KR100368688B1 - 터치 패널의 기판 배선 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5선 저항막식의 터치 패널(Touch Panel)에 관한 것으로 더 상세하게는 터치 패널의 기판상에 배열되는 신호 감지용 배선과 신호 인가용 배선 설계를 달리함으로서 넓은 엑티브영역을 부여하고 외형을 축소하여 보다 컴펙트화된 제품을 구현하기 하기 위한 터치 패널의 기판 배선 구조에 관한 것이다.
본 발명의 터치 패널의 기판 배선 구조는, 기판상에 형성된 투명도전막 위에 4개의 X,Y축 전위보상전극이 기판의 X,Y축상으로 배열된 하판과, 상기 하판에 대응되는 투명도전막이 있고 하판에 분포된 전위보상전극을 통해 위치 신호를 감지하기 위해 X,Y축을 따르는 위치 신호인가용 배선과 위치 신호 감지용 배선을 구비하는 상판과, 상기 상판의 신호 인가용배선과 신호감지용배선을 따라 설치되어 신호인가용배선과 하판의 전위보상전극을 서로 연결시키는 접촉단자로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 터치 패널의 비엑티브영역을 축소시키고 엑티브영역은 증가시켜 스크린 면적을 제품 사이즈 증가 없이 확장하여 제품의 컴펙트화가 가능하다.

Description

터치 패널의 기판 배선 구조{Structure of arrangement of signal wire the substrate in touch panel}
본 발명은 5선 저항막식의 터치 패널(Touch Panel)에 관한 것으로 더 상세하게는 터치 패널의 기판상에 배열되는 신호 감지용 배선과 신호 인가용 배선 설계를 달리함으로서 넓은 엑티브영역을 부여하고 외형을 축소하여 보다 컴펙트화된 제품을 구현하기 하기 위한 터치 패널의 기판 배선 구조에 관한 것이다.
개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다.
이러한 입력장치들은 PC의 용도 확대에 따라 인터페이스로서의 입력장치로서 키보드 및 마우스만으로는 제품 대응이 어렵고 보다 간단하고 오조작은 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전했다. 현재는 이러한 입력장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족 시키는 수준을 넘어 고 신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성, 재료나 물질을 포함한 설계및 가공과 관련된 제조 기술 등과 같이 미세한 기술로 관심이 바뀌고 있다.
특히 간단하고, 오조작이 적으며, 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자입력도 가능한 입력장치로서 터치 패널(Touch Panel)이 알려져 있으며, 그에 따른 검출방식, 구조 및 성능 등에 있어서도 자세히 알려져 있다.
간단히 살펴보면, 보통 스페이서에 의해 격리되고 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 두 개의 저항 성분의 시트를 합쳐놓아 구성되는 저항막식(Resistive) 터치 패널(스크린)외에 터치 패널을 방식에 따라 구분하면, 정전용량식(Capacitive ), 초음파식, 광(적외선)센서식, 전자유도식 등이 있으며, 각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있어 장점을 잘 살릴수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다. 선택 기준은 광학적특성, 전기적특성, 기계적특성, 내환경특성, 입력특성등 외에 내구성과 경제성 등도 고려된다.
그중 저항막식은 LCD(Liquid Crystal Display)와의 조합으로 전자수첩, PDA, 휴대용 PC등 입력 기기로서 많이 보급되고 있으며 박형, 소형, 경량 그리고 저소비전력 등에서 다른 방식에 유리한 설계 방식으로 알려져 있다. 저항막식의 검출방식은 메트릭스식과 아날로그식이 있고 기판 재료로서 0.1mm~0.2mm 두께의 필름기판, 0.2mm~2mm 두께의 글래스 기판 및 1mm~2mm 두께의 플라스틱 기판이 있으며 이러한 것들을 조합하여 상/하부 전극으로 구성한다. 그리고 그 전극의 배선에 따라 아날로그 검출방식에서는 4선식, 5선식, 8선식 등으로 다시 구분하고 있다.
본 발명과 관련하여 5선 저항막방식의 아날로그(Analog)형 터치 패널에서 지금까지 잘 알려지지 않았던 유저(User) 요구 특성과 기술적 곤란성(Trouble Shooting)을 중심으로 기본구조, 입력 위치 및 검출원리, 요구특성, 배선설계(Linearity),외관기준 등으로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 저항막방식 터치 패널(10)의 기본구조의 단면도를 나타낸다.
구조적으로는 상부에 놓이는 가동전극판이 되는 상판(20)과 하부에 놓이는 고정전극판이 되는 하판(30)을 투명도전막(22)이 마주보도록 75~200㎛정도의 두께의 접착제(40)에 의해 접합 시킨다. 상판(20)은 입력할 때 손가락이나 펜에 의해 눌리는 압력을 받아 하판(30)과 접촉한다.
