KR20110034534A - 그룹화된 미세 투명전극을 이용한 터치패널센서 - Google Patents

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Abstract

정전용량의 변화를 통해 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 나란하게 형성된 복수개의 하부 투명전극을 포함하는 하부 투명 기판, 및 상기 하부 투명전극에 교차하는 방향으로 나란하게 형성된 복수개의 그룹화된 미세 투명전극을 포함하는 상부 투명 기판을 포함한다. 하부 투명전극은 디스플레이로부터의 전자파를 차폐하는 기능을 하면, 미세 투명전극은 그룹화되어 터치의 감도를 개선하고, 신체 접촉에 대한 패널센서의 반응을 증가시킬 수 있다.

Description

그룹화된 미세 투명전극을 이용한 터치패널센서{TOUCH PANEL SENSOR WITH MINUTE TRANSPARENT ELECTRODES IN GROUPS}
본 발명은 터치패널센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 정전용량의 변화를 통해 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 관한 것이다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 터치패널센서(1)는 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)가 소정 간격 이격되어 접합된다. 하부 절연시트(10) 및 상부 절연시트(20)의 마주보는 면에는 각각 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40)이 상호 수직하게 배열되어 있으며, 구체적으로, 하부 ITO전극(30)은 하부 절연시트(10)의 상면에 좌측에서 우측으로 배향되어 있으며, 상부 ITO전극(40)은 상부 절연시트(20)의 저면에 상측에서 하측으로 배향되어 있다.
상술한 터치패널센서(1)는 상호 교차하도록 배치되는 하부 ITO전극(30) 및 상부 ITO전극(40)의 각 교차지점마다 각 교차지점의 면적에 대응하는 소정의 정전 용량 즉, 캐패시턴스 값이 존재하는데, 신체 일부가 근접하면 상부에 배치된 상부 ITO전극(40)의 면적에 신체 일부의 면적이 더해져 캐패시턴스 값이 변경될 수 있다.
이때, 그 폭이 하부 ITO전극(30)에는 고주파 전류가 제공되는 구동전극(drive line)으로 사용될 수 있으며, 상부 ITO전극(40)에서는 하부 ITO전극(30)으로 전달되는 고주파 전류에 대응하여 전기적으로 영향을 받아 전류가 발생할 수 있다. 신체 일부의 접근 유무에 의해서 변경되는 하부 ITO전극(30)과 상부 ITO전극(40) 간의 캐패시턴스가 변화할 수 있으며, 이러한 전기적 특성의 변화를 감지하여 신체 접촉을 센싱할 수 있다.
또한, 상부 ITO전극(40)과 외부의 회로기판(50)의 전극(52)을 전기적으로 연결하기 위하여, 금속 재질의 연결선(48)이 상부 ITO전극(40)의 단부로부터 상부 절연시트(20)의 하부까지 연장되어 있으며, 하부 ITO전극(20) 또한 별도의 연결선에 의해서 회로기판(50)과 연결된다.
종래의 ITO를 이용한 전극은 약 5mm 간격으로 배열되며, 300㎛ 이상의 두꺼운 폭으로 형성된다. 왜냐하면, ITO는 투명하기는 하지만 상대적으로 면저항이 크기 때문에 약 300㎛보다 얇게 형성하면 저항이 급격히 증가하여 감도를 더 떨어뜨릴 수 있으며, 터치 패널의 반응 속도도 현저하게 감소시킬 수 있기 때문이다. 또한, 아무리 ITO나 IZO가 투명하더라도 빛을 왜곡시킬 수 있기 때문에 되도록 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 ITO와 같은 투명전극을 사용하되, 터치패널센서의 감도를 증가시킬 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명은 ITO와 같은 투명전극을 사용하되, 패턴의 반응속도를 증가시키고 빛의 왜곡 현상도 줄일 수 있는 터치패널센서를 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 정전용량의 변화를 통해 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서는, 나란하게 형성된 복수개의 광폭(wide) 투명전극을 포함하는 하부 투명 기판, 및 상기 하부 투명전극에 교차하는 방향으로 나란하게 형성된 복수개의 그룹화된 미세(minute) 투명전극을 포함하며, 각 그룹의 미세 투명전극은 전기적으로 연결된 상부 투명 기판을 구비한다.
하부 투명전극에 비해 미세 투명전극은 상대적으로 얇은 두께로 형성되며, 하부 투명전극은 일종의 도전성 재질로서 EMI와 같은 전자파에 의한 영향을 차폐할 수 있다. 또한, 미세 투명전극은 종래의 한 가닥인 투명전극과는 달리, 복수개의 미세 투명전극이 그룹을 이루어 종래의 한 가닥 투명전극과 대응될 수 있다. 예를 들어, 종래에는 약 5mm 간격으로 약 300㎛ 폭의 ITO 전극이 사용된다면, 본 실시예예 따르면 약 1.7mm~1.0mm의 균일 간격으로 약 100㎛ 폭이 ITO 전극이 사용될 수 있고, 3~5개가 그룹을 이루면 병렬로 제공될 수 있다.
