KR20130019105A - 표시장치용 터치 스크린 패널 - Google Patents

표시장치용 터치 스크린 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 제 1 기판의 일면에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열; 제 2 기판의 일면에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열; 및 상기 제 2 기판의 일면에 상기 제 2 방향으로 배열되며, 상기 복수의 제 2 전극열들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 3 전극열을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 기판은 상기 복수의 제 1 전극열들이 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하도록 합착되는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치용 터치 스크린 패널{TOUCH SCREEN PANEL FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치용 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 특히 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
최근, 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(touch screen panel)이 제안되었다.
터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.
터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배(voltage gradient)로 판단하는 저항막 방식(resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(capacitive type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(electromagnetic type) 등으로 구별될 수 있으며, 그 외에도 광학 방식, 초음파 방식 등이 알려져 있다.
이와 같은 터치감지 방법 중, 저항막 방식은 상부 기판 상에 터치가 이루어져 터치 압력이 가해지면 상, 하기판의 투명 도전막이 기계적으로 접촉하게 되는데, 이 때 상대 기판의 접촉점에 형성된 X축, Y축의 전위를 감지하여 터치위치를 검출한다. 이러한 저항막 방식에 의하면 기계적 접촉이 수반되므로 상대적으로 정확한 터치위치를 감지할 수 있는 이점이 있지만, 터치된 X축과 Y축 위치의 전위를 감지한 전위값에 의해 간접적으로 터치위치를 검출하므로 아날로그 디지털 컨버터(ADC, Analog Digital Converter)가 반드시 필요하고 접촉력이 작은 경우에는 터치위치를 감지하기 어려운 문제점이 있다.
이에 대해, 정전용량 방식은 X축 전극열들과 Y축 전극열들을 교차시켜 매트릭스를 형성하고, 매트릭스 상의 임의의 위치에서 터치가 이루어지는 경우, 정전용량이 변화되는 매트릭스 상의 X축과 Y축의 좌표를 찾아내어 터치 위치를 검출하므로 접촉력이 작은 경우에도 터치위치를 감지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래의 표시장치용 정전용량 방식 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 표시장치용 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(DP)는 제 1 어레이(10), 제 2 어레이(30), 제 1 및 제 2 어레이의 어느 하나에 형성되는 공통전극(20)을 포함한다. 또한, 터치 스크린 패널(TSP)은 제 1 기판(40), 제 1 기판(40) 상에 제 1 방향(예를 들어, x방향)으로 서로 평행하게 형성되는 복수의 구동전극(42)과, 제 2 기판(50), 제 2 기판(50) 상에 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, y방향)으로 서로 평행하게 형성되는 복수의 센싱전극(52)을 포함한다. 복수의 구동전극(42)이 형성된 제 1 기판(40)과 복수의 센싱전극(52)이 형성된 제 2 기판(50)은 복수의 구동전극(42)을 커버하도록 도포된 제 1 접착층(A1)에 의해 서로 합착된다. 또한, 복수의 센싱전극(52)이 형성된 제 4 기판(50)은 복수의 센싱전극(52)을 커버하도록 도포된 제 2 접착층(A2)에 의해 터치 스크린 패널(TSP)을 보호하기 위한 강화유리(60)와 합착된다. 표시장치(DP)와 터치 스크린 패널(DSP)은 제 3 접착층(A3)에 의해 합착된다.
도 1에 도시된 바와 같은 터치 스크린 패널(TSP)을 구비하는 표시장치(DP)에있어서, 표시장치(DP)의 구동을 위해 공통전극(20)에 공통전압이 공급되고, 터치 스크린 패널(TSP)의 터치위치를 인식하기 위해 구동전극들(42)에 펄스전압이 인가된다. 이와 같은 터치 스크린 패널(TSP)에 손가락이나 도전성 물질이 접촉되는 경우 터치 전과 터치 후의 구동전극(42)과 센싱전극(52) 사이의 캐패시턴스에 변화가 발생하게 되는데, 이 변화량에 기초하여 터치 유무 및 터치 위치를 결정할 수 있다.