상판(20)은 기재로서 신축성이 있는 PET 필름(21) 또는 얇은 글래스가 사용되고 있다. 박판 글래스를 사용하는 목적은 광학적으로 등방성을 갖기 때문에 그 위에 편광판을 붙여 표면반사를 줄이기 위한 것이지만 최근에는 광학 등방성을 갖는 플라스틱 필름을 사용한 것도 제품화되어 있다. 단 코스트면이나 가공이 어려운 점, 물리적 특성면에서 개선할 여지가 많다.
입력 위치 검출 원리는 도 2를 참고로 알 수 있다. 도 2는 동작원리이다.
상판(20)과 하판(30)을 도트 스페이서(50) 사이에 끼워 100~300㎛의 간격으로 대향시켜, 커넥터 테일(Connector Tail)에 의해 입력신호를 추출하는 구조로 되어 있다. 동작은 손가락이나 펜(B)이 입력점A를 누르면 상판(20)과 하판(30)이 접촉된다. 하판(30)의 전극(70)간에 전압 Vx를 인가하면 양전극(70)간의 저항면에 전위 구배가 발생한다. 이 전압을 상판(20)의 전극(80)에서 읽어 컨트롤러를 통해 X축의 입력위치를 계산하여 구한다.
그 다음 상판(20)의 전극(80)간에 전압 Vy를 인가하고, 하판(30)의 전극(70)에서 전압을 읽어 Y축의 위치를 계산하여 입력점A를 디스플레이상에 표시한다. 이것을 고속으로 반복하는 것에 의해 연속적으로 입력위치를 디스플레이상에 표시하고, 문자나 선을 그리는 것이 가능하다.
요구특성은, 터치 패널 탑재 제품의 다용도화에 의하여 유저로부터 요청되는 특성이다. 이것을 충족 시키기 위해서는 터치 패널의 일부 개선을 통해 수용하지만 모두 수용하기는 어렵고 또 저항막 방식의 터치 패널만으로 대응하는 것은 불가능하며, 다양한 요구특성에 적합한 터치 패널의 구성, 검출방식 가운데 최적의 것을 선택할 필요가 생긴다.
요구특성 기준으로 저항막 방식의 터치 패널은 가격, 생산성, 문자 필기 등이 우선되고 있는 민생용도에 적합하다. 내구성, 광학특성, 절연성 등이 중요시되고 있는 산업기기 용도에는 탄성파 방식이 적합한 것과 마찬가지로 그 특성은 모두 유저의 선택과 관련된다.
한편, 디스플레이로서 LCD를 사용하는 케이스가 많지만 LCD도 여러 가지 타입이 있어 제품 용도에 따라 사용이 구분되어 있다. LCD를 분류하기 위해서는 여러 가지 방법이 고려되어 진다. 예를 들어 단색(Monochrome)과 컬러(Color)의 분류, 투과형과 반사형의 분류, 또 구조면으로부터 STN,TFT형으로 분류하는 것이 가능하다. 특히 TFT의 고정세화와 반사형LCD의 컬러화(Color Yield)의 향상은 LCD에 탑재되는 터치 패널의 요구수요를 증가 시켰다.
일반적으로 가시영역 최외주선으로부터 터치 패널의 외주까지의 길이를 비엑티브영역이라고 부른다. 제품의 소형화, 화면의 유효 면적비의 향상이 요구되어지고 있으나, LCD의 비엑티브영역의 길이가 크게 축소되어, 그것에 수반하여 LCD외형 길이보다 크지 않은 어셈블리 구조의 제약으로부터, 터치 패널도 비엑티브영역을 줄이는 것이 당연한 상황으로 되었으나, 전극의 선형성정도(Linearity), 절연쉴드성(Shield)의 저하 문제가 있고, 전자파 및 정전기의 침입이 용이하여 노이즈가 발생하기 쉬운 문제를 안고 있다.
저항막 방식의 터치 패널은 이와 같이 가격, 생산성, 문자 필기 등이 우선되고 있는 민생용도에 적합한 방식이지만 LCD 등에 조화되어 기대하는 성능을 내고 또 다양한 요구수요(요구특성)를 충족시킬 수 있는가의 과제가 남아있다.
특히 저항막방식에서 아날로그 검출 방식으로 적용되는 전극의 배선을 4선식, 5선식, 8선식 등으로 변형한 것은 이러한 다양한 요구특성들을 충족 시키기 위한 기술들로 볼 수 있다.
