KR20150029425A - 터치센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 윈도우 기판과;상기 윈도우 기판과 마주보도록 형성되고, 전극패턴이 형성된 베이스 기판; 상기 전극패턴에 마주보도록 형성되고, 상하 진동을 발생하는 햅틱 디바이스를 포함하는 터치센서 모듈을 제공한다.

Description

터치센서 모듈 {Touch Sensor Module}

본 발명은 터치센서 모듈에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치센서(Touch Sensor)가 개발되었다.

이러한 터치센서는 전자수첩, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 디스플레이의 표시면에 설치되어, 사용자가 디스플레이를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.

또한, 터치센서의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-MAGnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다.

이러한 다양한 방식의 터치센서 모듈은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치센서 모듈과 정전용량방식 터치센서 모듈이다.

최근에는, 사용자가 터치 지점을 인지할 수 있도록 실제 키(Key)를 누르는 것과 같은 촉감을 인지하도록 다양한 방법이 제공되고 있다. 일 예로, 대한민국 공개번호"10-2011-0062504"과 같이 햅틱 장치가 추가되고 있다. 이러한, 햅틱 디바이스는 사용자가 촉감을 인지하도록 별도의 진동플레이트를 구비해야만 하는 문제점이 발생하였다.

KR 10-2011-0062504 A

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 진동플레이트가 필요없이 터치 시점에 터치를 인지하는 터치센서 모듈을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 윈도우 기판과; 상기 윈도우 기판과 마주보도록 형성되고, 전극패턴이 형성된 베이스 기판; 상기 전극패턴에 마주보도록 형성되고, 상하 진동을 발생하는 햅틱 디바이스를 포함하는 터치센서 모듈을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱 디바이스는, 전압을 인가하는 상부전극; 상기 상부전극의 전압으로 구동하는 하부전극; 및 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되고, 상기 상부전극의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 베이스 기판의 일면에 형성되는 제1 전극패턴과 상기 베이스 기판의 타면에 형성되는 제2 전극패턴을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 전극패턴은 상기 베이스 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱 디바이스는, 상기 전극패턴의 전압으로 구동하는 하부전극 및 상기 전극패턴과 하부전극 사이에 형성되며, 상기 전극패턴의 전압에 의해 내부에서 전기장이 형성되고, 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱디바이스는 상기 전극패턴이 좌표를 인식하고 상기 액츄에이터층 및 하부전극에 전압을 인가하도록 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 베이스 기판의 일면에 형성되는 제1 전극패턴과 상기 베이스 기판의 타면에 형성되는 제2 전극패턴을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 전극패턴은 상기 베이스 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 전극패턴이 일면에 형성된 윈도우 기판과; 상기 전극패턴과 마주보도록 형성되고, 상기 전극패턴에서 전압을 인가 받아 상하 진동을 발생하는 햅틱디바이스를 포함하는 터치센서 모듈을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 전극패턴은 상기 윈도우 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱 디바이스는, 상기 전극패턴의 전압으로 구동하는 하부전극; 및 상기 전극패턴의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱디바이스는 상기 전극패턴이 좌표를 인식하고 상기 액츄에이터층 및 하부전극에 전압을 인가하도록 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은, 상기 햅틱 디바이스는, 전압을 인가하는 상부전극; 상기 상부전극의 전압으로 구동하는 하부전극; 및 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되고, 상기 상부전극의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 터치센서에 햅틱 디바이스를 형성함으로써, 터치시에 손가락으로 사용자가 촉감을 인지하도록 하는 효과가 있다.

또한, 터치센서에 햅틱 디바이스를 형성함으로써, 사용자의 감성 만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 터치센서에 햅틱 디바이스를 형성함으로써, 진동플레이트를 별도로 사용하지 않음으로써 두께가 얇은 터치센서 모듈을 제공하는 효과가 있다.

