WO2010085070A2 - 입력장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 입력장치는 제 1 영역 및 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 포함하는 기판; 제 1 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 1 센싱전극들; 제 2 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 2 센싱전극들; 및 상기 제 1 센싱전극들과 교대로 및 제 2 센싱전극들과 교대로 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 3 센싱전극들을 포함하며, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들은 일렬로 배치된다.

Description

입력장치
실시예는 입력장치에 관한 것이다.
그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface;GUI) 시스템의 발달 및 대중화에 따라서, 입력이 간단한 터치스크린의 사용이 보편화 되었다.
터치스크린은 저항막 방식, 정전용량 방식, 광센서 방식, 초음파 방식, 전자기(electromagnetic) 방식 및 벡터포스(vector force) 방식 등을 채용할 수 있다.
저항막 방식은 두 개의 기판들 사이의 투명도전막이 접촉되어 동작하는 방식으로 현재까지 나온 터치스크린 방식 중에 가장 손쉽게 구현이 가능하고 성능이 뛰어나지만, 기계적 및 환경적 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
광센서 방식은 광출력 소자와 광입력 소자사이의 광경로가 차단될 때 위치를 판별하는 방식으로 외광의 영향을 받는 단점과 외곽부에 회로부를 설치하므로 외곽 싸이즈가 커지는 단점이 있다.
초음파 방식 또는 표면 탄성파 방식(Surface Acoustic Wave) 역시 광센서 방식과 비슷하게 음파발생 소자와 음파인식 소자 사이의 음파 경로가 차단될 때 위치를 판별하는 방식으로 공장의 소음 또는 노이즈에 취약한 단점이 있다.
전자기 방식은 페러데이 법칙의 자석과 기전력 발생 원리를 이용한 방식으로써, 각기 위치별로 단위 코일에 흐르는 전류의 양을 판단하여 좌표를 계산한다. 코일에 교류의 신호를 인가해야 하므로 특수 전용펜을 필요로 한다.
정전용량 방식은 센서전극과 손가락 사이에 결합되는 정전용량의 변화에 따라 흐르는 미세한 전류를 감지하여 위치를 판별하는 방식으로 노이즈 신호에 취약한 단점이 있으나, 환경적 신뢰성에 강하고 터치 스크린 상부 보호층을 변경함에 따라 기계적 신뢰성도 자유롭게 바꿀 수가 있는 장점이 있다. 정전용량 방식은 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나뉘어 질 수 있다.
실시예는 입력된 위치를 정확하게 센싱하고, 입력된 신호를 전송하는 리드전극의 개수를 감소시키고, 단일 전극층을 가지며, 멀티 터치가 가능한 입력장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 입력장치는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 포함하는 기판; 상기 제 1 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 1 센싱전극들; 상기 제 2 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 2 센싱전극들; 및 상기 제 1 센싱전극들과 교대로 및 상기 제 2 센싱전극들과 교대로 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 3 센싱전극들을 포함하며, 상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들 및 상기 제 3 센싱전극들은 일렬로 배치된다.
일 실시예에 따른 입력장치는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 포함하는 기판; 제 1 방향으로 연장되는 제 1 주전극 및 상기 제 1 주전극으로부터 연장되는 다수 개의 제 1 분기전극들을 포함하며, 상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 투명전극; 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 주전극 및 상기 제 2 주전극으로부터 연장되는 제 2 분기전극들을 포함하며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 걸쳐서 배치되는 제 2 투명전극; 및 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 3 주전극 및 상기 제 3 주전극으로부터 연장되는 다수 개의 제 3 분기전극들을 포함하며, 상기 제 2 영역에 배치되는 제 3 투명전극을 포함한다.
실시예에 따른 입력장치는 멀티 터치에 의한 신호를 입력받을 수 있다. 즉, 제 1 영역에 입력된 신호는 제 1 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들에 의해서, 센싱되고, 제 2 영역에 입력된 신호는 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들에 의해서, 센싱된다. 또한, 제 1 영역에 입력된 신호는 제 1 투명전극들 및 제 2 투명전극들에 의해서 센싱되고, 제 2 영역에 입력된 신호는 제 2 투명전극들 및 제 3 투명전극들에 의해서 센싱된다.
