KR20110108703A - 터치스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린에 관한 것으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 구성된 윈도우판, 상기 윈도우판의 일면에 형성되되 정전용량의 변화를 감지하고 전도성 고분자로 구성된 투명전극, 및 상기 윈도우판의 타면에 형성되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하며, 윈도우판에 직접 투명전극을 형성하여 박형화를 구현하고, 투명전극으로서 전도성 고분자를 이용하여 제조비용 및 제조시간이 절감되는 터치스크린을 제공한다.

Description

터치스크린{Touch screen}

본 발명은 터치스크린에 관한 것이다.

전자공학기술과 정보기술이 발전을 거듭함에 따라 업무환경을 포함한 일상생활에서 전자기기가 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 특히, 전자기술이 계속 발전함에 따라, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행하고 있다. 그러나, 이러한 입력 장치들은 개인용 컴퓨터의 용도 확대에 따라 개발된 것으로서 최근의 소형화, 박형화 추세에 있는 휴대용 기기에 적용되기에는 문제점이 있다. 이에 따라, 휴대용 기기에 적합한 입력 수단으로 터치스크린이 대두되고 있다.

터치스크린은 일반적으로 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 접촉하는 화면상의 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이의 화면 제어를 포함한 전자기기의 제어를 수행하기 위한 장치로서, 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(Saw Type), 및 인프라레드 방식(Infrared Type)으로 구분된다.

한편, 터치스크린은 간단하면서도 오조작이 적고 공간 절약이 가능하며, IT 기기와의 연동성이 용이한 점 등 다양한 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 최근에는 점차 소형화, 박형화되는 전자기기에 대응하도록 좀더 얇게 형성할 수 있는 터치스크린에 관한 연구가 진행되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 터치스크린(10)의 단면도이다. 이하, 이를 참고하여, 종래의 터치스크린(10)을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 터치스크린(10)은 윈도우판(11), 투명기판(12), 접착층(13), ITO(Indium Tin Oxide; 인듐-주석 산화물) 전극(14), 전극(15), 및 하드 코팅층(16)을 포함한다.

여기서, 윈도우판(11)의 일면과 투명기판(12)의 일면은 접착층(13)을 통해 접착되고, 투명기판(12)의 타면에는 정전용량의 변화를 인지하는 ITO 전극(14)이 증착, 현상, 에칭 공정에 의해 형성된다. 또한, 전극(15)은 ITO 전극(14)에 전압을 인가하는 수단으로 투명기판(12)의 타면 외측에 ITO 전극(14)과 연결되도록 형성된다. 한편, 윈도우판(11)의 타면에는 터치스크린(10)을 보호하기 위한 하드코팅층(16)이 형성된다.

그러나, 종래기술에 따른 터치스크린(10)은 투명기판(12)과 윈도우판(11)을 모두 포함하고 있어 두껍고, 이에 따라, 연성 또는 곡률이 작아 작은 충격에도 하드 코팅층(16)이 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 투명전극으로서 비용이 높은 ITO 전극(14)을 사용하고, 투명기판(12)에 ITO 전극(14)을 증착, 현상, 에칭 공정에 의해 형성함에 따라 제조공정이 복잡하고, 터치스크린의 제조비용 및 제조시간이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 투명기판을 제거하여 터치스크린의 두께를 얇게 하면서 곡률을 향상시키고, 하드 코팅층의 파손을 방지하는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투명전극으로서 전도성 고분자를 사용하여 제조비용 및 제조시간이 절감되는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 구성된 윈도우판, 상기 윈도우판의 일면에 형성되되 정전용량의 변화를 감지하고 전도성 고분자로 구성된 투명전극, 및 상기 윈도우판의 타면에 형성되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 코팅층은 하드 코팅층, 지문 방지층, 빛 굴절 차단층, 반사광 방지층, 또는 이들의 적층형태인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전도성 고분자는 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈도우판의 양면은 프라이머 처리가 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈도우판에 형성되되, 상기 투명전극에 연결되어 전압을 인가하는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명전극이 형성된 상기 윈도우판의 일면에 형성되는 접착층, 및 상기 접착층에 의해 상기 윈도우판에 접착되는 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착층은 광학 투명 접착제(OCA) 또는 양면 접착 테이프(DAT)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 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 터치스크린은, 윈도우판에 투명전극을 직접 형성하여 별도의 투명기판을 필요로 하지 않으므로 두께가 얇고 연성 또는 곡률이 크며, 이에 따라 코팅층의 파손이 방지되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 투명전극으로서 상대적으로 비용이 저렴한 전도성 고분자를 이용하고 간단한 스크린 인쇄법 등으로 윈도우판에 형성하기 때문에, 증착, 현상, 에칭 공정에 비해 공정비용 및 공정시간이 절감되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 윈도우판에 투명전극을 직접 형성하여 투명기판을 접착하는 접착층이 필요하지 않으므로, 접착면에서 발생하는 기포 및 스크래치 등을 미연에 방지하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 윈도우판으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하여 터치스크린의 곡률 또는 연성이 더욱 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 터치스크린의 최외측에 코팅층을 형성함으로써, 터치스크린을 보호하고 터치스크린의 기능을 보완, 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 터치스크린의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이가 부가된 터치스크린의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 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, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린(100)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이가 부가된 터치스크린(200)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100, 200)에 대해 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 윈도우판(110), 투명전극(120), 전극(130), 및 코팅층(140)을 포함한다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(200)은 접착층(151)과 디스플레이(150)를 더 포함할 수 있다.

