KR20240057077A - 터치 검출 성능이 향상된 터치 검출 패널 - Google Patents

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KR20240057077A
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conductive
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서지언
송혁재
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Abstract

본 발명의 터치 검출 패널은 기판; 리드 아웃 회로(read out circuitry)와 전기적으로 연결되며, 상기 기판 상에 형성된 도전 선로; 상기 도전 선로와 서로 다른 평면에 위치하고, 상기 도전 선로와 전기적으로 연결된 센싱 전극; 및 상기 센싱 전극과 동일한 평면에 위치하고, 상기 도전 선로의 위치와 상응하는 위치에 배치되는 더미 패턴을 포함한다.

Description

터치 검출 성능이 향상된 터치 검출 패널{TOUCH DETECTION PANEL WITH IMPROVED TOUCH DETECTION PERFORMANCE}
본 기술은 터치 검출 성능이 향상된 터치 검출 패널에 관한 것으로서, 보다 더 구체적으로 기생 커패시턴스와 전극과 검출 회로 사이의 전기 저항에 의하여 발생하는 터치 검출 성능의 저하를 감소시켜 터치 검출 성능이 향상된 터치 검출 패널에 관한 것이다.
터치센싱 기술은 터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 오브젝트를 인식하는 기술이다. 사용자들은 디스플레이패널의 영상을 보면서 터치패널로 사용자 조작 신호를 입력할 수 있다. 이러한 사용자 조작 신호 발생 방법은 예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력 방식등의 다른 사용자 조작 신호 입력방식에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공한다.
현재 터치 검출 패널에 사용되는 감지 방식들은 정전 용량 방식이 주류를 이루고 있으며, 정전 용량 방식의 경우 내구성, 시인성 등이 우수하기 때문에 휴대용 모바일 기기의 주 입력 수단으로 채택되고 있는 추세이다.
정전 용량 방식 터치 검출 패널은 사용자 간섭에 의해 터치 스크린 패널 상의 축전 센서 (capacitive sensor)들에 대전된 전하량이 변하는 것을 감지하여 사용자입력을 인식하며, 전하 축전 방식에 따라 자기 정전 용량 방식 (self-capacitive)과 상호 정전 용량 방식 (mutual-capacitive)으로 나뉜다. 상호 정전 용량(mututal capacitance) 방식은 터치 스크린 패널 상의 두 개의 도전체가 서로 대전면을 형성하여 하나의 축전 센서로 기능하도록 구성되는 반면에 자기 정전 용량(self capacitance) 방식은 하나의 축전 센서 (capacitive sensor) 당 하나의 전극을 구성하고 오브젝트가 커패시터의 다른 하나의 전극을 구성하여 오브젝트와 센서 사이에서 형성되는 커패시터의 커패시턴스를 검출하는 방식이다.
종래의 자기 정전 용량 방식으로 사용자의 터치 입력을 검출하는 방식으로는 터치 입력을 제공하는 오브젝트와 커패시터를 이루는 전극과 선로를 서로 다른 층에 형성하여 배선의 유연성을 확보하였다.
이러한 방식에서는 센싱 전극과 도전 선로가 동일한 위치에 층을 달리하여 형성되어 센싱 전극과 도전 선로 사이의 기생 캐패시턴스가 증가한다. 이와 같이 형성되는 기생 커패시턴스에 의하여 터치 센싱 감도가 감소하여 터치 검출 성능이 감소한다는 난점이 있었다.
나아가, 터치 패널 내에 위치하는 전극과 검출 회로 사이를 연결하는 도전 선로의 길이에 따라 전기 저항값이 달라지므로 이로부터 발생하는 터치 검출 성능의 편차가 발생하였다.
