KR20120078168A - Touch screen and method for getting touch information - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A touch screen and a method for verifying touch information are provided to simplify a process for forming a transparent electrode by forming a single transparent electrode structure based on a transparent electrode array. CONSTITUTION: A first transparent electrode(A) and a second transparent electrode(B) are alternately arranged on a substrate such that the transparent electrodes are parallelly arrayed. A protective layer is formed on the first transparent electrode and the second transparent electrode. The transparent electrodes are in the form of zigzags. A lower substrate is formed on the protective layer. An elastic layer(40) is interposed between the protective layer and the lower substrate. A lower transparent electrode(50) faces the transparent electrodes on the lower substrate in order to function as a ground electrode. A dam(60) is formed at the edge of the elastic layer.

Description

터치 스크린 및 터치 정보 파악 방법{TOUCH SCREEN AND METHOD FOR GETTING TOUCH INFORMATION}TOUCH SCREEN AND METHOD FOR GETTING TOUCH INFORMATION}

본 발명은 정전용량 터치 제어 디스플레이 패널에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단일 전극층을 가진 터치 스크린 및 이 터치 스크린에서의 터치 정보(예; x 좌표와 y 좌표 또는, 누르는 힘)를 파악하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive touch control display panel. In particular, the present invention relates to a touch screen having a single electrode layer and a method of identifying touch information (eg, x coordinate and y coordinate or pressing force) on the touch screen.

본 발명은 지식경제부의 기업 맞춤형 정보전자 패키지 핵심 기술 개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: KI002184-2010-02, 과제명: 정보가전용 차세대 Input Device 기술개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the core technology development project of the enterprise customized information electronics package of the Ministry of Knowledge Economy [Task management number: KI002184-2010-02, title: Development of next generation input device technology for information appliances].

일반적으로, 터치 스크린(touch scree)(터치 패드, 터치 패널을 총칭함)은 사용자가 누르는 지점의 x, y 좌표를 인식하기 위해 터치 스크린의 기판 상에 서로 직교하는 방향으로 어레이 전극을 각각 구성하고 있다. 이때 기판 상에 서로 직교하는 방향의 어레이 전극을 구성하기 위해서 서로 직교하는 전극들 간에 전기적으로 절연을 위한 절연층을 형성하여, 직교하는 어레이 전극 각각을 2개의 전극층으로 분리시킨다.In general, touch screens (touch pads, collectively referred to as touch panels) configure array electrodes in directions perpendicular to each other on a substrate of the touch screen to recognize x and y coordinates of a user's pressing point. have. In this case, in order to form an array electrode in a direction orthogonal to each other on the substrate, an insulating layer for electrically insulating is formed between the electrodes orthogonal to each other, thereby separating each orthogonal array electrode into two electrode layers.

이렇게 구성된 종래의 터치 스크린은 직교하는 어레이 전극에 형성되는 자기 정전용량(self capacitance)와 상호 정전용량(mutual capacitance)를 측정함으로써 사용자가 누르는 지점의 x 좌표와 y 좌표를 인식한다.The conventional touch screen configured as described above recognizes x coordinates and y coordinates of a user's pressing point by measuring a self capacitance and a mutual capacitance formed on an orthogonal array electrode.

그런데, 이러한 종래의 터치 스크린은 2개의 전극층으로 직교하는 어레이 전극을 형성하기 위하여 절연층이 추가로 형성되어야 하며, 서로 직교하는 전극을 위해 두 번의 전극 형성 공정을 필요로 한다. 또한 투명전극 소재를 이용한 어레이 전극층을 형성하는 경우에는 두 번의 전극층 형성 공정이 필요하다.However, such a conventional touch screen requires an additional insulating layer to form an array electrode orthogonal to two electrode layers, and requires two electrode forming processes for electrodes orthogonal to each other. In addition, when forming an array electrode layer using a transparent electrode material, two electrode layer forming processes are required.

결국, 종래의 터치 스크린은 복잡한 제작 공정으로 인하여, 비용 및 시간의 낭비가 심한 문제가 있다.As a result, the conventional touch screen has a problem in that the cost and time is wasted due to the complicated manufacturing process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 전극들이 단일층에 형성된 터치 스크린을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a touch screen in which a plurality of electrodes is formed in a single layer.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단일 전극층으로 이루어진 터치 스크린에서 사용자의 터치 정보를 파악하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of identifying touch information of a user in a touch screen formed of a single electrode layer.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 터치 스크린을 제공한다. 이 터치 스크린은 하측에 위치한 상부 기판, 상기 상부 기판 상에 일정하게 교번으로 나란하게 배열된 복수의 제1 투명전극과 복수의 제2 투명전극, 그리고 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 상에 형성된 보호층을 포함하되, 상기 제1 투명전극 및 상기 제2 투명전극은 지그재그 굴곡 형태로 이루어진다.The present invention according to one aspect for achieving the above technical problem provides a touch screen. The touch screen includes an upper substrate positioned at a lower side, a plurality of first transparent electrodes and a plurality of second transparent electrodes arranged on the upper substrate at regular intervals, and on the first transparent electrode and the second transparent electrode. Including a protective layer formed on, wherein the first transparent electrode and the second transparent electrode is made in a zigzag bent form.

이러한 터치 스크린은 상기 보호층 상에 형성된 하부 기판, 상기 보호층과 상기 하부 기판 사이에 형성된 탄성층, 상기 하부 기판 상에 상기 제1 및 제2 투명전극에 대향하여 형성되어 접지 전극 기능을 수행하는 하부 투명전극, 그리고 상기 탄성층의 가장자리에 형성된 댐을 더 포함하여, X축 좌표, Y축 좌표 및 터치 힘을 감지할 수 있게 한다.The touch screen is formed to face the first and second transparent electrodes on a lower substrate formed on the protective layer, an elastic layer formed between the protective layer and the lower substrate, and the lower substrate to perform a ground electrode function. The lower transparent electrode may further include a dam formed at an edge of the elastic layer to detect X-axis coordinates, Y-axis coordinates, and touch force.

상기에서 상부 기판은 사용자의 손가락 누름에 대응하여 변형되는 투명 플렉서블 소재로 이루어져 있으며, 상기 투명 플렉서블 소재는 유연성 있는 PET, 아크릴, 및 PC(폴리카보네이트) 중 하나인 것을 특징으로 한다.The upper substrate is made of a transparent flexible material that is deformed in response to a user's finger press, the transparent flexible material is characterized in that one of the flexible PET, acrylic, and PC (polycarbonate).

그리고 탄성층은 투명 소재로 이루어지며, 실리콘, 폴리우레탄, PDMS, 소재 성분과는 관계없이 러버(rubber) 및 겔(gel)중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the elastic layer is made of a transparent material, characterized in that composed of one of a rubber (rubber) and a gel (gel), regardless of silicone, polyurethane, PDMS, material components.

