KR102411047B1 - 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기 - Google Patents

포스 터치 기능을 갖는 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포스 터치에 따른 정전 용량 변화를 통해 터치 포스를 센싱할 수 있는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 전자 기기는 커버 윈도우에 부착된 영상 표시 모듈과 커버 윈도우를 지지하는 하우징 및 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 영상 표시 모듈과 하우징 간의 거리 변화에 기초하여 터치 포스를 센싱하는 터치 구동부를 포함할 수 있다.

Description

포스 터치 기능을 갖는 전자 기기{ELECTRONIC DEVICE HAVING FORCE TOUCH FUNCTION}
본 발명은 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기에 관한 것이다.
터치 스크린 장치는 각종 전자 기기에서 별도의 입력 장치 없이 표시 장치의 화면 접촉을 통해 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다. 이러한 터치 스크린 장치는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone) 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.
최근에는, 포스 터치에 대한 터치 정보를 필요로 하는 어플리케이션 등의 사용자 인터페이스 환경이 구축됨에 따라 터치 포스를 센싱할 수 있는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기가 개발 및 연구되고 있다.
예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2014-0026934호는 인가된 터치 포스에 따라 저항값이 변화하는 압저항 물질을 이루어진 센싱 전극들을 이용하여 터치 포스를 센싱하는 터치 표시 장치를 개시하고 있다.
그러나, 종래의 터치 표시 장치는 압저항 물질의 저항 변화를 통해 터치 포스를 센싱하기 때문에 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해선 터치 포스를 센싱할 수 없으며, 터치 처리부와 센싱 전극들이 일대일로 연결되기 때문에 전극 채널 수가 증가하게 되고, 이로 인하여 데이터 처리 시간이 증가하게 된다. 또한, 종래의 터치 표시 장치는 표시 패널 상에 터치 스크린 패널이 배치되기 때문에 외부 충격에 의해 터치 스크린 패널이 손상될 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 포스 터치에 따른 정전 용량 변화를 통해 터치 포스를 센싱할 수 있는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 별도의 포스 터치 패널 없이 표시 패널에 마련된 터치 전극과 금속 기구물 사이의 정전 용량 변화를 통해 터치 포스를 센싱할 수 있는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 기기는 커버 윈도우에 부착된 영상 표시 모듈과 커버 윈도우를 지지하는 하우징 및 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 영상 표시 모듈과 하우징 간의 거리 변화에 기초하여 터치 포스를 센싱하는 터치 구동부할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 전자 기기는 영상 표시 모듈과 하우징 플레이트 사이에 패널 유동부를 마련함으로써 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 영상 표시 모듈과 하우징 플레이트 사이에 발생되는 상호 정전 용량의 변화를 센싱함으로써 사용자의 터치 포스를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 터치 위치 센싱을 위한 터치 전극을 사용자의 터치 포스를 센싱하는데 사용하면서 상호 정전 용량 방식으로 터치 포스를 센싱함으로써 별도의 전극 채널이 필요하지 않으면서 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 예에 따른 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선 I-I' 및 선 II-II'의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명에 있어서, 터치 압력에 따른 정전 용량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 예에 따른 포스 터치 기능을 전자 기기의 구동 파형도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기에 있어서, 하중에 따른 포스 로우 데이터의 변화를 설명하기 위한 실험 예이다.
도 7은 본 발명의 제 2 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 다른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기의 구동 파형도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도이다.
도 11a는 도 10에 도시된 일 예에 따른 복수의 전도성 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는 도 10에 도시된 다른 예에 따른 복수의 전도성 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 5 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 투명 전도층과 포스 전극 부재를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층과 포스 전극 부재만을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층과 포스 전극 부재만을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I' 및 선 II-II'의 또 다른 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시된 B 부분의 확대도이다.
도 18은 본 발명의 제 8 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 10 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 예에 따른 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I' 및 선 II-II'의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다. 이하의 설명에서 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기는 ‘전자 기기'라 칭하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기는 영상 표시 모듈(100), 커버 윈도우(200), 하우징(300), 패널 유동부(400) 및 구동 회로부(500)를 포함한다.
상기 영상 표시 모듈(100)은 구동 회로부(500)로부터 공급되는 영상 신호에 대응되는 영상을 표시하거나, 사용자 터치에 대한 터치 위치를 센싱한다. 즉, 영상 표시 모듈(100)은 표시 모드시 구동 회로부(500)로부터 공급되는 영상 신호에 대응되는 영상을 표시한다. 그리고, 영상 표시 모듈(100)은 터치 센싱 모드시, 구동 회로부에 의해 사용자 터치에 대한 터치 위치를 센싱하기 위한 터치 모드로 동작한다.
일 예에 따른 영상 표시 모듈(100)은 표시 패널(110), 백라이트 유닛(130) 및 가이드 프레임(150)을 포함한다.
상기 표시 패널(110)은 액정 분자의 구동을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시 패널로서, 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 하부 기판(111)과 상부 기판(113)을 포함한다. 이러한 표시 패널(110)은 백라이트 유닛(130)으로부터 조사되는 광을 이용하여 소정의 영상을 표시한다.
상기 하부 기판(111)은 박막 트랜지스터 어레이 기판으로서, 복수의 게이트 라인(미도시)과 복수의 데이터 라인(미도시)의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 마련된 복수의 화소(미도시)를 포함한다. 각 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 및 화소 전극에 인접하도록 형성되어 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 하부 기판(111)의 하측 가장자리 부분에는 각 신호 라인에 접속되어 있는 패드부(미도시)가 마련되고, 상기 패드부는 구동 회로부(500)와 연결된다. 또한, 상기 하부 기판(111)의 좌측 또는/및 우측 가장자리 부분에는 표시 패널(110)의 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(미도시)가 마련될 수도 있다. 이 경우, 상기 게이트 구동 회로는 각 게이트 라인에 접속되도록 각 화소의 박막 트랜지스터 제조 공정과 함께 형성된다. 이러한 게이트 구동 회로는 구동 회로부(500)로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 순차적으로 쉬프트되는 게이트 신호를 생성해 해당하는 게이트 라인에 공급한다.
상기 상부 기판(113)은 하부 기판(111)에 마련된 각 화소 영역에 중첩되는 개구 영역을 정의하는 화소 정의 패턴 및 개구 영역에 형성된 컬러 필터를 포함한다. 이러한 상부 기판(113)은 실런트(sealant)에 의해 액정층을 사이에 두고 하부 기판(111)과 대향 합착되어 하부 기판(111)의 패드부를 제외한 나머지 하부 기판(111)의 전체를 덮는다.
상기 하부 기판(111)과 상부 기판(113) 중 적어도 하나는 액정의 프리틸트 각을 설정하기 위한 배향막(미도시)이 형성된다. 상기 액정층은 하부 기판(111) 및 상부 기판(113) 사이에 개재되는 것으로, 각 화소마다 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과 공통 전압에 의해 형성되는 횡전계에 따라 액정 분자들이 수평 방향으로 배열되는 액정으로 이루어진다.
상기 하부 기판(111)의 후면에는 제 1 편광축을 갖는 하부 편광 부재(115)가 부착되어 있고, 상기 상부 기판(113)의 전면(前面)에는 제 1 편광축과 교차하는 제 2 편광축을 갖는 상부 편광 부재(117)가 부착되어 있다.
상기 표시 패널(110)에서, 상기 공통 전극은 터치 센싱 모드시 터치 전극(TE)으로 사용되고, 표시 모드시 화소 전극과 함께 액정 구동 전극으로 사용된다. 즉, 표시 패널(110)은 인-셀 터치형 액정 표시 패널일 수 있으며, 보다 구체적으로는 자기 정전 용량 방식의 인-셀 터치형 액정 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 인-셀 터치형 액정 표시 패널은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0015584호에 개시된 터치센서 일체형 액정 표시 장치의 액정 표시 패널일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 백라이트 유닛(130)은 표시 패널(110) 아래에 배치되어 표시 패널(110)에 광을 조사한다. 일 예에 따른 백라이트 유닛(130)은 도광판(131), 광원부(미도시), 반사 시트(133) 및 광학 시트부(135)를 포함한다.
