KR101303633B1 - 자가 커패시턴스 터치윈도우 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조를 단순화할 수 있는 자가 커패시턴스 터치윈도우에 관한 것으로, 투명윈도우와 상기 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈, 상기 터치센서모듈과 전기적으로 연결되며, 투명윈도우 표면에 형성되는 기능키영역(F/A)을 포함하되, 상기 기능키영역의 구동을 상기 감지전극패턴층의 감지전극패턴 중 하나 이상을 이용하여 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우의 제1감지전극패턴(Tx)을 기능키 영역의 구동을 위한 회로패턴으로 이용하여 별도의 구동을 위한 회로연결구조를 제거하며, 이를 통해 본딩영역의 감소 및 버튼 수만큼의 채널을 감소하며, 터치윈도의 베젤을 혁신적으로 감소시키는 효과가 있다.

Description

자가 커패시턴스 터치윈도우{Self-Capacitance Touch window}
본 발명은 터치윈도우의 구조를 단순화할 수 있는 기술에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 이러한 정전용량방식의 터치패널의 주요 구성부분을 도시한 것이다. 도 1은 이러한 다층의 구조의 접착구조의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 X선을 기준으로 절단한 단면도를 도시한 것이다. 도시된 도면을 참조하면 터치패널은 투명윈도우(window;10) 하부에 상부 OCA(50), 그 하부에 상부전극층(ITO;40)과 하부OCA(30), 하부전극층(20)의 구조를 가지는 것이 일반적이며, 이 하부에 액정패널(LCD;60)과 접착하게 된다. 이러한 다양한 층의 합착으로 형성되는 터치스크린패널(TSP)는 FPCB 모듈과의 본딩을 위해 상술한 상부 OCA(50),상부전극층(ITO;40),하부OCA(30)를 절단하여 연결패드(P)가 노출되는 본딩영역(C)을 구비하게 된다.
도 2는 (a) 상술한 구조의 터치패널의 평면 개념도를 나타낸 것으로, 화면영역(10)에서 배선부의 말단인 상술한 연결패드(P)는 연성회로기판(FPCB;Flexible Printed Circuit Board)이 연결되며, 상기 FPCB는 커넥터(90)을 통해 외부의 메인IC가 형성되는 인쇄회로기판(PCB;70)에 연결되게 된다. 메인IC가 형성되는 인쇄회로기판(PCB;70)에는 터치 IC(80)를 실장하여 구성될 수 있다.
(b)에 도시된 것은 전체적인 상술한 터치패널의 평면도로, 크게 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A), 기능버튼(F)이 구비되는 기능키영역(F/A)을 구비하게 되며, 상기 기능키 영역(F/A)의 키능버튼의 구동을 위해서는 별도의 회로연결이 필요하게 되며, 이러한 회로 연결을 위해 벨도의 베젤(Bezel)이 더 필요하게 되어 구조가 커지게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우의 제1감지전극패턴(Tx)을 기능키 영역의 구동을 위한 회로패턴으로 이용하여 별도의 구동을 위한 회로연결구조를 제거하며, 이를 통해 본딩영역의 감소 및 버튼 수만큼의 채널을 감소하며, 터치윈도의 베젤을 혁신적으로 감소시키는 구조를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투명윈도우;와 상기 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈; 상기 터치센서모듈과 전기적으로 연결되며, 투명윈도우 표면에 형성되는 기능키영역(F/A);을 포함하되, 상기 기능키영역의 구동을 상기 감지전극패턴층의 감지전극패턴 중 하나 이상을 이용하여 구현하는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 감지전극패턴층은, 상호 이격되도록 배치되는 다수의 제1감지전극패턴(Rx)과 제2감지전극패턴(Tx)을 포함하되, 상기 제2감지전극패턴(Tx)의 적어도 2 이상의 패턴이 상기 화면영역(V/A) 밖으로 연장되어 상기 기능키와 전기적 연결이 되는 구조로 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명에서의 상기 감지전극패턴층은, 상기 제1 및 제2감지전극 패턴이 베이스 기판의 일면 및 타면에 각각 형성되는 구조로 구현할 수도 있다.
또는, 상술한 구조와는 달리 상기 감지전극패턴층은, 상기 투명윈도우에 제1접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극이 형성되는 제1감지전극패턴층과, 상기 제1감지전극패턴층의 타면에 제2접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극이 형성되는 제2감지전극패턴층을 포함하는 구조로 구현할 수도 있다.
또한, 상기 감지전극패턴층은, 상기 투명윈도우 상에 직접 형성되며, 상호 절연되도록 패터닝되는 제1 및 제2 감지전극패턴을 포함하는 구조로 구현할 수도 있다.
