KR102275619B1

KR102275619B1 - 정전용량 방식의 터치 스크린 센서, 터치 스크린 패널 및 영상표시장치

Info

Publication number: KR102275619B1
Application number: KR1020140119393A
Authority: KR
Inventors: 김태일; 예재헌
Original assignee: 미래나노텍(주)
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2021-07-09
Also published as: CN105579942A; CN105579942B; JP6408010B2; US9910550B2; KR20150029507A; KR20150029591A; JP2016530649A; US20160224181A1

Abstract

본 발명의 일 태양에 따른 터치 스크린 패널은, 터치 입력의 한 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제1 센서전극들을 포함하는 제1 센서층; 및 상기 제1 센서층의 상부 또는 하부에 적층되며, 상기 터치 입력의 다른 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제2 센서전극들을 포함하는 제2 센서층을 포함하며, 상기 제1 센서전극들 각각은 제1 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제1 감지 영역들 및 제1 감지 영역들 간을 연결하는 제1 연결 영역들로 이루어지고, 상기 제2 센서전극들 각각은 제2 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제2 감지 영역들 및 제2 감지 영역들 간을 연결하는 제2 연결 영역들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

정전용량 방식의 터치 스크린 센서, 터치 스크린 패널 및 영상표시장치{Touch screen sensor, Touch screen panel of electrostatic capacitive type and image display device}

본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식의 터치 스크린 센서, 터치 스크린 패널 및 상기 터치 스크린 패널을 포함하는 영상표시장치에 관한 것이다.

터치 입력 장치는 디스플레이 화면상에서 사용자의 접촉 위치를 감지하고 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 받아들여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입출력 수단으로서, 손가락이나 터치펜 등의 물체가 스크린에 접촉될 때 이를 입력신호로 인식하는 장치이다. 터치 입력 장치는 근래 휴대폰(mobile phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기에 많이 장착되고 있으며, 그밖에도 네비게이션, 넷북, 노트북, DID(Digital Information Device), 터치입력 지원 운영체제를 사용하는 테스크탑 컴퓨터, IPTV(Internet Protocol TV), 최첨단 전투기, 탱크, 장갑차 등 전 산업분야에 걸쳐 이용되고 있다.

이와 같은 터치 입력 장치는 터치를 감지하는 방법에 따라 저항막 방식(Resistive type), 정전용량 방식(Capacitive type), 전자기 유도 방식(Electro-Magnetic type) 등으로 구분된다. 이 중에서 대표적인 두 가지 방법은 저항막 방식과 정전용량 방식이다.

저항막 방식은 투명전극이 코팅된 두 장의 기판으로 구성되며, 손가락이나 펜을 통해 압력을 주면 그 부위의 기판이 서로 달라붙으며 위치를 인지하는 방식이다.

정전용량 방식은 인체에서 발생하는 정전기를 감지하는 원리를 이용하는 방식으로서, 내구성이 강하고 투과성이 좋으며 반응시간이 빠른 것이 특징이다. 다만 가격이 비싸고 장갑을 낀 채로는 조작할 수 없는 단점이 있다. 전형적으로, 종래 방식에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극을 패터닝하여 감지 및 동작 센서를 형성하는데, 가격이 비싸고 ITO 물질의 높은 비저항성으로 인해 터치 감도가 좋지 않고 대면적화에 어려움이 있다.

이를 해결하고자 최근에 ITO 대비 낮은 저항의 전도성 재료로 전극 패턴을 형성하여 터치 감도 향상 및 대면적화에 유리한 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널이 제안된 바 있다. 그런데 이러한 방식에서는 전극 패턴과 화소 패턴 간의, 또는 적층된 전극 패턴 간의 광학적 간섭에 의한 모아레 현상이 발생하며, 전극 패턴의 불투명성으로 인하여 터치 스크린의 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식의 터치 스크린 패널에 있어서 투과율이 향상되고 모아레 현상이 저감되며 패턴 시인성이 극소화된 터치 스크린 센서, 터치 스크린 패널 및 이를 포함하는 영상표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 터치 스크린 패널은, 터치 입력의 한 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제1 센서전극들을 포함하는 제1 센서층; 및 상기 제1 센서층의 상부 또는 하부에 적층되며, 상기 터치 입력의 다른 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제2 센서전극들을 포함하는 제2 센서층을 포함하며, 상기 제1 센서전극들 각각은 제1 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제1 감지 영역들 및 제1 감지 영역들 간을 연결하는 제1 연결 영역들로 이루어지고, 상기 제2 센서전극들 각각은 제2 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제2 감지 영역들 및 제2 감지 영역들 간을 연결하는 제2 연결 영역들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 또는 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 제1 또는 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 상이한 형태의 패턴일 수 있다.

상기 제1 감지 영역들과 상기 제2 감지 영역들은 중첩되지 않을 수 있다.

상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들은 적어도 일부 중첩될 수 있다.

상기 제1 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 동일한 형태의 패턴일 수 있다.

상기 제1 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 동일한 형태의 패턴이고, 상기 제1 및 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 상이한 형태의 패턴이며, 상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들은 적어도 일부 중첩되고, 상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들이 중첩된 영역의 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 동일한 형태의 패턴일 수 있다.

상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 격자 패턴으로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 직선 패턴으로 이루어질 수 있다.

상기 직선 패턴을 이루는 직선의 방향은 상기 격자 패턴을 이루는 직선의 일 방향과 일치할 수 있다.

상기 제1 감지 영역들의 격자 패턴과 상기 제2 감지 영역들의 격자 패턴은 중첩되지 않을 수 있다.

상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴의 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴과 상기 제1 또는 제2 연결 영역들의 전극 패턴의 직선 패턴은 서로 평행하거나, 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴의 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴이 연장되어 상기 제1 또는 제2 연결 영역의 전극 패턴의 직선 패턴으로 형성될 수 있다.

상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴은 적어도 일부 중첩될 수 있다.

서로 중첩되는 상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴은 서로 다른 방향의 직선으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴이 중첩됨으로 인하여 격자 패턴이 형성될 수 있다.

상기 형성되는 격자 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 격자 패턴과 동일한 형태의 격자 패턴일 수 있다.

상기 직선 패턴은 직선의 수가 복수로 구비될 수 있다.

상기 직선 패턴을 이루는 직선들의 수는 3 내지 5개일 수 있다.

상기 제1 감지 영역의 면적과 상기 제1 연결 영역의 면적 또는 상기 제2 감지 영역의 면적과 상기 제2 연결 영역의 면적 내 선 밀도 유의차는 4:1 내지 5:1로 형성될 수 있다.

상기 제1 센서층 내 패턴의 면적 또는 선 밀도는 상기 제2 센서층 내 패턴의 면적 또는 선 밀도보다 높게 형성될 수 있다.

상기 제1 센서층과 상기 제2 센서층이 교차하는 상기 제1 연결 영역과 상기 제2 연결 영역 내 패턴 각각의 선 두께는 상기 제1 감지 영역과 상기 제2 감지 영역 내 패턴의 선 두께보다 얇게 형성될 수 있다.

