KR20130141880A - 무베젤 단일층 센서 패널 - Google Patents

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KR20130141880A
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김재경
이광식
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(주)인터플렉스
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Abstract

기판, 상기 기판 상에 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 1 센서전극 및 상기 제 1 센서전극과 이격되어 상기 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 2 센서전극을 포함하며, 상기 제 1 센서전극은 제 1 스트립부 및 상기 제 1 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 1 돌기부를 포함하고, 상기 제 2 센서전극은 제 2 스트립부 및 상기 제 2 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 2 돌기부를 포함하고, 상기 제 1 센서전극과 상기 제 2 센서전극은 제 2 방향을 따라 하나씩 서로 교차되어 배치되어 있으며, 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부는 서로 이격되어 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 센서 패널을 제공한다.

Description

무베젤 단일층 센서 패널{BEZELESS MONOLAYER SENSOR PANEL}
본 발명은 터치 패널용 센서 패널에 관한 것으로서 특히, 정전 용량 방식의 터치 센서 패널에 적용될 수 있는 센서 패널에 관한 것이다.
종래 정전 용량 방식의 터치 센서 패널은 일반적으로 다층 구조를 갖는다. 예컨대, x축 방향으로 배치된 전극 및 상기 x축과 직교된 y축 방향으로 배치된 전극을 포함하고, 상기 x축 방향으로 배치된 전극과 상기 y축 방향으로 배치된 전극 사이에 절연층이 배치된다.
도 1a는 종래 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 일반적인 전극 구조를 나타낸 것이다. 도 1b는 상기 도 1a에 개시된 터치 센서 패널을 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
상기 도 1a 및 도 1b에 개시된 것과 같이 종래 터치 센서 패널은 기판(10)상에 x축 방향으로 전극(22)을 배열하고, 상기 x축 방향 전극(22) 상부에 절연층(30)을 형성한다. 상기 절연층 상부에 y축 방향으로 전극(21)을 배열하여 상기 x축 방향 전극(22)과 격자 구조를 갖게 된다. 따라서 종래 정전 용량 방식의 터치 센서 패널은 x축 방향 전극(21)과 y축 방향 전극(22)이 절연층(30)을 중심으로 구분되어진 다층구조로 형성된다.
상기와 같이 터치 센서 패널이 다층 구조를 갖는 경우 패널의 두께가 증가하며 터치 센서 패널의 제조 공정이 복잡하다.
또한 x축 양단 및 y축 양단에 배선이 구비되어야 한다. 이를 위해서 상기 x축 양단 및 상기 y축 양단에 배선을 구비하기 위한 공간을 구비하여야 한다. 이러한 패널의 양단부에서 화면이 존재하지 않는 모서리 부를 베젤(bezel)이라고도 하는데, 상기 배선을 위해서는 상기 베젤이 상기 배선들을 수용할 수 있을 만큼 이상의 폭을 가져야 한다.
그런데 전자기기에서 기구의 크기는 작게 하면서 화면을 크게 하기 위하여 베젤부의 면적을 최소화 할 필요가 있다. 이에 최근 전자기기 분야에서는 베젤부의 면적을 최소화하려는 연구가 이루어지고 있다.
본 발명에서는 센서 패널 테두리부에 배선이 필요 없는 센서 패널을 제공하고자 한다. 본 발명에서는 다층 구조가 아닌 단일층 구조 센서 패널을 제공하고자 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 기판, 상기 기판 상에 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 1 센서전극 및 상기 제 1 센서전극과 이격되어 상기 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 2 센서전극을 포함하며, 상기 제 1 센서전극은 제 1 스트립부 및 상기 제 1 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 1 돌기부를 포함하고, 상기 제 2 센서전극은 제 2 스트립부 및 상기 제 2 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 2 돌기부를 포함하고, 상기 제 1 센서전극과 상기 제 2 센서전극은 제 2 방향을 따라 하나씩 서로 교차되어 배치되어 있으며, 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부는 서로 이격되어 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 센서 패널을 제공한다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 돌기부는 상기 제 1 스트립부의 양쪽에서 상기 제 1 스트립부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되며, 상기 제 2 돌기부는 상기 제 2 스트립부의 양쪽에서 상기 제 2 스트립부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치된다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 사각형 형태로 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 삼각형 형태로 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 서로 톱니 형태로 맞물려 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 스트립부와 제 2 돌기부 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm 로 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm 로 만들어진다.
