KR102054815B1

KR102054815B1 - 터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널

Info

Publication number: KR102054815B1
Application number: KR1020180014737A
Authority: KR
Inventors: 김태원; 윤성호; 김기현; 박종찬
Original assignee: (주)파트론
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-12-12
Also published as: KR20190094990A

Abstract

본 발명은 터치센서 모듈에 관한 것으로서, 상기 터치센서 모듈은 제1 도전막, 상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층, 상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막, 및 상기 코일층과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 간격재를 포함하고, 상기 제1 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함한다.

Description

터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널{TOUCH SENSOR MODULE AND TOUCH PANEL HAVING THE SAME}

본 발명은 터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰(smart phone), MP3와 같은 휴대용 전자 기기나 냉장고 등의 가전 기기에는 다양한 동작 상태를 출력하고, 터치(touch) 동작에 의한 명령어 등의 입력 동작을 위한 터치 패널(touch panel)이 부착되어 있다.

따라서, 터치 패널은 정보를 시각적으로 출력하는 표시장치 모듈과 사용자의 터치 동작을 인식하기 위한 터치센서 모듈이 결합되어 있다.

이러한 터치 패널에 사용되는 표시장치 모듈은 현대 대표적으로 올레드(OLED, organic light emitting diode) 표시 장치, 특히 아몰레드(AMOLED, active matrix organic light emitting diode)나 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 이용된다.

또한 터치센서 모듈은 X축과 Y축의 좌표를 이용하여 터치 지점을 감지하는 2차원 터치 감지 방식뿐만 아니라 Z축 방향으로 인가되는 터치 강도를 추가로 감지하는 3차원 터치 감지 방식이 이용되고 있다.

이러한 3차원 터치 감지 방식을 위해, 종래에는 압력 센서나 이미지 센서를 이용하여 터치의 강도를 감지하였으나 터치 강도 변화를 정확하게 감지하지 못하는 문제점이 존재한다.

대한민국 등록특허 제10-1777733호(등록일자: 2017년09월06일, 발명의 명칭: 이미지센서와 불투명 부재를 이용한 3D 터치 장치)

본 발명이 해결하려는 과제는 터치 패널의 터치 감도를 향상시키기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 터치센서 모듈은 제1 도전막, 상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층, 상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막, 및 상기 코일층과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 간격재를 포함하고, 상기 제1 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 터치센서 모듈은 제1 도전막, 상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층, 상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막, 및 상기 제1 도전막과 상기 코일층 사이에 위치하는 간격재를 포함하고, 상기 제2 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함한다.

상기 제1 도전막은 복수 개의 개구부를 포함할 수 있고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격될 수 있다.

상기 복수 개의 도전막 부분은 정해진 이격 간격만큼 정해진 방향으로 배열될 수 있다.

상기 제2 도전막은 복수 개의 개구부를 포함할 수 있고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격될 수 있다.

상기 코일층은 절연 기판을 포함하고, 상기 코일은 상기 절연 기판의 상부면과 하부면 중 적어도 하나에 나선형으로 배열될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 터치 패널은 제1 도전막, 상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층, 상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막, 상기 코일층과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 간격재, 및 상기 제2 도전막 위에 위치하는 표시장치 모듈을 포함하고, 상기 제1 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 터치 패널은 제1 도전막, 상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층, 상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막, 상기 제1 도전막과 상기 코일층 사이에 위치하는 간격재, 및 상기 제2 도전막 위에 위치하는 표시 장치 모듈을 포함하고, 상기 제2 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함한다.

이러한 특징에 따르면, 코일이 위치하는 코일층의 하부와 상부에 서로 다른 간격을 두고 위치하는 제1 도전막과 제2 도전막에서, 코일층과의 간격이 좁은 도전막을 복수 개의 도전막 부분으로 분할하여 해당 도전막에 형성되는 와전류의 세기를 감소시킨다.