상기 제1 센서 전극이 형성된 상기 제1 센서층의 하부에 상기 제2 센서 전극이 형성된 상기 제2 센서층이 합지되되, 상기 제1 센서층에 형성된 상기 제1 센서 전극과 상기 제2 센서층에 형성된 상기 제2 센서 전극은 서로 마주보도록 합지될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 영상표시장치는, 패턴화된 복수의 화소들을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치되고, 터치 입력의 한 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제1 센서전극들을 포함하는 제1 센서층 및 상기 제1 센서층의 상부 또는 하부에 적층되며 상기 터치 입력의 다른 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제2 센서전극들을 포함하는 제2 센서층으로 이루어지는 터치 스크린 패널을 포함하고, 상기 제1 센서전극들 각각은 제1 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제1 감지 영역들 및 제1 감지 영역들 간을 연결하는 제1 연결 영역들로 이루어지고, 상기 제2 센서전극들 각각은 제2 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제2 감지 영역들 및 제2 감지 영역들 간을 연결하는 제2 연결 영역들로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 직선들로 이루어진 격자 패턴으로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 직선들로 이루어진 직선 패턴으로 이루어지며, 상기 격자 패턴을 이루는 직선들의 방향 또는 상기 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 상기 화소들의 패턴의 방향에 대하여 소정 각도 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들은 적어도 일부 중첩되고, 상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들이 중첩된 영역의 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 동일한 형태의 패턴일 수 있다.

상기 격자 패턴을 이루는 직선들의 일 방향과 상기 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 서로 평행할 수 있다.

상기 소정 각도는 30° 내지 60°일 수 있다.

상기 화소들의 패턴의 방향은 가로 및 세로 방향일 수 있다.

상기 격자 패턴에서 서로 교차하는 두 직선이 이루는 각은 60° 내지 120°일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 터치 스크린 패널 내 기 설정된 개수의 제1 전극 패턴마다 제1 신호 라인으로 연결되어, 상기 제1 전극 패턴으로부터 터치 신호를 입력 받아 디지털 신호를 변환하는 센싱 IC; 상기 터치 스크린 패널 내 기 설정된 개수의 제2 전극 패턴마다 제1 신호 라인으로 연결되어, 상기 제2 전극 패턴으로부터 터치 신호를 입력 받아 디지털 신호로 변환하는 구동 IC; 및 상기 센싱 IC 및 상기 구동 IC로부터 변환된 상기 디지털 신호를 전송하는 제2 신호 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 터치 스크린 패널 내 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴으로부터 감지된 터치 신호를 전송하는 신호 라인; 및 상기 신호 라인과 기 설정된 간격으로 나란히 접지를 위해 배치되는 접지 라인을 더 포함하고, 상기 접지 라인은 상기 신호 라인이 위치하지 않는 공간에서 상기 신호 라인보다 두꺼운 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 터치 스크린 센서는, 터치 입력의 한 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 센서전극들을 구비하는 센서층을 포함하고, 상기 센서전극들 각각은 일 방향을 따라 지그재그로 배열되는 감지 영역들 및 감지 영역들 간을 연결하는 연결 영역들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 연결 영역들의 전극 패턴은 상이한 형태의 패턴일 수 있다.

상기 감지 영역들의 전극 패턴은 격자 패턴으로 이루어지고, 상기 연결 영역들의 전극 패턴은 직선 패턴으로 이루어질 수 있다.

상기 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴과 상기 연결 영역들의 전극 패턴의 직선 패턴은 서로 평행하거나, 상기 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴이 연장되어 상기 연결 영역들의 전극 패턴의 직선 패턴으로 형성될 수 있다.

상기 직선 패턴은 직선의 수가 복수로 구비될 수 있다.

상기 센서전극들 중 서로 이웃하는 두 센서전극들은 서로 대칭을 이룰 수 있다.

서로 대칭을 이루는 상기 두 센서전극들에서, 한 센서전극의 어느 하나의 감지 영역과 다른 센서전극의 어느 하나의 감지 영역은 상호 근접하게 배치되어 한 쌍을 이룰 수 있다.

상기 한 쌍을 이루는 두 감지영역들은 8각형의 모양으로 형성될 수 있다.

상기 한 쌍을 이루는 두 감지영역들은 서로 절연되어 있을 수 있다.

상기 감지 영역의 면적과 상기 연결 영역의 면적 내 선 밀도 유의차는 4:1 내지 5:1로 형성될 수 있다.

상기 센서층을 이루는 상기 연결 영역들 내 패턴의 선 두께는 상기 감지 영역들 내 패턴의 선 두께보다 얇게 형성될 수 있다.

상기된 본 발명에 의하면, 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식의 터치 스크린 센서, 터치 스크린 패널 또는 이를 포함하는 영상표시장치에 있어서 투과율이 향상되고 모아레 현상이 제거되며, 패턴 시인성이 극소화된 효과가 있다.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 이해를 돕기 위한, 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 기존 구성의 일 예를 나타낸다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 구성을 나타낸다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 보다 구체적인 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 구성을 나타낸다.
도 4a는 도 1a에 도시된 연결 영역(R2)을 확대한 확대도이고, 도 4b는 도 2a에 도시된 연결 영역(R4)를 확대한 확대도이며, 도 4c는 연결 영역(R2)과 연결 영역(R4)가 중첩된 부분의 확대도이다.
도 5a는 도 3a에 도시된 연결 영역(B1')을 확대한 확대도이고, 도 5b는 도 3b에 도시된 연결 영역(B2')을 확대한 확대도이며, 도 5c는 도 3c에서 연결 영역(B1')과 연결 영역(B2')가 중첩된 부분의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 패턴과 화소 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1c의 터치 스크린 패널에서 일부 영역을 확대한 확대도이다.
도 8은 도 3c의 터치 스크린 패널에서 일부 영역을 확대한 확대도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 일부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에서 감지 영역에 적용될 수 있는 패턴의 예들을 나타낸다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 단면을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 라인의 형태를 나타내는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 이해를 돕기 위한, 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 기존 구성의 일 예를 나타낸다. 도 1a는 터치 입력의 가로축 상의 위치를 감지하기 위한 제1 센서층(10a)을, 도 1b는 터치 입력의 세로축 상의 위치를 감지하기 위한 제2 센서층(10b)을, 도 1c는 제1 센서층(10a)의 상부 또는 하부에 제2 센서층(10b)이 적층된 모습을 나타낸다.

도 1a를 참조하면, 제1 센서층(10a)은 터치 입력의 가로축 상의 위치를 감지하기 위하여 세로 방향으로 형성되는 복수의 센서전극들(11)을 포함한다. 그리고 센서전극들(11) 각각은, 터치 스크린 패널의 표면에서의 물체(또는 사람)의 접촉을 감지하는 감지 영역들(R1)과, 감지 영역들(R1) 간을 연결하는 연결 영역들(R2)로 이루어진다.

센서전극들(11)은 감지 영역들(R1)과 연결 영역들(R2)에 걸쳐서 일정한 두 방향의 선들이 상호 교차되는 격자 패턴으로 이루어진다. 상기 격자 패턴은 전도성 재료로 이루어지며, 예컨대 제1 센서층(10a)에 패턴이 음각으로 형성되어, 형성된 패턴에 전도성 재료가 충진되어진 형태일 수 있다.

