KR20100032283A

KR20100032283A - 단층형 터치 패널 센서

Info

Publication number: KR20100032283A
Application number: KR1020090034306A
Authority: KR
Inventors: 남동식
Original assignee: 남동식
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-03-25

Abstract

신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치 패널 센서는 기판, 상기 기판 상에서 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개의 저항 전극을 포함하는 전극 센서, 및 저항 전극과 전기적으로 연결되어 신체 일부와 접하는 기판 상의 x, y 좌표를 측정하는 제어부를 포함한다. 전극 센서에서 저항 전극의 폭은 y축 방향에 대하여 점차적으로 변화하며, 제어부는 신체와 접하는 저항 전극에서 접하는 부분의 치수로부터 y축 위치를 감지할 수 있다.

제1 저항 전극, 제2 저항 전극, 제어부 및 터치 스크린

Description

단층형 터치 패널 센서 {ONE-LAYER TOUCH PANEL SENSOR}

본 발명은 터치 패널 센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 평판 상에서 손가락의 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있는 터치 스크린 패널 또는 터치 패널 센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린에서 ITO 박막 필름을 설명하기 위한 평면도이며, 도 2는 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린 작동 메커니즘을 설명하기 위한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터치 스크린은 손가락의 접점을 전기적으로 감지한다. 손가락은 전기가 통할 수 있는 일종의 도체로서, 손가락이 전극에 가깝게 접근하게 되면 전극과 손가락 사이에 전하가 모이게 될 수 있다. 전하가 모이게 되면서, 손가락과 전극 사이의 정전용량 또는 전기용량을 측정하는 것이 가능하게 되는데, 이 현상을 이용하여 손가락의 터치를 간접적으로 감지할 수가 있다.

또한, 터치 스크린은 배면의 액정모니터 또는 기타 디스플레이를 가려서는 안되기 때문에, 터치 스크린의 전극은 전기가 흐르면서 투명한 투명 전극 소재, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 소재로 형성될 수가 있다.

도 1 의 (a)에는 세로 방향(y축 방향)으로 배향된 투명 전극 패턴이 도시 되어 있다. 세로로 배향된 투명 전극 패턴은 투명 플라스틱 시트나 유리 등의 소재로 제공되는 투명 필름(11) 상에 형성되며, 투명 전극 패턴은 균일 간격으로 형성된 제1 노드 패턴(12) 및 제1 노드 패턴(12)을 세로로 연결하는 제1 연결 패턴(13)으로 형성이 되어 있다.

또한, 도 1의 (b)에는 가로 방향(x축 방향)으로 배향된 투명 전극 패턴이 도시되어 있으며, 역시 투명 필름(14) 상에 가로로 배향된 투명 전극 패턴이 형성되고, 이 투명 전극 패턴은 역시 균일 간격으로 형성된 제2 노드 패턴(15) 및 제2 노드 패턴(15)을 가로로 연결하는 제2 연결 패턴(16)으로 형성되어 있다.

일반적으로 종래의 터치 스크린은 (a)의 ITO 투명 시트와 (b)의 ITO 투명 시트를 상하로 접착하여 형성할 수가 있다. 이렇게 두 투명 시트가 접착이 된 구조가 도 1 의 (c)에 나타나 있다.

도면에 도시되어 있듯이 가로 방향의 제2 노드 패턴(15)과 세로 방향의 제1 노드 패턴(12)이 서로 엇갈리게 위치하며, 각각의 전극을 잇는 미세한 연결 패턴들은 상하 교차하는 구조(18)를 갖는다. 이들 연결 패턴은 투명 시트 등에 의해서 분리되어 있다.

도 1의 (c)에 도시된 터치 스크린 구조에 따르면, 터치된 위치에 따라 가로 및 세로로 배향된 투명 전극 패턴의 신호 세기가 달라지며, 이들 신호 세기에 따라 가로 및 세로의 좌표를 계산할 수가 있다.

이하, 터치 스크린에 손가락이 터치된 위치를 산출하는 방법에 대하여 설명 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이 터치 스크린(21)에 손가락이 접촉되는 지점(22)의 위치는 터치 스크린(21)에 손가락이 접촉됨으로써 변화하는 가로 및 세로로 배향된 투명 전극 패턴 각각의 신호 세기(23, 24)를 측정하여 가로 및 세로 좌표를 결정한 후에, 가로 및 세로의 좌표 방향의 교차점(25)으로 산출된다.

다만, 실제로 손가락과 접하여 변화하는 가로 및 세로로 배향된 투명 전극 패턴의 신호는 각각 단수개의 펄스(pulse)로 나타나는 것이 아니라, 복수개가 되는 경우가 일반적이기 때문에 변화된 각 신호의 세기 값 중에서 최대 세기를 갖는 펄스 값으로 가로와 세로의 좌표로 선택하고, 이를 기초로 손가락이 접촉되는 지점(22)의 위치를 결정한다.

한편, 상술한 바와 같은 방식으로 터치 스크린(21)에 손가락(22)이 터치된 지점(22)의 위치를 산출하는 방법에서는 가로 및 세로로 배향된 각각의 투명 전극 패턴의 신호 값을 사용하여 터치 스크린(21)에 손가락이 터치된 지점(22)의 위치를 계산하기 때문에 두 장의 투명 필름(11, 14)이 필요하다.

이로 인하여, 투명 필름(11, 14)의 과다한 사용으로 원료비가 증가하고, 가로 및 세로 방향으로 배향된 투명 전극 패턴을 각각 서로 다른 투명 필름(11, 14)에 형성하기 때문에 투명 전극 패턴을 형성하는 공정 시간이 길며, 이러한 공정 시간을 줄이기 위해서 투명 전극 패턴 형성 설비를 추가하는 경우에는 막대한 설비 구축 비용이 추가 발생할 수 있다. 또한, 두 장의 투명 필름(11, 14)을 부착하는 공정 과정에서 각각의 투명 필름(11, 14)에 형성된 제1 연결 패턴(13)과 제2 연결 패턴(16)이 교차하는 지점(18)에 위치하는 연결 패턴(13, 16)들이 쇼팅(shorting)되는 것을 방지하기 위하여 투명 필름(11, 14) 사이에 절연성, 투명성 및 접착성을 모두 갖춘 재료를 사용하여 제조된 시트를 추가 개재하는 별도의 공정 과정 등이 추가되는 문제점들이 지적되고 있다.

상술한 종래기술에 따르면, 종래의 전정용량 방식의 터치 스크린은 두 장의 필름을 사용하는 구조를 가짐으로써 투명 필름을 과다하게 사용하게 되며 실제 배후에 위치하는 액정 디스플레이의 선명도 등에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 2장의 투명 필름에 투명 전극 패턴을 각각 형성하여야 하기 때문에 공정 시간이 과도하게 소요되며 2장 이상의 필름을 위치 조정하고 조립하는 데에 소요되는 시간을 고려할 때 한 장의 투명 필름을 사용하는 경우보다 많은 시간이 소요됨을 알 수 있다.

