KR20200029295A - 터치센서패널 - Google Patents

Abstract

동일층에 구동전극과 수신전극이 배치된 터치센서패널에서 LGM(low ground mass)에 의해 감지되는 신호가 사라지거나 또는 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상을 개선할 수 있는 터치센서패널이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 하나의 수신전극에 인접하여 복수의 구동전극이 배치되며, 동일한 수신단자에 연결되는 수신전극이 동일 행과 동일 열에 배치되지 않는다.

Description

터치센서패널 {Touch sensor panel}

본 발명은 터치센서패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치를 손으로 잡지 않은 상태에서의 터치감지 성능을 개선시킨 터치센서패널에 관한 것이다.

컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.

터치 스크린은, 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치센서패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치센서패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.

터치센서패널은 구동전극에 구동신호를 인가하고 수신전극을 통해 입력되는 신호로부터 터치 여부를 판별한다. 구동전극과 수신전극은 서로 다른 층에 형성할 수도 있고, 동일한 층에 형성할 수도 있다. 구동전극과 수신전극을 동일한 층에 형성한 예로는 미국 특허공개 US2013/0181942호가 있다. 구동전극과 수신전극을 서로 다른 층에 형성하면 원가가 상승하므로 동일한 층에 형성하는 것이 바람직하다. 다만, 동일층에 구동전극과 수신전극을 구현하더라도, 배선수를 줄여야 할 필요성이 있다거나, 배선수가 줄어든 터치센서패널의 전극 배치 형태를 다양하게 변경하여 노이즈를 감소시키거나, 불필요한 신호 발생을 억제할 필요가 있다.

또한, 동일층에 구동전극과 수신전극을 구현하는 경우에는 스마트폰 등의 터치센서패널이 실장된 장치를 손으로 잡지 않은 상태에서 터치할 때에 LGM(low ground mass)에 의해 감지되는 신호가 사라지거나 또는 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상이 발생하는 경우가 있다.

본 발명은 전술한 필요성에 의해 도출된 것으로, 동일층에 구동전극과 수신전극이 배치된 터치센서패널에서 LGM(low ground mass)에 의해 감지되는 신호가 사라지거나 또는 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상을 개선할 수 있는 터치센서패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하는 터치센서패널에서, 하나의 수신전극의 일측에 인접하여 복수의 구동전극이 배치되며, 동일한 수신단자에 복수의 수신전극이 연결되고, 동일한 구동단자에 복수의 구동전극이 연결된다. 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며, 동일한 수신단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 수신전극의 수는 3개 이하이다.

바람직하게는, 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 적어도 하나의 행만큼 이격된 행과 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치된다.

동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 하나 이상 이격된 열에 배치될 수 있다. 일 실시예에서 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하는 터치센서패널에서, 하나의 구동전극의 일측에 인접하여 복수의 수신전극이 배치되며, 동일한 수신단자에 복수의 수신전극이 연결되고, 동일한 구동단자에 복수의 구동전극이 연결된다. 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며, 동일한 구동단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 구동전극의 수는 3개 이하이다.

바람직하게는, 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 적어도 하나의 행만큼 이격된 행과 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치된다.

동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 하나 이상 이격된 열에 배치될 수 있다. 일실시예에서 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치된다.

본 발명의 실시예에 따르면 동일층에 구동전극과 수신전극이 배치된 터치센서패널에서 LGM(low ground mass)에 의해 감지되는 신호가 사라지거나 또는 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상을 개선시킬 수 있다. 이에 따라 터치 감지 성능을 개선할 수 있다.

도 1a은 터치센서패널의 구성도이며, 도 1b 내지 도 1d는 상이한 층에 구현된 터치센서 또는 동일층에 구현된 터치센서의 배치 형태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 동일층에 구현된 터치센서의 배치 형태를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 터치센서패널 중 터치센서의 번호만을 간략하게 표시한 도면.
도 4 내지 도 6은 LGM 방해 신호의 발생 원리 및 이를 개선하기 위한 방안을 설명하기 위해 참조되는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치센서패널에서의 전극 배치 형태를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극배치를 보여주는 도면.
도 9는 도 8의 실시예에서 동일한 수신단자에 연결되는 수신전극 사이의 이격 거리를 보여주는 도면.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)를 설명한다. 이하에서는 정전용량 방식의 터치센서패널(1)을 예시하나 임의의 방식으로 터치 위치를 검출할 수 있는 터치센서패널(1)에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 1a는 일반적인 터치 입력 장치(1000)의 터치센서패널(1)에 포함되는 정전 용량 방식의 터치 센서(10) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다. 도 1a를 참조하면, 터치 센서(10)는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 상기 터치 센서(10)의 동작을 위해 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(12), 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)으로부터 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(11)를 포함할 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도 1a에서는 터치 센서(10)의 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다.