나아가, 제1 센서층(10a)은, 센서전극들(11)의 영역과 그 이외 영역 간의 명암 차이로 인한 시인성 열화를 방지하기 위하여, 센서전극들(11)과 전기적으로 절연되어 있으며 센서전극들(11)과 동일 또는 유사한 패턴으로 형성되지만 감지 역할을 하지 않는 더미전극들(12)을 더 포함한다. 센서전극들(11)의 패턴과 더미전극들(12)의 패턴은 연속성이 있는 것처럼 보이나, 실제로는 그 경계에서 패턴이 끊어져 있으므로 센서전극들(11)과 더미전극들(12)은 전기적으로 절연된다.

도 1b를 참조하면, 제2 센서층(10b)은 터치 입력의 세로축 상의 위치를 감지하기 위하여 가로 방향으로 형성되는 복수의 센서전극들(13)을 포함한다. 그리고 센서전극들(13) 각각은, 터치 스크린 패널의 표면에서의 물체의 접촉을 감지하는 감지 영역들(R3)과, 감지 영역들(R3) 간을 연결하는 연결 영역들(R4)로 이루어진다.

센서전극들(13) 역시 센서전극들(11)과 마찬가지로 감지 영역들(R3)과 연결 영역들(R4)에 걸쳐서 일정한 두 방향의 선들이 상호 교차되는 격자 패턴으로 이루어진다. 상기 격자 패턴은 전도성 재료로 이루어지며, 예컨대 제2 센서층(10b)에 패턴들이 음각으로 형성되어, 형성된 패턴에 전도성 재료가 충진되어진 형태일 수 있다.

나아가, 제2 센서층(10b)은, 센서전극들(13)과 전기적으로 절연되어 있으며 센서전극들(13)과 동일 또는 유사한 패턴으로 형성되지만, 감지 역할을 하지 않는 더미전극들(14)을 더 포함한다. 센서전극들(13)의 패턴과 더미전극들(14)의 패턴은 연속성이 있는 것처럼 보이나, 실제로는 그 경계에서 패턴이 끊어져 있으므로 센서전극들(13)과 더미전극들(14)은 전기적으로 절연된다.

다만 제1 센서층(10a)의 격자 패턴과 제2 센서층(10b)의 격자 패턴은, 모아레 현상을 저감하기 위하여, 그 각도가 틀어져 있다. 즉, 제1 센서층(10a)의 격자 패턴을 형성하는 선들의 방향과 제2 센서층(10b)의 격자 패턴을 형성하는 선들의 방향은 일치하지 않는다. 모아레 현상이란, 독립된 두 개의 주기적인 패턴들이 적층될 경우에 형성되는 자연적인 간섭 현상(interference phenomenon)을 의미한다. 모아레 현상은 물결 형태의 곡선(wave), 잔물결(ripple), 작은 다발(wisp) 등의 형태로 나타난다. 제1 센서층(10a)의 격자 패턴과 제2 센서층(10b)의 격자 패턴의 각도를 틂으로써, 두 격자 패턴의 각도가 일치하는 경우보다는 모아레 현상을 어느 정도 저감시킬 수 있다.

도 1c는 제1 센서층(10a)과 제2 센서층(10b)이 적층된 모습을 나타낸다. 도 1c를 참조하면, 제1 센서층(10a)과 제2 센서층(10b)이 적층되는 경우 두 격자 패턴의 각도가 틀어짐으로써 모아레 현상이 어느 정도 저감되지만, 유사한 격자 패턴이 적층된 형태인 이상 모아레 현상의 극복에는 한계가 있다.

게다가, 영상표시장치에서 터치 스크린 패널은 통상 패턴화된 화소들을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 패널 위에 적층되는데, 제1 센서층(10a)의 격자 패턴과 화소 패턴의 간섭으로 인한 모아레 현상과 제2 센서층(10b)의 격자 패턴과 화소 패턴의 간섭으로 인한 모아레 현상 등 화소 패턴과의 간섭으로 인한 모아레 현상이 유발된다.

또한, 제1 센서층(10a)의 더미전극들(12)과 제2 센서층(10b)의 더미전극들(14)로 인하여 도시된 바와 같이 터치 스크린 패널의 전 영역에 걸쳐서 제1 센서층(10a)의 격자 패턴과 제2 센서층(10b)의 격자 패턴이 중첩되기 때문에 투과율이 떨어지게 된다.

도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전도성 재료로 전극 패턴을 형성한 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 구성을 나타낸다. 도 2a는 터치 입력의 가로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제1 센서층(20a)을, 도 2b는 터치 입력의 세로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제2 센서층(20b)을, 도 2c는 제1 센서층(20a)의 상부 또는 하부에 제2 센서층(20b)이 적층된 모습을 나타낸다.

도 2a를 참조하면, 제1 센서층(20a)은 터치 입력의 가로축 상의 위치를 감지하기 위하여 세로 방향으로 형성되는 복수의 센서전극들(21, 22, 23, 24)을 포함한다. 하나의 센서전극(22)은, 터치 스크린 패널의 표면에서 물체(또는 사람)의 접촉을 감지하는 감지 영역들(S1)과, 감지 영역들(S1) 간을 연결하는 연결 영역들(B1)로 이루어진다.

본 실시예에서 감지 영역들(S1)은 세로 방향을 따라 지그재그로 배열되며, 연결 영역들(B1)은 이와 같이 지그재그로 배열된 감지 영역들(S1)을 연결한다. 따라서 연결 영역들(B1)이 형성하는 연결 방향 역시 지그재그로 교번하며 반복된다.

또한, 인접한 두 센서전극 사이에 가상의 선(세로)이 있다고 가정할 때 두 센서전극이 이 가상의 선을 중심으로 대칭을 이룬다. 예컨대, 센서전극(21)과 센서전극(22)이 대칭을 이루고, 센서전극(22)와 센서전극(23)이 대칭을 이룬다.

나아가, 서로 대칭을 이루는 두 센서전극들에서, 한 센서전극의 어느 하나의 감지 영역과 다른 센서전극의 어느 하나의 감지 영역은 상호 근접하게 배치되어 한 쌍을 이루고, 이렇게 한 쌍을 이루는 두 개의 감지영역은 8각형의 모양으로 형성된다. 예를 들어 도 2a를 참조하면, 센서전극(22)와 센서전극(23)에서, 센서전극(22)의 한 감지 영역(위쪽의 S1)과 그 오른편에 근접한 센서전극(23)의 감지 영역이 한 쌍을 이루고, 이 쌍을 이루는 두 개의 감지 영역은 도시된 바와 같이 8각형의 모양으로 형성된다. 다만 이렇게 한 쌍을 이루는 두 개의 감지영역은 서로 다른 센서전극 상에 있으므로 서로 절연되어 있다. 또한, 센서전극(21)과 센서전극(22)에서, 센서전극(22)의 한 감지 영역(아래쪽의 S1)과 그 왼편에 근접한 센서전극(21)의 감지 영역이 한 쌍을 이루고, 이 쌍을 이루는 두 개의 감지 영역 역시 도시된 바와 같이 8각형의 모양으로 형성된다.

