KR20120033480A

KR20120033480A - 터치스크린

Info

Publication number: KR20120033480A
Application number: KR1020100095008A
Authority: KR
Inventors: 채경수; 이희범; 오용수; 이종영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-09
Also published as: US20120081331A1

Abstract

본 발명은 터치스크린에 관한 것으로, 투명기판, 및 상기 투명기판에 형성되되 접촉입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극을 포함하고, 상기 투명전극은 내측 투명전극과 외측 투명전극을 포함하되, 상기 내측 투명전극은 정전용량의 변화를 감지하는 제1 센싱부 및 상기 제1 센싱부로부터 상기 투명기판의 외곽으로 연장되는 연장부를 포함하고, 인접한 상기 내측 투명전극의 상기 연장부는 마주보는 것을 특징으로 하며, 연장부가 서로 마주봄에 따라 제어부에서 보정하는 접촉입력의 좌표 오류의 빈도가 감소되는 터치스크린을 제공한다.

Description

터치스크린{Touch screen}

본 발명은 터치스크린에 관한 것이다.

전자공학기술과 정보기술이 발전을 거듭함에 따라 업무환경을 포함한 일상생활에서 전자기기가 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 특히, 전자기술이 계속 발전함에 따라, 최근의 소형화, 박형화 추세에 있는 휴대용 기기에는 터치스크린이 사용되고 있다.

터치스크린은 일반적으로 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 접촉하는 화면상의 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이의 화면 제어를 포함한 전자기기의 제어를 수행하기 위한 장치로서, 간단하면서도 오조작이 적고 공간 절약이 가능하며, IT 기기와의 연동성이 용이한 점 등 다양한 장점이 있다.

한편, 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(Saw Type), 및 인프라레드 방식(Infrared Type) 등 여러 방식으로 사용되고 있는데, 기능적인 측면과 경제적인 측면을 모두 고려한 저항막 방식과 정전용량 방식이 많이 이용되고 있는 실정이다. 최근에는 터치감과 내구성이 좋고, 멀티터치가 가능한 정전용량 방식에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.

종래의 정전용량 방식의 터치스크린은 자기 정전용량(self capacitance) 방식의 터치스크린과 상호 정전용량(mutual capacitance) 방식의 터치스크린으로 나뉜다.

여기서, 자기 정전용량 방식의 터치스크린은 터치 인식을 위한 기본 단위마다 하나의 센싱부를 사용해서 그 센싱부의 정전용량의 변화를 읽어내는 방식에 의해 접촉입력의 좌표를 획득한다. 따라서, 상호 정전용량 방식과는 달리 센싱부를 포함하는 투명전극이 한 층만 있으면 충분하고, 정전용량의 변화를 감지하는 센싱부마다 좌표정보를 갖는다.

이때, 투명전극의 각 센싱부는 각각 전기적으로 독립되어 있기 때문에, 각 센싱부마다 전극이 연결되어야 한다. 여기서, 외측에 형성된 투명전극의 경우는 바로 투명기판의 외곽에서 전극과 연결될 수 있으나, 내측에 형성된 투명전극은 외측 투명전극 간으로 연장되어 전극과 연결될 수 있다.