이로 인해, 코일층과 좀더 인접하게 위치하는 해당 도전막에 형성되는 와전류의 영향으로 코일의 인덕턴스가 감소하는 것을 방지하므로, 터치 패널의 감도 민감성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전자기파 차폐 기능을 위해 터치 센서 모듈의 하부에 도전막이 추가로 위치함에 따라 터치 센서 모듈의 동작의 신뢰성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 모듈의 동작 원리를 설명하기 위한 터치센서 모듈의 개념적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 코일층에 위치하는 코일의 평면도이다.
도 3a는 도 1의 터치센서 모듈에서 코일에 교류 전류가 인가될 때, 코일에 발생하는 자기장에 따라 터치 대상물에 형성되는 와전류를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 터치 대상물이 터치될 때, 터치 대상물과 코일 간의 간격 변화에 따른 코일의 자기장 변화 및 터치 대상물의 와전류의 세기 변화를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 제1 도전막의 평면도에 대한 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시한 제2 도전막의 평면도를 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일에 교류 전류가 인가될 때, 제1 및 제2 도전막에 형성되는 와전류의 형상을 개념으로 도시한 도면으로서, (a)는 제2 도전막에 형성되는 와전류에 대한 형상이고 (b)는 제1 도전막에 형성되는 와전류에 대한 형상이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치센서 모듈을 구비한 터치 패널의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 비교예에 따른 터치 패널의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널에 대해서 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3b를 참고로 하여, 본 발명의 터치센서 모듈에 사용되는 터치 센서인 인덕턴스 포스 센서(inductive force sensor)의 동작 개념을 사용한다

인덕턴스 포스 센서는 나선형으로 감겨있는 나선형 코일과 금속막(metal film) 사이의 간격 변화에 따라 변하는 인덕턴스(inductance)를 이용하여 터치 패널을 누르는 압력을 감지하는 촉각 센서이다.

즉, 나선형 코일에 교류 전류가 인가되면, 나선형 코일 주변에 자기장이 형성되며, 이때, 나선형 코일과 이격하여 도전체(예, 금속막)가 위치하면 나선형 코일에 인가되는 전류 방향과 대칭되게 유도 전류가 생성된다.

이때, 유도 전류는 자기장의 세기 변화에 따라 가변되며, 공진 주파수의 발진에 따라 터치 패널에 인가되는 힘의 세기가 감지된다.

따라서, 인덕턴스 포스 센서의 개념을 이용하는 터치센서 모듈은 도 1에 도시한 것처럼 개념적으로 코일(L1)이 배치되어 있는 코일층(10)과 코일층(10) 위에 코일층(10)과 이격되어 있는 터치 대상물(20)을 구비한다.

이때, 코일층(10)과 터치 대상물(20) 사이에는 간격재(spacer)(30)가 위치하여, 코일층(10)과 터치 대상물(20)은 간격재(30)의 두께만큼 이격되어 있다.

코일층(10)은 가요성 인쇄회로기판(FPCB, flexible printed circuit board) 등과 같은 절연 물질로 이루어진 기판에 코일(L1)이 배치되어 있는 판으로서, 도 2와 같이 나선형으로 코일층(10)의 상부와 하부에 코일(L1)이 배치되어 있다.

도 1에서, 코일(L1)은 상부와 하부에 모두 위치하지만, 이에 한정되지 않고 이에 한정되지 않고 상부와 하부 중 어느 한 면, 예를 들어, 터치 대상물(20)과 인접하게 위치하고 있는 코일층(10)의 상부에만 위치할 수 있다.

터치 대상물(20)은 터치센서 모듈의 위에서 코일층(10)을 덮고 있는 얇은 판 형상을 갖고 있고, 그 상부에 위치하는 표시장치 모듈(도시하지 않음)과 인접해 있다.

이때, 표시장치 모듈은 액정을 이용하는 액정 표시 모듈이나 유기 발광 다이오드를 이용하는 유기 발광 표시 모듈일 수 있다.

이러한 터치 대상물(20)은 ITO(indium tin oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질이나 금속(metal)과 같은 도전 물질로 이루어진 도전막으로서, 외부로부터 인가되는 물리적인 힘의 정도에 따라 휨 정도가 변한다. 또한 물리적인 힘이 제거되면 탄성에 의해 터치 대상물(20)의 휨 상태는 초기 상태로 복원된다.

따라서, 터치 대상물(20) 상부에 위치한 표시장치 모듈을 사용자가 누르게 되면, 사용자의 누름 동작에 따른 물리적인 힘이 터치 대상물(20)로 전달되어 터치 대상물(20)은 누름 강도에 따라 터치 지점에 인가되는 힘의 세기에 비례하게 휘게 된다.

이처럼, 코일층(10) 위에 도전체인 터치 대상물(20)이 코일층(10)과 이격되게 위치하므로, 코일층(10)에 위치하는 코일(L1)에 교류 전류가 인가되어 자기장이 형성되면 도전체인 터치 대상물(20)에는 와전류(eddy current)인 유도 전류가 발생하고, 유도 전류에 따라 코일(L1)의 자기장이 변하여 코일(L1)의 인덕턴스 크기 역시 변하게 된다.