또한, 터치센서에 햅틱디바이스의 상부 전극을 사용하지 않음으로써, 기존 터치센서 모듈에 비해 두께가 얇은 터치센서 모듈을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극패턴의 부분 확대도,
도 3은 도1 의 제1 변형예에 따른 터치센서 모듈의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도, 및
도 5는 도4 의 제2 변형예에 따른 터치센서 모듈의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규 한 특징들은 첨부된 도면들과 연관 되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극패턴의 부분 확대도, 도 3은 도1 의 제1 변형예에 따른 터치센서 모듈의 단면도, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치센서 모듈의 단면도, 및 도 5는 도4 의 제2 변형예에 따른 터치센서 모듈의 단면도이다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 ‘터치’라는 용어는 접촉 수용면에 대한 직접적인 접촉을 의미할 뿐만 아니라, 접촉 수용 면으로부터 입력수단이 상당한 거리만큼 근접하는 것을 의미하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈(1)은, 윈도우 기판(200)과 윈도우 기판(200)과 마주보도록 형성되고,상하 진동을 발생하는 햅틱 디바이스를 포함한다.

윈도우기판(200)은 활성 영역(220)과 비활성 영역(230)으로 구획되는데, 활성 영역(220)은 입력수단의 터치를 인식할 수 있도록 전극패턴(120)이 형성되는 부분으로서 베이스기판(100)의 중심에 구비되고, 비활성 영역(230)은 전극패턴(120)으로부터 연장되는 전극배선(미도시)이 형성되는 부분으로 활성 영역(220)의 테두리에 구비된다. 이때, 윈도우기판(200)은 전극패턴(120)과 전극배선(미도시)을 지지할 수 있는 지지력과 디스플레이부(337)에서 제공하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 하는 투명성을 갖추어야 한다.

윈도우기판(200)은 터치센서의 최 외곽에서 사용자의 터치가 입력되는 방향에 형성되며, 소정 강도 이상의 강화유리등을 사용함으로써 터치센서를 보호하는 보호층의 역할을 동시에 할 수 있다. 전술한 지지력과 투명성을 고려할 때, 윈도우기판(200)은 투명도를 고려하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS) 등의 재질을 사용할 수도 있다.

윈도우기판(200) 일면상에 전극패턴(120)이 형성되는 것으로, 단층의 전극패턴(120)으로 터치센서가 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 터치센서는, 윈도우기판(200)상에 X축방향의 제1 전극패턴(122)과 제1 전극패턴(122)에 교차되는 Y축방향의 제2 전극패턴(124)이 형성될 수 있다. 단일면에 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)이 교차되어 형성되기 위해, 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)이 교차되는 부분에는 어느 하나의 전극패턴(120)상에 절연패턴(I)이 형성되고, 절연패턴(I)상에 다른 전극패턴(120)이 전기적 연결이 이루어지도록 함으로써 교차되는 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)의 전기적 연결을 구현할 수 있다(도 2를 참조). 교차되는 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)의 교차각은 수직한 것으로 도시하였으나, 그 교차각에 특별히 한정되는 것은 아니며, 2차원 평면에서의 좌표를 추출하기 위해 X축과 Y축의 좌표가 나올 수 있도록 적절한 각도로 교차되는 것이 적절하다.

전극패턴(120)은 베이스기판(100)의 일면에 형성된다. 상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 다른 터치센서는, 윈도우기판(200) 일면상에 교차되는 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)이 동시에 형성될 수 있다. 여기서 전극패턴(120)은 금속세선으로 형성되는 메쉬패턴으로 형성되는 것이 적절하며, 그 메쉬패턴을 이루는 형상은 사각형, 삼각형, 다이아몬드형 등 다각형 형상을 포함하며, 특별한 형상에 한정을 두는 것은 아니다. 전극패턴(120)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 이용하여 메시패턴(Mesh Pattern)으로 형성할 수 있다.

전극패턴(120)의 형성방법은 건식 공정, 습식 공정 또는 다이렉트(direct) 패터닝 공정으로 형성할 수 있다. 여기서, 건식공정은 스퍼터링(Sputtering), 증착(Evaporation) 등을 포함하고, 습식 공정은 딥 코팅(Dip coating), 스핀 코팅(Spin coating), 롤 코팅(Roll coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 등을 포함하며, 다이렉트 패터닝 공정은 스크린 인쇄법(Screen Printing), 그라비아 인쇄법(Gravure Printing), 잉크젯 인쇄법(Inkjet Printing) 등을 포함하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 터치센서 모듈은 사용자가 터치를 인지하여, 터치를 반복하지 않도록 하기 위한 것이다. 그러므로, 터치센서 모듈의 전원 소모를 감소시켜 주고 반복동작의 신뢰성을 향상시켜 주기 위함이다.

