KR102179499B1 - 터치 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 전기적으로 분리된 2개 이상의 분할 영역을 포함하며, 각 분할 영역은 제1 방향으로 연결된 제1 패턴 및 상기 제1 패턴에서 제2 방향으로 연장되어 형성된 제2 패턴을 구비한 구동 전극; 및 상기 구동 전극과 동일면 상에서 제2 방향으로 형성된 수신 전극;을 포함하며, 상기 구동 전극은 상기 분할 영역별로 구동 전극 배선에 의해 별개의 구동 채널에 각각 연결되도록 함으로써, 보다 적은 수의 채널만으로도 전체 영역에 대하여 접촉 위치를 감지할 수 있다. 이에 따라 베젤폭을 현저히 줄일 수 있으며, 터치 인식 시간을 현저히 단축하고 우수한 터치 감도를 유지할 수 있는 터치 센서에 관한 것이다.

Description

터치 센서 {TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서에 관한 것이다.
터치 센서란, 디스플레이 화면상에 중첩되어 설치되거나, 디스플레이 화면과 분리하여 별도로 마련된 패널상의 특정 위치에서 발생하는 사용자의 접촉을 감지하는 장치를 가리킨다. 이 때 얻어진 접촉여부 정보와 접촉 위치 정보는 터치 센서가 탑재된 컴퓨터 시스템의 동작 제어와 화면 조작 등에 이용된다.
이를 위해, 터치 센서는 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이러한 터치 센서는 영상이 표시되는 표시 영역에 구동 전극 및 수신전극들을 형성함에 의하여 표시 영역 내에서 발생되는 터치 이벤트를 입력신호로서 인식한다. 즉, 터치 센서가 구비된 영상표시장치의 경우 표시 영역은 영상을 표시하는 표시 영역임과 동시에 터치 입력이 가능한 터치 표시 영역으로 설정된다.
한편, 터치 센서의 베젤(bezel) 영역은 상기 표시 영역 외곽의 비표시 영역을 포함하며, 비표시 영역에는 상기 센싱 라인들과 연결되는 배선 라인들 및 외부의 구동 회로와의 접속을 위한 패드부가 형성된다.
일반적으로, 배선 라인들은 구동 전극 및 수신 전극들로부터 터치 센서의 장변 방향을 따라 패드부 측으로 연장되며, 배선 라인들이 위치한 비표시 영역의 너비는 배선 라인들의 개수 및 배선 폭에 따라 결정된다.
그런데, 터치 센서의 대형화 추세에 따라 구동 채널, 수신 채널들의 개수가 증가하면 비표시 영역의 크기 역시 증가하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 배선 라인들의 배선 폭을 줄이면 배선 저항이 높아져 터치 센싱의 전기적 특성이 떨어지므로, 배선 폭을 줄여서 비표시 영역의 크기를 감소시키는 방법은 한계가 있다.
결과적으로, 내로우 베젤(narrow bezel)을 구현하기 위해 터치 센서의 비표시 영역의 크기를 줄일 수 있는 보다 효과적인 방법이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2014-100091호에는 터치 스크린 패널이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2014-100091호
본 발명은 감지 회로에 연결되는 채널의 수를 감소시킨 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 베젤 폭을 줄일 수 있는 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 터치 감도를 개선하고, 터치 인식 시간을 단축할 수 있는 터치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 서로 전기적으로 분리된 2개 이상의 분할 영역을 포함하며, 각 분할 영역은 제1 방향으로 연결된 제1 패턴 및 상기 제1 패턴에서 제2 방향으로 연장되어 형성된 제2 패턴을 구비한 구동 전극; 및
상기 구동 전극과 동일면 상에서 제2 방향으로 형성된 수신 전극;을 포함하며,
상기 구동 전극은 상기 분할 영역별로 구동 전극 배선에 의해 별개의 구동 채널에 각각 연결되는, 터치 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 수신 전극의 단위 패턴들은 수신 전극 배선에 의해 각각 별개의 수신 채널에 연결되는, 터치 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 구동 전극 배선은 상기 분할 영역별로 하나의 단위 패턴에 각각 연결되고, 상기 수신 전극 배선은 구동 전극 배선과 교차하지 않는, 터치 센서.
4. 위 2에 있어서, 구동 채널이 채널 중 중앙에 나란히 위치하고, 구동 전극 배선이 최단 거리의 제1 전극 일단에 각각 연결되거나;
구동 채널이 채널 중 양 끝단에 각각 위치하고, 제1 전극 타단에 각각 연결되는, 터치 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 구동 전극은 적어도 4개의 분할 영역을 포함하고, 서로 다른 분할 영역 상에 배치되는 상기 수신 전극의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선에 의해 하나의 수신 채널에 각각 연결되는, 터치 센서.
