KR101540590B1 - Touch screen device using micro wire - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치는 베이스기판; 및 베이스기판의 일면에 일부분이 접착되어 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어를 포함한다. 본 발명의 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치는 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어가 연장되어 컨트롤러가 구비된 제어부와 바로 연결되기 때문에 FPCB와 전극 배선의 접착 공정이 불필요하므로 불량률을 줄일 수 있다. 또한 미세 메탈 라인의 마이크로와이어를 사용함으로써 터치스크린 장치의 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한 공진 회로를 통해 미세한 마이크로와이어의 센싱 감도를 증대시킬 수 있다. 또한 이미 생산된 마이크로와이어를 터치 패널에 접착하여 터치스크린 장치를 형성하기 때문에 인쇄, 증착 공정 및 고가의 장비 구비가 필요하지 않다. 또한 ITO에 비해 가격이 저렴하기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있다. 또한 별도의 브릿지 구성이 없어 신호 전송 효율이 증대된다. 또한 전극 배선이 불필요하기 때문에 베젤 영역이 없이 터치스크린 장치의 전면이 터치 감지 영역으로 기능할 수 있다.The present invention relates to a touch screen device using microwires. A touch screen device using microwires according to the present invention includes a base substrate; And a micro-wire to which a portion of the base substrate is bonded to form a touch-sensitive region. Since the microwire forming the touch sensing area extends directly to the control unit provided with the controller, the process of bonding the FPCB and the electrode wire is unnecessary, so that the defective rate can be reduced. Also, by using micro-wires of fine metal lines, the transmittance of the touch screen device can be improved. In addition, the sensing sensitivity of the fine micro-wires can be increased through the resonance circuit. In addition, since the already manufactured micro-wires are bonded to the touch panel to form a touch screen device, printing, deposition processes, and expensive equipment are not required. In addition, the production cost can be reduced because the price is lower than that of ITO. In addition, since there is no separate bridge configuration, signal transmission efficiency is increased. Further, since the electrode wiring is unnecessary, the front surface of the touch screen device can function as the touch sensing area without the bezel area.
Description
본 발명은 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로와이어를 이용한 정전용량 방식의 터치스크린 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다. 하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라 누구라도 쉽게 정보 입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다. 특히 모바일 컴퓨팅 환경에서는 키보드와 마우스와 같은 입력장치가 적합하지 않아 새로운 정보 입력 방식이 요구되었다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치스크린 장치가 개발되었다. With the development of computers using digital technology, auxiliary devices of computers are being developed together. Personal computers, portable transmission devices, and other personal information processing devices use various input devices such as a keyboard and a mouse And performs text and graphics processing. However, due to the rapid progress of the information-oriented society, the use of computers has been increasingly used. As a result, it is difficult to efficiently operate a product using only a keyboard and a mouse, which are currently used as an input device. Therefore, there is a growing need for a device that is simple and less error-prone, and that allows anyone to easily input information. Particularly, in mobile computing environment, input devices such as keyboard and mouse are not suitable and new information input method is required. In order to achieve this object, a touch screen device has been developed as an input device capable of inputting information such as text and graphics.
터치스크린 장치는 전자수첩, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다. 터치스크린 장치는 접촉된 부분을 감지하는 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분되며, 최근에는 정전용량 방식이 우수한 터치감도, 멀티 터치 지원, 높은 내구성으로 주류 기술로 자리 잡았다. The touch screen device can be applied to a flat display device such as an electronic notebook, a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel (PDP), and an electro luminescence (EL) And is a tool used by a user to select desired information while viewing the image display apparatus. The touch screen device is divided into resistance film type, capacitive type, surface ultrasonic type, and infrared type depending on the method of detecting the contact portion. In recent years, capacitive type has excellent touch sensitivity, multi-touch support, Technology.
정전용량 방식은 수동 소자중에 하나인 커패시터(capacitor:축전기 또는 콘덴서)의 충방전 특성을 이용하는 방식이다. 커패시터는 내부에 전하를 충전할 수 있고, 직류의 흐름을 차단하고 교류를 통과시키는 특성이 있다. 터치스크린에 사용하는 capacitive sensor는 인체의 접촉으로 생성되는 정전용량을 감지하는 센서이다. 사람의 손가락처럼 정전용량을 가지는 물체가 센서에 닿게 되면 두 전극 사이에 형성된 전계의 변화를 측정한다. 정전용량 방식은 표면형(Surface)과 투영형(Projected)으로 나눌수 있지만 현재는 대부분 투영형(PCAP, Projected Capacitive)을 사용한다. PCAP 방식에도 투명 전도성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용한 방식이 사용되고, 기판의 종류에 따라 유리(Glass), 필름(Film), 일체형(Intergated)방식으로 나뉜다. PCAP 방식은 다시 Self-Capacitive 방식과 Mutual-Capacitive 방식으로 나눌수 있고, 전극 소재에 따라서 ITO와 Metal로 구분되기도 한다. PCAP 방식은 멀티 터치 구현이 용이한 장점이 있다. The electrostatic capacity type is a method of using charge / discharge characteristics of a capacitor (capacitor or capacitor) which is one of the passive elements. The capacitor can charge the inside of the capacitor, blocking the flow of the direct current, and passing the alternating current. The capacitive sensor used in the touch screen is a sensor that senses the capacitance generated by human touch. When a capacitance object such as a human finger touches the sensor, the change in the electric field formed between the two electrodes is measured. The capacitance type can be divided into surface type and projected type, but most of them use the projected type (PCAP, Projected Capacitive) at present. ITO (Indium Tin Oxide), which is a transparent conductive material, is used for the PCAP method, and it is divided into a glass, a film and an intergated type according to the type of the substrate. The PCAP method can be divided into a self-capacitive and a mutual-capacitive type, and may be divided into ITO and metal depending on the electrode material. The PCAP method is advantageous in that multi-touch implementation is easy.
