KR101089873B1 - 터치 스크린의 입력장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 스크린의 입력장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 터치 스크린의 입력장치는 서로 대향하도록 배치된 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판 및 제2 기판의 대향하는 면에 각각 형성된 제1 도전막과 제2 도전막; 및 상기 제1 도전막에 형성되며, c-축 방향으로 배향한 산화 아연 박막;을 포함하고, 상기 제2 도전막의 일 영역에 가해지는 기계적 변형에 의하여 발생한 상기 산화 아연 박막의 전기적 변화가 상기 제1 도전막에 인식된다.

산화 아연 박막, 도전막, 입력장치, 터치 스크린.

Description

터치 스크린의 입력장치 및 그 제조방법{Input device of touch screen and manufacturing method thereof}

본 발명은 터치 스크린의 입력장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 투명도 및 내구성이 우수한 터치 스크린의 입력 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

터치 스크린은 디스플레이 화면상에서 사용자의 접촉 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입력 장치를 일컫는다.

터치 스크린은 컴퓨터에 대한 지식이 없어도 화면만을 사용하여 대화식 방법으로 컴퓨터를 조작할 수 있는 것으로, 기존의 키보드나 마우스 등을 대신할 수 있는 입력 장치이다. 이러한 입력 방법에 의하여 컴퓨터에 익숙하지 않은 초보자들도 쉽게 컴퓨터를 사용할 수 있다.

터치스크린은 작동 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 감지 방식, 적분식 장력측정 방식, 표면 초음파 전도 방식, 피에조 효과 방식 등의 다양한 방법으로 제조할 수 있다.

최근에는 가전제품, 자동차, 통신기기, PDA 등의 디지털 입력장치의 개발에있어서, 저항막 방식의 터치스크린이 가격면, 실장면에서 간단하여 다른 방식을 압도하고 있다.

저항막 방식은 서로 대향하는 투명 도전막이 사용자의 터치에 의해 서로 접촉하게 되고, 상측과 하측의 투명 도전막에 흐르는 전압의 변화를 읽어서 위치를 인식하는 방식으로 전극의 설계에 따라 4선 저항막 방식과 5선 저항막 방식으로 나뉘어 진다.

저항막 방식의 터치스크린은 서로 대향 배치된 상부 기판과 하부 기판으로 구성되며, 상부 기판 및 하부 기판 위에는 투명 도전막이 도포되고, 양단에는 전극이 형성된다. 상부 기판 및 하부 기판에 형성된 투명 도전막의 절연을 위하여 하부 기판에는 도트 스페이서(Dot spacer)가 형성되고, 상부 기판과 하부 기판은 접착제 또는 접착 필름에 의하여 밀봉된다.

저항막 방식의 터치 스크린은 구동을 위하여 상부 도전막이 반복적으로 휘어짐에 따라 상부 도전막과 하부 도전막이 맞붙는 협착 불량이 발생한다. 또한, 상부 도전막의 내구성의 결여로 인하여 상부 도전막에 크랙이 발생하게 된다.

상부 기판 및 하부 기판 사이에 존재하는 공기 층에 의하여 투과성이 떨어지고, 뉴턴 링(Newton's ring) 현상이 발생할 가능성이 높다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광 투과성 및 내구성이 우수한 터치 스크린의 입력 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로써, 본 발명의 일 실시 형태는 서로 대향하도록 배치된 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판 및 제2 기판의 대향하는 면에 각각 형성되는 제1 도전막과 제2 도전막; 및 상기 제1 도전막에 형성되며, c-축 방향으로 배향한 산화 아연 박막;을 포함하고, 상기 제2 도전막의 일 영역에 가해지는 기계적 변형에 의하여 발생한 상기 산화 아연 박막의 전기적 변화가 상기 제1 도전막에 인식되는 터치 스크린의 입력장치를 제공한다.

상기 산화 아연 박막은 제1 도전막에 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다.

상기 산화 아연 박막의 두께는 0.01 내지 10㎛일 수 있다.

