KR20130102024A - 구동전극 패턴, 터치패널, 터치패널 모듈, 및 전자장치 - Google Patents

구동전극 패턴, 터치패널, 터치패널 모듈, 및 전자장치 Download PDF

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Abstract

일 방향으로 연장된 한 개 이상의 구동전극과, 일 방향과 다른 방향으로 연장된 감지전극을 포함하는 터치패널이 공개된다. 한 개 이상의 구동전극 중 적어도 하나의 구동전극은, 일 방향으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극을 포함한다. 이때, 복수 개의 서브전극의 일측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 일측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있다.

Description

구동전극 패턴, 터치패널, 터치패널 모듈, 및 전자장치{Driving electrode pattern, touch panel, touch panel module, and electric device including the same}
본 발명은 용량성 터치입력장치에 사용되는 구동전극 패턴, 터치패널, 터치패널 모듈, 및 이를 이용한 전자장치에 관한 것이다.
터치입력장치는 터치패널 상에서 손가락 등의 접촉위치를 감지하고, 감지된 접촉위치에 관한 정보를 입력정보로서 제공하는 입력장치를 지칭한다. 터치입력장치에는 여러 방식이 있으며, 대표적으로 저항 방식과 용량성 방식이 있다. 용량성 방식은 크게 자기축전방식과 상호축전방식이 있다.
상호축전방식은 투명한 전도성 소재로 이루어진 동작패턴 및 감지패턴을 갖는데, 이 두 패턴 사이에 캐패시턴스가 형성될 수 있다. 손가락을 이 두 패턴 근처에 가져가거나 또는 접촉하게 되면 두 패턴 사이에 형성되는 캐패시턴스의 값이 변화하게 된다. 이때, 두 패턴 사이에 형성되는 캐패시턴스의 값의 변화 여부를 측정하면 손가락으로 터치패널에 접촉했는지 여부를 알아낼 수 있다. 이를 위하여 동작패턴에 전기신호를 인가하면 동작패턴과 전자기적으로 결합되어 있는 감지패턴에 전하가 주입된다. 주입되는 전하의 양은 두 패턴 사이에 형성된 캐패시턴스 값에 따라 달라지기 때문에, 주입된 전하의 양을 측정함으로써 캐패시턴스의 변화를 알아낼 수 있고, 그 결과 터치입력이 이루어졌는지 여부를 알 수 있다.
동작패턴 및 감지패턴을 포함하는 터치패널은 LCD와 같은 디스플레이 장치와 함께 사용될 수 있다. 디스플레이 장치는 많은 디스플레이 단위 픽셀들로 이루어지는데, 하나의 디스플레이 단위 픽셀은 RGB의 세 가지 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치의 각 디스플레이 단위 픽셀에는 구동 전압 및 전류가 인가되는데 이러한 전압 및 전류에 의해 형성되는 전기장 및 자기장에 의해 다른 전자장치가 영향을 받을 수 있다. 즉, 디스플레이 장치는, 터치패널과 인접하여 배치되는 경우 터치패널의 입력 노이즈로 작용할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명에서는 용량성 터치입력장치의 터치입력 감지회로에 입력되는 신호가 높은 신호대잡음비를 가질 수 있도록 구성된 터치전극의 패턴에 관한 기술을 제공하고자 한다. 본 발명의 범위가 상술한 과제에 의해 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 터치패널이 제공된다. 이 터치패널은 제1 방향으로 연장된 한 개 이상의 구동전극과, 위의 제1 방향과 다른 방향으로 연장된 감지전극을 포함한다. 이때, 위의 한 개 이상의 구동전극 중 적어도 하나의 구동전극은, 위의 제1 방향으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극을 포함한다. 그리고, 위의 복수 개의 서브전극의 일측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 위의 일측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 위의 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 구동전극 패턴이 제공된다. 이 패턴은 감지전극과 교차 배치되어 터치패널을 형성하는 구동전극의 패턴으로서, 위의 감지전극의 연장방향과 다른 방향으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극을 포함하며, 위의 복수 개의 서브전극의 일측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 위의 일측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 위의 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 전자장치가 제공된다. 이 장치는 상술한 터치패널, 위의 한 개 이상의 구동전극을 구동하고, 위의 감지전극으로부터 터치입력신호를 수신하도록 되어 있는 터치패널 제어장치, 위의 터치패널 제어장치로부터 터치입력신호를 전달받아 하나 이상의 프로그램을 처리하도록 되어있는 프로세서, 및 위의 프로세서로부터 위의 처리된 프로그램의 결과물을 출력하도록 되어있는 터치 스크린 디스플레이를 포함한다.
