KR20120091053A - 터치 스크린 및 터치 스크린 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 디바이스(1) 상의 터치 스크린(13) 및 디스플레이 디바이스(1) 상의 터치 스크린(13) 제조방법에 관한 것이다. 디스플레이 디바이스(1)는 환경으로부터 디스플레이 디바이스(1)를 보호하기 위한 상부 기판(12)을 가지며, 상기 터치 스크린은 전기투명 도전성 제 1 층(16)을 포함한다. 제 1 층(16)은 이미지가 형성되는 디스플레이 디바이스(1) 영역과 시청자 간에 광학적 구조의 두께를 줄이기 위해 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크를 구비하고, 상기 제 1 층(16)은 투명한 도전성 제 1 층(16)을 보호하기 위해 디스플레이 디바이스(1)의 상부 기판(12)에 매립된다.

Description

터치 스크린 및 터치 스크린 제조방법{TOUCH SCREEN AND METHOD FOR MANUFACTURING A TOUCH SCREEN}
본 발명은 센싱 기술 및 디스플레이 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디스플레이상의 터치 스크린 및 디스플레이상의 터치 스크린 제조방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 전자 디바이스와 상호작용하는 인기있는 수단으로 부상하는 중이다. 터치 스크린은 다른 많은 디스플레이 타입들, 음극선관(CRTs), 액정디스플레이(LCDs), 플라즈마 디스플레이, 전계발광 디스플레이, 또는 전기영동 디스플레이처럼 전자종이용으로 사용되는 디스플레이와 같이 기계적으로 결합될 수 있다. 많은 터치 스크린들은 스크린이 터치될 때 터치가 터치 스크린의 특정 위치에 있는 정전용량 또는 저항과 같이 전기성질을 변화시키는 원리로 작동한다. 그러면 가령 디스플레이에 연결된 디바이스의 동작을 제어하기 위해 터치 위치에 따른 전기신호가 컨트롤러 유닛에 읽어질 수 있다. 터치에 의해 전기성질이 영향받는 것을 기초로, 이런 터치 스크린들은 통상적으로 가령 정전용량식 터치 스크린 또는 저항식 터치 스크린으로 분류된다.
이런 터치 스크린들은 터치에 의한 특정위치에 정전용량 및 저항이 변경되는 전기회로의 일부로서 통상적으로 인듐주석산화물(ITO) 박막과 같은 박막들인 하나 이상의 투명도전층들에 달려 있다. 공지의 터치 스크린 구조에서 도전 투명박막은 양호한 광학적 및 전기적 품질을 가진 투명 도전박막이 성장되거나 증착될 수 있게 적절한 재료로 되어야 한다.
종래 기술의 디스플레이 디바이스들은 일반적으로 디스플레이의 시청면으로부터 투명층에 의해 보호된다(예컨대, 미국특허 5688551 참조). 이들 보호 투명층들은 가령 유리이거나 기계적 및/또는 화학적으로 디스플레이를 보호하고/하거나 디스플레이의 동작에 필요한 투명전극을 지지하는데 적합한 다른 재료들로 될 수 있다. 터치 스크린의 얇은 투명막은 특정 피증착 기판을 필요로 하므로, 터치 스크린은 디스플레이 모듈의 상단에 추가 및 정렬되는 별개의 모듈로 제조되어 터치 디스플레이를 형성한다. 터치 스크린 모듈을 별도로 제조함으로써 적절한 기판이 터치 스크린의 투명 도전박막(또는 여러 박막들)용으로 선택될 수 있다.
기판에 제공된 구조적 지지체 이외에, 도전성 투명박막은 통상적으로 또한 박막의 일측 또는 양측으로부터 화학적 및/또는 물리적 보호를 필요로 한다. 가령, 물 및/또는 산소 혹은 물리적 손상(예컨대, 스크래칭 또는 휨)에 대해 잠재적으로 민감한 투명 도전성 박막을 보호하기 위해 이런 타입의 캡슐화가 요구된다. 따라서, 터치 스크린모듈은 디스플레이 이미지가 보여져야 하는 추가층들을 덧붙인다.
터치 스크린 모듈의 추가된 광학적 두께로 인해, 종래 기술의 터치 디스플레이에서 실행된 터치 스크린은 터치 디스플레이의 광학적 품질/유용성을 상당히 열하시킨다. 이 열하는 특히 종래 종이의 외관을 따라하도록 의도된 전기영동(EPD) 디스플레이와 같은 전자종이에 사용된 터치 디스플레이에 해롭다. 전자종이용으로 사용되는 디스플레이 상에, 종래 기술의 터치 스크린은 종래 종이에서처럼 표면에 이미지가 나타나고 이에 따라 보기 쉽고 편안한 디스플레이의 주요 이점들 중 하나를 무효로 만든다. 종래 터치 스크린 구조의 이런 악영향으로 특히 광시청각도로, 즉, 시청방향이 디스플레이 면에 수직 방향으로부터 멀리 있을 때와, LCD 디스플레이 또는 OLED 디스플레이와 같은 종래 발광디스플레이에서 큰 눈부심 및/또는 반사를 야기하는 상황에서 디스플레이하는데 불쾌한 외관을 야기한다. 다른 한편으로, 종래 터치스트린 모듈 방안은 사용자에게 불편하고 자연스럽지 못한 유리판을 통해 전자종이를 읽는 감각을 제공한다.
