KR20150052554A - 터치 스크린 패널 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들, 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들, 및 커버를 포함하고, 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널 및 표시장치를 제공한다.

Description

터치 스크린 패널 및 표시장치{TOUCH SCREEN PANEL AND DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 터치 스크린 패널 및 표시장치에 관한 것이다.
최근, 액정(Liquid Crystal) 표시장치, 전계방출(Field Emission) 표시장치, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display) 표시장치 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다. 이러한 디스플레이 장치들은 TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine) 등 다양한 전자제품에 사용된다. 일반적으로, 이러한 표시장치들은 키보드, 마우스, 디지타이저(DigiTjzer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 사용자와의 인터페이스를 구성한다.
그러나, 키보드와 마우스 등과 같은 별도의 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 초래하여 사용자의 불만을 야기시키는 문제점이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널이 제안되었다.
터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배(voltage gradient)로 판단하는 저항막 방식(ResisTjve type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상/하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(CapaciTjve type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(electromagneTjc type) 등으로 구별될 수 있으며, 그 외에도 광학 방식, 초음파 방식 등이 알려져 있다.
정전용량 방식은 전극패턴들을 교차시켜 매트릭스를 형성하고, 매트릭스 상의 임의의 위치에서 터치가 이루어지는 경우, 정전용량이 변화되는 매트릭스 상의 X축과 Y축의 좌표를 찾아내어 터치 위치를 검출하므로 접촉력이 작은 경우에도 터치위치를 감지할 수 있는 이점이 있다.
다만, 종래의 정전용량식 터치 스크린 패널의 경우, 커버의 하부에 형성되는 전극들의 형상이나 폭이 일정하게 형성되기 때문에, 제품의 디자인이 중시되어 커버의 두께가 일정하지 않은 경우에는, 정전용량의 변화를 감지하는데 있어 정확도(SensiTjvity)가 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 터치 스크린 패널의 터치 입력 정확도(touch sensiTjvity)가 감소되는 것을 방지함으로써, 신뢰성 있는 터치 스크린 패널 및 표시장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들; 상기 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들; 및 커버를 포함하고, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 표시 패널; 및 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들, 상기 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들 및 커버를 포함하되, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명은 터치 입력 정확도가 증대되어 터치 스크린 패널 및 표시장치의 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 분해 사시도이다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 단면도이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 6은 제 3 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 7은 제 4 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시예들이 적용되는 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(140), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 타이밍 콘트롤러(110), 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel, 150), 터치 스크린 구동회로(160, 170), 터치 콘트롤러(180) 등을 포함한다. 이 때 타이밍 콘트롤러(110)와 터치 콘트롤러(180)는 일체로 형성될 수 있다.
실시예들에 따른 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light EmitTjng Display, OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치일 수 있다.
표시패널(140)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)들, 다수의 화소전극들 등이 형성될 수 있다.
다음으로, 타이밍 컨트롤러(110)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync)와 영상신호(RGB), 클럭신호(CLK) 등의 외부 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 구동부(130)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 출력한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(110)는 호스트 시스템로부터 입력되는 영상신호(RGB)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식으로 변환하고 변환된 영상신호(R'G'B')를 데이터 구동부(120)로 공급할 수 있다. 일 예로, 타이밍 컨트롤러(110)는, 표시패널(140)의 해상도 혹은 화소 구조에 맞게 변환하여 변환된 영상신호(R'G'B')를 데이터 구동부(120)에 공급할 수 있다. 여기서, 영상신호(RGB), 변환된 영상신호(R'G'B')는 영상 디지털 데이터, 영상 데이터, 또는 데이터라고도 한다.
데이터 구동부(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS) 및 변환된 영상신호(R'G'B')에 응답하여, 변환된 영상신호(R'G'B')를 계조 값에 대응하는 전압 값인 데이터 신호(아날로그 화소신호 혹은 데이터 전압)로 변환하여 데이터 라인에 공급한다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인에 스캔신호 (게이트 펄스 또는 스캔펄스, 게이트 온신호)를 순차적으로 공급한다.
