KR101033155B1 - 터치 패널 - Google Patents

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유영기
변현희
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Abstract

터치 패널이 개시된다. 본 발명의 터치 패널은, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈; 디스플레이 모듈과의 이격 간격을 두고 디스플레이 모듈의 상부에서 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되는 투명창; 및 투명창과 디스플레이 모듈 사이에 배치되어 투명창으로의 터치동작 시 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛을 포함하며, 터치 감지유닛은, 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board); 투명창과 부분적으로 접합되는 접합영역을 구비하는 탄성체; 및 터치동작이 없는 경우에 탄성체와 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 탄성체와 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 힘 기반에 따른 터치압력을 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있으며, 특히 디스플레이 모듈의 사이즈가 커지더라도 탄성체의 사이즈는 콤팩트하게 유지시킬 수 있어 큰 사이즈의 탄성체를 적용하는데 따른 다양한 문제점을 해소할 수 있다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}
본 발명은, 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 힘 기반에 따른 터치압력을 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있으며, 특히 디스플레이 모듈의 사이즈가 커지더라도 탄성체의 사이즈는 콤팩트하게 유지시킬 수 있어 큰 사이즈의 탄성체를 적용하는데 따른 다양한 문제점을 해소할 수 있는 터치 패널에 관한 것이다.
터치 스크린(TOUCH SCREEN)으로 혼용되기도 하는 터치 패널(TOUCH PANEL)은, 각종 전자기기를 효율적으로 사용하기 위하여, 리모콘이나 별도의 입력 장치 없이 디스플레이 장치의 표시면에서 신호를 입력하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다.
즉 터치 패널은 전자수첩과, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense) 등의 평면 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube) 등과 같은 화상 표시 장치의 표시면에 설치되어 사용자가 화상 표시 장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되고 있다.
현재까지 알려지고 있는 터치 패널의 터치 방식은 저항막 방식(Resistive Overlay) 및 정전 용량 방식(Capacitive Overlay)이 주류를 이루고 있지만, 이 외에도 적외선 방식(Infrared Beam) 및 표면 초음파 방식(Surface Acoustic Wave) 등이 사용되고 있다.
한편, 전술한 방식의 터치 패널들은 나름대로의 장단점을 가지고 신호의 입력 수단으로 널리 사용되고 있기는 하지만 종종 의도하지 않은 입력 오류가 발생되기도 한다. 즉 전술한 방식의 터치 패널들은 터치위치만을 감지하는 원리와 구조를 가지기 때문에 디스플레이 모듈을 핸들링할 때 의도하지 않은 순간적인 터치동작 등으로 입력 오류를 일으킬 수 있다.
이러한 입력 오류는 미리 결정된 강도(힘) 이상의 힘이 가해졌을 때에만 터치입력으로 처리한다든지 등의 방식으로 해결할 수 있지만 이는 터치압력을 감지할 수 있는 구조를 가지고 있을 것을 전제 조건으로 하는 것이어서, 터치압력을 감지할 수 없는 전술한 방식의 터치 패널들에서는 해결하기 어려운 과제가 아닐 수 없다.
이에, 터치위치뿐만 아니라 터치압력도 함께 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 터치 패널에 대한 연구가 활발히 진행되는 추세에 있으며, 아직 공개되지는 않았지만 본 출원인 역시 이러한 추세에 맞추어 소위, 힘 기반의 터치 패널에 대해 특허출원을 다수 진행한 바 있다.
본 출원인에 의해 기출원되거나 현재 연구 중에 있는 힘 기반의 터치 패널은, 터치면의 복원을 위한 수단으로서 탄성체를 내장하고 있는데, 이때의 탄성체는 디스플레이 모듈의 사이즈와 대등한 사이즈를 갖는 것으로 고려되고 있다.
하지만, 이러한 이유 즉 탄성체는 디스플레이 모듈의 사이즈와 대등한 사이즈를 갖는 이유로 인해, 부품 관리가 어렵고, 사이즈가 큰 디스플레이 모듈인 경우에는 그에 대응되게 탄성체의 부피가 커져 비용 상승이 유발되며, 조립 시 부품의 사이즈가 커짐에 따라 핸들링이 원활하지 못하는 등의 다양한 문제점이 발생할 수 있다는 점을 고려할 때, 설사 디스플레이 모듈의 사이즈가 커지더라도 탄성체의 사이즈가 함께 커져야 하는 일반적인 통념에서 벗어난 새롭고 신규한 타입의 터치 패널에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 목적은, 힘 기반에 따른 터치압력을 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있으며, 특히 디스플레이 모듈의 사이즈가 커지더라도 탄성체의 사이즈는 콤팩트하게 유지시킬 수 있어 큰 사이즈의 탄성체를 적용하는데 따른 다양한 문제점을 해소할 수 있는 터치 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈과의 이격 간격을 두고 상기 디스플레이 모듈의 상부에서 상기 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되는 투명창; 및 상기 투명창과 상기 디스플레이 모듈 사이에 배치되어 상기 투명창으로의 터치동작 시 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛을 포함하며, 상기 터치 감지유닛은, 상기 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board); 상기 투명창과 부분적으로 접합되는 접합영역을 구비하는 탄성체; 및 상기 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널에 의해 달성된다.
