KR101711871B1 - 정전용량 방식 터치패널 - Google Patents

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Abstract

정전용량 방식 터치패널이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 하부 투명 전극들과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 형성되는 복수의 상부 투명 전극들을 포함하는 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 상기 하부 투명 전극들 각각은 해당 하부 투명 전극에 대한 상기 제1 방향의 가상 선을 중심으로 상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제1 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들; 및 상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제2 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 상기 제1 요철 전극들과 엇갈리게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들을 포함하고, 상기 상부 투명 전극들 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 상기 제2 방향으로 반복적으로 연결되어 형성되며, 상기 제1 요철 전극들은 상기 제1 측면에 인접하는 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제2 요철 전극들의 사이에 배치된다.

Description

정전용량 방식 터치패널 {Capacitive type touch panel}
본 발명은 정전용량 방식 터치패널에 대한 것으로, 상세하게는 상부 투명 전극의 전체 저항 값을 줄이고 하부 투명 전극에 사용되는 전극 단자 수를 줄일 수 있으며, 좌표 선형성을 보장하여 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공할 수 있는 정전용량 방식 터치패널에 관한 것이다.
개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저 등의 다양한 입력장치를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다.
이러한 입력장치들은 PC의 용도 확대에 따라 인터페이스로서의 입력장치로서 키보드 및 마우스만으로는 제품대응이 어렵다. 이에 따라 기존의 키보드 및 마우스 보다 간단하고 오 조작은 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전했다. 특히 간단하고, 오 조작이 적으며 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자입력도 가능한 입력 장치로서 터치패널(Touch Panel)이 알려져 있으며, 그에 따른 검출방식, 구조 및 성능 등에 있어서는 자세히 알려져 있다.
간단히 살펴보면, 스페이서에 의해 격리되고 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 두 개의 저항 성분의 시트를 합쳐놓아 구성되는 저항막 방식 (Resistive) 터치패널(스크린), 패널표면에 전류가 계속 흐르도록 만들고, 화면에 손가락 또는 전도체가 닿으면 액정 위를 흐르던 전자가 접촉 지점으로 끌려오게 되어 인식하는 정전용량 방식(Capacitive) 터치패널, 초음파식, 광(적외선)센서식, 전자유도식 등이 있다.
저항막 방식 터치패널은 액정 위에 여러 겹으로 막(스크린)이 쌓여있는 형태로 가장 바깥쪽(손이나 펜이 맞닿는 부위)에는 부드러우면서 흠집에 강한 재질의 막이 있고, 다음에는 충격을 완화시켜주는 막, 그리고 다음은 입력을 감지하는 투명 전도막(전기가 통하는 얇고 투명한 기판) 2장이 겹쳐있는 방식이다.
따라서 손가락은 물론, 스타일러스 펜(터치펜), 손에 쥘 수 있는 거의 모든 것을 이용해 화면을 터치할 수 있으며, 연속된 필기 입력이나 작은 아이콘 터치에도 유리하다. 또한 원리가 간단한 만큼 제조 비용이 많이 들지 않기 때문에 가장 보편적으로 적용되는 터치스크린 방식이기도 하다. 이를 활용한 주요기기로는 닌텐도 DS 등의 휴대용 게임기나 삼성 애니콜 햅틱폰, LG 싸이언 쿠키폰 등의 휴대폰이 대표적이다. 이들은 각각 필기 입력 방식의 게임을 지원한다거나 아기자기한 사용자 인터페이스가 특징인 기기다.
정전용량 방식 터치패널은 우리 몸에 있는 정전기를 이용하는 방식이다. 즉 액정 유리에 전기가 통하는 화합물을 코팅해서 전류가 계속 흐르도록 만들고, 화면에 손가락이 닿으면 액정 위를 흐르던 전자가 접촉 지점으로 끌려오게 된다. 그러면 터치스크린 모퉁이의 센서가 이를 감지해서 입력을 판별하게 된다.