한편, 터치 스크린 패널(150)은 절연부재와 커버를 포함한다. 터치 스크린 패널(150)은 표시패널(140)의 상부 편광판 상에 접합되거나, 절연부재와 커버 사이에 형성될 수 있다. 또한 터치 스크린 패널(150)은 표시패널(140) 내에서 화소와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 기판에 형성될 수 있다.
터치 스크린 패널(150)은 절연부재 상에 형성된 제 1 전극들(T1~Tj, j는 자연수) 및 제 1 전극들(T1~Tj)과 교차하는 제 2 전극들(R1~Ri, i는 자연수)을 포함한다.
후술할 도 2 내지 도 7의 경우, i와 j를 각각 특정하여 도시하였으나, 전극들의 개수는 이에 제한되지 않는다.
터치 스크린 패널(150)은 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들(T1~Tj), 제 1 전극들(T1~Tj)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들(R1~Ri) 및 커버를 포함하고, 제 1 전극들(T1~Tj) 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 제 2 전극들(R1~Ri) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 제 1 전극들(T1~Tj) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 제 2 전극들(R1~Ri) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 것을 특징으로 한다.
다시 말해서, 터치 스크린 패널(150)의 제 1 전극들(T1~Tj)의 폭(width)들은 서로 달라질 수 있다. 터치 스크린 패널(150)의 제 2 전극들(R1~Ri)의 폭들도 마찬가지이다. 이렇게 폭들을 달리함으로써, 커버의 두께가 영역별로 상이할 경우 정전용량을 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 터치 입력 정확도(touch sensiTjvity)가 향상될 수 있다.
한편, 터치 스크린 패널(150)은 이러한 제 1 전극들(T1~Tj)과 제 2 전극들(R1~Ri) 사이에 형성된 정전용량(Capacitance)의 변화를 포인터(예를 들어 손가락 등)의 터치 유무에 따라 측정하여 터치 이벤트의 발생 유무 및 터치 지점의 좌표를 검출하는 상호 정전용량(Mutual Capacitance) 방식을 이용하여 터치를 감지한다.
이하에서는 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널(150)을 도시하였으나, 실시예들은 이에 한정되지 않고 자기 정전용량(Self Capacitance) 방식의 터치 스크린 패널에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
다음으로, 터치 스크린 구동부(160, 170)는 제 1 전극 구동부(160)와, 제 2 전극 구동부(170)를 포함한다.
제 1 전극 구동부(160)는 터치 콘트롤러(180)의 제어 하에 터치 구동펄스를 출력할 제 1 전극을 설정한다. 또한 터치 콘트롤러(180)의 제어하에 터치 구동펄스를 발생하고, 연결된 제 1 전극들(T1~Tj)에 터치 구동펄스를 공급한다.
제 2 전극 구동부(170)는 제 2 전극들(R1~Ri)을 통해 전압을 수신하고, 그 센싱전압을 터치 콘트롤러(180)로부터 입력되는 센싱 인에이블신호에 따라 샘플링한다. 또한 샘플링 전압을 디지털 데이터인 터치 로 데이터(touch raw data)로 변환하여 터치 콘트롤러(180)에 전송한다.
다음으로, 터치 콘트롤러(180)는 I2C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 터치 좌표 데이터를 출력하게 된다.
한편 다른 측면에서 본 발명은, 표시 패널(140) 및 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들(T1~Tj), 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들(R1~Ri) 및 커버를 포함하되, 제 1 전극들(T1~Tj) 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 제 2 전극들(R1~Ri) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 제 1 전극들(T1~Tj) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 제 2 전극들(R1~Ri) 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.