감지 영역들(S1)과 연결 영역들(B1)은, 도시되지는 않았으나 소정의 전극 패턴으로 이루어진다. 소정의 전극 패턴은 전도성 재료로 이루어지며, 예컨대 제1 센서층(20a)에 소정 패턴이 음각으로 형성되어, 형성된 패턴에 전도성 재료가 충진되어진 형태일 수 있다.

도 2a에서는 편의상 센서전극들(21, 22, 23, 24) 각각의 외곽선이 도시되어 있는데, 외곽선은 패턴의 일부로서 또는 패턴과 별도로 존재할 수도 있으나, 도시된 외곽선은 실제로 존재하지 않고 패턴이 형성된 영역과 패턴이 형성되지 않은 영역의 경계일 수 있다.

또한, 도 2a를 참조하면, 센서전극들(21, 22, 23, 24)의 영역 이외의 영역에 예컨대 도 1a의 더미전극들(12)과 같은 전극 패턴은 존재하지 않는다.

도 2b를 참조하면, 제2 센서층(20b)은 터치 입력의 세로축 상의 위치를 감지하기 위하여 가로 방향으로 형성되는 복수의 센서전극들(25, 26, 27, 28)을 포함한다. 하나의 센서전극(26)은, 터치 스크린 패널의 표면에서 물체의 접촉을 감지하는 감지 영역들(S2)과, 감지 영역들(S2) 간을 연결하는 연결 영역들(B2)로 이루어진다.

본 실시예에서 감지 영역들(S2)은 가로 방향을 따라 지그재그로 배열되며, 연결 영역들(B2)은 이와 같이 지그재그로 배열된 감지 영역들(S2) 간을 연결한다. 따라서 연결 영역들(B2)이 형성하는 연결 방향 역시 지그재그로 교번하며 반복된다.

또한, 인접한 두 센서전극 사이에 가상의 선(가로)이 있다고 가정할 때, 두 센서전극이 이 가상의 선을 중심으로 대칭을 이룬다. 예컨대, 센서전극(25)와 센서전극(26)이 대칭을 이루고, 센서전극(26)과 센서전극(27)이 대칭을 이룬다.

나아가, 서로 대칭을 이루는 두 센서전극들에서, 한 센서전극의 어느 하나의 감지 영역과 다른 센서전극의 어느 하나의 감지 영역은 상호 근접하게 배치되어 한 쌍을 이루고, 이렇게 한 쌍을 이루는 두 개의 감지영역은 8각형의 모양으로 형성된다. 예를 들어 도 2b를 참조하면, 센서전극(25)와 센서전극(26)에서, 센서전극(26)의 한 감지 영역(왼쪽의 S2)과 그 위편에 근접한 센서전극(25)의 감지 영역이 한 쌍을 이루고, 이 쌍을 이루는 두 개의 감지 영역은 도시된 바와 같이 8각형의 모양으로 형성된다. 다만 이렇게 한 쌍을 이루는 두 개의 감지영역은 서로 다른 센서전극 상에 있으므로 서로 절연되어 있다. 또한, 센서전극(26)과 센서전극(27)에서, 센서전극(26)의 한 감지 영역(오른쪽의 S2)과 그 아래편에 근접한 센서전극(27)의 감지 영역이 한 쌍을 이루고, 이 쌍을 이루는 두 개의 감지 영역 역시 도시된 바와 같이 8각형의 모양으로 형성된다.

감지 영역들(S2)과 연결 영역들(B2)은, 도시되지는 않았으나 소정의 전극 패턴으로 이루어진다. 도 2b에서는 편의상 센서전극들(25, 26, 27, 28) 각각의 외곽선이 도시되어 있는데, 외곽선은 패턴의 일부로서 또는 패턴과 별도로 존재할 수도 있으나, 도시된 외곽선은 실제로 존재하지 않고 패턴이 형성된 영역과 패턴이 형성되지 않은 영역의 경계일 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 센서전극들(25, 26, 27, 28)의 영역 이외의 영역에 예컨대 도 1b의 더미전극들(14)과 같은 전극 패턴은 존재하지 않는다.

도 2c는 제1 센서층(20a)과 제2 센서층(20b)이 적층된 모습을 나타낸다. 도 2c를 참조하면, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때, 즉 터치 스크린 패널을 상방 또는 하방에서 볼 때 제1 센서층(20a)의 감지 영역(S1)과 제2 센서층(20b)의 감지 영역(S2)는 중첩되지 않는다. 즉, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때, 제1 센서층(20a)의 감지 영역(S1)은 제2 센서층(20b)의 센서전극 영역 이외의 영역에 놓이며, 제2 센서층(20b)의 감지 영역(S2)은 제1 센서층(20a)의 센서전극 영역 이외의 영역에 놓인다.

그러나, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때 제1 센서층(20a)의 연결 영역(B1)과 제2 센서층(20b)의 대응하는 연결 영역(B2)은 서로 중첩된다.

모아레 현상을 최소화하고 투과율을 높이기 위해서는, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때, 3차원적으로는 전극 패턴의 일부와 다른 일부가 별개의 층에 형성되더라도, 2차원적으로 전극 패턴이 하나의 층으로 보이는 것이 바람직하다.

따라서 위와 같이 제1 센서층(20a)의 감지 영역(S1)과 제2 센서층(20b)의 감지 영역(S2)이 중첩되지 않고 제1 센서층(20a)의 연결 영역(B1)과 제2 센서층(20b)의 대응하는 연결 영역(B2)이 서로 중첩될 때, 감지 영역(S1)과 감지 영역(S2)은 동일 또는 유사한 패턴으로 형성하고, 연결 영역(B1)과 연결 영역(B2)은 감지 영역(S1, S2)과는 다른 패턴으로서 서로 중첩될 경우 감지 영역(S1, S2)과 동일 또는 유사한 패턴을 띠도록 패턴을 형성하면, 2차원적으로 전극 패턴이 하나의 층으로 보이도록 할 수 있다.

예컨대, 감지 영역(S1, S2)의 전극 패턴이 특정 패턴인 경우, 그 특정 패턴의 일부를 연결 영역(B1)의 패턴으로 결정하고, 그 특정 패턴의 나머지 일부를 연결 영역(B2)의 패턴으로 결정한다면, 연결 영역(B1)과 연결 영역(B2)이 서로 중첩될 경우 감지 영역(S1, S2)과 동일 또는 유사한 패턴을 띠도록 할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서, 감지 영역(S1, S2)의 전극 패턴을 격자 패턴으로 형성하고, 그 격자 패턴을 이루는 일 방향의 직선 패턴을 연결 영역(B1)의 패턴으로 형성하고, 그 격자 패턴을 이루는 다른 방향의 직선 패턴을 연결 영역(B2)의 패턴으로 형성할 수 있다.