상기 도광판(131)은 적어도 일측면에 마련된 입광부를 포함한다. 이러한 도광판(131)은 입광부를 통해 입사되는 광을 상면 방향, 즉 표시 패널(110) 쪽으로 진행시킨다.
상기 광원부는 도광판(131)의 입광부와 마주보도록 배치되어 도광판(131)의 입광부에 광을 조사한다. 일 예에 따른 광원부은 도광판(131)의 입광부와 인접하도록 배치된 인쇄 회로 기판 및 인쇄 회로 기판에 실장된 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함할 수 있다.
상기 반사 시트(133)는 하우징(300) 내부에 배치되어 도광판(131)의 후면을 덮는다. 이러한 반사 시트(133)는 도광판(131)의 하면을 통과하여 입사되는 광을 도광판(131)의 내부 쪽으로 반사시킴으로써 광의 손실을 최소화한다. 또한, 반사 시트(133)는 광원부의 구동시 발생되는 열 및 광에 의해 도광판(131)에 발생되는 열을 하우징(300) 쪽으로 방열시키는 역할도 수행한다.
추가적으로, 반사 시트(133)는 가이드 프레임(150)을 지지할 수도 있다. 이 경우, 반사 시트(133)는 각 측면으로부터 가이드 프레임(150)의 하면과 중첩되도록 확장된 확장 영역을 더 포함하며, 반사 시트(133)의 확장 영역은 부착 부재(150a)에 의해 가이드 프레임(150)의 하면과 결합될 수 있다. 여기서, 부착 부재(150a)는 양면 테이프를 포함할 수 있다.
상기 광학 시트부(135)는 도광판(131)의 상에 배치되어 도광판(131)으로부터 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 광학 시트부(135)는 확산 시트, 프리즘 시트 및 이중 휘도 강화 필름(dual brightness en-hancement film)을 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 확산 시트, 프리즘 시트, 이중 휘도 강화 필름(dual brightness en-hancement film) 및 렌티귤러 시트 중에서 선택된 2개 이상의 적층 조합으로 이루어질 수 있다.
추가적으로, 영상 표시 모듈(100)은 표시 패널(110)과 광학 시트부(135) 사이에 배치되어 표시 패널(110)의 시야각을 미리 설정된 범위로 제한하는 시야각 제어 필름(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 프레임(150)은 사각띠 형태로 형성되어 표시 패널(110)의 후면 가장자리 부분에 부착된다. 이러한 가이드 프레임(150)은 백라이트 유닛(130)의 각 측면을 둘러쌈으로써 백라이트 유닛(130)의 유동을 최소화한다. 일 예에 따른 가이드 프레임(150)은 시트 지지부(151) 및 패널 지지부(153)를 포함한다.
상기 시트 지지부(151)는 백라이트 유닛(130), 즉 광학 시트부(135)의 가장자리 부분과 중첩되도록 사각띠 형태로 형성되어 광학 시트부(135)의 가장자리 부분을 지지한다. 이러한 시트 지지부(151)의 하면은 부착 부재(150a)에 의해 반사 시트(133)의 확장 영역에 부착될 수 있다.
추가적으로, 시트 지지부(151)는 내측면으로부터 도광판(131)과 중첩되도록 돌출된 도광판 지지부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 도광판 지지부는 도광판(131)의 하면 가장자리 부분을 지지한다.
상기 패널 지지부(153)는 시트 지지부(151)의 상면 가장자리 부분으로부터 사각띠 형태로 돌출되어 패널 부착 부재(160)를 통해 표시 패널(110)의 후면 가장자리 부분에 부착된다. 여기서, 패널 부착 부재(160)는 양면 테이프, 열 경화성 수지, 광 경화성 수지, 또는 양면 부착성 폼 패드(foam pad) 등을 포함할 수 있다.
이와 같은, 가이드 프레임(150)은 표시 패널(110)에 부착되어 백라이트 유닛(130)을 지지함으로써 백라이트 유닛(130)이 표시 패널(110)의 후면에 매달리도록 한다.
상기 커버 윈도우(200)는 표시 패널(110)의 전면 전체에 부착되어 하우징(300)에 지지됨으로써 영상 표시 모듈(100)을 지지한다. 이때, 커버 윈도우(200)는 하우징(300)에 유동 가능하게 지지된다. 커버 윈도우(200)는 투명 점착 부재(210)에 의해 표시 패널(110), 보다 구체적으로는 상부 편광 부재(117)의 전면 전체에 부착됨으로써 표시 패널(110)을 지지하면서 외부 충격으로부터 표시 패널(110)을 보호한다. 여기서, 투명 점착 부재(210)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(200)는 강화 글라스(Glass), 투명 플라스틱, 또는 투명 필름으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 커버 윈도우(200)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 커버 윈도우(200)는 PET(polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylenapthanate) 및 PNB(polynorborneen) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다. 이러한 커버 윈도우(200)는 긁힘과 투명도를 고려하여 상기 강화 글라스를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 하우징(300)은 영상 표시 모듈(100)을 수납하면서 커버 윈도우(200)를 지지한다. 즉, 하우징(300)은 커버 윈도우(200)에 부착된 영상 표시 모듈(100)을 후면과 각 측면을 감싼다.
일 예에 따른 하우징(300)은 하우징 플레이트(310) 및 하우징 측벽(320)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 상면이 개구된 상자 형태를 포함할 수 있다. 하우징(300)은 전도성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(300)은 알루미늄(Al) 재질, 인바(invar) 재질 또는 마그네슘(Mg) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 하우징(300)은 전기적으로 접지(GND)된다.
상기 하우징 플레이트(310)는 수납 공간의 바닥면으로서 백라이트 유닛(130)의 후면을 덮는다.
상기 하우징 플레이트(310)의 후면에는 적어도 하나의 시스템 수납 공간이 마련될 수 있다. 시스템 수납 공간에는 전자 기기의 구동 회로부(500), 구동 전원을 제공하는 배터리(502), 통신 모듈(미도시), 전원 회로(미도시), 메모리(미도시) 등이 수납될 수 있다. 이러한 시스템 수납 공간은 후면 커버(550)에 의해 은폐된다. 상기 후면 커버(550)는 배터리(502)의 교체를 위해, 하우징(300)의 후면에 개폐 가능하게 결합될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 전자 기기가 내장형 배터리(502)를 사용하는 경우, 후면 커버(550)는 사용자에 의한 개폐가 불가능하도록 하우징(300)의 후면에 결합될 수 있다.
상기 하우징 측벽(330)은 하우징 플레이트(310)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 이러한 하우징 측벽(330)은 커버 윈도우(200)를 지지함으로써 커버 윈도우(200)에 매달린 영상 표시 모듈(100)의 각 측면을 감싼다. 이때, 하우징 측벽(330)의 상부는 커버 윈도우(200)의 각 측면을 감싼다.
상기 하우징 측벽(330)은 영상 표시 모듈(100)의 전체 높이(또는 두께)보다 높은 높이를 가짐으로써 커버 윈도우(200)에 매달린 영상 표시 모듈(100)을 하우징 플레이트(310)로부터 이격시킨다.
상기 하우징 측벽(330)은 상부 내측면에 마련된 홈부(350)를 포함하며, 상기 홈부(350)에는 완충 부재(370)가 설치된다. 완충 부재(370)는 커버 윈도우(200)와 하우징 측벽(330) 사이에 배치되도록 홈부(350)에 부착됨으로써 사용자의 터치 압력에 의해 커버 윈도우(200)가 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있도록 한다. 일 예에 따른 완충 부재(370)는 완충 패드 또는 양면 부착성 폼 패드를 포함할 수 있다.
상기 패널 유동부(400)는 영상 표시 모듈(100)의 후면과 하우징(300) 사이에 마련되는 것으로, 사용자의 터치 압력에 의해 영상 표시 모듈(100)이 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있는 유동 공간을 제공한다. 즉, 패널 유동부(400)는 하우징 측벽(330)의 높이에 의해 하우징 플레이트(310)로부터 이격된 영상 표시 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 공간으로 정의될 수 있다.
