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KR20120008494U - 임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널 - Google Patents

임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널 Download PDF

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KR20120008494U
KR20120008494U KR2020110007274U KR20110007274U KR20120008494U KR 20120008494 U KR20120008494 U KR 20120008494U KR 2020110007274 U KR2020110007274 U KR 2020110007274U KR 20110007274 U KR20110007274 U KR 20110007274U KR 20120008494 U KR20120008494 U KR 20120008494U
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KR
South Korea
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axis
electrode
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electrodes
axis electrode
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Application number
KR2020110007274U
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English (en)
Inventor
제인 수
Original Assignee
더리드 인베스트먼트 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 더리드 인베스트먼트 엘티디. filed Critical 더리드 인베스트먼트 엘티디.
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Abstract

임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널은 X축 감지층; 및 Y축 감지층을 가진다. 상기 X축 감지층은 다수의 X축 전극열을 가진다. 각 X축 전극열은 직렬로 연결된 다수의 X축 전극을 가진다. 상기 Y축 감지층은 다수의 Y축 전극열을 가진다. 각 Y축 전극열은 직렬로 연결된 다수의 Y축 전극을 가진다. 상기 Y축 전극과 상기 X축 전극은 교대로 배치되어 Y축 전극과 X축 전극 사이에 결합 커패시터를 형성한다. 모든 X축 전극과 모든 Y축 전극의 일부 상에는 하나 이상의 갭이 형성되어 전극 면적 및 전극의 임피던스를 감소시키므로, 감지 감도를 향상시키고 터치 패널의 크기를 증대시키는 데 유리하다.

Description

임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널 {PROJECTED CAPACITIVE TOUCH PANEL WITH IMPEDANCE ADJUSTMENT STRUCTURE}
본 고안은 투사식 정전용량 방식 터치 패널(projected capacitive touch panel)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널에 관한 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 종래의 투사식 정전용량 방식 터치 패널의 기본 구조는 X축 감지층(sensing layer)(80)과 Y축 감지층(90)을 포함한다. X축 감지층(80)은 가로로 배열된 다수의 X축 전극열(electrode string)을 포함한다. 각각의 X축 전극열은 마름모꼴 형태의 다수의 X축 전극(81)으로 구성된다. 각 X축 전극열은 X축 구동선(driving line)(82)에 각각 연결된다.
Y축 감지층(90)은 세로로 배열된 다수의 Y축 전극열을 포함한다. 각각의 Y축 전극열은 마름모꼴 형태의 다수의 Y축 전극(91)으로 구성된다. 각 Y축 전극열은 Y축 구동선(92)에 각각 연결된다.
Y축 전극(91)과 X축 전극(81)은 교대로 배치되고 서로 전기적으로 격리되어 있다. X축 전극(81)과, 이웃하는 Y축 전극(91)이 결합 커패시터(coupling capacitor)를 형성한다.
X축 감지층(80)과 Y축 감지층(90)은 기판 상에 형성될 수 있다. X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92)은 기판의 에지를 따라 기판의 일측으로 연장되어 연결 포트(connecting port)에 연결된다. 이 연결 포트에 제어기가 연결되어 이웃하는 전극들 간의 커패시턴스 변화를 검출한다. 투사식 정전용량 방식 터치 패널에 있어, 감지 인터페이스((X축 감지층(80), Y축 감지층(90))와 제어기 사이의 정합 요구(coordination requirement)는 비교적 높다. X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92)이 기판의 에지를 따라 배치되기 때문에, X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92) 각각의 길이는 다르다. X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92)의 저항값은 X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92)의 길이에 비례한다. 터치 패널의 크기가 증가함에 따라, 긴 X축 구동선(82)과 Y축 구동선(92) 때문에 이 구동선들의 저항값은 더 높아질 것이다. 그러므로, 제어기의 감도가 영향을 받아 식별 오류를 일으킬 수 있다.
도 6은 투사식 정전용량 방식 터치 패널의 단면도이다. 기판(60) 상에 X축 전극(61)과 Y축 전극(62)이 교대로 배치되어 있다. 기판(60) 상에 투명 패널(63)이 탑재되어 있다. X축 전극(61)과 Y축 전극(62) 사이에 결합 커패시터(Cp)가 형성된다.