여기서, 상기 탄성체는 도전성 금속 재질의 판스프링일 수 있다.
상기 판스프링은 상기 투명창의 양쪽 변 영역에 배치되는 한 쌍의 판스프링일 수 있다.
상기 한 쌍의 판스프링은 상기 투명창의 장변 영역에 각각 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 판스프링 각각은, 상기 투명창과 접합되는 접합영역이 일측에 형성되는 본체판부; 및 상기 본체판부에 관통되게 형성되는 장공 형태의 관통슬롯을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 내부 영역에는 상기 디스플레이 모듈의 표시면이 노출되도록 하는 관통부가 형성될 수 있다.
상기 투명창은, 강화유리 투명창이거나 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식 및 표면 초음파 방식 중에서 선택되는 어느 한 방식이 적용된 기능성 투명창일 수 있다.
상기 저항막 방식이 적용되는 투명창은, 터치 상부기판; 상기 터치 상부기판의 하면에 형성되는 상부전극; 터치 하부기판; 및 상기 터치 하부기판의 상면에 형성되는 하부전극을 포함할 수 있다.
상기 정전 용량 방식이 적용되는 투명창은, 터치기판; 터치기판의 하면에 부착되는 ITO 필름; 및 상기 ITO 필름의 하면에 인쇄되는 전극을 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈의 하부에 배치되어 상기 디스플레이 모듈의 터치동작 시 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛을 포함하며, 상기 터치 감지유닛은, 상기 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board); 상기 디스플레이 모듈과 부분적으로 접합되는 접합영역을 구비하는 탄성체; 및 상기 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 탄성체는 도전성 금속 재질의 판스프링일 수 있다.
상기 판스프링은 상기 디스플레이 모듈의 양쪽 변 영역에 배치되는 한 쌍의 판스프링일 수 있다.
상기 한 쌍의 판스프링은 상기 디스플레이 모듈의 장변 영역에 각각 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 판스프링 각각은, 상기 디스플레이 모듈과 접합되는 접합영역이 일측에 형성되는 본체판부; 및 상기 본체판부에 관통되게 형성되는 장공 형태의 관통슬롯을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈의 상면에 배치되는 디스플레이 보호창을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 힘 기반에 따른 터치압력을 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있으며, 특히 디스플레이 모듈의 사이즈가 커지더라도 탄성체의 사이즈는 콤팩트하게 유지시킬 수 있어 큰 사이즈의 탄성체를 적용하는데 따른 다양한 문제점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 조립 상태의 측면 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 조립 상태의 측면 구조도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 조립 상태의 측면 구조도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 터치 패널은, 터치 감지유닛(30a)이 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되는 소위, 하부 설치형 터치 패널을 개시하고 있다. 이처럼 터치 감지유닛(30a)이 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되는 경우에는 디스플레이 모듈(10)이 전면에 배치되는 형태가 되기 때문에 디스플레이 모듈(10)이 아래쪽에 배치되는 것에 비해 휘인성이나 투명도가 좋아지는 이점이 있다.
이러한 터치 패널은, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈(10)과, 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되어 디스플레이 모듈(10)의 터치동작 시 디스플레이 모듈(10)로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛(30)을 포함한다.
우선, 디스플레이 모듈(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 화상이 형성되는 패널(11, Panel)과, 패널(11)의 배후에 배치되어 패널(11)로 소정의 빛을 투사하는 백라이트 유닛(13, Back Light Unit)과, 패널(11) 및 백라이트 유닛(13)을 지지하는 메인 몰드프레임(15, Mold Frame)과, 메인 몰드프레임(15)과 패널(11) 사이에 배치되고 해당 위치에서 패널(11) 측으로의 빛샘 발생을 저지시키는 서브 몰드프레임(17)을 구비한다.
본 실시예에서는 LCD 패널(11)을 적용하고 있지만 패널(11)은 PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등이 적용될 수도 있다.
본 실시예에서 적용하고 있는 LCD 패널(11)에 대해 부연하면, LCD 패널(11)은 내부에 액정(Liquid Crystal, 미도시)이 주입된 상태에서 상호 부분적으로 면배치되는 상부 글라스(11a) 및 하부 글라스(11b)로 이루어진다. 도시하고 있지는 않지만 상부 글라스(11a) 및 하부 글라스(11b)의 외측면에는 각각 상부 및 하부 편광판(Polarizer Film)이 접착된다.
