KR102660200B1 - 터치 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치 센서에 관한 것이다. 본 발명에 의한 터치 센서는, 복수의 전극; 및 상기 복수의 전극 각각과 연결되며, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 감지 배선을 포함하고, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은, 단위 전극 영역 내에서 적어도 일부가 구부러진 형상을 갖고, 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 저항 요소를 포함하할 수 있다.
Description
본 발명은 터치 센서에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력 받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 압력을 파악하는 터치 센서를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 터치된 지점 및 터치의 압력을 복합적으로 파악하는 터치 센서를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명은 터치된 지점 및 터치의 압력을 복합적으로 파악하는 터치 센서의 두께를 감소시키는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는, 복수의 전극; 및 상기 복수의 전극 각각과 연결되며, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 감지 배선을 포함하고, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은, 단위 전극 영역 내에서 적어도 일부가 구부러진 형상을 갖고, 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 저항 요소할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소는 나선형으로 감긴 형상일 수 있다.
또한, 상기 저항 요소의 일부가 지그재그 형상일 수 있다.
또한, 상기 저항 요소는 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력이 검출되고, 상기 터치에 대응하여 변화된 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치가 검출될 수 있다..
또한, 상기 복수의 전극은 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 구동 전극을 더 포함하며, 상기 전극은, 다각형 형상을 갖는 제1 서브 전극과 상기 제1 서브 전극에 연결되며 상기 저항 요소를 포함하는 제2 서브 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 서브 전극이, 상기 제2 서브 전극보다 상기 구동 전극에 인접하도록 위치할 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 전극은, 상기 제1 서브 전극과 상기 감지 배선 사이에 위치할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서는, 복수의 전극; 및 상기 복수의 전극 각각과 연결되며, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 감지 배선을 포함하고, 상기 복수의 감지 배선 중 적어도 하나의 감지 배선은, 지그재그 패턴의 형상을 갖고, 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 제1 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 저항 요소는 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다.
또한, 상기 제1 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력이 검출되고, 상기 터치에 대응하여 변화된 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치가 검출될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극들은 자기 정전용량 방식으로 터치를 센싱할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은, 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상을 갖고, 상기 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 제2 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 저항 요소는 스트레인 게이지로서 동작하며, 상기 제2 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력을 센싱할 수 있다.
또한, 상기 복수의 감지 배선 중 길이가 긴 감지 배선에 포함된 제1 저항 요소일수록 길이가 길 수 있다.
또한, 동일한 수직 라인에 구비되는 전극들에 연결된 저항 요소들은 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서는, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극; 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및 상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함하고, 상기 복수의 전극들 및 상기 복수의 연결부들 중 적어도 하나는, 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력을 센싱할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소는 상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나에 포함될 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 및 제2 전극 각각은, 다각형 형상을 갖는 제1 서브 전극과 상기 제1 서브 전극에 연결되며 상기 저항 요소를 포함하는 제2 서브 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극의 제1 서브 전극의 어느 한 변은, 상기 제1 전극과 인접한 제2 전극들의 제1 서브 전극들의 어느 한 변과 마주 볼 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 압력을 파악하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치된 지점 및 터치의 압력을 복합적으로 파악하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치된 지점 및 터치의 압력을 복합적으로 파악하는 터치 센서의 두께를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 제2 전극을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 제2 전극을 구체적으로 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)는, 기판(110), 복수의 전극(120), 복수의 감지 배선(130) 및 복수의 패드(140)를 포함할 수 있다.
먼저, 기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(110)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 기판(110)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
다음으로, 복수의 전극(120)은 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 전극(120)이 배치된 형태는, 제1 방향(X축 방향)을 따라 복수의 전극(120)이 배열되고, 제1 방향(X축 방향)으로 따라 배열된 전극 행이 제2 방향(Y축 방향)을 따라 복수 개 구비되는 매트릭스 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전극(120)은 정전용량 변화량을 이용하여 터치 센서(100)에 입력되는 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 자기 정전용량(self-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
복수의 전극(120)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 들 수 있다. 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다.
상기 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 전극(120)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
한편, 도 1에서는 복수의 전극(120)이 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 복수의 전극(120)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 1에서는 설명의 편의를 위하여 제1 방향(X축 방향)을 따라 세 개의 전극(120)이 배열되고, 제2 방향(Y축 방향)을 따라 네 개의 전극(120)이 배열되는 것으로 도시되었으나, 터치 센서(100)에 구비되는 전극(120)의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
복수의 감지 배선(130)은 복수의 전극(120)과 센서 제어부(140) 사이에 연결될 수 있다. 구체적으로, 각각의 감지 배선(130)은, 대응되는 전극(120)으로부터 제2 방향(Y축 방향)을 따라 연장되어 센서 제어부(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 감지 배선(130)은 복수의 전극(120)으로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(140)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 신호는 전극들의 정전 용량 및, 후술할 저항 요소의 스트레인에 대응하는 신호를 포함할 수 있다.