상기 패널 유동부(400)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회로적으로, 표시 패널(110)에 마련된 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 형성되는 상호 정전 용량(Cm)으로서, 상기 상호 정전 용량(Cm)은 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 간의 거리(d)가 감소할수록 증가하게 된다. 즉, 상기 상호 정전 용량(Cm)의 변화는 거리 변화(d')에 반비례하기 때문에 표시 패널(110)이 커버 윈도우(200)에 가해지는 터치 압력에 따라 휘어져 패널 유동부(400)에 근접할수록 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 간의 거리(d')가 감소함에 따라 증가하게 된다. 이에 따라, 포스 터치의 센싱 감도를 향상시키기 위해, 커버 윈도우(200)에 터치 압력이 가해지지 않는 상태에서, 영상 표시 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 거리(D)는 적어도 500um 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 영상 표시 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 거리(D)가 500um 미만에서는, 상대적으로 강한 터치 압력에 상호 정전 용량(Cm)의 변화가 없거나 미미하여 센싱 감도가 저하될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기는 모듈 서포터(450)를 더 포함할 수 있다.
상기 모듈 서포터(450)는 영상 표시 모듈(100)의 후면 가장자리 부분, 보다 구체적으로는, 반사 시트(133)의 후면 가장자리 부분과 하우징 플레이트(310) 사이에 배치되어 반사 시트(133)의 후면 가장자리 부분을 지지한다. 즉, 모듈 서포터(450)는 영상 표시 모듈(100)이 사용자의 터치 포스에 의해 휘어지는 것을 방해하지 않으면서 영상 표시 모듈(100)의 후면 가장자리 부분을 지지함으로써 커버 윈도우(200)에 부착된 영상 표시 모듈(100)의 박리를 방지한다.
일 예에 따른 모듈 서포터(450)는 완충 패드 또는 양면 부착성 폼 패드를 포함할 수 있다. 이때, 모듈 서포터(450)는 중공부(또는 단선부)를 포함하며, 이러한 중공부는 모듈 서포터(450)에 둘러싸인 모듈 유동부(400)의 내부와 외부를 서로 연통시킴으로써 영상 표시 모듈(100)이 사용자의 터치 포스에 의해 휘어질 수 있도록 한다. 즉, 모듈 유동부(400)가 모듈 서포터(450)에 의해 밀폐 공간으로 이루어질 경우, 사용자의 터치 포스에 의해 영상 표시 모듈(100)이 휘어지지 않을 수 있기 때문에 사용자의 터치 포스에 의해 영상 표시 모듈(100)이 모듈 유동부(400) 쪽으로 휘어질 수 있도록 모듈 유동부(400)를 밀폐시키지 않는 중공부가 필요하게 된다.
상기 구동 회로부(500)는 하부 기판(113)에 마련된 패드부에 되어 표시 패널(110)을 표시 모드와 터치 모드로 시분할한다. 구동 회로부(500)는 표시 모드시 표시 패널(110)에 영상을 표시한다. 구동 회로부(500)는 터치 모드시 터치 전극을 통해 사용자 터치 및/또는 포스 터치를 센싱하여 터치 위치 및/또는 터치 포스를 산출하고, 산출된 터치 위치 및/또는 터치 포스에 상응하는 어플리케이션을 실행한다.
일 예에 따른 구동 회로부(500)는 호스트 제어부(510) 및 구동 집적 회로(520)를 포함할 수 있다.
상기 호스트 제어부(510)는 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 표시 패널(110)을 표시 모드(DM)와 제 1 터치 모드(TM1) 및 제 2 터치 모드(TM2)로 구동시킨다. 여기서, 표시 모드(DM)는 매 프레임의 일부 구간으로 설정될 수 있고, 제 1 터치 모드(TM1)는 제 N 프레임(Fn)의 나머지 구간으로 설정될 수 있으며, 제 2 터치 모드(TM2)는 제 N+1 프레임(Fn+1)의 나머지 구간으로 설정될 수 있다.
상기 표시 모드(DM)시 호스트 제어부(510)는 모드 신호(MS)와 타이밍 동기 신호 및 디지털 영상 데이터를 생성해 구동 집적 회로(520)에 제공한다.
상기 제 1 터치 모드(TM1)시 호스트 제어부(510)는 모드 신호(MS)와 터치 레포트 제어 신호를 생성해 구동 집적 회로(520)에 제공하고, 구동 집적 회로(520)로부터 제공되는 터치 로우 데이터를 기반으로 터치 위치를 산출하여 터치 위치에 상응하는 제 1 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 제 1 어플리케이션은 전자 기기에 탑재된 터치 위치 기반의 응용 프로그램으로써 터치 위치에 표시된 프로그램 아이콘에 해당하는 응용 프로그램일 수 있다.
상기 제 2 터치 모드(TM2)시 호스트 제어부(510)는 모드 신호(MS)와 터치 레포트 제어 신호를 생성해 구동 집적 회로(520)에 제공하고, 구동 집적 회로(520)로부터 제공되는 포스 로우 데이터를 기반으로 터치 포스 및/또는 터치 포스 위치를 산출하여 터치 포스 및/또는 터치 포스 위치에 상응하는 제 2 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 제 2 어플리케이션은 전자 기기에 탑재된 터치 포스 기반의 응용 프로그램으로써 터치 포스에 따라 잠금 기능 또는 잠금 해제 기능을 수행하는 보안 응용 프로그램일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 구동 집적 회로(520)는 모드 신호(MS)에 따른 표시 모드(DM)시 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 디지털 영상 데이터 및 타이밍 동기 신호를 기반으로, 화소별 디지털 영상 데이터를 디지털-아날로그 변환하여 화소별 데이터 신호(Vdata)를 생성하여 해당하는 데이터 라인(DL ~ DLn)에 공급하고, 공통 전압을 생성하여 터치 전극(TE)에 공급하며, 이와 동기되는 게이트 신호(GS)를 생성하여 해당하는 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급함으로써 데이터 신호와 공통 전압에 의해 형성되는 전계를 이용해 액정을 구동하여 표시 패널(110)에 영상을 표시한다. 여기서, 표시 패널(110)의 하부 기판(111)에 게이트 구동 회로부가 마련되어 있는 경우, 구동 집적 회로(520)는 타이밍 동기 신호를 기반으로 게이트 제어 신호를 생성해 게이트 구동 회로부에 제공하고, 게이트 구동 회로부는 게이트 제어 신호에 따라 게이트 신호(GS)를 생성해 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급하게 된다.
상기 구동 집적 회로(520)는 모드 신호(MS)에 따른 제 1 터치 모드(TM1)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 터치 라우팅 라인을 통해 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 라우팅 라인을 통해 사용자 터치에 따른 터치 전극(TE)의 자기 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 터치 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다. 여기서, 구동 집적 회로(520)는 자기 정전 용량 방식의 센싱 회로를 통해 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성할 수 있다.
상기 제 1 터치 모드(TM1)에서, 터치 구동 신호(TDS)는 센싱 감도의 향상을 위해 적어도 2개 이상의 구동 펄스를 포함할 수 있다.
상기 구동 집적 회로(520)는 모드 신호(MS)에 따른 제 2 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 사용자의 포스 터치에 따른 터치 전극(TE)의 상호 정전 용량 변화를 터치 라우팅 라인을 통해 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다. 여기서, 구동 집적 회로(520)는 사용자의 포스 터치에 따른 표시 패널(110)의 벤딩에 따라 영상 표시 모듈(100)과 하우징(300) 간의 거리(D) 변화에 의해 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 구동 집적 회로(520)는 상호 정전 용량 방식의 센싱 회로를 통해 상기 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성할 수 있다.
상기 제 2 터치 모드(TM2)에서, 터치 구동 신호(TDS)는 교류 구동 파형, 직류 구동 전압, 또는 접지 전압을 포함할 수 있다. 상기 터치 구동 신호(TDS)는 충전량, 회로 구성 또는 소비전력 등을 고려하여 교류 구동 파형, 직류 구동 전압 및 접지 전압 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 여기서, 교류 구동 파형는 펄스파, 사인파, 감쇄 사인파, 정사각파, 직사각파, 톱니파, 삼각파, 또는 스텝파를 포함할 수 있다.
