KR102433518B1 - 터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널 - Google Patents

터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널 Download PDF

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Abstract

서로 다른 크기의 터치 감지용 패드 사이에 형성된 더미 영역에 안테나 패턴을 형성하여 터치 스크린 패널의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지 및 안테나 기능을 수행하도록 한 터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널을 제시한다. 제시된 터치 스크린 센서는 복수의 터치 감지용 패드로 구성된 회로 패턴이 베이스 기재에 형성되고, 복수의 터치 감지용 패드 중 적어도 하나는 다른 터치 감지용 패드보다 작은 면적으로 형성된 더미 패드이고, 더미 패드와 터치 감지용 패드 사이의 더미 영역에 안테나 패턴이 형성된다.

Description

터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널{TOUCH SCREEN SENSOR AND TOUCH SCREEN PANEL HAVING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이가 내장된 전자기기에 실장되어 터치를 감지하는 터치 스크린 패턴용 터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
최근에는 홈 네트워크(home network) 기술이 통신, 전자업계에서 부상하면서, 그에 따른 다양한 전자기기들이 출시되고 있다. 홈 네트워크는 가정이나 빌딩과 같은 특정 도메인 단위 내에 위치한 전자기기들이 네트워크로 연결되고, 이 전자기기들 간에 네트워크를 구성한다.
이러한 전자기기에는 사용자 편이성을 향상시키기 위해 터치 스크린 패널이 실장될 수 있는데, 일반적으로 터치 스크린 패널은 투명 필름의 일면에 전극 재료를 코팅하여 형성된 투명 전극을 가지는 터치 센서를 커버 유리(Cover Glass)에 합착하여 제작되고 있다.
최근 출시되는 전자 기기는 금속 재질로 형성된 하우징이 적용됨에 따라 전자기기에 내장된 안테나의 성능 구현이 어려운 문제점이 있다. 즉, 전자기기의 하우징이 금속 재질로 형성되는 경우 하우징에 안테나와 반대 방향으로 전류가 흘러 안테나의 신호를 상쇄시키는 차폐 역할을 수행하기 때문에, 방사 필드의 형성을 차단하여 안테나 성능을 구현할 수 없기 때문이다.
이에, 전자 기기 업계에서는 금속 재질의 하우징이 적용되어도 성능 구현이 가능한 안테나가 요구되고 있다.
한국공개특허 제10-2016-0094575호(명칭: 터치 스크린 장치)
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 서로 다른 크기의 터치 감지용 패드 사이에 형성된 더미 영역에 안테나 패턴을 형성하여 터치 스크린 패널의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지 및 안테나 기능을 수행하도록 한 터치 스크린 센서 및 이를 구비한 터치 스크린 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 센서는 투명한 베이스 기재의 일면에 복수의 터치 감지용 패드를 갖는 회로 패턴을 형성하고, 복수의 터치 감지용 전극들 중 적어도 하나를 다른 터치 감지용 전극들 중 적어도 하나보다 작게 형성하여 더미 공간을 형성하고, 더미 공간에 안테나 패턴을 형성한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 화면을 출력하는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널의 일면에 배치된 커버레이 기재 및 디스플레이 패널 및 커버레이 기재 사이에 개재된 터치 스크린 센서를 포함하고, 터치 스크린 센서는 투명 재질의 베이스 기재에 형성된 복수의 터치 감지용 패드 및 이중 하나인 더미 패드 사이의 이격 공간(즉, 더미 영역)에 안테나 패턴이 형성된다.
