KR20160017478A - 터치패널, 터치 감지 장치 및 이를 구비하는 디지털 기기 - Google Patents

Abstract

터치패널, 터치 감지 장치 및 이를 구비하는 디지털 기기가 제시된다.
본 기술의 일 실시예에 의한 터치패널은 절연기판 및 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층을 포함할 수 있다.

Description

터치패널, 터치 감지 장치 및 이를 구비하는 디지털 기기{Touch Panel, Touch Sensing Apparatus and Digital Device Having the Same}

본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 터치패널, 터치 감지 장치 및 이를 구비하는 디지털 기기에 관한 것이다.

터치패널은 디스플레이 장치와 결합되는 입력 장치로서, 디스플레이에 대한 접근 또는 접촉에 따라 디지털 기지를 대화적, 직감적으로 조작할 수 있는 장치이다. 터치패널은 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 반사 방식, 광 센서 방식 등으로 설계될 수 있다.

일반적으로, 정전용량 방식의 터치패널은 제 1 방향의 터치를 감지할 수 있는 제 1 전극 패드들을 포함하는 제 1 전극층과, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향의 터치를 감지할 수 있는 제 2 전극 패드들을 포함하는 제 2 전극층 통해 접근 또는 접촉을 감지한다. 이때, 제 1 전극층과 제 2 전극층은 상호 절연되도록 형성된다.

터치패널은 터치 센서 집적회로 칩과 전기적으로 접속된다. 그리고, 터치패널에 접근 또는 접촉이 감지되면, 터치 센서 집적 회로칩이 제 1 전극 패드들 및 제 2 전극 패드들의 정전용량 변화에 따라 좌표를 검출하여 접근 또는 접촉이 발생한 위치와 패턴을 파악하고, 그에 대응하는 이벤트가 처리되도록 제어한다.

터치패널을 이용한 단말기는 키오스크, 개인용 휴대용 전자기기, 원격 콘트롤러 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 최근에는 전자종이(e-paper)에도 적용되고 있다.

전자종이는 전자신문, 전자잡지, 전자책 등으로 응용이 기대되고 있으며 휴대성, 경박성 등을 갖도록 설계될 필요가 있다.

전자종이에 적용되는 터치패널은 사용자의 입력 행위 중 슬라이드 터치, 포인팅 터치 정도만을 감지하면 충분하다. 하지만 현재의 터치 패널은 제 1 전극층 및 제 2 전극층과, 두 전극층 간을 절연시키기 위한 층 등을 구비하기 때문에 경박화에 한계가 있다. 또한, 접근 또는 접촉 이벤트 발생시 제 1 방향과 제 2 방향에 대한 좌표를 연산하여야 하므로 처리 속도 또한 지연될 수 밖에 없다.

본 발명의 실시예는 단일 전극층을 구비하는 터치패널, 터치 감지 장치 및 이를 구비하는 디지털 기기를 제공한다.

본 기술의 일 실시예에 의한 터치패널은 절연기판; 및 상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층;을 포함할 수 있다.

본 기술의 일 실시예에 의한 터치 감지 장치는 절연기판과, 상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층을 포함하도록 구성된 터치패널; 상기 터치패널의 상기 절연기판 상에 형성되는 윈도우; 및 상기 터치패널에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호의 패턴을 분석하여 대응하는 제어 신호를 생성하는 터치센서 집적회로 칩;을 포함할 수 있다.

본 기술의 일 실시예에 의한 디지털 기기는 메인 컨트롤러; 상기 메인 컨트롤러에 의해 제어되며 제어 프로그램, 제어 데이터, 응용 프로그램이 저장되는 저장부; 터치감지장치를 구비하는 사용자 인터페이스;를 포함하고, 상기 터치감지장치는, 절연기판과, 상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층을 포함하도록 구성된 터치패널;상기 터치패널의 상기 절연기판 상에 형성되는 윈도우; 및 상기 터치패널에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호의 패턴을 분석하여 대응하는 제어 신호를 생성하는 터치센서 집적회로 칩;을 포함할 수 있다.

본 기술에 의하면 단일 레이어에 단일 전극층을 형성한다. 단일 전극층은 균일한 폭을 갖는 복수의 전극 패턴을 구비하며, 따라서 단일 축에 대한 연산만으로도 슬라이드 터치 또는 포인팅 터치를 감지할 수 있다.

더욱이, 복수의 전극 패턴이 균일 한 폭을 가짐에 따라, 이를 적용한 디지털 기기가 회전하는 경우에도 사용자의 접근 또는 접촉을 쉽고 간단하게 감지하여 처리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치패널의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 감지 장치의 구성도,
도 3은 도 2에 도시한 터치센서 집적회로 칩의 일 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 기기의 구성도,
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 옵션부의 일 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치패널의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 터치패널(10)은 절연기판(110) 및 단일 전극층(120)을 포함할 수 있다.

