KR102552517B1 - 3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법 - Google Patents

3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 터치 모듈의 검출 방법은: 단계(S1): 투과 전극 층에 입력 신호를 제공하는 단계; 단계(S2): 2차원 입력 어셈블리에 의해 제1 출력 신호를 출력하고 제1 출력 신호를 제어 모듈에 전송하고, 압력 감지 어셈블리에 의해 제2 출력 신호를 출력하고 제2 출력 신호를 제어 모듈에 전송하는 단계; 단계(S3): 제어 모듈에 의해, 제1 출력 신호에 따른 터치 위치 및 제2 출력 신호에 따른 압력 값을 결정하는 단계를 포함한다. 3차원 터치 모듈은 커버 플레이트; 커버 플레이트 아래에 배치되고 제1 출력 신호를 출력하도록 구성된 2차원 입력 어셈블리; 커버 플레이트 아래에 배치되고 제2 출력 신호를 출력하도록 구성된 압력 감지 어셈블리; 및 2차원 입력 어셈블리와 압력 감지 어셈블리 사이에 배치된 투과 전극 층을 포함한다.

Description

3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법{THREE-DIMENSIONAL TOUCH MODULE AND DETECTION METHOD THEREOF}
본 출원은 2020년 3월 27일자로 출원된 중국 출원 제202010229000.4호를 우선권 주장하며, 이는 참조로 본원에 포함된다.
본 개시는 터치 입력 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법에 관한 것이다.
터치 기술의 발달로 터치 기능을 갖춘 디스플레이 디바이스가 산업용 전자제품과 가전제품에 성숙하게(maturely) 적용되었다. 터치 포인트의 검출을 위해, 용량성 스크린 또는 저항성 스크린 상에서, 디스플레이 디바이스 상에서 터치 포인트의 2차원 좌표를 결정하고 2차원 좌표계(X, Y)를 확립하기 위해 상이한 원리가 사용된다. 터치 포인트의 검출은 터치 포인트의 X축 방향과 Y축 방향의 위치, 즉 터치 포인트의 2차원 좌표를 결정하는 것과 동일하다.
터치 기능으로 디스플레이 디바이스를 더욱 풍부하게 하기 위해 일부 디스플레이 디바이스에는 압력 센서가 장착되어 3차원 입력 시스템이 되었다. 예를 들어, 상이한 위치의 터치 포인트를 통해 상이한 가압력 값(pressing force values)을 매칭할 때 해당 기능이 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 터치 포인트(X, Y)와 압력 값(Z)으로 정의되는 3D 아키텍처에서 디자인을 풍부하게 하여 3차원 터치 모듈을 포함하는 디스플레이 디바이스를 형성할 수 있다.
그러나 3차원 터치 모듈의 전기적 신호 간섭은 매우 심각하여 터치 위치 및 압력 값의 측정 정확도가 떨어진다. 따라서 터치 신호와 압력 신호를 동시에 추출하는 방법은 제어 모듈에게 큰 도전이다. 종래 기술에서 채택된 신호 분리 방법에서, 각 터치에 의해 생성된 압력 신호와 터치 신호는 증폭기에 의해 프로세싱되고 칩에 의해 감지되기 전에 필터링 되어야 한다. 도 1 및 2를 참조한다. 도 2는 콘택(A, B), 수신단(Rx), 터치 센서(2), 프런트 엔드 모듈(3), 신호 프로세싱 모듈(4), 층 구조(5), 압전 물질 층(10a), 제1 표면(6), 제2 표면(7), 제1 전극(8), 제2 전극(9), 출력 단자 수신 신호(11a), 증폭 모듈(12a), 압력 신호 필터(14), 커패시턴스 신호 필터(13), 신호(15), 제1 필터 신호(16) 및 제2 필터 신호(17)를 도시한다. 이 방법에는 다음과 같은 단점이 있다:
(1) 추출된 터치 신호와 압력 신호가 혼합되어 압력 신호 추출이 더 어려워진다.
(2) 신호 프로세싱 기술이 복잡하고, 제어 모듈에 대한 요건이 높으며, 신호 간섭 문제가 심각하다.
따라서, 저비용의 효과적인 비간섭 3차원 터치 어셈블리를 제공하는 방법과 터치 신호 및 압력 신호를 검출하는 검출 방법은 업계 종사자에 의해 해결되야 할 중요한 문제가 되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법을 제공한다.
