WO2012157811A1 - 정전 용량 방식의 터치 센서 - Google Patents

정전 용량 방식의 터치 센서 Download PDF

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WO2012157811A1
WO2012157811A1 PCT/KR2011/005199 KR2011005199W WO2012157811A1 WO 2012157811 A1 WO2012157811 A1 WO 2012157811A1 KR 2011005199 W KR2011005199 W KR 2011005199W WO 2012157811 A1 WO2012157811 A1 WO 2012157811A1
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axis
unit cell
signal transmission
touch sensor
base plate
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PCT/KR2011/005199
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장근호
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호감테크놀로지 주식회사
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor, and in particular, a transparent base plate such as a transparent resin film or a glass plate is used as a medium, and an electrode of an electrostatic capacitor is made of transparent conductive resin on one side of the medium.
  • the present invention relates to a capacitive touch sensor that detects a touch position by extracting this phenomenon as an electrical signal and forming an electrostatic capacitor locally when an electrode is formed.
  • the touch sensor When a user touches an image displayed on a screen with a finger or a touch pen, the touch sensor recognizes a touch point in response to the touch, and the touch sensor is applied to a touch pad or a touch screen.
  • Such a touch sensor is generally manufactured to be overlaid on a flat panel LCD panel or a PDP panel.
  • the touch sensor detects a touch position of a user's finger or a touch pen separately from the displayed image image on the screen to detect an image screen.
  • the coordinates of the image are converted into coordinates, and the coordinate information is transmitted to the controller for controlling the image.
  • the image control apparatus controls the image to synthesize the position information received from the touch sensor and the image screen to perform a necessary response. Examples of practical applications of the touch sensor are widely used in automatic teller machines of banks, train ticket vending machines at train stations, mobile information devices, portable telephones, etc., and are also in the spotlight for education.
  • a touch sensor there are several technically different methods for implementing such a touch sensor according to the size and use of the display screen.
  • Representative methods include a resistive film type, a capacitive type, a surface ultrasonic type, an infrared type, and a camera type.
  • a dual capacitive touch sensor is produced by coating an ITO film on one or both sides of a thin glass plate or a transparent resin film and etching the ITO film into a specific shape.
  • Such an ITO film is optically transparent and has a limited but high electrical conductivity. Accordingly, the ITO film serves as both an electrode of a capacitor and a signal transmission conductor.
  • the touch coordinate information of the touch sensor manufactured through the ITO film is transmitted to the square side of the touch screen through the conductive line formed of the ITO film, and is connected to the control circuit of the touch sensor to transmit the touch coordinate signal to the control circuit. .
  • the capacitive touch sensor produced through the ITO film includes the following problems.
  • the ITO film constituting the touch sensor has a disadvantage that the cost is very high because the raw material of Indian is expensive because of the rareness.
  • the ITO film is formed in the vacuum apparatus by the sputtering method, a manufacturing cost is high, and an electrode shape is formed through the optical lithography method, and the manufacturing process is performed because the method is manufactured by repeating the process 3-4 times. It is complicated and accordingly takes a lot of manufacturing costs are very expensive disadvantages.
  • the ITO film serves both as a transparent electrode and as a signal transmission conductor, and the electrical resistance of the ITO film is a serious obstacle to high-speed signal processing. There was a problem that severe signal generation occurred in the signal processing of the size area.
  • the present invention has been proposed to solve the problem of the capacitive touch sensor manufactured by the conventional ITO film described above, and an object of the present invention is to simplify the production process, reduce the manufacturing cost, and increase the signal processing speed.
  • the present invention provides a capacitive touch sensor that can be applied to a touch screen or a multi-point touch.
  • a capacitive touch sensor for achieving the above object is a touch sensor for detecting a user's touch point, Non-conductive transparent base plate;
  • a transparent electrode thin film formed on one side of the non-conductive transparent base plate, wherein a plurality of polygonal or circular unit cells are connected through signal transmission conductors in horizontal, vertical and diagonal directions to form a network;
  • the transparent electrode thin film forms the first electrode of the charge capacitor, and when the other side surface of the transparent base plate is touched by the user, forms the second electrode of the charge capacitor to form the second surface of the transparent base plate as the second electrode.
  • a control board configured to detect a touch point of the user by receiving a charge signal induced in the first electrode through the conductive line when the user touches the touch panel.
  • the unit cells of the transparent electrode thin film are connected to other unit cells adjacent in the horizontal and vertical directions through signal transmission leads, and are connected to the other unit cells adjacent in the diagonal direction through signal transmission leads in at least one diagonal direction. It is preferable that the signal transduction conductors connecting the unit cells are electrically separated from each other by the crossing point of the signal insulation conductor.
  • the signal transmission wires connecting the unit cells are formed to extend to the edge of the non-conductive transparent base plate, connected to the control board through the lead at the corner, the signal transmission formed in the corner portion of the non-conductive transparent base plate
  • the conducting wire has a wider extension than the signal conducting wire connecting the unit cells.
  • the signal transmission line connecting the unit cells has a coordinate of a signal transmission line extending to the corner by connecting the unit cells in a vertical direction with a first axis coordinate, and extending to the corner by connecting the unit cells in a horizontal direction.
  • the coordinate of the signal transmission lead is set as the second axis coordinate
  • the coordinate of the signal transmission lead formed to extend to the corner by connecting the unit cells in one diagonal direction is set to the third axis coordinate
  • the control board is The touch points of the user are detected by combining and analyzing the charge signals transmitted from the signal transmission leads set in the first axis, the second axis, and the third axis coordinates.
  • the coordinates of the signal transmission conductors extending to the corners are set as the fourth axis coordinates so that the charge signal generated according to the user's touch can be transmitted to the control board through the conductors. have.
  • the unit cells are composed of a plurality of unit cell pads spaced apart from each other, each unit cell pad is connected to any one of the signal transmission conductors forming the respective axis.
  • the sum of the area of the unit cell pads in contact with each axis is equally formed in the plurality of unit cell pads in contact with the signal transmission conductors forming the respective axes.
  • the control board simultaneously applies a pulse train signal to the signal transmission wires forming the first axis coordinates, and then sequentially detects the organic charge signal generated by the user's contact in the signal transmission wires forming the other axis coordinates.
  • the pulse train signal is simultaneously applied to the signal transmission wires forming the two axis coordinates, and then the organic charge signal generated by the user's contact is sequentially detected in the signal transmission wires forming the other axis coordinates.
  • the touch position of the user is detected by detecting the first axis coordinate and the second axis coordinate according to the combination of the coordinates of the organic charge signal.
  • control board calculates a third axis or fourth axis coordinates passing through the combined first axis and second axis coordinates, and the calculated third axis or fourth axis coordinates are calculated by the detected third axis or
  • the corresponding coordinate is recognized as the actual contact position, and if it does not match, the coordinate is recognized as a virtual image to detect the user's touch position.
  • the transparent electrode thin film is preferably printed and applied to one side of the non-conductive transparent base plate.
  • the capacitive touch sensor according to the present invention and the non-conductive transparent base plate;
  • the transparent electrode thin film forms the first electrode of the charge capacitor, and when the other side surface of the transparent base plate is touched by the user, forms the second electrode of the charge capacitor to form the second surface of the transparent base plate as the second electrode.
  • a control board configured to detect a touch point of the user by receiving a charge signal induced in the first electrode through the conductive line when the user touches the touch panel.
  • the unit cell is composed of a plurality of unit cell pads spaced apart from each other in the unit cell, the unit cell pad is connected to the unit cell pad formed in the adjacent other unit cells to form a unit cell.
  • Each unit cell pad formed in the unit cell is connected to any one of the signal transmission conductors, and the plurality of unit cell pads connected to the signal transmission conductors are unit cell pads connected to each signal transmission conductor. It is preferable that the sum of the areas of the two is equally formed.
  • the signal transmission lead connecting between the unit cell pads is electrically insulated from each other by a transparent insulating film.
  • An X-axis transparent electrode thin film composed of a combination of unit cell pads connected to the signal transmission conductor in the vertical direction and a Y-axis transparent electrode thin film composed of a combination of unit cell pads connected to the signal transduction conductor in the horizontal direction are respectively provided on the transparent base plate. After being combined, they may be mutually coupled to be electrically separated through the transparent adhesive sheet to form a transparent electrode thin film.
  • the capacitive touch sensor according to the present invention does not use an expensive ITO film, but separates two functions of the ITO film, namely, the one-side electrode function of the capacitor and the role of the conductor of signal transmission, thereby separating the electrode function.
  • the transparent electrode thin film formed of silver conductive transparent resin, and the role of the signal transmission lead is replaced by a thin metal wire so that the naked eye can not be identified by the printed electronic technique, the effect of greatly simplifying the production process and reducing the manufacturing cost is obtained.
  • a design that can obtain the position information of the third and fourth axes there is an effect that enables multi-point touch recognition.
  • FIG. 1 is an example of a touch panel provided with a capacitive touch sensor according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a capacitive touch sensor according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the capacitive touch sensor according to the present invention.
  • Figure 4 is a unit cell configuration for forming a transparent electrode thin film according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view of unit cells forming a transparent electrode thin film according to an embodiment of the present invention.
  • 6 to 9 is a conceptual diagram showing an operation state of one unit cell formed on a transparent base plate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating the coordinates when three touch points according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of identifying an actual touch point shown in FIG. 10;
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a capacitive touch sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of unit cells forming the transparent electrode thin film of FIG.
