KR101578281B1 - 터치 패널 및 이를 포함하는 터치 스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 터치 패널은, 도전체의 터치를 인식하는 터치 패널로서, 제 1 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 드라이빙 라인; 및 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 센싱 라인;을 포함하고, 상기 드라이빙 라인과 센싱 라인이 교차하는 영역인 픽셀에서, 상기 센싱 라인은 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 메인 라인과, 상기 메인 라인에서 뻗어나오는 복수의 가지 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 터치 패널은 터치에 따라 뮤추얼 커패시턴스의 변화량 증가하고 터치 위치에 따라 선형적으로 변하여, 터치 감도가 높고 정밀하게 터치 좌표를 검출할 수 있는 장점이 있다.

Description

터치 패널 및 이를 포함하는 터치 스크린 {Touch panel and touch screen having the same}
본 발명은 터치 감지 패널에 관한 것으로, 터치 전극 라인의 패턴 구조를 최적화하여 상호 정전용량(mutual capacitance)의 양을 증가시킴으로써, 터치 성능을 극대화할 수 있는 터치 패널 및 터치 스크린에 관한 것이다.
일반적으로, 개인용 컴퓨터, 휴대용 통신장치, 그 밖의 개인전용 정보처리장치 등의 입력장치(Input Device)에는 사용자가 손이나 펜 등으로 화면을 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치패널(Touch Panel)이 사용된다.
터치패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 휴대가 용이하고, 다른 입력기기 없이 문자 입력이 가능하며, 사용자가 용이하게 사용방법을 인지할 수 있다는 장점이 있어 최근 다양한 정보처리장치에 적용되고 있다.
이러한 터치 패널은 사용자에 의해 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라서, 초음파 방식(ultrasonic type), 정전용량 방식(electrostatic capacitive type), 저항막 방식(resistive type), 전자기 방식(electromagnetic type), 광 센서 방식(optical sensor type) 등으로 구분될 수 있다.
이와 같은 터치 감지 방식들 중 저항막 방식은 터치될 때 변화하는 저항에 따른 전압 구배를 측정하여 터치 위치를 판별하는 방식으로, 아날로그 디지털 컨버터를 필요로 한다. 따라서, 장치 구성이 복잡하고 터치 압력이 약한 경우 감지가 어려운 문제점이 있다.
그리고, 광 센서 방식은 광 출력과 광 입력 소자 사이에 광 경로가 차단될 때 위치를 판별하기 어려운 단점이 있다.
또한, 전자기 방식은 자석에 의한 기전력 발생원리를 이용한 방식으로, 코일이 포함된 스타일러스 펜(stylus pen)을 필요로 하는 불편함이 있다.
그리고, 초음파 방식은 음파를 출력하는 소자와 음파가 입력되는 소자 사이에서 음파 경로가 차단될 때 위치를 판별하는 방식으로, 주변의 소음에 취약한 문제점이 있다.
이와 같이 전술한 터치 방식에 비하여, 정전용량 방식은 충격에 강하고 잡음에 영향이 적다는 장점이 있어서, 최근 터치 방식으로 각광받고 있다.
그리고, 이러한 정전용량 방식으로는 뮤추얼 커패시턴스 방식((mutual-capacitance type)이 주로 사용된다. 상기 뮤추얼 커패시턴스 방식은 터치패널을 이루는 도전막에 등전위를 형성하고, 전도체의 접촉시 상부에 배치되는 면적에 따라 도전막 사이에서 변하는 커패시턴스 값을 센싱하여 사용자의 터치입력을 인식하는 기술이다.
즉, 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치패널은 X축 전극열인 드라이빙 라인과 Y축 전극열인 센싱라인이 교차되어 메트릭스를 형성하도록 구성되며, 교차된 메트릭스 상에서 특정 위치가 터치될 때 그 지점에서 변화되는 뮤추얼 커패시턴스를 측정하여, 터치위치를 감지한다.
이하, 도 1을 참조하여 뮤추얼 커패시턴스 방식을 설명한다.
도 1(a)는 터치가 없을 때 드라이빙 라인에 구동 전류가 흐를 때 드라이빙 라인(driving line)과 센싱 라인(sensing line) 사이에서 커패시티브 커플링(capacitive coupling)이 일어나는 모습을 나타내고, 도 1(b)는 터치시 뮤추얼 커패시턴스의 변화가 일어나는 모습을 나타낸다.
