KR101141937B1 - 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린 - Google Patents

정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 전도성 물질의 코팅을 통해 X축 센서 채널 어레이(X axis sensor channel array) 및 Y축 센서 채널 어레이(Y axis sensor channel array)로 형성된 싱글 레이어(single layer) 구조의 자기 정전용량(Self Capacitance)방식 터치 스크린에 있어서, 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 다각형의 X축 센서 채널 어레이 및 Y축 센서 채널 어레이가 격자형태로 형성되되, 절연 에칭선을 따라 형성된 Z축 센서 채널 어레이(Z axis sensor channel array)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, X축, Y축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량 방식(self capactive)에서 2개 이상의 지점에서 동시에 터치 되어 입력되는 위치를 인식하기 위해서 동일한 층에 X, Y축의 2개의 센서 채널 외 별도의 제3의 센서 채널을 배열하여 동시에 터치 되는 2개 이상의 터치 입력위치가 인식되는 효과가 있다.

Description

정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린{Multiplex input touch screen of electric capacity type}
본 발명은 다중 입력 터치 스크린에 관한 것으로서, 특히 2개 이상의 지점에서 동시에 터치 되어 입력되는 위치를 인식하기 위해서 X, Y각각 2축의 센서 채널에 별도의 제3의 센서 채널을 삽입하여 동시에 터치 되는 2개 이상의 터치 입력위치를 인식하며, 이를 자기 정전용량(Self Capacitance)방식의 싱글 레이어(Layer)적층 구성으로 적용할 수 있는 정전용량 다중 입력 터치 스크린에 관한 것이다.
현재의 휴대용 단말장치, 예를 들어 PDA, PMP, MP3플레이어 및 휴대폰 등은 그 휴대 및 이동이 용이하도록 크기가 점차 소형화되고 있다.
상기 휴대용 단말장치의 소형화가 진행되면서 근래에는 GUI(Graphic User Interface)시스템의 발달 및 대중화에 따라 기존의 키 버튼 입력방식을 대신하여 사용자가 보다 간단하고 편리하게 정보 입력 및 선택을 할 수 있도록 터치스크린의 방식이 보편화하고 있다.
상기 터치스크린은 디스플레이에 표시되어 있는 버튼을 손가락으로 접촉하는 것만으로 그 접촉된 위치에 좌표를 파악하여 해당 좌표값에 대응하는 기능이 소프트웨어에 의해 실행된다.
따라서, 상기 터치스크린은 정보표시부로서의 기능과 입력부로서의 기능을 함께 제공한다.
일반적으로 터치스크린은 다양한 방식으로 분류할 수 있는데 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식 및 정전용량 방식 등으로 구분되며, 각 방식마다는 각각의 장단점이 있는데 현재로는 저항막 방식이 대세를 이루고 있고, 기능과 디자인에 부각에 있어서는 정전용량 방식이 사용되고 있다.
도 1에서와 같이, 상기 저항막 방식(Resistive Overlay, 감압식)의 터치스크린은 유리 또는 투명의 플라스틱판 상면에 저항 성분의 물질을 코팅하고, 그 상면에 폴리에스테르 물질을 덮어씌운 구조를 가진다. 두 면이 서로 접촉하지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데, 스크린을 터치하는 경우 저항값이 변화하고 이에 의해 전압이 변화하는 것을 검출하여 터치 지점을 감지한다.
즉, 저항막의 양단에서 일정한 전류를 흘려주면 양단에 전압이 걸리는데, 손으로 접촉을 하면 위쪽 표면의 폴리에스틸렌 FILM이 휘어 두 면이 접촉한다. 이때, 두 면의 저항 성분 때문에 저항의 병렬접속과 같은 형태가 되어 저항값의 변화가 이루어지는데, 양단에 흐르는 전류에 의하여 전압의 변화가 일어나 접촉된 손의 위치를 알아낸다.
상기 저항막 방식의 터치스크린은 손 이외에 다른 물질에 의한 압력으로도 인식이 되나 투명도는 떨어지며, 정전용량 방식에 비해 반응 속도가 느리고, 내구성 또한 약할 뿐만 아니라 날카로운 물체에 의한 손상이나 사용빈도에 따라 표면의 긁힘이 심화되는 문제점이 있다.