따라서 화면을 살짝 스치듯 만져도 터치 입력이 가능(감성적인 느낌 연출)하며, 멀티 터치(여러 접촉 부위를 동시에 인식)를 지원한다. 또한 유전체(전기가 통하는 화합물)가 코팅된 액정 유리를 사용했기 때문에 화질이 저하될 염려도 없다. 이를 활용한 주요기기로는 요즘 출시되는 거의 대부분의 스마트폰이 있으며, 이들 제품처럼 작은 화면에 효과적인 사용자 인터페이스를 적용하는 데는 정전용량 방식 입력 방식이 적합하다. 최근에는 휴대폰 보다 화면이 큰 태블릿 PC(삼성 갤럭시탭, 애플 아이패드 등)가 인기를 끌고 있는데, 이들 역시 대부분 저항막 방식 보다는 정전용량 방식 터치스크린을 채택하고 있다.
도 1은 종래 정전용량 방식 터치패널에 대한 일 실시예의 평면도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 정전용량 방식 터치패널은 복수의 하부 투명 전극들(110), 복수의 상부 투명 전극들(120) 그리고 각 전극들과 연결되는 전극 단자들(130, 140)을 포함한다. 물론, 도 1에 도시된 구성 뿐만 아니라 강화 유리 또는 강화 플라스틱과 같은 커버, 광학성 투명 접착제 등과 같은 구성을 포함할 수 있으며, 이런 구성은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하기에 그 설명은 생략한다.
복수의 하부 투명 전극들(110) 각각은 제1 방향, 예를 들어, 가로 방향(x축)을 따라 선형으로 형성되며, 하부 투명 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다.
이 때, 복수의 하부 투명 전극들(110) 각각은 제2 방향, 예를 들어, 세로 방향(y축)을 따라 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
복수의 상부 투명 전극들(120) 각각은 복수의 하부 투명 전극들(110)과 직교하는 방향을 따라서 형성된다. 즉, 복수의 상부 투명 전극들(120)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라서 형성된다.
이 때, 복수의 상부 투명 전극들(120)은 상부 투명 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다.
이와 같은 구성의 종래 정전용량 방식 터치패널은 하부 투명 전극(110)과 상부 투명 전극(120)이 교차하는 지점마다 두 전극 간에 상호 정전용량(Mutual Capacitance) 값이 형성된다. 이러한 지점에 신체 접촉 또는 근접할 경우 교차지점에 형성된 상호 정전용량 값 일부가 신체의 가상 접지 현상에 의해 신체로 옮겨지게 되어 교차지점에서는 상호 정전용량 값이 줄어들게 되며, 이 때의 변화량을 통해 신체 접촉 인식 및 좌표 계산을 수행한다.
종래 정전용량 방식 터치패널에서 하부 투명 전극들(110)은 신체 접촉 면적인 원지름 5~6mm 기준으로 대략 5mm 간격의 폭으로 배열되며, 커버 재질 및 두께에 따라 최대 6.5mm 간격의 폭으로 배열될 수도 있다.
하지만, 종래 정전용량 방식 터치패널의 구조에서 사용 가능한 전극 수 또는 전극 단자 수가 부족할 경우 전극 간의 폭이 더 넓어지고 예를 들어, 10mm 간격의 폭으로 배열되며 이 경우에는 신체접촉 판단이 어려워지고, 이로 인해 정확한 좌표계산이 어려워지는 문제점이 있다. 즉, 종래 정전용량 방식 터치패널의 전극 구조는 좌표에 대한 선형성을 보장하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 사용 가능한 전극 수가 부족하더라도 좌표 선형성을 보장하여 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공할 수 있는 터치패널의 필요성이 대두된다.
