KR101448250B1

KR101448250B1 - 터치 스크린 패널

Info

Publication number: KR101448250B1
Application number: KR1020110004977A
Authority: KR
Inventors: 곽원규; 이재용; 김창엽; 이정열
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2014-10-08
Also published as: CN105302399B; TW201211856A; CN105302399A; TWI545473B; KR20120018046A

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 화면의 장변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 내측으로 함몰된 함몰부가 구비되는 다수의 제1 센싱패턴들과; 화면의 단변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 외측으로 돌출된 돌출부가 구비되는 다수의 제2 센싱패턴들이 포함되며, 상기 제1, 2 센싱패턴들의 수직 및 수평 에지부가 소정 각도 틸트되어 구현된다.

Description

터치 스크린 패널{Touch Screen Panel}

본 발명은 영상표시장치 등에 구비되는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다.

이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지패턴이 주변의 다른 감지패턴 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.

이를 위해, 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 제1 방향을 따라 연결되도록 형성된 다수의 제1 센싱패턴들과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연결되도록 형성된 다수의 제2 센싱패턴들을 구비함으로써, 접촉위치의 좌표를 파악하게 된다.

단, 일반적인 영상표시장치의 경우, 화면의 가로길이와 세로길이가 상이하게 설정되고, 이에 따라 제1 방향에서의 터치 감도와 제2 방향에서의 터치 감도가 상이해질 수 있다.

즉, 터치 감도는 베이스 커패시턴스와 터치 커패시턴스의 비율에 의해 결정되는데, 이는 베이스 커패시턴스가 작고 터치 커패시턴스가 클수록 향상된다. 따라서, 화면의 가로길이와 세로길이가 상이하면 장변 방향의 경우 단변 방향에 비해 많은 수의 센싱패턴들이 길게 연결되면서 베이스 커패시턴스가 커지므로 터치 감도가 상대적으로 저하되는 단점이 있다.

또한, 종래의 경우 상기 제1 및 제2 센싱패턴들을 동일한 레이어(layer)에 형성하고, 상기 제1 또는 제2 센싱패턴들을 별도의 저저항 금속 재질의 브릿지패턴들을 형성하여 이를 연결하는 구조가 일반적이다.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 터치 스크린 패널은, 상기 브릿지패턴들이 불투명 금속 재질로 구현됨에 의해 상기 터치 스크린 패널 하부에 위치하는 영상표시장치의 화소들이 상기 연결 패턴과 중첩될 경우 상기 화소가 가려지는 단점이 발생될 수 있다.

특히, 영상표시장치가 점차적으로 고 해상도화되어 각 화소의 면적이 줄어듦에 따라 상기 브릿지패턴에 의한 상기 화소의 가림 정도가 증가될 수 있으며, 이 경우 보는 각도에 따라 상기 브릿지패턴에 가려지는 화소가 암점으로 발현되는 등 외부 시인성이 악화되는 원인이 된다.

본 발명은 동일 레이어 상에 제1 방향으로 배열되는 제1 센싱패턴들과 제2 방향으로 배열되는 제2 센싱패턴들 및 상기 제1 또는 제2 센싱패턴들을 연결하는 브릿지패턴들이 형성됨에 있어서, 상기 제1 센싱패턴들 및 제2 센싱패턴들의 면적을 상이하게 구현함으로써 터치 감도를 향상시키는 터치 스크린 패널을 제공함에 목적이 있다.

또한, 상기 터치 스크린 패널이 평판표시장치의 표시패널을 구성하는 상부기판에 위치됨에 있어서, 상기 터치 스크린 패널에 형성되는 제1, 2 센싱패턴들의 수직/ 수평 에지부들 및 브릿지패턴들이 소정 각도 기울어져 형성됨으로써, 상기 평판표시패널의 표시영역 상에 스트라이프 형태로 배열된 화소들과 간섭되는 것을 방지하여 시인성을 개선하는 터치 스크린 패널을 제공함에 목적이 있다.

또한, 인접한 제1, 2 센싱패턴들 사이의 영역에 더미 패턴이 형성되며, 상기 더미 패턴과 대응되는 화소들의 시인성 개선을 위해 더미 패턴 구조를 최적화하는 터치 스크린 패널을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 화면의 장변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 내측으로 함몰된 함몰부가 구비되는 다수의 제1 센싱패턴들과; 화면의 단변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 외측으로 돌출된 돌출부가 구비되는 다수의 제2 센싱패턴들이 포함된다.

