KR101452747B1 - Capacitive touch panel with improved sensitivity of proximity, location and intensity of force of multi-touch input, method measuring thereof and method manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 인식하는 정전용량형 터치 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 터치를 지원하면서 동시에 인식 감도를 향상시켜 정밀한 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정이 가능한 정전용량형 터치 패널, 접촉힘의 측정방법 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 정전용량형 터치 패널은, 상판, 상기 상판과 이격되어 배치되는 하판, 상기 상판의 하면에 소정 간격으로 평행하게 배치되는 복수의 상부전극, 상기 하판의 상면에 소정 간격으로 평행하게 배치되고 상기 복수의 상부전극과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 하부전극, 상기 상판과 하판 사이에 배치되는 유전체 및 제어부를 포함하되, 제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 기 설정된 수치 이내로 근접되어 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하고, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 접촉되어 상기 상판의 형태가 변화되고, 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 이격거리 및 제 2 전기장 중 적어도 하나가 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 이격거리 및 제 2 전기장 중 적어도 하나의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하며, 상기 제어부는, 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitive touch panel that recognizes proximity, contact position, and contact force according to multi-touch, and more particularly, The present invention relates to a capacitive touch panel capable of measurement, a method of measuring contact force, and a manufacturing method thereof. A capacitive touch panel according to an embodiment of the present invention includes an upper plate, a lower plate spaced apart from the upper plate, a plurality of upper electrodes arranged parallel to the lower surface of the upper plate at predetermined intervals, And a dielectric disposed between the upper and lower plates, and a control unit, wherein the first object is positioned proximate to at least a portion of the upper plate within a predetermined numerical value, Wherein when a first electric field between at least one of the plurality of upper electrodes and a first lower electrode, which is at least one of the plurality of lower electrodes, is changed, the dielectric is changed according to the degree of change of the first electric field A change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode is induced, Wherein at least one of the distance between the first upper electrode and the first lower electrode and the second electric field is changed when the shape of the upper plate is changed by contacting at least a part of the upper plate, Wherein the control unit induces a change in the first capacitance according to a degree of change of at least one of the first electric field and the second electric field, and the controller measures the proximity, contact position, and force of the first object using the induced change in the first capacitance .
Description
본 발명은 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 인식하는 정전용량형 터치 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 터치를 지원하면서 동시에 인식 감도를 향상시켜 정밀한 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정이 가능한 정전용량형 터치 패널, 접촉힘의 측정방법 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
근래에 들어 터치 패널 기술은 우리 일상에 깊숙이 잡아 다양한 방면에서 생활에 편의를 제공하고 있으며, 일상생활에 반드시 필요한 핵심 기술로서 각광을 받고 있다.In recent years, touch panel technology is deeply embedded in our everyday life, providing convenience in various aspects, and has become a key technology essential for everyday life.
일반적으로 이러한 터치 패널 기술은 노트북, 개인정보단말기(PDA), 게임기, 스마트폰, 네비게이션 등 다양한 전자/통신기기에 사용될 수 있으며, 사용자가 원하는 기능을 선택하거나 입력하는 데 이용될 수 있다.Generally, such a touch panel technology can be used for various electronic / communication devices such as a notebook, a personal digital assistant (PDA), a game machine, a smart phone, and navigation, and can be used for selecting or inputting a function desired by a user.
이러한 터치 패널 기술은 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구현될 수 있다.This touch panel technology can be largely implemented by a resistive film type and a capacitive type.
먼저, 저항막 방식은 상부와 하부 전극막이 스페이서에 의해 이격되고, 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 형태이다.First, the resistive membrane type is configured such that the upper and lower electrode films are spaced apart by the spacers and can be brought into contact with each other by pressing.
상부 전극막이 형성되어 있는 상판이 손가락, 펜 등의 입력수단에 의해 눌릴 때 상부와 하부의 전극막이 통전되고, 그 위치의 저항값 변화에 따른 전압변화를 제어부에서 인지하여 접촉좌표를 인식하는 방식이다.When the upper plate on which the upper electrode film is formed is pressed by the input means such as a finger or a pen, the upper and lower electrode films are energized and the control unit recognizes the voltage change in accordance with the change in resistance value at that position, .
한편, 정전용량 방식은 다시 표면 정전용량 방식(Surface Capacitive)과 투영 정전용량 방식(Projected Capacitive)으로 분류될 수 있다.On the other hand, the electrostatic capacity type can be classified into a surface capacitive type and a projected capacitive type.
표면 정전용량 방식은 금속 테두리 패턴이 있는 평평한 ITO 층을 사용한다. 상기 ITO 전체에 걸쳐 자기장이 형성되어 있는 상태에서 손가락으로 스크린을 터치하면 정전용량의 변화를 네 모퉁이에서 감지하여 좌표를 추출할 수 있다.The surface capacitive method uses a flat ITO layer with a metal rim pattern. When a screen is touched with a finger in a state in which a magnetic field is formed all over the ITO, the coordinates can be extracted by sensing the change in capacitance at four corners.
그리고, 투영 정전용량 방식은 가로축과 세로축으로 전극을 형성하여 가로축 및 세로축 각각의 채널별 정전용량 변화에 따른 위치좌표를 추출할 수 있다.In the projection electrostatic capacitance type, electrodes can be formed on the horizontal axis and the vertical axis to extract position coordinates according to the capacitance change of each of the horizontal axis and the vertical axis.
도 1은 이러한 투영 정전용량 방식의 일례를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이 유리기판(1)의 상면과 하면에 전극(3, 5)이 형성되어 누름 지점의 위치를 검출할 수 있다.Fig. 1 shows an example of such a projection electrostatic capacitance method. As shown in FIG. 1,
도 1과 같은 종래의 터치 입력 기술은 액정패널에서 발광되는 빛이 사용자에게 전달됨에 있어 장애가 되지 않아 깨끗한 화면을 제공할 수 있고, 휴대폰 등의 외관에 해가 되지 않는다는 장점이 있었다.The conventional touch input technology as shown in FIG. 1 has a merit in that the light emitted from the liquid crystal panel is not obstructed in transmitting the light to the user, thereby providing a clean screen and not affecting the appearance of a mobile phone.
하지만, 이러한 종래의 터치 패널은 멀티터치의 위치만 획득할 수 있을 뿐, 접촉힘의 세기 등을 검출할 수 없다는 문제점이 있었다.However, such a conventional touch panel can only acquire the position of a multi-touch, and can not detect the strength of contact force or the like.
이는 3차원의 사용자 인터페이스를 구현하기 위해 더욱 많은 접촉을 필요로 하거나 디스플레이 화면에 다양한 메뉴를 표시하고자 하는 경우 대응하기 어려운 단점으로 작용하였다.This is a disadvantage in that it requires more contact to implement a three-dimensional user interface or difficulty in displaying various menus on the display screen.
한편, 터치 패널 기술을 구비한 기기의 보급이 크게 늘어나고 보편화되면서 일상생활에서 때와 장소를 가리지 않고 빈번하게 사용되고 있다.On the other hand, the spread of devices equipped with touch panel technology has been widely used and it has been frequently used in everyday life regardless of time and place.
그러나 장갑을 끼고 터치를 하거나 플라스틱 펜을 이용하여 터치를 하는 경우 등 부도체를 이용하는 경우에는 정전용량의 변화가 생기지 않아 입력이 가해지지 않는다는 문제점도 있었다.However, in the case of using an insulator such as touching with a glove or touching with a plastic pen, there is a problem that input is not applied because there is no change in capacitance.
따라서, 접촉위치뿐만 아니라 접촉힘도 측정할 수 있고, 다양한 터치를 지원하면서 동시에 보다 인식 감도를 개선하여 정밀한 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정이 가능한 터치 패널의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for development of a touch panel capable of accurately measuring proximity, contact position, and contact force by measuring contact force as well as contact force, improving recognition sensitivity while supporting various touches.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 터치를 지원하면서 동시에 인식 감도를 향상시켜 정밀한 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정이 가능한 정전용량형 터치 패널, 접촉힘의 측정방법 및 그 제조방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a capacitive touch panel capable of accurately sensing proximity, contact position and contact force by supporting various touches, And a manufacturing method thereof.
구체적으로, 본 발명은 복수의 상부전극과 복수의 하부전극이 겹쳐지도록 형성하고 겹쳐진 부분의 커패시턴스 변화를 측정하며, 접촉위치뿐만 아니라 외부의 가압에 의한 근접 및 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.Specifically, in the present invention, a plurality of upper electrodes and a plurality of lower electrodes are formed so as to overlap with each other, and the change in capacitance of the overlapped portion is measured, and the proximity due to external pressing and the magnitude of the contact force can be measured.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 정전용량형 터치 패널은, 상판, 상기 상판과 이격되어 배치되는 하판, 상기 상판의 하면에 소정 간격으로 평행하게 배치되는 복수의 상부전극, 상기 하판의 상면에 소정 간격으로 평행하게 배치되고 상기 복수의 상부전극과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 하부전극, 상기 상판과 하판 사이에 배치되는 유전체 및 제어부를 포함하되, 제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 접촉되거나 기 설정된 수치 이내로 근접되어 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하고, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되고, 상기 인가된 힘에 대응하여 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하며, 상기 제어부는, 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하고, 상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며, 상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성된다.
또한, 상기 제 2 전기장의 변화는, 상기 힘에 따른 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 이격거리의 변화에 의하여 유도될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a capacitive touch panel including an upper plate, a lower plate spaced apart from the upper plate, a plurality of upper electrodes disposed parallel to the lower surface of the upper plate at predetermined intervals, A plurality of lower electrodes disposed parallel to the upper surface of the upper plate and arranged in a direction crossing the plurality of upper electrodes, a dielectric disposed between the upper plate and the lower plate, and a control unit, When a first electric field between the first upper electrode, which is at least one of the plurality of upper electrodes, and the first lower electrode, which is at least one of the plurality of lower electrodes, is changed in contact with a part or within a predetermined value, And a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode according to a degree of change of the first electric field Wherein when a force along the first object is applied to at least a portion of the top plate and a second electric field between the first top electrode and the first bottom electrode changes corresponding to the applied force, The dielectric induces a change in the first capacitance according to a degree of change of the second electric field, and the control unit measures a proximity, a contact position and a force of the first object using the induced change in the first capacitance Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap and a first capacitance Is formed between the area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap.
The change of the second electric field may be induced by a change in the distance between the first upper electrode and the first lower electrode depending on the force.
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또한, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수인 경우, 상기 복수의 하부전극 사이에 형성되어 상기 복수의 힘 간의 간섭을 차단하는 복수의 스페이서를 더 포함할 수 있다.The plurality of spacers may further include a plurality of spacers formed between the plurality of lower electrodes to block interference between the plurality of forces when a plurality of forces are generated along the first object.
또한, 상기 복수의 스페이서는 탄성을 가질 수 있다.Further, the plurality of spacers may have elasticity.
또한, 상기 상판, 하판 및 유전체는 투명한 소재일 수 있다.Further, the upper plate, the lower plate and the dielectric may be a transparent material.
또한, 상기 유전체는 겔, 젤, 실리콘 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 고분자 중 하나로 이루어질 수 있다.The dielectric material may be one of gel, gel, silicone, and PDMS (polydimethylsiloxane) polymers.
또한, 상기 상판과 하판은 글래스(Glass), 강화 고분자 기판 또는 PI 기판 중 하나로 이루어질 수 있다.The upper plate and the lower plate may be made of glass, a reinforced polymer substrate, or a PI substrate.
또한, 상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 구리(Cu) 또는 은(Ag) 중 하나로 이루어질 수 있다.The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes may be formed of one of copper (Cu) and silver (Ag).
