KR101872209B1 - 터치 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 커버; 상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함하는 기판; 상기 기판의 상면과 하면 중 어느 하나에 형성된 압력 전극; 상기 기판 아래에 배치되고 상기 압력 전극과 소정 간격 이격되어 배치된 미드 프레임; 상기 미드 프레임 아래에 배치된 백커버; 및 상기 미드 프레임과 상기 백커버 사이에 배치된 배터리와 메인보드;를 포함하고, 상기 미드 프레임은 상기 압력 전극에 대한 기준전위를 갖는다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 압력 검출을 위한 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 압력의 감도를 향상시킬 수 있고, 두께를 줄일 수 있는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 스크린은, 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서는 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
이때, 터치 스크린상의 터치에 따른 터치 위치뿐 아니라 터치의 압력 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다.
본 발명의 목적은 압력 전극에서 출력되는 감지신호에서 기생 정전용량(parastic capacitance)를 줄여 터치 압력의 감도를 향상시킬 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 터치 입력 장치의 두께를 줄일 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 커버; 상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함하는 기판; 및 상기 기판에 형성된 압력 전극;을 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 커버; 상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함하는 기판; 상기 디스플레이 모듈에 형성된 제1 압력 전극; 및 상기 기판에 형성되고, 상기 제1 압력 전극 아래에 소정 간격 이격되어 배치된 제2 압력 전극;을 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치를 사용하면, 압력 전극을 통해 출력되는 감지신호에서 기생 정전용량(parastic capacitance)를 줄여 터치 압력의 감도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 터치 입력 장치의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1a 및 도 1b은 정전 용량 방식의 터치 센서 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이 모듈의 세부 구성을 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5a는 LCD 패널을 포함하는 디스플레이 모듈(200A)을 도시하고, 도 5b는 OLED 패널을 포함하는 디스플레이 모듈(200B)을 도시한다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3a 내지 도 4b에 도시된 디스플레이 모듈(200)과 기판(500)의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6a에 도시된 디스플레이 모듈(200)과 기판(500a)을 포함하는 터치 입력 장치의 전체 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 터치 입력 장치의 변형 예의 단면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치를 설명한다. 이하에서는 정전용량 방식의 터치 센서(10)를 예시하나 임의의 방식으로 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 센서(10)가 적용될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 정전 용량 방식의 터치 센서(10) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
도 1a를 참조하면, 터치 센서(10)는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 상기 터치 센서(10)의 동작을 위해 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(12), 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)으로부터 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(11)를 포함할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도 1a에서는 터치 센서(10)의 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시 형태에 따라 크기가 달라질 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서(10)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 후술하게 될 디스플레이 모듈(200)의 상면에 형성될 수 있다.
또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 어느 하나는 디스플레이 모듈(200)의 상면에 형성되고, 나머지 하나는 후술하게될 커버(100)의 하면에 형성되거나 디스플레이 모듈(200)의 내부에 형성될 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver) 및 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현될 수 있다.
도 1a에 도시된 구동부(12)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시 형태에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
감지부(11)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서(10)를 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 감지부(11)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cm: 14)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(11)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서(10)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(13)는 구동부(12)와 감지부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(13)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(13)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(11)에 전달하여 감지부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 1a에서 구동부(12) 및 감지부(11)는 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미도시)를 구성할 수 있다. 터치 검출 장치는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출 장치는 터치 센서(10)를 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서(10)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC에 포함된 구동부(12) 및 감지부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 예컨대 제1인쇄 회로 기판(이하에서, 제1PCB로 지칭) 상에 위치할 수 있다. 실시 형태에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(Cm)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서(10)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1a에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm, mutual capacitance)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(11)에서 감지하여 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서(10)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서(10)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서(10)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
위에서는 구동 전극(TX)과 수신 전극(RX) 사이의 상호 정전용량 변화량에 기초하여, 터치 위치를 감지하는 터치 센서(10)의 동작 방식에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 1b와 같이, 자기 정전용량(self capacitance)의 변화량에 기초하여 터치 위치를 감지하는 것도 가능하다.