도 1(a)를 참조하면, 뮤추얼 커패시턴스(mutual capacitance)는 드라이빙 라인과 센싱 라인이 평행면 상에 중첩되는 영역에서 형성되는 기생 커패시턴스(Ca)(parasitic capacitance)와, 중첩되지 않는 영역인 센싱 라인의 둘레(fringe)에서 형성된 프린지 커패시턴스(Cb)(fringe capacitance)로 구분될 수 있다.
그리고, 도 1(b)를 참조하면, 도전체에 해당하는 손이 터치하면, 센싱 라인과 드라이빙 라인 사이에서 형성되던 뮤추얼 커패시턴스가 변화된다. 좀더 상세히, 센싱 라인의 둘레에서 형성되던 프린지 커패시턴스(Cb)의 일부가 손으로 유기되어 뮤추얼 커패시턴스의 양이 줄어들 수 있다.
즉, 뮤추얼 커패시턴스 방식은 이와 같이 변화된 뮤추얼 커패시턴스의 양을 측정하여 터치좌표를 산출하는 방식으로써, 특히, 프린지 커패시턴스(Cb)의 양은 뮤추얼 커패시턴스의 변화량에 비례하므로, 프린지 커패시턴스(Cb)가 클수록 터치 감도가 증가될 수 있다.
그런데, 종래의 센싱 라인과 드라이빙 라인은 넓은 폭의 바(bar) 타입 구조를 가지는데, 상호 중첩되는 영역이 넓어 프린지 커패시턴스(Cb)에 비해 기생 커패시턴스(Ca)가 큰 문제점이 있다.
또한, 바(bar) 타입의 경우 센싱 라인의 상측이 아닌 주변이 터치되는 경우, 뮤추얼 커패시턴스 변화량이 적어 터치 해상도가 낮아지는 문제점이 있다.
특히, 최근에는 스타일러스 펜을 이용하여 정밀하게 터치된 좌표를 센싱하는 터치 패널이 요구되고 있으며, 스타일러스 펜의 구경도 점차 소형화되고 있어 터치 해상도가 더욱 높아질 필요성이 있다.
또한, 최근에는 단순 특정 지점의 터치 좌표뿐만 아니라, 터치된 상태에서 터치 지점이 이동되는 경우와 같이 다양한 터치 패턴들을 정밀도 높게 감지하는 것이 요구된다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센싱 라인의 패턴을 최적화된 구조로 구성하여, 정확도와 선형성이 높은 터치 패널과 터치 스크린을 제안하고자 한다.
본 발명에 따른 터치 패널은, 도전체의 터치를 인식하는 터치 패널로서, 제 1 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 드라이빙 라인; 및 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 센싱 라인;을 포함하고, 상기 드라이빙 라인과 센싱 라인이 교차하는 영역인 픽셀에서, 상기 센싱 라인은 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 메인 라인과, 상기 메인 라인에서 뻗어나오는 복수의 가지 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치 스크린은, 도전체의 터치를 인식하고, 영상을 출력하는 터치 스크린으로서, 데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 디스플레이; 상기 디스플레이 상측에 적층되고, 제 1 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 드라이빙 라인; 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 센싱 라인; 상기 드라이빙 라인에 클럭신호를 인가하는 구동부; 및 상기 터치시 변화하는 뮤추얼 커패시턴스를 검출하여 터치 좌표를 산출하는 센싱부;를 포함하고, 상기 드라이빙 라인과 센싱 라인이 교차하는 영역인 픽셀에서, 상기 센싱 라인은 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 메인 라인과, 상기 메인 라인의 양측으로 이격되어 배치된 서브 라인과, 상기 메인 라인과 서브 라인을 연결하는 복수의 가지 라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치 패널 및 터치 스크린은, 터치시 뮤추얼 커패시턴스의 변화량이 증가하여, 예민한 터치 감도를 가지는 장점이 있다.
또한, 터치 패널 전반에 걸쳐서 센싱 라인이 최적화된 구조로 배치되어, 터치 영역에 따라 뮤추얼 커패시턴스가 정확도 높게 선형적으로 변화하므로, 터치 위치를 정밀하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 터치 패널은 드래그와 같은 다양한 터치 지점의 위치 변화에 따라서 뮤추얼 커패시턴스도 선형적으로 변화하여, 정밀하게 터치 이동을 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1(a)는 터치가 없을 때 드라이빙 라인에 구동 전류가 흐를 때 드라이빙 라인(driving line)과 센싱 라인(sensing line) 사이에서 커패시티브 커플링(capacitive coupling)이 일어나는 모습을 나타내고, 도 1(b)는 터치시 뮤추얼 커패시턴스의 변화가 일어나는 모습을 나타낸다.
