KR20160068013A - 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차원으로 배열되어 인체의 접촉을 감지하는 검출영역(10)과; 상기 검출영역(10)의 외곽에 마련된 배선영역(20)으로 이루어지되, 상기 검출영역(10)은 Y축상의 접촉된 위치를 감지토록 기판(P)의 중앙을 기준으로 상부와 하부로 각각 배선된 다수개의 송신전극(31)이 구비된 송신채널(30)과, X축상의 접촉된 위치를 감지토록 상기 송신채널(30)의 사이에 지그재그형상으로 배선된 다수개의 수신전극(41)이 구비된 수신채널(40)로 이루어지고, 상기 송신채널과 수신채널이 서로 겹치는 부분을 절연막으로 절연하여 두께가 얇아지며, 인체가 접촉되는 지점을 감지하는 수신감도를 높이도록 정전용량이 늘어나도록 설계된 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서에 관한 것이다.

Description

플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서{Single layer type touch sensor for flexible displays}

본 발명은 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단층형 터치센서로서 구비되도록 송신채널과 수신채널이 2차원적으로 배선되고, 상기 송신채널과 수신채널이 서로 겹치는 부분에서 두께가 얇아지도록 절연막으로 절연하고, 인체가 접촉되는 지점에서 생성되는 신호의 량이 높아지도록 정전용량이 늘어나게 설계된 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서에 관한 것이다.

일반적으로, 터치 센싱 장치는 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 입력 장치 중 하나로 사용자가 손이나 펜 등의 입력 도구를 이용하여 화면을 직접 접촉함으로써 보다 쉽게 입력을 수행할 수 있도록 해주는 장치를 말한다.

터치 센싱 장치는 동작 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식 터치 센싱 장치는 두께가 얇고 내구성이 뛰어나며, 멀티 터치가 가능한 장점으로 인해 최근 모바일 기기를 중심으로 다양하게 적용되고 있다.

정전용량 방식 터치 센싱 장치는 별도의 구동 신호를 인가하지 않고, 접촉 물체와 전극 사이에서 생성되는 자체 정전용량(Self-Capacitance)을 이용하여 접촉 입력을 판단하는 방식과, 구동 전극과 센싱 전극의 두 전극층으로 구성되어 접촉 물체의 접촉에 의해 발생하는 구동 전극과 센싱 전극 사이의 상호 정전용량(Mutual-Capacitance)의 변화를 이용하여 접촉 입력을 판단하는 방식으로 구분할 수 있다.

자체 정전용량을 이용하는 방식은 회로 구성이 간단하고, 구현이 용이한 반면 멀티 터치 판단이 용이하지 않은 특징이 있으며, 상호 정전용량을 이용하는 방식은 멀티 터치 판단에 있어서 자체 정전용량을 이용하는 방식보다 이점을 갖지만 터치 위치 감지를 위한 감지 전극을 2층 구조로 구현해야 하는 특징이 있다.

최근에는 터치 센싱 장치의 박형화 추세에 따라, 2층 구조로 구현해야 하는 상호 정전용량 방식 터치 센서의 전극을 1층으로 집약하여 형성하는 기술이 개발되고 있다. 이에 따라 터치 센싱 장치에 기존의 전극 패턴 보다 더욱 복잡한 전극 패턴 형태가 적용되며, 전극 패턴과 연결되는 외부 배선 영역 또한 상대적으로 더욱 복잡한 배선 구조가 요구된다. 따라서, 터치 센싱 장치의 외부 배선 영역의 제조 시 기존의 제조 방식보다 복잡한 공정이 요구되며 불량률도 높아지는 문제점이 있다.

이를 개선한 종래기술로 한국 등록 특허 제10-1448094호(2014.09.30)에는 '단층 감지 패턴을 이용한 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 장치의 제조 방법'이 개시되었다.

상기한 종래 기술은 단일한 기판 위에 복수의 감지영역이 이차원으로 배열되는 접촉 검출영역; 상기 접촉 검출영역의 외곽에 마련된 외부 배선영역; 상기 복수의 감지영역 각각에 적어도 하나의 패치(patch) 형태로 형성되며, 상기 접촉 검출영역에 인가되는 접촉의 제2축에 따른 위치를 감지하는 복수의 송신(Tx) 전극; 및 상기 복수의 감지영역에서 상기 송신 전극과 전기적으로 분리되어 상기 복수의 송신 전극을 감싸는 형태로 제2축 방향으로 연장되도록 형성되는 상기 접촉의 제1축에 따른 위치를 감지하는 복수의 수신(Rx) 전극을 포함하고,

상기 복수의 송신 전극은, 내부 배선과 연결되는 방향이 상기 제1축을 따라 인접한 송신 전극이 내부 배선과 연결되는 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 한다.