그러나, 종래기술에 따른 터치스크린은 내측 투명전극으로부터 연장된 부분 때문에, 접촉입력시 오류가 발생하는 문제점이 있었다. 구체적으로, 내측 투명전극으로부터 연장된 부분은 외측 투명전극 간에 위치되고, 외측 투명전극에 접촉입력이 인가될 때 외측 투명전극과 함께 접촉됨으로써, 내측 투명전극이 터치된 것으로 잘못 인식하는 경우가 발생되어 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자기 정전용량 방식의 터치스크린에 있어서 내측 투명전극의 연장부에 따른 접촉입력의 좌표 인식 오류의 빈도를 감소시키는 터치스크린을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린은, 투명기판, 및 상기 투명기판에 형성되되 접촉입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극을 포함하고, 상기 투명전극은 내측 투명전극과 외측 투명전극을 포함하되, 상기 내측 투명전극은 정전용량의 변화를 감지하는 제1 센싱부 및 상기 센싱부로부터 상기 투명기판의 외곽으로 연장되는 연장부를 포함하고, 인접한 상기 내측 투명전극의 상기 연장부는 마주보는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 투명전극이 형성된 상기 투명기판에 형성되는 접착층, 및 상기 접착층을 통해 상기 투명기판과 접합되는 윈도우판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 투명전극은 정전용량의 변화를 감지하는 제2 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명전극은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명기판의 외곽에 형성되되, 상기 내측 투명전극의 상기 연장부와 연결되는 제1 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명기판의 외곽에 형성되되, 상기 외측 투명전극과 연결되는 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 투명전극의 상기 연장부는 상기 외측 투명전극 간으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 터치스크린은 내측 투명전극의 연장부에 의한 접촉입력 좌표의 오류를 제어부로 보정하고, 인접한 내측 투명전극의 연장부를 마주보게 배치함으로써, 제어부가 보정해야하는 접촉입력 좌표의 오류 발생 빈도를 감소시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 터치스크린의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 터치스크린의 신호 보정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 용어에 있어서, “접촉입력”이라 함은 "접촉”과 "접근”을 모두 통칭하는 의미이다. “접촉”은 완전히 닿는 경우를 의미하고 “접근”은 완전히 닿지는 않더라도 매우 근접한 경우를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린(100)의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 터치스크린(100)의 단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 터치스크린(100)의 신호 보정을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100)에 대해 설명하기로 한다.

여기서, 도 1에서는 윈도우판(140) 및 접착층(141)이 생략된 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 발명의 터치스크린(100)은 윈도우판(140) 및 접착층(141)을 포함할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 투명기판(110), 투명전극(120), 전극(130), 및 윈도우판(140)을 포함한다.

투명기판(110)은 투명전극(120)이 형성되는 공간을 제공하는 부재로서, 터치스크린(100)의 베이스가 되는 부재이다.

여기서, 투명기판(110)은 터치스크린(100)의 하부에 설치되는 디스플레이(미도시)로부터의 영상이 사용자에게 깨끗하게 전달될 수 있도록 투명한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서, 투명기판(110)은 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES) 또는 고리형 올레핀 고분자(COC)로 구성될 수 있다. 이외에도 일반적으로 이용되는 유리(Glass) 또는 강화유리를 활용할 수도 있다.

또한, 투명기판(110)의 일면에는 투명전극(120)이 형성되는바, 투명전극(120)과의 접착력을 향상시키기 위하여 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 하는 것이 바람직하다.

투명전극(120)은 투명기판(110)의 일면에 형성되어 접촉입력시 정전용량의 변화를 감지하는 부재이다.

여기서, 투명전극(120)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등과 같은 특정물체의 접촉입력으로부터 정전용량의 변화를 감지하여 이를 제어부(미도시)에 전달하고, 제어부(미도시)는 눌림 위치의 좌표를 인식하여 원하는 동작을 구현할 수 있다. 구체적으로, 전극(130)에 의해 전압을 인가받아 고주파를 투명전극(120)의 전면에 퍼지게 한 후, 신체 등이 접촉입력을 인가하면, 투명전극(120)을 전극으로 하고 윈도우판(140) 및/또는 접착층(141)을 유전체로하여 소정의 커패시턴스 변화가 발생하고, 제어부(미도시)에서 변형된 파형을 감지하여 접촉입력의 위치, 또는 접촉입력의 발생 여부 등을 인식할 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 정전용량의 변화를 감지할 수 있도록 전도성 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 투명전극(120)은 투명기판(110)의 전면에 패턴화되어 형성되기 때문에 투명한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서, 투명전극(120)은 예를 들어, 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS), 폴리 아닐린 등을 단독 또는 혼합한 전도성 고분자, 또는 ITO 등의 금속 산화물로 구성될 수 있다. 이때, 투명전극(120)이 금속 산화물로 구성된 경우 증착, 현상, 에칭 등을 통해 투명기판(110)에 코팅할 수 있고, 전도성 고분자로 구성된 경우 실크스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등을 통하여 투명기판(110)에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 터치스크린(100)은 정전용량 방식의 터치스크린 중에서 자기 정전용량(self capacitance) 방식에 의해 접촉입력의 좌표를 획득한다. 따라서, 투명전극(120)의 각 센싱부(121a, 122a)에 각각의 전극(130)이 연결되고 각 센싱부(121a, 122a)마다 좌표 정보를 가질 수 있다. 이때, 도 3에서는 센싱부(121a, 122a)가 사각형의 패턴을 갖는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 센싱부(121a, 122a)의 형상은 마름모, 삼각형, 육각형 등의 다각형, 원형, 타원형 등 다양하게 구현될 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 내측 투명전극(121)과 외측 투명전극(122)을 포함할 수 있다. 여기서, "외측 투명전극(122)"이란 투명전극(120)의 모든 열과 행에 있어서 최외곽에 형성된 투명전극(120)을 의미하고, "내측 투명전극(121)"이란 투명전극(120) 중 내측에 형성된 것으로서 외측 투명전극(122)을 제외한 나머지를 의미한다.

