KR20090012514A

KR20090012514A - 정전용량센서를 이용하는 터치스크린

Info

Publication number: KR20090012514A
Application number: KR1020070076405A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 에이디반도체(주)
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-04

Abstract

본 발명은 정전용량센서를 이용하는 터치스크린에 관한 것으로서, 복수개의 삼각바 전극이 X축 방향으로 누워 Y축 방향으로 반복배치되며 X축 방향으로 서로 마주보며 엇갈려 맛물리는 형태로 배열되는 터치전극(122a, 122b); 터치전극(122a, 122b)을 터치한 경우 상기 삼각바 전극의 접촉면적 비율에 따른 정전용량의 변화로 X축의 좌표를 인식하는 정전용량센서(60); 터치전극(122a, 122b)과 정전용량센서(60)를 전기적으로 연결하는 전극연결선(40); 을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 정전용량센서와 터치전극을 연결하는 전극연결선을 획기적으로 줄일 수 있다.

정전용량센서, 터치전극, 면적비, 삼각바 전극, 전극연결선

Description

정전용량센서를 이용하는 터치스크린 {Touch screen using capacitance sensor}

도 1은 종래의 정전용량센서를 이용하는 터치스크린을 설명하기 위한 도면;

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면;

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면;

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면;

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면;

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>

10: 터치패널

22, 24, 122a, 122b: 터치전극

40: 전극연결선

50: FPBC

60: 정전용량센서칩

70: FPBC 커넥터

본 발명은 정전용량센서를 이용하는 터치스크린에 관한 것으로서, 특히 정전용량센서와 터치전극을 연결하는 전극연결선을 획기적으로 줄일 수 있는 터치스크린에 관한 것이다.

도 1은 종래의 정전용량센서를 이용하는 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 터치패널(10)에는 좌표인식을 위한 터치전극(22, 24)이 설치된다. 터치전극(22, 24)은 투명 전도성 물질로 이루어지며 격자형태의 다이아몬드 셀로 구성된다. 참조번호 30으로 표시한 부분을 터치하면 정전용량센서칩(60)은 터치된 전극 격자의 행과 줄의 해당 X, Y 좌표를 읽음으로써 터치되는 위치 즉 X2Y7을 파악한다. 참조번호 70은 핀 컨넥터이고 50은 FPCB(연성 인쇄회로기판; Flexible PCB)이다.

도 1의 경우에는 전극의 간격이 조밀하지 않으면 인식하는 좌표의 정밀도가 떨어진다. 따라서 정밀도를 높이기 위해서는 터치전극(22, 24)의 격자수를 많게 하고 간격을 조밀하게 해야 한다. 이 때 각 터치전극(22, 24)과 정전용량센서칩(60)을 연결하는 전극연결선(40)이 많아지게 되며, 터치패널(10)에서 터치전극(22, 24)이 차지하는 유효면적에 비하여 전극연결선(40)이 차지하는 비중이 과도하게 된다.

또한 터치전극(22, 24)을 직교형 격자로 구현하기 위해서는 열에 해당하는 터치전극(22)과 줄에 해당하는 터치전극(24)을 직교형태로 배열해야 하는데, 이 경우 열과 줄에 해당하는 두 장의 필름을 겹쳐 붙여서 격자형으로 만들어야 한다. 이 때 두 장의 필름 사이에는 접착테이프 필름이 삽입되므로 각 필름을 통과하는 빛의 투과율이 저하되는 단점이 생긴다. 또한 두 장의 필름을 사용하므로 생산원가가 상승한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 정전용량센서와 터치전극을 연결하는 전극연결선을 획기적으로 줄일 수 있는 터치스크린을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치스크린은, 복수개의 삼각바 전극이 X축 방향으로 누워 Y축 방향으로 반복배치되며 X축 방향으로 서로 마주보며 엇갈려 맛물리는 형태로 배열되는 터치전극; 상기 터치전극을 터치한 경우 상기 삼각바 전극의 접촉면적 비율에 따른 정전용량의 변화로 X축의 좌표를 인식하는 정전용량센서; 상기 터치전극과 상기 정전용량센서를 전기적으로 연결하는 전극연결선; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 삼각바 전극의 Y축 좌표는 상기 삼각바 전극마다 미리 결정되어 있으며 상기 터치전극을 터치하는 경우 상기 정전용량센서는 어느 삼각바 전극이 터치되었는가를 파악하여 Y축 좌표를 인식한다.