또한, 상기 제1 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 하부 전극은 ITO, CNT, 그라핀(Graphene) 및 투명 전도성 폴리머와 같은 투명 전극 재로로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second transparent electrodes, and the lower electrode is characterized in that composed of a transparent electrode material, such as ITO, CNT, graphene (graphene) and a transparent conductive polymer.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 특징에 따른 본 발명은 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법을 제공한다. 이 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법은 (a) 손가락 터치시에 상기 제1 투명전극들 및 제2 투명전극들과 상기 하부 투명전극 간의 정전용량을 수집하여 Y축 기준으로 정전용량 분포를 파악하는 단계, (b) 상기 정전용량 분포 중 설정 기준값 이상의 유효 정전용량 분포를 선정하는 단계, (c) 상기 유효 정전용량 분포로부터 터치 중심점의 Y 좌표를 산출하는 단계, (d) 상기 터치 중심점의 Y 좌표에 인접한 하나의 제1 투명전극과 하나의 제2 투명전극을 파악하는 단계, (e) 상기 파악한 하나의 제1 투명전극과 상기 하나의 제2 투명전극에 대해 상기 터치 중심점의 Y좌표의 치우친 정도를 계산하여 조정계수를 결정하는 단계, (f) 상기 하나의 제1 투명전극 및 상기 하나의 제2 투명전극에 인가되는 입력 교류신호의 충방전 특성에 의한 변수를 측정하여 터치 중심점 X 좌표를 산출하는 단계, (g) 상기 하나의 제1 투명전극 및 상기 하나의 제2 투명전극과 상기 하부 투명전극 간의 정전용량을 측정하고 측정한 정전용량을 터치 힘으로 변환하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of identifying touch information of a touch screen. The touch information grasping method of the touch screen includes (a) collecting capacitances between the first transparent electrodes and the second transparent electrodes and the lower transparent electrode when a finger is touched, and determining a capacitance distribution on a Y-axis basis; (b) selecting an effective capacitance distribution equal to or greater than a set reference value among the capacitance distributions, (c) calculating a Y coordinate of a touch center point from the effective capacitance distribution, and (d) a Y coordinate of the touch center point. Identifying one adjacent first transparent electrode and one second transparent electrode, and (e) determining the offset of the Y coordinate of the touch center point with respect to the determined first transparent electrode and the second transparent electrode Determining an adjustment coefficient by calculating a measurement coefficient; and (f) measuring a variable by a charge / discharge characteristic of an input AC signal applied to the first transparent electrode and the second transparent electrode, and measuring the touch center point. Calculating an X coordinate; and (g) measuring capacitance between the first transparent electrode and the second transparent electrode and the lower transparent electrode and converting the measured capacitance into a touch force. .

상기 (a) 단계의 정전용량은 자기 정전용량이고, 상기 (g) 단계의 정전용량은 상호 정전용량인 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 변수는 시상수 변화 또는 기준전압 도달 시간인 것을 특징으로 한다.The capacitance of step (a) is a magnetic capacitance, the capacitance of step (g) is characterized in that the mutual capacitance. The variable may be a time constant change or a reference voltage arrival time.

본 발명의 실시 예에 따르면, 투명전극 어레이 배열로 이루어진 단일 투명전극층 구조이기 때문에 투명전극 형성 공정이 단순화해짐으로써, 제조단가를 줄일 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 지그재그 굴곡형 투명전극 형상을 이용하기 때문에 위치 정밀도 및 분해능을 높일 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, since the single transparent electrode layer structure having the array of transparent electrode arrays is simplified, the manufacturing process of the transparent electrode can be simplified, thereby reducing manufacturing costs. In addition, according to an embodiment of the present invention, since the zigzag curved transparent electrode shape is used, positional accuracy and resolution can be improved.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 단일 투명전극층 구조로 이루어지기 때문에 투명전극으로 형성하는 경우 투과도의 균일성을 용이하게 유지할 수 있기 때문에 균일한 투과도를 갖는 터치스크린의 구현이 가능하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since it is made of a single transparent electrode layer structure, since the uniformity of the transmittance can be easily maintained when the transparent electrode is formed, it is possible to implement a touch screen having a uniform transmittance.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 투명전극의 저항값이 클수록 유리한 측정 원리로 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명전극의 두께를 보다 얇게 할 수 있어 투과도를 높일 수 있으며, CNT(Carbon Nano Tube)와 같은 높은 저항을 갖는 투명전극 소재를 용이하게 사용할 수 있게 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the larger the resistance value of the transparent electrode, the more advantageous the measuring principle, the thickness of the transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) can be made thinner to increase the transmittance, CNT (Carbon Nano Tube) It is possible to easily use a transparent electrode material having a high resistance, such as).

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 투명 전극 배치를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도을 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 X축 위치를 파악하는 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 투명전극 시상수를 이용하여 X축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Y축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 3차원 터치 정보 파악 방법을 보인 순서도이다.1 illustrates a transparent electrode arrangement of a touch screen according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a touch screen according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the concept of a method for determining the position of the X-axis according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing a method of determining an X-axis position using adjacent transparent electrode time constants according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method of determining the Y-axis position according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a touch screen according to a second embodiment of the present invention.
7 is a configuration diagram of a touch screen according to a third embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of identifying 3D touch information of a touch screen according to an exemplary embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 및 터치 정보 파악 방법을 설명하기로 한다.Now, a touch screen and a touch information grasping method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 투명 전극 배치를 보인 도면으로서, (a)는 터치 스크린의 정면도이고, (b)는 투명전극의 확대도이다.1 is a view showing a transparent electrode arrangement of a touch screen according to an embodiment of the present invention, (a) is a front view of the touch screen, (b) is an enlarged view of the transparent electrode.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린은 복수의 제1 투명전극(a1 내지 a8)과 복수의 제2 투명전극(b1 내지 b8)이 세로 방향으로 평행하게 배열되되, 제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)이 이웃하도록 교번으로 배열된다. 그리고 제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)은 교차되지 않는다. As shown in FIG. 1A, the touch screen according to the first embodiment of the present invention has a plurality of first transparent electrodes a1 to a8 and a plurality of second transparent electrodes b1 to b8 in a vertical direction. Are arranged in parallel to each other, and the first transparent electrode A and the second transparent electrode B are alternately arranged to be adjacent to each other. The first transparent electrode A and the second transparent electrode B do not cross each other.

각각의 제1 투명전극(a1 내지 a8) 및 제2 투명전극(b1 내지 b8)은 가로 방향을 길이 방향으로 하여 형성된다. 여기서 제1 투명전극(A)은 복수의 제1 투명전극(a1 내지 a8) 전체를 통칭할 때에 사용하고, 제2 투명전극(B)은 복수의 제2 투명전극(b1 내지 b8) 전체를 통칭할 때에 사용한다.Each of the first transparent electrodes a1 to a8 and the second transparent electrodes b1 to b8 is formed with the horizontal direction as the longitudinal direction. Here, the first transparent electrode A is used to collectively refer to the entirety of the first transparent electrodes a1 to a8, and the second transparent electrode B is collectively referred to as the entirety of the second transparent electrodes b1 to b8. Used when

이때 신호 전극배선은 제1 투명전극(a1 내지 a8)의 좌측 끝단으로 입력 교류신호가 인가되게 하고, 제2 투명전극(b1 내지 b8)의 우측 끝단으로 입력 교류신호가 인가되게 한다. 이러한 신호 전극배선에 의해 터치스크린의 데드 스페이스(dead space)를 줄인다.In this case, the signal electrode wiring causes the input AC signal to be applied to the left ends of the first transparent electrodes a1 to a8 and the input AC signal to the right end of the second transparent electrodes b1 to b8. This signal electrode wiring reduces the dead space of the touch screen.

제1 투명전극(a1 내지 a8) 및 제2 투명전극(b1 내지 b8)의 형상을 도 1의 (b)를 참조로 보다 상세히 설명한다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 투명전극(A, B)은 동일한 형상을 하고 있다.The shapes of the first transparent electrodes a1 to a8 and the second transparent electrodes b1 to b8 will be described in more detail with reference to FIG. 1B. As shown in FIG. 1B, the first and second transparent electrodes A and B have the same shape.