도 7을 참조하면, 사용자의 손가락 또는 임의의 전도성 물체는 전도성이 있기 때문에, 손가락 또는 전도성 물체가 투명 패널(63)을 눌러(touch) X축 전극(61) 및 Y축 전극(62)에 접근할 때 새로운 커패시터(Cf)가 생성된다. 그러므로, X축, Y축 구동선을 통해 제어기가 X축 전극(61)과 Y축 전극(62)을 스캐닝할 때, Cp와 Cf의 합인 커패시턴스가 검출되어, 눌린 위치를 결정한다. 전술한 접근법에 따르면, 터치 패널의 감도는 이웃하는 X축 전극(61)과 Y축 전극(62) 사이의 결합 커패시터(Cp)를 감소시킴으로써 증가될 수 있다.
본 고안의 주요 목적은 임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널을 제공하는 것이다. 인접한 전극들 사이의 결합 커패시턴스를 감소시키 위해 터치 패널의 전극 중 일부 또는 전부의 면적을 감소시켜, 터치 패널의 감지 감도를 향상시키고 터치 패널의 크기를 증대시킬 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 상기 터치 패널은 X축 감지층과 Y축 감지층을 가진다.
상기 X축 감지층은, 직렬로 연결된 복수의 X축 전극을 포함하는 복수의 X축 전극열; 상기 X축 전극열 중 하나의 일단에 각각 연결되는, 복수의 X축 구동선; 및 상기 X축 전극 중 적어도 하나의 주위에 형성된 하나 이상의 제1 갭을 가진다.
상기 Y축 감지층은, 직렬로 연결된 복수의 Y축 전극을 포함하는 복수의 Y축 전극열; 상기 Y축 전극열 중 하나의 일단에 각각 연결되는, 복수의 Y축 구동선; 및 상기 Y축 전극 중 적어도 하나의 주위에 형성된 하나 이상의 제2 갭을 가지며, 상기 Y축 전극과 상기 X축 전극은 교대로 배치된다.
제1 갭과 제2 갭이 터치 패널의 X축 전극과 Y축 전극 주위에 형성되기 때문에, 전극의 면적이 감소된다. X축 전극과 Y축 전극 사이의 결합 커패시턴스는 X축 전극과 Y축 전극의 면적에 비례한다. X축 전극과 Y축 전극의 면적이 감소되면, 결합 커패시턴스는 상대적으로 감소된다.
결합 커패시턴스가 감소된 경우, 손가락 또는 임의의 전도성 물체가 터치 패널에 접근하여 새로운 커패시터를 유발할 때, 커패시턴스의 변환에 대한 감도는 증가된다. 본 고안에 따르면 감도가 증가할 수 있기 때문에, 연결 포트에서 먼 X축 전극열, Y축 전극열의 낮은 감도 문제가 극복된다. 그러므로, 터치 패널의 크기를 증대시킬 수 있고 여전히 만족스러운 감도를 유지할 수 있다.
또한, 각 갭이 개방단(open end)을 가지고서 형성되기 때문에, 에칭 프로세스로 X축 전극과 Y축 전극을 형성할 때, X축 전극과 Y축 전극 상의 갭의 위치와 크기가 쉽게 정해진다.
도 1은 본 고안의 제1 바람직한 실시예의 X축 감지층과 Y축 감지층의 평면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 터치 패널의 형상 및 크기로, X축 전극 상에 형성된 상이한 갭들의 평면도이다.
도 3은 본 고안의 제2 바람직한 실시예의 X축 감지층과 Y축 감지층의 평면도이다.
도 4는 본 고안의 기판 상에 탑재된 연결 포트 및 X축 전극과 Y축 전극을 부분적으로 확대한 평면도이다.
도 5는 종래의 투사식 정전용량 방식 터치 패널의 평면도이다.
도 6은 도 4의 터치 패널의 X축 전극과 Y축 전극 사이에 형성된 결합 커패시터의 개략도이다.
도 7은 X축 전극과 Y축 전극 사이에 형성된 결합 커패시터 및 도 4의 터치 패널을 손가락이 누를 때의 커패시터를 나타내는 개략도이다.
