WO2012173305A1 - 정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널 - Google Patents

정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널 Download PDF

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touch
capacitive
resistive
panel
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정진화
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솔렌시스 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a touch panel, and more particularly, to a hybrid touch panel capable of sensing both capacitance and pressure.
  • the touch panel does not protrude to the outside, thereby innovating the design of the electronic device.
  • the touch panel may be manufactured transparently using a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • the touch panel may be integrated with a display device such as a touch screen to greatly contribute to miniaturization of an electronic device.
  • the user may apply a command by touching a specific area of the displayed image, thereby providing convenience to the user.
  • touch panels there are various types of touch panels, such as resistive, capacitive, infrared, and ultrasonic methods, but typical touch panels include capacitive touch panels and pressure sensitive touch panels.
  • capacitive pressure sensing touch panel a resistive touch panel having a variable resistance according to pressure is mainly used.
  • capacitive touch panels Conventional resistive touch panels have been used mainly for ease of manufacture, but due to some disadvantages of resistive touch panels, capacitive touch panels have been used more recently.
  • the capacitive touch panel can detect the touch position on the X-axis and the Y-axis with a fast response speed, but there is a limit in detecting the Z-axis, that is, the touch intensity in the vertical direction. Due to such a limitation, a capacitive touch panel is difficult to apply to a three-dimensional touch screen using all the image information of the X, Y, and Z axes.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid touch panel capable of sensing both capacitance and pressure and a touch detection method using the same.
  • the present invention is a capacitive touch panel; A resistive panel disposed on a periphery of the capacitive touch panel and having a height higher than that of the capacitive touch panel; And a touch membrane disposed between the resistive panel and wherein the touch membrane is spaced apart from the capacitive surface, wherein the touch membrane detects a touch on the capacitive touch panel according to a user's touch, and simultaneously It provides a hybrid touch panel characterized in that the pressing of the anti-corrosive panel.
  • Another embodiment of the present invention is a capacitive touch panel; A resistive film panel provided at a periphery of the capacitive touch panel; A height member provided on the resistive panel panel; And
  • a touch membrane disposed between the height members and spaced apart from the capacitive surface, wherein the touch membrane detects a touch on the capacitive touch panel according to a user's touch, and simultaneously Pressurize.
  • the resistive panel provided on the periphery of the capacitive touch panel is provided to surround the capacitive touch panel, and the touch membrane is connected to all of the resistive panel. do.
  • the height axis displacement according to the touch on the touch membrane is determined to the degree of pressing on the resistive panel, the capacitive touch panel and the resistive touch panel is manufactured as a separate module, then combined form to be.
  • the present invention also provides a touch detection method using the above-described hybrid touch panel, the method comprising: first detecting a touch on the capacitive touch panel according to a user touch on the touch membrane; And detecting a membrane height axis displacement according to the touch as a pressure in the resistive touch panel.
  • a touch detection method using a hybrid touch panel The method further includes calculating a degree of touch from the touch panel to the Z axis in accordance with the membrane height axis displacement.
  • the hybrid touch panel capable of capacitive and pressure sensing according to the present invention is implemented in one touch panel as well as the capacitive sensing touch panel as well as the resistive touch panel, so as to simultaneously sense the pressure as well as the capacitance
  • the touch position can be detected accurately, and the touch position can be easily detected even when an object having a large capacitance is touched.
  • the displacement of the vertical axis according to the touch in the capacitive touch panel is detected by the pressure applied by the membrane spaced above the capacitive touch panel, it can be effectively used for a 3D display or the like.
  • FIG. 1 illustrates a cross section of a hybrid touch panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 illustrates a plane of a hybrid touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 and 4 are partially enlarged cross-sectional views of a resistive touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are diagrams illustrating a touch detection step in the hybrid touch panel according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a hybrid touch panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates an exploded view of the hybrid touch panel of FIG. 8.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for describing an operating method of the hybrid touch panel illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • ... unit, ... unit, module, block, etc. described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. have.
  • FIG. 1 illustrates a cross section of a hybrid touch panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 illustrates a plane of a hybrid touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • a capacitive touch panel 100 is disclosed.
  • the capacitive touch panel 100 is a general capacitive touch panel.
  • an object such as a human hand having a large capacitance touches the upper portion of the capacitive touch panel
  • the capacitance of the ITO electrode at a position where a contact object contacts among a plurality of ITO electrodes (not shown) provided in the panel is changed. Therefore, such a change in capacitance is represented as a voltage change of the ITO electrode, and the position of the ITO electrode where the change in voltage is detected can be determined as the contact position.
  • the hybrid touch panel includes a resistive touch panel 110 at a periphery of the capacitive touch panel 100, that is, outside the touch panel.
  • the resistive touch panel surrounds all of the periphery of the capacitive touch panel 100 of the central region, and thus touches that may correspond to both of the capacitive touch panel 100.
  • a membrane may be placed on the resistive touch panel 110.
  • the resistive touch panel corresponding to the periphery of the touch region is formed on the upper surface of the upper ITO film and the lower surface of the upper ITO film formed of a conductive resistive film to contact the X-axis in the contact object.
