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KR102238813B1 - 터치 윈도우 - Google Patents

터치 윈도우 Download PDF

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KR102238813B1
KR102238813B1 KR1020140010738A KR20140010738A KR102238813B1 KR 102238813 B1 KR102238813 B1 KR 102238813B1 KR 1020140010738 A KR1020140010738 A KR 1020140010738A KR 20140010738 A KR20140010738 A KR 20140010738A KR 102238813 B1 KR102238813 B1 KR 102238813B1
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Abstract

실시예에 따른 터치 윈도우는, 커버 윈도우; 상기 커버 윈도우 상에 배치되고, 전력 송신을 위한 코일; 및 상기 커버 윈도우 상에 배치되고, 위치를 감지하는 감지전극을 포함한다.

Description

터치 윈도우{TOUCH WINDOW}
본 기재는 터치 윈도우에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 펜 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 특정한 명령을 입력하는 터치 패널이 적용되고 있다.
스타일러스 펜의 입력 방식 중 하나로 EMR(electro magnetic resonance) 방식이 널리 이용되고 있다. EMR 방식은 인쇄회로기판에 코일을 배치하며, 여기에 전압을 인가시켜 전력이 송신되어 송신된 전력으로 인해 전자기파가 발생되게 제어하며, 발생된 전자기파가 EMR 펜에 의하여 흡수될 수 있도록 제어한다. 여기에서, EMR 펜은 콘덴서 및 루프를 포함할 수 있으며, 흡수한 전자기파를 다시 소정의 주파수로 방출할 수 있다.
EMR 펜에 의하여 방출된 전자기파는, 인쇄회로기판의 코일에 의하여 다시 흡수될 수 있으며, 이에 따라 EMR 펜이 터치스크린의 어느 위치에 근접하여 있는지를 판단할 수 있다.
이 경우 전력 송신방식은 공명을 통한 전력 송신 방식인데, 코일은 매우 낮은 임피던스 특성을 필요로 한다.
실시예는 정전용량 방식 및 EMR 방식으로 구동가능한 터치 윈도우를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 윈도우는, 커버 윈도우; 상기 커버 윈도우 상에 배치되고, 전력 송신을 위한 코일; 및 상기 커버 윈도우 상에 배치되고, 위치를 감지하는 감지전극을 포함한다.
실시예에서는 코일이 커버 윈도우 상에 배치되므로 터치 윈도우의 두께 증가를 방지할 수 있다. 즉, 상기 코일이 별도의 층에 형성될 경우 비용 및 두께가 증가하므로 실시예에서는 이를 방지할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 정전용량에 의한 위치 센싱 및 EMR에 의한 위치 센싱을 동시에 수행할 수 있다.
상기 코일은 인쇄층상에 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 코일형성 시, 고온 공정 또는 고온 처리가 가능하다. 즉, 상기 코일을 필름 상에 형성하여 고온 처리할 경우 필름이 손상될 수 있으나, 실시예에서는 고온에 강한 상기 인쇄층상에 형성하여 공정 및 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.
한편, 터치 윈도우에 손가락이 터치되어 정전용량에 의해 위치가 센싱될 때, 상기 코일은 그라운드 전극의 기능을 할 수 있다. 즉, 상기 코일은 터치 윈도우 내의 정전기 또는 ESD를 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치 윈도우의 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 커버 윈도우의 배면을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 커버 윈도우의 배면을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 다른 실시예에 따른 터치 윈도우의 분해 사시도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 터치 윈도우는 커버 윈도우(100), 제1 전극기판(200) 및 회로기판(700)을 포함한다.
상기 커버 윈도우(100)는 터치 윈도우의 가장 상부에 배치된다. 상기 커버 윈도우(100) 상면에는 손가락 또는 디지타이저 등의 입력장치가 터치될 수 있다. 상기 커버 윈도우(100)는 아래에 배치되는 다양한 구성요소들을 보호할 수 있다. 일례로, 상기 커버 윈도우(100)는 강화 글라스, 반강화 글라스, 소다라임 글라스 또는 강화 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 커버 윈도우(100)는 제1 영역(AA) 및 상기 제1 영역(AA)을 둘러싸는 제2 영역(UA)이 정의된다. 상기 제1 영역(AA)은 실제 사용자의 터치 명령 입력이 이루어지는 화면 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극기판(200)은 상기 제1 영역(AA)에 상응하는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극기판(200)은 상기 제1 영역(AA)에 오버랩되도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 영역(AA)에서는 터치 및 정보 입력 등이 이루어질 수 있다.
상기 커버 윈도우(100) 및 상기 제1 전극기판(200) 사이에는 접착층(400)이 더 배치될 수 있다. 상기 접착층(400)은 광학용 투명 접착제일 수 있다.