이 때, 전극(120)마다 감지 배선(130)이 연결되므로, 감지 배선(130)은 터치 센서(100)에 구비된 전극(120)의 개수만큼 구비될 수 있다.
한편, 도 1에서는 복수의 전극(120)과 복수의 감지 배선(130)이 동일한 층에 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 전극(120)과 복수의 감지 배선(130)은 서로 다른 층에 형성될 수 있으며, 콘택트 홀을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.
터치 센서(100)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 전극들(120)의 자기 정전 용량(self-capacitance)이 변화하게 되므로, 센서 제어부(140)는 전극들(120)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다. 또한, 센서 제어부(140)는 전극들(120)로 구동 신호를 공급하는 기능을 수행할 수도 있다.
도 1에서는 전극들(120)과 센서 제어부(140)가 동일한 기판(110) 상에 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 센서 제어부(140)는 별로도 형성된 후 기판(110)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여, 네 개의 전극들과 상기 전극들에 연결된 감지 배선들을 도시하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극(121)은 저항 요소(150)를 포함하며, 상기 저항 요소(150)는 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 적어도 일부가 구부러진 형상일 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 저항 요소(150)가 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상인 경우, 터치 센서(100) 상에 소정의 세기를 갖는 압력이 입력되면, 상기 전극(121)에 포함된 저항 요소(150)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다(이하에서는, 압력에 의하여 저항 요소(150)가 변화된 정도를 스트레인(strain)이라고 함).
저항 요소(150)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상의 저항 요소(150)를 포함하는 전극(121)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 터치가 입력되면, 상기 터치와 관련된 전극(121)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 저항 요소(150)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
예를 들어, 센서 제어부(140)는 전압의 변화량을 통해, 터치 입력의 유무와 터치의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 전압의 변화량이 소정의 임계값 이상인 경우 터치가 입력된 것으로 판단할 수 있으며, 전압의 변화량에 비례하여 터치의 압력을 판단할 수 있다.
또는, 센서 제어부(140)는 제1 기간 동안에는 터치의 위치를 판단하고, 제2 기간 동안에는 터치의 압력을 판단할 수도 있다.
전극(121)이 스트레인 게이지로서 동작할 수 있도록, 저항 요소(150)는 압력에 의하여 물리적 성질(길이, 단면적, 저항 값 등)이 변하는 구성일 수 있으며, 선이나 박막 등과 같은 형태일 수 있다. 또한, 저항 요소(150)는 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
한편, 저항 요소(150)를 구성하는 물질은 상술한 것에 한정되는 것은 아니며, 정전용량 변화와 저항 값 변화를 모두 감지할 수 있는 물질이라면 본 발명에 따른 저항 요소(150)를 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극(121)이 정전용량 변화와 저항 값 변화를 모두 감지하므로, 터치된 지점 및 터치의 압력을 복합적으로 파악할 수 있다. 또한, 별도의 압력 감지 센서를 구비하지 않으므로, 터치 센서(100)의 두께를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저항 요소(150)는, 단위 전극 영역 내에서 나선형으로 감긴 형상일 수 있다. 이 때, 저항 요소(150)는 도 2에 도시된 것과 같이 각진 나선형으로 감긴 형상일 수 있으며, 이와 다르게 곡선의 나선형으로 감긴 형상일 수도 있다.
저항 요소(150)는 감지 배선(130)과 별개로 형성된 후, 감지 배선(130)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 저항 요소(150)는 감지 배선(130)의 일부로서, 감지 배선(130)이 단위 전극 영역으로 연장되어 형성된 것일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여, 네 개의 전극들과 상기 전극들에 연결된 감지 배선들을 도시하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극(122)의 저항 요소(151) 일부는 지그재그 패턴일 수 있다.
저항 요소(151)의 지그재그 패턴과 마주보는 저항 요소(151)의 직선부는 제1 방향(X축 방향)과 평행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극(122)은 도 2의 전극(121)처럼 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다.
즉, 전극(122) 상에 터치가 입력되면, 센서 제어부(140)는 전극(122)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 전극(122)에 포함된 저항 요소(151)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
저항 요소(151)는 상술한 저항 요소(150)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
전극(122)과 연결되는 각각의 감지 배선(130)은, 저항 요소(151)의 형상에 따라 제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)을 포함할 수 있다. 제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 나란하게 연장될 수 있다.
