(57)【要約】【課題】電極パターンをカバーし、伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層をさらに含むことにより、低い電圧と低い外圧によってもタッチ感度を向上させることができる抵抗膜式タッチスクリーンを提案する。【解決手段】本発明は抵抗膜式タッチスクリーンに関し、伝導性高分子で構成された下部電極パターン部及び前記下部電極パターン部に連結された下部電極配線部が形成された下部基板、前記下部基板の上側に配置され、対向面に伝導性高分子で構成された上部電極パターン部及び前記上部電極パターン部に連結された上部電極配線部が形成された上部基板、前記下部基板と前記上部基板との間に配置され、内側に開口部が形成されたスペーサー、及び前記下部電極パターン部または前記上部電極パターン部のうち何れか一つ以上をカバーし、前記伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性高分子で構成された下部電極パターン部及び前記下部電極パターン部に連結された下部電極配線部が形成された下部基板；
前記下部基板の上側に配置され、対向面に伝導性高分子で構成された上部電極パターン部及び前記上部電極パターン部に連結された上部電極配線部が形成された上部基板；
前記下部基板と前記上部基板との間に配置され、内側に開口部が形成されたスペーサー；及び
前記下部電極パターン部または前記上部電極パターン部のうち何れか一つ以上をカバーし、前記伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層；
を含む抵抗膜式タッチスクリーン。
【請求項２】
前記伝導性高分子は、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチスクリーン。
【請求項３】
前記表面改質層は、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、炭酸セシウム（Ｃｓ２Ｃｏ３）または炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）のうち何れか一つで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチスクリーン。
【請求項４】
上部基板の上側に結合されたウインドーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチスクリーン。
【請求項５】
前記スペーサーは両面接着シートで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチスクリーン。
【請求項６】
前記下部電極パターン部は第１方向に延長された形状の複数の下部電極パターンを含み、前記複数の下部電極パターンは第２方向に配列され、
前記上部電極パターン部は第２方向に延長された形状の複数の上部電極パターンを含み、前記複数の上部電極パターンは第１方向に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗膜式タッチスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信技術の発達につれて、携帯電話、ＰＤＡ、ナビゲーションのような端末機は単純な文字情報の表示手段からさらに進んで、オーディオ、動画、無線インターネットウェブブラウザーなどのようなより多様かつ複雑なマルチメディアの提供手段に、その機能が拡大されている。最近、制限された端末機のサイズ内でより大きいディスプレー画面の具現が求められており、タッチスクリーンを適用したディスプレー方式がさらに脚光を浴びている。このようなタッチスクリーンは、スクリーンと座標入力手段を統合することにより、従来のキー入力方式に比べて空間を節約することができるという利点がある。
【０００３】
現在、多く採用されているタッチスクリーンの形態は大きく二つの方式に分類される。
まず、静電容量式タッチスクリーンは、第１方向性を有する第１電極パターンが形成された上部基板と、第２方向性を有する第２電極パターンが形成された下部基板が互いに離隔されて、第１電極パターンと第２電極パターンが接触されないように絶縁体が挿入される。
【０００４】
このような静電容量式タッチスクリーンは、入力手段がタッチスクリーンに接触することによって第１電極パターンと第２電極パターンで発生する静電容量の変化を測定し、接触点の座標を算出する。
【０００５】
また、抵抗膜式タッチスクリーンは、上部電極パターンが形成された上部基板と下部電極パターンが形成された下部基板がスペーサーによって離隔されており、外圧によって互いに接触されることができるように配置された形態である。上部電極パターンが形成されている上部基板が指、ペンなどの入力手段によって押されると上／下部の電極パターンが通電され、その位置の抵抗値の変化による電圧変化を制御部で認知し、接触点の座標を検出する。
【０００６】
従来の電極パターンは、金属酸化物（代表的にＩＴＯ）のような透明な伝導性物質で構成されることが一般的であった。しかし、希土類金属類を含む金属酸化物は高価であり、資源の埋蔵量が限定される点が問題となっている。
【０００７】
最近、金属酸化物を代替するために、伝導性高分子に対する研究が行われている。伝導性高分子の場合、金属酸化物が有する欠点を補う長所があるが、様々な問題点を有している。