상기 제1 도전막 및 제2 도전막 중 적어도 하나는 전도성 고분자 또는 전도성 무기 재료로 형성될 수 있다.

상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나는 수지 또는 유리로 형성될 수 있다.

본 발명은 다른 실시 형태로 제1 기판 상에 제1 도전막을 형성하는 단계; 상기 제1 도전막 상에 c-축 방향으로 배향한 산화아연 박막을 형성하는 단계; 및 상 기 산화아연 박막 상에 제2 도전막과 제2 기판을 형성하는 단계; 를 포함하는 터치 스크린 입력장치의 제조방법을 제공한다.

상기 산화아연 박막은 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다.

상기 제1 도전막 및 제2 도전막 중 적어도 하나는 인쇄 방식 또는 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다.

상기 제1 도전막 및 제2 도전막 중 적어도 하나는 전도성 고분자 또는 전도성 무기 재료로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 터치 스크린 입력장치는 제1 도전막 및 제2 도전막 사이에 산화 아연 박막이 형성되어 있어 제2 도전막의 휨 변형량이 크지 않다. 이에 따라 제1 도전막 및 제2 도전막의 협착 불량이 발생하거나 크랙이 발생할 가능성이 낮다.

또한, 터치 스크린의 입력장치를 구성하는 층간 굴절율 차이가 크지 않아 반사율이 낮고, 광 투과성이 우수하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 터치 스크린 입력 장치의 제1 도전막 및 제2 도전막의 대향면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 터치 스크린 입력 장치의 제1 도전막 및 제2 도전막의 대향면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터치 스크린의 입력장치는 제1 기판(13)과 상기 제1 기판(13)에 대향하도록 배치된 제2 기판(11)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 기판(13, 11)은 이에 제한되는 것은 아니나, 10 내지 1500㎛의 두께로 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 기판(13, 11)은 일 면에 도전막을 형성하기에 용이한 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 수지 또는 유리 등을 사용할 수 있다.

상기 수지는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 또는 고리형 올레핀 고분자(COC) 등을 사용할 수 있다.

상기 제1 및 제2 기판(13, 11)은 용도에 따라 유색 또는 무색의 재료를 사용할 수 있고, 상기 제1 기판 또는 제2 기판이 표시면으로 제공되는 경우, 투명 재료를 사용할 수 있다.

본 명세서에서, 투명은 무색 투명, 유색 투명, 반투명, 유색 반투명 등을 포함하는 것이다.

상기 제1 기판(13)의 일면에는 제1 도전막(14)이 형성되고, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판(11)의 일면에는 제2 도전막(12)이 형성된다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 제1 도전막(14) 및 제2 도전막(11)에는 후술하는 산화 아연 박막의 전기적 변화를 감지하기 위하여 제1 전극(17) 및 제2 전극(16)이 각각 형성된다. 제1 전극(17) 및 제2 전극(16)의 형성 위치는 특별히 제한되지 않는다.

또한, 상기 제1 및 제2 전극 사이에는 절연층(18)이 형성된다. 상기 절연층은 절연성 접착제 또는 절연성 양면 필름에 의하여 형성될 수 있다.

상기 제1 도전막(14) 및 제2 도전막 중 적어도 하나는 전도성 고분자 또는 전도성 무기 재료로 형성될 수 있다.

상기 전도성 고분자는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌 및 이들의 유도체를 사용할 수 있다.

상기 전도성 고분자와 함께, CNT(Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 은(Ag) 나노입자, 구리(Cu), ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide) 등을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 전도성 무기 재료는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Tin Oxide) 또는 AZO(Aluminum Zinc Oxide)를 사용할 수 있다.

상기 전도성 고분자를 사용하는 경우에는 제1 및 제2 도전막은 그라비아 인쇄, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.

상기 전도성 무기 재료를 사용하는 경우에는 증착 방식으로 형성될 수 있다.

