KR20140085989A - 분기된 접지배선을 갖는 터치패널 - Google Patents

Abstract

감지전극과 구동전극이 동일층에 형성된 터치패널로서, 인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선 및 접지배선으로부터 분기되어 있으며 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선지선을 포함하는 터치패널이 공개된다.

Description

분기된 접지배선을 갖는 터치패널{Touch panel with branched structure of ground trace}

본 발명은 터치패널에 관한 기술로서, 특히 감지전극과 구동전극 사이에 배치된 접지배선의 패턴에 관한 것이다.

터치입력장치는 터치패널 상에서 손가락 등 입력도구의 위치(좌표)를 감지하고, 감지된 위치에 관한 정보를 입력정보로서 제공하는 입력장치를 지칭한다. 대표적으로 저항 방식과 용량성 방식이 있다. 용량성 방식은 크게 자기축전방식과 상호축전방식이 있다. 상호축전방식은 투명한 전도성 소재로 이루어진 구동전극 및 감지전극을 포함하는데, 보통 구동전극과 감지전극의 연장방향은 서로 다르며 어떤 실시예에서는 두 전극이 서로 수직방향을 이룰 수도 있다.

감지전극과 구동전극 사이에 커패시턴스가 형성될 수 있으며, 대부분의 커패시턴스는 특히 두 전극의 교차영역에서 형성될 수 있다. 이러한 교차영역을 본 명세서에서는 총칭 '터치노드' 또는 '노드'라고 지칭할 수 있다. 하나의 터치패널에는 한 개 이상의 구동전극과 한 개 이상의 감지전극이 제공되기 때문에 상술한 터치노드가 한 개 이상 존재할 수 있다.

손가락을 상술한 터치노드에 접촉하거나, 또는 상술한 터치노드의 근처에 위치시키면 이 터치노드를 형성하는 감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스의 값이 변화한다. 따라서 감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스의 값의 변화 여부를 측정함으로써 손가락으로 터치패널에 접촉했는지 여부를 알아낼 수 있다.

감지전극과 구동전극 사이에 형성되는 커패시턴스가 변화했는지를 측정하기 위하여 특정 구동전극에 전류를 인가하면 상기 특정 구동전극과 교차하는 N개의 감지전극(N≥1)에 전하가 주입된다. 주입되는 전하의 양은 상기 특정 구동전극과 상술한 N개의 감지전극에 의해 각각 형성된 커패시턴스 값에 따라 달라진다. 따라서 위의 하나 이상의 감지전극에 주입된 전하의 양을 측정하여 비교함으로써, 상기 특정 구동전극과 상기 N개의 감지전극에 의해 형성된 N개의 터치노드 중 터치입력이 발생한 터치노드가 있는지 여부 및 터치입력위치를 판별할 수 있다. 이러한 처리과정을 여러 개의 구동전극에 대하여 각각 수행함으로써 터치패널 전체영역에 대한 터치입력위치를 판별할 수 있다.

감지전극과 구동전극은 서로 다른 층에 배치되거나 동일한 층에 배치될 수 있다. 각각의 감지전극과 구동전극은 상호 절연되어야 하기 때문에, 상기 동일한 층에 배치되는 경우 각각의 감지전극과 구동전극을 감지회로에 연결하기 위한 배선이 복잡하게 형성된다. 이 때 이러한 배선도 상기 감지전극과 구동전극이 형성된 층과 동일한 층에 형성될 수 있다.

감지전극과 구동전극이 서로 다른 층에 배치되는 구조의 터치패널에서는 상기 각각의 터치노드의 모양을 동일하게 형성함으로써 터치패널의 각 위치에서의 터치입력 감지특성을 실질적으로 균일하게 유지할 수 있다. 그러나 감지전극과 구동전극이 동일한 층에 배치되는 구조를 채택하는 경우, 이들 전극에 연결되는 배선(감지배선, 구동배선)이 이들 전극과 동일한 층에 형성되기 때문에, 이 배선들의 구체적인 레이아웃에 의해 터치패널의 각 위치에서의 터치입력 감지특성이 영향을 받을 수 있다. 이때 상기 감지배선과 구동배선에 의한 영향은 그 구체적인 레이아웃에 따라 위치별로 서로 다르게 나타날 수 있으며, 그 결과 터치패널 내에서의 감지특성이 위치마다 서로 다르게 나타날 수 있다. 감지특성이 위치마다 서로 다른 경우, 터치입력을 정확하게 파악하기 위해서는 사후적으로 각 위치에 따른 감지특성편차를 보상(calibraton)해야 할 수 있으며, 그 결과 터치입력위치 계산이 매우 복잡해질 수 있다. 본 발명에서는 감지전극과 구동전극이 동일한 층에 배치되는 구조의 터치패널에 있어서, 터치패널의 터치입력 감지특성의 위치에 따른 편차를 최소화하는 배선의 구조를 제공하고자 한다.

