KR20170005569A - 고 분해능을 갖는 터치 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치입력도구의 정전식 터치입력을 검출하는 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단위 파이보다 작은 직경을 갖는 터치 입력도구의 검출을 가능하게 할 수 있는 고 분해능을 갖는 터치 패널의 구조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고 분해능을 갖는 터치 패널에 의하면 터치 패널의 사이즈 또는 용도에 따라 터치 패턴의 구조 변경을 최소화하면서 고 터치 감도를 높게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

고 분해능을 갖는 터치 패널 {TOUCH PANEL HAVING HIGH RESOLUTION}
본 발명은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치입력도구의 정전식 터치입력을 검출하는 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단위 파이보다 작은 직경을 갖는 터치 입력도구의 검출이 가능한 고 분해능을 갖는 터치 패널의 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 패널(Touch Panel)은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 터치될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의 하나이다. 터치 패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있으며, 이용 분야가 확대되고 있다.
도 1 은 종래의 정전식 터치 패널의 터치 패턴의 예를 도시한 것이다.
정전식 터치 패널이라 함은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치 입력도구와 터치 패널의 터치 패턴(도전성 물질)간의 소정의 커패시턴스를 생성하고 생성된 커패시턴스에 걸리는 전압 변화를 기초로 터치 여부를 판단할 수 있는 디바이스이다.
스마트폰등에서 요구하는 터치 패널의 분해능이 높아짐에 따라, 터치 위치의 정확하고 빠른 판단을 위하여 터치 패널을 구성하는 터치 패턴은 더욱 정교해지고 그리고 다양화되고 있다.
도 1에 도시된 터치 패널의 패턴은 종래의 정전식 터치 패턴의 예들을 도시한 것으로, 두개의 피스(piece)(110a, 110b)를 서로 맞대어 하나의 단위 패턴(100)을 형성하거나(도 1(a)), 하나의 도형 형상 전체(120 또는 140)로서 하나의 단위 패턴을 형성하는 구조(도 1(b) 및 도 1(c))였다.
도 1에 예시된 것과 같은 종래의 터치 패널은 터치 패널의 요구시 단위 패턴(100,120 및 140)의 크기 자체를 줄여 제작함으로써 분해능을 높일 수 있다. 그러나, 단위 패턴의 크기가 줄어듬에 따라 단위 패턴에 연결되는 터치 신호선의 개수가 기하급수적으로 늘어나게 된다.
터치 신호선의 개수가 많아짐에 따라 터치 패널에서 터치 신호선이 차지하는 면적이 늘어나게 되어 터치 패널의 전체적인 성능에는 바람직하지 않은 상황이 발생할 수 있다.
또한, 스마트 폰용 터치 패널과 노트북용 터치 패널의 사이즈는 완전히 다르기 때문에 터치 패널의 사이즈 또는 용도에 따라 단위 패턴의 사이즈가 아니라 단위 패턴의 형상 자체를 다시 디자인해야 하는 문제가 발생할 수 있다.
터치 패널마다 형상 자체를 다르게 디자인하여 설계하는 것은 터치 여부를 판단하는 터치 IC의 구동 방식을 패널마다 달리 프로그래밍해야 한다는 점에서도 바람직하지 않다.
또한, 매트릭스 형태로 배치되는 터치 패턴이 컬럼을 기준으로 상하 배열됨에 따라 센서 신호선은 터치IC가 위치한 하부로 갈수록 더 많아지므로 센서 신호선들이 차지하는 전체적인 배치영역은 측방향으로 두꺼워지는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 터치IC가 위치한 하부방향일수록 센서 신호선들이 터치 패턴과 구별되는 색상으로 외부에 표시되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 정전식 터치 패널의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고 분해능을 가지면서 동시에 패널의 사이즈 변경에 따라 제작 변경이 용이한 터치 패널의 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 고 분해능을 갖는 터치 패널의 일 측면에 따라,
고 분해능을 갖는 터치 패널에 있어서,
복수개의 제 1 패턴으로서, 각각의 상기 제 1 패턴은 터치수단의 접근 또는 터치에 의하여 터치 커패시턴스(Ct)를 생성하는, 상기 복수개의 제 1 패턴; 및
각각의 상기 제 1 패턴에 연결된 복수개의 센서 신호선;을 포함하되,
한 쌍(pair)의 상기 제 1 패턴이 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상을 반복 배치함으로써 상기 터치 패널의 하나의 컬럼(column)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 패턴은 적어도 하나 이상의 제 2 패턴을 서로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 패턴은 적어도 하나 이상의 제 2 패턴 및 상기 2 패턴의 일부를 서로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 패턴의 최장 폭이 단위 파이(Φ)보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 단위 파이는 1mm 이하까지 설정 가능한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 패턴은 마름모 형상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 패턴 및 상기 센서 신호선은 투명 도전성 물질을 복수개의 미세패턴으로 반복 패터닝(patterning)하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
패터닝된 상기 미세패턴 모양에 따라 상기 마름모의 각 변들은 지그재그 형상이 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 패턴의 크기(size)는 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터의 거리가 멀수록 크기가 커지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 패널의 분해능이 증가할 때 상기 제 2 패턴의 폭이 감소하고 상기 제 2 패턴의 개수는 증가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 패턴 및 상기 센서 신호선은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 투명 도전성 물질은 ITO, CNT ATO 또는 IZO 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 패널은 상기 컬럼을 복수개로 배치하여 매트릭스 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
이웃하는 칼럼의 상기 제 1 패턴들은 소정의 오프셋(offset)을 가져 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 커패시턴스(Ct)는 수 fF(Femto Farad) 내지 수십 uF(Micro Fara)인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 컬럼의 상기 센서 신호선은 상기 컬럼의 일 측(side)에 배치되고, 서로 다른 상기 제 1 패턴에 연결된 신호선들은 상기 미세패턴 중 적어도 하나이상을 연결한 분리 라인에 의해 분리되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 신호선의 일부는 상기 제 1 패턴의 제 1 측에 배치되고, 상기 센서 신호선의 나머지는 상기 제 1 패턴의 제 2 측에 배치되며, 상기 제 2 측은 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 1 측과 반대인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 신호선의 일부는 상기 제 1 패턴의 제 1 측과 제 2 측에 한개씩 번갈아 배치되며, 상기 제 2 측은 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 1 측과 반대인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
각각의 상기 센서 신호선의 폭은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 멀어질수록 커지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 분리 라인간의 간격(spacing)은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 거리가 멀수록 커지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센서 신호선은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC까지의 거리가 최단 거리가 되는 지점에서 상기 제 1 패턴에 접속되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
각각의 상기 센서 신호선의 저항값이 모두 동일하도록 상기 센서 신호선의 폭, 상기 제 1 패턴의 크기가 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
각각의 상기 센서 신호선이 상기 제 1 패턴에 접속하는 지점은 상기 마름모의 하나의 꼭지점이되, 상기 제 1 패턴의 형상에 따라 상기 센서 신호선이 접속되는 꼭지점은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
각각의 상기 센서 신호선의 저항값을 동일하도록 유지하기 위한 등저항 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 등저항 영역은 상기 제 1 패턴의 일부 영역상에 배치되되, 상기 제 1 패턴의 위치에 따라 길이가 달라지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 등저항 영역은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 임계 거리내에 위치된 적어도 하나의 상기 제 1 패턴에 배치되어 상기 터치 IC로부터의 정전기 또는 과전압을 방지하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고 분해능을 갖는 터치 패널에 의하면 터치 패널의 용도에 따라 터치 패턴의 구조 변경을 최소화하면서 터치 감도를 높게 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고 분해능을 갖는 터치 패널에 의하면 직경이 단위 파이(예, 1mm)보다 작은 터치 입력 수단의 터치를 용이하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고 분해능을 갖는 터치 패널에 의하면 터치 패널 자체의 사이즈 변경에 따라 제작 변경이 용이한 터치 패널의 구조를 제공할 수 있다.
