10-3Ωcm이다.In the case of ITO, sputtering deposition was carried out so that the target target consisting of 10% by weight of SnO 2 , 80% or more of In 2 O 3 , and the remaining impurities had a thickness of 400-1000Å with a substrate temperature of 200-350 ° C in an argon gas atmosphere of 14-64 Sccm. Obtained, and the specific resistance of this thin film is 4.0-8.0 * 10 <-3> ohm - cm.
AZO인 경우에는 Al2O3가 2-4중량%의 비율로 도핑된 ZnO를 500 - 1000Å의 두께로 스퍼터링 증착하되, 증착분위기는 40mTorr의 아르곤개스압력하에서 또한 기판온도는 300℃로 하여 얻어지며, 이 박막의 비저항은 10-1- 10-3Ωcm이다.In the case of AZO, ZnO doped with Al 2 O 3 at a ratio of 2-4% by weight is sputtered to a thickness of 500-1000 되, but the deposition atmosphere is obtained under an argon gas pressure of 40 mTorr and a substrate temperature of 300 ° C. , the specific resistance of the thin film is 10 - 1 - a 10 -3 Ωcm.
다음에 나)의 도시와 같이 하측 투명 도전막(6)의 네 변마다 각각 전극(8a - 8d)를 형성하고, 여기로부터 각각 리이드선(10a - 10d)을 연결 도출한다.Next, as shown in b), the electrodes 8a-8d are formed for each of the four sides of the lower transparent conductive film 6, and the lead wires 10a-10d are connected to each other.
각 전극(8a - 8d)은 실제에 있어서 은페이스트를 스크린인쇄하고 열처리하는 방법으로 형성되는 것이고, 또 리이드선(10a - 10d)은 납땜방식으로 접속 연결된다.Each electrode 8a-8d is actually formed by screen printing and heat treatment of silver paste, and the lead wires 10a-10d are connected by soldering.
상기와 같이 하측 투명 도전막(6)의 형성을 종료하였으면, 그 위로 다)의 도시와 같이 전체면에 걸쳐 투명 압전박막(4)을 증착하고, 또 그 위로 상측 투명 도전막(12)을 증착한다.When the formation of the lower transparent conductive film 6 is completed as described above, the transparent piezoelectric thin film 4 is deposited over the entire surface as shown in (c) above, and the upper transparent conductive film 12 is deposited thereon. do.
투명 압전박막(4)은 상술한 바 있드시, ZnO를 타아겟으로 하여 40mTorr의 알곤개스분위기에서 기판온도 300℃로 스퍼터링 증착하여 두께 500 - 1000Å으로 형성되는 박막으로서, 그 물리적 특성은 광투과율 85% 이상, 통과파장 550nm, 비저항 104- 106Ωcm이다.As described above, the transparent piezoelectric thin film 4 is a thin film formed by sputtering deposition at a substrate temperature of 300 ° C. in a 40 mTorr atmosphere with ZnO as a target and having a thickness of 500 to 1000 mW. or more, passing through the wavelength 550nm, specific resistance 10 4-a 10 6 Ωcm.
얻어지는 투명 압전박막(4)은 성막과정에서 원자배열에 따른 에너지방향성이 매우 강하게 되어 결정학적으로 C축방향의 방향성을 갖고 잘 정렬된 형태로 되어서 외부 압력이 작용시에는 항상 상하방향으로 전위차 분극을 일으키는 성질이 있다.The resulting transparent piezoelectric thin film 4 has a very strong energy directivity according to the arrangement of atoms during the film formation process and is crystallographically oriented in the C-axis direction and is well aligned so that external polarization is always performed in the vertical direction when external pressure is applied. There is a nature to cause.
그리고 투명 압전박막(4)의 위로 증착되는 상측 도전막(12)은 실제에 있어서 ATO(antimony doped tin oxide)박막이며, 이것은 Sb2O310중량%, SnO280중량% 이상, 나머지는 분순물로 되는 타아겟을 14 - 64Sccm의 알곤개스 분위기에서 기판온도 200 - 350℃로 하여 300 - 700Å의 두께가 되도록 스퍼터링 증착하여 얻어지고, 비저항은 2.0 - 5.0 × 10-4Ωcm이다.The upper conductive film 12 deposited over the transparent piezoelectric thin film 4 is actually an antimony doped tin oxide (ATO) thin film, which is 10% by weight Sb 2 O 3 , 80% by weight or more of SnO 2 , and the remainder is minute. The target obtained as a pure water was obtained by sputtering evaporation so as to have a thickness of 300 to 700 kPa at an substrate temperature of 200 to 350 ° C. in an argon gas atmosphere of 14 to 64 Sccm, and a specific resistance of 2.0 to 5.0 × 10 -4 Ωcm.
이와 같이 상측 투명 도전막(12)의 형성이 끝나면, 그 위의 적당한 부위로 라)의 도시와 같이 접지전극(14)을 형성하고, 여기에 접지리이드(16)를 접속 연결한 다음, 보호층(18)을 코오팅하여 본 발명의 터치 패널은 완성된다.After the formation of the upper transparent conductive film 12 is completed, the ground electrode 14 is formed as shown in FIG. 6A, and the ground lead 16 is connected thereto, and then the protective layer is formed. By coating 18, the touch panel of the present invention is completed.