본 발명에 따르면 용량성 터치입력장치의 터치입력 감지회로에 입력되는 신호가 높은 신호대잡음비를 가질 수 있도록 구성된 터치전극의 패턴에 관한 기술이 제공된다. 본 발명의 범위가 상술한 효과에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널을 이용한 전자장치의 예를 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 터치패널을 자세히 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널의 구동전극과 감지전극을 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 구동전극의 형태를 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 하나의 구동전극 상에 존재하는 터치패널 픽셀들을 나타낸 것이다. 도 5b는 하나의 구동전극과 하나의 감지전극이 교차하여 형성되는 하나의 터치패널 픽셀을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 비교예에 따른 터치패널의 구동전극과 감지전극을 도시한 것이다.
도 9a 내지 도 9k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가 비교예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 본 명세서에 첨부한 도면은 설명의 편의를 위해 일부 과장되거나 축소되어 도시되었으며, 본 발명의 일 실시예를 실제로 구현할 경우 도면에 나타난 구성요소의 각 부분의 축척은 달라질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도체 패턴을 이용한 전자장치의 예를 나타낸 것이다.
전자장치(100)는 터치패널(1)을 통해 입력신호를 받아들일 수 있다. 터치패널(1)은 행렬형태의 전극패턴이 형성된 기판을 포함하여 형성될 수 있다. 전자장치(100)는, 터치입력 신호를 전달할 수 있도록 구성되어 있는 터치패널(1), 터치패널(1)을 구동하기 위한 신호를 출력하고 터치패널(1)로부터의 입력신호를 수신하도록 되어 있는 터치패널 제어장치(3), 터치패널 제어장치(3)로부터 터치패널 구동신호를 수신하여 터치패널 구동전압을 발생하는 전압 구동기(2), 터치패널 제어장치(3)로부터 터치입력 신호를 받아들여 저장장치(5)에 저장된 프로그램을 실행하도록 되어 있는 메인 프로세서(4), 터치입력 신호에 따라 실행되는 하나 이상의 프로그램을 저장한 저장장치(5), 및 메인 프로세서(4)의 처리결과를 출력하는 디스플레이 장치(6)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(6)와 터치패널(1)은 서로 겹쳐질 수 있다.
터치패널 제어장치(3)는 터치패널(1)로부터 입력된 신호를 감지하도록 되어 있는 터치 감지부, 터치패널(1)에게 입력신호를 전달할 수 있도록 터치패널 구동신호를 생성하는 패널 구동부, 및 이들을 제어하도록 되어 있는 터치패널 프로세서를 포함할 수 있다. 터치패널 프로세서는 재프로그램이 가능한 프로세서이거나 또는 상태머신(state machine)과 같은 전용의 로직(logic)에 의해 작동되는 타입의 프로세서일 수 있다.
이 밖에, 도시하지는 않았지만, 전자장치(100)는 RAM 또는 다른 타입의 저장장치를 포함할 수 있고, 왓치도그(watchdog)와 같은 다른 장치를 더 포함할 수 있다.
도 2a는 도 1의 터치패널을 자세히 나타낸 것이다.
터치패널(1)은 제1방향, 예를 들어 수직방향으로 연장된 투명전극 여러 개(C1 ~ CM)와 제2방향, 예를 들어 수평방향으로 연장된 투명전극 여러 개(R1 ~ RN)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제1방향과 제2방향은 서로 수직인 방향일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 본 명세서에서는 편의상 수직방향의 전극은 행전극(column electrode) 또는 감지전극(sensing electrode)(20)이라고 지칭할 수 있고, 수평방향의 전극은 열전극(row electrode) 또는 구동전극(driving electrode)(10)이라고 지칭할 수 있다. 감지전극(20)들과 구동전극(10)들은 서로 교차하는데, 이 교차하는 지점 또는 그 근처의 영역을 터치패널 픽셀(pixel)(15)이라고 지칭할 수 있다.