여기서, 내측 투명전극(121)은 외측 투명전극(122) 간의 공간을 통해 투명기판(110)의 외곽에서 제1 전극(131)과 연결되기 때문에, 외측 투명전극(122) 간 공간을 통해 제1 센싱부(121a)로부터 연장되는 연장부(121b) 및 정전용량의 변화를 감지하는 제1 센싱부(121a)를 포함할 수 있다. 이때, 인접한 내측 투명전극(121)끼리는 연장부(121b)가 마주보도록 형성될 수 있다. 여기서, "마주본다"라는 의미는 인접한 두 개의 내측 투명전극(121)의 연장부(121b)가 외측 투명전극(122) 간 공간 중 동일한 공간에서 연장되는 것을 의미한다.

또한, 외측 투명전극(122)은 투명기판(110)의 외곽 부분에서 직접 전극(130)과 연결될 수 있는 부분으로서, 접촉입력시 정전용량의 변화를 감지하는 제2 센싱부(122a)를 포함할 수 있다. 또한, 외측 투명전극(122)과 제2 전극(132)을 전기적으로 연결하기 위하여, 제2 센싱부(122a)에 돌출부(122b)가 형성되고 돌출부(122b)가 제2 전극(132)과 연결될 수도 있다.

한편, 내측 투명전극(121)의 제1 센싱부(121a)로부터 연장되는 연장부(121b)가 외측 투명전극(122) 간 공간에 위치할 수 있도록, 제1 센싱부(121a)의 크기는 연장부(121b)의 높이만큼 제2 센싱부(122a)의 크기보다 클 수 있다.

도 3 및 도 4를 참고하여 터치스크린(100)의 신호 보정을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 사용자가 외측 투명전극(122)에 대하여 접촉입력을 인가할 때, 손가락이 내측 투명전극(121)의 연장부(121b)에 접촉될 수 있다. 이때, 연장부(121b)는 내측 투명전극(121)의 제1 센싱부(121a)와 연결되어 있으므로, 터치스크린(100)은 사용자가 외측 투명전극(122) 근방을 터치하였음에도 불구하고 내측 투명전극(121)을 터치한 것으로 오인할 수 있다. 특히, 외측 투명전극(122)의 수직 라인을 따라서 접촉입력을 드래그하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 접촉입력 좌표의 신호가 일정한 수직선을 이루다가 한 번씩 튀는 현상(오류)이 발생하는 것을 볼 수 있다. 이러한 오류 현상은, 외측 투명전극(122)의 수직 라인을 따라 터치하다보면 외측 투명전극(122) 간의 연장부(121b)가 터치되어, 터치스크린의 외측을 터치하였는데 내측이 터치된 것으로 인식하기 때문에 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 터치스크린(100)은 연장부(121b)가 터치된 경우 좌표에 대한 보정을 실시하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있는데, 제어부(미도시)는 사용자가 실제로 터치한 지점으로 접촉입력의 좌표를 보정하여 인식할 수 있다.

한편, 제어부(미도시)에서 좌표의 보정을 실시할 때에는 실제로 터치한 위치에서 가까운 외측 투명전극(122)과의 관계 등을 고려하여 복잡한 연산과정이 필요한데, 접촉입력의 좌표 인식 오류가 너무 많이 발생하면 제어부(미도시)에서 처리해야되는 데이터가 늘어나기 때문에, 접촉입력을 인가한 후 상대적으로 긴 시간 후에 피드백이 구현되는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 접촉입력을 인가한 후 예를 들어, 3~4초 후에 터치스크린(100)이 오류가 발생한 좌표를 보정하여 인식할 수도 있는 문제점이 발생한다.

