KR101926515B1

KR101926515B1 - 터치 스크린

Info

Publication number: KR101926515B1
Application number: KR1020110127942A
Authority: KR
Inventors: 김하중
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2019-03-08
Also published as: KR20130061564A

Abstract

본 발명은 전극 패턴의 형상을 변경하여 구동 시상수를 줄여 터치 센싱 감도를 향상시킨 터치 스크린에 관한 것으로, 서로 다른 제 1 층과 제 2층에, 각각 서로 교차하는 방향으로 복수개 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극;과, 상기 제 1 전극과 이격하고, 상기 제 2 전극과 오버랩하며 상기 제 1 층에 형성된 제 1 보조 패턴;과, 상기 제 2 전극과 이격하고, 상기 제 1 전극과 오버랩하며 상기 제 2 층에 형성된 제 2 보조 패턴;과, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에, 상기 제 2 전극과 제 1 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 1 콘택홀 및 상기 제 1 전극과 제 2 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 2 콘택홀을 갖는 층간 절연막을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

터치 스크린 {Touch Screen}

본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로 특히, 전극 패턴의 형상을 변경하여 구동 시상수를 줄여 터치 센싱 감도를 향상시킨 터치 스크린에 관한 것이다.

최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.

이와 같이 형성된 평판 표시 장치에, 최근 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 스크린 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 스크린 패널은 평판 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.

그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방식 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 센싱력 등을 감안하여 소형 모델에 있어서는 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.

최근 스마트 폰(smart phone), 스마트 북(smart book) 등에 내장되어 중요한 입력 장치로 사용되고 있는 터치 스크린 패널은 점점 더 모바일 기기에 많이 적용되고 있다.

한편, 터치 스크린을 정전 용량 방식으로 구현시, 터치를 센싱하는 센싱부의 개략 구성은 서로 교차하는 제 1, 제 2 전극과, 그 사이의 절연막으로 이루어지며, 이를 등가 회로로 나타내면, 제 1 전극은 입력 신호가 인가되는 전송 저항(Rtx)으로, 제 2 전극은 검출된 출력 전압을 전달하는 수신 저항(Rrx)으로 기능하며, 상기 제 1 전극과 제 2전극의 교차부에는 상호 정전 용량(Cm)이 배치되는 형태이다. 즉, 센싱부에는, 전송 저항(Rtx), 상호 정전 용량(Cm) 및 수신 저항(Rrx)이 직렬 연결된 형태를 띤다.

이 경우, 시상수 T는 (Rtx+Rrx)*Cm의 값을 갖는 것으로, 이러한 시상수가 상기 터치 검출을 위한 입력 신호의 일주기(1 cycle)보다 충분히 작아야 한다.

상기와 같은 종래의 터치 스크린은 다음과 같은 문제점이 있다.

대면적화할수록 투명 전극으로 이루어진 전극의 저항 값이 커지기 때문에, 시상수는 커진다. 예를 들어, 2 내지 3㎲의 구동주기로 인가되는 구형파로 입력 신호를 인가하는 경우, 제 1 전극(전송 저항 형성 라인) 및 제 2 전극(수신 저항 형성 라인)의 저항 값이 각각 커져 시상수 값이 커져, 상기 구동 주기보다 시상수 값이 클 수 있다. 이 경우, 완전히 출력 전압이 세틀링(settling) 되기 전에, 다음 라인의 입력 신호가 인가되어, 해당 라인에서의 정확한 터치 검출이 불가능하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전극 패턴의 형상을 변경하여 구동 시상수를 줄여 터치 센싱 감도를 향상시킨 터치 스크린을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 스크린은 서로 다른 제 1 층과 제 2층에, 각각 서로 교차하는 방향으로 복수개 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극;과, 상기 제 1 전극과 이격하고, 상기 제 2 전극과 오버랩하며 상기 제 1 층에 형성된 제 1 보조 패턴;과, 상기 제 2 전극과 이격하고, 상기 제 1 전극과 오버랩하며 상기 제 2 층에 형성된 제 2 보조 패턴;과, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에, 상기 제 2 전극과 제 1 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 1 콘택홀 및 상기 제 1 전극과 제 2 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 2 콘택홀을 갖는 층간 절연막을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

상기 제 1 전극과 제 2 전극 및 상기 제 1 보조 패턴 및 제 2 보조 패턴은 투명 전극으로 이루어진다.

