KR101656243B1 - 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치 - Google Patents

2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치로서, 에어 갭(Air Gap)을 형성하는 LCD 상부로 송신(Tx) 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴이 형성되고, 상기 복수의 Tx-전극 패턴 간의 사이에 압력 감지를 위한 복수의 압력 감지 센서가 배치 형성되는 Tx-레이어와, 상기 Tx-레이어의 상부로 수신(Rx) 채널 구성을 위한 복수의 Rx-전극 패턴이 형성된 Rx-레이어가 배치 구성되어 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서와, 상기 터치 센서의 Rx-레이어 상부로 커버 글라스가 배치되는 구조로 구성되는 터치스크린 패널 터치부; 및 상기 터치스크린 패널 터치부와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 터치스크린 패널 터치부의 커버 글라스에 손가락 또는 스타일러스 펜이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)에 따른 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량으로 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 터치스크린 패널 컨트롤러를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 따르면, 2-레이어(GFF) 구조의 터치스크린 패널을 구성함에 있어, 송신 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴 간의 사이에 압력 감지 센서를 추가로 배치 구성한 Tx-레이어를 구성하고, Tx-레이어의 상부로 복수의 Rx-전극 패턴이 형성된 Rx-레이어를 배치 구성하여 교차하는 복수의 노드를 통해 터치 센서의 채널이 형성되도록 구성함으로써, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴 간의 사이로 형성되는 압력 감지 센서를 Tx-전극 패턴과 동일한 재질로 구성하여 별도의 공정이나 비용이 추가되지 않도록 함으로써, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 향상되고, 또한 압력 감지 센서를 터치스크린 패널의 컨트롤러(IC)의 Rx 채널로 활용함으로써 별도의 추가 IC가 필요하지 않는 터치스크린 패널의 설계가 가능하도록 할 수 있다.

Description

2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치{A PRESSURE SENSING DEVICE USING BOTTOM-LAYER PRESSURE SENSITIVE CHANNEL ON THE 2-LAYER STRUCTURE TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 압력 감지 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.
이러한 터치스크린 패널은 일반 모니터 또는 모바일 기기의 화면에 터치 센서(Touch Sensor)라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것이다. 터치 센서는 Tx 및 Rx의 기능을 하는 투명 전극을 이용해 다수의 사각형 격자가 생기도록 하며 각 격자에는 Tx와 Rx 간의 전기장이 형성된다. 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉할 때 전기장의 변화는 capacitance의 변화를 발생시키며 이 변화를 감지함으로 접촉한 위치를 파악할 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 따라서 터치 센서를 장착한 화면에 미리 나타낸 문자나 그림 정보를 손으로 접촉하면, 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 컴퓨터로 처리하도록 하여, 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 터치스크린 패널의 이와 같은 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서의 안내용 기기에도 많이 이용되며, 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 일반 업무용으로도 활용되고 있다.
최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 센서를 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 센서에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 2008년도까지는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 거의 모든 기기에서 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되었다.
정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치스크린 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.
종래의 2-레이어(GFF) 터치스크린 패널의 구조는 일반적으로 신호를 보내는 Tx 채널과 신호를 받는 Rx 채널로 구성된다. 즉, Tx 채널에서 보내진 신호가 Rx 채널로 입력될 때 생기는 정전용량의 양의 차이를 측정하여 사용자의 터치 여부를 감지해낼 수 있게 된다. 이때, 일반 사용자가 터치 디바이스를 사용할 때에는 그 크기가 크든지 작든지 압력이 수반된다. 예를 들어, 가볍게 닿기만 하는 터치(touch)를 하는 사람이 있는 반면, 의식적으로 꾹 눌러(push) 입력을 가하는 사람도 있게 마련이다. 또한, 같은 사람이라도 경우에 따라 가볍게 터치하거나, 꾹 눌러 입력하거나 하는 경우가 있을 수도 있다. 종래의 2-레이어 구조의 터치스크린 패널에서는 단순한 터치 위치 인식과 함께 압력 센싱이 가능하도록 하는 연구가 다양한 방안으로 진행되고 있으나, 사용자가 터치하는 터치 압을 이용한 방안에 대해서는 제공하지 못하고 있는 실정에 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 2-레이어(GFF) 구조의 터치스크린 패널을 구성함에 있어, 송신 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴 간의 사이에 압력 감지 센서를 추가로 배치 구성한 Tx-레이어를 구성하고, Tx-레이어의 상부로 복수의 Rx-전극 패턴이 형성된 Rx-레이어를 배치 구성하여 교차하는 복수의 노드를 통해 터치 센서의 채널이 형성되도록 구성함으로써, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴 간의 사이로 형성되는 압력 감지 센서를 Tx-전극 패턴과 동일한 재질로 구성하여 별도의 공정이나 비용이 추가되지 않도록 함으로써, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 향상되고, 또한 압력 감지 센서를 터치스크린 패널의 컨트롤러(IC)의 Rx 채널로 활용함으로써 별도의 추가 IC가 필요하지 않는 터치스크린 패널의 설계가 가능하도록 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치는,