본 개시의 기술적 문제에 대한 해결책은 3차원 터치 모듈의 검출 방법을 제공하는 것이다. 검출 방법은 제어 모듈, 2차원 입력 어셈블리, 투과 전극 층(transmitting electrode layer), 및 압력 감지 어셈블리를 포함하는 3차원 터치 모듈에 적용된다. 검출 방법은 다음 단계들을 포함한다: 단계(S1): 투과 전극 층에 입력 신호를 제공하는 단계; 단계(S2): 2차원 입력 어셈블리에 의해 제1 출력 신호를 출력하고 제1 출력 신호를 제어 모듈에 전송하고, 압력 감지 어셈블리에 의해 제2 출력 신호를 출력하고 제2 출력 신호를 제어 모듈에 전송하는 단계; 및 단계(S3): 제어 모듈에 의해 제1 출력 신호에 따라 터치 위치를 결정하고, 제어 모듈에 의해 제2 출력 신호에 따라 압력 값을 결정하는 단계.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호는 서로 독립적이다.
본 개시의 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리는 용량성 입력 어셈블리, 저항성 입력 어셈블리 또는 초음파 입력 어셈블리이다.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호는 터치 위치의 용량성 감지 신호에 대응하고, 제2 출력 신호는 압력 값의 압전 신호에 대응한다.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 단계(S3)는: 단계(Sa): 제어 모듈에 의해, 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 2차원 입력 어셈블리에 의해 출력된 용량성 감지 신호를 수신하고, 제어 모듈에 의해, 압력 값의 검출을 완료하기 위해 압력 감지 어셈블리에 의해 생성된 압전 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 단계(S3)는: 단계(Si): 제어 모듈에 의해, 터치 위치를 결정하기 위해 2차원 입력 어셈블리에 의해 출력된 용량성 감지 신호를 수신하는 단계; 단계(Sj): 2차원 입력 어셈블리 및 투과 전극 층을 접지하는 단계; 및 단계(Sk): 제어 모듈에 의해, 압력 값을 결정하기 위해 압력 감지 어셈블리에 의해 출력된 압전 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
본 개시의 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리는 수신 전극 층을 포함한다. 압력 감지 어셈블리는 중첩(superimpose)된 압력 층 및 전도성 층을 포함한다.
본 개시의 실시예에서, 전도성 층은 은 나노와이어 전도성 층, 금속 격자 또는 인듐 주석 산화물 반도체 투명 전도성 막이다.
본 개시의 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리는 투과 전극 층을 공유한다.
3차원 터치 모듈은 제어 모듈 및 이에 전기적으로 연결된 3차원 터치 어셈블리를 포함한다. 3차원 터치 어셈블리는, 커버 플레이트; 커버 플레이트 아래에 배치되고 제1 출력 신호를 출력하도록 구성된 2차원 입력 어셈블리; 커버 플레이트 아래에 배치되고 제2 출력 신호를 출력하도록 구성된 압력 감지 어셈블리; 및 2차원 입력 어셈블리와 압력 감지 어셈블리 사이에 배치된 투과 전극 층을 포함한다.
본 개시의 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리는 수신 전극 층을 포함한다. 수신 전극 층은 제1 출력 신호를 수신하고 출력하도록 구성된다. 압력 감지 어셈블리는 압력 층 및 전도성 층을 포함한다. 압력 층 및 전도성 층은 중첩된다. 압력 층은 투과 전극 층에 연결된다. 압력 층은 제2 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 전도성 층은 제2 출력 신호를 수신하고 출력하도록 구성된다. 제어 모듈은 제1 출력 신호를 수신하게 구성되도록 수신 전극 층에 전기적으로 연결된다. 제어 모듈은 제2 출력 신호를 수신하게 구성되도록 전도성 층에 전기적으로 연결된다.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 투과 전극 층은 입력 신호를 수신하고, 수신 전극 층은 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 제1 출력 신호를 제어 모듈에 출력하는 한편, 제어 모듈에 대해 전도성 층에 의해 생성된 제2 출력 신호는 압력 값의 검출을 완료하기 위해 제어 모듈에 전송된다.
본 개시의 실시예에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 제1 시간 시퀀스에서, 투과 전극 층은 입력 신호를 수신하고, 수신 전극 층은 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 제1 출력 신호를 제어 모듈에 출력하고, 제2 시간 시퀀스에서, 투과 전극 층 및 수신 전극 층은 접지되고, 전도성 층은 압력 값의 검출을 완료하기 위해 제2 출력 신호를 제어 모듈에 전송한다.
본 개시의 일 실시예에서, 제1 출력 신호는 용량성 감지 신호, 저항 신호 또는 초음파 신호이다. 제2 출력 신호는 압전 신호이다.
본 개시의 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리는 투과 전극 층을 공유한다.
종래 기술과 비교하여 본 발명의 3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법은 다음과 같은 장점이 있다:
(1) 3차원 터치 모듈에 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리를 배치함으로써, 3차원 터치 모듈은 2차원 입력 어셈블리와 압력 감지 입력 어셈블리를 통해 각각 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력할 수 있어서, 제어 모듈이 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 직접 분석하여 제1 출력 신호에 대응하는 터치 위치 및 제2 출력 신호에 대응하는 압력 값을 획득한다. 제어 모듈에 대한 구성 요건이 감소됨으로써 3차원 터치 모듈의 생산 및 사용 비용을 효과적으로 감소시킨다.