따라서, 제 1 영역에 입력된 신호 및 제 2 영역에 입력된 신호를 한꺼번에 센싱할 수 있고, 실시예에 따른 입력장치는 멀티 터치에 의한 신호를 입력받을 수 있다.
또한, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들은 동일한 평면에 배치되어, 터치 등의 신호를 입력받을 수 있다. 또는, 제 1 내지 제 3 투명전극들은 동일한 평면에 배치될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 입력장치는 외부로부터의 신호를 센싱하기 위한 전극들을 하나의 레이어에 배치할 수 있고, 이러한 외부로부터 신호를 센싱하기 위한 전극들의 높이차에 따른 오차를 감소시킬 수 있다.
또한, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들은 제 1 방향으로 일렬로 배치될 수 있고, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 또는 제 3 센싱전극들은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 넓은 면적을 가지거나, 점점 더 작은 면적을 가질 수 있다.
이에 따라서, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들으로부터 입력되는 신호의 비를 바탕으로, 터치 등의 신호가 입력되는 위치를 정확하게 센싱할 수 있다.
또한, 제 3 센싱전극들로 제 1 영역 및 제 2 영역에 입력된 신호를 모두 센싱할 수 있고, 제 3 센싱전극들에 하나의 리드전극이 연결되어, 신호가 전송될 수 있다. 즉, 제 1 영역 및 제 2 영역에 입력된 신호를 센싱하기 위해서, 제 1 센싱전극들, 제 2 센싱전극들 및 제 3 센싱전극들에 각각 하나씩 총 3 개의 리드전극들이 사용될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 입력장치는 적은 수의 리드전극들을 사용하여, 입력된 신호를 전송할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 전극 구조를 도시한 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 첫 번째 로우를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 신호가 입력되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에서 입력된 신호를 도시한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 신호가 입력되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 6에서 입력된 신호를 스캔하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 전극 구조를 도시한 평면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 부재, 층, 패드 또는 기판 등이 각 패널, 부재, 층, 패드 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 전극 구조를 도시한 평면도이다. 도 2는 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 첫 번째 로우를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 신호가 입력되는 과정을 도시한 도면이다. 도 5는 도 4에서 입력된 신호를 도시한 도면이다. 도 6은 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널에 신호가 입력되는 과정을 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8은 도 6에서 입력된 신호를 스캔하는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 상부기판(10), 하부기판(20), 다수 개의 투명전극들(30), 다수 개의 리드전극들(50) 및 다수 개의 패드전극들(60)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20)은 서로 대향된다. 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20)은 투명하며, 절연체로 이루어진다. 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20)으로 사용되는 물질의 예로서는 유리 또는 투명한 플라스틱 등을 들 수 있다. 더 자세하게, 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등을 들 수 있다.
상기 상부기판(10)은 플렉서블(flexible)하고, 상기 하부기판(20)은 리지드(rigid)할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20) 모두 리지드할 수 있다.
상기 상부기판(10)은 접착층을 통하여, 상기 하부기판(20)에 부착될 수 있다. 즉, 상기 상부기판(10) 및 상기 하부기판(20) 사이에 접착층이 개재될 수 있다. 또한, 상기 상부기판(10) 및 상기 투명전극들(30) 사이에 접착층이 개재될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 하부기판(20)은 다수 개의 로우들(RW1, RW2...)로 구분된다. 상기 로우들(RW1, RW2...)은 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가진다. 또한, 상기 로우들(RW1, RW2...)은 서로 나란히 정의된다.
또한, 각각의 로우(RW1, RW2...)는 다수 개의 터치 영역들(TR1, TR2...)로 구분된다. 상기 터치 영역들(TR1, TR2...)은 상기 제 1 방향으로 일렬로 배치된다.
상기 투명전극들(30)은 상기 하부기판(20) 상에 배치된다. 상기 투명전극들(30)은 상기 로우들(RW1, RW2...)에 배치된다. 예를 들어, 상기 투명전극들(30)은 각각의 로우(RW1, RW2...)에 반복적인 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 각각의 로우(RW1, RW2...)에 동일한 수 및 동일한 형상의 투명전극들이 배치될 수 있다.
상기 투명전극들(30) 중 일부는 하나의 터치영역에 배치되고, 상기 투명전극들(30)의 나머지 일부는 두 개의 터치영역에 배치된다.
