KR100915655B1 - Touch screen using capacitance sensor - Google Patents
Touch screen using capacitance sensorInfo
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Abstract
본 발명은 정전용량센서를 이용하는 터치스크린에 관한 것으로서, 복수개의 터치구획(15)과, 복수개의 전극라인패턴(21, 22)으로 이루어지며 각 전극라인패턴(21, 22)의 면적비가 터치구획(15)마다 다르도록 설치되는 터치전극(21, 22)과, 터치전극(21, 22)의 접촉에 의한 정전용량변화를 감지하는 정전용량센서(30)와, 정전용량센서(30)가 감지하는 정전용량변화를 통하여 접촉된 터치전극이 위치하는 터치구획의 좌표를 파악하는 콘트롤러(40)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 두 개의 전극을 이용하여 각 터치구획마다 두 개의 전극의 면적비율이 다르도록 함으로써 전극의 수를 증가시키지 않고서도 터치위치를 감지할 수 있다. 본 발명은 두 개의 전극에 한정되지 않고 그 이상의 전극을 사용할 수도 있으며 결국에는 최소 전극수로 최소식별거리를 얻을 수 있게 된다. The present invention relates to a touch screen using a capacitive sensor, comprising a plurality of touch compartments (15) and a plurality of electrode line patterns (21, 22), wherein the area ratio of each electrode line pattern (21, 22) is a touch compartment. The capacitive sensor 30 and the capacitive sensor 30 for detecting the change in capacitance caused by the touch of the touch electrodes 21 and 22, the touch electrodes 21 and 22, and the capacitive sensor 30 are installed to be different for each of the 15. It characterized in that it comprises a controller 40 for grasping the coordinates of the touch compartment in which the touch electrode is contacted through the capacitance change. According to the present invention, by using two electrodes so that the area ratio of the two electrodes is different for each touch compartment, the touch position can be detected without increasing the number of electrodes. The present invention is not limited to two electrodes, but more than one electrode can be used, and eventually the minimum identification distance can be obtained with the minimum number of electrodes.
Description
본 발명은 터치스크린에 관한 것으로서, 특히 정전용량센서를 이용하는 터치스크린에 관한 것이다. The present invention relates to a touch screen, and more particularly to a touch screen using a capacitive sensor.
도 1은 종래의 매트릭스 형태의 전극 배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 정전용량 방식은 다른 방식에 비해 도 1과 같이 매트릭스 형태로 전극이 연결되어 터치되는 지점을 간단한 계산으로 알아낼 수 있기 때문에 최근 휴대폰 등에서 정전용량방식을 이용하는 터치스크린이 크게 부각되고 있다.1 is a view for explaining a touch screen having a conventional electrode arrangement in the form of a matrix. The capacitive type touch screen using a capacitive type has recently been widely highlighted in mobile phones, because the capacitive type can find out the point where the electrodes are connected and touched in a matrix form as shown in FIG. 1 by a simple calculation.
도 1과 같은 매트릭스 전극에서는 가로전극의 위치와 세로전극의 위치를 알아내어 터치된 지점의 좌표를 얻으므로 7 X 7 = 49 개의 좌표를 파악할 수 있다. 즉, 가로 7등분하여 각각의 패턴에서 독립적으로 터치를 인식하기 위해서는 가로로 7개의 전극을 필요로 하며 세로도 같은 원리로 필요한 전극의 수가 계산되어진다. 따라서 도 1과 같이 매트릭스 형태로 전극을 배치하기 위해서는 최소식별거리(resolution)가 작아짐에 비례하여 더 많은 전극이 사용되어야 하는 단점이 있다. In the matrix electrode as shown in FIG. 1, since the position of the horizontal electrode and the position of the vertical electrode are obtained to obtain coordinates of the touched point, 7 X 7 = 49 coordinates can be identified. That is, in order to recognize the touch independently in each pattern by dividing into seven horizontally, seven electrodes are required horizontally, and the number of required electrodes is calculated on the same principle as vertically. Therefore, in order to arrange the electrodes in a matrix form as shown in FIG. 1, more electrodes must be used in proportion to a smaller minimum resolution.