이 때, 상기 제1, 2 센싱패턴들의 수직 및 수평 에지부가 소정 각도 틸트되어 구현되며, 상기 소정 각도는 2ㅀ 내지 10ㅀ가 될 수 있다.

또한, 상기 제1 또는 제2 센싱패턴들은 브릿지패턴들에 의해 인접한 동일선 상의 센싱패턴들과 전기적으로 연결되며, 상기 브릿지패턴들은 수직 또는 수평이 아닌 기울어진 형태로 배열된다.

또한, 상기 브릿지패턴들은 저저항의 불투명 금속 재질로 구현되며, 상기 제1, 2 센싱패턴들은 투명 도전성 물질로 구현된다.

또한, 상기 제2 센싱패턴들의 돌출부는 상기 제1 센싱패턴들의 함몰부에 의해 발생된 공간에 위치된다.

또한, 상기 제1, 2 센싱패턴들은 평판표시패널의 상부기판 상에 형성된다.

또한, 상기 제1, 2센싱패턴들은 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들과 중첩되는 영역에 형성되며, 상기 화소들의 피치와 상기 센싱패턴들의 피치가 정수배가 되지 않도록 구현된다.

또한, 상기 인접한 제1, 2 센싱패턴들 사이의 영역에 더미 패턴이 형성되며, 상기 더미 패턴들은 상기 제1, 2 센싱패턴들과 동일한 투명 도전성 물질로 형성된다.

이 때, 상기 더미 패턴은 섬(island) 형태의 복수의 더미 패턴들로 구현될 수 있으며, 상기 복수의 더미패턴들의 수평 및/또는 수직 에지부는 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들과 중첩되는 길이가 최소가 되는 형상으로 구현된다.

또한, 상기 더미 패턴들의 수직 및/또는 수평 에지부의 각도는 상기 화소의 배열 방향에 대하여 10ㅀ ~ 80ㅀ가 되도록 구현되며, 상기 더미 패턴들은 다각형 형태로 구현된다.

또한, 상기 더미 패턴은 하나의 연결된 형태로 인접한 상기 제1, 2 센싱패턴들 사이에 각각 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 동일 레이어 상에 제1 방향으로 배열되는 제1 센싱패턴들과 제2 방향으로 배열되는 제2 센싱패턴들 및 상기 제1 또는 제2 센싱패턴들을 연결하는 브릿지패턴들이 형성됨에 있어서, 상기 제1 센싱패턴들 및 제2 센싱패턴들의 면적을 상이하게 구현함으로써 터치 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 터치 스크린 패널에 형성되는 제1, 2 센싱패턴들의 수직/ 수평 에지부들 및 연결패턴들이 소정 각도 기울어져 형성됨으로써, 상기 평판표시패널의 표시영역 상에 스트라이프 형태로 배열된 화소들과 간섭되는 것을 방지하여 시인성을 개선할 수 있다.

또한, 인접한 제1, 2 센싱패턴들 사이의 영역에 형성된 더미 패턴의 구조를 최적화함으로써, 상기 더미 패턴과 대응되는 화소들의 시인성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센싱패턴들 및 제2 센싱패턴들을 도시한 요부 평면도.
도 2b는 도 2a의 특정부분에 대한 확대 평면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 센싱패턴의 에지부 형상을 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 더미 패턴 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 더미 패턴 구조를 나타내는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로서, 투명기판(10)과, 투명기판(10) 상에 형성된 다수의 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)과, 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)을 패드부(20)를 통해 외부의 구동회로와 연결하기 위한 위치검출라인들(15)을 포함한다.

제1 센싱패턴들(12a)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같은 투명전극물질을 이용하여 화면의 장변 방향을 따라 연결되도록 형성된다. 예컨대, 화면의 장변 방향이 수직 방향(Y축 방향)인 경우, 제1 센싱패턴들(12a)은 화면 내에서 열 방향을 따라 연결되도록 형성되어, 각각의 열 단위로 각각의 위치검출라인(15)과 연결될 수 있다.

한편, 화면의 장변 방향이 수평 방향(X축 방향)인 경우, 제1 센싱패턴들(12a)은 화면 내에서 행 방향을 따라 연결되도록 형성될 수도 있음은 물론이다. 편의상, 이하에서는 화면의 장변 방향이 열 방향(Y축 방향)인 것으로 가정하기로 한다.