또한, 상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 투명한 소재이고, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 투명 전도성 산화물(TCO) 중 하나로 이루어질 수 있다.The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes may be transparent materials and may be formed of indium tin oxide (ITO), carbon nanotubes (CNT), graphene, metal nanowires, (PEDOT, Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) or a transparent conductive oxide (TCO).
또한, 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적은 0.1 mm2 또는 0.25 mm2 이상일 수 있다.The area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap may be 0.1 mm 2 or 0.25 mm 2 or more.
또한, 상기 복수의 상부전극의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 횡방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 횡방향으로 서로 연결되며, 상기 띠와 마름모 형상이 종방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되고, 상부 복수의 하부전극의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 종방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 종방향으로 서로 연결되며, 상기 복수의 상부전극 사이사이에 직교하는 형태로 배치되도록 횡방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열될 수 있다.The shape of the plurality of upper electrodes is such that strips having widths equal to or larger than a predetermined value are arranged in the lateral direction and rhombic shapes are connected to each other in a lateral direction so as to be spaced apart at regular intervals along the strip, And the shape of the upper plurality of lower electrodes is such that a band having a width of a predetermined value or more is arranged in the longitudinal direction and the rhombic shape is arranged in the longitudinal direction so as to be spaced apart at regular intervals along the band And may be arranged at regular intervals in the transverse direction so as to be disposed orthogonally between the plurality of upper electrodes.
또한, 상기 복수의 상부전극의 형상은, 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열되고, 상기 복수의 하부전극의 형상은, 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열될 수 있다.The shape of the plurality of upper electrodes may be arranged so as to further include a rectangular shape having a width equal to or greater than a preset value between the rhombic shapes spaced apart at regular intervals, And a rectangular shape having a width equal to or greater than a predetermined value between the rhombic shapes.
또한, 상기 복수의 상부전극은 전기적으로 서로 연결되고, 상기 복수의 하부전극은 전기적으로 서로 연결되며, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수이고, 상기 제어부는 상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극 사이의 전체 커패시턴스 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 상기 복수의 힘에 따른 단일의 힘의 크기를 측정하되, 상기 전체 커패시턴스는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 커패시턴스들의 합일 수 있다.Also, the plurality of upper electrodes are electrically connected to each other, the plurality of lower electrodes are electrically connected to each other, a plurality of forces are generated along the first object, and the control unit controls the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes Measuring a magnitude of a single force according to the proximity, the contact position and the plurality of forces of the first object using a total capacitance change between the first upper electrode and the first lower electrode Lt; / RTI >
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 정전용량형 터치 패널의 측정방법은, 상판, 상기 상판과 이격되어 배치되는 하판, 상기 상판의 하면에 소정 간격으로 평행하게 배치되는 복수의 상부전극, 상기 하판의 상면에 소정 간격으로 평행하게 배치되고 상기 복수의 상부전극과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 하부전극 및 상기 상판과 하판 사이에 배치되는 유전체를 포함하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법에 있어서, 제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 기 설정된 수치 이내로 근접하는 제 1단계, 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화하는 제 2단계, 상기 유전체가 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 3단계, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되는 제 4단계, 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 제 5단계, 상기 유전체가 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 6단계 및 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하는 제 7단계를 포함하되, 상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며, 상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성된다.
또한, 상기 제 7단계는, 시간에 따른 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 측정하는 제 7-1단계, 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상대 정전용량을 구하는 제 7-2단계, 상기 상대 정전용량의 제 1 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 근접 및 접촉위치 중 적어도 하나를 측정하는 제 7-3단계 및 상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 힘을 측정하는 제 7-4단계를 더 포함하되, 상기 상대 정전용량은 상기 제 1 커패시턴스의 시간에 따른 변화량의 절대값이고, 상기 제 1 변화폭은 상기 제 1 객체의 근접 또는 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 이하의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량이며, 상기 제 2 변화폭은 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 초과의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량일 수 있다.A method of measuring a capacitive touch panel according to an embodiment of the present invention for realizing the above-described problems includes a top plate, a bottom plate spaced apart from the top plate, a plurality of A capacitive touch panel including an upper electrode, a plurality of lower electrodes disposed in parallel to the upper surface of the lower plate at predetermined intervals and arranged in a direction crossing the plurality of upper electrodes, and a dielectric disposed between the upper and lower plates A first step of bringing a first object into contact with at least a part of the top plate within a predetermined numerical value, a first step of forming at least one of the plurality of upper electrodes and a first upper electrode, A second step in which the first electric field between the lower electrodes is changed, and a second step in which the dielectric is changed in accordance with the degree of change of the first electric field, A fourth step of inducing a change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode, a fourth step of applying a force along the first object to at least a part of the upper plate, A fifth step in which a second electric field between the electrodes is changed, a sixth step in which the dielectric induces a change in the first capacitance in accordance with a degree of change of the second electric field, And a seventh step of measuring a proximity, a contact position, and a force of the first object, wherein a change in the first capacitance, which is induced in accordance with the change of the first electric field, And a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the second electric field is formed between the area where the first upper electrode and the first lower electrode are overlapped.
The seventh step includes a seventh step of measuring a change of the first capacitance with time, a seventh step of obtaining a relative capacitance by using the change of the first capacitance, Measuring at least one of a proximity and a contact position of the first object using a first variation width of the first object and a seventh step of measuring at least one of a proximity and a contact position of the first object, Wherein the relative capacitance is an absolute value of a change amount of the first capacitance with respect to time, and the first variation width is a power of a proximity of the first object or a predetermined value or less of the first object And the second variation width is a variation amount of the relative capacitance generated due to a force exceeding a predetermined value of the first object The.
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또한, 상기 기 설정된 수치는 0.785 N 일 수 있다.Also, the predetermined value may be 0.785N.
또한, 상기 제 7-1단계는, 상기 제 1 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계, 상기 제 1 상부전극과 교차되는 상기 제 1 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계, 상기 제 1 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계 및 상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 수학식 으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 제 1 상부전극에 입력되는 전압이다.In addition, the step 7-1 may include a step of applying a voltage to the first upper electrode to cause a current to flow, a step of flowing the current through the first lower electrode crossing the first upper electrode, A step of inputting a current outputted from an electrode to an analog amplifier and a step of measuring an output voltage of the analog amplifier, And measuring the first capacitance from the first capacitance. In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the first upper electrode.
또한, 상기 제 7-1단계는, 상기 복수의 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계, 상기 복수의 상부전극과 교차되는 복수의 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계, 상기 복수의 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계 및 상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 수학식 으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 7-4단계는, 상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 복수의 힘에 따른 단일의 힘을 측정하는 단계이며, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수이고, 상기 복수의 상부전극은 전기적으로 서로 연결되며, 상기 복수의 하부전극은 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 복수의 상부전극에 입력되는 전압이다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 정전용량형 터치 패널의 제조방법은, 하판의 하면에 필름을 형성하는 단계, 상기 하판의 상면 가장자리에 지지대(buttress)를 형성하는 단계, 상기 지지대로 둘러싸인 공간에 유전체(dielectric substance)를 투입하는 단계, 상기 유전체를 경화(curing)하는 단계, 상기 지지대를 제거하는 단계, 상판의 하면을 상기 유전체 상면에 부착하는 단계 및 상기 하판의 하면과 상기 상판의 상면에 형성되어 있는 필름을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 상판의 하면에는 복수의 상부전극이 형성되어 있고, 상기 하판의 상면에는 복수의 하부전극이 형성되어 있으며, 제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 접촉되거나 기 설정된 수치 이내로 근접되어 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하고, 상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되고, 상기 인가된 힘에 대응하여 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하며, 상기 제어부는, 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하고, 상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며, 상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성된다.In addition, the step 7-1 may include a step of applying a voltage to the plurality of upper electrodes to flow a current, flowing the current through a plurality of lower electrodes crossing the plurality of upper electrodes, And a step of measuring an output voltage of the analog amplifier to calculate a current value < RTI ID = 0.0 > Measuring the first capacitance based on the plurality of forces of the first object using the second variation width of the relative capacitance, The plurality of upper electrodes may be electrically connected to each other, and the plurality of lower electrodes may be electrically connected to each other. In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the plurality of upper electrodes.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitive touch panel including forming a film on a lower surface of a lower plate, forming a buttress on a top edge of the lower plate, A step of applying a dielectric substance to the space surrounded by the support, curing the dielectric, removing the support, attaching the lower surface of the upper plate to the upper surface of the dielectric, A plurality of lower electrodes are formed on an upper surface of the lower plate, and a plurality of lower electrodes are formed on the lower surface of the lower plate, A first upper electrode, which is at least one of the plurality of upper electrodes, is brought into contact with at least a part of the upper plate or within a predetermined value, The first dielectric layer is formed between the first upper electrode and the first lower electrode in accordance with the degree of change of the first electric field when the first electric field between the first lower electrode and at least one of the plurality of lower electrodes is changed, When a force according to the first object is applied to at least a part of the upper plate and a second electric field between the first upper electrode and the first lower electrode changes corresponding to the applied force , The dielectric induces a change in the first capacitance in accordance with a degree of change of the second electric field, and the control unit calculates a proximity, a contact position and a force of the first object using the derived change in the first capacitance And a change in the first capacitance induced according to the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap , Changes in the first capacitance is derived in accordance with the change of the second electric field is formed between the first upper electrode and the first lower electrode, the area of overlap.
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본 발명은 다양한 터치를 지원하면서 동시에 인식 감도를 향상시켜 정밀한 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정이 가능한 정전용량형 터치 패널, 접촉힘의 측정방법 및 그 제조방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a capacitive touch panel capable of measuring close proximity, contact position, and contact force, a method of measuring contact force, and a method of manufacturing the same, while supporting various touches and improving recognition sensitivity.
구체적으로, 본 발명은 복수의 상부전극과 복수의 하부전극이 겹쳐지도록 형성하고 겹쳐진 부분의 커패시턴스 변화를 측정하며, 접촉위치뿐만 아니라 외부의 가압에 의한 근접 및 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.Specifically, in the present invention, a plurality of upper electrodes and a plurality of lower electrodes are formed so as to overlap with each other, and the change in capacitance of the overlapped portion is measured, and the proximity due to external pressing and the magnitude of the contact force can be measured.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 멀티터치를 구현하는 종래 정전용량형 터치 패널의 일 실시례의 측면단면도이다.
도 2는 본 발명의 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 측면단면도이다.
도 3은 본 발명의 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극의 배열도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 근접 및 접촉위치 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 접촉힘 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극의 교차지점을 나타낸다.
도 6은 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치에 따른 근접, 접촉위치 및 힘의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 상대 정전용량을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 펜 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 정전용량형 터치 패널에서 상부전극과 하부전극의 겹쳐지는 면적을 증가시키기 위한 구성의 일 실시례를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 정전용량형 터치 패널에서 상부전극과 하부전극의 겹쳐지는 면적을 증가시키기 위한 구성의 다른 일 실시례를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 구성을 나타내는 회로도이다.
도 13은 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 단일의 접촉힘을 측정하는 구성을 나타내는 회로도이다.
도 15는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 단일의 접촉힘을 측정하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 16a 내지 도 16g는 본 발명의 정전용량형 터치 패널을 제조하기 위한 일 실시례를 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate a preferred embodiment of the invention and, together with the description, serve to provide a further understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional side view of one embodiment of a conventional capacitive touch panel implementing multi-touch.
2 is a side cross-sectional view of a capacitive touch panel for explaining the principle of measurement of proximity, contact position, and contact force of the present invention.
3 is an arrangement view of an upper electrode and a lower electrode of a capacitance type touch panel for explaining the principle of measurement of proximity, contact position and contact force of the present invention.
FIGS. 4A to 4C illustrate the capacitance change between the upper electrode and the lower electrode of the capacitive touch panel to explain the principle of proximity and contact position measurement according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of an upper electrode and a lower electrode of a capacitive touch panel for explaining the principle of contact force measurement according to the present invention.