또한, 2장의 투명 필름을 상호 접합하는 공정의 추가되어야 하고, 투명 필름 간에 절연성을 유지하기 위한 별도의 시트를 개재하는 등 복잡한 공정이 추가될 수 있다.

본 발명은 기존에 두 장의 시트를 접합하여 사용하는 터치 패널 센서를 대체하여 한 장의 시트로 구현이 가능한 터치 패널 센서를 제공한다.

본 발명은 투명 터치 스크린을 구현함에 있어서 한 장의 시트를 사용함으로써 투명도 및 선명도를 향상 시키고, 디스플레이의 밝기를 개선할 수 있는 터치 스크린용 터치 패널 센서를 제공한다.

본 발명은 조립이 간단하고 위치 조정 등의 불필요한 공정을 생략할 수 있는 터치 패널 센서를 제공한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 단층형 터치 패널 센서는 기판, 전극 센서 및 제어부를 포함한다. 기판 상에는 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개의 저항 전극이 제공되며, 각각의 저항 전극은 y축 방향에 대하여 그 폭이 점차적으로 변화하는 형상적 특징으로 갖는다. 따라서 저항 전극과 연결된 제어부는 신체 일부와 주로 접하는 저항 전극이 어느 것인지 파악하여 상기 접하는 부분의 x축 위치를 감지할 수 있으며, 신체와 접하는 상기 저항 전극으로부터 감지되는 전기적 특성으로부터 상기 접하는 부분의 y축 위치를 감지할 수 있다.

기판 상에 단층의 전극을 형성하고, 굳이 2개 이상 층을 형성하지 않더라도 단층의 전극으로부터 신체와 접하는 부분의 x, y 좌표를 산출하는 것이 가능하다.

여기서 터치 패널 센서는 터치 스크린이나 일반 터치 패드 등의 용도로 사용될 수 있으며, 터치 스크린으로 사용되는 경우 기판은 투명 재질의 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 아크릴(acryloyl), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 및 유리 등의 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 투명 재질을 사용하지 않더라도 절연 특성의 기판을 이용하여 노트북에 사용되는 터치 패드나 스타일러스팬을 이용한 포인팅 장치에 사용될 수도 있다.

전극 센서는 기판과 마찬가지로 터치 패널 센서의 사용처에 따라서 투광성을 고려하여 그 소재를 선택할 수 있다. 구체적으로, 저항 전극의 투광성을 고려할 필요가 없는 경우에는, 저항 전극 전극의 소재로써 도전성을 갖는 금, 은 및 알루미늄 등의 다양한 금속이나 합금 등을 사용할 수 있으며, 저항 전극의 투광성을 고려해야 하는 경우에는, 저항 전극의 소재로써 투광성과 도전성을 모두 갖춘 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용할 수 있다.

여기서, 각각의 저항 전극의 폭은 y축 방향에 대하여 점차적으로 변화하도록 형성할 수 있다. 저항 전극의 폭을 점차적으로 변화하도록 하기 위해서, 저항 전극을 y축 방향으로 길게 연장된 삼각형 형상으로 형성할 수도 있고, 사다리꼴, 곡선의 변을 가진 삼각형, 파동 형상, 기타 굽은 형상 등 다양하게 형성할 수가 있다.

제어부는 복수개의 저항 전극과 전기적으로 연결되어 신체 일부와 접하는 저항 전극으로부터 x축 위치를 감지할 수 있으며, 접하는 저항 전극에서 신체 일부와 접하는 부분의 치수로부터 y축 위치를 감지할 수 있다.

본 명세서에서 접하는 부분의‘치수’라 함은 전극과 신체의 일부가 상호 접 하는 부분을 기준으로 그 부분의 길이, 폭, 대각선 길이, 면적 등을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

특히, 복수개의 저항 전극은 제어부와 독립적으로 연결되도록 형성함으로써, 사용자의 터치에 의해서 변화하는 각각의 저항 전극의 신호를 감지하여, 터치 패널 센서에 접한 사용자의 손가락 위치 중 x축 위치를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 단층형 터치 패널 센서는 상술한 기판, 전극 센서, 및 제어부 외에 레퍼런스 전극을 더 포함할 수 있으며, 레퍼런스 전극은 상술한 기판 상에 x축 방향으로 나란하게 복수개가 배열되어 제어부와 전기적으로 연결되어 있다.

제어부는 이미 상술한 바와 같이 터치 스크린에 인접하거나 닿은 사용자의 손가락과 이에 대응하는 저항 전극 사이에서 변하는 정전용량 또는 전기용량을 측정함으로써, 터치 스크린 상에 손가락이 접한 x 및 y축 위치를 결정할 수 있는데, 여기서 레퍼런스 전극은 저항 전극만을 사용하여 사용자의 손가락이 접하는 면적만으로 정전용량 또는 전기용량의 변화를 측정하는 경우에 발생할 수 있는 터치 스크린 상의 손가락 위치의 계산 오류를 보정할 수 있다.

구체적으로, 경우에 따라서 사용자의 손가락이 터치 스크린에 터치되는 면적이 저항 전극의 서로 다른 위치에서도 동일한 면적이 터치될 수 있는데, 이러한 경우에는 실질적으로 다른 위치의 터치 스크린 상에 사용자의 손가락이 위치하더라도 제어부가 정확한 위치를 계산하는데 어려움이 발생할 수 있으나, 레퍼런스 전극은 복수개의 저항 전극 사이에 배치되어 제어부가 손가락이 터치 스크린에 접한 면적 만으로 y좌표를 계산하는 경우에 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.

레퍼런스 전극의 형태에 따라 상술한 오류를 보정하는 방법에 대하여 이하 상세하게 설명한다.

먼저, 레퍼런스 전극은 저항 전극과 마찬가지로 각각의 폭이 y축 방향에 대하여 점차적으로 변화하도록 형성할 수 있으며, 일 예로, y축 방향으로 길게 연장된 삼각형 형상으로 형성할 수도 있고, 사다리꼴, 곡선의 변을 가진 삼각형, 파동 형상, 기타 굽은 형상 등 다양하게 형성할 수가 있다.

이러한 경우에 제어부는 복수개의 레퍼런스 전극과 전기적으로 연결되어 신체 일부와 접하는 저항 전극으로부터 x축 위치를 감지하고, 접하는 저항 전극에서 신체 일부와 접하는 부분의 치수로부터 y축 위치를 감지할 수 있다.