6. 위 5에 있어서, 상기 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선이 브릿지로 서로 연결된, 터치 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 구동 전극은 우상부, 우하부, 좌상부 및 좌하부의 4개의 분할 영역을 포함하고,
각각 상부 및 하부의 분할 영역 상에 배치되는 상기 수신 전극의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선에 의해 하나의 수신 채널에 각각 연결되는, 터치 센서.
8. 위 7에 있어서, 구동 전극 배선 중 2개는 상기 제1 패턴의 일단과 각각 연결되고, 나머지 2개는 상기 제1 패턴의 타단과 각각 연결되며,
상기 수신 전극 배선은 구동 전극 배선과 교차하지 않는, 터치 센서.
9. 위 7에 있어서, 구동 채널 중 2개는 채널 중 중앙에 위치하고, 최단 거리의 제1 패턴의 일단에 각각 연결되고; 나머지 2개는 채널 중 양 끝단에 위치하고, 제1 패턴의 타단에 각각 연결되는, 터치 센서.
본 발명의 터치 센서는 보다 적은 수의 채널만으로도 전체 영역에 대하여 접촉 위치를 감지할 수 있다. 이에 따라 베젤폭을 현저히 줄일 수 있다.
본 발명의 터치 센서는 터치 인식 시간을 현저히 단축하면서도 우수한 터치 감도를 유지할 수 있다.
본 발명의 터치 센서는 적은 수의 채널을 가져 패드간 간격이 넓다. 이에 따라 패드부에 회로 기판 연결시 공정 안정성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 구동 전극, 수신 전극, 배선 및 채널의 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 구동 전극, 구동 전극 배선 및 구동 채널의 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서의 수신 전극, 수신 전극 배선 및 수신 채널의 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
본 발명은 서로 전기적으로 분리된 2개 이상의 분할 영역을 포함하며, 각 분할 영역은 제1 방향으로 연결된 제1 패턴 및 상기 제1 패턴에서 제2 방향으로 연장되어 형성된 제2 패턴을 구비한 구동 전극; 및 상기 구동 전극과 동일면 상에서 제2 방향으로 형성된 수신 전극;을 포함하며, 상기 구동 전극은 상기 분할 영역별로 구동 전극 배선에 의해 별개의 구동 채널에 각각 연결되도록 함으로써, 보다 적은 수의 채널만으로도 전체 영역에 대하여 접촉 위치를 감지할 수 있다. 이에 따라 베젤폭을 현저히 줄일 수 있으며, 터치 인식 시간을 현저히 단축하고 우수한 터치 감도를 유지할 수 있는 터치 센서에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 터치 센서의 구동 전극, 수신 전극, 배선 및 채널의 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 구동 전극, 배선 및 채널의 배치를 나타낸 평면도, 도 3은 수신 전극, 배선 및 채널의 배치를 나타낸 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 센서를 상세히 설명한다.
본 발명의 터치 센서는 구동 전극(100) 및 수신 전극(200)을 포함한다.
구동 전극(100)은 구동 펄스가 입력되는 전극으로서, 서로 전기적으로 분리된 2개 이상의 분할 영역을 포함한다.
각 분할 영역은 제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)을 구비한다.
제1 패턴(110)은 제1 방향으로 연결되어 있고, 제2 패턴(120)은 제1 패턴(110)에서 제2 방향으로 연장되어 있다.
제1 방향은 Y축 방향일 수 있고, 제2 방향은 X축 방향일 수 있고, 그 반대의 경우일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)으로는 전도성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물류; 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 APC로 이루어진 군에서 선택된 금속류; 금, 은, 구리 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 금속의 나노와이어; 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀 (graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 탄소계 물질류; 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)으로 이루어진 군에서 선택된 전도성 고분자 물질류에서 선택된 재료로 형성될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
분할 영역은 구동 전극(100) 내에서 임의로 상정되는 2개 이상의 영역으로서, 각 영역은 서로 전기적으로 분리된다. 즉, 서로 다른 분할 영역에 존재하는 패턴들은 전기적으로 분리된다.
도 1 내지 3은 분할 영역이 4개인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하, 분할 영역이 2개인 경우를 기준으로 구체적으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 전극(100)은 상하, 좌우 또는 그 외에 임의로 분할된 2개의 분할 영역을 포함할 수 있다.
구동 전극(100)은 감지 회로(미도시)에 연결되어 구동 펄스를 인가받는 것으로서, 구동 전극(100)은 구동 전극 배선(300)에 의해 감지 회로의 구동 채널(500)에 연결된다.
구동 전극 배선(300)은 통상적으로 사용자에게 시인되는 것을 막기 위해 터치 센서의 베젤부(비표시부)에 형성된다.
