KR102260916B1 - 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대형의 디스플레이 장치에서 정전용량 방식과 전자기 유도 방식을 모두 사용하는 터치 센서를 제공하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 정전용량(PCAP: Projected Capacitive) 방식 및 전자기유도(EMR: Electro-Magnetic Resonance) 방식을 모두 이용하여 터치 인식이 가능한 패널부와, 상기 패널부가 터치되는 경우에 터치 방식을 판별하여 터치 방식에 따른 터치인식을 수행하는 센서부를 포함하는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서에 있어서, 상기 패널부는, PCAP 방식의 제1 패널; 및 EMR 방식의 제2 패널;을 포함하고, 상기 센서부는, 상기 제1 패널을 동작시키는 제1 패널 동작부;와 상기 제2 패널을 동작시키는 제2 패널 동작부; 및 상기 제1 패널 동작부를 통해 상기 제1 패널의 정전용량 변화를 감지하고 상기 제2 패널 동작부를 통해 상기 제2 패널의 자기장 변화를 감지하고 상기 정전용량 변화 및 상기 자기장 변화를 판단하여 상기 제1 패널 동작부 또는 상기 제2 패널 동작부를 동시 또는 선택적으로 동작 시키는 것을 결정하는 제어부;를 포함하되, 상기 제1 패널의 전극 패턴 또는 상기 제2 패널의 안테나 루프 패턴은 동 메쉬로 구성되어 있는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서를 제공한다.

Description

동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서{Touch sensor using PCAP and EMR method using copper mesh}
본 발명은 터치 센서에 대한 것으로, 보다 상세하게는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서에 대한 것이다.
터치 스크린의 터치를 감지하는 센싱에 있어서 크게 정전용량 센싱 및 전자기 유도 센싱의 두 가지 방식이 있다.
먼저, 정전용량 방식의 센싱은 신체 또는 특정 물체가 접촉했을 때 발생하는 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하는 것이다. 터치할 면에 인체가 접촉할 때 발생하는 미세한 정전 용량의 변화치와 설정치 간의 차이를 감지하여 최종 출력을 생성하게 된다. 터치 센서에 접촉되는 부분은 금속으로 만들어지는데 그 금속 부분에 적은 양의 전류를 흘려주게 되면 동작 대기 상태가 된다. 이때 사용자가 스위치에 손을 가져다 대면 사람의 몸에 전기가 흘러 짧은 시간에 그 전압이 변하게 되고 내부의 회로는 그 전압에 반응하여 출력이 변하게 된다.
전자기유도 방식의 센싱은 전자기 유도 방식으로 펜에 내장된 코일이 단말기 센서에서 나오는 특정한 영역의 주파수를 주고받으면서 펜의 필압, 속도, 좌표 정보를 감지하는 것이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 표면 센서 보드에서 생성된 자기장에 펜의 공진 회로에 아주 미세한 에너지를 유도하면 펜의 공진 회로가 이 에너지를 이용하여 자기 신호를 센서 보드에 다시 되돌려줄 수 있다. 표면이 코일로 형성된 센서 유닛과 공진 회로를 내장한 전자 펜으로 구성될 수 있다.
이러한 정전용량 센싱 및 전자기 유도 센싱은 그 센싱 방법이 상이하여 하나의 터치 스크린에 구현하기 어려운 문제가 있었다.
또한, 기존의 정전용량방식 터치패널(이하, 터치패널)의 필름센서에는 지금까지 주로 ITO(Indium Tin Oxide)필름이 사용되어 왔으나, 최근 디스플레이가 대형화 되는 추세에 있어 제작 비용이 증가되는 문제가 있어 최근에는 ITO필름을 대신할 저저항 투명도전성 필름으로서 은(Ag)계, 동(Cu)계 등 비ITO계 투명 도전성필름(이하, 비ITO계 필름)의 사용이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국등록특허 제10-1618286호(정전용량 및 전자기유도 방식에 의한 위치검출이 가능한 디스플레이 모듈 및 이를 구비한 디스플레이 장치)
본 발명의 목적은 대형의 디스플레이 장치에서 정전용량 방식과 전자기 유도 방식을 모두 사용하는 터치 센서를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대형의 디스플레이 장치에서 ITO필름을 대신할 저저항 투명도전성 필름으로서 동 메쉬 구조를 이용하여 터치 패널 센서를 구현하는 것이 목적이다.