다만, 상기한 종래기술은 송신전극과 수신전극의 분리가 용이치 않아 접촉된 지점을 감지하는 신호의 혼선이 발생되어 오작동되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기한 종래기술은 송신전극과 수신전극을 전기적으로 분리하는 절연층이 구비되어야 함으로써, 터치센싱장치를 구성하는 배선영역의 두께를 줄이기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 검출영역을 구성하는 송신채널과 수신채널의 정전용량이 증대되도록 설계되어 오감지가 줄어들며, 상기 송신채널과 수신채널의 배선을 연결하는 배출영역이 중앙을 중심으로 대칭되도록 구비되어 인접하는 송신채널의 단부와 서로 이격되어 선로저항이 최소화됨으로써 감지된 신호의 수신감도가 개선된 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서는 단일한 기판 위에 이차원으로 배열되어 인체의 접촉을 감지하는 검출영역과; 상기 검출영역의 외곽에 마련된 배선영역으로 이루어지되,

상기 검출영역은 Y축상의 접촉된 위치를 감지토록 기판의 중앙을 기준으로 상부와 하부로 각각 배선된 다수개의 송신전극이 구비된 송신채널과, X축상의 접촉된 위치를 감지토록 상기 송신채널의 사이에 지그재그형상으로 배선된 다수개의 수신전극이 구비된 수신채널로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 수신전극에는 정전용량을 높이도록 사각형상으로 확장된 다수개의 감지단이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 송신전극은 상기 감지단의 외곽을 감싸도록 구비된 다수개의 감지라인과, 상기 감지라인에서 연장되어 접촉된 위치를 구분토록 상기 기판의 외곽으로 갈수록 증가하는 다수개의 채널라인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 송신전극에는 상기 감지라인과 채널라인의 접속이 용이토록 넓게 형성된 접속노드가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 배선영역에는 상기 송신채널과 수신채널에서 생성된 감지신호가 송수신되는 드라이버에 연결되도록 상기 수신전극에서 연장된 수신연장단과, 상기 송신전극에서 연장된 송신배선단이 구비되되, 상기 수신연장단과 송신배선단이 서로 전기적으로 분리되도록 중앙에 절연막이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 송신배선단의 단부는 인접한 송신배선단과 이격되도록 상부로 돌기된 상부배선단 또는 하부로 돌기된 하부배선단이 구비되고, 상기 상부배선단과 하부배선단의 단부에는 선로저항이 감소토록 중앙을 중심으로 대칭되게 형성된 계단형상의 이격부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 송신채널과 수신채널이 단층으로 형성되고, 수신채널에 구비된 수신전극이 지그재형상으로 구비되고, 상기 수신전극에 사각형상으로 확장된 감지단이 구비됨으로써, 정전용량이 증가되어 터치시 수신감도가 개선되는 효과가 있고,

둘째, Y축상의 접촉된 위치를 감지하는 상기 송신채널이 기판(P)의 중앙을 기준으로 상부와 하부로 각각 배선됨에 따라, 상기 송신채널에서 발생되는 왜곡 신호가줄어들어 안정적으로 터치된 신호가 감지되며,

셋째, 상기 송신전극을 구성하는 감지라인과 채널라인의 접속이 용이토록 넓게 형성된 접속노드가 구비됨으로써, 상기 감지라인이 더해지는 상기 채널라인을 안정적으로 구축할 수 있어 상호 신호간섭이 최소화 되고,

넷째, 배선영역의 수신연장단과 송신배선단을 전기적으로 분리하는 절연막이 구비됨으로써, 단층형으로 구비된 터치센서의 두께가 얇아짐에 따라 플렉서블 디스플레이에 적용하기가 용이한 이점이 있으며,

다섯째, 송신배선단의 단부가 상부로 돌기된 상부배선단 또는 하부로 돌기된 하부배선단으로 구성되어 중앙을 중심으로 대칭되게 형성된 계단형상의 이격부가 구비됨으로써, 선로의 저항이 감소되어 인가된 감지신호가 원활히 드라이버에 송수신되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 적용된 터치센서 장치의 평면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서의 평면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서의 송신전극과 수신전극을 나타낸 확대도이며,
도 4는 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서의 배선영역을 나타낸 확대도이고,
도 5는 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서의 배선영역의 작용을 설명한 확대도이다.