  • the resistive touch panel 110 and the capacitive touch panel 100 may be combined with each other as separate modules, and the capacitive touch panel and the resistive touch panel Is according to the prior art, a detailed description thereof will be omitted below.
  • the present invention is spaced apart from the capacitive touch panel by a predetermined height in order to use both the advantages of the capacitive method and the advantages of the resistive method, the pressure on the resistive panel of the peripheral portion in accordance with the touch on the capacitive touch panel
  • the touch membrane 130 is a film form connecting the resistive touch panel, wherein the touch membrane 130 is spaced apart by a predetermined height from the central capacitive touch panel, The capacitive touch panel 100 is completely covered.
  • the touch membrane 130 is preferably a conductive film that can be used in the capacitive type, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the touch membrane 130 since the touch membrane 130 should be provided at a height higher than that of the capacitive touch panel as described above, the resistive touch panel to which the touch membrane is connected is the capacitive touch panel. It is a higher height than the touch panel of the type, which will be described in detail below.
  • FIG 3 and 4 are partially enlarged cross-sectional views of a resistive touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • the resistive touch panel 110 of the peripheral region protrudes upward from the capacitive touch panel 100 of the center region, and the touch membrane 110 is formed on the resistive touch panel 110. 130 is connected.
  • the resistive touch panel 110 and the center region of the peripheral area have the same height.
  • a separate height member 140 is provided on the resistive touch panel 110 to connect the touch membrane 130.
  • the height member 140 is provided in the entire area or a part of the resistive touch panel 100, and applies a constant force to the resistive touch panel 100 by a membrane to be touched.
  • 5 to 7 are diagrams illustrating a touch detection step in the hybrid touch panel according to the present invention.
  • the hybrid touch panel according to the present invention surrounds the capacitive touch panel 100 and the capacitive touch panel 100 at the center, and includes a resistive touch panel 110 which is raised upward by a predetermined height.
  • a touch membrane 130 spaced apart from the capacitive touch panel 100 by a predetermined height is provided between the membrane touch panels 100.
  • the touch of the capacitive touch panel is first detected according to a user touch on the touch membrane 130.
  • the touch membrane according to the present invention is preferably made of a conductive material, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the touch membrane 130 of the touch point is bent along the Z axis, which is a height axis. This pressing on the Z axis is not only limited to the touch point but also applied to the resistive touch panel 110 connected at the membrane end.
  • the height axis displacement z of the touch membrane 130 according to the touch is detected by using the degree of pressure applied by the resistive touch panel 110. If the pressure level detected in the resistive touch panel is low, it means that the membrane z-axis displacement at the touch point is small, and conversely, if the touch strength in the resistive touch panel is strong, the touch is performed. The membrane z-axis displacement at the point is large.
  • the touch strength to the z-axis of the capacitive touch panel is determined according to the height axis displacement of the touch membrane, and the height axis displacement is based on the pressure detected in the resistive touch panel formed at the periphery. Is caused.
  • Another embodiment of the present invention to solve the problem that the degree of pressing applied to the resistive touch panel provided in the peripheral portion according to the touch position in the two-dimensional touch panel, a plurality of resistive touch panel provided in the peripheral portion After the pressing force is summed up, it is averaged. For example, when the touches at the bottom and the top of the quadrilateral touch panel are generated with the same force, the resistive touch panel that is actually pressed most strongly differs in direction and type.
  • the present invention aggregates all the degree of pressing detected in the resistive touch panel provided on the left, right, top and bottom periphery of the quadrangular touch panel, and then averages it. The present invention effectively solves the problem of the conventional touch position in this manner. I can solve it.
  • a hybrid touch panel according to another embodiment of the present invention is a form in which a resistive touch panel is provided at an upper portion and a capacitive touch panel is provided at a lower portion thereof.
  • FIG. 8 illustrates a cross section of a hybrid touch panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 illustrates an exploded view of the hybrid touch panel of FIG. 8.
  • the hybrid touch panel 1 of the present invention may include protective films 10a and 10b, ITO films 20a and 20b, electrodes 30a and 30b, glass substrates 40, and ITO electrodes. 50 is provided.
  • the ITO films 20a and 20b and the electrodes 30a and 30b are resistive regions for implementing a resistive touch panel for sensing pressure, and the glass substrate 40 and the ITO electrode 50 are capacitive. It is a capacitive area for implementing a touch panel. That is, the hybrid touch panel 1 according to the present invention includes a capacitive touch panel and a pressure sensing touch panel at the same time.
  • the ITO films 20a and 20b are divided into an upper ITO film 20a and a lower ITO film 20b, and form conductive resistive films, respectively.
  • the upper ITO film 20a and the lower ITO film 20b are spaced apart from each other at a predetermined interval h, and the upper ITO film 20a is formed of a flexible material.
  • an X electrode 30a for measuring resistance in the X-axis direction is formed on the lower surface of the upper ITO film 20a, and a Y electrode for measuring resistance in the Y-axis direction on the upper surface of the lower ITO film 20b.
  • 30b is formed. 1 and 2, the X electrode 30a is formed at both ends of the lower surface of the upper ITO film 20a, and the Y electrode 20b is formed at the front and rear ends of the upper surface of the lower ITO film 20b.