한편, 구동전극(42)과 센싱전극(52) 사이의 전체 캐패시턴스는 도 1에 도시된 바와 같이 구동전극(42)과 센싱전극(52)이 교차하는 위치에 형성되는 전기장인 니어 필드(near field, NF)에 의한 제 1 캐패시턴스와, 구동전극(42)과 센싱전극(52)이 중첩되는 부분에서 벗어난 부분들에 의해 형성되는 전기장인 파 필드(far field, FF)에 의한 제 2 캐패시턴스의 합으로 이루어진다. 전체 캐패시턴스의 성분은 터치 전후에 상대적으로 크게 변하지 않는 제 1 캐패시턴스의 성분이 터치 전후에 상대적으로 많이 변하는 제 2 캐패시턴스의 성분보다 훨씬 크기 때문에, 터치 전후의 캐패시턴스의 변화에 의한 전체 캐패시턴스의 변화율은 미미하게 된다. 이와 같이 터치 전과 터치 후의 전체 터치 캐패시턴스의 변화율이 작으면 정확한 터치위치를 감지하기 어려운 문제점이 있었다. 게다가 제 1 캐패시턴스는 센싱 감도를 저하시키는 기생 캐패시턴스로 작용할 수도 있게 되는 또 다른 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 구동전극과 센싱전극 사이의 파 필드에 의한 캐패시턴스의 변화율을 증가시킴으로써 터치 성능을 향상시킬 수 있는 표시장치용 터치 스크린 패널을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 제 1 특징에 따르는 표시장치용 터치 스크린 패널은 제 1 기판의 일면에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열; 제 2 기판의 일면에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열; 및 상기 제 2 기판의 일면에 상기 제 2 방향으로 배열되며, 상기 복수의 제 2 전극열들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 3 전극열을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 기판은 상기 복수의 제 1 전극열들이 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하도록 합착되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 제 2 특징에 따르는 표시장치용 터치 스크린 패널은 제 1 기판의 일면에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열; 제 1 기판의 타면에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열; 및 상기 제 1 기판의 타면에 상기 제 2 방향으로 배열되며, 상기 복수의 제 2 전극열들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 3 전극열을 포함하는 것을 특징으로 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 상기 제 1 전극열의 폭은 상기 제 2 전극열의 폭보다 크고, 상기 제 2 전극열의 폭은 상기 제 3 전극열의 폭보다 크게 형성된다.
또한, 제 3 전극열은 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 접지라인 또흔 제 1 기판의 타면 상에 형성되는 제 2 접지라인에 의해 연결되어 접지된다.
또한, 표시장치용 터치 스크린 패널은 상기 복수의 제 1 전극열의 각각에 접속되는 제 1 라우팅 배선과, 상기 복수의 제 2 전극열의 각각에 접속되는 제 2 라우팅 배선을 더 포함한다.
또한, 표시장치용 터치 스크린 패널은 상기 제 1 전극열이 형성되는 기판 상에서 상기 제 1 전극열의 외곽부에 형성되는 제 1 접지라인을 더 포함도록 구성된다.
본 발명의 표시장치용 터치 스크린 패널은 접지 전극열들이 제 2 전극열들과 동일층에서 서로 인접한 제 2 전극열들 사이에 적어도 하나 이상 형성되고, 이들 접지 전극열들이 제 2 접지 배선에 연결되어 접지되도록 되어 있다. 따라서, 접지 전극열에 의해 제 1 전극열과 제 2 전극열 교차하는 부분에 형성되는 니어 필드(near field)에 변화가 생겨 니어 필드에 의한 캐패시턴스가 감소되게 된다. 반면 제 1 전극열과 제 2 전극열이 중첩되지 않는 부분 사이의 파 필드(far field)에 의한 터치 전후의 캐패시턴스의 변화율은 증가하게 되므로 종래에 비해 터치 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 표시장치용 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시패널용 터치 스크린 패널의 평면도,
도 3a는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 제 1 전극열, 제 1 라우팅 배선, 제 1 라우팅 패드, 제 1 접지배선 및 제 1 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도,
도 3b는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 제 2 전극열, 접지열, 제 2 라우팅 배선, 제 2 라우팅 패드, 제 2 접지배선 및 제 2 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도,
도 4는 도 2에 도시된 라인 I-I'을 따라 취한 제 1 실시예의 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시패널용 터치 스크린 패널의 평면도,