표시 패널은 액정(Liquid Crystal) 패널, 전계방출(Field Emission) 패널, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display), 유기발광 다이오드(Organic Light EmitTjng Diod) 패널, 전기영동(Electrophoresis) 패널 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
표시 패널(140)과 터치 스크린 패널(150)은 각각 제조되어 합착되는 공정을 거쳐 표시장치(100)가 완성된다. 합착 공정은 두 패널 사이에 희생층이 형성되어 분리되는 공정을 거치거나, 광 조사를 통해 이루어질 수도 있다.
지금까지 실시예들이 적용된 전체적인 시스템 및 표시장치에 대해서 설명하였고, 이하에서는 실시예들이 적용된 터치 스크린 패널(150)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 분해 사시도이고, 도 3은 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 단면도이며, 도 4는 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 터치 스크린 패널(250)은, 절연부재(252), 절연부재(252)의 일면에 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 6개의(j=6) 제 1 전극들(T1~T6), 절연부재(252)의 타면에 형성되고, 제 1 전극들(T1~T6)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 5개의(i=5) 제 2 전극들(R1~R5) 및 커버(254)를 포함한다.
제 1 전극들(T1~T6)의 길이를 L'로 제 2 전극들(R1~R5)의 길이를 L로, 제 1 전극들(T1~T6)의 길이 방향을 제 1 방향, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 또한 제 1 전극들(T1~T6)의 폭들을 w1'~w6'로, 제 2 전극들(R1~R5)의 폭들을 w1~w5로 정의한다. 커버(254)의 경우에는, 커버(254)의 제 1 방향으로의 단면에서의 두께를 d1~d5로 하고, d1부터 d5는 제 2 전극들(R1~R5)의 영역 상에 위치하는 커버(254)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다. 반면, 제 2 방향으로의 커버(254)의 단면의 두께는 d1'로 정의한다.
제 1 전극들(T1~T6)은 절연부재(252)의 일면(하면)에 위치하고, 폭들(w1'~w6')은 모두 동일하게 형성된다(w1'=w2'=w3'=w4'=w5'=w6'). 제 1 전극들(T1~T6)은 구동전극일 수 있고, 터치 콘트롤러(180)의 제어 하에 제 1 전극 구동부(160)에서 터치 구동펄스를 공급받을 수 있다.
절연부재(252)는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질로 형성되고, 제 1 전극들(T1~T6)과 제 2 전극들(R1~R5) 사이에 위치한다. 절연부재(252)는 제 1 전극들(T1~T6)과 제 2 전극들(R1~R5) 사이를 절연시키는 유전체의 역할을 한다.
한편, 제 2 전극들(R1~R5)은 절연부재(252)의 타면(상면)에 위치하고, 제 1 전극들(T1~T6)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되며, 폭들(width, w1~w5)은 상이하게 형성된다. 구체적으로 w1 < w2 < w3 > w4 > w5 의 관계가 성립한다. 즉 제 2 전극들(R1~R5) 중 가운데 전극인 R3의 폭(w3)이 가장 크게 형성되고, 양측의 전극들인 R1, R5의 폭들(w1, w5)이 가장 작도록 형성되는데, 이는 후술할 커버(254)의 두께들(d1~d5)에 대응되도록 형성된 것이다.
제 2 전극들(R1~R5)은 센싱 전극들일 수 있고, 제 2 전극 구동부(170)는 제 2 전극들(R1~R5)을 통해 전압을 수신하고, 그 센싱전압을 터치 콘트롤러(180)로부터 입력되는 센싱 인에이블신호에 따라 샘플링한다.
여기서, 제 1 전극들(T1~T6) 및 제 2 전극들(R1~R5)의 전극 재질은, 일 예로, ITO(Indium Tjn Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 산화물 금속 산화물(OMO: Oxide/Metal/Oxide), ITO/금속(예: Ag)/ITO, IZO/금속(예: Ag)/IZO, 은 나노 와이어(Ag Nano-Wire), 금속 메쉬(Metal Mesh), 그래핀(grapheme) 또는 탄소나노튜브(CNT) 등의 광투과율이 높은 투명 전도성 물질, 전도성 폴리머 등 중 어느 하나일 수 있다.