복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 어느 하나는 디스플레이 패널(200A)의 상면에 형성되고, 나머지 하나는 후술하게될 커버의 하면에 형성되거나 디스플레이 패널(200A)의 내부에 형성될 수 있다.

또한, 도 1c 및 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 디스플레이 패널의 상면에 형성될 수 있다.

복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver) 및 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구동부(12)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.

감지부(11)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서(10)를 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.

예를 들어, 감지부(11)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cm: 14)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(11)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서(10)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(13)는 구동부(12)와 감지부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(13)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(13)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(11)에 전달하여 감지부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.

도 1a에서 구동부(12) 및 감지부(11)는 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미도시)를 구성할 수 있다. 터치 검출 장치는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출 장치는 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서(10)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC에 포함된 구동부(12) 및 감지부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 예컨대 터치 회로 기판(이하 터치PCB로 지칭) 상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(Cm)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서(10)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1a에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm, mutual capacitance)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(11)에서 감지하여 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서(10)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.

보다 구체적으로, 터치 센서(10)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서(10)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.

도 1c 및 도 1d와 같이, 동일층에 구동전극과 수신전극이 배치되는 경우, 배선수가 많아질 수 있다. 따라서, 도 2를 기초로, 배선수가 감소된 형태의 터치센서패널에 대해서 기술하고, 이어서 해당 터치센서패널을 기초로 한 전극 연결 방법에 대해 기술한다. 다만, 도 2 및 이하 도면에서는 수신전극이 먼저 배치되고 이어서 구동전극이 배치된 형태를 기초로 예시하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않고, 구동전극이 먼저 배치되고 이어서 수신전극이 배치된 형태의 경우에도 본 발명이 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 2는, 동일층에 구동전극과 수신전극이 배치된, 또 다른 형태의 터치센서패널의 형태이다. 도 1d가 각각 4개의 구동전극을 구비한 4개의 구동전극 열의 좌측에 각각 하나의 수신전극이 인접하여 배치되어 있지만, 도 2에서는 각각 3개의 구동전극을 구비한 4개의 구동전극 열 좌측에 동일한 수신전극이 인접하여 배치되어 있다. 한편, 본 발명은 하나의 수신전극에 대응하여 배치되는 구동전극의 수가 3개 또는 4개로 제한되는 것은 아니며, 2개 또는 5개 이상이 배치될 수도 있다. 도 2의 경우에는, 도 1d와 비교하여 구동전극 사이의 배선에 차이가 있다. 도 2의 실시예에 의한 전극 연결 방법에 따르면, 도 1d의 실시예에 의한 전극 연결 방법과 비교하여, 배선수가 감소하게 된다. 예를 들어, 도 2의 전극 형태를 기초로 도 1d의 전극 연결 방법을 적용할 경우(미도시), 12 + 12*8 = 108개의 배선을 필요로 한다. 반면, 도 2의 전극 형태를 기초로 도 2의 전극 연결 방법을 적용하면, 4*8 + 3*8 = 64개의 배선을 필요로 한다.

도 2, 도 3 및 도 7에서는 편의상 터치센서패널의 전체 전극을 표시하지 않고 일부 전극만을 번호로 간략하게 표기한다. 다만, 이는 본 발명의 개념을 설명하기 위해 전극의 일부를 도시한 것이고, 우측 및/또는 하측에 추가적으로 전극들이 배치될 수 있다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 임의의 한 셀 영역(도 3의 점선영역으로, 임의의 한 터치 면적인, 복수의 동일 수신전극(RX1) 및 이에 대응하는 복수의 구동전극(TX1 내지 TX12)을 포함하는 영역으로 정의한다.) 에 복수의 동일 수신전극(RX1)이 배치되어, 로우그라운드매스(LGM, Low Ground Mass, 이하 LGM으로 약칭한다.)일 때 감지되는 신호(이하, 'LGM 방해 신호'라 함)의 발생량이 상대적으로 많아지게 된다. 그리고, 이로서, 최종적으로 출력되는 정전용량변화량(_△C)이 작아지게 된다. 특히, 빅터치(big touch, 본원 발명에서는 엄지손가락의 터치 면적처럼 나머지 손가락의 터치 면적보다 넓은 면적을 가지는 경우를 빅터치로 정의한다.)의 경우에 LGM 방해 신호가 상대적으로 더 많아진다.

