KR100485648B1 - 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조에 관한 것으로, 특히 그 구조는 네 개의 면과 네 개의 모서리로 이루어진 사각 영역의 패널 내부를 구성하는 저항 표면과, 저항 표면내 패널의 네 개의 면에 인접해서 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 전극 세그먼트와, 다수개의 전극 세그먼트와 패널의 면 사이에 서로 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 보상 전극 세그먼트와, 패널의 어느 면에 배치된 전극 세그먼트와 그에 인접한 보상 전극 세그먼트가 연결된 보상 패턴으로 이루어진다. 그러므로, 본 발명은 보상 전극 세그먼트와 보상 패턴에 의해 패널 모서리로부터 중앙부로 갈수록 발생하는 전압 기울기 또는 전압 강하 현상을 최소화하여 유효 작동 영역을 확장하고 충분한 등전위선의 직진성을 확보할 수 있다.

Description

작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조{Touch panel structure for increasing active area}

본 발명은 터치 패널(touch panel)에 관한 것으로서, 특히 패널의 유효한 작동 영역을 확장하고 충분한 등전위선의 직진성을 확보함과 동시에 전압 기울기와 전압 강하 현상을 보상하는 터치 패널의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 터치 패널은 정보 통신기기 등의 디스플레이 소자에 설치되어 손가락이나 펜 등을 이용하여 단순 접촉, 문자 또는 그림 등을 그려 각종 데이터를 입력하거나 전자/전기기기 등의 시스템에서 특정한 명령을 수행하거나 자료를 입력할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 터치 패널은 정보 통신기기 또는 전자/전기기기 등의 시스템에서 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치없이 사용이 가능하므로 공간활용을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

이러한 터치 패널의 종류는 여러 가지가 있으나, 특히 단일 시트를 사용하여 터치 패널의 축을 구성하는 경우에는 사용자가 입력한 물리적인 신호에 부합하도록 일정한 좌표 신호 체계를 구성해야만 한다. 이를 위해서 2차원 좌표 체계를 갖는 터치 패널로 전기적인 좌표 신호를 표현하고 이 좌표는 X 방향과 Y방향 좌표를 사용하게 된다.

이렇게 터치 패널에 X, Y 좌표 체계를 구현하고자 일반적으로 시트 전체를 면 저항값이 일정한 도전막 시트로 저항 표면을 구성하고 상대적으로 저항이 낮은 물질로 전극 세그먼트를 구성하여 X, Y 좌표의 구성을 위한 전기장을 발생시킨다. 이러한 터치 패널에 사용자가 물리적으로 저항 표면을 접촉하게 되면 해당 접촉된 지점의 전극 세그먼트에 의한 X 방향과 Y방향의 신호가 발생되고 터치 패널에 접속된 컨트롤러에서 X 방향에서 발생된 신호와 Y 방향에서 발생된 신호의 교차 지점을 인식하여 해당 접촉된 위치의 X 및 Y좌표를 산출하게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 터치 패널의 일 예를 나타낸 평면도이다. 일반적으로 터치 패널은 전극이 설치된 지점에서 X, Y 방향의 중앙 부분으로 접근할수록 전압 기울기 또는 전압 강하가 발생하여 전기장이 일그러져 선형성의 왜곡을 일으키는 단점이 있다. 도 1에 도시된 터치 패널(10)은 이를 보상하고자 패널의 모서리로부터 4개 면의 중간 위치로 갈수록 'Z'자형 전극 세그먼트(12, 14)가 패널 안쪽으로 휘어진 형태를 갖고 있으며 제일 중간에는 전압 강하를 보상하기 위한 'T'자형 전극 세그먼트(16)가 배치되어 있다. 그리고 상기 터치 패널(10)의 모서리에는 전극 세그먼트(18)가 서로 연결된 구성을 갖고 있다. 여기서 도면에 미도시되어 있지만, 모서리 부분의 전극 세그먼트(18)에는 전원이 공급되는 리드선이 연결되어 있다.

