KR101409140B1 - 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널에 관한 것으로, 보다 상세히는 표면정전용량 터치스크린의 터치 패널에 있어서, 3열의 선형화 전극에서 꺽쇄 모양의 선형화 전극과 직선 모양의 선형화 전극의 조합으로 형성하여, 터치 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널에 관한 것이다
본 발명은 터치 스크린의 터치 패널(A)에 있어서, 상기 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13)과; 상기 투명 전도막(12)의 가장자리를 따라 투명 전도막(12)보다 도전성이 우수한 선형화 전극(14~18)을 구비하되, 상기 선형화 전극(14~18)은, 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)과 직선 모양의 선형화 전극(16,102,111~113)의 조합으로 형성되며, 이웃하는 열의 직선 선형화 전극(16)과 꺽쇄 모양 선형화 전극이 2개의 열에 걸쳐 교차 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명으로 꺽쇄모양과 직선모양의 선형화 전극을 조합하며, 일정한 갭을 유지하여 터치면에 직계 전계 선형성을 확보하여, 터치 정밀도가 향상되며, 선형화 전극의 차지하는 면적이 줄여 베젤을 최소화 하여 뷰잉 영역을 확대할 수 있다.

Description

꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널{Touch panel equipped with the linearization electrodes clamping each other}

본 발명은 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널에 관한 것으로, 보다 상세히는 표면정전용량 터치스크린의 터치 패널에 있어서, 3열의 선형화 전극으로 꺽쇄 모양의 선형화 전극과 직선 모양의 선형화 전극이 상호 맞물림 구조를 형성하게 함으로써, 슬림베젤을 구현하면서 동시에 터치 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널에 관한 것이다.

터치스크린은 구동원리에 따라 여러가지 방식이 존재하지만 일반적으로 시장에서 많이 사용하는 터치 스크린은 방식은 저가형의 저항막 방식과 스마트폰에 사용되는 정전용량 방식이 전체 시장규모의 50%이상을 차지하고 있다. 전체 시장점유율은 상대적으로 작지만 대형 디스플레이에는 적외선 감지방식, 카메라 방식 및 표면초음파 전도방식 등의 다양한 터치 스크린이 존재한다.

본 발명은 상기 정전용량 방식에 해당 되며, 표면 정전용량 방식의 터치스크린에 속한다. 도 1에서 나타낸 것과 같이, 일반적으로 표면 정전용량 방식의 터치 스크린(10)은, 기판(11), 상기 기판(11) 위에 형성되는 투명 전도막(12), 상기 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13), 상기 투명 전도막의 가장자리를 따라 형성되는 선형화 전극(14~18)과 보호막(19)으로 구성된다.

상기 터치 스크린(10)의 구동원리는 도 2 블럭 다이어그램(20)에 나타낸 것과 같이, 사람의 손(21)이 터치 스크린 상부, 즉 보호막(19)에 접촉이 이루어지면 터치 컨트롤러(22), 보호막(19) 및 사람의 손(21) 사이에 그라운드 패스(23)가 형성되어 하나의 회로가 형성된다. 각 모서리의 신호 전극(13)을 통해 흐르는 미세한 전류(24) 변화를 검출하여 터치 지점(27)을 계산하여 작동한다.

회로적인 측면에서 동작원리를 보다 구체적으로 설명하면, 도 2에서 터치 동작이 이루어지지 않을 경우에는 기존 전류값과 터치 동작이 이루어 졌을 때의 전류값의 차이를 차동 증폭기(24)를 이용하여, 터치 신호를 증폭하고, 증폭된 터치신호를 디지털신호로 변환(25)하여, 터치지점(27)을 거리값(26)으로 환산하게 된다.

터치 지점(27)의 정확성을 높이기 위해서는 터치 스크린(10)의 투명전도막(12)에 형성되는 전계가 직교성 즉, 선형성을 가져야 차동증폭기(24)의 출력값의 선형성을 확보할 수 있고, 결과적으로 터치 지점(27)의 연산오차를 줄일 수 있다.

도 3은 선형화 전극(14~18)이 있을 때(32, 33)와 없을 때(31) 투명 전도막에 형성되는 등전위 특성을 나타낸 일 실시 예이다.