  • FIG. 14 is a side cross-sectional view of the unit cell forming the transparent electrode thin film of FIG.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of a capacitive touch sensor composed of only the first axis and the second axis according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram of a unit cell forming a transparent electrode thin film according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates an example in which unit cells of a transparent electrode thin film are connected to each other by adjacent unit cells according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a block diagram of a unit cell according to another embodiment of the present invention.
  • 20 and 21 is a configuration diagram of the separated X-axis and Y-axis transparent electrode thin film according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram of forming a transparent electrode thin film by combining the X-axis and Y-axis transparent electrode thin film according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates an example of a touch panel in which a capacitive touch sensor is installed according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a capacitive touch sensor
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a capacitive touch sensor. It is shown.
  • the capacitive touch sensor according to the present invention is installed on a screen or a panel 10 on which an image is displayed like a conventional touch sensor, and is detected by detecting a touch position when a user touches the touch sensor.
  • the touch position information may be transmitted to the image display control apparatus so that a command corresponding to the touch position may be performed.
  • the capacitive touch sensor according to the present invention is a non-conductive transparent base plate 100, a transparent electrode thin film formed on one side of the non-conductive transparent base plate 100 200 and a control board (not shown) for detecting a user's touch point by receiving a touch signal induced by the transparent electrode thin film 200 when the user touches the other surface of the non-conductive transparent base plate 100. It is made, including.
  • the transparent electrode thin film 200 formed on one side of the transparent base plate 100 forms a first electrode of the charge capacitor, and the other surface of the transparent base plate 100 is charged by a user finger touching the surface.
  • the second electrode is formed, and the charge signal induced in the transparent electrode thin film 200 which is the first electrode is transmitted to the control board through the signal transmission lead 400, and the control board is the transparent electrode thin film which is the first electrode.
  • the touch signal of the user is detected by analyzing the charge signal transmitted from the 200.
  • the transparent base plate 100 is a non-conductive rectangular plate that can transmit light.
  • the transparent base plate 100 may be made of various polymer resin films such as a transparent thin glass plate or polyester.
  • the transparent base plate 100 constitutes a body which is a base of the touch sensor.
  • the transparent electrode thin film 200 is coated on one side of the transparent base plate 100 to form a first electrode.
  • the transparent electrode thin film 200 formed on one side of the transparent base plate 100 is formed of a network in which a plurality of polygonal or circular unit cells 300 are arranged in a horizontal, vertical and diagonal direction. 300 is connected to the other unit cells 300 in the horizontal and vertical direction through the signal transmission conductors 410 and 420, and transmits the signal in one diagonal direction with the other unit cells 300 in the diagonal direction. It is connected through the conductive wire 430. Transversal, vertical, and diagonal signal transmission conductors 400 (410, 420, and 430) connecting the unit cells 300 may generate intersection points at the center points of the unit cells 300. The intersection point is electrically separated by the transparent insulating film 500 so that a short circuit does not occur at the intersection point.
  • the signal transmission wire 400 connecting the unit cells 300 extends to the edge of the non-conductive transparent base plate 100 and is connected to the control board through the wire at the edge thereof.
  • the signal conducting wires 400 (410, 420, 430) positioned close to the corners of the non-conductive transparent base plate 100 have a wider width than the widths of the signal transmitting wires connecting the unit cells 300.
  • the parts 411, 412, and 413 may be formed to facilitate the connection with the control board.
  • the signal transmission wire 400 connecting the unit cells 300 forms a coordinate axis of each unit cell 300, for example, by connecting the unit cells 300 in a vertical direction.
  • the coordinate of the signal transmission conductor 410 extending to the corner is the X axis coordinate which is the first axis coordinate
  • the coordinate of the signal transmission conductor 420 extending to the corner by connecting the unit cells 300 in the horizontal direction is In the Y axis coordinates, which are second axis coordinates
  • the coordinates of the signal transmission lead 430 extending to the corners by connecting the unit cells 300 in one diagonal direction are set to the Z axis coordinates which are the third axis coordinates.
  • the process of determining the user's touch point through the unit cell 300 connected through the signal transmission conductors 400 is performed in the same manner as the pulse trains on all the signal transmission conductors 410 in the X-axis direction.
  • a pulse train signal is applied, and each of the signal transmission leads 420 and 430 of the Y and Z axes sequentially detects the touch position signal generated by the user's contact.
  • the pulse train is applied to the Y-axis signal conducting lead 420 in the same manner, and then the touch position signals are sequentially detected on the X-axis and the Z-axis one by one, respectively.
  • the touch position coordinates are obtained from a combination of X and Y axis signals among the X, Y, and Z position signals obtained through the above.
  • knowing the coordinates X, Y can determine the coordinates of the unit cell 300, wherein the coordinates of the Z-axis is used to remove the virtual image signal generated when two or more contact occurs. If the number of user contacts is so great that it is difficult to identify the virtual image using only the Z-axis, the virtual signal cancellation function may be enhanced by adding one more signal transmission conductor forming a separate W-axis.
  • Figure 4 is a unit cell configuration for forming a transparent electrode thin film according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a side cross-sectional view of the unit cell.
  • the unit cells 300 of the transparent electrode thin film 200 according to the present invention have a plurality of unit cell pads 310, 320, 330, and 331 separated from each other in a polygonal shape.
  • the unit cell pads 310, 320, 330, and 331 are connected to any one of the signal transmission conductors 400 forming the X, Y, and Z axes, respectively.
  • Three signal conducting wires 400 are met at the center of the unit cell 300.
  • a transparent transparent insulating film 500 is formed so that the three signal conducting wires 400 are insulated from each other. Is formed. That is, the three insulating wires are electrically separated from each other by applying a transparent insulating film 500 between the X-axis wire 410 and the Y-axis wire 420, and between the Y-axis wire 420 and the Z-axis wire 430, respectively.
  • a transparent transparent insulating film 500 is formed so that the three signal conducting wires 400 are insulated from each other.
  • the three insulating wires are electrically separated from each other by applying a transparent insulating film 500 between the X-axis wire 410 and the Y-axis wire 420, and between the Y-axis wire 420 and the Z-axis wire 430, respectively.
  • the unit cell 300 is formed of a total of four unit cell pads, one of which unit cell pad 310 is on the X-axis conductor 410, the other unit cell pad ( 320 is connected to the Y-axis lead wire 420, and another two unit cell pads 330 and 331 are connected to the Z-axis lead wire 430.
  • the signal transmission wires 400 forming the respective axes 400 (410 and 420).
  • the plurality of unit cell pads 310, 320, 330, and 331 in contact with 430 have the same area of the unit cell pad in contact with each axis.
  • the unit cell pad 310 connected to the X-axis lead wire 410 the area of the unit cell pad 320 connected to the Y-axis lead wire 420, and the unit connected to the Z-axis lead wire 430.
  • the sum of the area of the cell pads 330 and 331 is the same, and according to the principle of the same area allocation, the unit cell pad shown in FIG. 4 may have a different shape. That is, if the unit cell pads 310, 320, 330 and 331 can satisfy the principle of the same area allocation, the number and shape of each pad (for example, circular rather than polygonal) may be appropriately changed. have.
  • the unit cell 300 in which the unit cell pads 310, 320, 330 and 331 are collected and formed may also be formed in a circular shape, etc., if the unit cell pads satisfy the principle of equal area allocation. Of course it can.
  • the signal transmission conductors 400; 410, 420, and 430 connecting the unit cell pads 310, 320, 330 and 331 are responsible for transferring a touch signal generated from the unit cell pads to an external control board. . Since the signal conducting wires 400 (410, 420, and 430) cannot be made transparent, a problem occurs in that the width of the signal conducting wires 400 (410, 420, 430) is hidden so that the screen (pad) screen disposed below the user is conspicuous. Therefore, it is preferable to form the signal transmission conductors 400 (410, 420, 430) so thin that they are invisible to the user without using the magnifying glass by using the characteristic of having a very high conductivity, in the embodiment of the present invention. The width of the signal transmission conductors 400 (410, 420, and 430) is about 20 ⁇ m or less, thereby ensuring transparency so that it cannot be recognized by the naked eye of the user.
  • the unit cell 300 array consisting of a combination of the plurality of unit cell pads 310, 320, 330, 331 is formed by applying a thin coating on one side of the transparent base plate 100, and the unit cells 300 are transparent. It is formed through a simple printing process in the air, which has conductivity but is not a difficult process such as vacuum deposition.
  • the unit cell 300 is printed and applied to one side of the transparent base plate 100 through a printing method such as a silk screen, and the material of the unit cell 300 is transparent and conductive.
  • Polymer materials eg, PEDOT: PSS).
  • 6 to 9 is a conceptual diagram showing an operation state of one unit cell formed on a transparent base plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a unit cell pad arrangement diagram for forming one unit cell 300 formed on the transparent base plate 100, and is connected to X, Y, and Z axis conductors 410, 420, and 430.
  • a plurality of unit cell pads 310, 320, 330, 331 are arranged by forming one electrode of the capacitor with the transparent base plate 100 as a medium.
  • Capacitors can basically function only when the counter electrode is opposite to each other, and thus the capacitor does not have a function in the structure shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a conceptual view illustrating a state in which the capacitor is not operated as a capacitor in FIG. 6, even when a charge pulse is applied to the Y-axis unit cell pad 320 through the Y-axis lead wire 420 in the control board. Since the counter electrode is not formed on the other side of the), the surroundings show no response as the capacitor.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a state in which a user's finger contacts the other side of the transparent base plate 100 on which unit cell pads are formed
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the equivalent circuit of FIG. 8.
