KR100944519B1 - 터치패널센서 - Google Patents

Abstract

신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는 기판, 기판 상에 형성되어 신체 일부의 접근 또는 접촉에 의해서 정전용량이 변화하는 저항전극패턴부, 및 저항전극패턴부보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되는 신호전극패턴부를 포함하며, 신호전극패턴부는 저항전극패턴부 상에 형성된다. 이에, 신호전극패턴부를 이용하여 정전용량의 변화에 의해서 발생한 신호를 비교적 손실 없이 전달할 수가 있다.

저항전극패턴부, 신호전극패턴부, 터치패널센서

Description

터치패널센서 {TOUCH PANEL SENSOR}

본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 평판 상에서 손가락의 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있는 터치패널센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린에서 ITO 박막 필름을 설명하기 위한 평면도이며, 도 2는 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린 작동 메커니즘을 설명하기 위한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치 스크린은 손가락의 접점을 전기적으로 감지한다. 손가락은 전기가 통할 수 있는 일종의 도체로서, 손가락이 전극에 가깝게 접근하게 되면 전극과 손가락 사이에 전하가 모이게 될 수 있다. 전하가 모이게 되면서, 손가락과 전극 사이의 정전용량 또는 전기용량을 측정하는 것이 가능하게 되는데, 이 현상을 이용하여 손가락의 터치를 간접적으로 감지할 수가 있다.

또한, 터치 스크린은 배면의 액정모니터 또는 기타 디스플레이를 가려서는 안되기 때문에, 터치 스크린의 전극은 전기가 흐르면서 투명한 투명 전극 소재, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 소재로 형성될 수가 있다.

도 1 의 (a)에는 세로 방향(y축 방향)으로 배향된 투명 전극 패턴이 도시 되 어 있다. 세로로 배향된 투명 전극 패턴은 투명 플라스틱 시트나 유리 등의 소재로 제공되는 투명 필름(11) 상에 형성되며, 투명 전극 패턴은 균일 간격으로 형성된 제1 노드 패턴(12) 및 제1 노드 패턴(12)을 세로로 연결하는 제1 연결 패턴(13)으로 형성이 되어 있다.

또한, 도 1의 (b)에는 가로 방향(x축 방향)으로 배향된 투명 전극 패턴이 도시되어 있으며, 역시 투명 필름(14) 상에 가로로 배향된 투명 전극 패턴이 형성되고, 이 투명 전극 패턴은 역시 균일 간격으로 형성된 제2 노드 패턴(15) 및 제2 노드 패턴(15)을 가로로 연결하는 제2 연결 패턴(16)으로 형성되어 있다.

일반적으로 종래의 터치 스크린은 (a)의 ITO 투명 시트와 (b)의 ITO 투명 시트를 상하로 접착하여 형성할 수가 있다. 이렇게 두 투명 시트가 접착이 된 구조가 도 1의 (c)에 나타나 있다.

도면에 도시되어 있듯이 가로 방향의 제2 노드 패턴(15)과 세로 방향의 제1 노드 패턴(12)이 서로 엇갈리게 위치하며, 각각의 전극을 잇는 미세한 연결 패턴들은 상하 교차하는 구조(18)를 갖는다. 이들 연결 패턴은 투명 시트 등에 의해서 분리되어 있다.

도 1의 (c)에 도시된 터치 스크린 구조에 따르면, 터치된 위치에 따라 가로 및 세로로 배향된 투명 전극 패턴의 신호 세기가 달라지며, 이들 신호 세기에 따라 가로 및 세로의 좌표를 계산할 수가 있다.

구체적으로, 도 2 에 도시된 바와 같이 터치 스크린(21)에 손가락이 접촉되는 지점(22)의 위치는 터치 스크린(21)에 손가락이 접촉됨으로써 변화하는 가로 및 세로로 배향된 투명 전극 패턴 각각의 신호 세기(23, 24)를 측정하여 가로 및 세로 좌표를 결정한 후에, 가로 및 세로의 좌표 방향의 교차점(25)으로 산출된다.

