KR101547617B1 - 균일한 입력감도를 가지며 향상된 저항특성을 갖는 터치패널, 및 이를 포함하는 터치입력장치 - Google Patents

Abstract

복수 개의 구동전극-셀을 포함하는 구동전극과 복수 개의 감지전극-셀을 포함하는 감지전극이 동일층에 형성된 터치패널로서, 각각의 감지전극-셀은, 각각의 감지전극-셀에 정전결합되는 구동전극-셀을 상하좌우 방향으로 감싸도록 되어 있는 터치패널을 공개한다. 그리고 감지전극-셀은 상하방향으로 연장된 수직 세그먼트와 좌우방향으로 연장된 수평 세그먼트를 포함하여 구성되며, 수평 세그먼트의 폭은 상기 수평 세그먼트의 일측 단부로부터 타측 단부를 향해 서서히 두꺼워지다가 다시 서서히 좁아지는 형상을 갖는다.

Description

균일한 입력감도를 가지며 향상된 저항특성을 갖는 터치패널, 및 이를 포함하는 터치입력장치{Touch panel, and touch input device having uniform sensitivity over the touch surface with improved resistance feature}

본 발명은 터치전극패턴, 이러한 패턴을 갖는 터치패널, 및 이를 이용한 터치입력장치에 관한 것이다.

터치입력장치는 터치패널 상에서 손가락 등 입력도구의 위치(좌표)를 감지하고, 감지된 위치에 관한 정보를 입력정보로서 제공하는 입력장치를 지칭한다. 대표적으로 저항 방식과 용량성 방식이 있다. 용량성 방식은 크게 자기축전방식과 상호축전방식이 있다. 상호축전방식은 투명한 전도성 소재로 이루어진 구동전극 및 감지전극을 포함하는데, 보통 구동전극과 감지전극의 연장방향은 서로 다르며 어떤 실시예에서는 두 전극이 서로 수직방향을 이룰 수도 있다.

감지전극과 구동전극 사이에 커패시턴스가 형성될 수 있으며, 특히 두 전극의 교차영역에서 대부분의 커패시턴스가 형성될 수 있다. 이러한 교차영역을 본 명세서에서는 총칭 '터치노드' 또는 '노드'라고 지칭할 수 있다. 하나의 터치패널에는 한 개 이상의 구동전극과 한 개 이상의 감지전극이 제공되기 때문에 상술한 터치노드가 한 개 이상 존재할 수 있다.

손가락을 상술한 터치노드 상에 접촉하거나, 또는 상술한 터치노드의 근처에 위치시키면 이 터치노드를 형성하는 감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스의 값이 변화한다. 따라서 감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스의 값의 변화 여부를 측정함으로써 손가락으로 터치패널에 접촉했는지 여부를 알아낼 수 있다.

감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스가 변화했는지를 측정하기 위하여 특정 구동전극에 전류를 인가하면 상기 특정 구동전극과 교차하는 N개의 감지전극(N≥1)에 전하가 주입된다. 주입되는 전하의 양은 상기 특정 구동전극과 상술한 N개의 감지전극에 의해 각각 형성된 커패시턴스 값에 따라 달라진다. 따라서 위의 하나 이상의 감지전극에 주입된 전하의 양을 측정하여 비교함으로써, 상기 특정 구동전극과 상기 N개의 감지전극에 의해 형성된 N개의 터치노드 중 터치입력이 발생한 터치노드가 있는지 여부 및 터치입력위치를 판별할 수 있다. 이러한 처리과정을 여러 개의 구동전극에 대하여 각각 수행함으로써 터치패널 전체영역에 대한 터치입력위치를 판별할 수 있다.