또한 제 1 전극들(T1~T6) 및 제 2 전극들(R1~R5)은 스퍼터링 공정을 거쳐, 노광, 현상, 식각 등의 과정을 거치는 포토리소그래피 방식으로 패터닝될 수 있다.
터치 스크린 패널(250)은 커버(254)를 포함하는데, 커버(254)는 OCA(OpTjcal Cleared Adhesive)와 같은 광학접착제에 의해 부착될 수 있고, 유리, 강화 유리, 고분자 물질, 투명 금속 등 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
커버(254)는, 두께가 일정하지 않을 수 있다. 우선 제 1 전극들(T1~T6)의 길이방향인 제 1 방향으로의 커버(254) 단면의 경우, 중앙 부분이 볼록한 형상을 하고 있다. 다시 말해서, 두께들(d1~d5)은 d1 < d2 < d3 > d4 > d5 의 관계에 있고, 일정한 곡률을 갖도록 형성된다. 반면 제 2 전극들(R1~R5)의 길이방향인 제 2 방향으로의 커버(254)의 단면의 경우, 두께(d1')는 일정하게 형성된다. 결국 상부에서 커버(254)를 바라보면, 커버(254)는 도 2에 도시한 바와 같이 반원통형의 형상을 갖는다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 터치 스크린 패널(550)은, 절연부재(552), 절연부재(552)의 일면에 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 5개의(j=5) 제 1 전극들(T1~T5), 절연부재(552)의 타면에 형성되고, 제 1 전극들(T1~T5)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 5개의(i=5) 제 2 전극들(R1~R5) 및 커버(554)를 포함한다.
제 1 전극들(T1~T5)의 길이를 L'로, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이를 L로, 제 1 전극들(T1~T5)의 길이 방향을 제 1 방향, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 또한 제 1 전극들(T1~T5)의 폭들을 w1'~w5'로, 제 2 전극들(R1~R5)의 폭들을 w1~w5로 정의한다. 커버(554)의 경우에는, 커버(554)의 제 1 방향으로의 단면 두께를 d1~d5로 하고, d1부터 d5는 제 2 전극들(R1~R5)의 영역 상에 위치하는 커버(554)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다. 반면, 커버(554)의 제 2 방향으로의 단면 두께를 d1'~d5'로 하고, d1'부터 d5'는 제 1 전극들(T1~T5)의 영역 상에 위치하는 커버(554)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다.
제 1 전극들(T1~T5)은 절연부재(552)의 일면(하면)에 나란하게 배열되고, 폭들(w1'~w5')은 모두 상이하게 형성된다(w1'<w2'<w3'>w4'>w5').
제 1 전극들(T1~T5)은 구동전극일 수 있고, 터치 콘트롤러(180)의 제어 하에 제 1 전극 구동부(160)에서 터치 구동펄스를 공급받을 수 있다.
한편, 제 2 전극들(R1~R5)은 절연부재(552)의 타면(상면)에 위치하고, 제 1 전극들(T1~T5)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되며, 폭들(w1~w5)은 모두 상이하게 형성된다. 구체적으로 w1 < w2 < w3 > w4 > w5 의 관계가 성립한다.
제 2 전극들(R1~R5)은 센싱 전극들일 수 있고, 제 2 전극 구동부(170)는 제 2 전극들(R1~R5)을 통해 전압을 수신하고, 그 센싱전압을 터치 콘트롤러(180)로부터 입력되는 센싱 인에이블신호에 따라 샘플링한다.
제 1 전극들(T1~T5) 중 가운데 전극인 T3과 제 2 전극들(R1~R5) 중 가운데 전극인 R3의 폭(w3)이 가장 크게 형성되고, w1, w5, w1', w5'가 가장 작도록 형성되는데, 이는 후술할 커버(554)의 두께들(d1~d5, d1'~d5')에 대응되도록 형성된 것이다.
