KR200483031Y1 - 일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말 - Google Patents

일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말 Download PDF

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Abstract

본 실용신안은 터치 센서 기술 분야에 관한 것으로서, 일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말을 제공하는데, 구동 전극 층과 감응 전극 층을 포함하고, 감응 전극 층과 상기 구동 전극 층 사이에 절연 격리 층을 형성하며, 상기 감응 전극 층에는 터치 패널이 부착된 상기 정전용량식 터치 센서에 있어서, 상기 감응 전극 층 상의 감응 전극 배선의 내부에는 파낸 부분이 존재하는 것을 특징으로 한다. 본 실용신안은 일종 새로운 터치 감지 장치 중의 센서 구조를 제공하였고, 상기 센서 구조 중의 감응 전극 층(예를 들어 능형, 장방형, 원형 등) 내부에 대해 파내는 처리를 진행하였는데 이 구조는 터치 감지의 감도와 검출해 낸 데이터의 신호 대 잡음비를 제고하는데 유리하다.

Description

일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말{CAPACITIVE TYPE TOUCH SENSOR, TOUCH DETECTION DEVICE AND TOUCH CONTROL TERMINAL}
본 실용신안은 터치 센서 기술 분야에 속하며，특히 일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말에 관한 것이다.
목전 정전용량식 터치 센서의 실현 원리는 도 1에 표시된 바와 같이 (싱글-터치 구조 혹은 멀티-터치 중의 셀 구조), 위로부터 아래로 차례로 터치 패널(11), 감응 전극 층(12), 절연 격리 층(13), 구동 전극 층(14)과 기판(15)인데, 그중, 터치 패널(11)로는 강화유리, 아크릴 혹은 PVC형 재료를 채용할 수 있다. 구동 전극(14)과 감응 전극(12)의 마주하고 있는 면적이 크기 때문에 두개 전극 사이의 초기 정전용량이 비교적 큼과 동시에 대부분의 전계선 EL은 구동 전극(14)과 감응 전극(12) 사이에 위치하여 손가락으로 터치시 아주 적은 바깥둘레 전계선만 접촉할 수 있어 구동 전극(14)과 감응 전극(12) 사이의 정전용량 변화양이 작고, 따라서 터치시 정전용량식 터치 센서의 정전용량 변화율이 작다. 이런 결함으로 인해 검출 회로가 검출해 낸 데이터 변화율이 작아짐으로 감도가 높지 않고 신호 대 잡음비(SNR)가 작아져 소프트웨어의 필터링 처리를 가중시켰다.
본 실용신안은 일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말을 제공함으로써 종래의 정전용량식 터치 센서의 감도가 높지 않은 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.
본 실용신안에 의한 일종 정전용량식 터치 센서는 구동 전극 층과 감응 전극 층을 포함하고 감응 전극 층과 상기 구동 전극 층 사이에는 절연 격리 층이 존재하며 상기 감응 전극 층에는 터치 패널이 부착되어 있고 상기 감응 전극 층 상의 감응 전극 배선의 내부에는 파낸 부분이 존재한다.
또한, 상기 감응 전극 층 상의 매개 감응 전극 배선의 내부에는 파낸 부분이 한 곳 존재하거나 혹은 연결되지 않은 여러 개 파낸 부분이 존재한다.
또한, 상기 감응 전극 배선 내부의 파낸 부분 및/혹은 상기 감응 전극 층 상의 각 감응 전극 사이에는 서스펜션 블록이 충전되어 있고 상기 서스펜션 블록과 상기 감응 전극 층 상의 감응 전극 사이에는 갭이 존재한다.
상기 구동 전극 층에는 상기 감응 전극 층 중의 적어도 매개 감응 전극의 파내지 않은 부분과 마주하고 있는 구동 전극 구역이 존재한다.
본 실용신안에 의한 터치 감지 장치는 상술한 바와 같은 정전용량식 터치 센서 및 상기 정전용량식 터치 센서와 연결된 터치 컨트롤러를 포함한다.
본 실용신안에 의한 터치 단말은 상술한 바와 같은 터치 감지 장치를 포함한다.
본 실용신안은 일종 새로운 터치 감지 장치 중의 센서 구조를 제공하였고 상기 센서 구조 중의 감응 전극 층（예를 들어 능형, 장방형, 원형 등）내부에 대해 파내는 처리를 진행하였는데 이 구조는 터치 감지의 감도를 제고하는데 유리하고 검출해 낸 데이터의 신호 대 잡음비를 어느 정도 제고하였으며 전체적인 투과율을 확보하기 위해 파낸 위치 혹은 각 감응 전극 사이에 서스펜션 블록을 충전할 수 있는데 이러한 구조는 각종 터치 스크린 단말 혹은 기타 유형의 터치 단말 중에 이용할 수 있다.
도 1은 종래 기술이 제공한 정전용량식 터치 센서의 실현 원리도이고;
도 2는 본 실용신안의 정전용량식 터치 센서의 실현 원리도이며;
도 3은 도 2에 표시된 정전용량식 터치 센서를 채용하여 구성된 터치 감지 장치의 구조 원리도이며;
도 4a, 4b, 4c는 각각 도 2에 표시된 정전용량식 터치 센서를 채용하여 구성된 멀티 포인트 용량성 터치 스크린의 구조 및 상기 구조의 감응 전극 층과 구동 전극 층의 개략도이며;
도 5는 본 실용신안에 의한 본 실용신안 실시예가 제공한 구동 전극 층의 패턴 및 구동 전극 층의 리드 와이어의 국부 설계도이며;
도 6a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 능형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 및 서스펜션 블록의 국부 설계도를 표시하였으며;
