KR101370383B1 - 터치윈도우 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치윈도우의 특정 노드의 급격한 정전용량값의 변화를 제어할 수 있는 구조에 관한 것으로, 특히 투명윈도우 상에 상호 이격되어 배치되어 오버랩되는 교차영역을 형성하는 제1 및 제2감지전극패턴층, 상기 감지전극패턴층의 감지전극과 연결되는 배선패턴 및 상기 감지전극과 인접하는 최내측 배선패턴 사이에 형성되는 그라운드배선패턴을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각각 다른 층에 이격되어 배치되는 감지전극패턴과 감지전극과 연결되는 배선패턴의 배치에서 감지전극의 드라이빙 라인과 배선패턴 사이에 그라운드 배선패턴을 더 형성하여 커플링(copling)으로 인한 정전용량(C)값의 급격한 상승을 방지하고, 전기적특성의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

터치윈도우{Touch-Window}
본 발명은 터치윈도우의 특정 노드의 급격한 정전용량값의 변화를 제어할 수 있는 기술에 관한 것이다.
터치 윈도우는 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube), 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(FED; Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel) 및 전계발광소자(ELD; Electro Luminescence Device) 등과 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어 사용자가 화상표시장치를 보면서 터치 윈도우(패널)을 가압하여 컴퓨터에 미리 정해진 정보를 입력하는 장치이다.
도 1은 이러한 터치윈도우 중 정전용량 방식의 평면개념도를 도시한 것이다.
터치윈도우는 도시된 것과 같이, 제1방향(X)으로 다수 배열되는 제1감지전극패턴(132)이 패터닝되는 구조로 형성되고, 제2방향(Y)으로 다수 배열되는 제2감지전극패턴(112)이 패터닝되는 구조로 형성되는 화면영역(V/A)과, 상기 감지전극패턴에 각각 연결되는 배선패턴(131a, 131b)이 배치되는 비활성영역(D/A)으로 구성된다.
물론, 이 경우 제1감지전극패턴(132)과 제2감지전극패턴(112)은 각각 이격되어 별개의 층에 배열되는 것이 일반적이며, 상호 교차되는 구조로 배치된다.
아울러, 이러한 터치윈도우의 제작시, 상술한 비활성영역(D/A)이 형성되는 베젤부를 줄이기 위해, 상술한 배선패턴은 도시된 것과 같이, 우측 배선패턴(131a)과 좌측 배선패턴(131b)으로 나누어 형성되게 된다.
도 1에 도시된 배선패턴은 특히, 제2감지전극패턴층의 상부에 이격되어 배치되는 제1감지전극패턴층에 연결되는 센싱라인용 배선패턴의 평면도를 도시한 것이다.
이러한 구조에서 제1방향으로 배치되는 제1감지전극패턴 중 최내측에 배선패턴(131a1)과 연결되는 제1감지전극패턴(m1) 부분은, 하층에 배치되는 드라이빙 라인인 제2감지전극패턴(112a1)과 교차영역(d1)을 형성하게 된다.
그러나 하층에 배치된 드라이빙 라인(112a1)과 상술한 최내측 배선패턴(131a1)과 커플링(coupling)이 발생하여 이 교차영역(노드)의 정전용량값이 급격이 증가하게 되어 제품의 전기적 특성에 악영향을 끼치는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 감지전극과 연결되는 배선패턴의 배치에서 제2감지전극의 드라이빙 라인(112a1)과 배선패턴 사이에 그라운드 배선패턴을 더 형성하여 커플링(copling)으로 인한 정전용량(C)값의 급격한 상승을 방지하고, 전기적특성의 신뢰성을 확보할 수 있는 터치윈도우의 구조를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투명윈도우 상에 상호 이격되어 배치되어 오버랩되는 교차영역을 형성하는 제1 및 제2감지전극패턴층; 상기 감지전극패턴층의 감지전극과 연결되는 배선패턴; 및 상기 감지전극과,인접하는 최내측 배선패턴 사이에 형성되는 그라운드배선패턴;을 포함하는 터치 윈도우를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 및 제2감지전극패턴층은, 각각 다른 평면상에 배치될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 상기 그라운드배선패턴은, 상기 제1감지전극패턴층과 동일평면 상에 형성될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 상술한 상기 터치윈도우는, N개의 감지전극패턴 중 일부의 일측에 연결되는 n개의 제1배선패턴;과 상기 제1배선패턴이 연결되지 않은 감지전극패턴의 타측에 연결되는 m개의 제2배선패턴;을 포함하며, 상기 그라운드배선패턴이 배선패턴 중 최내측 배선패턴과 감지전극패턴 사이에 배치되는 터치윈도우를 제공할 수 있다.(단, N, n, m은 자연수이며, N=n+m을 만족한다.)