햅틱 디바이스(300)는 전극패턴(120)의 하단부에 형성된다. 햅틱 디바이스(300)는 외부 또는 내부에서 일정한 주파수 또는 일정한 전압을 전극패턴(120) 또는 제어부(미도시)에서 인가받아 구동된다. 햅틱 디바이스(300)는 수축 및 팽창을 하여 윈도우기판(200)에 진동을 전달한다. 또한, 햅틱 디바이스(300)의 하단부에는 터치센서의 신호를 출력하는 디스플레이부(337)가 형성될 수도 있다. 햅틱 디바이스(300)는 직사각형의 평판 형상으로 형성되는 것이 적절하다. 이는, 햅틱 디바이스(300)의 형태를 한정하기 위함은 아니다.

햅틱 디바이스(300)는 전압을 인가하는 상부전극(335)과 상부전극(335)의 신호로 구동하는 하부전극(331)이 형성되고, 상부전극(335)과 하부전극(331)에 수직변형을 일으키는 액츄에이터층(333)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 상부/하부전극(335,331)은 전극패턴(120) 인가되는 전압이 시간차를 이용하여 구동된다. 상부/하부전극(335,331)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명한 재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 상부/하부전극(335,331)의 재질을 특별히 한정하기 위함은 아니다. 상부/하부전극(335,331)의 사이에 액츄에이터층(333)이 형성된다.

액츄에이터층(333)은 상부/하부전극(335,331)의 구동신호에 따라 내부에 전기장이 형성된다. 액츄에이터층(333)은 내부의 전기장에 의해 물리적으로 수직 변형을 일으켜서 변위를 발생하게 된다. 액츄에이터층(333)의 수직 변형의 변위는 재질에 따른 물성 값, 전기장을 발생하는 전압 및 주파수 등에 의해 변위를 조절할 수 있다. 액츄에이터층(333)은 전왜 폴리머(electrostrictive polymer), 유전성 탄성체(dielectric elastomer), 이온 폴리머(ionic polymer), 압전 폴리머(piezoelectric polymer) 등의 재질을 사용한다. 이는, 액츄에이터층(333)의 재질을 한정하기 위함은 아니다. 액츄에이터층(333)의 두께는 50㎛ ~ 500㎛를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 적절하다. 이는, 전압의 크기에 따라 액츄에이터층(333)의 움직이는 변위량과 사용자가 터치시 촉감을 인지하는 정도 및 터치센서 모듈(1)의 변위에 의한 파손을 방지하기 위함이다.

디스플레이부(337)는 터치센서를 통해 사용자가 입력한 출력값을 나타낸다. 디스플레이부(337)는 햅틱 디바이스(300)의 일면에 결합 된다. 디스플레이부(337)는 데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 표시장치로서, 주로 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등 다양한 디스플레이장치가 포함될 수 있으며, 특별히 한 종류의 장치에 한정되는 것은 아니다.

도3 을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제1 변형예의 터치센서 모듈은, 제1 실시예의 동일구조 및 재질인 윈도우 기판, 전극패턴, 디스플레이부의 설명은 생략하고, 본 발명에 따른 제1 변형예의 햅틱 모듈의 구조를 자세히 설명한다.

햅틱 디바이스(300)는 전극패턴(120)으로 부터 전압을 수신하여 구동하는 하부전극이 형성되고, 전극패턴(120)과 하부전극(331)에 수직변형을 일으키는 액츄에이터층(333)를 포함한다.

본 발명에 따른 제1 변형예에 따른 하부전극(331)은 전극패턴(120) 인가되는 전압이 시간차를 이용하여 구동된다. 전극패턴(120)이 전압을 구동시에는 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)이 각각 전압을 인가한다. 이때, 터치 좌표를 스캔 방식으로 위치를 검출한다. 터치 위치를 검출 후에 액츄에이터층에 전압을 제1 전극패턴과 제2 전극패턴을 동시에 전압을 인가한다. 터치를 인식 후 시간차를 두어 제1 전극패턴과 제2 전극패턴에 전압을 인가함으로써, 햅틱 디바이스는 상하 진동을 한다. 전극패턴은 액츄에이터층 내부에 전기장이 발생할 수 있도록 하부전극(331)에 구동 신호를 인가하여 물리적으로 수직 변형을 일으키도록 한다. 하부전극(331)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명한 재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 하부전극(335,331)의 재질을 특별히 한정하기 위함은 아니다. 하부전극(335,331)의 사이에 액츄에이터층(333)이 형성된다.