도 2에서와 같이, 상기 적외선 감지 방식(Infrared Beam)의 터치스크린은 빛이 갖는 직진성향으로 장애물이 있으면 차단되는 속성을 이용하여 Infrared LED와 Photo-Transistor가 서로 마주보도록 배치하여 Opto-Matrix Frame을 만들고 모니터의 앞 커버 주위에 장착되는 구조로 이루어진다.
여기서 Opto-Matrix Frame이 장착된 모니터에 빛을 차단할 수 있는 물체로 화면을 선택한다.
이때, Infrared LED에서 발광된 빛이 손가락에 의해서 차단되며, 반대편 Photo-Transistor에서는 감지가 되지 않으므로 몇 번째의 Cell에서 차단된 것으로서 터치 위치를 검출한다.
상기 적외선 감지 방식의 터치스크린은 표면이 무형태 이므로 투과성이 매우 뛰어나고, 강화유리 타입으로 내구성 또한 강한 특징이 있으며, 또한 반영구적인 수명과 손, 볼펜 등의 기타 어떠한 물질에도 인식되는 특징이 있다.
도 3에서와 같이, 상기 표면 초음파 전도 방식(Surface Acoustic Wave)의 터치스크린은 Transmitter, Reflector 및 Receiver를 포함하는 구성요소로 이루어지는데, 음파를 발사하는 Transmitter가 유리의 한쪽 귀퉁이에 부착되고, 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 Reflector가 부착되며, 상기 Transmitter의 반대쪽에는 소리를 수신하는 Receiver가 부착된다.
상기 Transmitter에서 소리를 발사하면 상기 Reflector는 소리 중 일부를 반사시키고 일부는 투과시킨다.
이때, 상기의 일부 투과된 소리는 다시 다음에 위치한 Reflector에 의해 일부 반사되고 일부는 투과된다. 이러한 과정이 연속적으로 반복되는데, 이때 반사한 초음파는 Receiver에 수신된다.
여기서 Reflector간의 간격이 일정하기 때문에 소리가 반사되어 Receiver에 수신되는 시간간격도 일정하게 되는데, 손가락과 같이 소리를 방해하는 물체가 소리의 진행 경로에 있게 되면 Receiver에 수신되지 않으므로 차단된 시점을 계산하여 위치를 검출하게 된다.
상기 표면 초음파 전도 방식의 터치스크린은 비교적 투과율 높고, 내구성이 우수한 장점이 있다.
도 4 및 도 5에서와 같이, 상기 정전용량 방식(Capacitive Overlay)의 터치스크린은 센서를 구성하는 유리 양면에 투명 전도성 물질을 코팅하여 투명전극을 형성하며 일정량의 전류를 유리 표면에 흐르게 한다.
상기 정전용량 방식의 원리로는 Sensor electrode와 주위 환경, 즉 Sensor와 공기 층, Sensor와 Sensor 사이 및 Trace 와 Trace 사이 등에 의해서 기본적으로 형성되는 Parasitic capacitance를 측정하는 것이다. 신체, 손가락 및 도전봉 등의 전도성 물질 등이 상기 Sensor electrode에 접촉하거나 근접함에 따라 기본적으로 측정된 Parasitic capacitance가 변화되는데, 상기 Parasitic capacitance의 감소 또는 증가량으로 터치를 인식하게 되는 것이다.
상기 정전용량 방식의 터치스크린은 미세한 정전용량변화에도 반응함으로써 빠른 반응 속도가 장점이며 높은 분해능력과 함께 반영구적으로 사용 가능한 높은 내구성을 지니고 있는 장점이 있어 다양하게 응용되어 사용되고 있다. 반면, 장갑을 낀 손과 같은 비전도성 물체에 의해서는 반응하지 않는 특징이 있다.
이와 같이 상술 된 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 감지 방식 및 표면 초음파 전도 방식의 터치스크린을 종합적으로 비교하여 아래의 [표1]에 나타내었다.
