KR101167418B1

KR101167418B1 - 저항막식 터치스크린

Info

Publication number: KR101167418B1
Application number: KR1020100092616A
Authority: KR
Inventors: 김운천; 오용수; 김현준; 이종영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-07-19
Also published as: JP2012064189A; US8446388B2; KR20120030830A; US20120068959A1

Abstract

본 발명은 저항막식 터치스크린에 관련되며, 화상이 통과하는 활성영역에 하부 전극패턴이 형성된 하부기판, 상기 하부 전극패턴과 대향하도록 상부 전극패턴이 형성된 상부기판 및 외압에 의해 상기 하부 전극패턴에 상기 상부 전극패턴이 접촉하도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 이격시키는 스페이서를 포함하여 구성된 저항막식 터치패널 및 상기 저항막식 터치패널 상측에 광학접착제에 의해 결합되되, 하면 외측영역에 가림막이 형성되고, 가림막의 내측영역에 탄성억제층이 형성된 윈도우를 포함한다.

Description

저항막식 터치스크린{Touch Screen}

본 발명은 저항막식 터치스크린에 관한 것이다.

이동 통신 기술의 발달과 더불어 핸드폰, PDA, 네비게이션과 같은 단말기는 단순한 문자 정보의 표시수단에서 더 나아가 오디오, 동영상, 무선 인터넷 웹 브라우저 등과 같은 더욱 다양하고 복잡한 멀티 미디어 제공 수단으로 그 기능을 확대해 나가고 있다. 최근 제한된 단말기의 크기 내에서 더욱 큰 디스플레이 화면의 구현이 요구되고 있어 터치스크린을 적용한 디스플레이 방식이 더욱 각광받고 있다. 이러한 터치스크린은 스크린과 좌표입력 수단을 통합함으로써 종래의 키입력 방식에 비하여 공간을 절약할 수 있는 이점이 있다.

현재 많이 채용되고 있는 터치스크린의 형태는 크게 두 가지 방식으로 분류된다.

먼저, 정전용량식 터치스크린은 제1 방향성을 갖는 제1 전극패턴이 형성된 상부기판과 제2 방향성을 갖는 제2 전극패턴이 형성된 하부기판이 서로 이격되며, 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 접촉하지 못하게 절연체가 삽입된다.

이러한 정전용량식 터치스크린은 입력수단이 터치스크린에 접촉함에 따라 제1 전극패턴과 제2 전극패턴에서 발생하는 정전용량의 변화를 측정하여 접촉점의 좌표를 산출한다.

다른 하나인 저항막식 터치스크린은 상부 저항막이 형성된 상부기판과 하부 저항막이 형성된 하부기판이 스페이서에 의해 이격되어 있고 외압에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 형태이다. 상부 저항막이 형성되어 있는 상부기판이 손가락, 펜 등의 입력수단에 의해 눌릴 때 상/하부 저항막이 통전되고, 그 위치의 저항값 변화에 따른 전압변화를 제어부에서 인지하여 접촉좌표를 인식하는 방식이다.

이러한, 저항막식 터치스크린은 상부기판 상에 윈도우를 구성하는 것이 일반적이다. 이는 터치스크린이 표시장치에 결합되어 사용되기 때문에 일정한 강도를 갖는 윈도우를 결합하여 터치스크린을 보호하기 위함이다.

또한, 저항막식 터치스크린은 불투명한 물질로 구성된 전극배선이 외부에서 인식되지 못하도록 하기 위해 가림막이 윈도우의 하면에 형성된다. 그리고, 가림막이 형성된 윈도우를 광학접착제를 사용하여 저항막식 터치스크린에 결합한다.

이때, 광학접착제(OCA)는 투명한 수지접착제로 외부의 충격을 완화시키는 탄성력을 갖는다. 그에 따라 광학접착제가 일정한 두께 이상을 갖는 경우 몇 가지 문제점이 발생한다. 즉, 외압에 의해 상부기판에 휨이 발생하여 상부 저항막과 하부 저항막의 접촉하고 통전이 유도되어야 하나, 광학접착제가 일정한 두께 이상을 갖는 경우 외부입력이 발생하였다는 터치신호를 발생시키기 위해 과도한 입력하중이 요구되어 터치스크린의 터치감도가 떨어지는 문제점(사용자가 외부입력을 주었음에도 입력하중이 낮아 터치신호가 발생하지 않음)이 발생한다. 그에 따라 사용자는 수회 이상 윈도우를 터치해야 하는 번거로움이 발생한다.