4선식은 제조는 간단하지만 도전막 손상의 데미지가 크게 나타나고, 5선식은 4선식에 비해 제조는 어렵지만 막질의 균등성이나 데미지에 관계없이 정상적인 작동이 가능하며, 8선식은 4,5선식에 비해 제조는 어렵지만 온도나 습도에 대한 내환경성이 우수한 것과 같이 선식 자체는 나름 대로 장단점이 있다.
본 발명과 관련하여 5선 저항막방식의 터치 패널의 구조 및 동작 그리고 앞서 밝힌 유저의 요구특성을 고려한 종래의 5선 저항막방식의 터치 패널을 4선 저항막방식과 비교하여 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 5선 저항막방식이고 검출방식으로 아날로그 방식을 적용한 터치 패널이다.
5선 저항막방식이고 검출방식으로 아날로그 방식을 적용한 종래의 터치 패널(이하 '터치 패널')은 도 3 내지 도 5와 같다.
5선 저항막방식의 터치 패널(100)은, 전체적으로는 하판(101)에 투명도전막(108)과 4개의 위치 신호 인가용 배선(102)을 외부 시스템 커넥터와 연결하고 또 투명도전막(108) 위에는 X,Y축 전위보상전극(103)(104)을 형성하였다. 상판(105)은 투명도전막(108)과 하판(101)에 분포된 위치 신호를 감지하는 1개의 신호 감지용 배선(106)을 설치하여 외부 시스템 커넥터와 연결 하였다. 특히 X,Y축 위치 신호 인가 기능을 겸하는 전위보상전극 설계를 위하여 하판과 상판에 각각 X,Y축 전위보상전극을 2개씩 배열하는 4선 저항막 방식과는 달리 하판(101)의 네 변을 따라 도 4 및 도 5와 같이 X,Y축 전위보상전극(Sheet Resistance)을 설계하고, 상판(105)에는 위치 신호 감지용 배선(106) 1개를 두는 형태이다.
구체적으로는, 하판(101)에 설계되는 전위보상전극(103)(104)은 도 4와 같이 하부 기판(109)상에 투명도전막(108)을 형성하고 그 투명도전막(108) 위에는 전위보상전극(103)(104)을 하부기판(109)의 네변을 따라 각각 형성한다. 이때 위치 단자 a~d로 구분되는 신호 인가용 배선(104)을 설치하기 위하여 영역 △LA, △LB만큼 투명도전막(108)을 제거하거나 투명도전막(108) 위에 절연막을 형성한다.
또한, 4선 저항막 방식과는 달리 하판(101)에 X,Y축 위치 신호 인가 기능을 동시에 만족 시켜야 하므로 도 4 및 도 5와 같이 전위보상전극(103)(104)을 분리하여 투명도전막(108) 위에 형성시킨다. 따라서 전위보상전극(103)(104)사이의 저항성분은 투명도전막(108)의 전위보상전극(103)(104)과 그 보상전극사이의 틈(Gap)과 인접하는 전극면의 길이의 비에 의해 대부분 결정된다. 이는 전위보상전극(103)(104) 사이의 저항치를 조절하기 위한 설계로서 저항치가 너무 낮을 경우 판넬 전체 저항치가 낮아져 구동회로의 구성 및 소비전력에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 적당한 값으로 설계한다.
특히 X축 좌표를 인식하기 위한 위치 신호 인가용 전위보상전극(103) 설계는 도 4와 같이, A,D단자에 VH를 인가하고 B,C단자에 접지 또는 VL를 하였을 때, 등전위 분포가 X축 방향에 수직하게 분포할 수 있도록 Y축 방향의 보상전극 사이 저항치를 선정하여 설계한다. 또한 Y축 좌표를 인식하기 위치 신호 인가용 전위보상전극(104) 설계는 도 5와 같이 A,B단자에 VH를 인가하고 C,D단자에 접지 또는 VL를 하였을 때, 등전위 분포가 Y축 방향에 수직하게 분포할 수 있도록 X축 방향의 보상전극 사이 저항치를 선정하여 설계한다.
이에 대하여 상판(105)은 도 3과 같이, 상판(105)에 위치 신호 감지용 배선(106) 1개를 두는 형태이다. 위치 신호 감지용 배선(106) 단자에서는 하판(101)에 분포되어 있는 위치 신호만을 감지하는 기능을 가지므로, 전위 형태의 신호를 감지하기 위해 특별히 저저항막 메탈로 배선할 필요는 없다.
상판(105)의 기판(Substrate)은 보통 플렉시블한 재질의 기판을 이용하며 투명도전막(108)은 전위보상전극(Sheet Resistance)값에 관계없이 사용할 수 있으나, 대략 1000Ω/□(면저항)이하의 것이 좋다.