각 터치패널 픽셀(15)에는 전자회로 부품 간, 배선 간, 배선 및 부품과 기판 간에 존재하는 정전용량인 표유용량(stray capacity)(Cstray)이 존재할 수 있다. 표유용량은 고주파회로나 펄스회로 등에서 콘덴서 역할을 하므로 동작에 영향을 줄 수 있다.
구동전극(10)에 전압이 인가되면, 구동전극(10)과 감지전극(20)들의 교차점에서 상호 캐패시턴스(mutual capacitance)(Csense)를 통해 감지전극(20)들에게 전하(charge)가 주입될 수 있다. 각 감지전극(20)에 입력되는 전하량(Qsense)은 구동신호의 제1레벨(Vdrive)과 상호 캐패시턴스(Csense)의 곱으로 나타낼 수 있다(즉, Qsense = Vdrive * Csense).
터치패널(1)은 다층구조로 형성될 수 있는데, 구동전극(10)과 감지전극(20)은 서로 다른 층에 형성될 수도 있고, 같은 층에 형성될 수도 있다. 도 2b와 도 2c는 구동전극(10)과 감지전극(20)이 서로 다른 층에 형성된 예를 나타낸다. 구동전극(10)과 감지전극(20)이 서로 단락되지 않도록 구동전극(10)과 감지전극(20) 사이에는 절연층(50)이 제공될 수 있다. 감지전극(20)과 구동전극(10) 상에는 보호층(30)이 형성될 수 있다. 구동전극(10)에 전압이 인가되면 구동전극(10)으로부터 감지전극(20)으로 향하는 전기장(510)이 형성된다. 이 구동전극(10), 감지전극(20) 및 이 근처에 존재하는 물체에 의해 정의되는 물리적 구조에 따라, 구동전극(10)과 감지전극(20) 사이에 형성되는 전기장(510)의 양에 의해 구동전극(10)과 감지전극(20) 사이의 상호 캐패시턴스(Csense)의 값이 결정될 수 있다. 도 2c와 같이 손가락(600)에 의한 터치입력이 이루어지면 구동전극(10)으로부터 나오는 전기장(510) 중 일부가 손가락(600)에 의해 차단되기 때문에 구동전극(10)과 감지전극(20) 사이의 상호 캐패시턴스 값이 달라질 수 있다(Csense → Csense - ΔCsense).
도 2a를 다시 참조하면, 특정 시구간 동안, 제1 레벨(Vdrive)의 전압과 제2 레벨(0V)의 전압이 주기적으로 반복되는 펄스 트레인과 같은 구동신호를 구동전극(10) 중 하나의 전극(도 2a에서는 R1)에게 인가할 수 있다. 특정 시구간이 끝나면, 구동신호가 입력되는 구동전극(10)을 바꿀 수 있다. 구동신호가 입력되는 구동전극(10)을 제외한 나머지 구동전극(10)들에는 직류전압, 예컨대 0V의 전압이 인가될 수 있다. 감지전극(20), 각 감지전극(20)에 연결되는 감지회로, 및 구동전극(10)을 포함하여 형성되는 회로에는 저항과 용량성분이 포함되어 있다. 이때, 이 회로의 일부 또는 전부에서, 시간상수(time constant)는 여기에 포함된 저항과 용량성분의 값의 곱에 의해 결정될 수 있다. 이 시간상수의 값을 낮추면 이 회로에 입력되는 펄스 트레인의 주기가 짧아지도록 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널의 구동전극(10)과 감지전극(20)을 도시한 것이다.