상술한 본 발명에 따른 터치윈도우의 상기 그라운드 배선패턴은, 상기 제1 및 제2배선패턴의 길이방향으로 형성될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 터치윈도에서의 상기 제1 및 제2감지전극패턴층은, 투명윈도우의 일면 상에 접착물질층을 매개로 접착되는 베이스기판과, 상기 베이스기판의 일면 및 상기 일면에 대향하는 타면에 패턴화되는 제1 및 제2 감지전극 패턴이 형성되는 구조로 구현할 수 있다.
또는, 이와는 달리, 상기 제1 및 제2감지전극패턴층은, 상기 투명윈도우에 제1접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 제1감지전극 패턴이 형성되는 제1감지전극패턴층과, 상기 제1감지전극패턴층의 타면에 제2접착물질층을 매개로 접착되며, 일면에 제2감지전극 패턴이 형성되는 제2감지전극패턴층으로 구성되도록 구현할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2감지전극패턴 및 배선패턴, 그라운드배선패턴은 동일물질로 형성할 수 있으며, 다른 물질로 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 각각 다른 층에 이격되어 배치되는 감지전극패턴과 감지전극과 연결되는 배선패턴의 배치에서 감지전극의 드라이빙 라인과 배선패턴 사이에 그라운드 배선패턴을 더 형성하여 커플링(copling)으로 인한 정전용량(C)값의 급격한 상승을 방지하고, 전기적특성의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 이러한 터치윈도우 중 정전용량 방식의 평면개념도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 상술한 문제를 해결하기 위해 형성되는 본 발명에 따른 터치윈도우의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 그라운드 배선패턴의 형성원리를 좀더 개략화하여 도시한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에서의 Z 축을 중심으로 절단한 단면형상을 개념적으로 도시한 본 발명에 따른 터치윈도우의 단면개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로서의 배선패턴의 구조를 도시한 개념도이다.
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.
도 2는 도 1에서 상술한 문제를 해결하기 위해 형성되는 본 발명에 따른 터치윈도우의 구조를 도시한 것이다.
도시된 구조를 참조하면, 본 발명에 따른 터치윈도우는, 투명윈도우 상에 상호 이격되어 배치되어 오버랩되는 교차영역을 형성하는 다수의 제1감지전극패턴(132)으로 구성되는 제1감지전극패턴층과, 상기 제1감지전극과 오버랩되는 영역이 존재하도록 제2방향(Y)으로 배치되는 다수의 제2감지전극패턴(112)이 형성되는 제2감전극패턴층이 상호 이격되어 상하층에 배치되도록 한다.
특히, 본 발명은 상술한 제1 및 제2 감지전극패턴층의 감지전극과 연결되는 배선패턴을 구비하되, 특히 상기 감지전극(m1)과 인접하는 최내측 배선패턴(131a) 사이에 형성되는 그라운드배선패턴(G)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 제1감지전극패턴(132)가 도시된 것과 같이 제1방향인 가로방향으로 배치되되, n1번째 부터 nn번째 까지 배치되는 감지전극패턴의 말단에는 좌측으로 제1배선패턴을(131b) 형성하고, FPC 본딩부에서 상대적으로 먼곳에 배치되는 감지전극패턴의 m1번째 부터 mm번째 까지는 우측에서 제2배선패턴이 형성되도록 할 수 있다(m, n은 자연수이며, 총 배선패턴의 수를 N이라고 하면, N=n+m을 만족한다.).(물론, 이러한 좌우측 배선패턴의 분리는 이와는 반대로 배치되는 것도 가능하다.)
편의상, 제1배선패턴 및 제2배선패턴에서 이러한 배선패턴의 분리구조를 우측 배선패턴(131a)과 좌측 배선패턴(131b)으로 정의하고, 이 경우, 제1방향으로 배치되는 제1감지전극패턴 중 최내측에 배선패턴(131a1)과 연결되는 제1감지전극패턴(m1) 부분은, 하층에 배치되는 드라이빙 라인인 제2감지전극패턴(112a1)과 교차영역(d1)을 형성하게 된다. 이 경우 본 발명에서는 제1감지전극패턴 중 최내측에 배선패턴(131a1)과 연결되는 제1감지전극패턴(m1)의 이격공간 사이에 배선패턴의 길이방향, 즉 제2감지전극패턴(112a1)이 형성되는 길이 방향과 수평한 방향으로 그라운드배선패턴(G)를 구비하도록 한다.