종래 기술은 디스플레에 터치 스크린을 집적하려고 시도한 몇몇 구조들을 개시하고 있다. 가령, 미국특허 5852487은 액정디스플레이(LCD)에 저항성 터치 스크린을 개시하고 미국특허 6177918은 터치 스크린이 디스플레이 디바이스와 함께 공통기판의 동일 면에 제조되는 터치 디스플레이를 개시하고 있다.
미국특허 5852487에 개시된 구조의 결함은 기판이 적절한 광학적 및 전기적 속성을 갖는 전극 박막이 공통 기판의 양측에 제조될 수 있게 공통 기판에 대해 엄격한 요건을 포함한다. 공보는 심지어 터치 스크린 모듈과 디스플레이 모듈이 전용 기판에 별도로 제조된 후 상기 터치 스크린과 디스플레이용의 별개 기판을 함께 적층함으로써 터치 스크린과 디스플레이 사이에 기판이 형성되는 접근법을 제안한다.
다른 한편으로, 미국특허 6177918에 개시된 구조는 디스플레이와 터치 스크린이 공통기판의 동일면에 제조될 수 있도록 디스플레이의 픽셀들과 터치 스크린의 단일 발생층 간에 특정 배열을 필요로 한다. 더욱이, 투명 도전박막 기판용 재료 요건들은 여전히 이 공보에 개시된 구조로 남아 있다.
디스플레이의 이미지 및 가독성의 광학적 품질이 터치 스크린에 의해 손상되지 않도록 터치 스크린이 디스플레이상에 제조되게 하는 복잡하지 않은 신뢰가능한 방법에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 디스플레이상에 신규한 타입의 터치 스크린과 디스플레이상에 신규한 타입의 터치 스크린 구조를 제조하는 방법을 제공하으로써 종래기술의 상술한 기술적 문제들을 줄이는 것이다.
본 발명에 따른 제품은 독립항 1에 표현된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은 독립항 10에 표현된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제품은 환경으로부터 디스플레이 디바이스를 보호하기 위해 상부 기판을 갖는 터치 스크린으로서, 상기 터치 스크린은 투명한 전기도전성 제 1 층을 구비한다. 제 1 층은 이미지가 형성되는 디스플레이 디바이스 영역과 시청자 간에 광학적 구조의 두께를 줄이기 위해 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크를 구비하고, 상기 제 1 층은 투명한 도전성 제 1 층을 보호하기 위해 디스플레이 디바이스의 상부 기판에 매립된다.
본 발명에 따른 환경으로부터 디스플레이 디바이스를 보호하기 위해 상부 기판을 갖는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법은 상부 기판과 접촉해 상기 디스플레이 디바이스의 상부 기판에 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크를 구비한 투명한 전기도전 제 1 층을 증착하는 단계와, 이미지가 형성되는 디스플레이 디바이스 영역과 시청자 간에 광학적 구조의 두께를 줄이기 위해, 상기 제 1 층을 상부 기판에 매립하도록 상부 기판에 대하여 제 1 층을 가압하는 단계를 포함한다.
이와 관련해, "투명한"이란 표현은 가시광에 대해 기본적으로 투명한, 바람직하게는 가시광의 50% 보다 많이 투과하는, 더 바람직하게는 80% 보다 많이, 가장 바람직하게는 90%보다 많은 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 가시광의 50% 미만을 투과하는 "투명" 층도 또한 사용될 수 있음이 당업자에 명백하다.
전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조), 가령, 탄소나노튜브(CNTs), 탄소나노본드(CNBs), 금속 나노와이어 또는 탄소 나노리본 네트워크는 HARM 구조가 기판에 증착될 때 전기도전성 경로를 형성한다. HARM 구조는 가령 ITO와 같은 연속재료 박막을 이루지 않고, 오히려 전기적으로 상호연결된 분자 네트워크를 이룬다. 따라서, HARM 구조 네트워크 특징들은 기판의 특징들에 현저히 민감하지 않으며, 기판 재료는 기판이 증착환경 조건을 견딜 수 있는 한 상대적으로 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서, HARM 구조 네트워크는 이와 관련해서 상부 기판이라고 하는 디스플레이 디바이스의 외부 표면에 직접 증착될 수 있다.