즉, 도 3a에 도시한 것처럼, 코일(L1)에 교류 전류가 인가되어 교류 전류가 흐르면 코일(L1)에 자기장(M1)이 생성되면, 이 자기장(M1)의 영향에 의해 터치 대상물(20)에는 와전류인 유도 전류(I1)가 생성된다.

하지만, 도 3b에 도시한 것처럼, 터치 대상물(20)에서의 터치 동작이 이루어져 터치 대상물(20)의 해당 지점이 휘게 되면, 해당 지점과 터치센서 모듈 간의 간격이 감소하여 해당 지점의 터치 대상물(20)과 해당 지점의 하부에 위치한 코일(L1) 간의 간격이 감소한다.

따라서, 터치 대상물(20)과 코일(L1) 간의 간격 감소에 따라 터치 대상물(20)의 해당 지점에서의 유도 전류(I1)의 크기는 증가하고, 증가하는 유도 전류(I1)의 영향에 의해 해당 지점의 코일(L1)에서 발생하는 자기장(M1)이 감소한다.

이러한 자기장(M1)의 감소는 코일(L1)의 실효 인덕턴스를 감소시키게 된다.

이처럼, 터치 대상물(20)의 터치 정도에 따른 터치 대상물(20)과 코일(L1) 간의 간격 변화에 의해 코일(L1)의 인덕턴스 크기가 변하므로, 이러한 인덕턴스의 크기를 감지하면 터치 패널의 터치 지점에 가해지는 힘의 정도 즉, Z축 방향으로의 눌림 정도를 감지하게 된다.

다음, 도 4 내지 도 8을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 설명한다. 본 예의 터치 패널은 위에 기재한 인덕턴스 포스 센서의 개념을 이용한 터치 센서 모듈을 구비한다.

먼저, 도 4에 도시한 것처럼, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널(100)은 터치센서 모듈(110)과 터치센서 모듈(110) 상부에 위치하는 표시장치 모듈(120)을 구비한다.

터치센서 모듈(110)은 맨 하부에 위치하는 제1 도전막(111), 제1 도전막(111) 위에 위치하고 코일(1122)이 위치하는 코일층(112), 코일층(112) 위에 위치하는 제2 도전막(113), 그리고 코일층(112)과 제2 도전막(113) 사이에 위치하는 간격재(114)를 구비한다.

제1 및 제2 도전막(111, 113)은 각각 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속으로 이루어진 판 형태로 이루어져 있고, 코일층(112)을 사이에 두고 서로 반대편에서 대응되게 위치하고 있다.

이러한 제1 및 제2 도전막(111, 113)에는 코일층(112)에 위치한 코일(1122)로 교류 전류가 인가되어 발생하는 자기장에 따라 와전류인 유도 전류가 발생하며, 이때, 발생되는 유도 전류의 세기는 인접한 코일(1122)과 해당 도전막(111, 113) 간의 간격에 따라 달라진다. 따라서, 코일(1122)과의 간격이 감소할수록 해당 도전막(111, 113)에 형성되는 와전류의 세기는 증가한다.

본 예의 경우, 이러한 제1 도전막(111)은 코일층(112) 하부에 접착제 등을 통해 코일층(112)과 접하게 위치하거나 접착제 도포에 형성된 접착층을 통해 코일층(112) 하부에 위치하고, 제2 도전막(113)은 간격재(114)에 의해 간격재(114)의 두께만큼 하부에 위치한 코일층(112)의 해당 코일(1122)과 이격되어 있다.

간격재(114) 역시 자신의 하부면과 상부면에 도포된 접착체 등을 통해 이들과 각각 접하는 코일층(112) 및 제2 도전막(113)의 해당 부분에 안정적으로 위치할 수 있다.

따라서, 접착제에 의해 서로 인접하게 위치하고 있는 제1 도전막(111)과 코일(1122) 간의 간격(L11)은 간격재(114)에 의해 이격되어 있는 제2 도전막(113)과 코일(1122)과의 간격(L12)보다 훨씬 좁다.

본 예에서, 코일층(112)의 하부에 밀착되어 있는 제1 도전막(111)은 정해진 간격만큼 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n)(여기서, n은 양의 정수임)을 구비한다.

즉, 도 5의 (a)와 같이, 한 예로서, 제1 도전막(111)은 해당 부분을 완전히 관통하는 복수 개의 개구부(H11)을 구비한다.

따라서, 제1 도전막(111)은 형성된 개구부(H11)에 의해 개구부(H11)의 폭(W11)만큼 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n)과 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n)과 연결되어 있는 가장자리 부분(P21)을 구비한다.

