KR102084966B1 - 터치센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치센서 모듈에 관한 것으로서, 상기 터치센서 모듈은 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일부를 포함하는 코일층, 및 상기 코일층 위에 상기 코일층과 정해진 거리만큼 이격되어 있는 상부막을 포함하고, 서로 인접해 있는 두 코일부에서 인접해 있는 각 해당 부분은 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이다.

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 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 누르는 방향인 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 위치에 따른 감도 변화를 줄이기 위한 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 터치 패널의 동작의 신뢰성을 높이기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 터치센서 모듈은 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일부를 포함하는 코일층, 및 상기 코일층 위에 상기 코일층과 정해진 거리만큼 이격되어 있는 상부막을 포함하고, 서로 인접해 있는 두 코일부에서 인접해 있는 각 해당 부분은 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이다.

상기 적어도 하나의 코일부는 다각형의 형상으로 상기 기판의 해당 면에 배치될 수 있다.

상기 적어도 하나의 코일부는 사각형 형상, 마름모 형상 또는 육각형 형상으로 상기 기판에 배치될 수 있다.

상기 특징에 따른 터치센서 모듈은 상기 코일층 하부에 위치하는 하부막을 더 포함할 수 있다.

상기 하부막은 적어도 일부가 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하거나 하나의 판으로 이루어질 수 있다.

상기 특징에 따른 터치센서 모듈은 상기 코일층과 상기 상부막 사이에 위치하여 상기 코일층과 상기 상부막 사이를 정해진 거리만큼 이격시키는 간격재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 터치 패널은 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 코일을 구비하는 코일층과 상기 코일층 위에 상기 코일층과 정해진 거리만큼 이격되어 있는 상부막을 포함하는 터치센서 모듈, 및 상기 터치센서 모듈 위에 위치하는 표시장치 모듈을 포함하고, 상기 코일은 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일부를 포함하고, 서로 인접해 있는 두 코일부에서 인접해 있는 각 해당 부분은 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이다.

상기 적어도 하나의 코일부는 다각형의 형상으로 상기 기판의 해당 면에 배치될 수 있다.

상기 적어도 하나의 코일부는 사각형 형상, 마름모 형상 또는 육각형 형상으로 상기 기판에 배치될 수 있다.

상기 터치센서 모듈은 상기 코일층 하부에 위치하는 하부막을 더 포함할 수 있다.

상기 하부막은 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하거나 하나의 판으로 이루어질 수 있다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면, 코일부가 위치하지 않는 기판(1121)의 면적이 크게 감소하므로 위치에 무관하게 터치 패널의 터치 감도가 일정하게 유지되어 터치 감도의 균일성이 증가한다. 이로 인해, 터치 패널에 대한 동작의 신뢰성이 향상되고 사용자의 만족도가 증가한다.

하부막에 의해 터치 센서 모듈의 하부에 위치한 전기 회로와의 전자기 차폐 기능이 행해져, 전자기파로 인해 터치 패널의 기능이나 감도가 떨어지는 것이 방지된다.

또한, 하부막이 복수 개의 하부막 부분으로 분할되어 있는 경우, 하부막의 영향없이 Z축 방향으로의 터치 강도에 따른 인덕턴스의 변화를 용이하게 감지하여, 터치 패널의 터치 감도가 저하되는 현상이 방지된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 개념적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 하부막에 대한 평면도의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 상부막에 대한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 기판에 구획된 복수 개의 코일 배치 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 기판에 구획된 복수 개의 코일 배치 영역에 각각 코일부가 다각형의 형상으로 배치되어 있는 기판의 한 예에 대한 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예 따른 터치 패널의 터치센서 모듈에서 코일에 교류 전류가 인가될 때, 코일에 발생하는 자기장에 따라 터치 대상물에 형성되는 와전류를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예 따른 터치 패널이 터치될 때, 상부막과 코일 간의 간격 변화에 따른 코일의 자기장 변화 및 제2 상부막에 생성되는 와전류의 세기 변화를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일에 교류 전류가 인가될 때, 하부막과 상부막에 형성되는 와전류의 형상을 개념으로 도시한 도면으로서, (a)는 상부막에 형성되는 와전류에 대한 형상이고 (b)는 하부막에 형성되는 와전류에 대한 형상이다.