구체적으로, 하나의 투명전극(A 또는 B)은 막대 모양의 외형을 하고 있으며, 상부홈(h1)과 하부홈(h2)이 일정 간격(g)으로 형성되어 있다. 이에 따라 투명전극은 아래, 위 직각으로 꺾여져 길이방향으로 진행하는 형태로 이루어져 있다. 이하에서는 이러한 형태를 "지그재그 굴곡형"이라 한다.Specifically, one transparent electrode (A or B) has a rod-like appearance, the upper groove (h1) and the lower groove (h2) is formed at a predetermined interval (g). Accordingly, the transparent electrode is formed to be bent at a right angle below and progressing in the longitudinal direction. This form is hereinafter referred to as "zigzag bend".

상부홈(h1) 및 하부홈(h2)의 길이(h)는 각각 일정하고, 투명전극의 세로방향 폭(D)보다 작게 형성된다. 상부홈(h1) 및 하부홈(h2) 간의 길이(즉, 선폭; W) 또한 일정하다.The length h of the upper groove h1 and the lower groove h2 is constant, respectively, and is formed to be smaller than the longitudinal width D of the transparent electrode. The length (ie line width W) between the upper groove h1 and the lower groove h2 is also constant.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도을 보인 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린은 기판(10)과 제1 투명전극(A), 제2 투명전극(B)과 보호막(20)을 포함한다.2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a touch screen according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the touch screen according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 10, a first transparent electrode A, a second transparent electrode B, and a protective film 20.

기판(10)은 전면에 사용자의 손가락이 터치된다. 기판(10)은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트, PET, PC 등의 투명 플라스틱 재료의 투명기판이다.The user's finger is touched on the front surface of the substrate 10. The substrate 10 is a transparent substrate made of a transparent plastic material such as glass, acrylic, polycarbonate, PET, or PC.

제1 투명전극(A)은 기판(10)의 배면에 형성되며, 각각의 제1 투명전극(a1 내지 a8)은 일정 간격으로 배열된다. 제2 투명전극(B)은 기판(10)의 배면에 형성되며, 각각의 제1 투명전극(b1 내지 b8)은 제1 투명전극(a1 내지 a8) 사이에 위치하여 일정 간격으로 배열된다.The first transparent electrodes A are formed on the rear surface of the substrate 10, and each of the first transparent electrodes a1 to a8 is arranged at regular intervals. The second transparent electrodes B are formed on the rear surface of the substrate 10, and each of the first transparent electrodes b1 to b8 is disposed between the first transparent electrodes a1 to a8 and arranged at regular intervals.

제1 투명전극 간의 간격과 제2 투명전극 간의 간격을 동일하게 하는 것이 이상적이나, 동일하지 않아도 무방하다. Ideally, the distance between the first transparent electrodes and the distance between the second transparent electrodes are equal, but they may not be the same.

제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)은 ITO, CNT, 전도성 폴리머, 그라핀(Graphen) 등의 투명 전극 재료를 사용하여 구성되거나, 불투명 터치 스크린인 경우 투명전극 대신 알루미늄, 동 등과 같은 금속 재료를 사용하여 구성도 무방하다. The first transparent electrode A and the second transparent electrode B are made of transparent electrode materials such as ITO, CNT, conductive polymer, and graphene, or aluminum or copper instead of transparent electrodes in the case of an opaque touch screen. It is also possible to use a metal material such as the configuration.

이때, 제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)은 동일한 투명전극 또는 금속 재료 재료로 구성되고, 투명전극은 동일한 비저항(ρ)과 동일한 두께 및 길이를 가진다.At this time, the first transparent electrode A and the second transparent electrode B are made of the same transparent electrode or metal material material, and the transparent electrode has the same thickness and length as the same resistivity p.

보호막(20)은 복수의 제1 투명전극(a1 내지 a8)과 복수의 제2 투명전극(b1 내지 b8) 상에 형성되며, 복수의 제1 투명전극(a1 내지 a8)과 복수의 제2 투명전극(b1 내지 b8)을 보호하고 또한, 기판(10)의 파손으로부터 보호한다.The passivation layer 20 is formed on the plurality of first transparent electrodes a1 to a8 and the plurality of second transparent electrodes b1 to b8, and the plurality of first transparent electrodes a1 to a8 and the plurality of second transparent electrodes. The electrodes b1 to b8 are protected and protected from breakage of the substrate 10.

여기서, 동일 선상에 구성된 제1 투명전극(A), 제2 투명전극(B) 및 보호막(20)은 단일 전극층을 형성한다.Here, the first transparent electrode A, the second transparent electrode B, and the protective film 20 formed on the same line form a single electrode layer.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 보호막(20) 하부에 디스플레이 패널(30)이 배치되며, 이때의 디스플레이 패널(30)은 LCD, OLED 등의 평판 디스플레이 패널이다.The display panel 30 is disposed under the passivation layer 20 of the touch screen according to the embodiment of the present invention configured as described above, and the display panel 30 is a flat panel display panel such as an LCD or an OLED.

한편, 제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)에는 손가락 터치에 따라 전극 상에 정전용량이 형성되도록 전원(예; 구형파)이 인가된다. 구체적으로, 제1 투명전극(A)의 일단에 제1 방향으로 전원이 인가되고, 제2 투명전극(b)의 일단에 제2 방향으로 전원이 인가되되, 제1 방향과 제2 방향은 서로 역방향이다.On the other hand, a power source (eg, square wave) is applied to the first transparent electrode A and the second transparent electrode B so that a capacitance is formed on the electrode according to a finger touch. Specifically, power is applied to one end of the first transparent electrode A in a first direction, and power is applied to one end of the second transparent electrode b in a second direction, but the first and second directions are mutually different. Reverse.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린에서 사용자의 터치 위치를 파악하는 방법을 도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명한다.A method of determining a user's touch position in the touch screen according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 X축 위치를 파악하는 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 투명전극 시상수를 이용하여 X축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the concept of a method for determining the X-axis position according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a method for determining the X-axis position using the adjacent transparent electrode time constant according to an embodiment of the present invention A diagram for explaining.

도 3에서, (a)는 굴곡이 없는 단순 직사각형 투명전극이고, (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 지그재그 굴국형 투명전극이다. In Figure 3, (a) is a simple rectangular transparent electrode without bending, (b) is a zigzag curved transparent electrode according to an embodiment of the present invention.

사용자가 도 3의 (a) 및 (b)와 같이 손가락으로 디스플레이 패널(30)의 P1 지점을 눌렀다고 하자.Assume that the user presses the point P1 of the display panel 30 with a finger as shown in FIGS. 3A and 3B.

그러면 사용자의 손가락 끝과 투명전극(A 또는 B)의 P1 지점 간에는 일정한 자기 정전용량(self capacitance)(C)이 형성된다. 그리고 투명전극(A 또는 B)에는 라인 저항을 가지고 있으므로, 정전용량(C)이 형성된 투명전극(A 또는 B)의 P1 지점으로부터 전원이 인가되는 투명전극(A 또는 B)의 일측 끝단(P2)까지의 길이(L)에 비례하는 저항(R1)이 형성된다.Then, a constant self capacitance C is formed between the user's fingertip and the point P1 of the transparent electrode A or B. FIG. Since the transparent electrode A or B has a line resistance, one end P2 of the transparent electrode A or B to which power is applied from the P1 point of the transparent electrode A or B on which the capacitance C is formed is applied. A resistor R1 is formed that is proportional to the length L up to.

여기서, (a)에 도시된 단순 직사각형 투명전극의 P1 지점에서부터 P2 지점까지의 길이(L1)에 비해, (b)에 도시된 지그재그 굴곡형 투명전극(A, B)의 P1 지점에서부터 P2까지의 (L2)는 훨씬 길다. 이러한 이유로, 본 발명의 실시 예에 따른 지그재그 굴곡형 투명전극(A, B)은 단순 직사각형 투명전극에 비해 훨씬 큰 저항(R2)을 갖는다.Here, compared to the length L1 from the point P1 to the point P2 of the simple rectangular transparent electrode shown in (a), the point from the point P1 to the point P2 of the zigzag curved transparent electrodes A and B shown in (b). L2 is much longer. For this reason, the zigzag curved transparent electrodes A and B according to the embodiment of the present invention have a much larger resistance R2 than the simple rectangular transparent electrodes.

