KR101430903B1

KR101430903B1 - 정전기 인력을 이용한 터치패널

Info

Publication number: KR101430903B1
Application number: KR1020120016427A
Authority: KR
Inventors: 김현성
Original assignee: 김현성
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2014-08-14
Also published as: KR20130095035A

Abstract

본 발명은 적층 구조 사이에 구비된 이동자가 손가락 등 터치 수단과의 정전기적 인력으로 인해 이동되도록 함으로써 휴대형 정보 단말기, 데스크탑 PC(Personal Computer), 노트북 PC 등 전자 장치의 터치 스크린에 적용할 수 있도록 한 터치패널에 관한 것이다.

Description

정전기 인력을 이용한 터치패널{Touch Panel using Electrostatic Attraction}

본 발명은 터치패널에 관한 것으로서, 특히, 적층 구조 사이에 구비된 이동자가 손가락 등 터치 수단과의 정전기적 인력으로 인해 이동되도록 함으로써 휴대형 정보 단말기, 데스크탑 PC(Personal Computer), 노트북 PC 등 전자 장치의 터치 스크린에 적용할 수 있도록 한 터치패널에 관한 것이다.

현재 각종 전자 장치에는 그 크기와 성능에 맞게 저항막 방식, 정전용량방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등 다양한 터치스크린이 적용되고 있다. 이 중 터치패널과 접촉되는 손가락 사이에 형성되는 커패시티브 커플링(capasitive coupling)을 이용하여 손가락이 접촉된 위치의 x,y 좌표를 해석하는 정전용량방식이나, 접촉위치에서 터치패널 상하부의 도전막이 단락되는 위치의 x,y 좌표를 해석하는 저항막 방식이 많이 사용되고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 터치패널(예, 대한민국특허출원번호 10-2008-007972 등)에서는 접촉된 위치의 해석을 용이하게 하기 위하여 등전위 형성 전극을 터치패널 내의 적층 구조 상에 구비하고 있다. 즉, 터치패널에 형성되는 투명 도전막이 전면에서 균일한 선형적 전위 분포를 갖도록 하기 위하여 등전위 형성 전극이 가장자리에 형성되어 있다. 이와 같은 등전위 형성 전극은 소형 패널에서는 어느 정도 가장자리까지 등전위 형성을 보조하지만, 일정 크기 이상의 대면적에서는 등전위 형성 전극을 사용하여도 가장자리 부근에서 등전위가 왜곡되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 등전위 형성 전극이 불필요하며 간단한 구조로 터치패널을 구현하기 위하여, 적층 구조 사이에 구비된 이동자가 손가락 등 터치 수단과의 정전기적 인력으로 인해 이동되도록 하여 이동자의 위치를 전자장치에 화면 상의 터치 위치에 대한 좌표로서 입력이 가능하도록 한 터치패널을 제공하는 데 있다.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 터치 패널은, 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성된 투명 도전막; 상기 투명 도전막 위에 형성된 투명 절연막; 및 상기 투명 절연막 위로 공간을 유지하며 형성된 투명 보호막을 포함하고, 상기 공간에는 상기 투명 보호막에 터치되는 터치 수단과의 정전기 인력으로 움직이는 이동자를 구비한다.

상기 터치 패널을 이용하는 터치 스크린을 장착한 전자 장치의 프로세서에서, 상기 투명 도전막에 신호를 인가하여 상기 이동자 위치에서의 상기 터치 수단과의 커패시티브 커플링(capasitive coupling)에 의한 상기 신호의 변화를 감지하여 상기 이동자의 위치 좌표를 검출하기 위한 것이다.

상기 터치 수단은 손가락 또는 펜 형태의 막대이며, 상기 이동자는 상기 터치 수단 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 물질로 이루어질 수 있고, 또한, 상기 이동자는 상기 투명 절연막과 상기 투명 보호막 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 터치패널에 따르면, 이동자의 위치가 전자장치에 화면 상의 터치 위치에 대한 좌표로서 입력이 가능하므로, 종래와 같이 등전위 형성 전극이나 상하부의 이중적 투명도전막 형성 등이 필요없이 터치패널의 구조를 간단화할 수 있고, 대면적에도 활용이 용이하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 터치 패널에서의 터치 위치의 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널(100)은, 투명 기판(110), 투명 기판(110) 위에 형성된 투명 도전막(120), 투명 도전막(120) 위에 형성된 투명 절연막(130), 투명 절연막(130) 위로 공간을 유지하며 형성된 투명 보호막(140), 및 이동자(135)를 포함한다. 이동자(135)는 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140) 사이의 공간에 구비되며, 투명 보호막(140)에 터치되는 터치 수단(예, 손가락 또는 펜 형태의 막대 등)과의 정전기적 인력으로 움직여 이동될 수 있다.

터치 패널(100)은 휴대형 정보 단말기, 데스크탑 PC(Personal Computer), 노트북 PC 등 전자 장치의 터치 스크린으로 이용되기 위한 것으로, 전자 장치의 디스플레이 화면이 보일 수 있도록, 투명 기판(110), 투명 절연막(130), 및 투명 보호막(140)은, 예를 들어, 유리(글래스), PET(Poly ethylene terephthalate), PC(Poly carbonate), PMMA(Poly methyl methacrylate), 플라스틱류 등이나 기타 투명한 절연막으로 형성될 수 있다. 또한, 투명 도전막(120)은 전자 장치의 프로세서를 통해 신호를 인가하고 터치에 따른 신호 변화를 검출하기 위해 코팅되는 막으로서, ITO(인듐 틴 옥사이드), AZO(Al doped Zinc Oxide), ATO(안티몬 틴 옥사이드) 등의 고전도성 TCO(Transparent Conducting Oxide) 박막, Al, Ni, Cr, SUS(스테인리스 강), Ti 등의 하프 미러(half mirror) 박막, 또는 기타 전도성 투명막(터치위치 검출용 전위 분포 형성용 도전막)일 수 있다.