추가적으로, 구동 회로부(500)는 모드 신호(MS)에 따른 제 1 터치 모드(TM1)시, 터치 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)에 공급함과 동기되도록 데이터 라인(DL ~ DLn)과 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 함께 공급할 수 있다. 즉, 터치 전극(TE)은 게이트 라인과 데이터 라인에 중첩되고, 이로 인하여 터치 전극과 게이트 라인 및 데이터 라인 사이의 기생 커패시턴스로 인하여 터치 전극(TE)의 로드(load)가 증가하여 자기 정전 용량 방식의 터치 센싱시 터치 감도가 저하되게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 구동 회로부(500)는 제 1 터치 모드(TM1)시, 터치 전극들(TE)과 게이트 라인들(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)에 서로 동기되는 터치 구동 신호(TDS, TDS')를 함께 공급함으로써 터치 전극과 게이트 라인 및 데이터 라인 사이의 기생 커패시턴스로 인한 터치 전극(TE)의 로드(load)를 감소시킨다. 이때, 터치 전극들(TE)과 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)에 함께 인가되는 터치 구동 신호(TDS)는 동일한 위상과 동일한 전압 레벨을 가지며, 게이트 라인들(GL1 ~ GLm)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS')는 상기 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는다. 즉, 터치 전극들(TE)과 게이트 라인들(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)에 서로 동기되는 터치 구동 신호(TDS, TDS')는 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는다. 이를 통해, 본 발명은 터치 위치 센싱 및 포스 터치 센싱의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기에 있어서, 하중에 따른 포스 로우 데이터의 변화를 설명하기 위한 실험 예이다.
도 6에서, 그래프 C1은 영상 표시 모듈의 후면과 하우징 플레이트 간의 거리가 90um일 경우, 하중에 따른 포스 로우 데이터의 변화를 나타내고, 그래프 C2는 영상 표시 모듈의 후면과 하우징 플레이트 간의 거리가 500um일 경우, 하중에 따른 포스 로우 데이터의 변화를 나타낸다.
도 6의 그래프 C1에서 알 수 있듯이, 포스 로우 데이터는 600g 이하의 터치 압력에 대해서는 변화되지만, 600g 이상의 터치 압력에 대해서는 변화되지 않는다.
이와 달리, 도 6의 그래프 C2에서 알 수 있듯이, 포스 로우 데이터는 터치 압력이 증가할수록 선형적으로 증가하게 되며, 이는, 도 4에서와 같이, 터치 압력이 증가할수록 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 간의 거리(d')가 감소함으로써 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)이 크게 변화되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 영상 표시 모듈의 후면과 하우징 플레이트 간의 거리가 커질수록 상호 정전 용량 변화의 구분이 명확해져 터치 포스의 센싱 감도가 향상되기 때문에 영상 표시 모듈의 후면과 하우징 플레이트 간의 거리는 적어도 500um 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기는 영상 표시 모듈(100)을 커버 윈도우(200)에 부착시켜 영상 표시 모듈(100)과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 공간에 패널 유동부(400)를 마련하고, 패널 유동부(400)를 사이에 두고 이격된 영상 표시 모듈(100)의 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 형성되는 상호 정전 용량의 변화를 센싱함으로써 사용자의 터치 포스를 센싱할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기는 터치 위치 센싱을 위한 터치 전극을 사용자의 터치 포스를 센싱하는데 사용하면서 상호 정전 용량 방식으로 터치 포스를 센싱함으로써 별도의 전극 채널이 필요하지 않으면서 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기의 표시 패널에 투명 전도층을 추가로 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 투명 전도층 및 이와 관련된 구성에 대해서는 설명하기로 하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 예에 따른 전자 기기의 투명 전도층(119)은 표시 패널(110)의 하부 기판(111)과 하부 편광 부재(115) 사이에 마련된다. 즉, 투명 전도층(119)은 하우징 플레이트(310) 쪽으로 향하는 하부 기판(111)의 후면 전체에 마련된다.
상기 투명 전도층(119)은 전기적으로 플로팅(floating)됨으로써 사용자 손가락 또는 전도성 터치에 따라 터치 전극 주변에 형성되는 프린징 필드(fringing field)를 상쇄시켜 터치 포스에 따라 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 형성되는 상호 정전 용량의 변화가 효과적으로 센싱될 수 있도록 한다.
그리고, 투명 전도층(119)은 구동 회로부(500)에서 발생되는 정전기가 표시 패널(110)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 정전기 방지층의 역할도 한다.
도 8은 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 다른 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기의 구동 파형도로서, 이는 본 발명의 제 2 예에 따른 전자 기기에서 구동 회로부의 구성을 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 구동 회로부 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기의 구동 회로부(500)는 표시 패널(110)에 마련된 터치 전극(TE)을 통해 사용자의 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)을 통해 사용자의 포스 터치를 센싱하여 터치 위치 및/또는 터치 포스를 산출한다. 즉, 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기에서, 표시 패널(110)에 마련된 터치 전극(TE)은 사용자의 포스 터치를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용되고, 투명 전도층(119)은 사용자의 포스 터치를 센싱하기 위한 구동 터치 전극으로 사용된다. 이를 위해, 구동 회로부(500)는 호스트 제어부(510) 및 구동 집적 회로(520)를 포함할 수 있다.
상기 호스트 제어부(510)는 표시 패널(110)을 표시 모드(DM)와 터치 모드(TM)로 구동시킨다. 여기서, 표시 모드(DM)는 매 프레임의 일부 구간으로 설정될 수 있고, 터치 모드(TM)는 매 프레임의 나머지 구간으로 설정될 수 있다.
상기 표시 모드(DM)시 호스트 제어부(510)는 모드 신호(MS)와 타이밍 동기 신호 및 디지털 영상 데이터를 생성해 구동 집적 회로(520)에 제공한다.
상기 터치 모드(TM)시 호스트 제어부(510)는 모드 신호(MS)와 터치 레포트 제어 신호를 생성해 구동 집적 회로(520)에 제공하고, 구동 집적 회로(520)로부터 제공되는 터치 로우 데이터 및/또는 포스 로우 데이터를 기반으로 터치 위치 및/또는 터치 포스를 산출하여 터치 위치 및/또는 터치 포스에 상응하는 어플리케이션을 실행한다.
상기 구동 집적 회로(520)는 모드 신호(MS)에 따른 표시 모드(DM)시 표시 패널(110)에 영상을 표시하는 것으로, 이는 도 5에 도시된 표시 모드와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 구동 집적 회로(520)는 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 표시 패널(110)에 마련된 터치 전극(TE)을 통해 사용자의 터치를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성해 호스트 제어부(510)에 제공하고, 이와 동시에 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)을 통해 사용자의 포스 터치를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성해 호스트 제어부(510)에 제공한다. 이를 위해, 일 예에 따른 구동 집적 회로(520)는 터치 구동부(521) 및 포스 구동부(523)를 포함한다.
상기 터치 구동부(521)는 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 터치 라우팅 라인을 통해 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 라우팅 라인을 통해 사용자 터치에 따른 터치 전극(TE)의 자기 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 터치 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다. 여기서, 터치 구동부(521)는 자기 정전 용량 방식의 센싱 회로를 통해 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성할 수 있다.
상기 포스 구동부(523)는 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 사용자의 포스 터치에 따라 영상 표시 모듈(100)과 하우징(300) 간의 거리(D) 변화에 의해 투명 전도층(119)과 하우징 플레이트(310) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 포스 라우팅 라인을 통해 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다. 이러한 사용자의 포스 터치를 센싱할 때 사용자의 터치 포스에 의해 터치 전극(TE) 주변에 생성되는 프린징 필드(fringing field)는 터치 전극(TE)이 접지 상태인 하우징 플레이트(310)로 접근할수록 약화되고, 투명 전도층(119)에 의해 상쇄됨으로써 상호 정전 용량(Cm)의 변화에 영향을 주지 않는다.
이와 같은, 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기는 표시 패널(110)의 내부에 마련된 터치 전극(TE) 대신에 표시 패널(110)의 후면에 마련된 투명 전도층(119)과 하우징 플레이트(310) 사이의 상호 정전 용량 변화를 통해 사용자의 포스 터치를 센싱함으로써 터치 전극(TE)을 이용한 터치 위치 센싱과 투명 전도층(119)을 이용한 포스 터치 센싱을 독립적으로 동시에 수행할 수 있으며, 이를 통해 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도로서, 이는 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 투명 전도층 및 이와 관련된 포스 구동부에 대해서만 설명하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 예에 따른 전자 기기에서, 투명 전도층(119)은 복수의 전도성 패턴(119a)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은 제 1 방향(Y)과 나란한 길이를 가지면서 제 1 방향(Y)과 교차하는 제 2 방향(X)을 따라 일정한 간격을 갖도록 표시 패널(110), 즉 하부 기판(111)의 후면에 마련된다. 상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은 복수의 포스 라우팅 라인을 통해 구동 회로부(500)의 포스 구동부(523)에 연결된다.