도 1과 도 4를 참조하면, 임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널의 바람직한 실시예는 X축 감지층과 Y축 감지층을 가진다. 이 X축 감지층과 Y축 감지층은 기판(300) 상에 형성될 수 있다.
X축 감지층은 다수의 X축 전극열(10)을 가진다. 각 X축 전극열(10)의 일단은 기판(300) 상에 형성된 X축 구동선(101)에 연결된다. 각 X축 전극열(10)은 직렬로 연결된 다수의 X축 전극(11)으로 구성된다. 하나 이상의 X축 전극열(10)의 하나 이상의 X축 전극(11) 상에는 하나 이상의 갭(111, 112)이 형성된다.
더욱 상세하게는, 각 X축 전극(11)은 상하좌우 꼭지점을 가지는 마름모꼴 형태이다. X축 전극(11)의 좌우 꼭지점은 X축 연결 브리지(110)에 의해 인접한 X축 전극(11)에 각각 연결된다. 본 실시예에서, 갭(111, 112)은 X축 전극(11)의 상하 꼭지점 상에 각각 형성된다. 갭(111, 112)의 형상은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. X축 전극(11) 상의 갭(111, 112)이 개방단을 가지는 X축 전극(11) 주위에 형성되기 때문에, 갭(111, 112)의 위치 및 크기는 패터닝 단계와 에칭 단계와 같은, X축 전극(11)의 제조 프로세스 동안에 더 쉽게 정해질 수 있다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 갭(111, 112)은 X축 전극(11)의 상하 꼭지점에 각각 형성된다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, X축 전극(11)의 중심에서 두 갭(111, 112) 사이에 연결부(310)가 형성된다. 이 연결부의 높이 a이고, 폭은 b이다. 높이 a와 폭 b가 같을 때, 저항값은 1이다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, X축 전극(11)의 갭(111, 112)은 매우 좁아서 슬릿형(slit-like)이다. 이 슬릿의 실시예에서, X축 전극(11)의 좌반부(left half portion)와 우반부(right half portion)는 각각 직렬로 연결된 저항기 R1, R2로 간주된다. X축 전극(11)의 갭(111, 112)이 슬릿으로 형성될 때, 각 갭(111, 112)의 반대측 에지들 사이에는 커패시터가 각각 형성된다. 이 두 개의 커패시터는 병렬로 연결된다. X축 전극(11)의 저항값은 갭(111, 112)의 형상을 변경함으로써 조정될 수 있다. 도 2d에 나타낸 바와 같이, X축 전극(11)은 폭과 깊이가 상이한 두 개의 대향하는 갭(111, 112)을 가진다.
도 1을 참조하면, Y축 감지층은 다수의 Y축 전극열(20)을 가진다. 각 Y축 전극열(20)의 일단은 기판(300) 상에 형성된 Y축 구동선(201)에 각각 연결된다. 각 Y축 전극열(20)은 직렬의 다수의 Y축 전극(21)으로 구성된다. 하나 이상의 Y축 전극열(20)의 하나 이상의 Y축 전극(21) 상에는 하나 이상의 갭(211, 212)이 형성된다. 본 실시예에서, Y축 감지층은 Y축 전극(21) 상에 하나 이상의 갭(211, 212)이 형성된다는 점이 X축 감지층과 같다. 본 실시예에서, Y축 전극(21)은 상하좌우 꼭지점을 가지는 마름모꼴 형태이다. Y축 전극(21)의 상하 꼭지점은 Y축 연결 브리지(210)를 통해 이웃하는 Y축 전극(21)에 각각 연결된다. 본 실시예에서, 갭(211, 212)은 Y축 전극(21)의 좌우 꼭지점에 각각 형성된다. Y축 전극(21)의 갭(211, 212)은 형상, 위치 및 크기가 X축 전극(11)의 갭(111, 112)과 동일할 수 있다.
X축 전극(11)과 Y축 전극(21)이 갭(111, 112, 211, 212)을 가지기 때문에, 전극 재료에 의해 덮이는 면적이 감소되어 X축 전극(11)과 Y축 전극(21) 사이의 결합 커패시터를 낮춘다.