감지전극과 구동전극이 동일층에 형성된 터치패널에서는 하나의 구동전극에 속한 구동전극-셀들이 감지전극에 의해 서로 이격되어 있다. 따라서 하나의 구동전극에 속한 구동전극-셀들을 서로 연결하기 위하여, 각 구동전극-셀에 구동배선을 연결하게 되며, 이 구동배선들은 감지전극들 사이에 배치된다. 이렇게 구동배선들을 배치하기 위하여 감지전극들 사이에는 수평방향 갭이 형성되어야 하는데, 이러한 수평방향 갭 및/또는 구동배선들의 위치에 터치입력이 발생하는 경우 터치입력 여부 및 터치입력 위치를 확인하기 어려운 경우가 발생한다. 따라서 이러한 영역을 '데드존'이라고 지칭할 수 있다. 그런데 보통 이러한 데드존은 수평방향, 즉 x축 방향을 따라 반복적으로 형성되지만, 수직방향, 즉 y축 방향을 따라서는 이러한 데드존이 형성되지 않는다. 따라서 터치패널의 x축 방향에 따른 터치입력특성과 y축 방향에 따른 터치입력특성이 서로 다르게 되며, 그 결과 x축 입력위치와 y축 입력위치의 계산을 서로 달리 해주어야 하기 때문에 연산이 복잡해질 수 있다. 본 발명에서는 터치패널의 x축 방향에 따른 터치입력특성과 y축 방향에 따른 터치입력특성을 서로 유사하도록 하는 구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 범위가 상술한 목적에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따라 복수 개의 감지전극과 복수 개의 구동전극이 동일층에 형성된 터치패널이 제공된다. 이 터치패널은 인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선; 및 상기 접지배선으로부터 분기되어 있으며 상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선지선을 포함한다.

이때, 상기 터치패널은 상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선을 더 포함하며, 상기 접지배선지선은 상기 구동배선과 동일선상에 배치될 수 있다.

이때, 상기 터치패널은 상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선을 더 포함하며, 상기 구동배선의 최대밀도는 상기 접지배선지선의 최대밀도와 동일할 수 있다.

이때, 각각의 상기 감지전극은 수직방향으로 연장되어 있으며 복수 개의 감지전극-셀로 구성되어 있고, 각각의 상기 구동전극은 수평방향으로 연장되어 있으며 복수 개의 구동전극-셀로 구성되어 있고, 좌우로 인접한 두 개의 상기 감지전극-셀은 수평방향 갭만큼 이격되어 있고, 상하로 인접한 두 개의 상기 구동전극-셀은 수직방향 갭만큼 이격되어 있으며, 상하로 인접한 상기 두 개의 감지전극-셀은 상기 수직방향 갭에 형성된 연결도체에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.

이때, 상기 터치패널은 상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선을 더 포함하며, 하나의 상기 감지전극-셀의 바깥쪽 가장자리는 직사각형의 모양이며, 상기 하나의 감지전극-셀에 용량결합되는(capacitively coupled) 하나의 상기 구동전극-셀은 상기 하나의 감지전극-셀에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 하나의 감지전극-셀에는 상기 하나의 구동전극-셀과 하나의 상기 구동배선을 연결하기 위한 슬릿이 형성되어 있을 수 있다.

이때, 상기 연결도체의 좌우폭은 상기 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다. 또한 상기 연결도체는 복수 개의 서브-연결도체로 구성될 수 있으며, 이때 이 복수 개의 서브-연결도체의 좌우폭의 합은 상기 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다. 또한 상기 연결도체 또는 상기 하나의 서브-연결도체는 길다란 직사각형 형태 또는 일정 선폭을 갖는 선의 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이로부터 약간 변형된 형태를 가질 수도 있다.

이때, 상기 수평방향 갭과 상기 수직방향 갭은 각각 수평방향의 데드존 및 수직방향의 데드존으로 작용할 수 있다.

이때, 상기 수평방향 갭에 대한 상기 수직방향 갭의 비율은, 상기 감지전극-셀의 좌우폭에 대한 상하폭의 비율과 동일할 수 있다. 또는, 상기 수평방향 갭에 대한 상기 수직방향 갭의 비율은 1:1일 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 터치패널은, 각각 수직방향으로 연장되어 있는 복수 개의 감지전극과 각각 수평방향으로 연장되어 있는 복수 개의 구동전극이 동일층에 형성된 터치패널이다. 이 터치패널은, 각각의 상기 감지전극은 수직방향을 따라 배열된 복수 개의 감지전극-셀을 포함하고, 각각의 상기 구동전극은 수평방향을 따라 배열된 복수 개의 구동전극-셀을 포함하며, 상하로 인접한 두 개의 감지전극-셀은 수직방향 갭(GH)에 의해 서로 이격되어 있고, 좌우로 인접한 상기 두 개의 구동전극-셀은 수평방향 갭(GW)에 의해 서로 이격되어 있으며, 상하로 인접한 상기 두 개의 감지전극-셀은 상기 수직방향 갭(GH)이 형성된 공간에 배치된 연결도체에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 연결도체의 좌우폭은 상기 두 개의 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다.