본 발명에 의한 터치 스크린 센서는 서로 다른 크기의 터치 감지용 패드 사이에 형성된 더미 영역에 안테나 패턴을 형성함으로써, 터치 스크린 패널의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지 및 안테나 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 스크린 센서는 터치 감지용 패드들 사이의 더미 영역에 안테나 패턴을 형성함으로써, 터치 감지용 패드들에 의해 안테나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 스크린 센서는 베이스 기재의 상면(즉, 전자기기에 실장시 외부로 노출되는 방향의 일면)에 안테나 패턴을 형성함으로써, 실장 공간을 최소화하면서 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 스크린 센서는 메시 구조의 금속 또는 투명 재질로 안테나 패턴을 형성함으로써, 안테나 형성에 따른 터치 스크린의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지와 함께 특정 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 터치 스크린 센서는 터치 감지용 패드 사이에 형성된 더미 영역에 안테나 패턴 및 더미 패턴을 형성함으로써, 더미 패턴에 의해 명암비 저하 및 시인성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 터치 스크린 센서를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 센서를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 센서를 구비한 터치 스크린 패널을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 셀프 커페시턴스(Self Capacitance, 이하, 셀프 캡) 방식의 터치 스크린 센서는 베이스 기재(10)에 복수의 터치 감지용 패드(20)가 행렬 배치된다.
셀프 캡 방식의 터치 스크린 센서는 터치 감지용 패드가 행렬 배치됨에 따라 안테나를 형성할 수 있는 공간이 존재하지 않거나, 매우 좁아 안테나 형성시 요구되는 안테나 성능을 구현하기 어렵다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 센서는 복수의 터치 감지용 패드 중 적어도 하나의 면적을 다른 터치 감지용 패드의 면적(또는 평균 면적)보다 좁게 형성하여 더미 영역을 형성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 센서는 형성된 더미 영역에 안테나를 형성하여 터치 스크린 패널의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지 및 안테나 기능을 수행한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 센서(100)는 베이스 기재(110), 회로 패턴(120), 안테나 패턴(130), 패드 연결 패턴(140) 및 안테나 연결 패턴(150)을 포함한다.
베이스 기재(110)는 터치 스크린에 대한 사용자 시인성을 제공해야 하므로 투명 재질로 구성된다. 즉, 베이스 기재(110)는 투명 PI(Polyimide) 필름, PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PSS(Poly styrene sulfonate) 필름 중 하나일 수도 있고, 이외의 엔지니어링 플라스틱 등 투명재질의 필름을 사용할 수 있다.
베이스 기재(110)는 강화유리일 수도 있고, 필름 기재의 표면에 경도를 증대시키는 강화코팅층을 형성한 강화코팅 필름일 수도 있다.
필름 기재는 투명 PI 필름일 수 있고, PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PSS(Poly styrene sulfonate) 필름 중 하나일 수도 있고, 이외에도 합성수지 재질의 필름으로 강화코팅이 가능한 어떠한 것으로도 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
강화코팅층은 실리콘(Si) 또는 세라믹(Ceramic)을 포함한 레진으로 코팅 형성되거나, 진공증착을 통한 코팅층일 수도 있는 것을 일 예로 한다. 강화코팅층은 이외에도 필름기재의 일면의 경도를 증대시켜 스크래치와 크랙에 대한 내구성을 증대시키는 어떠한 코팅층으로도 변형 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
강화코팅층은 0.3mm 이하의 두께를 가져 플렉시블 가능하도록 하여 플렉시블 터치 스크린 패널에 적용 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
베이스 기재(110)는 터치 스크린 패널에서 디스플레이 패널(200)의 화면을 커버하여 보호하는 터치스크린 패널 커버 기재일 수 있다. 이때, 터치 스크린 패널 커버 기재는 상기한 강화유리 또는 강화코팅 필름인 것이 바람직하다.
베이스 기재(110)는 터치 스크린 패널 커버 기재로 터치스크린 패널 커버 기재의 일면에 터치 감지용 회로 패턴(120)을 일체로 형성하여 터치 스크린 패널의 두께를 슬림화하고, 터치 스크린 패널의 무게를 경량화한다.
이때, 터치 스크린 패널 커버 기재의 상면은 터치 스크린 패널에서 외부 방향의 일면이고, 하면은 디스플레이 패널(200) 방향의 타면이다. 즉, 터치 스크린 패널 커버 기재의 상면(즉, 베이스 기재(110)의 상면)은 터치 스크린 패널의 외부 방향으로 노출된다.