또한, 레퍼런스 전극은 y축 방향으로 폭이 일정하도록 형성할 수도 있는데, 이러한 경우에는 레퍼런스 전극이 y축 방향의 폭이 일정하기 때문에 전정 용량 또는 전기 용량의 변화로부터 제어부는 레퍼런스 전극이 손가락에 접한 길이를 바로 계산할 수가 있으며, 이를 이용하여 이러한 길이에 대응하는 저항 전극의 y좌표를 유추할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 따르면, 단층형 터치 패널 센서는 저항 전극이나 레퍼런스 전극 사이로 제공되는 전극 가지를 더 포함할 수 있으며, 이러한 전극 가지는 하나로 이어진 그라운드 전극을 더 포함할 수 있다. 전극 가지는 사용자의 터치에 의해서 변화하는 일 저항 전극 또는 레퍼런스 전극과 손가락 사이의 정전용량 또는 전기용량이 일 저항 전극에 인접한 다른 저항 전극 또는 레퍼런스 전극의 정정용량 또는 전기용량에 영향을 주는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인하여, 저항 전극 또는 레퍼런스 전극에 전기적으로 연결된 제어부가 사용자의 터치에 의해서 변화하는 각각의 저항 전극의 신호를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 따르면, 단층형 터치 패널 센서는 투명 절연 기판, 제1 전극 센서, 제2 전극 센서 및 제어부를 포함할 수 있으며, 여기서 투명 절연 기판, 제1 및 제2 전극 센서는 모두 투광성 소재로 제조됨으로써, 이러한 구성요소를 가지는 단층형 터치 패널 센서는 그 특성상 사용자의 터치를 감지하여야 하기 때문에 기기의 외면 특히 디스플레이 상에 위치하더라도, 기판의 배면에 위치하는 액정모니터 또는 기타 디스플레이로부터 조사되는 빛을 투과시킬 수 있다. 여기서, 투명 절연 기판은 투명하되, 전기 절연성을 가지는 소재로 제조될 수 있다.

제1 전극 센서 및 제2 전극 센서는 모두 도전성 투명 재질로 제조되되, 투명 절연 기판의 표면에서 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개로 제공되되, 상호 교차 배치될 수 있다.

또한, 제1 전극 센서의 제1 저항 전극과 제2 전극 센서의 제2 저항 전극의 폭은 각각 y축 방향에 대하여 점차적으로 증가 및 감소하도록 제조되는 것이 바람직하다.

여기서, 제어부는 복수개의 제1 및 제2 저항 전극과 각각 전기적으로 연결되어 신체 일부와 접하는 저항 전극으로부터 x축 위치를 감지하며, 인접하는 제1 및 제2 저항 전극과 접하는 신체 일부와의 면적을 비교하여 y축 위치를 감지할 수 있으며, 제1 및 제2 저항 전극이 쌍을 이루며, 쌍을 이루는 제1 및 제2 저항 전극에 인접하게 레퍼런스 전극이 제공되는 것이 바람직하다.

또한, 신체 일부와 접한 위치를 y좌표를 환산하는 프로세스로서, 쌍을 이루는 제1 및 제2 저항 전극에서 제1 저항 전극에 대응하는 정전 용량의 변화에 따른 신호 세기인 C(y) 및 제2 저항 전극에 대응하는 정전 용량의 변화에 따른 신호 세기인 D(y)를 읽고, C(y)/D(y)를 미리 저장이 된 제2 저항 전극과 상기 신체 일부와 접하는 부분의 면적(B(y))에 대한 상기 제1 저항 전극과 상기 신체 일부와 접하는 부분의 면적(A(y))의 비율(A(y)/B(y))과 비교를 하고, C(y)/D(y)에 매칭되는 A(y)/B(y) 값을 선택을 하고, A(y)/B(y) 값에 대응하여 y 좌표를 역산할 수 있다.

본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 기존에 두 장의 시트를 접합하여 사용하는 터치 패널 센서를 대체하여 한 장의 시트로 구현이 가능하다.

또한, 본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 투명 터치 스크린을 구현함에 있어서 한 장의 시트를 사용함으로써 투명도 및 선명도를 향상 시키고, 디스플레이의 밝기를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 조립이 간단하고 위치 조정 등의 불필요한 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제품의 수율을 향상되어 경쟁력이 향상된다.

또한, 본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 한 장의 시트로 형성되어 기판으 로 사용되는 투명 필름의 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 한 장의 시트로 형성되어 기존에 두 자의 시트에 각각 전극 패턴을 형성하는 공정을 한번에 할 수 있다.

또한, 본 발명의 단층형 터치 패널 센서는 기존에 두 장의 시트를 접합하는 공정 및 각 필름 간에 절연성을 유지하기 위한 별도의 시트를 개재하는 공정 등을 모두 배제하여 공정 시간이 단축되어 생산성이 증가한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명은 터치 스크린에 사용되어 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치 패널 센서에 관한 것이다.

실시예1

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구조를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 단층형 터치 패널 센서는 투명 절연 기판(41), 제1 전극 센서, 제2 전극 센서 및 제어부(44)를 포함한다.

먼저, 단층형 터치 패널 센서는 사용자가 터치 스크린을 터치하면 이를 감지할 수 있도록 터치 스크린이 사용되는 기기의 외면에 위치되기 때문에, 단층형 터치 패널 센서에 사용되는 투명 절연 기판(41)은 배면의 액정모니터 또는 기타 디스플레이를 가리지 않도록 투명한 재료를 선택하여 제조하며, 예를 들어 투명 플라스틱 시트나 유리 등의 소재를 사용하여 제조할 수 있다. 이때, 투명 절연 기판(41)은 투광성 재질로 선택하되, 후술할 전극 센서와 전류가 흐르지 않도록 절연성 재질로 선택될 수 있다.

제1 전극 센서는 상술한 기판 상에 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개의 제1 저항 전극(42)을 포함하며, 제1 저항 전극(42)은 상술한 투명 절연 기판(41)과 마찬가지로 배면에 마련된 액정모니터 또는 기타 디스플레이로부터 조사되는 빛을 투과함과 동시에 전기가 통하는 소재로 제조된다. 이러한 소재로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용할 수 있다.

여기서, 각각의 제1 저항 전극(42)의 폭은 y축 방향에 대하여 점차적으로 증가하는 삼각형 형상으로 형성되어 있다. 이때, 복수개의 제1 저항 전극(42)은 균일 간격으로 x축 방향으로 나란히 배열되어 있다.

제2 전극 센서는 투명 절연 기판(41)의 표면에서 상술한 제1 저항 전극(42) 사이로 나란히 배열되는 복수개의 제2 저항 전극(47)을 포함하며, 제2 저항 전극(47)은 상술한 투명 절연 기판(41) 및 제1 저항 전극(42)과 마찬가지로 배면에 마련된 액정모니터 또는 기타 디스플레이로부터 조사되는 빛을 투과함과 동시에 전기가 통하는 소재로 제조된다. 이러한 소재로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용할 수 있다.

여기서, 각각의 제2 저항 전극(47)의 폭은 제1 저항 전극(42)과는 반대로 y축 방향에 대하여 점차적으로 감소하도록 역삼각형 형상으로 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 제1 및 제2 전극 센서는 동일한 투명 절연 기판(41) 위에 세로 방향의 삼각형 구조의 전극 및 역삼각형 구조의 전극으로 제공되어 상호 교호적으로 배치되어 있으나, 가로 방향으로도 삼각형 구조의 전극과 역삼각형 구조의 전극으로 상호 교차되게 형성할 수도 있을 것이다.

