KR102015449B1 - Force-touch panel, and fource-touch detection device and display system having the same - Google Patents

Force-touch panel, and fource-touch detection device and display system having the same Download PDF

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Abstract

터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템이 개시된다. 포스-터치 패널은, 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들; 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들; 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하되, 상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성하므로써, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여할 수 있다. A force-touch panel endowed with a touch-sensing function and a force-sensing function, a force-touch sensing device and a display system having the same are disclosed. The force-touch panel includes: a plurality of drive lines with a plurality of drive electrodes connected in series; A plurality of touch-sensing electrodes are connected in series and disposed under a layer on which the driving electrodes are formed, and output a touch-sensing signal coupled by a capacitance formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode. A plurality of touch-sensing lines; And a plurality of force-sensing electrodes are connected in series, disposed under the drive lines to cover each of the drive electrodes, and disposed on the same plane as the touch-sensing lines, such that the drive electrode and the force- A number of force-sensing lines including a plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the sensing electrodes, wherein the number of force-sensing electrodes is enabled to enable multi-force sensing through the force-sensing electrodes; And the number of the driving electrode is the same. Accordingly, by arranging the driving lines close to the surface touched by the user's finger or the like, and arranging the touch-sensing lines and the force-sensing lines away from the surface touched by the user's finger or the like to form a force-touch panel, The touch panel can be given a touch-sensing function and a force-sensing function.

Figure R1020190034781
Figure R1020190034781

Description

포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템{FORCE-TOUCH PANEL, AND FOURCE-TOUCH DETECTION DEVICE AND DISPLAY SYSTEM HAVING THE SAME}Force-Touch Panel, Force-Touch Sensing Device and Display System Having the Same [FORCE-TOUCH PANEL, AND FOURCE-TOUCH DETECTION DEVICE AND DISPLAY SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a force-touch panel, a force-touch sensing device and a display system having the same, and more particularly, a force-touch panel to which a touch-sensing function and a force-sensing function are provided, and a force-touch sensing device having the same. And a display system.

일반적으로 터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. In general, the touch screen may constitute a touch surface of a touch input device that includes a touch panel, which may be a transparent panel having a touch-sensitive surface. Such a touch panel may be attached to the front of the display screen such that the touch-sensitive surface may cover the visible side of the display screen.

사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린 상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈의 성능을 저하시키지 않으면서 터치 스크린 상의 터치에 따른 터치 위치뿐 아니라 터치의 압력(또는 포스) 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다. By simply touching the touch screen with a finger or the like, the user can operate the computing system. In general, a computing system may recognize a touch and a touch location on a touch screen and interpret the touch to perform the calculation accordingly. At this time, there is a need for a touch input device capable of detecting the pressure (or force) magnitude of the touch as well as the touch position according to the touch on the touch screen without degrading the performance of the display module.

이러한 점을 고려하여, 터치 스크린 상의 터치의 위치뿐 아니라 터치 포스의 크기를 검출할 수 있는 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치가 제안되었다. In view of this, a touch input device including a display module capable of detecting the size of the touch force as well as the position of the touch on the touch screen has been proposed.

또한, 디스플레이 모듈의 시인성(visibility) 및 광 투과율을 저하시키지 않고 터치 위치 및 터치의 포스 크기를 검출할 수 있도록 구성된, 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치가 제안되었다. In addition, a touch input device including a display module, which is configured to be able to detect a touch position and a force magnitude of the touch, without lowering the visibility and the light transmittance of the display module, has been proposed.

한국등록특허 제10-1634315호 (2016. 06. 22.)Korea Patent Registration No. 10-1634315 (2016. 06. 22.) 한국공개특허 제2016-0042236호 (2016. 04. 19.)Korean Laid-Open Patent No. 2016-0042236 (2016. 04. 19.)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있도록 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널을 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem of the present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a force-touch panel provided with a touch-sensing function and a force-sensing function to detect a touch force as well as a touch position on a touch screen. To provide.

본 발명의 다른 목적은 상기한 포스-터치 패널을 갖는 포스-터치 감지 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a force-touch sensing device having the aforementioned force-touch panel.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 포스-터치 패널을 갖는 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a display system having the above-mentioned force-touch panel.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 포스-터치 패널은, 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들; 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들; 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하되, 상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, a force touch panel includes: a plurality of drive lines having a plurality of drive electrodes connected in series; A plurality of touch-sensing electrodes are connected in series and disposed under a layer on which the driving electrodes are formed, and output a touch-sensing signal coupled by a capacitance formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode. A plurality of touch-sensing lines; And a plurality of force-sensing electrodes are connected in series, disposed under the drive lines to cover each of the drive electrodes, and disposed on the same plane as the touch-sensing lines, such that the drive electrode and the force- A number of force-sensing lines including a plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the sensing electrodes, wherein the number of force-sensing electrodes is enabled to enable multi-force sensing through the force-sensing electrodes; And the number of the driving electrode is the same.

일실시예에서, 상기 구동 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 구동 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다. In example embodiments, each of the driving electrodes may have a diamond shape, and each of the driving lines may have a band shape in which diamonds are connected in series.

일실시예에서, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 터치-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다. In example embodiments, each of the touch-sensing electrodes may have a diamond shape, and each of the touch-sensing lines may have a band shape in which diamonds are connected in series.

일실시예에서, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 포스-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다. In one embodiment, each of the force-sensing electrodes may have a diamond shape, and each of the force-sensing lines may have a band shape in which diamond shapes are connected in series.

일실시예에서, 상기 구동 라인은 제1 축을 따라 연장되고, 상기 터치-센싱 라인 및 상기 포스-센싱 라인 각각은 제2 축을 따라 연장될 수 있다. In one embodiment, the drive line may extend along a first axis, and each of the touch-sensing line and the force-sensing line may extend along a second axis.

일실시예에서, 상기 포스-센싱 전극들 각각의 크기는 상기 구동 전극들 각각의 크기보다 작을 수 있다. In one embodiment, the size of each of the force-sensing electrodes may be smaller than the size of each of the driving electrodes.

일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 구동 전극들 각각은 상기 포스-센싱 전극들 각각을 완전하게 커버할 수 있다. In one embodiment, when viewed in plan view, each of the drive electrodes can completely cover each of the force-sensing electrodes.

일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성될 수 있다. In one embodiment, when viewed in a plan view, each of the touch-sensing electrodes may be formed to cover an area where the driving electrodes are not formed.

