KR20130083303A - 터치 패널 - Google Patents

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KR20130083303A
KR20130083303A KR1020120004007A KR20120004007A KR20130083303A KR 20130083303 A KR20130083303 A KR 20130083303A KR 1020120004007 A KR1020120004007 A KR 1020120004007A KR 20120004007 A KR20120004007 A KR 20120004007A KR 20130083303 A KR20130083303 A KR 20130083303A
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이준혁
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주식회사 제이앤드제이 캐미칼
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Abstract

본 발명은 저항막 방식의 터치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 터치 패널은 i) 제1 기판, ii) 제1 기판 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제1 전극들, iii) 제1 전극 위에 위치하고, 제1 전극과 이격되며, 면접촉이 가능한 형상을 가지고, 전압이 인가되는 제2 전극, iv) 제2 전극과 이격되어 제2 전극 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제3 전극들, 및 v) 제3 전극 위에 위치하는 제2 기판을 포함한다. 복수의 제1 전극들 및 복수의 제3 전극들은 상호 입체 교차하는 선형 형상을 가지고, 제2 기판에 직접적으로 인가되는 압력에 의해 제1 전극 내지 제3 전극이 상호 통전되도록 적용되고, 복수의 제1 전극들 및 복수의 제3 전극들을 통하여 각각 전류를 감지하도록 적용된다.

Description

터치 패널 및 그 구동 방법 {TOUCH PANEL AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 터치 패널 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 저가로 제조할 수 있는 저항막 방식의 터치 패널 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
터치 패널은 패널에 표시된 화면을 가압하여 화면에 대응되는 정보를 입력한다. 사용상의 편의성으로 인해 최근 들어 터치 패널이 모든 디스플레이 장치에 활발하게 적용되고 있다. 예를 들면, 스마트폰이나 네비게이션용 단말기 등에 터치 패널이 사용되고 있다.
일반적으로, 터치 패널에서는 정전용량방식, 저항막방식, 표면초음파방식 또는 적외선방식 등을 이용하여 가압된 부분의 좌표를 추출하고 정보를 입력한다. 이 중에서, 저항막 방식은 투명 도전막이 각각 형성된 2개의 기판들을 상호 맞대어 손 또는 펜에 의해 눌려진 부분을 투명 도전막을 전기적으로 접촉시켜서 그 위치를 검출한다.
저렴하게 제조할 수 있는 저항막 방식의 터치 패널을 제조하고자 한다. 또한, 전술한 터치 패널의 구동 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은, i) 제1 기판, ii) 제1 기판 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제1 전극들, iii) 제1 전극 위에 위치하고, 제1 전극과 이격되며, 면접촉이 가능한 형상을 가지고, 전압이 인가되는 제2 전극, iv) 제2 전극과 이격되어 제2 전극 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제3 전극들, 및 v) 제3 전극 위에 위치하는 제2 기판을 포함한다. 복수의 제1 전극들 및 복수의 제3 전극들은 상호 입체 교차하는 선형 형상을 가지고, 제2 기판에 직접적으로 인가되는 압력에 의해 제1 전극 내지 제3 전극이 상호 통전되도록 적용되고, 복수의 제1 전극들 및 복수의 제3 전극들을 통하여 각각 전류를 감지하도록 적용된다.
