KR20140021255A - 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 형성되며, 제1축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제1 단위 전극을 포함하는 복수의 제1 전극; 및 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제2 단위 전극을 포함하는 복수의 제2 단위 전극;을 포함하고, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에 굽은 형상의 복수의 슬릿이 마련되고, 상기 복수의 제1 단위 전극 중 일부와 상기 복수의 제2 단위 전극 중 일부는, 사각형의 형상을 갖는 하나의 단위 감지 셀에 포함되고, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성되는 터치스크린 패널.

Description

터치스크린 패널 및 터치스크린 장치{TOUCH SCREEN PANEL AND TOUCH SCREEN APPARATUS}
본 발명은 터치스크린 패널 및 터치스크린 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 디스플레이 장치의 유효 표시 영역에 해당하는 터치스크린의 영역 대부분에 전극이 형성되어야 하며, 터치 입력 감지를 위하여 복수의 전극이 일정한 패턴을 가져야 한다. 터치입력을 받아, 터치위치를 계산할 때, 빠른 응답속도 및 신뢰할 수 있는 저전력 TSP(Touch Screen Panel)시스템의 구현을 위해, 1차 직선에 보간(interpolation)을 하는 경우가 많다. 따라서, 터치위치에 따른 정전용량 값의 추이가 선형적(linear)인 것이 바람직하다. 터치위치에 따른 정전용량 값의 추이가 선형적(linear)이지 않으면, 각 터치입력 위치에서, 실제 얻어지는 정전용량 값과 보간값 사이의 차이만큼 시스템에서 터치오차가 추가되는 문제점이 있었다. 또한 지름이 작은 도전봉 터치 감지율을 높이기 위해서는 단위패턴전극의 영역을 도전봉 지름에 따라 훨씬 작게 설계할 필요가 있으나 사용 가능한 채널 배선 수의 한계로 인해 지름이 매우 작은 도전봉의 터치 입력 감지에는 어려움이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해서는, 터치 입력 위치에 따른 정전용량값들의 선형성 및 지름이 작은 도전봉 터치감지율의 개선이 가능한 최적의 단위 전극 패턴의 설계가 필요하다.
한국 공개특허공보 2012-27956 한국 공개특허공보 2011-79807
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 정전용량 방식의 터치스크린 장치 또는 터치스크린 패널에 있어서, 단위 감지 셀에 포함되는 복수의 전극 사이사이에 형성된 복수의 슬릿이 복수의 전극이 교차하는 지점을 중심으로 점대칭이 되도록 형성된다. 따라서, 터치 입력에 따른 정전용량 변화량을 크게 유지할 수 있으며, 슬릿 영역을 증가시켜 지름이 작은 도전봉에 의한 터치 감지율을 높일 수 있다. 또한, 터치 입력이 인가되는 위치에 따른 정전용량 변화에 대해 선형성을 보장하여 터치 입력을 정확하게 감지하는 터치스크린 장치 및 패널을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 기판에 형성되며, 제1축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제1 단위 전극을 포함하는 복수의 제1 전극; 및 상기 기판에 형성되며, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제2 단위 전극을 포함하는 복수의 제2 단위 전극;을 포함하고, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에 굽은 형상의 복수의 슬릿이 마련되고, 상기 복수의 제1 단위 전극 중 일부와 상기 복수의 제2 단위 전극 중 일부는, 사각형의 형상을 갖는 하나의 단위 감지 셀에 포함되고, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성되는 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 상기 복수의 슬릿은, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 단위 감지 셀의 모서리 중 어느 하나의 모서리에 이르는 방향으로, 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 상기 복수의 슬릿은, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극이 교차하는 교차점에서 상기 단위 감지 셀의 모서리 중 어느 하나의 모서리에 이르는 방향으로, 반파장의 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 복수의 슬릿은 상기 제1축 방향 또는 상기 제2축 방향과 평행하도록 형성된 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 복수의 제1 단위 전극은, 상기 제1축 방향을 기준으로, 적어도 일부는 위로 돌출되고 나머지 일부는 아래도 돌출되도록 형성된 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 복수의 제2 단위 전극은, 상기 제2축 방향을 기준으로, 적어도 일부는 오른쪽으로 돌출되고 나머지 일부는 왼쪽으로 돌출되도록 형성된 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 복수의 제1 단위 전극은 상기 복수의 제2 단위 전극 사이에 형성되며, 상기 복수의 제1 단위 전극 중 위로 돌출된 영역과 상기 복수의 제2 단위 전극 중 왼쪽으로 돌출된 영역은, 제2축 방향을 따라 일렬로 배열된 터치스크린 패널을 제안한다.
