KR20140067745A - 정전용량식 터치 패널 - Google Patents

정전용량식 터치 패널 Download PDF

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KR20140067745A
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이진욱
박장호
김현준
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 정전용량식 터치패널에 관한 것으로, 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 제1 측 검출전극을 표면의 제1 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 제1 절연기판; 및 상기 복수의 제1 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제1 측 인출선을 포함하는 정전용량식 터치 패널이 제공된다.

Description

정전용량식 터치 패널{CAPACITANCE TYPE TOUCH PANEL}
본 발명은 정전용량식 터치 패널에 관한 것이다.
전자기기의 디스플레이(display)에 표시된 아이콘(icon) 등을 지시입력하는 포인팅 디바이스(pointing device)로서, 손가락 등의 입력조작체가 입력조작면의 검출전극에 접근하는 것에 의한 정전용량의 변화로부터 입력조작면으로의 입력조작위치를 검출하는 정전용량식 터치패널이 알려져 있다.
종래의 정전용량식 터치패널은, 다수의 전극을 절연기판(絶緣基板) 상에 서로 절연하여 배치하고, 손가락 등의 입력조작체가 접근하여 부유용량이 증가하는 전극을 검출하고, 그 전극의 배치위치에 입력조작이 이루어진 것으로 하여, 절연기판 상의 입력조작면으로의 입력조작위치를 검출하고 있다.
이 검출원리를 이용하여 직교하는 XY방향에서 부유용량이 증가하는 전극으로부터 2차원의 입력조작위치를 검출하는 정전용량식 터치패널은 절환제어회로(切換制御回路)에 의하여 다수의 X측 전극에 접속되는 X축 입력스위치와, 다수의 Y측 전극에 접속되는 Y축 입력스위치를 순차적으로 절환(切換)되도록 제어하고, 발진회로(發振回路)로부터 소정의 펄스전압을 다수의 X측 전극 및 Y측 전극에 인가하여 주사함과 동시에, 인가된 전극의 타측을 스위치를 절환하여 연산회로(演算回路)에 접속하여, 타측의 전위를 읽어낸다.
손가락 등의 입력조작체가 접근하는 전극에서는 입력조작체와의 부유용량이 증대되기 때문에, 펄스전압을 인가하여 전극에 흐르는 전류의 일부는 부유용량을 통하여 흘러서, 연산회로에 의하여 검출되는 타측의 전위는 입력조작체를 접근시키기 전의 전위보다 저하된다. 절연기판 상에는 다수의 X측 전극과 Y측 전극이 교차하여 매트릭스 모양으로 배치되어 있기 때문에 절연기판으로 입력조작체를 접근시키면, 적어도 Y방향을 따라 배선되는 X측 전극과 X방향을 따라 배선되는 Y측 전극중 각각 어느 하나의 전극의 타측 전위가 저하되고, 연산회로는, 전위가 저하된 X측 전극과 Y측 전극의 배치위치로부터 XY좌표에 나타나 있는 입력조작위치를 검출하여 입력조작위치를 처리하는 제어회로(制御回路)로 출력한다.
여기에서 입력조작체가 접근함으로써 증가되는 검출전극의 부유용량은, 인접하는 검출전극과의 정전용량 또는 절연기판 등 주위의 유전체(誘電體)와의 정전용량에 비하여 10pF 이하로 미소한 것으로 가해지고, 입력조작체와 검출전극의 대향면적(對向面積)에 비례하기 때문에, 입력조작체가 검출전극의 연직방향으로부터 벗어나면 현저하게 그 증가량이 감소되어, 입력조작위치를 검출하기 어려운 것으로 되어 있었다.
한편 입력조작위치의 검출정밀도를 올리기 위해서는, 검출전극 사이의 피치를 협피치(狹 pitch)로 하여 다수의 검출전극을 검출방향을 따라 배열하는 것이 되지만, 절연기판 상에 설치되는 검출전극의 수를 증가시키면, 각 스위치의 절환 수가 증대되어, 검출기간이 길어짐과 아울러 회로부품이 대형화 되는 것으로 되었다.