상기 제1 도전막(14)에는 산화 아연 박막(ZnO, 15)이 형성되며, 상기 산화 아연 박막(15)을 덮도록 제2 도전막(12)이 형성된다.

상기 산화 아연 박막(15)은 c-축 방향으로 배향한 것으로, 제1 도전막(14) 상에 증착 공정에 의하여 형성된다. 상기 산화 아연 박막(15)은 이에 제한되는 것은 아니나, 0.01 내지 10㎛의 두께로 형성될 수 있다.

도 3은 증착 공정에 의하여 형성된 산화 아연 박막의 단면을 촬영한 SEM(scanning electron microscope)사진이다.

상기 산화 아연 박막(15)은 c-축 방향으로 배향한 것으로, 외부압력에 의하 여 전위차 분극을 일으키는 압전 효과를 나타낸다.

즉, 사용자의 터치에 의하여 제2 도전막(11)에 가해지는 기계적 변형에 의하여 산화 아연 박막(15)은 전기적 변화가 발생한다.

산화 아연 박막(15)은 c-축 방향으로 배향하여, 별도의 식각이나 구획없이 국부적인 기계적 압력 변화를 감지할 수 있고, 전압차는 국부적으로 일어난다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 도전막의 일 영역(A)에 가해지는 기계적 변형이 산화 아연 박막의 일 영역에 전기적 변화를 일으키고, 이러한 전기적 변화는 제1 도전막에 인식된다. 제1 도전막에 인식된 전기적 변화는 제1 전극(17) 및 제2 전극(16)에 의하여 감지되고, 이에 따라 터치 위치를 인식하게 된다.

종래에는 상부 도전막과 하부 도전막 사이에는 공기층이 형성되고, 상부 도전막과 하부 도전막의 절연을 위하여 하부 도전막에는 도트 스페이서(Dot spacer)가 형성되었다.

이러한 저항막 방식의 터치 스크린의 구동을 위하여 상부 도전막이 반복적으로 휘어짐에 따라 상부 도전막과 하부 도전막이 맞붙는 협착 불량이 발생하였다.

이러한 반복적인 휘어짐에 따라 하중이 집중되는 상부 도전막의 모서리 부위에 내구성의 결여로 인하여 크랙이 발생하였다.

그러나, 본 실시형태에 따르면, 제1 도전막(14) 및 제2 도전막(12) 사이에 공기층이 존재하지 않고, 산화 아연 박막이 형성되어 있어 제2 도전막의 휨 변형량 이 크지 않다. 이에 따라 제1 도전막 및 제2 도전막의 협착 불량이 발생하거나 크랙이 발생할 가능성이 낮다.

또한, 종래에는 상부 기판 및 하부 기판 사이에 존재하는 공기 층에 의하여 층간 굴절율의 차이가 커서 투과도가 떨어지고, 뉴턴 링(Newton's ring) 현상이 발생할 가능성이 높았다.

그러나, 본 실시형태에 따르면, 터치 스크린의 입력장치를 구성하는 층간 굴절율 차이가 크지 않아 반사율이 낮아지고, 광 투과도가 향상된다.

하기 표 1은 본 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치(PET 기판과 전도성고분자로 이루어진 도전막을 사용한 예, PET 기판과 ITO 도전막을 사용한 예와 PET 기판과 전도성 고분자 및 ITO 도전막을 각각 사용한 예)와 종래의 터치 패널 입력 장치(도트 스페이서를 포함하는 구조)의 반사율 및 광 추출 효율을 나타낸 것이다.

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터치 스크린 입력장치는 층간 굴절율 차이가 크지 않아 반사율이 낮아지고, 광 추출 효율이 우수함을 알 수 있다.

이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명에 따른 터치 스크린의 입력장치의 제조방법을 설명한다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

우선, 제1 기판(13) 상에 제1 도전막(14)을 형성한다. 제1 기판(13) 및 제1 도전막(14)의 성분은 상술한 바와 같다.