따라서, 기생 커패시턴스와 전극과 검출 회로 사이의 전기 저항에 의하여 발생하는 터치 검출 성능의 저하를 감소시키는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기생 커패시턴스와 전극과 검출 회로 사이의 전기 저항에 의하여 발생하는 터치 검출 성능의 저하를 감소시켜 터치 검출 성능이 향상된 터치 검출 패널을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 터치 검출 패널은 기판; 리드 아웃 회로(read out circuitry)와 전기적으로 연결되며, 상기 기판 상에 형성된 도전 선로; 상기 도전 선로와 서로 다른 평면에 위치하고, 상기 도전 선로와 전기적으로 연결된 센싱 전극; 및 상기 센싱 전극과 동일한 평면에 위치하고, 상기 도전 선로의 위치와 상응하는 위치에 배치되는 더미 패턴을 포함한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 검출 패널은, 상기 센싱 전극이 위치하고, 상기 도전 선로와 상기 센싱 전극을 전기적으로 절연하는 절연층 및 상기 절연층을 관통하는 비아(via)를 더 포함하고, 상기 비아는 상기 센싱 전극과 상기 도전 선로를 연결한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 검출 패널은, 상기 도전 선로와 동일한 평면에 위치하는 보조 선로를 더 포함하고, 상기 비아는 상기 센싱 전극을 상기 보조 선로와 연결한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 보조 선로는, 상기 센싱 전극의 직상방 영역 내에서 연장된다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 검출 패널은, 상기 센싱 전극이 형성되고, 상기 도전 선로와 상기 센싱 전극을 전기적으로 절연하는 절연층을 더 포함하고, 상기 더미 패턴은 상기 절연층을 사이에 두고 상기 도전 선로의 직상방에 위치한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 더미 패턴은, 상기 절연층을 관통하는 비아를 통하여 상기 도전 선로와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 기판은 픽셀(pixel)들을 포함하는 디스플레이 레이어(display layer)이다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 센싱 전극 및 더미 패턴은, 상기 픽셀들의 경계에 위치한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 도전 선로 및 상기 보조 선로는, 상기 픽셀들의 경계에 위치한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 디스플레이 레이어는 상기 픽셀들의 경계에 위치하는 블랙 매트릭스를 더 포함하며, 상기 센싱 전극, 상기 도전 선로 및 상기 더미 선로들은 상기 블랙 매트릭스 상에 위치한다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 검출 패널은 복수의 센싱 전극을 포함하고, 상기 복수개의 센싱 전극과 각각 연결된 복수개의 도전 선로를 포함하며, 상기 보조 선로는 상기 복수개의 도전 선로 사이에 등간격으로 배열된다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 도전 선로, 상기 더미 선로들 및 상기 센싱 전극은 도전성 금속이다.
본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 도전 선로, 상기 더미 선로들 및 상기 센싱 전극은 광 투과성 전도체이다.
본 발명에 의하면 도전 선로와 더미 패턴이 서로 다른 평면에서 상하로 위치하므로 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있으며, 이로부터 터치 검출 성능의 열화를 막을 수 있다는 장점이 제공된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 터치 검출 패널에 포함된 일 실시예에 의한 컬럼에 포함된 제1 전극, 제2 전극을 포함하는 센싱 전극과 더미 패턴의 일부를 개요적으로 도시한 도면.
도 2는 본 실시예의 컬럼을 포함하는 터치 검출 패널을 개략적으로 도시한 개요도.
도 3 내지 도 6은 도 2의 X-X', Y-Y의 단면을 개요적으로 도시한 단면도들.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 터치 검출 패널에 포함된 일 실시예에 의한 컬럼(column, C)에 포함된 제1 전극(110), 제2 전극(120)을 포함하는 센싱 전극(100)과 더미 패턴(130)의 일부를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 실시예의 컬럼(C)을 포함하는 터치 검출 패널(10)을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도 2는 본 발명의 요지를 보다 명확하게 나타내기 위하여 도 1로 예시된 제1 전극(110), 제2 전극(120) 및 더미 패턴(130)을 간략하게 도시하였다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 검출 패널(10)은 기판(sub, 도 3 참조)과, 리드 아웃 회로(read out circuitry, 미도시)와 전기적으로 연결되며, 상기 기판 상에 형성된 도전 선로(210)와, 상기 도전 선로(210)와 서로 다른 평면에 위치하고, 상기 도전 선로와 전기적으로 연결된 센싱 전극(100) 및 상기 센싱 전극(100)과 동일한 평면에 위치하고, 상기 도전 선로의 위치와 상응하는 위치에 배치되는 더미 패턴(130)을 포함한다.
도 1에서 예시적으로 도시된 바와 같이 센싱 전극(100)은 다이아몬드 패턴을 가지는 제1 전극(110)과 제2 전극(120)을 포함할 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 서로 상보적으로 배치되어 컬럼(C)을 이루고, 복수의 컬럼(C)들이 배열되어 본 실시예에 의한 터치 검출 패널(10)을 형성할 수 있다.
제1 전극(110) 및 제2 전극(120)는 터치 입력을 제공하는 오브젝트(미도시)와 커패시터를 이룬다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)들은 비아(320)를 통하여 도전 선로(210)와 전기적으로 연결된다. 도전 선로(210)는 리드 아웃 회로(read-out circuitry, 미도시)와 전기적으로 연결되므로 오브젝트와 이루는 커패시터의 커패시턴스의 변화를 검출하여 오브젝트가 제공하는 따라 터치 입력을 검출할 수 있다.
