KR20150146283A - 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치 - Google Patents

정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치 Download PDF

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Abstract

멀티 터치를 달성하면서 터치영역에서 저감된 배선 복잡도를 갖는 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치가 개시된다. 정전용량식 터치감지패널은 복수의 메인 센서들 및 복수의 서브-센서들을 포함한다. 메인 센서들은 터치영역에 배치된다. 서브-센서들은 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서를 기준으로 일대다 방식으로 배치된다. 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된다.

Description

정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치{CAPACITIVE TOUCH SENSING PANEL AND CAPACITIVE TOUCH SENSING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치영역에서 저감된 배선 복잡도를 갖는 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 터치스크린은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자간의 인터페이스를 구성하는 입력 장치 중 하나로 사용자가 손이나 펜 등의 입력도구를 이용하여 화면을 직접 접촉함으로써, 상기 정보통신기 만으로 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있게 해주는데, 이러한 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Overlay), 표면초음파 방식(Surface Acoustic Wave), 적외선 방식(Infrared), 정전용량 방식(Capacitive Overlay), 표면탄성파 방식 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.
저항막 방식의 터치스크린은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데 이때 저항값이 변하게 되고 전압도 변하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다.
표면초음파 방식의 터치스크린은 음파를 발사하는 트랜스미터(transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(receiver)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.
적외선방식의 터치스크린은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광 소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 것을 감지하여 터치 지점을 인식하게 된다.
현재, 휴대형 전자장치에는 값이 싸고, 손가락, 펜 등의 다양한 입력 도구를 사용할 수 있는 저항막 방식이 주로 사용되고 있다. 하지만, 최근 멀티 터치를 이용한 사용자 인터페이스에 대한 연구가 활발해지면서 멀티 터치 인식이 가능한 정전용량 방식의 터치스크린이 주목을 받고 있다.
정전용량 측정회로와 터치센서를 연결하는 연결배선으로 일반적으로 실버 입자가 포함된 도전성 잉크를 사용하여 인쇄를 하거나 금속 재질의 배선을 증착하여 터치스크린 장치를 제작한다. 터치 해상도가 증가하면 상기한 연결배선의 수는 증가할 수 있다. 특히, 많은 수의 연결배선들이 터치영역에 배치되는 경우, 배선 복잡도가 증가하여 터치 감도를 감소시키는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1169250호 (2012년 7월 23일 공개, 명칭: 단일 적층 구조를 갖는 개량된 접촉 위치 감지 패널) 한국등록특허 제10-0885730호 (등록일자: 2009년 2월 19일 등록, 명칭: 단순한 적층 구조를 갖는 접촉위치 감지 패널) 미국공개특허 2010/0059294A1 (공개일자: 2010년 3월 11일 공개, 명칭: 터치센서패널용 밴드폭 향상(BANDWIDTH ENHANCEMENT FOR A TOUCH SENSOR PANEL)) 한국공개특허 제10-2013-0035833호 (2013년 4월 9일 공개, 명칭: 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 장치 제조 방법)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 싱글 레이어 구조에서 멀티 터치를 달성하면서 터치영역에서 저감된 배선 복잡도를 갖는 정전용량식 터치감지패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 정전용량식 터치감지패널을 갖는 정전용량식 터치감지장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지패널은 복수의 메인 센서들 및 복수의 서브-센서들을 포함한다. 상기 메인 센서들은 터치영역에 배치된다. 상기 서브-센서들은 상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서를 기준으로 일대다 방식으로 배치된다. 상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된다.
일실시예에서, 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들과 상기 메인 센서는 서로 교호로 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 메인 센서와 평행하게 배치된 서브-센서들은 하나의 라인만을 따라 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 정전용량식 터치감지패널은 상기 메인 센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 메인 연결배선들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 정전용량식 터치감지패널은 상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들을 연결하는 복수의 서브-연결배선들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 정전용량식 터치감지패널은 상기 메인 센서에 가장 인접하는 서브-연결배선과 상기 메인 센서 사이에 배치된 그라운드 부재를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들은 메탈메쉬, 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브, ITO(Indium Tin Oxide) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 최외곽에 배치된 서브-센서들의 폭과 나머지 영역에 배치된 서브-센서들의 폭은 서로 동일할 수 있다.
일실시예에서, 최외곽에 배치된 서브-센서들의 폭은 나머지 영역에 배치된 서브-센서들의 폭보다 좁을 수 있다.
일실시예에서, 상기 정전용량식 터치감지패널은, 주변영역에 배치되고, 상기 서브-센서들 중 최외곽 서브-센서들 각각에 일대일 연결된 복수의 서브-우회배선들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 메인 센서들 각각은 막대 형상을 가질 수 있고, 상기 서브-센서들 각각은 사각 형상을 가질 수 있다.
일실시예에서, 상기 메인 센서들 각각은 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 가질 수 있고, 상기 서브-센서들 각각은 마름모 형상을 가질 수 있다.
일실시예에서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 정전용량 측정회로의 서로 다른 포트에 연결되어 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
일실시예에서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 정전용량 측정회로에 공통 연결되어 뮤추얼 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치는 정전용량식 터치감지패널 및 정전용량 측정회로를 포함한다. 상기 정전용량식 터치감지패널은 복수의 메인 센서들과, 상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서를 기준으로 일대다 방식으로 배치된 복수의 서브-센서들을 포함한다. 상기 정전용량 측정회로는 상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들 각각의 양단에 연결되어 상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정한다. 상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된다.