상기 제2 영역(UA)에는 코일(130)이 배치된다. 구체적으로, 상기 커버 윈도우(100)는 실제 사용자의 터치 명령 입력이 이루어지는 일면(100a) 및 상기 일면(100a)과 반대되는 타면(100b)을 포함하고, 상기 타면(100b)의 가장 자리에는 코일(130)이 배치될 수 있다. 따라서, 상기 코일(130)은 상기 제1 전극기판(200)이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 배치될 수 있다. 상기 코일(130)은 상기 제1 전극기판(200)과 접촉하지 않도록 배치될 수 있다. 상기 코일(130)은 상기 제1 전극기판(200)과 중첩되지 않을 수 있다. 상기 코일(130)은 예를 들어 루프 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코일(130)은 상기 제2 영역(UA)의 테두리를 따라서 연장될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 코일(130)은 제1 코일(135) 및 상기 제1 코일(135)과 이격되어 배치되는 제2 코일(136)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 코일(135) 및 상기 제2 코일(136) 각각은 상기 제2 영역(UA)의 테두리를 둘러싸며 연장될 수 있다.
상기 코일(130)은 상기 제1 전극기판(200)과 중첩되지 않는 범위 내에서 다양한 선폭을 가질 수 있다.
상기 코일(130)에는 전력을 송신할 수 있도록 배선(131)이 연결될 수 있다. 이러한 배선(131)의 끝단에는 패드부(132)가 더 배치될 수 있고, 상기 패드부(132)는 회로기판(700)과 접속될 수 있다.
코일(130)은 전도성 물질, 예를 들어 구리, 은, 알루미늄 등의 금속 ITO, IZO 등의 금속 산화물로 이루어질 수 있으나 낮은 저항을 구현할 수 있고, 전력 송신 또는 수신이 가능한 한 이들 물질에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 제2 영역(UA)에는 인쇄층(500)이 배치된다. 상기 인쇄층(500)은 상기 코일(130) 및 회로기판(700) 등이 외부에서 보이지 않도록 할 수 있다. 상기 인쇄층(500)은 소정의 색을 가지는 물질을 도포하여 형성될 수 있다. 상기 인쇄층(500)은 1도 인쇄, 2도 인쇄 또는 3도 인쇄를 통해 형성될 수 있다. 상기 인쇄층(500)은 원하는 외관에 따라 블랙잉크 또는 화이트 잉크를 도포하여 형성할 수 있다. 상기 인쇄층(500) 상에는 원하는 로고 등을 구현하기 위해 패턴 등을 형성할 수 있다.
이때, 상기 코일(130)은 상기 인쇄층(500)상에 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 코일(130) 형성 시, 고온 공정 또는 고온 처리가 가능하다. 즉, 상기 코일(130)을 필름 상에 형성하여 고온 처리할 경우 필름이 손상될 수 있으나, 실시예에서는 고온에 강한 상기 인쇄층(500) 상에 형성하여 공정 및 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극기판(200) 상에는 감지전극(210) 및 배선전극(220)이 배치된다.
상기 감지전극(210)은 입력 장치를 감지할 수 있다. 도 1에서는 상기 감지전극(210)이 바(bar)형태인 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 감지전극(210)은 손가락 등의 입력 장치가 접촉되었는지를 감지할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 감지전극(210)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이를 위하여 감지전극(210)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 및 은 나노 와이어(Ag nano wire) 등의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
도 1에서는 상기 감지전극(210)이 일 방향으로 연장되는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 감지전극(210)은 상기 일 방향으로 연장되는 감지전극 및 상기 일 방향과 교차하는 타 방향으로 연장되는 감지전극의 두 종류의 감지전극으로 구성될 수 있다.
이와 같은 상기 커버 윈도우의 일면(100a)에 전자기 방식의 터치 물체, 예를 들어 디지타이저 펜(300)이 터치될 수 있다. 이러한 디지타이저 펜(300) 내부에 공진회로(300a)가 포함될 수 있고, 이러한 공진회로(300a)에서 발생하는 신호를 상기 감지전극(210)이 감지하여 디지타이저 펜(300)의 위치를 검출할 수 있다.
코일(130)에서 전력을 송신하고 감지전극(210)에서 수신하는 것을 예로 들어 설명하였으나 감지전극(210)에서 전력을 송신하고 코일(130)에서 수신하는 것을 배제하는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 터치 윈도우 상에 배치된 상기 코일(130)에 전력이 송신되어 전자기파가 발생된다. 발생된 전자기파는 상기 디지타이저 펜(300)에 의해 흡수되고, 상기 디지타이저 펜(300)은 흡수된 전자기파를 다시 소정의 주파수로 방출할 수 있다. 따라서, 이러한 디지타이저 펜(300)의 접근에 의해 발생하는 전자기적 변화를 상기 감지전극(210)이 감지하여 디지타이저 펜(300)의 위치를 파악할 수 있다.
한편, 상기 커버 윈도우에 손가락이 터치되었을 경우, 상기 감지전극(210)이 정전 용량의 차이를 감지하여 접촉 위치를 검출할 수 있다.