본 실시예에 따른 제1 및 제2 전극 센서의 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)들은 각각 제어부(44)에 전기적으로 연결되어 있으며, 본 실시예에서 제어부(44)는 제1 및 제2 저항 전극(42, 47) 각각이 투명하며 전기가 통하는 소재로 제공되는 연결선(34)을 매개로 전기적으로 연결되어 있는 정전용량 센서칩으로 제공된다. 참고로, 본 실시예에서 연결선(34)은 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)들과 마찬가지로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)들은 각각 삼각 및 역삼각형의 구조로 제공되나, 저항 전극의 폭을 점차적으로 변화하도록 하기 위해서, 이등변 삼각형, 직각 삼각형, 비등변 삼각형, 사다리꼴, 곡선의 변을 가진 삼각형, 파동 형상, 기타 굽은 형상 등 다양하게 형성할 수가 있다.

이하 상술한 제1 및 제2 전극 센서를 이용하여 사용자의 손가락과 같은 신체 일부분의 접촉에 의한 신체 일부분과 전극 사이의 정전용량 또는 전기용량을 측정 하며, 신체 일부의 터치를 감지하고 그 위치를 측정하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 사용자의 손가락이 터치 스크린에 터치된 위치 중에서 가로 및 세로 방향의 위치를 측정하는 방법은 제1 저항 전극(42)과 제2 저항 전극(47) 각각의 정전용량 또는 전기용량의 데이터를 뽑은 후 이러한 데이터의 평균치를 구함으로써, 위치를 측정할 수 있다.

먼저, 손가락이 터치 스크린에 터치된 위치 중 가로 방향의 위치를 결정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구조를 도시한 도면들이다.

도 4 및 도 5에서는 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)이 하나의 투명 절연 기판(41) 즉, 한 평면 위에 형성이 되어 있지만 설명의 편의를 위해 각각 분리하여 도시하며, 이를 각각 설명한다.

구체적으로, 도 4는 삼각형 구조로 형성되어 있는 제1 저항 전극(42)을 도시한 것이고, 도 5는 역삼각형 구조로 형성되어 있는 제2 저항 전극(47)을 도시한 것이다.

도 4에 도시되어 있듯이, 투명 절연 기판(41)의 제1 저항 전극(42)에 근접하여 손가락(43)을 접촉하면, 제어부(44)에 각각의 제1 저항 전극(42)에 대한 정전용량의 변화가 발생하며, 제어부(44)에 독립적으로 연결된 제1 저항 전극(42)들로부터 전달된 전기적 신호 변화는 손가락의 접촉 면적에 비례하는 것을 알 수 있으며, 제1 신호로 지칭한다.

마찬가지로, 도 5에 도시되어 있듯이, 투명 절연 기판(41)의 제2 저항 전극(47)에 근접하여 손가락(43)을 접촉하면, 제어부(44)에 각각의 제2 저항 전극(47)에 대한 정전용량의 변화가 발생하며, 제어부(44)에 독립적으로 연결된 제2 저항 전극(47)들로부터 전달된 전기적 신호 변화는 손가락의 접촉 면적에 비례하는 것을 알 수 있으며, 제2 신호로 지칭한다.

도 6에는 도 4 및 도 5에서 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)의 정전용량의 변화에 대한 각각의 제1 및 제2 신호의 세기를 평균한 신호의 세기(50)가 도시되어 있으며, 이러한 평균한 신호의 세기로부터 가로 방향의 위치를 결정한다. 구체적으로, 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)의 정전용량의 변화에 대한 각각의 신호의 세기의 평균값을 나타낸 신호의 세기 중 최대값을 갖는 위치를 가로 방향의 위치로 결정한다.

다만, 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)은 y축 방향으로는 연속되어 있으나, x축 방향으로는 연속적이지 못하기 때문에 좌표로 볼 때에는 연속적이지 못하다. 이는 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)은 x축 방향으로 소정 간격으로 떨어져 있기 때문이다.

따라서, 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)이 다수 개 터치가 될 경우 좌표 값을 계산하는 경우에는 연속적이지 못한 값을 모아서 가중치를 두어 분포 계산을 함으로써 좌표를 정한다.

이하, x좌표를 보다 정확하게 계산할 수 있는 방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 4에 도시된 제1 저항 전극(42)을 좌측에서부터 순서대로 42a~42h로 지정하고, 도 5에 도시된 제2 저항 전극(47)을 좌측에서부터 순서대로 47a~47h로 하고, 42a와 47a를 1번, 42b와 47b를 2번, 42c와 47c를 3번, 42d와 47d를 4번, 42e와 47e를 5번, 42f와 47f를 6번, 42g와 47g를 7번, 42h와 47h를 8번으로 지정한다.

이때, x좌표는 {(n1*1)+ (n2*2)+ ~ (nk*k)}/(n1+ n2+~ nk)로 정해지며, 여기서, k는 각 번호의 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)의 번호를 나타내며, nk는 각 번호의 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)에서 나오는 신호 세기의 합이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 터치 패널 센서를 예를 들어 설명하면, 손가락이 터치 스크린에 터치되어, 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기가 42d의 경우 60이며, 42e의 경우 70이고, 42f의 경우 70이고, 나머지 전극에서는 0이며, 47c의 경우 95, 47d의 경우 145, 47e의 경우 155, 47f의 경우 80이 측정될 경우에 x좌표는 상술한 식에 상기한 숫자들을 대입하여 구할 수 있으며, 상술한 값을 식에 대입하면, x좌표={(95*3)+ (205*4)+(225*5)+(150*6)}/(95+205+225+150)=4.64이다.

참고로, x좌표는 동일한 방향으로 폭이 감소하는 저항 전극끼리 x좌표를 계산한 다음, 다시 이를 평균하여 구할 수도 있다. 구체적인 수학식은 1/2{(Σn1k*k)/(Σn1k) + (Σn2k*k)/ (Σn2k)}에 따를 수 있으며, 여기서, k는 제1 및 제2 저항 전극의 번호를 나타내며, n1k 및 n2k는 각각 제1 및 제2 저항 전극의 정전 용량의 세기이다.

이하, 손가락이 터치 스크린에 터치된 위치 중 세로 방향의 위치를 결정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구조를 도시한 도면들이다.

도 8 및 도 9 또한 도 4 및 도 5와 마찬가지로 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)이 하나의 투명 절연 기판(41) 즉, 한 평면 위에 형성이 되어 있지만 설명의 편의를 위해 각각 분리하여 도시하며, 이를 각각 설명한다.

구체적으로, 도 7은 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)을 함께 도시한 것이고, 도 8은 삼각형 구조로 형성되어 있는 제1 저항 전극(42)을 도시한 것이고, 도 9는 역삼각형 구조로 형성되어 있는 제2 저항 전극(47)을 도시한 것이다.