한국공개특허공보 제10-2009-0098947호 (공개일 2009.09.18) 한국등록특허공보 제10-1105273호 (등록일 2012.01.05)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 상부 투명 전극의 전체 저항 값을 줄이고 이를 통해 반응 속도와 터치 감도를 향상시킬 수 있는 정전용량 방식 터치패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하부 투명 전극의 전극 단자 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 보장하여 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공할 수 있는 정전용량 방식 터치패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 상부 투명 전극들 각각에 대해 일정 패턴의 전극이 반복적으로 형성되도록 구성하고, 하부 투명 전극들 각각에 대해 하부 투명 전극이 형성되는 방향을 기준으로 좌측과 우측에 일정 간격으로 도출된 형태 예를 들어, 요철 형태의 전극들을 포함하도록 구성함으로써, 하부 투명 전극의 단자 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 보장하고, 이를 통해 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극 단자 수를 줄여 제조 단가를 줄이고, 제품의 제조 수율을 향상시킬 수 있는 정전용량 방식 터치패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 하부 투명 전극들과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 형성되는 복수의 상부 투명 전극들을 포함하는 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 상기 하부 투명 전극들 각각은 해당 하부 투명 전극에 대한 상기 제1 방향의 가상 선을 중심으로 상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제1 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들; 및 상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제2 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 상기 제1 요철 전극들과 엇갈리게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들을 포함하고, 상기 상부 투명 전극들 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 상기 제2 방향으로 반복적으로 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 요철 전극들은 상기 제1 측면에 인접하는 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제2 요철 전극들의 사이에 배치될 수 있다.
상기 상부 투명 전극은 상기 하부 투명 전극들의 형상에 대응되는 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 상부 투명 전극은 상기 제2 방향으로 "B"자 패턴이 반복적으로 연결되어 형성될 수 있다.
상기 제1 요철 전극과 상기 제2 요철 전극은 상기 터치패널의 센싱 감도, 상기 상부 투명 전극들의 패턴 형태, 및 상기 하부 투명 전극들의 단자 수 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 방향을 따라 형성되는 길이가 결정될 수 있다.
상기 하부 투명 전극들 각각은 일정 폭을 가지고 상기 제1 방향을 따라 선형으로 형성되고, 상기 제1 측면에 상기 제1 요철 전극들이 형성되며 상기 제2 측면에 상기 제2 요철 전극들이 형성되는 선형 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 하부 투명 전극들과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 형성되는 복수의 상부 투명 전극들을 포함하는 정전용량 방식 터치패널에 있어서, 상기 하부 투명 전극들 각각은 일정 폭을 가지고 상기 제1 방향을 따라 선형으로 형성되는 선형 전극; 상기 선형 전극의 상기 제2 방향의 제1 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들; 및 상기 선형 전극의 상기 제2 방향의 제2 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 상기 선형 전극을 기준으로 상기 제1 요철 전극들과 대칭되게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들을 포함하고, 상기 상부 투명 전극들 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 상기 제2 방향으로 반복적으로 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상부 투명 전극들 각각에 대해 일정 패턴이 반복적으로 형성되도록 구성함으로써, 상부 투명 전극의 전체 저항 값을 줄여 반응 속도를 향상시키고, 터치에 의한 상호 정전용량 값의 변화를 증가시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하부 투명 전극을 구성하고 있는 요철 형태의 전극들이 이웃하는 하부 투명 전극의 요철 형태의 전극들과 엇갈리게 배치되도록 형성함으로써, 전극 단자 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 보장할 수 있고, 이를 통해 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 전극 단자 수를 줄여 터치 좌표를 감지하기 위한 MCU 등과 같은 제어 모듈에서 하부 투명 전극들과 연결되는 포트 수를 줄일 수 있고, 이를 통해 제품의 제조 단가를 줄일 수 있으며, 불량률을 줄여 제품의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 정전용량 방식 터치패널에 대한 일 실시예의 평면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 대한 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 대한 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 "A" 영역에서의 상부 투명 전극과 하부 투명 전극에 대한 평면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 정전용량 방식 터치패널의 전체 투명 전극에 대해 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 6과 도 7은 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 상호 정전용량 값을 설명하기 위한 평면도와 단면도를 나타낸 것이다.
도 8은 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 좌표 선형성을 설명하기 위한 평면도를 나타낸 것이다.
도 9는 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 전극 저항 값을 설명하기 위한 평면도와 저항 등가모델을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 정전용량 방식 터치패널에서 하부 투명 전극들에 대한 다른 일 실시예의 구조들을 나타낸 것이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전용량 방식 터치패널을 첨부된 도 2 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 전극 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 제공하여 터치된 위치의 정확한 좌표 값을 제공하고, 전극의 전체 저항 값을 줄이고 터치에 의한 상호 정전용량 값의 변화를 증가시켜 반응 속도 및 터치 감도를 향상시키는 것을 그 요지로 한다.