칼라의 화상을 형성하는 상부 글라스(11a, Color Filter Glass)는 하부 글라스(11b, TFT Panel)에 비해 그 면적이 작게 형성된다. 따라서 하부 글라스(11b)의 상면에는 상부 글라스(11a)가 중첩되지 않는 부분이 존재하는데, 이 부분에는 드라이버 IC(11c)가 장착된다. 드라이버 IC(11c)는 FPC(11d, Flexible Printed Circuit)에 의해 인쇄회로기판(50, PCB. Printed Circuit Board, 도 2a 참조)과 연결된다.
백라이트 유닛(13)은, 패널(11)과 함께 메인 몰드프레임(15)에 결합되어 패널(11)로 소정의 빛을 투사하는 역할을 한다.
이러한 백라이트 유닛(13)은, 도광판(13a)과, 도광판(13a)의 하부에 배치되는 반사시트(13b)와, 도광판(13a)의 상부에 배치되는 한 쌍의 확산시트(13c,13d)와, 패널(11)과 확산시트(13d) 사이에서 접착되는 차광테이프(13e)와, 패널(11)의 일측에 결합된 FPC(11c, Flexible Printed Circuit)가 연결되고 구동용 LSI(Large Scale Integration)를 포함하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성인쇄회로기판, 미도시)와, 도광판(13a)으로 빛을 발생시키는 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드, 미도시)가 구비된 LED장착FPCB(13f)를 구비한다.
도면에서 보면, 도광판(13a)이 거의 사각형의 판상체로 도시되어 있다. 하지만, 도광판(13a)은 확산시트(13c,13d)를 향한 상면은 평평하고 그 하면은 일단으로부터 타단으로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 경사지게 형성될 수도 있다.
반사시트(13b)는 도광판(13a)의 면적과 거의 동일하게 배치되어 도광판(13a)의 하부로 빛이 누출되는 것을 방지할 뿐만 아니라 누출된 빛을 다시 반사시켜 도광판(13a)을 통해서 패널(11) 측으로 인도하는 역할을 한다.
확산시트(13c,13d)는 도광판(13a)에서 발생한 빛을 확산시키는 역할을 한다. 본 실시예의 도면에는 확산시트(13c,13d)의 표면에 아무런 무늬가 도시되어 있지 않지만 확산시트(13c,13d)의 표면에는 빛을 좀 더 많이 확산시키기 위한 미세한 도트(dot) 패턴이 연속적으로 다수 개 형성될 수 있다. 또한 빛의 확산으로 인해 빛이 균일해지지만, 그 부작용으로 발생하는 밝기의 저하를 막기 위해 빛의 집중효과를 발휘하는 프리즘 패턴이 형성된 프리즘 시트(미도시)가 사용될 수도 있다. 본 실시예에서는 두 개의 확산시트(13c,13d)가 사용되고 있지만 본 발명의 권리범위가 이의 개수에 제한되는 것은 아니다.
차광테이프(13e)는 패널(11)의 화상 표시영역 외의 부분으로 빛이 새지 못하도록 차광하는 역할을 한다. 차광테이프(13e)는 상면의 일 영역이 패널(11) 및 서브 몰드프레임(17)의 하면에 접착되고, 하면의 일 영역은 메인 몰드프레임(13) 및 확산시트(13d)의 상면에 접착되며, 그 위치에서 패널(11)의 화상 표시영역에 인접된 위치에서 빛샘 현상이 발생되는 것을 저지하는 역할을 한다.
메인 몰드프레임(15)은 패널(11) 및 백라이트 유닛(13)을 지지하는 역할을 한다. 그리고 메인 몰드프레임(17)은 패널(11) 측으로의 빛샘 발생을 저지시키기 위해 메인 몰드프레임(15)에 결합된다.
다음으로, 터치 감지유닛(30)은 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되어 디스플레이 모듈(10)의 터치동작 시 디스플레이 모듈(10)로 가해지는 터치압력을 감지하는 역할을 한다.
이러한 터치 감지유닛(30)은, 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극(51)이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(51, PCB. Printed Circuit Board)과, 디스플레이 모듈(10)과 부분적으로 접합되는 접합영역(42a, 도 1의 해칭 부분)을 구비하는 탄성체(40)와, 터치동작이 없는 경우에 탄성체(40)와 인쇄회로기판(50)의 전극(51)이 상호간 이격되도록 탄성체(40)와 인쇄회로기판(50) 사이에 배치되는 스페이서(60)를 구비한다.
