KR102262559B1 - 터치 윈도우 - Google Patents

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KR102262559B1 KR1020140055150A KR20140055150A KR102262559B1 KR 102262559 B1 KR102262559 B1 KR 102262559B1 KR 1020140055150 A KR1020140055150 A KR 1020140055150A KR 20140055150 A KR20140055150 A KR 20140055150A KR 102262559 B1 KR102262559 B1 KR 102262559B1
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Abstract

실시예에 따른 터치 윈도우는, 유효영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 유효영역 상에 배치되고, 시간 영역(time domain) 측정방식으로 센싱하는 센싱 라인; 상기 센싱 라인의 일단과 연결되는 펄스 발생기; 및 상기 센싱 라인의 타단과 연결되는 TDT(time domain transmission) 측정부를 포함한다.

Description

터치 윈도우{TOUCH WINDOW}
실시예는 터치 윈도우에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다.
터치 패널은 대표적으로 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치에 압력을 가했을 때 전극 간 연결에 따라 저항이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 제조 방식의 편의성 및 센싱력 등을 감안하여 소형 모델에 있어서는 최근 정전 용량 방식이 주목 받고 있다.
이러한 터치 패널은 일반적으로 다수의 전극을 필요로 하며, 통상적으로 서로 다른 층에 전극이 배치된다. 즉, 터치패널의 제조 공정이 복잡하고, 제조 단가가 증가하며, 터치 패널의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이로 인해, 최근에는 이러한 방식 외에 보다 정밀하고 간단한 위치 인식을 위한 위치 검출 방식이 요구되고 있다.
실시예는 신뢰성이 향상된 터치 윈도우를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 윈도우는, 유효영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 유효영역 상에 배치되고, 시간 영역(time domain) 측정방식으로 센싱하는 센싱 라인; 상기 센싱 라인의 일단과 연결되는 펄스 발생기; 및 상기 센싱 라인의 타단과 연결되는 TDT(time domain transmission) 측정부를 포함한다.
실시예에 따른 터치 윈도우는 센싱 라인에서 터치 지점을 투과한 펄스를 통해 터치 위치를 감지할 수 있다. 터치 지점에서 진행하던 펄스는 반사 펄스와 투과 펄스로 구분되고, 일반적으로 상기 투과 펄스는 반사 펄스보다 큰 임피던스를 가진다. 이로 인해, 반사 펄스를 인식하여 터치 지점을 인식하는 TDR(Time Domain Reflection) 방식과 비교하여 보다 신뢰성이 향상된 터치 윈도우를 제공할 수 있다.
종래 정전용량 방식은 서로 다른 두 방향으로 배치된 전극과 연결되는 배선이 필요하였다. 즉, 배선 형성 영역인 베젤이 반드시 필요하였으며, 이러한 베젤을 줄이는 기술적 과제가 논의되었다. 실시예에 따른 터치 윈도우는 센싱 라인의 일단 및 타단에만 회로부가 형성됨으로 인해, 베젤을 축소 또는 생략할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 터치 윈도우는 단위 패턴을 포함하는 다수의 단위셀을 포함하고, 상기 다수의 단위셀은 적어도 서로 다른 두 방향으로 연장되어 배치된다. 즉, 단위 패턴이 적어도 서로 다른 두 방향으로 반복 배치되면서, 노드점을 기준으로 서로 다른 방향으로 연장되는 패턴의 길이 차이가 줄어들 수 있다. 이로 인해, 센싱 라인의 일단과 타단의 임피던스 차이가 감소하고, 센싱 라인의 임피던스 노이즈가 감소하며, 센싱 라인의 종점에서 터치 감도 인식을 향상시킬 수 있다. 따라서, 대면적의 터치 윈도우에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 따른 터치 윈도우는 터치 팁(tip)의 직경을 줄일 수 있다. 예를 들면, 기존의 정전용량 방식에 비해 터치 팁(tip)의 직경을 0.5 내지 0.8로 줄일 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 터치 윈도우는 섬세한 터치 인식이 가능하다. 또한, 기존의 정전용량 방식에 비해 터치 센싱 속도를 향상할 수 있다. 즉, 터치 센싱 속도가 수 ㎲(마이크로세컨드)로 빨라질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치 윈도우의 평면도이다.