신호전극(13)만 있을 때의 등전위 특성(31)은 전계의 비선형성이 강해 터치 동작이 일어났을 때 차동 증폭기(24)의 출력 값이 해당 등전위선의 특성과 같아 터치 지점(27)의 정확한 위치를 검출하지 못한다.

반면, 신호전극(13)과 선형화 전극(14~18)을 구비할 경우에는 (32, 33)에는 등전위 특성은 터치패널(A)의 선형화 전극(14~18)의 형태에 따라 많은 특성 차이를 보인다.

선형화 전극(14~18)을 설계하는데 있어서 고려해야 할 우선순위는 첫째, 등전위선의 선형성을 확보하여 터치 정밀도를 높이는 것이며, 둘째, 터치 패널(A)이 디스플레이와 연계되어 조립되기 때문에 디스플레이의 베젤(Bezel)의 슬림(Slim)화 요구에 맞추어 선형화 전극(14~18)이 차지하는 공간을 줄이는 기술이 필요하다.

등전위선의 선형성을 확보하기 위한 종래기술로는, 3M이 출원하여 등록된 미국등록특허 US 06781579호의 터치패널(A)에 사용되고 있는 전극구조(40)를 도 4에 도시한다. 상기 기술은, 터치패널(A)의 선형화 전극열(U1~U4)은 직교 전계의 선형성을 확보하기 위하여 4개의 전극열(U1~U4)을 필요로 하며, 화면영역 외곽으로 갈수록 전극 폭이 두꺼워져 베젤 영역(41)이 넓어지는 단점이 있다.

또한, 등전위선의 형성을 확보하기 위한 또 다른 종래기술인 미국 등록특허(US 4,822,957)도 전극구조가 현재 많이 양산되는 Elo 터치스크린에 적용되는 직교 전계 선형화 전극구조이다. 상기 기술도 돌기 형상의 전극패턴으로 인해 돌기 주변에 형성되는 비선형의 직교 전계가 형성되는 단점과 이로 인한 베젤이 두꺼운 단점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 KR 10-0327310의 전극구조를 도 5에 나타낸 것이다. 상기 전극구조는 메인전극(51)이 신호전극(13)과 연결되는 특징을 가지며, 터치패널의 네 변의 중앙에 하나의 갭(gap, 53)을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 상기 기술은 전체 전극구조 측면에서 보면 베젤 슬림화에 영향을 미치는 전극열의 개수가 3M 특허와 같은 4개의 전극 열로 형성되어, 전극이 차지하는 데드 존(Dead zone) 즉, 베젤이 두꺼워지는 단점이 있다.

따라서, 터치패널에 있어서, 터치면에 등전위선의 선형성을 확보할 수 있는 선형화 전극의 구조 개선과 베젤을 최소화시킬 수 있는 기술이 시급한 실정이다.

1. US 06781579, 'Touch panel with improved linear response and minimal border width electrode pattern', 등록일자: 2004.08.24. 2. US 2009/02113082, 'TOUCH PANEL WITH IMPROVED ELECTRODE PATTERN', 공개일자: 2009.08.27. 3. US 04822957, 'Electrographic touch sensor having reduced bow of equipotential field lines therein', 등록일자: 1989.04.18. 4. KR 10-0980078, '등전위 형성을 위한 폐로 전극을 가지는 터치 패널 및 그제조 방법', 등록일자: 2010.08.30. 5. KR 10-0327310, '번갈아 생성되는 직교 전계 발생장치', 등록일자: 2002.02.22.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터치 스크린의 터치 패널에 있어서, 등전위선의 선형성을 확보하기 위하여, 꺽쇄모양의 선형화 전극과 직선모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 3열의 선형화 전극의 형성에 있어서, 베젤을 최소화시킬 수 있는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 터치스크린(10)의 등전위선을 형성하는 터치 패널(A)에 있어서, 상기 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13)과; 상기 투명 전도막(12)의 가장자리를 따라 투명 전도막(12)보다 도전성이 우수한 선형화 전극(14~18)을 구비하되,상기 선형화 전극(14~18)은, 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)과 직선 모양의 선형화 전극(16,102,111~113)의 조합으로 형성되며, 이웃하는 열의 직선 선형화 전극(16)과 꺽쇄 모양 선형화 전극이 2개의 열에 걸쳐 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)은, 중간부는 'ㄱ' 또는 'ㄴ' 형태로 절곡부를 구비하며; 일측부는 상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 갭을 유지하면서 일정 교차길이(81)로 오버랩 되며; 상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 같은 열에 배열되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 상기 선형화 전극을 연결하면서 동시에 직교 전계 선형 제어기능을 부여하기 위하여, 상기 선형화 전극 배열에 있어서, 전극 양쪽이 꺽쇄 모양을 구비한 브릿지 선형화 전극(17, 91)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 상기 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111~113)은, 상기 꺽쇄모양의 선형화 전극 사이에 형성되는 공간 내의 같은 열에 직선 모양의 선형화 전극을 배열하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 상기 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111, 112, 113)은, 이웃하는 열과 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