상기 센서 패널은 터치 패널용이다.
상기 터치 패널은 정전식 터치패널이다.
상기 센서 패널의 상기 기판은 고분자 필름, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 제 1 및 제 2 센서전극은 투명전도성 산화물(TCO)을 포함하는 재료에 의하여 만들어진다.
상기 센서 패널의 상기 투명전도성 산화물은 ITO, IZO, AZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 만들어진다.
본 발명에서는 전극이 단일층으로 배치되며, 베젤이 필요 없는 센서 패널을 제공한다. 그 결과, 상기 센서 패널의 제조 공정이 간단해지고, 센서 패널의 두께가 얇으며, 베젤이 없어서 화면을 크게 할 수 있다.
도 1a는 종래 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 일반적인 전극 구조를 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a에 개시된 터치 센서 패널을 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100), 센서 연결부(300), 신호출력부(400), 신호 연결부(500) 및 연산부(600)를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100)의 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 한 쌍의 제 1 센서전극(210)과 제 2 센서전극(220)의 구조 및 신호출력부(400)와의 연결 관계를 나타낸 도이다.
도 5는 도 3에 개시된 센서 패널(100)에서 A-B를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100), 센서 연결부(300), 신호출력부(400), 신호 연결부(500) 및 연산부(600)간의 연결 관계를 보여주는 도이다.
도 7a는 상기 제 1 센서 연결부(301)와 상기 제 1 신호출력부(401)의 연결 관계를 나타낸 도이다.
도 7b는 상기 제 2 센서 연결부(302)와 상기 제 2 신호출력부(402)의 연결 관계를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 센서 패널(100)의 구조를 나타낸 도이다.
도 9는 상기 센서 패널의 구동원리를 설명하기 위한 도이다.
도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 기준 주파수를 나타낸 도이다.
도 10b는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 발생시 주파수를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 위치를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 12a는 도 11과 같이 터치가 이루어진 경우 상기 제 1 회로부(410)에서 출력되는 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 12b는 도 11과 같이 터치가 이루어진 경우 상기 제 2 회로부(420)에서 출력되는 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 13의 그래프는 상기 센서 패널을 y축 방향으로 18개의 포인트로 나누어 각각의 포인트에서 터치가 발생 하였을 때, 상기 제 1 회로부(410)의 출력신호 주파수 값을 상기 제 2 회로부(420)의 출력신호 주파수 값으로 나눈 비율 값을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널의 터치 인식 과정을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 그리고 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 표현하기 위해 사용된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100), 센서 연결부(300), 신호출력부(400), 신호 연결부(500) 및 연산부(600)를 개략적으로 나타낸 도이다.
상기 센서 연결부(300)는 제 1 센서 연결부(301) 및 제 2 센서 연결부(302)를 포함한다.
상기 신호출력부(400)는 제 1 신호출력부(401) 및 제 2 신호출력부(402)를 포함한다.
상기 신호 연결부(500)는 제 1 신호 연결부(510) 및 제 2 신호연결부(520)를 포함한다.
상기 패널(100)의 상단은 상기 제 1 센서 연결부(301)에 의해 상기 제 1 신호출력부(401)와 연결되며, 상기 제 1 신호출력부(401)는 상기 제 2 신호연결부(520)에 의해 상기 연산부(600)와 연결된다.
상기 패널(100)의 하단은 상기 제 2 센서 연결부(302)에 의해 상기 제 2 신호출력부(402)와 연결되며, 상기 제 2 신호출력부(402)는 상기 제 2 신호연결부(510)에 의해 상기 연산부(600)와 연결된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100)의 구조를 설명하기 위한 도이다.
이하 도면에서는 도 3을 기준으로 센서 패널의 가로 방향을 x축, 세로 방향을 y축, 두께 방향을 z축으로 가정하여 설명하도록 한다.
상기 센서 패널(100)은 기판(110), 상기 기판 상에 x축 방향으로 연장된 복수개의 제 1 센서전극(210) 및 상기 제 1 센서전극과 이격되어 y축 방향으로 연장된 복수개의 제 2 센서전극(220)을 포함한다. 여기서 y축 방향이 제 1 방향이다.