도 2는 터치스크린패널 표시장치의 단면도이다.
도 3은 바 타입 센싱 라인을 포함하는 터치패널의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 일 픽셀에서 센싱 라인의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 일 픽셀에서 센싱 라인의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 일 픽셀에서 센싱 라인의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상의 특정 위치에 터치되는 경우 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상에서 수평으로 이동하는 터치 패턴이 입력되었을 때 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상에서 대각선 방향으로 이동하는 터치 패턴이 입력되었을 때 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
본 실시예는 뮤추얼 커패시턴스 방식의 터치패널 및 터치스크린의 구조에서 뮤추얼 커패시턴스를 향상시키기 위해 센싱 라인의 패턴을 최적화하여 터치의 정확도와 선형성을 증가시켜, 터치 감도를 높이려는 것이다.
도 2는 터치스크린패널 표시장치의 단면도이고, 도 3은 일반적인 바 타입 터치패널의 평면도이다.
도 2와 도 3을 참조하여, 터치패널 및 터치스크린의 구조에 대하여 설명한다.
한편, 도 2에 도시된 터치스크린 패널 표시장치는 GFF 타입에 해당되나, 본 발명의 기술적 사상은 G1F, GF2 등의 모든 필름전극방식과 글라스 방식 등에 적용될 수 있음은 당연할 것이다.
도 2를 참조하면, 터치스크린패널 표시장치는 디스플레이(10)와, 상기 디스플레이(10)의 상부에 적층된 X축 ITO 필름(30)과, X축 ITO 필름(30)의 일면에 X축 방향을 따라 패터닝된 복수의 전극열들인 드라이빙 라인(100)과, X축 ITO 필름(30) 상측에 적층된 Y축 ITO 필름(50)과, Y축 ITO 필름(50)의 일면에 Y축 방향을 따라 패터닝된 복수의 전극열들인 센싱 라인(200)과, Y축 ITO 필름(50) 상에 적층된 윈도우 글라스(70)를 포함한다. 또한, 디스플레이(10)와 X축 ITO필름(30) 사이, X축 ITO 필름(30)과 Y축 ITO 필름(50) 사이, Y축 ITO 필름(50)과 윈도우 글래스(70) 사이에는 점착제(optical clear adhesive)(20, 40, 60)가 형성될 수 있다.
이와 같은 터치스크린패널에서 드라이빙 라인(100)과, 센싱 라인(110)을 터치패널의 구성으로 보며, 도 3을 참조하여 이러한 터치패널에 대해 좀더 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바(bar) 타입 터치패널은, X 축으로 나열된 복수의 전극인 드라이빙 라인(100)과, 드라이빙 라인(100)의 상측 수평면 상에 이와 상호 교차 되도록 Y 축으로 나열된 복수의 전극인 센싱 라인(200)이 형성되어, 그리드 또는 매트릭스 형태를 가짐으로써, 터치패널의 좌표를 구성하게 된다.
좀더 상세히, 상기 드라이빙 라인(100)은 일정 폭을 가지는 바(bar) 형상의 투명 전극으로, X축 방향을 따라 소정의 간격을 두고 행을 이루도록 배열된다.
이러한 각각의 드라이빙 라인(100) 일단에는 제 1 컨택부(110)가 형성되며, 상기 제 1 컨택부(110)는 터치 패널의 외곽에 형성된 각각의 제 1 트레이스 라인(120)과 이와 연결된 포트(400)들을 통해 구동부(미도시)로 연결될 수 있다.
상기 구동부는 각각의 드라이빙 라인(100)에 순차적으로 기준클럭신호를 인가하여, 드라이빙 라인(100)과 센싱 라인(100) 사이에 커패시티브 커플링 (capacitive coupling)을 유도함으로써, 상기 터치패널을 구동시키는 역할을 한다.
한편, 상기 드라이빙 라인(100)이 X축으로 배치된다고 하였을 때, 상기 센싱 라인(200)은 드라이빙 라인(100)과 층(layer)를 달리하여 Y축으로(직교하도록) 배치된다. 더 자세히, 상기 센싱 라인(200)은 투명기판 일면에 일정 폭을 가지는 바(bar) 형상의 투명 전극 패턴으로, Y축 방향으로 소정의 간격을 두고 열을 이루도록 배열된다.
그리고, 이러한 센싱 라인(200)들의 각각의 일단에는 제 2 컨택부(280)가 형성되고, 상기 제 2 컨택부(280)는 터치패널의 외곽부에 형성된 제 2 트레이스 라인(290)과 포트(400)를 통해 센싱부(미도시)에 연결될 수 있다.