또한, 상기 신호전극과 모든 선형화 전극간에 일정한 갭을 유지하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공한다.

또한, 상기 꺽쇄 모양 선형화 전극(14, 15, 17, 18)의 꺽임 방향은, 같은 열에 배열되는 신호 전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 교차할 경우에 화면 안쪽으로 꺽이는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공한다.

또한, 상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극과 직선모양의 선형화 전극이 상호 이웃하는 열들의 배치공간을 공유함으로써 3열로 터치패널을 형성하고, 베젤 영역을 줄이는 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 패널에서는, 등전위 선형성을 확보하기 위하여 꺽쇄모양과 직선모양의 선형화 전극을 조합하고, 일정한 갭을 유지하여 터치면에 직계 전계 선형성을 확보하여, 터치 정밀도가 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 터치 패널에서는, 꺽쇄모양과 직선모양의 선형화 전극이 조합되고, 3열의 서로 겹치도록 배열함으로써, 선형화 전극의 차지하는 면적이 줄여 투명전도막 기판에서 베젤 면적을 작게 하여, 전체 뷰잉 영역을 확대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 터치 패널에서는, 소형에서 대형 터치스크린까지 베젤 폭을 제어하면서 다양한 형상의 선형화전극과 신호전극 형상의 파생이 가능하여, 클라이언트의 다양한 규격에 맞는 터치 패널을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 선형화 전극이 터치면을 기준으로 대칭구조로 형성되고 또한 전극 두께와 갭 설정에 있어 설계 유연성을 가질 수 있어, 설계 편의성과 제조수율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 정전용량 터치스크린의 터치패널 상세도.
도 2는 정전용량 터치스크린 구동 회로도
도 3은 터치스크린에서 직교 전계 발생장치의 등전위선의 특성도
도 4는 종래기술의 선형화 전극 구조 및 등전위 특성(3M)
도 5는 다른 종래기술의 선형화 전극 구조 및 등전위 특성(삼성)
도 6은 본 발명의 바람직한 선형화전극의 전극구조와 등전위 특성
도 7은 1열 선형화 전극 배열 개념도
도 8은 꺽쇄모양의 선형화 전극 개념도
도 9는 브릿지 선형화 전극 개념도
도 10은 2 내지 3열의 선형화 전극 배열 개념도
도 11은 2 내지 3열의 직선형태의 선형화 전극 개념도
도 12는 종래기술과 본 발명의 터치패널 시뮬레이션 성능평가 결과

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 터치 스크린(10)의 터치 패널에 있어서, 직교 전계 발생장치의 선형성을 확보하기 위하여, 직교 전계 선형화 전극의 설계방법을 개시하고자 하며, 동시에 베젤(Bezel)의 슬림(Slim) 기술을 개시하고자 한다.

종래기술과 구별되는 본 발명의 기술은, 베절(Bezel) 영역(41)을 최소화하고 동시에 직교 전계 선형성을 확보하기 위해 각 열에 위치하는 선형화 전극들의 일부를 꺽쇄 모양의 전극구조로 설계함으로써 3열의 선형화 전극을 이용하여 독립적인 직교 전계 선형성 보상이 가능하고, 더불어 열간 전극배치 영역을 공유하는 전극 설계로 베젤(Bezel) 슬림(Slim)기술을 개시하고자 한다.

도 1은 정전용량 터치스크린의 구성도 및 본 발명의 바람직한 일 실시예의 터치패널(A) 상세도이다.