물론, 선폭(W), 간격(g), 홈의 길이(h) 및 폭(D)를 조절하면, 단순 직사각형 투명전극보다 수십배에서 수백배 이상의 저항을 갖도록 할 수 있다.Of course, by adjusting the line width (W), the interval (g), the length (h) and the width (D) of the groove, it can be made to have a resistance of several tens to several hundred times more than a simple rectangular transparent electrode.

이렇게 저항을 크게 한다는 것은 시상수 변화 크게하여 시상수 변화를 쉽게 감지할 수 있음을 의미하므로, 종래에 비해 성능이 우수한 터치 스크린을 제공할 수 있는 장점으로 작용한다.In this case, increasing the resistance means that the time constant change can be easily detected by changing the time constant, and thus serves as an advantage of providing a touch screen having superior performance compared to the conventional art.

한편, 단순 직사각형 투명전극을 이용하는 터치 스크린 및 본 발명의 실시 예에 따른 지그재그 굴곡형 투명전극을 이용하는 터치 스크린은 터치 위치를 인식하기 위하여 교류 신호를 이용한 충방전 특성의 변화를 측정하고 측정한 결과치를 이용한다. On the other hand, the touch screen using a simple rectangular transparent electrode and the touch screen using a zigzag curved transparent electrode according to an embodiment of the present invention measured and measured the change in the charge and discharge characteristics using the AC signal to recognize the touch position I use it.

RC 직렬회로에서 교류신호에 대한 충방전 특성인 시상수(time constant, t)이 결정되며, 이때 시상수(t)는 다음의 수학식 1로 결정되고, 교류신호의 충전과 방전의 시간지연을 반영한다. 시상수(t)가 크다는 것은 충전과 방전되는 시간이 길어진다는 것이고, 시상수(t)가 작다는 것은 충전과 방전 시간이 짧다는 것을 의미다.In the RC series circuit, a time constant (t), which is a charge / discharge characteristic of an AC signal, is determined, and the time constant (t) is determined by Equation 1 below, and reflects the time delay of charging and discharging the AC signal. . A large time constant t means a long time for charging and discharging, and a small time constant t means short charge and discharge time.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1을 도 3에 적용하면, (a)와 (b)에서 손가락과 투명전극 사이의 정전용량(C)와 신호 입력단(P2)에서 터치 위치(P1)까지의 투명전극의 저항(R1, R2)는 RC 직렬회로를 형성한다. 이렇게 만들어진 RC 회로에 구형파의 교류전류가 인가되고, 손가락과 투명전극 사이에 일정한 정전용량(C)이 형성된다. When Equation 1 is applied to FIG. 3, in (a) and (b), the capacitance C between the finger and the transparent electrode and the resistance R1 of the transparent electrode from the signal input terminal P2 to the touch position P1, R2) forms an RC series circuit. An AC current of a square wave is applied to the RC circuit thus made, and a constant capacitance C is formed between the finger and the transparent electrode.

그리고 투명전극(A 또는 B)에는 라인 저항을 가지고 있으므로, 정전용량(C)이 형성된 투명전극(A 또는 B)의 P1 지점(즉, 손가락이 터치된 지점)으로부터 신호 입력단(P2)의 길이(L1, L2)에 비례하는 저항(R1, R2)이 형성된다.Since the transparent electrode A or B has a line resistance, the length of the signal input terminal P2 from the point P1 (that is, the point where the finger is touched) of the transparent electrode A or B on which the capacitance C is formed is determined. Resistors R1 and R2 are formed in proportion to L1 and L2.

그러므로 정전용량(C)과 저항(R1, R2)에 의해 투명전극(10)에 인가되는 신호에는 시간지연이 발생되며, 시간 지연에 따른 시상수(t1, t2)가 발생된다. 이때의 시상수 변화(t1, t2)는 다음의 수학식 2과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, a time delay occurs in the signal applied to the transparent electrode 10 by the capacitance C and the resistors R1 and R2, and time constants t1 and t2 are generated according to the time delay. The time constant changes t1 and t2 at this time may be expressed as in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, R=ρ(비저항) X L1(또는 L2)이다.Where R = ρ (specific resistance) X L1 (or L2).

수학식 2를 통해 보면, 시상수(t1, t2)는 저항값에 따라 그 값이 달라짐을 알 수 있으며, 저항값은 기판(10)을 누르는 지점과 전원이 인가되는 투명전극(A 또는 B)의 일측 끝단까지의 길이(L1, L2)에 의해 그 값이 결정됨을 알 수 있다.Through Equation 2, it can be seen that the time constant (t1, t2) is different depending on the resistance value, the resistance value of the transparent electrode (A or B) of the point and the power is applied to the substrate 10 It can be seen that the value is determined by the lengths L1 and L2 to one end.

즉, 충방전 특성의 차이는 터치 위치까지의 투명전극의 길이(L1, L2) 즉, 저항(R1, R2)의 크기에 의해 결정됨을 알 수 있다.That is, it can be seen that the difference between the charge and discharge characteristics is determined by the lengths L1 and L2 of the transparent electrodes to the touch position, that is, the sizes of the resistors R1 and R2.

이상의 결과로부터 동일한 터치 위치(P1)까지의 길이(L1, L2)는 단순 직사각형 투명전극과 본 발명의 실시 예에 따른 지그재그 굴곡형 투명전극의 저항 크기에 의해 충방전 지연시간이 결정된다. 따라서 지그재그 굴곡형 투명전극이 보다 큰 저항을 갖기 때문에, 지그재그 굴곡형 투명전극에 의한 입력 교류신호의 충방전 지연시간이 더 크게 발생되어 신호 처리에 보다 유리하게 되며, 이에 따라 터치 위치 길이(L2)의 결정 정밀도를 높일 수 있다.From the above results, the lengths L1 and L2 to the same touch position P1 are determined by the magnitude of the resistance of the simple rectangular transparent electrode and the zigzag curved transparent electrode according to the embodiment of the present invention. Therefore, since the zigzag curved transparent electrode has a larger resistance, the charge / discharge delay time of the input AC signal by the zigzag curved transparent electrode is greater, which is more advantageous for signal processing, and thus the touch position length L2. Can increase the precision of determination.

또한 터치 위치(P2)에서 동일한 거리 이동(ΔL)에 따른 저항변화(ΔR)에서도 지그재그 굴곡형 투명전극이 단순 직사각형 투명전극보다 큰 저항변화(ΔR)를 나타내기 때문에 입력 교류신호에 대한 충방전 지연시간이 보다 크게 변화를 나타낸다.In addition, even when the resistance change (ΔR) according to the same distance movement (ΔL) at the touch position (P2), the zigzag curved transparent electrode exhibits a larger resistance change (ΔR) than the simple rectangular transparent electrode, so the charge and discharge delay of the input AC signal is delayed. The time shows a greater change.

이것은 거리 이동(ΔL)이 짧아도 지그재그 굴곡형 투명전극이 보다 큰 저항변화(ΔR)를 갖기 때문에 입력 교류신호의 충방전 시간지연이 보다 크게 발생하여 터치위치 이동 분해능을 높일 수 있는 장점을 가지게 한다.This has the advantage that the charge / discharge time delay of the input AC signal is greater because the zigzag curved transparent electrode has a larger resistance change (ΔR) even if the distance movement (ΔL) is short, thereby improving the touch position movement resolution.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 투명전극 시상수를 이용하여 X축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 하나의 지그재그 굴곡형 제1 투명전극(a1)과, 제1 투명전극(a1)에 이웃하는 하나의 지그재그 굴곡형 제2 투명전극(b1)을 예로 한 경우이다.FIG. 4 is a view for explaining a method of determining an X-axis position using adjacent transparent electrode time constants according to an embodiment of the present invention, wherein one zigzag curved first transparent electrode a1 and a first transparent electrode ( In this case, the zigzag curved second transparent electrode b1 adjacent to a1) is taken as an example.