제2 전극은 도전성 탄성 소재로 제조되고, 제2 전극의 두께는 제1 전극의 두께 및 제3 전극의 두께보다 클 수 있다. 한편, 제2 전극은 상호 대향하는 한 쌍의 공통 전극들을 포함하고, 한 쌍의 공통 전극들은 각각 복수의 제1 전극들 및 복수의 제3 전극들에 대향할 수 있다. 한 쌍의 공통 전극들 각각에 전압이 공급될 수 있다. 한 쌍의 공통 전극들은 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 한 쌍의 공통 전극들 사이에 탄성 부재가 위치할 수 있다. 탄성 부재의 두께는 각 공통 전극의 두께보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 한 쌍의 공통 전극들을 상호 연결하는 연결 전극을 더 포함하고, 연결 전극은 탄성 부재의 측면 위에 위치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 한 쌍의 공통 전극들을 상호 연결하는 연결 전극을 더 포함하고, 연결 전극은 탄성 부재를 관통할 수 있다. 한 쌍의 공통 전극들은 금속, ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드), 전도성 고분자, 그래핀(graphene), Ag 나노와이어 및 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)로 이루어진 군에서 선택된 소재로 제조될 수 있다. 한 쌍의 공통 전극들은 코팅 또는 패터닝되어 형성될 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극 사이의 이격 공간 및 제2 전극 및 제3 전극 사이의 이격 공간으로 이루어진 군에서 선택된 한 이격 공간에 복수의 도트 스페이서들이 위치할 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극의 이격 공간 및 제2 전극 및 제3 전극의 이격 공간으로 이루어진 군에서 선택된 한 이격 공간에 다공성 절연막이 위치할 수 있다. 터치 패널은 디스플레이 장치의 리모트 컨트롤러(remote controller)용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법에서는 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극, 제1 전극과 이격되고 소스 전압이 인가되는 제2 전극, 및 제2 전극과 이격되고 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 뻗어 있는 복수의 제3 전극을 포함하는 터치 패널을 구동한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법은, i) 터치 패널이 가압됨에 따라 제2 전극과 가압된 지점에 위치한 제1 전극 및 제3 전극이 전기적으로 연결되는 단계 및 ii) 제2 전극에 연결된 제1 전극 및 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하여 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계를 포함한다. 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계는, i) 제1 전극에 흐르는 전류를 검출하여 제2 방향 축에서의 가압된 지점의 위치를 감지하는 단계; 및 ii) 제3 전극에 흐르는 전류를 검출하여 제1 방향 축에서의 가압된 지점의 위치를 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법은 제2 전극에 전기적으로 연결된 제1 전극 및 제3 전극의 수에 비례하는 수의 감지 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법은 감지 신호의 수에 따라 가압된 지점에 가해지는 압력을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법은, 판단 결과, 가압된 지점에 가해지는 압력에 따라 디스플레이되는 객체의 특성을 변경시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 전극은 복수의 제1 전극에 대향하는 제1 공통 전극 및 복수의 제3 전극에 대향하는 제2 공통 전극을 포함하고, 제2 전극과 가압된 지점에 위치한 제1 전극 및 제3 전극이 전기적으로 연결되는 단계는, i) 가압된 지점에 위치한 제1 전극과 제1 공통 전극이 전기적으로 연결되는 단계, 및 ii) 가압된 지점에 위치한 제3 전극과 제2 공통 전극이 전기적으로 연결되는 단계를 포함한다. 제2 전극에 연결된 제1 전극 및 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하여 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계는, i) 제1 공통 전극에 인가되는 제1 전압에 의해 제1 전극에 흐르는 전류를 감지하는 단계; 및 ii) 제2 공통 전극에 인가되는 제2 전압에 의해 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하는 단계를 포함한다.
스캔 드라이버 등이 불필요하므로, 저렴한 비용으로 터치 패널을 제조할 수 있다. 또한, 우수한 감도를 가진 저항막 방식의 터치 패널을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 터치 패널의 터치 포인트에서의 개략적인 작동 개념도이다.
