KR20120078167A - 단일 전극층의 터치 스크린 - Google Patents

단일 전극층의 터치 스크린 Download PDF

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KR20120078167A
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김건년
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Abstract

본 발명은 투명기판, 상기 투명기판 상에 일정한 간격으로 배열되고 상기 투명기판의 한 축을 따라 그 길이 방향으로 점차 폭이 좁아지고 지그재그 굴곡 형태를 가지는 복수의 제1 굴곡 투명전극, 상기 제1 굴곡 투명전극과 동일한 형상이나 상기 제1 굴곡 투명전극에 대해 빗변이 서로 마주보는 형상으로 배치된 복수의 제2 굴곡 투명전극, 상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극 각각에 형성되되, 각 굴곡 투명전극에서 높이가 가장 작은 끝단에 형성되는 신호 입력단, 각 신호 입력단에 연결된 금속 전극 라인, 상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극을 보호하기 위해 상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극 상에 형성된 보호막, 그리고 상기 신호 입력단에 연결되어 있으며, 터치시 파악되는 상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극에 대한 정전용량과 저항의 변화를 기초하여 터치 위치를 산출하는 구동 회로를 포함하는 단일 전극층의 터치 스크린을 제공한다.

Description

단일 전극층의 터치 스크린{TOUCH SCREEN WITH SINGLE ELECTRODE LAYER }
본 발명은 정전용량 터치 제어 디스플레이 패널에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단일 전극층을 가진 터치 스크린에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 기업 맞춤형 정보전자 패키지 핵심 기술 개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: KI002184-2001-02, 과제명: 정보가전용 차세대 Input Device 기술개발].
일반적으로, 터치 스크린(또는 터치 패드, 터치 패널)은 디스플레이 화면상의 사용자의 접촉 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입력 장치를 일컫는다.
터치 스크린은 구현 방법에 따라 크게 이산 위치 감지 방식과 연속 위치 감지 방식으로 구분된다. 이산 위치 감지 방식(discrete location detecting)은 매트릭스 방식이라고도 불리우며, 패널상의 2차원 평면을 복수의 구획으로 나누어, 각 구획에 대한 접촉/비접촉 여부를 감지함으로써 사용자의 접촉 위치에 관한 정보를 획득한다.
반면 연속 위치 감지 방식(continuous location detecting)은 접촉 감지 영역을 제한된 수의 구획으로 나누지 않고, 2차원 평면상의 접촉 위치를 연속적인 값으로 인식하는 방식이다. 연속 위치 감지 방식의 터치 스크린은 제한된 수의 전극을 통해 측정된 값으로부터 가로, 세로 방향의 연속적인 좌표값을 계산하기 위해 특별히 고안된 알고리즘을 이용한다.
이러한 연속 위치 감지 방식의 터치 스크린 중 접촉 위치를 계산하기 위한 복잡한 알고리즘 없이도 각 구획에 대한 접촉 여부를 감지하여 접촉 위치를 얻어내기 고안된 국내공개특허 제2009-0048770호(이하 “770호 특허”라 함)가 있다.
770호 특허는 도 1에 도시된 바와 같이 단일 전극층으로 형성된 투명 전극에 그 특징이 있다. 770호 특허의 특징을 도 1을 참조로 설명한다. 도 1은 종래의 연속 위치 감지 방식의 터치 스크린의 투명 전극 구조를 보인 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 770호 특허의 투명전극(1, 2)은 길이 방향으로 소정의 기울기를 갖는 경사부를 포함하며, 그 경사부가 서로 마주보는 형상으로 배치된 두 투명 전극(1, 2)에 의해 직사각형의 모양이 형성되어 있다. 즉, 하나의 투명 전극(1)은 제1 길이 방향으로 점차 폭이 좁아지는 삼각형 형상이고, 다른 하나의 투명 전극(2)은 제1 길이 방향의 점차 폭이 넓어지는 삼각형 형상이다. 그리고 입력 교류신호는 각 투명 전극에서 폭이 가장 넓은 쪽에 인가된다.
이러한 770호 특허는 삼각형 투명전극 쌍 구조에서 손가락 터치에 의해 가로축(x축)의 터치 위치 결정은 다음과 같이 진행된다.
투명전극 쌍에 손가락이 터치하면 터치 영역과 투명전극(1, 2)에 의해 서로 다른 면적을 갖는 교차 영역 A와 B가 형성되며, 교차 면적에 비례하는 각각의 교차영역에 각각 손가락과 교차영역 사이에 정전용량 C1a과 C1b이 발생한다.