이러한 제1 센싱패턴들(12a)은 패터닝 단계에서부터 화면의 열 방향을 따라 연결되도록 패터닝되거나, 혹은 각각의 제1 센싱패턴(12a)이 분리된 패턴을 갖도록 형성되고, 동일한 열에 배열된 제1 센싱패턴들(12a)이 별도의 브릿지 패턴들에 의해 연결될 수도 있다.

제2 센싱패턴들(12b)은 제1 센싱패턴들(12a)과 같이 투명전극물질을 이용하여 형성되는 것으로, 화면의 단변 방향을 따라 연결되도록 형성된다.

예컨대, 화면의 단변 방향이 수평 방향(X축 방향)인 경우, 상기 제2 센싱패턴들(12b)은 화면 내에서 행 방향을 따라 연결되도록 형성되어, 각각의 행 단위로 각각의 위치검출라인(15)과 연결될 수 있다.

이와 같은 제2 센싱패턴들(12b) 또한, 패터닝 단계에서부터 화면의 행 방향을 따라 연결되도록 패터닝되거나, 혹은 각각의 제2 센싱패턴(12b)이 분리된 패턴을 갖도록 형성되고, 동일한 행에 배열된 제2 센싱패턴들(12b)이 별도의 브릿지 패턴들에 의해 연결될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기 제1 센싱패턴들(12a)은 패터닝 단계에서부터 화면의 열 방향을 따라 연결되도록 패터닝되고, 상기 제2 센싱패턴들(12b)은 별도의 브릿지패턴들(14)에 의해 연결되는 구조로 설명한다.

단, 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)이 서로 다른 레이어에 위치되는 경우에는 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b) 모두 패터닝 단계에서 각각 열 방향 및 행 방향을 따라 연결되도록 패터닝될 수도 있음은 물론이다.

위치검출라인들(15)은 패드부(20)를 통해 제1 및 제2 센싱패턴들(12a, 12b)을 위치검출회로와 같은 외부의 구동회로(미도시)와 연결한다.

이러한 위치검출라인들(15)은 영상이 표시되는 화면의 외곽에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 제1 및 제2 연결패턴들(12a, 12b)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있으며, 상기 브릿지패턴들(14)은 상기 위치검출라인들(15)과 동일 공정을 통해 동일한 물질로 형성된다.

전술한 바와 같은 터치 스크린 패널에 사람의 손 또는 터치스틱 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 센싱패턴들(12a, 12b)로부터 위치검출라인들(15) 및 패드부(20)를 경유하여 구동회로(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.

한편, 전술한 터치 스크린 패널은 독립적인 기판에 형성되어 영상표시장치 등의 상면에 부착되거나, 혹은 영상표시장치의 표시패널과 일체화되어 구현될 수도 있다.

예컨대, 터치 스크린 패널은 유기전계발광 표시패널이나 액정 표시패널의 상부기판 상에 형성되어 표시패널과 일체화되어 구현될 수 있는데, 이와 같이 표시패널과 터치 스크린 패널을 일체형으로 구현하게 되면 박형의 영상표시장치를 제공할 수 있다.

단, 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)의 각각의 패턴형상 및 크기가 실질적으로 동일하게 형성되는 경우, 화면의 장변 방향에서의 베이스 커패시턴스와 화면의 단변 방향에서의 베이스 커패시턴스가 상이해 터치 감도가 저하될 우려가 있다.

상기 터치 스크린 패널에 터치가 수행된 경우, 접촉된 센싱패턴들에 의해 발생된 커패시턴스 변화량 즉, 터치 커패시턴스를 -C라고 하고, 터치 전 센싱패턴들이 갖는 베이스 커패시턴스를 Cnode라고 하면 상기 터치 감도는 -C/Cnode가 된다.

보다 구체적으로, 베이스 커패시턴스는 구조상에서 필연적으로 발생되는 커패시턴스로서, 예컨대 터치 스크린 패널 하부에 위치된 표시패널 측의 다른 구성요소들, 예컨대 유기전계발광 표시패널의 전면에 형성된 캐소드 전극이나 액정표시패널의 전면에 형성된 공통전극 등과 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)과의 사이에서 발생되는 기생 커패시턴스를 주요 구성요소로 한다.

또한, 표시패널 측의 그라운딩된 신호라인들과 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)과의 사이에서 발생되는 기생 커패시턴스도 베이스 커패시턴스의 보조 구성요소를 이룰 수 있다.