제 1 층이 상부 기판과 접촉하도록 디스플레이 디바이스의 상부 기판에 제 1 층을 증착함으로써 제 1 층을 증착하기 위한 전용 기판을 이용할 필요가 없어진다. 이로써 디스플레이상에 터치 스크린용으로 광학적으로 얇은 설계가 되며, 이는 터치 스크린 아래의 디스플레이의 가독성, 및 이에 따라 터치 디스플레이의 유용성을 향상시킨다. 더욱이, 터치 스크린이 양호한 전기적 및 광학적 품질을 가지며 디스플레이 디바이스에 직접 제조될 수 있기 때문에 전체 구조의 설계 및 제조 과정을 간단히 한다. HARM 구조 네트워크의 기계적 내구력도 또한 최종 제품에 추가적으로 이점적이게 되고, 터치 디스플레이의 더 신뢰할 수 있는 제조를 가능하게 한다. 게다가, HARM 구조 네트워크는 가령 ITO와 같은 금속산화물 박막과 반대로 네트워크 영역 전체에 걸쳐 계속 도전적일 필요가 없기 때문에, 증착된 HARM 구조 네트워크는 기계적 및 전기적으로 강건하면서도 예외적으로 얇아질 수 있다. 이는 터치 스크린 애플리케이션용으로 양호한 전기 및 기계적 특징을 갖는 매우 얇은 HARM 구조 네트워크의 증착을 가능하게 하며, 터치 스크린 구조의 투명도를 높이고 이로써 사용자가 체험하는 바와 같이 터치 스크린을 통해 이미지 품질을 향상시킨다.
본 발명의 일실시예에서, 상부 기판은 폴리머로 제조된다.
본 발명에서, 제 1 층은 투명한 도전성 제 1 층을 보호하기 위해 상부 기판에 매립된다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 방법은 제 1 층을 상부 기판에 매립하기 위해 상부 기판에 대하여 제 1 층을 가압하기 전 및/또는 가압할 때 열을 상부 기판에 가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 상부 기판에 대하여 제 1 층을 가압하는 단계는 기계적 압박 또는 열압축을 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 기계적 압박은 상부 기판을 가열하지 않고 가압하는 것이다. 본 발명의 일실시예에서, 열압축은 제 1 층을 상부 기판에 매립하기 위해 가압 및 가열을 이용하는 것을 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 터치 스크린은 정전용량식 터치 스크린이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 터치 스크린은 보호성 정전용량 터치 스크린이다.
본 발명의 일실시예에서, 디스플레이 디바이스는 전자종이이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 전기영동 디스플레이이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서 추가적 이점은 네트워크를 디스플레이 디바이스의 상부 기판에 매립함으로써 제 1 층, 즉, HARM 구조 네트워크가 환경으로부터 보호될 수 있다는 것이다. 상호연결된 HARM 구조 네트워크는 가요성이며 기계적으로 내구력이 있다. 이는 HARM 구조 네트워크를 가령 열압축에 의해 상부 기판에 매립할 수 있게 한다. 열압축시 가령 폴리머로 제조될 수 있는 상부 기판은 열처리에 의해 먼저 연화되고 연이어 제 1 층을 상부 기판으로 옮기기 위해 연화된 상부기판에 대하여 HARM 구조 네트워크가 가압된다. 제 1 층이 본 발명의 몇몇 실시예에서 상부 기판에 캡슐화될 경우, 더 이상 제 1 층 위 또는 아래에 추가 보호 코팅을 도포할 필요가 없으며, 이는 작은 광학 두께를 갖는 터치 스크린 구조가 제조될 수 있게 한다. 이는 터치 디스플레이의 가독성 및 광학적 품질/유용성을 더 향상시킨다.
정전용량식 터치 스크린에서, 층의 양측으로부터 또는 보호재료 매트릭스에서 터치의존성 전기신호 발생을 맡고 있는 도전성 투명층을 보호하는 것이 유리하며 종종 필요하다. 더욱이, 정전용량식 터치 스크린이 가령 보호 타입일 경우, 투명 도전층들이 패턴화된다. 패턴화 층들은 특히 기계적 또는 열적 동요에 민감하며, 이것이 바로 왜 이들의 보호가 중요한 이유이다. 따라서, 본 발명의 이점은 정전용량식 및 보호성 정전용량식 터치 스크린에서 주장된다.
전기영동 디스플레이와 같은 전자종이 애플리케이션에 사용된 디스플레이들은 종래 종이의 광학적 외관을 흉내내려 시도하며, 이것이 바로 왜 이들 디스플레이에 사용된 터치 스크린 모듈이 가능한 한 작은 광학적 두께를 가져야 하는 이유이다. 그러므로, 본 발명의 터치 스크린 구조는 특히 터치 스크린 구조에 대한 작은 광학적 두께가 요망되거나 심지어 필요한 전자종이 애플리케이션용의 전기영동 디스플레이 또는 다른 디스플레이에 적합한다.