본 발명에 대한 설명의 편의를 위하여, 도 4 내지 도 11에서 상부 투명 전극과 하부 투명 전극을 시계 방향으로 90도로 회전시켜 도시하고, 90도로 회전시켜 도시된 상태의 도면을 이용하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 대한 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 대한 평면도를 나타낸 것이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치 패널은 복수의 하부 투명 전극들(210), 복수의 상부 투명 전극들(220), 및 각 전극들(210, 220)과 연결되는 전극 단자들(230, 240)을 포함한다.
복수의 하부 투명 전극들(210) 각각은 제1 방향 예를 들어, 가로 방향에 따라 형성되고, 제2 방향 예를 들어, 세로 방향으로 일정 간격 단위로 배치될 수 있다.
복수의 하부 투명 전극들(210)은 그 아래에 존재하는 디스플레이 화면으로부터 방사되는 전자파를 차단하여 상부 투명 전극(220)에 전자파(잡음)가 전달되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
이 때, 복수의 하부 투명 전극들(210)은 하부 투명 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다.
이런 복수의 하부 투명 전극들(210)은 미리 결정된 하부 투명 전극용 단자들(230)에 전기적으로 연결되며, 복수의 하부 투명 전극들(210) 각각은 하부 투명 전극용 단자들(230)을 통해 터치된 좌표 위치를 감지하기 위한 제어 모듈(미도시)과 연결될 수 있다.
본 발명은 하부 투명 전극용 단자들(230)의 단자 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 제공하고, 이를 통해 터치된 좌표 위치를 정확하게 감지하기 위한 것으로, 하부 투명 전극에 대한 구성을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1 하부 투명 전극(210a)은 도 4b에 도시된 바와 같이, x축을 따라 선형으로 형성되는 선형 전극(211a), 선형 전극(211a)으로부터 y축을 따라 제1 측면으로 돌출된 형태, 예를 들어, 쐐기 형태로 형성되고 y축을 따라 제1 측면으로 돌출된 형태가 일정 간격을 두고 요철처럼 반복되어 형성되는 복수의 제1 요철 전극들(212a); 및 선형 전극(211a)으로부터 y축을 따라 제2 측면으로 돌출된 쐐기 형태가 일정 간격을 두고 요철처럼 반복되어 형성되는 복수의 제2 요철 전극들(213a)을 포함한다.
이 때, 복수의 제1 요철 전극들(212a)과 복수의 제2 요철 전극들(213a)은 선형 전극(211a)을 기준으로 서로 엇갈린 위치에 형성될 수 있고, 제1 하부 투명 전극(210a)의 제1 요철 전극(212a)과 제2 요철 전극(213a)이 선형 전극(211a)으로부터 돌출되어 형성되는 길이, 및 제1 요철 전극(212a)와 제2 요철 전극(213a)의 쐐기의 pitch는 터치패널의 센싱 감도, 상부 투명 전극들의 패턴 형태, 및 하부 투명 전극들의 단자 수 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.
그리고, 제1 요철 전극들(212a)은 제1 측면에 인접하는 제2 하부 투명 전극(210b)의 제2 요철 전극들(213b)의 사이에 배치되고, 제2 요철 전극들(213a)은 제2 측면에 인접하는 제3 하부 투명 전극(210c)의 제1 요철 전극들(212c)의 사이에 배치된다.
나아가, 본 발명에 따른 하부 투명 전극들 중 가장 바깥에 형성되는 하부 투명 전극은 도 2에 도시된 바와 같이 전극이 형성되는 영역에 맞추어 상이하게 형성될 수 있다.
복수의 상부 투명 전극들(220) 각각은 하부 투명 전극들(210)과 직교하는 방향에 따라 형성된다. 즉, 복수의 상부 투명 전극들(220)은 하부 투명 전극들(220)이 형성되는 제1 방향과 직교하는 제2 방향, 예를 들어, 세로 방향(y축)을 따라 형성된다. 그리고, 복수의 상부 투명 전극들(220) 각각은 제1 방향, 예를 들어, 가로 방향(x축)으로 일정 간격을 두고 y축을 따라 배치될 수 있다.
상부 투명 전극들(220)은 하부 투명 전극들(210)과 소정 간격 이격되도록 구성되며, 미리 결정된 상부 투명 전극용 단자들(240)에 전기적으로 연결된다.