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 터치 센서 모듈 및 이를 구비한 터치 패널에 대해서 설명하도록 한다.

먼저, 도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 일 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 하부막(111), 하부막(111) 위에 위치하고 코일(1122)이 위치하는 코일층(112), 코일층(112) 위에 위치하는 상부막 (113), 그리고 코일층(112)과 상부막(113) 사이에 위치하는 간격재(114)를 구비한다.

하부막(111)과 상부막(113)은 각각 판 형태로 이루어져 있고, 코일층(112)을 사이에 두고 서로 반대편에서 대응되게 위치하고 있다.

이때, 하부막(111)은 전도성이 높은 물질이나 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질로 이루어져 있다.

이때, 전도성이 높은 물질은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속일 수 있다. 또한, 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질은 폴리이미드(polyimid), PET(polyethylene terephthalate) 또는 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐를 위해 사용되는 물질일 수 있다.

또한, 상부막(113)은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속으로 이루어지는 도전막일 수 있다.

코일층(112)에 위치한 코일(1122)로 교류 전류가 인가되어 발생하는 자기장에 따라 하부막(111)과 상부막(113)에는 와전류인 유도 전류가 발생하며, 이때, 발생되는 유도 전류의 세기는 인접한 코일(1122)과 하부막(111) 및 상부막(113) 간의 이격 거리에 따라 달라진다. 따라서, 코일(1122)과의 이격 거리가 감소할수록 해당 막(111, 113)에 형성되는 와전류의 세기는 증가한다.

따라서, 본 예의 터치 센서 모듈(110)은 이러한 유도 전류의 세기 변화를 이용한 것으로서, 인덕턴스 포스 센서(inductive force sensor)의 동작 개념을 사용한다. 인덕턴스 포스 센서의 동작 개념에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.

이러한 하부막(111)은 코일층(112) 하부에 접착제 등을 통해 코일층(112)과 접하게 위치하거나 접착제 도포에 형성된 접착층을 통해 코일층(112) 하부에 위치하고, 상부막(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 상부막(113)의 해당 부분에 안정적으로 위치할 수 있다.

따라서, 접착제에 의해 서로 인접하게 위치하고 있는 하부막(111)과 코일(1122) 간의 이격 거리(L11)는 간격재(114)에 의해 이격되어 있는 상부막(113)과 코일(1122)과의 이격 거리(L12)보다 훨씬 좁다.

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

즉, 도 2의 (a)와 같이, 한 예로서, 하부막(111)은 해당 부분을 완전히 관통하는 복수 개의 개구부(H11)을 구비한다.

따라서, 하부막(111)은 형성된 개구부(H11)에 의해 개구부(H11)의 폭(W11)만큼 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)과 복수 개의 하부막 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 하부막(111)의 부분에는 개구부(11)에 의해 이격되어 있는 하부막 부분(P11-P1n)이 위치한다.

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

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

따라서, 도 5의 (a)의 하부막 부분(P11-P1n)은 가장자리 부분(P21)에서 서로 연결되어 있는 반면, 도 5의 (b)의 서브 하부막(S11-S1n)은 인접한 서브 하부막(S11-S1n)과 완전히 이격되어 있다.

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

따라서, 이러한 하부막(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.

본 예에서, 가장자리가 서로 연결되어 일부분이 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n))과 서로 완전히 이격되어 있는 복수 개의 서브 하부막(S11-S1n)은 편의상 복수 개의 하부막 부분으로 칭한다.