2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치로서,
에어 갭(Air Gap)을 형성하는 LCD 상부로 송신(Tx) 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴이 형성되고, 상기 복수의 Tx-전극 패턴 간의 사이에 압력 감지를 위한 복수의 압력 감지 센서가 배치 형성되는 Tx-레이어와, 상기 Tx-레이어의 상부로 수신(Rx) 채널 구성을 위한 복수의 Rx-전극 패턴이 형성된 Rx-레이어가 배치 구성되어 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서와, 상기 터치 센서의 Rx-레이어 상부로 커버 글라스가 배치되는 구조로 구성되는 터치스크린 패널 터치부; 및
상기 터치스크린 패널 터치부와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 터치스크린 패널 터치부의 커버 글라스에 손가락 또는 스타일러스 펜이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)에 따른 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량으로 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 터치스크린 패널 컨트롤러를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 터치스크린 패널 터치부는,
상기 Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴의 송신(Tx) 채널과 상기 Rx-레이어에 형성된 Rx-전극 패턴의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되면서 상기 Rx-레이어에 형성된 Rx-전극 패턴의 수신(Rx) 채널로 입력되는 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 상기 터치스크린 패널 컨트롤러로 전달되어 터치 센싱 기능이 수행되도록 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 터치스크린 패널 터치부는,
상기 Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴의 송신(Tx) 채널과 상기 Rx-레이어에 형성된 Rx-전극 패턴의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 커버 글라스와 터치 센서의 모듈이 상기 에어 갭 측으로 휘어짐(banding)에 의해 상기 LCD와의 거리가 가까워짐으로서 생기는 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량이 하단에 배치된 Tx-레이어에 형성된 상기 압력 감지 센서에서 감지되고 상기 터치스크린 패널 컨트롤러로 전달되어 압력 센싱 기능이 수행되도록 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압력 감지 센서는,
상기 Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴 간의 사이에 위치하여 배치하되, 상기 Tx-전극 패턴과 동일한 재질로 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 에어 갭은,
상기 압력 감지 센서와 하단의 LCD와의 사이에 간격을 형성하되, 상기 에어 갭에 충진 되는 물질은 공기, 유체, 또는 압력에 의하여 거리가 가변될 수 있는 겔(gel) 타입의 접착제 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 터치스크린 패널 컨트롤러는,
내부에 아날로그 회로(AFE)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 구비하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압에 따라 상기 커버 글라스와 터치 센서가 에어 갭 측으로 휘어져 LCD와의 거리가 근접됨에 따라 상기 압력 감지 센서에서 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행하도록 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 터치스크린 패널 컨트롤러는,
상기 아날로그 회로(AFE)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로에서 상호 정전용량의 변화된 감소량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 따르면, 2-레이어(GFF) 구조의 터치스크린 패널을 구성함에 있어, 송신 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴 간의 사이에 압력 감지 센서를 추가로 배치 구성한 Tx-레이어를 구성하고, Tx-레이어의 상부로 복수의 Rx-전극 패턴이 형성된 Rx-레이어를 배치 구성하여 교차하는 복수의 노드를 통해 터치 센서의 채널이 형성되도록 구성함으로써, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Tx-레이어에 형성된 Tx-전극 패턴 간의 사이로 형성되는 압력 감지 센서를 Tx-전극 패턴과 동일한 재질로 구성하여 별도의 공정이나 비용이 추가되지 않도록 함으로써, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 향상되고, 또한 압력 감지 센서를 터치스크린 패널의 컨트롤러(IC)의 Rx 채널로 활용함으로써 별도의 추가 IC가 필요하지 않는 터치스크린 패널의 설계가 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 적용되는 Tx-레이어의 Tx-전극 패턴과 압력 감지 