WO2015034192A1

WO2015034192A1 - 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널

Info

Publication number: WO2015034192A1
Application number: PCT/KR2014/007837
Authority: WO
Inventors: 임정구; 안기환
Original assignee: 동우화인켐 주식회사
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-03-12
Also published as: TW201519046A

Abstract

본 발명은 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 패턴의 길이 방향 중심선을 기준으로 좌우가 비대칭이며, 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점과 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 상기 중심선의 길이 방향을 기준으로 교대로 배치되는 감지 패턴을 포함함으로써, 전기 전도도가 우수하고 터치의 민감도가 향상된 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

Description

터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널

본 발명은 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 전도성 및 터치 해상도가 우수한 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

통상적으로 터치스크린 패널은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력 받도록 하는 특수한 입력장치를 장착한 스크린 패널이다. 이러한 터치스크린 패널은 키보드를 사용하지 않고 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력자료를 받을 수 있게 한 것으로 다층으로 적층되어 구성된다.

스크린에 표시되는 영상의 시인성을 저하시키지 않으면서 터치된 부분을 인식하기 위해서는 투명한 터치 감지 전극의 사용이 필수적이며, 통상적으로 소정의 패턴으로 형성된 감지 패턴이 사용된다.

터치 스크린 패널에 사용되는 투명 감지 전극 구조에는 여러가지가 소개되어 있으며, 예를 들면, GFF(Glass-ITO film-ITO film), G1F(Glass-ITO film), G2(Glass only) 구조 등을 들 수 있다.

예를 들면, 종래 투명 감지 전극 구조로 도 1에 도시된 구조를 들 수 있다.

투명 감지 전극은 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)으로 형성될 수 있다. 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 다른 방향으로 배치되어, 터치되는 지점의 X 좌표 및 Y 좌표에 대한 정보를 제공하게 된다. 구체적으로는, 사람의 손 또는 물체가 투명 기판에 접촉되면, 제1 감지 패턴(10), 제2 감지 패턴(20) 및 위치 검출라인인 금속 배선을 경유하여 구동회로 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고, X 및 Y 입력처리회로(미도시) 등에 의해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.

이와 관련하여, 제1 감지 패턴(10) 및 제2 감지 패턴(20)은 동일한 기판 상에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각 패턴들은 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 감지 패턴(10)은 서로 연결된 형태이지만 제2 감지 패턴(20)은 섬(island) 형태로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 감지 패턴(20)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 연결 전극(브릿지 전극)(50)이 필요하다.

하지만, 상기 브릿지 전극(50)은 제1 감지 패턴(10)과 전기적으로 연결되어서는 안되므로, 제1 감지 패턴(10)과는 다른 층에 형성되어야 한다. 이러한 구조를 나타내기 위해, 도 1의 A-A' 단면 중 브릿지 전극(50)이 형성된 부분의 확대도를 도 2에 도시하였다.

도 2를 참고하면, 기판(100) 상에 감지 패턴(10, 20)이 형성되어 있고, 그 위에 절연층(30) 및 브릿지 전극(50)이 형성되어 있다. 제1 감지 패턴(10)과 제2 감지 패턴(20)은 서로 이격되어 있으며, 그 상부에 형성된 절연층(30)에 의해 브릿지 전극(50)과 구분되어 있다. 그 중 제1 감지 패턴(10)은 브릿지 전극(50)과 서로 전기적으로 절연되어 있는 상태이며, 전술한 바와 같이 제2 감지 패턴(20)은 전기적으로 연결될 필요가 있으므로 브릿지 전극(50)을 사용하여 전기적으로 연결된다. 섬 형태로 분리된 제2 감지 패턴(20)을 제1 감지 패턴(10)과는 전기적으로 차단되면서도 브릿지 전극(50)으로 연결하기 위해서는, 절연층(30) 상에 컨택홀(40)을 형성할 필요가 있다.