  • the capacitive region includes a glass substrate 40 and a plurality of ITO electrodes 50 formed in a matrix on the lower surface of the glass substrate 40.
  • the plurality of ITO electrodes 50 may be made of the same material as that of the ITO film, and are formed by being deposited on the glass substrate 40.
  • Each of the plurality of ITO electrodes 50 is electrically connected to a sensor (not shown) that individually detects capacitance.
  • the capacitive region does not sense direct contact or pressure of a contact object, and thus uses a glass substrate 40 which is a non-flexible material. This is to compensate for durability, which is one of the disadvantages of the resistive touch panel.
  • the resistive touch panel since the pressure is sensed by the direct contact between the upper ITO film 20a and the lower ITO film 20b, the resistive touch panel is implemented with a flexible material that can be bent. However, this tends to weaken the durability. Therefore, in the glass substrate 40 of the present invention, not only the ITO electrode 50 can be formed in the capacitive region, but also the protective film for preventing the pressure applied by the contact object in the resistive region from reaching the capacitive region. Perform the function.
  • Protective films 10a and 10b are added together with the touch panel 1 to protect electronic devices on which the touch panel 1 is mounted.
  • the protective film 10a disposed on the upper end of the touch panel 1 is disposed at the top of the protective panel 10a directly exposed to the external environment to protect the touch panel 1.
  • the resistive touch panel of the resistive region in which the resistive region is disposed below the protective film 10a is applied to the upper ITO film 20a and the lower ITO film when the contact object contacting the protective film applies pressure. 20b) is contacted to sense the pressure. Therefore, the uppermost protective film 10a, like the upper ITO film 20a, should be made of a material that can be bent according to the applied pressure.
  • the protective film 10a disposed on the upper portion of the touch panel 1 among the protective films 10a and 10b is made of a material that is easily bent, the resistive touch panel implemented in the resistive area detects the pressure of the contact object. can do.
  • the protective film 10b disposed at the bottom may be a non-flexible material such as glass to increase the safety of the capacitive region and protect the electronic device to which the hybrid touch panel of the present invention is mounted.
  • the resistive film region is disposed above the capacitive region.
  • the resistive region since the resistive region must be directly applied with pressure, the resistive region is disposed on the upper side and is made of a flexible material, whereas the capacitive region does not sense the contact by direct contact. It is disposed between the area and the capacitive area to protect the touch panel and the electronic device to which the touch panel is mounted. If the capacitive region is disposed at the top and the resistive region is disposed at the bottom, the durability of the touch panel may be very low since the capacitive region which does not need to be bent should be bent to apply pressure to the resistive region. Will be.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for describing an operation of the hybrid touch panel illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • a power supply voltage is applied to one X electrode 30a of the two X electrodes 30a and a ground voltage is applied to the other X electrode 30a in the resistive film region.
  • a power supply voltage is applied to one Y electrode 30b of the two Y electrodes 30b, and a ground voltage is applied to the other Y electrode 30b.
  • the upper ITO film 20a is a material that can be bent when a contact object is contacted from the top and applies pressure when the touch panel is operated, two ITO films ( 20a, 20b) come into contact with each other. Accordingly, the resistance values of the two ITO films 20a and 20b change according to the resistance distribution law, and the voltages distributed to the X electrode 30a and the Y electrode 30b according to the resistance values of the changed ITO films 20a and 20b. Appears. This divided voltage is represented by different values at the two X electrodes 30a and the two Y electrodes 30b according to the position where the pressure is applied, and thus, this value is analyzed to obtain the X and Y coordinates of the contact position. do.
  • the capacitance of the ITO electrode at the position where the contact object contacts among the plurality of ITO electrodes 50 changes.
  • the change in capacitance is soon expressed as a change in voltage of the ITO electrode, and the position of the ITO electrode in which the change in voltage is detected can be determined as the contact position.
  • the detected contact positions in the resistive region and the capacitance region will be the same.
  • the resistive film region can detect the pressure even when an object having a large capacitance is not in contact, the contact position can be easily determined.
  • a 4-wire resistive touch panel is used as an example of a resistive touch panel applied to a resistive region, but other resistive resistive methods such as a 5-wire resistive method or an 8-wire resistive method may be applied.
  • a structure in which a plurality of ITO electrodes are arranged in a matrix form and connected to a sensor (not shown) which individually detects capacitance is described. 8 and 9, a plurality of bar type ITO electrodes parallel to each of the two glass substrates are provided, and the plurality of bar type ITO electrodes of the two glass substrates are perpendicular to each other. It may be implemented to be arranged.
  • the Y-axis contact position can be individually determined, and the determined X position and Y position can be used to determine the correct contact position of the contact object.
  • a resistive touch panel as well as a capacitive sensing touch panel may be simultaneously implemented in one touch panel, and thus may be used in the touch screen field.