도 4는 도 1의 터치 패널의 개략적인 작동 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
도 6는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 1의 터치 패널을 리모트 컨트롤러에 사용하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90°회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널(100)을 분해하여 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1의 터치 패널(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 터치 패널(100)의 구조를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 터치 패널(100)은 제1 기판(10), 제1 전극들(60), 제2 전극(50), 제3 전극들(40), 및 제2 기판(12)을 포함한다. 이외에, 터치 패널(100)은 도트 스페이서들(30, 32), 패드(90) 및 탄성 부재(20) 등을 더 포함하고, 필요에 따라 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
제1 기판(10)은 유리 또는 수지 등으로 제조할 수 있다. 제1 기판(10)에 제1 전극들(60)을 고온 증착하는 경우, 제1 기판(10)을 유리 또는 내열성 수지로 제조할 수 있다. 터치 패널(100)을 플렉서블하게 제조하는 경우, 제1 기판(10)을 플렉서블한 소재로 제조할 수 있다. 제1 기판(10)을 광을 투과할 수 있는 소재로 제조함으로써, 터치 패널(100)을 디스플레이용으로 사용할 수 있다. 제2 기판(12)도 제1 기판(10)과 동일한 소재로 제조할 수 있다.
제1 전극들(60)은 제1 기판(10) 위에 상호 이격되어 위치한다. 제1 전극들(60)은 y축 방향을 향해 뻗어 있고, 선형 형상을 가진다. 제1 전극들(60)의 단부들은 패드(90)에 모여서 위치한다. 패드(90)를 이용하여 제1 전극들(60)의 단부들을 함께 모아 고정한다. 제1 전극들(60)은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드), IZO(indium zinc oxide, 인듐 아연 옥사이드), 은, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 또는 전도성 고분자 등의 소재를 사용하여 제조할 수 있다. 터치 패널(100)을 액정 패널 또는 유기발광디스플레이(organic light emitting display, OLED) 위에 배치하여 디스플레이용으로 사용하는 경우, 제1 전극들(60)을 광투과형 소재로 제조한다. 따라서 디스플레이되는 화상은 터치 패널(100)을 이용하여 표시될 수 있다. 한편, 제1 전극들(60)을 전기전도성이 우수한 금속 소재, 카본 페이스트 또는 도전성 고분자 등을 스크린 인쇄하거나 프린팅하여 제조할 수도 있다. 제1 전극들(60)의 두께 또는 폭이 매우 작은 경우, 육안으로 식별이 어려워서 터치 패널(100)을 디스플레이용으로 사용할 수 있다. 한편, 터치 패널(100)을 디스플레이용이 아닌 리모트 컨트롤러 등의 제어 패널로 사용하는 경우, 제1 전극들(60)의 두께가 커도 무방하다.
복수의 스페이서들(30)은 제1 전극들(60)과 제2 전극(50)을 상호 이격시킨다. 즉, 복수의 스페이서들(30)은 제1 전극들(60)과 제2 전극(50)의 이격 공간에 위치한다. 터치 패널(100)이 작동되지 않는 상태에서는 복수의 스페이서들(30)을 이용하여 제1 전극들(60)과 제2 전극(50)간의 절연 상태를 유지한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 전극(50)은 면접촉이 가능한 형상을 가진다. 즉, 제2 전극(50)은 면형상을 가지도록 코팅되거나 패터닝되어 부분적으로 개구되도록 형성될 수 있다. 사용자가 터치 패널(100)을 누르는 경우, 제2 전극(50)이 눌려서 제1 전극(60) 및 제3 전극(40)과 상호 통전됨으로써 터치 패널(100)이 작동한다. 제2 전극(50)은 불투명한 금속 판재, 예를 들면 저가의 금속 포일 등을 탄성 부재(20) 위에 라미네이션하거나 별도의 탄성 부재없이 탄성력을 가진 금속만 사용하여 제조할 수 있고, ITO, IZO, 그래핀, Ag 나노와이어, 탄소나노튜브 또는 전도성 고분자 등을 사용하여 패터닝하여 제조할 수도 있다.