(2) 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호는 서로 독립적이므로 제어 모듈의 신호 추출 프로세스에서 두 신호들 간의 간섭을 효과적으로 감소시키고 신호 추출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
(3) 제1 출력 신호는 터치 위치에 대응하고 제2 출력 신호는 압력 값에 대응한다. 두 가지 유형의 신호 설정을 통해 제어 모듈에 의한 신호 프로세싱의 어려움이 크게 줄어들어, 더 다양한 유형의 제어 모듈이 이 3차원 터치 어셈블리에 적응될 수 있다. 즉, 3차원 터치 어셈블리의 적용 범위를 넓힐 수 있으며 또한 제어 모듈의 생산 비용과 사용 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.
(4) 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리는 동일한 투과 전극 층을 공유하므로, 투과 전극 층을 통해 상이한 입력 신호가 구성되어 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 순차적으로 또는 동시에 생성되는 것이 실현될 수 있다.
(5) 제어 모듈은 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 동시에 검출하고 프로세싱하여 3차원 터치 어셈블리의 응답 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
(6) 제어 모듈은 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 상이한 시간 시퀀스에서 검출하고 프로세싱하므로, 제어 모듈이 두 신호를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 이와 동시에, 상이한 시간 시퀀스의 검출 및 프로세싱 방법은 제어 모듈의 구성에 대해 더 낮은 요건을 가지며, 이는 3차원 터치 어셈블리의 생산 및 사용 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다가 예들에 의한 것이고, 청구된 바와 같은 본 개시의 추가의 설명을 제공하려는 의도라는 것이 이해된다.
본 개시는 다음과 같은 첨부된 도면을 참조해 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 충분히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 3차원 입력 모듈의 신호 검출의 개략도이다.
도 2는 종래 기술의 3차원 입력 모듈의 신호 프로세싱 흐름의 개략도이다.
도 3은 종래 기술의 3차원 입력 모듈의 신호 검출 결과의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시예의 3차원 터치 모듈의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 제1 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 3차원 터치 어셈블리의 계층 구조의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 제어 모듈에 의한 동일한 시간 시퀀스에서 출력 신호의 검출 흐름의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 제1 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 제어 모듈에 의한 상이한 시간 시퀀스에서의 출력 신호의 검출의 흐름의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 제1 실시예의 3차원 터치 모듈의 3차원 터치 어셈블리의 제1 수정된 구현의 계층 구조의 개략도이다.
도 9는 본 개시의 제1 실시예의 3차원 터치 모듈의 3차원 터치 어셈블리의 제2 수정된 구현의 계층 구조의 개략도이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 검출 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 제2 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 제어 모듈에 의해 상이한 시간 시퀀스에서 출력 신호를 검출하는 흐름의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 제2 실시예에 따른 3차원 터치 모듈의 신호 검출 결과의 개략도이다.
이제 본 개시의 실시예에 대해 상세히 참조될 것인데, 그 예들은 첨부 도면들에서 도시된다. 가능한 경우에는, 동일하거나 유사한 부재(parts)를 가리키기 위하여 도면 및 상세한 설명에서 동일한 참조 번호가 이용된다. 다만, 본 명세서에 개시된 구체적인 구조적 및 기능적 세부 사항은 예시적인 실시예를 설명하기 위한 목적을 위한 것일 뿐이므로 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예시적인 실시예에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러므로, 예시적인 실시예를 개시된 특정 형태로 제한하려는 의도는 없지만, 반대로, 예시적인 실시예는 본 개시의 범주 내에 속하는 모든 변형, 균등물, 및 대안을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 5를 참조하여 도 4를 참조한다. 본 실시예의 제1 실시예는 제어 모듈(11) 및 3차원 터치 어셈블리(12)를 포함하는 3차원 터치 모듈(10)을 제공한다. 3차원 터치 어셈블리(12)에 의해 출력된 신호를 제어 모듈(11)에 전송하기 위해 제어 모듈(11)이 3차원 터치 어셈블리(12)에 전기적으로 연결된다.
3차원 터치 어셈블리(12)는 순차적으로 적층된 커버 플레이트(121), 제1 접착층(131), 2차원 입력 어셈블리(122), 투과 전극 층(124) 및 압력 감지 어셈블리(123)를 포함한다. 2차원 입력 어셈블리(122)는 중첩된 수신 전극 층(1221) 및 제2 접착층(132)을 포함한다. 압력 감지 어셈블리(123)는 중첩된 제3 접착층(133), 압력 층(1231) 및 전도성 층(1232)을 포함한다.
구체적으로, 2차원 입력 어셈블리(122)는 제1 출력 신호를 생성하고 출력하도록 구성된다. 압력 감지 어셈블리(123)는 제2 출력 신호를 생성 및 출력하도록 구성된다. 투과 전극 층(124)은 입력 신호를 수신하도록 구성된다.