여기서, 손가락이 접촉되는 지점(22)에 위치하는 투명 전극 패턴에서 발생한 정전용량의 변화에 의해서 발생한 전기적 신호는 투명 전극 패턴을 통해서 신호 세기를 측정하거나, 좌표를 결정하는 제어부로 전달되게 된다. 다만, ITO(Indium Tin Oxide) 재질을 이용한 투명 전극 패턴은 비록 도전성 재질이기는 하지만 일반적인 금속에 비해서 저항계수가 큰 편이다.

또한, 투명 전극 패턴의 저항에 의한 신호의 손실은 전극 패턴의 면적과 길이에 비례하기 때문에 터치 스크린의 전체적인 크기가 제한되는 문제점들이 지적되고 있다.

본 발명은 비교적 저항계수가 큰 전극을 사용하여도 미약한 신호를 용이하게 감지할 수 있는 신호 감지도가 뛰어난 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 비교적 저항계수가 큰 전극을 사용하여도 면적의 제한이 적은 터치 스크린을 구현할 수 있는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명은 비교적 저항이 큰 투명한 저항 전극을 사용하더라도 신호 감지도가 뛰어나며, 면적의 제한이 적으며, 터치 스크린의 투명도 및 선명도에 큰 영향을 주지 않는 터치패널센서를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는 기판, 저항전극패턴부, 및 신호전극패턴부를 포함한다.

기판 상에 위치하여 신체의 접근 또는 접촉에 의해서 정전용량이 변화하는 저항전극을 포함하는 저항전극패턴부에서 발생한 전기적인 신호가 저항전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되는 신호전극을 포함하는 신호전극패턴부를 따라서 이동함으로써, 저항에 의한 신호 감쇄가 적어 미약한 신호의 전달이 용이하며, 저항전극패턴부의 저항에 의한 터치 스크린의 면적 제한이 적다.

여기서 터치패널센서는 터치 스크린이나 일반 터치 패드 등의 용도로 사용될 수 있으며, 터치 스크린으로 사용되는 경우 기판은 투명 재질의 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 투명 재질을 사용하지 않더라도 절연 특성의 기판을 이용하여 노트북에 사용되는 터치 패드나 스타일러스팬을 이용한 포인팅 장치에 사용될 수도 있다.

저항전극패턴부 역시 기판과 마찬가지로 터치패널센서의 사용처에 따라서 투광성을 고려하여 그 소재를 선택할 수 있다. 구체적으로, 저항 전극의 투광성이 요구되지 않는 경우에는, 저항 전극의 소재로써 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있으며, 저항 전극의 투광성이 요구되는 경우에는, 저항 전극의 소재로써 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용할 수 있다.

저항 전극의 소재로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용할 경우에, 이러한 소재는 비록 도전성 재질이기는 하지만 일반적인 금속에 비해서 저항계수가 큰 편이기 때문에, 미약한 신호를 수신하거나, 저항 전극의 길이가 길어지는 경우, 또는 저항 전극의 면적이 넓어지는 경우에는 신호의 손실이 커지거나 상쇄되는 문제점들이 발생될 수 있으나, 신호전극패턴부를 금속재질로 사용하여 그 상부에 제공함으로써, 이를 해결할 수 있다.

본 발명의 터치패널센서는 비교적 저항계수가 큰 저항 전극을 사용하여도 저항 전극보다 저항 계수가 작은 신호전극을 저항 전극 상에 더 형성함으로써, 신호 전달이 용이하며, 이에 기존에 저항 전극의 저항에 의해서 한정되던 터치 스크린의 면적의 제한으로부터 자유롭다.

본 발명의 터치패널센서는 비교적 저항계수가 큰 투명 저항 전극을 사용하더라도, 투명한 저항 전극 상에 금속재질의 신호 전극을 더 제공함으로써, 신호 감지도가 뛰어나며, 기존에 저항 전극의 저항에 의해서 한정되던 터치 스크린의 면적의 제한으로부터 비교적 자유로울 뿐만 아니라, 투명 터치 스크린을 구현함에 있어서 투명도 및 선명도에 큰 영향을 받지 않는다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명은 터치 스크린에 사용되어 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 관한 것이다.

실시예1

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 3을 참조하면, 터치패널센서는 투명 시트(101)를 포함하며, 투명시트(101)는 기판(110), 저항전극패턴부(120), 및 신호전극패턴부(130)를 포함한다.