일실시예에서, 상기 정전용량 측정회로는 상기 메인 센서를 근거로 터치위치의 제1 축의 값을 측정하고, 상기 서브-센서를 근거로 터치위치의 제2 축의 값을 측정할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 축의 값은 Y축의 값이고, 상기 제2 축의 값은 X축의 값일 수 있다.
일실시예에서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 상기 정전용량 측정회로의 서로 다른 포트에 연결되어 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
일실시예에서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 상기 정전용량 측정회로에 공통 연결되어 뮤추얼 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
이러한 정전용량식 터치감지패널 및 이를 갖는 정전용량식 터치감지장치에 의하면, 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들, 제1 서브-우회배선들 및 제2 서브-우회배선들이 동일한 평면상에 배치되므로 싱글 레이어 구조의 정전용량식 터치감지패널을 구현할 수 있다.
또한, 메인 센서들 및 서브-센서들이 독립적으로 연결되어 정전용량식 터치패널을 구현하므로 멀티 터치를 달성할 수 있다.
또한, 메인 센서에 하나의 메인 연결배선이 연결되고 상기 메인 센서에 인접하게 배치된 서브-센서들은 직렬 연결된 후 정전용량 측정회로에 연결되므로 터치 영역에서 배선 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 정전용량 감지 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 감지 방향 및 제2 감지 방향에 따른 감지 신호 지연 현상을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 특히, 정전용량식 터치감지패널의 일변에 대응하는 길이를 갖는 메인 센서들과 상기 메인 센서들과 평행하게 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들이 교호로 배치되어 하나의 센싱 그룹으로 정의된 예가 도시된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(100)는 정전용량식 터치감지패널(110) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(110)에 배치된 정전용량 측정회로(120)를 포함한다.
상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 베이스 기판(111), 복수의 메인 센서들(112), 상기 메인 센서들(112) 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서(112)를 기준으로 일대다 방식으로 배치된 복수의 서브-센서들(113)을 포함한다. 본 실시예에서, 메인 센서들(112)과 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들(113)은 교호로 배치된다. 즉, 하나의 메인 센서(112)에 인접하게 하나의 라인을 따라 복수의 서브-센서들(113)이 배치되는 구조가 반복된다. 본 실시예에서, 상기 메인 센서(112)의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들(113)은 서로 연결된다.
상기 베이스 기판(111)은 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(111)은 장변과 단변에 의해 정의되는 사각 형상을 갖는다. 상기 베이스 기판(111)은 리지드 타입의 재질일 수도 있고 플렉서블 타입의 재질일 수도 있다.
상기 메인 센서들(112)은 상기 터치영역(TA)에 배치되어, 제1축의 터치위치를 감지한다. 본 실시예에서, 제1 축이 X축이라면 제2 축은 Y축이고, 제1 축이 Y축이라면 제2 축은 X축이다. 상기 메인 센서들(112) 각각은 막대 형상을 갖고서 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배치된다. 상기 메인 센서들(112) 각각은 균일한 폭을 갖는다.
상기 서브-센서들(113)은 상기 메인 센서들(112)과 평행하게 일대다 방식으로 배치되어 제2 축의 터치위치를 감지한다. 상기 서브-센서들(113) 각각은 서로 인접하는 메인 센서들(112) 사이에 배치되어, Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배치된다. 상기 서브-센서들(113)은 하나의 메인 센서(112)에 인접하게 배치된다.
상기 메인 센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113)은 단위 면적당 일정한 저항을 갖는 메탈메쉬, ITO(Indium Tin Oxide), 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 메인 센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113)은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수도 있다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해, 메인 센서(112)의 수가 2개이고, 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서(113)의 수가 4개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 복수의 서브-연결배선들(114)을 더 포함할 수 있다. 상기 서브-연결배선들(114) 각각은 상기 메인 센서(112)의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들(113)을 연결한다. 예를들어, 도 1을 관찰할 때 첫번째 열에 배치된 서브-센서들은 제1 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 두번째 열에 배치된 서브-센서들은 제2 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 세번째 열에 배치된 서브-센서들은 제3 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 네번째 열에 배치된 서브-센서들은 제4 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결된다.
상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 주변영역(PA)에 배치된 복수의 제1 서브-우회배선들(116) 및 복수의 제2 서브-우회배선들(117)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 서브-우회배선들(116)은 상기 정전용량식 터치감지패널(110)의 좌측 영역에 배치된 최외곽 서브-센서들 각각과 상기 정전용량 측정회로(120)를 연결한다.
상기 제2 서브-우회배선들(117)은 상기 정전용량식 터치감지패널(110)의 우측 영역에 배치된 최외곽 서브-센서들 각각과 상기 정전용량 측정회로(120)를 연결한다.
상기 정전용량식 터치감지패널(110)은 상기 메인 센서들(112) 각각의 일측과 상기 정전용량 측정회로(120)를 연결하는 복수의 메인 연결배선들(118)을 더 포함할 수 있다.
상기 정전용량 측정회로(120)는 상기 메인 센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113) 각각의 양단에 연결되어 상기 메인 센서들(112) 및 상기 서브-센서들(113)의 정전용량 변화를 감지하여 터치 위치를 측정한다.