일 예에 따른 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은, 도 11a에 도시된 바와 같이, 바(bar) 또는 라인 형태를 포함할 수 있다.
다른 예에 따른 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은, 도 11b에 도시된 바와 같이, 일정한 크기의 다각 형태를 가지면서 제 1 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 배치된 복수의 패턴 전극(119a1) 및 복수의 패턴 전극(119a1) 사이사이에 마련되어 인접한 패턴 전극들(119a1)을 연결하는 브릿지 전극들(119a2)을 포함할 수 있다.
상기 포스 구동부(523)는, 도 9에 도시된 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 복수의 포스 라우팅 라인 각각을 통해 사용자의 포스 터치에 따른 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 하우징 플레이트(310) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 개별적으로 센싱하여 복수의 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 복수의 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 제 4 예에 따른 전자 기기는 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 하우징 플레이트(310) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 복수의 전도성 패턴(119a) 각각을 통해 개별적으로 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 5 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 도 12에 도시된 투명 전도층과 포스 전극 부재를 나타내는 도면으로서, 이는 도 8에 도시된 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기에서 하우징의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 하우징 및 이와 관련된 투명 전도층 및 포스 구동부에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 5 예에 따른 전자 기기의 하우징(300)은 하우징 플레이트(310), 하우징 측벽(320) 및 포스 전극 부재(390)를 포함한다.
일 예에 따른 하우징(300)은 하우징 플레이트(310) 및 하우징 측벽(320)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 상면이 개구된 상자 형태를 포함할 수 있다. 하우징(300)은 전도성 재질 또는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(300)은 알루미늄(Al) 재질, 인바(invar) 재질 또는 마그네슘(Mg) 재질을 포함할 수 있다.
상기 하우징 플레이트(310)는 수납 공간의 바닥면으로서 백라이트 유닛(130)의 후면을 덮는 것으로, 이는 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 하우징 측벽(330)은 하우징 플레이트(310)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 이러한 하우징 측벽(330)은 커버 윈도우(200)를 지지함으로써 커버 윈도우(200)에 매달린 영상 표시 모듈(100)의 각 측면을 감싼다. 이때, 하우징 측벽(330)의 상부는 커버 윈도우(200)의 각 측면을 감싼다.
상기 포스 전극 부재(390)는 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)과 중첩되도록 하우징 플레이트(310)의 상면에 마련되는 것으로, 투명 전도층(119)과 동일한 형태를 가질 수 있다. 즉, 포스 전극 부재(390)는 단일 몸체로 이루어질 수 있다.
상기 포스 전극 부재(390)는 불투명 금속 재질 또는 투명 전도성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포스 전극 부재(390)는 Zn, In, 또는 Sn 계열의 산화물을 포함하는 투명 전도성 재질 또는 그래파이트(graphite) 재질을 포함할 수 있다.
하우징(300)이 전도성 재질을 포함할 경우, 포스 전극 부재(390)와 하우징 플레이트(310) 사이에는 절연 부재가 마련될 수 있다. 그리고, 하우징(300)이 플라스틱 재질, 비전도성 재질로 이루어질 경우, 절연 부재는 생략될 수도 있지만, 하우징 플레이트(300)와 포스 전극 부재(390)의 접착력 개선을 위해 포스 전극 부재(390)와 하우징 플레이트(310) 사이에 마련되는 것이 바람직하다.
일 예에 따른 포스 전극 부재(390)는 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극(또는 제 2 터치 전극)으로 사용되는 것으로, 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다. 이 경우, 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)은 터치 포스를 센싱하기 위한 구동 터치 전극(또는 제 1 터치 전극)으로 사용되는 것으로, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다.
다른 예에 따른 포스 전극 부재(390)는 터치 포스를 센싱하기 위한 구동 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다. 이 경우, 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)은 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다.
일 예에 따른 포스 구동부(523)는, 도 9에 도시된 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 투명 전도층(119)에 전술한 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 사용자의 포스 터치에 따라 포스 전극 부재(390)에 연결된 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 투명 전도층(119)과 포스 전극 부재(390) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
다른 예에 따른 포스 구동부(523)는 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 전극 부재(390)에 전술한 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 사용자의 포스 터치에 따라 투명 전도층(119)에 연결된 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 투명 전도층(119)과 포스 전극 부재(390) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 예에 따른 전자 기기는 하우징(300)에 추가로 마련된 포스 전극 부재(390)와 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱함으로써 터치 전극(TE)을 이용한 터치 위치 센싱, 및 투명 전도층(119)과 포스 전극 부재(390)를 이용한 포스 터치 센싱을 독립적으로 동시에 수행할 수 있으며, 이를 통해 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층과 포스 전극 부재만을 나타내는 도면으로서, 이는 도 13에 도시된 본 발명의 제 5 예에 따른 전자 기기에서, 투명 전도층의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 투명 전도층에 대해서만 설명하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기에서, 표시 패널(110)에 마련된 투명 전도층(119)은 복수의 전도성 패턴(119a)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은, 도 11a에 도시된 바와 같이, 바(bar) 또는 라인 형태를 포함하거나, 도 11b에 도시된 바와 같이, 복수의 패턴 전극(119a1)과 브릿지 전극들(119a2)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극 또는 구동 터치 전극을 사용될 수 있으며, 멀티 터치 센싱이 가능하도록 센싱 터치 전극으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 포스 구동부(523)는, 도 9에 도시된 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 전극 부재(390)에 전술한 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 사용자의 포스 터치에 따라 복수의 전도성 패턴(119a) 각각에 연결된 복수의 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 포스 전극 부재(390) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기는 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 포스 전극 부재(390) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 복수의 전도성 패턴(119a) 각각을 통해 개별적으로 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층과 포스 전극 부재만을 나타내는 도면으로서, 이는 도 14에 도시된 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기에서, 포스 전극 부재의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 포스 전극 부재에 대해서만 설명하기로 한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기에서, 포스 전극 부재(390)은 복수의 포스 전극 패턴(390a)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각은 제 2 방향(X)과 나란한 길이를 가지면서 제 1 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 갖도록 하우징(300), 즉 하우징 플레이트(310)의 상면에 마련된다.
일 예에 따른 복수의 포스 전극 패턴(390a)은 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다. 이 경우, 표시 패널(110)에 마련된 복수의 전도성 패턴(119a)은 터치 포스를 센싱하기 위한 구동 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다.
다른 예에 따른 복수의 포스 전극 패턴(390a)은 터치 포스를 센싱하기 위한 구동 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다. 이 경우, 표시 패널(110)에 마련된 복수의 전도성 패턴(119a)은 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용되는 것으로, 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 포스 구동부(520)에 연결된다.
일 예에 따른 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각은 바(bar) 또는 라인 형태를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각은 표시 패널(110)에 마련된 복수의 전도성 패턴(119a)과 교차한다. 이에 따라, 터치 포스를 센싱하기 위한 상호 정전 용량은 포스 전극 패턴(390a)과 전도성 패턴(119a)의 교차 영역에 형성되게 된다.
다른 예에 따른 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각은, 도 11b에 도시된 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 중첩되도록 마련된다. 즉, 복수의 전도성 패턴(119a) 각각을 상부 포스 전극 패턴이라 가정하고, 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각을 하부 포스 전극 패턴이라 가정하면, 상부 포스 전극 패턴(119a)은 다각 형태를 갖는 복수의 상부 패턴 전극(119a1)과 인접한 상부 패턴 전극들(119a1)을 서로 연결하는 상부 브릿지 패턴(119a)을 포함한다. 그리고, 하부 포스 전극 패턴(390a)은, 도시하지 않았지만, 상부 패턴 전극들(119a1) 각각과 중첩되는 하부 패턴 전극들 및 인접한 하부 패턴 전극들을 서로 연결하는 하부 브릿지 패턴을 포함한다.