감지전극과 구동전극을 한 개의 층 상에 배치할 때에는, 각 감지전극과 구동전극이 서로 전기적으로 분리될 수 있도록 복잡한 모양의 패턴을 설계한다. 이러한 패턴 중에는 구동전극 또는 감지전극에 연결되는 배선이 존재한다. 상기 배선이 차지하는 영역에는 구동전극 또는 감지전극이 배치되기 어렵다. 이때, 상술한 각 터치노드에서 형성되는 커패시턴스는 구동전극과 감지전극 사이에서 형성되기 때문에, 상기 배선이 차지하는 영역은 각 터치노드의 커패시턴스 변화에 기여하지 못한다는 문제가 있다. 따라서 이와 같이 배선이 차지하는 영역을 본 명세서에서는 소위 ‘데드존’이라고 지칭할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 여러 가지 구동전극 패턴과 감지전극 패턴을 개발할 수 있는데, 이러한 과정에서 한 개의 구동전극 또는 감지전극의 저항이 커지게 되는 문제가 발생한다. 상기 저항이 커지면 시정수(τ)의 값이 원하지 않는 방향으로 변화하기 때문에 상기 저항값이 상승하지 않도록 하는 기술이 필요하다.

본 발명에서는 상기 저항값을 줄이는 동시에, 상기 배선이 차지하는 영역에 의한 영향을 최소화하는 기술을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 한 개의 터치노드를 형성하기 위하여 한 개의 감지전극-셀 내에 한 개의 구동전극-셀을 배치한다.

이때, 여러 개의 감지전극-셀이 모여서 한 개의 감지전극을 형성하며, 여러 개의 구동전극-셀이 모여서 한 개의 구동전극을 형성할 수 있다.

그리고 한 개의 감지전극-셀의 바깥쪽 경계선은 직사각형을 모양을 하며, 상기 감지전극-셀 내에 배치되는 한 개의 구동전극-셀은 상하 및 좌우 방향으로 대칭인 모양을 갖는다.

이때, 상기 한 개의 구동전극-셀에는 구동배선이 연결되어야 하는데, 구동배선을 연결하기 위한 슬롯부가 상기 한 개의 감지전극-셀에 형성될 수 있다. 즉, 한 개의 감지전극-셀은 속이 빈 도넛과 유사한 형상을 가질 수 있으나, 상기 슬롯부 때문에, 상기 한 개의 감지전극-셀의 안과 밖에 완전히 분리되는 폐곡선의 형태를 가질 수는 없다.

상술한 한 개의 감지전극-셀과, 이 안에 배치된 한 개의 구동전극-셀에 의해 한 개의 개념적인 터치노드가 정의될 수 있는데, 각 터치노드의 감지 유효 영역은 상기 한 개의 구동전극의 가장자리가 차지하는 영역에 의해 결정되는 경향이 있다. 따라서 터치노드들 사이에 존재하는 데드존의 영향을 줄이고, 상기 각 터치노드의 감지 유효 영역을 최대화하기 위하여, 본 발명에서는 상기 한 개의 구동전극-셀의 모양을, 허용하는 한도 내에서 최대한 넓게 확장하는 구성을 제공한다.

또한, 상기 각 터치노드의 감지 유효 영역을 최대화한 구성을 가능한 한 유지하면서, 감지전극 또는 구동전극의 저항을 줄일 수 있도록 하는 패턴의 모양을 제공한다.

본 발명에 따르면, 감지전극과 구동전극이 동일 층에 배치되는 터치패널에 있어서, 감지전극과 구동전극 사이에 존재하는 배선들에 의한 데드존의 영향을 최소화하고 감지전극 또는 구동전극의 저항을 줄일 수 있는 전극패턴의 구조를 제공할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 감지전극과 구동전극이 동일 층에 형성된 터치패널의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 개의 터치노드의 형상을 나타낸 것이다.
도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 따른 터치노드에 대하여 좌우로 대칭인 형상을 갖는 터치노드를 나타낸다.
도 2의 (c)는 도 2의 (b)에 따른 터치노드에 있어서, 도 1의 (a)에 도시한, 손가락에 의해 흡수될 수 있는 전기장이 분포할 수 있는 영역을 나타낸 것이다.
도 2의 (d)는 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 터치노드를 상하 방향으로 인접하여 배치한 형태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널의 일 층 상에 존재하는 각종 전극 패턴을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 5는 일 비교 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 다른 비교 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성의 예를 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 터치노드의 모양을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감지전극-셀과 구동전극-셀의 모양의 예를 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 본 명세서에 첨부한 도면은 설명의 편의를 위해 일부 과장되거나 축소되어 도시되었으며, 본 발명의 일 실시예를 실제로 구현할 경우 도면에 나타난 구성요소의 각 부분의 축척은 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널은 제1 방향, 예를 들어 수직방향으로 연장된 투명전극을 여러 개 포함할 수 있다. 또한, 터치패널은 제2 방향, 예를 들어 수평방향으로 연장된 투명전극을 여러 개 포함할 수 있다. 여기서 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직인 방향일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 본 명세서에서는 편의상, 도면에서 수직방향으로 연장된 전극은 감지전극(sensing electrode)이라고 지칭할 수 있고 수평방향으로 연장된 전극은 구동전극(driving electrode)이라고 지칭할 수 있다. 그러나 다른 실시예에서는 수직방향의 전극과 수평방향의 전극의 역할은 서로 바뀔 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 감지전극들과 구동전극들은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 이때, 감지전극들과 구동전극의 교차영역을 정의할 수 있다. 그리고 이들 교차영역 각각을 ‘터치노드’라고 지칭할 수 있다. 이들 터치노드들은 행렬구조로 배치될 수 있다. 상기 교차영역, 상기 터치노드, 및 상기 행렬구조의 각 요소는 서로 대응되는 개념이다. 본 발명에 있어서 상기 터치노드는 터치패널 내에서의 터치입력위치를 결정하기 위한 기준 단위로 사용될 수 있다.