제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)은, 전극(122)으로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(140)로 전달할 수 있다. 이 때, 상기 신호는 자기 정전 용량과 저항 요소의 저항 값에 대응하는 신호를 포함한다.
저항 요소(151)는 감지 배선(131, 132)과 별개로 형성된 후, 감지 배선(131, 132)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 저항 요소(151)는 감지 배선(131, 132)의 일부로서, 감지 배선(131, 132)이 단위 전극 영역으로 연장되어 형성된 것일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위하여, 네 개의 전극들과 상기 전극들에 연결된 감지 배선들을 도시하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극(123)의 저항 요소(152) 일부는 지그재그 패턴일 수 있다.
저항 요소(152)의 지그재그 패턴과 마주보는 저항 요소(152)의 직선부는 제2 방향(Y축 방향)과 평행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극(123)은 상술한 전극들(121, 122)처럼 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다.
즉, 전극(123) 상에 터치가 입력되면, 전극(123)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 전극(123)의 저항 요소(152)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
전극(123)과 연결되는 각각의 감지 배선(130)은, 저항 요소(152)의 형상에 따라 제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)을 포함할 수 있다. 제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 나란하게 연장될 수 있다.
제1 감지 배선(131)과 제2 감지 배선(132)은, 전극(123)으로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(140)로 전달할 수 있다. 이 때, 상기 신호는 자기 정전 용량과 저항 요소의 저항 값에 대응하는 신호를 포함한다.
저항 요소(152)는 감지 배선(131, 132)과 별개로 형성된 후, 감지 배선(131, 132)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 저항 요소(152)는 감지 배선(131, 132)의 일부로서, 감지 배선(131, 132)이 단위 전극 영역으로 연장되어 형성된 것일 수도 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 전극(121, 122, 123)은 모두 소정의 패턴을 갖는 저항 요소를 포함하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 센서(100)에 구비된 전극 중 일부의 전극은 저항 요소를 포함하고, 나머지 전극은 정전 용량 변화만 감지 가능한 전극일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 5에서는 설명의 편의를 위하여, 네 개의 전극들과 상기 전극들에 연결된 감지 배선들을 도시하기로 한다.
도 5를 참조하면, 복수의 전극(120) 각각에 감지 배선(130)이 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 복수의 전극(120)은, 정전용량 변화와 저항 값 변화를 모두 감지할 수 있는 전극일 수 있다. 또는, 복수의 전극(120)은 정전용량 변화만 감지할 수 있는 전극일 수도 있다. 또는, 복수의 전극(120) 중 일부는 정전용량 변화와 저항 값 변화를 모두 감지할 수 있는 전극이고, 나머지는 정전용량 변화만 감지할 수 있는 전극일 수 있다.
본 발명에 따른 감지 배선(130)은 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소(135, 137)를 포함할 수 있다.
복수의 전극(120)이 형성된 영역을 터치 감지 영역이라고 할 때, 감지 배선들(130)도 터치 감지 영역에 배치된다.
즉, 터치 센서(100)에 소정의 크기를 갖는 압력이 입력되면, 저항 요소(135, 137)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(135, 137)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 지그재그 패턴의 저항 요소(135, 137)를 포함하는 감지 배선(130)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 터치 센서(100) 상에 터치가 입력된 경우, 상기 터치와 관련된 전극(120)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 저항 요소(135, 137)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
저항 요소(135, 137)는 상술한 저항 요소들(150, 151, 152)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 전극(120)으로부터 출력되는 전기전 신호를 전달하고, 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다면 본 발명의 저항 요소를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치된 지점 및 터치의 크기를 복합적으로 파악할 수 있다. 또한, 전극들(120)로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(140)로 전달하기 위하여 필수적으로 구비되는 감지 배선들(130)의 일부를 스트레인 게이지화 함에 따라, 터치 센서(100)의 두께를 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 감지 배선(130)은 전극(120)과 센서 제어부(140)를 연결하므로, 센서 제어부(140)와 전극(120) 간의 거리가 멀수록 감지 배선(130)의 길이가 길어진다.
이 때, 길이가 긴 감지 배선(130)일수록, 포함된 저항 요소(135, 137)의 길이가 길 수 있다. 예를 들어, 감지 배선들(130) 중 어느 하나인 제1 감지 배선에 형성된 저항 요소(135)의 길이(L1)는 제1 감지 배선보다 길이가 짧은 제2 감지 배선에 형성된 저항 요소(137)의 길이(L2)보다 길 수 있다.