이 때, 상기 제 1 전극은 행 방향 또는 열 방향으로 형성되며, 상기 행 방향 또는 열 방향의 라인에서 복수개의 제 1 전극 패턴과 인접한 제 1 전극 패턴을 연결하는 제 1 연결 패턴을 포함하며, 상기 제 2 전극은 제 1 전극과 교차하는 방향의 라인에서, 복수개의 제 2 전극 패턴과 인접한 제 2 전극 패턴을 연결하는 제 2 연결 패턴을 포함한다.

여기서, 상기 제 1 보조 패턴은 상기 제 2 전극의 제 2 전극 패턴과만 오버랩하고, 상기 제 2 보조 패턴은 상기 제 1 전극의 제 1 전극 패턴과만 오버랩하는 형상이다. 이 때, 상기 제 1 보조 패턴과 상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 콘택홀을 통해 접속되고, 상기 제 2 보조 패턴은 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 콘택홀을 통해 접속된다.

한편, 상기 제 1 층은 기판 상에 형성되며, 상기 제 2 층은 상기 층간 절연막 상에 형성되거나, 상기 제 2 층은 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 층은 상기 층간 절연막 상에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 기판은 글래스 또는 필름일 수 있다.

또한, 상기 기판은 평판 표시 패널의 상부 기판이며, 상기 제 1, 제 2 층은 상기 상부 기판의 배면측에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 평판 표시 패널은, 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 양자점 표시 패널 및 전기 영동 표시 패널 중 어느 하나일 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 터치 스크린은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 터치 스크린은 센싱 기능을 갖는 전극 패턴을 이중으로 오버랩하여 형성하고 이중층에 전기적 콘택을 하여, 1층의 전극 구성에 비해 전송 저항 및 수신 저항이 반감되는 구성을 취하여, 구동 시상수를 줄일 수 있다.

따라서, 입력 신호의 주기 내에 초기에 센싱 전압의 세틀링이 가능하여, 터치 검출 감도를 향상시킬 수 있다.

특히, 대면적화하며 투명 전극을 사용하는 구조에서, 단일층의 전극 저항이 커질 때, 본 발명의 구조를 취할 경우, 저항 값이 반감되어, 충분히 저항을 낮은 값으로 유지시킬 수 있으며, 이로 인해 터치 검출 감도의 향상이 예상된다.

도 1은 비교예에 따른 터치 스크린을 나타낸 평면도
도 2는 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법을 나타낸 공정 평면도
도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c에 대응되는 공정 단면도
도 6a 및 도 6b는 제 1, 제 2 투명 전극층의 저항을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 제 1, 제 2 전극의 교차부의 저항을 등가 회로로 나타낸 도면
도 8은 본 발명과 비교예의 터치 스크린에 있어서, 시간에 다른 출력 전압을 나타낸 그래프
도 9는 도 8의 시간 2 ㎲ 내지 4㎲ 범위에서의 확대도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 스크린 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 비교예에 따른 터치 스크린을 나타낸 평면도이다.

도 1과 같이, 비교예에 따른 터치 스크린은 서로 교차하는 방향의 X 전극과 Y 전극을 포함하여 이루어진다.

여기서, X 전극은 가로 방향으로 서로 마름모꼴의 섬상으로 이격된 제 1 전극 패턴(21)과, 서로 인접한 제 1 전극 패턴(21)과 오버랩하며, 오버랩된 부위에 전기적 컨택부(30)를 가지는 제 1 연결 패턴(31)을 포함한다. 상기 제 1 연결 패턴(31)은 상기 제 1 전극 패턴(21)과는 다른 층에서 형성되는 것으로, 제 1 전극 패턴(21)과 제 1 연결 패턴(31)은 사이에 층간 절연막(미도시)을 개재하여 그 사이에 콘택홀과 같은 전기적 콘택부(30)를 구비하여, 상기 전기적 콘택부(30)를 통해 상기 제 1 연결 패턴(31)의 금속이 제 1 전극 패턴(21)과 접속되어, X 전극 방향으로의 전기적 신호가 전달된다.