본 발명은 정전용량(PCAP: Projected Capacitive) 방식 및 전자기유도(EMR: Electro-Magnetic Resonance) 방식을 모두 이용하여 터치 인식이 가능한 패널부와, 상기 패널부가 터치되는 경우에 터치 방식을 판별하여 터치 방식에 따른 터치인식을 수행하는 센서부를 포함하는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서에 있어서, 상기 패널부는, PCAP 방식의 제1 패널; 및 EMR 방식의 제2 패널;을 포함하고, 상기 센서부는, 상기 제1 패널을 동작시키는 제1 패널 동작부;와 상기 제2 패널을 동작시키는 제2 패널 동작부; 및 상기 제1 패널 동작부를 통해 상기 제1 패널의 정전용량 변화를 감지하고 상기 제2 패널 동작부를 통해 상기 제2 패널의 자기장 변화를 감지하고 상기 정전용량 변화 및 상기 자기장 변화를 판단하여 상기 제1 패널 동작부 또는 상기 제2 패널 동작부를 동시 또는 선택적으로 동작 시키는 것을 결정하는 제어부;를 포함하되, 상기 제1 패널의 전극 패턴 또는 상기 제2 패널의 안테나 루프 패턴은 동 메쉬로 구성되어 있는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 터치 센서를 제공한다.
여기서, 상기 제1 패널부와 상기 제2 패널부 사이는 절연체 필름이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제1 패널은 상부에 X 축 방향으로 일정 거리를 가지며 복수의 상기 전극 패턴이 형성되어 있는 상부 필름과, 하부에 Y축 방향으로 일정 거리를 가지며 복수의 상기 전극 패턴이 형성되어 있는 하부 필름으로 구성되어 있으며, 상기 제2 패널은 상기 안테나 루프 패턴을 포함하는 필름으로 구성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제1 패널 동작부는 상기 제1 패널에 형성된 전극에 전기를 공급하여 상기 제1 패널을 동작시키고, 상기 제2 패널 동작부는 상기 제2 패널에 형성된 상기 안테나 루프 패턴에 전기를 공급하여 상기 제2 패널을 동작 시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 제1 패널 동작부 및 상기 제2 패널 동작부를 교대로 동작시켜 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널간에 간섭으로 인한 터치 인식의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 대형의 디스플레이 장치에서 정전용량 방식과 전자기 유도 방식을 모두 이용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 정전용량 방식과 전자기 유도 방식 간에 서로 간섭을 주지않고 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 정전용량 방식과 전자기 유도 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하는 경우에 다른 방식의 동작을 차단하여 대형 디스플레이 장치에서 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로 정전용량 방식과 전자기유도 방식을 모두 이용할 수 있는 패널부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예로 메쉬로 구성된 전극을 포함하는 정전용량 방식의 제1 패널의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로 센서부의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로 정전용량 방식과 전자기유도 방식을 모두 이용할 수 있는 패널부의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 패널부는 보호층(A), 제1 패널(10), 제2 패널(20) 및 디스플레이패널(30)을 포함한다.
보호층(A)은 패널부를 보호하기위한 층으로 커버글라스(Cover Glass)로 구성된다.
제1 패널(10)은 정전용량(PCAP: Projected Capacitive) 방식을 이용하여 터치를 인식하기 위한 층으로 정전용량의 변화를 감지할 수 있는 전극을 포함하여 구성된다.
여기서, 보호층(A)과 제1 패널(10) 사이에 OCA(Optical Clear Adhesive) 접착제를 사용하여 보호층(A)과 제1 패널(10)을 부착할 수 있다.
제2 패널(20)은 전자기유도(EMR: Electro-Magnetic Resonance) 방식을 이용하여 터치를 인식하기 위한 층으로 전자기 유도에 의한 변화를 감지할 수 있는 안테나 루프 패턴을 포함하여 구성된다.
디스플레이패널(30)은 제1 패널(10) 또는 제2 패널(20)에서 인식된 터치가 표시된다.
여기서, 제1 패널(10)과 제2 패널(20) 사이에는 절연층이 추가로 포함될 수 있다.
본 발명에서의 패널부는 모바일 용이 아닌 전자칠판과 같은 대형의 디스플레이 장치에 주로 사용하기 위해서 정전용량 방식의 패널을 기존의 ITO(ITO : Indium Tin Oxide)를 이용한 투명전극 대신에 금속으로 된 메쉬 타입을 이용한다.
금속으로 된 메쉬 구조의 전극은 은을 이용할 수도 있고 동(구리 :Cu)을 이용할 수도 있는데, 제조 원가를 고려하여 본 발명에서는 동을 이용하여 메쉬 구조의 전극을 형성한다.