제 1 전극들(T1~T5) 및 제 2 전극들(R1~R5)의 재질과 형성방법은 도 2내지 도 4에서 설명한 바와 같다.
한편, 제 2 실시예에 따른 커버(554)는, 두께가 일정하지 않을 수 있다. 우선 제 1 전극들(T1~T5)의 길이방향인 제 1 방향으로의 커버(554) 단면의 경우, 중앙 부분이 볼록한 형상을 하고 있다. 다시 말해서, 두께들(d1~d5)은 d1 < d2 < d3 > d4 > d5 의 관계에 있고, 일정한 곡률을 갖도록 형성된다.
또한 제 1 실시예와 달리, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이방향인 제 2 방향으로의 커버(554)의 단면의 경우에도, 중앙 부분이 볼록한 형상으로서, d1'<d2'<d3'>d4'> d5' 의 관계에 있고, 일정한 곡률을 갖는다. 도시하지는 않았지만, 결국 상부에서 커버(554)를 바라보면, 커버(554)는 반구형의 형상을 갖는다.
도 6은 제 3 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 터치 스크린 패널(650)은, 절연부재(652), 절연부재(652)의 일면에 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 6개의(j=6) 제 1 전극들(T1~T6), 절연부재(652)의 타면에 형성되고, 제 1 전극들(T1~T6)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 10개의(i=10) 제 2 전극들(R1~R10) 및 커버(654)를 포함한다.
제 1 전극들(T1~T6)의 길이를 L'로, 제 2 전극들(R1~R10)의 길이를 L로, 제 1 전극들(T1~T6)의 길이 방향을 제 1 방향, 제 2 전극들(R1~R10)의 길이 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 또한 제 1 전극들(T1~T6)의 폭들을 w1'~w6'로, 제 2 전극들(R1~R10)의 폭들을 w1~w10으로 정의한다. 커버(654)의 경우에는, 커버(654)의 제 1 방향으로의 단면 두께를 d1~d10로 하고, d1부터 d10은 제 2 전극들(R1~R10)의 영역 상에 위치하는 커버(654)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다. 반면, 커버(654)의 제 2 방향으로의 단면 두께를 d1'로 하고, d1'는 제 1 전극들(T1~T6)의 영역 상에 위치하는 커버(654)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다.
제 1 전극들(T1~T6)은 절연부재(652)의 일면(하면)에 나란하게 배열되고, 폭들(w1'~w6')은 모두 동일하게 형성된다(w1'=w2'=w3'=w4'=w5'=w6').
한편, 제 2 전극들(R1~R10)은 절연부재(652)의 타면(상면)에 위치하고, 제 1 전극들(T1~T6)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되며, 폭들(w1~w10)은 모두 상이하게 형성된다.
전술한 실시예들과 달리, 제 3 실시예에 따른 제 2 전극들(R1~R10)은 복수의 전극그룹들(G1~G5)로 구분되고, 전극그룹들(G1~G5) 중 적어도 하나의 전극그룹 내의 전극들의 폭들은 동일하고, 나머지 전극그룹들 내의 전극들의 폭들과 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로 (w1 = w2) < (w3 = w4) < (w5 = w6) > (w7 = w8) > (w9 = w10) 의 관계가 성립한다.
즉, 제 2 전극들(R1~R10)이 5개의 전극그룹으로 구분된다. 즉, R1과 R2가 제 1 전극그룹(G1), R3과 R4가 제 2 전극그룹(G2), R5와 R6이 제 3 전극그룹(G3), R7과 R8이 제 4 전극그룹(G4), R9와 R10이 제 5 전극그룹(G5)을 각각 구성한다.