하지만, 대안적인 예에서, 하부막(111)은, 도 3에 도시한 것처럼, 상부막(113)과 동일하게 개구부(H11)나 이격되어 있는 부분없이 하나의 평판으로 이루어질 수 있다.

이러한 하부막(111)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

코일층(112)의 상부에 위치하는 상부막(113)은 금속 물질 뿐만 아니라 ITO와 같은 도전성 물질로도 이루어질 수 있고, 도 3과 같이, 하부에 위치하고 있는 코일층(112) 전체를 덮고 있는 판 형태로 이루어져 있다.

이러한 상부막(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 상부막(113)과 코일층(112) 간의 이격 거리가 감소하여 코일(1122)의 인덕턴스가 변한다.

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

하부막(111)과 상부막(113) 사이에 위치하는 코일층(112)은 기판(1121)과 기판(1121)의 상부면과 하부면에 위치하는 코일(1122)을 구비한다.

이때, 기판(1121)은 비도전성 물질로 이루어진 절연 기판일 수 있다.

도 1에서, 코일(1122)이 위치하는 기판(1121)의 상부면과 하부면에는 에폭시(epoxy) 등을 이용하여 몰딩 처리가 이루어져 코일(1122)은 몰딩부 속에 위치하지만, 이러한 몰딩 처리는 생략될 수 있다.

기판(1121)의 상부면과 하부면에 위치하고 있는 코일(1122)은 사각형과 같은 다각형 형태로 배치되어 있고, 외부로부터 교류 전류를 인가받는다.

코일(1122)은 서로 연결되어 있는 입력단과 출력단을 갖고 있고 금속과 같은 도전 물질로 이루어져 있는 하나의 긴 선(line)이다.

이러한 코일(1122)은, 이미 기술한 것처럼, 기판(1121)의 하부면과 상부면 각각의 해당 위치에 정해진 형상으로 배치된다.

즉, 도 4와 같이, 기판(1121)은 자신이 위치하는 터치 패널(100)의 평면 형상과 유사한 평면 형상, 예를 들어, 직사각형의 형상을 갖고 있고, 기판(1121)의 하부면과 상부면은 코일(1122)이 배치되는 적어도 하나의 코일 배치 영역(AR1121)으로 구획된다.

이때, 코일 배치 영역(AR1121)은 가상의 선으로 구획된 영역으로서, 코일(1122)의 배치 형상(즉, 평면에서의 코일 배치 형상)에 따라 평면 형상이 정해져, 코일 배치 형상과 코일 배치 영역의 평면 형상은 동일하다. 따라서, 각 코일 배치 영역(AR1121)에는 코일(1122)의 일부가 코일 배치 영역(AR1121)의 평면 형상과 동일한 형상으로 배치되어 있다.

도 4에는 도시의 편의를 위해 기판(1121)의 상부면에 구획된 코일 배치 영역(AR1121)만을 도시하지만, 기판(1121)의 하부면 역시 상부면과 동일하게 코일 배치 영역으로 구획되어 각 코일 배치 영역에 코일(1122)이 배치된다.

따라서, 기판(1121)을 사이에 두고 하부면과 상부면에 각각 위치하여 서로 대응하는 두 코일 배치 영역(AR1121)은 서로 마주보고 있다.

이러한 코일 배치 영역(AR1121)은 기판(1121)의 해당 면(예, 상부면)에서 가능하면 많은 부분에 코일(1122)이 배치될 수 있는 평면 형상으로 구획되어, 기판(1121)의 해당 면에 코일(1122)이 위치하지 않는 부분을 가능하면 줄일 수 있도록 한다.

따라서, 본 예의 경우, 각 코일 배치 영역(AR1121)의 평면 형상은 다각형의 평면 형상을 갖고 있고, 예를 들어, 사각형 형상, 마름모 형상 또는 육각형 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시한 것처럼, 각 코일 배치 영역(AR1121)이 사각형의 평면 형상을 가질 경우, 각 코일 배치 영역(AR1121)에 배치되는 코일(1122) 역시 사각형 형상으로 배치된다. 이때, 각 코일 영역(AR1121)에 배치되는 코일(1122)의 일부를 코일부(C1122)로 지칭한다.