特に、伝導性高分子は物質内にある一個の電子を外部へ取り出すのに必要な最小のエネルギーである仕事関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が高いという問題点を有している。
【０００８】
抵抗膜式タッチスクリーンは、外圧によって上／下部電極パターンが接触して電子の移動が発生することにより通電され、これを基に接触点の座標を算出するが、伝導性高分子で構成された電極パターンを含む抵抗膜式タッチスクリーンは電子の移動のためにより高い電圧が要求され、さらに強い外圧が要求されるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、電極パターンをカバーし、伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層をさらに含むことにより、低い電圧と低い外圧によってもタッチ感度を向上させることができる抵抗膜式タッチスクリーンを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、抵抗膜式タッチスクリーンに関し、伝導性高分子で構成された下部電極パターン部及び前記下部電極パターン部に連結された下部電極配線部が形成された下部基板、前記下部基板の上側に配置され、対向面に伝導性高分子で構成された上部電極パターン部及び前記上部電極パターン部に連結された上部電極配線部が形成された上部基板、前記下部基板と前記上部基板との間に配置され、内側に開口部が形成されたスペーサー、及び前記下部電極パターン部または前記上部電極パターン部のうち何れか一つ以上をカバーし、前記伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層を含む。
【００１１】
また、本発明の前記伝導性高分子は、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系のうち何れか一つであることを特徴とする。
また、本発明の前記表面改質層は、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、炭酸セシウム（Ｃｓ２Ｃｏ３）または炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）のうち何れか一つで構成されたことを特徴とする。
また、本発明は前記上部基板の上側に結合されたウインドーをさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の前記スペーサーは両面接着シートで構成されたことを特徴とする。
また、本発明の前記下部電極パターン部は第１方向に延長された形状の複数の下部電極パターンを含み、前記複数の下部電極パターンは第２方向に配列され、前記上部電極パターン部は第２方向に延長された形状の複数の上部電極パターンを含み、前記複数の上部電極パターンは第１方向に配列されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００１４】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による抵抗膜式タッチスクリーンは、電極パターン部を構成する伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層をさらに含むことにより、低い電圧と低い外圧によってもタッチ感度を向上させることができる。
【００１６】
また、表面改質層はエアギャップに侵透した水分から電極パターン部を保護し、電極パターン部の面抵抗を一定に維持させることにより、タッチスクリーンの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施形態によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の好ましい実施形態による抵抗膜式タッチスクリーンを概略的に図示した断面図であり、図２は、図１に採用される抵抗膜式タッチスクリーンの構成を説明するために図示した分解斜視図であり、図３は、電極パターン部と表面改質層の仕事関数を簡略に図示したグラフである。以下、これを参照して本実施形態による抵抗膜式タッチスクリーン（以下、タッチスクリーン）を説明する。
【００１９】
本実施形態による抵抗膜式タッチスクリーン１００（以下、タッチスクリーン）は、図１及び図２に図示されたように、伝導性高分子で構成された電極パターン部１２０、１５０と電極配線部１３０、１６０とが形成された二つの基板が、スペーサー１７０によって対向するように結合されている。そして、前記電極パターン部１２０、１５０のうち何れか一つ以上をカバーし、伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層１８０を含む。
【００２０】
図１及び図２にはアナログ抵抗膜式タッチスクリーンを例示的に図示しており、このようなタッチスクリーン１００は、画像が通過する活性領域に膜形状の電極パターン部１２０、１５０（一般的に、抵抗膜という）が形成され、活性領域を囲む非活性領域には、二つの電極配線で構成された電極配線部１３０、１６０が下部基板１１０と上部基板１４０に形成される。
【００２１】