6 shows a change in capacitance between the upper electrode and the lower electrode due to a finger touch of the capacitive touch panel.
FIG. 7 shows a capacitance change between an upper electrode and a lower electrode due to a finger touch of the capacitive touch panel of the present invention.
FIG. 8 illustrates a relative capacitance for explaining the proximity, contact position, and force measurement algorithm according to the finger touch of the capacitive touch panel of the present invention.
FIG. 9 shows a capacitance change between an upper electrode and a lower electrode due to a pen touch of the capacitive touch panel of the present invention.
10A to 10C illustrate an embodiment of a structure for increasing the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode in the capacitive touch panel of the present invention.
11A to 11C show another embodiment of a structure for increasing the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode in the capacitive touch panel of the present invention.
12 is a circuit diagram showing a configuration in which the capacitive touch panel of the present invention measures the proximity, contact position, and contact force according to multi-touch.
13 is a flowchart showing an example of a method of measuring the proximity, contact position, and contact force according to the multi-touch of the capacitive touch panel of the present invention.
14 is a circuit diagram showing a configuration in which the capacitive touch panel of the present invention measures a proximity, a contact position and a single contact force according to multi-touch.
15 is a flowchart showing an example of a method for measuring proximity, contact position and single contact force according to multi-touch of the capacitive touch panel of the present invention.
16A to 16G are cross-sectional views showing an embodiment for manufacturing the capacitive touch panel of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and the entire configuration described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.
일반적으로 터치 패널 기술은 우리 일상에 필수불가결한 전자/통신기기에 널리 이용되며 삶의 많은 영역에서 편의를 제공하고 있다. 그러나, 종래의 터치 패널 기술은 접촉위치만을 인식할 수 있었고, 근접이나 접촉힘에 대한 인식을 할 수 없었다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 터치 패널 기술은 손가락이나 스타일러스에 의해 눌러지는 경우에만 작동할 수 있었고, 장갑 등을 낀 상태로 누르는 경우나 일반적인 플라스틱 펜을 이용하여 누르는 경우 등 부도체를 이용하여 누르는 경우에는 작동하지 않는다는 문제점이 있었다.In general, touch panel technology is widely used in electronic and communication devices indispensable to everyday life and provides convenience in many areas of life. However, the conventional touch panel technology can recognize only the contact position, and can not recognize proximity or contact force. In addition, the conventional touch panel technology can be operated only when pressed by a finger or a stylus, and does not work when the user uses a non-conductive material such as a glove or a general plastic pen There was a problem.
본 발명은 접촉위치뿐만 아니라 근접 및 접촉힘을 인식할 수 있는 정전용량형 터치 패널을 제안하고자 한다. 나아가, 다양한 수단의 멀티터치를 인식할 수 있고, 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 정교한 측정이 가능하도록 감도를 높인 정전용량형 터치 패널을 제공하고자 한다.The present invention proposes a capacitive touch panel capable of recognizing proximity and contact force as well as contact positions. Furthermore, the present invention is to provide a capacitive touch panel capable of recognizing multi-touch of various means and having increased sensitivity to enable precise measurement of proximity, contact position, and contact force.
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the capacitive touch panel of the present invention will be described in detail.
우선, 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 원리를 도면을 참조하여 설명한다.First, the principle of measuring the proximity, contact position and contact force of the capacitive touch panel of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 측면단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a capacitive touch panel for explaining the principle of measurement of proximity, contact position, and contact force of the present invention.
상기 정전용량형 터치 패널(10)은 상판(100), 하판(200), 복수의 상부전극(300), 복수의 하부전극(400), 유전체(500), 스페이서(600) 등을 포함할 수 있다.The
단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 정전용량형 터치 패널이 구현될 수도 있다.However, the components shown in Fig. 2 are not essential, and a capacitive touch panel having components having more or fewer components may be implemented.
도 2에서 볼 수 있듯이, 일반적인 정전용량형 터치 패널(10)은 상판(100)과 하판(200)이 소정의 간격으로 이격되어 있다. 상판(100)과 하판(200)은 평행하게 결합되도록 배치되며, 상판(100)은 외부의 힘에 의해 변형이 될 수 있다.2, in the general
상판(100)과 하판(200)은 글래스(Glass), 강화 고분자 기판 또는 PI 기판을 사용하는 것이 바람직하다. The
상판(100)의 하면에는 복수의 상부전극(300)이, 하판(200)의 상면에는 복수의 하부전극(400)이 형성될 수 있다.A plurality of
복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)은 구리(Cu) 또는 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)은 투명한 소재로서, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 투명 전도성 산화물(TCO)로 이루어질 수도 있다.The plurality of
상기 상판(100)과 하판(200)의 이격된 공간에는 유전체(500)가 배치된다. 유전체(500)는 강성이 작은 것을 특징으로 하며, 겔, 젤, 실리콘 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 고분자로 이루어질 수 있다.A dielectric 500 is disposed in a space between the
유전체(500)는 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)이 겹쳐지는 부분에 커패시턴스를 형성할 수 있다. 외부의 힘에 의해 유전체(500)가 변형될 수 있고, 이는 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)이 겹쳐지는 부분에 커패시턴스의 변화를 발생시킬 수 있다.The dielectric 500 may form a capacitance at a portion where the plurality of
스페이서(600)는 복수의 하부전극(400) 사이에 형성되며, 돔 형태, 육면체 형태 등으로 형성될 수 있으나 본 발명은 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 이러한 스페이서(600)는 탄성의 재질을 사용함이 바람직하다.The
멀티터치로 인해 복수의 외부 힘이 가해지는 경우, 복수의 외부 힘 간의 간섭 간섭으로 인해 개별 접촉힘의 위치와 크기 등을 정확하게 획득할 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우 스페이서(600)를 형성하여 복수의 외부 힘 간의 간섭을 방지할 수 있다.In the case where a plurality of external forces are applied due to multi-touch, the position and size of individual contact forces can not be accurately obtained due to interference interference between a plurality of external forces. In this case, the
하판(200)의 아래에는 이미지나 영상을 외부로 출력할 수 있는 디스플레이부가 설치될 수 있다. 상기 상판(100), 하판(200), 유전체(500) 등은 투명한 소재로 이루어져 외부에서 디스플레이부를 관찰할 수 있다.Below the
디스플레이부는 발광다이오드(Light Emitting Diodes, LED), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자종이 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The display unit may include a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED) ), A flexible display, a 3D display (3D display), and an electronic paper.
또한, 제어부가 상기 정전용량형 터치 패널(10)에 더 포함되어 구성될 수 있다. 제어부는 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400) 사이에 형성되는 커패시턴스의 변화를 이용하여 외부 힘의 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.In addition, a control unit may be further included in the
한편, 도 3은 본 발명의 근접, 접촉위치 및 접촉힘의 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극의 배열도이다.3 is an arrangement view of an upper electrode and a lower electrode of a capacitance type touch panel for explaining the principle of measurement of proximity, contact position, and contact force of the present invention.
도 3에 도시한 것과 같이, 상부전극(300a, 300b, 300c, …)들이 횡방향으로 평행하게 배열되어 복수의 상부전극(300)을 형성할 수 있고, 하부전극(400a, 400b, 400c, 400d, …)들이 종방향으로 평행하게 배열되어 복수의 하부전극(400)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
단, 도 3의 복수의 상부전극(300) 및 복수의 하부전극(400)의 배치는 본 발명의 측정 원리를 간단하게 설명하기 위한 단순한 일례에 불과하며, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.It should be noted that the arrangement of the plurality of
또한, 도 3에 도시한 것과는 달리, 상부전극(300a, 300b, 300c, …)들이 종방향으로 나란하게 배열되어 복수의 상부전극(300)을 형성하고, 하부전극(400a, 400b, 400c, 400d, …)들이 횡방향으로 나란하게 배열되어 복수의 하부전극(400)을 형성하는 배치는 통상의 기술자가 이로부터 자명하게 도출해낼 수 있다.3, the
이하에서는 도 3의 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)의 배열을 기초로 하여, 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 원리를 도 4a 내지 도 4c 및 도 5를 참조하여 설명한다.The principle of measuring the proximity, contact position and contact force of the capacitive touch panel of the present invention based on the arrangement of the plurality of
먼저, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 근접 및 접촉위치 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량(Capacitance) 변화를 나타낸다.4A to 4C illustrate a capacitance change between an upper electrode and a lower electrode of a capacitive touch panel to explain the principle of proximity and contact position measurement of the present invention.
도 4a에 도시한 것과 같이, 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)에 전압이 인가되면 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이에 전기장(Electric Field)이 발생하며, 상호 정전용량(Mutual Capacitance) C1 이 형성될 수 있다.An electric field is generated between the
상호 정전용량 C1 은 상부전극(300a)과 하부전극(400a)이 겹쳐지지 않는 부분 사이에서 형성되는 커패시턴스로서, 종래의 정전용량형 터치 패널이 접촉위치 측정 시 사용하던 값이다.Mutual capacitance C 1 Is a capacitance formed between a portion where the
도 4b에 도시한 것과 같이, 손가락과 같은 도체가 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)으로 근접하게 되면, 상부전극(300a)과 하부전극(400a)이 겹쳐지지 않는 부분 사이에 형성되었던 전기장의 일부가 손가락 측으로 흡수되며, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 상호 정전용량 C1 이 작아진다.4B, when a conductor such as a finger is brought close to the
도 4c에 도시한 것과 같이, 손가락과 같은 유전체가 더욱 근접하여 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하게 되면, 손가락 측으로 흡수되는 전기장의 양이 더욱 많아지며, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 상호 정전용량 C1이 더욱 감소한다.As shown in FIG. 4C, when a dielectric such as a finger is brought into contact with the
손가락이 상판(100)에 접촉하였을 때 감소된 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 상호 정전용량을 ΔC1 이라고 한다면, 접촉 시의 상호 정전용량은 C1 - ΔC1 이라고 할 수 있다.The mutual electrostatic capacitance between the
다음으로, 도 5는 본 발명의 접촉힘 측정 원리를 설명하기 위한 정전용량형 터치 패널의 상부전극과 하부전극의 교차지점을 나타낸다.Next, FIG. 5 shows the intersection points of the upper electrode and the lower electrode of the capacitive touch panel for explaining the contact force measuring principle of the present invention.
도 5에 도시한 것과 같이, 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)에 전압이 인가되면 상부전극(300a)과 하부전극(400a)이 겹쳐지는 면적의 공간에 전기장이 발생하며, 상호 정전용량 C0 가 형성될 수 있다.5, when a voltage is applied to the plurality of
외부의 힘이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 인가되면, 이에 의해 그 지점의 상부전극(300a)과 하부전극(400a)의 간격이 좁아지며, 상호 정전용량 C0 의 변화를 유발할 수 있다.When an external force is applied to the
일반적으로 커패시터의 정전용량 C 는 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Generally, the capacitance C of the capacitor can be expressed by the following equation (1).
상기 수학식 1에서 εo 는 진공에서의 유전율로써 약 8.85 pF/m 이고, εr 은 유전체의 유전상수이며, A 는 전극의 면적이고, d 는 양 전극 간의 간격이다.Where ε o is the dielectric constant in vacuum of about 8.85 pF / m, ε r is the dielectric constant of the dielectric, A is the area of the electrode, and d is the spacing between both electrodes.
상기 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 양 전극의 간격 d 가 작아지면, 커패시터의 정전용량 C 는 이에 반비례하여 커지게 된다. 따라서, 외부의 힘으로 인해 상판(100)이 눌러져 상부전극(300a)과 하부전극(400a)의 간격이 좁아지면, 상호 정전용량 Co 는 커지게 된다.As can be seen from Equation (1), when the distance d between both electrodes becomes small, the capacitance C of the capacitor increases inversely. Accordingly, when the
즉, 외부의 힘이 상판(100)에 인가되었을 때 증가된 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 상호 정전용량을 ΔCo 라고 한다면, 이때의 상호 정전용량은 Co + ΔCo 라고 할 수 있다.That is, the mutual capacitance between the increase of the upper electrode (300a) and a lower electrode (400a) when the external force is applied to the top plate (100) ΔC o , The mutual capacitance at this time is C o + C o .