따라서, 각 코일 배치 영역(AR1121)마다 코일부(C1122)가 배치되므로, 코일 배치 영역(AR1121)의 개수와 코일부(C1122)의 개수는 서로 동일하다.

이때, 가로 방향과 세로 방향으로 인접해 있는 두 코일 배치 영역(AR1121)에서, 서로 대면하고 있는 두 면은 동일한 형상의 면을 갖고 있다. 예를 들어, 서로 인접해 있는 제1 코일 배치 영역(AR1121)과 제2 코일 배치 영역(AR1121)에서, 서로 마주보고 있는 제1 코일 배치 영역(AR1121)의 제1 면과 제2 코일 배치 영역(AR1121)의 제1 면은 모두 동일한 방향(즉, 가로 방향, 세로 방향, 또는 사선 방향)으로 뻗어 있는 직선이다.

따라서, 이미 기술한 것처럼, 각 코일 배치 영역(AR1121)에 배치되는 코일부(C1122) 역시 코일 배치 영역(AR1121)의 평면 형상과 동일한 형상으로 배치되므로, 서로 인접해 있는 제1 및 제2 코일 배치 영역(AR1121)에 각각 배치되는 두 코일부(C1122)의 각 해당 부분 역시 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이다.

이로 인해, 가로 방향과 세로 방향으로 인접해 있는 두 코일부(C1122)의 각 대응 부분이 직선의 형상을 갖고 있고, 인접한 두 코일부(C1122) 사이에 코일(1122)이 위치하지 못하는 영역이 최소화된다.

따라서, 기판(1121)의 상부면과 하부면의 각 전면(全面)에 코일(1122)의 배치가 도 5에 도시한 것처럼 균일하게 이루어져 코일(1122)이 위치하지 않는 영역이 크게 줄어든다.

즉, 각 코일 배치 영역에 원형으로 코일부가 배치되는 경우, 인접한 두 코일 배치 영역에 각각 위치하는 두 코일부에서 서로 대면하는 코일 부분은 곡선을 갖고 있으므로, 서로 대면하는 두 코일부의 코일 부분이 직선인 본 예에 비해 코일이 위치하지 않은 영역의 면적은 크게 증가하게 된다.

이처럼, 코일이 위치하지 않는 영역이 증가할수록 하부에 코일이 위치하지 않는 터치 패널의 부분을 터치할 확률이 증가하여 터치 패널의 감도는 떨어지게 된다.

하지만, 본 예의 경우, 기판(1121)에서 코일(1122)이 배치될 수 없는 영역의 면적이 감소하므로 터치 패널(100)의 감도는 원형으로 배치되는 경우보다 훨씬 증가하게 된다.

또한, 하부막(111)이 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)을 구비하는 경우, 하부막(111)의 가장자리 부분(P21)은 코일부(C1122)가 배치하지 않고 코일부(C1122)를 에워싸고 있는 기판(1121)의 가장자리 부분에 대응되고, 하부막(111)이 복수 개의 서브하부막막(S11-S1n)을 구비할 경우에는 이들 서브 하부막(S11-S1n)은 기판(1121)에 비치되어 있는 적어도 하나의 코일부(C1122)에 대응된다.

이처럼, 다각형의 형상으로 코일(1122)이 배치되어 있는 터치 센서 모듈(110)은, 이미 기술한 것처럼, 코일(1121)과 상부막(113) 간의 이격 거리 변화에 따른 유도 전류의 크기 변화를 이용하는 인덕턴스 포스 센서의 동작 개념을 이용한 것이다.

