KR102041863B1 - 터치 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 입력되는 터치를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 다수의 전극; 및 상기 기판과 상기 다수의 전극 상에 배치되고 금속재질의 나노 파티클을 포함하는 제1 절연층, 및 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하는, 절연부재;를 포함한다. 상기 제2 절연층은 상기 나노 파티클을 포함하지 않는다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 입력되는 터치를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린 등 컴퓨팅 시스템을 조작하기 위한 다양한 종류의 입력 장치가 개발 및 이용되고 있다. 그 중 터치 스크린은, 조작의 용이성, 제품의 소형화 및 제조공정의 단순화 등 다양한 이점을 갖고 있어서, 가장 큰 주목을 받고 있다.
터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 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.
종래의 모바일 기기들은 한번의 터치로도 다양한 기능을 손쉽게 실현을 하기 위해 터치의 유무뿐만이 아닌 가해진 압력의 크기까지 인식한다.　이를 위해서, 종래의 모바일 기기들은 터치의 위치(2D touch)를 인식하기 위한 터치 센서(Touch sensor)를 집적을 하고, 더불어 터치의 강도(압력 터치, 3D touch)를 인식하기 위한 압력 센서(Pressure sensor) 또는 포스 센서(Force sensor)를 터치 센서와는 별도로 집적하고 있다.
도 1은 종래의 모바일 기기에 집적된 압력 센서의 구동 원리를 보여주는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 모바일 기기에 집적된 압력 센서는 2개의 전극층과 2개의 전극층 사이에 위치한 두꺼운 절연층으로 구성된다. 이러한 압력 센서는 두 전극층과 절연층이 수직 방향으로 배치되어 있어 다크 영역(dark area)이 적지 않고, 광 투과율이 떨어지는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1248410호 (등록일 2013년 4월 2일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 외부로부터 가해지는 터치를 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 투과율을 향상시킬 수 있는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 압력 감도(또는 민감도)를 향상시킬 수 있는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 다크 영역(dark area)를 감소시킬 수 있는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 두께를 줄일 수 있는 터치 입력 장치를 제공한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 과제로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 다수의 전극; 및 상기 기판과 상기 다수의 전극 상에 배치되고 금속재질의 나노 파티클을 포함하는 제1 절연층, 및 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하는, 절연부재;를 포함한다.
여기서, 상기 제2 절연층은 상기 나노 파티클을 포함하지 않을 수 있다.
여기서, 상기 다수의 전극은, 구동 신호를 방출하는 제1 전극과 상기 구동 신호에 의한 감지 신호를 출력하는 제2 전극을 포함하고, 상기 절연부재의 높이는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전기장의 침투 깊이보다 클 수 있다.
여기서, 상기 제1 절연층의 높이는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전기장의 침투 깊이보다 작을 수 있다.
여기서, 상기 제1 절연층은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전체 전기장의 60% 이상 80% 이하가 집중되는 높이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제1 절연층은, 상기 기판, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 절연부재를 투과하는 광 투과율이 80 이상 100 미만이 되는 높이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 기판 아래에 배치된 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치를 사용하면, 외부로부터 가해지는 터치를 감지할 수 있는 이점이 있다. 특히, 단순 터치뿐만 아니라 압력 터치를 감지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 투과율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 압력 감도(또는 민감도)를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 다크 영역(dark area)를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 종래의 모바일 기기에 집적된 압력 센서의 구동 원리를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 제1 절연층(510)의 변형에 따른 정전용량 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 (a)와 (b)에서 제1 절연층(510)의 변형에 따른 정전용량의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 3에 도시된 제1 절연층(510)을 제조하는 일 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 절연부재(500)의 높이(height)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a) 내지 (d)는 도 6에 도시된 제1 절연층(510)의 높이(또는 두께)에 따른 투과율을 알아보기 위해 실제 제작한 샘플들이다.
도 8은 도 7의 (b) 샘플과 도 7의 (c) 샘플 각각에 일정한 힘(400 gf)를 가했을 때의 정전용량의 변화(C/C0)를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 7의 (b) 샘플과 도 7의 (c) 샘플 각각에 가해지는 힘(force, gf)의 변화에 따른 정전용량의 변화(C/C0)를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 형태들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 형태들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 형태들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 형태들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 기판(100), 다수의 전극(300, 400), 및 절연부재(500)을 포함한다.
기판(100)은 다수의 전극(300, 400)과 절연부재(500)가 배치되는 베이스층의 역할을 한다.
기판(100)은 다수의 전극(300, 400)들 사이의 전기적 절연을 위해 절연물질로 구성될 수 있다.