본 발명의 일실시예에서, 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크는 탄소 나노튜브 네트워크이다. 본 발명의 일실시예에서, 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크는 튜브식 탄소분자의 측면에 공유결합된 플러렌 분자를 갖는 탄소 나노버드 분자 네트워크이다. 탄소 나노튜브(CNTs) 및 탄소 나노버드(CNBs)는 기판에 증착시 상기 증착이 매우 얇고 투명하더라도 전기적으로 매우 도전적인 기계적 가요성 및 내구력 있는 네트워크를 이룰 수 있는 HARM 구조의 예이다. 따라서, 이들 HARM 구조는 터치 스크린에 이용된 도전성 투명층들에 꽤 적합하다. 게다가, CNTs 또는 CNBs 네트워크는 작은 광학 두께를 갖는 터치 스크린에 잠재적 적용력을 더하는 낮은 굴절률을 갖는다. CNTs 또는 CNBs 네트워크는 또한 높은 전하저장 용량을 나타낸다. 양호한 전기 도전성을 갖는 이 추가적 이점은 정전용량식 및 보호성 정전용량식 터치 스크린에 사용하게 할 수 있어, 터치 스크린에 터치를 등록하는 응답시간을 더 짧게 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 터치 스크린은 환경으로부터 제 1 층을 보호하기 위해 제 1 층에 상단 기판층을 포함한다. 터치 스크린이 가령 큰 온도변화, 화학적으로 공격적인 환경 또는 반복된 기계적 스트레스에 노출되는 가혹한 동작조건하에서, 상단 기판층은 제 1 층이 디스플레이 디바이스의 상부 기판에 매립될 때에도 제 1 층에 추가적 보호를 제공하도록 이용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 서로 임의로 조합하여 사용될 수 있다. 여러 실시예들이 본 발명의 다른 실시예를 이루기 위해 함께 결합될 수 있다. 본 발명과 관련된 제품 또는 방법은 상술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
하기에서, 본 발명은 첨부도면을 참조로 예시적인 실시예와 더불어 상세히 설명된다.
도 1은 종래기술의 터치 디스플레이의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이상의 터치 스크린의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이상에 터치 스크린의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이상의 터치 스크린의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제 1 층을 상부 기판에 통합하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이상에 터치 스크린의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이상에 터치 스크린의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이상에 터치 스크린의 개략도이다.
도 1의 일반적인 보호성 정전용량식 터치 디스플레이는 디스플레이 모듈(1)과 상기 디스플레이 모듈(1)에 적층된 터치 스크린 모듈(13)을 구비한다. 디스플레이 모듈(1)은 예컨대 드라이빙 전자장치 및 디스플레이 모듈(1)용 기판을 제공하는 백본(backbone)(2)을 구비한다. 디스플레이 모듈(1)은 백본(2)에 제 1 전극(4), 디스플레이 모듈(1)상에 이미지를 발생하기 위한 픽처소자(6), 상기 픽처소자(6)상에 투명한 제 2 전극(8), 상기 픽처소자(6)에 연결된 전원, 및 픽처소자(6)를 선택적으로 활성화하기 위해 제 2 전극(8)에 이미지 컨트롤 신호를 제공하는 제 1 컨트롤 케이블(10)을 더 구비한다. HARMs 네트워크를 구비할 수 있는 제 2 전극(8) 및/또는 투명 도전박막은 보호성 상부기판(12)으로 덮여지며, 상기 기판은 가령 유리 또는 폴리머로 될 수 있다.
도 1의 일반적인 보호성 정전용량식 터치 스크린 모듈(13)은 함께 적층된 2개의 투명 기판(14,20)(가령, 유리)을 구비하고, 각 기판(14,20)은 2개의 투명 기판(14,20) 사이에 투명 도전성 제 1 층(16)을 함께 형성하는 패턴화 투명도전 코팅을 갖는다. 이 제 1 층(16)은 터치 스크린 모듈(13)의 터치감지 소자이고, 제 2 컨트롤 케이블(18)을 통해 컨트롤 유닛(미도시)에 연결된다.
터치 감지 제 1 층(16)의 패턴화 도전성 코팅(전극)에 의해 상단 기판층(20)의 표면에 대한 제 1 층(16)의 감도가 획득된다. 이들 패턴화 코팅은 예컨대, ITO(인듐주석 산화물), FTO(플루오르 주석 산화물) 또는 ATO(안티몬 주석 산화물)과 같은 도전투명 재료를 패턴화함으로써 박막으로 제조된다. 도전성 트레이스(예컨대, 은, 구리 또는 금)가 일반적으로 제 2 컨트롤 케이블(18)을 통해 패턴화 ITO, FTO, 또는 ATO 박막을 컨트롤 유닛에 결합하는데 사용된다. 상단 기판층(20)의 하부는 수평 Y측정 전극을 가질 수 있는 반면, 하단 기판(14)의 상단면은 수직 X 측정 전극들을 갖는다. X 및 Y 전극들은 제 1 층(16)을 함께 형성한다. Y 측정 전극은 가령 상단 기판층(20)의 표면에 터치 스크린 모듈(13)을 터치하는 터칭소자(예컨대, 손가락 끝)로부터 X 전극들의 실딩(shielding)을 최소화하는 방식으로 패턴화될 수 있다. 따라서, 이런 구성으로, X 및 Y 전극들이 동일 면내에 포함된다. 터치 감지 제 1 층(16)에 전극들을 패턴화하는 다양한 방식들이 종래기술에 공지되어 있다. 손가락 끝과 같이 도전성 표면이 상단 기판층(20)에 가까이 가져 가지거나 접촉될 때 도 1의 보호성 정전용량식 터치 스크린에서, X 및 Y 전극을 포함한 RC회로의 정전용량에 있어 위치의존성 동요가 나타나지고, 터치의 위치에 따른 전기신호가 제 2 컨트롤 케이블(18)을 통해 컨트롤 유닛(미도시)에 전송된다.