도 1b는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 또 다른 정전용량 방식의 터치 센서(10) 및 이의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1b에 도시된 터치 센서 패널(10)에는 복수의 터치 전극(30)이 구비된다. 복수의 터치 전극(30)은, 도 2d에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
제어부(130)에 의해 생성된 구동제어신호는 구동부(12)에 전달되고, 구동부(12)는 구동제어신호에 기초하여, 소정 시간에 미리 설정된 터치 전극(30)에 구동신호를 인가한다. 또한, 제어부(13)에 의해 생성된 감지제어신호는 감지부(11)에 전달되고, 감지부(11)는 감지제어신호에 기초하여, 소정 시간에 미리 설정된 터치 전극(30)으로부터 감지신호를 입력받는다. 이때, 감지신호는 터치 전극(30)에 형성된 자기 정전용량 변화량에 대한 신호일 수 있다.
이때, 감지부(11)가 감지한 감지신호에 의하여, 터치 센서 패널(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치가 검출된다. 예컨대, 터치 전극(30)의 좌표를 미리 알고 있기 때문에, 터치 센서(10)의 표면에 대한 객체의 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있게 된다.
이상에서는, 편의상 구동부(12)와 감지부(11)가 별개의 블록으로 나뉘어 동작하는 것으로 설명되었지만, 터치 전극(30)에 구동신호를 인가하고, 터치 전극(30)으로부터 감지신호를 입력받는 동작을 하나의 구동 및 감지부에서 수행하는 것도 가능하다.
이상에서는 터치 여부 및/또는 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 센서(10)를 포함하는 터치 입력 장치에 대해서 살펴보았다. 상술한 터치 센서(10)가 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에 적용됨으로써, 터치 여부 및/또는 터치 위치를 용이하게 검출할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 이하에서 설명할 터치 압력의 크기를 용이하게 검출할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는 경우에 대해서 예를 들어 상세하게 살펴본다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 기준 전극(250), 압력 전극(400a, 400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
커버(100)는 사용자의 손가락과 같은 소정의 객체에 의한 터치와 소정의 압력이 직접적으로 입력되는 부재로서, 터치 입력 장치의 최상부에 위치할 수 있다.
커버(100)는 도 1a 또는 도 1b에 도시된 터치 센서(10) 및 디스플레이 모듈(200) 등을 보호하는 역할을 한다.
커버(100)는 하부에 배치된 디스플레이 모듈(200)로부터 출력되는 화면이 외부에서 보일 수 있도록 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 커버(100)는 압력이 인가되는 위치에서 휘어질 수 있는 유연한 재질로 구성될 수 있다.
디스플레이 모듈(200)은 커버(100) 아래에 배치된다. 구체적으로, 디스플레이 모듈(200)은 커버(100)의 하면에 배치될 수 있다.
디스플레이 모듈(200)은 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널을 포함한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a는 LCD 패널을 포함하는 디스플레이 모듈(200A)을 도시하고, 도 5b는 OLED 패널을 포함하는 디스플레이 모듈(200B)을 도시한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)은 액정 셀(liquid crystal cell)을 포함하는 액정 층(250), 액정 층(250)의 양면 각각에 전극을 포함하는 제1 기판층(251)과 제2 기판층(252), 그리고 상기 액정 층(250)과 대향하는 방향으로서 상기 제1 기판층(251)의 일면에 제1 편광층(253) 및 상기 제2 기판층(252)의 일면에 제2 편광층(254)을 포함할 수 있다. 당해 기술분야의 당업자에게는, LCD 패널이 디스플레이 기능을 수행하기 위해 다른 구성을 더 포함할 수 있으며 변형이 가능함이 자명할 것이다. 여기서 제1 기판층(251)은 컬러 필터 글라스일 수 있으며, 제2 기판층(252)은 TFT 글라스일 수 있다. 또한, 실시 형태에 따라 제1 기판층(251) 및 제2 기판층(252) 중 적어도 하나는 플라스틱과 같은 벤딩(bending) 가능한 물질로 형성될 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 디스플레이 모듈(200A)은 디스플레이 패널(200A) 아래에 배치되는 백라이트 유닛(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)은 유기물 층(260), 유기물층(260)의 양면 각각에 위치한 제1 기판층(261)과 제2 기판층(262)을 포함할 수 있다. 당해 기술분야의 당업자에게는, OLED 패널이 디스플레이 기능을 수행하기 위해 다른 구성을 더 포함할 수 있으며 변형이 가능함이 자명할 것이다. 여기서 제1 기판층(261)은 인캡슐레이션 글라스일 수 있으며, 제2 기판층(262)은 TFT 글라스일 수 있다. 또한, 실시 형태에 따라 제1 기판층(261) 및 제2 기판층(262) 중 적어도 하나는 플라스틱과 같은 벤딩(bending) 가능한 물질로 형성될 수 있다.