한편, 사용자가 터치 패널(100)을 누르는 경우, 터치 패널(100)의 복원력을 확보하기 위하여 터치 패널(100)은 탄성 부재(20)를 포함할 수 있다. 탄성 부재(20)로서 우수한 탄성력을 가지는 탄성 소재를 사용하여 터치 패널(100)의 복원력을 확보할 수 있다. 여기서, 제2 전극(50)과 탄성 부재(20)의 상호 구조 관계는 도 2를 통하여 후술한다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 제3 전극들(40)은 x축 방향을 따라 뻗어 있다. 제3 전극들(40)은 선형 형상을 가진다. 제3 전극들(40)의 단부들은 패드(90)에 부분적으로 모여서 위치한다. 제3 전극들(40)과 제2 전극(50)의 이격 공간에는 상호 이격된 도트 스페이서들(32)이 위치한다. 따라서 도트 스페이서들(32)은 터치 패널(100)이 작동하지 않는 경우에 제3 전극들(40)과 제2 전극(50)을 상호 이격시켜서 제3 전극들(40)과 제2 전극(50)을 상호 전기적으로 절연시킨다.
터치 패널(100)이 외력에 의해 가압되는 경우, 외력이 인가되는 위치를 감지하도록 복수의 제3 전극들(40)이 상호 이격되어 위치한다. 제3 전극들(40)은 스크린 인쇄 등의 방법을 통하여 제2 기판(12)의 배면 위에 제공될 수 있으며, 전술한 제1 전극들(60)의 소재와 동일한 소재로 제조할 수 있다. 한편, 제3 전극들(40)은 제1 전극들(60)이 뻗은 방향과 입체 교차하는 방향, 즉 x축 방향을 따라 뻗어 있다.
제1 전극들(60)과 제3 전극들(40)이 상호 다른 방향으로 뻗어 있으므로, 패드들(90)에 전기적으로 연결되는 센서들을 설치하여 각각 출력되는 전류를 감지함으로써 터치 패널(100)이 가압된 위치를 확인할 수 있다. 한편, 도 1에 도시한 제1 전극들(60)의 개수 및 제3 전극들(40)의 개수는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 터치 감도를 높이기 위하여 상당히 많은 수의 제1 전극들(60)과 제3 전극들(40)이 형성된다. 이하에서는 도 1의 터치 패널(100)의 단면 구조를 도 2를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 터치 패널(100)의 각 구성 부품들을 결합한 후, 터치 패널(100)을 IIII선을 따라 자른 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 그리고 도 2에는 터치 패널(100)을 손으로 누른 상태를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2 전극(50)은 한 쌍의 공통 전극들(501)과 연결 전극(503)을 포함한다. 한 쌍의 공통 전극들(501)은 연결 전극(503)과 연결된다. 한 쌍의 공통 전극들(501)은 상호 대향하면서 연결 전극(503)을 통하여 전기적으로 연결된다. 연결 전극(503)은 탄성 부재(20)의 측면에 위치한다. 한 쌍의 공통 전극들(501) 각각은 제1 전극들(60) 및 제3 전극들(40)에 각각 대향한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 공통 전극들(501) 사이에는 탄성 부재(20)가 위치한다. 여기서, 탄성 부재(20)의 두께(t20)는 각 공통 전극(501)의 두께(t501)보다 크다. 그 결과, 제2 기판(40)이 손으로 눌리는 경우, 탄성 부재(20)의 탄성에 의해 터치 패널(100)이 원상태로 복원될 수 있다. 만약, 탄성 부재(20)를 사용하지 않는 경우, 도트 스페이서들(30, 32)을 탄성력이 우수한 소재로 제조하여 터치 패널(100)이 적절한 복원력 가지도록 할 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 기판(12)을 손으로 누르는 경우, 제2 기판(12) 하부의 제3 전극(40), 제2 전극(50) 및 제1 전극(60)이 차례로 전기적으로 연결된다. 그 결과, 제3 전극(40), 제2 전극(50) 및 제1 전극(60)의 통전에 의하여 터치 패널(100)이 구동된다. 이하에서는 도 3 및 도 4를 통하여 터치 패널(100)의 구동 방법을 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 도 2의 터치 패널(100)(도 2에 도시, 이하 동일)의 터치 포인트에서의 작동 개념을 개략적으로 나타낸다. 도 3의 터치 패널(100)의 작동 개념은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 터치 패널(100)의 작동 개념을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제2 전극(50)에 소스 전압(Vin)이 인가된다. 즉, 제2 전극(50)은 제1 전극(60) 및 제3 전극(40)에 전력을 공급하는 소스 전원으로서 기능할 수 있다.