도 1 은 종래의 정전식 터치 패널의 터치 패턴의 예들을 도시한 것이다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제 1 패턴(기본 단위 패턴)의 구조의 평면도를 도시한 것이다.
도 2b는 도 2a의 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴의 평면도를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 M x N 매트릭스 터치 패널의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 터치 패턴의 확대도로서 제 2 패턴의 각 변의 형상(도 4a) 및 터치 패턴의 비-시인성 개선을 위한 미세패턴의 형상(도 4b)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본원 발명의 일 실시예로서 분해능의 증가에 따른 터치 패턴 형상의 변화를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 터치 패널 구조의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본원 발명에 따른 터치 패턴과 센서 신호선간의 연결 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 8은 본원 발명에 따른 센서 신호선의 배치를 변경한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본원 발명에 따른 터치 패널에서 등저항 영역이 포함된 터치 패널을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 터치 패널에서 시인성을 위한 미세패턴 구조의 평면도를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10에서의 평면도의 일부를 확대한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 터치 패널의 시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 포함하는 제 1 패턴의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 터치 패널의 시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 포함하는 센서 신호선의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 엘리먼트를 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본원 발명에서의 터치 패널이라 함은 정전식 터치 패널을 지칭하는 것으로, 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치 입력도구와 터치 패널의 터치 패턴간의 소정의 커패시턴스를 생성하고 생성된 커패시턴스에 걸리는 전압 변화를 기초로 터치 여부를 판단할 수 있는 디바이스를 말한다.
본원 발명에서의 고 분해능(high resolution)이라 함은 터치 입력 수단의 터치 직경이 작은 것(예: 단위파이 1mm)을 의미하는 것으로, 터치 펜과 같은 입력도구로 글씨를 써서 입력하는 경우에 기록되는 글씨를 정확하게 판독하기 위해서 요구되는 정도의 분해능을 의미하는 것이다.
본원 발명에서의 터치 패턴은 도전성 물질로 형성되어 터치 전극(touch electrode)으로 지칭될 수 있다.
본원 발명에서의 터치 패널의 시인성(visibility) 개선이라 함은 터치 패턴 비-시인성 개선과 모아레 현상의 개선을 포함하는 개념으로 넓게 해석되어야 한다. 즉, 터치 패널의 시인성 개선은 사용자가 디바이스의 동작시 화면이 흐려지거나 터치 패턴이 인식되는 경우가 없도록 하기 위한 것이다.
본원 발명에서의 터치 패턴의 비-시인성(pattern invisibility)은 터치 패널에 형성된 터치 패턴 또는 터치 전극의 형상을 사용자가 시인할 수 없게 하는 성질을 지칭한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 제 1 패턴(기본 단위 패턴(200-1 또는 200-2))의 구조의 평면도를 도시한 것이다.
터치 패널의 각 컬럼(column)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 200-1의 제 1 패턴과 200-2의 제 1 패턴이 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상이 반복 배치됨으로써 형성된다.
터치 패널의 전체 형상은 도 6에서 보다 구체적으로 설명될 것이지만, 기본 패턴은 도 2a에서의 제 1 패턴(200-1 또는 200-2)이다. 본원발명에서의 기본패턴(unit pattern)은 하나의 센서 신호선에 연결되는 터치 패턴을 지칭한다.
상기에서 설명된 것처럼, 두개의 제 1 패턴이 좌우가 뒤바뀐 상태로 서로 맞물려진 형상이 화살표(210) 방향을 따라, 즉 종방향으로 반복배치됨으로써 하나의 컬럼을 형성된다. 그리고 동일한 방식으로 형성된 복수개의 컬럼을 반복배치함으로써 본원 발명에서의 일 실시예 따른 터치 패널이 형성된다.
구체적으로, 한쌍의 기본 단위 패턴(제 1 패턴(200-1 및 200-2))들을 서로의 꼭지점이 서로 맞물린 형상을 반복배치하여 하나의 컬럼(column)을 형성한다.
각각의 제 1 패턴은 도전성 물질로 형성된 것으로 터치수단의 접근 또는 터치에 의하여 터치 커패시턴스(Ct)를 생성할 수 있다. 터치수단의 접근 또는 터치에 의해 생성되는 터치 커패시턴스는 수 fF(Femto Farad) 내지 수십 uF(Micro Fara)의 범위내에 있다.
본원 발명에서 제 1 패턴(200-1 또는 200-2) 뿐만 아니라 센서 신호선(도 3의 320)도 역시 투명 도전성 물질로 형성된다. 투명 도전성 물질의 일 실시예는 ITO, CNT, ATO 또는 IZO 중 어느 하나이다.
200-1의 제 1 패턴과 200-2의 제 1 패턴은 서로 다른 기본 패턴이기 때문에 서로 다른 센서 신호선에 연결되어 수신된 터치 신호를 터치 IC에 전달한다.
터치 IC는 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 디바이스를 지칭한다. 터치 IC는 통상적으로 터치 패널의 외곽 에지 영역에 배치되며, 구체적인 배치 위치는 터치 패널의 용도 또는 사이즈에 따라 달라질 수 있다.
도 2b는 도 2a의 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴의 평면도를 보여주는 도면이다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이 각각의 제 1 패턴(200-1 또는 200-2)은 적어도 하나 이상의 제 2 패턴을 서로 연결하여 형성된다.
구체적으로 200-1의 제 1 패턴은 240-1, 240-2 및 240-3의 제 2 패턴을 서로 연결되어 형성되고, 200-2의 제 1 패턴은 240-4, 240-5 및 240-6의 제 2 패턴을 서로 연결되어 형성된다.
도 2(b)에 도시된 기본 패턴 형성의 예는 단지 하나의 예시일 뿐이며, 터치 패널의 용도 또는 사이즈에 따라 제 1 패턴을 형성하는 제 2 패턴의 개수는 달라질 수 있다.