도 3a 내지 3c는 이러한 본 발명의 보다 구체적인 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널의 구성을 나타낸다. 도 3a는 터치 입력의 가로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제1 센서층(20a')을, 도 3b는 터치 입력의 세로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제2 센서층(20b')을, 도 3c는 제1 센서층(20a')의 상부 또는 하부에 제2 센서층(20b')이 적층된 모습을 나타낸다. 본 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 도 2a 내지 도 2c를 통하여 설명한 실시예의 특징들을 모두 포함하므로, 중복되는 설명은 생략하고 추가적인 특징들만 설명한다.

도 3a를 참조하면, 센서전극(22')에서, 감지 영역들(S1')의 전극 패턴은 격자 패턴으로 이루어지고, 감지 영역들(S1') 간을 연결하는 연결 영역들(B1')의 전극 패턴은 서로 평행한 복수의 직선들을 포함하는 직선 패턴으로 이루어진다.

격자 패턴은 일정한 두 방향의 선들이 상호 교차되는 형태의 패턴인 바, 연결 영역들(B1')의 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 격자 패턴을 이루는 직선의 일 방향과 일치하며, 또한 연결되는 두 감지 영역의 연결 방향과 일치한다. 따라서 도시된 바와 같이 연결 영역들(B1')의 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 지그재그로 교번하며 반복된다.

도 3b를 참조하면, 센서전극(26')에서, 감지 영역들(S2')의 전극 패턴은 감지 영역들(S1')과 동일 또는 유사한 격자 패턴으로 이루어지고, 감지 영역들(S2') 간을 연결하는 연결 영역들(B2')의 전극 패턴은 서로 평행한 복수의 직선들을 포함하는 직선 패턴으로 이루어진다.

도 3a와 마찬가지로, 연결 영역들(B2')의 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 격자 패턴을 이루는 직선의 일 방향과 일치하며, 또한 연결되는 두 감지 영역의 연결 방향과 일치한다. 따라서 도시된 바와 같이 연결 영역들(B2')의 직선 패턴을 이루는 직선들의 방향은 지그재그로 교번하며 반복된다.

도 3c는 제1 센서층(20a')과 제2 센서층(20b')이 적층된 모습을 나타낸다. 도 3c를 참조하면, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때 제1 센서층(20a')의 감지 영역들(S1')의 격자 패턴과 제2 센서층(20b')의 감지 영역들(S2')의 격자 패턴은 중첩되지 않는다. 그러나 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때 제1 센서층(20a')의 연결 영역(B1')과 제2 센서층(20b')의 대응하는 연결 영역(B2')은 서로 중첩되고, 중첩된 연결 영역(B1')과 연결 영역(B2')은 감지 영역들(S1', S2')과 동일 또는 유사한 형태의 격자 패턴을 형성한다. 즉, 연결 영역(B1')의 직선 패턴과 연결 영역(B2')의 직선 패턴은 서로 다른 방향의 직선들로 이루어지므로, 두 직선 패턴이 중첩되면 격자 패턴을 형성하게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때 제1 센서층(20a')의 감지 영역들(S1')과 제2 센서층(20b')의 감지 영역들(S2') 중 어떤 부분에서도 오직 한 층의 격자 패턴이 형성된다. 또한, 제1 센서층(20a')의 연결 영역(B1')과 제2 센서층(20b')의 연결 영역(B2')이 중첩된 부분은 감지 영역들(S1') 또는 감지 영역들(S2')의 격자 패턴과 연속성을 띠게 된다. 결국 터치 스크린 패널을 적층 방향에서 볼 때 전체적으로 단일하고 연속적인 격자 패턴이 형성된 것으로 보여지고, 감지 영역들(S1', S2')과 연결 영역들(B1', B2')의 명암 차이가 발생하지 않으므로 투과율과 시인성이 향상된다. 또한 제1 센서층(20a')의 패턴과 제2 센서층(20b')의 패턴 간의 간섭이 거의 없기 때문에 모아레 현상이 최소화될 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 센서층(20a')의 전극 패턴과 제2 센서층(20b')의 전극 패턴을 동일하게 할 수 있다. 예컨대 도 3a와 도 3b를 비교하여 보면, 도 3a의 패턴을 90도 회전하면 도 3b의 패턴과 일치한다. 따라서 합치 공차가 줄어들고 전극 패턴을 형성하기 위한 몰드를 하나로 사용하여 패턴 제작이 가능한 등 제작 공정상의 이점 또한 존재한다.

도 4a는 도 1a에 도시된 연결 영역(R2)을 확대한 확대도이고, 도 4b는 도 1b에 도시된 연결 영역(R4)를 확대한 확대도이며, 도 4c는 연결 영역(R2)과 연결 영역(R4)가 중첩된 부분의 확대도이다.

도 4a 또는 도 4b를 참조하면, 연결 영역(R2, R4)을 이루는 패턴 중 일부분이 탈락되거나 단선되면 감지 영역 간의 전기적 연결이 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. 예컨대, 도 4a 또는 도 4b에 표시된 라인에 탈락 또는 단선이 발생하는 경우 감지 영역 간의 전기적 연결은 끊어지게 된다. 혹은, 도 4a 또는 도 4b에 표시된 라인 중 각각 한 라인에 탈락 또는 단선이 발생하는 경우, 감지 영역들 간이 병렬이 아닌 직렬로 연결되어 전체 저항이 증가하게 된다.

또한, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 감지 영역과 연결 영역의 패턴 모양이 동일하게 형성된다. 이때, 연결 영역의 길이 방향과 연결 영역을 이루는 라인의 방향이 동일하지 않기 때문에, 연결 영역에서 실질적으로 신호를 전달하는 라인이 부분적으로 3개의 라인에서 2개의 라인으로 감소하게 되는데, 이와 같은 라인 개수가 감소하는 구간에서 탈선 또는 단선이 발생하면 위와 같이 신호 전달이 안 되거나 전체 저항이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 도 4c를 참조하면, 연결 영역(R2)의 격자 패턴과 연결 영역(R4)의 격자 패턴이 중첩됨으로 인하여, 연결 영역 부분에서의 패턴의 간섭으로 인한 모아레 현상의 발생과 투과율의 저하가 불가피하다.

도 5a는 도 3a에 도시된 연결 영역(B1')을 확대한 확대도이고, 도 5b는 도 3b에 도시된 연결 영역(B2')을 확대한 확대도이며, 도 5c는 도 3c에서 연결 영역(B1')과 연결 영역(B2')가 중첩된 부분의 확대도이다.

도 5a 또는 도 5b를 참조하면, 연결 영역(B1', B2')을 이루는 직선 패턴의 방향과 연결 영역(B1', B2')의 길이 방향이 동일하기 때문에 안정적으로 적어도 3개의 직선 패턴(라인)이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 센서층 내에서 연결 영역(B1', B2')이 차지하는 영역은 제한적(연결 영역이 차지하는 영역은 감지 능력을 위해 감지 영역이 차지하는 최소 면적에 의해 결정됨)인데, 이 제한적인 영역 내에서 신호의 간섭, 저항, 신호의 전달 안정성 등을 고려한 결과 3~5개의 직선 패턴이 보다 효과적이다. 만약, 연결 영역(B1', B2')을 이루는 직선 패턴 중 하나가 탈락되거나 단선되더라도, 모든 직선이 탈락되거나 단선되지 않는 한 감지 영역 간의 전기적 연결은 끊어지지 않는다. 예컨대, 도 5a에 표시된 라인에 탈락 또는 단선이 발생하더라도 감지 영역 간의 전기적 연결은 끊어지지 않는다. 즉, 감지 영역 간을 연결하는 연결 영역(B1', B2')이 적어도 3개의 직선들로 이루어지는 직선 패턴으로 형성되므로, 일부 직선에서 탈락 또는 단선이 발생하더라도 감지 영역 간의 전기적 연결은 끊어지지 않는다.