이때, 개구부(H11)의 형성 위치는 상부에 위치하고 있는 코일층(112)의 코일 형성 위치에 대응되므로, 코일(1122)과 대응되는 제1 도전막(111)의 부분에는 개구부(11)에 의해 이격되어 있는 도전막 부분(P11-P1n)이 위치한다.

코일(1122)과 대응되지 않는 제1 도전막(111)의 부분, 예를 들어 제1 도전막(111)의 가장자리 부분(P21)에는 개구부(H11)가 위치하지 않고, 연결되어 있는 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n)을 사방에서 에워싸고 있다.

하지만, 다른 예로서, 도 5의 (b)에 도시한 것처럼, 제1 도전막(111)은 완전히 분리되어 있는 복수 개의 서브 도전막(S11-S1n)을 구비하고, 이들 서브 도전막(S11-S1n)은 해당 방향으로 정해진 간격(W11)만큼 이격되게 배열되어 있다. 이러한 복수 개의 서브 도전막(S11-S1n) 각각은 제1 도전막(111)의 도전막 부분을 구성하며, 각 서브 도전막(S11-S1n)의 폭(W12)은 도 5의 (a)의 각 도전막 부분(P11-P1n)의 폭(W12)과 동일할 수 있다.

따라서, 도 5의 (a)의 도전막 부분(P11-P1n)은 가장자리 부분에서 서로 연결되어 있는 반면, 도 5의 (b)의 서브 도전막(S11-S1n)은 인접한 서브 도전막(S11-S1n)과 완전히 이격되어 있다.

이러한 제1 도전막(111)은 터치센서 모듈(110)의 하부에 위치하는 배터리(battery) 등과 같은 전기 회로와의 전자기 차폐(electromagnetic shielding) 기능을 수행한다.

따라서, 이러한 제1 도전막(111)에 의해, 터치센서 모듈(110)은 하부에 위치한 전기 회로에서 방출되는 전자기파의 영향 없이 표시장치 모듈(120)의 터치 정도에 따라 정확하게 인덕턴스의 변화량이 감지된다.

코일층(112)의 상부에 위치하는 제2 도전막(113)은 금속 물질 뿐만 아니라 ITO와 같은 도전성 물질로도 이루어질 수 있고, 하부에 위치하고 있는 코일층(112) 전체를 덮고 있는 판 형태로 이루어져 있으며, 도 6과 같이 제1 도전막(111)과 달리 개구부나 서로 이격되어 있는 서브 도전막을 구비하고 있지 않다.

이러한 제2 도전막(113)은 상부에 위치하는 표시장치 모듈(120)과 터치센서 모듈(110)을 구분하며, 표시장치 모듈(120)의 터치 동작에 따라 인가되는 물리적인 힘에 비례하게 휘어진다. 따라서, 터치 지점에서 제2 도전막(113)과 코일층(112) 간의 간격이 감소하여 코일(1122)의 인덕턴스가 변한다.

이처럼, 본 예의 터치 패널(100)은 표시장치 모듈(120)로 인가되는 물리적인 힘과 비례하여 변하는 인덕턴스의 크기를 감지해 Z축 방향으로의 터치 정도를 판정한다.

제1 도전막(111)과 제2 도전막(113) 사이에 위치하는 코일층(112)은 단면 인쇄회로기판, 양면 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄회로기판 등으로 이루어진 기판(1121)과 기판(1121)의 상부면과 하부면에 위치하는 코일(1122)을 구비한다.

이때, 기판(1121)은 경성 인쇄회로기판이나 가요성 인쇄회로기판일 수 있다.

도 4에서, 코일(1122)이 위치하는 기판(1121)의 상부면과 하부면에는 에폭시(epoxy) 등을 이용하여 몰딩 처리가 이루어져 있다.

이러한 코일(1122)에는 이미 기술한 것처럼 해당 크기의 교류 전류가 인가하여 서로 하부와 상부에 대응하고 있는 제1 및 제2 도전막(111, 113)에 와전류 생성이 이루어지도록 한다.

본 예에서, 코일(1122)은 기판(1121)의 상부면과 하부면에 위치하지만, 이에 한정되지 않고 기판(1121)의 어느 한 면(예를 들어, 상부면)에만 위치할 수 있다.

간격재(114)는 코일층(112)과 제2 도전막(113) 사이에 위치하여 코일층(112)의 상부와 제2 도전막(113) 사이를 이격시킨다.

이러한 간격재(114)는 코일(1122)이 위치하지 않는 코일층(112)의 가장자리부에 위치하여 그 위에 위치하는 제2 도전막(113)을 지지한다.

표시장치 모듈(120)은 표시 패널(121)과 표시 패널(121) 위에 위하는 보호막(122)을 구비한다.

