KR200225022Y1 - 터치 패널의 접촉부 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 터치 패널의 보상 전극 영역의 최적화 설계에 관한 것으로 더 상세하게는 터치 패널상의 비엑티브영역을 줄여 제품 콤펙트화, 접점의 신뢰도 제고 등과 같은 최적화 설계를 구현 하는 것이다.

본 고안의 터치 패널의 접촉부는, 제2기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 X(Y)축전위보상전극을 배열하고 상기 제1기판의 투명도전막위에 배열된 X(Y)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 하판의 FPC접촉부를 구성하고, 상기 제1기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 Y(X)축전위보상전극을 배열하고 상기 제1기판의 투명도전막위에 배열된 Y(X)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 FPC접촉부를 구성한 것을 특징으로 한다.

이에 따라 터치 패널의 상하부 전극을 만드는 두기판에 시그널접촉부를 두게되므로 비엑티브영역이 현저히 줄어드는 대신 엑티브영역은 증가되며, 구조적으로는 접촉부 밴드의 어긋남이 훨씬 줄어들고 또한 충격에 대하여 접촉 변형을 일으키지 않는 접촉 안정성도 얻는다.

Description

터치 패널의 접촉부 구조{A Contact Structure of Touch Panel}

본 고안은 터치 패널의 보상 전극 영역의 최적화 설계에 관한 것으로 더 상세하게는 터치 패널상의 비엑티브영역을 줄여 제품 콤펙트화, 접점의 신뢰도 제고 등과 같은 최적화 설계를 구현 하는 것이다.

개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인 전용 정보처리장치등은 키보드, 마우스,키보드, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 인풋 디바이스(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리등을 수행한다.

특히 디지타이저는 특수하게 제작된 평판 상에 손가락이나 펜의 위치를 디지털적으로 검출하고 이를 XY좌표화하여 출력하는 장치로서 마우스, 키보드, 스캐너 등에 비해 글씨나 그림을 보다 편하고 정교하게 입력할 수 있는 장점이 있다.

이같은 디지타이저의 하나인 터치 패널(Touch Panel)은 전자수첩이나 개인용 정보처리장치(Personal Digital Assistance:PDA) 등에 흔하게 사용되어 왔다.

도 1과 같이 디스플레이(10)의 앞면에 터치 패널(Panel)(20)을 붙여 디스플레이(10)에 여러 가지 화면동작 기능을 수행할 수 있게 한 디지타이저 장치(Apparatus of Digitizer )는 그래픽 유저 인터페이스(GUI.Graphic User Interface)의 대표적인 유형으로 볼 수 있다.

터치 패널은 보통 스페이서에 의해 격리되고 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 두 개의 저항 성분의 시트로 구성된다.

알려진 터치 패널의 종류를 방식에 따라 구분하면 저항막식(Resistive), 정전용량식(Capacitive ), 초음파식, 광(적외선)센서식, 전자유도식 등이 있으며, 이러한 다양한 방식의 터치 패널들은 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있으며 장점을 잘 살릴수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다. 선택 기준은 광학적특성, 전기적특성, 기계적특성, 내환경특성, 입력특성 등외에 내구성과 경제성 등도 고려하여 터치 패널의 방식을 선택한다.

그중 저항막식은 LCD와의 조합으로 전자수첩, PDA, 휴대용 PC등 입력 기기로서 많이 보급되고 있으며 박형, 소형, 경량 그리고 저소비전력 등이 다른 방식에 비해 메리트가 큰 방식이다.

저항막식의 검출방식은 메트릭스식과 아날로그식이 있으며, 투명 전극 재료로서 0.1mm~0.2mm 두께의 필름기판, 0.2mm~2mm 두께의 글래스 기판 및 1mm~2mm 두께의 플라스틱 기판이 있으며 이러한 것들을 조합하여 상/하부 전극으로 구성한다. 그리고 그 전극의 배선에 따라 아날로그 검출방식에서는 4선식, 5선식, 8선식 등으로 다시 구분한다.

도 2는 저항막식의 터치 패널을 도식적으로 나타낸 것으로, 그 구조는 상부 전극인 제1기판(30)과 하부 전극이 되는 제2기판(40)에 투명도전막(50)을 만들고 두기판(30)(40) 사이의 전기적 절연을 위한 도트 스페이서(60)를 형성하여 두기판을 이용, X,Y좌표상에서의 시그널 분포를 접촉기(connector)를 통해 연산하여 외부 드라이버 소프트로 보내도록 되어 있다. 기판의 X,Y좌표상의 신호를 인식하는 버스 라인의 수에 따라 4선,5선,8선 등으로 다시 세분화 되어 X,Y좌표에 분포하는 시그널의 인식이나 신호처리 방식의 특성을 각각 버스 라인 수에 따라 다르게 갖는다.