컬럼(C)내의 제1 전극(110), 제2 전극(120)들과 연결된 도전 선로(210)들은 동일한 길이를 가진다. 일 실시예에서, 컬럼(C)은 보조 선로(220)를 더 포함한다. 보조 선로(220)는 도 2로 예시된 것과 같이 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 각각이 형성하는 영역 내에서 연장되어 위치하며, 인접한 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 영역 내의 보조 선로(220)는 서로 전기적으로 연결되지 않는다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 각각 도 2의 X-X', Y-Y'를 따라 절단한 본 실시예의 컬럼(C)의 일부의 단면도이다. 도 1 내지 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 기판(sub) 상에 도전 선로(210)가 위치하고, 도전 선로(210)와 동일 평면 상에 보조 선로(220)가 위치한다.
절연층(310)은 도전 선로(210)와 보조 선로(220)의 상부에 위치한다. 절연층(310)의 상부에는 센싱 전극(100)과 더미 패턴(130)이 동일 평면 상에 위치한다. 절연층(310)은 도전 선로(210), 보조 선로(220) 및 센싱 전극(100)과 더미 패턴(130)들을 전기적으로 절연한다. 도 1은 제1 전극(110), 제2 전극(120)이 이루는 센싱 전극(100) 내에 더미 패턴(130)이 위치하는 것을 예시한다. 그러나, 이는 실시예일 따름이며, 제1 전극(110)과 제2 전극(120)과 더미 패턴은 서로 독립적으로 위치할 수 있다.
센싱 전극(100)은 절연층(310)을 관통하는 비아(320)를 통하여 도전 선로(210)와 전기적으로 연결된다. 또한, 도시된 실시예에서, 센싱 전극(100)은 절연층(310)을 관통하는 비아(320)를 통하여 보조 선로(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도전 선로(210)의 상방에는 더미 패턴(130)이 위치한다. 종래 기술에서는 선로와 오브젝트의 터치 입력을 검출하는 전극이 위아래로 배치되어 목적하지 않은 기생 커패시터가를 형성되었다. 기생 커패시터의 커패시턴스와 선로의 저항 성분에 의하여 전극의 터치 검출 성능이 열화되었다.
그러나, 본 발명은 도전 선로(210)는 절연층(310)을 사이에 두고 직상방에 더미 패턴(130)이 위치한다. 따라서, 터치 입력을 검출하는 센싱 전극과 형성되는 기생 커패시터의 커패시턴스를 감소시킬 수 있으며, 이로부터 터치 검출 성능의 열화를 최소화시킬 수 있다.
도전 선로(210)의 상방에 복수의 더미 패턴들이 서로 인접하게 배치되면 터치 검출이 이루어지지 않는 데드 존(dead zone)이 형성되므로 도전 선로를 등간격으로 배치하고 도전 선로(210)가 센싱 전극(100) 사이에 배치될 수 있도록 배치한다. 즉, 도전 선로(210)는 컬럼(C)의 폭(width) 내에서 동일한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있고, 실시예에서, 도전 선로(210)의 사이에는 보조 선로(220)가 등간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)로 예시된 실시예와 같이 센싱 전극(100)은 비아(320)를 통하여 도전 선로(210) 및 보조 선로(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 도 4(a) 및 도 4(b)로 예시된 실시예와 같이 센싱 전극(100)는 비아(320)를 통하여 도전 선로(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)로 예시된 실시예에서, 도전 선로(210)의 직상방에는 절연층(310)을 사이에 두고 더미 패턴(130)이 위치한다. 이로부터 기생 커패시터의 커패시턴스를 감소시킬 수 있어 터치 검출 성능의 열화를 최소화시킬 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 5(a) 및 도 5(b)로 예시된 실시예에서, 도전 선로(210)는 절연층(310)을 관통하는 비아(320)를 통하여 직상방에 위치하는 더미 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 센싱 전극(100)은 비아(320)를 통하여 도전 선로(210)와 전기적으로 연결되고, 비아(320)를 통하여 보조 선로(220)와 전기적으로 연결된다.
도 6(a) 및 도 6(b)로 예시된 실시예에서, 도전 선로(210)는 절연층(310)을 관통하는 비아(320)를 통하여 직상방에 위치하는 더미 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있고 센싱 전극(100)은 비아(320)를 통하여 도전 선로(210)와 전기적으로 연결된다.
상술한 실시예들에서, 기판(sub)은 이미지를 표시하는 디스플레이 레이어(display layer)일 수 있다. 일 예로, 기판(sub)은 LCD 디스플레이 레이어, OLED 디스플레이 레이어, LCD 디스플레이 레이어 등의 디스플레이 레이어일 수 있다.