절연기판(110)은 투명 절연기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 절연기판(110)은 예를 들어 투명 플라스틱 필름, 투명 유리 필름, 투명 석영 필름 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 아울러, 절연기판(110)은 플렉서블(flexible)한 특성을 가질 수 있다. 이를 위해 절연기판(110)은 PMMA(Poly Methyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 등의 플라스틱 재료를 적어도 하나 조합하여 형성한 고경도 플라스틱일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

단일 전극층(120)은 절연기판(110) 상에 형성되는 복수의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)을 포함할 수 있다. 각각의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)은 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성된다. 특히, 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g) 절연기판(110)의 일 축(X축 또는 Y축)에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZO(Zinc Oxide) 등의 산화물 등과 같은 투명 전도성 물질, 또는 탄소 나노 튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 실버 나노 와이어(Silver nanowire) 등과 같은 물질 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

터치패널(10)이 터치 감지 장치 또는 디지털 기기에 적용될 때, 터치패널(10)의 어느 한 꼭지점이 기준점으로 설정될 수 있다. 그리고, 연속 배치되는 적어도 두 개의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)에 대한 연속 접촉이 발생하게 되면 이는 기 설정된 기준점에 대한 슬라이드 터치로 인식될 수 있다. 아울러, 임의의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)에 대한 접촉이 발생하면 이는 포인팅 터치로 인식될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 감지 장치의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 터치 감지 장치(20)는 터치패널(10)과, 터치패널(10: 110, 120) 상에 형성되는 윈도우(130)와, 터치패널(10)과 전기적으로 접속되는 터치센서 집적회로 칩(IC, 140)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 윈도우(130)의 배면에 절연기판(110)이 형성되고, 절연기판(110)의 배면에 전극층(120)이 형성되는 적층 구조를 갖도록 상호 접착될 수 있다.

터치패널(10)은 절연기판(110) 및 단일 전극층(120)을 포함하며, 도 1에서 설명한 것과 유사한 구조를 가질 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

윈도우(130)는 투명 윈도우일 수 있으며, 균일한 두께와 유전율을 갖는 아크릴(PMMA; ), 강화유리 등과 같은 재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 윈도우(130)는 터치 감지 장치(20)를 수용하는 하우징의 일 면일 수 있다.

터치센서 집적회로 칩(140)은 터치패널(10)에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득하고, 감지 신호의 패턴을 분석하여 접촉 입력에 대응하는 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 정전용량 방식을 채택하는 경우, 터치센서 집적회로 칩(140)은 접촉물(예를 들어, 인체)과 전극 패턴을 한 쌍의 전극판으로 하고, 윈도우(130)와 절연기판(110)을 유전물질로 하는 캐패시터로 모델링되는 캐패시턴스 변화에 따라 감지 신호를 획득할 수 있다.

한편, 감지 신호의 패턴은 슬라이드 패턴, 포인팅 패턴 등을 포함할 수 있다. 따라서, 터치패널(10)에서 인접하는 적어도 두 개의 전극 패턴(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g)에 대한 연속 접촉이 감지되면 터치센서 집적회로 칩(140)은 이를 슬라이드 터치로 판단한다. 만약, 터치패널(10)의 임의의 위치에 불연속적인 접촉이 발생하면 터치센서 집적회로 칩(140)은 이를 포인팅 터치로 판단할 수 있다.

인접하는 복수의 전극 패턴에 대한 연속 접촉은 터치패널(10)의 기준점에 대해 실질적으로 수평인 방향 또는 실질적으로 수직인 방향, 또는 사선 방향으로 발생할 수 있으며, 터치센서 집적회로 칩(140)은 이에 대응하여 슬라이드 터치의 방향을 기준점에 대해 수평방향, 수직방향 또는 사선 방향 중 어느 하나로 판단할 수 있다. 여기에서, '실질적으로' 수평(또는 수직) 방향이라 함은 터치패널(10)의 어느 한 축을 기준축으로 하여, 사용자로부터 입력되는 연속 접촉 신호의 각도가 기준축을 중심으로 기 설정된 각도 범위 내에 포함되어, 사용자의 연속 접촉 신호를 수평선(또는 수직선)과 등가물로 취급하여도 무방한 것을 의미한다.

따라서, 터치 감지 장치(20)의 터치 패널(10)에 특정 화면이 디스플레이되어 있을 때, 사용자는 해당 화면을 좌우, 상하, 또는 사선 방향으로 이동시키거나, 특정 영역을 포인팅할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 터치센서 집적회로 칩(140)은 터치패널(10)로부터 획득한 감지 신호가 기 설정된 문턱값 이상인 경우에만 유효한 접촉으로 인식하도록 구성될 수 있다.