PCAP 방식은 전극의 적층 구조에 따라 다양한 방식이 사용되는데, 대부분 GFF(필름전극방식), G1F(하이브리드 커버 일체형방식), GF2(인듐산화전극 필름방식) 등의 방식을 사용하고 있다.In the PCAP method, various methods are used depending on the lamination structure of the electrodes, and most of them use GFF (film electrode method), G1F (hybrid cover integral method), GF2 (indium oxide electrode film method)
GFF방식은 커버글라스와 디스플레이 패널 사이에 필름 센서 2장이 삽입되는 외장형 구조이다. GFF방식은 Tx전극(driving line)과 Rx전극(sensing line)을 각각 별도의 필름에 구형하기 때문에 상대적으로 공정 난이도는 낮으나, 다른 필름 방식과 다르게 2장의 필름 센서가 필요하기 때문에 원가가 상승하고 라미네이션 공정도 3번으로 증가한다. 이 필름센서는 일반적으로 PET 필름 위에 ITO 를 형성하는데, 유리 기판과 비교해서 필름기판은 가격이 저렴하고 얇고 가벼운 장점을 가지고 있는 반면에 유리에 비해 광학 특성(투과율)이 떨어지고 온도, 습도 변화에 따른 기판 변형이 일어날 수 있는 단점이 있다. 이때 광학 특성(투과율)이 떨어지면 동일한 휘도를 위해 더 많은 전력 소모가 필요하기 때문에 모바일 기기에서 불리한 측면이 있다. The GFF system is an external structure in which two film sensors are inserted between a cover glass and a display panel. In the GFF method, the processing difficulty is relatively low because the Tx electrode (driving line) and the Rx electrode (sensing line) are separately formed on separate films. However, since two film sensors are required differently from other film methods, The process also increases to No. 3. This film sensor generally forms ITO on a PET film. The film substrate is less expensive, thinner and lighter than glass substrates, but has lower optical characteristics (transmittance) than glass, There is a disadvantage that the substrate may be deformed. At this time, when the optical characteristics (transmittance) are decreased, more power is consumed for the same luminance, which is a disadvantage in mobile devices.
G1F방식과 GF2방식은 커버글라스와 디스플레이 패널 사이에 필름센서 1장이 삽입되는 외장형 구조이다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 GFF방식의 단점인 광학특성, 소비 전력, 원가 개선을 위해 필름 센서 2장 대신 1장으로 구현한 방식들이다. G1F방식은 하나의 ITO 전극을 커버글라스에 형성하고 다른 하나의 ITO 전극은 필름에 형성하는 방식이다. 그러나, G1F방식의 단점은 글라스 센서 설비와 필름 센서 설비가 모두 있어야 하기 때문에 투자비에 대한 부담이 상대적으로 큰 단점이 있다. 또한 커버글라스에 직접 전극을 형성하기 때문에 이형 디자인, 밝은 베젤 구현도 어렵다. GF2방식은 필름 양면에 ITO 전극을 형성하는 방식이다. G1F방식과 비교해서 커버글라스에 직접 전극을 형성하지 않기 때문에 이형 디자인, 밝은 베젤 구현도 가능하며, 글라스 센서 설비가 없어도 되기 때문에 투자비도 상대적으로 낮은 편이다. 그러나 필름 양면에 전극을 형성하는 공정이 어렵고 수율이 낮아 원가 개선에 어려움이 있다. The G1F method and the GF2 method are external structures in which one film sensor is inserted between the cover glass and the display panel. In order to improve optical characteristics, power consumption, and cost, which are the most widely used GFF method, they are implemented with one film sensor instead of two film sensors. In the G1F method, one ITO electrode is formed in a cover glass and the other ITO electrode is formed in a film. However, the disadvantage of the G1F method is that there is a relatively large burden on the investment cost since both the glass sensor facility and the film sensor facility are required. In addition, since electrodes are formed directly on the cover glass, it is difficult to realize a mold design and a bright bezel. The GF2 method forms an ITO electrode on both sides of the film. Compared with the G1F method, since the electrodes are not formed directly on the cover glass, it is possible to implement a mold release design and a bright bezel, and the investment cost is relatively low because it does not require a glass sensor facility. However, the process of forming electrodes on both sides of the film is difficult and the yield is low, making it difficult to improve the cost.
이처럼 종래의 GFF, G1F, GF2등의 방식들은 다층 구조를 가지므로 여러 공정을 거치며 수율저하와 비용 상승 등의 문제가 있어, 점차 일체형 방식 또는 커버글라스에 직접 구현한 G2(혹은 One Glass Solution)방식이 증가하고 있는 추세이다. Since conventional GFF, G1F, and GF2 methods have a multi-layered structure, there are problems such as yield reduction and cost increase through various processes, and gradually G2 (or One Glass Solution) method implemented directly in a cover glass Is increasing.
PCAP 방식은 센싱 방법에 따라 자기정전용량 방식(Self-capacitance)과 상호정전용량 방식(Mutual-capacitance)으로 구분된다. 자기정전용량 방식(Self-capacitance)은 터치인식을 위한 기본 화소마다 한 개의 전극을 사용해서 그 전극의 정전용량의 변화를 읽어내는 방식이다. 한 전극의 자기 정전용량을 측정하는 것이므로 전극층이 하나만 있으면 된다. 또한, 전극층을 하나만 사용하고, 동작원리와 구성이 간단하기 때문에 원가가 낮고, 민감도(SNR, Signal to Noise Ratio)가 높고, 측면 베젤의 두께를 줄일 수 있다. 그러나 가로, 세로의 교차점을 찾는 방식 특성상 멀티 터치에서 발생하는 고스트(ghost)현상과 전극 배선이 복잡해진다는 치명적인 단점 때문에 잘 사용되지 않는다.The PCAP method is divided into a self-capacitance method and a mutual-capacitance method according to a sensing method. The self-capacitance method uses a single electrode for each basic pixel for touch recognition and reads a change in capacitance of the electrode. Since the self-capacitance of one electrode is measured, only one electrode layer is required. Further, since only one electrode layer is used and its operation principle and structure are simple, the cost is low, the signal-to-noise ratio (SNR) is high, and the thickness of the side bezel can be reduced. However, due to the nature of the method of finding intersection of length and height, it is not used because of the ghost phenomenon that occurs in multi-touch and the fatal disadvantage that electrode wiring is complicated.