터치 패널(100)이 가압되면 제2 전극(50)과 가압된 지점에 위치한 제1 전극(60) 및 제3 전극(40)이 전기적으로 연결된다. 따라서 제2 전극(50)으로부터 제1 전극(60) 및 제3 전극(40)으로 전류가 흐른다.
y축 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극들(60) 중에서 전류가 흐르는 제1 전극(60)을 검출하면 x축에서의 터치 위치를 감지할 수 있다. 그리고, x축 방향으로 뻗어 있는 복수의 제3 전극들(40) 중에서 전류가 흐르는 제3 전극(40)을 검출하면 y축에서의 터치 위치를 감지할 수 있다.
종래의 터치 패널은 터치 위치를 감지하기 위해서 하나 이상의 스캔 드라이버를 사용하는 반면, 터치 패널(100)은 스캔 드라이버를 사용하지 않고 터치 위치를 감지할 수 있다. 따라서, 제안하는 터치 패널(100)은 종래의 터치 패널에 비해 구조가 간단하며, 터치 패널(100)의 제조 비용이 절감된다.
도 4는 도 1의 터치 패널(100)의 작동 개념을 개략적으로 나타낸다. 도 4는 도 1의 터치 패널(100)의 작동 개념을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 터치 패널(100)의 작동 개념을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 압력이 인가된 전극들(401, 403, 601, 603)에 의해 터치 패널(100)이 구동된다. 도 4에서는 편의상 설명을 위하여 접촉을 감지한 센서들(411, 413, 611, 613)을 흑색으로 표시하고, 접촉이 감지되지 않은 센서들(415, 615)은 백색으로 표시한다. 도 4의 전극들(401, 403, 601, 603)의 감지 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극들(401, 403, 601, 603)의 감지 과정을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 터치 패널(100)은 센서 유닛(80)을 포함한다. 각 센서 유닛(80)은 전극 센서들(411, 413, 415) 및 전극 센서들(611, 613, 615)을 포함한다. 전극 센서들(411, 413, 415)은 제3 전극들(401, 403, 405)의 각 단부와 연결되어 제3 전극들(401, 403, 405)에 흐르는 전류를 감지한다. 전극 센서들(611, 613, 615)은 제1 전극들(601, 603, 605)의 각 단부와 연결되어 제1 전극들(601, 603, 605)에 흐르는 전류를 감지한다. 복수의 전극 센서들(411, 413, 415, 611, 613, 615) 중 전류를 감지한 전극 센서들을 이용하여 터치 패널(100)의 터치 위치를 파악할 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 접촉면(TS)(점선으로 도시)이 넓은 경우, 접촉면(TS)에 포함된 접촉점들(TP)의 수가 많아진다. 이 경우, 접촉점들(TP)에 연결된 제3 전극들(401, 403) 및 제1 전극들(601, 603)에 전류가 흐르게 되고, 이에 각각 전기적으로 연결된 복수의 전극 센서들(411, 413, 611, 613)이 전류를 감지한다.
센서 유닛(80)은 접촉면(TS)에서 전기적으로 연결된 제3 전극들(401, 403), 및 제1 전극들(601, 603)의 수에 비례하는 감지 신호를 디스플레이 제어부(150)로 송신한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제3 전극들(401, 403) 및 제1 전극들(601, 603)이 전기적으로 제2 전극(40)에 연결될 때, 2개의 전극 센서들(411, 413)이 전류를 감지하여 2개의 감지 신호를 생성하고, 2개의 전극 센서들(611, 613)이 전류를 감지하여 2개의 감지 신호를 생성한다.