도 1에서 동일한 열에 배치된 서브-센서들이 직렬 연결된 구조에서, 좌측의 최외곽 서브-센서는 제1 서브-우회배선(116)을 통해 상기 정전용량 측정회로(120)에 연결되고, 우측의 최외곽 서브-센서는 제2 서브-우회배선(117)을 통해 상기 정전용량 측정회로(120)에 연결된 것을 도시하였다.
하지만, 상기 제1 서브-우회배선(116)이나 상기 제2 서브-우회배선(117)은 생략되거나 상기 정전용량 측정회로(120)에 연결되지 않고 전기적으로 또는 물리적으로 플로팅(floating)될 수도 있다. 상기 제1 서브-우회배선(116) 또는 상기 제2 서브-우회배선(117)이 상기 정전용량 측정회로(120)에 연결되지 않고 전기적으로 또는 물리적으로 플로팅되는 경우, 최외곽 서브-센서에 인접하는 영역에서 해당 서브-우회배선이 생략될 수도 있고, 상기 정전용량 측정회로(120)에 인접하는 영역에서 생략될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들, 제1 서브-우회배선들 및 제2 서브-우회배선들이 동일한 평면상에 배치되므로 싱글 레이어 구조의 정전용량식 터치감지패널을 구현할 수 있다.
또한, 메인 센서들 및 서브-센서들이 독립적으로 연결되어 정전용량식 터치패널을 구현하므로 멀티 터치를 달성할 수 있다.
또한, 메인 센서에 하나의 메인 연결배선이 연결되고 상기 메인 센서에 인접하게 배치된 서브-센서들은 직렬 연결된 후 정전용량 측정회로에 연결되므로 터치영역에서 배선 복잡도를 줄일 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 정전용량 감지 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(100)에는 복수의 터치센서들(TCS)이 배치된다. 상기 터치센서(TCS)는 단위 면적당 일정한 저항을 갖는 메탈메쉬, ITO(Indium Tin Oxide), 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 터치센서(TCS)는 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 터치센서(TCS)는 단일층으로 구성된다. 본 실시예에서, 상기 터치센서(TCS)는 메인 센서(112, 도 1에 도시됨)일 수도 있고, 직렬 연결된 서브-센서들(113, 도 1에 도시됨)일 수도 있다. 여기서, 직렬 연결된 서브-센서들은 동일한 열에 배치된 서브-센서들이다.
상기 터치센서(TCS)는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 일정한 저항성분(r)을 갖게 되며, 해당 저항성분과 공기 중 또는 가상의 접지로 매우 작은 값이지만 기생 정전용량(c)을 갖고 있다.
이 상태에서 f 위치에 인체에 의한 터치가 발생하였다는 가정하에 좌측에서 우측(즉, 제1 감지 방향)으로 감지 신호를 인가할 경우, 신호는 5*(r//c)+Cf의 지연 현상이 발생하며, 우측에서 좌측(즉, 제2 감지 방향)으로 감지 신호를 인가할 경우 신호는 3*(r//c)+Cf의 지연 현상이 발생된다.
이러한 지연된 시간 차이를 이용하여 터치가 발생한 지점의 터치센서상의 물리적인 위치를 계산할 수 있다.
상기한 내용을 일반화하기 위하여 각각의 a, b, c, d, e, f, g, h, i의 지점에 인체에 의한 터치(Cf)가 발생하였을 경우에 대한 제1 감지 방향과 제2 감지 방향의 감지 신호에 대한 지연 현상을 도식화하면 도 3과 같다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 감지 방향 및 제2 감지 방향에 따른 감지 신호 지연 현상을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 제1 감지 방향은 터치의 위치가 a에서 i로 진행함에 따라 감지 신호의 지연 시간이 증가하는 현상이 발생한다. 제2 감지 방향은 터치의 위치가 a에서 i로 진행함에 따라 감지 신호의 지연 시간이 감소하는 현상을 나타낸다.
상기 제1 감지 방향을 따라 측정한 지연 시간과 상기 제2 감지 방향을 따라 측정한 지연 시간간의 차이는 각각의 터치센서상의 물리적 위치에 대응하는 구조를 갖는다.
도 3에서, 각각의 제1, 제2 감지 방향에 의한 시간 지연 효과는 실제 현상에서는 일정 기울기를 갖는 직선형상은 아니지만 직선형상과 매우 유사한 형상을 갖고 있어 이를 직선으로 표현하였다.
도 4는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널을 통한 터치인식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 메인 센서들(X0, X1)을 이용하여 터치 위치의 X축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다.
예를들어, 첫번째 행에 배치된 메인 센서(X0)의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 행에 배치된 메인 센서(X1)의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이러한 방식으로 모든 행에 배치된 메인 센서들의 일측을 통해 감지 신호를 출력한 후, 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))을 통해 감지 신호들을 수신하여 메인 센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 위치에 대응하는 X축의 값들을 검출할 수 있다.
이어, 서브-센서들을 이용하여 터치 위치의 Y축의 값을 센싱하는 동작을 수행한다.