이러한 서로 다른 크기의 정전용량 C1a와 C1b를 이용하여 손가락을 좌우로 이동할 때 C1a와 C1b의 차(C1a-C1b 또는 C1b-C1a) 또는 비율(C1a/C1b 또는 C1b/C1a)을 계산하여 그 크기에 대응하는 터치 손가락 위치를 계산한다. 또한 RC회로에서 입력 교류신호의 충방전 특성인 시상수(t)는 정전용량(C)와 저항(R)의 곱으로 계산되기 때문에 교차영역 A와 B의 면적에 따라 비례하는 시상수 t1a와 t1b을 갖는다.
이와 같이 터치 위치에 따른 투명전극(1, 2)의 시상수 t1a과 t1b를 측정하여 그 차이(t1a-t1b or t1b-t1a) 또는 비율(t1a/t1b or t1b/t1a)를 계산하여 그 크기에 대응하는 터치 손가락 위치를 계산한다.
그런데, 정전용량은 면적에 비례하지만, 저항은 폭의 크기에 반비례하기 때문에, 770호 특허의 투명 전극(1, 2)에서의 시상수(t)는 길이 방향으로 손가락을 이동시키더라도 큰 변화가 나타나지 않는다.
즉, 770호 특허에서 가로축(x축) 위치 결정의 경우에, 손가락과 투명전극 교차 영역에서 형성되는 정전용량의 변화는 수 pF(10-12F) 이하의 변화를 나타내기 때문에 터치 위치와 신호 입력단까지 투명전극의 저항(R)이 수kΩ(103Ω)의 경우 시상수 변화는 수 ~ 수십 10-9 sec 변화 정도 미세한 변화를 나타낸다. 따라서 이러한 미세한 변화를 외부 노이즈 제거와 함께 정밀하게 측정하기 위해서는 고도의 신호처리 기술을 필요로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 위치에 따라 큰 시상수 변화를 나타내는 단일 전극층의 터치 스크린을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 위치 변화에 따른 정전용량 변화와 저항의 변화를 동시에 증가 또는 감소하게 하여 시상수 또는 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화를 크게 함으로써 터치 위치 정밀도와 분해능을 높일 수 있는 단일 전극층의 터치 스크린을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 단일 전극층의 터치 스크린을 제공한다. 이 터치 스크린은 투명기판, 상기 투명기판 상에 일정한 간격으로 배열되고 상기 투명기판의 한 축을 따라 그 길이 방향으로 점차 폭이 좁아지고 지그재그 굴곡 형태를 가지는 복수의 제1 굴곡 투명전극, 상기 제1 굴곡 투명전극과 동일한 형상이나 상기 제1 굴곡 투명전극에 대해 빗변이 서로 마주보는 형상으로 배치된 복수의 제2 굴곡 투명전극, 상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극 각각에 형성되되, 각 굴곡 투명전극에서 높이가 가장 작은 끝단에 형성되는 신호 입력단, 각 신호 입력단에 연결된 금속 전극 라인, 상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극을 보호하기 위해 상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극 상에 형성된 보호막, 그리고 상기 신호 입력단에 연결되어 있으며, 터치시 파악되는 상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극에 대한 정전용량과 저항의 변화를 기초하여 터치 위치를 산출하는 구동 회로를 포함한다.
상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극은 선폭이 일정하고 이웃하는 굴곡 간의 간격(g)이 일정하고, ITO, CNT, 전도성 폴리머, 그라핀(Graphen) 등의 투명 전극 재료로 구성되며, 동일한 비저항을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기에서 투명기판은 유리 및 아크릴, 폴리카보네이트(PC), PET 등의 투명 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 회로는 터치 영역에 위치한 하나의 제1 굴곡 투명전극에서의 시상수와, 상기 터치 영역에 위치한 하나의 제2 굴곡 투명전극에서의 시상수를 이용하여 X축 위치를 파악하거나, 시상수 대신에 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화를 이용하여 X축 좌표를 파악하는 것을 특징으로 한다.
또한 구동 회로는 상기 복수의 제1 굴곡 투명전극에 대한 정전용량 분포에서 극대 변곡점에 대응된 Y축 좌표와, 상기 복수의 제2 굴곡 투명전극에 대한 정전용량 분포에서 극대 변곡점에 대응된 Y축 좌표의 평균으로 Y축 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 굴곡 투명전극을 일정한 선폭 및 간격을 가지는 지그재그 굴곡 형태이고 직각 삼각형 형태로 구성하여 터치에 따른 터치 영역과 신호 입력단까지의 저항 변화 및 정전용량의 변화를 극대화하여, 터치 위치 정밀도와 분해능을 높인다.