터치 전극의 터치 감지 신호의 전달 효율은 감지 패턴의 전기 전도도에 큰 영향을 받는다. 그런데, 도 1에서 마름모꼴 형상이 연속적으로 연결된 구조의 제1 감지 패턴(10)은 마름모꼴 형상이 연결되는 부분은 패턴의 폭이 좁아 상대적으로 큰 전기 저항을 가지므로 감지 패턴의 전기 전도도 향상에 한계가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 한국공개특허 제2013-13070호는 감지 패턴의 면적을 서로 다르게 하여 노이즈 성분을 줄여 터치 성능을 개선하는 기술을 개시하고 있다. 하지만, 한국공개특허 제2013-13070호에 개시된 감지 패턴도 면적만 다를 뿐 패턴의 형상은 종래 패턴과 동일하여 패턴의 폭이 좁은 부분이 존재하므로 전기 전도도의 개선은 이루어지지 않는다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제2013-13070호

본 발명은 전기 전도도가 우수한 감지 패턴을 포함하는 터치 감지 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전기 전도도를 조절하여 하나의 감지 IC를 사용하는 터치 감지 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 패턴의 길이 방향 중심선을 기준으로 좌우가 비대칭이며, 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점과 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 상기 중심선의 길이 방향을 기준으로 교대로 배치되는 감지 패턴을 포함하는, 터치 감지 전극.

2. 위 1에 있어서, 상기 중심선으로부터 패턴 길이 방향에 대하여, 상기 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부와 상기 우측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부는, 상기 중심선을 기준으로 서로 겹치는, 터치 감지 전극.

3. 위 1에 있어서, 상기 감지 패턴은 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점들 간의 중간 위치에 상기 중심선으로부터 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 위치하는, 터치 감지 전극.

4. 위 1에 있어서, 상기 감지 패턴은 제1 방향으로 형성되는 제1 감지패턴으로 포함하고, 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 더 포함하는, 터치 감지 전극.

5. 위 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴은 제2 감지 패턴보다 길이가 긴 패턴인, 터치 감지 전극.

6. 위 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴은 수신 전극인, 터치 감지 전극.

7. 위 4에 있어서, 단위 면적당 제1 감지 패턴의 라인 수가 제2 감지 패턴의 라인 수보다 많은, 터치 감지 전극.

8. 위 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 최대폭은 제2 감지 패턴의 최대폭보다 작은, 터치 감지 전극.

9. 위 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 전체 면적은 제2 감지 패턴의 전체 면적보다 작은, 터치 감지 전극.

10. 위 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 선저항은 상기 제2 감지 패턴의 선저항 이하인, 터치 감지 전극.

11. 위 7에 있어서, 제1 감지 패턴의 단위 간격(mm)당 라인(line) 수는 0.25 내지 0.45 line/mm인, 터치 감지 전극.

12. 위 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴은 하나의 감지 IC에 연결된, 터치 감지 전극.

13. 위 12에 있어서, 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴의 각 시정수(τ)는 상기 하나의 감지 IC에서 처리 가능도록 동일한 값을 갖는, 터치 감지 전극.

14. 위 1 내지 13 중 어느 한 항의 터치 감지 전극을 포함하는 터치 스크린 패널.

15. 위 14의 터치 스크린 패널을 포함하는 디스플레이 장치.

도 1은 종래의 터치 스크린 패널에서 제1 감지 전극 패턴 및 제2 감지 전극 패턴의 배열 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 터치 스크린 패널에서 브릿지 패턴을 통해 제2 감지 패턴들이 연결되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은 종래 감지 패턴(a)과 본 발명의 감지 패턴(b)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 종래 감지 패턴(a)과 본 발명의 감지 패턴(b, c, d)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 종래 감지 패턴(a)과 본 발명의 감지 패턴(b)의 패턴 라인 수를 비교하는 도면이다.

도 6은 종래 감지 패턴(a)과 본 발명의 감지 패턴(b)이 감지 IC에 연결된 터치 감지 전극을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7은 실시예와 비교예의 선저항을 도시한 그래프이다.