또한 도 2(b)에서는 각각의 제 1 패턴이 2.5개의 제 2 패턴이 서로 연결되어 형성된 것으로 도시되었으나, 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴은 3개, 3.5개, 4개, 또는 4.5개등 분해능에 따라 가변적이다.
상기에서 언급된 바와 같이 기본 패턴인 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴의 형상은 마름모 형상이다.
상기에서 제시된 2.5개, 3.5개 또는 4.5개에서의 0.5개의 제 2 패턴은 240-1의 패턴과 240-6의 패턴과 같이 240-2의 패턴의 절반을 나타내는 것이다. 즉 마르모 형상을 화살표 (210)의 방향에서 1/2 분할하여 그것의 절반영역을 지칭하는 것이다.
제 1 패턴은 적어도 하나이상의 제 2 패턴을 정수개로 연결하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 상기에서 설명된 바와 같이 제 1 패턴은 적어도 하나이상의 제 2 패턴과 제 2 패턴의 일부(예: 0.5)가 서로 연결되어 형성될 수도 있다.
본원 발명에서의 제 2 패턴은 마름모 형상으로 한정하는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 수준에서의 다른 형상을 가질 수 있음은 당연하다. 다만, 본원 발명에서의 마름모 형상 또는 다이아몬드 형상으로 구성한 경우에 장점은 원(250)에 도시된 바와 같이 200-1 패턴과 200-2 패턴간의 면적차이에 의해 터치 위치 검출이 보다 용이하게 이루어질 수 있다는 것이다.
제 2 패턴의 구체적인 형상이 무엇이든간에 적어도 하나이상의 제 2 패턴이 서로 연결되어 기본 패턴인 제 1 패턴을 형성하며, 한쌍의 제 1 패턴의 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상을 반복 배치함으로써 상기 터치 패널의 하나의 컬럼(column)을 형성한다는 것이 특징이다.
제 2 패턴(240-2)의 최대 폭은 단위 파이(Φ)(예,1mm)보다 작다. 다시 말해서, 도 2(a)의 실시예에서 원(250 또는 260)의 직경이 단위 파이보다 작은 것을 의미한다.
본원 발명에서의 정전식 터치 패널에서의 터치 지점의 검출은 구체적으로 원(250 또는 260)에서의 터치 발생시 해당 지점에서 수신된 터치 발생시점과 터치가 발생되지 않은 시점간에 전압의 차이를 이용하여 수행된다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 M x N 매트릭스 터치 패널의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에 도시된 화살표(210) 방향의 반대쪽 다운스트림 쪽에는 터치 여부를 판단하는 터치 IC(340)가 배치된다.
도 3에서는 터치 패턴의 기본 패턴인 제 1 패턴은 도 2에서의 제 1 패턴(200-1 또는 200-2)과 동일한 구조를 갖는다.
도 3에 도시된 터치 패턴은 서로 이웃하는 패턴(300-1 과 3000-2)간에 소정의 간격을 두고 배치된 것처럼 도시되어 있으나, 전체 터치 패널에서의 터치 패턴 사이즈의 전체적인 변화 및 센서 신호선의 변화의 이해를 용이하게 설명하기 위해 도시된 것이며, 엄밀하게는 하나의 컬럼을 형성하는 이웃하는 패턴간에 간격이 요구되는 것은 아니다(도 6 참조).
도 3에 도시된 바와 같이 터치IC 로부터 최장거리에 배치된 제 1 패턴(300-1)의 크기는 터치 IC(340)로부터 가장 근거리에 배치된 제 1 패턴(300-n)의 크기보다 더 크다.
본원 발명의 일 실시예에서, 제 1 패턴의 전체적인 크기는 화살표 (210)의 방향에 따라 더 커진다. 즉, 구체적으로 터치 IC(340)에 가장 근접한 터치 패턴(300-n)의 크기는 터치 패턴(300-1)보다 작다.
엄밀하게는, 제 1 패턴의 전체적인 크기가 커진다는 것은 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴의 폭이 커진다는 것을 의미함과 동시에 제 1패턴을 구성하는 제 2 패턴의 개수가 증가됨을 의미할 수 있다.
제 2 패턴의 개수의 증가는 고 분해능을 위하여 단위 파이(예 : 1 mm)의 크기를 줄이기 위해 사용될 수 있으나, 터치 IC(340)와의 거리에 따른 제 1 패턴의 크기 변화의 경우 제 2 패턴의 폭을 가변시키게 된다.
제 1 패턴의 크기가 화살표(210) 방향을 따라 또는 터치 IC(340)로부터의 거리에 따라 커짐에 따라 신호선(320)의 폭도 커진다. 도 3에 시각적으로 명확하게 도시된 것을 아니지만, 신호선(320-1)의 폭은 신호선(320-n)의 폭보다 더 크다.
도 3과 관련하여 개시된 터치 패턴 사이즈 변화 및 센서 신호선의 폭 변화는 센서 신호선을 따라 터치 신호가 전달됨에 따라 경험하게 되는 저항 손실을 보상하기 위한 것이다.
본원 발명에서 도 3과 관련하여 설명된 터치 패턴 사이즈 변화 및 센서 신호선의 폭 변화가 왜 필요한지를 극단적인 예를 들어 설명한다.
예를 들어, 제 1 패턴(300-n)에서 발생된 전압 변화가 터치로 인식될 수 있는 터치임계 전압이었다고 가정하자. 동일한 터치임계 전압이 제 1 패턴(300-1)에 발생된 경우에 제 1 패턴(300-1)에 발생된 전압은 센서 신호선(320-1)을 따라 전달되면서 센서 신호선의 저항에 따라 신호 진폭이 감소되어 결국 터치IC에서는 제 1 패턴(300-1)에서의 터치를 인식하지 못할 것이다.
결국, 동일한 크기의 터치가 발생하였음에도 제 1 패턴(300-n)에서는 터치 발생이 있었던 것으로 터치 IC가 감지하지만, 제 1 패턴(300-1)에서는 터치가 발생이 없는 것으로 감지되는 오류가 발생될 수 있다.
따라서, 본원 발명에서는 동일한 터치에 대하여 어느 터치 패턴에서는 터치 발생으로 인식하고 다른 터치 패턴에서는 터치 미발생으로 인식하는 문제를 해결하기 위하여 터치IC로부터의 거리를 고려하여 기본 패턴의 크기를 변화(제 2 패턴의 폭 증가)시킬 뿐만 아니라 동시에 패턴에 연결된 센서 신호선의 폭도 변화(폭 증가)시킨다.
상기에서 언급한 바와 같이 센서 신호선의 폭, 제 1 패턴의 크기 설정은 각각의 센서 신호선의 저항값이 모두 동일하도록 하기 위함이다.
동시에 본원 발명에서의 센서 신호선은 센서 신호선의 폭이 증가함에 따라 센서 신호선간의 간격도 증가된다.