도 6b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 6a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이며;
도 7a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 다른 한가지 능형 감응 전극 층을 파낸 패턴、감응 전극 층의 리드 와이어 및 서스펜션 블록의 국부 설계도를 표시하였으며;
도 7b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 7a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이며;
도 8a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 장방형 감응 전극 층을 파낸 패턴과 감응 전극 층의 리드 와이어 및 서스펜션 블록의 국부 설계도를 표시하였으며;
도 8b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 8a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이며;
도 9a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 원형 감응 전극 층을 파낸 패턴과 감응 전극 층의 리드 와이어 및 서스펜션 블록의 국부 설계도를 표시하였으며;
도 9b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 9a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이며;
도 10a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 육각형 감응 전극 층을 파낸 패턴과 감응 전극 층의 리드 와이어 및 서스펜션 블록의 국부 설계도를 표시하였으며;
도 10b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 10a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이다.
본 실용신안의 목적과 기술안 및 장점을 더욱 명확하게 하기 위해 아래에 도면 및 실시예를 참조하여 본 실용신안에 대해 더 상세히 설명한다. 다만, 여기에서 설명한 구제적인 실시예는 단지 본 실용신안을 해석하기 위한 것이지 본 실용신안을 한정하는 것이 아님을 이해해야 할 것이다.
본 실용신안의 실시예에 있어서, 본 특허는 종래의 정전용량 터치 센서의 초기 정전용량이 비교적 크고 또한 터치 시 정전용량 변화가 작은 결함을 해결하기 위해 일종 새로운 정전용량 터치 감응 검출 장치 중의 센서 구조를 제출하였는데 즉 감응 전극 층（예를 들어, 능형, 장방형, 원형 등）내부를 파내는 처리를 진행한다.
도 2는 본 실용신안의 실시예가 제공한 정전용량식 터치 센서의 실현 원리를 표시하였으며 설명의 편리를 위해 단지 본 실시예와 관련되는 부분만 표시하였다.
도 2를 참조하면， 표면 격리 절연 층(23)의 하부 표면에는 한 개 혹은 여러 개 구동 전극 패턴의 구동 전극 층(24)이 밀착되어 있고，동시에 상기 격리 절연 층(23)의 상부 표면에는 한 개 혹은 여러 개 감응 전극 패턴의 감응 전극 층(22)이 밀착되여 있으며, 상기 감응 전극 층(22)상에는 터치 패널(21)이 부착되어 있으며, 상기 구동 전극 층(24)의 하부 표면에 한 개 기판(25)을 증가할 수도 있으며 (상기 기판(25)을 사용하지 않을 수도 있다), 본 실시예에 있어서 감응 전극 층(22)의 내부에는 파낸 구역이 존재한다.
해당 구동 전극 층(24)과 감응 전극 층(22) 사이의 초기 정전용량이 C0, 터치 후 정전용량이 CT로 작아질 때 정전용량 변화율은:
[수학식 1]
δ=(C 0 - C T )/C 0
이다.
상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이 C0과 CT의 차를 증가하면 터치로 인한 검출 포인트의 정전용량 변화율을 증가할 수 있어 검출 제어 회로가 터치 상태에 대한 검출과 식별을 제고할 수 있다.
병렬 플레이트 커패시터 공식을 참조하면:
[수학식 2]
C=εS/(4π kd )
인데,
그중, ε은 유전율이고 S는 상하 기판이 마주하고 있는 면적이며 k는 정전력 상수이며 d는 상하 기판 사이의 거리이다. 수학식 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 정전용량 C의 크기는 병렬 플레이트 커패시터의 마주하고 있는 면적과 선형적으로 정비례 된다. 물론 정전용량 터치 키와 터치 스크린 중에서 구동 전극 층과 감응 전극 층이 형성한 커패시터는 비표준의 병렬 플레이트 커패시터이나 그 정전용량 크기와 면적이 정비례 되는 이러한 경향은 변하지 않는다. 본 실용신안의 실시예는 감응 전극 층 내부를 파내는 것을 통해 구동 전극과 감응 전극이 마주하고 있는 면적을 감소하기 때문에 그 초기 정전용량 C0이 작아진다.
감응 전극 층(22) 내부가 파여져 있기 때문에 구동 전극 층(24)으로 부터 감응 전극 층(22)에 이르는 전계선 EL이 더욱 발산하며 손가락으로 터치할 때 더욱 많은 전계선과 접촉하게 되며, 이로 인한 정전용량 변화량이 커지며 즉, C0-CT가 커진다. 이 때문에, 도 2에 표시된 정전용량식 터치 센서는 손가락으로 터치할 때의 정전용량 변화율을 크게 제고할 수 있는데, 이는 감도도 어느 정도 제고되었음을 의미한다.