  • the other surface of the transparent base plate 100 serves as an electrode opposite to the unit cell pad. This is because the user's body acts as a branch line (ground) 350 due to the large charge capacity, so that "mutual capacitance" occurs between these electrodes.
  • a charge (+) pulse is applied to the X-axis unit cell pad 310, a charge signal is generated on the Y-axis and Z-axis unit cell pads 320 and 330 based on the same principle as the X-axis and the Y-axis.
  • the control board detects the charge signal generated by each unit cell 300 after applying a charge pulse to the unit cell 300 to determine the touch point of the user.
  • the touch point may be detected, but when there are two or more touch points, a problem of the virtual image point occurs. For example, if two coordinates x1 and x2 are detected on the X axis and y1 and y2 coordinates on the Y axis, the combination of coordinates is (x1, y1), (x1, y2), (x2, y1), (x2). , four points of y2) occur. Of these, two points are actual touch points and two points are virtual points.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating coordinates when three touch points are shown.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of identifying an actual touch point shown in FIG. 10.
  • the virtual image points related thereto are (x1, y2), (x1, Six of y3), (x2, y1), (x2, y2), (x3, y1), and (x3, y3) are formed.
  • the method of identifying the actual points and the virtual points is performed through the process of FIG. 11.
  • Steps S310 and S320 First, as described above with reference to FIGS. 6 to 9, X-axis, Y-axis, and Z-axis coordinates of the unit cell 300 generated according to the user's touch are detected (S310), and the detected X is detected. Creates a set of coordinates that can occur by combining axes and Y-axis coordinates. As shown in FIG. 6, in the case of three actual touch points, a total of nine coordinate bundles are generated.
  • Step S330 After generating a bundle of X-axis and Y-axis coordinates that can occur through the above process, the Z-axis coordinates passing through the generated X-axis and Y-axis coordinate bundles are calculated.
  • the Z-axis coordinates passing through the X- and Y-axis coordinate bundles may be calculated according to a predetermined relationship of X, Y, and Z.
  • Step S340 The Z-axis coordinates measured in step S310 are searched and compared with the Z-axis coordinates calculated in step S330.
  • Steps S350, S360, and S370 If there is a Z-axis coordinate in which the Z-axis coordinates calculated from the X-axis and Y-axis coordinate bundles and the measured Z-axis coordinates coincide (S350), the X-axis and Y-axis coordinate bundles are actual. It is recognized as a touch point (S360). If the Z-axis coordinates calculated from the X-axis and Y-axis coordinate bundles and the measured Z-axis coordinates do not exist, the coordinate bundles are recognized as representing virtual images (S370). In FIG. 6, the X-axis, Y-axis coordinates, and Z-axis coordinates are also shown. Actual touch points indicate that the Z-axis signal is generated, but the virtual images do not have a Z-axis signal. Thus, by reading the Z-axis signal, three actual touch points can be identified from nine combinations of X and Y coordinates.
  • the user can recognize and grasp the multiple touch points.
  • the identification procedure becomes more complicated, and in some cases, the multiple points Complex problems can arise such that they have the same Z axis coordinates.
  • the W axis which is a separate inclination axis, may be added to the X, Y, and Z axes to enhance the identification ability in complex cases. Can be.
  • FIG. 12 is a block diagram of a capacitive touch sensor according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a unit cell diagram forming a transparent electrode thin film in FIG. 12
  • FIG. 14 is a unit forming a transparent electrode thin film. A side cross-sectional view of the cell is shown.
  • the signal transmission lead 400 connecting the unit cells 300 is an X-axis lead 410 that is a first axis in a vertical direction, and Y which is a second axis in a horizontal direction.
  • a W-axis lead 440 that is the fourth axis in the other diagonal direction is added.
  • the added W-axis conductor 440 in FIG. 12 is formed to extend to the corners like other X-axis, Y-axis, and Z-axis conductors 410, 420, 430, and is connected to the control board through the conductors at the edges.
  • the widened portions 411, 421, 431 ( 441 is formed to facilitate the connection with the control board.
  • the touch position signals are sequentially detected one by one, the pulse train is applied to the Y-axis signal transfer conductor 420 in the same manner, and then the conductors 410, 430, and 440 are sequentially touched one by one on the X-axis, the Z-axis, and the W-axis.
  • the position signal is detected, and the touch position is detected by combining the detected X, Y, Z, and W position signals.
  • the Z and W axis coordinates are used to remove the virtual image signal generated when a plurality of contacts occur at the same time.
  • the unit cell 300 of the transparent electrode thin film 200 is a plurality of unit cell pads (310,311) (320,321) separated from each other in a polygonal shape (330, 331) (340, 341), the plurality of unit cell pads are connected to any one of the signal transmission conductors 400 forming the X-axis, Y-axis, Z-axis and W-axis, respectively.
  • a transparent transparent insulating film 500 is formed at the center of the unit cell 300 where the four signal conducting wires 400 forming each axis are insulated from each other.
  • the unit cells 300 shown in FIGS. 13 and 14 are formed of a total of eight unit cell pads 310, 311, 320, 321, 330, 331, 340, and 341.
  • the two unit cell pads 310, 311, 320, 321, 330, 331, 340, 341, which are symmetrical with respect to the center point of the 300, are X-axis conductors 410, Y-axis conductors 420, Z-axis conductors 430, and
  • a plurality of unit cell pads connected to the W-axis lead wires 440 and contacting the signal transmission wires 400 forming the respective axes are formed in the same area as the unit cell pads contacting each axis.
  • the sum of the area of the unit cell pads 330 and 331 connected to the conducting wire 430 and the sum of the area of the unit cell pads 340 and 341 connected to the W-axis conducting wire 440 are the same according to the principle of the same area allocation. Is formed.
  • the virtual touch point can be removed by adding a Z-axis or a W-axis in addition to the X-axis and the Y-axis to identify the multiple touch points of the user.
  • the touch pad to which the touch sensor is applied is relatively small in size or only a simple function of the touch is required, the user may detect the user's touch point using only the X and Y axes without additional Z or W axes. have.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of a capacitive touch sensor including only a first axis and a second axis according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a configuration diagram of unit cells forming a thin film of a transparent electrode
  • the touch sensor according to another embodiment of the present invention also forms a transparent electrode thin film 200 by separating the unit cell 300 and the signal transmission conductor 400 without using ITO, It is configured to detect the touch point of the user only by the X-axis and Y-axis.
  • a plurality of unit cells 300 are arranged to form a transparent electrode thin film 200.
  • the plurality of unit cells 300 are continuously spaced apart vertically and vertically without being spaced apart from each other. 200).
  • the signal transmission lead 400 electrically connecting the unit cells 300 is formed with only the X-axis lead wire 410 as the first axis and the Y-axis lead wire 420 as the second axis, and the implementation of FIGS. 1 to 14.
  • the diagonal Z- or W-axis leads that existed in the example do not exist.
  • the unit cells 300 are formed of a total of four unit cell pads 310, 311, 320, and 321, which are symmetrical with respect to the center point of the unit cell 300.
  • the unit cell pads 310, 311, 320, and 321 are connected to the X-axis conductors 410 and the Y-axis conductors 420, respectively, and the signal transmission conductors 410 and 420 forming the respective axes.
  • a plurality of unit cell pads 310 and 311 (320 and 321) in contact are formed in the same area of the unit cell pads 310 and 311 (320 and 321) in contact with each axis.
  • the sum of the area of the unit cell pads 310 and 311 connected to the X-axis lead wire 410 and the sum of the area of the unit cell pads 320 and 321 connected to the Y-axis lead wire 420 are equally distributed. The same is formed according to the principle.
  • a transparent transparent insulating film 500 is formed at the center point of the unit cell 300 where the two signaling conductors 410 and 420 forming each axis are insulated from each other. do.
  • adjacent unit cells 300 do not have a form of being spaced apart from each other, as shown in FIGS. 1 to 14, but are connected to each other. That is, the unit cell pads constituting one unit cell 300 is connected to the unit cell pads of adjacent unit cells 300 to form the transparent electrode thin film 200 by connecting the unit cells 300 as a whole. .
  • the unit cell 300 and the unit cell pads 310, 311, 320, and 321 are described as being made of polygons, but the unit cell 300 and the unit cell pad 310 are described. ) 311, 320 and 321 may be modified in various forms.
  • 18 is a configuration diagram of unit cells according to another embodiment of the present invention, and FIG. 19 illustrates an example in which unit cells are formed in a transparent electrode thin film.
  • the unit cell pads 310, 311, 320, and 321 forming the unit cells 300 are formed in a semicircular shape.
  • the unit cells 300 are also adjacent to other units.
  • the direct connection with the unit cell pad of the cell forms the transparent electrode thin film 200 as a whole.
  • the shape of the unit cell 300 and the unit cell pads 310, 311, 320, and 321 are polygons described above. Various modifications may be made in addition to the circular and semicircular shapes.
  • the transparent electrode thin film formed of two axes of X and Y axes shown in FIGS. 15 to 19 may be formed integrally, but may be manufactured through a method of separately manufacturing the X and Y axis transparent electrode thin films and then bonding them. Can be.