도 8은 저항값에 따른 터치 감지 센서의 시간별 출력전압 추이를 그래프이다.

[부호의 설명]

10: 제1 감지 패턴 20: 제2 감지 패턴

30: 절연층 40: 컨택홀

50: 브릿지 전극

본 발명은, 패턴의 길이 방향 중심선을 기준으로 좌우가 비대칭이며, 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점과 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 상기 중심선의 길이 방향을 기준으로 교대로 배치되는 감지 패턴을 포함함으로써, 전기 전도도가 우수하고 터치의 민감도가 향상된 터치 감지 전극 및 이를 구비하는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 3에는 종래의 감지 패턴(a)과 본 발명에 따른 감지 패턴(b)의 개략적인 구조가 도시되어 있다.

도 3을 참고하면, 종래의 감지 패턴(a)은 패턴의 길이 방향의 중심선을 기준으로 폭이 좁은 부분(폭 a)과 폭이 넓은 부분(b)이 존재하며, 폭이 좁은 부분(폭 a)으로 인해 전기 저항이 증가하게 되어 전기 전도도가 낮다.

하지만, 본 발명에 따른 감지 패턴(b)은 종래의 감지 패턴을 그 길이방향 중심선을 기준으로 비대칭으로 형성하여 높은 전기 전도도를 나타낸다.

도 3의 (b)에 도시된 본 발명에 따른 감지 패턴은 종래의 감지 패턴(a)과 그 면적은 동일하다. 그러나, 본 발명의 감지 패턴은 중심선(도 3의 이점 쇄선)으로부터 좌측 패턴의 경계선까지의 거리가 최대인 지점(이하 최대 거리 지점)과 우측 패턴의 최대 거리 지점이 상기 중심선의 길이 방향을 기준으로 교대로 배치되어, 패턴 중 폭이 좁은 부분을 제거시킴으로써, 높은 전기 전도도를 나타낼 수 있다. 본 발명에 있어서 중심선이란, 감지 패턴의 길이방향 직선 중에서 감지 패턴의 좌측 패턴과 우측 패턴의 각 최대 거리 지점으로부터 동일한 수직거리를 갖는 직선이다.

상기 좌측 패턴과 우측 패턴은 모두 중심선으로부터 그 경계선까지의 거리가 변화하는 부분을 갖는 패턴으로서, 그 면적은 서로 동일하다. 본 발명의 감지 패턴은 좌측 패턴과 우측 패턴이 배치되는 위치가 중심선을 기준으로 서로 달라서, 좌측 패턴과 우측 패턴이 교대로 배치된다. 다르게 설명하면, 본 발명의 감지 패턴은 종래 감지 패턴의 중심선 기준으로 우측 패턴 부분을 중심선 길이 방향으로 어긋나게 배치한 구조로도 볼 수 있다.

바람직하게는, 상기 중심선으로부터 패턴 길이 방향에 대하여, 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부와 상기 우측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부는, 상기 중심선을 기준으로 서로 겹치는 것이 좋다(도 3의 점선 타원 부분). 여기에서 겹친다는 것은, 중심선에서 좌측 패턴의 경계선까지의 거리가 변화하는 부분과 우측 패턴의 경계선까지의 거리가 변화하는 부분이 중심선의 동일한 수직선 상에 위치하는 것을 의미한다. 이렇게 되면 감지 패턴이 종래 패턴과 같이 폭이 좁아지는 부분이 발생하는 것을 효과적으로 방지하여 전기 전도도가 현저하게 증가될 수 있다.

