KR102408422B1 - 정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서가 개시된다. 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 구동 전극 센서는 기판; 및 상기 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되되, 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들을 포함한다.

Description

정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서{TOUCH SCREEN PANEL OF ELECTROSTATIC CAPACITIVE TYPE AND DRIVING ELECTRODE SENSOR INCLUDED IN THE SAME}

본 발명은 정전용량 방식의 터치스크린 패널에 관한 것으로서, 특히, 정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서에 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, 그 밖에도 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 빨라 널리 사용되고 있다.

정전용량 방식의 터치 스크린은 사용자가 접촉할 수 있는 투명한 재질의 보호판 아래에 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 패널이 적층되어 구성된다. 터치 패널은 구동 전극(driving electrode)과 감지 전극(sensing electrode)으로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 구동 전극의 길이에 따른 센싱 감도를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 구동 전극들은 기판의 상부에 한 방향으로 나란히 배열된 구조로 형성되며, 각 구동 전극들은 배선 전극에 연결된다.

그러나 이렇게 구동 전극이 한 방향으로 나란히 배열되는 구조로 인해 구동 전극이 형성하는 각 채널의 처음 시작 부분과 끝 부분의 센싱 감도가 달라지게 되고, 감지 전극과 구동 전극이 겹치는 부분이 하나로 구성되기 때문에 그 센싱 감도 차이를 구분하기 어려워 채널 피치(pitch)가 넓어짐에 따라 선형 특성이 약해지게 된다.

공개특허공보 제10-2011-0055168호, 2011.05.25. 공개

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구동 전극을 다수개의 서브 구동 전극으로 분할하되 그 분할된 2개의 서브 구동 전극의 일측이 연결되어 형성되도록 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서를 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 터치스크린 패널의 구동 전극 센서는 기판; 및 상기 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되되, 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 구동 전극은 2개의 서브 구동 전극들로 분할되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 다수개의 서브 구동 전극들은 길이와 폭 중 적어도 하나가 동일한 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 구동 전극들 각각을 형성하는 상기 다수개의 서브 구동 전극들 중 어느 하나에 배선 전극이 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 정전용량 방식의 터치스크린 패널은 제1 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 다수의 감지 전극들; 및 상기 제1 기판의 하부에 형성되는 제2 기판 상에 제2 축 방향으로 나란히 배치되되, 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향은 상호 교차하는 방향인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 구동 전극은 2개의 서브 구동 전극들로 분할되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 다수개의 서브 구동 전극들은 길이와 폭 중 적어도 하나가 동일한 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 구동 전극들 각각을 형성하는 상기 다수개의 서브 구동 전극들 중 어느 하나에 배선 전극이 연결되는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 구동 전극을 다수개의 서브 구동 전극으로 분할하되 그 분할된 2개의 서브 구동 전극의 일측이 연결되어 형성되도록 함으로써, 구동 전극의 전 구간에서 균일한 센싱 감도를 가질 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 구동 전극의 전 구간에서 균일한 센싱 감도를 갖는 것이 가능하기 때문에 스타일러스 펜 등을 통한 미세 터치가 가능할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 구동 전극을 다수 개의 서브 구동 전극으로 분할하여 하나의 채널로 사용하기 때문에 동일 채널에서의 커패시턴스가 높아져 센싱 감도가 향상될 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 각 채널에서의 저항이 낮아 대형화가 가능할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 감지 전극과 구동 전극이 겹치는 부분이 두 개로 구성되어 그 감도 차이의 구분이 가능하기 때문에 우수한 선형 특성의 구현이 가능할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 구동 전극의 길이에 따른 센싱 감도를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극이 형성된 터치스크린 패널을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극의 길이에 따른 센싱 감도를 보여주는 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치스크린 패널 및 이의 구동 전극 센서를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

특히, 본 발명에서는 구동 전극을 종래와 같이 한 방향으로 나란히 배치되도록 형성하지 않고 다수개의 서브 구동 전극으로 분할하되 그 분할된 다수개의 서브 구동 전극의 일측이 연결되어 형성되도록 하는 새로운 구동 전극 구조를 제안한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극이 형성된 터치스크린 패널을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치스크린 패널은 보호판(100), 감지 전극이 형성되는 제1 센서부(200), 구동 전극이 형성되는 제2 센서부(300)를 포함할 수 있다.