각각의 투명전극(30)은 제 1 방향으로 연장되는 주전극(31) 및 상기 주전극(31)으로부터 제 2 방향으로 연장되는 분기전극들(32)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 대하여, 수직 방향 일 수 있다. 즉, 상기 제 1 방향은 X축 방향이고, 상기 제 2 방향은 Y축 방향 일 수 있다.
이때, 상기 분기전극들(32)은 제 1 방향으로 일렬로 배치되며, 상기 분기전극들(32)은 제 1 방향의 위치에 따라서 서로 다른 면적을 가진다. 더 자세하게, 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 넓은 면적을 가지거나, 점점 작은 면적을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 더 넓은 면적을 가지는 분기전극이 배치되거나, 더 작은 면적을 가지는 분기전극이 배치될 수 있다.
상기 분기전극들(32)은 평면에서 보았을 때, 직사각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 분기전극들(32)은 제 1 방향의 위치에 따라서 서로 다른 폭을 가진다. 더 자세하게, 상기 분기전극들(32)은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서 점점 넓은 폭을 가지거나, 점점 작은 폭을 가질 수 있다.
상기 분기전극들(32)은 외부로부터 터치 등에 의해서 입력되는 신호를 센싱하는 센싱전극들이다. 또한, 상기 주전극(31)은 상기 센싱전극들을 전기적으로 연결하는 연결부재이다.
상기 주전극(31) 및 상기 분기전극들(32)은 일체로 형성되며, 상기 투명전극들(30)은 투명하며, 도전체이다. 상기 투명전극들(30)은 상기 하부기판(20) 상에 투명한 도전체의 증착 및 패터닝 공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 투명전극들(30)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 등을 들 수 있다.
도 2를 참조하여, 첫 번째 로우(RW1)(이하, 제 1 로우)의 투명전극들(30)에 대해서, 자세히 설명한다. 상기 제 1 로우(RW1)는 제 1 터치영역(TR1), 제 2 터치영역(TR2) 및 제 3 터치영역(TR3)으로 구분된다. 상기 제 2 터치영역(TR2)은 상기 제 1 터치영역(TR1)에 인접하여 정의되며, 상기 제 3 터치영역(TR3)은 상기 제 2 터치영역(TR2)에 인접하여 배치된다. 상기 제 1 터치영역(TR1), 상기 제 2 터치영역(TR2) 및 상기 제 3 터치영역(TR3)은 상기 제 1 방향으로 일렬로 정의된다.
또한, 상기 제 1 로우(RW1)에는 제 1 투명전극(100), 제 2 투명전극(200), 제 3 투명전극(300) 및 제 4 투명전극(400)이 배치된다.
상기 제 1 투명전극(100)은 상기 제 1 터치영역(TR1)에만 배치되고, 제 1 주전극(110) 및 제 1 분기전극들(120)을 포함한다.
상기 제 1 주전극(110)은 상기 제 1 방향으로 연장된다.
상기 제 1 분기전극들(120)은 상기 제 1 주전극(110)으로부터 제 2 방향으로 연장된다. 상기 제 1 분기전극들(120)은 상기 제 1 주전극(110)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다.
상기 제 1 분기전극들(120)은 다수 개가 상기 제 1 방향으로 일렬로 배치된다. 이때, 상기 제 1 분기전극들(120)은 위치에 따라서 서로 다른 면적을 가진다. 더 자세하게, 상기 제 1 분기전극들(120)은 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 작은 면적을 가진다. 즉, 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 작은 면적의 제 1 분기전극들(120)이 배치된다.
즉, 첫 번째 제 1 분기전극은 가장 넓은 면적을 가지며, 가장 넓은 폭(W1)을 가진다. 또한, 두 번째 제 1 분기전극은 두 번째로 넓은 면적 및 폭(W2)을 가지고, 세 번째 제 1 분기전극은 가장 작은 면적 및 폭(W3)을 가진다.
상기 제 2 투명전극(200)은 상기 제 1 터치영역(TR1) 및 상기 제 2 터치영역(TR2)에 걸쳐서 배치된다. 상기 제 2 투명전극(200)은 제 2 주전극(210) 및 제 2 분기전극들(220)을 포함한다.
상기 제 2 주전극(210)은 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 터치영역(TR1) 및 상기 제 2 터치영역(TR2)에 걸쳐서 배치된다. 상기 제 2 주전극(210)은 상기 제 1 주전극(110)과 나란히 배치된다.