저항 요소(135, 137)는 감지 배선(130)과 별개로 형성된 후, 감지 배선(130)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 저항 요소(135, 137)는 감지 배선(130)의 일부로서, 감지 배선(130)이 연장되어 형성된 것일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 배선의 형상을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 6에서는 설명의 편의를 위하여, 네 개의 전극들과 상기 전극들에 연결된 감지 배선들을 도시하기로 한다.
도 6을 참조하면, 복수의 전극(120) 각각에 감지 배선(130)이 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 감지 배선(130)은 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소(135, 137)를 포함할 수 있다. 즉, 지그재그 패턴의 저항 요소(135, 137)를 포함하는 감지 배선(130)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 터치 센서(100) 상에 터치가 입력된 경우, 상기 터치와 관련된 전극(120)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 저항 요소(135, 137)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
도 6을 참조하면, 각 저항 요소(135, 137)는 각 감지 배선(130)의 제1 지점(135a, 137a)부터 제2 지점(135b, 137b) 사이에 형성될 수 있다.
즉, 제1 지점(135a, 137a)과 제2 지점(135b, 137b)은 각 저항 요소(135, 137)의 양 단부일 수 있다.
동일한 수직 라인(VL)에 배열된 전극들(120a, 120b)에 연결된 저항 요소들(135, 137)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 순차적으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 전극들 중 i 번째(i는 자연수) 전극(120a)에 연결된 감지 배선의 제2 지점(135b)과 동일 또는 유사한 높이(Y축 좌표)에, i+1 번째 전극(120b)에 연결된 감지 배선의 제1 지점(137a)이 위치할 수 있다.
즉, i 번째 전극(120a)에 연결된 저항 요소(135)가 형성된 영역과, i+1 번째 전극(120b)에 연결된 저항 요소(137)가 형성된 영역이 서로 중첩되지 않으면서, 제2 방향(Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
또한, 이러한 경우, 각 저항 요소(135, 137)의 길이는 동일할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에서는, 저항 요소(135, 137)가 지그재그 패턴을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 저항 요소(135, 137)가 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다면, 저항 요소(135, 137)의 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에서는 모든 감지 배선에 저항 요소가 구비된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 터치 센서에 구비된 감지 배선들 중 일부만 저항 요소를 포함할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서(300)는 기판(310), 복수의 제1 전극(320), 복수의 제2 전극(330), 복수의 배선(327, 337) 및 센서 제어부(340)를 포함할 수 있다.
기판(310)의 구조 및 기판(310)을 구성하는 재료에 관하여는 앞서 도 1을 참조로 하여 살펴보았으므로, 여기서는 기판(310)에 대한 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 복수의 제1 전극(320) 및 복수의 제2 전극(330)은 기판(310) 상에 배치될 수 있다.
복수의 전극(320, 330)은 마름모, 또는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으며, 마름모 또는 다이아몬드 형상을 갖는 전극들(320, 330)이 제1 방향(X축 방향) 또는 제2 방향(Y축 방향)으로 나열될 수 있다.
제1 전극들(320)은 제1 연결부(325)를 통해 제2 방향(Y축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 전극들(330)은 제2 연결부(335)를 통해 제1 방향(X축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)은 서로 다른 층에 배치되거나 또는 서로 같은 층에 배치될 수도 있다.
제1 전극들(320) 사이사이의 영역은 제2 전극들(330)로 채워지며, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)이 서로 같은 층에 배치되는 경우, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)을 전기적으로 분리시키기 위하여 제1 연결부(325)와 제2 연결부(335)의 교차 지점에 소정의 절연 물질이 형성될 수 있다(브리지(bridge) 구조).
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극들(320, 330)은 정전용량 변화량을 이용하여 터치 센서(300)에 입력되는 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 상호 정전용량(mutual-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330)의 배치에 의하여, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330) 간의 상호 정전용량이 형성되며, 터치 센서(300)에 터치가 입력되는 경우 상기 터치와 연관된 전극들(320, 330)의 상호 정전용량이 변화하게 된다.
제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)은 앞서 도 1을 참조로 하여 설명한 전극들(120)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
한편, 전극들(320, 330)의 형상은 도 7에 도시된 것에 제한되지 않으며, 다양하게 변화될 수 있다.