동 메쉬 구조의 제1 패널(10)은 도 2 및 도 3에서 자세히 설명하기로 한다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예로 메쉬로 구성된 전극을 포함하는 정전용량 방식의 제1 패널의 구조를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 제1 패널(10)은 전극 패턴이 메쉬 구조를 가지고 있다. 제1 패널(10)은 상부에 X 축 방향으로 일정 거리를 가지며 복수의 전극 패턴이 형성되어 있는 상부 필름(11)과, 하부에 Y축 방향으로 일정 거리를 가지며 복수의 전극 패턴이 형성되어 있는 하부 필름(12)으로 구성된다.
상부와 하부의 전극 패턴은 서로 교차되어 메쉬 모양을 형성한다.
상술한 바와 같이 전극 패턴은 메탈로 구성되는데, 메탈에는 은이나 동을 이용할 수 있다.
은을 사용하는 경우에는 은 잉크를 이용하여 전극 패턴을 인쇄하여 형성하고, 동을 이용하는 경우에는 도금을 이용하여 전극 패턴을 형성한다.
여기서, 은이나 구리를 이용하여 전극 패턴을 형성하는 경우에는 투과성을 높이기 위해서 전극 패턴은 일반적으로 두께가 2~6 마이크로 미터의 두께로 형성하나, 가까이에서 보거나 옆에서 보면 전극 패턴이 희미하게 보이고, 외부의 강한 빛에 의한 Starburst 현상과 격자 형태의 전극이 육안으로 보이기 때문에 고해상도 디스플레이에서는 픽셀과 간섭이 일어나는 모아레 현상을 제거하기 위해서 1 마이크로미터 이하의 두께로 전극 패턴을 형성할 수 도 있다.
여기서, 상부 필름(11)의 X축 방향으로 형성된 전극 패턴들과 하부 필름(12)의 Y축 방향으로 형성된 전극 패턴들은 제1 패널 구동부(110)에 연결된다.
제1 패널 구동부(110)는 제1 패널(10)의 전극 패턴에 전기를 제공하여 제1 패널(10)이 정전용량 방식으로 터치를 인식할 수 있도록 한다.
여기서, 상부 필름(11)과 하부 필름(12) 사이에는 도면에 도시되어 있지는 않으나 절연층이 추가된다.
여기서, 제2 패널(20)의 구조에 대해서는 설명하지는 않았지만, 일반적으로 사용하는 전자기유도 방식의 안테나 루프 패턴을 가지는 안테나보드를 포함하는 패널을 사용할 수 있다. 이때 안테나 루프 패턴은 동으로 도금된 메쉬 형상으로 구성할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로 센서부의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 센서부(100)는 제1 패널 동작부(110), 제2 패널 동작부(120) 및 제어부(130)을 포함한다.
제1 패널 동작부(110)는 제1 패널(10)에 전류를 공급하여 제1 패널(10)이 정전용량 방식으로 터치를 인식할 수 있도록 한다.
즉, 제1 패널 동작부(110)는 제1 패널(10)에 형성된 전극 패턴과 연결되어 전극 패턴에 전류를 공급하고 전극 패턴에서 터치시 발생되는 정전용량의 변화를 감지하고 이를 분석하여 제1 패널의 터치 위치를 판단한다.
제2 패널 동작부(120)는 제2 패널(20)에 전류를 공급하여 제2 패널(20)이 전자기유도 방식으로 터치를 인식할 수 있도록 한다.
즉, 제2 패널 동작부(120)는 제2 패널(20)에 형성된 안테나 루프 패턴과 연결되어 안테나 루프 전극 패턴에 전류를 공급하고 안테나 루프 전극 패턴에서 전자펜의 터치시 발생되는 전자기유도 변화를 감지하고 이를 분석하여 제2 패널의 터치 위치를 판단한다.
제어부(130)는 제1 패널 동작부(110)를 통해 제1 패널(10)의 정전용량 변화를 감지하고 제2 패널 동작부(120)를 통해 제2 패널(20)의 자기장 변화를 감지하고 정전용량 변화 및 자기장 변화를 판단하여 제1 패널 동작부(110)와 제2 패널 동작부(120)를 동시 또는 선택적으로 동작 시키는 것을 결정한다.
예를 들어, 제어부(130)는 제1 패널(10)의 정전용량 변화를 감지하면, 제2 패널 동작부(120)를 제어하여 제2 패널 동작부(120)로부터 제2 패널(20)에 전류가 공급되는 것을 차단하고, 제2 패널(20)의 전자기 유도로 인한 자기장 변화를 감지하면, 제1 패널 동작부(110)를 제어하여 제1 패널 동작부(110)로부터 제1 패널(10)에 전류가 공급되는 것을 차단한다.