본원 발명에서의 센서 신호선은 터치 패턴과 마찬가지로 복수개의 미세패턴(440-1 내지 440-4)으로 패터닝 되어 형성된다.
다만, 이웃하는 센서 신호선들을 서로 구별하기 위하여 투명 도전성 물질이 제거된 미세패턴을 분리 라인(430)들을 따라 연속적으로 연결한다. 도 4(a)의 영역(430)에 도시된 것은 센서 신호선들을 구분하기 위한 세개의 분리 라인들이 도시되어 있다.
본원 발명의 일 실시예에 따라, 도 4(a)의 영역(430)에 도시된 분리 라인간의 간격(spacing)은 터치 IC로부터 거리가 멀수록 커지는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 터치 패턴의 확대도로서 제 1 패턴의 각 변의 형상 및 터치 패턴의 비-시인성 개선을 위한 미세패턴의 형상을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2(a)에서의 제 1 패턴(200-1)과 제 1 패턴(200-2)의 서로 이웃하여 배치되는 패턴의 경계를 확대하여 도시한 것이다.
본원 발명의 터치 패턴 및 센서 신호선은 비-시인성 개선(이하에서 상세하게 설명)을 위하여 복수개의 동일한 형상의 미세패턴(440)의 반복 패터닝(patterning)에 의해 형성된다.
본원 발명에서의 제 2 패턴의 1개 또는 0.5개의 마름모의 내부 면적에 투명 도전성 물질이 증착 도포되어 있는 것이 아니라 도 4(b)에 도시된 바와 같이 미세 패턴(440-1,440-2,440-3 또는 440-4)으로 패턴화되어 있다.
즉, 부등호 형상(< 또는 >)의 미세패턴(440-1,440-2,440-3 또는 440-4)으로 투명 도전성 물질을 반복 제거함으로써 제 2 패턴 또는 제 1 패턴이 형성되는 것이다.
도 4와 관련하여 본원 발명에서 고려하고 있는 시인성이라 함은 유저가 제 1 패턴(200-1 또는 200-2)와 같이 터치 패턴이 터치 패널에 형성되어 있는 것을 인식하지 못하도록 하는 성능을 말한다.
제 2 패턴 마름모의 각 변들은 도 4b의 미세 패턴의 반복 패터닝에 의해 지그재그 형상(410)으로 형성된다. 제 2 패턴 마름모의 각 변(410)들은 투명 도전성 물질들을 제거하는 미세 패턴들을 마름모의 변을 따라 이어지도록 연결하여 형성된다. 제 2 패턴의 마름모의 각 변들은 반복 패터닝된 적어도 하나이상의 미세패턴(도전성 물질이 제거됨)을 연결하여 폐루프 영역(closed-loop area)(마름모 형상)을 형성한다.
본원 발명에서의 터치 패턴의 비-시인성 개선과 관련된 특징은 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이지만, 도 4에서는 미세패턴(440-1,440-2,440-3 또는 440-4)의 반복 패터닝에 의해 제 2 패턴의 마름모의 각 변이 매끄(smooth)럽지 않고 지그재그 형상을 가진다는 것을 명확히 한다.
또한, 본원 발명에서의 미세 터치 패턴은 오른쪽 부등호(440-1 또는 440-4)와 왼쪽 부등호(440-2 또는 440-3)의 조합으로 이루어져 있으며, 각 부등호에서의 사잇각(부등호의 변들의 사잇각)은 광 투과성등의 터치 패널의 다른 특성들과 관련하여 결정될 수 있다.
도 5 는 본원 발명의 일 실시예로서 분해능의 증가에 따라 변화되는 터치 패턴의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
본원 발명의 터치 패널의 분해능을 증가시키고자 할 때 제 2 패턴의 크기를 감소시키면서 제 1 패턴에 포함되는 제 2 패턴의 개수를 증가시킴으로써 용이하게 원하는 바를 달성할 수 있다.
도 5(a)에 도시된 패턴(200)은 한 쌍의 제 1 패턴(200-1 및 200-2)가 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상이다.
패턴(200)에 포함된 제 1 패턴은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 2.5개의 제 2 패턴을 포함하여 구성된다.
도 5(b)에 도시된 패턴(510)은 3.5개의 제 2 패턴이 서로 연결되어 제 1 패턴을 형성하고 한쌍의 제 1 패턴이 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상이다.
도 5(c)에 도시된 패턴(520)은 4.5개의 제 2 패턴이 서로 연결되어 제 1 패턴을 형성하고 한쌍의 제 1 패턴이 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상이다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 터치 패널의 하나의 컬럼을 기준으로 터치 패턴을 도시한 것으로 하나의 컬럼의 폭은 변하지 않고 다만, 도 5(a) 보다는 도 5(b)가 제 2 패턴의 개수가 많고 폭이 감소하여 더 고 분해능의 터치 패널의 형성이 가능하고, 도 5(b) 보다는 도 5(c)가 한층 더 제 2 패턴의 개수가 많고 폭이 더 감소하여 도 5(a) 및 도 5(b) 에 도시된 형상의 터치 패널보다 더 고 분해능의 터치 패널의 형성이 가능하다.
도 5 (a)에서 도5(b)를 거쳐 도 5(c)로 이동되면서 분해능이 증가되나, 본원 발명에서의 제 2 패턴은 형상이 변화되지 않고 일정한 마름모 형상을 그대로 유지하고 있으며, 또한, 분해능이 증가되더라도 센서 신호선의 개수는 증가되지 않는다. 즉, 센서 신호선이 연결되는 기본 패턴인 제 1 패턴의 개수는 모두 일정하기 때문이다. 도 5(a) 내지 도 5 (c)에 도시된 실시예는 단지 두개의 제 1 패턴만을 포함하고 있기 때문에 단지 두개의 센서 신호선만이 필요할 뿐이다.
본원 발명에 따른 고 분해능을 갖는 터치 패널에 의하면 분해능이 증가됨에 따라 센서 신호선의 개수가 변화되지 않을 뿐만 아니라 센서 신호선의 위치도 변화되지 않고 일정하다. 이는 제 1 패턴의 기본 패턴이 그대로 유지되되 단지 제 1 패턴을 구성하는 제 2 패턴의 폭이 감소하여 제 2 패턴의 개수가 증가되기 때문이다.
본원 발명에서의 터치 패널은 분해능이 증가되더라도 기본 터치 패턴의 형상이 변화되지 아니하며 센서 신호선의 개수가 증가되지 아니하여 변형이 용이한 장점이 있다.
또 터치 패널의 사이즈가 커지는 경우를 살펴보면, 도 5(c)의 터치 패턴을 보다 큰 사이즈의 터치 패널에 사용하고 도 5(b) 또는 도 5(a)를 보다 작은 사이즈의 터치 패널에 사용함으로써 동일하게 단위 파이의 터치 검출이 가능하면서 기준 분해능을 유지할 수 있는 터치 패널의 형성이 가능하다.