제 1 전극그룹(G1) 내의 전극들(R1, R2)의 폭들(w1 , w2)은 동일하고, 나머지 전극그룹들(G2~G5) 내의 전극들(R3~R10)의 폭들(w3~w10)과는 상이하다. 마찬가지로 다른 전극그룹들(G2~G5)의 경우에도, 동일 전극그룹 내에서는 폭들이 동일하고, 다른 전극그룹들의 전극들의 폭들과는 상이할 수 있다.
커버(654)는, 두께가 일정하지 않을 수 있다. 우선 제 1 전극들(T1~T6)의 길이방향인 제 1 방향으로의 커버(654) 단면의 경우, 중앙 부분이 볼록한 형상을 하고 있다. 다시 말해서, 두께들(d1~d10)은 d1 < d2 < d3 < d4 < d5 = d6 > d7 > d8 > d9 > d10의 관계에 있고, 일정한 곡률을 갖도록 형성된다.
반면 제 2 전극들(R1~R5)의 길이방향인 제 2 방향으로의 커버(654)의 단면의 경우, 두께(d1')는 일정하게 형성된다. 결국 상부에서 커버(654)를 바라보면, 커버(654)는 반원통형의 형상을 갖는다.
도 7은 제 4 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 터치 스크린 패널(750)은, 절연부재(752), 절연부재(752)의 일면에 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 4개의(j=4) 제 1 전극들(T1~T4), 절연부재(752)의 일면에, 즉 제 1 전극들(T1~T4)과 같은 면에 형성되고, 제 1 전극들(T1~T4)과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 5개의(i=5) 제 2 전극들(R1~R5) 및 커버(754)를 포함한다.
제 1 전극들(T1~T4)의 길이를 L'로, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이를 L로, 제 1 전극들(T1~T4)의 길이 방향을 제 1 방향, 제 2 전극들(R1~R5)의 길이 방향을 제 2 방향으로 정의한다. 또한 제 1 전극들(T1~T4)의 폭들을 w1'~w4'로, 제 2 전극들(R1~R5)의 폭들을 w1~w5으로 정의한다. 커버(754)의 경우에는, 커버(754)의 제 1 방향으로의 단면 두께를 d1~d5로 하고, d1부터 d5은 제 2 전극들(R1~R5)의 영역 상에 위치하는 커버(754)의 영역에서의 평균적인 두께로 정의한다. 반면, 커버(754)의 제 2 방향으로의 단면 d1'으로 정의한다.
터치 스크린 패널(750) 내의 제 1 전극들(T1~T4) 및 제 2 전극들(R1~R5)은 마름모꼴의 패턴형상을 포함하고 있다.
도시하지는 않았지만, 터치 스크린 패널(750)은 절연부재(752)의 비어 있는 면에, 시인성 향상을 위한 더미 패턴(dummy pattern)을 포함할 수 있는데, 이러한 더미 패턴의 형상은 제 1 전극들(T1~T4) 및 제 2 전극들(R1~R5)이 포함하는 형상에 따라 다양하게 변화가 가능하다.
한편 터치 스크린 패널(750)은 정전용량 방식(self capaciTjve type)일 수 있다.
제 4 실시예에 따른 절연부재(752)는 일면에 제 1 전극들(T1~T4) 및 제 2 전극들(R1~R5)이 형성된 경우이다. 상호 정전용량 방식의 터치 스크린 패널(750)의 경우, 제 1 전극들(T1~T4) 및 제 2 전극들(R1~R5) 중 어느 하나가 구동전극 또는 센싱전극일 수 있기 때문에, 제 1 전극들(T1~T4)과 제 2 전극들(R1~R5)이 교차하는 곳에 절연층이 별도로 형성될 수 있다.
다만 자기 정전용량 방식(self capaciTjve type)의 터치 스크린 패널(750)의 경우에는, 전극 각각의 정전용량 변화가 감지되기 때문에, 별도의 절연층이 불필요하다.