즉, 복수개의 미세 투명전극이 그룹화되어 복잡한 연산 없이 손가락의 정확한 위치를 바로 계산할 수 있으며, 손가락 접촉 면적에 의한 영향도 바로 적용할 수 있어 감도를 크게 개선할 수 있다. 또한, 복수개의 미세 투명전극이 병렬로 연결되어 저항을 낮추기 때문에, 미세 투명전극의 폭을 더 좁게 형성하는 것이 가능하며, 길이를 더 증가시켜 대면적 디스플레이 장치에 적용할 수 있다.
미세 투명전극과 하부 투명전극은 디스플레이를 기준으로 수평 또는 수직하게 형성되며 90도로 교차하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 90도 아닌 각도를 형성하면 교차하도록 제공될 수도 있다.
본 발명의 터치패널센서는 ITO와 같은 투명전극을 사용하되, 터치패널센서의 감도를 증가시킬 수 있으며, 패턴의 반응속도를 증가시키고 빛의 왜곡 현상도 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 정전용량 방식의 터치패널센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 상부 투명 기판을 설명하기 위한 정면도이다.
도 4는 종래의 상부 투명 기판과 본 발명의 상부 투명 기판의 효과를 비교하기 위한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 상부 투명 기판을 설명하기 위한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 적층 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널센서를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 상부 투명 기판을 설명하기 위한 정면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 터치패널센서(100)는 하부 투명전극(112)이 형성된 하부 투명 기판(110) 및 미세 투명전극(122)이 형성된 상부 투명 기판(120)을 포함한다. 하부 투명 기판(110)에는 가로 방향으로 나란하게 복수개의 하부 투명전극(112)이 균일 간격으로 형성되며, 상부 투명 기판(120)에는 세로 방향으로 나란하게 복수개의 미세 투명전극(122)이 균일 또는 불균일한 간격으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 복수개(예를 들어, 3개)의 미세 투명전극(122)이 하나의 전극 그룹(124)을 형성하며, 상단 및 하단이 전기적으로 연결될 수 있으며, 경우에 따라서는 상단 또는 하단 중 한 쪽에서 전기적으로 연결될 수가 있다.
미세 투명전극(122)은 이웃하는 그룹의 다른 미세 투명전극(122)과도 균일한 간격으로 형성될 수 있으며, 각각 안테나로서의 기능을 하여 신체의 접촉 위치를 감지할 수 있다. 미세 투명전극(122)은 상호 간에 적절한 간격을 유지하는 것이 바람직하며, 예를 들어 한 그룹에서 약 3~5개의 미세 투명전극(122)이 상호 전기적으로 연결되도록 형성되는 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 약 100~150㎛의 폭을 가지며 각각 약 0.9 ~ 1.7mm 정도 이격되는 간격으로 형성될 수가 있다.
하부 투명 기판(110) 및 상부 투명 기판(120)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등의 절연성을 가진 투명 필름으로 제공될 수 있으며, 경우에 따라서는 양쪽 또는 한쪽이 유리 재질로 제공될 수도 있다.
또한, 하부 투명 기판(110)과 상부 투명 기판(120) 사이로 OCA(Optically Clear Adhesive)필름과 같은 광학접착필름을 이용하여 양 기판을 광학적으로 접착할 수 있으며, 경우에 따라서는 따른 접착제를 이용하여 상호 절연시키는 동시에 밀착시키는 것도 가능하다.
하부 투명 기판(110)의 상면으로 하부 투명전극(112)이 형성되며, 예를 들어 약 5mm 폭으로 촘촘히 배열될 수가 있다. 하부 투명전극(112)이 촘촘하게 배열되면서 전자파 차폐효과를 기대할 수 있으며, 상부 투명 기판(120)의 미세 투명전극(122)으로 노이즈를 발생시키는 것을 감소시킬 수 있다.
상부 투명 기판(120)의 저면으로 미세 투명전극(122)이 형성될 수 있다. 미세 투명전극(122) 역시 ITO 또는 IZO와 같은 투명의 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 약 3개의 미세 투명전극(122)이 하나의 그룹으로 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 종래의 상부 투명 기판과 본 발명의 상부 투명 기판의 효과를 비교하기 위한 확대 단면도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 종래의 상부 절연시트(20)에서 상부 ITO전극(40)은 소정의 단위 간격에 한 가닥씩 제공되며, 상부 ITO전극(40)은 하부 ITO전극(30)과 점선으로 표시된 바와 같이 전기장을 형성할 수 있다. 전기장에 의해서 전하가 유지되며, 좌측에 도시된 바와 같이, 손가락이 상부 절연시트(20)에 인접하게 위치하면, 손가락 단부 역시 전하를 유지함으로써 캐패시턴스가 변화하게 된다.