상기 전극 연결선은 금속성 도체로 이루어지고 상기 터치전극은 투명 도전체로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 전극 연결선은 상기 터치전극의 한쪽 방향으로만 빠져나오도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 터치전극을 덮는 투명보호필름이 설치되는 것이 바람직하다.

위치연산의 에러를 방지하기 위하여 X축 방향으로 길게 누운 보상전극이 Y축 방향으로 반복하여 배치될 수 있다.

감지오류를 개선하기 위하여 상기 복수개의 삼각바 전극 여러개를 하나의 세트로 묶여서 하나의 전극연결선을 통해 상기 정전용량센서에 연결시킬 수도 있다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예들에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

[실시예 1]

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 터치전극(122a, 122b)은 삼각바 전극(X11, X12,..., X52)이 X축 방향으로 누워 Y축 방향으로 반복배치되며 X축 방향으로 서로 마주보며 엇갈려 맛 물리는 형태로 배치되어 이루어진다. 따라서 마주보는 삼각바 전극끼리 예컨대, X11과 X12는 X축의 위치에 따라 단위면적의 비율이 반비례가 된다.

X축의 1의 위치에 있는 터치 위치 A에서는 정전용량의 전체 변화 중에서 75%의 X21와 25%의 X22로 구성된다. 그리고 X축의 2의 위치에 있는 터치 위치 B에서는 전체 터치된 정전용량변화에서 각각 50%의 X11과 50%의 X12로 구성된다. 터치위치 C에서는 25%의 X31과 75%의 X22로 구성된다. 여기서 전극 Xxy의 Y좌표는 미리 정의된 위치이므로 X축의 좌표를 알면 2차원 평면 좌표를 알 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 터치위치에서의 전극의 면적비를 통해서 X축의 좌표를 파악하고 Y좌표는 미리 정의되어있기 때문에, 도 1과 같이 두층을 사용하여 열과 줄에 해당하도록 전극을 배치하지 않고 대신에 도 2와 같이 단층으로 전극을 배치하더라도 터치좌표를 알 수 있게 된다. 따라서 터치스크린의 빛 투광율이 향상된다. 또한 정전용량센서 칩(60)에 연결되는 전극연결선(40)의 수가 줄어들기 때문에 터치스크린의 유효면적이 증가된다.

FPCB(50)상에 설치되는 정전용량센서칩(60)에서는 각 터치부분에서 삼각형 전극의 접촉면적 비율에 따른 정전용량변화를 감지하고 정전용량변화치를 연산하여 평면의 위치좌표를 FPBC 커넥터(70)를 통하여 외부로 출력한다. 터치전극(122a, 122b)은 투명도전체를 사용하고 전극연결선(40)은 금속성 도체를 사용하여 배선저항을 줄인다. 터치스크린의 최상부는 터치전극(122a, 122b)을 보호하기 위하여 투명보호필름(80)을 추가한다.

[실시예 2]

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 Y좌표가 미리 정의되어있고 X좌표는 면적비를 통해서 파악할 수 있는 경우를 설명하였으나, 반대로 X좌표가 정의되어있고 Y좌표를 면적비를 통해서 파악하게 배치할 수도 있다. 이는 단순히 어디를 X좌표로 볼 것이냐의 문제로서 본 발명의 본질과는 상관없는 것이다. 도 3에서는 X좌표가 정의되어있고 Y좌표는 면적비를 통해서 파악할 수 있는 경우를 도시해 보았다.