인쇄회로기판(50)은 탄성체(40)로서의 판스프링(40)과 나란하게 배치된다. 이러한 인쇄회로기판(50)에는 판스프링(40)의 본체판부(42)와 대향되는 부분에 하나 또는 다수의 전극(51)이 배치된다. 본 실시예에서는 다수의 전극(51)이 배치되고 있다.
인쇄회로기판(50)에 마련되는 전극(51)에 대해 부연한다. 만약에 터치압력이 인가되었는지 혹은 인가되었을 때의 터치압력이 얼마만큼인지의 여부만을 감지하고자 한다면 인쇄회로기판(50) 상에 하나의 전극(51)만을 마련하면 그것으로 충분하다. 하지만, 터치압력 외에 터치위치까지 2차원적으로 더 감지하고자 한다면 인쇄회로기판(50) 상에서 서로 다른 적어도 3군데의 위치에 다수의 전극(51)이 배치되어 상호의 위치적인 신호 상관관계에 기인하여 터치위치를 감지해낼 수도 있다. 본 실시예의 경우, 인쇄회로기판(50)의 코너 영역에 전극(51)이 하나씩 배치되기 때문에 터치위치와 터치압력 모두를 감지해낼 수 있지만 이의 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.
전극(51) 또는 인쇄회로기판(50)은 도시 않은 컨트롤부에 의해 컨트롤되는데, 이때의 컨트롤부는 도전성 금속 재질로 제작될 수 있는 판스프링(40)의 어느 일측과 인쇄회로기판(50)의 전극(51)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 하지만, 만약에 판스프링(40)이 플라스틱처럼 부도체로 마련되는 경우라면 인쇄회로기판(50)을 향한 판스프링(40)의 일면에 전기가 통하는 도전성 전극패턴(미도시)을 접착 혹은 인쇄한 다음에, 도시 않은 컨트롤부가 판스프링(40)의 도전성 전극패턴(미도시)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51)에 각각 전기적으로 연결되도록 하면 된다. 이러한 컨트롤부는 터치동작이 입력된 때, 판스프링(40)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이에서 발생되는 정전 용량의 크기 또는 변화량을 감지한 후에, 감지된 정전 용량의 크기 또는 변화량에 기초하여 터치동작의 입력 여부, 터치위치 또는 터치압력의 정보가 인식되도록 컨트롤할 수 있다.
한편, 탄성체(40)는 터치동작 시, 즉 손가락이나 터치 팬 등으로 디스플레이 모듈(10)의 표면을 누를 때 발생되는 터치압력으로 인해 탄성적으로 변형되면서 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이의 정전 용량의 크기를 변화시키는 역할을 한다.
다양한 종류로서 탄성체(40)가 마련될 수 있지만 본 실시예에서 탄성체(40)는 도전성 금속 재질로 제작되는 판스프링(40)으로 적용되고 있다. 이하의 설명에서는 편의를 위해 탄성체(40)를 판스프링(40)이라 하여 설명하도록 한다.
본 실시예에서 판스프링(40)은 한 쌍으로 마련되어 디스플레이 모듈(10)의 양쪽 변 영역에 배치된다. 이 경우, 디스플레이 모듈(10)의 양쪽 단변 영역에 한 쌍의 판스프링(40)이 배치될 수도 있지만 효율을 고려할 때 디스플레이 모듈(10)의 양쪽 장변 영역에 한 쌍의 판스프링(40)이 배치되는 편이 바람직하다. 그래야만 설치 면적 대비 탄성의 효율이 높아질 수 있다.
한 쌍의 판스프링(40) 각각은, 디스플레이 모듈(10)과 접합되는 접합영역(20a, 도 1의 해칭 부분)이 일측에 형성되는 본체판부(42)와, 본체판부(42)에 관통되게 형성되는 장공 형태의 관통슬롯(43)을 구비한다.
본체판부(42)는 터치가 가해지면서 실질적인 변형이 이루어지는 부분이다. 디스플레이 모듈(10)의 장변 영역의 길이, 또는 그보다 작은 길이를 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 물론, 디스플레이 모듈(10)이 직사각형의 형상을 가지기 때문에 본체판부(42) 역시 그에 대응되는 형상을 가지지만 만약 디스플레이 모듈(10)의 형상이 도시된 것과 다르다면 그에 대응되게 본체판부(42)의 형상이 변경될 수도 있다. 본체판부(42)는 터치압력이 인가된 때 인쇄회로기판(50) 쪽으로 변형되나 인가되는 터치압력이 사라지면 다시 원상태로 복원된다. 한편, 접합영역(20a)은 판스프링(40)이 디스플레이 모듈(10)에 접합되는 부분으로서, 이의 방식으로는 양면테이프, 접착제, 땜납 접합, 용접, 리벳 결합, 볼트(나사) 결합 방식이 적용될 수 있다.