나아가, 터치센서 집적회로 칩(140)는 터치패널(10), 바람직하게는 터치패널(10)이 탑재된 기기(터치 감지 장치, 디지털 기기)의 회전을 감지할 수 있다. 이를 위해 터치패널(10), 이를 탐재한 터치 감지 장치(20), 또는 디지털 기기는 회전 감지 모듈(미도시)을 구비할 수 있다. 회전 감지 모듈은 그것이 탑재된 장치의 회전 각도 및 방향을 감지할 수 있는 센서모듈일 수 있다. 만약, 회전 감지 모듈로부터 회전이 감지되면, 터치센서 집적회로 칩(140)은 그에 대응하여 터치패널(10)의 기준점을 재설정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 회전 감지 모듈은 터치센서 집적회로 칩(140)에 온-칩으로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 터치패널(10) 또는 이것이 탑재된 디지털 기기의 동작 중에 회전이 감지되면, 재설정된 기준점을 중심으로 디스플레이 화면 또한 회전된다. 아울러, 회전 후 사용자로부터 접촉(슬라이드, 또는 포인팅)이 감지되면 터치센서 집적회로 칩(140)은 재설정된 기준점에 따라 사용자의 접촉에 대응하는 이벤트를 처리할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시한 터치센서 집적회로 칩의 일 예시도이다.

터치센서 집적회로 칩(140)은 컨트롤러(141), 감지부(143), 연산부(145) 및 출력 제어부(147)를 포함하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(141)는 터치센서 집적회로 칩(140)의 전체적인 동작을 제어하며, 터치패널(10)과 호스트 장치 간의 인터페이싱 또한 수행한다.

감지부(143)는 터치패널(10)에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득한다.

연산부(145)는 감지부(143)를 통해 획득된 감지 신호의 패턴을 분석하여 접촉 입력에 대응하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

출력 제어부(147)는 터치패널(10) 또는 이것이 탑재된 기기가 회전하는 경우 터치패널(10)의 기준점을 재설정할 수 있다.

터치패널(10)의 어느 한 축을 기준으로 사선 방향으로 균일한 폭을 갖는 전극 패턴이 형성됨에 따라, 사용자로부터의 접촉 입력은 슬라이드 터치, 포인팅 터치 중 하나로 감지될 수 있다. 아울러, 터치패널(10) 또는 그 탑재 기기가 회전하는 경우 출력 제어부(147)에 의해 기준점이 재설정될 수 있으므로 사용자로부터의 접촉 입력에 대응하는 이벤트가 정확하게 처리될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 기기의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 디지털 기기(30)는 메인 컨트롤러(310), 저장부(320), 사용자 인터페이스(UI, 330) 및 옵션부(340)를 포함할 수 있다.

메인 컨트롤러(310)는 디지털 기기(30)의 전체적인 동작을 제어한다.

저장부(320)는 주기억장치 및 보조기억장치를 포함할 수 있으며, 디지털 기기(30)가 동작하는 데 필요한 프로그램, 제어 데이터, 응용 프로그램 등이 저장될 수 있다.

사용자 인터페이스(330)는 터치감지장치(332)를 포함할 수 있으며, 그 외의 입력수단(마이크, 키패드, 마우스, 조이스틱, 조작버튼 중 적어도 어느 하나), 출력수단(스피커 등 중 어느 하나)을 추가로 더 포함할 수 있다.

터치감지장치(332)는 예를 들어 도 1에 도시한 터치패널(10)을 구비한, 도 2와 같은 터치 감지 장치일 수 있다.

옵션부(340)는 해당 디지털 기기(40)의 종류에 따른 역할을 수행하기 위한 기능부를 포함할 수 있다.

디지털 기기(30)가 예를 들어 통신 단말기인 경우, 도 5와 같은 옵션부(340-14)를 구비할 수 있다. 이 경우, 옵션부(340-1)는 통신모듈(342) 및 어플리케이션 처리부(344)를 포함할 수 있고, 이에 더하여 외부장치 인터페이스(346)를 추가로 더 포함할 수 있다.

통신모듈(342)은 디지털 기기(30)가 유선 및/또는 무선 통신망을 통해 통신 서비스를 이용할 수 있는 환경을 제공한다.

어플리케이션 처리부(344)는 디지털 기기(30)에 포함된 각종 어플리케이션이 사용자의 요청 및/또는 메인 컨트롤러(310)의 제어에 따라 처리되도록 한다.

외부장치 인터페이스(346)는 디지털 기기(30)가 충전 장치, 메모리 카드, 타 디지털 기기와 전기적으로 접속되거나 통신할 수 있는 환경을 제공한다.