실제로, 손가락이 기판(10)을 터치하는 경우에 하나의 투명전극만을 터치하지 않고 적어도 1개 이상의 전극라인을 터치하게 된다. 이 경우에 터치 위치에 대응한 X축의 위치는 인접한(이웃한) 투명전극의 시상수를 이용하여 결정한다.In practice, when the finger touches the substrate 10, the touch panel 10 touches at least one electrode line without touching only one transparent electrode. In this case, the position of the X axis corresponding to the touch position is determined using the time constants of adjacent (neighboring) transparent electrodes.

도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 점선으로 표시된 부분을 터치기판(10)을 누른다. 이때 두 개의 투명전극(a1, b1)은 동일한 저항분포를 갖고 있으며, 터치 스크린(즉, 기판)에 터치하는 손가락과 두 개의 전극들(a1, b1) 사이에는 동일한 정전용량(C)이 형성된다.As shown in FIG. 4, a user presses the touch substrate 10 on a portion indicated by a dotted line. At this time, the two transparent electrodes a1 and b1 have the same resistance distribution, and the same capacitance C is formed between the finger touching the touch screen (ie, the substrate) and the two electrodes a1 and b1. .

손가락 터치 중심점의 X축 성분은 제1 투명전극(A)의 경우 X1이 되고, 제2 투명전극(B)은 X2가 되며, 제1 및 제2 투명전극(A, B)의 길이는 L이며, L은 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.The X-axis component of the finger touch center point is X1 for the first transparent electrode A, the second transparent electrode B is X2, and the lengths of the first and second transparent electrodes A and B are L. , L is expressed as in Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

이러한 상태에서, 제1 투명전극(a1)에서, 신호 입력단에서 X1 거리만큼 저항(R1)이 만들어지고, 이에 따른 구형파의 시상수(t1)는 R1 x C(정전용량)로 산출된다.In this state, in the first transparent electrode a1, the resistance R1 is made by the distance X1 at the signal input terminal, and the time constant t1 of the square wave is calculated as R1 x C (capacitance).

그리고 제2 투명전극(b1)에서, 신호 입력단에서 X2 거리만큼 저항(R2)이 만들어지고, 이에 따른 구형파의 시상수(t2)는 R2 x C(정전용량)로 산출된다.In the second transparent electrode b1, a resistance R2 is made by the distance X2 at the signal input terminal, and the time constant t2 of the square wave is calculated as R2 × C (capacitance).

제1 및 제2 투명전극(A, B)이 균일한 비저항(ρ) 분포를 갖고 있다면, 저항 R1과 저항 R2는 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.If the first and second transparent electrodes A and B have a uniform specific resistance ρ distribution, the resistor R1 and the resistor R2 are expressed by the following equation (4).

Figure pat00004
Figure pat00004

그러므로 제1 및 제2 투명전극(a1, b1)에서 수학식 1 내지 4를 투명전극의 길이 즉, X축의 위치(X1, X2)를 다음의 수학식 5와 수학식 6으로 표현할 수 있다.Therefore, Equations 1 to 4 in the first and second transparent electrodes a1 and b1 may be expressed by the following Equations 5 and 6, that is, the lengths of the transparent electrodes, that is, the positions X1 and X2 of the X-axis.

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

따라서 수학식 5와 수학식 6에 따르면, 손가락 터치 중심부에 위치하는 이웃하는 투명전극(A, B)에서의 교류신호 충방전 시상수 변화(t1, t2)를 측정하는 것으로, 터치 스크린을 터치하는 손가락의 X축 좌표(X1, X2)를 계산할 수 있게 된다.Therefore, according to Equations 5 and 6, the finger touches the touch screen by measuring the AC signal charge / discharge time constant changes (t1, t2) at the neighboring transparent electrodes A and B located at the center of the finger touch. It is possible to calculate the X-axis coordinates (X1, X2) of.

또한 시상수 이외에 교류신호 충방전 지연시간에 따른 교류전압이 특정 기준전압까지 도달하는 시간(Δt1, Δt2)을 측정하여 수학식 5와 수학식 6을 다음의 수학식 7과 수학식 8과 같이 변형 가능하다.In addition, by measuring the time (Δt1, Δt2) in accordance with the AC signal charge and discharge delay time in addition to the time constant (Δt1, Δt2) can be modified as shown in the following equations (7) and (8) Do.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

다음으로, 도 5를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린에서 지그재그 굴곡형 투명전극에서의 Y축 위치를 결정하는 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 Y축 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Next, a method of determining the position of the Y-axis in the zigzag curved transparent electrode in the touch screen according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. 5 is a view for explaining a method of determining the Y-axis position according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 터치스크린을 손가락으로 터치하면 손가락과 제1 투명전극(A) 및 제2 투명전극(B) 사이에 정전용량 분포가 형성된다. 이러한 정전용량 분포를 제1 투명전극(A)에 대해서 배열하면 도 5의 (a)와 같이 나타내어지고, 정전용량 분포를 제2 투명전극(B)에 대해서 배열하면 도 5의 (b)와 같이 나타내어진다. When the touch screen according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is touched by a finger, a capacitance distribution is formed between the finger and the first transparent electrode A and the second transparent electrode B. FIG. When the capacitance distribution is arranged with respect to the first transparent electrode A, it is shown as (a) of FIG. 5, and when the capacitance distribution is arranged with respect to the second transparent electrode B, as shown in FIG. 5 (b). Is represented.

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. This capacitance distribution can be represented by the magnitude distribution of the time constant t or the arrival time Δt to the reference voltage due to the charging and discharging of the input AC signal. As shown in Figs. 5A and 5B, the capacitance becomes maximum at the center point of the finger touch region, and the capacitance distribution is gradually reduced.

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 정정용량 분포를 이용하여 유추된 무게 중심점 또는 유추된 정전용량 최대지점를 계산함으로써 터치스크린에 손가락 터치 중심점의 Y1과 Y2 좌표를 결정한다. The reference value Ct is set in consideration of touch sensitivity, external noise error, and the like from the measured capacitance distribution as shown in FIG. 5, and a main capacitance having a value greater than or equal to the reference value Ct is determined as an effective value. The Y1 and Y2 coordinates of the finger touch center point are determined on the touch screen by calculating the inferred center of gravity or the inferred capacitance maximum point using the correction capacitance distribution of the values.

보다 정확한 터치 중심점 Y좌표는 다음의 수학식과 같이 계산하여 결정한다. The more accurate touch center point Y coordinate is determined by calculating the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

계산된 터치 중심점 Y 좌표가 중심점 Y 좌표에 인접한 두 개의 투명전극 즉, 제1 투명전극(a2)과 제2 투명전극(b2) 중 한 쪽에 치우치면 정전용량 C가 동일하지 않게 된다. 이때 제1 투명전극(a2)에 정전용량 C1이 형성되고, 제2 투명전극(b2)에 정전용량 C2가 형성되어, 두 전극에는 상이한 정전용량이 분포한다. 따라서 터치 중심점 X축 위치를 결정하는 수학식 5 및 수학식 6은 다음의 수학식 10과 수학식 11과 같이 수정될 수 있다. If the calculated touch center point Y coordinate is biased to one of two transparent electrodes adjacent to the center point Y coordinate, that is, the first transparent electrode a2 and the second transparent electrode b2, the capacitance C is not equal. At this time, the capacitance C1 is formed on the first transparent electrode a2, the capacitance C2 is formed on the second transparent electrode b2, and different capacitances are distributed on the two electrodes. Therefore, Equations 5 and 6 determining the touch center point X-axis position may be modified as in Equations 10 and 11 below.