제어 모듈(11)은 2차원 입력 어셈블리(122) 및 압력 감지 어셈블리(123)에 전기적으로 연결되어, 2차원 입력 어셈블리(122)에 의해 출력된 제1 출력 신호와 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 출력된 제2 출력 신호를 수신하도록 구성된다. 따라서, 제어 모듈(11)은 수신된 제1 출력 신호를 통해 터치 위치를 결정하고, 수신된 제2 출력 신호를 통해 압력 값을 결정할 수 있다.
커버 플레이트(121)는 3차원 터치 어셈블리(12) 상의 터치 커버로 간주될 수 있다. 소위 커버 플레이트(121)는 터치 동작 면과 어셈블리 장착 면(assembly mounting surface)을 포함한다. 터치 동작 표면은 손가락이나 스타일러스를 사용한 터치 동작에 사용된다. 어셈블리 장착 면은 3차원 터치 어셈블리(12) 또는 디스플레이 모듈을 장착하는데 사용된다.
커버 플레이트(121)의 물질은 유리일 수 있거나, 또한 PEEK(polyetheretherketone), PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate polycarbonate), PES(polyethylene succinate), PMMA(polymethyl methacrylate), 또는 전술한 물질 중 임의의 2개의 합성물일 수 있다.
제1 접착층(131), 제2 접착층(132) 및 제3 접착층(133)은 OCA(Optical Clear Adhesive) 또는 LOCA(Liquid Optical Clear Adhesive) 중에서 선택될 수 있다.
실시예로서, 투과 전극 층(124)은 2차원 입력 어셈블리(122) 및 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 공유될 수 있다.
여전히 도 5를 참조하여 도 4를 참조한다. 본 실시예에서 2차원 입력 어셈블리(122)는 수신 전극 층(1221)을 통해 제어 모듈(11)과 전기적으로 연결되어, 제어 모듈(11)은 수신 전극 층(1221)에 의해 출력된 제1 출력 신호를 수신할 수 있다.
압력 감지 어셈블리(123)는 전도성 층(1232)을 통해 제어 모듈(11)에 전기적으로 연결되어, 제어 모듈(11)은 전도성 층(1232)에 의해 출력된 제2 출력 신호를 수신 수 있다.
구체적으로, 수신 전극 층(1221)에 의해 출력된 제1 출력 신호는 용량성 감지 신호, 저항 신호 또는 초음파 신호일 수 있다. 이 실시예에서, 제1 출력 신호는 용량성 감지 신호이다. 전도성 층(1232)에 의해 출력되는 제2 출력 신호는 압전 신호이다. 압전 신호는 압력 층(1231)의 힘 변형에 의해 생성되고, 압전 신호는 전도성 층(1232)에 전송되어 전도성 층(1232)에 의해 출력된다.
본 실시예에서, 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)에 사용되는 물질은 우수한 전도성 및 투명성 때문에 ITO(Indium Tin Oxide)이다. 따라서, 이 물질을 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)으로 사용하는 것은 기능적 요건을 충족시킬뿐만 아니라 3차원 터치 어셈블리(12)의 디스플레이 효과에 가능한 한 적은 영향을 미칠 수 있다.
실시예로서, 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)의 두께는 약 35㎛ 내지 약 180㎛이다. 또한, 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)의 두께도 약 50㎛ 내지 약 150㎛일 수 있다. 구체적으로, 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)의 두께는 약 50㎛, 60㎛ 또는 75㎛일 수 있다. 이 실시예에서, 투과 전극 층(124) 및 수신 전극 층(1221)의 두께는 약 50㎛이다.
압력 층(1231)에 사용되는 물질은 리튬 갤레이트, 리튬 저마네이트, 압전 세라믹, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 잉크일 수 있다. 이 실시예에서, 압력 층(1231)에 사용되는 물질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)이다. PVDF 막의 변형이 압전 유도를 발생시킬 수 있다는 원리를 이용하여, PVDF 막이 압력 층(1231)으로 준비되어 사용 중 압력에 의해 압력 층(1231)이 변형될 때 압전 신호가 생성될 수 있다.