다시, 도 3a를 참조하면, 디스플레이 모듈(200)은 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 소정의 신호를 받아 디스플레이 패널에 원하는 내용을 디스플레이 하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(200)의 작동을 위한 제어회로는 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC(graphic controller IC) 및 기타 디스플레이 패널 작동에 필요한 회로를 포함할 수 있다.
기준 전극(250)이 디스플레이 모듈(200)과는 별도로 추가적으로 구성된다. 기준 전극(250)은 압력 전극(400a, 400b)을 이용하여 터치 압력을 검출하기 위한 기준전위층의 역할을 한다. 기준 전극(250)은 디스플레이 모듈(200)의 하면에 배치된다.
압력 전극(400a, 400b)은 디스플레이 모듈(200) 아래에 배치되고, 디스플레이 모듈(200)과 기준 전극(250)으로부터 소정 간격 떨어져 배치될 수 있다. 압력 전극(400a, 400b)과 디스플레이 모듈(200) 및 기준 전극(250) 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있고, 상기 소정의 공간에는 외력에 의해 압축이 가능하고 외력이 제거되면 원래의 형상으로 회복이 가능한 소정의 부재(미도시), 예를 들어 쿠션(cushion)이 배치될 수 있다.
압력 전극(400a, 400b)은 기판(500)에 형성된다. 여기서, 압력 전극(400a, 400b)은 기판(500)의 상면에 배치될 수 있고, 도면에 도시하지 않았지만, 압력 전극(400a, 400b)은 기판(500)의 하면에 배치될 수도 있다. 여기서, 압력 전극(400a, 400b)은 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 서로 전기적으로 절연되어 서로 다른 기능, 예를 들어 제1 압력 전극(400a)으로는 터치 압력 구동 신호가 입력되고 제2 압력 전극(400b)에서는 터치 압력 감지 신호가 출력될 수 있다. 또한, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 기능, 예를 들어 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 모두가 터치 압력 구동 신호를 입력받고, 터치 압력 감지 신호를 출력할 수 있다. 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명한다.
제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 도 2a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 복수의 전극으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 압력 전극(400a)은 제1 축 방향으로 서로 이어진 형태의 복수의 제1 축 전극(510)이고, 제2 압력 전극(400b)은 제1 축 방향과 직교하는 제2 축 방향으로 서로 이어진 형태의 복수의 제2 축 전극(520)이며, 제1 압력 전극(400a) 또는 제2 압력 전극(400b) 중 적어도 하나는 각각의 복수의 마름모꼴 형태의 전극이 브릿지를 통해 연결되어 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)이 서로 절연된 형태일 수 있다.
또한, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 도 2b에 도시된 형태와 같이 복수의 제1 축 전극(510)과 복수의 제2 축 전극(520)으로 구성되어, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 각각 서로 교차하지 않으면서, 각각의 제1 압력 전극(400a)이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 각각의 제2 압력 전극(400b)이 연결될 수 있도록 배열될 수 있다.
또한, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 도 2c에 도시된 바와 같이, 각각 복수의 제1 축 전극(510)과 복수의 제2 축 전극(520)으로 구성되어, 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다.
또한, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 도 2d에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치되어 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2d에 도시된 예가, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)이 서로 전기적으로 연결되어 동일한 기능을 수행할 수 있다.
다시, 도 3a를 참조하면, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)을 이용하여 커버(100)로 입력되는 터치 압력을 검출할 수 있다. 이하에서 다양한 터치 압력 검출 방식을 살펴본다.
하나의 터치 압력 검출 방식은, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 기준 전극(250)과 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b) 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 사이의 상호 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 어느 하나로부터 출력되는 터치 압력 감지 신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 하나는 터치 압력 구동 신호가 인가되는 구동전극이 되고, 나머지 하나는 터치 압력 감지 신호가 출력되는 수신전극이 된다.