구분 저항막방식 정전용량방식 적외선감지방식 표면초음파전도
방식
터치방식 손가락, 스타일러스펜 등 손가락 손가락 손가락, 스타일러스펜 등
빛 투과율 85% 이하 85% 이상 100% 92% 이상
장점 저비용 빠른 반응속도, 높은 투과율과 내구성 대형 사이즈 유리 대형 사이즈 유리
단점 낮은 투과율과 내구성 장갑, 손톱에 무반응 고비용 센서오염, 액체에 약함
진입장벽 낮음 높음 높음 높음
멀티터치 가능 가능 가능 가능
적용분야 네비게이션, 휴대폰, PDA, 게임기 등 ATM, 휴대폰, 게임기 등 POS, 게임기 등 ATM, 전자칠판 등
한편, 상기 정전용량 방식은 표면 정전용량 방식(Surface Capacitive)과 투영 정전용량 방식(Projected Capacitive)으로 분류되는데, 먼저 도 6에서와 같이, 상기 표면 정전용량 방식은 금속 테두리 패턴이 있는 평평한 ITO 층을 사용하며, 상기 ITO 전체에 걸쳐 전기장이 형성되어 있는 상태에서 손가락으로 스크린을 터치하면 정전용량 변화를 네 모퉁이에서 감지하여 좌표를 추출하게 되어 있으며 정교한 ITO 패턴이 필요 없는 특징이 있다.
그리고 도 7에서와 같이, 상기 투영 정전용량 방식은 그 구조가 가로축(X 위치 검출) 및 세로축(Y 위치검출)으로 Sensor electrode를 형성하여 가로축 및 세로축 각각의 채널별 정전용량 변화에 따른 위치 좌표를 추출한다.
도전물질이 근접하면 도전물질과 전극(Sensor electode) 사이의 정전 용량이 증가하는 원리로서, 가로 세로의 전극 (Sensor electode)채널 정전용량이 증가 되어 있는지를 조사하면 어느 교점에서 터치 되었는지 알 수 있는 구조로 이루어진다.
상기 투영 정전용량 방식의 특징으로는 빠른 반응 속도로 인한 사용자 입력에 즉각적인 응답을 보여주며, 약 10mm 이상 떨어져 있어도 정전용량 변화를 감지 할 수 있고 표면을 글라스로 가릴 수 있어서 내구성이 강한 이점이 있으나, 장갑을 낀 상태에서는 정전용량 변화를 감지할 수 없는 특징이 있다.
여기서, 상기 투영 정전용량 방식은 자기 정전용량 방식(Self-Capacity)과 상호 정전용량 방식(Mutual-Capacity)으로 다시 구분되는데, 도 8 및 도 9에서와 같이, 상기 자기 정전용량 방식은 싱글 터치만 인식(Gesture는 가능)되는 특징이 있다.
이때, 일반적으로 다이아몬드 모양의 ITO 패턴이 사용되는데, 기본적으로 Capacitive 증가로 터치를 인식한다. 상호 정전용량 방식에 비해 가격이 저렴하면서 구조가 간단한 장점이 있는 반면 노이즈에 취약한 단점이 있다.
