KR20160016670A - 터치 센서 - Google Patents

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Abstract

In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서에 대한 접촉 면적이 작은 것으로 터치한 경우에도, 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적으로 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 센서를 얻는다.
In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서를 구성하는 센서 소자의 각각에 대하여, 센서 소자는, 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있다.

Description

터치 센서{Touch Sensor}
본 발명은 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서에 관한 것이다.
근년 스마트폰과 태블릿 단말은 박형화가 진행되고 있고, 정전 용량 방식의 터치 패널은 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display) 내부에 터치 센서를 설치하는 방향으로 되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
도 8은 종래의 In-Cell형 터치 패널을 구비한 터치 센서 내장형 표시 장치(10)를 도시한 단면도이다. 도 8에서 표시 장치(10)는 제 1 편광판(11), TFT(Thin Film Transistor)측 유리 기판(12), 공통 전극(13), 컬러 필터측 유리 기판(14), 제 2 편광판(15), 접착제(16) 및 커버 유리(17)가 층상으로 겹쳐져 구성되어 있다.
여기서 In-Cell형 터치 패널은 패널 내부에 터치 센서가 내장된 터치 패널로서, 이는 액정 구동용 공통 전극(13)을 터치 센서로서 사용하고 있다. 즉, LCD 구동 시에는 공통 전극(13)에 액정 구동용 공통 전압이 인가되고, 터치 구동 시에는 공통 전극(13)에 센싱용 터치 전압이 인가된다. 또한 액정은 TFT측 유리 기판(12)과 공통 전극(13) 사이에 주입 등이 되지만 도시를 생략하고 있다. 또한 컬러 필터 및 배향막도 도시를 생략하고 있다.
도 9는 종래의 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서의 형상을 도시한 설명도이다. 도 9(a)는 스퀘어 형상의 터치 센서를 도시하고, 도 9(b)는 다이아몬드 형상의 터치 센서를 도시하고 있다. 도 9(a), (b)에 도시한 터치 센서 형상은 모두 시장 제품에서 많이 볼 수 있는 형상이다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2006-201084호 공보
그러나 종래 기술에는 이하와 같은 과제가 있다.
종래의 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 스퀘어 형상의 터치 센서와 다이아몬드 형상의 터치 센서에서, 예를 들면 터치 펜 등, 터치 센서에 대한 접촉 면적이 작은 것으로 터치하면 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸치지 않고 1개의 센서 소자 범위 내에 들어가는 경우가 있다.
여기서 접촉 영역이 1개의 센서 소자 범위 내에 들어가는 경우에는 센서 소자 내에서 터치 위치가 달랐다고 해도 터치 위치의 접촉 영역의 중심을 나타내는 터치 좌표가 실제 터치 위치의 중심과는 달리, 일률적으로 센서 소자의 중심으로서 표현된다. 따라서 터치 성능이 현저히 저하된다는 문제가 있다.
즉, 터치 좌표는 중심 계산에 의해, 각 센서 소자의 출력값과 각 센서 소자의 중심 좌표의 관계로부터 다음 식(1)로 계산된다. 또한 식(1)에서 Di는 각 센서 소자의 출력값을 나타내고, Xi는 각 센서 소자의 중심의 X좌표(X축(수평) 방향)를 나타내며, Yi는 각 센서 소자의 중심의 Y좌표(Y축(수직) 방향)를 나타낸다.
식 1
Figure pat00001
도 10은 터치 센서에 대한 접촉 면적이 각 센서 소자의 센서 면적보다 작은 경우에 있어서, 접촉 영역과 센서 소자의 관계 및 이 관계에서의 터치 좌표를 도시한 설명도이다. 도 10(a)는 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어가는 경우를 도시하고 도 10(b)는 접촉 영역이 2개의 센서 소자에 걸치는 경우를 도시하고 있다.
여기서 수직 방향의 터치 좌표는 각 센서 소자의 수직 방향의 중심선상에 있는 것으로 한다. 또한 터치 센서는 스퀘어 형상의 터치 센서로 하고, 각 센서 소자는 예를 들면 한 변이 6.4mm인 정방형이며, 접촉 영역은 직경이 4.0mm인 원으로 한다.
도 10(a)에서 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어가는 경우에는 다른 센서 소자로부터의 출력값이 0이 되므로, 상기 식(1)로부터 터치 좌표는 센서 소자 내의 터치 위치에 관계없이 일률적으로 센서 소자의 중심으로서 표현된다. 따라서 바른 터치 좌표를 산출할 수 없다.