예를 들어 사각형으로 배치된 코일(1122)에 교류 전류가 인가되면, 도 6a에 도시한 것처럼, 코일(1122) 주변에 자기장(M1)이 형성되고, 이 자기장(M1)의 영향에 의해 코일(1122)과 이격되게 위치하고 있는 상부막(113)에는 코일(1122)에 인가되는 전류 방향과 대칭되게 유도 전류(I1)가 생성된다.

이때, 유도 전류는 자기장의 세기 변화에 따라 가변되며, 공진 주파수의 발진에 따라 터치 패널(100)에 인가되는 힘의 세기가 감지된다.

따라서, 표시장치 모듈(120)의 상부를 사용자가 누르게 되면, 사용자의 누름 동작에 따른 물리적인 힘에 비례하는 누름 강도에 따라 표시장치 모듈(120)의 터치 지점은 인가되는 힘의 세기에 비례하게 휘게 된다.

따라서, 하부막(113)과 코일(1122) 간의 거리 감소에 따라 표시장치 모듈(120)의 해당 지점에서의 유도 전류(I1)의 크기는 증가하고, 증가하는 유도 전류(I1)의 영향에 의해 해당 지점의 코일(1122)에서 발생하는 자기장(M1)이 감소한다(도 6b 참조).

이러한 자기장(M1)의 감소는 코일(1122)의 실효 인덕턴스를 감소시키게 된다.

이처럼, 표시장치 모듈(120)의 터치 정도에 따른 표시장치 모듈(120)과 코일(1122) 간의 거리 변화에 의해 코일(1122)의 인덕턴스 크기가 변하므로, 이러한 인덕턴스의 크기를 감지하면 터치 패널(100)의 터치 지점에 가해지는 힘의 정도 즉, Z축 방향으로의 눌림 정도를 감지하게 된다.

또한, 코일층(112)의 하부에 위치한 하부막(111)이 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)으로 분할되는 경우, 도 7과 같이 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 하나의 와전류가 형성하여 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)의 개수만큼 복수 개의 와전류 생성 영역을 갖게 된다.

따라서, 하부막(111)에서 와전류의 맴돌이 크기 범위는 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 한정되어 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 하나의 와전류가 생성되게 되어 막 전체에 하나의 와전류만이 형성되는 상부막(113)에 비해 하부막(111)에 형성되는 와전류의 세기는 크게 감소한다.

이로 인해, 하부막(111)의 경우 코일(1122)과의 이격 거리(L11)가 상부막(113)의 이격 거리(L12)보다 훨씬 짧음에도 불구하고, 하부막(111)에 형성되는 와전류의 세기는 상부막(113)에 형성되는 와전류의 세기보다 작아진다.

이처럼, 하부막(111)에 형성되는 와전류를 복수 개로 분할하여 하부막(111)에서 생성되는 와전류의 세기를 감소시키므로, 하부막(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 상부막(113)과 코일층(112)의 코일(1122) 간의 이격 거리(L12)에 따라 변한다.

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

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.

본 예의 경우, 하나의 코일로 모든 코일 배치 영역(AR1121)에 배치되는 코일부(C1122)를 형성하지만, 대안적인 예에서, 기판(1121)을 사이에 두고 하부면과 상부면에 각각 위치하여 서로 대응하는 각 한 쌍의 코일 배치 영역(AR1121)에 배치되는 코일부(C1122)는 서로 다른 코일로 형성될 수 있다. 이때, 각 쌍의 코일 배치 영역(AR1121)에 형성되는 코일부(C1122)에 인가되는 신호는 다른 쌍의 코일 배치 영역(AR1121)에 형성되는 코일부(C1122)에 인가되는 신호와는 별개로 인가될 수 있다.

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

이러한 간격재(114)는 코일(1122)이 위치하지 않는 코일층(112)의 가장자리부에 위치하여 그 위에 위치하는 상부막(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, 사용자에 의해 외부로 노출되어 있는 표시 장치 모듈(120)의 보호막(122)을 터치하게 되면, 터치 시 인가되는 물리적인 힘에 비례하여 상부막(113) 역시 눌리게 되어 터치 지점의 상부막 부분은 휘게 된다.