이러한 그라운드배선패턴(G)은 도시된 도면에서는 터치윈도우의 우측의 배선패턴(131a) 중 최내측의 안쪽에 형성되나, 이와는 달리 터치윈도우의 좌측의 배선패턴(131b)의 최내측 배선패턴의 안쪽에 형성되는 것도 가능하며, 양쪽 모두에 형성하는 것도 가능하다. 물론, 그라운드 배선패턴(G)은 상술한 것과 같이, 제1 및 제2감지전극패턴의 드라이빙 라인(112a1)과 최내측 배선패턴(131a1)과 커플링(coupling)의 문제를 해결하기 위해 형성되는바, 상술한 위치에 배치하는 것이 바람직하나, 도 3에 도시된 것과 같이, 커플링이 형성되는 지역에 배선패턴과 단락이 일어나지 않는 범위에 다수로 형성하는 것도 가능하다.
도 3은 도 2의 그라운드 배선패턴의 형성원리를 좀더 개략화하여 도시한 개념도이다.
즉, 본 발명에 따른 그라운드배선패턴(G)는 제1방향(가로방향)으로 다수 배치되는 제1감지전극패턴(132)에 연결되는 좌, 우측의 다수의 배선패턴 중, 최 내측에 형성되는 배선패턴(131a1)과, 제2감지전극패턴(1120a1)과의 커플링 현상을 방지하기 위해, 최내측배선패턴(131a1)의 안쪽에 금속패턴으로 구현할 수 있다.
물론, 이러한 그라운드배선패턴은 교차영역이 다수 형성되는 점을 고려하여 다른 위치(G2, G3, G4)에 형성하는 것도 고려할 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2에서의 Z 축을 중심으로 절단한 단면형상을 개념적으로 도시한 본 발명에 따른 터치윈도우의 단면개념도이다.
도시된 도면 중 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 터치윈도우는, 상기 투명윈도우(100)에 제1접착물질층(140)을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극패턴(132)이 형성되는 제1감지전극패턴층과, 상기 제1감지전극패턴층의 타면에 제2접착물질층(120)을 매개로 접착되며, 일면에 감지전극패턴(112)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.
구체적으로 설명하면, 감지전극패턴층이 베이스기판(130, 110)과, 상기 베이스기판의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 패턴화되는 감지전극패턴(132, 112)를 각각 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 제1감지전극패턴(132)를 구비한 베이스기판(130)을 포함하여 형성되는 제1감지전극패턴층에는 제1감지전극패턴(132)과 연결되는 배선패턴(131)이 형성되며, 이 중 최내측 배선패턴(131a1)의 안쪽으로는 그라운드배선패턴(G)가 형성된다. 이를 통해, 하층의 제2감지전극패턴(112)와 최내측 전극배선에서 발생하는 커플링 현상을 현저하게 감소시킬 수 있다.
특히, 이 경우 상기 그라운드배선패턴(G)는 도시된 도면에서 우측 또는 좌측에 구현하는 구조로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 터치윈도우의 FPC 부분에서 상대적으로 먼 부분에 연결되는 배선패턴 중 최 내측 배선패턴의 안쪽에 형성할 수 있다.
또한, 상기 그라운드배선패턴(G)은 상기 제1감지전극패턴층과 동일평면 상에 형성되는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 것은, 도 4와는 다른 구조의 터치윈도우의 구조로, 특히 상기 제1 및 제2감지전극패턴이 하나의 베이스기판(230)에 구현되는 구조를 도시한 것이다.
즉, 구체적으로 투명윈도우(200)의 일면 상에 접착물질층을 매개로 접착되는 베이스기판(230)과, 상기 베이스기판(230)의 일면 및 상기 일면에 대향하는 타면에 패턴화되는 제1감지전극패턴(232) 및 제2 감지전극패턴(234)를 구비한다. 이 경우에도 그라운드배선패턴(G)는 제1감지전극패턴(232)이 형성된 평면과 동일평면에 형성되며, 제1감지전극패턴(232)과 연결되는 배선패턴(231)의 최내측 배선패턴(231a1)의 안쪽에 형성됨이 바람직하다.
물론, 도 5의 구조와는 달리, 도 5의 투명윈도우(200)의 표면에 제1감지전극 및 제2감지전극을 직접형성하고, 여기에 본 발명에 따른 그라운드 배선패턴을 형성하는 구조로 가능하다.
도 4 및 도 5의 구조에서 각 층을 접착하는 접착물질층(120, 140, 210, 220)은 OCA 필름일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 감지전극패턴층은 베이스기재상에 ITO(indium-tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 또는 ZnO(zinc oxide), Ag Nano wire 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.
특히, 본 발명에 따른 상기 감지전극패턴과 배선패턴, 그라운드배선패턴은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 감지전극패턴과 배선패턴, 그라운드배선패턴은 도전성물질로 형성하는 것도 가능하다.