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 10 및 11에서 C3= (C1/C2)로 나타내지며, 터치 중심점 Y좌표가 투명전극 a와 b사이에서 어느 한쪽으로 치우쳐진 정도를 계산하여 조정계수(C3)를 만들어 X좌표 계산에 보정에 사용한다. In Equations 10 and 11, C3 = (C1 / C2), and the touch center point Y coordinate is calculated to be offset from one side between the transparent electrodes a and b to make an adjustment coefficient (C3) and to correct the X coordinate calculation. Used for

그리고 수학식 7 및 8 또한 다음의 수학식 12와 수학식 13과 같이 수정할 수 있다.Equations 7 and 8 may also be modified as in Equations 12 and 13 below.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

이하에서는 도 6 및 도 7을 참조로 하여 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 터치 스크린을 설명한다.Hereinafter, a touch screen according to the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 터치 스크린의 구성도이다.6 is a configuration diagram of a touch screen according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a configuration diagram of a touch screen according to a third embodiment of the present invention.

도 6과 도 7에 도시된 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 터치 스크린은 손가락 터치 위치(X좌표 및 Y 좌표)와 더불어, 터치 힘까지 측정할 수 있게 구성되어 있다.The touch screens according to the second and third embodiments of the present invention illustrated in FIGS. 6 and 7 are configured to measure the touch force as well as the finger touch position (X coordinate and Y coordinate).

도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 터치 스크린은 투명 플렉서블(flexible) 기판(11) 상에 제1 투명전극(A), 제2 투명전극(B)과 보호막(20)으로 이루어진 단일 전극층이 형성된다. 그리고 단일 전극층의 하부에 탄성층(40)이 형성되고, 탄성층(40) 상에 하부 기판(70)이 배치된다. 이때 하부 기판(70) 상에는 단일 전극층에 대향되도록 하부 투명전극(50)이 형성된다. 여기서 하부 투명전극(50)은 접지 전극면으로서 기능을 한다. 그리고 탄성층(40)의 가장지리에는 댐(60)이 형성된다.6 and 7, the touch screen according to the second and third exemplary embodiments of the present invention may include a first transparent electrode A and a second transparent electrode on the transparent flexible substrate 11. A single electrode layer consisting of B) and the protective film 20 is formed. The elastic layer 40 is formed under the single electrode layer, and the lower substrate 70 is disposed on the elastic layer 40. In this case, the lower transparent electrode 50 is formed on the lower substrate 70 so as to face the single electrode layer. The lower transparent electrode 50 functions as the ground electrode surface. The dam 60 is formed at the edge of the elastic layer 40.

투명 플렉서블 기판(11)은 사용자의 손가락 누름에 대응하여 변형되도록 투명 플렉서블 소재로 이루어져 있으며, 투명 플렉서블 소재로는 유연성 있는 PET, 아크릴, 및 PC(폴리카보네이트) 등을 사용하고, 투명전극은 ITO, CNT, 그라핀(graphene) 및 투명 전도성 폴리머와 같은 투명 전극 재료를 이용한다. The transparent flexible substrate 11 is made of a transparent flexible material so as to be deformed in response to a user's finger press. As the transparent flexible material, flexible PET, acrylic, and PC (polycarbonate) are used, and the transparent electrode is made of ITO, Transparent electrode materials such as CNTs, graphene and transparent conductive polymers are used.

제1 투명전극(A), 제2 투명전극(B)은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치스크린과 동일하므로, 설명은 생략한다. 보호막(20)은 제1 및 제2 투명전극(A, B)를 보호하면서, 하부 투명전극(50)과 투명전극(A, B)이 접촉되어 통전되는 것을 막기 위해 형성된다.Since the first transparent electrode A and the second transparent electrode B are the same as the touch screen according to the first embodiment of the present invention, description thereof will be omitted. The passivation layer 20 is formed to protect the first and second transparent electrodes A and B while preventing the lower transparent electrode 50 and the transparent electrodes A and B from contacting and energizing.

하부 기판(70)은 PET, 아크릴, 폴리카보네이트 및 유리 재료를 사용하여 구성할 수 있으며, 하부 투명전극(50)은 ITO, CNT, 그라핀 및 투명 전도성 폴리머와 같은 투명 전극 재로로 구성된다.The lower substrate 70 may be constructed using PET, acrylic, polycarbonate, and glass materials, and the lower transparent electrode 50 is made of transparent electrode material such as ITO, CNT, graphene, and transparent conductive polymer.

여기서, 하부 투명전극(50)은 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 단일 투명전극면으로 형성된다. 또한 하부 투명전극(50)은 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 투명전극(A, B) 각각에 대향되도록 단순 직사각형 투명전극 또는 지그재그 굴곡형 투명전극 어레이로 형성된다.Here, the lower transparent electrode 50 is formed of one single transparent electrode surface as shown in FIG. 6. In addition, the lower transparent electrode 50 is formed of a simple rectangular transparent electrode or a zigzag curved transparent electrode array to face each of the first and second transparent electrodes A and B, as shown in FIG. 7.

단순 직사각형 투명전극 어레이란 도 3의 (a)에 도시된 막대형 투명전극이 도 1의 (a)와 같이 배열 구조로 이루어진 형태를 말한다.The simple rectangular transparent electrode array refers to a form in which the rod-shaped transparent electrode illustrated in FIG. 3A has an arrangement structure as shown in FIG.

단일 전극층과 하부 투명전극 층 사이에 형성된 탄성층(40)은 투명 소재로 이루어지며, 사용자의 터치와 함게 일정한 힘으로 누를 때 신축성있게 눌려질 수 있게 한다. 또한 탄성층(40)은 손가락을 터치스크린에서 띠었을 때에 투명 플렉서블 기판(11)이 초기 위치로 신속히 복원될 수 있도록 한다. 이러한 탄성층(40)을 위해 소재로는 실리콘, 폴리우레탄, PDMS, 러버(rubber) 등의 신축성 재료를 사용한다.The elastic layer 40 formed between the single electrode layer and the lower transparent electrode layer is made of a transparent material, and can be elastically pressed when pressed with a constant force with the user's touch. In addition, the elastic layer 40 allows the transparent flexible substrate 11 to be quickly restored to the initial position when the finger is put on the touch screen. For the elastic layer 40, a material such as silicone, polyurethane, PDMS, or rubber is used.

댐(dam)(60)은 탄성층(40) 가장자리에 형성되며, 터치 스크린을 반복적으로 누를 때 탄성층(40)이 외부로 밀려나가는 것을 방지한다. 댐(60)은 손가락으로 터치 스크린의 가장자리를 누를 때 가장자리 부분도 신축성 있게 눌려질 수 있도록 하기 위해 신축성 있는 실리콘, 폴리 우레탄, PDMS, 러버 등의 소재를 사용하여 구성된다.The dam 60 is formed at the edge of the elastic layer 40, and prevents the elastic layer 40 from being pushed out when the touch screen is repeatedly pressed. Dam 60 is constructed using a material such as elastic silicone, polyurethane, PDMS, rubber so that the edge portion can also be pressed elastically when pressing the edge of the touch screen with a finger.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 터치 스크린에서 터치 동작에 대응한 반응을 설명한다.A response corresponding to a touch operation in the touch screen according to the second and third embodiments of the present invention configured as described above will be described.