이때, 하나의 상기 구동전극에 포함된 복수 개의 구동전극-셀은 상기 복수 개의 감지전극에 의해 서로 이격되어 있으며, 하나의 구동전극에 포함된 복수 개의 구동전극-셀들은 상기 복수 개의 구동전극-셀들에 연결된 구동배선들을 통해 서로 연결되어 있으며, 상기 구동배선들은 상기 수평방향 갭(GW)을 통해 상기 복수 개의 구동전극과 상기 복수 개의 감지전극이 배치된 감지영역의 바깥으로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 터치패널은 서로 용량결합하며 동일층에 형성되어 있는 감지전극-셀과 구동전극-셀로 구성된 터치노드가 행렬형태로 배열된 터치패널이다. 이 터치패널에서, 상하로 인접한 두 개의 터치노드는 수직방향 갭(GH)에 의해 서로 이격되어 있으며, 좌우로 인접한 두 개의 터치노드는 수평방향 갭(GW)에 의해 서로 이격되어 있고, 상하로 인접한 상기 두 개의 터치노드에 포함된 두 개의 감지전극-셀은 상기 수직방향 갭(GH)이 형성된 공간에 배치된 연결도체에 의해 전기적으로 연결되어 있고, 상기 연결도체의 좌우폭은 상기 두 개의 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다.

이때, 한 개의 터치노드에 포함된 감지전극-셀은 상기 한 개의 터치노드에 포함된 구동전극-셀, 즉, 상기 감지전극-셀과 직접적으로 용량결합하는 구동전극-셀을 둘러싸고 있고, 상기 한 개의 터치노드에 포함된 구동전극-셀에는 상기 수평방향 갭(GW)을 통해 연장되어 배치되는 구동배선이 연결되어 있고, 상기 한 개의 터치노드에 포함된 감지전극-셀에는 상기 구동배선을 통과시키기 위한 슬릿이 형성되어 있을 수 있다.

이때, 상기 한 개의 터치노드에 포함된 감지전극-셀의 바깥쪽 가장자리는 직사각형 모양을 하고 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 터치패널은 동일층에 형성된 복수 개의 감지전극과 복수 개의 구동전극을 포함하는 터치패널이다. 이때, 각각의 감지전극은 수직방향으로 연장되어 있고, 수직방향을 따라 배열된 복수 개의 감지전극-셀을 포함하며, 상하로 인접한 두 개의 감지전극-셀은 수직방향 갭(GH)에 의해 서로 이격되어 있고, 상기 두 개의 감지전극-셀은 상기 수직방향 갭(GH)에 배치된 연결도체에 의해 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 연결도체의 좌우폭은 상기 두 개의 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다.

이때, 상기 연결도체와 상기 두 개의 감지전극-셀은 동일 공정에 의해 일체로 형성된 것일 수 있다.

이때, 상기 두 개의 감지전극-셀의 바깥쪽 가장자리는 직사각형 모양을 하고 있을 수 있다.

이때, 한 개의 감지전극-셀은 상기 하나의 감지전극-셀에 용량결합되는 한 개의 구동전극-셀을 감싸고 있으며, 상기 한 개의 구동전극-셀에는 상기 수평방향 갭(GW)을 통해 연장되어 배치되는 구동배선이 연결되어 있고, 상기 한 개의 감지전극-셀에는 상기 구동배선을 통과시키기 위한 슬릿이 형성되어 있을 수 있다.

상술한 다양한 관점의 본 발명에서 설명한 상기 연결도체는 복수 개의 서브-연결도체로 구성될 수 있으며, 이때 이 복수 개의 서브-연결도체의 좌우폭의 합은 상기 감지전극-셀의 좌우폭보다 작다. 또한 상기 연결도체 또는 상기 하나의 서브-연결도체는 길다란 직사각형 형태 또는 일정 선폭을 갖는 선의 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이로부터 약간 변형된 형태를 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면 감지전극과 구동전극이 동일한 층에 배치되는 구조의 터치패널에 있어서, 수평방향을 따라 반복되는 데드존에 배치되는 배선들의 밀도를 균일하게 유지함으로써 터치입력 감지특성의 수직위치에 따른 편차를 최소화할 수 있다. 또한 수평방향 갭과 함께 수직방향 갭을 제공하기 때문에, 터치패널의 x축 방향에 따른 입력특성과 y축 방향에 따른 입력특성이 서로 유사하도록 할 수 있다. 본 발명의 범위가 상술한 효과에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 1a 및 도 1b는 감지전극과 구동전극이 동일 층에 형성된 터치패널의 동작원리를 설명하기 위한 것이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널을 설명하기 위한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 비교 실시예를 나타낸 것이다.
도 4a, 도 5a, 도 6a, 및 도 7a는 본 발명의 여러 실시예에 따른 터치패널에 있어서의 접지배선의 패턴을 설명하기 위한 것이다.
도 4b, 도 5b, 도 6b, 및 도 7b는 각각 도 4a, 도 5a, 도 6a, 및 도 7a에 도시된 인접한 감지전극 사이에 배치된 구동배선과 접지배선을 따로 확대하여 도시한 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 대해 사용될 수 있는 터치노드의 구조의 예들을 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 본 명세서에 첨부한 도면은 설명의 편의를 위해 일부 과장되거나 축소되어 도시되었으며, 본 발명의 일 실시예를 실제로 구현할 경우 도면에 나타난 구성요소의 각 부분의 축척은 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널은 제1 방향, 예를 들어 수직방향으로 연장된 투명전극을 여러 개 포함할 수 있다. 또한, 터치패널은 제2 방향, 예를 들어 수평방향으로 연장된 투명전극을 여러 개 포함할 수 있다. 여기서 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직인 방향일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 본 명세서에서는 편의상, 도면에서 수직방향으로 연장된 전극은 감지전극(sensing electrode)이라고 지칭할 수 있고 수평방향으로 연장된 전극은 구동전극(driving electrode)이라고 지칭할 수 있다. 그러나 다른 실시예에서는 수직방향의 전극과 수평방향의 전극의 역할은 서로 바뀔 수 있다.