  • FIG. 20 and 21 illustrate the configuration of the separated X-axis and Y-axis transparent electrode thin films
  • FIG. 22 illustrates a concept of forming the transparent electrode thin film by combining the X-axis and Y-axis transparent electrode thin films.
  • a plurality of unit cell pads are connected through an X-axis signal transfer conductor 410 to form an X-axis transparent electrode thin film 210, and as shown in FIG. 21, a plurality of unit cell pads are transferred to a Y-axis signal.
  • the Y-axis transparent electrode thin film 220 is separately formed by connecting through the conductive line 420.
  • X-axis transparent electrode thin film 210 and Y-axis transparent electrode thin film 220 are coupled to one side of the transparent base plate 110, 120, respectively, X-axis transparent base plate and Y It forms an axial transparent base plate.
  • the X-axis transparent base plate and the Y-axis transparent base plate thus formed are bonded to each other through the transparent adhesive sheet 600 to form a transparent electrode thin film on which X- and Y-axis unit cells are formed.
  • a transparent electrode thin film 200 in which a plurality of unit cells 300 are arranged on one side of the non-conductive transparent base plate 100 is formed, thereby providing a transparent base.
  • the touch position may be detected by detecting a signal generated from the unit cell 300 by mutual capacitance.

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Abstract

본 발명 투명한 수지 필름이나 유리판 등의 투명 바탕 판을 매체로 매체의 한쪽 면에는 투명한 전도성 수지로 정전 축전기의 한 전극을 만들고, 이의 맞은편 매체의 표면은 사람 손가락의 접촉이 있을 때 전극이 형성되어 국부적으로 정전 축전기가 형성되도록 하며 이 현상을 전기적 신호로 추출하여 터치 위치를 검출하도록 하는 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 비전도성 투명 바탕 판(100)과; 상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성되어, 다수의 다각형 또는 원형 형상의 단위세포(300)가 가로, 세로 및 대각선 방향으로 신호 전달 도선(400)을 통하여 연결되어 망을 형성하는 투명전극 박막(200)과; 상기 투명전극 박막(200)이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판(100)의 타측 표면이 사용자의 터치가 있는 경우 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하여, 상기 제 2 전극인 투명 바탕 판(100)의 타측 표면에 사용자의 터치가 있는 경우 사용자 터치에 의해 상기 제 1 전극에 유기되는 전하 신호를 도선을 통하여 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

정전 용량 방식의 터치 센서
본 발명은 터치 센서에 관한 것으로, 특히 투명한 수지 필름이나 유리판 등의 투명 바탕 판을 매체로 매체의 한쪽 면에는 투명한 전도성 수지로 정전 축전기의 한 전극을 만들고, 이의 맞은편 매체의 표면은 사람 손가락의 접촉이 있을 때 전극이 형성되어 국부적으로 정전 축전기가 형성되도록 하며 이 현상을 전기적 신호로 추출하여 터치 위치를 검출하도록 하는 정전 용량 방식의 터치 센서에 관한 것이다.
터치 센서는 사용자가 화면에 디스플레이되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 접촉하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악하는 장치로서, 이러한 터치 센서는 터치 패드나 터치 스크린 등에 적용된다.
이러한 터치 센서는 일반적으로 평면 디스플레이 LCD 패널, 또는 PDP 패널 위에 덧씌워지는 구조로 제작되는데, 이 터치 센서는 화면상의 디스플레이되는 영상 이미지와는 별도로 사용자의 손가락이나 터치 펜의 터치 위치를 감지하여 영상 화면상의 좌표로 환산하게 되는데, 이 좌표 정보는 영상을 제어하는 제어장치에 전송되게 된다. 영상 제어장치는 터치 센서로부터 받은 위치 정보와 영상 화면을 합성하여 필요한 대응을 하도록 화상을 제어하게 된다. 이러한 터치 센서의 실제 적용 사례로는 은행의 자동현금인출기, 기차역에서의 기차표 자동판매기, 이동식 정보기기, 휴대용 전화기 등에 널리 사용되고 있으며, 교육용으로도 각광을 받고 있다.
이러한 터치 센서를 구현하는 방법으로는 디스플레이 화면의 크기와 용도에 따라 기술적으로 서로 다른 몇 가지 방법들이 있는데, 대표적으로 저항막 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식, 카메라 방식 등이 있다.
이중 정전용량 방식의 터치 센서는 일반적으로, 얇은 유리판 또는 투명한 수지 필름의 한쪽이나 양쪽 면에 ITO 필름을 도포하고, 이 ITO 필름을 특정한 모양으로 식각하여 제작된다. 이러한 ITO 필름은 광학적으로 투명하고, 제한적이나마 높은 전기 전도성을 갖는 특징이 있는데, 이에 따라 상기 ITO 필름은 축전기의 전극 역할과 신호 전달 도선의 역할을 함께 수행하게 된다. 이러한 ITO 필름을 통하여 제작되는 터치 센서의 터치 좌표 정보는 ITO 필름으로 형성된 도선을 통하여 터치스크린의 사각 변으로 전달되고, 여기에서 터치 센서의 제어 회로와 연결되어 제어 회로에 터치 좌표 신호를 전달하게 된다.
하지만, 상기의 ITO 필름을 통하여 제작되는 정전용량 방식의 터치 센서는 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.
먼저, 터치 센서를 구성하는 ITO 필름은 원재료인 인디움이 희귀성으로 인하여 가격이 비싸기 때문에 원가가 매우 높은 단점이 있다.
또한, ITO 필름은 진공장치 안에서 스퍼터 방식으로 형성되기 때문에 제작 비용이 많이 소요되고, 광학 리토그라피 방식을 통하여 전극 모양이 형성되며 이 방식이 3~4번 반복되는 공정을 거쳐 제작되기 때문에 제작 과정이 복잡하고 이에 따라 제작 비용이 많이 소요되어 매우 고가인 단점이 있다.
뿐만 아니라, 이러한 ITO 필름은 투명한 전극의 역할과 신호 전달 도선의 역할을 겸하고 있는데, 이 ITO 필름의 전기 저항은 고속 신호처리에 심한 장애 요인이 되고 있으며, 이에 따라 다점 터치의 경우와 대각선 20인치 이상 크기 면적의 신호 처리에는 심한 장애를 발생시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 ITO 필름으로 제작되는 정전용량 방식의 터치 센서의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 생산 공정을 간편히 하고 제조 원가를 낮추고 신호 처리속도를 높일 수 있도록 하여 대형 터치스크린이나 다점 터치에 적용될 수 있도록 하는 정전 용량 방식의 터치 센서를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 사용자의 터치 지점을 검출하는 터치 센서에 있어서, 비전도성 투명 바탕 판과; 상기 비전도성 투명 바탕 판의 일측 면에 형성되어, 다수의 다각형 또는 원형 형상의 단위세포가 가로, 세로 및 대각선 방향으로 신호 전달 도선을 통하여 연결되어 망을 형성하는 투명전극 박막과; 상기 투명전극 박막이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판의 타측 표면이 사용자의 터치가 있는 경우 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하여, 상기 제 2 전극인 투명 바탕 판의 타측 표면에 사용자의 터치가 있는 경우 사용자 터치에 의해 상기 제 1 전극에 유기되는 전하 신호를 도선을 통하여 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어진다.
상기 투명전극 박막의 단위세포는 가로 및 세로 방향으로 인접하는 다른 단위세포와 신호 전달 도선을 통하여 연결되고, 대각선 방향으로 근접하는 다른 단위세포와 적어도 일측 대각선 방향으로 신호 전달 도선을 통하여 연결되며, 상기 단위세포들을 연결하는 신호 전달 도선은 교차 지점이 투명 절연 막 의해 절연되어 전기적으로 분리되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 단위세포들을 연결하는 신호 전달 도선은 비전도성 투명 바탕 판의 모서리까지 연장 형성되고, 모서리에서 도선을 통하여 제어보드에 연결되되, 상기 비전도성 투명 바탕 판의 모서리 부분에 형성되는 신호 전달 도선은 단위세포들을 연결하는 신호 전달 도선에 비해 폭이 넓은 확장부가 형성된다.
상기 단위세포들을 연결하는 신호 전달 도선은 상기 단위세포들을 세로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선의 좌표가 제 1 축 좌표로, 상기 단위세포들을 가로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선의 좌표가 제 2 축 좌표로, 상기 단위세포들을 일측 대각선 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선의 좌표가 제 3 축 좌표로 설정되고, 상기 제어보드는 사용자 터치에 따른 상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 좌표로 설정된 신호 전달 도선으로부터 전송되는 전하 신호를 조합하고 분석하여 사용자의 터치 지점을 검출하게 된다. 또한, 상기 단위세포들을 타측 대각선 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선의 좌표가 제 4축 좌표로 설정되어, 사용자 터치에 따라 발생하는 전하 신호를 도선을 통하여 제어보드에 전송하도록 할 수 있다.