전술한 실시예에서 터치 패널의 모든 X축 전극(11)과 Y축 전극(21)은 갭(111, 112, 211, 212)을 가지고서 형성된다. 다른 바람직한 실시예에서, 갭(111, 112, 211, 212)은 X축 전극(11)과 Y축 전극(21)의 일부 상에 형성된다. X축 전극(11)과 Y축 전극(21)의 일부는 기판(300) 상의 연결부(310)로부터 비교적 먼 위치에 있다.
X축 전극(11)과 Y축 전극(21)의 저항값은 앞서의 갭 구조에 의해 조정 가능하다. 또, Y축 전극과 X축 전극에 대한 저항값은 이하의 구조에 의해 더욱 정밀하게 미세 조정(fine-tuned)될 수 있다.
이웃하는 X축 전극(11)과 Y축 전극(21)은 X축 연결 브리지(110)에 의해 연결된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, X축 연결 브리지(110)는 제1 폭(W1)을 가진다. 이웃하는 Y축 전극(21)은 Y축 연결 브리지(210)에 의해 연결된다. 이 Y축 연결 브리지(210)는 제2 폭(W2)을 가진다. 이 제2 폭은 제1 폭보다 좁다. 본 실시예에서, X축 감지층 상의 모든 X축 전극열(10)의 모든 X축 연결 브리지(110)은 동일한 제1 폭(W1)을 가진다. Y축 감지층 상의 모든 Y축 전극열(20)의 모든 Y축 연결 브리지(210)는 동일한 제2 폭(W2)을 가진다. 제1 폭(W1)의 제2 폭(W2)에 대한 비율은 터치 패널의 길이의 폭에 대한 비율에 의존한다. 예를 들면, 터치 패널의 길이의 폭에 대한 비율이 16:9이면, 제1 폭(W1)의 제2 폭(W2)에 대한 비율 또한 16:9일 수 있다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)의 1.78배이다.
더욱 상세하게는, Y축 감지층 상의 Y축 연결 브리지(210)의 폭은 원래의 폭(W2)을 유지하는 한편, X축 감지층 상의 X축 연결 브리지(110)의 폭(W1)은 원하는 값으로 확대된다. X축 연결 브리지(110)는 이웃하는 X축 전극(11)들 사이를 전기적으로 연결하는 구조체로서 사용되고 신호를 전송하는 경로로도 사용된다. X축 연결 브리지(110)의 면적 및 저항값은 역의 관계를 가진다. 이웃하는 X축 전극들 사이의 X축 연결 브리지(110)의 폭이 넓어지면, X축 연결 브리지(110)의 저항값은 상재적으로 감소된다. 그러므로, 긴 구동선에 의해 유발된 저항값 증대로 인해 영향을 받는 감도 문제가 해결되어, 터치 패널의 크기를 증대시킬 수 있다.
X축 전극열(10)에 대해, 모든 긴 X축 전극 상의 X축 연결 브리지(110)의 폭을 증대시킬 수 있다. 또, X축 전극열(10)의 일부의 X축 연결 브리지(110)의 폭(W1)을 증대시키는 것도 실현 가능하다. X축 전극열(10)의 이 특정 부분은 연결부(310)로부터 비교적 먼 구역에 형성된다. Y축 전극열(20)의 상기 부분이 연결부(310)으로부터 멀리 있기 때문에, 이들 X축 전극열(10)에 연결된 X축 구동선(101)의 저항은 비교적 높다. 그러나, X축 전극열(10)의 원래의 높은 저항은 X축 연결 브리지(110)를 증대시킴으로써 미세 조정될 수 있다.