상호정전용량 방식(Mutual-capacitance)은 두 전극 간의 정전용량을 이용하는 방식으로서, 한 전극은 가로 축에 배열하고 다른 한 전극은 세로축으로 배열하여 격자 구조로 만든 다음 양축 간의 교차점에서 형성되는 정전용량을 순차적으로 측정해 나감으로써 특정 지점의 정전용량 변화를 감지해내는 방식이다. Mutual capacitance 방식의 장점은 멀티 터치에서 고스트(ghost) 현상이 발생하지 않고 전극 배선 구조가 간단해 많은 터치 패널 업체들이 채택하고 있다. 상호정전용량 방식은 터치 패널에 드라이버 전극(driving line)과 센싱 전극(sensing line)을 서로 수직하게 교차하여 형성한다. 드라이버 전극은 전압이 인가되는 전극이고, 센싱 전극은 전압이 인가된 드라이버 전극의 반대에 위치하게 되는 전극으로 터치스크린 장치의 센서 회로에 연결되는 부분이다. 드라이버 전극에 전압이 인가되면, 센싱 전극에 전기장이 형성되면서 정전 용량이 발생된다. 센싱 전극 주위의 전기장 중 일부는 터치스크린 장치의 최상층인 커버 글라스 방향으로도 형성된다. 커버 글라스 방향으로 형성된 자기장은 사용자의 손가락이 커버 글라스에 위치하는 경우 손가락으로 흡수되면서 발생된 정전 용량이 감소된다. 드라이버 전극과 센싱 전극은 메트릭스 형태를 이루기 때문에 정전 용량 값의 변화에 따라 터치 위치를 감지한다. Mutual-capacitance is a method of using the capacitance between two electrodes. One electrode is arranged on the horizontal axis and the other electrode is arranged on the vertical axis to form a lattice structure. Then, the capacitance formed at the intersection between the two axes It is a method to detect the capacitance change at a specific point by measuring sequentially. The advantage of the mutual capacitance method is that many touch panel makers are adopting a simpler electrode wiring structure without causing a ghost phenomenon in multi-touch. In the reciprocal capacitance method, a driving electrode and a sensing line cross each other perpendicularly to the touch panel. The driver electrode is an electrode to which a voltage is applied, and the sensing electrode is an electrode that is located opposite to the driver electrode to which a voltage is applied, and is connected to the sensor circuit of the touch screen device. When a voltage is applied to the driver electrode, an electric field is formed in the sensing electrode, and a capacitance is generated. Some of the electric field around the sensing electrode is also formed in the direction of the cover glass which is the top layer of the touch screen device. The magnetic field formed in the direction of the cover glass reduces the capacitance generated as the finger is absorbed by the finger when the user's finger is located in the cover glass. Since the driver electrode and the sensing electrode are in the form of a matrix, they sense the touch position in accordance with the change of the capacitance value.
종래 정전용량 방식의 터치스크린 장치에서는 드라이버 전극과 센싱 전극을 투명 전도성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하였다. 그러나 ITO를 구성하는 인듐(Indium)은 대표적인 희소, 고갈 자원의 하나로서, 그 공급량이 크게 떨어지고 있고, 상대적으로 가격이 높아 가격 경쟁력을 확보하는데 장애 요소로 존재하였다. ITO를 대체할 수 있는 투명 소재들로는 탄소나노튜브, 그래핀, 은나노 와이어 등이 연구되어지고 있으며, 불투명하지만 전도성이 좋고 가격이 저렴한 메탈 메쉬(Metal Mesh) 방식의 터치스크린 장치에 대한 연구도 진행되어지고 있다.In the conventional capacitive touch screen apparatus, ITO (Indium Tin Oxide), which is a transparent conductive material, is used as a driver electrode and a sensing electrode. However, indium (ITO) is one of the representative rare and depleted resources, and the supply amount thereof is greatly lowered, and relatively high price has been an obstacle to secure price competitiveness. Carbon nanotubes, graphene, and silver nanowires have been studied as transparent materials that can replace ITO. Studies on touch screen devices based on metal mesh, which are opaque but have good conductivity and low cost, have been conducted ought.
또한 최근에는 대형 터치스크린에 대한 수요가 증대되고 있다. 대형 터치스크린에서 터치 감지를 위한 전극으로 ITO를 사용하게 되면 표면저항이 큰 ITO에 의해 패턴 전극간의 저항이 커져 대면적의 터치스크린 장치를 제조함에 있어 터치 패널의 신호 감도 및 검출 감도가 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 ITO의 상대적으로 높은 가격으로 인하여 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다. In recent years, demand for large touch screens has also increased. When ITO is used as an electrode for touch sensing on a large touch screen, the resistance between the pattern electrodes is increased due to the ITO having a large surface resistance, so that the touch sensitivity of the touch panel is deteriorated in manufacturing a large- there was. In addition, there is a problem that manufacturing cost is increased due to the relatively high price of ITO.
현재 대형 터치스크린에서 ITO를 대체할 소재 중에서 가장 상용화에 가까운 기술로는 메탈라인을 이용한 메탈 메쉬(Metal Mesh) 방식이 있다. 메탈 메쉬 방식은 불투명한 금속(구리, 은 등)을 매우 얇은 두께의 격자 형태로 인쇄하는 기술이다. 전도성이 높은 금속을 사용하기 때문에 저항값이 매우 낮은 장점이 있지만 투과율이 상대적으로 낮다는 단점이 있다, 투과율이 낮은 단점에도 불구하고, 생산 비용이 저렴하여 대형 터치스크린에 활용되어진다. 그러나 여전히 투과율이 낮은 단점이 존재하기 때문에 금속 라인을 미세화(폭을 줄임)하여 터치스크린 전체의 투과율을 높이기 위한 노력이 이루어지고 있다. 그러나 금속 라인을 미세화하면 라인을 흐르는 전류의 양이 적어지고, 센싱 감도가 저하될 수 있다. 또한 메탈 메쉬 방식은 금속 라인을 기판에 증착 또는 인쇄하여 형성하기 때문에 제조 공정이 복잡하고 고가의 제조 장비를 구비해야하는 어려움이 있다. Currently, the most commercially available technology to replace ITO in large touch screens is Metal Mesh, which uses metal lines. The metal mesh method is a technique of printing an opaque metal (copper, silver, etc.) in a very thin lattice form. Because of the use of highly conductive metal, it has the advantage of a very low resistance, but it has a drawback that the transmittance is relatively low. Despite the drawbacks of low transmittance, the production cost is low and is utilized in a large touch screen. However, since there is a disadvantage that the transmittance is still low, efforts have been made to increase the transmittance of the entire touch screen by making the metal line finer (reducing the width). However, if the metal line is miniaturized, the amount of current flowing through the line is reduced, and the sensing sensitivity may be lowered. In addition, since the metal mesh method is formed by depositing or printing a metal line on a substrate, it is difficult to manufacture expensive and expensive manufacturing equipment.
터치스크린 장치는 터치 패널에서 터치 감지 영역을 형성하는 활성 영역과 전극 배선이 형성되는 비활성 영역이 존재한다. 전극 배선은 터치 영역의 전극 또는 메탈 라인과 전기적으로 연결된다. 전극 배선은 터치 패널의 비활성 영역에 형성되고, 일측으로 집결되어 FPCB(Flexible Printed Circuits Board)를 통해 제어부와 전기적으로 연결된다. 터치 패널의 전극 배선과 FPCB는 접착되어 전기적으로 연결되는데, 이 과정에서 접촉 불량에 의한 불량률이 증가하게 된다. 또한 전극 배선과 FPCB를 접착하기 위한 추가 공정이 필요하므로 공정 설비에 많은 비용이 소요된다. The touch screen device has an active area for forming a touch sensing area and an inactive area for forming an electrode wiring in the touch panel. The electrode wiring is electrically connected to the electrode or the metal line of the touch region. The electrode wiring is formed in an inactive region of the touch panel, and is gathered to one side and electrically connected to the control unit through a flexible printed circuit board (FPCB). The electrode wiring of the touch panel and the FPCB are bonded and electrically connected. In this process, the defective rate due to contact failure increases. Further, an additional process for bonding the electrode wiring and the FPCB is required, which requires a large amount of cost for the process equipment.