한편 터치 커패시턴스는, 터치 스크린 패널의 구현을 위해 의도된 커패시턴스로서, 터치 이벤트 발생시 터치 이벤트에 의해 변화되어 위치검출에 이용되는 커패시턴스를 의미한다.

따라서, 터치 스크린 패널의 터치 감도는 베이스 커패시턴스가 작고 터치 커패시턴스가 클수록 향상된다. 그런데, 화면의 장변 방향을 따라 연결되는 제1 센싱패턴들(12a)의 경우, 화면의 단변 방향을 따라 연결되는 제2 센싱패턴들(12b)보다 많은 수의 센싱패턴들이 길게 연결되므로 베이스 커패시턴스가 제2 센싱패턴들(12b)보다 크고 터치 커패시턴스는 동일하여, 일반적으로는 화면의 장변 방향에서의 터치 감도가 낮아 터치 스크린 패널의 전체적인 터치 감도가 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 제1 센싱패턴들(12a) 각각의 면적을 감소시켜 화면의 장변 방향에서 보다 크게 발생하였던 베이스 커패시턴스를 저감한다. 또한, 이와 더불어 화면의 장변 방향과 단변 방향에서의 베이스 커패시턴스 차를 저감하기 위하여 제2 센싱패턴들(12b)의 경우에는 그 면적이 증가되도록 설계한다.

즉, 본 발명은 화면의 장변방향 및 단변방향에서의 베이스 커패시턴스 차를 저감하기 위하여 제1 센싱패턴들(12a) 각각의 면적이 제2 센싱패턴들(12b) 각각의 면적보다 작게 형성되도록 센싱패턴들의 패턴형상을 변경함에 의해 터치 스크린 패널의 터치 감도를 향상시킴을 특징으로 한다.

이를 위한 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)의 패턴 형상의 일례는 도 2a 내지 도 3b를 참조하여 후술하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센싱패턴들 및 제2 센싱패턴들을 도시한 요부 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 특정부분에 대한 확대 평면도이다.

단, 앞서 도 1을 통해 설명한 바와 같이 제1 센싱패턴들(12a)은 화면의 열 방향(Y축 방향)을 따라 연결되도록 패터닝되고, 상기 제2 센싱패턴들(12b)는 화면의 행 방향(X축 방향)으로 배열되고 별도의 브릿지패턴들(14)에 의해 연결되는 구조이며, 상기 열 방향(Y축 방향)이 화면의 장변 방향임을 그 예로 설명한다.

도 2a를 참조하면, 상기 제1 센싱패턴들(12a)는 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 내측으로 함몰된(즉, 내측으로 오목하게 패터닝된) 함몰부(12a1)가 구비되도록 패터닝된다.

한편, 상기 제1 센싱패턴들(12a)과 인접하여 위치한 제2 센싱패턴들(12b)은 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 외측으로 돌출된(즉, 외측으로 볼록하게 패터닝된) 돌출부(12b1)가 구비되도록 패터닝된다.

즉, 상기 제2 센싱패턴들(12b)의 돌출부(12b1)은 상기 제1 센싱패턴들(12a)의 함몰부(12a1)에 대응되는 형상으로서, 상기 함몰부(12a1)에 의해 발생된 공간에 상기 돌출부(12b1)이 위치하게 된다.

따라서, 상기 제1 센싱패턴(12a) 및 제2 센싱패턴(12b)은 동일한 마름모꼴을 기본 형상으로 할 경우, 상기 제2 센싱패턴들(12b)는 상기 돌출부(12b1)들의 개수만큼 그 면적이 증가하게 되고, 상기 제 1 센싱패턴들(12a)는 상기 함입부(12a1)의 개수만큼 그 면적이 감소한다.

이에 따라, 각각의 제1 센싱패턴(12a)의 면적이 감소되면서 화면의 장변 방향에 따른 각각의 채널, 즉, 열 라인들 각각의 채널에서의 베이스 커패시턴스가 감소되어 터치 감도가 향상된다. 이때, 제1 센싱패턴(12a)이 각 변으로부터 내측으로 형성되는 함몰부의 너비 및 개수는 터치 스크린 패널에 요구되는 소정의 터치 커패시턴스를 만족하는 범위 내에서 베이스 커패시턴스가 감소될 수 있도록 실험적으로 결정될 수 있다.