예를들어, 첫번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y0(1), Y0(2), Y0(3))의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이어, 두번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 두번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y1(1), Y1(2), Y1(3))의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이어, 세번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 세번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이어, 네번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y3(1), Y3(2), Y3(3))의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y3(1), Y3(2), Y3(3))의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 네번째 열에 배치되어 직렬 연결된 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 서브-센서들(Y2(1), Y2(2), Y2(3))의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이러한 방식으로 직렬 연결된 서브-센서들의 일측을 통해 감지 신호를 출력한 후, 직렬 연결된 서브-센서들을 경유하는 감지 신호들을 서브-센서들의 타측을 통해 수신하여 서브-센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 위치에 대응하는 Y축의 값들을 검출할 수 있다.
도 4에서 메인 센서의 일측이 정전용량 측정회로에 연결된 구조에서 터치 위치의 X좌표를 검출하는 예가 도시되었다. 하지만, 메인 센서의 일측과 타측이 정전용량 측정회로에 연결된 구조에서도 역시 터치 위치의 X좌표를 검출할 수도 있다.
예를들어, 첫번째 행에 배치된 메인 센서(X0)의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 메인 센서(X0)의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 행에 배치된 메인 센서(X0)의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 메인 센서(X0)의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이어, 두번째 행에 배치된 메인 센서(X1)의 일측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 메인 센서(X1)의 타측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다. 이어, 첫번째 행에 배치된 메인 센서(X1)의 타측에 감지 신호를 출력한 후, 해당 메인 센서(X1)의 일측을 통해 감지 신호를 수신하여 정전용량의 변화량을 감지한다.
이러한 방식으로 모든 행에 배치된 메인 센서들의 일측을 통해 감지 신호를 출력한 후, 메인 센서들을 경유하는 감지 신호들을 메인 센서들의 타측을 통해 수신하여 메인 센서들의 정전용량의 변화량을 감지하여 하나 이상의 터치 위치에 대응하는 X축의 값들을 검출할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(200)은 제1 센싱 그룹(210)과 상기 제1 센싱 그룹(210)에 거울 대칭되는 제2 센싱 그룹(220)을 포함한다. 도 5를 관찰할 때, 상기 제1 센싱 그룹(210)은 상기 정전용량식 터치감지패널(200)의 좌측 영역에 배치되고, 상기 제2 센싱 그룹(220)은 상기 정전용량식 터치감지패널(200)의 우측 영역에 배치된다.
상기 제1 센싱 그룹(210)은 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배치된 복수의 메인 센서들, 상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치된 복수의 서브-센서들을 포함한다. 도 5를 관찰할 때, 동일한 X좌표에 배치된 서브-센서들은 서브-연결배선에 의해 서로 연결된다. 상기한 메인 센서들 및 상기한 서브-센서들에 대한 설명은 도 1에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 센싱 그룹(220)은 Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배치된 복수의 메인 센서들, 상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치된 복수의 서브-센서들을 포함한다. 도 5를 관찰할 때, 동일한 X좌표에 배치된 서브-센서들은 서브-연결배선에 의해 서로 연결된다. 상기한 메인 센서들 및 상기한 서브-센서들의 배치 구조와 상기 제1 센싱 그룹(210)에 배치된 메인 센서들 및 서브-센서들의 배추 구조는 좌우 대칭된다.
본 실시예에서, 동일한 X좌표를 검출하는 상기 제1 센싱 그룹(210)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제1 서브-우회배선들(216)과 상기 제2 센싱 그룹(220)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제2 서브-우회배선들(226)은 독립적으로 정전용량 측정회로(120, 도 1에 도시됨)에 연결될 수도 있다. 한편, 동일한 X좌표를 검출하는 상기 제1 센싱 그룹(210)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제1 서브-우회배선들(216)과 상기 제2 센싱 그룹(220)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제2 서브-우회배선들(226)은 공통 연결되어 정전용량 측정회로(120, 도 1에 도시됨)에 연결될 수도 있다.
본 실시예에서, 동일한 Y좌표를 검출하는 상기 제1 센싱 그룹(210)의 메인 센서들 각각에 연결된 제1 메인-우회배선들(218)과 상기 제2 센싱 그룹(220)의 메인 센서들 각각에 연결된 제2 메인-우회배선들(228)은 독립적으로 정전용량 측정회로(120, 도 1에 도시됨)에 연결될 수도 있다. 한편, 동일한 Y좌표를 검출하는 상기 제1 센싱 그룹(210)의 메인 센서들 각각에 연결된 제1 메인-우회배선들(218)과 상기 제2 센싱 그룹(220)의 메인 센서들 각각에 연결된 제2 메인-우회배선들(228)은 공통 연결되어 정전용량 측정회로(120, 도 1에 도시됨)에 연결될 수도 있다.
도 5에서 정전용량식 터치감지패널(200)의 좌측 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제1 센싱 그룹(210)과 정전용량식 터치감지패널(200)의 우측 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제2 센싱 그룹(220)이 좌우 대칭된 예가 도시되었다.
하지만, 4개의 센싱 그룹들이 배치될 수도 있다. 예를들어, 정전용량식 터치감지패널의 1사분면 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제1 센싱 그룹이 1사분면상에 배치되고, 정전용량식 터치감지패널의 2사분면 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제2 센싱 그룹이 2사분면상에 배치되고, 정전용량식 터치감지패널의 3사분면 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제3 센싱 그룹이 3사분면상에 배치되고, 정전용량식 터치감지패널의 4사분면 영역의 터치 위치를 검출하기 위한 제4 센싱 그룹이 4사분면상에 배치될 수도 있다.
