KR20150087714A - 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치 - Google Patents

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Abstract

기판; 상기 기판의 상면에 배치되고, 제1방향으로 연장되는 복수의 제1전극; 및 상기 기판의 하면에 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 복수의 제2전극;을 포함하고, 상기 복수의 제1,2전극 중의 어느 하나는 스위핑 방식에 의해 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서인 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치를 제공하여, 터치패널 상에서 사용자의 지문인식이 가능하도록 할 수 있다.

Description

터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치{TOUCH PANEL AND TOUCHSCREEN APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지문인식이 가능한 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치에 관한 것이다.
터치 스크린, 터치 패드 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 전자기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치 스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용향 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 폭 넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치 스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
한편, 최근 휴대용 기기의 보안에 대한 요구사항 또한 높아지고 있는 추세이며, 이에 따른 여러가지 잠금 해제 방식이 제안되고 있다.
그 중, 지문인식에 따른 잠금해제 방식이 보안성 및 사용자 편의성 측면에서 장점이 있으나, 지문인식을 위한 별도의 모듈을 장착해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 사용자의 지문을 인식할 수 있는 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 의한 터치패널은, 기판, 상기 기판의 상면에 배치되고, 제1방향으로 연장되는 복수의 제1전극, 및 상기 기판의 하면에 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 복수의 제2전극을 포함하고, 상기 복수의 제1,2전극 중의 어느 하나는 스위핑 방식에 의해 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서일 수 있다.
본 발명에 의한 터치패널에서, 상기 지문인식센서는, 상기 복수의 제1전극 중의 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의한 터치패널에서, 상기 지문인식센서는, 사용자의 손가락이 상기 제2방향으로 이동함에 따라 스위핑 방식에 의해 지문을 인식할 수 있다.
본 발명에 의한 터치패널은, 상기 복수의 제1전극의 상측에 배치되어 접촉을 인가받는 커버렌즈;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 터치스크린 장치는, 상기 터치패널, 상기 지문인식센서가 복수의 제1전극 중의 어느 하나로서 동작하도록 하는 터치패널모드, 또는 상기 지문인식센서가 지문을 인식하는 동작을 하도록 하며, 상기 지문인식센서를 제외한 상기 복수의 제1전극은 동작하지 않도록 하는 지문인식모드를 선택하는 모드전환부, 상기 모드전환부가 터치패널모드를 선택하면, 상기 복수의 제1,2전극으로부터 인식되는 터치정보를 처리하는 터치정보처리부, 및 상기 모드전환부가 지문인식모드를 선택하면, 상기 지문인식센서를 통해 인식되는 지문정보를 처리하는 지문정보처리부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 터치패널 및 이를 포함하는 터치스크린 장치에 의하면, 터치패널 상에서 사용자의 지문인식이 가능하므로, 지문인식을 위한 별도의 모듈을 장착할 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 전자기기의 외관을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널의 정면도.
도 3은 도 2에 도시한 터치 패널의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 개념도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 전자기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 형성되는 터치스크린 장치를 구비할 수 있다. 또한, 상기 터치스크린 장치 내에 터치 패널이 포함될 수 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치스크린 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치스크린 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서, 터치 스크린 장치는 투명한 기판에 전기 전도성을 갖는 물질로 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 전도성 물질로 형성된 전극과 연결되는 배선 전극이 배치되며, 배선 전극은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐된다.
터치스크린 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산회로 등이 터치스크린 장치에 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 정면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널(200)은 기판(210), 기판(210)상에 마련되는 복수의 전극(220,230) 및 복수의 전극(220, 230) 각각과 연결되는 복수의 패드(240, 250)을 포함한다. 이때에 상기 복수의 전극 중 어느 하나는 지문인식 센서(230a)로 대체될 수 있다. 여기에서 상기 지문인식 센서(230a)는 스위핑 타입의 지문인식 센서일 수 있다. 한편, 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 지문인식 센서(220a)를 포함한 복수의 전극(220, 230) 각각과 연결되는 복수의 패드(240, 250)는 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
상기 기판(210)은, 복수의 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있다. 따라서, 상기 기판(210)은 PET(Polyethylene terephtalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(polymethlymetharcylate), COP(Cyclo-Olefin Polymer) 등의 필름, 소다 글라스(Soda Glass) 또는 강화 글라스(tempered glass)와 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 복수의 전극(220, 230)은 X축 방향으로 연장되는 제1전극(220)과, Y축 방향으로 연장되는 제2전극(230)을 포함한다. 제1전극(220)과 제2전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1전극(220)과 제2전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
이때에 상기 제1전극(220)은 상기 제2전극(230)보다 사용자의 손가락 등이 접촉되는 면에 가깝도록 배치될 수 있으며, 상기 지문인식 센서(220a)는 상기 제1전극(220) 중의 어느 하나일 수 있다. 이는, 사용자의 손가락 등이 접촉하는 면과 보다 가까이 지문인식 센서(220a)를 배치하여, 지문인식의 정확도를 향상시키기 위함이다.
또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(220, 240) 각각과 연결되는 복수의 패드(240, 240)가 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량의 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동신호를 인가받을 수 있으며, 제2전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1전극(220)과 제2전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance)의 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1전극(220) 각각에 순차적으로 구동신호를 인가하고, 제2전극(230)에서 동시에 정전용량의 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
여기에서, 상기 지문인식센서(220a)는 상기 복수의 전극(220, 230) 중의 어느 하나로서, 온전히 상기 복수의 전극(220, 230)과 동일한 역할을 수행한다.
한편, 상기 지문인식센서(220a)는 터치를 감지하기 위한 전극으로서의 역할 뿐 아니라, 스위핑(sweeping) 방식에 의해 사용자의 지문을 인식하는 역할을 수행할 수 있다.
다시 말해서, 후술하는 지문인식모드로 전환된 경우에는 상기 지문인식센서(220a)는 사용자가 손가락을 Y축 방향으로 스윕(sweep)하면, 사용자의 지문의 굴곡을 감지할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 터치 패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널(200)은 접촉을 인가받는 커버렌즈(260, cover lens)를 더 포함할 수 있다. 커버렌즈(260)는 감지 신호 검출에 이용되는 제1전극(220) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉물체(270)로부터 터치입력을 인가받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치(300)는 터치패널(200), 모드전환부(310), 터치정보처리부(320), 지문정보처리부(330)를 포함할 수 있다. 이때에 상기 모드전환부(310), 터치정보처리부(320), 지문정보처리부(330)는 하나의 집적회로(IC)로 구현될 수 있다.
상기 모드전환부(310)는 상기 터치스크린 장치(300)가 터치패널모드 혹은 지문인식모드로 선택되도록 한다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 모드전환부(310)는 터치패널모드에서는 상기 지문인식센서(220a)가 터치입력을 감지하는 상기 복수의 전극(220, 230)중의 하나로서 동작하도록 할 수 있다. 또한, 상기 모드전환부(310)는 지문인식모드에서, 상기 지문인식센서(220a)가 스위핑(sweeping) 방식으로 입력되는 사용자의 지문 정보를 감지하도록 할 수 있다. 한편, 상기 모드전환부(310)는 지문인식모드에서, 상기 지문인식센서(220a)를 제외한 상기 복수의 전극(220, 230)이 동작하지 않도록 할 수 있다.
상기 터치정보처리부(320)는 상기 모드전환부(310)에 의해 터치패널모드가 선택된 경우에, 상기 복수의 제1전극(220)에 구동신호를 인가하고, 상기 복수의 제2전극(230)으로부터 노드 커패시터의 정전용량을 검출하여 터치입력정보를 디지털 신호화하여 처리할 수 있다.
한편, 상기 지문정보처리부(330)는 상기 모드전환부(310)에 의해 지문인식모드로 선택된 경우에, 상기 지문인식센서(220a)를 통해 획득된 사용자의 지문정보를 처리할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치(300)에 따르면, 터치패널(200)의 복수의 전극(220, 230) 중 어느 하나를 지문인식센서(220)로 대체함으로써, 터치감지와 지문인식을 함께 수행할 수 있다.
본 발명에 대해서, 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계의 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100: 전자기기
200: 터치패널
210: 기판
220: 제1전극
220a: 지문인식센서
230: 제2전극
260: 커버렌즈
300: 터치스크린 장치
310: 모드전환부
320: 터치정보처리부
330: 지문정보처리부