본 발명의 목적은 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어를 연장하여 컨트롤러가 구비된 보드에 연결함으로써, 전극 배선이 불필요하고, 전극 배선과 FPCB의 접착 과정이 없어 불량률을 줄일 수 있는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a touch sensing device capable of reducing the defective rate by eliminating the need for an electrode wiring and an adhesion process between an electrode wiring and an FPCB by extending a micro wire forming a touch sensing area, Screen device.
본 발명의 또 다른 목적은 미세폭을 갖는 마이크로와이어를 접착하여 터치스크린 장치를 제조함으로써, 대면적의 터치스크린 제조에 용이하고 생산비용의 절감을 이룰 수 있는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a touch screen device using a micro wire capable of manufacturing a large-sized touch screen and reducing a production cost by manufacturing a touch screen device by bonding micro wirings having a fine width have.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치는 베이스기판; 및 베이스기판의 일면에 일부분이 접착되어 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a touch screen device using microwires. A touch screen device using microwires according to the present invention includes a base substrate; And a micro-wire to which a portion of the base substrate is bonded to form a touch-sensitive region.
또한 마이크로와이어는 베이스기판 일면의 제1 방향으로 병렬 배열되는 복수 개의 제1 마이크로와이어; 및 베이스기판 일면의 제2 방향으로 병렬 배열되는 복수 개의 제2 마이크로와이어를 포함한다. The micro-wires further include a plurality of first micro-wires arranged in parallel in a first direction on one surface of the base substrate; And a plurality of second micro-wires arranged in parallel in a second direction on one surface of the base substrate.
그리고 제1, 2 마이크로와이어는 상기 베이스기판의 동일면에 접착되거나, 베이스기판의 양면에 각각 접착되거나, 서로 다른 베이스기판에 각각 접착된다.The first and second microwires are adhered to the same surface of the base substrate, adhered to both sides of the base substrate, or bonded to different base substrates, respectively.
또한 마이크로와이어는 컨트롤러가 구비된 보드에 직접 연결되거나 커넥터를 통해 연결된다.The microwire is also connected directly to the board with the controller or via a connector.
그리고 터치스크린 장치는 오브젝트의 정전 용량 터치를 감지하기 위한 스캐닝 신호를 발생하는 주파수 발생원; 복수 개의 제1 마이크로와이어 중 어느 하나와 복수 개의 제2 마이크로와이어 중 어느 하나를 각각 선택하여 스캐닝 신호가 전송되도록 하는 스캔 스위칭 회로; 스캐닝 신호가 전송되는 제1 마이크로와이어와 제2 마이크로와이어의 교차 영역에서 오브젝트의 정전 용량 터치가 있는 경우 발생되는 해당 정전 용량 성분과 공진하기 위한 유도 용량 성분을 제공하는 인덕터를 포함하여 공진된 스캐닝 신호를 출력하는 공진 동작 회로; 공진 동작 회로를 통하여 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 수신하는 수신 회로; 및 주기적인 스캐닝을 위한 스캔 스위칭 회로의 제어와 수신 회로를 통하여 수신된 스캐닝 신호에 기초하여 오브젝트의 정전 용량 터치를 판별하는 컨트롤러를 포함한다. The touch screen device includes: a frequency generator for generating a scanning signal for sensing a capacitive touch of an object; A scan switching circuit for selecting one of a plurality of first micromirrors and a plurality of second micromirrors to transmit a scanning signal; And an inductor for providing an inductive capacitance component for resonating with a corresponding electrostatic capacitance component generated when an object has a capacitive touch at an intersection area of the first microwire and the second microwire through which the scanning signal is transmitted, A resonance circuit for outputting a resonance signal; A receiving circuit for receiving a resonated or non-resonated scanning signal through a resonant operation circuit; And a controller for controlling the scan switching circuit for periodic scanning and a controller for discriminating the capacitive touch of the object based on the received scanning signal through the receiving circuit.
또한 공진 동작 회로의 인덕터는 유도 용량이 고정된 고정형 인덕터 또는 유도 용량이 가변 가능한 가변형 인덕터로 구성되고, 인덕터의 용량 성분을 가변하기 위한 가변 스위칭 회로를 포함한다. The inductor of the resonance circuit includes a fixed inductor whose inductance is fixed or a variable inductor whose inductance is variable, and includes a variable switching circuit for varying a capacitance component of the inductor.
그리고 마이크로와이어는 전도성 물질로 이루어진 중심부재; 및 중심부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함한다. And the microwire is a center member made of a conductive material; And an insulating member formed to surround the outside of the center member and for electrical insulation.
또한 중심부재는 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 은나노 와이어로 이루어진다.The center member is made of carbon fiber, carbon nanotube, graphene, and silver nano wire.
그리고 중심부재와 상기 절연 부재 사이에 구비되는 메탈 부재를 포함한다.And a metal member provided between the center member and the insulating member.
또한 마이크로와이어는 비전도성 물질로 이루어진 중심부재; 중심부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전도성 물질로 이루어진 주변부재; 및 주변부재의 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함한다. The microwire may also include a central member made of a nonconductive material; A peripheral member formed to surround an outer side of the center member and made of a conductive material; And an insulating member formed to surround the peripheral member and for electrical insulation.
그리고 중심부재는 비전도성 물질인 아라미드로 이루어진다.The central member is made of aramid, which is a nonconductive material.
본 발명의 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치는 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어가 연장되어 컨트롤러가 구비된 제어부와 바로 연결되기 때문에 FPCB와 전극 배선의 접착 공정이 불필요하므로 불량률을 줄일 수 있다. 또한 미세 메탈 라인의 마이크로와이어를 사용함으로써 터치스크린 장치의 투과율을 향상시킬 수 있다. 또한 공진 회로를 통해 미세한 마이크로와이어의 센싱 감도를 증대시킬 수 있다. 또한 이미 생산된 마이크로와이어를 터치 패널에 접착하여 터치스크린 장치를 형성하기 때문에 인쇄, 증착 공정 및 고가의 장비 구비가 필요하지 않다. 또한 ITO에 비해 가격이 저렴하기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있다. 또한 별도의 브릿지 구성이 없어 신호 전송 효율이 증대된다. 또한 전극 배선이 불필요하기 때문에 베젤 영역이 없이 터치스크린 장치의 전면이 터치 감지 영역으로 기능할 수 있다.Since the microwire forming the touch sensing area extends directly to the control unit provided with the controller, the process of bonding the FPCB and the electrode wire is unnecessary, so that the defective rate can be reduced. Also, by using micro-wires of fine metal lines, the transmittance of the touch screen device can be improved. In addition, the sensing sensitivity of the fine micro-wires can be increased through the resonance circuit. In addition, since the already manufactured micro-wires are bonded to the touch panel to form a touch screen device, printing, deposition processes, and expensive equipment are not required. In addition, the production cost can be reduced because the price is lower than that of ITO. In addition, since there is no separate bridge configuration, signal transmission efficiency is increased. Further, since the electrode wiring is unnecessary, the front surface of the touch screen device can function as the touch sensing area without the bezel area.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 커넥터를 이용하여 마이크로와이어와 보드를 연결한 터치스크린 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 서로 다른 베이스기판에 마이크로와이어가 접착된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 베이스기판의 서로 다른 면에 마이크로와이어가 접착된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 다양한 실시예의 마이크로와이어를 보여주는 도면이다.