표시 패널(121)은 액정을 이용하여 표시 장치를 구현하는 액정 표시 장치의 표시 패널이거나 유기 발광 다이오드를 이용하여 표시 장치를 구현 유기 발광 표시 장치의 표시 패널일 수 있다.

보호막(122)은 외부로 노출되는 막으로서, 표시 패널(121)을 보호하며, 유리나 투명한 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.

이러한 구조를 갖는 터치 패널(100)에서, 코일층(112)의 코일(1122)에 교류 전류가 인가되면, 이미 기술한 것처럼, 코일(1122)에서 생성되는 자기장의 영향에 의해 제1 및 제2 도전막(111, 113)에는 와류 전류가 생성된다.

이때, 제1 및 제2 도전막(111, 113)이 서로 동일한 구조를 갖고 있는 경우, 제1 도전막(111)은 제2 도전막(113)에 의해 해당 코일(1122)과의 간격이 훨씬 작으므로, 제1 도전막(111)에 형성되는 와전류의 크기가 제2 도전막(113)에 형성되는 와전류의 크기보다 훨씬 크게 된다.

하지만, 본 예의 경우, 제1 도전막(111)은 개구부(H11)나 이격 간격(W11)에 의해 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)을 구비한다.

따라서, 도 7의 (a)과 같이 코일(1122)과 대응하고 있는 면 전체에 하나의 와전류가 생성되어 하나의 와전류부 생성 영역 갖는 제2 도전막(113)에 비해, 제1 도전막(111)은, 도 7의 (b)에 도시한 것처럼, 각 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 하나의 와전류가 형성하여 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)의 개수만큼 복수 개의 와전류 생성 영역을 갖게 된다.

따라서, 제2 도전막(113)의 경우 와전류의 맴돌이 크기 범위는 해당 평면 전체가 되지만, 제1 도전막(111)의 경우 와전류의 맴돌이 크기 범위는 각 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 한정된다.

이처럼, 제1 도전막(111)을 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)으로 분할하여 형성되는 와전류 역시 복수 개로 분할함에 따라, 제2 도전막(113)에 비해 제1 도전막(111)에 형성되는 와전류의 세기는 크게 감소하게 된다.

이로 인해, 제1 도전막(111)의 경우 코일(1122)과의 이격 거리인 간격(L11)이 제2 도전막(113)의 간격(L12)보다 훨씬 짧음에도 불구하고, 제1 도전막(111)에 형성되는 와전류의 세기는 제2 도전막(113)에 형성되는 와전류의 세기보다 작아진다.

이처럼, 제1 도전막(111)에 형성되는 와전류를 복수 개로 분할하여 제1 도전막(111)에서 생성되는 와전류의 세기를 감소시키므로, 제1 도전막(111)에서 생성되는 와전류로 인해 감소하는 코일(1122)의 인덕턴스의 양 역시 크게 줄어들게 된다.

따라서, 코일(1122)의 인덕턴스는 표시장치 모듈(120)을 터치할 때의 터치 강도에 따라 변하는 제2 도전막(112)과 코일층(112)의 코일(1122) 간의 간격(L12)에 따라 변한다.

이처럼, 전자기 차폐를 위해 코일층(112)과 인접하게 제1 도전막(111)이 위치하더라도, 제1 도전막(111)의 영항없이 Z축 방향으로의 터치 강도에 따른 인덕턴스의 변화를 용이하게 감지하여, 터치 패널의 터치 감도가 저하되는 현상이 방지된다.

다음, 도 8을 참고로 하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널(100a)를 설명한다.

도 8에서, 도 4 내지 도 7를 참고로 하여 설명한 예와 비교하여 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 4에 부여된 도면 부호와 동일한 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명 역시 생략한다.

도 8에 도시한 본 예의 터치 패널(100a)은 간격재가 제1 도전막과 코일층 사이에 위치하여, 제1 도전막과 대응 코일 간의 간격이 제2 도전막과 대응 코일간의 간격보다 긴 경우이다.

따라서, 본 예의 터치 패널(100a) 역시 터치센서 모듈(110a), 그리고 터치센서 모듈(110a) 상부에 위치하고 표시 패널(121)과 보호막(122)을 구비하는 표시장치 모듈(120)을 구비한다.

터치센서 모듈(110a)은 맨 하부에 위치하는 제1 도전막(111a), 제1 도전막(111a) 위에 위치하고 기판(1121)의 양면에 위치하는 코일(1122)을 구비하는 코일층(112), 코일층(112) 위에 위치하는 제2 도전막(113a), 그리고 제1 도전막(111a)과 코일층(112) 사이에 위치하는 간격재(114)를 구비한다.