국내 공개특허 2012-0101969호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인출선(trace)을 줄이면서도 손가락 등의 입력조작체가 접근하는 전극 위치를 효과적으로 검출할 수 있도록 한 정전용량식 터치패널을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 제1 측 검출전극을 표면의 제1 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 제1 절연기판; 및 상기 복수의 제1 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제1 측 인출선을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1 절연기판에 적층되어 있으며, 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 제2 측 검출전극을 표면의 제2 측 방향을 따라 소정의 피치로 배선한 제2 절연기판; 및 상기 복수의 제2 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제2 측 인출선을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1 측 검출 전극 인출선에 접속하여 분기패턴의 정전 용량을 계측하여 용량 신호로 출력하는 제1 측 정전 용량 검출 회로; 상기 제2 측 인출선에 접속하여 분기패턴의 정전 용량을 계측하여 용량 신호로 출력하는 제2 측 정전 용량 검출 회로; 및 상기 제1 측 정전 용량 검출회로와 제2 측 정전 용량 검출회로의 계측된 정전 용량을 기초로 입력 조작체의 위치를 판단하는 제어회로를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 분기패턴과 인출선의 수는 다음 수학식1에 의해 결정된다.
(수학식 1)
인출선수=분기패턴수/2의 반올림+1
또한, 본 발명에 따르면, 상기 복수의 제1 측 인출선과 상기 제1 측 정전 용량 검출회로 사이에 위치하는 제1 측 멀티플렉서; 및 상기 복수의 제2 측 인출선과 상기 제2 측 정전 용량 검출회로 사이에 위치하는 제2 측 멀티플렉서를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 2개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있다고 판단한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 하나와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴에 있다고 판단한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 3개와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 1개 또는 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴에 있고, 3개의 분기패턴에 접촉하는 것으로 판단한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 4개와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 1개 또는 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있고, 4개의 분기패턴에 접촉하는 것으로 판단한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 분기패턴들의 폭이 동일하며, 중심선을 기준으로 선대칭이다.
또한, 본 발명은 상기 제1 절연기판에 적층되어 있으며, 일정 간격으로 표면의 제2 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 복수의 제2 측 검출전극을 구비한 제2 절연기판; 및 상기 복수의 제2 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제2 측 인출선을 더 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전극을 묶어서 사용할 수 있으므로, 인출선 수를 줄일 수 있고, 이에 따라 스캔 속도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인출선 개수를 줄일 수 있게 되어 네로우 베젤 구현이 용이해진다.
또한, 본 발명에 따르면, 동일한 베젤 영역내에서도 인출선 선폭을 넓게 만들 수 있어, 인출선의 저항을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인출선을 넓게 만들어도 되어 공정 수율 향상을 기할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 네로우 베젤 구현을 위한 정교한 신규 설비의 도입을 늦출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 화면이 넓어서 전극이 많이 사용 되는 곳에서, 베젤 폭 감소 효과가 두드러진다(예 1cm →　5mm).
또한, 본 발명에 따르면, 전극의 크기가 모두 같으므로 전극 사이의 중간값을 용이하게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 절연기판(2A)의 표면에 배선되는 10개의 X검출전극(Ex, Ex')의 상세 구성도이다.
도 3은 도 1의 절연기판(2B)의 표면에 배선되는 7개의 X검출전극(Ey, Ey')의 상세 구성도이다.
도 4는 도 1의 입력 조작체가 분기패턴의 이격 공간에 위치하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 5는 도1 의 제어 회로에서 이용하는 패턴 이격 공간 판단 테이블의 일예시도이다.
도 6은 도 1의 입력 조작체가 분기패턴에 위치하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 7은 도1 의 제어 회로에서 이용하는 패턴 접촉 판단 테이블의 일예시도이다.
도 8은 도 1의 입력 조작체가 분기패턴 3개에 접촉하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 9는 도1 의 제어 회로에서 이용하는 패턴 중첩 판단 테이블의 일예시도이다.
도 10은 분기패턴수와 인출선의 수를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치패널의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치패널의 분해 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전 용량식 터치 패널의 분해 사시도이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 정전용량식 터치패널(1)은, 서로 직교하는 XY방향으로 입력조작체(入力操作體)인 손가락을 접근시킨 입력조작위치(Px, Py)를 검출하는 것으로서, 10개의 X검출전극(X檢出電極)(Ex, Ex')을 표면의 X방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 절연기판(絶緣基板)(2A)과, 7개의 Y검출전극(Ey, Ey')을 표면의 Y방향을 따라 소정의 피치로 배선한 절연기판(2B)을 적층(積層)하여 구성되어 있다.