상기 제 2 분기전극들(220)은 상기 제 2 주전극(210)으로부터 제 2 방향으로 연장된다. 상기 제 2 분기전극들(220)은 상기 제 2 주전극(210)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 분기전극들(220) 상기 제 1 터치영역(TR1)에 배치되는 제 2 분기전극들(221) 및 상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 2 분기전극들(222)로 구분될 수 있다.
상기 제 1 터치영역(TR1)에 배치되는 제 2 분기전극들(221)은 각각 상기 제 1 분기전극들(120) 사이에 배치된다. 예를 들어, 상기 제 1 분기전극들(120) 및 상기 제 1 터치영역(TR1)에 배치되는 제 2 분기전극들(221)은 교대로 배치된다.
상기 제 2 분기전극들(220)은 위치에 따라서 각각 다른 면적 및 폭을 가진다.
예를 들어, 상기 제 1 터치영역(TR1)에 배치되는 제 2 분기전극들(221)은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 넓은 면적을 가진다. 또한, 상기 제 1 터치영역(TR1)에 배치되는 제 2 분기전극들(221)은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 큰 폭을 가진다.
더 자세하게, 첫 번째 제 2 분기전극은 가장 작은 면적 및 폭(W4)을 가지고, 두 번째 제 2 분기전극은 두 번째로 작은 면적 및 폭(W5)을 가지고, 세 번째 제 2 분기전극은 가장 넓은 면적 및 폭(W6)을 가질 수 있다.
상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 2 분기전극들(222)은 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 작은 면적 및 폭을 가진다.
상기 제 3 투명전극(300)은 상기 제 2 터치영역(TR2) 및 상기 제 3 터치영역(TR3)에 걸쳐서 배치된다. 상기 제 3 투명전극(300)은 제 3 주전극(310) 및 제 3 분기전극들(320)을 포함한다.
상기 제 3 주전극(310)은 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 2 터치영역(TR2) 및 상기 제 3 터치영역(TR3)에 걸쳐서 배치된다. 상기 제 3 주전극(310)은 상기 제 2 주전극(210)과 나란히 배치되며, 상기 제 1 주전극(110)과 일렬로 배치된다.
상기 제 3 분기전극들(320)은 상기 제 3 주전극(310)으로부터 제 2 방향으로 연장된다. 상기 제 3 분기전극들(320)은 상기 제 3 주전극(310)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. 상기 제 3 분기전극들(320) 상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 3 분기전극들(321) 및 상기 제 3 터치영역(TR3)에 배치되는 제 3 분기전극들(322)로 구분될 수 있다.
상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 3 분기전극들(321)은 각각 상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 2 분기전극들(222) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 2 분기전극들(222) 및 제 3 분기전극들(321)은 서로 교대로 배치된다.
상기 제 3 분기전극들(320)은 각각 위치에 따라서 다른 면적 및 폭을 가진다.
예를 들어, 상기 제 2 터치영역(TR2)에 배치되는 제 3 분기전극들(321)은 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 넓은 면적 및 폭을 가지고, 상기 제 3 터치영역(TR3)에 배치되는 제 3 분기전극들(322)은 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 작은 면적 및 폭을 가진다.
상기 제 4 투명전극(400)은 상기 제 3 터치영역(TR3)에만 배치된다. 상기 제 3 투명전극(300)은 제 4 주전극(410) 및 제 4 분기전극들(420)을 포함한다.
상기 제 4 주전극(410)은 상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 2 주전극(210)과 일렬로 배치된다.
상기 제 4 분기전극들(420)은 상기 제 4 주전극(410)으로부터 상기 제 2 방향으로 연장된다. 상기 제 4 분기전극들(420)은 상기 제 4 주전극(410)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다.
상기 제 4 분기전극들(420)은 상기 제 3 터치영역(TR3)에 배치되는 제 3 분기전극들(320) 사이에 각각 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 4 분기전극들(420) 및 상기 제 3 터치영역(TR3)에 배치도는 제 3 분기전극들(320)은 서로 교대로 배치된다.
상기 제 4 분기전극들(420)은 각각 위치에 따라서, 서로 다른 면적 및 폭을 가진다. 예를 들어, 상기 제 4 분기전극들(420)은 상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 넓은 면적 및 폭을 가진다.