기판(110)의 소재로는 투명 플라스틱 시트나 유리 등의 절연성 소재를 사용 할 수 있으며, 얇은 필름 형태로 제공된다.

저항전극패턴부(120)는 기판(110) 상에 세로 방향(y축 방향)으로 배향 형성되어 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 복수개의 저항전극(121)을 포함하며, 저항전극패턴부(120)의 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 도전성 투명재질을 사용한다.

이때, 저항전극패턴부(120)를 구성하는 복수개의 저항전극(121)은 연결 패턴(122)에 의해서 세로 방향으로 전기적으로 연결되며, 일 열을 구성하는 저항전극(121)들과 연결 패턴(122)은 일체로 형성될 수 있다.

또한, 저항전극패턴부(120)를 구성하는 각각의 저항전극(121)과 연결 패턴(122)의 상면에는 복수개의 저항전극(121) 중 동일한 라인에 위치하는 저항전극(121)을 전기적으로 연결하도록 라인 형태로 제공되되 그 폭은 저항전극(121)과 연결 패턴(122)의 폭보다 좁게 형성되는 복수개의 신호전극(131)을 포함하는 신호전극패턴부(130)가 형성된다.

이때, 신호전극패턴부(130)의 저항계수는 저항전극패턴부(120)의 저항계수 보다 낮은 재질로 형성되며, 구체적으로 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.

상술한 신호전극패턴부(130)는 전기 전도성이 뛰어나지만, 비투광성으로 배면의 액정모니터 또는 기타 디스플레이로부터 조사되는 빛을 일부 가릴 수 있으나, 그 폭이 매우 작기 때문에 사실상 사용자가 인식할 수 없으며, 또한 본 발명에 따른 터치패널센서가 적용된 디스플레이의 사용 중에 디스플레이로부터 조사되는 빛 의 산란 및 굴절 특성으로 인하여 터치패널센서의 표면으로 드러나는 조도는 거의 일정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 신호전극패턴부(130)는 세로방향으로 일 열을 구성하는 저항전극(121)과 연결 패턴(122) 상면에 일체로 형성되는 직선 형상으로 제공되어 있으나, 경우에 따라서 저항전극의 외곽을 따라 형성되는 비직선 형상으로도 제공될 수도 있으며, 한 줄 이상의 신호전극(131)이 일 열을 구성하는 저항전극(121)과 연결 패턴(122) 상면에 형성되도록 신호전극패턴부(130)를 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 터치패널센서는 상술한 바와 같은 투명 시트(101)를 두 장 상하로 접착하여 형성할 수가 있다. 구체적으로, 기판(110) 상에 저항전극패턴부(120) 및 신호전극패턴부(130)의 배열이 세로 방향(y축 방향)으로 배향된 것과, 저항전극패턴부(120) 및 신호전극패턴부(130)의 배열이 가로 방향(x축 방향)으로 배향된 것을 서로 포개어 형성할 수 있다. 이렇게 두 장의 투명 시트(101)를 접합하면, 가로 방향의 제1 저항 전극(121)과 세로 방향의 제2 저항 전극(121)은 서로 엇갈리게 위치하며, 각각의 전극을 잇는 제1 연결 패턴(122) 및 제2 연결 패턴(122) 들은 상하 교차하는 구조를 가지며, 이들 연결 패턴은 투명 시트 등에 의해서 전기적으로 분리될 수 있다.

이러한 터치패널센서 구조에 따르면, 터치된 위치에 따라 가로 및 세로로 배향된 투명한 저항전극패턴부(120)의 신호 세기가 달라지며, 이들 신호 세기에 따라 가로 및 세로의 좌표를 계산할 수가 있다.

구체적으로, 터치패널센서에 손가락이 접촉되는 지점의 위치는 터치패널센서에 손가락이 접촉됨으로써 변화하는 가로 및 세로로 배향된 투명한 저항전극패턴부(120) 각각의 신호 세기를 측정하여 가로 및 세로 좌표를 결정한 후에, 가로 및 세로의 좌표 방향의 교차점으로 산출할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 터치패널센서의 제조과정을 설명한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 기판(110) 상에 복수개의 저항전극(121)을 포함하는 저항전극패턴부(120)를 형성한다.