디지털 기기는 데스크톱 컴퓨터, 키오스크, 테블릿 컴퓨터, 랩탑, 휴대용 통신 장치, 미디어 플레이어, 텔레비전, 게임기, 웨어러블 컴퓨팅 장치, 전자장치 제어용 원격 컨트롤러 등이 될 수 있으나, 이들은 단지 디지털 기기의 예에 불과하며, 터치패널을 포함할 수 있는 디지털 기기라면 어느 것이든 적용 가능하다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 터치패널
20 : 터치 감지 장치
30 : 디지털 기기

Claims (16)

1. 절연기판; 및
   상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층;
   을 포함하는 터치 패널.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연기판은 투명 절연기판인 터치패널.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 절연기판은 플렉서블한 절연기판인 터치패널.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극 패턴은 투명 전도성 물질로 이루어지는 터치패널.
5. 절연기판과, 상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층을 포함하도록 구성된 터치패널;
   상기 터치패널의 상기 절연기판 상에 형성되는 윈도우; 및
   상기 터치패널에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호의 패턴을 분석하여 대응하는 제어 신호를 생성하는 터치센서 집적회로 칩;
   을 포함하는 터치 감지 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 절연기판, 상기 전극 패턴 및 상기 윈도우는 각각 투명 절연기판, 투명 전극 패턴 및 투명 윈도우인 터치 감지 장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 터치패널의 일 꼭지점을 기준점으로 설정하고, 인접하는 복수의 전극 패턴에 대한 연속 접촉이 감지됨에 따라 상기 연속 접촉을 상기 기준점에 대한 슬라이드 터치로 판단하고 상기 제어 신호를 생성하는 터치 감지 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 슬라이드 터치의 방향을 상기 절연기판의 상기 기준점에 대해 수평 방향, 또는 수직 방향, 또는 사선 방향 중 어느 하나로 판단하는 터치 감지 장치.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 터치패널의 일 꼭지점을 기준점으로 설정하고, 상기 전극 패턴에 대한 불연속 접촉이 감지됨에 따라 상기 불연속 접촉을 포인팅 터치로 판단하는 터치 감지 장치.
10. 제 7 항 또는 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 터치 감지 장치의 회전 여부를 판단하는 회전 감지 모듈을 더 포함하고,
    상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 회전 감지 모듈로부터 상기 터치 감지 장치의 회전이 감지됨에 따라, 상기 기준점을 재설정하는 터치 감지 장치.
11. 메인 컨트롤러;
    상기 메인 컨트롤러에 의해 제어되며 제어 프로그램, 제어 데이터, 응용 프로그램이 저장되는 저장부;
    터치감지장치를 구비하는 사용자 인터페이스;를 포함하고,
    상기 터치감지장치는, 절연기판과, 상기 절연기판 상에 기 설정된 균일한 폭 및 기 설정된 간격으로 형성되고, 상기 절연기판의 일 축에 대해 사선 방향으로 연장되며, 상호 전기적으로 절연되는 복수의 전극 패턴을 포함하는 단일 전극층을 포함하도록 구성된 터치패널;
    상기 터치패널의 상기 절연기판 상에 형성되는 윈도우; 및
    상기 터치패널에 접촉이 발생함에 따라 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호의 패턴을 분석하여 대응하는 제어 신호를 생성하는 터치센서 집적회로 칩;
    을 포함하는 디지털 기기.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연기판, 상기 전극 패턴 및 상기 윈도우는 각각 투명 절연기판, 투명 전극 패턴 및 투명 윈도우인 디지털 기기.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 터치패널의 일 꼭지점을 기준점으로 설정하고, 인접하는 복수의 전극 패턴에 대한 연속 접촉이 감지됨에 따라 상기 연속 접촉을 상기 기준점에 대한 슬라이드 터치로 판단하고 상기 제어 신호를 생성하는 디지털 기기.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 슬라이드 터치의 방향을 상기 절연기판의 상기 기준점에 대해 수평 방향, 또는 수직 방향, 또는 사선 방향 중 어느 하나로 판단하는 디지털 기기.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 터치패널의 일 꼭지점을 기준점으로 설정하고, 상기 전극 패턴에 대한 불연속 접촉이 감지됨에 따라 상기 불연속 접촉을 포인팅 터치로 판단하는 디지털 기기.
16. 제 13 항 또는 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 디지털 기기 또는 상기 터치 감지 장치는, 상기 터치 감지 장치의 회전 여부를 판단하는 회전 감지 모듈을 더 포함하고,
    상기 터치센서 집적회로 칩은 상기 회전 감지 모듈로부터 상기 터치 감지 장치의 회전이 감지됨에 따라, 상기 기준점을 재설정하는 디지털 기기.

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