이러한 센싱부는 도전체의 터치에 의하여 변화하는 뮤추얼 커패시턴스를 측정하여, 변화된 지점의 좌표를 터치된 부분으로 산출하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 구동부가 특정 드라이빙 라인(100)에 클럭신호를 인가하였을 때, 특정 드라이빙 라인(100)에 해당하는 행에 터치가 있다면, 터치가 있던 지점의 주위에 위치한 센싱 라인(200)들의 뮤추얼 커패시턴스가 변한다. 상기 센싱부는 이와 같이 뮤추얼 커패시턴스가 변화한 센싱 라인(200)들로부터 Y축 좌표를 산출하고, 구동부가 인가한 특정 드라이빙 라인(100)을 X축 좌표로 인식하여 터치 좌표를 산출할 수 있다.
이하에서는, 이러한 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 좀더 상세히 설명한다.
먼저, 터치가 없을 때의 뮤추얼 커패시턴스는 드라이빙 라인(100)과 센싱 라인(200)이 평행하게 만나는 지점에서 커플링되는 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)와, 드라이빙 라인(100)과 센싱 라인(200)이 평행하지 않게 만나는 지점에서 커플링 되는 프린지 커패시턴스(fringing capacitance)에 합이다.
이때, 도전체의 터치가 이루어지면, 상기 프린지 커패시턴스의 일부는 터치된 도전체에 커플링 되어 그라운드로 빠져나가게 됨으로써, 뮤추얼 커패시턴스가 변화하게 된다. 더 자세히, 뮤추얼 커패시턴스는 줄어들게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 드라이빙 라인(100)과 센싱 라인(200)이 교차하는 지점들을 픽셀(300)들로 정의하였을 때, 특정 픽셀(300)이 터치되면 그 지점에 뮤추얼 커패시턴스가 변화하게 되고, 센싱부는 이러한 특정 픽셀(300)에 위치를 센싱함으로써, 터치좌표를 산출할 수 있다.
이와 같이 뮤추얼 커패시턴스가 변화된 픽셀(300)의 X축과 Y축 지점을 터치 좌표로 산출하여 사용자의 터치를 인식하는 방식을 뮤추얼 커패시턴스 방식이라고 하며, 뮤추얼 커패시턴스의 변화량은 프린지 커패시턴스의 크기에 비례하므로 프린지 커패시턴스가 클수록 감도 높은 터치 패널에 해당한다.
그런데, 센싱 라인(200)이 넓은 폭을 가지는 바(bar) 형상일 때 기생 커패시턴스가 커서 터치 감도가 작아질 수 있다. 반면에, 작은 폭의 바(bar) 형상일 때는 센싱 라인(200)이 배열되는 간격이 커져서 터치 해상도가 낮아지거나, 센싱 라인(200)이 너무 촘촘하게 구성되어 터치 지점을 정확하게 센싱할 수 없는 단점이 있다.
또한, 바(bar) 타입의 문제점은 특정 픽셀(300) 안에서 터치 지점이 변할 때 특정 픽셀(300)의 뮤추얼 커패시턴스의 변화가 선형적이지 않아 정확한 좌표를 측정하지 못하는 한계가 있다.
특히, 소구경의 스타일러스 펜을 이용하여 터치시 정확한 터치 좌표를 산출할 수 없을 뿐만 아니라, 터치된 부분이 이동할 때 뮤추얼 커패시턴스가 이동에 따라 선형적으로 변하지 않아 정확한 터치의 이동을 검출하지 못하는 문제가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위하여, 본 발명은 센싱 라인(200)의 형상을 변화시켜 뮤추얼 커패시턴스의 변화의 정확도와 선형성을 높이는 다양한 실시예들을 제안하고자 한다.
이하 설명에서는 편의상 특정 픽셀(300) 내에서의 센싱 라인(200) 형상에 대해 설명하며, 이러한 특정 픽셀(300)에 센싱 라인(200)에 대한 설명은 모든 픽셀(300)의 센싱 라인(200)에 적용되는 것으로 본다.
<제 1 실시예 >
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 단일 픽셀에서 센싱 라인의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 센싱 라인(200)은 메인 라인(210)과, 서브 라인(220), 가지 라인(230)으로 구성된다.