터치 스크린에 접한 손가락(43)의 세로 방향 위치는 투명 절연 기판(41)의 삼각형 구조의 제1 저항 전극(42)과 역삼각형 구조의 제2 저항 전극(47) 한 쌍으로 하여 두 개의 전극으로부터 측정된 신호 값을 비교하여 결정된다. 예를 들면, 도 7에서와 같이 투명 절연 기판(41)위의 제1 저항 전극(42)과 제2 저항 전극(47)에 걸쳐 손가락(43)이 근접하면 제어부(44)에 각각 들어오는 신호의 세기는 손가락이 접촉하는 면적에 비례한다.

먼저, 도 8을 참조하여 설명하면 제1 저항 전극(42)의 경우 손가락(43)에 의해서 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기를 "C"라고 할 경우, "C"의 크기는 손가락(43)이 제1 저항 전극(42)에 접촉하는 면적(이하,“A"로 지칭)과 관계가 있다. 즉, 손가락(43)이 접촉하는 면적("A")의 크기에 따라서 신호의 크기("C")가 결정되며, 보다 구체적으로 손가락(43)이 제1 저항 전극(42)에 근접하여 접촉하면 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기는 손가락(43)이 접촉하는 면적(56)에 비례할 수 있 다.

여기서, 제어부(44)에 들어오는 신호의 크기의 단위는 임의로 크기로 표현 되지만, 신호의 지연 시간(Delay Time) 및 펄스(Pulse) 등이 관련된 단위로 표시될 수 있다.

도 9를 참조하여 설명하면, 제2 저항 전극(47)의 경우 손가락(43)에 의해서 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기를 "D"라고 할 경우, "D"의 크기는 손가락(43)이 제2 저항 전극(47)에 접촉하는 면적(이하,“B"로 지칭)과 관계가 있다. 즉, 손가락(43)이 접촉하는 면적("B")의 크기에 따라서 신호의 크기("D")가 결정되며, 보다 구체적으로 손가락(43)이 제2 저항 전극(47)에 근접하여 접촉하면 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기는 손가락(43)이 접촉하는 면적(57)에 비례한다.

요컨대, 제어부(44)로 입력되는 제1 저항 전극(42)의 신호 “C" 및 제2 저항 전극(47)의 신호 “D”는 각각 손가락이 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)에 손가락(43)이 인접하여 접촉하는 면적 "A"(56)와 "B"(57)에 비례한다.

상술한 바와 같이 "A"(56)와 "B"(57)의 면적비가 제어부(44)에서 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)으로부터 측정되는 “C”와 “D”신호의 세기비가 된다.

이를 수식으로 나타내면, A:B = C:D가 된다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 제1 및 제2 저항 전극 중 각각 하나씩을 선택하여 도시한 도면이다.

이하, 도 10을 참조하여 제어부(44)에서 측정한 신호의 크기인 "C" 와 "D"에 비례하여 대응하는 면적인 "A"와 "B"로 세로 방향의 위치 좌표를 계산하는 방법에 대하여 설명하되, 설명의 편의를 위하여 제1 저항 전극(42) 및 제2 저항 전극(47) 중 각각 하나씩 선택한 한 쌍으로 설명한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 투명 절연 기판(41) 위에 형성된 제1 저항 전극(42)과 제2 저항 전극(47)의 세로 길이를 “l”로 놓으면, “0”의 좌표(65)에서 “l”의 좌표까지가 세로 좌표의 총 길이가 되며, 세로 방향의 위치인 “y" 값은 “0” 내지 “l”에서 결정된다.

세로의 길이가 "l" 인 상태에서 “l/2" 인 “y" 좌표의 지점은 A/B=1인 지점, 즉 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)이 대칭의 구조일 경우 세로 방향으로 중간 지점이 된다.

또한, 터치 스크린에서 손가락이 터치되는 좌표는 해상도에 따라 다르며, 도 11은 이러한 좌표를 해상도에 따라 분류한 도면이다.

도 11을 참조하면, 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)들이 세로 방향으로 1mm의 해상도를 가질 경우 길이가 10 cm(100 mm)의 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)들은 100 개의 좌표로 나눠진다.

이와 같이 세로 방향으로 해상도를 100 개 등급으로 나눌 경우 “y" 좌표가 “0”의 좌표일 경우 삼각형 구조의 제1 저항 전극(42)의 비교 면적인 "A(1)"과 역삼각형 구조의 제2 저항 전극(47)의 비교 면적인 "B(1)"의 면적비가 50:1이 되며, 즉 A(1)/B(1)=50이 된다.

세로 방향으로 중간 지점은 100 개 등급 중 50 번째로 볼 때에 가운데 지점인 “l/2" 지점은 "A(50)"과 "B(50)"의 면적비가 1:1이 되며, 즉 A(50)/B(50)=1이 된다.

세로 방향으로 제일 위 지점인 “l" 의 지점은 “A(100)"과 "B(100)"의 면적비가 1:50이 되며, 즉 A(100)/B(100)=1/50 이 된다.

즉, “y" 축 방향의 임의의 "y" 좌표에 대한 상하 1mm 폭에 대한 각각의 면적은 삼각형 구조의 패턴을 갖는 제1 저항 전극(42)의 경우 A(y)로 표시되며, 역삼각형 구조의 패턴을 갖는 제2 저항 전극(47)의 경우 B(y)로 표시된다.

상술한 바와 같이, 도 11에 도시된 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)처럼, 각각 삼각형 및 역삼각형 구조의 패턴으로 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)을 형성하여 면적비를 계산할 때에는 이러한 방법으로 각각의 세그먼트(segment)에 대한 면적비를 산출할 수 있다.

도 12는 상술한 면적의 비교치를 위치 데이터로 변환한 그래프를 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 그래프의 “x” 축은 면적비이며, “y” 축은 세로 방향의 길이이며 최대치가 “l"이다. 이때 x 축의 면적비는 A(100)/B(100)이 된다.

최대치가 “l" 일 때 x 축인 면적비가 A(100)/B(100) 인 이유는 세그먼트를 100개로 분할함에 따른 것이며, 다른 예로 세그먼트를 200개로 나눌 경우 A(200)/B(200)이 된다. 세그먼트를 나누는 개수는 터치 스크린의 크기 등에 따라서 임으로 나눌 수 있다.

"x"축의 면적비는 "y" 축의 위치, 즉 세로 방향의 위치에 따른 제1 저항 전극(42)과 같이 삼각형 구조의 패턴의 면적 A(yk)와 제2 저항 전극(47)과 같이 역삼 각형 구조의 패턴의 면적 B(yk)의 면적비인 A(yk)/B(yk)가 된다. 상술한 바와 같이, A(yk)/B(yk) 값이 정해지면, 이 값에 따라서 세로 방향의 좌표 즉, “yk" 값이 정해진다. 참고로, 여기서 "k" 로 번호를 매긴 것은 세그먼트로 나누었을 때 k 번째인 것을 의미한다.