투명 절연막(130)과 투명 보호막(140) 사이에는 일정 공간이 유지되기 위하여, 투명 절연막(130)의 가장자리를 따라 일정 높이의 턱이나 벽이 형성될 수 있다. 하지만, 이러한 턱이나 벽이 반드시 필요한 것은 아니며 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140)을 겹쳐 놓는 것만으로도 이동자(135)가 정전기적 인력으로 움직이도록 할 수도 있다. 이때, 이동자(135)가 잘 미끄러져 움직일 수 있도록 하기 위하여 투명 절연막(130) 상부와 투명 보호막(140) 하부에는 투명 테프론을 코팅하거나, 또는 투명 테프론 테이프를 부착하여 마찰력을 줄일 수도 있다.

여기서, 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140) 사이의 공간에 구비되는 이동자(135)는, 투명 보호막(140)에 터치되는 터치 수단(예, 손가락 또는 펜 형태의 막대 등)과의 정전기적 인력으로 움직일 수 있도록 하기 위하여, 이동자(135)는 해당 터치 수단 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 이동자(135)는 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140) 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 물질로 이루어질 수 있다. 손가락과 같은 터치 수단은 상대적으로 음의 전하(또는 전기)를 띠고 있다.

예를 들어, 이동자(135)는 터치 수단(예, 손가락 또는 펜 형태의 막대 등)이나 투명 절연막(130), 투명 보호막(140) 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 종이, 섬유류, 스티로폼류 등 가벼운 재질로 3mm*3mm 사이즈 정도로 제작되어 삽입될 수 있다. 이동자(135)는 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140) 사이의 공간에서 움직이면서 투명 절연막(130)과 투명 보호막(140)와의 마찰로 인해 더욱 큰 양의 전하로 대전될 수도 있다. 이와 같은 원리는, 서로 마찰 시 "(+) 모피 > 상아 > 수정 >유리 >종이 >명주 >나무 >고무 >황 >셀룰로이드 >에보나이트 (-)" 같은 순서로 양(+) 전하와 음(-)의 전하로 대전되는 방식과 유사하다.

도 2는 도 1의 터치 패널(100)에서의 터치 위치의 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이와 같은 터치 패널(100)을 적용한 터치 스크린이 전자 장치에 장착되면, 전자 장치의 프로세서는 도 2와 같이, 투명 도전막(120)의 좌측 모서리의 신호 입력 단자(A, B)에 소정 DC 전압(예, 0V)을 인가하고, 투명 도전막(120)의 우좌측 모서리의 신호 입력 단자(C, D)에 일정 고주파 신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치의 프로세서는 현재의 이동자(135) 위치(P)에서의 터치 수단(예, 손가락 등)과의 커패시티브 커플링(capasitive coupling)에 의한 신호의 변화를 감지하여 이동자(135)의 위치 좌표(x, y)를 검출할 수 있다.

도 2와 같이, 터치에 의한 이동자(135)의 이동에 따라, 투명 도전막(120)의 터치된 위치(P)로부터 각 모서리의 신호 입력 단자(A, B, C, D)까지가 달라져 해당 저항값들(R1, R2, R3, R4)이 달라질 뿐만아니라, 특히, 터치된 부분에서는 이동자(135)에 의한 정전용량(C₁₃₅)이 추가되는 변화가 있게 되므로, 이러한 두가지 변화에 의한 각 위치 좌표(x, y)에서의 신호의 변화는 모두 다를 수 있게 된다. 따라서, 프로세서는 이러한 두가지 변화에 따른 입력 신호의 변화를 감지하여 이동자(135)의 위치 좌표(x, y)를 검출할 수 있다. 투명 절연막(130)에 의한 정전용량(C₁₃₀), 투명 보호막(140)에 의한 정전용량(C₁₄₀)은 각 터치 위치에서 공통적이며, 터치되는 손가락 등 터치수단과 투명 보호막(140) 사이의 정전용량도 각 터치 위치에서 공통적일 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허등록청구범위뿐 아니라 이 특허등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

투명 기판(110)
투명 도전막(120)
투명 절연막(130)
투명 보호막(140)
이동자(135)

Claims

투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성된 투명 도전막; 상기 투명 도전막 위에 형성된 투명 절연막; 및 상기 투명 절연막 위로 공간을 유지하며 형성된 투명 보호막을 포함하고, 상기 공간에는 상기 투명 보호막에 터치되는 터치 수단과의 정전기 인력으로 움직이는 이동자를 구비하며,
상기 터치 수단은 손가락 또는 펜 형태의 막대이며,
상기 이동자는 상기 터치 수단, 상기 투명 절연막과 상기 투명 보호막 보다 상대적으로 양의 전하로 대전되는 물질로 이루어지며,
상기 투명 도전막에 신호를 인가하여 상기 이동자 위치에서의 상기 터치 수단과의 커패시티브 커플링(capasitive coupling)에 의한 상기 신호의 변화를 감지하여 상기 이동자의 위치 좌표를 검출하기 위한 것을 특징으로 하는 터치 패널.
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제1항에 있어서,
상기 투명 절연막의 상부와 상기 투명 보호막의 하부에는 테프론 코팅되거나, 테프론 테이프가 부착되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.