한편, 상기 단위세포는 상호 이격된 다수의 단위세포 패드로 이루어져, 각각의 단위세포 패드는 상기 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선 중 어느 하나의 신호 전달 도선과 연결된다. 여기에서 상기 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선과 접촉하는 다수의 단위세포 패드는, 각 축별로 접촉하는 단위세포 패드의 면적의 합이 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제어보드는 제 1 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선에 동시에 펄스 트레인 신호를 인가한 후 다른 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선에서 사용자의 접촉에 의해 발생하는 유기 전하 신호를 순차적으로 검출하고, 제 2 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선에 동시에 펄스 트레인 신호를 인가한 후 다른 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선에서 사용자의 접촉에 의해 발생하는 유기 전하 신호를 순차적으로 검출하며, 상기 과정을 통하여 검출되는 유기 전하 신호의 좌표의 조합에 따른 제 1 축 좌표 및 제 2 축 좌표를 검출하여 사용자의 터치 위치를 검출하게 된다. 이때, 상기 제어보드는 상기 조합된 제 1 축 및 제 2 축 좌표를 통과하는 제 3 축 또는 제 4 축 좌표를 산출하고, 산출된 제 3 축 또는 제 4 축 좌표를 상기 검출된 제 3 축 또는 제 4축 좌표와 비교하여 일치하는 경우, 해당 좌표를 실제 접촉 위치로 파악하고, 일치하지 않는 경우 허상으로 인식하여 사용자의 터치 위치를 검출하게 된다.
상기 투명전극 박막은 상기 비전도성 투명 바탕 판의 일측 면에 인쇄되어 도포되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 비전도성 투명 바탕 판과; 상기 비전도성 투명 바탕 판의 일측 면에 형성되어, 다수의 다각형 또는 원형 형상의 단위세포가 가로, 세로 방향으로 인접하는 다른 단위세포와 신호 전달 도선을 통하여 연결되는 투명전극 박막과; 상기 투명전극 박막이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판의 타측 표면이 사용자의 터치가 있는 경우 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하여, 상기 제 2 전극인 투명 바탕 판의 타측 표면에 사용자의 터치가 있는 경우 사용자 터치에 의해 상기 제 1 전극에 유기되는 전하 신호를 도선을 통하여 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 상기 단위세포는 단위세포 내에서 상호 이격된 다수의 단위세포 패드로 이루어지되, 상기 단위세포 패드는 인접한 다른 단위세포에 형성된 단위세포 패드와 연결되어 단위세포를 형성하게 된다.
상기 단위세포에 형성된 각각의 단위세포 패드는 상기 신호 전달 도선 중 어느 하나의 신호 전달 도선과 연결되되, 상기 신호 전달 도선과 연결되는 다수의 단위세포 패드는, 각 신호 전달 도선별로 연결되는 단위세포 패드의 면적의 합이 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단위세포 패드 사이를 연결하는 신호 전달 도선은 교차 지점이 투명 절연 막에 의하여 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다.
상기 세로 방향의 신호 전달 도선과 연결된 단위세포 패드의 조합으로 이루어지는 X축 투명전극 박막과, 상기 가로 방향의 신호 전달 도선과 연결된 단위세포 패드의 조합으로 이루어지는 Y축 투명전극 박막이 각각 투명 바탕 판에 결합된 후, 투명 접착 시트를 통하여 전기적으로 분리되도록 상호 결합되어 투명전극 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 종래 가격이 비싼 ITO 필름을 사용하지 않고, ITO 필름이 담당하는 2가지 기능, 즉 축전기의 1개 측 전극 기능과 신호 전달의 도선 역할을 분리하여 전극 기능은 도전성 투명 수지로 형성된 투명전극 박막으로 대체하고, 신호 전달 도선의 역할은 인쇄전자 기법으로 형성된 육안 식별이 불가능하도록 가느다란 금속선으로 대체함으로서 생산 공정의 대폭 단순화와 제조 원가 절감의 효과를 얻게 된다. 또한 제 3 축, 제 4 축의 위치 정보를 얻을 수 있는 설계를 채택함으로서 다점 터치 인식도 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서가 설치된 터치 패널의 일례,
도 2는 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 측 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 박막을 형성하는 단위세포 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 박막을 형성하는 단위세포의 측 단면도,
도 6 내지 9는 본 발명의 실시예에 따른 투명 바탕 판에 형성된 하나의 단위세포 동작 상태를 나타낸 개념도,
도 10은 본 발명에 따른 터치 점이 3개인 경우 좌표를 도식화한 개념도,
도 11은 상기 도 10에 표시된 실제 터치 점을 파악하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 용량 방식 터치 센서의 구성도,
도 13은 상기 도 12에서 투명전극 박막을 형성하는 단위세포 구성도,
도 14는 상기 도 12에서 투명전극 박막을 형성하는 단위세포의 측 단면도,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제 1 축 및 제 2 축만으로 구성된 정전 용량 방식 터치 센서의 구성도,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명전극 박막을 형성하는 단위세포의 구성도,
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 투명전극 박막의 단위세포가 인접한 단위세포와 서로 연결되어 구성되었음을 나타내는 일례,
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위세포의 구성도,
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명전극 박막에서 단위세포가 형성된 일례,
도 20과 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리된 X축 및 Y축 투명전극 박막의 구성도,
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 X축 및 Y축 투명전극 박막을 결합하여 투명전극 박막을 형성하는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서가 설치된 터치 패널의 일례를 나타낸 것이고, 도 2는 정전 용량 방식의 터치 센서 구성도이고, 도 3은 정전 용량 방식의 터치 센서 측 단면도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 종래 일반적인 터치 센서와 마찬가지로 영상이 디스플레이되는 스크린이나 패널(10)에 설치되어, 사용자의 터치시 터치 위치를 검출하여 검출된 터치 위치 정보를 영상 디스플레이 제어장치에 전송함으로써 터치 위치에 해당되는 명령이 수행될 수 있도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 비전도성 투명 바탕 판(100)과, 상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성되는 투명전극 박막(200)과, 사용자가 비전도성 투명 바탕 판(100)의 타측 표면을 터치하는 경우 상기 투명전극 박막(200)에 유기되는 터치 신호를 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드(도시 안됨)를 포함하여 이루어진다.
상기 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성된 투명전극 박막(200)이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판(100)의 타측 표면이 표면을 터치하는 사용자 손가락에 의해 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하게 되며, 상기 제 1 전극인 투명전극 박막(200)에 유기되는 전하 신호는 신호 전달 도선(400)을 통하여 제어보드로 전송되고, 제어보드는 제 1 전극인 투명전극 박막(200)으로부터 전송되는 전하 신호를 분석하여 사용자의 터치 지점을 검출하게 된다.
상기 투명 바탕 판(100)은 비전도성으로 빛이 투과할 수 있는 직사각형 형상의 판으로서, 이 투명 바탕 판(100)은 투명한 얇은 유리 판이나 폴리에스터 등의 다양한 폴리머 수지 필름으로 이루어질 수 있다. 이 투명 바탕 판(100)은 터치 센서의 바탕인 몸체를 구성하게 되는데, 이 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 투명전극 박막(200)이 도포되어 제 1 전극을 형성하게 된다.
상기 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성되는 투명전극 박막(200)은 다각형 또는 원 형상의 단위세포(300)가 가로, 세로 및 대각선 방향으로 다수 배열되는 망 형성으로 이루어지는데, 이 단위세포(300)는 가로 및 세로 방향으로 근접하는 다른 단위세포(300)와 신호 전달 도선(410)(420)을 통하여 연결되고, 대각선 방향으로 근접하는 다른 단위세포(300)와 일측 대각선 방향으로 신호 전달 도선(430)을 통하여 연결되게 된다. 상기 단위세포(300)들을 연결하는 가로, 세로, 대각선 방향의 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)들은 단위세포(300)의 중심점에서 교차점이 발생하게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 이러한 교차점에서 합선이 일어나지 않도록 그 교차 지점이 투명 절연 막(500)에 의해 전기적으로 분리되게 된다.
상기 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(400)은 비전도성 투명 바탕 판(100)의 모서리까지 연장 형성되고, 그 모서리에서 도선을 통하여 제어보드에 연결되게 된다. 상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 모서리 부분에 근접하게 위치하는 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)에는 그 폭이 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선의 폭에 비해 넓은 확장부(411, 412, 413)가 형성되어 제어보드와의 연결을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(400)은 각 단위세포(300)들의 좌표 축을 형성하게 되는데, 예를 들면 상기 단위세포(300)들을 세로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(410)의 좌표가 제 1 축 좌표인 X축 좌표로, 상기 단위세포(300)들을 가로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(420)의 좌표가 제 2 축 좌표인 Y축 좌표로, 상기 단위세포(300)들을 일측 대각선 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(430)의 좌표가 제 3 축 좌표인 Z축 좌표로 설정된다. 이러한 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)을 통하여 연결된 단위세포(300)를 통하여 사용자의 터치 지점을 파악하는 과정은, 먼저 X축 방향의 모든 신호 전달 도선(410)에 동일하게 펄스 트레인(pulse train) 신호를 인가하고, Y축과 Z축의 각 신호 전달 도선(420, 430) 하나씩 순차적으로 사용자의 접촉에 의해 발생한 터치 위치 신호를 검출한다. 다음에는 Y축 신호 전달 도선(420)에 같은 방법으로 펄스 트레인을 인가한 다음, X축과 Z축에서 각기 신호 전달 도선(410, 430) 하나씩 순차적으로 터치 위치 신호를 검출하게 되며, 상기 과정을 통하여 구해진 X, Y, Z 위치 신호 중에서 X, Y 축 신호의 조합으로 터치 위치 좌표를 구하게 된다. 여기에서 X, Y 좌표를 알게 되면 단위세포(300)의 좌표를 파악할 수 있는데, 이때 Z축의 좌표는 두 군데 이상의 접촉이 일어났을 때 발생하는 허상 신호를 제거하는데 이용된다. 만약, 사용자 접촉 수가 매우 많아져서 Z축 만으로는 허상 식별이 어려워질 경우, 별도의 W축을 형성하는 신호 전달 도선을 하나 더 추가하여 허상 신호 제거 기능을 강화할 수도 있다.