구동전극에 전압이 인가되면, 구동전극과 감지전극들의 교차영역에서 상호 커패시턴스(mutual capacitance)(Csense)를 통해 감지전극들에게 전하(charge)가 주입될 수 있다. 각 감지전극에 입력되는 전하량(Qsense)은 구동신호의 제1 레벨(Vdrive)과 상호 커패시턴스(Csense)의 곱으로 나타낼 수 있다(즉, Qsense = Vdrive * Csense).

특정 시구간 동안, 제1 레벨(Vdrive)의 전압과 제2 레벨(0V)의 전압이 주기적으로 반복되는 펄스 트레인과 같은 구동신호를 구동전극 중 하나의 전극에게 인가할 수 있다. 특정 시구간이 끝나면, 구동신호를 다른 구동전극에 인가할 수 있다. 구동신호가 입력되는 구동전극을 제외한 나머지 구동전극들에는 직류전압, 예컨대 0V의 전압이 인가될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 여러 개의 구동전극에 구동신호를 동시에 인가하는 구성을 사용할 수도 있다.

도 1a 및 도 1b는 감지전극(120)과 구동전극(110)이 동일 층에 형성된 터치패널의 동작원리를 설명하기 위한 것이다. 도 1b와 같이 손가락(600)에 의한 터치입력이 이루어지면 구동전극(110)으로부터 나오는 전기장(510) 중 일부가 손가락(600)에 흡수되어 차단되기 때문에 구동전극(110)과 감지전극(120) 사이의 상호 커패시턴스 값이 달라질 수 있다(Csense → Csense - ΔCsense). 터치입력에 의한 상호 커패시턴스의 변화량의 다이나믹 레인지(dynamic range)가 적절하게 큰 값을 갖게 되면 터치입력 여부 판단을 하는데 유리하다. 따라서 감지전극(120)과 구동전극(110)의 형상은 손가락에 의해 차단/또는 흡수될 수 있는 전기장(510)을 충분히 제공할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 개의 터치노드의 형상을 나타낸 것이다.

한 개의 터치노드에는 한 개의 감지전극-셀(121)과 한 개의 구동전극-셀(111)이 포함되어 있다. 감지전극-셀(121)과 구동전극-셀(111)은 서로 전기적으로 분리되어 있으며, 동일 층에 배치되어 있다.

감지전극-셀(121)의 외부 가장자리는 직사각형의 모양을 하고 있으며, 내부 가장자리는 미리 결정된 형상을 갖는다. 감지전극-셀(121)은 슬롯부(SL)를 제외하고는 속이 빈 도넛 형태의 모양을 가질 수 있다.