2매의 절연기판(2A, 2B)은, 그 표면에 도전성(導電性)의 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')을 형성할 수 있는 재질이면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)나 폴리이미드의 가요성(可撓性)의 플라스틱 시트 등 여러 가지 재료로 구성할 수 있지만, 여기에서는, 입력조작면으로부터 배면측에 배치되는 표시장치(表示裝置)를 눈으로 볼 수 있도록 투명한 강화유리기판을 사용하고 있다.
X방향의 일측(一側)으로부터 첫번째를 제외한 그 다음 홀수 번째의 X검출전극(Ex)과 5번째 짝수번을 제외한 나머지 짝수 번째의 X검출전극(Ex')은, 도2에 확대되어 나타나 있는 바와 같이 동일하게 각각 X방향으로 동일한 간격으로 Y방향을 따라 배선되는 2개의 분기패턴(分岐 pattern)(ex(n), ex(-n), ex'(n), ex'(-n))을 구비하고 있다.
여기에서, X방향의 일측(一側)으로부터 첫번째의 홀수 번째의 X검출전극(Ex)과 5번째 짝수번의 짝수 번째의 X검출전극(Ex')은, 도2에 확대되어 나타나 있는 바와 같이 동일하게 각각 Y방향을 따라 배선되는 1개의 패턴(分岐 pattern)(ex(n), ex'(n))으로 이루어져 있다.
한편, 첫번째를 제외한 그 다음 홀수 번째의 X검출전극(Ex)은, Y방향의 일측(도2의 상방측)에서, 중심선(ex(0))을 중심으로 하여 2개의 분기패턴(ex(n), ex(-n))이 분기되어 형성되어 있다.
또한 5번째 짝수번을 제외한 나머지 짝수 번째의 X검출전극(Ex')은, Y방향의 타측(他側)에서, 중심선(ex'(0))을 중심으로 하여 2개의 분기패턴(ex'(n), ex'(-n))이 분기되어 형성되어 있다.
2개의 분기패턴(ex(n)과 ex(-n), ex'(n)와 ex'(-n))은, 중심선(ex(0), ex'(0))에 대하여 선대칭(線對稱)의 집게 모양으로 형성되어 있고, 각 분기패턴(ex(n),ex(-n), ex'(n), ex'(-n))의 검출방향인 X방향의 폭은 동일하다.
이러한 2개의 분기패턴(ex(n)과 ex(-n), ex'(n)와 ex'(-n))은, 내부에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하고 있다.
즉, 일예로 둘째의 홀수번 X 검출전극(Ex2)에 있어서 분기패턴 ex(n)과 분기패턴 ex(-n) 사이에는 이전 번째, 즉 첫째의 짝수번 X 검출전극(Ex'1)의 분기패턴ex'(-n)과 둘째의 짝수번 X 검출 전극(Ex'2)의 분기패턴 ex'(n)이 포함되어 있다.
이와 반대로 둘째의 짝수번 X 검출전극(Ex'2)의 분기패턴 ex'(n)과 분기패턴 ex'(-n) 사이에는 둘째의 홀수번 X 검출전극(Ex2)의 분기패턴ex(-n)과 세째의 홀수번 X 검출 전극(Ex3)의 분기패턴 ex(n)이 포함되어 있다.
위에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 계속되는 검출 전극들은 서로 절연간격을 두고 인접하도록 배선되어 있다.
한편, 홀수 번째의 X검출전극(Ex)은, 중앙의 중심선(ex(0))의 분기측인 Y방향의 일측(도2의 우측)에 인출선(引出線)(3)이 접속되고, 절연기판(2A)의 표면에 인쇄되어 형성된 인출선(3)에 의하여 X측 멀티플렉서(X側 multiplexer)(11)로 인출된다. 또한 짝수 번째의 X검출전극(Ex')도 중심선(ex(0))의 Y방향의 일측(도 2의 좌측)에 인출선(3')이 접속되고, 마찬가지로 절연기판(2A)의 표면에 인쇄되어 형성된 인출선(3')에 의하여 X측 멀티플렉서(11)로 인출된다.