그리고, 도 10 및 도 11에서와 같이, 상기 상호 정전용량 방식은 멀티 터치 인식이 가능하며, 상기 자기 정전용량 방식에 비해 노이즈에 강한 장점이 있으나, 고가이면서 그 구조가 복잡한 단점이 있다. Reception electrode와 Transmission electrode로 구성되며, Transmission에서 펄스가 발생하면 Reception와 Transmission 사이에 전기장 (Electric field)이 발생된다. 손이 근처에 가면 손과 Transmission사이에 Electric field가 발생하며, Reception에서 받아들이는 Capacity는 감소한다. 특히,격자 모양의 ITO 패턴이 사용된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 자기 정전용량(Self-Capacity)방식의 Single layer ITO Glass 적층 구조를 이용하여 2개 이상의 지점에서 동시에 터치 되어 입력되는 위치를 인식하기 위해서 X, Y축의 2개의 센서 채널에 별도의 제3의 센서 채널을 삽입하여 동시에 터치 되는 2개 이상의 터치 입력위치를 인식할 수 있는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 부수적인 과제는, X축, Y축 및 Z축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식 터치스크린에 적용할 수 있는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 부수적인 과제는 X축 및 Y축 이외에 별도로 추가되는 Z축이 X축과 Y축이 서로 직각으로 배치된 상태를 기준으로 하여 사선방향으로 서로 상호대칭되게 배치되어 터치 컨트롤러가 사용하는 센서 채널의 수를 줄일 수 있는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린에 관한 것이다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 투명 전도성 물질을 코팅한 X축 센서 채널 어레이(X axis sensor channel array) 및 Y축 센서 채널 어레이(Y axis sensor channel array)로 형성된 싱글 레이어(single layer) 구조의 자기 정전용량(Self Capacitance)방식 터치 스크린에 있어서, 상기 투명 전도성 물질을 코팅하여, 형성된 전도층에 에칭공정 절차를 통하여 다각형의 상기 X축 센서 채널 어레이 및 상기 Y축 센서 채널 어레이가 격자 형태로 형성되되, 상기 X축 센서 채널 어레이와 상기 Y축 센서 채널 어레이 간 사이로 Z축 센서 채널 어레이(Z axis sensor channel array)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 X축 및 상기 Y축 중 어느 한 축의 센서 채널 어레이는 상기 에칭공정으로 인한 센서 채널 어레이 형성과정에 브리지 어레이가 형성되어 연결되며, 상기 브리지 어레이의 상부에 절연코팅층이 형성된 후, 상기 절연코팅층이 형성된 상기 브리지 어레이를 가로질러 단락된 상태의 다른 한 축의 센서 채널 어레이가 전기적 연결되게 하는 도전성 제1브리지 전극과, 상기 Z축 센서 채널 어레이가 전기적 연결되게 하는 적어도 하나 이상의 도전성 제2브리지 전극을 구비한 브리지 전극부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 Z축 센서 채널 어레이는 상기 X축 센서 채널 어레이와 상기 Y축 센서 채널 어레이가 서로 직각으로 교차되어 배치된 상태를 기준으로 사선방향으로 배치되며, 상기 사선방향의 배치된 상기 Z축 센서 채널 어레이의 중심축을 기준으로 서로 상호 대칭으로 하여 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 X축 센서 채널 어레이 및 상기 Y축 센서 채널 어레이는 상기 에칭수단에 의한 에칭공정을 통해 상기 X축 센서 채널 어레이 및 상기 Y축 센서 채널 어레이의 중심 방향을 향해 에칭되어 상기 Z축 센서 채널 어레이의 감지되는 면적이 더 넓어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 X축, Y축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량 방식(self capactive)에서 2개 이상의 지점에서 동시에 터치 되어 입력되는 위치를 인식하기 위해서 동일한 층에 X, Y축의 2개의 센서 채널 외 별도의 제3의 센서 채널을 배열하여 동시에 터치 되는 2개 이상의 터치 입력위치가 인식되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 X축, Y축 및 Z축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식 터치스크린에 적용함으로써 터치 스크린 센서에 사용되는 적층(Layer)이 적게 적용되어 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 X축 및 Y축 이외에 별도로 추가되는 Z축이 X축과 Y축이 서로 직각으로 배치된 상태를 기준으로 하여 사선방향으로 서로 상호대칭되게 배치되어 터치 컨트롤러가 사용하는 센서 채널의 수를 줄이는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 저항막 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 적외선 감지 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 표면 초음파 전도 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 4 및 도 5는 정전용량 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 6은 상기 도 4 및 도 5의 정전용량 방식의 터치스크린에서 표면 정전용량 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 7은 상기 도 4 및 도 5의 정전용량 방식의 터치스크린에서 투영 정전용량 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 8 및 도 9는 상기 도 7의 투영 정전용량 방식의 터치스크린에서 자기 정전용량 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 10 및 도 11은 상기 도 7의 투영 정전용량 방식의 터치스크린에서 상호 정전용량 방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 12 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 의한 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 다중 입력 터치 스크린을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 개념도,
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 의한 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 다중 입력 터치 스크린을 나타낸 개략적인 개념도 이다.
이하, 본 발명에 따른 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 다중 입력 터치 스크린의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 12 내지 16은 본 발명의 실시예에 의한 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 다중 입력 터치 스크린을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 개념도 이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 바람직한 실시예에 의한 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 다중 입력 터치 스크린은, Y축 센서 채널 어레이(200)와 X축 센서 채널 어레이(100)를 각각 가로, 세로로 배치하고 대각선 방향으로 Z축 센서 채널 어레이(300)를 배치한다.
즉, 투명 전도성 물질의 코팅을 통해 X축 센서 채널 어레이(100) 및 Y축 센서 채널 어레이(200)가 모두 형성된 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식 터치 스크린에서, 상기 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭 공정 절차를 통하여 다각형의 상기 X축 센서 채널 어레이(100) 및 상기 Y축 센서 채널 어레이(200)가 형성되되, 상기 X축 센서 채널 어레이(100)와 Y축 센서 채널 어레이(200) 간 사이로 Z축 센서 채널 어레이(300)가 더 배치된다.
일반적인 다이아몬드 패턴을 기반으로 한 센서 어레이는 하나의 층(싱글 레이어)에서 구성해야만 단가 적인 측면에서나 광학적인 측면에서 장점이 있다.
예를 들어 3축을 3가지 층에 각각 구성하면 투명 전도성 물질의 패턴 형성 제작 비용이 커지게 된다.
따라서, X축, Y축 및 Z축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량 방식 터치스크린에 적용함으로써 터치 스크린 센서에 사용되는 적층(Layer)이 적게 적용되어 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 13에서와 같이 Y축 센서 채널 어레이(200)와 X축 센서 채널 어레이(100)와 Z축 센서 채널 어레이(300)로 이루어진 3축 센서 채널 어레이의 두 지점에서 실제 터치가 발생하면, 먼저 X축 및 Y축의 각 센서 채널(X1, X3), (Y0, Y4)이 터치된 신호를 감지하고, 이와 동시에 Z축 센서 채널(Z3, Z5)의 신호가 감지된다.
여기서 종래와 같이 X, Y축으로 이루어진 경우에는 총 4개의 지점을 인식하게 되지만, 본 발명에서는 Z축 센서 채널의 신호가 있어 이 4개의 지점들 중 Z축(Z3, Z5)에 동시에 터치 되는 지점을 구별하여 감지할 수 있다.
한편, 상기 도 13과 같은 3축으로 이루어진 센서 채널 어레이는 도 14에서와 같이 Z축 센서 채널 어레이(300)를 대각선 중심을 기준으로 상호 대칭되게 배치하여도 같은 효과를 얻을 수 있는데, 이는 터치 컨트롤러가 사용하는 센서 채널의 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 상기 Z축 센서 채널 어레이(300)가 X축 센서 채널 어레이(100)와 Y축 센서 채널 어레이(200)가 서로 직각으로 교차 되어 배치된 상태를 기준으로 사선방향으로 배치되는데, 사선방향의 배치된 상기 Z축 센서 채널 어레이(300)의 중심점을 기준으로 서로 상호 대칭으로 하여 채널이 배치되는 것이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, X축 센서 채널 어레이(100) 및 Y축 센서 채널 어레이(200) 중 어느 한 축의 센서 채널 어레이(100, 200)는 에칭공정으로 인한 센서 채널 어레이 형성과정에 브리지 어레이(110, 210)가 형성되어 연결된다.
이때, 다른 한 축의 센서 채널 어레이는 상기 브리지 어레이(110, 210)의 상면에 절연코팅층을 형성하고, 상기 절연코팅층이 형성된 상기 브리지 어레이(110, 210)를 가로질러 단락된 상태의 센서 채널 어레이가 전기적 연결되게 하는 도전성 제1브리지 전극(510)과, 상기 Z축 센서 채널 어레이(300)가 전기적 연결되게 하는 적어도 하나 이상의 도전성 제2브리지 전극(520)을 구비한 브리지 전극부(500)를 포함한다.
즉, 예를 들어 X축 센서 채널 어레이(100)는 브리지 어레이(110)에 의해 연결된 형태로 구성되며, Y축 센서 채널 어레이(200) 및 Z축 센서 채널 어레이(300)는 X축 센서 채널 어레이(100)와의 접점이 발생하므로 단절되게 구성된다.
이에 X축 센서 채널 어레이(100)가 브리지 어레이(110)에 의해 연결된 상태에서, 상기 브리지 어레이(110)의 상면에 절연코팅층이 형성되면, 상기 절연코팅층이 형성된 상기 브리지 어레이(110)의 상부에 Y축 센서 채널 어레이(200)를 전기적 연결하는 제1브리지 전극(510)과 Z축 센서 채널 어레이(300)를 전기적 연결하는 제2브리지 전극(520)이 동시에 형성된다.
한편, Z축 센서 채널 어레이(300)는 기하학적 구조상 터치 감지와 관련된 면적이 X, Y축 센서 채널 어레이에 비해 좁게 형성될 수밖에 없어 Z축 센서 채널 어레이(300)의 터치 감지와 관련된 면적을 최대화하기 위해 X, Y축 센서 채널 어레이의 사이 간격을 최대한 메우는 형태로 구성되어 결과적으로 f자 형태와 비슷한 모양을 가지게 된다.
여기서, X축 센서 채널 어레이와 Y축 센서 채널 어레이가 하나의 층(싱글 레이어) 혹은 두 개의 층으로(더블레이어) 구성된 기존의 자기 정전용량방식 터치스크린의 경우, 스크린의 후면 광원에서 발산하는 빛이 상기 X축 센서 채널 어레이 혹은 Y축 센서 채널 어레이에서는 글라스와 투명 전도체를 통해 굴절 하지만 X축 센서 채널 어레이와 Y축 센서 채널 어레이 패턴 사이에 생긴 빈 공간에서는 빛이 글라스만을 투과하여, 글라스와 투명 전도체를 투과하는 빛의 굴절과 글라스만을 투과하는 빛의 굴절에서 차이가 발생하여 X축 센서 채널 어레이 혹은 Y축 센서 채널 어레이 패턴이 육안으로 보이는 문제점이 발생한다.
이를 해결하기 위해 상기 X축 센서 채널 어레이와 Y축 센서 채널 어레이의 사이에 형성된 에칭선을 따라 터치에 의해 감지되지 않는 Dummy 투명 전도성 물질을 삽입하여 상기 X축 센서 채널 어레이와 Y축 센서 채널 어레이의 사이에 형성된 상기 에칭선을 매움으로써 스크린의 후면 광원에서 발산하는 빛의 왜곡현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 Dummy 투명 전도성 물질을 상기 Z축 센서 채널 어레이로 대처함으로써 X축, Y축 및 Z축이 하나의 층으로 이루어진 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식 터치스크린에 적용함으로써 터치 스크린 센서에 사용되는 적층(Layer)이 적게 적용되어 비용을 절감하는 효과와 함께, 상술한 빛의 왜곡현상을 방지하는 효과를 동시에 얻을 수 있다.
그리고 Y축 및 Z축을 연결하기 위해서는 도전체인 ITO 또는 금속을 이용한 브리지 전극부(500)를 사용하여야 하며, 상기 브리지 전극부(500)를 구성하기 위해서는 X축 센서 채널 어레이(100)와의 절연을 위해 절연코팅층(400)을 X축 센서 채널 어레이(100)의 병목부 상부에 도포하고 상기 절연코팅층(400)의 상부에 Y축 센서 채널 어레이(200)의 연결 및 Z축 센서 채널 어레이(300) 간의 연결을 위한 제1브리지 전극(510)과 제2브리지 전극(520)을 동시에 코팅한다.
이때, Z축 센서 채널 어레이(300) 간의 연결을 위한 상기 제2브리지 전극(520)은 저항의 크기에 따라 적어도 하나 이상으로 사용될 수 있다.
상기 제1브리지 전극(510)은 Y축 센서 채널 어레이(200)를 X축 센서 채널 어레이(100) 및 Z축 센서 채널 어레이(300)와 접촉하지 않도록 하면서 상호 연결해 준다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린을 나타낸 개략적인 개념도이다. 도 17 및 도 18을 참조하면, 상기 X축 센서 채널 어레이(100) 및 상기 Y축 센서 채널 어레이(200)는 상기 에칭수단에 의한 에칭공정을 통해 상기 X축 센서 채널 어레이(100) 및 상기 Y축 센서 채널 어레이(200)의 중심 방향을 향해 에칭되어 상기 Z축 센서 채널 어레이(300)의 감지되는 면적이 더 넓어지는 것을 특징으로 한다.
이는 상대적으로 감지되는 면적이 좁은 Z축 센서 채널 어레이(300)의 단점을 극복하기 위해 X, Y축의 다이아몬드 패턴을 잠식하여 더욱 넓은 면적이 달성된다.
이때, 다이아몬드 패턴을 잠식할 때 X, Y축의 감지 능력 감소를 최소화하기 위해 삼각형 형태 또는 원 형태 잠식하게 되고 결과적으로 변경된 X축(100), Y축(200) 및 Z축 (300)센서 채널 어레이 형태를 얻을 수 있게 되고 이를 배열하게 되면 3축 형태의 센서 채널 어레이를 구성할 수 있게 된다.
즉, Z축 센서 채널 어레이의 감지 면적을 넓이기 위해 전체적으로 삼각형 또는 원의 형태로 구성되어 각각 X축(100), Y축(200) 및 Z축(300) 센서 채널 어레이의 형태를 얻게 되고 Z축 센서 채널 어레이(300) 면적을 넓히게 되어 감지 측정을 용이하게 할 수 있다.
이로써, 싱글 레이어 구조의 자기 정전용량방식의 터치스크린으로 스마트폰과 같은 모바일 기기에서 다중 입력이 가능하게 함으로써 더욱 다양한 프로그램의 인터페이스를 구현하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
100: X축 센서 채널 어레이 200: Y축 센서 채널 어레이
110, 210: 브리지 어레이 300: Z축 센서 채널 어레이
400: 절연코팅층 500: 브리지 전극부
510: 제1브리지 전극 520: 제2브리지 전극
600: 글라스

Claims (4)

  1. 투명 전도성 물질의 코팅을 통해 X축 센서 채널 어레이(X axis sensor channel array) 및 Y축 센서 채널 어레이(Y axis sensor channel array)로 형성된 싱글 레이어(single layer) 구조의 자기 정전용량(Self Capacitance)방식 터치 스크린에 있어서,
    상기 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 다각형의 상기 X축 센서 채널 어레이 및 상기 Y축 센서 채널 어레이가 격자형태로 형성되되,
    상기 절연 에칭선을 따라 형성된 Z축 센서 채널 어레이(Z axis sensor channel array)를 더 포함하고,
    상기 X축 및 상기 Y축 중 어느 한 축의 센서 채널 어레이는 상기 에칭공정으로 인한 센서 채널 어레이 형성과정에 브리지 어레이가 형성되어 연결되며, 상기 브리지 어레이의 상부에 절연코팅층이 형성된 후, 상기 절연코팅층이 형성된 상기 브리지 어레이를 가로질러 단락된 상태의 다른 한 축의 센서 채널 어레이가 전기적 연결되게 하는 도전성 제1브리지 전극과, 상기 Z축 센서 채널 어레이가 전기적 연결되게 하는 적어도 하나 이상의 도전성 제2브리지 전극을 구비한 브리지 전극부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 Z축 센서 채널 어레이는,
    상기 X축 센서 채널 어레이와 상기 Y축 센서 채널 어레이가 서로 직각으로 교차되어 배치된 상태를 기준으로 사선방향으로 배치되며, 상기 사선방향의 배치된 상기 Z축 센서 채널 어레이의 중심축을 기준으로 서로 상호 대칭으로 하여 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 다중 입력 터치 스크린.
  4. 삭제
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