구체적으로, 도 4와 같이 LGM 방해 신호에 의해 최종 출력값(정전용량변화량(_△C))이 갈라지거나, 도 5와 같이 LGM 방해 신호에 의해 최종 출력값(정전용량변화량(_△C))이 거의 소멸되게 된다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 엄지 손가락으로 터치센서패널(1)의 표면을 터치하게 되면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 손가락 터치 영역에서, LGM 방해 신호가 발생하지 않는 정상적인 상황에서는 정상 출력값(정전용량변화량(_△C))을 얻게 되나, LGM 방해 신호가 발생하는 상황에서는 정상 출력값보다 낮은 최종 출력값(정전용량변화량(_△C))이 출력되는 것을 알 수 있다. 정상적인 상황에서 정전용량변화량(_△C, 예> -10)은 '-' 커패시턴스값(Cm, 예> -10) 만으로 구성되나, LGM 방해 신호가 발생한 상황에서는 '+' 로 작용하는 LGM 방해 신호(C_LGM, 예> +3)에 의해 보다 낮은 정전용량변화량(_△C, 예> -7)을 얻게 된다.

정상 출력값은 하나의 곡선을 이루는 반면, LGM 방해 신호가 발생하는 상황에서는 중간에 신호가 갈라져 봉우리 부분이 생기고, 이로서 두 개의 곡선이 생기게 된다. 예를 들어, 정상적인 상황은, 사용자가 터치입력장치(1000)를 그립(grip)한 상태에서 터치입력장치(1000)의 표면을 터치하여, 손가락이 정상적인 그라운드로 작용하는 상황을 예시한다. 그리고, LGM 방해 신호가 발생하는 상황은, 터치입력장치(1000)가 바닥에 놓여있는 상태에서 터치입력장치(1000)의 표면을 터치하여, 플로팅(floating)이 발생함으로써 손가락이 정상적인 그라운드로 작용하지 못하는 상황을 예시한다.

도 5의 경우는, 엄지 손가락 터치 면적이 점차 커지면서, 해당 터치 면적에 포함되는 동일 수신전극(RX1)의 개수가 점차 많아지는 상황을 나타낸다. (상태1에서 1개 -> 상태2에서 3개 -> 상태3에서 4개)

손가락 터치 영역에서, LGM 방해 신호가 발생하지 않는 정상적인 상황에서 정전용량변화량(_△C, 예> -10)은 '-' 커패시턴스값(Cm, 예> -10) 만으로 구성되나, LGM 방해 신호가 크게 발생한 상황에서는 정전용량변화량(_△C)이 거의 소멸되게 된다. 이렇듯, 동일 수신전극(RX1)의 개수가 많아지면, LGM 방해 신호의 크기가 점차 커지게 되며, 결과적으로 최종 출력값(정전용량변화량(_△C))이 거의 소멸되게 됨을 알 수 있다.

결국, 도 6a에 도시한 바와 같이, 그라운드가 낮은(LOW GROUND) 전도성 객체로 구동전극과 수신전극이 연결되면 별도의 전류 경로가 생성되고, 이 경로를 통해 TX 신호가 RX 전극에 전달되어 정상 터치 신호와 반대되는 LGM 방해 신호가 생성된다.

한편, 전술한 바와 같이, 도 3의 터치센서패널의 전극 배치 형태에 따르면, 임의의 한 셀 영역에 복수의 동일 수신전극(RX1)이 배치되어, LGM의 발생량이 상대적으로 많아지게 된다. 즉, 도 6b의 (a)와 같이, 터치 면적 안에 배치된 동일한 수신전극(RX1)의 개수가 많거나, 도 6b의 (b)와 같이, 터치 면적 안에 배치된 동일한 구동전극(TX1)의 개수가 많은 경우, LGM 방해 신호가 상대적으로 많아짐을 알 수 있다. 따라서, 도 6c의 (a)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX1)의 개수를 줄이거나, 도 6c의 (b)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 구동전극(TX1)의 개수를 줄이는 것이 바람직하다.