좀더 상세히, 상기 메인 라인(210)은 Y축을 따라 배치된 바(bar) 형상의 투명 전극으로, 상하 배치된 픽셀(300)들의 메인 라인(210)들과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 서브 라인(220)은 메인 라인(210)의 일 측에 소정의 간격을 두고 Y축 방향을 따라서 바(bar) 형상으로 형성된 투명 전극으로, 복수 개 이상으로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 상기 서브 라인(220)은 메인 라인(210) 보다 작은 폭으로 형성될 수 있으며, 상하 배치된 픽셀(300)들의 서브 라인(220)들과 연결될 수 있으나, 픽셀(300) 마다 단락되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 메인 라인(210)의 폭이 600um로 형성될 때, 상기 서브 라인(220)은 메인 라인(210)의 폭의 4분의 1인 150um로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가지 라인(230)은 메인 라인(210)의 측면에서 돌출되어 서브 라인(220)까지 연장되는 투명 전극으로, 메인 라인(210)과 서브 라인(220)을 연결하는 역할을 한다.
이러한 상기 가지 라인(230)은 메인 라인(210)과 서브 라인(220)을 최단 거리로 연결하기 위하여 메인 라인(210) 및 서브 라인(220)과 교차 되는 방향(예컨대, X축 방향)으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 가지 라인(230)의 폭은 메인 라인(210) 폭의 2의 1인 300um로 형성될 수 있다.
또한, 이러한 상기 가지 라인(230)은 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가지 라인(230)은 메인 라인(210) 상부와 서브 라인(220)의 상부를 연결하는 제 1 가지 라인과, 메인 라인(210)의 하부와 서브 라인(220)의 하부를 연결하는 제 2 가지 라인으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 드라이빙 라인(100)은 바 타입의 투명 전극으로 센싱 라인(200)과 소정의 간격을 두고 떨어진 수평면상에 메인 라인(210) 및 서브 라인(220)과 교차되는 방향(예컨대, X축 방향)을 따라 배치된다.
정리하면, 상기 픽셀(300)에서 센싱 라인(200)은 Y축 방향을 따라서 형성된 메인 라인(210)과, 메인 라인(210)의 양측에 소정의 간격을 두고 배치되는 서브 라인(220)들과, X축 방향으로 배치되어 메인 라인(210)과 서브 라인(220)을 연결하는 가지 라인(230)으로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 센싱 라인(200)은 둘레의 길이가 증가하며, 이와 비례하여 프린지 커패시턴스가 증가한다. 또한, 상기 메인 라인(210)을 기준으로 점차적으로 터치 위치가 서브 라인(220) 방향으로 이동할 때, 픽셀(300)의 뮤추얼 커패시턴스가 선형적으로 감소하게 될 수 있어서, 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있다.
예를 들어, 제 1 픽셀과 제 1 픽셀에 우측에 배치된 제 2 픽셀이 있을 때, 터치 위치가 제 1 픽셀에서 제 2 픽셀로 이동하는 경우, 제 1 픽셀의 메인 라인에서 제 1 픽셀의 서브 라인을 거쳐 제 2 픽셀의 서브 라인에 도달하고, 최종적으로 제 2 픽셀의 메인 라인에 도착하게 된다.
이와 같이, 터치의 이동시 항상 메인 라인 또는 서브 라인을 거치게 되므로 뮤추얼 커패시턴스의 변화량이 증가할 수 있으며, 메인 라인과 서브 라인의 폭을 달리 함으로써 터치 위치에 따른 뮤추얼 커패시턴스 변화의 선형성도 확보할 수 있다.
다만, 이러한 센싱 라인(200)의 패턴은 수직(예컨대, Y축 방향)으로 이동하는 터치 패턴과 수평(예컨대, X축 방향)으로 이동하는 터치 패턴은 정확도 높게 감지할 수 있으나 대각으로 이동하는 터치 패턴은 감지하기 어려울 수 있다.
<제 2 실시예 >
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 일 픽셀에서 센싱 라인의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 센싱 라인(200)은 동일 수평면상에 배치된 메인 라인(210)과, 메인 라인(210)에서 뻗어 나온 복수의 가지 라인(230)으로 구성된다.
좀더 상세히, 상기 메인 라인(210)은 Y축 따라 배치된 바(bar) 형상의 투명 전극으로, 상하 배치된 픽셀(300)들의 메인 라인(210)들과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 가지 라인(230)은 메인 라인(210)의 일 측에서 뻗어 나와 픽셀(300) 영역 내에 형성되는 투명 전극이다.
여기서, 상기 픽셀 영역이란 특정 픽셀(300)과 사방에 배치된 픽셀(300)들과의 경계선 내의 영역을 의미한다. 이때, 픽셀(300)의 위치에 따라서 사방 중 1측 또는 2측에 타 픽셀(300)이 배치되지 않을 수 있으며, 이러한 경우 해당 픽셀(300)은 특정 픽셀(300)의 영역 크기 정도로 픽셀 영역이 설정되는 것으로 본다.