구동전극-셀(111)은 감지전극-셀(121)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고 구동전극-셀(111)은 그 자체로서 상하 방향으로 대칭이며, 좌우 방향으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 구동전극-셀(111)에는 구동전극-셀(111)에 구동전압을 인가하기 위한 구동배선(11)이 연결되어야 한다. 이러한 구동배선(11)은 감지전극-셀(121)의 일 부분에 형성된 슬롯(SL)을 통해 구동전극-셀(111)에 연결될 수 있다. 또는 다른 실시예에서는, 구동배선(11)은 상기 구동전극-셀(111)이 배치된 층 및 상기 층과는 다른 층 사이를 서로 연결하는 비아를 통해 상기 구동전극-셀(111)에 연결될 수도 있다.

도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 따른 터치노드에 대하여 좌우로 대칭인 형상을 갖는 터치노드를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널은, 도 2의 (a)에 따른 터치노드와 도 2의 (b)에 따른 터치노드로 구성될 수 있다.

도 2의 (c)는 도 2의 (b)에 따른 터치노드에 있어서, 도 1의 (a)에 도시한, 손가락에 의해 흡수될 수 있는 전기장(510)이 분포할 수 있는 영역(A510)을 나타낸 것이다. 구동전극-셀(111)에 구동전압이 인가되면 인접한 감지전극-셀(121)을 향해 전기장이 형성되게 되는데, 도 2의 (c)에 나타낸 터치노드의 형상에 따르면 영역(A510) 상에서 형성되는 전기장(510)이 손가락 등에 의해 흡수될 수 있다.

도 2의 (d)는 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 터치노드를 상하 방향으로 인접하여 배치한 형태를 나타낸다. 이때, 서로 인접해 있는 위쪽의 터치노드의 하측 가장자리과, 아래쪽의 터치노드의 상측 가장자리는 서로 연결되어 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널의 일 층 상에 존재하는 각종 전극 패턴을 나타낸 것이다.

도 3a는 터치노드들이 6행(column)*8열(row) 구조의 행렬 구조로 배치된 예를 나타낸다.

여기서 각 행(column)을 따라 배치된 8개의 감지전극-셀들은 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 한 개의 감지전극을 형성한다. 각각의 행 사이에는 구동배선(11)들이 배치되어 있다. 구동배선(11)들이 배치된 영역은 데드존(DZ)이라고 지칭할 수 있다. 도 3에서 데드존(DZ)의 폭은 설명의 편의를 위하여 과장되어 도시된 것일 수 있다.

그리고 각 열(row)을 따라 배치된 6개의 구동전극-셀들은 구동배선(11)들에 의해 감지영역(81) 바깥에서 서로 전기적으로 연결되어 있으나, 감지영역(81) 내에서는 감지전극에 의해 서로 이격되어 있다. 각 열을 따라 배치된 6개의 구동전극-셀들은 감지영역(81) 바깥에서 서로 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 한 개의 구동전극으로서 기능할 수 있다.

도 3a에 도시한 임의의 한 행(column)을 자세히 살펴보면, 도 2의 (d)에 한 쌍의 터치노드들이 제1 방향(즉, 수직으로 연장되는 방향)을 따라 반복되어 배치되어 있다. 즉, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 터치노드가 상기 제1 방향을 따라 교대로 반복하여 배치되어 있다.

도 3b는 도 3a에 도시한 6개의 행(column) 중 어느 하나를 선택하여, 그 중에서 구동전극-셀을 제외하고, 감지전극(120)만을 도시한 것이다.

도 3c는 도 3a에 도시한 8개의 열(row) 중 예컨대, 첫 번째 열을 선택하여, 그 중에서 감지전극-셀을 제외하고, 구동전극(110)만을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성을 설명하기 위하여 제시한 예를 나타낸 것이다.

도 4의 (a)는 도 2의 (d)에 도시한 한 쌍의 터치노드들을 좌우 방향으로 반복하여 배치한 형상으로서, 한 개의 데드존(DZ) 내에 18개의 구동배선(11)이 배치된 예를 나타낸 것이다.

도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 전극 패턴의 구체적인 디멘젼을 나타내기 위한 것이다. 한 개의 감지전극-셀의 좌우방향 폭과 상하방향 폭은 각각 L1 및 L2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 상하 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W1 및 W3에 의해 정의될 수 있다. 여기서 W1은 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 양 단부의 폭의 2배이고, W3는 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 가운데 부분의 폭의 2배를 나타낸다.