따라서, 상기 증가한 상호 정전용량 값 ΔCo 를 파악하여 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.Therefore, the magnitude of the contact force can be measured by grasping the increased reciprocal capacitance value? C o .
이하에서는, 일반적인 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 정전용량 변화의 원리를 도 6을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the principle of capacitance change due to finger touch of a general capacitive touch panel will be described with reference to FIG.
먼저, 도 6은 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.6 shows a change in capacitance between the upper electrode and the lower electrode due to finger touch of the capacitive touch panel.
도 6에서 d 는 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)과 손가락 사이의 거리를 나타낸다.6, d represents the distance between the
단, 도 6은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 일 실시례에 따른 정전용량의 변화를 나타내며, 본 발명의 효과가 이에 한정되는 것은 아니다.FIG. 6 shows a change in capacitance according to an embodiment of the capacitive touch panel of the present invention, and the effect of the present invention is not limited thereto.
정전용량형 터치 패널(10)의 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 정전용량(Capacitance)은 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Capacitance between the
상기의 수학식 2에서 Ctot 는 정전용량 터치 패널(10)의 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량 값이고, Cini 는 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 초기 정전용량 값이며, ΔCo 는 상판(100)이 눌러지는 힘에 의해 증가되는 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 정전용량 값이고, ΔC1 은 손가락이 상판(100)에 근접하거나 미세한 터치가 있을 때 감소되는 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 정전용량 값이다.Where C tot is the total capacitance between the
도 6에서, 제 1구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하기 전의 상태에 해당한다. 제 1구간에서 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량은 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다.In Fig. 6, the first section corresponds to the state before the finger is close to the
제 2구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하면서부터 상판(100)을 접촉하기 직전까지의 상태에 해당한다. The second section corresponds to a state in which the finger is in proximity to the
제 2구간에서는 손가락의 근접으로 인해 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전기장이 손가락 측으로 조금씩 흡수되며, ΔC1 이 점차 증가한다. 다만, 아직 접촉이 없으므로 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격은 그대로이고, ΔCo 는 0 이 된다. 이에 따라, 제 2 구간에서의 전체 정전용량 값은 수학식 2에 따라 점차 감소하게 된다.The second period, due to the proximity of the finger and an electric field between the top electrode (300a) and a lower electrode (400a) absorbs slightly toward finger, ΔC 1 is gradually increased. However, since there is no contact yet, the gap between the
제 3구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 미세한 힘을 가하는 상태에 해당한다.The third section corresponds to a state in which a finger touches the
제 3구간에서는 제 2구간에서보다 손가락이 더 근접하게 되므로 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전기장이 손가락 측으로 더 흡수가 되며, ΔC1 도 제 2구간에서보다 더 크게 증가한다. The third period, because the fingers are closer than in the second section and the more absorbent the electric field between the top electrode (300a) and a lower electrode (400a) toward the finger, the ΔC 1 increased more significantly than in the second section.
제 3구간에서는 미세한 압력만을 가하기 때문에 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격도 미세하게만 좁혀지는 상태이며, ΔCo 는 작은 값을 가지게 된다. In the third section, since only minute pressure is applied, the gap between the
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있듯이, 전체 정전용량 값은 수학식 2에 따라 제 2구간에서보다 더 가파르게 감소하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the total electrostatic capacitance value decreases more steeply than in the second section according to Equation (2).
제 4구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 점점 더 강한 힘을 가하는 상태에 해당한다.The fourth section corresponds to a state in which the finger is in contact with the
제 4구간에서는 손가락으로 상판(100)에 점점 큰 힘을 가하게 되므로 강성이 작은 유전체(500)도 변형이 되며, 이 지점의 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격도 제 3구간에 비하여 더 크게 줄어들게 된다. 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 양 전극의 간격이 작아지면 정전용량은 증가하게 되므로, ΔCo 가 크게 증가한다.A larger force is applied to the
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있듯이, 접촉힘에 의해 전체 정전용량 값은 증가하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the total capacitance value is increased by the contact force.
제 5구간은 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 강한 힘을 가하던 손가락에서 힘을 점점 줄이면서 미세한 힘만을 가하기 직전까지의 상태이다.The fifth section is a state in which the force applied to the
제 5구간에서는 큰 힘이 가해졌던 상판(100)에 힘을 빼면서 유전체(500)도 원상태로 복귀가 되며, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격은 다시 증가하게 된다. 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 양 전극의 간격이 커지면 정전용량은 감소하게 되므로, ΔCo 가 크게 감소한다.In the fifth section, the dielectric 500 is returned to its original state while the force is applied to the
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있듯이, 전체 정전용량 값은 다시 감소하게 된다.Thus, as can be seen in FIG. 6, the total capacitance value again decreases.
제 6구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 미세한 힘을 가하는 상태에서부터 상판(100)에 접촉을 해제하기 직전까지의 상태에 해당한다.The sixth section corresponds to a state from when the finger is applying a fine force to the
제 6구간에서는 손가락 측으로 흡수가 되었던 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전기장이 줄어들면서, ΔC1 도 감소한다. A sixth period, while reducing the electric field between the top electrode (300a) and a lower electrode (400a) that was the absorption side of the finger, and ΔC 1 is reduced.
제 6구간에서는 미세한 압력만이 가해지기 때문에 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격도 미세하게만 좁혀지는 상태이며, ΔCo 는 작은 값을 가지게 된다.Since only minute pressure is applied in the sixth section, the gap between the
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있듯이, 전체 정전용량 값은 수학식 2에 따라 다시 증가하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the total electrostatic capacitance value increases again according to Equation (2).
제 7구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉을 해제하면서부터 점점 멀어지는 상태로서 근접 구간에 해당한다. The seventh section corresponds to the proximity section in which the finger gradually moves away from the
제 7구간에서는 제 6구간에서보다 손가락이 상판(100)에서 더 멀어지게 되므로 손가락 측으로 흡수되던 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전기장이 감소하며, ΔC1 도 제 6구간에서보다 더 작아진다. The electric field between the
다만, 접촉이 해제된 후이므로 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격은 그대로이고, ΔCo 는 0 이 된다. However, since the contact is released, the gap between the
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있듯이, 전체 정전용량 값은 수학식 2에 따라 제 6구간에서보다 더 완만하게 증가하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the total electrostatic capacitance value increases more slowly than in the sixth section according to Equation (2).
제 8구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에서 멀어져 근접하지 않는 상태에 해당한다. 제 8구간에서 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량은 다시 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다.The eighth section corresponds to a state in which the finger does not come close to the
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 정전용량 변화 및 이를 이용한 근접, 접촉위치, 힘 측정 원리를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the capacitance change due to the finger touch of the capacitive touch panel of the present invention and the proximity, contact position, and force measurement principle using the same will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
도 7 및 도8에서 d 는 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)과 손가락 사이의 거리를 나타낸다.7 and 8, d represents the distance between the
도 7은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.FIG. 7 shows a capacitance change between an upper electrode and a lower electrode due to a finger touch of the capacitive touch panel of the present invention.
본 발명의 정전용량형 터치 패널에서는 상부전극(300a)과 하부전극(400a)이 겹쳐지는 면적을 크게 하고 근접 및 미세한 힘에 의한 터치에 따른 커패시턴스 변화를 작게 하기 위하여 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400) 패턴을 설계할 수 있다.In the capacitive touch panel of the present invention, in order to increase the area where the
즉, 상기 수학식 2에서 ΔC1 는 도 6에서 보다 더 작게 설계하고, ΔCo 는 도 6에서 보다 더 크게 설계할 수 있다.That is, ΔC 1 in Equation (2) is designed to be smaller than that in FIG. 6, and ΔC o can be designed to be larger than that in FIG.
따라서, 도 6의 정전용량형 터치 패널의 전체 정전용량 변화와 비교하여 보았을 때, 손가락이 근접해 있는 구간인 제 2구간과 제 7구간에서의 손가락 터치로 인한 전체 정전용량의 변화가 도 7에서 더 작게 나오며, 미세한 힘을 가하는 구간인 제 3구간과 제 6구간에서의 손가락 터치로 인한 전체 정전용량의 변화도 도 7에서 더 작게 나타난다.Therefore, when the total capacitance change of the capacitive touch panel of FIG. 6 is compared with the change of the total capacitance due to the finger touch in the second and seventh intervals, And the total capacitance change due to the finger touch in the third and sixth sections, which is a section where the minute force is applied, is also smaller in FIG.
반면에, 손가락으로 큰 힘을 가하는 구간인 도 7의 제 4구간과 제 5구간에서는 도 6의 제 4구간과 제 5구간보다 전체 정전용량의 변화가 더 크게 나타난다. On the other hand, in the fourth period and the fifth period of FIG. 7, which is a period of applying a large force with the finger, the change of the total capacitance is larger than that of the fourth period and the fifth period of FIG.
상기 도 7과 같은 전체 정전용량 변화를 이용하여 손가락의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하는 원리를 도 8을 참조하여 설명한다.The principle of measuring the proximity, contact position, and force of the finger using the total capacitance change as shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
도 8은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 손가락 터치에 따른 근접, 접촉위치 및 힘의 측정 알고리즘을 설명하기 위한 상대 정전용량을 나타낸다.FIG. 8 illustrates a relative capacitance for explaining the proximity, contact position, and force measurement algorithm according to the finger touch of the capacitive touch panel of the present invention.
손가락 터치에 따른 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하기 위하여, 먼저 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400) 사이에 형성되는 시간에 따른 커패시턴스의 변동을 측정하며, 이는 상기 도 7과 같이 도시할 수 있다.In order to measure the proximity, the contact position and the force according to the finger touch, the variation of the capacitance with time formed between the plurality of
상기 측정된 시간에 따른 커패시턴스의 변동을 이용하여 도 8에 나타난 것과 같은 상대 정전용량을 구할 수 있다.The relative capacitance as shown in FIG. 8 can be obtained by using the variation of the capacitance according to the measured time.
여기서 상대 전정용량이란 초기 커패시턴스 값을 기준으로 손가락이 근접, 접촉 및 힘을 가함에 따라 변동되는 커패시턴스의 값을 나타낸 것이며, 시간에 따른 커패시턴스의 변동량에 절대값을 취한 값을 의미한다.Here, the relative vestibular capacity refers to a value of a capacitance that varies as a finger approaches, touches, and applies a force based on an initial capacitance value, and refers to a value obtained by taking an absolute value of a variation amount of the capacitance with time.
즉, 초기 커패시턴스 값을 0으로 하였을 때, 시간에 따른 커패시턴스의 변동을 표현한 것이다.That is, when the initial capacitance value is 0, the variation of the capacitance with time is expressed.