가림막이 윈도우의 하면에 형성되는 경우 가림막의 두께로 인하여 광학접착제의 두께는 더욱 증가하고, 상술한 문제점은 더욱 심화되어 이를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 윈도우의 하면에 가림막이 형성되는 경우 광학접착제층이 과도한 두께를 가짐으로써 발생하는 탄성력을 억제하기 위해 탄성력을 완화시키는 탄성억제층을 포함하는 저항막식 터치스크린을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴은 전도성 고분자로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전도성 고분자는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 탄성억제층은 아크릴계 수지로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 탄성억제층의 두께는 상기 가림막의 두께에 대응하는 것을 특징으로 한다.

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 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 저항막식 터치스크린은 윈도우의 하면에 형성된 가림막의 내측영역에 탄성억제층을 형성하여 광학접착제의 두께를 감소시킴으로써 윈도우에서 상부기판으로 외압전달율을 높여 입력하중을 감소시키고, 터치감도를 향상시킬 수 있다.

특히, 전극패턴이 전도성 고분자로 구성된 저항막식 터치스크린은 종래의 전도성 물질로 구성된 전극패턴이 채용된 저항막식 터치스크린보다 더 강한 입력하중이 요구되는데, 탄성억제층을 채용함으로써 입력하중을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항막식 터치스크린의 단면도이다.
도 2는 도 1에 채용되는 저항막식 터치패널의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 채용되는 또 다른 저항막식 터치패널의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 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 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항막식 터치스크린의 단면도이고, 도 2는 도 1에 채용되는 저항막식 터치패널의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 채용되는 또 다른 저항막식 터치패널의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 저항막식 터치스크린(이하, 터치스크린)을 검토한다.

본 실시예에 따른 터치스크린은 도 1에 도시된 것과 같이, 저항막식 터치패널(100), 저항막식 터치패널 상측에 광학접착제(300)에 의해 결합되되, 하면 외측영역에 가림막(210)이 형성되고, 가림막의 내측영역에 탄성억제층(220)이 형성된 윈도우(200)을 포함한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 채용될 수 있는 저항막식 터치패널(100)을 설명한다.

도 2는 통상적인 아날로그 저항막식 터치패널을 도시하고 있다. 이러한 아날로그 저항막식 터치패널(100)은 화상이 통과하는 활성영역에 하부 전극패턴이 형성된 하부기판, 하부 전극패턴과 대향하도록 상부 전극패턴이 형성된 상부기판 및 외압에 의해 하부 전극패턴에 상부 전극패턴이 접촉하도록 하부기판과 상부기판을 이격시키는 스페이서를 포함하여 구성된다.

하부기판(110)과 상부기판(140)은 투명한 부재로 필름기판이 사용될 수 있으며, 이 중에서 필름기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리이미드(PI), 폴리비닐알코올(PVA), 시클릭 올레핀 공중합체(COC), 스틸렌 중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 구성될 수 있고 특별히 한정되지는 않는다.

상부기판(140)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)이 채용되는 것이 일반적이며, 하부기판(110)은 필요에 따라 유리기판이 채용될 수 있다.

그리고, 하부기판(110)의 상면과 상부기판(140)의 하면에는 각각 하부 전극패턴(120)과 상부 전극패턴(150)이 대향하게 형성된다.

이러한, 전극패턴(120, 150)은 표시장치에서 생성한 화상이 통과하는 활성영역에 형성되고, 아날로그 저항막식 터치패널(100)의 경우 전극패턴은 막 형상을 갖는다.

그리고, 전극패턴(120, 150)은 금속산화물(대표적으로 ITO)과 같은 투명한 전도성 물질로 형성된다. 또한, 유연성이 좋고, 제조단가가 저렴한 전도성 고분자가 채용될 수 있다. 전도성 고분자는 유기계 화합물로 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 등이 채용될 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물의 경우가 가장 바람직하고, 상기 유기계 화합물 중 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 카본 나노튜브 등을 더 혼합하는 경우 전도성을 높일 수 있다.