도 2 및 도 3은 센싱 라인의 센싱 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 터치 윈도우의 평면도이다.
도 5는 실시예들에 따른 터치 윈도우를 포함하는 디바이스를 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 터치 윈도우의 평면도를 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 센싱 라인의 센싱 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 터치 윈도우는 기판(10)을 포함한다. 상기 기판(10)은 사용자의 터치 명령 입력이 가능한 유효영역(AA)을 포함한다. 상기 유효영역(AA) 상에는 센싱 라인(100)이 형성된다. 하나의 유효영역(AA)에는 하나의 센싱 라인(100)이 형성될 수 있다. 또한, 도면상에는 하나의 유효영역(AA)과 하나의 센싱 라인(100)만 도시하였으나, 상기 기판(10)은 다수의 유효영역(AA)을 포함하고, 다수의 센싱 라인(100)을 포함할 수 있다.
도면 상에는 유효영역(AA)의 경계와 기판(10)의 끝단이 서로 이격하도록 도시하였으나, 기판(10)의 끝단과 유효영역(AA)의 경계는 동일할 수 있다. 즉, 필요에 따라 기판(10) 전면이 유효영역(AA)일 수 있다.
상기 기판(10)은 글라스 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(10)는 강화 글라스, 반강화 글라스, 소다라임 글라스 또는 강화 플라스틱을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(10)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(100)은 COC, COP, 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다. 상기 광등방성 필름은 어느 방향에서나 굴절률이 동일 또는 유사하여 무아레 현상, 블랙아웃 현상(특정한 각도에서 화면이 검게 보이는 현상) 및 레인보우 현상(무지개빛 얼룩) 등을 개선할 수 있다. 따라서, 시인성을 향상할 수 있다.
그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 기판(10)는 이 위에 형성되는 센싱 라인(100)을 지지할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
상기 센싱 라인(100)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이를 위하여 센싱 라인(100)는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱 라인(100)는 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 다양한 금속을 포함할 수 있다. 특히, 상기 센싱 라인(100)는 Cu, Au, Ag, Al, Ti, Ni 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱 라인(100)은 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱 라인(100)은 전도성 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전도성 패턴은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 상기 메쉬 형상은 무아레 현상을 방지할 수 있도록 랜덤하게 형성할 수 있다. 무아레 현상이란, 주기적인 줄무늬가 겹쳐져서 생기는 무늬로, 이웃한 줄무늬들이 겹쳐지면서 줄무늬의 굵기가 굵어져 다른 줄무늬에 비해 도드라져 보이는 현상이다. 따라서, 이러한 무아레 현상을 방지할 수 있도록, 상기 전도성 패턴 형상이 다양하게 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 전도성 패턴은 개구부 및 선부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전도성 패턴 선부의 선폭이 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛ 가 될 수 있다. 선폭이 0.1 ㎛ 이하인 전도성 패턴 선부는 제조 공정 상 불가능할 수 있다. 선폭이 10 ㎛ 이하일 경우, 센싱 라인(100)의 패턴이 눈에 보이지 않게 할 수 있다. 바람직하게, 상기 전도성 패턴 선부의 선폭은 1 ㎛ 내지 7 ㎛ 일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 전도성 패턴 선부의 선폭은 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 일 수 있다.
또한, 전도성 패턴의 개구부는 사각형, 다이아몬드형, 오각형, 육각형의 다각형 형상 또는 원형 형상 등 다양한 형상이 일정하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 전도성 패턴이 규칙적인 형상을 가질 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 패턴은 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 즉, 하나의 전도성 패턴 내에서 전도성 패턴 개구부가 다양하게 구비될 수 있다.