일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성된 영역 내에 형성될 수 있다. In one embodiment, when viewed on a plane, each of the force-sensing electrodes may be formed in a region where the drive electrodes are formed.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 포스-터치 감지 장치는, 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들과, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하는 포스-터치 패널; 상기 구동 라인들 각각에 구동 신호를 제공하는 구동부; 상기 터치-센싱 라인들 각각에서 터치-센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부; 상기 포스-센싱 라인들 각각에서 포스-센싱 신호를 수신하는 포스 센싱부; 및 상기 구동부, 상기 터치 센싱부 및 상기 포스 센싱부의 동작을 제어하고, 상기 터치-센싱 신호들을 근거로 터치 여부 및 터치 위치를 연산하고, 상기 포스-센싱 신호들을 근거로 포스 여부 및 포스 위치를 연산하는 제어부를 포함하되, 상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, a force-touch sensing device includes a plurality of driving lines in which a plurality of driving electrodes are connected in series, a plurality of touch-sensing electrodes in series, and the driving. A plurality of touch-sensing lines and a plurality of force-sensing electrodes are arranged in series under the layer in which the electrodes are formed, and output a touch-sensing signal formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode; A force disposed under the drive lines so as to cover each of the drive electrodes, disposed on the same plane as the touch-sensing lines, and coupled by a capacitance formed between the drive electrode and the force-sensing electrode; A force-touch panel comprising a plurality of force-sensing lines for outputting a sensing signal; A driver providing a driving signal to each of the driving lines; A touch sensing unit configured to receive a touch-sensing signal on each of the touch-sensing lines; A force sensing unit configured to receive a force-sensing signal on each of the force-sensing lines; And controlling operations of the driving unit, the touch sensing unit, and the force sensing unit, calculating whether a touch is made and a touch position based on the touch-sensing signals, and calculating whether a force or a force position is based on the force-sensing signals. It includes a control unit, characterized in that the number of the force-sensing electrode and the number of the drive electrode is the same so that multi-force-sensing through the force-sensing electrodes.

일실시예에서, 상기 구동부, 상기 터치 센싱부, 상기 포스 센싱부 및 상기 제어부는 싱글칩에 구현될 수 있다. In one embodiment, the driver, the touch sensing unit, the force sensing unit and the control unit may be implemented in a single chip.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 디스플레이 시스템은, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 위에 배치된 포스-터치 패널을 포함하되, 상기 포스-터치 패널은, 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들; 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들; 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하되, 상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, a display system includes a display panel; And a force-touch panel disposed on the display panel, wherein the force-touch panel comprises: a plurality of drive lines having a plurality of drive electrodes connected in series; A plurality of touch-sensing electrodes are connected in series and disposed under a layer on which the driving electrodes are formed, and output a touch-sensing signal coupled by a capacitance formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode. A plurality of touch-sensing lines; And a plurality of force-sensing electrodes are connected in series, disposed under the drive lines to cover each of the drive electrodes, and disposed on the same plane as the touch-sensing lines, such that the drive electrode and the force- A number of force-sensing lines including a plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the sensing electrodes, wherein the number of force-sensing electrodes is enabled to enable multi-force sensing through the force-sensing electrodes; And the number of the driving electrode is the same.

일실시예에서, 상기 포스-터치 패널은, 상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 아래에 배치될 수 있다. In example embodiments, the force-touch panel may further include a first insulating layer formed under the driving lines. The touch-sensing lines may be disposed under the first insulating layer.

일실시예에서, 상기 포스-터치 패널은, 상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 포스-센싱 라인들과 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 동일한 면에 형성될 수 있다. In example embodiments, the force-touch panel may further include a first insulating layer formed under the driving lines. The force-sensing lines and the touch-sensing lines may be formed on the same surface of the first insulating layer.

일실시예에서, 상기 포스-터치 패널은, 상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 포스-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 일면에 형성되고, 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 타면에 형성될 수 있다. In example embodiments, the force-touch panel may further include a first insulating layer formed under the driving lines. The force-sensing lines may be formed on one surface of the first insulating layer, and the touch-sensing lines may be formed on the other surface of the first insulating layer.

일실시예에서, 상기 포스-터치 패널은, 상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층의 아래에 형성된 제2 절연층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 포스-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 일면에 형성되고, 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제2 절연층의 일면에 형성될 수 있다. In one embodiment, the force-touch panel, the first insulating layer formed under the drive lines; And a second insulating layer formed under the first insulating layer. The force-sensing lines may be formed on one surface of the first insulating layer, and the touch-sensing lines may be formed on one surface of the second insulating layer.

이러한 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 의하면, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성하므로써, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여할 수 있다. 이에 따라, 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있다.According to such a force-touch panel, a force-touch sensing device and a display system having the same, touch-sensing lines are arranged so that the driving lines are disposed close to a surface touched by a user's finger or the like, and far from a surface touched by the user's finger or the like. By arranging the force-sensing lines to form the force-touch panel, it is possible to give the force-touch panel a touch-sensing function and a force-sensing function. Accordingly, the touch force as well as the touch position on the touch screen can be detected.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 터치가 없을 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 없는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 6a는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 6b는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 있는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 8a는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8b는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 포스 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 비도전성 재질에 의해 포스가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 10a는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a block diagram schematically illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically illustrating the force-touch panel illustrated in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view schematically illustrating the force-touch panel of FIG. 2.
4 shows a capacitive flux line in the absence of a touch in a force-touch panel according to the invention.
Figure 5 shows a capacitive flux line when a force-free touch is made by a finger in a force-touch panel according to the present invention.
FIG. 6A is a graph schematically illustrating capacitance values of a touch-sensing electrode by touch and soft touch in the force-touch panel of FIG. 5.
FIG. 6B is a graph for schematically describing capacitance values of a force-sensing electrode by touch and soft touch in the force-touch panel of FIG. 5.
Figure 7 shows a capacitive flux line when a forced touch is made by a finger in a force-touch panel according to the present invention.
FIG. 8A is a graph schematically illustrating capacitance values of the touch-sensing electrode by the touch and the touch made in the force-touch panel of FIG. 7.
FIG. 8B is a graph for schematically describing capacitance values of the force-sensing electrode by untouch and force touch in the force-touch panel of FIG. 7.
Figure 9 shows a capacitive flux line when force is produced by a non-conductive material in a force-touch panel according to the present invention.
FIG. 10A is a graph for schematically describing capacitance values of touch-sensing electrodes by touch and touch made in the force-touch panel of FIG. 9.
FIG. 10B is a graph for schematically describing capacitance values of the force-sensing electrode by untouching and touching in the force-touch panel of FIG. 9.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the present invention. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown in an enlarged scale than actual for clarity of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치는 포스-터치 패널(100), 구동부(110), 터치 센싱부(120), 포스 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention may include a force touch panel 100, a driver 110, a touch sensing unit 120, a force sensing unit 130, and a controller 140. Include.