상술한 바와 같이, 제1 도전막(14)이 전도성 고분자로 형성되는 경우에는 인쇄방식으로 형성될 수 있고, 제1 도전막(14)이 전도성 무기 재료로 형성되는 경우에는 증착방식으로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 도전막(14) 상에 제1 전극(17) 및 c-축 방향으로 배향한 산화 아연 박막(15)을 형성한다.

산화 아연 박막(15)은 제1 도전막 상에 증착 공정으로 형성된다. 산화 아연 박막(15)이 증착 공정에 따라 형성됨으로써, 제1 도전막(14)과 산화 아연 박막(15)사이에는 공기층이 개입되지 않고, 제1 도전막과 산화 아연 박막간에는 완전한 상호 접착이 형성될 수 있다.

또한, 산화 아연 박막(15)은 식각이나 패턴화되지 않고, 제1 도전막(14) 전체에 형성되어, 제1 도전막(14)과 제2 도전막(12) 사이에 절연층(18)을 형성하는 것이 용이하다.

본 실시예에 따르면, 산화 아연 박막은 c-축 방향으로 배향한 것으로, 국부적인 기계적 압력 변화를 감지할 수 있고, 전압차는 국부적으로 일어난다.

따라서, 산화 아연 박막을 구획하기 위한 별도의 식각 공정이 요구되지 않는다.

다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 산화 아연 박막(15) 상에 제2 도전막(12)을 형성한다. 상기 제2 도전막(12)에는 제2 전극(16)이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극 사이에는 절연층(18)이 형성된다. 상기 절연층(18)은 절연성 접착제 또는 절연성 양면 필름에 의하여 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제2 도전막(12)이 전도성 고분자로 형성되는 경우에는 인쇄방식으로 형성될 수 있고, 제2 도전막(12)이 전도성 무기 재료로 형성되는 경우에는 증착방식으로 형성될 수 있다.

이때, 제2 도전막(12)과 산화 아연 박막(15)사이에는 공기층이 개입되지 않도록 형성될 수 있다.

이후, 상기 제2 도전막(12)상에 제2 기판을 형성한다.

이에 제한되는 것은 아니며, 제2 기판 상에 제2 도전막을 형성한 후, 이를 산화 아연 박막에 형성할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2는 터치 스크린 입력 장치의 제1 도전막 및 제2 도전막의 대향면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 아연 박막의 단면을 촬영한 SEM(scanning electron microscope)사진이다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시형태에 따른 터치 스크린의 입력장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

13: 제1 기판 11: 제2 기판

14: 제1 도전막 12: 제2 도전막

15: 산화 아연 박막

Claims (9)

1. 제1 도전막이 형성된 제1 기판;

   상기 제1 도전막 상에 형성되며, c-축 방향으로 배향한 산화 아연 박막;

   상기 산화아연 박막 상에 형성된 제2 도전막; 및

   상기 제2 도전막 상에 형성된 제2 기판;을 포함하고,

   상기 제2 도전막의 일 영역에 가해지는 기계적 변형에 의하여 발생한 상기 산화 아연 박막의 전기적 변화가 상기 제1 도전막에 인식되는 터치 스크린의 입력장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 산화 아연 박막은 상기 제1 도전막에 증착 공정에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 입력장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 산화 아연 박막의 두께는 0.01 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 입력장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 하나는 전도성 고분자 또는 전도성 무기 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 입력장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 수지 또는 유리로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 입력장치.
6. 제1 기판 상에 제1 도전막을 형성하는 단계;

   상기 제1 도전막 상에 c-축 방향으로 배향한 산화아연 박막을 형성하는 단계; 및

   상기 산화아연 박막 상에 제2 도전막과 제2 기판을 형성하는 단계;

   를 포함하는 터치 스크린 입력장치의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 산화아연 박막은 증착 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 입력장치의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 하나는 인쇄 방식 또는 증착 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 입력장치의 제조방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 하나는 전도성 고분자 또는 전도성 무기 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 입력장치의 제조방법.

Images