본 실용신안의 실시예에서 감응 전극 층(22)상의 매개 감응 전극 구역은 적어도 그 파내지 않은 부분이 구동 전극 층(24)상의 구동 전극 구역과 마주하고 있을 것을 확보하며, 이 마주하고 있는 구동 전극 구역을 통해 하층 설비 (예를 들어 LCD)가 감응 전극에 대한 간섭을 차폐한다.
도 3은 상기 정전용량식 터치 센서를 채용하여 구성한 터치 감지 장치의 구조 원리를 표시하였으며, 그 중, 터치 컨트롤러는 스캔 검출과 제어에 사용되며 샘플링한 데이터에 대해 처리와 연산을 진행하여 상층 CPU에 좌표를 출력한다. 상층 CPU는 하층에서 입력한 좌표에 대해 상층 처리를 진행한다.
상기 기술안에 의해 실현할 수 있는 멀티 포인트 용량성 터치 구조의 전체 스크린 구조 및 감응 전극 층과 구동 전극 층의 패턴은 도4a, 4b, 4c에 도시된 바와 같다. 실험을 거쳐 검증한 결과 검출 포인트의 초기 정전용량이 작고 손가락으로 터치할 때 정전용량 변화율이 크며 검출해 낸 신호 데이터가 크며 감도가 높고 검출해 낸 데이터의 신호 대 잡음비(SNR)를 크게 제고하였다.
본 실용신안의 실시예에서 전체 스크린의 투과율이 일치할 것을 확보하기 위해 파낸 위치 및/혹은 각 감응 전극 사이에 서스펜션 블록을 충전하는데 이 서스펜션 블록과 각 감응 전극 사이에는 갭이 존재하며, 서스펜션 블록의 구체적인 모양은 감응 전극의 형태에 따라 유연하게 설계할 수 있다. 도 5는 본 실용신안의 실시예가 제공한 구동 전극 층의 패턴 및 구동 전극 층의 리드 와이어의 A의 국부 설계를 표시하였고, 도 6a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 능형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 B1 및 서스펜션 블록 C1의 국부 설계를 표시하였으며, 도 6b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 6a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도 이다. 도 7a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 다른 일종 능형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 B2 및 서스펜션 블록 C2의 국부 설계를 표시하였고, 도 7b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 7a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이다. 도 8a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 장방형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 B3 및 서스펜션 블록 C3의 국부 설계를 표시하였고, 도 8b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 8a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이다. 도 9a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 원형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 B4 및 서스펜션 블록 C4의 국부 설계를 표시하였고, 도 9b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 9a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이다. 도 10a는 본 실용신안의 실시예가 제공한 육각형 감응 전극 층을 파낸 패턴, 감응 전극 층의 리드 와이어 B4 및 서스펜션 블록 C4의 국부 설계를 표시하였고, 도 10b는 도 5에 표시된 구동 부분의 패턴과 도 10a에 표시된 감응 부분의 패턴을 조합한 후의 구조도이다. 그 중, 매개 감응 전극 배선 내부는 도 8a에 도시 된 바와 같이, 단 한 곳만 파낼 수도 있고, 도 6a, 도 7a, 도 9a, 도 10a에 표시된 바와 같이, 연결되지 않은 여러 곳을 파낼 수도 있다.
동시에 내부를 파낸 면적에 대한 제어를 통해 초기 정전용량의 변화를 제어할 수 있어 각종 부동한 환경(예를 들어 두께)에 대한 적응 능력을 강화할 수 있다. 예를 들어 필름 터치 패널에 이용될 경우, 구동 전극 층과 감응 전극 층의 거리가 감소되면 수학식 2에 근거하여 그 초기 정전용량 C0은 증가되며, 이는 정전용량 변화율을 감소시킨다. 이때 파낸 면적을 증가하는 방법으로 처리하여 구동 전극 층과 감응 전극 층의 마주하고 있는 면적을 감소시켜 그 초기 정전용량을 감소함으로써 거리가 감소됨에 따라 정전용량 변화율에 주는 부정적인 영향을 상쇄할 수 있다.
구체적인 실시에 있어서 상기 정전용량식 터치 센서를 채용하여 독립적인 터치 감지 장치를 제조할 수도 있고 상기 정전용량식 터치 센서를 직접 각종 정전용량식 터치 단말에 조립하여 제조할 수도 있다. 예를 들어, 정전용량식 터치 키 제어 단말, 정전용량식 터치 슬라이드 바 제어 단말, 정전용량식 터치 러너 제어 단말 및 정전용량식 터치 스크린 단말 등이 있다.
상기 내용은 단지 본 실용신안의 바람직한 실시예로서 본 실용신안을 한정하지 않으며 본 실용신안의 사상과 원칙 내에서 진행한 그 어떤 수정, 등가 교환과 개진 등은 모두 본 실용신안의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (6)