Abstract

정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널이 제공된다. 본 발명은 정전용량 방식 터치 패널; 상기 정전용량 방식 터치 패널 주변부에 구비되며, 상기 정전용량 방식 터치 패널 보다 높은 높이의 저항막 방식 패널; 및 상기 저항막 방식 패널 사이에 구비되어, 상기 정전용량 표면으로부터 이격된 터치 멤브레인을 포함하며, 여기에서 상기 터치 멤브레인은 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널 상에서 터치를 검출하며, 동시에 상기 저항막 방식 패널을 가압하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널을 제공하며, 본 발명의 정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널은 정전용량 감지 방식 터치 패널뿐만 아니라 저항막 방식의 터치 패널이 하나의 터치 패널에 동시에 구현되어, 정전용량뿐만 아니라 압력을 동시에 감지하도록 하므로, 정확한 터치 위치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 정전용량이 크지 않은 물체가 접촉되는 경우에도 용이하게 접촉 위치를 감지할 수 있다. 더 나아가, 정전용량 방식의 터치 패널에서의 터치에 따른 수직축 변위를 상기 정전용량 방식의 터치 패널 위로 이격되어 구비되는 멤브레인에 의한 가압 정도로 검출하므로, 3차원 디스플레이 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 특히 정전 용량 및 압력을 모두 감지할 수 있는 하이브리드 터치 패널에 관한 것이다.
최근 전자 기기의 사용자 인터페이스(user interface)에 터치 패널(touch panel)이 적용되는 사례가 점차로 증가하고 있다. 터치 패널은 기존의 버튼식 입력 방식과 달리 외부로 돌출되는 부분이 없으므로, 전자 기기의 디자인을 혁신 할 수 있다. 특히 터치 패널은 ITO(Indium tin oxide)와 같은 투명 전극을 이용하여 투명하게 제조될 수 있기 때문에, 터치스크린(touch screen)과 같이 디스플레이 장치와 하나로 통합되어 전자 기기의 소형화에 크게 기여할 수 있다. 또한 터치스크린의 경우에는 사용자가 디스플레이 되는 영상의 특정 영역을 터치하여 명령을 인가할 수 있으므로, 사용자에게 조작의 편의성을 제공할 수 있다. 터치 패널의 종류는 저항막(Resistive) 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식등 여러 가지가 있으나, 대표적인 터치 패널로는 정전용량 감지 방식 터치 패널과 압력 감지 방식 터치 패널이 있다. 정전 용량 방식의 압력 감지 방식 터치 패널은 압력에 따라 저항이 가변되는 저항막 방식 터치 패널이 주로 이용되고 있다.
기존에는 제조의 용이성으로 인해 저항막 방식 터치 패널이 주로 사용되었으나, 저항막 방식 터치 패널이 가지는 몇몇 단점으로 인하여 최근에는 정전용량 감지 방식 터치 패널이 더 많이 이용되고 있다. 하지만, 이와 같은 정전용량 방식의 터치 패널은 X축, Y축에서의 터치 위치를 빠른 응답속도로 검출할 수 있으나, Z축, 즉, 수직으로의 터치 세기 등을 검출하는 데에는 그 한계가 있었다. 이와 같은 한계로 인하여 X, Y, Z축의 영상정보를 모두 활용하는 3차원 터치스크린에는 정전용량 방식의 터치 패널이 적용이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 정전 용량 및 압력을 모두 감지할 수 있는 하이브리드 터치 패널 및 이를 이용한 터치 검출 방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 정전용량 방식 터치 패널; 상기 정전용량 방식 터치 패널 주변부에 구비되며, 상기 정전용량 방식 터치 패널 보다 높은 높이의 저항막 방식 패널; 및 상기 저항막 방식 패널 사이에 구비되어, 상기 정전용량 표면으로부터 이격된 터치 멤브레인을 포함하며, 여기에서 상기 터치 멤브레인은 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널 상에서 터치를 검출하며, 동시에 상기 저항막 방식 패널을 가압하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 정전용량 방식 터치 패널; 상기 정전용량 방식 터치 패널의 주변부에 구비된 저항막 방식 패널; 상기 저항막 방식 패널 상에 구비된 높이 부재; 및
상기 높이 부재 사이에 구비되어, 상기 정전용량 표면으로부터 이격된 터치 멤브레인을 포함하며, 여기에서 상기 터치 멤브레인은 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널 상에서 터치를 검출하며, 동시에 상기 저항막 방식 패널을 가압한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 정전용량 방식 터치 패널의 주변부에 구비된 저항막 방식 패널은 상기 정전용량 방식 터치 패널을 둘러싸는 형태로 구비되며, 상기 터치 멤브레인은 상기 저항막 방식 패널 상에 모두 연결된다.
또한, 상기 터치 멤브레인에 대한 터치에 따른 높이 축 변위는 상기 저항막 방식 패널에 대한 가압 정도로 결정되며, 상기 정전용량 방식 터치 패널과 상기 저항막 방식 터치 패널은 별도 모듈로 제조된 후, 결합된 형태이다.
본 발명은 또한 상술한 하이브리드 터치 패널을 이용한 터치 검출 방법으로, 상기 방법은 상기 터치 멤브레인에 대한 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널에서의 터치를 제 1 검출하는 단계; 및 상기 터치에 따른 멤브레인 높이 축 변위를 상기 저항막 방식 터치 패널에서의 압력으로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널을 이용한 터치 검출 방법을 제공하며, 본 발명의 일 실시예에서 상기 방법은 상기 멤브레인 높이 축 변위에 따라 상기 터치 패널에서의 Z축으로의 터치 정도를 연산하는 단계를 더 포함한다.