Y 전극은 세로 방향의 마름모꼴 형상의 제 2 전극 패턴(11)들과 인접한 제 2 전극 패턴(11)을 일체형으로 연결시키는 제 2 연결 패턴(11a)을 포함하여 이루어진다.

이 경우, X 전극의 제 1 전극 패턴(21)과, Y 전극의 제 2 전극 패턴(11) 및 제 2 연결 패턴(11a)이 동일층의 투명 전극으로 형성되며, 이들과 다른 층에 형성된 제 1 연결 패턴(31)과의 전기적 접속을 위해 상기 전기적 콘택부(30)가 층간 절연막 내에 정의된다.

또한, 상기 투명 전극 성분의 상기 X 전극의 서로 인접한 제 1 전극 패턴(21)에는 동가의 Rx1 저항이 생성되며, 이는 제 1 연결 패턴(31)에 의해 직렬 연결되는 구성을 갖는다. 만일, 제 1 연결 패턴(31)이 금속일 경우, 도시된 부위의 저항은 2Rx1에 해당한, 제 1 연결 패턴(31)이 투명 전극일 경우, 재료 자체의 저항이 크기 때문에, 이 보다 큰 값을 갖는다.

그리고, Y 전극의 서로 인접한 제 2 전극 패턴(11)에는 각각 Ry1 저항이 생성되며, 이들은 제 2 연결 패턴(11a)을 통해 전기적으로 연결된다. 실제, 폭이 줄어드는 제 2 연결 패턴(11a)에는 상대적으로, Ry1 보다 큰 저항이 생성되어, 인접한 제 2 전극 패턴(11)의 저항 값을 2Ry1보다는 더 큰 값을 갖는다.

그리고, 상기 X 전극과 Y 전극 이러한 X 채널과 Y 채널의 사이에는 프린징 캐패시턴스(fringing capacitance)에 의한 상호 정전 용량(mutual capacitance)인 Cm이 형성된다.

그런데, 이러한 비교예에서는 각각의 전극 패턴들 및 연결 패턴이 단일층에 위치하는 것으로, X 방향과 Y 방향에서, 2Rx1 및 2Ry1 이상의 저항이 생성된다.

그런데, 시상수는 저항 값과 정전 용량 값의 곱으로 정해지는 것으로, 저항 값이 늘 때, 시상수가 늘어나는 문제가 있다.

본 발명의 터치 스크린은 이러한 시상수를 줄이기 위해 저항을 반감하는 구조를 제안하는 것이다. 구체적인 구조는 하기에서 설명한다.

도 2는 본 발명의 터치 스크린을 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.

본 발명의 터치 스크린은 서로 다른 제 1 층(1100)과 제 2층(1200)에, 각각 서로 교차하는 방향으로 복수개 형성된 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(210)과, 상기 제 1 전극(110)과 이격하고, 상기 제 2 전극(120)과 오버랩하며 상기 제 1 층에 형성된 제 1 보조 패턴(102)과, 상기 제 2 전극(120)과 이격하고, 상기 제 1 전극(110)과 오버랩하며 상기 제 2 층에 형성된 제 2 보조 패턴(202)과, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에, 상기 제 2 전극(210)과 제 1 보조 패턴(102)을 전기적으로 연결하는 제 1 콘택홀(111) 및 상기 제 1 전극(110)과 제 2 보조 패턴(202)을 전기적으로 연결하는 제 2 콘택홀(112)을 갖는 층간 절연막(도 5b의 105 참조)을 포함하여 이루어다.

여기서, 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(210) 및 상기 제 1 보조 패턴(102) 및 제 2 보조 패턴(202)은 모두 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO₂(Tin Oxide) 혹은 탄소 나노튜브 등의 투명 전극으로 이루어진다. 이러한 투명 전극은 대개의 경우, 배선으로 이용되는 금속 대비 저항이 높은 편이다.