표면 정전용량 방식의 터치 스크린(10)은, 기판(11), 상기 기판(11) 위에 형성되는 투명 전도막(12), 상기 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13), 상기 투명 전도막의 가장자리를 따라 형성되는 등전위 형성 전극(14~18)을 구비한 터치패널(A) 및 보호막(19)으로 구성된다.

터치 스크린(10)은 유리와 같은 투명 기판(11) 상하에　ITO, ZnO, SnO2 등과 같은 TCO(Transparent conductive oxide: 투명 전도성) 물질로 투명 전도막(12)을 형성하고, 상부의 투명 전도막(12) 위에는 선형화 전극(14~18)을 구비한 터치패널(A)이 형성된다. 상기 터치 패널(A) 위에는 사람의 손가락과 접촉되는 보호막(19)이 형성되어 있다. 이와 같은 레이어(layer)들을 가지는 터치 스크린(10)에서 보호막(19) 위에 손가락이 접촉되면, 손가락과 보호막(19) 사이에 커패시티브 커플링(capasitive coupling)이 형성되고, 이때, 상부 투명 전도막(12)에 가해지는 신호의 변화를 투명 전도막(12) 등을 통하여 읽음으로써, 손가락이 접촉된 위치의 x,y 좌표를 해석할 수 있도록 한다. 여기서, 선형화 전극(14~18)으로 투명 전도막(12)에 등전위가 균일하게 분포되도록 하며, 이에 따라 손가락이 접촉된 위치가 정확하게 해석될 수 있도록 한다.

상기 투명한 기판(11), 예를 들어, 유리(글래스), PET(Poly ethylene terephthalate), PC(Poly carbonate), PMMA(Polymethyl methacrylate) 등의 기판 위에 ITO(인듐 틴 옥사이드), AZO(Al doped Zinc Oxide), ATO(안티몬 틴 옥사이드) 등의 고전도성 TCO 박막이 코팅된 기판이나 Al, Ni, Cr, SUS(스테인리스 강), Ti 등의 하프 미러(half mirror) 박막이 코팅된 기판 또는 기타 전도성 투명막(터치위치 검출용 전위 분포 형성용 도전막)을 코팅한 기판을 준비하고, 그 전도성 투명막 레이어 위에 선형화 전극(14~18)이 형성된다. 또는, 위와 같은 투명한 기판(11) 위에 선형화 전극(14~18)을 먼저 형성한 후, 상기와 같은 전도성 투명막 레이어를 코팅할 수도 있다. 즉, 선형화 전극(14~18)은 투명 전도막과 중첩되어 투명 기판의 등전위를 형성하고자 하는 영역의 가장 자리를 따라 패턴되며, 본 발명에서는 꺽쇄모양과 직선모양의 선형화 전극을 조합으로 3열로 형성하는 것이 특징이다.

상기 선형화 전극(14~18)은 투명 전도막의 재질과 달리하여 투명 전도막 보다 전도도가 높은 물질, 예를 들어, Al, Ag, Cu, Cr, Ni, SUS, Ti, ITO, AZO, ATO로 된 금속 물질이나 이들의 합금 또는 그 적층 구조, 예를 들어, Cr-Cu-Cr 적층 구조가 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 선형화 전극의 전극구조와 등전위 특성이다.

본 발명은 절연체의 투명 기판(11), 상기 기판(11) 위에 형성되는 투명 전도막(12)과 등전위 형성 전극을 구비한 터치패널(A)과 보호막(19)를 포함하는 터치 스크린의 터치 패널(A)에 있어서, 상기 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13)과; 상기 투명 전도막(12)의 가장자리를 따라 투명 전도막(12)보다 도전성이 우수한 선형화 전극(14~18)을 구비하되, 상기 선형화 전극(14~18)은, 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)과 직선 모양의 선형화 전극(16)의 조합으로 형성되며, 이웃하는 열의 직선 모양 선형화 전극(16)과 꺽쇄 모양 선형화 전극(14, 15, 17, 18)이 2개의 열에 걸쳐 배치되는 것을 특징으로 한다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)은 직선의 선형화 전극(102,111~113)과 연계하여 3개의 기능을 담당한다. 첫째, 신호전극(13) 부근의 등전위선의 선형성(S)을 조절하는 역할, 둘째, 터치 패널(A)의 가장자리 4변을 따라 형성되는 등전위선의 선형성(T, U)을 조절하는 역할, 셋째는 베젤 슬림화 기능으로 꺽쇄 모양의 전극(14, 15, 17, 18)과 직선 선형화 전극(102, 111, 113)이 교차 구조를 가지면서 전계 확장을 위한 가교(Bridge)역할과 전계 선형성 제어(S, T, U) 역할을 동시에 수행할 수 있어, 선형화 전극 배치 간격을 줄일수 있고 베젤 영역을 줄일 수 있다.