따라서, 본 발명의 정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널은 정전용량 감지 방식 터치 패널뿐만 아니라 저항막 방식의 터치 패널이 하나의 터치 패널에 동시에 구현되어, 정전용량뿐만 아니라 압력을 동시에 감지하도록 하므로, 정확한 터치 위치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 정전용량이 크지 않은 물체가 접촉되는 경우에도 용이하게 접촉 위치를 감지할 수 있다. 더 나아가, 정전용량 방식의 터치 패널에서의 터치에 따른 수직축 변위를 상기 정전용량 방식의 터치 패널 위로 이격되어 구비되는 멤브레인에 의한 가압 정도로 검출하므로, 3차원 디스플레이 등에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널이 단면을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널의 평면을 나타낸다.
도 3 및 4는 본 발명이 일 실시예에 따른 저항막 방식의 터치 패널의 부분 확대 단면도이다.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 하이브리드 터치 패널에서의 터치 검출 단계를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널의 단면을 나타낸다.
도 9는 도 8의 하이브리드 터치 패널의 분해도를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 하이브리드 터치 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 ...부, ...기, 모듈, 블록 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널이 단면을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널의 평면을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 먼저 정전용량 방식의 터치 패널(100)이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 정전용량 방식의 터치 패널(100)은 일반적인 정전용량 방식의 터치 패널로서, 정전용량이 큰 사람의 손과 같은 물체가 상기 정전용량 방식의 터치 패널의 상부에 접촉되면, 상기 패널에 구비된 복수개 ITO 전극(미도시) 중 접촉 물체가 접촉된 위치의 ITO 전극의 정전 용량이 변화하게 된다. 따라서 이러한 정전 용량의 변화는 곧 ITO 전극의 전압 변화로 나타나게 되고, 전압 변화가 감지된 ITO 전극의 위치를 접촉 위치로서 판별할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널은 상기 정전용량 방식의 터치 패널(100)의 주변부, 즉, 상기 터치 패널의 외측으로 저항막 방식의 터치 패널(110)이 구비된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 저항막 방식의 터치 패널은 상기 중심 영역의 정전용량 방식 터치 패널(100) 주변부를 모두 에워싸며, 이로써 상기 정전용량 방식의 터치 패널(100)에 모두 대응할 수 있는 터치 멤브레인이 상기 저항막 방식의 터치 패널(110) 상에 놓여질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 터치영역의 주변부에 해당하는 저항막 방식의 터치 패널은 도전성 저항막으로 형성되는 상단 ITO 필름, 상기 상단 ITO 필름의 하부면에 형성되어 상기 접촉 물체의 X축 방향 접촉 위치를 판별하기 위한 X 전극, 도전성 저항막으로 형성되고, 상기 상단 ITO 필름의 하부에 지정된 간격으로 이격되어 평행하게 배치되는 하단 ITO 필름, 및 상기 하단 ITO 필름의 상부면에 형성되어 상기 접촉 물체의 Y축 방향 접촉 위치를 판별하기 위한 Y 전극을 구비하며, 인가되는 압력을 전기적 신호로 검출한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 저항막 방식의 터치 패널(110)과 정전용량 방식의 터치 패널(100)은 별도의 모듈로서 서로 결합될 수 있으며, 정전용량 방식 터치 패널과 저항막 방식의 터치 패널은 종래 기술에 따르며, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.
본 발명은 이러한 정전용량 방식의 장점과 저항막 방식의 장점을 모두 이용하고자, 상기 정전용량 터치 패널과는 소정 높이만큼 이격되며, 상기 정전용량 터치 패널에서의 터치에 따라 주변부의 저항막 패널에 압력을 인가하기 위한, 터치 멤브레인(130)이 구비된다. 즉, 본 발명에서 상기 터치 멤브레인(130)은 상기 저항막 방식의 터치 패널을 연결하는 막 형태로서, 이때 상기 터치 멤브레인(130)은 중심의 정전용량 터치 패널보다 소정 높이만큼 이격된 형태로서, 정전용량 터치 패널(100)을 모두 덮는다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 터치 멤브레인(130)은 정전용량 방식에 사용될 수 있는 전도성 막인 것이 바람직하나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 터치 멤브레인(130)은 상술한 바와 같이 정전용량 방식의 터치 패널보다 높은 높이로 구비되어야 하므로, 상기 터치 멤브레인이 연결되는 저항막 방식의 터치 패널은 상기 정전용량 방식의 터치 패널보다 높은 높이인데, 이하 이를 상세히 설명한다.
도 3 및 4는 본 발명이 일 실시예에 따른 저항막 방식의 터치 패널의 부분 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 주변 영역의 저항막 방식의 터치 패널(110) 자체가 중심 영역의 정전용량 방식의 터치 패널(100) 위쪽으로 돌출되며, 상기 저항막 방식의 터치 패널(110)에는 터치 멤브레인(130)이 연결된다.