본 발명의 터치 스크린에서는, 상기 제 1 전극(110)과 제 2 전극(210)을 서로간의 교차부를 제외한 부위에 이층 구성을 하고, 이층 구성에 각각 콘택부를 구비하여, 저항을 반감시킨 것이다.

이 경우, 제 1 전극(110) 행 방향 또는 열 방향으로 형성(도면 상에는 행방향 구성)되며, 상기 행 방향 또는 열 방향의 라인에서 복수개의 제 1 전극 패턴(101)과 인접한 제 1 전극 패턴(101)을 연결하는 제 1 연결 패턴(101a)을 포함하며, 상기 제 2 전극(210)은 제 1 전극(110)과 교차하는 방향의 라인(도면 상에서는 열 방향의 라인)에서, 복수개의 제 2 전극 패턴(201)과 인접한 제 2 전극 패턴(201)을 연결하는 제 2 연결 패턴(201a)을 포함한다.

여기서, 상기 제 1 보조 패턴(102)은 상기 제 2 전극의 제 2 전극 패턴(201)과만 오버랩하고, 상기 제 2 보조 패턴(202)은 상기 제 1 전극의 제 1 전극 패턴(101)과만 오버랩하는 형상이다.

이 때, 상기 제 1 보조 패턴(102)과 상기 제 2 전극 패턴(201)은 상기 제 1 콘택홀(111)을 통해 접속되고, 상기 제 2 보조 패턴(202)은 상기 제 1 전극 패턴(101)과 제 2 콘택홀(112)을 통해 접속된다.

한편, 도 5a 내지 도 5c와 같이, 상기 제 1 층(1100)은 기판(도 5a의 100 참조) 상에 형성되며, 상기 제 2 층(1200)은 그 상부인 상기 층간 절연막(105) 상에 형성되거나, 혹은 그 반대로 상기 제 2 층(1200)이 먼저 기판 상에 형성되고 상기 제 1 층은 상기 그 위인 층간 절연막 상에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 기판(100)은 절연성의 글래스 또는 필름일 수 있다. 이 경우, 글래스 또는 필름은 평판 표시 패널과는 별도의 기판일 수 있다. 즉, 본 발명의 터치 스크린은 상기 기판(100)을 평판 표시 패널상에 부착하여 형성한다.

경우에 따라, 상기 기판(100)은 평판 표시 패널과 일체형으로, 평판 표시 패널의 상부 기판을 이용할 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 제 1, 제 2 층은 상기 상부 기판의 배면측에 위치할 수 있다.

상기 평판 표시 패널은, 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 양자점 표시 패널 및 전기 영동 표시 패널 중 어느 하나일 수 있다.

한편, 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 방향으로 서로 바꾸어 형성될 수 있을 것이다. 어느 경우나, 본 발명의 터치 스크린은 각각의 전극들이 하부 또는 상부에 보조 패턴을 통해 오버랩되며 접속되어 전극이 갖는 저항을 반감시키는 것을 특징으로 한다.

하기 공정 도면을 참조하여 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법을 살펴본다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 터치 스크린의 제조 방법을 나타낸 공정 평면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c에 대응되는 공정 단면도이다.

먼저, 기판(100) 상에 차광성의 전도율이 높은 금속을 증착한 후 이를 선택적으로 제거하여, 터치 센싱부 외곽에 라우팅 배선(미도시)을 형성한다. 상기 라우팅 배선은 이후에 형성된 라인상의 제 1 전극 및 제 2 전극과 각각 일측에서 접속되는 것이다. 이러한 라우팅 배선의 기판의 가장자리를 따라 기판(100)의 일측에 모이도록 하여, 기판(100) 일측에 형성된 패드 전극(미도시)과 연결된다. 상기 패드 전극은 상기 라우팅 배선과 동일 공정에서 함께 형성될 수도 있다.

이어, 도 5a 및 도 6a와 같이, 기판(100) 상에, 제 1 층의 투명 전극을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여, 열 방향 혹은 행 방향(도면 상의 도시된 방향)의 제 1 전극(101)과, 열 방향으로는 상기 제 1 전극(101)과 이격하며 섬상으로 제 1 보조 패턴(102)을 형성한다.