이러한 상기 가지 라인(230)은 복수로 형성될 수 있으며, 뻗어나가는 방향에 따라서 제 1 가지 라인(231), 제 2 가지 라인(232), 제 3 가지 라인(233)으로 구분할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 메인 라인(210)의 중앙에서 메인 라인(210)과 교차 되는 방향(예컨대, X축 방향)으로 뻗어나가는 라인은 제 2 가지 라인(232)에 해당할 수 있다.
그리고, 상기 메인 라인(210)을 중심에서 상측 대각선으로 뻗어나가는 라인을 제 1 가지 라인(231)이 해당할 수 있고, 상기 메인 라인(210)의 중심에서 하측 대각선으로 뻗어나가는 라인은 제 3 가지 라인(233)이 해당할 수 있다.
리고, 상기 메인 라인(210)을 중심으로 상기 가지 라인(230)들과 대칭되는 가지 라인들이 더 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 가지 라인(230)은 메인 라인(210)에서 멀어질수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 메인 라인(210)의 폭이 600um로 형성될 때, 메인 라인(210)에서 돌출되는 가지 라인(230) 폭은 메인 라인(210)의 폭의 2분의 1인 300um로 형성되고, 메인 라인(210)에서 가장 멀어진 가지 라인(230)의 단부의 폭은 메인 라인(210)의 15분의 2인 80um로 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 센싱 라인(200)은 Y축에 메인 라인(210)이 배치되고, X축에 제 2 가지 라인(232)이 배치되며, 대각방향으로 제 1 가지 라인(231)과, 제 1 가지 라인(231)가 원점 대칭되는 대각방향으로 제 3 가지 라인(233)이 배치될 수 있다.
한편, 상기 드라이빙 라인(100)은 바(bar) 타입의 투명 전극으로 센싱 라인(200)이 형성된 평면과 평행한 수평면 제 2 가지 라인(232) 방향을 따라 배치된다.
이러한 구조로 형성된 픽셀(300)은 센싱 라인(200)의 둘레가 넓어져 프린지 커패시턴스가 증가할 수 있으며, 터치 지점이 픽셀 영역에서 벗어날수록 가지 라인(230)의 폭이 줄어들기 때문에 뮤추얼 커패시턴스가 선형적으로 줄어들 수 있어서 감도 높은 터치가 가능해진다.
또한, 도전체가 터치된 후 대각 방향으로 이동될 때에도 뮤추얼 커패시턴스가 선형적으로 변화하여, 터치 패턴을 정확하게 인식할 수 있다.
다만, 본 실시예의 경우, 픽셀과 픽셀의 경계지점에서 프린지 커패시턴스의 크기가 작아 감도가 약할 수 있다.
<제 3 실시예 >
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 단일 픽셀에서 센싱 라인의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 센싱 라인(200)은 동일 수평면상에 배치되는 투명 전극인 메인 라인(210)과, 서브 라인(220)과, 가지 라인(230)으로 구성된다.
좀더 상세히, 상기 메인 라인(210)은 Y축 따라 배치된 일정 폭을 가지는 바(bar) 형상의 투명 라인으로, 상하 배치된 픽셀(300)들의 메인 라인(210)들과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 메인 라인(210)의 양측에는 소정의 간격만큼 이격된 서브 라인(220)이 배치되며, 상기 메인 라인(210)의 일 측에서 뻗어나가 상기 서브 라인(220)까지 연장되는 가지 라인(230)이 배치된다.
예를 들어, 상기 서브 라인(220)은 메인 라인(210)의 좌측으로 소정의 간격만큼 이격된 제 1 서브 라인(221)과, 상기 메인 라인(210)의 우측으로 소정의 간격만큼 이격된 제 2 서브 라인(222)으로 구성될 수 있으며, 서브 라인(220)의 폭은 메인 라인(210)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 서브 라인(220)은 메인 라인(210)과 달리 상하에 배치된 픽셀(300)의 서브 라인(220)들과 연결되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 메인 라인(210)의 중앙에서 뻗어나와 X축 방향을 따라 연장되어 제 1 서브 라인(221)의 중앙에 연결되는 제 2 가지 라인(232)이 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 라인(210)의 중앙에서 뻗어 나와 상측 대각선 방향으로 연장되어 제 1 서브 라인(221)의 상단에 연결되는 제 1 가지 라인(231)이 구성될 수 있다.