또한, 도 5c를 참조하면, 연결 영역(B1')의 직선 패턴과 연결 영역(B2')의 직선 패턴이 중첩되어 단일한 격자 패턴을 형성하므로, 모아레 현상이 저감되고 투과율 또한 향상됨을 알 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 터치 스크린 패널은 통상 패턴화된 화소들을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 패널 위에 적층되고, 화소 패턴은 가로 및 세로 방향으로 형성된다. 그리고 이러한 화소 패턴의 방향과 터치 스크린 패널의 패턴의 방향이 유사할수록 화소 패턴과의 간섭으로 인한 모아레 현상이 더욱 심각해질 수 있다.

그런데 본 발명의 실시예에 의하면, 터치 스크린 패널의 격자 패턴(제1 센서층의 패턴과 제2 센서층의 패턴이 적층되어 형성되는 격자 패턴)을 이루는 직선의 방향은 화소 패턴, 즉 화소 매트릭스와 일정 각만큼 틀어져(tilting) 있기 때문에 모아레 현상이 감소한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 패턴과 가로 및 세로 방향의 화소 패턴을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 격자 패턴(도시된 격자 패턴은, 제1 센서층 내 감지 영역의 격자 패턴이거나, 혹은 제2 센서층 내 감지 영역의 격자 패턴이거나, 혹은 제1 센서층의 연결 영역과 제2 센서층의 연결 영역이 중첩됨으로써 형성된 격자 패턴일 수 있음)의 일 직선의 방향(혹은, 직선 패턴을 이루는 직선의 방향)은 화소 매트릭스의 일 방향과 θ₁만큼 틀어져 있고, 격자 패턴의 내각(격자 패턴에서 서로 교차하는 두 직선이 이루는 각)은 θ₂이다. 여기서 θ₁은 예컨대 30°~60°일 수 있고, θ₂는 예컨대 60°~120°일 수 있다. 보다 바람직하게는, θ₁은 35°~55°, θ₂는 82°~98°일 수 있다. θ₁과 θ₂의 이러한 범위 내에서 모아레 현상은 더욱 방지될 수 있다.

도 7은 도 1c의 터치 스크린 패널에서 일부 영역을 확대한 확대도이다. 도시된 바와 같이, 감지 영역(R1, R3)의 격자 패턴과 더미 전극(14, 12)의 격자 패턴이 중첩되거나, 연결 영역(R2)과 연결 영역(R4)의 격자 패턴이 중첩됨으로 인하여, 투과율과 시인성이 저하된다.

도 8은 도 3c의 터치 스크린 패널에서 일부 영역을 확대한 확대도이다. 도시된 바와 같이, 더미 전극 없이 감지 영역(S1') 또는 감지 영역(S2') 중 어느 하나의 격자 패턴만이 존재하거나, 연결 영역(B1')과 연결 영역(B2')이 중첩되더라도 2차원적으로는 하나의 격자 패턴만이 존재하므로, 투과율과 시인성이 향상된다.

투과율 또는 시인성의 지표가 되는 개구율은 일정 기준 면적에서 선면적이 차지하지 않는 투과면적의 비율로 정의되는데, 도 8의 개구율은 도 7의 개구율보다 큰 값을 가진다. 예컨대, 도 7의 경우 개구율은 92%로 나타나고, 도 8의 경우 개구율은 98.3%로 나타난다.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 일부를 나타내는 도면이다.

도 9a를 참조하면, 세로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제1 센서층에 형성된 하나의 센서 전극의 일부를 나타내는데, 감지 영역과 연결 영역의 구조를 보여주고 있다.

이때, 센서 전극을 형성하는 패턴의 선폭이 0.01mm인 경우 감지 영역의 전체 면적 12.65mm²에서 패턴이 차지하는 면적(선면적)이 0.3555mm²로 형성되어 개구율은 97.18%로 나타난다.

그리고 일측의 연결 영역의 전체 면적 4.1mm²에서 패턴이 차지하는 면적이 0.07692mm²로 형성되어 개구율은 98.12%로 나타나고, 타측의 연결 영역의 전체 면적 4.03mm²에서 패턴이 차지하는 면적이 0.07692mm²로 형성되어 개구율은 98.12%로 나타난다.

이러한 감지 영역의 면적은 10~15mm²로 형성되고, 연결 영역의 면적은 2~5mm²로 형성될 수 있다. 따라서 감지 영역의 면적과 연결 영역의 면적 내에서 전극이 차지하는 비율은 4:1 내지 5:1로 형성되는 것이 바람직하다.

도 9b를 참조하면, 가로축 상의 위치를 감지하기 위한 터치 스크린 센서인 제2 센서층에 형성된 하나의 센서 전극의 일부를 나타내는데, 감지 영역과 연결 영역의 구조를 보여주고 있다.

이때, 센서 전극을 형성하는 패턴의 선폭이 0.01mm인 경우 감지 영역의 전체 면적 12.65mm²에서 패턴이 차지하는 면적이 0.3555mm²로 형성되어 개구율은 97.18%로 나타난다.

이러한 감지 영역의 면적은 10~15mm²로 형성되고, 연결 영역의 면적은 2~5mm²로 형성될 수 있다. 따라서 감지 영역의 면적과 연결 영역의 면적 내에서 전극이 차지하는 비율, 즉 선 밀도 유의차는 4:1 내지 5:1로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 도 9a 내지 도 9b와 같이 개구율을 97% 이상 유지하도록 설계하게 되면, 시인성 및 투과율이 향상될 뿐 아니라 터치 감도도 동시에 향상시킬 수 있다.

이러한 센서 전극을 형성하기 위한 바람직한 규격을 정리하면 다음의 [표 1]과 같다.