보호판(100)은 감지 전극을 보호하기 위해 감지 전극이 형성되는 제1 센서부(200)의 상부에 형성될 수 있다.

제1 센서부(200)는 제1 기판과 제1 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 다수의 감지 전극들(sensing electrodes)을 포함할 수 있다. 이러한 감지 전극들은 일정한 방향의 패턴으로 연결되는 구조로서, 상호 교차하는 격자 형상의 그리드들로 형성될 수 있다.

여기서, 감지 전극은 사용자의 터치 신호를 감지하기 위해 구비되는 전극으로 본 발명에서는 전도성 재료로 형성되며 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 및 전도성 고분자 등 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

제2 센서부(300)는 제1 기판의 하부에 형성되는 제2 기판과 제2 기판의 상부에 제2 축 방향으로 나란히 배치되는 다수의 구동 전극들(driving electrodes)을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 제2 센서부(300)는 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들을 포함할 수 있다. 이러한 다수의 구동 전극들은 일정한 방향의 패턴으로 연결되는 구조로서, 상호 교차하는 격자 형상의 그리들로 형성될 수 있다.

이렇게 분할된 다수의 서브 구동 전극들이 그 일측이 서로 연결되는 'ㄷ'자 형태로 형성되어 하나의 채널에 다수의 라인 즉, 다수의 서브 구동 전극들이 지나가도록 구성된다.

여기서, 구동 전극은 사용자의 터치 신호를 감지하기 위해 구비되는 전극으로 본 발명에서는 전도성 재료로 형성되며 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 및 전도성 고분자 등 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이러한 감지 전극이 형성되는 제1 기판과 구동 전극이 형성되는 제2 기판을 포함하는 기판은 투명 필름, 유리 기판, 플라스틱 기판 등 소재의 제한 없이 사용될 수 있다. 특히, 기판은 투명 필름으로 형성될 수 있는데, 투명 필름은 PET(Polyethylene Terephthalate), PI(Polymide), 아크릴(Acryl), PEN(Polyethylene Naphthalate), 또는 글라스(glass) 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다.

이때, 제1 축 방향과 제2 축 방향은 상호 교차하는 방향을 나타낼 수 있는데, 예컨대, 제1 축 방향은 x축 방향을 나타내고 제2 축 방향은 y축 방향을 나타내거나 반대로 제1 축 방향은 y축 방향을 나타내고 제2 축 방향은 x축 방향을 나타낼 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 전극들(310)은 제1 축 방향으로 나란히 배치되는데, 각각 다수의 서브 구동 전극들(310a, 310b)로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성될 수 있다.

예컨대, 상기 구동 전극은 2개의 서브 구동 전극들로 분할되는 것이 바람직하다.

이때, 구동 전극을 구성하는 다수의 서브 구동 전극들은 일정 거리 D만큼 이격되어 나란히 배치될 수 있다. 또한 다수의 서브 구동 전극들은 길이 L와 폭 W 중 적어도 하나가 동일할 수 있는데, 길이와 폭이 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구동 전극들 각각은 하나의 채널 TX1, TX2, …, TXn을 구성하되, 하나의 채널에 두 개의 라인 즉, 두 개의 서브 구동 전극들이 지나가기 때문에 종래 기술에 비해 동일 채널에서의 커패시턴스가 높게 형성되어 센싱 감도가 우수해진다.