도 3의 (a)(b)는 버스 라인이 4선인 4선 저항막식의 터치 패널(20)로서 그 구조는 버스 라인 수와 관계 없이 제1기판(30)과 제2기판(40) 그리고 제1기판(30)과 제2기판(40) 사이를 절연막(Insulator)으로 처리한 경우 이다.

도 3의 (a)와 같이 제2기판(40)은 절연막 공정후 투명도전막(50) 양측에 저저항메탈로 X축방향으로 X축전위보상전극(60a)(60b)이 고저항메탈로 이루어지는 엑티브영역(a1)을 만들도록 2선 배열 되었고, 그 엑티브영역(a1)상에는 두 기판(제1기판(30)과 제2기판(40))과의 전기적 절연을 위하여 절연성 소재인 도트 스페이서(60)가 X축전위보상용전극(60a)(60b)의 사이 공간이 만드는 엑티브영역(a1)내에 형성 되었다. 이에 대하여 제1기판(30)은 도 3의 (b)와 같이 절연막 공정 후 투명도전막(50) 위에 저저항메탈을 Y축 방향으로 고저항메탈로 이루어지는 엑티브영역(a2)을 만들도록 Y축전위보상전극(70a)(70b)이 2선 배열되었다.

그리고 제2기판(40)에는 외부로부터 터치 패널(20)에 신호를 인가하기 위하여 FPC(80)를 제2기판(40)에 접속시킨다.

제2기판(40)과 제1기판(30)의 두 기판에 형성된 시그널접촉부(81)에 두 기판(30)(40)을 합착하기 전 도전성 물질로 전기적 신호 통로를 형성하는데 이는 제1기판(30)에 전기적 신호를 인가하기 위함이다.

그리고 X축좌표를 감지하기 위한 제2기판(40)과 Y축 좌표를 감지하기 위한 제1기판(30)을 투명도전막(50)이 마주보도록 합착한다.

이러한 제1기판(30)과 제2기판(40)에 있는 각각의 X/Y축전위보상전극(60a)(60b)(70a)(70b)들은 절연막(31)(41)의 한쪽 측면에 모여져 있고 제2기판(40)은 각각 FPC(80) 접촉을 위한 소정의 접촉부(Contact)(82)를 갖는다.

제2기판(40)의 접촉부(82)는, 하나의 X축전위보상전극(60a)에서 임의의 'L1'길이(비엑티브영역) 만큼 튀어나온 패턴1(84)과, 엑티브영역(a1)의 바깥 주변을 따라 길게 연장되어 다시 꺾여져 상기 패턴1(84)과 나란히 위치하는 다른 하나의 X축전위보상전극(60b)으로부터 연장된 패턴2(85)로 이루어지는 FPC접촉부(86)와, 이 FPC접촉부(86)가 만드는 임의의 길이 'L1'영역 안에 나란히 놓여 두기판(30)(40)이 합해질 때 제1기판(30)의 시그널접촉부(83)와 닿는 패턴3(87)과 패턴4(88)가 FPC(80)와 나란한 방향에 FPC 접촉부(86)와 닿지 않게 배열되어 구성된다.

따라서, 각 패넌1~4(84)(85)(87)(88)들은 제2기판(30)의 절연막(41)상에서 임의의 길이로 서로 FPC접촉부(86)와 시그널접촉부(81)의 패턴을 2개씩 공유하는 접촉부(82)를 갖는다.

제1기판(30)의 접촉부(83)는, 각각의 Y축전위보상전극(70a)(70b)의 끝에서 가운데 방향으로 모여지는 패턴3A(89)와 패턴4A(90)가 바깥방향으로 임의의 길이 'L2'로 튀어나온 형태로 시그널 접촉부(83)를 형성한다.