또한, 상기 제1 센싱패턴(12a)의 면적을 감소시킴에 의하여 화면의 장변 방향에서의 베이스 커패시턴스를 감소시킴과 더불어, 제2 센싱패턴(12b)의 면적을 증가시켜 화면의 단면 방향에서의 베이스 커패시턴스를 증가시킴에 의하여 화면의 장변 방향 및 단변 방향에서의 베이스 커패시턴스의 크기를 보다 정밀하게 매칭시킬 수 있다.

즉, 상기 제2 센싱패턴(12b)은 마름모꼴과 같은 다각형의 각 변으로부터 외측으로 돌출된 돌출부(12b1)를 갖도록 패터닝되며, 도시된 바와 같이 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)이 서로 밀접하게 위치되므로, 제1 센싱패턴들(12a)의 면적이 감소된 만큼 제2 센싱패턴들(12b)의 면적 증가를 위한 공간이 확보될 수 있다.

따라서, 제2 센싱패턴들(12b) 각각의 돌출부(12b1)는 제1 센싱패턴들(12a) 각각의 함몰부(12a1)에 대응하는 면적만큼 돌출될 수 있다. 즉, 제1 센싱패턴들(12a) 각각이 내측으로 함몰된 함몰부(12a1)의 면적과 제2 센싱패턴들(12b) 각각이 외측으로 돌출된 돌출부(12b1)의 면적은 유사 또는 실질적으로 동일하게 설정될 수 있다.

하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)이 보다 밀접하게 배치될 수 있도록 제2 센싱패턴들(12b) 각각의 돌출부(12b1)의 면적은 제1 센싱패턴들(12a) 각각의 함몰부(12a1)의 면적보다 작게 형성될 수도 있다.

또한, 화면의 장변 길이 및 단변 길이 차가 커서 보상해야 할 베이스 커패시턴스의 차가 큰 경우 등에는 이와 반대로 제2 센싱패턴들(12b) 각각의 돌출부(12b1)의 면적이 제1 센싱패턴들(12a) 각각의 함몰부(12a1)의 면적보다 크게 형성될 수도 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 제1 센싱패턴들(12a) 및 제2 센싱패턴들(12b)의 패턴형상을 변경함에 의하여 화면의 장변 방향(Y축 방향) 및 단변 방향(X축 방향)에서의 베이스 커패시턴스를 매칭시킬 수 있다.

이 경우, 화면의 장변 방향 및 단변 방향에서의 터치 감도가 유사 또는 동일해지면서 위치검출의 오류가 저감되고, 정밀도가 향상되면서 터치 감도가 향상된 터치 스크린 패널을 제공할 수 있다.

특히, 화면의 장변 방향 및 단변 방향의 각 채널에 전압이나 전류를 인가하고, 이에 의해 발생한 전류나 전압을 측정함에 의해 터치 이벤트의 발생 여부 및 그 위치를 검출하는 셀프 구동방식의 정전용량 터치 스크린 패널의 경우, 각 방향에서의 베이스 커패시턴스가 매칭됨에 따라 위치검출의 오류가 저감되고, 터치 감도가 향상되는 효과를 제공할 수 있다.

단, 상기와 같은 형상의 센싱패턴들로 설계된 터치 스크린 패널은 유기전계발광 표시패널이나 액정 표시패널과 같은 평판표시패널의 상부기판 상에 직접 형성되거나, 부착된다.

이 때, 상기 제2 센싱패턴들(12b)을 연결하는 브릿지패턴들(14)은 앞서 설명한 바와 같이 저저항의 금속 재질로 구현되는데, 이는 불투명한 특성이 있으므로, 상기 평판표시패널에서 출사되는 빛을 차단하게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 평판표시패널의 표시영역 상에 형성된 각 화소들(미도시)은 직사각형의 형상으로 매트릭스 형태로 배열되는데, 상기 브릿지패턴들(14)이 상기 표시패널에 배열된 화소들(미도시)과 동일하게 수평 방향으로 배열되는 경우, 일부 브릿지패턴(14)이 이에 대응되는 영역에 형성된 화소와 완전히 중첩되면, 상기 중첩된 화소에서 출사되는 광이 상기 브릿지패턴에 의해 차단되어 암점으로 발현되는 문제가 발생된다.