다른 하나의 터치 압력 검출 방식은, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 기준 전극(250)과 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b) 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 각각의 자기 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)으로부터 출력되는 감지 신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 각각은, 터치 압력 구동신호가 인가되는 구동전극과 터치 압력 감지신호가 출력되는 수신전극이 된다. 터치 압력 구동신호와 터치 압력 감지신호는 시간으로 구분되어 각각의 압력 전극(400a, 400b)에 인가될 수 있다.
다시, 도 3a를 참조하면, 기판(500)은 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅(floating)된 도체를 포함할 수 있다. 여기서, 기판(500)이 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함한다는 의미는, 압력 전극(400a, 400b)이 형성되는 기판(500)이 전기적으로 절연된 상태인 것을 의미할 수 있다. 기판(500)이 부도체로 구성된 경우, 기판(500)은 예를 들어, 플라스틱과 같은 수지 재질일 수 있다.
기판(500)이 전기적으로 절연되면, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)을 직접 기판(500)에 형성시킬 수 있다.
기판(500)이 전체적으로 도체인 하나의 금속(Metal)으로 구성된 경우, 전도성 금속 재질의 기판에 전도성의 압력 전극을 직접 배치시킬 수 없다. 하지만, 본 발명의 실시 형태에서는 기판(500)이 전기적으로 절연되기 때문에, 압력 전극(400a, 400b)을 기판(500)의 상면에 직접 형성시킬 수 있다. 따라서, 압력 전극(400a, 400b)과 기판(500) 사이에 별도의 부재가 배치되지 않기 때문에, 전체 터치 입력 장치의 두께를 줄일 수 있는 이점도 있다.
또한, 기판(500)이 전체적으로 도체인 하나의 금속(Metal)으로 구성된 경우, 전도성의 금속 재질의 기판과 압력 전극 사이에는 금속 재질의 기판과 압력 전극을 절연시키기 위한 절연 부재, 예를 들면 쿠션(cushion)이 배치되어야 한다. 그런데, 이러한 쿠션과 같은 절연 부재가 금속 재질의 기판과 압력 전극 사이에 배치된다 하더라도 금속 재질의 기판과 압력 전극 사이에 기생 정전용량(parastic capacitance)이 발생할 수 있다. 금속 재질의 기판과 압력 전극 사이의 거리가 상당히 작기 때문에, 발생되는 기생 정전용량은 상당히 크다. 상당히 큰 기생 정전용량은 압력 전극으로부터의 감지신호에 반영되어 출력되기 때문에, 터치 압력 센싱의 감도가 낮아지는 문제가 생길 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 형태에서는 기판(500)의 전기적으로 절연되기 때문에, 압력 전극(400a, 400b)과 기판(500) 사이에 기생 정전용량이 발생되지 않는다. 따라서, 압력 전극(400a, 400b)으로부터 출력되는 감지신호에 압력 전극(400a, 400b)과 기판(500) 사이의 기생 정전용량이 반영되지 않기 때문에, 터치 압력 센싱의 감도가 향상되는 이점이 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 기준 전극(250), 압력 전극(400a, 400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
도 3b에 도시된 터치 입력 장치는, 도 3a에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 기준 전극(250)의 위치에 차이가 있다. 구체적으로, 기준 전극(250)이 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치된다.
기준 전극(250)은 압력 전극(400a, 400b)을 이용하여 터치 압력을 검출하기 위한 기준전위층의 역할을 한다.
기준 전극(250)은 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는데, 구체적으로, 도 5a를 참조하여 설명하면, 기준 전극(250)은 제1 편광층(253)과 제1 기판층(251) 사이, 제1 기판층(251)과 액정층(250) 사이, 액정층(250)과 제2 기판층(252) 사이, 제2 기판층(252)과 제2 편광층(254) 사이 중 어느 한 곳에 배치될 수 있다. 또한, 도 5b를 참조하여 설명하면, 기준 전극(250)은 제1 기판층(261)과 유기물층(260) 사이, 유기물층(260)과 제2 기판층(262) 사이 중 어느 한 곳에 배치될 수 있다.