제1기판(30)과 제2기판(40)의 각 접촉부(82)(83)가 만드는 접촉점은 제1기판(30)과 제2기판(40)의 합착 공정을 통해 살펴보면, 제2기판(40)위에 제1기판(30)을 얹어 합치면 제2기판(40)의 패턴3(87)에는 제1기판(40)의 패턴3A(89)의 끝이 패턴3(87)의 접촉점에 정확히 닿고 제2기판(40)의 패턴4(88)에는 제1기판(30)의 패턴4A(90)의 끝이 패턴4(88)의 접촉점에 정확히 닿아 접촉이 이루어 진다. 따라서 제1기판(30)과 제2기판(40)은 서로 한곳에 모여지는 접촉부(82)(83)를 통해 하나의 FPC(80)를 통해 FPC접촉부(86)와 시스널 접촉부(81)를 구분하여 전달할 수 있는 접촉부를 만든다.

위 구조에서 X축 좌표를 검출하기 위하여 제2기판(40)에 있는 FPC접촉부(86)를 통해 전위를 인가하면 그 전위가 투명도전막 전면에 분포된다.

손가락 또는 펜을 이용하여 터치 패널에 압력을 가해 제1기판(30)과 제2기판(40)이 접촉되었을 때 그 점에서의 전위가 상대편 제1기판(30)에 유기 되는데 이때 이 신호를 시그널접촉부로 읽어들여 X축좌표를 계산한다. 이렇게 제1기판(30)과 제2기판(40)이 접촉되고 있는 동안에 제1기판(30)에도 Y축 좌표를 검출하기 위한 전위를 인가하고 그 전위가 투명도전막 전면에 분포되도록 한다.

마찬가지로 손가락 또는 펜이 접촉한 점에서의 Y축 전위가 제2기판(40)의 기판에 유기되고 이를 시그널 접촉부(81)(83)를 통해 받아들여 이 신호를 이용하여 Y축 좌표를 계산하여 마지막으로 X축과 Y축 좌표 계산에서 얻은 값을 디스플레이상에 나타낸다.

이와 같이 하나의 FPC(80)를 사용하여 FPC 접촉부(81)를 통해 제2기판(40)에 전위를 인가하고 동시에 X축과 Y축 좌표를 인식하는 시그널 접촉부(81)를 갖는 4선 저항막방식의 터치 패널 조건에서는 두 기판에 각각 시그널 접촉부(81)(83)를 두어야 하므로 반드시 'L1'과 같은 영역(패턴1~4를 배열하기 위한 최소한의 공간 영역)인 비엑티브영역의 확장을 초래한다.

또한 저항막방식의 터치 패널의 경우 그 자체가 상판과 하판에 충진된 전도성 물질을 통하여 신호를 인가하기 때문에 두기판 사이의 어긋남 이나 충격에 의하여 접촉부 패턴 접촉이 어긋나고 이는 곧바로 접촉부의 불량으로 나타날 가능성이 크기 때문에 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 고안의 목적은 저항막식의 터치 패널에서 제1.2기판으로 이루어지는 두기판 사이의 엑티브영역을 확장 시키는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 저항막방식의 터치 패널에서 제1.2기판의 FPC 접촉부 및 시그널접촉부가 만드는 비엑티브영역을 줄여 보상 전극 영역을 줄이는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 저항막방식의 터치 패널 제품의 신뢰성을 향상을 비롯하여 제품 콤펙트화와 같은 최적 설계를 구현하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,

저저항메탈로 이루어지는 X축전위보상전극을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막을 만들어 상판과 합착되는 제2기판과,

상기 제2기판에 합착되며 저저항메탈로 이루어지는 Y축전위보상전극을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막을 만들어 제2기판에 합착되는 제1기판과,

상기 제1.2기판 사이의 전기적 절연을 위하여 두기판 사이에 충진되는 도트 스페이서와,

상기 제1.2기판의 두기판 합착시 도전성물질과 함께 전기적 신호통로를 형성하기 위해 FPC에 집중되는 접촉부로 이루어지는 저항막방식의 터치 패널에 있어서,

상기 터치 패널의 접촉부는,

상기 제2기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 X(Y)축전위보상전극을 배열하고 상기 제2기판의 투명도전막위에 배열된 X(Y)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 제2기판의 FPC접촉부를 구성하고, 상기 제1기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 Y(X)축전위보상전극을 배열하고 상기 제1기판의 투명도전막위에 배열된 Y(X)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 제1기판에 FPC접촉부를 구성한 것을 특징으로 한다.

이렇게 저항막방식의 터치 패널 접촉부를 구성하면 상하부 전극을 만드는 두기판에 시그널접촉부를 두게되므로 비엑티브영역이 현저히 줄어드는 대신 엑티브영역은 증가되며, 구조적으로는 접촉부 밴드의 어긋남이 훨씬 줄어들고 또한 충격에 대하여 접촉 변형을 일으키지 않는 접촉 안정성도 얻는다.