또는 위의 문단의 내용을 다음과 같이 다른 방식으로 기술할 수 있다. 즉, 한 개의 감지전극의 좌우방향 폭은 L1으로 주어진다. 이때, 각 감지전극-셀의 상하방향 폭은 L2로 주어진다. 그리고 감지전극 중 상하 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W2로 주어진다. 그리고 감지전극 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W1 및 W3에 의해 정의될 수 있다. 여기서 W1은 감지전극 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 양 단부의 폭이고, W3는 감지전극 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 가운데 부분의 폭을 나타낸다.

도 4의 (b)에 나타낸 터치노드의 일 구현예는 아래 표의 값을 만족할 수 있다.

이때, 도 4의 (b)에 나타낸 소스(source)에서 싱크(sink)까지의 감지전극의 저항값을 시뮬레이션 하면 4.43KΩ인 것으로 나타난다.

이때, 도 4의 (a)에 도시한 4개의 터치노드를 각각 좌상, 우상, 좌하, 우하로 지칭할 수 있는데, 도 4의 (a)와 같이 터치입력이 이루어지지 않은 상태에 있어서 각 터치노드 내에 존재하는 감지전극-셀과 구동전극-셀 간의 커패시턴스 값을 시뮬레이션 해보면 아래 표의 값을 만족한다.

도 4의 (c)는 도 4의 (a)에 도시한 4개의 터치노드의 중심부를 원형으로 터치하였을 경우 발생할 수 있는 터치 이벤트 영역(TA)을 나타낸 것이다. 이때, 상기 터치 이벤트에 의하여 상기 터치 이벤트 영역(TA) 상의 전기장 분포가 달라지기 때문에, 상기 4개의 터치노드 내에 존재하는 감지전극-셀과 구동전극-셀 간의 커패시턴스 값이 변화하게 된다. 이러한 커패시턴스의 변화값을 시뮬레이션 한 결과를 다음 표에 제시하였다.

상술한 도 4의 패턴에 의한 전기적인 특성은 다른 상상 가능한 종류의 패턴에 비하여 유리한 특성을 갖는다. 이를 비교하기 위하여 이하 비교예 1과 비교예 2를 도 5 및 도 6을 통해 각각 설명한다.

<비교예 1>

도 5는 일 비교 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성의 예를 나타낸 것이다.

도 5에 나타낸 터치노드들의 형태 및 배열은 도 4에 나타낸 것의 변형예인 것으로 이해할 수 있다. 다만, 도 5에 속한 감지전극-셀 중 좌우로 연장된 세그먼트의 폭이 W1의 일정한 값을 갖는다는 점에서 도 4에 나타낸 것과 다른 형상을 갖는다. 도 5의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 도면은 도 4의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 도면에 대응하는 것으로서, 공통된 내용에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해서만 서술하도록 한다.

도 5의 (b)는 도 5의 (a)에 나타낸 전극 패턴의 구체적인 디멘젼을 나타내기 위한 것이다. 한 개의 감지전극-셀의 좌우방향 폭과 상하방향 폭은 각각 L1 및 L2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 상하 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W1에 의해 정의될 수 있다. 여기서 감지전극-셀 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W1의 1/2로 일정한 값을 갖는다는 점에서 도 4와 다르다.

도 5의 (b)에 나타낸 터치노드의 일 구현예는 아래 표의 값을 만족할 수 있다. 아래의 값은 도 4의 (b)의 대응되는 물리량과 동일하다.

이때, 도 5의 (b)에 나타낸 소스에서 싱크까지의 감지전극의 저항값을 시뮬레이션 하면 5.38KΩ인 것으로 나타난다. 이에 비하여 도 4의 (b)에 나타낸 패턴에 의한 저항값은 4.43KΩ이었다는 점을 상기하면, 도 4의 (b)에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 패턴이 더 저항이 작기 때문에 유리하다는 점을 알 수 있다.

이때, 도 5의 (a)에 도시한 4개의 터치노드를 각각 좌상, 우상, 좌하, 우하로 지칭할 수 있는데, 도 5의 (a)와 같이 터치입력이 이루어지지 않은 상태에 있어서 각 터치노드 내에 존재하는 감지전극-셀과 구동전극-셀 간의 커패시턴스 값을 시뮬레이션 해보면 아래 표의 값을 만족한다.