도 6a는 도 5에 도시된 터치 스크린 패널의 제 1 전극열, 제 1 라우팅 배선, 제 1 라우팅 패드, 제 1 접지배선 및 제 1 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도,
도 6b는 도 5에 도시된 터치 스크린 패널의 제 2 전극열, 접지열, 제 2 라우팅 배선, 제 2 라우팅 패드, 제 2 접지배선 및 제 2 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도,
도 7은 도 5에 도시된 라인 II-II'을 따라 취한 제 2 실시예의 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도,
도 8a 내지 도 8c는 도 2 및 도 5에 도시된 제 2 전극열과 접지 전극열의 형상에 대한 다양한 실시예를 도시한 평면도,
도 9는 도 9는 종래의 터치 스크린 패널과 본 발명의 실시예에 따르는 터치 스크린 패널의 전기장의 세기를 도시한 시뮬레이션 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치용 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시패널용 터치 스크린 패널의 평면도, 도 3a는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 제 1 전극열, 제 1 라우팅 배선, 제 1 라우팅 패드, 제 1 접지배선 및 제 1 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도, 도 3b는 도 2에 도시된 터치 스크린 패널의 제 2 전극열, 접지 전극열, 라우팅 배선, 제 2 라우팅 패드, 제 2 접지배선 및 제 2 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도, 도 4는 도 2에 도시된 라인 I-I'을 따라 취한 제 1 실시예의 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시장치용 터치 스크린 패널은 전극부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 포함한다.
전극부(A)는 복수의 제 1 전극열들(TS)과, 복수의 제 2 전극열들(RS)과, 복수의 접지 전극열들(GS)을 포함한다.
도 3a 및 도 4를 참조하면, 제 1 전극열들(TS)은 제 1 기판(200) 상에 형성되며, 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된다. 본 발명의 실시예에서는 제 1 전극열들(TS)의 각각이 스트라이프 형태로 형성된 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 1 전극열들(TS)의 각각은 다수의 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형, 원형, 타원형 등의 형상을 갖는 패턴들이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수도 있다. 복수의 제 1 전극열들(TS)은 터치 구동을 위한 구동 전극열 또는 터치 센싱을 위한 센싱 전극열로서 기능을 할 수 있다.
도 3b 및 도 4를 참조하면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 제 2 기판(300) 상에 형성되며, 상기 제 1 전극열들(TS)과 교차하는 방향(예컨대, Y축 방향)으로 나란하게 배열된다. 본 발명의 실시예에서는 제 2 전극열들(RS)의 각각 또한 제 1 전극열들(TS)과 유사한 스트라이프 형태로 형성된 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 2 전극열들(RS)의 각각은 다수의 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형, 원형, 타원형 등의 형상을 갖는 패턴들이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수도 있다. 복수의 제 2 전극열들(RS) 또한 터치 구동을 위한 구동 전극열 또는 터치 센싱을 위한 센싱 전극열로서의 기능을 하지만, 복수의 제 1 전극열들(TS)이 구동 전극열이면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 센싱 전극열이 되고, 복수의 제 1 전극열들(TS)이 센싱 전극열이면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 구동 전극열이 된다. 본 발명의 실시예는 복수의 제 1 전극열들(TS)은 구동 전극열이고, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 센싱 전극열인 것으로 설명한다.
다시 도 3b 및 도 4를 참조하면, 상기 제 2 전극열들(RS)이 형성된 제 2 기판(300)의 전극 형성부(A)에는 복수의 제 1 전극열들(TS)과 서로 교차하며, 인접한 제 2 전극열들(RS) 사이에 형성되는 적어도 하나의 접지 전극열(GS)이 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 접지 전극열(GS)이 인접한 제 2 전극열들(RS) 사이에 하나만 형성되는 것으로 도시되어 있지만 2이상 형성될 수도 있다. 이 접지 전극열(GS)은 후술하는 라우팅 배선부(B)에 형성되는 제 2 접지 배선(GW2)에 접속된다.
한편, 제 1 전극열(TS)의 폭은 제 2 전극열(RS)의 폭보다 크게 형성되고, 제 2 전극열(RS)의 폭은 접지 전극열(GS)의 폭보다 크게 형성된다.