도 4는 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명전극 박막을 형성하는 단위세포 구성도이고, 도 5는 상기 단위세포의 측 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투명전극 박막(200)의 단위세포(300)는 다각형 형상으로 상호 분리되는 다수의 단위세포 패드(310)(320)(330)(331)로 이루어지는데, 이 다수의 단위세포 패드(310)(320)(330)(331)는 각각 X축, Y축, Z축을 이루는 신호 전달 도선(400) 중 어느 하나와 연결된다.
세 개의 신호 전달 도선(400)은 단위세포(300)의 중심점에서 만나게 되는데, 이 서로 겹치는 단위세포(300) 중심점에는 세 개 신호 전달 도선(400)이 서로 절연되도록 투명한 투명 절연 막(500)이 형성된다. 즉, X축 도선(410)과 Y축 도선(420) 사이, Y축 도선(420)과 Z축 도선(430) 사이에 각각 투명 절연 막(500)을 도포하여 3개의 도선이 전기적으로 서로 분리될 수 있도록 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 단위세포(300)는 총 4개의 단위세포 패드로 형성되는데, 이 중 하나의 단위세포 패드(310)는 X축 도선(410)에, 다른 하나의 단위세포 패드(320)는 Y축 도선(420)에, 또 다른 두 개의 단위세포 패드(330, 331)는 Z축 도선(430)에 연결되는데, 이와 같이 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)과 접촉하는 다수의 단위세포 패드(310)(320))(330,331)는 각 축별로 접촉하는 단위세포 패드의 면적이 동일하게 형성된다. 즉, X축 도선(410)과 연결되는 단위세포 패드(310)의 면적과, Y축 도선(420)과 연결되는 단위세포 패드(320)의 면적과, Z축 도선(430)과 연결되는 단위세포 패드(330, 331)의 면적 합은 동일하게 형성되는데, 이러한 동일 면적 배분의 원칙에 따라 상기 도 4에 도시된 단위세포 패드의 모양은 다른 형상으로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 단위세포 패드(310)(320)(330,331)는 상기 동일 면적 배분의 원칙을 만족할 수 있다면, 각 패드의 개수 및 형상(예를 들면, 다각형이 아닌 원형 등) 등이 적절히 변경될 수 있다. 또한, 상기 단위세포 패드(310)(320)(330,331)가 모여 형성되는 단위세포(300) 또한, 상기 단위세포 패드들이 동일 면적 배분의 원칙을 만족할 수 있다면 그 형상이 다각형이 아닌 원형 등으로 이루어질 수 있음은 당연하다.
상기 단위세포 패드(310)(320)(330,331)를 연결하는 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)은 단위세포 패드에서 생성되는 터치 신호를 외부의 제어보드까지 전달하는 역할을 담당하게 된다. 이러한 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)은 투명하게 만들 수 없기 때문에 그 폭이 두꺼우면 사용자의 눈에 띄어 하부에 배치되는 스크린(패드) 화면을 가리게 되는 문제가 발생한다. 따라서, 이 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430)을 도전율이 매우 높은 특성을 이용하여 확대경을 사용하지 않은 사용자의 눈에는 보이지 않을 정도로 매우 가늘게 형성하는 것이 바람직한데, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호 전달 도선(400; 410, 420, 430)의 폭이 약 20㎛ 이하가 되도록 함으로써 사용자의 육안으로는 인식할 수 없도록 투명성을 확보하였다.
상기 다수의 단위세포 패드(310)(320)(330,331)의 조합으로 이루어진 단위세포(300) 배열은 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 얇게 도포되어 형성되는데, 이러한 단위세포(300)는 투명하고 도전성을 가지되 진공 증착 같은 까다로운 공정이 아닌 대기 중에서 간단한 인쇄 공법을 통하여 형성된다. 본 발명은 실시예에서는 상기 단위세포(300)는 실크 스크린 등의 인쇄 공법을 통하여 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 인쇄되어 도포되는데, 이러한 단위세포(300)의 재질로는 투명하고 전도성이 있는 폴리머 재질(예를 들면, PEDOT:PSS) 등이 있다.
이하, 상기의 구성으로 이루어진 정전 용량 방식의 터치 센서를 통하여 사용자의 접촉 위치가 파악되는 동작에 대하여 설명한다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 투명 바탕 판에 형성된 하나의 단위세포 동작 상태를 나타낸 개념도이다.
도 6은 투명 바탕 판(100)에 형성된 하나의 단위세포(300)를 형성하는 단위세포 패드 배치도를 나타낸 것으로, X축, Y축, Z축 도선(410)(420)(430)과 연결되는 다수의 단위세포 패드(310)(320)(330,331)가 투명 바탕 판(100)을 매체로 축전기의 한쪽 전극을 형성하여 배열된 것을 보여 준다. 축전기는 기본적으로 상대전극이 맞은편에 있어야 기능을 할 수 있으므로, 상기 도 6과 같은 구조에서는 축전기의 기능이 발현되지 못한다.
도 7은 상기 도 6에서 축전기로서 동작되지 않는 상태를 보여주는 개념도로서, 제어보드에서 Y축 도선(420)을 통하여 Y축 단위세포 패드(320)에 전하 펄스를 인가하는 경우에도 투명 바탕 판(100)의 타측 면에 상대 전극이 형성되지 않기 때문에 축전기로서 주변은 아무런 반응을 보이지 못하게 된다.
한편, 도 8은 일측 면에 단위세포 패드가 형성된 투명 바탕 판(100)의 타측 면에 사용자의 손가락이 접촉하는 상태를 나타낸 개념도이고, 도 9는 상기 도 8의 등가 회로를 나타낸 개념도이다. 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락을 투명 바탕 판(100)의 타측 표면을 터치하는 순간, 투명 바탕 판(100)의 타측 표면은 단위세포 패드의 반대편 전극으로서 역할을 하게 되는데, 이는 사용자 신체가 커다란 전하 용량 때문에 지선(그라운드)(350)의 역할을 하기 때문으로, 이 전극들 간에는 "상호정전용량(mutual capacitance)"이 발생하게 된다. 이 경우 단위세포 패드 중 어느 한 곳, 예를 들면 Y축 단위세포 패드(320)에 전하(+) 펄스가 인가되면 손가락으로 이루어진 지선(350)에 반대 극 전하(-)가 유기되고, 이에 따라 다시 X축 및 Z축 단위세포 패드(310)(330)에는 지선(350)의 반대 전하(+)가 유기되게 된다. 이 과정을 통하여 X축 및 Z축 단위세포 패드(310)(330)에 손가락 터치의 위치 신호가 생성되게 되는 것이다. 다음으로, X축 단위세포 패드(310)에 전하(+) 펄스를 인가하면 Y축 및 Z축 단위세포 패드(320)(330)에 위와 같은 원리로 전하 신호가 생성됨으로, X축과 Y축에 각기 한 번씩 전하 펄스를 인가하는 방법으로 X, Y, Z축의 터치 점, 더 정확하게는 터치 된 단위세포(300)의 좌표 신호를 얻을 수 있게 된다. 이와 같이, 제어보드는 단위세포(300)에 전하 펄스를 인가한 후, 각 단위세포(300)에서 발생하는 전하 신호를 검출함으로써 사용자의 터치 점을 파악하게 된다.
상기와 같이, 터치 점이 하나뿐인 경우에는 터치 된 단위세포(300)의 X축 및 Y축 좌표 위치가 감지되면 터치 점을 파악할 수 있지만, 터치 점이 2개 이상인 경우에는 허상 점의 문제가 발생한다. 예를 들어 X축에서, x1, x2의 두 좌표와 Y축에서 y1, y2의 좌표가 감지되면, 좌표의 조합은 (x1, y1), (x1, y2), (x2, y1), (x2, y2)의 4개 점이 발생한다. 이 중에서 2개의 점이 실제 터치 점이고 2개의 점은 허상 점이 된다. 이러한 문제가 발생하는 원인은 한 점의 좌표를 (x1,y1), (x2,y2) 처럼 x와 y 좌표의 묶음으로 인식하지 못하고, X축의 좌표와 Y축의 좌표를 순차적으로 인식한 후에 신호 처리 과정을 거쳐서 좌표 묶음을 산출하여 확정하기 때문이다. 터치 점이 3개인 경우에는 x1, x2, x3와 y1, y2, y3 좌표들 조합은 9개 점으로 나타나며, 일반적으로 터치 점 개수의 제곱 숫자만큼의 좌표 조합이 발생하게 되는데, 이 중에서 실제 터치 점과 허상 터치 점을 식별해 내어야 한다. 그러나 X축, Y축 좌표 정보만으로 실제와 허상 점들을 식별하는 것은 논리적으로 불가능하기 때문에, 본 발명에서는 제 3의 좌표, 즉 Z축 정보를 만들어서 이를 이용함으로써 식별을 가능하게 하는 것이다.
도 10은 터치 점이 3개인 경우 좌표를 도식화한 개념도이고, 도 11은 도 10에 표시된 실제 터치 점을 파악하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 사용자의 실제 터치 점이 각각 (x1,y1), (x2,y3), (x3,y2)로 3개라 하면, 이에 관련된 허상 점은 (x1,y2), (x1,y3), (x2,y1), (x2,y2), (x3,y1), (x3,y3)로 모두 6개가 형성된다. 이러한 실제 점들과 허상 점 들을 식별하는 방법은 도 11의 과정을 통하여 이루어진다.