전도성 층(1232)은 은 나노와이어 전도성 층, 금속 격자, 또는 인듐 주석 산화물 반도체 투명 전도성 막(ITO 막)일 수 있다. 본 실시예에서, 전도성 층(1232)은 은 나노와이어 전도성 층(1232)이다. 본 실시예의 한 가지 해결책에서, 압력 층(1231)은 더 나은 광 투과율을 갖는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 제조되고 은 나노와이어 전도성 층(1232)과 결합되어, 압력 감지 어셈블리(123)가 우수한 광 투과율을 가지며, 이는 3차원 터치 어셈블리(12)의 디스플레이 효과에 대한 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
여전히 도 5를 참조하여 도 4를 참조한다. 본 개시에 의해 제공되는 3차원 터치 모듈(10)을 이용하여 터치 위치 검출 및 압력 검출을 수행하는 프로세스는 다음과 같이 언급될 수 있다: 커버 플레이트(121) 상에 손가락 또는 스타일러스가 동작될 때, 투과 전극 층(124)은 입력 신호를 수신하고, 2차원 입력 어셈블리(122)의 수신 전극 층(1221)은 특정 동작 신호에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하여 제1 출력 신호를 제어 모듈(11)에 출력한다; 압력 감지 어셈블리(123)의 압력 층(1231)은 압력에 의해 변형되어 제2 출력 신호를 생성하고, 제2 출력 신호는 전도성 층(1232)으로부터 제어 모듈(11)로 출력된다; 제어 모듈(11)은 2차원 입력 어셈블리(122) 및 압력 감지 어셈블리(123)에 전기적으로 연결되어 2차원 입력 어셈블리(122)에 의해 출력되는 제1 출력 신호 및 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 출력되는 제2 출력 신호를 얻는다; 그리고 제어 모듈(11)은 획득된 제1 출력 신호 및 획득된 제2 출력 신호를 프로세싱하여 제1 출력 신호에 대응하는 터치 위치 및 제2 출력 신호에 대응하는 압력 값을 얻는다.
상기 프로세스에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호의 출력은 동일한 시간 시퀀스 또는 상이한 시간 시퀀스에서 수행될 수 있음을 이해할 수 있다.
구체적으로, 도 6이 참조된다. 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 구체적인 구현은, 투과 전극 층(124)이 입력 신호를 수신하고 수신 전극 층(1221)이 특정 동작 신호에 기초하여 용량성 감지 신호를 생성하고 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 용량성 감지 신호를 제어 모듈(11)에 출력한다. 이와 동시에, 전도성 층(1232)에 의해 생성된 압전 신호가 압력 값의 검출을 완료하기 위해 제어 모듈(11)에 전송된다.
도 7을 참조한다. 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 특정 구현은, 제1 시간 시퀀스에서, 투과 전극 층(124)이 입력 신호를 수신하고, 수신 전극 층(1221)이 특정 동작 신호에 기초하여 제1 출력 신호를 생성하여 제1 출력 신호를 제어 모듈(11)에 출력하여 터치 위치의 검출을 완료하며, 제2 시간 시퀀스에서, 투과 전극 층(124)과 수신 전극 층(1221)이 접지되고(grounded), 압력 층(1231)이 압력에 의해 변형되어 압전 신호를 생성하며, 전도성 층(1232)은 압력 값의 검출을 완료하기 위해 압전 신호를 제어 모듈(11)에 전송한다.
실시예로서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 제1 시간 시퀀스와 제2 시간 시퀀스 사이에 시간 간격이 없다. 즉, 제1 시간 시퀀스의 단계가 완료된 후, 제2 시간 시퀀스의 단계가 즉시 시작된다.
또 다른 실시예로서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 제1 시간 시퀀스와 제2 시간 시퀀스 사이에 시간 간격이 설정된다. 즉, 제1 시간 시퀀스의 단계가 완료된 후, 제2 시간 시퀀스의 단계는 미리 정해진 시간 간격 후에 시작된다. 시간 간격은 0.05s, 0.1s 또는 0.3s일 수 있으나, 시간 간격은 전술한 예에 특별히 제한되지 않는다.
도 8을 참조한다. 변형 구현으로서, 압력 감지 어셈블리(123)는 커버 플레이트(121)와 2차원 입력 어셈블리(122) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 3차원 터치 어셈블리(12)는 순차적으로 적층된 커버 플레이트(121), 제1 접착층(131), 압력 감지 어셈블리(123), 투과 전극 층(124) 및 2차원 입력 어셈블리(122)를 포함한다. 압력 감지 어셈블리(123)는 중첩된 전도성 층(1232), 압력 층(1231) 및 제2 접착층(132)을 포함한다. 2차원 입력 어셈블리(122)는 중첩된 제3 접착층(133) 및 수신 전극 층(1221)을 포함한다.
도 9를 참조한다. 변형 구현 예로서, 3차원 터치 어셈블리(12)는 순차적으로 적층된 커버 플레이트(121), 제1 접착층(131), 2차원 입력 어셈블리(122), 투과 전극 층(124) 및 압력 감지 어셈블리(123)를 포함한다. 2차원 입력 어셈블리(122)는 중첩된 수신 전극 층(1221), 제1 지지층(141) 및 제2 접착층(132)을 포함한다. 압력 감지 어셈블리(123)는 중첩된 제2 지지층(142), 제3 접착층(133), 압력 층(1231), 전도성 층(1232) 및 제3 지지층(143)을 포함한다.