라우팅 배선부(B)는 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 기판(200)의 전극부(A)의 외곽부에 형성되며, 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)과, 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1) 외측에 형성되는 제 1 접지배선(GW1)을 포함한다. 라우팅 배선부(B)는 또한 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 기판(300)의 전극부(A)의 외곽부에 형성되며, 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)과, 상기 제 2 기판(300)의 전극부(A)를 에워싸고 상기 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)의 외측에 배치되도록 형성되며, 복수의 접지 전극열들(GS)이 접속되는 제 2 접지배선(GW2)을 포함한다. 이와 같이 터치 스크린 패널(TSP)의 상층에 해당되는 제 2 기판(300)의 최외각에 제 2 접지배선(GW2)을 형성하게 되면 외부로부터 유입되는 정전기를 방지할 수 있으므로 정전기로 부터 터치 스크린 패널의 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
패드부(C)는 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 기판(200)의 라우팅 배선부(B)에 인접하여 형성되며, 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)을 통해 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(RP1)과, 제 1 접지배선(GW1)과 연결되는 제 1 접지패드(GP1)를 포함한다. 패드부(C)는 또한 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 기판(300)의 라우팅 배선부(B)에 인접하여 형성되며, 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)을 통해 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(RP2)과, 제 2 접지배선(GW2)과 연결되는 제 2 접지패드(GP2)를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널(TSP)은 제 1 전극열들(TS), 제 1 라우팅 배선들(RW1), 및 제 1 접지배선(GW1)이 형성된 제 1 기판(200)과, 제 2 전극열들(RS), 접지 전극열들(GS) 및 제 2 라우팅 배선들(RW2)이 형성된 제 2 기판(300)을 합착하기 위한 제 1 접착층(A1)과, 제 2 기판(300)에 강화유리(320)를 부착하기 위한 제 2 접착층(A2)을 포함한다. 이와 같은 구조를 갖는 터치 스크린 패널(TSP)은 제 3 접착층(A3)에 의해 표시패널(DP)과 합착된다.
도 4에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에서, 표시장치(DP)는 제 1 어레이(100)와 제 2 어레이(130)를 구비하며, 공통전극(120)이 제 1 어레이(100) 또는 제 2 어레이(130)의 어느 하나에 형성되는 것으로 나타나 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공통전극이 하나의 어레이만을 구비하는 표시장치에 포함되는 경우에도 본 발명은 당연히 적용될 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치용 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 제 2 실시예의 터치 스크린은 제 1 기판(400) 하나만을 포함하며, 제 1 기판(400)의 제 1 면(예를 들면, 하면)에 제 1 전극열들(TS), 제 1 라우팅 배선들(RW1) 및 제 1 접지배선(GW1)이 형성되고, 제 1 기판(400)의 제 2 면(예를 들면, 상면)에 제 2 전극열들(RS), 접지 전극열들(GS), 제 2 라우팅 배선들(RW2) 및 제 2 접지배선(GW2)이 형성된다는 점에서 본 발명의 제 1 실시예와 상이하다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시패널용 터치 스크린 패널의 평면도, 도 6a는 도 5에 도시된 터치 스크린 패널의 제 1 전극열, 제 1 라우팅 배선, 제 1 라우팅 패드, 제 1 접지배선 및 제 1 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도, 도 6b는 도 5에 도시된 터치 스크린 패널의 제 2 전극열, 접지열, 제 2 라우팅 배선, 제 2 라우팅 패드, 제 2 접지배선 및 제 2 접지패드의 배열상태를 도시한 평면도, 도 7은 도 5에 도시된 라인 II-II'을 따라 취한 제 2 실시예의 터치 스크린 패널이 표시장치에 적용된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시장치용 터치 스크린 패널은 전극부(A), 라우팅 배선부(B) 및 패드부(C)를 포함한다.
전극부(A)는 복수의 제 1 전극열들(TS)과, 복수의 제 2 전극열들(RS)과, 복수의 접지 전극열들(GS)을 포함한다.
도 6a 및 도 7을 참조하면, 제 1 전극열들(TS)은 제 1 기판(400)의 제 1 면(예를 들면, 하면) 상에 형성되며, 제 1 방향(예컨대, X축 방향)으로 나란하게 배열된다. 본 발명의 실시예에서는 제 1 전극열들(TS)의 각각이 스트라이프 형태로 형성된 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 1 전극열들(TS)의 각각은 다수의 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형, 원형, 타원형 등의 형상을 갖는 패턴들이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수도 있다. 복수의 제 1 전극열들(TS)은 터치 구동을 위한 구동 전극열 또는 터치 센싱을 위한 센싱 전극열로서 기능을 할 수 있다.