감지전극들과 구동전극들은 서로 다른 층(layer)에 형성될 수도 있고, 또는 동일한 층에 형성될 수도 있다. 감지전극들과 구동전극의 교차영역을 정의할 수 있는데, 복수 개의 감지전극과 복수 개의 구동전극에 의해 정의되는 교차영역들은 행렬구조를 가질 수 있다. 이 행렬구조의 각 요소(element)에 대응하는 교차영역은 터치패널 내에서의 터치입력위치를 결정하기 위한 기본 단위로 사용될 수 있다. 이러한 기본 단위를 본 발명에서는 터치노드라고 지칭할 수 있다.

구동전극에 전압이 인가되면, 구동전극과 감지전극들의 교차점에서 상호 커패시턴스(mutual capacitance)(Csense)를 통해 감지전극들에게 전하(charge)가 주입될 수 있다. 각 감지전극에 입력되는 전하량(Qsense)은 구동신호의 제1 레벨(Vdrive)과 상호 커패시턴스(Csense)의 곱으로 나타낼 수 있다(즉, Qsense = Vdrive * Csense).

특정 시구간 동안, 제1 레벨(Vdrive)의 전압과 제2 레벨(0V)의 전압이 주기적으로 반복되는 펄스 트레인과 같은 구동신호를 구동전극 중 하나의 전극에게 인가할 수 있다. 특정 시구간이 끝나면, 구동신호를 다른 구동전극에 인가할 수 있다. 구동신호가 입력되는 구동전극을 제외한 나머지 구동전극들에는 직류전압, 예컨대 0V의 전압이 인가될 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 여러 개의 구동전극에 구동신호를 동시에 인가하는 구성을 사용할 수도 있다.

도 1a 및 도 1b는 감지전극(120)과 구동전극(110)이 동일 층에 형성된 터치패널의 동작원리를 설명하기 위한 것이다. 도 1b와 같이 손가락(600)에 의한 터치입력이 이루어지면 구동전극(110)으로부터 나오는 전기장(510) 중 일부가 손가락(600)에 흡수되어 차단되기 때문에 구동전극(110)과 감지전극(120) 사이의 상호 커패시턴스 값이 달라질 수 있다(Csense → Csense - ΔCsense). 터치입력에 의한 상호 커패시턴스의 변화량의 다이나믹 레인지가 적절하게 큰 값을 갖게되면 터치입력 여부 판단을 하는데 유리하다. 따라서 감지전극(120)과 구동전극(110)의 형상은 손가락에 의해 차단/또는 흡수될 수 있는 전기장(510)을 충분히 제공할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널을 설명하기 위한 것이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널로서, 4 row * 4 column의 행렬 구조를 갖는 터치패널의 예를 들은 것이다. 이 터치패널은 총 4 * 4 = 16개의 터치노드를 포함한다. 제1 열(ex: R1)에 포함된 각 터치노드는 제1 열에 인접한 제2 열(ex: R2)에 포함된 각 터치노드에 대하여 좌우방향으로 대칭인 구조를 갖는다. 각각 좌우 방향으로 연장되어 있는 구동전극(R1~R4)은 각각 4개의 구동전극-셀(210)을 포함하며, 각각 상하 방향으로 연장되어 있는 감지전극(C1~C4)은 각각 4개의 감지전극-셀(200)을 포함한다. 하나의 감지전극에 속한 4개의 감지전극-셀은 연결도체(예컨대 투명도체)(111)에 의해 상하로 서로 연결되어 있다. 감지전극(C1~C4)과 구동전극(R1~R4)이 동일한 층에 배치되기 때문에, 하나의 구동전극(ex: R1)에 속해있는 4개의 구동전극-셀(210)들은 감지전극을 좌우방향으로 가로질러 서로 연결될 수 없으며, 감지전극-셀(200)과 구동전극-셀(210)이 배치된 4*4 행렬구조의 감지영역의 외부로 연결된 구동배선(ex: D11~D14)을 통해 서로 연결될 수 있다.

도 2b는 도 2a에서 상하로 인접한 감지전극-셀들이 충분히 가까이 배치됩으로써 연결도체(111)에 대응하는 구성요소가 생략된 변형예를 나타낸다.

도 2a에 따른 패턴은 도 2b에 따른 패턴과는 다른 기술적인 특징을 갖는다. 도 2a 및 도 2b를 살펴보면, 좌우로 인접한 두 개의 감지전극(ex: C2, C3) 사이에는 구동배선(ex: D12, D32, D43, D23)이 배치되어야 하며, 이를 위해 두 개의 인접한 감지전극은 일정한 수평방향 갭(gap)(GW)만큼 이격되어 배치된다. 이러한 수평방향 갭(GW)은 터치입력특성에 대하여 원하지 않는 영향을 주는, 소위 데드존(deadzone)으로 작용할 수 있다.