이에 대하여 도 10(b)에서 접촉 영역이 2개의 센서 소자에 걸쳐치는 경우에는 2개의 센서 소자로부터의 출력값을 바탕으로 상기 식(1)로부터 각 센서 소자의 출력값 비에 따른 터치 좌표가 산출된다. 이처럼 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸쳐 있으면 바른 터치 좌표를 산출할 수 있다.
또한 도 10(a), (b)에서는 수직 방향의 터치 좌표가 각 센서 소자의 수직 방향의 중심선상에 있는 것으로 했다. 그러나 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어가 있는 상태에서, 수직 방향의 터치 좌표가 각 센서 소자의 수직 방향의 중심선으로부터 상하로 어긋난 경우에는 수직 방향에 대해서 바른 터치 좌표를 산출할 수 없다.
도 11은 터치 센서에 대한 접촉 면적이 각 센서 소자의 센서 면적보다 작은 경우에 터치 위치를 일정 속도로 이동시켰을 때의 시뮬레이션 결과를 도시한 설명도이다. 도 11(a)는 접촉 영역과 각 센서 소자의 위치 관계를 도시하고, 도 11(b)는 1개의 센서 소자에 대해서, 산출된 터치 좌표를 플롯한 결과를 도시하고 있다.
구체적으로는 도 11(a)에서 정중앙 센서 소자에 대한 터치 위치의 상대적인 위치 관계를 좌상측부터 우하측까지 일정량씩 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키면서 상기 식(1)에 의해 터치 좌표를 산출하고, 산출된 터치 좌표를 도 11(b)와 같이 플롯하고 있다. 또한 도 11(b)에서 플롯된 회수가 많을수록 색이 하얗게 되어 있다.
도 11(a), (b)로부터, 접촉 영역이 정중앙 센서 소자를 둘러싼 다른 센서 소자에 걸쳐 있는 경우에는 상술한 것과 같이 바른 터치 좌표를 산출할 수 있지만, 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어있는 경우에는 터치 좌표가 일률적으로 센서 소자의 중심으로서 나타나므로 바른 터치 좌표를 산출할 수 없고, 센서 소자의 중심에 플롯되는 회수가 많아진다.
즉, 도 11(b)에서 원래는 터치 좌표가 균등하게 플롯되어야 하지만 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어있는 경우, 센서 소자의 중심에 플롯됨으로써 산출된 터치 좌표와 실제 터치 좌표 사이에 오차가 발생하여 성김과 빽빽함(組密)이 나타나게 된다. 따라서 터치 성능이 현저히 저하된다.
또한 각 센서 소자의 센서 면적을 작게 하여 센서 소자의 센서 수를 늘림으로써 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸쳐지도록 하는 것을 생각할 수 있지만, In-Cell형 터치 패널은 상술한 것처럼 공통 전극을 터치 센서로서 사용하고 있으므로 복잡한 형상의 센서 소자는 작성이 곤란하다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이뤄진 것으로, In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서에 대한 접촉 면적이 작은 것으로 터치한 경우에도 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적으로 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 센서를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 터치 센서는 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서를 구성하는 센서 소자의 각각에 대해서, 센서 소자는, 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이, 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있는 것이다.
본 발명에 따른 터치 센서에 따르면, 터치 센서를 구성하는 각 센서 소자는, 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이, 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있다.
따라서 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서에 대한 접촉 면적이 작은 것으로 터치한 경우에도 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적으로 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 센서를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 센서를 도시한 구성도이다.
도 2(a), (b)는 각각 도 1에 도시한 터치 센서의 엣지 부분 및 코너 부분을 확대하여 도시한 구성도이다.
도 3(a), (b)는 접촉 영역과 센서 소자의 관계를, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서로 비교하여 도시한 설명도이다.