센서의 배치 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 커버 글라스와 터치 센서의 휘어짐의 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 적용되는 터치스크린 패널 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 적용되는 Tx-레이어의 Tx-전극 패턴과 압력 감지 센서의 배치 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 동작 상태의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치의 커버 글라스와 터치 센서의 휘어짐의 동작 상태의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치에 적용되는 터치스크린 패널 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치(100)는, 터치스크린 패널 터치부(110), 및 터치스크린 패널 컨트롤러(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
터치스크린 패널 터치부(110)는, 에어 갭(Air Gap)(111)을 형성하는 LCD(112) 상부로 송신(Tx) 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴(113)이 형성되고, 복수의 Tx-전극 패턴(113) 간의 사이에 압력 감지를 위한 복수의 압력 감지 센서(114)가 배치 형성되는 Tx-레이어(115)와, Tx-레이어(115)의 상부로 수신(Rx) 채널 구성을 위한 복수의 Rx-전극 패턴(116)이 형성된 Rx-레이어(117)가 배치 구성되어 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서(118)와, 터치 센서(118)의 Rx-레이어(117) 상부로 커버 글라스(119)가 배치되는 구조로 구성된다. 이러한 터치스크린 패널 터치부(110)는 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113)의 송신(Tx) 채널과 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되면서 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널로 입력되는 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 상기 터치스크린 패널 컨트롤러(120)로 전달되어 터치 센싱 기능이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 터치스크린 패널 터치부(110)는 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113)의 송신(Tx) 채널과 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 커버 글라스(119)와 터치 센서(118)의 모듈이 에어 갭(111) 측으로 휘어짐(banding)에 의해 LCD(112)와의 거리가 가까워짐으로서 생기는 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량이 하단에 배치된 Tx-레이어(115)에 형성된 압력 감지 센서(114)에서 감지되고 터치스크린 패널 컨트롤러(120)로 전달되어 압력 센싱 기능이 수행되도록 할 수 있다. 여기서, 압력 감지 센서(114)는 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113) 간의 사이에 위치하여 배치하되, Tx-전극 패턴(113)과 동일한 재질로 구성할 수 있다. 즉, 압력 감지 센서(114)는 Tx-레이어(115)에 별도로 형성되도록 구성하고 있지만, Tx-전극 패턴(113)간의 사이에 위치하고, 그 재질도 동일하게 구성할 수 있으므로 별도의 공정이나 비용이 추가되지 않도록 할 수 있다.
또한, 압력 감지 센서(114)는 터치스크린 IC의 Rx 채널을 활용하게 되므로 별도의 추가 IC를 필요로 하지 않고, 후술하게 될 터치스크린 패널 컨트롤러(120)를 사용할 수 있다. 즉, 압력 감지 센서(114)는 하단의 Tx 채널, 상단의 Rx 채널로 분리된 터치스크린 모듈에서 하단 Tx 사이에 추가로 Rx 패턴을 사용하게 되고, 압력을 받아 터치스크린 모듈이 휘어졌을 때, LCD(112)와의 거리가 가까워짐으로서 생기는 하단 뮤츄얼 커패시턴스의 변화량을 측정하여 감지하게 된다. 에어 갭(111)은 압력 감지 센서(114)와 하단의 LCD(112)와의 사이에 간격을 형성하되, 에어 갭(111)에 충진 되는 물질은 공기, 유체, 또는 압력에 의하여 거리가 가변될 수 있는 겔(gel) 타입의 접착제 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
터치스크린 패널 컨트롤러(120)는, 터치스크린 패널 터치부(110)와 전기적으로 연결 접속되며, 터치스크린 패널 터치부(110)의 커버 글라스(119)에 손가락 또는 스타일러스 펜이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)에 따른 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량으로 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 구성이다. 이러한 터치스크린 패널 컨트롤러(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 아날로그 회로(AFE)(121)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)(122)를 구비하고, 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행하고, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압에 따라 커버 글라스(119)와 터치 센서(118)가 에어 갭(111) 측으로 휘어져 LCD(112)와의 거리가 근접됨에 따라 상기 압력 감지 센서(114)에서 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다. 또한, 터치스크린 패널 컨트롤러(120)는 아날로그 회로(AFE)(121)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화된 감소량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치(100)는 기본적으로 터치스크린 패널 터치부(110)와 터치스크린 패널 컨트롤러(120)로 구성된다. 