하지만, 이와 같은 터치 패널(10)은 패널 안쪽으로 휘어진 전극 세그먼트 구조에 의해 작동 영역의 크기가 작아지고 등전위선의 직진성을 확보하는데 문제점이 있을 뿐만 아니라 휘어진 전극 세그먼트를 제작하는 데에도 어려움이 있었다.

도 2는 종래 기술에 의한 터치 패널의 다른 예를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시된 터치 패널(40)은 4개 면에 일렬로 배열되면서 규칙성이 없는 기하학적인 형태, 예를 들어 'ㅣ', 'T', 'ㄱ'자형 전극 세그먼트(42, 44)를 구성하고 터치 패널(40)의 모서리에는 전극 세그먼트를 서로 연결시키지 않는다.

하지만, 이러한 터치 패널(40)또한 규칙성이 없는 기하학적인 전극 세그먼트(42, 44)에 의해 전위의 왜곡 현상이 발생하면서 전극이 설치된 지점에서 X, Y 방향의 중앙 부분으로 접근할수록 전압 기울기 또는 전압 강하가 발생하는 영역(46)이 생기게 되고 이로 인해 도 1의 패널과 같이 작동 영역(48)의 크기가 작아지고 등전위선의 직진성을 확보하기 어려웠다. 게다가 도 2의 기하학적인 전극 세그먼트(42, 44)는 증착 및 식각 등의 공정을 통해서 제작해야하기 때문에 제조 공정 상의 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 전극 세그먼트를 일정 길이와 간격을 유지하여 직선 형태로 배열하고 패널 모서리로부터 패널면의 중앙부로 갈수록 발생하는 전압 기울기 또는 전압 강하 현상을 최소화하는 보상 패턴을 구비함으로써 패널의 유효 작동 영역을 확장하고 충분한 등전위선의 직진성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 보다 단순한 공정으로 제작이 가능한 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조는 네 개의 면과 네 개의 모서리로 이루어진 사각 영역의 패널 내부를 구성하는 저항 표면과, 저항 표면내 패널의 네 개의 면에 인접해서 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 전극 세그먼트와, 다수개의 전극 세그먼트와 상기 패널의 면 사이에 서로 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 보상 전극 세그먼트와, 패널의 어느 면에 배치된 전극 세그먼트와 그에 인접한 보상 전극 세그먼트가 연결된 보상 패턴으로 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 작동 영역을 확장하며 패널 중앙에 발생한 전압 강하현상을 보상한 터치 패널의 구조를 나타낸 개략 평면도 및 그 일부 상세도면이다.

도 3과 도 4a를 참조하면, 본 발명의 터치 패널(100)은 네 개의 면과 네 개의 모서리로 이루어진 사각 영역의 패널 내부를 구성하는 저항 표면(120)과, 저항 표면(120)내 패널의 네 개의 면에 인접해서 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 전극 세그먼트(110)와, 다수개의 전극 세그먼트(110)와 패널의 면 사이에 서로 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)와, 패널의 어느 면에 배치된 전극 세그먼트(110)와 그에 인접한 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)가 연결된 보상 패턴(142, 144, 146)으로 이루어진다. 그리고 본 발명의 터치 패널(100)은 저항 표면(120)내 패널의 네 개의 모서리를 사이에 두고 네 개 면의 양끝단에 'Z' 형태로 배치된 에지 전극(118)을 추가 포함할 수 있다. 여기서, X축의 패널 면에 배치된 양쪽 전극 세그먼트(110)와 Y축의 패널 면에 배치된 양쪽 전극 세그먼트(110)는 각각 서로 대칭적으로 구성되어야 한다. 그리고 에지 전극(118)은 다수개의 전극 세그먼트(110)와 패널의 면 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 터치 패널(100)은 패널의 4개 면 가장자리를 따라 전극 세그먼트(110)를 직선형으로 배열하여 작동 영역(120)의 크기를 확장할 수 있으며 등전위선의 직진성을 확보할 수 있다. 그리고 전기장이 작동 영역내에서 일정한 선형 출력 응답이 가능하도록 일정한 길이와 간격으로 배치된 X축 및 Y축의 전극 세그먼트(110)를 통해서 전류를 일정하게 분할하여 작동 영역내에서 일정하고 균일하게 분할된 전기장의 선형성을 확보할 수 있다.