통상적으로, 터치 스크린(1)이 디스플레이상에 이용될 때, 광이 방출되는 상부 기판(12) 위에 터치 스크린 모듈(13)이 디스플레이 모듈(1) 위에 배치되고, 2개 모듈들(1,13)이 기계적 장착수단(예컨대, 프레임형 구성)에 의해 함께 보유된다. 도 1에서 디스플레이 모듈(1)은 가령 LCD, 플라즈마 디스플레이, OLED 디스플레이, 전기영동 디스플레이, 또는 터치 스크린을 지지하고 터치 스크린과 상호작용할 수 있는 임의의 다른 디스플레이일 수 있다. 그런 후 디스플레이 모듈(1)의 백본(2)은 특정 디스플레이 타입, 가령, 전력 컨버터, 백라이트 소스 및 지지구조를 구동하기 위한 필수 구성요소들을 구비한다.
기판(12,14,20) 및 제 1 층(16)의 두께 및 재료는 시청자를 향한 구조물을 통과시 이미지의 품질을 저하킬 수 있다. 터치 스크린 모듈(13)을 통해 하부 픽처소자(6)로부터 광이 통과할 때, 광은 굴절률의 변화를 겪는다. 일부 광은 흡수되고, 일부 광은 굴절되며, 일부 광은 투과되고, 일부 광은 반사된다. 이는 도 1에 나타낸 종래기술의 터치 디스플레이에서 픽처소자(6)에 의해 발생된 가독성, 휘도, 선명도 및 다른 이미지의 광학적 속성을 저하시킨다.
간단히 하기 위해, 항목 번호들은 반복적 구성요소의 경우 하기의 예시적인 실시예에 유지된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 디스플레이를 나타낸 것으로, 터치감지 제 1 층(16)은 X 및 Y 전극들을 포함도록 패턴화된 HARM 구조, 가령, CNTs, 나노와이어, 나노리본 또는 CNBs의 네트워크이다. 언급한 바와 같이, CNTs 및 CNBs와 같은 HARM 구조는 기판상에 재료의 박막으로서가 아니라 오히려 분자 네트워크로 성장되며, 이에 따라 네트워크가 증착되는 기판재료 또는 HARM 구조의 네트워크의 두께에 특정 제한을 두지 않는다. 그러므로, 제 1 층(16)이 소정 층 두께로 디스플레이 모듈(1)의 상부 기판(12)에 직접 증착될 수 있어, 터치 스크린 구조에 대한 광학 두께가 작아진다. 이는 가령 박막이 양호한 광학적 전기적 품질을 갖도록 CVD, PVD, 또는 ALD와 같은 공통 박막증착방법에 의해 증착되는 ITO, FTO 또는 ATO 박막이 특정 재료의 기판에 성장되어야 하는 종래기술의 터치 스크린 구조와는 반대이다.
도 2의 얇은 터치 스크린 모듈(13)은 사용자에 눈에 잘 띄지 않으므로 디스플레이/터치 스크린 조합의 성능을 강화한다. 더욱이 CNTs 및 CNBs의 네트워크들은 굴절률이 낮고, 이는 터치 스크린 모듈(13)의 광학적 두께에 있어 이점적인 절감으로 더한다.
본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 터치 디스플레이는 전기영동 디스플레이(EPD)의 백본(2)에 제 1 전극(4)을 증착 및 패턴화함으로써 제조될 수 있다. 이는 종래 박막증착 및 리소그래피 방법에 의해 행해질 수 있다. 다음, 전자잉크(e-ink) 캡슐을 포함한 액정 폴리머층이 픽처소자(6)를 형성하기 위해 제 1 전극에 증착되고 투명한 제 2 전극(8)이 상기 픽처소자(6)에 형성된다. 제 1 전극(4) 및 제 2 전극(8)이 전극들 사이에 전기장을 발생하는 전원에 연결된다. 각각 개개의 픽처소자를 통해 전기장이 제 1 컨트롤 케이블(10)에 의해 제어되며, 상기 케이블은 각 개개의 제 2 전극(8)의 전압을 제어하는 컨트롤 유닛(미도시)에 부착된다. 폴리머로 제조된 보호성 상부 기판(12)이 제 2 전극(8)에 어셈블리된다. 터치 스크린 모듈(13)의 터치감지 제 1 층(16)이 프포세스 플로우의 다른 많은 단계들에서 상부 기판(12)에 직접 증착 및 패턴화될 수 있다. 제 1 층(16)은 가령 상부 기판(12)이 디스플레이 모듈(1)에 어셈블리되기 전후에 증착될 수 있다. 따라서, 상부 기판층(20)은 상부 기판(12)이 디스플레이 모듈(1)에 어셈블리되기 전후로 제 1 층(16)에 어셈블리될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 1 층(16)이 또한 상단 기판층(20)에 먼저 증착될 수 있고 연이어 기판층(20)에 있는 제 1 층은 디스플레이 모듈(1)에 이미 어셈블리된 상부 기판(12)과 접촉해 증착될 수 있다. 상단 기판층(20)은 하부 구조를 기계적으로 지지하고 제 1 층(16)을, 가령, 환경으로부터 기계적 및 화학적으로 보호하는데 사용된다.
