KR20140051005A - 터치스크린패널 - Google Patents

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KR20140051005A
KR20140051005A KR1020120117538A KR20120117538A KR20140051005A KR 20140051005 A KR20140051005 A KR 20140051005A KR 1020120117538 A KR1020120117538 A KR 1020120117538A KR 20120117538 A KR20120117538 A KR 20120117538A KR 20140051005 A KR20140051005 A KR 20140051005A
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정승희
장형욱
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Abstract

본 발명은 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널에 관한 것이다.
본 발명의 터치스크린패널은, 소정간격을 두고 서로 대향되도록 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들과; 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들의 사이에 배치되며, 적어도 두 개 이상의 경도를 가진 스페이서들;을 구비한다.

Description

터치스크린패널{Touch Screen Panel}
본 발명은 터치스크린패널에 관한 것으로, 특히 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널에 관한 것이다.
터치스크린패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치스크린패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치스크린패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치스크린패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다.
이 중 정전용량 방식의 터치스크린패널은, 사람의 손 또는 스타일러스 펜과 같은 물체가 접촉될 때 도전성 전극이 다른 전극과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이를 위해 정전용량 방식의 터치스크린패널은 상호 정전용량의 변화를 감지하기 위하여 소정간격을 두고 서로 대향되도록 배치되는 송신전극 및 수신전극을 구비한다. 이러한 송신전극 및 수신전극 사이에는 스페이서가 구비되는데, 터치스크린패널의 터치감도 및 터치 이후의 복원속도는 스페이서의 특성에 따라 달라진다. 이하에서는 도 1을 참조하여 이에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 저경도 스페이서와 고경도 스페이서의 특성 차를 비교한 것으로, 특히 이들에 가해지는 힘에 따른 변위를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 터치스크린패널이 저경도의 스페이서를 구비하는 경우, 작은 압력에도 민감하게 변위가 발생하는 장점을 가진다. 하지만, 이러한 저경도의 스페이서는 압력이 제거되었을 경우 원래의 형태로 복원되는 데에 걸리는 복원시간이 길고, 큰 압력에 대해 스페이서의 상하 간격이 쉽게 포화되는 단점을 가진다.
또한, 터치스크린패널이 고경도의 스페이서를 구비하는 경우, 복원시간이 빠르고 보다 큰 압력에서 포화되는 장점을 가지나, 작은 압력에 대해서는 변위가 발생하지 않거나 변위의 정도가 미미하여 터치감도가 다소 떨어지는 단점을 가진다.
따라서, 이러한 스페이서의 특성을 감안하여 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널을 구현할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정간격을 두고 서로 대향되도록 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들과; 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들의 사이에 배치되며, 적어도 두 개 이상의 경도를 가진 스페이서들;을 구비하는 터치스크린패널을 제공한다.
여기서, 상기 스페이서들은, 제1 경도를 가진 제1 스페이서들과, 제2 경도를 가진 제2 스페이서들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 경도는 상기 제2 경도보다 낮은 값을 갖고, 상기 제1 스페이서들이 형성되는 높이는 상기 제2 스페이서들이 형성되는 높이보다 높게 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1 스페이서들의 상,하부는 각각 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들과 맞닿도록 형성되고, 상기 제2 스페이서들은, 터치입력이 가해지지 않는 상태에서 상기 제1 및 제2 전극들 중 상부 전극들로부터 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 스페이서들 및 상기 제2 스페이서들은 도트패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 스페이서들의 형상이 도트패턴으로 국한되어 형성되지 않는다.
또한, 상기 스페이서들은 고무탄성을 가지는 실리콘 재질로 형성되되, 상기 제1 경도는 15 내지 20 쇼어A(shoreA) 범위 내에서 설정되고, 상기 제2 경도는 30 쇼어A 이상으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 스페이서들의 하부에 위치되는 탄력시트를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 탄력시트는 포론 시트(Poron Sheet)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 좌표검출을 위하여 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극들은 구동신호가 인가되는 송신전극들로 설정되고, 상기 제2 전극들은 센싱신호가 입력되는 수신전극들로 설정될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 대향 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들의 사이에 서로 다른 경도를 가진 다수의 스페이서들을 교호적으로 배치함에 의하여, 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널을 구현할 수 있다.
도 1은 저경도 스페이서와 고경도 스페이서의 특성 차를 비교한 것으로, 특히 이들에 가해지는 힘에 따른 변위를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조를 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조를 도시한 평면도 및 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치스크린패널(100)은, 터치 위치를 검출하기 위하여 터치활성영역(110)에 형성되는 다수의 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)과, 이들을 외부의 구동회로나 센싱회로 등과 연결하기 위한 신호라인들(140)과, 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)의 사이에 배치되는 다수의 스페이서들(150)을 포함한다.
제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 일례로 투명전극들로 구현되며, 소정간격을 두고 서로 대향되도록 배치된다. 이러한 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 좌표검출을 위하여 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