下部基板１１０と上部基板１４０は透明な部材であり、ガラス基板、フィルム基板、繊維基板、紙基板が用いられることができ、このうちフィルム基板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、スチレン重合体などで構成されることができ、特に限定されない。
【００２２】
上部基板１４０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が採用されることが一般的であり、下部基板１１０は必要に応じてガラス基板が採用されることができる。
【００２３】
そして、下部基板１１０の上面と上部基板１４０の下面に形成された膜形状の電極パターン部１２０、１５０は対向するように形成される。膜形状の電極パターン部１２０、１５０は、伝導性高分子溶液を基板に塗布した後乾燥する方式によって形成されたり、印刷する方式によって形成されることができる。
【００２４】
この際、電極パターン部１２０、１５０は伝導性高分子で構成されることができ、伝導性高分子は有機系化合物で、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系などが採用されることができ、特にポリチオフェン系のうちでもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ化合物の場合がもっとも好ましく、前記有機系化合物のうち１種以上を混合して用いることができる。また、カーボンナノチューブなどをさらに混合すると、導電性を高めることができる。
【００２５】
このような伝導性高分子は、従来の金属酸化物に比べて製造単価が安く、大量生産が可能である長所がある。
【００２６】
下部基板１１０と上部基板１４０の非活性領域には、膜形状の電極パターン部１２０、１５０と連結された電極配線部１３０、１６０が形成される。このような電極配線部１３０、１６０は抵抗が低い金属（特に、銀ペースト）で構成され、下部電極配線部１３０と上部電極配線部１６０は互いに交差する方向性を有する。図１及び図２に図示されたように、４線式タッチスクリーンの場合、下部電極配線部１３０は電極パターン部１２０の両側で通電され、上部電極配線部１６０は下部電極配線と交差する方向に上部電極パターン部１５０と通電され、外部接触による電圧変化を制御部に伝達する。
【００２７】
このような電極配線部１３０、１６０は、フォトリソグラフィ方式、インクジェット印刷方式、グラビア印刷方式などによって形成されることができる。
【００２８】
スペーサー１７０は、外圧によって上部基板１４０が曲がって上部電極パターン部１５０が下部電極パターン部１２０に接触することができるように、開口部が形成された形状を有する。このようなスペーサー１７０は、プラスチック樹脂で成形した後別途の接着剤を用いて上部基板１４０と下部基板１１０を結合することもできるが、製造の容易性を考慮して、両面接着シートで構成されることが好ましい。
【００２９】
そして、本発明によるタッチスクリーン１００は、電極パターン部１２０、１５０のうち何れか一つ以上をカバーし、伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成された表面改質層１８０を含む。
【００３０】
原子内の電子は位置によってエネルギーが異なって、核に近いほどエネルギーが低い。低いエネルギー準位から電子が満たされていく時、全ての電子が満たされた時の最高の準位（フェルミ準位）と物質外部の電位との間を電子１個が移動する時に必要なエネルギーの差を仕事関数という。通常、ｅＶ（電子ボルト）で示し、１ｅＶは電子が１Ｖの電位差を移動する時に必要な仕事またはエネルギーである。
【００３１】
図３に図示されたように、表面改質層１８０の電位（ＥＢ）と外部の電位（ＥＡ）の間を電子が移動するのに必要な仕事関数（ＷＢ）は、伝導性高分子で構成された電極パターンの電位（ＥＰ）と外部の電位（ＥＡ）の間の仕事関数（ＷＰ）より小さいことが分かる。
【００３２】
本発明によるタッチスクリーンは、下部電極パターン部１２０と上部電極パターン部１５０の間に電子が移動するにおいて、表面改質層１８０に電子が移動した後、電極パターン部１２０、１５０に移動するため、仕事関数を減少させることができて、こりによって入力電圧を減少させることができ、外圧の強度を減少させることができる。
【００３３】
このような表面改質層１８０は、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、炭酸セシウム（Ｃｓ２Ｃｏ３）または炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）のうち何れか一つで構成されることが好ましいが、これに限定されず、伝導性高分子より仕事関数が小さい物質で構成されることにより、本発明の目的を果たすことができる。
【００３４】
一方、図１及び図２には図示されていないが、タッチスクリーンの誤作動を防止するために、エポキシ、アクリル樹脂などの絶縁性合成樹脂からなったドットスペーサー（ｄｏｔ  ｓｐａｃｅｒ）が電極パターン部１５０または表面改質層１８０上に形成されることもできる。
【００３５】
また、本発明によるタッチスクリーン１００は、図１及び図２に図示されたように、上部基板１４０の上側に形成されたウインドー１９０をさらに含むことができる。
【００３６】