포스-터치 패널(100)은 복수의 구동 라인들(TXL1~TXLn), 복수의 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 및 복수의 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 포함한다. The force-touch panel 100 includes a plurality of driving lines TXL1 to TXLn, a plurality of touch-sensing lines TRL1 to TRLm, and a plurality of force-sensing lines FRL1 to FRLm.

도 1에서, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)이 서로 직교 어레이(즉, 매트릭스 형상)를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)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 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다. In FIG. 1, although the driving lines TXL1 to TXLn and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm are shown to constitute an orthogonal array (ie, a matrix shape), the present invention is not limited thereto. The lines TXL1 to TXLn and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may have any number of dimensions and application arrangements thereof, including diagonal, concentric circles, and three-dimensional random arrangements. Here, n and m are positive integers and may have the same or different values, and may vary in size according to embodiments.

또한, 도 1에서, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)이 서로 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)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 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다.Also, in FIG. 1, although the driving lines TXL1 to TXLn and the force-sensing lines FRL1 to FRLm constitute an orthogonal array with each other, the present invention is not limited thereto, and the driving lines TXL1 are not limited thereto. ˜TXLn) and force-sensing lines FRL1 to FRLm may have any number of dimensions and application arrangements thereof, including diagonal, concentric and three-dimensional random arrangements and the like. Here, n and m are positive integers and may have the same or different values, and may vary in size according to embodiments.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동 라인들(TXL1~TXLn) 각각은 제1 축 방향으로 연장된 복수의 구동 전극들을 포함하고, 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 각각은 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 연장된 복수의 터치-센싱 전극들을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the driving lines TXL1 to TXLn and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be arranged to cross each other. Each of the driving lines TXL1 to TXLn includes a plurality of driving electrodes extending in a first axis direction, and each of the touch-sensing lines TRL1 to TRLm extends in a second axis direction crossing the first axis direction. A plurality of touch-sensing electrodes.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm) 각각은 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 연장된 복수의 포스-센싱 전극들을 포함할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1, the driving lines TXL1 to TXLn and the force-sensing lines FRL1 to FRLm may be arranged to cross each other. Each of the force-sensing lines FRL1 to FRLm may include a plurality of force-sensing electrodes extending in a second axial direction crossing the first axial direction.

본 발명의 실시예에 따른 포스-터치 패널(100)에서, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 절연층(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 하나의 절연층(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 제1 절연층(미도시)의 일면에 그리고 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 상기 제1 절연층과 다른 제2 절연층(미도시)의 일면상에 형성될 수 있다. In the force-touch panel 100 according to the embodiment of the present invention, the force-sensing lines FRL1 to FRLm and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be formed on the same layer. For example, the force-sensing lines FRL1 to FRLm and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be formed on the same surface of an insulating layer (not shown). In addition, the force-sensing lines FRL1 to FRLm and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be formed on different layers. For example, the force-sensing lines FRL1 to FRLm and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be formed on both surfaces of one insulation layer (not shown), or the force-sensing lines FRL1 to FRL1 to FRLm. FRLm may be formed on one surface of a first insulating layer (not shown), and touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be formed on one surface of a second insulating layer (not shown) different from the first insulating layer.

구동 라인들(TXL1~TXLn), 터치-센싱 라인(TRL1~TRLm) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)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 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다. The driving lines TXL1 to TXLn, the touch-sensing lines TRL1 to TRLm, and the force-sensing lines FRL1 to FRLm are transparent conductive materials (eg, tin oxide (SnO 2) and indium oxide (In 2 O 3), and the like. It may be formed of ITO (Indium Tin Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide). However, this is merely an example and the driving line TXL, the touch-sensing line TRL and the force-sensing lines FRL1 to FRLm may be formed of another transparent conductive material or an opaque conductive material. For example, the driving line TXL, the touch-sensing line TRL, and the force-sensing lines FRL1 to FRLm may include at least one of silver ink, copper, or carbon nanotube (CNT). It may include any one. In addition, the driving line TXL, the touch-sensing line TRL, and the force-sensing lines FRL1 to FRLm may be implemented with a metal mesh or made of a silver nano material.

구동부(110)는 포스-터치 패널(100)의 동작을 위해 구동 라인들(TXL1~TXLn)에 구동 신호를 인가한다. 본 실시예에서, 구동 신호는 제1 구동 라인(TX1)부터 제n 구동 라인(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동 라인에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동 신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동 라인들에 구동 신호가 동시에 인가될 수도 있다.The driving unit 110 applies a driving signal to the driving lines TXL1 to TXLn to operate the force-touch panel 100. In the present embodiment, the driving signal may be sequentially applied to one driving line from the first driving line TX1 to the nth driving line TXn at a time. The application of the driving signal may be repeated again. This is merely an example, and a driving signal may be simultaneously applied to a plurality of driving lines according to an embodiment.

터치 센싱부(120)는 포스-터치 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 터치-센싱 신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출한다. 터치 센싱부(120)는 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)을 통해 구동 신호가 인가된 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 사이에 생성된 정전용량(CT)에 관한 정보를 포함하는 터치-센싱 신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 터치-센싱 신호는 구동 라인(TXL)에 인가된 구동 신호가 구동 라인(TXL)과 터치-센싱 라인(TRL) 사이에 생성된 정전용량(CT)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1 구동 라인(TXL1)부터 제n 구동 라인(TXLn)까지 인가된 구동 신호를 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)을 통해 감지하는 과정은 포스-터치 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다. The touch sensing unit 120 detects a touch and a touch position by receiving a touch-sensing signal including information on an amount of capacitance change that changes according to a touch on the touch surface of the force-touch panel 100. The touch sensing unit 120 may generate capacitance between the driving lines TXL1 to TXLn to which the driving signal is applied and the touch-sensing lines TRL1 to TRLm through the touch-sensing lines TRL1 to TRLm. By receiving a touch-sensing signal including information regarding CT), whether or not the touch is detected and the touch position may be detected. For example, the touch-sensing signal may be a signal in which a driving signal applied to the driving line TXL is coupled by the capacitance CT generated between the driving line TXL and the touch-sensing line TRL. As described above, the process of detecting the driving signal applied from the first driving line TXL1 to the nth driving line TXLn through the touch-sensing lines TRL1 to TRLm may be performed by scanning the force-touch panel 100 ( scan).