도 6b 및 도 7을 참조하면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 제 1 기판(400)의 제 2 면(예를 들면, 상면) 상에 형성되며, 상기 제 1 전극열들(TS)과 교차하는 방향(예컨대, Y축 방향)으로 나란하게 배열된다. 본 발명의 실시예에서는 제 2 전극열들(RS)의 각각 또한 제 1 전극열들(TS)과 유사한 스트라이프 형태로 형성된 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 2 전극열들(RS)의 각각은 다수의 삼각형, 사각형, 마름모꼴, 다각형, 원형, 타원형 등의 형상을 갖는 패턴들이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수도 있다. 복수의 제 2 전극열들(RS) 또한 터치 구동을 위한 구동 전극열 또는 터치 센싱을 위한 센싱 전극열로서의 기능을 하지만, 복수의 제 1 전극열들(TS)이 구동 전극열이면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 센싱 전극열이 되고, 복수의 제 1 전극열들(TS)이 센싱 전극열이면, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 구동 전극열이 된다. 본 발명의 실시예는 복수의 제 1 전극열들(TS)은 구동 전극열이고, 복수의 제 2 전극열들(RS)은 센싱 전극열인 것으로 설명한다.
다시 도 6b 및 도 7을 참조하면, 제 2 전극열들(RS)이 형성된 제 1 기판(400)의 제 2 면상의 전극 형성부(A)에는 복수의 제 1 전극열들(TS)과 서로 교차하며, 인접한 제 2 전극열들(RS) 사이에 형성되는 적어도 하나의 접지 전극열(GS)이 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 접지 전극열(GS)이 인접한 제 2 전극열들(RS) 사이에 하나만 형성되는 것으로 도시되어 있지만 2이상 형성될 수도 있다. 이 접지 전극열(GS)은 후술하는 라우팅 배선부(B)에 형성되는 제 2 접지 배선(GW2)에 접속된다.
한편, 제 1 전극열(TS)의 폭은 제 2 전극열(RS)의 폭보다 크게 형성되고, 제 2 전극열(RS)의 폭은 접지 전극열(GS)의 폭보다 크게 형성된다.
라우팅 배선부(B)는 도 6a 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 기판(400)의 제 1 면의 전극부(A)의 외곽부에 형성되며, 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 연결되는 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)과, 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1) 외측에 형성되는 제 1 접지배선(GW1)을 포함한다. 라우팅 배선부(B)는 또한 도 6b 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 기판(400)의 제 2 면의 전극부(A)의 외곽부에 형성되며, 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 연결되는 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)과, 상기 제 1 기판(400)의 전극부(A)를 에워싸고 상기 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)의 외측에 배치되도록 형성되는 제 2 접지배선(GW2)을 포함한다. 이와 같이 터치 스크린 패널(TSP)의 상측에 해당되는 제 1 기판(400)의 상면의 최외각에 제 2 접지배선(GW2)을 형성하게 되면 외부로부터 유입되는 정전기를 방지할 수 있으므로 정전기로 부터 터치 스크린 패널의 손상을 방지할 수 있게 된다.
패드부(C)는 도 6a 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 기판(400)의 제 1 면의 라우팅 배선부(B)에 인접하여 형성되며, 복수의 제 1 라우팅 배선들(RW1)을 통해 복수의 제 1 전극열들(TS)과 각각 접속되는 복수의 제 1 패드들(RP1)과, 제 1 접지배선(GW1)과 연결되는 제 1 접지패드(GP1)를 포함한다. 패드부(C)는 또한 도 6b 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 기판(400)의 제 2 면의 라우팅 배선부(B)에 인접하여 형성되며, 복수의 제 2 라우팅 배선들(RW2)을 통해 복수의 제 2 전극열들(RS)과 각각 접속되는 복수의 제 2 패드들(RP2)과, 제 2 접지배선(GW2)과 연결되는 제 2 접지패드(GP2)를 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널(TSP)은 제 2 전극열들(RS)이 형성된 제1 기판(400)에 강화유리(420)를 부착하기 위해 제 2 전극열들(RS) 상에 형성되는 제 1 접착층(A1)을 포함한다. 이와 같은 구조를 갖는 터치 스크린 패널(TSP)은 제 2 접착층(A2)에 의해 표시패널(DP)과 합착된다.