기판(100)은 투과성 재질일 수 있다. 기판(100)이 투과성 재질이면, 기판(100) 아래 또는 위로부터 제공되는 광을 투과시킬 수 있다. 여기서, 기판(100)이 투과성 재질로 한정되는 것은 아니며, 불 투과성 또는 반 투과성 재질로 형성될 수도 있다.
기판(100) 아래에는 디스플레이 모듈(미도시)이 배치될 수 있다. 이경우, 기판(100)은 디스플레이 모듈(미도시)로부터의 위로 방출되는 광을 투과시키기 위해서, 투광성 재질인 것이 바람직하다. 여기서, 디스플레이 모듈(미도시)는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 중 어느 하나에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다.
다수의 전극(300, 400)은 기판(100) 상에 배치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 다수의 전극(300, 400)은 기판(100)의 상면에 배치될 수 있다. 여기서, 다수의 전극(300, 400)이 기판(100)의 상면에 배치되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(300)과 제2 전극(400)은 실시 형태에 따라 동일 평면이 아닌 서로 다른 평면에 각각 구현되어도 무방하다.
다수의 전극(300, 400)은 제1 전극(300)과 제2 전극(400)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(300)은 구동 전극이고, 제2 전극(400)은 감지 전극일 수 있다. 구동 전극으로서의 제1 전극(300)은 외부에서 제공되는 구동 신호를 제공받아 방출한다. 감지 전극으로서의 제2 전극(400)은 구동 전극(300)에 제공된 구동 신호에 따른 감지 신호를 출력한다. 여기서, 출력되는 감지 신호는 제1 전극(300)에 제공된 구동 신호가 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이에 생성된 정전용량에 의해 커플링된 신호일 수 있다.
다수의 전극(300, 400)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide))로 형성될 수 있다. 여기서, 다수의 전극(300, 400)이 투명 전도성 물질로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다수의 전극(300, 400)은 불투명 또는 반투명의 전도성 물질로 형성될 수도 있다.
절연부재(500)은 다수의 전극(300, 400) 상에 배치된다. 절연부재(500)은 기판(100) 상에 배치된다.
도면에 도시하지 않았지만, 절연부재(500) 상에 커버(미도시)가 배치될 수 있으며, 커버(미도시)와 절연부재(500) 사이에 디스플레이 모듈(미도시)이 배치될 수도 있다.
절연부재(500)은 소정의 두께를 갖는다.
절연부재(500)은 제1 절연층(510)과 제2 절연층(550)을 포함한다. 제1 절연층(510)은 기판(100) 상에 배치되고, 다수의 전극(300, 400)을 덮기에 충분한 두께를 갖는다. 제2 절연층(550)은 제1 절연층(510) 상에 배치된다.
제1 절연층(510)은 베이스 물질과 나노 파티클(nano particle)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(510)은 나노 파티클을 포함하므로, '나노 복합 절연층'이라 명명될 수 있다. 또한, 제1 절연층(510)은 유전체층으로 명명될 수도 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는 제1 절연층(510)의 변형에 따른 정전용량 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 (a)와 (b)에서 제1 절연층(510)의 변형에 따른 정전용량의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 절연층(510)에 객체(O)에 의한 외력이 가해지면, 제1 절연층(510)이 압축된다. 제1 절연층(510)이 압축되면, 제1 절연층(510) 내부의 단위 부피당 나노 파티클(515)의 개수가 도 3의 (b)와 같이 증가된다. 나노 파티클(515)의 개수가 증가되면, 제1 절연층(510)의 유전율이 증가된다. 유전율이 증가되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 정전용량이 증가된다. 제1 절연층(510)에 가해지는 외력의 크기가 커질수록 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 정전용량이 증가한다.
제1 절연층(510)은 SU-8과 같은 베이스 물질에 은(Ag)와 같은 나노 파티클(515)이 부가된 것일 수 있다. 여기서, 베이스 물질이 SU-8로, 나노 파티클(515)이 은(Ag)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 베이스 물질은 절연재질이고, 나노 파티클(515)은 금속재질일 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 제1 절연층(510)을 제조하는 일 방법을 설명하는 도면이다.
도 5에 도시된 제1 절연층(510)을 제조하는 방법은, 1 wt%의 나노 파티클을 갖는 제1 절연층(510)을 제조하는 하나의 예이다.
도 5를 참조하면, SU-8 (4.3g)이 담긴 수조에 아세톤(Acetone) 0.18g과 은(Ag) 나노 파티클 0.043g을 첨가한다. 은 나노 파티클이 SU-8에 잘 섞이도록 약 10분간 교반(stirring)한다. 초음파 처리기(Ultrasonicator)를 이용하여 약 15분간 초음파 처리(Ultra-sonicating)를 하여 SU-8 내에서 서로 뭉쳐있는 은 나노 파티클들을 떨어지도록 한다. 초음파 처리가 끝난 SU-8과 은 나노 파티클을 기판(PUA) 상에 도포하여 제1 절연층을 형성한다.