이러한 휨 현상에 의해, 해당 터치 지점에서의 코일층(112)과의 거리는 초기 상태보다 줄어듦으로, 감소한 거리에 비례하게 코일(1122)의 인덕턴스의 크기 역시 변하게 된다. 따라서, 이러한 인덕턴스의 초기값에 따른 변화량을 이용하여 터치 패널(100)에 대한 Z축 방향으로의 터치 정도를 판정하게 된다.

이러한 본 예의 터치 패널(100)의 경우, 코일층(112)에 배치되는 코일(1122)의 배치 위치가 기판(1121)의 해당 면에 균일하게 배치되므로, 터치 패널(100)의 위치에 따른 터치 감도의 차이가 크게 감소한다.

따라서, 터치 패널(100)의 터치 감도의 균일성이 증가하여, 터치 패널(100)에 대한 동작의 신뢰성이 향상되고 이에 따른 사용자의 만족도가 증가한다.

더욱이 하부막(111)에 의해 터치 센서 모듈(110)의 하부에 위치한 전기 회로와의 전자기 차폐 기능이 행해져, 전자기파로 인해 터치 패널(100)의 기능이나 감도가 떨어지는 것이 방지된다.

또한, 하부막(111)이 복수 개의 부분으로 분할되어 있는 경우, 하부막(111)의 영향없이 Z축 방향으로의 터치 강도에 따른 인덕턴스의 변화를 용이하게 감지하여, 터치 패널(100)의 터치 감도가 저하되는 현상이 방지된다.

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: 터치 패널 110: 터치센서 모듈
111: 하부막 112: 코일층
1122: 코일 113: 상부막
114: 간격재 120: 표시장치 모듈
AR1121: 코일 배치 영역 C1122: 코일 부분
P11-P1n, S11-S1n: 하부막 부분
L11: 하부막과 코일 간의 이격 거리
L12: 상부막과 코일 간의 이격 거리

Claims (11)

1. 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일부를 포함하는 코일층; 및
   상기 코일층 위에 상기 코일층과 정해진 거리만큼 이격되어 있는 상부막
   상기 코일층 하부에 위치하는 하부막
   을 포함하고,
   서로 인접해 있는 두 코일부에서 인접해 있는 각 해당 부분은 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이고,
   상기 하부막은 적어도 일부가 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하는
   터치센서 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 코일부는 다각형의 형상으로 상기 기판의 해당 면에 배치되어 있는 터치센서 모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 코일부는 사각형 형상, 마름모 형상 또는 육각형 형상으로 상기 기판에 배치되어 있는 터치센서 모듈.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 코일층과 상기 상부막 사이에 위치하여 상기 코일층과 상기 상부막 사이를 정해진 거리만큼 이격시키는 간격재를 더 포함하는 터치센서 모듈.
7. 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일부를 포함하는 코일층, 상기 코일층 위에 상기 코일층과 정해진 거리만큼 이격되어 있는 상부막 및 상기 코일층 하부에 위치하는 하부막을 포함하는 터치센서 모듈; 및
   상기 터치센서 모듈 위에 위치하는 표시장치 모듈
   을 포함하고,
   서로 인접해 있는 두 코일부에서 인접해 있는 각 해당 부분은 모두 동일한 방향으로 뻗어 있는 직선이고,
   상기 하부막은 적어도 일부가 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하는
   터치 패널.
8. 제7항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 코일부는 다각형의 형상으로 상기 기판의 해당 면에 배치되어 있는 터치 패널.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 코일부는 사각형 형상, 마름모 형상 또는 육각형 형상으로 상기 기판에 배치되어 있는 터치 패널.
   
   
10. 삭제
11. 삭제

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