도 1은 종래의 연속 위치 감지 방식의 터치 스크린에서 투명 전극 구조를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린에서 투명전극쌍의 구조를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Y축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린의 정면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린은 전자기기에 장착되는 투명기판(10)을 포함한다. 그리고 투명기판(10)의 배면에는 가로 방향으로 길게 직각삼각형 모양의 굴곡 투명전극(a1 내지 a6, b1 내지 b6)이 형성되어 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 2에서는 투명전극 6쌍만을 도시하였지만, 실제로는 6쌍보다 많으며 그 수는 제작자에 의해 임의로 결정될 수 있다.
투명전극들 중에서 이웃하는 투명전극과 함께 전체적으로 직각 사각형 형태를 나타내는 2개의 투명전극이 쌍(즉, 투명전극쌍)으로 이루어진다. 예컨대, 투명전극쌍은 a1과 b1, a2와 b2, a3와 b3, a4와 b4, a5와 b5 및, a6과 b6이다.
이하에서는 투명전극 a1, a2, a3,a4, a5 및 a6을 제1 굴곡 투명전극이라 하고, 투명전극 b1, b2, b3, b4, b5 및 b6을 제2 굴곡 투명전극이라 한다. 이하에서는 제1 굴곡 투명전극을 총칭하여 제1 굴곡 투명전극(21)라 하고, 제2 투명전극을 총칭하여 제2 굴곡 투명전극(22)이라 한다.
투명기판(10)에 형성된 투명전극(21, 22)은 길이 방향으로 형성되되, 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)이 일정 간격으로 교번으로 반복 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린은 구동 회로(100)를 포함한다.
구동 회로(100)는 제1 및 제2 굴곡 투명전극으로 입력 교류신호를 인가하며, 사용자의 접촉(손가락 등)시 정전용량(capacitance)로 인해 나타나는 전기적 변화를 감지하고 변화를 일정값으로 산출한다. 예컨대, 구동 회로(100)는 인가한 교류신호에 의한 정전용량의 변화, 시상수를 산출하거나, 각 투명전극으로부터 입력되는 전원에 의해 설정된 기준전압까지 도달하는 충방전 시간을 측정하며, 정전용량, 시상수 또는 충방전 시간을 이용하여 X축 좌표 및 Y축 좌표 즉, 터치 위치를 산출한다.
구동 회로(100)와 각 투명전극 간에는 신호의 전송을 위한 금속 전극 라인(즉, 신호배선)과 신호 입력단이 형성된다.
신호 입력단은 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)에 형성되는데, 구체적으로는 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)에서 높이가 가장 작은 끝단에 형성된다. 이때 따라 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)은 서로 반대 방향에 신호 입력단이 형성될 것이다. 금속 전극 라인은 각 굴곡 투명전극(21, 22)의 신호 입력단과 구동 회로(100)에 연결된다.
도 3을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린을 보다 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린은 투명기판(10)과 제1 굴곡 투명전극(21), 제2 굴곡 투명전극(22)과, 보호막(30)을 포함한다.
투명기판(10)은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트, PET 등의 투명 플라스틱 재료의 투명기판이다.
제1 굴곡 투명전극(21)은 투명기판(10)의 배면에 형성되며, 각각의 제1 굴곡 투명전극(a1 내지 a6)은 일정 간격으로 배치된다. 제2 굴곡 투명전극(22)은 투명기판(10)의 배면에 형성되며, 각각의 제2 굴곡 투명전극(b1 내지 b6)은 제1 굴곡 투명전극(a1 내지 a6) 사이에 위치하여 일정 간격으로 배치된다. 여기서, 제1 굴곡 투명전극 간의 간격과 제2 굴곡 투명전극 간의 간격을 동일하게 하는 것이 이상적이나, 동일하지 않아도 무방하다.
제1 굴곡 투명전극(21)과 제2 굴곡 투명전극(22)은 ITO, CNT, 전도성 폴리머, 그라핀(Graphen) 등의 투명 전극 재료를 사용하여 구성된다. 이때, 제1 굴곡 투명전극(21)과 제2 굴곡 투명전극(22)은 투명 전극 재료로 구성되고, 동일한 비저항과 동일한 두께 및 길이를 가진다.