이때, 저항전극(121)은 ITO, IZO와 같은 소재의 투명한 전도체를 기판(110)의 표면에 전체적으로 소정의 두께로 형성시킨 후에, 감광막을 이용한 사진식각과정 및 에칭을 통해서 도 4에 도시된 패턴을 가지는 저항전극패턴부(120)를 형성할 수 있다.

그 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 소정 두께의 불투명한 금속 재질을 이용하여 저항전극패턴부(120)가 형성되어 있는 기판(110) 상에 금속층(140)을 형성한다.

그 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 소정 두께로 감광막(150)을 골고루 도포한다. 도포된 감광막(150)은 사진식각과정에 의해서 제작자가 원하는 패턴대로 패너팅될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하여 사진식각과정에 의해서 감광막을 패터닝하는 과정을 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 감광막(150)은 본 실시예와 같이 포지티브 타입의 감광막(150)을 사용하는 경우에 마스크(160)의 투광영역을 통해서 레이저와 같은 빛에 노출시키는 노광을 수행한다. 그 후에, 노광되지 않은 부분의 감광막(150)을 제거하면 도 8과 같이 소정의 패턴으로 패터닝된 감광막(155)이 형성된다.

그 후에, 에칭(etching)을 통하여 감광막(150)이 남아있지 않은 부분의 금속층(140)을 제거하고, 패터닝된 감광막(155)을 제거함으로써, 도 9에 도시된 바와 같은, 신호전극패턴부(130)를 형성할 수 있다.

실시예2

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 10을 참조하면, 터치패널센서는 시트(210), 및 시트(210) 상에 형성된 수직 노드 패턴부(221~228)들을 포함하는 저항전극패턴부(220), 및 수직 노드 패턴부(221~228) 상에 형성된 신호전극(231, 232)들을 포함하는 신호전극패턴부(230)를 포함한다. 수직 노드 패턴부(221~228)는 상하로 배열되며, 각 배열에 의해서 제공되는 패턴부의 라인이 대략 6개 정도 제공된다.

수직 노드 패턴부(221~228)는 각각 제1 수직 노드 패턴(221a, 222a) 및 제2 수직 노드 패턴(221b, 222b)을 포함한다. 세로로 이어진 하나의 일렬을 기준으로 수직 노드 패턴부(221~228)는 마름모 또는 사각형 형태로 제공될 수 있으며, 서로 마주보는 변을 기준으로 위에서부터, 제1 수직 노드 패턴과 제2 수직 노드 패턴으 로 분할된다. 이때 제1 수직 노드 패턴과 제2 수직 노드 패턴은 위에서부터 높이(d:D)의 비율이 (1:8), (2:7), (3:6), (4:4), (5:4), (6:3), (7:2), (8:1)로 변화하며, 이에 따라 양 패턴 간의 면적비도 높이 비율에 따라 변경된다.

제1 수직 노드 패턴(221a, 222a)은 제1 수직 연결 패턴(229a)에 의해 상하로 연결되어 있으며, 가장 위에 위치한 제1 수직 노드 패턴에서부터 면적이 단계적으로 증가한다. 반대로 제2 수직 노드 패턴(221b, 222b)은 제2 수직 연결 패턴(229b)에 의해 상하로 연결되어 있으며, 가장 위에 위치한 제2 수직 노드 패턴에서부터 면적이 단계적으로 감소한다.

본 실시예에 따른 시트(210)는 투명 재질의 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 또는 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 투명 재질을 사용하지 않더라도 절연 특성의 기판을 이용하여 노트북에 사용되는 터치 패드나 스타일러스팬을 이용한 포인팅 장치에 사용될 수도 있다.

상술한 수직 노드 패턴부(221~228)도 터치패널센서의 사용처에 따라서 다르게 선택될 수 있으며, 본 실시예에서는 터치 스크린과 같이 투광성이 필요한 경우에 사용하기 위하여 ITO, IZO와 같은 소재를 선택한다. 다만, 투광성을 고려할 필요가 없는 경우에는, 저항 전극 전극의 소재로써 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.

수직 노드 패턴부에서 제1 수직 노드 패턴(221a, 222a)끼리 상호 연결되며, 제2 수직 노드 패턴(221b, 222b) 역시 상호 연결된다. 연결되는 위치 역시 다양하 게 선택될 수가 있다.