여기서, 상기 제 1 전극(110)은 도 2와 같이, 마름모꼴의 제 1 전극 패턴(101)과, 인접한 제 1 전극 패턴(101)을 연결하는 제 1 연결 패턴(101a)을 포함한다. 상기 제 1 전극 패턴(101)과 제 1 연결 패턴(101a)은 일체형으로 형성된다. 상기 제 1 전극 패턴(101) 중 행 방향의 가장 끝에 형성되는 전극은 마름모꼴이 이분된 형상으로, 상기 금속 라우팅 배선측에 접하는 측이 빗변인 삼각형 형상이다. 그리고, 상기 금속 라우팅 배선과 직접 접속된 부위를 갖도록 상기 금속 라우팅 배선의 형상으로 돌출된 돌출 패턴을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 돌출 패턴은 상기 금속 라우팅 배선과 동일한 형상일 수도 있고, 혹은 금속 라우팅 배선과의 접속부 일부분만 오버랩되어 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 상기 금속 라우팅 배선과 측면 콘택하여 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 제 1 보조 패턴(102)은 상기 제 1 전극(110)과 동일층에 형성되는 것으로, 제 1 전극(110)의 가장자리에서 이격되어 섬상으로 형성된다. 제 1 보조 패턴(102) 이후의 제 2 층의 투명 전극 패터닝시 형성되는 제 2 전극 패턴과 일치하는 형상이다. 따라서, 섬상의 제 1 보조 패턴(102)은 마름모꼴을 갖는데, 열 방향의 가장 끝에 형성되는 형상은 마름모꼴이 이분되어 쪼개진 삼각형의 형상을 갖는다.

이어, 도 4b 및 도 5b와 같이, 상기 금속 라우팅 배선(미도시), 제 1 전극(110) 및 제 1 보조 패턴(102)이 형성된 기판(100) 전면에 층간 절연막(105)을 형성하고, 이를 선택적으로 제거하여, 제 1 보조 패턴(102)을 일부 노출하는 제 1 콘택홀(111)과 상기 제 1 전극패턴(101)을 노출하는 제 2 콘택홀(112)을 형성한다.

이어, 도 4c 및 도 5c와 같이, 제 2 층의 투명 전극을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여, 상기 층간 절연막(105) 상에 상기 열 방향으로 상기 제 1 보조 패턴(102)과 오버랩하며, 상기 제 1 전극(110)과 교차부를 갖는 제 2 전극(210)을 형성하고, 상기 제 2 전극(210)과 이격하며 섬상으로, 상기 제 1 전극(110)의 제 1 전극 패턴(101)과 오버랩하는 제 2 보조 패턴(202)을 형성한다.

여기서, 상기 제 2 전극(210)은, 마름모꼴의 제 2 전극 패턴(201)과 인접한 제 2 전극 패턴(201)을 연결하는 제 2 연결 패턴(201a)을 포함한다. 상기 제 2 전극 패턴(201)과 제 2 연결 패턴(201a)은 일체형으로 형성된다. 상기 제 2 전극 패턴(201) 중 열방향의 가장 끝에 형성되는 전극은 마름모꼴이 이분된 형상으로, 금속 라우팅 배선측에 접하는 측이 빗변인 삼각형 형상이다.

그리고, 상기 제 2 보조 패턴(121)은 상기 제 2 전극(1200)과 동일층에 형성되는 것으로, 제 2 전극(1200)으로부터 이격되어 섬상으로 형성된다. 이는 상기 제 1 전극 패턴(110)과 일치하는 형상이다. 따라서, 섬상의 제 2 보조 패턴(121)은 대개의 형상의 마름모꼴을 갖는데, 행 방향의 가장 끝에 형성되는 형상은 마름모꼴이 이분되어 쪼개진 삼각형의 형상을 갖는다.

이 때, 상기 제 1 보조 패턴(102)은 상기 제 1 콘택홀(111)을 통해 그 상부에 형성되는 상기 제 2 전극 패턴(201)과 전기적 콘택을 갖는다. 그리고, 상기 제 2 보조 패턴(202)은 제 2 콘택홀(112)을 통해 상기 제 1 전극 패턴(101)과 전기적 콘택을 갖는다.