보호막(30)은 투명 소재로 이루어져 있고, 복수의 제1 굴곡 투명전극(a1 내지 a6)과 복수의 제2 굴곡 투명전극(b1 내지 b6) 상에 형성되며, 복수의 제1 굴곡 투명전극(a1 내지 a8)과 복수의 제2 굴곡 투명전극(b1 내지 b8)을 보호하고 또한, 투명기판(10)의 파손으로부터 보호한다.
여기서, 동일 선상에 구성된 제1 굴곡 투명전극(21), 제2 굴곡 투명전극(22) 은 투명기판 상에 단일 전극층을 이룬다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린의 보호막(20) 상에 디스플레이 모듈(40)이 배치되며, 이때의 디스플레이 패널(40)은 LCD, OLED 등의 평판 디스플레이 패널이다.
다음으로, 도 4를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린에서 제1 및 제2 굴곡 투명전극의 상세 구조 및 X 좌표와 Y 좌표를 결정하는 원리를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 전극층의 터치 스크린에서 투명전극쌍의 구조를 보인 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 굴곡 투명전극(21, 22)에서 복수의 제1 굴곡 투명전극(a1 내지 a6) 각각은 동일한 형태로 이루어져 있고, 복수의 제2 굴곡 투명전극(b1 내지 b6) 각각은 동일한 형태로 이루어져 있다.
그리고 하나의 제1 굴곡 투명전극(21)과 하나의 제2 굴곡 투명전극(22)으로 이루어지는 하나의 굴곡 투명전극쌍은 전체적으로 직각 사각형의 외형을 하고 있으며, 하나의 굴곡 투명전극(21, 22)은 직각 삼각형의 형태를 하고, 두 굴곡 투명전극(21, 22)은 두 빗변이 서로 마주보는 형상으로 배치되어 있다.
각각의 굴곡 투명전극(21, 22)은 아래, 위 직각으로 꺾여져 길이방향으로 진행하는 형태로 이루어져 있는 지그재그 굴곡형이며, 선폭(W)이 일정하고 일정한 간격(g)으로 굴곡져 있다. 즉, 이웃하는 굴곡 간의 간격(g)이 일정하다. 물론 각 굴곡 투명전극(21, 22)은 동일한 비저항을 가지고 있다.
이렇게 투명전극을 굴곡을 가지는 굴곡 투명전극(21, 22)으로 형성하게 되면, 도 1에 도시된 종래의 투명전극와 비교해서 그 길이가 훨씬 길어지게 된다. 즉, 동일 직선길이를 기준으로 비교하면 종래의 투명전극은 직선길이만큼을 길이로 하게 되지만, 굴곡 투명전극(21, 22)은 굴곡을 펴서 직선으로 만들게 되면 종래의 투명전극보다 훨씬 긴 길이를 가지게 된다. 물론, 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)에서 선폭(W), 간격(g), 높이(H)를 조절하면, 도 1에 도시된 종래의 투명전극 보다 수십배에서 수백배 이상의 저항을 갖도록 할 수 있다.
여기서, 투명전극의 길이가 길다는 것은 훨씬 큰 저항값을 나타낸다는 것을 의미하고, 이는 터치 지점별로 큰 길이의 차이를 가지게 하여 시상수의 변화 또는 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화를 크게 한다는 것을 의미한다.
그리고 굴곡 투명전극(21, 22)은 그 폭이 길이방향으로 작아지거나 커지도록 형성되어 있다. 이는 터치 위치에 따라 손가락과의 교차 면적 차이가 나게 되어, 터치시에 형성되는 정전용량의 차이를 크게 한다. 이러한 터치 위치별 정전용량의 차이는 시상수의 변화 또는 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화를 크게 한다.
특히, 제1 및 제2 투명전극(21, 22)의 빗변이 맞닿은 형태로 쌍을 이루고 있으므로, 굴곡 투명전극(21, 22)에서 터치 위치 변화에 따른 교차 영역의 면적 변화는 서로 반대로 변화(예; Z1은 면적 축소, Z2는 면적 확대)되며, 교차영역에서 신호 입력단까지의 투명전극의 저항 변화도 서로 반대로 변화(예; Ra는 저항 감소, Rb는 저항 증가)된다. Z1은 제1 굴곡 투명전극(21)의 터치 영역이고, Z2는 제2 굴곡 투명전극(22)의 터치 영역이며, Ra는 제1 굴곡 투명전극(21)에서의 저항이고, Rb는 제2 굴곡 투명전극(22)에서의 저항이다.