도 5의 (c)는 도 5의 (a)에 도시한 4개의 터치노드의 중심부를 원형으로 터치하였을 경우 발생할 수 있는 터치 이벤트 영역(TA)을 나타낸 것이다. 이때, 상기 터치 이벤트에 의한 커패시턴스의 변화값을 시뮬레이션 한 결과를 다음 표에 제시하였다.

<비교예 2>

도 6은 다른 비교 실시예에 따른 터치노드의 형상에 따른 터치패널의 전기적 특성의 예를 나타낸 것이다.

도 6에 나타낸 터치노드들의 형태 및 배열은 도 4에 나타낸 것의 변형예인 것으로 이해할 수 있다. 다만, 도 4에 나타낸 감지전극-셀 중 좌우방향으로 연장된 세그먼트의 가장자리 부분의 기울기가 완만하게 변화하는 것과 비교하여 볼 때에, 도 6에 나타낸 감지전극-셀 중 좌우방향으로 연장된 세그먼트 부분의 기울기는 그 중심부분에서 급격하게 변화한다는 점에서 차이가 있다. 도 6의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 도면은 도 4의 (a), (b), 및 (c)에 나타낸 도면에 대응하는 것으로서, 공통된 내용에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해서만 서술하도록 한다.

도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 나타낸 전극 패턴의 구체적인 디멘젼을 나타내기 위한 것이다. 한 개의 감지전극-셀의 좌우방향 폭과 상하방향 폭은 각각 L1 및 L2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 상하 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W2로 주어진다. 그리고 감지전극-셀 중 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 폭은 W1 및 W3에 의해 정의될 수 있다. 여기서 W1은 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 양 단부의 폭의 2배이고, W3는 좌우 방향으로 연장된 세그먼트의 가운데 부분의 폭의 2배를 나타낸다.

도 6의 (b)에 나타낸 터치노드의 일 구현예는 아래 표의 값을 만족할 수 있다. 아래의 값은 도 4의 (b)의 대응되는 물리량과 동일하다.

이때, 도 6의 (b)에 나타낸 소스에서 싱크까지의 감지전극의 저항값을 시뮬레이션 하면 5.35KΩ인 것으로 나타난다. 이에 비하여 도 4의 (b)에 나타낸 패턴에 의한 저항값은 4.43KΩ이었다는 점을 상기하면, 도 4의 (b)에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의한 패턴이 더 저항이 작기 때문에 유리하다는 점을 알 수 있다.

이때, 도 6의 (a)에 도시한 4개의 터치노드를 각각 좌상, 우상, 좌하, 우하로 지칭할 수 있는데, 도 6의 (a)와 같이 터치입력이 이루어지지 않은 상태에 있어서 각 터치노드 내에 존재하는 감지전극-셀과 구동전극-셀 간의 커패시턴스 값을 시뮬레이션 해보면 아래 표의 값을 만족한다.

도 6의 (c)는 도 6의 (a)에 도시한 4개의 터치노드의 중심부를 원형으로 터치하였을 경우 발생할 수 있는 터치 이벤트 영역(TA)을 나타낸 것이다. 이때, 상기 터치 이벤트에 의한 커패시턴스의 변화값을 시뮬레이션 한 결과를 다음 표에 제시하였다.

<본 발명의 실시예와 비교예 간의 전기적 특성 비교>

아래 표는 도 4에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 터치노드의 패턴에 의한 전기적 특성과 도 5 및 도 6에 나타낸 비교예에 따른 터치노드의 패턴에 의한 전기적 특성을 비교한 것이다.

도 4, 도 5, 및 도 6에 따른 패턴에 있어서, 각 감지전극-셀의 수직방향 폭과 좌우방향 폭을 모두 동일한 값으로 설정하였기 때문에, 감지전극-셀의 패턴 모양 만에 의한 효과를 서로 비교할 수 있다. 즉, 각 감지전극-셀의 패턴 모양을 제외한 다른 요소들은 최대한 동일한 값으로 유지하였기 때문에, 감지전극-셀의 패턴 모양에 의한 기술적 효과의 차이를 검증할 수 있다.