마찬가지로 복수의 상부 투명 전극들(220)은 미리 결정된 상부 투명 전극용 단자들(240)을 통해 터치된 좌표 위치를 감지하기 위한 제어 모듈과 연결될 수 있다.
이 때, 복수의 상부 투명 전극들(220)은 상부 투명 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다.
복수의 상부 투명 전극들(220) 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 제2 방향(세로 방향)으로 반복적으로 연결되어 형성된다. 예를 들어, 상부 투명 전극(220)은 도 4a에 도시된 일 예와 같이, "B" 패턴의 패턴 전극(221)이 반복적으로 연결되어 형성된다. 물론, 패턴 전극(221)의 패턴은 "B" 패턴으로 한정되지 않으며, 본 발명에 적용 가능한 모든 패턴을 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 것처럼, 패턴 전극(221)은 제1 방향을 따라 형성되는 제1 패턴 전극(221a), 제1 패턴 전극(221a)과 인접한 또 다른 제1 패턴 전극(221a) 사이를 지그재그 형태로 엇갈리게 연결하는 제2 패턴 전극(221b)를 포함하고, 제1 패턴 전극(221a)와 제2 패턴 전극(221b) 사이에는 공백(221c)이 형성된다.
이 때, 상부 투명 전극(220)은 하부 투명 전극(210)의 형상에 대응되는 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 투명 전극(220)은 제2 패턴 전극(221b)을 하부 투명 전극(210)의 요철 형상에 대응되는 패턴으로서 포함하고 있으며, 상부 투명 전극(220)과 하부 투명 전극(210)은 상부 투명 전극(220)의 제2 전극 패턴(221b)이 하부 투명 전극(210)의 요철 형상 간의 간격(214, 예를 들면 도 4의 제1 요철 전극(212a)과 제2 요철 전극(213b) 간의 간격)을 뒤덮고(cover), 하부 투명 전극(210)의 요철 형상 간의 간격(214)은 상부 투명 전극(220)의 제2 전극 패턴(221b)과 오버랩(overlap)되는 형태를 취할 수 있다. 이 때, 하부 투명 전극(210)의 돌출 형태 및 제2 방향(도면에서는 가로 방향)의 길이에 따라 상부 투명 전극(210)의 패턴 전극의 크기도 달라질 수 있다. 도 5c에 도시된 것처럼 상부 투명 전극(220)의 공백(221c)을 통하여 하부 투명 전극(210)의 요철 전극들(212, 213)의 적어도 일부가 노출된다.
나아가, 상부 투명 전극(220)의 패턴은 전극 전체 저항 값, 센싱 감도 등을 추가적으로 고려하여 결정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 정전용량 방식 터치패널에서 상부 투명 전극은 하부 투명 전극의 형상에 대응하는 일정 패턴 예를 들어, "B" 패턴이 반복적으로 연결되고, 하부 투명 전극은 하부 투명 전극이 형성되는 방향의 좌측과 우측에 일정 간격으로 돌출부를 포함하는 요철 형태의 요철 전극들을 포함하며, 이웃하는 인접한 하부 투명 전극의 요철 전극들과 엇갈려 배치되도록 형성함으로써, 센싱 감도를 향상시키고, 하부 투명 전극의 전극 단자 수가 줄어들더라도 좌표 선형성을 제공할 수 있으며, 이를 통해 터치된 부분에 대한 정확한 좌표 값을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 전극 단자 수를 줄일 수 있기 때문에 제조 단가를 줄이고, 제품의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 6과 도 7은 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 상호 정전용량 값을 설명하기 위한 평면도와 단면도를 나타낸 것이다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 정전용량 방식 터치패널은 선형으로 형성된 하부 투명 전극(110)과 상부 투명 전극(120) 간의 상호 정전용량 값만이 형성되고 신체 접촉 시 사용자의 손을 통해 상호 정전용량 값의 일부가 신체로 옮겨지게 되는데, 종래 정전용량 방식 터치패널은 터치 시 변화되는 상호 정전용량 값이 작기 때문에 센싱 감도가 떨어지는 문제점이 있다.