HARM 구조를 위한 기체상태 합성 프로세스 및 기판상에 CNTs(또는 CNBs)의 네트워크를 증착시키는데 사용될 수 있는 프로세스의 상세한 설명이 가령 특허출원 공개공보 WO2005/085130, WO2007/101906 및 WO2007/101907에 개시되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로 포함되어 있다. HARM 구조의 네트워크를 패턴화하기 위한 패턴화 프로세스에 대한 상세 내용이 특허출원 공개공보 WO2009/000969에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 앞서 참조로 개시된 프로세스들은 제 1 층(16)에 HARM 구조를 구비한 X 전극 및 Y 전극을 제조하는데 이용될 수 있다. 제 2 컨트롤 케이블(18)을 (가령 CNTs 및 CNBs로 이루어진) 제 1 층(16)의 HARM 구조로의 전기 연결은 종래 기술로부터 공지된 방법들로 달성될 수 있고 이들 방법들은 당업자에 명백하다. 이런 방법들은 가령 특허출원 공개공보 US2005/0148174에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상부 기판(12)에 HARM 구조의 네트워크를 증착하는 방법의 예로서, 단일벽 탄소나노튜브(single walled carbon nanotubes, SWCNTs)가 탄소 소스 및 촉매 전구체로서 각각 일산화탄소 및 페로센(ferrocene)을 이용해 에어로졸 층류(부유 촉매) 반응기에서 합성된다. 그런 후 2.45㎝ 직경의 니트로셀룰로오스(또는 은) 디스크 필터(Millipore Corp, USA)를 통한 필터링에 의해 SWCNT 매트가 반응기의 하류에 있는 기체상태로부터 직접 수집된다. 이 실시예에서, 필터는 예비 기판의 역할을 한다. 필터 표면(예비 기판) 상의 증착온도는 45℃로 측정되었다. 예비 기판에 형성된 SWCNT 네트워크의 층 두께는 증착시간에 의해 컨트롤되며, 상기 시간은 소정 네트워크 두께에 따라 수 분에서 수 시간까지 변할 수 있다. 이런 식으로, 두께가 다른 SWCNT 네트워크들을 예비 기판상에서 얻었고, 측정 결과는 증착이 랜덤하게 배향된 SWCNT 네트워크임을 나타낸다. 연이어, 본 발명의 이 실시예에서, 예비 기판으로부터 상부 기판(12)으로 SWCNT 네트워크를 운반하기 위해 물리적 압축 및 가열(열압축)이 사용되었다. 열압축은 SWCNT 네트워크가 예비 기판과 상부 기판(12) 사이에 끼워져 있도록 예비 기판과 상부 기판(12)이 사이에 배치된 2개의 평행 가열판들 간에 힘을 가함으로써 수행된다. 열압축판은 또한 자연적으로 예비 기판, SWCNT 네트워크 및 상부 기판(12)의 가열을 야기한다.
예로서, SWCNT 네트워크는 상부 기판(12)용으로 이용되는 10㎛ 두께의 중밀도 폴리에틸렌(PE) 폴리머 박막(Metsa Tissue Ltd, Finland)으로 운반된다. 이 재료는 가요성 있으며 광학적으로 기본적으로 투명하고, 약 125℃의 용융온도(tm)와 약 -125℃의 유리전이온도(tg)를 갖는다. 열압축 후, 예비 기판은 SWCNT 네트워크와 접촉으로부터 제거된다. 마지막으로, 운반된 SWCNT 네트워크는 인터칼레이션 재료(intercalation material)(에탄올 또는 물)에 의해 상부 기판(12)에 스며들어 제 1 층(16)을 형성한다.
SWCNT 네트워크의 광학적 투명도를 평가하기 위해, 무코팅 폴리머 박막이 참조로 이용된다. 폴리머 박막에 증착된 SWCNT 네트워크의 투명도는 두께가 500에서 24㎚에 각각 이르는 CNT 네트워크에 대해 대략 60%에서 95%로 변한다.
도 3에 나타낸 본 발명의 실시예에서, 터치감지 제 1 층(16)이 디스플레이 모듈(1)의 (폴리머로 된) 상부 기판(12)에 매립된다. 상부 기판(12)에 의한 본 발명의 이 실시예에서 제 1 층(16)의 터치감지 전극들이 보호되고 캡슐화됨에 따라, 제 1 층(16)을 매립함으로써 터치 감지 제 1 층(16)을 보호하기 위한 추가 보호성 상단 기판층(20) 또는 별개의 캡슐층을 가져야 할 필요성이 없어진다. 이 구조로 터치 스크린의 광학 두께가 더 감소되고 이로써 터치 디스플레이의 가독성 및 유용성이 향상된다. 제 1 층(16)은 상기 제 1 층(16)이 매립된 상부 기판(12)에 의해 잘 보호되나, 가혹한 동작조건 하에서 추가 보호 필요성이 여전히 있을 수 있다. 터치 스크린이 가령 큰 온도변화, 화학 공격적 환경 또는 반복된 기계적 스트레스에 노출될 경우, 상단 기판층(20)은 제 1 층(16)에 추가적 보호를 제공하기 위해 상기 제 1 층(16)에 증착될 수 있다. 본 발명의 이 실시예가 도 4에 개략적으로 나타나 있다. 도 3 또는 도 4의 매립 구조는 터치감지 제 1 층(16)에서 HARM 구조의 네트워크와는 다른 투명도전재료로 달성하기가 어렵다. 이들 다른 재료의 예로는 상술한 보호성 폴리머 및 금속 산화물 박막을 포함한다.