상기 신호전극(13) 부근의 등전위 선형성(S)을 제어하는 전극은 신호전극(13)과 꺽쇄모양의 선형화 전극(14, 15)들과의 오버랩 정도를 조절함으로써 등전위 선형성(S) 제어가 가능하며 전체 전극배열의 구조와는 독립적으로 작용하는 특징이 있다.

상기 특징은 도면 4에 도시된 전극구조(US 06781579)와 차별되는 것으로, 상기 기술의 전극 배치는 U1열의 전극들을 동일한 크기와 동일한 간격으로 다수의 전극을 배치한 후, U1열의 전극 3개와 U2열의 전극 1개가 일정비율로 교차되는 선형화 전극구조를 가지는 것이 특징이다. 상기 기술은, U3열과 U4열도 동일하게 적용하여 전체 선형화 전극이 완성되는 구조이며, 상기 기술은 코너부 등전위선(S)의 선형성을 독립적으로 제어하기에 불리한 구조를 가지게 된다.

도 5는 삼성코닝이 출원하여 등록된 기술(KR 10-0327310)로서, 선형화 전극 구조에서는 코너부의 등전위 선형성 제어를 할 수 있는 기능성 전극이 없다. 상기 특허 구조에서 코너부에 존재하는 선형화 전극(52)의 경우, 등전위 선형화 기여도가 거의 무효 전극으로 재료비 상승요인으로만 작용하게 된다.

도 1 또는 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)은, 중간부는 'ㄱ' 또는 'ㄴ' 형태로 절곡부를 구비하며; 일측부는 상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 갭을 유지하면서 일정 교차길이(81)로 오버랩 되며; 상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 같은 열에 배열되는 것을 특징으로 한다.

도 6에서 등전위 선형성 제어와 직교 전계 발생을 위한 전극간 가교(Bridge) 역할을 동시에 수행하는 브릿지 선형화 전극(17, 91)은 터치패널(A)의 가장자리 4변을 따라 형성된다.

본 발명은 선형화 전극을 연결하면서 동시에 직교 전계 선형 제어기능을 부여하기 위하여, 전극 양쪽이 꺽쇄 모양을 구비한 브릿지 선형화 전극(17, 91)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 꺽쇄 모양의 선형화 전극과 직선모양의 선형화 전극이 상호 이웃하는 열들의 배치공간을 공유함으로써 3열로 터치패널을 형성하고, 베젤 영역을 줄이는 효과를 가진다. 이는 꺽쇄 모양 선형화 전극간의 잉여공간에 직선 선형화 전극을 배치함으로서, 직교 전계와 등전위 선형성을 확보하기 위해 소요되는 추가적인 전극열을 제거함으로써 베젤 영역을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 꺽쇄 모양 선형화 전극(14, 15, 17, 18)의 꺽임 방향은, 같은 열에 배열되는 신호 전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 교차할 경우에 화면 안쪽으로 꺽이는 것을 특징으로 한다. 이는, 상기 꺽임 방향이 반대일 경우에는 직교 전계의 선형성이 불량하기 때문이다.

도 7은 1열 선형화 전극 배열 개념도이며, 도 8은 꺽쇄모양의 선형화 전극 개념도이다.

도 7은 터치 패널(A)의 최외곽에 위치하는 1열의 선형화 전극 배열 개념을 t설명하고자 한다.

일 예로서, 18.5” LCD를 기준으로 터치패널(A)을 구성한다면, 5개의 선형화 전극(72-1~5)과 10개의 갭(Gap, 71-1~10)을 동일 비율로 배치한다.