도 4를 참조하면, 주변 영역의 저항막 터치 패널(110)과 중심 영역이 정전용량 터치 패널(100)은 동일한 높이이다. 하지만, 터치 멤브레인에 의한 터치 가압 효과를 발생시키기 위하여, 상기 저항막 터치 패널(110) 상에는 상기 터치 멤브레인(130)을 연결시키기 위한 별도의 높이 부재(140)이 구비된다. 상기 높이 부재(140)는 저항막 터치 패널(100)의 전 영역 또는 일부 영역에 구비되며, 터치되는 멤브레인에 의하여 일정한 힘을 상기 저항막 터치 패널(100)에 인가한다.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 하이브리드 터치 패널에서의 터치 검출 단계를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 터치 패널이 개시된다. 본 발명에 따른 하이브리드 터치 패널은 중심부의 정전용량 터치 패널(100)과 상기 정전용량 터치 패널(100)을 에워싸며, 소정 높이만큼 위쪽으로 상승된 저항막 터치 패널(110)을 포함하며, 상기 저항막 터치 패널(100)사이에는 상기 정전용량 터치 패널(100)로부터 소정 높이만큼 이격된 터치 멤브레인(130)이 구비된다.
도 6을 참조하면, 터치 멤브레인(130)에 대한 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널에서의 터치를 제 1 검출한다. 이를 위하여 본 발명에 따른 상기 터치 멤브레인은 전도성 물질로 이루어지는 것이 바람직하나, 본 발명이 범위는 이에 제한되지 않는다. 상기 터치에 따라 상기 터치 지점의 터치 멤브레인(130)은 높이 축인 Z축으로 휘게 된다. 이러한 Z축으로의 가압은 단순히 터치 지점에서만 국한되지 않고, 멤브레인 단부에서 연결된 저항막 터치 패널(110)에도 가해진다.
도 7을 참조하면, 상기 터치에 따른 터치 멤브레인(130)의 높이 축 변위(z)를 상기 저항막 방식 터치 패널(110)에서의 가압 정도를 이용, 검출한다. 만약, 상기 저항막 방식 터치 패널에서 검출된 가압 수준이 낮다면, 상기 터치 지점에서의 멤브레인 z축 변위가 작다는 것을 의미하고, 그 반대로 상기 저항막 방식 터치 패널에서의 터치세기가 강하다면 상기 터치 지점에서의 멤브레인 z축 변위는 크다.
본 발명의 일 실시예에서는 정전용량 터치 패널의 z축으로의 터치세기가 상기 터치 멤브레인의 높이 축 변위에 따라 결정되며, 상기 높이 축 변위는 주변부에 형성된 저항막 방식의 터치 패널에서 검출된 압력에 기인한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 2차원인 터치 패널에서의 터치 위치에 따라 주변부에 구비된 저항막 터치 패널에 인가되는 가압 정도가 달라지는 문제를 해결하고자, 주변부에 구비된 복수 개의 저항막 터치 패널에 의한 가압력을 종합한 후, 이를 평균내는 방식을 사용한다. 예를 들면, 4각의 터치 패널의 아래쪽과 위쪽에서의 터치가 동일한 힘으로 발생하면, 실제 가장 강하게 가압되는 저항막 터치 패널은 그 방향과 종류를 서로 달리한다. 하지만, 본 발명은 4각 터치 패널의 좌우상하 주변부에 구비된 저항막 터치 패널에서 검출된 가압 정도를 모두 종합한 후, 이를 평균내며, 본 발명은 이러한 방식으로 종래의 터치위치에 따른 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하이브리트 터치 패널은 상부에 저항막 방식의 터치 패널이, 하부에 정전용량 방식의 터치 패널이 구비된 형태인데, 이하 이를 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일예에 따른 하이브리드 터치 패널의 단면을 나타내고, 도9는 도 8의 하이브리드 터치 패널의 분해도를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 하이브리드 터치 패널(1)은 보호필름(10a, 10b), ITO 필름(20a, 20b), 전극(30a, 30b), 유리기판(40) 및 ITO 전극(50)을 구비한다.
도 8에서 ITO 필름(20a, 20b), 전극(30a, 30b)은 압력을 감지하는 저항막 방식 터치 패널을 구현하기 위한 저항막 영역이며, 유리기판(40) 및 ITO 전극(50)은 정전용량 방식 터치 패널을 구현하기 위한 정전용량 영역이다. 즉 본 발명에 따른 하이브리드 터치 패널(1)은 정전용량 방식의 터치 패널과 압력 감지 방식 터치 패널을 동시에 구비한다.
먼저 저항막 영역을 살펴보면, ITO 필름(20a, 20b)은 상단 ITO 필름(20a)과 하단 ITO 필름(20b)으로 구분되고, 각각 도전성 저항막을 형성한다. 상단 ITO 필름(20a)과 하단 ITO 필름(20b)이 미리 지정되는 소정의 간격(h)을 갖고 서로 이격되어 배치되며, 상단 ITO 필름(20a)은 구부러질 수 있는(flexible) 재질로 형성된다.