압력 전극(400a, 400b)을 이용한 터치 압력 검출 방식은, 도 3a에서 상술한 방식과 동일하되, 기준 전극(250)이 디스플레이 모듈(200) 내부에 있다는 점에서만 차이가 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 압력 전극(400a, 400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
도 3c에 도시된 터치 입력 장치는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 터치 입력 장치들와 비교하여, 기준 전극(250)이 별도로 구성되어 있지 않다는 점에서 차이가 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 기준 전극(250)의 동일한 역할을 하는 기준전위층이 디스플레이 모듈(200) 또는 터치 센서를 구성하는 여러 구성요소들 중 적어도 어느 하나의 구성이 되고, 이 때, 기준전위층은 그라운드 전위(GND)를 가질 수 있다.
압력 전극(400a, 400b)을 이용한 하나의 터치 압력 검출 방식은, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 기준전위층과 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b) 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 사이의 상호 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 어느 하나로부터 출력되는 터치 압력 감지 신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 하나는 터치 압력 구동 신호가 인가되는 구동전극이 되고, 나머지 하나는 터치 압력 감지 신호가 출력되는 수신전극이 된다.
다른 하나의 터치 압력 검출 방식은, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 기준전위층과 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b) 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 각각의 자기 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)으로부터 출력되는 감지 신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 각각은, 터치 압력 구동신호가 인가되는 구동전극과 터치 압력 감지신호가 출력되는 수신전극이 된다. 터치 압력 구동신호와 터치 압력 감지신호는 시간으로 구분되어 각각의 압력 전극(400a, 400b)에 인가될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 제1 압력 전극(400a), 제2 압력 전극(400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
도 4a에 도시된 터치 입력 장치는, 도 3a에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b)의 위치가 상이하다. 구체적으로, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)이 기판(500)에 함께 배치되지 않고, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중에서 하나의 전극이 디스플레이 모듈(200)의 하면에 배치된다. 도면에서는 제1 압력 전극(400a)이 디스플레이 모듈(200)의 하면에 배치된 것으로 도시되어 있다.
이러한 위치 관계에 의해서, 제1 압력 전극(400a) 아래에 제2 압력 전극(400b)이 소정 간격 떨어져 배치된다. 여기서, 도면으로 도시되어 있지 않지만, 제2 압력 전극(400b)은 기판(500)의 하면에 배치될 수도 있다.
제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b)은 서로 다른 층에 위치하므로, 서로 오버랩(overlap)되도록 구현될 수 있다. 예컨대, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 도 2c에 도시된 바와 같이, 각각 복수의 제1 축 전극(510)과 복수의 제2 축 전극(520)으로 구성되어, 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 또는, 도 2a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 제1 축 전극(510)과 제2 축 전극(520)이 각각 다른 층에 위치할 수도 있다.
압력 전극(400a, 400b)을 이용한 터치 압력 검출 방식은, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 사이의 상호 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 어느 하나로부터 출력되는 감지신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 하나는 터치 압력 구동신호가 인가되는 구동전극이 되고, 나머지 하나는 터치 압력 감지신호가 출력되는 수신전극이 된다.
압력 전극(400a, 400b)을 이용한 다른 터치 압력 검출 방식은, 도 3a 내지 도 3c에서와 같이 디스플레이 모듈(200)에 기준전위가 형성되고, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 디스플레이 모듈(200)의 기준전위와 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 적어도 어느 하나 사이의 거리 변화에 따른 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 사이의 상호 정전용량 변화량을 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 어느 하나로부터 출력되는 감지신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 때, 제1 압력 전극(400a)과 제2 압력 전극(400b) 중 하나는 터치 압력 구동신호가 인가되는 구동전극이 되고, 나머지 하나는 터치 압력 감지신호가 출력되는 수신전극이 된다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 제1 압력 전극(400a), 제2 압력 전극(400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
도 4b에 도시된 터치 입력 장치는, 도 4a에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 제1 압력 전극(400a)의 위치가 상이하다. 구체적으로, 제1 압력 전극(400a)이 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치된다.
구체적으로, 도 5a를 참조하여 설명하면, 제1 압력 전극(400a)은 제1 편광층(253)과 제1 기판층(251) 사이, 제1 기판층(251)과 액정층(250) 사이, 액정층(250)과 제2 기판층(252) 사이, 제2 기판층(252)과 제2 편광층(254) 사이 중 어느 한 곳에 배치될 수 있다. 또한, 도 5b를 참조하여 설명하면, 제1 압력 전극(400a)은 제1 기판층(261)과 유기물층(260) 사이, 유기물층(260)과 제2 기판층(262) 사이 중 어느 한 곳에 배치될 수 있다.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하는데 필요한 일부 구성들만을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 커버(Cover, 100), 디스플레이 모듈(Display Module, 200), 제2 압력 전극(400b) 및 기판(Substrate, 500)을 포함한다.