반면, 본 발명의 정전용량 방식 터치패널은 하부 투명 전극(210)과 상부 투명 전극(220) 간에 형성되는 상호 정전용량 값이 종래에 비해 많이 형성된다. 즉, 상호 정전용량 값은 상부 투명 전극(220)의 패턴 전극(221)과 하부 투명 전극(210)을 구성하는 각 전극 예를 들어, 제1 요철 전극(212)과 제2 요철 전극(213), 나아가 선형 전극(211) 간에도 형성되기 때문에 형성되는 상호 정전용량 값이 많아진다.
따라서, 사용자에 의한 신체 접촉 시 사용자의 손을 통해 신체로 옮겨지는 상호 정전용량 값의 변화가 커지게 되어 센싱 감도가 향상되며, 이를 통해 터치된 부분의 좌표 값을 계산하기 용이한 장점이 있다.
도 8은 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 좌표 선형성을 설명하기 위한 평면도를 나타낸 것으로, 신체 접촉 시 터치 유효면적과 상호 정전용량 현상을 나타낸 것이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 선형으로 형성된 하부 투명 전극들(110) 간 간격이 좁은 경우에는 사용자의 신체에 의하여 두 개의 상부 투명 전극(120)과 세 개의 하부 투명 전극(TX0 내지 TX2) 간에 접촉이 이루어져 전극들 간에 상호 정전용량 값의 변화가 세 개의 하부 투명 전극(TX0 내지 TX2)에서 나타나게 된다. 하지만 도 8a의 경우에는 하부 투명 전극들(110) 간의 간격이 좁게 형성되어야 하기 때문에 제어 모듈과 연결하기 위한 단자 수가 많아야 되고, 이는 제조 단가를 높이게 되는 원인이 된다.
도 8b는 도 8a에서의 하부 투명 전극들(110) 간의 배치 간격을 넓게 형성한 경우에 대한 것으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 하부 투명 전극들(110) 간의 배치 간격이 넓게 형성되기 때문에 사용자의 신체에 의하여 두 개의 상부 투명 전극(120)과 한 개의 하부 투명 전극(TX1) 간에 생성된 상호 정전 용량 값에만 영향을 주기 때문에 좌표 선형성이 떨어지고, 이로 인해 터치된 부분의 좌표를 계산하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 센싱 감도가 떨어지는 문제가 발생한다.
반면, 도 8c에 도시된 본 발명의 경우에는 하부 투명 전극들(210) 간의 배치 간격이 멀어지더라도 서로 엇갈리게 배치된 하부 투명 전극들(TX0 내지 TX2)의 요철 전극들에 의하여, 사용자의 터치가 발생하면 세 개의 하부 투명 전극들(TX0 내지 TX2)과 상부 투명 전극(220) 간의 상호 정전용량 값의 변화가 일정 이상 나타나게 되기 때문에 하부 투명 전극들(210)에 대한 단자 수가 적어지더라도 터치된 부분의 정확한 좌표를 계산할 수 있다. 즉, 본 발명은 일정 패턴으로 형성된 상부 투명 전극과, 인접하는 하부 투명 전극들 간의 서로 엇갈리게 배치되는 요철 전극들을 이용함으로써, 하부 투명 전극들에 대한 전극 단자 수가 적어지더라도 좌표 선형성을 제공할 수 있으며, 이런 좌표 선형성을 이용하여 터치된 부분에 대한 정확한 좌표 값을 제공할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 하부 투명 전극은 돌출부를 포함하는 요철 형태의 전극으로 확장시킴으로써, 센싱 감도를 향상시키고, 좌표 선형성을 제공하여 터치된 부분의 좌표 값을 더욱 쉽고 정확하게 계산할 수 있다.
도 9는 종래 터치패널과 본 발명에 따른 터치패널에서의 전극 저항 값을 설명하기 위한 평면도와 저항 등가모델을 나타낸 것이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 종래 터치패널의 경우에는 상부 투명 전극이 하나의 선형 전극으로 형성되기 때문에 상부 투명 전극의 전체 저항 값(RBAR)이 R1이 된다.