또한, 상기 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 소정의 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 상기 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 회로부;를 더 포함하는 터치스크린 패널을 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 둘 이상의 전극을 포함하며, 사각형 형상을 갖는 복수의 단위 감지 셀이 마련되는 패널부; 및 상기 복수의 단위 감지 셀과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 판단하는 회로부;를 포함하고, 상기 복수의 단위 감지 셀 각각은 굽은 형상의 복수의 슬릿을 포함하며, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 다른 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성되는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제1 전극과 제2 전극은, 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제1 전극 및 제2 전극과 연결되는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제1 전극은 상기 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제1 전극과 제1축 방향을 따라 연결되고, 상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제2 전극은 상기 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제2 전극과 제2축 방향을 따라 연결되는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 상기 복수의 슬릿은, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 상기 단위 감지 셀의 한 쪽 꼭지점에 이르는 방향으로, 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 복수의 슬릿은, 상기 제1축 방향 또는 상기 제2축 방향과 평행하도록 형성된 터치스크린 장치를 제안한다.
또한, 상기 회로부는, 상기 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 전극으로부터 정전 용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 터치스크린 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 일정한 반복 패턴을 갖는 전극 사이에 복수의 슬릿을 형성하고 상기 슬릿의 영역을 넓힘으로써, 감지 신호에 따른 정전용량 변화량을 크게 유지하면서, 지름이 작은 도전봉에 의한 터치 감지율을 높일 수 있으며, 터치 입력이 인가되는 위치에 따른 정전용량 변화에 대해 선형성을 보장하여 터치 입력을 정확하게 감지하는 터치스크린 장치 및 패널을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 전극에 포함되는 슬릿을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 터치 감지율을 설명하기 위한 비교도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 접촉 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 접촉 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 접촉 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 전도성 폴리머, 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 또한, 매우 얇은 선폭을 갖는 금속이 빽빽하게 배치되는 메쉬(mesh) 구조로 감지 전극을 형성하는 실시예 또한 적용될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
물론, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치가 노트북의 터치 패드 등과 같이 디스플레이 장치와 일체로 구비되지 않아도 되는 경우에는, 단순하게 회로기판에 금속으로 감지 전극을 패터닝하여 제조하는 것도 가능하다. 다만 설명의 편의를 위하여, 이하 터치스크린의 경우를 전제로 본 발명에 따른 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 패널(200)은 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 단위 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 단위 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 단위 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 단위 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 단위 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 단위 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 단위 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다.
복수의 단위 전극(220, 230) 중 일부는 서로 연결되어 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극을 구성한다. 제1 전극과 제2 전극은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극과 제2 전극의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 단위 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 컨트롤러 집적 회로는, 터치 입력에 의해 복수의 단위 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극과 제2 전극 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
본 실시예에서, 복수의 단위 전극(220, 230)은 X-Y 좌표 평면으로 정의되는 2차원 평면에서 X 축 또는 Y 축 방향으로 서로 연결되어 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 구성한다. 복수의 제1 전극과 제2 전극은 기판(210)의 일면을 실질적으로 전부 차폐하도록 형성되며, 따라서 복수의 제1 전극과 제2 전극 사이에는 매우 좁은 폭을 갖는 복수의 슬릿(225)이 형성된다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 각 단위 전극(220, 230)을 적어도 하나 포함하는 단위 감지 셀(Unit Sensing Cell)을 정의할 수 있다. 단위 감지 셀은 도 5에 도시된 바와 같이 사각형 형상을 가질 수 있으며, 그 내부에 하나 이상의 단위 전극(220, 230)을 포함한다. 또한, 하나의 단위 감지 셀 내에는 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극과 Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극이 하나 이상 포함될 수 있다. 사각형 형상의 단위 감지 셀의 중심은 X축 방향으로 연장되는 제1 전극과 Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극이 교차하는 교차점일 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극은 곡선으로 둘러싸인 형상일 수 있으며, 상기 곡선은 사인 곡선(sine wave)의 형태일 수 있다. 제1 전극과 제2 전극은, 제1전극과 제2 전극 사이에 형성되는 복수의 슬릿(225)의 폭이 일정하게 형성되도록 교차되어 형성될 수 있다.
도 3은 도 2와 마찬가지로 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 패널(300)는 기판(210)과 복수의 단위 전극(320, 330)을 포함한다. 도 2와 비슷하게, 복수의 단위 전극(320, 330) 중 일부(320)는 X 축 방향으로 서로 연결되어 복수의 제1 전극을 형성하고, 나머지 일부(330)는 Y축 방향으로 서로 연결되어 복수의 제2 전극을 형성한다. 복수의 제1 전극과 제2 전극은 기판(210)의 일면을 실질적으로 전부 차폐하도록 형성되며, 따라서 복수의 제1 전극과 제2 전극 사이에는 매우 좁은 폭을 갖는 복수의 슬릿(325)이 형성된다.