관통슬롯(43)은 본체판부(42)에 탄성력을 제공하기 위해 마련된다. 물론, 관통슬롯(43)이 반드시 형성되어야 하는 것은 아니지만 관통슬롯(43)이 형성되면 본체판부(42)가 탄성 변형되거나 탄성 복원되는데 보탬이 된다.
결과적으로 판스프링(40)은 사용자가 본 실시예의 터치 패널을 터치하는(누르는) 동작에 기초하여 탄성적으로 변형되거나 복원되어야 하기 때문에, 이러한 동작이 실패 없이 유기적으로 동작되려면 판스프링(40)의 제작 시 판스프링(40)이 비틀림 또는 굽힘에 대한 탄성을 가지면서 동시에 견고성을 지녀야 한다. 따라서 판스프링(40)은 이러한 사항을 만족하는 도전성 금속 재질로 제작되어야 할 것이고, 또한 본체판부(42)의 두께 및 사이즈, 그리고 관통슬롯(43)의 사이즈와 위치 등도 적절하게 설계되어야 할 것이다.
이와 같은 구조와 기능을 갖는 판스프링(40)을 디스플레이 모듈(10)의 양쪽 장변 영역에 한 쌍으로 배치하여 사용하게 되면 굳이 판스프링(40)을 디스플레이 모듈(10)의 사이즈에 대응되는 크기로 만들 필요가 없기 때문에 부품 관리가 어려워지는 문제, 비용 상승 문제, 그리고 부품의 사이즈가 커짐에 따른 제품 핸들링의 어려움 문제 등의 다양한 문제점을 해소하기에 충분하다.
스페이서(60)는 인가되는 터치압력이 없는 경우에 인쇄회로기판(50)에 대하여 판스프링(40)이 일정한 간격을 가지고 이격 배치되도록 하는 역할을 한다. 이러한 스페이서(60)는 본체판부(42)에서 관통슬롯(43)의 외곽 영역에 배치되는 것이 바람직하며, 그래야만 판스프링(40)의 탄성 동작에 방해가 되지 않는다.
스페이서(60)는 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40) 사이에서 위치 고정되는 편이 구조상 안정적일 수 있다. 이를 위해, 스페이서(60)의 양쪽면을 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40)에 각각 결합시키는 방법을 고려할 수 있다. 스페이서(60)의 결합 방식으로는 양면테이프, 접착제, 땜납 접합, 용접, 리벳 결합, 볼트(나사) 결합 등이 있을 수 있다. 물론, 이는 실시예들에 불과하므로 스페이서(60)의 위치와 배치, 그리고 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40)과의 결합 구조 등은 상황에 따라 얼마든지 변경될 수 있다. 본 실시예의 경우, 스페이서(60)는 2개의 조각으로 나뉘어 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40) 사이에 배치되고 있으나 도면과 달리 스페이서(60)는 연속된 하나의 폐루프를 이룰 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예의 터치 패널의 작용에 대해 간략하게 살펴본다.
사용자가 디스플레이 모듈(10)에 형성되는 다양한 패턴의 화상을 보면서 어느 일 지점을 손가락 등으로 터치함으로써 터치동작을 입력한다.
그러면 터치 감지유닛(30) 및 컨트롤부에 의해 터치압력이 감지 및 인식된다. 즉 컨트롤부는 터치동작이 입력된 때, 한 쌍의 판스프링(40)이 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 쪽으로 접근됨에 따라 한 쌍의 판스프링(40)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이에서 발생되는 정전 용량의 크기 또는 변화량을 감지한 후에, 감지된 정전 용량의 크기 또는 변화량에 기초하여 터치동작의 입력 여부, 터치위치 또는 터치압력의 정보가 인식되도록 한다. 이때는 힘 기반에 따른 터치압력이 감지되기 때문에 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 터치 패널에 따르면, 힘 기반에 따른 터치압력을 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 저지할 수 있으며, 특히 한 쌍의 판스프링(40)이 디스플레이 모듈(10)의 양쪽 장변 영역에 배치되는 구조를 가지기 때문에 설사 디스플레이 모듈(10)의 사이즈가 커지더라도 판스프링(40)의 사이즈는 콤팩트하게 유지시킬 수 있어 큰 사이즈의 탄성체(미도시)를 적용하는데 따른 다양한 문제점을 해소할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
본 실시예는 전술한 제1 실시예처럼 디스플레이 모듈(10)이 상부에 배치되는 구조를 갖는데, 이때 디스플레이 모듈(10)의 상면에는 별도의 디스플레이 보호창(10a)이 마련된다.