즉, 종래 기술의 터치 패턴의 형상에 의하면 기본 패턴의 크기를 다시 설계 변경하여야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패턴에 있어서는 제 2 패턴의 개수를 증가시킴으로써 고 분해능을 유지하면서 큰 사이즈의 터치 패널의 제작이 용이하게 되는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 터치 패널 구조의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 6 은 복수개의 칼럼(M)과 복수개의 로우(N)의 매트릭스 형태 중 2개의 컬럼을 개략적으로 도시한 도면이다.
제 1 컬럼(610)에 도시된 한쌍의 제 1 패턴은 650-1의 패턴으로, 제 2 컬럼(620)에 도시된 한쌍의 제 1 패턴은 650-2의 패턴으로 도시되어 있다.
도 6에 도시된 650-1의 패턴과 650-2의 패턴은 도 2(a)에 도시된 패턴과 동일하다. 즉, 동일한 형상의 한쌍의 제 1 패턴이 서로 위상이 180도 역전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상이다.
제 1 컬럼의 패턴에 연결된 센서 신호선이 배치되는 영역(630)과 제 2 컬럼의 패턴에 연결된 센서 신호선이 배치되는 영역(640)으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 실시예의 터치 패턴의 구성은 제 1 컬럼의 패턴(610)과 제 2 컬럼의 패턴(620)이 소정의 오프셋(offset)을 갖도록 서로 엇갈리게 배치되어 있다.
도 6에 도시된 제 1 컬럼(610)과 제 2 컬럼(620)이 소정의 오프셋을 갖도록 배치된다는 것을 도 3의 터치 패턴과 비교하여 상세하게 설명한다.
도 3에서의 패턴(300-1, 300-2 또는 300-n)은 도 6에서의 패턴(650-1 또는 650-2)에 대응된다. 상기에서 이미 검토한 바와 같이 도3에서의 각각의 패턴사이에는 간격이 요구되는 것이 아니라 도 6에서와 같이 패턴이 계속적으로 연결되어 배치될 수 있다.
도 3에서의 터치 패턴은 매트릭스 형태로 배치되어 있으면서 제 1 컬럼과 나머지 컬럼에서의 터치 패턴들이 모두 나란하게 배치된다. 즉, 제 1 컬럼, 제 2 컬럼 또는 나머지 컬럼상의 패턴들이 하나의 로우상에 일렬로 배치되어 있다(이하, "스트라이프(stripe) 구조"라 칭한다).
이에 반하여, 도 6에 도시된 터치 패턴은 제 1 컬럼의 터치 패턴(650-1)과 제 2 컬럼의 터치 패턴(650-2)이 나란하게 하나의 로우를 형성하는 것이 아니라 소정의 오프셋을 가지고 엇갈리게 배치되어 있다. 구체적으로 제 2 컬럼에서의 패턴(650-2)이 제 1 컬럼에서의 패턴(650-1) 보다 터치 IC쪽으로 더 아래쪽으로 내려와 배치된다(이하, "델타 구조(delta structure)"라 칭한다).
도 6에서의 실시예에 따른 델타 구조의 터치 패턴으로 형성된 터치 패널은 멀티 터치의 검출이 스트라이프 구조를 갖는 터치 패널보다 용이하다.
도 6에서의 실시예에서는 패턴이 컬럼에 따라 오프셋을 갖는 것으로 예시되어 있으나, 터치 IC와의 배치 유형에 따라 패턴이 로우(row)에 따라 오프셋을 갖는 실시예도 가능하다.
도 7은 본원 발명에 따른 터치 패턴과 센서 신호선간의 연결 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
센서 신호선은 기본적으로는 터치 IC와의 거리가 짧을 수록 좋다. 왜냐하면, 센서 신호선이 길다는 것은 곧 센서 신호의 전달시 센서 신호의 값이 더 많이 약해진다(즉, 진폭값이 작아진다)는 것을 의미하기 때문이다.
따라서, 본원 발명에서의 센서 신호선은 터치 IC(740)까지의 거리가 최단 거리가 되는 지점에서 제 1 패턴에 접속된다.
본원 발명에서의 터치 패턴은 한쌍의 제 1 패턴이 서로 180도 위상이 반전된 상태에서 서로 맞물려진 형상이다.
도 7에서 도시된 바와 같이 710-1의 제 1 패턴과 연결되는 센서 신호선이 연결되는 지점은 마름모의 꼭지점(720)이다.
센서 신호선이 배치되는 영역이 각 컬럼의 오른쪽이라면 710-1의 패턴과 연결시 터치 IC(740)와 최단 거리가 되는 지점은 마름모의 꼭지점(720)이 된다.
한편, 나머지 다른 하나의 제 1 패턴(710-2)에 연결되는 센서 신호선은 꼭지점(730)에 연결된다.
상기에서 살펴본 바와 같이 센서 신호선이 배치되는 공간에서 각 패턴과 각 센서 신호선이 접속되는 지점은 제 1 패턴의 형상에 따라 달라진다. 즉 710-1의 제 1 패턴은 꼭지점(720)에 연결되며, 710-2의 제 1 패턴은 꼭지점(730)에 연결된다.
도 8은 본원 발명에 따른 센서 신호선의 배치를 변경한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
센서 신호선은 각 컬럼의 터치 패턴과의 관계에서 한쪽에만 배치되는 것은 아니다. 즉, 도 6에 도시된 실시예는 각 컬럼의 터치 패턴(610 또는 620)의 오른쪽에 나란히 배치된 센서 신호선(630 또는 640)의 실시예를 도시하고 있다.
그러나, 도 8(a) 및 도 8(b)는 센서 신호선이 컬럼의 좌측과 우측에 동시에 존재할 수 있는 실시예를 도시하고 있다.
도 8(a)은 터치 패널의 하나의 컬럼을 개념적으로 도시한 것으로 터치 IC(800)에 더 근접하게 위치된 터치 패턴들에 연결되는 센서 신호선은 터치 패턴의 좌측에 배치된다. 즉, 센서 신호선(820-(N-2), 820-(N-1) 및 820-N)은 각각의 터치 패턴(810-(N-2), 810-(N-1) 및 810-N))의 좌측에 연결된다.터치 IC(800)로부터 원거리에 배치된 각 터치 패턴(810-1,810-2 및 810-3)에 연결되는 센서 신호선(820-1, 820-2 및 820-3)은 각 터치 패턴의 오른쪽에 배치된다.
도 8(b)는 터치 패널의 센서 신호선의 배치에 관한 다른 실시예로서, 센서 신호선의 일부는 터치 패턴의 제 1 측과 제 2 측에 한개씩 번갈아 배치되며, 제 2 측은 제 1 패턴을 기준으로 제 1 측과 반대이다.