HARM 구조, 가령, CNTs 및 CNBs의 네트워크를 포함한 제 1 층(16)은 가령 열압축에 의해 EPD 디스플레이 모듈(또는 임의의 다른 적절한 디스플레이 모듈)의 상부 기판(12)에 직접 매립될 수 있다. 열압축 방법의 상세한 내용이 상술되었으며 본 명세서에서 참조로 포함된 특허출원 공개공보 WO2009/000969에서 또한 찾을 수 있다.
도 3 또는 도 4에 따라 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 통합할 수 있기 위해, 제 1 층(16)이 가령 상술한 바와 같이 먼저 예비 기판으로부터 상부 기판(12)에 증착된다. 제 1 층(16)과 접촉으로부터 예비 기판의 제거 후, 상부 기판(12)에 있는 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 가압하도록 열압축이 다시 이용된다. 이때 상술한 압축판의 온도는 상부 기판(12)의 재료의 용융온도에 가까이 올라간다. 이는 상부 기판의 점성도가 줄어들게 하고 가해진 압력이 제 1 층(16)을 상부 기판(12)으로 가압해 제 1 층(16)을 상부 기판(12)의 폴리머 재료에, 즉, 폴리머 매트릭스에 통합하게 한다. 통합을 구현하는데 필요한 프로세스 파라미터의 상세 내용들은 서로 관련 있고 이들은 가령 상부 기판(12)의 성분에 따른다. 적절한 프로세스 파라미터들은 본 명세서에 비추어 당업자에게 쉽게 찾아질 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 통합하는 방법이 도 5에서 흐름도로 나타나 있다.
본 발명의 일실시예에서, 제 1 층(16)은 기계적 압박에 의해 상부 기판(12)에 매립된다. 이 실시예에서 상부 기판(12)에 증착된 제 1 층(16)은 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 매립하기 위해 열을 사용하지 않고 상부 기판에 대하여 가압된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도 6에 개략적으로 도시된 터치감지 디스플레이 구조는 상단 기판층(20)에 투명 전기도전 제 2 층(22)을 구비한다. 제 1 층(16)과 같이 제 2 층(22)은 HARM 구조의 네트워크이다. 상기 구조는 또한 환경으로부터 제 2 층(22)을 보호하기 위해 제 2 층(22)에 선택적 상단 코팅(24)을 포함한다. 도 6의 구조는 언급한 바와 같이 그리고 HARM 구조의 네트워크를 포함한 투명 전기도전층, 즉, 투명 상단 기판층(20)의 각 측면에 제 1 층(16) 및 제 2 층(22)을 제조함으로써 만들어질 수 있다. 그런 후 기판층(20)의 일측에 제 1 층(16); 상단 기판층(20)의 타측에 제 2 층(22); 및 선택적으로 제 2 층(22)에 상단 코팅(24)을 구비하고 상기 상단 기판층(20)이 제 1 층(16)과 제 2 층(22) 사이에 있는 도 6의 "2층" 터치 스크린 모듈은 디스플레이 제 1 층(16)이 상부 기판(12)과 접촉해 증착되도록 디스플레이 모듈(1)의 상부 기판(12)에 어셈블리될 수 있다. 가령 PET 또는 다른 폴리머로 될 수 있는 투명보호코팅(24)이 상술한 터치 스크린 모듈(13)이 상부 기판(12)에 어셈블리되기 전후에 제 2 층(22)에 증착될 수 있다.
도 6에서 추가 전기도전성 투명 제 2 층(22)은 제 1 층(16)에서 처럼 X 및 Y 전극들을 포함하며, 상기 전극들은 제 3 컨트롤 케이블(21)을 통해 컨트롤 유닛(미도시)에 전기 연결된다. 제 1 층(16)의 전극들은 제 2 층(22)의 전극들과 용량결합되고, 터치 스크린 모듈(13)이 노출된 표면에 터치될 때(또는 가까이 가져와 질 때), 터치 도전면, 가령, 손가락 끝이 제 2 층(22)의 전극들에 용량결합된다. 따라서, 2개의 용량성 결합이 직렬로 형성되며, 제 3 전극은 터치 도전면이다. 당업자에 공지된 바와 같이, 도 6의 터치 스크린 모듈(13)에서의 연결처럼 커패시터의 직렬연결은 터치 스크린 모듈(13)의 정확도 및 감도를 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
도 7에 개략적으로 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 1 층(16)은 디스플레이 모듈(1)의 상부 기판(12)에 매립되고, 제 2 층(22)은 상단 기판층(20)에 매립된다. 가령 상술한 바와 같은 열압축 방법에 의해 제 1 층(16) 및 제 2 층(22)의 매립이 달성될 수 있고 이는 본 명세서에 비추어 당업자에 명백하다. 도 7의 터치 스크린 모듈(13)은 또한 광학 투명 보호코팅(24)을 포함한다.