한편, 터치입력위치에 관한 x축 좌표와 y축 좌표를 유사한 방법으로 계산할 수 있다면 터치입력위치를 좀 더 효율적으로 계산할 수 있다. 그런데, 도 2b와 같은 구조에 따르면 터치노드들 사이에 수평방향 갭(GW)은 존재하지만 수직방향의 갭은 존재하지 않으며, 따라서 수평방향의 패턴과 수직방향의 패턴이 서로 대응하는 구성을 갖지 않는다. 그 결과 수평방향에 따른 감지특성과 수직방향에 따른 감지특성에 차이점이 존재하기 때문에, 이러한 차이점을 보상하기 위해서는 x축 입력좌표와 y축 입력좌표의 계산방식을 서로 다르게 해야 한다. 물론 도 2b와 같은 경우에도 x축 입력좌표와 y축 입력좌표의 계산을 동일한 방식으로 할 수 있지만, 이 경우 계산된 입력위치에 오차가 발생할 수 있다.

이에 비하여, 도 2a에 따른 구조에서는, 상기 수평방향 갭(GW)에 대응하도록, 두 개의 인접한 구동전극(ex: R1, R2)이 일정한 수직방향 갭(GH)만큼 이격되어 배치된다. 이때, 수평방향 갭(GW)에 대한 수직방향 갭(GH)의 비율은, 하나의 터치노드의 좌우폭(TW)에 대한 상하폭(TH)의 비율과 동일할 수 있다(도 8a 참조). 또는 수평방향 갭(GW)에 대한 수직방향 갭(GH)의 비율을 단순히 1:1로 정할 수도 있다.

실시예에 따라서는 터치패널의 가장자리에 배치된 터치노드들의 크기가 터치패널의 중앙부에 배치된 터치노드들의 크기와 다를 수 있다. 이때, 상기 수평방향 갭(GW)에 대한 수직방향 갭(GH)의 비율은, 터치패널의 중앙부에 배치된 터치노드의 좌우폭(TW)에 대한 상하폭(TH)의 비율과 동일할 수 있다.

그러나 수평방향 갭(GW)과 수직방향 갭(GH)의 비율이 모든 실시예에 대하여 일정한 값을 갖도록 결정할 필요는 없으며, 감지전극의 개수, 구동전극의 개수, 터치노드의 구조, 및 구동배선과 접지배선의 구성에 따라 최적의 비율이 선택될 수 있다.

또한, 도 2a에서 연결도체(111)의 좌우폭(CW)은 이 연결도체(111)의 상하에 존재하는 터치노드에 포함된 감지전극-셀(200)의 좌우폭(TW)보다 작다. 도 2a에서 연결도체(111)의 좌우폭(CW)이 상기 감지전극-셀(200)의 좌우폭(TW)과 동일하거나 실질적으로 동일하다면, 도 2a의 구조는 결국 도 2b의 구조와 동일해진다는 것을 알 수 있다. 즉, 도 2a와 같이 수직방향 갭(GH)에 의한 수직방향 데드존을 만들어내기 위해서는 연결도체(111)의 좌우폭(CW)이 감지전극-셀(200)의 좌우폭(TW)보다 작아야 한다는 점을 이해할 수 있다.

도 2c는 도 2a의 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 배치된 구동배선(D12, D32, D43, D23)과 접지배선(G3, G31, G311, G32, G31)을 따로 도시한 것이다. 접지배선(G3, G31, G311, G32, G31)은 항상 터치패널이 설치되는 장치의 접지전위 또는 다른 기준전위에 연결되어 있는데, 이는 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이의 전기적 분리를 더 강화하기 위한 것이다. 도 2c의 패턴에 의하면, 일부분을 제외하고는, 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에는 항상 상하방향으로 연장되어 있는 5개의 배선(접지배선 + 구동배선)이 배치되어 있다(L1~L1', L2~L2', L3~L3', L4~L4' 참조). 즉, 두 개의 인접한 감지전극 사이에 배치된 배선(구동배선 + 접지배선)의 밀도가 수직방향으로 사실상 일정하게 유지된다.