제1 배선들(327)은 제1 전극들(320)과 센서 제어부(340)를 연결할 수 있다. 또한, 제2 배선들(337)은 제2 전극들(330)과 센서 제어부(340)를 연결할 수 있다. 배선들(327, 337)은 전극들(320, 330)로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(340)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
제1 전극들(320)은 센서 제어부(340)로부터 구동 신호를 공급받고, 제2 전극들(330)은 정전 용량의 변화를 반영한 감지 신호를 센서 제어부(340)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 센서 제어부(340)는 제2 전극들(330)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 8에서는 설명의 편의를 위하여, 두 개의 제1 전극(320)과 두 개의 제2 전극(330)이 형성된 영역을 도시하기도 한다.
도 8을 참조하면, 제2 전극들(330)을 서로 연결하는 제2 연결부(335a)는 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 것과 같이, 제2 연결부(335a)가 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함하는 경우, 터치 센서(300) 상에 소정의 크기를 갖는 압력이 입력되면, 상기 제2 연결부(335a)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
제2 연결부(335a)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 제2 연결부(335a)는 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다. 제2 연결부(335a)는 제2 전극들(330)을 전기적으로 연결시키는 기능과, 압력 감지 센서로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
구체적으로, 터치 센서(300) 상에 터치가 입력된 경우, 전극들(320, 330)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 제2 연결부(335a)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
제2 연결부(335a)의 저항 요소는 앞서 설명한 저항 요소들(135, 137)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상호 정전 용량 변화량에 대응하는 전기적 신호와 제2 연결부(335a)의 스트레인에 대응하는 전기적 신호는 배선(327, 337)을 통해 센서 제어부(340)로 전달될 수 있다. 센서 제어부(340)는 상기 전기적 신호들을 이용하여 터치의 위치와 압력의 크기를 산출할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 도시된 모든 제2 연결부(335a)가 저항 요소를 포함하나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 연결부(335a) 중 일부만 저항 요소를 포함할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 9에서는 설명의 편의를 위하여, 두 개의 제1 전극(320)과 두 개의 제2 전극(330)이 형성된 영역을 도시하기도 한다.
도 9를 참조하면, 제1 전극들(320)을 서로 연결하는 제1 연결부(325a)는 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함할 수 있다.
제1 연결부(325a)가 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함하는 경우, 터치 센서(300) 상에 소정의 크기를 갖는 압력이 입력되면, 상기 제1 연결부(325a)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
제1 연결부(325a)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 제1 연결부(325a)는 스트레인 게이지로서 동작하게 된다. 제1 연결부(325a)는 제1 전극들(320)을 전기적으로 연결시키는 기능과 압력 센서로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서(300) 상에 터치가 입력된 경우, 전극들(320, 330)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 제1 연결부(325a)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
상호 정전 용량 변화량에 대응하는 전기적 신호와 제1 연결부(325a)의 스트레인에 대응하는 전기적 신호는 배선(327, 337)을 통해 센서 제어부(340)로 전달될 수 있다. 센서 제어부(340)는 상기 전기적 신호들을 이용하여 터치의 위치와 압력의 크기를 산출할 수 있다.
도 9를 참조하면, 도시된 모든 제1 연결부(325a)가 저항 요소를 포함하나 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 즉, 제1 연결부(325a) 중 일부만 저항 요소를 포함할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 10에서는 설명의 편의를 위하여, 두 개의 제1 전극(320)과 두 개의 제2 전극(330)이 형성된 영역을 도시하기도 한다.
도 10을 참조하면, 제1 전극들(320)을 서로 연결하는 제1 연결부(325a)와 제2 전극들(330)을 서로 연결하는 제2 연결부(335a)는 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소를 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 제1 연결부(325a)와 제2 연결부(335a)는 스트레인 게이지로서 동작하게 되며, 따라서 제1 연결부(325a)와 제2 연결부(335a)는 각각 제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330)을 전기적으로 연결시키는 기능과 압력 감지 센서로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 전극들(320, 330) 및 연결부(325a, 335a)를 이용하여 터치의 위치 및 압력의 크기를 획득하는 것에 대한 구체적인 내용은 이미 설명한 바 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
한편, 도 8 내지 도 10에서는, 제1 연결부(325a) 또는 제2 연결부(335a)에 포함되는 저항 요소가 지그재그 패턴을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 저항 요소가 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다면, 저항 요소의 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 도시된 모든 제1 연결부(325a) 및 제2 연결부(335a)가 저항 요소를 포함하나 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 즉, 제1 연결부(325a)의 일부와 제2 연결부(335a)의 일부만 저항 요소를 포함할 수도 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 11 내지 도 13에서는 설명의 편의를 위하여, 두 개의 제1 전극과 두 개의 제2 전극이 형성된 영역을 도시하기도 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 제1 전극(320a)은 저항 요소(350)를 포함하며, 상기 저항 요소(350)는 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다.