그런데, 상기 전극 세그먼트(110)에 전압이 인가되는 지점으로부터의 거리가 멀어질수록 전압 기울기 또는 전압 강하 현상이 발생하여 등전위선의 직진성이 일그러질 수 있다. 이러한 전압 기울기 또는 전압 강하는 패널의 중심 부분이 모서리에 비하여 가장 많은 차이를 드러내고 패널의 정확한 선형 출력 응답을 변형시키는 패널의 전기장 왜곡 현상의 발생 요인으로 지적된다.

이를 방지하고자 본 발명은 전극 세그먼트(110)와 패널의 면 사이에 동일한 직선 길이와 간격으로 배치된 다수개의 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)를 적어도 하나 이상 설치하였다. 도 3의 실시예에서는 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)를 3층으로 구성하였는데 개수는 당업자에 의해 변경이 가능한 사항이다. 따라서, 본 발명의 터치 패널은 상부의 전극 세그먼트(110)에서 전류를 분할하는 과정에서 발생하는 전압 기울기 또는 전압 강하가 상부의 전극 세그먼트(110)에 대해 엇갈리게 배치된 하부의 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)에 의해 보상할 수 있다.

또한 본 발명은 전압 기울기 또는 전압 강하 현상을 막을 수 있도록 터치 패널의 네 개 면에서 중앙 부위에 배치된 전극 세그먼트(110)를 그에 인접하는 하부의 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)와 연결한 형태의 보상 패턴(142, 144, 146)으로 형성할 수 있다. 이때 패턴 142는 상부의 전극 세그먼트(110)와 그 바로 아래 제 1보상 전극 세그먼트(112)가 연결된 형태이고, 패턴 144는 상부의 전극 세그먼트(110)와 그 아래 제 1 및 제 2보상 전극 세그먼트(112, 114)가 연결된 형태이고, 패턴 146은 상부의 전극 세그먼트(110)와 그 아래 제 1 내지 제 3보상 전극 세그먼트(112, 114, 116)가 연결된 형태이다. 그러므로, 상기 보상 패턴(142, 144, 146)은 저항 표면(120)쪽보다 패널 면쪽으로 넓어지는 형태를 갖는데, 예를 들어 보상 패턴(142)의 형태는 凸일 수 있다.

이러한 터치 패널의 보상 패턴(142, 144, 146)은 패널의 네 개 면에서 중앙 부위이외에 전압 기울기 또는 전압 강하가 발생하는 부위에 배치될 수도 있다.