도 7은 다양한 형태의 마이크로와이어를 보여주는 단면도이다.
도 8은 공진 동작 회로에 의한 터치 입력 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 가변 인덕터를 포함하는 공진 동작 회로를 보여주는 회로이다.
도 10은 매칭 회로의 다양한 구성 방식을 예시하는 도면이다.1 and 2 are views showing a touch screen device using a micro wire according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a touch screen device in which a micro-wire and a board are connected using a connector.
4 is a view showing a state in which micro-wires are bonded to different base substrates.
5 is a view showing a state where microwires are bonded to different surfaces of a base substrate.
Figure 6 is a view showing micro-wires of various embodiments.
7 is a cross-sectional view showing various types of microwires.
8 is a view for explaining a touch input sensing method by a resonance operation circuit.
9 is a circuit showing a resonant operation circuit including a variable inductor.
10 is a diagram illustrating various configurations of the matching circuit.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals in the drawings. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치를 보여주는 도면이다.1 and 2 are views showing a touch screen device using a micro wire according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치스크린 장치(10)는 베이스 부재(40), 베이스기판(40)의 일면에 구성되는 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 및 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 연결된 보드(48)를 포함한다. 베이스기판(40)은 투명한 부재로 유리기판, 필름기판, 섬유기판, 종이기판 등이 사용될 수 있으며 특별히 한정되지는 않는다. 베이스기판(40)의 동일면에는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 매트리스 구조로 형성되어 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있는 활성 영역(AR, Active Region)을 형성한다.1 and 2, a
복수 개의 제1 마이크로와이어(42)는 베이스기판(40)의 일면에 제1 방향(예를 들어 Y축 방향)으로 일정한 간격을 갖도록 병렬 배열된다. 복수 개의 제2 마이크로와이어(46)는 제1 마이크로와이어(42)와 교차되면서 제2 방향(예를 들어 X축 방향)으로 일정한 간격을 갖도록 병렬 배열된다. 본 발명에서의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 베이스기판(40)에 접착제(예를 들어 투명한 접착액)를 이용하여 접착된다. 접착 방식은 종래의 증착 또는 인쇄 방식에 비해 제조 공정이 간단하고, 공정 설비가 저렴한 장점을 갖는다. The plurality of first micro-wires 42 are arranged in parallel on the one surface of the
제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 매트릭스 구조로 이루어져 정전 용량 방식에 따라 사용자의 터치 위치 좌표를 검출한다. 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 구리, 은 등과 같은 도전성의 메탈 성분을 포함하여 전극으로써 기능을 한다. 기본적으로는 제1, 2 마이크로 와이어(42, 46)는 메탈 성분의 중심부재와 중심부재를 감싸는 절연부재로 구성될 수 있다. 제1, 2 마이크로 와이어(42, 46)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.The first and second microwires 42 and 46 are formed in a matrix structure to detect the touch position coordinates of the user according to the capacitance method. The first and second microwires 42 and 46 function as an electrode including a conductive metal component such as copper, silver, and the like. Basically, the first and second microwires 42 and 46 may be composed of a center member of a metal component and an insulating member surrounding the center member. The first and second microwires 42 and 46 may be formed in various shapes.
본 발명의 터치스크린 장치(10)는 자기정전용량 방식(Self-capacitance) 또는 상호정전용량 방식(Mutual-capacitance) 중 어느 하나의 방식으로 터치 유무를 판단한다. 자기정전용량 방식으로는 제1 마이크로와이어(42) 또는 제2 마이크로와이어(46) 중 어느 하나로 신호를 전송한 후 정전용량 변화를 체크하여 터치 여부를 감지한다. 상호정전용량 방식은 제1 마이크로와이어(42) 또는 제2 마이크로와이어(46)가 드라이버 라인으로, 나머지를 센싱 라인으로 기능한다. 드라이버 라인은 전압이 인가되고, 센싱 라인은 드라이버 라인과 전기장이 형성되면서 정전 용량이 발생된다. 여기서, 제1 마이크로와이어(42)와 제2 마이크로와이어(46)는 각각 접지와의 자기 정전용량이 존재하고, 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 간의 상호 정전용량이 존재한다. 이때, 오브젝트에 의해 터치되면 오브젝트와 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 간에 정전 용량이 발생되기 때문에 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 각각의 자기 정전용량값 및 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 간의 상호 정전용량값은 변화된다. 보드(48)의 컨트롤러(48a)는 자기 정전용량값의 변화 또는 상호 정전용량값의 변화를 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 확인한다. The