  1. 구동 전극 층과 감응 전극 층을 포함하고 감응 전극 층과 상기 구동 전극 층 사이에 절연 격리 층을 형성하며 상기 감응 전극 층에는 터치 패널이 부착되어 있는 정전용량식 터치 센서에 있어서,
    상기 감응 전극 층 상의 감응 전극 배선의 내부에는 파낸 부분이 존재하고,
    상기 감응 전극 층 상의 매개 감응 전극 배선의 내부에는 한 개 파낸 부분 혹은 연결되지 않은 여러 개 파낸 부분이 존재하고,
    상기 감응 전극 배선 내부의 파낸 부분 및 상기 감응 전극 층 상의 각 감응 전극 사이 중 적어도 하나에는 서스펜션 블록이 충전되어 있고, 상기 서스펜션 블록과 상기 감응 전극 층 상의 감응 전극 사이에는 갭이 존재하고,
    상기 구동 전극 층에는 상기 감응 전극 층 중의 적어도 매개 감응 전극의 파내지 않은 부분과 마주하고 있는 구동 전극 구역이 존재하고,
    상기 구동 전극 층 및 상기 감응 전극 층 사이의 초기 정전 용량을 제어하기 위해 상기 파낸 부분의 면적이 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 정전용량식 터치 센서 및 상기 정전용량식 터치 센서와 연결된 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 감지 장치에 있어서,
    상기 정전용량식 터치 센서는 청구항 1에 기재된 정전용량식 터치 센서인 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
  6. 청구항 5에 기재된 상기 터치 감지 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 단말.
KR2020127000044U 2010-02-04 2011-01-26 일종 정전용량식 터치 센서와 터치 감지 장치 및 터치 단말 KR200483031Y1 (ko)

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CN2010201104861U CN201622554U (zh) 2010-02-04 2010-02-04 一种电容式触摸传感器、触摸检测装置及触控终端
PCT/CN2011/070673 WO2011095102A1 (zh) 2010-02-04 2011-01-26 一种电容式触摸传感器、触摸检测装置及触控终端

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