일 예에 따른 포스 구동부(523)는, 도 9에 도시된 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 복수의 전도성 패턴(119a)에 전술한 터치 구동 신호(TDS)를 개별적으로 공급하고, 사용자의 포스 터치에 따라 복수의 포스 전극 패턴(390a) 각각에 연결된 복수의 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 복수의 전도성 패턴(119a)과 복수의 포스 전극 패턴(390a) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 개별적으로 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
다른 예에 따른 포스 구동부(523)는 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 포스 구동 라우팅 라인을 통해 복수의 포스 전극 패턴(390a)에 전술한 터치 구동 신호(TDS)를 개별적으로 공급하고, 사용자의 포스 터치에 따라 복수의 전도성 패턴(119a) 각각에 연결된 복수의 포스 센싱 라우팅 라인을 통해 복수의 전도성 패턴(119a)과 복수의 포스 전극 패턴(390a) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 개별적으로 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 제 6 예에 따른 전자 기기는 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 복수의 포스 전극 패턴(390a) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 복수의 전도성 패턴(119a) 또는 복수의 포스 전극 패턴(390a)을 통해 개별적으로 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 보다 정확하게 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 보다 정확하게 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 내지 제 6 예에 따른 전자 기기에서는, 영상 표시 모듈(100)이 액정층을 갖는 표시 패널(110)을 포함하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 영상 표시 모듈(100)에서 전술한 백라이트 유닛(130)과 가이드 프레임(150)은 생략되고, 액정층을 갖는 표시 패널(110)은 유기 발광 소자를 가지면서 터치 전극을 갖는 표시 패널로 대체된다. 이 경우에도 전술한 바와 같이, 사용자의 포스 터치를 센싱할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I' 및 선 II-II'의 또 다른 단면도이며, 도 17은 도 16에 도시된 B 부분의 확대도로서, 이는 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기에서 영상 표시 모듈의 구성을 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기와 중복되는 구성에 대해서는 그 설명을 생략하거나 개략적으로 설명하기로 한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기는 영상 표시 모듈(700), 커버 윈도우(200), 하우징(300), 패널 유동부(800) 및 구동 회로부(500)를 포함한다.
상기 영상 표시 모듈(700)은 구동 회로부(500)로부터 공급되는 영상 신호에 대응되는 영상을 표시하거나, 사용자 터치에 대한 터치 위치를 센싱한다. 즉, 영상 표시 모듈(700)은 표시 모드시 구동 회로부(500)로부터 공급되는 영상 신호에 대응되는 영상을 표시한다. 그리고, 영상 표시 모듈(100)은 터치 센싱 모드시, 구동 회로부에 의해 사용자 터치에 대한 터치 위치를 센싱하기 위한 터치 모드로 동작한다.
일 예에 따른 영상 표시 모듈(100)은 표시 패널(710)을 포함한다.
상기 표시 패널(710)은 유기 발광층의 발광을 이용하여 영상을 표시하는 유기 발광 표시 패널로서, 베이스 기판(711), 백 플레이트(712), 화소 어레이(713), 봉지층(encapsulation layer; 714), 터치 패널(715), 및 편광 필름(716)을 포함한다.
상기 베이스 기판(711)은 플렉서블 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 베이스 기판(711)은 PI(polyimide) 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 백 플레이트(712)는 베이스 기판(711)을 평면 상태로 유지시킨다. 일 예에 따른 백 플레이트(712)는 투명 플라스틱 재질, 예를 들어, PET(polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylenapthanate), PU(polyurethanes) 및 PNB(polynorborneen) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 백 플레이트(712)는 광학 접착제(미도시)에 의해 베이스 기판(711)의 후면에 부착됨으로써 플렉서블한 베이스 기판(711)의 평면 상태를 유지시킨다.
상기 화소 어레이(713)는 베이스 기판(711) 상에 마련되는 것으로, 도시하지 않은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 마련된 복수의 화소를 포함한다. 각 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터로부터 데이터 신호를 제공받는 구동 트랜지스터, 구동 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전류에 의해 발광하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 유기 발광 소자는 구동 트랜지스터에 연결된 애노드 전극, 애노드 전극 상에 마련된 유기 발광층, 및 유기 발광층 상에 마련된 캐소드 전극을 포함한다. 그리고, 각 화소는 뱅크 패턴에 의해 정의된다.
상기 베이스 기판(711)의 일측 가장자리 부분에는 화소 어레이(713)에 마련된 각 신호 라인에 접속되어 있는 패드부(미도시)가 마련되고, 상기 패드부는 구동 회로부(500)와 연결된다.
상기 봉지층(714)은 화소 어레이(713)를 덮도록 베이스 필름(711)의 상면 전체에 마련된다. 이러한 봉지층(714)은 산소 또는 수분으로부터 유기 발광 소자를 보호하는 역할을 한다.
상기 터치 패널(715)은 봉지층(714) 상에 배치되어 사용자의 터치 위치를 센싱하기 위한 것으로, 사용자 터치에 따라 상호 정전 용량이 변화되는 상호 정전 용량 방식의 전극 구조를 갖는다. 일 예에 따른 터치 패널(715)은 봉지층(714)의 상면에 부착되면서 복수의 제 1 터치 전극(TE)을 갖는 제 1 터치 기판, 및 제 1 터치 기판과 부착되면서 복수의 제 1 터치 전극(미도시)과 교차하는 복수의 제 2 터치 전극을 포함한다. 여기서, 복수의 제 1 터치 전극(TE) 각각은 터치 위치를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용될 수 있고, 복수의 제 2 터치 전극 각각은 터치 위치를 센싱하기 위한 구동 터치 전극으로 사용될 수 있다. 이때, 복수의 제 1 터치 전극(TE)은 사용자의 터치 포스를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로도 사용될 수 있다.
상기 편광 필름(716)은 터치 패널(715)의 상면 전체에 부착되어 외부 광에 의해 반사를 방지하여 표시 패널(715)의 시인성을 개선한다.
상기 커버 윈도우(200)는 표시 패널(710)의 전면 전체에 부착되어 하우징(300)에 지지됨으로써 영상 표시 모듈(700)을 지지한다. 이때, 커버 윈도우(200)는 하우징(300)에 유동 가능하게 지지된다. 커버 윈도우(200)는 투명 점착 부재(230)에 의해 표시 패널(710), 보다 구체적으로는 편광 필름(716)의 전면 전체에 부착됨으로써 표시 패널(710)을 지지하면서 외부 충격으로부터 표시 패널(710)을 보호한다. 여기서, 투명 점착 부재(230)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(200)는 강화 글라스(Glass), 투명 플라스틱, 또는 투명 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 하우징(300)은 영상 표시 모듈(700)을 수납하면서 커버 윈도우(200)를 지지한다. 즉, 하우징(300)은 커버 윈도우(200)에 부착된 영상 표시 모듈(700)을 후면과 각 측면을 감싼다. 이러한 하우징(300)은 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 하우징(300)에 대해 개략적으로 설명하기로 한다.
일 예에 따른 하우징(300)은 하우징 플레이트(310) 및 하우징 측벽(320)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 상면이 개구된 상자 형태를 포함할 수 있다. 하우징(300)는 전도성 재질을 포함할 수 있다. 이러한 하우징(300)은 전기적으로 접지(GND)된다.
상기 하우징 플레이트(310)는 수납 공간의 바닥면으로서 표시 패널(710)의 후면을 덮는다.
상기 하우징 측벽(330)은 하우징 플레이트(310)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 하우징 측벽(330)은 커버 윈도우(200)를 지지함으로써 커버 윈도우(200)에 매달린 표시 패널(710)의 각 측면과 커버 윈도우(200)의 각 측면을 감싼다. 하우징 측벽(330)은 영상 표시 모듈(700)의 전체 높이(또는 두께)보다 높은 높이를 가짐으로써 커버 윈도우(200)에 매달린 영상 표시 모듈(700)을 하우징 플레이트(310)로부터 이격시킨다.