도 13에는 터치 면적비에 따른 세로축의 좌표 값 즉 "y" 축의 좌표값의 계산이 나와 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 투명 절연 기판(41) 상의 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)에 손가락(43)을 터치하면, 삼각형 패턴의 터치 면적에 따른 터치 데이터 C(y) 값과, 역삼각형 패턴의 터치면적에 따른 터치 데이터 D(y) 값이 제어부(96)에 측정이 된다.

제어부(44)에서는 C(y)/D(y) 값을 계산을 하고, 이를 면적비인 A(y)/B(y) 값과 비교를 한 다음, 도 12에서와 같이 세로축 좌표 즉 “y" 값으로 변환을 한다.

실제적으로 손가락으로 터치를 하는 면적이 해상도에 비해서 훨씬 넓고, 또 여러 선을 겹치기 때문에 이 값을 읽어서 계산을 하여 해상도 내의 좌표로 변환을 한다.

도 14는 상술한 프로세스의 흐름도이다.

도 14를 참조하면, 터치 스크린에 손가락이 터치되면 터치 값인 C(y) 와 D(y) 값을 제어부(44)에서 측정하는 단계(S101)를 거친다.

그 후에, C(y)/D(y)의 값을 제어부(44)에서 측정하는 단계(S102)를 거친다.

그리고, C(y)/D(y)의 값을 미리 계산되어 저장된 A(y)/B(y) 값과 제어부에서 비교하는 단계(S103)를 거친다.

그 후에, 제어부(44)는 비교된 값을 가장 근사치인 A(y)/B(y) 값에서 선택하는 단계(S104)를 거친다.

여기서, 미리 저장된 값은 일반적인 접촉 면적과 신호 세기가 비례관계일 경우에는 A(y)/B(y)=k*C(y)/D(y)가 되며, 비례관계가 아닐 경우에는 상기한 바와 같이, C(y)/D(y)값에 대응하는 A(y)/B(y)값이 미리 저장되고, 저장된 데이터와 실제 신호 세기의 비율을 비교하여 y좌표를 구하기 위한 중간 데이터를 산출할 수 있다.

이렇게 A(y)/B(y) 값이 선택되면, 이를 세로 좌표인 y 값으로 변환하는 단계(S105)를 제어부(44)에서 수행한다. 물론 이때에도 y값은 계산에 의해서 구해질 수 있으며, 다르게는 저장된 데이터와의 비교를 통해 최적의 값으로 선택될 수가 있다.

상술한 방법으로 계산된 "y" 값 및 도 4에서 계산한 방법으로 구해진 "x" 값으로 터치 스크린에 터치된 손가락의 평면 좌표(x, y)를 제어부(44)에서 계산하는 단계(S106)를 거친다.

도 4 내지 도 6에 도시된 터치 패널 센서를 예를 들어 설명하면, 손가락이 터치 스크린에 터치되어, 제어부(44)에 들어오는 신호의 세기가 42d의 경우 60이며, 42e의 경우 70이고, 42f의 경우 70이고, 나머지 전극에서는 0이며, 47c의 경우 95, 47d의 경우 145, 47e의 경우 155, 47f의 경우 80이 측정될 경우에, 제1 저항 전극(42)에서 측정된 신호 세기의 합은 200이며, 이 값이 C(y)값이다. 마찬가지로, 제2 저항 전극(47)에서 측정된 신호 세기의 합은 475이며, 이 값이 D(y)이다.

여기서, C(y)/D(y)는 200/475=0.42이다. 도 4 내지 도 6에 도시된 제1 및 제2 저항 전극(42, 47)은 삼각형 및 역삼각형의 구조로 제공되어 있기 때문에, y축 방향에 따라서 폭의 변화와 면적의 변화가 비례한다.

따라서, A(y)/B(y)=C(y)/D(y)=0.42이며, C(y)< D(y)이므로, 제2 저항 전극(47)의 터치 면적이 더 넓은 경우에 해당한다.

따라서, 제1 및 제2 저항 전극의 면적 비가 0.42인 위치는 y좌표가 10일 때, 10에서 5*0.42=2.1 내려온 좌표인 10-2.1=7.9가 y좌표가 된다.

실시예 2

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널 센서를 설명하기 위한 부분도이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널 센서는 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제2 실시예에서 터치 패널 센서에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다. 그리고, 본 발명의 제2 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.

다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에의 터치 패널 센서의 구성 요소에 전극 가지(51) 및 그라운드 전극(552)이 더 추가된다.

도 15를 참조하여 구체적으로 설명하면, 전극 가지(51)는 제1 및 제2 저항 전극 사이(42, 47)로 제공되어 있으며, 이러한 전극 가지(51)는 그라운드 전극(552)에 하나로 이어진다.

전극 가지(51)는 사용자의 터치에 의해서 변화하는 일 저항 전극과 손가락 사이의 정전용량 또는 전기용량이 일 저항 전극에 인접한 다른 저항 전극의 정정용량 또는 전기용량에 영향을 주는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인하여, 저항 전극에 전기적으로 연결된 제어부가 사용자의 터치에 의해서 변화하는 각각의 저항 전극의 신호를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

실시예3

상술한 제1 실시예에서는 제1 및 제2 저항 전극이 삼각형 및 역삼각형 구조의 전극으로 제공되는 일 예를 들어 설명하였으나, 본 실시예에서는 다른 형태의 전극 구조를 가지는 터치 패널 센서에 대해서 설명한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구성요소들은 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제3 실시예에서는 제1 실시예와 상이한 구조를 가지는 전극을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치 패널 센서의 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 저항 전극 이외의 구성요소에 대해서는 제1 실시예와 동일한 도면 번호를 사용한다.

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴 을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

도 16을 참조하면, 양 저항 전극(82, 87)은 서로 대칭하는 형태의 삼각 및 역삼각 형태로 제공되어 있으며, 면적이 가장 협소한 양 저항 전극(82, 87)의 끝부분 면적이 y축 방향으로 동일한 길이에 대응하는 제1 실시예의 저항 전극(42, 47)과 비교하여 더 넓다. 따라서, 제어부가 제1 및 제2 저항 전극(82, 87)의 끝부분에서 변화하는 정전 용량을 보다 용이하게 측정할 수 있다.

실시예4

본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구성요소들은 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제4 실시예에서는 제1 실시예와 상이한 구조를 가지는 전극을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치 패널 센서의 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 저항 전극 이외의 구성요소에 대해서는 제1 실시예와 동일한 도면 번호를 사용한다.

도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

도 17을 참조하면, 양 저항 전극(92, 97)의 상호 마주보는 면이 곡면으로 이루어져 있다. 이러한 구조는 사용자가 손가락으로 터치 스크린을 직선으로 훑고 위치를 이동하는 것이 아니라, 곡선을 그리면서 터치 스크린을 훑고 이동하는 경우 에 제어부가 보다 정확하게 제1 및 제2 저항 전극(92, 97)의 정전 용량의 변화를 감지하기 유리하다.