도 3에 도시된 터치스크린 패널(300) 역시, 도 2에 도시된 터치스크린 패널(200)와 유사하게 동작할 수 있다. 즉, 컨트롤러 집적 회로(미도시)는 채널 D1~D8에 연결된 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극으로부터 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 검출하여 터치 입력을 판단할 수 있다.
제1 단위 전극(320)은 X 축 방향을 기준으로, 제1 전극(320)의 적어도 일부는 위로 돌출되고 나머지 일부는 아래로 돌출되는 형상을 가지며, 제2 단위 전극(330)은 Y 축 방향을 기준으로, 제2 전극(330)의 적어도 일부는 왼쪽으로 돌출되고 나머지 일부는 오른쪽으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 단위 전극(320)은 제2 단위 전극(330)의 사이에 배치되도록 형성되며, 제1 전극 중 위로 돌출된 영역과 제2 전극 중 왼쪽으로 돌출된 영역이 Y 축 방향을 따라 일렬도 배치되도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)를 포함한다. 패널부(410)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 정전용량 변화 C11~Cmn가 발생한다. 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화 C11~Cmn은 구동 회로부(420)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. 한편, 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(420)는 패널부(410)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
감지 회로부(430)는 제2 전극으로부터 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환, 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 m개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(440)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(440)는 전압 형태로 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다. 연산부(450)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(410)에 인가된 터치 입력을 판단한다. 일실시예로, 연산부(450)는 패널부(410)에 인가된 터치 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 복수의 슬릿을 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 복수의 슬릿(225)은 단위 감지 셀(240)을 정의하는 사각형 형상의 대각선이 교차하는 지점, 즉, 제1 전극(220)과 제2 전극(230)이 교차하는 교차점을 기준으로 사각형 형상의 꼭지점을 향해 연장되며, 사인 곡선의 형상을 가질 수 있다. 낮은 지름의 도전봉에 따른 터치 감지율을 높이기 위해 복수의 슬릿(225)의 사인 곡선 형상이 반파장의 사인 곡선인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사인 곡선 형상은 여러 주기가 반복되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수의 슬릿(225)은 단위 감지 셀(240)에서 제1 전극(220)과 제2 전극(230)이 교차하는 교차점을 기준으로 점대칭되도록 형성될 수 있다.
이와 같이, X 축 및 Y 축 방향간 제1 전극 및 제2 전극 패턴의 동일성을 유지하면서, 단위 감지 셀(240)에 형성되는 복수의 슬릿의 영역을 높여, 감지 신호의 정전용량 변화량은 크게 유지하면서 보간성을 높일 수 있다. 또한, 정전용량 변화량의 최대값과 최소값의 차이를 나타내는 분해능이 향상되어, 잡음이나 멀티터치에 유리하다.
도 6을 참조하면, 복수의 슬릿(325)은 단위 감지 셀을 정의하는 사각형 형상의 대각선이 교차하는 지점, 즉, 제1 전극(320)과 제2 전극(330)이 교차하는 교차점을 기준으로 사각형 형상의 꼭지점을 향해 연장되며, 복수의 슬릿(325)은 X 축 방향 또는 Y 축 방향과 평행하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 슬릿(325)은, 사각형 형상의 대각선이 교차하는 지점에서 사각형의 모서리까지 X 축과 평행하게 연장되고, 상기 Y 축 방향과 평행한 모서리를 따라 사각형의 꼭지점에 도달하도록 연장되어 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 복수의 전극을 포함하는 터치스크린 장치는, 도 5와 마찬가지로, X 축 및 Y 축 방향간 제1 전극 및 제2 전극 패턴의 동일성을 유지하면서, 단위 감지 셀에 형성되는 복수의 슬릿의 영역을 높여, 감지 신호의 정전용량 변화량은 크게 유지하면서 보간성을 높일 수 있다. 또한, 정전용량 변화량의 최대값과 최소값의 차이를 나타내는 분해능이 향상되어, 잡음이나 멀티터치에 유리하다.
도 7은 단위 전극의 모양에 따라 지름이 작은 도전봉에 의한 터치감지율 변화를 설명하기 위한 비교도이다. 도 7의 (a)는 종래 기술에 따른 다이아몬드 형태의 단위 전극으로 구성된 터치스크린 패널의 일부이며, (b)와 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 전극으로 구성된 터치스크린 패널의 일부를 도시한 것이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 도전봉의 지름이 작을 경우, 도전봉의 접축 면적(750a)이 제2 단위 전극(730a)에 포함될 수 있다. 도전봉의 접촉 면적(750a)에 슬릿(725a)이 포함되지 않는 경우, 즉, 제1 단위 전극(720a) 및 제2 단위 전극(730a)의 일부가 포함되지 않는 경우, 제2 전극으로부터 감지되는 정전 용량 변화량이 작아져 도전봉에 의한 터치 감지율이 떨어질 수 있다.