터치 센싱부(120)는 각각의 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 스위치는 해당 터치-센싱 라인(TRL)의 신호를 감지하는 시간 구간에 온(on)되어서 터치-센싱 라인(TRL)으로부터 터치-센싱 신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. The touch sensing unit 120 may include a receiver (not shown) connected to each of the touch-sensing lines TRL1 to TRLm through a switch. The switch is turned on in a time interval for detecting the signal of the corresponding touch-sensing line TRL so that the touch-sensing signal from the touch-sensing line TRL can be detected at the receiver.

상기 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함할 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+) 입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. The receiver may include an amplifier (not shown) and a feedback capacitor coupled between the negative input terminal of the amplifier and the output terminal of the amplifier, i.e., in the feedback path. In this case, the positive input terminal of the amplifier may be connected to ground. In addition, the receiver may further include a reset switch connected in parallel with the feedback capacitor.

상기 리셋 스위치는 상기 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 상기 증폭기의 부입력단은 해당 터치-센싱 라인(TRL)과 연결되어 정전용량(CT)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. The reset switch may reset the conversion from current to voltage performed by the receiver. The sub-input terminal of the amplifier may be connected to the corresponding touch-sensing line TRL to receive a current signal including information about the capacitance CT, and then integrate and convert the current signal into a voltage.

터치 센싱부(120)는 상기 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(analog to digital converter; ADC) (미도시)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 터치 센싱부(120)는 상기 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함할 수 있다. The touch sensing unit 120 may further include an analog-to-digital converter (ADC) (not shown) for converting data integrated through the receiver into digital data. Later, the digital data may be input to a processor (not shown) and processed to obtain touch information for the force-touch panel 100. In addition to the receiver, the touch sensing unit 120 may include an ADC and a processor.

포스 센싱부(130)는 포스-터치 패널(100)의 터치 표면에 대한 포스에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 포스-센싱 신호를 수신하여 포스 및 포스 위치를 검출한다. 포스 센싱부(130)는 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 통해 구동 신호가 인가된 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm) 사이에 생성된 정전용량(CF)에 관한 정보를 포함하는 포스-센싱 신호를 수신함으로써 포스 여부 및 포스 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 신호는 구동 라인(TXL)에 인가된 구동 신호가 구동 라인(TXL)과 포스-센싱 라인(FRL) 사이에 생성된 정전용량(CF)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1 구동 라인(TXL1)부터 제n 구동 라인(TXLn)까지 인가된 구동 신호를 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 통해 감지하는 과정은 포스-터치 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다. The force sensing unit 130 detects a force and a force position by receiving a force-sensing signal including information on an amount of change in capacitance changed according to the force on the touch surface of the force-touch panel 100. The force sensing unit 130 may generate capacitance between the driving lines TXL1 to TXLn to which the driving signal is applied and the force sensing lines FRL1 to FRLm through the force-sensing lines FRL1 to FRLm. Force presence and force position can be detected by receiving a force-sensing signal comprising information about CF). For example, the force-sensing signal may be a signal in which a driving signal applied to the driving line TXL is coupled by the capacitance CF generated between the driving line TXL and the force-sensing line FRL. As described above, the process of detecting the driving signal applied from the first driving line TXL1 to the n-th driving line TXLn through the force-sensing lines FRL1 to FRLm may scan the force-touch panel 100. scan).

제어부(140)는 구동부(110), 터치 센싱부(120) 및 포스 센싱부(130)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(140)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(200)에 전달하여 구동 신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동 라인(TXL)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 감지제어신호를 생성한 후 터치 센싱부(120)에 전달하여 터치 센싱부(120)가 소정 시간에 미리 설정된 터치-센싱 라인(TRL)으로부터 터치-센싱 신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다. The controller 140 may perform a function of controlling operations of the driving unit 110, the touch sensing unit 120, and the force sensing unit 130. For example, the controller 140 may generate a driving control signal and transmit the driving control signal to the driving unit 200 so that the driving signal is applied to the predetermined driving line TXL at a predetermined time. In addition, the controller 140 generates a sensing control signal and transmits the generated sensing control signal to the touch sensing unit 120 so that the touch sensing unit 120 receives the touch-sensing signal from the touch-sensing line TRL preset at a predetermined time. Can perform a preset function.

도 1에서 구동부(110) 및 터치 센싱부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 제어부(140)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 포스-터치 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 포스-터치 패널(100)에 포함된 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인(FRL)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴 등을 통해서 터치 센싱 IC(미도시)에 포함된 구동부(110) 및 터치 센싱부(120)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판 상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다. In FIG. 1, the driving unit 110 and the touch sensing unit 120 may configure a touch detection device (not shown) capable of detecting whether or not the touch is applied to the force-touch panel 100 according to an embodiment of the present invention. Can be. The touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention may further include a controller 140. The touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention may be integrated and implemented on a touch sensing integrated circuit (IC), which is a touch sensing circuit, in the touch input device including the force-touch panel 100. The drive line TXL, touch-sensing line TRL, and force-sensing line FRL included in the force-touch panel 100 are, for example, conductive traces and / or conductive patterns printed on a circuit board. It may be connected to the driver 110 and the touch sensing unit 120 included in the touch sensing IC (not shown). The touch sensing IC may be located on a circuit board on which a conductive pattern is printed. According to an embodiment, the touch sensing IC may be mounted on a main board for operating the touch input device.

이상에서 살펴본 바와 같이, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 포스-터치 패널(100)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm)(mutual capacitor)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 터치 센싱부(120)에서 감지하여 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1 축과 제2 축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 포스-터치 패널(100)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 포스-터치 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동 신호가 인가된 구동 라인(TXL)을 검출함으로써 터치의 제2 축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 포스-터치 패널(100)에 대한 터치시 터치-센싱 라인(TRL)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1 축 방향의 위치를 검출할 수 있다. As described above, a capacitance C having a predetermined value is generated at each intersection of the driving line TXL, the touch-sensing line TRL, and the force-sensing lines FRL, and an object such as a finger The value of the capacitance may change when approaching the touch panel 100. In FIG. 1, the capacitance may represent mutual capacitance (Cm). The electrical characteristics may be sensed by the touch sensing unit 120 to detect whether the force-touch panel 100 is touched and / or the touch position. For example, it is possible to detect whether a touch is made on the surface of the force-touch panel 100 formed of a two-dimensional plane having a first axis and a second axis, and / or a location thereof. More specifically, the position of the touch in the second axial direction may be detected by detecting the driving line TXL to which the driving signal is applied when the touch on the force-touch panel 100 occurs. Similarly, by detecting the change in capacitance from the received signal received through the touch-sensing line TRL when touching the force-touch panel 100, the position in the first axial direction of the touch may be detected.