반면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 패널의 경우에는 상부 투명 전극이 일정 패턴 예를 들어, "B" 패턴에 의해 형성되는 전체 저항 값(RB_PATTERN)이 R2/2가 되기 때문에 종래 터치 패널에 비해 전체 저항 값을 줄일 수 있다.
일 예로, ITO 면저항 270 옴(ohm)/면적(square)에서, 10[mm] 길이를 기준으로 할 때 종래 터치 패널의 전체 저항 값(RBAR)은 2.3[kohm]인 것에 반해 본 발명의 전체 저항 값(RB _PATTERN)은 850[ohm] 정도로 종래 터치 패널의 전체 저항 값의 1/3 정도로 저하되는 효과가 있다. 물론, 본 발명에 따른 전체 저항 값은 패턴의 수치에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상부 투명 전극의 전체 저항 값은 줄어들게 되고, 이는 터치에 대한 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 정전용량 방식 터치패널에서 하부 투명 전극들에 대한 다른 일 실시예의 구조를 나타낸 것으로, 하부 투명 전극에 선형 전극이 형성되지 않은 경우에 대한 구조를 나타낸 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 하부 투명 전극(1010)은 해당 하부 투명 전극의 가상선을 기준으로 가상선의 제1 측면(여기서는 좌측)에 제1 요철 전극들(1011)이 형성되고, 가상선의 제2 측면(여기서는 우측)에 제2 요철 전극들(1012)이 형성된다.
제1 요철 전극들(1011)은 제2 요철 전극들(1012)과 엇갈린 위치에 형성되고, 인접한 하부 투명 전극의 제2 요철 전극들 사이에 배치되도록 형성된다.
도 10에서 하부 투명 전극의 요철 전극의 길이가 가상선들 간의 길이보다 작게 형성되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정하지 않으며, 가상선들 간의 길이보다 크게 형성될 수도 있다. 물론 이와 같은 경우 요철 전극들 간의 형성 간격은 요철 전극의 길이에 의해 결정될 수 있다. 도 4와 도 10을 함께 고려하면 상부 투명 전극의 제1 패턴 전극(221a)은 가상의 중심선을 따라 형성된다.
도 11은 본 발명의 정전용량 방식 터치패널에서 하부 투명 전극들에 대한 또 다른 일 실시예의 구조를 나타낸 것으로, 제1 요철 전극들과 제2 요철 전극들이 선형 전극을 기준으로 대칭되게 형성되는 구조를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 하부 투명 전극(1110)은 일정 폭을 가지고 세로 방향을 따라 선형으로 형성되는 선형 전극(1111)과, 선형 전극(1111)의 가로 방향의 제1 측면(좌측)에 형성되고 세로 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들(1112), 그리고 선형 전극(1111)의 가로 방향의 제2 측면(우측)에 형성되고 세로 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 선형 전극(1111)을 기준으로 제1 요철 전극들(1112)과 대칭되게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들(1113)을 포함한다.
이 때, 제1 요철 전극들(1112)은 앞서 기술한 바와 같이, 인접한 하부 투명 전극의 제2 요철 전극들 사이에 배치되도록 형성되고 마찬가지로 제2 요철 전극들(1113)은 인접한 하부 투명 전극의 제1 요철 전극들 사이에 배치되도록 형성된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
210 : 하부 투명 전극
220 : 상부 투명 전극

Claims (9)

  1. 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 하부 투명 전극들과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 형성되는 복수의 상부 투명 전극들을 포함하는 정전용량 방식 터치패널에 있어서,
    상기 하부 투명 전극들 각각은
    해당 하부 투명 전극에 대한 상기 제1 방향의 가상 선을 중심으로 상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제1 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들; 및
    상기 가상 선의 상기 제2 방향의 제2 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 상기 제1 요철 전극들과 엇갈리게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들
    을 포함하고,
    상기 상부 투명 전극들은 인접한 상부 투명 전극들과 상기 제1 방향의 일정 간격을 두고 배치되며,