상기 센싱 라인(100)이 메쉬 형상을 가지는 경우, 상기 센싱 라인(100)이 금속 재질로 형성되더라도 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 센싱 라인(100)이 대형 크기의 터치 윈도우에 적용되어도 터치 윈도우의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 터치 윈도우가 휘어질 때, 센싱 라인(100)의 물리적 손상 없이 휘어질 수 있다. 따라서, 터치 윈도우의 벤딩 특성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
상기 센싱 라인(100)은 일 방향으로 연장된 패턴과 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장된 패턴으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 센싱 라인(100)은 제 1 방향으로 연장된 직선 패턴과 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 연장된 곡선 패턴으로 이루어질 수 있다.
이러한 방향성이 서로 다른 패턴이 교대로 반복적으로 배치되어 상기 유효영역(AA)의 전면을 채울 수 있다. 즉, 상기 센싱 라인(100)은 일정한 대칭성 및 반복성을 가질 수 있다. 다만, 실시예는 도면에 한정되지 않으며, 반복적 배치를 통해 상기 유효영역(AA)의 전면을 채울 수 있는 다양한 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 센싱 라인(100)에 인접하여 그라운드 전극이 더 배치될 수 있다. 상기 그라운드 전극은 외부에서 유입되는 정전기 또는 ESD가 디바이스 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 정전기 또는 ESD가 상기 센싱 라인(100)의 경로를 따라 이동함으로써, 디바이스 내로 유입되지 못하도록 할 수 있다. 따라서, 디바이스 내의 정전기 발생을 예방할 수 있고, 센싱 불량을 방지할 수 있다. 이를 통해, 신호간섭을 방지하여 터치의 정확성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 센싱 라인(100)은 시간 영역 투과(Time Domain Transmission: TDT) 측정법을 통해 센싱이 이루어지고, 터치 위치를 인식할 수 있다. 즉, 상기 센싱 라인(100)은 시간 영역 측정방식으로 센싱한다.
상기 시간 영역 투과(TDT) 측정법이란, 상기 센싱 라인(100)의 일단(100a)으로 펄스가 인가되고, 상기 펄스는 상기 센싱 라인(100)의 타단(100b)으로 진행되고, 터치 지점에서 투과되는 투과 펄스를 상기 센싱 라인(100)의 타단(100b)에서 인식하고, 출력하는 방식이다.
구체적으로, 상기 센싱 라인(100)의 일단(100a)으로 펄스(pulse)가 인가된다. 상기 펄스(A)는 상기 센싱 라인(100)의 패턴을 따라 진행하다가 상기 인가된 펄스(A)의 임피던스(impedance)보다 임피던스가 큰 지점(터치점, T)에서 일부 펄스(C)는 반사되고, 일부 펄스(B)는 투과하여 진행된다. 상기 임피던스의 크기는 그 절대값으로 비교할 수 있다.
종래에는 터치 지점으로부터 반사되는 반사 펄스를 분석하여 터치 위치를 감지하는 TDR(Time Domain Reflection) 측정법 방식이 논의 되었다. 도 3과 같이, 일반적으로 센싱 라인(100)이 터치 되는 경우, 투과 펄스(B)는 반사 펄스(C)보다 큰 임피던스를 가진다. 이로 인해, 실시예에 따른 터치 윈도우는 반사 펄스를 인식하여 터치 지점을 인식하는 TDR(Time Domain Reflection) 방식과 비교하여 보다 신뢰성이 향상된 터치 윈도우를 제공할 수 있다.
TDT 측정법은 상기 터치 지점을 투과한 펄스(이하, 투과 펄스)를 분석하여 터치 위치를 감지하는 방식이다. 예를 들면, 투과 펄스와 터치 지점을 투과하지 않고 진행된 펄스(이하, 진행 펄스)를 구분하고, 상기 투과 펄스가 도달하는데 걸린 시간을 측정하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
자세하게는, 에너지 펄스가 일정한 임피던스를 갖는 전기적인 전도성 패스(예를 들면, 센싱 라인)로 전송된다. 이때, 상기 센싱 라인은 특성 임피던스를 가지며, 상기 센싱 라인이 그의 특성 임피던스로 종단(terminated)되면, 반사 펄스 및 투과 펄스는 발생하지 않는다. 즉, 센싱 라인이 종단되면, 터치가 없는 것으로 판단할 수 있다.