제1 지지층(141), 제2 지지층(142), 및 제3 지지층(143)의 물질은, 예를 들면, 유리, 강화 유리, 사파이어 유리, PI(polyimide), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfide), PMMA(polymethyl methacrylate), ABS(acrylic, polyacrylonitrile-butadiene-styrene), PA(polyamide), PB(polybenzimidazole polybutene), PBT(polybutylene terephthalate), PE(polyester), PEEK(polyether ether ketone), PEI(polyether imide), 폴리에테르 이미드, PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PS(polystyrene), PTFE(polytetrafluoroethylene), PU(polyurethane), PVC(polyvinyl chloride), 또는 PLLA(L-type polylactic acid)와 같은, 가요성 기판 또는 강성 기판일 수 있다. 본 실시예에서, 지지층의 물질은 PET(polyethylene terephthalate)이다.
또 다른 변형으로서, 압력 층(1231)이 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF)로 제조되고 전도성 층(1232)이 은 나노와이어 전도성 층인 경우, 제3 지지층(143)은 생략될 수 있다.
도 10을 참조한다. 본 개시의 제2 실시예에서 제공되는 3차원 터치 모듈의 검출 방법은 전술한 제1 실시예에서 제공되는 3차원 터치 모듈(10)에 적용된다. 3차원 터치 모듈(10)은 제어 모듈(11), 2차원 입력 어셈블리(122), 투과 전극 층(124) 및 압력 감지 어셈블리(123)를 포함한다. 감지 방법은 다음 단계들을 포함한다:
단계(S1): 투과 전극 층(124)에 입력 신호를 제공하는 단계;
단계(S2): 2차원 입력 어셈블리(122)에 의해 제1 출력 신호를 출력하고 제어 모듈(11)에 전송하고, 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 제2 출력 신호를 출력하고 제어 모듈(11)에 전송하는 단계; 및
단계(S3): 제어 모듈(11)에 의해 제1 출력 신호에 따라 터치 위치를 결정하고, 제어 모듈(11)에 의해 제2 출력 신호에 따라 압력 값을 결정하는 단계.
구체적으로, 전술한 단계(S2)에서, 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호는 서로 독립적이다.
본 실시예에서, 제1 출력 신호는 터치 위치의 용량성 감지 신호에 대응하고, 검출 접근법은 용량성 검출을 포함한다. 제2 출력 신호는 압력 값의 압전 신호에 대응하고, 검출 접근법은 압전 검출을 포함한다.
실시예로서, 2차원 입력 어셈블리(122)와 압력 감지 어셈블리(123)는 투과 전극 층(124)을 공유한다.
제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 단계(S3)는:
단계(Sa): 제어 모듈(11)에 의해, 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 2차원 입력 어셈블리(122)에 의해 출력된 용량성 감지 신호를 수신하고, 제어 모듈(11)에 의해, 압력 값의 검출을 완료하기 위해 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 생성된 압전 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
도 11을 참조한다. 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 상이한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 단계(S3)는:
단계(Si): 제어 모듈(11)에 의해, 터치 위치를 결정하기 위해 2차원 입력 어셈블리(122)에 의해 출력된 용량성 감지 신호를 수신하는 단계;
단계(Sj): 2차원 입력 어셈블리(122) 및 투과 전극 층(124)을 접지하는 단계; 및
단계(Sk): 제어 모듈(11)에 의해, 압력 값을 결정하기 위해 압력 감지 어셈블리(123)에 의해 출력된 압전 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리(122)는 수신 전극 층(1221)을 더 포함한다. 압력 감지 어셈블리(123)는 중첩된 압력 층(1231) 및 전도성 층(1232)을 더 포함한다. 압력 층(1231)은 압전 신호를 생성하고 압전 신호를 전도성 층(1232)에 전송하도록 구성되며, 압전 신호는 전도성 층(1232)에 의해 출력된다.
본 실시예에서, 2차원 입력 어셈블리(122)는 용량성 입력 어셈블리이다. 변형 구현으로서, 2차원 입력 어셈블리(122)는 또한 저항성 입력 어셈블리 또는 초음파 입력 어셈블리일 수 있다.
본 개시에 의해 제공되는 3차원 터치 모듈(10)의 유익한 효과를 종래 기술과 비교하여 더 설명하기 위해, 다음과 같은 테스트 결과가 참조될 수 있다. 도 12와 도 3을 비교하면 수평축은 압력 값이고 수직축은 전압 차이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 개시의 제1 실시예에서 제공되는 3차원 터치 모듈(10) 및 본 개시의 제2 실시예에서 제공되는 3차원 터치 모듈(10)의 검출 방법을 사용하여, 커버 플레이트(121) 상에서 손가락이나 스타일러스에 의해 가해지는 압력이 증가함에 따라, 제어 모듈(11)에 의해 검출된 압전 신호가 크게 변한다. 압력 값이 40g에 도달하면 전압 차이는 0.13V에 대응한다. 도 3과 비교할 때, 종래 기술의 경우, 커버 플레이트(121) 상에서 손가락이나 스타일러스에 의해 가해지는 압력이 증가함에 따라 제어 모듈(11)에 의해 검출되는 압전 신호의 변화가 상대적으로 작다. 압력 값이 40g일 때 전압 차이는 0.042V에 불과하다.