실시예5

본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구성요소들은 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제5 실시예에서는 제1 실시예와 상이한 구조를 가지는 전극을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치 패널 센서의 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 저항 전극 이외의 구성요소에 대해서는 제1 실시예와 동일한 도면 번호를 사용한다.

도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

도 18을 참조하면, 저항 전극(102)은 x축 방향으로 동일한 간격을 가지고 배열되되, 그 사이에는 레퍼런스 전극(108)들이 배치되어 있다.

구체적으로, 한 쌍을 이루는 저항 전극(102)과 레퍼런스 전극(108)은 각각 삼각형 형태의 구조 및 y축 방향으로 폭이 일정한 바(Bar) 형태의 구조(113)를 갖는다.

이러한 저항 전극(102) 및 레퍼런스 전극(108)은 각각 제어부와 전기적으로 연결되어 있으며, 제어부는 이미 다른 실시예들에서 상술한 바와 같이 터치 스크린 에 인접하거나 닿은 사용자의 손가락과 이에 대응하는 저항 전극(102) 사이에서 변하는 정전용량 또는 전기용량을 측정함으로써, 터치 스크린 상에 손가락이 접한 x 및 y축 위치를 결정할 수 있는데, 여기서 레퍼런스 전극(108)은 저항 전극(102)만을 사용하여 사용자의 손가락이 접하는 면적만으로 정전용량 또는 전기용량의 변화를 측정하는 경우에 발생할 수 있는 터치 스크린 상의 손가락 위치의 계산 오류를 보정할 수 있다.

구체적으로, 경우에 따라서 사용자의 손가락이 터치 스크린에 터치되는 면적이 저항 전극(102)의 서로 다른 위치에서도 동일한 면적이 터치될 수 있는데, 이러한 경우에는 실질적으로 다른 위치의 터치 스크린 상에 사용자의 손가락이 위치하더라도 제어부가 정확한 위치를 계산하는데 어려움이 발생할 수 있으나, 레퍼런스 전극(108)은 복수개의 저항 전극(102) 사이에 배치되어 제어부가 손가락이 터치 스크린에 접한 면적만으로 y좌표를 계산하는 경우에 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.

레퍼런스 전극(108)으로 상술한 오류를 보정하는 방법에 대하여 이하 상세하게 설명한다.

본 실시예의 레퍼런스 전극(108)은 y축 방향으로 폭이 일정하도록 형성되는데, 이에 레퍼런스 전극(108)이 y축 방향의 폭이 일정하여 전정 용량 또는 전기 용량의 변화로부터 제어부는 레퍼런스 전극(108)이 손가락에 접한 길이를 바로 계산할 수가 있으며, 이를 이용하여 이러한 길이에 대응하는 저항 전극(102)의 y좌표를 유추할 수 있다.

실시예6

본 발명의 제6 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구성요소들은 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제6 실시예에서는 제1 실시예와 상이한 구조를 가지는 전극을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치 패널 센서의 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 저항 전극 이외의 구성요소에 대해서는 제1 실시예와 동일한 도면 번호를 사용한다.

도 19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

도 19를 참조하면, 제1 저항 전극(112) 및 제2 저항 전극(117)은 x축 방향으로 동일한 간격을 가지고 배열되되, 쌍을 이루는 제1 및 제2 저항 전극(112, 117) 사이에는 레퍼런스 전극(118)들이 배치되어 있다.

본 실시예에서는 상호 x축 방향으로 교차 배치되는 제1 및 제2 저항 전극(112, 117)을 포함하고 있기 때문에, 하나의 저항 전극을 가지는 경우에 비해서 터치 스크린에 접한 손가락의 위치를 비교적 정확하게 측정할 수 있다.

구체적으로, 이미 다른 실시예에서 설명한 바와 같이, 제어부는 터치 스크린에 인접하거나 닿은 사용자의 손가락과 이에 대응하는 저항 전극 사이에서 변하는 정전용량 또는 전기용량을 측정하기 때문에, 비록 터치 스크린 상의 다른 위치에 손가락이 접하더라도 손가락과 터치 스크린이 접한 면적이 동일한 경우에 손가락의 위치가 잘못 측정되는 경우가 발생할 수 있으나, 본 실시예에서는 서로 y축 방향으로 그 폭이 반대 경향으로 변화하는 삼각형 및 역삼각형 구조를 가지는 제1 및 제2 저항 전극(112, 117)이 제공되기 때문에 상술한 측정 오류를 방지할 수 있다. 게다가, 레퍼런스 전극(118)은 제1 및 제2 저항 전극(112, 117)으로도 발생하는 측정 오류를 보정할 수 있다.

구체적으로, 폭이 일정한 패턴인 레퍼런스 전극(118)의 정전 용량 변화를 기준 비교값(Reference)으로 사용하여, 제1 및 제2 저항 전극(112, 117) 값의 편차가 있을 때 폭이 일정한 값을 참조하여 위치를 보정할 수 있다.

실시예7

본 발명의 제7 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구성요소들은 제1 실시예에서 설명한 터치 패널 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제7 실시예에서는 제1 실시예와 상이한 구조를 가지는 전극을 중심으로 설명하며, 그 외의 터치 패널 센서의 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예의 터치 패널 센서에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략한다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 저항 전극 이외의 구성요소에 대해서는 제1 실시예와 동일한 도면 번호를 사용한다.

도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

도 20을 참조하면, 제1 저항 전극(122) 및 제2 저항 전극(127)은 x축 방향으로 동일한 간격을 가지고 배열되어 있으며, 제1 저항 전극(122)은 폭이 y축 방향에 대하여 단계적으로 감소하며 점차적으로 변화하도록 형성되고, 제2 저항 전극(127)은 폭이 y축 방향에 대하여 단계적으로 증가하며 점차적으로 변화하도록 형성되어 있다. 즉, 서로 마주보는 제1 및 제2 저항 전극(122, 127)의 양변에는 복수개의 단이 형성되어 있는 계단 형태로 제공되되, 양변이 대략적으로 서로 치합하도록 배치되어 있다.

제1 및 제2 저항 전극(122, 127)은 y축 방향에 따라 저항 전극의 넓이가 단계적으로 변화하기 때문에, 손가락이 제1 및 제2 저항 전극(122, 127)에 접촉하여 제어부에 들어오는 신호의 세기 변화 역시 단계적으로 변화하고, 이에 저항 전극에 접촉하는 손가락의 y축 위치가 y축의 소정 범위 단위로 결정된다. 본 실시예에서는 저항 전극의 폭이 균일한 간격으로 넓어지지만, 경우에 따라서는 저항 전극의 폭이 불균일한 간격으로 넓어지도록 형성될 수가 있다.