커버(754)는, 두께가 일정하지 않을 수 있다. 우선 제 1 전극들(T1~T4)의 길이방향인 제 1 방향으로의 커버(754) 단면의 경우, 중앙 부분이 볼록한 형상을 하고 있다. 다시 말해서, 두께들(d1~d5)은 d1 < d2 < d3 > d4 > d5 의 관계에 있고, 일정한 곡률을 갖도록 형성된다. 반면 제 2 전극들(R1~R5)의 길이방향인 제 2 방향으로의 커버(754)의 단면의 경우, 두께(d1')는 일정하게 형성된다. 결국 상부에서 커버(754)를 바라보면, 커버(754)는 반원통형의 형상을 갖는다.
이상으로 실시예들에 따른 터치 스크린 패널(150)의 구조에 대해 설명하였고, 이하에서는 실시예들의 효과에 대해 설명한다.
현재 TV, 컴퓨터, 시계 등의 디스플레이 제품에 다양한 디자인이 요구되고 있는 만큼, 본 발명의 실시예들은 제품 커버(254)에 대한 다양한 디자인에 대응하여 커버(254) 내부의 전극들 간의 정전용량(capacitance)을 일정하게 유지시켜 터치 입력 정확도를 향상시키기 위한 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 커버(254)는, 제 1 방향 또는 제 2 방향 중 하나에서, 제 1 영역의 두께가 제 2 영역의 두께와 상이하게 형성될 수 있다. 제 1 영역은 제 2 전극들(Ri) 중 어느 하나의 전극의 영역에 대응되는 커버(254)의 영역으로, 제 2 영역은 제 1 영역을 제외한 커버(254)의 나머지 영역으로 정의한다.
이에 따라 커버(254)의 상면 형상은 다양하게 형성될 수 있고, 불규칙적으로 형성될 수도 있다. 다만 도면들에서는, 이해의 편의를 위하여, 일정한 곡률의 상면을 갖는 커버(254, 554, 554, 754)를 도시하였다.
수학식 1은 정전용량(Ci)의 값을 구하는 수학식이다.
[수학식 1]
Ci = ε*(Ai/di) = ε*(wi*L/di)
(Ci: 정전용량, ε: 절연부재의 유전율, Ai: 제 2 전극의 면적, di: 커버의 두께, wi: 제 2 전극의 폭, i: 1 이상의 자연수)
수학식 1에 따르면, 커버(254)와 제 2 전극(Ri) 사이의 정전용량(Ci)은, 절연부재의 유전율(ε)과 전극의 면적(Ai)에 비례하고, 커버(254)의 상면과 전극 사이의 거리인 두께(di)와 반비례하는 관계에 있다. 전극의 면적(Ai)은 제 2 전극(Ri)의 폭(wi)과 길이(L)을 곱한 값에 해당하므로, 결국 정전용량(Ci)은 제 2 전극(Ri)의 폭(wi)과 비례하고, 두께(di)와 반비례한다.
다시 말해서 커버(254)의 두께가 두꺼울수록, 정전용량(Ci)의 값은 작아지게 된다. 따라서, 커버(254)의 두께(di)가 두꺼운 영역에 위치하는 제 2 전극(Ri)의 폭(wi)이 넓게 형성된다면, 두께(di)가 얇은 영역에 위치하는 제 2 전극(Ri)에서와 균일한 정전용량(Ci)을 확보할 수 있다. 제 1 전극(Tj)의 폭(wi')을 달리 형성시켜도 같은 효과를 가질 수 있다.
만약 제 2 전극들(Ri)의 폭들(wi)이, 일반적인 터치 스크린 패널에서처럼 모두 동일한 값을 갖는다면, 각각의 제 2 전극(Ri)과 커버(320)의 상면 사이의 정전용량(Ci) 값은, 두께가 달라짐에 따라 상이해진다. 따라서 터치 스크린 패널(150)에 입력장치가 접촉했을 경우, 입력 위치마다 정전용량의 값이 달라지게 되어 터치 입력 정확도(sensiTjvity)가 저하된다.