액츄에이터층(333)은 하부전극(331)의 구동신호에 따라 내부에 전기장이 형성된다. 액츄에이터층(333)은 내부의 전기장에 의해 물리적으로 수직 변형을 일으켜서 변위를 발생하게 된다. 액츄에이터층(333)의 수직 변형의 변위는 재질에 따른 물성 값, 전기장을 발생하는 전압 및 주파수 등에 의해 변위를 조절할 수 있다. 액츄에이터층(333)은 전왜 폴리머(electrostrictive polymer), 유전성 탄성체(dielectric elastomer), 이온 폴리머(ionic polymer), 압전 폴리머(piezoelectric polymer) 등의 재질을 사용한다. 이는, 액츄에이터층(333)의 재질을 한정하기 위함은 아니다. 액츄에이터층(333)의 두께는 50㎛ ~ 500㎛를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 적절하다. 이는, 전압의 크기에 따라 액츄에이터층(333)의 움직이는 변위량과 사용자가 터치시 촉감을 인지하는 정도 및 터치센서 모듈(1)의 변위에 의한 파손을 방지하기 위함이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 터치센서 모듈은, 제1 실시예의 동일구조 및 재질인 윈도우 기판, 전극패턴, 디스플레이부의 설명은 생략하고, 본 발명에 따른 제2 변형예의 베이스 기판과 전극패턴이 형성되고 햅틱 디바이스의 구조를 자세히 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에서는, 베이스기판(100)의 양측 면에 전극패턴(120,130)이 형성된 실시예를 설명하고 있다. 이는, 베이스기판(100)의 전극패턴을 양면으로 한정하기 위함은 아니다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터치센서 모듈(1)은, 윈도우 기판(200)과; 상기 윈도우 기판(200)과 마주보도록 형성되고, 전극패턴(120)이 형성된 베이스 기판(100)과 전극패턴(120)에 마주보도록 형성되고, 상하 진동을 발생하는 햅틱 디바이스(300)를 포함한다.

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윈도우 기판(200)은 터치 위치 검출을 위한 전극패턴(120)이 형성되는 영역을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 윈도우 기판(200)은 전극패턴(122,124)을 지지할 수 있는 지지력과 디스플레이부(337)에서 제공되는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 투명성을 갖추어야 한다. 윈도우 기판(200)은 터치센서의 최 외곽에서 사용자의 터치가 입력되는 방향에 형성되며, 소정강도 이상의 강화유리 등을 사용함으로써 터치센서을 보호하는 보호층의 역할을 동시에 할 수 있다.

베이스기판(100)은 전극패턴(120) 및 전극배선(미도시)이 형성될 영역을 제공하는 역할을 수행한다. 여기서, 베이스기판(100)은 활성 영역(220)과 비활성 영역(230)으로 구획되는데, 활성 영역(220)은 입력수단의 터치를 인식할 수 있도록 전극패턴(120)이 형성되는 부분으로서 베이스기판(100)의 중심에 구비되고, 비활성 영역(230)은 전극패턴(120)으로부터 연장되는 전극배선(미도시)이 형성되는 부분으로 활성영역(220)의 테두리에 구비된다. 이때, 베이스기판(100)은 전극패턴(120)과 전극배선(미도시)을 지지할 수 있는 지지력과 디스플레이부(337)에서 제공하는 화상을 사용자가 인식할 수 있도록 하는 투명성을 갖추어야 한다. 베이스 기판(100)의 재질은 본 발명에 따른 일실시예에서 전술한 윈도우 기판(200)과 동일 재질을 사용할 수도 있다.

전극패턴(120)은 터치의 입력수단에 의해 신호를 발생시켜, 제어부(도면 미도시)로부터 터치좌표를 인식할 수 있도록 하는 역할을 수행하기 위한 것이다. 본 발명의 제2 실시예에서의 전극패턴(120)은 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(1324은 상호 교차되는 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극패턴(122)이 X축방향으로 상호 평행하게 적어도 하나 이상이 형성될 때, 제2 전극패턴(124)은 제1 전극패턴(122)에 교차되는 Y축방향으로 상호 평행하게 적어도 하나 이상의 전극패턴(120)으로 형성될 수 있다. 그러므로 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)에 의해 사용자의 터치점 죄표를 인식하여 터치센서가 구동될 수 있는 것이다. 본 발명에서 제1 전극패턴(122) 및 제2 전극패턴(124)에 사용될 수 있는 재질에는 전도성이 있는 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