도 4에 따른 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 패턴에 의한 감지전극의 저항값이 가장 낮아 유리하다는 것을 알 수 있다. 그리고 도 4에 따른 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 패턴에 의한 커패시턴스의 평균 변화값이 도 5의 비교예에 의한 평균 변화값 보다는 크다는 점에서 유리한 효과를 갖는다.

도 7의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 터치노드의 모양을 나타낸 것이다.

도 7의 (a) 및 (b) 모두, 터치노드(301)는 동일층에 형성되어 있는 구동전극-셀(111)과 감지전극-셀(121)을 포함하여 구성될 수 있다. 감지전극-셀(121)은, 감지전극-셀(121)에 정전결합되는 구동전극-셀(111)을 상하좌우 방향으로 감싸도록 되어 있다. 그리고 감지전극-셀(121)은 상하방향으로 연장된 수직 세그먼트(1211)와 좌우방향으로 연장된 수평 세그먼트(1212)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 수평 세그먼트(1212)의 폭은, 수평 세그먼트(1212)의 일측 단부(E1)로부터 타측 단부(E2)를 향해 서서히 두꺼워지다가 다시 서서히 좁아지는 형상을 갖는다. 그리고 구동전극-셀(111)에 구동배선을 연결하기 위하여 감지전극-셀(121)에 슬릿(SL)이 형성되어 있다. 그리고 구동전극-셀(111)은 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 갖고 있으며, 감지전극-셀(121)은 슬릿(SL) 부분을 제외하고는 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 가질 수 있다.

도 7의 (a)에 있어서, 수평 세그먼트(1212) 중 감지전극-셀(121)의 내측 방향에 존재하는 가장자리부(1214)는, 상기 내측방향을 향해 볼록한 원호의 형상을 갖는다.

도 7의 (b)에 있어서, 수평 세그먼트(1212)는 감지전극-셀(121)의 내측 방향을 향해 볼록한 삼각형 형상을 갖는다.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감지전극-셀과 구동전극-셀의 모양의 예를 나타낸 것이다.

도 8의 (a), (b), 및 (c) 모두 도 7에 도시한 감지전극-셀의 형상을 전제로 한다.

그리고 도 8의 (a), (b), 및 (c) 모두 구동전극-셀(111)은 중공부가 존재하는 도넛 형태를 갖는다. 다만, 감지전극-셀(121)의 수직 세그먼트의 일부로부터 감지전극이 연장되어 구동전극-셀(111)의 중공부에 감지전극-셀의 일부가 배치될 수 있도록, 구동전극-셀(111)의 일부에도 슬릿(SLD)이 형성되어 있다.

도 8의 (b)에서는 구동전극-셀(111)의 중공부에 존재하는 감지전극-셀의 일부는 속이 빈 도넛 형태의 모양을 가질 수 있다.

도 8의 (c)에서는 구동전극-셀(111)의 좌우 중심부에 수직방향으로 연장된 구동전극-셀 세그먼트(1111)가 존재할 수 있다.

도 8과 같은 구성에 따르면 구동전극-셀(111)의 중공부 내에 감지전극-셀(121)의 일부가 존재하기 때문에 터치 이벤트에 의해 영향을 받는 전기장의 분포가 터치노드의 중심부에도 발생하기 때문에 터치입력특성을 더 양호하게 만들 수 있다.

본 명세서에서는 하나의 감지전극에 속하는 복수 개의 감지전극-셀들이 상술한 감지영역 내에서 직접 연결되며, 하나의 구동전극에 속하는 복수 개의 구동전극-셀들은 상술한 감지영역 바깥에서 서로 연결되는 예를 설명하였다. 그러나 다른 실시예에서는 상기 감지전극과 구동전극의 구성이 서로 뒤바뀐 구조를 가질 수도 있기 때문에, 상술한 실시예를 이에 맞게 변형할 수 있다는 점을 이해할 수 있다.