신호전극패턴부(230)의 신호전극(231, 232)들은 세로로 이어진 하나의 일렬을 이루는 수직 노드 패턴부(221~228) 간을 연결하도록, 그 상면에 형성되며, 구체적으로 일렬을 이루는 제1 수직 노드 패턴(221a, 222a), 및 제1 수직 노드 패턴(221a, 222a) 간을 연결하는 제1 수직 연결 패턴(229a) 상에 형성된다. 또한, 제2 수직 노드 패턴(221b, 222b), 및 제2 수직 노드 패턴(221b, 222b) 간을 연결하는 제2 수직 연결 패턴(229b) 상에 형성된다.

다만, 신호전극(231, 232)의 폭은 이때 제1 수직 노드 패턴과 제2 수직 노드 패턴의 폭(d, D) 보다 얇게 형성되며, 마찬가지로, 제1 수직 연결 패턴(229a), 및 제2 수직 연결 패턴(229b)의 폭 보다 얇게 형성된다.

또한, 신호전극(231, 232)은 ITO, IZO와 같은 소재를 이용하여 형성된 저항전극패턴부(220)의 저항계수보다 작은 소재를 이용하여 형성하며, 구체적으로 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.

비록, 신호전극(231, 232)들은 투광성을 가지지 않지만, 제1 수직 노드 패턴, 제2 수직 노드 패턴, 제1 수직 연결 패턴(229a), 및 제2 수직 연결 패턴(229b)의 폭보다도 얇게 형성함으로써, 터치 스크린과 같이 투광성을 요하는 경우에 적용하더라도 투명 터치 스크린을 구현함에 있어서 투명도 및 선명도에 큰 영향을 주지 않는다.

또한, 전기적 신호가 저항전극패턴부(220)보다 저항 계수가 작은 신호전극(231, 232)을 통해서 전달됨으로써, 신호 감지도가 뛰어나다.

또한, 신호전극(231, 232)을 통해서 신호를 전달하여, 비교적 저항계수가 높은 저항전극패턴부(220)의 길이 및 면적이 증가할수록 저항이 증가하여 제한되던 터치 스크린의 면적의 제한으로부터 자유로워 질 수 있다.

이하, 수직 노드 패턴부(221~228)을 이용해 x좌표를 구하는 과정을 설명한다.

도 10을 보면, 상하로 이어진 수직 노드 패턴부(221~228)의 라인이 6개 제공되며, 대략 동일한 패턴 배치로 제공된다. 이때, x좌표는 {(n1*1)+ (n2*2)+ ~ (nk*k)}/(n1+ n2+~ nk)의 식을 통해서 결정될 수 있으며, 여기서, k는 도면 중 어느 한쪽을 기준으로 각 라인 별로 번호를 정하되, nk는 각 번호의 라인에서 제1 및 제2 수직 노드 패턴에서 감지되는 신호 세기의 합이다.

손가락이 터치 스크린에 터치되어, 제어부에 들어오는 신호의 세기가 왼쪽부터 4번째 라인 중 제1 수직 노트 패턴을 통해 신호의 세기가 60, 5번째 라인 중 제1 수직 노트 패턴을 통해 신호의 세기가 70이고, 나머지 제1 수직 노드 패턴에서의 신호 세기가 0인 반면, 3번째 라인 중 제2 수직 노드 패턴을 통해 신호 세기가 80, 4번째 라인 중 제2 수직 노드 패턴의 신호 세기가 100, 5번째 라인 중 제2 수직 노드 패턴의 신호 세기가 90으로 측정될 경우, x좌표는 상술한 식에 상기한 숫자들을 대입하여 구할 수 있으며, 구체적으로, 상술한 값을 식에 대입하면, x좌표={(80*3)+(160*4)+(160*5)}/(80+160+160)=4.2이다.

이 외에도 x좌표는 동일한 방향으로 제1 수직 노드 패턴끼리 x좌표를 계산한 다음, 다시 이를 평균하여 구할 수도 있다. 구체적인 수학식은 1/2{(Σn1k*k)/(Σ n1k) + (Σn2k*k)/ (Σn2k)}에 따를 수 있으며, 여기서, k는 수직 노드 패턴의 라인의 번호, n1k 및 n2k는 각각 제1 및 제2 수직 노드 패턴을 통해서 측정되는 정전 용량의 세기이다.