상기 제 1 센서전극(210)과 제 2 센서전극(220)은 x축 방향을 따라 하나씩 교차되어 배치될 수 있다. 이때 상기 x축이 제 2 방향이 된다.
도 3에서 상기 복수개의 제 1 센서전극(210) 각각을 211, 212, 213, 214, 215, 216으로 나타내고 있다. 마찬가지로 상기 복수개의 제 2 센서전극(220) 각각을 221, 222, 223, 224, 225, 226으로 나타내고 있다.
상기 제 1 센서전극(211 내지 216) 각각의 일 말단에는 제 1 회로연결선(311 내지 316)이 연결되며, 다른 일 말단에는 제 1 단자연결선(331 내지 336)이 연결된다. 상기 제 2 센서전극(221 내지 226)의 일 말단에는 제 2 회로연결선(321 내지 326)이 연결되며, 다른 일 말단에는 제 2 단자연결선(341 내지 346)이 연결된다.
상기 복수개의 제 1 회로연결선(311 내지 316)을 통칭하여 310으로 나타내고, 상기 복수개의 제 2 회로연결선(321 내지 326)을 통칭하여 320으로 나타낸다. 또한 상기 복수개의 제 1 단자연결선(331 내지 336)을 통칭하여 330으로 나타내고, 상기 복수개의 제 2 단자연결선(341 내지 346)을 통칭하여 340으로 나타낸다.
상기와 같이 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)을 y축 방향으로 길게 연장되어 형성하는 경우가 아니더라도, 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)을 x축 방향으로 길게 형성하는 것도 가능하다.
도 3에서는 센서 패널의 x축 방향으로 각각 6개의 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)이 형성되어 있는 것을 예시하였지만, 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 제 1 센서전극(210) 및 상기 제 2 센서전극(220)의 개수는 센서패널의 크기, 디스플레이의 용도 및 해상도에 따라 조절될 수 있다.
상기 기판(110)은 고분자 필름, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.
또한 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220), 제 1 회로연결선(310), 제 2 회로연결선(320) 및 제 1 단자연결선(330) 및 제 2 단자연결선(340)은 도전성을 갖는 투명재료로 형성될 수 있다. 이러한 도전성을 갖는 투명재료로서 투명전도성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)을 사용할 수 있다. 상기 투명전도성 산화물로서 ITO를 사용할 수 있으며, 이외에도 AZO, IZO, ZnO 등을 사용할 수도 있다.
상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220), 제 1 회로연결선(310), 제 2 회로연결선(320) 및 제 1 단자연결선(330) 및 제 2 단자연결선(340)은 동일한 재료에 의하여 형성될 수도 있고, 서로 다른 재료에 의하여 형성될 수도 있다.
제조상의 편의성 등을 고려할 때 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220), 제 1 회로연결선(310), 제 2 회로연결선(320) 및 제 1 단자연결선(330) 및 제 2 단자연결선(340)은 동일한 재료로 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 한 쌍의 제 1 센서전극(210)과 제 2 센서전극(220)의 구조 및 신호출력부(400)와의 연결 관계를 나타낸 도이다.
도 4에서 사선으로 표시된 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극은 소정의 면적을 나타낸다.
상기 제 1 센서전극(210)은 제 1 스트립부(230)와 제 1 돌기부(250)를 포함한다.
상기 제 1 스트립부(230)는 y축 방향으로 선형으로 길게 연장되어 있다.
상기 제 1 돌기부(250)는 상기 제 1 스트립부(230)를 중심으로 양쪽으로 튀어나와 있는 복수개의 구성요소이다. 상기 양쪽에 있는 제 1 돌기부(250)는 상기 제 1 스트립부(230)를 중심으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 센서전극(220)은 제 2 스트립부(240)와 제 2 돌기부(260)를 포함한다.
상기 제 2 스트립부(240)는 y축 방향으로 선형으로 길게 연장되어 있다.
상기 제 2 돌기부(260)는 상기 제 2 스트립부(240)를 중심으로 양쪽으로 튀어나와 있는 복수개의 구성요소이다. 상기 양쪽에 있는 제 2 돌기부(260)는 상기 제 2 스트립부(240)를 중심으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 돌기부(250)와 제 2 돌기부(260)의 형태에는 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 상기 도 3 내지 도 4에서는 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부가 사각형 형태인 것을 예시하고 있다. 참고로 도 8에서는 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부가 삼각형 형태인 것을 예시하고 있다.