터치패널은 전체적으로 직사각형 모양을 할 수 있으나 이에 한정되지 않고, 또한 평면형으로 제공될 수 있으나 곡면형으로 제공될 수도 있다. 터치패널의 구체적인 형상에 따라 감지전극, 구동전극, 감지전극-셀, 및 구동전극-셀의 모양이 달라질 수 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 복수 개의 구동전극-셀을 포함하는 구동전극과 복수 개의 감지전극-셀을 포함하는 감지전극이 동일층에 형성된 터치패널로서,
   각각의 상기 감지전극-셀은, 각각의 상기 감지전극-셀에 정전결합되는 구동전극-셀을 상하좌우 방향으로 감싸도록 되어 있으며,
   상기 감지전극-셀은 상하방향으로 연장된 수직 세그먼트와 좌우방향으로 연장된 수평 세그먼트를 포함하여 구성되며,
   상기 수평 세그먼트의 폭은, 상기 수평 세그먼트의 일측 단부로부터 타측 단부를 향해 서서히 두꺼워지다가 다시 서서히 좁아지는 형상을 갖는,
   터치패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 수평 세그먼트는 상기 감지전극-셀의 내측 방향을 향해 볼록한 삼각형 형상을 갖는, 터치패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 수평 세그먼트 중 상기 감지전극-셀의 내측 방향에 존재하는 가장자리부는, 상기 내측방향을 향해 볼록한 원호의 형상을 갖는, 터치패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 구동전극-셀에 구동배선을 연결하기 위하여 상기 감지전극-셀에 슬릿이 형성되어 있는, 터치패널.
5. 제1항에 있어서, 상기 구동전극-셀은 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 갖고 있으며, 상기 감지전극-셀은 상기 구동전극-셀에 구동배선을 연결하기 위하여 제공되는 슬릿 부분을 제외하고는 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 갖고 있는, 터치패널.
6. 제1항에 있어서, 상기 감지전극에 포함된 k-번째 감지전극-셀에 포함된 k-번째 슬릿은 상기 k-번째 감지전극-셀의 왼쪽에 형성되어 있고, 상기 감지전극에 포함된 k+1-번째 감지전극-셀에 포함된 k+1-번째 슬릿은 상기 k+1-번째 감지전극-셀의 오른쪽에 형성되어 있는, 터치패널.
7. 제6항에 있어서, 상기 구동전극-셀은 중공부를 갖는 도넛 형태이며, 상기 구동전극-셀의 일부분에는, 상기 감지전극-셀과 상기 중공부에 존재하는 전극을 서로 연결하기 위한 통로로서 기능하는 슬릿(SLD)가 형성되어 있는, 터치패널.
8. 제7항에 있어서, 상기 구동전극-셀의 좌우중앙부에는 상기 중공부를 좌우로 나누는 수직 세그먼트가 형성되어 있는, 터치패널.
9. 구동전극-셀 및 상기 구동전극-셀에 정전결합하며 상기 구동전극-셀과 동일층에 형성된 감지전극-셀을 포함하는 터치노드 복수 개가 행렬형태로 배치된 터치패널로서,
   각각의 상기 감지전극-셀은, 각각의 상기 감지전극-셀에 정전결합되는 구동전극-셀을 상하좌우 방향으로 감싸도록 되어 있으며,
   상기 감지전극-셀은 상하방향으로 연장된 수직 세그먼트와 좌우방향으로 연장된 수평 세그먼트를 포함하여 구성되며,
   상기 수평 세그먼트의 폭은, 상기 수평 세그먼트의 일측 단부로부터 타측 단부를 향해 서서히 두꺼워지다가 다시 서서히 좁아지는 형상을 갖는,
   터치패널.
10. 제9항에 있어서, 상기 수평 세그먼트는 상기 감지전극-셀의 내측 방향을 향해 볼록한 삼각형 형상을 갖는, 터치패널.
11. 제9항에 있어서, 상기 수평 세그먼트 중 상기 감지전극-셀의 내측 방향에 존재하는 가장자리부는, 상기 내측방향을 향해 볼록한 원호의 형상을 갖는, 터치패널.
12. 제9항에 있어서, 상기 구동전극-셀에 구동배선을 연결하기 위하여 상기 감지전극-셀에 슬릿이 형성되어 있는, 터치패널.
13. 제9항에 있어서, 상기 구동전극-셀은 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 갖고 있으며, 상기 감지전극-셀은 상기 구동전극-셀에 구동배선을 연결하기 위하여 제공되는 슬릿 부분을 제외하고는 스스로 상하좌우 대칭인 구조를 갖고 있는, 터치패널.

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