도 4c에 도시된 터치 입력 장치는, 도 4a에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 제1 압력 전극이 도시되어 있지 않다. 제1 압력 전극이 도시되지 않은 것은, 디스플레이 모듈(200)을 구성하는 구성들 중 어느 하나가 도 4a에 도시된 제1 압력 전극(400a)의 역할을 수행하기 때문이다. 즉, 도 4a 및 도 4b에서는 제1 압력 전극(400a)이 디스플레이 모듈(200)을 구성하는 구성들과는 별도로 구비되는 것이고, 도 4c에서는 디스플레이 모듈(200)을 구성하는 구성들 중 어느 하나가 제1 압력 전극의 역할을 더 추가적으로 수행하는 것으로 이해해야 한다.
상술한 도 3a 내지 도 4c에 도시된 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 터치 입력 장치들은, 전기적으로 플로팅된 기판(500)과 기판(500)의 상면에 배치된 적어도 하나 이상의 압력 전극(400a or 400b)을 공통적으로 포함한다. 여기서, 전기적으로 플로팅된 기판(500)과 적어도 하나 이상의 압력 전극(400a or 400b)이 도 3a 내지 도 4c에 도시된 터치 입력 장치에만 적용되는 것은 아님에 유의해야 한다. 본 발명의 기술적 사상은 전기적으로 플로팅된 기판(500)과 적어도 하나 이상의 압력 전극(400a or 400b)을 이용하여 터치 압력을 검출하는데 있으므로, 도 3a 내지 도 4c에 도시된 터치 입력 장치 이외의 터치 입력 장치에도 전기적으로 플로팅된 기판(500)과 적어도 하나 이상의 압력 전극(400a or 400b)이 적용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3a 내지 도 4c에 도시된 디스플레이 모듈(200)과 기판(500)의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 기판(500a)의 가장자리부가 디스플레이 모듈(200)의 하면과 결합되고, 기판(500a)의 가장자리부를 제외한 나머지 부분은 디스플레이 모듈(200)로부터 소정 간격 떨어져 배치된다. 압력 전극(400)은 기판(500a)의 상면에 배치된다. 여기서, 압력 전극(400)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제1 및 제2 압력 전극(400a, 400b)일 수 있고, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 제2 압력 전극(400b)일 수 있다.
기판(500a)이 전기적으로 절연되기 위해서, 기판(500a)은 부도체일 수 있다. 예를 들어, 기판(500a)은 플라스틱과 같은 수지 재질일 수 있다. 기판(500a)이 부도체이기 때문에, 기판(500a)의 가장자리부를 디스플레이 모듈(200)이 하면에 직접 결합시킬 수 있다. 여기서, 기판(500a)의 가장자리부를 디스플레이 모듈(200)의 하면에 결합시키기 위해서, 양면 접착 테이프(DAT)를 사용할 수 있다.
부도체의 기판(500a)을 사용하면, 도 3a 내지 도 4b에 도시된 전기적으로 절연된 기판(500)을 구현할 수 있다.
도 6a에서는 기판(500a)을 전기적으로 절연하기 위해서, 기판(500a)을 부도체로 구성하였지만, 부도체의 기판(500a), 예를 들어 수지 재질의 기판(500a)의 두께를 수백 마이크로 미터로 구성할 경우, 강도가 낮아져 외력에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법을 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 6b를 참조하면, 기판(500b)은 도체일 수 있다. 예를 들어, 기판(500b)는 철(steel), 스테인리스강(stainless steel) 및 알루미늄(Al) 등의 금속일 수 있다., 도체의 기판(500b)을 전기적으로 플로팅하기 위해서, 기판(500b)의 가장자리부와 디스플레이 모듈(200) 사이에 절연 부재(550)가 배치된다. 여기서, 절연 부재(550)는 부도체로서, 플라스틱과 같은 수지 재질일 수 있다.