도 2c에서, 4개의 구동배선(D12, D32, D43, D23)은 각각 서로 다른 구동전극에 연결된 것인데, 일 실시예에서는 한 번에 한 개의 구동전극에만 구동신호가 인가되고 나머지 다른 세 개의 구동전극은 접지전위에 연결될 수 있다. 예컨대, 구동전극(R1)에 구동신호가 입력될 때에는 구동배선(D12)을 제외한 다른 세 개의 구동배선(D32, D43, D23)은 접지전위에 연결될 수 있다. 또는 구동전극(R2)에 구동신호가 입력될 때에는 구동배선(D23)을 제외한 다른 세 개의 구동배선(D12, D32, D43)은 접지전위에 연결될 수 있다. 또는 구동전극(R3)에 구동신호가 입력될 때에는 구동배선(D32)을 제외한 다른 세 개의 구동배선(D12, D43, D23)은 접지전위에 연결될 수 있다. 또는 구동전극(R4)에 구동신호가 입력될 때에는 구동배선(D43)을 제외한 다른 세 개의 구동배선(D12, D32, D23)은 접지전위에 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 두 개의 인접한 감지전극 사이에 배치된 배선들의 밀도가 수직방향으로 사실상 동일하다. 또한, 구동신호가 입력되고 있는 임의의 구동전극에 수평방향으로 인접한 5개의 배선 중 4개의 배선은 기준전위에 연결되어 있고 나머지 한 개의 배선은 상기 임의의 구동전극에 입력되는 구동신호가 흐르게 된다. 따라서 두 개의 인접한 감지전극 사이에 배치된 배선들이 터치입력 감지특성에 미치는 영향의 정도는 수직방향을 따라 사실상 균일한 값을 갖는다. 그 결과 터치패널의 감지특성을 y축을 따라, 즉 수직방향을 따라 측정해 보면, 그 위치에 따른 특성의 편차가 최소화될 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 구성은 인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치되는 접지배선(ex: G3)으로부터 한 개 이상의 접지배선지선(G31, G311, G32, G321)을 분기하여 형성함으로써 제공할 수 있다. 접지배선지선(G31, G311, G32, G321)은 두 개의 감지전극 사이에 존재하는 공백부(void area)를 제거하고, 감지전극 사이의 배선밀도(접지배선 + 구동배선)를 상하 방향으로 균일하게 유지시키는 역할을 할 수 있다. 이때, 도 2c의 실시예에서는, 각 구동배선(D12, D32, D43, D23)과 접지배선(G3) 및 각 접지배선지선(G31, G311, G32, G321)은 모두 실질적으로 동일한 선폭(line width)을 가질 수 있다.

도 2d는 도 2a에 나타낸 구동배선들의 터치패널의 감지영역 외부에서의 연결관계를 나타낸 것이다. 동일한 구동전극(ex: R1)에 포함된 구동전극-셀에 연결된 4개의 구동배선(ex: D11~D14)은 제1 구동배선(D1)에 의해 서로 연결될 수 있다. 나머지 구동전극들도 각각 제1 구동배선(D2, D3, D4)에 의해 서로 연결될 수 있다. 다만 구동전극들은 서로 전기적으로 분리되어야 하기 때문에, 구동배선들과 제1 구동배선들을 배치할 때에 절연층 또는 비아(via) 등을 이용하여 레이아웃(layout)을 할 수 있으며, 이러한 레이아웃의 구체적인 방법은 다양하게 공개되어 있으므로 본 명세서에서 별도로 설명하지 않는다. 4개의 구동전극은 각각 구동전극 제어부(510)에 연결될 수 있다. 구동신호 발생부(510가 하나의 구동전극(ex: R1, Y1)에는 구동신호를 인가하고, 다른 구동전극에는 고정된 전위값, 예컨대 접지전위를 인가하도록 제어할 수 있다. 도 2a에 도시된 감지전극(C1~C4)에 각각 연결된 감지배선(S1~S4)은 구동신호 검출부(520)에 연결될 수 있다. 구동신호 검출부(520)는 각 감지전극(C1~C4)으로부터 검출되는 구동신호의 크기를 검출할 수 있다. 검출되는 구동신호의 크기는 상술한 바와 같이 구동전극과 감지전극 사이에 형성된 커패시턴스의 크기에 따라 달라질 수 있다. 터치입력 검출부(500)는 구동신호 발생부(510)와 구동신호 검출부(520)에 연결되어 구체적인 터치입력 위치를 결정할 수 있다.

도 2e 및 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 연결도체의 구조를 나타낸 것이다.

도 2e에 나타낸 예와 같이, 상술한 연결도체(111)는 복수 개의 서브-연결도체(1111, 1112)로 구성될 수 있으며, 이때 복수 개의 서브-연결도체(1111, 1112)의 좌우폭의 합은 감지전극-셀(200)의 좌우폭보다 작다.

또는 도 2f에 나타낸 예와 같이, 연결도체(111)는 길다란 직사각형 형태 또는 일정 선폭을 갖는 선의 형태가 아니라 이로부터 약간 변형된 형태를 가질 수도 있다. 도 2f와 같은 경우에 있어서 연결도체(111)의 폭을 평균폭으로 정의할 수도 있으며, 이 경우에도 이러한 평균폭은 감지전극-셀(200)의 좌우폭보다 작다.

도 2e 및 도 2f와는 다른 형태의 연결도체를 이용하는 경우에 있어서, 이러한 연결도체에 의해 상하로 인접한 두 개의 감지전극-셀 사이에 상술한 수직방향 갭(GH)이 제공되었다고 인정되며, 이러한 수직방향 갭에 의하여 수직방향 데드존이 형성되었다고 인정된다면 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 한다.

도 3a 및 도 3b는 비교 실시예를 나타낸 것이다.

도 3a는 접지배선지선(G31, G311, G32, G321)이 형성되어 있지 않았다는 점을 제외하고는 도 2a에 도시한 터치패널의 구성과 동일하다. 접지배선지선(G31, G311, G32, G321)이 형성되어 있지 않기 때문에 감지전극(C1)과 감지전극(C2) 사이에는 이에 해당하는 공백부가 존재하게 된다.