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판의 상면에 배치되고, 제1방향으로 연장되는 복수의 제1전극; 및
    상기 기판의 하면에 배치되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 복수의 제2전극;을 포함하고,
    상기 복수의 제1,2전극 중의 어느 하나는 스위핑 방식에 의해 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서인 터치패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지문인식센서는, 상기 복수의 제1전극 중의 어느 하나인 터치패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지문인식센서는, 사용자의 손가락이 상기 제2방향으로 이동함에 따라 스위핑 방식에 의해 지문을 인식하는 터치패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극의 상측에 배치되어 접촉을 인가받는 커버렌즈;를 더 포함하는 터치패널.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터치패널;
    상기 지문인식센서가 복수의 제1전극 중의 어느 하나로서 동작하도록 하는 터치패널모드, 또는 상기 지문인식센서가 지문을 인식하는 동작을 하도록 하며, 상기 지문인식센서를 제외한 상기 복수의 제1전극은 동작하지 않도록 하는 지문인식모드를 선택하는 모드전환부;
    상기 모드전환부가 터치패널모드를 선택하면, 상기 복수의 제1,2전극으로부터 인식되는 터치정보를 처리하는 터치정보처리부; 및
    상기 모드전환부가 지문인식모드를 선택하면, 상기 지문인식센서를 통해 인식되는 지문정보를 처리하는 지문정보처리부;를 포함하는 터치스크린 장치.

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