그러나, 본 발명과 같이, 인접한 내측 투명전극(121)의 연장부(121b)가 마주보는 경우, 마주보지 않는 경우에 비하여 접촉입력의 좌표 인식 오류가 발생되는 빈도가 절반으로 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 터치스크린(100)과 같이, 투명전극(120)이 6행과 4열의 패턴을 갖는 경우, 수직선을 따라 외측 투명전극(122)을 드래그할 때, 터치 위치의 인식 오류 발생 지점이 도 4에 도시한 바와 같이 2번만 발생할 수 있다. 반면, 연장부(121b)가 서로 다른 외측 투명전극(122) 간의 공간으로 연장되는 경우, 즉, 인접한 내측 투명전극(121)의 연장부가 마주보지 않는 경우에는, 인식 오류 발생이 4번 발생할 수 있다.

결국, 연장부(121b)가 마주보는 경우는 마주보지 않는 경우에 비하여 인식 오류 발생이 절반이 되고, 이에 따라, 좌표의 보정을 실시하는 제어부(미도시)가 처리해야 되는 데이터가 감소될 수 있으며, 피드백의 구현이 신속하게 이루어지는 터치스크린(100)을 제조할 수 있다.

전극(130)은 투명기판(110)의 외곽에 형성되어 투명전극(120)에 전압을 인가하는 부재이다.

여기서, 전극(130)은 내측 투명전극(121)의 연장부(121b)에 연결되는 제1 전극(131) 및 외측 투명전극(122)에 연결되는 제2 전극(132)을 포함할 수 있다. 또한, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록 전기전도성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극(130)은 은 페이스트(Ag Paste) 또는 유기은으로 조성된 물질로 구성될 수 있다. 또한, 베젤 영역을 줄이기 위하여 전극(130)은 투명전극(120)과 같이 투명한 물질로서, 전도성 고분자 또는 금속 산화물로 구성될 수 있다.

윈도우판(140)은 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)의 일면에 형성되어 터치스크린(100)의 다른 구성요소를 보호하는 부재이다.

여기서, 윈도우판(140)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 특정물체로부터 접촉입력을 받는 부분으로 터치스크린(100) 입력부의 외형을 유지한다. 따라서, 윈도우판(140)은 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 유리와 같이, 터치스크린(100)을 외력으로부터 충분히 보호할 수 있도록 내구성이 크고, 사용자가 디스플레이를 잘 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 윈도우판(140)과 투명기판(110)을 고정할 수 있도록, 윈도우판(140)과 투명기판(110) 간에는 접착층(141)이 형성될 수 있다. 이때, 접착층(141)은 윈도우판(140)과 투명기판(110) 간 전면에 형성되는바, 예를 들어, 광학 투명 접착제(OCA)로 구성될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 투명기판 120 : 투명전극
121 : 내측 투명전극 121a : 제1 센싱부
121b : 연장부 122 : 외측 투명전극
122a : 제2 센싱부 122b : 돌출부
130 : 전극 131 : 제1 전극
132 : 제2 전극 140 : 윈도우판
141 : 접착층

Claims

투명기판, 및 상기 투명기판에 형성되되 접촉입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극을 포함하고,
상기 투명전극은 내측 투명전극과 외측 투명전극을 포함하되, 상기 내측 투명전극은 정전용량의 변화를 감지하는 제1 센싱부 및 상기 제1 센싱부로부터 상기 투명기판의 외곽으로 연장되는 연장부를 포함하고, 인접한 상기 내측 투명전극의 상기 연장부는 마주보는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극이 형성된 상기 투명기판에 형성되는 접착층; 및
상기 접착층을 통해 상기 투명기판과 접합되는 윈도우판;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 외측 투명전극은 정전용량의 변화를 감지하는 제2 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명기판의 외곽에 형성되되, 상기 내측 투명전극의 상기 연장부와 연결되는 제1 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명기판의 외곽에 형성되되, 상기 외측 투명전극과 연결되는 제2 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 내측 투명전극의 상기 연장부는 상기 외측 투명전극 간으로 연장되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.