디스플레이 제어부(150)는 복수의 센서 유닛들(80)으로부터 전달되는 감지 신호를 이용하여 터치 패널(100)의 터치 위치를 검출한다. 또한, 디스플레이 제어부(150)는 제2 전극(50)에 전기적으로 연결되는 제1 전극들(601, 603, 605, …)의 수 및 제3 전극들(401, 403, 405, …)의 수에 따라 디스플레이되는 객체의 형상, 크기, 색채 등을 변경시킬 수 있다. 손끝으로 터치 패널(100)을 터치하는 경우를 가정했을 때, 일반적으로 접촉면(TS)이 넓을수록 접촉면(TS)에 가해지는 압력이 크다. 따라서, 디스플레이 제어부(150)는 복수의 센서 유닛들(80)로부터 전달되는 감지 신호의 수에 따라 접촉면(TS)에 가해지는 압력을 판단하여 디스플레이되는 객체를 변형시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널(200)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 터치 패널(200)의 단면 구조는 도 2의 터치 패널(100)의 단면 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제2 전극(50)은 한 쌍의 공통 전극들(501, 503) 및 연결 전극(521)을 포함할 수 있다. 연결 전극(521)은 탄성 부재(20)를 관통하여 형성된다. 그 결과. 연결 전극(521)은 한 쌍의 공통 전극들(501, 503)을 상호 연결시킨다. 또한, 도 5에는 복수의 연결 전극들(521)이 형성된 것으로 도시하였지만. 하나의 연결 전극(521)만 사용할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널(300)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 6의 터치 패널(300)의 단면 구조는 도 2의 터치 패널(100)의 단면 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 도트 스페이서 대신에 다공성 절연막들(33)을 사용할 수 있다. 다공성 절연막(33)은 제1 전극(60) 및 제2 전극(50)의 이격 공간과 제2 전극(50)과 제3 전극(40)의 이격 공간에 위치한다. 다공성 절연막들(33)은 절연 소재를 패터닝하여 복수의 개구부들이 형성된 형태로 재조할 수 있다. 터치 패널(300)이 작동하지 않는 경우, 다공성 절연막들(33)은 제1 전극(60), 제2 전극(50) 및 제3 전극(40)을 상호 전기적으로 절연시키고, 제2 기판(12)에 압력이 가해지는 경우, 다공성 절연막들(33)에 형성된 개구부를 통하여 제1 전극(60)과 제2 전극(50)을 상호 접촉시키고, 제2 전극(50)과 제3 전극(40)을 상호 접촉시킨다. 따라서 터치 패널(300)이 구동될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널(400)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 7의 터치 패널(400)의 단면 구조는 도 2의 터치 패널(100)의 단면 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 터치패널(400)은 제2 전극(24)을 포함한다. 여기서, 제2 전극(24)의 두께(t24)는 제1 전극(60)의 두께(t60) 및 제3 전극(40)의 두께(t40)보다 크다. 즉, 제2 전극(24)의 두께(t24)를 상대적으로 크게 함으로써 제2 기판(12)이 눌린 후의 터치 패널(400)의 복원력을 제2 전극(24)만을 이용하여 확보할 수 있다. 나아가, 터치 패널(400)의 복원력을 좀더 효율적으로 확보하기 위하여 제2 전극(24)을 도전성 탄성 소재로 제조할 수 있다. 예를 들면, 고분자에 전도성 입자를 혼합하여 제조한 소재 또는 전도성 고분자를 이용하여 제2 전극(24)을 제조할 수 있다. 좀더 구체적으로, 플라스틱 또는 실리콘에 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO), 전도성 고분자, 그래핀, Ag 나노와이어 또는 CNT 등을 혼합하여 도전성 탄성 소재를 제조할 수 있다. 또한, 금속 플레이트를 사용하여 제2 전극(24)을 제조할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널(500)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 8의 터치 패널(500)의 단면 구조는 도 2의 터치 패널(100)의 단면 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 공통 전극들(505)을 상호 이격시키고, 그 사이에 탄성 부재(20)를 개재시켜서 제조할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 공통 전극들(505) 각각에는 전압(Vin)이 공급된다.