다음으로, 절연기판(2B)의 표면에 배선되는 7개의 Y검출전극(Ey, Ey')은, 배선방향이 X검출전극(Ex, Ex')과 직교하여 다른 것 이외에는 거의 동일하게 형성된다.
즉, Y방향의 일측(一側)으로부터 홀수 번째의 Y검출전극(Ey)과 첫째와 네째의 짝수번을 제외한 나머지 짝수 번의 Y검출전극(Ey')은, 도3에 확대되어 나타나 있는 바와 같이 동일하게 각각 Y방향으로 동일한 간격으로 X방향을 따라 배선되는 2개의 분기패턴(分岐 pattern)(ey(n), ey(-n), ey'(n), ey'(-n))을 구비하고 있다.
이를 좀더 상세히 살펴보면, 홀수 번째의 Y검출전극(Ey)은, X방향의 일측(도3의 우측)에서, 중심선(ey(0))을 중심으로 하여 2개의 분기패턴(ey(n), ey(-n))이 분기되어 형성되어 있다.
그리고, 첫째와 네째 짝수번을 제외한 나머지 짝수 번째의 Y검출전극(Ey')은, X방향의 타측(他側)에서, 중심선(ey'(0))을 중심으로 하여 2개의 분기패턴(ey'(n), ey'(-n))이 분기되어 형성되어 있다.
2개의 분기패턴(ey(n)과 ey(-n), ey'(n)와 ey'(-n))은, 중심선(ey(0), ey'(0))에 대하여 선대칭(線對稱)의 집게 모양으로 형성되어 있고, 각 분기패턴(ey(n),ey(-n), ey'(n), ey'(-n))의 검출방향인 Y방향의 폭은 동일하다.
이러한 2개의 분기패턴(ey(n)과 ey(-n), ey'(n)와 ey'(-n))은, 내부에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하고 있다.
즉, 일예로 둘째의 홀수번째 Y 검출전극(Ey2)의 분기패턴 ey(n)과 분기패턴 ey(-n) 사이에는 둘째의 짝수번 X 검출전극(Ey'1)의 분기패턴ey'(-n)과 세째의 짝수번 Y 검출 전극(Ey'3)의 분기패턴 ey'(n)이 포함되어 있다.
이와 반대로 둘째의 짝수번째 Y 검출전극(Ey'2)의 분기패턴 ey'(n)과 분기패턴 ey'(-n) 사이에는 첫째의 홀수번째 Y 검출전극(Ey1)의 분기패턴ey(-n)과 둘째의 홀수번째 Y 검출 전극(Ey2)의 분기패턴 ey(n)이 포함되어 있다.
한편, Y방향의 일측(一側)으로부터 첫째의 짝수번의 Y검출전극(Ey'1)과 네째 짝수 번째의 Y검출전극(Ey'4)은, 도3에 확대되어 나타나 있는 바와 같이 동일하게 각각 X방향을 따라 배선되는 1개의 패턴(分岐 pattern)(ey'(-n), ey'(n))을 구비하고 있다.
위에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 계속되는 검출 전극들은 서로 절연간격을 두고 인접하도록 배선되어 있다.
또한, 홀수번째 Y검출전극(Ey)은, X방향의 일측(도3에 있어서 우측)에서 접속되는 인출선(4)에 의하여 Y측 멀티플렉서(12)로 인출된다.
그리고, 짝수번째 Y검출전극(Ey')은, X방향의 일측(도3에 있어서 좌측)에서 접속되는 인출선(4')에 의하여 Y측 멀티플렉서(12)로 인출된다.
이와 같이 절연기판(2A, 2B) 상에 배선된 X검출전극(Ex, Ex')과 Y검출전극(Ey, Ey')은, 절연기판(2A, 2B)을 적층함으로써 절연기판(2A)에 의하여 절연됨과 아울러 연직방향의 상방으로부터 보아서 격자모양으로 배선된다.