제1 전극(320a)이 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상의 저항 요소(350)를 포함하는 경우, 터치 센서(300) 상에 소정의 크기를 갖는 압력이 입력되면, 상기 저항 요소(350)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(350)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 제1 전극(320a)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 터치 센서(300) 상에 터치가 입력된 경우, 전극들(320a, 330)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 제1 전극(320a)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
제1 전극(320a)에 포함된 저항 요소(350)는 앞서 설명한 저항 요소들(150, 151, 152)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 제2 전극(330a)은 저항 요소(350)를 포함하며, 상기 저항 요소(350)는 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다.
즉, 제2 전극(330a)은 상술한 제1 전극(320a)처럼 스트레인 게이지로서 동작하게 된다.
구체적으로, 터치 센서(300) 상에 터치가 입력된 경우, 전극들(320, 330a)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 제2 전극(330a)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
제2 전극(320a)의 저항 요소(350)는 앞서 설명한 저항 요소들(150, 151, 152, 350)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 제1 전극(320a) 및 제2 전극(330a)은 저항 요소(350)를 포함하며, 상기 저항 요소(350)는 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다.
즉, 제1 전극(320a)과 제2 전극(330a) 모두 스트레인 게이지로서 동작하게 된다.
구체적으로, 제1 전극(320a)과 제2 전극(330a)은, 상호 정전용량의 변화량을 감지하는 기능과 스트레인 게이지의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
따라서, 터치 센서(300) 상에 터치가 입력된 경우, 전극들(320a, 330a)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 저항 요소들(350)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
상호 정전 용량 변화량에 대응하는 전기적 신호와 저항 요소(350)의 스트레인에 대응하는 전기적 신호는 배선(327, 337)을 통해 센서 제어부(340)로 전달될 수 있다. 센서 제어부(340)는 상기 전기적 신호들을 이용하여 터치의 위치와 압력의 크기를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제1 전극들(320a) 또는 제2 전극들(330a)에 포함되는 저항 요소(350)의 패턴은 도 11 내지 도 13에 도시된 것에 제한되지 않는다. 즉, 상기 저항 요소(350)가 스트레인 게이지로서 동작할 수 있다면, 저항 요소의 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 7에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제1 전극(320b)과 제2 전극(330b)은 제1 서브 전극(360)과 한 쌍의 제2 서브 전극(365)을 포함할 수 있다.
제1 서브 전극(360)은 도전성 재료로 패터닝된 다각형 형상으로 이루어 질 수 있으며, 앞서 도 1을 참조로 하여 설명한 전극들(120)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
각 전극(320b, 330b)에 포함된 제1 서브 전극들(360)은 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(320b)의 제1 서브 전극(360)의 어느 한 변이, 상기 제1 전극(320b)과 인접하는 제2 전극들(330b)의 제1 서브 전극들(360)의 어느 한 변과 마주볼 수 있다.
도 14에서는 제1 서브 전극(360)이 6 각형의 형상을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 서브 전극(360)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
제2 서브 전극(365)은 제1 서브 전극(360)에 전기적으로 연결되며, 지그재그 형상으로 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
제2 서브 전극(365)에 포함된 저항 요소는 상술한 저항 요소(150, 350)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
각 전극(320b, 330b)이 저항 요소를 포함하는 경우, 터치 센서(300) 상에 소정의 크기를 갖는 압력이 입력되면, 상기 저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 각 전극(320b, 330b)에 포함된 제2 서브 전극들(365)은 스트레인 게이지로서 동작하게 된다.
이에 따라, 터치가 입력되면, 상기 터치와 관련된 전극들(320b, 330b)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 제2 서브 전극(365)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1 전극(320b)과 제2 전극(330b)은 한 쌍의 제1 서브 전극(360)과 제2 서브 전극(365)을 포함할 수 있다.
제1 서브 전극(360)은 다각형 형상으로 이루어 질 수 있으며, 특히 V자 형상일 수 있다.
각 전극(320b, 330b)에 포함된 제1 서브 전극들(360)은 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(320b)의 제1 서브 전극(360)의 어느 한 변이, 상기 제1 전극(320b)과 인접하는 제2 전극들(330b)의 제1 서브 전극들(360)의 어느 한 변과 마주볼 수 있다.