이때, 제1 도전막(111a)은 코일층(112)의 하부에 위치하여 전자기 차폐 기능을 수행하고, 도 6과 도시한 것과 같이, 개구된 부분을 구비하지 않고 평면 전체가 막혀 있는 하나의 평탄한 막으로 이루어져 있다.

반면, 제2 도전막(113a)은 도 5의 (a)나 (b)에 도시한 것과 같은 구조를 갖고 있어, 개구부(H11)나 이격 거리(W11)으로 인접한 것과 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)을 구비한다.

이러한 제2 도전막(113a)은 접착제가 도포된 접착층(115) 등을 통해 표시장치 모듈(120)의 표시 패널(121) 및 코일층(113)의 상부와 접해 있다.

이처럼, 간격재(114)가 제1 도전막(111a)과 코일층(112)에 위치하여, 제1 도전막(111a)과 해당 코일(1122) 간의 간격(L21)은 제2 도전막(113a)과 해당 코일(1122) 간의 간격(L22) 보다 훨씬 길다.

하지만, 도 4의 경우와 같이, 제1 및 제2 도전막(111a, 113a) 중에서 코일(122) 간의 물리적인 간격(L21, L22)이 짧은 도전막인 제2 도전막(113a)을 복수 개의 도전막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)으로 분할하여 제2 도전막(113a)에 형성되는 와전류의 세기를 제1 도전막(111a)에 형성되는 와전류의 세기보다 작게 만들어, 물리적인 거리가 가까운 제2 도전막(113a)에 형성된 와전류로 인해 코일(122)의 인덕턴스가 감소하는 현상을 크게 감소시킨다.

따라서, 코일(1222)의 인덕턴스 변화는 표시장치 모듈(120)의 터치 정도에 대응하게 변하게 되므로, 인덕턴스의 크기를 이용해 터치 패널(100a)의 Z축 방향으로의 변화량을 용이하게 감지하도록 한다.

이처럼, 표시장치 모듈(120)의 터치 정도에 따른 인덕턴스 변화량을 이용해 터치 패널(100, 100a)의 터치 정도를 판정하기 위한 장치는 코일(1222)의 인덕턴스를 감지하는 감지부, 감지부에서 출력되는 신호와의 비교를 위한 기준 전압을 위한 분압 저항부, 감지부와 분압 저항부에 연결되어 있는 비교기, 비교기의 출력단자와 연결되어 비교기의 출력 신호의 상태에 따라 해당 제어 동작을 수행하는 제어부를 구비할 수 있다.

다음, 도 9를 참고로 하여, 본 발명의 비교예를 설명한다.

도 9에 도시한 비교예에 따른 터치 패널(100c)은 도 4에 도시한 본 예의 터치 패널(100)과 비교할 때 터치센서 모듈(110c)의 제1 도전막(111c)의 구조만 상이하고, 다른 구성요소에 대한 구조는 동일하다.

따라서, 비교예에 따른 터치 패널(100c)은 터치센서 모듈(110c)과 표시장치 모듈(120)을 구비한다.

터치센서 모듈(110c)은 제1 도전막(111c), 코일(1122)이 위치하는 코일층(112), 제2 도전막(113) 및 코일층(112)과 제2 도전막(113) 사이에 위치하는 간격재(114)를 구비한다.

이때, 본 예의 제1 도전막(111)과 달리, 비교예의 제1 도전막(111c)은 제2 도전막(113)과 동일하게 복수 개의 도전막 부분으로 나눠져 있지 않는 하나의 평탄한 판으로 이루어져 있다.

이처럼, 제1 도전막(111c)의 형상은 제2 도전막(113)의 형상과 동일하므로, 제1 및 제2 도전막(111c, 113)에 형성되는 와전류의 맴돌이 형성 범위는 서로 동일하다.

하지만, 제1 도전막(111c)과 해당 코일(1122) 간의 간격(L31)은 간격재(114)에 의해 이격되어 있는 제2 도전막(113)과 해당 코일(1122) 간의 간격(L32)보다 훨씬 가까우므로, 제1 도전막(111c)에 형성되는 와전류의 세기는 제2 도전막(113)에 형성되는 와전류의 세기보다 훨씬 세므로, 이러한 제1 도전막(111c)에 형성된 와전류의 영향으로 인해 코일(1122)의 인덕턴스는 제1 도전막(111c)이 존재하지 않는 경우보다 감소한다.