이와 같이 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서는 도 1에 도시된 바와 같이 단층형으로 구비되도록 단일한 기판(P) 위에 이차원으로 배열되어 인체의 접촉을 감지하는 검출영역(10)과; 상기 검출영역(10)의 외곽에 마련된 배선영역(20)으로 이루어진다.

그리고, 상기 검출영역(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 Y축상의 접촉된 위치를 감지토록 기판(P)의 중앙을 기준으로 상부와 하부로 각각 배선된 다수개의 송신전극(31)이 구비된 송신채널(30)과, X축상의 접촉된 위치를 감지토록 상기 송신채널(30)의 사이에 지그재그형상으로 배선된 다수개의 수신전극(41)이 구비된 수신채널(40)이 구비되게 된다.

즉, 상기 검출영역(10)은 X축과 Y축의 접촉된 위치의 임피던스 변화로 발생되는 반사신호에 따라 감지하게 된다.

그리고, 상기 수신전극(41)에는 정전용량을 높이도록 사각형상으로 확장된 다수개의 감지단(42)이 구비됨으로써, 인체의 접촉에 의해 생성되는 반사파의 진폭이 커짐으로써 정밀도가 올라게 된다.

한편, 상기 송신전극(31)은 상기 감지단(42)의 외곽을 감싸도록 구비된 다수개의 감지라인(32)과, 상기 감지라인(32)에서 연장되어 접촉된 위치를 구분토록 상기 기판(P)의 외곽으로 갈수록 증가하는 다수개의 채널라인(33)으로 이루어진다.

그리고, 상기 송신전극(31)에는 상기 감지라인(32)과 채널라인(33)의 접속이 용이토록 넓게 형성된 접속노드(34)가 더 구비된다.

즉, 상기 송신전극(31)은 감지라인(32)과 채널라인(33) 및 접속노드(34)로 구성되어 상기 기판(P)의 외곽에 근접할수록 채널라인(33)은 늘어나게 된다.

그리고, 상기 송신전극(31)과 수신전극(41)은 투명전도성 도체(ITO)로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배선영역(20)에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 송신채널(30)과 수신채널(40)에서 생성된 감지신호가 송수신되는 드라이버에 연결되도록 상기 수신전극(41)에서 연장된 수신연장단(21)과, 상기 송신전극(31)에서 연장된 송신배선단(22)이 구비되되, 상기 수신연장단(21)과 송신배선단(22)이 서로 전기적으로 분리되도록 중앙에 절연막(23)이 더 구비된다.

여기서, 상기 수신연장단(21)과 송신배선단(22)은 드라이버(미도시)와 연결되기 위해 적어도 한번은 겹치게 되는데 이때 절연되도록 상기 절연막(23)이 구비된다.

또한, 상기 송신배선단(22)의 단부는 인접한 송신배선단(22)과 이격되도록 상부로 돌기된 상부배선단(22a) 또는 하부로 돌기된 하부배선단(22b)이 구비되고, 상기 상부배선단(22a)과 하부배선단(22b)의 단부에는 선로저항이 감소토록 중앙을 중심으로 대칭되게 형성된 계단형상의 이격부(24)가 구비된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서의 작용을 살펴보면 아래와 같다.

본 발명에 따른 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서는 인체의 접촉을 감지하는 검출영역(10)과, 상기 검출영역(10)의 외곽에 마련된 배선영역(20)으로 이루어지되, 상기 검출영역(10)에서 인체의 접촉을 센싱하기 위해 Y축상의 접촉된 위치를 감지하는 송신채널(30)과 X축상의 접촉된 위치를 감지하는 수신채널(40)이 구비되게 된다.

이때, 상기 수신채널(40)은 지그재그형상의 수신전극(41)이 배치되어 기판(P)의 상부와 하부로 연장되어 접촉된 신호를 감지하게 된다.

그리고, 상기 수신전극(41)은 X축상에서 일자형상으로 배치된 경우보다 더욱 넓게 형성됨으로써, 정전용량이 증가되며, 추가적으로 사각형상으로 확장된 다수개의 감지단(42)이 구비됨으로써 감지도가 더욱 높아지게 된다.