회로 패턴(120)은 터치 감지를 위한 회로 패턴으로, 베이스 기재(110)의 상면에 형성된다. 이때, 회로 패턴(120)은 베이스 기재(110) 상면의 패턴 영역(162)에 행렬 배치된 복수의 터치 감지용 패드(122)를 포함한다. 회로 패턴(120)은 패턴 영역(162) 내에서 5행 9열의 행렬로 배치된 45개의 터치 감지용 패드(122)를 포함하는 것을 일례로 한다.
터치 감지용 패드(122)는 소정 면적을 갖는 판상으로 형성된다. 터치 감지용 패드(122)는 사람의 손가락 또는 전도성 재질이 접촉됨에 따라 자체 캐패시턴스(Capacitance) 성분이 변화하는 셀프 캡 방식의 전극인 것을 일례로 한다.
터치 감지용 패드(122)는 시인성을 높이기 위해 투명 전극으로 구성된다. 이를 위해, 터치 감지용 패드(122)는 소정 선폭을 갖는 메시 구조의 금속 전극(즉, 메시 금속 전극)으로 구성되거나, 투명 재질인 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 구성될 수 있다.
회로 패턴(120)은 안테나 패턴(130)이 형성되는 더미 영역(164)을 확보하기 위해 상대적으로 작은 면적을 갖는 더미 패드(124)를 포함한다.
더미 패드(124)는 터치 감지용 패드(122)와 동일한 재질로 형성된다. 더미 패드(124)는 터치 감지용 패드(122)와 동일한 동작(즉, 셀프 캡 방식의 터치 감지)을 수행한다.
더미 패드(124)는 터치 감지용 패드(122)보다 작은 면적으로 형성된다. 더미 패드(124)는 다른 터치 감지용 패드(122)보다 작은 면적을 갖는 터치 감지용 패드(122)를 의미한다. 즉, 회로 패턴(120)에 포함된 복수의 터치 감지용 패드(122)들 중 적어도 하나는 다른 터치 감지용 패드(122)들에 비해 좁은 면적을 갖도록 형성되어 더미 패드(124)를 구성한다.
더미 패드(124)의 면적은 다른 터치 감지용 패드(122)의 면적보다 작게 형성된다. 더미 패드(124)의 면적은 다른 터치 감지용 패드(122)들의 평균 면적보다 작게 형성될 수도 있다. 더미 패드(124)의 면적은 인접한 터치 감지용 패드(122)들의 면적보다 작게 형성될 수도 있다. 더미 패드(124)의 면적은 인접한 터치 감지용 패드(122)들의 평균 면적보다 작게 형성될 수도 있다. 더미 패드(124)는 인접한 터치 감지용 패드(122)들과 이격되어 더미 영역(164)을 형성한다.
일례로, 도 4를 참조하면, 회로 패턴(120)은 패턴 영역(162) 최하단부의 양측 단부에 배치된 터치 감지용 패드(122)들의 면적을 다른 터치 감지용 패드(122)들보다 좁은 면적으로 형성하여 더미 패드(124)를 구성한다.
더미 패드(124)는 패턴 영역(162)의 외각 라인을 따라 배치된다. 더미 패드(124)는 인접한 터치 감지용 패드(122)들과 소정 간격 이격 되어 안테나 패턴(130)이 형성되는 더미 영역(164)을 형성한다.
안테나 패턴(130)은 베이스 기재(110)의 상면에 형성되어 회로 패턴(120)과 동일면에 배치된다. 안테나 패턴(130)은 베이스 기재(110) 상면의 패턴 영역(162) 내에 형성된다. 안테나 패턴(130)은 패턴 영역(162)의 더미 영역(164)에 형성된다. 안테나 패턴(130)은 더미 패드(124)와 터치 감지용 패드(122)들 사이에 형성된 더미 영역(164)에 형성된다.