항목	규격
전극소재	0.000048~0.0000048(비저항 ε)
회로 형태	다양한 형태
격자 무늬	다양한 형태
격자 간격	평균 04~0.8mm
전극	선폭: 1~10㎛ 선두께: 1~10㎛
채널	넓이: 10~15mm²
브리지	넓이: 2~3mm²

여기서, 채널은 감지 영역을 나타내고 브리지는 연결 영역을 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 감지 영역 또는 연결 영역을 이루는 패턴의 전극 선폭은 예컨대 1~10μm 일 수 있고, 선들 간의 간격으로 정의되는 피치(pitch)는 예컨대 300~700μm 일 수 있다. 또한, 연결 영역의 길이(즉, 감지 영역 간의 이격 거리)는 예컨대 1.5~2mm 일 수 있고, 동일선상에서 감지 영역 간의 이격 거리(l)는 예컨대 3~9mm 일 수 있다. 또한 연결 영역의 직선 패턴을 이루는 직선의 개수는, 신호 전달 효율과 공정 결함을 고려하여 적절하게 결정될 수 있는데, 예컨대 3 내지 5개일 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에서 감지 영역에 적용될 수 있는 패턴의 예들을 나타낸다. 감지 영역에 적용될 수 있는 패턴은 도시된 바와 같이, 정사각 격자 패턴, 마름모 격자 패턴, 파도형 격자 패턴, 십자형 패턴, 테트리스 패턴(테트리스 도형들이 결합된 형태의 패턴) 중 하나일 수 있다. 감지 영역을 위한 패턴이 특정 패턴으로 결정되면, 연결 영역을 위한 패턴은 그 특정 패턴의 일부로 결정될 수 있다. 즉, 특정 패턴에 포함된 일부 패턴이 한 센서층의 연결 영역을 위한 패턴이 되고, 특정 패턴에 포함된 나머지 일부 패턴이 다른 센서층의 연결 영역을 위한 패턴이 되어, 두 패턴이 중첩되면 특정 패턴을 형성하도록 연결 영역을 위한 패턴이 결정될 수 있다. 예컨대 전술한 실시예들에서처럼, 감지 영역을 위한 패턴이 격자 패턴인 경우, 중첩될 연결 영역들을 위한 패턴은 서로 다른 방향의 직선 패턴들로 결정될 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 개구율을 97% 이상 유지하도록 센서 전극을 설계하여 시인성을 향상시킬 뿐 아니라 적절한 정전 용량을 확보할 수 있는데, 이러한 시인성 향상 또는 적절한 정전 용량 확보를 위한 다양한 방법들을 이하에서 설명한다.

도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 형태를 나타내는 도면이다.

도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 선 밀도 유의차를 이용하여 상판과 하판에 불규칙 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 제1 센서층과 제2 센서층 내 센서 전극을 형성하는 패턴 각각의 선 밀도가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예컨대, 도 11a의 제1 센서층 내 패턴의 선 밀도는 도 11b의 제2 센서층 내 패턴의 선 밀도보다 높게 형성된다.

예컨대, 일정한 면적에서 격자무늬 간격을 나타내는 그리드 피치(grid pitch)에 따라 제1 센서층 내 패턴의 선 밀도가 100%라고 가정하면, 제2 센서층 내 패턴의 선 밀도는 60 ~ 80%가 되도록 형성될 수 있다.

즉, 제1 센서층과 비교하여 제2 센서층 내에서 20 ~ 40%의 선 밀도가 제거 되는데, 제2 센서층 내에서 그리드 피치 값의 3배수를 적용하여 중첩되는 선이 제거된다.

또한, 상부의 제1 센서층에는 센서 전극과 더미 패턴(D)이 모두 형성되지만, 하부의 제2 센서층에는 더미 패턴이 형성되지 않고 센서 전극만이 형성될 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 상부에 위치하는 제1 센서층의 패턴 범위와 선 밀도를 하부에 위치하는 제2 센서층의 패턴 범위와 선 밀도보다 크게 형성할 수 있다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 선 밀도 유의차를 이용하여 시인성 문제를 해결하고, 선 밀도가 낮아져 터치스크린 패널과의 간섭을 최소화할 수 있으며 불규칙한 패턴 모양이 형성되어 시인성 향상을 극대화시킬 수 있을 뿐 아니라 합지 공차의 범위를 크게 넓혀 제품 수율 향상이 가능할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 전극의 단면을 나타내는 도면이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 제1 센서층과 제2 센서층이 교차하는 각 연결 영역의 패턴을 나타내는데, 교차하는 연결 영역에 해당하는 패턴의 선 두께를 얇게 형성할 수 있다.

즉, 제1 센서층 내 패턴의 방향과 제2 센서층 내 패턴의 방향은 90도의 직교 형태로 형성될 수 있는데, 서로 교차하는 제1 센서층과 제2 센서층 내 연결 영역에 위치하는 패턴의 선 두께는 감지 영역에 위치하는 패턴의 선 두께보다 얇게 형성하여 그 연결 영역에 위치하는 패턴에 형성되는 정전용량 감소시킬 수 있다.

예컨대, 감지 영역 내 패턴의 선 두께가 7㎛인 경우 연결 영역 내 패턴의 선 두께는 3~4㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

이처럼 본 발명은 교차하는 연결 영역에 해당하는 패턴의 선 두께를 얇게 형성함으로써, 교차하는 연결 영역 내 패턴에 형성되는 정전용량에 비해 서로 패턴이 겹치지 않는 영역 즉, 감지 영역에서 형성되는 프린징 정전용량(fringing capacitance)의 비중이 커지기 때문에 변화량 감소를 최소화시켜 변화율을 높일 수 있다.

이때, 제1 센서층 내 패턴의 선폭과 제2 센서층 내 패턴의 선폭은 동일하거나 적층(stack-up) 차이로 인한 시인성 열화 방지를 위해 ±2㎛ 이내의 공차를 줄 수 있다.

이렇게 패턴의 선폭 뿐 아니라 선 두께 또한 정전용량에 영향을 미치게 된다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린 센서의 구조를 나타내는 도면이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 스크린 센서는 상부 기판(110), 제1 전극층(120), 제2 전극층(130), 하부 기판(140) 등을 포함할 수 있다.

상부 기판(110) 상에 제1 전극층(120)이 형성되어 제1 센서층(10a)이 형성되고, 하부 기판(140) 상에 제2 전극층(130)이 형성되어 제2 센서층(10b)이 형성될 수 있다.

이렇게 형성된 제1 센서층(10a)과 제2 센서층(10b)이 합지되되, 제1 센서층(10a)에 형성된 제1 전극층(120)은 아래 방향을 바라보고 제2 센서층(10b)에 형성된 제2 전극층(130)은 위 방향을 바라보도록 합지될 수 있다. 즉, 제1 센서층(10a) 내 제1 전극층(120)과 제2 센서층(10b) 내 제2 전극층은 서로 마주보도록 합지될 수 있다.

이를 위해서 아래 방향을 바라보는 제1 전극층(120)의 패턴 및 구조는 위 방향을 바라보도록 형성되는 경우의 패턴 및 구조와 비교하여 반전 상태를 유지해야 한다.

이렇게 제1 전극층(120)과 제2 전극층(130)이 서로 마주보도록 합치함으로써, 제1 센서층과 제2 센서층에 형성된 패턴이 시인되는 현상을 최소화할 수 있다.

또한 상부 기판(110)에 형성된 전극과 하부 기판(140)에 형성된 전극 간 거리가 감소하게 되는데, 이러한 전극 간 거리는 정전용량에 영향을 미칠 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 표시 장치는 기재 또는 기판(100), 제1 전극 패턴(200), 제2 전극 패턴(210), 제1 신호 라인(300), 센싱 IC(400), 구동 IC(410), 제2 신호 라인(500), 및 MCU(Micro Controller Unit)(600) 등을 포함할 수 있다.

센싱 IC(400)는 제1 신호 라인(300)을 통해 기 설정된 개수의 제1 전극 패턴(200)에 연결되어 그 전극 패턴(200)에서 감지된 터치 신호를 입력 받을 수 있다.