이런 상황에서, 표시장치 모듈(120)의 터치 동작에 의해 최대한으로 좁혀진 제2 도전막(113)과 코일(1122) 간의 간격(L32)은 제1 도전막(111c)과 코일(1122) 간의 간격(L21)보다 크므로, 제2 도전막(113)과 코일(1122) 간의 간격 변화에 따른 제2 도전막(113)의 와전류 세기 변화에 의한 코일(1122)의 인덕턴스 변화량은 미비한다.

따라서, 터치 패널(100c)의 터치 감도가 정교하지 못하여, 터치 동작에 따른 제2 도전막(113)과 코일(1122) 간의 간격 변화에 따른 인덕턴스의 변화를 정확하게 감지하지 못해 Z축 방향으로의 터치 정도를 감지하는 감지 동작에 오동작이 발생된다.

가장 바람직하게는 제1 실시예에서의 제1 도전막(111)을 제거하거나 제2 실시예에서의 제1 도전막(111a)을 제거하거나, 비교예에서의 제1 도전막(111c)를 제거하는 것이 좋을 수 있다. 그러나 상술한 것과 같이, 제1 도전막(111, 111a, 111c)은 하부에 위치한 전기 회로에서 방출되는 전자기파가 상부로 전파되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 또한, 제1 도전막(111, 111a, 111c)은 상부에 위치한 전기 회로 및 소자에서 방출되는 전자기파가 하부로 전파되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 따라서 제1 도전막(111, 111a, 111c)을 제거하는 것은 불가하고, 비교예의 문제를 해결하기 위해 제1 실시예 및 제2 실시예가 도출된 것이다.

다음의 표 1을 참조하여, 제1 실시예에서 제1 도전막(111)이 제거된 상태, 비교예 및 제1 실시예의 인덕터스 변화량에 대해 설명하도록 한다.

상기 3가지 예시에서, 상부에 위치하는 제2 도전막(113)과 인접한 코일(L12, L21, L32)간의 간격은 250㎛이고, 코일(1122)에 교류 전류가 인가 될경우, 공진 주파수는 대략 3㎒로 출력된다. 그리고 제1 실시예 및 비교예에서, 하부에 위치하는 제1 도전막(111, 111c)과 인접한 코일(1122) 간의 간격(L11, L22,L31)은 각각 20㎛ 이내 이다.

	주파수(㎒)	인덕턴스(uH)
제1 도전막 제거	3㎒	2.97
비교예		0.62
제1 실시예		2.13

[표 1]에 도시한 것처럼, 제1 도전막이 제거된다면 인덕턴스 변화량은 2.97 uH이 발생하여 터치 정도를 감지하는 것이 우수할 수 있다. 비교예의 경우, 인덕턴스 변화량은 0.62 uH로 감소하여, 임피던스가 감소하며 일정한 교류 전류를 인가할 경우 센싱 전압이 감소하게 되어 발진 에러 현상이 발생되며 Z축 방향으로의 터치 정도를 감지하는 감지 동작에 오동작이 발생될 수 있다.

그러나 본 발명의 따라 제1 도전막(111)을 복수 개의 도전막 부분으로 분할하여 제1 도전막(111)에 형성되는 와전류의 크기를 감소시킴에 따라 인덕턴스의 크기는 0.62 uH에서 2.13 uH로 크게 증가함을 알 수 있었다. 이에 따라 Z축 방향으로의 터치 정도를 감지하는 감지 동작의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 예의 경우, 간격재(114)는 해당 층 사이, 즉, 제2 도전막(113)과 코일층(112) 사이 또는 코일층(112)과 제1 도전막(111a) 사이의 일부에 위치하여, 간격재(114)가 위치하지 않는 부분이 존재하지 않는다.

하지만, 이와는 대안적인 예에서, 간격재는, 도 4 및 도 9의 경우, 제2 도전막(113)과 코일층(112) 사이에 전체적으로 위치하는 평탄한 판 형태로 이루어져 있어, 제2 도전막(113)의 하부면 전체와 코일층(112)의 상부면 전체 사이에 위치한다.

또한, 도 8의 경우에도 간격재는 평탄한 판 형태로 이루어져, 간격재는 코일층(112)과 제1 도전막(111a) 사이에 전체적으로 위치하여, 코일층(112)의 하부면 전체와 제1 도전막(111a)의 상부면 전체 사이에 위치한다.

이때, 간격재의 상부와 하부에 각각 위치하는 해당 층과 간격재 간의 접착을 위해, 도 4 및 도 9의 경우, 간격재의 상부면 전체와 제2 도전막(113)의 하부면 전체 사이 그리고 간격재의 하부면 전체와 코일층(112)의 상부면 전체 사이에는 각각 접착층이 위치하며, 도 8의 경우에도, 간격재의 상부면 전체와 코일층(112)의 하부면 전체 사이 그리고 간격재의 하부면 전체와 제1 도전막(111a)의 상부면 전체 사이에도 각각 접착층이 위치한다.