반면에, 전기적인 전도성 패스가 비-종단(unterminated)되거나, 전기적인 전도성 패스를 따라 임피던스의 변화가 있다면, 펄스의 일부는 상기 펄스가 발생하였던 시작점으로 반사되고, 펄스의 일부는 진행 방향 그대로 투과된다. 즉, 센싱 라인을 따라 어디에서든지 임피던스 차이가 있다면, 반사 펄스 및 투과 펄스가 생성되고 검출될 것이다.
일반적으로 파동(wave)이 진행할 때, 매질의 특성이 변하거나 중간에 방해물이 존재하면 파동 변형이 발생한다. 이때, 파동이 보유하고 있는 에너지 중 일부 에너지는 되돌아 가고, 일부 에너지는 진행 방향으로 투과하여 진행된다. 본 발명은 투과 펄스의 도착 시간을 검출하여, 터치에 따른 투과 펄스의 발생 위치를 검출한다.
예를 들면, 센싱 라인을 따른 정전용량의 증가(예를 들면, 손가락 터치)는 네거티브 반사 펄스가 센싱 라인의 시작점으로 되돌아가도록 할 수 있으며, 일부 펄스는 투과 펄스가 되어 센싱 라인의 끝점으로 진행되도록 할 수 있다. 상기 투과 펄스가 끝점으로 도달하는데 걸리는 시간은, 임피던스 차이가 일어나는 지점까지의 거리를 결정하기 위해 사용된다.
입력 장치가 터치된 지점(T)에서는 비터치시 센싱 라인(100)을 통과하는 펄스의 임피던스 보다 큰 임피던스가 형성된다. 이로 인해, 터치 지점을 투과한 투과 펄스는 터치 지점을 투과하지 않고 진행된 진행 펄스와 다른 임피던스 크기를 갖는다. 이러한 상기 투과 펄스를 디지털 변환하고, 시간 영역(Time Domain)에서 분석하여, 임계범위(Threshold)보다 낮거나 높은 값에 대응하는 데이터를 추출할 수 있다. 이후, 추출된 투과 펄스의 데이터에 대응하는 주소를 근거로 터치 좌표인 x, y (2D)좌표를 인식할 수 있다. 즉, 투과 펄스가 센싱 라인(100)의 타단(100b)에 도달하는 시간을 근거로, 시간 영역(time domain)에서 분석하여 터치 지점까지의 센싱 라인(100)의 길이 및 터치 위치를 인식할 수 있다.
상기 센싱 라인(100)은 펄스가 발생하여 인가되는 일단(100a) 및 상기 펄스가 상기 센싱 라인(100)를 따라 전송되어 종착하는 타단(100b)을 포함하는 하나의 라인으로 형성될 수 있다. 상기 센싱 라인(100)의 일단(100a) 및 타단(100b)은 회로부에 연결될 수 있다.
상기 회로부는 상기 센싱 라인(100)의 구동 및 센싱이 이루어지도록 한다. 예를 들면, 상기 회로부는 펄스 발생기(50)와 TDT 측정부(60)를 포함할 수 있다. 상기 펄스 발생기(50)와 TDT 측정부(60)는 각각 상기 센싱 라인(100)의 일단(100a) 및 타단(100b)에 연결된다.
상기 센싱 라인(100)의 일단(100a)에는 펄스 발생기(50)가 연결될 수 있다. 상기 펄스 발생기(50)는 상기 센싱 라인(100)으로 복수의 펄스를 인가하는 장치이다. 이때, 펄스들 각각의 폭은 동일할 수 있으며, 상기 펄스들 각각의 간격은 서로 다를 수 있다.