이상에서 포스-터치 패널(100)로서 상호 정전용량 방식의 포스-터치 패널이 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 여부 및 터치 위치를 검출하기 위한 포스-터치 패널(100)은 전술한 방법 이외의 자체 정전용량 방식, 표면 정전용량 방식, 프로젝티드(projected) 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식(SAW: surface acoustic wave), 적외선(infrared) 방식, 광학적 이미징 방식(optical imaging), 분산 신호 방식(dispersive signal technology) 및 음성 펄스 인식(acoustic pulse recognition) 방식 등 임의의 터치 센싱 방식을 이용하여 구현될 수 있다. In the above description, a mutual capacitive force touch panel as the force touch panel 100 has been described in detail, but a force touch panel for detecting whether a touch and a touch position is detected in a touch input device according to an embodiment of the present invention. 100) is self-capacitance, surface capacitive, projected capacitive, resistive, surface acoustic wave (SAW), infrared (infrared), optical imaging in addition to the above-described method It may be implemented using any touch sensing scheme, such as optical imaging, distributed signal technology and acoustic pulse recognition.

본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 위치를 검출하기 위한 포스-터치 패널(100)은 디스플레이 모듈(미도시) 위에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이 패널에 표시된 화면을 시각적으로 확인하면서 터치 표면에 터치를 수행하여 입력 행위를 수행할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈은 터치 입력 장치(100)의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 입력을 받아 디스플레이 패널에 원하는 내용을 디스플레이 하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다. The force-touch panel 100 for detecting a touch position in the touch input device according to an embodiment of the present invention may be disposed on a display module (not shown). The display module may be a display panel included in a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), or the like. Accordingly, the user may perform an input operation by performing a touch on the touch surface while visually confirming the screen displayed on the display panel. In this case, the display module receives an input from a central processing unit (CPU) or an application processor (AP), which is a central processing unit on the main board for operating the touch input device 100, and displays desired contents on the display panel. It may include a control circuit to make.

도 2는 도 1에 도시된 포스-터치 패널(100)을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 도 2의 포스-터치 패널(100)을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 2 is a plan view schematically illustrating the force-touch panel 100 shown in FIG. 1. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the force-touch panel 100 of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 포스-터치 패널(100)은 복수의 구동 라인들(TXL), 구동 라인들(TXL) 아래에 배치된 절연층(ISL), 절연층(ISL) 아래에 배치된 복수의 터치-센싱 라인들(TRL) 및 터치-센싱 라인들(TRL)에 인접하게 절연층(ISL) 아래에 배치된 복수의 포스-센싱 라인들(FRL)을 포함한다. 본 실시예에서, 구동 라인들(TXL)은 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝고, 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)은 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀다. 이에 따라, 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)은 디스플레이 모듈에 가깝게 배치되고, 구동 라인들(TXL)은 디스플레이 모듈에서 멀게 배치된다. 2 and 3, the force-touch panel 100 is disposed under a plurality of driving lines TXL, an insulating layer ISL disposed below the driving lines TXL, and an insulating layer ISL. A plurality of touch-sensing lines TRL and a plurality of force-sensing lines FRL disposed below the insulating layer ISL adjacent to the touch-sensing lines TRL. In the present embodiment, the driving lines TXL are close to the surface touched by the user's finger or the like, and the touch-sensing lines TRL and the force-sensing lines FRL are far from the user's finger or the like. Accordingly, the touch-sensing lines TRL and the force-sensing lines FRL are disposed close to the display module, and the driving lines TXL are disposed far from the display module.

구동 라인들(TXL) 각각은 직렬 연결된 복수의 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4)을 포함하고, 절연층(ISL) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 구동 라인들(TXL) 각각은 제1 축을 따라 연장되고, 제2 축을 따라 형성된다. 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 구동 라인들(TXL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.Each of the driving lines TXL includes a plurality of driving electrodes TX1, TX2, TX3, and TX4 connected in series and is formed on the insulating layer ISL. In this embodiment, each of the drive lines TXL extends along the first axis and is formed along the second axis. Each of the driving electrodes TX1, TX2, TX3, and TX4 has a diamond shape, and each of the driving lines TXL has a band shape in which diamond shapes are connected in series. In the present embodiment, each of the driving electrodes TX1, TX2, TX3, and TX4 has a diamond shape, but each of the driving electrodes TX1, TX2, TX3, and TX4 has a circular shape, a triangular shape, a pentagonal shape, and the like. It may have various shapes.

절연층(ISL)은 구동 라인들(TXL) 아래에 형성된다. 본 실시예에서, 절연층(ISL)의 위에는 구동 라인들(TXL)이 형성되고, 절연층(ISL)의 아래에는 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)이 형성된다. The insulating layer ISL is formed under the driving lines TXL. In the present embodiment, the driving lines TXL are formed on the insulating layer ISL, and the touch-sensing lines TRL and the force-sensing lines FRL are formed below the insulating layer ISL. .

터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 전극들(TRX) 및 서로 인접하는 터치-센싱 전극들(TRX)을 연결하는 터치-연결부재(TRC)를 포함한다. 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 구동 전극들(TE1, TE2, TX3, TX4) 각각에 커버되도록 절연층(ISL)의 아래에 배치된다. Each of the touch-sensing lines TRL includes a plurality of touch-sensing electrodes TRX connected in series and a touch-connecting member TRC connecting the touch-sensing electrodes TRX adjacent to each other. Each of the touch-sensing lines TRL is disposed under the insulating layer ISL to cover each of the driving electrodes TE1, TE2, TX3, and TX4.

본 실시예에서, 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 제2 축을 따라 형성된다. 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.In this embodiment, each of the touch-sensing lines TRL is formed along a second axis. Each of the touch-sensing electrodes TRX has a diamond shape, and each of the touch-sensing lines TRL has a band shape in which diamond shapes are connected in series. In the present exemplary embodiment, each of the touch-sensing electrodes TRX has a diamond shape, but each of the touch-sensing electrodes TRX may have various shapes such as a circular shape, a triangular shape, a pentagonal shape, and the like.