도 3b는 도 3a의 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 배치된 구동배선(D12, D32, D43, D23)과 접지배선(G3)을 따로 도시한 것이다. 도 3b의 패턴에 의하면, 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 형성된 배선패턴(구동배선 + 접지배선)의 밀도는 수직방향을 따라 변화된다는 것을 알 수 있다(L5~L5': 5개, L6~L6': 4개, L7~L7': 3개, L8~L8': 2개).

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치패널에 있어서의 접지배선의 패턴을 설명하기 위한 것이다. 도 4b는 도 4a의 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 배치된 구동배선과 접지배선을 따로 확대하여 도시한 것이다. 도 4a 및 도 4b를 함께 참조하여 설명하면, 터치패널의 상반면(upper half plan)에 존재하는 구동전극(R1, R2)에 연결된 구동배선(D11~D14, D21~D24)은 터치패널의 위쪽으로 연장되고, 터치패널의 하반면(lower half plan)에 존재하는 구동전극(R3, R4)에 연결된 구동배선(D31~D34, D41~D44)은 터치패널의 아래쪽으로 연장된다. 접지전극(G3)으로부터 접지전극지선(G31, G32)이 분기되어 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널에 있어서의 접지배선의 패턴을 설명하기 위한 것이다. 도 5b는 도 5a의 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 배치된 구동배선과 접지배선을 따로 확대하여 도시한 것이다. 도 5a 및 도 5b를 함께 참조하여 설명하면, 하나의 감지전극에 용량결합하는 구동전극-셀들에 연결된 구동배선들은 모두 상기 감지전극의 일측 방향에서부터 연장되어 위쪽으로 연장된다. 예컨대, 감지전극(C2)에 용량결합되는 구동전극-셀들에 연결된 구동배선(D12, D22, D32, D42)들은 감지전극(C2)의 오른쪽으로부터 연장되어 위쪽으로 연장된다. 접지전극(G2)으로부터 접지전극지선(G21, G211, G2111, G21111)들이 순차적으로 분기되어 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널에 있어서의 접지배선의 패턴을 설명하기 위한 것이다. 도 6b는 도 6a의 감지전극(C2)과 감지전극(C3) 사이에 배치된 구동배선과 접지배선을 따로 확대하여 도시한 것이다. 도 6a 및 도 6b를 함께 참조하여 설명하면, 하나의 감지전극에 용량결합하는 구동전극-셀들에 연결된 구동배선들은 모두 상기 감지전극의 일측 방향에서부터 연장된다. 예컨대, 감지전극(C2)에 용량결합하는 구동전극-셀들에 연결된 구동배선(D12, D22, D32, D42)들은 감지전극(C2)의 오른쪽으로부터 연장된다. 다만, 터치패널의 상반면(upper half plan)에 존재하는 구동전극(R1, R2)에 연결된 구동배선(D11~D14, D21~D24)은 터치패널의 위쪽으로 연장되고, 터치패널의 하반면(lower half plan)에 존재하는 구동전극(R3, R4)에 연결된 구동배선(D31~D34, D41~D44)은 터치패널의 아래쪽으로 연장된다. 접지전극(G2)으로부터 접지전극지선(G21, G211)들이 순차적으로 분기되어 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치패널을 나타낸 것으로서 도 4a에 따른 구조를 8 row * 8 column의 구조로 확장한 것이다. 도 7b는 도 7a의 감지전극(C4)과 감지전극(C5) 사이에 배치된 배선(구동배선+접지배선)들을 확대하여 나타낸 것이다. 터치패널의 상반면(upper half plan)에 존재하는 구동전극(R1~R4)에 연결된 구동배선(D11~D18, D21~D28, D31~D38, D41~D48)은 터치패널의 위쪽으로 연장되고, 터치패널의 하반면(lower half plan)에 존재하는 구동전극(R5~R8)에 연결된 구동배선(D51~D58, D61~D68, D71~D78, D81~D88)은 터치패널의 아래쪽으로 연장된다. 접지전극(G5)으로부터 접지전극지선(G51, G511, G52, G521)이 분기되어 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 대해 사용될 수 있는 터치노드의 구조, 즉 구동전극-셀(210)과 감지전극-셀(200)의 다양한 실시형태를 나타낸 것이다. 이때, 감지전극-셀(200)에는 구동전극-셀(210)에 연결된 상기 구동배선을 통과시키기 위한 슬릿(SL)이 형성되어 있다. 이 슬릿(SL) 부분을 제외하고는, 감지전극-셀(200)은 구동전극-셀(210)을 감싸고 있다. 그리고 이 슬릿(SL) 부분을 제외하고는, 감지전극-셀(200)의 바깥쪽 가장자리는 직사각형의 형태를 갖는다.

도 8a 내지 도 8c에서는 기본적으로 감지전극-셀(200)이 구동전극-셀(210)을 감싸고 있는 형태를 나타냈지만, 본 발명이 이러한 형태에 의하여 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 2, 및 도 4 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명에 따른 접지배선의 구조가 적용될 수 있는 모든 형태의 터치노드에 대하여 본 발명이 적용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.

도 2a, 도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 및 도 7a에 나타낸 터치패널에 있어서, '터치노드'는 연결도체(111), 구동배선, 및 접지배선을 제외하고 정의된다. 즉, 이들 실시예에서 '터치노드'는 도 8a 내지 도 8c에 도시한 직사각형 형태의 감지전극-셀과 구동전극-셀과의 결합체로서 정의될 수 있다.