도 8을 참조하면, 제 1구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하기 전의 상태로서, 제 1구간에서 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량은 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다. 따라서, 제 1구간에서 상대 정전용량은 0 이 된다.8, the first section is a state before the finger is brought close to the
제 2구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하면서부터 상판(100)을 접촉하기 직전까지의 상태로서, 제 2 구간에서의 전체 정전용량 값은 도 7에 나타낸 것과 같이 시간에 따라 완만하게 감소하게 된다. 따라서, 제 2구간에서 상대 정전용량은 도 8에 도시된 것과 같이 완만하게 증가하게 된다.The second section is a state in which the finger is in proximity to the
제 3구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 미세한 힘을 가하는 상태로서, 전체 정전용량 값은 제 2구간에서보다 더 가파르게 감소하게 된다. 따라서, 제 3구간에서 상대 정전용량은 제 2구간에서보다 가파르게 증가하게 된다.In the third section, the finger touches the
제 4구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 점점 더 강한 힘을 가하는 상태로서, 도 7에서 볼 수 있듯이 상부전극(300a)과 하부전극(400a)의 겹쳐지는 면적의 증대로 의해 전체 정전용량 값은 크게 증가한다. 따라서, 제 4구간에서 상대 정전용량은 도 8에 도시한 것과 같이 크게 변화된다.7, the finger is in contact with the
제 5구간은 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 강한 힘을 가하던 손가락에서 힘을 점점 줄이면서 미세한 힘만을 가하기 직전까지의 상태로서, 도 7에서 볼 수 있듯이 전체 정전용량 값은 다시 크게 감소한다. 따라서, 제 5구간에서 상대 정전용량은 도 8에 도시한 것과 같이 크게 변화된다.The fifth period is a state in which the force applied to the
제 6구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 미세한 힘을 가하는 상태에서부터 상판(100)에 접촉을 해제하기 직전까지의 상태로서, 도 7에서 볼 수 있듯이 전체 정전용량 값은 다시 증가한다. 따라서, 제 6구간에서 상대 정전용량은 도 8에 도시한 것과 같이 감소한다.The sixth section is a state from when the finger is applying a fine force to the
제 7구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉을 해제하면서부터 점점 멀어지는 상태로서, 도 7에서 볼 수 있듯이 전체 정전용량 값은 제 6구간에서보다 더 완만하게 증가한다. 따라서, 제 7구간에서 상대 정전용량은 제 6구간에서보다 더 완만하게 감소한다.The seventh section is a state in which the finger gradually moves away from the
제 8구간은 손가락이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에서 멀어져 근접하지 않는 상태로서, 전체 정전용량은 다시 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다. 따라서, 제 8구간에서 상대 정전용량은 0 이 된다.In the eighth section, the finger is away from the
상기 도 8의 상대 정전용량을 이용하면 손가락 터치에서 근접, 접촉위치 및 힘을 측정할 수 있다.By using the relative capacitance shown in FIG. 8, it is possible to measure the proximity, the contact position, and the force in the finger touch.
즉, 제 2구간과 제 3구간, 제 6구간, 제 7구간의 상대 정전용량의 변화인 변화폭 A를 이용하면, 손가락이 근접하거나 미세한 힘을 가하는 경우 손가락의 접촉위치를 측정할 수 있다.That is, when the variation width A, which is the change of the relative capacitance between the second section and the third section, the sixth section, and the seventh section, is used, the contact position of the finger can be measured when the finger approaches or exerts a minute force.
이러한 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 인가되는 미세한 힘은 20 g 이하의 힘으로 설계할 수 있으며, 바람직하게는 80 g 이하의 힘으로 설계할 수 있다. 정전용량형 터치 패널(10)의 상판에 손가락이 근접하거나 미세한 힘이 인가되는 경우에도 민감하게 반응하여 접촉위치를 측정할 수 있다.The fine force applied to the
또한 제 4구간과 제 5구간의 상대 정전용량의 변화인 변화폭 B를 이용하면, 손가락으로 큰 힘을 가하는 경우 가해지는 힘의 크기를 측정할 수 있다.Also, by using the change width B which is the change of the relative capacitance between the fourth section and the fifth section, the magnitude of the force applied when a large force is applied with the finger can be measured.
이하에서는, 정전용량형 터치 패널의 펜 터치로 인한 정전용량 변화를 도 9를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the capacitance change due to the pen touch of the capacitive touch panel will be described with reference to FIG.
도 9는 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 펜 터치로 인한 상부전극과 하부전극 사이의 정전용량 변화를 나타낸다.FIG. 9 shows a capacitance change between an upper electrode and a lower electrode due to a pen touch of the capacitive touch panel of the present invention.
도 9에서 d 는 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)과 펜 사이의 거리를 나타낸다.9, d represents the distance between the
단, 도 9은 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 일 실시례에 따른 정전용량의 변화를 나타내며, 본 발명의 효과가 이에 한정되는 것은 아니다.However, FIG. 9 shows a change in capacitance according to an embodiment of the capacitive touch panel of the present invention, and the effect of the present invention is not limited thereto.
도 9에서와 같이 비전도성 물질인 펜을 사용하여 터치를 하는 경우에는 펜을 상판(100) 측으로 근접시키더라도 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전기장이 흡수되지 않으며, 제 1구간 내지 제 8구간의 전 구간에서 ΔC1 은 0 이 된다.9, even when the pen is brought close to the side of the
상기 도 6에서와 마찬가지로, 도 9에서 제 1구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하기 전의 상태이고, 제 2구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 근접하면서부터 상판(100)을 접촉하기 직전까지의 상태에 해당한다.9, the first section is a state before the pen approaches the
제 1구간과 제 2구간에서는 상판(100)에 압력이 가해지기 전이므로 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량은 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다.The total capacitance between the
제 3구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 미세한 힘을 가하는 상태이고, 제 4구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉하여 점점 더 강한 힘을 가하는 상태에 해당한다.The pen is in contact with the
제 3구간과 제 4구간에서는 펜으로 상판(100)에 점점 큰 힘을 가하게 되므로 강성이 작은 유전체(500)도 변형이 되며, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격이 줄어들게 된다. 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 양 전극의 간격이 작아지면 정전용량은 증가하게 되므로, ΔCo 는 증가하게 된다.In the third section and the fourth section, a larger force is applied to the
이에 따라, 도 9에서 볼 수 있듯이, 제 3구간과 제 4구간에서는 접촉힘에 의해 전체 정전용량 값은 증가하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 9, in the third section and the fourth section, the total capacitance value increases due to the contact force.
제 5구간은 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 강한 힘을 가하던 펜에서 힘을 점점 줄이면서 미세한 힘만을 가하기 직전까지의 상태이고, 제 6구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 미세한 힘을 가하는 상태에서부터 상판(100)에 접촉을 해제하기 직전까지의 상태에 해당한다.The fifth section is a state in which the force applied to the
제 5구간과 제 6구간에서는 상판(100)을 누르고 있던 펜의 힘을 빼면서 유전체(500)도 원상태로 복귀가 되며, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격은 다시 증가하게 된다. 수학식 1에서 볼 수 있듯이, 양 전극의 간격이 커지면 정전용량은 감소하게 되므로, ΔCo 는 감소하게 된다.In the fifth and sixth sections, the dielectric 500 is returned to its original state while the force of the pen pressing the
이에 따라, 도 9에서 볼 수 있듯이, 제 5구간과 제 6구간에서는 전체 정전용량 값은 감소하게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the total capacitance value decreases in the fifth and sixth sections.
제 7구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에 접촉을 해제하면서부터 근접에서부터 점점 멀어지는 상태이고, 제 8구간은 펜이 정전용량형 터치 패널(10)의 상판(100)에서 멀어져 근접하지 않는 상태에 해당한다. The seventh section is a state in which the pen moves away from proximity to the
제 7구간과 제 8구간에서는 접촉이 해제된 후이므로 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 간격은 그대로이고, ΔCo 는 0 이 된다. 이에 따라, 상부전극(300a)과 하부전극(400a) 사이의 전체 정전용량은 다시 초기의 정전용량 값인 Cini 로 일정하게 유지된다.The interval between the
상기 도 6 내지 도 9에서 볼 수 있듯이, 손가락과 같은 도체를 이용하거나 플라스틱 펜과 같은 부도체를 이용하여 정전용량형 터치 패널(10)을 터치하는 경우 정전용량(Capacitance)의 변화가 발생하며, 이러한 정전용량이 변화를 검출하여 접촉힘의 크기를 측정할 수 있다.As shown in FIGS. 6 to 9, when
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 제안하고자 하는 복수의 상부전극과 복수의 하부전극의 배치를 도 10a 내지 도 10c 및 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the arrangement of the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes to be proposed by the capacitive touch panel of the present invention will be described with reference to Figs. 10A to 10C and 11A to 11C.
먼저, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 정전용량형 터치 패널에서 상부전극과 하부전극의 겹쳐지는 면적을 증가시키기 위한 구성의 일 실시례를 나타낸다.10A to 10C show an embodiment of a structure for increasing the overlapped area of the upper electrode and the lower electrode in the capacitive touch panel of the present invention.
종래의 정전용량형 터치 패널에서는 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적이 좁게 형성되었으며, 접촉위치만 측정할 수 있었고 접촉힘의 측정은 불가능하였다.In the conventional capacitive touch panel, the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode is narrow, and only the contact position can be measured and the contact force can not be measured.
또한, 부도체 물질을 이용하여 터치하는 경우에는 정전용량의 변화를 발생시킬 수 없기 때문에 접촉위치 등을 측정할 수 없었다.In addition, in the case of touching using an insulator material, it is impossible to change the capacitance, so that the contact position and the like can not be measured.
그러나 본 발명에서는 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적을 증가시켜, 그 부분의 커패시턴스의 변화를 측정하여 접촉힘의 측정을 가능하게 하고자 한다.However, in the present invention, it is desired to increase the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode, measure the change in the capacitance of the upper electrode, and measure the contact force.
도 10a는 복수의 상부전극(310)의 형상의 일 실시례를 나타낸다. 10A shows one embodiment of the shape of the plurality of
복수의 상부전극(310)의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 횡방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 횡방향으로 서로 연결되도록 이루어진다. 이러한 형상이 종방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되게 구성된다.The shape of the plurality of
도 10b는 복수의 하부전극(410)의 형상의 일 실시례를 나타낸다.Fig. 10B shows an embodiment of the shape of the plurality of
복수의 하부전극(410)의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 종방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 종방향으로 서로 연결되도록 이루어진다. 이러한 형상이 상기 복수의 상부전극(310) 사이사이에 직교하는 형태로 배치되도록 횡방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되게 구성된다.The shapes of the plurality of
도 10c는 상기 복수의 상부전극(310)과 복수의 하부전극(410)이 위 아래로 결합된 구성을 나타낸다.10C shows a structure in which the plurality of
도 10c에서 볼 수 있듯이, 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적은 상기 띠 형상의 폭에 따라 결정될 수 있다. As shown in FIG. 10C, the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode can be determined according to the width of the strip shape.
예를 들어, 폭 0.5 mm 를 갖는 띠 형상을 가지고 상부전극과 하부전극의 형상을 구성한다면, 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적은 0.25 mm2 이 될 것이다.For example, if the shape of the upper electrode and the lower electrode is formed with a band shape having a width of 0.5 mm, the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode will be 0.25 mm 2 .
복수의 상부전극과 복수의 하부전극이 겹쳐지는 면적이 넓어질수록 수학식 1에 따라 커패시턴스가 커진다. 따라서, 겹쳐지는 면적이 넓어지면 ΔCo 도 커지게 되고, 작은 힘을 가하더라도 커패시턴스의 변화가 커지며, 접촉힘의 크기 측정 시 감도를 높일 수 있다.As the area where the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes are overlapped increases, the capacitance increases according to Equation (1). Therefore, when the overlapping area is widened,? C o becomes large, and even when a small force is applied, the change in capacitance becomes large, and the sensitivity can be increased in measuring the magnitude of the contact force.
접촉힘 측정의 감도를 높이기 위해, 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적은 0.1 mm2 이상이 되도록 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400)의 형상을 설정할 수 있으며, 바람직하게는 0.25 mm2 이상의 면적이 겹쳐지도록 설정할 수 있다.In order to increase the sensitivity of the contact force measurement, the shapes of the plurality of
다음으로, 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 정전용량형 터치 패널에서 상부전극과 하부전극의 겹쳐지는 면적을 증가시키기 위한 구성의 다른 일 실시례를 나타낸다.Next, Figs. 11A to 11C show another embodiment of the structure for increasing the overlapped area of the upper electrode and the lower electrode in the capacitive touch panel of the present invention.