터치 패턴(810-1)의 센서 신호선(820-1)은 터치 패턴의 오른쪽에 배치되고, 터치 패턴(810-2)의 센서 신호선(820-2)는 터치 패턴의 왼쪽에 배치되고, 터치 패턴(810-3)의 센서 신호선(820-3)은 터치 패턴의 오른쪽에 배치된다. 유사하게, 터치 패턴(810-(n-3))의 센서 신호선(820-(n-3))은 터치 패턴의 오른쪽에 배치되고, 터치 패턴(810-(n-2))의 센서 신호선(820-(n-2))는 터치 패턴의 왼쪽에 배치되고, 터치 패턴(810-(n-1))의 센서 신호선(820-(n-1))은 터치 패턴의 오른쪽에 배치되고,터치 패턴(810-(n-1))의 센서 신호선(820-(n-1))은 터치 패턴의 오른쪽에 배치되고, 터치 패턴(810-n)의 센서 신호선(820-n)은 터치 패턴의 왼쪽에 배치된다.
센서 신호선의 배치는 터치 IC가 터치 패널의 어느 부분에 위치되는지와 밀접하게 연관되어 있으며, 또한 터치 IC가 복수개로 구성되어 있는지 또는 단일의 터치 IC로 구성되어 있는지 여부와도 밀접하게 연관되어 있다.
도 8에서의 각 패턴의 기본 형상은 도 2에서의 패턴(200-1 또는 200-2)와 같다. 또한, 도 3의 실시예에서 설명한 바와 같이, 터치 IC(800)으로부터 거리가 멀어질수록 터치 패턴의 크기는 커지며 이에 따라 센서 신호선의 폭도 증가된다는 것의 특징은 도 8의 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9는 본원 발명에 따른 터치 패널에서 등저항 영역이 포함된 터치 패널을 개략적으로 도시한 도면이다.
본원 발명의 일 실시예에 따른 등저항 영역은 크게 두가지 이유로 도 9의 영역(930)과 영역(940)등에 포함될 수 있다.
첫번째 이유는, 터치 IC로부터의 정전기 또는 과전압을 방지하기 위해 도입될 수 있다. 즉, 터치 IC로부터 가까운 거리에 위치한 터치 패턴에 대하여는 갑작스런 과부하등에 의하여 터치 패턴이 손상되는 것을 방지하기 위하여 임의의 추가적인 저항 경로를 도입하기 위해 등저항 영역을 추가하는 것이다.
두번째 이유는 각 컬럼에 위치한 각각의 제 1 패턴에 연결된 센서 신호선과 터치 IC를 연결하는 팬아웃(fan-out)부의 길이가 서로 다르기 때문에 각 컬럼에 위치한 센서 신호선의 저항값도 달라지게 된다. 상기와 같이 팬아웃부의 길이 차이에 의해 각 센서 신호선의 저항값이 달라지는 것을 보상하기 위해 등저항 영역을 도입하게 된다. 예를 들어, 터치 IC가 중앙 컬럼에 위치된다고 가정하면, 터치 IC와 거리가 가까운 중앙 컬럼의 팬아웃부의 길이가 짧게 형성되고 중앙부에 위치한 센서 신호선의 저항값 변화도 적게된다. 하지만, 터치 IC와 거리가 먼 양쪽 끝에 위치한 컬럼의 경우 팬아웃부의 길이가 길게 형성되고 양쪽 끝에 위치한 컬럼에 연결된 센서 신호선의 저항값 변화는 크게된다.
즉, 팬아웃부의 길이에 의해 각 컬럼에 위치한 센서 신호선의 저항 값이 달라지는 것을 보상하기 위해 등저항 영역을 도입한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 터치 패널의 시인성 개선을 위한 미세패턴 구조의 평면도를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 2에서의 제 1 패턴에 대하여 비-시인성 개선을 위하여 반복 패터닝된 미세패턴 구조를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 2(b)에서의 한쌍의 제 1 패턴이 서로 맞물려진 형상을 확대한 것으로 반시계방향으로 90도 회전한 상태를 나타내는 것이다.
상기에서 검토된 바와 같이 터치수단의 접근 또는 터치에 의하여 터치 커패시턴스(Ct)를 생성하도록 투명 도전성 물질로 이루어진 제 1 패턴은 적어도 하나 이상의 마름모 형상의 제 2 패턴을 서로 연결하여 형성된다.
이때 제 2 패턴의 표면은 비-시인성 개선을 위하여 반복 패터닝(patterning)된 복수개의 미세패턴을 포함한다.
미세패턴의 부등호 형상의 내부 표면은 투명 도전성 물질이 제거된 상태이다.
즉, 240-6의 0.5개의 제 2 패턴, 240-5의 제 2 패턴, 240-4의 제 2 패턴이 서로 연결되어 도 2의 200-2의 제 1 패턴을 형성하는 것이고, 240-1의 0.5개의 제 2 패턴, 240-2의 제 2 패턴, 240-3의 제 2 패턴이 서로 연결되어 도 2의 200-1의 제 1 패턴을 형성하는 것이다.
도 10에서는 도2의 200-1의 제 1 패턴과 200-2의 제 1 패턴의 서로 맞물려 있는 영역을 확대하여 비-시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 명확하게 도시하고 있다.
도 10에서 200-1의 제 1 패턴의 투명 도전성 물질은 빨간색으로 채색되어 있고, 200-2의 제 1 패턴의 투명 도전성 물질은 노란색으로 채색되어 있다. 그리고 미세패턴은 하얀색으로 채색되어 도전성 물질이 제거한 상태를 보여주고 있다.
도 10에서의 채색된 빨간색, 노란색, 하얀색등은 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 미세패턴의 구성의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 실제로는 빛에 대하여 투명임에 유의하여야 한다.
상기에서 언급된 바와 같이 본원 발명의 터치 패널은 터치 전극을 형성하는 제 1 패턴 및 제 2 패턴 뿐만 아니라 센서 신호선까지 동일한 미세패턴으로 반복 패터닝함으로써 터치 패턴의 비-시인성을 극대화했다.
도 10에서의 영역(1020)은 미세패턴으로 패터닝된 센서 신호선 영역을 보여주는 것이다. 센서 신호선은 미세패턴으로 반복 패터닝되어 시인성이 개선되며 연결된 제 1 패턴으로부터 발생한 터치 신호를 터치 IC로 전달한다.
도 11은 도 10에서의 평면도의 일부를 확대한 도면이다.
도 11은 도 10에서의 원(1100)의 영역을 확대하여 도시한 것으로 비-시인성 개선을 위한 미세패턴의 패터닝을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
제 2 패턴의 표면 및 센서 신호선에 패터팅된 미세패턴은 두개의 부등호 형상을 반복으로 배치 패터닝함으로써 비-시인성을 획득한다.
미세패턴은 상기에서 편의상 부등호 형상이라고 지칭하였으나, 도 11을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
미세패턴은 일정 폭을 가지는 두개의 선분이 소정의 각도(도 11의 α)로 중심점(1110 또는 1130)에서 접하는 제 1 부등호 형상(1120) 또는 제 2 부등호 형상(1140)을 포함한다.