또한 센서패널의 y축 방향으로 각각 16쌍의 제 1 돌기부(250) 및 제 2 돌기부(260)가 형성되어 있는 것을 예시하였지만, 상기 제 1 및 제 2 돌기부의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 제 1 돌기부(250) 및 제 2 돌기부(260)의 개수는 센서패널의 크기, 디스플레이의 용도 및 해상도에 따라 조절될 수 있다.
상기 제 1 돌기부(250)와 제 2 돌기부(260)는 도 4에서 보는 바와 같이 서로 톱니 구조로 맞물려 있는 형태로 구비될 수 있다. 상기 제 1 돌기부(250)와 제 2 돌기부(260)는 0.1mm~0.5mm의 범위에서 이격되어 톱니구조를 형성할 수 있다.
도 5는 상기 도 3에 개시된 센서 패널(100)에서 A-B를 따라 자른 단면도이다.
상기 제 1 센서전극(210)과 상기 제 2 센서전극(220)은 서로 교차되어 배치된다.
상기 제 1 센서전극(210)에서 제 1 스트립부(230)의 폭은 1.0mm~2.0mm 범위의 값을 가질 수 있으며, 상기 제 1 스트립부(230)를 중심으로 외측으로 튀어나와 있는 제 1 돌기부(250)의 폭은 1.0mm~1.5mm 범위의 값을 가질 수 있다. 따라서 상기 제 1 센서전극(210)의 폭은 스트립부와 상기 스트립부를 중심으로 양측에 두개의 돌기부를 구비하고 있으므로 전체적으로 4.0mm~5.0mm 범위의 폭을 가질 수 있다.
상기 제 2 센서전극(220)에서 제 2 스트립부(240)의 폭은 1.0mm~2.0mm 범위의 값을 가질 수 있으며, 상기 제 2 스트립부(240)를 중심으로 외측으로 튀어나와 있는 제 2 돌기부(260)의 폭은 1.0mm~1.5mm 범위의 값을 가질 수 있다. 따라서 상기 제 2 센서전극(220)의 폭은 스트립부와 상기 스트립부를 중심으로 양측에 두개의 돌기부를 구비하고 있으므로 전체적으로 4.0mm~5.0mm 범위의 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 스트립부(230)와 제 2 돌기부(260) 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm 범위로 만들어진다.
상기 제 1 돌기부(250)와 제 2 돌기부(260) 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm 범위로 만들어진다.
상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)은 0.1mm~0.5mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널(100), 센서 연결부(300), 신호출력부(400), 신호 연결부(500) 및 연산부(600)간의 연결 관계를 보여주는 도이다.
상기 제 1 센서전극(210)의 말단은 제 1 회로연결선(310)을 통하여 제 1 회로부(410)와 연결된다. 상기 제 2 센서전극(220)의 말단은 제 2 회로연결선(320)을 통하여 제 2 회로부(420)와 연결된다.
상기 제 1 센서전극(210)에서 상기 제 1 회로연결선(310)과 연결되지 않는 다른 말단은 제 1 단자연결선(330)을 통하여 제 1 공동단자(430)와 연결되거나 플로팅(floating)되어 질 수 있다. 상기 제 2 센서전극(220)에서 상기 제 2 회로연결선(320)과 연결되지 않는 다른 말단은 제 2 단자연결선(340)을 통하여 제 2 공동단자(440)와 연결되거나 플로팅(floating)되어 질 수 있다.
상기 제 1 공동단자(430)와 제 2 공동단자(440)는 접지(ground) 단자와 연결될 수 있다.
상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)는 상기 제 1 센서전극(210) 및 상기 제 2 센서전극(220)의 같은 방향의 말단에 배치될 수도 있고, 서로 반대 방향의 말단에 배치될 수도 있다.
상기 제 1 공동단자(430) 및 제 2 공동단자(440)는 상기 제 1 센서전극(210) 및 상기 제 2 센서전극(220)의 같은 방향의 말단에 배치될 수도 있고, 서로 반대 방향의 말단에 배치될 수도 있다.