본 발명에 있어서, 좌측 패턴의 중심선으로부터의 거리가 변화하는 부분과 우측 패턴의 중심선으로부터의 거리가 변화하는 부분은 같은 방향으로 변화하며, 바람직하게는 서로 평행한 방향으로 거리가 변화한다. 같은 방향으로 변화하게 되면 감지 패턴의 폭이 좁아지는 것을 방지하게 되어 전기 전도도의 감소를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

도 3에 따르면, 본 발명의 감지 패턴은 좌측 패턴과 우측 패턴이 교대로 배치되는데, 바람직하게는 좌측 패턴의 최대 거리 지점 간의 중간 위치에 상기 우측 패턴의 최대 거리 지점이 위치하도록 배치되는 것이 좋다. 상기 배치에서 전기 전도도의 향상이 극대화될 수 있고, 이 경우 좌측 패턴과 우측 패턴이 모두 중심선으로부터 거리가 최대인 지점이 존재하는 형태(예컨데 삼각형 형태)라면, 그 효과는 더욱 배가된다.

본 발명에 따른 일 구현예에 있어서, 본 발명의 터치 감지 전극은 전술한 감지 패턴을 제1 방향으로 형성된 제1 감지 패턴으로 포함하고, 상기 제1 감지 패턴과 다른 방향(제2 방향)으로 형성되는 제2 감지 패턴을 더 포함할 수 있다.

제2 감지 패턴은 당분야에 알려진 형태가 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 제2 감지 패턴은 제1 감지 패턴과 동일한 평면 상에 형성되며, 제1 감지 패턴과 전기적으로 이격되어야 하므로 섬(island) 형태로 분리된 구조를 가지며, 그에 따라 제2 감지 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 브릿지 전극이 별도로 구비된다. 브릿지 전극은 상기 제1 감지 패턴과는 절연층으로 전기적으로 분리되며, 제2 감지 패턴과는 절연층에 형성된 컨택홀로 연결될 수 있다.

통상적으로 터치 스크린은 직사각형 형태가 대부분인데, 이 경우 감지 패턴 중 어느 하나는 직사각형의 길이가 긴 변 방향으로 형성되게 된다. 이 때 전기 저항은 길이에 비례하므로 길이가 긴 감지 패턴의 경우 전기 전도도가 다른 감지 패턴보다 저하될 수 있다. 이에 본 발명의 제1 감지 패턴이 길이가 긴 패턴으로 사용되면 그 전기 전도도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 터치 감지 전극은 구동 전극과 수신 전극으로 이루어지므로, 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴 중 어느 하나가 구동 전극, 다른 하나가 수신 전극으로 사용될 수 있다. 통상적으로 수신 전극이 길이가 긴 패턴으로 채택되는데, 전술한 이유로 본 발명의 제1 감지 패턴이 수신 전극으로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 제1 감지 패턴의 최대폭은 제2 감지 패턴의 최대폭보다 작을 수 있다. 도 4에는 종래 패턴(a), 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 감지 패턴(b), 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제1 감지 패턴(c)이 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명의 다른 측면으로는, 본 발명의 터치 감지 전극은 단위 면적(정사각형 영역)에서 제1 감지 패턴의 라인 수가 제2 감지 패턴의 라인 수보다 많다. 단위 면적에서 제1 감지 패턴의 라인 수가 많게 되면, 접촉되는 터치의 좌표를 보다 정밀하게 인식할 수 있게 된다. 이러한 측면에 있어서, 전술한 바와 같이 제1 감지 패턴의 최대폭은 제2 감지 패턴의 최대폭보다 작은 것이 하나의 예시가 될 수 있다.

도 4의 (a)와 (b)의 제1 감지 패턴은 모두 최대폭이 동일하다. 따라서 감지 패턴의 전체 폭은 동일하다. 그러나, (b)의 제1 감지 패턴의 전기 전도도가 (a)의 제1 감지 패턴보다 현저하게 높다(전기 저항은 낮음). 그리고, 도 4의 (c)와 같이 제1 감지 패턴의 폭을 (b)보다 줄이게 되면, 전기 저항이 증가하게 되므로 시정수 값도 변화하게 된다. 다만, 제1 감지 패턴의 폭을 줄이더라도 본 발명의 제1 감지 패턴은 전기 전도도가 우수하므로 종래보다는 높은 전기 전도도를 가질 수 있다. 즉, 제1 감지 패턴의 낮은 저항값은 낮은 시정수(τ, RC)를 갖는 것을 의미하며, 그에 따라 출력 전압의 상승 속도가 빠르게 되어 결국 충방전 주기가 짧아지므로, 제1 감지 패턴은 높은 터치 감지의 민감도를 갖게 된다.