반면 실시예들에 따른 터치 스크린 패널(150)의 경우, 커버(254, 554, 654, 754)의 두께(di)가 일정하지 않다. 따라서 제 1 전극(Tj) 또는 제 2 전극(Ri)의 면적을 변화시켜서 균일한 정전용량(Ci)의 확보가 가능하다.
제 3 실시예의 경우(도 6 참조)에는, 전극 그룹들(G1~G5)을 형성하여, 면적을 다변화함과 동시에, 제조 공정상의 간편함도 제공할 수 있다.
한편, 도 7의 경우에도, 전극들이 모두 같은 면에 형성되어 있는 점이 다르지만, 패터닝된 마름모꼴 형상들 간의 정전용량 변화가 측정되기 때문에, 제 1 전극들(T1~T4) 및 제 2 전극들(R1~R5)의 전극 넓이를 조절하여 패터닝함으로써, 균일한 정전용량(Ci)의 확보가 가능해질 수 있다. 패터닝된 형상은 마름모꼴에 제한되지 않으며, 다각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상이 적용될 수 있다.
정리하면, 전술한 바에 따라 정전용량들(Ci)의 값이 절연부재(252) 전면에 걸쳐 일정해지면, 제 1 전극들(Tj)과 제 2 전극들(Ri)이 교차하는 지점의 정전용량 변화량을 측정하여, 터치 입력 좌표값이 정확하게 산출될 수 있다.
이상 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
250: 터치 스크린 패널 252: 절연부재
254: 커버

Claims (10)

  1. 제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들;
    상기 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들; 및
    커버를 포함하고,
    상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버는, 상기 제 1 방향으로의 제 1 영역의 두께(thickness)가 제 2 영역의 두께와 상이하거나, 상기 제 2 방향으로의 제 1 영역의 두께가 제 2 영역의 두께와 상이하거나, 상기 제 1 방향으로의 상기 제 1 영역의 두께가 상기 제 2 영역의 두께와 상이하고 상기 제 2 방향의 상기 제 1 영역의 두께가 상기 제 2 영역의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 전극들의 폭들은 상기 제 1 방향으로의 상기 커버의 두께에 대응되고, 상기 제 2 전극들의 폭들은 상기 제 2 방향으로의 상기 커버의 두께에 대응되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    절연부재를 더 포함하고,
    상기 절연부재의 일면에 상기 제 1 전극들이 형성되고, 상기 절연부재의 타면에 상기 제 2 전극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    절연부재를 더 포함하고,
    상기 절연부재의 일면에 제 1 전극들 및 상기 제 2 전극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고, 상기 제 1 방향으로의 상기 커버의 두께에 대응되며,
    상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고, 상기 제 2 방향으로의 상기 커버의 두께에 대응되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극들은 복수의 전극그룹들로 구분되고, 상기 전극그룹들 중 적어도 하나의 전극그룹 내의 전극들의 폭들은 동일하고, 나머지 전극그룹들 내의 전극들의 폭들과 상이하며,
    상기 제 2 전극들은 복수의 전극그룹들로 구분되고, 상기 전극그룹들 중 적어도 하나의 전극그룹 내의 전극들의 폭들은 동일하고, 나머지 전극그룹들 내의 전극들의 폭들과 상이한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 각각은 선형, 다각형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 패턴 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 패널.
  9. 표시 패널; 및
    제 1 방향으로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 전극들, 상기 제 1 전극들과 교차되도록 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 전극들 및 커버를 포함하되,
    상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭(width)은 다른 전극들의 폭들(widths)과 상이하거나, 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하거나, 상기 제 1 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이하고 상기 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극의 폭은 다른 전극들의 폭들과 상이한 터치 스크린 패널을 포함하는 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 액정(Liquid Crystal) 패널, 전계방출(Field Emission) 패널, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display) 패널, 유기발광 다이오드(Organic Light EmitTjng Diod) 패널, 전기영동(Electrophoresis) 패널 중 하나인 것을 특징으로 하는 표시장치.
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