제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 베이스기판(40)에 접착되어 터치 감지 영역으로 기능하는 터치 감지 구간(42-1, 46-1)과 신호 전송을 위한 신호 전송 구간(42-2, 46-2)으로 나눌 수 있다. 신호 전송 구간(42-2, 46-2)은 베이스기판(40)에 부착되지 않아 유연한 형태를 갖는다. 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)의 신호 전송 구간(42-2, 46-2)은 다발 형태로 묶어 고정할 수도 있고, 본드로 접착하여 고정할 수도 있다. The first and second microwires 42 and 46 are bonded to the
보드(48)는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)의 신호 전송 구간(42-2, 46-2)이 연결된다. 여기서, 다발 형태의 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 평면적으로 펼쳐져 보드(48)에 직접 접착되어 컨트롤러(48a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 터치스크린 장치(10a)는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 보드(48)의 일측으로 모아져서 연결될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 터치스크린 장치(10a-1)는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 보드(48)의 양측으로 나뉘어서 연결될 수도 있다. 보드(48)는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 구동되도록 구동 회로를 갖고, 신호를 전송하거나 터치 감지 신호를 수신하여 터치 감지 위치를 확인할 수 있는 컨트롤러(48a)가 구비된다. The
본 발명에서의 터치스크린 장치(10)는 하나의 연속된 마이크로와이어를 이용하여 터치 감지 영역을 형성하고, 연속적으로 보드(48)에 연결될 수 있다. 그러므로 본 발명의 터치스크린 장치(10)는 별도의 FPCB가 필요하지 않아 접착으로 연결되는 구간이 없어 접착 과정에서 발생되는 불량률을 줄일 수 있다. 또한 종래의 메탈 라인을 증착하거나 인쇄하는 방식과는 달리, 이미 완제품으로 형성된 마이크로와이어를 접착하는 방식을 사용한다. 메탈 라인을 인쇄하거나 증착하면 메탈 라인에 포함된 메탈 성분의 밀도가 떨어져 신호 전달 효율 및 센싱 효율이 떨어질 뿐만아니라, 메탈라인 증착, 인쇄를 위한 고가의 공정 장비를 구비하여야 함으로 생산비가 높아지는 문제가 있었다. 본 발명에서의 마이크로와이어는 메탈 성분의 밀도가 높고 저항값이 낮아 전류의 흐름이 향상됨으로써 신호 전달 효율 및 센싱 효율이 향상된다. 또한 이미 완제품으로 생성된 마이크로와이어를 접착하여 터치스크린 장치를 제조하기 때문에 제조 설비가 간단하여 생산비를 절감할 수 있다. 또한 하나의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 별도의 브릿지 구성이 없이 하나의 연속된 마이크로와이어를 사용하기 때문에 신호 전송 효율이 증대된다. 또한 전극 배선이 불필요하기 때문에 베젤 영역이 없이 터치스크린 장치의 전면이 터치 감지 영역으로 기능할 수 있다.The
본 발명에서의 베이스기판(40)은 필름 또는 유리 기판으로 구성되어 윈도우 글라스와 디스플레이 패널 사이에 위치됨으로써 터치 감지 영역을 형성할 수 있다. 또한 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 디스플레이 패널에 바로 접착되거나 윈도우 글라스에 접착되어 터치 감지 영역을 형성할 수 있다.
The
도 3은 커넥터를 이용하여 마이크로와이어와 보드를 연결한 터치스크린 장치를 보여주는 도면이다. 3 is a view showing a touch screen device in which a micro-wire and a board are connected using a connector.
도 3을 참조하면, 터치스크린 장치(10a)는 상기에 설명한 터치스크린 장치(10)와 구성은 동일하나, 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 제1, 2 커넥터(72, 74)에 의해 보드(48)에 연결될 수 있다. 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 제1, 2 암커넥터(72a, 74a)에 각각 연결되고, 보드(48)는 제1, 2 수커넥터(72b, 74b)가 구비된다. 제1, 2 암커넥터(72a, 74a)는 제1, 2 수커넥터(72b, 74b)와 결합되어 전기적으로 연결된다. 커넥터를 이용하여 편리하게 연결을 할 수 있다. 도면에서는 도시하지 않았으나, 제1, 2 마이크로 와이어(42, 46)는 보드(48)의 일측으로 모아져서 커넥터로 연결될 수도 있다. 본 발명에서는 하나의 커넥터 구조를 예를 들어 설명한 것으로, 다양한 형태의 커넥터로 변형 실시가 가능하다.
3, the
도 4는 서로 다른 베이스기판에 마이크로와이어가 접착된 상태를 보여주는 도면이고, 도 5는 베이스기판의 서로 다른 면에 마이크로와이어가 접착된 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a view showing a state where microwires are bonded to different base substrates, and FIG. 5 is a view showing a state where microwires are bonded to different surfaces of the base substrate.
도 4를 참조하면, 터치스크린 장치(10b)는 상기에 설명한 터치스크린 장치(10)와 구성은 동일하나, 제1 마이크로와이어(42)와 제2 마이크로와이어(46)는 서로 다른 베이스기판(40a, 40b)에 접착되어 결합될 수 있다. 다시 말해, 베이스기판에 복수 개의 제1 마이크로와이어(42)를 Y축 방향으로 병렬로 배열하여 접착한다. 또 다른 베이스기판에 복수 개의 제2 마이크로와이어(46)를 X축 방향으로 병렬로 배열하여 접착한다. 두 장의 베이스기판에 접착된 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 매트릭스 구조를 이루게 되어 정전 용량 방식에 의해 터치 감지 영역으로 기능한다.4, the
도 5를 참조하면, 하나의 베이스기판의 일면에 제1 마이크로와이어(42)를 Y축 방향으로 배열하여 접착하고, 베이스기판의 타면에 제2 마이크로와이어(46)를 X축 방향으로 접착하여 터치스크린 장치(10d)를 형성한다. 그러므로 베이스기판의 양면에 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)가 접착되어 매트릭스 구조를 이루게 되어 정전 용량 방식에 의해 터치 감지 영역으로 기능한다.
5, the first micro-wires 42 are arranged in the Y-axis direction on one surface of one base substrate, and the second micro-wires 46 are bonded on the other surface of the base substrate in the X- Thereby forming a screen device 10d. Therefore, the first and second micro wirings (42, 46) are bonded to both sides of the base substrate to form a matrix structure, thereby functioning as a touch sensing area by the capacitive method.
도 6은 다양한 실시예의 마이크로와이어를 보여주는 도면이다. Figure 6 is a view showing micro-wires of various embodiments.