단계 S310, S320 : 먼저, 상기 도 6 내지 도 9에서 설명한 바와 같이, 사용자의 터치에 따라 발생하는 단위세포(300)의 X축, Y축, Z축 좌표를 검출하고(S310), 검출된 X축, Y축 좌표를 조합하여 발생할 수 있는 좌표 묶음을 생성한다. 도 6에서와 같이, 실제 터치 점이 3개인 경우에는 총 9개의 좌표 묶음이 생성된다.
단계 S330 : 상기 과정을 통하여 발생할 수 있는 X축, Y축 좌표 묶음을 생성한 후, 생성된 X축, Y축 좌표 묶음을 통과하는 Z축 좌표를 산출한다. 상기 X축, Y축 좌표 묶음을 통과하는 Z축 좌표는 기 설정된 X, Y, Z의 관계에 따라 계산될 수 있다.
단계 S340 : 상기 단계 S310에서 측정된 Z축 좌표 들을 검색하여, 상기 단계 S330에서 산출된 Z축 좌표와 비교하게 된다.
단계 S350, S360, S370 : 만약, X축, Y축 좌표 묶음으로부터 산출한 Z축 좌표와 측정된 Z축 좌표가 일치하는 Z축 좌표가 있으면(S350), 그 X축, Y축 좌표 묶음은 실제 터치 점으로 인식된다(S360). 만약, X축, Y축 좌표 묶음으로부터 산출한 Z축 좌표와 측정된 Z축 좌표가 일치하는 Z축 좌표가 없다면 그 좌표 묶음은 허상 점을 나타내는 것으로 인식된다(S370). 상기 도 6에서는 X축 및 Y축 좌표와 Z축 좌표도 함께 보이고 있는바, 실제의 터치 점들은 Z축 신호가 생성되었지만 허상 점들에는 Z축 신호가 없음을 나타내고 있다. 따라서 Z축 신호를 읽음으로써 9개의 X, Y 좌표 조합으로부터 3개의 실제 터치 점을 식별해낼 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 X축 및 Y축 좌표와 함께 Z축 좌표를 이용함으로써 사용자의 다수 터치 점을 인식하여 파악할 수 있지만, 만약 터치 점의 수가 더 많아지면 식별 절차가 더욱 복잡해지고, 경우에 따라서는 다수 점들이 동일 Z축 좌표를 가지는 등 복잡한 문제들이 발생할 수 있다.
이와 같이 X축, Y축, Z축만으로 터치 점을 파악할 수 없는 경우에는, X축, Y축, Z축에 별도의 경사 축인 W축을 추가하여 복잡한 경우에서의 식별 능력을 한 층 높일 수 있도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 용량 방식 터치 센서의 구성도이고, 도 13은 상기 도 12에서 투명전극 박막을 형성하는 단위세포 구성도이고, 도 14는 투명전극 박막을 형성하는 단위세포의 측 단면도를 나타낸 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(400)이 세로 방향의 제 1 축인 X축 도선(410), 가로방향의 제 2 축인 Y축 도선(420), 일측 대각선 방향의 제 3축인 Z축 도선(430)에 더하여, 타측 대각선 방향의 제 4 축인 W축 도선(440)이 추가된다. 상기 도 12에서 추가된 W축 도선(440)은 다른 X축, Y축, Z축 도선(410)(420)(430)과 마찬가지로 모서리까지 연장 형성되고 그 모서리에서 도선을 통하여 제어보드에 연결되게 되는데, 이 X축, Y축, Z축, W축 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430, 440)의 모서리 부근에는 그 폭이 넓게 형성되는 확장부(411)(421)(431)(441)가 형성되어 제어보드와의 연결이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
상기의 X축, Y축, Z축, W축 신호 전달 도선(400 ; 410, 420, 430, 440)을 통하여 연결된 단위세포(300)를 통하여 사용자의 접촉 지점을 파악하는 과정은, 상술한 도 2 내지 도 11에서와 같이, X축 방향의 모든 신호 전달 도선(410)에 동일하게 펄스 트레인(pulse train) 신호를 인가하고, Y축과 Z축 및 W축의 각 도선(420, 430, 440) 하나씩 순차적으로 터치 위치 신호를 검출하고, Y축 신호 전달 도선(420)에 같은 방법으로 펄스 트레인을 인가한 다음 X축과 Z축 및 W축에서 각기 도선(410, 430, 440) 하나씩 순차적으로 터치 위치 신호를 검출하여, 검출된 X,Y,Z,W 위치 신호를 조합하여 터치 위치를 검출하게 된다. 여기에서 Z축 및 W축 좌표는 동시에 다수 개의 접촉이 일어났을 때 발생하는 허상 신호를 제거하는데 이용된다.
한편, 도 13과 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명전극 박막(200)의 단위세포(300)는 다각형 형상으로 상호 분리되는 다수의 단위세포 패드(310,311)(320,321)(330,331)(340,341)으로 이루어지는데, 이 다수의 단위세포 패드은 각각 X축, Y축, Z축 및 W축을 이루는 신호 전달 도선(400) 중 어느 하나와 연결된다. 또한, 각 축을 이루는 네 개의 신호 전달 도선(400)이 만나는 단위세포(300)의 중심점에는 네 개 신호 전달 도선(400)이 서로 절연되도록 투명한 투명 절연 막(500)을 형성된다.
도 13과 도 14에 도시된 단위세포(300)는 총 8의 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)(330)(331)(340)(341)로 형성되는데, 단위세포(300)의 중심점을 기준으로 대칭되는 두 개의 단위세포 패드(310,311)(320,321)(330,331)(340,341)는 각각 X축 도선(410), Y축 도선(420), Z축 도선(430) 및 W축 도선(440)에 연결되며, 이와 같이 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선(400)과 접촉하는 다수의 단위세포 패드는 각 축 별로 접촉하는 단위세포 패드의 면적이 동일하게 형성된다. 즉, X축 도선(410)과 연결되는 단위세포 패드(310)(311)의 면적 합과, Y축 도선(420)과 연결되는 단위세포 패드(320)(321)의 면적 합과, Z축 도선(430)과 연결되는 단위세포 패드(330)(331)의 면적 합 및 W축 도선(440)과 연결되는 단위세포 패드(340)(341)의 면적 합은 동일 면적 배분의 원칙에 따라 동일하게 형성된다.
상술한 실시예에서는 사용자의 다중 터치 점을 식별해 내기 위하여 X축과 Y축에 더하여 Z축 또는 W축을 추가함으로써 허상 터치 점을 제거할 수 있도록 하고 있다. 한편, 터치 센서가 적용된 터치 패드의 크기가 비교적 작거나 터치의 단순 기능만이 요구되는 경우에는 별도의 Z축이나 W축의 추가없이 X축 및 Y축만으로도 사용자의 터치 점을 검출할 수 있도록 할 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제 1 축 및 제 2 축만으로 구성된 정전 용량 방식 터치 센서의 구성도이고, 도 16은 투명전극 박막을 형성하는 단위세포의 구성도이며, 도 17은 투명전극 박막의 단위세포가 인접한 단위세포와 서로 연결되어 구성되었음을 나타내는 일례이다.
도 15 내지 도 17에 도시된, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서 또한 ITO를 쓰지 않고 단위세포(300)와 신호 전달 도선(400)을 분리하여 투명전극 박막(200)을 형성하되, X축 및 Y축 만으로 사용자의 터치 점을 검출할 수 있도록 구성된다.
상기 터치 센서에서는 다수의 단위세포(300)가 배열되어 투명전극 박막(200)를 형성하게 되는데, 이 다수의 단위세포(300)는 상호 이격되지 않고 상하좌우로 인접하여 연속적으로 이어져 투명전극 박막(200)을 형성하게 된다. 또한, 이 단위세포(300)를 전기적으로 연결하는 신호 전달 도선(400)은 제 1축인 X축 도선(410)과 제 2축인 Y축 도선(420)만 형성되고, 도 1 내지 도 14의 실시예에서 존재하였던 대각선 방향의 Z축 또는 W축 도선은 존재하지 않게 된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 단위세포(300)는 총 4의 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)로 형성되는데, 단위세포(300)의 중심점을 기준으로 대칭되는 두 개의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)는 각각 X축 도선(410), Y축 도선(420)에 연결되며, 이와 같이 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선(410)(420)과 접촉하는 다수의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)는 각 축 별로 접촉하는 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)의 면적이 동일하게 형성된다. 즉, X축 도선(410)과 연결되는 단위세포 패드(310)(311)의 면적 합과, Y축 도선(420)과 연결되는 단위세포 패드(320)(321)의 면적 합은 동일 면적 배분의 원칙에 따라 동일하게 형성된다. 또한, 각 축을 이루는 두 개의 신호 전달 도선(410)(420)이 만나는 단위세포(300)의 중심점에는 두 개 신호 전달 도선(410)(420)이 서로 절연되도록 투명한 투명 절연 막(500)이 형성된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 인접한 단위세포(300)들은 상술한 도 1 내지 도 14에서와 같이 상호 이격된 형태를 띠는게 아니라, 서로 연결된 형태를 띠게 된다. 즉, 하나의 단위세포(300)를 구성하는 단위세포 패드는 인접한 단위세포(300)의 단위세포 패드와 연결되어 단위세포(300)가 전체적으로 인접하여 연결됨으로써 투명전극 박막(200)을 형성하게 된다.