도 3a에서는 총 10개의 구동전극(10)이 각각 x축 방향으로 연장되어 있고, 총 7개의 감지전극(20)이 각각 y축 방향으로 연장되어 있지만, 전극의 개수에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, x축과 y축이 정확히 직교해야만 하는 것은 아니다. 구동전극(10)과 감지전극(20)은 적어도 가시광선 영역에서 투명한 전도성 소재로 이루어질 수 있다. 그러나 도 3a에서는 구동전극(10)과 감지전극(20)의 상대적인 위치를 나타내기 위하여, 구동전극(10)과 감지전극(20)의 명암을 다르게 표현하였으며, 구동전극(10)이 감지전극(20)에 의해 가려진 것으로 나타내었는데, 이는 설명의 편의를 위한 것이다.
도 3a는 도 2c에 도시한 터치패널(1)을, 감지전극(20)으로부터 구동전극(10)의 방향으로 바라본 것을 나타내고, 도 3b는 구동전극(10)으로부터 감지전극(20)의 방향으로 바라본 것을 나타낸다.
도 3c 및 도 3d는 각각 구동전극(10)과 감지전극(20)만을 따로 분리하여 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 구동전극(10)의 패턴을 나타낸 것이다. 구동전극(10)은 y방향으로 평행하게 인접 배치되어 있는 9개의 서브전극들로 구성되며, 구동전극(10)의 양 단부(11, 12)에서 9개의 서브전극들은 서로 연결되어 있다. 도 4a에서는 하나의 구동전극(10)에 9개의 서브전극이 포함된 것으로 도시하였으나, 서브전극의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 이를 더 자세히 설명하기 위하여 상술한 양 단부(11, 12)를 각각 도 4b 및 도 4c에 확대하여 나타냈다.
도 4b를 참조하면, 구동전극(10)의 제1 단부(11)를 통해 9개의 서브전극(111)들이 서로 연결되어 있다. 서브전극(111)들 사이에는 8개의 갭(112)이 형성되어 있다. 일 실시예에서 8개의 갭(112)의 크기는 모두 동일할 수 있으나, 다른 실시예에서는 8개의 갭(112)의 크기는 서로 다를 수 있다. 또한 일 실시예에서 9개의 각 서브전극(111)의 폭은 동일할 수 있으나, 다른 실시예에서는 9개의 각 서브전극(111)의 폭이 서로 다를 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전극(10)의 형상은 각 서브전극(111)의 폭의 크기 비율 및 각 서브전극(111) 사이의 갭(112)의 크기 비율에 의해 제한되지 않는다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동전극(10)의 제2 단부(12)를 확대하여 나타낸 것인데, 제1 단부(11)와 마찬가지로 9개의 서브전극(111)들이 연결되어 있다.
도 4a 내지 도 4c에서는 구동전극(10)의 양 단부(11, 12)에서 각 서브전극(111)들이 서로 연결된 것으로 도시하였으나, 다른 실시예에서는 도 4d와 같이 구동전극(10)의 일 단부(10)에서만 각 서브전극(111)이 서로 연결되어 있을 수도 있다. 이때, 구동전극(10)에 공급되는 구동전압은 일 단부(10)를 통해 공급될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d에서는 각 서브전극(111) 사이의 갭(112)이 일정한 크기를 갖는 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라서는, 도 4e와 같이 하나의 구동전극(10)에 포함되어 있는 복수 개의 갭(112_1, 112_2)이 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
또 4a 내지 도 4e에서는 각 서브전극(111)이 동일한 폭을 갖는 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라서는, 도 4f와 같이 하나의 구동전극(10)에 포함되어 있는 복수 개의 서브전극(111_1, 111_2)이 서로 다른 폭을 가질 수도 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 하나의 구동전극 상에 존재하는 터치패널 픽셀들을 나타낸 것이다. 도 5a를 참조하면, 하나의 구동전극(10)은 총 7개의 감지전극(20)과 교차하기 때문에 7개의 터치패널 픽셀이 형성될 수 있다. 여기서 '터치패널 픽셀'은 구동전극(10)과 감지전극(20)의 교차점을 의미한다.