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 최소의 전극수로 최소식별거리를 얻을 수 있는 터치스크린을 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention is to provide a touch screen that can obtain a minimum identification distance with a minimum number of electrodes.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치스크린은, 동일한 크기의 터치구획이 바둑판 모양으로 반복배치는 터치스크린에 관한 것으로서, 구체적으로, 서로 나란하게 설치되는 복수개의 터치전극; 상기 터치전극에의 접촉에 의한 정전용량변화를 감지하는 정전용량센서; 및상기 정전용량센서가 감지하는 정전용량변화를 통하여 접촉이 이루어지는 상기 터치구획의 좌표를 파악하는 콘트롤러; 를 구비하되, 상기 터치전극은 서로 나란하게 마주보게 설치되는 제1전극라인패턴과 제2전극라인패턴을 한 세트로 포함하여 이루어지며, 상기 제2전극라인패턴을 바라보는 상기 제1전극라인패턴의 대향면에는 상기 제1전극라인패턴의 라인을 따라갈수록 점점 면적이 커지는 제1전극라인 돌출부가 복수개 형성되고, 상기 제1전극라인패턴을 바라보는 상기 제2전극라인패턴의 대향면에는 상기 제2전극라인패턴의 라인을 따라갈수록 점점 면적이 작아지는 제2전극라인 돌출부가 복수개 형성되어, 상기 터치전극의 시작부분에서는 상기 제1전극라인패턴의 가장 작은 돌출부와 상기 제2전극라인패턴의 가장 큰 돌출부가 엇갈려 맞물리고, 상기 터치전극의 끝부분에서는 상기 제1전극라인패턴의 가장 큰 돌출부와 상기 제2전극라인패턴의 가장 작은 돌출부가 엇갈려 맞물리도록, 상기 터치구획마다 상기 제1전극라인패턴의 돌출부와 제2전극라인패턴의 돌출부의 맞물림이 이루어지되, 상기 터치전극의 끝부분에 형성되는 제1전극라인패턴의 돌출부는, 어느 한쪽 방향으로 인접하여 위치하는 다른 터치전극의 시작부분에 형성되는 제1전극라인패턴의 돌출부보다 면적이 작아서, 상기 각각의 터치구획마다 상기 제1전극라인패턴과 제2전극라인패턴의 면적비가 다르도록 설치되는 것을 특징으로 한다. Touch screen according to the present invention for achieving the above technical problem, relates to a touch screen repeatedly arranged in the form of a check block of the same size, specifically, a plurality of touch electrodes are installed in parallel with each other; A capacitive sensor for detecting a change in capacitance caused by contact with the touch electrode; And a controller configured to determine the coordinates of the touch compartment where contact is made through a change in capacitance sensed by the capacitive sensor. The touch electrode may include a first electrode line pattern and a second electrode line pattern that are installed to face each other in parallel to each other, and include the first electrode line pattern facing the second electrode line pattern. A plurality of first electrode line protrusions are formed on the opposite surface of the first electrode line pattern, the area of the first electrode line pattern gradually increasing along the line of the first electrode line pattern, and the second surface of the second electrode line pattern facing the first electrode line pattern. A plurality of second electrode line protrusions are gradually formed along the lines of the two-electrode line pattern, and the smallest protrusion of the first electrode line pattern and the smallest of the second electrode line pattern are formed at the beginning of the touch electrode. Large protrusions intersect, and at the end of the touch electrode, the largest protrusion of the first electrode line pattern and the smallest protrusion of the second electrode line pattern In order to interlock with each other, the protrusion of the first electrode line pattern and the protrusion of the second electrode line pattern are engaged with each touch section, and the protrusion of the first electrode line pattern formed at the end of the touch electrode is either one. The area of the first electrode line pattern is smaller than the protrusion of the first electrode line pattern formed at the beginning of the other touch electrodes adjacent to each other in the direction, so that the area ratio of the first electrode line pattern and the second electrode line pattern is different for each touch section. It is characterized by being installed.
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이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예들에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art may make many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to these embodiments.