Y검출전극(Ey, Ey)에는, 상방으로부터 입력조작을 하는 입력조작체와의 사이에 절연기판(2A)이 삽입되기 때문에, 입력조작체가 접근하는 것에 의한 Y검출전극(Ey, Ey')의 부유용량(浮遊容量)의 변화량은 X검출전극(Ex, Ex')과 동일한 폭이라면 작다. 따라서 Y검출전극(Ey, Ey')의 인접하는 분기패턴(ey(n))과 분기패턴(ey'(-n)) 사이의 간격(D1)과, 인접하는 분기패턴(ey(-n))과 분기패턴(ey'(n)) 사이의 간격(D2)는 X검출전극(Ex, Ex')측과 동일하게 되어 있지만, 바람직하게 분기패턴(ey(n),ey(-n), ey'(n), ey'(-n))의 Y방향폭은 분기패턴(ex(n), ex(-n), ex'(n), ex'(-n))과 비교하여 큰 폭으로 할 수 있다.
상기의 X검출전극(Ex, Ex'), Y검출전극(Ey, Ey') 및 인출선(3,3', 4, 4')은, 절연기판(2A, 2B) 상에 배선 가능한 임의의 도전재료(導電材料)로 형성할 수 있지만, 여기에서는 글래스 기판(glass 基板)인 절연기판(2) 상에 인쇄배선이 가능한 투명한 도전재료로서 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하여 형성되어 있다.
X검출전극(Ex, Ex')에 접속되는 X측 멀티플렉서(11)와 Y검출전극(Ey, Ey')에 접속되는 Y측 멀티플렉서(12)는, 제어회로(14)로부터의 제어에 의하여 소정의 주사주기(走査週期)로 모든 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')과의 접속을 절환(切換)하여, 정전용량 검출회로(15)에 접속된다. 각 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')에 관한 정전용량(부유용량)을 상대값으로 하여 검출하는 수단은, 전용 펜(專用 pen) 등의 입력조작체로부터 신호펄스를 출력하여 검출전극측으로부터 출력되는 그 신호펄스의 변화로부터 검출하는 등 여러 가지의 검출수단이 알려져 있지만, 본 실시형태에 관한 정전 용량 검출회로(15)에서는, 소정의 전압을 접속된 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')에 인가하고, 그 검출전극의 전위가 기준전압에 도달할 때까지의 경과시간을 계측하여 검출한다. 검출전극의 전위는, 그 검출전극(E)에 관한 부유용량(C(E))에 비례하는 시정수로 상승하고, 계측된 경과시간은 부유용량(C(E))을 나타내기 때문에, 정전 용량 검출회로(15)는 경과시간을 2값화한 2값신호를, 접속된 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')의 정전용량(C(E))을 나타내는 용량신호로 하여 제어회로(14)로 출력한다.
X측 멀티플렉서(11)와 Y측 멀티플렉서(12)에 의하여 모든 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')을 순차적으로 정전 용량 검출회로(15)에 접속하여 동일한 계측처리를 반복함으로써, 모든 검출전극(Ex, Ex', Ey, Ey')에 관한 정전용량(C(E))을 제어회로(14)로 출력한다. 정전용량식 터치패널(1)의 입력조작면(절연기판(2A)의 표면)에 일부가 접지(接地)된 조작자의 손가락(입력조작체)을 접근시키면, 입력조작체에 접근하는 X검출전극(Ex, Ex') 및 Y검출전극(Ey, Ey')의 부유용량(C(E))이 증가된다. 따라서 제어회로(14)는, 1주사 주기 내에 부유용량(C(E))이 증가된 X검출전극(Ex, Ex')과 Y검출전극(Ey, Ey')의 각각 절연기판(2A, 2B) 상의 배선위치로부터 XY방향의 입력조작위치(Px, Py)를 검출하여, 표시화면 상의 커서(cursor)의 이동제어나 전자기기의 동작을 제어하는 상위의 마이크로 컴퓨터로 출력하고, 이에 따라 입력조작위치에 따른 소정의 처리가 실행된다.
이와 같이 구성되는 본원발명에 따른 정전용량식 터치패널의 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 정전용량 검출회로(15)는 정전용량식 터치패널(1)의 입력조작면(절연기판(2A)의 표면)에 일부가 접지(接地)된 조작자의 손가락(입력조작체)을 접근시키면, 입력조작체에 접근하는 X검출전극(Ex, Ex') 및 Y검출전극(Ey, Ey')의 부유용량(C(E))을 계측하여 계측된 부유 용량(C(E)를 용량 신호로 하여 출력한다.