여기서, 터치스크린 패널 터치부(110)는 터치 센서(118)의 모듈을 구성하되, 2-레이어(GFF) 구조의 Tx-레이어(115)와 Rx-레이어(117)를 사용한다. Tx-레이어(115)는 도 2에 도시된 바와 같이, 송신(Tx) 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴(113) 간의 사이에 압력 감지 센서(114)를 동일한 재질로 패턴을 형성하게 된다. 즉, Tx-레이어(115)에 보조 전극의 압력 감지 센서(114)를 복수의 Tx-전극 패턴(113) 사이에 구성하여 압력을 감지할 수 있도록 한다. 압력 감지 센서(114)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하단의 Tx 채널, 상단의 Rx 채널로 분리된 터치 센서(118)의 모듈에서 압력을 받아 커버 글라스(119)와 터치 센서(118)의 모듈이 휘어졌을 때, LCD(112)와의 거리가 근접됨에 따라 생기는 하단 뮤추얼 커패시턴스의 변화량의 측정을 통해 압력이 감지될 수 있도록 한다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치
110: 터치스크린 패널 터치부 111: 에어 갭
112: LCD 113: Tx-전극 패턴
114: 압력 감지 센서 115: Tx-레이어
116: Rx-전극 패턴 117: Rx-레이어
118: 터치 센서 119: 커버 글라스
120: 터치스크린 패널 컨트롤러(IC) 121: 아날로그 회로
122: 아날로그-디지털 변환회로

Claims (7)

  1. 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치(100)로서,
    에어 갭(Air Gap)(111)을 형성하는 LCD(112) 상부로 송신(Tx) 채널 구성을 위한 복수의 Tx-전극 패턴(113)이 형성되고, 상기 복수의 Tx-전극 패턴(113) 간의 사이에 압력 감지를 위한 복수의 압력 감지 센서(114)가 배치 형성되는 Tx-레이어(115)와, 상기 Tx-레이어(115)의 상부로 수신(Rx) 채널 구성을 위한 복수의 Rx-전극 패턴(116)이 형성된 Rx-레이어(117)가 배치 구성되어 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서(118)와, 상기 터치 센서(118)의 Rx-레이어(117) 상부로 커버 글라스(119)가 배치되는 구조로 구성되는 터치스크린 패널 터치부(110); 및
    상기 터치스크린 패널 터치부(110)와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 터치스크린 패널 터치부(110)의 커버 글라스(119)에 손가락 또는 스타일러스 펜이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)에 따른 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량으로 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 터치스크린 패널 컨트롤러(120)를 포함하되,
    상기 터치스크린 패널 터치부(110)는,
    상기 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113)의 송신(Tx) 채널과 상기 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되면서 상기 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널로 입력되는 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 상기 터치스크린 패널 컨트롤러(120)로 전달되어 터치 센싱 기능이 수행되도록 하고,
    상기 터치스크린 패널 터치부(110)는,
    상기 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113)의 송신(Tx) 채널과 상기 Rx-레이어(117)에 형성된 Rx-전극 패턴(116)의 수신(Rx) 채널 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 커버 글라스(119)와 터치 센서(118)의 모듈이 상기 에어 갭(111) 측으로 휘어짐(banding)에 의해 상기 LCD(112)와의 거리가 가까워짐으로서 생기는 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량이 하단에 배치된 Tx-레이어(115)에 형성된 상기 압력 감지 센서(114)에서 감지되고 상기 터치스크린 패널 컨트롤러(120)로 전달되어 압력 센싱 기능이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 감지 센서(114)는,
    상기 Tx-레이어(115)에 형성된 Tx-전극 패턴(113) 간의 사이에 위치하여 배치하되, 상기 Tx-전극 패턴(113)과 동일한 재질로 구성하는 것을 특징으로 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에어 갭(111)은,
    상기 압력 감지 센서(114)와 하단의 LCD(112)와의 사이에 간격을 형성하되, 상기 에어 갭(111)에 충진 되는 물질은 공기, 유체, 또는 압력에 의하여 거리가 가변될 수 있는 겔(gel) 타입의 접착제 중 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치.
  6. 제1항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터치스크린 패널 컨트롤러(120)는,
    내부에 아날로그 회로(AFE)(121)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)(122)를 구비하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압에 따라 상기 커버 글라스(119)와 터치 센서(118)가 에어 갭(111) 측으로 휘어져 LCD(112)와의 거리가 근접됨에 따라 상기 압력 감지 센서(114)에서 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 터치스크린 패널 컨트롤러(120)는,
    상기 아날로그 회로(AFE)(121)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화된 감소량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리하는 것을 특징으로 하는, 2-레이어 구조 터치스크린 패널에서 하단 레이어 압력감지용 채널을 이용한 압력 감지 장치.
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