즉, 제2 전극은 복수의 제1 전극들(60)에 대향하는 제1 공통 전극(505) 및 복수의 제3 전극들(40)에 대향하는 제2 공통 전극(505)으로 구성될 수 있다. 이하, 제1 공통 전극(505)에 공급되는 전압(Vin)을 제1 전압(Vin)이라 하고, 제2 공통 전극(505)에 공급되는 전압(Vin)을 제2 전압(Vin)이라 한다.
제2 기판(12)을 누르는 경우, 제3 전극(40)과 이와 마주하는 제2 공통 전극(505)이 전기적으로 연결되고, 제1 전극(60)과 이와 마주하는 제1 공통 전극(505)이 전기적으로 연결된다.
제1 공통 전극(505)에 인가되는 제1 전압(Vin)에 의해 제1 전극(60)에 흐르는 전류가 감지되고, 제2 공통 전극(505)에 인가되는 제2 전압(Vin)에 의해 제3 전극(40)에 흐르는 전류가 감지됨으로써 터치 패널(500)의 가압된 지점의 위치가 검출될 수 있다.
이와 같이 제1 전극(60) 및 제3 전극(40)에 전류가 흐르도록 하는 제2 전극이 제1 공통 전극(505) 및 제2 공통 전극(505)으로 별개로 형성되더라도, 제1 전극(60) 및 제3 전극(40) 각각에서의 전류 변화를 감지할 수 있으므로, 터치 패널(500)의 접촉면(TS)을 용이하게 파악할 수 있다.
도 9는 도 1의 터치 패널(100)을 리모트 컨트롤러(400)에 사용하는 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 9의 터치 패널(100)의 사용 상태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며. 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 터치 패널(100)의 사용 상태를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 터치 패널(100)을 디스플레이 장치(500)의 리모트 컨트롤러(400)용으로 사용할 수 있다. 즉, 스마트 TV 등의 메뉴를 고르는 경우, 터치 패널(100)이 내장된 리모트 컨트롤러(400)를 사용하여 스마트 TV를 쉽게 제어할 수 있다. 이 경우, 터치 패널(100)을 디스플레이용으로 사용하지 않으므로, 터치 패널(100)을 불투명으로 제조해도 무방하다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10, 12. 기판
20. 탄성 부재
30, 32. 도트 스페이서
33. 다공성 절연막
24, 40, 50, 60, 401, 403, 405, 501, 503, 505, 601, 603. 605. 전극
80. 센서 유닛
90. 패드
100, 200, 300. 터치 패널
411, 413, 415, 611, 613, 615. 센서
400. 리모트 컨트롤러
500. 디스플레이 장치
TP. 접촉점
TS. 접촉면

Claims (21)

  1. 제1 기판,
    제1 기판 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제1 전극들,
    상기 제1 전극 위에 위치하고, 상기 제1 전극과 이격되며, 면접촉이 가능한 형상을 가지고, 전압이 인가되는 제2 전극,
    상기 제2 전극과 이격되어 상기 제2 전극 위에 위치하고, 상호 이격된 복수의 제3 전극들, 및
    상기 제3 전극 위에 위치하는 제2 기판
    을 포함하는 터치 패널로서,
    상기 복수의 제1 전극들 및 상기 복수의 제3 전극들은 상호 입체 교차하는 선형 형상을 가지고, 상기 제2 기판에 직접적으로 인가되는 압력에 의해 상기 제1 전극 내지 상기 제3 전극이 상호 통전되도록 적용되고, 상기 복수의 제1 전극들 및 상기 복수의 제3 전극들을 통하여 각각 전류를 감지하도록 적용된 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 도전성 탄성 소재로 제조되고, 상기 제2 전극의 두께는 상기 제1 전극의 두께 및 상기 제3 전극의 두께보다 큰 터치 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상호 대향하는 한 쌍의 공통 전극들을 포함하고, 상기 한 쌍의 공통 전극들은 각각 상기 복수의 제1 전극들 및 상기 복수의 제3 전극들에 대향하는 터치 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들 각각에 전압이 공급되는 터치 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들은 상호 전기적으로 연결된 터치 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들 사이에 탄성 부재가 위치하는 터치 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 두께는 상기 각 공통 전극의 두께보다 큰 터치 패널.