또한, 도 4의 (c)와 같이 제1 감지 패턴의 폭을 (b)보다 줄이게 되면, 제2 감지 패턴 간의 간격도 좁힐 수 있게 되므로 보다 많은 감지 패턴을 동일한 면적에 배치할 수 있다.

또한, 도 4의 (d)는 본 발명의 또 다른 구현예로서, 제1 감지 패턴이 지그재그 형태로 형성된 구조를 나타낸다. 지그재그 구조는, 감지 패턴의 좌측 경계선과 우측 경계선이 서로 평행하도록 일정한 간격을 유지하며, 패턴의 길이 방향으로 사행하는 형태로 형성된 패턴이다. 지그재그 구조는 제2 감지 패턴의 마름모꼴 형태가 연속적으로 배치되도록 함과 동시에 제1 감지 패턴의 전기 전도도는 우수하게 유지할 수 있다.

도 5에는 본 발명에 따라 제1 감지 패턴의 최대폭을 제2 감지 패턴보다 적게 했을 경우를 개략적으로 도시하고 있다. 도 5의 (a)는 종래와 같이 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴의 폭이 동일한 경우를 개략적으로 도시하고 있으며, 이 경우 제1 감지 패턴은 그 라인 수가 4.5 정도가 된다고 본다면, 도 5의 (b)는 본 발명에 따라 제1 감지 패턴의 폭을 제2 감지 패턴의 폭보다 좁게 형성한 경우를 개략적으로 도시한 것으로서 제1 감지 패턴이 5줄이 형성될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 제2 감지 패턴의 경우에도 제1 감지 패턴의 폭이 좁아지면서, 제2 감지 패턴을 형성하는 마름모 패턴(옅은 음영 표시) 간의 간격이 좁아지게 되어 기존에는 단위 면적에 포함되지 않았던 패턴(짙은 음영 표시)도 단위 면적에 포함되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 단위 면적 내에 보다 많은 감지 패턴이 구비되므로 보다 정밀한 터치 감지가 가능해진다. 이러한 측면에서, 보다 구체적인 예를 들면, 제1 감지 패턴의 단위 간격(mm)당 라인(line) 수는 0.25 내지 0.45 line/mm일 수 있다. 상기 단위 간격당 라인 수에서 선저항은 종래보다 우수하거나 최소한 동일하게 유지하면서 보다 많은 라인을 단위 간격에 배치할 수 있다.

이와 같이 동일한 면적에 보다 많은 감지 패턴이 배치되면 터치의 민감도가 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 감지 패턴은 전기 전도도가 매우 우수하므로 그 전체 면적을 줄이더라도 종래의 감지 패턴보다 우수하거나 최소 동일한 전기 전도도를 가질 수 있으므로(제1 감지 패턴의 저항은 제2 감지 패턴의 저항 이하일 수 있음), 터치 신호의 전달 효율이 저하되지는 않는다. 이러한 측면에서, 제1 감지 패턴의 전체 면적은 제2 감지 패턴의 전체 면적보다 작도록 형성될 수도 있다.

한편, 도 6에는 감지 패턴이 감지 IC에 연결되는 개략적인 구조를 도시하고 있다. 도 6의 (a)는 종래 감지 패턴 구조를 갖는 터치 감지 전극으로서, 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴이 각각 서로 다른 감지 IC에 연결된 구조를 갖는다.