그리고, 상기 메인 라인(210)의 중앙에서 뻗어 나와 하측 대각선 방향으로 연장되어 제 1 서브 라인(221)의 하단에 연결되는 제 3 가지 라인(233)이 구성될 수 잇다.
그리고, 상기 메인 라인(210)을 기준으로 이러한 가지 라인(230)들과 대칭되어 제 2 서브 라인(222)과 연결되는 가지 라인들이 더 구성될 수 있다.
이러한 가지 라인(230)들은 픽셀 영역 내에 형성되며, 메인 라인(210)에서 멀어질수록 폭이 좁아지도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 메인 라인(210)의 폭이 600um로 형성될 때, 서브 라인(220)의 폭은 메인 라인(210)의 4분의 1인 150um로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 메인 라인(210)에서 돌출되는 가지 라인(230) 폭은 메인 라인(210)의 폭의 2분의 1인 300um로 형성되고, 메인 라인(210)에서 가장 멀어진 가지 라인(230)의 단부의 폭은 메인 라인(210)의 15분의 2인 80um로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 픽셀 영역이란 특정 픽셀(300)과 특정 픽셀(300)의 사방에 배치된 픽셀(300)들과의 경계선 내의 영역을 의미한다. 이때, 픽셀(300)의 위치에 따라서 사방 중 1측 또는 2측에 타 픽셀(300)이 배치되지 않을 수 있으며, 이러한 경우 해당 픽셀(300)은 특정 픽셀(300)의 영역 크기 정도로 픽셀 영역이 설정되는 것으로 본다.
그리고, 상기 드라이빙 라인(100)은 바(bar) 타입의 투명 전극으로 센싱 라인(200)이 형성된 평면과 평행한 수평면에, 제 2 가지 라인(232) 방향(예컨대, X축)을 따라 배치된다.
이러한 구조로 형성된 픽셀(300)은 센싱 라인(200)의 둘레가 넓어져 프린지 커패시턴스가 증가할 수 있다. 또한, 터치 지점이 픽셀 영역에서 벗어날수록 가지 라인(230)의 폭이 줄어드는 점과, 서브 라인(220)의 폭이 메인 라인(210)보다 좁은 점 때문에, 터치가 픽셀(300)의 영역에서 벗어날수록 뮤추얼 커패시턴스의 변화가 선형적으로 줄어들 수 있다.
또한, 도전체가 터치된 후 수직 또는 수평방향으로 이동할 때뿐만 아니라, 대각방향으로 이동할 때에도, 뮤추얼 커패시턴스가 선형적으로 변화할 수 있어서, 터치 패턴을 정확하게 인식할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예는 제 1 실시예와 제 2 실시예의 장점을 취합한 것으로서, 터치 패턴 인식의 정확도와 선형성 측면에선 최적의 센싱 라인(200)의 패턴 구조로 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(300) 마다 본 실시예의 변화한 센싱 라인(200)의 패턴이 적용될 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 실시예의 이점을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상의 특정 위치에 터치되는 경우 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상에서 수평으로 이동하는 터치 패턴이 입력되었을 때 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 터치 패널 상에서 대각선 방향으로 이동하는 터치 패턴이 입력되었을 때 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예의 픽셀 9개가 도시되어 있으며, 이러한 픽셀 상에 두 지점의 터치(500, 501)가 입력되고 있다.
먼저, 제 1 터치(500)는 중앙에 있는 한 개의 픽셀 영역을 포함하도록 터치되고 있다. 이때, 일반적인 바(bar) 타입의 센싱 라인보다 본 실시예의 센싱 라인은 둘레의 길이가 길어서 프린지 커패시턴스의 양이 증가하였으므로, 뮤추얼 커패시턴스의 변화가 많을 것이라고 예측할 수 있다.
그러므로, 센서부는 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 좀더 정밀하게 감지할 수 있어서, 터치 감도가 증가할 수 있다.
그리고, 제 2 터치(501)는 픽셀과 픽셀 사이의 경계 지점을 터치한 것이다. 이러한 경우, 본 실시예는 경계지점에도 센싱 라인이 형성되어 있으므로, 양 픽셀의 뮤추얼 커패시턴스의 변화량도 증가하여, 센서부는 양 픽셀의 중간 지점이 터치되었음을 정밀하게 감지해낼 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예의 픽셀들이 수평방향으로 배치되어 있는 모습을 나타내며, 사용자가 좌측 픽셀 터치 후 오른쪽으로 드래그(600)(drag)한 터치 패턴이 입력되고 있다. 즉, 좌측부터 순서대로 제 1 내지 제 6 터치(601~606)에 해당하며, 제 1 터치 지점(601) 부터 제 6 터치 지점(606)까지 순서대로 드래그(600) 터치가 입력된다.