5선 저항막방식의 터치 패널은 이러한 상하판(101)(105)을 합쳐놓은 형태이며 이를 위한 상판(105)과 하판(101)의 합착은 도 2와 같다. 즉 X,Y축 전위보상전극(70)(80)을 상판(20)과 하판(30)에 각각 X,Y축으로 2개씩 배열하고 그 사이에 도트 스페이스(50)를 충진 시킨 뒤 투명도전막(22)이 마주보도록 합착하는 도 2의 4선 저항막방식의 터치 패널의 합착(접합) 구조와 동일하게 5선 저항막방식의 터치 패널도 상판(105)과 하판(101)의 투명도전막(108)이 마주보도록 합착한 형태이다.
엑티브영역에는 도트 스페이서(110)를 도 3과 같이 일정 간격으로 설치하여 두 기판(101)(105)상의 투명도전막(108) 사이의 절연을 도모하고, 엑티브영역을 제외한 영역은 마찬가지로 절연성분의 점착 또는 접착 성분의 물질을 이용하여 두 기판을 합착 시켜 상하판(101)(105) 사이를 절연한다.
이렇게 상하판(101)(105)을 합쳐서 제작된 5선 저항막방식의 터치 패널 동작은 대략 3단계로 접촉과 X,Y축 좌표에 대한 인식을 실행한다.
1단계는 접촉인식이다. 터치 패널(100)을 손가락 또는 펜으로 눌렀을 경우 펜이 터치 패널상에 닿았음을 인식하는 단계로서, 상하판(101)(105) 사이에 전압을 걸어 전류의 있고 없음에 의해 인식을 결정한다.
2단계는 X축 좌표인식이다. 접촉인식에서 인식된 내용에 따라 하판(101)의 투명도전막(108)상에 Y축 방향에 평행한 평등 전계가 분포되고, 손가락 또는 펜에 의해 눌려진 임의의 P점에서의 전위가 접촉저항을 통해 상판(105)에 전달되고, 이는 다시 상판(105)의 P'와 위치 신호 감지용 배선(106) 사이의 투명도전막(108)상을 통하여 위치 신호 감지용 배선(106) 단자에 전달되어 X축 좌표를 인식하게 된다.(도 3 및 도 6 참조)
3단계는 Y축 좌표인식이다. X축 좌표인식에 이어서 하판(101)의 투명도전막(108)상에 X축 방향에 평행한 평등전계가 분포되고, 손가락 또는 임의의 P점에서의 전위가 접촉저항을 통해 상판(105)에 전달되어 Y축 좌표를 인식한다.(도 3 및 도 6 참조)
여기서, 접촉 인식 실행은 손가락 또는 펜이 터치 패널상에 닿았음이 인식되지 않은 경우 일정 간격을 두고 계속해서 실행된다.
일반적인 5선 저항막방식의 터치 패널은 상기와 같은 1~3단계를 거치면서 터치 패널의 상판(105)에 작용되는 압력을 X,Y축 좌표 인식에 따라 이를 디스플레이 한다. 따라서 5선 저항막방식의 터치 패널(100)은 4선 저항막방식과 같이 터치면의 투명도전막 일부 손상에 의한 동작 불능과 같은 문제를 일으키지 않으며, 상판(105)의 일부에 손상이 가더라도 이를 충분히 보상하여 디스프레이할 수 있는 특징을 갖게 되며, 이는 5선 저항막방식의 중요한 요구특성이 된다. 따라서, 5선 저항막방식의 터치 패널(100)은 예를 들면 4선,8선 저항막방식 터치 패널에서 얻을 수 없는 중요한 요구특성의 하나를 충족시킬 수 있는 조건을 갖추고 있다.
5선 저항막식 터치 패널은 중요한 요구특성을 충족 시킬 수 있는데에도 불구하고, 작고 가벼우며 슬림화에 대한 요구특성을 충족 시키기에는 부적합한 구조적 문제를 안고 있다. 그중 기판에 배열되는 위치,압력 그리고 신호감지 및 인가용 배선들의 배열에 의해 기판상의 비엑티브영역을 증가시켜 엑티브영역을 축소시키는 문제를 안고 있다.
도 6은 종래의 하판(101) 설계를 도식적으로 나타낸 것으로, 하판(101)상에는 투명도전막(108)이 있고 그 투명도전막(108)과 접하는 전위보상전극(103)(104)이 X,Y축상으로 배열되어 있으며, 전위보상전극(103)(104)을 따라 신호인가용 배선(102)이 4선 배열된 구조이다. 여기서, 하판(101)에는 4개의 위치 신호 인가용 배선(102)을 설치하기 위하여 최소한의 배선 설치 영역(△LA,△LB)만큼 마진이 고려되어 있다.