그러나, 제1 감지 패턴이라도 도 4의 (b)와 (d)와 같이 동일한 면적을 유지하면서 그 형태를 변경하여 전기 저항을 조절함으로써 제1 감지 패턴의 시정수(τ)값을 조절할 수 있다. 물론 형태 변경의 예시가 도 4의 (b)와 (d)로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 도 4의 (b)와 (c)와 같이 제1 감지 패턴의 전체 면적을 조절함으로써 커패시턴스를 조절하여도 시정수(τ)값을 조절할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 제1 감지 패턴은 시정수 값의 조절이 가능하다. 그 결과, 제1 감지 패턴의 시정수 값을 제2 감지 패턴의 시정수 값과 실질적으로 동일한 값을 가질 수 있도록 할 수 있으며, 그에 따라 하나의 감지 IC에서 처리가 가능하도록 할 수 있다. 본 발명에서 시정수가 실질적으로 동일하다는 것은 수치상으로 완전하게 동일한 경우뿐만 아니라 하나의 감지 IC에서 처리 가능한 정도라면 수치상으로 다소 차이가 나는 것도 포함하는 경우도 지칭하는 것이다.

그에 따라, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터치 감지 전극은 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴의 신호 처리를 하나의 감지 IC에 연결하여도, 하나의 감지 IC에서 각 패턴의 신호를 모두 처리할 수 있으므로 터치된 위치의 x좌표 및 y좌표를 확인할 수 있다. 이와 같이 하나의 감지 IC만 사용할 수 있게 되면 회로의 구성을 보다 간단하게 할 수 있고, 회로를 소규모로 구성할 수 있어 기기의 소형화 구현에 유리하고 제조 비용도 감소시킬 수 있다.

이러한 측면에서, 제1 감지 패턴의 시정수와 제2 감지 패턴의 시정수의 구체적인 값은 하나의 감지 IC에서 처리 가능할 정도라면 특별히 제한되지 않고, 감지 패턴의 크기나 IC의 구체적인 종류 등에 따라 다양할 수 있다.

제1 감지 패턴 및 제2 감지 패턴은 당분야에서 사용되는 재료가 제한 없이 적용될 수 있으며, 투명 소재를 사용하거나 또는 미세 패턴으로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 금속와이어 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

금속와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

감지 패턴을 형성하기 위해서는 스크린 인쇄, 스퍼터링, 증착, 포토리소그래피 등의 당분야에 공지된 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.

본 발명의 터치 감지 전극은 당분야에 공지된 추가 공정을 통해 터치 스크린 패널을 형성할 수 있다. 이 경우 적용되는 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이, OLED, 플렉서블 디스플레이 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1-5 및 비교예 1-5

하기 표 1에 따라 도 3에 기재된 각 부분별 수치를 적용하여, 감지 패턴을 알루미늄(도전율: 3.8x10⁷simens/m)으로 제조였으며, 각 제조된 감지 패턴의 선저항을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1 및 도 7에 나타내었다. 비교예는 도 3의 (a) 형태로 제조되었고, 실시예는 (b)의 형태로 제조되었다. 각 구분 번호별 실시예와 비교예는 그 면적이 동일하다(즉, 비교예 1과 실시예 1은 그 면적이 동일함).

표 1

구분		1	2	3	4	5
a[mm]		0.3	0.2	0.1	0.05	0.01
b[mm]		4.30	4.30	4.30	4.30	4.30
c[mm]		0.055	0.055	0.055	0.055	0.055
d[mm]		3.04	3.04	3.04	3.04	3.04
두께[mm]		0.001	0.001	0.001	0.001	0.001
a/b		0.070	0.047	0.023	0.012	0.002
선저항[Ω]	비교예	0.331	0.413	0.528	0.699	1.142
선저항[Ω]	실시예	0.233	0.240	0.239	0.243	0.245

표 1 및 도 7을 참고하면, 동일한 면적에서 비교예보다 실시예의 감지 패턴이 선저항이 현저하게 작은 것을 확인할 수 있다. 특히 감지 패턴의 최소폭(a)이 작아지게 되면 비교예의 경우에는 선저항이 대폭 상승하는 반면, 실시예의 감지 패턴은 선저항이 크게 변하지 않는 것을 확인할 수 있다.