안테나 패턴(130)은 더미 영역(164)에 형성되어 모노폴 타입의 안테나로 형성된다. 안테나 패턴(130)은 더미 영역(164)에 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 안테나 패턴(130)은 더미 영역(164)의 형상에 따라 적어도 하나의 굴곡부가 형성될 수도 있다.
안테나 패턴(130)은 전자기기에서 사용하는 통신 방식에 따라 복수로 구성될 수 있다. 복수의 안테나 패턴(130)은 공진 주파수 대역에 따라 길이(또는 면적)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
안테나 패턴(130)은 시인성을 높이기 위해 투명 전극으로 구성된다. 이를 위해, 안테나 패턴(130)은 미세 선폭을 갖는 메시 구조의 금속(즉, 메시 금속 전극)으로 구성되거나, 투명 재질인 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 구성될 수 있다.
이처럼, 터치 스크린 센서(100)는 터치 감지용 패드(122) 및 더미 패드(124) 사이의 더미 영역(164)에 안테나 패턴(130)을 형성함으로써, 실장 공간을 최소화하면서 안테나 성능을 최대화할 수 있다.
또한, 터치 스크린 센서(100)는 메시 구조의 금속 또는 투명 재질로 안테나 패턴(130)을 형성함으로써, 안테나 형성에 따른 터치 스크린의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지와 함께 특정 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다.
패드 연결 패턴(140)은 베이스 기재(110)의 상면에 형성된다. 패드 연결 패턴(140)은 회로 패턴(120)이 형성된 패턴 영역(162)의 외주에 배치된다. 패드 연결 패턴(140)은 회로 패턴(120)을 외부 회로와 연결한다. 이를 위해, 패드 연결 패턴(140)은 터치 감지용 패드(122) 및 더미 패드(124)에 일대 일로 연결되는 복수의 트레이스 전극으로 구성될 수 있다.
안테나 연결 패턴(150)은 베이스 기재(110)의 상면에 형성된다, 안테나 연결 패턴(150)은 패턴 영역(162)의 외주에 배치된다. 안테나 연결 패턴(150)은 안테나 패턴(130)을 외부 회로와 연결한다.
한편, 도 5를 참조하면, 터치 스크린 센서(100)는 더미 영역(164)에 배치되는 더미 패턴(170)을 더 포함할 수 있다.
즉, 터치 스크린 센서(100)는 안테나 패턴(130) 형성을 위한 더미 영역(164)에서 명암비가 저하될 수 있다. 터치 스크린 센서(100)는 더미 영역(164)에서 명암비가 저하되면 시인성이 저하된다.
이에, 터치 스크린 센서(100)는 더미 영역(164)의 명암비 저하를 방지하기 위해 더미 영역(164)에 배치되는 더미 패턴(170)을 더 포함한다.
더미 패턴(170)은 베이스 기재(110)의 상면에 배치된다. 더미 패턴(170)은 더미 패드(124)와 터치 감지용 패드(122) 사이에 형성된 더미 영역(164)에 배치된다. 더미 패턴(170)은 더미 영역(164) 중 안테나 패턴(130)이 형성되지 않은 영역에만 형성된다.
더미 패턴(170)은 미세 선폭을 갖는 메시 구조의 금속으로 구성되거나, 투명 재질인 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 더미 패턴(170)은 회로 패턴(120) 및 안테나 패턴(130) 등과 전기적으로 연결되지 않은 전극으로 구성된다.
이를 통해, 터치 스크린 센서(100)는 더미 영역(164) 형성에 의한 명암비 저하를 방지하여 시인성 저하를 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널(200), 디스플레이 패널(200)의 일면에 배치된 커버레이 기재(300), 디스플레이 패널(200)과 커버레이 기재(300) 사이에 개재되어 커버레이 기재(300)상의 터치를 감지하는 터치 스크린 센서(100))를 포함한다.