이렇게 정전용량과 저항이 함께 증가 하거나 감소함으로써 시상수 또는 기준전압에 도달하는 충방전 시간의 변화를 보다 크게 할 수 있으며, 이와 같은 큰 변화는 위치 정밀도와 분해능을 높일 수 있게 한다.
예컨대, 사용자가 터치 위치를 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하면 제1 투명전극(21)에서 교차 영역의 면적(Z1)은 증가하여 정전용량(Ca)도 비례하여 증가하고, 신호 입력단에서 터치 영역까지의 저항(Ra)도 함께 증가한다. 이에 반해, 제2 투명전극(22)에서의 교차 영역의 면적(Z2)은 감소하게 되고 그에 따라 정전용량(Cb)도 비례하여 감소하며, 신호 입력단에서 터치 영역까지의 저항(Rb)도 함께 감소한다.
그러므로 터치 위치가 왼쪽으로 이동함에 따라 정전용량(Ca, Cb)과 저항(Ra, Rb)이 함께 증가 또는 감소하기 때문에 이때의 시상수(t2)는 도 1에 도시된 종래의 투명전극 구조에서 정전용량(Ca, Cb)과 저항(Ra, Rb)이 서로 반대로 증가 또는 감소하는 경우의 시상수(t1) 보다 더 큰 변화를 나타낸다.
한편, 각 투명전극(21, 22)에서의 신호 입력단의 위치는 굴곡 투명전극(21, 22)에서 높이(H)가 최고인 끝단과 대응되는 반대편 끝단(즉, 높이가 최저인 끝단)에 위치시켜 교류신호를 입력될 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 X 좌표와 Y 좌표를 결정하는 것에 대하여 설명한다.
RC 회로에서 교류신호의 시상수(t)의 크기는 정전용량(c)과 저항(R)의 크기로 결정되어진다. 여기서, 저항(R)은 굴곡 투명전극(21, 22)의 ρ(비저항)과 신호 입력단에서 터치 위치까지의 거리의 곱으로 산출되므로, 저항값을 알게 되면 신호 입력단에서 터치 위치까지의 거리를 알 수 있게 된다.
이렇게 제1 굴곡 투명전극(21) 또는/및 제2 굴곡 투명전극(22)에서의 저항값에 대응한 길이를 알게 되면, 이미 알고 있는 신호 입력단에서의 X 좌표 위치로부터 파악한 길이를 대응시킴으로써 X 좌표의 위치를 산출할 수 있게 된다.
도 4에서는 제1 굴곡 투명전극(21)에서의 신호 입력단에서 터치 위치까지의 거리를 L1으로 표기하였고, 제2 굴곡 투명전극(22)에서의 신호 입력단에서 터치 위치까지의 거리를 L2으로 표기하였다.
또한, X 좌표의 위치 결정은 이하에서 설명하는 방법으로 할 수 있다.
제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)은 동일한 저항분포를 갖고 있으면, 터치 영역의 전극들(21, 22)에는 동일한 정전용량(Ca, Cb)이 형성된다.
여기서, 손가락 터치 중심점의 X축 성분은 제1 굴곡 투명전극(21)의 경우 X1이 되고, 제2 굴곡 투명전극(22)은 X2가 되며, 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22)의 총 길이는 이라고 할 때에 L은 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
이러한 상태에서, 제1 굴곡 투명전극(21)에서 신호 입력단에서 L1 거리만큼 저항(Ra)이 만들어지고, 이에 따른 구동 회로(100)는 Ra x Ca으로 구형파의 시상수(t1)를 산출한다. 그리고 제2 굴곡 투명전극(22)에서 신호 입력단에서 L2 거리만큼 저항(Rb)이 만들어지고, 이에 따라 구동 회로(100)는 Rb x Cb으로 구형파의 시상수(t2)를 산출 한다.
또한 구동 회로(100)는 시상수 이외에 제1 굴곡 투명전극(21)와 제2 굴곡 투명전극에서 교류신호 충방전 지연시간에 따른 교류전압이 특정 기준전압까지 도달하는 시간(t1, t2)을 측정한다.
이와 같이 터치 위치에 따른 투명전극(1, 2)의 시상수 t1과 t2 또는 t1, t2 측정하여 그 차이(t1-t2, t2-t1 or t1-t2, t2-t1 ) 또는 비율(t1/t2, t2/t1 or t1/t2, t2/t1 )를 계산하여 그 크기에 대응하는 터치 손가락 위치를 계산한다.