상기 선형화 전극의 길이(72-1)는 18.5” LCD의 유효화면(73) 사이즈(size) 409.8*230.4 mm의 장변인 409.8mm의 1/5인 81.96mm의 60%인 49.18mm이며, 갭(Gap, 71-1)은 18.5” LCD의 유효화면(73) 사이즈(size) 409.8*230.4mm의 장변인 409.8mm의 1/5인 81.96mm의 20%인 16.39mm로 설정한다.

상기 선형화 전극(72-1~5)의 폭은 스크린 인쇄에서 불량률을 최소화 하면서 선형화 전극 패턴 정밀도를 확보할 수 있도록 0.35mm로 설계한다.

상기와 같이 설계된 선형화 전극과 갭은 유효화면의 장변과 일정간격(74)을 이격시켜 유효 화면의 장변(73)과 얼라인된 상태로 투명전도막(12) 위에 전극을 배치하였다. 실시 예에서는 이격거리(74)를 6.75mm로 하였다.

도 8은 실제 제작된 터치 패널(A)에 적용된 최외곽 열의 전극구조로 신호전극(13)과 이웃한 선형화 전극(72-1~5)은 전극간 가교(Bridge) 역할과 직교전계 선형화 제어를 위하여, 꺽쇄 구조(81)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 구조는 터치 스크린(10)의 네 코너부에 동일하게 적용하였다.

일 실시 예에서, 직교 전계 선형화 제어를 위해 신호전극(13)과 꺽쇄모양의 선형화 전극(72-1)의 교차 길이(81)는 5mm로 한다.

도 9는 브릿지 선형화 전극(17, 91) 개념도이며, 도 10은 2 내지 3열의 선형화 전극 배열 개념도이다.

도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 최외곽 배치 선형화 전극(72-1~72-5)을 연결하면서 동시에 직교 전계 선형 제어 기능을 부여하기 위하여, 전극 양쪽이 꺽쇄 모양을 구비하는 브릿지 선형화 전극(91)을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 선형화 전극 배치에 있어서, 모든 전극간 갭(gap)은 동일하게 0.35mm로 지정하는데, 이는 교차부분 또는 동일 열에 존재하는 전극들 사이에서 확장되는 전계의 과도 구간을 최소화하고, 터치패널(A) 제조공정의 스크린 인쇄에 있어서 품질과 생산성을 고려한 최소의 갭을 설정한 것이다. 상기 갭의 기술은 터치 패널(A)의 4 개의 변을 따라 동일하게 적용된다.

도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 마지막 3번째 열과 2번째 열에 동시에 위치하면서 직교 전계의 선형성을 제어하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극(101, 103)과; 상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극 사이의 잉여공간에 배치되는 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111, 112, 113)을 구비하는 것이 특징이다.

상기 직선의 선형화 전극(102)은 마지막 3열에서 꺽쇄 모양의 전극들 사이의 공간에 배치될 직선의 선형화 전극과 연계하여 전계의 선형성을 개선하는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111, 112, 113)은, 이웃하는 열과 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에서 제2열에 위치하는 직선의 선형화 전극(102)은 꺽쇄 모양의 선형화 전극(72-1, 91)이 형성하는 잉여공간의 폭(105)의 1/2의 길이로 설계된다. 이는 갭 사이에서 파생되는 전계 확장의 대칭성을 확보하기 위함이다.

또한, 상기 기술은 터치패널 4변의 해당 전극에 모두 적용된다. 이렇게 배열된 직선의 선형화 전극(102)과 갭을 0.35mm로 유지한 채 양쪽이 꺽쇄 모양인 브릿지 선형화 전극(103)들이 네 변을 따라 생성하면 된다.

본 발명에 있어서, 상기 꺽쐐 모양의 선형화 전극(103)은 전계의 선형성을 제어하면서 전극의 배치 공간을 절약하는 것이 특징이다.

코너부의 등전위선의 선형성을 독립적으로 제어하기 할 수 있는 꺽쇄 모양의 선형화 전극(101)은 신호전극(13)과의 교차 정도(104)를 조절함으로써 원하는 선형성을 확보할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 교차 정도(104)를 11.04mm하여 터치패널(A)을 제작한다.

도 11은 2 내지 3열의 직선형태의 선형화 전극 개념도로서, 상호 교차하는 선형화 전극 구조의 잉여공간을 이용한 직선모양의 선형화 전극의 상세도이다.