이때, 제어회로(14)는 용량 신호가 미리 정해진 제1 역치를 넘으면 강으로 판단하고, 제 1 역치에는 미치지 못하나 제2 역치를 넘을 경우 약으로 판단한다.
표기상의 편의를 위하여 강한 신호를 대문자 또는 ●로 표기하고, 약한 신호를 소문자 또는 ○로 표기하기 한다.
이와 같은 환경에서 도 4에 도시된 바와 같이 분기패턴과 분기패턴 사이에 접촉 부위의 중심부가 위치하여 분기패턴 두 개를 접촉하였을 때에 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)로부터 2개의 인출선과 관련하여 제1 역치를 넘는 용량 신호를 입력받게 되며, 이때 도 5에 도시된 패턴 이격 공간 판단 테이블에 따라 접촉 위치를 판단한다.
즉, 각 전극의 분기패턴 사이를 도 4에 도시된 바와 같이 x.5로 표기할 때 일예로, 도 5에 도시된 테이블과 같이 Y=1.5의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 A 인출선과 B 인출선에서 강한 신호가 계측되고, 다른예로 Y=2.5의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 B 인출선과 C 인출선에서 강한 신호가 계측된다. 이러한 방식으로 Y=3.5~Y=17.5의 위치에 대한 계측 신호를 도 5에서 처럼 테이블화할 수 있다.
그 결과, 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 2개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있다고 판단하고 그 위치를 도 5의 테이블을 참조하여 판단한다.
한편, 이와 달리 도 6에 도시된 바와 같이 분기패턴에 접촉 부위의 중심부가 위치하여 분기패턴 한 개를 접촉하였을 때에 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)로부터 접촉된 분기패턴과 관련된 하나의 인출선에 대한 제1 역치를 넘는 용량 신호를 입력받게 되고, 인접한 분기패턴과 관련된 인출선에 대한 하나 또는 2개의 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 입력받게 된다.
이때 제어 회로(14)는 도 7에 도시된 패턴 접촉 판단 테이블에 따라 접촉 위치를 판단한다.
즉, 각 전극의 분기패턴을 도 6에 도시된 바와 같이 x로 표기할 때 일예로, 도 7에 도시된 테이블과 같이 Y=1의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 A 인출선에서 강한 신호가 계측되고 인접한 분기패턴과 연결된 B 인출선에서 약한 신호가 계측되며, 다른예로 Y=2의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 B 인출선에서 강한 신호가 계측되고 인접한 분기패턴과 연결된 A인출선과 C 인출선에서 약한 신호가 계측된다. 이러한 방식으로 Y=3~Y=18의 위치에 대한 계측 신호를 도 7에서 처럼 테이블화할 수 있다.
그 결과, 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 1개 발생되고, 제2 역치를 넘고 제1 역치를 넘지 않는 신호가 한개 또는 2개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 분기 패턴에 있다고 판단하고 그 위치를 도 7의 테이블을 참조하여 판단한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 입력조작체가 강하게 접촉하여 3개의 분기패턴에 접촉하는 경우에 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)로부터 3개의 인출선과 관련하여 제1 역치를 넘는 용량 신호를 입력받게 되며, 그외 하나의 인출선과 관련하여 제1 역치를 넘지 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 입력받을 수 있으며, 이때 도 9에 도시된 패턴 중첩 판단 테이블에 따라 접촉 위치를 판단한다.
즉, 각 접촉된 3개의 분기패턴중 중앙에 있는 분기패턴으로 도 8에 도시된 바와 같이 x로 표기할 때 일예로, 도 9에 도시된 테이블과 같이 Y=2의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 A 인출선, B 인출선 그리고 C 인출선에서 강한 신호가 계측되고, 다른예로 Y=3의 위치에 접촉 부위의 중심부가 접촉하는 경우에 A인출선과, B 인출선 및 C 인출선에서 강한 신호가 계측되고, D 인출선에서 약한 신호가 계측된다. 이러한 방식으로 Y=4~Y=17의 위치에 대한 계측 신호를 도 9에서 처럼 테이블화할 수 있다.