그리고 상단 ITO 필름(20a)의 하부면에는 X축 방향의 저항을 측정하기 위한 X 전극(30a)이 형성되고, 하단 ITO 필름(20b)의 상부면에는 Y축 방향의 저항을 측정하기 위한 Y 전극(30b)이 형성된다. 도1 및 도2에서 X 전극(30a)은 상단 ITO 필름(20a)의 하부면의 양측단에 형성되고, Y 전극(20b)은 하단 ITO 필름(20b)의 상부면 전후단에 형성된다.
한편 정전용량 영역은 유리기판(40)과 유리기판(40)의 하부면에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 ITO 전극(50)을 구비한다. 복수개의 ITO 전극(50)은 ITO 필름과 동일한 재질로 구현될 수 있으며, 유리기판(40)에 증착되어 형성된다. 그리고 복수개의 ITO 전극(50) 각각은 개별적으로 정전 용량을 감지하는 센서(미도시)에 전기적으로 연결된다. 여기서 정전용량 영역은 저항막 영역과 달리 접촉 물체의 직접 접촉이나 압력을 감지하지 않으므로 유연하지 않은 재질인 유리기판(40)을 사용한다. 이는 저항막 방식 터치 패널의 단점 중 하나인 내구성을 보완하기 위함이다. 저항막 방식 터치 패널의 경우에는 상단 ITO 필름(20a)과 하단 ITO 필름(20b)의 직접 접촉에 의해 압력을 감지하므로 구부러질 수 있는 유연한 재질로 구현된다. 그러나 이로 인하여 내구성이 취약해 지기 쉽다. 이에 본 발명에서 유리기판(40)에서는 정전용량 영역에서 ITO 전극(50)을 형성할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 저항막 영역에서 접촉 물체에 의해 인가되는 압력이 정전용량 영역으로 도달하지 않도록 하는 보호막의 기능을 수행한다.
보호 필름(10a, 10b)은 터치 패널(1)과 함께 터치 패널(1)이 장착되는 전자기기를 보호하기 위하여 부가된다. 보호 필름(10a, 10b) 중 터치 패널(1)의 상단에 배치된 보호 필름(10a)은 터치 패널(1)을 보호하기 위해 외부 환경에 직접 노출되는 최상단에 배치된다. 그러나 보호 필름(10a)의 하부에 저항막 영역이 배치되는 저항막 영역의 저항막 방식 터치 패널은 보호 필름에 접촉되는 접촉 물체가 압력을 인가할 때, 상단 ITO 필름(20a)과 하단 ITO 필름(20b)이 접촉되어 압력을 감지하는 방식이다. 따라서 최상단의 보호 필름(10a)은 상단 ITO 필름(20a)과 마찬가지로 인가되는 압력에 따라 구부러질 수 있는 재질로 구현되어야 한다. 즉 보호 필름(10a, 10b) 중 터치 패널(1)의 상단에 배치된 보호 필름(10a)이 구부러지기 쉬운 재질로 구현되어야만 저항막 영역에 구현된 저항막 방식 터치 패널이 접촉 물체의 압력을 감지할 수 있다. 그러나 하단에 배치된 보호 필름(10b)은 정전용량 영역의 안전성을 높이고, 본 발명의 하이브리드 터치 패널이 장착될 전자 기기를 보호하기 위하여 유리와 같은 유연하지 않은 재질이 사용될 수도 있다.
또한 유사한 이유로 본 발명에서는 저항막 영역이 정전 용량 영역의 상부에 배치된다. 즉 저항막 영역은 압력을 직접적으로 인가받아야 하므로, 상부에 배치되며, 유연한 재질로 구현되는데 반해, 정전용량 영역은 직접 접촉에 의해 접촉을 감지하지 않으므로, 유리기판과 같은 유연하지 않은 재질이 저항막 영역과 정전용량 영역 사이에 배치되어 터치 패널과 터치 패널이 장착되는 전자기기를 보호한다. 만일 정전용량 영역이 상부에 배치되고, 저항막 영역이 하부에 배치된다면, 구부러질 필요가 없는 정전용량 영역이 저항막 영역에 압력을 인가할 수 있도록 구부러져야 하기 때문에 터치 패널의 내구성이 매우 낮아지게 될 것이다.
도 10 및 도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 하이브리드 터치 패널의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 12를 전체로 참조하여 본 발명의 하이브리드 터치 패널의 동작을 설명한다. 먼저 저항막 영역에서 두 개의 X 전극(30a) 중 하나의 X 전극(30a)에는 전원 전압이 인가되고, 나머지 하나의 X 전극(30a)에는 접지 전압이 인가될 것이다. 마찬가지로 두 개의 Y 전극(30b) 중 하나의 Y 전극(30b)에는 전원 전압이 인가되고, 나머지 하나의 Y 전극(30b)에는 접지 전압이 인가될 것이다.
상기한 바와 같이 저항막 영역은 터치 패널의 동작 시에 상부로부터 접촉 물체가 접촉되어 압력을 인가하게 되면, 상단 ITO 필름(20a)이 휘어질수 있는 재질이므로 압력이 인가된 부위에서 두 개의 ITO 필름(20a, 20b)이 서로 맞닫게 된다. 이에 두 개의 ITO 필름(20a, 20b)은 저항분배 법칙에 따라 저항값이 변하게 되고, 변화된 ITO 필름(20a, 20b)의 저항값에 따라 X 전극(30a) 및 Y 전극(30b)에는 분배된 전압이 나타난다. 이 분배된 전압은 압력이 가해진 위치에 따라 2개의 X 전극(30a) 및 2개의 Y 전극(30b)에서 서로 다른 값으로 나타나므로, 이 값을 분석하여, 접촉 위치의 X 좌표 및 Y 좌표를 획득한다.