이에 본 발명의 실시예에서는 이와 같은 문제를 극복하기 위해 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 브릿지패턴(14)을 비스듬히 배치함으로써, 상기 브릿지패턴(14)과 대응되는 영역에 형성된 화소들(미도시)와 완전히 중첩되는 경우를 최소화함으로써, 이를 통해 앞서 언급한 바와 같은 암점이 발현되는 단점을 극복할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예의 경우 상기 브릿지패턴(14)은 수직 또는 수평이 아닌 기울어진 형태로 배열됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 브릿지패턴(14)은 상기 제2 센싱패턴(12b)과 절연층을 사이에 두고 다른 레이어에 형성되며, 상기 절연층에 형성된 콘택홀(15)을 통해 상기 제2 센싱패턴들을 전기적으로 연결시킨다.

이 때, 상기 절연층은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(SiNx)로 이루어지는데, 상기 절연층과 제1, 2 센싱패턴들을 구현하는 투명 도전성 물질과는 굴절률이 서로 상이하다.

일 예로 실리콘 산화막의 굴절률은 1.5인데 반해, 상기 투명 도전성 물질(ITO)의 굴절율은 1.97 정도이므로 그 차이가 크다.

따라서, 상기 센싱패턴들(12a, 12b) 사이의 영역 즉, 투명 도전성 물질이 형성되지 않은 영역의 경우 상기 굴절률 차이가 그대로 시인됨에 의해, 표시패널로부터 입사되는 빛뿐 아니라 외광에 의해 외부로부터 터치 스크린 패널로 입사하는 빛이 굴절 및 반사되어 표시장치의 시인성이 저하되는 단점이 있다.

이를 극복하기 위해 본 발명의 실시예에서는 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 인접한 제1, 2 센싱패턴들(12a, 12b) 사이의 영역(16)에 대하여, 절연층이 그대로 노출되지 않도록 섬(island) 형태의 복수의 더미 패턴(16a)들이 형성될 수 있다.

이 때, 상기 더미 패턴들(16a)은 상기 센싱패턴들(12a, 12b)과 동일한 투명 도전성 물질로 형성되며, 이를 통해 상기 절연층이 그대로 노출되는 것을 방지함으로써 투명 도전성 물질과 절연층의 굴절률 차에 의해 발생되는 시인성 저하 문제를 극복할 수 있게 된다.

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 센싱패턴의 에지부 형상을 나타내는 도면이다.

단, 도 3a는 센싱패턴의 에지부가 수평 및 수직으로 구현될 경우의 문제점을 설명하는 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의하여 상기 센싱패턴의 에지부가 소정 각도 틸트된 형상을 나타내는 도면이다.

먼저 도 3a를 참조하면, 도시된 바와 같은 형상의 센싱패턴들(12a, 12b)로 설계된 터치 스크린 패널이 유기전계발광 표시패널이나 액정 표시패널과 같은 평판표시패널 상부기판 상에 직접 형성되거나, 부착된다.

보다 구체적으로 상기 센싱패턴들(12a, 12b)은 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들(22)과 중첩되는 영역 상에 형성되며, 이 때, 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 화소들(22)의 수가 많아질수록 즉, 고 해상도가 될수록 상기 표시패널 및 터치 스크린 패널을 투과한 화면에는 소정의 간섭무늬가 관찰될 수 있다.

이는 상기 표시패널이 고 해상도가 될수록 상기 화소(22)의 크기 및 간격이 작아지므로 상기 표시패널로부터 나온 빛이 터치 스크린 패널의 센싱패턴들(12a, 12b)의 수직 에지부(12c1) 및 수평 에지부(12c2)에서 굴절 또는 산란될 가능성이 더욱 커지기 때문이다.

여기서, 도 3a 및 도 3b에서는 상기 센싱패턴의 수직, 수평 에지부(12c1, 12c2)가 제 1센싱패턴(12a)의 함몰부에 대응되는 수직, 수평 에지부(12c1, 12c2)를 그 예로 설명하나, 상기 센싱패턴의 수직, 수평 에지부는 이에 한정되는 것이 아니며, 제 1 및 제 2센싱패턴(12a, 12b)의 모든 에지부들 중 수직(Y축에 평행) 또는 수평(X축에 평행)인 에지부를 그 대상으로 한다.