도 4는 복수 센서 중복률을, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서로 비교하여 도시한 설명도이다.
도 5는 산출된 터치 좌표와 실제 터치 좌표 사이의 평균 오차를, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서로 비교하여 도시한 설명도이다.
도 6은 도 5에 도시한 산출된 터치 좌표와 실제 터치 좌표 사이의 평균 오차를 도시한 그래프이다.
도 7(a)~(d)는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 센서의 센서 소자의 형상을 예시한 설명도이다.
도 8은 종래의 In-Cell형 터치 패널을 구비한 터치 센서 내장형 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도9(a), (b)는 종래의 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서의 형상을 도시한 설명도이다.
도 10(a), (b)는 접촉 영역과 센서 소자의 관계 및 이 관계에서의 터치 좌표를 도시한 설명도이다.
도 11(a), (b)는 터치 위치를 일정 속도로 이동시켰을 때의 시뮬레이션 결과를 도시한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 터치 센서의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 가지고 설명하지만, 각 도면에서 동일하거나 상당한 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명한다. 또한 본 발명에 따른 터치 센서는 In-Cell형 터치 패널에 적용되지만 In-Cell형 터치 패널을 구비한 터치 센서 내장형 표시 장치의 구성은 도8에 도시한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
<실시 형태 1>
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 센서를 도시한 구성도이다. 또한 도 2(a), (b)는 각각 도 1에 도시한 터치 센서의 엣지 부분(터치 센서(1)의 외주 부분) 및 코너 부분(터치 센서(1)의 모서리 부분)을 확대하여 도시한 구성도이다.
도 1, 2에서 터치 센서(1)는 크로스(십자) 형상의 센서 소자(2)를 배치하여 구성되어 있다. 여기서 터치 센서(1)를 구성하는 센서 소자(2)의 각각에 대하여, 센서 소자(2)는, 센서 소자(2)에 내접 가능한 원의 최대 직경이 센서 소자(2)와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있다.
또한 터치 센서(1)의 엣지 부분 및 코너 부분은 L자 형상 또는 철자(凸字) 형상의 센서 소자(2)를 배치하여 구성되어 있다. 이로써 터치 센서(1)의 엣지 부분 및 코너 부분에서도 빈틈 없이 센서 소자(2)를 배치할 수 있다.
도 3은 접촉 영역과 센서 소자의 관계를, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서로 비교하여 도시한 설명도이다. 도 3(a)는 접촉 영역과 크로스 형상의 센서 소자의 관계를 도시하고, 도 3(b)는 접촉 영역과 스퀘어 형상의 센서 소자의 관계를 도시하고 있다. 여기서 접촉 영역은 동일한 크기이며, 크로스 형상의 센서 소자와 스퀘어 형상의 센서 소자는 동일한 센서 면적을 가지는 것으로 한다.
터치 센서에 대한 접촉 면적이 각 센서 소자의 센서 면적보다 작은 경우에, 크로스 형상의 센서 소자는 동일한 면적을 갖는 스퀘어 형상의 센서 소자보다 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸쳐질 확률이 높아지는 것을 도 3(a), (b)로부터 알 수 있다. 따라서 바른 터치 좌표를 산출할 수 있다.
이처럼 크로스 형상의 센서 소자를 사용함으로써 터치 센서에 대한 접촉 면적이 각 센서 소자의 센서 면적보다 작은 경우, 접촉 영역이 1개의 센서 소자의 범위 내에 들어감으로써 터치 위치에서의 접촉 영역의 중심을 나타내는 터치 좌표가 일률적으로 센서 소자의 중심으로서 나타날 확률이 낮아 지고, 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
도 4는 복수 센서 중복률을, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서(크로스 형상의 센서 소자와 스퀘어 형상의 센서 소자)로 비교하여 도시한 설명도이다. 여기서 복수 센서 중복률은, 터치 센서 전체를 조금씩 이동시키면서 터치한 경우에 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸쳐질 확률로 정의한다.
도 4에서는 센서 소자의 센서 수를 12Ｘ20개로 고정하고 접촉 영역을 직경이 5.0mm인 원으로 한 경우에, 터치 패널의 패널 사이즈를 4.5인치부터 8.0인치까지 변화시켰을 때의 센서 소자 1개당 센서 면적 및 복수 센서 중복률을 나타내고 있다.