손가락으로 터치스크린을 일정한 힘으로 터치하게 되면, 투명 플렉시블 기판(11)은 아래쪽으로 변형이 일어나며 탄성층이 함께 눌려 제1 및 제2 투명전극(A, B)(이하 "상부 투명전극"이라 한다)과 하부 투명전극의 간격이 좁아지게 된다. When the touch screen is touched with a constant force with a finger, the transparent flexible substrate 11 is deformed downward and the elastic layers are pressed together so that the first and second transparent electrodes A and B (hereinafter, referred to as “upper transparent electrodes”). ) And the lower transparent electrode become narrower.

이때의 간격 변화에 다른 상부 투명전극과 하부 투명 전극사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)(C)은 다음의 수학식 14와 같이 상부 투명전극과 하부전극이 교차하는 면적(A)과 투명전극 사이의 거리(d)의 변수로 나타내어진다.Mutual capacitance (C) between the upper transparent electrode and the lower transparent electrode that is different at this time is changed between the area A and the transparent electrode where the upper transparent electrode and the lower electrode cross as shown in Equation 14 below. It is represented by the variable of the distance d.

Figure pat00014
Figure pat00014

상기 수학식 14에서 ε0는 진공 유전율, εr는 탄성체 비유전율 이다. In Equation 14, ε 0 is a vacuum permittivity, ε r is an elastic dielectric constant.

수학식 14에서 터치스크린을 위에서 손가락으로 누를 때 투명전극의 면적의 변화는 거의 없으며, 상부 투명전극과 하부 투명전극 사이 거리(d) 작아지게 때문에 투명전극 사이의 정전용량은 증가하게 된다. 따라서 상부 및 하부 투명전극 사이의 상호 정전용량 크기는 터치 힘에 비례하며, 그에 따라 상부 및 하부 투명전극 사이의 정전용량 크기 변화를 측정하는 것으로, 터치할 때 터치 위치뿐만 아니라 터치 힘을 함께 측정할 수 있다.In Equation 14, when the touch screen is pressed with a finger from above, the area of the transparent electrode is hardly changed, and the capacitance between the transparent electrodes is increased because the distance d between the upper and lower transparent electrodes decreases. Therefore, the mutual capacitance between the upper and lower transparent electrodes is proportional to the touch force, and thus the change in capacitance between the upper and lower transparent electrodes is measured. Can be.

이하에서는 도 8을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린에서의 터치 정보 파악 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of identifying touch information in a touch screen according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8.

설명에 앞서, 도 8을 참조로 한 설명은 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 터치 스크린에 대한 것이다. 그러나 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린에 대한 터치 정보 파악 방법은 당업자라면 전술한 설명 및 이하의 설명으로부터 용이하게 예측할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Prior to the description, the description with reference to FIG. 8 relates to a touch screen according to the second and third embodiments of the present invention. However, since the method for identifying touch information of the touch screen according to the first embodiment of the present invention can be easily predicted by those skilled in the art from the above description and the following description, a description thereof will be omitted.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린의 3차원 터치 정보 파악 방법을 보인 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of identifying 3D touch information of a touch screen according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 사용자가 터치스크린에 손가락을 터치하면 손가락이 터치한 부분의 투명전극과 하부 투명전극 간에 정전용량이 발생하고, 이렇게 발생된 각 투명전극에 대응한 정전용량을 수집하여 정전용량 분포를 결정한다(S801). As shown in FIG. 8, when a user touches a finger on the touch screen, capacitance is generated between the transparent electrode and the lower transparent electrode where the finger touches, and collects capacitance corresponding to each of the transparent electrodes. The capacitance distribution is determined (S801).

이러한 정전용량 분포에서 설정 기준값 이상인 정전용량을 유효 정전용량으로 하는 유효 정전용량의 분포를 선정한다(S802). 그리고 이렇게 결정된 유효 정전용량 분포로부터 수학식 9를 이용하여 터치 중심점의 Y 좌표를 결정한다(S803).From the capacitance distribution, the distribution of the effective capacitances having the capacitance equal to or greater than the set reference value as the effective capacitance is selected (S802). The Y coordinate of the touch center point is determined using Equation 9 from the effective capacitance distribution thus determined (S803).

그런 다음, 결정된 터치 중심점 Y좌표와 가장 인접한 두 개의 투명전극 즉, 제1 투명전극(A)과 제2 투명전극(B)를 파악하고(S804), 파악한 제1 및 제2 투명전극(A, B) 사이에 터치 중심점 Y좌표가 어느 투명전극 쪽으로 치우친 정도를 계산하여 조정계수 C3를 결정한다(S805).Next, the two transparent electrodes closest to the determined touch center point Y coordinate, that is, the first transparent electrode A and the second transparent electrode B are identified (S804), and the first and second transparent electrodes A, The adjustment coefficient C3 is determined by calculating the degree to which the touch center point Y coordinate is biased toward any transparent electrode between B) (S805).

만약, Y 좌표가 제1 및 제2 투명전극(A, B) 사이의 중앙에 위치하면 조정계수(C3)은 1이 된다. 조정된 계수(C3)를 이용하여 인접한 제1 및 제2 투명전극(A, B)로부터 입력 교류신호의 충방전 특성에 의한 시상수(t1, t2) 또는 기준전압 도달 시간(Δt1, Δt2)을 측정하여 수학식 10 및 11 또는 수학식 12 및 13에 대응시켜 터치 중심점 X 좌표를 결정한다(S806).If the Y coordinate is located at the center between the first and second transparent electrodes A and B, the adjustment coefficient C3 becomes one. Using the adjusted coefficient C3, time constants t1 and t2 or reference voltage arrival times Δt1 and Δt2 due to charge and discharge characteristics of the input AC signal are measured from the adjacent first and second transparent electrodes A and B. The touch center point X coordinate is determined in correspondence with Equations 10 and 11 or Equations 12 and 13 (S806).

여기서, 수학식 10 및 11 또는, 수학식 12 및 13을 이용하면, X1, X2 좌표를 얻게 되는데, X1 좌표와 X2 좌표 중 하나를 중심점 X 좌표로 이용한다. 터치 중심점 X 좌표는 X좌표 원점 위치에 따라 X1 좌표 또는 X2 좌표를 터치 중심점 X좌표로 사용한다.Here, by using Equations 10 and 11 or Equations 12 and 13, X1 and X2 coordinates are obtained, and one of X1 and X2 coordinates is used as the center point X coordinate. Touch center point X coordinate uses X1 coordinate or X2 coordinate as touch center point X coordinate according to X coordinate origin position.

터치 중심점 X, Y 좌표가 결정되면, 하부 투명전극과 인접한 두 개의 투명전극(A, B) 사이의 상호 정전용량(mutual capacitance)의 변화를 측정하고, 측정된 상호 정전용량을 설정된 변환값에 따라 터치 힘으로 변환함으로써 터치 중심점의 터치 힘을 함께 인식할 수 있다(S807). When the touch center point X and Y coordinates are determined, a change in mutual capacitance between the lower transparent electrode and two adjacent transparent electrodes A and B is measured, and the measured mutual capacitance is measured according to the set conversion value. By converting the touch force, the touch force of the touch center point may be recognized together (S807).

결국, 본 발명의 실시 예에 따르면 S803 과정을 통해 Y 좌표를 파악하고, S806 과정을 통해 X 좌표를 파악하며, 더불어 S807 과정을 통해 터치 힘을 파악할 수 있게 됨으로써, 터치 스크린의 터치에 따른 3차원 정보를 파악할 수 있게 된다.As a result, according to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the Y coordinate through the S803 process, the X coordinate through the S806 process, and the touch force through the S807 process. Information can be grasped.