포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 전극들(FRX) 및 서로 인접하는 포스-센싱 전극들(FRX)을 연결하는 포스-연결부재(FRC)를 포함한다. 가입-센싱 라인들 각각은 터치-센싱 라인들(TRL)과 동일한 평면상에 배치된다. 즉, 가입-센싱 라인들 각각과 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 동일한 층에서 형성될 수 있다. 또한, 가입-센싱 라인들 각각과 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 동일한 재질에서 형성될 수 있다. Each of the force-sensing lines FRL includes a plurality of force-sensing electrodes FRX connected in series and a force-connecting member FRC connecting the force-sensing electrodes FRX adjacent to each other. Each of the subscription-sensing lines is disposed on the same plane as the touch-sensing lines TRL. That is, each of the subscription-sensing lines and each of the touch-sensing lines TRL may be formed in the same layer. In addition, each of the subscription-sensing lines and each of the touch-sensing lines TRL may be formed of the same material.

본 실시예에서, 포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 제2 축을 따라 연장되고, 제1 축을 따라 형성된다. 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 포스-센싱 전극들(FRX) 각각의 크기는 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각의 크기보다 작다. 본 실시예에서, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. In this embodiment, each of the force-sensing lines FRL extends along a second axis and is formed along the first axis. Each of the force-sensing electrodes FRX has a diamond shape, and each of the force-sensing lines FRL has a band shape in which diamond shapes are connected in series. The size of each of the force-sensing electrodes FRX is smaller than the size of each of the driving electrodes TX1, TE2, TX3, TX4. In the present exemplary embodiment, each of the force-sensing electrodes FRX has a diamond shape, but each of the force-sensing electrodes FRX may have various shapes such as a circular shape, a triangular shape, a pentagonal shape, and the like.

도 3에 도시된 바와 같이, 평면상에서 관찰할 때, 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각은 포스-센싱 전극들(FRX) 각각을 완전하게 커버할 수 있다. 특히, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각의 일부 영역에 정사영되도록 배치된다. 이에 따라, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 캐패시터의 제1 전극을 정의할 수 있고, 포스-센싱 전극들(FRX)에 정사영되는 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)의 일부 영역은 캐패시터의 제2 전극을 정의할 수 있다. As shown in FIG. 3, when viewed in a plane, each of the driving electrodes TX1, TE2, TX3, TX4 may completely cover each of the force-sensing electrodes FRX. In particular, each of the force-sensing electrodes FRX is disposed to be orthogonal to a portion of each of the driving electrodes TX1, TE2, TX3, TX4. Accordingly, each of the force-sensing electrodes FRX may define a first electrode of the capacitor, and a portion of the driving electrodes TX1, TE2, TX3, and TX4 that are orthogonal to the force-sensing electrodes FRX. May define a second electrode of the capacitor.

또한, 평면상에서 관찰할 때, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성될 수 있다. In addition, when viewed in a plan view, each of the touch-sensing electrodes TRX may be formed to cover an area where the driving electrodes TX1, TE2, TX3, and TX4 are not formed.

또한, 평면상에서 관찰할 때, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)이 형성된 영역 내에 형성될 수 있다. In addition, when viewed on a plane, each of the force-sensing electrodes FRX may be formed in a region in which the driving electrodes TX1, TE2, TX3, and TX4 are formed.

도 4는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 터치가 없을 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 4 shows a capacitive flux line in the absence of a touch in a force-touch panel 100 according to the present invention.

도 4를 참조하면, 구동 전극(TX)이 구동될 때, 구동 전극(TX)과 터치-센싱 전극(TRX)간에는 분수 모양으로 좌우 대칭인 플럭스 라인이 형성된다. 이때, 형성되는 플럭스 라인은 터치-플럭스(touch-flux)로 칭한다. Referring to FIG. 4, when the driving electrode TX is driven, a flux line that is horizontally symmetrical in a fractional shape is formed between the driving electrode TX and the touch-sensing electrode TRX. In this case, the formed flux line is referred to as touch-flux.

한편, 구동 전극(TX)이 구동될 때, 구동 전극(TX)과 포스-센싱 전극(FRX)간에는 세기가 강한 플럭스 라인이 형성된다. 이때, 형성되는 플럭스 라인은 포스-플럭스(force-flux)로 칭한다. On the other hand, when the driving electrode TX is driven, a strong flux line is formed between the driving electrode TX and the force-sensing electrode FRX. In this case, the formed flux line is called force-flux.

도 5는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 핑거에 의해 포스가 없는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 6a는 도 5의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 6b는 도 5의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 5 shows a capacitive flux line when a force-free touch is made by a finger in the force-touch panel 100 according to the present invention. FIG. 6A is a graph schematically illustrating capacitance values of the touch-sensing electrode TRX by touch and soft touch in the force-touch panel 100 of FIG. 5. FIG. 6B is a graph for schematically describing a capacitance value of the force-sensing electrode FRX by touch and soft touch in the force-touch panel 100 of FIG. 5.

도 5 내지 도 6b를 참조하면, 누르는 압력이 거의 없이 핑거와 같은 도전체에 의해 소프트 터치가 발생되면, 터치-플럭스 라인이 도전체에 흡수되어 터치-센싱 전극(TRX)에 유입되는 터치-플럭스의 량이 감소한다. 이에 따라, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값이 감소되어 터치가 인식된다. 5 to 6B, when a soft touch is generated by a conductor such as a finger with little pressing pressure, the touch-flux line is absorbed by the conductor and flows into the touch-sensing electrode TRX. The amount is reduced. Accordingly, as shown in FIG. 6A, the capacitance value of the touch-sensing electrode TRX is reduced to recognize the touch.

반면에, 포스-플럭스는 압력이 없었으므로 구동 전극(TX)과 포스-센싱 전극(FRX) 사이의 간극 변화 역시 없다. 따라서, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 변동되지 않고, 포스 역시 인식되지 않는다. On the other hand, since the force-flux has no pressure, there is no change in the gap between the driving electrode TX and the force-sensing electrode FRX. Thus, as shown in FIG. 6B, the capacitance value of the force-sensing electrode FRX does not change, and the force is also not recognized.

도 7은 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 핑거에 의해 포스가 있는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 8a는 도 7의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 8b는 도 7의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 포스 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.7 shows a capacitive flux line when a forced touch is made by a finger in a force-touch panel 100 according to the present invention. FIG. 8A is a graph for schematically describing capacitance values of the touch-sensing electrode TRX by the touch and the touch made in the force-touch panel 100 of FIG. 7. FIG. 8B is a graph for schematically describing capacitance values of the force-sensing electrode FRX due to untouch and force touch in the force-touch panel 100 of FIG. 7.