실시예에서는 상기 코일(130)이 상기 커버 윈도우(100) 상에 배치되므로 터치 윈도우의 두께 증가를 방지할 수 있다. 즉, 상기 코일(130)이 별도의 층에 형성될 경우 비용 및 두께가 증가하므로 실시예에서는 이를 방지할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 정전용량에 의한 위치 센싱 및 EMR에 의한 위치 센싱을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 터치 윈도우에 손가락이 터치되어 정전용량에 의해 위치가 센싱될 때, 상기 코일(130)은 그라운드 전극의 기능을 할 수 있다. 즉, 상기 코일(130)은 터치 윈도우 내의 정전기 또는 ESD를 방지하는 역할을 할 수 있다. 즉, 정전기 또는 ESD가 상기 코일(130)의 경로를 따라 이동함으로써, 터치 윈도우 내로 유입되지 못하도록 할 수 있다. 상기 코일(130)이 커버 윈도우(100)의 테두리를 따라 배치되므로, 터치 윈도우의 내부로 유입되는 정전기 또는 ESD를 효과적으로 차단할 수 있다. 상기 코일(130)이 커버 윈도우(100)의 테두리 전체를 따라 배치될 수 있다. 상기 코일(130)은 회로기판(700)과 접속되어 터치 윈도우 내의 ESD를 전기적 신호로 방출할 수 있다. 이를 통해, 신호간섭을 방지하여 터치의 정확성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
이어서, 상기 제1 전극기판(200) 상에는 감지전극(210)을 전기적으로 연결하는 배선전극(220)이 배치될 수 있다. 상기 배선전극(220)은 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 일례로, 이러한 배선전극(220)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 배선전극(220)은 인쇄 공정으로 형성이 가능한 다양한 금속 페이스트 물질을 포함할 수 있다.
상기 배선전극(220)의 끝단에는 배선패드부(230)가 배치된다. 상기 배선패드부(230)는 상기 회로기판(700)과 접속될 수 있다. 상기 배선패드부(230)는 상기 회로기판(700)의 접속부(310)와 접속될 수 있다.
상기 회로기판(700)은 다양한 형태의 회로기판이 적용될 수 있는데, 일례로 플렉서블 회로기판(flexible printed circuit board, FPCB) 등이 적용될 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 회로기판(700)은 커넥터 및 구동칩을 실장할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 따른 터치 윈도우를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 앞서 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 코일(130)은 제1 코일(137) 및 제2 코일(138)을 포함한다. 상기 제1 코일(137) 및 상기 제2 코일(138)은 동일 또는 유사한 형태 및 크기를 가질 수 있다. 상기 제1 코일(137) 및 상기 제2 코일(138)은 링(ring) 형상일 수 있다. 상기 상기 제1 코일(137) 및 상기 제2 코일(138)은 상기 제2 영역(UA)의 테두리를 따라 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 코일(137) 및 상기 제2 코일(138)이 상기 제2 영역(UA)의 테두리를 따라 다수 개로 배치될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 터치 윈도우에서 제1 전극기판(201)의 하면에는 제2 전극기판(202)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극기판(202) 상에 제2 감지전극(212)이 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 감지전극(211) 및 상기 제2 감지전극(212)이 각각 다른 기판 상에 배치되어 터치 윈도우 구조의 다양성을 확보할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 커버 윈도우(100)의 하면에 직접 제1 감지전극(211)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1 감지전극(211)이 형성되기 위한 전극기판을 생략할 수 있고 터치 윈도우의 두께를 줄일 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제 1 영역 및 제 2 영역이 정의되는 커버 윈도우;
    상기 커버 윈도우의 상기 제 2 영역 상에 배치되는 전력 송신을 위한 코일;
    상기 커버 윈도우의 상기 제 2 영역 상에 배치되는 제 1 기판;
    상기 코일과 연결되는 제 1 배선;
    상기 제 1 기판 상의 감지전극;
    상기 감지전극과 연결되는 제 2 배선; 및
    상기 커버 윈도우와 상기 코일 사이의 인쇄층을 포함하고,
    상기 감지전극과 상기 코일은 다른 층에 배치되고
    상기 인쇄층과 상기 커버 윈도우는 직접 접촉하고,
    상기 코일과 상기 인쇄층은 직접 접촉하고,
    상기 감지전극은 상기 제 1 기판과 직접 접촉하고,
    상기 제 1 영역에서는 터치 및 정보 입력이 이루어지고,
    상기 코일은 복수의 제 1 코일 및 복수의 제 2 코일을 포함하고,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 링 형상으로 형성되고,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 상기 제 2 영역의 테두리를 따라 배열되고,
    상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일은 이격하고,
    상기 제 1 배선과 상기 제 2 배선은 동일한 회로기판과 연결되는 터치 윈도우.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지전극은 터치 물체에 의해 발생되는 전자기장을 감지하는 터치 윈도우.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 그라운드 전극 기능을 동시에 갖는 터치 윈도우.
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