디스플레이 보호창(10a)은 시트(sheet)나 테이프(tape), 혹은 플라스틱 등으로 제작되어 디스플레이 모듈(10)의 표면을 보호할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 조립 상태의 측면 구조도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 터치 패널은, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈(10)과, 디스플레이 모듈(10)과의 이격 간격을 두고 디스플레이 모듈(10)의 상부에서 디스플레이 모듈(10)과 나란하게 배치되는 투명창(20)과, 투명창(20)과 디스플레이 모듈(10) 사이에 배치되어 투명창(20)으로의 터치동작 시 디스플레이 모듈(10)로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛(30a)을 포함한다.
도 5 및 도 6처럼 터치 감지유닛(30a)이 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치되기 때문에 이러한 타입을 소위, 상부 설치형 터치 패널이라 부를 수도 있다.
디스플레이 모듈(10)은 도 2를 참조하여 전술한 설명으로 대체하기로 한다.
투명창(20)은 본 터치 패널에서 맨 윗부분에 배치되어 실질적으로 터치동작이 가해지는 부분이다. 본 실시예에서 투명창(20)은 단순 강화유리로서의 투명창(20)이 적용된다.
터치 감지유닛(30a) 역시 제1 실시예에서 설명한 터치 감지유닛(30)과 동일하나 본 실시예의 터치 감지유닛(30a)은 디스플레이 모듈(10)의 상부에 위치하고 있기 때문에, 인쇄회로기판(50a)의 구조가 제1 실시예와는 약간 상이하다.
즉 본 실시예의 터치 패널에서 인쇄회로기판(50a)의 내부 영역에는 디스플레이 모듈(10)의 표시면(도 1의 상면)이 노출되도록 하는 관통부(52)가 형성된다. 인쇄회로기판(50a)의 내부 영역에 관통부(52a)가 형성되는 이유는 인쇄회로기판(50a)이 디스플레이 모듈(10)보다 상부에 위치하고 있어 디스플레이 모듈(10)의 표시면인 화면을 가리면 아니 되기 때문이다. 따라서 앞서 설명한 제1 실시예처럼 디스플레이 모듈(10)의 하부에 인쇄회로기판(50, 도 1 참조)이 배치되는 경우라면 관통부(52)는 굳이 형성될 필요가 없는 것이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
전술한 제3 실시예의 경우, 터치 감지유닛(30a)의 상부에 배치되는 투명창(20)이 단순 강화유리용 투명창(20)이었으나 본 실시예의 경우, 투명창(20a)은 저항막 방식으로서의 투명창(20a)으로 적용되고 있다.
도 7에 도시된 터치 감지유닛(30a)과 디스플레이 모듈(10)의 구조에 대해서는 전술한 실시예를 그대로 인용하도록 하고, 여기에서는 저항막 방식으로서의 투명창(20a)에 대해서만 설명하도록 한다. 특히, 종래와 달리 분할된 한 쌍의 판스프링(40)이 적용되고 있다는 점은 본 실시예에서도 동일하다.
저항막 방식으로서의 투명창(20a)은, 터치 상부기판(2)과, 터치 상부기판(2)의 상면에 부착되는 윈도우 필름(4, Window Film)과, 터치 상부기판(2)의 하부에 배치되는 터치 하부기판(1)과, 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1) 사이에 개재되는 절연성 점착부재(3)와, 터치 하부기판(1)의 상면 일측에 본딩되는 FPC(Flexible Printed Circuit)를 포함한다. 도 7에는 터치 상부기판(2) 및 터치 하부기판(1)에 형성되는 상부전극 및 하부전극, 그리고 전극에 형성되는 각 패턴들에 대한 도시가 편의상 생략되었다.
터치 상부기판(2) 및 터치 하부기판(1)은 유연성을 갖는 투명한 필름 기판 또는 투명한 유리 등으로 마련되며, 터치 상부기판(2)의 하면 및 터치 하부기판(1)의 상면에는 투명전도막들(미도시), 전극 패턴들(미도시)이 형성된다.
절연성 점착부재(3)는 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1) 개재되어 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1)을 합착시키는 동시에 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1) 사이의 단락을 방지한다. 절연성 점착부재(3)는 투명창(20a)의 입력 영역에 해당하는 위치에 개구부(3a)가 형성되고, 투명창(20a)의 외곽 영역에 해당하는 위치에 4개의 통전홀(3b)이 형성된다. 이때, 4개의 통전홀(3b)은 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1)을 전기적으로 연결하기 위해 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1) 사이에 배치되는 4개의 AG 도트(미도시)가 관통하는 부분을 제공한다.
FPC(5)는 터치 상부기판(2)과 터치 하부기판(1) 사이에 개재되어 터치 하부기판(1)의 일측에 본딩된다. 이때, FPC(5)는 그 하면에 도포된 이방성 도전 접착제(ACA, Anisotropic Conductive Adhesive)가 고온/고압으로 압착됨으로써 터치 하부기판(1)에 본딩된다. 이러한 FPC(5)는 터치 상부기판(2)에 형성된 상부 전극(미도시)과 터치 하부기판(1)에 형성된 하부 전극(미도시)을 컨트롤부(미도시)에 전기적으로 연결하는 기능을 담당한다. 이때, 컨트롤부는 투명창(20a)의 입력 영역에서 사용자에 의해 선택된 지점의 위치를 연산한다.