도 6을 참고로 엑티브영역의 축소 원인을 설명하면 다음과 같다.
실제 하판(101)의 최대 엑티브가용면적은 a1이지만, 투명도전막(108)과 접촉하는 전위보상전극(103)(104)의 폭△LC와, 그 전위보상전극(103)(104)들의 길이 방향을 따라 배열된 신호인가용 배선(102)들이 차지하는 배선설치영역인 △LA 및 △LB영역의 필요성에 의해 전위보상전극(103)(104)은 그만큼 하판(101)의 안쪽으로 이동된 형상이다.
배선설치영역을 제외하더라도 전위보상전극(103)(104)은 자체 폭인 △LC만큼을 X,Y축상으로 반드시 비엑티브 영역으로 갖는다. 배선설치영역인 △LA 및 △LB가 증가되면 비엑티브영역 a2, a3가 증가된다. 결국 전위보상전극의 폭△LC가 각각 동일하다고 가정하는 경우, 비엑트영역 a2=△LC+△LA이며, 비엑티브영역 a3=△LC+△LB가 된다.
따라서, X,Y축상으로의 비엑트영역 a2,a3의 증가는 엑티브가용면적 a1을 최대한 할용하지 못하는 결과를 낳고 있으며, 이는 터치 패널의 스크린 외형을 커지게 하고 반대로 엑티브 영역을 축소 시키며, 터치 패널 설계에 있어서 경박단소한 제품 구현을 어렵게 하는 문제점의 원인이 되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 5선 저항막방식의 터치 패널의 기판에 배선되는 신호선의 들에 의한 비엑티브영역의 증가에 따르는 문제점을 개선하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 5선 저항막방식의 터치 패널에서 신호선들의 배선 설계를 변경하여 기판상의 가용엑티브영역을 넓은 면적으로 확대하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 5선 저항막방식의 터치 패널의 전체 크기 증가 없이 스크린면적을 확장하여 컴펙트화된 터치 패널을 구현하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은
임의의 기판에 투명도전막을 형성하고 그 투명도전막 위에는 4개의 X,Y축 전위보상전극이 적정 저항치로 조절되어 네 변을 따라 설치되고 신호인가용 배선이 있는 하판과, 상기 하판에 대응되는 투명도전막이 있고 하판에 분포된 전위보상전극을 통해 위치 신호를 감지하는 위치 신호 감지용 배선이 형성된 상판과, 상기 상판과 하판의 투명도전막이 마주보도록 두 기판을 합착할 때 두 기판상의 투명도전막 사이를 절연하기 위해 두 기판의 엑티브영역을 중심으로 투명도전막 사이에 설치된 도트 스페이서로 이루어지는 5선 저항막방식의 터치 패널에 있어서,
상기 터치 패널 기판 배선 구조는,
상기 기판상에 형성된 투명도전막 위에 4개의 X,Y축 전위보상전극이 기판의 X,Y축상으로 배열된 하판과,
상기 하판에 대응되는 투명도전막이 있고 하판에 분포된 전위보상전극을 통해 위치 신호를 감지하기 위해 X,Y축을 따르는 위치 신호인가용 배선과 위치 신호 감지용 배선을 구비하는 상판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이렇게 5선 저항막방식의 터치 패널을 구성하면, 터치 패널의 전체 크기나 사이즈 증가없이 유효 스크린 면적만을 확대하여 적은 부피로 큰 면적의 스크린과 경량화되고 박형화에 유리한 스크린 설계가 가능하다.
도 1은 일반적인 터치 패널의 단면 구조를 나타낸 도면
도 2는 도 1의 작동을 설명하기 위한 것으로
(a)는 입력에서 나타나는 상판의 변위
(b)는 터치 패널의 전극 배치
(c)는 접촉저항 회로
도 3은 일반적인 5선 저항막방식의 터치 패널의 수직 구조
도 4는 도 3의 하판 구조 표면의 예를 보인 도면
도 5는 도 3의 하판 구조 표면의 다른 예를 보인 도면
도 6은 종래 5선 저항막식 터치 패널의 압력 감지 구조 및 그 수직 구조
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널의 수직 구조를 보인 도면
도 8은 본 발명에 따른 상판의 평면도
도 9는 본 발명에 따른 다른 상판의 평면도
도 10은 도 7의 A-A'선 단면도로서, 상하판 접촉 단면도
도 11은 본 발명에 따를 하판의 평면 구조
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200:터치 패널 201:상판
202:하판 203:신호 인가용 배선
204:투명전극 205:접촉단자
206:신호 감지용 배선 207.208:전위보상전극
이하 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널의 수직 구조이다. 도 8은 본 발명에 따른 터치 패널 상판의 평면도 이다. 도 9는 본 발명에 따른 또 다른 터치 패널의 상판 평면도이다. 도 10은 본 발명에 따른 기판 접촉부의 수직 단면 구조를 나타낸다. 도 11은 본 발명에 따라 구성되는 하판 설계의 예이다.