상기 제 1 분기전극들(120), 상기 제 2 분기전극들(220), 상기 제 3 분기전극들(320) 및 상기 제 4 분기전극들(420)은 상기 제 1 방향으로 모두 일렬로 배치된다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제 1 분기전극들(120), 상기 제 2 분기전극들(220), 상기 제 3 분기전극들(320) 및 상기 제 4 분기전극들(420)은 외부로부터 입력되는 신호를 센싱하기 위한 센싱전극들이다.
더 자세히 설명하면, 상기 제 1 분기전극들(120)은 제 1 센싱전극들이고, 상기 제 2 터치영역에 배치되는 제 3 분기전극들(321)은 제 2 센싱전극들일 수 있다. 또한, 제 2 분기전극들(220)은 제 3 센싱전극들이고, 상기 제 3 터치영역에 배치되는 제 3 분기전극들(322)은 제 4 센싱전극들일 수 있다. 마지막으로, 제 4 분기전극들(420)은 제 5 센싱전극들일 수 있다.
이에 따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 센싱전극들은 상기 제 1 터치영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 2 센싱전극들은 상기 제 2 터치영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결된다.
상기 제 3 센싱전극들은 상기 제 1 터치영역 및 상기 제 2 터치영역에 배치된다. 상기 제 3 센싱전극들은 상기 제 1 센싱전극들과 교대로 및 상기 제 2 센싱전극들과 교대로 배치되며, 서로 전기적으로 연결된다.
상기 제 4 센싱전극들은 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 4 센싱전극들은 상기 제 3 터치영역에 배치되며, 상기 제 2 센싱전극들에 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 제 5 센싱전극은 상기 제 3 터치영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제 5 센싱전극은 상기 제 4 센싱전극들과 교대로 배치된다.
상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들, 상기 제 3 센싱전극들, 제 4 센싱전극들 및 상기 제 5 센싱전극들은 제 1 방향으로 일렬로 배치된다.
상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들, 상기 제 3 센싱전극들, 제 4 센싱전극들 및 상기 제 5 센싱전극들은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 넓은 면적을 가지거나, 점점 더 좁은 면적을 가진다.
상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들, 상기 제 3 센싱전극들, 제 4 센싱전극들 및 상기 제 5 센싱전극들은 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점점 더 넓은 폭을 가지거나, 점점 더 좁은 폭을 가진다.
또한, 하나의 터치영역에 배치되는 분기전극들을 기준으로, 서로 이웃하는 두 개의 분기전극들의 합이 일정할 수 있다. 이때, 상기 서로 이웃하는 두 개의 분기전극들의 폭의 합을 피치(P)라고 하고, 상기 피치(P)의 합은 일정할 수 있다.
또한, 상기 서로 이웃하는 두 개의 분기전극들에 의해서 형성되는 영역을 센싱영역(SR)이라고 하고, 다수 개의 센싱영역들(SR)이 하나의 터치영역에 정의된다.
예를 들어, 상기 제 1 터치영역(TR1)은 3 개의 센싱영역들(SR)로 정의될 수 있다. 이때, 하나의 센싱영역(SR)은 서로 이웃하는 제 1 분기전극 및 제 2 분기전극에 의해서 정의된다.
상기 피치(P)는 상기 센싱영역(SR)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 이때, 상기 피치(P)는 약 0.1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 더 자세하게, 상기 피치(P)(P)는 약 0.1mm 내지 약 3mm일 수 있다.
상기 센싱영역들(SR)에 의해서, 다수 개의 컬럼들(CL1...CL9)이 정의될 수 있다. 상기 센싱영역(SR)들은 상기 제 2 방향으로 열을 지어 배치될 수 있고, 이에 따라서, 상기 컬럼들(CL1...CL9)이 정의될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 리드전극들(50)은 각각 상기 투명전극들(30)에 전기적으로 연결된다. 상기 리드전극들(50)은 주전극(31)에 각각 직접적으로 연결되거나, 연결전극들(40)을 통하여 연결될 수 있다. 또한, 상기 리드전극들(50)은 상기 패드전극들(60)에 각각 연결된다. 즉, 상기 리드전극들(50)은 각각 상기 패드전극들(60) 및 상기 주전극(31)들을 연결한다.