그러므로 본 발명의 터치 패널은 이러한 보상 패턴(142, 144, 146)에 의해 전압 기울기 또는 전압 강하 현상을 막아 선형 출력 응답의 일그러짐으로 인한 전기장 왜곡 현상을 방지하면서 이와 동시에 등전위선의 직진성의 확보 및 작동 영역의 크기를 넓힐 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전극 세그먼트(110)와 보상 전극 세그먼트(112, 114, 116) 및 'Z' 에지 전극(118) 뿐만 아니라 터치 패널의 보상 패턴(142, 144, 146)은 증착 및 식각 등의 공정을 이용하지 않고 금속 또는 금속화합물 인쇄 공정을 통해 형성하기 때문에 식각 공정을 생략할 수 있어 제조 공정의 시간을 단축할 수 있으며 공정 절차를 단순화한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 터치 패널을 작동했을 때 패널에서 발생하는 전압 등전위선을 나타낸 도면들로서, 이들 도면들을 살펴보면 패널의 Y축 길이 방향으로 평행한 전압의 등전위선이 발생함을 알 수 있다. 이로 인해, 패널의 중앙 부위에서 전압의 인가 지점으로 거리가 멀어질수록 발생하는 전압 강하 현상으로 인한 선형 출력 응답의 일그러짐 현상이 최소화된다. 따라서, 본 발명의 터치 패널은 유효 작동 영역의 비율이 확대되고 패널의 중앙 부위에서 발생하는 전압 강하 현상 및 전압 기울기를 보정하는 보상 패턴(142, 144, 146)이 추가되기 때문에 등전위선의 직진성을 갖는 선형 출력 응답을 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 터치 패널의 전극 세그먼트를 일정 길이와 간격을 유지하여 직선 형태로 배열하고 패널의 중앙 부위에 전극 세그먼트와 그에 인접한 보상 전극 세그먼트가 연결된 보상 패턴을 추가 형성함으로써 패널 모서리로부터 중앙부로 갈수록 발생하는 전압 기울기 또는 전압 강하 현상을 최소화하여 유효 작동 영역을 확장하고 충분한 등전위선의 직진성을 확보할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 터치 패널을 크게 구현할 경우에도 패널의 전압 기울기 또는 전압 강하 현상의 최소화로 인해 작동 영역에서 충분한 선형 출력 응답을 얻을 수 있다.

게다가, 종래 터치 패널은 증착, 식각, 인쇄 공정으로 전극을 제조하나, 본 발명은 금속 또는 금속화합물 인쇄 공정을 이용하기 때문에 식각 공정을 생략할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 종래 기술에 의한 터치 패널의 일 예를 나타낸 평면도,

도 2는 종래 기술에 의한 터치 패널의 다른 예를 나타낸 평면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 작동 영역을 확장하며 패널 중앙에 발생한 전압 강하현상을 보상한 터치 패널의 구조를 나타낸 개략 평면도 및 일부 상세도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 터치 패널을 작동했을 때 패널에서 발생하는 전압 등전위선을 나타낸 도면들.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 터치 패널

110 : 다수개의 전극 세그먼트

112 : 다수개의 제 1보상 전극 세그먼트

114 : 다수개의 제 2보상 전극 세그먼트

116 : 다수개의 제 3보상 전극 세그먼트

118 : 에지 전극

120 : 저항 표면

130 : 작동 영역

142, 144, 146 : 전극 세그먼트와 보상 전극 세그먼트가 연결된 패턴들

Claims (6)

1. 터치 패널에 있어서,

   상기 네 개의 면과 네 개의 모서리로 이루어진 사각 영역의 패널 내부를 구성하는 저항 표면;

   상기 저항 표면내 상기 패널의 네 개의 면에 인접해서 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 전극 세그먼트;

   다수개의 전극 세그먼트와 상기 패널의 면 사이에 서로 동일한 직선 길이와 간격으로 배치되고 서로 대응하는 위치의 전극이 각각 대칭적으로 배치된 다수개의 보상 전극 세그먼트; 및

   상기 패널의 어느 면에 배치된 상기 전극 세그먼트와 그에 인접한 상기 보상 전극 세그먼트가 연결되고, 상기 저항 표면쪽보다 상기 패널 면쪽으로 넓어지는 형태인 보상 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 저항 표면내 상기 패널의 네 개의 모서리를 사이에 두고 상기 네 개 면의 양끝단에 Z 형태로 배치된 에지 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 에지 전극은 상기 다수개의 전극 세그먼트와 상기 패널의 면 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 전극 세그먼트, 보상 전극 세그먼트, 보상 패턴 및 에지 전극은 금속 또는 금속 화합물 인쇄 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조.
5. 제 1항에 있어서, 상기 보상 패턴은 상기 패널의 네 개 면에서 중앙 부위 또는 전압 기울기/전압 강하가 발생하는 부위에 배치된 것을 특징으로 하는 작동 영역을 확장한 터치 패널의 구조.
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