구동 전극 배선(300)을 형성하는 금속은 전기 전도도가 우수하고 저항이 낮은 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있고, 바람직하게는 은, 팔라듐 및 구리의 합금일 수 있다.
상기 금속 외에도 상기 제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)의 형성에 사용된 소재가 동일하게 사용될 수 있다.
채널들은 모두 패드부에 위치하고, 구동 전극 배선(300)과 연결된 채널이 구동 채널(500)이고, 수신 전극 배선(400)과 연결된 채널이 수신 채널(600)에 해당할 수 있는데, 본 발명의 터치 센서는 상기 분할 영역별로 구동 전극 배선(300)에 의해 별개의 구동 채널(500)에 각각 연결된다.
즉, 본 발명의 터치 센서는 분할 영역과 동일 개수의 구동 채널(500)을 가질 수 있으므로, 2개의 분할 영역을 갖는 경우 2개의 구동 채널(500)만으로도 전체 영역에 대한 접촉 위치를 감지할 수 있다. 이에 따라 베젤폭을 줄일 수 있고, 배선이 복잡해지고 채널의 수가 많아짐에 따라 생산성이 저하되는 것을 막을 수 있다.
뿐만 아니라, 구동 전극(100)의 각각의 단위 패턴이 각각 구동 채널(500)과 연결되어 있는 경우 접촉 위치 감지를 위해 각각의 단위 패턴들에 차례대로 구동 펄스를 인가해야 하지만, 본 발명은 복수개의 제1 및 제2 패턴(120)을 구비한 분할 영역별로 구동 채널(500)에 연결되는 바, 1회의 펄스 인가로 넓은 영역에 대해 접촉 위치를 감지할 수 있으므로, 접촉 위치 감지에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
구동 전극 배선(300)은 상기 분할 영역별로 하나의 단위 패턴에 각각 연결된다. 도 1 및 2에 예시된 바와 같이 제1 패턴(110)에만 연결될 수도 있고, 제2 패턴(120)에만 연결될 수도 있으며, 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)에 각각 연결될 수도 있다. 바람직하게는 배선 배치가 복잡해지는 것을 최소화하기 위해 제1 패턴(110)의 일단에 각각 연결될 수 있다.
수신 전극(200)은 유기된 전기장을 감지하여 감지 회로(미도시)에 감지 신호를 전달하는 전극이다.
수신 전극(200)은 구동 전극(100)과 동일면 상에 위치하며, 제2 방향으로 형성된 단위 패턴들을 가질 수 있다.
수신 전극(200)은 상기 구동 전극(100)과 동일한 소재로 제조된 것일 수 있다.
수신 전극(200)은 수신 전극 배선(400)에 의해 수신 채널(600)에 연결되는 것으로, 수신 전극(200)의 단위 패턴들은 각각 별개의 수신 채널(600)에 연결될 수 있다.
수신 전극 배선(400)은 구동 전극 배선(300)과 교차하지 않는 것이 채널간 간섭을 억제한다는 측면에서 바람직하다.
수신 전극 배선(400)과 구동 전극 배선(300)이 교차하지 않도록 하는 방법은 특별히 한정되지 않고 다양한 방법에 의해 구현될 수 있으며, 예를 들면, 구동 채널(500)과 수신 채널(600)의 위치를 배열함으로써 조절할 수 있다.
구체적으로, 구동 채널(500)이 채널 중 중앙에 나란히 위치하고, 구동 전극 배선(300)이 최단 거리의 제1 전극 일단에 각각 연결되거나; 구동 채널(500)이 채널 중 양 끝단에 각각 위치하고, 제1 전극 타단에 각각 연결되도록 함으로써 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 분할 영역은 적어도 4개일 수 있다.
본 발명의 터치 센서에서 구동 전극(100)은 분할 영역 별로 별개의 구동 채널(500)에 각각 연결되므로, 그러한 경우 구동 채널(500)은 적어도 4개가 필요하다.
구동 전극 배선(300)은 4개의 분할 영역별로 하나의 단위 패턴에 각각 연결된다. 마찬가지로, 도 1 및 2에 예시된 바와 같이 제1 패턴(110)에만 연결될 수도 있고, 제2 패턴(120)에만 연결될 수도 있으며, 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)에 각각 연결될 수도 있다. 바람직하게는 배선 배치가 복잡해지는 것을 최소화하기 위해 구동 전극 배선(300) 중 2개는 상기 제1 패턴(110)의 일단과 각각 연결되고, 나머지 2개는 상기 제1 패턴(110)의 타단과 각각 연결될 수 있다.