상술한 구조에 의한 본 발명의 터치 스크린에서의 저항 효과를 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 제 1, 제 2 투명 전극층의 저항을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 제 1, 제 2 전극의 교차부의 저항을 등가 회로로 나타낸 도면이다.

도 2의 A 영역에 대응되는 부위의 저항을 살펴보면, 도 6a와 같이, 제 1 투명 전극층(1100) 형성시 행 방향에서는 직렬 방향의 2Rx1가 형성되고, 열 방향에서 서로 이격되는 Ry1이 나누어 형성된다.

도 6b와 같이, 제 2 투명 전극층(1200) 형성시는 열 방향에서는 직렬 방향의 2Ry2가 형성되고, 행 방향에서 서로 이격되는 Rx2이 나누어 형성된다.

그런데, 상기 행 방향의 저항만을 살펴볼 경우, 제 1 투명 전극층(1100)과 제 2 투명 전극층(1200) 사이의 전극들이 오버랩되며, 제 2 콘택홀(도 4b의 112 참조)을 통해 접속되어 있으므로, 도 7과 같이, 각각 Rx1 2개가 직렬 구성한 라인과 Rx2 2개가 직렬 구성한 라인이 병렬되어 있는 바와 같은 등가 회로가 구현되는 것이다.

이에 따라, 행 방향(X 채널)의 저항 Rx는 2Rx1//2Rx2의 효과가 있는 것이다.

이는 열 방향(Y 채널)의 저항 Ry에서도 동일하게 적용되어, 2Ry1//2Ry2의 효과를 갖는다.

하기의 표 1을 통해 행방향과 열 방향의 저항을 비교하면 다음과 같다.

특히, 만일 제 1 투명 전극층과 제 2 투명전극층에서의 저항의 값이 행방향과 열 방향에 대해 각각 갖다면 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있을 것으로, 제 1, 제 2 전극의 교차부에서 동일한 상호 정전용량(Cm)이 유지되는 조건에서, 전극저항과 상호 정전용량의 곱으로 정해지는 시상수 값은 비교예 대비 본 발명이 50% 감소되는 효과를 얻을 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명과 비교예의 터치 스크린에 있어서, 시간에 다른 출력 전압을 나타낸 그래프이며, 도 9는 도 8의 시간 2 ㎲ 내지 4㎲ 범위에서의 확대도이다.

제 1 전극 또는 제 2 전극 중 어느 하나에 입력 전압을 인가하고, 나머지 전극에서 출력 전압을 센싱하는 경우, 센싱 전압 값은 시간 경과에 따라, 도 8과 같이, 계단형의 형상을 나타낸다. 그런데, 상술한 이유로 비교예 대비 본 발명의 시상수가 작기 때문에, 빠른 시간 내에 출력 전압을 센싱할 수 있을 것으로, 도 9와 같이, 입력 전압을 인가하는 일 주기인 2 ㎲ 내지 4㎲의 시간 범위에서 관찰한 출력 전압(Vout)을 관찰하면, 본 발명이 세틀링에 도달하는 시간이 짧게 걸림을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명이 비교예에 비해 출력 전압 검출 시간이 빠름을 의미하고, 약 2㎲ 내지 3㎲의 주기로 입력 전압을 구형파로 인가하는 경우, 본 발명의 경우, 다른 라인으로의 구형파 입력 전압 인가 전에 세틀링이 거의 가능하여, 터치 검출이 안정적으로 이루어지며, 검출 감도가 향상됨을 예상할 수 있다.

이러한 비교예와 본 발명의 출력 전압의 차이는 시간이 경과함에 따라 점점 커질 것으로, 대면적으로 갈수록 전극의 길이가 길어지므로, 이러한 시상수 감소로 인한 터치 검출 지연을 방지하고, 터치 검출 감도 향상의 효과는 더욱 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 터치 스크린은, 센싱 기능을 갖는 전극 패턴을 이중으로 오버랩하여 형성하여, 1층의 전극 구성에 비해 전송 저항 및 수신 저항이 반감되는 구성을 취하여, 구동 시상수를 줄일 수 있다. 따라서, 입력 신호의 주기 내에 충분히 센싱 전압의 세틀링이 가능하여, 터치 검출 감도를 향상시킬 수 있다.