도 3의 특징은 전극연결선(40)이 위아래가 아닌 아래쪽에만 배치된다는 것이다. 즉, 삼각형의 변에서만 전극연결선이 인출되는 도 2의 경우와 달리 도 3의 경우는 삼각형의 변 뿐만 아니라 꼭지점에서도 전극연결선(40)이 인출되도록 하여 모든 삼각바 전극의 전극연결선(40)이 한쪽 방향으로만 인출되도록 하여 전극연결선(40)이 차지하는 면적을 줄인 것을 특징으로 한다.

[실시예 3]

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 구성에 기준전극(R1, R2, R3)이 삽입되는 경우이다. X축방향으로 누운 보상전극(R1, R2, R3)이 Y축 방향으로 반복하여 배치되는 경우이다. 이 경우에는 삼각바 터치전극의 연산만으로 위치판단에 오차가 발생하더라도 보상전극(R1, R2, R3)의 절대위치를 입력받아 삼각바 전극의 위치연산의 에러를 보상할 수 있다.

[실시예 4]

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 전극을 터치할 때 터치위치의 오류를 줄이기 위하여 터치전극을 도 5의 (b)와 같이 더욱 조밀하게 배치하면 터치위치의 정확도를 향상시킬 수 있다. 도 5의 (a)와 같이 터치전극이 적게 배치되는 경우에는 터치 위치가 터치 윈도우의 중앙에 있지만 터치면적에 포함되는 터치전극 122a와 122b의 비율이 같지 않고 터치전극 122b의 비율이 더 많게 된다. 그러나 도 5의 (b)의 경우에는 동일 터치위이에서 터치면적에 포함되는 터치전극 122a와 122b의 면적비율이 거의 같게 된다. 따라서 터치 전극의 배열을 조밀하게 하면 터치위치의 오차는 더욱 감소한다.

[실시예 5]

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 전극을 터치할 때 터치위치의 오류를 줄이기 위하여 터치전극을 도 5의 (b)와 같이 조밀하게 배치할 수도 있지만, 도 6과 같이 전극을 여러개 묶어서 하나의 센서에 연결하여 감지오류를 개선시킬 수도 있다. 도 6의 (a)의 경우에는 3개의 삼각바를 하나의 전극에 묶은 경우이고 도 6의 (b)는 5개의 삼각바를 하나의 전극에 묶은 경우이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 삼각바 전극을 서로 마주보며 엇갈리게 배치하여 Y좌표(또는 X좌표)는 미리 정의된 값으로, X좌표(또는 Y좌표)는 삼각바전 극의 면적비율에 따른 정전용량변화로 파악하여 터치위치의 평면좌표값을 얻기 때문에 적은 수의 전극연결선을 통해서 터치위치를 파악할 수 있게 된다.

Claims

복수개의 삼각바 전극이 X축 방향으로 누워 Y축 방향으로 반복배치되며 X축 방향으로 서로 마주보며 엇갈려 맛물리는 형태로 배열되는 터치전극;

상기 터치전극을 터치한 경우 상기 삼각바 전극의 접촉면적 비율에 따른 정전용량의 변화로 X축의 좌표를 인식하는 정전용량센서;

상기 터치전극과 상기 정전용량센서를 전기적으로 연결하는 전극연결선; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, 상기 삼각바 전극의 Y축 좌표는 상기 삼각바 전극마다 미리 결정되어 있으며 상기 터치전극을 터치하는 경우 상기 정전용량센서는 어느 삼각바 전극이 터치되었는가를 파악하여 Y축 좌표를 인식하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, 상기 전극 연결선은 금속성 도체로 이루어지고 상기 터치전극은 투명 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, 상기 전극 연결선이 상기 터치전극의 한쪽 방향으로만 빠져나오는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, 상기 터치전극을 덮는 투명보호필름이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, X축 방향으로 길게 누운 보상전극이 Y축 방향으로 반복하여 배치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 삼각바 전극 여러개가 하나의 세트로 묶여서 하나의 전극연결선을 통해 상기 정전용량센서에 연결되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.