구동 IC(410)는 제1 신호 라인(300)을 통해 기 설정된 개수의 제2 전극 패턴(210)에 연결되어 그 전극 패턴(210)에서 감지된 터치 신호를 입력 받을 수 있다.

이때, 제1 신호 라인(300)을 통해 전송되는 신호는 아날로그 신호이기 때문에 제1 신호 라인의 길이가 길어짐에 따라 발생하는 저항과 노이즈 간섭이 커지기 때문에 전극 패턴의 끝단에 최대한 가까이 센싱 IC와 구동 IC가 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.

즉, 제1 전극 패턴(200), 제2 전극 패턴(210) 각각과 센싱 IC(400), 구동 IC(410) 간에 연결되는 제1 신호 라인, 제2 신호 라인의 길이가 최대한 짧게 형성 된다.

센싱 IC(400)는 하나 이상의 제1 전극 패턴 단위로 연결되어 연결된 제1 전극 패턴으로부터 아날로그 신호를 입력 받고, 입력 받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 제2 신호 라인(500)을 통해 MCU(600)에 전송할 수 있다.

구동 IC(410)는 하나 이상의 제2 전극 패턴 단위로 연결되어 연결된 제2 전극 패턴으로부터 아날로그 신호를 입력 받고, 입력 받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 변환된 디지털 신호를 제2 신호 라인(500)을 통해 MCU(600)에 전송할 수 있다.

이때, 제2 신호 라인(500)를 통해 전송되는 신호는 디지털 신호일 수 있다.

여기서, 센싱 IC(400), 구동 IC(410), 제2 신호 라인(500)은 베젤부에 내장될 수 있다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 전극 패턴의 끝단에 최대한 가까이 센싱 IC와 구동 IC가 위치하도록 배치하기 때문에 패턴과 신호 라인의 저항값을 더 균일하게 사용할 수 있고, 신호 라인의 길이가 짧아짐에 따라 노이즈 간섭 및 저항이 줄어들 수 있으며, 중형 또는 대형 패널에서 노이즈 및 저항을 줄여 응답속도를 높이면 시스템에서 더 많은 알고리즘을 적용할 수 있는 타이밍 확보가 가능할 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 라인의 형태를 나타내는 도면이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 터치스크린 패널 내 접지 라인은 신호 라인과 동일한 선폭으로 형성되되, 기 설정된 특정 구간에서 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 기 설정된 특정 구간에서 접지 라인의 선폭은 신호 라인의 선폭보다 크게 형성될 수 있다.

예컨대, 신호 라인들과 접지 라인의 옆 부분에 기 설정된 크기의 공간(A)이 형성되기 때문에 이 공간(A)에서 접지 라인의 선폭을 두껍게 형성하게 된다.

이때, 접지 라인의 선폭은 다른 신호 라인들과 간섭이 생기지 않도록 설정된다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 신호 라인들이 배치되는 공간을 제외한 빈 공간을 접지 라인 또는 그라운드(ground)로 설계하기 때문에 에지 쇼트(edge-short)로 인한 기능 불량 과검출을 줄여 공정 수율을 향상시킬 수 있고 패널 튜닝(tunning) 및 에지 터치(edge-touch) 기능의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 예컨대, 본 발명의 실시예들에서 센서전극들의 패턴은 센서층에 음각으로 형성되어, 형성된 패턴에 전도성 재료가 충진되어진 형태로 설명하였으나, 센서전극들의 패턴은 센서층에 양각으로 형성될 수도 있다.

본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

터치 입력의 한 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제1 센서전극들을 포함하는 제1 센서층; 및
상기 제1 센서층의 상부 또는 하부에 적층되며, 상기 터치 입력의 다른 축 상의 위치를 감지하기 위한 복수의 제2 센서전극들을 포함하는 제2 센서층을 포함하며,
상기 제1 센서전극들 각각은 제1 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제1 감지 영역들 및 제1 감지 영역들 간을 연결하는 제1 연결 영역들로 이루어지고,
상기 제2 센서전극들 각각은 제2 방향을 따라 지그재그로 배열되는 제2 감지 영역들 및 제2 감지 영역들 간을 연결하는 제2 연결 영역들로 이루어지며,
상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들은 적어도 일부 중첩되고,
상기 제1 감지 영역들과 상기 제2 감지 영역들은 중첩되지 않으며,
상기 복수의 제1 센서전극들 중 서로 이웃하는 두 센서전극들은 서로 대칭을 이루고, 상기 복수의 제2 센서전극들 중 서로 이웃하는 두 센서전극들은 서로 대칭을 이루며,
상기 지그재그로 배열된 제1 감지 영역들의 전극 패턴은 이웃하는 제1 감지 영역들의 전극 패턴과 마주보도록 배치되고, 상기 지그재그로 배열된 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 이웃하는 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제1 항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 제1 또는 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 상이한 형태의 패턴인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 감지 영역들의 전극 패턴과 상기 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 동일한 형태의 패턴이고,
상기 제1 및 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 상이한 형태의 패턴이며,
상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들은 적어도 일부 중첩되고,
상기 제1 연결 영역들과 상기 제2 연결 영역들이 중첩된 영역의 패턴은 상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴과 동일한 형태의 패턴인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴은 격자 패턴으로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 연결 영역들의 전극 패턴은 직선 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제7 항에 있어서,
상기 직선 패턴을 이루는 직선의 방향은 상기 격자 패턴을 이루는 직선의 일 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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제7 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴의 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴과 상기 제1 또는 제2 연결 영역들의 전극 패턴의 직선 패턴은 서로 평행하거나,
상기 제1 및 제2 감지 영역들의 전극 패턴의 격자 패턴을 이루는 적어도 하나의 직선 패턴이 연장되어 상기 제1 또는 제2 연결 영역의 전극 패턴의 직선 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제7 항에 있어서,
상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴은 적어도 일부 중첩되고,
서로 중첩되는 상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴은 서로 다른 방향의 직선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
삭제
제11 항에 있어서,
상기 제1 연결 영역들의 직선 패턴과 상기 제2 연결 영역들의 직선 패턴이 중첩됨으로 인하여 격자 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
삭제
제7 항에 있어서,
상기 직선 패턴은 직선의 수가 복수로 구비되고,
상기 직선 패턴을 이루는 직선들의 수는 3 내지 5개인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 감지 영역의 면적과 상기 제1 연결 영역의 면적 또는 상기 제2 감지 영역의 면적과 상기 제2 연결 영역의 면적 내 선 밀도 유의차는 4:1 내지 5:1로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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제1 항에 있어서,
서로 대칭을 이루는 상기 두 센서전극들에서, 한 센서전극의 어느 하나의 감지 영역과 다른 센서전극의 어느 하나의 감지 영역은 상호 근접하게 배치되어 한 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제37 항에 있어서,
상기 한 쌍을 이루는 두 감지영역들은 8각형의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
제37 항에 있어서,
상기 한 쌍을 이루는 두 감지영역들 간 전극 패턴은 동일방향 동일 패턴의 연속선상에서 서로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
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