제2 서브 전극(365)은 한 쌍의 제1 서브 전극(360) 사이에 위치하며, 서로 분리된 한 쌍의 제1 서브 전극(360)을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 제2 서브 전극(365)은 지그재그 형상으로 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
각 전극(320b, 330b)이 저항 요소를 포함하는 경우, 터치 센서(300) 상에 소정의 값을 갖는 압력이 입력되면, 상기 저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다.
즉, 각 전극(320b, 330b)에 포함된 제2 서브 전극들(365)은 스트레인 게이지로서 동작하게 된다. 이에 따라, 터치가 입력되면, 상기 터치와 관련된 전극들(320b, 330b)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 제2 서브 전극(365)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 것과 같이 각 전극(320b, 330b)의 일부가 다각형의 형상을 갖는 경우, 도 11 내지 도 13에 도시된 전극들에 비하여, 상호 정전용량의 크기가 크게 된다. 따라서, 터치 감지의 감도가 향상될 수 있다.
한편, 제1 서브 전극(360)과 제2 서브 전극(365)의 형상은 도 14 및 도 15에 도시된 것 외에 다양하게 변형될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서(400)는 기판(410), 복수의 제1 전극(420), 복수의 제2 전극(430), 복수의 감지 배선(451, 452) 및 센서 제어부(440)를 포함할 수 있다.
기판(410)은 도 1 및 도 7에 도시된 기판(110, 310)과 동일한 형태로 형성되고, 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 기판(410)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
복수의 제1 전극(420) 및 복수의 제2 전극(430)은 기판(410) 상에 위치할 수 있으며, 동일한 층 상에 위치할 수 있다.
복수의 제1 전극(420)은 구동 전극이고, 복수의 제2 전극(430)은 감지 전극일 수 있다. 즉, 센서 제어부(440)는 복수의 제1 전극(420)에 구동신호를 인가하고, 복수의 제2 전극(430)으로부터 정전용량에 관한 정보가 포함된 신호를 수신할 수 있다.
제1 전극(420)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장된 바(bar) 형태일 수 있으며, 제1 방향(X축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
도 16에는 도시되지 않았으나, 제1 전극(420)에는 구동 신호를 인가 받기 위한 배선이 연결될 수 있다.
제2 전극(430)은 제1 전극들(420) 사이에서 제2 방향(Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다. 제1 전극(420)에 구동 신호가 인가되면, 인접한 제2 전극들(430)과 상호 정전용량을 형성할 수 있다.
제2 전극(430)에는 감지 배선들(451, 452)이 연결될 수 있다. 구체적으로, 감지 배선들(451, 452)은 대응되는 제2 전극(430)으로부터 연장되어 센서 제어부(440)에 전기적으로 연결될 수 있다.
감지 배선들(451, 452)은 제2 전극(430)으로부터 출력되는 신호를 센서 제어부(440)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 신호는 정전용량 변화량에 대한 정보 및, 후술할 저항 요소의 스트레인에 대응하는 신호를 포함할 수 있다.
터치 센서(400)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 제1 전극(420) 및 제2 전극(430) 간의 상호 정전용량이 변화하게 되므로, 센서 제어부(440)는 제2 전극들(430)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치의 위치를 검출할 수 있다.
한편, 도 16에서는 제2 전극들(430)과 감지 배선들(451, 452)이 동일한 층에 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 전극들(430)과 감지 배선들(451, 452)은 서로 다른 층에 형성될 수 있으며, 콘택트 홀을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 17은 도 16에 도시된 제2 전극을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 제2 전극(430)은 제1 서브 전극(433)과 제2 서브 전극(435)을 포함할 수 있다.
제1 서브 전극(433)은 사각 형상을 가질 수 있으며, 제1 전극(420)과 인접하도록 위치할 수 있다. 즉, 제1 서브 전극(433)은, 상호 정전용량을 형성하는 제1 전극(420)과 제2 서브 전극(435) 사이에 위치할 수 있다.
제1 서브 전극(433)은 앞서 도 1을 참조로 하여 설명한 전극들(120)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
제2 서브 전극(435)은 제1 서브 전극(433)에 전기적으로 연결되며, 제1 감지 배선(451)에 연결된 저항 요소와, 제2 감지 배선(452)에 연결된 저항 요소를 포함할 수 있다. 저항 요소들은 지그재그 형상을 가지며, 상술한 저항 요소(150)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
제2 전극(430)이 저항 요소를 포함하는 경우, 터치 센서(400) 상에 소정의 값을 갖는 압력이 입력되면, 상기 저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 크기를 판별할 수 있다. 즉, 제2 전극(430)에 포함된 제2 서브 전극(435)은 스트레인 게이지로서 동작하게 된다.