다시, 도 2를 참조하면, 제2 절연층(550)은 제1 절연층(510) 상에 배치되며, 소정의 두께를 갖는다.
제2 절연층(550)은 나노 파티클을 포함하지 않는다. 제2 절연층(550)은, 절연재질로서, 폴리머 재질일 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(550)은 순수한 폴리머(pure polymer)로 구성될 수 있다. 여기서, 제2 절연층(550)은 커버로서의 역할을 수행할 수도 있다.
제1 절연층(510)과 제2 절연층(550)을 포함하는 절연부재(500)의 높이(또는 두께)와 관련하여, 도 6를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 도 2에 도시된 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 절연부재(500)의 높이(height)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에는, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field) 분배가 가상적으로 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 절연부재(500)의 높이(또는 두께, d)는 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field)의 침투 깊이(T)보다 크다.
여기서, 기판(100)의 상면을 기준으로 한, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field)의 침투 깊이(T)는, 아래 <수학식 1>에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112017122963353-pat00001
여기서, 2a는 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 갭(gap), 2w는 제1 전극(300)의 폭(width) 또는 제2 전극(400)의 폭(width)이다.
절연부재(500)의 높이(d)가 전기장의 침투 깊이(T)보다 커야만, 외부로부터 가해지는 터치가 절연부재(500)의 상면으로 인가되어도, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 전기장 변화가 생기지 않는다. 이러한 조건하에서 안정적으로 절연부재(500)으로 가해진 압력의 크기의 측정이 가능하다.
도 6에 도시된 절연부재(500)은, 도 2에 도시된 제1 절연층(510)과 제2 절연층(550)을 포함한다. 여기서, 제1 절연층(510)의 높이(또는 두께)를 이하에서 상세히 설명한다.
나노 파티클이 포함된 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field)의 침투 깊이(T)보다 작다. 이는 실시 형태의 터치 입력 장치의 투과율과 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장을 효율적으로 사용하기 위한 것이다. 좀 더 구체적으로, 나노 파티클을 포함하는 제1 절연층(510)의 높이가 작을수록 실시 형태의 터치 입력 장치의 투과율이 향상될 수 있고, 제1 전극(300)과 제2 전극(400)의 주변에서 대부분의 전기장이 형성되기 때문에, 제1 절연층(510)의 높이(d1)는 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field)의 침투 깊이(T)보다 작은 것이 바람직하다.
제1 절연층(510)의 높이(d1)가 T보다 크면, 불필요한 나노 파티클이 사용되므로 제조 단가가 올라가는 문제가 있고, 나노 파티클이 많이 사용될수록 터치 입력 장치의 투과율이 떨어지는 문제가 있다.
제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 실시 형태의 터치 입력 장치의 광 투과율이 적어도 80 이상 100 미만이 되기 위한 소정의 값을 가질 수 있다. 여기서, 실시 형태의 터치 입력 장치의 광 투과율이 적어도 80 이상 100 미만이 되기 위한 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 거리(2a)와, 제1 및 제2 전극(300, 400)의 폭(2w), 나노 파티클의 종류와 중량비 등에 따라 달라질 수 있다. 아래 <수학식 2>를 이용하여 적절한 제1 절연층(510)의 높이(d1)을 결정할 수 있다. 아래 <수학식 2>에서 C는 제1 절연층(510)의 높이가 d1 일 때의 정전용량을 나타낸다.
Figure 112017122963353-pat00002
여기서, 2a는 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 갭(gap)이고, T는 다수의 전극(300, 400)에 의한 전기장(E-field)의 침투 깊이(penetration depth)이고, ε0는 진공상태에서의 유전율이고, εr 는 비유전율이다.
또한, 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전체 전기장의 60% 이상 80% 이하가 집중되는 높이일 수 있다. 제1 절연층(510)의 높이(d1)가, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전체 전기장의 60% 미만이면, 나노 파티클의 양이 너무 적어 외부로부터의 터치에 의한 압력 변화에 잘 반응하지 못하여 압력 감도가 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 80%를 초과하면, 나노 파티클의 양이 너무 많아져 터치 입력 장치의 광 투과율이 80 미만으로 떨어질 수 있는 이점이 있다. 바람직하게는 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전체 전기장의 65% 내지 75%가 집중되는 높이로 결정될 수 있다. 더욱 바람직하게는 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 다수의 전극(300, 400)에 의한 전체 전기장의 70%가 집중되는 높이로 결정될 수 있다. 여기서, 제1 절연층(510)의 높이(d1)는, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 거리(2a)와, 제1 및 제2 전극(300, 400)의 폭(2w), 나노 파티클의 종류와 중량비 등에 따라 달라질 수 있다. 위 <수학식 2>를 이용하여 적절한 제1 절연층(510)의 높이(d1)을 결정할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 (d)는 도 6에 도시된 제1 절연층(510)의 높이(또는 두께)에 따른 광 투과율을 알아보기 위해 실제 제작한 샘플들이다.