그러나, 분할 영역이 적어도 4개이면 수신 채널(600)의 수를 현저히 줄일 수 있다. 이하, 도 1 내지 3을 참조하여 분할 영역이 4개인 경우를 구체적으로 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분할 영역이 4개이면 서로 다른 분할 영역 상에 배치되는 상기 수신 전극(200)의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선(400)에 의해 하나의 수신 채널(600)에 각각 연결되도록 함으로써, 분할 영역이 2개인 경우에 비해 수신 채널(600)의 수를 절반으로 줄일 수 있다.
수신 전극(200)의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선(400)에 의해 하나의 수신 채널(600)에 각각 연결시키는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2개의 단위 패턴의 수신 전극 배선(400)을 브릿지(700)로 서로 연결시킴으로써 수행할 수 있다.
분할 영역이 4개인 경우 도 1 및 2에 예시된 바와 같이, 구동 전극(100)은 우상부, 우하부, 좌상부 및 좌하부의 4개의 영역으로 분할될 수 있다. 이때 도 3에 예시된 바와 같이, 각각 상부 및 하부의 분할 영역 상에 배치되는 수신 전극(200)의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선(400)에 의해 하나의 수신 채널(600)에 각각 연결될 수 있다. 그러한 경우에 구동 전극 배선(300)의 배치가 복잡해지는 것을 최소화 할 수 있다.
수신 전극 배선(400)은 구동 전극 배선(300)과 교차하지 않는 것이 채널간 간섭을 억제한다는 측면에서 바람직하다.
수신 전극 배선(400)과 구동 전극 배선(300)이 교차하지 않도록 하는 방법은 특별히 한정되지 않고 다양한 방법에 의해 구현될 수 있으며, 예를 들면, 구동 채널(500)과 수신 채널(600)의 위치를 배열함으로써 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 예시된 바와 같이 구동 채널(500) 중 2개는 채널 중 중앙에 위치하고, 최단 거리의 제1 패턴(110)의 일단에 각각 연결되고, 나머지 2개는 채널 중 양 끝단에 위치하고, 제1 패턴(110)의 타단에 각각 연결되도록 함으로써 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 터치 센서는 기판 상에 형성될 수 있다.
기판으로는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 유리, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate,CAP) 등을 들 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하였으나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
100: 구동 전극 110: 제1 패턴
120: 제2 패턴 200: 수신 전극
300: 구동 전극 배선 400: 수신 전극 배선
500: 구동 채널 600: 수신 채널
700: 브릿지

Claims (9)

  1. 서로 전기적으로 분리된 2개 이상의 분할 영역을 포함하며, 각 분할 영역은 제1 방향으로 연결된 제1 패턴 및 상기 제1 패턴에서 제2 방향으로 연장되어 형성된 제2 패턴을 구비한 구동 전극; 및
    서로 이격되어 배치된 단위 패턴들이 상기 구동 전극과 동일면 상에서 제2 방향으로 배열된 수신 전극;을 포함하며,
    상기 구동 전극은 상기 분할 영역별로 구동 전극 배선에 의해 별개의 구동 채널에 각각 연결되고,
    상기 수신 전극의 단위 패턴들은 각각 독립적으로 별개의 수신 전극 배선들에 의해 별개의 수신 채널들에 연결된, 터치 센서.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전극 배선은 상기 분할 영역별로 하나의 단위 패턴에 각각 연결되고, 상기 수신 전극 배선은 구동 전극 배선과 교차하지 않는, 터치 센서.
  4. 청구항 1에 있어서, 구동 채널이 채널 중 중앙에 나란히 위치하고, 구동 전극 배선이 최단 거리의 제1 전극 일단에 각각 연결되거나;
    구동 채널이 채널 중 양 끝단에 각각 위치하고, 제1 전극 타단에 각각 연결되는, 터치 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전극은 적어도 4개의 분할 영역을 포함하고, 서로 다른 분할 영역 상에 배치되는 상기 수신 전극의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선에 의해 하나의 수신 채널에 각각 연결되는, 터치 센서.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선이 브릿지로 서로 연결된, 터치 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전극은 우상부, 우하부, 좌상부 및 좌하부의 4개의 분할 영역을 포함하고,
    각각 상부 및 하부의 분할 영역 상에 배치되는 상기 수신 전극의 2개의 단위 패턴별로 수신 전극 배선에 의해 하나의 수신 채널에 각각 연결되는, 터치 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 구동 전극 배선 중 2개는 상기 제1 패턴의 일단과 각각 연결되고, 나머지 2개는 상기 제1 패턴의 타단과 각각 연결되며,
    상기 수신 전극 배선은 구동 전극 배선과 교차하지 않는, 터치 센서.
  9. 청구항 7에 있어서, 구동 채널 중 2개는 채널 중 중앙에 위치하고, 최단 거리의 제1 패턴의 일단에 각각 연결되고; 나머지 2개는 채널 중 양 끝단에 위치하고, 제1 패턴의 타단에 각각 연결되는, 터치 센서.
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