윈도우판(110)은 터치스크린(100)을 보호함과 동시에 투명전극(120)과 전극(130)이 형성되는 공간을 제공하는 부재이다.

여기서, 윈도우판(110)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 특정물체로부터 입력을 받는 부분으로 터치스크린(100) 입력부의 외형을 유지한다. 따라서, 윈도우판(110)은 터치스크린(100)을 외력으로부터 충분히 보호할 수 있도록 내구성이 큰 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 사용자가 디스플레이를 잘 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되는바, 예를 들어, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), 유리(Glass), 또는 강화유리를 이용하는 것이 가능하고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 구성될 수 있다. 윈도우판(110)이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 구성된 필름 형태인 경우, 곡률이 다른 물질로 구성된 것에 비해 크므로 터치스크린(100)을 두루마리, 또는 절곡형태로 만드는 것이 가능하다.

한편, 윈도우판(110)의 일면에는 투명전극(120)이 형성되고 타면에는 코팅층(140)이 형성되는바, 투명전극(120), 코팅층(140)과의 결합력을 향상시키기 위하여 윈도우판(110)의 양면에는 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 하는 것이 바람직하다.

투명전극(120)은 윈도우판(110)에 직접 형성되어, 특정물체의 접촉 또는 접근으로부터 신호를 인지하는 부재이다.

여기서, 투명전극(120)은 별도의 투명기판 또는 투명필름 없이 윈도우판(110)의 일면에 직접 형성되어, 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등과 같은 특정물체의 접촉 또는 접근으로부터 정전용량의 변화를 감지하여 이를 제어부(미도시)에 전달하고, 제어부(미도시)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환함과 동시에 눌림 위치의 좌표를 인식하여 원하는 동작을 구현할 수 있다. 구체적으로, 전극(130)에 의해 전압을 인가하여 고주파를 투명전극(120)의 전면에 퍼지게 한 후, 신체 등이 접촉 또는 접근하면, 투명전극(120)을 전극으로 하고 윈도우판(110)을 유전체로하여 소정의 커패시턴스 변화가 발생하고, 제어부(미도시)에서 변형된 파형을 감지하여 접촉 위치, 또는 접촉 발생 여부 등을 인식할 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 하부의 디스플레이(150)를 사용자가 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되고, 도전성이 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명전극(120)은 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS), 폴리 아닐린 등을 단독 또는 혼합한 전도성 고분자로 구성될 수 있다.

이때, 투명전극(120)이 전도성 고분자로 구성된 경우 실크스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등을 통하여 윈도우판(110)에 형성할 수 있다. 예를 들어, 실크스크린 인쇄법에 의해 투명전극(120)을 형성하는 방법을 살펴보면, 스크린을 강한 장력으로 팽팽하게 당긴 상태에서 스크린 위에 전도성 고분자로 구성된 잉크 페이스트를 올린 후, 스퀴지(squeegee)를 내리 누르면서 이동시켜 스크린의 메시를 통해 페이스트를 윈도우판(110)의 표면으로 밀어내어 전사한다. 살핀 바와 같이, 실크스크린 인쇄법은 기존의 ITO 전극 형성을 위한 증착, 현상, 에칭 공정에 비하여 공정이 단순하고, 직접 윈도우판(110)에 코팅하므로 원료를 절약할 수 있다. 이에 따라, 터치스크린(100)의 공정비용 및 공정시간이 절감될 수 있다.

한편, 투명전극(120)이 윈도우판(110)에 직접 일체형으로 형성되어 별도의 투명기판을 필요로 하지 않게 되고, 이에 따라, 터치스크린(100)을 얇게 제조할 수 있으며, 두루마리 형 또는 절곡형의 터치스크린(100)을 제조할 수 있다. 또한, 윈도우판(110)으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하는 경우 곡률이 더욱 커지는바, 코팅층(140)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 별도의 투명필름 부착 공정이 필요하지 않으므로, 투명필름 부착 공정에서 발생하는 기포, 스크래치 등이 미연에 방지될 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 막대형, 마름모형, 육각형, 팔각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 이때, 투명전극(120)이 두 층이 아닌 하나의 층으로 구성되는 경우, X축 패턴과 Y축 패턴 각각은 브릿지를 통해 연결될 수 있다.

전극(130)은 투명전극(120)과 전기적으로 연결되어 투명전극(120)에 전압을 공급하는 부재이다.