또한, 상기 감지전극패턴층은, 상기 투명 윈도우의 일면 상에 접착물질층을 매개로 접착되는 베이스기판과, 상기 베이스기판의 어느 한쪽 면에 직접형성되며, 상호 절연되도록 패터닝되는 제1 및 제2 감지전극패턴을 포함하는 구조로 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우의 제1감지전극패턴(Tx)을 기능키 영역의 구동을 위한 회로패턴으로 이용하여 별도의 구동을 위한 회로연결구조를 제거하며, 이를 통해 본딩영역의 감소 및 버튼 수만큼의 채널을 감소하며, 터치윈도의 베젤을 혁신적으로 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 터치윈도우의 단면 개념도, 도 2는 종래의 터치윈도우의 평면 개념도를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우의 구조상의 차이를 비교한 평면 개념도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 감지전극패턴층의 구조의 다양한 변형례를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 정전용량방식의 터치 윈도우 중 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 방식을 구현하는 터치 윈도우 구조에서 감지전극패턴 중 일부를 기능키의 회로로 활용하여 구조를 단순화하는 기술을 요지로 한다.
도 3 및 도 4는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 방식의 터치윈도우의 평면 구조도를 도시한 것이다.
도 3은 종래의 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 구조로, 터치 자극에 대응하여 정전용량의 차이를 감지하는 터치윈도우의 구조에 제1감지전극패턴(112;Tx)와 제2감지전극패턴(132;Rx)이 상호 이격된 구조로 배치되며, 기능키(F)가 별도의 배선회로(C)와 상기 기능키(F)의 연결이 필요하며, 이에 따라 상기 배선회로(C)를 배치하는 베젤부가 필연적으로 할당되고, 이로 인해 전체적으로 비활성영역(D/A;Dead Area)가 커지게 되는 문제가 발생하게 된다.
이에 따라, 본 발명은 도 4에 도시된 구조와 같이, 별도의 배선회로없이, FPCB에 버튼 구동을 위한 회로연결을, 활성영역(V/A;View Area)에 존재하는 제1감지전극패턴(112;Tx) 중 일부를 활성영역(V/A;View Area) 바깥으로 확장하여 형성하고, 확장된 제1감지전극패턴(112;Tx)을 기능키(F)와 직접연결하게 구현한다. 즉, 활성영역의 제1감지전극패턴을 배선연결을 위한 회로로 이용하여 별도의 본딩을 위한 배선구조나 이를 위해 할당되는 베젤영역이 불필요하게 되며, 본딩영역의 감소로 버튼 수만큼 채널수가 줄어들게 된다.
예를 들면, 도 4에 도시된 것과 같이, 4개의 기능키(버튼)가 사용될 때, 통상 필요한 배선피치가 80~100㎛일때, 4개의 배선이 불필요하게 되는바, 320~420㎛ 만큼의 베젤부가 줄어들게 된다.
특히, 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 방식의 경우, 좌표를 터치하면 손가락에 의한 추가 정전용량(Cap) 여기를 통해서 발생하는 정전용량의 차이로 좌표를 인식하되, 타임 딜레이(Time Delay)를 통하여 좌표인식이 가능하게 된다.
이를테면, 제1방향(X축)의 감지전극패턴이 동시에 구동(driving)하는 경우, 제2방향 감지전극패턴의 GND로 X좌표를 인식하고, 제2방향(Y축) 감지전극패턴이 동시 구동(driving)하면 제1방향(X축) 패턴이 GND로 Y 좌표를 인식하게 된다. 따라서 별도의 배선부가 제2감지전극패턴이 상기 버튼에 연결되지 않아도 구동이 가능한 것은, 시간지연(time delay)를 이용하여 좌표를 누르면 충전되는 정전용량값이 올라오는 시간으로 감지를 구현하는 방식인바, 제2감지전극패턴이 상기 버튼에 연결되지 않아도 포인트한 위치를 추출할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 활성영역 부분의 단면도를 도시한 것으로, 상술한 감지전극패턴층이 베이스기판(130, 110)과, 상기 베이스기판의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 패턴화되는 감지전극(132, 112)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
즉, 상기 투명윈도우(100)에 제1접착물질층(140)을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극패턴(132;Rx)이 형성되는 제1감지전극패턴층과, 상기 제1감지전극패턴층의 타면에 제2접착물질층(120)을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극패턴(112;Tx)이 형성되는 제2감지전극패턴층을 포함하여 구성될 수 있다. 특히 이 경우 각각의 제1감지전극패턴(132)와 제2감지전극패턴(112)는 상호 다른 베이스기재(130, 110)에 각각 형성되어 이격되는 구조이다. 이 경우 상기 제2감지전극패턴(112)의 일부가 도 4에서 도시한 것과 같이 기능버튼과 연결되는 회로로 활용할 수 있게 된다.