또한, 도 3a 및 도 3b에서 도면부호 16a는 앞서 도 2a를 통해 설명한 바와 같이 서로 인접한 제1, 2 센싱패턴들(12a, 12b) 사이의 영역에 형성된 섬(island) 형태의 복수의 더미 패턴(16a)들이다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 표시패널(미도시)에 형성된 각 화소들(22)은 직사각형의 형상으로 구현되므로 상기 터치 스크린 패널이 상기 표시패널 상부에 합착되면, 특정 위치에서 상기 표시패널의 화소 열(또는 행)과 상기 터치 스크린 패널의 센싱패턴의 수직 및 수평 에지부(12c1, 12c2)가 일렬로 만나게 될 가능성이 커지게 되며, 이 경우 상기 화소(22)에서 발생된 빛이 상기 센싱패턴의 수직 및/또는 수평 에지부(12c1, 12c2)에서 굴절하여 간섭무늬를 발생시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예는 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 터치 스크린 패널의 센싱패턴의 수직/ 수평 에지부(12c1, 12c2)를 소정 각도(α) 틸트(tilt) 시킴으로써, 상기 표시패널의 화소(22) 열(또는 행)과 상기 터치 스크린 패널의 센싱패턴의 수직/ 수평 에지부(12c1, 12c2)가 나란히 배열되지 않도록 함을 특징으로 한다.

즉, 상기 센싱패턴의 에지부(12c1, 12c2)가 수직 또는 수평 성분이 없도록 소정 각도씩 틸트시킴을 통해 상기 에지부 라인 상에 중첩되는 화소(22)의 개수를 최소함으로써, 빛의 굴절 및 산란을 최소화하여 간섭무늬 불량을 제거할 수 있는 것이다.

이 때, 상기 틸트 각도(α)는 터치 센서 동작에 문제가 없는 한 수직 또는 수평이 아닌 임의의 각도가 될 수 있으며 일 예로 약 2°내지 10°정도 기울여(off axis) 설계하면 시인성 문제를 거의 해결할 수 있다.

또한, 상기 터치 스크린 패널의 센싱패턴들(12a, 12b)과 표시패널의 화소들(22)간의 광학적인 간섭은 패턴의 피치(pitch)와도 상관이 매우 크다. 일 예로 화소들(22)의 피치와 센싱패턴들(12a, 12b)의 피치가 정수배로 일치하는 경우 표시패널의 화소와 터치 스크린 패널의 센싱패턴이 동일한 위치에서 반복된다.

이 경우 앞서 언급한 간섭무늬 불량이 규칙적으로 발생하여 사람 눈에 쉽게 인지될 수 있다. 즉, 모아레 현상과 같은 광학적인 규칙성이 관찰될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 화소들(22)의 피치와 센싱패턴들(12a, 12b)의 피치가 정수배가 되지 않도록 설계하여 랜덤한 배치를 구현함을 통해 상기 간섭무늬 불량을 제거할 수 있다.

단, 상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서는 상기 더미 패턴들(16a)이 정사각 형태로 이루어지는데, 이 경우 상기 더미 패턴(16a)의 수직/ 수평 에지부가 이에 대응되는 상기 화소(22)들과 일렬로 만나게 되거나(도 3a), 또는 더미 패턴(16a)의 수직/ 수평 에지부가 상기 화소와 중첩되는 길이가 길어지는 단점(도 3b)이 있다.

이 경우 앞서 설명한 바와 같이 상기 화소(22)에서 발생된 빛이 상기 더미 패턴(16a)의 수직 및/또는 수평 에지부에서 굴절하여 간섭무늬를 발생시킬 수 있게 된다.

이에 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 더미 패턴과 대응되는 화소들의 시인성 개선을 위해 최적화된 더미 패턴의 구조에 대해 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 더미 패턴 구조를 나타내는 단면도이다.

단, 도 4a 및 도 4b는 앞서 설명한 도 3b에 도시된 더미 패턴 영역 즉, 확대도와 동일한 영역을 그 대상으로 설명한다.

도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 더미 패턴들(16a')은 앞서 도 3에 도시된 더미 패턴(16a) 구조의 단점을 극복하기 위하여 상기 더미 패턴들(16a')의 수직 및/또는 수평 에지부가 상기 화소들(22)과 중첩되는 길이가 최소가 되는 형상으로 구현됨을 특징으로 한다.

즉, 이와 같은 더미 패턴(16a') 구조를 통해 상기 더미 패턴들과 대응되는 화소들(22)과의 중첩 길이를 최소화함으로써, 상기 화소(22)에서 발생된 빛이 상기 더미 패턴의 에지부에서 굴절하여 간섭무늬가 발생되는 단점을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

보다 구체적으로 상기 더미 패턴의 수직 및/또는 수평 에지부는 상기 화소(22)의 배열 방향(X축 또는 Y축 방향)에 대하여 10°~ 80°가 되도록 설계할 수 있다.