윈도우 필름(4)은, 터치 상부기판(2) 특히 그 터치면을 보호하기 위한 보호 필름으로, 통상적으로 PET(Poly Ethylen Terephthalate) 필름으로 제작된다. 이러한 윈도우 필름(4)은 OCA(Optical Clear Adhesive) 등의 접착제(8)에 의해 터치 상부기판(2)의 상면에 부착된다.
윈도우 필름(4)의 하면 외곽 영역에는 잉크를 인쇄하여 마련되는 잉크 인쇄층(6)이 형성되는데, 이러한 잉크 인쇄층(6)은 투명창(20a)이 설치되는 디스플레이 모듈(10)의 표시면 둘레를 에워싸는 프레임을 제공함으로써, 투명창(20a)의 외관 디자인을 향상시키는 한편, 터치 상부기판(2) 및 터치 하부기판(1)에 형성된 전극 패턴들이 외부로 노출되지 않도록 하는 기능을 한다.
본 실시예처럼 저항막 방식으로서의 투명창(20a)이 적용되면, 터치 감지유닛(30a)에 의한 터치위치 또는 터치압력 감지 외에 저항막 방식으로서의 투명창(20a)에 의한 터치위치까지 감지해낼 수 있는 이점이 있다. 터치위치 결정과 관련해서는 투명창(20a)에 의한 터치위치에 터치 감지유닛(30a)에 의해 감지된 터치위치를 참조하여 최종 터치위치를 결정하는 등의 다양한 방법이 있을 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
전술한 제3 실시예의 경우, 터치 감지유닛(30a)의 상부에 배치되는 투명창(20)이 단순 강화유리용 투명창(20)이었고, 제4 실시예의 경우, 터치 감지유닛(30a)의 상부에 배치되는 투명창(20a)이 저항막 방식으로서의 투명창(20a)이었으나, 본 실시예의 경우 투명창(20b)은 정전 용량 방식으로서의 투명창(20b)으로 적용되고 있다.
도 8에 도시된 터치 감지유닛(30a)과 디스플레이 모듈(10)의 구조에 대해서는 전술한 실시예를 그대로 인용하도록 하고, 여기에서는 정전 용량 방식으로서의 투명창(20b)에 대해서만 설명하도록 한다. 특히, 종래와 달리 분할된 한 쌍의 판스프링(40)이 적용되고 있다는 점은 본 실시예에서도 동일하다.
정전 용량 방식으로서의 투명창(20b)은, 터치기판(25a)과, 터치기판(25a)의 하면에 부착되는 ITO 필름(25b)과, ITO 필름(25b)의 하면에 인쇄되는 전극(25c)을 포함한다.
터치기판(25a)은 디스플레이 모듈(10)의 일면에 배치되어 화상이 형성되는 디스플레이 모듈(10)을 보호하기 위해 마련되는 부분으로서 본 실시예의 경우 평판 형상의 강화유리로 제작된다. 여기서 강화유리는, 성형 유리를 연화온도(軟化溫度)에 가까운 500∼600 ℃로 가열하고, 압축한 냉각공기에 의해 급랭시켜 유리 표면부를 압축 변형시킨 후, 내부를 인장 변형하여 강화한 유리를 말한다. 이처럼 강화유리로 터치기판(25a)이 제작되면 아크릴 또는 일반유리로 제작되는 것에 비해 내충격성, 내열성 및 안전성에 있어서 우수한 특징을 가질 수 있다. 또한 글라스 커팅(Glass Cutting)만 허용되는 것과 달리 에칭(Etching) 공정에 의하여 강화유리의 형상을 다양하게 변경할 수 있으므로 터치기판(25a)에 홀(Hole)을 뚫거나 터치기판(25a) 테두리를 곡선형으로 형성할 수 있게 됨으로써 제품의 다양한 디자인이 가능해질 수 있다.
ITO 필름(25b)은 전기를 전도하면서도 투명한 특성을 갖는 필름을 말한다. ITO는 인-주석 산화물(Indium-Tin Oxide)의 줄인 말로 투명하면서 전기가 통하는 물질을 말한다. 일반적으로 ITO는 Wet coating 또는 Dry coating 등에 의해 박막으로 투명 기판에 코팅되어 전도성을 구현하게 되며, 기존에는 유리판에 코팅되어 LCD 용으로 많이 사용되는 물질이다.