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. The embodiments of the present invention described above are not implemented only through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

a1 내지 a8, A : 제1 투명전극 b1 내지 b8, B : 제2 투명전극
10, 11 : 기판 20 : 보호막
30 : 디스플레이 패널 40 : 탄성층
50 : 하부 투명전극 60 : 댐
70 : 하부 기판a1 to a8, A: first transparent electrode b1 to b8, B: second transparent electrode
10, 11: substrate 20: protective film
30 display panel 40 elastic layer
50: lower transparent electrode 60: dam
70: lower substrate

Claims (10)

상부에 위치한 상부 기판,
상기 상부 기판 상에 일정하게 교번으로 나란하게 배열된 복수의 제1 투명전극과 복수의 제2 투명전극, 그리고
상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 상에 형성된 보호층을 포함하되,
상기 제1 투명전극 및 상기 제2 투명전극은 지그재그 굴곡 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 스크린.Upper substrate located at the top,
A plurality of first transparent electrodes and a plurality of second transparent electrodes arranged on the upper substrate at regular intervals, and
A protective layer formed on the first transparent electrode and the second transparent electrode,
The first transparent electrode and the second transparent electrode is a touch screen, characterized in that formed in a zigzag bend shape. 제1항에 있어서,
상기 보호층 상에 형성된 하부 기판,
상기 보호층과 상기 하부 기판 사이에 형성된 탄성층,
상기 하부 기판 상에 상기 제1 및 제2 투명전극에 대향하여 형성되어 접지 전극 기능을 수행하는 하부 투명전극, 그리고
상기 탄성층의 가장자리에 형성된 댐을 더 포함하는 터치 스크린.The method of claim 1,
A lower substrate formed on the protective layer,
An elastic layer formed between the protective layer and the lower substrate,
A lower transparent electrode formed on the lower substrate to face the first and second transparent electrodes to perform a ground electrode function; and
The touch screen further comprises a dam formed on the edge of the elastic layer. 제2항에 있어서,
상기 상부 기판은 사용자의 손가락 누름에 대응하여 변형되는 투명 플렉서블 소재로 이루어져 있으며, 상기 투명 플렉서블 소재는 유연성 있는 PET, 아크릴, 및 PC(폴리카보네이트) 필름 중 하나인 것을 특징으로 하는 터치 스크린.The method of claim 2,
The upper substrate is made of a transparent flexible material that is deformed in response to a user's finger pressing, and the transparent flexible material is one of flexible PET, acrylic, and PC (polycarbonate) films. 제2항에 있어서,
상기 탄성층은 투명 소재로 이루어지며, 실리콘, 폴리우레탄, PDMS, 러버(rubber) 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.The method of claim 2,
The elastic layer is made of a transparent material, the touch screen, characterized in that composed of one of silicon, polyurethane, PDMS, rubber (rubber). 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 하부 전극은 ITO, CNT, 그라핀 및 투명 전도성 폴리머와 같은 투명 전극 재로로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.The method of claim 2,
And the first and second transparent electrodes and the bottom electrode are made of transparent electrode material such as ITO, CNT, graphene and transparent conductive polymer. 제2항에 있어서,
상기 댐은 신축성 있는 실리콘, 폴리우레탄, PDMS, 러버(rubber) 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법.The method of claim 2,
The dam is a touch information grasping method of the touch screen, characterized in that consisting of one of the elastic silicone, polyurethane, PDMS, rubber (rubber). 제2항에 있어서,
불투명 터치 스크린인 경우 상기 제1 및 제2 투명전극은 알루미늄(Al), 동(Cu) 등과 같은 금속 재료 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법.The method of claim 2,
In the case of an opaque touch screen, the first and second transparent electrodes may be made of one of metal materials such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like. 하측에 위치한 상부 기판, 상기 상부 기판 상에 일정하게 교번으로 나란하게 배열되고 지그재그 굴곡 형태를 가지는 복수의 제1 투명전극과 복수의 제2 투명전극, 그리고 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 상에 형성된 보호층, 상기 보호층 상에 형성된 하부 기판, 상기 보호층과 상기 하부 기판 사이에 형성된 탄성층, 상기 하부 기판 상에 상기 제1 및 제2 투명전극에 대향하여 형성되어 접지 전극 기능을 수행하는 하부 투명전극, 및 상기 탄성층의 가장자리에 형성된 댐을 더 포함하는 터치 스크린에서의 터치 정보 파악 방법에 있어서,
(a) 손가락 터치시에 상기 제1 투명전극들 및 제2 투명전극들과 상기 하부 투명전극 간의 정전용량을 수집하여 Y축 기준으로 정전용량 분포를 파악하는 단계,
(b) 상기 정전용량 분포 중 설정 기준값 이상의 유효 정전용량 분포를 선정하는 단계,
(c) 상기 유효 정전용량 분포로부터 터치 중심점의 Y 좌표를 산출하는 단계,
(d) 상기 터치 중심점의 Y 좌표에 인접한 하나의 제1 투명전극과 하나의 제2 투명전극을 파악하는 단계,
(e) 상기 파악한 하나의 제1 투명전극과 상기 하나의 제2 투명전극에 대해 상기 터치 중심점의 Y좌표의 치우친 정도를 계산하여 조정계수를 결정하는 단계,
(f) 상기 하나의 제1 투명전극 및 상기 하나의 제2 투명전극에 인가되는 입력 교류신호의 충방전 특성에 의한 변수를 측정하여 터치 중심점 X 좌표를 산출하는 단계,
(g) 상기 하나의 제1 투명전극 및 상기 하나의 제2 투명전극과 상기 하부 투명전극 간의 정전용량을 측정하고 측정한 정전용량을 터치 힘으로 변환하는 단계를 포함하는 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법.An upper substrate positioned on a lower side, a plurality of first transparent electrodes and a plurality of second transparent electrodes which are regularly arranged in parallel and alternately arranged on the upper substrate, and have a zigzag bend, and the first transparent electrode and the second transparent electrode A protective layer formed on the protective substrate, a lower substrate formed on the protective layer, an elastic layer formed between the protective layer and the lower substrate, and formed on the lower substrate so as to face the first and second transparent electrodes. In the touch information grasping method of the touch screen further comprises a lower transparent electrode to perform, and a dam formed on the edge of the elastic layer,
(a) collecting capacitances between the first transparent electrodes and the second transparent electrodes and the lower transparent electrode when a finger is touched to determine a capacitance distribution on a Y-axis basis;
(b) selecting an effective capacitance distribution above a set reference value among the capacitance distributions,
(c) calculating the Y coordinate of the touch center point from the effective capacitance distribution;
(d) identifying one first transparent electrode and one second transparent electrode adjacent to the Y coordinate of the touch center point;
(e) determining an adjustment coefficient by calculating a skewness of the Y coordinate of the touch center point with respect to the determined first transparent electrode and the second transparent electrode;
(f) calculating a touch center point X coordinate by measuring a variable due to a charge / discharge characteristic of an input AC signal applied to the first transparent electrode and the second transparent electrode;
(g) measuring touch information of the first transparent electrode and the second transparent electrode and the lower transparent electrode, and converting the measured capacitance into a touch force; . 제8항에 있어서,
상기 (a) 단계의 정전용량은 자기 정전용량이고, 상기 (g) 단계의 정전용량은 상호 정전용량인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법.The method of claim 8,
The capacitance of step (a) is a self capacitance, and the capacitance of step (g) is a mutual capacitance of the touch information, characterized in that the touch screen. 제8항에 있어서,
상기 변수는 시상수 변화 또는 기준전압 도달 시간인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 터치 정보 파악 방법.The method of claim 8,
Wherein the variable is a time constant change or reference voltage reaching time, characterized in that the touch information of the touch screen.
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