한편, 상기 도 15 내지 도 17에서는 단위세포(300) 및 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)가 다각형으로 이루어진 것으로 설명하였지만, 이러한 단위세포(300) 및 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위세포의 구성도이며, 도 19는 투명전극 박막에서 단위세포가 형성된 일례를 나타낸 것이다.
도 18과 도 19에 도시된 바와 같이, 단위세포(300를 형성하는 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)가 반원형으로 형성되어 있는데, 이 단위세포(300) 또한 인접한 다른 단위세포의 단위세포 패드와 직접 연결됨으로써 전체적으로 투명전극 박막(200)을 형성하게 된다. 이러한 단위세포(300) 및 단위세포 패드(310)(311)(320)(321)의 형상은 상술한 다각형이나 원형, 반원형 이외에도 다양하게 변형이 이루어질 수 있다.
상기 도 15 내지 도 19에 도시된 X축 및 Y축의 두 개의 축으로 이루어진 투명전극 박막은 일체로 형성될 수도 있지만, X축 및 Y축 투명전극 박막을 별도로 제작한 후 결합시키는 방법을 통하여 제작될 수 있다.
도 20과 도 21은 이러한 분리된 X축 및 Y축 투명전극 박막의 구성을 나타낸 것이고, 도 22는 X축 및 Y축 투명전극 박막을 결합하여 투명전극 박막을 형성하는 개념을 나타낸 것이다.
도 20에서와 같이 다수의 단위세포 패드를 X축 신호 전달 도선(410)을 통하여 연결하여 X축 투명전극 박막(210)을 형성하고, 도 21에서와 같이 다수의 단위세포 패드를 Y축 신호 전달 도선(420)을 통하여 연결하여 Y축 투명전극 박막(220)을 별개로 형성하게 된다.
이렇게 별개로 구성된 X축 투명전극 박막(210) 및 Y축 투명전극 박막(220)은, 도 22에서와 같이, 각각 투명 바탕 판(110)(120) 일측에 결합되어 X축 투명 바탕 판 및 Y축 투명 바탕 판을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 X축 투명 바탕 판 및 Y축 투명 바탕 판은 투명 접착 시트(600)를 통하여 상호 결합됨으로써 X축 및 Y축 단위세포가 형성된 투명전극 박막이 제작되게 된다.
상기 도 20 내지 도 22의 방법을 통하여 투명 바탕 판에 투명전극 박막을 형성하는 경우에는 투명 접착 시트(600)에 의해 X축 도선 및 Y축 도선이 분리되기 때문에 별도의 투명 절연 막을 구성하지 않아도 되는 장점이 있다.
이러한 다양한 변형이 가능한 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서는 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 다수 개의 단위세포(300)가 배열되는 투명전극 박막(200)이 형성되어, 투명 바탕 판(100)의 타측 표면에 사용자의 터치가 이루어지는 경우 상호정전용량(mutual capacitance)에 의해 단위세포(300)에서 발생하는 신호를 감지하여 터치 위치를 파악할 수 있도록 한다.
이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (15)

  1. 사용자의 터치 지점을 검출하는 터치 센서에 있어서,
    비전도성 투명 바탕 판(100)과;
    상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성되어, 다수의 다각형 또는 원형 형상의 단위세포(300)가 가로, 세로 및 대각선 방향으로 신호 전달 도선(400)을 통하여 연결되어 망을 형성하는 투명전극 박막(200)과;
    상기 투명전극 박막(200)이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판(100)의 타측 표면이 사용자의 터치가 있는 경우 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하여, 상기 제 2 전극인 투명 바탕 판(100)의 타측 표면에 사용자의 터치가 있는 경우 사용자 터치에 의해 상기 제 1 전극에 유기되는 전하 신호를 도선을 통하여 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명전극 박막(200)의 단위세포(300)는
    가로 및 세로 방향으로 인접하는 다른 단위세포(300)와 신호 전달 도선(410)(420)을 통하여 연결되고, 대각선 방향으로 근접하는 다른 단위세포(300)와 적어도 일측 대각선 방향으로 신호 전달 도선(430)을 통하여 연결되며,
    상기 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(410)(420)(430)은 교차 지점이 투명 절연 막(500)에 의해 절연되어 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(410)(420)(430)은 비전도성 투명 바탕 판(100)의 모서리까지 연장 형성되고, 모서리에서 도선을 통하여 제어보드에 연결되되,
    상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 모서리 부분에 형성되는 신호 전달 도선(410)(420)(430)은 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선에 비해 폭이 넓은 확장부(411)(421)(431)가 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단위세포(300)들을 연결하는 신호 전달 도선(410)(420)(430)은 상기 단위세포(300)들을 세로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(410)의 좌표가 제 1 축 좌표로, 상기 단위세포(300)들을 가로 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(420)의 좌표가 제 2 축 좌표로, 상기 단위세포(300)들을 일측 대각선 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(430)의 좌표가 제 3 축 좌표로 설정되고,
    상기 제어보드는 사용자 터치에 따른 상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3축 좌표로 설정된 신호 전달 도선(410)(420)(430)으로부터 전송되는 전하 신호를 조합하고 분석하여 사용자의 터치 지점을 검출하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 단위세포(300)들을 타측 대각선 방향으로 연결하여 모서리까지 연장 형성되는 신호 전달 도선(440)의 좌표가 제 4축 좌표로 설정되어, 사용자 터치에 따라 발생하는 전하 신호를 도선을 통하여 제어보드에 전송하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 단위세포(300)는 상호 이격된 다수의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)(330, 331)(340, 341)로 이루어져, 각각의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)(330, 331)(340, 341)는 상기 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선(400) 중 어느 하나의 신호 전달 도선과 연결되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 각각의 축을 형성하는 신호 전달 도선(400)과 접촉하는 다수의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)(330, 331)(340, 341)는, 각 축별로 접촉하는 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)(330, 331)(340, 341)의 면적의 합이 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제어보드는 제 1 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선(410)에 동시에 펄스 트레인 신호를 인가한 후 다른 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선(420)(430)에서 사용자의 접촉에 의해 발생하는 유기 전하 신호를 순차적으로 검출하고,
    제 2 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선(420)에 동시에 펄스 트레인 신호를 인가한 후 다른 축 좌표를 형성하는 신호 전달 도선(410)(430)에서 사용자의 접촉에 의해 발생하는 유기 전하 신호를 순차적으로 검출하며,
    상기 과정을 통하여 검출되는 유기 전하 신호의 좌표의 조합에 따른 제 1 축 좌표 및 제 2 축 좌표를 검출하여 사용자의 터치 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어보드는 상기 조합된 제 1 축 및 제 2 축 좌표를 통과하는 제 3 축 또는 제 4 축 좌표를 산출하고,
    산출된 제 3 축 또는 제 4 축 좌표를 상기 검출된 제 3 축 또는 제 4축 좌표와 비교하여 일치하는 경우, 해당 좌표를 실제 접촉 위치로 파악하고, 일치하지 않는 경우 허상으로 인식하여 사용자의 터치 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 투명전극 박막(200)은 상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 인쇄되어 도포되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  11. 사용자의 터치 지점을 검출하는 터치 센서에 있어서,
    비전도성 투명 바탕 판(100)과;
    상기 비전도성 투명 바탕 판(100)의 일측 면에 형성되어, 다수의 다각형 또는 원형 형상의 단위세포(300)가 가로, 세로 방향으로 인접하는 다른 단위세포(300)와 신호 전달 도선(400 ; 410, 420)을 통하여 연결되는 투명전극 박막(200)과;
    상기 투명전극 박막(200)이 전하 축전기의 제 1 전극을 형성하고, 상기 투명 바탕 판(100)의 타측 표면이 사용자의 터치가 있는 경우 전하 축전기의 제 2 전극을 형성하여, 상기 제 2 전극인 투명 바탕 판(100)의 타측 표면에 사용자의 터치가 있는 경우 사용자 터치에 의해 상기 제 1 전극에 유기되는 전하 신호를 도선을 통하여 전송받아 사용자의 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 단위세포(300)는 단위세포(3000) 내에서 상호 이격된 다수의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)로 이루어지되,
    상기 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)는 인접한 다른 단위세포에 형성된 단위세포 패드(311, 310)(321, 320)와 연결되어 단위세포(300)를 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 단위세포(300)에 형성된 각각의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)는 상기 신호 전달 도선(400) 중 어느 하나의 신호 전달 도선과 연결되되,
    상기 신호 전달 도선(400)과 연결되는 다수의 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)는, 각 신호 전달 도선별로 연결되는 단위세포 패드(310, 311)(320, 321)의 면적의 합이 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 단위세포 패드(310, 311)(320, 321) 사이를 연결하는 신호 전달 도선(410)(420)은 교차 지점이 투명 절연 막(500)에 의하여 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 세로 방향의 신호 전달 도선(410)과 연결된 단위세포 패드(310)(311)의 조합으로 이루어지는 X축 투명전극 박막(210)과, 상기 가로 방향의 신호 전달 도선(420)과 연결된 단위세포 패드(320)(321)의 조합으로 이루어지는 Y축 투명전극 박막(220)이 각각 투명 바탕 판(110)(120)에 결합된 후, 투명 접착 시트(600)를 통하여 전기적으로 분리되도록 상호 결합되어 투명전극 박막(200)을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 방식의 터치 센서.
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