한편, 정전용량 영역은 정전용량이 큰 사람의 손과 같은 물체가 상부 보호막(10a)에 접촉되면, 복수개의 ITO 전극(50) 중 접촉 물체가 접촉된 위치의 ITO 전극의 정전 용량이 변화하게 된다. 그리고 이러한 정전 용량의 변화는 곧 ITO 전극의 전압 변화로 나타나게 되고, 전압 변화가 감지된 ITO 전극의 위치를 접촉 위치로서 판별할 수 있게 된다.
만일 손가락과 같이 정전용량이 큰 물체가 접촉하게 되는 경우에는 저항막 영역과 정전용량 영역 각각에서 감지된 접촉 위치가 동일하게 나타 날 것이다. 그러나 본 발명에서는 정전용량이 크지 않은 물체가 접촉하더라도 저항막 영역이 압력을 감지할 수 있으므로 용이하게 접촉 위치를 판별할 수 있다.
상기에서는 저항막 영역에 적용되는 저항막 방식 터치 패널의 일예로 4선 저항막 방식 터치 패널을 적용하였으나, 5선 저항막 방식 또는 8선 저항막 방식과 같이 다른 저항막 방식을 적용할 수 있다. 또한 상기에서는 정전용량 방식에 적용되는 터치 패널의 일예로 하나의 레이어(layter)에 복수 개의 ITO 전극이 매트릭스 형태로 배치되고 개별적으로 정전 용량을 감지하는 센서(미도시)에 연결되는 구조를 설명하였으나, 도 8 및 도 9의 저항막 영역과 유사하게 두 개의 유리기판 각각에 평행한 복수개의 바 타입(bar type) ITO 전극을 구비하고, 두 개의 유리기판의 복수개의 바 타입 ITO 전극이 서로 수직으로 배치되도록 구현될 수도 있다. 바 타입의 ITO 전극을 구비하는 정전용량 방식의 경우에는 두 개의 유리기판에 배치된 바 타입 ITO 전극 중 접촉 물체에 의해 정전용량이 변화한 바의 위치를 각각 확인하여 접촉 물체의 X 축 접촉 위치와 Y축 접촉 위치를 개별적으로 판별하고, 판별된 X 위치와 Y 위치를 이용하여 접촉 물체의 정확한 접촉 위치를 판별할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 정전 용량 및 압력 센싱이 가능한 하이브리드 터치 패널은 정전용량 감지 방식 터치 패널뿐만 아니라 저항막 방식의 터치 패널이 하나의 터치 패널에 동시에 구현되어, 터치스크린 분야에 이용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 정전용량 방식 터치 패널;
    상기 정전용량 방식 터치 패널 주변부에 구비되며, 상기 정전용량 방식 터치 패널 보다 높은 높이의 저항막 방식 패널; 및
    상기 저항막 방식 패널 사이에 구비되어, 상기 정전용량 표면으로부터 이격된 터치 멤브레인을 포함하며, 여기에서 상기 터치 멤브레인은 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널 상에서 터치를 검출하며, 동시에 상기 저항막 방식 패널을 가압하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널.
  2. 정전용량 방식 터치 패널;
    상기 정전용량 방식 터치 패널의 주변부에 구비된 저항막 방식 패널;
    상기 저항막 방식 패널 상에 구비된 높이 부재; 및
    상기 높이 부재 사이에 구비되어, 상기 정전용량 표면으로부터 이격된 터치 멤브레인을 포함하며, 여기에서 상기 터치 멤브레인은 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널 상에서 터치를 검출하며, 동시에 상기 저항막 방식 패널을 가압하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정전용량 방식 터치 패널의 주변부에 구비된 저항막 방식 패널은 상기 정전용량 방식 터치 패널을 둘러싸는 형태로 구비되며, 상기 터치 멤브레인은 상기 저항막 방식 패널 상에 모두 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 터치 멤브레인에 대한 터치에 따른 높이 축 변위는 상기 저항막 방식 패널에 대한 가압 정도로 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 정전용량 방식 터치 패널과 상기 저항막 방식 터치 패널은 별도 모듈로 제조된 후, 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 따른 하이브리드 터치 패널을 이용한 터치 검출 방법으로, 상기 방법은
    상기 터치 멤브레인에 대한 사용자 터치에 따라 상기 정전용량 방식 터치 패널에서의 터치를 제 1 검출하는 단계; 및
    상기 터치에 따른 멤브레인 높이 축 변위를 상기 저항막 방식 터치 패널에서의 압력으로 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널을 이용한 터치 검출 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 방법은
    상기 멤브레인 높이 축 변위에 따라 상기 터치 패널에서의 Z축으로의 터치 정도를 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 터치 패널을 이용한 터치 검출 방법.
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