접지전극(14)과 접지리이드(16)는 하측 투명 도전막(6)에서와 같이 은페이스트를 스크린 인쇄하고, 이를 열처리한 후 납땜 접속하는 방법으로 설치한다.The ground electrode 14 and the ground lead 16 are installed by screen printing silver paste as in the lower transparent conductive film 6, heat-treating them, and then soldering them.
이렇게 얻어진 터치 패널은 제1도에 묘사한 바와 같이 별도의 커넥터(20)를 경유하여 컨트롤러(22)와 연결시켜서 사용한다.The touch panel thus obtained is used in connection with the controller 22 via a separate connector 20 as depicted in FIG.
상기한 투명 압전박막(4)과 커넥터(20) 사이의 접속은 납땜, 도전성 잉크 또는 볼 본딩이나 히트 시일 등의 방법이 적용될 수 있다.As the connection between the transparent piezoelectric thin film 4 and the connector 20, a method such as soldering, conductive ink or ball bonding or heat seal may be applied.
또한, 보호층(18)은 통상의 유기성 보호막으로서 졸(sol)상태로 스프레이 코팅하거나 스핀코팅해서 UV처리함으로써 얻을 수 있다.In addition, the protective layer 18 can be obtained by spray-processing or spin-coating in a sol state as a normal organic protective film, and UV-processing.
보호층(10)의 다른 코팅방법으로는 롤코팅법, 인쇄법 등도 적용될 수 있다.Other coating methods of the protective layer 10 may also be a roll coating method, a printing method and the like.
보호층(18)은 터치 패널의 내구성을 연장하는데 도움이 되며, 적용되는 보호층(18)의 경도는 적어도 4 이상이 되어야 효과가 있다.The protective layer 18 helps to extend the durability of the touch panel, and the hardness of the protective layer 18 to be applied is effective at least four or more.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 터치 패널에서, 좌표의 탐색은 접촉에 의한 압력을 받게 되는 투명 압전박막(4)의 임의점에서 전위차가 발생함에 따라 행해지게 된다.In the touch panel of the present invention configured as described above, the search for coordinates is performed as a potential difference occurs at an arbitrary point of the transparent piezoelectric thin film 4 which is subjected to pressure by contact.
즉, 제1도에서 임의점(A)가 눌려졌다고 가정하면, 압전현상에 의해 임의점(A)의 전압이 높아지게 되고, 이 전압은 각 전극(10a - 10d)까지의 저항값 차이에 의해 다른 값으로 측정되며, 컨트롤러(26)는 각 전극(10a - 10d)을 통해 입력되는 전압을 연산처리함으로써 누려진 임의점(A)에 관련된 좌표를 산출하여 인식하게 된다.That is, assuming that the arbitrary point A is pressed in FIG. 1, the voltage of the arbitrary point A becomes high due to the piezoelectric phenomenon, and the voltage is different due to the difference in resistance values to the electrodes 10a to 10d. Measured by a value, the controller 26 calculates and recognizes coordinates associated with the arbitrary point A that is held down by arithmetic processing of the voltage input through each of the electrodes 10a-10d.
다시 말하면, 눌려진 투명 압전박막(4)의 임의점(A)에서는 제3도의 도시와 같이 압력의 세기에 비례하는 전압 Vo가 발생하여 일정시간후에 평형상태로 되돌아가는 특성을 보이므로 적정 전압치 Vth를 설정하여 놓고, 그 이상의 전압이 발생하였을 때에 접촉된 것으로 간주하여 작동되게 하면 외부 충격에도 오작동되지 않고 정확하게 좌표의 탐색에 도움이 되는 전압변화를 읽어 들일 수 있게 되는 것이다.In other words, at an arbitrary point A of the pressed transparent piezoelectric thin film 4, as shown in FIG. 3, a voltage Vo is generated which is proportional to the strength of the pressure and returns to an equilibrium state after a certain time. If you set and set it as a contact when it is over voltage, it will not be malfunctioned by external shock and it will be able to read the voltage change which helps to search the coordinates accurately.
이상과 같이 본 발명은 상 하측 투명 도전막 사이에 투명 압전박막이 개재되게 함으로써 터치 패널의 임의점이 눌려졌을 때에 상기한 투명 압전박막의 전위차 분극효과에 의해 발생하는 전압변화가 패널의 네 변마다 배치된 전극에서 서로 다른 값으로 나타나게 되고, 컨트롤러는 이들 전극의 각기 다른 전압값을 읽어 들여 연산처리함으로써 눌려진 부위의 좌표를 인식하게 되는 것이므로 외부 진동에 전혀 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 임의점의 탐색을 정확히 할 수 있으면서도 구조가 대단히 간단하고 빠른 응답속도를 갖고 있다는 장점이 있다.As described above, in the present invention, the transparent piezoelectric thin film is interposed between the upper and lower transparent conductive films so that the voltage change caused by the potential difference polarization effect of the transparent piezoelectric thin film described above is disposed at each side of the panel when an arbitrary point of the touch panel is pressed. The different electrodes appear as different values, and the controller recognizes the coordinates of the pressed parts by reading and calculating different voltage values of these electrodes, so that they are not affected by external vibration at all and precisely search for arbitrary points. It has the advantage of being very simple and quick response time.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111007 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |