KR101146098B1 - 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 X축 센서 채널(X axis sensor channel)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)이 격자형태로 배치된 정전용량방식의 터치 스크린에 있어서, X축 및 Y축 센서 채널은 일정한 간격으로 배치된 다각형의 복수의 센서 어레이(Sensor array)와, 각각의 센서 어레이를 연결하는 브리지 전극(Bridge electrode)을 구비하되, X축 및 Y축 센서 채널은 서로 대향 하며 병렬배치된 각각의 제1센서 채널 및 제2센서 채널을 포함하며, 제1센서 채널과 제2센서 채널의 끝단은 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기존의 센서 채널을 분할하여 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 별도로 추가 배치되는 센서 채널 및 그에 따른 컨트롤러의 수를 증가시키지 않고, 센서 채널의 길이만을 길게 연장함으로써 기존의 센서 채널에서 길이가 연장되면 발생하는 센서 채널 자체의 저항 증가를 방지하면서 적은 비용으로 대면적의 터치 스크린을 구현하는 효과가 있다.

Description

채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린{Touch screen having channel division type sensor patern}

본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로서, 특히 정전용량방식의 터치 스크린에서 터치 되는 위치를 감지하기 위해 일정한 간격으로 격자형태로 배치된 X, Y축 센서 채널을 복수 분할하여 병렬 배치함으로써 X, Y축 센서 채널의 자체 저항을 감소시켜 대면적 터치 스크린을 구현할 수 있고, 이와 동시에 터치 된 지점에서 발생 된 감지 신호의 손실을 방지할 수 있는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3은 종래의 정전용량방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도 이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 정전용량방식의 터치 스크린은 일반적으로 다이아몬드 형태의 ITO 패턴으로 이루어진 복수의 X축 센서 채널(X axis sensor channel)(20)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)(30)이 격자 형태로 글라스(10) 표면에 배치되고, 상기 X축 센서 채널과 Y축 센서 채널은 전극(40)을 통해 컨트롤러(Controller)(50)에 연결된다.

상기 일정한 간격으로 복수 배치된 X축 센서 채널(20)을 살펴보면, 크게 터치 되는 위치를 감지하는 다이아몬드 형태의 센서 어레이(Sensor array)(21)와 상기 센서 어레이(21)를 연결하는 브리지 전극(Bridge electrode)(22)으로 구성되는데, 정전용량방식에서 상기 센서 어레이(21)에서 터치 되어 발생 된 전기적 신호는 매우 미세한 신호로써 상기 센서 채널 자체의 저항값이 크면 클수록 감지 신호가 컨트롤러(50)에 입력되지 않을 수 있다.

특히, 센서 채널 자체가 저항이 큰 ITO(Indium Tin Oxide)일 경우 센서 채널 자체의 높은 저항으로 인해 대면적의 터치 스크린의 구현이 불가능할 수밖에 없다.

한편, 일반적으로 스마트폰에 적용되는 3.5인치 내지 4인치 정도의 터치 스크린은 가로축인 Y축 센서 채널이 약 10 내지 14채널 정도이고, 세로축인 X축 센서 채널이 약 6 내지 10채널이 적용된다.

이때, 대면적의 터치 스크린은 구현하기 위해서는 가로세로 채널의 수를 증가시켜야 하는데, 채널의 수를 증가시키기 위해서는 각각의 센서 채널에 연결된 컨트롤러의 수와 용량 또한 증가시켜야 하기 때문에 비용이 증가하는 문제점이 있다.

그리고, 터치 스크린에 감지되는 손가락 면적은 약 6Φ인데, 6Φ의 면적으로 터치되면 터치 되는 지점의 X축과 Y축 센서 채널이 동시에 감지하여 위치 값을 인식할 수 있으나, 전자펜과 같은 약 2Φ미만의 면적으로 터치 되는 경우에는 터치 되는 지점의 X축 또는 Y축 센서 채널만이 터치 되기 때문에 위치 값을 인식할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 도 4는 정전용량방식의 터치스크린에서 바(Bar) 형태의 센서 채널을 도시한 예시도 이다. 도 4를 참조하면, 센서의 성능 관점에서 보면, 일반적으로 가장 이상적인 센서 채널의 구성은 바(bar)형태의 센서 패턴으로 구성되는 것이 각 센서 채널 사이의 터치를 감지하는데, 터치 스크린은 두 개의 센서 채널 축이 격자형태로 배치된 상태로 터치를 감지해야 하기 때문에 바(bar)형태의 패턴은 불가능하다. 이는 다른 축의 센싱을 위해 소정의 공간이 확보되어야 하기 때문이다. 따라서, 가장 안정적인 패턴인 다이아몬드 형태의 센서 채널 패턴이 바람직하다.

이때, 센서 채널의 자체 저항을 상승시키는 부분이 다이아몬드 패턴의 상기 센서 어레이 간을 연결하는 매우 얇은 폭의 브리지 전극인데, 센서 채널의 저항을 작게 하기 위해 상기 브리지 전극의 폭을 넓게 할 경우, 다른 센서 채널과의 간섭으로 인해 정확한 터치 값을 인식할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 기존의 센서 채널을 분할하여 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 별도로 추가 배치되는 센서 채널 및 그에 따른 컨트롤러의 수를 증가시키지 않고, 분할된 센서 채널의 길이만을 길게 연장함으로써 기존의 센서 채널에서 길이가 연장되면 발생하는 센서 채널 자체의 저항 증가를 방지하면서 적은 비용으로 대면적의 터치 스크린을 구현할 수 있는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 기존과 동일한 수의 센서 채널을 유지하면서도 각각의 센서 채널이 복수 분할되어 있어 미세 면적에 대한 터치 감도를 향상시킬 수 있는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 X축 센서 채널(X axis sensor channel)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)이 격자형태로 배치된 정전용량방식의 터치 스크린에 있어서, 상기 X축 및 Y축 센서 채널은 일정한 간격으로 배치된 다각형의 복수의 센서 어레이(Sensor array)와 상기 각각의 센서 어레이를 연결하는 브리지 전극(Bridge electrode)을 구비하되, 상기 X축 및 Y축 센서 채널은 서로 대향 하며 병렬배치된 각각의 제1센서 채널 및 제2센서 채널을 포함하며, 상기 제1센서 채널과 제2센서 채널의 끝단은 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 서로 대향 하며 배치된 제1센서 채널의 센서 어레이와 제2센서 채널의 센서 어레이 간에 서로 병렬로 전기적 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 제1센서 채널과 상기 제2센서 채널은 상기 브리지 전극에 의해 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존의 센서 채널을 분할하여 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 별도로 추가 배치되는 센서 채널 및 그에 따른 컨트롤러의 수를 증가시키지 않고, 분할된 센서 채널의 길이만을 길게 연장함으로써 기존의 센서 채널에서 길이가 연장되면 발생하는 센서 채널 자체의 저항 증가를 방지하면서 적은 비용으로 대면적의 터치 스크린을 구현하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존과 동일한 수의 센서 채널을 유지하면서도 각각의 센서 채널이 복수 분할되어 있어 미세 면적에 대한 터치 감도가 향상되는 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 1 내지 도 3은 종래 정전용량방식의 터치스크린을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 정전용량방식의 터치스크린에서 바(Bar) 형태의 센서 채널을 도시한 예시도,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 나타낸 개념도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 나타낸 개념도 이다.

이하, 본 발명에 따른 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 나타낸 개념도 이다. 도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 바람직한 실시예에 의한 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린은, 먼저 일반적으로 정전용량방식의 터치스크린은 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 X축 센서 채널(X axis sensor channel)(100)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)(200)이 격자형태로 배치된다.

이때, 상기 X축 및 Y축 센서 채널은 직접적으로 터치가 감지되는 부위인 센서 어레이(300)와 상기 센서 어레이를 전기적으로 연결하는 브리지 전극(400)으로 구성되는데, 즉 일정한 간격으로 배치된 다각형의 복수의 센서 어레이(300)와 상기 각각의 센서 어레이(300)를 연결하는 브리지 전극(400)으로 이루어진다. 이때, 상기 센서 어레이(300)의 패턴은 다이아몬드 형태이다.

여기서 상기 X축 및 Y축 센서 채널은 각각 서로 대향 하며 병렬배치된 제1센서 채널(110, 210)과 제2센서 채널(120, 220)을 구비한다.

즉, 예를 들어 상기와 같이 X축 및 Y축 센서 채널에서 센서 감도는 기존과 같이 유지하면서 센서 채널의 자체 저항을 감소시키기 위해 다이아몬드 형태의 센서 어레이(300)를 4등분으로 세분화한 후, 세분화된 4개의 센서 어레이(300)의 X축 방향과 Y축을 방향으로 센서 어레이(300)를 연결하면, 하나의 X축 및 Y축 센서 채널이 각각 제1센서 채널(110, 210)과 제2센서 채널(120, 220)인 두 개의 채널로 분할되는 것이다.

이렇게 각각의 제1센서 채널(110, 210)과 제2센서 채널(120, 220)의 끝단을 전기적으로 연결시키면 기존과 같은 동일한 폭의 브리지 전극(400)으로 센서 어레이(300)들이 연결되어도 센서 감도는 기존과 동일하면서 센서 채널의 자체 저항을 감소시킬 수 있다.

이는 기존의 센서 채널에서 다이아몬드 패턴의 센서 어레이(300)를 4등분으로 구분하고, 기존과 같은 동일한 폭을 가지는 브리지 전극(400)으로 센서 어레이(300)를 연결하면 X축 센서 채널(100)로서는 제1센서 채널(110)과 제2센서 채널(120)이 병렬로 배치되어 끝단이 서로 연결되고, Y축 센서 채널(200)로서는 상기와 동일하게 제1센서 채널(210)과 제2센서 채널(220)이 병렬로 배치되기 때문에 채널이 분할되기 전의 단일 채널에서보다 채널 센서 자체의 저항이 절반으로 감소하게 되는 것이다.

여기서, 도 7을 참조하면, 이와 같이 분할된 센서패턴은 자체 저항이 절반으로 감소되기 때문에 대면적의 터치 스크린을 구현하기 위해 별도로 채널의 수를 증가시키지 않고 센서 채널의 길이를 연장하여 대면적의 터치 스크린의 구현이 가능하다.

또한, ITO 센서 채널을 글라스에 얇은 두께로 형성하더라도 기존 크기의 센서 채널과 저항값이 동일하기 때문에 제조 비용을 절감시킬 수 있고, 두께가 얇은 센서 패턴으로 인해 빛의 투과율이 증가되어 터치 스크린의 선명도가 상승하는 장점이 있다.

한편, 도 8에서와 같이 본 발명에 의한 분리형 패턴을 사용했을 경우를 나타낸 것으로 좌측은 기존 다이아몬드 패턴, 우측은 발명에 의한 분리형 패턴을 보여주고 있으며 각각의 원은 사용자의 손가락 등에 의한 터치를 나타낸다.

A, B의 경우는 사용자가 터치 채널의 가운데 부분을 터치한 경우를 나타낸다. A에서와 같이 다이아몬드가 가장 서로 많이 걸쳐지게 터치 된 경우에 기존 방식과 본 발명에 의한 채널에서 모두 충분히 센싱이 가능하다.

B의 경우, 기존 방식은 터치에 의한 접촉 면적이 매우 작은데 비해, 본 발명에 의한 방식은 A와 동일한 접촉면을 형성하게 되어 본 발명에 의한 방식이 더 강한 터치 신호를 발생하게 된다.

정전용량 방식의 터치스크린은 센서의 터치 강도는 센서 채널에 접촉되는 면적에 가장 민감하다. 이러한 면에서 볼 때 본 발명에 의한 터치스크린 패턴은 동일 채널 수를 사용할지라도 터치 성능이 더욱 우수하다 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린을 나타낸 개념도 이다. 도 9를 참조하면, 상기 서로 대향 하며 배치된 제1센서 채널(110)의 센서 어레이(300)와 제2센서 채널(120)의 센서 어레이(300) 간에 서로 병렬로 연결되는데, 상기 제1센서 채널(110)과 상기 제2센서 채널(120)은 브리지 전극(400)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.

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 110, 210: 제1센서 채널
200: Y축 센서 채널 210, 220: 제2센서 채널
300: 센서 어레이 400: 브리지 전극

Claims (3)

1. 투명 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층에 에칭수단에 의한 에칭공정을 통한 절연 에칭선에 의하여 X축 센서 채널(X axis sensor channel)과 Y축 센서 채널(Y axis sensor channel)이 격자형태로 배치된 정전용량방식의 터치 스크린에 있어서,
   상기 X축 및 Y축 센서 채널은 일정한 간격으로 배치된 다각형의 복수의 센서 어레이(Sensor array)와 상기 각각의 센서 어레이를 연결하는 브리지 전극(Bridge electrode)을 구비하되, 상기 X축 및 Y축 센서 채널은 서로 대향 하며 병렬배치된 각각의 제1센서 채널 및 제2센서 채널을 포함하며,
   상기 서로 대향 하며 배치된 제1센서 채널의 센서 어레이와 제2센서 채널의 센서 어레이 간에 서로 병렬로 전기적 연결된 것을 특징으로 하는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1센서 채널과 상기 제2센서 채널은 상기 브리지 전극에 의해 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 채널분할형 센서패턴을 구비한 터치 스크린.

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