이하에서는, 도 7을 참조하여, 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX)의 개수를 변경하여 LGM 방해 신호를 줄일 수 있는 방안에 대해 설명한다. 다만, 본 발명에서는 도 6c의 (a)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX)의 개수를 변경하는 것을 예로 들었으나, 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않고, 도 6c의 (b)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 구동전극(TX)의 개수를 변경하는 경우에도, 본 발명이 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 7a는 종래의 터치센서패널의 전극 중 임의의 한 셀 영역(도 3b의 점선영역)을 개념화하여 나타낸 것이고, 도 7b 및 도 7c는 도 7a의 임의의 한 셀 영역을 대상으로, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(구동전극 및/또는 수신전극)의 배치 형태를 도시한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 하나의 수신전극에 인접하여 복수의 구동전극이 배치된다.

도면에서 RX 열에 표시된 K, X, Y, Z는 해당 수신전극이 감지부(11)의 K, X, Y, Z 감지단자에 각각 연결됨을 나타낸다. 도 7b의 경우에 대해서 예를 들어 설명하면, (A)과 (B) 열의 수신전극은 감지부(11)의 K 감지단자, 예를 들면 1번 감지단자에 연결되고, (C)와 (D) 열의 수신전극은 감지부(11)의 X 감지단자, 예를 들면 5번 감지단자에 연결됨을 나타낸다. 즉, 도 7a의 경우에는 각 행에서 동일한 감지단자에 연결되는 수신전극이 4개가 연이어 나타나도록 배치되어 있으며, 도 7b의 경우에는 각 행에서 동일한 감지단자에 연결되는 수신전극이 2개가 연이어 나타나도록 배치되어 있으며, 도 7c의 경우에는 각 행에서 동일한 감지단자에 연결되는 수신전극이 연이어 나타나지 않도록 배치되어 있다.

도 7a 내지 도 7c는 전체 전극패턴 중의 일부만을 도시한 것으로서, 도 7d에 도시한 것처럼 동일 행(line)에서 동일 번호의(즉, 동일한 감지단자에 연결되는) 수신전극 및/또는 동일 번호의(즉, 동일한 구동단자에 연결되는) 구동전극 중의 적어도 일부가 다수 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는, 동일 열(column)에 배치되는 구동전극들은 동일한 배치 패턴이 반복되도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 7d의 경우에 (E') 열에는 구동전극 a,b,c가 반복되어 배치될 수 있다.

참고로, 도 3 및 도 7의 각 실시예는 구동전극-수신전극의 동일한 조합이 터치 센서 패턴의 다른 영역에서 반복될 수 없음을 전제로 한다. 즉, 도 3a의 RX(1)-TX(1)-RX(1) 이나 RX(1)-TX(4)-RX(1) 등의 전극의 조합은 도 3a의 터치 센서 패턴의 다른 영역에서 반복되어 나타날 수 없으며, 각 조합이 터치 센서 패턴 안에서 유니크해야 함을 의미한다. 이는, 어떤 임의의 전극 조합이 터치 센서 패턴 안에서 반복될 경우, 동일한 터치 좌표가 하나 이상 발생함을 의미하므로, 하나의 터치 좌표만을 추출할 수 없기 때문에 요구되는 조건이다.

전술한 바와 같이, 도 7a는 도 3b의 터치 센서 패턴 중 임의의 한 셀 영역(도 3b의 점선영역)을 개념화하여 나타낸 것이다. 도 7a에서는 임의의 한 셀 영역에 RX(1)이 4개 반복되어 이를 동일한 K로 표기하였다.

도 7a의 실시예에 따르면, 터치 센서 패턴 안에서 동일 수신전극 RX((K)) 및 이와 바로 인접하여 배치된 구동전극을 포함하여 구성되는 센서 그룹의 개수(a)는 1개이다. 그리고, 해당 센서 그룹 내에 배치된 동일 수신전극 RX((K))의 개수(b)는 4개이다. 따라서, 하나의 수신전극 RX((K))에 대응하는 구동전극을 포함하는 구동전극그룹의 개수(c)는 공식(c= a*b + a)에 따라 5개이며, 최종적으로 필요한 구동 채널의 개수(d)는 15개(d=c*3)이다.