실시예 6-9 및 비교예 6

상기 표 1에서 a값을 변화시켜 a/b값을 하기 표 2에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 동일하게 실시예 6과 비교예 6의 감지 패턴을 제조하였다(비교예 6은 도 3의 (a) 형태로, 실시예6-9는 도 3의 (b) 형태). 또한, 실시예 6의 감지 패턴에서 패턴의 폭을 점차 줄여 그 표면적을 줄이면서 실시예 7-9의 감지 패턴을 제조하였다. a/b가 "0"인 것은 a가 "0"이어서, 도 4의 (d)와 같이 완전한 지그재그 구조임을 의미한다.

제조된 패턴의 선저항 및 표면적을 하기 표 2에 기재하였다.

표 2

	비교예 6	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9
선저항	0.543	0.245	0.311	0.384	0.539
a/b	0.02	0.02	0	0	0
표면적	27.75	27.75	23.46	19.10	14.60
비교예 6 대비면적비(%)	100%	100%	85%	69%	53%

표 2에 따르면, 실시예 7-9의 표면적은 비교예 6과 비교하여 작지만 선저항은 더 작게 유지되는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어 실시예 9의 감지 패턴이 종래 구조인 비교예 6보다 표면적이 약 50% 작다는 것은 그에 반비례하여 패턴 라인의 개수를 늘릴 수 있음을 의미하는 것이며, 제2 감지 패턴의 마름모 패턴 간의 간격도 그만큼 좁아져 더 많은 마름모 패턴이 배치될 수 있음을 의미하는 것이다.

참고로, 유사한 선저항값을 갖는 비교예 6과 실시예 9의 단위 간격(mm)당 감지 패턴의 라인(line) 개수를 비교하면(감지 패턴 간의 간격은 0.12mm로 동일하게 유지함. 실시예 9의 경우 패턴의 수평 폭은 2.279mm임), 비교예 6은 0.227 line/mm인 반면, 실시예 9는 0.421 line/mm로서 실시예 6이 거의 2배의 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이는 동일한 간격에 실시예 9의 감지 패턴은 비교예 6보다 2 배 정도 많은 감지 패턴이 배치될 수 있음을 의미하는 것이다.

실험예

터치 감지 전극에 있어서, 터치 유무는 출력 전압(Vout)이 한계 전압(tresh hold voltage, Vth)에 도달하는 시간 차이로 판단할 수 있다.

이 때, 출력 전압(Vout)과 시간과의 관계는 하기 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

상기 수학식 1로부터, 출력 전압이 동일하다면 시간(t)은 저항과 관련된 값임을 알 수 있다.

이에 하기 표 3과 같이 저항값만 서로 다른 대조군과 저저항군 및 고저항군을 설정하였다. 저저항군은 본 발명의 실시예와 같은 감지 패턴이며, 고저항군은 종래 구조의 감지 패턴이었다.

표 3

조건	대조군	저저항군	고저항군
Vin	5	5	5
R	5	2.5	7.5
C	0.1	0.1	0.1

상기에 군들에 기입된 값들을 수학식 1에 대입하여 시간별로 출력 전압을 산출하였고, 그 결과를 하기 표 4 및 도 8에 기재하였다.

표 4

	Vout
시간(초)	대조군	저저항군	고저항군
0	0	0	0
0.1	0.906346	1.6484	0.624133
0.2	1.6484	2.753355	1.170358
0.3	2.255942	3.494029	1.6484
0.4	2.753355	3.990517	2.066769
0.5	3.160603	4.323324	2.432914
0.6	3.494029	4.54641	2.753355
0.7	3.767015	4.69595	3.033796
0.8	3.990517	4.796189	3.279231
0.9	4.173506	4.863381	3.494029
1	4.323324	4.908422	3.682014
1.1	4.445984	4.938613	3.846534
1.2	4.54641	4.958851	3.990517
1.3	4.628632	4.972417	4.116528
1.4	4.69595	4.981511	4.226809
1.5	4.751065	4.987606	4.323324
1.6	4.796189	4.991692	4.407791
1.7	4.833134	4.994431	4.481714
1.8	4.863381	4.996267	4.54641
1.9	4.888146	4.997498	4.60303
2	4.908422	4.998323	4.652583

표 4 및 도 8을 참고하면, 저저항군이 초반 출력전압의 상승 속도가 가장 큰 것을 알 수 있으며, 고저항군이 출력전압의 상승 속도가 가장 느린 것을 알 수 있다.