한편, 도 7의 (b) 및 (c)는 터치 스크린 패널에 도 7의 (a)에 도시된 도전봉의 접촉 면적(750a)과 동일한 면적 및 동일한 위치에 도전봉이 접촉된 것을 나타낸 것이다. 도 7의 (b) 및 (c)를 참조하면, 도 7의 (a)와 동일한 위치에 동일한 면적으로 도전봉이 접촉되더라도, 도 7의 (a)에 비하여 접촉 면적 내에 포함되는 슬릿(725b, 725c)의 면적이 많아지는 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 패널은 슬릿의 면적이 넓어, 지름이 작은 도전봉이 패널의 임의의 위치에 접촉되더라도 정전용량 변화량을 크게 하여 터치감지율을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200, 300 : 터치스크린 패널
210: 기판
220, 230, 320, 330: 단위 전극
225, 325: 슬릿

Claims (15)

  1. 기판에 형성되며, 제1축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제1 단위 전극을 포함하는 복수의 제1 전극; 및
    상기 기판에 형성되며, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 서로 연결되는 복수의 제2 단위 전극을 포함하는 복수의 제2 전극;을 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에 굽은 형상의 복수의 슬릿이 마련되고,
    상기 복수의 제1 단위 전극 중 일부와 상기 복수의 제2 단위 전극 중 일부는, 사각형의 형상을 갖는 하나의 단위 감지 셀에 포함되고,
    상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성되는 터치스크린 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 복수의 슬릿은,
    상기 복수의 제1 단위 전극과 상기 복수의 제2 단위 전극이 교차하는 교차점에서 상기 단위 감지 셀의 꼭짓점에 이르는 방향으로, 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 패널.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 복수의 슬릿은,
    상기 복수의 제1 단위 전극과 상기 복수의 제2 단위 전극이 교차하는 교차점에서 상기 단위 감지 셀의 꼭지점에 이르는 방향으로, 반파장의 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿은 상기 제1축 방향 또는 상기 제2축 방향과 평행하도록 형성된 터치스크린 패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 제1 단위 전극은,
    상기 제1축 방향을 기준으로, 적어도 일부는 위로 돌출되고 나머지 일부는 아래도 돌출되도록 형성된 터치스크린 패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 제2 단위 전극은,
    상기 제2축 방향을 기준으로, 적어도 일부는 오른쪽으로 돌출되고 나머지 일부는 왼쪽으로 돌출되도록 형성된 터치스크린 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 단위 전극은 상기 복수의 제2 단위 전극 사이에 형성되며, 상기 복수의 제1 단위 전극 중 위로 돌출된 영역과 상기 복수의 제2 단위 전극 중 왼쪽으로 돌출된 영역은, 제2축 방향을 따라 일렬로 배열된 터치스크린 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 소정의 구동 신호를 인가하고, 상기 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 상기 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 회로부;를 더 포함하는 터치스크린 패널.
  9. 둘 이상의 전극을 포함하며, 사각형 형상을 갖는 복수의 단위 감지 셀이 마련되는 패널부; 및
    상기 복수의 단위 감지 셀과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 판단하는 회로부;를 포함하고,
    상기 복수의 단위 감지 셀 각각은 굽은 형상의 복수의 슬릿을 포함하며, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 다른 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성되는 터치스크린 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 단위 감지 셀 각각은 상기 사각형 형상의 중심에서 서로 교차하는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 터치스크린 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제1 전극과 제2 전극은, 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제1 전극 및 제2 전극과 연결되는 터치스크린 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제1 전극은 상기 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제1 전극과 제1축 방향을 따라 연결되고,
    상기 복수의 단위 감지 셀 각각에 포함된 제2 전극은 상기 인접한 다른 단위 감지 셀에 포함된 제2 전극과 제2축 방향을 따라 연결되는 터치스크린 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 단위 감지 셀에 포함되는 상기 복수의 슬릿은,
    상기 단위 감지 셀의 중심에서 상기 단위 감지 셀의 꼭지점 중 어느 하나에 이르는 방향으로, 사인 곡선 형상을 갖는 터치스크린 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 슬릿은,
    상기 제1축 방향 또는 상기 제2축 방향과 평행하도록 형성된 터치스크린 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 회로부는,
    상기 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 전극으로부터 정전 용량 변화를 검출하여 터치 입력을 판단하는 터치스크린 장치.
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