기판(500b)의 가장자리부는 양면 접착 테이프(DAT)를 사용하여 절연 부재(550)와 결합할 수 있고, 절연 부재(550)도 양면 접착 테이프(DAT)를 사용하여 디스플레이 모듈(200)의 하면과 결합할 수 있다.
도 6b와 같이, 기판(500b)은 전기전도성을 갖는 도체로 구성되지만, 절연 부재(500)에 의해서 디스플레이 모듈(200)과 전기적으로 절연되고, 도면에 도시되지 않은 다른 구성들과도 전기적으로 연결되지 않기 때문에, 도체의 기판(500b)은 전기적으로 플로팅될 수 있다. 따라서, 도체의 기판(500b)과 절연 부재(550)를 사용하면, 도 3a 내지 도 4b에 도시된 터치 입력 장치에서의 전기적으로 플로팅된 기판(500)을 구현할 수 있다.
이와 같이, 도 6b에 도시된 도체의 기판(500b)과 절연 부재(550)를 사용하여 도 3a 내지 도 4c에 도시된 전기적으로 플로팅된 기판(500)을 구현하면, 수백 마이크로 미터의 두께를 갖는 기판(500b)을 구성하더라도 외력에 의해 쉽게 손상되지 않는 이점이 있으며, 절연 부재(550)를 사용하여 전도성 재질의 기판(500b)을 전기적으로 플로팅할 수 있는 이점이 있다.
도 7은 도 6a에 도시된 디스플레이 모듈(200)과 기판(500a)을 포함하는 터치 입력 장치의 전체 단면도이다.
도 7을 참조하면, 커버(100) 아래에 디스플레이 모듈(200)이 배치되고, 디스플레이 모듈(200) 아래에 기판(500)이 결합된다. 기판(500)이 수지 재질로 구성되므로, 기판(500)은 전기적으로 플로팅된다. 그리고, 기판(500)은 대략 200 [um] 이상의 두께를 가질 수 있다. 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 공기(air)가 존재하는 공간에는 탄성 재질의 쿠션(cushion)으로 채워질 수 있다.
압력 전극(400)은 기판(500)의 상면에 배치되는데, 압력 전극(400)을 기판(500)에 고정시키기 위해서, 양면 접착 테이프(DAT, 450)를 이용할 수 있다. 여기서, 압력 전극(400)은 대략 75 [um]의 두께를 가질 수 있고, 양면 접착 테이프(450)는 대략 30 [um]의 두께를 가질 수 있다.
압력 전극(400)과 디스플레이 모듈(200)은 서로 떨어져 배치되어 압력 전극(400)과 디스플레이 모듈(200) 사이에는 공기(air)가 존재할 수 있다.
미드 프레임(600)은 커버(100)와 글루(Glue, 650)를 통해 서로 결합할 수 있고, 미드 프레임(600)의 상면에는 그라파이트(Graphite, 670)가 배치될 수 있다. 그라파이트(670)는 열을 방열하는 역할을 한다.
미드 프레임(600) 아래에는 백커버(Back Cover, 700)가 배치되고, 백커버(700)는 커버(100), 디스플레이 모듈(200), 압력 전극(400), 기판(500), 미드 프레임(600), 배터리와 메인보드(Battery / Main board, 800)를 수납한다. 백커버(700)는 커버(100)와 결합하여 터치 입력 장치의 외형을 형성한다.
도 3a 내지 도 4c에서 설명한 바와 같이, 디스플레이 모듈(200)에 기준전위가 형성될 수 있다.
참고로, 도 6b에 도시된 디스플레이 모듈(200), 절연 부재(550) 및 기판(500b)으로도 도 7에 도시된 바와 같은 터치 입력 장치를 구성할 수 있음은 당연하다.
도 7에 도시된 터치 입력 장치는, 그라파이트(670)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 그라파이트(670)는 없을 수도 있다. 이 경우, 기판(500)이 직접 미드 프레임(600)과 맞닿을 수 있다.
도 7에 도시된 터치 입력 장치는, 양면 접착 테이프(450)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 양면 접착 테이프(450)는 없을 수도 있다.
도 8은 도 7에 도시된 터치 입력 장치의 다른 변형 예의 단면도이다.
도 7에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 도 8에 도시된 터치 입력 장치는, 압력 전극(400)이 기판(500) 상이 아닌, 기판(500) 아래에 배치된다. 그리고, 디스플레이 모듈(200)과 기판(500) 사이에 공기(air)가 존재하지 않는다.