특히, 대면적화하며 투명 전극을 사용하는 구조에서, 저항이 커질 때, 본 발명의 구조를 취할 경우, 저항 값이 반감되어, 충분히 저항을 낮은 값으로 유지시킬 수 있으며, 이로 인해 터치 검출 감도의 향상이 예상된다.

또한, 상술한 제 1 전극 패턴/제 2 전극 패턴, 제 1 보조 패턴, 제 2 보조 패턴의 형상은 마름모꼴 (혹은 삼각형)의 형상으로 기술되었지만, 그에 한정되지 않고 다른 형태의 전극으로도 변경 가능하다 할 것이다. 어느 형태이나, 제 1 전극 패턴과 제 2 보조 패턴은 동일한 형상이며, 제 2 전극 패턴과 제 1 보조 패턴은 동일한 형상이다. 그 형상의 제한을 두지는 않으나, 규칙성을 갖는 형태로 배치되는 다각형 형상이 보다 바람직하다 할 것이다.

한편, 상기 층간 절연막은 예를 들어, 산화막(SiO2)나 질화막(SiNx)의 무기 절연막일 수도 있고, 포토아크릴 등의 아크릴 수지 성분의 유기 절연막일 수 있다.

그리고, 상기 층간 절연막의 두께는 무기 절연막일 경우는 4000Å이하의 두께로 설정하고, 유기 절연막일 경우는 1~3㎛의 두께의 범위에서 설정한다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100: 기판 101: 제 1 전극 패턴
101a: 제 1 연결 패턴 102: 제 1 보조 패턴
105: 층간 절연막 110: 제 1 전극
201: 제 2 전극 패턴 201a: 제 2 연결 패턴
202: 제 2 보조 패턴 210: 제 2 전극
1100: 제 1 층 (제 1 투명전극층) 1200: 제 2층(제 2 투명전극층)

Claims

서로 다른 제 1 층과 제 2층에, 각각 서로 교차하는 방향으로 복수개 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 이격하고, 상기 제 2 전극과 오버랩하며 상기 제 1 층에 형성된 제 1 보조 패턴;
상기 제 2 전극과 이격하고, 상기 제 1 전극과 오버랩하며 상기 제 2 층에 형성된 제 2 보조 패턴;
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에, 상기 제 2 전극과 제 1 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 1 콘택홀 및 상기 제 1 전극과 제 2 보조 패턴을 전기적으로 연결하는 제 2 콘택홀을 갖는 층간 절연막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 전극과 제 2 전극 및 상기 제 1 보조 패턴 및 제 2 보조 패턴은 투명 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 2항에 있어서,
상기 제 1 전극은 행 방향 또는 열 방향으로 형성되며, 상기 행 방향 또는 열 방향의 라인에서 복수개의 제 1 전극 패턴과 인접한 제 1 전극 패턴을 연결하는 제 1 연결 패턴을 포함하며,
상기 제 2 전극은 제 1 전극과 교차하는 방향의 라인에서, 복수개의 제 2 전극 패턴과 인접한 제 2 전극 패턴을 연결하는 제 2 연결 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 3항에 있어서,
상기 제 1 보조 패턴은 상기 제 2 전극의 제 2 전극 패턴과만 오버랩하고, 상기 제 2 보조 패턴은 상기 제 1 전극의 제 1 전극 패턴과만 오버랩하는 형상인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 보조 패턴과 상기 제 2 전극 패턴은 상기 제 1 콘택홀을 통해 접속되고,
상기 제 2 보조 패턴은 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 콘택홀을 통해 접속된 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 층은 기판 상에 형성되며, 상기 제 2 층은 상기 층간 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 층은 기판 상에 형성되며, 상기 제 1 층은 상기 층간 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 기판은 글래스 또는 필름인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 기판은 평판 표시 패널의 상부 기판이며, 상기 제 1, 제 2 층은 상기 상부 기판의 배면측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 9항에 있어서,
상기 평판 표시 패널은, 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 양자점 표시 패널 및 전기 영동 표시 패널 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.