햅틱 디바이스(300)는 전극패턴(120)의 하단부에 형성된다. 햅틱 디바이스(300)는 외부 또는 내부에서 일정한 주파수 또는 일정한 전압을 전극패턴(120) 또는 제어부(미도시)에서 인가받아 구동된다. 햅틱 디바이스(300)는 수축 및 팽창을 하여 윈도우기판(200)에 진동을 전달한다. 또한, 햅틱 디바이스(300)의 하단부에는 터치센서의 신호를 출력하는 디스플레이부(337)가 형성될 수도 있다. 햅틱 디바이스(300)는 직사각형의 평판 형상으로 형성되는 것이 적절하다. 이는, 햅틱 디바이스(300)의 형태를 한정하기 위함은 아니다.

햅틱 디바이스(300)는 전압을 인가하는 상부전극(335)과 상부전극(335)의 신호로 구동하는 하부전극(331)이 형성되고, 상부전극(335)과 하부전극(331)에 수직변형을 일으키는 액츄에이터층(333)를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 상부/하부전극(335,331)은 전극패턴(120) 인가되는 전압이 시간차를 이용하여 구동된다. 상부/하부전극(335,331)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명한 재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 상부/하부전극(335,331)의 재질을 특별히 한정하기 위함은 아니다. 상부/하부전극(335,331)의 사이에 액츄에이터층(333)이 형성된다.

액츄에이터층(333)은 상부/하부전극(335,331)의 구동신호에 따라 내부에 전기장이 형성된다. 액츄에이터층(333)은 내부의 전기장에 의해 물리적으로 수직 변형을 일으켜서 변위를 발생하게 된다. 액츄에이터층(333)의 수직 변형의 변위는 재질에 따른 물성 값, 전기장을 발생하는 전압 및 주파수 등에 의해 변위를 조절할 수 있다. 액츄에이터층(333)은 전왜 폴리머(electrostrictive polymer), 유전성 탄성체(dielectric elastomer), 이온 폴리머(ionic polymer), 압전 폴리머(piezoelectric polymer) 등의 재질을 사용한다. 이는, 액츄에이터층(333)의 재질을 한정하기 위함은 아니다. 액츄에이터층(333)의 두께는 50㎛ ~ 500㎛를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 적절하다. 이는, 전압의 크기에 따라 액츄에이터층(333)의 움직이는 변위량과 사용자가 터치시 촉감을 인지하는 정도 및 터치센서 모듈(1)의 변위에 의한 파손을 방지하기 위함이다.

디스플레이부(337)는 터치센서를 통해 사용자가 입력한 출력값을 나타낸다. 디스플레이부(337)는 햅틱 디바이스(300)의 일면에 결합 된다. 디스플레이부(337)는 데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 표시장치로서, 주로 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등 다양한 디스플레이장치가 포함될 수 있으며, 특별히 한 종류의 장치에 한정되는 것은 아니다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제2 변형예의 터치센서 모듈은, 제2 실시예의 동일구성 요소인, 윈도우 기판(200), 전극패턴(120), 디스플레이부(337)의 설명은 생략하고, 본 발명에 따른 제2 변형예의 햅틱 모듈의 구조를 자세히 설명한다.

햅틱 디바이스(300)는 전극패턴(120)으로 부터 전압을 수신하여 구동하는 하부전극이 형성되고, 전극패턴(120)과 하부전극(331)에 수직변형을 일으키는 액츄에이터층(333)를 포함한다.

본 발명의 제2 변형예에 따른 하부전극(331)은 전극패턴(120) 인가되는 전압이 시간차를 이용하여 구동된다. 전극패턴(120)이 전압을 구동시에는 제1 전극패턴(122)과 제2 전극패턴(124)이 각각 전압을 인가한다. 이때, 터치 좌표를 스캔 방식으로 위치를 검출한다. 터치 위치를 검출 후에 액츄에이터층에 전압을 제1 전극패턴과 제2 전극패턴을 동시에 전압을 인가한다. 터치를 인식 후 시간차를 두어 제1 전극패턴과 제2 전극패턴에 전압을 인가함으로써, 햅틱 디바이스는 상하 진동을 한다. 전극패턴은 액츄에이터층 내부에 전기장이 발생할 수 있도록 하부전극(331)에 구동 신호를 인가하여 물리적으로 수직 변형을 일으키도록 한다. 하부전극(331)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명한 재질을 사용하는 것이 적절하다. 이는, 하부전극(335,331)의 재질을 특별히 한정하기 위함은 아니다. 하부전극(335,331)의 사이에 액츄에이터층(333)이 형성된다.