도 5b는 하나의 구동전극(10)과 하나의 감지전극(20)이 교차하여 형성하는 하나의 터치패널 픽셀을 나타낸다. 하나의 터치패널 픽셀의 가로 세로 기본 디멘젼을 [H, V]라고 표기할 수 있다. 터치패널의 일측면에는 디스플레이 장치가 배치될 수 있는데, 디스플레이 장치의 디스플레이 단위 픽셀의 크기는 상술한 터치패널 픽셀보다 상당히 작다. 따라서 하나의 터치패널 픽셀의 기본 디멘젼에는 다수 개의 디스플레이 단위 픽셀이 대응될 수 있다. 예컨대, 하나의 터치패널 픽셀 안에는 가로 세로 각각 50개의 디스플레이 단위 픽셀이 존재할 수 있으며, 각 디스플레이 단위 픽셀은 다시 RGB의 3개의 색상 픽셀로 구성될 수 있다. 각각의 디스플레이 단위 픽셀에는 서로 다른 전기 신호가 입력될 수 있기 때문에, 각각의 디스플레이 단위 픽셀은 터치패널에 대하여 서로 독립적인 노이즈 소스로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조에 의하여 용량성 터치입력장치의 터치입력 감지부에 입력되는 신호의 신호대잡음비가 향상되는 이유를 설명한다.
도 6a 내지 도 6k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 0과 Vdrive라는 전압을 주기적으로 갖는 펄스 트레인이 구동전극(10)에 인가된다. 이때, 지점(E)에 대응하는 디스플레이 단위 픽셀에서 임펄스성 노이즈가 시각 t1에 발생한다고 가정하였을 때에, 이 노이즈가 구동전극(10) 상의 지점(A ~ I)에 미치는 영향을 이하 살펴본다.
도 6b는 구동전극(10)에 인가되는 전압을 시간에 따라 나타낸 것이고, 도 6c 내지 도 6k는 각각 구동전극(10) 상의 지점(A ~ I)에서의 전압을 나타낸 것이다. 구동전극(10) 상의 지점(E)은 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 가장 인접한 곳이기 때문에 시각 t1에서의 전압이 Vdrive보다 크다(도 6g 참조)(단, 임펄스성 노이즈가 양(+)의 값을 갖는다고 가정함). 또한, 구동전극(10) 상의 지점(D, F)은 구동전극(10) 상의 지점(E)으로부터 노이즈가 전파되어 오기 때문에 시각 t1의 직후에 Vdrive보다 큰 전압을 갖는다(도 6f, 6h 참조). 그런데 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10) 상의 지점(E)으로부터 갭(112)에 의해 분리되어 있다. 그리고 구동전극(10)의 각 서브전극은 저항성분을 갖기 때문에 구동전극(10) 상의 지점(E)에 나타난 노이즈는 서브전극을 따라 진행하면서 감쇄하게 된다. 따라서, 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10) 상의 지점(E)으로부터의 노이즈의 영향을 거의 받지 않으며, 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 멀리 떨어져 있기 때문에, 이 디스플레이 단위 픽셀에 의한 노이즈의 직접적인 영향도 거의 받지 않는다. 따라서 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10)에 인가된 펄스트레인과 동일한 전압 파형을 갖는다.
도 7a 내지 도 7k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 7a를 참조하면, 0과 Vdrive라는 전압을 주기적으로 갖는 펄스 트레인이 구동전극(10)에 인가된다. 이때, 지점(N)에 대응하는 디스플레이 단위 픽셀에서 임펄스성 노이즈가 시각 t1에 발생한다고 가정하였을 때에, 이 노이즈가 구동전극(10) 상의 지점(A ~ I)에 미치는 영향을 살펴본다.
도 7b는 구동전극(10)에 시간에 따라 인가되는 전압을 나타낸 것이고, 도 7c 내지 도 7k는 각각 구동전극(10) 상의 지점(A ~ I)에서의 전압을 나타낸 것이다. 구동전극(10) 상의 지점(N)는 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 가장 인접한 곳이기 때문에 시각 t1에서의 전압이 Vdrive보다 클 것이다(미도시). 또한, 구동전극(10) 상의 지점(D, E, F)은 구동전극(10) 상의 지점(N)으로부터 노이즈가 서브전극(111)을 따라 전파되어 오기 때문에 시각 t1의 직후에 Vdrive보다 큰 전압을 갖는다(도 6f, 6g, 6h 참조). 그러나 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10) 상의 지점(N, D, E, F)으로부터 갭(112)에 의해 분리되어 있다. 그리고 구동전극(10)의 각 서브전극은 저항성분을 갖기 때문에 구동전극(10) 상의 지점(N, D, E, F)에 나타난 노이즈는 서브전극을 진행하면서 사라지게 된다. 따라서, 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10) 상의 지점(N, D, E, F)으로부터의 노이즈에 의한 영향을 거의 받지 않고, 또한, 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 멀리 떨어져 있기 때문에, 이 디스플레이 단위 픽셀에 의한 노이즈의 직접적인 영향도 거의 받지 않는다. 따라서 구동전극(10) 상의 지점(A, B, C, G, H, I)은 구동전극(10)에 인가된 펄스트레인과 동일한 전압 파형을 갖는다.