이하, 수직 노드 패턴부(221~228)을 이용해 y좌표를 구하는 과정을 설명한다.

터치패널센서에 접한 손가락의 세로 방향 위치는 제1 및 제2 수직 노드 패턴을 한 쌍으로 하여, 두 개의 전극패턴으로부터 측정된 신호 값을 비교하여 결정된다. 참고로, 손가락이 제1 수직 노드 패턴 및 제2 수직 노드 패턴에 걸쳐 접근하면, 제어부에 각각 들어오는 신호의 세기는 손가락이 접촉하는 면적에 비례한다.

특정하고자 하는 y좌표에 대응하여, 제1 수직 노드 패턴과 접하는 손가락의 면적을 A(y)라 하고 이때 신호의 세기를 C(y)라 하며, 쌍을 이루는 제2 수직 노드 패턴과 접하는 손가락의 면적을 B(y)라 하고 이때 신호의 세기를 D(y)라 가정한다.

요컨대, 제어부로 입력되는 제1 및 제2 수직 노드 패턴으로부터의 신호 세기는 각각 A(y), B(y)에 비례하며, A(y)/B(y)=C(y)/D(y)의 관계가 성립된다.

제어부에서는 C(y)/D(y) 값을 계산을 하고, 이를 면적비인 A(y)/B(y) 값과 비교를 한 다음, 이를 y과 변환할 수가 있다. 대체적으로 y(0<y<1)가 1/2일 때 A(0.5)/B(0.5)는 1이고, 제1 수직 노드 패턴부 중 최상 패턴(y=1)일 때 A(1)/B(1)는 1/8이고, 최하 패턴(y=0)일 때 A(0)/B(0)는 8이 된다. 이러한 값의 변화에 따라 A(y)/B(y)로부터 y좌표 값을 구할 수 있다.

실제적으로 손가락으로 터치를 하는 면적이 해상도에 비해서 훨씬 넓고, 또 여러 선을 겹치기 때문에 이 값을 읽어서 계산을 하여 해상도 내의 좌표로 변환을 한다.

앞선 예에서와 같이, 수직 노드 패턴부의 라인 중 왼쪽에서 4번째 라인에서 제1 수직 노트 패턴을 통한 신호의 세기가 60, 제2 수직 노드 패턴을 통한 신호의 세기가 100이었고, 5번째 라인에서 제1 수직 노트 패턴을 통한 신호의 세기가 70, 제2 수직 노드 패턴을 통한 신호의 세기가 90이라고 가정한다. 제1 수직 노드 패턴에 의한 신호의 세기가 130이고, 제2 수직 노드 패턴에 의한 신호의 세기가 190이다. 즉, C(y)가 130이고 D(y)가 190이며, C(y)/D(y)는 약 0.68이다.

따라서, A(y)/B(y)가 0.68인 위치는 y가 약 0.65인 경우이므로, 즉 터치패널센서의 길이가 100mm일 때, 대략 65mm 정도의 위치로 인지할 수 있다.

실시예 3

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널센서의 구조를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널센서는 제2 실시예에서 설명한 터치패널센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제3 실시예에서 터치패널센서에 대한 설명은 제2 실시예의 터치패널센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

다만, 본 발명의 제3 실시예의 저항전극패턴부(320)는 제2 실시예의 저항전극패턴부(220)와 구조가 상이하다.

도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 저항전극패턴부를 구성하는 저항전극(321)들 각각은 기판(310) 상에 일 방향으로 나란히 배열되며, 각각의 저항전극(321)의 폭이 상기 일 방향에 대하여 점차적으로 변화한다.

구체적으로, 각각의 저항 전극(321)의 폭은 y축 방향(세로 방향)에 대하여 점차적으로 증가하는 삼각형 형상으로 형성되어 있으며, 복수개의 저항 전극(321)은 균일 간격으로 x축 방향(가로 방향)으로 나란히 배열되어 있다.

상술한 저항 전극(321) 상에는 신호전극(331)들을 포함하는 신호전극패턴부가 형성된다.