상기 센싱 라인(100)의 타단(100b)에는 TDT 측정부(60)가 연결될 수 있다. 상기 TDT 측정부(60)는 상기 펄스 발생기(50)를 통해 상기 센싱 라인(100)의 일단(100a)으로 인가되고, 상기 센싱 라인(100)을 진행하고, 상기 센싱 라인(100)의 타단(100b)으로 종착하는 펄스를 수신한다. 상기 TDT 측정부(60)는 터치 지점을 투과한 투과 펄스와 터치 지점을 투과하지 않고 진행한 진행 펄스를 구분할 수 있다. 자세하게는, 상기 TDT 측정부(60)는 아날로그 타입의 투과 펄스를 디지털 데이터로 변환하고, 상기 디지털 변환된 데이터에서 임계범위보다 낮거나 높은 값에 대응하는 투과 펄스 데이터를 추출하고, 이에 대응되는 주소를 근거로 터치 좌표를 인식하는 장치이다.
이러한 TDT 측정법은 터치 위치 인식뿐만 아니라 터치 제스처 또한 인식할 수 있다. 즉, 상기 드로잉(drawing)과 같은 터치 제스처를 인식할 수 있다. 또한, 반복적인 터치 동작을 인식할 수 있다. 따라서, 차별화된 사용자 인터페이스를 제공할 수 있고, 사용자 경험을 확대할 수 있다.
이러한 TDT 측정법을 통해 터치 팁(tip)의 직경을 줄일 수 있다. 예를 들면, 기존의 정전용량 방식에 비해 터치 팁의 직경을 0.5 내지 0.8로 줄일 수 있다. 따라서, 섬세한 터치 인식이 가능하다. 또한, 기존의 정전용량 방식에 비해 터치 센싱 속도를 향상할 수 있다. 즉, 터치 센싱 속도가 수 ㎲(마이크로세컨드)로 빨라지도록 할 수 있다.
종래 정전용량 방식은 서로 다른 두 방향으로 배치된 전극과 연결되는 배선이 필요하였다. 즉, 배선 형성 영역인 베젤이 반드시 필요하였으며, 이러한 베젤을 줄이는 기술적 과제가 논의되었다. 실시예에 따른 터치 윈도우는 센싱 라인의 일단 및 타단에만 회로부가 형성됨으로 인해, 베젤을 축소 또는 생략할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 따른 터치 윈도우를 설명한다. 도 4는 다른 실시예에 따른 터치 윈도우의 평면도이다. 다른 실시예에 따른 터치 윈도우에 대한 설명에 앞서 설명한 실시예에 따른 터치 윈도우에 대한 설명과 동일 유사한 부분에 대한 설명은 생략할 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 터치 윈도우는 기판(10)을 포함한다. 상기 기판(10)은 사용자의 터치 명령 입력이 가능한 유효영역(AA)을 포함한다. 상기 유효영역(AA) 상에는 센싱 라인(200)이 형성된다. 하나의 유효영역(AA)에는 하나의 센싱 라인(200)이 형성될 수 있다. 또한, 도면상에는 하나의 유효영역(AA)과 하나의 센싱 라인(200)만 도시하였으나, 상기 기판(10)은 다수의 유효영역(AA)을 포함하고, 다수의 센싱 라인(200)을 포함할 수 있다.
상기 센싱 라인(200)은 펄스가 발생하여 인가되는 일단(200a) 및 상기 펄스가 상기 센싱 라인(200)를 따라 전송되어 종착하는 타단(200b)을 포함하는 하나의 라인으로 형성될 수 있다. 상기 센싱 라인(200)의 일단(200a) 및 타단(200b)은 각각 펄스 발생기(50) 및 TDT 측정부(60)와 연결될 수 있다.
상기 펄스 발생기(50)는 상기 센싱 라인(100)으로 복수의 펄스를 인가하는 장치이다. 또한, 상기 TDT 측정부(60)는 상기 센싱 라인(100)을 통해 진행하고, 투과하는 펄스를 수신한다.