도 8a는 비교예에 따른 터치패널의 구동전극(13)과 감지전극(20)을 도시한 것이다.
도 8a에서는 총 10개의 구동전극(13)이 x축 방향으로 연장되어 있고, 총 7개의 감지전극(20)이 y축 방향으로 연장되어 있다. 구동전극(13)과 감지전극(20)은 적어도 가시광선 영역에서 투명한 전도성 소재로 이루어질 수 있다. 그러나 도 8a에서는 구동전극(13)과 감지전극(20)의 상대적인 위치를 나타내기 위하여, 구동전극(13)과 감지전극(20)의 명암을 다르게 표현하였으며, 구동전극(13)이 감지전극(20)에 의해 가려진 것으로 나타내었는데, 이는 설명의 편의를 위한 것이다.
도 8b는 각각 구동전극(13)만을 따로 분리하여 나타낸 것이다. 구동전극(13)은 직사각형의 판(plate) 형상을 갖는다.
도 9a 내지 도 9k는 디스플레이 단위 픽셀에서 발생한 노이즈가, 비교예에 따른 터치패널에서 전파되는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 0과 Vdrive라는 전압을 주기적으로 갖는 펄스 트레인이 구동전극(13)에 인가된다. 이때, 지점(E)에 대응하는 디스플레이 단위 픽셀에서 임펄스성 노이즈가 시각 t1에 발생한다고 가정하였을 때에, 이 노이즈가 구동전극(13) 상의 지점(A ~ I)에 미치는 영향을 살펴본다.
도 9b는 구동전극(13)에 시간에 따라 인가되는 전압을 나타낸 것이고, 도 9c 내지 도 9k는 각각 구동전극(13) 상의 지점(A ~ I)에서의 전압을 나타낸 것이다. 구동전극(13) 상의 지점(E)은 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 가장 인접한 곳이기 때문에 시각 t1에서의 전압이 Vdrive보다 크다(도 9g 참조). 또한, 구동전극(13) 상의 지점(A, B, C, D, F, G, H, I)은 구동전극(13) 상의 지점(E)으로부터 노이즈가 전파되어 오기 때문에 시각 t1의 직후에 Vdrive보다 큰 전압을 갖는다(도 9b~9f, 9h~9k 참조). 구동전극(13) 상의 지점(A, B, C, D, F, G, H, I)은 임펄스성 노이즈가 발생한 디스플레이 단위 픽셀과 상대적으로 멀리 떨어져 있지만, 구동전극(13) 상의 지점(A, B, C, D, F, G, H, I)들이 구동전극(13) 상의 지점(E)과 인접하여 연결되어 있기 때문에, 이 노이즈의 영향을 모두 받게 된다.
상술한 본 발명의 일 실시예와 비교예를 서로 비교해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 픽셀(X1)에 비해, 비교예에 따른 도 9a의 픽셀(X2)이 그 근처에서 발생한 디스플레이 단위 픽셀 노이즈의 영향을 더 넓은 영역에 걸쳐 받는다. 따라서 본 발명이 일 실시예에 따른 패턴을 사용하는 경우, 용량성 터치입력장치의 터치입력 감지부에 입력되는 신호가 더 높은 신호대잡음비를 가질 수 있음을 이해할 수 있다.