도 5에서, 좌측 영역에 배치된 제1 센싱그룹(210)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제1 서브-우회배선들과 우측 영역에 배치된 제2 센싱그룹(220)의 최외곽 서브-센서들 각각에 연결된 제2 서브-우회배선들이 각각 배치되어 정전용량 측정회로(미도시)에 연결되는 구조가 도시되었다.
하지만, 상기 제1 센싱그룹(210)에 대응하는 제1 서브-우회배선들 또는 상기 제2 센싱그룹(220)에 대응하는 제2 서브-우회배선들은 상기 정전용량 측정회로에 연결되지 않고 전기적으로 또는 물리적으로 플로팅될 수도 있다. 상기 제1 서브-우회배선들 또는 상기 제2 서브-우회배선들이 상기 정전용량 측정회로에 연결되지 않고 전기적으로 또는 물리적으로 플로팅되는 경우, 해당 최외곽 서브-센서에 인접하는 영역에서 해당 서브-우회배선이 생략될 수도 있고, 상기 정전용량 측정회로에 인접하는 영역에서 생략될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(300)은 제1 센싱 그룹(310), 제2 센싱 그룹(320), 제3 센싱 그룹(330) 및 제4 센싱 그룹(340)을 포함한다. 도 6을 관찰할 때 상기 제1 센싱 그룹(310)은 상기 정전용량식 터치감지패널(300)의 상측 영역의 상부에 배치되고, 상기 제2 센싱 그룹(320)은 상기 정전용량식 터치감지패널(300)의 상측 영역의 하부에 배치되고, 상기 제3 센싱 그룹(330)은 상기 정전용량식 터치감지패널(300)의 하측 영역의 상부에 배치되고, 상기 제4 센싱 그룹(340)은 정전용량식 터치감지패널(300)의 하측 영역의 하부에 배치된다.
제2 및 제4 센싱 그룹들(320, 340) 각각에는 도 1에서 설명된 배치 구조로 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들 및 서브-우회 배선들이 배치된다.
제1 및 제3 센싱 그룹들(310, 330) 각각에는 도 1에서 설명된 배치 구조를 기준으로 상하 대칭된 배치 구조로 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들 및 서브-우회 배선들이 배치된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(400)는 정전용량식 터치감지패널(110) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(110)에 배치된 정전용량 측정회로(120)를 포함한다.
도 7에 도시된 정전용량식 터치감지장치(400)는 정전용량 측정회로(120)에 연결되는 제1 및 제2 서브-우회배선들(416, 417)의 구조를 제외하고는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지장치(100)와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지패널(110)과 유사하게, 도 7에 도시된 정전용량식 터치감지패널(110)에서, 메인 센서들(112)과 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들(113)은 교호로 배치된다. 즉, 하나의 메인 센서(112)에 인접하게 하나의 라인을 따라 복수의 서브-센서들(113)이 배치되는 구조가 반복된다.
도 1에서 제1 및 제2 서브-우회배선들(116, 117) 각각은, 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지하기 위해, 독립적으로 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 즉, 직렬 연결된 서브-센서들 첫번째 서브-센서와 마지막번째 서브-센서는 상기 정전용량 측정회로(120)의 서로 다른 포트에 연결되어 셀프 캐패시턴스 방식(self capacitance type)으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
한편, 도 7에서 제1 서브-우회배선들(416)과 제2 서브-우회배선들(417)은, 뮤추얼 캐패시턴스 방식(mutual capacitance type)으로 터치 위치를 감지하기 위해, 서로 공통 연결되고 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 예를들어, 첫번째 열에 대응하는 좌측 서브-센서에 연결된 제1 서브-우회배선과 첫번째 열에 대응하는 우측 서브-센서에 연결된 제2 서브-우회배선은 공통 연결되고 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 두번째 열에 대응하는 좌측 서브-센서에 연결된 제1 서브-우회배선과 두번째 열에 대응하는 우측 서브-센서에 연결된 제2 서브-우회배선은 공통 연결되고 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 세번째 열에 대응하는 좌측 서브-센서에 연결된 제1 서브-우회배선과 세번째 열에 대응하는 우측 서브-센서에 연결된 제2 서브-우회배선은 공통 연결되고 정전용량 측정회로(120)에 연결된다. 네번째 열에 대응하는 좌측 서브-센서에 연결된 제1 서브-우회배선과 네번째 열에 대응하는 우측 서브-센서에 연결된 제2 서브-우회배선은 공통 연결되고 상기 정전용량 측정회로(120)에 연결된다.
즉, 직렬 연결된 서브-센서들 중 행방향의 첫번째 서브-센서와 마지막번째 서브-센서는 상기 정전용량 측정회로(120)에 공통 연결되어 뮤추얼 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(500)는 정전용량식 터치감지패널(110) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(110)에 배치된 정전용량 측정회로(120)를 포함한다.