도 7a는 상기 제 1 센서 연결부(301)와 상기 제 1 신호출력부(401)의 연결 관계를 나타낸 도이다.
상기 제 1 센서 연결부(301)는 상기 제 2 회로연결선(320) 및 상기 제 1 단자연결선(330)을 포함한다.
상기 제 1 신호출력부(401)는 상기 제 2 회로부(420) 및 제 1 공동단자(430)를 포함한다.
상기 복수개의 제 2 회로연결선(321 내지 326)은 각각 상기 복수개의 제 2 회로부(421 내지 426)와 연결된다.
상기 복수개의 제 1 단자연결선(331 내지 336)은 각각 상기 제 1 공동단자(430)에 연결된다.
도 7b는 상기 제 2 센서 연결부(302)와 상기 제 2 신호출력부(402)의 연결 관계를 나타낸 도이다.
상기 제 2 센서 연결부(302)는 상기 제 1 회로연결선(310) 및 상기 제 2 단자연결선(340)을 포함한다.
상기 제 2 신호출력부(402)는 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 공동단자(440)를 포함한다.
상기 복수개의 제 1 회로연결선(311 내지 316)은 각각 상기 복수개의 제 1 회로부(411 내지 416)와 연결된다.
상기 복수개의 제 2 단자연결선(341 내지 346)은 각각 상기 제 2 공동단자(440)에 연결된다.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 센서 패널(100)의 구조를 나타낸 도이다.
도 8에서는 상기 제 1 돌기부(250) 및 제 2 돌기부(260)가 삼각형 모양으로 된 센서 패널(100)을 나타내고 있다. 본 실시예에서 상기 제 1 돌기부(250) 및 제 2 돌기부(260)는 톱니 형상으로 서로 맞물려 있는 구조를 가지고 있다.
도 9는 상기 센서 패널의 구동원리를 설명하기 위한 도이다.
상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)는 전원이 인가되는 경우 일정한 주파수를 갖는 발진 신호가 출력되도록 설계된 발진회로이다. 따라서 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)에서는 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220) 자체의 저항 및 커패시턴스에 의해 일정한 발진 신호가 출력되게 된다. 이때 발진 신호의 주파수를 기준 주파수라 한다.
상기 기준 주파수는 아래와 같이 표현될 수 있다.
[식1]
F(주파수) = a / [R(센서전극의 저항)]*[C(센서전극의 커패시턴스)](a:상수)
또한, 터치가 이루어진 경우, 상기 터치로 인해 상기 제 1 센서전극(210) 및 제 2 센서전극(220)의 저항과 커패시턴스가 변하게 된다. 이에 따라 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)에서 출력되는 발진 신호의 주파수 역시 변화하게 된다. 이때 발진 신호의 주파수를 터치 발생시 주파수라 한다.
상기 터치 발생시 주파수는 아래와 같이 표현될 수 있다.
[식2]
F(주파수) = a / {[Rt(터치부까지 센서전극의 저항)]*[Ct(접촉부까지 센서전극의 커패시턴스)+Ca(센서전극과 신체사이의 커패시턴스)+Cb(인체 커패시턴스)]} (a:상수)
상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)에서 출력된 발진 신호의 주파수 값은 상기 연산부(600)의 입력으로 된다. 상기 연산부(600)에서는 입력된 주파수의 변화를 이용하여 터치가 이루어진 위치를 파악하게 된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 주파수와 터치 발생시 주파수를 나타낸 도이다.
도 10a는 기준 주파수를 나타낸 도이며, 도 10b는 터치 발생시 주파수를 나타낸 도이다. 예컨대, 상기 기준 주파수를 500khz로 설정한 경우, 터치 발생시 주파수는 480khz~490khz 범위로 나타날 수 있다.
도 10에서는 상기 주파수 파형이 구형파(Square Wave)로 표현되어 있으나, 출력신호가 반드시 구형파 형태로 한정되는 것은 아니며, 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등 다양한 형태의 출력신호가 될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 위치를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도이다. 이하에서 도 11에서와 같이 T1과 T2에 터치가 이루어진 경우에 터치 위치를 판단하는 과정을 설명한다. 이하에서 상기 기준 주파수는 500khz로 한다.