본 발명에 따른 터치 패널 센서는 종래의 두 개의 기판을 사용하여 "x" 좌표와 "y" 좌표를 결정을 하던 구조에서 한 장의 투명 절연 기판을 사용하여도 "x" 좌표와 "y" 좌표를 측정할 수 있기 때문에, 종래에 정전용량 방식의 터치 스크린이 두 장의 필름을 사용하는 것과 비교하여, 기판으로 사용되는 투명 필름의 사용 개수를 줄일 수가 있으며, 투명 필름에 각각 전극 패턴을 형성하는 공정, 투명 필름을 접합하는 공정 및 투명 필름 간에 절연성을 유지하기 위한 별도의 시트를 개재하는 공정 등을 모두 배제할 수 있기 때문에, 공정 시간의 단축과 원료비의 감소를 구현할 수 있으며, 이에 생산성의 증가와 함께 제품의 수율을 향상함으로써 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린에서 ITO 박막 필름을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 종래의 정전용량 방식의 터치 스크린 작동 메커니즘을 설명하기 위한 평면도이다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 구조를 도시한 도면들이다.

도 11은 터치 스크린에 손가락이 접하는 좌표를 해상도에 따라 분류한 도면이다.

도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 제1 및 제2 저항 전극에 접한 손가락의 면적의 비교치를 위치 데이터로 변환한 그래프를 도시한 도면이다.

도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서의 제1 및 제2 저항 전극에 접한 손가락의 터치 면적비에 따른 세로축의 좌표값을 도시한 도면이다.

도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 센서에서 신체 일부와 접한 위치를 y좌표를 환산하는 프로세스를 도시한 도면이다.

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널 센서 중 저항 전극의 패턴을 설명하기 위한 저항 전극의 일부를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

41：투명 절연 기판 42：제1 저항 전극

44：제어부 47：제2 저항 전극

Claims

신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치 패널 센서에 있어서,

기판;

상기 기판 상에 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개의 저항 전극을 포함하며, 각각의 상기 저항 전극의 폭이 y축 방향에 대하여 점차적으로 변화하는 전극 센서; 및

상기 복수개의 저항 전극과 전기적으로 연결되어 상기 신체 일부와 접하는 저항 전극으로부터 x축 위치를 감지하며, 상기 접하는 저항 전극에서 상기 신체 일부와 접하는 부분의 치수로부터 y축 위치를 감지하는 제어부;

를 포함하는 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 저항 전극 각각은 y축 방향으로 길게 연장된 삼각형 형상으로 형성되며, 상기 복수개의 저항 전극은 균일 간격으로 x축 방향으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 저항 전극은 상기 제어부와 독립적으로 연결된 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 기판 상에 x축 방향으로 나란하게 배열되며 상기 제어부와 전기적으로 연결된 복수개의 레퍼런스 전극을 포함하며, 상기 복수개의 레퍼런스 전극 각각은 상기 복수개의 저항 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제4항에 있어서,

상기 복수개의 레퍼런스 전극과 상기 복수개의 저항 전극은 하나씩 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제4항에 있어서,

상기 복수개의 레퍼런스 전극은 일정한 폭으로 y축 방향을 따라 길게 연장된 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제4항에 있어서,

상기 복수개의 레퍼런스 전극의 폭은 y축 방향에 대하여 점차적으로 변화하되, 상기 레퍼런스 전극이 점차적으로 변화하는 경향은 상기 저항 전극과 반대인 것을 특징으로 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 저항 전극 사이로 제공되는 전극 가지를 포함하며, 상기 전극 가지는 하나로 이어진 그라운드 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 접하는 저항 전극에서 상기 신체 일부와 접하는 부분의 폭 또는 면적으로부터 y축 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제1항에 있어서,

상기 저항 전극의 폭이 y축 방향에 대하여 단계적으로 증가 또는 감소하며 점차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
투명 절연 기판;

도전성 투명 재질로 이루어져 상기 기판의 표면에서 x축 방향으로 나란히 배열되는 복수개의 제1 저항 전극을 포함하며, 각각의 상기 제1 저항 전극의 폭이 y축 방향에 대하여 점차적으로 증가하는 제1 전극 센서;

도전성 투명 재질로 이루어져 상기 기판의 표면에서 상기 제1 저항 전극 사이로 나란히 배열되는 복수개의 제2 저항 전극을 포함하며, 상기 제1 저항 전극과는 반대로 각각의 상기 제2 저항 전극의 폭이 y축 방향에 대하여 점차적으로 감소하는 제2 전극 센서; 및

상기 복수개의 제1 및 제2 저항 전극과 각각 전기적으로 연결되어 상기 신체 일부와 접하는 저항 전극으로부터 x축 위치를 감지하며, 인접하는 상기 제1 및 제2 저항 전극과 상기 접하는 신체 일부와의 면적을 비교하여 y축 위치를 감지하는 제어부;

를 포함하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

상기 제1 및 제2 저항 전극은 y축 방향으로 길게 연장된 삼각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

상기 제1 및 제2 저항 전극이 쌍을 이루며, 쌍을 이루는 상기 제1 및 제2 저항 전극에 인접하게 레퍼런스 전극이 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

신체 일부와 접한 위치를 y좌표를 환산하는 프로세스로서

쌍을 이루는 상기 제1 및 제2 저항 전극에서 상기 제1 저항 전극에 대응하는 정전 용량의 변화에 따른 신호 세기인 C(y) 및 상기 제2 저항 전극에 대응하는 정전 용량의 변화에 따른 신호 세기인 D(y)를 읽고,

C(y)/D(y)를 미리 저장이 된 상기 제2 저항 전극과 상기 신체 일부와 접하는 부분의 면적(B(y))에 대한 상기 제1 저항 전극과 상기 신체 일부와 접하는 부분의 면적(A(y))의 비율(A(y)/B(y))과 비교를 하고,

C(y)/D(y)에 매칭되는 A(y)/B(y) 값을 선택을 하고,

상기 A(y)/B(y) 값에 대응하여 y 좌표를 역산하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

상기 신체 일부와 접한 x좌표는 수학식={(n1*1)+ (n2*2)+ ~ (nk*k)}/(n1+ n2+~ nk)에 따르며,

여기서, k는 상기 제1 및 제2 저항 전극의 번호를 나타내며, nk는 한 쌍의 상기 각 번호의 상기 제1 저항 전극과 상기 제2 저항 전극의 정전 용량의 세기의 합인 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

상기 신체 일부와 접한 x좌표는 수학식=1/2{(Σn1k*k)/(Σn1k) + (Σn2k*k)/ (Σn2k)}에 따르며,

여기서, k는 상기 제1 및 제2 저항 전극의 번호를 나타내며, n1k 및 n2k는 각각 제1 및 제2 저항 전극의 정전 용량의 세기인 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.
제11항에 있어서,

상기 제1 및 제2 저항 전극 중 적어도 어느 하나의 폭이 y축 방향에 대하여 단계적으로 증가 또는 감소하며 점차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 센서.