도 8에 도시된 정전용량식 터치감지장치(500)는 그라운드 부재(518)를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지장치(100)와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 그라운드 부재(518)는 상기 메인 센서(112)에 가장 인접하는 서브-연결배선(114)과 상기 메인 센서(112) 사이에 배치된다. 상기 그라운드 부재(518)는 상기 메인 센서(112)와 상기 서브-연결배선(114) 간에서 커플링 캐패시턴스가 발생되는 것을 방지한다. 이에 따라, 정전용량식 터치감지패널의 터치 감도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 상기 그라운드 부재(518)는 단위 면적당 일정한 저항을 갖는 메탈메쉬, ITO(Indium Tin Oxide), 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 그라운드 부재(518)는 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 그라운드 부재(518)는 제1 서브-우회배선들(116)과 상기 정전용량식 터치감지패널(110)의 좌측 영역에 배치된 서브-연결배선(114) 사이에 배치된다. 상기 그라운드 부재(518)는 제1 서브-우회배선들(116)과 좌측 영역에 배치된 서브-연결배선(114) 간에서 커플링 캐패시턴스가 발생되는 것을 방지한다. 이에 따라, 정전용량식 터치감지패널의 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 그라운드 부재(518)는 제2 서브-우회배선들(117)과 상기 정전용량식 터치감지패널(110)의 우측 영역에 배치된 서브-연결배선(114) 사이에 배치된다. 상기 그라운드 부재(518)는 제2 서브-우회배선들(117)과 우측 영역에 배치된 서브-연결배선(114) 간에서 커플링 캐패시턴스가 발생되는 것을 방지한다. 이에 따라, 정전용량식 터치감지패널의 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
상기 그라운드 부재(518)는 상기 정전용량 측정회로(120)에서 그라운드 전압을 제공받는다. 도 8에서 상기 그라운드 부재(518)는 상기 정전용량 측정회로(120)의 2개의 포트에 연결되어 그라운드 전압을 제공받는 것을 도시하였으나, 1개의 포트에 연결될 수도 있다
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(600)는 정전용량식 터치감지패널(110) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(110)에 배치된 정전용량 측정회로(120)를 포함한다.
도 8에 도시된 정전용량식 터치감지장치(600)는 최외곽 영역에 배치된 서브-센서들(613)의 폭이 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지장치(100)의 최외곽 영역에 배치된 서브-센서들(113)의 폭보다 좁은 것을 제외하고는 도 1에 도시된 정전용량식 터치감지장치(100)와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 최외곽 영역에 배치된 서브-센서들(613)의 폭은 나머지 영역에 배치된 서브-센서들(613)의 폭보다 대략 1/2이다.
즉, 좌측 영역 중 최외곽 영역에 배치된 서브-센서들은 하나의 메인 센서에 대응하고, 우측 영역중 최외곽 영역에 배치된 서브-센스들은 하나의 메인 센서에 대응한다. 반면, 나머지 영역에 배치된 서브-센서들은 두 개의 메인 센서들에 대응한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 터치감지장치(700)는 정전용량식 터치감지패널(710) 및 상기 정전용량식 터치감지패널(710)에 배치된 정전용량 측정회로(720)를 포함한다.
상기 정전용량식 터치감지패널(710)은 베이스 기판(711), 복수의 메인 센서들(712), 상기 메인 센서들(712) 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서(712)를 기준으로 일대다 방식으로 배치된 복수의 서브-센서들(713)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 메인 센서(712)의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들(713)은 서로 연결된다. 즉, 도 10에서, 동일한 Y좌표에 대응하는 서브-센서들은 서로 연결된다.
상기 베이스 기판(711)은 터치영역(TA)과 상기 터치영역(TA)을 둘러싸는 주변영역(PA)을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 베이스 기판(711)은 장변과 단변에 의해 정의되는 사각 형상을 갖는다. 상기 베이스 기판(711)은 리지드 타입의 재질일 수도 있고 플렉서블 타입의 재질일 수도 있다.
상기 메인 센서들(712)은 상기 터치영역(TA)에 배치되어, 제1축의 터치위치를 감지한다. 제1 축이 X축이라면 제2 축은 Y축이고, 제1 축이 Y축이라면 제2 축은 X축일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 메인 센서들(712)은 X좌표를 검출한다. 상기 메인 센서들(712) 각각은 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 갖는다. 한편, 주변영역(PA)에 인접하는 메인 센서들(712)은 삼각형상을 가질 수 있다.
상기 서브-센서들(713)은 상기 메인 센서들(712)과 평행하게 일대다 방식으로 배치되어 제2 축의 터치위치를 감지한다. 본 실시예에서, 상기 서브-센서들(713)은 Y좌표를 검출한다. 상기 서브-센서들(713) 각각은 서로 인접하는 메인 센서들(712) 사이에 배치되어, Y축 방향을 따라 연장되고 X축 방향을 따라 배치된다. 상기 서브-센서들(713)은 하나의 메인 센서(712)에 인접하게 배치된다. 상기 서브-센서들(713) 각각은 마름모 형상을 갖는다. 한편, 주변영역(PA)에 인접하는 서브-센서들(713)은 삼각형상을 가질 수 있다.
상기 메인 센서들(712) 및 상기 서브-센서들(713)은 ITO(Indium Tin Oxide), 메탈메쉬, 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 메인 센서들(712) 및 상기 서브-센서들(713)은 실버 재질이나 금속 재질, 그레핀(graphene) 재질 등으로 구성될 수도 있다. 본 실시예에서 설명의 편의를 위해, 메인 센서(712)의 수가 2개이고, 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서(713)의 수가 4개인 것을 도시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 정전용량식 터치감지패널(710)은 복수의 서브-연결배선들(714)을 더 포함할 수 있다. 상기 서브-연결배선들(714) 각각은 상기 메인 센서(712)의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들(713)을 연결한다. 예를들어, 도 1을 관찰할 때 첫번째 열에 배치된 서브-센서들은 제1 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 두번째 열에 배치된 서브-센서들은 제2 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 세번째 열에 배치된 서브-센서들은 제3 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결되고, 네번째 열에 배치된 서브-센서들은 제4 서브-연결배선(도면부호 미부여)을 통해 서로 연결된다.