도 8에 도시된 실시 예에서는, 디스플레이 모듈(200)이 압력 전극(400)에 대한 기준전위를 갖지 않고, 미드 프레임(600)이 압력 전극(400)에 대한 기준전위를 가질 수 있다.
미드 프레임(600)이 압력 전극(400)에 대한 기준전위를 가질 경우, 커버(100)로 입력되는 터치 압력에 의한 압력 전극(400)과 미드 프레임(600) 사이의 거리 변화에 따른 상호 정전용량 변화량 또는 자기 정전용량 변화량을 압력 전극(400)에서 출력되는 터치 압력 감지 신호를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 이러한 압력 검출 방식은, 기판(500)이 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함하기 때문에 가능하다. 즉, 기판(500)이 압력 전극(400)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 물리적으로는 존재하지만, 압력 전극(400)과 미드 프레임(600) 사이의 거리 변화에 따른 상호 정전용량 변화량 또는 자기 정전용량 변화량의 검출 시에는 마치 기판(500)이 전기적으로 존재하지 않는 것으로 보여진다.
도 8에 도시된 터치 입력 장치는, 그라파이트(670)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 그라파이트(670)는 없을 수도 있다.
도 8에 도시된 터치 입력 장치는, 양면 접착 테이프(450)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 양면 접착 테이프(450)는 없을 수도 있다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 터치 센서
11: 감지부 12: 구동부
13: 제어부 100: 커버
200: 디스플레이 모듈
400a: 제1 압력 전극 400b: 제2 압력 전극

Claims (15)

  1. 커버;
    상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 부도체로 구성되거나 전기적으로 플로팅된 도체를 포함하는 기판;
    상기 기판의 상면과 하면 중 어느 하나에 형성된 압력 전극;
    상기 기판 아래에 배치되고 상기 압력 전극과 소정 간격 이격되어 배치된 미드 프레임;
    상기 미드 프레임 아래에 배치된 백커버; 및
    상기 미드 프레임과 상기 백커버 사이에 배치된 배터리와 메인보드;를 포함하고,
    상기 미드 프레임은 상기 압력 전극에 대한 기준전위를 갖는, 터치 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 전극은 상기 기판에 직접 형성된, 터치 입력 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기판이 부도체이면, 상기 기판의 가장자리부는 상기 디스플레이 모듈의 하면에 연결되는, 터치 입력 장치.
  14. 커버;
    상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 전기적으로 플로팅된 기판;
    상기 기판에 형성된 압력 전극;
    상기 기판 아래에 배치된 미드 프레임;
    상기 미드 프레임 아래에 배치된 백커버; 및
    상기 미드 프레임과 상기 백커버 사이에 배치된 배터리와 메인보드;를 포함하고,
    상기 기판은 상기 압력 전극이 형성되는 도체부와 상기 도체부의 가장자리부와 상기 디스플레이 모듈의 하면 사이에 배치된 절연 부재를 포함하고,
    상기 절연 부재는 부도체이고,
    상기 절연 부재와 상기 디스플레이 모듈의 하면 사이에 배치된 양면 접착 테이프(DAT)를 포함하는, 터치 입력 장치.
  15. 커버;
    상기 커버 아래에 배치된 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈 아래에 배치되고, 전기적으로 플로팅된 기판;
    상기 디스플레이 모듈에 형성된 제1 압력 전극;
    상기 기판에 형성되고, 상기 제1 압력 전극 아래에 소정 간격 이격되어 배치된 제2 압력 전극;
    상기 기판 아래에 배치된 미드 프레임;
    상기 미드 프레임 아래에 배치된 백커버; 및
    상기 미드 프레임과 상기 백커버 사이에 배치된 배터리와 메인보드;를 포함하고,
    상기 기판은 상기 제2 압력 전극이 형성되는 도체부와 상기 도체부의 가장자리부와 상기 디스플레이 모듈의 하면 사이에 배치된 절연 부재를 포함하고,
    상기 절연 부재는 부도체이고,
    상기 절연 부재와 상기 디스플레이 모듈의 하면 사이에 배치된 양면 접착 테이프(DAT)를 포함하는, 터치 입력 장치.
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