이와 비교하여, 도 4의 (b)를 참조하면, 미세 투명전극(122)이 동일 및 균일한 단위 간격에서 전기적으로 연결된 상태로 세 가닥씩 제공되며, 손가락이 상부 투명 기판(120)에 인접하게 위치할 때, 각각의 미세 투명전극(122)과 하부 투명전극(112) 사이에는 캐패시턴스의 변화가 발생할 수 있다. 각각의 미세 투명전극에서 캐패시턴스의 변화가 발생할 수 있기 때문에 종래의 상부 ITO전극을 사용하는 경우보다 캐패시턴스의 변화가 크게 나타날 수 있다.
이를 통해 그룹화된 미세 투명전극(122)을 사용함으로써 더 활성화된 캐패시턴스의 변화를 유도할 수 있으며, 캐패시턴스의 변화를 활성화하여 터치패널센서의 감도를 더욱 증가시킬 수 있음을 예측할 수 있다. 실제로 그룹화된 미세 투명전극(122)을 사용함으로써 터치패널센서의 감도가 증가함을 확인할 수 있었다.
또한, 복수개의 미세 투명전극(122)을 약 300㎛ 이하의 폭으로 형성하여도, 3개 이상의 투명전극이 병렬로 연결되기 때문에 저항을 오히려 낮출 수 있으며, 약 100㎛ 또는 그 이하로 형성할 수도 있다.
미세 투명전극(122)은 상호 교차하지 않도록 하여 그룹화된 단위 간격에서 균일한 간격으로 손가락 접촉을 감지할 수 있도록 할 수 있다. 한편, 경우에 따라서는, 미세 투명전극이 교차하도록 형성될 수도 있고, 상술한 바와 같이 그룹화된 미세 투명전극을 정기적으로 연결하기 위해 중간에 형성된 하나 또는 복수개의 전기적 연결을 통해서 전기적으로 서로 교차하도록 연결될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 상부 투명 기판을 설명하기 위한 정면도이다.
도 5를 참조하면, 상부 투명 기판(220)에는 세로 방향으로 나란하게 복수개의 미세 투명전극(222)이 주기적으로 반복하는 곡선 형태로 형성되어 있다. 복수개(예를 들어, 3개)의 미세 투명전극(222)이 하나의 전극 그룹(224)을 형성하며, 상단 및 하단이 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 곡선 형태로 미세 투명전극(222)이 형성되어 있지만, 다르게는 주기적으로 반복하여 꺾인 절곡선 형태로 제공될 수도 있다.
상부 투명 기판(220)의 저면으로 미세 투명전극(222)이 곡선 형태로 형성되는 경우, 동일 거리를 기준으로 직선 형태보다 곡선 형태에서 캐패시턴스가 형성되는 면적을 증가시킬 수 있다. 상대적으로 긴 경로를 통해 캐패시턴스의 변화가 발생하기 때문에 터치패널센서의 감도에 영향을 미칠 수가 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널센서의 적층 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 하부 투명 기판(110)의 하부 투명전극(112)과 상부 투명 기판(120)의 미세 투명전극(122)의 서로 마주보도록 형성되어 있는 반면, 같은 도면의 (b)를 참조하면, 하부 투명 기판(110)의 하부 투명전극(112)이 기판의 저면에 형성되어 상부 투명 기판(120)의 미세 투명전극(122)의 서로 같은 면에 형성되도록 할 수도 있다. 하부 투명전극(112)을 하부 투명 기판(110)의 저면에 형성하는 경우 그 저면으로 보호필름(114) 또는 보호층을 형성할 수도 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.
100：터치패널센서 110：하부 투명 기판
112：하부 투명전극 120：상부 투명 기판
122：미세 투명전극 124：전극 그룹
130：광학접착필름

Claims (4)

  1. 정전용량의 변화를 통해 신체 일부의 접촉 위치를 감지하기 위한 터치패널센서에 있어서,
    나란하게 형성된 복수개의 하부 투명전극을 포함하는 하부 투명 기판; 및
    상기 하부 투명전극에 교차하는 방향으로 나란하게 형성되되 상호 교차하지 않도록 형성된 복수개의 그룹화된 미세 투명전극을 포함하며, 각 그룹의 상기 미세 투명전극은 양단 중 적어도 하나에서 전기적으로 연결된 상부 투명 기판;
    을 구비하는 터치패널센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 투명전극은 균일한 간격을 유지하며 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  3. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 미세 투명전극은 100㎛ 이하의 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
  4. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 미세 투명전극은 직선, 주기적으로 반복되는 곡선 또는 절곡선 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치패널센서.
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