도 1에 도시한 터치 센서에 의하면 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적이라도 복수 센서 중복률이 높아지는 것을 도 4로부터 알 수 있다. 즉, 센서 소자의 형상을 변경하는 것만으로 접촉 영역이 복수의 센서 소자에 걸쳐질 확률이 높아지고, 터치 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 인치 수를 올린 경우에도 터치 정밀도를 확보할 수 있다.
도 5는 산출된 터치 좌표와 실제 터치 좌표 사이의 평균 오차를, 도 1에 도시한 터치 센서와 종래의 터치 센서(크로스 형상의 센서 소자와 스퀘어 형상의 센서 소자)로 비교하여 도시한 설명도이다. 또한 도 6은, 도 5에 도시한 산출된 터치 좌표과 실제 터치 좌표 사이의 평균 오차를 도시한 그래프이다.
도 5에서는 센서 소자의 센서 수를 12Ｘ20개로 고정하고 접촉 영역을 직경이 5.0mm인 원으로 한 경우에, 터치 패널의 패널 사이즈를 4.5인치부터 8.0인치까지 변화시켰을 때의 센서 소자 1개당 센서 면적 및 평균 오차를, 터치 센서의 센터 부분과 엣지 부분에 대해서 나타내고 있다. 도 5에서, 엣지 부분에서는 접촉 영역이 걸쳐지는 센서 소자가 적어지므로 오차가 커졌다.
도 1에 도시한 터치 센서에 의하면 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적이라도 산출된 터치 좌표와 실제 터치 좌표 사이의 평균 오차가 작아지는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 즉, 센서 소자의 형상을 변경하는 것만으로 터치 좌표의 평균 오차가 작아지고, 터치 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 인치 수를 올린 경우에도 터치 정밀도를 확보할 수 있다.
이상과 같이 실시 형태 1에 따르면, 터치 센서를 구성하는 각 센서 소자는, 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있다.
따라서 In-Cell형 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서, 터치 센서에 대한 접촉 면적이 작은 것으로 터치한 경우에도, 종래의 터치 센서와 동일 센서 수 및 센서 면적으로 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 센서를 얻을 수 있다.
또한 상기 실시 형태 1에서는 센서 소자가 크로스(십자) 형상을 가지고 있다고 설명했지만, 여기에 한정되지 않고 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상이라면 도 7(a)~(d)에 도시한 형상이어도 된다. 센서 소자는, 예를 들면, 적어도 5개의 변을 갖는 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 터치 센서의 센서 소자 형상을 예시한 설명도이다. 도 7(a)는 2개의 센서 소자를 한 쌍으로 한 경우에, 한 쌍의 센서 소자의 센서 소자끼리 맞닿은 부분이 요철(凹凸) 형상을 가지고 있는 것을 도시하고, (b)~(d)는 2개의 센서 소자를 한 쌍으로 한 경우에, 한 쌍의 센서 소자의 센서 소자끼리 맞닿은 부분이 계단 형상을 가지고 있는 것을 도시하고 있다.
1: 터치 센서 2: 센서 소자
10: 터치 센서 내장형 표시 장치 11: 편광판
12: TFT측 유리 기판 13: 공통 전극
14: 컬러 필터측 유리 기판 15: 편광판
16: 접착제 17: 커버 유리

Claims (8)

  1. 터치 패널에 적용되는 터치 센서로서,
    상기 터치 센서를 구성하는 센서 소자의 각각에 대하여
    상기 센서 소자는, 상기 센서 소자에 내접 가능한 원의 최대 직경이 상기 센서 소자와 동일한 면적을 갖는 정방형에 내접하는 원의 직경보다 작은 형상을 가지고 있는 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자는 크로스 형상을 가지고 있는 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    서로 접하는 센서 소자 사이의 맞닿은 부분은 요철 형상을 갖는 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 접하는 센서 소자의 맞닿은 부분은 계단 형상을 가지고 있는 터치 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 센서의 엣지 부분 및 코너 부분은 L자 형상 또는 철자(凸字) 형상의 센서 소자인 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자는 적어도 5개의 변을 갖는 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자에 내접 가능한 원은, 상기 센서 소자를 갖는 화면이 터치되었을 때의 접촉 영역인 터치 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터치 패널은 상기 터치 센서가 내부에 내장된 In-Cell형 터치 패널인 터치 센서.
KR1020150108132A 2014-08-01 2015-07-30 터치 센서 KR101782009B1 (ko)

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