그리고, 하부기판(110)과 상부기판(140)의 비활성영역에는 전극패턴(120, 150)과 연결된 전극배선(130, 160)이 형성된다. 이러한 전극배선(130, 160)은 저항이 낮은 금속(특히, 은 페이스트)으로 구성되며, 하부 전극배선(130)과 상부 전극배선(160)은 서로 직교하는 방향성을 갖는다. 도 2에 도시된 것과 같이, 4 선식 터치패널의 경우 하부 전극배선(130)은 X방향에서 막 형상의 전극패턴(120)과 통전되고, 상부 전극배선(160)은 Y방향에서 막 형상의 전극패턴(150)과 통전되어, 외부접촉에 따른 전압변화를 제어부에 전달한다.

또한, 스페이서(170)는 외압에 의해 상부기판(140)에 휨이 발생하여 상부 전극패턴(1500)이 하부 전극패턴(120)에 접촉할 수 있도록 개구부가 형성된 형상을 갖는다. 이러한, 스페이서(170)는 양면접착시트로 구성될 수 있다. 그리고, 도 3에 도시되지 않고 있으나, 터치패널의 오작동을 방지하기 위해 에폭시, 아크릴 수지 등 절연성 합성수지로 이루어진 도트 스페이서(dot spacer)를 더 포함할 수 있다.

도 3에는 디지털 저항막식 터치패널을 도시하고 있다. 디지털 저항막식 터치패널(100')은 아날로그 저항막식 터치패널(100)이 막 형상의 전극패턴(120, 150)을 포함하는 것과 달리 패터닝된 복수의 전극패턴(120', 150')을 포함한다. 그에 따라 전극배선(130', 160')의 수도 증가한다.

이러한 디지털 저항막식 터치패널(100')은 복수의 전극패턴을 포함하여 다점이 터치된 경우 전극패턴 각각에서 변화되는 전압변화를 측정하여 좌표정보를 획득할 수 있는 장점이 있다. 이러한, 디지털 저항막식 터치패널(100')의 좌표정보 획득방법은 공지된 기술인 바 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 3에 도시된 전극패턴은 바 형상을 갖고 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하고 또 다른 형상으로 변형되어 실시될 수 있다.

다시, 도 1을 참조하여 터치패널(100) 상측에 형성된 윈도우(200)에 대해 설명한다.

윈도우(200)는 터치패널(100)을 보호하고 입력수단이 접촉하는 접촉면을 제공한다. 이러한, 윈도우(200)는 내구성이 뛰어나며, 투명성이 좋은 필름기판(특히, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC)) 또는 유리기판(특히, 강화유리)이 채용될 수 있다.

윈도우(200)의 하면 외측영역에는 가림막(210)이 형성된다. 전극배선(130, 150)이 은 페이스트와 같은 금속으로 구성되는 경우 외부에서 전극배선(130, 150)이 인식될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 가림막(210)이 형성된다. 이러한 가림막(210)은 예를 들면, 블랙잉크와 같이 명도가 낮은 잉크를 윈도우(200) 하면의 외측영역에 인쇄함으로써 형성될 수 있다.

하면 외측영역에 가림막(210)이 형성된 윈도우(200)는 광학접착제에 의해 터치패널의 상부기판(140)과 결합된다. 이때, 윈도우(200)의 외측영역은 표시장치에서 생성한 화상이 통과하지 않는 비활성영역이다.

이때, 광학접착제(300)를 채용함으로써 발생하는 과도한 탄성력의 발생을 방지하기 위해 가림막(210)의 내측영역에 탄성억제층(220)이 형성된다.

통상적으로 광학접착제(300)는 25㎛에서 35㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이보다 두께가 작으면 접착력이 떨어지고, 두께가 크면 과도한 탄성력이 발생하여 많은 양의 입력하중을 흡수한다. 한편, 가림막(210)은 블랙잉크를 사용하여 인쇄방식에 의해 형성되더라도, 8㎛ 내지 12㎛의 두께를 갖는다.

종래의 터치패널(100)과 윈도우(200)의 결합방식에 따라 광학접착제(300)만을 사용하는 경우, 윈도우(200) 하면에 형성된 가림막(210)에 의해 광학접착제(300)는 외측이 단차진 형상을 갖는다.

따라서, 가림막(210)이 형성된 외측영역은 윈도우(200)에서 상부기판(140) 상면까지 33㎛ 내지 47㎛의 범위의 두께를 갖고(8㎛ 내지 12㎛의 두께를 갖는 가림막(210)과 25㎛에서 35㎛의 두께를 갖는 광학접착제(300) 포함), 내측영역에는 33㎛ 내지 47㎛의 범위의 두께가 모두 광학접착제(300)로 채워진다.