상기 패드전극들(60)은 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board;FPCB)에 이방성 도전성 필름(anisotropic conductive film;ACF)에 의해서 본딩된다. 상기 연성인쇄회로기판은 시스템 또는 드라이버IC와 같은 구동부에 실시예에 따른 터치패널을 연결한다.
상기 리드전극들(50), 상기 연결전극들(40) 및 상기 패드전극들(60)로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 티타늄, 은 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 상기 리드전극들(50), 상기 연결전극들(40) 및 상기 패드전극들(60)은 일체로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치 패널은 다음과 같이 터치신호를 입력받을 수 있다.
사용자의 손가락과 같은 도체가 상기 상부기판(10)에 접촉하거나, 인접하게 된다. 이때, 상기 손가락과 일부의 투명전극들(30) 사이에 커패시턴스가 형성된다.
상기 구동부는 상기 패드전극(60) 및 상기 리드전극(50)을 통하여, 상기 커패시턴스를 입력받는다. 예를 들어, 상기 구동부는 상기 패드전극(60) 및 상기 리드전극(50)을 통하여, 상기 투명전극들(30)에 디지털 신호, 펄스 신호 또는 교류전압을 인가하여, 상기 손가락과의 커패시턴스를 측정할 수 있다.
이때, 상기 구동부는 상기 커패시턴스가 센싱된 투명전극의 위치에 의해서, 상기 손가락의 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동부는 상기 커패시턴스가 센싱된 투명전극이 배치되는 로우를 파악하여, 상기 손가락의 Y축 좌표를 측정할 수 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 커패시턴스가 센싱된 투명전극을 파악하여, 어느 터치 영역에 상기 손가락이 배치되는지 측정할 수 있다.
예를 들어, 도 4와 같이, 상기 제 1 로우(RW1)의 제 1 터치영역(TR1)에 제 1 손가락(B)이 배치될 때, 상기 제 1 투명전극(100)으로부터 제 1 신호(X1Y1)가 입력되고, 상기 제 2 투명전극(200)으로부터 제 2 신호(X2Y1)가 입력된다. 이에 따라서, 상기 구동부는 상기 제 1 터치영역(TR1)에 손가락이 배치되는 것을 측정할 수 있다.
또한, 각각의 투명전극으로부터 입력되는 커패시턴스 등의 신호의 비에 의해서, 상기 손가락의 위치를 감지할 수 있다. 즉, 상기 분기전극들(32)의 면적은 위치에 따라서, 서로 다르기 때문에, 상기 손가락의 위치에 따라서, 각각의 투명전극(30)과 손가락 사이의 커패시턴스의 크기가 달라진다. 이에 따라서, 각각의 터치영역에서 손가락의 위치는 각각의 터치영역에 배치되는 투명전극들(30)로부터 입력되는 신호들의 비에 의하여, 측정될 수 있다.
예를 들어, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 제 1 손가락(B)의 위치는 상기 제 1 신호(X1Y1) 및 상기 제 2 신호(X2Y1)의 비에 의해서 측정된다. 또한, 상기 제 1 손가락(B)의 정확한 위치는 상기 제 1 신호(X1Y1) 및 상기 제 2 신호(X2Y1)를 정규분포 특성에 피팅(fitting)하여, 측정될 수 있다. 또한, 상기 제 1 손가락(B)의 정확한 위치는 상기 제 1 신호(X1Y1) 및 상기 제 2 신호(X2Y1)를 여러가지 방식으로 처리하여 측정될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치패널은 서로 다른 터치영역들에 각각 입력되는 멀티 터치 신호를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제 1 로우(RW1)의 제 3 터치영역(TR3)에 제 2 손가락(C)이 배치될 때, 상기 제 3 투명전극(300)으로부터 제 3 신호가 입력되고, 상기 제 4 투명전극(400)으로부터 제 4 신호가 입력된다.
마찬가지로, 상기 제 3 신호 및 상기 제 4 신호의 비를 계산하여, 상기 제 2 손가락(C)의 위치는 정확히 측정될 수 있다.
따라서, 상기 구동부는 상기 제 1 손가락(B)의 위치 및 상기 제 2 손가락(C)의 위치를 한꺼번에 측정할 수 있다.
추가적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 서로 인접하는 터치영역들에 각각 터치신호들이 입력될 때, 각각의 위치를 센싱하는 방법은 다음과 같다.