이와 같은 구조는, 도 6에 도시된 것과 같이, (a)에 도시된 개념 단면도는 활성영역(A/A)의 단면도로 2개의 감지전극패턴층이 형성되고, 그 상부에 투명 윈도우(100)가 배치되는 구조이며, (b)는 버튼부가 있는 기능키영역(F/A)의 경우로, 투명 윈도우의 하부에는 제2감지전극패턴층(112)만 존재하는 구조로 구현된다.(또한, 기능키(Function; F)가 배치되는 터치 윈도우의 영역을 기능키 영역(Function Area;F/A)라고 정의한다. )
도시된 구조에서 또한, 상기 제1 및 제2접착절연층은 OCA 필름일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 감지전극패턴층은 베이스기재상에 ITO(indium-tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 또는 ZnO(zinc oxide) 중 어느 하나의 물질로 전극패턴이 형성될 수도 있다. 아울러, 상기 투명윈도우는 빛 투과율이 우수한 유리, 아크릴 수지 등의 고강도 재료, 또는 플렉서블 디스플레이 등에 적용가능한 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfone), PI(polyimide), PMMA(PolyMethly MethaAcrylate) 등의 물질로 형성될 수 있다. 투명 윈도우(100)는 TSP의 입력부의 외형을 유지하는 역할을 하며, 적어도 일부 영역이 외부로 노출되어 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 도전성 물체의 접촉을 수용한다.
즉, 도 5의 구조와는 달리, 감지전극패턴층을 구현함에 있어, 도 7의 구조처럼, 베이스기판(230)의 양면에 감지전극(232) 패턴이 형성되도록 하는 점에서 구조상의 차이가 있다. 아울러, 상기 베이스기판(230)의 하면의 감지전극패턴을 보호하기 위한 보호필름(210)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 감지전극패턴층의 다른 구조를 도시한 것으로, 투명윈도우(300)가 형성되며, 베이스기판(310)의 단면에 감지전극패턴(312)가 패터닝되며, 배선부(311)이 상기 감지전극패턴과 동시에 형성되게 된다. 다만, 동일 평면상에 제1 및 제2 감지전극패턴이 구현되는바, 일면에 접촉의 제 1 축(예를 들어, X 축) 성분을 판단하기 위한 제 1 감지 전극 층을 패터닝하고, 접촉의 제 2 축(예를 들어, Y 축) 성분을 판단하기 위한 제 2 감지 전극 층은 상기 제1감지전극층과 절연되는 배치를 구현하여 패터닝하는 것이 바람직하다.
물론, 도 8에서는 별도의 베이스기판(310)에 감지전극패턴층을 동일 평면에 형성하는 구성을 일례로 들었으나, 이러한 베이스기판(310) 없이, 상기 투명 윈도우(300)의 일면에 직접 감지전극패턴을 증착, 코팅 공정을 통해 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 터치윈도우는 다양한 디스플레이 장치에 부착될 수 있다. 즉 이러한 디스플레이 장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 뿐만 아니라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등일 수 있다. 이때, 디스플레이장치 구동 등에 의해 발생하는 노이즈 성분이 터치센서모듈, 즉 터치스크린패널(TSP;Touch Screen Panel)에 전달되어 접촉 감지 패널의 오작동을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 선택적으로 접촉 감지 패널과 표시 장치 사이에 차단층 (Shield Layer)을 배치할 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200, 300: 투명윈도우
110, 130, 230, 310: 베이스기판
112, 132, 212, 312: 감지전극
120, 140, 220, 320: 접착절연층
TSP: 터치센서모듈
V/A; View Area, 화면영역
D/A;Dead Area, 비활성영역
F/A: Function Area, 기능키 영역

Claims (6)

  1. 투명윈도우;와
    상기 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈;
    상기 터치센서모듈과 전기적으로 연결되며, 투명윈도우 표면에 형성되는 기능키영역(F/A);을 포함하되,
    상기 기능키영역의 구동을 상기 감지전극패턴층의 감지전극패턴 중 하나 이상을 이용하여 구현하는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지전극패턴층은,
    상호 이격되도록 배치되는 다수의 제1감지전극패턴(Rx)과 제2감지전극패턴(Tx)을 포함하되,
    상기 제2감지전극패턴(Tx)의 적어도 2 이상의 패턴이 상기 화면영역(V/A) 밖으로 연장되어 상기 기능키와 전기적 연결이 되는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지전극패턴층은,
    상기 제1 및 제2감지전극 패턴이 베이스 기판의 일면 및 타면에 각각 형성되는 구조인 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지전극패턴층은,
    상기 투명윈도우에 제1접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극이 형성되는 제1감지전극패턴층과,
    상기 제1감지전극패턴층의 타면에 제2접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극이 형성되는 제2감지전극패턴층을 포함하는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지전극패턴층은,
    상기 투명윈도우 상에 직접 형성되며,
    상호 절연되도록 패터닝되는 제1 및 제2 감지전극패턴을 포함하는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지전극패턴층은,
    상기 투명 윈도우의 일면 상에 접착물질층을 매개로 접착되는 베이스기판과,
    상기 베이스기판의 어느 한쪽 면에 직접형성되며, 상호 절연되도록 패터닝되는 제1 및 제2 감지전극패턴을 포함하는 자가 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치윈도우.
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