도 8에 개략적으로 예시된 본 발명의 또 다른 실시예는 제 1 층(16)이 상단 기판층(20)의 재료로 완전히 둘러싸이지 않음에 따라 상부 기판(12)과 접촉을 유지하면서 제 1 층(16) 및 제 2 층(22)이 상단 기판층(20)에 어떻게 모두 매립될 수 있는지를 나타낸다. 제 2 층(22)도 또한 상단 기판층(20)의 재료로 완전히 둘러싸이지 않으나, 환경에 노출된 채 있거나, 보호 코팅(24)이 이용된 경우, 보호 코팅(24)과 접촉해 있다. 도 8의 실시예에서, 가령, 상술한 열압축 방법에 의해 제 1 층(16) 및 제 2 층(22)의 매립이 달성될 수 있고, 이 방법은 본 명세서에 비추어 당업자에게 명백하다.
당업자에 명백한 바와 같이, 제 1 층(16) 및 제 2 층(22)을 상부 기판(12) 및/또는 상단 기판층(20)에 매립하는 다른 방법들도 또한 착상될 수 있고 상술한 본 발명의 다른 실시예들의 특징들이 본 발명의 또 다른 실시예를 형성하기 위해 본 명세서를 고려해 결합될 수 있다.
상기 예들은 보호 용량성 터치 스크린과 관련해 본 발명을 기술하고 있으나, 동일한 창의적 생각이 또한 다른 타입의 터치 스크린 구조, 가령, 저항 터치 스크린 및 비호호 "규칙적" 정전용량 터치 스크린에 이용될 수 있다. 이들 터치 스크린 구조에 본 발명을 이용하는데 필요한 변형들은 본 발명의 개시에 비추어 당업자에 명백하다. 또한 HARM 구조를 포함한 제 1 층(16) 및/또는 제 2 층(22)을 증착 또는 패턴화하는 다른 증착방법들도 또한 본 발명의 개시에 비추어 당업자에 명백하다.
당업자에 명백한 바와 같이, 본 발명은 상술한 예들에 국한되지 않으며 상기 실시예들은 특허청구범위내에 자유로이 변경될 수 있다.

Claims (17)

  1. 환경으로부터 디스플레이 디바이스(1)를 보호하기 위해 상부 기판(12)을 가지며, 투명한 전기도전성 제 1 층(16)을 구비하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린(13)으로서,
    상기 제 1 층(16)은 이미지가 형성되는 디스플레이 디바이스(1) 영역과 시청자 간에 광학적 구조의 두께를 줄이기 위해 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크를 구비하고, 상기 제 1 층(16)은 투명한 도전성 제 1 층(16)을 보호하기 위해 디스플레이 디바이스(1)의 상부 기판(12)에 매립되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상부 기판(12)은 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    터치 스크린(13)은 정전용량식 터치 스크린인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 스크린(13)은 보호성 정전용량식 터치 스크린인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 디바이스(1)는 전자종이인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 디바이스(1)는 전기영동 디스플레이인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크는 탄소 나노튜브 네트워크인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크는 튜브식 탄소 분자의 측면에 공유결합된 플러렌 분자를 갖는 탄소 나노버브 네트워크인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 스크린은 환경으로부터 제 1 층(16)을 보호하기 위해 제 1 층(16)에 상단 기판층(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린.
  10. 환경으로부터 디스플레이 디바이스(1)를 보호하기 위해 상부 기판(12)을 갖는 디스플레이 디바이스(1)상의 터치 스크린(13) 제조방법으로서,
    상부 기판(12)과 접촉해 상기 디스플레이 디바이스(1)의 상부 기판(12)에 전기도전성 고종횡비 분자구조(HARM 구조) 네트워크를 구비한 투명한 전기도전 제 1 층(16)을 증착하는 단계와,
    이미지가 형성되는 디스플레이 디바이스(1) 영역과 시청자 간에 광학적 구조의 두께를 줄이기 위해, 상기 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 매립하도록 상부 기판(12)에 대하여 제 1 층(16)을 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상부 기판(12)은 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은 제 1 층(16)을 상부 기판(12)에 매립하기 위해 상부 기판(12)에 대하여 제 1 층(16)을 가압하기 전 및/또는 가압할 때 열을 상부 기판(12)에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 기판(12)에 대하여 제 1 층(16)을 가압하는 단계는 기계적 압축 또는 열압축을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 스크린(13)은 정전용량식 터치 스크린인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 디바이스(1)는 전자종이인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 디바이스(1)는 전기영동 디스플레이인 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 스크린은 환경으로부터 제 1 층(16)을 보호하기 위해 제 1 층(16)에 상단 기판층(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스상의 터치 스크린 제조방법.
KR1020127008742A 2009-09-04 2010-09-02 터치 스크린 및 터치 스크린 제조방법 KR101790195B1 (ko)

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