도 7b는 제1 실시예에 따른 터치 센서 연결 변경의 구현예이다. 도 7b는 도 6c의 (a)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX1)의 개수를 줄여 LGM 방해 신호의 크기를 줄일 수 있게 된다. 구체적으로, 도 7b는 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX1, K)의 개수를 도 7a에 비해 1/2로 줄여, LGM 방해 신호의 크기도 도 7a에 비해 최대 1/2까지 줄일 수 있게 된다. 즉, 도 7b에서는 동일 수신전극(RX1, K)이 임의의 한 셀 영역에서 2개가 반복됨을 알 수 있다. (원형 점선 영역 참조)

도 7b의 경우, 도 7a와 비교하여 동일한 크기의 터치 면적 내에 배치되는 동일 수신전극을 중심으로 배치된 구동전극의 개수를 보다 많이 필요로 한다. 이는, 구동전극-수신전극간 조합은 터치 센서 패턴의 다른 영역에서 반복되어 나타날 수 없으며, 각 조합이 터치 센서 패턴 안에서 유니크하다는 전제를 만족하고자 할 때, 임의의 한 셀 영역에 배치된 동일 수신전극을 일부 분리하여 상기 임의의 한 셀 영역이 아닌 다른 영역에 배치하는 경우, 분리된 동일 수신전극을 중심으로 별도의 새로운 구동전극이 배치되기 때문이다. 즉, 분리된 동일 수신전극을 중심으로 배치된 별도의 구동전극은 새로운 구동 단자에 연결될 수 있다. 다만, 이는 물리적인 별개의 구동전극이 새롭게 배치되는 것이 아니라, 원래의 구동전극 중 일부가 새로운 구동 단자에 연결되는 형태로 새로운 채널이 형성되어 터치 센서 배치 형태가 변경되는 것이다.

도 7b의 실시예에 따르면, 터치 센서 패턴 안에서 동일 수신전극 RX((K)) 및 이와 바로 인접하여 배치된 구동전극을 포함하여 구성되는 센서 그룹의 개수(a)는 2개이다. 그리고, 해당 센서 그룹 내에 배치된 동일 수신전극 RX((K))의 개수(b)는 2개이다. 따라서, 하나의 수신전극 RX((K))에 대응하는 구동전극을 포함하는 구동전극그룹의 개수(c)는 전술한 공식(c= a*b + a)에 따라 6개이며, 최종적으로 필요한 구동 채널의 개수(d)는 18개(d=c*3)이다.

도 7b의 실시예에 따르면, 도 7a의 실시예와 비교하여 센서 그룹의 개수(a)가 하나 더 늘어났으므로, 구동전극그룹의 개수(c) 도 하나 더 늘어났으며, 이에 따라 구동 채널의 개수(d)도 이에 비례하여 3개가 늘어났음을 알 수 있다.

도 7c는 제2 실시예에 따른 터치 센서 연결 변경의 구현예이다. 도 7c는 도 6c의 (a)와 같이 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX1)의 개수를 줄여 LGM 방해 신호의 크기를 줄일 수 있게 된다. 구체적으로, 도 7c는 터치 면적 안에 배치된 동일 수신전극(RX1, K)의 개수를 도 7a에 비해 1/4로 줄여, LGM 방해 신호의 크기도 도 7a에 비해 최대 1/4까지 줄일 수 있게 된다. 즉, 도 7c에서는 동일 수신전극(RX1, K)이 임의의 한 셀 영역에서 1개가 배치됨을 알 수 있다. (원형 점선 영역 참조)

도 7c의 경우, 도 7a 및 도 7b와 비교하여 동일한 크기의 터치 면적 내에 배치되는 동일 수신전극을 중심으로 배치된 구동전극의 개수를 보다 많이 필요로 한다. 이는, 구동전극-수신전극간 조합은 터치 센서 패턴의 다른 영역에서 반복되어 나타날 수 없으며, 각 조합이 터치 센서 패턴 안에서 유니크하다는 전제를 만족하고자 할 때, 임의의 한 셀 영역에 배치된 동일 수신전극을 일부 분리하여 상기 임의의 한 셀 영역이 아닌 다른 영역에 배치하는 경우, 분리된 동일 수신전극을 중심으로 별도의 새로운 구동전극이 배치되기 때문이다. 즉, 분리된 동일 수신전극을 중심으로 배치된 별도의 구동전극은 새로운 구동 단자에 연결될 수 있다. 다만, 이는 물리적인 별개의 구동전극이 새롭게 배치되는 것이 아니라, 원래의 구동전극 중 일부가 새로운 구동 단자에 연결되는 형태로 새로운 채널이 형성되어 터치 센서 배치 형태가 변경되는 것이다.