액츄에이터층(333)은 하부전극(331)의 구동신호에 따라 내부에 전기장이 형성된다. 액츄에이터층(333)은 내부의 전기장에 의해 물리적으로 수직 변형을 일으켜서 변위를 발생하게 된다. 액츄에이터층(333)의 수직 변형의 변위는 재질에 따른 물성 값, 전기장을 발생하는 전압 및 주파수 등에 의해 변위를 조절할 수 있다. 액츄에이터층(333)은 전왜 폴리머(electrostrictive polymer), 유전성 탄성체(dielectric elastomer), 이온 폴리머(ionic polymer), 압전 폴리머(piezoelectric polymer) 등의 재질을 사용한다. 이는, 액츄에이터층(333)의 재질을 한정하기 위함은 아니다. 액츄에이터층(333)의 두께는 50㎛ ~ 500㎛를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 적절하다. 이는, 전압의 크기에 따라 액츄에이터층(333)의 움직이는 변위량과 사용자가 터치시 촉감을 인지하는 정도 및 터치센서 모듈(1)의 변위에 의한 파손을 방지하기 위함이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 : 터치센서 모듈 100: 베이스 기판
120:패턴 전극 122: 제1 전극패턴
200: 윈도우 기판 220: 활성영역
230: 비활성 영역 300: 햅틱 디바이스
331: 하부전극 333: 액츄에이터 층
335: 상부전극 337 디스플레이부

Claims (13)

1. 윈도우 기판과;
   상기 윈도우 기판과 마주보도록 형성되고, 전극패턴이 형성된 베이스 기판;
   상기 전극패턴에 마주보도록 형성되고, 상하 진동을 발생하는 햅틱 디바이스를 포함하는 터치센서 모듈.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 햅틱 디바이스는,
   전압을 인가하는 상부전극;
   상기 상부전극의 전압으로 구동하는 하부전극; 및
   상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되고, 상기 상부전극의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비하는 터치센서 모듈.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 베이스 기판의 일면에 형성되는 제1 전극패턴과
   상기 베이스 기판의 타면에 형성되는 제2 전극패턴을 구비하는 터치센서 모듈.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 전극패턴은 상기 베이스 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성되는 터치센서 모듈.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 햅틱 디바이스는,
   상기 전극패턴의 전압으로 구동하는 하부전극 및
   상기 전극패턴과 하부전극 사이에 형성되며, 상기 전극패턴의 전압에 의해 내부에서 전기장이 형성되고, 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비하는 터치센서 모듈.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 햅틱디바이스는 상기 전극패턴이 좌표를 인식하고 상기 액츄에이터층 및 하부전극에 전압을 인가하도록 형성된 터치센서 모듈.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 베이스 기판의 일면에 형성되는 제1 전극패턴과
   상기 베이스 기판의 타면에 형성되는 제2 전극패턴을 구비하는 터치센서 모듈.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 전극패턴은 상기 베이스 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성되는 터치센서 모듈.
   
9. 전극패턴이 일면에 형성된 윈도우 기판과;
   상기 전극패턴과 마주보도록 형성되고, 상기 전극패턴에서 전압을 인가 받아 상하 진동을 발생하는 햅틱디바이스를 포함하는 터치센서 모듈.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전극패턴은 상기 윈도우 기판의 일면에 제1 전극패턴과 제2 전극패턴이 형성된 터치센서 모듈.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 햅틱 디바이스는,
    상기 전극패턴의 전압으로 구동하는 하부전극; 및
    상기 전극패턴의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비하는 터치센서 모듈.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱디바이스는 상기 전극패턴이 좌표를 인식하고 상기 액츄에이터층 및 하부전극에 전압을 인가하도록 형성된 터치센서 모듈.
    
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 햅틱 디바이스는,
    전압을 인가하는 상부전극;
    상기 상부전극의 전압으로 구동하는 하부전극; 및
    상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되고, 상기 상부전극의 전압에 의해 내부에 전기장이 형성되고 기계적인 수직 변형을 발생하는 액츄에이터층을 구비하는 터치센서 모듈.

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