미세패턴의 두개의 선분이 만나는 각도는 터치 패널의 용도 및 크기 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 도 11에서는 제 1 부등호 형상(1120)의 각도와 제 2 부등호 형상(1140)의 각도가 동일한 것으로 도시되어 있으나, 양자의 각도는 서로 다를 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이 제 1 부등호 형상(1120)과 제 2 부등호 형상(1140)은 180도의 위상차가 있어서 서로 반대 방향으로 벌어진 부등호 형상들이다.
본원 발명에서의 터치 패턴 및 센서 신호선의 비-시인성은 넓게는 인간의 눈의 착시현상을 이용한 것으로, 미세패턴의 패터닝의 구조는 매우 중요하다.
도 11에 도시된 바와 같이 본원 발명의 미세 패턴의 패터닝은 제 1 부등호 형상(1120)을 제 1 라인(1150)에 일정 간격으로 반복 패터닝하고, 제 2 부등호 형상(1140)을 제 2 라인(1160)에 일정 간격으로 반복 패터닝하여 형성한다.
제 1 부등호 형상이 패터닝된 제 1 라인 및 제 2 부등호 형상이 패터닝된 제 2 라인을 제 2 패턴의 표면에 반복 배치함으로써 비-시인성이 획득된다.
도 11을 참조하여, 제 1 라인(1150)은 제 1 부등호 형상(1120)의 중심점(1110)들을 연결한 가상의 라인(line)이고, 제 2 라인(1160)은 제 2 부등호 형상(1140)의 중심점(1130)들을 연결한 가상의 라인이다.
도 10을 참조하여 알 수 있듯이 제 1 라인(1150)과 제 2 라인(1160)은 실제로 존재하지 않는 가상의 선이다.
본원 발명에서는 시인성을 개선을 위하여 제 1 라인(1150)과 제 2 라인(1160)의 공간(G)에서 제 1 부등호 형상을 구성하는 선분 중 하나와 제 2 부등호 형상을 구성하는 선분 중 하나가 번갈아 배치된다.
즉, 공간(G)에는 제 2 부등호의 왼쪽 선분 (A-1), 제 1 부등호의 오른쪽 선분 (B-1), 제 2 부등호의 왼쪽 선분 (A-2) 및 제 1 부등호의 오른쪽 선분(B-2) 순으로 서로 번갈아 배치되어 있다.
도 12는 본 발명에 따른 터치 패널의 시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 포함하는 제 1 패턴의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 제 2 패턴은 전체적으로 마름모 형상을 가지고 있으나, 이 마름모 형상은 점차적으로 폭이 넓어지는 사각형을 이어 붙이고, 점차적으로 폭이 좁아지는 사각형을 이어 붙여서 형성된다.
도 12의 240-5의 제 2 패턴은 제 1 영역(1220), 제 2 영역(1230) 및 제 3 영역(1240)등의 폭이 넓어지는 사각형을 이어 배치함으로써 형성된다.
사각형의 폭이 넓어지는 증가 영역들은 마름모 형상의 마주보는 두개의 꼭지점이 최대 폭 지점까지 배치될 것이며, 최대 폭 지점으로부터는 사각형의 폭이 좁아지는 복수개의 감소 영역들이 반복 배치될 것이다.
도 12의 240-2의 제 2 패턴은 제 1 영역(1250), 제 2 영역(1260) 및 제 3 영역(1270)으로 갈수록 사각형의 폭이 점차적으로 좁아지는 것을 보여준다.
본원 발명의 패턴은 한쌍의 제 1 패턴이 위상이 180도 반전된 상태로 서로 맞물린 형상을 가지는바 도 12에 보여지는 것처럼, 한쪽 패턴의 폭이 넓어지는 지점에서 다른 패턴은 폭이 좁아지는 형상을 가진다.
폭이 넓어지는 증가영역들은 더 많은 부등호 형상 미세패턴을 포함할 것이며, 동시에 미세패턴의 중심점들을 잇는 라인들의 수도 증가할 것이다.
240-5 제 2 패턴의 하나의 꼭지점을 포함하는 제 1 영역(1220)을 보면, 제 1 영역(1220)은 2개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 3개의 제 1 라인, 2개의 제 2 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 3개의 제 2 라인을 포함하고 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 제 1 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 제 1 라인과 제 2 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 제 2 라인은 실제 존재하는 선이 아니라 부등호 형상의 중심점들을 잇는 가상의 선임을 명확히 한다.
240-5 패턴의 제 2 영역(1230)을 보면, 제 2 영역(1230)은 3개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 9개의 제 1 라인, 3개의 제 2 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 9개의 제 2 라인을 포함하고 있다.
240-5 패턴의 제 3 영역(1240)을 보면, 제 3 영역(1240)은 4개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 9개의 제 1 라인, 4개의 제 2 부등호 형상의 미세패턴이 패터닝된 9개의 제 2 라인을 포함하고 있다.
본원 발명은 서로 다른 폭을 갖는 증가 영역들의 에지들과 감소 영역들의 에지들을 연결하는 복수개의 연결 미세 패턴들(도 10의 1010-A, 1010-B, 1010-C, 1010-D, 1010-E, 1010-F, 1010-G, 1010-H, 1010-I, 1010-J, 1010-K 및 1010-L 등)을 포함하고 있다.
본원 발명에서의 제 2 패턴의 마름모 형상은 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 마름모 형상의 각 변상에 위치된 복수개의 미세패턴들과 서로 다른 폭의 서로 연결하는 연결 미세 패턴들을 이어서 형성된다.
엄밀하게는, 폭이 다른 여러개의 사각형들중 서로 평행한 두개의 변들(투명 도전성 물질들이 제거된 미세패턴들을 이어 붙여서)을 점차적으로 폭이 넓어지거나 폭이 좁아지도록 연속적으로 이어서 제 2 패턴의 마름모 형상을 얻는 것이다.
도 12에는 파란색(1210)으로 표시된 보상 패턴들을 더 포함한다.
보상 패턴(1210)들은 과도하게 제거된 도전성 물질을 메워주는 역할을 한다.
240-5의 제 2 패턴의 제 1 꼭지점 영역에 과도하게 도전성 물질이 제거되어 공백(space)이 형성된 경우에 해당 영역에 부등호 형상의 도전성 물질을 메우는 보상 패턴들을 형성한다.
도 12에 도시된 보상 패턴(1210)은 제 2 패턴의 꼭지점 부분에만 존재하는 것은 아니며 다른 부분과 비교하여 공백 면적이 크면 적절하게 추가 배치될 수 있다.