또한, X축 감지층의 X축 연결 브리지(110)들은 Y축 감지층의 Y축 연결 브리지(210)들과 각각 중첩되고 이들과 전기적으로 격리되어 있다. X축 연결 브리지(110)의 면적과 Y축 연결 브리지(210)의 면적이 충분히 넓을 때, 이들 사이에 기생 커패시터가 생길 것이다. X축 연결 브리지(110)의 갭이 증대되면, 터치 패널의 감도 유지를 전제로 기생 커패시터를 피하기 위해 Y축 연결 브리지(210)의 폭이 적당히 감소된다. 예를 들면, X축 연결 브리지(110)의 제1 폭(W1)이 105%로 증대되면, Y축 연결 브리지(210)의 제2 폭(W2)은 95%로 감소된다. X축 연결 브리지(110)와 Y축 연결 브리지(210)의 중첩 면적은 원래 상태와 동등하여 기생 커패시터의 생성을 효과적으로 회피한다. 다른 예에서, X축 연결 브리지(110)의 제1 폭(W1)은 110% 또는 115%로 각각 증대되고, Y축 연결 브리지(210)의 제2 폭(W2)은 90% 또는 85%로 각각 감소된다.
이상으로부터, 본 고안의 주요 목적은 터치 패널 상의 특정 위치에 있는 모든 전극 또는 전극의 일부에 대한 면적을 감소시켜 임피던스를 더욱 감소시키고 따라서 감도를 향상시키는 것이다. 또, 이웃하는 전극들 사이의 연결 브리지의 폭을 더 조정하여 전극의 저항을 미세 조정할 수 있다. 전극의 저항을 더욱 정확하게 미세 조정하여 터치 패널의 감도를 더욱 증진시킬 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 임피던스 조정 구조를 가지는 투사식 정전용량 방식 터치 패널로서,
    직렬로 연결된 복수의 X축 전극을 포함하는 복수의 X축 전극열;
    상기 X축 전극열 중 하나의 일단에 각각 연결되는, 복수의 X축 구동선; 및
    상기 X축 전극 중 적어도 하나의 주위에 형성된 하나 이상의 제1 갭
    을 가지는, X축 감지층; 및
    직렬로 연결된 복수의 Y축 전극을 포함하는 복수의 Y축 전극열;
    상기 Y축 전극열 중 하나의 일단에 각각 연결되는, 복수의 Y축 구동선; 및
    상기 Y축 전극 중 적어도 하나의 주위에 형성된 하나 이상의 제2 갭
    을 가지는, Y축 감지층
    을 포함하고,
    상기 Y축 전극과 상기 X축 전극은 교대로 배치되는, 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 X축 전극은 상하좌우 꼭지점을 가지는 마름모꼴 형태이고, 상기 X축 전극의 좌우 꼭지점은 X축 연결 브리지에 의해 인접한 X축 전극에 연결되고, 상기 X축 전극 중 적어도 하나의 상하 꼭지점은 각각 제1 갭을 가지고서 형성되고;
    각 Y축 전극은 상하좌우 꼭지점을 가지는 마름모꼴 형태이고, 상기 Y축 전극의 상하 꼭지점의 에지는 Y축 연결 브리지에 의해 인접한 Y축 전극에 연결되고, 상기 Y축 전극 중 적어도 하나의 좌우 꼭지점은 각각 제2 갭을 가지고서 형성되는, 터치 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 갭은 모든 X축 전극 상에 형성되고, 상기 제2 갭은 Y축 전극들 상에 형성되는, 터치 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 X축 감지층과 상기 Y축 감지층은 기판 상에 형성되고, 상기 기판의 일측 상에는 하나 이상의 연결부가 형성되어 상기 X축 구동선과 상기 Y축 구동선에 전기적으로 연결되며;
    상기 제1 갭은 상기 연결부에서 먼 상기 X축 전극의 일부 상에 형성되고, 상기 제2 갭은 상기 연결부에서 먼 상기 Y축 전극의 일부 상에 형성되는, 터치 패널.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X축 연결 브리지 중 적어도 하나는 제1 폭을 가지고, 상기 Y축 연결 브리지 중 적어도 하나는 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 가지는, 터치 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 폭과 상기 제2 폭의 비율은 16:9인, 터치 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 폭은 105%로 증대되고, 상기 제2 폭은 95%로 감소되는, 터치 패널.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 폭은 110%로 증대되고, 상기 제2 폭은 90%로 감소되는, 터치 패널.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 폭은 115%로 증대되고, 상기 제2 폭은 85%로 감소되는, 터치 패널.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102166853B1 (ko) * 2019-10-08 2020-10-16 동우 화인켐 주식회사 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
JPWO2021149409A1 (ko) * 2020-01-20 2021-07-29
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