한편, 상기 송신채널(30)에 구비된 송신전극(31)은 감지라인(32)과 채널라인(33)으로 이루어짐으로써, Y축상의 접촉된 위치를 감지하게 된다. 이때, 상기 채널라인(33)은 상기 수신전극(41)과 동일한 방향으로 연장되어 상기 기판(P)의 상하부로 각각 연장됨으로써 최소한의 면적을 차지하게 된다.

그리고, 상기 감지라인(32)과 채널라인(33)이 연결되는 부위에 접속노드(34)가 구비되게 되는데, 이는 상기 감지라인(32)이 상기 채널라인(33)에 더해지는 것을 용이하게 한다. 즉, 상기 채널라인(33)은 상기 감지라인(32)이 더해져 신호가 전송되는 버스(BUS)로 구비되게 된다.

한편, 상기 검출영역(10)의 외곽에 구비된 상기 배선영역(20)은 감지신호를 송수신하는 드라이버의 단자와 연결되는 것을 용이토록 창안된 것으로, 상기 수신전극(41)에서 연장된 수신연장단(21)과, 상기 송신전극(31)에서 연장된 송신배선단(22)이 구비되며, 그 사이에서 전기적으로 절연시키는 절연막(23)이 더 구비되게 된다. 여기서, 상기 절연막(33)은 일반적으로 BM(Black Matrix)로 구비되어 외관상으로는 터치패널의 배젤부(미도시)와 연결되게 된다.

그리고, 상기 송신배선단(22)의 배치는 상부로 이격된 상부배선단(22a)과 하부로 이격된 하부배선단(22b)으로 구비됨으로써, 인접하는 선로의 영향을 최쇠화시키며, 상기 상부배선단(22a)과 하부배선단(22b)은 각각 중앙에서 계단형상으로 형성된 이격부(24)로 구비됨으로써, 선로의 저항을 최소화하여 감지도를 높이게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 검출영역 20 : 배선영역
21 : 수신연장단 22 : 송신배선단
23 : 절연막 22a : 상부배선단
22b : 하부배선단 24 : 이격부
30 : 송신채널 31 : 송신전극
32 : 감지라인 33 : 채널라인
34 : 접속노드 40 : 수신채널
41 : 수신전극 42 : 감지단
P : 기판

Claims (6)

1. 단일한 기판(P) 위에 이차원으로 배열되어 인체의 접촉을 감지하는 검출영역(10)과;
   상기 검출영역(10)의 외곽에 마련된 배선영역(20)으로 이루어지되,
   상기 검출영역(10)은
   Y축상의 접촉된 위치를 감지토록 기판(P)의 중앙을 기준으로 상부와 하부로 각각 배선된 다수개의 송신전극(31)이 구비된 송신채널(30)과,
   X축상의 접촉된 위치를 감지토록 상기 송신채널(30)의 사이에 지그재그형상으로 배선된 다수개의 수신전극(41)이 구비된 수신채널(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수신전극(41)에는
   정전용량을 높이도록 사각형상으로 확장된 다수개의 감지단(42)이 구비된 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 송신전극(31)은
   상기 감지단(42)의 외곽을 감싸도록 구비된 다수개의 감지라인(32)과,
   상기 감지라인(32)에서 연장되어 접촉된 위치를 구분토록 상기 기판(P)의 외곽으로 갈수록 증가하는 다수개의 채널라인(33)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 송신전극(31)에는 상기 감지라인(32)과 채널라인(33)의 접속이 용이토록 넓게 형성된 접속노드(34)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 배선영역(20)에는
   상기 송신채널(30)과 수신채널(40)에서 생성된 감지신호가 송수신되는 드라이버에 연결되도록 상기 수신전극(41)에서 연장된 수신연장단(21)과, 상기 송신전극(31)에서 연장된 송신배선단(22)이 구비되되,
   상기 수신연장단(21)과 송신배선단(22)이 서로 전기적으로 분리되도록 중앙에 절연막(23)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 송신배선단(22)의 단부는 인접한 송신배선단(22)과 이격되도록 상부로 돌기된 상부배선단(22a) 또는 하부로 돌기된 하부배선단(22b)이 구비되고,
   상기 상부배선단(22a)과 하부배선단(22b)의 단부에는 선로저항이 감소토록 중앙을 중심으로 대칭되게 형성된 계단형상의 이격부(24)가 구비된 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이용 단층형 터치센서.

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