터치 위치를 판단하는 과정은 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)의 출력 신호의 주파수 변화량을 이용하여 x축 방향의 위치를 판단하는 단계 및 상기 제 1 회로부(410)의 주파수와 제 2 회로부(420)의 주파수를 연산하여 y축 방향의 위치를 판단하는 단계로 나뉠 수 있다.
우선 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420)에 교대로 전원이 인가되어 발진 신호를 출력한다. 즉, 제 1 회로부(411), 제 2 회로부(421), 제 1 회로부(412), 제 2 회로부(422), 제 1 회로부(413), 제 2 회로부(423) 과 같은 순서로 전원이 순차적으로 인가된다. 터치가 없는 경우에는 각각의 회로부에서 기준 주파수 값이 출력된다. 또한, 터치가 발생한 경우에는 변화된 주파수 값이 출력된다.
도 12a는 도 11과 같이 터치가 이루어진 경우 상기 제 1 회로부(410)에서 출력되는 주파수를 나타낸 그래프이다. 도 12b는 도 11과 같이 터치가 이루어진 경우 상기 제 2 회로부(420)에서 출력되는 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 12a의 그래프를 참조하면, 제 1 회로부(410)의 출력 신호의 주파수는 터치 지점과 근접한 제 1 회로부(412, 415)에서 기준 주파수 대비 변화량이 가장 크게 나타나게 된다. 마찬가지로 도 12b의 그래프를 참조하면, 제 2 회로부(420)의 출력 신호의 주파수는 터치 지점과 근접한 제 2 회로부(422, 425)에서 기준 주파수 대비 변화량이 가장 크게 나타나게 된다.
따라서 x축 방향에서 터치가 이루어진 위치는 기준 주파수 대비 변화량이 가장 크게 나타난 회로부(412~422, 415~425)의 위치로 판단되어 질 수 있다.
다음으로 y축 방향에서 터치 위치를 판단하기 위한 과정을 설명한다.
도 13의 그래프는 상기 센서 패널을 y축 방향으로 18개의 포인트로 나누어 각각의 포인트에서 터치가 발생 하였을 때, 상기 제 1 회로부(410)의 출력신호 주파수 값을 상기 제 2 회로부(420)의 출력신호 주파수 값으로 나눈 비율 값을 나타낸 그래프이다.
상기 그래프의 값을 표로 나타내면 다음과 같다. 하기 표 1은 표인트별 비율값을 나타낸다.
포인트 비율값 포인트 비율값 포인트 비율값
P1 1.035565 P10 1.010331 P13 0.985714
P2 1.031315 P11 1.006186 P14 0.98167
P3 1.027083 P12 1.002058 P15 0.977642
P4 1.022869 P13 0.997947 P16 0.973631
P5 1.018672 P14 0.993852 P17 0.969636
P6 1.014493 P15 0.989775 P18 0.965657
y축 방향에서 터치 위치 판단은, 상기 제 1 회로부(410)의 출력신호 주파수 값을 상기 제 2 회로부(420)의 출력신호 주파수 값으로 나눈 값을 상기 비율 값과 비교하여 판단한다.
도 11의 T1의 경우, 상기 x축 방향 판단을 통하여 제 1 회로부(412) 및 제 2 회로부(422) 사이의 위치에서 터치가 발생한 것을 알 수 있다. 이때 상기 제 1 회로부(412)의 주파수 값을 상기 제 2 회로부(422)의 출력신호 주파수 값으로 나눈 값을 이용하여 y축 방향의 터치 위치를 판단하게 된다.
예컨대, 상기 제 1 회로부(412)의 출력신호 주파수 값이 약 483khz이고, 상기 제 2 회로부(422)의 출력신호 주파수가 490khz인 경우, 상기 제 1 회로부(412)의 주파수 값을 상기 제 2 회로부(422)의 출력신호 주파수 값으로 나눈 값은 0.985이다. 이를 상기 표1의 값과 비교하여 가장 근사치를 갖는 포인트를 찾으면, P13에서 터치가 발생한 것을 알 수 있다.
마찬가지로 도 11의 T2에서 y축 방향의 터치 위치는 상기 제 1 회로부(415)의 출력신호 주파수 값에서 상기 제 2 회로부(425)의 출력신호 주파수 값을 나눈 값을 이용하여 판단할 수 있다.