이때, 터치의 드래그(600)를 따라서 메인 라인과 가지 라인과 서브 라인을 거치게 되므로, 뮤추얼 커패시턴스는 각 픽셀마다 선형적으로 변하게 되어, 정확한 드래그(600) 터치 패턴을 인식할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예의 픽셀이 9개 배치되어 있으며, 이때 사용자가 대각선 방향으로 드래그하는 터치 입력이 되고 있다.
사용자의 터치가 대각선 방향의 이동으로 특정 픽셀의 터치 영역에서 멀어질 때, 터치 영역에 포함되는 센싱 라인의 양이 줄어드는 것을 확인할 수 있으며, 이는 뮤추얼 커패시턴스가 선형적으로 줄어드는 것을 예측할 수 있고, 센서부는 터치의 이동에 따라 픽셀의 뮤추얼 커패시턴의 선형적이 변화를 측정하여 터치 패턴을 정확하게 감지할 수 있음을 알 수 있다.
10: 디스플레이
20, 40, 60, : 점착제
30: X축 ITO 필름
50: Y축 ITO 필름
100: 드라이빙 라인
200: 센싱 라인

Claims (11)

  1. 도전체의 터치를 인식하는 터치 패널로서,
    제 1 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 드라이빙 라인; 및
    상기 제 1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 센싱 라인;을 포함하고,
    상기 드라이빙 라인과 센싱 라인이 교차하는 영역인 픽셀에서, 상기 센싱 라인은 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 메인 라인과, 상기 메인 라인에서 뻗어나오는 복수의 가지 라인과, 상기 메인 라인의 좌측으로 소정의 간격만큼 이격되고 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 제 1 서브 라인과, 상기 메인 라인의 우측으로 소정의 간격만큼 이격되고 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 제 2 서브 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가지 라인은 상기 메인 라인의 양측에서 뻗어나와 상기 제 2 방향을 따라서 연장되어 상기 제 1 서브 라인 및 제 2 서브 라인과 연결되는 제 2 가지 라인들을 포함하는 터치 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 가지 라인은 상기 메인 라인의 중심에서 뻗어나와 상측 대각선 방향으로 연장되어 상기 제 1 서브 라인 및 제 2 서브 라인의 상단과 연결되는 제 1 가지 라인들을 더 포함하는 터치 패널.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 가지 라인은 상기 메인 라인의 중심에서 뻗어나와 하측 대각선 방향으로 연장되어 상기 제 1 서브 라인 및 제 2 서브 라인의 하단과 연결되는 제 3 가지 라인들을 더 포함하는 터치 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가지 라인은 상기 메인 라인에서 멀어질수록 폭이 줄어드는 터치 패널.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브 라인들은 상기 메인 라인의 폭의 4분의 1로 형성되고, 상기 메인 라인과 인접한 상기 복수의 가지 라인의 폭은 상기 메인 라인의 2분의 1로 형성되고, 상기 복수의 가지 라인의 단부의 폭은 상기 메인 라인의 15분의 2로 형성되는 터치 패널.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀의 제1 및 제2 서브 라인들은 인접한 픽셀의 제1 및 제2 서브 라인들과 단락되는 터치 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이빙 라인에 클럭신호를 인가하여 상기 드라이빙 라인을 구동시키는 구동부를 더 포함하는 터치 패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    터치시 변화하는 뮤추얼 커패시턴스를 검출하여 터치 좌표를 산출하는 센싱부를 더 포함하는 터치 패널.
  11. 도전체의 터치를 인식하고, 영상을 출력하는 터치 스크린으로서,
    데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 디스플레이;
    상기 디스플레이 상측에 적층되고, 제 1 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 드라이빙 라인;
    상기 제 1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된 다수의 투명 전극인 센싱 라인;
    상기 드라이빙 라인에 클럭신호를 인가하는 구동부; 및
    터치시 변화하는 뮤추얼 커패시턴스를 검출하여 터치 좌표를 산출하는 센싱부;를 포함하고,
    상기 드라이빙 라인과 센싱 라인이 교차하는 영역인 픽셀에서, 상기 센싱 라인은 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 메인 라인과, 상기 메인 라인에서 뻗어나오는 복수의 가지 라인과, 상기 메인 라인의 좌측으로 소정의 간격만큼 이격되고 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 제 1 서브 라인과, 상기 메인 라인의 우측으로 소정의 간격만큼 이격되고 상기 제 1 방향을 따라서 배치된 제 2 서브 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
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