다음으로, 도 5를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 세로축(Y축) 좌표를 결정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Y축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면으로 이러한 Y축 위치 결정은 구동 회로(100)에 의해 이루어진다.
터치스크린을 손가락으로 터치하면 손가락과 제1 굴곡 투명전극(21) 및 제2 굴곡 투명전극(21) 사이에 정전용량 분포가 형성된다. 구동 회로(100)는 이러한 정전용량 분포를 제1 굴곡 투명전극(21)에 대해서 배열하면 도 5의 (a)와 같이 나타내어지고, 정전용량 분포를 제2 굴곡 투명전극(22)에 대해서 배열하면 도 5의 (b)와 같이 나타내어진다.
이러한 정전용량 분포는 실제로 입력 교류신호 충방전에 의한 시상수(t) 또는 기준전압까지 도달 시간(Δt)의 크기 분포로 나타낼 수 있다. 도5의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 손가락 터치 영역 중심점에서 정전용량이 최대가 되고, 점차 정전용량 분포가 작게 측정된다.
도 5와 같이 측정된 정전용량 분포로부터 터치 민감도 및 외부 노이즈 에러(error) 등을 고려하여 기준값(Ct)을 설정하고, 기준값(Ct) 이상의 값을 갖는 주요 정전용량을 유효값으로 결정하고, 유효값의 정전용량 분포를 이용하여 무게 중심점또는 극대 변곡점을 계산함으로써 터치스크린에 손가락 터치 중심점의 Y1과 Y2 좌표를 결정한다. 즉, (a) 및 (b)의 정전용량 분포에서 각각 극대 변곡점을 찾고 제1 및 제2 굴곡 투명전극(21, 22) 각각의 극대 변곡점에서의 Y 좌표(Y1, Y2)에 대한 평균을 산출하여 다음의 수학식 2과 같이 세로축(Y축) 좌표를 결정한다.
Figure pat00002
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
a1 내지 a6, 21: 제1 굴곡 투명전극 b1 내지 b6, 22: 제2 굴곡 투명전극
10 : 투명기판 30 : 보호막
40 : 디스플레이 패널

Claims (8)

  1. 투명기판,
    상기 투명기판 상에 일정한 간격으로 배열되고 상기 투명기판의 한 축을 따라 그 길이 방향으로 점차 폭이 좁아지고 지그재그 굴곡 형태를 가지는 복수의 제1 굴곡 투명전극,
    상기 제1 굴곡 투명전극과 동일한 형상이나 상기 제1 굴곡 투명전극에 대해 빗변이 서로 마주보는 형상으로 배치된 복수의 제2 굴곡 투명전극,
    상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극 각각에 형성되되, 각 굴곡 투명전극에서 높이가 가장 작은 끝단에 형성되는 신호 입력단,
    각 신호 입력단에 연결된 금속 전극 라인,
    상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극을 보호하기 위해 상기 제1 및 제2 굴곡 투명전극 상에 형성된 보호막, 그리고
    상기 신호 입력단에 연결되어 있으며, 터치시 파악되는 상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극에 대한 정전용량과 저항의 변화를 기초하여 터치 위치를 산출하는 구동 회로를 포함하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극은 선폭이 일정하고 이웃하는 굴곡 간의 간격(g)이 일정한 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극은 ITO, CNT, 전도성 폴리머, 그라핀(Graphen) 등의 투명 전극 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 굴곡 투명전극은 동일한 비저항을 가지는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명기판은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트, PET 등의 투명 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 회로는 터치 영역에 위치한 하나의 제1 굴곡 투명전극에서의 시상수와, 상기 터치 영역에 위치한 하나의 제2 굴곡 투명전극에서의 시상수를 이용하여 X축 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 제1 굴곡 투명전극에 대한 정전용량 분포에서 극대 변곡점에 대응된 Y축 좌표와, 상기 제2 굴곡 투명전극에 대한 정전용량 분포에서 극대 변곡점에 대응된 Y축 좌표의 평균으로 Y축 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동 회로는 터치 영역에 위치한 하나의 제1 굴곡 투명전극에서의 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화와, 상기 터치 영역에 위치한 하나의 제2 굴곡 투명전극에서의 기준전압까지 충전 또는 방전되는 시간의 변화를 이용하여 X축 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 단일 전극층의 터치 스크린.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150078593A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 그를 이용한 액정표시장치
CN106484173A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 矽创电子股份有限公司 触控感测模块

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