이러한 경우, 간격재는 복원력과 압축율이 우수한 탄성을 갖는 재료, 예를들어 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리오레핀(polyolefin)등 방수 및 방진용으로 사용되는 발포체 폼 형태(단차나 휨에 물이 투입되는 틈이 없으며, 기재가 물에 통과하지 않고 높은 수압에 견딤)의 테이프(tape)등이 사용 될 수도 있다.

이처럼, 간격재가 탄성을 갖는 재료로 이루어져 있고 해당하는 두 층 사이의 전체에 위치하는 경우, 간격재 상부에 위치하는 코일층(113)과 제2 도전막(112)은 각각 간격재에 의한 지지 동작에 의해 터치 동작이 이루어지지 않는 경우 휨 현상없이 안정적으로 초기 상태를 유지하므로, 터치 패널의 대한 동작의 신뢰성이 향상되며 수명이 연장된다.

또한, 간격재에 의해 제2 도전막(113, 113a)의 복원력이 향상되어, 터치 패널(100)에 대한 동작의 응답 속도가 향상되고 이로 인해, 사용자의 만족도가 증가된다.

더욱이, 코일층(112) 전체면에 간격재가 위치하므로, 간격재의 정렬 동작 등에 따른 어려움이 감소하여, 터치센서 모듈(110)의 제조가 용이해진다.

이상, 본 발명의 터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 100a: 터치 패널 110, 110a: 터치센서 모듈
111, 111a: 제1 도전막 112: 코일층
1122: 코일 113, 113a: 제2 도전막
114: 간격재 120: 표시장치 모듈
P11-P1n, S11-S1n: 도전막 부분
L11, L21: 제1 도전막과 코일 간의 간격
L12, L22: 제2 도전막과 코일 간의 간격

Claims

제1 도전막;
상기 제1 도전막 바로 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층;
상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막; 및
상기 코일층과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 간격재
를 포함하고,
상기 제1 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함하는
터치센서 모듈.
제1 도전막;
상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층;
상기 코일층 바로 위에 위치하는 제2 도전막; 및
상기 제1 도전막과 상기 코일층 사이에 위치하는 간격재
를 포함하고,
상기 제2 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함하는
터치센서 모듈.
제1항에서,
상기 제1 도전막은 복수 개의 개구부를 포함하고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격되어 있는 터치센서 모듈.
제1항에서,
상기 복수 개의 도전막 부분은 정해진 이격 간격만큼 정해진 방향으로 배열되어 있는 터치센서 모듈.
제2항에서,
상기 제2 도전막은 복수 개의 개구부를 포함하고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격되어 있는 터치센서 모듈.
제2항에서,
상기 복수 개의 도전막 부분은 정해진 이격 간격만큼 정해진 방향으로 배열되어 있는 터치센서 모듈.
제1항 또는 제2항에서,
상기 코일층은 절연 기판을 포함하고, 상기 코일은 상기 절연 기판의 상부면과 하부면 중 적어도 하나에 나선형으로 배열되어 있는 터치센서 모듈.
제1 도전막;
상기 제1 도전막 바로 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층;
상기 코일층 위에 위치하는 제2 도전막;
상기 코일층과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 간격재; 및
상기 제2 도전막 위에 위치하는 표시장치 모듈
을 포함하고,
상기 제1 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함하는
터치 패널.
제1 도전막;
상기 제1 도전막 위에 위치하고 코일을 구비하는 코일층;
상기 코일층 바로 위에 위치하는 제2 도전막;
상기 제1 도전막과 상기 코일층 사이에 위치하는 간격재; 및
상기 제2 도전막 위에 위치하는 표시 장치 모듈
을 포함하고,
상기 제2 도전막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 도전막 부분을 포함하는
터치 패널.
제8항에서,
상기 제1 도전막은 복수 개의 개구부를 포함하고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격되어 있는 터치 패널.
제8항에서,
상기 복수 개의 도전막 부분은 정해진 이격 간격만큼 정해진 방향으로 배열되어 있는 터치 패널.
제9항에서,
상기 제1 도전막은 복수 개의 개구부를 포함하고, 인접한 도전막 부분은 개구부에 의해 이격되어 있는 터치 패널.
제9항에서,
상기 복수 개의 도전막 부분은 정해진 이격 간격만큼 정해진 방향으로 배열되어 있는 터치 패널.