도 7 내지 도 8b를 참조하면, 도 5에서 설명된 소프트 터치에 비해 압력이 추가적으로 인가되면, 터치-플럭스 라인은 더 많이 핑거에 흡수되기 때문에 터치-센싱 전극(TRX)에 유입되는 플럭스 라인의 밀도와 수는 감소한다. 따라서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값은 더욱더 감소하여 터치는 더욱 강하게 느껴진다.7 to 8B, when pressure is additionally applied as compared to the soft touch described with reference to FIG. 5, the density of the flux line flowing into the touch-sensing electrode TRX is increased because the touch-flux line is absorbed by the finger more. And the number decreases. Therefore, as shown in FIG. 8A, the capacitance value of the touch-sensing electrode TRX decreases even more so that the touch feels stronger.

한편, 추가적으로 인가되는 압력으로 인해 핑거에 접하는 커버 글래스, 상기 커버 글래스 아래의 OCA 필름 등이 아래 방향으로 휘게 되고, 그로 인하여 구동 전극(TX), ITO, OCA 필름 및 포스-센싱 전극(FRX) 간의 두께는 감소된다. 따라서, 포스-플럭스는 좁혀진 두 전극간의 거리로 인해 강한 플럭스 라인이 형성되며, 이로 인해 도 8b에 나타낸 바와 같이 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 오히려 증가한다. On the other hand, due to the additional pressure applied to the cover glass, the OCA film under the cover glass and the like bend downwards, thereby driving between the drive electrode (TX), ITO, OCA film and force-sensing electrode (FRX) The thickness is reduced. Therefore, the force-flux has a strong flux line due to the narrowed distance between the two electrodes, which increases the capacitance value of the force-sensing electrode FRX as shown in FIG. 8B.

즉, C=諺A/d(여기서, A는 중첩되는 전극의 면적, d는 중첩되는 전극간의 간격이다)의 식에서 거리 d가 감소하였으므로 정전용량 값은 증가한다. In other words, the capacitance d increases because the distance d decreases in the formula C =? A / d (where A is the area of overlapping electrodes and d is the gap between overlapping electrodes).

도 9는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 비도전성 재질에 의해 포스가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 10a는 도 9의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 10b는 도 9의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.9 shows a capacitive flux line when force is generated by a non-conductive material in the force-touch panel 100 according to the present invention. FIG. 10A is a graph for schematically describing capacitance values of the touch-sensing electrode TRX by the touch and the touch made in the force-touch panel 100 of FIG. 9. FIG. 10B is a graph for schematically describing capacitance values of the force-sensing electrode FRX by the touch and the touch made in the force-touch panel 100 of FIG. 9.

도 9 내지 도 10b를 참조하면, 절연 재질이나 비전도성 재질로 압력을 가하면, 터치-플럭스는 비전도성 재질을 통과하여 터치-센싱 전극(TRX)으로 그대로 유입된다. 따라서, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 절연 재질이나 비전도성 재질의 터치로 인한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 기준값(즉, 뮤추얼 캐패시턴스의 기준값)은 변화가 거의 없다. 9 to 10B, when pressure is applied to an insulating material or a non-conductive material, the touch-flux passes through the non-conductive material and flows directly into the touch-sensing electrode TRX. Accordingly, as shown in FIG. 10A, the capacitance reference value (that is, the reference value of the mutual capacitance) of the touch-sensing electrode TRX due to the touch of the insulating material or the non-conductive material is almost unchanged.

한편, 절연 재질이나 비전도성 재질의 압력으로 인하여 구동 전극(TX), ITO, OCA 필름 및 포스-센싱 전극(FRX) 간의 두께는 감소된다. 따라서, 포스-플럭스는 좁혀진 두 전극간의 거리로 인해 세기가 강한 플럭스 라인이 형성되며, 이로 인해 도 10b에 나타낸 바와 같이 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 오히려 증가한다. Meanwhile, the thickness between the driving electrode TX, the ITO, the OCA film, and the force-sensing electrode FRX is reduced due to the pressure of the insulating material or the nonconductive material. Therefore, the force-flux is formed with a strong flux line due to the narrowed distance between the two electrodes, thereby increasing the capacitance value of the force-sensing electrode FRX as shown in FIG. 10B.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사용자의 핑거나 비전도성 매질 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성한다. 이에 따라, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여하여 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있다. As described above, according to the present invention, the driving lines are arranged close to the surface touched by the user's finger or non-conductive medium and the like, and the touch-sensing lines and force-sensing are far from the surface touched by the user's finger or the like. Lines are arranged to form a force-touch panel. Accordingly, the touch-sensing function and the force-sensing function may be provided to the force-touch panel to detect the touch force as well as the touch position on the touch screen.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.

100 : 포스-터치 패널 110 : 구동부
120 : 터치 센싱부 130 : 포스 센싱부
140 : 제어부 TXL1~TXLn : 구동 라인들
TRL1~TRLm : 터치-센싱 라인들 FRL1~FRLm : 포스-센싱 라인들
ISL : 절연층 TX1, TX2, TX3, TX4 : 구동 전극들
TRB : 터치-센싱 전극들 TRC : 터치-연결부재
FRB : 포스-센싱 전극들 FRC : 포스-연결부재
100: force touch panel 110: drive unit
120: touch sensing unit 130: force sensing unit
140: control unit TXL1 ~ TXLn: drive lines
TRL1 ~ TRLm: Touch-sensing lines FRL1 ~ FRLm: Force-sensing lines
ISL: insulation layer TX1, TX2, TX3, TX4: drive electrodes
TRB: touch-sensing electrodes TRC: touch-connecting member
FRB: Force-sensing electrodes FRC: Force-connecting member

Claims (16)