상기 패널 유동부(800)는 영상 표시 모듈(700)의 후면과 하우징(300) 사이에 마련되는 것으로, 사용자의 터치 압력에 의해 영상 표시 모듈(700)이 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있는 유동 공간을 제공한다. 즉, 패널 유동부(800)는 하우징 측벽(330)의 높이에 의해 하우징 플레이트(310)로부터 이격된 영상 표시 모듈(700)의 후면과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 공간으로 정의될 수 있다.
상기 패널 유동부(800)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 회로적으로, 표시 패널(110)에 마련된 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 형성되는 상호 정전 용량(Cm)으로서, 상기 상호 정전 용량(Cm)은 사용자의 터치 압력(TP)에 따라 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 간의 거리(D)가 감소할수록 증가하게 된다.
추가적으로, 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기는 모듈 서포터(850)를 더 포함할 수 있다.
상기 모듈 서포터(850)는 영상 표시 모듈(700)의 후면 가장자리 부분, 보다 구체적으로는, 백 플레이트(712)의 후면 가장자리 부분과 하우징 플레이트(310) 사이에 배치되어 백 플레이트(712)의 후면 가장자리 부분을 지지한다. 즉, 모듈 서포터(850)는 영상 표시 모듈(700)이 사용자의 터치 포스에 의해 휘어지는 것을 방해하지 않으면서 영상 표시 모듈(700)의 후면 가장자리 부분을 지지함으로써 커버 윈도우(200)에 부착된 영상 표시 모듈(700)의 박리를 방지한다.
일 예에 따른 모듈 서포터(850)는 완충 패드 또는 양면 부착성 폼 패드를 포함할 수 있다. 이때, 모듈 서포터(850)는 중공부(또는 단선부)를 포함하며, 이러한 중공부는 모듈 서포터(850)에 둘러싸인 모듈 유동부(400)의 내부와 외부를 서로 연통시킴으로써 영상 표시 모듈(100)이 사용자의 터치 포스에 의해 휘어질 수 있도록 한다.
상기 구동 회로부(500)는 베이스 기판(711)에 마련된 패드부에 되어 표시 패널(710)을 표시 모드와 터치 모드로 시분할한다. 구동 회로부(500)는 표시 모드시 표시 패널(710)에 영상을 표시한다. 구동 회로부(500)는 터치 모드시 터치 전극을 통해 사용자 터치 및/또는 포스 터치를 센싱하여 터치 위치 및/또는 터치 포스를 산출하고, 산출된 터치 위치 및/또는 터치 포스에 상응하는 어플리케이션을 실행한다. 이러한 구동 회로부(500)는 본 발명의 제 1 예에 따른 전자 기기의 구동 회로부와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기는 영상 표시 모듈(700)을 커버 윈도우(200)에 부착시켜 영상 표시 모듈(700)과 하우징 플레이트(310) 사이의 이격 공간에 패널 유동부(800)를 마련하고, 패널 유동부(800)를 사이에 두고 이격된 영상 표시 모듈(700)의 제 1 터치 전극(TE)과 하우징 플레이트(310) 사이에 형성되는 상호 정전 용량의 변화를 센싱함으로써 사용자의 터치 포스를 센싱할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 8 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 본 발명의 제 7 예에 따른 전자 기기의 표시 패널에 투명 전도층을 추가로 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 투명 전도층 및 이와 관련된 구성에 대해서는 설명하기로 하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제 8 예에 따른 전자 기기의 전도층(719)은 표시 패널(710)의 후면, 즉 백 플레이트(712)의 후면에 마련된다. 이러한 전도층(719)은 전기적으로 플로팅(floating)됨으로써 사용자 손가락 또는 전도성 터치에 따라 터치 전극 주변에 형성되는 프린징 필드(fringing field)를 상쇄시키며, 정전기 방지층의 역할을 하는 것으로, 이는 도 7에 도시된 본 발명의 제 2 예에 따른 전자 기기의 투명 전도층(119)과 동일한 기능을 하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 19는 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도로서, 이는 본 발명의 제 8 예에 따른 전자 기기에서 구동 회로부의 구성을 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 구동 회로부 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기의 구동 회로부(500)는 표시 패널(710)에 마련된 터치 전극(TE)을 통해 사용자의 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 표시 패널(710)에 마련된 전도층(719)을 통해 사용자의 포스 터치를 센싱하여 터치 위치 및/또는 터치 포스를 산출한다. 즉, 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기에서, 전도층(719)은 사용자의 포스 터치를 센싱하기 위한 센싱 터치 전극으로 사용된다. 이를 위해, 구동 회로부(500)는 호스트 제어부(510) 및 구동 집적 회로(520)를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 구동 회로부(500)는 호스트 제어부(510) 및 구동 집적 회로(520) 각각이 전도층(719)에 대해 포스 터치를 센싱하는 것을 제외하고는 본 발명의 제 3 예에 따른 전자 기기와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기는 터치 전극(TE)을 이용한 터치 위치 센싱과 전도층(719)을 이용한 포스 터치 센싱을 독립적으로 동시에 수행할 수 있으며, 이를 통해 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제 10 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도로서, 이는 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기에서 투명 전도층의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 투명 전도층 및 이와 관련된 포스 구동부에 대해서만 설명하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 제 10 예에 따른 전자 기기에서, 전도층(719)은 복수의 전도성 패턴(119a)으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은 제 1 방향(Y)과 나란한 길이를 가지면서 제 1 방향(Y)과 교차하는 제 2 방향(X)을 따라 일정한 간격을 갖도록 표시 패널(110), 즉 하부 기판(111)의 후면에 마련된다. 상기 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은 복수의 포스 라우팅 라인을 통해 구동 회로부(500)의 포스 구동부(523)에 연결된다. 이러한 복수의 전도성 패턴(119a) 각각은, 도 11a에 도시된 바와 같이, 바(bar) 또는 라인 형태를 포함하거나, 도 11b에 도시된 바와 같이, 복수의 패턴 전극(119a1)과 복수의 패턴 전극(119a1) 사이사이에 마련되어 인접한 패턴 전극들(119a1)을 연결하는 브릿지 전극들(119a2)을 포함할 수 있다.
상기 포스 구동부(523)는, 도 9에 도시된 모드 신호(MS)에 따른 터치 모드(TM)시, 호스트 제어부(510)로부터 공급되는 터치 동기 신호 및 터치 레포트 제어 신호에 응답하여, 복수의 포스 라우팅 라인 각각을 통해 사용자의 포스 터치에 따른 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 하우징 플레이트(310) 사이에 발생되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 개별적으로 센싱하여 복수의 포스 로우 데이터를 생성하고, 터치 레포트 제어 신호에 응답하여 복수의 포스 로우 데이터를 호스트 제어부(510)에 제공한다.