상기 유효영역(AA)은 다수의 단위셀(unit cell, UC)로 구분될 수 있다. 상기 다수의 단위셀(UC)은 각각 동일한 패턴(이하, 단위 패턴)을 포함할 수 있다. 상기 단위셀(UC)은 원 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 삼각형 또는 사각형으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 다수의 단위셀(UC)은 적어도 서로 다른 두 방향으로 반복적으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 단위셀(UC)이 사각형인 경우, 상기 하나의 단위셀(UC)은 다른 단위셀(UC)과 제 1 방향에서 접하도록 형성되는 것과 동시에, 또 다른 단위셀(UC)과 제 2 방향에서 접하도록 형성된다. 상기 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 수직한 방향일 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기 단위셀(UC)이 삼각형인 경우, 상기 하나의 단위셀(UC)은 제 1 방향 내지 제 3 방향으로 각각 다른 단위셀(UC)과 접하도록 형성될 수 있다. 이때, 제 1 방향, 제 2 방향 및 제 3 방향은 서로 120°를 이루는 방향일 수 있다.
상기 기판(10)의 유효영역(AA) 상에는 센싱 라인(200)이 배치된다. 상기 센싱 라인(200)은 상기 유효영역(AA)의 전면에 채워지도록 배치될 수 있다. 상기 센싱 라인(200)은 제 1 센싱패턴(201)과 제 2 센싱패턴(202)으로 구성된다. 상기 제 1 센싱패턴(201)은 하나의 단위셀(UC)에 형성된 단위 패턴이고, 상기 제 2 센싱패턴(202)은 하나의 단위셀(UC)에 형성된 단위 패턴을 다른 단위셀(UC)에 형성된 단위 패턴과 연결하는 연결 패턴이다.
자세하게는, 상기 유효영역(AA)에 배치되는 다수의 단위셀(UC)에서, 하나의 단위셀(UC)에는 하나의 단위 패턴이 형성된다. 상기 제 1 센싱패턴(201)은 상기 단위셀(UC)에 형성된 하나의 단위 패턴을 의미한다.
또한, 상기 제 2 센싱패턴(202)은 하나의 단위셀(UC)에 형성된 상기 제 1 센싱패턴(201)과 다른 단위셀(UC)에 형성된 상기 제 1 센싱패턴(201)을 연결하는 패턴이다. 상기 제 2 센싱패턴(102)은 상기 단위셀(UC)에 형성된 제 1 센싱패턴(101)의 일단 및 타단에 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 센싱패턴(201) 및 제 2 센싱패턴(202)은 일체로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 센싱패턴(102)은 상기 단위셀(UC)의 제 1 방향으로 배치된 다른 단위셀(UC)의 제 1 센싱패턴(101)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 센싱패턴(102)은 단위셀(UC)의 제 2 방향으로 배치된 다른 단위셀(UC)의 제 1 센싱패턴(101)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 1 센싱패턴(101)의 일단과 연결된 제 2 센싱패턴(102)과, 상기 제 1 센싱패턴(101)의 타단과 연결된 제 2 센싱패턴(102)은 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 하나의 단위셀(UC)에는 서로 다른 두 방향으로 연장되는 제 2 센싱패턴(102)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 센싱패턴(201)은 다수개의 노드점을 포함할 수 있다. 상기 제 1 패턴(201)이 포함하는 노드점은 2개일 수 있다. 상기 제 1 센싱패턴(201)은 상기 노드점을 기준으로 서로 다른 방향으로 연장되는 패턴을 포함한다. 예를 들면, 상기 제 1 센싱패턴(201)은 u자형의 패턴을 포함할 수 있고, 하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장된 패턴과 제 2 방향으로 연장된 패턴을 포함할 수 있다.
이때, 하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장된 패턴의 길이와 제 2 방향으로 연장된 패턴의 길이의 비는 1:5 내지 5:1 일 수 있다. 바람직하게는, 하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장된 패턴의 길이와 제 2 방향으로 연장된 패턴의 길이의 비는 1:2 내지 2:1 일 수 있다. 더 바람직하게는, 하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장된 패턴의 길이와 제 2 방향으로 연장된 패턴의 길이는 실질적으로 동일할 수 있다.