도시된 실시예에서, 센싱 전극(100), 더미 패턴(120), 도전 선로(210) 및 보조 선로(220)는 기판(sub)의 표면에 노출된 이미지를 표시하는 픽셀들과 픽셀들 사이의 경계에 위치하여 픽셀들이 제공하는 광을 차단하지 않도록 배치될 수 있다. 일 예로, 센싱 전극(100), 더미 패턴(120), 도전 선로(210) 및 보조 선로(220)는 픽셀(P)과 픽셀(P)의 경계에 위치하는 블랙 매트릭스(미도시) 상에 위치할 수 있다.
센싱 전극(100)은 입력을 제공하는 오브젝트(미도시)와 커패시터를 형성한다. 일 실시예로, 센싱 전극(100)은 양호한 도전성을 가지는 금속 재질의 박막으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 센싱 전극(100)은 기판(sub)에서 제공하는 광을 차단하지 않도록 형성된다. 일 실시예로, 센싱 전극(100)은 픽셀(P)이 노출되도록 금속성 물질을 패터닝하여 형성될 수 있다. 센싱 전극(100)을 양호한 도전성을 가지는 금속성 물질로 형성함으로써 높은 민감도로 오브젝트 센싱을 수행할 수 있다는 장점이 제공된다.
다른 실시예로, 센싱 전극(100)은 ITO, IZO 등의 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 센싱 전극(100)을 투명 도전성 물질로 형성하는 경우에는 패터닝이 요청되지 않아 공정이 간소화된다는 장점이 제공된다.
도시되지 않은 실시예에서, 리드 아웃 회로와 거리가 증가할수록 센싱 전극과 오브젝트 사이에 의하여 형성된 커패시터로부터 형성된 전기적 신호의 감쇠가 증가한다. 따라서, 리드 아웃 회로(미도시)와 거리가 멀어질수록 도전 선로(210)의 선폭이 증가하도록 형성하여 센싱의 민감도가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 센싱 전극
110: 제1 전극
120: 제2 전극
210: 도전 선로
220: 보조 선로
320: 비아
310: 절연층

Claims (13)

  1. 기판;
    리드 아웃 회로(read out circuitry)와 전기적으로 연결되며, 상기 기판 상에 형성된 도전 선로;
    상기 도전 선로와 서로 다른 평면에 위치하고, 도전 선로와 전기적으로 연결된 센싱 전극; 및
    상기 센싱 전극과 동일한 평면에 위치하고, 상기 도전 선로의 위치와 상응하는 위치에 배치되는 더미 패턴을 포함하는 터치 검출 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 전극이 형성되고, 상기 도전 선로와 센싱 전극을 전기적으로 절연하는 절연층; 및
    상기 절연층을 관통하는 비아(via);를 더 포함하고,
    상기 비아는 상기 센싱 전극과 도전 선로를 연결하는 터치 검출 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도전 선로와 동일한 평면에 위치하는 보조 선로를 더 포함하고,
    상기 비아는 상기 센싱 전극을 보조 선로와 연결하는 터치 검출 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 선로는,
    상기 센싱 전극의 직상방 영역 내에서 연장된 터치 검출 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 전극이 형성되고, 상기 도전 선로와 센싱 전극을 전기적으로 절연하는 절연층을 더 포함하고,
    상기 더미 패턴은 상기 절연층을 사이에 두고 도전 선로의 직상방에 위치하는 터치 검출 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 더미 패턴은,
    상기 절연층을 관통하는 비아를 통하여 상기 도전 선로와 전기적으로 연결된 터치 검출 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은
    픽셀(pixel)들을 포함하는 디스플레이 레이어(display layer)인 터치 검출 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 검출 패널의 센싱 전극 및 더미 패턴은,
    상기 픽셀들의 경계에 위치하는 터치 검출 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 터치 검출 패널의 도전 선로 및 보조 선로는,
    상기 픽셀들의 경계에 위치하는 터치 검출 패널.
  10. 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 검출 패널의 디스플레이 레이어는 상기 픽셀들의 경계에 위치하는 블랙 매트릭스를 더 포함하며,
    상기 센싱 전극, 도전 선로 및 더미 선로들은 상기 블랙 매트릭스 상에 위치하는 터치 검출 패널.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 터치 검출 패널은 복수의 센싱 전극을 포함하고,
    상기 복수개의 센싱 전극과 각각 연결된 복수개의 도전 선로를 포함하며,
    보조 선로는 상기 복수개의 도전 선로 사이에 등간격으로 배열된 터치 검출 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도전 선로, 더미 선로들 및 센싱 전극은 도전성 금속으로 형성되는 터치 검출 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도전 선로, 더미 선로들 및 센싱 전극은 광 투과성 전도체인 터치 검출 패널.
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