도 12에서는 240-4 제 2 패턴의 제 1 꼭지점 부분과 센서 신호선 영역에 추가의 보상 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 터치 패널의 시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 포함하는 센서 신호선의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 센서 신호선에서의 비-시인성 개선을 위한 미세패턴의 반복 패터닝을 확대한 도면 즉, 도 12의 영역(1020)의 영역을 확대한 도면이다.
본원 발명은 터치 전극을 형성하는 제 1 패턴 및 제 2 패턴뿐만 아니라 센서 신호선도 동일한 부등호 형상의 미세패턴으로 반복 패터닝함으로써 터치 패널의 시인성을 개선시킨다.
도 13에 도시된 분리라인(1310-A,1310-B, 1310-C, 1330-A,1330-B)들은 부등호 형상의 부등호 패턴들을 갭이 없이 연속으로 이어서 이웃하는 센서 신호선들을 서로 격리시킨다.
도 13에서 가장 왼쪽에 배치된 한개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴을 포함하는 제 1의 센서 신호선이 분리라인 (1310-A 및 1310-B)에 의해 이웃하는 센서신호선과 격리된다.
동일한 폭을 갖는, 즉 한개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴을 포함하는 제 2 의 센서 신호선이 분리라인 (1310-B 및 1310-C)에 의해 이웃하는 제 1의 센서신호선 및 제 3의 센서 신호선과 격리된다.
2개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴과 1개의 제 2 부등호 형상의 미세패턴을 포함하는 제 3의 센서 신호선이 분리라인 (1310-C 및 1330-A)에 의해 이웃하는 제 2의 센서신호선 및 제 4의 센서 신호선과 격리된다.
2개의 제 1 부등호 형상의 미세패턴과 1개의 제 2 부등호 형상의 미세패턴을 포함하는 제 4의 센서 신호선이 분리라인 (1330-A 및 1330-B)에 의해 이웃하는 제 3의 센서신호선 및 제 5의 센서 신호선과 격리된다.
도 13으로부터 알 수 있듯이, 센서 신호선의 폭이 넓어진다는 것은 이웃하는 분리 라인들에 포함되는 미세 패턴들의 개수가 증가된다는 것을 의미한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 센서 신호선들의 폭은 터치 IC로부터 거리가 먼 제 1 패턴에 연결되는 신호선일수록 넓어진다.
이와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
제 1 패턴 : 200-1, 200-2
제 2 패턴 : 240-1, 240-2, 240-3, 240-4, 240-5 및 240-6
터치 IC : 340
미세 패턴 : 440-1, 440-2, 440-3 및 440-4
제 1 부등호 미세패턴 : 1120
제 2 부등호 미세패턴 : 1140
분리라인 : 1310-A,1310-B
연결 미세 패턴 : 1010-A, 1010-B, 1010-C, 1010-D, 1010-E, 1010-F

Claims (26)

  1. 고 분해능을 갖는 터치 패널에 있어서,
    복수개의 제 1 패턴으로서, 각각의 상기 제 1 패턴은 터치수단의 접근 또는 터치에 의하여 터치 커패시턴스(Ct)를 생성하는, 상기 복수개의 제 1 패턴; 및
    각각의 상기 제 1 패턴에 연결된 복수개의 센서 신호선;을 포함하되,
    한 쌍(pair)의 상기 제 1 패턴은 서로 위상이 180도 반전된 상태에서 위 아래로 서로 맞물려진 형상을 반복 배치함으로써 상기 터치 패널의 하나의 컬럼(column)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패턴은 적어도 하나 이상의 제 2 패턴을 서로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패턴은 적어도 하나 이상의 제 2 패턴 및 상기 2 패턴의 일부를 서로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 패턴의 최장 폭이 단위 파이(Φ)보다 작은 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 단위 파이는 1mm 이하까지 설정 가능한 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 패턴은 마름모 형상인 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2 패턴 및 상기 센서 신호선은 투명 도전성 물질을 복수개의 미세패턴으로 반복 패터닝(patterning)하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  8. 청구항 7에 있어서,
    패터닝된 상기 미세패턴 모양에 따라 상기 마름모의 각 변들은 지그재그 형상이 되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 패턴의 크기(size)는 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터의 거리가 멀수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 터치 패널의 분해능이 증가할 때 상기 제 2 패턴의 폭이 감소하고 상기 제 2 패턴의 개수는 증가하는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패턴 및 상기 센서 신호선은 투명 도전성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 투명 도전성 물질은 ITO, CNT ATO 또는 IZO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 패널은 상기 컬럼을 복수개로 배치하여 매트릭스 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  14. 청구항 13에 있어서,
    이웃하는 칼럼의 상기 제 1 패턴들은 소정의 오프셋(offset)을 가져 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 커패시턴스(Ct)는 수 fF(Femto Farad) 내지 수십 uF(Micro Fara)인 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  16. 청구항 6에 있어서,
    상기 컬럼의 상기 센서 신호선은 상기 컬럼의 일 측(side)에 배치되고, 서로 다른 상기 제 1 패턴에 연결된 신호선들은 상기 미세패턴 중 적어도 하나이상을 연결한 분리 라인에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 신호선은 상기 제 1 패턴의 제 1 측에 배치되고, 상기 센서 신호선의 나머지는 상기 제 1 패턴의 제 2 측에 배치되며, 상기 제 2 측은 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 1 측과 반대인, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 신호선의 일부는 상기 제 1 패턴의 제 1 측과 제 2 측에 한개씩 번갈아 배치되며, 상기 제 2 측은 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 1 측과 반대인, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  19. 청구항 16에 있어서,
    각각의 상기 센서 신호선의 폭은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 멀어질수록 커지는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 분리 라인간의 간격(spacing)은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 거리가 멀수록 커지는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 센서 신호선은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC까지의 거리가 최단 거리가 되는 지점에서 상기 제 1 패턴에 접속되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  22. 청구항 16에 있어서,
    각각의 상기 센서 신호선의 저항값이 모두 동일하도록 상기 센서 신호선의 폭, 상기 제 1 패턴의 크기가 설정되는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  23. 청구항 16에 있어서,
    각각의 상기 센서 신호선이 상기 제 1 패턴에 접속하는 지점은 상기 마름모의 하나의 꼭지점이되, 상기 제 1 패턴의 형상에 따라 상기 센서 신호선이 접속되는 꼭지점은 서로 다른 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  24. 청구항 16에 있어서,
    각각의 상기 센서 신호선의 저항값을 동일하도록 유지하기 위한 등저항 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 등저항 영역은 상기 제 1 패턴의 일부 영역상에 배치되되, 상기 제 1 패턴의 위치에 따라 길이가 달라지는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 등저항 영역은 상기 센서 신호선을 통하여 수신된 터치 신호를 기초로 터치 여부 및 터치 지점을 검출하는 터치 IC로부터 임계 거리내에 위치된 적어도 하나의 상기 제 1 패턴에 배치되어 상기 터치 IC로부터의 정전기 또는 과전압을 방지하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는, 고 분해능을 갖는 터치 패널.
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