도 8 또는 도 9와 같은 배선 패턴으로 나타나는 본 발명은 5선 저항막방식의 터치 패널(200)에 적용되지만 4선, 8선식에도 제한적으로 적용될 수 있다. 상판(201)상의 투명도전막(204)의 길이방향을 따라 연장된 위치 신호 인가용 배선(203)과, 상하판(201)(202)을 컨텍트시키는 접촉단자(205) 그리고 위치 및 신호감지용 배선(206)을 설계하여 신호를 입력하고 또 전위보상전극(207)(208)들을 통해 X,Y축상으로 위치 신호를 분포시키는 하판(202)과 접촉하여 위치 및 신호 더 나아가 압력을 감지할 수 있도록 신호인가용 배선(203)과 2선의 신호감지용 배선(206)을 함께 배열하여 5선 저항막방식의 터치 패널(200)이 일반적인 기능과는별도로 일정한 요구특성을 나타내도록 한 것이다.
본 발명은 도 8 내지 도 10과 같이 상판(201)의 투명도전막(204)을 따라 a,d단자로 이루어지는 신호 인가용 배선(203)과 e,또는 e,f단자로 된 위치 및 신호감지용 배선(206), 그리고 신호인가용 배선(203) 단자와 위치 및 신호감지용 배선 단자(206) 사이에 단자 b,c로이루어지는 접촉단자(205)가 있는 상판(201), 상판(201)에 대응되는 투명도전막(204)의 네변을 따라 적정저항치로 조절되어 X,Y축상으로 배열된 전위보상전극(207)(208)이 형성된 하판(202), 상판(201)과 하판(202)의 투명도전막(204)이 마주보도록 두 기판을 합착할 때 상판(201)의 접촉단자(205)가 하판(202)의 전위보상적극(208)과 접촉하고 두 기판상의 투명도전막(204) 사이를 절연하기 위해 두 기판의 엑티브영역을 중심으로 투명도전막 사이에 도트 스페이서(209)를 형성하여 완성된다.
본 발명의 구성은 5선 저항막방식의 터치 패널의 일반적인 특성을 존속 시키면서 상판(201)에 모든 배선을 집중시켜 상판(201)을 통해 신호를 인가하고 또 압력을 감지하여 그 압력에 따라 디스플레이를 구현하는 것으로 목표로 설계되었다.
따라서, 상판(201)에는 신호 인가용 배선(203) 및 신호 감지용 배선(206)외에 하판(202)과 접촉하는 접촉단자(205)가 설치되었다.
위치 및 신호감지용 배선(206)이 1선인 경우, 상판(201)의 구체적 배선 구조는, 신호 인가용 배선(203)의 경우 투명도전막(204)의 외곽을 따라 형성하고, 접촉단자(205)는 배선들이 모이는 부분을 중심으로 신호 인가용 배선(203)과 신호감지용 배선(206) 사이 양편으로 형성하며, 위치 및 신호감지용 배선(206)은 배선이 모이는 가운데 자리에 투명도전막(204)과 접촉하게 설치하였다.(도 8의 구성예)
위치 및 신호감지용 배선(206)이 2선인 경우, 상판(201)의 구체적 배선 구조는, 최외곽에 신호인가용 배선(203)을 투명도전막(204)의 양방향을 따라 배열하고, 그 안쪽으로는 접촉단자(205)를 양방향으로 배열하며, 그 접촉단자(205)의 안쪽으로 양방향으로 위치 및 신호 감지용 배선(206)을 배열하되, 한쪽은 마주보는 투명도전막(204)의 한쪽 면에 접촉하고, 다른쪽은 투명도전막(204)의 한쪽 측면부 외곽을 따라 연장되어 측면 모서리부에 접촉되도록 하였다.(도 9의 구성예)
상판(201)에 배열되는 신호 인가용 배선(203), 접촉단자(205) 그리고 위치 및 신호감지용 배선(206)은 외부 시스템과의 접촉의 고려하여 도 8 및 도 9와 같이 한곳에 모이도록 배선을 집중 시키는 것이 바람직하다.