도 11a는 복수의 상부전극(320)의 형상의 일 실시례를 나타낸다. 11A shows one embodiment of the shape of the plurality of
복수의 상부전극(320)의 형상은, 도 10a와 마찬가지로 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 횡방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 횡방향으로 서로 연결되도록 이루어진다.10A, the plurality of
여기에 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열이 되며, 이러한 형상이 종방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되게 구성된다.The rhombic shapes spaced apart at regular intervals are arranged so as to further include a rectangular shape having a width equal to or greater than a predetermined value, and these shapes are arranged to be spaced apart at regular intervals in the longitudinal direction.
도 11b는 복수의 하부전극(420)의 형상의 일 실시례를 나타낸다.Fig. 11B shows an embodiment of the shape of the plurality of
복수의 하부전극(420)의 형상은, 도 8b와 마찬가지로 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 종방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 종방향으로 서로 연결되도록 이루어진다.As in the case of FIG. 8B, the plurality of
여기에 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열이 되며, 이러한 형상이 복수의 상부전극 사이사이에 직교하는 형태로 배치되도록 횡방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되게 구성된다.Wherein the plurality of upper electrodes are arranged such that a rectangular shape having a width equal to or greater than a predetermined value is further included between the rhombic shapes spaced apart at regular intervals, As shown in FIG.
도 11c는 상기 복수의 상부전극(320)과 복수의 하부전극(420)이 위 아래로 결합된 구성을 나타낸다.11C shows a structure in which the plurality of
도 11a 내지 도 11c의 실시례는, 도 10a 내지 도 10c의 실시례의 마름모 형상 사이사이에 직사각형 형상이 더 포함되어 있다. 이로 인해 상부전극과 하부전극이 겹쳐지는 면적이 도 10a 내지 도 10c의 실시례보다 더 넓어진 것을 알 수 있다.The embodiments of Figs. 11A to 11C further include a rectangular shape between the rhombic shapes of the embodiment of Figs. 10A to 10C. As a result, it can be seen that the overlapping area of the upper electrode and the lower electrode is wider than that of the embodiment of FIGS. 10A to 10C.
이에 따라 접촉힘의 측정 시 감도를 더 높일 수 있을 것이다.As a result, the sensitivity of the contact force measurement can be further increased.
상기 도 10a 내지 도 10c의 실시례와 도 11a 내지 도 11c의 실시례에 따라 복수의 상부전극과 복수의 하부전극이 겹쳐지는 면적을 증가시킬 수 있으며, 이를 이용하여 겹쳐지는 면적의 커패시턴스 변화를 검출한다면 멀티터치에 따른 접촉힘을 측정할 수 있다.According to the embodiment of FIGS. 10A to 10C and the embodiment of FIGS. 11A to 11C, it is possible to increase the overlapping areas of the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes, and by detecting the capacitance change of the overlapping area The contact force according to the multi-touch can be measured.
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 방법을 도 12 및 도 13을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of measuring the proximity, contact position and contact force of the capacitive touch panel according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.
먼저, 도 12는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 구성을 나타내는 회로도이다.12 is a circuit diagram showing a configuration in which the capacitive touch panel of the present invention measures the proximity, contact position, and contact force according to multi-touch.
복수의 상부전극 각각에는 입력단자가 연결되고, 복수의 하부전극 각각에는 출력단자가 연결될 수 있다.An input terminal may be connected to each of the plurality of upper electrodes, and an output terminal may be connected to each of the plurality of lower electrodes.
단, 도 12는 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 근접, 접촉위치 및 접촉힘 측정 방법에 관한 일 실시례를 나타낸 것에 불과하며, 복수의 상부전극 각각에 출력단자가 연결되고, 복수의 하부전극 각각에 입력단자가 연결되는 실시례 또한 통상의 기술자가 자명하게 도출해낼 수 있다.12 shows an embodiment of the proximity, contact position, and contact force measuring method of the capacitive touch panel of the present invention. The output terminals are connected to each of the plurality of upper electrodes, and the plurality of lower electrodes An embodiment in which an input terminal is connected to the input / output terminal can also be derived by a person skilled in the art.
복수의 입력단자 중 어느 하나로는 정현파의 전압(Vi)이 인가되고, 나머지 입력단자는 접지상태로 설정될 수 있다. 복수의 출력단자 중 어느 하나는 아날로그 증폭기(op-amp, 700)의 부(-)입력단자로 연결될 수 있다.A voltage ( Vi ) of a sinusoidal wave may be applied to any one of the plurality of input terminals, and the remaining input terminals may be set to the grounded state. One of the plurality of output terminals may be connected to the negative input terminal of the analog amplifier (op-amp) 700.
아날로그 증폭기(700)의 정(+)입력단자는 접지된 상태이고, 출력단에는 출력전압의 진폭 피크치를 검출하는 피크 검출기(800)가 구비될 수 있다.The positive input terminal of the
아날로그 증폭기(700)의 출력단에서의 출력값(Vo)은 하기의 수학식 3과 같다.The output value V o at the output terminal of the
상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 측정하고자 하는 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 입력단자에 입력되는 전압이다.In the above equation, V out is an output voltage of the analog amplifier, C pix is a capacitance to be measured, C r is a feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is a voltage input to the input terminal.
이러한 관계에 의하여, 각각의 입력단자에 정현파 전압(Vi)이 인가되면, 각각의 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400) 사이의 정전용량 변화에 따라 변화된 진폭이 출력단자의 아날로그 증폭기(700)에 의하여 소정의 레벨로 증폭될 수 있다.When the sinusoidal voltage V i is applied to each of the input terminals, the amplitude of the output signal of the
이렇게 증폭된 신호는 피크 검출기(800)를 통하여 검출되며, 진폭 피크치로부터 정전용량의 변화를 검출함으로써 근접과 접촉힘의 위치, 세기를 측정할 수 있다.The amplified signal is detected through the
한편, 도 13은 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 접촉힘을 측정하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.Meanwhile, FIG. 13 is a flowchart showing an example of a method of measuring the proximity, contact position, and contact force according to the multi-touch of the capacitive touch panel of the present invention.
도 13을 참조하면, 상판(100)에 소정의 객체가 근접하거나 접촉하여 힘을 가하게 되면, 이를 측정하기 위해 복수의 상부전극(300) 중 어느 하나인 제 1 상부전극에 정현파 전압이 인가되며, 이에 의해 전류가 제 1 상부전극을 통하여 흐른다(S1100).Referring to FIG. 13, when a predetermined object comes close to or contacts with the
이 전류는 제 1 상부전극과 교차되는 복수의 하부전극(400) 중 어느 하나인 제 1 하부전극을 통하여 흐르게 되고(S1200), 제 1 하부전극은 아날로그 증폭기(700)에 연결되어 있으며, 제 1 하부전극의 출력전류가 아날로그 증폭기(700)로 입력된다(S1300).The current flows through the first lower electrode, which is one of the plurality of
아날로그 증폭기(700)는 입력되는 전압을 증폭하여 출력하며, 이 출력전압을 측정하여 수학식 3을 이용하여 측정하고자 하는 커패시턴스를 검출할 수 있다(S1400).The
상기 검출된 커패시턴스를 이용하여 근접, 접촉위치 및 힘을 측정할 수 있다(S1500).The proximity, contact position and force can be measured using the detected capacitance (S1500).
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 단일의 접촉힘을 측정하는 방법을 도 14 및 도 15를 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of measuring a single contact force according to the multi-touch of the capacitive touch panel of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14 and 15. FIG.
먼저, 도 14는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 단일의 접촉힘을 측정하는 구성을 나타내는 회로도이다.14 is a circuit diagram illustrating a configuration in which the capacitive touch panel of the present invention measures a proximity, a contact position, and a single contact force according to multi-touch.
복수의 상부전극은 서로 전기적으로 연결되고, 입력단자에 연결될 수 있다. 복수의 하부전극도 서로 전기적으로 연결되고, 출력단자에 연결될 수 있다.The plurality of upper electrodes may be electrically connected to each other and may be connected to the input terminal. The plurality of lower electrodes may also be electrically connected to each other and connected to the output terminal.
단, 도 14는 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 근접, 접촉위치 및 접촉힘 측정 방법에 관한 일 실시례를 나타낸 것에 불과하며, 복수의 상부전극에 출력단자가 연결되고, 복수의 하부전극에 입력단자가 연결되는 실시례 또한 통상의 기술자가 자명하게 도출해낼 수 있다.14 shows an embodiment of the proximity, contact position, and contact force measuring method of the capacitive touch panel of the present invention, in which output terminals are connected to a plurality of upper electrodes, An embodiment in which terminals are connected can also be derived by a person skilled in the art.
도 12과 마찬가지로, 입력단자로는 정현파의 전압(Vi)이 인가되고, 출력단자의 출력은 아날로그 증폭기(700)의 부(-)입력단자로 연결될 수 있다.12, a sinusoidal voltage V i may be applied to the input terminal, and the output of the output terminal may be connected to the negative input terminal of the
아날로그 증폭기(700)의 정(+)입력단자는 접지된 상태이고, 출력단에는 출력전압의 진폭 피크치를 검출하는 피크 검출기(800)가 구비될 수 있다.The positive input terminal of the
아날로그 증폭기(700)의 출력단에서의 출력값(Vo)은 상기의 수학식 3과 동일하다.The output value V o at the output terminal of the
입력단자에 정현파 전압(Vi)이 인가되면, 각각의 복수의 상부전극(300)과 복수의 하부전극(400) 사이의 정전용량 변화에 따라 변화된 진폭이 출력단의 아날로그 증폭기(700)에 의하여 소정의 레벨로 증폭될 수 있다.When the sinusoidal voltage V i is applied to the input terminal, the amplitude that is varied in accordance with the change in the capacitance between the plurality of
이렇게 증폭된 신호는 피크 검출기(800)를 통하여 검출되며, 진폭 피크치로부터 정전용량의 변화를 검출함으로써 멀티터치에 따른 단일의 힘의 위치와 세기를 측정할 수 있다.The amplified signal is detected through the
한편, 도 15는 본 발명의 정전용량형 터치 패널이 멀티터치에 따른 근접, 접촉위치 및 단일의 접촉힘을 측정하는 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.Meanwhile, FIG. 15 is a flowchart showing an example of a method of measuring the proximity, contact position, and single contact force according to the multi-touch of the capacitive touch panel of the present invention.
도 15를 참조하면, 상판(100)에 소정의 객체가 근접하거나 접촉하여 힘을 가하게 되면, 이를 측정하기 위하여 전기적으로 연결된 복수의 상부전극(300)에 정현파 전압이 인가되며, 이에 의해 전류가 복수의 상부전극(300)을 통하여 흐른다(S2100).Referring to FIG. 15, when a predetermined object comes in contact with or contacts with the
이 전류는 복수의 상부전극(300)과 교차되는 복수의 하부전극(400)을 통하여 흐르게 되고(S2200), 복수의 하부전극(400)은 아날로그 증폭기(700)에 연결되어 있으며, 복수의 하부전극(400)의 출력전류가 아날로그 증폭기(700)로 입력된다(S2300).This current flows through the plurality of
아날로그 증폭기(700)는 입력되는 전압을 증폭하여 출력하며, 이 출력전압을 측정하여 수학식 3을 이용하여 측정하고자 하는 커패시턴스를 검출할 수 있다(S2400).The
상기 검출된 커패시턴스를 이용하여 근접, 접촉위치 및 복수의 외부 힘에 따른 단일의 힘의 크기를 측정할 수 있다(S2500).The detected capacitance can be used to measure the magnitude of a single force according to the proximity, the contact position, and the plurality of external forces (S2500).