커버레이 기재(300)는 투명 재질로 형성된다. 즉 커버레이 기재(300)는 터치 스크린에 대한 사용자 시인성을 제공해야 하므로 투명 재질로 구성된다. 이때, 커버레이 기재(300)는 강화유리이거나, 필름기재의 표면에 경도를 증대시키는 강화코팅층을 형성한 강화코팅 필름인 것을 일 예로 한다.
한편, 디스플레이 패널(200)과 터치 스크린 센서(100)) 사이에는 제1 투명 접착층(420)이 개재되어 디스플레이 패널(200)의 상면과 터치 스크린 센서(100))의 하면을 부착시킨다. 터치 스크린 센서(100)) 및 커버레이 기재(300) 사이에는 제2 투명 접착층(440)이 개재되어 터치 스크린 센서(100))의 상면과 커버레이 기재(300)의 하면을 부착시킨다. 이때, 제1 투명 접착층(420) 및 제2 투명 접착층(440)은 OCA(OCA Optically Clear Adhesive) 필름인 것을 일 예로 한다.
터치 스크린 센서(100))는 커버레이 기재(300) 방향의 일면에 복수의 터치 감지용 패드(122) 및 더미 패드(124)로 구성된 회로 패턴(120) 및 안테나 패턴(130)이 배치된다.
이때, 터치 스크린 패널은 커버레이 기재(300) 방향에 배치된 터치 감지용 패드(122) 및 더미 패드(124) 사이의 이격 공간인 더미 영역(164)에 안테나 패턴(130)이 배치되어, 터치 스크린 패널의 시인성 저하를 방지하면서 터치 감지 및 안테나 기능을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 터치 스크린 센서 110: 베이스 기재
120: 회로 패턴 122: 터치 감지용 패드
124: 더미 패드 130: 안테나 패턴
140: 패드 연결 패턴 150: 안테나 연결 패턴
162: 패턴 영역 164: 더미 영역
170: 더미 패턴 200: 디스플레이 패널
300: 커버레이 기재 420: 제1 투명 접착층
440: 제2 투명 접착층

Claims (12)

  1. 투명한 베이스 기재; 및
    복수의 터치 감지용 패드를 갖고, 상기 베이스 기재의 일면에 형성된 회로 패턴을 구비하고,
    상기 복수의 터치 감지용 패드 중 적어도 하나는 인접한 터치 감지용 패드들과 형태는 동일하되 더 작은 면적으로 형성된 더미 패드이며,
    상기 더미 패드는 인접한 터치 감지용 패드들과 이격되어 이격 공간인 더미 영역이 형성되고,
    상기 더미 영역은 안테나 패턴 및 더미 패턴이 형성되며,
    상기 더미 패턴은 상기 더미 영역 중 상기 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 형성되어 상기 안테나 패턴에 인접하게 배치된 터치 스크린 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로 패턴 및 상기 안테나 패턴은 투명 전극 및 메시 금속 전극 중 선택된 하나인 터치 스크린 센서.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 투명 전극 및 메시 금속 전극 중 선택된 하나인 터치 스크린 센서.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 화면을 출력하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 일면에 배치된 커버레이 기재; 및
    상기 디스플레이 패널 및 상기 커버레이 기재 사이에 개재된 터치 스크린 센서를 포함하고,
    상기 터치 스크린 센서는,
    투명한 베이스 기재; 및
    복수의 터치 감지용 패드를 갖고, 상기 베이스 기재의 일면에 형성된 회로 패턴을 구비하고,
    상기 복수의 터치 감지용 패드 중 적어도 하나는 인접한 터치 감지용 패드들과 형태는 동일하되 더 작은 면적으로 형성된 더미 패드이며,
    상기 더미 패드는 인접한 터치 감지용 패드들과 이격되어 이격 공간인 더미 영역이 형성되고,
    상기 더미 영역은 안테나 패턴 및 더미 패턴이 형성되며,
    상기 더미 패턴은 상기 더미 영역 중 상기 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 형성되어 상기 안테나 패턴에 인접하게 배치된 터치 스크린 패널.
  12. 삭제
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