이와 같은, 본 발명의 제 10 예에 따른 전자 기기는 복수의 전도성 패턴(119a) 각각과 하우징 플레이트(310) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 복수의 전도성 패턴(119a) 각각을 통해 개별적으로 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시된 선 I-I'의 또 다른 단면도로서, 이는 도 19에 도시된 본 발명의 제 9 예에 따른 전자 기기에서 하우징의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 하우징 및 이와 관련된 투명 전도층 및 포스 구동부에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기의 하우징(300)은 하우징 플레이트(310), 하우징 측벽(320) 및 포스 전극 부재(390)를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 전자 기기는 도 12 및 도 13에 도시된 제 5 예에 따른 전자 기기와 동일하게, 하우징 플레이트(310)에 전도성의 포스 전극 부재(390)를 마련하고, 구동 회로부(500)의 포스 구동부(523)를 통해 전도층(719)과 포스 전극 부재(390) 사이의 상호 정전 용량 변화를 센싱한다. 이에 따라, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기는 하우징(300)에 추가로 마련된 포스 전극 부재(390)와 표시 패널(710)에 마련된 전도층(719) 사이의 상호 정전 용량(Cm)의 변화를 센싱함으로써 터치 전극(TE)을 이용한 터치 위치 센싱, 및 전도층(719)과 포스 전극 부재(390)를 이용한 포스 터치 센싱을 독립적으로 동시에 수행할 수 있으며, 이를 통해 데이터 처리 시간이 감소될 수 있으며, 일정한 임계 값 이상의 터치 압력에 대해서도 터치 포스를 센싱할 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기에서, 전도층(719)은 복수의 전도성 패턴(119a)으로 이루어지고, 포스 전극 부재(390)는 복수의 전도성 패턴(119a)과 중첩되는 하나의 몸체로 마련될 수 있다. 나아가, 전도층(719)은 하나의 몸체로 이루어지고, 포스 전극 부재(390)는 전도층(719)과 중첩되는 복수의 포스 전극 패턴(390a)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 발명은 전술한 바와 같이, 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
다른 한편, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 11 예에 따른 전자 기기에서, 전도층(719)은 복수의 전도성 패턴(119a)으로 이루어지고, 포스 전극 부재(390)는 복수의 전도성 패턴(119a)과 교차하는 복수의 포스 전극 패턴(390a)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 발명은 전술한 바와 같이, 멀티 포스 터치를 보다 정확하게 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 보다 정확하게 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
추가적으로, 도 1에서는 본 발명에 따른 전자 기기가 스마트 폰(smart phone)인 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 전자 기기는 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널을 갖는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 및 이동 통신 단말기, 텔레비전, 노트북, 및 모니터 중 어느 하나일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 700: 영상 모듈 모듈 110, 710: 표시 패널
111: 하부 기판 119: 전도층
200: 커버 윈도우 300: 하우징
310: 하우징 플레이트 330: 하우징 측벽
370: 완충 부재 390: 포스 전극 부재
400, 800: 패널 유동부 500: 구동 회로부
510: 호스트 제어부 520: 구동 집적 회로
521: 터치 구동부 523: 포스 구동부
712: 백 플레이트 719: 전도층

Claims (23)

  1. 터치 전극을 갖는 영상 표시 모듈;
    상기 영상 표시 모듈의 전면에 부착된 커버 윈도우;
    상기 영상 표시 모듈을 수납하면서 상기 커버 윈도우를 지지하며, 상기 영상 표시 모듈의 후면을 덮는 하우징 플레이트를 포함하는 하우징;
    상기 하우징과 상기 영상 표시 모듈 사이에 마련된 패널 유동부; 및
    상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 영상 표시 모듈의 상기 터치 전극과 상기 하우징의 상기 하우징 플레이트 사이의 거리 변화에 따른 상기 터치 전극과 상기 하우징 플레이트 사이의 정전 용량 변화에 기초하여 터치 포스를 센싱하는 구동 회로부를 포함하고,
    상기 하우징 플레이트는 전기적으로 접지되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 하우징 플레이트에 수직하게 마련되어 상기 영상 표시 모듈의 측면을 감싸면서 상기 커버 윈도우를 지지하는 하우징 측벽을 더 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 커버 윈도우와 상기 하우징 측벽 사이에 배치되어 상기 커버 윈도우를 유동 가능하게 지지하는 완충 부재를 더 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 표시 모듈은 표시 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은,
    게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인, 및 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역에 마련된 공통 전극을 포함하는 하부 기판; 및
    액정층을 사이에 두고 상기 하부 기판과 합착된 상부 기판을 구비하며,
    상기 공통 전극은 상기 터치 전극으로 사용되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 하부 기판의 후면에 마련된 투명 전도층을 포함하고,
    상기 투명 전도층은 전기적으로 플로팅된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  8. 터치 전극을 갖는 영상 표시 모듈;
    상기 영상 표시 모듈의 전면에 부착된 커버 윈도우;
    상기 영상 표시 모듈을 수납하면서 상기 커버 윈도우를 지지하며, 상기 영상 표시 모듈의 후면을 덮는 하우징 플레이트를 포함하는 하우징;
    상기 하우징과 상기 영상 표시 모듈 사이에 마련된 패널 유동부; 및
    터치 포스를 센싱하는 구동 회로부를 포함하며,
    상기 영상 표시 모듈은 표시 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은,
    게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인, 및 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역에 마련된 공통 전극을 포함하는 하부 기판; 및
    액정층을 사이에 두고 상기 하부 기판과 합착된 상부 기판을 구비하며,
    상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 하부 기판의 후면에 마련되어 상기 구동 회로부와 연결된 투명 전도층을 포함하며,
    상기 구동 회로부는 상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 하우징 플레이트와 상기 투명 전도층 사이의 거리 변화에 따라 상기 투명 전도층과 상기 하우징 플레이트 사이의 정전 용량 변화에 기초하여 터치 포스를 센싱하고,
    상기 공통 전극은 터치 위치를 센싱하기 위한 상기 터치 전극으로 사용되고,
    상기 투명 전도층은 포스 터치를 센싱하기 위한 제 1 터치 전극으로 사용되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명 전도층은 일정한 간격을 갖는 복수의 전도성 패턴을 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  10. 삭제
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징 플레이트에 마련되어 상기 구동 회로부에 연결된 포스 전극 부재를 더 포함하며,
    상기 포스 전극 부재는 포스 터치를 센싱하기 위한 제 2 터치 전극으로 사용되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 투명 전도층과 상기 포스 전극 부재 사이의 거리 변화에 따라 상기 투명 전도층과 상기 포스 전극 부재 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 포스 전극 부재는 일정한 간격을 갖는 복수의 포스 전극 패턴을 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  14. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 터치 전극을 이용한 터치 위치 센싱시, 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는 터치 구동 신호를 생성하여 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인 및 상기 터치 전극에 공급하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  15. 표시 패널;
    상기 표시 패널의 전면에 부착된 커버 윈도우;
    상기 표시 패널을 수납하면서 상기 커버 윈도우를 지지하며, 상기 표시 패널의 후면을 덮는 하우징 플레이트를 포함하는 하우징;
    상기 하우징과 상기 표시 패널 사이에 마련된 패널 유동부; 및
    터치 포스를 센싱하는 구동 회로부를 포함하며,
    상기 표시 패널은,
    베이스 기판;
    상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 베이스 기판의 후면에 부착된 백 플레이트;
    상기 베이스 기판 상에 마련되고 유기 발광 소자를 갖는 화소를 포함하는 화소 어레이;
    상기 화소 어레이를 덮는 봉지층; 및
    상기 봉지층 상에 부착되고 터치 전극을 갖는 터치 패널을 구비하고,
    상기 하우징 플레이트는 전기적으로 접지되고,
    상기 구동 회로부는 상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 하우징 플레이트와 상기 터치 전극 사이의 거리 변화에 따라 상기 터치 전극과 상기 하우징 플레이트 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 백 플레이트의 후면에 마련된 전도층을 포함하고,
    상기 전도층은 전기적으로 플로팅된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  18. 표시 패널;
    상기 표시 패널의 전면에 부착된 커버 윈도우;
    상기 표시 패널을 수납하면서 상기 커버 윈도우를 지지하며, 상기 표시 패널의 후면을 덮는 하우징 플레이트를 포함하는 하우징;
    상기 하우징과 상기 표시 패널 사이에 마련된 패널 유동부; 및
    터치 포스를 센싱하는 구동 회로부를 포함하며,
    상기 표시 패널은,
    베이스 기판;
    상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 베이스 기판의 후면에 부착된 백 플레이트;
    상기 베이스 기판 상에 마련되고 유기 발광 소자를 갖는 화소를 포함하는 화소 어레이;
    상기 화소 어레이를 덮는 봉지층;
    상기 봉지층 상에 부착되고 터치 전극을 갖는 터치 패널; 및
    상기 하우징 플레이트와 마주하는 상기 백 플레이트의 후면에 마련된 전도층을 포함하고,
    상기 구동 회로부는 상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 하우징 플레이트와 상기 전도층 사이의 거리 변화에 따라 상기 전도층과 상기 하우징 플레이트 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고,
    상기 전도층은 포스 터치를 센싱하기 위한 제 1 터치 전극으로 사용되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전도층은 일정한 간격을 갖는 복수의 전도성 패턴을 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  20. 삭제
  21. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징 플레이트에 마련되어 상기 구동 회로부에 연결된 포스 전극 부재를 더 포함하며,
    상기 포스 전극 부재는 포스 터치를 센싱하기 위한 제 2 터치 전극으로 사용되는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 패널 유동부를 사이에 두고 이격된 상기 전도층과 상기 포스 전극 부재 사이의 거리 변화에 따라 상기 전도층과 상기 포스 전극 부재 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 상기 포스 로우 데이터를 생성하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 포스 전극 부재는 일정한 간격을 갖는 복수의 포스 전극 패턴을 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
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