도 11은 꺽쇄 전극 구조의 잉여공간에 배치되는 직선형태의 선형화 보상전극(111, 112, 113)을 나타내고 있다. 이 전극의 설계방법은 제 2열에 위치하는 직선형태의 전극(102)설계 방법과 동일하다.

도 12는 종래기술과 본 발명의 터치패널 시뮬레이션 성능평가 결과이다.

본 발명을 통해 구현된 터치패널(132), 3M의 터치패널(US 06781579, 130) 및 삼성의 터치패널(KR 10-0327310, 131)의 등전위선 선형성과 베젤 영역을 평가한 시뮬레이션 결과이다.

본 발명의 특징은 신호전극(13) 근처의 등전위 선형성(S)을 2개의 꺽쇄모양의 선형화 전극(101, 72-1)을 이용하여 제어됨을 확인할 수 있다

또한, 4변의 등전위 선형성(T, U)도 종래기술에 비해 본 발명의 기술이 선형성을 향상되었다.

베젤 영역을 비교함에 있어서, 직교 발생 전극들이 18.5”의 동일한 유효화면 영역(73)을 기준으로, 선형화 전극이 차지하는 공간의 비율을 평가한 결과 3M(130)의 유효화면 영역(73)와 인접한 내측의 전극까지의 거리(121)는 3.75mm, 삼성(131)의 유효화면 영역(73)와 내측 전극까지의 거리(122)가 1.75mm로 분석되었다.

반면, 본 발명의 실시 예에 따른 선형화 전극를 적용할 경우에는, 유효화면 영역(73)와 내측 전극까지의 거리(123)가 5mm로 선형화 전극이 차지하는 공간비율이 제일 작은 것으로 나타났다. 이는 베젤 영역을 최소화하는 디스플레이의 요구조건에 부응하고 있다.

10: 터치 스크린, 11: 기판, 12: 투명 전도막, 13 : 신호전극, 14~18: 선형화 전극, 19: 보호막, 20: 블럭 다이어그램, 21: 사람의 손(터치), 22: 터치 컨트롤러, 23: 그라운드 패스, 24: 차동 증폭기, 25: AD컨버터, 26: 거리값, 27: 터치 지점, 41: 베젤, 53: 갭
S: 신호전극의 등전위선, T: 2번째 등전위선, U: 3번째 등전위선

Claims (8)

1. 투명 전도막(12)의 모서리부에 형성되는 신호전극(13)과;
   상기 투명 전도막(12)의 가장자리를 따라 투명 전도막(12)보다 도전성이 우수한 선형화 전극(14~18)을 구비하되,
   상기 선형화 전극(14~18)은,
   꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)과 직선 모양의 선형화 전극(16,102,111~113)의 조합으로 형성되며, 이웃하는 열의 직선 선형화 전극(16)과 꺽쇄 모양 선형화 전극이 2개의 열에 걸쳐 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극(14, 15, 17, 18)은,
   중간부는 'ㄱ' 또는 'ㄴ' 형태로 절곡부를 구비하며;
   일측부는 상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 갭을 유지하면서 일정 교차길이(81)로 오버랩 되며;
   상기 신호전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 같은 열에 배열되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 선형화 전극을 연결하면서 동시에 직교 전계 선형 제어기능을 부여하기 위하여,
   상기 선형화 전극 배열에 있어서, 전극 양쪽이 꺽쇄 모양을 구비한 브릿지 선형화 전극(17, 91)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111~113)은,
   상기 꺽쇄모양의 선형화 전극 사이에 형성되는 공간 내의 같은 열에 직선 모양의 선형화 전극을 배열하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 직선 모양의 선형화 전극(16, 102, 111, 112, 113)은,
   이웃하는 열과 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 신호전극과 모든 선형화 전극간에 일정한 갭을 유지하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 꺽쇄 모양 선형화 전극(14, 15, 17, 18)의 꺽임 방향은,
   같은 열에 배열되는 신호 전극(13) 또는 다른 선형화 전극과 교차할 경우에 화면 안쪽으로 꺽이는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 꺽쇄 모양의 선형화 전극과 직선모양의 선형화 전극이 상호 이웃하는 열들의 배치공간을 공유함으로써 3열로 터치패널을 형성하는 것을 특징으로 하는 꺽쇄 모양의 선형화 전극을 구비한 터치패널.

Images