또한 구동 전극들은 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 구성되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들 중 어느 하나의 서브 구동 전극에 배선 전극(320)이 연결될 수 있다.

예컨대, 2개의 서브 구동 전극들(310a, 310b) 중 서브 구동 전극(310a)에 배선 전극이 연결될 수 있다. 다른 구동 전극들에서도 동일한 위치의 서브 구동 전극에 배선 전극이 연결된다.

여기서 배선 전극(320)은 감지된 터치 신호를 외부 구동회로(미도시)로 전송하는 역할을 한다. 이러한 배선 전극(320)은 기재에 음각 영역을 형성하고 그 형성된 음각 영역에 전도성 재료를 충진하여 전기적 신호의 전송이 가능하도록 형성된다.

또한 배선 전극(320)은 구동 전극과 전기적으로 연결되는 접촉부, 접촉부와 본딩부를 연결하는 신호라인, 외부 구동회로(미도시)로 구동 전극에서 감지된 터치 신호를 전송하기 위한 본딩부로 구분될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전극의 패턴 형상을 나타내는 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 전극들(311)은 제1 축 방향으로 나란히 배치되는데, 각각 3개의 서브 구동 전극들(311a, 311b, 311c)로 분할되어 그 분할된 3개의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성될 수도 있다.

이때, 구동 전극을 구성하는 3개의 서브 구동 전극들은 일정 거리만큼 이격되어 나란히 배치될 수 있는데, 길이와 폭이 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 3개의 서브 구동 전극들(311a, 311b, 311c) 중 서브 구동 전극(311a)에 배선 전극이 연결될 수 있다. 다른 구동 전극들에서도 동일한 위치의 서브 구동 전극에 배선 전극이 연결된다.

물론 본 발명에서는 2개 또는 3개의 서브 구동 전극들로 분할하는 경우를 그 일예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 길이와 폭도 다르게 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전극의 길이에 따른 센싱 감도를 보여주는 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 구동 전극들은 종래의 한 방향으로 배열된 패턴이 아닌 'ㄷ'자 형태의 패턴으로 구성됨으로써, 전 구간에서 유사한 센싱 감도를 가지게 됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 보호판
200: 제1 센서부
300: 제2 센서부
310: 구동 전극
320: 배선 전극

Claims (9)

1. 기판; 및
   상기 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되되, 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들;
   을 포함하며,
   상기 구동 전극들 각각을 형성하는 상기 다수개의 서브 구동 전극들 중 어느 하나에 배선 전극이 연결되는 터치스크린 패널의 구동 전극 센서.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 구동 전극은,
   2개의 서브 구동 전극들로 분할되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널의 구동 전극 센서.
3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1 항에 있어서,
   상기 다수개의 서브 구동 전극들은,
   길이와 폭 중 적어도 하나가 동일한 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널의 구동 전극 센서.
4. 삭제
5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1 기판의 상부에 제1 축 방향으로 나란히 배치되는 다수의 감지 전극들; 및
   상기 제1 기판의 하부에 형성되는 제2 기판 상에 제2 축 방향으로 나란히 배치되되, 각각 다수의 서브 구동 전극들로 분할되어 그 분할된 다수의 서브 구동 전극들의 일측이 서로 연결되도록 형성된 다수의 구동 전극들;
   을 포함하며,
   상기 구동 전극들 각각을 형성하는 상기 다수개의 서브 구동 전극들 중 어느 하나에 배선 전극이 연결되는 정전용량 방식의 터치스크린 패널.
6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제5 항에 있어서,
   상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향은 상호 교차하는 방향인 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널.
7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제5 항에 있어서,
   상기 구동 전극은,
   2개의 서브 구동 전극들로 분할되는 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널.
8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제5 항에 있어서,
   상기 다수개의 서브 구동 전극들은,
   길이와 폭 중 적어도 하나가 동일한 것을 특징으로 하는 정전용량 방식의 터치스크린 패널.
9. 삭제

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