여기서, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록 전기전도성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극(130)은 은 페이스트(Ag Paste) 또는 유기은으로 조성된 물질로 구성될 수 있다. 또한, 전극(130)을 투명하게 만들기 위하여 전도성 고분자 또는 ITO로 구성하는 것도 가능하다.

한편, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록, 투명전극(120)과 연결되어 윈도우판(110)에 형성될 수 있다.

코팅층(140)은 윈도우판(110)의 타면에, 즉, 터치스크린(100)의 최외층에 형성되는 층으로서, 터치스크린(100)을 보호하고 터치스크린(100)의 기능을 보완, 향상시키기 위한 층이다.

여기서, 코팅층(140)은 예를 들어, 하드 코팅(Hard Coating)층, 지문 방지(AF; Anti-Finger)층, 빛 굴절 차단(AG; Anti-Glare)층, 반사광 방지(AR; Anti-Reflection)층일 수 있다. 먼저, 하드 코팅층은 윈도우판(110)을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 층으로서, 예를 들어, 아크릴, 우레탄계 수지나 실록산계 수지 등의 경질 수지를 윈도우판(110)에 도포하여 경화처리하는 방법으로 형성할 수 있다. 다음, 지문 방지층은 윈도우판(110)의 상부에 지문이 남지 않도록 지문방지기능을 갖는 코팅액을 도포하여 형성할 수 있다. 다음, 빛 굴절 차단층은 빛이 굴절되는 것을 방지하기 위한 부재로서, 예를 들어, 일반적인 코팅층에 CaCO₃나 SiO₂ 등의 무기입자를 분산시키거나, 코팅층의 표면에 요철을 형성하여 제조할 수 있다. 다음, 반사광 방지층은 거울 작용에 의한 반사를 방지하는 층으로서, 예를 들어, 경질 수지에 실리콘 수지 등을 배합하여 표면을 조면화함으로써 형성할 수 있다.

한편, 하드 코팅층, 지문 방지층, 빛 굴절 차단층, 반사광 방지층이 한 층씩만 있어야 하는 것은 아니고, 2 이상의 적층형태로 코팅층(140)을 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 윈도우판(110)의 타면에 반사광 방지층(141)을 형성하고, 반사광 방지층(141)에 하드 코팅층(142)을 형성하여, 코팅층(140)을 2층으로 구성할 수 있다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 투명전극(120)이 형성된 윈도우판(110)의 일면 상에는 디스플레이(150)가 더 연결될 수 있다.

여기서, 디스플레이(150)는 사용자에게 화상을 보여주고, 사용자가 터치스크린(100)을 터치하였을 때의 반응을 사용자에게 보여주기 위한 수단이다. 디스플레이(150)는 예를 들어, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense), 또는 CRT(Cathod Ray Tube) 등으로 구성될 수 있다.

또한, 디스플레이(150)와 윈도우판(110)의 일면 간을 접착하기 위해서, 디스플레이(150)와 윈도우판(110)의 일면 간 접착층(151)이 개재된다. 접착층(151)은 디스플레이(150)의 외곽부 또는 전면에 형성될 수 있는데, 접착층(151)이 디스플레이(150)의 외곽부에 형성되는 경우, 윈도우판(110)과 디스플레이(150)의 접착이 어긋났을 때 이를 보정하기 용이하다. 이때, 접착층(151)은 예를 들어, 양면 접착 테이프(DAT)로 구성될 수 있다. 한편, 접착층(151)이 디스플레이(150)의 전면에 형성되는 경우, 디스플레이(150)와 윈도우판(110) 간의 공기층을 없애 디스플레이(150)의 영상이 왜곡되지 않은 상태로 사용자에게 전달될 수 있다. 이때, 접착층(151)으로는 광학 투명 접착제(OCA)를 이용할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 윈도우판 120 : 투명전극
130 : 전극 140 : 코팅층
141 : 반사광 방지층 142 : 하드 코팅층
150 : 디스플레이 151 : 접착층

Claims (7)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 구성된 윈도우판;
   상기 윈도우판의 일면에 형성되되 정전용량의 변화를 감지하고 전도성 고분자로 구성된 투명전극; 및
   상기 윈도우판의 타면에 형성되는 코팅층;
   을 포함하는 터치스크린.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코팅층은 하드 코팅층, 지문 방지층, 빛 굴절 차단층, 반사광 방지층, 또는 이들의 적층형태인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 전도성 고분자는 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS)인 것을 특징으로 하는 터치스크린.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 윈도우판의 양면은 프라이머 처리가 된 것을 특징으로 하는 터치스크린.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 윈도우판에 형성되되, 상기 투명전극에 연결되어 전압을 인가하는 전극;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명전극이 형성된 상기 윈도우판의 일면에 형성되는 접착층; 및
   상기 접착층에 의해 상기 윈도우판에 접착되는 디스플레이;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 접착층은 광학 투명 접착제(OCA) 또는 양면 접착 테이프(DAT)인 것을 특징으로 하는 터치스크린.

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