도 1은 터치 패널 관련 구동 회로 설명도

도 2는 터치 패널의 도식도

도 3은 일반적인 터치 패널의 도식적 구조로서 (a)는 제2기판 표면 (b)는 제1기판 표면

도 4는 본 고안에 따른 터치 패널의 도식적 구조로서 (a)는 제2판 표면 (b)는 제1기판 표면

도 5의 (a)(b)는 본 고안에 따른 터치 패널의 제조 공정의 예를 보인 도면

도 6의 (a)(b)(c)는 본 고안에 따른 터치 패널 제조 공정의 또 다른 예를 보인 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100a,100b:X축전위보상전극 101:투명도전막

102:제2기판 103a,103B:Y축전위보상전극

104:제1기판 106:FPC(Flexible Printed Cable :

프린티드케이블)

107,108:FPC접촉부 109:절연막(Insulator)

110:저저항배선

이하, 본 고안의 실시예를 도면 도 4를 참고로 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 저항막방식의 터치 패널에 적용된다.

저항막방식의 터치 패널은 상하판으로된 제1.2기판을 합쳐놓고 그들 사이에 X/Y축전위보상전극들과 투명도전막, 도트스페이서 그리고 절연막등 배열하여 패널에 전달되는 외부 신호를 판독하여 이를 컨트롤러와 외부 시스템을 통해 판독, 시스템 구동신호로 사용한다.

저항막방식의 터치 패널의 일반적인 구성은 저저항메탈로 이루어지는 X축전위보상전극(100a)을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막(101)을 만들어 상판(30)과 합착되는 제2기판(102), 이 제2기판(102)에 합착되며 저저항메탈로 이루어지는 Y축전위보상전극(103a)(103b)을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막(101)을 만들어 제2기판(102)에 합착되는 제1기판(104)으로 이루어진다. 그리고 두기판 사이의 전기적 절연을 위하여 두기판 사이에 충진되는 도트 스페이서, 제1.2기판(102)(104)의 합착시 도전성물질과 함께 전기적 신호통로를 형성하기 위해 FPC(106)에 집중되는 접촉부(107)(108)를 구비한다.

여기서 접촉부(107)(108)는 FPC(106)를 외부 컨트롤러에 접속 시킬 때 모듈작업의 편의성을 위하여 FPC 위치를 한곳에 모아 집중 시키는 배선 설계를 하게된다.

그 배선설계는 각 보상전극들을 연결하는 패턴이 서로 합쳐지지 않게 구분하여 한곳에 모으는 형태로서 접촉부(107)(108)에서 배선 패턴을 구분시키면 종전과 같이 패턴의 길이가 만드는 영역이 비엑티브영역이 된다.

본 고안의 터치 패널의 접촉부(107)(108)는, 제2기판(102)의 투명도전막(101)의 최외곽을 따라 X축전위보상전극(100a)(100b)을 배열하고 제2기판(102)의 투명도전막(101)위에 배열된 X축전위보상전극(100a)(100b)이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 제2기판의 FPC접촉부(107)를 구성하여 바로 FPC(106)와 연결시키고, 제1기판(104)의 투명도전막의 최외곽을 따라 Y축전위보상전극(103a)(103b)을 배열하고 제1기판(104)의 투명도전막위에 배열된 Y축전위보상전극(103a)(103b)이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 제1기판(104)에 FPC접촉부(108)를 구성하여 바로 FPC(106)가 연결되도록 한 구성으로서, 제2기판(102)의 기판위에 배열되는 X축전위보상전극(100a)(100b)은 좌우 대칭으로 배열된다.

이렇게 저항막방식의 터치 패널 접촉부를 비엑티브영역 없이 두기판의 코너부에 구성하는 경우 두기판에 시그널접촉부를 두게되므로 비엑티브영역이 현저히 줄어드는 대신 엑티브영역은 증가되며, 구조적으로는 접촉부 밴드의 어긋남이 훨씬 줄어들고 또한 충격에 대하여 접촉 변형을 일으키지 않는 접촉 안정성도 얻게되는데, 여기서 엑티브영역의 증가량을 종전과 비교하는 경우 패턴이 만드는 비엑티브영역이 줄어든 양과 비례한다.