예를 들어, 상기 제 1 터치영역(TR1) 및 상기 제 2 터치영역(TR2)에 각각 손가락이 위치할 때, 각각의 손가락은 시간차를 두고 상기 제 1 터치영역(TR1) 및 상기 제 2 터치영역(TR2)에 접촉한다. 즉, 상기 제 1 터치영역(TR1)에 제 3 손가락(D)이 접촉되고, 이후에 상기 제 3 손가락(D)이 접촉된 상태에서, 상기 제 2 터치영역(TR2)에 제 4 손가락(E)이 접촉될 수 있다.
이때, 각각의 투명전극(30)에 매우 짧은 주기로 번갈아가며, 펄스신호, 디지털신호 및 교류전압과 같은 스캔신호가 입력된다. 이에 따라서, 도 7과 같이, 상기 구동부는 상기 제 3 손가락(D)만 접촉된 상태에서, 상기 제 2 투명전극(200)과 상기 제 3 손가락(D) 사이의 제 1 커패시턴스(C1)를 측정한다.
이후에, 도 8과 같이, 상기 구동부는 상기 제 3 손가락(D) 및 상기 제 4 손가락(E)이 접촉된 상태에서, 상기 손가락들 및 상기 제 2 투명전극(200) 사이의 제 2 커패시턴스(C2)를 측정할 수 있다.
따라서, 상기 구동부는 상기 제 2 커패시턴스(C2) 및 상기 제 1 커패시턴스(C1)의 차이에 의해서, 상기 제 4 손가락(E) 및 상기 제 1 투명전극(100) 사이의 커패시턴스(C3)를 계산할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 3 손가락(D) 및 상기 제 1 투명전극(100) 사이의 커패시턴스 및 상기 제 4 손가락(E) 및 상기 제 3 투명전극(300) 사이의 커패시턴스를 측정하여, 상기 손가락들의 정확한 위치를 측정할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 서로 인접하는 터치영역들에 각각 입력되는 멀티 터치 신호를 센싱할 수 있다.
실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 동일한 레이어에 형성되는 투명전극들(30)에 의해서, 손가락 등의 X좌표 및 Y좌표를 동시에 센싱할 수 있다.
따라서, 두 개 이상의 층으로 전극들이 배치되는 구조의 터치패널과 비교하여, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 전극들의 높이 차에 따른 오차를 감소시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 상기 피치(P)를 조절하여, 정밀도를 조절할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 작은 물체의 터치도 감지할 수 있고, 높은 정밀도를 가질 수 있다.
또한, 각각의 로우의 폭이 커지더라도, 상기 피치(P)를 작게하여, X축 좌표를 정확하게 센싱할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 상기 로우의 폭을 증가시켜서, 상기 리드전극들(50)의 수를 감소시킬 수 있다.
따라서. 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널은 보다 간단한 구성을 가질 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 정전용량 방식 터치패널의 전극 구조를 도시한 평면도이다. 본 실시예에 대한 설명에서는 앞서 설명한 실시예를 참조하고, 그라운드전극들에 대해서 추가적으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 정전용량 방식 터치패널은 다수 개의 그라운드 전극들(33)을 포함한다. 상기 그라운드 전극들(33)은 투명하며, 상기 투명전극들(30) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 그라운드 전극들(33)은 상기 투명전극들(30) 중 적어도 하나에 인접하여 배치된다.
상기 그라운드 전극들(33)은 상기 투명전극들(30)과 동일한 물질로 형성되며, 상기 투명전극들(30)과 동일한 층에 형성된다. 상기 그라운드 전극들(33)은 상기 제 1 방향으로 연장된다. 즉, 상기 그라운드 전극들(33)은 상기 투명전극들(30)의 주전극(31)과 나란히 배치된다.
상기 그라운드 전극들(33)에는 그라운드 전압(GND)이 인가된다. 이에 따라서, 손가락 및 상기 투명전극들(30) 사이에 흐르는 스캔신호가 상기 손가락 및 상기 그라운드 전극 사이에 형성된 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 통하여, 용이하게 빠져나갈 수 있다.
이에 따라서, 상기 그라운드 전극들(33)에 의해서, 상기 투명전극들(30) 및 상기 손가락 사이의 커패시턴스가 용이하게 측정될 수 있다.