이하에서는, 본 발명의 정전용량형 터치 패널의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 단, 이하의 실시례는 본 발명의 단순한 일례로 본 발명의 내용이 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 형태로 구현될 수 있음은 자명하다.Hereinafter, a method of manufacturing the capacitive touch panel of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the following embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto, but can be embodied in other forms.
도 16a 내지 도 16g는 본 발명의 정전용량형 터치 패널을 제조하기 위한 일 실시례를 나타내는 단면도이다.16A to 16G are cross-sectional views showing an embodiment for manufacturing the capacitive touch panel of the present invention.
우선, 도 16a에 도시한 바와 같이 하판(200)의 하면에 필름(900)이 형성되고, 도 16b에 도시한 바와 같이 하판(200)의 상면 가장자리에 지지대(buttress, 1000)가 형성된다.16A, a
이어서, 도 16c에 도시한 바와 같이 상기 지지대(100)로 둘러싸인 공간에 유전체(dielectric substance, 500)가 투입된다.Then, as shown in FIG. 16C, a
도 16d에 도시한 바와 같이 유전체(500)가 경화(curing)되, 경화가 종료된 후에는 도 16e에 도시한 바와 같이 유전체(500)를 둘러싸고 있던 지지대(1000)를 제거한다.After the dielectric 500 is cured as shown in FIG. 16D and the curing is completed, the
그 후, 도 16f에 도시한 바와 같이 상판(100)의 하면을 하판(200) 상면에 경화된 유전체(500)의 상면에 부착한다.Then, as shown in FIG. 16F, the lower surface of the
마지막으로, 도 16g에 도시한 바와 같이 하판(200)의 하면과 상기 상판(100)의 상면에 형성되어 있는 필름(900)을 제거한다.Finally, as shown in FIG. 16G, the lower surface of the
상기에서 살펴본 바와 같이, 정전용량형 터치 패널에서 복수의 상부전극과 복수의 하부전극이 겹쳐지도록 구성하여, 겹쳐지는 면적 간의 커패시턴스 변화를 측정할 수 있고, 이에 따라 정밀한 접촉힘을 측정할 수 있는 터치 패널을 구현할 수 있다. 나아가, 멀티터치에 따른 단일의 접촉힘을 측정하고, 접촉힘의 측정 감도를 향상시킬 수 있으며, 상기 정전용량형 터치 패널의 제조방법도 제공할 수 있다.As described above, in the capacitive touch panel, a plurality of upper electrodes and a plurality of lower electrodes are overlapped with each other, so that a capacitance change between overlapping areas can be measured. Accordingly, a touch capable of measuring a fine contact force You can implement panels. Further, it is possible to measure a single contact force according to the multi-touch, to improve the measurement sensitivity of the contact force, and to provide a method of manufacturing the capacitive touch panel.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분상방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be understood that the above-described apparatus and method are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .
Claims (25)
상기 상판과 이격되어 배치되는 하판;
상기 상판의 하면에 소정 간격으로 평행하게 배치되는 복수의 상부전극;
상기 하판의 상면에 소정 간격으로 평행하게 배치되고, 상기 복수의 상부전극과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 하부전극;
상기 상판과 하판 사이에 배치되는 유전체; 및
제어부;를 포함하되,
제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 접촉되거나 기 설정된 수치 이내로 근접되어 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하고,
상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되고, 상기 인가된 힘에 대응하여 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하며,
상기 제어부는, 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하고,
상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며,
상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.Top plate;
A lower plate spaced apart from the upper plate;
A plurality of upper electrodes arranged parallel to each other at a predetermined interval on a lower surface of the upper plate;
A plurality of lower electrodes arranged in parallel on the upper surface of the lower plate at predetermined intervals and arranged in a direction crossing the plurality of upper electrodes;
A dielectric disposed between the upper plate and the lower plate; And
And a control unit,
Wherein the first object is in contact with at least a portion of the top plate or within a predetermined value to form a first electric field between at least one of the plurality of upper electrodes and a first lower electrode of at least one of the plurality of lower electrodes, The dielectric induces a change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode according to a degree of change of the first electric field,
When a force along the first object is applied to at least a portion of the top plate and a second electric field between the first upper electrode and the first lower electrode changes corresponding to the applied force, The change of the first capacitance is induced according to the degree of change of the electric field,
Wherein the controller measures a proximity, a contact position, and a force of the first object using the induced change in the first capacitance,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the second electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap.
상기 제 2 전기장의 변화는,
상기 힘에 따른 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 이격거리의 변화에 의하여 유도되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
The change of the second electric field may include:
Wherein the capacitance is induced by a change in the distance between the first upper electrode and the first lower electrode according to the force.
상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수인 경우,
상기 복수의 하부전극 사이에 형성되어 상기 복수의 힘 간의 간섭을 차단하는 복수의 스페이서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
When a plurality of forces are present along the first object,
And a plurality of spacers formed between the plurality of lower electrodes to block interference between the plurality of forces.
상기 복수의 스페이서는 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of spacers have elasticity.
상기 상판, 하판 및 유전체는 투명한 소재인 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein the upper plate, the lower plate, and the dielectric are transparent materials.
상기 유전체는 겔, 젤, 실리콘 또는 PDMS(polydimethylsiloxane) 고분자 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric comprises one of gel, gel, silicone, or PDMS (Polydimethylsiloxane) polymer.
상기 상판과 하판은 글래스(Glass), 강화 고분자 기판 또는 PI 기판 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein the upper plate and the lower plate are made of glass, a reinforced polymer substrate, or a PI substrate.
상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 구리(Cu) 또는 은(Ag) 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes are made of one of copper (Cu) and silver (Ag).
상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극은 투명한 소재이고, 인듐 주석 산화물(Induim Tin Oxide, ITO), 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 금속 나노 와이어, 전도성 고분자(PEDOT, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 또는 투명 전도성 산화물(TCO) 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes are made of a transparent material and are made of indium tin oxide (ITO), carbon nanotubes (CNT), graphene, metal nanowires, conductive polymers PEDOT, Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), or a transparent conductive oxide (TCO).
상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적은 0.1 mm2 또는 0.25 mm2 이상인 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein an area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap is 0.1 mm 2 or 0.25 mm 2 or more.
상기 복수의 상부전극의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 횡방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 횡방향으로 서로 연결되며, 상기 띠와 마름모 형상이 종방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되고,
상부 복수의 하부전극의 형상은, 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 띠가 종방향으로 배치되고, 마름모 형상이 상기 띠를 따라서 일정한 간격으로 이격되게 종방향으로 서로 연결되며, 상기 복수의 상부전극 사이사이에 직교하는 형태로 배치되도록 횡방향으로 일정한 간격으로 이격되게 배열되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
The shape of the plurality of upper electrodes is such that bands having widths equal to or greater than a predetermined value are arranged in the transverse direction and the rhombic shapes are connected to each other in the transverse direction so as to be spaced apart at regular intervals along the bands, And are spaced apart at regular intervals in the direction of the arrow,
The shape of the upper plurality of lower electrodes is such that bands having widths equal to or greater than a predetermined value are arranged in the longitudinal direction and the rhombic shapes are connected to each other in the longitudinal direction so as to be spaced apart at regular intervals along the bands, Are arranged at regular intervals in the transverse direction so as to be arranged in a shape orthogonal to the longitudinal direction of the touch panel.
상기 복수의 상부전극의 형상은, 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열되고,
상기 복수의 하부전극의 형상은, 일정한 간격으로 이격된 상기 마름모 형상 사이에 기 설정된 수치 이상의 폭을 가진 직사각형 형상이 더 포함되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.13. The method of claim 12,
Wherein the shape of the plurality of upper electrodes is arranged so as to further include a rectangular shape having a width equal to or greater than a predetermined value between the rhombic shapes spaced apart at regular intervals,
Wherein the plurality of lower electrodes are arranged to include a rectangular shape having a width equal to or greater than a preset value between the rhombic shapes spaced apart at regular intervals.
상기 복수의 상부전극은 전기적으로 서로 연결되고,
상기 복수의 하부전극은 전기적으로 서로 연결되며,
상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수이고,
상기 제어부는 상기 복수의 상부전극과 복수의 하부전극 사이의 전체 커패시턴스 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 상기 복수의 힘에 따른 단일의 힘의 크기를 측정하되,
상기 전체 커패시턴스는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 커패시턴스들의 합인 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of upper electrodes are electrically connected to each other,
Wherein the plurality of lower electrodes are electrically connected to each other,
A plurality of forces corresponding to the first object,
Wherein the controller measures a proximity and a contact position of the first object and a magnitude of a single force according to the plurality of forces using the total capacitance change between the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes,
Wherein the total capacitance is a sum of the capacitances formed between the first upper electrode and the first lower electrode.
제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 기 설정된 수치 이내로 근접하는 제 1단계;
상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화하는 제 2단계;
상기 유전체가 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 3단계;
상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되는 제 4단계;
상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 제 5단계;
상기 유전체가 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 6단계; 및
상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하는 제 7단계;를 포함하되,
상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며,
상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법.Top plate; A lower plate spaced apart from the upper plate; A plurality of upper electrodes arranged parallel to each other at a predetermined interval on a lower surface of the upper plate; A plurality of lower electrodes arranged in parallel on the upper surface of the lower plate at predetermined intervals and arranged in a direction crossing the plurality of upper electrodes; And a dielectric disposed between the upper plate and the lower plate, the capacitance measuring method comprising:
The first object being close to at least a portion of the top plate within a predetermined value;
A second step of changing a first electric field between a first upper electrode, which is at least one of the plurality of upper electrodes, and a first lower electrode, which is at least one of the plurality of lower electrodes;
A third step of inducing a change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode according to a degree of change of the first electric field;
A fourth step in which a force along the first object is applied to at least a part of the top plate;
A fifth step of changing a second electric field between the first upper electrode and the first lower electrode;
A sixth step in which the dielectric induces a change in the first capacitance according to a degree of change of the second electric field; And
And measuring a proximity, a contact position, and a force of the first object using the induced capacitance change,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with a change in the second electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap with each other.
상기 제 7단계는,
시간에 따른 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 측정하는 제 7-1단계;
상기 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상대 정전용량을 구하는 제 7-2단계;
상기 상대 정전용량의 제 1 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 근접 및 접촉위치 중 적어도 하나를 측정하는 제 7-3단계; 및
상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 힘을 측정하는 제 7-4단계;를 더 포함하되,
상기 상대 정전용량은 상기 제 1 커패시턴스의 시간에 따른 변화량의 절대값이고,
상기 제 1 변화폭은 상기 제 1 객체의 근접 또는 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 이하의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량이며,
상기 제 2 변화폭은 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 초과의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량인 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법.16. The method of claim 15,
In the seventh step,
(7-1) measuring a change in the first capacitance with time;
A seventh step of obtaining relative capacitance by using the change of the first capacitance;
(7-3) measuring at least one of proximity and contact positions of the first object using the first variation width of the relative capacitance; And
And measuring the force of the first object using the second variation width of the relative capacitance,
Wherein the relative capacitance is an absolute value of a change amount of the first capacitance with time,
Wherein the first variation width is a variation amount of the relative capacitance generated due to a proximity of the first object or a force less than a predetermined value of the first object,
Wherein the second change width is a change amount of the relative capacitance generated due to a force exceeding a predetermined value of the first object.
상기 기 설정된 수치는 0.785 N 인 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법.17. The method of claim 16,
Wherein the predetermined value is 0.785N.
상기 제 7-1단계는,
상기 제 1 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계;
상기 제 1 상부전극과 교차되는 상기 제 1 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계;
상기 제 1 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계; 및
상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 하기의 수학식으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법.