그리고 접촉부 밴드는 직접 FPC(106)와 콘텍트 되는 FPC접촉부(107)(108)가 각각 기판에 있어 패턴 접촉에서 생기는 어긋남과 같은 현상이 나타나지 않으며, 접촉부에 충격 작용의 경우도 패턴 접촉이 아니라 FPC(106)의 직접 접촉이므로 접점 변화가 일어나지 않는다.

도 5와 도 6은 본 고안에 따른 절연막을 형성시키는 다양한 제작 방법의 예를 나타낸 것이다.

도 5의 (a)(b)는 도 4의 A-A'선 단면도이다. (a)는 절연막(109)을 투명도전막(101)상에 형성한 예이고, (b)는 투명도전막(101)을 식각공정을 통해 제거하고 그 위에 저저항메탈 공정을 진행하여 X축전위보상전극(100a)(100b)을 형성한 경우이다.

도 6의 (a)(b)(c)는 도 4의 B-B'선 단면도이다. (a)는 절연막(109)을 투명도전막(101)상에 형성한 예이고, (b)는 투명도전막(101)을 식각공정을 통해 제거하고 그 위에 저저항메탈인 저저항배선(110) 공정을 진행한 경우이다. (c)는 투명도전막(101)을 식각공정을 통해 일부만 제거하고 저저항배선(110)과 엑티브영역의 투명도전막(101)과의 절연성을 유지한 경우로써, 레이저에칭 공정과 같은 경우에 쉽게 적용할 수 있다.

본 고안은 제1.2기판 전극사이의 전기적 신호 교환을 위해 반드시 있어야 했던 종전의 시그널접촉부를 제거하는 대신 시그널접촉부 제거에 따른 문제 없이 FPC를 통해 종전과 마찬가지로 전기적 신호 교환이 가능하다.

종전은 제2기판에 FPC 접촉부와 시그널접촉부를 따로 두었고 또한 제1기판에는 시그널 접촉부만을 구성하였는데 반해 이와 비교되는 본 고안은 저저항메탈의 배치를 바깥으로 옮기고 동시에 제1기판과 제2기판에 시그널접촉부 없이 각각 FPC 접촉부만을 설정하여 상술한 바와 같은 엑티브영역의 증가와 접촉부 밴드의 어긋남에 대비하고 접촉 안정성 등의 결과를 얻는다.

이렇게 터치 패널상에서 비엑티브영역을 줄이고 엑티브영역을 보다 증가시키면 증가된 만큼 터치 패널의 전체 크기를 줄이면서도 동일한 터치 면적을 얻을 수 있다. 따라서 엑티브영역의 증가는 콤펙트화된 터치 패널의 설계에 유리하다.

이와 같이 본 고안은 터치 패널상의 엑티브영역을 증가시켜 콤펙트화된 터치 패널의 최적화 설계에 반영할 수 있는 효과가 있고, 외부시스템의 커넥터와 접촉되는 접촉부의 어긋남에 의한 동작 에러를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 외부 충격에 대한 접촉 변형을 줄여 제품 신뢰성을 향상 시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 저저항메탈로 이루어지는 X축전위보상전극을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막을 만들어 제1기판과 합착되는 제2기판과,

   상기 제1기판에 합착되며 저저항메탈로 이루어지는 Y축전위보상전극을 임의의 간격을 두고 대칭적으로 구비하여 엑티브영역으로 이루어지는 투명도전막을 만들어 제2기판에 합착되는 제1기판과,

   상기 제1.2기판이 만드는 전극 사이의 전기적 절연을 위하여 두기판 사이에 충진되는 도트 스페이서와,

   상기 제1.2기판의 두기판 합착시 도전성물질과 함께 전기적 신호통로를 형성하기 위해 FPC에 집중되는 접촉부로 이루어지는 저항막방식의 터치 패널에 있어서,

   상기 터치 패널의 접촉부는,

   상기 제2기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 X(Y)축전위보상전극을 배열하고 상기 제1기판의 투명도전막위에 배열된 X(Y)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 하판의 FPC접촉부를 구성하고, 상기 제1기판의 투명도전막의 최외곽을 따라 Y(X)축전위보상전극을 배열하고 상기 제1기판의 투명도전막위에 배열된 Y(X)축전위보상전극이 만드는 4개의 코너부 중 임의의 코너를 선택하여 FPC접촉부를 구성한 것을 특징으로 하는 터치 패널의 접촉부 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2기판의 기판위에 배열되는 X축전위보상전극에 의해 결정되는 비엑티브영역이 좌우 대칭으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 접촉부 구조.