본 실시예에 따른 기판(310)은 투명 재질의 소재를 이용하여 형성되며, 상술한 저항 전극(321)도 터치 스크린과 같이 투광성이 필요한 경우에 사용하기 위하여 ITO, IZO와 같은 소재를 선택한다.

신호전극(331)은 저항 전극의 한쪽 끝에 치우쳐서 그 상면에 일정한 폭을 가지는 얇은 선 형태로 제공된다.

또한, 신호전극(331)은 저항전극패턴부(320)의 저항계수보다 작은 소재를 이용하여 형성하되, 구체적으로 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.

비록, 신호전극(331)들은 투광성을 가지지 않지만, 저항 전극(321) 상에 얇은 선형의 패턴으로 제공됨으로써, 터치 스크린과 같이 투광성을 요하는 경우에 적용하더라도 투명 터치 스크린을 구현함에 있어서 투명도 및 선명도에 큰 영향을 주지 않는다.

또한, 전기적 신호가 저항전극패턴부(320)보다 저항 계수가 작은 신호전극(331)을 통해서 전달됨으로써, 신호 감지도가 뛰어나다.

또한, 신호전극(331)을 통해서 신호를 전달하여, 비교적 저항계수가 높은 저항전극패턴부의 길이 및 면적이 증가할수록 저항이 증가하여 제한되던 터치 스크린의 면적의 제한으로부터 자유로워 질 수 있다.

참고로, 본 실시예에 따른 터치패널센서에서는 저항전극패턴부(320)의 폭이 높이(y축 방향)에 따라서 변화하기 때문에 신체가 접촉하는 지점에 따라서 그 정전용량의 변화가 다른 점을 이용하여 터치 지점의 y좌표를 구하며, 정전용량의 변화가 있는 저항전극(321)을 인지하여 x축 좌표를 결정할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린에서 ITO 박막 필름을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린 작동 메커니즘을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치패널센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 평면도이다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치패널센서의 구조를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110：기판 120： 저항전극패턴부

121：저항전극 122： 연결패턴

130： 신호전극패턴부 131：신호전극

150：감광막 160：마스크

Claims (11)

1. 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,

   기판;

   상기 기판 상에 형성되어 상기 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 저항전극을 포함하는 저항전극패턴부; 및

   상기 저항전극보다 낮은 저항계수를 가지는 재질로 형성되며, 상기 저항전극 상에 형성되는 신호전극을 포함하는 신호전극패턴부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신호전극은 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 저항전극은 도전성 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 신호전극은 상기 저항전극의 폭보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
5. 제1항에 있어서,

   상기 저항전극은 상기 기판 상에서 일 방향으로 배열되도록 복수개가 제공되며, 각각의 상기 저항전극은 서로 인접하되 전기적으로 분리된 제1 노드패턴 및 제2 노드패턴을 포함하며,

   일렬의 상기 저항전극들 중 이웃하는 저항전극에서 제1 노드패턴 및 제2 노드패턴의 저항비가 다른 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 노드패턴은 일렬의 상기 저항전극들 중 이웃하는 저항전극의 다른 제1 노드패턴과 전기적으로 연결되며, 일련의 순서에 대해 점차 면적 또는 두께가 증가하며,

   상기 제2 노드패턴도 일렬의 상기 저항전극들 중 이웃하는 저항전극의 다른 제2 노드패턴과 전기적으로 연결되며, 일련의 순서에 대해 점차 면적 또는 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
7. 제1항에 있어서,

   상기 저항전극은 상기 기판 상에 일 방향으로 나란히 배열되며, 각각의 상기 저항전극의 폭이 상기 일 방향에 대하여 점차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
8. 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서의 제조방법에 있어서,

   절연성 기판 상에 상기 신체 일부의 접근에 의해서 정전용량이 변화하는 저항전극패턴부를 형성하는 단계; 및

   상기 저항전극패턴부보다 낮은 저항을 가지는 재질을 이용하여 상기 저항전극패턴부 상에 신호전극패턴부를 형성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 저항전극패턴부 및 상기 신호전극패턴부 중 적어도 어느 하나는 사진식각과정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 신호전극패턴부는 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 저항전극패턴부는 도전성 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서의 제조방법.

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