수학식
상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 제 1 상부전극에 입력되는 전압이다.17. The method of claim 16,
In the step 7-1,
Applying a voltage to the first upper electrode to cause a current to flow;
Flowing the current through the first lower electrode intersecting with the first upper electrode;
Inputting a current output from the first lower electrode to an analog amplifier; And
Measuring an output voltage of the analog amplifier and measuring the first capacitance from the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Equation
In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the first upper electrode.
상기 제 7-1단계는,
상기 복수의 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계;
상기 복수의 상부전극과 교차되는 복수의 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계;
상기 복수의 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계; 및
상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 하기의 수학식으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제 7-4단계는,
상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 복수의 힘에 따른 단일의 힘을 측정하는 단계;이며,
상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수이고,
상기 복수의 상부전극은 전기적으로 서로 연결되며,
상기 복수의 하부전극은 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 측정방법.
수학식
상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 복수의 상부전극에 입력되는 전압이다.17. The method of claim 16,
In the step 7-1,
A voltage is applied to the plurality of upper electrodes to cause a current to flow;
Flowing the current through a plurality of lower electrodes crossing the plurality of upper electrodes;
Inputting a current output from the plurality of lower electrodes to an analog amplifier; And
Measuring an output voltage of the analog amplifier and measuring the first capacitance from the following equation,
In operation 7-4,
Measuring a single force according to a plurality of forces of the first object using a second variation width of the relative capacitance;
A plurality of forces corresponding to the first object,
The plurality of upper electrodes are electrically connected to each other,
Wherein the plurality of lower electrodes are electrically connected to each other.
Equation
In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the plurality of upper electrodes.
상판; 상기 상판과 이격되어 배치되는 하판; 상기 상판의 하면에 소정 간격으로 평행하게 배치되는 복수의 상부전극; 상기 하판의 상면에 소정 간격으로 평행하게 배치되고 상기 복수의 상부전극과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 하부전극; 및 상기 상판과 하판 사이에 배치되는 유전체;를 포함하는 상기 정전용량형 터치 패널의 측정방법은,
제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 기 설정된 수치 이내로 근접하는 제 1단계;
상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화하는 제 2단계;
상기 유전체가 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 3단계;
상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되는 제 4단계;
상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 제 5단계;
상기 유전체가 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하는 제 6단계; 및
상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하는 제 7단계;를 포함하되,
상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며,
상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기록매체.A program of instructions executable by a digital processing apparatus to perform a method of measuring the proximity, contact position and force of a capacitive touch panel is tangibly embodied, and a recording medium readable by the digital processing apparatus In this case,
Top plate; A lower plate spaced apart from the upper plate; A plurality of upper electrodes arranged parallel to each other at a predetermined interval on a lower surface of the upper plate; A plurality of lower electrodes arranged in parallel on the upper surface of the lower plate at predetermined intervals and arranged in a direction crossing the plurality of upper electrodes; And a dielectric disposed between the upper plate and the lower plate, the capacitance measuring method comprising:
The first object being close to at least a portion of the top plate within a predetermined value;
A second step of changing a first electric field between a first upper electrode, which is at least one of the plurality of upper electrodes, and a first lower electrode, which is at least one of the plurality of lower electrodes;
A third step of inducing a change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode according to a degree of change of the first electric field;
A fourth step in which a force along the first object is applied to at least a part of the top plate;
A fifth step of changing a second electric field between the first upper electrode and the first lower electrode;
A sixth step in which the dielectric induces a change in the first capacitance according to a degree of change of the second electric field; And
And measuring a proximity, a contact position, and a force of the first object using the induced capacitance change,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change in the second electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap.
상기 제 7단계는,
시간에 따른 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 측정하는 제 7-1단계;
상기 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상대 정전용량을 구하는 제 7-2단계;
상기 상대 정전용량의 제 1 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 근접 및 접촉위치 중 적어도 하나를 측정하는 제 7-3단계; 및
상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 힘을 측정하는 제 7-4단계;를 더 포함하되,
상기 상대 정전용량은 상기 제 1 커패시턴스의 시간에 따른 변화량의 절대값이고,
상기 제 1 변화폭은 상기 제 1 객체의 근접 또는 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 이하의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량이며,
상기 제 2 변화폭은 상기 제 1 객체의 기 설정된 수치 초과의 힘 인가로 인하여 발생되는 상기 상대 정전용량의 변화량인 것을 특징으로 하는 기록매체.21. The method of claim 20,
In the seventh step,
(7-1) measuring a change in the first capacitance with time;
A seventh step of obtaining relative capacitance by using the change of the first capacitance;
(7-3) measuring at least one of proximity and contact positions of the first object using the first variation width of the relative capacitance; And
And measuring the force of the first object using the second variation width of the relative capacitance,
Wherein the relative capacitance is an absolute value of a change amount of the first capacitance with time,
Wherein the first variation width is a variation amount of the relative capacitance generated due to a proximity of the first object or a force less than a predetermined value of the first object,
Wherein the second variation width is a variation amount of the relative capacitance generated due to a force exceeding a predetermined value of the first object.
상기 기 설정된 수치는 0.785 N 인 것을 특징으로 하는 기록매체.22. The method of claim 21,
Wherein the predetermined value is 0.785N.
상기 제 7-1단계는,
상기 제 1 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계;
상기 제 1 상부전극과 교차되는 상기 제 1 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계;
상기 제 1 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계; 및
상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 하기의 수학식으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
수학식
상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 제 1 상부전극에 입력되는 전압이다.22. The method of claim 21,
In the step 7-1,
Applying a voltage to the first upper electrode to cause a current to flow;
Flowing the current through the first lower electrode intersecting with the first upper electrode;
Inputting a current output from the first lower electrode to an analog amplifier; And
And measuring the output voltage of the analog amplifier to measure the first capacitance from the following equation.
Equation
In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the first upper electrode.
상기 제 7-1단계는,
상기 복수의 상부전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 단계;
상기 복수의 상부전극과 교차되는 복수의 하부전극을 통하여 상기 전류가 흐르는 단계;
상기 복수의 하부전극에서 출력되는 전류가 아날로그 증폭기로 입력되는 단계; 및
상기 아날로그 증폭기의 출력전압을 측정하여 하기의 수학식으로부터 상기 제 1 커패시턴스를 측정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제 7-4단계는,
상기 상대 정전용량의 제 2 변화폭을 이용하여 상기 제 1 객체의 복수의 힘에 따른 단일의 힘을 측정하는 단계;이며,
상기 제 1 객체에 따른 힘이 복수이고,
상기 복수의 상부전극은 전기적으로 서로 연결되며,
상기 복수의 하부전극은 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 기록매체.
수학식
상기 수학식에서, Vout은 상기 아날로그 증폭기의 출력전압이고, Cpix는 상기 제 1 커패시턴스이며, Cr은 상기 아날로그 증폭기의 피드백 커패시턴스이고, Vi는 상기 복수의 상부전극에 입력되는 전압이다.22. The method of claim 21,
In the step 7-1,
A voltage is applied to the plurality of upper electrodes to cause a current to flow;
Flowing the current through a plurality of lower electrodes crossing the plurality of upper electrodes;
Inputting a current output from the plurality of lower electrodes to an analog amplifier; And
Measuring an output voltage of the analog amplifier and measuring the first capacitance from the following equation,
In operation 7-4,
Measuring a single force according to a plurality of forces of the first object using a second variation width of the relative capacitance;
A plurality of forces corresponding to the first object,
The plurality of upper electrodes are electrically connected to each other,
Wherein the plurality of lower electrodes are electrically connected to each other.
Equation
In the above equation, V out is the output voltage of the analog amplifier, C pix is the first capacitance, C r is the feedback capacitance of the analog amplifier, and V i is the voltage input to the plurality of upper electrodes.
상기 하판의 상면 가장자리에 지지대(buttress)를 형성하는 단계;
상기 지지대로 둘러싸인 공간에 유전체(dielectric substance)를 투입하는 단계;
상기 유전체를 경화(curing)하는 단계;
상기 지지대를 제거하는 단계;
상판의 하면을 상기 유전체 상면에 부착하는 단계; 및
상기 하판의 하면과 상기 상판의 상면에 형성되어 있는 필름을 제거하는 단계;를 포함하되,
상기 상판의 하면에는 복수의 상부전극이 형성되어 있고,
상기 하판의 상면에는 복수의 하부전극이 형성되어 있으며,
제 1 객체가 상기 상판의 적어도 일부와 접촉되거나 기 설정된 수치 이내로 근접되어 상기 복수의 상부전극 중 적어도 하나인 제 1 상부전극과 상기 복수의 하부전극 중 적어도 하나인 제 1 하부전극 사이의 제 1 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 1 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이에 형성되는 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하고,
상기 제 1 객체에 따른 힘이 상기 상판의 적어도 일부에 인가되고, 상기 인가된 힘에 대응하여 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극 사이의 제 2 전기장이 변화되는 경우, 상기 유전체는 상기 제 2 전기장의 변화 정도에 따라 상기 제 1 커패시턴스의 변화를 유도하며,
제어부는, 상기 유도된 제 1 커패시턴스의 변화를 이용하여 상기 제 1 객체의 근접, 접촉위치 및 힘을 측정하고,
상기 제 1 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지지 않는 면적 사이에 형성되며,
상기 제 2 전기장의 변화에 따라 유도되는 제 1 커패시턴스의 변화는 상기 제 1 상부전극과 제 1 하부전극이 겹쳐지는 면적 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치 패널의 제조방법.Forming a film on the lower surface of the lower plate;
Forming a buttress on a top edge of the bottom plate;
Introducing a dielectric substance into the space surrounded by the support;
Curing the dielectric;
Removing the support;
Attaching a lower surface of the upper plate to the upper surface of the dielectric; And
And removing the film formed on the lower surface of the lower plate and the upper surface of the upper plate,
A plurality of upper electrodes are formed on a lower surface of the upper plate,
A plurality of lower electrodes are formed on the upper surface of the lower plate,
Wherein the first object is in contact with at least a portion of the top plate or within a predetermined value to form a first electric field between at least one of the plurality of upper electrodes and a first lower electrode of at least one of the plurality of lower electrodes, The dielectric induces a change in a first capacitance formed between the first upper electrode and the first lower electrode according to a degree of change of the first electric field,
When a force along the first object is applied to at least a portion of the top plate and a second electric field between the first upper electrode and the first lower electrode changes corresponding to the applied force, The change of the first capacitance is induced according to the degree of change of the electric field,
The control unit measures a proximity, a contact position and a force of the first object using the change in the derived first capacitance,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the first electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode do not overlap,
Wherein a change in the first capacitance induced in accordance with the change of the second electric field is formed between an area where the first upper electrode and the first lower electrode are overlapped with each other.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020130045544A KR101452747B1 (en) | 2013-04-24 | 2013-04-24 | Capacitive touch panel with improved sensitivity of proximity, location and intensity of force of multi-touch input, method measuring thereof and method manufacturing thereof |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100025176A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-09 | 한국표준과학연구원 | Capacitive type structure of multi-touch input for acquiring location and intensity of force and making method thereof |
| KR20110055573A (en) * | 2008-08-01 | 2011-05-25 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | Touch sensitive device with composite electrode |
| US20120038583A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-02-16 | Perceptive Pixel Inc. | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors |
| KR20120078355A (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Sensing circuit of touch panel and sensing method of the same |
-
2013
- 2013-04-24 KR KR1020130045544A patent/KR101452747B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110055573A (en) * | 2008-08-01 | 2011-05-25 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | Touch sensitive device with composite electrode |
| KR20100025176A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-09 | 한국표준과학연구원 | Capacitive type structure of multi-touch input for acquiring location and intensity of force and making method thereof |
| US20120038583A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-02-16 | Perceptive Pixel Inc. | Force and true capacitive touch measurement techniques for capacitive touch sensors |
| KR20120078355A (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Sensing circuit of touch panel and sensing method of the same |
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