도 6b 내지 도 6k, 그리고 도 9b 내지 도 9k에 관한 설명에서, 임펄스 노이즈가 양(+)의 값을 갖는 것으로 하였으나 음(-)의 값을 갖는 경우에도 비슷한 방식으로 설명될 수 있다.
이한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널을 도 3a, 도 4a, 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 이 터치패널(1)은 제1 방향(x 방향)으로 연장된 한 개 이상의 구동전극(10)과, 제1 방향(x 방향)과 다른 방향(y 방향)으로 연장된 감지전극(20)을 포함할 수 있다. 이때, 한 개 이상의 구동전극(10) 중 적어도 하나의 구동전극(10)은, 제1 방향(x 방향)으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극(111)을 포함하며, 복수 개의 서브전극(111)들은 일측 단부(11)에서 서로 직접 연결되어 있고, 일측 단부(11)들을 제외한 다른 부분에서는 복수 개의 서브전극(111)들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(112)만큼 이격되어 있을 수 있다.
이한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동전극의 패턴을 도 3a, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 이 구동전극(10)의 패턴은 감지전극(20)과 교차 배치되어 터치패널(1)을 형성한다. 이 구동전극(10)의 패턴은, 감지전극(20)의 연장방향(y 방향)과 다른 방향(x 방향)으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극(111)을 포함한다. 이때, 복수 개의 서브전극(111)들은 일측 단부(11)에서 서로 직접 연결되어 있고, 일측 단부(11)들을 제외한 다른 부분에서는 복수 개의 서브전극(111)들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(112)만큼 이격되어 있을 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 도시한 감지전극(20)의 특정 패턴에 의해 제한되는 것은 아니다. 실시예에 따라 감지전극(20)의 패턴은 다양하게 변형될 수 있다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 제1 방향으로 연장된 한 개 이상의 구동전극과, 상기 제1 방향과 다른 방향으로 연장된 감지전극을 포함하는 터치패널로서,
    상기 한 개 이상의 구동전극 중 적어도 하나의 구동전극은, 상기 제1 방향으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극을 포함하며,
    상기 복수 개의 서브전극의 일측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 상기 일측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 상기 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있는,
    터치패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브전극들의 타측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 상기 일측 단부들 및 상기 타측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 상기 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있는,
    터치패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 서브전극 중 제1 서브전극과 제2 서브전극 사이의 제1 갭의 크기와 제3 서브전극과 제4 서브전극 사이의 제2 갭의 크기는 서로 다른, 터치패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 서브전극 중 제1 서브전극과 제2 서브전극 사이의 제1 갭의 크기와 상기 제2 서브전극과 제3 서브전극 사이의 제2 갭의 크기는 서로 다른, 터치패널.
  5. 감지전극과 교차 배치되어 터치패널을 형성하는 구동전극의 패턴으로서,
    상기 감지전극의 연장방향과 다른 방향으로 연장되어 병렬로 배치된 복수 개의 서브전극을 포함하며,
    상기 복수 개의 서브전극의 일측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 상기 일측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 상기 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있는,
    구동전극 패턴.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 서브전극들의 타측 단부들은 서로 직접 연결되어 있고, 상기 일측 단부들 및 상기 타측 단부들을 제외한 다른 부분에서는 상기 복수 개의 서브전극들이 각각 미리 결정된 크기의 갭(gap)만큼 이격되어 있는,
    구동전극 패턴.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터치패널; 및
    상기 한 개 이상의 구동전극을 구동하고, 상기 감지전극으로부터 터치입력신호를 수신하도록 되어 있는 터치패널 제어장치;
    를 포함하는,
    터치패널 모듈.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터치패널;
    상기 한 개 이상의 구동전극을 구동하고, 상기 감지전극으로부터 터치입력신호를 수신하도록 되어 있는 터치패널 제어장치;
    상기 터치패널 제어장치로부터 터치입력신호를 전달받아 하나 이상의 프로그램을 처리하도록 되어있는 프로세서; 및
    상기 프로세서로부터 상기 처리된 프로그램의 결과물을 출력하도록 되어있는 터치 스크린 디스플레이;
    를 포함하는,
    전자장치.

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KR101489754B1 (ko) * 2013-10-08 2015-02-04 (주)멜파스 접촉 감지 장치

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