하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장된 패턴의 길이와 제 2 방향으로 연장된 패턴의 길이 차이가 큰 경우, 터치 없이도 펄스가 일단(200a)에서 타단(200b)으로 진행할수록 센싱 라인(200)의 임피던스가 급격히 감소할 수 있다. 이때, 센싱 라인(200)의 길이가 길어질 경우, 타단(200b)으로 도달하는 펄스의 데이터를 추출할 수 없고, 투과 펄스 및 터치가 인식되지 않는 문제점이 있을 수 있다.
상기 센싱 라인(200)은 단위 패턴인 제 1 센싱패턴(201)이 적어도 서로 다른 두 방향으로 반복적으로 배치되도록 하면서, 유효영역(AA)의 전면을 채울 수 있다. 이로 인해, 일 방향으로만 반복적으로 배치하는 경우보다 하나의 노드점을 기준으로 제 1 방향으로 연장되는 패턴의 길이와 제 2 방향으로 연장되는 패턴의 길이 차이를 줄일 수 있다. 또한, 센싱 라인(200)에서 임피던스의 급격한 감소를 방지하며, 임피던스의 노이즈를 감소시키고, 터치 감도를 향상 시킬 수 있다.
즉, 상기 센싱 라인(200)은 단위 패턴 내에서 상기 제 1 방향으로 연장된 패턴의 길이와 상기 제 2 방향으로 연장된 패턴의 길이의 차이가 줄어듦에 따라, 상기 센싱 라인(200)의 일단(200a) 및 타단(200b)의 임피던스 차이를 감소시킬 수 있다. 또한, 센싱 라인(200)의 일단(200a) 및 타단(200b)의 임피던스 차이를 감소되며, 대면적의 터치 윈도우에 적용할 수 있다.
자세하게는, 상기 센싱 라인(200)은 임의의 두 지점의 임피던스의 차이는 어느 한 지점의 임피던스의 40%이하 일 수 있다. 상기 임의의 두 지점의 거리는 1m 일 수 있다. 즉, 상기 센싱 라인(200)은 단위 길이 1m당 임피던스의 차이가 40% 이하일 수 있다.
바람직하게는, 상기 센싱 라인(200)의 단위 길이당 임피던스의 차이는 20% 이하일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 센싱 라인(200)의 단위 길이당 임피던스의 차이는 10% 이하일 수 있다. 단위 길이당 임피던스의 차이가 작을수록 대면적의 터치 윈도우에 적용할 수 있다. 단위 길이당 임피던스의 차이는 센싱 라인(200)의 하나의 노드점을 기준으로 일 방향으로 연장된 패턴의 길이와 다른 방향으로 연장된 패턴의 길이의 차이를 조절하여 제어할 수 있다.
도 5는 앞서 설명한 실시예들에 따른 터치 윈도우를 포함하는 디바이스를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 디바이스(1000)는 표시 패널 및 터치 윈도우를 포함한다. 상기 터치 윈도우는 앞서 설명한 실시예들에 따른 터치 윈도우와 동일하며, 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
상기 표시 패널은 액정표시패널과 상기 액정표시패널에 면광원을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 상기 액정표시패널과 백라이트 유닛은 세트 커버로 일체로 결합될 수 있다. 예를 들면, 세트 커버는 하부 커버, 서포트 메인 및 상부 커버를 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부 커버, 서포트 메인 및 하부 커버는 서로 조립되어 일체로 형성되고, 커버 부착 필름이 상부 커버 및 터치 패널과 접착하여 상기 터치 패널을 상기 상부 커버와 일체로 형성할 수 있다.
상기 액정표시패널은 적녹청(RGB) 컬러필터층들을 포함하는 상부기판과, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)와 화소전극을 포함하는 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 액정표시패널은 칼라필터 및 블랙매트릭스를 하부기판에 형성하는 COT(color filter on transistor)구조일 수 있다. 상기 하부기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 컬러필터층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 하부기판에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성한다. 이때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화하기 위해 블랙매트릭스를 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하도록 형성할 수도 있다.