도 4b, 도 5b, 도 6b, 및 도 7b에 표시한 참조번호 200D는 인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선의 밀도가 가장 높은 일 영역을 표시한 것이고, 참조번호 200GB는 인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선지선의 밀도가 가장 높은 일 영역을 표시한 것이다. 여기서 '구동배선의 밀도'라 함은 해당 표시 점선(200D)에 존재하는 구동배선의 개수를 말하고, '접지배선지선의 밀도'라 함으로 해당 표시 점선(200GB)에 존재하는 접지배선지선의 개수를 말한다. 예컨대 도 7b에서 구동배선의 밀도의 최대값은 '4'임을 알 수 있고, 접지배선지선의 밀도의 최대값은 '4'임을 알 수 있다. 도 4b, 도 5b, 도 6b, 및 도 7b에 도시한 실시예에서 '구동배선의 밀도'의 최대값은 '접지배선지선의 밀도'의 최대값과 동일함을 알 수 있다.

도 5b의 경우 특히 접지배선지선(G21111)이 생략된 형태의 실시예가 존재할 수 있는데, 이러한 실시예는 본 발명의 균등범위에 속한다고 할 것이다.

도 4b를 참조하여 설명하면, 접지배선지선(G31)은 구동배선(D21, D32)과 동일선(CL1) 상에 배치되고, 접지배선지선(G32)은 구동배선(D23, D43)과 동일선(CL2) 상에 배치됨을 알 수 있다. 이는 도 5b, 도 6b, 도 7b에 대하여도 마찬가지로 이해될 수 있다. 접지배선지선이 구동배선과 정확하게 동일선 상에 배치되지 않은 실시예도 본 발명의 균등범위에 속한다고 보아야 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인접한 두 감지전극 사이에 배치된 배선(구동배선 및/또는 접지배선)에 의해 발생할 수 있는, 터치입력 감지특성의 수직 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 설명한 구동전극과 감지전극의 역할 또는 배치는 서로 바뀔 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들에 있어서, 감지전극, 구동전극, 구동전극에 직접 연결되는 구동배선, 및 감지전극 사이에 배치되는 접지배선을 모두 동일 층에 형성될 수 있다. 그러나 구동배선들을 서로 연결하기 위한 상술한 제1 구동배선은 상기 구동배선과 반드시 동일한 층에 형성되지 않을 수도 있다. 즉, 제1 구동배선을 상기 구동배선 중 일부와 절연층을 사이에 두고 절연될 수 있으며, 상기 절연층에 형성된 비아 또는 상기 절연층의 외곽에서 다른 일부의 구동배선들과 연결될 수도 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 복수 개의 감지전극과 복수 개의 구동전극이 동일층에 형성된 터치패널로서,
   인접한 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선; 및
   상기 접지배선으로부터 분기되어 있으며 상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 접지배선지선
   을 포함하는,
   터치패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선을 더 포함하며,
   상기 접지배선지선은 상기 구동배선과 동일선상에 배치되어 있는, 터치패널.
3. 제1항에 있어서,
   상기 두 개의 감지전극 사이에는 배치된 구동배선을 더 포함하며,
   상기 구동배선의 최대밀도는 상기 접지배선지선의 최대밀도와 동일한,
   터치패널.
4. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 감지전극은 수직방향으로 연장되어 있으며 복수 개의 감지전극-셀로 구성되어 있고,
   각각의 상기 구동전극은 수평방향으로 연장되어 있으며 복수 개의 구동전극-셀로 구성되어 있고,
   좌우로 인접한 두 개의 상기 감지전극-셀은 수평방향 갭만큼 이격되어 있고,
   상하로 인접한 두 개의 상기 구동전극-셀은 수직방향 갭만큼 이격되어 있으며,
   상하로 인접한 상기 두 개의 감지전극-셀은 상기 수직방향 갭에 형성된 연결도체에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있는,
   터치패널.
5. 제4항에 있어서,
   상기 두 개의 감지전극 사이에 배치된 구동배선을 더 포함하며,
   하나의 상기 감지전극-셀의 바깥쪽 가장자리는 직사각형의 모양이며,
   상기 하나의 감지전극-셀에 용량결합하는 하나의 상기 구동전극-셀은 상기 하나의 감지전극-셀에 의해 둘러싸여 있으며,
   상기 하나의 감지전극-셀에는 상기 하나의 구동전극-셀과 하나의 상기 구동배선을 연결하기 위한 슬릿이 형성되어 있는,
   터치패널.
6. 제4항에 있어서, 상기 연결도체의 좌우폭은 상기 감지전극-셀의 좌우폭보다 작은, 터치패널.
7. 제4항에 있어서, 상기 수평방향 갭과 상기 수직방향 갭은 각각 수평방향의 데드존 및 수직방향의 데드존으로 작용하는, 터치패널.
8. 제5항에 있어서, 상기 수평방향 갭에 대한 상기 수직방향 갭의 비율은, 상기 감지전극-셀의 좌우폭에 대한 상하폭의 비율과 동일한, 터치패널.
   
   

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