상기 정전용량식 터치감지패널(710)은 주변영역(PA)에 배치된 복수의 제1 서브-우회배선들(716) 및 복수의 제2 서브-우회배선들(717)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 서브-우회배선들(716)은 상기 정전용량식 터치감지패널(710)의 좌측 영역에 배치된 최외곽 서브-센서들 각각과 상기 정전용량 측정회로(720)를 연결한다.
상기 제2 서브-우회배선들(717)은 상기 정전용량식 터치감지패널(710)의 우측 영역에 배치된 최외곽 서브-센서들 각각과 상기 정전용량 측정회로(720)를 연결한다.
상기 정전용량식 터치감지패널(710)은 상기 메인 센서들(712) 각각의 일측과 상기 정전용량 측정회로(720)를 연결하는 복수의 메인 연결배선들(718)을 더 포함할 수 있다.
상기 정전용량 측정회로(720)는 상기 메인 센서들(712) 및 상기 서브-센서들(713) 각각의 양단에 연결되어 상기 메인 센서들(712) 및 상기 서브-센서들(713)의 정전용량 변화를 감지하여 터치 위치를 측정한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 갖는 메인 센서들 및 마름모 형상의 서브-센서들이 동일한 평면상에 배치되므로 정전용량식 터치감지패널과 해당 정전용량식 터치감지패널의 하부에 배치되는 표시패널간의 미스얼라인에 의해 발생될 수 있는 모아레 현상을 방지할 수 있다.
또한, 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 갖는 메인 센서들, 마름모 형상의 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들, 제1 서브-우회배선들 및 제2 서브-우회배선들이 동일한 평면상에 배치되므로 싱글 레이어 구조의 정전용량식 터치감지패널을 구현할 수 있다.
또한, 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 갖는 메인 센서들 및 마름모 형상의 서브-센서들이 독립적으로 연결되어 정전용량식 터치패널을 구현하므로 멀티 터치를 지원할 수 있다.
또한, 메인 센서에 하나의 메인 연결배선이 연결되고 상기 메인 센서에 인접하게 배치된 서브-센서들은 직렬 연결된 후 정전용량 측정회로에 연결되므로 터치 영역에서 배선 복잡도를 줄일 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 정전용량식 터치감지패널의 변형예를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 11을 참조하면, 정전용량식 터치감지패널(800)은 Y축 방향을 따라 순차적으로 배치된 제1 센싱 그룹(810), 제2 센싱 그룹(820), 제3 센싱 그룹(830) 및 제4 센싱 그룹(840)을 포함한다.
상기 제1 센싱 그룹(810)은, 도 10에서 설명된 바와 같이, 교호로 배치된 메인 센서들과 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들을 포함한다. 즉, 상기 메인 센서는 마름모 형상들이 직렬 연결되고 Y축 방향과 평행하게 배치되어 정의되고, 상기 서브-센서들은 마름모 형상을 갖고서 Y축 방향과 평행하게 배치된다.
상기 메인 센서들의 상측에 연결된 메인 연결배선들에서, 좌측 영역에 배치된 메인 연결배선들은 좌측 방향으로 연장되고, 우측 영역에 배치된 메인 연결배선들은 우측 방향으로 연장된다.
상기 서브-센서들 각각에 연결되고 하측 방향으로 연장된 서브-연결배선들에서, 좌측 영역에 배치된 서브-연결배선들은 좌측 방향으로 연장되고, 우측 영역에 배치된 서브-연결배선들은 우측 방향으로 연장된다.
상기 제2 센싱 그룹(820)은 교호로 배치된 메인 센서들과 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들을 포함한다. 즉, 하나의 메인 센서에 인접하게 하나의 라인을 따라 복수의 서브-센서들이 배치되는 구조가 반복된다. 본 실시예에서, 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된다.
또한, 상기 제2 센싱 그룹(820)은 메인 연결배선들과 서브-연결배선들을 포함한다. 상기 제2 센싱 그룹(820)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조와 상기 제1 센싱 그룹(810)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조는 상하 대칭이다.
상기 제3 센싱 그룹(830)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조와 상기 제2 센싱 그룹(820)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조는 상하 대칭이다. 따라서, 상기 제3 센싱 그룹(830)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제4 센싱 그룹(840)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조와 상기 제3 센싱 그룹(830)에 배치된 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들 및 서브-연결배선들의 배치 구조는 상하 대칭이다. 따라서, 상기 제4 센싱 그룹(840)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 메인 센서들, 서브-센서들, 메인 연결배선들, 서브-연결배선들, 제1 서브-우회배선들 및 제2 서브-우회배선들이 동일한 평면상에 배치되므로 싱글 레이어 구조의 정전용량식 터치감지패널을 구현할 수 있다.