도 6(a)를 참조하면, 제1, 2 마이크로와이어(42a, 46a)는 탄소 섬유(41)층과 탄소 섬유(41)층을 감싸도록 형성된 메탈 부재(43)층 및 메탈 부재(43)층을 감싸도록 형성된 절연층(45)으로 구성된다. 탄소 섬유(41)는 90% 이상의 탄소로 이루어진 섬유를 칭하는 것으로서, 고강도/고탄성의 경량화 소재로 활용되고 있다. 탄소섬유의 대표적인 특성은 강철에 비해 1/5로 가볍고, 10배 정도 강도가 세며 높은 탄성률을 갖는다. 그러므로 탄소 섬유(41)가 포함된 마이크로와이어를 이용함으로써, 전도성과 강도 향상 및 경량화된 터치스크린 장치를 제조할 수 있다. 메탈 부재(43)는 탄소 섬유(41)를 감싸도록 형성된다. 메탈 부재(41)는 제1, 2 마이크로와이어(42a, 46a)의 전도성 향상에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 제1, 2 마이크로와이어(42a, 46a)의 형상을 견고하게 유지할 수 있도록 한다. 절연층(45)은 제1, 2 마이크로와이어(42a, 46a)가 외부와 전기적으로 절연될 수 있도록 한다.6A, the first and
도 6(b),(c)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 마이크로와이어(42b, 46b)는 중심 영역의 탄소 섬유(41)층과 탄소 섬유(41)층을 감싸도록 형성된 절연층(45)으로 구성될 수 있다. 또한 제1, 2 마이크로와이어(42c, 46c)은 중심 영역의 메탈 부재(43)층과 메탈 부재(43)층을 감싸도록 형성된 절연층(45)으로 구성될 수 있다.6B and 6C, the first and
도 6(d)에 도시된 바와 같이, 제1, 2 마이크로와이어(42d, 46d)는 중심 영역에 비전도성 섬유와 같은 비전도성 물질을 포함할 수 있다. 제1, 2 마이크로와이어(42d, 46d)는 중심 영역의 비전도성 부재(47)와, 비전도성 부재(47)를 감싸도록 형성된 전도성 부재(49)및 전도성 부재(49)를 감싸도록 절연층(45)으로 구성된다. 중심 영역에 비전도성 물질인 비전도성 부재(47)를 구성하고, 비전도성 부재(47)의 표면에 전도성 물질인 전도성 부재(49)를 코팅함으로써 전도성 부재(49)를 통해 전기적 신호를 전달한다. 여기서, 비전도성 부재(47)는 아라마드로 형성될 수 있다. 아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유를 지칭하는 것으로, 유기섬유에 비해 매우 우수한 인장강도와 탄성률을 갖든가 혹은 뛰어난 내열성을 갖는 것이 특징이다. 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등 뛰어난 특징을 가지며 슈퍼 섬유 또는 마법의 실이라 불려 타이어코드나 우주항공 분야에서 사용되고 있다. 또한 고내열성이 최대의 특징이며 방화복, 고온집진용 필터 백 등에 사용되고 있다.
As shown in Fig. 6 (d), the first and
도 7은 다양한 형태의 마이크로와이어를 보여주는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view showing various types of microwires.
도 7을 참조하면, 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 원형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 전도성의 탄소 섬유(41) 또는 메탈 부재(43)로 이루어진 중심부재에 전기적 절연을 위한 절연층(45)이 코팅될 수 있다. 또한 제1, 2 마이크로와이어(42e, 46e)는 사각형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 제1, 2 마이크로와이어(42e, 46e)는 전도성의 탄소 섬유(41_1) 또는 메탈 부재(43_1)로 이루어진 중심부재에 전기적 절연을 위한 절연층(45_1)이 코팅될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 단면 형태에 따라 베이스기판(40)에 접착되는 접착면의 비율이 달라지므로 단면이 다양한 형태로 이루어지도록 형성될 수 있다. 또한 마이크로와이어(42, 46)는 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예로 구성할 수 있다.
Referring to FIG. 7, the first and second microwires 42 and 46 may be formed to have a circular cross section. The first and second microwires 42 and 46 may be coated with an insulating
도 8은 공진 동작 회로에 의한 터치 입력 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a touch input sensing method by a resonance operation circuit.
도 8을 참조하면, 주파수 발생원(10)에서 발생된 스캐닝 신호는 스캔 스위칭 회로(30)에 의해서 선택된 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)로 출력된다. 이때, 스캐닝 신호가 출력되는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)에 오브젝트(24)의 터치가 없는 경우에는 공진되지 않은 신호가 수신 회로(50)에 수신되어지고 컨트롤러(60)는 해당 교차 영역에서 오브젝트(24)의 터치가 없는 것으로 판단한다. 반면, 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)에 오브젝트(24)의 정전 용량 터치가 발생되면 오브젝트(24)와 구동되고 있는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46) 사이에 발생되는 해당 정전 용량 성분(23)과 공진 동작 회로(20)의 인덕터(22)에 의해서 공진이 일어난다. 공진된 스캐닝 신호는 수신 회로(50)에 의해 수신되어지고 컨트롤러(60)는 오브젝트(24)의 터치가 있는 것으로 판단한다. 이와 같이 스캐닝 신호가 출력되어 구동되는 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)에 오브젝트(24)의 터치가 없는 경우 스캐닝 신호의 전압 레벨과 터치가 있는 경우 공진된 스캐닝 신호의 전압 레벨은 차이를 갖게 된다. 컨트롤러(60)는 스캔 스위칭 회로(30)로 순차적으로 스캐닝 신호를 출력하면서 오브젝트(24)의 터치 유무를 판별한다. 공진회로(20), 스캔 스위칭 회로(30) 및 수신회로(50)는 보드(48)에 구비되어 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 공진 회로를 통해 공진된 스캐닝 신호를 출력할 수 있으므로 미세한 마이크로와이어에서도 신호 전달 효율을 높여 센싱 감도를 증대시킬 수 있다. 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)의 위에는 보호층(40a)이 구비된다.
Referring to FIG. 8, the scanning signal generated in the
도 9는 가변 인덕터를 포함하는 공진 동작 회로를 보여주는 회로이다.9 is a circuit showing a resonant operation circuit including a variable inductor.
도 9를 참조하면, 공진 동작 회로(20)는 유도 용량 성분을 가변할 수 있는 가변형 인덕터(22)로 구성될 수도 있다. 가변형 인덕터(22)의 가변 스위칭 탭(25)의 스위칭 동작은 컨트롤러(60)에 의해서 제어된다. 컨트롤러(60)는 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)의 설치된 위치에 따라 적절히 가변 스위칭 탭(25)을 스위칭 동작시키면서 가변형 인덕터(22)의 유도 용량 성분을 가변할 수 있다. 복수 개의 제1, 2 마이크로와이어(42, 46)는 설치된 위치에 따라 제1, 2 스캔 스위칭 회로(30, 35)와 연결되는 길이가 서로 다르기 때문에 오브젝트(24)의 정전 용량 터치가 발생되는 경우 해당되는 정전 용량 성분(23)이 서로 차이가 발생될 수 있다. 그럼으로 예측되는 정전 용량 성분(23)의 변화에 따라 적절하게 공진될 수 있는 유도 용량 성분을 갖도록 가변형 인덕터(22)를 제어한다.
Referring to Fig. 9, the
도 10은 매칭 회로의 다양한 구성 방식을 예시하는 도면이다.10 is a diagram illustrating various configurations of the matching circuit.
도 10을 참조하면, 상술한 바와 같은 공진 동작 회로(20)는 다양한 구조의 매칭 회로(70)로 대체 구성될 수 있다. 예를 들어, 매칭 회로(70)는 도 11(a)나 (b)에 도시된 바와 같이 인덕터와 그 전단 또는 후단 노드에 접지로 연결되는 콘덴서로 구성할 수 있다. 또는 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 인덕터와 그 전단 및 후단 노드에 각각 접지로 연결되는 콘덴서로 구성할 수 있다. 또는 도 10(d)에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결된 두 개의 인덕터와 그 연결 노드에 접지로 연결된 콘덴서로 구성할 수 있다.