복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들;
복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들; 및
복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하되,
상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
A plurality of drive lines with a plurality of drive electrodes connected in series;
A plurality of touch-sensing electrodes are connected in series and disposed under a layer on which the driving electrodes are formed, and output a touch-sensing signal coupled by a capacitance formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode. A plurality of touch-sensing lines; And
A plurality of force-sensing electrodes are connected in series, disposed under the drive lines to cover each of the drive electrodes, and disposed on the same plane as the touch-sensing lines, so that the drive electrode and the force-sensing A plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the electrodes,
And the number of the force-sensing electrodes and the number of the driving electrodes are the same so that multi-force-sensing is possible through the force-sensing electrodes.
제1항에 있어서, 상기 구동 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 구동 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
The method of claim 1, wherein each of the driving electrodes has a diamond shape,
And each of the drive lines has a band shape in which diamond shapes are connected in series.
제1항에 있어서, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 터치-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
The method of claim 1, wherein each of the touch-sensing electrodes has a diamond shape,
And each of the touch-sensing lines has a band shape in which diamond shapes are connected in series.
제1항에 있어서, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 포스-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
The method of claim 1, wherein each of the force-sensing electrodes has a diamond shape,
And each of the force-sensing lines has a band shape in which diamond shapes are connected in series.
제1항에 있어서, 상기 구동 라인은 제1 축을 따라 연장되고, 상기 터치-센싱 라인 및 상기 포스-센싱 라인 각각은 제2 축을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. The force-touch panel of claim 1, wherein the drive line extends along a first axis, and wherein the touch-sensing line and the force-sensing line each extend along a second axis. 제1항에 있어서, 상기 포스-센싱 전극들 각각의 크기는 상기 구동 전극들 각각의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. The force-touch panel of claim 1, wherein a size of each of the force-sensing electrodes is smaller than a size of each of the driving electrodes. 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 구동 전극들 각각은 상기 포스-센싱 전극들 각각을 완전하게 커버하는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. The force-touch panel of claim 1, wherein when viewed in plan view, each of the drive electrodes completely covers each of the force-sensing electrodes. 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성된 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. The force-touch panel of claim 1, wherein when viewed in a plan view, each of the touch-sensing electrodes is formed to cover an area where the drive electrodes are not formed. 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성된 영역 내에 형성된 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. The force-touch panel of claim 1, wherein when viewed in plan view, each of the force-sensing electrodes is formed in an area in which the drive electrodes are formed. 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들과, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하는 포스-터치 패널;
상기 구동 라인들 각각에 구동 신호를 제공하는 구동부;
상기 터치-센싱 라인들 각각에서 터치-센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부;
상기 포스-센싱 라인들 각각에서 포스-센싱 신호를 수신하는 포스 센싱부; 및
상기 구동부, 상기 터치 센싱부 및 상기 포스 센싱부의 동작을 제어하고, 상기 터치-센싱 신호들을 근거로 터치 여부 및 터치 위치를 연산하고, 상기 포스-센싱 신호들을 근거로 포스 여부 및 포스 위치를 연산하는 제어부를 포함하되,
상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 하는 포스-터치 감지 장치.
A plurality of drive lines connected in series with a plurality of drive electrodes, a plurality of touch-sensing electrodes connected in series, and disposed under a layer on which the drive electrodes are formed, and formed between the drive electrode and the touch-sensing electrode A plurality of touch-sensing lines and a plurality of force-sensing electrodes for outputting a touch-sensing signal are connected in series, disposed under the drive lines so as to cover each of the drive electrodes, and the touch-sensing lines. A force-touch panel disposed on the same plane and including a plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the drive electrode and the force-sensing electrode;
A driver providing a driving signal to each of the driving lines;
A touch sensing unit configured to receive a touch-sensing signal on each of the touch-sensing lines;
A force sensing unit configured to receive a force-sensing signal on each of the force-sensing lines; And
Controlling operations of the driving unit, the touch sensing unit, and the force sensing unit, calculating whether a touch is made and a touch position based on the touch-sensing signals, and calculating a force or force position based on the force-sensing signals. Including a control unit,
And the number of the force-sensing electrodes and the number of the driving electrodes are the same to enable multi-force-sensing through the force-sensing electrodes.
제10항에 있어서, 상기 구동부, 상기 터치 센싱부, 상기 포스 센싱부 및 상기 제어부는 싱글칩에 구현된 것을 특징으로 하는 포스-터치 감지 장치. The apparatus of claim 10, wherein the driving unit, the touch sensing unit, the force sensing unit, and the control unit are implemented in a single chip. 디스플레이 패널; 및
상기 디스플레이 패널 위에 배치된 포스-터치 패널을 포함하되, 상기 포스-터치 패널은,
복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들;
복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들이 형성된 층의 하부에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 터치-센싱 신호를 출력하는 복수의 터치-센싱 라인들; 및
복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 구동 라인들의 하부에 배치되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치되어, 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 포스-센싱 신호를 출력하는 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하되,
상기 포스-센싱 전극들을 통해 멀티 포스-센싱이 가능하도록 상기 포스-센싱 전극의 갯수와 상기 구동 전극의 갯수는 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
Display panel; And
A force-touch panel disposed on the display panel, wherein the force-touch panel includes:
A plurality of drive lines with a plurality of drive electrodes connected in series;
A plurality of touch-sensing electrodes are connected in series and disposed under a layer on which the driving electrodes are formed, and output a touch-sensing signal coupled by a capacitance formed between the driving electrode and the touch-sensing electrode. A plurality of touch-sensing lines; And
A plurality of force-sensing electrodes are connected in series, disposed under the drive lines to cover each of the drive electrodes, and disposed on the same plane as the touch-sensing lines, so that the drive electrode and the force-sensing A plurality of force-sensing lines for outputting a force-sensing signal coupled by a capacitance formed between the electrodes,
And the number of the force-sensing electrodes and the number of the driving electrodes are the same to enable multi-force-sensing through the force-sensing electrodes.
제12항에 있어서, 상기 포스-터치 패널은,
상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함하고,
상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
The method of claim 12, wherein the force-touch panel,
Further comprising a first insulating layer formed under the drive lines,
And the touch-sensing lines are disposed under the first insulating layer.
제12항에 있어서, 상기 포스-터치 패널은,
상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함하고,
상기 포스-센싱 라인들과 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 동일한 면에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
The method of claim 12, wherein the force-touch panel,
Further comprising a first insulating layer formed under the drive lines,
And the force-sensing lines and the touch-sensing lines are formed on the same side of the first insulating layer.
제12항에 있어서, 상기 포스-터치 패널은,
상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층을 더 포함하고,
상기 포스-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 일면에 형성되고, 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 타면에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
The method of claim 12, wherein the force-touch panel,
Further comprising a first insulating layer formed under the drive lines,
The force-sensing lines are formed on one surface of the first insulating layer, and the touch-sensing lines are formed on the other surface of the first insulating layer.
제12항에 있어서, 상기 포스-터치 패널은,
상기 구동 라인들 아래에 형성된 제1 절연층; 및
상기 제1 절연층의 아래에 형성된 제2 절연층을 더 포함하고,
상기 포스-센싱 라인들은 상기 제1 절연층의 일면에 형성되고, 상기 터치-센싱 라인들은 상기 제2 절연층의 일면에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
The method of claim 12, wherein the force-touch panel,
A first insulating layer formed under the driving lines; And
Further comprising a second insulating layer formed under the first insulating layer,
The force-sensing lines are formed on one surface of the first insulating layer, and the touch-sensing lines are formed on one surface of the second insulating layer.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014045847A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-27 株式会社村田製作所 Touch panel

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