또한, 메인 센서들 및 서브-센서들이 독립적으로 연결되어 정전용량식 터치패널을 구현하므로 멀티 터치를 달성할 수 있다.
또한, 메인 센서에 하나의 메인 연결배선이 연결되고 상기 메인 센서에 인접하게 배치된 서브-센서들은 직렬 연결된 후 정전용량 측정회로에 연결되므로 터치영역에서 배선 복잡도를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 정전용량식 터치감지패널은 터치 위치를 감지하는 감지 장치에 탑재되어 다양한 제품에 탑재되어 응용될 수 있다. 현재 터치스크린 방식의 제품은 폭넓은 분야에서 사용되고 있고, 공간상의 이점으로 빠르게 버튼 방식의 기기들을 대체하고 있다. 가장 폭발적인 수요는 역시 휴대폰 분야라고 할 수 있다. 특히 휴대폰에서는 그 편의성뿐만 아니라 단말의 크기가 민감한 분야라서 별도의 키를 마련하지 않거나 키를 최소화하는 터치 폰 방식이 요즘 크게 각광을 받고 있는 것이 주지의 사실이다. 따라서 본 발명에 따른 정전용량식 터치패턴이 탑재된 감지장치는 휴대폰에 채용할 수 있음을 물론이고, 터치스크린을 채용한 TV, 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기, 엘리베이터, 지하철 등에서 사용되는 티켓 발급기, PMP, e-book 단말기, 네비게이션 등에 폭넓게 사용될 수 있다. 이 외에도 사용자 인터페이스가 필요한 모든 분야에서 터치 스크린은 빠르게 기존의 버튼식 인터페이스를 대체해가고 있음은 자명하다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 : 정전용량식 터치감지장치
110, 710 : 정전용량식 터치감지패널 120, 720 : 정전용량 측정회로
111, 711 : 베이스 기판 112, 712 : 메인 센서
113, 713 : 서브-센서 TA : 터치영역
PA : 주변영역 114 : 서브-연결배선
116, 416 : 제1 서브-우회배선 117, 417 : 제2 서브-우회배선
210, 310, 810 : 제1 센싱 그룹 220, 320, 820 : 제2 센싱 그룹
218 : 제1 메인-우회배선 228 : 제2 메인-우회배선
330, 830 : 제3 센싱 그룹 340, 840 : 제4 센싱 그룹
518 : 그라운드 부재

Claims (19)

  1. 터치영역에 배치된 복수의 메인 센서들; 및
    상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서를 기준으로 일대다 방식으로 배치된 복수의 서브-센서들을 포함하고,
    상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  2. 제1항에 있어서, 하나의 라인을 따라 배치된 서브-센서들과 상기 메인 센서는 서로 교호로 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서와 평행하게 배치된 서브-센서들은 하나의 라인만을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서들 각각의 일측에 연결된 복수의 메인 연결배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들을 연결하는 복수의 서브-연결배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 메인 센서에 가장 인접하는 서브-연결배선과 상기 메인 센서 사이에 배치된 그라운드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들은 메탈메쉬, 실버 나노 와이어, 탄소 나노 튜브, ITO(Indium Tin Oxide) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  8. 제1항에 있어서, 최외곽에 배치된 서브-센서들의 폭과 나머지 영역에 배치된 서브-센서들의 폭은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  9. 제1항에 있어서, 최외곽에 배치된 서브-센서들의 폭은 나머지 영역에 배치된 서브-센서들의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  10. 제1항에 있어서, 주변영역에 배치되고, 상기 서브-센서들 중 최외곽 서브-센서들 각각에 일대일 연결된 복수의 서브-우회배선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  11. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서들 각각은 막대 형상을 갖고, 상기 서브-센서들 각각은 사각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  12. 제1항에 있어서, 상기 메인 센서들 각각은 복수의 마름모들이 직렬 연결된 형상을 갖고, 상기 서브-센서들 각각은 마름모 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  13. 제1항에 있어서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 정전용량 측정회로의 서로 다른 포트에 연결되어 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  14. 제1항에 있어서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 정전용량 측정회로에 공통 연결되어 뮤추얼 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지패널.
  15. 복수의 메인 센서들과, 상기 메인 센서들 각각에 인접하게 하나의 라인을 따라 배치되되, 하나의 메인 센서를 기준으로 일대다 방식으로 배치된 복수의 서브-센서들을 포함하는 정전용량식 터치감지패널; 및
    상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들 각각의 양단에 연결되어 상기 메인 센서들 및 상기 서브-센서들의 정전용량 변화를 감지하여 터치위치를 측정하는 정전용량 측정회로를 포함하되,
    상기 메인 센서의 길이 방향에 수직하는 가상선 상에 배치된 서브-센서들은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정전용량 측정회로는 상기 메인 센서를 근거로 터치위치의 제1 축의 값을 측정하고, 상기 서브-센서를 근거로 터치위치의 제2 축의 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 축의 값은 Y축의 값이고, 상기 제2 축의 값은 X축의 값인 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
  18. 제15항에 있어서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 상기 정전용량 측정회로의 서로 다른 포트에 연결되어 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
  19. 제15항에 있어서, 직렬 연결된 서브-센서들 중 동일한 열에 배치된 서브-센서들 각각은 상기 정전용량 측정회로에 공통 연결되어 뮤추얼 캐패시턴스 방식으로 터치 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 터치감지장치.
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