여기서, 터치스크린패널이 상호정전용량(Mutual Capacitance) 방식의 터치스크린패널로 구현되는 경우, 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 각각 구동신호가 인가되는 송신전극들(Tx 전극들)과 센싱신호가 입력되는 수신전극들(Rx 전극들)로 설정될 수 있다.
이러한 터치스크린패널로 사람의 손가락이나 스타일러스펜과 같이 정전용량의 변화를 야기할 수 있는 터치입력수단이 접촉되면, 터치 지점의 제1 전극(120) 및 제2 전극(130) 간 상호정전용량의 변화가 야기되고, 상기 상호정전용량의 변화와 그 좌표를 검출함에 의하여 터치입력의 발생여부와 더불어 그 위치를 파악할 수 있게 된다.
단, 터치스크린패널(100)의 터치감도, 센싱범위 및 터치 이후의 복원속도는 제1 및 제2 전극들(120, 130)의 사이에 배치되는 스페이서(150)의 특성에 따라 달라질 수 있다. 이에 본 발명은 서로 다른 경도를 갖는 다수의 스페이서들(150a, 150b)을 교호적으로 배치함에 의하여 감도가 향상됨과 아울러 고속복원 및 광범위 센싱이 가능한 터치스크린패널(100)을 구현함을 특징으로 한다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조를 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조는, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에 배치되며 적어도 두 개 이상의 경도를 가진 적어도 이종의 스페이서들(150a, 150b)을 포함한다.
이를 위해, 본 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조는, 제1 경도를 가진 제1 스페이서들(150a)과, 상기 제1 스페이서들(150a)의 사이에 배치되며 제1 경도와 상이한 제2 경도를 가진 제2 스페이서들(150b)을 포함하는 다수의 스페이서들(150)에 의해 구현된다. 이러한 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)은 일례로 도트패턴으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및/또는 제2 스페이서들(150a, 150b)의 형상이 변경실시될 수 있음은 물론이다.
즉, 본 실시예의 스페이서들(150)은 (a)에 도시된 바와 같이 교호적으로 배치된 이종의 스페이서들(150a, 150b)을 포함하여 구성된다. 이러한 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)은 터치활성영역의 상,하부 전극들(120, 130) 사이에 균일하게 분포될 수 있으며, 예컨대 이들이 합쳐졌을 때 평면 상에서 등간격으로 균일하게 분포되어 배치될 수 있다.
단, 제1 스페이서들(150a)과 제2 스페이서들(150b)은 터치스크린패널의 감도 및 복원속도를 개선하기 위하여 최적화된 형태로 구현될 수 있는데, 일례로 이들이 형성되는 높이는 상이하게 설정될 수 있다.
특히, 저경도의 스페이서는 고경도의 스페이서보다 높게 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 스페이서들(150a)이 갖는 제1 경도가 제2 스페이서들(150b)이 갖는 제2 경도보다 낮은 값을 갖는다고 할 때, (b)에 도시된 바와 같이 제1 스페이서들(150a)이 형성되는 높이 d1은 제2 스페이서들(150b)이 형성되는 높이 d2보다 높게 설정될 수 있다.
(b)는 (a)의 I-I'선에 따른 단면을 보여주는 측단면도로서, (b)를 참조하면 제1 스페이서들(150a)이 형성되는 높이 d1은 제2 스페이서들(150b)이 형성되는 높이 d2보다 높게 설정된다.
일례로, 제1 스페이서들(150a)의 상,하부는 각각 제1 전극(120) 및 제2 전극(130)과 맞닿도록 형성되고, 제2 스페이서들(150b)은 터치입력이 가해지지 않는 상태에서 상부 전극, 즉, 제1 전극(120)으로부터 소정간격 이격되도록 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)이 형성되는 높이는 터치스크린패널의 설계조건이나 원하는 감도 등의 특성을 고려하여 최적화될 수 있다. 예컨대, 제2 스페이서들(150b)이 형성되는 높이 d2는 제1 스페이서들(150a)이 형성되는 높이 d1의 절반 정도로 설정될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)이 서로 중첩되지 않도록 각각 단층으로 형성되는 예를 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 기술사상을 적용하여 이종의 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)을 적층하는 다층 구조로 스페이서 구조를 구현할 수도 있을 것이다.
이러한 스페이서들(150a, 150b)의 재질은 탄성을 가지는 절연물질일 것이며, 일례로 고무탄성을 가지는 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 이들 스페이서들(150a, 150b) 중 저경도를 가지는 제1 스페이서들(150a)의 제1 경도는 15 내지 20 쇼어A(ShoreA)로 설정되고, 제2 스페이서들(150b)의 제2 경도는 30 쇼어A 이상으로 설정될 수 있다. 이는 터치스크린패널의 감도 및 복원속도를 모두 고려한 것으로, 제1 스페이서들(150a)이 15 쇼어A 미만의 저경도를 가지는 물질, 예컨대 젤타입의 물질로 형성되는 경우, 감도 측면에서는 유리하나 복원속도 측면에서 불리하므로 제1 경도는 15 내지 20 쇼어A(ShoreA)로 최적화될 수 있다. 또한, 제2 스페이서들(150b)을 구비하는 목적이 복원속도를 단축하기 위한 것임을 감안할 때 제2 경도는 30 쇼어A 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)의 밀도 또한, 터치스크린패널의 설계조건이나 원하는 감도 등의 특성을 고려하여 최적화될 수 있는 것으로, 이는 자유롭게 변경 실시될 수 있다. 일례로, (c)에 도시된 바와 같이 스페이서들(150a, 150b)이 보다 넓은 간격으로 분포될 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 스페이서 구조를 채용한 터치스크린패널은, 저경도를 갖는 제1 스페이서들(150a)을 구비함에 의해 고감도로 구동될 수 있다. 또한, 본 발명의 터치스크린패널은 제1 스페이서들(150a)의 사이에 제2 스페이서들(150b)을 배치함에 의하여 고속복원이 가능하도록 함과 아울러, 상기 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)을 함께 구비함에 의하여 터치입력에 대한 광범위 센싱이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조를 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조는, 제1 및 제2 스페이서들(150a, 150b)의 하부에 위치되는 탄력시트(150c)를 더 포함할 수 있다. 즉, 탄력시트(150c)는 하부전극(제2 전극)(130)과 스페이서들(150a, 150b)의 사이에 배치된다. 그리고, 스페이서들(150a, 150b)이 형성되는 높이 d3와 탄력시트(150c)의 높이 d4 또한 터치스크린패널의 상,하부 전극(120, 130)간 간격과 같은 설계조건이나 감도 등에 따라 최적화될 수 있을 것이다.
이러한 탄력시트(150c)는 일례로 포론 시트(Poron Sheet)로 구현될 수 있는데, 이는 다소 단단한 느낌을 주며 순간적인 충격흡수 및 반응성이 좋은 장점을 가진다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치스크린패널의 스페이서 구조는 탄력시트(150c)와 그 상부의 스페이서들(150a, 150b)로 구성되는 다층의 이종 경도 스페이서 구조로 구현되며, 이 역시 터치스크린패널의 감도 향상과 더불어 고속복원 및 광범위 센싱이 가능토록 한다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 터치스크린패널 110: 터치활성영역
120: 제1 전극 130: 제2 전극
140: 신호라인 150: 스페이서
150a: 제1 스페이서 150b: 제2 스페이서
150c: 탄력시트