[실시예 1]Example 1
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 패널(10)은 복수개의 터치구획(15)으로 구분되어지며 각 터치구획(15)에는 터치전극(21, 22)이 배치된다. 터치전극(21, 22)은 제1전극라인패턴(21)과 제2전극라인패턴(22)으로 이루어지며 각 터치구획(15)마다 제1전극라인패턴(21)과 제2전극라인패턴(22)의 면적비가 다르도록 배치된다. 좁은 공간에서 이렇게 면적비가 다르도록 하기 위해서는 제1전극라인패턴(21)과 제2전극라인패턴(22)이 서로 엇갈려 맞물리는 형태로 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제2전극라인패턴(22)을 바라보는 제1전극라인패턴(21)의 대향면에는 밑으로 내려갈수록 면적이 커지는 제1전극라인 돌출부가 복수개 형성되며, 제1전극라인패턴(21)을 바라보는 제2전극라인패턴(22)의 대향면에는 밑으로 내려갈수록 면적이 작아지는 제2전극라인 돌출부가 복수개 형성된다. 터치구획(15)마다 제1전극라인 돌출부와 제2전극라인 돌출부의 맞물림이 이루어진다. 이 때 터치전극의 시작부분 즉, 윗부분에서는 제1전극라인패턴(21)의 가장 작은 돌출부와 제2전극라인패턴(22)의 가장 큰 돌출부가 엇갈려 맞물리고, 터치전극의 끝부분, 즉 아랫부분에는 제1전극라인패턴(21)의 가장 큰 돌출부와 제2전극라인패턴(22)의 가장 작은 돌출부가 엇갈려 맞물리게 된다. 맨왼쪽에 있는 제1전극라인패턴(21)의 맨 아래에 위치하는 제1전극라인 돌출부의 면적은 그 오른쪽 옆에 위치하는 제1전극라인패턴(21)의 맨 위에 위치하는 제1전극라인 돌출부의 면적보다 작다. 이러한 구성을 취해야만 각 터치구획마다 제1전극라인패턴(21)과 제2전극라인패턴(22)의 면적비를 달리할 수 있기 때문이다. 2 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the panel 10 is divided into a plurality of touch compartments 15, and touch electrodes 21 and 22 are disposed in each touch compartment 15. The touch electrodes 21 and 22 are formed of the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern 22, and the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern (for each touch compartment 15). It is arranged so that the area ratio of 22) is different. In order to allow the area ratio to be different in a narrow space, it is preferable that the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern 22 are arranged to be interlaced with each other. In detail, a plurality of first electrode line protrusions are formed on the opposite surface of the first electrode line pattern 21 facing the second electrode line pattern 22, the first electrode line protrusion having a larger area toward the bottom thereof. A plurality of second electrode line protrusions are formed on the opposing surface of the second electrode line pattern 22 facing the bottom surface thereof. The first electrode line protrusion and the second electrode line protrusion are engaged with each touch compartment 15. At this time, the smallest protrusion of the first electrode line pattern 21 and the largest protrusion of the second electrode line pattern 22 are interlocked with each other at the beginning of the touch electrode, that is, the upper portion thereof, and the end of the touch electrode, that is, the lower portion thereof. The largest protrusion of the first electrode line pattern 21 and the smallest protrusion of the second electrode line pattern 22 are interlaced with each other. The area of the first electrode line protrusion located at the bottom of the first electrode line pattern 21 on the left side is the first electrode line protrusion located on the top of the first electrode line pattern 21 located at the right side thereof. Smaller than the area of This is because the area ratio of the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern 22 can be changed for each touch section only by the above configuration.
터치구획(15)에 터치가 이루어지는 경우 제1전극라인패턴(21)과 제2전극라인패턴(22)의 면적에 비례하는 정전용량값이 정전용량센서(30)로 입력되므로 각 터치구획(15)의 터치에 대하여 2개의 전극라인패턴(21, 22)에 의해 정전용량센서(30)에 전달되는 정전용량의 변화가 터치구획(15)마다 모두 달라진다. 따라서 콘트롤러(40)는 정전용량센서(30)에서 감지하는 정전용량변화를 통하여 어느 터치구획(15)에서 터치가 이루어졌는가를 파악할 수 있게 된다. When touch is made to the touch compartment 15, capacitance values proportional to the areas of the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern 22 are input to the capacitive sensor 30, so that each touch compartment 15 is applied. The change in the capacitance delivered to the capacitive sensor 30 by the two electrode line patterns 21 and 22 with respect to the touch of the Hg varies with each touch compartment 15. Therefore, the controller 40 can determine which touch section 15 is touched through the capacitance change detected by the capacitive sensor 30.
도 1과 같이 49개의 터치 구획을 가지려면 14개의 전극이 필요하지만, 도 2와 같이 본 발명에 따른 터치전극(21, 22)의 패턴을 사용하면 49개의 터치구획을 얻고자 할 때에도 2개의 전극만 있으면 된다. 따라서 최소인식거리(resolution)를 구현하는데 있어 효율적으로 전극 수를 줄일 수 있으며 전극의 수가 감소하는 만큼 전극 연결선의 배선이 줄어들게 된다. 또한 전극의 개수가 줄어드는 만큼 정전용량변화를 감지하고 터치위치를 계산하는 센서의 역할을 줄일 수 있어 경제적으로 바람직하다. 14 electrodes are required to have 49 touch compartments as shown in FIG. 1, but when using the patterns of the touch electrodes 21 and 22 according to the present invention as shown in FIG. All you need is Therefore, the number of electrodes can be efficiently reduced in implementing the minimum resolution, and the wiring of the electrode connection line is reduced as the number of electrodes decreases. In addition, as the number of electrodes decreases, it is economically desirable to reduce the role of a sensor that senses capacitance change and calculates a touch position.