그 결과, 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 3개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴에 있고 강하게 접촉되었다고 판단하고 그 위치를 도 9의 테이블을 참조하여 판단한다.
이와 같은 동일한 원리에 따라 확장 가능하며, 4개의 분기패턴이 동시에 접촉되는 경우에 대해서도 유사하게 판단할 수 있다.
즉, 제어 회로(14)는 정전 용량 검출 회로(15)에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 4개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있고 강하게 접촉하여 분기패턴 4개가 접촉되었다고 판단하고 그 위치를 이미 설정된 테이블을 참조하여 판단한다.
그리고, 위에서 설명한 디지털 방식(강, 약, 신호 없음) 대신 아날로그 신호를 분석하는 경우에는 더 정교한 위치 정보를 얻을 수 있다. 이 경우에도 위에서 설명한 바와 같은 동일한 방식으로 구현가능하여 상세한 설명은 생략한다.
한편, 분기패터 수와 인출선의 수는 도 10에서 보는 바와 같이 일정한 규칙성을 가지고 있다. 이를 표로 나타내면 아래 표 1과 같다.
분기패턴수 18 17 16 15 14
인출선수 10 10 9 9 8
또한, 분기패턴수와 인출선의 수는 수식으로 나타내면 아래와 같다.
(수학식 1)
인출선수=분기패턴수/2의 반올림+1
한편 Y방향의 입력조작위치(Py)의 검출은, Y검출전극(Ey, Ey')이 X검출전극(Ex, Ex')과 직교하여 동일하게 절연기판(2B) 상에 형성되기 때문에, 상기한 X방향의 입력조작위치(Px)의 검출과 동일하게 하여 검출된다. 따라서 직교하는 XY방향의 입력조작위치(Px, Py)를 한정된 수의 X검출전극(Ex, Ex')과 Y검출전극(Ey, Ey')에 의하여 검출할 수 있어, 큰 면적의 입력조작면으로서도 고속으로 입력조작위치(Px, Py)를 검출할 수 있다.
또한 복수의 분기패턴(ex(n), ex'(n))은 반드시 중앙의 분기패턴(ex(0))을 중심으로 하여 선대칭으로 형성할 필요는 없다.
한편 상기의 실시예에서는, 절연기판으로서 투명강화유리기판을 사용하고 또한 검출전극으로서 투명 도전재료를 사용함으로써 투명한 터치패널을 구성하는 예를 나타내었지만, 본 발명의 실시범위는, 반드시 투명한 터치패널에 한정되는 것이 아니라 예를 들면 양면에 구리를 부착한 타입의 프린트배선기판을 사용하여, 일면(一面)에 X검출전극을, 타면(他面)에 Y검출전극을 각각 설치함으로써도 적합하게 실시할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전극을 묶어서 사용할 수 있으므로, 인출선 수를 줄일 수 있고, 이에 따라 스캔 속도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 인출선 개수를 줄일 수 있게 되어 네로우 베젤 구현이 용이해진다. 또한, 본 발명에 따르면, 동일한 베젤 영역내에서도 인출선 선폭을 넓게 만들 수 있어, 인출선의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 인출선을 넓게 만들어도 되어 공정 수율 향상을 기할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 네로우 베젤 구현을 위한 정교한 신규 설비의 도입을 늦출 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 화면이 넓어서 전극이 많이 사용 되는 곳에서, 베젤 폭 감소 효과가 두드러진다(예 1cm →　5mm). 또한, 본 발명에 따르면, 전극의 크기가 모두 같으므로 전극 사이의 중간값을 용이하게 도출할 수 있다.
한편, 위에서는 X측 절연기판과 Y측 절연기판의 둘다 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 검출전극을 포함하는 구성을 개시하고 있지만, 이와 달리 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이 어느 하나의 절연기판만 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 검출전극을 포함하도록 할 수 있다.
일예로, 도 11에서는 X측 절연기판은 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 X측 검출전극을 포함하고 있고, Y측 절연기판은 이와 달리 일정 간격으로 표면의 Y 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 복수의 검출전극(Ey)을 포함하고 있다.