이를 위해 상기 더미 패턴들(16a')은 3각형, 마름모 형태(다이아몬드 형태), 5각형, 6각형 등의 다각형 형상으로 구현할 수 있으며, 이에 도 4a에서는 상기 더미 패턴들(16a')의 에지부가 약 45°의 각도를 갖는 마름모 형태로 구현됨을 그 예로 하며, 도 4b에서는 상기 더미 패턴들(16a')이 삼각형 형태로 구현됨을 그 예로 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 더미 패턴 구조를 나타내는 단면도이다.

단, 도 5는 앞서 설명한 도 3b에 도시된 더미 패턴 영역 즉, 확대도와 동일한 영역을 그 대상으로 설명한다.

도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 더미 패턴(16)은 앞서 도 3 및 도 4에 도시된 실시예와 달리 복수의 섬 형태로 구현되지 않고, 일체형 즉, 하나의 연결된 형태로 인접한 제1, 2 센싱패턴들(12a, 12b) 사이에 각각 형성됨을 특징으로 한다.

즉, 도 5에 도시된 더미 패턴(16)에 의할 경우 기존 섬 형태의 더미 패턴들(16a, 16a') 사이에서 발생되는 굴절율 차이 및 상기 더미 패턴들(16a, 16a')의 에지부와 중첩되는 화소(22)의 빛이 산란되어 발생되는 단점을 최소화하여 시인성을 개선할 수 있게 된다.

12a: 제 1센싱패턴 12a1: 함몰부
12b: 제 2센싱패턴 12b1: 돌출부
12c1: 수직 에지부 12c2: 수평 에지부
14: 브릿지패턴 16: 더미패턴
16a, 16a': 더미패턴들 22: 화소

Claims

화면의 장변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 내측으로 함몰된 함몰부가 구비되는 다수의 제1 센싱패턴들과;
화면의 단변 방향을 따라 연결되고, 다각형의 각 변으로부터 적어도 하나 이상 외측으로 돌출된 돌출부가 구비되는 다수의 제2 센싱패턴들이 포함되며,
상기 제1, 2 센싱패턴들은 평판표시패널의 상부기판 상에 형성되고, 상기 제1, 2센싱패턴들은 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들과 중첩되는 영역에 형성되며, 상기 화소들의 피치와 상기 센싱패턴들의 피치가 정수배가 되지 않도록 구현됨을 특징으로 하고,
상기 제1 또는 제2 센싱패턴들은 브릿지패턴들에 의해 인접한 동일선 상의 센싱패턴들과 전기적으로 연결되고,
상기 브릿지패턴들은 수직 또는 수평이 아닌 기울어진 형태로 배열됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 제1, 2 센싱패턴들의 수직 및 수평 에지부가 소정 각도 틸트되어 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 2항에 있어서,
상기 소정 각도는 2°내지 10°임을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
삭제
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제 1항에 있어서,
상기 브릿지패턴들은 저저항의 불투명 금속 재질로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 제1, 2 센싱패턴들은 투명 도전성 물질로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 1항에 있어서,
상기 제2 센싱패턴들의 돌출부는 상기 제1 센싱패턴들의 함몰부에 의해 발생된 공간에 위치됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
인접한 제1, 2 센싱패턴들 사이의 영역에 더미 패턴이 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 11항에 있어서,
상기 더미 패턴들은 상기 제1, 2 센싱패턴들과 동일한 투명 도전성 물질로 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 11항에 있어서,
상기 더미 패턴은 섬(island) 형태의 복수의 더미 패턴들로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 13항에 있어서,
상기 복수의 더미패턴들의 수평 및/또는 수직 에지부는 상기 평판표시패널의 화소영역에 구비된 복수의 화소들과 중첩되는 길이가 최소가 되는 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 14항에 있어서,
상기 더미 패턴들의 수직 및/또는 수평 에지부의 각도는 상기 화소의 배열 방향에 대하여 10°~ 80°가 되도록 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 15항에 있어서,
상기 더미 패턴들은 다각형 형태로 구현됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제 11항에 있어서,
상기 더미 패턴은 하나의 연결된 형태로 인접한 상기 제1, 2 센싱패턴들 사이에 각각 형성됨을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.