Referring to FIG. 10, the
이상에서 설명된 본 발명의 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. The embodiments of the touch screen device using the microwire of the present invention described above are merely illustrative and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. You will know the point.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10, 10a, 10a-1, 10b, 10c, 10d: 터치스크린 장치
1: 주파수 발생원 20: 공진 동작 회로
21: 저항 22: 인덕터
23: 정전 용량 성분 24: 오브젝트
25: 가변 스위칭 회로 30: 스캔 스위칭 회로
40, 40a, 40b: 베이스기판
40a: 보호층 41, 41_1: 탄소 섬유
42, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e: 제1 마이크로와이어
42-1, 46-1: 터치 감지 구간 42-2, 46-2: 신호 전송 구간
43, 43_1: 메탈 부재 45: 절연층
46, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e: 제2 마이크로와이어
47: 비전도성 부재 48: 보드
48a: 컨트롤러 49: 전도성 부재
50: 수신 회로 51: 증폭 회로
52: 아날로그 디지털 변환기 60: 컨트롤러
72: 제1 커넥터 72a, 72b: 제1 암, 수 커넥터
74: 제2 커넥터 74a, 74b: 제2 암, 수 커넥터10, 10a, 10a-1, 10b, 10c, 10d:
1: Frequency generator 20: Resonant operation circuit
21: Resistor 22: Inductor
23: capacitance component 24: object
25: variable switching circuit 30: scan switching circuit
40, 40a, 40b: base substrate
40a:
42, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e:
42-1, 46-1: Touch sensing section 42-2, 46-2: Signal transmission section
43, 43_1: metal member 45: insulating layer
46, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e:
47: non-conductive member 48: board
48a: Controller 49: Conductive member
50: receiving circuit 51: amplifying circuit
52: analog-to-digital converter 60: controller
72:
74:
Claims (11)
베이스기판의 일면에 일부분이 접착되어 터치 감지 영역을 형성하는 마이크로와이어를 포함하고,
마이크로와이어는 베이스기판 일면의 제1 방향으로 병렬 배열되는 복수 개의 제1 마이크로와이어; 및 베이스기판 일면의 제2 방향으로 병렬 배열되는 복수 개의 제2 마이크로와이어를 포함하되,
상기 제1, 2 마이크로와이어는 하나의 연속된 마이크로와이어를 사용하여 터치 감지 영역을 형성하고,
스캐닝 신호가 전송되는 제1 마이크로와이어와 제2 마이크로와이어 영역에서 오브젝트의 정전 용량 터치가 있는 경우 발생되는 해당 정전 용량 성분과 공진하기 위한 유도 용량 성분을 제공하는 인덕터를 포함하여 공진된 스캐닝 신호를 출력하는 공진 동작 회로를 포함하며,
상기 공진 동작 회로의 인덕터는 유도 용량이 가변 가능한 가변형 인덕터로 구성되고, 인덕터의 용량 성분을 가변하기 위한 가변 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.Base substrate and
And a micro-wire to which a part of the micro-wire is bonded to one surface of the base substrate to form a touch-
A plurality of first micro-wires arranged in parallel in a first direction on one surface of the base substrate; And a plurality of second micro-wires arranged in parallel in a second direction on one surface of the base substrate,
The first and second microwires form a touch sensing area using one continuous micro-wire,
And an inductor for providing an inductive capacitance component for resonating with the corresponding electrostatic capacitance component generated when the object has a capacitive touch in the first micro-wire area and the first micro-wire area in which the scanning signal is transmitted, A resonance circuit,
Wherein the inductor of the resonance circuit includes a variable inductor capable of varying inductance and a variable switching circuit for varying a capacitance component of the inductor.
제1, 2 마이크로와이어는 상기 베이스기판의 동일면에 접착되거나, 베이스기판의 양면에 각각 접착되거나, 서로 다른 베이스기판에 각각 접착되는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first and second microwires are adhered to the same surface of the base substrate, adhered to both surfaces of the base substrate, or bonded to different base substrates, respectively.
마이크로와이어는 컨트롤러가 구비된 보드에 직접 연결되거나 커넥터를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.The method according to claim 1,
Wherein the micro-wires are directly connected to the board provided with the controller or are connected through a connector.
터치스크린 장치는
오브젝트의 정전 용량 터치를 감지하기 위한 스캐닝 신호를 발생하는 주파수 발생원;
복수 개의 제1 마이크로와이어 중 어느 하나와 복수 개의 제2 마이크로와이어 중 어느 하나를 각각 선택하여 스캐닝 신호가 전송되도록 하는 스캔 스위칭 회로;
공진 동작 회로를 통하여 공진된 또는 비공진된 스캐닝 신호를 수신하는 수신 회로; 및
주기적인 스캐닝을 위한 스캔 스위칭 회로의 제어와 수신 회로를 통하여 수신된 스캐닝 신호에 기초하여 오브젝트의 정전 용량 터치를 판별하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.The method according to claim 1,
The touch screen device
A frequency generator for generating a scanning signal for sensing a capacitive touch of an object;
A scan switching circuit for selecting one of a plurality of first micromirrors and a plurality of second micromirrors to transmit a scanning signal;
A receiving circuit for receiving a resonated or non-resonated scanning signal through a resonant operation circuit; And
And a controller for controlling the scan switching circuit for periodic scanning and a controller for discriminating the capacitive touch of the object based on the received scanning signal through the receiving circuit.
마이크로와이어는 전도성 물질로 이루어진 중심부재; 및
중심부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.The method according to claim 1,
The microwire is a center member made of a conductive material; And
And an insulating member formed to surround an outer side of the center member and electrically insulated from the center member.
중심부재는 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 그래핀, 은나노 와이어로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the center member is made of carbon fiber, carbon nanotube, graphene, silver nano wire.
중심부재와 상기 절연 부재 사이에 구비되는 메탈 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.9. The method of claim 8,
And a metal member provided between the center member and the insulating member.
마이크로와이어는 비전도성 물질로 이루어진 중심부재;
중심부재의 외측을 감싸도록 형성되며 전도성 물질로 이루어진 주변부재; 및
주변부재의 감싸도록 형성되며 전기적 절연을 위한 절연 부재를 포함하는 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치.The method according to claim 1,
The microwire is a central member made of a nonconductive material;
A peripheral member formed to surround an outer side of the center member and made of a conductive material; And
A touch screen device using micro-wires formed to surround peripheral members and including an insulating member for electrical insulation.
중심부재는 비전도성 물질인 아라미드로 이루어진 마이크로와이어를 이용한 터치스크린 장치. 11. The method of claim 10,
The center member is a touch screen device using a micro wire made of aramid which is a nonconductive material.
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