여전히 도 12를 참조한다. 본 개시에서는 압력 값이 0g 내지 60g일 때 압력 값이 지속적으로 변할수록 전압 차가 보다 뚜렷하게 변한다. 압력 값이 10g만큼 증가하면 전압 차가 0.01V보다 많이 변한다. 도 3과 비교하여 종래 기술의 경우 압력 값이 0g 내지 60g일 때 압력 값이 10g 증가할 때마다 전압 차가 0.01V 미만으로 변한다.
상기 두 세트의 데이터로부터 종래 기술과 비교하여 본 개시에 의해 제공되는 3차원 터치 모듈(10)이 압력 값 검출에 더 민감하고 상대적으로 더 정확하다는 결론을 내릴 수 있다.
종래 기술과 비교하여 본 개시의 3차원 터치 모듈 및 그 검출 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다:
(1) 3차원 터치 모듈에 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리를 배치함으로써, 3차원 터치 모듈은 2차원 입력 어셈블리와 압력 감지 입력 어셈블리를 통해 각각 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력할 수 있어서, 제어 모듈이 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 직접 분석하여 제1 출력 신호에 대응하는 터치 위치 및 제2 출력 신호에 대응하는 압력 값을 획득하며, 제어 모듈에 대한 구성 요건이 줄어들어 3차원 터치 모듈의 생산 및 사용 비용이 효과적으로 절감된다.
(2) 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호는 서로 독립적이므로 제어 모듈의 신호 추출 프로세스에서 두 신호들 간의 간섭을 효과적으로 감소시키고 신호 추출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
(3) 제1 출력 신호는 터치 위치에 대응하고 제2 출력 신호는 압력 값에 대응한다. 두 가지 유형의 신호 설정을 통해 제어 모듈에 의한 신호 프로세싱의 어려움이 크게 줄어들어, 더 다양한 유형의 제어 모듈이 이 3차원 터치 어셈블리에 적응될 수 있다. 즉, 3차원 터치 어셈블리의 적용 범위를 더 넓힐 수 있으며 또한 제어 모듈의 생산 비용과 사용 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.
(4) 2차원 입력 어셈블리 및 압력 감지 어셈블리는 동일한 투과 전극 층을 공유하므로, 투과 전극 층을 통해 상이한 입력 신호가 구성되어 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호가 순차적으로 또는 동시에 생성되는 것이 실현될 수 있다.
(5) 제어 모듈은 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 동시에 검출하고 프로세싱하여 3차원 터치 어셈블리의 응답 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
(6) 제어 모듈은 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 상이한 시간 시퀀스에서 검출하고 프로세싱하므로, 제어 모듈이 두 신호를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 이와 동시에, 상이한 시간 시퀀스의 검출 및 프로세싱 방법은 제어 모듈의 구성에 대한 더 낮은 요건을 가져서 3차원 터치 어셈블리의 생산 및 사용 비용을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명 개시가 특정 실시예를 참조해서 매우 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예가 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 정신 및 범위는 이것들에 포함된 실시예들의 설명으로 제한되지 않아야 한다.
다양한 수정 및 변형이, 본 개시의 범위 또는 정신으로부터 이탈하지 않고 본 개시의 구조에 대해 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 점을 고려해서, 본 개시의 수정 및 변형이 하기에 기재된 청구항들의 범위 내에 있다는 조건하에, 본 개시가 이러한 개시의 수정 및 변형을 포괄하는 것이 의도된다.