상기 백라이트 유닛은 적(R), 녹(G) 및 청(B)색 발광 다이오드(LED) 또는 백색(W) 발광 다이오드(LED)들로 구성된 발광다이오드 패키지(이하, 발광패키지라 한다)과, 발광패키지에 전원을 공급하기 위해 다수개의 전원패턴들이 형성되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 발광패키지로부터 공급되는 광원을 면광원으로 변환시키는 도광판과, 상기 도광판 배면에 배치되어 광효율을 향상시키는 반사판과, 상기 도광판 전방(상측)에 배치되어 집광 및 확산 기능을 하는 광학시트를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 유기전계발광 표시패널일 수 있다. 유기전계발광 표시패널은 별도의 광원이 필요하지 않은 자발광 소자를 포함한다. 상기 유기전계발광 표시패널은 기판 상에 박막트랜지스터가 형성되고, 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 유기발광소자가 형성된다. 상기 유기발광소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기발광층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기발광소자 상에 인캡슐레이션을 위한 봉지 기판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 이에 한정되지 않으며, 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD, Electric Paper Display), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 구성하는 표시 패널일 수 있다.
유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역(AA)은 손가락 등의 터치에 의해 터치 신호를 감지하고, 상기 비유효 영역(UA)에는 명령 아이콘 패턴부 및 로고 등이 형성될 수 있다.
또한, 도면 상에는 이동식 단말기에 대해 도시되어 있으나, 앞서 설명한 터치 패널은 이동식 단말기 이외에도 터치 패널이 적용될 수 있는 자동차의 차량용 터치, 네비게이션, 노트북 및 가전제품 등 다양한 전자 제품에 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 자동차 네비게이션 등의 PND(Personal Navigation Display)뿐만 아니라, 계기판(dashboard) 등에 적용되어 CID(Center Information Display)도 구현할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유효영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 유효영역 상에 배치되고, 시간 영역(time domain) 측정방식으로 센싱하는 센싱 라인;
    상기 센싱 라인의 일단과 연결되는 펄스 발생기; 및
    상기 센싱 라인의 타단과 연결되는 TDT(time domain transmission) 측정부를 포함하고,
    상기 유효영역은 다수의 단위셀을 포함하고,
    상기 다수의 단위셀은 서로 다른 두 방향으로 연장되도록 반복적으로 배치되고,
    하나의 단위셀에는 제 1 센싱 패턴 및 제 2 센싱패턴이 배치되고,
    상기 제 1 센싱 패턴은 하나의 단위셀에 형성되는 하나의 단위 패턴이고,
    상기 제 2 센싱 패턴은 하나의 단위셀 내에 형성된 단위 패턴을 다른 단위셀에 형성된 단위 패턴과 연결하는 연결 패턴이고,
    상기 제 1 센싱 패턴과 상기 제 2 센싱 패턴은 일체로 형성되고,
    상기 제 1 센싱 패턴은 복수의 노드점을 포함하고,
    상기 제 1 센싱 패턴은 상기 노드점을 기준으로 제 1 방향 및 제 2 방향으로 연장되는 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 연장되는 패턴의 길이의 비는 1:2 내지 2:1인 터치 윈도우.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 라인의 일단으로 펄스가 인가되고,
    상기 펄스는 상기 센싱 라인의 타단으로 진행되고,
    터치 지점에서 투과되는 투과 펄스를 상기 센싱 라인의 타단에서 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 윈도우.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 TDT 측정부는 터치 지점을 투과한 투과 펄스가 도달하는 시간을 측정하여 터치 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 터치 윈도우.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 연장되는 패턴의 길이는 동일한 터치 윈도우.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 센싱패턴은 상기 제 1 센싱패턴의 일단 및 타단에 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 윈도우.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 센싱패턴의 일단과 연결된 제 2 센싱패턴과, 상기 제 1 센싱패턴의 타단과 연결된 제 2 센싱패턴은 서로 다른 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 터치 윈도우.
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