ITO 필름(25b) 상에는 필요에 따라 특정한 형태의 ITO 패터닝(Patterning) 층(미도시)이 형성될 수 있으며, ITO 필름(25b) 하면 가장자리에는 전극(25c)이 인쇄된다. 여기서, 전극(25c)은, 은(Silver)을 사용하여 제작될 수 있다.
이에, 손가락 또는 터치 펜을 사용하여 터치기판(25a)을 터치하면, 즉 터치동작을 입력하면 터치 부위를 기점으로 ITO 필름(25b)의 등전위가 파괴되어 전류가 발생하며, 전류가 흐름에 따라 충전된 전하량을 ITO 필름(25b) 하면 가장자리에 인쇄된 은(Silver) 전극(25c)에 연결된 전류 센서(미도시)를 통해 감지하고, 아날로그/디지털 변환기(미도시)를 통해 변환 위치를 검출함으로써 정확한 터치 위치를 인식할 수 있게 된다. 본 실시예의 투명창(20b)은 정전 용량 방식이므로 특히, 한 장의 ITO 필름(25b)만으로 구현할 수 있다.
본 실시예처럼 정전 용량 방식으로서의 투명창(20b)이 적용되면, 터치 감지유닛(30a)에 의한 터치위치 또는 터치압력 감지 외에 정전 용량 방식으로서의 투명창(20b)에 의한 터치위치까지 감지해낼 수 있는 이점이 있다. 터치위치 결정과 관련해서는 투명창(20b)에 의한 터치위치에 터치 감지유닛(30a)에 의해 감지된 터치위치를 참조하여 최종 터치위치를 결정하는 등의 다양한 방법이 있을 수 있을 것이다. 특히, 본 실시예의 경우에는 멀티 터치(multi touch)의 구현이 가능하다는 이점이 있다.
도 7의 경우에는 전전 용량 방식의 투명창(20b)을, 그리고 도 8의 경우에는 저항막 방식의 투명창(20a)을 적용하였지만, 이들은 적외선 방식이나 표면 초음파 방식으로 대체될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 디스플레이 모듈 20 : 투명창
30 : 터치 감지유닛 40 : 탄성체
42 : 본체판부 43 : 관통슬롯
50 : 인쇄회로기판 51 : 전극
52 : 관통부 60 : 스페이서

Claims (15)

  1. 화상이 형성되는 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈과의 이격 간격을 두고 상기 디스플레이 모듈의 상부에서 상기 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되는 투명창; 및
    상기 투명창과 상기 디스플레이 모듈 사이에 배치되어 상기 투명창으로의 터치동작 시 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛을 포함하며,
    상기 터치 감지유닛은,
    상기 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board);
    상기 투명창과 부분적으로 접합되는 접합영역을 구비하는 탄성체; 및
    상기 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함하며,
    상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작되되 상기 투명창의 양쪽 변 영역에 배치되는 한 쌍의 판스프링이며,
    상기 한 쌍의 판스프링 각각은,
    상기 투명창과 접합되는 접합영역이 일측에 형성되는 본체판부; 및
    상기 본체판부에 관통되게 형성되는 장공 형태의 관통슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 판스프링은 상기 투명창의 장변 영역에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 내부 영역에는 상기 디스플레이 모듈의 표시면이 노출되도록 하는 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명창은, 강화유리 투명창이거나 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식 및 표면 초음파 방식 중에서 선택되는 어느 한 방식이 적용된 기능성 투명창인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저항막 방식이 적용되는 투명창은,
    터치 상부기판;
    상기 터치 상부기판의 하면에 형성되는 상부전극;
    터치 하부기판; 및
    상기 터치 하부기판의 상면에 형성되는 하부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 정전 용량 방식이 적용되는 투명창은,
    터치기판;
    터치기판의 하면에 부착되는 ITO 필름; 및
    상기 ITO 필름의 하면에 인쇄되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  10. 화상이 형성되는 디스플레이 모듈; 및
    상기 디스플레이 모듈의 하부에 배치되어 상기 디스플레이 모듈의 터치동작 시 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛을 포함하며,
    상기 터치 감지유닛은,
    상기 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board);
    상기 디스플레이 모듈과 부분적으로 접합되는 접합영역을 구비하는 탄성체; 및
    상기 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함하며,
    상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작되되 상기 디스플레이 모듈의 양쪽 변 영역에 배치되는 한 쌍의 판스프링이며,
    상기 한 쌍의 판스프링 각각은,
    상기 디스플레이 모듈과 접합되는 접합영역이 일측에 형성되는 본체판부; 및
    상기 본체판부에 관통되게 형성되는 장공 형태의 관통슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 한 쌍의 판스프링은 상기 디스플레이 모듈의 장변 영역에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈의 상면에 배치되는 디스플레이 보호창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
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