이와 반대로 도 12에서는 X측 절연기판이 일정 간격으로 표면의 X 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 복수의 X측 검출전극(Ex)을 포함하고 있고, Y측 절연기판은 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 Y측 검출전극을 포함하고 있다.
이처럼 X측 절연기판과 Y측 절연기판을 서로다르게 구성하면, 인출선의 배선이 자유롭게 된다.
즉, X측 절연기판과 Y측 절연기판이 둘 다 분기패턴을 포함하게 되면 한 축의 배선 일부가 가장자리로 돌아 반대 편까지 보내져야 하는데, X측 절연기판과 Y측 절연기판을 서로다르게 구성하면 이러한 어려움을 해결할 수 있어 내로우 베젤 구현에 유리하다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 정전용량식 터치패널
Ex : 홀수 번째의 X검출전극(제1검출전극)
Ex' : 짝수 번째의 X검출전극(제2검출전극)
Ey : 홀수 번째의 Y검출전극
Ey' : 짝수 번째의 Y검출전극
ex(n) : X검출전극(Ex)의 분기패턴
ex'(n) : X검출전극(Ex')의 분기패턴

Claims (11)

  1. 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 제1 측 검출전극을 표면의 제1 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 제1 절연기판; 및
    상기 복수의 제1 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제1 측 인출선을 포함하는 정전용량식 터치 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연기판에 적층되어 있으며, 2개의 분기패턴이 집게 모양으로 형성되어 있고, 분기패턴의 사이에 이전 번째와 다음 번째의 검출전극의 인접하지만 서로 전기적으로 연결되지 않은 2개의 분기패턴을 포함하며, 교대로 대향하고 있는 복수의 제2 측 검출전극을 표면의 제2 측 방향을 따라 소정의 피치로 배선한 제2 절연기판; 및
    상기 복수의 제2 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제2 측 인출선을 더 포함하는 정전용량식 터치패널.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 측 검출 전극 인출선에 접속하여 분기패턴의 정전 용량을 계측하여 용량 신호로 출력하는 제1 측 정전 용량 검출 회로;
    상기 제2 측 인출선에 접속하여 분기패턴의 정전 용량을 계측하여 용량 신호로 출력하는 제2 측 정전 용량 검출 회로; 및
    상기 제1 측 정전 용량 검출회로와 제2 측 정전 용량 검출회로의 계측된 정전 용량을 기초로 입력 조작체의 위치를 판단하는 제어회로를 더 포함하는 정전용량식 터치패널.
  4. 청구항 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기패턴과 인출선의 수는 다음 수학식1에 의해 결정되는 정전용량식 터치패널.

    (수학식 1)
    인출선수=분기패턴수/2의 반올림+1
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 제1 측 인출선과 상기 제1 측 정전 용량 검출회로 사이에 위치하는 제1 측 멀티플렉서; 및
    상기 복수의 제2 측 인출선과 상기 제2 측 정전 용량 검출회로 사이에 위치하는 제2 측 멀티플렉서를 포함하는 정전용량식 터치패널.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 경우가 2개 발생되면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있다고 판단하는 정전용량식 터치패털.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 하나와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴에 있다고 판단하는 정전용량식 터치패털.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 3개와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 1개 또는 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴에 있고, 3개의 분기패턴에 접촉하는 것으로 판단하는 정전용량식 터치패털.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어회로는 제1 측 또는 제2 측 정전 용량 검출 회로에서 계측되는 용량 신호가 제1 역치를 넘는 용량 신호를 4개와 제1 역치를 넘지는 않지만 제2 역치를 넘는 약한 신호를 1개 또는 2개 입력받으면 접촉 부위의 중심부가 전극의 분기 패턴 사이에 있고, 4개의 분기패턴에 접촉하는 것으로 판단하는 정전용량식 터치패털.
  10. 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분기패턴들의 폭이 동일하며, 중심선을 기준으로 선대칭인 정전용량식 터치패널.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연기판에 적층되어 있으며, 일정 간격으로 표면의 제2 방향을 따라 소정의 피치(pitch)로 배선한 복수의 제2 측 검출전극을 구비한 제2 절연기판; 및
    상기 복수의 제2 측 검출 전극에 각각 연결되어 있는 복수의 제2 측 인출선을 더 포함하는 정전용량식 터치패널.
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