[실시예2]Example 2
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 터치전극이 2개의 전극라인패턴으로 이루어지는 경우를 도시하였지만 여기에 한정되지 않고 그 이상의 개수인 경우에도 본 발명의 범주에 포함된다. 도 3은 터치전극이 3개의 전극라인패턴(21, 22, 23)으로 이루어지는 경우를 도시한 것이다. 제1전극라인패턴(21) 및 제2전극라인패턴(22) 외에 제3전극라인패턴(23)을 같은 층에 터치구획마다 면적비가 다르도록 추가로 설치하면 위치판단정보가 늘어나게 되어 보다 확실하게 터치 구획을 찾아낼 수 있다. 3 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a second embodiment of the present invention. Although FIG. 2 illustrates a case in which the touch electrode is formed of two electrode line patterns, the present invention is not limited thereto and is included in the scope of the present invention even if the number is greater than this. 3 illustrates a case where the touch electrode is composed of three electrode line patterns 21, 22, and 23. In addition to the first electrode line pattern 21 and the second electrode line pattern 22, if the third electrode line pattern 23 is additionally installed in the same layer so that the area ratio is different for each touch section, the position determination information increases, thereby making it more reliable. You can find the touch block.
[실시예4]Example 4
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같은 구성으로도 이차원적 좌표를 파악하는 데 충분하지만, 경우에 따라서는 도 4와 같이 층간절연층(50)에 의해 분리되는 하부층(71)과 상부층(72) 각각에 도 2와 같이 터치전극을 설치하여 이중층 구조를 취함으로써 최소식별거리를 최소화할 수도 있다. 상부층(72) 상에는 상부절연층(60)이 덮여진다.4 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a third embodiment of the present invention. Although the configuration as shown in FIG. 2 is sufficient to grasp the two-dimensional coordinates, in some cases, as shown in FIG. 2, the lower layer 71 and the upper layer 72 separated by the interlayer insulating layer 50 as shown in FIG. 4. The minimum identification distance may be minimized by providing a double layer structure by installing a touch electrode. The upper insulating layer 60 is covered on the upper layer 72.
[실시예5]Example 5
도 5 및 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5 및 도 6은 도 4의 구성에서 하부층(71)에 형성되는 터치전극과 상부층(72)에 형성되는 터치전극의 배치방향이 서로 직교되도록 한 것이다. 그러면 예컨대 하부층(71)으로는 X축 좌표를 파악하고 상부층(72)으로는 Y축 좌표를 파악할 수 있다. 5 and 6 are views for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a fourth embodiment of the present invention. 5 and 6 are arranged so that the arrangement direction of the touch electrode formed on the lower layer 71 and the touch electrode formed on the upper layer 72 is orthogonal to each other in the configuration of FIG. 4. For example, the lower layer 71 may grasp the X-axis coordinates, and the upper layer 72 may grasp the Y-axis coordinates.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 두 개의 전극라인패턴을 이용하여 각 터치구획마다 두 개의 전극라인패턴의 면적비율이 다르도록 함으로써 전극의 수를 증가시키지 않고서도 터치위치를 감지할 수 있다. 본 발명은 두 개의 전극라인패턴에 한정되지 않고 그 이상의 전극라인패턴을 사용할 수도 있으며 결국에는 최소 전극수로 최소식별거리를 얻을 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, by using two electrode line patterns, the area ratios of the two electrode line patterns are different for each touch section, so that the touch position can be detected without increasing the number of electrodes. The present invention is not limited to two electrode line patterns, and more than one electrode line pattern may be used, and eventually, the minimum identification distance can be obtained with the minimum number of electrodes.
도 1은 종래의 매트릭스 형태의 전극 배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면;1 is a view for explaining a touch screen having a conventional matrix electrode arrangement;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면;2 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면;3 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a second embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면;4 is a view for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a third embodiment of the present invention;
도 5 및 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 전극배치를 가지는 터치스크린을 설명하기 위한 도면들이다. 5 and 6 are views for explaining a touch screen having an electrode arrangement according to a fourth embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명><Description of reference numbers for the main parts of the drawings>
10: 패널 15: 터치구획10: Panel 15: Touch Compartment
21, 22, 23: 전극라인패턴 30: 정전용량센서21, 22, 23: electrode line pattern 30: capacitive sensor
40: 콘트롤러 50: 층간절연층40: controller 50: interlayer insulating layer
60: 상부절연층 71: 하부층60: upper insulating layer 71: lower layer
72: 상부층72: top layer
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