도 7c의 실시예에 따르면, 터치 센서 패턴 안에서 동일 수신전극 RX((K)) 및 이와 바로 인접하여 배치된 구동전극을 포함하여 구성되는 센서 그룹의 개수(a)는 4개이다. 그리고, 해당 센서 그룹 내에 배치된 동일 수신전극 RX((K))의 개수(b)는 1개이다. 따라서, 하나의 수신전극 RX((K))에 대응하는 구동전극을 포함하는 구동전극그룹의 개수(c)는 전술한 공식(c= a*b + a)에 따라 8개이며, 최종적으로 필요한 구동 채널의 개수(d)는 24개(d=c*3)이다.

도 7c의 실시예에 따르면, 도 7a의 실시예와 비교하여 센서 그룹의 개수(a)가 3개 더 늘어났으므로, 구동전극그룹의 개수(c) 도 3개 더 늘어났으며, 이에 따라 구동 채널의 개수(d)도 이에 비례하여 9개가 늘어났음을 알 수 있다.

다만, 도 7a 내지 도 7c에서는 수신전극이 먼저 배치되고 이어서 구동전극이 배치된 형태를 기초로 예시하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않고, 구동전극이 먼저 배치되고 이어서 수신전극이 배치된 형태의 경우에도 본 발명이 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극배치를 보여주는 도면이다. 도 8은 동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하는 터치센서패널에서, 하나의 수신전극의 일측에 인접하여 4개의 구동전극이 배치되는 경우를 보여주고 있다. 도 8에서 동일한 번호는 동일한 단자에 연결되는 전극을 나타낸다. 예를 들면, 좌상단(1열, 1행)의 1번 수신전극이 연결되는 수신단자에는 1행, 17열의 1번 수신전극, 3행, 13열의 1번 수신전극, 5행 9열의 수신전극, 7행 5열의 수신전극이 연결된다. 여기에서 행 번호와 열 번호는 수신전극에 대해서는 수신전극 행 및 수신전극 열의 번호이고, 구동전극에 대해서는 구동전극 열의 번호를 나타낸다.

도 8의 실시예에서는, 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며, 동일한 수신단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 수신전극의 수는 3개 이하이며, 도 8의 예에서는 최대 2개이다. 예를 들어, 1번 수신전극은 1열, 5열, 9열, 13열, 17열에 배치되어 서로 동일한 열에 배치되지 않으며, 1행에는 1번 수신전극만이 2개가 배치되고 다른 수신전극은 하나씩만 배치된다. 3, 5, 7행에서는 1번 수신전극은 각각 하나씩만 배치되며, 3행에서는 5번 수신전극이, 5행에서는 9번 수신전극이, 7행에서는 13번 수신전극만이 2개가 배치된다. 한편, 도 8의 실시예에서는 1열에 배치되는 수신전극이 마지막 열에 다시 배치되도록 구성한 경우를 도시하고 있으나, 실시예에 따라서는 마지막 열을 생략할 수도 있다. 이 겨우에는 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 동일한 행에 배치되지 않는다.

도 8의 실시예에서 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 하나의 행만큼 이격된 행과 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치된다. 예를 들면, 도 9에 도시한 것처럼 3번 수신단자에 연결되는 3번 수신전극은 1행, 3행, 5행, 7행에 배치되어 서로 하나의 행만큼 이격된 행에 배치되며, 3열, 7열, 11열, 15열에 배치되어 서로 3개의 열만큼 이격된 열에 배치된다.