이에 따라, 터치가 입력되면, 상기 터치와 관련된 전극(420, 430) 간의 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 제2 서브 전극(435)의 스트레인으로부터 터치 압력의 크기를 획득할 수 있다.
이 경우, 제2 서브 전극(435)과 제1 전극(420) 간의 상호 정전용량은, 제1 서브 전극(433)과 제1 전극(420) 간의 상호 정전용량 보다 작을 수 있다.
한편, 도 17에서는 제1 서브 전극(433)의 형상이 사각형인 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 서브 전극(433)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 제2 서브 전극(435)의 형상 또한 도 17에 도시된 형상에 제한되지 않는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100, 300, 400: 터치 센서
110, 310: 기판
120, 320, 330, 420, 430: 전극
130, 451, 452: 감지 배선
140, 340, 440: 센서 제어부
110, 310: 기판
120, 320, 330, 420, 430: 전극
130, 451, 452: 감지 배선
140, 340, 440: 센서 제어부
Claims (22)
- 복수의 전극; 및
상기 복수의 전극 각각과 연결되며, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 감지 배선을 포함하고, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은,
단위 전극 영역 내에서 적어도 일부가 구부러진 형상을 갖고, 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 저항 요소를 포함하고,
상기 복수의 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 구동 전극을 더 포함하며,
상기 전극은, 다각형 형상을 갖는 제1 서브 전극과 상기 제1 서브 전극에 연결되며 상기 저항 요소를 포함하는 제2 서브 전극을 포함하는 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 저항 요소는 나선형으로 감긴 형상인 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 저항 요소의 일부가 지그재그 형상인 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 저항 요소는 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하는 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력이 검출되고,
상기 터치에 대응하여 변화된 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치가 검출되는 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은 자기 정전용량(self capacitance) 방식으로 터치를 센싱하는 터치 센서. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 서브 전극이, 상기 제2 서브 전극보다 상기 구동 전극에 인접하도록 위치하는 터치 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제2 서브 전극은, 상기 제1 서브 전극과 상기 감지 배선 사이에 위치하는 터치 센서. - 복수의 전극; 및
상기 복수의 전극 각각과 연결되며, 제1 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 감지 배선을 포함하고,
상기 복수의 감지 배선 중 적어도 하나의 감지 배선은,
지그재그 패턴의 형상을 갖고, 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 제1 저항 요소를 포함하고,
상기 복수의 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 구동 전극을 더 포함하며,
상기 전극은, 다각형 형상을 갖는 제1 서브 전극과 상기 제1 서브 전극에 연결되며 저항 요소를 포함하는 제2 서브 전극을 포함하는 터치 센서. - 제10항에 있어서,
상기 제1 저항 요소는 스트레인 게이지로서 동작하는 터치 센서. - 제10항에 있어서,
상기 제1 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력이 검출되고,
상기 터치에 대응하여 변화된 상기 복수의 전극의 정전용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치가 검출되는 터치 센서. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 전극들은 자기 정전용량 방식으로 터치를 센싱하는 터치 센서. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은, 단위 전극 영역 내에서 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상을 갖고, 상기 터치의 압력에 대응하여 저항 값이 변하는 제2 저항 요소를 포함하는 터치 센서. - 제14항에 있어서,
상기 제2 저항 요소는 스트레인 게이지로서 동작하며, 상기 제2 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력을 센싱하는 터치 센서. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 감지 배선 중 길이가 긴 감지 배선에 포함된 제1 저항 요소일수록 길이가 긴 터치 센서. - 제10항에 있어서,
동일한 수직 라인에 구비되는 전극들에 연결된 저항 요소들은 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배열되는 터치 센서. - 제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극;
상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극;
상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및
상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함하고,
상기 복수의 전극들 및 상기 복수의 연결부들 중 적어도 하나는, 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함하고,
상기 복수의 제1 및 제2 전극 각각은, 다각형 형상을 갖는 제1 서브 전극과 상기 제1 서브 전극에 연결되며 상기 저항 요소를 포함하는 제2 서브 전극을 포함하는 터치 센서. - 제18항에 있어서,
상기 저항 요소의 변화된 저항 값으로부터 상기 터치의 압력을 센싱하는 터치 센서. - 제18항에 있어서,
상기 저항 요소는 상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나에 포함된 터치 센서. - 삭제
- 제18항에 있어서,
상기 제1 전극의 제1 서브 전극의 어느 한 변은, 상기 제1 전극과 인접한 제2 전극들의 제1 서브 전극들의 어느 한 변과 마주 보는 터치 센서.
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