그에 따라 하부 전극패턴(120)과 상부 전극패턴(150)의 접촉이 발생하는 내측영역에 형성된 광학접착제(300)의 두께는 25㎛에서 35㎛ 범위를 넘어서고 많은 양의 외압을 흡수한다. 따라서, 터치신호를 발생하기 위해 더 센 입력하중이 요구된다. 예를 들어 25㎛에서 35㎛ 범위에서 6의 입력하중이 요구되었다면, 33㎛ 내지 47㎛ 범위에서는 8의 입력하중이 요구된다. 이는 2의 입력하중이 증가된 광학접착제에 의해 흡수되었다는 것을 의미한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 가림막(210)의 내측영역에 탄성억제층(220)을 형성하여 내측영역에 형성된 광학접착제(300)의 두께를 감소시킨다. 탄성억제층(220)은 입력하중을 흡수하지 않고 상부기판(140)에 전달하기 때문에 낮은 입력하중에도 터치신호를 발생시킬 수 있다.

이러한, 탄성억제층(220)은 광학접착제(300)보다 탄성력이 낮고, 투명한 물질로 구성되며, 윈도우(200)의 하면에 스크린 인쇄방식으로 형성된다.

탄성억제층(220)은 상기 조건을 만족하는 여러가지 물질이 될 수 있으나, 아크릴계 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 아크릴계 수지는 광 투과성이 뛰어나고, 취급이 용이하여 탄성억제층(220)의 두께를 조절하기에 용이한 장점이 있다.

탄성억제층(220)을 형성함으로써 발생하는 효과는 전극패턴(120, 150)이 전도성 고분자로 구성되는 경우 더욱 명확해진다. 전도성 고분자는 ITO와 같은 금속산화물보다 더 강한 입력하중이 인가된 경우 터치신호를 발생하는 특징이 있다.

예를 들어, ITO로 전극패턴을 구성한 경우 25㎛에서 35㎛ 범위에서 6의 입력하중이 요구되었다면, 전도성 고분자로 전극패턴을 구성한 경우 8의 입력하중이 요구된다. 따라서, 탄성억제층(220)이 형성되지 않고 광학접착제층(300)이 33㎛ 내지 47㎛ 범위를 갖는 경우, 약 10의 입력하중이 요구되어 터치신호를 발생하기 위한 입력하중의 절대값이 더욱 증가한다.

광학접착제층(300)의 두께와 무관하게 입력하중이 증가하는 전도성 고분자의 경우 입력하중을 최소화하기 위해 탄성억제층(220)이 필수적이다.

이때, 더욱 바람직한 터치스크린을 형성하기 위해 탄성억제층(220)의 두께는 가림막(210)의 두께에 대응하는 것이 바람직하다. 그에 따라 탄성억제층(220)과 가림막(210)은 평탄면을 제공하게 되어 광학접착제(300)는 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100, 100' : 저항막식 터치패널 110 : 하부기판
120, 120' : 하부 전극패턴 130, 130' : 하부 전극배선
140 : 상부기판 150, 150' : 상부 전극패턴
160, 160' : 상부 전극배선 170 : 스페이서
200 : 윈도우 210 : 가림막
220 : 탄성억제층 300 : 광학접착제

Claims

화상이 통과하는 활성영역에 하부 전극패턴이 형성된 하부기판, 상기 하부 전극패턴과 대향하도록 상부 전극패턴이 형성된 상부기판 및 외압에 의해 상기 하부 전극패턴에 상기 상부 전극패턴이 접촉하도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 이격시키는 스페이서를 포함하여 구성된 저항막식 터치패널; 및
상기 저항막식 터치패널 상측에 광학접착제에 의해 결합되되, 하면 외측영역에 가림막이 형성되고, 상기 광학접착제의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하도록 상기 가림막의 내측영역에 탄성억제층이 형성된 윈도우;
를 포함하고,
상기 탄성억제층은 입력하중을 상기 상부기판에 전달하는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴은 전도성 고분자로 구성된 것을 특징으로 하는 저항막식 터치스크린.
청구항 2에 있어서,
상기 전도성 고분자는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저항막식 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성억제층은 아크릴계 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 저항막식 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성억제층의 두께는 상기 가림막의 두께에 대응하는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치스크린.