도 7에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에서, 표시장치(DP)는 제 1 어레이(100)와 제 2 어레이(130)를 구비하며, 공통전극(120)이 제 1 어레이(100) 또는 제 2 어레이(130)의 어느 하나에 형성되는 것으로 나타나 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공통전극이 하나의 어레이만을 구비하는 표시장치에 포함되는 경우에도 본 발명은 적용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
한편, 도 8a 내지 도 8c는 제 2 전극열(RS)과 접지 전극열(GS)의 형상에 대한 다양한 실시예를 도시한 것으로, 도 8a는 제 2 전극열(RS)과 접지 전극열(GS)이 모두 스트라이프 형상인 예를, 도 8b는 제 2 전극열(RS)과 접지 전극열(GS)에 일부에 폭이 넓은 부분이 규칙적으로 형성된 형상의 예를, 도 8c는 제 2 전극열(RS)은 폭방향으로 형성된 날개부를 길이방향을 따라 구비하는 형상을, 접지 전극열(GS)은 스트라이프 형상인 예를 각각 보여주고 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 이들을 다양한 형상을 갖도록 변경할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 접지 전극열들(GS)이 제 2 전극열들(RS)과 동일층에서 제 2 전극열들(RS) 사이에 적어도 하나 이상 형성되고, 이들 접지 전극열들(GS)이 제 2 접지 배선(GW2)에 연결되어 접지되어 있기 때문에, 이 접지 전극열(GS)에 의해 제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS) 교차하는 부분에 형성되는 니어 필드(near field)에 변화가 생겨 니어 필드에 의한 캐패시턴스가 감소되게 된다. 반면 제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS)이 중첩되지 않는 부분 사이의 파 필드(far field)에 의한 터치 전후의 캐패시턴스의 변화율은 증가하게 되므로 종래에 비해 터치 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 9는 종래의 터치 스크린 패널과 본 발명의 실시예에 따르는 터치 스크린 패널의 전기장의 세기(E)를 도시한 시뮬레이션 도면이다. 도 9의 (a)와 도 9의 (b)를 비교해 보면, 종래의 터치 스크린 패널에서는 니어 필드에 의한 캐패시턴스(CNear_Field)는 0.51pF였으나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서는 니어 필드에 의한 캐패시턴스(CFar_Field)는 0.48pF이었으므로 니어 필드에 의한 캐패시턴스가 감축되었음을 알 수 있다. 이는 제 2 전극열들(RS) 사이에 접지 전극(GS)열을 삽입함으로써, 제 1 전극열(TS)에 구동전압이 인가될 때 제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS) 사이에 형성되는 전기장이 접지 전극열(GS)에 의해 분산되기 때문이다. 즉, 제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS) 사이의 캐패시턴스는 두 전극열들(TS, RS) 사이의 거리에 반비례하고, 두 전극열(TS, RS)이 중첩되는 면적에 비례하는데 접지 전극열(GS)의 삽입에 의해 제 1 전극열(TS)과 제 2 전극열(RS) 사이에 축적되는 전하량이 줄어들어 캐패시턴스가 감소하게 되기 때문이다.
또한, 도 9의 (a)와 도 9의 (b)의 시뮬레이션 도면으로부터 종래의 터치 스크린 패널에서는 터치 전후의 파 필드에 의한 캐패시턴스의 변화율(△CFar_Field)이 11%로 측정되었으나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서는 터치 전후의 파 필드에 의한 캐패시턴스의 변화율(△CFar_Field)이 13%로 되어 종래의 터치 스크린 패널에 비해 증가되었음을 알 수 있다.
일반적으로 터치를 감지하는 방식으로 전압 방식과 전하방식이 있는데 본 발명의 실시예에 따른 터치 감지방식은 전압 방식을 기반으로 하고 있으며, 다음의 수학식 1에 따라 정의된다.