특히, 도전성물질로 상기 감지전극패턴과 배선패턴, 그라운드배선패턴을 형성하는 것은, 제2 및 제1 감지전극패턴(112, 132)을 각각 연결하는 배선부(111, 131)를 형성하되, 상술한 투명 전극물질을 이용하는 것이 아니라, Ag, Al, Cu 등의 도전성물질을 이용하여 배선패턴, 그라운드배선패턴 및 감지전극패턴을 동시에 형성하는 공정을 이용할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 감지전극패턴층을 하나의 층에 형성하는 예를 도시한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 감지전극패턴층을 구성하는 제1감지전극패턴 및 제2감지전극패턴은 도시된 활성영역(V/A)에 상호 이격되어 절연되도록 배치되며, 각각의 제1감지전극패턴에는 중앙측으로 배선패턴을 형성하는 배선패턴(X-line; X)을 형성하고, 제2감지전극패턴은 외부로 배선패턴을 형성하는 배선패턴(Y-line)을 구현하여 하나의 층에 구현할 수 있도록 한다. 각 배선패턴의 말단은 배선패턴 접합패드(P)에 연결된다.
특히, 이 경우 본 발명의 요지로써, 그라운드배선패턴(G)는 감지전극이 형성되는 활성영역(V/A)와 인접한 배선패턴(Y) 중 최내측 배선패턴과 활성영역의 감지전극 사이의 공간을 지나도록 형성할 수 있다.
물론, 도 6에서는 별도의 층(layer)에서 감지전극패턴 및 배선패턴을 구현하는 것을 예로 설명하였으나, 이는 상술한 터치윈도우 구조의 투명윈도우의 표면에 제1감지전극 및 제2감지전극을 직접형성하고, 여기에 도 6의 방식으로 그라운드 배선패턴을 형성하는 구조를 구현하는 것도 가능함은 물론이다.
이는 ITO 물질을 이용하여 전극의 패턴 형성시 패턴의 형상이 보이게 되며, ITO 물질이 고가의 물질로 제조비용이 상승하게 됨은 물론, ITO 물질의 막경도 저하로 하나의 단일한 베이스기판에 양면 ITO 물질층을 가지는 구조를 구현하기가 어려운 제조상의 문제를 해소하여, ITO 물질 대신, 광학기재에 도전성물질을 형성, 패터닝하여 유효부와 배선패턴이 형성되는 부분을 동시에 형성하는 공정을 통해 제조단가를 낮추며 막경도 저하에 구애받지 않고 다양한 디자인의 자유도를 구현할 수 있는 공정을 제공하는 효과도 있다.
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: 투명윈도우
110, 130, 230: 베이스기판
131: 배선패턴
112, 132, 212, 312: 감지전극패턴
120, 140, 220, 320: 접착절연층
V/A; View Area, 화면영역
D/A;Dead Area, 비활성영역
N: 제1감지전극패턴의 개수
d1, d2: 교차영역
P: 배선패턴 접합패드

Claims (11)

  1. 투명윈도우;
    상기 투명윈도우 상에 상호 이격되어 배치되는 제1 및 제2감지전극패턴층;
    상기 제1 및 제2감지전극패턴층의 감지전극과 연결되는 배선패턴; 및
    상기 감지전극과 상기 배선패턴의 사이에 배치되는 그라운드배선패턴;
    을 포함하는 터치 윈도우.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 그라운드배선패턴은,
    상기 감지전극 보다 상기 배선패턴 측에 가깝게 배치되는 터치 윈도우.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 그라운드배선패턴은,
    상기 배선패턴을 구성하는 배선 중에서 상기 감지전극과 가장 가까운 배선과, 상기 감지전극의 사이에 배치되는 터치 윈도우.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 그라운드배선패턴은,
    상기 배선패턴과 평행한 방향으로 형성되는 터치 윈도우.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 그라운드배선패턴은,
    상기 제1, 제2감지전극패턴층 및 상기 배선패턴 중에서 어느 하나와 동일한 재료로 구성되는 터치 윈도우.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2감지전극패턴층은,
    베이스기판의 일면 및 타면에 각각 형성되는 터치 윈도우.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1감지전극패턴층은,
    제1베이스기판의 일면에 형성되고,
    상기 제2감지전극패턴층은,
    제2베이스기판의 일면에 형성되는 터치 윈도우.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 그라운드배선패턴은,
    상기 제1감지전극패턴층 및 상기 제2감지전극패턴층 중에서 어느 하나와 연결되는 배선패턴과 동일 평면상에 형성되는 터치 윈도우.
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