상판(201)과 하판(202)의 접촉 단면은 도 10과 같이, 상하판(201)(202)의 투명도전막(204) 사이에 도트 스페이서(209)가 있고, 하부 투명도전막(204)위에 배열된 전위보상전극(207)(208)과 상판(201)의 신호 인가용 배선이 접촉단자(205)로 접촉한다.
상판(201)의 신호 감지용 배선(206)과 접촉단자(205) 그리고 신호 인가용 배선(203)들은 모두 투명도전막(204)상에서 한곳에 모이도록 양방향 대칭으로 배선을 형성한 특징을 나타낸다.
상판(201)과 하판(202) 그리고 도트 스페이서(209)를 사이에 넣는 합착 공정이나 방법은 일반적인 5선 저항막방식의 터치 패널의 제조 공정으로부터 충분히 응용된다. 전극을 배열하는 형식이나 배선은 어려운 공정이 아니며 상판(201) 공정의단순한 부가만으로 쉽게 얻어진다.
하판(202)의 경우 도 11과 같은 전위보상전극의 배열 구도를 갖는다. 여기서 비엑티브영역a2,a3은 전위보상전극(207)(208)의 폭 △LC만으로 나타나 배선들이 △LA,△LB에 의한 비엑티브영역이 제거된 상태이다.
한편 본 발명에 따른 5선 저항막방식의 터치 패널(200)의 배선을 도 8과 같이 구성하는 경우(1개의 신호 감지용 배선과 4개의 신호 인가용 배선을 구성한 경우), 일반적인 5선 저항막식 터치 패널의 구동과 동일한 구동특성을 얻는다.
도 9와 같이 하는 경우(2개의 위치 및 압력 감지용 배선과 4개의 신호 인가용 배선을 구성하는 경우), 5선 저항막방식의 특성 저하 없이 다양한 표현이 가능하다. 이를 상판의 배선설계 그리고 상판 배선에 의한 감지 방법 등을 중심으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따르는 구동 단계를 도 7 및 도 9를 참고로 설명하면 다음과 같이 나타낸다.
1단계는 터치 패널을 손가락 또는 펜으로 눌렀을 경우, 손가락이나 펜이 터치 패널상에 접촉되었다는 것과 동시에 접촉저항을 측정하는 단계이다.
전류원을 e,b단자에 인가하고 전압을 f,d에서 읽어들여 두 값으로부터 상하판 사이의 접촉저항을 구하여 일정 저항값 이하로 떨어졌을 경우, 펜이 터치 패널(스크린)상에 접촉되었다는 것으로 인식한다. 이때 저항값 크기를 미리 정해둔 기준치에 따라 압력의 크기를 판별한다.
2단계는 1단계에서 터치 패널(스크린)에서 손가락 또는 펜에 의해 눌려졌음을 인식했을 경우 하판(202)의 투명도전막(204)상에 Y축 방향에 평행한 평등 전계가 분포되고, 손가락 또는 펜에 의해 눌려진 임의의 점에서의 전위가 접촉저항을 통해 상판(201)에 전달되고 이는 다시 상판(201)의 위치 신호 감지용 배선(203) 사이의 투명도전막(204)상을 통하여 위치 신호 감지용 배선(203) 단자에 전달되어 X축 좌표를 인식하게 된다.
3단계는 2단계에 이어서 하판(202)의 투명도전막(204)상에 X축 방향에 평행한 평등 전계가 분포되고, 손가락 또는 펜에 의해 눌려진 임의의 점에서의 전위가 접촉저항을 통해 상판(201)에 전달되어 Y축 좌표를 인식하게 된다.
여기서, 1단계 실행시 접촉 저항치로부터 손가락 또는 펜이 터치 패널(스크린)상에 닿았음이 인식되지 않은 경우 일정 시간과 간격을 두고 1단계를 계속해서 실행한다.
이렇게 상하판(201)(202)을 합쳐서 제작된 본 발명의 5선 저항막방식의 터치 패널 동작은 대략 3단계로 접촉과 X,Y축 좌표에 대한 인식을 실행하는데, 접촉인식에 해당하는 1단계에서는 전류원을 e,b단자에 인가하고 전압을 f,d에 읽어들여 두 값으로부터 상하판 사이의 접촉저항을 구하여 일정 저항값 이하로 떨어졌을 경우, 펜이 터치 스크린상에 접촉되었다는 것으로 인식한다. 이때 저항값 크기를 미리 정해둔 기준치에 따라 압력의 크기를 판별할 수 있게 된다.
따라서, 도 9와 같은 배선의 경우, 터치 패널을 손가락 또는 펜으로 눌렀을 때 펜이 터치 패널상에 닿았음을 인식하여 상하판 사이에 전압을 걸어 준 뒤 전류의 있고 없음에 의해 인식을 결정하고, 바로 X,Y축좌표 인식단계(2.3단계)를 실행하는 일반적인 5선 저항막방식과는 상이한 구동특성을 갖게 된다.