저저항군의 출력전압의 상승 속도가 크다는 것은 충방전 주기가 짧아짐을 의미하는 것이므로, 결국 터지 감지의 민감도가 높다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 감지 패턴이 전기 전도도가 우수하여 터치 감지 신호의 전달 효율이 뛰어나다.

또한, 본 발명에 따른 감지 패턴은 저항값이 낮으므로 낮은 시정수(τ, RC)를 갖고, 그에 따라 출력 전압의 상승 속도가 빠르게 되어 결국 충방전 주기가 짧아지므로, 높은 터치 감지의 민감도를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 감지 패턴의 저항값을 조절하여 시정수(τ, RC)를 제어함으로써, 제2 감지 패턴의 시정수와 실질적으로 동일한 값을 갖도록 할 수 있다. 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴의 시정수가 실질적으로 동일한 값을 갖는다면, 하나의 감지 IC(집적회로)로도 제1 감지 패턴과 제2 감지 신호 처리가 가능하다. 하나의 감지 IC로 감지 신호를 모두 처리하게 되면 회로의 구성이 보다 단순해져 효율이 높아지고 제조 비용을 낮출 수 있다.

Claims

패턴의 길이 방향 중심선을 기준으로 좌우가 비대칭이며, 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점과 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 상기 중심선의 길이 방향을 기준으로 교대로 배치되는 감지 패턴을 포함하는, 터치 감지 전극.
청구항 1에 있어서, 상기 중심선으로부터 패턴 길이 방향에 대하여, 상기 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부와 상기 우측 패턴 경계선까지의 거리가 변화하는 부분 중 말단부는, 상기 중심선을 기준으로 서로 겹치는, 터치 감지 전극.
청구항 1에 있어서, 상기 감지 패턴은 상기 중심선으로부터 좌측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점들 간의 중간 위치에 상기 중심선으로부터 우측 패턴 경계선까지의 거리가 최대인 지점이 위치하는, 터치 감지 전극.
청구항 1에 있어서, 상기 감지 패턴은 제1 방향으로 형성되는 제1 감지패턴으로 포함하고, 제2 방향으로 형성되는 제2 감지 패턴을 더 포함하는, 터치 감지 전극.
청구항 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴은 제2 감지 패턴보다 길이가 긴 패턴인, 터치 감지 전극.
청구항 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴은 수신 전극인, 터치 감지 전극.
청구항 4에 있어서, 단위 면적당 제1 감지 패턴의 라인 수가 제2 감지 패턴의 라인 수보다 많은, 터치 감지 전극.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 최대폭은 제2 감지 패턴의 최대폭보다 작은, 터치 감지 전극.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 전체 면적은 제2 감지 패턴의 전체 면적보다 작은, 터치 감지 전극.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 감지 패턴의 선저항은 상기 제2 감지 패턴의 선저항 이하인, 터치 감지 전극.
청구항 7에 있어서, 제1 감지 패턴의 단위 간격(mm)당 라인(line) 수는 0.25 내지 0.45 line/mm인, 터치 감지 전극.
청구항 4에 있어서, 상기 제1 감지 패턴과 제2 감지 패턴은 하나의 감지 IC에 연결된, 터치 감지 전극.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 감지 패턴과 상기 제2 감지 패턴의 각 시정수(τ)는 상기 하나의 감지 IC에서 처리 가능하도록 동일한 값을 갖는, 터치 감지 전극.
청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 터치 감지 전극을 포함하는 터치 스크린 패널.
청구항 14의 터치 스크린 패널을 포함하는 디스플레이 장치.