ウインドー１９０はタッチスクリーン１００を保護し、入力手段が接触する接触面を提供する。このようなウインドー１９０は、耐久性及び透明性が優れるフィルム基板（特に、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ））またはガラス基板（特に、強化ガラス）が採用されることができる。このようなウインドー１９０は、ＯＣＡのような透明な接着剤Ａによって抵抗膜式タッチスクリーンの上部基板１４０に結合される。
【００３７】
そして、図１及び図２には図示されていないが、ウインドー１９０の上面または下面の外側領域には、遮蔽膜が形成されることができる。電極配線部１３０、１６０が銀ペーストのような金属で構成される場合、外部で電極配線部１３０、１６０が認識される可能性があるため、これを防止するためである。このような遮蔽膜は例えば、ブラックインクのように明度の低いインクをウインドー１９０の下面の外側領域に印刷することによって形成されることができる。
【００３８】
本発明のまた他のタッチスクリーン１００´は図４に図示されたように、表面改質層１８０-１、１８０-２が下部電極パターン部１２０と上部電極パターン部１５０夫々をカバーするように形成されることもできる。
【００３９】
この際、表面改質層１８０は伝導性高分子で構成された電極パターン部１２０、１５０をカバーし、仕事関数を低める機能の他に、エアギャップＧに侵透した水分から電極パターン部１２０、１５０を保護する機能を遂行する。
【００４０】
抵抗膜式タッチスクリーンのエアギャップＧに侵透した水分は、伝導性高分子で構成された電極パターン部１２０、１５０の変性を誘発する。特に、伝導性高分子は水分によって面抵抗が変化されるという問題点を有する。
【００４１】
本発明は電極パターン部１２０、１５０をカバーする表面改質層１８０を含んで、エアギャップＧに侵透した水分が電極パターン部１２０、１５０に直接接触することができないようにすることにより、電極パターン部１２０、１５０の変性を最小化することができる長所を有する。
【００４２】
本発明のまた他の実施形態によるタッチスクリーン１００″は図５に図示されたように、デジタル抵抗膜式タッチスクリーンに構成されることもできる。デジタル抵抗膜式タッチスクリーンは、アナログ抵抗膜式タッチスクリーンが膜形状の電極パターン部１２０、１５０を含むことと異なって、パターニングされた複数の電極パターンを含み、これによって電極配線の数も増加する。
【００４３】
下部電極パターン部１２０´は第１方向に延長された形状の複数の下部電極パターンを含み、複数の下部電極パターンは第２方向に配列されて、上部電極パターン部１５０´は第２方向に延長された形状の複数の上部電極パターンを含み、複数の上部電極パターンは第１方向に配列される。
【００４４】
この際、第１方向はＸ方向、Ｙ方向または対角線方向になることができ、第２方向は第１方向と交差する方向に定義される。特に、第１方向と第２方向は直交する方向性を有することがさらに好ましい。
【００４５】
デジタル抵抗膜式タッチスクリーン１００″は、複数の電極パターンを含んで、多点がタッチされた場合、電極パターン夫々で変化される電圧の変化を測定して座標情報を獲得することができる長所がある。このようなデジタル抵抗膜式タッチスクリーンの座標情報の獲得方法は公知された技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００４６】
デジタル抵抗膜式タッチスクリーン１００″も電極パターンの上部を表面改質層１８０がカバーするため、電子が移動するにおいて、仕事関数が低い表面改質層１８０を経るようになるため、低い入力電圧でも電子の移動が容易になる。
【００４７】
図５には表面改質層１８０が下部電極パターン部１２０´のみをカバーするように図示されているが、図４に図示されたように上部電極パターン部１５０´をさらにカバーするように形成されることもできる。
【００４８】
一方、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形が出来るということは当技術分野で通常の知識を有する者には明白である。従って、このような変形例または修正例は本発明の特許請求範囲に属するというべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好ましい実施形態による抵抗膜式タッチスクリーンを概略的に図示した断面図である。
【図２】図１に採用される抵抗膜式タッチスクリーンの構成を説明するために図示した分解斜視図である。
【図３】電極パターン部と表面改質層の仕事関数を簡略に図示したグラフである。
【図４】本発明の好ましい他の実施形態による抵抗膜式タッチスクリーンを簡略に図示した断面図である。
【図５】本発明の好ましい別の実施形態による抵抗膜式タッチスクリーンを簡略に図示した断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、  １００′、１００"  抵抗膜式タッチスクリーン
１１０  下部基板
１２０、１２０′  下部電極パターン部
１３０  下部電極配線部
１４０  上部基板
１５０、１５０′  上部電極パターン部
１６０  上部電極配線部
１７０  スペーサー
１８０  表面改質層
１９０  ウインドー
Ｇ  エアギャップ
Ａ  透明接着剤
【図１】
2012099086.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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