상판(201)과 하판(202)의 합착은 도 10과 같이 상판(201)의 신호 감지용 배선(206)과 하판(201)의 전위보상전극(207)(208)의 모서리가 서로 연결된 형태가 된다. 상판(201)과 하판(202)의 접촉단자(205)를 제외한 영역에서는 종래방식과 동일하게 도트 스페이서(209)와 절연 성분의 점착 또는 접착 성분의 물질을 이용하여 두 기판을 합착시켜, 상하판(201)(202) 사이의 절연을 한다. 상하판(201)(202)의 사이에 놓이는 접촉단자(205)부가 접촉하는 부분은 절연성분과 접착성분을 제거하고 얇은 실버(silver)로 합착 시킨다.
이렇게 5선 저항막방식의 터치 패널을 구성하면, 하판(202)에 배설 설계를 하지 않고 전위보상전극(207)(208)만을 배열함으로서 배선에 따른 비엑티브영역을 축소시키고 상대적으로 엑티브영역이 증가되어 터치 패널의 전체 크기나 사이즈 증가없이 유효 스크린 면적만을 확대하여 적은 부피로 큰 면적의 스크린과 경량화되고 박형화에 유리한 스크린 설계가 가능하다.
이와 같이 본 발명은 5선 저항막식의 터치 패널의 기판상에 배열되는 신호 감지용 배선과 신호 인가용 배선 설계를 달리함으로서 넓은 엑티브영역을 부여하고 외형을 축소하여 보다 컴펙트화된 제품을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 터치 패널의 전체 크기나 사이즈 증가없이 유효 스크린 면적만을 확대하여 적은 부피로 큰 면적의 스크린과 경량화되고 박형화에 유리한 터치 패널을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 투명도전막을 형성하고 그 투명도전막 위에는 4개의 X,Y축 전위보상전극이 네 변을 따라 설치된 하판과, 상기 하판에 대응되는 투명도전막이 있고 하판에 분포된 전위보상전극을 통해 위치 신호를 감지하는 위치 신호 감지용 배선이 형성된 상판과, 상기 상판과 하판의 투명도전막이 마주보도록 두 기판을 합착할 때 두 기판상의 투명도전막 사이를 절연하기 위해 두 기판의 엑티브영역을 중심으로 투명도전막 사이에 설치된 도트 스페이서로 이루어지는 5선 저항막방식의 터치 패널에 있어서,
    상기 터치 패널의 기판 배선 구조는,
    상기 기판상에 형성된 투명도전막 위에 4개의 X,Y축 전위보상전극이 기판의 X,Y축상으로 배열된 하판과,
    상기 하판에 대응되는 투명도전막이 있고 하판에 분포된 전위보상전극을 통해 위치 신호를 감지하기 위해 X,Y축을 따르는 위치 신호인가용 배선과 위치 신호 감지용 배선을 구비하는 상판과,
    상기 상판의 신호 인가용배선과 신호감지용배선을 따라 설치되어 신호인가용배선과 하판의 전위보상전극을 서로 연결시키는 접촉단자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉단자가 상판에 배열된 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판의 신호감지용배선과 접촉단자 그리고 신호인가용배선들은 모두 투명도전막상에서 한곳에 모이도록 양방향 대칭으로 배선을 형성한 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호감지용 배선이 1선인 경우, 상기 신호 인가용 배선은 투명도전막의 외곽을 따라 형성하고, 접촉단자는 배선들이 모이는 부분을 중심으로 신호 인가용 배선의 한쪽 내측면에 형성하며, 신호 감지용 배선은 배선이 모이는 가운데 자리에 투명도전막과 접촉하게 설치한 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호감지용 배선이 2선인 경우, 최외곽에 신호 인가용 배선을 양방향으로 배열하여 투명도전막을 따라 배열하고, 그 안쪽으로는 접촉단자를 양방향으로 배열하며, 접촉단자의 안쪽으로 양방향으로 위치 및 압력감지용 배선을 배열하되, 한쪽은 마주보는 투명도전막의 한쪽 면에 접촉하고, 다른쪽은 투명도전막의 한쪽 측면부 외곽을 따라 연장되어 측면 모서리부에 접촉되도록 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판에 배열되는 신호인가용배선과 접촉단자 그리고 위치 및 신호 감지용 배선은 외부 시스템과의 접촉의 고려하여 한곳에 모이도록 배선이 집중된 것을 특징으로 하는 터치 패널의 기판 배선 구조.
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