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들을 상호 연결하는 연결 전극을 더 포함하고, 상기 연결 전극은 상기 탄성 부재의 측면 위에 위치하는 터치 패널.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들을 상호 연결하는 연결 전극을 더 포함하고, 상기 연결 전극은 상기 탄성 부재를 관통하는 터치 패널.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들은 금속, ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드), 전도성 고분자, 그래핀(graphene), Ag 나노와이어 및 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)로 이루어진 군에서 선택된 소재로 제조되는 터치 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통 전극들을 코팅 또는 패터닝되어 형성된 터치 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 이격 공간 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이의 이격 공간으로 이루어진 군에서 선택된 한 이격 공간에 복수의 도트 스페이서들이 위치하는 터치 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 이격 공간 및 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극의 이격 공간으로 이루어진 군에서 선택된 한 이격 공간에 다공성 절연막이 위치하는 터치 패널.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 디스플레이 장치의 리모트 컨트롤러(remote controller)용으로 사용되는 터치 패널.
  15. 제1 방향으로 뻗어 있는 복수의 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되고 소스 전압이 인가되는 제2 전극, 및 상기 제2 전극과 이격되고 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 뻗어 있는 복수의 제3 전극을 포함하는 터치 패널의 구동 방법에 있어서,
    터치 패널이 가압됨에 따라 상기 제2 전극과 가압된 지점에 위치한 제1 전극 및 제3 전극이 전기적으로 연결되는 단계, 및
    상기 제2 전극에 연결된 제1 전극 및 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하여 상기 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계는,
    상기 제1 전극에 흐르는 전류를 검출하여 제2 방향 축에서의 상기 가압된 지점의 위치를 감지하는 단계, 및
    상기 제3 전극에 흐르는 전류를 검출하여 제1 방향 축에서의 상기 가압된 지점의 위치를 감지하는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결된 제1 전극 및 제3 전극의 수에 비례하는 수의 감지 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 감지 신호의 수에 따라 상기 가압된 지점에 가해지는 압력을 판단하는 단계를 더 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 가압된 지점에 가해지는 압력에 따라 디스플레이되는 객체의 특성을 변경시키는 단계를 더 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 복수의 제1 전극에 대향하는 제1 공통 전극 및 상기 복수의 제3 전극에 대향하는 제2 공통 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극과 가압된 지점에 위치한 제1 전극 및 제3 전극이 전기적으로 연결되는 단계는,
    상기 가압된 지점에 위치한 제1 전극과 상기 제1 공통 전극이 전기적으로 연결되는 단계, 및
    상기 가압된 지점에 위치한 제3 전극과 상기 제2 공통 전극이 전기적으로 연결되는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 전극에 연결된 제1 전극 및 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하여 상기 가압된 지점의 위치를 검출하는 단계는,
    상기 제1 공통 전극에 인가되는 제1 전압에 의해 제1 전극에 흐르는 전류를 감지하는 단계, 및
    상기 제2 공통 전극에 인가되는 제2 전압에 의해 제3 전극에 흐르는 전류를 감지하는 단계
    를 포함하는 터치 패널의 구동 방법.
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