Claims (15)

  1. 3차원 터치 모듈의 검출 방법에 있어서, 상기 검출 방법은, 제어 모듈, 2차원 입력 어셈블리, 송신 전극 층(transmitting electrode layer) 및 압력 감지 어셈블리를 포함하는 3차원 터치 모듈에 적용되고, 상기 검출 방법은,
    단계(S1): 상기 송신 전극 층에 입력 신호를 제공하는 단계;
    단계(S2): 상기 2차원 입력 어셈블리에 의해, 제1 출력 신호를 출력하고 상기 제1 출력 신호를 상기 2차원 입력 어셈블리의 수신 전극 층에 연결된 상기 제어 모듈에 전송하고, 상기 압력 감지 어셈블리에 의해, 제2 출력 신호를 출력하고 상기 제2 출력 신호를 상기 압력 감지 어셈블리의 전도성 층 - 상기 압력 감지 어셈블리의 상기 전도성 층은 상기 2차원 입력 어셈블리의 상기 수신 전극 층과 분리된 것임 - 에 연결된 상기 제어 모듈에 전송하는 단계; 및
    단계(S3): 상기 제어 모듈에 의해 상기 제1 출력 신호에 따라 터치 위치를 결정하고, 상기 제어 모듈에 의해 상기 제2 출력 신호에 따라 압력 값을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호는 서로 독립적이고,
    상기 제1 출력 신호는 상기 터치 위치의 용량성 감지 신호에 대응하고, 상기 제2 출력 신호는 상기 압력 값의 압전 신호에 대응하고,
    상기 2차원 입력 어셈블리 및 상기 압력 감지 어셈블리는 상기 송신 전극 층을 공유하며,
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 상기 단계(S3)는,
    단계(Sa): 상기 제어 모듈에 의해, 상기 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 상기 2차원 입력 어셈블리에 의해 출력된 상기 용량성 감지 신호를 수신하고, 상기 제어 모듈에 의해, 상기 압력 값의 검출을 완료하기 위해 상기 압력 감지 어셈블리에 의해 생성된 상기 압전 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것인, 3차원 터치 모듈의 검출 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 2차원 입력 어셈블리는 용량성 입력 어셈블리, 저항성 입력 어셈블리, 또는 초음파 입력 어셈블리인 것인, 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 압력 감지 어셈블리는 압력 층을 더 포함하고, 상기 압력 층과 상기 전도성 층은 중첩(superimpose)된 것인, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전도성 층은 은 나노와이어 전도성 층, 금속 격자, 또는 인듐 주석 산화물 반도체 투명 전도성 막인 것인, 방법.
  9. 삭제
  10. 제어 모듈 및 상기 제어 모듈에 전기적으로 연결된 3차원 터치 어셈블리를 포함하는 3차원 터치 모듈에 있어서, 상기 3차원 터치 어셈블리는,
    커버 플레이트;
    상기 커버 플레이트 아래에 배치되고 제1 출력 신호를 출력하도록 구성된 2차원 입력 어셈블리로서, 상기 2차원 입력 어셈블리는 상기 제1 출력 신호를 상기 제어 모듈로 전송하도록, 상기 2차원 입력 어셈블리의 수신 전극 층을 통해 상기 제어 모듈에 연결된 것인, 상기 2차원 입력 어셈블리;
    상기 커버 플레이트 아래에 배치되고 제2 출력 신호를 출력하도록 구성된 압력 감지 어셈블리로서, 상기 압력 감지 어셈블리는 상기 제2 출력 신호를 상기 제어 모듈로 전송하도록, 상기 압력 감지 어셈블리의 전도성 층 - 상기 압력 감지 어셈블리의 상기 전도성 층은 상기 2차원 입력 어셈블리의 상기 수신 전극 층과 분리된 것임 - 을 통해 상기 제어 모듈에 연결된 것인, 상기 압력 감지 어셈블리; 및
    입력 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 2차원 입력 어셈블리와 상기 압력 감지 어셈블리 사이에 배치된 송신 전극 층
    을 포함하고,
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호는 서로 독립적이고, 상기 제1 출력 신호는 터치 위치의 용량성 감지 신호에 대응하고, 상기 제2 출력 신호는 압력 값의 압전 신호에 대응하고, 상기 2차원 입력 어셈블리 및 상기 압력 감지 어셈블리는 상기 송신 전극 층을 공유하며,
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호가 동일한 시간 시퀀스에서 출력되었을 때, 상기 제어 모듈은, 상기 터치 위치의 검출을 완료하기 위해 상기 2차원 입력 어셈블리에 의해 출력된 상기 용량성 감지 신호를 수신하고, 상기 압력 값의 검출을 완료하기 위해 상기 압력 감지 어셈블리에 의해 생성된 상기 압전 신호를 수신하는 것인, 3차원 터치 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수신 전극 층은 상기 제1 출력 신호를 수신하고 출력하도록 구성되고,
    상기 압력 감지 어셈블리는 압력 층을 더 포함하고, 상기 압력 층 및 상기 전도성 층은 중첩되고, 상기 압력 층은 상기 송신 전극 층에 연결되고, 상기 압력 층은 상기 제2 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전도성 층은 상기 제2 출력 신호를 수신하고 출력하도록 구성되며,
    상기 제어 모듈은, 상기 제1 출력 신호를 수신하게 구성되도록 상기 수신 전극 층에 전기적으로 연결되고, 상기 제어 모듈은 상기 제2 출력 신호를 수신하게 구성되도록 상기 전도성 층에 전기적으로 연결되는 것인, 3차원 터치 모듈.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 출력 신호는 용량성 감지 신호, 저항 신호, 또는 초음파 신호이고, 상기 제2 출력 신호는 압전 신호인 것인, 3차원 터치 모듈.
  15. 삭제
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