Figure pat00001
위의 수학식 1에서, “Vs”는 터치 감도를 전압레벨로 나타낸 값이며, “Vin”은 구동전극(본 발명의 실시예에서는 제 1 전극열)에 입력되는 전압을, “터치전Vout”는 터치 전 센싱전극(본 발명의 실시예에서는 제 2 전극열)에 출력되는 전압을, “터치후Vout”는 터치 후 센싱전극(본 발명의 실시예에서는 제 2 전극열)에 출력되는 전압을 각각 나타낸다. 터치 감도를 나타내는 Vs는 상기 수학식 1에 기재된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극열들 사이의 캐패시턴스, 표시장치에 적용되었을 때 표시장치의 전극(예를 들면, 공통전극)과 제 1 및 제 2 전극열 사이의 캐패시턴스, 터치가 이루어졌을 때 터치에 의해 손실되는 캐패시턴스 등의 영향을 받는다. 상기 수학식 1에서, “Cm”은 제 1 전극열과 제 2 전극열 사이의 상호 캐패시턴스를 나타내고, 니어 필드에 의한 성분과 파 필드에 의한 성분으로 나눌 수 있다. “Cmnear”는 니어필드에 의한 캐패시턴스, “Cmfar”는 파 필드에 의한 캐패시턴스를 각각 나타낸다. 또한, “Cp”는 제 1 및 제 2 전극열과 표시장치의 전극(예를 들면, 공통전극 등) 사이에 형성되는 캐패시턴스와 제 1 전극들간에 형성되는 캐패시턴스, 제 2 전극열들간에 형성되는 캐패시턴스 등 센싱에 사용되지 않는 모든 캐패시턴스를 합한 성분을 나타낸다. 또한, “Cf” 손가락등으로 터치를 했을 때 손가락에 의한 캐패시턴스를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 경우 상술한 바와 같이, Cmnear 성분은 터치 전후에 크게 변화하지 않지만, Cmfar 성분은 터치 전후에 상대적으로 크게 변화하므로, 상기 수학식 1에 따라 Vs값이 상승하여 터치 감도를 높일 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 전체 캐패시턴스에 상대적으로 큰 영향을 미치는 니어필드에 의한 캐패시턴스의 크기를 줄일 수 있고, 또한 파 필드에 의한 캐패시턴스의 변화율이 종래보다 증가되어 전체 캐패시턴스의 변화율을 증가시킬 수 있게 되므로 종래보다 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널도 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널과 동일한 이유로 니어필드에 의한 캐패시턴스의 크기를 줄일 수 있으므로, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 제 1 어레이 120: 공통전극
130: 제 2 어레이 200, 400: 제 1 기판
300: 제 2 기판 320, 420: 강화유리
DP: 표시장치 TSP: 터치 스크린 패널
TS: 제 1 전극열 RS: 제 2 전극열
GS: 접지 전극열 GW1: 제 1 접지배선
GP1: 제 1 접지패드 GW2: 제 2 접지배선
GP2: 제 2 접지패드 RP1: 제 1 라우팅 패드
RP2: 제 2 라우팅 패드 RW1: 제 1 라우팅 배선
RW2: 제 2 라우팅 배선

Claims (7)

  1. 제 1 기판의 일면에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열;
    제 2 기판의 일면에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열; 및
    상기 제 2 기판의 일면에 상기 제 2 방향으로 배열되며, 상기 복수의 제 2 전극열들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 3 전극열을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 기판은 상기 복수의 제 1 전극열들이 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하도록 합착되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  2. 제 1 기판의 일면에 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 전극열;
    제 1 기판의 타면에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극열; 및
    상기 제 1 기판의 타면에 상기 제 2 방향으로 배열되며, 상기 복수의 제 2 전극열들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 3 전극열을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극열의 폭은 상기 제 2 전극열의 폭보다 크고, 상기 제 2 전극열의 폭은 상기 제 3 전극열의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 표시패널용 터치 스크린 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 전극열은 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 접지라인에 의해 연결되어 접지되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 전극열은 상기 제 1 기판의 타면상에 형성되는 제 2 접지라인에 연결되어 접지되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 터치 스크린 패널.
  6. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극열의 각각에 접속되는 제 1 라우팅 배선과,
    상기 복수의 제 2 전극열의 각각에 접속되는 제 2 라우팅 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 표시패널용 터치 스크린 패널.
  7. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극열이 형성되는 기판 상에서 상기 제 1 전극열의 외곽부에 형성되는 제 1 접지라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널용 터치 스크린 패널.
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