Claims (10)

  1. 소정간격을 두고 서로 대향되도록 배치되는 제1 전극들 및 제2 전극들과;
    상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들의 사이에 배치되며, 적어도 두 개 이상의 경도를 가진 스페이서들;을 구비하는 터치스크린패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서들은, 제1 경도를 가진 제1 스페이서들과, 제2 경도를 가진 제2 스페이서들을 포함함을 특징으로 하는 터치스크린패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 경도는 상기 제2 경도보다 낮은 값을 갖고, 상기 제1 스페이서들이 형성되는 높이는 상기 제2 스페이서들이 형성되는 높이보다 높게 설정됨을 특징으로 하는 터치스크린패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스페이서들의 상,하부는 각각 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들과 맞닿도록 형성되고, 상기 제2 스페이서들은, 터치입력이 가해지지 않는 상태에서 상기 제1 및 제2 전극들 중 상부 전극들로부터 소정간격 이격되도록 형성되는 터치스크린패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스페이서들 및 상기 제2 스페이서들은 도트패턴으로 형성되는 터치스크린패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서들은 고무탄성을 가지는 실리콘 재질로 형성되되, 상기 제1 경도는 15 내지 20 쇼어A(shoreA) 범위 내에서 설정되고, 상기 제2 경도는 30 쇼어A 이상으로 설정되는 터치스크린패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서들의 하부에 위치되는 탄력시트를 더 포함하는 터치스크린패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄력시트는 포론 시트(Poron Sheet)로 구현되는 터치스크린패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 좌표검출을 위하여 매트릭스 형태로 배치되는 터치스크린패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 구동신호가 인가되는 송신전극들로 설정되고, 상기 제2 전극들은 센싱신호가 입력되는 수신전극들로 설정되는 터치스크린패널.
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