    상기 상부 투명 전극들 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 상기 제2 방향을 따라 반복적으로 연결되어 형성되며, 상기 패턴 전극은 상기 하부 투명 전극들 중 서로 인접한 제1 요철 전극들과 제2 요철 전극들 간의 간격을 뒤덮는 형태로 형성되고,
    상기 패턴 전극은 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제1 방향의 가상 선을 뒤덮는 제1 패턴 전극, 및 상기 제1 패턴 전극과 인접한 또 다른 제1 패턴 전극을 지그재그 형태로 연결하며 상기 하부 투명 전극들 중 상기 서로 인접한 제1 요철 전극들과 제2 요철 전극들 간의 간격을 뒤덮는 형태로 형성되는 제2 패턴 전극을 포함하고,
    상기 하부 투명 전극들 각각의 상기 복수의 제1 요철 전극들 및 상기 복수의 제2 요철 전극들 중 일부가 상기 제1 패턴 전극 및 상기 제2 패턴 전극 사이의 공백을 통하여 노출되고,
    상기 하부 투명 전극들 각각의 상기 복수의 제1 요철 전극들 및 상기 복수의 제2 요철 전극들의 나머지 중 일부가 상기 제2 패턴 전극 및 인접한 상부 투명 전극의 제2 패턴 전극 사이의 공백을 통하여 노출되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요철 전극들은
    상기 제1 측면에 인접하는 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제2 요철 전극들의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 투명 전극은
    상기 제2 방향으로 "B"자 패턴이 반복적으로 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요철 전극과 상기 제2 요철 전극은
    상기 터치패널의 센싱 감도, 상기 상부 투명 전극들의 패턴 형태, 및 상기 하부 투명 전극들의 단자 수 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 방향을 따라 형성되는 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 투명 전극들 각각은
    일정 폭을 가지고 상기 제1 방향을 따라 선형으로 형성되고, 상기 제1 측면에 상기 제1 요철 전극들이 형성되며 상기 제2 측면에 상기 제2 요철 전극들이 형성되는 선형 전극
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  7. 제1 방향을 따라 형성되는 복수의 하부 투명 전극들과 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 형성되는 복수의 상부 투명 전극들을 포함하는 정전용량 방식 터치패널에 있어서,
    상기 하부 투명 전극들 각각은
    일정 폭을 가지고 상기 제1 방향을 따라 선형으로 형성되는 선형 전극;
    상기 선형 전극의 상기 제2 방향의 제1 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되는 복수의 제1 요철 전극들; 및
    상기 선형 전극의 상기 제2 방향의 제2 측면에 형성되고, 상기 제1 방향에 따라 요철 형태로 형성되며 상기 선형 전극을 기준으로 상기 제1 요철 전극들과 대칭되게 형성되는 복수의 제2 요철 전극들
    을 포함하고,
    상기 상부 투명 전극들은 인접한 상부 투명 전극들과 상기 제1 방향의 일정 간격을 두고 배치되며,
    상기 상부 투명 전극들 각각은 일정 패턴을 가지는 패턴 전극이 상기 제2 방향을 따라 반복적으로 연결되어 형성되며, 상기 패턴 전극은 상기 하부 투명 전극들 중 서로 인접한 제1 요철 전극들과 제2 요철 전극들 간의 간격을 뒤덮는 형태로 형성되고,
    상기 패턴 전극은 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제1 방향의 선형 전극을 뒤덮는 제1 패턴 전극, 및 상기 제1 패턴 전극과 인접한 또 다른 제1 패턴 전극을 지그재그 형태로 연결하며 상기 하부 투명 전극들 중 상기 서로 인접한 제1 요철 전극들과 제2 요철 전극들 간의 간격을 뒤덮는 형태로 형성되는 제2 패턴 전극을 포함하고,
    상기 하부 투명 전극들 각각의 상기 복수의 제1 요철 전극들 및 상기 복수의 제2 요철 전극들 중 일부가 상기 제1 패턴 전극 및 상기 제2 패턴 전극 사이의 공백을 통하여 노출되고,
    상기 하부 투명 전극들 각각의 상기 복수의 제1 요철 전극들 및 상기 복수의 제2 요철 전극들의 나머지 중 일부가 상기 제2 패턴 전극 및 인접한 상부 투명 전극의 제2 패턴 전극 사이의 공백을 통하여 노출되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 요철 전극들은
    상기 제1 측면에 인접하는 상기 하부 투명 전극에 대한 상기 제2 요철 전극들의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식 터치패널.
  9. 삭제
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