도 7의 (a) 내지 (d)의 샘플들에서, 제1 절연층(510)은 1 wt%의 나노 파티클을 포함하고, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 사이의 간격(2a)을 100um로, 제1 전극(300)과 제2 전극(400) 각각의 폭(2w)은 10um로 하였다. 그리고, 외부로부터의 터치에 의한 전기장 변화를 최소화하기 위해, 절연부재(510, 550)의 전체 높이(또는 두께)를 30um로 실험하였다.
구체적으로, 도 7의 (b)의 샘플은 제1 절연층(510)의 높이가 10um, 제2 절연층(550)의 높이가 20um이고, 도 7의 (c)의 샘플은 제1 절연층(510)의 높이가 20um, 제2 절연층(550)의 높이가 10um이고, 도 7의 (d)의 샘플은 제1 절연층(510)의 높이가 30um이다.
실험 결과, 도 7의 (a)의 샘플은 기판(100) 자체의 재질로 인해, 대략 87%의 투과율을 보임을 확인하였고, 도 7의 (b)의 샘플은 대략 80%의 투과율을 보임을 확인하였고, 도 7의 (c)의 샘플은 대략 61%의 투과율을 보임을 확인하였고, 도 7의 (d)의 샘플은 대략 41%의 투과율을 보임을 확인하였다.
도 8은 도 7의 (b) 샘플과 도 7의 (c) 샘플 각각에 일정한 힘(400 gf)를 가했을 때의 정전용량의 변화(C/C0)를 보여주는 그래프이고, 도 9는 도 7의 (b) 샘플과 도 7의 (c) 샘플 각각에 가해지는 힘(force, gf)의 변화에 따른 정전용량의 변화(C/C0)를 보여주는 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 전극(300)과 제2 전극(400)으로부터 대략 10um 떨어진 부분까지가 유전율 변화의 가장 크게 영향(전체 Cap 변화의 약 70%를 차지)을 받음을 확인할 수 있었고, 높은 투과율과 함께, 기존과 유사한 높은 수준의 민감도를 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 기판(100) 상에 배치된 다수의 전극(300, 400) 사이에 발생되는 전기장의 프린징 필드(Fringe field)가 다수의 전극(300, 400)의 표면에 집중되는 점을 이용하여, 제1 절연층(510)은 전체 전기장의 대략 70%가 집중되는 높이를 갖고, 나머지 전기장은 제2 절연층(550) 내부에 위치되도록 하여, 투과율을 80 이상 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 절연부재(500)의 구성에 의해서, 제1 절연층(510)을 얇게 형성하여도, 외부로부터 가해지는 압력에 따른 유전율 변화를 크게 유지할 수 있다는 이점도 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 압력 감도가 높기 때문에, 압력 터치뿐만 아니라 압력 터치보다 낮은 압력을 갖는 단순 탭 터치(tap touch)도 감지할 수 있는 이점도 있다. 따라서, 다양한 종류의 터치, 예를 들어, 탭 터치, 롱 터치, 압력 터치를 모두 안정적으로 검출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 투명하고 유연한 차세대 디스플레이 기기 또는 사물인터넷(loT) 기기들에 적용이 가능한 이점이 있다. 또한, 다양한 굴곡 표면을 가지는 인공피부, 바이오 압력 센싱 장치, 휴머노이드 로봇, 다축 압력 센싱 장치 등에 적용도 가능한 이점이 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
100: 기판
300, 400: 전극
500: 절연부재
510: 제1 절연층
550: 제2 절연층

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 다수의 전극; 및
    상기 기판과 상기 다수의 전극 상에 배치되고 금속재질의 나노 파티클을 포함하는 제1 절연층, 및 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하는, 절연부재; 를 포함하고,
    상기 제2 절연층은 상기 나노 파티클을 포함하지 않는, 터치 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전극은, 구동 신호를 방출하는 제1 전극과 상기 구동 신호에 의한 감지 신호를 출력하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 절연부재의 높이는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전기장의 침투 깊이보다 큰, 터치 입력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 절연층의 높이는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전기장의 침투 깊이보다 작은, 터치 입력 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의한 전체 전기장의 60% 이상 80% 이하가 집중되는 높이를 갖는, 터치 입력 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은, 상기 기판, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 절연부재를 투과하는 광 투과율이 80 이상 100 미만이 되는 높이를 갖는, 터치 입력 장치.
  7. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 아래에 배치된 디스플레이 모듈을 더 포함하는, 터치 입력 장치.
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