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.
본 발명은 외부로부터의 신호를 센싱하기 위한 전극들을 하나의 레이어에 배치할 수 있고, 외부로부터 신호를 센싱하기 위한 전극들의 높이차에 따른 오차를 감소시킬 수 있는 터치스크린과 같은 입력장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 제 1 영역 및 상기 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 포함하는 기판;
    상기 제 1 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 1 센싱전극들;
    상기 제 2 영역에 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 2 센싱전극들; 및
    상기 제 1 센싱전극들과 교대로 및 상기 제 2 센싱전극들과 교대로 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 3 센싱전극들을 포함하며,
    상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들 및 상기 제 3 센싱전극들은 일렬로 배치되는 입력장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제 2 영역에 인접하는 제 3 영역을 포함하며,
    상기 제 3 영역에 배치되며, 상기 제 2 센싱전극들에 전기적으로 연결되는 다수 개의 제 4 센싱전극들; 및
    상기 제 3 영역에 배치되며, 상기 제 4 센싱전극들과 교대로 배치되며, 서로 전기적으로 연결되는 제 5 센싱전극들을 포함하며,
    상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들, 상기 제 3 센싱전극들, 상기 제 4 센싱전극들 및 상기 제 5 센싱전극들은 일렬로 배치되는 입력장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들 및 상기 제 3 센싱전극들은 제 1 방향으로 일렬로 배치되며,
    상기 제 1 센싱전극들은 위치에 따라서, 서로 다른 면적을 가지며,
    상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점차적으로 더 넓거나 더 작은 면적을 가지는 제 1 센싱전극이 배치되는 입력장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 센싱전극들은 위치에 따라서, 서로 다른 면적을 가지며,
    상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 점차적으로 더 넓거나 더 작은 면적을 가지는 제 3 센싱전극이 배치되는 입력장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 1 센싱전극들과 연결되는 제 1 주전극;
    상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 2 센싱전극들과 연결되는 제 2 주전극; 및
    상기 제 1 방향으로 연장되며, 상기 제 3 센싱전극들과 연결되는 제 3 주전극을 포함하는 입력장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 주전극 및 상기 제 2 주전극은 상기 제 1 방향으로 일렬로 배치되는 입력장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센싱전극들, 상기 제 2 센싱전극들 및 상기 제 3 센싱전극들은 동일한 레이어에 배치되는 입력장치.
  8. 제 1 영역 및 상기 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 포함하는 기판;
    제 1 방향으로 연장되는 제 1 주전극 및 상기 제 1 주전극으로부터 연장되는 다수 개의 제 1 분기전극들을 포함하며, 상기 제 1 영역에 배치되는 제 1 투명전극;
    상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 주전극 및 상기 제 2 주전극으로부터 연장되는 제 2 분기전극들을 포함하며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 걸쳐서 배치되는 제 2 투명전극; 및
    상기 제 1 방향으로 연장되는 제 3 주전극 및 상기 제 3 주전극으로부터 연장되는 다수 개의 제 3 분기전극들을 포함하며, 상기 제 2 영역에 배치되는 제 3 투명전극을 포함하는 입력장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 분기전극들은 위치에 따라서 서로 다른 면적을 가지며,
    상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 상기 기판 상에 점차적으로 넓거나 작은 면적을 가지는 제 1 분기전극이 배치되는 입력장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 분기전극들은 위치에 따라서 서로 다른 면적을 가지며,
    상기 제 1 방향으로 진행됨에 따라서, 상기 기판 상에 점차적으로 넓거나 작은 면적을 가지는 제 3 분기전극이 배치되는 입력장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 분기전극들, 상기 제 2 분기전극들 및 상기 제 3 분기전극들은 일렬로 배치되고,
    상기 제 1 분기전극들 및 상기 제 2 분기전극들의 일부는 서로 교대로 배치되고,
    상기 제 3 분기전극들 및 상기 제 2 분기전극들의 다른 일부는 서로 교대로 배치되는 입력장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 투명전극, 상기 제 2 투명전극 및 상기 제 3 투명전극 중 적어도 하나에 인접하여 배치되는 그라운드 전극을 포함하는 입력장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제 2 영역에 인접하는 제 3 영역을 포함하며,
    상기 제 3 영역에 배치되는 제 4 투명전극을 포함하는 입력장치.
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