도 8의 실시예에서 4개의 구동전극으로 이루어진 단위 구동전극 열이 하나의 열에 반복되어 배치된다. 예를 들면, 1,2,3,4번 구동전극으로 이루어진 단위 구동전극 열이 1열에 배치된 수신전극의 우측에 반복되어 배치되어 있다. 2열에 배치된 수신전극의 우측에는 17, 18, 19, 20번 구동전극으로 이루어진 단위 구동전극 열이 반복되어 배치되어 있다. 도 8의 실시예에서는 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치되어 있다. 예를 들면, 1,2,3,4번 구동전극으로 이루어진 구동전극 열은 1열과 11열에 배치되어 9열만큼 이격되어 있으며, 17, 18, 19, 20번 구동전극으로 이루어진 구동전극 열은 2열과 12열에 배치되어 9열만큼 이격되어 있으며, 9, 10, 11, 12번 구동전극으로 이루어진 구동전극 열은 3열과 9열에 배치되어 6열만큼 이격되어 있다.(여기에서의 열 번호는 구동전극의 열 번호임)

이와 같이 도 8의 배치에서는 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 하나의 행만큼 이격된 행과 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치되고, 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치되어 있으므로, LGM에 의해 감지되는 신호가 사라지거나 또는 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상을 개선시킬 수 있다.

한편, 이상의 설명에서는 하나의 수신전극의 일측에 인접하여 4개의 구동전극이 배치되는 경우를 설명하였지만, 하나의 구동전극의 일측에 인접하여 4개의 수신전극이 배치되는 경우에도 도 8과 같은 전극 배치를 사용할 수 있다. 즉, 도 8에서 좌상단의 1번 전극을 구동전극으로 하고, 그 우측의 1, 2, 3, 4번 전극 열을 수신전극으로 구성하여도 된다.

즉, 동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하는 터치센서패널에서, 하나의 구동전극의 일측에 인접하여 복수의 수신전극이 배치되며, 동일한 수신단자에 복수의 수신전극이 연결되고, 동일한 구동단자에 복수의 구동전극이 연결된다. 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며, 동일한 구동단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 구동전극의 수는 3개 이하이다. 바람직하게는, 동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 적어도 하나의 행만큼 이격된 행과 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치된다. 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 하나 이상 이격된 열에 배치될 수 있다. 일실시예에서 동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치된다.

한편, 도 8에서는 하나의 수신전극에 대응하여 배치되는 구동전극의 수가 4개인 경우를 설명하였지만, 하나의 수신전극에 대하여 구동전극이 2개, 3개 또는 5개 이상이 배치될 수도 있다. 또한, 도면에서는 전극의 모양을 편의상 사각형으로 표시하였으나, 원형, 타원형, 육각형, 팔각형 등 다양한 모양의 전극이 사용될 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 터치센서패널에 있어서,
   동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하며,
   하나의 수신전극의 일측에 인접하여 복수의 구동전극이 배치되고,
   동일한 수신단자에 복수의 수신전극이 연결되고, 동일한 구동단자에 복수의 구동전극이 연결되며,
   동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며,
   동일한 수신단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 수신전극의 수는 3개 이하인, 터치센서패널.
2. 제1항에 있어서,
   동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 적어도 하나의 행만큼 이격된 행에 배치되는, 터치센서패널.
3. 제2항에 있어서,
   동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 적어도 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
4. 제3항에 있어서,
   동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 하나 이상 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
5. 제4항에 있어서,
   동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
6. 제1항에 있어서,
   동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 동일한 행에 배치되지 않는, 터치센서패널.
7. 터치센서패널에 있어서,
   동일 층에 형성된 복수의 구동전극과 복수의 수신전극을 포함하며,
   하나의 구동전극의 일측에 인접하여 복수의 수신전극이 배치되고,
   동일한 수신단자에 복수의 수신전극이 연결되고, 동일한 구동단자에 복수의 구동전극이 연결되며,
   동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 동일한 열에 배치되지 않으며,
   동일한 구동단자에 연결되고 동일한 행에 배치되는 구동전극의 수는 3개 이하인, 터치센서패널.
8. 제7항에 있어서,
   동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 적어도 하나의 행만큼 이격된 행에 배치되는, 터치센서패널.
9. 제8항에 있어서,
   동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 적어도 세 개의 열만큼 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
10. 제9항에 있어서,
    동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 하나 이상 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
11. 제10항에 있어서,
    동일한 수신단자에 연결되는 복수의 수신전극은 서로 다섯열 이상 이격된 열에 배치되는, 터치센서패널.
12. 제11항에 있어서,
    동일한 구동단자에 연결되는 복수의 구동전극은 서로 동일한 행에 배치되지 않는, 터치센서패널.

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