본 실시예에서는 y축 방향에서 18개의 포인트로 나누어 비율 값을 설정하였으나, 디스플레이의 용도 및 해상도에 따라 조절이 가능하다.
외부환경이 다르거나 인체 커패시턴스가 다른 경우, 제 1 회로부의 출력 주파수 값 및 제 2 회로부의 출력 주파수 값은 달라질 수 있지만, 기준 주파수 대비 출력 주파수의 변화량 및 제 1 회로부의 출력 주파수에서 제 2 회로부의 출력 주파수를 나눈 비율 값은 일정한 값을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 값들을 이용하여 외부환경의 영향을 받지 않고 터치가 이루어진 위치를 정확히 판단할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 패널의 터치 인식 과정을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 따른 터치 인식 과정은, 상기 제 1 회로부(410)의 출력신호와 제 2 회로부(420)의 출력신호를 감지하는 단계(S101), 상기 제 1 회로부(410) 및 제 2 회로부(420) 출력신호의 주파수를 기준 주파수와 비교하는 단계(S102), 상기 비교를 통하여 터치가 발생한 x축 상의 위치를 판단하는 단계(S103), 상기 터치가 발생한 x축 상의 인접한 제 1 회로부 및 제 2 회로부의 출력신호 주파수 값을 연산하는 단계(S104), 상기 연산한 값을 미리 입력된 y축 방향 위치별 비율 값과 비교하는 단계(S105), 상기 비교를 통하여 터치가 발생한 y축 상의 위치를 판단하는 단계(S106)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서는 상기 실시예와 같은 센서전극의 형태를 통하여 멀티 터치 기능이 가능한 터치 센서 패널을 단일층 구조로 구현하였다. 또한 터치 패널의 배선부가 하나의 면에만 연결되는 구조를 통하여 제조 공정이 간단하고 나머지 면에 베젤이 필요 없는 터치 센서 패널을 제공할 수 있다.
100 : 센서 패널 110 : 기판
210 : 제 1 센서전극 220 : 제 2 센서전극
230 : 제 1 스트립부 240 : 제 2 스트립부
250 : 제 1 돌기부 260 : 제 2 돌기부
300 : 센서 연결부
310 : 제 1 회로연결선 320 : 제 2 회로연결선
330 : 제 1 단자연결선 340 : 제 2 단자연결선
301 : 제 1 센서 연결부(320, 330) 302 : 제 2 센서 연결부(310, 340)
400 : 신호출력부
410 : 제 1 회로부 420 : 제 2 회로부
430 : 제 1 공동단자 440 : 제 2 공동단자
401 : 제 1 신호출력부(420, 430) 402 : 제 2 신호출력부(410, 440)
500 : 신호연결부
510 : 제 1 신호연결부 520 : 제 2 신호연결부
600 : 연산부

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 1 센서전극; 및
    상기 제 1 센서전극과 이격되어 상기 제 1 방향으로 연장된 복수개의 제 2 센서전극;을 포함하며,
    상기 제 1 센서전극은 제 1 스트립부 및 상기 제 1 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 1 돌기부;를 포함하고,
    상기 제 2 센서전극은 제 2 스트립부 및 상기 제 2 스트립부에서 돌출되어 형성된 복수개의 제 2 돌기부;를 포함하고,
    상기 제 1 센서전극과 상기 제 2 센서전극은 제 2 방향을 따라 하나씩 서로 교차되어 배치되어 있으며,
    상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부는 서로 이격되어 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기부는 상기 제 1 스트립부의 양쪽에서 상기 제 1 스트립부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되며,
    상기 제 2 돌기부는 상기 제 2 스트립부의 양쪽에서 상기 제 2 스트립부를 중심으로 서로 대칭되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 사각형 형태인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 삼각형 형태인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 돌기부 및 제 2 돌기부는 서로 톱니 형태로 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스트립부와 제 2 돌기부 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 돌기부와 제 2 돌기부 사이의 간격은 0.1mm~0.5mm인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 패널은 터치 패널용인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 터치 패널은 정전식 터치패널인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 고분자 필름, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 센서전극은 투명전도성 산화물(TCO)을 포함하는 재료에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 패널.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 투명전도성 산화물은 ITO, IZO, AZO 또는 ZnO 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패널.
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