따라서, 제어부(130)는 제1 패널(10) 또는 제2 패널(20) 중 어느 하나의 패널만을 동작하도록 제어 할 수 있다.
이는 어느 하나의 패널이 동작을 수행하면(즉, 사용자가 손이나 전자펜 중 어느 하나로 터치를 수행하는 경우) 다른 패널의 동작을 차단하여 동작이 수행되는 패널이 다른 패널로부터 간섭을 받아 터치 위치를 잘못 판단하는 오동작을 방지하기 위함이다.
또한, 제어부(130)는 제1 패널 동작부(110) 및 제2 패널 동작부(120)를 교대로 동작시켜 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)간에 간섭으로 인한 터치 인식의 오동작을 방지할 수도 있다. 여기서, 사용자는 손으로 터치를 수행하다가 전자펜으로도 터치를 수행할 수 있으므로 이때 교대로 동작되는 시간은 1초 이내로 하여 사용자가 손이나 전자펜으로 패널부에 터치를 하는 것을 충분히 인식할 수 있을 정도의 시간내로 한다.
본 발명은 상기한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것임은 자명하다.
10 : 제1 패널
20 : 제2 패널
30 : 디스플레이부
100 : 센서부
110 : 제1 패널 구동부
120 : 제2 패널 구동부
130 : 제어부

Claims (5)

  1. 정전용량(PCAP: Projected Capacitive) 방식 및 전자기유도(EMR: Electro-Magnetic Resonance) 방식을 모두 이용하여 터치 인식이 가능한 패널부와, 상기 패널부가 터치되는 경우에 터치 방식을 판별하여 터치 방식에 따른 터치인식을 수행하는 센서부를 포함하는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 전자 칠판용 터치 센서에 있어서,
    상기 패널부는,
    PCAP 방식의 제1 패널; 및 EMR 방식의 제2 패널;을 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 제1 패널을 동작시키는 제1 패널 동작부; 상기 제2 패널을 동작시키는 제2 패널 동작부; 및 상기 제1 패널 동작부를 통해 상기 제1 패널의 정전용량 변화를 감지하고 상기 제2 패널 동작부를 통해 상기 제2 패널의 자기장 변화를 감지하고 상기 정전용량 변화 및 상기 자기장 변화를 판단하여 상기 제1 패널 동작부 또는 상기 제2 패널 동작부를 동시 또는 선택적으로 동작 시키는 것을 결정하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제1 패널의 전극 패턴 또는 상기 제2 패널의 안테나 루프 패턴은 대형 디스플레이 장치에 사용하기 위한 메탈 메쉬(Metal Mesh) 타입으로서 동(Cu)으로 도금된 전극 패턴을 형성하며 상기 제1 패널에 포함된 상부 필름과 하부 필름의 전극 패턴이 서로 교차되어 메쉬 모양을 형성하고,
    상기 전극 패턴은 고해상도 디스플레이에서 모아레 현상을 제거하기 위하여 1 ㎛ 이하의 두께로 형성되고,
    상기 상부 필름의 X축 방향으로 형성된 전극 패턴들과 상기 하부 필름의 Y축 방향으로 형성된 전극 패턴들은 상기 제1 패널 구동부에 연결되고, 상기 제1 패널 구동부는 상기 제1 패널의 전극 패턴에 전기를 제공하여 제1 패널이 정전용량 방식으로 터치를 인식하도록 하고,
    상기 제어부는 상기 제1 패널 동작부를 통해 상기 제1 패널의 정전용량 변화를 감지하고 상기 제2 패널 동작부를 통해 상기 제2 패널의 자기장 변화를 감지하며, 상기 정전용량 변화 및 자기장 변화를 판단하여 제1 패널의 정전용량 변화를 감지하면 상기 제2 패널 동작부를 제어하여 상기 제2 패널 동작부로부터 상기 제2 패널에 전류가 공급되는 것을 차단하고, 상기 제2 패널의 전자기 유도로 인한 자기장 변화를 감지하면 상기 제1 패널 동작부를 제어하여 상기 제1 패널 동작부로부터 상기 제1 패널에 전류가 공급되는 것을 차단함으로써 상기 제1 패널 동작부와 상기 제2 패널 동작부를 선택적으로 동작 시키는 것을 결정하는 것을 특징으로 하는 동 메쉬를 이용한 정전용량방식 및 전자기유도 방식을 사용하는 전자 칠판용 터치 센서
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